JP5368753B2 - 加工基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、サポートプレートとして用いられる加工基板およびその製造方法に関するものである。

近年、半導体チップは、例えばシステムの多機能化、動作周波数の向上および更なる高集積化のために微細加工されることが望まれている。

この半導体チップの微細化は、例えば、基板となるウエハを薄くすることによって達成され得る。しかしながら、薄型化されたウエハは強度が極端に低下し、例えばハンドリング時における僅かな接触または熱ストレスによって、割れあるいは欠けといった不良が生じることがある。そのため、加工時におけるウエハの強度を補うために、例えばウエハを支持するサポートプレートとして加工基板が用いられることがある。

この加工基板に関する技術として、次のような加工基板が特許文献１に開示されている。特許文献１において採用されている支持基板（加工基板）は貫通孔を有する支持基板と、貫通孔がない支持基板とが接着された２層構造を有している。このような構造を有することによって、ウエハ加工後における該ウエハからの支持基板の取り外しが容易になるとされている。
特開２００１−１８５５１９号公報（平成１３年７月６日公開）

ところで、加工基板をウエハに一旦接着剤等で接着し、その後、剥離液等を用いて当該加工基板を剥離する作業が必要となる。そのため、加工基板に貫通孔を設け、その一方の開口部から剥離液を入れて、他方の開口部がウエハに接するようにすることで、ウエハと当該加工基板との間の接着剤に剥離液が接触することを容易とすることができる。

このように貫通孔が設けられた加工基板は、例えば次のような方法により製造されることがある。まず母材となる基板の両面に感光性樹脂からなる層を形成し、一方の面を露光してパターンを照射し、現像によってパターンを形成する。このパターンに従ってエッチングを行ない、基板の略中央に至るまで孔を形成した後、今度は反対の面にパターンを形成してエッチングする。このとき、両面から形成される孔を中心軸の揃った貫通孔にするために、初めに形成された孔に位置合わせをしてからパターンを照射する。その後、残存する感光性樹脂層を剥離して、例えばクラックの原因となる貫通孔に生じたバリを除去するために、酸に浸漬する。このとき、酸の浸食によって基板の表面は粗くなっているため、該表面を滑らかにするために研磨する。これにより、加工基板が作製される。しかしながら、上述の製造方法では次のような問題が生じることがある。

すなわち、上記製造方法では、一方の面にパターンを形成して孔を形成した後、反対側の面にパターンを形成する際に、初めに形成した孔の位置に合わせてパターンを形成する必要がある。しかしながら、加工基板は微細化されたウエハに張り合わせて使用されるために、ウエハと同様に微細化されており、形成する貫通孔も極めて微細なものとなる。このため、例えば孔が形成されている面とは反対側の面に孔を形成する場合、初めに形成した孔に位置を合わせることは非常に困難であり、片側の面から形成した孔の開口面の中心軸と、当該孔の反対側から形成した孔の開口面の中心軸とがずれやすい。特に、大型基板に孔を形成する場合はこれらの問題が顕著なものとなる。このように生じたずれは、クラック（割れ・欠け）の原因となることがあるため、加工基板自身の強度の低下に繋がることがある。特許文献１にも、このような問題を解決するために、支持基板に孔を形成する方法は開示されていない。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば、サポートプレートとして用いることができ、両側の開口面の中心軸が揃った貫通孔を有する加工基板、および当該加工基板を容易に且つ生産性良く製造する方法を提供することにある。

本発明に係る加工基板は、光透過性を有する基板に複数の貫通孔が設けられてなる加工基板であって、各々の上記貫通孔における、一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線との間隔が、０〜５μｍの範囲内である。

また、本発明に係る加工基板の製造方法は、光透過性を有する基板に複数の貫通孔が設けられてなる加工基板を製造する方法であって、上記基板の両面に形成された感光性樹脂層に上記複数の貫通孔に対応したパターンが形成されるように、当該感光性樹脂層を露光するパターン形成工程と、上記パターン形成工程によって形成されたパターンに基づいて貫通孔を形成する貫通工程と、を含み、上記パターン形成工程では、上記基板の一方の面に光を照射して、当該光を他方の面にまで透過させることにより、両面に形成された感光性樹脂層を露光する。

上述した本発明に係る加工基板は、貫通孔における一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線との間隔が、０〜５μｍの範囲内である。したがって、中心軸の揃った貫通孔を有する加工基板を提供することができる。

また、本発明に係る加工基板の製造方法によれば、基板の一方の面に光を照射して、両面に形成された感光性樹脂層を露光している。そのため、中心軸の揃った貫通孔を容易に且つ生産性良く形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜１．本発明に係る加工基板＞
本発明に係る加工基板は、光透過性を有する基板に複数の貫通孔が設けられてなる加工基板であって、各々の上記貫通孔における、一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線との間隔が、０〜５μｍの範囲内であればよい。

本明細書において加工基板とは、貫通孔が形成されるように加工された基板であり、以下、単に「基板」として記すこともある。本発明に係る加工基板は、例えば、ウエハに研磨等の加工を施すときに支持する支持基板（サポートプレート）として使用することができる。

基板の材料としては特に限定されないが、例えば、ガラス、石英、サファイヤ、およびセラミックス等の光を透過する性質を有するものであればよい。このように、光透過性を有する材料を用いることによって、例えば一方の面に光を照射した場合に、当該光は他方の面にまで透過されるため、両面に形成された感光性樹脂層を一括して露光することができるという効果を奏する。基板の形状は、特に限定されるものではなく、例えば、ウエハを支持するサポートプレートとして当該基板を使用する場合には、ウエハを支持できる形状であればよい。

貫通孔とは、基板を貫通するように形成される孔である。貫通孔は、例えば、基板の両面から円錐状に穿孔して基板内で孔を連通させることによって形成されてもよく、基板の片面のみから穿孔して形成されてもよい。孔部の形状は特に限定されず、例えば、鼓状または円柱状であってもよい。また、当該貫通孔の開口面の形状は特に限定されないが、例えば開口面が円形状である場合には、その直径は、例えば１０〜１０，０００μｍの範囲であってもよい。また、該貫通孔の深さは、特に限定されず、例えば１００〜１０，０００μｍにしてもよい。また、貫通孔の数は、例えば１〜１０００個／ｃｍ^２であってもよいが、この範囲に限るものではない。好ましくは１０〜６００個／ｃｍ^２であり、さらに好ましくは５０〜３００個／ｃｍ^２である。

また、本発明に係る加工基板は、貫通孔における、一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線（中心軸）と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線（中心軸）との間隔が、０〜５μｍの範囲内であればよく、好ましくは０である。例えば、上記間隔が６μｍ以上である場合には、貫通孔を形成する際の切削体積が大きくなることから、基板の強度が弱くなる虞がある。そのため、０〜５μｍの範囲内であれば、中心軸のずれが少ない貫通孔とすることができるために、強度を高くすることができる。また、上記間隔を０〜５μｍの範囲内とすることにより、ウエハハンドリング用サポートとして使用する場合の剥離工程、剥離液の浸透に対する悪影響も防ぐことができる。

＜２．本発明に係る加工基板の製造方法＞
次に、本発明に係る加工基板の製造方法の一実施形態について、以下に説明するが、本発明はこの形態に限定されるものではない。

本発明に係る加工基板の製造方法は、光透過性を有する基板に複数の貫通孔が設けられてなる加工基板を製造する方法であって、上記基板の両面に形成された感光性樹脂層に上記複数の貫通孔に対応したパターンが形成されるように、当該感光性樹脂層を露光するパターン形成工程と、上記パターン形成工程によって形成されたパターンに基づいて貫通孔を形成する貫通工程と、を含み、上記パターン形成工程では、上記基板の一方の面に光を照射して、当該光を他方の面にまで透過させることにより、両面に形成された感光性樹脂層を露光すればよい。

パターン形成工程とは、対象となる物にパターンを形成する工程であり、具体的には、基板の両面に形成された感光性樹脂層に上記複数の貫通孔に対応したパターンが形成されるように、当該感光性樹脂層を露光することで行なわれる。この対象となる物は特に限定されないが、例えば基板の表面に形成された感光性樹脂層であってもよい。当該層を形成する感光性樹脂組成物としては、例えば、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、およびウレタン結合を有する樹脂等を用いることができるが、ウレタン結合を有する樹脂を含んでいることがより好ましい。例えば、貫通孔をサンドブラスト法により形成する場合、ウレタン結合を有する樹脂を含む感光性樹脂を用いることによって、当該樹脂のサンドブラスト耐性を向上させることができる。また、感光性樹脂層に形成されたパターンは、特に限定されないが、貫通孔に対応して形成されてもよい。パターンを形成する方法は、例えば、目的とするパターンに基づいて対象物に光を照射して露光し、これにより転写されたパターンを現像することによる方法であってもよい。パターンを転写する露光手段としては、パターンを露光することができるのであれば限定されず、例えば、低圧水銀灯、高圧水銀灯、超高圧水銀灯、メタルハライドランプ、およびアルゴンガスレーザー等を用いることができる。

露光後の現像方法としては、アルカリ性水溶液を現像液として用いることができ、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム、アンモニア水、エチルアミン、ｎ−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−ｎ−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、ピロール、ピペリジン、１，８−ジアザビシクロ［５，４，０］−７−ウンデセン、および１，５−ジアザビシクロ［４，３，０］−５−ノナン等のアルカリ類の水溶液を使用することができる。また上記アルカリ類の水溶液にメタノール、エタノール等の水溶性有機溶媒や界面活性剤を適当量添加した水溶液を現像液として使用することもできる。

現像時間は、通常１〜３０分間であり、また現像の方法は液盛り法、ディッピング法、パドル法、またはスプレー現像法等のいずれでもよい。現像後は、流水洗浄を３０〜９０秒間行なった後、ポストベークを行なっても良い。なお、パターンの形状は、例えば、後に形成される貫通孔に対応する形状であってもよい。

貫通工程とは、パターン形成工程により形成されたパターンに基づいて貫通孔を形成する工程である。貫通孔を形成する方法としては、サンドブラスト法、酸エッチング法、アルカリエッチング法、およびドリル加工等を採用することができる。また、基板の両面から円錐状に穿孔して基板内で孔を連通させてもよく、片面のみから穿孔して孔を形成してもよい。また、形成する貫通孔の形状は特に限定されず、例えば、鼓状または円柱状に形成してもよい。また、当該貫通孔の開口面の形状は特に限定されず、例えば開口面を円形状に形成する場合には、その直径は、例えば１０〜１０，０００μｍの範囲内に形成してもよい。また、該貫通孔のアスペクト比（深さ／幅（直径））は、特に限定されず、貫通孔の幅および深さのアスペクト比が、例えば０．１〜１０の範囲内となるように形成されることがより好ましい。

本発明に係る加工基板の製造方法は浸漬工程を含んでいてもよい。浸漬工程とは、貫通孔が形成された基板を酸に浸漬する工程である。このように、貫通孔が形成された基板を酸に浸漬することにより、貫通工程の際に生じる貫通孔内のバリを除去することができる。なお、本明細書において「バリ」とは、例えば、基板等の穿孔時等に生じるささくれを意味する。

ここで、使用する酸の種類は、特に限定されないが、例えばフッ酸を用いることができる。また、基板を酸に浸漬する時間は、例えば、使用するフッ酸の濃度にもよるが、１分〜６０分浸漬することがより好ましい。この範囲内の時間、基板を浸漬することによって、貫通孔内に生じたバリを好適に除去することができる。

本発明に係る加工基板の製造方法は除去工程を含んでいてもよい。除去工程とは、貫通孔が形成された基板に残存している感光性樹脂層を除去する工程である。この除去工程は、上述の浸漬工程前であってもよく、浸漬工程後であってもよいが、浸漬工程後であることがより好ましい。例えば、当該除去工程が浸漬工程後である場合、感光性樹脂層が残存する基板の表面領域では、酸による浸食を防ぐことができる。したがって、浸漬工程の後に基板の表面を研磨しなくてもよい。換言すれば、上記浸漬工程は、感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する工程であることがより好ましい。また、除去工程は、感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程の後に、上記感光性樹脂層を除去する工程であることがより好ましい。

なお、除去手段としては、感光性樹脂層を基板から除去することができるのであれば限定されず、例えば剥離液を用いて当該樹脂層を剥離することによって除去することもできる。この場合、使用される剥離液としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機アルカリ水溶液、モノエタノールアミン、およびトリエタノールアミン等の有機アルカリ水溶液を用いることができる。

ここで、本実施の形態に係る製造方法の具体的な手順の一例について、図１に基づいて以下に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本実施の形態に係る加工基板の製造工程を模式的に示す図である。

まず、母材として、上述したような材料からなる基板１を用意し（図１（ａ））、基板１の表面に感光性樹脂組成物を用いて感光性樹脂層２を形成する（図１（ｂ））。感光性樹脂層２は、感光性樹脂層を形成する観光性樹脂組成物が液体である場合にはスピンコートまたはダイコート等を採用することができ、ドライフィルムである場合にはラミネート等を採用することができる。

次に、形成された感光性樹脂層２の一方の面からマスクを介して光を照射して、この光を他方の面にまで透過させることにより、基板１の両面の感光性樹脂層２に、パターンを転写する。このパターンは、後に形成される貫通孔に対応した孔が形成されるように転写されており、現像液等を用いることによってパターン３が形成される（図１（ｃ））（パターン形成工程）。なお、パターンが形成された感光性樹脂層２を、本実施形態では、単にパターン３と示している。

また、穿孔面とは反対側の面にゴム製またはウレタン製の粘着層からなる保護層４を形成した後（図１（ｄ））、穿孔面側からサンドブラスト用研磨機５を用いて、サンドブラストによって基板１の略中央まで穿孔する（図１（ｅ））。また、上記穿孔面とは反対側の面も同様に穿孔するために、上記穿孔面側に保護層４を形成した後（図１（ｆ））、サンドブラストによって基板１の略中央まで穿孔する（図１（ｇ））（貫通工程）。また、貫通孔を形成する際に生じたバリを除去するために、貫通孔が形成された基板１の必要部分を取り出し（図１（ｈ））、基板１を酸に浸漬する（図１（ｉ））（浸漬工程）。その後、基板１を酸から取り出して、残存する感光性樹脂からなるパターン３を、例えば、剥離液等を用いて除去することによって（除去工程）、加工基板が形成される（図１（ｊ））。

なお、本実施の形態においては、貫通工程の後に基板を酸に浸漬する浸漬工程を設けた態様を示すが、当該浸漬工程は設けなくてもよい。また、基板の表面に形成された感光性樹脂層を除去する工程は、酸処理工程の前後どちらに設けてもよい。また、大型基板を用いることにより、複数の加工基板を得ることが可能となる。

以下に実施例を示し、本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能であることはいうまでもない。さらに、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。また、本明細書中に記載された文献の全てが参考として援用される。

〔実施例１〕
本実施例では、次の方法により加工基板を作製した。

まず、母材となる６インチのガラス基板（１７３７ガラス、ｔ＝０．７ｍｍ）に予め８０℃で５分間予熱しておいた感光性樹脂組成物（ＤＦＲ（ドライフィルムレジスト）ＢＦ４１０、東京応化工業株式会社製）をラミネートして、感光性樹脂層を形成した。このとき、ラミネーターは、ロール温度１００℃、圧力０．２５ＭＰａ、および速度は１．０ｍ／ｍｉｎの条件に設定した。その後、超高圧水銀灯（平行光、Ｈａｋｕｔｏ社製、露出量：３００ｍＪ／ｃｍ^２ ）を用いて、一方の面から光を照射することによって、両面の感光性樹脂層にパターンを露光した。その後、スプレー式現像機において、３０℃にした現像液（０．２５％Ｎａ_２ ＣＯ_３ 水溶液）を用いて、７０秒間現像した。これにより、基板の表面には６インチ用のマスク（Φ：１５０．５ｍｍ、開口面のΦ：０．３ｍｍ、ピッチ：０．５ｍｍ）が形成された。

次に、サンドブラスト用の研磨材として、ＳｉＣ（炭化ケイ素）＃６００（平均粒径３０μｍ）を使用し、ブラスト圧０．１６ＭＰａ、加工速度５０ｍｍ／ｍｉｎの条件下で約１２０分間サンドブラスト処理をした。これにより基板には貫通孔が形成された。なお、貫通孔の数を約１２０個／ｃｍ^２とした。その後、３０℃にした剥離液（商品名「ＢＦ Ｓｔｒｉｐｐｅｒ Ｂ」、東京応化工業株式会社製）を用いて感光性樹脂層を剥離した。これにより、貫通孔を有する加工基板を作製した。

作製された加工基板を観察したところ、図２に示すように中心軸の揃った貫通孔が複数形成されており、この貫通孔のうち１つを拡大して観察したところ、図３に示すような深さ０．７ｍｍの貫通孔が形成されていることが分かった。具体的には、この貫通孔の中心軸Ｌ１は、各々の上記貫通孔における、一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線とからなり、その間隔は０であることが確認された。

〔比較例１〕
比較例１では、実施例１と同様にして感光性樹脂層を得た後、片面ずつ露光してサンドブラスト処理を行なった以外は、上記実施例における加工基板の製造方法と同様の条件により加工基板を作製した。なお、一方の面を露光した後、その反対側の面を露光する前には孔の位置合わせ（アライメント）を行なった。このようにして作製された加工基板を観察したところ、図４に示すような中心軸が均一ではない貫通孔が複数形成されていることが確認された。

また、この貫通孔のうち１つを拡大して観察したところ、図５に示すように、貫通孔における一方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線（Ｌ２）と、他方の開口面の中心点を通り当該開口面に垂直な直線（Ｌ３）との間隔のずれ（Ｘ）に６〜２０μｍ程度のばらつきがあることが確認された。

〔実施例２〕
次に、実施例２では、実施例１の加工基板の製造方法において感光性樹脂層を剥離する前に、基板をフッ酸に浸漬させた。なお、それ以外は実施例１と同様の方法を用いて加工基板を作製した。

これにより作製された加工基板の孔部の状態を図６に示す。この図に示すように、フッ酸に浸漬させた基板の孔部は、図７に示すフッ酸処理を行なっていない実施例１の基板の孔部と比較して、バリが除去されてストレスリリーフされていることが確認された。

本発明に係る加工基板は、容易に且つ生産性良く製造され、中心軸の揃った貫通孔を有するために、携帯通信機器等の小型ツールに用いる半導体チップの製造に適用することができる。

本発明に係る加工基板の製造方法の一実施形態を示す図である。 実施例１において作製した加工基板における複数の貫通孔を示す断面図である。 実施例１において作製した加工基板における貫通孔を示す断面図である。 比較例１において作製した加工基板における複数の貫通孔を示す断面図である。 比較例１において作製した加工基板における貫通孔を示す断面図である。 実施例２において作製した加工基板における孔部の状態を示す図である。 実施例１において作製した加工基板における孔部の状態を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２ 感光性樹脂層
３ パターン
４ 保護層
５ サンドブラスト（ノズル）

Claims (4)

1. 光透過性を有する基板に複数の貫通孔が設けられてなる加工基板を製造する方法であって、
   上記基板の両面に形成された感光性樹脂層に上記複数の貫通孔に対応したパターンが形成されるように、当該感光性樹脂層を露光するパターン形成工程と、
   上記パターン形成工程によって形成されたパターンに基づいて貫通孔を形成する貫通工程と、
   を含み、
   上記パターン形成工程では、上記基板の一方の面に光を照射して、当該光を他方の面にまで透過させることにより、両面に形成された感光性樹脂層を露光することを特徴とする加工基板の製造方法。
2. 上記貫通工程は、上記基板の両面から円錐状に穿孔して、基板内で孔を連通させる工程であることを特徴とする請求項１に記載の加工基板の製造方法。
3. 上記基板がガラスであり、
   上記貫通工程の後に、上記感光性樹脂層を残存させた状態で酸に浸漬する浸漬工程をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の加工基板の製造方法。
4. 上記浸漬工程の後に、上記感光性樹脂層を除去する除去工程をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の加工基板の製造方法。