CN110977754A - 矩形基板的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

提供矩形基板的磨削方法，即使不进行复杂的控制也能够将磨削后的厚度偏差抑制得较小。该矩形基板的磨削方法具有如下步骤：通过安装于旋转的主轴(21)的磨具(24a)对工作台(3)的与矩形基板(W)为相同形状的矩形的保持面(31a)进行磨削，根据由于矩形保持面的边或对角线长度不同所引起的磨具的磨削面积的变化将工作台保持面形成为弯曲面；将矩形基板保持在磨削后的工作台保持面上；通过磨具对工作台保持面上所保持的矩形基板的背面(Wb)在弯曲面的状态下进行磨削，在保持面磨削步骤中在具有与矩形基板为相同形状的矩形保持面的工作台的保持面上同样地形成因矩形基板磨削时所产生的磨削面积差异所引起的矩形基板背面的弯曲，从而提高磨削后的矩形基板的厚度精度。

Description

矩形基板的磨削方法
技术领域
本发明涉及矩形基板的磨削方法。
背景技术
在半导体器件的制造工艺中，在将形成有LSI等电路的多个半导体芯片安装于印刷基板等并且将半导体芯片的电极与基板的电极键合连接之后，通过树脂对正面或背面进行密封，从而形成CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)基板等封装基板。
随着近年来的电子设备的小型化、薄型化，也殷切期望半导体器件的小型化、薄型化，在半导体器件的制造工艺中，对半导体芯片被树脂密封而成的封装基板的树脂密封面进行磨削而薄化，从而制造半导体器件。有时这样的封装基板也形成为矩形(正方形和长方形)，在矩形基板的磨削中，使旋转的磨削磨具与吸引保持在卡盘工作台上的矩形基板的上表面接触。并且，继续进行磨削磨具的磨削，直至矩形基板成为期望的厚度为止。
在作为磨削对象的矩形基板中，在磨削中所接触的磨削磨具的磨削面积(磨削磨具与矩形基板抵接的面积)在矩形基板内时而变宽时而变窄而显著不同。由于该不同，对矩形基板的磨削负荷也发生变化，在磨削磨具对于矩形基板的磨削面积变宽的状态下，磨削负荷增大，磨削力降低，磨削后的矩形基板的厚度比其他位置厚，在磨削磨具对于矩形基板的磨削面积变窄的状态下，磨削负荷减小，磨削力上升，磨削后的矩形基板的厚度比其他位置薄。
由于这样在矩形基板内磨削力产生变化，因此存在磨削后的矩形基板显著产生厚度偏差的问题。特别是长方形的基板，短边、长边、对角线的长度的差异更大，因此在长方形基板内磨削力更显著地产生变化，因此存在磨削后的长方形基板更显著产生厚度偏差的问题。
为了应对该问题，有如下的技术：在磨削磨具靠近对于磨削磨具的磨削面积增大的矩形基板的对角线方向的同时使卡盘工作台的旋转速度高速化，在磨削磨具远离矩形基板的对角线方向的同时使保持工作台的旋转速度低速化，从而使每单位时间的磨削面积相同，由此抑制厚度偏差(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特许6292958号公报
但是，在专利文献1记载的技术中，磨削装置需要对卡盘工作台的旋转或磨削磨具的旋转等进行复杂的控制，因此成为问题。
由此，在对矩形基板进行磨削的情况下，存在如下课题：磨削装置即使不对卡盘工作台的旋转等进行复杂的控制也能够将磨削后的矩形基板的厚度偏差抑制得较小。
发明内容
本发明提供矩形基板的磨削方法，即使不进行复杂的控制，也将磨削后的矩形基板的厚度偏差抑制得较小。
用于解决上述课题的本发明是矩形基板的磨削方法，将矩形基板的背面磨削至期望的完工厚度，其特征在于，该矩形基板的磨削方法具有如下的步骤：保持面磨削步骤，通过磨削单元的由电动机进行旋转驱动的主轴上所安装的磨削磨具，对卡盘工作台的与该矩形基板为相同形状的矩形的保持面进行磨削，根据由于该矩形的保持面的边或对角线的长度不同而引起的该磨削磨具的磨削面积的变化，将该卡盘工作台的保持面形成为弯曲面；保持步骤，将该矩形基板的正面保持在通过该保持面磨削步骤进行了磨削的该卡盘工作台的保持面上；以及矩形基板磨削步骤，通过该磨削单元中所安装的磨削磨具，对该卡盘工作台的保持面上所保持的该矩形基板的背面在弯曲面的状态下进行磨削，通过在该保持面磨削步骤中预先对具有与该矩形基板为相同形状的矩形的该保持面的卡盘工作台的该保持面同样地形成因对该矩形基板进行磨削时所产生的磨削面积差异所引起的该背面的弯曲，从而提高磨削后的该矩形基板的厚度精度。
优选所述卡盘工作台的保持面与所述矩形基板为相同材质。
本发明的矩形基板的磨削方法具有如下的步骤：保持面磨削步骤，通过磨削单元的由电动机进行旋转驱动的主轴上所安装的磨削磨具，对卡盘工作台的与矩形基板为相同形状的矩形的保持面进行磨削(自磨)，根据由于矩形的边或对角线的长度不同所引起的磨削磨具的磨削面积的变化，将卡盘工作台的保持面形成为弯曲面；保持步骤，将矩形基板的正面保持在通过保持面磨削步骤进行了磨削的卡盘工作台的保持面上；以及矩形基板磨削步骤，通过磨削单元中所安装的磨削磨具，对卡盘工作台的保持面所保持的矩形基板的背面在弯曲面的状态下进行磨削，因此通过在保持面磨削步骤中预先对具有与矩形基板为相同形状的矩形的保持面的卡盘工作台的保持面同样地形成因对矩形基板进行磨削时所产生的磨削面积差异所引起的背面的弯曲，从而提高磨削后的矩形基板的厚度精度。
通过使卡盘工作台的保持面与矩形基板为相同材质，在矩形基板磨削步骤中，能够同样地设定对矩形基板进行磨削时的磨削加工条件与保持面磨削步骤中的磨削加工条件，因此能够更顺利且更容易地实施矩形基板磨削步骤。
附图说明
图1的(A)是示出卡盘工作台的一例的俯视图，图1的(B)是示出卡盘工作台的一例的立体图。
图2的(A)是用于对保持面磨削步骤进行说明的从凸部的宽度方向观察卡盘工作台和磨削单元而得的侧视图，图2的(B)是用于对保持面磨削步骤进行说明的从凸部的长度方向观察卡盘工作台和磨削单元而得的侧视图。
图3的(A)是从宽度方向观察保持面磨削步骤实施后的卡盘工作台的凸部而得的侧视图，图3的(B)是从长度方向观察保持面磨削步骤实施后的卡盘工作台的凸部而得的侧视图。
图4的(A)是用于对矩形基板磨削步骤进行说明的从凸部的宽度方向观察保持着矩形基板的卡盘工作台和磨削单元而得的侧视图，图4的(B)是用于对矩形基板磨削步骤进行说明的从凸部的长度方向观察保持着矩形基板的卡盘工作台和磨削单元而得的侧视图。
图5是用于对以往的矩形基板的磨削方法中的问题点进行说明的立体图。
标号说明
W：矩形基板；Wa：矩形基板的正面；Wb：矩形基板的背面；3：卡盘工作台；30：基部；31、32：凸部；31a、32a：保持面；311a、322a：弯曲的保持面；2：磨削单元；21：主轴；22：电动机；23：安装座；24：磨削磨轮；24a：磨削磨具；24b：磨轮基台。
具体实施方式
以下，对本发明的矩形基板的磨削方法的各步骤进行说明。
(1)保持面磨削步骤
图1的(A)、(B)所示的卡盘工作台3例如其外形为圆形板状，该卡盘工作台3具有由树脂或合金等构成的基部30，在基部30的上表面上突出设置有俯视矩形状的凸部31和凸部32。另外，矩形状包含正方形状和长方形状。在本实施方式中，凸部31和凸部32在基部30的上表面上沿凸部31和凸部32的宽度方向(X轴方向)隔开规定的间隔而配设有两个，但例如也可以是，矩形状的凸部在基部30的上表面上沿水平面(X轴Y轴平面)方向隔开等间隔而配设有四个或六个、或者配设有一个。
例如凸部31(32)的宽度方向的长度为69mm，长度方向的长度为232mm。
例如凸部31(32)由树脂或合金等材料构成，在厚度方向上贯通形成有多个吸引槽或多个吸引孔，该吸引槽或吸引孔经由形成于基部30内的流路而与未图示的吸引源连通。并且，吸引源进行吸引而产生的吸引力经由吸引槽或吸引孔而传递至作为凸部31(32)的上表面的保持面31a(32a)上，从而卡盘工作台3在保持面31a(32a)上对矩形基板W进行吸引保持。
在图1的(A)、(B)中，卡盘工作台3的保持面31a和保持面32a处于磨削前的状态，是大致平坦面。
凸部31(32)的结构并不限于上述例。凸部31(32)例如可以具有：矩形板状的吸附部，其由多孔部件等构成，对矩形基板W进行吸附保持；以及框体，其按照供吸附部嵌入的状态围绕吸附部而进行支承。吸附部经由形成于基部30内的流路而与未图示的吸引源连通，吸引源进行吸引而产生的吸引力传递至作为吸附部的露出面(凸部31(32)的上表面)的矩形状的保持面31a(32a)上，从而卡盘工作台3在两个保持面31a和保持面32a上分别对矩形基板W进行吸引保持。
图1的(A)、(B)所示的矩形基板W在本实施方式中是由与凸部31(32)的保持面31a(32a)相同材质的树脂或合金构成的基板。矩形基板W例如也可以是形成有IC、LSI等集成电路的芯片被树脂封装而得的CSP(Chip Size Package：芯片尺寸封装)、QFN(Quad FlatNON-Leaded Package：四方扁平无引脚封装)等矩形基板、或玻璃、蓝宝石等硬质脆性材料的基板。
如图2的(A)、(B)所示，在本发明的矩形基板的磨削方法中，首先利用磨削单元2的磨削磨具24a对卡盘工作台3的平坦的保持面31a和保持面32a进行磨削。
磨削单元2具有：主轴21，其轴向是Z轴方向；电动机22，其使主轴21旋转驱动；安装座23，其与主轴21的下端侧连结；以及磨削磨轮24，其以能够装卸的方式安装于安装座23的下表面上。磨削单元2能够通过未图示的磨削进给单元而在Z轴方向上往复移动。
磨削磨轮24具有：圆环状的磨轮基台24b；以及在磨轮基台24b的下表面上呈环状配设有多个的大致长方体形状的磨削磨具24a。磨削磨具24a例如是利用适当的粘合剂粘固金刚石磨粒等而成型的。
磨削磨轮24的直径例如设定成比卡盘工作台3的基部30的半径大并且比基部30的直径小。
例如，在主轴21的内部沿主轴21的轴向贯通而形成有与磨削水提供源连通的作为磨削水的通道的未图示的流路，流路在磨削磨轮24的底面按照能够朝向磨削磨具24a喷出磨削水的方式开口。
在图2的(A)、(B)中，卡盘工作台3能够在Y轴方向上相对于磨削单元2相对地往复移动，并且能够绕通过卡盘工作台3的中心的Z轴方向的轴心旋转。
在保持面磨削步骤中，卡盘工作台3向Y轴方向移动至磨削单元2的下方，进行磨削单元2所具有的磨削磨轮24与凸部31的保持面31a和凸部32的保持面32a的对位。例如如图2的(A)、(B)所示，按照磨削磨轮24的旋转中心相对于卡盘工作台3的旋转中心在水平方向上偏移规定的距离且磨削磨具24a的旋转轨迹通过卡盘工作台3的旋转中心的方式进行对位。
这里，在图1的(A)、(B)中，在如上所述进行了磨削单元2所具有的磨削磨轮24与凸部31的保持面31a和凸部32的保持面32a的对位的情况下，根据由于保持面31a和保持面32a的四边或两条对角线的长度不同所引起的旋转的磨削磨具24a的磨削面积(磨削磨具24a与保持面31a(32a)抵接的面积)的变化，将卡盘工作台3的磨削前的大致平坦的保持面31a和保持面32a被磨削磨具24a磨削的容易程度用颜色的深浅来表示。
在图1的(A)、(B)中，在凸部31(32)的保持面31a(32a)中，颜色相对深的部位表示如下的部位：在磨削中磨削磨具24a对于保持面31a(32a)的磨削面积变宽，磨削负荷增加，从而磨削磨具24a的磨削力降低，因此不容易被磨削。
在图1的(A)、(B)中，在凸部31(32)的保持面31a(32a)中，颜色相对浅的部位表示如下的部位：在磨削中磨削磨具24a对于保持面31a(32a)的磨削面积变窄，磨削负荷减少，从而磨削磨具24a的磨削力提高，因此容易被磨削。
如图2的(A)、(B)所示，随着通过电动机22使主轴21旋转驱动，磨削磨轮24绕Z轴方向的轴心旋转。另外，磨削单元2向-Z方向下降，磨削磨具24a与凸部31(32)的保持面31a(32a)抵接，从而进行磨削加工。磨削中，卡盘工作台3也绕Z轴方向的轴心旋转，因此磨削磨具24a进行凸部31(32)的整个保持面31a(32a)的磨削加工。
例如磨削加工中，将磨削水通过主轴21中的流路而提供至磨削磨具24a与凸部31(32)的保持面31a(32a)的接触部位，从而对接触部位进行冷却、清洗。
通过实施规定的时间的上述磨削加工，如图3的(A)、(B)所示，根据由于卡盘工作台3的保持面31a和保持面32a的四边或两条对角线的长度不同所引起的旋转的磨削磨具24a的磨削面积的变化，保持面31a和保持面32a被磨削成弯曲面。此后，将成为弯曲面的保持面31a称为保持面311a，将成为弯曲面的保持面32a称为保持面322a。
然后，磨削单元2上升，磨削磨具24a与保持面311a和保持面322a分开，结束保持面磨削步骤。
图3的(A)、(B)所示的作为弯曲面的保持面311a和保持面322a的弯曲方式由图1的(A)、(B)所示的保持面31a和保持面32a的被磨削磨具24a磨削的容易度(难度)而决定。
(2)保持步骤
接着，将两张矩形基板W的正面Wa分别保持在通过保持面磨削步骤进行了磨削的卡盘工作台3的保持面311a和保持面322a上。即，如图4的(A)、(B)所示，使宽度方向和长度方向一致且使矩形基板W的中心与凸部31(32)的保持面311a(322a)的中心大致一致而将矩形基板W载置于保持面311a(322a)上。并且，通过使未图示的吸引源所产生的吸引力传递至保持面311a(322a)，从而卡盘工作台3利用保持面311a(322a)对矩形基板W进行吸引保持。
所吸引保持的矩形基板W仿效整体为弯曲面的保持面311a(322a)，从而矩形基板W的背面Wb成为弯曲面。
(3)矩形基板磨削步骤
接着，通过安装于磨削单元2的磨削磨具24a，在弯曲面的状态下对卡盘工作台3的保持面311a(322a)所保持的两张矩形基板W的背面Wb进行磨削。
在矩形基板磨削步骤中，卡盘工作台3向Y轴方向移动至磨削单元2的下方，进行磨削单元2所具有的磨削磨轮24与两张矩形基板W的对位。例如如图4的(A)、(B)所示，按照磨削磨轮24的旋转中心相对于卡盘工作台3的旋转中心在水平方向上偏移规定的距离且磨削磨具24a的旋转轨迹通过卡盘工作台3的旋转中心的方式进行对位。
并且，如图4的(A)、(B)所示，随着通过电动机22使主轴21旋转驱动，磨削磨轮24绕Z轴方向的轴心旋转。另外，磨削单元2向-Z方向下降，磨削磨具24a与各矩形基板W的背面Wb抵接，从而进行磨削加工。磨削中，卡盘工作台3也绕Z轴方向的轴心旋转，因此磨削磨具24a进行各矩形基板W的弯曲状态的整个背面Wb的磨削加工。
例如磨削加工中，将磨削水通过主轴21中的流路而提供至磨削磨具24a与各矩形基板W的弯曲状态的背面Wb的接触部位，从而对接触部位进行冷却、清洗。
在本实施方式中，矩形基板W是由与凸部31(32)的保持面311a(322a)相同材质的树脂或合金构成的基板，因此在矩形基板磨削步骤中，能够直接应用之前实施的保持面磨削步骤中的磨削加工条件(磨削单元2向-Z方向的磨削进给速度、磨削磨轮24的旋转速度以及卡盘工作台3的旋转速度等)。
另一方面，在矩形基板W是由与凸部31(32)的保持面311a(322a)不同的材质构成的基板的情况下，在矩形基板磨削步骤中，适当变更之前实施的保持面磨削步骤中的磨削加工条件(磨削单元2向-Z方向的磨削进给速度、磨削磨轮24的旋转速度以及卡盘工作台3的旋转速度等)。
这里，例如对像以往的矩形基板的磨削方法那样利用图5所示的未被磨削的卡盘工作台3的保持面31a(32a)对矩形基板W进行吸引保持而进行矩形基板W的背面Wb的磨削的情况下的问题点进行说明。
在图5中，按照磨削磨轮24的旋转中心相对于对两张矩形基板W进行保持的卡盘工作台3的旋转中心在水平方向上偏移规定的距离且磨削磨具24a的旋转轨迹通过卡盘工作台3的旋转中心的方式进行对位。在该状态下，磨削单元2向-Z方向下降，旋转的磨削磨具24a与各矩形基板W的背面Wb抵接，从而进行磨削加工。磨削中，卡盘工作台3也绕Z轴方向的轴心旋转，因此磨削磨具24a进行各矩形基板W的弯曲状态的整个背面Wb的磨削加工。
在图5中，根据由于矩形基板W的四边或两条对角线的长度不同所引起的旋转的磨削磨具24a的磨削面积(磨削磨具24a与矩形基板W抵接的面积)的变化，将矩形基板被磨削磨具24a磨削的容易程度用颜色的深浅来表示。
在图5中，在利用平坦的保持面31a(32a)所保持的矩形基板W的背面Wb上，颜色相对深的部位表示如下的部位：磨削磨具24a的磨削面积变宽，磨削负荷增加，从而磨削磨具24a的磨削力降低，因此不容易被磨削。
在图5中，在平坦的保持面31a(32a)中，颜色相对浅的部位表示如下的部位：磨削磨具24a对于保持面31a(32a)的磨削面积变窄，磨削负荷减少，从而磨削磨具24a的磨削力提高，因此容易被磨削。
因此，在以往的矩形基板的磨削方法中，磨削后的矩形基板W会产生如下的问题：背面Wb的颜色深的部位变厚、背面Wb的颜色浅的部位变薄，磨削厚度的均匀性降低，即，在磨削后的矩形基板W上存在由于磨削磨具24a的磨削面积差异所引起的背面Wb的弯曲。
另一方面，在本发明的矩形基板的磨削方法中，具有如下的步骤：保持面磨削步骤，通过安装于利用磨削单元2的电动机22进行旋转驱动的主轴21的磨削磨具24a，对卡盘工作台3的与矩形基板W相同形状的矩形的保持面31a(32a)进行磨削，根据由于矩形的保持面31a(32a)的边或对角线的长度不同所引起的磨削磨具24a的磨削面积的变化，将卡盘工作台3的保持面31a(32a)形成为弯曲面311a(322a)；保持步骤，将矩形基板W的正面Wa保持于在保持面磨削步骤中进行了磨削的卡盘工作台3的保持面311a(322a)上；以及矩形基板磨削步骤，通过安装于磨削单元2的磨削磨具24a，在弯曲面的状态下对卡盘工作台3的保持面311a(322a)所保持的矩形基板W的背面Wb进行磨削，本发明中，通过在保持面磨削步骤中预先对具有与矩形基板W为相同形状的矩形的保持面31a(32a)的卡盘工作台3的保持面31a(32a)同样地形成因对矩形基板W进行磨削时所产生的磨削面积差异所引起的背面Wb的弯曲，从而能够提高磨削后的矩形基板W的厚度精度。
即，在矩形基板磨削步骤中，对于与以往相比不容易被磨削的矩形基板W的背面Wb中的某一区域，能够在与其他区域相比相对于磨削磨具24a的磨削面相对地向上方抬升的状态下进行磨削，并且对于与以往相比容易被磨削的矩形基板W的背面Wb中的某一区域，能够在与其他区域相比相对于磨削磨具24a的磨削面相对地向下方降低的状态下进行磨削。因此，关于矩形基板W的背面Wb中的不容易被磨削的区域，与像以往那样利用卡盘工作台3的平坦的保持面31a(32a)对矩形基板W进行吸引保持而进行磨削的情况相比，本发明的磨削方法的情况容易利用磨削磨具24a局部地进行磨削。另外，关于矩形基板W的背面Wb中的容易被磨削的区域，与像以往那样利用卡盘工作台3的平坦的保持面31a(32a)对矩形基板W进行吸引保持而进行磨削的情况相比，本发明的磨削方法的情况不容易利用磨削磨具24a局部地进行磨削。其结果是，对图4的(A)、(B)所示的矩形基板W的整个背面Wb实施均匀的磨削加工。
在对矩形基板W的背面Wb进行磨削直至矩形基板W成为期望的完工厚度之后，磨削单元2上升，磨削磨具24a与两张矩形基板W分开，结束矩形基板磨削步骤。另外，解除卡盘工作台3对矩形基板W的吸引保持，从而按照仿效弯曲的保持面311a(322a)的方式被保持的矩形基板W在保持面311a(322a)上成为背面Wb大致平坦的状态。
另外，本发明的矩形基板的磨削方法并不限于上述实施方式，另外，附图所示的磨削单元2和卡盘工作台3的结构等也不限于此，可以在能够发挥本发明的效果的范围内进行适当变更。

Claims (2)

1.一种矩形基板的磨削方法，将矩形基板的背面磨削至期望的完工厚度，其特征在于，
该矩形基板的磨削方法具有如下的步骤：
保持面磨削步骤，通过磨削单元的由电动机进行旋转驱动的主轴上所安装的磨削磨具，对卡盘工作台的与该矩形基板为相同形状的矩形的保持面进行磨削，根据由于该矩形的保持面的边或对角线的长度不同而引起的该磨削磨具的磨削面积的变化，将该卡盘工作台的保持面形成为弯曲面；
保持步骤，将该矩形基板的正面保持在通过该保持面磨削步骤进行了磨削的该卡盘工作台的保持面上；以及
矩形基板磨削步骤，通过该磨削单元中所安装的磨削磨具，对该卡盘工作台的保持面上所保持的该矩形基板的背面在弯曲面的状态下进行磨削，
通过在该保持面磨削步骤中预先对具有与该矩形基板为相同形状的矩形的该保持面的卡盘工作台的该保持面同样地形成因对该矩形基板进行磨削时所产生的磨削面积差异所引起的该背面的弯曲，从而提高磨削后的该矩形基板的厚度精度。
2.根据权利要求1所述的矩形基板的磨削方法，其特征在于，
所述卡盘工作台的保持面与所述矩形基板为相同材质。
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