JP2019040916A

JP2019040916A - 加工方法

Info

Publication number: JP2019040916A
Application number: JP2017159526A
Authority: JP
Inventors: 征央竹田; Yukio Takeda
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-08-22
Filing date: 2017-08-22
Publication date: 2019-03-14

Abstract

【課題】加工予定ラインに沿って適切に加工を実施する。【解決手段】加工予定ラインが設定された被加工物を該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された該被加工物を該加工予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、を備える加工装置で加工する加工方法であって、該被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持テーブルで保持された該被加工物を該加工ユニットに対して相対的に加工送りすることで該加工ユニットで該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工する加工ステップと、を備え、該加工ステップでは、一の該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工送りしつつ、該加工装置が備える検出手段で加工中の該加工予定ラインの未加工の領域において該加工予定ラインの位置を検出するとともに検出した該加工予定ラインの位置に基づいて該加工ユニットの加工位置を調整する。【選択図】図３

Description

本発明は、加工予定ラインが設定された被加工物を該加工予定ラインに沿って加工手段で加工する加工方法に関する。

パッケージ基板や半導体ウェーハ等の板状の基板の表面には交差する複数の加工予定ラインが設定され、該加工予定ラインで区画された各領域にはデバイスが設けられる。該デバイスが設けられた該基板を該加工予定ラインに沿って切断すると、個々のデバイスチップが形成される。

該基板を切断するには、例えば、切削ブレードを有する切削装置を使用して切削加工を実施する。又は、基板を透過する波長のレーザビームを該基板の内部に照射できるレーザ加工装置を使用して、該基板の内部にレーザビームを集光させて多光子吸収により改質層を形成し、該改質層から該基板の厚さ方向に伸長するクラックを形成する。

切削装置やレーザ加工装置等の加工装置により該加工予定ラインに沿って該基板を適切に加工するために、該基板の外周部には加工装置の加工ユニットを適切に位置付けるためのアライメントマークが形成される場合がある。例えば、該基板の該加工予定ラインの一端側と、他端側と、にそれぞれ一対の該アライメントマークが形成される。該加工装置は、該一対のアライメントマークを検出し、該アライメントマーク間を結ぶ直線に沿って加工を実施する（特許文献１参照）。

特開平９−５２２２７号公報

例えば、パッケージ基板の製造工程では、加熱等の理由により該基板に歪みが生じて該加工予定ラインが屈曲する場合がある。また、半導体ウェーハでも該デバイスを構成するパターンの形成精度が低く、歪みの大きいパターンが形成されて該加工予定ラインが屈曲する場合がある。すると、一対の該アライメントマークを結ぶ直線に沿って該基板を加工する場合に、屈曲した該加工予定ラインから逸脱した位置で該基板が加工され、該デバイスに損傷が生じる恐れがあった。

また、該基板は、加工装置の保持テーブル等に保持された状態で加工される。しかし、該加工により該基板に力がかかり、該基板が該保持テーブル上を移動する場合がある。該加工予定ラインに沿って該基板を加工している間に該基板が移動すると、該加工予定ラインから逸れた位置が加工される場合があり、やはり該デバイスに損傷が生じる恐れがあった。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、被加工物が歪んだ場合や加工中に被加工物が移動した場合でも、加工予定ラインに沿って適切に加工を実施できる加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、加工予定ラインが設定された被加工物を該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された該被加工物を該加工予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、を備える加工装置で加工する加工方法であって、該被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、該保持テーブルで保持された該被加工物を該加工ユニットに対して相対的に加工送りすることで該加工ユニットで該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工する加工ステップと、を備え、該加工ステップでは、一の該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工送りしつつ、該加工装置が備える検出手段で加工中の該加工予定ラインの未加工の領域において該加工予定ラインの位置を検出するとともに検出した該加工予定ラインの位置に基づいて該加工ユニットの加工位置を調整することを特徴とする加工方法が提供される。

なお、本発明の一態様において、該加工ユニットは、切削ブレードを含んでもよい。

加工装置では、保持テーブルで保持された該基板等の被加工物が該加工予定ラインに沿って加工ユニットにより加工される。本発明の一態様に係る加工方法では、一の該加工予定ラインに沿って被加工物を加工送りしつつ、加工中の該加工予定ラインの未加工の領域において検出手段で該加工予定ラインの位置を検出する。

そして、加工ユニットによる加工を実施しながら検出した該加工予定ラインの位置に基づいて加工位置を調整する。すると、該加工予定ラインが直線状でない場合や被加工物が加工中に移動する場合にも、該加工予定ラインに沿って加工を実施できる。

したがって、本発明により被加工物が歪んだ場合や加工中に被加工物が移動した場合でも、加工予定ラインに沿って適切に加工を実施できる加工方法が提供される。

図１（Ａ）は、パッケージ基板の表面を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、パッケージ基板の裏面を模式的に示す平面図である。加工装置の一部を模式的に示す斜視図である。図３（Ａ）は、保持ステップを模式的に示す断面図であり、図３（Ｂ）は、加工ステップを模式的に示す断面図である。加工ユニットと、撮像箇所と、の位置関係を模式的に示す上面図である。

本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る加工方法の被加工物は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる基板である。または、該被加工物は、デバイスが樹脂で覆われたパッケージ基板である。

該被加工物には、例えば、交差する複数の加工予定ラインが設定され、該加工予定ラインで区画された各領域にはデバイスが設けられる。切削ブレードを有する切削装置により該被加工物を該加工予定ラインに沿って切削して切断すると、個々のデバイスチップを形成できる。

又は、レーザ加工装置により該加工予定ラインに沿って該被加工物の表面に該被加工物に吸収性を有する波長のレーザビームを照射してアブレーション加工を実施すると、該被加工物が切断されて、デバイスチップを形成できる。さらに、レーザ加工装置により該加工予定ラインに沿って該被加工物の内部に該被加工物に対して透過性を有する波長のレーザビームを集光させて多光子吸収により改質層を形成し、該改質層から該被加工物の厚さ方向にクラックを伸長させて切断しても、デバイスチップを形成できる。

以下、パッケージ基板を被加工物とし、切削ブレードを有する切削装置で該パッケージ基板を切削する場合を例に、本実施形態について説明する。

図１（Ａ）は、パッケージ基板の表面を模式的に示す平面図であり、図１（Ｂ）は、パッケージ基板の裏面を模式的に示す平面図である。パッケージ基板１は、平面視で略矩形状に形成された金属枠体３を含む。金属枠体３は、例えば、４２アロイ（鉄とニッケルとの合金）や銅等の金属で構成されている。

図１（Ｂ）に示すように、パッケージ基板１の裏面１ｂ側には、複数のステージ５が配されている。ステージ５の表側（パッケージ基板１の表面１ａ側）には、各ステージ５に重なるようにＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス（不図示）が設けられている。パッケージ基板１には、該デバイスを封止する樹脂９が配設されている。樹脂９は、所定の厚みに形成されており、金属枠体３から厚さ方向に突出する。各ステージ５上では、デバイスが樹脂９によって覆われている。

各ステージ５の周囲には複数の電極パッド７が行列状に配設されている。各電極パッド７は樹脂９により表側が覆われるとともに、裏側は露出している。該電極パッド７は、樹脂９が形成される前に金属ワイヤー（不図示）等で各デバイスの各電極に接続される。隣接する２つのデバイスに挟まれた位置にある電極パッド７は、該隣接する２つのデバイスに接続されている。パッケージ基板１が切削されて個々のデバイスチップが形成されるとき、該電極パッド７が分断されてそれぞれのデバイスチップの電極端子となる。

パッケージ基板１の裏面１ｂ側には、マーカー１１が形成されている。該マーカー１１は、パッケージ基板１を切削する際に切削ブレードの位置を所定の位置に合わせるための目印として使用される。一対のマーカー１１の間で複数の電極パッド７を次々と分断するように切削ブレードを切り込ませて、各ステージ５の周辺において電極パッド７ごと樹脂９を切削することで、個々のデバイスチップが形成される。つまり、複数の電極パッド７が並ぶ各行および列が加工予定ラインである。ただし、本実施形態は、該加工予定ラインが行列状に並んでいる場合に限らない。

次に、該パッケージ基板１の切削する切削装置について説明する。図２は、切削装置２の一部を模式的に示す斜視図である。

切削装置２は、各構成を支持する装置基台４の上面に保持テーブル６を備える。該保持テーブル６の中央には、図示しない吸引源に連通する吸引部８が形成されている。該保持テーブル６はＸ軸方向に往復動可能であるとともに回転可能に配設されている。パッケージ基板１は固定治具（保持治具）１３上に載せられた状態で切削装置２に搬入されて、該吸引テーブル６上に載せられる。

該固定冶具１３には、裏面から表面に至る複数の吸引孔（不図示）が形成されている。該吸引孔は、該パッケージ基板１の加工予定ラインで区画される各チップ領域に対応するように形成されている。また、該固定冶具１３の表面には、該パッケージ基板１の加工予定ラインに対応する溝が形成されている。該溝は、後述の切削ブレード１２による切削加工を実施するときに、該パッケージ基板１に切り込む該切削ブレード１２が進入する逃げ溝として機能する。

該固定冶具１３が該保持テーブル６上に載せられている状態で該吸引源を作動させると、該吸引孔を通して該各チップ領域に負圧が作用して該パッケージ基板１が保持テーブル６に吸引保持される。

切削装置２には、スピンドル（不図示）の先端部に切削ブレード１２が装着されて構成される切削ユニット１０が配設されている。切削ブレード１２は、中央に貫通穴を備える円環状のブレードである。切削ブレード１２は、該貫通穴にスピンドルを挿入されて該切断装置２に装着される。

該切削ブレード１２の外周には、切削砥石が配設される。パッケージ基板１を切削する際には、該スピンドルを回転させることで該切削ブレード１２を回転させ、切削砥石を該被加工物に接触させる。該切削砥石は、例えば、ダイヤモンド等でなる砥粒と、該砥粒が分散された結合剤と、で構成される。該砥粒や結合剤の種類は、被加工物の種類に応じて適宜選択される。

切削ユニット１０についてさらに説明する。該切削ユニット１０は、被加工物を加工中に該被加工物や切削ブレード１２に切削液を供給するための切削液供給ノズル２０ａ，２０ｂ（図３（Ｂ）参照）を備える。該切削液供給ノズル２０ａ，２０ｂは、切削液供給パイプ１８ａ，１８ｂの一端に接続されており、該切削液供給パイプ１８ａ，１８ｂの他端に接続された切削液供給源（不図示）から供給された切削液を噴出する。

パッケージ基板１が保持される際の保持テーブル６の位置と、該パッケージ基板１の切削が実施される際の該保持テーブル６の位置と、の間の経路の上方には、パッケージ基板１の加工予定ラインを検出する撮像カメラ１６が配設される。該撮像カメラ１６により切削ブレード１２のアライメントが実施される。

さらに、該切削ユニット１０に隣接する位置に下方に向いた撮像カメラ（検出手段）１４（図３（Ｂ）参照）が配設される。該撮像カメラ１４は、特に、切削ユニット１０の加工送り方向の前方（保持テーブル６の移動方向の後方）に配設される。該撮像カメラ１４は、例えば、切削ユニット１０と一体的にＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能なように配設されており、該切削ユニット１０が切削しようとする領域を撮像する。

撮像カメラ（検出手段）１４は、高圧エアー供給源（不図示）に接続された高圧エアー供給ノズルを下端に有し、該高圧エアー供給源から供給された高圧エアー２２を該高圧エアー供給ノズルから噴出できる。該高圧エアー供給ノズルは、切削ユニット１０の方向に向けられており、該方向に高圧エアー２２を噴出できる。該高圧エアー２２により、パッケージ基板１の切削中に該切削ブレード１２や該パッケージ基板１に供給されて飛散する切削液の該撮像カメラ１４への付着を抑制できる。

該切削装置２は、制御ユニット（不図示）を備える。該制御ユニットは、該切削装置２の各構成要素に電気的に接続されており、各構成要素を制御する。また、該制御ユニットは、撮像カメラ１４から撮像画像を受け取り、該撮像画像に写る加工予定ラインを検出でき、検出結果に応じて各構成要素を制御する機能を有する。さらに、該切削装置２は、該撮像画像やその他の各種情報を表示する表示モニタ（不図示）を備える。

次に、本実施形態に係る加工方法の各ステップについて説明する。該加工方法では、まず、切断装置２の保持テーブル６上に該パッケージ基板１を保持する保持ステップを実施する。図３（Ａ）は、該保持ステップを模式的に示す断面図である。

保持ステップでは、該保持テーブル６の上にパッケージ基板１を載せた後、該保持テーブル６の吸引源を作動させて負圧を発生させ、該負圧を該パッケージ基板１に作用させる。すると、保持テーブル６上に該パッケージ基板１が吸引保持される。

保持ステップを実施した後、保持テーブル６を撮像カメラ１６の下方に移動させ、撮像カメラ１６に該パッケージ基板１を撮像させる。そして、パッケージ基板１のマーカー１１を認識させて、加工予定ラインに沿って切削ブレード１２を切り込ませられるように切削すべき加工予定ラインを検出するアライメントを実施する。

次に、該パッケージ基板１を加工予定ラインに沿って切削する加工ステップを実施する。図３（Ｂ）は、加工ステップを模式的に示す断面図である。加工ステップでは、まず、パッケージ基板１の加工予定ラインの延長線上の上方に切削ブレード１２を位置付けるように保持テーブル６を移動させる。

そして、切削ユニット１０のスピンドルを回転させて、切削ブレード１２を回転させる。該切削ブレード１２の切削砥石の下端がパッケージ基板１の下面よりも低い所定の高さ位置に達するように切削ユニット１０を下降させる。次に、保持テーブル６に保持されたパッケージ基板１を図２に示すＸ軸方向に沿って加工送りすることで該切削ブレード１２をパッケージ基板１に切り込ませる。すると、切削ブレード１２により加工予定ラインに沿ってパッケージ基板１が切削される。

該加工予定ラインに沿ってパッケージ基板１を切削した後、該切削ユニット１０を図２に示すＹ軸方向に沿って割り出し送りして他の加工予定ラインに沿って次々に切削を実施して、一つの方向に沿って並ぶすべての加工予定ラインに沿ってパッケージ基板１を切削する。その後、保持テーブル６を回転させて加工送り方向を切り替えて、他の方向に沿って並ぶすべての加工予定ラインに沿ってパッケージ基板１を切削する。すると、パッケージ基板１が個々のデバイスチップに分割される。

ところで、パッケージ基板では樹脂の封止工程での加熱等の理由により該パッケージ基板１に歪みが生じて該加工予定ラインが屈曲する場合がある。該加工予定ラインが屈曲している場合、一対のマーカー１１を結ぶ直線に沿ってパッケージ基板１を切削すると、切削ブレード１２が屈曲した該加工予定ラインから逸れて、ステージ５上に形成されたデバイスに損傷が生じる恐れがある。

また、該パッケージ基板１が切削される際に、該パッケージ基板１に力がかかり、該パッケージ基板１が保持テーブル６上（該固定冶具１３上）を移動する場合がある。該加工予定ラインに沿って切削している間にパッケージ基板１が移動すると、該加工予定ラインから逸れた位置が切削される場合があり、やはり該デバイスに損傷が生じる恐れがある。

そこで、本実施形態に係る加工方法では、該加工ステップにおいて、該切削ユニット１０で一の該加工予定ラインに沿って該パッケージ基板１を加工送りする間に、撮像カメラ１４でパッケージ基板１を撮像する。図４は、加工ステップにおける切削ブレード１２と、撮像箇所と、の位置関係を模式的に示す上面図である。図４に示す通り、撮像カメラ１４は、該切削ブレード１２が切削している該加工予定ラインの前方の未加工の領域（撮像箇所２４）を撮像する。

撮像カメラ１４で取得された撮像画像は切削装置２の制御ユニットに送られる。そして、該制御ユニットは、加工中の該加工予定ラインのうち未加工の領域において該加工予定ラインを検出する。例えば、撮像画像に写るデバイス（ステージ５）や金属パッド７等の構造物を検出し、該構造物の位置から加工予定ラインの位置を検出する。被加工物に特徴的なパターンが形成される場合には、該パターンを検出して加工予定ラインの位置を検出してもよい。

制御ユニットは、検出した該加工予定ラインの位置に基づいて該加工ユニット１０の加工位置を調整する。例えば、該加工予定ラインが屈曲している場合、屈曲した加工予定ラインに沿ってパッケージ基板１を切削するように、切削ブレード１２を割り出し送り方向にずらして加工位置を調整する。または、該保持テーブル６を僅かに回転させて、加工送り方向を調整する。

本実施形態に係る加工方法では、切削を中断することなく切削ブレード１２による切削を進行させながらリアルタイムで該加工予定ラインの位置を検出して加工位置を調整する。例えば、一の加工予定ラインに沿って切削を進行中に加工送りを停止して加工状況を確認する場合、加工にかかる時間が増大して加工効率が悪化してしまう。本実施形態に係る加工方法では、切削を中断する必要がないため、加工効率は悪化しない。

本実施形態に係る加工方法では、該加工予定ラインの位置に基づいて常に加工ユニットによる加工位置を調整するため、該加工予定ラインが直線状でない場合やパッケージ基板１が加工中に移動する場合にも該加工予定ラインに沿って適切に加工を実施できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、２つの撮像カメラ１４，１６を備える切削装置２でパッケージ基板１を切削する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、切削装置２は撮像カメラ１６を備えていなくてもよく、撮像カメラ１４でアライメントを実施してもよい。

また、撮像カメラ１４は、切削ユニット１０とともにＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能でなくてもよい。例えば、切削装置２の加工室の天井に撮像カメラ１４が配設されていてもよい。すなわち、切削カメラ１４は、加工予定ラインの切削ユニット１０による加工が実施される前の領域を捉えられる箇所に配設されていればよい。

また、例えば、上記実施形態では、切削ブレード１２を備える切削ユニット１０でパッケージ基板１を切削する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、レーザ加工装置において、加工予定ラインに沿って被加工物の内部にレーザビームを集光させて改質層を形成し、該改質層から被加工物の厚さ方向にクラックを伸長させて該被加工物を切断してもよい。

本発明の一態様に係る加工方法によると、レーザ加工装置で被加工物の加工予定ラインに沿って加工する場合にも、該加工を進行させながら加工予定ラインの位置を検出して、加工箇所を調整することができる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１パッケージ基板
１ａ表面
１ｂ裏面
３金属枠体
５ステージ
７電極パッド
９樹脂
１１マーカー
１３固定冶具
１５切削溝
２切断装置
４装置基台
６保持テーブル
８吸引部
１０切削ユニット
１２切削ブレード
１４，１６撮像カメラ
１８ａ，１８ｂ切削液供給パイプ
２０ａ，２０ｂ切削液供給ノズル
２２高圧エアー
２４撮像箇所

Claims

加工予定ラインが設定された被加工物を該被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された該被加工物を該加工予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、を備える加工装置で加工する加工方法であって、
該被加工物を保持テーブルで保持する保持ステップと、
該保持テーブルで保持された該被加工物を該加工ユニットに対して相対的に加工送りすることで該加工ユニットで該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工する加工ステップと、を備え、
該加工ステップでは、一の該加工予定ラインに沿って該被加工物を加工送りしつつ、該加工装置が備える検出手段で加工中の該加工予定ラインの未加工の領域において該加工予定ラインの位置を検出するとともに検出した該加工予定ラインの位置に基づいて該加工ユニットの加工位置を調整することを特徴とする加工方法。
該加工ユニットは、切削ブレードを含むことを特徴とする請求項１に記載の加工方法。