JP2019150889A - 研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物の所定の厚さに満たない厚さ不良領域を容易に検出する。【解決手段】板状の被加工物の研削方法であって、該板状の被加工物の被研削面上に識別用層を形成する識別用層形成ステップと、該識別用層形成ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面を研削して該板状の被加工物を薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面上に識別用層が残存するか否かを判定し、該識別用層が残存すると判定する場合に該識別用層の残存する位置を厚さ不良位置として検出する不良位置検出ステップと、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、厚さにばらつきを有した板状の被加工物の研削方法に関する。

携帯電話やコンピュータ等の電子機器には、半導体デバイスを含むパッケージ化されたチップが搭載されている。例えば、複数のデバイスが形成された板状の基板をデバイス毎に切断し、これを樹脂で封止しパッケージ化することでチップが形成される。なお、チップを封止する樹脂はモールド樹脂と呼ばれる。さらに、板状の基板を切断する前に各デバイスを予めモールド樹脂で封止してパッケージ基板を形成し、その後、該パッケージ基板を切断してパッケージ化されたチップを形成する技術が知られている。

近年、電子機器の小型化の傾向が著しく、搭載されるチップの小型化・薄型化に対する要求が高まっている。そのため、まず、パッケージ基板のモールド樹脂側を研削することでパッケージ基板を薄化し、その後、薄化されたパッケージ基板を切断して薄型のチップを形成する技術が検討されている。

パッケージ基板の研削は、例えば、研削砥石が装着された研削ホイールを備える研削装置により実施される。研削装置では、裏面側が上方に露出されたパッケージ基板の上方で研削ホイールを回転させ、該研削ホイールを下降させてパッケージ基板に接触させることで研削が実施される。

研削装置には、例えば、研削加工を実施中に被加工物の厚さを測定する厚さ測定器が配設される（特許文献１及び特許文献２参照）。研削装置は、パッケージ基板が所定の厚さになるように、加工中にパッケージ基板の厚さを該厚さ測定器により測定しつつ、回転する研削ホイールを下降させる。そして、該厚さ測定器で測定されるパッケージ基板の厚さが所定の仕上がり厚さとなるときに、研削ホイールの下降を停止させる。

特開２００９−７２８５１号公報 特開２００７−１９９０１３号公報

パッケージ基板からチップを形成する際、まず、多数のデバイスを含む大判のパッケージ基板を切断して複数のデバイスを含むストリップと呼ばれる比較的小型の矩形基板を形成し、次に、該ストリップを切断してチップを形成する場合がある。この場合、例えば、研削加工は該大判のパッケージ基板に対して実施される。

モールド樹脂でデバイスを封止してパッケージ基板を形成すると、パッケージ基板の大きさが大きくなるほどモールド樹脂の厚さのばらつきの影響が大きくなり、パッケージ基板の厚さのばらつきが大きくなる傾向にある。そのため、チップの仕上がり厚さに満たない厚さの領域がパッケージ基板に含まれる場合がある。この場合、研削加工を実施して、その後、パッケージ基板を個々のチップに切断すると、形成された一部のチップが所定の仕上がり厚さに満たない厚さとなる。

また、パッケージ基板にチップの仕上がり厚さに満たない厚さの領域が存在する場合、パッケージ基板の研削加工時に該領域でパッケージ基板の厚さを測定しながら研削加工を実施してしまう場合がある。この場合、研削が開始されると直ちに研削が終了してしまい、パッケージ基板に必要な研削が実施されず、形成されるチップが所定の仕上がり厚さにならなくなる。

このように、パッケージ基板の厚さのばらつきの状態次第では、厚さ不良のチップが製造されてしまう場合がある。特に、研削前のパッケージ基板にチップの仕上がり厚さに満たない厚さの領域が存在する場合に問題が顕著となる。

さらに、厚さ不良のチップが形成されるおそれがある場合、製造された多数のチップから厚さ不良のチップを排除するために、製造された個々のチップの厚さを測定してチップの良否を検査する必要がある。しかし、多数のチップの厚さを測定して厚さの良否を判定するのは非常に煩雑で多大な手間がかかる。

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、被加工物の所定の厚さに満たない厚さ不良領域を容易に検出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、板状の被加工物の研削方法であって、該板状の被加工物の被研削面上に識別用層を形成する識別用層形成ステップと、該識別用層形成ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面を研削して該板状の被加工物を薄化する研削ステップと、該研削ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面上に識別用層が残存するか否かを判定し、該識別用層が残存すると判定する場合に該識別用層の残存する位置を厚さ不良位置として検出する不良位置検出ステップと、を備えることを特徴とする研削方法が提供される。

なお、本発明の一態様において、好ましくは該識別用層の色は、該板状の被加工物の被研削面の色とは異なる。さらに好ましくは、該識別用層形成ステップでは、該板状の被加工物と、該識別用層と、の厚さの和が該研削ステップで研削される該板状の被加工物の仕上がり厚さよりも大きくなるように該識別用層を形成する。より好ましくは、識別用層形成ステップでは、該板状の被加工物と、該識別用層と、の厚さの和が均一となるように識別用層を形成する。

本発明の一態様に係る研削方法では、研削ステップを実施する前にパッケージ基板等の板状の被加工物の被研削面上に識別用層を形成する。そして、研削ステップにて、厚さが該仕上がり厚さとなるまで被加工物を研削加工する。

被加工物の厚さが全面で研削加工の仕上がり厚さよりも大きい場合、被研削面上に形成された被研削面上に形成された識別用層は研削加工により除去される。そのため、不良位置検出ステップを実施すると、識別用層が残存するとは判定されない。すなわち、研削加工により該板状の被加工物の厚さが該仕上がり厚さとなったことが確認される。

これに対して、研削加工される前の被加工物の厚さが部分的に研削加工の仕上がり厚さよりも小さい場合、識別用層形成ステップ及び研削ステップを実施した後、不良位置検出ステップを実施すると、識別用層が残存すると判定される。この場合、厚さが該仕上がり厚さよりも小さい部分では被加工物が研削加工されず、識別用層が残存する。

識別用層が残存する位置は被加工物の厚さ不良位置であるから、研削加工がされた板状の被加工物を被研削面側から観察して残存する識別用層を検出すると、厚さ不良位置を容易に検出できる。

したがって、本発明により被加工物の所定の厚さに満たない厚さ不良領域を容易に検出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。 図２（Ａ）は、パッケージ基板のモールド樹脂の断面を模式的に示す断面図であり、図２（Ｂ）は、識別用層形成ステップの一例を模式的に示す断面図であり、図２（Ｃ）は、識別用層形成ステップの他の一例を模式的に示す断面図である。 研削ステップを模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、研削ステップの実施後のパッケージ基板を模式的に示す断面図であり、図４（Ｂ）は、不良位置検出ステップを模式的に示す平面図である。

本発明の一態様に係る実施形態について説明する。本実施形態に係る研削方法の被加工物は、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板状の基板である。または、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。

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、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。例えば、切削ブレードを有する切削装置により被加工物を加工予定ラインに沿って切削して切断すると、個々のチップを形成できる。

又は、被加工物に対して吸収性を有する波長のレーザビームをレーザ加工装置により加工予定ラインに沿って被加工物の表面に照射してアブレーション加工を実施すると、被加工物が切断されチップを形成できる。

さらに、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レーザ加工装置により加工予定ラインに沿って被加工物の内部に集光させて多光子吸収により改質層を形成してもよい。改質層から被加工物の厚さ方向にクラックを伸長させると、被加工物が切断され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、該パッケージ基板を研削加工する場合を例に、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の枠体９を含む。枠体９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（Ａ）に示すように、パッケージ基板１の表面１ａ側には、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスを搭載するステージ５ａが配されている。パッケージ基板１には、該デバイスを覆って封止するモールド樹脂７が配設されている。図２（Ａ）は、パッケージ基板１のモールド樹脂７の断面を模式的に示す断面図である。図２（Ａ）には、枠体９の側面図が含まれる。

パッケージ基板１は、形成されるチップの仕上がり厚さよりも大きい厚さに形成される。そして、モールド樹脂７が研削されることで該パッケージ基板１は厚さが該仕上がり厚さとなるように薄化される。すなわち、パッケージ基板１のモールド樹脂７が形成されている側の面が被研削面となる。

近年、チップの製造効率を高めるために、１辺が４５０ｍｍや６００ｍｍ等の大判のパッケージ基板１が使用されることがある。一度の製造工程で形成されるチップの数を増やすことでチップの製造効率を高められる。大判のパッケージ基板１からチップを形成する場合、例えば、大判のパッケージ基板１を切断して、複数のデバイス５を含むストリップと呼ばれる比較的小型の矩形基板を形成し、次に、該ストリップを切断してチップを形成する。この場合、例えば、研削加工は該大判のパッケージ基板に対して実施される。

モールド樹脂７でデバイスを封止してパッケージ基板１を形成すると、パッケージ基板１の大きさが大きくなるほどモールド樹脂７の厚さのばらつきの影響が大きくなり、パッケージ基板１の厚さのばらつきが大きくなる傾向にある。そのため、パッケージ基板１の厚さが部分的にチップの仕上がり厚さに満たない厚さとなる場合がある。この場合、研削加工を実施して、その後、パッケージ基板１を個々のチップに切断すると、形成された一部のチップが所定の仕上がり厚さに満たない厚さとなる。

パッケージ基板１の該仕上がり厚さに満たない部分が切り出されてチップが形成されると、該チップの厚さもまた所定の厚さに満たなくなるため、製造されたチップは厚さ不良のチップとなる。製造されたチップから厚さ不良のチップを取り除くために製造されたすべてのチップの厚さを測定するのは煩雑であり、多大な手間がかかる。

そこで、本実施形態に係る研削方法では、パッケージ基板１を研削加工する前に、パッケージ基板１の被研削面である裏面１ｂ側に識別用層を形成する。以下、本実施形態に係る研削方法について説明する。本実施形態に係る研削方法では、研削加工を実施する前に識別用層形成ステップを実施する。図２（Ｂ）は、識別用層形成ステップの一例を模式的に示す断面図である。

識別用層形成ステップでは、図２（Ｂ）に示す通り、パッケージ基板１の被研削面（裏面１ｂ）上に識別用層１１ａを形成する。識別用層１１ａは、例えば、塗料や着色された樹脂をスプレー散布することで形成される。識別用層１１ａは、例えば、モールド樹脂７の色とは異なる色の塗料である。一般的に、モールド樹脂７は黒色に形成される場合が多い。そこで、識別用層１１ａの色を、例えば、白、赤、青、黄、又は緑等とする。

また、識別用層は、他の方法でパッケージ基板１の裏面１ｂ（被研削面）に形成されてもよい。図２（Ｃ）は、識別用層形成ステップの他の一例を模式的に示す断面図である。図２（Ｃ）に示す通り、形成される識別用層１１ｂは、例えば、上面が均一な高さとなるように形成される。以下、上面が均一な高さの識別用層１１ｂを形成する場合について説明する。

図２（Ｃ）に模式的に示す識別用層形成ステップでは、例えば、パッケージ基板１の外周を囲むことができる形状の側壁を有する型枠（不図示）をパッケージ基板１を囲むように配設し、該型枠の中に識別用層１１ｂの材料となる液状の樹脂を流し入れて固化させる。このとき、モールド樹脂７を該液状の樹脂に埋没させる。または、モールド樹脂７を覆うようにスピンコート法により識別用層１１ｂを形成する材料を塗布して識別用層１１ｂを形成する。

このように識別用層１１ｂを形成すると、該識別用層１１ｂの上面は一様な高さの平坦な面となる。ここで、該識別用層１１ｂは、後述の研削ステップで所定の仕上がり厚さに薄化されたパッケージ基板１の上面の高さ位置よりも上面が高くなるように形成される。すなわち、パッケージ基板１と、識別用層１１ｂと、の厚さの和が該仕上がり厚さよりも大きくなるように識別用層１１ｂが形成される。

次に、本実施形態に係る研削方法の研削ステップについて、図３を用いて説明する。図３は、研削ステップを模式的に示す斜視図である。研削ステップでは、パッケージ基板１の被研削面（裏面１ｂ側）を研削してパッケージ基板１を薄化する。図３に、研削加工を実施する研削装置２を模式的に示す。研削装置２は、被加工物を保持する保持テーブル４と、被加工物を研削加工する研削ユニット６と、を備える。

保持テーブル４の内部には、一端が吸引源（不図示）に連通する吸引路が配設されており、該吸引路の他端は保持テーブル４の上面の保持面４ａに連通されている。被加工物であるパッケージ基板１を保持面４ａ上に載せ、該吸引源を作動させてパッケージ基板１に負圧を作用させると、該パッケージ基板１は保持テーブル４に吸引保持される。また、保持テーブル４は、該保持面４ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転できる。

研削ユニット６は、保持テーブル４の保持面４ａに垂直な方向に沿ったスピンドル８と、スピンドル８の先端に配設されたマウント１０と、マウント１０の下面に固定具１２により固定された研削ホイール１４と、を備える。研削ユニット６は図示しない加工送り機構に支持されている。

スピンドル８の基端には、該スピンドル８を該保持面４ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転させるスピンドルモータ（不図示）が接続されている。また、研削ホイール１４の下面には、被加工物に接触して被加工物を研削加工する研削砥石１６が装着されている。

研削ステップでは、まず、表面１ａが下方に向いた状態でパッケージ基板１を保持テーブル４の保持面４ａ上に載せ、保持テーブル４にパッケージ基板１を吸引保持させる。このとき、パッケージ基板１の裏面１ｂ側が上方に露出される。次に、保持テーブル４を回転させ、スピンドルモータによりスピンドル８を回転させることで研削ホイール１４を回転させる。そして、研削ユニット６を下降させてパッケージ基板１に接触させると、パッケージ基板１の裏面１ｂ側が研削される。

研削ユニット６は、パッケージ基板１が所定の仕上がり厚さとなるように、加工送り機構により下降される。研削装置２は、研削加工されているパッケージ基板１の厚さを測定する厚さ測定器（不図示）を備え、パッケージ基板１の厚さが所定の仕上がり厚さとなったことが検出されたときに切削ユニット６の下降を停止する。

なお、パッケージ基板１に該仕上がり厚さに満たない厚さの領域が存在する場合、該領域でパッケージ基板１の厚さを測定してしまう場合がある。すると、研削加工が開始された後、直ちに、パッケージ基板１の厚さが仕上がり厚さとなったと誤検出され、研削ホイール１４の下降が終了してしまう場合がある。

しかし、パッケージ基板１と、該識別用層１１ｂと、の厚さの和が該仕上がり厚さよりも厚くなるように該識別用層１１ｂが形成される場合、パッケージ基板１に該仕上がり厚さに満たない厚さの領域が存在しても該誤検出が生じない。そのため、研削ホイール１４が適切な高さ位置まで下降されて、パッケージ基板１は所定の仕上がり厚さに薄化される。

また、パッケージ基板１と、識別用層１１ｂと、の厚さの和が均一ではなく、識別用層１１ｂの上面に凹凸が存在する場合、該厚さ測定器の接触針を識別用層１１ｂの上面に接触させながら研削を実施するとき、該凹凸により接触針が弾む場合がある。この場合、厚さ測定器による厚さの測定を正確に実施できなくなり、さらに、該接触針に破損を生じるおそれがある。

そこで、パッケージ基板１と、識別用層１１ｂと、の厚さの和が均一となるように識別用層１１ｂを形成する。該厚さの和が均一であると、パッケージ基板１は研削により所定の厚みに適切に薄化される。ここで、該厚さの和が均一とは、パッケージ基板１の研削が実施される際に、厚さ測定器による厚さの測定が正確に実施される程度に識別用層１１ｂの上面が平坦であることをいう。

次に、本実施形態に係る研削方法の不良位置検出ステップについて説明する。不良位置検出ステップは、パッケージ基板１に該仕上がり厚さに満たない領域が存在するか否かを判定し、該領域が存在すると判定される場合に、該領域を厚さ不良位置として検出する。該領域の有無の判定は、識別用層１１ｂの残存状況を判定することで実施される。

図４（Ａ）は、研削ステップ終了後のパッケージ基板１を模式的に示す断面図である。図４（Ａ）には、枠体９の側面図が含まれる。図４（Ａ）に示す通り、研削ステップによりパッケージ基板１は所定の仕上がり厚さに薄化される。このとき、パッケージ基板１の該仕上がり厚さに満たない領域では識別用層１１ｂが残存しモールド樹脂７が露出されず、その他の領域ではモールド樹脂７が露出される。

そこで、研削ステップ実施した後に、パッケージ基板１の被研削面側（裏面１ｂ側）を観察して識別用層１１ｂが残存するか否かを判定する。図４（Ｂ）は、不良位置検出ステップを模式的に示す平面図である。図４（Ｂ）に示す例では、パッケージ基板１の裏面１ｂ側に部分的に識別用層１１ｂが残存すると判定される。パッケージ基板１の該仕上がり厚さに満たない領域では識別用層１１ｂが研削で除去されずに残存するため、不良位置検出ステップでは、識別用層１１ｂが残存する領域を厚さ不良位置として検出する。

パッケージ基板１を切断して厚さ不良位置からチップを形成しても、良品のチップにはならないため、該厚さ不良位置から形成されるチップを排除する必要がある。本実施形態に係る研削方法では、形成されたチップの厚さを個々に検査せずとも識別用層１１ｂを検出することで容易に厚さ不良位置を特定できるため、厚さ不良のチップを容易に排除できる。

また、製造された多数のチップから厚さ不良のチップを取り除く際にも、チップのモールド樹脂７側を観察し、識別用層１１ｂが残存するか否かを判定するだけで厚さ不良のチップを識別できる。そのため、個々のチップに対して厚さの測定を実施する必要がない。

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、パッケージ基板１の裏面１ｂ（被研削面）上に形成する識別用層１１ａ，１１ｂについて、モールド樹脂７のとは異なる色と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、識別用層１１ａ，１１ｂの色は、モールド樹脂７と同様の色としてもよい。

この場合、不良位置検出ステップでは、例えば、モールド樹脂７と、識別用層１１ａ，１１ｂと、を区別して認識できる赤外線カメラ等を用いて残存する識別用層１１ａ，１１ｂの有無を検査する。

また、パッケージ基板１を切断する切削ブレードは、切削ブレードの切刃は、砥粒と、該砥粒が分散された結合材と、で形成されている。切削加工では、切削ブレードが被加工物を切削しながら消耗し、結合材に含まれる砥粒が次々に露出するため、所定の切削能力が保たれる。このような作用は、自生発刃と呼ばれる。

しかし、切削ブレードが適切に消耗せず切削能力が低下する場合がある。そこで、識別用層１１ａ，１１ｂに自生発刃を促すフィラー等が含まれていても良い。パッケージ基板１の裏面１ｂ側のモールド樹脂７の間には識別用層１１ａ，１１ｂが形成されており、切削ブレードはモールド樹脂７の間でパッケージ基板１を切削するため、切削ブレードは識別用層１１ａ，１１ｂを切削する。そのため、識別用層１１ａ，１１ｂにフィラー等が含まれていると、切削ブレードの自生発刃が促進される。

さらに、パッケージ基板１を研削する研削砥石１６もまた切削ブレードと同様に、砥粒と、該砥粒が分散された結合材と、で形成されている。研削加工においても自生発刃の作用により研削砥石１６の研削能力が保たれる。識別用層１１ａ，１１ｂにフィラー等が含まれていると、識別用層１１ａ，１１ｂを研削する研削砥石１６の自生発刃もまた促進される。そのため、複数のパッケージ基板１を次々に連続して研削加工する場合においても研削砥石１６の研削能力が一定の水準に保たれる。

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 加工予定ライン
５ デバイス
５ａ ステージ
７ モールド樹脂
９ 枠体
１１ａ，１１ｂ 識別用層
１３ 厚さ不良位置
２ 研削装置
４ 保持テーブル
４ａ 保持面
６ 研削ユニット
８ スピンドル
１０ マウント
１２ 固定具
１４ 研削ホイール
１６ 研削砥石

Claims (4)

1. 板状の被加工物の研削方法であって、
   該板状の被加工物の被研削面上に識別用層を形成する識別用層形成ステップと、
   該識別用層形成ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面を研削して該板状の被加工物を薄化する研削ステップと、
   該研削ステップを実施した後、該板状の被加工物の被研削面上に識別用層が残存するか否かを判定し、該識別用層が残存すると判定する場合に該識別用層の残存する位置を厚さ不良位置として検出する不良位置検出ステップと、を備えることを特徴とする研削方法。
2. 該識別用層の色は、該板状の被加工物の被研削面の色とは異なることを特徴とする請求項１に記載の研削方法。
3. 該識別用層形成ステップでは、該板状の被加工物と、該識別用層と、の厚さの和が該研削ステップで研削される該板状の被加工物の仕上がり厚さよりも大きくなるように該識別用層を形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の研削方法。
4. 識別用層形成ステップでは、該板状の被加工物と、該識別用層と、の厚さの和が均一となるように識別用層を形成することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一に記載の研削方法。