JP5881938B2 - ワークの研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の電子部品素子に分割することが予定されているワークを研削するワークの研削方法に関し、より詳細には、インフィード研削によりワークを研削し、ワークの厚みを薄くするワークの研削方法に関する。

半導体素子の薄型化にともなって、シリコンなどからなる半導体ウェーハの厚みを薄くするために、様々な研削方法が用いられている。

例えば下記の特許文献１には、図９に示すワーク研削装置が開示されている。ワーク研削装置１０１では、ワーク１０３が、回転駆動されるチャックテーブル１０４上に載置されている。

また、ワーク１０３の上方には、研削ホイール１０５が配置されている。研削ホイール１０５は、チャックテーブル１０４と同方向に、ただしチャックテーブル１０４よりも高速で回転駆動される。研削ホイール１０５は、回転軸１０６の周りに回転駆動されるが、上下方向移動装置１０７により上下方向に移動され得る。研削に際しては、チャックテーブル１０４の上面において、回転中心上に、ワーク１０３の下面の中心が位置するように、ワーク１０３を載置する。そして、回転しているワーク１０３の上面に、研削ホイール１０５を当接させ、ワーク１０３を研削する。この場合、ワーク１０３の上面の全面を均一に研削するために、研削ホイール１０５の下面の回転による軌道がワーク１０３の上面の回転中心を通過するように、研削ホイール１０５が、ワーク１０３の上面に当接される。このように、ワークと、研削ホイールの双方を同方向に回転させつつ研磨する方法は、インフィード研削と称されている。

他方、下記の特許文献２には、インフィード研削と、クリープフィード研削とを組み合わせたウェーハの研削方法が開示されている。特許文献２では、まず、特許文献１に記載のインフィード研削方法と同様にして、半導体ウェーハを研削する。図１０に示すように、特許文献２に記載の研削方法では、回転駆動されるチャックテーブル１１１上に、ウェーハ１１２が載置されている。図１０では、ウェーハ１１２は、既にインフィード研削により研削された後の状態とされている。インフィード研削では、チャックテーブル１１１の回転中心が、円盤状のウェーハ１１２の中心に位置するようにウェーハ１１２をチャックテーブル１１１上に載置する。次に、チャックテーブル１１１を回転しつつ、研削ホイールによりウェーハ１１２の上面を研削する。

インフィード研削によれば、図１０に示すように、ウェーハ１１２の回転中心１１２ａから、放射状に径方向外側に延びる多数の研削痕１１３が生じる。このような研削痕１１３をなくすために、特許文献２に記載の研削方法では、インフィード研削されたウェーハ１１２をチャックテーブル１１１を図示の矢印Ａ方向に移動させつつ、図示の矢印Ｂ方向に回転されている研削ホイール１１４によりさらに研磨する。すなわち、クリープフィード研削によりさらにウェーハ１１２を研削する。従って、上記研削痕１１３をなくし、上面が平滑なウェーハを得ることができる。

特開平７−３２２５２号公報 特開２０１０−１６１８１号公報

特許文献１に記載のようなインフィード研削では、図１０に示したような研削痕１１３が多数生じる。ところで、シリコンなどからなるワークは、結晶方位により、へき開しやすい方向すなわち割れ易い方向がある。従って、ワークのなかに、上記研削痕の延びる方向が、割れ易い方向と一致していたり、割れ易い方向に近い領域が存在する。このような領域では、ワークを分割する工程において、個片化されたチップの割れや欠けが生じやすいという問題があった。

特許文献２に記載の研削方法では、クリープフィード研削によりこのような研削痕をなくすことができるとされている。しかしながら、インフィード研削と、クリープフィード研削とを組み合わせるため、研削装置が複雑となり、装置のコストが高くつくという問題があった。加えて、インフィード研削により厚みが薄くなったウェーハをさらにクリープフィード研削すると、ウェーハの搬送等の作業中にウェーハが割れたり、欠けたりするという問題もあった。

上記のような問題を有するため、クリープフィード研削は、実際にはあまり広く用いられていないのが現状である。

なお、半導体素子に限らず、様々な電子部品素子において、薄型化を果たすために、集合体の段階で厚みを薄くすることが求められている。従って、上記のような研削方法は、ウェーハだけでなく、様々な電子部品素子集合体の研削にも用いられている。しかしながら、やはり割れ易い方向を有する電子部品素子等が集合されている集合体では、研削後の電子部品素子において、割れや欠けが生じるおそれがあった。

本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、割れ易い方向を有する電子部品素子が集合されているワークの厚みを、インフィード研削により薄くすることができ、しかも電子部品素子の割れや欠けが生じ難い、ワークの研削方法を提供することにある。

本発明に係るワークの研削方法は、マトリクス状に配置された複数の電子部品素子が一体化されてなり、後に前記複数の電子部品素子に分割されることが予定されている集合体であり、割れ易い方向を有するワークを研削するワークの研削方法であって、回転駆動されるテーブルの回転中心が前記ワークの下面の外側に位置するように前記テーブル上に前記ワークを配置して前記テーブルを回転させる工程と、回転している前記テーブル上の前記ワークの上面に、前記テーブルと同一方向に回転駆動されている研削ホイールを当接させ、前記ワークを上面から研削する工程とを備える、ワークの研削方法である。

本発明に係るワークの研削方法のある特定の局面では、前記研削ホイールにより前記ワークを研削した際に前記ワーク上面に形成される研削痕が延びる方向が、前記ワークの割れ易い方向と交差する方向である。従って、割れや欠けを確実に抑制することができる。

本発明に係るワークの研削方法の他の特定の局面では、前記テーブル上に、複数の前記ワークを各ワークの下面の外側に前記テーブルの回転中心が位置するように配置し、前記研削ホイールにより前記複数のワークを研削する。この場合には、生産性を高めることができる。

本発明に係るワークの研削方法のさらに他の特定の局面では、前記複数のワークが、前記テーブル上において、前記回転中心の周りにおける周方向に均一に分散配置されている。この場合には、さらに加工効率を向上させることができる。

本発明に係るワークの研削方法では、チャックテーブルの回転中心がワークの下面の外側に位置するようにワークを配置し、チャックテーブルを回転させつつ、研削ホイールをワークの上面に当接させてワークを研削するため、研削痕がワークの中心から放射状に延びずに、ワークの上面において、ほぼ同じ方向に研削痕が延びることとなる。従って、ワークの割れ易い方向と、研削痕が交差するようにワークをチャックテーブル上に配置することにより、研削後のワークや、ワークを分割して得られる電子部品素子の割れや欠けを確実に抑制することができる。

よって、装置及び工程が複雑なクリープフィード研削を併用することなく、簡便なインフィード研削により、高い生産性で割れや欠けが生じ難い電子部品素子を得ることが可能となる。

本発明の一実施形態のワークの研削方法における、チャックテーブル、ワーク及び研削ホイールの位置関係を説明するための模式的平面図である。 本発明の一実施形態に係るワークの研削方法に用いられる研削装置の概略構成を示す正面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、本発明の一実施形態におけるワーク研削工程によりワークが研削される過程を説明するための各模式的正面断面図である。 比較例のワークの研削方法におけるチャックテーブル、ワーク及び研削ホイールの位置関係を示す模式的平面図である。 比較例のワークの研削方法において、ワーク内の各電子部品チップにおけるクラックを説明するための実体顕微鏡写真である。 比較例のワークの研削方法における回転中心位置と、ワーク中のクラック及びチッピングが生じている部分との関係を示す模式的平面図である。 実施形態のワークの研削方法における回転中心位置と、ワーク中のクラック及びチッピングが生じている部分との関係を示す模式的平面図である。 本発明の変形例に係るワークの研削方法におけるワーク、チャックテーブル及び研削ホイールの位置関係を説明するための模式的平面図である。 従来のワーク研削装置を説明するための模式的正面図である。 従来のワークの研削方法の他の例を説明するための斜視図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

本発明の一実施形態に係るワークの研削方法として、基板上に実装された複数の弾性表面波素子チップが樹脂により一体化されたワークを研削する工程を説明する。

図３（ａ）に示すように、アルミナからなる基板１上に、複数の電極ランド２ａ，２ｂを備える領域が複数形成されている。各領域に、ＬｉＴａＯ_３からなる圧電基板を用いたＳＡＷ素子チップ３がフリップチップボンディング法により実装されている。すなわち、各ＳＡＷ素子チップ３の入出力用および接地用のパッド（図示せず）は、バンプ４ａ，４ｂを介して、電極ランド２ａ，２ｂに電気的に接続されている。さらに、基板１上には、複数のＳＡＷ素子チップ３を被覆するように、樹脂層５が形成されている。以上のように、ワーク６は基板１に実装された複数のＳＡＷ素子チップ３が樹脂層５により一体化されて成るＳＡＷ素子の集合体である。したがって、後にワーク６が分割されることにより、個片化した複数のＳＡＷ素子が得られる。

本実施形態のワークの研削方法では、図３（ａ）に示す上記ワーク６を上面から研磨し、図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、その厚みを薄くしていく。図３（ｂ）では、ワーク６の上面から樹脂層５を研削し、ＳＡＷ素子チップ３の圧電基板の上面が露出している状態とされている。本実施形態では、ワーク６をさらに研磨し、図３（ｃ）に示すように、ＳＡＷ素子チップ３の圧電基板の厚みを薄くするように、ワーク６を研削する。それによって、目的とする厚みの圧電基板を有するＳＡＷ素子チップ３が得られる。

上記ワーク６を研削するにあたり、図２に示すワーク研削装置１１を用いる。ワーク研削装置１１は、図９に示した従来のインフィード研削に用いられるワーク研削装置１０１とほぼ同様に構成されている。すなわち、回転駆動されるチャックテーブル１２上にワーク６を載置し、真空吸着して固定する。チャックテーブル１２は、ワーク研削装置１１に内蔵されているモーターなどの回転駆動源により回転駆動される。

他方、研削ホイール１３が上下方向移動装置１４に接続されている。上下方向移動装置１４により、研削ホイール１３は上下方向に移動される。また、研削ホイール１３は回転軸１５に連結されており、回転軸１５を回転駆動することにより、研削ホイール１３が回転駆動される。研削ホイール１３は、略円盤状の支持部１３ａの下面に、円環状のホイール部１３ｂが連ねられた形状を有する。円環状のホイール部１３ｂの下面には、周方向に沿って複数の砥石が固定されている。

図１は、チャックテーブル１２と、ワーク６と、上記研削ホイール１３のホイール部１３ｂとの位置関係を示す模式的平面図である。ここでは、複数の砥石を図示するために、研削ホイール１３の支持部１３ａを省略し、ホイール部１３ｂを透かし、下方の複数の砥石１３ｃを図示している。複数の砥石１３ｃは、ホイール部１３ｂの周方向において均等な間隔で分散配置されている。

本実施形態のワークの研削方法の特徴は、図１に示すように、チャックテーブル１２の回転中心Ｏが、ワーク６の下面の外側に位置するようにワーク６をチャックテーブル１２上に載置し研磨を行うことにある。言い換えれば、回転中心Ｏの外側の位置にワーク６を配置する。ワーク研削装置１１では、チャックテーブル１２を図示の矢印で示すように回転中心Ｏの周りに、反時計周りに回転させる。

他方、研削ホイール１３もまた、反時計方向すなわちチャックテーブル１２と同一方向に回転される。すなわち、図示の矢印で示すように円環状のホイール部１３ｂの中心Ｐの周りに、反時計周りにホイール部１３ｂを回転する。研削ホイール１３の回転速度は、チャックテーブル１２の回転速度よりも高くされている。

研削ホイール１３が回転されると、ホイール部１３ｂの下面に固定されている複数の砥石１３ｃが、反時計回りに移動する。この砥石１３ｃの移動による軌跡は円を描くこととなる。

ワーク６の研削に際しては、図２に示した上下方向移動装置１４を駆動し、回転されている研削ホイール１３をワーク６の上面に当接させる。従って、上記円の軌跡を描いている砥石１３ｃにより、ワーク６の上面が研削される。この場合、上記砥石１３ｃの移動による軌跡である円が、回転中心Ｏを通るように研削ホイール１３をチャックテーブル１２に対して位置決めしておく。

チャックテーブル１２が回転し、ワーク６は、チャックテーブル１２上において、回転中心Ｏの周りに反時計方向に回転される。そして、研削ホイールのホイール部１３ｂが上記のように反時計方向に相対的に高い回転速度で回転されることになる。従って、ワーク６の上面の全面が、研削ホイール１３により研磨される。よって、ワーク６の上面が、図３（ａ）に示す状態から図３（ｃ）に示す状態まで薄くなるように、すなわちワーク６の厚みを薄くするようにワーク６を研削することができる。

上記のように、本実施形態のワークの研削方法は、装置及び工程が比較的簡単なインフィード研削法である。インフィード研削法では、ワーク６の上面に研削痕が生じる。しかしながら、ワーク６がチャックテーブル１２上において、回転中心Ｏから外れた位置に載置されているため、ワーク６の上面に形成される複数の研削痕Ｓは、ほぼ同じ方向に延びることとなる。ここで、ほぼ同じ方向とは、必ずしも複数の研削痕Ｓが平行であることを意味せず、曲線状の研削痕Ｓが、所定の間隔を隔てて略同じ方向に延びていることを意味する。

従って、ワーク６において、割れや欠けが生じやすい方向が存在する場合、割れや欠けが生じやすい方向と研削痕Ｓが交差する方向となるように、ワーク６を配置しておけば、ワーク６における割れや欠けを抑制することができる。また、ワーク６を各ＳＡＷ素子チップ３が実装された領域毎に分割して得られる個々のＳＡＷ素子における割れや欠けも抑制することができる。

このような本実施形態による効果を、図４に示す比較例の研削方法と対比することにより具体的に説明する。

図４は、特許文献１に記載のような従来のインフィード研削によるワークの研削方法を説明するための模式的平面図である。ここでは、対比を容易とするために、チャックテーブル及び研削ホイールの参照番号は、上記実施形態と同一とする。従来のインフィード研削法では、チャックテーブル１２の回転中心Ｏに、ワークＷの下面の中心が位置するようにワークＷをチャックテーブル１２上に載置する。そして、研削ホイール１３の研削砥石１３ｃの描く軌跡が回転中心Ｏを通るように研削ホイール１３を位置決めし、回転させる。この場合、ワークＷは回転中心Ｏの周りに回転される。従って、ワークＷの上面の全面を研削することはできるが、研削痕１２１は、ワーク６の上面において、回転中心Ｏから放射状に延びることとなる。従って、複数の研削痕１２１の方向は、様々である。よって、ワークＷにおいて、割れ易い方向が、例えば、矩形のワークＷの上面の対角線方向と平行な方向である場合、該方向と近い研削痕１２１が生じている部分では、ワークＷの割れや欠けが生じやすくなる。

これに対して、図１に示すワーク６では、複数本の研削痕Ｓは、矩形の平面形状を有するワーク６の一方の長辺側から他方の長辺側に延びるように略同じ方向とされている。従って、例えばワークの割れ易い方向が対角線方向や一対の短辺を結ぶ方向である場合には、割れ易い方向と研削痕Ｓの方向が交差しているため、ワーク６における割れや欠けが生じ難い。

本実施形態では、上述したように、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、樹脂層５の厚みを研削し、さらにＳＡＷ素子チップ３の圧電基板の厚みを薄くするまで研削する。圧電基板がＬｉＴａＯ_３からなる場合、ＬｉＴａＯ_３の結晶方位によりへき開しやすい方向が存在する。

図５は、上記ワーク６を、図４に示した比較例の方法で研削した場合の各ＳＡＷ素子チップの圧電基板部分におけるクラックが発生している状態を示す実体顕微鏡写真である。ここで、平面形状は矩形の複数の圧電基板の上面がマトリクス状に配置されている構造が示されている。この複数の圧電基板において、矢印で示すように、略対角線方向に延びるクラックが生じている。ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などの圧電単結晶では、結晶方位により、へき開方向が存在する。本実施形態では、図５に矢印で示すクラックの方向は、本実施形態で用いられているＬｉＴａＯ_３のへき開方向に相当する。従って、へき開方向と、上記研削痕が一致もしくは近接している場合、図示のようなクラックが生じているものと考えられる。

上記比較例におけるワークＷ内の複数の圧電基板における上記クラックやチッピングが生じている部分の分布を図６に模式的に平面図で示す。図６は、ワークＷ内に位置しているマトリクス状に配置されたＳＡＷ素子チップの位置を模式的に示し、斜線のハッチングで付した部分Ｂが、ＳＡＷ素子チップの圧電基板において上記のようなクラックもしくはチッピングが生じている部分を示す。すなわち、図６のハッチングが付されている部分Ｂが、上記クラックが生じている部分を示す。また、逆向きの斜めのハッチングが付されたＳＡＷ素子チップ部分Ｃでは、チッピングが生じていることを示す。なお、チッピングとは、圧電基板の欠けが生じているものをいうものとする。

図６から明らかなように、回転中心Ｏに対し、ワークの対角線方向に沿ってチッピングやクラックが多く生じていることがわかる。

図７は、上記実施形態において、同様にワーク６を研削した場合のチッピングやクラックが生じている部分の分布を示す模式的平面図である。図７から明らかなように、上記実施形態では、クラックやチッピングがほとんど生じていないことがわかる。

これは、上述したように、ワーク６が、チャックテーブル１２の回転中心Ｏからずらされており、複数の研削痕Ｓは、矩形のワークの一対の長辺を結ぶ方向に延びており、使用しているＬｉＴａＯ_３のへき開方向と交差しているためである。

よって、使用しているワークにおける割れ易い方向、例えば上記のような単結晶のへき開方向と、研削痕が交差するようにワークを配置すれば、上記実施形態のように、ワークにおけるクラックや欠けを効果的に抑制し得ることがわかる。

なお、ワーク６をチャックテーブル上に載置するにあたっては、上記のように回転中心Ｏがワークの下面に位置しないように、ワーク６を回転中心からずらせばよく、その場合のずらし方については、ワーク６における割れ易い方向と研削痕の延びる方向が交差するように考慮すればよい。このワークの割れ易い方向は、使用するワーク６の材質により予め既知である。また、研削痕の方向は、ワーク６の載置位置と、研削ホイール１３に設けられた複数の砥石１３ｃの描く軌跡とにより容易に推測することができる。従って、上記割れ易い方向と研削痕が交差するようにワーク６をチャックテーブル１２上に載置することは、容易に行い得る。

上記実施形態では、ＬｉＴａＯ_３の研削によるクラックやチッピングを抑制したが、本発明は、ＬｉＴａＯ_３やＬｉＮｂＯ_３などの圧電単結晶に限らず、シリコンウェーハなどの半導体ウェーハ、あるいは半導体以外の様々な材料からなる、ただし特定の方向に割れ易い方向を有する電子部品材料の研削に広く用いることができる。

また、上記実施形態では、図１に示したように、チャックテーブル１２上に、１つのワーク６を配置したが、図８に示すように、複数のワーク６Ａ〜６Ｄをチャックテーブル１２上に回転中心Ｏの周りにおける周方向に均一に分散配置し、研削してもよい。この場合においても、複数のワーク６Ａ〜６Ｃは、回転中心Ｏがワーク６Ａ〜６Ｄの下面の外側に位置するように、言い換えればチャックテーブル１２の回転中心Ｏからはずれたところにワーク６Ａ〜６Ｄを配置すればよい。それによって、複数のワーク６Ａ〜６Ｄを同時に研磨でき、上記実施形態に比べて生産性を高めることができる。

１…基板
２ａ，２ｂ…電極ランド
３…ＳＡＷ素子チップ
４ａ，４ｂ…バンプ
５…樹脂層
６，６Ａ〜６Ｄ…ワーク
１１…ワーク研削装置
１２…チャックテーブル
１３…研削ホイール
１３ａ…支持部
１３ｂ…ホイール部
１４…上下方向移動装置
１５…回転軸

Claims (4)

1. マトリクス状に配置された複数の電子部品素子が一体化されてなり、後に前記複数の電子部品素子に分割されることが予定されている集合体であり、割れ易い方向を有するワークを研削するワークの研削方法であって、
   回転駆動されるテーブルの回転中心が前記ワークの下面の外側に位置するように前記テーブル上に前記ワークを配置して前記テーブルを回転させる工程と、
   回転している前記テーブル上の前記ワークの上面に、前記テーブルと同一方向に回転駆動されている研削ホイールを当接させ、前記ワークを上面から研削する工程とを備える、ワークの研削方法。
2. 前記研削ホイールにより前記ワークを研削した際に前記ワーク上面に形成される研削痕が延びる方向が、前記ワークの割れ易い方向と交差する方向である、請求項１に記載のワークの研削方法。
3. 前記テーブル上に、複数の前記ワークを各ワークの下面の外側に前記テーブルの回転中心が位置するように配置し、前記研削ホイールにより前記複数のワークを研削する、請求項１または２に記載のワークの研削方法。
4. 前記複数のワークが、前記テーブル上において、前記回転中心の周りにおける周方向に均一に分散配置されている、請求項３に記載のワークの研削方法。

Images