JP6910888B2 - 研削装置、及び研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを研削する研削装置、及び板状ワークを研削する研削方法に関する。

ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ−ｌｅｖｅｌ Ｃｈｉｐ Ｓｉｚｅ Ｐａｃｋａｇｅ）とは、ウエーハの状態で配線基板上に積層したチップをモールド樹脂等で封止しデバイス層を形成し、切削ブレード等で各デバイスパッケージに分割する技術であり、ウエーハを個片化したパッケージの大きさが半導体デバイスチップの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点から広く採用されている。

上記したＷＬ−ＣＳＰの製造プロセスの過程では、配線基板の表面に積層したシリコンチップ、及び該シリコンチップの電極に接続する金属ポストが形成され、それらをモールド樹脂で封止してデバイス層を形成する。

次いで、デバイス層を形成するモールド樹脂を研削して所定の目標厚みになるように薄化するとともに金属ポストをモールド樹脂の表面に露出させ、該金属ポストの端面にバンプと呼ばれる外部端子を形成する。その後、切削装置等で切削して個々のＣＳＰへと分割する。

上記したように、半導体デバイスを衝撃や湿気等から保護するために、封止剤となるモールド樹脂で封止することが有用である。通常、モールド樹脂としては、樹脂中にＳｉＣからなるフィラーを混入したものが使用され、モールド樹脂の熱膨張率を半導体デバイスチップの熱膨張率に近づけ、熱膨張率の差によって生じる加熱時のパッケージの破損を防止している。

一方、ＷＬ−ＣＳＰウエーハのモールド樹脂層を研削することにより薄化して金属ポストの高さを揃えるとともにモールド樹脂の表面に金属ポストを露出させるためには、ダイヤモンドをガラスや樹脂等で固めた研削砥石を有するグラインダと呼ばれる研削装置や、単結晶ダイヤモンドからなる切刃を備えたバイト切削装置が利用される（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２０１３−００８８９８号公報

上記したＷＬ−ＣＳＰウエーハの製造プロセスを実行する研削装置によって研削加工が施される板状ワークは、下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び上記したデバイス層から形成される。従来の研削加工では、研削加工を開始するに際して、板状ワークの総厚みを計測し、デバイス層を構成しているモールド樹脂を、この総厚みから所定量研削することでモールド樹脂の表面に金属ポストを露出させている。

この板状ワークを構成するシリコンキャリアには±２０μｍ程度の厚み誤差を、接着剤層には±１０μｍ程度の厚み誤差を許容している。すなわち、上記した板状ワークの総厚みには、シリコンキャリア、接着剤層合わせて±３０μｍ程度の厚み誤差が発生し得る。従来の研削加工では加工前における板状ワークの総厚みのばらつきは、上記したシリコンキャリアと接着剤層の厚み誤差によって生じているものと仮定して、板状ワークに対し所定量を研削する加工を実施していた。しかし、この仮定に基づき加工を実施した場合、デバイス層を構成しているモールド樹脂を削り過ぎ、或いは削り足りずに金属ポストが十分に露出しない等の問題が生じていた。

デバイス層の上面を研削することでモールド樹脂層を薄化して金属ポストの高さを揃え、モールド樹脂の表面に金属ポストを確実に且つ正確に露出させる研削加工を実施するためには、デバイス層の厚さが所定の目標厚さになるように正確に研削する必要がある。しかし、上記板状ワークは、シリコンキャリア、接着剤層、デバイス層と複数の層から構成され、さらに、デバイス層は、配線基板、シリコンチップ、及びモールド樹脂からなるため直接的にはその厚みを測定することが困難であり、デバイス層を所定の目標厚みに加工することが困難であった。

本発明は、上記事実に鑑みなされたものであり、その主たる技術課題は、下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層から形成された板状ワークを研削装置によって加工するに際し、デバイス層を目標厚みに正確に研削することができる研削装置、及び研削方法を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層から形成された板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルが保持した板状ワークのデバイス層を研削砥石で研削する研削手段と、該保持テーブルの上面高さを測定する保持テーブル高さ測定用ゲージと、該保持テーブルが保持した板状ワークの上面高さを測定する板状ワーク高さ測定用ゲージと、該保持テーブル高さ測定用ゲージと、該板状ワーク高さ測定用ゲージとの差から板状ワークの総厚みを算出するワーク厚み算出部と、を備えた研削装置であって、該研削装置は、該保持テーブルに板状ワークを保持させる前に板状ワークの該シリコンキャリア及び該接着剤層の厚みを測定する厚み測定手段を備え、該厚み測定手段は、該板状ワークの該シリコンキャリア側から該シリコンキャリアと該接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を投光する投光部と、該測定光が該シリコンキャリアの表面で反射した第１の反射光と該シリコンキャリアと該接着剤層との界面で反射した第２の反射光と該シリコンキャリアを透過し該接着剤層と該デバイス層との界面で反射した第３の反射光とからなる合成光を、分光器を介して波長毎に受光する受光部と、該受光部が受光した該第１の反射光と該第２の反射光との光路長差により該シリコンキャリアの厚みを算出する第１の算出部と、該受光部が受光した該第２の反射光と該第３の反射光との光路長差により該接着剤層の厚みを算出する第２の算出部と、該シリコンキャリアの厚みと該接着剤層の厚みとの合算値を該ワーク厚み算出部が算出した板状ワークの厚みから差し引いて該デバイス層の厚みを算出するデバイス層算出部と、を備え、該デバイス層算出部が算出した厚みが所定の目標厚みになるまで該保持テーブルが保持した板状ワークを研削手段で研削する研削装置が提供される。

また、上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層から形成された板状ワークを保持テーブルの保持面に保持して上面を研削して該デバイス層を所定の厚みにする板状ワークの研削方法であって、該シリコンキャリアと該接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を該シリコンキャリア側から照射して、該シリコンキャリアの下面で反射した第１の反射光と該シリコンキャリアと該接着剤層との界面で反射した第２の反射光との光路長差により該シリコンキャリアの厚みを測定する第１の測定工程と、該測定光の反射により反射した第２の反射光と該接着剤層と該デバイス層との界面で反射した第３の反射光との光路長差により該接着剤層の厚みを測定する第２の測定工程と、該保持面で該板状ワークのシリコンキャリア側を保持する保持工程と、該保持工程により該保持面に保持された板状ワークの上面の高さと、該保持面の高さとを測定し、該板状ワークの上面高さと該保持面の高さとの差から該板状ワークの厚みを算出するワーク厚み算出工程と、該ワーク厚み算出工程で算出された該板状ワークの厚みから該シリコンキャリアの厚みと該接着剤層の厚みとを差し引き該デバイス層の厚みを算出するデバイス層厚み算出工程と、該デバイス層厚み算出工程により算出された該デバイス層の厚みが所定の目標厚みになるまで該板状ワークを研削する研削工程と、を備えた板状ワークの研削方法が提供される。

本発明の研削装置によれば、保持テーブルに板状ワークを保持させる前に板状ワークのシリコンキャリアと、接着剤層との厚みを測定する厚み測定手段を備え、厚み測定手段は、板状ワークのシリコンキャリア側からシリコンキャリアと接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を投光する投光部と、測定光がシリコンキャリアの表面で反射した第１の反射光とシリコンキャリアと接着剤層との界面で反射した第２の反射光とシリコンキャリアを透過し接着剤層とデバイス層との界面で反射した第３の反射光とを分光器を介して波長毎に受光する受光部と、受光部が受光した第１の反射光と第２の反射光との光路長差によりシリコンキャリアの厚みを算出する第１の算出部と、受光部が受光した第２の反射光と第３の反射光との光路長差により接着剤層の厚みを算出する第２の算出部と、シリコンキャリアの厚みと接着剤層の厚みとの合算値をワーク厚み算出部が算出した板状ワークの厚みから差し引いてデバイス層の厚みを算出するデバイス層算出部と、を備え、デバイス層算出部が算出した厚みが所定の目標厚みになるまで保持テーブルが保持した板状ワークを研削手段で研削するようにしたことにより、デバイス層の厚みを所定の目標厚みに正確に研削することが可能になる。

また、本発明の研削方法によれば、該シリコンキャリアと該接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を該シリコンキャリア側から照射して、該シリコンキャリアの下面で反射した第１の反射光と該シリコンキャリアと該接着剤層との界面で反射した第２の反射光との光路長差により該シリコンキャリアの厚みを測定する第１の測定工程と、該測定光の反射により反射した第２の反射光と該接着剤層と該デバイス層との界面で反射した第３の反射光との光路長差により該接着剤層の厚みを測定する第２の測定工程と、該保持面で該板状ワークのシリコンキャリア側を保持する保持工程と、該保持工程により該保持面に保持された板状ワークの上面の高さと、該保持面の高さとを測定し、該板状ワークの上面高さと該保持面の高さとの差から該板状ワークの厚みを算出するワーク厚み算出工程と、該ワーク厚み算出工程で算出された該板状ワークの厚みから該シリコンキャリアの厚みと該接着剤層の厚みとを差し引き該デバイス層の厚みを算出するデバイス層厚み算出工程と、該デバイス層厚み算出工程により算出された該デバイス層の厚みが所定の目標厚みになるまで該板状ワークを研削する研削工程と、を備えたことにより、デバイス層の厚みを所定の目標厚みに正確に研削することが可能になる。

本発明の実施形態に係る研削装置の全体を示す斜視図である。 図１に示す研削装置において加工される板状ワークの全体を示す斜視図、及び、一部拡大断面図である。 図１に示す研削装置に配設される厚み測定手段の第一の実施形態による測定方法を説明するための図である。 図１に示す研削装置に配設される厚み測定手段の第二の実施形態を示す一部拡大斜視図である。 図４に示す厚み測定手段による測定方法を説明するための図である。

以下、本発明に基づき構成された研削装置、及び研削方法について添付図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の第一の実施形態に係る研削装置の全体斜視図である。図に示すように、研削装置１は、被加工物である板状ワークＷに対して搬入処理、粗研削加工、仕上げ研削加工、洗浄処理、搬出処理からなる一連の作業を実施するように構成されている。板状ワークＷは、図２（ａ）に示すように略円板状に形成されており、図２（ｂ）に一部拡大断面図を示すように、下面からシリコン（Ｓｉ）からなる支持板として採用されるシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層２１０から形成されている。接着剤層２２０は例えば、エポキシ系樹脂からなる接着剤を使用することができる。このような板状ワークＷが複数収容されたカセットＣが研削装置１に搬入される。

研削装置１の基台１１の前側には、複数の板状ワークＷが収容された一対のカセットＣが載置される。一対のカセットＣの後方には、カセットＣに対して板状ワークＷを出し入れするカセットロボット１６が設けられている。カセットロボット１６の右方斜め後方には、加工前の板状ワークＷを位置決めする位置決め機構２１、また、カセットロボット１６の左方斜め後方には、加工済みの板状ワークＷを洗浄する洗浄機構２６と、が設けられている。位置決め機構２１と洗浄機構２６の間には、加工前の板状ワークＷを保持テーブル４１に搬入する搬入手段３１と、保持テーブル４１から加工済みの板状ワークＷを搬出する搬出手段３６とが設けられている。

カセットロボット１６は、多節リンクからなるロボットアーム１７の先端に図示しない吸引機構を備えたハンド部１８を設けて構成されている。カセットロボット１６では、カセットＣから位置決め機構２１に加工前の板状ワークＷが搬送される他、洗浄機構２６からカセットＣに加工済みの板状ワークＷが搬送される。

位置決め機構２１は、仮置きテーブル２２の周囲に、仮置きテーブル２２の中心に対して進退可能な複数の位置決めピン２３を配置して構成される。位置決め機構２１では、仮置きテーブル２２上に載置された板状ワークＷの外周縁に複数の位置決めピン２３が突き当てられることで、板状ワークＷの中心が仮置きテーブル２２の中心にセンタリングされる。

本実施形態における位置決め機構２１には、本発明に基づいて構成された厚み測定手段１００が配設されており、厚み測定手段１００から出力される信号は、制御部８５に送られる。厚み測定手段１００は、図に示すように仮置きテーブル２２の下面側内部に配設され、仮置きテーブル２２には、厚みを測定する際の測定光が通過する開口２４が形成されている。

図３を参照しながら、厚み測定手段１００の構成について説明する。厚み測定手段１００は、図に示すように、板状ワークＷに対して測定光１２１を放射する発光源としての発光部１０１と、発光部１０１が放射した測定光１２１を上方、すなわちＺ方向へ反射するミラー１０２と、測定光１２１を透過するセンサーヘッド１０３と、測定光１２１が板状ワークＷにて反射して戻ってきた反射光１２５を分光する回折格子１０４と、回折格子１０４で分光された光１２６を波長毎に受光するイメージセンサー１０５（受光部）とを備えている。なお、図示は省略するが、センサーヘッド１０３から照射される測定光１２１を平行光に変換して板状ワークＷに照射するコリメートレンズも配置されている。

発光部１０１は、例えばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）であり、発光部１０１が放射する測定光１２１は、比較的広いスペクトル幅を有する。測定光１２１の波長領域は、板状ワークＷを構成するシリコンキャリア、接着剤層の材質（本実施形態ではエポキシ系樹脂。）を透過する波長領域から選択される。本実施形態では、測定光１２１として、赤外線領域の光が採用されている。

板状ワークＷに照射される測定光１２１は、最も下面側に位置するシリコンキャリア２３０の下面で反射する光１２２（第１の反射光）と、シリコンキャリア２３０の中へ入射する光とに分かれる。シリコンキャリア２３０の中へ入射した光は、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の界面で反射する光１２３（第２の反射光）と、接着剤層２２０の中へ入射する光とに分かれる。さらに接着剤層２２０の中へ入射した光は、接着剤層２２０とデバイス層２１０との界面で反射し光１２４（第３の反射光）となる。したがって、板状ワークＷで反射して戻る反射光１２５は、シリコンキャリア２３０の表面で反射した光１２２と、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の界面で反射した光１２３と、接着剤層２２０とデバイス層２１０との界面で反射した光１２４とが合成された合成光であり、光１２２〜１２４は、それぞれ光路長が異なるので、この合成光は、異なる位相の光が合成されたものとなる。光１２２〜１２４の位相が揃う場合は、振幅が大きくなり、位相がずれる場合は、振幅が小さくなる。波長が異なると光路長差が同じでも位相差が異なるので、反射光１２５は測定光の波長によって振幅が異なるものとなる。したがって、反射光１２５のスペクトルを解析することにより、光１２２〜１２４の光路長差を求めることができる。

回折格子１０４は、波長によって異なる方向に反射光１２５を反射させることにより、反射光１２５を分光する。イメージセンサー１０５は、複数の受光素子が直線状に配置されて構成されており、反射光１２５が回折格子１０４によって反射し波長毎に分光された光１２６を受光する。受光素子の位置により、回折格子１０４で反射光１２５が反射する反射点に対する角度が異なるので、各受光素子は、反射光１２５のうち特定の波長の成分を受光する。イメージセンサー１０５は、各受光素子が受光した光の強さを示す信号を出力する。すなわち、イメージセンサー１０５が出力する信号は、反射光１２５のスペクトルを解析した結果を示す。厚み測定手段１００は概ね上記したとおりの構成を備えている、厚みを算出する方法についてはおって補足する。

図１に戻り説明を続けると、搬入手段３１は、基台１１上で旋回可能な搬入アーム３２の先端に図示しない吸引手段を備えた搬入パッド３３を設けて構成される。搬入手段３１では、搬入パッド３３によって仮置きテーブル２２から板状ワークＷを吸引して持ち上げ、搬入アーム３２によって搬入パッド３３が旋回されることで搬入位置にある保持テーブル４１に板状ワークＷが搬入される。

搬出手段３６は、基台１１上で旋回可能な搬出アーム３７の先端に図示しない吸引手段を備えた搬出パッド３８を設けて構成される。搬出手段３６では、搬出パッド３８によって保持テーブル４１から板状ワークＷを吸引して持ち上げ、搬出アーム３７によって搬出パッド３８が旋回されることで搬出位置にある保持テーブル４１から板状ワークＷが搬出される。なお、この搬出位置と、上記した搬入位置は同じ位置である。

洗浄機構２６は、回転可能に構成されたスピンナーテーブル２７に向けて洗浄水及び乾燥エアーを噴射する各種ノズル（図示は省略する。）を設けて構成される。洗浄機構２６では、板状ワークＷを保持したスピンナーテーブル２７が基台１１内に降下され、基台１１内で洗浄水が噴射されて板状ワークＷがスピンナー洗浄された後、乾燥エアーが吹き付けられて板状ワークＷが乾燥される。

搬入手段３１及び搬出手段３６の後方には、３つの保持テーブル４１が周方向に均等間隔で備えられたターンテーブル４０が設けられている。保持テーブル４１の下方には保持テーブル４１を回転させる回転手段（図示は省略する。）が設けられている。各保持テーブル４１の上面には、板状ワークＷの下面を吸引保持するための保持面４２が形成されている。

ターンテーブル４０が回転することで、保持テーブル４１に保持された板状ワークＷが搬入及び搬出される搬入出位置、粗研削手段４６に対応する粗研削位置、仕上げ研削手段５１に対応する仕上げ研削位置に順に位置づけられる。

また、ターンテーブル４０の周囲には、コラム１２、１３が立設されている。コラム１２には、粗研削手段４６を上下動させる移動機構６１が設けられている。移動機構６１は、コラム１２の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール６２と、一対のガイドレール６２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル６３とを有している。

Ｚ軸テーブル６３の前面には、ハウジング６４を介して粗研削手段４６が支持されている。Ｚ軸テーブル６３の背面側にはボールネジ６５が螺合されており、ボールネジ６５の一端には駆動モータ６６が連結されている。駆動モータ６６によってボールネジ６５が回転駆動され、粗研削手段４６がガイドレール６２に沿ってＺ軸方向に移動される。

同様に、コラム１３には、仕上げ研削手段５１を上下動させる移動機構７１が設けられている。移動機構７１は、コラム１３の前面に配置されたＺ軸方向に平行な一対のガイドレール７２と、一対のガイドレール７２にスライド可能に設置されたモータ駆動のＺ軸テーブル７３とを有している。

Ｚ軸テーブル７３の前面には、ハウジング７４を介して仕上げ研削手段５１が支持されている。Ｚ軸テーブル７３の背面側にはボールネジ７５が螺合されており、ボールネジ７５の一端には駆動モータ７６が連結されている。駆動モータ７６によってボールネジ７５が回転駆動され、仕上げ研削手段５１がガイドレール７２に沿ってＺ軸方向に移動される。

粗研削手段４６及び仕上げ研削手段５１は、円筒状のスピンドルの下端にマウント４７、５２を設けて構成されている。粗研削手段４６では、保持テーブル４１に保持された板状ワークＷの上面を形成するデバイス層２１０を粗研削する。粗研削手段４６のマウント４７の下面には、複数の粗研削砥石４８が環状に配設された研削ホイール４９が回転可能に装着される。粗研削砥石４８は、例えば、ダイヤモンド砥粒をレジンボンドやビトリファイドボンド等の結合剤で固めたダイヤモンド砥石で構成される。

また、仕上げ研削手段５１では、保持テーブル４１に保持された板状ワークＷのデバイス層２１０の上面を仕上げ研削する。仕上げ研削手段５１のマウント５２の下面には、複数の仕上げ研削砥石５３が環状に配設された仕上げ研削用の加工具としての研削ホイール５４が装着される。仕上げ研削砥石５３は、粗研削砥石４８よりも粒径が細かい砥粒で形成される。粗研削加工及び仕上げ研削加工では、研削砥石４８、５３によって板状ワークＷのデバイス層２１０が所定の目標厚みまで研削されて薄化される。

このような研削装置１では、カセットＣ内から板状ワークＷが位置決め機構２１に搬送されて、位置決め機構２１で板状ワークＷがセンタリングされる。次に、保持テーブル４１上に板状ワークＷが搬入され、ターンテーブル４０の回転によって、保持テーブル４１に保持された板状ワークＷが粗研削位置、仕上げ研削位置の順に位置づけられる。粗研削位置では板状ワークＷが粗研削加工され、仕上げ研削位置では板状ワークＷが仕上げ研削加工される。そして、洗浄機構２６で板状ワークＷが洗浄され、洗浄機構２６からカセットＣへ板状ワークＷが搬出される。

本実施形態では、粗研削位置の近傍には、保持テーブル４１の上面（保持面４２）高さを測定する保持テーブル高さ測定用ゲージ（第１のゲージ）９１と、保持テーブル４１が保持する板状ワークＷの上面（被研削面）高さを測定する板状ワーク高さ測定用ゲージ（第２のゲージ）９２とが設けられている。第１のゲージ９１及び第２のゲージ９２は接触式のゲージで構成される。第１のゲージ９１及び第２のゲージ９２によって得られた各測定値は、装置各部を統括制御する制御部８５に出力される。

また、仕上げ研削位置の近傍にも、保持テーブル４１の上面（保持面）高さを測定する保持テーブル高さ測定用ゲージ（第３のゲージ）９３と、保持テーブル４１が保持する板状ワークＷの上面（被研削面）高さを測定する板状ワーク高さ測定用ゲージ（第４のゲージ）９４とが設けられている。第３のゲージ９３及び第４のゲージ９４は、接触式のゲージで構成される。第３のゲージ９３及び第４のゲージ９４によって得られた各値（測定値）は、制御部８５に出力される。

上記した制御部８５は、コンピュータにより構成され、制御プログラムに従って演算処理する中央演算処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、検出した検出値、演算結果等を一時的に格納するための読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）と、入力インターフェース、及び出力インターフェースとを備えている（詳細についての図示は省略する。）。制御部８５は、算出部８６を備えている。算出部８６はＲＯＭに記憶された複数の制御プログラムにより実現されるものであり、例えば、各ゲージ９１、９２、９３、９４によって測定された値から板状ワークＷの総厚みを算出すると共に、おって説明するシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０の厚みの算出等も行う。制御部８５は、算出部８６からの出力結果に応じ、粗研削手段４６及び仕上げ研削手段５１のＺ軸方向における移動量を制御する。

本発明の研削装置１は概ね上記したとおりの構成を備えており、その作用について以下に説明する。

研削装置１において板状ワークＷに研削加工を施すに際し、まず、カセットロボット１６のロボットアーム１７の先端に配設されたハンド部１８を作動して、カセットＣに収容されている加工前の板状ワークＷを取り出す。カセットＣから取り出された板状ワークＷは位置決め機構２１の仮置きテーブル２２に搬送され、板状ワークＷは、下面からシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０、デバイス層２１０となるよう載置される。そして、仮置きテーブル２２上に載置された板状ワークＷの外周縁に複数の位置決めピン２３が突き当てられることで、板状ワークＷの中心が仮置きテーブル２２の中心になるようにセンタリングされる。

板状ワークＷの位置決めがなされたならば、厚み測定手段１００を作動して、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の厚みを測定する。

厚み測定手段１００は、板状ワークＷが仮置テーブル２２に保持された状態で、開口２４を介して発光部１０１から放射される測定光１２１を照射する。図３に基づき説明したように、開口２４から照射された測定光１２１が板状ワークＷの各層にて反射した光１２２〜１２４の合成光である反射光１２５が回折格子１０４で分光され、分光された光１２６がメージセンサー１０５で受光される。イメージセンサー１０５で受光された反射光１２５の信号は制御部８５に送られ、算出部８６により解析され、フーリエ変換するなどして、光１２２〜光１２４の各光路長差を算出する。

反射光１２５は、３つの光１２２〜１２４の合成光であるため、算出部８６は、３つの光１２２〜１２４の中から２つを選ぶ組み合わせの数である３個の光路長差を算出する。光１２２と光１２３との光路長差は、シリコンキャリア２３０の厚さの２倍である。光１２３と光１２４との光路長差は、接着剤層２２０の厚さの２倍である。光１２２と光１２４との光路長差はシリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の厚さを合算した厚みの２倍である。よって各光路長差の半分が各層の厚みということになる。ここで、本実施形態の板状ワークＷを構成する各層についてみると、シリコンキャリア２３０の厚みに対して、接着剤層２２０の厚みは上記した許容される厚み誤差を考慮したとしても小さい値であることが分かっている。よって、上記した３つの光路長差をみると、光１２２と光１２４との光路長差が最も大きく、光１２２と光１２３との光路長差が次に大きく、光１２３と光１２４との光路長差がもっとも小さくなる。すなわち、３個の光路長差が判明すれば、それぞれがいずれの光路長差を示すものであるのかが容易に判明する。これに基づき、厚み算出部８６は、シリコンキャリア２３０の厚みＴ１を算出し（第１の測定工程）、接着剤層２２０の厚みＴ２を算出し（第２の測定工程）、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０との厚みを合算した合算値Ｔ１＋Ｔ２を算出することができる。上記した算出部８６は、第１の測定工程を実施する第１の測定部、第２の測定工程を実施する第２の測定部を備えている。算出部８６によって算出された各厚みＴ１、Ｔ２、Ｔ１＋Ｔ２は制御部８５のメモリに記憶される。なお、上記したシリコンキャリア２３０と接着剤層２２０との厚みを合算した合算値Ｔ１＋Ｔ２の算出は、シリコンキャリア２３０の厚みＴ１と接着剤層２２０の厚みＴ２を個別に算出して合算してもよいし、光１２２と光１２４との光路長差から直接的に算出してもよい。その場合は、光１２２と光１２４との光路長差からシリコンキャリア２３０と接着剤層２２０との厚みを合算した合算値Ｔ１＋Ｔ２を算出することで、第１の測定工程、第２の測定工程が同時に実施されることになる。

なお、光の波長は光が通過する物質の屈折率によって変化し、物質の屈折率は温度によって影響を受けるため、研削装置１が置かれた環境の温度変化が大きい場合は、温度に応じた補正を行ってもよい。また、物質によっても屈折率が異なるため、本実施形態では、測定した値に係数をかけて実際の厚みに換算させている。具体的には、本実施形態の厚み測定手段１００は、シリコンの厚みが正確に測定できるように設定されている。シリコンの屈折率は３．８８であるのに対し、接着剤層を構成するエポキシ樹脂の屈折率は１．５５であることから、厚み測定手段１００が測定して算出した接着剤層の厚みの値に対し、３．８８／１．５５＝２．５の係数を掛けて接着剤層Ｔ２の厚みを算出するようにしている。

図１に戻り説明を続けると、上記したように、各板状ワークＷの各層の厚みＴ１、Ｔ２、及びその合算値（Ｔ１＋Ｔ２）が測定されたならば、仮置テーブル２２上の板状ワークＷを、搬入手段３１の搬入パッド３３で吸着し、搬入位置に位置付けられた保持テーブル４１上に搬入し、保持テーブル４１の保持面４２に板状ワークＷの下面、すなわちシリコンキャリア２３０側を吸引保持する（保持工程）。

保持テーブル４１がウエーハＷの搬入位置から粗研削位置に移動して、研削ホイール４９の外周が板状ワークＷの中心を通過する位置に位置づけられると、板状ワークＷの外側で保持テーブル４１の上面部分に第１のゲージ９１が接触し、保持テーブル４１の上面の高さＨ１を測定する。さらに板状ワークＷの上面、すなわち、デバイス層２１０の上面には第２のゲージ９２が接触し、板状ワークＷの上面の高さＨ２を測定する。測定結果は制御部８５の算出部８６に出力され、第２のゲージ９２で測定されたＨ２の値と、第１のゲージ９１で測定されたＨ１の値との差ΔＨ１から板状ワークＷの総厚みＴを算出する（ワーク厚み算出工程）。このワーク厚み算出工程を実施する制御プログラムが算出部８６に備えられており、本発明のワーク厚み算出部となる。

次に、保持テーブル４１が回転しつつ研削ホイール４８が回転し、研削ホイール４９が板状ワークＷの上面に近付けられ、研削ホイール４９が板状ワークＷの上面に接触されて、板状ワークＷの上面が研削ホイール４９によって粗研削される。粗研削を実行しながら第２のゲージ９２によって板状ワークＷの上面８１の高さＨ２がリアルタイムに測定され、板状ワークＷの粗研削開始直前に測定した保持テーブル４１の高さＨ１との差ΔＨ１から粗研削により変化した現在の板状ワークＷの総厚みＴが算出される。さらに、本実施形態では、算出部８６は、この板状ワークＷの総厚みＴから、予め測定して記憶されたシリコンキャリア２３０と接着剤層との合算値（Ｔ１＋Ｔ２）を差し引くことで、研削途中のデバイス層２１０の厚みＴ３を算出（デバイス層厚み算出工程）するデバイス層算出部を備えている。そして、リアルタイムで算出されるデバイス層２１０の厚みＴ３に基づき制御部８５によって粗研削手段４６の移動量が制御される（研削工程）。この制御によって、デバイス層２３の厚みＴ３が粗研削における所定の目標厚みになるまでウエーハＷの粗研削が続けられ、所定の目標厚みになると粗研削手段４６が上昇し、板状ワークＷから研削ホイール４９が離されて板状ワークＷの粗研削が完了する。なお、粗研削における所定の目標厚みは、最終的に目標とするデバイス層の厚みに対し、次工程の仕上げ研削で研削される厚みを加えた厚みである。

上記した粗研削が行われた後、ターンテーブル４０（図１参照）の回転によって保持テーブル４１に保持された板状ワークＷが仕上げ研削位置に位置づけられる。研削ホイール５４の外周が板状ワークＷの中心を通過する位置に位置づけられると、保持テーブル４１の板状ワークＷの外側の上面に第３のゲージ９３が接触し、保持テーブル４１の高さＨ３を測定する。板状ワークＷの上面すなわち粗研削後のデバイス層２１０の上面には第４のゲージ９４が接触し、板状ワークＷの上面の高さＨ４を測定する。測定結果は制御部８５に出力される。

次に、保持テーブル４１が回転しつつ研削ホイール５４が回転し、研削ホイール５４が板状ワークＷの上面に近付けられ、研削ホイール５４が板状ワークＷの上面に接触されて、板状ワークＷの上面が研削ホイール５４によって仕上げ研削される。

このとき算出部８６では、第４のゲージ９４で測定されたＨ４の値と第３のゲージ９３で測定されたＨ３の値との差から、板状ワークＷの上面の高さＨ４と保持テーブル４１の上面の高さＨ３との差ΔＨ３が算出される。そして、このΔＨ３から、予め測定し記憶されたシリコンキャリア２３０の厚みと、接着剤層の厚みとの合算値を差し引くことで、研削途中のデバイス層２１０の厚みＴ３をリアルタイムで算出することができる。そして、算出されたデバイス層２１０の厚みＴ３に基づき算出部８６によって仕上げ研削手段５１の移動量が制御される。この制御によって、デバイス層２３０の厚みＴ３が仕上げ研削における所定の目標厚み、すなわち、デバイス層２１０の表面から適切に金属ポストが露出する状態になるまで板状ワークＷの仕上げ研削が続けられ、所定の目標厚みになると仕上げ研削手段５１が上昇し、板状ワークＷから研削ホイール５４が離されて板状ワークＷの仕上げ研削が完了する。

板状ワークＷに対する仕上げ研削が完了したならば、保持テーブル４１が搬出位置に移動させられ、搬出手段３６により板状ワークＷが搬出されて、加工済みの板状ワークＷを洗浄する洗浄機構２６に搬送される。洗浄機構２６に搬送された板状ワークＷは、図示しない洗浄ノズルから噴射される洗浄水によってスピンナー洗浄され、乾燥される。乾燥された板状ワークＷは、カセットロボット１６のロボットアーム１７によってカセットＣの所定の収容位置に搬送され、研削加工が完了する。

上記した実施形態によれば、仕上げ研削手段５１においてデバイス層２１０の厚みを所定の目標厚みに正確に研削することができる。このため、板状ワークＷに形成されたデバイス層２１０の厚みが固体ごとに相違しても、この相違に応じて、仕上げ研削手段５１の移動量を調節するように制御でき、板状ワークＷのデバイス層２１０を予定の目標厚みに正確に研削できる。

なお、上記した第一の実施形態では、リアルタイムに算出されるデバイス層２１０の厚みＴ３に基づき制御部８５によって粗研削手段４６、仕上げ研削手段５１の移動量を制御したが、本発明はこれに限定されない。研削工程を実施する前に、デバイス層２１０の厚みＴ３が算出された場合、デバイス層２１０の所定の目標厚みと加工前のデバイス層２１０の厚みＴ３との差に基づいて研削すべき必要研削量ΔＴが確定する。この必要研削量ΔＴが確定した後は、この必要研削量ΔＴに基づき、リアルタイムに算出される板状ワークＷの総厚みＴから必要研削量ΔＴだけ研削されるように板状ワークＷの上面の高さＨ２、Ｈ４を第２のゲージ、第４のゲージによって研削量を監視しながら研削工程を実施することができる。

次に、図４、５に基づいて、第二の実施形態について説明する。なお、第一の実施形態と、第二の実施形態とは、搬入位置にある保持テーブル４１に板状ワークＷを保持させる前に板状ワークＷのシリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の厚みを測定する点で共通するものであり、厚み測定手段の配設位置のみが相違している。よって、第二の実施形態の説明では、この相違点を中心に説明し、その他の同一構成についての説明は省略する。

上記した第一の実施形態では、厚み測定手段を仮置テーブル２２の直下に配置し、仮置テーブル２２の開口２４から測定光１２１を照射して板状ワークＷのシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０の厚みを測定していた。これに対し、第二の実施形態では、図４に示すように、板状ワークＷを仮置テーブル２２から搬入位置に位置付けられた保持テーブル４１に搬入する経路上、より具体的には、位置決め機構２１に隣接する位置であって、基台１１とターンテーブル４０との間の位置に厚み測定手段３００を配置した。

厚み測定手段３００は、厚み測定手段１００と略同様の構成を有している。具体的には、図５に示すように、板状ワークＷに対して測定光３２１を放射する発光部３０１と、発光部３０１が放射した測定光３２１を上方、すなわちＺ方向へ反射するミラー３０２と、測定光３２１を透過するセンサーヘッド３０３と、測定光３２１が板状ワークＷにて反射した反射光３２５を分光する回折格子３０４と、回折格子３０４で分光された光３２６を受光するイメージセンサー３０５とを備えている。

発光部３０１は、例えばスーパールミネッセントダイオード（ＳＬＤ）であり、発光部３０１が放射する測定光３２１は、比較的広いスペクトル幅を有する。測定光３２１の波長領域は、板状ワークＷを構成するシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０の材質を透過する波長領域が選択される。本実施形態では、測定光３２１として、赤外線領域の測定光が採用される。

上記したとおり、第一の実施形態では、仮置テーブル２２上に板状ワークＷが載置された状態で厚み測定手段１００を作動させてシリコンキャリア２３０、接着剤層２２０の厚みを算出していた。これに対し、第二の実施形態では、板状ワークＷが位置決め機構２１においてセンタリングされた後、仮置テーブル２２上の板状ワークＷを、搬入手段３１の搬入パッド３３の下面に配設された吸引保持面３３ａで吸着し、搬入位置に位置付けられた保持テーブル４１に向けて移動させる経路途中で厚みを測定する。具体的には、板状ワークＷが保持テーブル４１に向けて移動される経路途中でセンサーヘッド３０３の上方に位置付けられたならば、搬入手段３１の搬送動作を停止し、厚み測定手段３００から測定光３２１を照射する。

測定光３２１は、最も下面側に位置するシリコンキャリア２３０で反射する光３２２（第１の反射光）と、シリコンキャリア２３０の中へ入射する光とに分かれる。シリコンキャリア２３０の中へ入射した測定光３２１は、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の界面で反射する光３２３（第２の反射光）と、接着剤層２２０の中へ入射する光とに分かれる。接着剤層２２０の中へ入射した光は、接着剤層２２０とデバイス層２１０との界面で反射する光３２４（第３の反射光）となる。したがって、板状ワークＷで反射して戻る反射光３２５は、シリコンキャリア２３０の表面で反射した光３２２と、シリコンキャリア２３０と接着剤層２２０の界面で反射した光３２３と、接着剤層２２０とデバイス層２１０との界面で反射した光３２４とが合成された合成光である。光３２２〜３２４は、それぞれ光路長が異なるので、この合成光は、異なる位相の光が合成されたものとなる。光３２２〜３２４の位相が揃う場合は、振幅が大きくなり、位相がずれる場合は、振幅が小さくなる。発光部３０１から照射される測定光３２１は所定の範囲の幅をもった波長で構成されている。波長が異なると光路長差が同じでも位相差が異なるので、反射光３２５は測定光３２１の波長によって振幅が異なるものとなる。したがって、イメージセンサー３０５によって受光された反射光３２５のスペクトルを解析することにより、光３２２〜３２４の光路長差を求めることができる。第一の実施形態と同様にして、これらの各光路長差を用いて、シリコンキャリア２３０の厚みＴ１、接着剤層２２０の厚みＴ２、及びそれらの合算値（Ｔ１＋Ｔ２）を算出することができる。

シリコンキャリア２３０の厚み（Ｔ１）、接着剤層２２０の厚み（Ｔ２）、及びシリコンキャリア２３０の厚みと接着剤層２２０の厚みの合算値（Ｔ１＋Ｔ２）を算出したならば、制御部８５に記憶する。各層の厚みが算出されたならば、搬入手段３１を再び作動して、板状ワークＷを保持テーブル４１に移動して載置し、保持テーブル４１にて吸引保持させる。板状ワークＷを保持テーブル４１に吸引保持させた後は、上記合算値（Ｔ１＋Ｔ２）に基づいてデバイス層２１０の厚みを算出し、上記第一の実施形態にて説明したとおりの各工程を実施することにより、板状ワークＷを所定の目標厚みに研削することができる。なお、測定光３２１を照射して各層の厚みを算出する際に、必ずしも搬入手段３１の動作を停止させる必要はなく、測定光３２１の照射と各層の厚みの算出が、搬入手段３１の動作中でも実施が可能であれば搬入手段３１を停止させなくてもよい。上記した第二の実施形態においても、第一の実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

１：研削装置
１１：基台
２１：位置決め機構
２２：仮置きテーブル
２３：ピン
２４：開口
３１：搬入手段
３２：搬入アーム
３３：搬入パッド
４０：ターンテーブル
４１：保持テーブル
４２：保持面
８５：制御部
８６：算出部
１００、３００：厚み測定手段
１０１、３０１：発光部
１０２、３０２：ミラー
１０３、３０３：センサーヘッド
１０４、３０４：回析格子
１０５、３０５：イメージセンサー

Claims (2)

1. 下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層から形成された板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルが保持した板状ワークのデバイス層を研削砥石で研削する研削手段と、該保持テーブルの上面高さを測定する保持テーブル高さ測定用ゲージと、該保持テーブルが保持した板状ワークの上面高さを測定する板状ワーク高さ測定用ゲージと、該保持テーブル高さ測定用ゲージと、該板状ワーク高さ測定用ゲージとの差から板状ワークの総厚みを算出するワーク厚み算出部と、を備えた研削装置であって、
   該研削装置は、
   該保持テーブルに板状ワークを保持させる前に板状ワークの該シリコンキャリア及び該接着剤層の厚みを測定する厚み測定手段を備え、
   該厚み測定手段は、
   該板状ワークの該シリコンキャリア側から該シリコンキャリアと該接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を投光する投光部と、該測定光が該シリコンキャリアの表面で反射した第１の反射光と該シリコンキャリアと該接着剤層との界面で反射した第２の反射光と該シリコンキャリアを透過し該接着剤層と該デバイス層との界面で反射した第３の反射光とからなる合成光を、分光器を介して波長毎に受光する受光部と、
   該受光部が受光した該第１の反射光と該第２の反射光との光路長差により該シリコンキャリアの厚みを算出する第１の算出部と、
   該受光部が受光した該第２の反射光と該第３の反射光との光路長差により該接着剤層の厚みを算出する第２の算出部と、
   該シリコンキャリアの厚みと該接着剤層の厚みとの合算値を該ワーク厚み算出部が算出した板状ワークの厚みから差し引いて該デバイス層の厚みを算出するデバイス層算出部と、を備え、
   該デバイス層算出部が算出した厚みが所定の目標厚みになるまで該保持テーブルが保持した板状ワークを研削手段で研削する研削装置。
2. 下面からシリコンキャリア、接着剤層、及び配線基板の上に積層したシリコンチップをモールド樹脂で封止したデバイス層から形成された板状ワークを保持テーブルの保持面に保持して上面を研削して該デバイス層を所定の厚みにする板状ワークの研削方法であって、
   該シリコンキャリアと該接着剤層とに対して透過性を有する波長の測定光を該シリコンキャリア側から照射して、該シリコンキャリアの下面で反射した第１の反射光と該シリコンキャリアと該接着剤層との界面で反射した第２の反射光との光路長差により該シリコンキャリアの厚みを測定する第１の測定工程と、
   該測定光の反射により反射した第２の反射光と該接着剤層と該デバイス層との界面で反射した第３の反射光との光路長差により該接着剤層の厚みを測定する第２の測定工程と、
   該保持面で該板状ワークのシリコンキャリア側を保持する保持工程と、
   該保持工程により該保持面に保持された板状ワークの上面の高さと、該保持面の高さとを測定し、該板状ワークの上面高さと該保持面の高さとの差から該板状ワークの厚みを算出するワーク厚み算出工程と、
   該ワーク厚み算出工程で算出された該板状ワークの厚みから該シリコンキャリアの厚みと該接着剤層の厚みとを差し引き該デバイス層の厚みを算出するデバイス層厚み算出工程と、
   該デバイス層厚み算出工程により算出された該デバイス層の厚みが所定の目標厚みになるまで該板状ワークを研削する研削工程と、
   を備えた板状ワークの研削方法。

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