KR102185238B1 - 연삭 장치 및 직사각형 기판의 연삭 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 연삭 휠의 대형화를 억제할 수 있는 연삭 장치 및 직사각형 기판의 연삭 방법을 제공하는 것이다.
직사각형 기판의 표면 또는 이면을 연삭하는 연삭 장치로서, 직사각형 기판을 흡인 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 지지하는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 척 테이블에는, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하는 클램프 수단이 배치되어 있고, 상기 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경은 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

연삭 장치 및 직사각형 기판의 연삭 방법{GRINDING APPARATUS AND METHOD FOR GRINDING RECTANGULAR SUBSTRATE}
본 발명은, 대형 패키지 기판 등의 직사각형 기판을 연삭하는 데 알맞은 연삭 장치 및 이 연삭 장치를 사용한 직사각형 기판의 연삭 방법에 관한 것이다.
반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는, LSI 등의 회로가 형성된 복수의 반도체 칩이 리드 프레임이나 프린트 기판에 마운트되어, 반도체 칩의 전극이 기판의 전극에 본딩 접속된 후, 수지에 의해 표면 또는 이면이 밀봉됨으로써 CSP(Chip Size Package) 기판이나 BGA(Ball Grid Array) 기판 등의 패키지 기판이 형성된다.
그 후, 패키지 기판을 절삭 블레이드 등으로 다이싱하여 개편화함으로써 수지 밀봉된 개개의 반도체 디바이스가 제조된다(예컨대, 일본 특허 공개 제2009-253058호 공보 참조). 이와 같이 하여 제조된 반도체 디바이스는, 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 각종 전자기기에 널리 이용되고 있다.
최근의 전자기기의 소형화·박형화에 따라, 반도체 디바이스도 소형화·박형화가 갈망되고 있고, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서, 반도체 칩이 수지 밀봉된 패키지 기판의 수지 밀봉면을 연삭하여 박화하고자 하는 요망이나, 프린트 기판 상에 마운트된 반도체 칩의 이면을 연삭하여 박화하고자 하는 요망이 있다.
이들 연삭에는, 예컨대 일본 특허 공개 제2008-272866호 공보에 개시된 바와 같은 그라인더라고 불리는 연삭 장치가 널리 사용된다. 연삭 장치는, 패키지 기판 등의 피연삭물을 흡인 유지하는 척 테이블과, 척 테이블로 유지된 피연삭물에 대향하여 배치된 연삭 지석을 갖는 연삭 휠을 구비하고, 연삭 지석이 피연삭물에 접촉한 상태에서 슬라이딩함으로써 연삭이 수행된다.
CSP 기판 등의 패키지 기판도 이면에 피복된 밀봉 수지의 두께를 균일하게 하기 위해서, 연삭 장치에 의해 밀봉 수지가 연삭된다(예컨대, 일본 특허 공개 제2011-192781호 공보 참조).
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2009-253058호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2008-272866호 공보 [특허문헌 3] 일본 특허 공개 제2011-192781호 공보
그러나, 최근 CSP 기판 등의 패키지 기판은, 예컨대 500 ㎜×700 ㎜로 대형화하고, 그것에 따라 연삭 장치의 연삭 휠도 대형화되어, 연삭 휠의 교환이 곤란해진다고 하는 문제가 있다. 또한, 연삭 휠의 대형화에 따라 연삭 장치도 대형이 될 수밖에 없다는 문제가 있다.
본 발명은 이러한 점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 연삭 휠의 대형화를 억제할 수 있는 연삭 장치 및 직사각형 기판의 연삭 방법을 제공하는 것이다.
청구항 1에 기재된 발명에 따르면, 직사각형 기판을 흡인 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 지지하는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 척 테이블에는, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하는 클램프 수단이 배치되어 있고, 상기 연삭 휠은, 휠 베이스와, 상기 휠 베이스의 하면 외주부에 환상(環狀)으로 배치된 복수의 연삭 지석으로 구성되며, 상기 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경(外徑)은 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있는 연삭 장치를 사용하여 직사각형 기판을 연삭하는 직사각형 기판의 연삭 방법으로서, 상기 클램프 수단을 작동시켜 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하고, 직사각형 기판의 회전 중심을 통과하도록 연삭 휠의 연삭 지석을 위치시켜, 척 테이블을 회전시키고, 연삭 휠을 회전시켜 직사각형 기판의 중앙부를 연삭하고, 그 후, 상기 클램프 수단을 해제하고, 상기 이동 수단에 의해 직사각형 기판의 회전 중심으로부터 상기 연삭 휠을 이격시키면서 직사각형 기판을 연삭하는 것을 특징으로 하는 직사각형 기판의 연삭 방법이 제공된다.
청구항 2에 기재된 발명에 따르면, 직사각형 기판을 흡인 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 지지하는 연삭 수단과, 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단과, 상기 척 테이블과 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고, 상기 척 테이블에는, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하는 클램프 수단이 배치되어 있고, 상기 연삭 휠은, 휠 베이스와, 상기 휠 베이스의 하면 외주부에 환상으로 배치된 복수의 연삭 지석으로 구성되며, 상기 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경은 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있는 연삭 장치를 사용하여 직사각형 기판을 연삭하는 직사각형 기판의 연삭 방법으로서, 상기 클램프 수단을 작동시켜 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하고, 상기 이동 수단을 작동시켜 직사각형 기판의 장변 또는 단변을 따르는 방향으로 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠을 상대적으로 이동시켜 상기 클램프 수단을 피한 영역을 연삭하고, 그 후, 상기 클램프 수단을 해제하고, 상기 이동 수단에 의해 직사각형 기판의 회전 중심으로부터 상기 연삭 휠을 이격시키면서 상기 클램프 수단에 의해 클램프되어 있던 미연삭 영역을 연삭하는 것을 특징으로 하는 직사각형 기판의 연삭 방법이 제공된다.
본 발명의 연삭 장치에 따르면, 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경이 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있기 때문에, 연삭 휠의 대형화를 억제할 수 있고, 연삭 휠의 교환이 용이해진다. 또한, 연삭 휠을 소형으로 할 수 있기 때문에, 연삭 장치의 대형화를 억제할 수 있다.
또한, 클램프 수단을 구비하고 있기 때문에, 만곡된 직사각형 기판이라도 척 테이블에 유지하는 것이 가능해지고, 만곡된 대형의 직사각형 기판이라도 그 전체면을 연삭할 수 있다.
도 1은 본 발명 실시형태에 따른 연삭 장치의 사시도이다.
도 2의 (A)는 패키지 기판의 표면측 사시도, 도 2의 (B)는 패키지 기판의 이면측 사시도, 도 2의 (C)는 패키지 기판의 일부 확대 측면도이다.
도 3의 (A)는 본 발명 제1 실시형태의 연삭 방법을 나타낸 모식적 사시도, 도 3의 (B) 및 도 3의 (C)는 그 모식적 평면도이다.
도 4의 (A)는 본 발명 제2 실시형태의 연삭 방법을 나타낸 모식적 사시도, 도 4의 (B) 및 도 4의 (C)는 그 모식적 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시형태에 따른 연삭 장치(2)의 외관 사시도가 도시되어 있다. 도면 부호 4는 연삭 장치(2)의 베이스이며, 베이스(4)의 후방에는 칼럼(6)이 세워져 있다. 칼럼(6)에는, 상하 방향으로 신장되는 한 쌍의 가이드 레일(8)이 고정되어 있다.
이 한 쌍의 가이드 레일(8)을 따라 연삭 유닛(연삭 수단)(10)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다. 연삭 유닛(10)은, 스핀들 하우징(12)과, 스핀들 하우징(12)을 유지하는 지지부(14)를 갖고 있고, 지지부(14)가 한 쌍의 가이드 레일(8)을 따라 상하 방향으로 이동하는 이동 베이스(16)에 부착되어 있다.
연삭 유닛(10)은, 스핀들 하우징(12) 내에 회전 가능하게 수용된 스핀들(18)과, 스핀들(18)을 회전 구동하는 모터(20)와, 스핀들(18)의 선단에 고정된 휠 마운트(22)와, 휠 마운트(22)에 착탈 가능하게 장착된 연삭 휠(24)을 포함하고 있다.
도 3의 (A)에 도시된 바와 같이, 연삭 휠(24)은, 환상의 휠 베이스(26)와, 휠 베이스(26)의 하면 외주부에 환상으로 접착된 복수의 연삭 지석(28)으로 구성된다. 환상으로 배치된 연삭 지석(28)의 외경은 도 2에 도시된 패키지 기판(11)의 단변보다 작게 설정되어 있다.
연삭 장치(2)는, 연삭 유닛(10)을 한 쌍의 안내 레일(8)을 따라 상하 방향으로 이동하는 볼나사(30)와 펄스 모터(32)로 구성되는 연삭 유닛 이송 기구(34)를 구비하고 있다. 펄스 모터(32)를 구동하면, 볼나사(30)가 회전하고, 이동 베이스(16)가 상하 방향으로 이동된다.
베이스(4)에는 척 테이블 기구(36)가 배치되어 있다. 척 테이블 기구(36)는 척 테이블(38)을 가지며, 척 테이블(38)은 회전 가능하고, 도시하지 않은 이동 기구에 의해 웨이퍼 착탈 위치(A)와, 연삭 유닛(10)에 대향하는 연삭 위치(B)와의 사이에서 Y축 방향으로 이동된다.
척 테이블(38)은, 다공질 세라믹스 등의 다공성 부재로 형성된 유지면(38a)을 갖고 있다. 척 테이블(38)의 네 귀퉁이에는 휜 직사각형 기판의 네 귀퉁이를 클램프하여 고정하는 클램프(클램프 수단)(48)가 배치되어 있다.
척 테이블(38)의 주위에는 워터 커버(40)가 배치되어 있고, 이 워터 커버(40)와 베이스(4)의 전단부 및 후단부에 걸쳐 벨로즈(42, 44)가 배치되어 있다. 베이스(4)의 전방측에는, 연삭 장치(2)의 오퍼레이터가 연삭 조건 등을 입력하는 조작 패널(46)이 배치되어 있다.
도 2의 (A)를 참조하면, CSP 기판 등의 패키지 기판(11)의 표면측 사시도가 도시되어 있다. 도 2의 (B)는 패키지 기판(11)의 이면측 사시도이다. 프린트 기판 또는 금속 프레임 등의 기판(13)의 표면에는 격자형으로 형성된 복수의 분할 예정 라인(15)이 형성되어 있고, 분할 예정 라인(15)으로 구획된 각 영역에 칩 형성부(17)가 형성되어 있다.
개개의 칩 형성부(17)에는 복수의 전극이 형성되어 있다. 칩 형성부(17)의 이면측에는 반도체 칩(19)이 DAF(Die Attach Film)로 접착되어 있다. 도 2의 (C)에 도시된 바와 같이, 기판(13)의 이면측에 탑재된 반도체 칩(19)은 수지(21)로 밀봉되어 있다. 패키지 기판(11)은, 예컨대 500 ㎜×700 ㎜의 사이즈를 갖고 있다.
본 실시형태의 연삭 장치(2)에서는, 직사각 형상의 유지면(38a)을 갖는 척 테이블(38)로 패키지 기판(11)의 표면(11a)측을 흡인 유지하고, 이면의 수지(21)를 노출시켜 연삭 휠(24)로 수지(21)를 연삭하여 소정의 두께로 박화한다.
본 실시형태의 연삭 장치(2)는, 직사각 형상의 척 테이블(38)의 네 귀퉁이에 클램프(48)를 설치한 것이 하나의 특징이다. 척 테이블(38)에 클램프(48)가 배치되어 있음으로써, 휨을 갖는 패키지 기판 등의 직사각형 기판의 네 귀퉁이를 클램프하여 척 테이블(38)로 직사각형 기판을 흡인 유지하고, 연삭을 실시할 수 있다.
이하, 도 3 및 도 4를 참조하여, 전술한 실시형태의 연삭 장치(2)를 사용한 직사각형 기판의 연삭 방법에 대해서 설명한다. 도 3의 (A)를 참조하면, 본 발명 제1 실시형태의 연삭 방법을 나타낸 모식적 사시도가 도시되어 있다. 도 3의 (B) 및 도 3의 (C)는 그 모식적 평면도이다. 도 3의 (A)에서는, 클램프(48)가 생략되어 있고, 도 3의 (A) 내지 도 3의 (C)에서는, 패키지 기판(11)을 흡인 유지하는 척 테이블(38)이 생략되어 있다.
제1 실시형태의 연삭 방법에서는, 우선 클램프(48)를 작동시켜 척 테이블(38)에 유지된 직사각 형상의 패키지 기판(11)을 클램프(48)에 의해 클램프한다. 이와 같이 패키지 기판(11)의 네 귀퉁이를 클램프함으로써, 휨을 갖는 패키지 기판(11)을 교정하여, 척 테이블(38)의 흡인 유지면(38a)으로 패키지 기판(11)을 흡인 유지할 수 있다.
패키지 기판(11)을 클램프(48)로 클램프하여 척 테이블(38)로 패키지 기판을 흡인 유지한 상태에서, 도 3의 (A) 및 도 3의 (B)에 도시된 바와 같이, 패키지 기판(11)의 회전 중심을 통과하도록 연삭 휠(24)의 연삭 지석(28)을 위치시켜, 척 테이블(38)을 화살표 a 방향으로 예컨대 300 rpm으로 회전시키면서, 연삭 휠(24)을 화살표 b로 나타내는 방향으로 예컨대 6000 rpm으로 회전시키고, 연삭 유닛 이송 기구(34)를 구동하여 연삭 휠(24)의 연삭 지석(28)을 패키지 기판(11)의 이면(11b)에 접촉시킨다. 그리고, 연삭 휠(24)을 소정의 연삭 이송 속도로 아래쪽으로 소정량 연삭 이송하여, 패키지 기판(11)의 이면 중앙부를 연삭한다. 도면 부호 11c는 연삭된 영역이다.
패키지 기판(11)의 중앙부의 연삭이 종료되면, 클램프(48)를 해제한다. 클램프(48)를 해제하여도, 패키지 기판(11)의 중앙부의 연삭 영역(11c)이 박화되고 있기 때문에, 척 테이블(38)로 패키지 기판의 흡인 유지를 지속할 수 있다.
이와 같이, 척 테이블(38)의 흡인 유지면(38a)으로 패키지 기판(11)을 흡인 유지한 상태에서, 도 3의 (C)에 도시된 바와 같이, 척 테이블(38)의 이동 기구에 의해 패키지 기판(11)을 그 회전 중심으로부터 화살표 Y1 방향으로 이동시켜, 즉 연삭 휠(24)을 패키지 기판(11)의 회전 중심으로부터 이격시키면서 패키지 기판(11)의 이면(11b)의 전체면을 연삭한다. 도면 부호 11c는 연삭한 영역이다.
도 4의 (A)를 참조하면, 본 발명 제2 실시형태의 연삭 방법의 모식적 사시도가 도시되어 있다. 도 4의 (B) 및 도 4의 (C)는 그 모식적 평면도를 나타내고 있다. 도 4의 (A) 내지 도 4의 (C)에서는, 척 테이블(38)이 생략되어 있고, 도 4의 (A)에서는 클램프(48)가 생략되어 있다.
제2 실시형태의 연삭 방법에서는, 도 4의 (B)에 도시된 바와 같이, 클램프(48)를 작동시켜 척 테이블(38)에 흡인 유지된 패키지 기판(11)의 네 귀퉁이를 클램프한다. 그리고, 척 테이블(38)의 이동 기구를 작동시켜 척 테이블(38)을 화살표 Y2 방향으로 이동시켜, 즉 패키지 기판(11)의 장변을 따르는 방향으로 척 테이블(38)과 연삭 휠(24)을 상대적으로 이동시켜, 클램프(48)를 피한 영역의 패키지 기판(11)의 이면(11b)을 연삭한다.
계속해서, 척 테이블(38)을 90° 회전시키고 나서, 패키지 기판(11)의 단변을 따르는 방향으로 척 테이블(38)과 연삭 휠(24)을 상대적으로 이동시켜, 클램프(48)를 피한 영역의 패키지 기판(11)의 이면(11b)을 연삭한다. 이에 따라, 패키지 기판(11)의 이면(11b)에 십자 모양의 연삭 영역(11c)이 형성되게 된다.
계속해서, 클램프(48)를 해제하고, 패키지 기판(11)을 척 테이블(38)의 흡인 유지면(38a)으로 흡인 유지한 상태에서, 회전하는 연삭 지석(28)이 패키지 기판(11)의 회전 중심을 통과하도록 위치시켜, 패키지 기판(11)의 회전 중심으로부터 연삭 휠(24)을 이격시키면서, 즉 척 테이블(38)을 화살표 Y1 방향으로 이동시키면서 클램프(48)에 의해 클램프되어 있던 미연삭 영역(11b)을 연삭한다.
전술한 실시형태의 연삭 방법에서는, 본 발명의 연삭 방법을 직사각 형상의 패키지 기판(11)에 대하여 적용한 예에 대해서 설명하였으나, 피연삭물은 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 연삭 장치 및 연삭 방법은 패키지 기판뿐만 아니라, 직사각 형상의 기판, 특히 휨을 갖는 직사각 형상의 기판의 표면 또는 이면을 연삭하는 용도에도 동일하게 적용할 수 있다.
10 : 연삭 유닛(연삭 수단)
11 : 직사각 형상 패키지 기판
13 : 기판
15 : 분할 예정 라인
17 : 칩 형성부
18 : 스핀들
19 : 반도체 칩
21 : 수지(밀봉 수지)
22 : 휠 마운트
24 : 연삭 휠
26 : 휠 베이스
28 : 연삭 지석
34 : 연삭 유닛 이송 기구
38 : 척 테이블
38a : 유지면
48 : 클램프

Claims (3)

  1. 직사각형 기판을 흡인 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 지지하는 연삭 수단과,
    상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단과,
    상기 척 테이블과 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
    상기 척 테이블에는, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하는 클램프 수단이 배치되어 있으며,
    상기 연삭 휠은, 휠 베이스와, 상기 휠 베이스의 하면 외주부에 환상으로 배치된 복수의 연삭 지석으로 구성되며,
    상기 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경은 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있는 연삭 장치를 사용하여 직사각형 기판을 연삭하는 직사각형 기판의 연삭 방법으로서,
    상기 클램프 수단을 작동시켜 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하고, 직사각형 기판의 회전 중심을 통과하도록 연삭 휠의 연삭 지석을 위치시켜, 척 테이블을 회전시키고, 연삭 휠을 회전시켜 직사각형 기판의 중앙부를 연삭하고,
    그 후, 상기 클램프 수단을 해제하고, 상기 이동 수단에 의해 직사각형 기판의 회전 중심으로부터 상기 연삭 휠을 이격시키면서 직사각형 기판을 연삭하는 것을 특징으로 하는 직사각형 기판의 연삭 방법.
  2. 직사각형 기판을 흡인 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 연삭하는 연삭 휠을 회전 가능하게 지지하는 연삭 수단과,
    상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면에 대하여 수직 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단과,
    상기 척 테이블과 상기 연삭 수단을 상기 척 테이블의 유지면과 평행한 방향으로 상대적으로 이동시키는 이동 수단을 구비하고,
    상기 척 테이블에는, 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하는 클램프 수단이 배치되어 있으며,
    상기 연삭 휠은, 휠 베이스와, 상기 휠 베이스의 하면 외주부에 환상으로 배치된 복수의 연삭 지석으로 구성되며,
    상기 환상으로 배치된 연삭 지석의 외경은 직사각형 기판의 단변보다 작게 설정되어 있는 연삭 장치를 사용하여 직사각형 기판을 연삭하는 직사각형 기판의 연삭 방법으로서,
    상기 클램프 수단을 작동시켜 상기 척 테이블에 유지된 직사각형 기판을 클램프하고, 상기 이동 수단을 작동시켜 직사각형 기판의 장변 또는 단변을 따르는 방향으로 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠을 상대적으로 이동시켜 상기 클램프 수단을 피한 영역을 연삭하고,
    그 후, 상기 클램프 수단을 해제하고, 상기 이동 수단에 의해 직사각형 기판의 회전 중심으로부터 상기 연삭 휠을 이격시키면서 상기 클램프 수단에 의해 클램프되어 있던 미연삭 영역을 연삭하는 것을 특징으로 하는 직사각형 기판의 연삭 방법.
  3. 삭제
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