KR102430746B1 - 지지 유리 기판 및 그 제조 방법 - Google Patents

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히로키 카타야마
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니폰 덴키 가라스 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 기술적 과제는 고밀도 배선에 제공되는 가공 기판의 지지에 바람직한 지지 유리 기판 및 그 제조 방법을 창안함으로써 반도체 패키지의 고밀도화에 기여하는 것이다. 본 발명의 지지 유리 기판은 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때, 열수축율이 20ppm이하가 되는 것을 특징으로 한다.

Description

지지 유리 기판 및 그 제조 방법{SUPPORTING GLASS SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR}
본 발명은 지지 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 구체적으로는 반도체 패키지의 제조 공정에서 가공 기판의 지지에 사용하는 지지 유리 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
휴대전화, 노트형 pc, PDA(Personal Data Assistance) 등의 휴대형 전자기기에는 소형화 및 경량화가 요구되고 있다. 이것에 따라, 이들 전자기기에 사용되는 반도체칩의 실장 스페이스도 엄격히 제한되어 있고, 반도체칩의 고밀도 실장이 과제로 되어 있다. 그래서, 최근에는 삼차원 실장기술, 즉 반도체칩끼리를 적층하고, 각 반도체칩 사이를 배선 접속함으로써, 반도체 패키지의 고밀도 실장을 꾀하고 있다.
또한 종래의 웨이퍼 레벨 패키지(WLP)는 범프를 웨이퍼의 상태로 형성한 후, 다이싱으로 개편화함으로써 제작되어 있다. 그러나, 종래의 WLP는 핀수를 증가시키기 어려운 것에 추가해서, 반도체칩의 이면이 노출된 상태로 실장되므로 반도체칩의 결락 등이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다.
그래서, 새로운 WLP로서 fan out형의 WLP가 제안되어 있다. fan out형의 WLP는 핀수를 증가시키는 것이 가능하며, 또 반도체칩의 단부를 보호함으로써, 반도체칩의 결락 등을 방지할 수 있다.
fan out형의 WLP에서는 복수의 반도체칩을 수지의 밀봉재로 몰딩해서 가공 기판을 형성한 후에, 가공 기판의 한쪽의 표면에 배선하는 공정, 땜납 범프를 형성하는 공정 등을 갖는다.
이들 공정은 약 300℃의 열처리를 수반하므로 밀봉재가 변형해서 가공 기판이 치수변화할 우려가 있다. 가공 기판이 치수변화하면, 가공 기판의 한쪽의 표면에 대해서 고밀도로 배선하는 것이 곤란해지며, 또 땜납 범프를 정확하게 형성하는 것도 곤란해진다.
가공 기판의 치수변화를 억제하기 위해서 지지 기판으로서 유리 기판을 사용하는 것이 유효하다. 유리 기판은 표면을 평활화하기 쉽고, 또한 강성을 갖는다. 따라서, 유리 기판을 사용하면 가공 기판을 강고하고, 또한 정확하게 지지하는 것이 가능하게 된다. 또 유리 기판은 자외광 등의 광을 투과하기 쉽다. 따라서, 유리 기판을 사용하면, 접착층 등을 형성함으로써 가공 기판과 유리 기판을 용이하게 고정할 수 있다. 또 박리층 등을 형성함으로써 가공 기판과 유리 기판을 용이하게 분리할 수도 있다.
그러나, 지지 유리 기판을 사용한 경우이어도 가공 기판의 한쪽의 표면에 대해서 고밀도로 배선하는 것이 곤란해지는 경우가 있었다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 그 기술적 과제는 고밀도배선에 제공되는 가공 기판의 지지에 바람직한 지지 유리 기판 및 그 제조 방법을 창안함으로써, 반도체 패키지의 고밀도화에 기여하는 것이다.
본 발명자는 여러가지 실험을 반복한 결과, 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서의 약 300℃의 열처리에 의해, 지지 유리 기판이 약간 열변형하는 일이 있고, 이 약간의 열변형이 가공 기판에의 배선 정밀도에 악영향을 주는 것에 착안함과 아울러, 지지 유리 기판의 열수축량을 소정값이하로 저감함으로써, 상기 기술적 과제를 해결할 수 있는 것을 찾아내어 본 발명으로서 제안하는 것이다. 즉, 본 발명의 지지 유리 기판은 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때, 열수축율이 20ppm이하가 되는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 「열수축율」은 다음과 같은 방법으로 측정가능하다. 우선 측정용의 시료로서 160mm×30mm의 긴 직사각형상 시료를 준비한다(도 1(a)). 이 긴 직사각형상 시료(G3)의 장변방향의 끝에서부터 20∼40mm 부근에 #1000의 내수연마지로 마킹을 행하고, 마킹과 직교 방향으로 접어 나누어서 시험편(G31,G32)을 얻는다(도 1(b)). 접어 나눈 시험편(G31)만을 소정 조건으로 열처리한 후, 열처리를 행하지 않은 시료편(G31)과 열처리를 행한 시료편(G32)을 배열하여 테이프(T)로 고정하고(도 1(c)), 마킹의 위치 어긋남량(△L1, △L2)을 레이저 현미경에 의해 판독하고, 하기 수식 1에 의해 열수축율을 산출한다.
Figure 112017028773290-pct00001
또, 상기한 바와 같이, 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서의 열처리 온도는 약 300℃이지만, 300℃의 열처리에서 지지 유리 기판의 열수축율을 평가하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 본 발명에서는 400℃ 5시간의 열처리 조건으로 지지 유리 기판의 열수축율을 평가하고 있고, 이 평가에서 얻어진 열수축율은 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서의 지지 유리 기판의 열수축의 경향과 상관이 인정된다.
제2로, 본 발명의 지지 유리 기판은 휘어짐량이 40㎛이하인 것이 바람직하다. 여기에서, 「휘어짐량」은 지지 유리 기판 전체에 있어서의 최고위점과 최소 제곱 초점면 사이의 최대거리의 절대값과 최저위점과 최소 제곱 초점면의 절대값의 합계를 가리키고, 예를 들면 코벨코 카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 측정가능하다.
제3으로, 본 발명의 지지 유리 기판은 전체 판두께 편차가 2.0㎛미만인 것이 바람직하다. 전체 판두께 편차를 2.0㎛미만까지 작게 하면, 가공 처리의 정밀도를 높이기 쉬워진다. 특히 배선 정밀도를 높일 수 있으므로 고밀도의 배선이 가능하게 된다. 또 지지 유리 기판의 면내강도가 향상되고, 지지 유리 기판 및 적층체가 파손되기 어려워진다. 또한 지지 유리 기판의 재이용 횟수(내용수)를 늘릴 수 있다. 여기에서, 「전체 판두께 편차」는 지지 유리 기판 전체의 최대 판두께와 최소 판두께의 차이며, 예를 들면 코벨코 카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 측정가능하다.
제4로, 본 발명의 지지 유리 기판은 휘어짐량이 20㎛미만인 것이 바람직하다.
제5로, 본 발명의 지지 유리 기판은 표면의 전부 또는 일부가 연마면인 것이 바람직하다.
제6으로, 본 발명의 지지 유리 기판은 오버플로우 다운드로우법에 의해 성형되어 이루어지는 것이 바람직하다.
제7로, 본 발명의 지지 유리 기판은 영률이 65GPa이상인 것이 바람직하다. 여기에서, 「영률」은 굽힘 공진법에 의해 측정한 값을 가리킨다. 또, 1GPa는 약 101.9Kgf/㎟에 해당된다.
제8로, 본 발명의 지지 유리 기판은 외형이 웨이퍼 형상인 것이 바람직하다.
제9로, 본 발명의 지지 유리 기판은 반도체 패키지의 제조 공정에서 가공 기판의 지지에 사용하는 것이 바람직하다.
제10으로, 본 발명의 지지 유리 기판은 적어도 가공 기판과 가공 기판을 지지하기 위한 지지 유리 기판을 구비하는 적층체로서, 지지 유리 기판이 상기 지지 유리 기판인 것이 바람직하다.
제11로, 본 발명의 지지 유리 기판은 유리 원판을 절단해서 지지 유리 기판을 얻는 공정과, 얻어진 지지 유리 기판을 (지지 유리 기판의 서냉점) 이상의 온도로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다.
제12로, 본 발명의 지지 유리 기판은 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때, 열수축율이 20ppm이하가 되도록 가열하는 것이 바람직하다.
제13으로, 본 발명의 지지 유리 기판은 휘어짐량이 40㎛이하가 되도록 가열하는 것이 바람직하다.
제14로, 본 발명의 지지 유리 기판은 오버플로우 다운드로우법에 의해 유리 원판을 성형하는 것이 바람직하다.
도 1은 열수축율의 측정 방법을 설명하기 위한 설명도이다.
도 2는 본 발명의 적층체의 일례를 나타내는 개념사시도이다.
도 3은 fan out형의 WLP의 제조 공정을 나타내는 개념단면도이다.
도 4는 [실시예1]에 따른 시료의 가열 조건을 나타내는 그래프이다.
도 5는 [실시예2]에 따른 시료의 가열 조건을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 지지 유리 기판에 있어서 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때, 열수축율은 20ppm이하이며, 바람직하게는 15ppm이하, 12ppm이하, 10ppm이하, 특히 8ppm이하이다. 열수축율이 크면 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서의 약 300℃의 열처리에 의해 지지 유리 기판이 약간 열변형되어 가공 처리의 정밀도가 저하되기 어려워진다. 특히 배선 정밀도가 저하되어 고밀도의 배선이 곤란해진다. 또한 지지 유리 기판의 재이용 횟수(내용수)를 증가시키는 것이 곤란해진다. 또, 열수축율을 저감하는 방법으로서 후술의 가열하는 방법, 변형점을 높이는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 지지 유리 기판에 있어서, 휘어짐량은 바람직하게는 40㎛이하, 30㎛이하, 25㎛이하, 1∼20㎛, 특히 5∼20㎛미만이다. 휘어짐량이 크면 가공 처리의 정밀도가 저하되기 어려워진다. 특히 배선 정밀도가 저하되어 고밀도의 배선이 곤란해진다. 또한 지지 유리 기판의 재이용 횟수(내용수)를 증가시키는 것이 곤란해진다.
전체 판두께 편차는 바람직하게는 2㎛미만, 1.5㎛이하, 1㎛이하, 1㎛미만, 0.8㎛이하, 0.1∼0.9㎛, 특히 0.2∼0.7㎛이다. 전체 판두께 편차가 크면 가공 처리의 정밀도가 저하되기 어려워진다. 특히 배선 정밀도가 저하되어 고밀도의 배선이 곤란해진다. 또한 지지 유리 기판의 재이용 횟수(내용수)를 증가시키는 것이 곤란해진다.
표면의 산술 평균 거칠기 Ra는 바람직하게는 10nm이하, 5nm이하, 2nm이하, 1nm이하, 특히 0.5nm이하이다. 표면의 산술 평균 거칠기 Ra가 작을수록 가공 처리의 정밀도를 높이기 쉬워진다. 특히 배선 정밀도를 높일 수 있으므로 고밀도의 배선이 가능하게 된다. 또 지지 유리 기판의 강도가 향상되어 지지 유리 기판 및 적층체가 파손되기 어려워진다. 또한 지지 유리 기판의 재이용 횟수(지지 횟수)를 늘릴 수 있다. 또, 「산술 평균 거칠기 Ra」는 원자간력 현미경(AFM)에 의해 측정가능하다.
본 발명의 지지 유리 기판은 표면의 전부 또는 일부가 연마면인 것이 바람직하고, 면적비로 표면의 50%이상이 연마면인 것이 보다 바람직하고, 표면의 70%이상이 연마면인 것이 더욱 바람직하고, 표면의 90%이상이 연마면인 것이 특히 바람직하다. 이렇게 하면, 전체 판두께 편차를 저감하기 쉬워지고, 또 휘어짐량도 저감되기 쉬워진다.
연마 처리의 방법으로서는 여러가지 방법을 채용할 수 있지만, 지지 유리 기판의 양면을 한쌍의 연마 패드로 끼워넣고, 지지 유리 기판과 한쌍의 연마 패드를 함께 회전시키면서, 지지 유리 기판을 연마 처리하는 방법이 바람직하다. 또한 한쌍의 연마 패드는 외경이 다른 것이 바람직하고, 연마시에 간헐적으로 지지 유리 기판의 일부가 연마 패드로부터 돌출되도록 연마 처리하는 것이 바람직하다. 이에 따라 전체 판두께 편차를 저감하기 쉬워지고, 또 휘어짐량도 저감되기 쉬워진다. 또, 연마 처리에 있어서, 연마 깊이는 특별히 한정되지 않지만, 연마 깊이는 바람직하게는 50㎛이하, 30㎛이하, 20㎛이하, 특히 10㎛이하이다. 연마 깊이가 작을수록 지지 유리 기판의 생산성이 향상된다.
본 발명의 지지 유리 기판은 웨이퍼 형상(대략 진원 형상)이 바람직하고, 그 직경은 100mm이상 500mm이하, 특히 150mm이상 450mm이하가 바람직하다. 이렇게 하면, 반도체 패키지의 제조 공정에 적용하기 쉬워진다. 필요에 따라, 그 이외의 형상, 예를 들면 직사각형 등의 형상으로 가공해도 좋다.
본 발명의 지지 유리 기판에 있어서, 판두께는 바람직하게는 2.0mm미만, 1.5mm이하, 1.2mm이하, 1.1mm이하, 1.0mm이하, 특히 0.9mm이하이다. 판두께가 얇아질수록 적층체의 질량이 가벼워지므로 핸들링성이 향상된다. 한편, 판두께가 지나치게 얇으면, 지지 유리 기판 자체의 강도가 저하되어 지지 기판으로서의 기능을 하기 어려워진다. 따라서, 판두께는 바람직하게는 0.1mm이상, 0.2mm이상, 0.3mm이상, 0.4mm이상, 0.5mm이상, 0.6mm이상, 특히 0.7mm초과이다.
본 발명의 지지 유리 기판은 이하의 특성을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 지지 유리 기판에 있어서 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수는 0×10-7/℃이상, 또한 165×10-7/℃이하가 바람직하다. 이에 따라 가공 기판과 지지 유리 기판의 열팽창계수를 정합시키기 쉬워진다. 그리고, 양자의 열팽창계수가 정합되면 가공 처리시에 가공 기판의 치수변화(특히, 휘어짐 변형)를 억제하기 쉬워진다. 결과적으로, 가공 기판의 한쪽의 표면에 대해서 고밀도로 배선하는 것이 가능하게 되고, 또 땜납 범프를 정확하게 형성하는 것도 가능하게 된다. 또, 「30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수」는 딜라토미터로 측정가능하다.
30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수는 가공 기판내에서 반도체칩의 비율이 적고, 밀봉재의 비율이 많은 경우에는 상승시키는 것이 바람직하고, 반대로, 가공 기판내에서 반도체칩의 비율이 많고, 밀봉재의 비율이 적은 경우에는 저하시키는 것이 바람직하다.
30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 0×10-7/℃이상, 또한 50×10-7/℃미만으로 하는 경우, 지지 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼75%, Al2O3 15∼30%, Li2O 0.1∼6%, Na2O+K2O 0∼8%, MgO+CaO+SrO+BaO 0∼10%를 함유하는 것이 바람직하고, 또는 SiO2 55∼75%, Al2O3 10∼30%, Li2O+Na2O+K2O 0∼0.3%, MgO+CaO+SrO+BaO 5∼20%를 함유하는 것도 바람직하다. 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 50×10-7/℃이상, 또한 75×10-7/℃미만으로 하는 경우, 지지 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼70%, Al2O3 3∼15%, B2O3 5∼20%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 5∼15%, K2O 0∼10%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 75×10-7/℃이상, 또한 85×10-7/℃이하로 할 경우, 지지 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 60∼75%, Al2O3 5∼15%, B2O3 5∼20%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 7∼16%, K2O 0∼8%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 85×10-7/℃초과, 또한 120×10-7/℃이하로 할 경우, 지지 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 55∼70%, Al2O3 3∼13%, B2O3 2∼8%, MgO 0∼5%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O 10∼21%, K2O 0∼5%를 함유하는 것이 바람직하다. 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수를 120×10-7/℃초과, 또한 165×10-7/℃이하로 할 경우, 지지 유리 기판은 유리 조성으로서 질량%로 SiO2 53∼65%, Al2O3 3∼13%, B2O3 0∼5%, MgO 0.1∼6%, CaO 0∼10%, SrO 0∼5%, BaO 0∼5%, ZnO 0∼5%, Na2O+K2O 20∼40%, Na2O 12∼21%, K2O 7∼21%를 함유하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 열팽창계수를 소망의 범위로 규제하기 쉬워짐과 아울러, 내실투성이 향상되므로 전체 판두께 편차가 작은 지지 유리 기판을 성형하기 쉬워진다.
변형점은 바람직하게는 480℃이상, 500℃이상, 510℃이상, 520℃이상, 특히 530℃이상이다. 변형점이 높을수록 열수축율을 저감하기 쉬워진다. 또, 「변형점」은 ASTM C336의 방법에 의거하여 측정한 값을 가리킨다.
영률은 바람직하게는 65GPa이상, 67GPa이상, 68GPa이상, 69GPa이상, 70GPa이상, 71GPa이상, 72GPa이상, 특히 73GPa이상이다. 영률이 너무 낮으면, 적층체의 강성을 유지하기 어려워져 가공 기판의 변형, 휘어짐, 파손이 발생하기 쉬워진다.
액상온도는 바람직하게는 1150℃미만, 1120℃이하, 1100℃이하, 1080℃이하, 1050℃이하, 1010℃이하, 980℃이하, 960℃이하, 950℃이하, 특히 940℃이하이다. 이렇게 하면, 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법으로 지지 유리 기판을 성형하기 쉬워지므로, 판두께가 작은 지지 유리 기판을 제작하기 쉬워짐과 아울러, 성형후의 판두께 편차를 저감할 수 있다. 또한 지지 유리 기판의 제조 공정시에 실투결정이 발생해서 지지 유리 기판의 생산성이 저하되는 사태를 방지하기 쉬워진다. 여기에서, 「액상온도」는 표준체 30메시(500㎛)를 통과하고, 50메시(300㎛)에 남는 유리 분말을 백금 보트에 넣은 후, 온도 구배로중에 24시간 유지하고, 결정이 석출되는 온도를 측정함으로써 산출가능하다.
액상온도에 있어서의 점도는 바람직하게는 104.6dPa·s이상, 105.0dPa·s이상, 105.2dPa·s이상, 105.4dPa·s이상, 105.6dPa·s이상, 특히 105.8dPa·s이상이다. 이렇게 하면, 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법으로 지지 유리 기판을 성형하기 쉬워지므로 판두께가 작은 지지 유리 기판을 제작하기 쉬워짐과 아울러 성형후의 판두께 편차를 저감할 수 있다. 또한 지지 유리 기판의 제조 공정시에 실투결정이 발생해서 지지 유리 기판의 생산성이 저하되는 사태를 방지하기 쉬워진다. 여기에서, 「액상온도에 있어서의 점도」는 백금구 인상법으로 측정가능하다. 또, 액상온도에 있어서의 점도는 성형성의 지표이며, 액상온도에 있어서의 점도가 높을수록 성형성이 향상된다.
102.5dPa·s에 있어서의 온도는 바람직하게는 1580℃이하, 1500℃이하, 1450℃이하, 1400℃이하, 1350℃이하, 특히 1200∼1300℃이다. 102.5dPa·s에 있어서의 온도가 높아지면 용융성이 저하되고, 지지 유리 기판의 제조 비용이 높아진다. 여기에서, 「102.5dPa·s에 있어서의 온도」는 백금구 인상법으로 측정가능하다. 또, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 용융 온도에 해당되고, 이 온도가 낮을수록 용융성이 향상된다.
본 발명의 지지 유리 기판은 다운드로우법, 특히 오버플로우 다운드로우법으로 성형되어 이루어지는 것이 바람직하다. 오버플로우 다운드로우법은 내열성의 홈통 형상 구조물의 양측으로부터 용융 유리를 넘치게 해서, 넘친 용융 유리를 홈통형상 구조물의 맨아래끝에서 합류시키면서, 하방으로 연신 성형해서 유리 원판을 성형하는 방법이다. 오버플로우 다운드로우법에서는 지지 유리 기판의 표면이 될 면은 홈통형상 내화물에 접촉하지 않고, 자유표면의 상태로 성형된다. 이 때문에, 판두께가 작은 지지 유리 기판을 제작하기 쉬워짐과 아울러, 전체 판두께 편차를 저감할 수 있고, 결과적으로, 지지 유리 기판의 제조 비용을 저렴화할 수 있다.
유리 원판의 성형 방법으로서 오버플로우 다운드로우법 이외에도, 예를 들면 슬롯 다운드로우법, 리드로우법, 플로트법, 롤아웃법 등을 채택할 수도 있다.
본 발명의 지지 유리 기판은 표면에 연마면을 갖고, 오버플로우 다운드로우법으로 성형되어 이루어지는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 연마 처리전의 전체 판두께 편차가 작아지므로 연마 처리에 의해 전체 판두께 편차를 가급적 저감하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면 전체 판두께 편차를 1.0㎛이하로 저감하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 지지 유리 기판은 휘어짐량을 저감하는 관점으로부터 화학 강화 처리가 이루어져 있지 않은 것이 바람직하다. 한편, 기계적 강도의 관점으로부터, 화학 강화 처리가 이루어져 있는 것이 바람직하다. 즉 휘어짐량을 저감하는 관점으로부터 표면에 압축 응력층을 갖지 않는 것이 바람직하고, 기계적 강도의 관점으로부터 표면에 압축 응력층을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법은 유리 원판을 절단해서 지지 유리 기판을 얻는 공정과, 얻어진 지지 유리 기판을 (지지 유리 기판의 서냉점) 이상의 온도로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법의 기술적 특징(바람직한 구성, 효과)은 본 발명의 지지 유리 기판의 기술적 특징과 중복된다. 따라서, 본 명세서에서는 그 중복 부분에 대해서 상세한 기재를 생략한다.
본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법은 유리 원판을 절단해서 지지 유리 기판을 얻는 공정을 갖는다. 유리 원판을 절단하는 방법으로서 여러가지 방법을 채택할 수 있다. 예를 들면 레이저 조사시의 서멀 쇼크에 의해 절단하는 방법, 스크라이브한 후에 접어 나누기를 행하는 방법이 이용가능하다.
본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법은 지지 유리 기판을 (지지 유리 기판의 서냉점) 이상의 온도로 가열하는 공정을 갖는다. 이러한 가열 공정은 공지의 전기로, 가스로 등에 의해 행할 수 있다.
가열온도는 서냉점이상의 온도에서 가열하는 것이 바람직하고, (서냉점+30℃) 이상의 온도에서 가열하는 것이 보다 바람직하고, (서냉점+50℃) 이상의 온도에서 가열하는 것이 더욱 바람직하다. 가열온도가 낮으면 지지 유리 기판의 열수축율을 저감하기 어려워진다. 한편, 가열온도는 연화점이하의 온도에서 가열하는 것이 바람직하고, (연화점-50℃) 이하의 온도에서 가열하는 것이 보다 바람직하고, (연화점-80℃) 이하의 온도에서 가열하는 것이 더욱 바람직하다. 가열온도가 지나치게 높으면, 지지 유리 기판의 치수 정밀도가 저하되기 쉬워진다.
본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법은 휘어짐량이 40㎛이하가 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 또 지지 유리 기판을 내열기판으로 협지하면서 가열을 행하는 것이 바람직하다. 이에 따라 지지 유리 기판의 휘어짐량을 저감할 수 있다. 또, 내열기판으로서, 뮬라이트 기판, 알루미나 기판 등이 사용가능하다. 또 가열을 서냉점이상의 온도에서 행하면, 지지 유리 기판의 휘어짐량과 열수축량을 동시에 저감할 수도 있다.
또한 복수매의 지지 유리 기판을 적층시킨 상태에서 가열을 행하는 것도 바람직하다. 이에 따라 적층 하방에 적층된 지지 유리 기판의 휘어짐량이 상방에 적층된 지지 유리 기판의 질량에 의해 적정하게 저감된다.
본 발명의 지지 유리 기판의 제조 방법은 또한 지지 유리 기판의 전체 판두께 편차가 2.0㎛미만이 되도록 지지 유리 기판의 표면을 연마하는 공정을 갖는 것이 바람직하고, 이 공정의 바람직한 형태는 상기와 같다.
본 발명의 적층체는 적어도 가공 기판과 가공 기판을 지지하기 위한 지지 유리 기판을 구비하는 적층체로서, 지지 유리 기판이 상기 지지 유리 기판인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 적층체의 기술적 특징(바람직한 구성, 효과)은 본 발명의 지지 유리 기판의 기술적 특징과 중복된다. 따라서, 본 명세서에서는 그 중복 부분에 대해서 상세한 기재를 생략한다.
본 발명의 적층체는 가공 기판과 지지 유리 기판 사이에 접착층을 갖는 것이 바람직하다. 접착층은 수지인 것이 바람직하고, 예를 들면 열경화성 수지, 광경화성 수지(특히 자외선 경화 수지) 등이 바람직하다. 또 반도체 패키지의 제조 공정에 있어서의 열처리에 견디는 내열성을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 반도체 패키지의 제조 공정에서 접착층이 융해되기 어려워져, 가공 처리의 정밀도를 높일 수 있다.
본 발명의 적층체는 또한 가공 기판과 지지 유리 기판 사이에 보다 구체적으로는 가공 기판과 접착층 사이에 박리층을 갖는 것, 또는 지지 유리 기판과 접착층 사이에 박리층을 갖는 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 가공 기판에 대해서 소정의 가공 처리를 행한 후에, 가공 기판을 지지 유리 기판으로부터 박리하기 쉬워진다. 가공 기판의 박리는 생산성의 관점으로부터 레이저 조사 등에 의해 행하는 것이 바람직하다.
박리층은 레이저 조사 등에 의하여 「층내 박리」또는 「계면 박리」가 생기는 재료로 구성된다. 즉 일정한 강도의 광을 조사하면, 원자 또는 분자에 있어서의 원자간 또는 분자간의 결합력이 소실 또는 감소해서 어블레이션(ablation) 등을 발생하고, 박리를 발생시키는 재료로 구성된다. 또, 조사광의 조사에 의해, 박리층에 포함되는 성분이 기체로 되어 방출되고 분리에 이르는 경우와, 박리층이 광을 흡수해서 기체가 되고, 그 증기가 방출되어 분리에 이르는 경우가 있다.
본 발명의 적층체에 있어서, 지지 유리 기판은 가공 기판보다 큰 것이 바람직하다. 이에 따라 가공 기판과 지지 유리 기판을 지지할 때에, 양자의 중심위치가 약간 이간된 경우라도 지지 유리 기판으로부터 가공 기판의 가장자리부가 돌출되기 어려워진다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은 적어도 가공 기판과 가공 기판을 지지하기 위한 지지 유리 기판을 구비하는 적층체를 준비하는 공정과, 가공 기판에 대해서 가공 처리를 행하는 공정을 가짐과 아울러, 지지 유리 기판이 상기 지지 유리 기판인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법의 기술적 특징(바람직한 구성, 효과)은 본 발명의 지지 유리 기판 및 적층체의 기술적 특징과 중복된다. 따라서, 본 명세서에서는 그 중복 부분에 대해서 상세한 기재를 생략한다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은 적어도 가공 기판과 가공 기판을 지지하기 위한 지지 유리 기판을 구비하는 적층체를 준비하는 공정을 갖는다. 적어도 가공 기판과 가공 기판을 지지하기 위한 지지 유리 기판을 구비하는 적층체는 상기 재료구성을 갖고 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법은 또한 적층체를 반송하는 공정을 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라 가공 처리의 처리 효율을 높일 수 있다. 또, 「적층체를 반송하는 공정」과 「가공 기판에 대해서 가공 처리를 행하는 공정」은 별도로 행할 필요는 없고, 동시이어도 좋다.
본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에 있어서, 가공 처리는 가공 기판의 한쪽의 표면에 배선하는 처리, 또는 가공 기판의 한쪽의 표면에 땜납 범프를 형성하는 처리가 바람직하다. 본 발명에 따른 반도체 패키지의 제조 방법에서는 이들 가공 처리시에 지지 유리 기판 및 가공 기판이 치수변화되기 어렵기 때문에, 이들 공정을 적정하게 행할 수 있다.
가공 처리로서 상기 이외에도 가공 기판의 한쪽의 표면(통상, 지지 유리 기판과는 반대측의 표면)을 기계적으로 연마하는 처리, 가공 기판의 한쪽의 표면(통상, 지지 유리 기판과는 반대측의 표면)을 드라이 에칭하는 처리, 가공 기판의 한쪽의 표면(통상, 지지 유리 기판과는 반대측의 표면)을 웨트 에칭하는 처리 중 어느 것이어도 좋다. 또, 본 발명의 반도체 패키지의 제조 방법에서는 지지 유리 기판 및 가공 기판에 열변형이나 휘어짐이 발생하기 어려움과 아울러, 적층체의 강성을 유지할 수 있다. 결과적으로, 상기 가공 처리를 적정하게 행할 수 있다.
본 발명에 따른 반도체 패키지는 상기 반도체 패키지의 제조 방법에 의해 제작된 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 반도체 패키지의 기술적 특징(바람직한 구성, 효과)은 본 발명의 지지 유리 기판, 적층체 및 반도체 패키지의 제조 방법의 기술적 특징과 중복된다. 따라서, 본 명세서에서는 그 중복 부분에 대해서 상세한 기재를 생략한다.
본 발명에 따른 전자기기는 반도체 패키지를 구비하는 전자기기로서, 반도체 패키지가 상기 반도체 패키지인 것을 특징으로 한다. 여기에서, 본 발명의 전자기기의 기술적 특징(바람직한 구성, 효과)은 본 발명의 지지 유리 기판, 적층체, 반도체 패키지의 제조 방법, 반도체 패키지의 기술적 특징과 중복된다. 따라서, 본 명세서에서는 그 중복 부분에 대해서 상세한 기재를 생략한다.
도면을 참작하면서, 본 발명을 더 설명한다.
도 2는 본 발명의 적층체(1)의 일례를 나타내는 개념사시도이다. 도 3에서는 적층체(1)는 지지 유리 기판(10)과 가공 기판(11)을 구비하고 있다. 지지 유리 기판(10)은 가공 기판(11)의 치수변화를 방지하기 위해서, 가공 기판(11)에 접착되어 있다. 지지 유리 기판(10)과 가공 기판(11) 사이에는 박리층(12)과 접착층(13)이 배치되어 있다. 박리층(12)은 지지 유리 기판(10)과 접촉하고 있고, 접착층(13)은 가공 기판(11)과 접촉하고 있다.
도 2에서 알 수 있는 바와 같이, 적층체(1)는 지지 유리 기판(10), 박리층(12), 접착층(13), 가공 기판(11)의 순으로 적층배치되어 있다. 지지 유리 기판(10)의 형상은 가공 기판(11)에 따라 결정되지만, 도 3에서는 지지 유리 기판(10) 및 가공 기판(11)의 형상은 모두 웨이퍼 형상이다. 박리층(12)은 비정질 실리콘(a-Si) 이외에도, 산화규소, 규산화합물, 질화규소, 질화알루미늄, 질화티타늄 등이 사용된다. 박리층(12)은 플라즈마 CVD, 졸겔법에 의한 스핀코트 등에 의해 형성된다. 접착층(13)은 수지로 구성되어 있고, 예를 들면 각종 인쇄법, 잉크젯법, 스핀 코팅법, 롤 코팅법 등에 의해 도포형성된다. 접착층(13)은 박리층(12)에 의해 가공 기판(11)으로부터 지지 유리 기판(10)이 박리된 후, 용제 등에 의해 용해 제거된다.
도 3은 fan out형의 WLP의 제조 공정을 나타내는 개념단면도이다. 도 3(a)는 지지부재(20)의 한쪽의 표면상에 접착층(21)을 형성한 상태를 나타내고 있다. 필요에 따라, 지지부재(20)와 접착층(21) 사이에 박리층을 형성해도 좋다. 다음에 도 3(b)에 나타내듯이 접착층(21) 위에 복수의 반도체칩(22)을 첩부한다. 그 때, 반도체칩(22)의 액티브측의 면을 접착층(21)에 접촉시킨다. 다음에 도 3(c)에 나타내듯이 반도체칩(22)을 수지의 밀봉재(23)로 몰딩한다. 밀봉재(23)는 압축성형후의 치수변화, 배선을 성형할 때의 치수변화가 적은 재료가 사용된다. 계속해서, 도 3(d), (e)에 나타내듯이 지지부재(20)로부터 반도체칩(22)이 몰딩된 가공 기판(24)을 분리한 후, 접착층(25)을 개재해서 지지 유리 기판(26)과 접착 고정시킨다. 그 때, 가공 기판(24)의 표면 중 반도체칩(22)이 매입된 측의 표면과는 반대측의 표면이 지지 유리 기판(26)측에 배치된다. 이렇게 해서, 적층체(27)를 얻을 수 있다. 또, 필요에 따라서, 접착층(25)과 지지 유리 기판(26) 사이에 박리층을 형성해도 좋다. 또한 얻어진 적층체(27)를 반송한 후에, 도 3(f)에 나타내듯이 가공 기판(24)의 반도체칩(22)이 매입된 측의 표면에 배선(28)을 형성한 후, 복수의 땜납 범프(29)를 형성한다. 마지막으로, 지지 유리 기판(26)으로부터 가공 기판(24)을 분리한 후에, 가공 기판(24)을 반도체칩(22)마다 절단하고, 후의 패키징 공정에 제공된다.
실시예 1
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 설명한다. 또, 이하의 실시예는 단순한 예시이다. 본 발명은 이하의 실시예에 조금도 한정되지 않는다.
유리 조성으로서 질량%로 SiO2 68.9%, Al2O3 5%, B2O3 8.2%, Na2O 13.5%, CaO 3.6%, ZnO 0.7%, SnO2 0.1%가 되도록 유리 원료를 조합한 후, 유리 용융로에 투입해서 1500∼1600℃에서 용융하고, 이어서 용융 유리를 오버플로우 다운드로우 성형 장치에 공급하여 판두께가 1.2mm가 되도록 성형했다.
다음에 얻어진 유리 원판을 소정 치수(30mm×160mm)로 절단해서 지지 유리 기판을 얻었다. 또한 3매의 지지 유리 기판을 적층하고, 그 적층 기판의 상하를 뮬라이트 기판으로 협지했다. 그 상태의 적층 기판을 도 4에 기재된 승온조건으로 가열했다. 또, 도 4에 있어서, 최고 가열온도는 지지 유리 기판의 서냉점보다 50℃ 높은 온도로 설정되어 있다.
계속해서, 지지 유리 기판의 표면을 연마 장치로 연마 처리함으로써, 지지 유리 기판의 전체 판두께 편차를 저감했다. 구체적으로는 지지 유리 기판의 양 표면을 외경이 상위한 한쌍의 연마 패드로 끼워넣고, 지지 유리 기판과 한쌍의 연마 패드를 함께 회전시키면서 지지 유리 기판의 양 표면을 연마 처리했다. 연마 처리시, 때때로 지지 유리 기판의 일부가 연마 패드로부터 돌출되도록 제어했다. 또, 연마 패드는 우레탄제, 연마 처리시에 사용한 연마 슬러리의 평균 입경은 2.5㎛, 연마 속도는 15m/분이었다.
마지막으로, 가열 처리한 지지 유리 기판에 대해서 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때의 열수축율을 수 1의 식으로 평가했다. 비교 대상으로서 가열 처리하지 않는 지지 유리 기판에 대해서도 열수축율을 평가했다. 그 결과, 가열 처리를 행한 지지 유리 기판의 열수축율은 7ppm이었지만, 가열 처리하지 않는 지지 유리 기판의 열수축율은 58ppm이었다.
실시예 2
유리 조성으로서 질량%로 SiO2 60%, Al2O3 16.5%, B2O3 10%, MgO 0.3%, CaO 8%, SrO 4.5%, BaO 0.5%, SnO2 0.2%가 되도록 유리 원료를 조합한 후, 유리 용융로에 투입해서 1550∼1650℃에서 용융하고, 이어서 용융 유리를 오버플로우 다운드로우 성형 장치에 공급하고, 판두께가 0.7mm가 되도록 성형했다.
다음에 얻어진 유리 원판을 소정 치수(φ300mm)로 절단해서 지지 유리 기판을 얻었다. 또한 3매의 지지 유리 기판을 적층하고, 그 적층 기판의 상하를 뮬라이트 기판으로 협지했다. 그 상태의 적층 기판을 도 5에 기재된 승온조건으로 가열했다. 또, 도 5에 있어서, 최고 가열온도는 지지 유리 기판의 서냉점보다 50℃ 높은 온도로 설정되어 있다.
계속해서, 지지 유리 기판의 표면을 연마 장치로 연마 처리함으로써, 지지 유리 기판의 전체 판두께 편차를 저감했다. 구체적으로는 지지 유리 기판의 양 표면을 외경이 상위한 한쌍의 연마 패드로 끼워넣고, 지지 유리 기판과 한쌍의 연마 패드를 함께 회전시키면서 지지 유리 기판의 양 표면을 연마 처리했다. 연마 처리시, 때때로 지지 유리 기판의 일부가 연마 패드로부터 돌출되도록 제어했다. 또, 연마 패드는 우레탄제, 연마 처리시에 사용한 연마 슬러리의 평균 입경은 2.5㎛, 연마 속도는 15m/분이었다.
얻어진 연마 처리 전후의 지지 유리 기판(각 12샘플)에 대해서 코벨코 카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 휘어짐량을 측정했다. 그 결과를 표 1에 나타낸다. 또, 측정에 있어서, 측정 피치를 1mm, 측정 거리를 294mm, 측정 라인을 4라인(45°피치)으로 했다.
Figure 112017028773290-pct00002
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 가열 처리를 행한 시료의 휘어짐량은 21㎛이하였지만, 가열 처리를 행하지 않은 시료의 휘어짐량은 116㎛이상이었다. 또, 가열 처리를 행한 시료의 열수축율은 측정되어 있지 않지만, 충분힌 낮은 값인 것으로 추정된다.
실시예 3
우선, 표 2에 기재된 시료 No. 1∼7의 유리 조성이 되도록 유리 원료를 조합한 후, 유리 용융로에 투입해서 1500∼1600℃에서 용융하고, 이어서 용융 유리를 오버플로우 다운드로우 성형 장치에 공급하고, 판두께가 0.8mm가 되도록 각각 성형했다. 그 후에 [실시예 2]와 같은 조건으로 유리 원판을 소정 치수(φ300mm)로 절단하고, 다시 (서냉점+60℃)의 온도에서 서냉 처리를 행했다. 얻어진 각 지지 유리 기판에 대해서 30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수 α30∼380, 밀도 ρ, 변형점 Ps, 서냉점 Ta, 연화점 Ts, 고온점도 104.0dPa·s에 있어서의 온도, 고온점도 103.0dPa·s에 있어서의 온도, 고온점도 102.5dPa·s에 있어서의 온도, 고온점도 102.0dPa·s에 있어서의 온도, 액상온도 TL 및 영률 E을 평가했다. 또, 절단후, 가열 처리전의 각 지지 유리 기판에 대해서 코벨코 카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 전체 판두께 편차와 휘어짐량을 측정한 결과, 전체 판두께 편차가 각각 3㎛이며, 휘어짐량이 각각 70㎛였다.
Figure 112017028773290-pct00003
30∼380℃의 온도범위에 있어서의 평균 열팽창계수 α30∼380은 딜라토미터로 측정한 값이다.
밀도 ρ는 주지의 아르키메데스법에 의해 측정한 값이다.
변형점 Ps, 서냉점 Ta, 연화점 Ts는 ASTM C336의 방법에 의거하여 측정한 값이다.
고온점도 104.0dPa·s, 103.0dPa·s, 102.5dPa·s에 있어서의 온도는 백금구 인상법으로 측정한 값이다.
액상온도 TL은 표준체 30메시(500㎛)를 통과하고, 50메시(300㎛)에 남는 유리 분말을 백금 보트에 넣어서, 온도 구배로중에 24시간 유지한 후, 결정이 석출되는 온도를 현미경 관찰로 측정한 값이다.
영률 E는 공진법에 의해 측정한 값을 가리킨다.
계속해서, 지지 유리 기판의 표면을 연마 장치에 의해 연마 처리했다. 구체적으로는 지지 유리 기판의 양 표면을 외경이 상위한 한쌍의 연마 패드로 끼워넣고, 지지 유리 기판과 한쌍의 연마 패드를 함께 회전시키면서 지지 유리 기판의 양 표면을 연마 처리했다. 연마 처리시, 때때로 지지 유리 기판의 일부가 연마 패드로부터 돌출되도록 제어했다. 또, 연마 패드는 우레탄제, 연마 처리시에 사용한 연마 슬러리의 평균 입경은 2.5㎛, 연마 속도는 15m/분이었다. 얻어진 각 연마 처리 완료 지지 유리 기판에 대해서 코벨코 카켄사제의 SBW-331ML/d에 의해 전체 판두께 편차와 휘어짐량을 측정했다. 그 결과, 전체 판두께 편차가 각각 0.45㎛이며, 휘어짐량이 10∼18㎛이었다. 또 실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때의 각 시료의 열수축율은 5∼8ppm이었다.
10, 27: 적층체
11, 26: 지지 유리 기판
12, 24: 가공 기판
13: 박리층
14, 21, 25: 접착층
20: 지지부재
22: 반도체칩
23: 밀봉재
28: 배선
29: 땜납 범프

Claims (14)

  1. 유리 원판을 절단해서 지지 유리 기판을 얻는 공정과,
    얻어진 복수매의 지지 유리 기판을 적층시킨 상태에서, 지지 유리 기판의 서냉점 이상의 온도로 가열하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    실온으로부터 5℃/분의 속도로 400℃까지 승온하고, 400℃에서 5시간 유지한 후, 5℃/분의 속도로 실온까지 강온했을 때, 열수축율이 20ppm이하가 되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    휘어짐량이 40㎛이하가 되도록 가열하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    오버플로우 다운드로우법에 의해 유리 원판을 성형하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    지지 유리 기판의 표면의 전부 또는 일부를 연마하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    지지 유리 기판의 표면의 전부 또는 일부를 연마하여, 지지 유리 기판의 전체 판두께 편차를 2.0㎛미만으로 하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    지지 유리 기판의 외형을 웨이퍼 형상으로 절단하는 공정을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 지지 유리 기판의 제조 방법.
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