TW201910057A - 磨削裝置及磨削品的製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種磨削裝置及磨削品的製造方法。根據本發明，減少磨石的修整次數。磨削裝置具備以環狀配置有磨石且可旋轉的磨削部。磨石是以在磨削對象物的磨削過程中對磨削對象物進行磨削的磨削區域與不對磨削對象物進行磨削的非磨削區域共存的方式配置。磨削裝置還具備以生成微細氣泡水的方式構成的微細氣泡水生成器、及以能對非磨削區域的磨石供給微細氣泡水的方式構成的微細氣泡水供給部。

Description

磨削裝置及磨削品的製造方法
本發明涉及一種磨削裝置及磨削品的製造方法。
例如在日本專利特開2014-165339號公報（專利文獻1）中公開了以下的磨削方法。首先，利用磨削裝置的卡盤台（chuck table）吸引保持層疊晶圓（wafer）的半導體元件晶圓側，使密封樹脂露出。然後，將不含磨粒的磨削液供給至層疊晶圓的密封樹脂面上。接下來，使吸附保持層疊晶圓的卡盤台旋轉，並且一面使在環狀基台的下端固著有多個磨削磨石的磨削輪旋轉，一面使磨削磨石與密封樹脂的表面接觸，實施密封樹脂的磨削。
然而，專利文獻1所記載的磨削方法中，隨著對密封樹脂進行磨削，磨削磨石的磨削性因磨削磨石的堵塞等而降低，需要進行磨削磨石的修整（dressing）。但是，磨削磨石的修整耗費時間及成本，因此期望減少磨削磨石的修整次數。
根據此處公開的實施形態，能提供一種磨削裝置，其具備以環狀配置有磨石且可旋轉的磨削部，並且磨石是以在磨削對象物的磨削過程中對磨削對象物進行磨削的磨削區域與不對磨削對象物進行磨削的非磨削區域共存的方式配置，磨削裝置還具備：微細氣泡（fine bubble）水生成器，以生成微細氣泡水的方式構成；以及微細氣泡水供給部，以能對非磨削區域的磨石供給微細氣泡水的方式構成。
根據此處公開的實施形態，能提供一種磨削品的製造方法，其包括使以環狀配置有磨石的磨削部旋轉而利用磨石對磨削對象物進行磨削的步驟，且磨石是以在磨削對象物的磨削過程中對磨削物件進行磨削的磨削區域與不對磨削對象物進行磨削的非磨削區域共存的方式配置，並且所述磨削品的製造方法包括以下步驟：利用微細氣泡水生成器而生成微細氣泡水，並供給至微細氣泡水供給部；以及對非磨削區域的磨石供給微細氣泡水。
本發明的以上所述及其他目的、特徵、方面及優點將根據與附圖關聯而理解的與本發明有關的以下詳細說明而明確。
以下，對實施形態進行說明。此外，在用於說明實施形態的圖式中，相同參照符號表示相同部分或相應部分。
圖1中示出作為本發明的磨削裝置的一例的實施形態的磨削裝置的示意性側面圖。實施形態的磨削裝置具備：底座1；柱部10，從底座1的端部區域沿Z方向（鉛垂向上方向）延伸；連結部9，從柱部10的與底座1側的端部為相反側的端部沿X方向延伸；馬達8，安裝在連結部9的X方向端部；主軸（spindle）7，一端安裝在馬達8上，且沿Z方向（鉛垂向下方向）延伸；以及磨削部11，安裝在主軸7的與馬達8側的端部為相反側的端部。磨削部11以沿Z方向延伸的軸為中心而可旋轉。
另外，實施形態的磨削裝置具備：平台2，在底座1上沿X方向（水準方向）與柱部10空開間隔而配置，且用於設置磨削對象物3；以及磨削液供給部4，以對磨削對象物3的磨削面供給磨削液的方式構成。磨削液供給部4只要能對磨削對象物3的磨削面供給磨削液，則其構成並無特別限定。
磨削部11具備具有圓形狀的底面6a的輪固定件6、以及安裝在輪固定件6的底面6a的環狀的磨削輪16。磨削輪16具備環狀的環狀基台15、以及在環狀基台15上相互空開間隔而配置的多個磨石5。磨石5是以在磨削對象物3的磨削過程中對磨削對象物3進行磨削的磨削區域41與不對磨削對象物3進行磨削的非磨削區域42共存的方式配置。例如，環狀的磨削輪16能以在輪固定件6的底面6a的周緣互相空開間隔而配置有多個磨石5的方式安裝。此外，實施形態的磨削裝置也具備包圍磨削部11的外周的外蓋（未圖示）。
另外，實施形態的磨削裝置具備：微細氣泡水供給部12，以從外蓋的一部分沿Z方向（鉛垂向下方向）下垂的方式安裝；微細氣泡水生成器14，用於生成微細氣泡水；以及軟管13，用於將微細氣泡水供給部12與微細氣泡水生成器14連結並從微細氣泡水生成器14向微細氣泡水供給部12供給微細氣泡水。此外，從抑制清洗後的微細氣泡水的排水附著於磨削對象物3的觀點來看，微細氣泡水供給部12的微細氣泡水排出部12c優選位於與磨削對象物3的設置部位對應的區域22以外的區域（例如區域23）的上方。
微細氣泡水生成器14只要能生成微細氣泡水並將微細氣泡水供給至微細氣泡水供給部12，則其構成並無特別限定。微細氣泡水為含有直徑小於或等於100 μm的氣泡即微細氣泡的水。微細氣泡包含直徑大於或等於1 μm且小於或等於100 μm的微氣泡、及直徑小於1 μm的超微細氣泡，也包含被稱為奈米氣泡及微奈米氣泡的氣泡。
圖2中示出圖1所示的輪固定件6的底面6a的示意性平面圖。如圖2所示，輪固定件6的底面6a為圓形狀，且使外蓋21位於將圓形狀的輪固定件6的底面6a的外周包圍的位置。
圖3中示出圖1所示的磨削輪16的示意性平面圖。如圖3所示那樣，磨削輪16具備環狀的環狀基台15、以及環狀基台15上的多個磨石5。多個磨石5是分別與鄰接的磨石5空開間隔，且以沿著環狀基台15的形狀的方式配置成環狀。
圖4中示出對將磨削輪16安裝於輪固定件6的方法的一例進行圖解的示意性側面圖。磨削輪16例如是將未配置磨石5的一側的環狀基台15的表面安裝於輪固定件6的底面6a。磨削輪16例如是通過螺固等方法而固定於輪固定件6的底面6a。
圖5中示出圖1所示的微細氣泡水供給部12的示意性平面圖。如圖5所示那樣，微細氣泡水供給部12具備微細氣泡水供給部安裝部12a、微細氣泡水收容部12b、以及將微細氣泡水供給部安裝部12a與微細氣泡水收容部12b連結的連結部12g。微細氣泡水供給部12（本實施形態中為微細氣泡水供給部安裝部12a、微細氣泡水收容部12b以及連結部12g）的平面形狀例如能設定為彎曲成圖5所示那樣的弧狀，但不限定於此形狀。
微細氣泡水供給部安裝部12a為沿鉛垂向上方向延伸的壁狀構件，且通過連結部12g而與微細氣泡水收容部12b連結。因此，在微細氣泡水供給部安裝部12a與微細氣泡水收容部12b之間僅以連結部12g的程度而空開間隔。
微細氣泡水收容部12b具備底部12e、從底部12e的兩端沿鉛垂向上方向延伸的一對壁部12f、以及以貫穿底部12e的上表面與下表面之間的方式構成的微細氣泡水供給孔31。壁部12f的高度例如能設為在微細氣泡水收容部12b中收容有微細氣泡水時能將磨削輪16的磨石5浸漬在微細氣泡水中的高度。如圖5所示那樣，微細氣泡水供給孔31例如是互相空開間隔而在底部12e中設有多個，但例如也可將數量設為一個等而不限定於所述構成。
圖6中示出圖5所示的微細氣泡水供給部12的端面的示意性平面圖。如圖6所示那樣，微細氣泡水收容部12b的端面具有微細氣泡水排出部12c。微細氣泡水排出部12c成為將微細氣泡水收容部12b中收容的微細氣泡水排出到微細氣泡水供給部12的外部的開口。微細氣泡水收容部12b的端面也可具有防止微細氣泡水向外部排出的端面壁部12d。
圖7中示出對實施形態的磨削品的製造方法進行圖解的示意性截面圖，所述實施形態的磨削品的製造方法為使用實施形態的磨削裝置的磨削品的製造方法的一例。實施形態的磨削品的製造方法例如能如以下那樣進行。
首先，將微細氣泡水供給部12的微細氣泡水供給部安裝部12a安裝於包圍磨削部11的周圍的外蓋21。然後，在平台2上設置磨削對象物3。
作為磨削對象物3，例如能使用具備支持構件3a及支持構件3a上的密封樹脂3b的磨削對象物。支持構件3a為支持晶片及/或薄膜等的構件，且例如包含選自由導線架（lead frame）、基材（substrate）、內插器（interposer）、半導體基板（矽晶片等）、金屬基板、玻璃基板、陶瓷基板、樹脂基板及佈線基板所組成的群組中的至少一個基板，可實施佈線也可不實施佈線。密封樹脂3b為將由支持構件3a所支持的晶片及/或薄膜等的至少一面密封的樹脂。
接下來，利用微細氣泡水生成器14而生成微細氣泡水32，並供給至微細氣泡水供給部12。微細氣泡水32是經過設於微細氣泡水收容部12b的底部12e的微細氣泡水供給孔31而供給至微細氣泡水收容部12b。
然後，使磨削部11以軸43為中心向第一方向45旋轉，並且使設置有磨削對象物3的平台2以軸44為中心向與第一方向45成為相反方向的第二方向46旋轉。此時，磨削區域41的磨石5對磨削對象物3進行磨削，另一方面，非磨削區域42的磨石5並未對磨削對象物3進行磨削，而是浸漬在微細氣泡水收容部12b中收容的微細氣泡水32中。此處，也能使磨削部11以軸43為中心向第二方向46旋轉並且使平台2以軸44為中心向第一方向45旋轉，或也能將磨削部11的旋轉方向及平台2的旋轉方向設為第一方向45或第二方向46的相同方向。
磨削對象物3的磨削例如能以至少磨削密封樹脂3b的一部分以減小磨削對象物3的厚度的方式進行。另外，圖7中雖未圖示，但也能一面從磨削液供給部4向磨削對象物3的磨削面供給磨削液，一面對磨削對象物3進行磨削。另外，非磨削區域42的磨石5是浸漬在微細氣泡水32中，但也能在磨削對象物3的磨削過程中，從配置有磨削對象物3的區域22以外的區域23的上方經過微細氣泡水供給部12的端面的微細氣泡水排出部12c而排出微細氣泡水32。
像這樣，如圖8的示意性立體圖及圖9的示意性平面圖所示那樣，實施形態的磨削部11的磨石5例如交替進行磨削區域41中的磨削對象物3的磨削、與非磨削區域42中的微細氣泡水32中的浸漬。由此，與未將實施形態的磨削部11的磨石5浸漬在微細氣泡水32中的情況相比，能減少磨石5的堵塞等磨石5的磨削性降低現象的產生頻率。因此，能減少停止實施形態的磨削裝置而修整磨石5的次數。另外，利用浸漬在微細氣泡水32中後的磨石5對磨削對象物3進行磨削，並在磨削對象物3的磨削後使其再次浸漬在微細氣泡水32中，因此能維持磨削對象物3的高磨削性。
另外，例如在磨削對象物3為半導體封裝的情況下，與現有的矽晶圓的磨削不同，例如有時需要將半導體、金屬及樹脂等不同材料同時磨削的工藝。但是，在利用磨石5同時磨削不同材料的情況下，磨石5容易產生堵塞，因此可認為，對於需要同時磨削不同材料的工藝的半導體封裝等磨削對象物3的磨削來說，實施形態的磨削裝置及磨削品的製造方法特別有效。
此外，微細氣泡水32中的微細氣泡密度優選大於或等於1000個/毫升（ml）。此情況下，能提高磨石5的清洗效果。另外，微細氣泡水32中的微細氣泡密度也能設為大於或等於100萬個/ml，也能設為大於或等於10億個/ml。微細氣泡密度例如能利用冰包埋法（ice embedding method）的冷凍透射式電子顯微鏡來進行測定。
另外，如圖10的示意性放大截面圖所示那樣，也能一面從微細氣泡水供給孔31使微細氣泡水朝箭頭51的方向噴出一面使磨石5浸漬在微細氣泡水32中。
另外，如圖11的示意性平面圖所示那樣，從微細氣泡水供給孔31的微細氣泡水的噴出也能朝與磨削部11的旋轉方向即第一方向45為相反方向的第二方向46進行。此情況下，能想到能提高微細氣泡水32撞擊磨石5時的壓力，因此能提高微細氣泡水32對磨石5的由浸漬所得的清洗效果。
[實施例] ＜實施例1＞ 首先，如圖7所示那樣，將磨削裝置的微細氣泡水供給部12的微細氣泡水供給部安裝部12a固定於包圍磨削部11的周圍的外蓋21，在平台2上設置磨削對象物3。此處，關於磨削對象物3，使用在支持構件3a上具備包含混入有二氧化矽作為填料的樹脂的密封樹脂3b的磨削對象物。
然後，利用微細氣泡水生成器14而生成微細氣泡水32，經過設於微細氣泡水收容部12b的底部12e的微細氣泡水供給孔31對微細氣泡水收容部12b供給微細氣泡水。關於微細氣泡水生成器14，使用OK工程（OK Engineering）有限公司製造的安裝有微細氣泡產生噴嘴（產品名：OKE-MB04FJA）的供水裝置。
接著，如圖4所示那樣，通過螺固將如圖3所示在環狀基台15上空開間隔而配置有多個磨石5的磨削輪16安裝於圖2所示的輪固定件6的底面6a，構成磨削部11。
然後，如圖7所示那樣，一面從磨削液供給部4向磨削對象物3的磨削面供給純水作為磨削液，一面使磨削部11以軸43為中心向第一方向45旋轉，並且使設置有磨削對象物3的平台2以軸44為中心向與第一方向45成為相反方向的第二方向46旋轉。由此，對於磨削輪16的磨石5，交替進行磨削區域41中的磨削對象物3的磨削、與非磨削區域42中的微細氣泡水收容部12b的微細氣泡水32中的浸漬。磨削對象物3的磨削是以至少磨削密封樹脂3b的一部分以減小磨削對象物3的厚度的方式進行。另外，磨削對象物3的磨削過程中，從配置有磨削對象物3的區域22以外的區域23的上方經過微細氣泡水供給部12的端面的微細氣泡水排出部12c排出微細氣泡水32。
此外，磨削條件如以下的表1所述。表1的“進給速度[μm/分]”一欄是指在磨削對象物3的磨削過程中，使磨削部11向平台2側沿鉛垂方向前進的每一分鐘的距離。另外，表1的“進給量[μm]”一欄是指在磨削對象物3的磨削過程中，使磨削部11向平台2側沿鉛垂方向前進的總距離。另外，表1的“無火花磨削（spark out）[秒]”一欄是指在磨削對象物3的磨削中使磨削部11向平台2側沿鉛垂方向前進的移動停止，維持磨削部11及平台2的旋轉的狀態的時間[秒]。另外，表1的“n數”一欄是指樣本數。表1的“n數”為“4”是指對四個樣本以相同條件進行磨削，四個樣本的測定資料的平均值為後述表2所示的數值。
[表1]
如所述那樣，對以表1所記載的條件將磨削對象物3磨削後的實施例1的磨石5的磨石磨損率[%]及磨削對象物3的磨削面的表面粗糙度Ra[μm]進行測定。結果，實施例1的磨石磨損率為0.4[%]，且表面粗糙度Ra為0.183[μm]。
磨石磨損率是通過以下的式（I）而算出。 磨石磨損率[%]＝｛100×（磨石5的磨損量）｝/（進給量） ···（I） 另外，表面粗糙度Ra是利用日本工業標準（Japanese Industrial Standards，JIS）B0601:2013（國際標準組織（International Organization for Standardization，ISO）4287:1997）中記載的方法算出。
＜實施例2＞ 在實施例2中，代替OK工程有限公司製造的安裝有微細氣泡產生噴嘴的供水裝置，而使用岡本工作機械製作所股份有限公司製造的安裝有微細氣泡產生噴嘴（產品名：格林德-比克斯（GRIND-BIX））的供水器作為微細氣泡水生成器14，除此以外，以與實施例1相同的磨削品的製造方法及相同的磨削條件將磨削對象物3磨削。
然後，對利用與實施例1相同的方法將磨削對象物3磨削後的實施例2的磨石5的磨石磨損率[%]及磨削對象物3的磨削面的表面粗糙度Ra[μm]進行測定。結果，實施例2的磨石磨損率為2.5[%]，且表面粗糙度Ra為0.171[μm]。
＜比較例1＞ 比較例1中，不使用微細氣泡水生成器14產生微細氣泡，除此以外，以與實施例1及實施例2相同的方法及相同的條件將磨削對象物3磨削。
然後，對以與實施例1及實施例2相同的方法將磨削對象物3磨削後的比較例1的磨石5的磨石磨損率[%]及磨削對象物3的磨削面的表面粗糙度Ra[μm]進行測定。結果，比較例1的磨石磨損率為2.5[%]，且表面粗糙度Ra為0.171[μm]。
＜總結＞ 以下的表2中，將實施例1、實施例2及比較例1的磨石5的磨石磨損率[%]及磨削對象物3的磨削面的表面粗糙度Ra[μm]與微細氣泡的有無、微細氣泡水生成器14的種類、進給量[μm]、及進給速度[μm/分]一併示出。
[表2]
由表2所示的結果可知，與未進行微細氣泡水中的浸漬的比較例1的磨石5比較，交替進行了磨削區域41中的磨削對象物3的磨削以及非磨削區域42中的微細氣泡水32中的浸漬的實施例1及實施例2的磨石5能大幅降低磨石磨損率[%]，並且也能減小磨削對象物3的磨削面的表面粗糙度Ra[μm]。
如以上所述對實施形態及實施例進行了說明，但最初也預計將所述實施形態及實施例的構成進行適當組合。
對本發明的實施形態進行了說明，但應想到，本次公開的實施形態在所有方面為例示而非限制性。本發明的範圍是由申請專利範圍所示，是指包含與申請專利範圍均等的含意及範圍內的所有變更。
[產業上的可利用性] 此處公開的實施形態能用於磨削裝置及磨削品的製造方法，能特別有效地用於需要同時磨削不同材料的工藝的半導體封裝等磨削對象物的磨削。
1‧‧‧底座
2‧‧‧平台
3‧‧‧磨削對象物
3a‧‧‧支持構件
3b‧‧‧密封樹脂
4‧‧‧磨削液供給部
5‧‧‧磨石
6‧‧‧輪固定件
6a‧‧‧底面
7‧‧‧主軸
8‧‧‧馬達
9‧‧‧連結部
10‧‧‧柱部
11‧‧‧磨削部
12‧‧‧微細氣泡水供給部
12a‧‧‧微細氣泡水供給部安裝部
12b‧‧‧微細氣泡水收容部
12c‧‧‧微細氣泡水排出部
12d‧‧‧端面壁部
12e‧‧‧底部
12f‧‧‧壁部
12g‧‧‧連結部
13‧‧‧軟管
14‧‧‧微細氣泡水生成器
15‧‧‧環狀基台
16‧‧‧磨削輪
21‧‧‧外蓋
22、23‧‧‧區域
31‧‧‧微細氣泡水供給孔
32‧‧‧微細氣泡水
41‧‧‧磨削區域
42‧‧‧非磨削區域
43、44‧‧‧軸
45‧‧‧第一方向
46‧‧‧第二方向
51‧‧‧箭頭
圖1為實施形態的磨削裝置的示意性側面圖。 圖2為圖1所示的輪固定件的底面的示意性平面圖。 圖3為圖1所示的磨削輪的示意性平面圖。 圖4為對將磨削輪安裝於輪固定件的方法的一例進行圖解的示意性側面圖。 圖5為圖1所示的微細氣泡水供給部的示意性平面圖。 圖6為圖5所示的微細氣泡水供給部的端面的示意性平面圖。 圖7為對實施形態的磨削品的製造方法進行圖解的示意性截面圖。 圖8為對實施形態的磨削品的製造方法進行圖解的示意性立體圖。 圖9為對實施形態的磨削品的製造方法進行圖解的示意性平面圖。 圖10為對實施形態中清洗磨石的方法的一例進行圖解的示意性放大截面圖。 圖11為對實施形態的微細氣泡水的噴出方向與磨削部的旋轉方向的關係的一例進行圖解的示意性平面圖。

Claims (10)

  1. 一種磨削裝置，具備以環狀配置有磨石且可旋轉的磨削部，並且所述磨削裝置的特徵在於： 所述磨石是以在磨削對象物的磨削過程中對所述磨削對象物進行磨削的磨削區域與不對所述磨削對象物進行磨削的非磨削區域共存的方式配置， 所述磨削裝置更包括： 微細氣泡水生成器，以生成微細氣泡水的方式構成；以及 微細氣泡水供給部，以能對所述非磨削區域的所述磨石供給所述微細氣泡水的方式構成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的磨削裝置，其中所述微細氣泡水供給部是以收容從所述微細氣泡水生成器供給的所述微細氣泡水，且能浸漬所述非磨削區域的所述磨石的方式構成。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的磨削裝置，其中所述微細氣泡水供給部具備以能排出所述微細氣泡水的方式構成的微細氣泡水排出部， 所述微細氣泡水排出部位於與所述磨削對象物的設置部位對應的區域以外的區域的上方。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的磨削裝置，更包括： 磨削液供給部，以對所述磨削對象物的磨削面供給磨削液的方式構成。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的磨削裝置，其中所述磨削對象物具備支持構件及所述支持構件上的密封樹脂， 所述磨削裝置是以至少磨削所述密封樹脂的一部分以減小所述磨削對象物的厚度的方式構成。
  6. 一種磨削品的製造方法，包括使以環狀配置有磨石的磨削部旋轉而利用所述磨石對磨削對象物進行磨削的步驟，並且所述磨削品的製造方法的特徵在於： 所述磨石是以在所述磨削對象物的磨削過程中對所述磨削對象物進行磨削的磨削區域與不對所述磨削對象物進行磨削的非磨削區域共存的方式配置，且所述磨削品的製造方法包括以下步驟： 利用微細氣泡水生成器而生成微細氣泡水，並供給至微細氣泡水供給部；以及 對所述非磨削區域的所述磨石供給所述微細氣泡水。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的磨削品的製造方法，其中供給所述微細氣泡水的步驟包括使所述非磨削區域的所述磨石浸漬在所述微細氣泡水中的步驟。
  8. 如申請專利範圍第6項所述的磨削品的製造方法，更包括： 從與所述磨削對象物的設置部位對應的區域以外的區域的上方排出所述微細氣泡水的步驟。
  9. 如申請專利範圍第6項所述的磨削品的製造方法，更包括： 對所述磨削對象物的磨削面供給磨削液的步驟。
  10. 如申請專利範圍第6至9項中任一項所述的磨削品的製造方法，其中所述磨削對象物具備支持構件及所述支持構件上的密封樹脂， 所述磨削品的製造方法包括： 對所述磨削對象物進行磨削的步驟包括至少磨削所述密封樹脂的一部分以減小所述磨削對象物的厚度的步驟。
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