(57)【要約】【課題】ＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための断面出しをするのに適した剥離状態観察用の研磨治具を提供すること。【解決手段】内側筒状部材１５１は、ＩＣパッケージ１５４を固定する保持部材１５３と、有底部１５５と開口部１５６とを備え、保持部材１５３を有底部１５５に取り付ける内側筒状壁部材１５２を有している。外側筒状保護部材１６１は、周辺に切込み部１６４を有する外側歯状部材１６３と、外側歯状部材１６３を固定する外側筒状壁部材１６２とを有し、内側筒状部材１５１のＩＣパッケージ１５４を外側歯状部材１６３側に露出して収納する。内側筒状壁部材１５２及び外側筒状保護部材１６１の形状は、角筒状又は四角筒状である。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための剥離状態観察用の研磨治具であって、
前記ＩＣパッケージを固定する保持部材と、有底部と開口部とを備え、前記保持部材を前記有底部に取り付ける内側筒状壁部材を有する内側筒状部材と、
周辺に切込み部を有する外側歯状部材と、該外側歯状部材を固定する外側筒状壁部材とを有し、前記内側筒状部材の前記ＩＣパッケージを前記外側歯状部材側に露出して収納する外側筒状保護部材と
を備えていることを特徴とする剥離状態観察用の研磨治具。
【請求項２】
前記内側筒状壁部材及び前記外側筒状保護部材の形状が、角筒状であることを特徴とする請求項１に記載の剥離状態観察用の研磨治具。
【請求項３】
前記内側筒状壁部材及び前記外側筒状保護部材の形状が、四角筒状であることを特徴とする請求項１に記載の剥離状態観察用の研磨治具。
【請求項４】
前記外側筒状保護部材の前記外側歯状部材が、セラミックであることを特徴とする請求項１，２又は３に記載の剥離状態観察用の研磨治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、剥離状態観察用の研磨治具に関し、より詳細には、ＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための断面出しをするのに適した剥離状態観察用の研磨治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体チップに故障等が発生したときには、故障個所をある程度絞り込んだ後に、故障個所を有する配線層が光学又は電子顕微鏡を用いて平面及び断面方向から観察され、異物などによる配線パターンの異常や配線のボイドなどによる断線，Ｔｒ素子の欠陥などが解析されて、その解析結果が製造工程にフィードバックしている。
この種の半導体チップでは、高密度や高集積化に伴ってチップ面積が拡大されるとともに、配線層が７層程度まで多層化される状況となっている。多層構造の半導体チップを解析するには、解析対象の配線層が平坦な状態であらわれるように、解析対象配線層より上方の層を除去する必要がある。積層された各層を除去するために、通常、乾式又は湿式のエッチング加工法が用いられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載のものは、多層構造の半導体チップにおいて、解析対象の配線層を平坦に且つ均一に露出させることのできる平面研磨治具に関するものである。
図１は、特許文献１に記載の半導体チップを平面研磨するための平面研磨治具を説明するための構成図である。この半導体チップ１の平面研磨治具２２は、半導体チップ１が固定されるワークホルダー１５と、ワークホルダー１５の背後に設けられて、ワークホルダー１５の傾きを調節する傾き調節部材１７と、ワークホルダー１５及び傾き調節部材１７を覆う円筒状保護部材１８と、ワークホルダー１５と保護部材１８との隙間をシールするシール部材とを備え、半導体チップ１の試料面が保護部材１８に設けられた開口窓１８ａから突出状態で露出されている。
【０００４】
また、半導体チップ１がエポキシ系ダイボンド材等の接着剤２０でワークホルダー１５上に固定されている。ワークホルダー１５は、テーブル１６にネジ等で一体的に固定されている。テーブル１６の背後すなわち上面側には４つの球状支持体が埋め込まれており、テーブル１６は、傾き調節部材としてのマイクロメーター１７に対して各球状支持体を介して接続されている。各マイクロメーター１７は、円筒状筐体２７に組込まれている。各マイクロメーター１７を動かすことによって、半導体チップ１の試料面が平面研磨装置の研磨盤に対して平行に、すなわち水平になるように調節される。したがって、テーブル１６が円筒状筐体２７に対して傾動自在となっている。筐体２７の上面側には、おもり載置部材３２が取付けられており、筐体２７がおもり載置部材３２で蓋をされた状態になっている。おもり載置部材３２の突出部におもり３２ａが適宜装着されて、研磨荷重が調節される。
【０００５】
図２（ａ）乃至（ｃ）は、半導体チップの平面研磨治具への取付けから平面研磨加工までの流れを説明するための図で、図２（ａ）は、半導体チップの試料面が光学顕微鏡で観察される様子を示す図、図２（ｂ）は、円筒状筐体に組込まれた４つのマイクロメーターを動かして、水平出しが行なわれる図、図２（ｃ）は、平面研磨治具に取付けられた半導体チップの試料面が、保護部材の開口窓から突出状態で露出して、研磨盤の表面に平行に当接している状態を示す図である。
【０００６】
筐体２７に取付けられた半導体チップ１の試料面は、必ずしも水平となっていない。そこで、図２（ａ）に示すように、半導体チップ１の試料面が光学顕微鏡２１で観察される。半導体チップ１の試料面が光学顕微鏡２１で対角線状に観察される。半導体チップ１の試料面が水平から傾いていると、図２（ｂ）に示すように、円筒状筐体２７に組込まれた４つのマイクロメーター１７を動かして、水平出しが行なわれる。水平出しの行なわれた半導体チップ１付き筐体２７をひっくり返して、おもり載置部材３２及び保護部材１８が半導体チップ１付き筐体２７にセットされて、平面研磨治具２２となる。図２（ｃ）に示すように、平面研磨治具２２に取付けられた半導体チップ１の試料面が、保護部材１８の開口窓１８ａから突出状態で露出して、研磨盤４の表面に平行に当接している。平面研磨治具２２に取付けられた半導体チップ１は、平面研磨加工及びエッチング加工の両方に供せられる。
【０００７】
図３は、平面研磨治具を用いて、半導体チップの試料面を研磨加工している様子を示す図である。研磨面が水平に回動する研磨盤４と研磨液を適量供給する研磨液供給ノズル６とを有し、一般的に使用される平面研磨装置と同様の構成をしてなるが、平面研磨治具２２が左右２本のアーム２８で挟持されながら自公転することが特徴的である。
各アーム２８の一端はアーム固定ネジ３０で平面研磨装置のコーナー支持部に固定されている。各アーム２８の他端は、円柱状の平面研磨治具２２を受け入れるように平面視略Ｃ字形状をしている。略Ｃ字部分の内周面には、多数のベアリング２９が配設されている。したがって、円柱状の平面研磨治具２２は、略Ｃ字部分で摺動しながら自公転する。各アーム２８は、前部分と後部分との２つの部分から構成されている。前部分及び後部分は関節状に連結されている。前部分と後部分との間に板バネ３１やねじりバネ等の弾性体が設けられている。したがって、アーム２８の前部分は後部分から弾性的に支持されている。
【０００８】
以上のように、半導体チップ中の配線層を露出させるための平面研磨治具について説明したが、近年、ＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための断面出しをするのに適した剥離状態観察用の研磨治具が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−１９７５８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１に示すような半導体チップ中の配線層を露出させるための平面研磨治具に関するものは提案されているものの、本発明のようなＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための断面出しをするのに適した剥離状態観察用の研磨治具については何ら開示されていない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ＩＣパッケージのＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための断面出しをするのに適した剥離状態観察用の研磨治具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、ＩＣパッケージ（１５４）のＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するための剥離状態観察用の研磨治具（１４１）であって、前記ＩＣパッケージ（１５４）を固定する保持部材（１５３）と、有底部（１５５）と開口部（１５６）とを備え、該保持部材（１５３）を前記有底部（１５５）に取り付ける内側筒状壁部材（１５２）を有する内側筒状部材（１５１）と、周辺に切込み部（１６４）を有する外側歯状部材（１６３）と、該外側歯状部材（１６３）を固定する外側筒状壁部材（１６２）とを有し、前記内側筒状部材（１５１）の前記ＩＣパッケージ（１５４）を前記外側歯状部材（１６３）側に露出して収納する外側筒状保護部材（１６１）とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記内側筒状壁部材（１５２）及び前記外側筒状保護部材（１６１）の形状が、角筒状であることを特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記内側筒状壁部材（１５２）及び前記外側筒状保護部材（１６１）の形状が、四角筒状であることを特徴とする。
また、請求項４に記載の発明は、請求項１，２又は３に記載の発明において、前記外側筒状保護部材（１６１）の前記外側歯状部材（１６３）が、セラミックであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離の有無を観察する場合、剥離させる方向に力がかからないように研磨する必要があるが、研磨治具の形状を角筒状又は四角筒状にすることで、研磨中に内筒が回って研磨方向が変化することがなくなり、剥離させる方向への研磨ダメージを最小限に抑えることができる。また、一面が平なので、ＩＣパッケージを研磨治具の内筒にセットしたままで、手で支えることなしに研磨状態を実体顕微鏡で観察できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】特許文献１に記載の半導体チップを平面研磨するための平面研磨治具を説明するための構成図である。
【図２】（ａ）乃至（ｃ）は、半導体チップの平面研磨治具への取付けから平面研磨加工までの流れを説明するための図である。
【図３】平面研磨治具を用いて、半導体チップの試料面を研磨加工している様子を示す図である。
【図４】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る剥離状態観察用の研磨治具の前提技術を説明するための図である。
【図５】（ａ）乃至（ｄ）は、図４に示した剥離状態観察用の研磨治具による研磨手順を示す図である。
【図６】剥離状態を観察したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像を示している。
【図７】（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る剥離状態観察用の研磨治具を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明に係る剥離状態観察用の研磨治具の前提技術について以下に説明する。
図４（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る剥離状態観察用の研磨治具の前提技術を説明するための図で、図４（ａ）は内側円筒部材と外側円筒保護部材とをセットした状態を示す図、図４（ｂ）は外側円筒保護部材を示す図、図４（ｃ）は内側円筒部材を示す図である。
【００１６】
図中符号４１は研磨治具、５１は内側円筒部材、５２は内側円筒壁部材、５３は保持部材（試料台）、５４はＩＣパッケージ（サンプル）、５５は有底部、５６は開口部、６１は外側円筒保護部材、６２は外側円筒壁部材、６３は外側歯状円筒部材、６４は切込み部を示している。
本前提技術である剥離状態観察用の研磨治具４１は、ＩＣパッケージ５４のＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するためのものである。内側円筒部材５１は、ＩＣパッケージ５４を固定する保持部材５３と、有底部５５と開口部５６とを備え、保持部材５３を有底部５５に取り付ける内側円筒壁部材５２を有している。
【００１７】
また、外側円筒状保護部材６１は、周辺に切込み部６４を有する外側歯状円筒部材６３と、この外側歯状円筒部材６３を固定する外側円筒壁部材６２とを有し、内側円筒状部材５１のＩＣパッケージ５４を外側歯状円筒部材６３側に露出して収納するものである。また、外側円筒保護部材６１の外側歯状円筒部材６３は、セラミックであることが好ましい。
【００１８】
図５（ａ）乃至（ｄ）は、図４に示した剥離状態観察用の研磨治具による研磨手順を示す図で、図５（ａ）はサンプルのＩＣパッケージを示す図、図５（ｂ）は試料台に接着したサンプルの状態を示す図、図５（ｃ）は試料台を内側円筒部材にセットした状態を示す図、図５（ｄ）は研磨状態を示す図ある。図６は、剥離状態を観察したＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像を示している。
【００１９】
まず、図５（ａ）に示すように、剥離状態を調べたいＩＣパッケージを準備する。次に、図５（ｂ）に示すように、試料台にＩＣパッケージを接着する。次に、試料台を加熱し、融点が８０℃程度のワックスを塗り、その上にＩＣパッケージを試料台に平衡のせ、冷却することで接着する。次に、図５（ｃ）に示すように、ＩＣパッケージを接着した試料台を内側円筒部材にセットする（ネジ止め）。次に、図５（ｄ）に示すように、外側円筒壁部材に内側円筒部材を差し込み、水をたらした耐水研磨紙上で往復させて所定位置まで研磨する。一定時間（数分）ごとに、内側円筒部材を取り外して研磨状態を実体顕微鏡で研磨状態を観察し、ＩＣパッケージのレイアウト図を見ながら所定位置まで研磨する。次に、所定位置まで研磨したＩＣパッケージをイオンミリング装置で研磨断面をミリング断面処理し、研磨面を鏡面にする。次に、図６に示すように、電子顕微鏡でＩＣチップとパッケージ樹脂の境界を観察し、剥離状態を判定する。
【００２０】
以下、本発明に係る研磨治具の実施例について説明する。本発明は、研磨治具の形状をこれまでの円筒状から角筒状や四角筒状にし、研磨中に研磨方向が変らないようにしたものである。
図７（ａ）乃至（ｃ）は、本発明に係る剥離状態観察用の研磨治具を説明するための図で、図７（ａ）は内側筒状部材と外側筒状保護部材をセットした状態を示す図、図７（ｂ）は外側筒状保護部材を示す図、図７（ｃ）は内側筒状部材を示す図である。
【００２１】
図中符号１４１は研磨治具、１５１は内側筒状部材、１５２は内側筒状壁部材、１５３は保持部材（試料台）、１５４はＩＣパッケージ（サンプル）、１５５は有底部、１５６は開口部、１６１は外側筒状保護部材、１６２は外側筒状壁部材、１６３は外側歯状部材、１６４は切込み部を示している。
本発明の剥離状態観察用の研磨治具１４１は、ＩＣパッケージ１５４のＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離状態を観察するためのものである。
【００２２】
内側筒状部材１５１は、ＩＣパッケージ１５４を固定する保持部材１５３と、有底部１５５と開口部１５６とを備え、保持部材１５３を有底部１５５に取り付ける内側筒状壁部材１５２を有している。
また、外側筒状保護部材１６１は、周辺に切込み部１６４を有する外側歯状部材１６３と、この外側歯状部材１６３を固定する外側筒状壁部材１６２とを有し、内側筒状部材１５１のＩＣパッケージ１５４を外側歯状部材１６３側に露出して収納するものである。
【００２３】
また、内側筒状壁部材１５２及び外側筒状保護部材１６１の形状は、角筒状であることが好ましい。また、内側筒状壁部材１５２及び外側筒状保護部材１６１の形状は、四角筒状であることが好ましい。
また、外側筒状保護部材１６１の外側歯状部材１６３は、セラミックであることが好ましい。
【００２４】
このような構成により、ＩＣチップとパッケージ樹脂との剥離の有無を観察する場合、剥離させる方向に力がかからないように研磨する必要があるが、研磨治具の形状を角筒状又は四角筒状にすることで、研磨中に内筒が回って研磨方向が変化することがなくなり、剥離させる方向への研磨ダメージを最小限に抑えることができる。また、一面が平なので、ＩＣパッケージを研磨治具の内筒にセットしたままで、手で支えることなしに研磨状態を実体顕微鏡で観察できる。
【符号の説明】
【００２５】
１  半導体チップ
４  研磨盤
６  研磨液供給ノズル
１５  ワークホルダー
１６  テーブル
１７  傾き調節部材（マイクロメーター）
１８  円筒状保護部材
１８ａ  開口窓
２０  接着剤
２１  光学顕微鏡
２２  平面研磨治具
２７  円筒状筐体
２８  アーム
２９  ベアリング
３０  アーム固定ネジ
３１  板バネ
３２  おもり載置部材
３２ａ  おもり
４１，１４１  研磨治具
５１  内側円筒部材
５２  内側円筒壁部材
５３，１５３  保持部材（試料台）
５４，１５４  ＩＣパッケージ（サンプル）
５５  有底部
５６  開口部
６１  外側円筒保護部材
６２  外側円筒壁部材
６３  外側歯状円筒部材
６４，１６４  切込み部
１５１  内側筒状部材
１５２  内側筒状壁部材
１５５  有底部
１５６  開口部
１６１  外側筒状保護部材
１６２  外側筒状壁部材
１６３  外側歯状部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図５】
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【図６】
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