(57)【要約】【課題】薄板、特に切断・分離されたウエハの小片を研削する際の、不良発生のおそれや研削量のばらつきを抑える。【解決手段】第１の回転軸３６のまわりを回転し、被研削物の保持面を有する保持板３１と、保持板３１の保持面に対向して設けられ、第１の回転軸３６から平行にずらされた第２の回転軸を中心として、保持面と対向する面にリング状の研削部２３を備えた砥石とを用い、保持面に、複数の薄板Ｃを、被研削面が砥石と対向する向きに保持させ、保持板３１と砥石とを第１、第２の回転軸のまわりで各々回転させながら、研削部２３を被研削面に押し付けて被研削面を研削する。研削部２３の径方向の幅ａの略中央を通る仮想線２７が第１の回転軸３６を通り、第１の回転軸３６の中心から、砥石の研削部２３の径方向の幅の３倍の直径を有する仮想円の内側には、薄板の一部分または全体が設けられないように、複数の薄板Ｃを保持板３１に保持させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸のまわりを回転し、被研削物を保持する保持面を有する保持板と、該保持板の該保持面に対向して設けられ、該第１の回転軸から平行にずらされた第２の回転軸を中心として、該保持面と対向する面に一定の径方向幅をもったリング状の研削部を備えた砥石とを用い、
前記保持面に、複数の薄板を、該複数の薄板の被研削面が該砥石と対向する向きに保持させ、該保持板と該砥石とを該第１、第２の回転軸のまわりで各々回転させながら、該研削部を該被研削面に押し付けて該被研削面を研削する薄板の研削方法において、
前記研削部の径方向の幅の略中央を通る仮想線が前記第１の回転軸を通り、
前記第１の回転軸の中心から、前記砥石の研削部の径方向の幅の３倍の直径を有する仮想円の内側には、前記薄板の一部分または全体が設けられないように、前記複数の薄板を前記保持板に保持させることを特徴とする、薄板の研削方法。
【請求項２】
前記仮想円の直径は前記幅の４倍以下である、請求項１に記載の薄板の研削方法。
【請求項３】
前記保持板の、前記仮想円に外接する正方形を除いた部分に、前記複数の薄板を格子状に保持する、請求項１または２に記載の薄板の研削方法。
【請求項４】
前記薄板は、ＩＣチップを構成する素子が搭載された基板である、請求項１から３のいずれか１項に記載の薄板の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄板の研削方法に関し、特に非接触ＩＣカードの製造ステップにおいて、分離・切断されたウエハを薄化する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
非接触ＩＣカードは、鉄道の出改札などの用途を中心に様々な分野で利用され、今後も多くの分野への適用が期待されている。非接触ＩＣカードは、通信用アンテナおよび半導体チップ（ＩＣチップ）を所定のシートで挟み込んで構成されている。ＩＣチップは、シリコン等の基板上に回路を構成する積層膜が成膜されたチップ本体が、通常ステンレス鋼でできた補強板に支持されて構成されている。補強板はチップ本体が過度の変形を受けないようにチップ本体を保護するとともに、チップ本体からの発熱を吸収するヒートシンクとしての機能を有している。
【０００３】
ＩＣチップの製造方法としては種々のものが提案されているが、その一つとして、まず、チップ本体が多数形成されたウエハの基板を切断して個々のチップ本体に分離し、次にチップ本体の裏側からウエハの基板を研削して薄化し、その後薄化された基板を補強板に接着してＩＣチップを製造する方法がある。
【０００４】
このうち、薄化プロセスは以下のようにおこなわれることが多い。分離された複数のチップ本体はまず保持板に、基板側を研削面として貼り付けられる。このとき、チップ本体は保持板の内周部を避けて貼り付けられる場合もある（特許文献１参照。）。保持板の上方には研削装置が設けられている。研削装置は、一方の面に研削部を備えた円形の砥石を有している。研削部は、内外周の回転速度の差をできるだけ抑えて、研削精度を確保するため、砥石の側面部の外周に沿ってリング状に設けられることもある。砥石は、研削部を保持板に向けて、回転させられながら研削面に押し付けられて、研削面が研削される。保持板は砥石の回転軸からずらされた回転軸の周りを比較的低速で回転する。研削部がリング状に設けられる場合、保持板に保持された複数のチップ本体をできるだけ一様に研削するため、研削部が保持板の回転中心付近にくるように位置が調整される。このようにして、各チップ本体と研削部との相対位置は時間とともに変わり、保持板上に設けられたすべてのチップ本体の基板が順次研削されていく（特許文献１参照。）。
【０００５】
なお、基板の厚みは最終製品である非接触ＩＣカードの厚さに影響し、また、非接触ＩＣカードの使用中に受ける曲げに対する柔軟性を確保する目的もあって、基板は近年ますます薄化される傾向にある。しかし、研削によって薄化すると、基板に内部歪が蓄積してＩＣチップの信頼性に影響を及ぼすことも考えられる。このため、内部歪を除去する目的で、研削が終わった後にポリシングをおこなうこともある。
【特許文献１】特開２００２−７５９４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の方法で研削をおこなうと、保持板の回転中心に近い部分は常時研削部によって研削され、逆に回転中心から遠い部分（保持板の外周部）は研削部と接触する時間が短くなり、基板の研削時間はチップ本体ごとに異なることになる。このことは、基板の研削量が、チップ本体が保持板のどこに保持されているかによってばらつく原因となる。
【０００７】
また、基板と研削部が接触しているときには、基板は研削部から押し付け力を受けるが、保持板の回転中心に近い部分は常時研削部によって押し付けられ、逆に回転中心から遠い部分（保持板の外周部）は研削部から押し付けられる時間が短く、押し付け力を受ける時間はチップ本体ごとに異なる。長時間押し付け力を受けると、特に薄化された基板は内部歪が蓄積しやすくなる。内部歪が蓄積した部位は、ポリシングの際に他の部位に比べて破壊されやすい傾向にあるため、破壊された基板がポリシング用の砥石に付着し、ポリシング用の定盤を移動して、他の健全な基板にまで悪影響を及ぼすおそれがある。また、研削時に基板が破壊しても同様の現象が生じて、他の健全な基板に悪影響が及ぼされる。
【０００８】
一般的に、基板と研削部との接触時間が長いのは保持板の中心部に保持された基板であるため、特許文献１に示したように、中心部にチップ本体を設けないようにすれば、上記の問題が改善されることが期待される。しかし、チップ本体を設けない非設置領域を広げれば１回の研削作業で研削できるチップ本体の数が減り、生産効率の低下につながり、非設置領域を限定しすぎると改善効果が期待できない。すなわち、現状では、チップ本体の非設置領域の望ましい範囲は明確になっていない。
【０００９】
本発明はこのような事情に基づきなされたもので、薄板、特に切断・分離されたウエハの小片を多数、保持板に保持させて研削する場合において、不良発生のおそれや研削量のばらつきの小さい研削方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の薄板の研削方法は、第１の回転軸のまわりを回転し、被研削物を保持する保持面を有する保持板と、保持板の保持面に対向して設けられ、第１の回転軸から平行にずらされた第２の回転軸を中心として、保持面と対向する面に一定の径方向幅をもったリング状の研削部を備えた砥石とを用い、保持面に、複数の薄板を、複数の薄板の被研削面が砥石と対向する向きに保持させ、保持板と砥石とを第１、第２の回転軸のまわりで各々回転させながら、研削部を被研削面に押し付けて被研削面を研削する方法である。本発明においては、研削部の径方向の幅の略中央を通る仮想線が第１の回転軸を通り、第１の回転軸の中心から、砥石の研削部の径方向の幅の３倍の直径を有する仮想円の内側には、薄板の一部分または全体が設けられないように、複数の薄板を保持板に保持させることを特徴としている。
【００１１】
第２の回転軸を中心とする領域は、研削部の径方向幅のために常時研削部と接触し押し付けられる領域と、その外側にあって断続的に研削部と接触し押し付けられる領域とに分けられる。後者の領域における研削部との接触時間は、第１の回転軸と研削部の径方向幅とで決まる扇形の中心角に比例するが、中心角は第１の回転軸に近いと大きく、接触時間も長くなる。この領域は試行錯誤の結果、第１の回転軸を中心として、研削部の径方向の幅の少なくとも３倍の仮想円として規定すればよいことがわかった。換言すれば、この仮想円の領域をはずして薄板を設置すれば、薄板が保持された領域の各場所での接触時間は平均化される。このため、薄板薄板が保持される部位によって薄板の研削時間が大きく変わることがなくなり、すべての薄板がほぼ同じ条件で研削される。
【００１２】
仮想円の直径は幅の４倍以下であることが望ましい。
【００１３】
保持板の、仮想円に外接する正方形を除いた部分に、複数の薄板を格子状に保持するようにしてもよい。
【００１４】
薄板は、ＩＣチップを構成する素子が搭載された基板とすることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように、本発明の薄板の研削方法によれば、薄板の保持される場所によらず、どの薄板も均等に研削されるので、不良発生のおそれや研削量のばらつきを抑え、製品の信頼性を向上させることができる。しかも、薄板を配置しない場所が限定されるので、１回の研削作業における薄板の数が大きく制限されることもなく、歩留まりの向上とあいまって、生産効率の向上も可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を用いて、本発明の研削方法について説明する。図１には、本発明の研削方法に使用する研削装置の概略構成図を示す。研削装置１は砥石２２が保持される上部構造２と、被研削物が保持される下部構造３とを有している。
【００１７】
上部構造２は、砥石２２を保持する保持板２１と、保持板２１を回転可能かつ昇降可能に支持する支持軸２４と、支持軸２４を昇降させる昇降装置２５と、支持軸２４を回転させる回転駆動部（図示せず）とを有している。支持軸２４は保持板２１の回転中心となる第２の回転軸２６を構成する。支持軸２４は、砥石２１のチップ本体Ｃへの切り込み量を微調整できるように、例えばボールねじで構成され、昇降装置２５に設けられたパルスモータで駆動される。砥石２２は略円形形状であり、保持面３７（後述）と向かい合う面の外周部には、第２の回転軸２６と同軸に所定の砥石幅ａ（後述）を有するリング状の研削部２３が設けられている。研削部２３は、保持面３７と平行な面内を、第２の回転軸２６を中心に回転する。研削部２３はダイヤモンド等からなる砥粒が結合材に保持されて形成されている。
【００１８】
下部構造３は、被研削物であるチップ本体Ｃを保持する保持面３７を有する保持板３１と、保持板３１を回転可能に支持する支持軸３２と、支持軸３２を回転させる回転駆動部（図示せず）とを有している。支持軸３２は保持板３１の回転中心となる第１の回転軸３６を構成する。保持板３１は、通常矩形形状のチップ本体Ｃを効率よく配置するため、四角形とするのが有利であるが、六角形、円形等、任意の形状を選択できる。保持板３１の表面にはチップ本体Ｃを固定する粘着面が形成されていてもよい。支持軸３２と支持軸２４の中心、すなわち第１、第２の回転軸３６，２６は平行で互いにずらされている。
【００１９】
以下、図２のフロー図を参照しながら、本発明の研削方法を説明する。
【００２０】
（ステップ５１）チップ本体Ｃが多数配列されたウエハを作成し、個々のチップに切断・分離する。この段階で分離することによって、不良のチップ本体を早期に除くことができる。この時点では、チップ本体Ｃは、例えば厚さ０．６５ｍｍ程度のシリコン等の基板の上に、チップ本体Ｃを構成する素子が搭載された構造である。
【００２１】
（ステップ５２）次に、分離された複数の良品のチップ本体Ｃを、シリコン等の基板が形成されている面が被研削面Ｃ１になるようにして、両面接着テープ等を用いて、研削装置１の保持板３１に配列・固定する。図３には略正方形の保持板３１の上にチップ本体Ｃを配列した状況を示す。ただし、保持板３１も回転するため、本図は研削中のある一時点での状況を示すものである。第１の回転軸３６は保持板３１の中央部となっている。
【００２２】
砥石２１の研削部２３（図３では、研削部２３を保持板３１への投影図として示す。）の径方向の幅の略中央を通る仮想線である中央線２７は、支持軸３２の中心線、すなわち第１の回転軸３６とほぼ一致する位置にある。このような位置関係は、研削装置１であらかじめ調整してもよいし、砥石２１の大きさを変えることによって調整してもよい。
【００２３】
ここで、第１の回転軸３６を中心とし、研削部２３の径方向の幅である砥石幅ａの３〜４倍の影響部直径ｄを有する仮想円の内側領域を影響部３５とする。影響部３５とは、研削部２３との接触時間が他の領域よりも長く、チップ本体Ｃが過剰に研削され、あるいは後工程のポリシング工程でチップの欠け、割れ、スクラッチ等による不良が発生する可能性の高い領域である。すなわち、保持板３１が回転すると、チップ本体Ｃの配列体も第１の回転軸３６を中心に回転するが、保持板３１の回転中心（第１の回転軸３６）と研削部２３とは重なり合っており、かつ、研削部２３が砥石幅ａを持っているために、保持板３１の回転中心には常時研削部２３によって研削され、押さえつけられる領域が存在する。その外側の領域では、研削部２３と断続的に接触することになるが、第１の回転軸３６に近づくほど接触時間が長く、離れるほど短くなる。このため、チップ本体Ｃの研削量は第１の回転軸３６からの距離と概略反比例の関係となる。また、チップ本体Ｃのストレスを受ける累積時間も第１の回転軸３６からの距離と概略反比例の関係となり、内部歪の大きさも、同様に反比例の関係になると考えられるため、内側の領域ほど、ポリシングの際に他の部位に比べて破壊されやすくなる。影響部３５は、このような定性的な特性を踏まえ、後述する実験結果によって不具合の原因が生じることが確認された領域である。
【００２４】
チップ本体Ｃの少なくとも一部が影響部３５に入っていると、このような不具合が発生しやすくなるため、チップ本体Ｃの少なくとも一部が影響部３５と重なる領域を非設置領域３３として、チップ本体Ｃは、非設置領域３３には配列されないようにする（図ではこの状況を破線表示している。）。この結果、チップ本体Ｃは非設置領域３３の外側の設置領域３４だけに格子状に整列配置される。図３の場合、チップ本体Ｃは格子状に整列配置されているので、非設置領域３３は影響部３５の仮想円に外接する正方形となる。
【００２５】
次に、保持板２１が下降して、研削部２３が回転しながら被研削面Ｃ１に押し当てられ、被研削面Ｃ１が研削される。保持板３１が回転するため、保持板３１の上に立って見ると、研削部２３を示す円弧は第１の回転軸３６を中心に回転するように動く（図３の曲線矢印）。これによって、保持板３１に搭載された全てのチップ本体Ｃの被研削面Ｃ１が順次研削される。なお、研削の際には、チップ本体Ｃの冷却・潤滑のために、研削水を供給しながら研削する。
【００２６】
（ステップ５３）次に、研削されたチップ本体Ｃにポリシングをおこなう。ポリシングは研削によって基板の内部に生じた歪を除去する仕上げ研磨としておこなわれ、半鏡面状態まで仕上げられる。
【００２７】
（ステップ５４）次に、チップ本体Ｃにステンレス製の基板を取り付けてＩＣチップに組みたて、その後、ＩＣチップを洗浄し、外観検査をおこなう。
【００２８】
（ステップ５５）その後、完成したＩＣチップを通信用アンテナとともにアンテナ基板上に搭載し、アンテナ基板上に、ＩＣチップおよび通信用アンテナを被覆する保護膜を形成し、保護膜とアンテナ基板とを外装シートで覆って、非接触ＩＣカードが完成する。
【００２９】
ここで、影響部３５の範囲の設定方法について詳細に説明する。まず、影響部３５の適正な範囲を求めるため、以下の検討をおこなった。
【００３０】
まず、厚さ０．６５ｍｍのシリコン製のウエハに平面寸法４ｍｍ×５ｍｍのチップ本体を形成した。次にウエハを切断して、個々のチップ本体に分離し、良品のチップ本体を、平面寸法９０×９０ｍｍの保持板３１に、２２行×１７列で、厚さ０．１５ｍｍの両面接着テープで固定した。次に、砥石２１でチップ本体Ｃのシリコン基板を研削した。砥石２１は、砥粒として粒度番号１５００のダイヤモンド砥石、結合材としてレジンを用い、砥石幅３ｍｍ、砥石外径１５０ｍｍ、砥石実効厚み１．５〜３ｍｍのものを用いた。砥石２１の回転数は６０００ｒｐｍ、切り込み量は０．１μｍ／ｓｅｃとした。保持板３１の回転数は１５０ｒｐｍ、仕上がり厚みは０．０５５〜０．０６ｍｍとした。この値は、最終仕上げ厚さを０．０５ｍｍ、ポリシングでの研磨厚さを０．００５〜０．０１ｍｍとして、逆算したものである。
【００３１】
次に、影響部３５の直径をパラメータとして適切な直径の範囲を求めた。直径は０ｍｍから１６ｍｍの範囲にわたって変動させた。表１に結果を示す。ここで、合否の判定基準は歩留まり９５％以上とした。歩留まりは、ポリシング完了後までに発生したチップの欠けや、割れや、スクラッチによる不良を除去した良品率である。これらの不良は製品化した後に応力集中によって大きな亀裂に成長し、チップ本体の破損につながるおそれがある。検査は、治工具上にあるチップ全数について目視検査をおこなった。このうち、スクラッチについては、幅１μｍ以上のものを不良品とした。１μｍ以上のスクラッチには、ポリシング砥粒によって偶発的に発生するもの（２〜３μｍ幅のものが発生する可能性あり。）や、シリコン基板の破片によるもの（通常５μｍを越える。）を含んでいる。これより、直径の適切な範囲は９ｍｍ以上であり、これは砥石幅ａの３倍程度に相当する。なお、影響部３５の直径が９ｍｍおよび１６ｍｍの場合の不良発生原因は砥粒スクラッチ大によるものであり、影響部３５の直径が０ｍｍおよび６ｍｍの場合の不良発生原因とは明らかに異なるものであった。
【００３２】
影響部３５の直径が９ｍｍと１６ｍｍの場合とを比較すると、歩留まりにほとんど差は生じない。これは、影響部直径／砥石幅が３を越えると、チップ本体の設置領域のほぼ全域が均一に研削されるためと考えられ、必要以上に影響部３５を大きく確保してもかえって加工効率が低下することを意味する。したがって、影響部直径／砥石幅の上限は４程度に抑えることが望ましい。
【００３３】
【表１】
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次に、まず、影響部３５の直径を０ｍｍ（保持板３１の中央領域にもチップ本体を搭載）として、２０個の試料を繰り返し研削し、次に、影響部３５の直径を９ｍｍとして、２０個の試料を繰り返し研削した。後者の場合、保持板３１の中心領域には４×３個分に相当するチップ本体が貼り付けられなかったことになる。図４には合計４０回の研削をおこなった結果を時系列的に示している。歩留まりは、上述の定義と同じである。これより、影響部３５の直径を９ｍｍ、すなわち砥石幅に対する影響部の直径比を少なくとも３とすることによって、顕著な改善効果が得られることが確認された。
【００３４】
なお、ここでは砥石幅３ｍｍの砥石を用いたが、上記の影響部３５の直径と砥石幅ａとの関係は基本的に相似則に従うと考えられる。すなわち、砥石幅ａが変わっても影響部直径３５と砥石幅ａとの適正比率は同じであると考えられる。その理由は、砥石幅ａが大きくなれば、研削部２３と常時接触する保持板３１の領域もその分拡大し、砥石幅ａと影響部３５の直径は概ね比例関係にあると考えられるためである。また、砥石の直径が変わった場合、砥石幅ａが一定であれば、研削部２３と常時接触する保持板３１の領域はほとんど変わらず、適正比率は砥石幅ａ自体で決定されると考えられる。砥石幅ａが砥石の直径に比例して変われば、研削部２３と常時接触する保持板３１の領域もそれに応じて増減するため、結局適正比率は砥石幅ａ自体で決定されると考えられる。以上より、影響部直径３５と砥石幅ａとの適正比率は、砥石径によらず、砥石幅ａとほぼ相関関係にあると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の研削方法に使用する研削装置の概略構成図である。
【図２】本発明の研削方法の手順を示すフロー図である。
【図３】チップ本体を保持板の上に配列した状況を示す平面図である。
【図４】砥石幅に対する影響部の直径比を３としたときの効果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３６】
１  研削装置
２  上部構造
２１  保持板
２２  砥石
２３  研削部
２４  支持軸
２５  昇降装置
２６  第２の回転軸
２７  中央線
３  下部構造
３１  保持板
３２  支持軸
３３  非設置領域
３４  設置領域
３５  影響部
３６  第１の回転軸
３７  保持面
ａ  砥石幅
ｄ  影響部直径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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