CN101121237B - 晶片磨削装置 - Google Patents

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CN101121237B CN 200710140289 CN200710140289A CN101121237B CN 101121237 B CN101121237 B CN 101121237B CN 200710140289 CN200710140289 CN 200710140289 CN 200710140289 A CN200710140289 A CN 200710140289A CN 101121237 B CN101121237 B CN 101121237B
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桑名一孝
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株式会社迪思科
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Abstract

本发明提供一种晶片磨削装置。在具有多个磨削轴的多轴式磨削装置中,能够将根据晶片的尺寸所更换的磨轮的位置调整到磨削刃通过晶片的旋转中心和外周部的内周缘的可形成凹部位置。当使旋转台(20)旋转时,卡盘工作台(30)定位在粗磨削位置和精磨削位置,在各位置配置有对保持在卡盘工作台(30)上的晶片(1)进行粗磨削的粗磨削单元(40A)和进行精磨削的精磨削单元(40B)。使这些磨削单元(40A、40B)沿着连结卡盘工作台(30)的旋转中心和旋转台(20)的旋转中心的轴间方向自由移动,以便能够将各磨削单元(40A、40B)的磨轮(45)的位置调整成能够与基于晶片尺寸的可形成凹部位置相对应。

Description

晶片磨削装置
技术领域
[0001] 本发明涉及对半导体晶片等晶片进行背面磨削以使晶片减薄至预定厚度的晶片 磨削装置,特别涉及适用于留出外周部而仅对外周部内侧的器件形成区域进行磨削的情况 的晶片磨削装置。
背景技术
[0002] 各种电子设备所使用的器件的半导体芯片一般用如下方法制造:在圆盘状的半导 体晶片的表面,用称为芯片道(street)的分割预定线划分出格子状的矩形区域,并在这些 区域的表面形成电子电路,然后对背面进行磨削以使晶片变薄,再沿着芯片道进行分割。另 外,近年来,电子设备的小型化和薄型化很显著,半导体芯片也随之要求更薄,这就需要使 半导体晶片比以往更薄。
[0003] 但是,若半导体晶片变薄,则其刚性下降,因此会产生后续工序中的处理变得困 难、或是易于破裂的问题。因此,在进行背面磨削时,只将与在表面形成有半导体芯片的圆 形的器件形成区域对应的部分磨削至需要的厚度使其变薄,同时,留出其周围的环状的外 周剩余区域作为厚度较厚的加强部,由此不会产生由变薄所带来的上述问题。例如专利文 献1、2等公开了这样将外周部作为较厚部而在背面形成凹部的技术。
[0004] 专利文献1 :日本特开2004-281551号公报
[0005] 专利文献2 :日本特开2005-123425号公报
[0006] 作为在晶片背面形成凹部的方法,有这样的方法:将晶片以背面露出的状态呈同 心状地吸附保持在能够旋转的真空卡盘式等的卡盘工作台上,一边使晶片旋转,一边将由 多个磨具排列成环状而构成的杯状的磨轮压靠在被磨削面上。在该方法中,所使用磨轮的 直径与晶片的半径大致相等,通过使磨削刃以通过晶片的旋转中心和外周部的内周缘的方 式与晶片对置,来留出外周部而只对与器件形成区域对应的部分进行磨削。
[0007] 另外,半导体晶片的尺寸即直径是多种多样的,除了主流的200mm以外,例如还使 用150mm、125mm的芯片。在对不同尺寸的半导体晶片进行上述背面磨削加工时,需要根据 晶片的尺寸来更换磨轮,并且将磨轮与晶片的对置位置调整到如上述那样使磨削刃通过晶 片的旋转中心和外周部的内周缘的位置,该位置调整可以通过使磨轮或卡盘工作台中的任 一方水平移动来实现。
[0008] 如果是使磨轮旋转的磨削轴为一个的简单的磨削装置,则设置使卡盘工作台或磨 削轴水平移动的机构比较容易。但是,对于具有粗磨削用和精磨削用的多个磨削轴、通过使 旋转台旋转来对多个卡盘工作台上的晶片依次实施粗磨削和精磨削的多轴式磨削装置来 说,目前还没有提供具有能够调整磨轮与晶片的对置位置的机构的装置。
发明内容
[0009] 因此,本发明的目的在于提供一种晶片磨削装置,其使在具有多个磨削轴的多轴 式晶片磨削装置中,能够将根据晶片尺寸而更换的磨轮的位置调整到磨削刃通过晶片的旋转中心与外周的内周缘的可形成凹部的位置,能够以一台装置对应多种晶片尺寸并能够顺 利地进行在背面形成凹部的运转。
[0010] 本发明是对圆盘状的晶片的至少一个面留出外周部而磨削该外周部的内侧的晶 片磨削装置,其特征在于,该晶片磨削装置包括:卡盘工作台,其保持晶片;旋转台,其将所 述卡盘工作台支承为可自转,并将所述卡盘工作台定位在以下三个位置:相对于卡盘工作 台对晶片进行装卸的晶片装卸位置;对晶片进行粗磨削的第一磨削位置;以及对粗磨削后 的晶片进行精磨削的第二磨削位置;第一磨削装置,其具有通过保持在卡盘工作台上的晶 片的旋转中心和外周部的内周缘的环状的磨轮,和使该磨轮旋转的旋转驱动源,该第一磨 削装置对定位在第一磨削位置的晶片进行粗磨削;第二磨削装置,其具有通过保持在卡盘 工作台上的晶片的旋转中心和外周部的内周缘的环状的磨轮,和使该磨轮旋转的旋转驱动 源,该第二磨削装置对定位在第二磨削位置的晶片进行精磨削;第一垂直方向移动装置,其 使第一磨削装置在与卡盘工作台的晶片保持面垂直的方向上移动;第一平行方向移动装 置,其使第一磨削装置和卡盘工作台在与该卡盘工作台的晶片保持面平行的方向上相对移 动;第二垂直方向移动装置,其使第二磨削装置在与卡盘工作台的晶片保持面垂直的方向 上移动;和第二平行方向移动装置,其使第二磨削装置和卡盘工作台在与该卡盘工作台的 晶片保持面平行的方向上相对移动,在所述卡盘工作台定位于所述第一磨削位置时,所述 第一平行方向移动装置使该卡盘工作台和所述第一磨削装置在第一轴间方向上相对移动, 以使两者之间的轴间距离可变,所述第一轴间方向是所述卡盘工作台定位于所述第一磨削 位置时沿着将卡盘工作台的旋转中心和所述旋转台的旋转中心连结起来的线的方向,在所 述卡盘工作台定位在所述第二磨削位置时,所述第二平行方向移动装置使该卡盘工作台和 所述第二磨削装置在第二轴间方向上相对移动,以使两者之间的轴间距离可变,所述第二 轴间方向是所述卡盘工作台定位在所述第二磨削位置时沿着将卡盘工作台的旋转中心和 所述旋转台的旋转中心连结起来的线的方向。
[0011] 在本发明的晶片磨削装置中,在定位于晶片装卸位置的卡盘工作台上保持晶片, 接着,旋转台旋转将晶片定位在第一磨削位置,通过第一磨削装置对晶片的一个面进行粗 磨削。磨削的部分是除了该一个面的外周部的该外周部的内侧,从而在一个面上形成凹部。 接下来,旋转台旋转将晶片定位在第二磨削位置,进行了粗磨削的面通过第二磨削装置进 行精磨削。然后晶片被送回到晶片装卸位置并从装置搬出,下一个待加工的新的晶片被移 送至卡盘工作台并被保持,之后重复上述磨削动作。
[0012] 在本发明中,从高效率地进行在将晶片保持在卡盘工作台上后经粗磨削、精磨削 并将晶片搬出的一连串的工序的角度出发,优选将卡盘工作台至少在旋转台的与所述三个 位置相对应的位置上各设置一个,共计设有三个,在各位置来对晶片进行处理。
[0013] 第一和第二磨削装置是通过旋转驱动源使环状的磨轮旋转的结构。这些磨削装置 分别通过第一和第二垂直方向移动装置在卡盘工作台方向上移动,从而将磨轮压靠在晶 片上。通过在利用卡盘工作台使晶片旋转的同时将磨轮压靠在晶片上,来对晶片进行磨削。 磨轮使用直径与晶片的半径大致相等的磨轮,通过将磨轮在以磨削刃通过晶片的旋转中心 和外周部的内周缘的方式与晶片对置的位置(以后成有时称为可形成凹部的位置)压靠在 晶片上,晶片的一个面被留出外周部而对该外周部的内侧进行磨削,从而形成凹部。
[0014] 这样,用于形成凹部的磨轮使用上述那样直径与晶片的半径大致相等的磨轮。在
4对直径不同的晶片进行磨削时,需要根据晶片的尺寸来更换磨轮,并且需要调整磨轮相对 于晶片的位置,使磨轮的磨削刃通过晶片的旋转中心和外周部的内周缘。
[0015] 此外,在进行粗磨削的第一磨削装置中,通过第一平行方向移动装置使第一磨削 装置和卡盘工作台在与该卡盘工作台的晶片保持面平行的方向上相对移动。并且,在第二 磨削装置中,通过第二平行方向移动装置使第二磨削装置和卡盘工作台在与该卡盘工作台 的晶片保持面平行的方向上相对移动。
[0016] 作为上述相对移动的方向,可以列举出轴间方向,该轴间方向是沿着将定位在各 磨削位置的卡盘工作台的旋转中心和旋转台的旋转中心连结起来的线的方向。如上述那 样,在第一磨削位置和第二磨削位置的任何一个位置上,都使卡盘工作台与各个磨削装置 的相对移动方向为沿着将卡盘工作台的旋转中心和旋转台的旋转中心连结起来的线的轴 间方向,这样具有如下优点。即,在卡盘工作台上观察时,各磨削装置的磨轮接触并压靠在 晶片上的圆弧状的加工点在第一磨削位置和第二磨削位置相同。因此,相对于首先在第一 磨削位置通过第一磨削装置进行了粗磨削的晶片的加工点,在第二磨削位置通过第二磨削 装置进行精磨削时,磨轮与晶片的接触面是平行的,精磨削量在整个径向上是均勻的。因 此,不会在精磨削中产生磨轮的偏接触。该作用尤其在卡盘工作台的晶片保持面是以旋转 中心为顶点略微倾斜成伞状的情况下特别有效。
[0017] 通过上述各平行方向移动装置进行的相对移动是通过使各磨削装置与卡盘工作 台的任一方在上述轴间方向上移动而完成的。即,具体的方式为:第一平行方向移动装置使 第一磨削装置在第一轴间方向上移动,第二平行方向移动装置使第二磨削装置在第二轴 间方向上移动的方式;或第一平行方向移动装置和第二平行方向移动装置使卡盘工作台分 别在第一和第二轴间方向上移动的方式。
[0018] 此外,通过使旋转台旋转到卡盘工作台从上述三个位置略微偏离的位置,也能够 将磨轮的位置调整到可形成凹部的位置。即,此时,旋转台成为第一平行方向移动装置和第 二平行方向移动装置。
[0019] 通过本发明,在具有多个磨削轴的多轴式晶片磨削装置中,能够将根据晶片的尺 寸而更换的磨轮的位置调整到磨削刃通过晶片的旋转中心和外周部的内周缘的可形成凹 部的位置,从而能够以一台晶片磨削装置对应多种晶片尺寸并且能够顺利地进行在背面形 成凹部的运转。
[0020] 图1是利用本发明的一个实施方式的晶片磨削装置实施磨削加工的晶片的图, (a)是立体图,(b)是侧视图。
[0021] 附图说明
[0022] 图2是本发明的一个实施方式的晶片磨削装置的立体图。
[0023] 图3是晶片磨削装置所具备的磨削单元的图,(a)是立体图,(b)是侧视图。
[0024] 图4是表示利用定位在可形成凹部的位置的磨轮来磨削晶片的背面的状态的图, (a)是侧视图,(b)是俯视图。
[0025] 图5是在背面形成有凹部的晶片的图,(a)是立体图,(b)剖面图。
[0026] 图6是表示利用对应于不同尺寸(小直径)的晶片定位在可形成凹部的位置的磨 轮来磨削晶片的背面的状态,(a)是侧视图,(b)是俯视图。
[0027] 图7是本发明的其他实施方式的晶片磨削装置的立体图。[0028] 图8是表示其他实施方式的晶片磨削装置的卡盘工作台移动机构的立体图。
[0029] 图9是沿图8中的IX箭头方向的局部剖面图。
[0030] 图10是沿图8中的X箭头方向的局部剖面图,(a)表示卡盘工作台位于与小直径 晶片/小直径磨轮对应的位置的状态,(b)表示卡盘工作台位于与大直径晶片/大直径磨 轮对应的位置的状态。
[0031] 图11是本发明的又一实施方式的晶片磨削装置的立体图。
[0032] 图12(a)是表示在图11所示的晶片磨削装置中大直径晶片用磨轮相对于大直径 晶片定位在可形成凹部的位置的状态的俯视图,(b)是表示使旋转台旋转以使小直径晶片 用磨轮相对于小直径晶片定位在可形成凹部的位置的状态的俯视图。
[0033] 标号说明
[0034] 1 :半导体晶片;IA :凹部;3 :半导体芯片(器件);4 :器件形成区域;5 :外周剩余 区域(外周部);5A:环状凸部(外周部);10、1(«、10(::晶片磨削装置;20:旋转台;30:卡 盘工作台;30a :上表面(晶片保持面);40A :粗磨削单元(第一磨削装置);40B :精磨削单 元(第二磨削装置);43 :电动机(旋转驱动源);45 :磨轮;47 :磨具;50 :X轴进给机构(第 一平行方向移动装置、第二平行方向移动装置);60 :Z轴进给机构(第一垂直方向移动装 置、第二垂直方向移动装置)。
具体实施方式
[0035] 以下,参照附图说明本发明的一个实施方式。
[0036] (1)半导体晶片
[0037] 图1中的标号1表示通过一个实施方式的晶片磨削装置在背面形成有凹部的圆盘 状的半导体晶片(以下简称为晶片)。该晶片1是硅晶片等,其加工前的厚度例如为600〜 700 μ m的程度。在晶片1的表面通过格子状的分割预定线2划分出多个矩形形状的半导体 芯片3,在这些半导体芯片3的表面形成有IC(Integrated circuit :集成电路)、LSI (Large ScaleIntegration :大规模集成电路)等未图示的电子电路。
[0038] 多个半导体芯片3形成在与晶片1同心的大概圆形形状的器件形成区域4中。器 件形成区域4占据了晶片1的大部分,该器件形成区域4的周围的晶片外周部为不形成半 导体芯片3的环状的外周剩余区域5。另外,在晶片1的周面的预定部位形成有表示半导体 的结晶方位的V字状切槽(切口)6。该切口 6形成在外周剩余区域5内。晶片1最终被沿 着分割预定线2切断分割,从而晶片1个体化成多片半导体芯片3。本实施方式的晶片磨削 装置是这样的装置:在个体化成半导体芯片3之前的阶段,将晶片1的背面的与器件形成 区域4相对应的区域磨削到目标厚度使其变薄,从而在背面形成凹部。
[0039] 在对晶片1进行背面磨削时,出于保护电子电路等目的,如图1所示,在形成有电 子电路的一侧的表面贴附保护带7。保护带7可以使用构成为在例如厚度为100〜200 μ m 的程度的聚乙烯或聚烯烃片的单面上涂覆有10 μ m左右的粘结剂的保护带。
[0040] (2)晶片磨削装置的结构
[0041] 接下来说明本实施方式的晶片磨削装置。
[0042] 图2表示晶片磨削装置10整体,该晶片磨削装置10具有上表面为水平的长方体 状的基座11。在图2中,分别用Y方向、X方向和Z方向来表示基座11的长度方向、与长度
6方向正交的水平的宽度方向和铅直方向。在基座11的Y方向一端部立设有沿X方向(此 处为左右方向)并列的一对柱体12、13。在基座11上,在Y方向的柱体12、13侧设有对晶 片1进行磨削加工的加工区11A,在柱体12、13的相反侧设有装卸区11B,在该装卸区,将加 工前的晶片1供给到加工区11A,而且回收加工后的晶片1。
[0043] 在加工区IlA可自由旋转地设有圆盘状的旋转台20,该旋转台20的旋转轴与Z方 向平行,且旋转台20的上表面为水平。该旋转台20通过未图示的旋转驱动机构向箭头R 方向旋转。在旋转台20上的外周部,在周向上隔开相等间隔地、可自由旋转地配置有多个 (该情况下为三个)圆盘状的卡盘工作台30,卡盘工作台30的旋转轴与Z方向平行,且卡 盘工作台30的上表面(晶片保持面)30a为水平。
[0044] 这些卡盘工作台30为一般公知的真空卡盘式,其吸附保持载置在上表面30a上的 晶片1。各卡盘工作台30分别通过设在旋转台20内的未图示的旋转驱动机构向一个方向 或两个方向上独立地旋转,即自转,当旋转台20旋转时,则变成公转的状态。
[0045] 如图2所示,在两个卡盘工作台30在柱体12、13侧沿X方向并列的状态下,在这些 卡盘工作台30的正上方,从旋转台20的旋转方向上游侧依次分别配置有粗磨削单元(第 一磨削装置)40A和精磨削单元(第二磨削装置)40B。各卡盘工作台30通过旋转台20的 间歇性地旋转而分别定位在以下三个位置上:位于粗磨削单元40A下方的粗磨削位置;位 于精磨削单元40B下方的精磨削位置;和最接近装卸区IlB的装卸位置。
[0046] 粗磨削单元40A和精磨削单元40B分别安装在柱体(粗磨削侧柱体12、精磨削侧 柱体13)上。粗磨削单元40A和精磨削单元40B相对于这些柱体12、13的安装结构相同, 并且在X方向上左右对称。因此,参照图2,以精磨削侧为代表来说明其安装结构。
[0047] 精磨削侧柱体13的面向加工区IlA的前表面13a是与基座11的上表面垂直的面, 其形成为随着从X方向的中央朝向端部以预定角度斜着向里侧(装卸区IlB的相反侧)后 退的斜度面。该斜度面13a(在粗磨削侧柱体12上为斜度面12a)的水平方向即斜度方向 设定成相对于将定位在精磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中心连 结起来的线平行。而且,在该斜度面13a上通过X轴进给机构(第二平行方向移动装置)50 安装有X轴滑动件55,并且,在X轴滑动件55上通过Z轴进给机构(第二垂直方向移动装 置)60安装有Z轴滑动件65。
[0048] X轴进给机构50由以下部件构成:固定在斜度面13a(12a)上的上下一对的导轨 51 ;未图示的丝杠,其配置在这些导轨51之间,而且与X轴滑动件55螺合,并贯穿该X轴滑 动件55 ;以及使该丝杠正转和反转的电动机53。导轨51和丝杠都与斜度面13a(12a)的斜 度方向平行地延伸,X轴滑动件55可自由滑动地安装在导轨51上。X轴滑动件55由于通 过电动机53而旋转的丝杠的动力的传递而沿着导轨51往复移动。X轴滑动件55的往复方 向是导轨51延伸的方向,即与斜度面13a(12a)的斜度方向平行。
[0049] X轴滑动件55的前表面是沿着X · Z方向的面,在该前表面上设有Z轴进给机构 60。Z轴进给机构60是使X轴进给机构50的进给方向在Z方向上变化的结构,其由以下部 分构成:左右一对的(在图2中只能看到右侧的一个)导轨61,它们固定在X轴滑动件55 的前表面上,并沿Z方向延伸•’沿Z方向延伸的丝杠62,其配置在这些导轨61之间,而且与 Z轴滑动件65螺合并贯穿该Z轴滑动件65 ;以及使该丝杠62正转和反转的电动机63。Z 轴滑动件65可自由滑动地安装在导轨61上,其借助于通过电动机63旋转的丝杠62的动力而沿着导轨61升降。
[0050] 粗磨削侧柱体12的面向加工区IlA的前表面12a形成为与精磨削侧柱体13左右 对称的斜度面,其是随着从X方向的中央朝向端部以预定角度斜着后退的面,在该斜度面 12a上通过X轴进给机构(第一平行方向移动装置)50安装有X轴滑动件55,并且在X轴 滑动件55上通过Z轴进给机构(第一垂直方向移动装置)60安装有Z轴滑动件65。粗磨 削侧柱体12的斜度面12a的斜度方向设定成与将定位在粗磨削位置的卡盘工作台30的旋 转中心和旋转台20的旋转中心连结起来的线平行。
[0051] 在安装于粗磨削侧柱体12和精磨削侧柱体13的各Z轴滑动件65上,分别固定有 上述粗磨削单元40A和精磨削单元40B。以下对这些单元40A、40B进行说明,但由于是相同 的结构,所以标注共用的标号。
[0052] 如图3所示,各磨削单元40A、40B具备:轴向沿Z方向延伸的圆筒状的心轴壳体 41 ;同轴且可自由旋转地支承在该心轴壳体41内的心轴42 ;固定在心轴壳体41的上端部、 用于驱动心轴42旋转的电动机(旋转驱动源)43 ;和同轴地固定在心轴42的下端的圆盘 状的法兰44。而且,在法兰44上,通过螺纹紧固件等装置可自由拆装地安装有磨轮45。
[0053] 磨轮45是通过在圆盘状的、下部形成为圆锥状的框架46的下端面上在该下端面 的整个外周部上呈环状地排列并固定多个磨具47而构成的。磨具47使用在例如称为陶瓷 的玻璃质烧结材料中混入金刚石磨粒烧制而成的磨具等。磨轮45使用磨具47的磨削外 径、即多个磨具47的外周缘的直径与晶片1的半径大致相等的磨轮。这样的尺寸设定是为 了在对晶片1进行背面磨削时,使磨具47的磨削刃能够通过晶片1的旋转中心与外周剩余 区域5的内周缘,而留出外周剩余区域5的厚度仅对与器件形成区域4对应的区域进行磨 削。
[0054] 另外,磨轮45的磨具47作为硅晶片磨削用使用混入了粒度为#280〜#8000的程 度的磨粒而构成的磨具,而且,作为粗磨削单元40A所使用的磨具47,优选包含例如#280〜 #600的磨粒的磨具,另外,作为精磨削单元40B所使用的磨具47,优选包含例如#2000〜 #8000的磨粒的磨具。
[0055] 对粗磨削单元40A进行位置设定,使磨轮45的旋转中心(心轴42的轴心)位于 将定位在粗磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中心连结起来的线的 正上方。粗磨削单元40A随着Z轴滑动件65的往复移动而沿着柱体12的斜度面12a的斜 度方向往复移动。因此,在进行该往复移动时,磨轮45的旋转中心在将定位于粗磨削位置 的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中心连结起来的线的正上方往复移动。该 往复移动方向是卡盘工作台30与旋转台20的轴间的方向,所以以下简称为“轴间方向”。
[0056] 上述位置设定在精磨削单元40B侧也是同样的,精磨削单元40B的磨轮45的旋转 中心(心轴42的轴心)位于将定位在精磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20 的旋转中心连结起来的线的正上方,精磨削单元40B与Z轴滑动件65和X轴滑动件55 — 起沿着柱体13的斜度面13a的斜度方向往复移动,此时,磨轮45的旋转中心在将定位于精 磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中心连结起来的线的正上方,沿 着该线的方向即轴间方向往复移动。
[0057] 以上是与基座11上的加工区IlA有关的结构,接下来参照图2说明装卸区11B。
[0058] 在装卸区IlB的中央设置有上下移动的两节连杆式的拾取机械手70。而且,在该拾取机械手70的周围,从上方看沿逆时针方向分别配置有供给盒71、定位台72、供给臂73、 回收臂74、旋转式清洗装置75和回收盒76。
[0059] 盒71、定位台72以及供给臂73是将晶片1供给到卡盘工作台30上的装置,回收 臂74、清洗装置75以及盒76是将背面磨削结束了的晶片1从卡盘工作台30回收以移至下 一工序的装置。盒71、76是将多个晶片1以水平的姿态而且在上下方向上隔开恒定间隔的 层叠状态收纳起来的装置,其设置在基座11上的预定位置。
[0060] 当通过拾取机械手70从供给盒71内取出一片晶片1时,该晶片1以没有贴保护 带7的背面侧朝上的状态载置在定位台72上,并在此定位于恒定的位置上。接着,通过供 给臂73将晶片1从定位台72抬高,并载置于在装卸位置待机的卡盘工作台30上。
[0061] 另一方面,通过各磨削单元40A、40B对背面进行磨削,然后通过回收臂74将定位 于装卸位置的卡盘工作台30上的晶片1抬高移至清洗装置75进行水洗和干燥。然后,通 过清洗装置75实施了清洗处理的晶片1由拾取机械手70移送至回收盒76内并收纳于其 中。
[0062] (3)晶片磨削装置的动作
[0063] 以上是晶片磨削装置10的结构,接下来说明通过该晶片磨削装置10对晶片1的 背面进行磨削来形成凹部的动作。
[0064] 首先,通过拾取机械手70将收纳在供给盒71内的一片晶片1移至定位台72上并 进行定位,接着通过供给臂73将晶片1背面侧朝上地载置于在装卸位置待机而且进行真空 运转的卡盘工作台30上。通过在定位台72上进行定位,晶片1与卡盘工作台30呈同心状 地被载置。晶片1以表面侧的保护带7与卡盘工作台30的上表面30a紧密接触、背面露出 的状态吸附保持在该上表面30a上。
[0065] 接下来,旋转台20向图2中的箭头R方向旋转,保持有晶片1的卡盘工作台30停 止在粗磨削单元40A的下方的粗磨削位置。此时,在装卸位置定位有下一卡盘工作台30,在 该卡盘工作台30上如上述那样设置有接下来要进行磨削的晶片1。
[0066] 使定位在粗磨削位置的晶片1的上方的粗磨削单元40A通过X轴进给机构50沿轴 间方向适当移动,如图4所示,相对于晶片1的背面,将粗磨削单元40A的磨轮45定位在使 磨具47的磨削刃通过晶片1的旋转中心0与外周剩余区域5的内周缘的可形成凹部的位 置。此时,可形成凹部的位置相比于晶片1的旋转中心位于旋转台20的外周侧。接下来, 通过使卡盘工作台30旋转来使晶片1向一个方向旋转,并且使磨轮45高速旋转、并通过Z 轴进给机构60使粗磨削单元40A下降,将磨轮45的磨具47压靠在晶片1的背面上。
[0067] 由此,只对晶片1的背面的与器件形成区域5相对应的区域进行磨削,从而如图5 所示,磨削区域变成凹部1A,在凹部IA的周围的外周部形成有保持着原来厚度的环状凸 部5A。在粗磨削中,器件形成区域4减薄至例如200〜100 μ m、或者50 μ m的程度,但不论 是哪一个都是磨削到比精加工厚度要厚几μm左右的程度。
[0068] 当器件形成区域4达到了粗磨削的目标厚度后,则停止使磨轮45通过Z轴进给机 构60下降,使磨轮45在该状态下旋转一定时间,然后使粗磨削单元40A上升从而结束粗磨 削。如图5(a)所示,粗磨削后的晶片1在凹部IA的底面4a上残留有从中心呈放射状地画 出多道弧的形状的磨削条纹9。该磨削条纹9是磨具47中的磨粒进行破碎加工的轨迹,是 包括微裂纹等的机械损伤层。该机械损伤层通过下面的精磨削来除去。
9[0069] 通过使旋转台20向R方向旋转来将完成了粗磨削的晶片1移送至精磨削单元40B 的下方的精磨削位置。并且,预先保持在装卸位置的卡盘工作台30上的晶片1被移送到粗 磨削位置,该晶片1的上述粗磨削与在先的精磨削并行进行。另外在移动到装卸位置的卡 盘工作台30上设置下一个待处理的晶片1。
[0070] 晶片1定位在精磨削位置后,通过X轴进给机构50使精磨削单元40B沿轴间方向 适当移动,以使磨轮45进入到凹部IA内,并且位于使磨具47的磨削刃通过晶片1的旋转 中心和环状凸部54A的内周缘的可形成凹部的位置。在此处可形成凹部的位置相比于晶片 1的旋转中心位于旋转台20的外周侧。接下来,通过使卡盘工作台30旋转来使晶片1向 一个方向旋转,并且使精磨削单元40B的磨轮45高速旋转,并通过Z轴进给机构60使精磨 削单元40B下降,从而将磨轮45的磨具47压靠在形成于晶片1的背面的凹部IA的底面4a 上。
[0071] 由此,用精磨削用的磨具47来磨削凹部IA的底面4a。精磨削量是直到器件形成 区域4达到目标半导体芯片3的厚度为止,磨削到该厚度后,停止通过Z轴进给机构60使 磨轮45的下降,并在该状态下使磨轮45旋转一定时间,然后使精磨削单元40B上升从而结 束精磨削。通过精磨削能够除去图5(a)所示的由磨削条纹9形成的机械损伤层,从而使得 凹部IA的底面4a被精加工成镜面。
[0072] 这里列举出粗磨削和精磨削的优选的运转条件的例子。对于粗磨削单元40A和 精磨削单元40B,都是磨轮45的旋转速度为3000〜5000RPM,卡盘工作台30的旋转速度为 100〜300RPM。此外,粗磨削单元40A的作为加工进给速度的下降速度为3〜5 μ m/秒,精 磨削单元40B的下降速度为0. 3〜1 μ m/秒。
[0073] 并行进行的精磨削和粗磨削都结束后,使旋转台20向R方向旋转,将结束了精磨 削的晶片1移送至装卸位置。由此,后续的晶片1被分别移送到粗磨削位置和精磨削位置。 定位于装卸位置的卡盘工作台30上的晶片1由回收臂74移至清洗装置75进行水洗和干 燥。然后,通过拾取机械手70将在清洗装置75中进行了清洗处理的晶片1移送至回收盒 76内并收纳于其中。
[0074] 以上是在一片晶片1的背面形成凹部IA来仅使背面侧的器件形成区域4减薄到 半导体芯片3的厚度的例子。根据本实施方式的晶片磨削装置10,通过如上述那样一边使 旋转台20间歇性地旋转,一边对晶片1并行地在粗磨削位置进行粗磨削和在精磨削位置进 行精磨削,能够高效率地进行多个晶片1的磨削处理。
[0075] 在本实施方式的晶片磨削装置10中,在晶片1的背面形成凹部IA的磨轮45使用 直径与晶片1的半径大致相等的磨轮。因此在对尺寸(直径)不同的晶片进行磨削时,要 更换成具有与该晶片相对应的尺寸的磨轮45。磨轮45的更换可以针对粗磨削单元40A和 精磨削单元40B双方来进行。
[0076] 而且,在更换了磨轮45之后,通过X轴进给机构50使这些磨削单元40A、40B沿轴 间方向适当移动,以将磨轮45定位于能够在晶片1的背面形成凹部IA的可形成凹部的位 置。通过这样根据晶片1的尺寸来使磨轮45移动,在磨轮45的磨具47的磨削刃通过晶片 1的旋转中心和外周剩余区域5的内周缘的位置,在粗磨削中仅对与器件形成区域5相对应 的区域进行磨削从而形成凹部1A,并在精磨削中对凹部IA的底面4a进行精磨削。
[0077] 图6表示对直径小于图4所示的晶片1的晶片IB进行背面磨削的状态,磨轮45B使用直径与晶片IB的半径大致相等的、与晶片IB相对应的小磨轮。而且,使磨轮45B (粗 磨削单元40A)与图4的情况相比靠向旋转台20的旋转中心移动,使其定位在针对晶片IB 的可形成凹部的位置上。
[0078] 本实施方式的晶片磨削装置10具有粗磨削用和精磨削用的两个磨削单元,但通 过使各磨削单元40A、40B构成为通过Z轴进给机构50可沿轴间方向移动,能够将根据晶片 KlB...)的尺寸而更换的磨轮45 (45B...)的位置调整到可形成凹部的位置,其结果是,能 够以一台晶片磨削装置10对应多种晶片尺寸,同时能够顺畅地进行在背面形成凹部IA的 运转。
[0079] (4)在轴间方向的移动装置的其他实施方式
[0080] 代替使粗磨削单元40A和精磨削单元40B沿上述轴间方向移动,使定位在粗磨削 位置和精磨削位置的各卡盘工作台30沿轴间方向移动,也能够调整磨轮相对于晶片在水 平方向上的位置从而定位在可形成凹部的位置上。图7示出了如上述那样变更成使卡盘工 作台30移动、而各磨削单元40A、40B在水平方向不移动的晶片磨削装置10,对于相同的结 构要素标注相同的标号。
[0081 ] 首先,该情况下的粗磨削单元40A和精磨削单元40B仅在Z方向移动,而不在沿着 X ·Υ方向的面的水平方向上移动。即,固定有这些磨削单元40Α、40Β的Z轴滑动件65通过 Z轴进给机构60可在Z方向上移动地安装在柱体12、13的、形成于沿着X ·Υ方向的面的前 表面12a、13a上,Z轴进给机构60由导轨61和通过电动机63旋转的丝杠62构成。使各 磨削单元40A、40B通过Z轴进给机构60在Z方向升降,使磨轮45以旋转状态下降,并压靠 在晶片1的背面上,由此来对晶片1的背面进行磨削。
[0082] 各磨削单元40A、40B在水平方向的位置分别固定于以下位置,在粗磨削单元40A 中,固定在使磨轮45的旋转中心位于将定位在粗磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和 旋转台20的旋转中心连结起来的线的正上方的位置,在精磨削单元40B中,固定在使磨轮 45的旋转中心位于将定位在精磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中 心连结起来的线的正上方的位置。
[0083] 下面参照图8〜图10说明使卡盘工作台30沿轴间方向移动的机构。
[0084] 旋转台20由可自由旋转地安装在基座11上的圆盘状的台座21和覆盖该台座21 的上方的罩体22构成。通过一对导轨23,卡盘工作台滑动件31可沿着台座21的径向自 由移动地安装在台座21上。丝杠33螺合于卡盘工作台滑动件31并贯穿该卡盘工作台滑 动件31,所述丝杠33与导轨23平行,其通过卡盘工作台移动用电动机32而旋转。丝杠33 通过卡盘工作台移动用电动机32而旋转,由此使得卡盘工作台滑动件31沿着旋转台20的 径向往复移动。
[0085] 卡盘工作台30固定在可自由旋转地支承在卡盘工作台滑动件31上的圆柱状的卡 盘工作台基座34的上端。卡盘工作台基座34以旋转轴心与旋转台20的旋转轴心平行的 状态贯穿卡盘工作台滑动件31。丝杠33通过上述卡盘工作台移动用电动机32而旋转,由 此,卡盘工作台30通过卡盘工作台基座34而沿着旋转台20的径向在相对于该旋转台20 的旋转中心接近和离开的方向上往复移动。在罩体22的、卡盘工作台30的移动区域中形 成有沿着其移动方向的长孔22a,卡盘工作台30从长孔22a向罩体22的上方突出。
[0086] 在卡盘工作台滑动件31上固定有卡盘工作台自转用电动机35。该电动机35的小齿轮35a与卡盘工作台基座34平行,且向卡盘工作台滑动件31的下侧突出。而且,在该小 齿轮35a和卡盘工作台基座34的下侧的突出端部34a上卷绕有同步带36,当卡盘工作台自 转用电动机35动作时,其动力通过同步带36、卡盘工作台基座34传递到卡盘工作台30,从 而使得卡盘工作台30旋转。
[0087] 这样,基于卡盘工作台30在旋转台20的径向上移动的方式,在使旋转台20旋转 以将晶片1分别定位在粗磨削位置和精磨削位置后,通过卡盘工作台移动用电动机32使卡 盘工作台30沿旋转台20的径向适当移动,由此,能够将根据晶片1的尺寸而安装在各磨削 单元上的磨轮45定位在可形成凹部的位置。旋转台20的径向与将分别定位在粗磨削位置 和精磨削位置的卡盘工作台30的旋转中心和旋转台20的旋转中心连结起来的轴间方向 一致。
[0088] 图10(a)表示晶片直径比较小且晶片的旋转中心靠近旋转台20的外周侧的状态, (b)表示使卡盘工作台30从(a)的位置移动到旋转台20的内周侧的状态,是与直径比较大 的晶片相对应的状态。
[0089] 另外,在对晶片1的背面进行磨削时,将测定基准面作为卡盘工作台30的上表面 30a来一边测定晶片厚度一边进行磨削,在磨削前,通过磨轮45来磨削卡盘工作台30的上 表面30a。该称为自磨(self-grind)的磨削使用直径大于等于卡盘工作台的半径的磨轮, 但如上述各实施方式那样在使磨轮45和卡盘工作台30在轴间方向上相对移动的结构中, 为了实现尽量减小这些磨轮45或卡盘工作台30的移动范围以提高空间的使用效率,自磨 用的磨轮也可以是直径比卡盘工作台的半径稍大的磨轮。
[0090] (5)平行方向移动装置的其他实施方式
[0091] 上述各实施方式是通过使磨削单元40A、40B的磨轮45和卡盘工作台30在轴间方 向上相对移动来调整磨轮45相对于晶片1在水平方向的位置的方式。在本发明中,不限于 轴间方向,只要是磨轮45和卡盘工作台30在相互接近和离开的方向上,就能够进行目标位
置调整。
[0092] 此外,不在磨削单元40A、40B和卡盘工作台30上设置在水平方向的移动机构,通 过使旋转台20略微旋转也能够将磨轮45定位在可形成凹部的位置。图11表示晶片磨削 装置10C,其是使图7所示的晶片磨削装置IOB能够通过旋转旋转台20来进行砂轮的位置 调整而构成的,该图11表示使旋转台20向L方向旋转,以使卡盘工作台30从虚线位置移 动到了实线位置的状态。
[0093] 详细地说,首先,将图12(a)所示的直径比较大(例如直径为200mm)的晶片1保 持在卡盘工作台30上,将与该晶片1对应(直径是晶片1的半径的程度)的大直径用磨轮 45定位在与晶片1对应的可形成凹部的位置。对该晶片1的磨削加工结束、然后将图12(b) 中的实线所示的小直径(例如直径为150mm)的晶片IB保持在卡盘工作台30上的情况下, 将该晶片IB用的磨轮45B安装在各磨削单元40A、40B上,使旋转台20向箭头L方向略微 旋转,由此能够将磨轮45定位在与晶片IB对应的可形成凹部的位置。
[0094] 在这样从大直径晶片更换为小直径晶片的情况下,使旋转台20向箭头L方向旋 转,与此相反,在从小直径晶片更换为大直径晶片时,使旋转台20向箭头R方向旋转来进行 位置调整。

Claims (5)

  1. 一种晶片磨削装置,是对圆盘状的晶片的至少一个面留出外周部而磨削该外周部的内侧的晶片磨削装置,其特征在于,该晶片磨削装置包括:卡盘工作台,其保持晶片;旋转台,其将所述卡盘工作台支承为可自转,并将所述卡盘工作台定位在以下三个位置:相对于卡盘工作台对晶片进行装卸的晶片装卸位置;对晶片进行粗磨削的第一磨削位置;以及对粗磨削后的晶片进行精磨削的第二磨削位置;第一磨削装置,其具有通过保持在所述卡盘工作台上的晶片的旋转中心和所述外周部的内周缘的环状的磨轮,和使该磨轮旋转的旋转驱动源,该第一磨削装置对定位在所述第一磨削位置的晶片进行粗磨削;第二磨削装置,其具有通过保持在所述卡盘工作台上的晶片的旋转中心和所述外周部的内周缘的环状的磨轮,和使该磨轮旋转的旋转驱动源,该第二磨削装置对定位在所述第二磨削位置的所述晶片进行精磨削;第一垂直方向移动装置,其使所述第一磨削装置在与所述卡盘工作台的晶片保持面垂直的方向上移动;第一平行方向移动装置,其使所述第一磨削装置和所述卡盘工作台在与该卡盘工作台的晶片保持面平行的方向上相对移动;第二垂直方向移动装置,其使所述第二磨削装置在与所述卡盘工作台的晶片保持面垂直的方向上移动;和第二平行方向移动装置,其使所述第二磨削装置和所述卡盘工作台在与该卡盘工作台的晶片保持面平行的方向上相对移动,在所述卡盘工作台定位于所述第一磨削位置时,所述第一平行方向移动装置使该卡盘工作台和所述第一磨削装置在第一轴间方向上相对移动,以使两者之间的轴间距离可变,所述第一轴间方向是所述卡盘工作台定位于所述第一磨削位置时沿着将卡盘工作台的旋转中心和所述旋转台的旋转中心连结起来的线的方向,在所述卡盘工作台定位在所述第二磨削位置时,所述第二平行方向移动装置使该卡盘工作台和所述第二磨削装置在第二轴间方向上相对移动,以使两者之间的轴间距离可变,所述第二轴间方向是所述卡盘工作台定位在所述第二磨削位置时沿着将卡盘工作台的旋转中心和所述旋转台的旋转中心连结起来的线的方向。
  2. 2.如权利要求1所述的晶片磨削装置,其特征在于,所述卡盘工作台至少在所述旋转台的与所述三个位置相对应的位置上各设置有一个, 共计设有三个。
  3. 3.如权利要求1或2所述的晶片磨削装置,其特征在于,所述第一平行方向移动装置使所述第一磨削装置在所述第一轴间方向上移动;所述第 二平行方向移动装置使所述第二磨削装置在所述第二轴间方向上移动。
  4. 4.如权利要求1或2所述的晶片磨削装置,其特征在于,所述第一平行方向移动装置和所述第二平行方向移动装置使所述卡盘工作台分别在 所述第一轴间方向和所述第二轴间方向上移动。
  5. 5.如权利要求1所述的晶片磨削装置,其特征在于,所述第一平行方向移动装置和所述第二平行方向移动装置是所述旋转台。
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