CN101383281B - 晶片磨削方法及磨削装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种晶片磨削方法及磨削装置，是无擦痕的晶片磨削方法及磨削装置。磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮，在使用该磨削装置的晶片磨削方法中，通过擦痕检测构件检测晶片磨削面是否有擦痕，在未检测出擦痕的情况下，将晶片搬送到下一工序，在检测出擦痕的情况下，继续进行磨削，或者执行除擦痕磨削。
Description
技术领域
本发明涉及一种可检测晶片磨削面的擦痕的晶片磨削方法及磨削装置。
背景技术
关于在表面上形成有IC(Integrated Circuit：集成电路)、LSI(1argescale integration：大规模集成电路)等数量众多的器件、并且一个个器件被分割预定线(间隔道)划分开来的半导体晶片，其在通过磨削装置将背面磨削而加工至预定的厚度之后，利用切割装置切削分割预定线而被分割成一个一个的器件，并利用于移动电话、个人计算机等电气设备。
磨削晶片背面的磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；磨削构件，其可旋转地支撑配设有磨石的磨轮，上述磨石对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削；和磨削液供给构件，其向磨削区域供给磨削液，该磨削装置能将晶片加工至预定的厚度。
但是，当晶片厚度在100μm以下，甚至在50μm以下时，晶片背面产生的磨削形变成为使器件的抗弯强度下降的原因，若为了提高抗弯强度而用蚀刻等去除形变，则这时将在晶片内部游动的重金属保持在背面侧的除气效果消失，会使器件的质量明显下降。
因此，本申请人在日本特开2006-1007号公报中提出了陶瓷结合剂磨石主要作为精磨用磨石，该陶瓷结合剂磨石能抑制磨削变形、维持抗弯强度，并且还能维持除气效果。
专利文献1：日本特开2006-1007号公报
但是，若观察使用专利文献1中公开的陶瓷结合剂磨石进行磨削后的晶片的磨削面，存在以下问题：在每40～50块晶片中存在1块有擦痕的晶片，在该晶片中有擦痕的部分的抗弯强度降低。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的是提供一种无擦痕的晶片磨削方法及磨削装置。
根据方案1中记载的发明，提供一种晶片磨削方法，其使用了磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮，上述晶片磨削方法的特征在于，通过擦痕检测构件来检测晶片的磨削面是否有擦痕，在未检测出擦痕的情况下，将晶片搬送到下一工序，在检测出擦痕的情况下，继续进行磨削，或者执行除擦痕磨削。
根据方案2中记载的发明，提供一种晶片磨削方法，其使用了磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮；和擦痕检测构件，其检测在晶片磨削面上产生的擦痕，上述晶片磨削方法的特征在于，在完成了用磨轮磨削晶片的晶片磨削工序之后，实施用擦痕检测构件检测晶片磨削面是否有擦痕的擦痕检测工序，在存在擦痕的情况下，实施去除擦痕的除擦痕磨削工序，之后再次实施擦痕检测工序，当在上述擦痕检测工序中从晶片磨削面未检测出擦痕的情况下，将晶片搬送到下一工序。
根据方案3中记载的发明，提供一种磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮，上述磨削装置的特征在于，上述磨削装置还具有擦痕检测构件，该擦痕检测构件检测晶片磨削面上产生的擦痕。
优选的是：擦痕检测构件包括：摄像构件，其对晶片磨削面进行摄像，并获取图像信息；二值化处理构件，其对摄像构件拍摄到的图像进行二值化处理；和擦痕判定构件，其根据来自二值化处理构件的信息来判定擦痕。
根据本发明的晶片磨削方法及磨削装置，从晶片磨削面检测擦痕，在有擦痕的情况下继续进行磨削，或者执行除擦痕磨削，将没有擦痕的晶片则被搬送到下一工序，所以能高效率地生产无擦痕的晶片。
附图说明
图1是半导体晶片的表面侧立体图。
图2是粘贴有保护带的半导体晶片的背面侧立体图。
图3是本发明实施方式的磨削装置的外观立体图。
图4是卡盘工作台单元及卡盘工作台进给机构的立体图。
图5是从下侧观察到的磨轮的立体图。
图6是磨轮的纵向剖视图。
图7是表示本发明的主要部分的方框图。
标号说明
2：磨削装置；11：半导体晶片；16：磨削构件(磨削单元)；24：主轴；26：伺服电动机；30：磨轮；34：磨石；50：卡盘工作台单元；54：卡盘工作台；94：摄像装置；95：擦痕检测构件；96：图像处理装置；98：二值化处理部；100：擦痕判定部。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明实施方式的晶片磨削方法及磨削装置。图1是加工至预定厚度前的半导体晶片的立体图。图1示出的半导体晶片11，由例如厚度为700μm的硅晶片构成，在表面11a上呈格子状地形成有多个间隔道13，并且在由该多个间隔道13划分而成的多个区域中形成有IC、LSI等器件15。
这样构成的半导体晶片11具有：形成有器件15的器件区域17、和围绕器件区域17的外周剩余区域19。此外，在半导体晶片11的外周，形成有作为表示硅晶片的结晶方位的标记的凹口21。
在半导体晶片11的表面11a上，通过保护带粘贴工序粘贴有保护带23。从而，半导体晶片11的表面11a由保护带23保护，形成了如图2所示的露出背面11b的形态。
下面，参照图3说明将这样构成的半导体晶片11的背面11b磨削至预定厚度的磨削装置2。磨削装置2的机架4由水平机架部分6和垂直机架部分8构成。
在垂直机架部分8上固定有在上下方向延伸的一对导轨12、14。沿着这一对导轨12、14可在上下方向上移动地安装有磨削构件(磨削单元)16。磨削单元16通过支撑部20安装在移动基座18上，移动基座18沿一对导轨12、14在上下方向上移动。
磨削单元16包括：安装在支撑部20上的主轴壳体22；可旋转地收纳在主轴壳体22中的主轴24；和驱动主轴24旋转的伺服电动机26。
最好如图6所示那样，在主轴24的前端部固定有安装座28，磨轮30螺纹固定在该安装座28上。例如，磨轮30由在轮基座32的自由端部紧固多个磨石34而构成，所述磨石34通过用陶瓷结合剂将粒径为0.3～1.0μm的金刚石磨粒固定起来而构成。由此，磨削面为镜面。
磨削液通过管36供给到磨削构件(磨削单元)16。理想的是，使用纯水作为磨削液。如图6所示，从管36供给的磨削液，经过形成于主轴24的磨削液供给孔38、形成于安装座28的空间40、以及形成于磨轮30的轮基座32的多个磨削液供给嘴42，提供给磨石34以及保持在卡盘工作台54上的晶片11。
再次参照图3，磨削装置2具有磨削单元进给机构44，磨削单元进给机构44使磨削单元16沿着一对导轨12、14在上下方向上移动。磨削单元进给机构44由滚珠丝杠46、和固定在滚珠丝杠46的一端部的脉冲电动机48构成。当对脉冲电动机48进行脉冲驱动时，滚珠丝杠46旋转，移动基座18经过固定在移动基座18内部的滚珠丝杠46的螺母而在上下方向上移动。
在水平机架部分6的凹陷部10中，配设有卡盘工作台单元50。如图4所示，卡盘工作台单元50包括：支撑基座52；和可自由旋转地配设在支撑基座52上的卡盘工作台54。卡盘工作台单元50还包括盖体56，盖体56具有使卡盘工作台54贯穿插入的孔。
卡盘工作台单元50通过卡盘工作台移动机构58而在磨削装置2的前后方向上移动。卡盘工作台移动机构58由滚珠丝杠60、和与滚珠丝杠60的丝杠轴62的一端连接的脉冲电动机64构成。
当对脉冲电动机64进行脉冲驱动时，滚珠丝杠60的丝杠轴62旋转，具有与该丝杠轴62旋合的螺母的支撑基座52在磨削装置2的前后方向上移动。由此，卡盘工作台54也根据脉冲电动机64的旋转方向而在前后方向上移动。
如图3所示，图4中示出的一对导轨66、68以及卡盘工作台移动机构58由波纹罩70、72覆盖。即，波纹罩70的前端部固定在划分出凹部10的前壁上，波纹罩70的后端部固定在盖体56的前端面上。此外，波纹罩72的后端固定在垂直机架部分8上，而其前端固定在盖体56的后端面上。
在机架4的水平机架部分6上，配设有第一晶片盒74、第二晶片盒76、晶片搬送构件78、晶片临时载置构件80、晶片搬入构件82、晶片搬出构件84和清洗构件86。另外，在机架4的前方设置有供操作员输入磨削条件等的操作构件88。
此外，在水平机架部分6的大致中央部，设置有清洗卡盘工作台54的清洗液喷射嘴90。关于该清洗液喷射嘴90，在卡盘工作台54定位于晶片搬入搬出区域的状态下，向保持于卡盘工作台54的磨削加工后的晶片喷出清洗液。
通过对卡盘工作台移动机构58的脉冲电动机64进行脉冲驱动，卡盘工作台单元50在图3中示出的装置里侧的磨削区域、和近前侧的晶片搬入搬出区域之间移动，在上述晶片搬入搬出区域中，从晶片搬入构件82接收晶片并将晶片交接给晶片搬出构件84。
在晶片搬入搬出区域的上方配设有具有CCD(Charge-CoupledDevice：电荷耦合器件)照相机等的摄像装置94。该摄像装置94对晶片11的磨削面进行摄像，并获取图像信息。
如图7所示，检测磨削面的擦痕的擦痕检测构件95由摄像装置94和图像处理装置96构成。图像处理装置96包括：将由摄像装置94拍摄到的磨削面图像二值化的二值化处理部98、和擦痕判定部100，通过二值化处理部98二值化以后的值被输入到该擦痕判定部100，从而该擦痕判定部100判定是否有擦痕。
以下，对这样构成的磨削装置2的磨削作业进行说明。收纳在第一晶片盒74中的晶片是在表面侧(形成有回路一侧的面)安装有保护带的半导体晶片，因此，晶片以背面位于上侧的状态收纳在第一晶片盒74中。这样收纳有多个半导体晶片的第一晶片盒74载置在机架4的预定的盒搬入区域。
然后，当将收纳在载置于盒搬入区域的第一晶片盒74内的磨削加工前的半导体晶片全部搬出时，变成了空的晶片盒74，手动将收纳有多块半导体晶片的新的晶片盒74载置到盒搬入区域。
另一方面，当将预定块数的磨削加工后的半导体晶片搬入到载置于机架4的预定的盒搬出区域的第二晶片盒76中后，将该第二晶片盒76手动地搬出，将新的空的第二晶片盒76载置到盒搬出区域。
收纳在第一晶片盒74中的半导体晶片，通过晶片搬送构件78的上下动作和进退动作而被搬送，并被载置到晶片临时载置构件80。载置于晶片临时载置构件80的晶片在此处进行了定心之后，通过晶片搬入构件82的回转动作，而被载置到定位于晶片搬入搬出区域的卡盘工作台单元50的卡盘工作台54，并通过卡盘工作台54被吸附保持。
像这样由卡盘工作台54吸附保持晶片后，使卡盘工作台移动机构58工作，使卡盘工作台单元50移动并定位于装置后方的磨削区域。
将卡盘工作台单元50定位于磨削区域之后，将保持在卡盘工作台54上的晶片的中心定位于稍微超出磨轮30的外周圆的位置。
接着，使卡盘工作台54以例如大约100～300rpm(revolutions perminute转数/分)的速度旋转，驱动伺服电动机26使磨轮30以4000～7000rpm的速度旋转，并且正转驱动磨削单元进给机构44的脉冲电动机48，使磨削单元16下降。
然后，如图6所示，将磨轮30的磨石34以预定的载荷按压到卡盘工作台54上的晶片11的背面(被磨削面)，由此，来磨削晶片11的背面。通过像这样地进行预定时间的磨削，晶片11被磨削至预定的厚度。
磨削结束后，驱动卡盘工作台移动机构58，将卡盘工作台54定位于装置近前侧的晶片搬入搬出区域。在卡盘工作台54定位于装置近前侧的晶片搬入搬出区域之后，从清洗液喷射嘴90喷射清洗液，对保持于卡盘工作台54的磨削加工后的晶片11的被磨削面(背面)进行清洗。接着使摄像装置94工作，对晶片的磨削面进行摄像，获取磨削面的图像。
用摄像装置94拍摄到的图像，通过构成擦痕检测构件95的图像处理装置96的二值化处理部98而被二值化。二值化处理部98的输出被输入到擦痕判定部100，来判定有无擦痕。
因为磨削后的磨削面成光滑的镜面，若万一由于某种原因而在磨削面上形成了擦痕，则擦痕会发亮，所以二值化后的图像的擦痕值会成为与背景磨削面的值不同的值。由此，若以预定的阈值将磨削面的反射光二值化，则无擦痕的磨削面为“0”，擦痕为“1”。
当通过擦痕判定部100如方框102所示判定为无擦痕时，执行方框104所示的晶片清洗工序。即，在保持于卡盘工作台54的晶片的吸附保持解除之后，将晶片通过晶片搬出构件84搬送到清洗构件86。
被搬送至清洗构件86的晶片在此被清洗并被旋转干燥。接着，晶片通过晶片搬送构件78被收纳于第二晶片盒76的预定位置。
当通过擦痕判定部100如方框106所示判定为有擦痕的情况下，实施方框108的除擦痕磨削工序。即，驱动卡盘工作台移动机构58，将卡盘工作台54再次定位于磨削区域，用磨轮30实施粒径约为1μm的磨削。
磨削完成后的晶片通过卡盘工作台移动机构58被再次定位于晶片搬入搬出区域，实施方框110的擦痕检测工序。即，用摄像装置94再次对晶片的磨削面进行摄像，将拍摄到的图像用图像处理装置96的二值化处理部98进行二值化，根据该二值化后的值，通过擦痕判定部100判定有无擦痕。然后，在最终判定为无擦痕的情况下，实施方框104的晶片清洗工序。
本发明的晶片磨削方法及磨削装置不限定于以上说明的实施方式。例如，也可以将擦痕检测构件95的摄像装置94与定位于磨削区域的卡盘工作台54相邻地配设，来检测保持于卡盘工作台54的、正在磨削的晶片的磨削面的擦痕。
根据该方法，当在磨削结束的期间检测到了擦痕的情况下，继续进行粒径约为1μm的磨削，在确认无擦痕以后终止磨削。
另外，擦痕检测构件也可以构成为，将红色激光光线倾斜地照射向晶片磨削面，通过光电检测器检测因擦痕而散射的散射光。
Claims (4)
1.一种晶片磨削方法，其使用了磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮，
上述晶片磨削方法的特征在于，
通过擦痕检测构件来检测晶片的磨削面是否有擦痕，
在未检测出擦痕的情况下，将晶片搬送到下一工序，
在检测出擦痕的情况下，继续进行磨削，或者执行除擦痕磨削。
2.一种晶片磨削方法，其使用了磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮；和擦痕检测构件，其检测在晶片磨削面上产生的擦痕，
上述晶片磨削方法的特征在于，
在完成了用磨轮磨削晶片的晶片磨削工序之后，实施用擦痕检测构件检测晶片磨削面是否有擦痕的擦痕检测工序，
在存在擦痕的情况下，实施去除擦痕的除擦痕磨削工序，之后再次实施擦痕检测工序，
当在上述擦痕检测工序中从晶片磨削面未检测出擦痕的情况下，将晶片搬送到下一工序。
3.一种磨削装置，该磨削装置包括：卡盘工作台，其保持晶片；和磨削构件，其具有对保持于该卡盘工作台的晶片进行磨削的磨轮，上述磨削装置的特征在于，
上述磨削装置还具有擦痕检测构件，该擦痕检测构件检测晶片磨削面上产生的擦痕，
上述擦痕检测构件包括：摄像构件，其对晶片磨削面进行摄像，并获取图像信息；二值化处理构件，其对该摄像构件拍摄到的图像进行二值化处理；和擦痕判定构件，其根据来自上述二值化处理构件的信息来判定擦痕。
4.根据权利要求3所述的磨削装置，其特征在于，
上述擦痕检测构件与上述卡盘工作台相邻地配设，并检测保持于该卡盘工作台的磨削过程中的晶片的磨削面上的擦痕。
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