CN105390413A - 磨削装置 - Google Patents

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Abstract

提供磨削装置，当在晶片的中央部分形成凹部的情况下，高效地磨削晶片而提高凹部的厚度精度。磨削装置(1)具有保持晶片(W)的下表面(Wb)的保持构件(4)以及磨削晶片的上表面(Wa)的中央部分的磨削构件(10)，保持构件具有将保持面(6a)形成为平面的卡盘工作台(5)以及使卡盘工作台旋转的卡盘工作台旋转机构(7)，磨削构件具有在轮基台(111)上将磨石(112)配设成环状的磨轮(11)以及以能够旋转的方式安装磨轮的主轴单元(12)，磨轮的磨石的外侧面(113)与凹部(W3)的内侧面相接，磨石的外周的直径(D)为凹部的半径(r)以上直径(R)以下且磨石采用始终经过晶片的中心(O)的结构。

Description

磨削装置
技术领域
本发明涉及对圆板状的晶片进行磨削而将其薄化的磨削装置。
背景技术
对圆板状的晶片进行磨削而将其薄化的磨削装置至少具有：卡盘工作台，其具有保持晶片的保持面；以及磨轮，该磨轮中，在安装在主轴的下端的轮基台上将磨石排列成环状。卡盘工作台的保持面形成为圆锥面。当在该磨削装置中磨削晶片时，以使磨石的轨迹始终经过晶片的中心的方式使磨轮与卡盘工作台旋转而磨削晶片。此时，由于仿形于卡盘工作台的保持面而将晶片保持成圆锥状，因此与其对应地调整卡盘工作台的旋转轴与主轴的旋转轴之间的倾斜关系，以从晶片的中心到外周(边缘)描绘圆弧的方式，使磨石的轨迹中的至少半圆部分与晶片接触来进行磨削。这样，通过使磨石在从晶片的中心朝向外周的方向上与晶片接触，防止对边缘附近施加冲击，防止产生碎裂。
并且，当通过磨削使晶片变薄时，存在如下问题：晶片的刚性降低而在之后的工序中晶片的处理变得困难，因此提出了如下的磨削方法：例如在晶片的背面中的与形成有多个器件的器件区域对应的区域形成凹部，在与器件区域的外周侧的外周剩余区域对应的区域形成环状的凸部。同样在该磨削方法中，使圆锥面的卡盘工作台的旋转轴倾斜，调整卡盘工作台的旋转轴与主轴的旋转轴之间的倾斜关系，使用磨石的轨迹的半圆部分来磨削晶片(例如，参照下述的专利文献1)。
专利文献1：日本特开2008－060470号公报
发明内容
但是，在晶片的中央部分形成凹部而在其外周侧形成环状的凸部的加工中，由于不存在磨石相对于晶片的边缘附近的移出移入，因此不会在边缘附近产生碎裂。因此，在该磨削中也使用磨石的半圆部分来磨削晶片会降低效率。
并且，当使卡盘工作台为圆锥面并使其旋转轴倾斜而调整与主轴的旋转轴之间的倾斜关系来进行磨削时，被磨削区域的厚度容易产生偏差，提高厚度精度很困难。
本发明是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于，当在晶片的中央部分形成凹部而在其外周侧形成环状的凸部的情况下，高效地磨削晶片并且提高凹部的厚度精度。
本发明是一种磨削装置，该磨削装置用于磨削加工，在所述磨削加工中，利用磨石对圆板状的晶片的上表面的中央部分进行磨削而形成圆状的凹部，并且在未被磨削的、该凹部的外周侧形成环状的凸部，所述磨削装置具有：保持构件，其保持晶片的下表面；磨削构件，其对由该保持构件保持的晶片的上表面的中央部分进行磨削；以及磨削进给构件，其对该磨削构件在使其相对于由该保持构件保持的晶片接近及分离的方向上进行磨削进给，该保持构件具有：卡盘工作台，该卡盘工作台的上表面形成为平面，所述上表面是对晶片的下表面进行保持的保持面；以及卡盘工作台旋转机构，该卡盘工作台旋转机构使该卡盘工作台以该卡盘工作台的中心为轴进行旋转，该磨削构件具有：磨轮，该磨轮中，在轮基台上将磨石配设成环状；以及主轴单元，该主轴单元使该磨轮旋转，该磨石的外周的直径是该凹部的半径以上且是该凹部的直径以下，使该主轴单元的旋转轴与该卡盘工作台的旋转轴平行，该磨石的外侧面与该凹部的内侧面相接，该磨石经过晶片的中心而对晶片的中央部分进行磨削。
本发明的磨削装置中，由于磨石的外周的直径为晶片的凹部的半径以上且为凹部的直径以下，并使主轴单元的旋转轴与卡盘工作台的旋转轴平行，磨石的外侧面与凹部的内侧面接触，磨石以经过晶片的中心的方式磨削晶片的中央部分，由此，能够使磨石的整个面与晶片的上表面接触而高效地进行磨削，能够提高磨削后的晶片的凹部的厚度精度。
附图说明
图1是示出磨削装置的结构的立体图。
图2是示出保持构件和磨削构件的结构的剖视图。
图3是示出通过磨石对晶片实施磨削的状态的仰视图。
图4是示出在晶片的中央部分形成了多个圆弧状的磨削痕的状态的俯视图。
图5是用于示出通过磨石在晶片的中央部分形成了凹部的状态、并且说明该凹部与磨石之间的大小关系的立体图。
图6是示出磨削构件的另一例的剖视图。
图7是示出通过构成磨削构件的另一例的磨石对晶片实施磨削的状态的仰视图。
标号说明
1：磨削装置；2：装置基座；2a：上表面；3：柱；4：保持构件；5：卡盘工作台；6：保持部；6a：保持面；7：卡盘工作台旋转机构；8：卡盘工作台旋转轴；10：磨削构件；11：磨轮；110：轮座；111：轮基台；112：磨石；113：外周部；12：主轴单元；120：主轴；121：主轴外壳；122：电机；123：主轴旋转轴；13：磨削进给构件；130：滚珠丝杠；131：电机；132：导轨；133：升降部；14：磨削痕；W：晶片；Wa：上表面；Wb：下表面；W1：器件区域；W2：外周剩余区域；W3：凹部；W4：凸部。
具体实施方式
图1所示的磨削装置1具有在Y轴方向上延伸的装置基座2，在装置基座2的上表面2a上具有保持晶片的下表面的保持构件4。
保持构件4具有：对晶片的下表面进行吸引保持的卡盘工作台5；以及卡盘工作台旋转机构7，其具有使卡盘工作台5以通过卡盘工作台5的中心的卡盘工作台旋转轴8为轴而旋转的电机。保持构件4能够在Y轴方向上移动。
如图2所示，卡盘工作台5具有由多孔部件形成的保持部6，保持部6的上表面是形成为平面的保持面6a。未图示的吸引源与保持部6连接。在这样构成的卡盘工作台5中，通过利用保持面6a作用吸引源的吸引力，能够利用保持面6a平坦地吸引保持晶片的下表面。
在图1所示的装置基座2的Y轴方向后部侧的上表面2a上竖立设置有在Z轴方向上延伸的柱3。在柱3的侧部具有：磨削构件10，其对由保持构件4保持的晶片的上表面的中央部分进行磨削；以及磨削进给构件13，其在相对于由保持构件4保持的晶片接近和分离的方向(Z轴方向)上对磨削构件10进行磨削进给。
磨削构件10具有对晶片实施磨削的磨轮11和使磨轮11旋转的主轴单元12。主轴单元12具有：具有Z轴方向的轴心的主轴120(参照图2)、围绕并支承主轴120的外周的主轴外壳121、以及与主轴120的一端连接的电机122，电机122能够使磨轮11以中心轴123为中心并以规定的旋转速度旋转。
磨削进给构件13具有：滚珠丝杠130，其在Z轴方向上延伸；电机131，其与滚珠丝杠130的一端连接；一对导轨132，它们与滚珠丝杠130平行地延伸；升降部133，其内部所具有的螺母与滚珠丝杠130螺合，并且该升降部133的侧部与导轨132滑动接触。电机131使滚珠丝杠130转动，由此能够使磨削构件10沿着一对导轨132与升降部133一同在Z轴方向上升降。
如图2所示，磨轮11由在主轴120的下端经由轮座110而安装的轮基台111和在轮基台111的下部配设成环状的多个磨石112构成。作为磨石112的下表面的磨削面112a是与晶片的被磨削面接触的面，具有规定的宽度112b。磨石112的旋转轨迹的最外周的直径至少为晶片的直径以下。能够与要磨削的晶片的尺寸对应地使磨石112的旋转轨迹的最外周的直径的尺寸变更，在以下说明的磨削装置1的动作中具体地进行说明。
图2和图3所示的晶片W是圆板状的被加工物的一例，并没有特别限定材质等。晶片W的上表面Wa是被实施磨削的被磨削面，上表面Wa的相反侧的面是被卡盘工作台5保持的下表面Wb。该下表面Wb中的、在被格子状的分割预定线划分出的各区域中形成有器件而构成的中央部分是器件区域W1，围绕器件区域W1的环状的外周部分是外周剩余区域W2。
在对这样构成的晶片W进行磨削时，如图2所示，在晶片W的下表面Wb上贴附了例如保护带(未图示)之后将晶片W的下表面Wb侧载置在卡盘工作台5上，并且使上表面Wa朝上露出。接着未图示的吸引源进行动作，利用卡盘工作台5的保持面6a平坦地吸引保持晶片W。然后，通过卡盘工作台旋转机构7使卡盘工作台5以卡盘工作台旋转轴8为轴在例如箭头A方向上旋转，同时图1所示的移动基台9在例如Y轴方向上移动，使卡盘工作台5移动至磨削构件10的下方。
如图2所示，主轴单元12使主轴120以主轴旋转轴123为轴旋转，使磨轮11在例如箭头A方向上旋转，同时图1所示的磨削进给构件13进行动作，使磨轮11向接近晶片W的上表面Wa的方向下降而使其与晶片W的上表面Wa的中央部分接触，并进行期望的磨削。
具体而言，如图3所示，在晶片W的上表面Wa中的与器件区域W1对应的区域中利用磨石112的磨削面(下表面)的整个面一边按压一边磨削而形成圆状的凹部。此时，从晶片W的中心O朝向边缘进行旋转的磨石112的外周部113与器件区域W1和外周剩余区域W2之间的边界部分或者其稍稍内周侧接触，并且磨石112的磨削面112a始终经过中心O。磨削面112a的宽度112b是磨石的外半径与内半径之间的差。这样，进行磨削直到如图4所示、在与器件区域W1对应的区域的整个区域形成圆弧状的磨削痕14。
这里，一边参照图5一边对磨削晶片W的中央部分的磨轮11的尺寸进行说明。磨轮11是如下结构：磨石112的外侧面113与要形成在晶片W的中央部分的凹部W3的内周面抵接，磨石112的旋转轨迹的最外周的直径D具有凹部W3的半径r以上且凹部W3的直径R以下的大小，磨石112的磨削面112a始终经过晶片W的中心O。例如，在设要形成在晶片W的中央部分的凹部W3的直径R为200mm(半径r＝100mm)时，作为使用的磨石112，将其直径D设为100mm以上200mm以下。并且，例如将磨石112的宽度112b设为100mm以下。
在使用这样构成的磨轮11来磨削晶片W时，使主轴的旋转轴123与卡盘工作台旋转轴8平行，使晶片W和磨石112在同一方向上旋转，并且以使磨石112的外周部113始终经过晶片W的中心O的方式以规定的时间进行磨削。这样如图4所示，在晶片W的与器件区域W1对应的区域的整个区域形成磨削痕14，如图5所示，在晶片W的中央部分形成凹部W3，并且在该凹部W3的外周侧形成环状的凸部W4。
在晶片W的磨削中，由于以使磨石112的磨削面的整个面与晶片W的上表面Wa接触的方式进行磨削，与像以往那样仅使轨迹的半圆部分进行接触的情况相比，由于磨石的与晶片接触的面积较大，因此能够高效地进行磨削。并且，当使磨石112的磨削面的整个面与晶片W的上表面Wa接触，一边向磨石112供给磨削水一边磨削晶片W时，由于能够使磨削屑呈放射状飞散到晶片W的外周侧，因此能够使磨削屑与磨削液一同飞散到外周侧，能够防止磨削屑滞留在晶片W的上表面Wa上。
另外，也可以在磨削构件10、卡盘工作台5中具有对各自的旋转轴的倾斜进行调整的倾斜调整构件。
也可以使用图6和图7所示的磨石114来代替图1～图3和图5所示的磨石112。图6和图7所示的各个磨石114形成为大致扇形(将扇的尖端的锐角部分切口成小圆状的形状)，在相邻的磨石114之间形成有间隙。对于所有的磨石114而言，半径及磨削面114a的面积相同，其外周被配置为整体上呈以主轴旋转轴123为中心的圆状。这样构成的磨石114与所述磨石112相比，与晶片W的接触面积较大，能够高效地进行磨削。并且，由于在相邻的磨石114之间呈放射状地形成有间隙，因此虽然与晶片W的接触面积较大，但能够使磨削水呈放射状地飞散而有效地排出，能够防止磨削屑滞留在晶片W的上表面Wa上。
如上所述，本发明的磨削装置1是如下结构：对晶片W的下表面Wb进行保持的保持构件4具有卡盘工作台5，该卡盘工作台5的作为对晶片W的下表面Wb进行保持的保持面6a的上表面形成为平面，磨削构件10的磨轮11的配置成环状的磨石112的外侧面113与形成在晶片W上的凹部W3的内周面相接，磨石112的直径D为凹部W3的半径r以上直径R以下，外周部113始终经过晶片W的中心O，由于采用上述结构，因此在对晶片W进行磨削时，在卡盘工作台5的保持面6a上平坦地保持晶片W，并且使卡盘工作台旋转轴8与主轴旋转轴123之间的倾斜关系为平行，使磨石112的磨削面的整个面与晶片W的上表面Wa中的对应于器件区域W1的区域接触，能够高效地进行磨削，能够提高晶片W的厚度精度。

Claims (1)

1.一种磨削装置，该磨削装置用于磨削加工，在所述磨削加工中，利用磨石对圆板状的晶片的上表面的中央部分进行磨削而形成圆状的凹部，并且在未被磨削的、该凹部的外周侧形成环状的凸部，其特征在于，
所述磨削装置具有：
保持构件，其保持晶片的下表面；
磨削构件，其对由该保持构件保持的晶片的上表面的中央部分进行磨削；以及
磨削进给构件，其对该磨削构件在使其相对于由该保持构件保持的晶片接近及分离的方向上进行磨削进给，
该保持构件具有：卡盘工作台，该卡盘工作台的上表面形成为平面，所述上表面是对晶片的下表面进行保持的保持面；以及卡盘工作台旋转机构，该卡盘工作台旋转机构使该卡盘工作台以该卡盘工作台的中心为轴进行旋转，
该磨削构件具有：磨轮，该磨轮中，在轮基台上将磨石配设成环状；以及主轴单元，该主轴单元使该磨轮旋转，
该磨石的外周的直径是该凹部的半径以上且是该凹部的直径以下，
使该主轴单元的旋转轴与该卡盘工作台的旋转轴平行，
该磨石的外侧面与该凹部的内侧面相接，该磨石经过晶片的中心而对晶片的中央部分进行磨削。
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