CN105798774B - 被加工物的磨削方法 - Google Patents
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Abstract
被加工物的磨削方法。包括：第1磨削工序，仅利用第2超声波测定器根据在被加工物的正面和背面上的反射波的传播时间差来测定被加工物的实际厚度，并将被加工物的背面磨削至规定的厚度；保护部件厚度计算工序，根据通过利用第1超声波测定器而测定的卡盘台的上表面高度位置和利用该第2超声波测定器测定的被加工物的上表面高度位置之差求出的总厚度与利用该第2超声波测定器而测定的被加工物的实际厚度之差来计算保护部件的厚度；和第2磨削工序，由利用该第2超声波测定器测定的被加工物的上表面高度位置与利用该第1超声波测定器测定的卡盘台的上表面高度位置之差和该保护部件的厚度计算磨削中的被加工物的厚度，将被加工物磨削至目标成品厚度。
Description
技术领域
本发明涉及晶片等的板状被加工物的磨削方法。
背景技术
在正面上形成有多个IC、LSI等的器件的硅晶片(以下，有时简称为晶片)在背面被磨削而变薄为规定的厚度后，通过切削装置而被分割为各个器件芯片，所分割的器件芯片可广泛用于移动电话、个人计算机等的各种电子设备中。
在磨削晶片的背面时，旋转被磨削装置的卡盘台保持的晶片，并且使磨削磨石在旋转的同时接触晶片的被磨削面(背面)，测定晶片的厚度并进行磨削。
作为此时的厚度测定方法，通常的方法是，使接触端子接触旋转中的晶片的被磨削面和卡盘台的框体的上表面(基准面)并测定厚度，在达到规定厚度的时刻结束加工(例如，参照日本特开昭63-256360号公报、日本特开2000-006018号公报、日本特开2001-009716号公报)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开昭63-256360号公报
专利文献2：日本特开2000-006018号公报
专利文献3：日本特开2001-009716号公报
然而，在使接触端子接触并测定厚度的测定方法中，使厚度测定器的接触端子接触晶片的被磨削面以测定厚度，因此会出现在晶片的被磨削面上残留接触端子接触带来的损伤的问题。
此外，在接触测定方法中，利用厚度测定器测定包括晶片的厚度和被贴附于晶片的正面侧的保护部件在内的总厚度，并实施磨削加工，因此在保护部件的厚度存在差异的情况下，这种差异也会显现于所测定的厚度上，存在无法进行高精度的厚度测定的问题。
于是，提出了若干种使用激光束在测定磨削中的晶片的厚度的同时使晶片变薄至规定的厚度的磨削方法。在这种方法中，根据在晶片的上表面反射的反射波与在晶片的下表面反射的反射波之间的到达时间差测定晶片的厚度，然而基于被加工物的种类而言会存在具有特定波长的激光束不透过晶片的问题，而且根据被加工物的种类而言有时无法应用使用激光束的厚度测定方法。
发明内容
本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种被加工物的磨削方法，不会在被加工物的被磨削面上残留厚度测定器的接触端子的损伤，无论被加工物的种类如何且在被加工物的正面侧贴附有保护部件的情况下，能够一边测定被加工物的厚度一边进行磨削。
本发明提供一种被加工物的磨削方法，使用磨削装置对被加工物的背面进行磨削，使被加工物变薄至规定的厚度，其中，该磨削装置具有：卡盘台，其隔着保护部件保持在正面上贴附有该保护部件的被加工物；磨削单元，其对被保持于该卡盘台上的被加工物的背面进行磨削；以及超声波测定单元，其对被加工物的厚度进行测定，该磨削方法的特征在于，该超声波测定单元包括：第1超声波测定器，其与该卡盘台的上表面相对地进行配置，测定该卡盘台的上表面高度位置；以及第2超声波测定器，其与被保持于卡盘台上的被加工物的上表面相对地进行配置，根据接收到如下两种反射波为止的传播时间之差，对被加工物的实际厚度进行测定，其中，一种反射波是振荡出的超声波被被加工物的上表面反射得到，另一种反射波是振荡出的超声波被被加工物的下表面反射得到的，该被加工物的磨削方法包括：第1磨削工序，仅利用该第2超声波测定器来测定被加工物的实际厚度，同时将被加工物的背面磨削至规定的厚度；保护部件厚度计算工序，在该第1磨削工序结束时，根据总厚度与利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的实际厚度之差来计算保护部件的厚度，其中，该总厚度是根据利用该第1超声波测定器测定出的卡盘台的上表面高度位置与利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的上表面高度位置之差而求出的；以及第2磨削工序，在实施了该保护部件厚度计算工序后，根据利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的上表面高度位置与利用该第1超声波测定器测定出的卡盘台的上表面高度位置之差和该保护部件的厚度来计算磨削中的被加工物的厚度，将被加工物磨削至目标成品厚度。
优选在第1超声波测定器与卡盘台之间和第2超声波测定器与被加工物的被磨削面之间注满水的情况下实施第1磨削工序和第2磨削工序。
发明的效果
在本发明的磨削方法中，作为测定被加工物的厚度的手段，使用超声波测定器测定被加工物的被磨削面的上表面高度位置，并将被加工物磨削至目标成品厚度，因此不会在被加工物的被磨削面上残留损伤。
此外，在测定被加工物的实际厚度的同时磨削至规定的厚度，并且在测定卡盘台的上表面高度位置和被加工物的被磨削面的上表面高度位置的同时磨削加工至被加工物的目标成品厚度，因此能够使用较为廉价的超声波测定器将被加工物磨削至目标成品厚度。
进而，在被加工物的正面上贴附有保护部件的情况下，在一边测定被加工物的实际厚度而一边进行的磨削过程中，保护部件会被磨削压力按压，因此可消除保护部件的厚度差异，能够将被加工物精度良好地磨削至目标成品厚度。
附图说明
图1是能够实施本发明的磨削方法的磨削装置的立体图。
图2是硅晶片的正面侧立体图。
图3是在正面贴附有保护带的状态的硅晶片的背面侧立体图。
图4是说明第1和第2磨削工序的立体图。
图5是说明第1磨削工序的局部剖面侧视图。
图6是表示第1磨削工序中的第1和第2超声波测定器的波形图的图。
图7是说明第2磨削工序的局部剖面侧视图。
图8是表示第2磨削工序中的第1和第2超声波测定器的波形图的图。
标号说明
10：磨削组件，11：半导体晶片，23：保护带，24：磨削轮，28：磨削磨石，38：卡盘台，48：超声波测定单元，50：第1超声波测定器，52、56：圆筒部件，54：第2超声波测定器，58：波形检测部，60：厚度计算部。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。参照图1，示出了适于实施本发明的磨削方法的磨削装置2的外观立体图。4是磨削装置2的基座，在基座4的后方直立设置有柱6。在柱6上固定有在上下方向上延伸的一对导轨8。
磨削组件(磨削单元)10以能够在上下方向上移动的方式而沿着该一对导轨8进行了安装。磨削组件10具有主轴外壳12和保持主轴外壳12的支承部14，支承部14被安装于沿着一对导轨8在上下方向上移动的移动基台16上。
磨削组件10包括：以能够旋转的方式收纳于主轴外壳12中的主轴18；对主轴18进行旋转驱动的电动机20；固定于主轴18的前端上的轮安装器22；以及以能够拆装的方式安装于轮安装器22上的磨削轮24。
磨削装置2具有使磨削组件10沿着一对导轨8在上下方向上移动且由滚珠丝杠30和脉冲电动机32构成的磨削组件进给机构34。如果驱动了脉冲电动机32，则滚珠丝杠30会进行旋转，移动基台16在上下方向上移动。
在基座4的上表面形成有凹部4a，在该凹部4a内配设有卡盘台机构36。卡盘台机构36具有卡盘台38，并且通过未图示的移动机构而在晶片拆装位置A与面对磨削组件10的磨削位置B之间在Y轴方向上移动。40、42是齿条。基座4的前方侧配设有供磨削装置2的作业者输入磨削条件等的操作面板44。
参照图2，半导体晶片11由例如厚度为700μm的硅晶片构成，其正面11a上呈格子状形成有多条切割线(分割预定线)13，并在由多条切割线13划分出的各区域上形成有IC、LSI等的器件15。
如上构成的半导体晶片11包括形成有器件15的器件区域17、以及围绕器件区域17的外周剩余区域19。此外，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旋钮21。
在对晶片11的背面11b进行磨削之前，在晶片11的正面11a上通过保护带贴附工序而贴附有保护带23。保护带23通过在聚氯乙烯、聚烯烃等基材的正面上配设糊层而构成。也可以取代保护带23，而将其他的保护部件贴附于晶片11的正面11a上。
应用了本发明的磨削方法的被加工物不限于硅晶片，对于在正面上贴附有保护部件的光器件晶片等其他的板状被加工物也能够应用本发明的磨削方法。
在本发明的磨削方法中，利用被定位于晶片拆装位置A处的卡盘台38吸引保持晶片11的保护带23侧，并使晶片11的背面11b露出。而且，利用未图示的移动机构使卡盘台38在Y轴方向上移动，并将其定位于晶片11面对磨削轮24的图4所示的磨削位置处。
在图4中，在固定于磨削组件10的主轴18的前端上的轮安装器22上通过多个螺钉31而以能够拆装的方式安装有磨削轮24。磨削轮24构成为在轮基台26的自由端部(下端部)呈环状固定安装着多个磨削磨石28。
如图5所示，超声波测定单元48包括测定卡盘台38的框体的上表面38a的高度位置的第1超声波测定器50、以及测定晶片11的厚度的第2超声波测定器54。
第1和第2超声波测定器50、54是振荡出频率为20MHz的超声波的较为廉价的超声波测定器，能够正确测定具有200μm以上厚度的晶片等的板状被加工物的厚度。
优选将第1超声波测定器50与卡盘台38的上表面38a之间的距离和第2超声波测定器54与晶片11的上表面(背面)11b之间的距离设定为2mm～3mm左右。
在第1超声波测定器50的前端部配设有圆筒部件52，在第2超声波测定器54的前端部配设有圆筒部件56。在使用第1超声波测定器50对卡盘台38的上表面38a的高度位置进行测定的过程中，圆筒部件52中被供给纯水，从超声波测定器50振荡出的超声波在纯水中进行传播。
同样地，在使用第2超声波测定器54对晶片11的上表面(背面)11b的高度位置进行测定的过程中，圆筒部件56中被供给纯水，从第2超声波测定器54振荡出的超声波在纯水中传播并到达晶片11。
在第1磨削工序中，如图4所示，使卡盘台38在箭头a所示的方向上以例如300rpm进行旋转，并使磨削轮24在箭头b所示的方向上以例如6000rpm进行旋转，并且驱动磨削组件进给机构34，使磨削轮24的磨削磨石28接触晶片11的背面11b。
而且，使磨削轮24以规定的磨削进给速度在下方按照规定量进行磨削进给。如图5所示，利用非接触式的超声波测定单元48测定晶片11的厚度，同时将晶片11磨削至规定的厚度、即作为第2超声波测定器54的有效测定范围的200μm。
在该第1磨削工序中，仅使用第2超声波测定器54测定晶片11的实际厚度并完成磨削。即，根据接收到从第2超声波测定器54振荡出的超声波被晶片11的上表面(背面)11b反射得到的反射波为止的传播时间与接收到被晶片11的下表面(正面)11a反射得到的反射波为止的传播时间之差来计算晶片11的厚度。
参照图6，示出了第1磨削工序中的超声波测定单元48的波形图。64是第1超声波测定器50的波形图，66示出了被晶片11的上表面反射得到的第2超声波测定器54的反射波的波形，68示出了被晶片11的下表面反射得到的反射波的波形。
晶片11的下表面11a的反射波的到达时间迟于来自晶片11的上表面11b的反射波的到达时间而被第2超声波测定器54接收。第1超声波测定器50的波形64、第2超声波测定器54的上表面的反射波的波形66和下表面的反射波的波形68被连接于超声波测定单元48的波形检测部58检测出。
根据接收到利用波形检测部58检测出的第2超声波测定器54的被晶片11的上表面(背面)11b反射得到的反射波为止的传播时间与接收到被晶片11的下表面(正面)11a反射得到的反射波为止的传播时间之差，利用厚度计算部60计算晶片11的厚度(实际厚度)并完成第1磨削工序。
在第1磨削工序中，还接收到第1超声波测定器50的在卡盘台38的上表面38a的反射波，然而该反射波不会用于晶片11的实际厚度的测定。
在图6的波形图中，箭头70示出接收到在晶片11的上表面的反射波为止的时间与接收到在晶片11的下表面的反射波为止的时间之差，如果设时间差为t，晶片11上的声速为v，则能够利用厚度计算部60计算出晶片11的厚度为vt/2。
如果实施了该第1磨削工序，则保护带23会被磨削压力从上方按压，因此可消除保护带23的厚度的偏差，保护带23成为均匀的厚度。
因此，在第1磨削工序的结束时，根据通过利用第1超声波测定器50测定的卡盘台38的上表面38a的高度位置和利用第2超声波测定器54测定的晶片11的上表面11b的高度位置之差而求出的晶片11+保护带23的总厚度与利用第2超声波测定器54测定的晶片11的实际厚度之差来测定保护带23的厚度。
如果利用厚度计算部60计算出的晶片11的厚度为规定的厚度、在本实施方式中为200μm，则从厚度计算部60对控制单元62发送信号，控制单元62停止磨削组件进给机构34的脉冲电动机32的旋转，从而结束第1磨削工序。
在实施了保护带23的厚度计算工序后，实施将晶片11磨削至目标成品厚度的第2磨削工序。在该第2磨削工序中，如图7所示，根据利用第1超声波测定器50测定的卡盘台38的上表面38a的高度位置与利用第2超声波测定器54测定的晶片11的上表面(背面)11b的高度位置之差和保护带23的厚度，利用厚度计算部60计算晶片11的厚度，从而将晶片11磨削至目标成品厚度、例如50μm。
参照图8，示出了第2磨削工序中的第1超声波测定器50和第2超声波测定器54的波形图。66示出从第2超声波测定器54振荡出的超声波的在晶片11的上表面(背面)11b的反射波，并且示出了随着晶片11的磨削进行，接收到反射波为止的传播时间逐渐变慢。
在本实施方式中，在安装于第1超声波测定器50的前端上的圆筒52和安装于第2超声波测定器54的前端上的圆筒56中注满纯水并实施测定的原因在于，晶片11的磨削是在供给磨削水的同时实施的，因而磨削水中会混入磨削屑，需要在使用供给至圆筒部件52、56中的纯水排除该混入了磨削屑的磨削水的同时实施厚度的测定。
在上述实施方式中，使用振荡出20MHz的超声波的较为廉价的超声波振荡器，以非接触的方式测定晶片11的厚度并通过第1磨削工序和第2磨削工序将晶片11磨削至目标成品厚度，因此不会对被加工物的磨削面带来损伤，进而无论被加工物的种类如何都能够在测定被加工物的实际厚度的同时实施第1磨削工序。
在上述实施方式中，说明了在正面上贴附有保护部件的被加工物的磨削方法，然而本发明的磨削方法不限于此，同样能够应用于正面上未贴附有保护部件的被加工物。
Claims (2)
1.一种被加工物的磨削方法，使用磨削装置对被加工物的背面进行磨削，使被加工物变薄至规定的厚度，其中，该磨削装置具有：卡盘台，其隔着保护部件保持在正面上贴附有该保护部件的被加工物；磨削单元，其对被保持于该卡盘台上的被加工物的背面进行磨削；以及超声波测定单元，其对被加工物的厚度进行测定，
该磨削方法的特征在于，
该超声波测定单元包括：
第1超声波测定器，其与该卡盘台的上表面相对地进行配置，测定该卡盘台的上表面高度位置；以及
第2超声波测定器，其与被保持于卡盘台上的被加工物的上表面相对地进行配置，根据接收到如下两种反射波为止的传播时间之差以及被加工物上的声速，对被加工物的实际厚度进行测定，其中，一种反射波是振荡出的超声波被被加工物的上表面反射得到的，另一种反射波是振荡出的超声波被被加工物的下表面反射得到的，
该被加工物的磨削方法包括：
第1磨削工序，仅利用该第2超声波测定器来测定被加工物的实际厚度，同时将被加工物的背面磨削至规定的厚度；
保护部件厚度计算工序，在该第1磨削工序结束时，根据总厚度与利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的实际厚度之差来计算保护部件的厚度，其中，该总厚度是根据利用该第1超声波测定器测定出的卡盘台的上表面高度位置与利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的上表面高度位置之差而求出的；以及
第2磨削工序，在实施了该保护部件厚度计算工序后，根据利用该第2超声波测定器测定出的被加工物的上表面高度位置与利用该第1超声波测定器测定出的卡盘台的上表面高度位置之差和该保护部件的厚度来计算磨削中的被加工物的厚度，将被加工物磨削至目标成品厚度。
2.根据权利要求1所述的被加工物的磨削方法，其中，
在所述第1超声波测定器与该卡盘台之间和所述第2超声波测定器与被加工物的背面之间注满了水。
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