CN105935912B - 磨削装置以及晶片的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

提供磨削磨轮和磨削装置以及晶片的磨削方法，对由难磨削材料形成的晶片或者包含金属的晶片顺畅地进行磨削。磨削磨轮(74)包含如下的部分：磨削磨具(74a)，其是使金刚石磨粒(P1)与作为光催化材料粒的氧化钛粒(P2)混合并借助树脂粘结剂(B1)固定而成的；以及轮基台(74b)，其在自由端部呈环状地配设磨削磨具(74a)。

Description

磨削装置以及晶片的磨削方法
技术领域
本发明涉及对晶片进行磨削的磨削磨轮和具有磨削磨轮的磨削装置以及晶片的磨削方法。
背景技术
对于在正面上通过分割预定线(间隔道)划分而形成有IC、LSI、LED和SAW器件等器件的晶片而言，在借助具有能够使磨削磨轮旋转的磨削装置对晶片背面进行磨削并形成为规定的厚度之后，借助划片装置、激光加工装置等分割装置分割成各个器件，并用于各种电子设备等。
并且，磨削装置包含如下的部分：卡盘工作台，其对晶片进行保持；磨削单元，其以能够旋转的方式安装了呈环状地配设有磨削磨具的磨削磨轮，该磨削磨具对保持于卡盘工作台上的晶片进行磨削；磨削水供给单元，其对磨削区域供给磨削水；以及磨削进给单元，其使磨削单元接近及远离卡盘工作台，该磨削装置能够将晶片高精度地磨削至所期望的厚度(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2001-284303号公报
但是，在晶片由氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)或者镓砷(GaAs)等难磨削材料形成的情况下，存在磨削磨轮的磨削能力降低、生产性降低的问题。并且，在对由金属形成的晶片或者在晶片的背面局部地露出了金属电极的晶片进行磨削的情况下，存在由于金属的延展性而导致磨削变困难的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种磨削磨轮和使用了该磨削磨轮的晶片的磨削方法，该磨削磨轮能够对由难磨削材料形成的晶片或者包含金属的晶片进行顺畅地磨削。
根据本发明的第1方面，提供一种磨削磨轮，该磨削磨轮具有：环状的轮基台，其具有下端部；以及多个磨削磨具，它们固定安装于该轮基台的该下端部的外周，是使磨粒与光催化材料混合并借助粘结剂固定而成的。
优选所述磨粒是金刚石磨粒，所述光催化材料粒是氧化钛(TiO2)粒。
根据本发明的第2方面，提供一种晶片的磨削方法，其特征在于，所述晶片的磨削方法具有如下的工序：晶片保持工序，在卡盘工作台上保持晶片；磨削工序，将使磨粒与光催化材料混合并借助粘结剂固定而成的多个磨削磨具推抵于保持在该卡盘工作台上的晶片上，一边供给磨削水一边使该磨削磨具和该卡盘工作台旋转而对晶片进行磨削；以及光照射工序，在晶片的磨削过程中，对该磨削磨具照射激发光催化材料的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
根据本发明的第3方面，提供一种磨削装置，该磨削装置具有：卡盘工作台，其对晶片进行吸引保持；磨削单元，其具有：主轴；轮安装座，该轮安装座固定于该主轴的下端部；以及磨削磨轮，该磨削磨轮具有环状的基台以及固定安装于该基台的下端部外周的多个磨削磨具，该磨削磨轮以能够装拆的方式装配于该轮安装座；磨削水供给单元，其对所述多个磨削磨具供给磨削水；以及光照射单元，其对该磨削磨轮的该磨削磨具照射激发光催化材料粒的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力。
本发明的磨削磨轮由使磨粒与光催化材料粒混合并通过粘结剂固定而成的多个磨削磨具和在自由端部呈环状地固定安装有磨削磨具的环状的轮基台构成。因此，例如即使在使用本发明的磨削磨轮对由GaN、SiC或者GaAs等难磨削材料形成的晶片进行磨削加工的情况下，对磨削磨具照射紫外线等光以激发光催化材料粒，从而使供给到磨削磨具的磨削水与磨削磨具中的激发后的光催化材料粒接触，由此对供给到磨削磨具的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力，并能够通过其较强的氧化力一边使晶片的磨削面氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够实现晶片的顺畅的磨削。并且，即使在使用本发明的磨削磨轮对由金属形成的晶片或者在晶片的背面局部地露出了金属电极的晶片进行磨削的情况下，也能够通过基于羟基自由基的较强的氧化力一边使金属氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够实现晶片的顺畅的磨削。
优选磨粒为金刚石磨粒，光催化材料粒为氧化钛(TiO2)粒，对磨削磨具照射紫外线以激发氧化钛粒，并使供给到磨削磨具的磨削水与激发后的氧化钛粒接触，由此能够对供给到磨削磨具的磨削水赋予羟基自由基的更强的氧化力。
进而，关于本发明的晶片的加工方法，在使用所述磨削磨轮的晶片的磨削工序中，通过对定位于晶片的待磨削区域的所述磨削磨具供给磨削水并且对所述磨削磨具照射激发光催化材料粒的光，使供给到磨削磨具的磨削水与激发后的光催化材料粒接触而对磨削水赋予基于羟基自由基的较高的氧化力。并且，即使被加工物例如是由GaN或者GaAs等难磨削材料形成的晶片，也能够通过基于羟基自由基的较强的氧化力一边使晶片的磨削面氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够顺畅地磨削晶片。并且，即使被加工物是由金属形成的晶片或者在晶片的背面局部地露出了金属电极的晶片，也能够通过基于羟基自由基的较强的氧化力一边使金属氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够顺畅地磨削晶片。
并且，在本发明的磨削装置中至少包含如下的部分：磨削单元，其具有所述磨削磨轮；磨削水供给单元，其对定位于晶片的待磨削区域的所述磨削磨轮的磨削磨具供给磨削水；光照射单元，其对所述磨削磨轮的磨削磨具照射激发光催化材料粒的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力，因此，能够通过在磨削时对磨削磨具照射激发光催化材料粒的光，使供给到磨削磨具的磨削水与激发后的光催化材料粒接触而对供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力。并且，通过所生成的羟基自由基，即使被加工物例如是由GaN或者GaAs等难磨削材料形成的晶片，也能够通过羟基自由基的较强的氧化力一边使晶片的磨削面氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够顺畅地磨削晶片。并且，即使被加工物是由金属形成的晶片或者在晶片的背面局部地露出了金属电极的晶片，也能够通过基于羟基自由基的较强的氧化力一边使金属氧化而脆弱化一边进行磨削，从而能够顺畅地磨削晶片。
附图说明
图1是磨削磨轮的立体图。
图2是对磨削磨轮所具有的磨削磨具的一部分进行放大的主视图。
图3是磨削装置的立体图。
图4是示出与光照射单元成为一体的磨削磨轮的一例的剖视图。
图5是示出在晶片正面粘合保护带的状态的立体图。
图6是示出在晶片保持工序中将晶片保持于卡盘工作台上的状态的立体图。
图7是示出在磨削工序中磨削磨轮相对于保持在卡盘工作台上的晶片下降时的光照射单元的位置的立体图。
图8是示出在磨削工序中通过磨削磨轮对保持于卡盘工作台上的晶片进行磨削的状态的立体图。
图9是示出在磨削工序中通过磨削磨轮对保持于卡盘工作台上的晶片进行磨削的状态的剖视图。
标号说明
1：磨削装置；10：基座；11：柱；30：卡盘工作台；300：吸附部；300a：保持面；301：框体；31：罩；5：磨削进给单元；50：滚珠丝杠；51：导轨；52：马达；53：升降板；54：保持体；7：磨削单元；70：旋转轴；70a：流路；72：马达；73：安装座；73a：螺钉；74：磨削磨轮；74a：磨削磨具；74b：轮基台；74c：螺孔；8：磨削水供给单元；80：磨削水供给源；81：配管；82：流量调整阀；9：光照射单元；90：光照射口；91：电源；P1：金刚石磨粒；P2：氧化钛粒；B1：树脂粘结剂；W：晶片；Wa：晶片正面；Wb：晶片背面；T：保护带；S：间隔道；D：器件；A：装拆区域；B：磨削区域。
具体实施方式
图1所示的磨削磨轮74由环状的轮基台74b和呈环状地配设于轮基台74b的底面(自由端部)的多个大致长方体形状的磨削磨具74a构成。并且，在轮基台74b的上表面设置有螺孔74c。如图2所示，磨削磨具74a是将金刚石磨粒P1与作为光催化材料粒的氧化钛粒P2混合并通过酚醛树脂的树脂粘结剂B1成型·固定而成。另外，磨削磨具74a的形状也可以为形成一体的环状。
磨削磨轮74的制造方法例如如下所述。首先，相对于作为树脂粘结剂B1的酚醛树脂重量比100，按照重量比30混入粒径10μm左右的金刚石磨粒P1，再按照重量比40混入粒径10μm左右的氧化钛粒P2并搅拌而使其混合。接着，在约160℃的温度下加热该混合物，并按压10～20分钟左右而成型为规定的形状。之后，在180℃到200℃的温度下烧结几小时从而制造出磨削磨具74a。并且，通过将所制造的多个磨削磨具74a呈环状地配设并固定安装于轮基台74b的底面来制造磨削磨轮74。另外，树脂粘结剂B1、金刚石磨粒P1和氧化钛粒P2的重量比能够根据氧化钛P2的种类等适当变更。
图3所示的晶片W例如为由SiC形成的半导体晶片，在晶片W的晶片正面Wa上，如图5所示，在由间隔道S划分的格子状的区域形成有多个器件D。并且，例如晶片W的晶片背面Wb被磨削磨轮74磨削。另外，晶片W的形状和种类无特别的限定，能够根据与磨削磨轮74的关系而适当变更，还包含由GaAS或者GaN等难磨削材料形成的晶片、或由金属形成的晶片或者在晶片的背面局部地露出了金属电极的晶片。
图3所示的磨削装置1至少包含如下的部分：卡盘工作台30，其对晶片进行保持；磨削单元7，其在与旋转轴70的前端连结的安装座73安装有图1所示的磨削磨轮74并对保持于卡盘工作台30上的晶片进行磨削；磨削水供给单元8，其对定位于晶片的待磨削的区域的磨削磨具74a供给磨削水；以及光照射单元9，其对磨削磨轮74的磨削磨具74a照射激发光催化材料粒的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力。并且，磨削装置1的基座10上的前方为相对于卡盘工作台30进行晶片W的装拆的区域即装拆区域A，基座10上的后方为借助磨削单元7进行晶片W的磨削的区域即磨削区域B。
卡盘工作台30的外形例如为圆形状，具有吸附晶片W的吸附部300和支承吸附部300的框体301。吸附部300与未图示的吸引源连通，在吸附部300的露出面即保持面300a上吸引保持晶片W。卡盘工作台30被罩31从周围罩住，并以能够旋转的方式被未图示的旋转单元支承。并且，通过配设于罩31的下方的未图示的Y轴方向进给单元，卡盘工作台30能够在装拆区域A与磨削区域B之间沿Y轴方向往复移动。
柱11直立设置于磨削区域B，在柱11的侧面配设有磨削进给单元5。磨削进给单元5包含如下的部分：滚珠丝杠50，其具有铅直方向(Z轴方向)的轴心；一对导轨51，其与滚珠丝杠50平行配设；马达52，其与滚珠丝杠50的上端连结并使滚珠丝杠50旋转；升降板53，其内部的螺母与滚珠丝杠50螺合且侧部与导轨滑动接触；保持体54，其与升降板53连结并对磨削单元7进行保持，当马达52使滚珠丝杠50旋转时，与之相伴地升降板53被导轨51引导而沿Z轴方向往复移动，保持于保持体54的磨削单元7沿Z轴方向磨削进给。
图3所示的磨削单元(磨削组件)7具有：旋转轴70，其轴向为Z轴方向；马达72，其旋转驱动旋转轴70；安装座73，其与旋转轴70的前端连结；磨削磨轮74，其以能够装拆的方式安装于安装座73的下表面。借助设置于安装座73的孔将螺钉73a与设置于磨削磨轮74的上表面的图1所示的螺孔74c螺合而将磨削磨轮74安装于安装座73。并且，如图3所示，在旋转轴70的轴心形成有使磨削水流通的流路70a，流路70a穿过安装座73并在磨削磨轮74中朝向下方开口，并且流路70a与连接于磨削水供给源80的配管81连通。
图3所示的磨削水供给单元8例如具有：磨削水供给源80，其作为水源；配管81，其与磨削水供给源80连接并与流路70a连通；流量调整阀82，其配设于配管81的任意位置并调整磨削水的流量。
例如如图3所示，磨削装置1所具有的光照射单元9为与磨削磨轮74分离的形状。光照射单元9例如为能够从光照射口90照射出波长为280nm～380nm左右的紫外线的大致圆弧状的紫外线照射灯，该光照射单元9与电源91连接。并且如图9所示，在通过磨削磨轮74来磨削晶片W的磨削工序中，光照射单元9以位于呈环状地配设于轮基台74b的底面(自由端部)的磨削磨具74a的内周侧的方式配设，光照射口90与磨削磨具74a的内周侧相对，并从光照射口90照射激发磨削磨具74a中的氧化钛粒P2的紫外线。另外，根据氧化钛粒P2的种类，光照射单元9并不限定于照射紫外线的紫外线照射灯，例如如果氧化钛粒P2为掺入了因可见光线的照射而显现光催化材料活性的氮的掺氮型氧化钛粒等，则光照射单元9也可以是照射波长为400nm～740nm左右的可见光线的氙灯或荧光灯。并且，光照射单元9的形状并不限定于大致圆弧状，也可以是例如环状，在磨削磨轮74所进行的晶片W的磨削工序中，光照射单元9可以以定位于呈环状地配设于轮基台74b的底面(自由端部)的磨削磨具74a的外周侧的方式配设，优选配设在从光照射口90照射的紫外线不会分散而是相对于磨削磨具74a直接入射的位置。
并且，例如如图4所示，磨削装置1所具有的光照射单元9也可以为与磨削磨轮74呈一体的形状。如图4所示，例如磨削装置1所具有的与磨削磨轮74呈一体的形状的光照射单元9为能够从光照射口90照射波长为280nm～380nm左右的紫外线的环状的紫外线照射灯，该光照射单元9配设于轮基台74b的底面且配设于呈环状地配设的磨削磨具74a的内周侧，光照射口90与磨削磨具74a的内周侧相对并与配设于安装座73上的电源91连接。安装座73具有与形成于旋转轴70的流路70a连通的安装座流路73b，并且，在构成磨削磨轮74的轮基台74b中形成有与安装座流路73b连通并朝向轮基台74b的下部的开口部74d开口的轮流路74c。轮流路74c的开口部74d配设于能够对光照射单元9与磨削磨具74a之间喷出磨削水的位置。
以下，使用图2～3和图5～9对通过磨削装置1来磨削图3所示的晶片W的情况的磨削装置1的动作、具有磨削磨轮74的磨削单元7的动作和晶片W的加工方法进行说明。
(1)晶片保持工序
如图5所示，首先，在晶片正面Wa的整个面上粘合当磨削时保护晶片正面Wa的保护带T。接着，如图6所示，在使粘合有保护带T的晶片W的保护带T侧与卡盘工作台30的保持面300a对置而进行了定位之后，在保持面300a上载置晶片W。并且，通过将未图示的吸引源所产生的吸引力传递到保持面300a，卡盘工作台30在保持面300a上吸引保持晶片W。
(2)磨削工序
在晶片保持工序结束之后开始如下的磨削工序：通过磨削单元7对在晶片保持工序中保持于卡盘工作台30上的晶片W进行磨削。在磨削工序中，首先，通过未图示的Y轴方向进给单元使卡盘工作台30向+Y方向从图3所示的装拆区域A移动至磨削区域B内的磨削单元7的下方。
接着，如图7所示，旋转轴70旋转并使磨削磨轮74以例如转速6000rpm旋转，同时磨削单元7向-Z方向进给，磨削单元7所具有的磨削磨轮74向-Z方向下降。并且，光照射单元9位于在磨削中呈环状地配设于轮基台74b的底面的磨削磨具74a的内周侧，并以光照射口90与磨削磨具74a的内周侧相对的方式定位。并且，如图8所示，通过使高速旋转的磨削磨轮74的磨削磨具74a与晶片W的晶片背面Wb接触，而进行对晶片W的磨削。进而，在磨削中，由于未图示的旋转单元使卡盘工作台30以例如转速300rpm旋转，与之相伴地保持于保持面300a的晶片W也旋转，因此磨削磨具74a进行晶片背面Wb的整个面的磨削加工。并且，在本磨削工序中，如图9所示，在磨削磨具74a与晶片背面Wb接触时，从磨削水供给单元8供给的磨削水通过主轴70中的流路70a、安装座流路73b和轮流路74c从轮流路74c的开口部74d喷出并相对于磨削磨具74a以5L/分钟～10L/分钟的比例供给。
进而，如图9所示，在本磨削工序中，相对于高速旋转的磨削磨轮74的磨削磨具74a，光照射单元9至少在从磨削磨具74a对晶片背面Wb进行磨削之前直到磨削磨具74a从晶片W离开为止照射例如波长为365nm左右的紫外线，从而激发混合于图2所示的磨削磨具74a的氧化钛粒P2。即，对混合于磨削磨具74a的氧化钛粒P2的表面照射紫外线，激发氧化钛粒P2的价电子带的电子使其产生电子和空穴两个载流子。
产生在混合于磨削磨具74a的氧化钛粒P2中的空穴使位于氧化钛粒P2的表面的磨削水中生成氧化力高的羟基自由基。因此，从磨削水供给单元8供给并与磨削磨具74a接触的磨削水至少在晶片背面Wb上被赋予羟基自由基的氧化力。并且，由于由SiC形成的晶片背面Wb被生成的羟基自由基氧化而脆弱化，所以能够容易地利用磨削磨轮74对晶片W进行磨削。并且，由于生成的羟基自由基的存在时间非常短，所以不会产生除磨削水所进行的晶片背面Wb以外的氧化。并且，所喷射的磨削水也对磨削磨具74a与晶片背面Wb的接触部位进行冷却且将晶片背面Wb上产生的磨削屑去除。
另外，本发明并不仅限定于上述的实施方式。即使例如在晶片W为由金属形成的晶片、磨削装置1所具有的光照射单元9为与磨削磨轮74呈一体的形状的情况下，由于能够通过羟基自由基的较强的氧化力一边使金属氧化而脆弱化一边进行磨削，所以能够顺畅地磨削晶片。

Claims (2)

1.一种晶片的磨削方法，其特征在于，该晶片的磨削方法具有如下的工序：
晶片保持工序，在卡盘工作台上保持晶片；
磨削工序，将在粘结剂中使磨粒与光催化材料混入并搅拌而使该粘结剂、该磨粒与该光催化材料混合并借助该粘结剂固定为规定的形状而形成的且呈环状地配设于轮基台的自由端部的多个磨削磨具推抵于保持在该卡盘工作台上的晶片上，一边供给磨削水一边使该磨削磨具和该卡盘工作台旋转而对晶片进行磨削；以及
光照射工序，在晶片的磨削过程中，从该磨削磨具的内周侧对该磨削磨具照射激发光催化材料粒的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力，从而通过羟基自由基的较强的氧化力一边使晶片的磨削面氧化而脆弱化一边进行磨削。
2.一种磨削装置，其中，该磨削装置具有：
卡盘工作台，其对晶片进行吸引保持；
磨削单元，其具有：主轴；轮安装座，该轮安装座固定于该主轴的下端部；以及磨削磨轮，该磨削磨轮具有环状的基台以及呈环状地固定安装于该基台的下端部外周，在粘结剂中使磨粒与光催化材料混入并搅拌而使该粘结剂、该磨粒与该光催化材料混合并借助该粘结剂固定为规定的形状而形成的多个磨削磨具，且该磨削磨轮以能够装拆的方式装配于该轮安装座；
磨削水供给单元，其对所述多个磨削磨具供给磨削水；以及
光照射单元，其从光照射口对该磨削磨轮的该磨削磨具照射激发光催化材料粒的光而对所供给的磨削水赋予基于羟基自由基的氧化力，从而通过羟基自由基的较强的氧化力一边使晶片的磨削面氧化而脆弱化一边进行磨削，
该光照射单元位于该磨削磨具的内周侧，该光照射口与该磨削磨具的内周侧相对。
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