CN110293456B - 晶片的磨削方法 - Google Patents

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Abstract

提供晶片的磨削方法，能够在不对环状凸部的上表面的高度进行测量的情况下对环状凸部进行磨削，以使环状凸部的高度为规定的所设定的高度。晶片的磨削方法包含如下的工序：中央磨削工序，通过环状磨具(16)对晶片(W)的中央部分进行磨削而形成圆形凹部(W1)，并且在圆形凹部(W1)的外侧形成环状凸部(W2)；高度位置存储工序，对在中央磨削工序结束时高度位置识别单元(26)所识别的磨削单元(10)的高度位置(Gh)进行存储；以及环状凸部磨削工序，将从所存储的高度位置(Gh)起使磨削单元(10)上升了预先在设定部(40)中设定的环状凸部(W2)的高度设定值(b)后的高度位置设为环状凸部(W2)的磨削结束位置(e)，通过环状磨具(16)对环状凸部(W2)的上表面进行磨削。

Description

晶片的磨削方法
技术领域
本发明涉及对晶片进行磨削加工的磨削方法。
背景技术
当实施磨削而使晶片变薄时，存在因晶片的刚性降低而在之后的工序中难以进行晶片的操作的问题，因此例如存在如下的磨削方法：使用以比晶片的直径小的直径呈环状配置有磨削磨具的磨削磨轮对晶片的背面中的晶片的中央进行磨削而形成圆形凹部，并且在外周部分形成环状凸部(增强部)(例如，参照下述专利文献1和2)。
为了将通过上述磨削方法磨削后的晶片的环状凸部去除，例如利用切削装置的保持工作台的保持面对晶片的圆形凹部的底面进行保持，从与底面相反的面侧使切削刀具切入，从而将环状凸部切掉(例如，参照下述的专利文献3)。环状凸部在切掉的过程中需要利用保持工作台进行支承，以使其不落下，作为该保持工作台，使用了具有对圆形凹部的底面进行保持的中央保持部和对环状凸部的端面进行保持的环状保持部的凸形状的保持工作台。
如果未利用保持工作台的环状保持部对环状凸部进行支承，则在将环状凸部切掉时，环状凸部与圆形凹部产生倾斜差，在圆形凹部产生裂纹或使切削刀具异常消耗。为了克服这样的问题，提出了如下的发明：在实施将环状凸部切掉的工序之前，例如使测量仪与环状凸部的上表面抵接，一边进行监视一边对环状凸部的上表面进行磨削以使环状凸部的高度为所设定的高度，根据圆形凹部的厚度来变更环状凸部的高度，从而使环状凸部的凸起量恒定(例如，参照下述的专利文献4)。
专利文献1：日本特开2007-173487号公报
专利文献2：日本特开2015-74042号公报
专利文献3：日本特开2009-141276号公报
专利文献4：日本特开2012-146889号公报
但是，在上述专利文献4所示的发明中，需要与对圆形凹部的上表面进行测量的测量仪分开地具有与环状凸部的上表面接触的测量仪，或者需要具有使对圆形凹部的上表面进行测量的测量仪在水平方向上移动的测量仪移动单元，存在装置结构变得繁杂并且无法精度良好地进行环状凸部的高度调整的问题。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供磨削方法，能够在不对环状凸部的上表面的高度进行测量的情况下对环状凸部进行磨削，以使环状凸部的高度为规定的所设定的高度。
根据本发明，提供晶片的磨削方法，在使用磨削装置磨削出圆形凹部之后，对环状凸部的上表面进行磨削而将该环状凸部的高度调整为在设定部中设定的高度，该磨削装置具有：保持工作台，其在保持面对晶片进行保持；磨削单元，其将磨削磨轮安装成旋转自如，对该保持工作台所保持的晶片的中央部分进行磨削而形成该圆形凹部，并且在该圆形凹部的外侧形成该环状凸部，该磨削磨轮具有多个环状磨具，该多个环状磨具被排列成具有小于晶片的直径的外径；升降移动单元，其使该磨削单元相对于该保持面在垂直方向上升降；高度位置识别单元，其对通过该升降移动单元移动后的该磨削单元的高度位置进行识别；水平移动单元，其使该保持工作台和该磨削单元在保持面方向上相对移动；以及所述设定部，其对该环状凸部的高度设定值进行设定，其中，该晶片的磨削方法具有如下的工序：中央磨削工序，通过该环状磨具对晶片的中央部分进行磨削而形成该圆形凹部，并且在该圆形凹部的外侧形成环状凸部；高度位置存储工序，对在该中央磨削工序结束时该高度位置识别单元所识别的该磨削单元的高度位置进行存储；以及环状凸部磨削工序，将从在该高度位置存储工序中存储的该磨削单元的该高度位置起使该磨削单元上升了预先在该设定部中设定的该环状凸部的该高度设定值后的高度位置设为该环状凸部的磨削结束位置，通过该环状磨具对该环状凸部的上表面进行磨削。
优选上述磨削装置还具有晶片上表面高度测量单元，该晶片上表面高度测量单元对上述保持工作台所保持的晶片的上表面高度进行测量，在开始上述环状凸部磨削工序之前，该晶片的磨削方法实施如下的工序：深度计算工序，根据在实施上述中央磨削工序之前通过该晶片上表面高度测量单元对晶片的上表面进行测量而得的晶片上表面高度与在该中央磨削工序结束时对上述圆形凹部的底面进行测量而得的底面高度之差，计算该圆形凹部的深度值；以及环状凸部磨削开始位置计算工序，将从在上述高度位置存储工序中存储的上述磨削单元的上述高度位置起向上方向上升了在该深度计算工序中计算出的该深度值后的位置计算为在该环状凸部磨削工序中通过该磨削单元开始磨削的位置。
根据本发明，无需使测量仪与环状凸部的上表面接触而对环状凸部的高度进行测量。即，能够在不利用测量仪对环状凸部的高度进行监视的情况下利用环状磨具对环状凸部进行磨削而将环状凸部的高度调整为在设定部中设定的高度设定值的高度。因此，无需在装置中追加机构，能够利用以往的装置进行环状凸部的高度调整。
另外，在构成为在实施上述中央磨削工序之前实施对圆形凹部的深度值进行计算的深度计算工序，在开始上述环状凸部磨削工序之前实施环状凸部磨削开始位置计算工序的情况下，能够高精度地将环状凸部的高度调整为在设定部中设定的高度设定值的高度。
附图说明
图1是示出磨削装置的一例的结构的立体图。
图2是示出晶片上表面高度测量工序和中央磨削工序的剖视图。
图3是示出中央磨削工序后的晶片的状态、并且示出高度位置存储工序、圆形凹部底面高度测量工序以及深度位置计算工序的剖视图。
图4是示出环状凸部磨削开始位置计算工序的剖视图。
图5是示出环状凸部磨削工序的剖视图。
标号说明
1：磨削装置；2：装置基座；3：柱；4：保持工作台；5：多孔板；5a：保持面；6：框体；7：移动基台；8：托架；10：磨削单元；11：主轴；12：主轴壳体；13：电动机；14：保持架；15：磨削磨轮；16：环状磨具；20：升降移动单元；21：滚珠丝杠；22：电动机；23：导轨；24：升降板；25：编码器；26：高度位置识别单元；30：水平移动单元；31：滚珠丝杠；32：电动机；33：导轨；34：移动板；40：设定部；50：晶片上表面高度测量单元；51：测头；52：保持面测量单元；53：测头；60：计算单元；70：控制单元。
具体实施方式
[磨削装置]
图1所示的磨削装置1具有：沿Y轴方向延伸的装置基座2；以及竖立设置于装置基座2的Y轴方向后部侧的柱3。磨削装置1具有：保持工作台4，其在保持面5a上对晶片进行保持；磨削单元10，其将磨削磨轮15安装成旋转自如，对保持工作台4所保持的晶片的中央部分进行磨削而形成圆形凹部，并且在圆形凹部的外侧形成环状凸部，其中，该磨削磨轮15具有环状磨具16，该环状磨具16排列成具有小于晶片的直径的外径；升降移动单元20，其使磨削单元10相对于保持面5a在垂直方向(在图示的例子中为Z轴方向)上升降；高度位置识别单元26，其对利用升降移动单元20移动后的磨削单元10的高度位置进行识别；水平移动单元30，其使保持工作台4和磨削单元10在保持面方向(在图示的例子中为X轴方向)上相对移动；以及设定部40，其对环状凸部的高度设定值进行设定。
磨削单元10在柱3的前方被升降移动单元20支承为能够升降。磨削单元10具有：主轴11，其具有Z轴方向的轴心；主轴壳体12，其围绕主轴11的外周；电动机13，其安装于主轴11的一端；保持架14，其对主轴壳体12进行保持；磨削磨轮15，其安装于主轴11的下端；以及多个环状磨具16，它们呈圆环状排列于磨削磨轮15的下部。环状磨具16的外周缘的直径例如设定成与作为磨削对象的晶片的半径相同的程度。通过电动机13使主轴11旋转，能够使磨削磨轮15按照规定的旋转速度旋转。
升降移动单元20具有：滚珠丝杠21，其沿Z轴方向延伸；电动机22，其与滚珠丝杠21的一端连接；一对导轨23，它们与滚珠丝杠21平行地延伸；以及升降板24，其内部所具有的螺母与滚珠丝杠21螺合，并且其侧部与导轨23滑动接触。在升降板24上固定有保持架14。并且，当电动机22使滚珠丝杠21转动时，能够使磨削单元10与升降板24一起沿着一对导轨23在Z轴方向上升降。
在本实施方式所示的电动机22连接有对电动机22的转速进行检测的编码器25和高度位置识别单元26。在本实施方式所示的高度位置识别单元26中，编码器25对电动机22的转速进行计数而进行测量，根据该测量值，能够对磨削单元10的Z轴方向的高度位置进行识别。高度位置识别单元26不限于上述的结构，例如也可以由位置检测用的线性标尺构成。
水平移动单元30具有：滚珠丝杠31，其沿X轴方向延伸；电动机32，其与滚珠丝杠31的一端连接；一对导轨33，它们与滚珠丝杠31平行地延伸；以及移动板34，其内部所具有的螺母与滚珠丝杠31螺合，并且其侧部与导轨33滑动接触。移动板34与升降移动单元20连接。并且，当电动机32使滚珠丝杠31转动时，能够使磨削单元10与移动板34一起沿着一对导轨33在X轴方向上水平移动，能够使保持工作台4和磨削单元10在X轴方向上相对移动。
保持工作台4具有：多孔板5，其具有对晶片进行吸引保持的保持面5a；以及框体6，其对多孔板5进行收纳。框体6的上表面6a与保持面5a处于同一水平面的高度，成为保持面高度的基准面。保持工作台4的周围被移动基台7覆盖。虽未图示，但在保持工作台4的下方连接有：使保持工作台4旋转的旋转单元；使保持工作台4与移动基台7一起在Y轴方向上移动的移动单元。
设定部40所设定的环状凸部的高度设定值是指通过磨削而形成于晶片的中央部分的圆形凹部的底面与形成于外周部的期望的环状凸部的上表面之间的高度的差量的值。另外，虽未图示，但设定部40例如由触摸面板构成，由操作者进行操作。
磨削装置1具有：晶片上表面高度测量单元50，其对保持工作台4所保持的晶片的上表面高度进行测量；保持面测量单元52，其对保持工作台4的保持面5a的高度进行测量；计算单元60，其与晶片上表面高度测量单元50和保持面测量单元52连接；以及控制单元70，其至少对升降移动单元20进行控制。
晶片上表面高度测量单元50和保持面测量单元52分别与竖立设置于装置基座2的上表面的托架8的端部连接。晶片上表面高度测量单元50具有测头51，该测头51位于保持工作台4的保持面5a侧，与保持面5a所保持的晶片的上表面接触，从而能够将测头51与保持工作台4所保持的晶片的上表面接触时的高度作为晶片的上表面高度进行测量。保持面测量单元52具有测头53，该测头53位于框体6的上表面6a侧，与上表面6a接触。保持面测量单元52能够将测头53与上表面6a接触时的高度作为保持工作台4的保持面5a的高度进行测量。本实施方式所示的晶片上表面高度测量单元50和保持面测量单元52由接触式的测量仪构成，但不限于该结构，例如也可以由非接触式的光学系统的测量器构成晶片上表面高度测量单元50和保持面测量单元52。
计算单元60能够根据在晶片的磨削之前晶片上表面高度测量单元50所测量出的晶片的上表面高度与在晶片的磨削之后晶片上表面高度测量单元50所测量出的圆形凹部的底面的底面高度之差，计算出圆形凹部的深度。另外，计算单元60能够根据晶片上表面高度测量单元50所测量出的测量值与保持面测量单元52所测量出的测量值之差，计算出晶片的厚度。另外，也可以使用非接触式的厚度测量器，该非接触式的厚度测量器照射对于晶片具有透过性的波长的测量光，根据在晶片W的上表面发生反射的反射光与在晶片的下表面发生反射的反射光的光路差，计算出晶片W的厚度。
控制单元70至少具有按照控制程序进行运算处理的CPU和存储器等存储元件。在控制单元70的存储器中保存有计算单元60所计算出的圆形凹部的深度值、高度位置识别单元26所识别出的磨削单元10的高度位置、设定部40所设定的环状凸部的高度设定值等各数据。并且，在控制单元70中，根据从设定部40、计算单元60、高度位置识别单元26发送的数据，能够对由升降移动单元20实现的磨削单元10的Z轴方向的升降移动进行控制。
[晶片的磨削方法]
接着，对晶片的磨削方法进行说明，使用磨削装置1对图2所示的晶片W的中央部分进行磨削而形成圆形凹部，并且在外周部形成环状的环状凸部，然后对环状凸部的上表面进行磨削而对其高度进行调整。晶片W是圆形板状的被加工物的一例，形成有器件的面是正面Wa，在正面Wa上例如粘贴有保护带T。另一方面，处于与正面Wa相反的一侧的背面Wb是被环状磨具16磨削的被磨削面。在开始晶片W的磨削之前，操作者预先在图1所示的设定部40中设定环状凸部的高度设定值。
(1)晶片上表面高度测量工序
如图2所示，将粘贴有保护带T的晶片W的正面Wa侧载置于保持工作台4的保持面5a而使背面Wb侧露出，利用作用有未图示的吸引源的吸引力的保持面5a对晶片W进行吸引保持。接着，晶片上表面高度测量单元50使测头51与晶片W的背面Wb接触，从而对磨削前的晶片上表面高度的高度位置Wh1进行测量，将高度位置Wh1输送至图1所示的计算单元60。
(2)中央磨削工序
将保持工作台4移动至磨削单元10的下方侧。然后，通过水平移动单元30使磨削单元10和保持工作台4在保持面方向(X轴方向)上相对移动，将磨削磨轮15定位于环状磨具16的外周缘160始终通过晶片W的旋转中心Wo的位置。接着，如图3所示，使对晶片W进行吸引保持的保持工作台4例如在箭头A方向上旋转，并且使磨削磨轮15例如在箭头A方向上旋转，同时通过升降移动单元20使磨削单元10向接近晶片W的方向下降，一边利用旋转的环状磨具16对晶片W的背面Wb进行按压一边进行磨削。
晶片W的磨削中，一边使环状磨具16的外周缘160始终通过晶片W的旋转中心Wo，一边进行磨削直至晶片W的中央部分达到期望的厚度为止。即，通过旋转的环状磨具16对晶片W的中央部分进行磨削而去除，从而形成圆形凹部W1，并且在圆形凹部W1的外侧形成环状的环状凸部W2。在实施了中央磨削工序的阶段中，将直接残留于晶片W的圆形凹部W1的外侧的外周部作为环状凸部W2。即，图3的例子中的环状凸部W2的高度与磨削前的晶片W的厚度相同，大于在设定部40中设定的高度设定值。
(3)高度位置存储工序
接着，在结束了中央磨削工序之后，通过高度位置识别单元26对磨削单元10的高度位置Gh进行识别。高度位置Gh是中央磨削工序结束时的环状磨具16与圆形凹部W1的底面接触时的磨削单元10的Z轴方向的高度。在通过高度位置识别单元26对高度位置Gh进行了识别之后，将所识别出的高度位置Gh存储于图1所示的控制单元70的存储器。
(4)圆形凹部底面高度测量工序
另外，在中央磨削工序结束时，利用晶片上表面高度测量单元50对圆形凹部W1的底面高度的高度位置Wh2进行测量，将所测量出的高度位置Wh2输送至计算单元60。例如在实施了上述晶片上表面高度测量工序之后维持测头51与晶片W的背面Wb接触的状态直至中央磨削工序结束时为止，从而能够对圆形凹部W1的高度位置Wh2进行测量。
(5)深度计算工序
图1所示的计算单元60根据在实施上述中央磨削工序之前通过晶片上表面高度测量单元50测量出的高度位置Wh1与在中央磨削工序结束时对圆形凹部W1的底面进行测量而得的高度位置Wh2之差，计算出圆形凹部W1的深度值a，将深度值a存储于图1所示的控制单元70的存储器。另外，在本实施方式中，虽省略了对晶片W的厚度(圆形凹部W1的厚度方向的厚度)进行测量的动作，但实际上在实施中央磨削工序时，通过计算晶片上表面高度测量单元50所测量出的圆形凹部W1的高度位置Wh2与保持面测量单元52所测量出的保持工作台4的保持面5a的高度之差而始终监视着晶片W的厚度。
(6)环状凸部磨削开始位置计算工序
如图4所示，使用在深度计算工序中计算出的圆形凹部W1的深度值a来计算环状凸部W2的磨削开始位置s。具体而言，将从在高度位置存储工序中存储的磨削单元10的高度位置Gh起向上方向上升了在深度计算工序中计算出的深度值a后的位置设为在后述的环状凸部磨削工序中通过磨削单元10开始磨削的磨削开始位置s。即，磨削开始位置s是高度位置Gh加上深度值a后得到的值(Gh+a＝s)，通过图1所示的控制单元70来进行计算。并且，控制单元70对升降移动单元20进行控制，使磨削单元10上升，从而将环状磨具16的磨削面(下表面)定位于磨削开始位置s。深度计算工序和环状凸部磨削开始位置计算工序只要在开始后述的环状凸部磨削工序之前实施即可。
(7)环状凸部磨削工序
在环状凸部磨削工序中，将从在高度位置存储工序中存储的磨削单元10的高度位置Gh起使磨削单元10上升了预先在设定部40中设定的环状凸部W2的高度设定值b后的高度位置设为环状凸部W2的磨削结束位置e。即，磨削结束位置e是高度位置Gh加上高度设定值b后的值(Gh+b＝e)，通过图1所示的控制单元70来进行计算。在计算出了磨削结束位置e之后，控制单元70对升降移动单元20进行控制，从而利用环状磨具16按照磨削量c对环状凸部W2的上表面进行磨削。磨削量c是从磨削开始位置s至磨削结束位置e的晶片W的厚度量，可以通过从深度值a减去高度设定值b而求出(a-b＝c)。磨削量c的计算也通过控制单元70来进行。
如图5所示，一边使磨削磨轮15例如在箭头A方向上旋转，一边通过升降移动单元20使磨削单元10向接近晶片W的方向下降，利用旋转的环状磨具16按照上述磨削量c对环状凸部W2的上表面进行磨削，从而将环状凸部W2的高度调整为高度设定值b的高度。在环状凸部W2的磨削中，未使测量仪等与环状凸部W2的上表面接触而对其高度进行监视，因此不可能产生机械误差等，能够将环状凸部W2的高度调整为距高度设定值b至少±10μm左右以内的范围。
在环状凸部磨削工序完成之后，将晶片W例如搬送至切削装置的保持工作台，利用切削刀具将环状凸部W2切掉。此时，由于能够按照通过环状凸部磨削工序确定了环状凸部的高度后的高度形成，因此例如无需在保持工作台与环状凸部W2之间夹持间隔件等高度调整部件。并且，在利用切削刀具将环状凸部W2切掉时，也不可能在晶片W上产生裂纹、或者切削刀具产生异常磨损。
如上所述，本发明的晶片的磨削方法具有：高度位置存储工序，高度位置识别单元26对中央磨削工序结束时的磨削单元10的高度位置Gh进行识别；以及环状凸部磨削工序，将从高度位置Gh起使磨削单元10上升了预先在设定部40中设定的环状凸部W2的高度设定值b后的高度位置设为环状凸部W2的磨削结束位置e，通过环状磨具16对环状凸部W2的上表面进行磨削，因此例如无需使测量仪与环状凸部W2的上表面接触而对环状凸部W2的高度进行测量。即，能够在未利用测量仪对环状凸部W2的高度进行监视的情况下利用环状磨具16对环状凸部W2进行磨削而将环状凸部W2的高度调整为高度设定值b的高度。因此，根据本发明，无需在所使用的磨削装置1中追加机构，能够容易地进行环状凸部W2的高度调整。
另外，在开始环状凸部磨削工序之前，本发明的晶片的磨削方法实施如下的工序：深度计算工序，根据在实施中央磨削工序之前通过晶片上表面高度测量单元50测量出的高度位置Wh1与在中央磨削工序结束时对圆形凹部W1的底面进行测量而得的高度位置Wh2之差，计算出圆形凹部W1的深度值a；以及环状凸部磨削开始位置计算工序，将从磨削单元10的高度位置Gh起向上方向上升了深度值a的位置计算为磨削开始位置s，因此能够高精度地将环状凸部W2的高度调整为高度设定值b的高度。

Claims (2)

1.一种晶片的磨削方法，在使用磨削装置磨削出圆形凹部之后，对环状凸部的上表面进行磨削而将该环状凸部的高度调整为在设定部中设定的高度，该磨削装置具有：
保持工作台，其在保持面对晶片进行保持；
磨削单元，其将磨削磨轮安装成旋转自如，对该保持工作台所保持的晶片的中央部分进行磨削而形成该圆形凹部，并且在该圆形凹部的外侧形成该环状凸部，该磨削磨轮具有多个环状磨具，该多个环状磨具被排列成具有小于晶片的直径的外径；
升降移动单元，其使该磨削单元相对于该保持面在垂直方向上升降；
高度位置识别单元，其对通过该升降移动单元移动后的该磨削单元的高度位置进行识别；
水平移动单元，其使该保持工作台和该磨削单元在保持面方向上相对移动；以及
所述设定部，其对该环状凸部的高度设定值进行设定，其中，
该晶片的磨削方法具有如下的工序：
中央磨削工序，通过该环状磨具对晶片的中央部分进行磨削而形成该圆形凹部，并且在该圆形凹部的外侧形成环状凸部；
高度位置存储工序，利用高度位置识别单元对该中央磨削工序结束时的该磨削单元的高度位置进行识别，并对该高度位置识别单元所识别的该磨削单元的高度位置进行存储；以及
环状凸部磨削工序，将从在该高度位置存储工序中存储的该磨削单元的该高度位置起使该磨削单元上升了预先在该设定部中设定的该环状凸部的该高度设定值后的高度位置设为该环状凸部的磨削结束位置，通过该环状磨具对该环状凸部的上表面进行磨削。
2.根据权利要求1所述的晶片的磨削方法，其中，
所述磨削装置还具有晶片上表面高度测量单元，该晶片上表面高度测量单元对所述保持工作台所保持的晶片的上表面高度进行测量，
在开始所述环状凸部磨削工序之前，该晶片的磨削方法实施如下的工序：
深度计算工序，根据在实施所述中央磨削工序之前通过该晶片上表面高度测量单元对晶片的上表面进行测量而得的晶片上表面高度与在该中央磨削工序结束时对所述圆形凹部的底面进行测量而得的底面高度之差，计算该圆形凹部的深度值；以及
环状凸部磨削开始位置计算工序，将从在所述高度位置存储工序中存储的所述磨削单元的所述高度位置起向上方向上升了在该深度计算工序中计算出的该深度值后的位置计算为在该环状凸部磨削工序中通过该磨削单元开始磨削的位置。
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