CN111295267A - 用于单面抛光装置的晶片贴附装置及单面抛光装置上的晶片贴附方法 - Google Patents

用于单面抛光装置的晶片贴附装置及单面抛光装置上的晶片贴附方法 Download PDF

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Abstract

一种用于单面抛光装置的晶片贴附装置（2），其通过水的表面张力将晶片（W）贴附在单面抛光装置（1）上，所述用于单面抛光装置的晶片贴附装置（2）具备：临时托台（21），与晶片（W）的外周缘抵接而支承晶片（W）；以及水喷出槽（22），设置在临时托台（21）上并向晶片（W）喷出水。

Description

用于单面抛光装置的晶片贴附装置及单面抛光装置上的晶片 贴附方法
技术领域
本发明涉及一种用于单面抛光装置的晶片贴附装置及单面抛光装置上的晶片贴附方法。
背景技术
以往，作为单面抛光装置上的晶片贴附方法，已知有使用吸附带的方法及利用真空吸附的方法（例如，参考专利文献1、专利文献2）。
在专利文献1中公开一种如下技术：具备通过水的表面张力而保持晶片的抛光头，并在抛光头形成孔部，利用真空吸引将晶片贴附在抛光头的保持面。
并且，在专利文献2中公开一种如下技术：将双面粘合片贴附在抛光头的底面，通过水的表面张力及吸附片的粘合性使基板与吸附片密合并保持。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2007-103707号公报
专利文献2:日本特开2008-80443号公报。
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，在所述专利文献1所记载的技术中，必须在抛光头打孔，有包含重金属的流体从该孔逆流而污染晶片的问题。并且，还有杂质进出的可能性。
并且，在所述专利文献2所记载的技术中，必须使用夹具等将晶片按压在抛光头的底面，在进行按压时，有时在晶片表面残留接触痕迹或因衬垫上的杂质等而损伤晶片表面。
在该情况下，虽然能够考虑通过其后的抛光处理去除接触痕迹及伤痕，但存在在抛光容限小的情况下，无法去除接触痕迹及伤痕的问题。
本发明的目的在于提供一种不会对晶片表面带来接触痕迹及伤痕且表面质量不会恶化的用于单面抛光装置的晶片贴附装置及单面抛光装置上的晶片贴附方法。
用于解决技术问题的方案
本发明的用于单面抛光装置的晶片贴附装置是通过水的表面张力将晶片贴附在单面抛光装置上的用于单面抛光装置的晶片贴附装置，其特征在于，具备：临时托台，与所述晶片的外周缘抵接而支承所述晶片；以及水喷出槽，设置在所述临时托台上，并向所述晶片喷出水。
根据本发明，使临时托台在支承晶片的状态下靠近单面抛光装置的晶片贴附表面，并从水喷出槽喷出水，由此能够将晶片贴附在贴附表面。在将晶片贴附在贴附表面上时，由于能够利用水压进行贴附，因此在晶片上不产生贴附时的接触痕迹及贴附时的伤痕，而晶片的表面质量不会恶化。
在本发明中，所述水喷出槽优选具备：凹部，位于被所述临时托台支承的晶片的中央下方；以及喷出部，形成于所述凹部的底部，并向被所述临时托台支承的晶片的中央喷出水。
根据本发明，由于喷出部向凹部的中央喷出水而使得以整个凹部的水压按住晶片，因此能够使将晶片按压在单面抛光装置的贴附表面的力在晶片的中央部以面起作用。在单面抛光装置的贴附表面，由于能够从起作用的水压小的晶片的外周排出被供给至贴附表面与晶片之间的水，因此能够可靠地将晶片贴附在单面抛光装置的贴附表面上。
在本发明中，优选具备：第1升降装置，使所述临时托台靠近或远离所述单面抛光装置的贴附表面；以及第2升降装置，使所述水喷出槽靠近或远离被所述临时托台支承的晶片。
根据本发明，能够利用第1升降装置使临时托台靠近单面抛光装置的贴附表面，并且能够维持在贴附表面与晶片之间具有规定的间隙的状态。然后，利用第2升降装置，一边向凹部喷出水一边使水喷出槽以所期望的状态靠近晶片，由此能够将晶片贴附在单面抛光装置的贴附表面上。
本发明的单面抛光装置上的晶片贴附方法是通过水的表面张力将晶片贴附在单面抛光装置上的单面抛光装置上的晶片贴附方法，其特征在于，实施以下工序：使临时托台支承所述晶片的外周缘的工序；使所述临时托台以与所述晶片之间具有规定的间隙的方式靠近所述单面抛光装置的贴附表面的工序；以及一边从所述晶片的中央下方喷出水一边将所述晶片按压在所述单面抛光装置的贴附表面的工序。
通过本发明，也能够享受与上述的作用及效果相同的作用及效果。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的用于单面抛光装置的晶片贴附装置的结构的剖视图。
图2是表示所述实施方式中的晶片贴附装置的结构的俯视图。
图3是表示所述实施方式中的晶片的定位装置的结构的侧视图。
图4是表示所述实施方式中的晶片的定位装置的结构的俯视图。
图5是表示所述实施方式中的抛光装置上的晶片贴附方法的流程图。
图6是用于说明所述实施方式中的作用的剖视图。
图7是用于说明所述实施方式中的作用的剖视图。
具体实施方式
图1中示出本发明的实施方式所涉及的单面抛光装置1及晶片贴附装置2。
[1]单面抛光装置1的结构
单面抛光装置1具备：头旋转轴11、抛光头12、背衬13、保持器14及未图示的底盘。
关于头旋转轴11，虽然省略了图示，但其由轴状部件构成，并且与马达等旋转驱动源的旋转轴连接，从而使抛光头12旋转。
抛光头12设置在头旋转轴11的下端，并且由将头旋转轴11的旋转中心作为中心的圆形的厚壁的板状体构成。该抛光头12通过水的表面张力保持晶片W。
背衬13设置在抛光头12的底面，并且是直径与抛光头12的直径相同的圆形板状体。该背衬13由多孔树脂材料构成，形成为能够包含水。
保持器14由设置在背衬13的底面的环状部件形成，并且以晶片W不脱离背衬13与抛光垫的间隙的方式进行保持。并且，保持器14的环内周直径形成为稍微大于晶片W的外周直径，还能够防止在将晶片W按压在抛光垫而进行抛光时，以保持器14的部分按压抛光垫而发生由晶片W的下沉引起的抛光时的晶片W的边缘变形。
底盘被支承为旋转自如，向与抛光头12的旋转方向相同的方向或相反的方向旋转。在底盘上贴附有抛光垫，以规定的力按压晶片W的底面，由此进行晶片W的抛光。
[2]晶片贴附装置2的结构
晶片贴附装置2是将晶片W贴附在单面抛光装置1的抛光头12的底面的装置，如图1及图2所示，其具备设置在基台2A上的临时托台21、水喷出槽22、第1升降装置23及第2升降装置24。
临时托台21具备板状部21A、从板状部21A的外周缘立起的立起部21B。
板状部21A由规定厚度的圆形板状体构成。在圆形板状体的径向中间，围绕圆形板状体的中心在多个部位（在本实施方式中为4个部位）设置有鼓风211。鼓风211具有在贴附晶片W之前将贴附表面的多余的水分喷吹去除的作用。
在板状部21A的外周设置有多根立起部21B（在本实施方式中，在晶片W的圆周上均匀地设置有4根）。立起部21B被多个螺栓212固定在板状部21A的外周端面。另外，虽然省略了图示，但在立起部21B的内周面的中间部分中，在立起部21B的环周边上的多个部位设置有喷头，从喷头向抛光头12的背衬13喷出水，由此对背衬13进行保水。
并且，在立起部21B的上端设置有临时托部213。
临时托部213的上表面被设为朝向内侧且朝向下方倾斜的锥形面。在接受晶片W时，临时托部213的锥形面与晶片W的外周缘的R倒角部抵接，从而支承晶片W的外周缘。
水喷出槽22是向晶片W喷出水的圆柱状部件，包括凹部22A及喷出部22B。另外，水喷出槽22的外周直径只要小于晶片W的外形即可。
凹部22A被形成为直径小于水喷出槽22的外周的圆形状，凹部22A的中心被设为与水喷出槽22的圆形中心相同，具有漏斗状或球面状的倾斜面，在临时托台21支承晶片W时，位于晶片W的中央下方。
喷出部22B具备形成于凹部22A的底部的多个部位的孔221，由此从这些孔221向晶片W与凹部22A的空间喷出水。孔221与形成于水喷出槽22内部的十字状的配管222连通（参考图2），从与水喷出槽22的外周连接的水供给管223向配管222供给水。
第1升降装置23是使临时托台21上下升降的装置，具备升降装置主体23A及盖部23B。
升降装置主体23A是使临时托台21上下升降的主体部分，具备轴承部231及轴部232。
轴承部231由球形花键轴承构成，并且被固定在基台2A上。
轴部232由外周面形成有花键槽的轴状部件构成，并且被插入轴承部231内。轴部232的上端被安装在临时托台21的底面中心。轴部232的下端与被设置在第1升降装置23下方的气缸2B连接。
若气缸2B伸缩，则轴部232上下升降，伴随于此，临时托台21也上下升降。
盖部23B由包围升降装置主体23A的筒状体构成，防止升降装置主体23A被贴附晶片W时所使用的水淋湿。盖部23B具备固定筒部233及运转筒部234。
固定筒部233由圆形状的筒状体构成，被设置为包围轴承部231，下端被固定在基台2A。
运转筒部234由直径小于固定筒部233的直径的圆筒状体构成，下部被容纳在固定筒部233的内部。运转筒部234伴随着轴部232的上下动作而上下升降，防止轴部232暴露于外部。
第2升降装置24是使水喷出槽22上下升降的装置，具备升降装置主体24A及盖部24B。
升降装置主体24A是使水喷出槽22升降的主体部分，具备缸体241及升降部242。
缸体241被设置在临时托台21的板状部21A的中央，并被螺栓等固定在板状部21A。
升降部242的上端被安装在水喷出槽22的底面。升降部242中，从未图示的空气供给源将空气供给至缸体241，升降部242的上部在上下方向进行伸缩，伴随着升降部242的伸缩，水喷出槽22上下升降。
盖部24B由包围升降装置主体24A的筒状体构成，防止升降装置主体24A被贴附晶片W时所使用的水淋湿。盖部24B具备固定筒部243及运转筒部244。
固定筒部243由包围升降装置主体24A的圆筒状体构成，下端被固定在临时托台21的板状部21A。
运转筒部244由直径小于固定筒部243的直径的圆筒状体构成，下部被容纳在固定筒部243的内部。运转筒部244伴随着升降部242的伸缩而上下升降，防止缸体241暴露于外部。
[3]晶片W的定位装置3的结构
图3及图4中示出晶片W的定位装置3。定位装置3是使晶片W在水平方向移动并定位晶片W的水平方向位置的装置。定位装置3具备：驱动部3A、一对支承部3B及一对臂部3C。并且，定位装置3被设置为能够通过未图示的气缸升降。
驱动部3A由气缸等致动器构成，通过使致动器伸缩，设置在两端的把持部31在水平方向进行伸缩。
在各把持部31上设置有支承部3B。
支承部3B由上下延伸的四方形柱状部件构成。在各支承部3B的下端设置有臂部3C。
臂部3C被设置在支承部3B的下端，如图4所示，由俯视观察时为圆弧状的板状体构成，并且把持晶片W的端面。臂部3C具备固定臂部33及运转臂部34。
固定臂部33是被设置在支承部3B下端的1/4圆弧状的板状体。在固定臂部33的末端设置有安装部件35。
运转臂部34由被安装在固定臂部33下部的1/4圆弧状的板状体构成。关于运转臂部34，相对于固定臂部33通过安装部件35安装了圆弧的中心，能够朝向运转臂部34的圆弧中心移动。
在运转臂部34的圆弧内周面上设置有硅等挠性的缓冲垫36。缓冲垫36与晶片W的侧面抵接，并通过彼此相对置的4个缓冲垫36把持晶片W。
[4]实施方式的作用及效果
接着，根据图5所示的流程图对前述晶片贴附装置2的作用进行说明。
首先，以抛光头12的旋转中心成为晶片贴附装置2的临时托台21的中心上方的方式，移动单面抛光装置1的抛光头12（工序S1）。
虽然省略了图示，但使用机械手，将晶片W设置在临时托台21上（工序S2）。
通过晶片W的定位装置3，使相对置的运转臂部34互相靠近而将晶片W定心于临时托台21的中心上（工序S3）。
接着，通过第1升降装置23的升降装置主体23A，使临时托台21上升，使晶片W靠近抛光头12的设置有背衬13的底面（工序S4）。
使临时托台21上升后，从水喷出槽22的喷出部22B的4个部位的孔221喷出水（工序S5）。如图6所示，进一步通过第2升降装置24的升降装置主体23A使水喷出槽22上升（工序S6）。
如图7所示，晶片W因水的喷出压力（凹部22A的内压），从底面中央被按压在抛光头12的背衬13的表面，从而被贴附在抛光头12的底面（工序S7）。
在此，当临时托台21上升时，晶片W与水喷出槽22的距离D1被设为100μm～150μm，但若尽可能使距离靠近则因从水喷出槽22喷出的水所产生的按压力变大，因此优选尽可能使距离靠近。
本实施方式中，取这种距离D1的原因在于防止以下情况发生：因晶片W的厚度偏差、背衬13的厚度偏差、晶片W对于背衬13的下沉量、第1升降装置23的升降量精确度、水喷出槽22的上表面的表面精确度偏差等而晶片W干涉抛光头12。
在此，能够以如下方式计算出将晶片W按压在抛光头12的底面的水的喷出压力目标值。
在将传递至晶片W的力的目标值设为F（N）的情况下，若将水喷出槽22的凹部22A的内径设为r（m），则喷出压力P（Pa）能够通过以下的式（1）求出。
P=F/π（r/2）2 （1）
若设为目标值F=9.8N、内径r=0.08m，则喷出压力P成为P=9.8/π/0.042≈1.95kPa。
另一方面，若将晶片W的直径设为R（cm）、厚度设为t（cm）、硅的密度设为ρ（g/cm3），则能够通过下述式（2）求出晶片W的质量M（g）。
M=π×（R/2）2×t×ρ （2）
在直径300mm、厚度780μm的晶片W的情况下，由于硅的密度为2.3（g/cm3），因此晶片W的重量成为M=π×152×0.078×2.3=126.8（g）。
关于通过凹部22A的内径为r=0.08m的水喷出槽22使126.8g的晶片W上升的喷出压力P1，由式（1）成为P1=0.1268/9.8/π/0.042≈0.25kPa。
同样地，通过凹部22A的内径为r=0.2m的水喷出槽22使126.8g的晶片W上升的喷出压力P2，由式（1）成为P2=0.1268/9.8/π/0.12≈0.041kPa。该计算值是为了贴附晶片W最低限度需要的喷出压力，实际上为了使晶片W上升，需要该值以上的力。
根据这种本实施方式，有如下效果。
使临时托台21支承晶片W的状态下靠近单面抛光装置1的晶片W的贴附表面，从水喷出槽22喷出水，由此能够将晶片W贴附在贴附表面。在将晶片W贴附在贴附表面上时，能够利用水压进行贴附，因此晶片W上不会产生贴附时的接触痕迹及贴附时的伤痕，晶片W的表面质量不会恶化。
由于喷出部22B向凹部22A的中央喷出水而以整个凹部22A按压晶片W，因此能够使将晶片W按压在单面抛光装置1的贴附表面的力在晶片W的中央部以面起作用。在单面抛光装置1的贴附表面，由于能够从起作用的水压小的晶片W的外周排出被供给至贴附表面与晶片W之间的水，因此能够可靠地将晶片W贴附在单面抛光装置1的贴附表面上。
能够利用第1升降装置23使临时托台21靠近单面抛光装置1的贴附表面，并且能够维持在贴附表面与晶片W之间具有规定的间隙的状态。然后，利用第2升降装置24，一边喷出水一边使水喷出槽22以所期望的状态靠近晶片W，由此能够将晶片W贴附在单面抛光装置1的贴附表面上。
附图标记说明
1-单面抛光装置，2-晶片贴附装置，2A-基台，2B-气缸，3-定位装置，3A-驱动部，3B-支承部，3C-臂部，11-头旋转轴，12-抛光头，13-背衬，14-保持器，21-临时托台，21A-板状部，21B-立起部，22-水喷出槽，22A-凹部，22B-喷出部，23-第1升降装置，23A-升降装置主体，23B-盖部，24-第2升降装置，24A-升降装置主体，24B-盖部，31-把持部，33-固定臂部，34-运转臂部，35-安装部件，36-缓冲垫，211-鼓风，212-螺栓，213-临时托部，221-孔，222-配管，223-水供给管，231-轴承部，232-轴部，233-固定筒部，234-运转筒部，241-缸体，242-升降部，243-固定筒部，244-运转筒部，D1-距离，W-晶片。

Claims (4)

1.一种用于单面抛光装置的晶片贴附装置，其通过水的表面张力将晶片贴附在单面抛光装置上，所述用于单面抛光装置的晶片贴附装置的特征在于，具备：
临时托台，与所述晶片的外周缘抵接而支承所述晶片；以及
水喷出槽，设置于所述临时托台上，并向所述晶片喷出水。
2.根据权利要求1所述的用于单面抛光装置的晶片贴附装置，其特征在于，
所述水喷出槽具备：
凹部，位于被所述临时托台支承的晶片的中央下方；以及
喷出部，形成于所述凹部的底部，并向被所述临时托台支承的晶片的中央喷出水。
3.根据权利要求1或2所述的用于单面抛光装置的晶片贴附装置，其特征在于，具备：
第1升降装置，使所述临时托台靠近或远离所述单面抛光装置的贴附表面；以及
第2升降装置，使所述水喷出槽靠近或远离被所述临时托台支承的晶片。
4.一种单面抛光装置上的晶片贴附方法，其通过水的表面张力将晶片贴附在单面抛光装置上，所述单面抛光装置上的晶片贴附方法的特征在于，实施以下工序：
使临时托台支承所述晶片的外周缘的工序；
使所述临时托台以与所述晶片之间具有规定的间隙的方式靠近所述单面抛光装置的晶片贴附表面的工序；以及
一边从所述晶片的中央下方喷出水，一边将所述晶片按压在所述单面抛光装置的晶片贴附表面的工序。
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