CN114147545A - 磨削方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供磨削方法，是能够赋予磨削后的被加工物高刚性的新的磨削方法。该磨削方法利用安装于主轴的磨削磨具对在正面上具有器件区域和围绕器件区域的外周剩余区域的板状的被加工物的与正面的相反的一侧的背面进行磨削，其中，将具有比器件区域大的正面的支承部件的正面固定在被加工物的背面上，将保护部件粘贴在被加工物的正面上，利用卡盘工作台对粘贴在固定有支承部件的被加工物上的保护部件进行保持，从支承部件的与正面相反的一侧的背面对支承部件的与器件区域对应的区域进行磨削而形成环状的加强部件，进而从被加工物的背面对被加工物的与器件区域对应的区域进行磨削而形成与器件区域对应的薄板部和围绕薄板部且固定有加强部件的厚板部。

Description

磨削方法
技术领域
本发明涉及在对板状的被加工物进行磨削时所使用的磨削方法。
背景技术
为了实现小型且轻量的器件芯片，将在正面侧设置有集成电路等器件的晶片加工得薄的机会增加。例如利用卡盘工作台对晶片的正面进行保持，使被称为磨削磨轮的磨具工具和卡盘工作台一起旋转，一边提供纯水等液体一边将磨削磨轮按压于晶片的背面，由此能够对该晶片进行磨削而使晶片变薄。
但是，当利用上述那样的方法使晶片变薄时，该晶片的刚性大幅降低，难以进行后续工序中的晶片的操作。因此，提出了如下的技术：仅对设置有器件的晶片的中央侧的区域进行磨削，使外周侧的区域保持原样地残留，由此将磨削后的晶片的刚性保持在某一程度(例如参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2007-19461号公报
但是，即使利用上述那样的技术保持了晶片的外周侧的区域的厚度，也未必能够充分确保磨削后的晶片的刚性。特别是在使直径约为300mm(12英寸)以上的大口径的晶片变薄的情况下，磨削后的晶片的刚性容易不足。
发明内容
本发明是鉴于该问题点而完成的，其目的在于提供新的磨削方法，在对晶片那样的板状的被加工物进行磨削时，能够赋予磨削后的被加工物高刚性。
根据本发明的一个方式，提供磨削方法，利用安装于主轴的磨削磨具对在正面具有预定的器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域的板状的被加工物的与该正面相反的一侧的背面进行磨削，该器件区域形成有或要形成多个器件，其中，该磨削方法包含如下的步骤：固定步骤，将具有比该器件区域大的正面的支承部件的该正面固定在该被加工物的该背面上；粘贴步骤，将保护部件粘贴在该被加工物的该正面上；保持步骤，利用卡盘工作台对粘贴在固定有该支承部件的该被加工物上的该保护部件进行保持；以及磨削步骤，在隔着该保护部件而将该被加工物和该支承部件保持在该卡盘工作台上的状态下，从该支承部件的与该正面相反的一侧的背面对该支承部件的与该器件区域对应的区域进行磨削而使该支承部件从该背面贯通至该正面，由此形成环状的加强部件，进而，从该被加工物的该背面对该被加工物的与该器件区域对应的区域进行磨削而将与该器件区域对应的区域薄化至完工厚度，由此形成与该器件区域对应的薄板部和围绕该薄板部并固定有该加强部件的厚板部。
在本发明的一个方式中，有时该磨削方法还包含如下的支承部件整体磨削步骤：在该磨削步骤之前，对该支承部件的整个该背面进行磨削而将该支承部件薄化。另外，该磨削方法也可以包含如下的器件形成步骤：在该固定步骤之前，在该器件区域形成多个该器件。另外，该固定步骤可以在该粘贴步骤之前进行，该磨削方法可以还包含如下的器件形成步骤：在该固定步骤之后且在该粘贴步骤之前，在该器件区域形成多个该器件。
在本发明的一个方式的磨削方法中，在将支承部件的正面固定在被加工物的背面上之后，从支承部件的背面对支承部件的与器件区域对应的区域进行磨削而形成环状的加强部件，并且从被加工物的背面对被加工物的与器件区域对应的区域进行磨削而形成与器件区域对应的薄板部和围绕薄板部且固定有加强部件的厚板部，因此磨削后的被加工物成为通过环状的加强部件进行加强的状态。由此，能够赋予磨削后的被加工物高刚性。
附图说明
图1是示出将支承部件固定于被加工物的情况的立体图。
图2是示出将保护部件粘贴于被加工物的情况的立体图。
图3是通过卡盘工作台对粘贴于被加工物的保护部件进行保持的情况的剖视图。
图4是示出对支承部件进行磨削的情况的剖视图。
图5是示出形成环状的加强部件的情况的剖视图。
图6是示出对被加工物进行磨削的情况的剖视图。
图7是示出在第1变形例的磨削方法中对支承部件的整个背面进行磨削的情况的剖视图。
图8是示出在第2变形例的磨削方法中将支承部件固定于被加工物的情况的立体图。
标号说明
11：被加工物；11a：正面(第1面)；11b：背面(第2面)；11c：器件区域；11d：外周剩余区域；11e：薄板部；11f：厚板部；13：分割预定线(间隔道)；15：器件；21：支承部件；21a：正面(第1面)；21b：背面(第2面)；23：加强部件；23a：贯通孔；31：保护部件；31a：正面(第1面)；31b：背面(第2面)；2：磨削装置；4：卡盘工作台；6：框体；6a：凹部；6b：流路；8：保持板；8a：上表面；8b：顶点；10：磨削单元(第1磨削单元)；12：主轴；14：安装座；16：螺栓；18：磨削磨轮；20：磨轮基台；22：磨削磨具；24：磨削单元(第2磨削单元)；26：主轴；28：安装座；30：螺栓；32：磨削磨轮；34：磨轮基台；36：磨削磨具。
具体实施方式
参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是示出在本实施方式的磨削方法中将支承部件21固定于被加工物11的情况的立体图。如图1所示，本实施方式的被加工物11例如是使用硅等半导体而形成为圆盘状的晶片，被加工物11包含圆形状的正面(第1面)11a和与正面11a相反的一侧的圆形状的背面(第2面)11b。
该被加工物11的正面11a分成在直径的方向上位于中央侧的器件区域11c以及围绕器件区域11c的环状的外周剩余区域11d。器件区域11c之后由相互交叉的多条分割预定线(间隔道)13(参照图2)划分成多个小区域，在各小区域内形成IC(Integrated Circuit，集成电路)等器件15(参照图2)。即，该器件区域11c是之后形成多个器件15的预定的区域。
另外，在本实施方式中，将由硅等半导体材料形成的圆盘状的晶片作为被加工物11，但对于被加工物11的材质、形状、构造、大小等没有限制。例如也可以使用由其他半导体、陶瓷、树脂、金属等材料形成的基板作为被加工物11。
在本实施方式的磨削方法中，首先将支承部件21固定于上述的被加工物11的背面11b(固定步骤)。如图1所示，支承部件21例如是与被加工物11同样地构成的圆盘状的晶片，支承部件21包含大致平坦的圆形状的正面(第1面)21a以及与正面21a相反的一侧的圆形状的背面(第2面)21b。即，支承部件21具有比被加工物11的器件区域11c大的正面21a和背面21b。
在支承部件21相对于被加工物11的固定中，例如使用如下的被称为氧化膜结合的方法：在被加工物11与支承部件21接触的区域形成基于热氧化的氧化膜。在该情况下，在使被加工物11(背面11b)与支承部件21(正面21a)接触的状态下，将它们投入炉中，在1000℃以上(例如1200℃)进行1小时以上(例如3小时)的热处理。由此，在被加工物11与支承部件21的界面形成基于热氧化的氧化膜，从而能够将支承部件21的正面21a牢固地固定于被加工物11的背面11b。
另外，在支承部件21相对于被加工物11的固定中，也可以使用氧化膜结合以外的方法。具体而言，例如可以使用通过分子间力而将支承部件21(正面21a)接合于被加工物11(背面11b)的方法、通过树脂等粘接剂而将支承部件21(正面21a)粘接于被加工物11(背面11b)的方法等。在使用这些方法的情况下，与氧化膜结合相比，能够以较低的温度将支承部件21固定于被加工物11。
在将支承部件21的正面21a固定于被加工物11的背面11b之后，在被加工物11的露出的正面11a上形成IC等器件15(器件形成步骤)。例如通过利用光刻或蚀刻等方法，能够对被加工物11的正面11a侧进行加工而形成器件15。另外，对于形成于该被加工物11的器件15的种类、数量、形状、构造、大小、配置等没有限制。
在被加工物11的正面11a上形成了器件15之后，在该被加工物11的正面11a上粘贴保护部件(粘贴步骤)。图2是示出将保护部件31粘贴于被加工物11的情况的立体图。保护部件31代表性地是圆形状的带(膜)、树脂基板、与被加工物11同种或不同种的晶片等，保护部件31包含具有与被加工物11的正面11a大致相同的直径的圆形状的正面(第1面)31a以及与正面31a相反的一侧的圆形状的背面(第2面)31b。
在保护部件31的正面31a上例如设置有对于被加工物11的正面11a示出粘接力的粘接层。因此，如图2所示，使保护部件31的正面31a侧紧贴于被加工物11的正面11a侧，由此将保护部件31粘贴于被加工物11。通过将保护部件31粘贴于被加工物11的正面11a侧，能够缓和在对被加工物11或支承部件21进行磨削时施加至被加工物11的正面11a侧的冲击而保护器件15等。
在将保护部件31粘贴于被加工物11的正面11a之后，通过卡盘工作台对该被加工物11的正面11a侧进行保持(保持步骤)。即，通过卡盘工作台对粘贴于被加工物11的保护部件31进行保持。图3是示出通过卡盘工作台4对粘贴于被加工物11的保护部件31进行保持的情况的剖视图。另外，在以下的各工序中，使用图3等所示的磨削装置2。
磨削装置2具有构成为能够保持被加工物11的卡盘工作台4。卡盘工作台4例如包含使用以不锈钢为代表的金属而形成的圆盘状的框体6。在框体6的上表面侧形成有在上端具有圆形状的开口的凹部6a。在该凹部6a中固定有使用陶瓷等而形成为多孔质的圆盘状的保持板8。
保持板8的上表面8a构成为相当于圆锥的侧面的形状，保护部件31的背面31b与该上表面8a接触。保持板8的下表面侧经由设置于框体6的内部的流路6b或阀(未图示)等而与喷射器等吸引源(未图示)连接。因此，若使保护部件31的背面31b与保持板8的上表面8a接触并将阀打开而作用吸引源的负压，则通过卡盘工作台4对该保护部件31的背面31b进行吸引。
即，能够通过卡盘工作台4对粘贴于固定有支承部件21的状态的被加工物11的保护部件31进行保持。由此，如图3所示，成为支承部件21的背面21b向上方露出的状态。另外，在图3等中，夸张了构成保持板8的上表面8a的圆锥的侧面的形状，实际上，上表面8a的最高点与最低点的高度差(高低差)为10μm～30μm左右。
在框体6的下部连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。卡盘工作台4通过该旋转驱动源产生的力按照相当于圆锥的顶点的上表面8a的顶点8b成为旋转的中心的方式绕沿着铅垂方向的轴线或相对于铅垂方向略微倾斜的轴线旋转。另外，框体6通过移动机构(未图示)支承，卡盘工作台4通过该移动机构产生的力而在水平方向上移动。
在利用卡盘工作台4对粘贴于被加工物11的保护部件31进行保持之后，例如对从铅垂方向观察与被加工物11的器件区域11c重叠的支承部件21的区域进行磨削，形成固定于被加工物11的状态的环状的加强部件(支承部件磨削步骤)。图4是示出对支承部件21进行磨削的情况的剖视图。另外，在图4中，为了便于说明，通过侧视示出一部分的要素。
如图4等所示，在磨削装置2的卡盘工作台4的上方配置有磨削单元(第1磨削单元)10。磨削单元10例如包含筒状的主轴壳体(未图示)。在主轴壳体的内侧的空间收纳有柱状的主轴12。
在主轴12的下端部例如设置有直径比被加工物11及支承部件21小的圆盘状的安装座14。在安装座14的外周部形成有在厚度方向上贯通该安装座14的多个孔(未图示)，在各孔中插入有螺栓16等。在安装座14的下表面上通过螺栓16等固定有直径与该安装座14大致相等的圆盘状的磨削磨轮18。
磨削磨轮18包含使用不锈钢或铝等金属而形成的圆盘状的磨轮基台20。在磨轮基台20的下表面上沿着该磨轮基台20的周向固定有多个磨削磨具22。在主轴12的上端侧连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。磨削磨轮18通过该旋转驱动源产生的力而绕沿着铅垂方向的轴线或相对于铅垂方向略微倾斜的轴线旋转。
在磨削磨轮18的附近或磨削磨轮18的内部设置有喷嘴(未图示)，该喷嘴构成为能够对磨削磨具22等提供磨削用的液体(代表性地为水)。主轴壳体例如通过移动机构(未图示)支承，磨削单元10通过该移动机构产生的力而在铅垂方向上移动。
在对支承部件21进行磨削时，首先使卡盘工作台4移动至磨削单元10的正下方。具体而言，使卡盘工作台4移动，以便使多个磨削磨具22全部配置于器件区域11c的正上方。另外，使卡盘工作台4移动，以便使在磨削磨轮18的直径的方向上位于最外侧的磨削磨具22的端部中的任意端部配置于比器件区域11c与外周剩余区域11d的边界略靠内侧的位置的正上方。
并且，如图4所示，使卡盘工作台4和磨削磨轮18分别旋转，一边从喷嘴提供液体一边使磨削单元10(主轴12、磨削磨轮18)下降。磨削单元10下降的速度在磨削磨具22以适当的压力按压至支承部件21的范围内进行调整。由此，能够从背面21b对支承部件21的与器件区域11c对应的区域进行磨削。
更具体而言，可以将卡盘工作台4的转速设定为100rpm～600rpm，代表性地设定为300rpm，将磨削磨轮18的转速设定为1000rpm～7000rpm，代表性地设定为4000rpm，将磨削单元10下降的速度设定为0.2μm/s～10μm/s，代表性地设定为0.6μm/s。由此，能够适当地磨削支承部件21。
支承部件21的磨削持续至该支承部件21从背面21b至正面21a被贯通而完成环状的加强部件为止。图5是示出形成环状的加强部件23的情况的剖视图。另外，在图5中，为了便于说明，通过侧视示出一部分的要素。
如图5所示，环状的加强部件23具有将支承部件21的与器件区域11c对应的区域去除而成的贯通孔23a。即，贯通孔23a形成于支承部件21的与器件区域11c对应的位置。由此，通过对该支承部件21的磨削，形成固定于被加工物11的外周剩余区域11d的背面11b侧的状态的环状的加强部件23。
在支承部件21的磨削结束之后，接着从背面11b对被加工物11的与器件区域11c对应的区域进行磨削而薄化至完工厚度(被加工物磨削步骤)。图6是示出对被加工物11进行磨削的情况的剖视图。另外，在图6中，为了便于说明，通过侧视示出一部分的要素。
在对被加工物11进行磨削时，与对支承部件21进行磨削的情况同样地，在使卡盘工作台4和磨削磨轮18分别旋转的状态下，一边从喷嘴提供液体一边使磨削单元10(主轴12、磨削磨轮18)下降。磨削单元10下降的速度在磨削磨具22以适当的压力按压至被加工物11的范围内进行调整。由此，能够从背面11b对被加工物11的与器件区域11c对应的区域进行磨削。
另外，在本实施方式中，该被加工物11的磨削和上述的支承部件21的磨削利用同等的条件连续地进行。即，在对被加工物11进行磨削时，也可以将卡盘工作台4的转速设定为100rpm～600rpm，代表性地设定为300rpm，将磨削磨轮18的转速设定为1000rpm～7000rpm，代表性地设定为4000rpm，将磨削单元10下降的速度设定为0.2μm/s～10μm/s，代表性地设定为0.6μm/s。
另外，也可以在中途变更上述的磨削的条件。例如在被加工物11的与器件区域11c对应的区域薄化至某程度的阶段，通过降低磨削单元10下降的速度，能够减轻由于磨削而给被加工物11带来的损害。在该情况下，可以将磨削单元10下降的速度设定为0.1μm/s～0.5μm/s，代表性地设定为0.3μm/s。
被加工物11的磨削持续至该被加工物11的与器件区域11c对应的区域薄化至完工厚度且完成与器件区域11c对应的薄板部11e和围绕薄板部11e并固定有环状的加强部件23的厚板部11f为止。当被加工物11的磨削结束时，本实施方式的磨削方法也结束。
如上所述，在本实施方式的磨削方法中，在将支承部件21的正面21a固定于被加工物11的背面11b之后，从支承部件21的背面21b对支承部件21的与器件区域11c对应的区域进行磨削而形成环状的加强部件23，并且从被加工物11的背面11b对被加工物11的与器件区域11c对应的区域进行磨削而形成与器件区域11c对应的薄板部11e和围绕薄板部11e并固定有加强部件23的厚板部11f，因此磨削后的被加工物11成为通过环状的加强部件23进行加强的状态。由此，能够赋予磨削后的被加工物11较高的刚性。
另外，本发明不限于上述实施方式的记载，可以进行各种变更并实施。例如在上述实施方式中，利用同等的条件连续地进行支承部件21的磨削(支承部件磨削步骤)和被加工物11的磨削(被加工物磨削步骤)，但也可以利用不同的条件断续地进行支承部件21的磨削(支承部件磨削步骤)和被加工物11的磨削(被加工物磨削步骤)。
另外，在对支承部件21和被加工物11的与器件区域11c对应的区域进行磨削之前，可以对支承部件21的整个背面21b进行磨削而使支承部件21整体上变薄(支承部件整体磨削步骤)。图7是示出在变形例的磨削方法中对支承部件21的整个背面21b进行磨削的情况的剖视图。另外，在图7中，为了便于说明，通过侧视示出一部分的要素。
在变形例的磨削方法中，在通过卡盘工作台4对被加工物11的正面11a侧进行保持之后，在对支承部件21的与器件区域11c对应的区域进行磨削之前，对支承部件21的整个背面21b进行磨削。如图7所示，该变形例的磨削方法中使用的磨削装置2在卡盘工作台4的上方具有除磨削单元(第1磨削单元)10以外的磨削单元(第2磨削单元)24。
磨削单元24的基本构造与磨削单元10相同。即，磨削单元24例如包含筒状的主轴壳体(未图示)。在主轴壳体的内侧的空间收纳有柱状的主轴26。在主轴26的下端部例如设置有直径比被加工物11及支承部件21大的圆盘状的安装座28。
在安装座28的外周部形成有贯通该安装座28的多个孔(未图示)，在各孔中插入有螺栓30等。在安装座28的下表面上通过插入至安装座28的孔的螺栓30等而固定有直径与该安装座28大致相等的圆盘状的磨削磨轮32。
磨削磨轮32包含使用不锈钢或铝等金属而形成的磨轮基台34。在磨轮基台34的下表面上沿着该磨轮基台34的周向固定有多个磨削磨具36。在主轴26的上端侧连结有电动机等旋转驱动源(未图示)。磨削磨轮32通过该旋转驱动源产生的力而绕沿着铅垂方向的轴线或相对于铅垂方向略微倾斜的轴线旋转。
在磨削磨轮32的附近或磨削磨轮32的内部设置有喷嘴(未图示)，该喷嘴构成为能够对磨削磨具36等提供磨削用的液体(代表性地为水)。主轴壳体例如通过移动机构(未图示)进行支承，磨削单元24通过该移动机构产生的力而在铅垂方向上移动。
在对支承部件21的整个背面21b进行磨削时，首先使卡盘工作台4移动至磨削单元24的正下方。并且，如图7所示，使卡盘工作台4和磨削磨轮32分别旋转，一边从喷嘴提供液体一边使磨削单元24(主轴26、磨削磨轮32)下降。磨削单元24下降的速度在磨削磨具36以适当的压力按压于支承部件21的范围内进行调整。由此，能够对支承部件21的整个背面21b进行磨削。
更具体而言，可以将卡盘工作台4的转速设定为100rpm～600rpm，代表性地设定为300rpm，将磨削磨轮32的转速设定为1000rpm～7000rpm，代表性地设定为4000rpm，将磨削单元24下降的速度设定为0.2μm/s～10μm/s，代表性地设定为0.4μm/s。
由此，能够适当地磨削支承部件21的整体。另外，磨削单元24对支承部件21的磨削持续至支承部件21薄化至适当的厚度为止。在对支承部件21的整体进行磨削之后，利用上述的磨削单元10对支承部件21和被加工物11的与器件区域11c对应的区域进行磨削即可。
另外，在将支承部件21固定于被加工物11之前，也可以在器件区域11c形成多个器件15。在该情况下，将形成有多个器件15的状态的被加工物11固定于支承部件21。图8是示出在第2变形例的磨削方法中将支承部件21固定于被加工物11的情况的立体图。
在第2变形例的磨削方法中，在被加工物11上形成器件15之后，将支承部件21固定于被加工物11。由此，当使用需要进行高温下的热处理的氧化膜结合等方法时，器件15破损的可能性也提高。因此，在该第2变形例的磨削方法中，期望使用通过分子间力而将支承部件21(正面21a)与被加工物11(背面11b)接合的方法、通过树脂等粘接剂而将支承部件21(正面21a)与被加工物11(背面11b)粘接的方法等。
另外，在将支承部件21固定于被加工物11之后，利用与上述的实施方式和第1变形例同样的顺序对被加工物11进行磨削即可。
除此以外，上述的实施方式和各变形例的构造、方法等只要不脱离本发明的目的的范围，则可以适当变更而实施。

Claims (4)

1.一种磨削方法，利用安装于主轴的磨削磨具对在正面具有预定的器件区域和围绕该器件区域的外周剩余区域的板状的被加工物的与该正面相反的一侧的背面进行磨削，该器件区域形成有或要形成多个器件，其特征在于，
该磨削方法包含如下的步骤：
固定步骤，将具有比该器件区域大的正面的支承部件的该正面固定在该被加工物的该背面上；
粘贴步骤，将保护部件粘贴在该被加工物的该正面上；
保持步骤，利用卡盘工作台对粘贴在固定有该支承部件的该被加工物上的该保护部件进行保持；以及
磨削步骤，在隔着该保护部件而将该被加工物和该支承部件保持在该卡盘工作台上的状态下，从该支承部件的与该正面相反的一侧的背面对该支承部件的与该器件区域对应的区域进行磨削而使该支承部件从该背面贯通至该正面，由此形成环状的加强部件，进而，从该被加工物的该背面对该被加工物的与该器件区域对应的区域进行磨削而将与该器件区域对应的区域薄化至完工厚度，由此形成与该器件区域对应的薄板部和围绕该薄板部并固定有该加强部件的厚板部。
2.根据权利要求1所述的磨削方法，其特征在于，
该磨削方法还包含如下的支承部件整体磨削步骤：在该磨削步骤之前，对该支承部件的整个该背面进行磨削而将该支承部件薄化。
3.根据权利要求1或2所述的磨削方法，其特征在于，
该磨削方法还包含如下的器件形成步骤：在该固定步骤之前，在该器件区域形成多个该器件。
4.根据权利要求1或2所述的磨削方法，其特征在于，
该固定步骤在该粘贴步骤之前进行，
该磨削方法还包含如下的器件形成步骤：在该固定步骤之后且在该粘贴步骤之前，在该器件区域形成多个该器件。
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