CN115699262A - 加工装置和方法 - Google Patents

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Abstract

[课题]提供一种用于安全地加工晶圆的加工装置和方法，其中，在该晶圆的外面上形成有凸块。[解决方案]加工装置(10)设置有：卡盘(40)，其可保持晶圆(20)的凸起区域(24)；支承环(30)，其具有用于支承弯曲区域(26)的支承面(32)，上述弯曲区域(26)从凸起区域(24)延伸到外周区域(25)，并且膜(20)在上述弯曲区域中弯曲，上述支承环(30)可支承晶圆(20)的外周区域(25)；以及卡盘台(16)，卡盘(40)容纳在卡盘台(16)的基本中间处，并且在卡盘(40)的外周容纳支承环(30)。

Description

加工装置和方法
技术领域
本发明涉及将晶圆加工得较薄的加工装置和方法，其中，在该晶圆外面上形成有多个凸块。
背景技术
如果在半导体制造领域中，作为将硅晶圆等的半导体晶圆(以下称为“晶圆”)磨削成较薄且平坦的装置，已知有将旋转的磨削砂轮的磨削面按压于晶圆上而对晶圆的内面进行磨削的加工装置。在晶圆的内面磨削时，为了保护形成于晶圆外面上的晶片、凸块，在晶圆外面上粘贴有保护外面的膜。
当晶圆的内面磨削结束时，在切割膜粘贴装置中将切割膜粘贴于晶圆的内面上，使晶圆与安装框一体化。接着，在将粘贴于晶圆的外面上的外面保护膜剥离后，将晶圆切割成格子状。通过切割而形成的晶片拾取并安装于引线框上(例如，参照专利文献1)。
图8是进行晶圆的内面磨削的加工装置的一个例子。晶圆90在外面91的晶片92上形成有凸块93，并且以覆盖凸块B的方式粘贴有膜94。晶圆90以其内面95朝向上方的方式吸附而保持于工作台96上，并且在筒体97支承晶圆90的外周的状态下，磨削砂轮98对内面95进行磨削。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2009-206475号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，在图8所示那样的加工装置中，工作台96与筒体97之间的高低差对应于凸块93的高度而变高，在凸块93的高度超过100μm那样的带高凸块的晶圆90中，膜94不能完全吸收高低差，膜94与工作台96间隔开地浮起而产生俯视时呈环状的间隙，薄的晶圆90有可能在内面磨削时从未支承于间隙中的部分破裂。
因此，为了安全地加工在外面上形成有凸块的晶圆，会产生应解决的技术问题，本发明的目的在于解决该问题。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，本发明的加工装置涉及对晶圆的内面进行磨削的加工装置，上述晶圆包含凸块区域和上述凸块区域的周围的外周区域，该凸块区域通过在上述晶圆外面上形成凸块而得到，其中，在上述外面上粘贴有膜，其特征在于，上述加工装置包括：卡盘，该卡盘能保持上述晶圆的凸块区域；支承部件，该支承部件具有支承弯曲区域的支承面，能支承上述晶圆的外周区域，上述弯曲区域中，上述膜从上述凸块区域弯曲到上述外周区域；以及卡盘工作台，该卡盘工作台容纳上述卡盘，在上述卡盘的外周容纳上述支承部件。
按照该方案，通过支承部件对膜的弯曲区域进行支承，该膜的弯曲区域以从卡盘而浮起凸块的高度的量的方式弯曲，因此，膜通过支承部件以及卡盘无间隙地被支承，因此能够在不使带凸块的晶圆破损的情况下安全地对其进行加工。
另外，在本发明的加工装置中，最好，上述支承部件嵌入在上述卡盘的外周所形成的环状槽中。
按照该方案，通过将支承部件以包围卡盘的方式设置成环状，从而在大范围内支承晶圆，因此能够在不使带凸块的晶圆破损的情况下安全地对其进行加工。
另外，在本发明的加工装置中，最好，上述支承部件和卡盘工作台由呈现大致相同的热膨胀系数的材料构成。
按照该方案，由于在晶圆加工时产生的摩擦热使支承部件和卡盘工作台大致均匀地热膨胀，因此能够高精度地对晶圆进行加工。
另外，在本发明的加工装置中，最好，上述卡盘工作台设置有：将上述环状槽与形成于上述卡盘工作台的周面上的开口部连通的排水孔。
按照该方案，能够将环状槽内的磨削水等向外部排出。
并且，在本发明的加工装置中，最好，还具有清洗机构，该清洗机构朝向上述卡盘工作台的外面喷射双流体。
按照该方案，在将硬质的清洗石等按压于卡盘工作台上的清洗装置中，支承部件从卡盘突出，因此无法对卡盘外面进行清洗，与此相对，能够使用双流体对包含支承部件和卡盘的卡盘工作台整个面有效地进行清洗。
另外，为了实现上述目的，本发明的加工方法涉及对晶圆的内面进行磨削的加工方法，上述晶圆包含凸块区域和上述凸块区域的周围的外周区域，该凸块区域通过在上述晶圆外面上形成凸块而得到，其中，在上述外面上粘贴有膜，该加工方法包括：测定上述膜中的弯曲区域的形状的工序，在该弯曲区域中，上述膜从上述凸块区域弯曲到上述外周区域；在支承部件的上端面内周缘形成与上述弯曲区域的形状相对应的支承面的工序；将可保持上述晶圆的凸块区域的卡盘的外面和容纳上述卡盘的卡盘工作台的外面磨削成大致平坦的工序；在使上述支承部件的下端面朝向上方的状态下将上述支承部件嵌入到形成于上述卡盘的外周上的上述卡盘工作台的环状槽中的工序；将上述支承部件的下端面磨削至距上述卡盘工作台的外面规定高度的工序；使上述支承部件上下反转的工序；以及在上述支承面支承上述弯曲区域并且上述上端面支承上述外周区域的状态下，上述卡盘保持上述晶圆的工序。
按照该方案，支承部件对膜的弯曲区域进行支承，该膜的弯曲区域以从卡盘而浮起凸块的高度的量的方式弯曲，由此，膜通过支承部件以及卡盘无间隙地被支承，因此能够在不使带凸块的晶圆破损的情况下安全地进行加工。
另外，在本发明的加工方法中，最好，在对上述支承部件的下端面进行磨削的工序中，一边测量上述支承部件的下端面相对于上述卡盘工作台的外面的高度，一边进行磨削。
按照该结构，通过在磨削加工中实时地测量卡盘工作台的下端面相对于外面的高度，能够高精度地对支承部件进行加工。
发明的效果
在本发明中，由于膜通过支承部件和卡盘无间隙地被支承，因此能够在不使带凸块的晶圆破损的情况下安全地进行加工。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的加工装置的概要的示意图；
图2的(a)为晶圆的俯视图，图2的(b)为晶圆的纵向剖视图，图2的(c)为晶圆的主要部分放大图；
图3的(a)为卡盘工作台和支承部件的组装图，图3的(b)为表示嵌入有支承部件的状态的卡盘工作台的立体图；
图4为支承部件的纵向剖视图；
图5为卡盘工作台的纵向剖视图；
图6的(a)为表示对卡盘和卡盘工作台的各外面进行磨削的情况的示意图，图6的(b)表示磨削支承部件的下端面的情况的示意图，图6的(c)为表示用双流体进行清洗的情况的示意图；
图7的(a)为表示晶圆保持于卡盘上的样子的示意图，图7的(b)为表示膜通过支承面而支承的样子的主要部分放大图，图7的(c)为表示对晶圆的内面进行磨削的样子的示意图；
图8为表示过去的加工装置的结构的纵向剖视图。
具体实施方式
基于附图而对本发明的一个实施方式进行说明。另外，以下，在提及构成要素的数量、数值、量、范围等的情况下，除了特别明示的情况以及原理上明显限定为特定的数量的情况以外，并不限定于该特定的数量，可以为特定的数量以上也可以为特定的数量以下。
另外，在提及构成要素等的形状、位置关系时，除了特别明示的情况以及原理上认为明显并非如此的情况等之外，包括实质上与该形状等近似或类似的情况等。
此外，附图有时为了容易理解特征而将特征性的部分放大等进行夸张，构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。另外，在剖视图中，为了容易理解构成要素的剖面构造，有时省略一部分的构成要素的剖面线。
向图1所示的加工装置10供给图2的(a)、图2的(b)所示的在外面23形成有具有凸块B的多个晶片C的硅制的晶圆20。加工装置10包括将BG膜21粘贴于晶圆20上的膜粘贴部11和对晶圆20的内面22进行磨削的内面磨削部12。
内面磨削部12具有插入单元13、端面磨削单元14以及内面磨削单元15。
插入单元13将支承环30插入到预先形成于卡盘工作台16的环状槽17中。另外，也可以代替使用插入单元13，而由操作者将支承环30插入到环状槽17中。
端面磨削单元14利用磨削砂轮14a对安装于卡盘工作台16的支承环30的端面进行磨削。端面磨削单元14具有后述的加工中量规(in-process gauge)14b。
内面磨削单元15利用磨削砂轮15a对晶圆20的内面22进行磨削。内面磨削单元15具有由公知的结构构成的双流体喷嘴15b，该双流体喷嘴15b朝向卡盘工作台16喷射利用高速气体使液体微细化后的双流体。另外，内面磨削单元15具有在晶圆20的内面磨削中进行晶圆20的厚度测量的加工中量规15c。内面磨削单元15也可以构成为兼作端面磨削单元14。另外，标号18表示将在膜粘贴部11上粘贴有BG膜21的晶圆20输送到内面磨削单元15的机械手。
如图2的(a)、图2的(b)所示的那样，晶圆20仅在晶圆20的外面23的中央区域24形成有多个晶片C，在各晶片C上形成有作为电触点的凸块B。即，晶片C和凸块B未形成于晶圆20的外周区域25。以下，将中央区域24称为凸块区域24。
在晶圆20的外面23侧以覆盖整个面的方式粘贴有BG膜21。BG膜21在后述的内面磨削时保护晶片C和凸块B，并且抑制磨削水流入晶圆20与BG膜21之间从而污染晶片C和凸块B的情况。
如图2的(b)、图2的(c)所示的那样，BG膜21在凸块区域24与外周区域25之间对应于凸块B的高度平滑地弯曲。以下，将BG膜21弯曲的区域称为弯曲区域26。BG膜21的弯曲区域26中的锥角θ1在约1～10度的范围内对应于凸块B的高度、BG膜21的硬度以及外周区域25的宽度等来设定。
如图3的(a)、图3的(b)所示的那样，在卡盘工作台16的外面大致中央处埋设有由氧化铝等的多孔质材料构成的卡盘40。卡盘工作台16具有通过内部而在外面延伸的在图中未示出的管路。管路与在图中未示出的真空源、压缩空气源或供水源连接。当真空源启动时，载置于卡盘工作台16的晶圆20通过卡盘40吸附而保持。另外，当压缩空气源或供水源启动时，解除晶圆20与卡盘40的吸附。
支承环30可嵌入到形成于卡盘40的外周的环状槽17中。支承环30形成为大致圆筒状，其内径设定为比晶圆20的外径小。支承环30的轴向的高度尺寸设定为，在支承环30嵌入到环状槽17中的状态下，支承环30的上端面31从卡盘工作台16的外面突出与凸块B的高度相对应的量。另外，支承环30的形状并不限定于圆筒状，只要可以在后述的晶圆20的内面磨削时晶圆20不会破损的程度支承弯曲区域26，则该支承环30可以是任何形状。
如图4所示的那样，支承环30形成有将上端面31的内周缘切成锥状的支承面32。支承面32的形状对应于BG膜21的弯曲区域26的形状形成。具体而言，支承面32的径向的宽度尺寸对应于BG膜21的弯曲区域26的径向的宽度尺寸来设定，支承面32的锥角θ2对应于实测的BG膜21的锥角θ1来设定。另外，支承环30的下端面33与上端面31大致平行地形成。
支承环30由可通过端面磨削单元14的磨削砂轮14a磨削的材料例如硅或塑料构成，特别是最好为呈现与卡盘工作台16大致相同的热膨胀系数的材料，例如可以考虑氧化铝陶瓷等。由此，卡盘工作台16和支承环30由于磨削时的摩擦热而大致均匀地热膨胀，因此能够确保加工精度。另外，在为了将支承环30从环状槽17拆下而使用T形扳手的情况下，优选在支承环30的上端面31设置在图中未示出的螺孔。
如图5所示的那样，嵌入到环状槽17中的支承环30通过与螺纹孔16b螺合的螺钉50固定，该螺纹孔16b从卡盘工作台16的周面朝向径向内侧形成。另外，螺钉50优选在卡盘工作台16的周向上等间隔地形成。另外，环状槽17经由排水孔16b而与形成于卡盘工作台16的周面上的开口部16c连通。由此，在内面磨削时，磨削水不会残留在环状槽17内而排出到外部。
接着，基于附图对使用加工装置10对晶圆20进行内面磨削的工序进行说明。
[磨削准备]
首先，膜粘贴部11将BG膜21粘贴于晶圆20上。然后，使用在图中未示出的外面粗糙度计等来测定粘贴于晶圆20整个面上的BG膜21中的弯曲区域26的形状(径向的长度、锥角θ1等)。
接着，以与测定的弯曲区域26的形状相对应的方式，使用在图中未示出的磨削装置对支承环30的上端面31的内周缘进行磨削，形成支承面32。此外，在支承环30形成支承面32的磨削装置例如可以考虑旋转磨床等，但并不限定于此。该旋转磨床包括具有与支承面32的形状相对应的锥面的砂轮，一边使支承环30以及砂轮分别旋转，一边将砂轮的锥面按压于支承环30的上端面31的内周缘进行内径加工，从而形成支承面32。
然后，如图6的(a)所示的那样，一边使磨削砂轮15a和卡盘工作台16旋转，一边将磨削砂轮15a向下方按压规定时间，由此将卡盘40的外面和卡盘工作台16的外面磨削成大致平坦。
当对卡盘40的外面和卡盘工作台16的外面磨削规定时间时，使磨削砂轮15a和卡盘工作台16停止而使磨削砂轮15a后退。然后，在根据需要对环状槽17内进行清洗后，插入单元13在使下端面33朝向上方的状态下使支承环30嵌入到环状槽17中。
之后，如图6的(b)所示的那样，一边使磨削砂轮14a和卡盘工作台16旋转，一边将磨削砂轮14a按压于下端面33上，由此对支承环30进行磨削。
支承环30的磨削量设定为，下端面33相对于卡盘工作台16的外面的高度与晶圆20的外面23与凸块B的顶部之间的距离、即凸块区域24与外周区域25之间的BG膜21的台阶的高度大致相等。因此，在对凸块B的高度不同的晶圆20进行处理的场合，对应于凸块B的尺寸来变更支承环30的磨削量。
另外，使用加工中量规14b对下端面33和卡盘工作台16的外面的高度进行测量，根据它们的差分在加工中对下端面33相对于卡盘工作台16的外面的高度进行测量，由此能够对应于凸块B的高度而对支承环30高精度地进行加工。
当下端面33相对于卡盘工作台16的外面磨削至规定的高度时，使磨削砂轮14a和卡盘工作台16停止而使磨削砂轮14a后退。然后，插入单元13在将支承环30从环状槽17拆下后，使支承环30上下翻转，在使上端面31朝向上方的状态下使支承环30再次嵌入到环状槽17中。
如图6的(c)所示的那样，在内面磨削前，一边使卡盘工作台16旋转，一边朝向卡盘40的外面、卡盘工作台16的外面和支承环30的上端面31喷射从双流体喷嘴15b喷出的双流体，对在支承环30的磨削时产生的淤渣等进行清洗。由此，例如，在使用将硬质的清洗石等按压于卡盘工作台16的清洗装置的情况下，上端面31比卡盘工作台16的外面高，因此有可能产生清洗残留，与此相对，使用双流体的清洗与上端面31与卡盘工作台16的外面的微小的高低差无关，双流体飞散于卡盘工作台16整个面从而能够高效地进行清洗。
[晶圆磨削]
机械手18将粘贴有BG膜21的晶圆20从膜粘贴部11输送到内面磨削部12，如图7的(a)所示的那样，晶圆20以内面22朝向上方的方式载置于卡盘工作台16上。
当向晶圆20与卡盘40之间供给负压时，晶圆20通过卡盘40吸附而保持。此时，凸块区域24通过卡盘40支承，外周区域25通过上端面31被支承，进而，如图7的(b)所示的那样，弯曲区域26与支承面32紧贴地支承。即，BG膜21在与支承环30及卡盘40之间遍及整个面而无间隙地被支承。
然后，如图7的(c)所示的那样，一边使磨削砂轮15a和卡盘工作台16旋转，一边将磨削砂轮15a向下方按压，从而磨削砂轮15a对晶圆20的内面22进行磨削。在晶圆20的内面磨削时，BG膜21在与支承环30和卡盘40之间遍及整个面而无间隙地支承，因此能够在不使晶圆20破损的情况下对其进行磨削。
在上述的实施方式中，以对晶圆20进行内面磨削的加工装置10为例对本发明进行了描述，但也能够应用于对晶圆20进行研磨的装置等。
另外，支承环30并不限定于一体兼具支承外周区域25的上端面31和支承弯曲区域26的支承面32的结构，也可以将上端面31和支承面32分体设置。
还有，本发明只要不脱离本发明的精神，则除了上述以外还可以进行各种改变，而且，本发明当然也包含该改变后的发明。
标号的说明：
标号10表示加工装置；
标号11表示膜粘贴部；
标号12表示内面磨削部；
标号13表示插入单元；
标号14表示端面磨削单元；
标号14a表示磨削砂轮；
标号14b表示加工中量规；
标号15表示内面磨削单元；
标号15a表示磨削砂轮；
标号15b表示双流体喷嘴(清洗机构)；
标号15c表示加工中量规；
标号16表示卡盘工作台；
标号16a表示开口部；
标号16b表示排水孔；
标号16c表示螺纹孔；
标号17表示环状槽；
标号18表示机器手；
标号20表示晶圆；
标号21表示BG膜；
标号22表示(晶圆的)内面；
标号23表示(晶圆的)外面；
标号24表示凸块区域；
标号25表示外周区域；
标号26表示弯曲区域；
标号30表示支承环(支承部件)；
标号31表示上端面；
标号32表示支承面；
标号33表示下端面；
标号40表示卡盘；
符号50表示螺钉；
符号B表示凸块；
符号C表示晶片。

Claims (7)

1.一种加工装置，该加工装置对晶圆的内面进行磨削，上述晶圆包含凸块区域和上述凸块区域的周围的外周区域，该凸块区域通过在上述晶圆外面上形成凸块而得到，其中，在上述外面上粘贴有膜，其特征在于，该加工装置具有：
卡盘，该卡盘能保持上述晶圆的凸块区域；
支承部件，该支承部件具有支承弯曲区域的支承面，能支承上述晶圆的外周区域，上述弯曲区域中，上述膜从上述凸块区域弯曲到上述外周区域；以及
卡盘工作台，该卡盘工作台容纳上述卡盘，在上述卡盘的外周容纳上述支承部件。
2.根据权利要求1所述的加工装置，其特征在于，上述支承部件嵌入在上述卡盘的外周所形成的环状槽中。
3.根据权利要求1或2所述的加工装置，其特征在于，上述支承部件和卡盘工作台由呈现大致相同的热膨胀系数的材料构成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的加工装置，其特征在于，在上述卡盘工作台上设置有：将上述环状槽与形成于上述卡盘工作台的周面的开口部连通的排水孔。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的加工装置，其特征在于，还具有清洗机构，该清洗机构朝向上述卡盘工作台的外面喷射双流体。
6.一种加工方法，该加工方法为对晶圆的内面进行磨削的加工方法，上述晶圆包含凸块区域和上述凸块区域的周围的外周区域，该凸块区域通过在上述晶圆外面上形成凸块而得到，其中，在上述外面上粘贴有膜，其特征在于，该加工方法包括：
测定上述膜中的弯曲区域的形状的工序，在该弯曲区域中，上述膜从上述凸块区域弯曲到上述外周区域；
在支承部件的上端面内周缘形成与上述弯曲区域的形状相对应的支承面的工序；
将能保持上述晶圆的凸块区域的卡盘的外面和收纳上述卡盘的卡盘工作台的外面磨削为大致平坦的工序；
在使上述支承部件的下端面朝向上方的状态下将上述支承部件嵌入到形成于上述卡盘的外周的上述卡盘工作台的环状槽中的工序；
将上述支承部件的下端面磨削至距上述卡盘工作台的外面规定高度的工序；
使上述支承部件上下翻转的工序；
在上述支承面支承上述弯曲区域并且上述上端面支承上述外周区域的状态下，上述卡盘保持上述晶圆的工序。
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，在对上述支承部件的下端面进行磨削的工序中，一边测量上述支承部件的下端面相对于上述卡盘工作台的外面的高度，一边进行磨削。
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