CN115990801A - 晶片的磨削方法和磨削装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供晶片的磨削方法和磨削装置，在对外周侧上翘的晶片进行磨削的情况下，将磨削后的晶片精加工成均匀的厚度。在第1磨削工序中，在将晶片(10)的外周部分支承于弹性部件(217)的状态下对晶片(10)进行磨削，削弱晶片(10)的要上翘的力，在之后的第2保持工序中，能够对晶片(10)的整个下表面进行吸引保持。并且，在第2磨削工序中，在对晶片(10)的整个下表面进行吸引保持的状态下进行磨削，因此能够将晶片(10)的包含外周部分在内的整个面精加工成平坦。因此，能够降低形成于晶片(10)的外周附近的器件(12)成为次品的风险。

Description

晶片的磨削方法和磨削装置
技术领域
本发明涉及对具有翘曲的晶片进行磨削的方法和装置。
背景技术
作为对具有外周侧比中央上翘的要素的晶片进行保持的卡盘工作台，有如下结构的卡盘工作台，该卡盘工作台具有：吸引面，其对晶片的中央部分的下表面进行吸引；以及环状的弹性部件(海绵、橡胶板、橡胶管等)，其与晶片的外周部分的下表面接触。当利用磨削磨具对该卡盘工作台所保持的晶片进行磨削时，弹性部件被磨削负荷压扁，因此能够防止吸引力的泄漏，能够可靠地吸引保持晶片(例如参照专利文献1、2)。
专利文献1：日本特开2016-031979号公报
专利文献2：日本特开2018-207033号公报
但是，在磨削中弹性部件被压扁，由此晶片中的被弹性部件支承的部分形成得厚，因此存在如下的问题：呈环状形成厚的部分，外周缘形成得薄。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其课题在于：在对外周侧上翘的晶片进行磨削的情况下，将该晶片精加工成均匀的厚度。
本发明是晶片的磨削方法，效仿卡盘工作台的吸引面而对具有外周上翘的要素的晶片进行吸引保持，并通过磨削磨具对晶片进行磨削，其中，该晶片的磨削方法包含如下的工序：第1保持工序，在第1卡盘工作台的第1吸引面上吸引保持晶片，该第1卡盘工作台包含吸引部件和环状的弹性部件，该环状的弹性部件与晶片的外周部分的下表面接触，该吸引部件具有在该弹性部件的内侧对晶片的下表面进行吸引的该第1吸引面；第1磨削工序，通过磨削磨具将在该第1吸引面上吸引保持的晶片磨削至未达到完工厚度的厚度，削弱晶片的上翘的要素；搬送工序，将在该第1吸引面上保持的晶片搬送至第2卡盘工作台的第2吸引面，该第2卡盘工作台具有多孔部件，该多孔部件具有对该晶片的整个下表面进行吸引的该第2吸引面；第2保持工序，在该第2吸引面上吸引保持被磨削至未达到完工厚度的厚度的晶片；以及第2磨削工序，通过磨削磨具将在该第2吸引面上吸引保持的晶片磨削至完工厚度。
在该晶片的磨削方法中，可以在该第1磨削工序中使用的该磨削磨具使用粗磨削磨具，在该第2磨削工序中使用的该磨削磨具使用精磨削磨具。
另外，本发明是磨削装置，其通过磨削磨具对外周部分上翘的晶片进行磨削，其中，该磨削装置具有：第1卡盘工作台，其包含吸引部件和环状的弹性部件，该环状的弹性部件与上翘的晶片的外周部分的下表面接触，该吸引部件具有在该弹性部件的内侧对晶片的下表面进行吸引的第1吸引面；第1磨削机构，其通过磨削磨具对在该第1吸引面上吸引保持的晶片进行磨削；第2卡盘工作台，其具有多孔部件，该多孔部件具有对晶片的整个下表面进行吸引的第2吸引面；第2磨削机构，其通过磨削磨具对在该第2吸引面上吸引保持的晶片进行磨削；以及搬送机构，其将晶片从该第1吸引面搬送至该第2吸引面。
在本发明的晶片的磨削方法中，在第1磨削工序中，在晶片的外周部分支承于弹性部件的状态下对晶片进行磨削，削弱晶片的要上翘的力，因此在之后的第2保持工序中，能够对晶片的整个面进行吸引保持。并且，在第2磨削工序中，在对晶片的整个下表面进行吸引保持的状态下进行磨削，因此能够将晶片的包含外周部分在内的整个面精加工成平坦。因此，能够降低形成于晶片的外周附近的器件成为次品的风险。
另外，本发明的磨削装置中，第1卡盘工作台具有与晶片的外周部分的下表面接触的环状的弹性部件和在该弹性部件的内侧对晶片的下表面进行吸引的第1吸引面，第2卡盘工作台具有对晶片的整个下表面进行吸引的第2吸引面，并且具有将晶片从第1吸引面搬送至第2吸引面的搬送机构，因此能够适于上述晶片的磨削方法的实施，能够使直至将晶片的整个面精加工成平坦为止的一系列的工序自动化。
附图说明
图1是示出磨削装置的例子的立体图。
图2是概略地示出卡盘工作台和具有翘曲的晶片的剖视图。
图3是概略地示出第1磨削工序的剖视图。
图4是概略地示出第2磨削工序的剖视图。
标号说明
1：磨削装置；21：第1卡盘工作台；211：吸引部件；212：框体；213：第1吸引面；214：上表面；215：凹部；216：空间；217：弹性部件；218：弯曲部；22：第2卡盘工作台；221：多孔部件；222：框体；223：第2吸引面；224：上表面；231：旋转轴；232：支承部；233：从动带轮；234：驱动带轮；235：电动机；236：带；241：流路；242、243、244：阀；245：吸引源；246：空气提供源；247：水提供源；248：压力计；25：厚度测量器；251：第1测量部；252：第2测量部；26：厚度测量器；261：第1测量部；262：第2测量部；3：第1磨削机构；4：第2磨削机构；30：主轴；31：主轴旋转机构；32：主轴壳体；33：安装座；34：磨削磨轮；340：基台；341、342：磨削磨具；5：磨削进给机构；50：滚珠丝杠；51：电动机；52：导轨；53：升降板；54：支托；61、62：盒载置区域；610：盒；620：盒；63：机器人；631：手部；632：翻转驱动部；633：臂部；64：暂放机构；641：载置台；642：定位销；65：清洗机构；651：旋转台；652：喷嘴；7：搬送机构；71：壁部；72：滚珠丝杠；73：导轨；74：电动机；75：滑动部；8：升降机构；81：滚珠丝杠；82：导轨；83：电动机；84：升降部件；85：旋转机构；86：轴部；87：电动机；88：臂；89：吸引保持部；10：晶片；11：基板；12：器件；100：上表面；101：下表面；102：凸状部。
具体实施方式
图1所示的磨削装置1具有：第1卡盘工作台21和第2卡盘工作台22，它们对晶片进行吸引保持；第1磨削机构3，其对第1卡盘工作台21所保持的晶片10进行磨削；以及第2磨削机构4，其对第2卡盘工作台22所保持的晶片10进行磨削。
在磨削装置1的前部具有载置对晶片10进行收纳的盒610、620的盒载置区域61、62。在盒610中例如收纳磨削前的晶片10，在盒620中例如收纳磨削后的晶片10。
在盒载置区域的后方(+Y侧)配设有进行相对于盒610、620的晶片10的搬入搬出的机器人63。机器人63具有：手部631，其对晶片10进行吸引保持；翻转驱动部632，其将手部631的正面背面翻转；以及臂部633，其与翻转驱动部632连结，使手部631旋转和升降。
在手部631的可动区域中配设有临时放置磨削前的晶片10的暂放机构64。暂放机构64具有：载置台641，其载置晶片10；以及多个定位销642，它们呈圆弧状配置，能够朝向载置台641的中心而在径向上移动，在将晶片10载置于载置台641的状态下，多个定位销642向相互靠近的方向移动，由此能够将晶片10对位于规定的位置。
在手部631的可动区域中，在与暂放机构64沿X轴方向并列的位置配设有对磨削后的晶片10进行清洗的清洗机构65。清洗机构65具有：旋转台651，其对磨削后的晶片10进行吸引保持；以及喷嘴652，其对旋转台651所保持的晶片10喷射清洗液。
第1卡盘工作台21和第2卡盘工作台22通过未图示的水平移动机构进行驱动而能够在Y轴方向上移动。在第1卡盘工作台21的Y轴方向的移动路径与第2卡盘工作台22的移动路径之间配设有搬送晶片10的搬送机构7。该搬送机构7配设于图1中的位置70。
搬送机构7在内部具有门型的壁部71、配设于壁部71的一个面侧且具有Y轴方向的轴心的滚珠丝杠72、与滚珠丝杠72平行地配设的一对导轨73、与滚珠丝杠72的一端连结且使滚珠丝杠72旋转的电动机74以及与滚珠丝杠72螺合的螺母，并且具有侧部与导轨73滑动接触的滑动部75。当电动机74使滚珠丝杠72旋转时，滑动部75被导轨73引导而在Y轴方向上移动。
在滑动部75的侧面上配设有使对晶片10的上表面进行吸引保持的吸引保持部89升降的升降机构8。升降机构8具有：滚珠丝杠81，其具有Z轴方向的轴心；导轨82，其与滚珠丝杠81平行地配设；电动机83，其与滚珠丝杠81的一端连结，使滚珠丝杠81旋转；以及升降部件84，其在内部具有与滚珠丝杠81螺合的螺母，并且升降部件84的侧部与导轨滑动接触。当电动机83使滚珠丝杠81旋转时，升降部件84被导轨82引导而在Z轴方向上升降。
升降部件84对旋转机构85进行支承。旋转机构85具有：轴部86，其从升降部件84垂下；电动机87，其与轴部86的上端连结；以及臂88，其与轴部86的下端连结，在臂88的前端连结有吸引保持部89。当电动机87使轴部86旋转时，臂88进行旋转，吸引保持部89以轴部86为中心而旋转。吸引保持部89通过旋转而在壁部71的下方通过，能够在壁部71的正面侧(+X方向侧)和背面侧(-X方向侧)之间移动，能够从第1卡盘工作台21的移动路径移动至第2卡盘工作台22的移动路径。
另外，电动机74使滚珠丝杠72旋转，滑动部75被导轨73引导而在Y轴方向上移动，由此吸引保持部89也在Y轴方向上移动。另外，当电动机83使滚珠丝杠81旋转而使升降部件84在Z轴方向上升降时，吸引保持部89也在Z轴方向上升降。
在吸引保持部89的下部具有与未图示的吸引源连接的吸引垫。
第1磨削机构3具有：主轴30，其具有沿Z轴方向延伸的旋转轴；主轴旋转机构31，其使主轴30旋转；主轴壳体32，其将主轴30支承为能够旋转；安装座33，其与主轴30的下端连结；以及磨削磨轮34，其安装于安装座33。当主轴旋转机构31使主轴30旋转时，磨削磨轮34也进行旋转。磨削磨轮34包含：基台340，其固定于中央具有开口的圆环状的安装座33；以及多个磨削磨具341，它们呈环状固定于基台340的下表面上。磨削磨具341例如是磨粒的粒径比较大的粗磨削磨具。
关于第2磨削机构4，除了磨削磨具342以外，与第1磨削机构3同样地构成。磨削磨具342是磨粒的粒径比第1磨削机构3的磨削磨具341小的精磨削磨具。对于磨削磨具342以外的部位，标记与第1磨削机构3相同的标号，并省略了说明。
第1磨削机构3和第2磨削机构4分别通过由相同构造构成的磨削进给机构5支承为能够升降。磨削进给机构5具有：滚珠丝杠50，其具有Z轴方向的旋转轴；电动机51，其使滚珠丝杠50旋转；一对导轨52，它们与滚珠丝杠50平行地配设；升降板53，其侧部与导轨52滑动接触，升降板53在内部具有与滚珠丝杠50螺合的未图示的螺母；以及支托54，其与升降板53连结，对主轴壳体32进行支承。当滚珠丝杠50进行旋转时，升降板53被导轨52引导而在Z轴方向上移动，与此相伴，第1磨削机构3也在Z轴方向上移动。
如图2所示，第1卡盘工作台21包含：吸引部件211，其由多孔材料构成；以及框体212，其从外周侧和下方支承吸引部件211。作为吸引部件211的正面的第1吸引面213对具有翘曲的晶片10的下表面101进行吸引。第1吸引面213与具有翘曲的晶片10相比形成为小直径。另外，第1吸引面213与框体212的上表面214形成为同一平面。在第1吸引面213的外周侧、即框体212的上表面214的外周部形成有环状的凹部215。在凹部215中形成有从该空间的下部朝向第1卡盘工作台21的中心侧延伸而形成的空间216。在凹部215中收纳有一端固定于空间216且另一端突出到比上表面214靠上方的位置的弹性部件217。弹性部件217例如由海绵、橡胶板等形成为环状，具有从收纳于空间216的部分朝向上方而弯曲的弯曲部218。当在第1吸引面213上对具有翘曲的晶片10进行吸引保持时，弯曲部218倾倒，弹性部件217与晶片10的下表面101的外周部分接触。另外，晶片10的外周与框体212的上表面214接触。并且，凹部215的上表面成为被晶片10的下表面101封住的状态。
在框体212的下部连结有旋转轴231的上端。旋转轴231的下端通过支承部232支承为能够旋转。在旋转轴231的周围配设有从动带轮233，在从动带轮233的侧方配设有驱动带轮234。驱动带轮234通过电动机235进行驱动。在驱动带轮234和从动带轮233上卷绕有带236，当通过电动机235进行驱动而使驱动带轮234旋转时，通过带236将该旋转力传递至从动带轮233，旋转轴231进行旋转，第1卡盘工作台21进行旋转。
在框体212、旋转轴231、支承部232中贯通而形成有用于流通流体的流路241。流路241的一端在框体212的上表面开口，与吸引部件211连通。流路241的另一端分支成三个路径，各个路径经由阀242、243、244而与吸引源245、空气提供源246、水提供源247连接。在流路241上连接有测量流路241内的压力的压力计248。
如图1所示，第2卡盘工作台22具有：多孔部件221；以及对多孔部件221进行支承的框体222。作为多孔部件221的正面的第2吸引面223对晶片10的整个下表面进行吸引。第2吸引面223与框体222的上表面224形成为同一平面。第2卡盘工作台22通过例如与图2所示的第1卡盘工作台21同样的未图示的旋转驱动机构进行驱动而能够旋转。另外，在第2卡盘工作台22的框体222及其下方，与第1卡盘工作台21同样地具有如图2所示那样经由阀242、243、244而与吸引源245、空气提供源246、水提供源247连接的流路241。
在第1卡盘工作台21的移动路径的侧方配设有对第1卡盘工作台21所保持的晶片10的厚度进行测量的厚度测量器25。厚度测量器25具有：第1测量部251，其对框体212的上表面214的高度进行测量；以及第2测量部252，其对第1吸引面213所吸引保持的晶片10的上表面100的高度进行测量，根据第1测量部251的测量值与第2测量部252的测量值的差，计算晶片10的厚度。
在第2卡盘工作台22的移动路径的侧方配设有对第2卡盘工作台22所保持的晶片10的厚度进行测量的厚度测量器26。厚度测量器26具有：第1测量部251，其对框体222的上表面224的高度进行测量；以及第2测量部252，其对第1吸引面213所吸引保持的晶片10的上表面100的高度进行测量，根据第1测量部251的测量值与第2测量部252的测量值的差，计算晶片10的厚度。
接着，说明对图2所示的翘曲的晶片10进行磨削时的磨削装置1的动作。该晶片10构成为在基板11上形成有器件12且该器件12被树脂13密封，由于树脂13的收缩等而具有上翘的要素。
在图1所示的盒610的内部收纳多张晶片10。并且，通过臂部633的旋转和升降，机器人63的手部631进入至盒610的内部而对一张晶片10进行吸引保持，然后手部631退避至盒610外，载置于暂放机构64的载置台641。并且，定位销642向相互靠近的方向移动，将晶片10对位于规定的位置。
(1)第1保持工序
接着，搬送机构7使吸引保持部89向-Y方向移动，并且旋转机构85使吸引保持部89旋转，由此使吸引保持部89移动至载置于载置台641的晶片10的上方。并且，升降机构8使吸引保持部89下降，对晶片10的上表面100进行吸引保持。
接着，升降机构8使吸引保持部89上升，搬送机构7使吸引保持部89向+Y方向移动，并且旋转机构85使吸引保持部89旋转，使吸引保持着晶片10的吸引保持部89移动至第1卡盘工作台21的上方，进而升降机构8使吸引保持部89下降，将晶片10的下表面101侧载置于第1卡盘工作台21。并且，将图2所示的阀242打开而使第1卡盘工作台21的吸引部件211与吸引源245连通，由此使吸引力作用于第1吸引面213，对晶片10的下表面101进行吸引保持。此时，已在暂放机构64中将晶片10对位于规定的位置，由此第1吸引面213的中心与晶片10的中心一致。然后，解除吸引保持板89的吸引力，升降机构8使吸引保持板89上升。
这样在第1吸引面213的中心与晶片10的中心一致的状态下，效仿第1吸引面213而吸引保持具有翘曲的晶片10的下表面101。晶片10的外周侧上翘，第1吸引面213与晶片10相比形成为小直径，因此晶片10的上翘的外周部分未被吸引保持。即，在弹性部件217的内周侧吸引保持晶片10的下表面101。
(2)第1磨削工序
接着，使第1卡盘工作台21向+Y方向移动，使晶片10位于第1磨削机构3的下方。并且，如图3所示，通过电动机235进行驱动而使第1卡盘工作台21旋转，并且主轴旋转机构31使主轴30旋转而使磨削磨具341旋转，进一步图1所示的磨削进给机构5使第1磨削机构3下降，由此使旋转的磨削磨具341与晶片10的上表面100接触。于是，晶片10的上翘的部分被按压，下表面101与弹性部件217接触，如图3中放大所示，通过晶片10的下表面101的外周部将弹性部件217向下方按压，吸引力不会泄露。
并且，磨削进给机构5进一步使第1磨削机构3下降而对晶片10的上表面100进行粗磨削。在磨削中，使厚度测量器25的第1测量部251的前端与框体212的上表面214接触，并且使厚度测量器25的第2测量部252的前端与晶片10的上表面100接触，根据第1测量部251的测量值与第2测量部252的测量值的差，计算晶片10的厚度。并且，当该计算值达到规定的厚度值时，磨削进给机构5使第1磨削机构3上升而结束磨削。这里的规定的厚度是未达到完工厚度的值。
通过第1磨削工序中的晶片10的磨削，树脂13变薄，因此削弱晶片10的上翘的要素。另外，在第1磨削工序中，在晶片10的下表面101的外周部分被弹性部件217支承的状态下进行磨削，因此在磨削中，如图3的放大图那样，由于将磨削磨具341按压至晶片10的磨削负荷，弹性部件217略微下陷，晶片10中的被弹性部件217支承的部分成为略微进入凹部215内的状态，因此被弹性部件217支承的部分形成得略厚，该部分的外周侧形成得薄。
(3)搬送工序
接着，升降机构8使吸引保持部89下降而对粗磨削后的晶片10的上表面100进行吸引保持。并且，将阀242关闭而解除作用于第1卡盘工作台21的第1吸引面213的吸引力，并且将阀243打开而从第1吸引面213喷出空气。另外，此时也可以将阀244打开而从第1吸引面213喷出空气和水。这样在从第1吸引面213仅喷出空气或喷出空气和水的状态下，升降机构8使吸引保持部89上升，由此使晶片10从第1卡盘工作台21离开。
在吸引保持部89上升的状态下，旋转机构85使吸引保持部89旋转而位于比壁部71靠+X侧的位置。并且，使晶片10位于第2卡盘工作台22的上方，升降机构8使吸引保持部89下降，将粗磨削后的晶片10的下表面101载置于第2卡盘工作台22。
(4)第2保持工序
接着，将图4所示的阀242打开而使吸引源245与第2吸引面223连通，对第2吸引面223作用吸引力。然后，当解除吸引保持部89的吸引力并通过升降机构8使吸引保持部89上升时，吸引保持部89从晶片10的上表面100离开。这样，利用第2卡盘工作台22的第2吸引面223吸引保持通过第1磨削工序中的磨削而形成为未达到完工厚度的厚度的晶片10的整个下表面101。在第1磨削工序中，晶片10的翘曲减轻，因此能够在第2吸引面223上对晶片10的整个下表面101进行吸引保持。另外，在第1磨削工序中，晶片10的下表面101的外周部被弹性部件217支承而进行了磨削，由此在晶片10上呈圆环状形成有部分形成得略厚的凸状部102。
(5)第2磨削工序
接着，使第2卡盘工作台22所保持的粗磨削后的晶片10位于第2磨削机构4的下方。并且，如图4所示，通过电动机235进行驱动而使第2卡盘工作台22旋转，并且主轴旋转机构31使主轴30旋转而使磨削磨具342旋转，进一步图1所示的磨削进给机构5使第2磨削机构4下降，由此使旋转的磨削磨具342与粗磨削后的上表面100接触。并且，磨削进给机构5进一步使第2磨削机构4下降，对第2吸引面223所吸引保持的粗磨削后的上表面100进行精磨削。在磨削中，使厚度测量器26的第1测量部261的前端与框体222的上表面224接触，并且使厚度测量器26的第2测量部262的前端与晶片10的上表面100接触，根据第1测量部261的测量值与第2测量部262的测量值的差，计算晶片10的厚度。并且，当该计算值成为规定的完工厚度值时，磨削进给机构5使第2磨削机构4上升而结束磨削。
在第2磨削工序中，在对晶片10的整个下表面101进行吸引保持的状态下进行磨削，因此能够将凸状部102去除，将整个面精加工为平坦。因此，能够降低形成于晶片10的外周附近的器件12成为次品的风险。
另外，磨削磨具341、342可以是相同的种类，也可以是不同的种类。

Claims (3)

1.一种晶片的磨削方法，效仿卡盘工作台的吸引面而对具有外周上翘的要素的晶片进行吸引保持，并通过磨削磨具对晶片进行磨削，其中，
该晶片的磨削方法包含如下的工序：
第1保持工序，在第1卡盘工作台的第1吸引面上吸引保持晶片，该第1卡盘工作台包含吸引部件和环状的弹性部件，该环状的弹性部件与晶片的外周部分的下表面接触，该吸引部件具有在该弹性部件的内侧对晶片的下表面进行吸引的该第1吸引面；
第1磨削工序，通过磨削磨具将在该第1吸引面上吸引保持的晶片磨削至未达到完工厚度的厚度，削弱晶片的上翘的要素；
搬送工序，将在该第1吸引面上保持的晶片搬送至第2卡盘工作台的第2吸引面，该第2卡盘工作台具有多孔部件，该多孔部件具有对该晶片的整个下表面进行吸引的该第2吸引面；
第2保持工序，在该第2吸引面上吸引保持被磨削至未达到完工厚度的厚度的晶片；以及
第2磨削工序，通过磨削磨具将在该第2吸引面上吸引保持的晶片磨削至完工厚度。
2.根据权利要求1所述的晶片的磨削方法，其中，
在该第1磨削工序中使用的该磨削磨具使用粗磨削磨具，
在该第2磨削工序中使用的该磨削磨具使用精磨削磨具。
3.一种磨削装置，其通过磨削磨具对外周部分上翘的晶片进行磨削，其中，
该磨削装置具有：
第1卡盘工作台，其包含吸引部件和环状的弹性部件，该环状的弹性部件与上翘的晶片的外周部分的下表面接触，该吸引部件具有在该弹性部件的内侧对晶片的下表面进行吸引的第1吸引面；
第1磨削机构，其通过磨削磨具对在该第1吸引面上吸引保持的晶片进行磨削；
第2卡盘工作台，其具有多孔部件，该多孔部件具有对晶片的整个下表面进行吸引的第2吸引面；
第2磨削机构，其通过磨削磨具对在该第2吸引面上吸引保持的晶片进行磨削；以及
搬送机构，其将晶片从该第1吸引面搬送至该第2吸引面。
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