TW202114812A - 基板之磨削方法 - Google Patents

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松原壯一
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日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]降低對工作夾台的傾斜度調整機構所要求之剛性的程度，且降低磨削不良的產生。 [解決手段]提供一種基板之磨削方法，具備以下步驟： 第1磨削步驟，磨削單元具備具有磨石部的磨削輪，並以如下之方式來磨削基板：藉由對由前述磨削單元的磨石部的下表面所規定的磨削面，以已將重疊於磨石部與基板的接觸區域之保持面的一部分設成非平行的狀態來使磨石部與基板接觸，而讓基板的外周部的磨削量變得比基板的中心部的磨削量多；磨削單元上升步驟，在第1磨削步驟之後，藉由使磨削單元上升而讓磨石部從基板離開；及第2磨削步驟，在磨削單元上升步驟之後，在相對於磨削面而將保持面的一部分設成和該磨削面平行的狀態下使磨削單元下降，而使磨石部與基板再次接觸，並藉此來磨削基板。

Description

基板之磨削方法
本發明是有關於一種對以工作夾台的保持面所保持之基板進行磨削的基板之磨削方法。
在行動電話等的電氣機器中，LED(發光二極體，light emitting diode)等的光器件晶片已被使用。為了製造光器件晶片，而例如首先在以藍寶石、碳化矽等所形成之硬質基板的正面側形成氮化鎵等的磊晶成長層。接著，在磊晶成長層的正面側將複數條分割預定線設定成格子狀，並在以複數條分割預定線所區劃的各區域中形成光器件。
並且，可藉由沿著各分割預定線照射具有可被硬質基板吸收或可穿透硬質基板之波長的雷射光束，來分割硬質基板及磊晶成長層的積層體，而製造光器件晶片。
然而，為了提升光器件晶片的輕量化、小型化、亮度等，而有在形成磊晶成長層後，將硬質基板的背面側磨削並薄化的情況。在硬質基板的磨削上可使用磨削裝置。
磨削裝置包含主軸、及裝設在主軸的一端側的圓環狀的磨削輪。在磨削輪的下表面側是例如將各個磨輪齒狀的複數個磨削磨石配置成環狀，且在和磨削輪的下表面相向的位置上設置有工作夾台。
在磨削硬質基板的背面側的情況下，首先是以工作夾台來保持硬質基板的正面側，以使硬質基板的背面側朝上方露出。接著，以使工作夾台及磨削輪朝預定的方向旋轉，且磨削輪朝工作夾台接近的方式，來將磨削輪磨削進給。但是，以藍寶石、碳化矽等所形成之硬質基板，除了硬度較高以外，通常還已將背面側鏡面加工。
因此，會有磨削磨石在硬質基板的背面滑動而未進行磨削之情形。此外，在磨削磨石在硬質基板的背面滑動的情況下，會有以下問題：起因於藉由磨削進給而從磨削磨石施加到硬質基板之壓力，導致硬質基板損傷。
相對於此，已知有以下手法：讓以複數個磨削磨石的下表面所規定之磨削面相對於硬質基板的背面傾斜，藉此將磨削磨石與硬質基板的接觸面積形成得比通常更小，而容易讓磨削磨石咬進硬質基板(參照例如專利文獻1)。藉此，可抑制磨削磨石在硬質基板的背面之滑動。
在以已讓磨削面傾斜的狀態來將硬質基板磨削相當於預定量後，在磨削磨石與硬質基板為相接觸的(亦即，對工作夾台施加有磨削負荷的)狀態下，改變磨削面的傾斜並設成水平。藉由在已將磨削面設成水平的狀態下進一步磨削硬質基板，可形成在面內之高度偏差較小的(亦即，成品厚度之精度較高的)硬質基板。
又，也有以下情況：取代讓磨削面相對於硬質基板的背面傾斜之作法，而讓硬質基板的背面相對於磨削面傾斜(參照例如專利文獻1)。為了使硬質基板的背面傾斜，可使用調整工作夾台的傾斜度的傾斜度調整機構。在使用傾斜度調整機構的情況下，也必須以對工作夾台施加有磨削負荷的狀態來改變工作夾台的傾斜度。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2011-206867號公報
發明欲解決之課題
但是，為了在對工作夾台施加有磨削負荷之狀態下改變工作夾台的傾斜度，會對工作夾台的傾斜度調整機構要求非常高的剛性。此外，由於是在施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台的傾斜與每單位時間的磨削量，因此變得容易產生磨削不良、磨石部之缺損、磨削裝置之故障等。
本發明是有鑒於所述之問題點而作成的發明，其目的在於相較於在對工作夾台施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台的傾斜度的情況，降低對工作夾台的傾斜度調整機構所要求的剛性的程度，且降低磨削不良的產生。 用以解決課題之手段
根據本發明之一態樣，可提供一種基板之磨削方法，是一邊使工作夾台與磨削輪一起旋轉，一邊以該磨削輪磨削被該工作夾台的保持面所保持之基板，前述基板之磨削方法具備以下步驟： 第1磨削步驟，磨削單元具備該磨削輪，該磨削輪具有圓環狀之輪基台與在該輪基台的一面側配置成環狀之磨石部，並以如下之方式來磨削該基板：藉由對由前述磨削單元的該磨石部的下表面所規定的磨削面，以已將重疊於該磨石部與該基板的接觸區域之該保持面的一部分設成非平行的狀態來使該磨石部與該基板接觸，而讓該基板的外周部的磨削量變得比該基板的中心部的磨削量多； 磨削單元上升步驟，在該第1磨削步驟之後，藉由使該磨削單元上升而讓該磨石部從該基板離開；及 第2磨削步驟，在該磨削單元上升步驟之後，在相對於該磨削面將該保持面的該一部分設成和該磨削面平行的狀態下使該磨削單元下降，而使該磨石部與該基板再次接觸，並藉此來磨削該基板。 發明效果
在本發明之一態樣的磨削單元上升步驟中，是藉由使磨削單元上升，而讓磨石部從基板離開。藉此，可以相較於在施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台的傾斜度之情況，降低對工作夾台的傾斜度調整機構所要求的剛性的程度，且可以進一步也降低磨削不良、磨石部之缺損、磨削裝置之故障等的產生率。
用以實施發明之形態
參照附加圖式，說明本發明之一態樣的實施形態。首先，說明磨削裝置。圖1是磨削裝置2的局部截面側視圖。磨削裝置2具有支撐複數個構成要素之大致長方體形的基台4。
於基台4上設置有大致圓盤狀的工作夾台10。工作夾台10具有陶瓷製之框體10a。在框體10a內設有流路(未圖示)，並將此流路的一端連接於噴射器(ejector)等之吸引源(未圖示)。
框體10a在上表面側具有由圓盤狀的空間所構成的凹部。在此凹部固定有大致圓盤狀的多孔質板10b。多孔質板10b具有平坦之圓形的下表面、與圓錐狀的上表面。
在多孔質板10b的下表面側，連接有框體10a的流路的另一端。當使吸引源動作時，會在多孔質板10b的上表面產生負壓，且被加工物等會被此上表面所吸引並保持。因此，工作夾台10的上表面是作為保持面10c而發揮功能。
於工作夾台10的下表面側連結有圓盤狀的工作台基台12。在此工作台基台12的下表面側設有馬達等的驅動機構14，此驅動機構14是透過工作台基台12而連結於工作夾台10。藉由使驅動機構14動作，工作夾台10便會以繞預定之旋轉軸10d的方式旋轉。
於工作台基台12的下表面側設置有傾斜度調整機構16，前述傾斜度調整機構16具有1個固定支撐構件16a、與2個可動支撐構件16b。1個固定支撐構件16a及2個可動支撐構件16b是以在工作台基台12的圓周方向上分開120度的狀態，連結於工作台基台12。再者，在圖1中顯示有2個當中的1個可動支撐構件16b。
固定支撐構件16a的上端之高度雖然是固定的，但可動支撐構件16b的上端之高度可朝上下方向移動。藉由調整可動支撐構件16b的上端之高度，可以讓工作夾台10的旋轉軸10d相對於鉛直方向(Z軸方向)傾斜。
在工作夾台10的側部設置有厚度測定單元18。厚度測定單元18具有設置於框體10a的上方的第1高度測定器18a、與設置於多孔質板10b的上方的第2高度測定器18b。
例如，以第1高度測定器18a測定框體10a的上表面的高度，並以第2高度測定器18b測定被保持面10c所保持之被加工物11(參照圖2)的上表面的高度。然後，可藉由計算被加工物11的上表面的高度與框體10a的上表面的高度之差，而計算被加工物11的厚度。
在工作夾台10的側部當中，在與厚度測定單元18不同的位置上設置有磨削水供給單元19。磨削水供給單元19是連接於貯存有純水等之磨削水的磨削水供給源(未圖示)。
磨削水供給單元19包含：第1管部，沿著鉛直方向而設置；及第2管部，連接於第1管部的上端，並設置成從該上端彎折大致90度而朝向工作夾台10的旋轉軸10d。在第2管部的前端設置有噴嘴19a。
在相對於磨削水供給單元19而與工作夾台10為相反之相反側，設有長方體形的支柱6。在支柱6之前方側(磨削水供給單元19側)設置有磨削進給單元20。磨削進給單元20具有平行於支柱6之高度方向的一對導軌20a。
各導軌20a是固定在支柱6之前方側的表面。在各導軌20a上可滑動地安裝有移動板20b。在移動板20b之後方側設置有螺帽部20c。
在螺帽部20c中以可旋轉的態樣連結有滾珠螺桿20d，前述滾珠螺桿20d是設置成和支柱6之高度方向(Z軸方向)平行。在滾珠螺桿20d的高度方向的一端連結有脈衝馬達20e。只要以脈衝馬達20e使滾珠螺桿20d旋轉，移動板20b即沿著導軌20a移動。
在移動板20b的前方側設置有磨削單元22。磨削單元22具有圓筒狀的保持構件22a。保持構件22a是固定在移動板20b之前方側的表面。
在保持構件22a的內側設置有主軸殼體22b。於主軸殼體22b的下部設置有以橡膠等所形成之圓環狀的緩衝構件22c。主軸殼體22b是隔著緩衝構件22c而被支撐在保持構件22a的底面。
在主軸殼體22b中，是以可旋轉的態樣來容置主軸22d的一部分。在主軸22d的上端連結有馬達等旋轉驅動機構(未圖示)。使旋轉驅動機構動作時，主軸22d是以繞著旋轉軸22e的方式旋轉。
主軸22d的下端是位於比保持構件22a的底部更下方。在主軸22d的下端側連結有圓盤狀的輪座22f的上表面側。輪座22f的下表面側裝設有圓環狀的磨削輪24的上表面側。
磨削輪24具有圓環狀的輪基台26。輪基台26是以鋁等金屬所形成，且為例如直徑為200mm。此輪基台26的上表面側連結於輪座22f的下表面側。亦即，磨削輪24是透過輪座22f而裝設於主軸22d。
在輪基台26的下表面(其中一面)26a側設置有複數個磨削磨石28(磨石部)。各磨削磨石是以例如在陶瓷(vitrified)或熱固性樹脂等的結合材中混合鑽石或cBN(立方氮化硼，cubic boron nitride)等的磨粒並燒結混合體之作法而形成。
在本例中，是將複數個磨削磨石28配置成環狀(所謂的齒排列)。但是，亦可取代複數個磨削磨石28，而設置圓環狀的磨削磨石(磨石部)(所謂的連續排列)。
磨削輪24是以圓環狀的下表面26a的一部分位於工作夾台10的旋轉中心10e(亦即保持面10c與旋轉軸10d的交點。參照圖3(A)等)上的態樣，而配置於工作夾台10的上方。
再者，由於磨削輪24為圓環狀，且磨削水供給單元19是位於該圓環的內側，因此在磨削動作時，磨削輪24與磨削水供給單元19不會在磨削時相干涉。
接著，說明被工作夾台10所保持之被加工物11。圖2是顯示已被保持面10c所保持之被加工物11等的圖。被加工物11是具有以碳化矽(SiC)基板所形成之硬質基板、與形成於硬質基板的正面側之氮化鎵(GaN)等的磊晶成長層之積層體。
於磊晶成長層的正面側將複數條分割預定線設定成格子狀，且在以複數條分割預定線所區劃出的各區域中形成有光器件。在磊晶成長層的正面側貼附有樹脂製的保護膠帶(未圖示)。
當以保持面10c保持磊晶成長層的正面側(被加工物11的正面側)時，會使硬質基板的背面側(被加工物11的背面側)露出。再者，此時，被加工物11會以對應於圓錐狀的保持面10c的方式彈性地變形。
在使以保持面10c保持有被加工物11之工作夾台10、與磨削輪24一起朝相同方向旋轉的狀態下，只要將磨削單元22磨削進給(使其朝下方移動)並將磨削磨石28壓抵於被加工物11，即可磨削硬質基板的背面側。
接著，說明磨削被加工物11的磨削方法。圖6是本實施形態的磨削方法的流程圖。首先，在磊晶成長層的正面側貼附了保護膠帶後，以保持面10c保持被加工物11的正面側(保持步驟(S10))。
接著，進行第1磨削步驟(S20)。圖3(A)是顯示第1磨削步驟(S20)的局部截面側視圖，圖3(B)是顯示第1磨削步驟(S20)中的被加工物11等的上表面側的圖。
在第1磨削步驟(S20)中，首先是將可動支撐構件16b的上端的高度調節成使工作夾台10的旋轉軸10d相對於由複數個磨削磨石28的下表面28a所規定的磨削面28b形成第1角度α。
藉此，將重疊於磨削磨石28與被加工物11的接觸區域11a(在圖3(B)附加斜線而顯示之預定寬度的圓弧狀的區域)之保持面10c的一部分(例如，對應於圓錐之母線之區域)10f相對於磨削面28b非平行地定位。
更具體而言，是藉由將旋轉中心10e(亦即圓錐狀的保持面10c的頂點)定位在比位於磨削輪24的正下方之保持面10c的一部分10f的最外周更朝下相當於距離A(例如5μm)，而將一部分10f與磨削面28b非平行地定位。
然後，例如使工作夾台10以60rpm旋轉，且使主軸22d以2500rpm旋轉，並使磨削單元22以0.1μm/s到0.5μm/s之預定的加工進給速度(在一例中為0.3μm/s)下降。此時，是維持保持面10c的一部分10f和磨削面28b的非平行狀態。又，從噴嘴19a對磨削磨石28與被加工物11的接觸點附近供給磨削水。
藉由使磨削磨石28與被加工物11的背面側接觸，可磨削被加工物11的背面側。在第1磨削步驟(S20)中，是例如磨削被加工物11的背面側，以將被加工物11的背面側的最外周去除10μm到20μm左右。
在第1磨削步驟(S20)中，是藉由將保持面10c的一部分10f相對於磨削面28b非平行地定位，而變得易於使磨削磨石28咬進被加工物11。藉此，可抑制磨削磨石28在被加工物11的背面之滑動。
又，在第1磨削步驟(S20)中，由於保持面10c的一部分10f的最外周位於比旋轉中心10e更朝上相當於距離A，因此在接觸區域11a中，外周部11b的磨削量變得比中心部11c的磨削量多。
再者，上述之磨削面28b是在以旋轉軸22e為中心而使磨削輪24旋轉時，藉由1個或複數個磨削磨石28的下表面28a所規定的面。磨削面28b有藉由最朝下方突出的1個磨削磨石28的下表面28a或磨削磨石28的一部分的下表面28a來規定的情況，也有以各自處於相同高度的複數個磨削磨石28的下表面28a來規定的情況。
在第1磨削步驟(S20)之後，藉由使磨削單元22上升，而使複數個磨削磨石28從被加工物11的背面離開(磨削單元上升步驟(S30))。在磨削單元上升步驟(S30)中，是例如使磨削面28b上升10μm。圖4是顯示磨削單元上升步驟(S30)的局部截面側視圖。
在磨削單元上升步驟(S30)中，可以相較於在對工作夾台10施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台10的傾斜度之情況，降低對工作夾台10的傾斜度調整機構16所要求的剛性的程度。因此，可以使用以往的傾斜度調整機構16。
此外，在本實施形態中，由於並未在施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台10之傾斜度，因此每單位時間之磨削量沒有變化。因此，也可以降低磨削不良、磨削磨石28之缺損、磨削裝置2之故障等的產生率。
在磨削單元上升步驟(S30)之後，藉由調節可動支撐構件16b的上端之高度，而相對於磨削面28b使工作夾台10的旋轉軸10d傾斜成比第1角度α更大的第2角度β，並將保持面10c的一部分10f設成和磨削面28b平行。圖5(A)是顯示改變旋轉軸10d的傾斜度之情形的圖。
然後，在已將保持面10c的一部分10f設成和磨削面28b平行的狀態下，使磨削單元22下降來讓複數個磨削磨石28與被加工物11再次接觸，藉此磨削被加工物11(第2磨削步驟(S40))。圖5(B)是顯示在第2磨削步驟(S40)中使磨削單元22下降之情形的圖。
在第2磨削步驟(S40)中，也是例如使工作夾台10以60rpm旋轉，且使主軸22d以2500rpm旋轉，並使磨削單元22以0.1μm/s到0.5μm/s之預定的加工進給速度(在一例中為0.3μm/s)下降。又，從噴嘴19a對磨削磨石28與被加工物11的接觸點附近供給磨削水。藉此，將被加工物11磨削至被加工物11之硬質基板成為預定的厚度為止。
在第2磨削步驟(S40)中，是在已將保持面10c的一部分10f設為和磨削面28b平行的狀態下，磨削被加工物11。藉此，可以確保被加工物11之成品厚度的精度。此外，在第2磨削步驟(S40)中，由於相較於被加工物11之中心部11c，被加工物11的外周部11b已被磨削得較多，因此在第2磨削步驟(S40)中，磨削磨石28會變得容易咬進被加工物11的中心部11c。
在本實施形態中，可以相較於在對工作夾台10施加有磨削負荷的狀態下改變工作夾台10的傾斜度之情況，降低對工作夾台10的傾斜度調整機構16所要求的剛性的程度，並且降低磨削不良的產生。此外，易於使磨削磨石28咬進被加工物11，且可以確保成品厚度之精度。
另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明的目的之範圍下，均可適當變更而實施。在被加工物11中所使用的硬質基板，可為藍寶石基板，亦可為以莫氏硬度9以上之材料或維氏硬度HV 2200以上之材料所形成的基板。
又，在被加工物11中所使用的基板亦可為以硬度比硬質基板更低的矽等所形成的基板。例如，如原切片(as-sliced)晶圓一般，在具有比較大的凹凸之晶圓的情況下，由於容易使磨削負荷變得較大，因此適用上述之實施形態的磨削方法是有效的。
2:磨削裝置 4:基台 6:支柱 10:工作夾台 10a:框體 10b:多孔質板 10c:保持面 10d,22e:旋轉軸 10e:旋轉中心 10f:一部分 11:被加工物 11a:接觸區域 11b:外周部 11c:中心部 12:工作台基台 14:驅動機構 16:傾斜度調整機構 16a:固定支撐構件 16b:可動支撐構件 18:厚度測定單元 18a:第1高度測定器 18b:第2高度測定器 19:磨削水供給單元 19a:噴嘴 20:磨削進給單元 20a:導軌 20b:移動板 20c:螺帽部 20d:滾珠螺桿 20e:脈衝馬達 22:磨削單元 22a:保持構件 22b:主軸殼體 22c:緩衝構件 22d:主軸 22f:輪座 24:磨削輪 26:輪基台 26a:下表面(其中一面) 28:磨削磨石 28a:下表面 28b:磨削面 A:距離 Z:方向 α:第1角度 β:第2角度 S10:保持步驟 S20:第1磨削步驟 S30:磨削單元上升步驟 S40:第2磨削步驟
圖1是磨削裝置的局部截面側視圖。 圖2是顯示已被保持面所保持之被加工物等的圖。 圖3(A)是顯示第1磨削步驟的局部截面側視圖，圖3(B)是顯示被加工物等的上表面側的圖。 圖4是顯示磨削單元上升步驟的局部截面側視圖。 圖5(A)是顯示改變旋轉軸的傾斜度之情形的圖，圖5(B)是顯示在第2磨削步驟中使磨削單元下降之情形的圖。 圖6是磨削方法的流程圖。
10:工作夾台
10a:框體
10b:多孔質板
10c:保持面
10d,22e:旋轉軸
10e:旋轉中心
10f:一部分
11:被加工物
12:工作台基台
22:磨削單元
22d:主軸
22f:輪座
24:磨削輪
26:輪基台
28:磨削磨石
28a:下表面
28b:磨削面
A:距離
Z:方向
α:第1角度

Claims (1)

  1. 一種基板之磨削方法，是一邊使工作夾台與磨削輪一起旋轉，一邊以該磨削輪磨削被該工作夾台的保持面所保持之基板，前述基板之磨削方法的特徵在於具備以下步驟： 第1磨削步驟，磨削單元具備該磨削輪，該磨削輪具有圓環狀之輪基台與在該輪基台的一面側配置成環狀之磨石部，並以如下之方式來磨削該基板：藉由對由前述磨削單元的該磨石部的下表面所規定的磨削面，以已將重疊於該磨石部與該基板的接觸區域之該保持面的一部分設成非平行的狀態來使該磨石部與該基板接觸，而讓該基板的外周部的磨削量變得比該基板的中心部的磨削量多； 磨削單元上升步驟，在該第1磨削步驟之後，藉由使該磨削單元上升而讓該磨石部從該基板離開；及 第2磨削步驟，在該磨削單元上升步驟之後，在相對於該磨削面而將該保持面的該一部分設成和該磨削面平行的狀態下使該磨削單元下降，而使該磨石部與該基板再次接觸，並藉此來磨削該基板。
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