CN106041716A - 干式磨削装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供干式磨削装置，其防止磨削屑和粉末等异物附着于测定晶片状态的测定器上。干式磨削装置(1)具有：保持台(21)，其保持晶片(W)；磨削单元(41)，其具有以使磨削晶片的磨削垫(46)的中心与旋转轴(40)的中心一致的方式安装的主轴组件(43)；以及磨削加工进给单元，其在使磨削单元与保持台相对地接近和离开的方向上进行磨削进给，在磨削垫的中心形成的空孔(47)连通有形成于主轴组件的贯穿孔(48)，通过封闭贯穿孔的上端的罩部件(62)形成与贯穿孔连通封闭空间(63)，构成为通过配设于封闭空间(63)的测定器(60、61)而通过贯穿孔测定晶片(W)的状态的结构。

Description

干式磨削装置

技术领域

本发明涉及在干燥环境的加工室内磨削晶片的干式磨削装置。

背景技术

在磨削加工中，对残留于磨削后的晶片的被磨削面上的磨削变形进行磨削以提升抗折强度。以往，已知作为磨削装置而在不使用磨削液的情况下磨削晶片的干式磨削装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1所述的干式磨削装置中，将在磨削加工中发生的磨削屑和由于磨削垫的磨损而产生的粉末等的细微的异物通过排气(吸气)而从加工室排出，使从加工室排气的异物湿润而作为废液进行处理。以使加工室形成为干燥环境的状态，使异物成为了废液，因此异物不会在加工室内飞散，设置有磨削装置的无尘室不会被污染。

此外，作为干式磨削装置，已知使用直径大于晶片的外径的磨削垫磨削晶片的技术(例如，参照专利文献2)。专利文献2所述的干式磨削装置在使磨削垫的中心与晶片的中心错开的状态下使磨削垫接触晶片，从而能够更有效率地通过磨削垫磨削晶片。在这些专利文献1、2所述的干式磨削装置中，为防止晶片磨削时的摩擦热造成的表面烧灼而需要对磨削中的晶片的表面温度进行测定，并且为了进行更高精度的磨削加工而需要对磨削中的晶片的厚度进行测定。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4464113号公报

专利文献2：日本专利第4754870号公报

另外，在专利文献2的干式磨削装置中，半导体晶片的整个表面被磨削垫覆盖，因此并不存在上述的配设晶片的温度测定用的测定器和晶片厚度测定用的测定器的部位。在这种情况下，可以考虑采用在磨削垫的中心形成空孔，将与该空孔相连的贯穿孔形成于主轴组件上，从主轴组件的上方通过贯穿孔测定晶片的状态的结构。然而，如果在磨削垫的空孔内进入细微的异物，则异物会通过主轴组件的贯穿孔而附着于测定器，存在污染测定器的问题。

发明内容

本发明就是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够防止磨削屑和粉末等异物附着于测定晶片的状态的测定器上的干式磨削装置。

本发明的干式磨削装置具有：保持台，其保持晶片；磨削单元，其具有以使磨削垫的中心与旋转轴的中心一致的方式安装的主轴组件，该磨削垫对在该保持台上保持的晶片进行磨削；以及磨削加工进给单元，其在使该磨削单元与该保持台相对地接近和离开的方向上进行磨削进给，该磨削单元具有：圆柱状的空孔，其将该磨削垫的中心作为中心；贯穿孔，其以延伸方向贯穿该主轴组件的该旋转轴的中心，并且使一端与该空孔连通；以及罩部件，其形成与该贯穿孔的另一端连通的封闭空间，在该封闭空间内配设测定器，该测定器对磨削中的晶片的状态进行测定。

根据这种结构，磨削单元的贯穿孔的另一端被罩部件的封闭空间封闭，因此可抑制空气在空孔和贯穿孔中的出入。因此，贯穿孔内的空气的流动消失，因而在附着于磨削垫和晶片上的磨削屑和粉末等的细微的异物被扬起时，细微的异物也难以进入空孔和贯穿孔内。由于细微的异物难以进入与贯穿孔的另一端相连的封闭空间内，因此能够防止异物附着于在封闭空间内配设的测定器上。因此，能够在通过干式磨削装置良好地测定晶片的状态的同时进行磨削。

此外，在上述干式磨削装置中，具有对该封闭空间与供给空气的空气供给源进行连通的空气供给单元，至少在使该磨削垫的磨削面接近晶片的上表面的磨削进给动作时，通过该空气供给单元供给空气，使该封闭空间形成正压。

发明的效果

根据本发明，磨削单元的贯穿孔的另一端被罩部件的封闭空间封闭，可抑制空气在空孔和贯穿孔中的出入，因此能够防止细微的异物附着于测定晶片的状态的测定器上。

附图说明

图1是第1实施方式的干式磨削装置的立体图。

图2A和图2B是表示异物污染测定器的状况的说明图。

图3A、图3B和图3C是表示第1实施方式的磨削单元的磨削动作的一例的图。

图4A、图4B和图4C是表示第2实施方式的磨削单元的磨削动作的一例的图。

标号说明

1：干式磨削装置，21：保持台，31：磨削加工进给单元，40：旋转轴，41：磨削单元，43：主轴组件，46：磨削垫，47：空孔，48：贯穿孔，60、61：测定器，62：罩部件，63：封闭空间，64：空气供给单元，65：空气供给源，W：晶片。

具体实施方式

参照附图说明本实施方式的干式磨削装置。图1是第1实施方式的干式磨削装置的立体图。图2A和图2B是表示异物污染测定器的状况的说明图。另外，本实施方式的干式磨削装置不限于图1所示的磨削专用的装置，例如可以组入全自动实施磨削、磨削、清洗等的一系列加工的全自动型加工装置。

如图1所示，干式磨削装置1构成为使用磨削单元41对磨削后的晶片W进行磨削，从而去除残留于晶片W的被磨削面(上表面81)的磨削变形。干式磨削装置1在干燥环境的加工室(未图示)内在不使用磨削液的情况下磨削晶片W，将磨削屑和由于磨削垫的磨损而造成的粉末等的细微的异物从加工室内吸引排出。另外，晶片W既可以是硅、砷化镓等的半导体基板，也可以是蓝宝石、碳化硅等的硬质无机材料基板。此外，晶片W还可以是器件形成后的半导体基板或无机材料基板。

在干式磨削装置1的基台11的上表面形成有在X轴方向上延伸的矩形状的开口，该开口被能够与保持台21一起移动的台罩12和蛇腹状的防尘罩13覆盖。在防尘罩13的下方设置有使保持台21在X轴方向上移动的移动单元24；以及使保持台21连续旋转的旋转单元22。在保持台21的表面由多孔质的多孔材料形成有吸附晶片W的保持面23。保持面23通过保持台21内的流路而与吸引源(未图示)连接，通过在保持面23上产生的负压吸引保持晶片W。

移动单元24具有：配置于基台11上且平行于X轴方向的一对导轨51；以及以能够滑动的方式设置于一对导轨51上的电动机驱动的X轴台52。在X轴台52的背面侧形成有螺母部(未图示)，在该螺母部螺合有滚珠丝杠53。而且，通过对与滚珠丝杠53的一端部连结的驱动电动机54进行旋转驱动，从而使得保持台21沿着一对导轨51在X轴方向上移动。旋转单元22设置于X轴台52上，将保持台21支承为能够绕Z轴旋转。

在基台11上的立柱14设置有在使磨削单元41与保持台21相对地接近和离开的Z轴方向上磨削进给的磨削加工进给单元31。磨削加工进给单元31具有：配置于立柱14上且平行于Z轴方向的一对导轨32；以及以能够滑动的方式设置于一对导轨32上的电动机驱动的Z轴台33。在Z轴台33的背面侧形成有螺母部(未图示)，该螺母部螺合有滚珠丝杠34。通过与滚珠丝杠34的一端部连结的驱动电动机35对滚珠丝杠34进行旋转驱动，从而使得磨削单元41沿着导轨32被磨削进给。

磨削单元41隔着外壳42而安装于Z轴台33的前表面，且构成为在主轴组件43的下部设置有磨削垫46。在主轴组件43设置有凸缘45，并且隔着凸缘45而在外壳42上支承有磨削单元41。主轴组件43的下部成为安装器44，在安装器44的下表面安装有对在保持台21上保持的晶片W进行磨削的磨削垫46。磨削垫46由发泡材料或纤维质等形成，并且以使得磨削垫46的中心与旋转轴的中心一致的方式，安装于磨削单元41的主轴组件43。

在干式磨削装置1设置有综合控制装置各部的控制部(未图示)。控制部由执行各种处理的处理器和存储器等构成。存储器根据用途而由ROM(Read Only Memory：只读存储器)、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)等的一个或多个存储介质构成。在如上构成的干式磨削装置1中，通过主轴组件43而使得磨削垫46绕Z轴旋转并接近保持台21。而且，磨削垫46旋转接触晶片W，从而对晶片W的被磨削面进行磨削。

此外，在干式磨削装置1的磨削中，为防止摩擦热造成的表面烧灼而实施温度测定，并且为进行高精度的磨削加工而实施晶片W的厚度测定。然而，如本实施方式的干式磨削装置1所示，在使用直径大于晶片W的外径的磨削垫46而晶片W被磨削垫46覆盖的状态下，不存在用于温度测定和厚度测定的测定器的设置空间。因此，如图2A的比较例所示，可以考虑采用如下结构、即在磨削垫46的中心形成空孔47，将与该空孔47相连的贯穿孔48形成于主轴组件43，以能够从主轴组件43的上方通过贯穿孔48进行测定的方式设置测定器60、61。

然而，如图2B所示，在主轴组件43的贯穿孔48的正上方存在测定器60、61，因此会产生在磨削加工时发生的磨削屑和由于磨削垫46的磨损造成的粉末等的细微的异物70附着于测定器60、61上，导致测定精度变差的问题。这里，本发明人对测定器60、61被异物70污染的状况进行了详细观察，确认到相比于晶片W的磨削中而言，基于磨削动作的开始时磨削单元41接近晶片W时的势态，异物70被扬起而通过贯穿孔48后附着于测定器60、61。

其原因被认为在于，在磨削垫46接近晶片W时，磨削垫46的磨削面49与晶片W的上表面81之间的间隙内的空气被压缩而经由空孔47进入到贯穿孔48，从而形成了从贯穿孔48的上端(另一端)喷出的空气的气流。于是，在本实施方式中，以切断该空气的气流的方式，通过罩部件62(参照图3)封闭贯穿孔48的上端。而且，在罩部件62设置与贯穿孔48的上端连接的封闭空间63，并在该封闭空间63内配设测定器60、61，从而消除了贯穿孔48内的空气的气流，抑制异物70在测定器60、61上的附着。

以下，参照图3A～3C，详细说明磨削单元的结构和磨削动作。图3A～3C是表示第1实施方式的磨削单元的磨削动作的一例的图。另外，在以下的说明中，为了便于说明，省略主轴组件的主轴壳体，举例示出旋转轴露出的状态进行说明。

如图3A所示，在主轴组件43内的旋转轴40的下部设置有安装器44，在安装器44上安装有直径大于保持台21上的晶片W的外径的磨削垫46。在磨削垫46的中心开设有空孔47，贯穿孔48以延伸方向(上下方向)贯穿主轴组件43的旋转轴40的中心。贯穿孔48的一端(下端)与磨削垫46的空孔47连通。即，磨削单元41具有以磨削垫46的中心为中心的圆柱状的空孔47、以及以延伸方向贯穿旋转轴40的中心的贯穿孔48。

此外，磨削单元41具有封闭贯穿孔48的另一端(上端)，以抑制贯穿孔48内的空气的气流的罩部件62。在罩部件62形成有与贯穿孔48的另一端连通的封闭空间63，在封闭空间63内配设有测定磨削中的晶片W的状态的测定器60、61。测定器60、61配设于贯穿孔48的正上方，其通过贯穿孔48和空孔47而从正上方测定晶片W的状态。此时，贯穿孔48的另一端被罩部件62封闭，因此抑制通过贯穿孔48而朝向封闭空间63内的测定器60、61前进的空气的气流。

这里，作为磨削中的晶片W的状态，如上所述，可以举出晶片W的表面温度、晶片W的厚度等。测定器60是所谓的放射温度计，以非接触的方式测定晶片W的表面温度。测定器61是干渉分光器等的光传感器，以非接触的方式测定晶片W的厚度。根据测定器60、61的测定结果而测定磨削中的晶片W的表面温度和磨削量，既能够防止摩擦热造成的表面烧灼，又能够高精度地磨削晶片W。这些测定器60、61的测定结果在磨削中被输出给控制部(未图示)，由控制部根据测定结果而控制磨削单元41的动作。

在该磨削单元41中，如果在保持台21上放置了晶片W，则在保持台21的保持面23上保持晶片W。保持台21移动至磨削单元41的下方，晶片W被定位于磨削垫46的正下方。此时，磨削单元41停止于磨削垫46充分远离晶片W的待机位置处，因此，在晶片W的上表面81与磨削垫46的磨削面49之间以及贯穿孔48内不会产生空气的气流。而且，磨削单元41使磨削垫46进行旋转，并从待机位置向晶片W的上表面81移动。

如图3B所示，在磨削垫46的磨削面49接近晶片W的上表面81时，磨削垫46的磨削面49与晶片W的上表面81之间的间隙内的空气被压缩。间隙内的空气将会沿着晶片W的上表面81而溢出，然而贯穿孔48的另一端、即上端被罩部件62封闭，因此晶片W的径方向内侧不再具备空气的流通路径。因此，间隙内的空气会向晶片W的径方向外侧流动，可防止空气在空孔47和贯穿孔48内流动。在贯穿孔48内向上方离开的空气的流通路径被罩部件62切断，从而控制空气的气流。

此时，空气流向晶片W的径方向外侧，因此可防止附着于磨削垫46和晶片W上的细微的异物70的扬起。即使在扬起的情况下，由于贯穿孔48内不存在空气的气流，因此异物70难以进入到贯穿孔48内。因此，异物70难以通过贯穿孔48而进入到封闭空间63内，可防止异物70附着于在封闭空间63内配设的测定器60、61。这样，通过罩部件62而将空气的气流引导至晶片W的径方向外侧，从而通过简单的结构防止异物70在测定器60、61上的附着。

如图3C所示，在磨削垫46的磨削面49接触晶片W的上表面81时，晶片W的上表面81被磨削垫46磨削。此时，通过封闭空间63内的测定器60、61实时测定晶片W的表面温度和厚度，并根据测定器60、61的测定结果控制磨削单元41。通过测定器60而测定出的温度在低于产生表面烧灼的温度期间内持续进行晶片W的磨削，在成为产生表面烧灼的温度时中止晶片W的磨削。而且，在通过测定器61测定出的晶片W的厚度成为去除磨削变形的目标厚度之前都对磨削单元41进行磨削进给。

以上，在第1实施方式的干式磨削装置1中，磨削单元41的贯穿孔48的上端被罩部件62的封闭空间63封闭，因此可抑制空气在空孔47和贯穿孔48中的出入。因此，贯穿孔48内空气的气流消失，因而在附着于磨削垫46和晶片W上的磨削屑和粉末等的细微的异物70被扬起时，细微的异物70难以进入空孔47和贯穿孔48内。由于细微的异物70难以进入到与贯穿孔48的上端相连的封闭空间63，因此能够防止异物70附着于在封闭空间63内配设的测定器60、61上。因此，能够通过干式磨削装置1良好地测定晶片W的状态并进行磨削。

接着，参照图4A～4C，说明第2实施方式的干式磨削装置的磨削单元。图4A～4C是表示第2实施方式的磨削单元的磨削动作的一例的图。另外，第2实施方式与第1实施方式的不同之处在于，使贯穿孔内成为正压并使磨削垫接近晶片。因此，主要详细说明不同之处。此外，在以下的说明中，为了便于说明，省略主轴组件的主轴壳体，举例示出旋转轴露出的状态进行说明。

如图4A所示，作为第2实施方式的磨削单元41，除设置有连通封闭空间63与供给空气的空气供给源65的空气供给单元64之外，是与第1实施方式的磨削单元41相同的结构。空气供给单元64被构成为，至少在磨削垫46的磨削面49接近晶片W的上表面81的磨削进给动作时，对封闭空间63供给空气，使得在封闭空间63内形成正压。另外，空气供给源65只要是能够通过空气供给单元64对封闭空间63供给空气的结构即可，例如既可以设置于设有干式磨削装置1的工厂内，也可以设置于装置本身。

在该磨削单元41中，在保持台21上放置有晶片W时，晶片W被保持于保持台21的保持面23上。保持台21移动至磨削单元41的下方，晶片W被定位于磨削垫46的正下方。此时，磨削单元41停止于磨削垫46充分远离晶片W的待机位置处，因而在晶片W的上表面81与磨削垫46的磨削面49之间以及贯穿孔48内不会产生空气的气流。而且，磨削单元41使磨削垫46进行旋转，并从待机位置向晶片W的上表面81移动。

如图4B所示，在磨削垫46从待机位置向晶片W下降时，通过空气供给单元64而从空气供给源65向封闭空间63供给空气。在这种情况下，通过设置于空气供给单元64的管路的开闭阀(未图示)而控制对封闭空间63的空气供给。在对封闭空间63供给了空气时，封闭空间63内形成正压而与封闭空间63连通的贯穿孔48和空孔47也成为正压。因此，在磨削垫46的磨削面49与晶片W的上表面81之间的间隙内的空气被压缩时，间隙内的空气也会向晶片W的径方向外侧流动。

此时，空气向晶片W的径方向外侧流动，因此可防止附着于磨削垫46和晶片W上的细微的异物70的扬起。即使被扬起的情况下，由于在贯穿孔48内不存在空气的气流，因而异物70难以进入贯穿孔48内。因此，异物70不会通过贯穿孔48而进入到封闭空间63，异物70不会附着于在封闭空间63内配设的测定器60、61。这样，通过空气供给单元64而制作出朝向晶片W的径方向外侧前进的空气的气流，从而可靠地防止异物70在测定器60、61上的附着。

如图4C所示，在磨削垫46的磨削面49接触晶片W的上表面81时，停止来自空气供给源65的空气供给，利用磨削垫46对晶片W的上表面81进行磨削。此时，通过封闭空间63内的测定器60、61实时测定晶片W的表面温度和厚度，并根据测定器60、61的测定结果对磨削单元41进行控制。在通过测定器60而测定出的温度低于产生表面烧灼的温度的期间内持续进行对晶片W的磨削，在成为产生表面烧灼的温度时晶片W的磨削中止。而且，在由测定器61测定出的晶片W的厚度达到目标厚度之前都对磨削单元41进行磨削进给。

以上，在第2实施方式的干式磨削装置1中，使得在配设有测定器60、61的封闭空间63内形成正压，从而从空孔47通过贯穿孔48而向晶片W喷出空气。因此，在磨削单元41进行磨削进给动作时，空气不会进入空孔47和贯穿孔48，异物70不会附着于在封闭空间63内配设的测定器60、61。因此，通过干式磨削装置1能够良好地测定晶片W的状态并进行磨削。

另外，本发明不限于上述实施方式，可以进行各种变更并实施。在上述实施方式中，附图所示的大小和形状等不限于上述内容，可以在发挥本发明的效果的范围内适当变更。此外，在不脱离本发明目的的范围内可以适当变更并实施。

例如，在第1、第2实施方式中，采用了磨削垫46具有能够覆盖晶片W的整个表面的大小的结构，然而不限于这种结构。磨削垫46可以形成为小于晶片W。

此外，在第1、第2实施方式中，采用了通过磨削加工进给单元31而使磨削垫46相对于保持台21进行磨削进给的结构，然而不限于这种结构。磨削加工进给单元31只要构成为在使磨削单元41与保持台21相对地接近和离开的方向上进行磨削进给即可，也可以构成为使保持台21相对于磨削垫46进行磨削进给。

此外，在第1、第2实施方式中，在磨削垫46上形成有圆柱状的空孔47，然而不限于这种结构。对于磨削垫46的空孔47的形状不做特别限定，只要形成为不妨碍测定器60、61的测定的形状即可。

此外，在第1、第2实施方式中，说明了罩部件62被设置为封闭贯穿孔48的上端的结构，然而不限于这种结构。罩部件62不限于完全封闭贯穿孔48的上端的结构，可以按照不使异物70进入到封闭空间63的程度形成空气的流通路径。即，封闭空间63不限定于完全不存在空气的流通路径的状态。

此外，在第1、第2实施方式中，说明了干式磨削装置1通过测定器60、61而同时测定晶片W的表面温度和厚度的结构，然而不限于这种结构。干式磨削装置1可以通过测定器60或测定器61测定晶片W的表面温度和厚度中的任意一方。此外，干式磨削装置1可以具有测定晶片W的表面温度和厚度以外的磨削中的晶片W的状态的测定器。

此外，在第2实施方式中，构成为在磨削垫46的磨削面49接触晶片W的上表面81之前，通过空气供给单元64向封闭空间63供给空气，然而不限于这种结构。空气供给单元64只要构成为至少在使磨削垫46的磨削面49接近晶片W的上表面81的磨削进给动作时向封闭空间63供给空气即可。例如，空气供给单元64既可以在磨削过程中始终向封闭空间63持续供给空气，也可以仅在磨削垫46的磨削面49与晶片W的上表面81即将接触前的一瞬间向封闭空间63供给空气。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明具备能够防止磨削屑和粉末等的异物附着于测定晶片状态的测定器上的效果，特别对于在干燥环境的加工室内磨削晶片的干式磨削装置是有用的。

Claims (2)

1.一种干式磨削装置，其具有：保持台，其保持晶片；磨削单元，其具有主轴组件，该主轴组件按照使磨削垫的中心与旋转轴的中心一致的方式进行安装，该磨削垫对在该保持台上保持的晶片进行磨削；以及磨削加工进给单元，其在使该磨削单元与该保持台相对地接近和离开的方向上进行磨削进给，

该磨削单元具有：圆柱状的空孔，其将该磨削垫的中心作为中心；贯穿孔，其以延伸方向贯穿该主轴组件的该旋转轴的中心，且使一端与该空孔连通；以及罩部件，其形成与该贯穿孔的另一端连通的封闭空间，

在该封闭空间内配设测定器，该测定器对磨削中的晶片的状态进行测定。

2.根据权利要求1所述的干式磨削装置，其中，

该干式磨削装置具有空气供给单元，该空气供给单元对该封闭空间与供给空气的空气供给源进行连通，至少在使该磨削垫的磨削面接近晶片的上表面的磨削进给动作时，通过该空气供给单元供给空气，使得在该封闭空间内形成正压。