CN110370166B - 卡盘工作台和磨削装置 - Google Patents

Abstract

提供卡盘工作台和磨削装置，在从晶片的外周侧朝向中央喷射磨削水的情况下，使磨削屑不附着于对晶片进行保持的卡盘工作台的保持面，从而不污染晶片的下表面。在卡盘工作台(2)中，具有直径与晶片大致相同的保持面(211)的圆板状的多孔板(21)支承在基台(22)上，环状部(23)围绕多孔板(21)的侧面，其中，环状部(23)具有：环上表面(234)，其与保持面(211)为同一面且形成为环状；以及外侧面，其从环上表面(234)的外周端向下方延伸，外侧面由垂下面(231)和末端扩展面(232)形成，该垂下面(231)从环上表面的外周端垂下，该末端扩展面(232)将垂下面(231)的下端与基台(22)的上表面(224)连接起来，并且该末端扩展面(232)的直径从垂下面(231)的下端朝向基台(22)的上表面(224)增大。

Description

卡盘工作台和磨削装置

技术领域

本发明涉及对晶片进行保持的卡盘工作台以及具有该卡盘工作台的磨削装置。

背景技术

磨削加工装置具有：卡盘工作台，其具有对晶片进行保持的保持面；以及磨削单元，其使呈环状配设有磨削磨具的磨削磨轮旋转而通过磨削磨具对卡盘工作台所保持的晶片进行磨削，在该磨削加工装置中，使对晶片进行保持的保持面与磨削磨具的磨削面平行而对保持面所保持的晶片的上表面进行磨削。

在这样构成的磨削装置中，使对晶片进行保持的卡盘工作台旋转并且使磨削磨轮旋转，使磨削磨轮的磨削磨具从晶片的外周侧进入到中央，一边对磨削磨具提供磨削水一边对晶片进行磨削。由于磨削水也会受到因磨削磨轮的旋转而带来的离心力，因此从晶片的外周朝向中央飞散(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2012-121118号公报

但是，由于从晶片的外周朝向中央的磨削水被喷射在晶片的侧面上，因此包含磨削屑的磨削水进入至晶片的下表面(实际上是粘贴在晶片的下表面上的保护带的下表面)与保持面之间的间隙。因此，磨削屑进入并附着在保持面中的对晶片的外周部分进行保持的部分。另外，在磨削屑附着于保持面的该部分时，存在晶片中的被该部分保持的外周部分的下表面也被污染的问题。

发明内容

因此，在从晶片的外周侧朝向中央喷射磨削水的情况下，要求磨削屑不附着于对晶片进行保持的卡盘工作台的保持面，从而不污染晶片的下表面。

第1发明是卡盘工作台，其安装于磨削装置，对晶片进行吸引保持，该磨削装置向磨削磨具提供磨削水并对圆板状的晶片进行磨削，其中，该卡盘工作台具有：圆板状的多孔板，其具有直径与晶片的面大致相同的保持面；基台，其具有对与该保持面相反的一侧的面进行支承的上表面，并且具有使该上表面与吸引源连通的连通路；以及环状部，其围绕该基台所支承的该多孔板的侧面，该环状部具有：环上表面，其与该保持面为同一面且形成为环状；以及外侧面，其从该环上表面的外周端向下方延伸，该外侧面由垂下面和末端扩展面形成，该垂下面从该环上表面的外周端垂下，该末端扩展面将该垂下面的下端与该基台的上表面连接起来，并且该末端扩展面的直径从该垂下面的下端朝向该基台的上表面增大。

第2发明是具有所述卡盘工作台的磨削装置，其中，该磨削装置具有：末端扩展面高度测量单元，其对所述保持面的高度和所述末端扩展面的高度进行测量；晶片上表面高度测量单元，其对该保持面所保持的晶片的上表面的高度进行测量；存储单元，其对该末端扩展面高度测量单元所测量出的该保持面的高度与该末端扩展面高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的高低差进行存储；以及计算单元，其对该晶片上表面高度测量单元所测量出的晶片上表面的高度与该末端扩展高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的差进行计算，然后从该差中减去该存储单元所存储的该高低差，计算出该卡盘工作台所保持的晶片的厚度，当预先设定的晶片的厚度与该计算单元所计算的晶片的厚度一致时，结束磨削。

第3发明是具有所述卡盘工作台的磨削装置，其中，该磨削装置具有：末端扩展面高度测量单元，其对所述末端扩展面的高度进行测量；晶片上表面高度测量单元，其对所述保持面的高度和所述保持面所保持的晶片的上表面的高度进行测量；存储单元，其对该末端扩展面高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度与该晶片上表面高度测量单元所测量出的该保持面的高度的高低差进行存储；以及计算单元，其对该晶片上表面高度测量单元所测量出的晶片的上表面的高度与该末端扩展面高度测量单元所测量出的末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的差进行计算，然后从该差中减去该存储单元所存储的该高低差，计算出该卡盘工作台所保持的晶片的厚度，当预先设定的晶片的厚度与该计算单元所计算的晶片的厚度一致时，结束磨削。

本发明的卡盘工作台通过在环状部的外侧面形成垂下面和末端扩展部而使环上表面的宽度形成得较窄，因此包含磨削屑的磨削水不容易附着于环上表面。因此，磨削水不容易进入至保持面与晶片的下表面之间，从而降低晶片的下表面被污染的可能性。另外，飞散的磨削水的大半部分与环状部的垂下面碰撞，与垂下面碰撞的磨削水沿着末端扩展面流下。因此，能够防止因磨削屑沿着晶片的外侧面堆积而使该磨削屑附着于晶片的上表面从而引起磨削不良的情况。

在本发明的磨削装置中，即使在由于环上表面的宽度形成得较窄而无法通过高度测量单元对环上表面的高度进行测量的情况下，也能够通过对末端扩展面的规定位置的高度进行测量而对晶片的厚度进行测量。

附图说明

图1是示出磨削装置的例子的立体图。

图2是示出卡盘工作台的例子的分解立体图。

图3是示出卡盘工作台的例子的立体图。

图4是示出卡盘工作台的例子的纵剖视图。

图5是示出末端扩展面高度测量单元对末端扩展面的高度进行测量并且晶片上表面高度测量单元对保持面的高度进行测量的状态的剖视图。

图6是示出末端扩展面高度测量单元对末端扩展面的高度进行测量并且末端扩展面高度测量单元对保持面的高度进行测量的状态的剖视图。

图7是示出对晶片进行磨削的状态的剖视图。

图8是示出对晶片进行磨削时的晶片与磨削磨具的关系的俯视图。

图9是示出对晶片进行磨削的状态的其他例子的剖视图。

标号说明

1：磨削装置；2：卡盘工作台；21：多孔板；211：保持面；212：下表面；22：基台；221：上表面；222：连通路；223：凹部；224：上表面；23：环状部；231：垂下面；232：末端扩展面；233：环状垂直面；234：环上表面；24：吸引源；3：磨削单元；31：主轴；32：壳体；33：安装座；34：磨削磨轮；341：基台；342：磨削磨具；35：电动机；4：磨削进给单元；41：滚珠丝杠；42：导轨；43：脉冲电动机；44：升降部；45：支托；5：高度测量单元；51：末端扩展面高度测量单元；52：晶片上表面高度测量单元；61：计算单元；62：存储单元；W：晶片；Wa：上表面；Wb：下表面。

具体实施方式

图1所示的磨削装置1具有：卡盘工作台2，其对圆板状的晶片进行保持；磨削单元3，其对卡盘工作台2所保持的晶片进行磨削；以及磨削进给单元4，其使磨削单元3在相对于晶片接近的方向和远离的方向上移动。

磨削单元3具有：主轴31，其具有铅垂方向的轴心；壳体32，其将主轴31支承为能够旋转；安装座33，其安装于主轴31的下端；磨削磨轮34，其安装于安装座33；电动机35，其使主轴31旋转；以及磨削水流入部，其使磨削水流入至主轴31内。磨削磨轮34具有：基台341，其固定于安装座33；以及多个磨削磨具342，它们呈圆环状粘固于基台341的下表面上。

磨削进给单元4具有：滚珠丝杠41，其具有与主轴31平行的方向的轴心；一对导轨42，它们配设成与滚珠丝杠41平行；脉冲电动机43，其使滚珠丝杠41旋转；升降部44，其在内部具有与滚珠丝杠41螺合的螺母，并且升降部44的侧部与导轨42滑动接触；以及支托45，其固定于升降部44，对壳体32进行保持。

卡盘工作台2能够在水平方向上移动，该卡盘工作台2具有：圆板状的多孔板21，其具有面积与磨削对象的晶片大致相同的保持面211；以及基台22，其从下方对多孔板进行支承。保持面211形成为与晶片的面大致同径。

如图2所示，基台22包含：上表面221，其对多孔板21的保持面211的相反侧的面212进行支承；凹部223，其从上表面221下降一层；连通路222，其在凹部223的底面上开口；以及环状的上表面224。在比上表面224靠上方且靠内周侧的位置形成有从侧面侧围绕基台22所支承的多孔板21的环状部23。

在环状部23形成有与多孔板21的保持面211在同一水平面上且呈环状形成的环上表面234。

在从环上表面234的外周端向下方延伸的外侧面上形成有垂下面231和末端扩展面232，该垂下面231从环上表面234的外周端垂下，该末端扩展面232的直径从垂下面231的下端朝向基台22的上表面224增大。垂下面231形成为与环上表面234大致垂直，但也可以不完全垂直。

另外，垂下面231和末端扩展面232可以由不同的材质形成。垂下面231只要不使多孔板21的外侧面露出即可。例如，也可以涂布树脂并使其硬化而形成垂下面231。末端扩展面232按照如下的硬度由陶瓷那样的材质形成：在触针式的末端扩展面高度测量单元51使针以能够测量的方式进行接触时末端扩展面232不会凹陷。

垂下面231的下端与基台22的上表面224的内周侧通过末端扩展面232而连接。在图示的例子中，经由与基台22的上表面224垂直的环状垂直面233而将末端扩展面232和基台22连接起来，但也可以采用不经由环状垂直面233而将末端扩展面232和基台22直接连接的结构。由于在环状部23形成有垂下面231和末端扩展面232，所以环上表面234的宽度变得极细。

另外，在图2的例子中，基台22和环状部23形成为一体，但基台22和环状部23也可以构成为作为分开的部件而形成并相互连结。

如图4所示，形成于基台22的连通路222与吸引源24连通，通过从吸引源24提供的吸引力，能够使多孔板21的保持面211作用有吸引力而对晶片进行保持。

如图1所示，在卡盘工作台2的移动路径的侧方配设有高度测量单元5，该高度测量单元5包含：末端扩展面高度测量单元51，其对卡盘工作台2的末端扩展面232的高度进行测量；以及晶片上表面高度测量单元52，其对卡盘工作台2所保持的晶片的上表面的高度进行测量。末端扩展面高度测量单元51和晶片上表面高度测量单元52是触针式的，通过下端与末端扩展面232和晶片的上表面接触时的触针的位置来识别高度。另外，末端扩展面高度测量单元51和晶片上表面高度测量单元52对保持面211的高度进行测量，从而能够对保持面211所保持的晶片的厚度进行测量。

末端扩展面高度测量单元51和晶片上表面高度测量单元52也可以是非接触式的。

(1)准备工序

在这样构成的磨削装置1中，在开始晶片的磨削之前，如图5所示，使末端扩展面高度测量单元51的下端与末端扩展面232接触，对末端扩展面232的高度进行测量。将所测量的高度的值传送至计算单元61，并且存储于存储单元62。这里，末端扩展面232具有宽度，高度也因接触位置而不同，因此对末端扩展面232中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度进行测量。该规定的距离例如被预先存储于存储单元62。

另外，使晶片上表面高度测量单元52的下端与保持面211接触，对保持面211的高度进行测量。将所测量的高度的值传送至计算单元61。

接着，计算单元61对末端扩展面高度测量单元51所测量出的末端扩展面232中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度与晶片上表面高度测量单元52所测量出的保持面211的高度的高低差512进行计算，并将该高低差512的值存储于存储单元62。

另外，也可以如图6所示那样使用末端扩展面高度测量单元51对保持面211的高度进行测量。在该情况下，计算单元61对末端扩展面高度测量单元51所测量出的末端扩展面232中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度与末端扩展面高度测量单元51所测量出的保持面211的高度的高低差进行计算，并将该高低差511的值存储于存储单元62。

另外，在存储单元62中，还通过操作者的输入而预先存储有晶片的最终的完工厚度的值。

(2)磨削工序

接着，如图7所示，在卡盘工作台2上对晶片W进行保持。这里，在图7的例子中，为了防止空气在多孔板21的保持面211上泄漏，晶片W的直径形成得比多孔板21的直径略大，因此晶片W的外周缘到达环上表面234的上方。

接着，如图8所示，一边使卡盘工作台2例如在B方向上旋转，并且使主轴31例如在A方向上旋转，一边通过图1所示的磨削进给单元4将磨削单元3向下方进行磨削进给，从而使旋转的磨削磨具342与晶片W的上表面Wa接触而进行磨削。磨削磨具342的旋转轨道通过晶片W的中心，在晶片W的半径部分进行接触。另外，磨削磨具从晶片W的外周侧朝向中心进入。

在晶片W的磨削中，从图1所示的磨削水流入部流入磨削水，从形成于磨削磨轮34的基台341的释放口朝向下方释放磨削水。因此，该磨削水也通过作用于磨削磨轮34的离心力而向从晶片W的外周朝向中央的方向飞散，从而喷射至晶片W的外侧面Wc。在该磨削水中也包含由磨削产生的磨削屑。

但是，由于环状部23的环上表面234形成为宽度较窄的环状，因此包含磨削屑的磨削水不容易附着在环上表面234上。特别是在图7所示的例子中，环上表面234被晶片W的周缘部覆盖，从而能够防止磨削水附着于环上表面234上。因此，磨削水不容易进入至保持面211与晶片W的下表面Wb之间，从而降低晶片的下表面被污染的可能性。

另外，磨削水的大部分与垂下面231碰撞，与垂下面231碰撞的磨削水沿着末端扩展面232流下。因此，能够防止因磨削屑沿着晶片W的外侧面Wc堆积而使该磨削屑附着在上表面Wa上从而引起磨削不良的情况。

在晶片W的磨削中，如图7所示，通过晶片上表面高度测量单元52对晶片W的上表面Wa的高度进行测量。并且，计算单元61对在磨削期间由晶片上表面高度测量单元52测量出的晶片W的上表面Wa的高度的值与存储于存储单元62的由末端扩展面高度测量单元51测量出的末端扩展面232中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离的位置处的值的差513进行计算，然后从计算出的该差513中减去存储单元62所存储的高低差512，从而计算出卡盘工作台2所保持的晶片W的厚度。并且，当计算单元61所计算的晶片W的厚度与预先存储于存储单元62的完工厚度一致时，磨削进给单元4使磨削单元3上升而结束磨削。

另外，在准备工序中，在使用末端扩展面高度测量单元51对保持面211的高度进行测量并将末端扩展面高度测量单元51所测量出的末端扩展面232中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度与末端扩展面高度测量单元51所测量出的保持面211的高度的高低差511存储于存储单元62的情况下，也通过计算单元61对在磨削期间由晶片上表面高度测量单元52测量出的晶片W的上表面Wa的高度的值与存储于存储单元62的由末端扩展面高度测量单元51测量出的末端扩展面中的与卡盘工作台2的旋转中心相距规定的距离R的位置处的高度的值的差513进行计算，然后从计算出的该差513中减去存储单元62所存储的高低差511，从而计算出卡盘工作台2所保持的晶片W的厚度。

通常在对晶片W的厚度进行测量的情况下，在晶片W的磨削中对与保持面211形成为同一面的环上表面234的高度和晶片W的上表面Wa的高度进行实时测量，将该差的值作为晶片W的厚度，但在磨削装置1中，由于环上表面234的宽度较窄，因此无法通过高度测量单元5对环上表面234的高度进行测量。但是，通过对末端扩展面232的规定的位置的高度进行测量，能够对晶片W的厚度进行测量。

另外，如图9所示，也可以是，在晶片W的磨削中，不进行末端扩展面高度测量单元51对末端扩展面232的规定位置的高度测量，而仅进行晶片上表面高度测量单元52对晶片W的上表面Wa的高度测量，关于末端扩展面232的规定位置的高度，使用在准备工序中测量并存储于存储单元62的值来求出晶片W的厚度。

Claims (2)

1.一种磨削装置，其具有对晶片进行吸引保持的卡盘工作台，该磨削装置向磨削磨具提供磨削水并对圆板状的晶片进行磨削，其中，

该卡盘工作台具有：

圆板状的多孔板，其具有直径与晶片的面大致相同的保持面；

基台，其具有对与该保持面相反的一侧的面进行支承的上表面，并且具有使该上表面与吸引源连通的连通路；

环状部，其围绕该基台所支承的该多孔板的侧面；以及

环状的上表面，其位于比该环状部靠下方且靠外周侧的位置，

该环状部具有：

环上表面，其与该保持面为同一面且形成为环状；以及

外侧面，其从该环上表面的外周端向下方延伸，

该外侧面由垂下面和末端扩展面形成，

该垂下面从该环上表面的外周端垂下，

该末端扩展面将该垂下面的下端与该基台的该环状的上表面连接起来，并且该末端扩展面的直径从该垂下面的下端朝向该基台的上表面增大，

该磨削装置具有：

末端扩展面高度测量单元，其对所述保持面的高度和所述末端扩展面的高度进行测量；

晶片上表面高度测量单元，其对该保持面所保持的晶片的上表面的高度进行测量；

存储单元，其对该末端扩展面高度测量单元所测量出的该保持面的高度与该末端扩展面高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的高低差进行存储；以及

计算单元，其对该晶片上表面高度测量单元所测量出的晶片上表面的高度与该末端扩展面高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的差进行计算，然后从该差中减去该存储单元所存储的该高低差，计算出该卡盘工作台所保持的晶片的厚度，

当预先设定的晶片的厚度与该计算单元所计算的晶片的厚度一致时，结束磨削。

2.一种磨削装置，其具有对晶片进行吸引保持的卡盘工作台，该磨削装置向磨削磨具提供磨削水并对圆板状的晶片进行磨削，其中，

该卡盘工作台具有：

圆板状的多孔板，其具有直径与晶片的面大致相同的保持面；

基台，其具有对与该保持面相反的一侧的面进行支承的上表面，并且具有使该上表面与吸引源连通的连通路；

环状部，其围绕该基台所支承的该多孔板的侧面；以及

环状的上表面，其位于比该环状部靠下方且靠外周侧的位置，

该环状部具有：

环上表面，其与该保持面为同一面且形成为环状；以及

外侧面，其从该环上表面的外周端向下方延伸，

该外侧面由垂下面和末端扩展面形成，

该垂下面从该环上表面的外周端垂下，

该末端扩展面将该垂下面的下端与该基台的该环状的上表面连接起来，并且该末端扩展面的直径从该垂下面的下端朝向该基台的上表面增大，

该磨削装置具有：

末端扩展面高度测量单元，其对所述末端扩展面的高度进行测量；

晶片上表面高度测量单元，其对所述保持面的高度和所述保持面所保持的晶片的上表面的高度进行测量；

存储单元，其对该末端扩展面高度测量单元所测量出的该末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度与该晶片上表面高度测量单元所测量出的该保持面的高度的高低差进行存储；以及

计算单元，其对该晶片上表面高度测量单元所测量出的晶片的上表面的高度与该末端扩展面高度测量单元所测量出的末端扩展面中的与该卡盘工作台的旋转中心相距规定的距离的位置处的高度的差进行计算，然后从该差中减去该存储单元所存储的该高低差，计算出该卡盘工作台所保持的晶片的厚度，

当预先设定的晶片的厚度与该计算单元所计算的晶片的厚度一致时，结束磨削。

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