TW202404737A - 被加工物的研削方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]提供一種被加工物的研削方法，其能抑制為了研削被加工物所需的時間的長期化。[解決手段]在進行表面修整（spark out）之停止步驟之前，實施分離步驟，所述分離步驟係維持著多個研削磨石與被加工物已接觸之狀態，使移動機構動作而使卡盤台與研削輪分離。而且，在分離步驟中，研削負載減少。因此，相較於未實施分離步驟之情形，為了完成表面修整所需的時間變短，能抑制為了研削被加工物所需的時間的長期化。
Description
本發明係關於一種研削被加工物之被加工物的研削方法。
IC（Integrated Circuit，積體電路）等元件的晶片係行動電話及個人電腦等各種電子設備中不可欠缺的構成要素。此種晶片例如係在將正面形成有多個元件之晶圓等被加工物進行薄化後，將被加工物依包含一個個元件之每個區域進行分割所製造。
作為將被加工物進行薄化之方法，可列舉例如研削在研削裝置中之被加工物的背面側。一般而言，此研削裝置具備：卡盤台，其能以通過保持面的中心之直線作為旋轉軸進行旋轉；以及主軸，其在前端部裝設有圓環狀的研削輪，所述研削輪環狀地離散配置有多個研削磨石。
而且，在研削裝置中，一邊使在保持面保持被加工物之卡盤台與主軸雙方旋轉，一邊藉由能調整卡盤台與研削輪的間隔的移動機構而使兩者接觸，藉此研削被加工物。亦即，此研削係在卡盤台與研削輪雙方已旋轉之狀態且兩者隔著被加工物互相推壓之狀態下進行。
若如此研削被加工物，則有時會在被加工物的被研削面形成周期性的凹凸（研削痕）。因此，在研削被加工物之際，有時會在最後進行用於去除研削痕而將被加工物的被研削面進行平坦化之研削，亦即所謂的表面修整（spark out）（例如，參照專利文獻1及2）。
具體而言，表面修整係藉由一邊使在保持面保持被加工物之卡盤台與主軸雙方旋轉，一邊在被加工物與多個研削磨石已接觸之狀態下使移動機構的動作停止而進行。
在表面修整之際，在藉由卡盤台與研削輪隔著被加工物互相推壓而施加於兩者之負載（研削負載）減少的同時，兩者的間隔變小，產生所謂的回彈。然後，若產生回彈，則會研削被加工物，在回彈實質完成之時間點，被加工物變得未被實質研削。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2003-236736號公報
[專利文獻2]日本特開2009-12134號公報
[發明所欲解決的課題]
為了研削由碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）或藍寶石（Al
2O
3）等硬質材料所構成之被加工物，需要增大研削負載。但是，在研削負載大之情形中，為了完成表面修整所需的時間亦長期化。
因此，在此情形中，有在研削裝置中研削被加工物之際的總處理量（throughput）會下降之疑慮。鑑於此點，本發明之目的為提供一種被加工物的研削方法，其能抑制為了研削被加工物所需的時間的長期化。
[解決課題的技術手段]
根據本發明，提供一種被加工物的研削方法，其在研削裝置中研削被加工物，所述研削裝置具備：卡盤台，其能以通過保持面的中心之直線作為旋轉軸進行旋轉；主軸，其在前端部裝設有圓環狀的研削輪，所述研削輪環狀地離散配置有多個研削磨石；以及移動機構，其能調整該卡盤台與該研削輪的間隔，並且，所述被加工物的研削方法具備：保持步驟，其在該卡盤台的該保持面保持該被加工物；以及研削步驟，其在該保持步驟之後，一邊使該卡盤台及該主軸雙方旋轉，一邊以使該多個研削磨石與該被加工物接觸之方式使該移動機構動作，藉此研削該被加工物，並且，該研削步驟包含：接近步驟，其以在該卡盤台與該研削輪隔著該被加工物互相推壓之狀態下研削該被加工物之方式，使該移動機構動作而使該卡盤台與該研削輪接近；分離步驟，其在該接近步驟之後，維持著該多個研削磨石與該被加工物已接觸之狀態，以使施加於該卡盤台及該研削輪之研削負載減少之方式，使該移動機構動作而使該卡盤台與該研削輪分離；以及停止步驟，其在該分離步驟之後，以一邊使該研削負載減少一邊研削該被加工物之方式，停止該移動機構的動作。
[發明功效]
在本發明中，在進行表面修整之停止步驟之前，實施分離步驟，所述分離步驟係維持著多個研削磨石與被加工物已接觸之狀態，使移動機構動作而使卡盤台與研削輪分離。
而且，在分離步驟中，施加於卡盤台及研削輪之研削負載減少。因此，在本發明中，相較於未實施分離步驟之情形，為了完成表面修整所需的時間變短，能抑制為了研削被加工物所需的時間的長期化。
參照附加圖式，針對本發明的實施方式進行說明。圖1係示意性表示研削裝置的一例之立體圖，並且，圖2係示意性表示圖1所示之研削裝置的一例之局部剖面側視圖。
此外，圖1及圖2所示之X軸方向（前後方向）及Y軸方向（左右方向）係在水平面上互相正交之方向，並且，Z軸方向（上下方向）係與X軸方向及Y軸方向正交之方向（鉛直方向）。
圖1及圖2所示之研削裝置2具有支撐各構成要素之基台4。在此基台4的上表面形成有沿著X軸方向延伸之長方體狀的槽4a。而且，在槽4a的底面設有使後述之卡盤台24沿著X軸方向移動之X軸方向移動機構6。
此X軸方向移動機構6具有分別沿著X軸方向延伸之一對導軌8。在一對導軌8的上側，以能沿著X軸方向滑動的態樣安裝有長方體狀的X軸移動板10。並且，在一對導軌8之間配置有沿著X軸方向延伸之螺桿軸12。
而且，在螺桿軸12的後端部連結有用於使螺桿軸12旋轉的脈衝馬達14。並且，在螺桿軸12的形成有螺紋之外周面上，設有因應螺桿軸12的旋轉而進行循環之容納多個滾珠之螺帽16，而構成滾珠螺桿。
並且，螺帽16被固定於X軸移動板10的下表面側。因此，若以脈衝馬達14使螺桿軸12旋轉，則X軸移動板10與螺帽16一起沿著X軸方向移動。
在X軸移動板10上設有：旋轉體，其在下端部連結有從動滑輪18；以及馬達等旋轉驅動源（未圖示），其連結於主動滑輪（未圖示）。並且，在從動滑輪18與主動滑輪架設有無端環帶（未圖示）。
再者，在X軸移動板10上設有傾斜調整機構，所述傾斜調整機構具有一個固定軸（未圖示）與兩個可動軸20，所述兩個可動軸20各自的沿著Z軸方向之長度為可變。並且，固定軸與兩個可動軸20係連結於工作台基座22的下表面側，並支撐工作台基座22。
在此工作台基座22的中央形成有貫通孔（未圖示），在下端部連結有從動滑輪18之旋轉體會通過此貫通孔。而且，此旋轉體的上端部連結於圓板狀的卡盤台24的下表面側。
因此，若以使架設於從動滑輪18之無端環帶旋轉之方式使連結於主動滑輪之旋轉驅動源動作，則卡盤台24會沿著卡盤台24的圓周方向旋轉。
並且，卡盤台24係透過軸承（未圖示）而被工作台基座22支撐。因此，即使如同上述使卡盤台24旋轉，工作台基座22亦不會旋轉。
另一方面，若設於X軸移動板10上之傾斜調整機構動作，亦即，若調整兩個可動軸20的至少一者的沿著Z軸方向之長度，則不僅調整工作台基座22的傾斜，亦會調整卡盤台24的傾斜。
卡盤台24具有由陶瓷等所構成之圓板狀的框體26。此框體26具有圓板狀的底壁與從此底壁立設之圓筒狀的側壁。亦即，在框體26的上表面側形成有藉由底壁及側壁所劃定之圓板狀的凹部。
此外，框體26的側壁的內徑稍短於後述之被加工物11的直徑，且其外徑稍長於被加工物11的直徑。並且，在框體26的底壁形成有在凹部的底面開口之流路（未圖示），此流路係與噴射器等吸引源（未圖示）連通。
再者，在形成於框體26的上表面側之凹部固定有具有與此凹部的直徑大致相等的直徑之圓板狀的多孔板28。此多孔板28例如係由多孔陶瓷所構成。並且，多孔板28的上表面及框體26的側壁的上表面具有與圓錐的側面對應之形狀（中心比外周突出之形狀）。
而且，若使與形成於框體26的內部之流路連通之吸引源動作，則吸引力作用於多孔板28的上表面附近的空間。因此，多孔板28的上表面及框體26的側壁的上表面發揮作為卡盤台24的保持面24a之功能（參照圖1）。
例如，藉由在已將被加工物11放置於卡盤台24的保持面24a之狀態下使吸引源動作，而將被加工物11保持於卡盤台24。此被加工物11例如係由碳化矽、氮化鎵或藍寶石等所構成，並具有晶圓13，所述晶圓13在其正面13a形成有多個元件。
並且，在晶圓13的正面13a例如黏貼有保護膠膜15，所述保護膠膜15係由樹脂所構成，並防止研削晶圓13的背面13b側之際的元件破損。而且，被加工物11係以透過保護膠膜15而保持晶圓13之方式，亦即，以晶圓13的背面13b露出之方式被保持於卡盤台24。
再者，在卡盤台24的周圍設有長方體狀的工作台蓋30，所述長方體狀的工作台蓋30係以卡盤台24的保持面24a露出之方式包圍卡盤台24。此工作台蓋30的寬度（沿著Y軸方向之長度）係與形成於基台4的上表面之槽4a的寬度大致相等。
並且，在工作台蓋30的前後設有能沿著X軸方向伸縮的防塵防滴蓋32。並且，在基台4的上表面之中位於槽4a的後方之區域中，設有四角柱狀的支撐構造34。
在此支撐構造34的前表面設有Z軸方向移動機構36，所述Z軸方向移動機構36能調整卡盤台24與後述之研削輪62的間隔。此Z軸方向移動機構36具有分別沿著Z軸方向延伸之一對導軌38。
而且，在一對導軌38的各自的前側，以能沿著Z軸方向滑動的態樣設有滑塊40（參照圖2）。並且，滑塊40的前端部固定於長方體狀的Z軸移動板42的後表面側。再者，在一對導軌38之間配置有沿著Z軸方向延伸之螺桿軸44。
而且，在螺桿軸44的上端部連結有用於使螺桿軸44旋轉的脈衝馬達46。並且，在螺桿軸44的形成有螺紋之外周面上，設有因應螺桿軸44的旋轉而進行循環之容納多個滾珠之螺帽48，而構成滾珠螺桿。
並且，螺帽48被固定於Z軸移動板42的後表面側。因此，若以脈衝馬達46使螺桿軸44旋轉，則Z軸移動板42與螺帽48一起沿著Z軸方向移動。
在Z軸移動板42的前側設有研削單元50。此研削單元50具有固定於Z軸移動板42的前表面之圓筒狀的保持構件52。而且，在保持構件52的內側設有沿著Z軸方向延伸之圓筒狀的主軸外殼54。
並且，在主軸外殼54的內側設有沿著Z軸方向延伸之圓柱狀的主軸56（參照圖2）。此主軸56係以能旋轉的態樣被主軸外殼54支撐，其上端部（基端部）連結於馬達等旋轉驅動源58。
並且，主軸56的下端部（前端部）從主軸外殼54露出，成為圓板狀的輪安裝件60。而且，在輪安裝件60的下表面側，使用螺栓等固定構件（未圖示）而裝設有圓環狀的研削輪62，所述圓環狀的研削輪62具有與輪安裝件60的直徑大致相等的外徑。
此研削輪62具有多個研削磨石62a與輪基台62b，所述輪基台62b具有環狀地離散配置有多個研削磨石62a之下表面。而且，若使旋轉驅動源58動作，則以沿著Z軸方向之直線作為旋轉軸，輪安裝件60及研削輪62與主軸56一起旋轉。
此外，多個研削磨石62a具有分散於陶瓷結合劑或樹脂結合劑等黏合材之金剛石或cBN等的磨粒。並且，輪基座62b例如係由不銹鋼或鋁等金屬材料所構成。
再者，在研削輪62的附近設有研削水供給噴嘴。此研削水供給噴嘴係在藉由多個研削磨石62a而將被加工物11進行研削之際，將純水等液體（研削水）以預定的流量供給至加工點。
並且，在基台4的上表面之中位於槽4a的側邊且接近研削單元50之區域設有測量單元64。此測量單元64例如具有一對高度規64a、64b，所述一對高度規64a、64b測量各自的測量頭所接觸之位置的高度。
高度規64a的測量頭例如被配置成與被保持於卡盤台24之被加工物11所含之晶圓13的背面13b接觸。並且，高度規64b的測量頭例如被配置成與卡盤台24的保持面24a（具體而言，框體26的側壁的上表面）接觸。
而且，在研削晶圓13的背面13b側之前或其期間中，藉由如此配置各高度規64a、64b的測量頭，而可在測量單元64中測量被加工物11的厚度。
圖3係示意性表示在研削裝置2中研削被加工物11之被加工物的研削方法的一例之流程圖。在此方法中，首先，在卡盤台24的保持面24a保持被加工物11（保持步驟：S1）。
具體而言，以保護膠膜15在下且使被加工物11的下表面（保護膠膜15的下表面）的中心與卡盤台24的保持面24a的中心一致之方式，將被加工物11搬入卡盤台24。然後，藉由使與形成於卡盤台24的框體26的底壁之流路連通之吸引源動作，而使吸引力作用於被加工物11。
藉此，被加工物11係以仿照卡盤台24的保持面24a之方式進行彈性變形。亦即，被加工物11係以與圓錐的側面對應之方式變形，卡盤台24的保持面24a會被被加工物11覆蓋。其結果，被加工物11被保持於卡盤台24的保持面24a。
在此保持步驟（S1）之後，一邊使卡盤台24及主軸56雙方旋轉，一邊以使多個研削磨石62a與被加工物11接觸之方式使Z軸方向移動機構36動作，藉此研削被加工物11（研削步驟：S2）。
在此研削步驟（S2）中，首先，以使主軸56旋轉時的多個研削磨石62a的軌跡與被加工物11在Z軸方向重疊之方式，使X軸方向移動機構6（具體而言，脈衝馬達14）動作而調整卡盤台24的位置。
此外，在此調整中，例如，以最短距離連結卡盤台24的保持面24a的中心與外周，且將與Z軸方向正交之線段的一部分與旋轉之多個研削磨石62a的軌跡在Z軸方向重疊。
亦即，將在與Z軸方向正交之座標平面（XY座標平面）中之該線段的一部分的座標與該軌跡的座標在Z軸方向重疊。因此，若需要，則亦可在此調整之前，使傾斜調整機構動作而調整卡盤台24的傾斜。
接著，以使高度規64a的測量頭接觸被加工物11的上表面（晶圓13的背面13b）之方式進行配置，且以使高度規64b的測量頭接觸卡盤台24的框體26的側壁的上表面之方式進行配置。
此時，在測量單元64中，測量在研削步驟（S2）的開始時間點中之被加工物11的厚度。再者，由測量單元64所進行之被加工物11的厚度的測量係在研削步驟（S2）的期間中繼續進行。
接著，一邊使卡盤台24及主軸56雙方旋轉，一邊以使被加工物11的上表面與多個研削磨石62a的下表面接觸之方式，使Z軸方向移動機構36（具體而言，脈衝馬達14）動作，而使卡盤台24與研削輪62接近，亦即，使研削輪62下降。
此外，若多個研削磨石62a的下表面與被加工物11的上表面接觸，則被供給至用於使主軸56旋轉的旋轉驅動源58之電流變大，並且，施加於卡盤台24及研削輪62之研削負載亦變大。因此，藉由檢測此電流或研削負載，而可掌握多個研削磨石62a的下表面與被加工物11的上表面已接觸之時間點。
並且，從設置於研削輪62的附近之研削水供給噴嘴將研削水供給至多個研削磨石62a的下表面與被加工物11的上表面之接觸界面。然後，若多個研削磨石62a的下表面與被加工物11的上表面接觸，則開始被加工物11的研削。
圖4係示意性表示研削被加工物11之際的動作的一例之流程圖。並且，圖5係示意性表示在研削被加工物11之際透過被加工物11而施加於卡盤台24及研削輪62之研削負載的經時變化之圖表。
在研削被加工物11之際，首先，使卡盤台24與研削輪62接近（接近步驟：S21）。具體而言，以使研削輪62以預定的研削進給速度（例如，0.1μm/s～0.5μm/s，具代表性的為0.3μm/s）下降之方式使Z軸方向移動機構36動作。
在此，在接近步驟（S21）的初期（圖5所示之T0~T1）中，相較於藉由研削所去除之被加工物11的厚度的減少速度，研削進給速度更大。此情形，研削負載亦經時性地變大。另一方面，若研削負載變大，則此減少速度亦變大。
而且，若研削負載到達此減少速度變得與研削進給速度相等時的研削負載亦即L1，則研削負載從L1起幾乎不會變化。並且，接近步驟（S21）例如在藉由測量單元64所測量之被加工物11的厚度達到預定的厚度之時間點（圖5所示之T2）結束。
在接近步驟（S21）之後，維持著多個研削磨石62a與被加工物11已接觸之狀態，使卡盤台24與研削輪62分離（分離步驟：S22）。
具體而言，在被加工物11因回彈而追隨多個研削磨石62a上升之範圍內，以使研削輪62以預定的撤離速度（例如，0.5μm/s～1.5μm/s，具代表性的為1.0μm/s）稍微上升之方式，使Z軸方向移動機構36動作。
在此，在分離步驟（S22）中，研削負載經時性地變小。而且，分離步驟（S22）例如在研削負載減少而到達小於L1的1/3倍的L2之時間點（圖5所示之T3）結束。
在分離步驟（S22）之後，停止Z軸方向移動機構36的動作（停止步驟：S23）。藉此，進行一邊減少研削負載一邊研削被加工物11之表面修整。
然後，停止步驟（S23）例如在研削負載減少而到達小於L2的1/5倍之時間點或已經過預定的期間之時間點（圖5所示之T4）結束。藉由以上，在研削裝置2中之被加工物11的研削完成。
若被加工物11的研削完成，則停止卡盤台24及主軸56雙方的旋轉與從研削水供給噴嘴供給研削水，且使Z軸方向移動機構36動作而使卡盤台24與研削輪62分離，亦即，使研削輪62上升。
接著，使高度規64a的測量頭從被加工物11的上表面移動，且使與形成於卡盤台24的框體26的底壁之流路連通之吸引源的動作停止。然後，將經研削之被加工物11從卡盤台24搬出。
在上述之被加工物的研削方法中，在進行表面修整之停止步驟（S23）之前，實施分離步驟（S22），所述分離步驟（S22）係維持著多個研削磨石62a與被加工物11已接觸之狀態，使Z軸方向移動機構36動作而使卡盤台24與研削輪62分離。
而且，在分離步驟（S22）中，施加於卡盤台24及研削輪62之研削負載減少。因此，在此方法中，相較於未實施分離步驟（S22）之情形，為了完成表面修整所需的時間變短，能抑制為了研削被加工物11所需的時間的長期化。
此外，上述內容為本發明的一個態樣，本發明並不受限於上述內容。例如，在本發明中所使用之研削裝置的構造並不受限於上述之研削裝置2的構造。具體而言，在本發明的研削裝置中，亦可設有：用於使卡盤台24沿著Z軸方向移動的Z軸方向移動機構；以及用於使研削單元50沿著X軸方向移動的X軸方向移動機構。
另外，上述實施方式之構造及方法等，在不脫離本發明的目的之範圍內可進行適當變更並實施。
2:研削裝置
4:基台
4a:槽
6:X軸方向移動機構
8:導軌
10:X軸移動板
11:被加工物
12:螺桿軸
13:晶圓
13a:正面
13b:背面
14:脈衝馬達
15:保護膠膜
16:螺帽
18:從動滑輪
20:可動軸
22:工作台基座
24:卡盤台
24a:保持面
26:框體
28:多孔板
30:工作台蓋
32:防塵防滴蓋
34:支撐構造
36:Z軸方向移動機構
38:導軌
40:滑塊
42:Z軸移動板
44:螺桿軸
46:脈衝馬達
48:螺帽
50:研削單元
52:保持構件
54:主軸外殼
56:主軸
58:旋轉驅動源
60:輪安裝件
62:研削輪
62a:研削磨石
62b:輪基台
64:測量單元
64a,64b:高度規
圖1係示意性表示研削裝置的一例之立體圖。
圖2係示意地表示研削裝置的一例之局部剖面側視圖。
圖3係示意性表示在研削裝置中研削被加工物之被加工物的研削方法的一例之流程圖。
圖4係示意性表示研削被加工物之際的動作的一例之流程圖。
圖5係示意性表示在研削被加工物之際透過被加工物而施加於卡盤台及研削輪之研削負載的經時變化之圖表。
S21:接近步驟
S22:分離步驟
S23:停止步驟
Claims (1)
- 一種被加工物的研削方法，其在研削裝置中研削被加工物，該研削裝置具備：卡盤台，其能以通過保持面的中心之直線作為旋轉軸進行旋轉；主軸，其在前端部裝設有圓環狀的研削輪，該研削輪環狀地離散配置有多個研削磨石；以及移動機構，其能調整該卡盤台與該研削輪的間隔， 該被加工物的研削方法具備： 保持步驟，其在該卡盤台的該保持面保持該被加工物；以及 研削步驟，其在該保持步驟之後，一邊使該卡盤台及該主軸雙方旋轉，一邊以使該多個研削磨石與該被加工物接觸之方式使該移動機構動作，藉此研削該被加工物， 該研削步驟包含： 接近步驟，其以在該卡盤台與該研削輪隔著該被加工物互相推壓之狀態下研削該被加工物之方式，使該移動機構動作而使該卡盤台與該研削輪接近； 分離步驟，其在該接近步驟之後，維持著該多個研削磨石與該被加工物已接觸之狀態，以使施加於該卡盤台及該研削輪之研削負載減少之方式，使該移動機構動作而使該卡盤台與該研削輪分離；以及 停止步驟，其在該分離步驟之後，以一邊使該研削負載減少一邊研削該被加工物之方式，停止該移動機構的動作。
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