專利名稱：晶片磨削裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對半導體晶片等晶片進行背面磨削以使晶片減薄至預定 厚度的晶片磨削裝置，特別涉及適用于留出外周部而僅對外周部內側的 器件形成區(qū)域進行磨削的情況的晶片磨削裝置。
背景技術：
各種電子設備所使用的器件的半導體芯片一般用如下方法制造在圓盤狀的半導體晶片的表面，用稱為芯片道(street)的分割預定線劃分 出格子狀的矩形區(qū)域，并在這些區(qū)域的表面形成電子電路，然后對背面 進行磨削以使晶片變薄，再沿著芯片道進行分割。另外，近年來，電子 設備的小型化和薄型化很顯著，半導體芯片也隨之要求更薄，這就需要 使半導體晶片比以往更薄。但是，若半導體晶片變薄，則其剛性下降，因此會產(chǎn)生后續(xù)工序中 的處理變得困難、或是易于破裂的問題。因此，在進行背面磨削時，只 將與在表面形成有半導體芯片的圓形的器件形成區(qū)域對應的部分磨削至 需要的厚度使其變薄，同時，留出其周圍的環(huán)狀的外周剩余區(qū)域作為厚 度較厚的加強部，由此不會產(chǎn)生由變薄所帶來的上述問題。例如專利文 獻1、 2等公開了這樣將外周部作為較厚部而在背面形成凹部的技術。專利文獻l:日本特開2004—281551號公報專利文獻2:日本特開2005 — 123425號公報作為在晶片背面形成凹部的方法，有這樣的方法將晶片以背面露 出的狀態(tài)呈同心狀地吸附保持在能夠旋轉的真空卡盤式等的卡盤工作臺 上， 一邊使晶片旋轉， 一邊將由多個磨具排列成環(huán)狀而構成的杯狀的磨 輪壓靠在被磨削面上。在該方法中，所使用磨輪的直徑與晶片的半徑大 致相等，通過使磨削刃以通過晶片的旋轉中心和外周部的內周緣的方式
與晶片對置，來留出外周部而只對與器件形成區(qū)域對應的部分進行磨削。另外，半導體晶片的尺寸即直徑是多種多樣的，除了主流的200mm 以外，例如還使用150mm、 125mm的芯片。在對不同尺寸的半導體晶 片進行上述背面磨削加工時，需要根據(jù)晶片的尺寸來更換磨輪，并且將 磨輪與晶片的對置位置調整到如上述那樣使磨削刃通過晶片的旋轉中心 和外周部的內周緣的位置，該位置調整可以通過使磨輪或卡盤工作臺中 的任一方水平移動來實現(xiàn)。如果是使磨輪旋轉的磨削軸為一個的簡單的磨削裝置，則設置使卡 盤工作臺或磨削軸水平移動的機構比較容易。但是，對于具有粗磨削用 和精磨削用的多個磨削軸、通過使旋轉臺旋轉來對多個卡盤工作臺上的 晶片依次實施粗磨削和精磨削的多軸式磨削裝置來說，目前還沒有提供 具有能夠調整磨輪與晶片的對置位置的機構的裝置。發(fā)明內容因此，本發(fā)明的目的在于提供一種晶片磨削裝置，其使在具有多個 磨削軸的多軸式晶片磨削裝置中，能夠將根據(jù)晶片尺寸而更換的磨輪的 位置調整到磨削刃通過晶片的旋轉中心與外周的內周緣的可形成凹部的 位置，能夠以一臺裝置對應多種晶片尺寸并能夠順利地進行在背面形成 凹部的運轉。本發(fā)明是對圓盤狀的晶片的至少一個面留出外周部而磨削該外周部 的內側的晶片磨削裝置，其特征在于，該晶片磨削裝置包括卡盤工作 臺，其保持晶片；旋轉臺，其將所述卡盤工作臺支承為可自轉，并將所 述卡盤工作臺定位在以下三個位置相對于卡盤工作臺對晶片進行裝卸 的晶片裝卸位置；對晶片進行粗磨削的第一磨削位置；以及對粗磨削后 的晶片進行精磨削的第二磨削位置；第一磨削裝置，其具有通過保持在 卡盤工作臺上的晶片的旋轉中心和外周部的內周緣的環(huán)狀的磨輪，和使 該磨輪旋轉的旋轉驅動源，該第一磨削裝置對定位在第一磨削位置的晶 片進行粗磨削；第二磨削裝置，其具有通過保持在卡盤工作臺上的晶片 的旋轉中心和外周部的內周緣的環(huán)狀的磨輪，和使該磨輪旋轉的旋轉驅
動源，該第二磨削裝置對定位在第二磨削位置的晶片進行精磨削；第一 垂直方向移動裝置，其使第一磨削裝置在與卡盤工作臺的晶片保持面垂 直的方向上移動；第一平行方向移動裝置，其使第一磨削裝置和卡盤工 作臺在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的方向上相對移動；第二垂直 方向移動裝置，其使第二磨削裝置在與卡盤工作臺的晶片保持面垂直的 方向上移動；和第二平行方向移動裝置，其使第二磨削裝置和卡盤工作 臺在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的方向上相對移動。在本發(fā)明的晶片磨削裝置中，在定位于晶片裝卸位置的卡盤工作臺 上保持晶片，接著，旋轉臺旋轉將晶片定位在第一磨削位置，通過第一 磨削裝置對晶片的一個面進行粗磨削。磨削的部分是除了該一個面的外 周部的該外周部的內側，從而在一個面上形成凹部。接下來，旋轉臺旋 轉將晶片定位在第二磨削位置，進行了粗磨削的面通過第二磨削裝置進 行精磨削。然后晶片被送回到晶片裝卸位置并從裝置搬出，下一個待加 工的新的晶片被移送至卡盤工作臺并被保持，之后重復上述磨削動作。在本發(fā)明中，從高效率地進行在將晶片保持在卡盤工作臺上后經(jīng)粗 磨削、精磨削并將晶片搬出的一連串的工序的角度出發(fā)，優(yōu)選將卡盤工 作臺至少在旋轉臺的與所述三個位置相對應的位置上各設置一個，共計 設有三個，在各位置來對晶片進行處理。第一和第二磨削裝置是通過旋轉驅動源使環(huán)狀的磨輪旋轉的結構。 這些磨削裝置分別通過第一和第二垂直方向移動裝置在卡盤工作臺方向 上移動，從而將磨輪壓靠在晶片上。通過在利用卡盤工作臺使晶片旋轉 的同時將磨輪壓靠在晶片上，來對晶片進行磨削。磨輪使用直徑與晶片 的半徑大致相等的磨輪，通過將磨輪在以磨削刃通過晶片的旋轉中心和 外周部的內周緣的方式與晶片對置的位置(以后成有時稱為可形成凹部 的位置)壓靠在晶片上，晶片的一個面被留出外周部而對該外周部的內 側進行磨削，從而形成凹部。這樣，用于形成凹部的磨輪使用上述那樣直徑與晶片的半徑大致相 等的磨輪。在對直徑不同的晶片進行磨削時，需要根據(jù)晶片的尺寸來更 換磨輪，并且需要調整磨輪相對于晶片的位置，使磨輪的磨削刃通過晶片的旋轉中心和外周部的內周緣。此外，在進行粗磨削的第一磨削裝置中，通過第一平行方向移動裝 置使第一磨削裝置和卡盤工作臺在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的 方向上相對移動。并且，在第二磨削裝置中，通過第二平行方向移動裝 置使第二磨削裝置和卡盤工作臺在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的 方向上相對移動。作為上述相對移動的方向，可以列舉出軸間方向，該軸間方向是沿 著將定位在各磨削位置的卡盤工作臺的旋轉中心和旋轉臺的旋轉中心連 結起來的線的方向。此時，在卡盤工作臺定位在第一磨削位置時，第一 平行方向移動裝置使該卡盤工作臺和第一磨削裝置在軸間方向上相對移 動，以使兩者的軸間距離可變，該軸間方向是沿著將卡盤工作臺的旋轉 中心和旋轉臺的旋轉中心連結起來的線的方向；在卡盤工作臺定位于第 二磨削位置時，第二平行方向移動裝置使該卡盤工作臺和第二磨削裝置 在軸間方向上相對移動，以使兩者的軸間距離可變，該軸間方向是沿著 將卡盤工作臺的旋轉中心和旋轉臺的旋轉中心連結起來的線的方向。如上述那樣，在第一磨削位置和第二磨削位置的任何一個位置上， 都使卡盤工作臺與各個磨削裝置的相對移動方向為沿著將卡盤工作臺的 旋轉中心和旋轉臺的旋轉中心連結起來的線的軸間方向，這樣具有如下 優(yōu)點。即，在卡盤工作臺上觀察時，各磨削裝置的磨輪接觸并壓靠在晶 片上的圓弧狀的加工點在第一磨削位置和第二磨削位置相同。因此，相 對于首先在第一磨削位置通過第一磨削裝置進行了粗磨削的晶片的加工 點，在第二磨削位置通過第二磨削裝置進行精磨削時，磨輪與晶片的接 觸面是平行的，精磨削量在整個徑向上是均勻的。因此，不會在精磨削 中產(chǎn)生磨輪的偏接觸。該作用尤其在卡盤工作臺的晶片保持面是以旋轉 中心為頂點略微傾斜成傘狀的情況下特別有效。通過上述各平行方向移動裝置進行的相對移動是通過使各磨削裝置與 卡盤工作臺的任一方在上述軸間方向上移動而完成的。即，具體的方式為: 第一平行方向移動裝置使第一磨削裝置在軸間方向上移動，第二平行方向 移動裝置使第二磨削裝置在軸間方向上移動的方式；或第一平行方向移動
裝置和第二平行方向移動裝置使卡盤工作臺在軸間方向上移動的方式。此外，通過使旋轉臺旋轉到卡盤工作臺從上述三個位置略微偏離的 位置，也能夠將磨輪的位置調整到可形成凹部的位置。即，此時，旋轉 臺成為第一平行方向移動裝置和第二平行方向移動裝置。通過本發(fā)明，在具有多個磨削軸的多軸式晶片磨削裝置中，能夠將 根據(jù)晶片的尺寸而更換的磨輪的位置調整到磨削刃通過晶片的旋轉中心 和外周部的內周緣的可形成凹部的位置，從而能夠以一臺晶片磨削裝置 對應多種晶片尺寸并且能夠順利地進行在背面形成凹部的運轉。


圖1是利用本發(fā)明的一個實施方式的晶片磨削裝置實施磨削加工的晶片的圖，(a)是立體圖，(b)是側視圖。圖2是本發(fā)明的一個實施方式的晶片磨削裝置的立體圖。圖3是晶片磨削裝置所具備的磨削單元的圖，(a)是立體圖，(b)是側視圖。圖4是表示利用定位在可形成凹部的位置的磨輪來磨削晶片的背面的狀態(tài)的圖，(a)是側視圖，(b)是俯視圖。圖5是在背面形成有凹部的晶片的圖，(a)是立體圖，(b)剖面圖。 圖6是表示利用對應于不同尺寸(小直徑)的晶片定位在可形成凹部的位置的磨輪來磨削晶片的背面的狀態(tài)，(a)是側視圖，(b)是俯視圖。圖7是本發(fā)明的其他實施方式的晶片磨削裝置的立體圖。 圖8是表示其他實施方式的晶片磨削裝置的卡盤工作臺移動機構的 立體圖。圖9是沿圖8中的IX箭頭方向的局部剖面圖。圖10是沿圖8中的X箭頭方向的局部剖面圖，(a)表示卡盤工作臺 位于與小直徑晶片/小直徑磨輪對應的位置的狀態(tài)，(b)表示卡盤工作臺 位于與大直徑晶片/大直徑磨輪對應的位置的狀態(tài)。圖11是本發(fā)明的又一實施方式的晶片磨削裝置的立體圖。
圖12 (a)是表示在圖11所示的晶片磨削裝置中大直徑晶片用磨輪 相對于大直徑晶片定位在可形成凹部的位置的狀態(tài)的俯視圖，(b)是表 示使旋轉臺旋轉以使小直徑晶片用磨輪相對于小直徑晶片定位在可形成 凹部的位置的狀態(tài)的俯視圖。標號說明1:半導體晶片；1A:凹部；3:半導體芯片(器件)；4:器件形成 區(qū)域；5:外周剩余區(qū)域(外周部)；5A:環(huán)狀凸部(外周部)；10、 IOB、 10C:晶片磨削裝置；20:旋轉臺；30:卡盤工作臺；30a:上表面(晶 片保持面)；40A:粗磨削單元(第一磨削裝置)；40B:精磨削單元(第 二磨削裝置)；43:電動機(旋轉驅動源)；45:磨輪；47:磨具；50: X 軸進給機構(第一平行方向移動裝置、第二平行方向移動裝置)；60: Z 軸進給機構(第一垂直方向移動裝置、第二垂直方向移動裝置)。
具體實施方式
以下，參照

本發(fā)明的一個實施方式。 (1)半導體晶片圖1中的標號1表示通過一個實施方式的晶片磨削裝置在背面形成 有凹部的圓盤狀的半導體晶片(以下簡稱為晶片)。該晶片1是硅晶片等， 其加工前的厚度例如為600 700 pm的程度。在晶片1的表面通過格子 狀的分割預定線2劃分出多個矩形形狀的半導體芯片3，在這些半導體芯 片3的表面形成有IC (Integrated circuit:集成電路)、LSI (Large Scale Integmtion:大規(guī)模集成電路)等未圖示的電子電路。多個半導體芯片3形成在與晶片1同心的大概圓形形狀的器件形成 區(qū)域4中。器件形成區(qū)域4占據(jù)了晶片1的大部分，該器件形成區(qū)域4 的周圍的晶片外周部為不形成半導體芯片3的環(huán)狀的外周剩余區(qū)域5。另 外，在晶片1的周面的預定部位形成有表示半導體的結晶方位的V字狀 切槽(切口) 6。該切口 6形成在外周剩余區(qū)域5內。晶片1最終被沿著 分割預定線2切斷分割，從而晶片1個體化成多片半導體芯片3。本實施 方式的晶片磨削裝置是這樣的裝置在個體化成半導體芯片3之前的階
段，將晶片1的背面的與器件形成區(qū)域4相對應的區(qū)域磨削到目標厚度 使其變薄，從而在背面形成凹部。在對晶片1進行背面磨削時，出于保護電子電路等目的，如圖l所 示，在形成有電子電路的一側的表面貼附保護帶7。保護帶7可以使用構 成為在例如厚度為100 200 ^tm的程度的聚乙烯或聚烯烴片的單面上涂 覆有10 pm左右的粘結劑的保護帶。 (2)晶片磨削裝置的結構接下來說明本實施方式的晶片磨削裝置。圖2表示晶片磨削裝置10整體，該晶片磨削裝置10具有上表面為 水平的長方體狀的基座ll。在圖2中，分別用Y方向、X方向和Z方向 來表示基座ll的長度方向、與長度方向正交的水平的寬度方向和鉛直方 向。在基座11的Y方向一端部立設有沿X方向(此處為左右方向)并 列的一對柱體12、 13。在基座11上，在Y方向的柱體12、 13側設有對 晶片1進行磨削加工的加工區(qū)11A，在柱體12、 13的相反側設有裝卸區(qū) IIB，在該裝卸區(qū)，將加工前的晶片1供給到加工區(qū)11A，而且回收加工 后的晶片1。在加工區(qū)11A可自由旋轉地設有圓盤狀的旋轉臺20，該旋轉臺20 的旋轉軸與Z方向平行，且旋轉臺20的上表面為水平。該旋轉臺20通 過未圖示的旋轉驅動機構向箭頭R方向旋轉。在旋轉臺20上的外周部， 在周向上隔開相等間隔地、可自由旋轉地配置有多個(該情況下為三個) 圓盤狀的卡盤工作臺30，卡盤工作臺30的旋轉軸與Z方向平行，且卡盤 工作臺30的上表面(晶片保持面)30a為水平。這些卡盤工作臺30為一般公知的真空卡盤式，其吸附保持載置在上 表面30a上的晶片1。各卡盤工作臺30分別通過設在旋轉臺20內的未圖 示的旋轉驅動機構向一個方向或兩個方向上獨立地旋轉，即自轉，當旋 轉臺20旋轉時，則變成公轉的狀態(tài)。如圖2所示，在兩個卡盤工作臺30在柱體12、 13側沿X方向并列 的狀態(tài)下，在這些卡盤工作臺30的正上方，從旋轉臺20的旋轉方向上 游側依次分別配置有粗磨削單元(第一磨削裝置)40A和精磨削單元(第 二磨削裝置)40B。各卡盤工作臺30通過旋轉臺20的間歇性地旋轉而分 別定位在以下三個位置上位于粗磨削單元40A下方的粗磨削位置；位 于精磨削單元40B下方的精磨削位置；和最接近裝卸區(qū)11B的裝卸位置。粗磨削單元40A和精磨削單元40B分別安裝在柱體(粗磨削側柱體 12、精磨削側柱體13)上。粗磨削單元40A和精磨削單元40B相對于這 些柱體12、 13的安裝結構相同，并且在X方向上左右對稱。因此，參照 圖2，以精磨削側為代表來說明其安裝結構。精磨削側柱體13的面向加工區(qū)11A的前表面13a是與基座11的上 表面垂直的面，其形成為隨著從X方向的中央朝向端部以預定角度斜著 向里側(裝卸區(qū)11B的相反側)后退的斜度面。該斜度面13a (在粗磨削 側柱體12上為斜度面12a)的水平方向即斜度方向設定成相對于將定位 在精磨削位置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結 起來的線平行。而且，在該斜度面13a上通過X軸進給機構(第二平行 方向移動裝置)50安裝有X軸滑動件55，并且，在X軸滑動件55上通 過Z軸進給機構(第二垂直方向移動裝置)60安裝有Z軸滑動件65。X軸進給機構50由以下部件構成固定在斜度面13a (12a)上的上 下一對的導軌51;未圖示的絲杠，其配置在這些導軌51之間，而且與X 軸滑動件55螺合，并貫穿該X軸滑動件55;以及使該絲杠正轉和反轉 的電動機53。導軌51和絲杠都與斜度面13a (12a)的斜度方向平行地 延伸，X軸滑動件55可自由滑動地安裝在導軌51上。X軸滑動件55由 于通過電動機53而旋轉的絲杠的動力的傳遞而沿著導軌51往復移動。X 軸滑動件55的往復方向是導軌51延伸的方向，即與斜度面13a (12a) 的斜度方向平行。X軸滑動件55的前表面是沿著X Z方向的面，在該前表面上設有 Z軸進給機構60。 Z軸進給機構60是使X軸進給機構50的進給方向在 Z方向上變化的結構，其由以下部分構成左右一對的(在圖2中只能看 到右側的一個)導軌61，它們固定在X軸滑動件55的前表面上，并沿Z 方向延伸；沿Z方向延伸的絲杠62，其配置在這些導軌61之間，而且與 Z軸滑動件65螺合并貫穿該Z軸滑動件65;以及使該絲杠62正轉和反
轉的電動機63。 Z軸滑動件65可自由滑動地安裝在導軌61上，其借助 于通過電動機63旋轉的絲杠62的動力而沿著導軌61升降。粗磨削側柱體12的面向加工區(qū)11A的前表面12a形成為與精磨削側 柱體B左右對稱的斜度面，其是隨著從X方向的中央朝向端部以預定龜 度斜著后退的面，在該斜度面12a上通過X軸進給機構(第一平行方向 移動裝置)50安裝有X軸滑動件55，并且在X軸滑動件55上通過Z軸 進給機構(第一垂直方向移動裝置)60安裝有Z軸滑動件65。粗磨削側 柱體12的斜度面12a的斜度方向設定成與將定位在粗磨削位置的卡盤工 作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起來的線平行。在安裝于粗磨削側柱體12和精磨削側柱體13的各Z軸滑動件65 上，分別固定有上述粗磨削單元40A和精磨削單元40B。以下對這些單 元40A、 40B進行說明，但由于是相同的結構，所以標注共用的標號。如圖3所示，各磨削單元40A、 40B具備軸向沿Z方向延伸的圓 筒狀的心軸殼體41;同軸且可自由旋轉地支承在該心軸殼體41內的心軸 42;固定在心軸殼體41的上端部、用于驅動心軸42旋轉的電動機(旋 轉驅動源)43;和同軸地固定在心軸42的下端的圓盤狀的法蘭44。而且， 在法蘭44上，通過螺紋緊固件等裝置可自由拆裝地安裝有磨輪45。磨輪45是通過在圓盤狀的、下部形成為圓錐狀的框架46的下端面 上在該下端面的整個外周部上呈環(huán)狀地排列并固定多個磨具47而構成 的。磨具47使用在例如稱為陶瓷的玻璃質燒結材料中混入金剛石磨粒燒 制而成的磨具等。磨輪45使用磨具47的磨削外徑、即多個磨具47的外 周緣的直徑與晶片1的半徑大致相等的磨輪。這樣的尺寸設定是為了在 對晶片1進行背面磨削時，使磨具47的磨削刃能夠通過晶片1的旋轉中 心與外周剩余區(qū)域5的內周緣，而留出外周剩余區(qū)域5的厚度僅對與器 件形成區(qū)域4對應的區(qū)域進行磨削。另外，磨輪45的磨具47作為硅晶片磨削用使用混入了粒度為# 280 弁8000的程度的磨粒而構成的磨具，而且，作為粗磨削單元40A 所使用的磨具47，優(yōu)選包含例如弁280 井600的磨粒的磨具，另外，作 為精磨削單元40B所使用的磨具47，優(yōu)選包含例如#2000 #8000的磨
粒的磨具。對粗磨削單元40A進行位置設定，使磨輪45的旋轉中心(心軸42 的軸心)位于將定位在粗磨削位置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺 20的旋轉中心連結起來的線的正上方。粗磨削單元40A隨著Z軸滑動件 65的往復移動而沿著柱體12的斜度面12a的斜度方向往復移動。因此， 在進行該往復移動時，磨輪45的旋轉中心在將定位于粗磨削位置的卡盤 工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起來的線的正上方往 復移動。該往復移動方向是卡盤工作臺30與旋轉臺20的軸間的方向， 所以以下簡稱為"軸間方向"。上述位置設定在精磨削單元40B側也是同樣的，精磨削單元40B的 磨輪45的旋轉中心(心軸42的軸心)位于將定位在精磨削位置的卡盤 工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起來的線的正上方， 精磨削單元40B與Z軸滑動件65和X軸滑動件55 —起沿著柱體13的 斜度面13a的斜度方向往復移動，此時，磨輪45的旋轉中心在將定位于 精磨削位置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起 來的線的正上方，沿著該線的方向即軸間方向往復移動。以上是與基座11上的加工區(qū)11A有關的結構，接下來參照圖2說明 裝卸區(qū)IIB。在裝卸區(qū)11B的中央設置有上下移動的兩節(jié)連桿式的拾取機械手 70。而且，在該拾取機械手70的周圍，從上方看沿逆時針方向分別配置 有供給盒71、定位臺72、供給臂73、回收臂74、旋轉式清洗裝置75和 回收盒76。盒71、定位臺72以及供給臂73是將晶片1供給到卡盤工作臺30 上的裝置，回收臂74、清洗裝置75以及盒76是將背面磨削結束了的晶 片1從卡盤工作臺30回收以移至下一工序的裝置。盒71、 76是將多個 晶片1以水平的姿態(tài)而且在上下方向上隔開恒定間隔的層疊狀態(tài)收納起 來的裝置，其設置在基座ll上的預定位置。當通過拾取機械手70從供給盒71內取出一片晶片1時，該晶片1 以沒有貼保護帶7的背面?zhèn)瘸系臓顟B(tài)載置在定位臺72上，并在此定位
于恒定的位置上。接著，通過供給臂73將晶片1從定位臺72抬高，并 載置于在裝卸位置待機的卡盤工作臺30上。另一方面，通過各磨削單元40A、 40B對背面進行磨削，然后通過 回收臂74將定位于裝卸位置的卡盤工作臺30上的晶片1抬高移至清洗 裝置75進行水洗和干燥。然后，通過清洗裝置75實施了清洗處理的晶 片l由拾取機械手70移送至回收盒76內并收納于其中。 (3)晶片磨削裝置的動作以上是晶片磨削裝置10的結構，接下來說明通過該晶片磨削裝置 IO對晶片1的背面進行磨削來形成凹部的動作。首先，通過拾取機械手70將收納在供給盒71內的一片晶片1移至 定位臺72上并進行定位，接著通過供給臂73將晶片1背面?zhèn)瘸系剌d 置于在裝卸位置待機而且進行真空運轉的卡盤工作臺30上。通過在定位 臺72上進行定位，晶片1與卡盤工作臺30呈同心狀地被載置。晶片1 以表面?zhèn)鹊谋Ｗo帶7與卡盤工作臺30的上表面30a緊密接觸、背面露出 的狀態(tài)吸附保持在該上表面30a上。接下來，旋轉臺20向圖2中的箭頭R方向旋轉，保持有晶片l的卡 盤工作臺30停止在粗磨削單元40A的下方的粗磨削位置。此時，在裝卸 位置定位有下一卡盤工作臺30，在該卡盤工作臺30上如上述那樣設置有 接下來要進行磨削的晶片l。使定位在粗磨削位置的晶片1的上方的粗磨削單元40A通過X軸進 給機構50沿軸間方向適當移動，如圖4所示，相對于晶片l的背面，將 粗磨削單元40A的磨輪45定位在使磨具47的磨削刃通過晶片1的旋轉 中心0與外周剩余區(qū)域5的內周緣的可形成凹部的位置。此時，可形成 凹部的位置相比于晶片1的旋轉中心位于旋轉臺20的外周側。接下來， 通過使卡盤工作臺30旋轉來使晶片1向一個方向旋轉，并且使磨輪45 高速旋轉、并通過Z軸進給機構60使粗磨削單元40A下降，將磨輪45 的磨具47壓靠在晶片1的背面上。由此，只對晶片1的背面的與器件形成區(qū)域5相對應的區(qū)域進行磨 削，從而如圖5所示，磨削區(qū)域變成凹部1A，在凹部1A的周圍的外周 部形成有保持著原來厚度的環(huán)狀凸部5A。在粗磨削中，器件形成區(qū)域4 減薄至例如200 100 pm、或者50 pm的程度，但不論是哪一個都是磨削 到比精加工厚度要厚幾Kim左右的程度。當器件形成區(qū)域4達到了粗磨削的目標厚度后，則停止使磨輪45通 過Z軸進給機構60下降，使磨輪45在該狀態(tài)下旋轉一定時間，然后使 粗磨削單元40A上升從而結束粗磨削。如圖5 (a)所示，粗磨削后的晶 片1在凹部1A的底面4a上殘留有從中心呈放射狀地畫出多道弧的形狀 的磨削條紋9。該磨削條紋9是磨具47中的磨粒進行破碎加工的軌跡， 是包括微裂紋等的機械損傷層。該機械損傷層通過下面的精磨削來除去。通過使旋轉臺20向R方向旋轉來將完成了粗磨削的晶片1移送至精 磨削單元40B的下方的精磨削位置。并且，預先保持在裝卸位置的卡盤 工作臺30上的晶片1被移送到粗磨削位置，該晶片1的上述粗磨削與在 先的精磨削并行進行。另外在移動到裝卸位置的卡盤工作臺30上設置下 一個待處理的晶片l。晶片1定位在精磨削位置后，通過X軸進給機構50使精磨削單元 40B沿軸間方向適當移動，以使磨輪45進入到凹部1A內，并且位于使 磨具47的磨削刃通過晶片1的旋轉中心和環(huán)狀凸部54A的內周緣的可形 成凹部的位置。在此處可形成凹部的位置相比于晶片1的旋轉中心位于 旋轉臺20的外周側。接下來，通過使卡盤工作臺30旋轉來使晶片1向 一個方向旋轉，并且使精磨削單元40B的磨輪45高速旋轉，并通過Z軸 進給機構60使精磨削單元40B下降，從而將磨輪45的磨具47壓靠在形 成于晶片1的背面的凹部1A的底面4a上。由此，用精磨削用的磨具47來磨削凹部lA的底面4a。精磨削量是 直到器件形成區(qū)域4達到目標半導體芯片3的厚度為止，磨削到該厚度 后，停止通過Z軸進給機構60使磨輪45的下降，并在該狀態(tài)下使磨輪 45旋轉一定時間，然后使精磨削單元40B上升從而結束精磨削。通過精 磨削能夠除去圖5 (a)所示的由磨削條紋9形成的機械損傷層，從而使 得凹部1A的底面4a被精加工成鏡面。這里列舉出粗磨削和精磨削的優(yōu)選的運轉條件的例子。對于粗磨削
單元40A和精磨削單元40B，都是磨輪45的旋轉速度為3000 5000 RPM，卡盤工作臺30的旋轉速度為100 300 RPM。此外，粗磨削單元 40A的作為加工進給速度的下降速度為3 5 —秒，精磨削單元40B的 下降速度為0.3 1—秒。并行進行的精磨削和粗磨削都結束后，使旋轉臺20向R方向旋轉， 將結束了精磨削的晶片1移送至裝卸位置。由此，后續(xù)的晶片1被分別 移送到粗磨削位置和精磨削位置。定位于裝卸位置的卡盤工作臺30上的 晶片1由回收臂74移至清洗裝置75進行水洗和干燥。然后，通過拾取 機械手70將在清洗裝置75中進行了清洗處理的晶片1移送至回收盒76 內并收納于其中。以上是在一片晶片1的背面形成凹部1A來僅使背面?zhèn)鹊钠骷纬蓞^(qū) 域4減薄到半導體芯片3的厚度的例子。根據(jù)本實施方式的晶片磨削裝 置10，通過如上述那樣一邊使旋轉臺20間歇性地旋轉， 一邊對晶片1并 行地在粗磨削位置進行粗磨削和在精磨削位置進行精磨削，能夠高效率 地進行多個晶片1的磨削處理。在本實施方式的晶片磨削裝置10中，在晶片1的背面形成凹部1A 的磨輪45使用直徑與晶片1的半徑大致相等的磨輪。因此在對尺寸(直 徑)不同的晶片進行磨削時，要更換成具有與該晶片相對應的尺寸的磨 輪45。磨輪45的更換可以針對粗磨削單元40A和精磨削單元40B雙方 來進行。而且，在更換了磨輪45之后，通過X軸進給機構50使這些磨削單 元40A、 40B沿軸間方向適當移動，以將磨輪45定位于能夠在晶片1的 背面形成凹部1A的可形成凹部的位置。通過這樣根據(jù)晶片1的尺寸來使 磨輪45移動，在磨輪45的磨具47的磨削刃通過晶片1的旋轉中心和外 周剩余區(qū)域5的內周緣的位置，在粗磨削中僅對與器件形成區(qū)域5相對 應的區(qū)域進行磨削從而形成凹部1A，并在精磨削中對凹部1A的底面4a 進行精磨削。圖6表示對直徑小于圖4所示的晶片1的晶片1B進行背面磨削的狀 態(tài)，磨輪45B使用直徑與晶片1B的半徑大致相等的、與晶片1B相對應
的小磨輪。而且，使磨輪45B (粗磨削單元40A)與圖4的情況相比靠 向旋轉臺20的旋轉中心移動，使其定位在針對晶片1B的可形成凹部的 位置上。本實施方式的晶片磨削裝置10具有粗磨削用和精磨削用的兩個磨 削單元，但通過使各磨削單元40A、 40B構成為通過Z軸進給機構50可 沿軸間方向移動，能夠將根據(jù)晶片1 (IB...)的尺寸而更換的磨輪45 (45B...)的位置調整到可形成凹部的位置，其結果是，能夠以一臺晶片 磨削裝置IO對應多種晶片尺寸，同時能夠順暢地進行在背面形成凹部1A 的運轉。(4)在軸間方向的移動裝置的其他實施方式代替使粗磨削單元40A和精磨削單元40B沿上述軸間方向移動，使 定位在粗磨削位置和精磨削位置的各卡盤工作臺30沿軸間方向移動，也 能夠調整磨輪相對于晶片在水平方向上的位置從而定位在可形成凹部的 位置上。圖7示出了如上述那樣變更成使卡盤工作臺30移動、而各磨削 單元40A、 40B在水平方向不移動的晶片磨削裝置10，對于相同的結構 要素標注相同的標號。首先，該情況下的粗磨削單元40A和精磨削單元40B僅在Z方向移 動，而不在沿著X* Y方向的面的水平方向上移動。即，固定有這些磨 削單元40A、 40B的Z軸滑動件65通過Z軸進給機構60可在Z方向上 移動地安裝在柱體12、 13的、形成于沿著》Y方向的面的前表面12a、 13a上，Z軸進給機構60由導軌61和通過電動機63旋轉的絲杠62構成。 使各磨削單元40A、 40B通過Z軸進給機構60在Z方向升降，使磨輪45 以旋轉狀態(tài)下降，并壓靠在晶片1的背面上，由此來對晶片1的背面進 行磨削。各磨削單元40A、 40B在水平方向的位置分別固定于以下位置，在 粗磨削單元40A中，固定在使磨輪45的旋轉中心位于將定位在粗磨削位 置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起來的線的 正上方的位置，在精磨削單元40B中，固定在使磨輪45的旋轉中心位于 將定位在精磨削位置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起來的線的正上方的位置。下面參照圖8 圖10說明使卡盤工作臺30沿軸間方向移動的機構。旋轉臺20由可自由旋轉地安裝在基座11上的圓盤狀的臺座21和覆 蓋該臺座21的上方的罩體22構成。通過一對導軌23，卡盤工作臺滑動 件31可沿著臺座21的徑向自由移動地安裝在臺座21上。絲杠33螺合 于卡盤工作臺滑動件31并貫穿該卡盤工作臺滑動件31，所述絲杠33與 導軌23平行，其通過卡盤工作臺移動用電動機32而旋轉。絲杠33通過 卡盤工作臺移動用電動機32而旋轉，由此使得卡盤工作臺滑動件31沿 著旋轉臺20的徑向往復移動。卡盤工作臺30固定在可自由旋轉地支承在卡盤工作臺滑動件31上 的圓柱狀的卡盤工作臺基座34的上端?？ūP工作臺基座34以旋轉軸心 與旋轉臺20的旋轉軸心平行的狀態(tài)貫穿卡盤工作臺滑動件31。絲杠33 通過上述卡盤工作臺移動用電動機32而旋轉，由此，卡盤工作臺30通 過卡盤工作臺基座34而沿著旋轉臺20的徑向在相對于該旋轉臺20的旋 轉中心接近和離開的方向上往復移動。在罩體22的、卡盤工作臺30的 移動區(qū)域中形成有沿著其移動方向的長孔22a，卡盤工作臺30從長孔22a 向罩體22的上方突出。在卡盤工作臺滑動件31上固定有卡盤工作臺自轉用電動機35。該 電動機35的小齒輪35a與卡盤工作臺基座34平行，且向卡盤工作臺滑 動件31的下側突出。而且，在該小齒輪35a和卡盤工作臺基座34的下 側的突出端部34a上巻繞有同步帶36，當卡盤工作臺自轉用電動機35動 作時，其動力通過同步帶36、卡盤工作臺基座34傳遞到卡盤工作臺30， 從而使得卡盤工作臺30旋轉。這樣，基于卡盤工作臺30在旋轉臺20的徑向上移動的方式，在使 旋轉臺20旋轉以將晶片1分別定位在粗磨削位置和精磨削位置后，通過 卡盤工作臺移動用電動機32使卡盤工作臺30沿旋轉臺20的徑向適當移 動，由此，能夠將根據(jù)晶片1的尺寸而安裝在各磨削單元上的磨輪45定 位在可形成凹部的位置。旋轉臺20的徑向與將分別定位在粗磨削位置和 精磨削位置的卡盤工作臺30的旋轉中心和旋轉臺20的旋轉中心連結起
來的軸間方向一致。圖10 (a)表示晶片直徑比較小且晶片的旋轉中心靠近旋轉臺20的 外周側的狀態(tài)，(b)表示使卡盤工作臺30從(a)的位置移動到旋轉臺 20的內周側的狀態(tài)，是與直徑比較大的晶片相對應的狀態(tài)。另外，在對晶片1的背面進行磨削時，將測定基準面作為卡盤工作 臺30的上表面30a來一邊測定晶片厚度一邊進行磨削，在磨削前，通過 磨輪45來磨削卡盤工作臺30的上表面30a。該稱為自磨(self—grind) 的磨削使用直徑大于等于卡盤工作臺的半徑的磨輪，但如上述各實施方 式那樣在使磨輪45和卡盤工作臺30在軸間方向上相對移動的結構中， 為了實現(xiàn)盡量減小這些磨輪45或卡盤工作臺30的移動范圍以提高空間 的使用效率，自磨用的磨輪也可以是直徑比卡盤工作臺的半徑稍大的磨 輪。(5)平行方向移動裝置的其他實施方式上述各實施方式是通過使磨削單元40A、 40B的磨輪45和卡盤工作 臺30在軸間方向上相對移動來調整磨輪45相對于晶片1在水平方向的 位置的方式。在本發(fā)明中，不限于軸間方向，只要是磨輪45和卡盤工作 臺30在相互接近和離開的方向上，就能夠進行目標位置調整。此外，不在磨削單元40A、 40B和卡盤工作臺30上設置在水平方向 的移動機構，通過使旋轉臺20略微旋轉也能夠將磨輪45定位在可形成 凹部的位置。圖11表示晶片磨削裝置10C，其是使圖7所示的晶片磨削 裝置10B能夠通過旋轉旋轉臺20來進行砂輪的位置調整而構成的，該圖 11表示使旋轉臺20向L方向旋轉，以使卡盤工作臺30從虛線位置移動 到了實線位置的狀態(tài)。詳細地說，首先，將圖12 (a)所示的直徑比較大(例如直徑為200 mm)的晶片1保持在卡盤工作臺30上，將與該晶片1對應(直徑是晶 片1的半徑的程度)的大直徑用磨輪45定位在與晶片1對應的可形成凹 部的位置。對該晶片1的磨削加工結束、然后將圖12 (b)中的實線所示 的小直徑(例如直徑為150 mm)的晶片IB保持在卡盤工作臺30上的情 況下，將該晶片1B用的磨輪45B安裝在各磨削單元40A、 40B上，使旋
轉臺20向箭頭L方向略微旋轉，由此能夠將磨輪45定位在與晶片1B對 應的可形成凹部的位置。在這樣從大直徑晶片更換為小直徑晶片的情況下，使旋轉臺20向箭 頭L方向旋轉，與此相反，在從小直徑晶片更換為大直徑晶片時，使旋 轉臺20向箭頭R方向旋轉來進行位置調整。
權利要求
1. 一種晶片磨削裝置，是對圓盤狀的晶片的至少一個面留出外周部 而磨削該外周部的內側的晶片磨削裝置，其特征在于，該晶片磨削裝置 包括卡盤工作臺，其保持晶片；旋轉臺，其將所述卡盤工作臺支承為可自轉，并將所述卡盤工作臺定位在以下三個位置相對于卡盤工作臺對晶片進行裝卸的晶片裝卸位 置；對晶片進行粗磨削的第一磨削位置；以及對粗磨削后的晶片進行精 磨削的第二磨削位置；第一磨削裝置，其具有通過保持在所述卡盤工作臺上的晶片的旋轉 中心和所述外周部的內周緣的環(huán)狀的磨輪，和使該磨輪旋轉的旋轉驅動 源，該第一磨削裝置對定位在所述第一磨削位置的晶片進行粗磨削；第二磨削裝置，其具有通過保持在所述卡盤工作臺上的晶片的旋轉 中心和所述外周部的內周緣的環(huán)狀的磨輪，和使該磨輪旋轉的旋轉驅動 源，該第二磨削裝置對定位在所述第二磨削位置的所述晶片進行精磨削;第一垂直方向移動裝置，其使所述第一磨削裝置在與所述卡盤工作 臺的晶片保持面垂直的方向上移動；第一平行方向移動裝置，其使所述第一磨削裝置和所述卡盤工作臺 在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的方向上相對移動；第二垂直方向移動裝置，其使所述第二磨削裝置在與所述卡盤工作 臺的晶片保持面垂直的方向上移動；禾口第二平行方向移動裝置，其使所述第二磨削裝置和所述卡盤工作臺 在與該卡盤工作臺的晶片保持面平行的方向上相對移動。
2. 如權利要求l所述的晶片磨削裝置，其特征在于， 所述卡盤工作臺至少在所述旋轉臺的與所述三個位置相對應的位置上各設置有一個，共計設有三個。
3. 如權利要求1或2所述的晶片磨削裝置，其特征在于， 在所述卡盤工作臺定位于所述第一磨削位置時，所述第一平行方向 移動裝置使該卡盤工作臺和所述第一磨削裝置在軸間方向上相對移動， 以使兩者之間的軸間距離可變，所述軸間方向是沿著將卡盤工作臺的旋 轉中心和所述旋轉臺的旋轉中心連結起來的線的方向，在所述卡盤工作臺定位在所述第二磨削位置時，所述第二平行方向 移動裝置使該卡盤工作臺和所述第二磨削裝置在軸間方向上相對移動， 以使兩者之間的軸間距離可變，所述軸間方向是沿著將卡盤工作臺的旋 轉中心和所述旋轉臺的旋轉中心連結起來的線的方向。
4. 如權利要求3所述的晶片磨削裝置，其特征在于， 所述第一平行方向移動裝置使所述第一磨削裝置在所述軸間方向上移動；所述第二平行方向移動裝置使所述第二磨削裝置在所述軸間方向 上移動。
5. 如權利要求3所述的晶片磨削裝置，其特征在于， 所述第一平行方向移動裝置和所述第二平行方向移動裝置使所述卡盤工作臺在所述軸間方向上移動。
6. 如權利要求l所述的晶片磨削裝置，其特征在于， 所述第一平行方向移動裝置和所述第二平行方向移動裝置是所述旋轉臺。
全文摘要
本發(fā)明提供一種晶片磨削裝置。在具有多個磨削軸的多軸式磨削裝置中，能夠將根據(jù)晶片的尺寸所更換的磨輪的位置調整到磨削刃通過晶片的旋轉中心和外周部的內周緣的可形成凹部位置。當使旋轉臺(20)旋轉時，卡盤工作臺(30)定位在粗磨削位置和精磨削位置，在各位置配置有對保持在卡盤工作臺(30)上的晶片(1)進行粗磨削的粗磨削單元(40A)和進行精磨削的精磨削單元(40B)。使這些磨削單元(40A、40B)沿著連結卡盤工作臺(30)的旋轉中心和旋轉臺(20)的旋轉中心的軸間方向自由移動，以便能夠將各磨削單元(40A、40B)的磨輪(45)的位置調整成能夠與基于晶片尺寸的可形成凹部位置相對應。
文檔編號B24B37/10GK101121237SQ200710140289
公開日2008年2月13日 申請日期2007年8月8日 優(yōu)先權日2006年8月9日
發(fā)明者桑名一孝 申請人:株式會社迪思科