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TWI884369B - 被加工物之磨削方法 - Google Patents

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TWI884369B
TWI884369B TW111116698A TW111116698A TWI884369B TW I884369 B TWI884369 B TW I884369B TW 111116698 A TW111116698 A TW 111116698A TW 111116698 A TW111116698 A TW 111116698A TW I884369 B TWI884369 B TW I884369B
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鈴木佳一
Original Assignee
日商迪思科股份有限公司
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Abstract

[課題]在被加工物的背面側形成環狀補強部之磨削中，抑制磨削不良的產生。 [解決手段]提供一種被加工物之磨削方法，對在正面側具有器件區域與圍繞器件區域之外周剩餘區域之被加工物的背面側當中和器件區域對應之預定區域進行磨削，而形成圓板狀的凹部與圍繞凹部之環狀補強部，前述被加工物之磨削方法具備以下步驟：在不使保持有被加工物之工作夾台旋轉的狀態下，一邊使主軸旋轉一邊將磨削單元磨削進給來對預定區域進行磨削，藉此在被加工物的背面側形成溝；藉由在使主軸旋轉的狀態下直接開始工作夾台的旋轉而磨削溝的側壁，並去除溝；及藉由一邊使主軸與工作夾台旋轉一邊將磨削單元磨削進給，而磨削預定區域來形成凹部與環狀補強部。

Description

被加工物之磨削方法
本發明是有關於一種被加工物之磨削方法，是對在正面側具有器件區域、與圍繞器件區域之外周剩餘區域之被加工物的背面側當中和器件區域對應之預定區域進行磨削，而形成圓板狀的凹部與圍繞凹部之環狀補強部。
為了將搭載於電子機器之器件晶片輕量化、薄型化，而有以下作法：以磨削裝置對在正面側形成有複數個器件之晶圓(被加工物)進行磨削，而將被加工物薄化至例如100μm以下。
然而，若將被加工物過於薄化，薄化後的被加工物的搬送等會變得不容易。於是，已知有以下之磨削方法：對被加工物的和形成有複數個器件之正面側的器件區域對應之背面側的預定區域進行磨削，而形成圓板狀的凹部與圍繞凹部之環狀補強部(參照例如專利文獻1)。
此磨削方法被稱為TAIKO(註冊商標)。藉由在被加工物的外周部形成環狀補強部，相較於已將背面側整體一致地薄化之被加工物，可以降低被加工物的翹曲，此外，被加工物的強度會提升。除此之外，還可以抑制以被加工物的外周部為起點之被加工物的破裂。
為了形成環狀補強部，可使用具有比被加工物的外徑更小的外徑之磨削輪。該磨削輪具有圓環狀的輪基台，且在該輪基台的一面側沿著輪基台的圓周方向固定有各自為段(segment)狀的複數個磨削磨石。
該磨削輪相較於將背面側整體一致地磨削時所使用之常規的磨削輪，會較小徑，且磨削磨石的數量較少。此外，由於磨削時之輪緣速度比常規的磨削輪的磨削時之輪緣速度慢，因此每1個磨削磨石的工作量會比常規的磨削輪中的每1個磨削磨石的工作量增加。
因此，由於磨削磨石的磨削能力容易比常規的磨削輪中的磨削磨石降低，因此容易產生磨平、磨粒脫落、堵塞等之磨削磨石的狀態不良。例如，在被加工物的背面側形成有比較硬的氧化膜的情況下，會容易產生伴隨於磨削能力的降低之磨削不良。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2007-19461號公報
發明欲解決之課題
本發明是有鑒於所述之問題而作成之發明，目的在於提供一種磨削方法，前述磨削方法可在被加工物的背面側形成環狀補強部之磨削中，抑制磨削不良的產生。 用以解決課題之手段
根據本發明的一個態樣，可提供一種被加工物之磨削方法，是使用磨削裝置來進行，前述磨削裝置具有：工作夾台，保持被加工物；及磨削單元，包含主軸，且將具有配置成環狀之複數個磨削磨石之磨削輪裝設於該主軸，並在以該主軸為中心來使該磨削輪旋轉的狀態下，對已被該工作夾台保持之該被加工物進行磨削，前述被加工物之磨削方法是以磨削輪對正面側具有形成有複數個器件之器件區域、與圍繞該器件區域之外周剩餘區域之該被加工物的背面側當中和該器件區域對應之預定區域進行磨削，而形成圓板狀的凹部與圍繞該凹部之環狀補強部，前述被加工物之磨削方法具備以下步驟： 溝形成步驟，在不使保持有該被加工物之該工作夾台旋轉的狀態下，一邊使該主軸旋轉一邊將磨削單元磨削進給來對該預定區域進行磨削，藉此在該被加工物的背面側形成具有未到達成品厚度之深度的圓弧狀或圓環狀之溝； 溝去除步驟，在該溝形成步驟之後，藉由在使該主軸旋轉的狀態下直接開始該工作夾台的旋轉而磨削該溝的側壁，並將溝從該被加工物去除；及 凹部形成步驟，在該溝去除步驟之後，一邊使該主軸與該工作夾台旋轉一邊將該磨削單元磨削進給，藉此磨削和該器件區域對應之該預定區域而形成凹部，並且形成圍繞該凹部之該環狀補強部。
較佳的是，在該溝去除步驟中是一邊將該磨削單元磨削進給一邊使該工作夾台旋轉。 發明效果
在本發明的一個態樣的被加工物之磨削方法中，是在不使保持有被加工物之工作夾台旋轉的狀態下，一邊使主軸旋轉一邊將磨削單元磨削進給來磨削被加工物，藉此在被加工物的背面形成具有未到達成品厚度之深度的圓弧狀或圓環狀之溝(溝形成步驟)。
在溝形成步驟之後，藉由在使主軸旋轉的狀態下直接開始工作夾台之旋轉而磨削溝的側壁，並將溝從被加工物去除(溝去除步驟)。此外，在溝去除步驟之後，藉由一邊使主軸與工作夾台旋轉一邊將磨削單元磨削進給，而磨削和器件區域對應之預定區域而形成凹部，並且形成圍繞凹部之環狀補強部(凹部形成步驟)。
可以做成：在溝形成步驟中，主要是以磨削磨石的底面進行磨削，但是在溝去除步驟中，主要是以磨削磨石的側面來進行磨削。因此，相較於主要以磨削磨石的底面來對被加工物的背面側的整體進行磨削之情況，在溝去除步驟中可以減輕磨削磨石的底面的狀態(condition)之惡化(亦即磨削能力的降低)。
並且，在溝去除步驟後之凹部形成步驟中，是對已去除溝之被加工物的背面側的預定區域整體進行磨削。在凹部形成步驟中，雖然主要是以磨削磨石的底面來進行磨削，但特別的是，可以在磨削磨石的底面的狀態之惡化的程度已被減輕的狀態下進行磨削。因此，即使在被加工物的背面側形成有相對較硬之氧化膜的情況下，仍然可以抑制被加工物的磨削不良的產生。
用以實施發明之形態
參照附加圖式，說明本發明的一個態樣之實施形態。首先，參照圖1，說明在第1實施形態中成為磨削對象之被加工物11。圖1是被加工物11等的立體圖。
本實施形態之被加工物11是具有預定的直徑(例如約200mm)之圓板狀的矽晶圓。被加工物11具有正面11a以及背面11b，且自正面11a到背面11b之長度(亦即，被加工物11的厚度)為200μm以上且800μm以下之預定值(例如725μm)。
背面11b的整體形成有熱氧化膜(未圖示)，前述熱氧化膜具有2000Å到3000Å左右之厚度。在正面11a已將複數條分割預定線13設定成格子狀。在以複數條分割預定線13所區劃出之矩形狀的區域的正面11a側形成有IC(積體電路，Integrated Circuit)等的器件15。
再者，對被加工物11的種類、材質、大小、形狀、構造等並無限制。被加工物11亦可為以矽以外之化合物半導體(氮化鎵(GaN)、碳化矽(SiC)等)、玻璃、陶瓷、樹脂、金屬等所形成之晶圓或基板。又，對形成於被加工物11之器件15的種類、數量、形狀、構造、大小、配置等亦無限制。
在平面視角下，以圍繞形成有複數個器件15之器件區域17a的方式，而在器件區域17a的周圍存在未形成有器件15而大致平坦之環狀的外周剩餘區域17b。
在進行被加工物11之磨削前，為了減輕磨削時對器件15的破壞，而在正面11a側貼附樹脂製且圓形的保護膠帶19。藉此，形成積層有被加工物11以及保護膠帶19之被加工物單元21。
在被加工物11之磨削時，會將背面11b側當中和器件區域17a對應之預定區域17d(參照圖8)磨削預定深度。藉此，如圖8所示，形成圓板狀的凹部11c、與圍繞凹部11c的側部之環狀補強部11d。
其次，參照圖3，說明用於被加工物11之磨削的磨削裝置2。圖3所示之+Z方向以及-Z方向是和Z軸方向平行之相互相反方向之方向。例如，+Z方向為上方向，-Z方向為下方向。
又，如圖3及圖4所示，+X方向以及-X方向是和與Z軸方向正交之X軸方向平行之相互相反方向之方向，+Y方向以及-Y方向是和與Z軸方向以及X軸方向正交之Y軸方向平行之相互相反方向之方向。例如，X-Y平面是和水平面平行。
如圖3所示，磨削裝置2具備吸引保持被加工物11的正面11a側之圓板狀的工作夾台4。工作夾台4具有以陶瓷所形成之圓板狀的框體。
在框體的中央部形成有圓板狀的凹部(未圖示)。在框體的內部形成有預定的流路(未圖示)。預定的流路的一端部會露出於凹部，且在預定的流路的另一端部連接有噴射器等之吸引源(未圖示)。
在框體的凹部固定有以多孔質陶瓷所形成之多孔質板(未圖示)。來自吸引源的負壓會傳達至多孔質板的上表面。多孔質板的上表面與框體的上表面會成為面齊平，且作為吸引保持被加工物11之保持面4a而發揮功能。
再者，保持面4a的外周端與中心之間的環狀區域比保持面4a的外周端以及中心更凹陷，在保持面4a的徑方向上的工作夾台4的剖面視角下，該環狀區域具有所謂的雙凹形狀。
不過，由於凹陷的深度是例如1μm至20μm左右，因此在圖3中，為了方便，而將保持面4a顯示為大致平坦。在以下的圖式中，也是為了方便而將保持面4a顯示為大致平坦。
工作夾台4可藉由設置在其下部之馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，而繞著預定的旋轉軸4b(參照圖5)旋轉。旋轉軸4b以保持面4a的+X方向側的外周端部變得比保持面4a的-X方向側的外周端部稍微高的方式，而在X-Z平面內相對於Z軸方向傾斜有預定角度。
回到圖3，針對磨削裝置2的其他構成要素進行說明。在工作夾台4的上方配置有磨削單元6。磨削單元6具有圓筒狀的主軸殼體(未圖示)。
在主軸殼體連結有使磨削單元6沿著Z軸方向移動之滾珠螺桿式的磨削進給機構(未圖示)。在主軸殼體內，以可旋轉的方式保持有圓柱狀的主軸8的一部分。
本實施形態的主軸8已配置成大致平行於Z軸方向。在主軸8的上端部設置有馬達等的旋轉驅動源(未圖示)，且在主軸8的下端部固定有圓板狀的安裝座10。
於安裝座10的下表面側裝設有圓環狀的磨削輪12。磨削輪12具有以鋁合金等金屬所形成之環狀的輪基台14。輪基台14的上表面側已固定於安裝座10的下表面側。
像這樣裝設在主軸8之磨削輪12是以主軸8為中心而可旋轉。於輪基台14的下表面側，已將各個段狀的複數個磨削磨石16沿著輪基台14的圓周方向配置成環狀。
再者，藉由複數個磨削磨石16之軌跡所形成之區域的外徑為背面11b的直徑的大約一半。其次，針對使用了磨削裝置2之被加工物11之磨削方法進行說明。圖2是磨削方法的流程圖。
首先，如圖3所示，以保持面4a隔著保護膠帶19來吸引保持被加工物11的正面11a側。此時，被加工物11會因應於保持面4a的形狀而變形(保持步驟S10)。在保持步驟S10之後，進行溝形成步驟S20。
在溝形成步驟S20中，是在不使吸引保持有被加工物11之工作夾台4旋轉(亦即使其靜止)的狀態下，一邊以預定的旋轉數使主軸8旋轉，一邊將磨削單元6沿著Z軸方向磨削進給。
在本實施形態中，是將主軸8的預定的旋轉數設為4000rpm，並將磨削進給速度設為3.0μm/s。圖3是顯示溝形成步驟S20的局部剖面側視圖。再者，在圖3以後之圖中，為了方便而省略保護膠帶19。
圖4(A)是溝形成步驟S20中的被加工物11等的頂視圖。在圖4(A)中，是以虛線來表示背面11b側的和器件區域17a與外周剩餘區域17b的交界對應之交界區域17c。比此交界區域17c更內側即為上述之預定區域17d。
在本實施形態的溝形成步驟S20中，是磨削背面11b側的預定區域17d當中和磨削磨石16的移動軌跡對應之區域來形成通過背面11b的中心11b 1之圓環狀之溝11e。圖4(B)是顯示在溝形成步驟S20中所形成之溝11e的被加工物11的頂視圖。
在溝形成步驟S20中所形成之溝11e會比已形成於背面11b側之氧化膜的厚度更深，且具有未到達器件區域17a的成品厚度11f(參照圖8)之預定的深度。
例如，氧化膜為0.2μm至0.3μm。磨削進給速度為3.0μm/s的情況下，若自磨削磨石16的下表面接觸於背面11b起進行磨削1秒鐘，磨削磨石16會沖破氧化膜，而形成到最深的底部為止之深度為3.0μm之溝11e。
再者，由於成品厚度11f為例如100μm，因此溝11e的深度並未到達成品厚度11f。在溝形成步驟S20之後，在使主軸8以預定的旋轉數旋轉的狀態下直接開始工作夾台4的旋轉(溝去除步驟S30)。
如圖5及圖6所示，在溝去除步驟S30中，是藉由磨削溝11e的內周側壁11e 1以及外周側壁11e 2，而將溝11e從被加工物11去除。
在溝去除步驟S30中，是例如開始工作夾台4的旋轉，且最終形成為300rpm。在本實施形態的溝去除步驟S30中，雖然是一邊以3.0μm/s的速度將磨削單元6朝下方磨削進給一邊使工作夾台4旋轉，但亦可在不進行磨削進給的情形下使工作夾台4旋轉。
圖5是顯示溝去除步驟S30的局部剖面側視圖，圖6是顯示溝去除步驟S30中的被加工物11等的頂視圖。在圖6中，是以箭頭示意地顯示溝11e的內周側壁11e 1以及外周側壁11e 2被磨削之情形。
可以做成：相對於在溝形成步驟S20中主要是以磨削磨石16的底面來進行磨削，在溝去除步驟S30中主要是以磨削磨石16的側面(內周側面以及外周側面)來進行磨削。
因此，相較於主要以磨削磨石16的底面來對背面11b側的整體進行磨削之情況，在溝去除步驟S30中可以減輕磨削磨石16的底面的狀態(condition)之惡化(亦即磨削能力的降低)。
又，在本實施形態中，藉由進行溝去除步驟S30，可以使用磨削磨石16的內周側面以及外周側面之雙方來磨削預定區域17d。因此，相較於在溝去除步驟S30中僅使用磨削磨石16的內周側面以及外周側面的其中任一個側面來磨削之情況，可以減輕對磨削磨石16的側面之負荷。
在溝去除步驟S30之後，繼續一邊使主軸8與工作夾台4旋轉一邊將磨削單元6磨削進給。例如，在分別使主軸8以4000rpm旋轉、使工作夾台4以300rpm旋轉的狀態下，將磨削單元6以3.0μm/s來磨削進給。
在將預定區域17d磨削至被磨削部分的厚度成為預定的成品厚度11f之後，即停止磨削進給。如此進行，而形成圖7所示之凹部11c，並且形成圍繞凹部11c之環狀補強部11d(凹部形成步驟S40)。圖7是顯示凹部形成步驟S40的局部剖面側視圖，圖8是顯示磨削後之被加工物11的剖面圖。
在凹部形成步驟S40中，雖然主要是以磨削磨石16的底面進行磨削，但特別的是，可以在磨削磨石16的底面的狀態之惡化的程度已被減輕的狀態下進行磨削。因此，即使在背面11b側已形成有相對較硬之氧化膜的情況下，仍然可以抑制被加工物11的磨削不良的產生。
其次，說明第2實施形態。在第2實施形態中也是以保持步驟S10至凹部形成步驟S40這樣的順序來進行。不過，第2實施形態中的工作夾台4之旋轉軸4b的傾斜度，由於比第1實施形態的旋轉軸4b的傾斜度大，因此相較於第1實施形態，保持面4a的+X方向側的外周端部的位置會變得較高。
因此，在第2實施形態中的溝形成步驟S20中，是在背面11b的+X方向側形成通過中心11b 1的半圓弧狀之溝11e，而非圓環狀。圖9是顯示在第2實施形態之溝形成步驟S20中所形成的半圓弧狀之溝11e的被加工物11的頂視圖。
在第2實施形態中，雖然在溝形成步驟S20中形成半圓弧狀之溝11e之點和第1實施形態不同，但在第2實施形態中，仍然可以和第1實施形態同樣地進行溝去除步驟S30以及凹部形成步驟S40。
再者，在第2實施形態之溝形成步驟S20中所形成之溝11e的形狀亦可為具有預定的中心角之圓弧狀。在第2實施形態之溝形成步驟S20中，藉由形成圓弧狀或半圓弧狀之溝11e，相較於形成圓環狀之溝11e的情況，可以減輕對磨削磨石16的底面之負荷。
相較於主要以磨削磨石16的底面來對背面11b側的整體進行磨削之情況，在第2實施形態的溝去除步驟S30中也可以減輕磨削磨石16的底面的狀態之惡化(亦即磨削能力的降低)。
又，在第2實施形態之凹部形成步驟S40中，也可以在磨削磨石16的底面的狀態之惡化的程度已被減輕的狀態下進行磨削。因此，即使在背面11b側已形成有相對較硬之氧化膜的情況下，仍然可以抑制被加工物11的磨削不良的產生。
另外，上述實施形態之構造、方法等，只要在不脫離本發明之目的之範圍內，均可合宜變更來實施。
2:磨削裝置 4:工作夾台 4a:保持面 4b:旋轉軸 6:磨削單元 8:主軸 10:安裝座 11:被加工物 11a:正面 11b:背面 11b 1:中心 11c:凹部 11d:環狀補強部 11e:溝 11e 1:內周側壁 11e 2:外周側壁 11f:成品厚度 12:磨削輪 13:分割預定線 14:輪基台 15:器件 16:磨削磨石 17a:器件區域 17b:外周剩餘區域 17c:交界區域 17d:預定區域 19:保護膠帶 21:被加工物單元 S10:保持步驟 S20:溝形成步驟 S30:溝去除步驟 S40:凹部形成步驟 +X,-X,+Y,-Y,+Z,-Z:方向
圖1是被加工物等的立體圖。 圖2是磨削方法的流程圖。 圖3是顯示溝形成步驟的局部剖面側視圖。 圖4(A)是溝形成步驟中的被加工物等的頂視圖，圖4(B)是顯示在溝形成步驟中所形成之溝的被加工物的頂視圖。 圖5是顯示溝去除步驟的局部剖面側視圖。 圖6是溝去除步驟中的被加工物等的頂視圖。 圖7是顯示凹部形成步驟的局部截面側視圖。 圖8是磨削後之被加工物的剖面圖。 圖9是顯示在第2實施形態之溝形成步驟中所形成之溝的被加工物的頂視圖。
S10:保持步驟
S20:溝形成步驟
S30:溝去除步驟
S40:凹部形成步驟

Claims (2)

  1. 一種被加工物的磨削方法，是使用磨削裝置來進行，前述磨削裝置具有： 工作夾台，保持被加工物；及 磨削單元，包含主軸，且將具有配置成環狀之複數個磨削磨石之磨削輪裝設於該主軸，並在以該主軸為中心來使該磨削輪旋轉的狀態下，對已被該工作夾台保持之該被加工物進行磨削， 前述被加工物之磨削方法是以磨削輪對正面側具有形成有複數個器件之器件區域、與圍繞該器件區域之外周剩餘區域之該被加工物的背面側當中和該器件區域對應之預定區域進行磨削，而形成圓板狀的凹部與圍繞該凹部之環狀補強部，前述被加工物之磨削方法的特徵在於具備以下步驟： 溝形成步驟，在不使保持有該被加工物之該工作夾台旋轉的狀態下，一邊使該主軸旋轉一邊將該磨削單元磨削進給來對該預定區域進行磨削，藉此在該被加工物的背面側形成具有未到達成品厚度之深度的圓弧狀或圓環狀之溝； 溝去除步驟，在該溝形成步驟之後，藉由在使該主軸旋轉的狀態下直接開始該工作夾台的旋轉而磨削該溝的側壁，並將溝從該被加工物去除；及 凹部形成步驟，在該溝去除步驟之後，一邊使該主軸與該工作夾台旋轉一邊將該磨削單元磨削進給，藉此磨削和該器件區域對應之該預定區域來形成該凹部，並且形成圍繞該凹部之該環狀補強部。
  2. 如請求項1之被加工物之磨削方法，其中在該溝去除步驟中，是一邊將該磨削單元磨削進給一邊使該工作夾台旋轉。
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