晶片研磨装置的制作方法

1.本实用新型涉及晶片研磨装置，更具体地，涉及通过使粘贴在保持板的保持面上的晶片与公转的平台滑动接触来进行研磨的晶片研磨装置。


背景技术：

2.作为制造半导体装置等的工序之一，有进行晶片(硅晶片等)的研磨的工序。作为在该工序中使用的晶片研磨装置的一例，开发了通过在将晶片粘贴在保持板的保持面上的状态下使其在加压状态下与平台滑动接触来进行该晶片的研磨的装置(参照专利文献1：日本特开2001
‑
212750号公报)。
3.专利文献1：日本特开2001
‑
212750号公报
4.在专利文献1所例示的以往的晶片研磨装置中，利用中心辊和引导辊将粘贴有晶片的保持板可自转地保持在平台上，利用顶环对该保持板加压而进行研磨。在此，通过在平台的上表面粘贴研磨布，在研磨工序中起到重要作用的保持板不易发生自转，因此成为旋转驱动顶环而辅助保持板的自转的结构。
5.然而，在上述晶片研磨装置中，当进行晶片的研磨时，粘贴到保持板的中心位置的晶片的由保持板的自转引起的研磨作用小于在周缘位置的晶片的由保持板的自转引起的研磨作用，存在容易产生在被研磨面上残留条纹等研磨不良的问题。
6.此外，在上述晶片研磨装置中，构成为，以设置有多个的顶环能够应对单独的研磨的方式，使各个驱动轴独立地能够旋转且能够上下移动地被悬挂支承。但是，由于极难均匀地调整使驱动轴可旋转地支承在支承部件上的部位的紧固力，因此多个驱动轴的旋转时的摩擦力变得不均匀，多个保持板的每一个产生旋转速度的微小差，存在被研磨的晶片的精加工状态可能产生偏差的问题。


技术实现要素：

7.本实用新型是鉴于上述情况而完成的，其目的在于实现晶片研磨装置，该晶片研磨装置能够解决在粘贴于保持板的中心位置的晶片上产生研磨不良的问题和分别设置于多个顶环的驱动轴的摩擦力的不均匀所引起的每个保持板上晶片的精加工状态产生偏差的问题。
8.本实用新型作为一个实施方式通过以下记载的解决手段解决上述课题。
9.本实用新型的晶片研磨装置使粘贴在保持板的保持面上的晶片与公转的平台滑动接触来进行研磨，其特征在于，该晶片研磨装置具有：摆动机构，其使所述平台在公转面内沿规定方向摆动；顶环，其对所述保持板施加载荷并且赋予自转力；驱动轴，其与所述顶环连结，对所述顶环进行旋转驱动；支承部件，其将所述驱动轴悬挂支承为能够旋转；以及上下移动机构，其通过使所述支承部件上下移动而使所述驱动轴和所述顶环上下移动，所述驱动轴构成为经由从下向上依次配设有深沟球轴承、衬垫、多列圆锥滚子轴承而成的轴承机构支承在所述支承部件上。
10.根据本实用新型，能够使公转的平台向规定方向摆动。因此，对于保持板的中心位置的晶片，也能够更多地产生研磨作用，能够防止研磨不良的发生。并且，在使平台摆动的装置结构中，能够稳定且可旋转地悬挂支承顶环，并且，能够使多个顶环的驱动轴的摩擦力均匀化，能够防止研磨的精加工产生偏差。
附图说明
11.图1是本实用新型的实施方式的晶片研磨装置的立体图。
12.图2a、图2b、图2c是粘贴有被研磨对象的晶片的保持板的保持面的概略图，其中，图2a是晶片为1个的情况的例子，图2b是晶片为3个的情况的例子，图2c是晶片为5个的情况的例子。
13.图3a、图3b、图3c、图3d是示出图1所示的晶片研磨装置的上下移动机构和旋转驱动机构的例子的立体图。
14.图4是图1所示的晶片研磨装置的轴承机构周边的正面剖视图。
具体实施方式
15.以下，参照附图详细说明本实用新型的实施方式。图1是示出本实用新型的实施方式的晶片研磨装置1的概略图(立体图)。另外，图2a、图2b、图2c是粘贴有被研磨对象的晶片w的保持板20的保持面20a的概略图(仰视图)。此外，图3a、图3b、图3c、图3d是示出图1所示的晶片研磨装置1的上下移动机构52和旋转驱动机构36的例子的概略图，其中图3a是上下移动机构52和旋转驱动机构36的立体图，图3b是图3a的x部分的剖视图，图3c是图3a中的y部的剖视图，图3d是图3a中的z部的剖视图。另外，图4是图1所示的晶片研磨装置1的轴承机构70周边的概略图(正面剖视图)。为了便于说明，晶片研磨装置1的前、后、左、右、上、下方向可以由附图中的箭头表示。此外，在用于说明各实施方式的全部附图中，对具有相同功能的部件标注相同的标号，有时省略其重复说明。
16.本实施方式的晶片研磨装置1是如下装置，通过中心辊54和引导辊56在平台10上可自转地保持保持板20，该保持板20的保持面粘贴有1个或多个(没有特别限定，作为主要例是3～10个左右)晶片(圆板状的硅晶片等)w，通过顶环30向平台10按压并使平台10旋转(公转)来进行晶片w的研磨。另外，在本技术中，有时将平台10的旋转称为“公转”，将该平台10上的保持板20的旋转称为“自转”。
17.首先，一个或多个晶片w粘贴在保持板20的保持面20a上，起到使该晶片w的被研磨面wa与平台10的研磨面10a抵接的作用。在本实施方式中，晶片w通过公知的可剥离的粘接剂粘接并粘贴在保持板20的保持面20a上。另外，该保持板20要求平坦精度高，不易变形的材质，一般使用玻璃或陶瓷等形成。
18.接着，平台10具有研磨面(上表面)10a，该研磨面10a使用金属材料(作为一例，不锈钢合金)形成为俯视圆形状，进行晶片w的研磨。在该研磨面10a上载置粘贴有晶片w的保持板20。另外，通常在研磨面10a上粘贴有研磨布(未图示)的状态下实施研磨工序(因此，本技术中的“研磨面10a”包含粘贴有研磨布的状态)。另外，平台10通过具有电动马达的旋转驱动机构50而以轴心为中心旋转(自转)。作为一例，将平台10的旋转(自转)速度设定为20rpm左右。
19.在本实施方式中，具有使平台10在公转面向规定方向摆动的摆动机构16。作为一例，成为在前后方向(也可以是其他方向)摇动60mm左右的结构。由此，能够得到以下的作用效果。
20.具体地，如上所述，构成为，在晶片研磨装置1中，粘贴有一个或多个晶片w的保持板20被顶环30按压在平台10上，并在平台10上自转，并且使平台10公转，由此，对该晶片w进行研磨。作为几个例子，在粘贴于保持板20的晶片w为1个的情况下，如图2a所示的那样配置，在晶片w为多个(例如3个)的情况下，如图2b所示那样配置，在晶片w为多个(例如5个)的情况下，如图2c所示那样在径向的中心位置配置1个，在周缘位置配置4个。这里，在使保持板20自转的情况下，中心位置的速度(圆周速度)比周缘位置慢。因此，中心位置的晶片w与周缘位置的晶片w相比，保持板20的自转带来的研磨作用变小。
21.特别地，越是中心位置的晶片w的被研磨面wa的中心区域，则其影响越明显，容易产生残留条纹等研磨不良。针对这样的课题，根据上述结构，能够使平台10公转并向规定方向摆动。由此，对于保持板20的中心位置的晶片w，也能够更多地产生滑动动作(即研磨作用)，因此能够防止研磨不良的发生。
22.接着，中心辊54可旋转(自转)地配设在平台10的径向中心。另外，本实施方式的中心辊54不是自身产生旋转力的结构，而是以能够旋转的方式被支承轴40支承，且相互的外周面相对于保持板20抵接的方式配设。
23.接着，引导辊56在平台10的径向外缘隔开规定的间隔可旋转地配设有多个(作为一例为4个)。在此，引导辊56设置成能够在将保持板20夹持在引导辊56与中心辊54之间的位置以及解除该夹持而自由的位置之间移动，所述保持板20在晶片w粘贴于保持面20a的状态下被载置在平台10上。另外，本实施方式的引导辊56不是自身产生旋转力的结构。
24.根据该结构，将载置于平台10上的保持板20定位在夹持于引导辊56与中心辊54之间的规定位置(相对于公转的平台10静止的规定位置)，通过按压后述的顶环30使其旋转，能够得到使该保持板20旋转(自转)的作用。
25.另外，作为一例，中心辊54和引导辊56的与保持板20抵接(转动接触)的辊部分均使用树脂材料(作为一例，pom树脂)形成。但是，并不限定于此。
26.接着，顶环30在下端部设置有形成为俯视圆形状的按压部(未图示)，使保持有晶片w的保持面20a朝下，从上方对载置于平台10的研磨面10a上的保持板20进行按压，起到使晶片w的被研磨面wa与研磨面10a压接的作用。该顶环30对保持板20施加载荷，并且在与保持板20压接的状态下旋转，由此对保持板20赋予自转力。
27.作为一个例子，构成为，在顶环30的主体内部，以层叠状态保持有配重(重物)，通过保持板20以规定的压力向平台10按压晶片w。该配重可以使用采用铅的圆板状重物等。但是，施加负荷进行按压的机构并不限定于此，也可以代替上述配重或与配重一起利用基于气缸装置的流体压力等(未图示)。
28.构成为具有与顶环30连结而对顶环30进行旋转驱动的驱动轴38和具有驱动源(作为一例，电动马达)34而使驱动轴38旋转的旋转驱动机构36。由此，能够驱动旋转驱动机构36，经由驱动轴38使顶环30旋转。因此，在与保持板20压接的状态下使顶环30旋转，能够对保持板20赋予自转力(辅助自转)。
29.另外，构成为具有将驱动轴38悬挂支承为可旋转的支承部件62和使支承部件62上
下移动(即，向接近或离开研磨面10a的方向移动)而使驱动轴38和顶环30上下移动的上下移动机构52。由此，能够驱动上下移动机构52，经由支承部件62使驱动轴38和顶环30上下移动。因此，在将粘贴有晶片w的保持板20载置在平台10上时，能够使顶环30上升，在按压保持板20进行晶片w的研磨时，能够使顶环30下降。
30.在本实施方式中，相对于设置有多个(作为一例，四个)的各个顶环30配设有上下移动机构52和支承部件62。作为一例，上下移动机构52包含具有上下移动的活塞68的气缸66而构成，支承部件62与该活塞68连结。由此，由于能够使各个驱动轴38独立地可旋转且可上下移动地被悬挂支承，因此能够对应于单独的研磨而使用设置有多个的顶环30。
31.另一方面，在同时使用多个顶环30进行研磨时，重要的是使各顶环30的旋转速度一致。这是因为，如果各顶环30的速度不一致，则保持板20的自转速度不一致，成为在分别粘贴并研磨的晶片w的精加工中产生偏差的原因。
32.然而，课题在于很难使多个顶环30的旋转速度精确地彼此一致。其理由在于，在经由轴承(后述的轴承机构70)将驱动轴38以能够旋转的方式支承于支承部件62的结构中，在该支承部(经由轴承以能够旋转的方式支承的部位)，极难均匀地调整用于支承(固定)的紧固力(通过环状的紧固部件78进行轴承机构70的紧固的结构中的紧固力)。在多个支承部件62中，即使支承部的紧固力存在微小的差，多个驱动轴38的旋转时的摩擦力(具体而言，轴承机构70的滑动摩擦力)也不均匀，多个顶环30即多个保持板20的每一个产生旋转速度的微小差异，成为被研磨的晶片w的精加工状态产生偏差的原因。
33.对于该课题，在本实施方式中，驱动轴38经由从下向上依次配设深沟球轴承72、衬垫74、多列圆锥滚子轴承76的轴承机构70被支承部件62支承。由此，能够实现上述课题的解决。即，在使配设的多个驱动轴38可旋转地支承在各支承部件62上的支承部中，均匀地调整用于支承(固定)的紧固力变得极其容易。
34.因此，能够防止每个保持板20产生旋转速度的微小差异，能够防止被研磨的晶片w的精加工状态产生偏差。
35.此外，如上所述，晶片研磨装置1包含用于使平台10摆动的摆动机构16。通过该摆动，在驱动轴38上经由顶环30作用有径向的力(与旋转轴垂直的方向的力)。该径向力作为比仅使平台10公转的结构大的力发挥作用。因此，在本实施方式中，构成为具有承受该径向力并限制驱动轴38沿径向移动的支承部64。作为结构例，第1支承部64(64a)和第2支承部64(64b)设置于在驱动轴38上沿轴向分开规定的距离的至少两个部位的位置处。在此，第1支承部64(64a)构成为具有将驱动源(电动马达)34的驱动力传递给驱动轴38的花键机构(包含滚珠花键机构)。由此，能够承受因平台10的摆动而作用于驱动轴38的径向力，从而能够防止该驱动轴38在径向上偏移、轴心倾斜等，并且，能够实现使驱动轴38能够旋转且能够上下移动的结构。另外，在本实施方式中，形成为将第1支承部64(64a)设置于上方，将第2支承部64(64b)设置于下方的结构，但也可以形成为上下相反的结构(未图示)。
36.接下来，将说明使用具有上述结构的晶片研磨装置1的晶片研磨工序的概要。首先，相对于平台10上的保持板供给位置，将平台旋转方向的最远的引导辊56移动至保持板20的夹持位置。接着，通过平台10的旋转，将供给到所述供给位置的保持板20输送到夹持在中心辊54与所述最远的引导辊56之间的位置。接着，同样按照在距离最远的第2个引导辊56和中心辊54之间夹持保持板20的步骤，继续设置保持板20(作为一例，共计设置4组)。
37.接着，通过顶环30将多个(作为一例，如图2c那样配置)晶片w隔着保持板20向平台10按压，同时使该平台10旋转(公转)来进行晶片w的研磨。由于保持板20被中心辊54和引导辊56承接，因此不会与平台10一起旋转(公转)，而是由于平台10的中心与周边的周速的差而自转。由此，能够对多个晶片w同时且均等地进行研磨。
38.另外，在本实施方式中，通过驱动驱动轴38，使压接于保持板20的顶环30旋转，对保持板20赋予旋转力(自转力)。由此，能够使保持板20以可靠且稳定的速度(旋转速度)自转。作为一个例子，顶环30的旋转(自转)速度被设定为20rpm左右，以使保持板20的旋转(自转)速度与平台10的旋转(公转)速度大致相同(20rpm左右)。
39.此外，在研磨工序中，将浆料(研磨加工液)供给到晶片w的被研磨面wa与平台10的研磨面10a彼此摩擦的部分。该浆料含有微细的磨粒以及能够适度地侵蚀晶片w的药液，通过两者的作用，能够以使晶片w的被研磨面wa成为高精度的镜面状的方式进行研磨。
40.如上所述，根据本实用新型，能够使公转的平台向规定方向摆动。因此，对于保持板的中心位置的晶片，也能够更多地产生研磨作用，能够防止研磨不良的发生。并且，在使平台摆动的装置结构中，能够稳定且可旋转地悬挂支承顶环，并且，能够使多个顶环的驱动轴的摩擦力均匀化，能够防止研磨的精加工产生偏差。
41.此外，本实用新型不限于以上说明的实施方式，在不脱离本实用新型的范围内可以进行各种变更。例如，作为进行研磨的对象物，以晶片(硅晶片)为例进行了说明，但不限于此，对于其他平板状(特别是圆板状)的工件也同样能够适用。