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CN113396030A - 两头磨削方法 - Google Patents

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CN113396030A CN201980086217.XA CN201980086217A CN113396030A CN 113396030 A CN113396030 A CN 113396030A CN 201980086217 A CN201980086217 A CN 201980086217A CN 113396030 A CN113396030 A CN 113396030A
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Abstract

本发明的两头磨削方法包括：第1磨削工序，一边向第1晶片的第1、第2主面供给规定量的磨削液，一边进行磨削直至第1晶片的厚度成为规定厚度；纳米形貌测量工序，测量第1晶片的纳米形貌；及第2磨削工序，根据纳米形貌测量工序的测量结果，将磨削条件调整成第2晶片的纳米形貌接近0，并进行磨削直至第2晶片的厚度成为所述规定厚度，第2磨削工序中，通过一边维持第1磨削工序的磨削液的总供给量，一边调整对第2晶片的第1主面的磨削液的供给量与对第2主面的磨削液的供给量的比率，从而对第2晶片进行磨削。

Description

两头磨削方法
技术领域
本发明涉及一种两头磨削方法。
背景技术
以往，已知一种两头磨削方法，该两头磨削方法使被磨削物转动且向该被磨削物的两主面供给磨削液，并使砂轮的磨石分别与被磨削物的两主面抵接，由此磨削被磨削物（例如，参考专利文献1）。
专利文献1中所记载的方法中，随着磨石的高度减小，使磨削液的供给量变少，由此可降低被磨削物与磨石之间的漂滑效应，而将各被磨削物的磨削状态维持为恒定。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-16842号公报。
发明内容
发明所要解决的技术问题
可是，如专利文献1的方法中，磨削液的流量的变化导致加工环境的温度发生变化，有可能引起厚度等品质的变动。
本发明的目的在于提供一种两头磨削方法，在该两头磨削方法中可得到纳米形貌良好且所期望的厚度的被磨削物。
用于解决技术问题的方案
本发明的两头磨削方法使用两头磨削装置，根据所述厚度测量机构的测量结果，进行磨削直至所述被磨削物的厚度成为规定厚度，该两头磨削装置包括：磨削机构，使被磨削物转动且向该被磨削物的两主面供给磨削液，并使砂轮的磨石分别与该被磨削物的两主面抵接，由此对所述被磨削物进行磨削；及厚度测量机构，测量所述被磨削物的厚度，该两头磨削方法的特征在于，包括：第1磨削工序，一边向第1被磨削物的两主面供给规定量的磨削液，一边进行磨削直至所述第1被磨削物的厚度成为所述规定厚度；纳米形貌测量工序，测量所述第1被磨削物的纳米形貌；及第2磨削工序，根据所述纳米形貌测量工序的测量结果，将磨削条件调整成第2被磨削物的纳米形貌接近0，并进行磨削直至所述第2被磨削物的厚度成为所述规定厚度；所述第2磨削工序通过一边维持所述第1磨削工序中磨削液的总供给量，一边调整对所述第2被磨削物的一个主面的磨削液的供给量与对另一个主面的磨削液的供给量的比率，从而对所述第2被磨削物进行磨削。
本发明的两头磨削方法中，作为所述厚度测量机构，优选使用差动变压器型位移计，所述差动变压器型位移计具有分别与所述被磨削物的两主面接触的一对接触件，通过输出与该一对接触件的位置对应的信号，测量所述被磨削物的厚度。
本发明的两头磨削方法中，优选所述第2磨削工序根据所述第1被磨削物的所述纳米形貌测量工序的测量结果，将所述比率调整成使对所述第2被磨削物中的所述第1被磨削物的凹陷侧的主面的磨削液的供给量成为比对另一个主面的磨削液的供给量更多。
根据本发明，可得到纳米形貌良好且所期望的厚度的被磨削物。
附图说明
图1是本发明的关联技术及一实施方式所涉及的两头磨削装置的示意图。
图2是所述两头磨削装置的局部放大图。
图3是所述两头磨削装置的控制系统的框图。
图4是用于引导本发明的实验1的结果，是表示对第1、第2主面的各主面的磨削液的供给量与晶片中心的纳米形貌的关系的图表。
图5是表示在所述实验1中得到的对晶片的第1、第2主面的各主面的磨削液的供给量与晶片中心的厚度的关系的图表。
图6是用于引导本发明的实验2的结果，是表示差动变压器型位移计的测量环境温度与测量值的关系的图表。
图7是用于引导本发明的实验3的结果，是表示对第1、第2主面的各主面的磨削液的供给比率与晶片中心的纳米形貌的关系的图表。
图8是所述实验3的结果，是表示对第1、第2主面的各主面的磨削液的供给比率与晶片中心的厚度的关系的图表。
图9是所述一实施方式所涉及的两头磨削方法的流程图。
具体实施方式
[本发明的关联技术]
首先，对本发明的关联技术进行说明。
〔两头磨削装置的结构〕
如图1～图3所示，两头磨削装置1包括磨削机构2、作为厚度测量机构的差动变压器型位移计3、加工室4以及控制机构5。
磨削机构2包括垫圈21、晶片转动机构22、第1、第2砂轮23、24、第1、第2砂轮转动机构25、26、第1、第2砂轮进退机构27、28以及磨削液供给机构29。
垫圈21形成为圆环形，并在其内部保持晶片W。
晶片转动机构22受控制机构5的控制，使垫圈21以晶片W的中心为中心转动。
第1、第2砂轮23、24包括大致圆板形的轮座（wheel base）23A、24A以及沿着该轮座23A、24A的一面的外缘以规定间隔设置的多个磨石23B、24B。在轮座23A、24A的中央设置有贯穿该轮座23A、24A的双面的磨削液供给孔23C、24C。
第1、第2砂轮转动机构25、26包括：主轴25A、26A，在末端分别保持第1、第2砂轮23、24；及转动用马达25B、26B，受控制机构5的控制，分别使主轴25A、26A转动。第1砂轮转动机构25相对于晶片W设置于图1中的左侧，第2砂轮转动机构26设置于右侧。
第1、第2砂轮进退机构27、28受控制机构5的控制，使第1、第2砂轮转动机构25、26相对于晶片W前进或后退。
磨削液供给机构29受控制机构5的控制，经由第1、第2砂轮23、24的磨削液供给孔23C、24C向第1、第2砂轮23、24内供给磨削液。
差动变压器型位移计3包括一对信号输出机构31、从各信号输出机构31向下方延伸的臂32以及设置于各臂32的末端的接触件33。一对接触件33分别与晶片W的第1、第2主面W1、W2接触，并设置成对应于晶片W的厚度而移动。信号输出机构31向控制机构5输出对应于各接触件33的位置的信号。
加工室4形成为在内部至少可配置晶片W、第1、第2砂轮23、24以及差动变压器型位移计3的箱形，并防止磨削液或磨削屑向该加工室4的外部飞散。
控制机构5与未图示的存储器连接，并根据存储器中所存储的各种条件，进行晶片W的磨削。
〔关联技术的两头磨削方法〕
其次，对使用上述的两头磨削装置1的关联技术的两头磨削方法进行说明。
首先，在第1、第2砂轮23、24位于图1中以实线所示的位置，且差动变压器型位移计3的各接触件33与晶片W的第1、第2主面W1、W2接触的状态下，控制机构5控制晶片转动机构22、第1、第2砂轮转动机构25、26、第1、第2砂轮进退机构27、28以及磨削液供给机构29，如图1中以双点划线所示，将第1、第2砂轮23、24分别抵压在晶片W的第1、第2主面W1、W2，同时向第1、第2砂轮23、24内供给磨削液，并使垫圈21及第1、第2砂轮23、24转动，由此对晶片W进行磨削。
此时，如图2所示，控制机构5使晶片W及第2砂轮24向从图2的左侧观察时的顺时针方向（右转方向）转动，且使第1砂轮23向逆时针方向（左转方向）转动。并且，控制机构5向第1主面W1及第2主面W2供给相同量的磨削液。另外，第1、第2砂轮23、24的转向不限定为上述的方向。
而且，控制机构5根据从差动变压器型位移计3输出的信号，管理晶片W的厚度，在判断为晶片W被磨削至预设的规定厚度时，使第1、第2砂轮23、24离开晶片W，而结束磨削。
[完成本发明的原委]
本发明人反复进行专心研究的结果，得到了以下的见解。
〔实验1〕
在对通过上述关联技术的两头磨削方法所得的晶片W的纳米形貌进行测量的结果，确认到从第1主面W1侧观察时晶片W的中心具有凹陷方向的起伏。另外，纳米形貌是以非吸附或弱吸附方式载置晶片W时的以毫米周期存在的纳米范围的起伏，广义上包含于平坦度。
本发明人考察这种现象的发生原因，推测由于磨削液流量或磨石23B、24B的品质的微小的差异、或晶片W表面的状态等，在第1、第2砂轮23、24的磨损或刀刃的状态发生差异，在第1、第2砂轮23、24进行磨削时时常接触的晶片W的中心部，特别明显地出现正面和背面的消除量差，而在中央部分发生凹或凸的习性。
因此，本发明人进行考察的结果，认为通过调整磨削液的供给量，具有能够改善晶片W的纳米形貌的可能性，而进行了以下实验。
首先，准备了两头磨削装置1（Koyo Machine Industries Co.,Ltd.制，型式：DXSG320）。接着，一边向第1主面W1及第2主面W2分别供给1.2L/min的磨削液，一边实施上述关联技术的两头磨削方法，而将直径300mm的晶片W进行磨削直至成为规定厚度（实验例1-1）。
并且，除了将对第1主面W1及第2主面W2的磨削液的供给量分别设定成1.5L/min（实验例1-2）、1.8L/min（实验例1-3）以外，在与实验例1相同的条件下，磨削了10片晶片W。
在实验例1-1～1-3的磨削方法中，分别磨削各10片晶片W，并以纳米形貌测量器（沟尻光学工业所股份有限公司制，型式；FT-300U）测量了第1主面W1的纳米形貌。此时的纳米形貌是测量在将第1主面W1的最外周部的位置设为0nm时的第1主面W1的表面形状的凹凸的分布，测量第1主面W1的中心的纳米形貌，取得通过晶片W的中心的截面的分布数据，并将在该分布的晶片W的中央部的数值作为评价指标。另外，将最外周部的值作为基准（0nm）。将其结果示于图4中。
图4中，在纳米形貌的值小于0的情况下，表示第1主面W1的中心凹陷，在超过0的情况下，表示中心突出。并且，纳米形貌的绝对值越大，表示凹陷量或突出量越大。
如图4所示，能够确认通过调整磨削液的供给量，纳米形貌发生变化。
由此，得知通过调整对第1主面W1及第2主面W2的磨削液的供给量，具有能够改善晶片W的纳米形貌的可能性。
〔实验2〕
本发明人从上述实验1的结果，得知通过调整磨削液的供给量，具有能够改善晶片W的纳米形貌的可能性，但是在测量实验例1-1、实验例1-3的晶片W的中心的厚度时，如图5所示，确认到实验例1-1比实验例1-3厚1μm左右。
即使能够改善晶片W的纳米形貌，厚度与目标值相异，这是不优选的。
因此，本发明人在进行考察时，认为由于磨削液的供给量调整而加工室4的温度发生变化，伴随该温度变化而差动变压器型位移计3发生测量误差的结果，具有晶片W的厚度成为与目标值相异的可能性，而进行了以下实验。
首先，调查了差动变压器型位移计3的测量环境温度与测量值的关系。
准备差动变压器型位移计3（东京精密股份有限公司制，型式；PULCOM系列），并将温度传感器（T&D公司制，型式；TR-52i）安装于该差动变压器型位移计3的信号输出机构31的框体。使接触件33与规定厚度的晶片W接触，一边改变测量环境温度，一边测量厚度。将其测量结果示于图6。
如图6所示，能够确认环境温度越上升，差动变压器型位移计3的测量值成为越小。
由此，在使用差动变压器型位移计3以相同厚度为目标而进行磨削的情况下，加工室4内的温度越高，在未进行磨削的阶段，得到晶片W达到目标值的测量结果，因此能够推测晶片W成为越厚。
其次，调查磨削液的供给量与加工室4内的温度的关系。
准备已将上述温度传感器安装于信号输出机构31的两头磨削装置1，在将磨削液的供给量设定成与上述实验例1-1相同的条件下对晶片W进行磨削，并每隔一秒测量了磨削中的加工室4的温度变化（实验例2-1）。
并且，除了将磨削液的供给量设定成与上述实验例1-3相同以外，在与实验例2-1相同的条件下，对晶片W进行磨削，并测量了磨削中的温度变化（实验例2-2）。
将测量结果的平均值示于表1。
如表1所示，实验例2-2的温度比实验例2-1低约0.7℃。认为这是因为，磨削液越多，磨削时的晶片W的冷却效果越高，其结果，在供给量多的实验例2-2的加工室4的温度变低。
[表1]
平均温度
实验例2-1（1.2L/min） 24.5℃
实验例2-2（1.8L/min） 23.8℃
从图5与表1的结果，认为加工室4的温度越高，磨削后的晶片W成为越厚，这与根据上述的图6的结果的推测一致。
由此，能够确认在调整磨削液的供给量时，差动变压器型位移计3发生测量误差，而磨削后的晶片W的厚度成为与目标值相异。
〔实验3〕
从实验1的结果，得知通过调整对第1主面W1及第2主面W2的磨削液的供给量，具有能够改善晶片W的纳米形貌的可能性。并且，从实验2的结果，能够确认在调整磨削液的供给量时，磨削后的晶片W的厚度成为与目标值相异。
本发明人根据实验1、2的结果，反复进行专心研究的结果，认为通过一边维持对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量，一边调整对第1主面W1的磨削液的供给量及对第2主面W2的磨削液的供给量的比率，具有一边改善晶片W的纳米形貌，一边可得到所期望的厚度的晶片W的可能性，而进行了以下实验。
准备了与实验2相同的两头磨削装置1及厚度约870μm且直径300mm的晶片W。然后，根据以下的表2中所示的条件，实施与上述关联技术相同的处理内容的两头磨削方法，分别磨削各10片晶片W，且每隔一秒测量了磨削中的加工室4的温度变化（实验例3-1～3-3）。
即，在实验例3-1～3-3中，将对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量固定于2.8L/min，并调整了对各主面W1、主面W2的供给量的比率。
[表2]
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。
表3中示出加工室4内的温度的测量结果的平均值。
如表3所示，能够确认实验例3-1～3-3的最大温差是0.1℃，只要磨削液的供给量相同，即使改变对第1、第2主面W1、W2的供给量的比率，加工室4内的温度也几乎不变。
[表3]
Figure DEST_PATH_IMAGE004
。
图7中示出将第1主面W1的最外周部的位置设为0nm时的第1主面W1的中心的纳米形貌的计算结果。
如图7所示，确认到即使维持对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量不变，通过改变对第1、第2主面W1、W2的供给量的比率，也能够调整纳米形貌。尤其，能够确认通过将比率调整成对凹陷侧的第1主面W1的磨削液的供给量比对另一个第2主面W2的磨削液的供给量多，可使纳米形貌接近0nm。
图8中示出晶片W的中心的厚度与其平均值。
如图8所示，能够确认即使改变对第1、第2主面W1、W2的供给量的比率，只要对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量相同，则晶片W的厚度几乎不变。
从图7及图8所示的结果，能够确认一边维持对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量，一边调整对第1主面W1的磨削液的供给量与对第2主面W2的磨削液的供给量的比率，由此可一边改善晶片W的纳米形貌，一边得到所期望的厚度的晶片W。
[实施方式]
其次，对本发明的一实施方式所涉及的两头磨削方法进行说明。
首先，准备关联技术的两头磨削装置1、作为第1被磨削物的第1晶片Wt以及作为第2被磨削物的第2晶片Wp。关于第1晶片Wt与第2晶片Wp，材质、形状大致相同，例如是从一个单晶硅锭或从通过相同的制造条件所制造的相异的单晶硅锭分别切割出的晶片。
然后，在将第1晶片Wt固定于垫圈21后，如图9所示，控制机构5进行该第1晶片Wt的磨削（步骤S1：第1磨削工序）。在第1磨削工序中所使用的第1晶片Wt可以是预备磨削用的虚拟晶片，也可以是前一批的产品用晶片。
在该第1磨削工序中，差动变压器型位移计3测量第1晶片Wt的厚度，并向控制机构5输出对应于该测量结果的信号。控制机构5向第1晶片Wt的第1、第2主面W1、W2供给规定量的磨削液，在根据来自差动变压器型位移计3的信号判断为第1晶片Wt的厚度被磨削至规定厚度时，结束磨削。在该第1磨削工序中对第1、第2主面W1、W2的磨削液的供给量可以相同，也可以不同，但是被设定成第1磨削工序的总供给量与后述的第2磨削工序的总供给量成为相同。
接着，作业员使用未图示的纳米形貌测量器，测量第1晶片Wt的纳米形貌（步骤S2：纳米形貌测量工序）。
然后，控制机构5进行固定在垫圈21的第2晶片Wp的磨削（步骤S3：第2磨削工序）。
在该第2磨削工序中，首先，作业员根据纳米形貌测量工序的测量结果，设定第2晶片Wp的纳米形貌接近0的磨削条件。具体而言，作业员根据晶片W的中心的纳米形貌，以第2晶片Wp的中心的纳米形貌接近0的方式，一边维持对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量，一边设定对第1主面W1的磨削液的供给量与对第2主面W2的磨削液的供给量的比率。
例如，已知越提高对第1主面W1的供给量的比率，第1主面W1的凹陷量成为越小的倾向，在第1晶片Wt的第1主面W1的中心凹陷的情况下，作业员提高对第1主面W1的供给量的比率，而在第1主面W1的中心突出的情况下，降低对第1主面W1的供给量的比率。相反地可以说，在第1晶片Wt的第2主面W2的中心凹陷的情况下，作业员提高对第2主面W2的比率，而在第2主面W2的中心突出的情况下，降低对第2主面W2的比率。即，只要提高对中央凹陷的主面的供给量的比率即可。此时，关于磨削液的供给比率，将比率比较高的供给量除以比较低的供给量而得的值优选成为200%以下，例如，优选比率比较高的供给量成为2L/min、比较低的供给量成为1L/min。
接着，控制机构5根据作业员的设定，除了对第1、第2主面W1、W2的磨削液的供给比率以外，在与预备磨削工序相同的磨削条件下，进行第2晶片Wp的磨削。
[实施方式的作用效果]
根据上述实施方式，在第2磨削工序中，根据第1晶片Wt的纳米形貌，一边维持对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量，一边调整对第1、第2主面W1、W2的磨削液的供给比率。如此，通过调整磨削液的供给比率，一边改善纳米形貌，一边维持磨削液的总供给量，由此可使第2晶片Wp的厚度成为与第1晶片Wt大致相同。因此，能够得到纳米形貌良好的所期望的厚度的第2晶片Wp。
尤其，由于一边维持磨削液的总供给量，一边改变供给比率，因此可使第1磨削工序与第2磨削工序的加工室4内的温度成为大致相同。因此，即使使用因环境温度而发生测量误差的差动变压器型位移计3，也在第1磨削工序与第2磨削工序这两个工序中，可使晶片W的厚度成为与目标值大致相同。由于差动变压器型位移计3的测量精确度高，因此能够得到以更高的精确度调整了厚度的第2晶片Wp。
[变形例]
另外，本发明不只限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种改良及设计的变更。
例如，作为被磨削物，可以是硅以外的晶片，也可以将陶瓷或石材等晶片W以外的圆板形晶片作为对象。
根据作业员的设定进行了第2磨削工序，但是也可以如下所示。
首先，预先将供给比率调整信息存储于存储器,所述供给比率调整信息表示在将对第1、第2主面W1、W2的磨削液的总供给量维持为规定量的状态下，当已调整对第1主面W1的磨削液的供给量与对第2主面W2的磨削液的供给量的比率时，纳米形貌如何发生变化。例如，预先存储供给比率调整信息，所述供给比率调整信息是如在实验3中所得的结果所示，越提高对第1主面W1的供给量的比率，第1主面W1的凹陷量成为越小。此时，优选预先存储根据晶片W的材质或尺寸或磨削后的目标厚度或对磨削液的总供给量、进而晶片W与第1、第2砂轮23、24的转向的关系，内容相异的供给比率调整信息。供给比率调整信息可以是根据使用两头磨削装置1的实验结果而制作的信息，也可以是通过模拟试验而制作的信息。
而且，也可以是控制机构5根据第1晶片Wt的纳米形貌与供给比率调整信息，调整如第2晶片Wp的纳米形貌接近0的供给量的比率。
附图标记说明
1-两头磨削装置，2-磨削机构，3-差动变压器型位移计（厚度测量机构），23、24-第1、第2砂轮，23B、24B-磨石，33-接触件，W-晶片（被磨削物），Wt-第1晶片（第1被磨削物），Wp-第1晶片（第2被磨削物），W1-第1主面（一个主面），W2-第2主面（另一个主面）。

Claims (3)

1.一种两头磨削方法，其使用两头磨削装置，根据厚度测量机构的测量结果，进行磨削直至被磨削物的厚度成为规定厚度，所述两头磨削装置包括：磨削机构，使所述被磨削物转动且向该被磨削物的两主面供给磨削液，并使砂轮的磨石分别与所述被磨削物的两主面抵接，由此磨削所述被磨削物；及厚度测量机构，测量所述被磨削物的厚度，所述两头磨削方法的特征在于，包括如下工序：
第1磨削工序，一边向第1被磨削物的两主面供给规定量的磨削液，一边进行磨削直至所述第1被磨削物的厚度成为所述规定厚度；
纳米形貌测量工序，测量所述第1被磨削物的纳米形貌；及
第2磨削工序，根据所述纳米形貌测量工序的测量结果，将磨削条件调整成第2被磨削物的纳米形貌接近0，并进行磨削直至所述第2被磨削物的厚度成为所述规定厚度，
所述第2磨削工序中，通过一边维持所述第1磨削工序中磨削液的总供给量，一边调整对所述第2被磨削物的一个主面的磨削液的供给量与对另一个主面的磨削液的供给量的比率，从而对所述第2被磨削物进行磨削。
2.根据权利要求1所述的两头磨削方法，其特征在于,
作为所述厚度测量机构，使用差动变压器型位移计，所述差动变压器型位移计具有分别与所述被磨削物的两主面接触的一对接触件，通过输出与该一对接触件的位置对应的信号，测量所述被磨削物的厚度。
3.根据权利要求1或2所述的两头磨削方法，其特征在于,
所述第2磨削工序中，根据所述第1被磨削物的所述纳米形貌测量工序的测量结果，将所述比率调整成使对在所述第2被磨削物中的所述第1被磨削物的凹陷侧的主面的磨削液的供给量成为比对另一个主面的磨削液的供给量更多。
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