專利名稱：基板的厚度測量方法及基板的加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對半導(dǎo)體晶片等的基板實施磨削和研磨等加工的加工裝 置、以及在進(jìn)行此類加工時使用的合適的基板的厚度測量方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件的制造過程中，為了得到器件的目標(biāo)厚度，在為多個 器件的集合體的半導(dǎo)體晶片的階段，進(jìn)行背面磨削來使其薄形化。對應(yīng) 于現(xiàn)在的器件的顯著薄型化，晶片被加工得更薄，因此，厚度管理需要 更高的精度。雖然一邊測量厚度一邊進(jìn)行晶片的磨削或研磨，但作為此 類形式中的厚度測量手段，公知有使測量用的探頭接觸被加工面地檢測 厚度的位移的接觸式(參照專利文獻(xiàn)l)。
但是，在接觸式的厚度測量手段中，存在被接觸的探頭弄傷被加工 面、該損傷成為使晶片的抗彎強度下降的原因的問題。該問題特別是在 晶片的厚度較薄的情況下，由于損傷的深度的影響大，所以變得明顯。 關(guān)于這一點，可不使探頭等接觸晶片地測量厚度的非接觸式的手段在不 會使抗彎強度下降的方面比較有利。
作為非接觸式的厚度測量手段，可舉出利用超聲波的手段和利用激 光的手段。超聲波式是向晶片的單面發(fā)射預(yù)定頻率的超聲波，根據(jù)該超 聲波的來自晶片表面的反射波與來自背面的反射波的干涉波的波形，來
測量厚度(參照專利文獻(xiàn)2)。但是，如在超聲波所入射的面粗糙的情況 下和厚度厚的情況下難以測量所說的那樣，此類超聲波式在粗糙度和厚
度上存在限制，存在廣泛應(yīng)用性方面不足的缺點。
激光式與超聲波式原理相同，是將預(yù)定頻率的激光向晶片的單面照 射，可根據(jù)該激光的來自晶片表面的反射波與來自背面的反射波的干涉 波的波形，來測量厚度(參照專利文獻(xiàn)3)。該激光式在被測量物的粗糙
度和厚度上沒有特別限制，消除了超聲波式的缺點。
專利文獻(xiàn)l:日本特幵2001—9716號公報 專利文獻(xiàn)2:日本特開平8—210833公報 專利文獻(xiàn)3:日本特開平9—36093公報
在磨削或研磨晶片的背面的情況下，通常，以加工部分的潤滑、冷 卻及清潔化等為目的而供給加工水。向加工部分供給的加工水含有在加 工中產(chǎn)生的磨削屑或研磨屑地在被加工面上流動并被排出，而且，由于 旋轉(zhuǎn)的工具而成為飛沬。當(dāng)對處在此類環(huán)境下的晶片照射厚度測量用的 激光時，在晶片上流動的加工水的膜厚變化，或者飛沫通過激光。因此， 產(chǎn)生激光的折射率的變動或激光難以透射的狀況，干涉波不穩(wěn)定，結(jié)果 為會引起厚度的測量值不穩(wěn)定這一不良情況。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種基板的厚度測量方法及可實施該 方法的基板的加工裝置，上述基板的厚度測量方法是在利用激光的干涉 波來測量基板的厚度時，能夠獲得穩(wěn)定的測量值而不受加工水的影響的 方法。
本發(fā)明的基板的厚度測量方法，是在將基板的一面?zhèn)荣N合保持在加 工裝置的保持構(gòu)件上而加工該基板的露出的另一個面時，在加工過程中 或加工前后測量該基板的厚度的方法，其特征在于，
面向基板的另一個面，與基板對置地配置向與上述另一個面大致正 交的方向照射激光的激光照射構(gòu)件的激光照射端部，
在形成于上述激光照射端部與基板的另一個面之間的空間中填滿了 液體的狀態(tài)下，從激光照射端部向基板照射激光，
接收該激光的、來自基板一個面的反射光與來自另一個面的反射光 的干涉波，根據(jù)該干涉波的波形來導(dǎo)出基板的厚度。在本發(fā)明中所說的 加工主要是磨削或研磨。
上述本發(fā)明的厚度測量方法是對基板的被加工面(另一個面)向與 其大致正交的方向照射激光，并根據(jù)來自被加工面和來自與保持構(gòu)件貼
合的一個面的各反射波的干涉波來導(dǎo)出基板的厚度的方法。在該方法中， 在本發(fā)明中，使從作為激光的照射口的照射端部到基板之間的激光照射 區(qū)域的空間為用水等液體填滿的狀態(tài)，使激光通過該液體進(jìn)行照射。通 過保持該狀態(tài)，即使在向基板供給加工水的同時進(jìn)行加工時，由于激光 5照射區(qū)域的空間中填滿有水，所以加工水不會進(jìn)入，而且，防止了加工 水的飛沫飛入。目卩，保持了激光透射液體的狀態(tài)，不會因加工水而使激 光的照射狀態(tài)紊亂。因此，不會引起激光的折射率變動，或者激光沒有 順利地透過照射區(qū)域的不良情況。由此，激光始終在固定的狀態(tài)下照射 到基板上，干涉波穩(wěn)定，其結(jié)果為可獲得正確的厚度測量值。 10 本發(fā)明的厚度測量方法是利用激光的干涉波的非接觸式，所以對基
板的粗糙度和厚度沒有特別限制，即使在入射激光的被加工面較粗糙的 情況、或為厚度較大的基板的情況下，也可正確地測量厚度。此外，由 于不是接觸式，所以不會損傷基板，當(dāng)然也不會產(chǎn)生使抗彎強度下降的 不良情況。
15 接下來，本發(fā)明的基板的加工裝置，可合適地實施上述本發(fā)明的厚
度測量方法，其是將基板的一面?zhèn)荣N合保持在加工裝置的保持構(gòu)件上、 對該基板的露出的另一個面進(jìn)行加工的加工裝置，其特征在于，
上述基板的加工裝置具有厚度測量構(gòu)件，
該厚度測量構(gòu)件包括 20 激光光頭部，其面向保持于保持構(gòu)件上的基板的另一個面，具有向
與該另一個面大致正交的方向照射激光的激光照射端部；
筒狀的罩部件，其通過圍繞劃分出從上述激光照射端部到基板的另 一個面的范圍內(nèi)的空間，從激光照射端部照射的激光在該罩部件的內(nèi)部 通過；
25 液體供給構(gòu)件，其向上述罩部件的內(nèi)部供給液體，用液體來填滿上
述罩部件的內(nèi)部；
受光構(gòu)件，其接收從激光照射構(gòu)件照射出的激光的、來自基板的一 個面的反射光與來自另一個面的反射光的干涉波；以及
轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其將由上述受光構(gòu)件接收到的干涉波的波形轉(zhuǎn)換為基板
的厚度。用本發(fā)明的加工裝置進(jìn)行的加工主要是磨削或研磨。
在本發(fā)明的加工裝置中，從液體供給構(gòu)件向罩部件的內(nèi)部供給水等 液體，用液體來填滿罩部件的內(nèi)部，在保持該狀態(tài)的同時，從激光光頭 部的激光照射端部向基板照射激光，進(jìn)行基板的厚度測量。從激光照射 5端部到基板之間的激光照射區(qū)域由罩部件包圍，該罩部件的內(nèi)部由液體 填滿，激光透過該液體照射到基板上。這里，在一邊向基板供給加工水 一邊進(jìn)行加工的情況下，該加工水或加工水的飛沬不會進(jìn)入罩部件的內(nèi) 部，而且，激光保持了在液體中透射的狀態(tài)，不會因加工水而使照射狀 態(tài)紊亂。因此，激光始終以固定的狀態(tài)照射向基板，干涉波穩(wěn)定，結(jié)果 10為可得到正確的厚度測量值。
本發(fā)明的加工裝置包括厚度測量構(gòu)件的激光光頭部被支撐成可在基 板的jf度測量位置與保持構(gòu)件外側(cè)的退避位置這兩個位置之間自由往復(fù) 移動的方式。通過使激光光頭部移動到退避位置，能夠進(jìn)行在激光光頭 部位于厚度測量位置時因激光光頭部干涉而難以進(jìn)行的維護(hù)等作業(yè)，在 15這方面，上述方式是優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明，在利用激光的干涉波來測量基板的厚度時，使從激光 照射端部到基板為止的激光照射區(qū)域為用液體填滿的狀態(tài)，使激光在該 液體中透射，所以具有可獲得穩(wěn)定的測量值而不受加工水的影響的效果。
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圖1是通過本發(fā)明一個實施方式的磨削裝置來進(jìn)行背面磨削的半導(dǎo) 體晶片的圖，(a)是立體圖，(b)是側(cè)視圖。
圖2是一個實施方式的磨削裝置的整體立體圖。 圖3是表示圖2所示的磨削裝置的精磨削用的磨削單元、卡盤工作 25臺及第二厚度測量器的圖，(a)是側(cè)視圖，(b)是立體圖。
圖4是表示一個實施方式的第二厚度測量器的主要部分的剖視圖。 標(biāo)號說明
1:半導(dǎo)體晶片(基板)；la:晶片的表面(一個面)；lb:晶片的背 面(另一個面)；3:半導(dǎo)體芯片；10:磨削裝置(加工裝置)；20:卡盤
工作臺(保持構(gòu)件)；30A、 30B:磨削單元；70:激光光頭部；71:激 光照射端部；74:罩；75:內(nèi)部空間；76:供水管(液體供給構(gòu)件)；80: 激光單元；L:激光；W:水(液體)。
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具體實施例方式
下面參照附圖來說明將本發(fā)明應(yīng)用于半導(dǎo)體晶片(基板)的背面磨 削的一個實施方式。圖1中的標(biāo)號1表示進(jìn)行背面磨削而被薄化的圓盤 狀的半導(dǎo)體晶片(以下簡稱為晶片)。該晶片l是硅晶片等，其加工前的
厚度為例如大約700,是均一的。在晶片l的表面(一個面)la上通過 io格子狀的分割預(yù)定線2劃分有多個矩形形狀的半導(dǎo)體芯片3。在這些半導(dǎo) 體芯片3的表面，形成有IC (Integrated circuit:集成電路)或LSI (large scale integration:大規(guī)模集成電路)等未圖示的電子電路。此外，在晶片 1的周面的預(yù)定部位形成有表示半導(dǎo)體的結(jié)晶方位的V字狀的切口 (凹 槽)4。
15 晶片1通過沿分割預(yù)定線2被切斷而單片化為多個半導(dǎo)體芯片3，
但在這之前，磨削晶片1的背面(另一個面)lb使其整體薄化至應(yīng)得到 的半導(dǎo)體芯片3的目標(biāo)厚度(例如10 100^im)。晶片1的背面磨削適于 通過圖2所示的一個實施方式的磨削裝置(加工裝置)IO來進(jìn)行。
為進(jìn)行背面磨削，在向磨削裝置IO供給的晶片1的表面la上，如 20圖1所示那樣預(yù)先粘貼有保護(hù)帶5。作為保護(hù)帶5，例如適于使用在厚度 為大約100 200jim的聚乙烯等基材的單面涂抹有厚度為大約10 20pm 的丙烯系等的粘接劑的帶等。粘貼保護(hù)帶的目的是為了在背面磨削時防 止在半導(dǎo)體芯片3的表面形成的電子電路受到損傷。
根據(jù)磨削裝置10，將在表面la上粘貼的保護(hù)帶5吸附到真空卡盤式 25的卡盤工作臺(保持構(gòu)件)20的水平吸附面上，從而保持晶片1，通過 兩個磨削單元(粗磨削用和精磨削用)30A、 30B來對晶片1的背面lb 依次進(jìn)行粗磨削和精磨削。
下面說明該磨削裝置10的構(gòu)成及動作。
磨削裝置10具有長方體形狀的基座11，多個晶片1以粘貼有保護(hù)帶
5的表面la側(cè)朝上的狀態(tài)，層疊收納在可自由裝卸地設(shè)置于該基座11上 的預(yù)定部位的供給盒12內(nèi)。利用搬送機(jī)械手13從該供給盒12中拉出一 個晶片1，該晶片1被反轉(zhuǎn)以使背面lb側(cè)朝上的狀態(tài)裝載于定位工作臺 14上，并在這里定位于固定的位置。 5 在基座11上，設(shè)有被向R方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)工作臺25，再有，
在該旋轉(zhuǎn)工作臺25的外周部分在周向上隔開相等間隔地配置有多個(該 情況下，為三個)圓盤狀的卡盤工作臺20。這些卡盤工作臺20被支撐成 可自由旋轉(zhuǎn)，它們通過未圖示的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)而向一個方向或兩個方向 旋轉(zhuǎn)。
io 在定位工作臺14上進(jìn)行了定位的晶片1通過供給臂15被從定位工
作臺14提起，然后使被磨削的背面lb朝上地呈同心狀裝載于真空運轉(zhuǎn) 的一個卡盤工作臺20上?？ūP工作臺20如圖3 (a)所示在框體21的中 央上部形成有由多孔質(zhì)部件構(gòu)成的圓形吸附部22，晶片1被吸附保持成 這樣的狀態(tài):保護(hù)帶5合在在該吸附部22的作為水平上表面的吸附面22a
15上，且背面lb朝上露出。吸附面22a與框體21的表面21a形成在同一 面內(nèi)。
通過旋轉(zhuǎn)工作臺25向R方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度，如上述那樣保持于卡盤 工作臺20上的晶片1被送入到粗磨削用磨削單元30A下方的一次加工位 置，在該位置處由磨削單元30A粗磨削背面lb。接著，通過旋轉(zhuǎn)工作臺 20 25再次向R方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度，晶片1被送入到精磨削用磨削單元30B 下方的二次加工位置，在該位置處通過磨削單元30B來對背面lb進(jìn)行精 磨削。
在基座11的深處側(cè)的端部，立起設(shè)置有在X方向上排列的兩個立柱 16A、 16B，在這些立柱16A、 16B的前表面，分別可在Z方向(鉛直方 25向)上自由升降地設(shè)置有各磨削單元30A、 30B。即，在各立柱16A、 16B 的前表面設(shè)置有在Z方向上延伸的引導(dǎo)部41，各磨削單元30A、 30B經(jīng) 滑動體42可自由滑動地安裝在引導(dǎo)部41上。而且，各磨削單元30A、 30B通過由伺服電動機(jī)43驅(qū)動的滾珠絲杠式的進(jìn)給機(jī)構(gòu)44而經(jīng)滑動體 42在Z方向上升降。
精磨削用的磨削單元30B具有軸向在Z方向上延伸的圓筒狀的主軸 殼體31，在該主軸殼體31內(nèi)，支撐有由主軸電動機(jī)33驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的主軸 32。而且，在該主軸32的下端，經(jīng)凸緣34而安裝有磨輪35。
磨輪35是在環(huán)狀的框架36的下表面排列緊固有多個磨具37而成 5的。在磨具37的下表面形成的磨削加工面設(shè)定為在與主軸32的軸向正 交的平面。因此，其磨削加工面與卡盤工作臺20的吸附面22a平行。磨 具37例如使用在玻璃質(zhì)的結(jié)合材料中混合金剛石磨粒進(jìn)行成形和燒結(jié)而 成的磨具。
此類精磨削用的磨削單元30B和粗磨削用的磨削單元30A為相同構(gòu) io成，即磨削單元30A具有上述的主軸殼體31、主軸32、主軸電動機(jī)33、 凸緣34以及由框架36和磨具37構(gòu)成的磨輪35。各磨削單元30A、 30B 通過磨輪35的磨具37分為粗磨削用和精磨削用而進(jìn)行區(qū)別。
安裝在粗磨削用的磨削單元30A上的磨具37使用含有例如粒度為大 約320弁 400#的較粗磨粒的磨石。另外，安裝在精磨削用的磨削單元 15 30B上的磨具37使用含有例如粒度為大約2000# 8000弁的較細(xì)磨粒的 磨石。在各磨削單元30A、 30B上，設(shè)有磨削水供給機(jī)構(gòu)(省略圖示)， 該磨削水供給機(jī)構(gòu)供給用于磨削面的冷卻和潤滑或者磨削屑的排出的磨 削水。
磨輪35與主軸32 —體地旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)的磨具37的磨削外徑設(shè)定為與 20晶片l的直徑同等的程度。此外，旋轉(zhuǎn)工作臺25旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度而確定的 加工晶片1的位置設(shè)定為這樣的位置作為磨具37的下表面的刀頭通過 晶片1的旋轉(zhuǎn)中心，從而能夠?qū)νㄟ^卡盤工作臺20的旋轉(zhuǎn)而自轉(zhuǎn)的晶片 1的背面lb整個面進(jìn)行磨削。
晶片1的背面lb在一次加工及二次加工的各加工位置處由各磨削單 25元30A、 30B磨削。晶片1的背面磨削通過以下方式來進(jìn)行卡盤工作 臺20旋轉(zhuǎn)，使得晶片1自轉(zhuǎn)，通過進(jìn)給機(jī)構(gòu)44進(jìn)行使磨削單元30A(30B) 下降的磨削進(jìn)給的動作，同時將旋轉(zhuǎn)的磨輪35的磨具37壓靠到晶片1 的露出的背面lb上。在背面磨削時，從各磨削單元30A、 30B向磨削部 分供給磨削水。雖然從粗磨削經(jīng)精磨削而使晶片1薄化到目標(biāo)厚度，但
在磨削的中途及前后，如下述那樣來測量晶片1的厚度。
在該磨削裝置10中，如圖2所示，在粗磨削側(cè)通過接觸式的第一厚 度測量器50來測量晶片1的厚度，在精磨削側(cè)通過本發(fā)明的非接觸式的
第二厚度測量器60來測量晶片1的厚度。 5 粗磨削側(cè)的第一厚度測量器50配置在基座11上的一次加工位置的
附近，由基準(zhǔn)側(cè)高度量規(guī)51和可動側(cè)高度量規(guī)52的組合構(gòu)成。各高度 量規(guī)51、 52分別具備探頭51a、 52a，基準(zhǔn)側(cè)高度量規(guī)51的探頭51a接 觸卡盤工作臺20的框體21的表面21a，可動側(cè)高度量規(guī)52的探頭52a 設(shè)定為接觸被磨削物的表面(該情況下，為晶片1的背面lb)。在該第一 io厚度測量器50中，通過比較各探頭51a、 52a的接觸點的高度位置，來 檢測晶片l的厚度。
在通過磨削單元30A對移動到一次加工位置的晶片1進(jìn)行粗磨削時， 在實際磨削之前，通過第一厚度測量器50來測量晶片1的厚度，確認(rèn)其 厚度是否與預(yù)先設(shè)定的各種加工條件中的厚度存在差異。如果確認(rèn)由第 15 —厚度測量器50測量到的厚度與設(shè)定厚度大致相同，則使在晶片1的上 方待機(jī)的磨削單元30A高速下降。
此類磨削單元30A的高速下降是以例如大約5mm/秒的速度使磨削 單元30A下降到作為磨具37的刀頭的下表面即將接觸晶片1的被磨削面 (背面lb)前的磨削開始位置的動作，是為了縮短磨削所需的總時間而 20進(jìn)行的。再有，在由第一厚度測量器50測量到的晶片1的厚度與設(shè)定不 一樣的情況下，以磨具37不接觸晶片1、且磨具37下降到晶片1的跟前 的方式，進(jìn)行根據(jù)厚度測量值而改變高速下降量等的調(diào)整作業(yè)。
在進(jìn)行了磨削單元30A的高速下降之后，以磨削進(jìn)給速度(例如大 約4pm/秒)對磨削單元30A進(jìn)行磨削進(jìn)給開始空切，接著，將旋轉(zhuǎn)的磨 25具37壓靠在晶片1的作為被磨削面的背面lb上，來磨削背面lb。在背 面磨削中還繼續(xù)通過第一厚度測量器50來測量晶片1的厚度，根據(jù)其測 量值來控制進(jìn)給機(jī)構(gòu)44對磨削單元30A的進(jìn)給量。在粗磨削中，磨削到 差例如20 40pm達(dá)到精磨削后的晶片1的目標(biāo)厚度的厚度，剩余量通過 精磨削來磨削。在第一厚度測量器50的測量值到達(dá)粗磨削中的目標(biāo)厚度 后，使磨削單元30A上升到待機(jī)位置結(jié)束粗磨削。
接著，雖然將晶片l送至二次加工位置進(jìn)行精磨削，但在精磨削中， 如上所述，晶片1的厚度通過第二厚度測量器60來測量。第二厚度測量 器60是利用激光的干涉波來測量厚度的非接觸式，可合適地實施本發(fā)明 5的厚度測量方法。
如圖3所示，第二厚度測量器60具備呈倒L字狀的框架61和在該 框架61的前端設(shè)置的激光光頭部70?？蚣?1呈中空圓筒狀，由軸線在 大致鉛直方向(在圖1中為Z方向)上延伸的圓筒狀的支座部61a和從 該支座部61a的上端大致水平地向二次加工位置的方向延伸的臂部61b io構(gòu)成。而且，在臂部61b的前端，軸線在大致鉛直方向上延伸的圓筒狀 的激光光頭部70與框架61—體地形成。如圖4所示，激光光頭部70也 是中空的，其內(nèi)部與框架61的內(nèi)部連通。
如圖3 (b)所示，框架61經(jīng)薄板狀的支架62而安裝成可沿在基座 11上設(shè)置的引導(dǎo)部63自由升降。支架62通過未圖示的升降驅(qū)動機(jī)構(gòu)而 15沿引導(dǎo)部63被升降驅(qū)動。在該支架62上的、支座部61a和在引導(dǎo)部63 上的安裝部之間，固定有電動機(jī)64。框架61的支座部61a經(jīng)軸承部件 65可繞軸自由旋轉(zhuǎn)地支撐于支架62的前端。在支座部61a的外周形成有 齒輪61A，在該齒輪61A和電動機(jī)64的驅(qū)動軸上巻繞有帶66。
在驅(qū)動電動機(jī)64時，其動力經(jīng)帶66及齒輪61A傳遞到支座部61a， 20這樣，激光光頭部70在大致水平方向上回轉(zhuǎn)。激光光頭部70在測量位 置和退避位置這兩個位置之間往復(fù)回轉(zhuǎn)，所述測量位置在位于二次加工 位置的晶片l的正上方，所述退避位置在卡盤工作臺20的外方，且比旋 轉(zhuǎn)工作臺25還靠外方。此外，激光光頭部70與支架62—體地升降。
如圖4所示，在激光光頭部70的內(nèi)部，向下方照射激光L的激光照 25射端部71以貫穿支撐板72的狀態(tài)支撐于該支撐板72上。此外，在支撐 板72的下方，液密地安裝有封閉激光光頭部70的前端開口的玻璃板73。 激光照射端部71的下端面保持與玻璃板73的內(nèi)面抵接的狀態(tài)。構(gòu)成激 光光頭部70的前端的玻璃板73的更下方，通過與激光光頭部70 —體地 向下方延伸的圓筒狀的罩74而形成有空間75。
在基座11的內(nèi)部，收納有具備激光光源的激光單元80，由激光光源 振蕩出的激光L被導(dǎo)向光纖81，并從激光照射端部71向鉛直下方照射。 此外，在激光單元80內(nèi)，還裝備有光電二極管(受光構(gòu)件)，光電二極 管接收從激光照射端部71照射出的激光L在晶片1發(fā)生反射，然后在 5激光照射端部71及光纖81中逆行的干涉波。再有，作為照射的激光的 光源，適于使用波長大約為0.8 1.3|im的SLD( Super Luminescent Diode: 超發(fā)光二極管)等。
再有，在激光光頭部70的內(nèi)部，設(shè)有將水(液體)W供給向罩74 的內(nèi)部空間75的供水管(液體供給構(gòu)件)76。供水管76貫穿支撐板72 io和玻璃板73，并由這些支撐板72和玻璃板73支撐。在供水管76的上端， 連接有通向框架61內(nèi)的供水軟管91。供水軟管91被導(dǎo)向基座11內(nèi)，并 連接到供水泵等供水源90。
根據(jù)以上構(gòu)成的第二厚度測量器60，如下述那樣測量晶片1的厚度。 首先，將激光光頭部70配置在位于測量位置即二次加工位置的晶片1的 15正上方并保持。然后，調(diào)整支架62的上下位置以使激光光頭部70處于 比晶片1高的位置后，驅(qū)動電動機(jī)64使臂部61b向二次加工位置的方向 回轉(zhuǎn)，將激光光頭部70配置在測量位置上。該情況下的晶片l的厚度測 量點如圖3 (b)所示那樣為靠近外周緣的外周側(cè)。接著，使支架62下降， 如圖4所示那樣使激光光頭部70的下端面接近晶片1的上表面，確保排 20水用的間隙77。從可減少來自供水管76的供水量的觀點來看，間隙77 優(yōu)選盡可能地小。
接下來，從供水源90經(jīng)供水軟管91而從供水管76噴出水W，將罩 74的內(nèi)部空間75保持為充滿水W且沒有混入空氣的用水W密封的狀態(tài)。 供給到內(nèi)部空間75中的水W從激光光頭部70和晶片1之間存在的間隙 25 77排出。通過從供水管76噴出超過來自間隙77的排水量的水，可用水 填滿內(nèi)部空間75。再有，從供水管76放出水W的時機(jī)不限于上述時機(jī)， 只要選擇適當(dāng)?shù)臅r機(jī)即可。
接著，用激光單元80內(nèi)的激光光源振蕩激光，從激光照射端部71 照射激光L。該激光L透過玻璃板73，再透過填滿了內(nèi)部空間75的水W
而到達(dá)晶片1。這里，在晶片1的厚度測量時，利用了由晶片1的上表面 (作為被磨削面的背面lb)反射的第一反射光和透過晶片1的內(nèi)部由成
為下表面的表面la反射的第二反射光的干涉波。這些反射光在由晶片1 的上表面和下表面分別反射后相互干涉產(chǎn)生干涉波。該干涉波通過激光 5照射端部71及光纖81而由激光單元80內(nèi)的光電二極管接收。
由光電二極管接收到的第一反射光和第二反射光的干涉波由具備檢 波電路等的未圖示的控制部來分析波形，并根據(jù)該波形而數(shù)值化為電信 號等。其數(shù)值對應(yīng)于晶片1的厚度，從而檢測出晶片1的厚度。
以上是由第二厚度測量器60測量晶片1的厚度的原理，利用第二厚 io度測量器60的晶片1的厚度測量在將晶片1送至二次加工裝置后，首先 先于精磨削進(jìn)行。即，再次測量粗磨削后的晶片1的厚度，這與在粗磨 削位置進(jìn)行的一樣，也是為了確認(rèn)晶片1的厚度與預(yù)先設(shè)定的粗磨削后 的厚度是否存在差異而進(jìn)行的。然后，如果確認(rèn)為由第二厚度測量器60 測量到的厚度與設(shè)定厚度大致相同，則使在晶片1的上方待機(jī)的精磨削 15用的磨削單元30B實施與上述相同的高速進(jìn)給動作，使精磨削用的磨具 37下降到晶片1的跟前。
接著，對磨削單元30B進(jìn)行磨削進(jìn)給，在用第二厚度測量器60測量 晶片1的厚度的同時，對晶片的背面lb進(jìn)行磨削。在第二厚度測量器60 的測量值到達(dá)精磨削的目標(biāo)厚度后，使磨削單元30B上升到待機(jī)位置結(jié) 20束精磨削。
如上所述，在對晶片1的背面lb實施粗磨削和精磨削使晶片1薄化 到目標(biāo)厚度之后，如下述那樣轉(zhuǎn)移到晶片1的回收。
首先，旋轉(zhuǎn)工作臺25向R方向旋轉(zhuǎn)預(yù)定角度，晶片1從二次加工位 置回到裝卸位置(通過供給臂15將晶片1裝載于卡盤工作臺20上的位 25置)。在該裝卸位置處停止卡盤工作臺20的真空運轉(zhuǎn)，接著，晶片1通 過回收臂17而被搬送到旋轉(zhuǎn)式清洗裝置18。在清洗裝置18內(nèi)向晶片1 的非磨削面供給清洗水后，噴吹氮氣或空氣來進(jìn)行干燥。然后，晶片1 由搬送機(jī)械手13從清洗裝置18移送到回收盒19內(nèi)進(jìn)行收納。取下了晶 片1的卡盤工作臺20通過從噴嘴26噴出的清洗水來除去磨削屑等。
以上，晶片l的背面lb被磨削而薄化到目標(biāo)厚度。薄化后的晶片l
最終沿分割預(yù)定線2被切斷、分割而單片化為多個半導(dǎo)體芯片3。向二次 加工位置不斷地輸送在一次加工位置進(jìn)行了粗磨削的晶片1，這些晶片1 在由第二厚度測量器60測量厚度的同時進(jìn)行精磨削，但在結(jié)束了一定數(shù) 5量的晶片1的處理、或?qū)ūP工作臺20或旋轉(zhuǎn)工作臺25進(jìn)行定期維護(hù) 時等，使電動機(jī)64工作并使激光光頭部70移動到退避位置。
再有，根據(jù)上述實施方式的第二厚度測量器60，從激光光頭部70 的激光照射端部71到晶片1之間的激光照射區(qū)域僅存在玻璃板73和將 罩74的內(nèi)部空間75填滿的水W，介質(zhì)的邊界(該情況下，為玻璃板73 10和水W的邊界，以及水W和晶片1的上表面的邊界)始終保持為固定 的狀態(tài)。此外，填滿內(nèi)部空間75的水W是正壓的狀態(tài)，是一直從間隙 77排水的狀態(tài)。在磨削晶片1的背面lb時，從各磨削單元30A、 30B向 磨削部分供給磨削水，該磨削水含有磨削屑并在作為晶片1的上表面的 被磨削面上流動并排出，而且，還有的通過高速旋轉(zhuǎn)的磨具37而成為飛
15 沫。
這里，從供水管76向罩74的內(nèi)部空間75供給的水W總是在正壓 狀態(tài)從間隙77排出到晶片1的被磨削面。因此，在被磨削面上流動的磨 削水由來自內(nèi)部空間75的排水推開，決不會進(jìn)入到罩74內(nèi)。gp，被污 染的磨削水不會進(jìn)入罩74的內(nèi)部空間75中，激光L不會在該磨削水中
20透射。另一方面，磨削水的飛沬碰到罩74而不會進(jìn)入內(nèi)部空間75中， 激光L不會透射飛沬。
因此，激光L的照射狀態(tài)不會因磨削水而紊亂，激光L始終是僅透 過玻璃板73和填滿內(nèi)部空間75的水W。因此，不會引起激光L的折射 率變動或者激光L不能順利地透射照射區(qū)域的不良情況。由此，激光L
25始終在固定的狀態(tài)下照射向晶片l，干涉波穩(wěn)定，結(jié)果為可得到正確的厚 度測量值。
此外，由于第二厚度測量器60是利用激光L的干涉波的非接觸式測 量器，所以入射激光L的晶片1的背面lb的粗糙度或晶片1的厚度并沒 有特別限制。例如，即使在背面lb的粗糙度例如為Ra: 0.17 0.24且Ry:大約1.2 1.7這樣比較粗糙的情況下，也可充分地進(jìn)行厚度測量。 此外，由于是非接觸式，所以不會損傷晶片l，不會產(chǎn)生使抗彎強度下降 的不良情況。再有，雖然在粗磨削時使用的第一厚度測量器50是探頭51 a、 52a接觸晶片1的背面lb的接觸式，有受到使抗彎強度下降的損傷的危 5險，但該損傷比粗磨削所造成的損傷要小，會在下一工序的精磨削中消 除。
再有，雖然上述實施方式是在磨削晶片1的背面lb的磨削裝置10 的精磨削側(cè)應(yīng)用了可實施本發(fā)明的厚度測量方法的第二厚度測量器60， 但本發(fā)明并不限于磨削，也可應(yīng)用于一邊測量被加工物的厚度一邊進(jìn)行 io研磨的研磨裝置等其它加工裝置。
權(quán)利要求
1.一種基板的厚度測量方法，其是在將基板的一面?zhèn)荣N合保持在加工裝置的保持構(gòu)件上而加工該基板的露出的另一個面時，在加工過程中或加工前后測量該基板的厚度的方法，其特征在于，面向上述基板的另一個面，與基板對置地配置向與上述另一個面大致正交的方向照射激光的激光照射構(gòu)件的激光照射端部，在形成于上述激光照射端部與上述基板的另一個面之間的空間中填滿了液體的狀態(tài)下，從激光照射端部向基板照射激光，接收該激光的、來自基板一個面的反射光與來自另一個面的反射光的干涉波，根據(jù)該干涉波的波形來導(dǎo)出基板的厚度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基板的厚度測量方法，其特征在于， 對上述基板進(jìn)行的加工是磨削或研磨。
3. —種基板的加工裝置，其是將基板的一面?zhèn)荣N合保持在加工裝置 的保持構(gòu)件上、對該基板的露出的另一個面進(jìn)行加工的加工裝置，其特 征在于，上述基板的加工裝置具有厚度測量構(gòu)件， 該厚度測量構(gòu)件包括-激光光頭部，其面向保持于上述保持構(gòu)件上的基板的上述另一個面， 具有向與該另一個面大致正交的方向照射激光的激光照射端部；筒狀的罩部件，其通過圍繞劃分出從上述激光照射端部到上述基板 的上述另一個面的范圍內(nèi)的空間，從上述激光照射端部照射的激光在該 罩部件的內(nèi)部通過；液體供給構(gòu)件，其向上述罩部件的內(nèi)部供給液體，用液體來填滿上 述罩部件的內(nèi)部；受光構(gòu)件，其接收從上述激光照射構(gòu)件照射出的激光的、來自上述 基板的一個面的反射光與來自另一個面的反射光的干涉波；以及轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其將由上述受光構(gòu)件接收到的上述干涉波的波形轉(zhuǎn)換為 基板的厚度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基板的加工裝置，其特征在于， 對上述基板進(jìn)行的加工是磨削或研磨。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的基板的加工裝置，其特征在于， 上述厚度測量構(gòu)件的上述激光光頭部被支撐成可在基板的厚度測量位置與上述保持構(gòu)件外側(cè)的退避位置這兩個位置之間自由往復(fù)移動。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基板的厚度測量方法及基板的加工裝置，在利用激光的干涉波來測量基板的厚度時，可獲得穩(wěn)定的測量值而不會受加工水的影響。在激光光頭部(70)的開口連著設(shè)置圓筒狀的罩(74)，在用從供水管(76)供給的水(W)填滿了罩(74)的內(nèi)部空間(75)的狀態(tài)下，從激光照射端部(71)向晶片(1)照射激光(L)。激光(L)透過激光光頭部(70)的玻璃板(73)、內(nèi)部空間(75)的水(W)而照射向晶片(1)，根據(jù)由晶片(1)的被加工面(背面(1b))和下表面(表面(1a))的各反射光所產(chǎn)生的干涉波來檢測出晶片(1)的厚度。切斷磨削水(加工水)向激光照射區(qū)域的進(jìn)入，使激光照射狀態(tài)總是為固定的狀態(tài)。
文檔編號B24B37/013GK101372090SQ20081014561
公開日2009年2月25日 申請日期2008年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月24日
發(fā)明者佐佐木彰法 申請人:株式會社迪思科