KR0159916B1

KR0159916B1 - 반도체웨이퍼연삭용 회전식연삭기계의 가공편홀더 및 그 가공편홀더를 위치시키는 방법

Info

Publication number: KR0159916B1
Application number: KR1019940026844A
Authority: KR
Inventors: 안톤후버; 바이스 로버트
Original assignee: 알 뢰머 게르르켈러; 와커실르로닉 게젤샤프트 퓌르 할부라이테르마테리아리엔아게
Priority date: 1993-10-21
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1999-02-01
Also published as: DE4335980A1; MY110610A; TW245818B; CN1070403C; ITRM940674A1; KR950012617A; DE4335980C2; IT1280040B1; US5567199A; ITRM940674A0; CN1108591A; JPH07122524A; JP2896746B2

Abstract

이 발명은 회전식 연삭구쪽으로 향하여 있고 가공할 반도체 웨이퍼를 설정한 회전시킬 수 있는 가공면을 가진 반도체 웨이퍼를 연삭하는 회전식 연삭기계의 가공편 홀더 및 그 가공편 홀더를 축방향으로 지지시킨 압전소자(piezoelectric elements)에 관한 것이다.

그 압전소자는 서로 각각 작동시킬수 있고, 작동할 때 그 직선운동을 변화시킬수 있으며, 작동한 압전소자는 그 가공편 홀더를 지지하는 지지점에서 가공편 홀더를 축방향으로 상승 또는 하강시킨다. 이 발명은 또 그 가공편을 위치시키는 방법에 관한 것이다.

Description

반도체 웨이퍼 연삭용 회전식 연삭기계의 가공편 홀더 및 그 가공편 홀더를 위치시키는 방법

첨부도면은 이 발명 실시예에 의한 반도체 웨이퍼 연삭용 회전연삭기계의 개략 횡단면도를 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 가공편 홀더(workpiece holder) 2 : 압전소자(pizoelectric element)

3 : 머신프레임(machine frame) 4 : 지지점

5 : 회전축 6 : 회전축

7 : 연삭구(grinding tool) 8 : 주축

9 : 가공면 10 : 반도체 웨이퍼

이 발명은 회전식 연삭구(rotating grinding tool)쪽으로 향하여 있고 가공할 반도체 웨이퍼가 설정되어 있는 회전할 수 있는 가공면을 가지며 가공편 홀더를 축방향으로 지지시키는 수단을 가진 반도체 웨이퍼 연삭용 회전식 연삭기계의 가공편 홀더(workpiece golder)에 관한 것이다.

또, 이 발명은 그 가공편 홀더를 위치시키는 방법에 관한 것이다. 반도체 웨이퍼 표면의 연삭에 있어서는, 그 가공편 홀더의 회전축과 회전식 연삭기계의 연삭구의 회전축을 상대공간위치(relative spatial positions)에 부착시키는 기술이 극히 중요하다.

예로서, 그 연삭구에 의한 반도체 웨이퍼에 특정형상, 예로서 곡면 측면을 나타내도록 하기 위하여 소정의 각도를 포함하도록 서로 경사진 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축의 지지를 적합하게 할 수 있다. 통상의 목적은 가공할 반도체 웨이퍼의 측면중 하나의 균일한 두께층을 그 연삭공정에 의해 제거하는데 있다. 이 목적을 달성하기 위한 전제요건은 그 가공편 홀더의 가공면과 연삭구의 연삭평면을 서로 평행하게 설치하도록 하는데 있다. 이 조건을 충족시키기 위해서는 그 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축을 평행한 배치로 할 필요가 있다. 반도체 웨이퍼가 연삭중에 있을 때 축위치는 온도의 영향 및 그 공정상에서 발생한 힘으로 인하여 변경시킬 수 있다. 따라서, 위 두 축의 필요한 상대위치를 얻도록 하는 수단을 구성할 필요가 있다. 종래에는 소정의 회전센터(center)를 중심으로 하여 그 연삭구의 주축을 회전시키거나 그 서스펜션(suspension)을 변형시킴으로써 연삭구의 회전축 배치를 목적에 맞게 변경시켜 실시하였다. 고정할 수 있게 부착한 가공편 홀더의 회전축 배치는 이경우에 변경되지 않는다. 이 공정은 복잡하고 시간이 소모되어, 연삭되는 반도체 웨이퍼의 형상에 따르는 요구가 더 엄격하다는 면에서 볼 때 불충분한 결과를 초래하게 된다. 따라서, 이 발명의 목적은 연삭구의 회전축과 가공편 홀더의 회전축의 상대공간위치를 간단하게 그리고 정확하게 소정의 조절을 할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.

이 목적은 회전식 연삭구쪽으로 향하며 가공할 반도체 웨이퍼를 설정한 회전가능한 가공면을 가지며, 가공편 홀더가 축방향으로 지지된 수단을 가진 반도체 웨이퍼를 연삭하는 회전식 연삭기계의 가공편 홀더에 있어서, 그 수단이 서로 각각 작동할 수 있고, 작동시켜 직선운동을 변화시키는 압전소자(piezo electric elements)이며, 작동한 압전소자는 그 가공편 홀더를 지지하는 지지점에서 그 가공편 홀더를 축방향으로 상승, 하강하는 가공편 홀더를 구성함으로써 달성된다. 또, 이 목적은 이 발명에 의한 가공편 홀더를 위치시키는 방법에 있어서, 그 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축을 평행하게 배치시키거나 서로 소정의 위치로 설정시켜 그 압전소자를 작동시키는 위 방법에 의해 달성된다. '압전소자'는 그자체 공지된 압전변환기구(piezoelectric translators)로서, 시판되고 있으며 전기에너지를 위치에너지로 전환시킨다. 이 발명의 원리는 압전소자를 통합시켜 반도체 웨이퍼용 회전식 연삭기계의 가공편 홀더로 하여 이들의 운동을 사용함으로써 그 가공편 홀더를 위치하도록 하는데 있다. 이 발명을 첨부도면에 따라 아래에 구체적으로 설명한다. 첨부도면은 이 발명의 실시예에 의한 반도체를 연삭하는 회전식 연삭기계의 개략단변도를 나타낸다.

이 발명을 더 이해하기 위하여 필요한 도면만을 나타낸다. 기술적인 특징으로, 이 발명에 의한 가공편 홀더(workpiece holder)(1)(척(chuck)으로 공지되어 있음)는 3개의 압전소자(piezoelectric elements)(2)를 가지며, 이들의 압전소자는 머신프레임(machine frame)(3)에 고정되어 있다. 이들의 압전소자는 작동할 때, 즉 인가전압에 변환될 때 축방향의 직선운동(linear dimension)변화를 하도록 설정되어 있다. 전압변화에 따라 그 가공편 홀더는 압전소자에 의해 지지된 지지점에서 축방향으로 상승 또는 하강한다.

그 가공편 홀더가 압전소자에 의해 축방향으로 지지되는 지지점(4)은 그 가공편 홀더의 외주면상에 위치된 지지점이 바람직하다. 그 이유는 외주방향으로 설정된 압전소자에 의해 가할 수 있는 토크가 그 가공편 홀더의 회전축(5)내에 그 지지점에 더 가깝게 설정될 때보다 더 커지기 때문이다.

그러나, 그 지지점의 설정은 그 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축의 바람직한 상대공간위치를 외주방향으로 설치된 지지점으로 조정할 수 없을 때 적합하게 할 수 있다.

그 가공편 홀더는 가공할 반도체 웨이퍼의 측면중 하나를 가공편 홀더의 가공면에 대하여 흡입(suction)에 의해 드로잉(drawing)이 되도록 하는 흡입장치(suction device)(17)를 구비하는 것이 바람직하다. 각각의 압전소자에는 그 압전소자의 순간직선운동(instantaneous linear dimension)의 기록을 그자체 갖고 있는 측정프로브(probe)가 배정되어 있다. 그 압전소자는 가공편 홀더(1)의 회전축(5)과 조정하도록 하는 연삭구(7)의 회전축(6)의 상대 공간위치에 따라 작동한다. 그 압전소자를 동작시키기 위하여 중심제어유닛(central control unit)을 구성하며, 이 중심제어유닛에 의해 각 압전소자는 서로 각각 작동한다. 그 측정프로브와 중앙제어유닛은 간단하게 하기 위하여 첨부도면에서 생략하였다. 각 압전소자에 지지된 가공편 홀더는 정밀하게 위치시킬 수 있다. 일체의 압전소자가 동시에 작동하여 이들의 직선운동이 동일방향으로 소정의 값에 의해 변화될 때 그 가공편 홀더는 회전축(5)의 배치변화없이 이동운동을 행한다. 이 타입의 이동은 그 공구의 주축(8)의 축방향운동을 통하여 이동시키는 것이 바람직하며, 특히 가장 정밀한 공차만을 허용할 때 바람직하고, 그 이동은 가급적 균일하고 연속적으로 실시하는 것이 필요하다. 따라서, 그 공구주축의 작동에 의해 제어된 이동으로 반도체 웨이퍼의 연삭을 1차적으로 시작한 다음에 그 연삭구가 압전소자의 최대 행정(stroke)내에 있을 때 즉시 그 가공편 홀더의 작동에 의해 제어된 이동으로 변환시키는 것이 바람직하다. 또, 그 가공편 홀더는 그 회전축의 공간배치, 따라서 그 연삭구의 회전축에 대한 축위치를 또 변경하도록 위치를 설정할 수도 있다. 이것은 그 압전소자 하나 또는 그 이상을 작동시켜 행하며, 동일방향에서 이들의 압전소자의 직선운동의 변화에 따라 모든 압전소자의 대칭적인 동시동작은 제외한다. 그 압전소자의 비대칭적인 동작에 의해, 그 가공편 홀더(1)의 가공면(9)과 그 가공면상에 설정된 반도체 웨이퍼(10)를 이들 소자의 원래 위치에서 경사지게 한다. 그 가공편 홀더의 회전축의 소정의 공간배치는 그결과 압전소자의 직선운동의 각 실세치로 분배한다. 예로서, 그 반도체 웨이퍼를 연삭할 때 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축의 상대공간위치를 변경시키는 연삭 반도체 웨이퍼의 형상을 첵크할 때 그 위치가 확인된 경우에는 그 위치를 변경시킬 필요가 있으면 위2개 축의 최초상대 공간위치(original relative spatial positions)를 그 압전소자의 적당한 동작에 의해 얻을 수 있다. 목표로 하는 작동에 따라 그 압전소자는 그 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축을 평행하게 배치시키거나 서로 소정의 위치로 설정되도록 작동한다. 그 가공편 홀더는 그 중심제어유닛에 의해 바람직한 방법으로 적합하게 위치된다. 이 중심제어유닛에 의해 모든 압전소자는 개별적으로 또는 공동으로 작동할 수 있다.

원칙적으로, 3개의 압전소자중 2개까지는 지지구성요소와 대치시킬수 있다. 그러나, 이와 같은 경우 그 가공편 홀더의 자유로운 작동은 다소 제한을 받아 그 가공편 홀더는 그 이동이 불가능하게 된다. 반도체 웨이퍼의 회전식 연삭기계에서 가공편 홀더를 위치시키는 위 방법은 가공편 홀더의 회전축의 공간배치의 보정을 극히 신속하게 비용을 드리지 않고 행할 수 있는 잇점이 있다. 이 축의 조정정도(accuracy)는 대단히 높아 반도체 웨이퍼는 정밀도 높게 연삭시킬 수 있다. 따라서, 이 발명은 실리콘 웨이퍼와 SOI웨이퍼(SOI=Silicon On Insulator wafer)를 연삭하는데 사용하는 것이 바람직하다. 그 연삭구의 축방향 절삭력을 그 압전소자에 인가한 전압에 의해 측정할 수 있는 또다른 잇점이 있다. 반도체 웨이퍼를 연삭할 때 절삭력의 비예칙적인 변화는 연삭구의 회전축과 가공편 홀더의 회전축의 상대공간위치가 자발적으로 변경되는 신호(sign)가 된다. 그러나, 이것은 연삭동작에 실제로 영향을 주는 다른 파라미터(요인)가 변화된다는 것을 의미한다. 따라서, 그 압전소자에 의해 반도체 웨이퍼를 연삭할 때 효과적인 절삭력을 감시하여 그 연삭동작을 차단시키며 비정상상태가 발생할 경우 그 회전식 연삭기계를 첵크하는 것이 바람직하다.

[실시예]

한 실험에서, 회전식 연삭기계(Disco DFG-82IF/8타입)의 가공편 홀더를 도면에 나타낸 바와 같이 3개의 압전소자(Physik Instrumente사 제작품)에 의해 그 머신프레임상에 축방향으로 지지시켰다. 그 압전소자의 최대행정은 10㎛으로 정하였다. 측정프로브로, 그 압전소자의 직선운동량을 측정하기 위하여 각각의 압전소자에 배정하였다. 그 압전소자는 중심제어유닛으로 작용시킬 수 있다.

이 기계를 이와 같이 배치시켜 반도체 웨이퍼를 연삭후 가급적 균일하게 할 필요가 있는 목표요건에 따라 연삭하였다. 이 발명에 의한 방법을 사용함으로써 각 반도체 웨이퍼의 전체두께변화(TTV값)를, 1㎛값이하의 균일한 측정치로 유지시킬 수 있었다.

Claims

반도체 웨이퍼를 연삭하는 회전식 연삭구를 구비한 회전식 연삭기계의 가공편 홀더(workpiece holder)에 있어서, 회전식 연삭구쪽으로 향하여 있고 가공할 반도체 웨이퍼를 설정시킨 회전할수 있는 가공면과, 가공편 홀더가 그 외주면상에서 축방향으로 지지되고, 서로 각각 작동할 수 있으며, 작동할 때 직선운동변화를 하도록 하고 작동한 압전소자가 가공편 홀더를 지지하는 지지점에서 가공편 홀더를 축방향으로 상승 또는 하강하도록 하는 압전소자((piezoelectric elements)와, 직선운동을 기록하는 각각의 압전소자의 측정프로브(probe)와, 압전소자를 작동시키는 중앙제어유닛(central control unit)을 구성함을 특징으로 하는 가공편 홀더(workpiece holder).
제1항에 있어서, 3개의 압전소자는 가공편 홀더의 축방향 지지체로 구성함을 특징으로 하는 가공편 홀더(workpiece holder).
제1항에 있어서, 가공할 반도체 웨이퍼를 가공편 홀더와 회전할 수 있는 가공면에 대하여 드로잉(drawing)하도록 하는 흡입수단(suction means)을 구성함을 특징으로 하는 가공편 홀더(workpiece holder).
회전연삭구쪽으로 향하여 있고 가공할 반도체 웨이퍼를 설정시킨 회전할 수 있는 가공편을 구비하며, 가공편 홀더가 그 외주면상에서 축방향으로 지지되고 각각의 압전소자가 직선운동을 기록하는 측정 프로브를 구성시켜, 그 압전소자가 중앙제어유닛에 의해 서로 각각 작동할 수 있고 작동할 때 직선운동변화를 하도록 하며, 작동한 압전소자가 가공편 홀더를 지지하는 지지점에서 가공편 홀더를 축방향으로 상승 또는 하강하도록하는, 반도체 웨이퍼를 연삭하는 회전식 연삭구를 구비한 회전식 연삭기계의 가공편 홀더를 위치시키는 방법에 있어서, 가공편 홀더의 회전축과 연삭구의 회전축을 평행하게 위치시키거나 서로간에 일정한 위치를 취하도록 상기 압전소자를 작동시킴을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 가공편 홀더가 이송운동(feed movement)을 행하도록 상기 압전소자를 작동시킴을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 반도체 웨이퍼를 연삭할 때에는 압전소자에 의해 회전식 연삭기계의 축방향의 절삭력을 측정하며, 절삭력의 비예측적인 진동후에는 가공편 홀더를 다시 위치시킴을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 반도체 웨이퍼는 실리콘 에이퍼임을 특징으로 하는 방법.
제4항에 있어서, 반도체 웨이퍼는 SOI(Silicon On Insulator wafer)임을 특징으로 하는 방법.
반도체 웨이퍼를 연삭하는 방법에 있어서, 반도체 웨이퍼를 연삭하는 회전식 연삭구를 구비하고 하나의 외주면(periphery)을 가진 회전식 연삭기계의 가공편 홀더를 구비하여, 그 회전식 연삭구쪽으로 향하게 하여 가공할 반도체 웨이퍼를 설정시킨 회전할 수 있는 가공면상에 반도체 웨이퍼를 위치시키고, 가공편 홀더를 그 외주면상에서 축방향으로 지지시키고 서로 각각 작동시킬수 있으며 작동할 때 직선운동변화를 하도록 하며 작동한 압전소자가 가공편 홀더를 지지하는 지지점에서 가공편 홀더를 축방향으로 상승 또는 하강하도록 하는 압전소자를 위치시키며, 직선운동을 기록하는 각각의 압전소자의 측정 프로브를 구비하여, 중앙제어유닛으로 압전소자를 작동시킴을 특징으로 하는 방법.