KR100597545B1 - 전착 블레이드 제조 장치 및 제조 방법 - Google Patents

전착 블레이드 제조 장치 및 제조 방법 Download PDF

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Abstract

다이싱(dicing) 장치 등에 배설되어 절삭에 사용되는, 표리면(表裏面)의 면(面) 거칠기가 대략 동일한 전착(電着) 블레이드(blade)를 제조하는 장치 및 방법을 제공한다.
연삭 입자가 혼입된 전해액(電解液)에 전착 기반과 전해 금속을 침지(浸漬)시키고, 통전(通電) 수단에 의해 양자를 통전하여, 전착 기반에 연삭 입자와 전해 금속으로 이루어지는 전착층을 성장시키는 전착 블레이드 제조 장치 및 제조 방법에 있어서,
전착 기반의 전착층이 형성되는 전착면에 미리 미세한 요철(凹凸)을 형성함으로써, 전착층의 성장 개시면을 원하는 면 거칠기로 하여, 표리면의 면 거칠기가 대략 동일한 전착 블레이드를 제조한다.
다이싱 장치, 면 거칠기, 연삭 입자, 전해액, 전착 기반.

Description

전착 블레이드 제조 장치 및 제조 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR MAKING ELECTRODEPOSITION BLADES}
도 1은 본 발명에 관한 전착(電着) 블레이드(blade) 제조 장치를 나타낸 설명도.
도 2는 동 전착 블레이드 제조 장치를 구성하는, 워셔 (washer)형 전착 블레이드 제조용 전착 기반(基盤)의 일예를 나타낸 사시도.
도 3은 동 전착 블레이드 제조 장치에 의해 제조된 전착 블레이드의 일부를 나타낸 측면도.
도 4는 동 전착 블레이드 제조 장치를 구성하는, 허브(hub)형 전착 블레이드 제조용 전착 기반의 일예를 나타낸 사시도.
도 5는 동 허브형 전착 블레이드 제조용 전착 기반의 전착면에 마스킹(masking)을 실시한 모양을 나타낸 사시도.
도 6은 동 허브형 전착 블레이드 제조용 전착 기반의 허브 및 이면에 마스킹을 실시한 모양을 나타낸 사시도.
도 7은 전착 블레이드가 배설되는 다이싱 장치를 나타낸 사시도.
도 8은 동 다이싱 장치의 절삭 수단의 구성을 나타낸 사시도.
도 9는 워셔형 전착 블레이드가 장착되는 스핀들 유닛(spindle unit)의 구성 을 나타낸 사시도.
도 10은 허브형 전착 블레이드가 장착되는 스핀들 유닛의 구성을 나타낸 사시도.
도 11은 종래의 전착 블레이드 제조 장치를 나타낸 설명도.
도 12는 동 전착 블레이드 제조 장치를 구성하는, 워셔형 전착 블레이드 제조용 전착 기반의 일예를 나타낸 사시도.
도 13은 동 전착 블레이드 제조 장치에 의해 제조된 전착 블레이드의 일부를 나타낸 측면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 전착 블레이드 제조 장치, 11: 전해액, 12: 연삭 입자, 13: 전착 기반, 14: 전착면, 15: 전해조(電解槽), 16: 통전(通電) 수단, 17: 전해 금속, 18: 전착층, 19: 전착 블레이드, 20: 전착 기반, 21: 전착면, 22: 외주부, 23: 마스킹, 24: 허브, 25: 이면(裏面), 26: 외주부, 30: 다이싱 장치, 31: 척 테이블, 32: 얼라인먼트(alignment), 33: 절삭 수단, 34: 전착 블레이드, 35: 스핀들 유닛, 36: 블레이드 감시 수단, 37: 절삭수 공급 수단, 38: 스핀들 하우징, 39: 스핀들, 40: 마운트 플랜지, 41: 워셔형 전착 블레이드, 42: 플랜지(flange), 43: 블레이드 지지 넛(nut), 44: 고정 넛, 45: 허브형 전착 블레이드, 50: 전착 블레이드 제조 장치, 51: 전착 기반, 52: 내주면, 53: 외주면, 54: 전착면, 55: 전착층, 56: 성장(成長) 개시면, 57: 성장 종료면, 58: 에칭 레벨.
본 발명은 전착(電着) 블레이드(blade)의 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이며, 상세하게는, 표리면(表裏面)의 면 거칠기가 대략 동일한 전착 블레이드를 제조할 수 있는 제조 장치 및 제조 방법에 관한 것이다.
전착 블레이드가 배설된 장치로서는, 예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같은 다이싱(dicing) 장치(30)가 알려져 있다. 이 다이싱 장치(30)는 반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 절삭하는 장치이며, 예를 들면 반도체 웨이퍼 W를 절삭할 때에는, 지지 테이블 T를 통해 프레임 F에 지지된 반도체 웨이퍼 W가 척 테이블(chuck table)(31)에 흡인 지지된다. 그리고, 척 테이블(31)이 X축 방향으로 이동하여 얼라인먼트(alignment)(32)의 바로 아래로 위치가 부여되어 절삭 영역이 검출되고, 또한 척 테이블(31)이 X축 방향으로 이동함으로써 절삭 수단(33)의 작용을 받아 절삭이 실행된다.
절삭 수단(33)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 전착 블레이드(34)가 배설되는 스핀들 유닛(spindle unit)(35)과, 전착 블레이드(34)의 파손 상태 등을 감시하는 블레이드 감시 수단(36)과, 절삭 시에 절삭수를 공급하는 절삭수 공급 수단(37)으로 구성된다.
스핀들 유닛(35)의 구성에 대하여 도 9에 따라 설명하면, 스핀들 하우징(38)에 회전 가능하게 지지된 스핀들(39)의 선단에 마운트 플랜지(40)가 고정 넛(nut)(44)에 의해 고정된다. 이 마운트 플랜지(40)에는, 예를 들면 워셔형 전착 블레이드(41)가 장착되어, 플랜지(42)와 블레이즈 지지 넛(43)에 의해 협지(挾持) 고정된다.
그리고, 스핀들(39)이 회전함으로써, 회전하는 워셔형 전착 블레이드(41)에 의해 반도체 웨이퍼 W가 절삭된다. 또, 스핀들 유닛(35)을 구성하는 전착 블레이드가, 도 10에 나타낸 바와 같은 허브(hub)와 일체로 된 허브형 전착 블레이드(45)인 경우에도, 마찬가지로 회전하는 허브형 전착 블레이드(45)에 의해 절삭이 실행된다.
예를 들면, 도 9에 나타낸 바와 같은 워셔형 전착 블레이드(41)는, 도 11에 나타낸 전착 블레이드 제조 장치(50)에서 제조된다. 이 전착 블레이드 제조 장치(50)에서는, 전착조(電着槽)(15) 내에 유산(硫酸) 니켈 등의 전해액(11)이 비축되어 있고, 이 전해액(11) 중에는 전착 블레이드를 구성하는 연삭 입자(12), 예를 들면 다이아몬드 연삭 입자가 혼입되어 있다.
전해액(11)에는 전착 기반(51) 및 니켈 등의 전해 금속(17)이 침지되어 있고, 전착 기반(51)은 통전 수단(16)의 마이너스 단자에 접속되고, 전해 금속(17)은 통전 수단(16)의 플러스 단자에 접속되어 있다.
예를 들면, 워셔형 전착 블레이드(41)를 제조하는 경우에 사용되는 전착 기반은 도 12에 나타낸 바와 같이, 소정의 두께를 가지는 링형의 전착 기반(51)이며, 예를 들면 알루미늄 등에 의해 구성되고, 내주면(52) 및 외주면(53)에는 마스킹(masking)이 실시되어, 평탄한 전착면(54)만이 노출되어 있다.
이상과 같이 구성되는 전착 블레이드 제조 장치(50)에서는, 통전 수단(16)으 로부터 전착 기반(51)과 전해 금속(17)과의 사이에 소정의 전압을 가하면, 전해액(11)에 혼입된 연삭 입자(12)가 침강(沈降)되어 전착 기반(51)의 전착면(54) 상에 퇴적되는 동시에, 전해 금속에 의해 전착면(54)에서 도금되어 연삭 입자(12)와 전해 금속으로 이루어지는 전착층(55)이 성장되어 간다.
그리고, 전착층(55)이 원하는 두께까지 형성되면, 전착 기반(51)을 전해액(11)으로부터 꺼내 전착 기반(51)을 제거함으로써, 도 9에 나타낸 바와 같은, 워셔형 전착 블레이드(41)가 형성된다.
그러나, 전착 기반(51)의 전착면(54)은 도 11에서 확대하여 나타낸 바와 같이 평탄하게 형성되어 있기 때문에, 도 13에서 2점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 형성된 전착 블레이드(41)의 성장 개시면(56)이 대략 평탄하게 형성되어 버려, 성장 종료면(57)면과의 사이에서 연삭 입자(12)의 돌출량이 크게 상이하게 되어 버린다. 이와 같이 양면의 면 거칠기가 상이한 전착 블레이드를 사용하여 절삭을 실행하면, 피절삭물의 가공 상태에도 큰 차이가 발생한다고 하는 문제가 생긴다. 특히, 연삭 입자의 입경(粒徑)이 큰 경우에는, 가공 상태에 현저한 상위가 나타나게 된다.
또, 전착 블레이드(41)의 성장 개시면(56)을 원하는 면 거칠기로 하는 데는, 재차 연삭 입자를 퇴적시켜 전착을 실행하거나, 소정량, 예를 들면 도 11 및 도 13에서 나타낸 에칭 레벨(58)까지 에칭하는 등의 작업이 필요하게 되어, 생산성의 점에서도 문제가 된다.
따라서, 전착 블레이드를 제조하는 경우에서는, 간이한 수법에 의해 표리면 의 면 거칠기를 대략 동일하게 하는 것에 해결해야 할 과제를 가지고 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 구체적 수단으로서 본 발명은, 연삭 입자가 혼입된 전해액과, 이 전해액 중에 침지(浸漬)되는 전착 기반(電着基盤)과, 전해액 중에 침지되는 전해 금속과, 마이너스 전극을 전착 기반에 접속하는 동시에 플러스 전극을 전해 금속에 접속하여 통전(通電)하는 통전 수단으로 최소한 구성되는 전착 블레이드 제조 장치로서, 전착 기반의 전착층이 형성되는 전착면에는 미세한 요철(凹凸)이 형성되어 있어, 원하는 면 거칠기로 되어 있는 전착 블레이드 제조 장치를 제공한다.
그리고, 원하는 면 거칠기는 미세한 요철의 고저차(高低差)가 연삭 입자의 입경(粒徑) 이하로 되도록 한 것, 미세한 요철의 고저차는 연삭 입자의 입경의 10% 이상 80% 이하인 것, 연삭 입자의 입경은 10㎛ 이상인 것을 부가적 요건으로 한다.
또, 본 발명은 연삭 입자가 혼입된 전해액과, 이 전해액 중에 침지되는 전착 기반과, 전해액 중에 침지되는 전해 금속과, 마이너스 전극을 전착 기반에 접속하는 동시에 플러스 전극을 전해 금속에 접속하여 통전하는 통전 수단으로 최소한 구성되는 전착 블레이드 제조 장치를 사용한 전착 블레이드 제조 방법으로서, 전착 기반의 전착층이 형성되는 전착면에 미세한 요철을 형성하여 원하는 면 거칠기로 하는 조면(粗面) 형성 공정과, 전착 기반을 전해액 중에 침지하고, 통전 수단에 의한 통전에 의해 전착면에 전착층을 성장시키는 전착층 형성 공정과, 전착층이 형성된 후, 전착 기반을 전해액으로부터 꺼내 상기 전착 기반의 전부 또는 일부를 제거 하여 전착층의 전부 또는 일부를 노출시키는 전착 기반 제거 공정으로 최소한 구성되는 전착 블레이드의 제조 방법을 제공한다.
그리고, 전착 기반 제거 공정에 있어서, 전착 기반의 전부를 제거함으로써 워셔형 전착 블레이드를 제조하는 것, 전착 기반 제거 공정에 있어서, 잔착 기판의 일부를 제거함으로써 허브형 전착 블레이드를 제조하는 것, 조면 형성 공정에 있어서, 전착 기반의 전착층이 형성되는 면에 대하여, 선반에서의 바이트의 회전축 방향에의 절삭 깊이량 및 반경 방향에의 이송 속도를 조정하는 방법, 샌드 블라스트(sand blast)법, 또는 화학적 에칭(etching)법 중 한가지 방법을 이용함으로써 미세한 요철을 형성하여, 원하는 면 거칠기로 하는 것, 원하는 면 거칠기는 미세한 요철의 고저차가 연삭 입자의 입경 이하로 되도록 한 것, 미세한 요철의 고저차는 연삭 입자의 입경의 10% 이상 80% 이하인 것, 연삭 입자의 입경은 10㎛ 이상인 것을 부가적 요건으로 한다.
이와 같이 구성되는 전착 블레이드 제조 장치 및 전착 블레이드의 제조 방법에 의하면, 전착 기반의 전착층에 미세한 요철이 형성되어 있어, 제조된 전착 블레이드 표리면의 면 거칠기가 대략 동일하게 되기 때문에, 피가공물의 절삭 가공에 있어서 전착 블레이드의 표리면에서의 절삭 상태가 대략 동일하게 된다.
또, 종래에는 전착 블레이드 표리면의 면 거칠기를 동일하게 하기 위해서는, 성장 개시면으로부터 연삭 입자를 1층분 이상 제거하거나, 성장 개시면에 1층 이상의 연삭 입자층을 전착하거나 하여 표리면의 면 거칠기를 조정하는 작업이 필요했지만, 전착 기반의 전착면에 미세한 요철을 형성함으로써, 이러한 번잡한 작업이 불필요하게 되어, 전착 블레이드의 생산성이 향상되는 동시에 품질도 향상된다.
다음에, 본 발명의 실시 형태로서, 도 1에 나타낸 전착 블레이드 제조 장치(10) 및 이를 사용한 전착 블레이드의 제조 방법에 대하여 설명한다. 그리고, 도 11에 나타낸 종래의 전착 블레이드 제조 장치(50)와 공통되는 부위에 대하여는 동일한 부호를 붙여 설명한다.
도 1에 나타낸 전착 블레이드 제조 장치(10)에서는, 전해액(11) 중에 전착 블레이드를 구성하는 연삭 입자(12), 예를 들면 입경이 10㎛ 이상인 다이아몬드 연삭 입자가 혼입되어 있다.
예를 들면, 도 9에서 나타낸 바와 같은 워셔형 전착 블레이드를 제조하는 경우에는, 알루미늄 등으로 이루어지는 워셔형 전착 기반을 유산 니켈 등으로 이루어지는 전해액(11)에 침지하지만, 그 전에 도 2에 나타낸 바와 같이, 전착면(14)에 미세한 요철을 형성한다(조면 형성 공정).
이 미세한 요철은 전착 기반(13)의 전착면(14)에 대하여, 샌드 블라스트, 화학적 에칭, 선반에서 바이트의 회전축 방향에의 절삭 깊이량 및 반경 방향에의 이송 속도를 적당히 조정하는 등의 수단을 실시함으로써 형성되고, 요부와 철부와의 고저차가 연삭 입자의 입경 이하, 예를 들면 연삭 입자의 입경의 10% 이상 80% 이하가 되는 정도로 한다.
그리고 다음에, 도 1에 나타낸 바와 같이, 미세한 요철이 형성된 전착면(14)을 위로 하여 전착 기반(13)을 전해조(15)의 바닥부에 얹어 놓고 전해액(11)에 침지시켜, 통전 수단(16)의 마이너스 단자와 접속한다. 또, 니켈 등으로 이루어지는 전해 금속(17)을 전해액(11)에 침지시키는 동시에, 통전 수단(16)의 플러스 단자에 접속한다.
이 상태에서 통전 수단(16)으로부터 전착 기반(13)과 전해 금속(17)과의 사이에 소정의 전압을 가하면, 전해액(11)에 혼입된 연삭 입자(12)가 침강되어 전착 기반(13)의 전착면(14) 상에 퇴적되는 동시에, 녹은 전해 금속(17)에 의해 연삭 입자(12)가 고정되어 연삭 입자(12)와 전해 금속으로 이루어지는 전착층(18)이 성장되어 간다(전착층 형성 공정).
여기에서, 전착 기반(13)의 전착면(14)에는 미리 미세한 요철이 형성되어 있으며, 이 요철의 고저차는 연삭 입자(12)의 입경 이하로 형성되어 있기 때문에, 연삭 입자(12)는 이 미세한 요철에 따라 퇴적된다. 즉, 연삭 입자(12)가 전착면의 요부로 들어가 전착층의 하면이 요철로 형성된다.
전착층(18)이 원하는 두께까지 형성되었을 때는, 전착 기반(13)을 전해액(11)으로부터 꺼내, 전착 기반(13)의 전부를 예를 들면 수산화 나트륨에 의해 용해하여 제거한다(전착 기반 제거 공정). 그러면, 단부(端部)를 확대하여 도시한 도 3에 나타낸 바와 같은, 표리면에서의 연삭 입자(12)의 돌출량이 대략 동일한 전착 블레이드(19)가 형성된다.
이와 같이 하여 형성된 전착 블레이드(19)를, 예를 들면 도 7에 나타낸 다이싱 장치(30)에 탑재하여 반도체 웨이퍼의 다이싱을 실행하면, 전착 블레이드(19)의 절삭 조건이 표리면에서 동일하게 되어 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 가공 상태에 표리의 차이가 발생하지 않게 되고, 뒤틀림, 휨, 동요 등이 발생하지 않게 되어, 가공 정밀도가 향상되고 품질이 향상된다.
그리고, 전착 기반이 도 10에서 나타낸 바와 같은 허브형 전착 블레이드에 대응한 전착 기반인 경우에도, 도 4에 나타낸 바와 같이, 전착 기반(20)의 전착면(21)에 상기와 동일한 수법에 의해 미세한 요철을 형성한다. 또, 도 5에 나타낸 바와 같이, 전착면(21)의 외주부(22)만이 노출되도록 마스킹(23)을 실시하고 전착면(21)을 위로 하여 전해액(11)에 침지하고, 상기와 동일하게 하여 전착면(21)에 전착층을 성장시킨다.
그리고, 마스킹이 실시되지 않고 있는 외주부(22)에 소정량의 전착층이 형성되면, 전해액(11)으로부터 꺼내, 이번에는 전착 기반(20)을 구성하는 허브(24) 및 이면(25)의 외주부 이외에 마스킹을 실시하여, 수산화 나트륨 등에 의해 용해한다. 그러면, 외주부(26)만이 제거되고 거기에 전착층이 노출되어, 허브형 전착 블레이드가 형성된다.
이와 같이 하여 형성된 허브형 전착 블레이드도, 도 3에 나타낸 바와 같이, 표리면의 상태가 대략 동일하게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 전착 블레이드 제조 장치 및 전착 블레이드의 제조 방법에 의하면, 전착 기반의 전착층에 미세한 요철이 형성되어 있고, 제조된 전착 블레이드 표리면의 면 거칠기가 대략 동일하게 되기 때문에, 피가공물의 절삭 가공에 있어서 전착 블레이드의 표리면에서의 절삭 상태가 대략 동일하게 되어, 피가공물에 뒤틀림, 휨, 동요 등이 발생하기 어렵게 되어, 가공 정밀도 가 향상되며 품질이 향상된다.
또, 종래는 전착 블레이드 표리면의 면 거칠기를 동일하게 하기 위해서는, 성장 개시면으로부터 연삭 입자를 1층분 이상 제거하거나, 성장 개시면에 1층 이상의 연삭 입자층을 전착하거나 하여 표리면의 면 거칠기를 조정하는 작업이 필요했지만, 전착 기반의 전착면에 미세한 요철을 형성함으로써, 이러한 번잡한 작업이 불필요가게 되어, 전착 블레이드의 생산성이 향상되는 동시에 품질도 향상된다.

Claims (11)

  1. 연삭 입자가 혼입된 전해액과, 상기 전해액 중에 침지(浸漬)되는 전착 기반(電着基盤)과, 상기 전해액 중에 침지되는 전해 금속과, 마이너스 전극을 상기 전착 기반에 접속하는 동시에 플러스 전극을 상기 전해 금속에 접속하여 통전(通電)하는 통전 수단으로 최소한 구성되는 전착 블레이드(blade) 제조 장치로서,
    상기 전착 기반의 전착층이 형성되는 전착면에는 미세한 요철(凹凸)이 형성되어 있어, 원하는 면 거칠기로 되어 있는 전착 블레이드 제조 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    원하는 면 거칠기는 미세한 요철의 고저차(高低差)가 연삭 입자의 입경(粒徑) 이하로 되도록 한 전착 블레이드 제조 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    미세한 요철의 고저차는 연삭 입자의 입경의 10% 이상 80% 이하인 전착 블레이드 제조 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한항에 있어서,
    연삭 입자의 입경은 10㎛ 이상인 전착 블레이드 제조 장치.
  5. 연삭 입자가 혼입된 전해액과, 상기 전해액 중에 침지되는 전착 기반과, 상기 전해액 중에 침지되는 전해 금속과, 마이너스 전극을 상기 전착 기반에 접속하는 동시에 플러스 전극을 상기 전해 금속에 접속하여 통전하는 통전 수단으로 최소한 구성되는 전착 블레이드 제조 장치를 사용한 전착 블레이드 제조 방법으로서,
    상기 전착 기반의 전착층이 형성되는 전착면에 미세한 요철을 형성하여 원하는 면 거칠기로 하는 조면(粗面) 형성 공정과,
    상기 전착 기반을 상기 전해액 중에 침지하고, 상기 통전 수단에 의한 통전에 의해 상기 전착면에 전착층을 성장시키는 전착층 형성 공정과,
    상기 전착층이 형성된 후, 상기 전착 기반을 상기 전해액으로부터 꺼내 상기 전착 기반의 전부 또는 일부를 제거하여 상기 전착층의 전부 또는 일부를 노출시키는 전착 기반 제거 공정으로 최소한 이루어지는 전착 블레이드의 제조 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 조면 형성 공정에서, 상기 미세한 요철은 전착 기반의 전착층이 형성되는 면에 대하여, 선반에서의 바이트의 회전축 방향에의 절삭 깊이량 및 반경 방향에의 이송 속도를 조정하는 방법, 샌드 블라스트(sand blast)법, 화학적 에칭(etching)법 중 한가지 방법을 이용함으로써 형성되는, 전착 블레이드의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    원하는 면 거칠기는 미세한 요철의 고저차가 연삭 입자의 입경 이하로 되도록 한 전착 블레이드의 제조 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    미세한 요철의 고저차는 연삭 입자의 입경의 10% 이상 80% 이하인 전착 블레이드의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    연삭 입자의 입경은 10㎛ 이상인 전착 블레이드의 제조 방법.
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  11. 삭제
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