KR100838028B1

KR100838028B1 - 연마공구와 이것을 사용하는 연마방법 및 장치

Info

Publication number: KR100838028B1
Application number: KR1020020017003A
Authority: KR
Inventors: 세키야신노스케; 야마모토세츠오; 코마유타카; 아오키마사시; 마츠야나오히로
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2001-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2008-06-12
Also published as: US7736215B2; TW528656B; HK1054815B; DE10211342B4; DE10211342A1; US7713107B2; CN1384534A; HK1054815A1; US20080085662A1; SG131737A1; KR20020077190A; CN1246885C; US20020173244A1

Abstract

본 발명은 지지부재 및 이 지지부재에 고정된 연마수단을 구비하는 연마공구에 관한 것이다. 연마수단은 밀도가 0.20g/㎤이상이고 경도가 30이상인 펠트와 이 펠트에 분산시킨 숫돌입자로 구성되어 있다. 피가공물을 회전시킴과 동시에 상기 연마공구를 회전시키면서, 피가공물의 연마해야 할 면에 상기 연마수단을 프레스하는 연마방법 및 장치가 제공된다.

지지부재, 연마수단, 연마공구, 펠트, 숫돌입자

Description

연마공구와 이것을 사용하는 연마방법 및 장치{POLISHING TOOL AND POLISHING METHOD AND APPARATUS USING SAME}

도 1은 본 발명에 따라 구성된 연마공구의 바람직한 실시형태를 나타낸 사시도.

도 2는 도 1의 연마공구를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 3은 펠트의 일부를 나타낸 사시도.

도 4는 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 다른 실시형태를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 5는 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 6은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 7은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 8은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 9는 본 발명에 따라서 구성된 연삭·연마기의 바람직한 실시형태를 나타 낸 사시도.

도 10은 연삭·연마기에서 연마장치의 일부를 나타낸 단면도.

도 11은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 바람직한 실시형태를 나타낸 사시도.

도 12는 도 11의 연마공구를 도립상태로 나타낸 사시도.

도 13은 연마수단의 괴상체를 형성하는 제 1의 펠트와 제 2의 펠트의 조합 양식의 변형예를 도시하는 도 12와 같은 모양의 사시도.

도 14는 연마수단의 괴상체를 형성하는 제 1의 펠트와 제 2의 펠트의 조합양식의 다른 변형예를 도시하는 도 12와 같은 양식의 사시도.

도 15는 연마수단의 괴상체를 형성하는 제 1의 펠트와 제 2의 펠트의 조합양식의 또 다른 변형예를 도시하는 도 12와 같은 양식의 사시도.

도 16은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시예를 도립상태로 나타낸 도 12와 같은 양식의 사시도.

도 17은 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시예를 도립상태로 나타낸 도 12와 같은 양식의 사시도.

[도면의 주요부분에 대한 부호의 설명]

2 : 연마공구

4 : 지지부재

6 : 연마수단

18a : 조연삭장치

18b : 정밀연삭장치

38a : 연삭공구

38b : 연삭공구

42 : 턴데이블

44 : 척수단

46 : 반입반출영역(연마영역)

48 : 조연삭영역

50 : 정밀연삭영역

66 : 연마장치

116 : 세정수단

118 : 건조수단

210 : 제1 펠트

212 : 제2 펠트

302 : 연마공구

304 : 지지부재

306 : 연마수단

310 : 펠트

312 : 섬유다발

402 : 연마공구

404 : 지지부재

406 : 연마수단

410 : 펠트

본 발명은 연마공구, 특히 가공시 일그러짐(processing distortion)을 갖는 반도체웨이퍼의 이면을 연마하는데 적당한 연마공구와 이런 연마공구를 사용하는 연마방법 및 장치에 관한 것이다.

반도체칩의 제조공정에 있어서는 반도체 웨이퍼의 표면에 격자상으로 배열된 스트리트에 의해서 다수의 사각형영역을 구획하고, 사각형영역의 각각에 반도체회로를 배설한다. 그리고 스트리트의 각각을 따라 반도체 웨이퍼를 분리하는 것에 의해서 사각형영역의 각각을 반도체칩으로 한다. 반도체칩의 소형화 및 경량화를 위해 사각형영역을 개개로 분리하기에 앞서 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하고, 이것에 의해 반도체웨이퍼의 두께를 감소시키는 것이 바람직한 것도 적지 않다. 반도체 웨이퍼의 이면 연삭은 통상 다이아몬드 숫돌입자(diamond abrasive grain)를 레진 본드(resin bonding agent)와 같은 적당한 본드로 고착하여 형성한 연삭수단을 고속회전 시키면서 반도체 웨이퍼의 이면에 압력을 가하는 것에 의해 수행되고 있다. 이러한 연삭양식에 의해 반도체웨이퍼의 이면을 연삭하면, 반도체 웨이퍼의 이면에 소위 가공시 일그러짐이 생성되고, 이것에 의해 항절강도가 상당 저감된다. 반도체웨이퍼의 이면에 생성된 가공시 일그러짐을 제거하고, 이렇게 하여 항절강도의 저 감을 회피하기 위해서 연삭된 반도체 웨이퍼의 이면을 유리숫돌입자(free abrasive grain)를 사용하여 연마(polishing)하고, 연삭된 반도체웨이퍼의 이면을 질산 및 불화수소산을 포함한 에칭액을 사용하여 화학적 에칭하는 것이 제안되고 있다. 더욱이 특개평2000-343440호 공개공보에는 적당한 직물에 숫돌입자를 분산시켜 구성된 연마수단을 사용하여 반도체 웨이퍼의 이면을 연마하는 것이 개시되어 있다.

그리고, 유리숫돌입자를 사용하는 연마에는 유리숫돌입자의 공급 및 회수 등에 번잡한 조작이 필요하고 효율이 낮으며, 대량으로 사용되는 유리숫돌입자를 산업폐기물로서 처리하지 않으면 안된다는 되는 문제가 존재한다. 에칭액을 사용하는 화학적 에칭에도, 대량으로 사용되는 에칭액을 산업폐기물로서 처리하지 않으면 안된다는 문제가 존재한다. 한편, 천에 숫돌입자를 분산시켜 구성된 연마수단에 의해 연마하는 것에 있어서는 산업폐기물로서 처리해야할 물질이 대량으로 생성되는 일이 없다. 그러나 아직 충분히 만족할 수 있는 연마효율 및 연마품질을 달성할 수는 없었다.

본 발명의 목적은 산업폐기물로서 처리해야할 물질을 대량으로 생성시키는 일없이 반도체 웨이퍼의 이면을 고연마효율 및 고연마품질로 연마하여 거기에 존재해 있던 가공시 일그러짐을 제거할 수 있고, 신규하고 또한 개량된 연마공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 연마공구를 사용하는 신규하고 또한 개량된 연마방법 및 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하고, 이어서 반도체 웨이퍼의 이면을 고연마효율 및 고연마품질로 연마하여 연삭에 기인하여 생성된 가공시 일그러짐을 제거하는 것이 가능한 신규하고 또한 개량된 연삭·연마방법 및 연삭·연삭기를 제공하는 것이다.

본 발명자들은 예의검토결과, 밀도가 0.20g/㎤이상으로 경도가 30이상인 펠트(felt)에 숫돌입자를 분산하여 형성한 연마수단을 구비하는 연마공구에 의해서 상기 목적을 달성할 수 있다는 것을 발견했다.

즉, 본 발명의 일국면에 의하면, 상기 목적을 달성하는 연마공구로서 지지부재, 및 그 지지부재에 고정된 연마수단을 구비하고, 그 연마수단은 밀도가 0.20g/㎤이상으로 경도가 30이상인 펠트와 그 펠트에 분산한 숫돌입자로 구성되어있는 것을 특징으로 하는 연마공구가 제공된다.

바람직하게는 그 펠트의 밀도는 0.40g/㎤이상이고, 그 펠트의 경도는 50이상이다. 그 연마 수단은 0.05내지1.00g/㎤, 특히 0.20내지 0.70g/㎤의 숫돌입자를 함유하고있는 것이 바람직하다. 그 연마수단의 연마면은 그 펠트의 코오스면(course surface)과 웨일면(wale surface)의 쌍방을 포함할 수 있다. 그 숫돌입자는 0.01내지 100㎛의 입자지름을 갖는 것이 적합하다. 그 숫돌입자는 실리카, 알루미나, 포스테라이트, 스테아타이트, 물라이트, 입방정질화붕소, 다이아몬드, 질화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화지르코니아, 산화세륨, 산화크롬, 산화주석, 산화티탄 중에 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것이 좋다. 그 지지부재는 원형지지면을 갖고, 그 연마수단은 그 원형지지면에 접합된 원판형상인 것이 적합하다.

본 발명의 다른 국면에 의하면, 상기 다른 목적을 달성하는 연마장치로서, 피가공물을 회전시킴과 동시에 연마수단을 회전시키고, 그 피가공물의 연마해야될 면에 그 연마수단을 프레스하는 연마방법에 있어서, 그 연마수단은 밀도가 0.20g/㎤이고 경도가 30이상인 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성되어있는 것을 특징으로 하는 연마방법이 제공된다.

적합한 실시형태에 있어서는 그 피가공물은 반도체 웨이퍼이고, 그 연마해야될 면은 연삭된 이면이다. 그 피가공물과 그 연마수단은 서로 역방향으로 회전하게하는 것이 적합하다. 그 피가공물의 회전속도는 5 내지 200rpm, 특히 10 내지 30rpm이고, 그 연마수단의 회전속도는 2000 내지 20000rpm, 특히 5000 내지 8000rpm 인 것이 바람직하다. 그 연마수단은 100 내지 300g/㎠, 특히 180 내지 220g/㎠의 프레스력(pressing force)으로 피가공물에 프레스하는 것이 적합하다. 적합한 실시형태에 있어서는, 피가공물은 거의 원판형상의 반도체 웨이퍼이고, 그 연마수단은 원판형상이고, 반도체 웨이퍼의 외경과 그 연마수단의 외경은 거의 동일하고, 반도체 웨이퍼의 중심축선과 그 연마수단의 중심축선은 반도체 웨이퍼의 반경의 1/3 내지 1/2 변위하여 위치하게 되어있다. 그 연마수단은 그 회전중심축선에 대하여 수직으로 동시에 그 반도체웨이퍼의 중심축선과 그 연마수단의 중심축선의 변위방향에 대하여, 수직인 방향으로, 그 피가공물에 대하여 상대적으로 왕복으로 움직이게 된다. 그 연마수단은 반도체 웨이퍼의 직경과 동일 내지 이것보다 다 소 큰 진폭으로 30 내지 60초에 한번 왕복하는 속도로 왕복으로 움직이게 되는 것이 적당하다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면 상기의 또 다른 목적을 달성하는 연삭·연마방법으로서, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭부재에 의해서 연삭하는 공정과, 그 연삭공정 후에 그 반도체 웨이퍼를 회전시킴과 동시에 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성되어 있는 연마수단을 회전시키고, 그 연마수단을 그 반도체 웨이퍼의 이면에 프레스하는 연마공정을 포함하는 연삭·연마방법이 제공된다.

그 연삭공정 후에 그리고 연마공정 전에 그 반도체 웨이퍼의 이면에 세정액을 분사하는 세정공정과, 그 세정공정 후에 그리고 그 연마공정의 전에, 그 반도체 웨이퍼의 이면에 공기를 분사하는 건조공정을 포함하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 상기 다른 목적을 달성하는 연마장치로서, 회전가능하게 장착된, 피가공물을 보호유지하기 위한 척(chuck)수단과, 회전가능하게 장착된 연마공구를 구비하고, 그 연마공구는 밀도가 0.20g/㎤이상이고 경도가 30이상인 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성된 연마수단을 갖고, 그 척수단이 회전하게 됨과 동시에 그 연마공구가 회전하게 되고, 그 척수단에 보호유지되어 있는 피가공물에 그 연마공구의 그 연마수단이 프레스되어 피가공물이 연마되는 것을 특징으로 하는 연마장치가 제공된다.

적합한 실시예에 있어서는 그 척수단 위에는 가공물인 반도체 웨이퍼가 보호유지되고, 그 연마수단은 반도체 웨이퍼의 연삭된 이면을 연마한다. 그 척수단과 그 연마수단은 서로 역방향으로 회전하게 하는 것이 바람직하다. 그 척수단의 회전 속도는 5 내지 200rpm, 특히 10 내지 30rpm이고, 그 연마수단의 회전속도는 2000 내지 20000rpm, 특히 5000 내지 8000rpm 인 것이 바람직하다. 적당하게는 그 연마수단은 100 내지 300g/㎠, 특히 180 내지 220g/㎠의 프레스력으로 피가공물에 프레스하는 것이다. 피가공물이 거의 원판형상의 반도체 웨이퍼인 경우 그 연마수단은 원판 형상이고, 반도체 웨이펴의 외경과 그 연마수단의 외경은 거의 동일하고, 반도체 웨이퍼의 중심축선과 그 연마수단의 중심축선은 반도체 웨이퍼의 반경 1/3 내지1/2 변위하여 위치하게 되는 것이 바람직하다. 바람직하게는 그 연마공구는 그 회전중심축선에 대하여 수직이고 동시에 그 반도체 웨이퍼의 중심축선과 그 연마수단의 중심축선의 변위방향에 대하여 수직인 방향으로 그 척수단에 대하여 상대적으로 왕복으로 움직이게 된다. 그 연마수단은 반도체 웨이퍼의 직경과 동일 내지 이것보다 다소 큰 진폭으로 30 내지 60초에 한번 왕복하는 속도로 왕복으로 움직이게 하는 것이 적합하다.

본 발명의 또 다른 국면에 의하면, 상기 또 다른 목적을 달성하는 연삭·연마장치로서, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하고, 이어서 연마하기 위한 연삭·연마기로하고, 간헐적으로 회전하게 되는 턴테이블과, 그 턴테이블에 회전가능하게 장착된 적어도 한 개의 척수단과, 적어도 1개의 연삭장치와 연마장치를 구비하고, 연삭하여 연마해야할 반도체 웨이퍼는 그 이면을 드러낸 상태에서 척수단상에 보호유지되고, 그 턴테이블이 간헐적으로 회전하게되는 것에 의해 그 척수단이 적어도 1개의 연삭영역과 연마영역에 순차적으로 위치하게 되고,

그 연삭장지는 연삭공정을 포함하고, 그 연삭영역에 위치하게 되어 있는 그 척수단에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼의 이면에 그 연삭공정이 작용하게 되어있어 반도체 웨이퍼의 이면이 연삭되고,

그 연마장치는 회전가능하게 장착된 연마공구를 포함하고, 그 연마공구는 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성된 연마수단을 갖고, 그 연마영역에 위치하게되어 있는 그 척수단이 회전하게 됨과 동시에 그 연마공구가 회전하게 되고, 그 척수단에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼의 이면에 그 연마수단이 내리 눌리게 되어 반도체 웨이퍼의 이면이 연마되는 것을 특징으로 하는 연삭·연마기가 제공된다.

더욱이 그 연마영역에 위치하게 된 그 척수단에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼의 이면에 세정액을 분사하기 위한 세정수단과 그 연마영역에 위치하게 되어있는 그 척수단에 보호유지 되어있는 반도체 웨이퍼의 이면에 공기를 분사하는 건조수단을 구비하는 것이 적당하다.

본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 연마공구에서의 연마수단을 각종 동물의 털을 포함한 천연섬유 및 합성섬유에서 선택된 적어도 2종의 섬유로 구성된 괴상체(massive body)와 이 괴상체중에 분사하게 된 숫돌입자로 구성하면 그 이유는 반드시 명확하지는 않지만 연마 수단이 단일 섬유로 구성된 펠트와 같이 괴상체와 이런 괴상체에 분사하게된 숫돌입자로 구성된 연마공구과 비교하여 연마수단 및/ 또는 피가공물로부터의 방열효율이 한층 효과적으로 실현되고, 연마 품질 및 연마효율이 향상되는 것을 알아냈다.

즉, 본 발명의 또다른 국면에 의하면 상기 목적을 달성하는 연마공구로서, 지지부재 및 그 지지부재에 고정된 연마수단을 구비하고, 그 연마수단은 각종의 동 물의 털을 포함한 천연섬유 및 합성섬유로부터 선택된 적어도 2종의 섬유로 구성된 괴상체와 그 괴상체중에 분산시킨 숫돌입자로 구성된 것을 특징으로 하는 연마공구가 제공된다.

본 명세서에서 사용하는 어구「천연섬유」는, 양모 및 산양모 뿐만 아니라 돼지털, 말털, 소털, 개털, 고양이털, 너구리털 및 여우털 등을 포함한 동물계 천연섬유, 면 및 마 등의 식물계 섬유 및 석면 등의 광물계 섬유를 포함한다. 또한 본 명세서에 있어서 사용하는 어구「괴상체」는 섬유를 압축하여 괴상으로 한 것에 의해 형성되는 펠트 및 섬유다발과 같은 물체를 의미한다.

적합한 실시형태에 있어서는 그 괴상체는 제 1의 섬유로 형성된 제 1의 펠트와 제 2의 섬유로 형성된 제 2의 펠트로 이루어져 있다. 제 1의 섬유는 양모 또는 산양모이고, 그 제 2의 섬유는 산양모 또는 양모로도 좋다. 그 괴상체는 그 제 1의 펠트에 복수개의 보이드(void)를 형성하고, 그 복수개의 보이드 각각에 그 제 2의 펠트를 끼워 구성되어 있고, 그 연마수단의 연마면에 있어서는 그 제 1의 펠트에 그 제 2의 펠트가 분산배열되어 있는 것이 적당하다. 다른 적합한 실시형태에 있어서 그 괴상체는 제 1의 섬유로 형성된 펠트와 제 2의 섬유로 형성된 섬유다발로 구성되어있다. 그 제 1의 섬유는 양모 또는 산양모이고, 그 제 2의 섬유는 양모 및 산양모 이외의 동물털로도 좋다. 그 괴상체는 그 펠트에 복수개의 보이드를 형성하고, 그 복수개의 보이드 각각에 그 섬유다발을 끼워 구성되어 있고, 그 연마수단의 연마면에 있어서는 그 펠트에 그 섬유다발이 분산배열되어 있는 것이 적당하다. 더욱이 다른 적합한 실시 형태에 있어서는, 그 괴상체는 적어도 2종의 섬유를 혼합해 서 형성된 펠트로 구성되어 있다. 그 괴상체는 양모와 산양모를 혼합하여 형성된 펠트로 구성하는 것이 가능하다. 어떠한 실시형태에 있어서도 괴상체는 밀도가 0.20g/㎤이상, 특히 0.40g/㎤이상이고 경도가 30이상, 특히 50이상인 것이 적당하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대하여 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2는, 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 바람직한 실시형태를 도시하고 있다. 전체를 도면번호 2로 나타낸 도시의 연마공구는 지지부재(4)와 연마수단(6)으로 구성되어 있다. 지지부재(4)는 알루미늄과 같은 적당한 금속으로 형성되어 있는 것이 좋고, 원판형상이어서 평탄한 원형지지면 즉 하면을 갖는다. 도 1에 나타낸 바와 같이 지지부재(4)에는 그 상면에서 아래방향으로 연장하는 블라인드나사구멍(7)이 둘레방향으로 간격을 두고 복수개(도시의 경우는 4개)가 형성되어 있다. 연마수단(6)도 원판형상이고, 지지부재(4)의 외경과 연마수단(6)의 외경은 실질상 동일하다. 연마수단(6)은 에폭시수지계 접착제와 같은 적당한 접착제에 의해 지지부재(4)의 하면(즉, 평탄한 원형지지면)에 접합되어 있다.

연마수단(6)은 펠트와 그 펠트에 분산된 다수의 숫돌입자로 구성되어 있는 것이 중요하다. 펠트는 밀도가 0.20g/㎤이상, 특히 0.40g/㎤이상이고, 경도가 30이상, 특히 50이상인 것이 중요하다. 본 명세서에 있어서 사용하는 어구「경도」는 JIS규격 K6253의 5(듀로메타경도시험)에 따라 측정된 경도를 의미한다. 밀도 및 경 도가 지나치게 적게되면 원하는 연마효율 및 연마품질을 달성할 수 없다. 펠트는 양모로 구성된 것에 한정되는 것이 아니고, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 내열나이론, 폴리에스테르, 아크릴, 레이온, 케블라와 같은 적당한 합성섬유, 실리카, 유리와 같은 내염화섬유, 면, 마와 같은 천연섬유로 구성된 펠트를 사용할 수 있다. 그러나 연마 효율 및 연마품질의 점에서 90%이상의 양모를 포함하는 펠트, 특히 100% 양모인 펠트가 적합하다. 펠트에 분산한 숫돌입자양은 0.05 내지 1.00g/㎤이상, 특히 0.20 내지 0.70g/㎤, 인 것이 적당하다.

펠트에 분산된 숫돌입자는 0.01 내지 100㎛의 입자지름을 갖는 것이 적당하다. 숫돌입자는 실리카, 알루미나, 포스테라이트, 스테라이트, 물라이트, 입방정질화붕소, 다이아몬드, 질화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화지르코니아, 산화세륨, 산화크롬, 산화주석, 산화티탄의 어느 것으로나 형성되어도 좋다. 필요에 따라 2종 내지 3종이상의 숫돌입자를 펠트에 분산하는 것도 가능하다. 펠트에 숫돌입자를 적당히 분산하기 위해서는 예를 들면, 적당한 액체중에 숫돌입자를 혼입하고, 이 액체를 펠트에 함침시키거나, 혹은 펠트의 제조공정중에 펠트원료섬유 중에 숫돌입자를 적당히 혼입하는 것이 가능하다. 펠트에 숫돌입자를 적당히 분산시킨 후에 펠트에 적당한 액체접착제, 예를 들면, 페놀수지계접착액 또는 에폭시수지계 접착제를 함침시키고, 이러한 접착제를 통해 펠트에 숫돌입자를 결합하는 것이 가능하다.

도 3에 간략하게 도시한 바와 같이, 펠트 시트는 시트(S)로서 제조되고, 그 연재방향면, 즉 그 표면 및 이면은 코오스면(H)라고 칭하고, 그 두께방향면은 웨일면(V)라고 칭한다. 도 1 및 도 2에 도시하는 연마공구(2)에 있어서는 연마수단(6)을 구성하고 있는 펠트는 시트를 원판형상으로 잘라낸 것으로 형성되어있고, 따라서 연마수단(6)의 연마면 즉 하면(8)은 펠트의 코오스면(H)에 의해 형성되어 있다. 원한다면, 펠트의 웨일면(V)를 연마면으로 사용하는 것이 가능하다 본 발명자들의 경험에 의하면, 팰드의 코오스면(H)를 연마면으로 사용하는 경우에 비해서 펠트의 웨일면(V)을 연마면으로 사용하면, 연마량이 20 내지 30% 증대하는 것이 판명되어 있다. 연마품질을 저하시키는 일없이 연마효율을 증대시키기 위해서는 도 4 내지 도 7에 예시한 바와 같이 연마수단(6)의 연마면 즉 하면을 펠트의 코오스면(H)과 웨일면(V)를 혼재하게 하여 형성하는 것이 가능하다. 도 4에 도시하는 연마공구(2)에 있어서는 연마수단(6)의 하면은 펠트의 코오스면(H)로 형성된 코오스면영역(8H)와 펠트의 웨일면(V)로 형성된 복수개의 웨일면영역(8V)를 포함하고, 웨일면영역(8V)는 소원형상이고 코오스면영역(8H)에 분산배치 되어있다. 도 5에 도시한 연마공구(2)에 있어서는 연마수단(6)의 하면은 중앙원형 코오스면영역(8H)와 이 코오스면영역(8H)를 둘러싸는 외측환상 웨일면영역(8V)로 구성되어 있다. 도 6에 도시하는 연마공구(2)에 있어서는, 연마수단(6)의 하면은 코오스면영역(8H)와 웨일면영역(8V)를 서로 교차하게 동심원상에 배치하여 구성되어 있다. 도 7에 도시하는 연마공구(2)에 있어서는 연마수단(6)의 하면은 복수개의 세그멘트형상의 코오스면영역(8H)와 코오스면(8H) 사이를 반경방향으로 연장하는 복수개의 웨일면영역(8V)과, 그리고 또한 이들의 코오스면 영역(8H) 및 웨일면영역(8V)를 둘러싸는 외측환상 웨일면영역(8V)를 포함하고 있다. 또한 도8에 도시한 바와 같이 연마수단(6)으로 복수개의 슬릿(10)을 커트할 수 있다. 슬릿(10)은 동심상의 배열된 복수개의 원형상 및/또는 등각도 간격으로 배열된 방사형상으로 좋다.

도9는, 반도체 웨이퍼의 이면을 연삭하기 위해 연삭공정을 수행하고, 그리고 또한 이것에 이어서 상술한대로 연마공구(2)가 적용되는 연마공정을 수행하기 위한 연삭·연마기를 도시하고 있다. 도시된 연삭·연마기는 전체를 도면번호 12로 나타낸 하우징을 구비하고 있다. 이 하우징(12)은 가늘고 길게 연재하는 직방체형상의 주부(14)를 갖는다. 주부(14)의 후단부에는 실질상 연직 상향으로 연장하는 직립벽(16)이 배설되어있다. 그리고 이 직립벽(16)에 2개의 연삭장치, 즉 조연삭장치(18a)와 정밀연삭장치(18b)가 배설되어 있다. 더욱 상술하면, 직립벽(16)의 전면에는 2쌍의 안내레일(19a 및 19b)이 고정되어 있다. 안내레일쌍(19a 및 19b)의 각각의 안내 레일은 실질상 연직으로 연장하고 있다. 안내레일쌍(19a 및 19b)에는 각각, 슬라이드블럭(20a 및 20b)가 연직방향으로 슬라이드가능하게 장착되어 있다. 슬라이드블럭(20a 및 20b)의 각각은 2개의 각부(22a 및 22b)를 갖고, 이 각부(22a 및 22b)의 각각이 안내레일쌍(19a 및 19b)의 각각의 레일에 슬라이드가능하게 결합하게 되어 있다. 직립벽(16)의 전면에는 또한 지지부재(24a 및 24b)와 지지부재(26a 및 26b)에 의해 실질적으로 연직으로 연장하는 나사축(28a 및 28b)가 회전가능하게 장착되어 있다. 지지부재(24a 및 24b)에는 펄스모터로 좋은 전동모터(30a 및 30b)도 장착되어 있고, 이 모터(30a 및 30b)의 출력축은 각각 나사축(28a 및 28b)에 연결되어있다. 슬라이드블럭(20a 및 20b)의 각각에는 후방에 돌출하는 연결부(도시하지 않음)가 형성되어 있고, 이 연결부에는 연직방향으로 연장하는 관통 나사구멍이 형성되어 있고, 나사축(28a 및 28b)의 각각은 이 나사구멍에 나사결합되어 있다. 따라서 모터(30a 및 30b)가 정회전하게되면, 슬라이드블럭(20a 및 20b)가 하강하게 되고, 모터(30a 및 30b)가 역회전하게 되면 슬라이드블럭(20a 및 20b)가 상승하게 된다. 슬라이드블럭(20a 및 20b)의 각각에는 전방으로 돌출한 지지부(32a 및 32b)가 형성되어 있고, 이 지지부(32a 및 32b)의 각각에는 케이스(34a 및 34b)가 고정되어 있다. 케이스(34a 및 34b)에는 실질상 연직으로 연장하는 회전축(36a 및 36b)가 회전가능하게 장착되어 있다. 케이스(34a 및 34b) 내에는 전동모터(도시하지 않음)가 배설되어 있고, 이 모터의 출력축은 회전축(34a 및 34b)에 연결되어있다. 회전축(34a 및 34b)의 하단에는 원판형상의 장착부재(36a 및 36b)가 고정되고, 장착부재(36a 및 36b)에는 연삭공구(38a 및 38b)가 장착되어있다. 연삭공구(38a 및 38b)의 하면에는 원호형상인 복수개의 연삭부재가 배설되어 있다. 연삭부재는 다이아몬드 숫돌입자를 레진본드와 같은 적당한 결합제에 의해 결합하는 것으로 형성된 것이 적당하다. 케이스(34a 및 34b) 내에 배설되어 있는 상기 모터가 전류를 통하게 되면 연삭공구(38a 및 38b)가 고속회전하게 된다.

도 9를 참조하여 설명을 계속하면 하우징(12)의 주부(14)에 있어서 후반부 상면에는 턴테이블(42)가 배설되어 있다. 이 턴테이블(42)는 실질적으로 연직으로 연장하는 중심축선을 중심으로서 회전가능하게 장착되어있다. 턴테이블(42)에는 적당한 전동모터(도시하지 않음)가 구동연결되어 있고, 후에 다시 언급하는 바와 같이 턴테이블(42)은 120도마다 간헐적으로 회전하게 된다. 턴테이블(42)에는 둘레방향으로 등각도 간격을 두고 3개의 척수단(44)가 배설되어 있다. 도시된 척수단(44)는 실질적으로 연직으로 연장하는 중심축선을 중심으로 회전가능하게 장착된 다공성원판으로 구성되어 있다. 척수단(44)에는 적당한 전동모터(도시하지 않음)가 구동연결되어 있고, 척수단(44)은 5 내지 100rpm으로 되는 회전속도로 회전하게 된다. 척수단(44)에는 진공원(도시하지 않음)이 선택적으로 연통하게 되고, 뒤에 다시 언급하는 바와 같이 척수단(44) 위에 장치된 반도체 웨이퍼가 척수단(44)에 진공흡착된다. 턴테이블(42)가 120도마다 간헐적으로 회전하는 것에 의해 척수단(44)의 각각은 반입 및 반출영역(46), 조연삭영역(48) 및 정밀연삭영역(50)에 순차적으로 위치하게 된다. 뒤에 설명에서 명확히 이해되는 바와 같이 반입 및반출 영역(46)은 연마영역으로도 기능한다.

하우징(12)의 주부(14)에 있는 전반부 상면에는 카세트반입영역(52), 카세트반출영역(54), 반송기구(56), 반도체 웨이퍼 수입수단(58) 및 세정수단(60)이 배설되어 있다. 하우징(12)의 주부(14)의 중간부 상면에는 반송기구(62 및 64)가 배설되어 있다. 카세트 반입영역(52) 위에는 이면을 연삭·연마해야 할 복수개의 반도체 웨이퍼를 수용한 카세트(C)가 장치된다. 카세트반출영역(54)에는 이면이 연삭·연마된 반도체 웨이퍼(W)를 수용하기 위한 카세트(C)가 장치된다. 반송기구(56)은 카세트 반입영역(52)위에 장치되어 있는 카세트(C)로부터 반도체 웨이퍼(W)를 1장씩 반출하고, 표리(表裏)를 반전시켜 반도체 웨이퍼 반입수단(58)위에 장치한다. 반송기구(62)는 이면을 상방으로 향하게 반도체 웨이퍼 수입수단(58)위에 장치되어 있는 반도체 웨이퍼(W)를 반입·반출영역(46)에 위치하게 되어있는 척수단(44)위에 반입한다.

이면을 상방으로 향하게 드러낸 상태에서 척수단(44) 위에 반입된 반도체 웨이퍼(W)는 턴테이블(42)의 간헐적 회전에 의해서 척수단(44)와 함께 조연삭영역(48)에 위치하게된다. 조연삭영역(48)에 있어서는 반도체 웨이퍼(W)를 보호유지한 척수단(44)가 회전하게 됨과 동시에 연삭공구(38a)가 고속회전하게 된다. 그리고, 연삭공구(38a)가 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 내리 눌려져 점차 하강하게 되고, 이것에 의해 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 연삭된다. 연삭공구(38a)의 중심축선과 척수단(44)의 중심축선과는 소정의 거리만 변위하게 되어있고, 반도체 웨이퍼(W)의 이면 전체에 걸쳐서 충분히 균일하게 연삭공구(38a)가 작용하게 되어있다. 조연삭영역(48)에 있어서 조연삭된 반도체 웨이퍼(W)는 턴테이블(42)의 간헐적 회전에 의해 척수단(44)과 함께 정밀연삭영역(50)에 위치하게 된다. 그리고, 연삭공구(38b)에 의해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 정밀연삭된다. 연삭공구(38b)에 의한 정밀연삭방식은 연삭공구(38a)에 의한 조연삭양식과 동일하다. 정밀연삭영역(50)에 있어서 정밀연삭된 반도체 웨이퍼(W)는 턴테이블(42)의 간헐적 회전에 의해서 척수단(44)와 함께 반입·반출영역(46)에 위치하게 된다. 그리고, 이 반입·반출영역(46)에 있어서는 뒤에 다시 언급하는 바와 같이하여, 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 연마된다.

다음으로 반송기구(64)는 반입·반출영역(46)에 위치하게 되어있는 척수단(44)위에 반도체웨이퍼(W)를 세정수단(60)에 반송한다. 세정수단(60)은 반도체 웨이퍼(W)를 고속회전하게 하면서 물로도 되는 세정액을 분사하고, 반도체 웨이 퍼(W)를 세정하고, 건조한다. 반송기구(56)은 세정하고, 건조된 반도체 웨이퍼(W)를 다시 반전시켜 표면이 상방으로 향한 상태로 되게 하고 카세트 반출영역(54)위에 실려져있는 카세트(C)내에 반입한다. 카세트 반입영역(52)에 실려져있는 카세트(C)내의 반도체 웨이퍼(W)가 모두 반출되면, 이 카세트(C)가 이면을 연삭·연마해야할 반도체 웨이퍼(W)를 수용한 다음의 카세트(C)로 교환된다. 또한 카세트 반출영역(54)에 실려져있는 카세트(C)에 소정수의 반도체 웨이퍼(W)가 수납되어 빈 카세트(C)가 실린다.

그리고, 상술한 대로 도시된 연삭·연마기에 있는 구성 및 작용, 즉 반입·반출영역(46)의 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 연마에 관한 구성 및 작용 이외의 구성 및 작용은 예를 들면 가부시키가이샤 디스코에서 상품명「DFG841」로 판매되고있는 연삭기의 구성 및 작용과 실질상 동일하고, 또한 당업자에게는 주지된 것이다. 그런 이유로 이들의 구성 및 작용의 상세한 설명은 본 명세서에 있어서는 생략한다.

도시의 연삭·연마기에 있어서는 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 연삭하기 위한 조연삭장치(18a) 및 정밀연삭장치(18b)에 더하여 연삭된 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 연마하기 위한 연마 장치(66)이 배설되어있다. 도 9와 함께 도 10을 참조하여 설명하면, 하우징(12)의 주부(14)의 후반부 상면의 양측 가장자리부에는 실질상 연직 상방으로 연장하는 지주(strut)(67 및 68)이 배설되어있다. 그리고 이 지주(67 및 68) 사이에는 실질상 수평으로 연장하는 안내 레일(70)이 고정되어 있고, 안내레일(70)에는 슬라이드 블록(72)가 슬라이드가능하게 장착되어 있다. 도 9와 함께 도 10을 참조하는 것에 의해 명확하게 이해되는 바와 같이 안내 레일(70)은 사각형상의 횡단면형상을 갖고, 슬라이드블럭(72)에는 안내 레일(70)이 끼워져 통하게 되어있는 사각형상의 횡단면형상을 갖는 개구(74)가 형성되어 있다. 지주(67 및 68) 사이에는 또한 실질상 수평으로 연장하는 나사축(76)이 회전가능하게 장착되어있다. 지주(68)에는 전동모터(78)이 장착되어 있고, 이 전동모터(78)의 출력축은 나사(76)에 연결되어 있다. 한편, 슬라이드블럭(72)에는 실질적으로 수평으로 연장하는 관통나사구멍(80)이 형성되어있고, 나사축(76)은 나사구멍(80)에 나사결합하게 되어있다. 따라서 전동모터(78)가 정회전하게 되면, 슬라이드 블록(72)가 화살표(82)로 나타낸 방향으로 움직이게되고, 전동모터(78)이 역회전하게 되면, 슬라이드블럭(72)가 화살표 방향으로 움직이게 된다.

도 9 및 도 10을 참조하여 설명을 계속하면 슬라이드블럭(72)의 전면에는 실질상 연직으로 연장하는 안내레일(86)이 형성되어 있고, 이 안내레일(86)을 따라 슬라이드가능하게 승강블럭(88)이 장착되어 있다. 안내레일(86)의 횡단면형상은 전방으로 향하여 폭이 점차 증대하는 사다리꼴형상, 즉 비둘기꼬리형상이고, 승강블럭(88)에는 대응한 횡단면 형상을 갖는 피안내구(90)이 형성되어있고, 안내레일(86)에 피안내구(90)이 결합하게 되어있다. 도 10에 명확히 도시한 바와 같이 슬라이드블럭(72)의 안내레일(86)에는 실질상 연직으로 연장하는 관통구멍(92)가 형성되어있다. 그리고 이 관통구멍(92)에는 공기압 실린더 기구(94)의 실린더(96)이 고정되어 있다. 승강 블록(88)의 하단부에는 후방으로 돌출하는 돌출부(98)이 형성되어있고, 이 돌출부(98)에는 개구(100)이 형성되어 있다. 공기압 실린더 기구(94)의 피스톤(102)는 슬라이드블럭(72)에서 아래방향으로 연출하고, 승강블럭(88)의 둘출부(98)에 형성되어있는 개구(100)을 통하여 아래방향으로 연장하고 있다. 피스톤(102) 하단에는 개구(100) 보다도 큰 플랜지(104)가 고정되어있다. 승강블럭(88)내에는 전동모터(106)이 고정되어있고, 이 전동모터(106)의 출력축에는 실질상 연직으로 연장하는 회전축(108)이 연결되어 있다. 승강블럭(88)에서 하방으로 연출하게 되어 있는 회전축(108)의 하단에는 장착부재(110)이 고정되어 있다. 그리고, 이 장착부재(110)의 하면에 도 1 및 도 2에 도시하는 연마공구(2)가 고정되어 있다. 좀더 상술하면, 장착부재(110)은 연마공구(2)의 지지부재(4)의 외경과 실질상 동일의 외경을 갖는 원판형상이고, 들레방향으로 간격을 두고 복수개(도시의 경우는 4개)의 관통구명이 형성되어있다. 장착부재(110)에 형성되어있는 관통공을 통하여, 연마공구(2)의 지지부재(4)에 형성되어있는 블라인드나사구멍(7)에 고정나사(114)를 나사결합하는 것에 의해 장착부재(110)의 하면에 연마공구(2)가 고정되어 있다. 도시의 실시형태에 있어서는 또한 하우징(12)의 주부(14)에는 반입·반출영역(46)에 위치하는 척수단(44) 위에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)를 향해서 순수로 되는 세정액을 분사하는 세정수단(116)과, 반입·반출영역(46)에 위치하는 척수단(44) 위에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)를 향해서 공기, 바람직하게는 가열공기를 분사하는 건조수단(118)이 배설되어있다.

연마장치(66)의 작용을 요약하여 설명하면, 턴테이블(42)가 간헐적으로 회전하게 될 때, 그리고, 반입·반출영역(46)에 위하게 되어있는 척수단(44) 위에 반도체 웨이퍼(W)가 반입될 때 및 척수단(44)로부터 반도체 웨이퍼(W)가 반출될 때에는 공기압 실린더기구(94)의 피스톤(102)가 도 10에 2점쇄선으로 나타낸 위치까지 수 축하게 되고, 피스톤(102)의 선단에 배설된 플랜지(104)가 승강블럭(88)의 돌출부(98)에 작용하는 것에 의해 승강 블록(88)이 도 10에 2점쇄선으로 나타낸 상승위치까지 상승하게 된다. 승강블럭(88)이 상승위치에 위치하게 되면, 연마장치(66)의 연마공구(2)는 반입·반출영역(46)에 위치하는 척수단(44) 및 그 위에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)로부터 상방으로 떨어지게 된다. 턴테이블(42)가 간헐적으로 회전하게되어 이면이 조연삭영역(48)에 있어서 조연삭된 정밀연삭영역(50)에 있어서 정밀연삭된 반도체 웨이퍼(W)를 보호유지한 척수단(44)가 반입·반출영역(46)에 위치하게되면 세정수단(116)이 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 세정액을 분사하고, 반도체 웨이퍼(W)의 이면으로부터 연삭층을 배출하게 한다. 이어서 건조수단(118)이 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 공기를 분사하여 건조하게 한다.

그 후에 공기압 실린더 기구(94)의 피스톤(102)가 도 10에 실선으로 나타낸 위치까지 신장하게 된다. 이렇게 하면, 피스톤(102)이 선단에 배설되어있는 플랜지(104)가 승강블럭(88)의 돌출부(98)로부터 하면으로 떨어지게 되고, 승강블럭(88) 및 이것에 장착되어 있는 전동모터(106), 회전축(108), 장착부재(110) 및 연마공구(2)의 자체무게에 의해 연마공구(2)의 연마수단(6)이 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 내리 눌리게 된다. 원한다면, 승강블럭(88) 및 이것에 장착된 각종의 구성요소의 자체무게에 더하여 또는 이에 대신하여, 예를 들면 압축스프링과 같은 적당한 탄성편의수단(elastic urging means)에 의해서 연마수단(6)을 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 프레스하는 것도 가능하다. 연마공구(2)의 연마수단(6)을 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 프레스하게 되면 동시에 혹은 그 전 또는 후에 척수단(44)가 회전가능하게 됨과 동시에 모터(106)에 전류가 통하게 되어 연마공구(2)가 회전하게 된다. 그리고 또한 모터(78)가 정회전과 역회전을 반복하고, 슬라이드블럭(72)가 화살표(82 및 84)로 나타낸 방향으로 왕복으로 움직이게 되고, 따라서 연마공구(2)가 화살표(82 및 84)로 나타낸 방향으로 왕복으로 움직이게 된다. 이렇게 해서 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 연마된다.

본 발명자들의 경험에 의하면 상술한대로 하여 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 연마공구(2)에 의해 연마할 때에는, 척수단(44)을 비교적 저속으로, 바람직하게는 5 내지 200rpm, 특히 10 내지 30rpm의 회전속도로 회전하고, 연마공구(2)는 비교적 고속으로, 바람직하게는 2000 내지 20000rpm, 특히 5000 내지 8000rpm의 회전속도로 회전하는 것이 적당하다. 척수단(44)의 회전방향과 연마공구(2)의 회전방향은 동일하여도 좋지만, 상호 역방향으로 있는 것이 바람직하다. 연마공구(2)의 화살표(82 및 84)로 나타낸 방향에 있는 왕복으로 움직이는데 있어서는 , 반도체 웨이퍼(W)의 직경과 동일 내지 이것보다 약간 큰 진폭으로 30 내지 90초간에 연마공구(2)를 한번 왕복하게 하는 것이 가능하다. 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 대한 연마공구(2)의 프레스력은 100 내지 300g/㎠, 특히180 내지 220g/㎠인 것이 적합하다. 도 10에 도시한 바와 같이 연마공구(2)의 연마수단(6)의 직경은 반도체 웨이퍼(W)의 직경과 거의 동일하여도 좋다. 반도체 웨이퍼(W)의 이면의 전체에 걸쳐 연마수단(6)의 전체가 충분히 균일하게 작용하도록 이루기 이해서 척수단(44) 위에 보호유지되어 있는 반도체 웨이퍼(W)의 중심축선과 연마수단(6)의 중심축선은 실질상 수평한 방향(즉, 척수단(44)의 회전중심축면 및 연마공구(2)의 회전중심축 면에 대해서 수직인 방향)으로 또한 연마공구(2)의 화살표(82 및 84)로 나타낸 왕복운동 방향에 대해서 수직인 방향으로 연마수단(6)의 반경의 1/3 내지 1/2정도 서로 변위하게 되어있는 것에 적합하다.

반도체 웨이퍼(W)의 이면을 조연삭장치(18a)에서 조연삭하고, 정밀연삭장치(18b)에서 정밀연삭하면, 당업자에게는 주지하는 바와 같이, 반도체 웨이퍼(W)의 이면에는 소위 "소 마크(Saw Mark)"가 생성되고, 그리고 또한 이면으로부터 0.2㎛정도의 깊이에 걸쳐 소위 가공 일그러짐(이 가공 일그러짐은 투과전자 현미경에 의해 관찰하는 것에 의해 명확히 파악할 수 있다)가 생성된다. 그래서 연삭 후에 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 본 발명에 따라 구성된 연마 공구(2)에 의해 연마하는 것에 의해 1.0㎛ 정도의 깊이에 걸쳐 표층을 제거하면 반도체 웨이퍼(W)의 이면을 거울면으로 하게 하는 것이 가능하고, 그리고 또한 가공 일그러짐을 실질상 소실하는 것이 가능하다.

도 11 및 도 12는 본 발명에 따라서 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 전체를 번호 202로 나타낸 연마공구는 지지부재(204)와 연마수단(206)을 구비하고 있다. 지지부재(204)는 알루미늄과 같은 적당한 금속으로 형성되어있는 것이 적합하고, 원판형상이고, 평탄한 원형지지면 즉 하면을 갖는다. 도 11에 도시한 바와 같이 지지부재(204)에는 그 상면에서 하방으로 연장하는 블라인드나사구멍(208)이 들레방향으로 간격을 두고 복수개(도시의 경우는 4개) 형성되어있다. 연마수단(206)도 원판형상이고, 지지부재(204)의 외경과 연마수단(206)의 외경은 실질상 동일하다. 연마수단(206)은 에폭시수지계접착제와 같은 적당한 접착제에 의해 지지부재(204)의 하면 즉, 평탄한 원형지지면에 접합되어 있다.

연마수단(206)은 천연섬유 및 합성섬유에서 선택된 적어도 2종의 섬유로 구성된 괴상체와 이 괴상체 내에 분산된 숫돌입자로 구성되어 있는 것이 중요하다. 천연섬유로는 양모, 산양모, 돼지털, 말털, 소털, 개털, 고양이털, 너구리털 및 여우털 등의 동물계 섬유와 함께 면 및 마 등의 식물계 섬유와 석면과 같은 광물계섬유를 예로 드는 것이 가능하다. 합성섬유로서는 나이론 섬유, 폴리에틸렌섬유, 폴리프로필렌섬유, 폴리에스테르섬유, 아크릴섬유, 레이온섬유, 케블라섬유 및 유리섬유 등을 예로 드는 것이 가능하다. 섬유를 압축하여 괴상으로 하는 것에 의해 형성된 괴상체는 펠트 또는 섬유다발로 되고, 0.20g/㎤ 특히 0.40g/㎤ 이상의 밀도를 갖고, 그리고 또한 30이상 특히 50이상의 경도를 갖는 것이 적당하다. 밀도 및 경도가 과소하게 되면 연마효율 및 연마품질이 저하하는 경향이 있다.

괴상체중에 분산된 숫돌입자량은 0.05 내지 1.00g/㎤ 특히 0.20 내지 0.70g/㎤인 것이 적합하다. 괴상체 중에 분산된 숫돌입자 자체는 도 1 및 도 2에 도시한 연마수단(6)에 있는 숫돌입자와 실질상 동일하여도 좋다. 괴상체중에 숫돌입자를 적당히 분산하기 위해서는 예를 들면, 적당한 액체중에 숫돌입자를 혼입하여, 이 액체를 괴상체에 함침시키거나, 또는 괴상체의 제조공정중에 괴상체 원료섬유중에 숫돌입자를 적당히 혼입할 수 있다. 괴상체 중에 숫돌입자를 적당히 분산시킨 후에 괴상체에 적당한 액상 접착제 예를 들면, 펠트수지계접착액 또는 에폭시수지계접착제를 함침시키고, 이 접착제에 의해 괴상체에 숫돌입자를 결합하는 것이 가능하다.

도 12를 참조하는 것에 의해 명확히 이해되는 바와 같이 도 11 및 도 12에 도시하는 실시형태에 있어서는 연마수단(206)의 괴상체는 제 1의 펠트(210)과 복수개의 제 2 펠트(212)로 구성되어있다. 제 1의 펠트(210)은 제 1의 섬유로 형성되고, 제 2의 펠트(212)는 제 1의 섬유와는 다른 제 2의 섬유로 형성되어 있다. 제 1의 펠트(210)은 전체로서 원판형상이고, 두께방향으로 관통하는 복수개의 보이드(214)가 적당한 간격을 두고 형성되어 있다. 보이드(214) 각각의 단면형상체는 비교적 작은 지름의 원으로 된다. 복수개의 제 2 펠트(212)는 비교적 작은 지름의 원주형상이고, 제 1의 펠트(210)에 형성되어 있는 보이드(214)의 각각에 끼워지게 되어있다. 따라서 연마수단(206)의 연마면 즉 하면에 있어서는 제 1의 펠트(210)중에 제 2의 펠트(212)가 분산배열되어 있다. 보이드(214)의 각각에 제 2의 펠트(212)를 가압하는 것에 의해 제 1의 펠트(210)의 보이드(214)에 제 2의 펠트(212)를 고착하는 것이 가능하다. 이에 대신하여 적당한 접착제에 의해 제 2의 펠트(212)를 제 1의 펠트(210)의 보이드(214)에 고착하는 것도 가능하다. 제 1의 펠트(210)를 양모로 형성하고, 제 2의 펠트(212)를 산양모로 형성하거나, 또는 제 1의 펠트(210)을 산양모로 형성하고, 제 2의 펠트(212)를 양모로 형성하는 것이 가능하다.

도 13 내지 도 15는 괴상체를 구성하는 제 1의 펠트(210)과 제 2의 펠트(212)의 조합양식의 변형예를 도시하고 있다. 도 13에 도시하는 연마공구(202)의 연마수단(206)에 있어서는 제 1의 펠트(210)는 원판형상이고, 제 2의 펠트(212)는 제 1의 펠트(210)를 둘러싸는 원환형상이다. 도 14에 도시하는 연마공구(202)의 연마수단(206)에 있어서는 제 1의 펠트(210)과 제 2의 펠트(212)가 서로 교차하게 동심원상에 배열되어 있고, 제 1의 펠트(210)은 중심원주 형상부와 중간원환형상부의 2개 부분을 갖고, 제 2의 펠트(212)는 중간원환형상부와 외측원환형상부를 갖는다. 도 15에 도시하는 연마공구(202)의 연마수단(206)에 있어서는 제 1의 펠트(210)은 6개의 세그멘트형상부를 갖고, 제 2 펠트(212)는 방사상으로 연장하는 6개의 직선형상부와 외측형상부를 갖는다.

도 16은 본 발명에 따라 구성된 연마공구의 다른 실시형태를 도시하고 있다. 도 16에 도시하는 연마공구(302)와 지지부재(304)와 연마수단(306)으로 구성되어 있다. 지지부재(304)는 도 11 및 도 12에 도시하는 연마공구(202)에 있는 지지부재(202)와 동일하여도 된다. 괴상체와 이 괴상체중에 분산되어 있는 숫돌입자로 구성되어있는 연마수단(306)은 원판형상이고, 지지부재(304)의 평탄한 원형지지하면 즉 하면에 적당한 접착제를 통해 접합되어 있다. 연마수단(306)의 괴상체는 제 1의 섬유로 형성된 펠트(310)과 제 1의 섬유와는 다른 제 2의 섬유로 형성된 복수개의 섬유다발(312)로 형성되어있다. 펠트(310)을 형성하는 제 1의 섬유는 양모 또는 산양모로 된다. 섬유다발(312)를 구성하는 제 2의 섬유는 양모 및 산양모 이외의 동물털 예를 들면, 돼지털, 말털, 소털, 개털, 고양이털, 너구리털 또는 여우털로 된다. 섬유다발(312)는 다수의 섬유를 다발(뭉치)로 소위 압축력으로 압축하는 것에 의해 형성하는 것이 가능하다. 도 16에 도시하는 실시형태에 있어서는 펠트(310)은 전체로 원판형상이고 두께 방향으로 관통하는 복수개의 보이드(314)가 적당한 간격을 두고 형성되어 있다. 보이드(314)의 각각의 횡단면형상은 비교적 작은 지름의 원형이다. 복수개의 섬유다발(312)의 각각은 비교적 작은 지름의 원주형상이고, 펠트(310)에 형성되어 있는 보이드(314)내에 끼워져 있다. 따라서 연마수단(306)의 하면에 있어서는 펠트(310)중에 섬유다발(312)이 분산배열되어 있다. 섬유다발(312)의 각각은 보이드(314)의 각각 안에 압입하는 것에 의해 혹은 적당한 접착제를 통해서 펠트(310)의 보이드(314)내에 고착되어 있다.

도 17은 본 발명에 따라 구성된 연마공구의 또 다른 실시형태를 도시하고 있다. 도 17에 도시하는 연마공구(402)도 지지부재(404)와 연마수단(406)으로 구성되어 있다. 지지부재(404)는 도 11 및 도 12에 도시하는 연마공구(202)에 있는 지지부재(204)와 동일한 것이어도 된다. 괴상체와 이 괴상체 중에 분산되어있는 숫돌입자로 구성되어있는 연마수단(406)은 원판형상이고, 지지부재(404)의 평탄한 원형지지 하면 즉 하면에 적당한 접착제를 통해 결합되어 있다. 연마수단(406)의 괴상체는 단일의 펠트(410)로 형성되어있는데 펠트(410) 자체는 적어도 2종의 섬유를 혼합하여 형성되어 있다. 예를 들면, 양모와 산양모를 적당한 비율로 혼합하여 펠트(410)를 형성하는 것이 가능하다.

이상은 첨부한 도면을 참조해서 본 발명의 바람직한 구체적인 예에 대하여 상세하게 설명하였는데, 본 발명은 이러한 구체적인 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일없이 여러 가지 변형 내지 수정이 가능하다는 것이 이해되어야 할 것이다.

본 발명의 연마공구와 연마방법 및 연마장치에 의하면, 산업폐기물로서 처리 해야될 물질을 대량으로 생성시키지 않고, 반도체웨이퍼의 이면을 높은 연마효율 및 높은 연마품질로 연마하고, 거기에 존재하고 있던 가공 일그러짐을 제거할 수 있다.

또, 본 발명의 연삭·연마기와 연삭·연마방법에 의하면, 반도체웨이퍼의 이면을 절삭하고, 이어서 반도체웨이퍼의 이면을 높은 연마효율 및 높은 연마품질로 연마하여 연삭에 기인하여 생성된 가공 뒤틀림을 제거할 수 있다.

Claims

지지부재(4) 및 상기 지지부재(4)에 고정된 연마수단(6)을 구비하고, 상기 연마수단(6)은 밀도가 0.20g/㎤ 이상이고 경도가 30이상인 펠트와 상기 펠트 중에 분산시킨 숫돌입자로 구성되어 있으며, 상기 연마수단(6)의 연마면(8)은 상기 펠트의 코오스면(H)과 웨일면(V) 쌍방을 포함하고 있고, 여기서 경도는 JIS규격 K6253의 5(듀로메타경도시험)에 따라 측정된 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 펠트의 밀도는 0.40g/㎤인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 펠트의 경도는 50이상인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 0.05 내지 1.00g/㎤ 의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 4항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 0.20 내지 0.70g/㎤의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 펠트는 중량비율로 90%이상의 양모를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 숫돌입자는 0.01 내지 100㎛의 입자지름을 갖는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 숫돌입자는 실리카, 알루미나, 포스테라이트, 스테아타이트, 물라이트, 입방정질화붕소, 다이아몬드. 질화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화지르코니아, 산화세륨, 산화크롬, 산화주석, 산화티탄 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 1항에 있어서,

상기 지지부재(4)는 원형지지면을 갖고, 상기 연마수단(6)은 상기 원형지지면에 접합된 원판형상인 것을 특징으로 하는 연마공구.
피가공물을 회전시킴과 동시에 연마수단(6)을 회전시키고, 상기 피가공물의 연마해야할 면에 상기 연마수단(6)을 프레스하는 연마방법에 있어서,

상기 연마수단(6)은 밀도가 0.20g/㎤이고 경도가 30이상인 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성되어 있으며, 상기 연마수단(6)의 연마면은 상기 펠트의 코오스면(H)과 웨일면(V) 쌍방을 포함하고 있고, 여기서 경도는 JIS규격 K6253의 5(듀로메타경도시험)에 따라 측정된 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 피가공물은 반도체 웨이퍼(W)이고, 상기 연마해야할 면은 연삭된 이면인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 펠트의 밀도는 0.40g/㎤인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 펠트의 경도는 50이상인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 0.05 내지 1.00g/㎤의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 15항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 0.20 내지 0.70g/㎤의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 펠트는 중량비율로 90%이상의 양모를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 연마방법.
삭제
제 11항에 있어서,

상기 숫돌입자는 0.01 내지 100㎛의 입자지름을 갖는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 숫돌입자는 실리카, 알루미나, 포스테라이트, 스테아타이트, 물라이트, 입방정질화붕소, 다이아몬드, 질화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화지르코니아, 산화세륨, 산화크롬, 산화주석, 산화티탄 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 피가공물과 상기 연마수단(6)은 상호 역방향으로 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 21항에 있어서,

상기 피가공물의 회전속도는 5 내지 200rpm이고, 상기 연마수단(6)의 회전속도는 2000 내지 20000rpm인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 22항에 있어서,

상기 피가공물의 회전속도는 10내지 30rpm이고, 상기 연마수단(6)의 회전속도는 5000 내지 8000rpm인 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서, 상기 연마수단(6)은 100 내지 300g/㎠의 프레스력으로 피가공물에 프레스되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 24항에 있어서, 상기 연마수단(6)은 180 내지 220g/㎠의 프레스력으로 피가공물에 프레스되는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 11항에 있어서,

상기 피가공물은 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)이고, 상기 연마수단(6)은 원판형상이며, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 외경과 상기 연마수단(6)의 외경은 동일하고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심축선과 상기 연마수단(6)의 중심축선은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경의 1/3 내지 1/2 변위하여 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 21항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 상기 회전중심축선에 대하여 수직이고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심축선과 상기 연마수단(6)의 중심축선의 변위방향에 대하여 수직인 방향으로, 상기 피가공물에 대하여 상대적으로 왕복으로 움직이게 되어있는 것을 특징으로 하는 연마방법.
제 27항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경과 동일 및 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 진폭으로 30 내지 60초에 한번 왕복하는 속도로 움직이는 것을 특징으로 하는 연마방법.
반도체 웨이퍼(W)의 이면을 연삭부재에 의해 연삭하는 연삭공정과,

상기 연삭공정 후에 상기 반도체 웨이퍼(W)를 회전하게 함과 동시에 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성되어 있는 연마수단(6)을 회전시키고, 상기 연마수단(6)을 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 프레스하는 연마공정을 포함하는 연삭·연마방법.
제 29항에 있어서,

상기 연삭공정 후에 또한 상기 연삭공정 전에, 상기 반도체웨이퍼(W)의 이면에 세정액을 분사하는 세정공정과,

상기 세정공증의 후에 또한 상기 연마공정의 전에, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 공기를 분사하는 건조공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 연삭·연마방법.
회전가능하게 장착된, 피가공물을 보호유지하기 위한 척수단(44)과, 회전가능하게 장착된 연마공구(2)을 구비하고,

상기 연마공구(2)은 밀도가 0.20g/㎤이상이고 경도가 30이상인 펠트에 숫돌입자를 분산시켜 구성된 연마수단(6)을 갖고,

상기 척수단(44)이 회전하게 됨과 동시에 상기 연마공구(2)가 회전하게 되고, 상기 척수단(44)에 보호유지되어있는 피가공물에 상기 연마공구(2)의 상기 연마수단(6)이 프레스되어 피가공물이 연마되며, 여기서 경도는 JIS규격 K6253의 5(듀로메타경도시험)에 따라 측정된 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 31항에 있어서,

상기 척수단(44) 상에는 상기 피가공물인 반도체 웨이퍼(W)가 보호유지되고, 상기 연마수단(6)은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 연삭된 이면을 연마하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 31항에 있어서,

상기 척수단(44)과 상기 연마수단(6)과는 상호 역방향으로 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 33항에 있어서,

상기 척수단(44)의 회전속도는 5 내지 200rpm이고, 상기 연마공구(2)의 회전속도는 2000 내지 20000rpm인 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 34항에 있어서,

상기 척수단의 회전속도는 10내지 30rpm이고, 상기 연마공구의 회전속도는 5000 내지 8000rpm인 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 31항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 100 내지 300g/㎠의 프레스력으로 상기 피가공물에 프레스하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 36항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 180 내지 220g/㎠의 프레스력으로 상기 피가공물에 프레스하는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 31항에 있어서,

상기 피가공물은 원판형상의 반도체 웨이퍼(W)이고, 상기 연마수단(6)은 원판형상이고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 외경과 상기 연마수단(6)의 외경은 동일하고, 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심축선과 상기 연마수단(6)의 중심축선은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 반경의 1/3 내지 1/2 변위하여 위치하게 되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 38항에 있어서,

상기 연마공구(2)는 상기 회전중심축선에 대하여 수직이고, 동시에 상기 반도체 웨이퍼(W)의 중심축선과 상기 연마수단(6)의 중심축선의 변위방향에 대하여 수직인 방향으로, 상기 척수단(44)에 대하여 상대적으로 왕복으로 움직이게 되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
제 39항에 있어서,

상기 연마수단(6)은 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경과 동일 및 상기 반도체 웨이퍼(W)의 직경보다 큰 진폭으로 30 내지 60초에 한번 왕복하는 속도로 왕복으로 움직이게 되는 것을 특징으로 하는 연마장치.
반도체 웨이퍼(W)의 이면을 연삭하고, 이어서 연마하기 위한 연삭·연마기에 있어서,

간헐적으로 회전시키게되는 턴테이블(42)과, 상기 턴테이블(42)에 회전가능하게 장착된 적어도 1개의 척수단(44)과, 상기 적어도 1개의 연삭장치(18a, 18b)와, 연마장치(66)를 구비하고,

연삭하고 연마해야할 상기 반도체 웨이퍼(W)는 이면을 드러낸 상태로 상기 척수단(44) 위에 보호유지되고,

상기 턴테이블(42)이 간헐적으로 회전하게 되는 것에 의해, 상기 척수단(44)이 적어도 1개의 연삭영역(48, 50)과 연마영역(46)에 순차로 위치하게 되고,

상기 연삭장치(18a, 18b)는 연마공구(2)를 포함하고, 상기 연삭영역(48, 50)에 위치하게 되어 있는 상기 척수단(44)에 보호유지되어 있는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 상기 연삭공구(2)가 작용하게 되어 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 연삭되고,

상기 연마장치(66)는 회전가능하게 장착된 연마공구(2)를 포함하고, 상기 연마공구(2)는 펠트에 숫돌입자를 분산하여 구성된 연마수단(6)을 갖고, 상기 연마영역(46)에 위치하게 되어 있는 상기 척수단(44)이 회전하게 됨과 동시에 상기 연마공구(2)가 회전하게 되고, 상기 척수단(44)에 보호유지되어있는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 상기 연마수단(6)이 프레스되어 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면이 연마되는 것을 특징으로 하는 연삭·연마기.
제 41항에 있어서,

상기 연마영역(46)에 위치하게 된 상기 척수단(44)에 보호유지 되어있는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 세정액을 분사하기 위한 세정수단(116)과, 상기 연마영역(46)에 위치하게 된 상기 척수단(44)에 보호유지 되어있는 상기 반도체 웨이퍼(W)의 이면에 공기를 분사하는 건조수단(118)을 구비하는 것을 특징으로 하는 연삭·연마기.
지지부재(304) 및 상기 지지부재(304)에 고정된 연마수단(306)을 구비하고, 상기 연마수단(306)은 각종의 동물털을 포함하는 천연섬유 및 합성섬유 중에서 선택된 적어도 2종의 섬유로 형성된 괴상체와 상기 괴상체 중에 분산되어있는 숫돌입자로 구성되어 있으며, 상기 괴상체는 복수개의 보이드가 형성된 본체와, 상기 보이드에 삽입되어 있는 삽입체로 구성되어 있고, 상기 연마수단(306)의 연마면에서는 상기 삽입체가 상기 본체에 분산되어 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43항에 있어서,

상기 본체는 제1의 섬유로 형성된 제1의 펠트(210)이고, 상기 삽입체는 제2의 섬유로 형성된 제2의 펠트(212)인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 44항에 있어서,

상기 제1의 섬유는 양모 또는 산양모이고, 상기 제2의 섬유는 산양모 또는 양모인 것을 특징으로 하는 연마공구.
삭제
제 43항에 있어서,

상기 본체는 제1의 섬유로 형성된 제1의 펠트(310)이고, 상기 삽입체는 제2의 섬유로 형성된 섬유다발(312)인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 47항에 있어서,

상기 제 1의 섬유는 양모 또는 산양모이고, 상기 제 2의 섬유는 양모 또는 산양모 이외의 동물털인 것을 특징으로 하는 연마공구.
삭제
제 43항에 있어서,

상기 괴상체는 적어도 2종의 섬유를 혼합하여 형성된 펠트(410)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 50항에 있어서,

상기 괴상체는 양모와 산양모를 혼합하여 형성된 펠트(410)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43항에 있어서,

상기 괴상체는 밀도가 0.20g/㎤이상이고, 경도가 30이상이며, 여기서 경도는 JIS규격 K6253의 5(듀로메타경도시험)에 따라 측정된 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 52항에 있어서,

상기 괴상체의 밀도는 0.40g/㎤이상인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 52항에 있어서,

상기 괴상체의 경도는 50이상인 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43에 있어서,

상기 연마수단은 0.05 내지 1.00g/㎤의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 55항에 있어서,

상기 연마수단은 0.20 내지 0.70g/㎤의 숫돌입자를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43항에 있어서,

상기 숫돌입자는 0.01 내지 100㎛의 입자지름을 갖는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43항에 있어서,

상기 숫돌입자는 실리카, 알루미나, 포스테라이트, 스테아타이트, 물라이트, 입방정질화붕소, 다이아몬드. 질화규소, 탄화규소, 탄화붕소, 탄산바륨, 탄산칼슘, 산화철, 산화마그네슘, 산화지르코니아, 산화세륨, 산화크롬, 산화주석, 산화티탄 중 1종 또는 2종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 연마공구.
제 43항에 있어서,

상기 지지부재(404)는 원형지지면을 갖고, 상기 연마수단(406)은 상기 원형지지면에 접합된 원판형상인 것을 특징으로 하는 연마공구.