KR101563925B1 - 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에지 그라인딩 장치의 수명을 향상시키는 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치에 관한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 슬러리는, 연삭 후에 원하는 웨이퍼의 에지 형상을 따르도록 연삭면이 형성되고, 연삭 대상인 웨이퍼 보다 높은 경도를 가지는 그릿 (grit) 및 상기 그릿이 일부 삽입되어 상기 그릿을 고정시키되 상기 웨이퍼보다는 경도가 낮은 재질로 이루어지는 지지체를 포함하는 가공 휠 및 연삭 시에 연삭 대상인 웨이퍼와 상기 가공 휠 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 주입부를 포함하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 장치에 사용되는 슬러리이다. 이러한 슬러리는, 상기 웨이퍼보다 경도가 낮고, 상기 지지체보다 경도가 높은 재질로 이루어지고, 상기 그릿의 평균 크기보다 작은 크기를 가지는 드레싱 입자가 함유된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치에 따르면, 가공 휠의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 기존에는 일정 시간 사용 후에 지석을 이용하여 지지체를 깎아내었으나, 에지 그라인딩 공정과 동시에 지지체를 일정하게 깎아낼 수 있어, 별도의 공정이 필요치 않아, 생산 인력 및 시간을 절약할 수 있으므로, 생산비를 저감시킬 수 있다. 또한, 가공 휠의 연삭 성능이 일정하게 유지될 수 있어, 균일한 품위의 웨이퍼의 에지면을 얻을 수 있다.

Description

슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치{SLURRY AND EDGE GRINDING APPRATUS USING THE SAME}

본 발명은 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 에지 그라인딩 장치의 수명을 향상시키는 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치에 관한 것이다.

사파이어는 알루미나 (Al₂O₃) 단결정 물질에 대한 일반 용어로서, 경도가 매우 높고 화학적 안정성이 우수하여, 적외선 및 마이크로파 시스템에 대한 윈도우, 자외선 내지 근적외선에 대한 광 투과 윈도우, 발광 다이오드 (LED), 루비 레이저, 레이저 다이오드, 마이크로일렉트론 집적회로 어플리케이션 및 초전도 화합물과 질화갈륨의 성장에 대한 지지 물질 등과 같은 용도로 사용된다.

특히, 최근 들어서는 광원으로서 발광 다이오드의 보급이 폭발적으로 확대되면서, LED 칩의 기판 (substrate) 이 되는 사파이어 웨이퍼의 수요도 급증하고 있다.

사파이어 웨이퍼는, 잉곳을 절단하여 원형 판상의 웨이퍼 형태를 갖추는 슬라이싱 (slicing) 공정, 에지의 모서리를 제거하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 공정, 일정 두께로 연마하는 래핑 (lapping) 공정, 원하는 표면 거칠기를 얻는 경면 연마를 행하는 폴리싱 공정을 순차적으로 거침으로써, 생산된다.

한편, 슬라이싱 공정에서 표면이 거칠은 다이아몬드로 사파이어 웨이퍼를 절단하기 때문에, 웨이퍼의 에지면은 파단면 형상을 가지게 된다. 사파이어 웨이퍼는 유리와 같은 취성 재료로 이루어지기 때문에, 에지 부분에 형성된 파단면은 외부의 충격에 약하여, 폴리싱 중에 깨짐으로써 미세한 칩 (chip) 을 발생시킬 수 있다. 이러한 경우 칩이 폴리싱을 방해하여 품질 좋은 경면 가공을 행할 수 없게 된다.

이에 따라, 폴리싱 작업 전에 웨이퍼의 에지면을 고운 입도의 아이아몬드 그릿 (grit) 이 박혀 있는 가공 휠을 사용하여 연삭함으로써, 미리 칩의 생성 가능성을 제거하는 에지 그라인딩 공정을 행한다.

그러나, 사파이어 웨이퍼가 높은 경도를 가지고 있기 때문에, 가공 휠의 다이아몬드 그릿의 마모 속도가 빨라 눈막힘 현상 (grazing 현상이라고도 함) 이 발생하기 쉬우며, 이에 따라 가공 휠의 교체 주기가 잦아지게 된다. 따라서, 잦은 교체 작업에 따른 인력의 낭비와 생산 비용이 증가하게 되어, 사파이어 웨이퍼의 제조 단가가 상승한다.

또한, 눈막힘 현상을 해소하기 위해 일정 시간 동안 가공 휠을 사용하고, 지석을 이용해 다이아몬드 그릿을 외부로 노출시키는 공정을 행하는 기술도 있으나, 이러한 기술에 의하더라도 공정 중단에 따른 생산 인력 및 시간의 낭비를 피할 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 에지 그라인딩 장치의 수명을 향상시키는 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 슬러리는, 연삭 후에 원하는 웨이퍼의 에지 형상을 따르도록 연삭면이 형성되고, 연삭 대상인 웨이퍼 보다 높은 경도를 가지는 그릿 (grit) 및 상기 그릿이 일부 삽입되어 상기 그릿을 고정시키되 상기 웨이퍼보다는 경도가 낮은 재질로 이루어지는 지지체를 포함하는 가공 휠 및 연삭 시에 연삭 대상인 웨이퍼와 상기 가공 휠 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 주입부를 포함하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 장치에 사용되는 슬러리이다. 이러한 슬러리는, 상기 웨이퍼보다 경도가 낮고, 상기 지지체보다 경도가 높은 재질로 이루어지고, 상기 그릿의 평균 크기보다 작은 크기를 가지는 드레싱 입자가 함유된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 드레싱 입자의 평균 크기는 상기 그릿의 평균 크기의 1/3 배 내지 1/2 배 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 그릿은 다이아몬드 재질이며, 상기 지지체는 본드 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 드레싱 입자는 알루미나 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 에지 그라인딩 장치는, 웨이퍼의 에지를 연삭하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 장치이다. 이러한 에지 그라인딩 장치는, 연삭 후에 원하는 웨이퍼의 에지 형상을 따르도록 연삭면이 형성되고, 연삭 대상인 웨이퍼 보다 높은 경도를 가지는 그릿 (grit) 및 상기 그릿이 일부 삽입되어 상기 그릿을 고정시키되 상기 웨이퍼보다는 경도가 낮은 재질로 이루어지는 지지체를 포함하는 가공 휠; 및 연삭 시에 연삭 대상인 웨이퍼와 상기 가공 휠 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 주입부; 를 포함한다. 또한, 상기 슬러리에는, 상기 웨이퍼보다 경도가 낮고, 상기 지지체보다 경도가 높은 재질로 이루어지고, 상기 그릿의 평균 크기보다 작은 크기를 가지는 드레싱 입자가 함유된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 드레싱 입자의 평균 크기는 상기 그릿의 평균 크기의 1/3 배 내지 1/2 배 인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 그릿은 다이아몬드 재질이며, 상기 지지체는 본드 재질인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 드레싱 입자는 알루미나 재질로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 사용된 슬러리를 에어 분사에 의해 상기 웨이퍼로부터 떨어뜨리는 에어 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치에 따르면, 가공 휠의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 기존에는 일정 시간 사용 후에 지석을 이용하여 지지체를 깎아내었으나, 에지 그라인딩 공정과 동시에 지지체를 일정하게 깎아낼 수 있어, 별도의 공정이 필요치 않아, 생산 인력 및 시간을 절약할 수 있으므로, 생산비를 저감시킬 수 있다.

또한, 가공 휠의 연삭 성능이 일정하게 유지될 수 있어, 균일한 품위의 웨이퍼의 에지면을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 그라인딩 장치의 개략적인 측단면도이다.
도 2는 도 1의 에지 그라인딩 장치의 개략적인 상면도이다.
도 3은 도 1의 A 부분을 확대한 개략적인 측단면도이다.
도 4는 슬러리가 공급되어 웨이퍼가 그라인딩되는 부분을 확대하여 도시한 측단면도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.

본 명세서에서 도면부호를 사용함에 있어, 도면이 상이한 경우라도 동일한 구성을 도시하고 있는 경우에는 가급적 동일한 도면부호를 사용한다.

도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.

이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 슬러리 및 이를 이용한 에지 그라인딩 장치의 실시예들에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에지 그라인딩 장치의 개략적인 측단면도이며, 도 2는 도 1의 에지 그라인딩 장치의 개략적인 상면도이며, 도 3은 도 1의 A 부분을 확대한 개략적인 측단면도이며, 도 4는 슬러리가 공급되어 웨이퍼가 그라인딩되는 부분을 확대하여 도시한 측단면도이다.

먼저, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 슬러리가 사용될 수 있는 에지 그라인딩 장치의 구성에 대해 설명하도록 한다.

본 실시예의 에지 그라인딩 장치는, 가공 휠 (10), 슬러리 주입부 (25), 및 에어 노즐 (30) 을 포함하여 구성된다.

가공 휠 (10) 은 웨이퍼 (W) 의 에지 부분을 연삭하는 부분으로서, 도 1을 참조하면 연삭 후에 원하는 웨이퍼 (W) 의 에지 형상을 따르도록 연삭면이 형성된다. 연삭면은 도 1에서와 같이 웨이퍼 (W) 의 에지 부분의 뾰족한 모서리를 모따기하는 형상을 가질 수 있으며, 도 1과는 달리 곡면의 형태를 가질 수도 있고, 또한 이러한 연삭면의 형상은 필요에 따라 다양하게 설졍할 수 있다.

가공 휠 (10) 은 전체적으로 디스크 형상을 하고 있으며, 연삭면은 도 3과 같이 그릿 (grit, 11) 과 지지체 (12) 를 포함하여 구성된다. 한편, 연삭면의 내측의 가공 휠 (10) 의 중심 부분에는 금속제의 휠 바디 (미도시) 가 위치하여, 가공 휠 (10) 의 외측 부분에만 그릿 (11) 과 지지체 (12) 가 위치할 수도 있다.

도 3을 참조하여, 더 자세히 가공 휠 (10) 의 구성을 설명한다. 연삭면을 이루는 부분에는 그릿 (11) 이 지지체 (12) 내에 묻혀있거나, 일부는 지지체 (12) 의 외부로 돌출되어 웨이퍼 (W) 를 연삭하게 된다.

그릿 (11) 은 웨이퍼 (W) 의 경도보다 큰 재질로 이루어지며, 일반적으로 다이아몬드 재질로 이루어진다. 그릿 (11) 은 모스 경도 9의 사파이어 웨이퍼를 가공하는 경우 통상 12 내지 20 ㎛ 의 평균 직경 (D1) 을 가진다.

그릿 (11) 은 지지체 (12) 내에 일부 혹은 전부가 삽입되어 지지된다. 지지체 (12) 는 본드 재질로 이루어지는데, 예를 들어 메탈 본드, 레진 본드, 비트리파이드 본드 등이 사용될 수 있다. 이러한 본드의 종류는 그릿의 크기, 용도 등에 따라 자유롭게 선택 가능하다.

도 2를 참조하면, 가공 휠 (10) 은 고속 회전함으로써, 웨이퍼 (W) 의 에지 부분을 연삭한다. 웨이퍼 (W) 는 저속 회전을 하면서 연삭되는 에지 부분을 변화시키게 된다. 가공 휠 (10) 과 웨이퍼 (W) 를 회전시키는 장치는, 기존의 모터 등이 사용될 수 있으며, 이러한 구성은 공지의 기술이므로 자세한 설명은 생략하도록 한다.

웨이퍼 (W) 의 연삭면에는 슬러리 주입부 (25) 를 통하여 슬러리 (20) 가 공급된다. 슬러리 주입부 (25) 는 노즐 형태, 또는 도관 형태로 이루어질 수 있으며, 주입은 연삭면의 부근에서 직접 이루어질 수 있다. 한편, 도 2와 같이 연삭면의 측부에서 슬러리 (20) 를 공급할 수도 있으나, 이에 국한되는 것은 아니며, 연삭면의 상측으로부터 공급하여도 무방하다. 이외에도 다양한 슬러리 공급 방법이 채택될 수 있음은 물론이다.

슬러리 (20) 에는 드레싱 입자 (21) 가 포함되며, 드레싱 입자 (21) 외에 시수, 분산액, 스터너 등이 함유될 수 있고, 이러한 드레싱 입자 (21) 이외의 함유 물질은 기존의 물질을 다양한 목적으로 제한하지 않고 포함시킬 수 있다. 슬러리 (20) 가 가공 휠 (10) 의 연삭면으로 공급되고, 드레싱 입자 (21) 에 의해 지지체 (12) 의 외측면을 깎아 냄으로써, 가공 휠 (10) 의 수명이 증가된다.

상술한 바와 같은 효과를 얻기 위해서, 드레싱 입자 (21) 는 가공 대상인 웨이퍼 (W) 보다 경도가 낮고, 지지체 (12) 보다는 경도가 높은 재질로 이루어지며, 그릿 (11) 의 평균 직경 (D1) 보다 작은 평균 직경 (D2) 을 가진다.

드레싱 입자 (21) 의 경도를 상술한 바와 같이 한정하는 이유는, 웨이퍼 (W) 를 깎아내지 못하게 제한하면서, 동시에 지지체 (12) 만을 깎아내기 위함이다. 그릿 (11) 은 웨이퍼 (W) 보다 경도가 높기 때문에, 당연히 드레싱 입자 (21) 에 의해 깎아내어질 수 없음은 물론이다.

한편, 예를 들어 사파이어 웨이퍼의 에지 그라인딩에 있어서는, 드레싱 입자 (21) 로서 모스 경도 9 이하의 알루미나 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 드레싱 입자 (21) 의 크기를 상술한 바와 같이 한정하는 이유는, 깎아내어지는 지지체 (12) 의 깊이를 제한하기 위함이다. 구체적으로, 드레싱 입자 (21) 가 그릿 (11) 보다 작음으로써, 개별 그릿 (12) 입자가 너무 외부로 노출되어 웨이퍼 (W) 의 가공에 사용되지도 않은채 지지체 (12) 로부터 떨어져나가는 것을 방지하기 위함이다. 더욱 바람직하게는, 그릿 (12) 의 이상적인 노출도를 고려할 때, 드레싱 입자 (21) 의 평균 크기는 그릿 (11) 의 평균 크기의 1/3 배 내지 1/2 배이다. 따라서, 그릿 (21) 이 약 12 내지 20 ㎛ 의 평균 직경을 가지는 사파이어 웨이퍼 가공에 있어서는, 드레싱 입자 (21) 의 평균 직경은 상술한 그릿 (21) 의 크기에 따라 약 3~5 ㎛ 내지 약 4~6.7 ㎛ 인 것이 바람직하다.

도 4를 특히 참조하면, 슬러리 (20) 는 웨이퍼 (W) 와 가공 휠 (10) 의 연삭면 사이의 공간에 주입되어, 이 공간을 채운다. 가공 휠 (10) 의 고속 회전에 의해 그릿 (11) 은 웨이퍼 (W) 의 표면을 연삭하게 되며, 이와 동시에 웨이퍼 (W) 는 슬러리 (20) 내의 드레싱 입자 (21) 를 밀어 결과적으로 지지체 (12) 를 깎아내게 된다. 즉, 그릿 (11) 이 닳는 만큼, 지지체 (12) 도 깎아내어진다. 이에 따라, 지지체 (12) 의 평균 직경 D2 만큼 웨이퍼 (W) 의 표면과 지지체 (12) 의 표면의 이격거리가 유지되고, 이에 따라 계속적으로 D2 만큼 그릿 (11) 이 외부로 노출되게 된다.

한편, 본 발명의 에지 그라인딩 장치는 사용된 슬러리 (26) 를 에어 분사에 의해, 웨이퍼 (W) 로부터 떨어뜨리는 에어 노즐 (30) 을 포함한다. 사용된 슬러리 (26) 에는 웨이퍼 (W) 로부터 떨어져나온 이물질, 지지체 (12) 에서 떨어져나온 이물질 등이 함유되어 있으므로, 이러한 이물질들을 가공된 웨이퍼로부터 에어 노즐 (30) 로서 떨어뜨리는 것이 바람직하다.

또한, 사용된 슬러리 (26) 는 수거되어, 재사용을 위해 일정한 처리를 행하도록 할 수 있다. 사용된 슬러리 (26) 에는 웨이퍼 (W) 로부터 떨어져나온 이물질, 지지체 (12) 에서 떨어져나온 이물질, 그릿 (11) 입자 등의 이물질이 섞여 있으므로, 이를 제거하기 위해 필터를 사용한다. 이물질의 크기를 고려하여 1차적으로 활성탄 (예를 들어 5 ㎛ 입자용) 이 사용될 수 있고, 2차적으로 멤브레인 (예를 들어 0.2 ㎛ 입자용) 이 사용될 수 있다. 이러한 슬러리 (26) 의 재사용을 위한 처리 방법으로서 기존의 방법이 비제한적으로 활용될 수도 있다.

상술한 웨이퍼 그라인딩 장치에 본 발명의 슬러리 (20) 를 사용하면, 가공 휠 (10) 의 수명을 증가시킬 수 있다. 또한, 기존에는 일정 시간 사용 후에 지석을 이용하여 지지체 (12) 를 깎아내었으나, 에지 그라인딩 공정과 동시에 지지체 (12) 를 일정하게 깎아낼 수 있어, 별도의 공정이 필요치 않아, 생산 인력 및 시간을 절약할 수 있으므로, 생산비를 저감시킬 수 있다.

또한, 가공 휠 (10) 의 연삭 성능이 일정하게 유지될 수 있어, 균일한 품위의 웨이퍼의 에지면을 얻을 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10…가공 휠 11…그릿
12…지지체 20…슬러리
25…슬러리 주입부 26…사용된 슬러리
30…에어 노즐

Claims (9)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 웨이퍼의 에지를 연삭하는 에지 그라인딩 (edge grinding) 장치로서,
   연삭 후에 원하는 웨이퍼의 에지 형상을 따르도록 연삭면이 형성되고, 연삭 대상인 웨이퍼 보다 높은 경도를 가지는 그릿 (grit) 및 상기 그릿이 일부 삽입되어 상기 그릿을 고정시키되 상기 웨이퍼보다는 경도가 낮은 재질로 이루어지는 지지체를 포함하는 가공 휠; 및
   연삭 시에 연삭 대상인 웨이퍼와 상기 가공 휠 사이에 슬러리를 공급하는 슬러리 주입부; 를 포함하고,
   상기 슬러리에는, 상기 웨이퍼보다 경도가 낮고, 상기 지지체보다 경도가 높은 재질로 이루어지고, 상기 그릿의 평균 크기보다 작은 크기를 가지는 드레싱 입자가 함유된 것을 특징으로 하는, 에지 그라인딩 장치.
6. 제5 항에 있어서,
   상기 드레싱 입자의 평균 크기는 상기 그릿의 평균 크기의 1/3 배 내지 1/2 배 인 것을 특징으로 하는, 에지 그라인딩 장치.
7. 제5 항에 있어서,
   상기 그릿은 다이아몬드 재질이며, 상기 지지체는 본드 재질인 것을 특징으로 하는, 에지 그라인딩 장치.
8. 제7 항에 있어서,
   상기 드레싱 입자는 알루미나 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는, 에지 그라인딩 장치.
9. 제5 항에 있어서,
   사용된 슬러리를 에어 분사에 의해 상기 웨이퍼로부터 떨어뜨리는 에어 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 에지 그라인딩 장치.
   

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