KR102343155B1 - 연삭 장치 - Google Patents

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Abstract

(과제) 모터의 발열에 의한 열이 턴테이블에 미치는 것을 방지하여, 턴테이블이 열 변형되지 않게 한다.
(해결 수단) 연삭 장치 (1) 는, 척 테이블 (50a, 50b) 을 회전시키는 모터 (54) 를 갖는 2 이상의 유지 수단 (5a, 5b) 과, 유지 수단 (5a, 5b) 이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블 (3) 과, 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되어 2 이상의 척 테이블 (50a, 50b) 사이를 구획하는 구획부 (6) 를 구비하고, 모터 (54) 는 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되고, 구획부 (6) 는 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되는 모터 (54) 를 내측에 수용하는 오목부 (60) 를 갖고, 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 연삭수 (22) 를 쏘아 맞춤으로써 구획부 (6) 와 모터 (54) 를 냉각시키기 때문에, 모터 (54) 의 발열에 의한 열이 턴테이블 (3) 에 미치지 않는다. 따라서, 턴테이블 (3) 이 열 변형되는 것을 방지하여, 웨이퍼 (W) 를 소정의 연삭 두께로 가공할 수 있다.

Description

연삭 장치{GRINDING APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼를 유지하는 복수의 척 테이블을 구비하는 연삭 장치에 관한 것이다.
웨이퍼를 유지하는 2 이상의 척 테이블을 턴테이블 상에 갖는 타입의 연삭 장치는, 턴테이블을 회전시킴으로써 각 척 테이블을 공전시켜 웨이퍼를 가공하는 가공 영역과 웨이퍼를 반입출하는 반입출 영역에 각각 위치시키고, 가공 영역에 위치된 웨이퍼를 연삭하고 있다. 웨이퍼의 연삭 중에는, 가공 영역에서 사용되는 연삭수 (硏削水) 나 연삭 부스러기가 비산되기 때문에, 가공 영역에 위치하는 척 테이블과 반입출 영역에 위치하는 척 테이블 사이에 칸막이를 형성하여 가공 영역과 반입출 영역을 차단하고 있다 (예를 들어, 하기 특허문헌 1 및 2 를 참조).
상기 척 테이블은 턴테이블 상에서 회전 가능하게 되어 있고, 예를 들어, 척 테이블을 회전시키는 모터를 척 테이블의 하부에 직결시킨 구성으로 되어 있다. 또, 도 5 에 나타내는 종래의 연삭 장치 (40) 는, 2 개의 척 테이블 (42) 이 턴테이블 (41) 상에서 회전 가능하게 배치 형성되고, 각 척 테이블 (42) 의 하방측에 모터 (43) 가 배치 형성된 구성으로 되어 있다. 각 모터 (43) 에는 구동 풀리 (44) 가 각각 장착됨과 함께, 각 척 테이블 (42) 의 하부에 연결된 회전축 (420) 에 종동 풀리 (45) 가 각각 장착되고, 구동 풀리 (44) 와 종동 풀리 (45) 에 벨트 (46) 가 각각 감겨져 있다. 이와 같이, 어느 구성의 경우라도 턴테이블의 하측에 모터가 배치되어 있기 때문에, 모터의 교환 작업을 용이하게 하고 있다.
일본 공개특허공보 2013-255952호 일본 공개특허공보 2013-086244호
그러나, 턴테이블의 하측에 모터가 배치된 구성에 있어서는, 모터의 발열에 의한 열이 턴테이블에 전달되기 때문에, 턴테이블이 열 변형되어 버려 연삭된 웨이퍼가 소정의 두께로 되지 않는다는 가공 불량이 발생하고 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 모터의 발열에 의한 열이 턴테이블에 미치는 것을 방지하여, 턴테이블이 열 변형되지 않게 하는 것을 목적으로 하고 있다.
본 발명은, 웨이퍼를 유지하는 척 테이블을 회전시키는 모터를 갖는 2 이상의 유지 수단과, 2 이상의 그 유지 수단이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블과, 그 턴테이블 상에 배치 형성되어 2 이상의 척 테이블 사이를 구획하는 구획부와, 그 척 테이블에 유지되는 웨이퍼를 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 수단과, 웨이퍼와 그 연삭 지석에 연삭수를 공급하는 연삭수 공급 수단을 구비하는 연삭 장치로서, 그 모터는 그 턴테이블 상에 배치 형성되고, 그 구획부는 그 턴테이블 상에 배치 형성되는 그 모터를 내측에 수용하는 오목부를 갖고, 그 구획부의 외측에 그 연삭수를 쏘아 맞춤으로써, 그 구획부와 그 구획부에 수용되는 그 모터를 냉각시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관련된 연삭 장치는, 척 테이블을 회전시키는 모터를 갖는 2 이상의 유지 수단과, 2 이상의 유지 수단이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블과, 턴테이블 상에 배치 형성되어 2 이상의 척 테이블 사이를 구획하는 구획부와, 웨이퍼를 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 수단과, 웨이퍼와 그 연삭 지석에 연삭수를 공급하는 연삭수 공급 수단을 구비하고, 모터는 턴테이블 상에 배치 형성되기 때문에, 발열되기 쉬운 모터의 상부가 턴테이블로부터 노출되어, 모터의 발열에 의한 열이 턴테이블에 전달되지 않는다.
또, 구획부는, 턴테이블 상에 배치 형성되는 모터를 내측에 수용하는 오목부를 갖기 때문에, 이 오목부에 모터를 수용한 상태로 연삭수를 구획부의 외측에 쏘아 맞춤으로써, 구획부와 모터를 냉각시켜 턴테이블에 열 영향을 미치지 않도록 할 수 있다.
이로써, 웨이퍼의 연삭 중에 턴테이블이 열 변형되는 것을 방지하여, 웨이퍼에 가공 불량이 발생할 일은 없다.
도 1 은, 연삭 장치의 구성을 나타내는 사시도이다.
도 2 는, 연삭 장치의 구성의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 3 은, 척 테이블에 유지된 웨이퍼를 연삭하는 상태를 나타내는 단면도이다.
도 4 는, 연삭시에 사용되는 연삭수가 비산되는 방향을 나타내는 평면도이다.
도 5 는, 종래의 연삭 장치의 구성의 일부를 나타내는 단면도이다.
도 1 에 나타내는 연삭 장치 (1) 는, 피가공물인 웨이퍼 (W) 를 유지하는 복수의 척 테이블을 구비하는 연삭 장치의 일례로서, 장치 베이스 (2) 를 갖는다. 장치 베이스 (2) 의 Y 축 방향 전(前)부측 상면 (2a) 에는, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 척 테이블 (50a, 50b) 과 이들을 회전시키는 모터 (54) 를 갖는 2 이상의 유지 수단 (5a, 5b) 과, 유지 수단 (5a, 5b) 이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블 (3) 과, 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되어 2 이상의 척 테이블 (50a, 50b) 사이를 구획하는 구획부 (6) 를 구비하고 있다.
장치 베이스 (2) 의 Y 축 방향 후부측 상면 (2b) 에는, Z 축 방향으로 연장되는 칼럼 (9) 이 세워서 형성되어 있다. 칼럼 (9) 의 측방에는, 척 테이블 (50a, 50b) 에 유지되는 웨이퍼 (W) 를 연삭하는 연삭 지석 (16) 을 갖는 연삭 수단 (10) 이 연삭 이송 수단 (30) 을 통해 배치 형성되어 있다.
연삭 수단 (10) 은, Z 축 방향의 축심을 갖는 스핀들 (11) 과, 스핀들 (11) 을 회전 가능하게 둘러싸서 지지하는 스핀들 하우징 (12) 과, 스핀들 (11) 의 일단에 접속된 모터 (13) 와, 스핀들 (11) 의 하단에 연접된 마운터 (14) 와, 마운터 (14) 에 회전 가능하게 장착된 연삭 휠 (15) 과, 연삭 휠 (15) 의 하부에 환상으로 고착된 연삭 지석 (16) 에 의해 구성되어 있다. 모터 (13) 가 스핀들 (11) 을 소정의 회전 속도로 회전시킴으로써, 연삭 휠 (15) 을 소정의 회전 속도로 회전시킬 수 있다.
연삭 수단 (10) 에는, 연삭수 공급원 (21) 을 갖는 연삭수 공급 수단 (20) 이 접속되어 있다. 연삭수 공급 수단 (20) 은, 웨이퍼 (W) 의 연삭시에 있어서, 연삭수 공급원 (21) 으로부터 연삭 지석 (16) 과 웨이퍼 (W) 의 접촉 부분에 연삭수를 공급할 수 있다. 또한, 연삭수로는, 예를 들어, 순수를 사용한다.
연삭 이송 수단 (30) 은, Z 축 방향으로 연장되는 볼 나사 (31) 와, 볼 나사 (31) 의 일단에 접속된 모터 (32) 와, 볼 나사 (31) 와 평행하게 연장되는 1 쌍의 가이드 레일 (33) 과, 내부에 구비한 너트가 볼 나사 (31) 에 나사 결합함과 함께 측부가 가이드 레일 (33) 에 슬라이딩 접촉하여 연삭 수단 (10) 이 일방의 면에 고정된 승강부 (34) 에 의해 구성되어 있다. 연삭 이송 수단 (30) 은, 모터 (32) 에 의해 구동되어 볼 나사 (31) 가 회동 (回動) 하고, 1 쌍의 가이드 레일 (33) 을 따라 승강부 (34) 를 Z 축 방향으로 이동시킴으로써, 승강부 (34) 와 함께 연삭 수단 (10) 을 Z 축 방향으로 승강시킬 수 있다.
턴테이블 (3) 의 상면에는, 턴테이블 (3) 을 덮는 턴테이블 커버 (4) 가 장착되어 있다. 이 턴테이블 커버 (4) 를 개재하여 유지 수단 (5a, 5b) 과, 구획부 (6) 가 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되어 있다. 도 2 에 나타내는 회전축 (3a) 을 중심으로 턴테이블 (3) 이 회전하면, 유지 수단 (5a, 5b) 을 공전시켜, 웨이퍼 (W) 를 연삭 가공하는 가공 영역 (P1) 과 웨이퍼 (W) 를 반입출하는 반입출 영역 (P2) 사이에서 유지 수단 (5a, 5b) 을 순차 이동시킬 수 있다. 또한, 유지 수단 (5b) 은 유지 수단 (5a) 과 동일한 구성이므로, 이하에서는, 유지 수단 (5a) 의 구성에 대해 상세히 서술한다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 유지 수단 (5a) 을 구성하는 척 테이블 (50a) 의 상면은, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 유지면 (51) 으로 되어 있다. 유지면 (51) 은, 예를 들어, 포러스 세라믹스 등의 다공질 부재에 의해 형성되어 있다. 척 테이블 (50a) 의 하단에는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연직 방향의 축심을 갖는 회전축 (52) 이 연결되어 있다. 회전축 (52) 에는 로터리 조인트 (53) 가 접속되고, 로터리 조인트 (53) 에는, 척 테이블 (50a) 의 유지면 (51) 에 연통되는 흡인원 (7) 과, 턴테이블 (3) 의 하면에 연통되는 에어 공급원 (8) 이 접속되어 있다. 그리고, 흡인원 (7) 에 의해 척 테이블 (50a) 의 유지면 (51) 에 흡인력을 작용시키면, 웨이퍼 (W) 를 유지면 (51) 에 의해 흡인 유지할 수 있고, 에어 공급원 (8) 으로부터 턴테이블 (3) 의 하면에 에어를 분사함으로써 턴테이블 (3) 을 부상시킬 수 있다.
회전축 (52) 에는, 척 테이블 (50a) 을 턴테이블 (3) 상에서 회전시키는 회전 기구가 접속되어 있다. 회전 기구는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 턴테이블 (3) 상에 배치 형성된 모터 (54) 와, 모터 (54) 에 장착된 구동 풀리 (55) 와, 회전축 (52) 에 장착된 종동 풀리 (56) 와, 구동 풀리 (55) 와 종동 풀리 (56) 에 감겨진 벨트 (57) 에 의해 구성되어 있다. 또한, 도 2 의 예에서는 도시하지 않지만, 척 테이블 (50b) 측에도 척 테이블 (50a) 과 동일한 회전 기구가 접속되어 있다.
모터 (54) 는, 턴테이블 (3) 상으로부터 돌출되도록 배치 형성되어 있다. 즉, 모터 (54) 의 구동시에 발열되기 쉬운 상부 (540) 를 턴테이블 (3) 로부터 노출시킴으로써, 모터 (54) 의 열이 턴테이블 (3) 에 전달되지 않는 배치 구성으로 되어 있다. 그리고, 모터 (54) 에 의해 구동 풀리 (55) 를 구동시키면, 벨트 (57) 가 종동 풀리 (56) 를 종동시켜 회전축 (52) 과 함께 척 테이블 (50a) 을 회전시킬 수 있다.
구획부 (6) 는, 도 1 에 나타내는 바와 같이 X 축 방향으로 연장되어 있고, 척 테이블 (50a) 과 척 테이블 (50b) 사이에 배치 형성되어 있다. 구획부 (6) 에 의해 척 테이블 (50a, 50b) 사이를 구획함으로써, 연삭시에 있어서 가공 영역 (P1) 과 반입출 영역 (P2) 을 차단한다. 이와 같이, 구획부 (6) 에 의해, 가공 영역 (P1) 에서 사용되는 연삭수 등이 반입출 영역 (P2) 에 위치하는 척 테이블 (50a) 또는 척 테이블 (50b) 로 비산되는 것을 방지할 수 있다.
구획부 (6) 는, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되는 각 모터 (54) 를 내측에 수용하기 위한 오목부 (60) 를 적어도 2 지점 (도 2 에서는, 1 지점만 도시) 에 갖고 있다. 이 오목부 (60) 에 유지 수단 (5a, 5b) 의 각 모터 (54) 가 수용되어 있다. 그 때문에, 연삭시에 연삭수 공급원 (21) 으로부터 연삭 지석 (16) 과 웨이퍼 (W) 에 공급되는 연삭수가 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 쏘아 맞춰짐으로써, 구획부 (6) 와 구획부 (6) 의 오목부 (60) 에 수용되는 모터 (54) 를 냉각시킬 수 있다. 또한, 구획부 (6) 의 상단면 (62) 의 높이 위치는, 적어도 척 테이블 (50a, 50b) 의 유지면 (51) 보다 높은 위치에 있으면 된다.
다음으로, 연삭 장치 (1) 의 동작예에 대해 설명한다. 도 1 에 나타내는 웨이퍼 (W) 는 피가공물의 일례로서, 그 재질이나 두께 등이 한정되는 것은 아니다. 먼저, 웨이퍼 (W) 를, 예를 들어 반입출 영역 (P2) 에서 대기하는 척 테이블 (50a) 로 반송한다.
척 테이블 (50a) 의 유지면 (51) 에 의해 웨이퍼 (W) 를 흡인 유지한 후, 턴테이블 (3) 을 회전시킴으로써, 척 테이블 (50a) 을 가공 영역 (P1) 으로 이동시킨다. 구체적으로는, 에어 공급원 (8) 으로부터 이송되는 에어를 턴테이블 (3) 의 하면에 분사하여 부상시킨 상태로 턴테이블 (3) 을 예를 들어 화살표 (A) 방향으로 회전시킨다. 그리고, 턴테이블 (3) 의 회전에 수반하여, 척 테이블 (50a) 을 연삭 수단 (10) 의 하방으로 이동시킨다.
이어서, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 모터 (54) 가 구동함으로써 척 테이블 (50a) 을 예를 들어 화살표 (A) 방향으로 회전시킴과 함께, 연삭 수단 (10) 은, 스핀들 (11) 을 회전시킴으로써 연삭 휠 (15) 을 예를 들어 화살표 (A) 방향으로 회전시키면서, 도 1 에 나타낸 연삭 이송 수단 (30) 에 의해 연삭 수단 (10) 을 척 테이블 (50a) 의 유지면 (51) 에 접근하는 방향으로 하강시켜, 회전하면서 하강하는 연삭 지석 (16) 에 의해 웨이퍼 (W) 를 가압하면서 소정의 두께에 이를 때까지 연삭한다.
이 때, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 연삭수 공급원 (21) 으로부터 웨이퍼 (W) 와 연삭 지석 (16) 의 접촉 부분에 연삭수 (22) 를 공급하여, 연삭 지석 (16) 을 냉각시킴과 함께 연삭 부스러기를 씻어낸다. 연삭수 (22) 는, 회전하는 연삭 지석 (16) 의 주위에 비산되지만, 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 부딪쳐 차단되기 때문에, 척 테이블 (50b) 에까지 연삭수 (22) 가 비산되는 일은 없다.
여기에서, 연삭수 (22) 가 비산되는 방향은, 도 4 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (50a) 이나 연삭 지석 (16) 의 회전에 수반하여, 구획부 (6) 의 내부에 수용된 모터 (54) 측을 향하고 있다. 즉, 연삭수 (22) 는, 실제로 연삭 지석 (16) 이 웨이퍼 (W) 에 접촉하여 연삭되는 접촉 부분 (100) 으로부터 화살표 (B) 방향을 향하여 분사된다. 그 때문에, 모터 (54) 가 수용된 위치에 대응하는 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 연삭수 (22) 를 효율적으로 쏘아 맞출 수 있어, 구획부 (6) 와 구획부 (6) 에 수용되는 모터 (54) 를 냉각시킬 수 있다.
웨이퍼 (W) 의 연삭 중에는, 도 3 에 나타내는 연삭수 공급원 (21) 으로부터 항상 연삭수 (22) 를 웨이퍼 (W) 와 연삭 지석 (16) 에 계속 공급하여, 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 연삭수 (22) 를 계속해서 쏘아 맞춘다. 이렇게 하여, 연삭수 (22) 의 냉각 작용에 의해 모터 (54) 의 상부 (540) 를 항상 냉각시킴으로써, 모터 (54) 의 열을 제열하여 턴테이블 (3) 에 열 영향을 미치지 않게 한다.
웨이퍼 (W) 를 소정의 두께로 연삭한 후, 도 4 에 나타내는 턴테이블 (3) 이 더욱 회전하여, 척 테이블 (50a) 을 반입출 영역 (P2) 으로 이동시킴과 함께, 미가공의 웨이퍼 (W) 가 유지된 척 테이블 (50b) 을 가공 영역 (P1) 으로 이동시켜, 상기 동일한 연삭 동작을 반복해서 실시한다.
이와 같이, 본 발명에 관련된 연삭 장치 (1) 는, 척 테이블 (50a, 50b) 을 회전시키는 모터 (54) 를 갖는 2 이상의 유지 수단 (5a, 5b) 과, 유지 수단 (5a, 5b) 이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블 (3) 과, 턴테이블 (3) 상에 배치 형성되어 척 테이블 (50a, 50b) 사이를 구획하는 구획부 (6) 를 구비하고, 모터 (54) 를 턴테이블 (3) 상에 돌출시켜 배치 형성하였기 때문에, 모터 (54) 의 열이 턴테이블 (3) 에 전달되지 않는다. 또, 구획부 (6) 는, 모터 (54) 를 내측에 수용하는 오목부 (60) 를 갖기 때문에, 모터 (54) 를 구획부 (6) 의 오목부 (60) 에 수용한 상태로 연삭수 (22) 를 구획부 (6) 의 외측면 (61) 에 쏘아 맞춤으로써, 구획부 (6) 와 모터 (54) 를 냉각시킬 수 있어, 턴테이블 (3) 에 열 영향이 미치지 않는다. 이와 같이, 연삭시에 있어서 턴테이블 (3) 이 열 변형되는 일 없이, 웨이퍼 (W) 를 소정의 연삭 두께로 가공할 수 있다.
연삭 장치 (1) 는, 모터 (54) 를 턴테이블 (3) 상으로부터 돌출시킨 배치 구성으로 되어 있지만, 턴테이블 (3) 의 하방측으로부터 모터 (54) 의 교환이 가능하게 되어 있기 때문에, 종래와 마찬가지로 모터의 교환 작업을 용이하게 실시할 수 있다.
본 실시형태에서는, 1 개의 구획부 (6) 를 척 테이블 (50a, 50b) 사이에 배치 형성하였지만, 이 구성에 한정되지 않고, 턴테이블에 배치 형성하는 척 테이블의 수에 따라 구획부 (6) 의 수, 형상 및 배치 형성 위치를 변경할 수 있다.
또, 본 실시형태에서는, 1 개의 연삭 수단 (10) 을 구비한 구성으로 되어 있지만, 이 구성에 한정되지 않는다. 예를 들어, 2 개의 연삭 수단 (조(粗) 연삭 수단 및 마무리 연삭 수단) 을 구비해도 되고, 연마 수단을 구비해도 된다.
1 : 연삭 장치
2 : 장치 베이스
2a, 2b : 상면
3 : 턴테이블
3a : 회전축
4 : 턴테이블 커버
5a, 5b : 유지 수단
50a, 50b : 척 테이블
51 : 유지면
52 : 회전축
53 : 로터리 조인트
54 : 모터
55 : 구동 풀리
56 : 종동 풀리
57 : 벨트
6 : 구획부
60 : 오목부
61 : 외측면
7 : 흡인원
8 : 에어 공급원
9 : 칼럼
10 : 연삭 수단
100 : 접촉 부분
11 : 스핀들
12 : 스핀들 하우징
13 : 모터
14 : 마운터
15 : 연삭 휠
16 : 연삭 지석
20 : 연삭수 공급 수단
21 : 연삭수 공급원
22 : 연삭수
30 : 연삭 이송 수단
31 : 볼 나사
32 : 모터
33 : 가이드 레일
34 : 승강부
40 : 연삭 장치
41 : 턴테이블
42 : 척 테이블
420 : 회전축
4 : 모터
44 : 구동 풀리
45 : 종동 풀리
46 : 벨트

Claims (1)

  1. 웨이퍼를 유지하는 척 테이블을 회전시키는 모터를 갖는 2 이상의 유지 수단과, 2 이상의 그 유지 수단이 균등 간격으로 배치 형성되어 회전하는 턴테이블과, 그 턴테이블 상에 배치 형성되어 2 이상의 척 테이블 사이를 구획하는 구획부와, 그 척 테이블에 유지되는 웨이퍼를 연삭하는 연삭 지석을 갖는 연삭 수단과, 웨이퍼와 그 연삭 지석에 연삭수를 공급하는 연삭수 공급 수단을 구비하는 연삭 장치로서,
    그 모터는 그 턴테이블 상에 배치 형성되고,
    그 구획부는 그 턴테이블 상에 배치 형성되는 그 모터를 내측에 수용하는 오목부를 갖고,
    그 구획부의 외측에 그 연삭수를 쏘아 맞춤으로써, 그 구획부와 그 구획부에 수용되는 그 모터를 냉각시키는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
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