KR102454476B1 - 링 타입 부품을 위한 상정반을 구비한 래핑 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 링 타입의 피가공체에 대한 표면 가공으로서의 래핑(lapping) 가공시 그 가공 편차를 해소할 수 있는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치에 관한 기술로서, 링 타입 피가공체에 대한 래핑 가공시 그 피가공체 외표면에 공급되는 슬러리가 그 피가공체의 표면에서 불균형이 최소화되도록 하는 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치에 관한 기술이다. 특히, 상정반의 구조를 개선함에 따라 상정반의 하면에 위치하는 링 타입의 피가공체의 외표면에 대해 슬러리의 균일한 공급이 이루어지도록 하는 기술이다. 본 발명에 따르면, 몸체 부재의 상부로부터 그 몸체 부재의 중앙부를 관통하여 하방향으로 슬러리가 토출하도록 구성함에 따라 기존과 같이 하정반의 상면에서 손실되던 슬러리의 양을 대폭 줄일 수 있는 장점이 있다.

Description

링 타입 부품을 위한 상정반을 구비한 래핑 장치 {Lapping device having a top plate for ring type parts}

본 발명은 링 타입의 피가공체에 대한 표면 가공으로서의 래핑(lapping) 가공시 그 가공 편차를 해소할 수 있는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치에 관한 기술이다.

더욱 상세하게는, 본 발명은 링 타입 피가공체에 대한 래핑 가공시 그 피가공체 외표면에 공급되는 슬러리가 그 피가공체의 표면에서 불균형이 최소화되도록 하는 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치에 관한 기술이다. 특히, 상정반의 구조를 개선함에 따라 상정반의 하면에 위치하는 링 타입의 피가공체의 외표면에 대해 슬러리의 균일한 공급이 이루어지도록 하는 기술이다.

반도체 웨이퍼를 제조하는 공정을 살펴 보면, 먼저 기둥형의 잉곳(ingot)에서 그 길이방향을 따라 복수 회차 원반형으로 슬라이스 하는 슬라이싱(slicing) 공정을 거침으로써 얇은 디스크 형태의 웨이퍼를 여러 개 생성할 수 있다.

이처럼, 슬라이스 공정을 통해 만들어진 웨이퍼는 다시 챔퍼링(chamfering) 공정, 래핑(lapping) 공정, 에칭 공정, 윤활(polishing) 공정, 세정 공정을 거치게 된다. 이러한 웨이퍼의 각 공정은 그 웨이퍼의 스펙 등에 따라 그 밖에 다른 공정이 추가될 수도 있다.

여기서, 잉곳으로부터 최초의 디스크 형태를 만드는 슬라이싱 공정이 완료된 이후에는 그 웨이퍼의 외표면에 결함층(예: Saw Mark 또는 Wire Mark)이 발생하게 되는데, 위의 래핑 공정은 이러한 결함층을 제거하는 공정을 의미한다.

이와 같은 래핑 공정으로는 원반형의 하정반과 원반형의 상정반이 상호 마주하여 배치된 상태에서 그 하정반과 상정반 사이에 피가공체인 웨이퍼를 배치시키고 하정반에 대해 상정반을 소정 압력으로 가압함과 아울러 각각의 하정반과 상정반을 서로 다른 방향으로 회전시키면서 그 하정반과 상정반이 만나는 부분에 연마제인 슬러리를 공급하면 그 슬러리와 마찰력에 의해 웨이퍼의 일면인 외표면이 매끄럽게 래핑(lapping)되는 것이다.

그런데, 하정반과 상정반 사이에 위치하는 피가공체가 링 타입인 중공형의 원반 형태로 이루어진 경우 그 피가공체의 외표면에 대한 슬러리의 공급이 균일하게 이루어지지 못한다는 문제가 있다.

그 결과, 링 타입의 피가공체 일면(하면)에서 중앙부와 주변부 간의 래핑 가공율에 편차가 발생하게 되는 문제가 있고 이러한 편차를 극복하기 위해 피가공체의 테두리 부분에 매우 많은 양의 슬러리를 공급해야 하지만 그 가공 수율이 떨어지는 문제를 완전히 해소하지 못하는 상황에서 슬러리의 낭비도 증가한다는 부수적인 문제점도 있었다.

그에 따라, 링 타입의 피가공체가 상정반과 하정반 사이에 맞닿아 배치된 상태에서도 그 피가공체의 래핑하고자 하는 하면에 슬러리의 공급이 균일하게 이루어지도록 구성함으로써 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결할 수 있는 기술 구현이 요구된다.

본 발명은 상기한 점을 감안하여 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 납작한 링 타입의 피가공체(예: 중공형 웨이퍼)에 대한 표면 가공으로서의 래핑 가공시 그 피가공체 표면에서의 가공 편차를 해소할 수 있는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명은 링 타입의 피가공체 상면에 대해 슬러리의 균일한 공급이 가능하도록 하는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치를 제공함에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 하정반의 상부에 배치되고 하나이상의 노즐 부재로부터 공급되는 슬러리를 가이드하면서 하방향으로 가압 회전하는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반으로서, 원반형의 몸체 부재(110); 몸체 부재를 가압 회전시키기 위해 외부의 가압 회전부재가 연결되도록 몸체 부재의 중앙부에 하방향으로 함몰 형성된 수용 부재(120); 수용 부재의 외곽에 대응하는 몸체 부재에서 수용 부재의 테두리를 따라 몸체 부재의 상하방향으로 관통 형성된 복수의 슬러리 홀 부재(130); 복수의 슬러리 홀 부재(130)가 위치하는 몸체 부재의 상면이 하방향으로 함몰 형성되어 외부의 노즐 부재로부터 공급되는 슬러리를 일시적으로 가두는 슬러리 가둠 영역 부재(140); 슬러리 가둠 영역 부재를 수용 부재의 외측 테두리로부터 소정 거리 이격 형성함에 따라 슬러리 가둠 영역 부재와 수용 부재를 구획하는 슬러리 격벽(150);을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 슬러리 가둠 영역 부재에서 슬러리 격벽의 테두리를 따라 슬러리 가둠 영역 부재를 구획하는 하나이상의 가둠 영역 구획 부재(160);를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 몸체 부재(110)는 자신의 상면이 슬러리 가둠 영역 부재의 테두리로부터 자신의 가장자리를 향해 점차적으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 상정반을 구비한 래핑 장치는 청구항 1 내지 3 중 어느하나의 항에 따른 상정반(100); 상정반의 하부에 배치된 상태로 자신의 상면에 링 타입 부품을 안착 고정시키는 하정반(200);을 포함하여 구성될 수 있다.

그리고, 하정반(200)은 자신 몸체의 상면에서 가장자리로부터 다른 가장자리를 잇도록 하방향으로 소정 깊이 절개 형성됨에 따라 슬러리 홀 부재를 통해 낙하되는 슬러리를 자신 몸체의 가장자리 방향으로 가이드하는 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210);를 구비할 수 있다.

또한, 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210)는 전후방향과 좌우방향으로 각각 복수 개 형성되어 상호 교차하도록 구성될 수 있다.

본 발명은 상정반이 몸체 부재, 수용 부재, 슬러리 홀 부재를 구비함으로써 몸체 부재의 상부로부터 낙하되는 슬러리가 그 몸체 부재를 하방향으로 관통한 후 몸체 부재의 하면에 위치하는 링 타입의 피가공체 하면에 균일하게 도포 가능하도록 구성됨으로써 그 링 타입의 피가공체 하면에 대한 가공 편차를 해소할 수 있는 장점을 나타낸다.

또한, 본 발명은 몸체 부재의 상부로부터 그 몸체 부재의 중앙부를 관통하여 하방향으로 슬러리가 토출하도록 구성됨에 따라 기존과 같이 하정반의 상면에서 손실되던 슬러리의 양을 대폭 줄일 수 있는 장점도 나타낸다.

[도 1]은 본 발명에 따른 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치의 사용상태도,
[도 2]는 [도 1]에서 노즐 부재를 제거하고 [도 1]을 비스듬히 바라 본 각도에서 도시한 도면,
[도 3]은 [도 2]에서 하정반으로부터 상정반을 상방향으로 이동시킨 상태를 도시한 도면,
[도 4]는 [도 3]에서 피가공체를 제거하고 상전반으로부터 가압 회전부재를 분리한 상태의 도면,
[도 5]는 본 발명에서 상정반을 발췌하여 하부에서 상방향으로 비스듬히 바라 본 도면,
[도 6]은 [도 5]에서 상전반의 중앙부를 절단한 단면사시도,
[도 7]은 [도 6]을 다른 각도에서 도시한 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

[도 1]은 본 발명에 따른 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반 및 이를 구비한 래핑 장치의 사용상태도이고, [도 2]는 [도 1]에서 노즐 부재를 제거하고 [도 1]을 비스듬히 바라 본 각도에서 도시한 도면이고, [도 3]은 [도 2]에서 하정반으로부터 상정반을 상방향으로 이동시킨 상태를 도시한 도면이고, [도 4]는 [도 3]에서 피가공체를 제거하고 상전반으로부터 가압 회전부재를 분리한 상태의 도면이고, [도 5]는 본 발명에서 상정반을 발췌하여 하부에서 상방향으로 비스듬히 바라 본 도면이고, [도 6]은 [도 5]에서 상전반의 중앙부를 절단한 단면사시도이고, [도 7]은 [도 6]을 다른 각도에서 도시한 도면이다.

[도 1] 내지 [도 7]을 참조하면, 본 발명은 하정반(200)의 상부에 배치되고 하나이상의 노즐 부재(N)로부터 공급되는 슬러리를 가이드하면서 하방향으로 가압 회전하는 링 타입 부품을 위한 래핑 장치용 상정반(100)으로서, 몸체 부재(110), 수용 부재(120), 슬러리 홀 부재(130), 슬러리 가둠 영역 부재(140), 슬러리 격벽(150), 가둠 영역 구획 부재(160)를 포함하여 구성될 수 있다.

몸체 부재(110)는 [도 4] 내지 [도 7]에서와 같이 바람직하게는 원반형으로 이루어질 수 있다. 이때, 몸체 부재(110)의 상면 중앙부에는 가압 회전부재(101)가 연결될 수 있다.

수용 부재(120)는 [도 4] 내지 [도 7]에서와 같이 몸체 부재(110)를 가압 회전시키기 위해 외부의 가압 회전부재(101)가 연결되도록 몸체 부재(110)의 중앙부에 하방향으로 함몰 형성될 수 있다.

그 결과, [도 1] 내지 [도 3]에서와 같이 하정반(200)의 상면에 링 타입의 피가공체(W)가 안착된 상태에서 상정반(100)이 그 피가공체(W)에 대해 소정 압력으로 눌러 회전시킬 수 있다.

이때, 가압 회전부재(101)는 상정반(100)의 상면에 연결된 상태에서 외부의 구동 제어를 통해 제자리 회전 및 하방향으로의 가압 동작이 이루어짐으로써 상정반(100)을 하방향으로 가압시키면서 수평 방향으로 회전시키게 된다.

슬러리 홀 부재(130)는 [도 5] 내지 [도 7]에서와 같이 수용 부재(120)의 외곽에 대응하는 몸체 부재(110)에서 수용 부재(120)의 테두리를 따라 몸체 부재(110)의 상하방향으로 복수 개 관통 형성될 수 있다.

그 결과, [도 1]에서와 같이 가압 회전부재(101)에 인접하는 몸체 부재(110)의 상부에서 하나이상 배치된 노즐 부재(N)로부터 슬러리가 공급되면, 그 슬러리는 바람직하게는 슬러리 가둠 영역 부재(140)에 낙하되어 고이면서 그 슬러리 가둠 영역 부재(140)의 연직 상하방향으로 관통 형성되는 복수의 슬러리 홀 부재(130)를 경유하면서 [도 1] 내지 [도 3]에서와 같이 상정반(100)과 하정반(200) 사이에 배치된 링 타입의 피가공체(W)에서 그 피가공체(W)의 중공부에 대응하는 하정반(200)의 상면에 흘러내릴 수 있다.

슬러리 가둠 영역 부재(140)는 [도 3] 내지 [도 7]에서와 같이 복수의 슬러리 홀 부재(130)가 위치하는 몸체 부재(110)의 상면이 하방향으로 함몰 형성될 수 있다.

그 결과, [도 1]에서와 같이 외부의 노즐 부재(N)로부터 슬러리 가둠 영역 부재(140)의 상부에 대응하는 몸체 부재(110)로 공급되는 슬러리가 그 슬러리 가둠 영역 부재(140)에 낙하되어 일시적으로 그 영역에 채워질 수 있는데, 이렇게 채워진 슬러리는 [도 5] 내지 [도 7]에서와 같이 복수의 슬러리 홀 부재(130)를 통해 하방향으로 낙하될 수 있다.

이처럼, 복수의 슬러리 홀 부재(130)를 통해 낙하되기 전의 슬러리가 몸체 부재(110)의 상면에서 주변으로 흘러내리지 않도록 슬러리 가둠 영역 부재(140)가 일시적으로 가둠에 따라 기존과 같이 많은 양의 슬러리가 소용없이 낭비되던 것을 절감할 수도 있다.

슬러리 격벽(150)은 [도 5] 내지 [도 7]에서와 같이, 슬러리 가둠 영역 부재(140)가 수용 부재(120)의 외측 테두리로부터 외향하여 소정 거리 이격되는 위치에 형성되도록 슬러리 가둠 영역 부재(140)와 수용 부재(120)를 구획한다.

이처럼, 슬러리 격벽(150)이 슬러리 가둠 영역 부재(140)와 수용 부재(120)를 구획함에 따라 [도 1]에서와 같이 상정반(100)의 상부로부터 낙하되는 슬러리가 [도 5] 내지 [도 7]에서와 같이 슬러리 홀 부재(130)를 통해 낙하되기 전에 그 슬러리 가둠 영역 부재(140)에 일시적으로 고일 수 있게 된다.

그 결과, 많지 않은 적정한 양의 슬러리를 통해서도 슬러리 홀 부재(130)로 지속적인 슬러리 공급이 이루어지도록 할 수 있다.

가둠 영역 구획 부재(160)는 [도 5] 내지 [도 7]에서와 같이 슬러리 가둠 영역 부재(140)에서 슬러리 격벽(150)의 테두리를 따라 슬러리 가둠 영역 부재(140)를 구획하며 하나이상 구비될 수 있다.

이처럼, 슬러리 가둠 영역 부재(140)에 형성되는 가둠 영역 구획 부재(160)는 슬러리 가둠 영역 부재(140)에 고인 적은 양의 슬러리라도 슬러리 홀 부재(130)를 통해 보다 신속하게 하방향으로 내려가도록 가이드한다.

한편, 몸체 부재(110)는 [도 1]에서와 같이 자신의 상면이 슬러리 가둠 영역 부재(140)의 테두리로부터 자신의 가장자리를 향해 점차적으로 하향 경사지게 형성될 수 있다.

그 결과, 몸체 부재(110)의 상부에 위치한 노즐 부재(N)로부터 슬러리 가둠 영역 부재(140)로 낙하된 슬러리가 고여서 슬러리 가둠 영역 부재(140)로부터 넘치거나 애초에 그 노즐 부재(N)로부터 공급되는 슬러리가 슬러리 가둠 영역 부재(140)의 바깥쪽에 대응하는 몸체 부재(110)의 상면에 낙하된 경우 그 몸체 부재(110)의 테두리를 따라 흘러 내릴 수 있다.

다른 한편, 본 발명에 따른 상정반을 구비한 래핑 장치는 [도 1] 내지 [도 7]을 통해 살펴 본 상정반(100), [도 1] 내지 [도 4]에서와 같이 상정반(100)의 하부에 배치된 상태로 자신의 상면에 링 타입 부품으로서의 피가공체(W)를 안착 고정시키는 하정반(200)을 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 피가공체(W)의 연직 상부에 대응하는 상정반(100)의 하면에는 패드 부재(미도시)가 배치될 수 있다. 패드 부재는 상정반(100)의 하면에 부착된 상태로 하정반(200)의 상면에 안착되는 링 타입의 피가공체(W)에 대한 수평방향 움직임을 방해하도록 구성된다.

즉, [도 1]과 [도 2]에서와 같이 피가공체(W)의 상면과 하면을 각각의 상정반(100)과 하정반(200)이 맞닿은 상태로 가압하는 상태에서 상정반(100)과 하정반(200)을 서로 반대방향으로 회전시키면 피가공체(W)의 상면은 패드 부재에 일시적으로 접합된 상태를 유지하게 되고 피가공체(W)의 하면은 하정반(200)의 상면과 맞닿은 상태로 래핑(lapping)이 이루어질 수 있다.

여기서, 하정반(200)의 하면 중앙부에 연결되는 지지 회전부재(201)는 하정반(200) 하부를 지지하면서 외부의 구동 제어를 통해 그 하정반(200)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시킬 수 있다.

다른 한편, 하정반(200)은 [도 2] 내지 [도 4]에서와 같이 자신 몸체의 상면에 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210)를 구비할 수 있다.

슬러리 수평가이드 부재(210)는 [도 2] 내지 [도 4]에서와 같이 하정반(200) 몸체의 상면에서 어느 부분의 가장자리로부터 다른 어느 부분의 가장자리를 잇도록 하방향으로 소정 깊이 절개 형성될 수 있다.

여기서, 바람직하게는 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210)는 [도 2] 내지 [도 4]에서와 같이 전후방향과 좌우방향으로 각각 복수 개 형성되어 상호 교차하도록 구성될 수 있다.

그 결과, [도 2] 내지 [도 4]를 참조하면 슬러리 홀 부재(130)를 통해 낙하되는 슬러리가 링 타입 부품인 피가공체(W)의 중공부를 통해 그 피가공체(W)의 중공부에 대응하는 하정반(200)의 상면 중앙부에 낙하된 후 그 하정반(200) 상면의 가장자리 방향으로 가이드될 수 있다.

즉, 하정반(200)이 지지 회전부재(201)의 회전 동작에 연동하여 회전하게 되면, 피가공체(W) 중공부에 대응하는 하정반(200) 상면 중앙부에 낙하된 슬러리가 원심력에 의해 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210)를 따라 이동하게 되는데, 이는 [도 2] 내지 [도 4]에서와 같이 하정반(200) 상면 중앙부 상의 슬러리가 하정반(200)의 상면 가장자리 쪽을 향해 방사형으로 이동하는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

100 : 상정반
101 : 가압 회전부재
110 : 몸체 부재
120 : 수용 부재
130 : 슬러리 홀 부재
140 : 슬러리 가둠 영역 부재
150 : 슬러리 격벽
160 : 가둠 영역 구획 부재
200 : 하정반
201 : 지지 회전부재
210 : 슬러리 수평가이드 부재
N : 노즐 부재
W : 피가공체

Claims (6)

1. 하정반의 상부에 배치되고 하나이상의 노즐 부재로부터 공급되는 슬러리를 가이드하면서 하방향으로 가압 회전하는 링 타입 부품을 위한 상정반을 구비한 래핑 장치로서,
   링 타입 부품의 상면을 가압하도록 링 타입 부품의 면적보다 상대적으로 더 크거나 동일한 면적을 갖는 원반형의 몸체 부재(110)와,
   상기 몸체 부재를 가압 회전시키기 위해 외부의 가압 회전부재가 연결되도록 상기 몸체 부재의 중앙부에 하방향으로 함몰 형성된 수용 부재(120)와,
   상기 수용 부재의 외곽에 대응하는 상기 몸체 부재에서 상기 수용 부재의 테두리를 따라 상기 몸체 부재의 상하방향으로 관통 형성되되 상기 수용 부재의 중심부와 상기 몸체 부재의 테두리 사이에서 상기 수용 부재의 중심부에 상대적으로 더 근접하여 배치되어 외부의 노즐 부재로부터 공급되는 슬러리를 링 타입 부품의 중공부로 낙하되도록 가이드하는 복수의 슬러리 홀 부재(130)와,
   상기 복수의 슬러리 홀 부재(130)가 위치하는 상기 몸체 부재의 상면이 하방향으로 함몰 형성되어 외부의 노즐 부재로부터 공급되는 슬러리를 일시적으로 가두며 자신의 외곽 테두리 부분이 상기 수용 부재의 중심부와 상기 몸체 부재의 테두리 사이에서 상기 수용 부재의 중심부에 상대적으로 더 근접하여 배치되는 슬러리 가둠 영역 부재(140)와,
   상기 슬러리 가둠 영역 부재를 상기 수용 부재의 외측 테두리로부터 소정 거리 이격 형성함에 따라 상기 슬러리 가둠 영역 부재와 상기 수용 부재를 구획하는 슬러리 격벽부재(150),
   상기 슬러리 가둠 영역 부재에서 상기 슬러리 격벽부재의 테두리를 따라 상기 슬러리 가둠 영역 부재를 구획하는 하나이상의 가둠 영역 구획 부재(160)
   를 구비하는 상정반(100); 및
   상기 상정반의 하부에 배치되고 상기 상정반과 협동으로 링 타입 부품의 하면을 지지하며 상기 상정반의 너비보다 상대적으로 넓게 형성되는 하정반(200);
   을 포함하여 구성되고,
   상기 몸체 부재(110)는 자신의 상면이 상기 슬러리 가둠 영역 부재의 테두리로부터 자신의 가장자리를 향해 점차적으로 하향 경사지게 형성되며,
   상기 하정반(200)은,
   자신 몸체의 상면에서 가장자리로부터 다른 가장자리를 잇도록 하방향으로 소정 깊이 절개 형성됨에 따라 상기 슬러리 홀 부재를 통해 낙하되는 슬러리를 자신 몸체의 가장자리 방향으로 가이드하는 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210);
   를 구비하며,
   상기 복수 개의 슬러리 수평가이드 부재(210)는 전후방향과 좌우방향으로 각각 복수 개 형성되어 상호 교차하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 링 타입 부품을 위한 상정반을 구비한 래핑 장치.
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