KR20000016637A - 플랫폼에가요적으로부착되는스핀들을갖춘그라인딩장치 - Google Patents

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KR20000016637A
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Abstract

그라인딩 또는 폴리싱 장치가 강성 플랫폼을 포함하며, 이 플랫폼 상에는 작업헤드 스핀들 및 그라인딩 휘일 스핀들이 위치된다. 그라인딩 휘일 스핀들은 굽힘부에 의해 플랫폼에 부착되는 서브-조립체 상에 장착되고, 굽힘부는 작업헤드 스핀들 상에 장착되는 작업물을 그라인딩 또는 폴리싱하기 위한 휘일의 진행 방향과 평행한 방향으로 서브-조립체의 제한된 움직임을 허용한다. 굽힘부는 다른 모든 방향으로 서브-조립체가 움직이는 것을 억제한다. 두 개의 그라인딩 휘일이 각각의 두 개의 서브-조립체 상에서 플랫폼에 장착되며, 각각의 서브-조립체는 굽힘부에 의해 플랫폼에 부착된다. 굽힘부 장착 지점은 장치의 중앙에 위치되고 장치의 중심선에 가깝게 어느 한 측면 상에 놓여진다. 작업물 스핀들 수단을 갖춘 그라인딩 또는 폴리싱 장치에 있어서, 기구 스핀들 수단은 기구와 작업물의 접촉을 달성하도록 한 방향으로 제한된 상대 운동을 허용하는 서브-조립체 상에 장착되고, 각각의 서브-조립체가 작업헤드 스핀들로부터 각각의 기구 스핀들을 진퇴시키도록 이동할 수 있게 캠 구동 수단이 제공된다.

Description

플랫폼에 가요적으로 부착되는 스핀들을 갖춘 그라인딩 장치
위와 같은 목적으로 디스크를 그라인딩하는 경우에, 디스크의 외경을 높은 정확도로 완성시키거나, 특별한 단면 형상을 갖도록 완성시키는 것이 중요하다. 또한, 메모리 디스크의 경우에는 직경과 원형이 정확하게 제어된 환형 개구부가 필요하다. 실리콘 웨이퍼의 경우에는, 마지막 제조단계에서 편평부과 노치부와 같은 형상을 디스크의 외주 둘레에 기록하기 위한 기록장치가 필요하다.
통상적인 에지 그라인딩 및 폴리싱 장치는 모든 축선을 위한 직선 활주로를 갖고 있다. 재순환 롤링 요소 베어링과 결합하든 공기 베어링과 결합하든 간에, 취성 재료를 그라인딩 및 폴리싱할 때 이러한 축은 공통적인 문제점 즉, 그라인딩 휘일과 부품간에 상당한 상대 운동이 발생한다는 문제점을 갖고 있다. 이 문제점은 하나의 직선 축이 다른 축 위에 쌓여짐으로써 일반적으로 얻어지는 그라인딩 휘일의 직교 운동을 제공할 필요로부터 발생한다. 이 운동은 마모로 인한 형상 손실을 최소화하도록 내마모성 그라인딩 휘일을 사용할 것을 요구하지만, 이러한 휘일은 심층 손상을 갖는 좋지 않은 품질의 표면을 생성하는 경향이 있다.
실리콘 웨이퍼를 그라인딩할 때, 그라인딩 동안 발생하는 하부표면 손상은 후속 제조 단계에서 사용되기 위하여 웨이퍼가 손상 없이 이송되어야 하기 때문에 최소화되어야 한다. 하부표면 손상이 발생하면, 폴리싱하기 전에 산으로 부식시키는 다음 그라인딩 단계가 있어야 한다. 이들 두 처리단계에는 비용이 많이 들며, 보다 적은 손상을 위하여 폴리싱 시간이 짧아야 한다.
본 발명은 그라인딩 및 폴리싱 장치와 디스크를 그라인딩하는 방법에 관한 것으로서, 이 디스크로는 반도체 장치의 구성에 사용되는 실리콘 웨이퍼와 같은 디스크 및 컴퓨터 디스크 드라이브 등을 위한 자성 메모리 디스크를 성형하기 위하여 자성체가 증착되는 유리 또는 다른 취성 재료의 디스크가 있다.
도 1은 조작자의 위치에서 바라본 본 발명의 그라인딩 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 그라인딩 장치의 측면도이고,
도 3은 도 1 및 도 2에 도시된 그라인딩 장치의 단면도(端面圖)이고,
도 4는 도 3에 도시된 굽힘부 장착 서브-조립체의 확대 단면도(斷面圖)이고,
도 5는 도 4에 도시된 두 개의 굽힘부에 대한 확대도이고,
도 6은 캠 드라이브 및 종동재와 서브-조립체의 스프링-하중을 도시하는 상부의 확대도이고,
도 7은 도 2에 도시된 그라인딩 장치의 서브-조립체의 측면을 확대 및 부분 절단한 도면이고,
도 8은 도 3에 도시된 그라인딩 장치의 일부와 이 그라인딩 장치의 우편에 설치될 수 있는 작업물 적재 및 하역 장치의 사시도이고,
도 9는 도 8의 작업물 취급 장치와 도 2에 도시된 그라인딩 장치의 우편의 디스크 검사장치를 도시하는 사시도이고,
도 10은 도 9에 도시된 디스크 검사장치의 대향 단부의 확대 사시도이고,
도 11은 카메라(234)에 의해 촬영된 노치를 나타내는 모니터 스크린을 도시한 도면이고,
도 12는 카메라(234)에 의해 촬영된 웨이퍼 에지 내의 편평부를 나타내는 모니터 스크린을 도시한 도면이고,
도 13은 모니터와 진공 척 사이의 드라이브, 및 웨이퍼가 작업헤드에 이송되기 전에 웨이퍼의 두께를 측정하기 위하여 설치되어 있는 두께 측정 탐침을 도시하는, 도 10의 장치의 배면에 대한 측면도이고,
도 14는 도 1 이하에 도시된 그라인딩 장치에 사용될 수 있는 다중 그라인딩 휘일 조립체의 측면도이고,
도 15는 도 1 이하에 도시된 그라인딩 장치에 사용될 수 있는 노치 그라인딩 휘일의 측면도이고,
도 16은 작업물 진공 척 및 드레싱 휘일 조립체의 측면도이고, 그리고
도 17은 중간 웨이퍼 저장소로 이용될 수 잇는 세척 장소의 측면도이다.
장치의 구조
본 발명의 태양에 따르면, 전술한 바와 같은 그라인딩 장치는 작업헤드 및 그라인딩 휘일 스핀들이 놓여지는 강성 플랫폼을 포함하며, 이 그라인딩 휘일 스핀들은 서브-조립체 상에 장착되고, 이 서브-조립체는 굽힘부에 의해 플랫폼에 부착되고, 이 굽힘부는 작업헤드 스핀들 상에 장착되는 작업물을 그라인딩 또는 폴리싱하기 위해 휘일이 진행하는 방향에 평행한 방향으로 서브-조립체의 운동을 허용하고 그 외의 방향으로는 서브-조립체의 운동을 억제한다.
두 개의 그라인딩 휘일이 플랫폼 상에 장착되려면, 바람직하게는 각각의 그라인딩 휘일을 위하여 두 개의 서브-조립체가 갖추어져야 하고, 각각의 서브-조립체는 전술한 바와 같은 굽힘부에 의해 플랫폼에 부착된다.
축 역전 이력현상(axis reversal hysteresis)은 스파크-아웃(spark-out) 후에 그라인딩 축이 역전됨으로써 디스크 또는 웨이퍼의 그라인딩 동안에 손상을 유발시킬 수 있다. 매우 부드러운 운동을 제공하며 한 방향의 운동만을 허용하는 굽힘부 상에 서브-조립체를 장착함으로써, 축 역전 이력현상은 통상적인 직선 축을 사용할 때보다 훨씬 적어진다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 서브-조립체를 그라인딩 장치의 기저부에 장착하는 굽힘부의 위치는 굽힘부에 의해 지지되는 서브-조립체 상에서 그라인딩 장치 기저부 내의 비틀림 진동 효과를 감소시키도록 선택된다.
굽힘부 장착 지점이 그라인딩 장치의 중심에 위치하고 그라인딩 장치의 어느 한쪽에서 중심선에 가깝게 위치하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 서브-조립체가 장착되는 굽힘부는 바람직하게는 폴리머 콘크리트를 포함하고 그라인딩 장치의 기저부의 일부로 형성되는 고체물에 장착된다. 이에 의하여, 캐리지 또는 서브-조립체의 어떠한 움직임도 크게 댐핑(damping)된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 그라인딩 장치의 선택된 부품 내에 형성된 중공 공동은 폴리머 콘크리트로 적어도 부분적으로 채워져서, 댐핑 또는 강성 재료의 최적 분포를 갖는 최소한의 매스를 제공하는 목적으로 그라인딩 장치의 고유 진동수를 상승시킨다.
일반적으로, 굽힘부는 일단부에서 플랫폼에 직접 결합되고 타단부에서 스핀들 베어링 서브-조립체에 직접 결합되는 스트레스 경감 강철 링크로 구성된다.
스핀들 장착
바람직하게, 그라인딩 휘일 및 작업물 스핀들은 공기 베어링 내에 장착된다.
작업헤드 장착
바람직하게, 작업헤드는 서보 모터에 의해 구동되는 선부하 활주로 상에 장착되고 고해상도 위치 엔코우더(encoder)를 갖고 고정된다.
서브-조립체들이 그라인딩 장치의 매스의 일단부를 향해 그라인딩 장치의 기저부의 수평 연장부상에 장착되는 경우에, 상기 수평 연장부의 강성도는 그라인딩 장치의 나머지 매스의 단부와 연장부 사이에 강성 브라켓을 장착함으로써 향상될 수 있다.
서브-조립체들이 기저부의 중심선 둘레에 대칭적으로 장착되고 이격되는 경우에, 브라켓은 두 개의 서브-조립체 사이에서 그라인딩 장치의 중심선에 인접하여 연장된다.
소위 쿨롱 댐핑(coulomb damping)이 세 개의 조각으로 브라켓을 형성하고 이들을 서로 볼트 결합함으로써 얻어진다.
플랫폼 장착
양호한 실시예에 있어서, 플랫폼은 진동 흡수 수단을 통해 고정된 그라인딩 장치 기저부에 장착된다.
그라인딩 장치 기저부는 단일 부품으로 제조될 수 있지만, 진동을 최적으로 차단하기 위하여 그 사이에 진동 흡수 수단을 갖춘 2부품 구조물로 구성될 수도 있다.
진동 차단(흡수) 수단이 사이에 장착되어 있는 2부품 구조물에 있어서, 2부품 중 상부 부품은 폴리머 콘크리트를 함유하거나 적어도 부분적으로 이것으로 형성되어 있는 금속 제작물일 수 있어서, 스핀들과 서브-조립체를 움직이는 캠을 위한 장착부와 작업헤드 스핀들 유도로 수단 사이에 크게 댐핑된 직접 연결부를 제공한다.
바람직하게는, 그라인딩 휘일 안정성에 따른 그라인딩 장치 기저부의 비틀림 진동의 효과는 그라인딩 장치 기저부 상의 중심 위치 내에 그라인딩 휘일 지지 서브-조립체를 장착함으로써 감소된다. 여기서, 바람직하게는 그라인딩 장치 기저부가 서브-조립체에 대한 높은 댐핑을 제공하는 폴리머 콘크리트 부분을 포함한다.
서브-조립체 구동 수단
본 발명의 다른 태양에 따르면, 구동 수단은 캠 수단을 포함하며, 이에 의하여 서브-조립체는 작업헤드 스핀들에 대해 그라인딩 휘일을 진퇴시키도록 움직일 수 있다.
바람직하게는, 고형 캠이 사용된다.
캠 수단은 한 방향으로만 작동할 수 있으며, 다른 방향으로 복원력을 제공하기 위하여 복귀 스프링 수단이 제공될 수도 있다.
선택적으로, 작업헤드 스핀들에 대해 서브-조립체를 진퇴시키는 포지티브 구동이 제공되도록 캠 수단은 양 방향으로 모두 작동할 수도 있다.
일 실시예에서, 두 개의 서브-조립체가 스프링 하중을 받으며 캠의 아암의 적절한 내향 이동에 의해 그라인딩 작업이 제공된다. 본 발명의 이러한 특징은 최대 서브-조립체 가속력이 캠에 향해 외향으로 작용하기 때문에, 실리콘 웨이퍼 편평부의 모서리 주변에 신속한 보간을 허용한다.
종래의 그라인딩 장치는 볼 나사를 사용하여 직사각형 볼을 볼장착부에 탈착시킴으로써 고유의 소음이 발생한다. 이러한 소음은 그라인딩 공정에 있어서 결함이 된다. 서브-조립체를 고형 캠을 통해 구동하고 캠을 두 쌍의 고 정밀 각도 접촉 베어링 사이에 장착함으로써, 조립체에 부수적인 강성이 발생한다. 따라서, 본 발명에 따른 그라인딩 장치는 그라인딩 동안에 기계적 소음을 발생시키지 않는다.
캠을 작업헤드 축 베어링 레일에 매우 가깝게 장착하고 폴리머 콘크리트로 이들을 직접 연결함으로써, 매우 단단하고 댐핑된 강성 루프가 제조된다.
그라인딩 장치의 이동 가능한 부품을 구동하는 것이 볼 나사를 통해 달성되는 경우에, 예를 들어 그라인딩에 대항하여 폴리싱을 달성하기 위하여 위치 제어를 하는 대신에 힘 제어가 가해진다면, 구동은 중단되어야 하며 제 2 기구가 결합되어야 한다. 그러나, 캠을 통해 서브-조립체를 구동함으로써 캠이 역 구동될 수 있기 때문에 모터 드라이브가 어떠한 드라이브를 분리할 필요 없이 위치와 토크 제어 사이에서 스위칭될 수 있음은 본 발명의 상기 태양의 장점이 된다. 드라이브를 캠으로 변경하는 것 이외의 다른 조정없이 그라인딩 장치가 폴리싱 장치로 작동할 수 있기 때문에 이는 매우 뛰어난 장점이 된다.
결합식 캠 드라이브 및 굽힘부 장착
본 발명에 따른 전술한 바와 같은 공통의 플랫폼에 부착되는 굽힘부 상에 장착되는 캠 피동 서브-조립체를 사용함으로써, 짧은 강성 루프가 그라인딩 휘일과 작업물 사이에 생성되고, 이에 의하여 기계작업 동안에 휘일과 작업물 사이의 상대 운동의 위험이 감소된다.
그라인딩 휘일 선택 및 드레싱
일반적으로 디스크의 에지는 삼각형 또는 사다리꼴 에지 프로파일을 디스크에 생성하도록 기계 처리된다. 이를 달성하기 위하여, 그라인딩 휘일의 표면은 보완적인 방법으로 성형되어서, 휘일이 작업물과 접촉할 때 보완적 형상이 작업물의 에지 둘레에 생성된다.
그라인딩 휘일의 보완 형상이 변경되지 않는다면 에지의 프로파일이 정밀하게 생성된다. 그라인딩 휘일이 마모할 때, 이 프로파일은 변경되며 주기적으로 이 휘일은 금속 접착 휘일을 위한 스파크 부식 또는 수지 접착 휘일을 위한 적절한 형상의 휘일을 사용하여 재성형되어야 한다. 경질 마모 그라인딩 휘일이 사용되는 경향이었기 때문에 지금까지는 적어도 보완적인 그라인딩 휘일 프로파일의 초기 성형은 "장치가 작동하지 않을 때" 이루어졌다.
본 발명에 따른 그라인딩 장치를 구성함으로써, 작업물과 그라인딩 휘일간의 바람직하지 않은 상대 운동이 제거되지 않았다면 이를 제한하기 위하여 연질 그라인딩 휘일을 사용할 수 있다.
예비의 거친 그라인딩 단계에서 금속 접착 CBN 또는 다이아몬드 휘일과 같은 거친 그라인딩 방법을 사용한 후에 마무리 그라인딩에 연질의 휘일을 사용하여 최적 효율이 얻어질 수도 있지만, 수지가 접착된 CBN(cubic boron nitride) 또는 다이아몬드 휘일이 사용될 수도 있다.
모든 홈이 재성형될 필요가 있을 때까지 차례로 사용될 수 있는 다수의 홈이 각각의 그라인딩 휘일에 갖추어질 수 있다.
에지 형상을 그라인딩하는데 사용될 때 매우 낮은 하부 표면 손상을 만들도록 수지 접착 휘일이 사용되고 적절한 성형 휘일을 사용하여 성형될 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따라 구성된 그라인딩 장치는 주 그라인딩 휘일 내의 홈을 성형 및 필요시 재성형하도록 주 그라인딩 휘일과 접촉할 수 있게 하기 위하여 장착되는 적어도 하나의 성형 휘일을 포함한다.
이는 그라인딩 휘일이 기계 비작동시 초기 성형되거나 재성형되도록 제거되어야할 때 발생하는 문제점을 해결한다.
성형/드레싱 휘일의 위치
본 발명의 다른 태양에 의하면, 성형 휘일이 작업헤드 스핀들 상에서 통상적으로 작업물 지지대의 배면에 장착될 수 있다.
두 개의 성형 휘일이 작업헤드 상에 장착될 수 있으며, 하나는 새로운 휘일 내에 홈을 성형하기 위한 것이고 다른 하나는 기존재하는 휘일 상의 홈을 재성형하기 위한 것이다. 장치 상의 그라인딩 휘일 홈을 성형 및 재성형하는 것과 작업헤드 스핀들 상에 성형 휘일을 장착하는 것은 그라인딩 휘일의 마모를 최소로 감소시키고, 휘일의 소음을 감소시키며, 불완전하게 장착되었을 지라도 성형 휘일 및 재성형 휘일이 모두 작업물과 동일한 축에 대하여 장착되기 때문에 원형 디스크 또는 웨이퍼는 그라인딩 휘일에 의해 그라인딩된다.
거칠기를 위한 성형 휘일과 마무리를 위한 휘일을 사용하여, 그라인딩 휘일 모두는 거칠기 및 마무리 휘일 홈 내에 동일한 형상을 생성하고, 이에 의하여 마무리 휘일 형상의 비대칭 마모는 최소화된다.
두 개의 성형 휘일에 약간 다른 형태를 사용하는 것은 일정한 깊이의 재료가 마무리 그라인딩 동안에 에지 프로파일 둘레로부터 제거되는 것을 보장한다.
두 개의 완전하게 상이한 형태의 휘일을 장착하는 것은 포머(former)를 교체할 필요 없이 하나에서 다른 하나로 신속하게 전환할 수 있게 한다.
전술한 디스크 및 웨이퍼를 거칠게 그라인딩하기 위하여 수지 접착 CBN 휘일을 사용하는 것은 매우 중요한 이점이 된다. 만일 세립 다이아몬드 그라인딩 휘일이 사용된다면, 다이아몬드 포머를 사용하여 휘일을 성형 또는 재성형하는 것은 사실상 불가능할 것이다.
거칠고 중간결의 CBN은 다이아몬드 성형 휘일을 사용하여 매우 쉽게 형성된다. 그러나, 마무리 그라인딩 휘일에 요구되는 세립의 CBN은 그라인드 실리콘이 아니다. 그러므로, 마무리 그라인딩은 다이아몬드 성형 휘일을 사용하여 성형 및 재성형될 수 있는 세립 다이아몬드 휘일을 사용하여 이루어진다.
또한, 본 발명의 특징은 그라인딩 휘일과 작업물 지지대 사이에 단단한 강성 루프의 조합에 있으며, 휘일 헤드부 스핀들 상에 장착될 수 있으며 필요시 작동할 수 있는 성형 휘일과 함께 비교적 부드러운 수지 접착 그라인딩 휘일을 사용하는 것이다. 결합시 이러한 특징은 작업물이 높은 표면 마무리 정도와 낮은 하부 표면 손상 에지를 갖고 제조되도록 한다.
에지 그라인딩 환경의 보호
본 발명의 다른 태양에 따르면, 그라인딩 휘일 및 작업물은 2부품 하우징 내에 위치될 수 있으며, 이 하우징은 그라인딩 동안에는 밀폐부가 되도록 폐쇄된다.
바람직하게는, 이 하우징 부품이 그라인딩 공정을 관찰할 수 있도록 폴리 탄산 에스테르와 같은 투명한 플라스틱 재료로 형성된다.
바람직하게는, 두 개의 하우징 부품이 팽창성 밀봉 링에 의해 밀봉되고, 이 밀봉 링은 두 하우징 부품이 밀폐부를 형성하도록 위치될 때 이들 부품 사이의 하부 둘레에 연장된다.
밀폐부가 폐쇄 및 밀봉되고 적어도 그라인딩 동안에 그라인딩 휘일과 작업물이 밀폐부 내에 수용되는 2부품 밀폐부가 제공되면, 이 부품은 활주로 위에 장착되고 그라인딩 휘일의 회전 축에 평행하게 이동할 수 있어서, 밀봉 링을 수축 및 재팽창할 필요 없이 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 접촉시키기 위하여 이동하거나 또는 하나의 휘일 홈과 다른 휘일 홈 사이에서 이동할 때 작업헤드의 축방향 이동을 허용한다. 이 특징은 그라인딩 사이클의 시간을 감소시킨다.
부스러기 제거
본 발명의 다른 태양에 따르면, 웨이퍼가 아직까지 회전하고 있는 동안에 웨이퍼의 매달린 립에 세척 유체를 분사하는 수단이 제공된다. 이것은 지지대 테이블로부터 제거될 때 웨이퍼의 배면에서 그라인딩 부스러기가 떨어지는 것을 방지한다.
그라인딩이 밀폐부 내에서 실행되는 경우에, 밀폐부 내로 세척 유체를 분사하고 이는 밀폐부가 폐쇄되었을 때만 실행된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 폴리싱 디스크가 에지 그라인딩 스핀들에 장착될 수도 있다.
이러한 설비와 결합된 장치는 작업물을 분리하지 않고 동일한 장치상에서 실행될 수 있는, 거친 그라인딩, 마무리 그라인딩, 및 폴리싱 공정의 세 단계 공정을 허용할 수 있다.
에지 그라인딩 방법
또한, 본 발명은 디스크의 에지를 그라인딩하는 방법을 제공한다. 이 방법은 강성 장착대에 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 제공하는 단계와, 그라인딩 동안에 디스크의 에지 둘레에 형성하고자 하는 형상의 보완부와 그 단면에 상응하는 그라인딩 휘일의 에지 둘레에 홈을 형성하기 위하여 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 접촉하도록 이동하는 단계와, 그라인딩 휘일과 관련하여 마찬가지로 강하게 장착되어 있는 디스크와 그라인딩 휘일을 접촉시키는 단계와, 원하는 형상으로 디스크의 에지를 그라인딩하는 단계와, 그리고 디스크의 에지가 그라인딩된 후에 (또는 일련의 디스크 에지들이 그라인딩된 후에) 마모를 수정하기 위하여 그라인딩 휘일 내의 홈을 재성형하도록 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 재접촉시키는 단계를 포함한다.
실리콘 웨이퍼 작업물의 에지를 그라인딩하기 위한 방법은 작업물의 에지를 거칠게 그라인딩하기 위하여 금속 또는 수지 접착 CBN 휘일을 작동하는 단계와, 에지를 마무리 그라인딩하기 위하여 수지 접착 CBN, 보다 바람직하게는 수지 접착 다이아몬드 휘일을 작동하는 단계를 포함하는데, 본 발명은 이 방법에 제한되는 것이 아니며 임의 개수의 다른 그라인딩 단계가 특정 작업물을 그라인딩하기 위하여 이 방법에 포함될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 방법은 성형 휘일을 사용하여 각각의 그라인딩 휘일의 에지 내에 원하는 형상을 플런지 그라인딩함으로써 장치 상에서 두 개의 그라인딩 휘일을 성형 및 재성형하는 단계를 포함한다.
내경부 및 외경부를 마무리 그라인딩하는 경우에는, 예비 성형된 금속 접착 휘일을 사용하는 거친 그라인딩 단계와 기계상에서 성형 및 재성형되는 성형된 CBN 수지 접착 휘일을 사용하는 마무리 그라인딩 단계를 포함하는 2단계 그라인딩 방법이 사용될 수 있다.
에지 그라인딩 장치
상기 방법을 실행하기 위한 본 발명에 따른 장치는 그라인딩 휘일 및 이를 위한 구동 수단, 성형 휘일, 바람직하지 않은 상대 운동을 제한하도록 강성이 있는 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 위한 지지수단, 성형 휘일과 정렬되도록 그라인딩 휘일을 축방향으로 기울어뜨리는 수단, 정확한 단면의 홈을 형성하도록 그라인딩 휘일의 에지를 플런지 그라인딩하기 위하여 그라인딩 휘일과 성형 휘일 사이의 상대 운동을 일으키기 위한 수단, 원형 작업물이 장착될 수 있고 강성 지지수단에 의해 지지되는 작업물 스핀들, 작업물의 에지를 그라인딩하도록 스핀들 상에 장착될 때 원형 작업물의 원형 에지와 그라인딩 휘일을 접촉시키기 위하여 그라인딩 휘일을 작업물 스핀들로부터 진퇴시키는 구동 수단, 및 성형 휘일이 회전을 위하여 작업물 스핀들 상에 마찬가지로 장착될 때 스핀들을 회전하기 위한 구동 수단을 포함한다.
바람직하게는, 작업물 스핀들이 그 위에 원형 작업물을 장착하기 위한 진공 척을 포함한다.
바람직하게는, 작업물 스핀들의 축과 작업물의 중심을 정렬하기 위한 센터링 수단이 제공된다.
바람직하게는, 작업물 센터링 수단이 작업물 스핀들로부터 멀리 떨어져 있으며, 회전 중에 비정렬에 기이한 편향을 탐지함으로써 진정한 중심을 결정하고 작업물을 회전시킬 수 있는 탐지장치와 결합된 정렬 진공 척, 이동 진공 척을 갖춘 로봇 아암 수단, 이송을 위하여 작업물 스핀들 상의 진공 척에 인접한 작업물을 위치하기 위하여 차례로 작업물의 이송을 허용하도록 정렬 척에 인접한 척을 위치 선정하고 하나 이상의 알려진 축을 따른 정확하게 알려진 거리를 통해 척과 작업물을 이동하기 위한 로봇 구동 수단을 포함하고, 이동 척의 움직임은 그들 사이의 이동 척의 정확한 움직임을 허용하도록 정렬 척의 축선과 작업물 스핀들의 축선의 좌표가 프로그래밍된 제어장치에 의해 제어되고, 탐지장치에 의한 정렬 척 상의 작업물의 위치에서 탐지된 편향률을 고려하여 작업물 스핀들 척의 정면에 이동 척의 최종 위치를 정정하고, 이에 의해서 작업물은 작업물 스핀들 축선에 대하여 정확하게 센터링된다.
탐지 장치는 디스크 에지의 접선 방향으로 촬영하는 비디오 카메라, 이 비디오 카메라의 출력신호를 수용하는 신호 처리 및 평가장치, 작업물의 에지 프로파일을 확대 도시하기 위한 CRT와 같은 디스플레이 장치, 및/또는 합격이나 불합격 신호 또는 형상 특성 신호를 생성하도록 실험 하에 에지로부터 얻어진 유사 데이터와 전자적으로 비교하기 위하여 바람직한 프로파일에 관한 데이터를 담고 있는 데이터 저장 수단을 포함한다.
편평부/노치부 그라인딩
또한, 본 발명은 편평부 또는 노치부와 같은 원형 작업물의 주변 둘레의 기록 영역을 그라인딩할 수 있는 그라인딩 장치로 사용될 수 있다.
편평부는 컴퓨터 제어하에 작업물이 회전하는 동안에 그라인딩 휘일을 움직임으로써 주변 에지상에 주로 간단하게 형성되며, 주변부의 동일한 영역은 금속을 제거하고 비환형 직선 영역을 그리도록 각각의 회전 동안에 상이한 그라인딩 처리된다.
노치부를 그라인딩하기 위한 그라인딩 장치는 또 다른 그라인딩 휘일 스핀들을 포함하고 있어서, 그 위에 소직경의 회전 가능한 그라인딩 장치가 장착될 수 있으며, 회전하는 동안에 수치/컴퓨터 제어 하에서 노치부를 그라인딩하도록 원형 작업물의 주변의 한 영역과 결합할 수 있다.
작업물 취급 및 검사
바람직하게는, 완성된 작업물을 그라인딩하기 위한 다른 작업물로 교체하기 위하여 로봇식 작업물 취급 수단이 제공된다.
또한, 작업물의 그라인딩을 중단시키고 홈을 재성형할 수 있도록 그라인딩 휘일 내의 홈의 마모를 탐지하기 위한 수단이 제공될 수도 있다. 이를 위하여, 작업 스핀들을 축방향으로 기울어뜨리고 그 위에 지지된 성형 휘일을 작업물의 배면으로 진행시키는 마모의 탐지에 반응하는 수단이 제공될 수도 있다.
그라인딩 휘일의 직경 마모는 그라인딩 휘일이 작업물을 향해 진행할 때 접지(touchdown)가 일어나는 위치로부터 주로 간단하게 측정된다. 이를 위하여 전기 또는 음향 감지법이 사용될 수 있으며, 접지가 감지되었을 때 휘일의 위치를 출력하도록 작업물 쪽으로 진행함에 따른 그라인딩 휘일의 위치에 관계된 정보를 발생시키기 위한 위치 변환기와 연결될 수도 있다.
그라인딩 휘일 홈이 재성형되어야 하거나 또는 웨이퍼의 두께를 가로지르는 프로파일을 바꾸기 위하여 작업물을 축방향으로 기울어뜨릴 필요가 있거나 간에, 그라인딩 후에 작업물의 에지를 검사하고 에지 프로파일의 치수 또는 형상으로부터의 결정에 의하여 다른 종류의 마모가 탐지될 수도 있다.
그러므로, 실리콘 웨이퍼를 그라인딩하기에 적합한 장치에 있어서 바람직하게는 웨이퍼 에지 단면 형상의 온-라인(on-line) 검사를 할 수 있도록 에지 검사 수단이 제공된다.
에지 검사는 각각의 웨이퍼에서 실행될 수도 있으며, 또는 그라인딩될 n번째 웨이퍼에서 실행될 수도 있다.
바람직하게는, 완성된 디스크의 에지 프로파일의 형상 또는 치수를 작업자에게 알려주기 위하여 에지 검사 수단은 광전자로서 가공 또는 디지털 디스플레이 또는 CRT 등에 디스플레이를 위한 전기 신호를 생성한다.
바람직하게는, 웨이퍼 에지 프로파일의 광학 검사는 진공 척과 같은 회전 가능한 요소 상의 수직 평면 내에 장착되는 웨이퍼에 의해 실행된다.
광학 검사 수단을 작업물 스핀들에 인접하게 위치시킴으로써, 그라인딩된 에지의 에지 프로파일은 스핀들로부터 작업물을 분리하지 않고서도 검사될 수 있기 때문에, 그라인딩 휘일 홈의 마모 또는 에지의 바람직하지 않은 손상이 측정되면, 그라인딩 휘일 홈은 재성형되고 작업물 에지는 작업헤드로부터 작업물을 분리하지 않고서 다시 그라인딩될 수 있다.
에지 데이터는 참고용 작업물의 에지로부터 취해진 에지 프로파일 데이터의 세트와 비교될(또는 저장된 후에 비교될) 수 있다.
(온라인이든 오프라인이든 간에) 광학 검사 수단은 작업물의 에지를 접선 방향으로 관찰하도록 위치된 비디오 신호 생성용 비디오 카메라를 포함할 수 있다. 일반적으로, 이 카메라는 광학 축선이 디스크의 주변에 접선을 이루어서 에지 프로파일의 단면 형상의 상단이 카메라의 화면의 중앙에 올 수 있도록 설치된다.
프로파일이 너무 작게 잡혀지면, 카메라를 이동시킴으로써 프로파일의 상단이 화면에서 이동하여 광학 축선이 웨이퍼와 교차하도록 한다.
에지 검사는 에지 촬영 카메라로부터의 신호를 처리하고 저장된 데이터와 비교한 후에 (예를 들면, 경고 신호를 발생하거나 또는 재성형 단계를 개시하는) 제어 신호를 생성함으로써 자동적으로 이루어질 수 있다.
도 1, 도 2 및 도 3은 실리콘 또는 유사 재료로 된 원형 디스크(웨이퍼)의 에지를 그라인딩하기 위한 전체 장치의 사시도이다. 작업물 취급 검사 및 센터링 설비도 이 그라인딩 장치의 일부를 형성하지만 다른 도면과 관련하여 기술될 것이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 그라인딩 장치는 제어 캐비닛(10)을 포함하고 있다. 이 제어 캐비닛(10)은 그라인딩 장치 베드(12)에서 연장되어 있으며, 이 그라인딩 장치 베드(12)는 세 개의 진동 흡수 다리부로 지탱되는 부유 플랫폼(14)을 받치고 있다. 이들 세 개의 다리부 중의 하나가 도 1에 도면부호 16으로 도시되어 있으며 제 2 다리부(18)는 기저부(22) 지역의 앞쪽 중앙에 점선으로 도 1에 도시되어 있고, 제 3 다리부(20)는 도 3에 도시되어 있다.
플랫폼(14)은 일체식 받침 구조물 또는 기저부(22)를 포함하고 있다. 이 기저부(22)는 기저부(22)의 상면 상에 장착되는 활주로(26)를 따라서 축방향으로 활주하는 작업헤드(24)를 지지하고 있으며 그라인딩되어질 웨이퍼를 지지하기 위한 진공 척(chuck, 30) 및 스핀들 구동 모터(28)를 포함하고 있다.
에지의 그라인딩은 도 2에 도시되어 있는 웨이퍼 작업물(36)의 에지와 접하는 다수의 환형 홈(34)을 갖춘 그라인딩 휘일(32)에 의해 이루어진다.
베어링 조립체(38) 내에서 지지되는 그라인딩 휘일 스핀들(도시안함)은 전기 모터(40)에 의해 회전한다.
베어링 조립체 및 모터(38 및 40)가 지지대(42)위에서 지지되는데, 이 지지대(42)는 자체 기저부를 따라 플랫폼(14)에 플랜지를 통해 볼트 체결되고 본 그라인딩 장치의 기저부(22)에는 또 다른 플랜지(46)를 통해 볼트에 의해 상단부가 체결되는 강성을 강화하는 판(44)의 한쪽 면에 플랫폼(14)의 중심선에 가깝게 장착된다. 판(44)은 기저부(22)에 대한 플랫폼(14)의 강성을 증가시키고 횡방향 진동을 억제하는 기능을 한다.
판(44)의 다른쪽 면에서 등거리로 제 2 지지대(48)가 있어서, 노치 그라인딩 스핀들을 위한 제 2 스핀들 드라이브(52)가 장착되는 활주로(50)를 지지한다. 스핀들 드라이브(52)의 축상 이동은 구동장치(54)에 의해 제공된다(도 2참조). 또한, 스핀들 드라이브(52)는 환형 디스크의 내경을 그라인딩하는데 사용될 수도 있다.
작업헤드 에지 그라인딩 및 노치 그라인딩 스핀들은 공기 베어링에 장착되고, 작업헤드 스핀들은 통상적으로 2 내지 1000 rpm의 속도 범위를 가지며, 에지 그라인딩 스핀들은 통상적으로 6000 rpm에 이르는 속도 범위를 가지며, 노치 그라인딩 스핀들의 속도는 통상적으로 7,000 rpm에 이른다.
성형 휘일(56 및 58, 도 2)이 척(30)의 후방에서 작업헤드 스핀들상에 장착된다. 도 2에 지시되어 있는 화살표(60)의 방향으로 작업헤드(24)가 움직이면 작업물(36)은 그라인딩 휘일(32) 내의 홈 중의 하나(예를 들면, 홈(34))와 접촉하게 되고, 화살표(60)의 방향으로 더 움직이면 작업물(36)이 그라인딩 휘일 조립체의 단부면(62)을 통과하고 성형 휘일(56 또는 58)을 그라인딩 휘일(32) 내의 적당한 홈과 접촉시킨다.
그라인딩 휘일 또는 노치 그라인딩 장치의 측방향 이동은 지지대(42, 48)가 플랫폼(14)에 대해 적당하게 기울어짐으로써 이루어진다. 이를 위하여, 지지대(42 및 48) 모두는 플랫폼(14)의 중심선에 가깝게 플랫폼(14)에 선회 가능하게 부착되고(다른 도면과 관련하여 상세하게 설명됨), 두 개의 정지부(64) 각각이 과도한 움직임을 방지한다(도 3 참조).
본 발명에 따라서, 선회는 굽힘부에 의해 이루어지는데, 이 굽힘부는 플랫폼(14)의 중심선에 가까운 두 개의 평행한 축선을 중심으로 하는 회전을 허용하기 때문에, 지지대(42)는 화살표(68)와 같은 작은 원호를 그릴 수 있으며 지지대(48)는 화살표(70)와 같은 작은 원호를 그릴 수 있다.
선회운동을 위한 구동수단은 다른 도면을 참조하여 설명될 것이다.
투명한 폴리 탄산 에스테르 직사각형 하우징(72)이 기저부(22)에 부착되어 있으며, 이를 통해 그라인딩 휘일 스핀들이 돌출한다. 하우징(72)의 정면에 형성되어 있는 큰 타원형의 개구부(74)는 화살표(60)의 방향으로 작업헤드(24)가 이동할 때 작업헤드(24)에 장착되어 있는 유사형상의 밀폐부(76)에 의해 밀봉된다.
밀폐부(76) 둘레(또는 개구부(74)의 내측 립 둘레)의 팽창 가능한 링 시일(78)은 밀폐부(76)와 개구부(74) 사이의 유체 밀봉을 제공한다.
하우징(72)은 기저부(22)에 대해 활주할 수 있으며, 주름통(80, 82)이 베어링 조립체(38) 및 스핀들 드라이브(52)와의 사이에 제공되어 밀폐부(76)와 개구부(74)간의 밀봉이 이루어진 후에 하우징(72)은 작업헤드(24)와 함께 축방향으로 움직이게 된다. 충분한 공극이 주름통의 후방에 제공되어 있어서, 하우징(72)이 화살표(60)의 방향으로 움직여서 그라인딩 휘일 내의 홈을 형성한다. 또한 반대 방향으로의 이동은 주름통(80, 82)에 의해 수용되어서, 작업물(36)의 에지가 그라인딩 홈 중의 하나(예를 들면, 홈(34))와 접촉하도록 화살표(60)와 반대의 방향으로 움직이는 것처럼 하우징(72)도 작업헤드(24)를 따라 움직인다.
냉각유체가 노즐(84, 86)을 통해 작업물 위로 분무되고, 필요하다면 유사한 노즐이 성형 휘일 위에 냉각유체를 분무할 수 있게 제공될 수 있다. 하우징(72)이 밀폐부(76)에 의해 밀폐되지 않은 상태에서 냉각유체가 분무되는 것을 방지하기 위하여 인터로크가 제공되어 있다.
그라인딩 작업이 완료하고 유체에 의한 최종 세척이 끝난 후에, 에지의 시일(78)이 수축하고 도 2에 도시되어 있는 화살표의 반대 방향으로 작업헤드(24)가 회수됨으로써 하우징(72)이 개방될 수 있다. 그 다음에, 완성된 작업물(36)을 떼어내고 새로운 작업물을 장착할 수 있다.
휘일 성형 또는 드레싱(dressing)
휘일 성형은 작업물이 장착되기 전에 초기에 실행되는데, 이 경우에 척(30)상에 작업물(36)을 장착하지 않고 작업헤드(24)와 밀폐부(76)를 이동시켜 하우징(72)을 밀폐시킨다. 휘일 성형은 작업헤드(24)의 적절한 축방향 이동과 지지대(42)의 측방향 이동에 의해 실행되기 때문에, 차례로 홈(34) 각각이 성형 휘일(56 또는 58)과 접하게 된다. 냉각유체가 휘일 성형 작업 동안에 제공된다.
최초 휘일 성형 후에, 조립체는 전술한 바와 같이 시일(78)을 나눔으로써 분리될 수 있다. 작업물(36)을 장착한 후에, 조립체는 다시 폐쇄될 수 있으며 전술한 바와 같이 그라인딩된다.
홈의 전형적인 재성형은 작업물이 제거된 후와 다음 작업물이 장착되기 전의 그라인딩 장치의 휴지 기간 동안에 실행되지만, 작업물(36)의 에지 형상 점검이 작업헤드 상에서 실행되는 개선된 그라인딩 장치에서는 재성형 동안에 작업물 교체가 일어날 수 있다.
노칭(notching)
작업물이 노치를 가지려면, 지지대(42)는 작업물로부터 휘일을 떼어내도록 측면으로 움직이고 대신에 지지대(48)가 노칭 스핀들(도시 안함)에 의해 작업물(36)의 에지를 접촉하도록 측면으로 움직인다. 노칭 후에, 지지대(48)는 작업물로부터 스핀들을 떼어내기 위해 반대 방향으로 움직인다.
폴리싱
다른 실시예에서, 폴리싱 휘일은 홈식 그라인딩 휘일과 마찬가지로 휘일 스핀들상에 장착될 수 있으며, 작업물 스핀들을 축방향으로 기울임으로써 폴리싱 휘일은 작업물(36)의 에지와 접촉할 수 있다.
활주로(26)를 따라서 작업헤드(24)를 기울이기 위한 드라이브(88)가 제공된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 배수관(90)이 유체를 하우징(72)으로부터 저장탱크(92)로 운반하고 펌프(도시안함)는 탱크로부터 유체를 재순환시킨다. 탱크 또는 펌프와 탱크 사이의 라인에 필터가 갖추어질 수 있다.
제어 캐비닛(10)은 텔레비전 디스플레이(94)와 키보드(96)를 포함하며 수동 조작 제어 유닛(98)은 플라잉 리드(100)를 통해 연결 플러그(102)에 연결된다. 조작자는 유닛(98)을 이동시킬 수 있으며 수동으로 유닛(98)과 장치를 조작할 수 있으며 적절한 버튼을 누름으로써 장치를 작동한다. 제어 캐비닛(10)은 그라인딩 장치 상의 드라이브에 제어신호 및 동력을 공급하고 장치상의 변환기, 스위치, 및 다른 위치/작동/접촉 등의 신호 발생 센서로부터의 신호를 수용하기 위한 컴퓨터 기초 제어 시스템을 수납한다.
컴퓨터 키보드 및 디스플레이는 기계 기능을 초기 설정하고 스핀들 속도, 공급률, 행정 및 작업 순서를 결정하기 위한 데이터를 입력하는데 사용될 수 있다.
청결한 실내 환경이 필요하기 때문에, 컴퓨터 스크린과 키보드를 포함하는 제어 유닛의 코너를 제외한 전체 기계는 외부 차폐물 내에 수납될 수 있다. 이 외부 차폐물은 도면에 도시되지 않았다.
작업헤드가 그 위에서 활주하는 활주로(26)는 선행 재하되고, 작업헤드는 서버 모터에 의해 구동되며 축선 이동 보간법 동안에 원활한 거동을 제공하도록 고해상도 위치 코우더(coder)를 갖고 장착된다.
그 상에 지지된 그라인딩 부재를 작업물(36)의 에지와 접하도록 지지대(42 또는 48)를 기울임으로써 전술한 바와 같이 그라인딩이 이루어 진다. 운동이 실제적으로 직선을 이루지 않고 아치형을 이루더라도, 제어 캐비닛(10) 내에 수납된 제어 시스템에 의해 발생된 제어 신호로 조절될 수 있다.
노즐(84, 86)이 그라인딩동안에 절삭 유체를 제공하는데 사용될 수 있지만, 이들 또는 다른 노즐이 그라인딩이 끝난 후이지만 계속 회전하고 있는 웨이퍼의 매달린 립에 세척 유체를 직접 분무하는데 사용될 수도 있다. 이것은 척으로부터 웨이퍼가 제거될 때 웨이퍼의 이면에서 그라인딩 부스러기가 떨어지는 것을 방지한다.
그라인딩 공정
통상적으로, 에지는 이 단계 공정으로 그라인딩되는데, 거친 플런지 그라인딩 작업과 접촉 센서가 작업물 웨이퍼와의 접촉을 탐지할 때까지 그라인딩 휘일의 신속한 진행을 포함하는 제 2 플런지 그라인딩 처리 공정으로 이루어 진다. 접지에서의 그라인딩 휘일 축선위치는 휘일의 마모를 점검하는데 사용되고, 마무리 절단 사이클당 제거되는 재료를 일정하게 유지하는데 사용된다. 그라인딩 휘일의 형상은 작업헤드 척에 영구 장착된 휘일을 형성하는 금속 접착 다이아몬드를 사용함으로써 유지된다. (디스크 에지의 형상의 광학 검사에 의해 측정한 바에 의하여) 그라인딩된 에지 형상이 바람직하지 않거나 접지점이 과도한 휘일의 마모를 지시할 때는, 재성형 공정이 완전히 자동으로 이루어질 수 있으며 모든 n번째 웨이퍼에서 일어날 수 있도록 프로그램될 수 있다.
댐핑(damping)
바람직하지 않은 진동을 감소시키고 그라인딩 손상을 최소화하기 위하여, 그라인딩 장치를 구성하는 구조물은 적어도 부분적으로 폴리머 콘크리트로 채워지는데, 특히 기저부(22)와 베드(12), 필요시에는 플랫폼(14)이 그러하다.
서브-조립체 굽힘부의 장착
도 4 및 도 5는 두 개의 지지대(42, 48)가 어떻게 휘일과 접촉하는 힌지식 운동을 하도록 장착되는지를 도시하고 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 두 개의 지지대(42, 48)의 내측 에지는 굽힘부(102, 104)(때때로 스트립-힌지부로 명칭됨)에 의해 플랫폼(14)에 연결된다. 도 4에 도시된 굽힘부와 정렬된 한 쌍의 제 2 굽힘부는 기저부(22)에 가까운 지지대(42, 48)의 다른쪽 단부에 제공된다.
도 5에 확대되어 도시된 바와 같이, 각각의 굽힘부는 금속판을 포함하며, 굽힘부(102)에는 폭이 감소된 넥크부(106)가, 굽힘부(104)에는 폭이 감소된 넥크부(108)가 그 중앙에 형성되어 있다.
각각의 판의 두꺼운 상부 및 하부영역(110, 112 및 114, 116)은 지지대(42)와 일체식으로 형성되어 있는 플랜지(122)와 금속 블록(124)에 (굽힘부(102)의 경우에는 118 및 120으로 지시되어 있는) 나사에 의해 체결되고, 금속 블록(124)은 플랫폼(14)에 볼트(126, 128)로 체결된다.
동일한 방법으로, 굽힘부(104)는 지지대(48)와 일체식으로 형성되어 있으며 연장되어 있는 플랜지(126)에 고정된다.
금속 블록(124)이 플랜지(122, 126)로부터 수직으로 이격되어 있고, 굽힘부 각각의 넥크부(106, 108)는 플랫폼(14)으로부터 구조물을 지지하는 굽힘부 각각의 넥크부(106, 108)에 대해 지지대(42 또는 48)의 움직임을 허용한다.
굽힘부(102, 104)가 도 5의 화살표(130, 132)의 방향으로 구조물의 기울어짐을 허용하지만, 다른 축선을 중심으로 하는 플랫폼(14)에 대한 지지대(42, 48)의 다른 움직임은 쉽사리 허용하지 않는다. 결국, 플랫폼(14)과 지지대(42, 48)의 결합은 넥크부(106, 108)에 의해 발생된 힌지 축선에 대한 움직임을 제외하고는 모든 방향에서 강성을 갖는다.
서브-조립체에 대한 공급 드라이브
지지대(42, 48)의 움직임은 기저부(22)의 단부 및 플랫폼(14)에 장착된 구조물 과 강성 조립체 각각의 사이에서 작용하는 캠 및 종동재 조립체에 의해 달성된다. 그러한 드라이브가 지지대(42) 내에 제공되어 있는 바와 같이 도 4에 도시되어 있다. 여기서, 캠(134)은 베어링(138, 140) 내에서 지지되는 샤프트(136)에 의해 지지되고 토션 강성 커플링(144)을 통해 전기 모터(142)에 의해 구동된다. 샤프트(도시 안함) 상에 지지되는 종동재(146)는 구조물에 장착된 베어링(148, 150) 내에서 지지된다.
캠(134)을 수납하는 드라이브와 베어링 조립체는 강성 하우징(152) 내에서 지지되고 이는 지지대(42)의 받침대로부터 분리 및 이격되어 있어서, 지지대(42)는 캠(134)과 종동재(146)의 움직임에 의해 강성 하우징(152)과 관련하여 움직일 수 있다.
복귀력은 강성 하우징(152)과 지지대(42) 사이에서 작용하는 스프링 수단에 의해 제공된다.
지지대(48)는 도 4에 파단부분으로 도시되어 있는 하우징(154) 내에 수납되는 유사한 조립체에 의해 유사한 방법으로 구동된다.
단순화를 위하여, 복귀 스프링의 상세도는 지지대(48)와 관련하여 도시되었지만, 지지대(42)와 관련하여 도시하지는 않았다. 여기서, 드러스트 로드(156)가 지지대(48)의 내측 부품(160)에 나사 및 볼트 단부(158)에 의해 고정되고 스프링(162)은 하우징(154) 내에 형성된 원통형 리세스(164) 내에 수용된다. 감소된 직경 단부 구역(166)은 스프링이 리세스(164)로부터 벗어나는 것을 방지하고, 드러스트 로드(156)의 외측 단부에 덧씌여진 고정 와셔(168)는 스프링을 유지시킨다. 화살표(170)의 방향으로 지지대(48)가 움직이면 스프링이 압축되어 캠의 힘이 제거될 때 자체 정상 직립위치로 지지대(48)를 복귀시키는 복귀력을 제공한다.
도 6에는 지지대(42)의 상부를 확대하여 도시하였으며 동일한 참조부호는 동일한 부품을 가리킨다.
캠 드라이브
도 7은 도 4에 부분적으로 도시된 그라인딩 장치의 단부의 측면도이다. 다른 도면과 마찬가지로, 지지대(48) 상에서 작용하며 도 4에는 도시되어 있지 않은 캠 드라이브 기구(170)를 나타내기 위하여 부분적으로 절개 도시하였다. 이 드라이브 기구의 측면에 고정 와셔(168)가 도시되어 있다.
또한, 도 7은 지지대(48)의 기저부에 장착된 두 개의 굽힘부 즉, 외측 굽힘부(104) 및 내측 굽힘부(172)를 도시하고 있다.
전술한 바와 같이, 각각의 캠 드라이브 배열체는 강성 구조물(152 및 154) 내에 지지되고, 하우징(154)의 수평 다리부(174)는 기저부(22)의 단부로부터 돌출한 판에 볼트로 체결된다.
또한, 노치 그라인딩 스핀들(180)이 돌출해 있는 척(178)을 구동하기 위한 모터(176)가 도 7에 도시되어 있다. 모터(176)는 도 1과 관련하여 전술된 스핀들 드라이브(52) 내에서 지지되고, 스핀들 드라이브(52)는 전술한 바와 같이 활주로(50)를 따라서 활주한다.
도 7에는 모터(176)와 스핀들이 통과하는 하우징(72)의 개구부를 밀봉하며 스핀들 드라이브(52)에 부착되어 있는 주름통(82)이 도시되어 있다.
작업물 이송
통상적으로 100, 200 또는 300 mm의 직경을 갖는 또는 그 이상의 크기를 갖는 원판형 실리콘 웨이퍼의 취급은 도 8에 도시되어 있는 로봇 취급 수단에 의해 이루어 진다. 이 취급 수단은 기저부(182), 및 직선 활주로(186)를 위한 지지부를 제공하도록 상방으로 연장되어 있는 구조물(184)을 포함하고 있으며, 이 직선 활주로(186)를 따라서 캐리지(188)가 화살표(190)의 방향으로 활주할 수 있다. 제 2 활주대(192)가 활주로(186)에 직각으로 캐리지(188)로부터 돌출해 있고 활주부재(194)가 이것을 따라서 화살표(196)의 방향으로 움직일 수 있다. 아암(198)이 활주부재(194)로부터 돌출해 있고 아암(198)에 부착된 드라이브(200)는 화살표(202)의 방향으로 아암(198)을 이동시킨다. 캐리지(188) 내의 드라이브 및 드라이브(200)를 위한 전력은 다중 방식 도선(204)을 통해 제공되고, 이 도선(204)은 직선 활주로(186)에 부착된 가요성 안전장치(206) 내에 수납된다.
아암(198)의 하단부에는 진공 척(208)이 있으며, 아암(198), 캐리지(188), 및 드라이브(200)의 적절한 거동에 의하여 진공 척(208)은 지지 슬리이브(212) 내에 직립으로 고정된 작업물(210)의 전방에 위치될 수 있다. 또한, 비어 있는 지지 슬리이브(214)가 처리된 작업물을 수용하기 위하여 대기하고 있다.
기저부(182)는 도 8에 도시된 바와 같이 베드(12)에 가깝게 위치된다. 기계가공 작업이 끝난 후에, 하우징(72)의 두 부분은 도 1 내지 도 3과 관련하여 이미 전술한 바와 같이 분리되어, 완성된 작업물(36)이 노출되어 아암(198)과 진공 척(208)에 의해 집어 올려질 수 있게 된다. 이를 위하여, 도 8의 이송 기구는 완성된 작업물(36)을 회수하여 비어 있는 슬리이브(214)로 이송하도록 작업물의 반대쪽에 척(208)을 위치시킨다.
슬리이브(212)를 향해 활주 부재(194)가 이동하여 척(208)이 그라인딩되지 않은 작업물(210)의 전방에 위치하고, 이 작업물을 집어 올린 후에 검사 지점으로 이송하고 그라인딩하기 위하여 이전의 작업물(36) 대신에 진공 척(30)에 부착하도록 그라인딩 장치의 작업 환경으로 이송할 수 있다.
다수의 슬리이브 또는 카세트가 트랙(216) 위에 제공될 수 있으며 여기에 위치된 모든 작업물은 차례로 이동, 센터링, 그라인딩, 검사 및 복귀될 수 있다.
전술한 장치를 위한 전체 엔클로저(enclosure)가 제공되는 경우에는. 기저부(182)를 포함한 이송 기구가 이 엔클로저 내부에 위치되는 것이 바람직하며, 세척된 웨이퍼를 삽입하고 이동시키기 위하여 내부의 개구부에는 자체 폐쇄 도어가 설치된다.
웨이퍼 센터링
그라인딩 전후 사이의 중간 단계에서, (바람직하게는 다른 웨이퍼를 그라인딩하는 동안), 각각의 웨이퍼는 도 9 및 도 10에 도시되어 있는 검사장치 내에 위치되어, 웨이퍼의 중심을 측정하여 그라인딩을 위하여 척(30)상에 정확하게 위치시키고, 그라인딩 후 저장 슬리이브로 복귀하기 전에 웨이퍼의 에지 형상을 검사할 수 있게 한다.
작업물 검사
도 9는 도 8의 로봇식 웨이퍼 취급 장치 및 그라인딩 장치와 관련하여 놓여 있는 검사장치를 전체적으로 도시하고 있다. 앞의 도면과 마찬가지로 동일 부품에는 동일한 도면부호가 사용되었다. 로봇식 웨이퍼 취급장치는 본 출원과 동시에 출원된 영국 특허출원에 상세하게 기술되어 있다.
검사장치는 받침대(218)를 포함하고 있으며, 이 받침대 상에는 기저판(220)과 직립판(222)으로 구성된 지지구조물이 위치된다. 삼각 보강판(224)이 직립판(222)의 배면으로부터 연장되어 있으며, 직립판(222)과 삼각 보강판(224) 모두는 용접부(226)로 도시된 바와 같이 기저판(220)에 용접된다.
지지 브라켓(230)이 직립판(222)의 수직 에지(228)로부터 이격되어 있으며, 램프(232)가 이 브라켓(230)의 상단부에 설치된다. 렌즈(236)를 갖춘 제 1 카메라(234)가 직립판(222)상에 장착되어, 램프(232)에 의한 역광에 의해 작업물(238)의 에지를 보여준다.
도 9에 도시되어 있는 바와 같이, 모터(240)가 직립판(222)의 배면에 설치되어 있다. 모터는 검사하고자 하는 작업물(238)이 아암(198)과 진공 척(208)에 의해 설치되는 진공 척(도시 안함)을 구동한다.
모터(240)의 회전에 의해 작업물(238)이 회전한다. 카메라 렌즈(236)의 화면을 가로지르는 이러한 배치에 의하여, 전기신호는 공급용 카메라에서 출력되어 케이블(242)을 통해 상기 신호로부터 얻어진 데이터를 처리하기 위한 신호 분석장치(도시 안함)로 전송될 수 있다.
제 2 카메라(244)가 작업물(238)의 에지를 접선의 방향으로 관찰하도록 직립판의 수직 에지(228)에 장착되어서, 에지 형태에 대한 정보를 제공한다. 이 작업물의 에지는 램프(246)에 의한 역광을 받으며, 제 2 카메라(244)로부터의 신호는 케이블(248)을 통해 전달된다. 램프(232 및 246)를 위한 전력은 각각 케이블(250 및 252)을 통해서 필요한만큼 공급된다.
컴퓨터(254)는 케이블(242, 248)을 통해 카메라(234, 244)로부터 신호를 전달받고, 케이블(242, 248) 및 케이블(250, 252)을 통한 복귀 신호로 카메라(234, 244)와 램프(232, 246)를 제어한다. 필요시, 카메라(244)에 의한 출력정보가 모니터(256)에 표시되어 작업물(238)의 에지 형상(258)은 형상선(260, 262)과 함께 나타날 수 있다. 이 형상선(260, 262)은 측면 형상을 위한 이상적인 각도를 나타내기 위하여 컴퓨터가 생성한 것이다.
작업물 센터링
작업물을 센터링하는 방법은 도 8 내지 도 10의 로봇식 웨이퍼 취급장치와 원형 웨이퍼가 카메라의 화면을 통해 회전함으로써 얻어진 카메라(234)의 출력신호를 사용하는, 본 출원과 동시에 출원된 동시 계류 특허출원에 기술되어 있는 방법을 사용하여 달성된다.
노치와 평면부의 디스플레이
도 11은 카메라(234)의 출력을 디스플레이하도록 설정된 모니터(256)의 장면이다. 작업물(238)이 장착되는 진공 척(도 10에는 도시안함)상의 위치에 노칭된 웨이퍼가 있는 경우에 노치가 카메라의 화면 내에 있도록 웨이퍼는 회전한다. 노치(264)와 이 노치의 형상 위에 겹쳐진 컴퓨터 생성 형상선(266, 268)이 함께 표시되어, 노치의 양측면에 필요한 각도가 표시된다. 두 개의 추가 형상선(270, 272)이 표시되어 노치 입구에서의 직경을 나타내며, 또 다른 형상선(274)은 노치의 기저부에서의 반경을 나타낸다.
도 12는 카메라(234)에 의해 도시된 원형 웨이퍼의 편평한 주변 영역의 일단부를 나타내고 있는 모니터(256)의 장면이다. 여기서, 도면부호 276은 웨이퍼를, 도면부호 278은 편평부를 나타내고, 편평부 단부의 요구 반경은 컴퓨터 생성 형상선(280)으로 나타난다.
웨이퍼 두께 측정
도 13은 도 10의 조립체의 배면을 나타내며, 드라이브(286)를 통해 진공 척(284)을 구동하는 모터(240)와 직립판이 도시되어 있다.
작업물(238)의 에지를 세척 및 건조하는 공기 분출물을 이송하도록, 분출구(292)를 갖춘 유체관(290)이 사용되고, 유체는 밸브(294)에 의해 제어된다.
필요한 거리만큼 작업헤드 또는 작업 스핀들을 움직이기 위하여 발생되는 적절한 구동 신호 및 제어 장치에 의하여 적절한 그라인딩 홈을 작업물의 에지와 정확하게 접촉하게 하는 작업헤드 또는 작업 스핀들의 축방향 기울임이 결정될 수 있도록, 작업물(238)이 작업헤드(도 1 및 도 2 참조)의 진공 척(30)에 장착되기 전에, (웨이퍼)작업물(238)의 두께를 아는 것이 중요하다. 안내부(300, 302) 내에서 활주 가능한 스핀들(298) 상에서 지지되고 도관(304)을 통한 공압에 의해 작업물(238)의 표면과 접촉하도록 이동할 수 있는 탐침(296)을 사용하여 두께가 결정된다. 고정된 최초 위치로부터 이동한 거리를 알 수 있다.
작업물(238)이 척(284)의 표면에 대해 고정되기 때문에, 고정된 최초 위치로부터 척(284)의 표면까지의 거리를 작업물이 없는 상태에서 측정하면, 두 개의 측정 거리간의 차이는 작업물의 두께와 같게 된다.
탐침이 이동한 거리는 정밀 위치 감지 부호기와 케이블(306)에 의해 컴퓨터(254)로 공급되는 신호에 의해 탐지되고, (필요시) 두께 치수는 모니터에 디스플레이된다.
컴퓨터(254)가 제어 캐비닛(10, 도 1 참조) 내의 컴퓨터 기초 제어 시스템의 일부를 형성하거나, 컴퓨터(254)에 의해 생성된 신호가 제어 캐비닛(10) 내의 컴퓨터 기초 제어 시스템으로 제공될 수 있어서, 두께 치수는 작업 헤드 또는 작업 스핀들 조립체의 축방향 기울어짐을 제어하는데 사용될 수 있다.
다중 그라인딩 휘일 조립체
기계의 휴지 기간을 감소시키기 위하여, 그라인딩 휘일은 각각 특정 목적에 사용되는 샌드위치식 다수의 그라인딩 휘일로 제조될 수 있다.
네 개의 휘일부분으로 된 샌드위치식 휘일(308)이 도 14에 도시되어 있다.
주 휘일부(310)는 자체의 원통형 표면 내에 여섯 개의 그라인딩 홈(312)을 갖춘 수지가 접착된 CBN 휘일로 이루어져 있다. 이 휘일부는 완성 전에 약간의 제거를 필요로 하는 웨이퍼의 에지를 그라인딩하는데 사용된다.
휘일부(314)는 세 개의 홈(316)을 갖춘 다이아몬드 휘일로 구성된다. 이 부분은 웨이퍼 에지의 마무리 그라인딩에 사용된다.
또한, 이들 두 개의 휘일부(310, 314)는 어떠한 개수의 홈(통상적으로 1 내지 10 사이임)도 가질 수 있다.
휘일부(318)는 단일 홈(320)을 갖춘 금속 접착 CBN 또는 다이아몬드 휘일로 구성되며, 이 휘일은 부드러운 수지가 접착되어 있는 휘일(310)을 사용하기 전에 웨이퍼 에지의 거친 그라인딩을 위하여 사용될 수 있는 선택적인 휘일이다.
또한, 휘일부(322)도 선택적인 휘일로서, 세륨 산화물로 구성되며, 적절한 속도로 휘일의 스핀들을 회전시킴으로써 휘일부(314)에 의한 마무리 후에 웨이퍼의 에지를 연마하는데 사용할 수 있다.
노치 그라인딩 휘일
도 15는 스핀들(326)의 단부에 장착되는 노치 그라인딩 휘일(324)을 실물에 가까운 크기로 도시한 도면이다. "오목한" 환형 그라인딩 표면은 일반적으로 다이아몬드 판으로 구성된다.
휘일 드레싱 공정
도 16에 도시된 바와 같이, 드레싱 또는 성형 휘일은 작업물 또는 웨이퍼(36)가 부착되는 진공 척(30)과 동일한 스핀들 상에 장착된다.
드레싱 또는 성형 휘일은,
a) 도 14의 CBN 휘일부(310) 내의 홈을 거칠게 그라인딩하기 위한 금속 접착 다이아몬드 휘일(328)과, 그리고
b) 보다 작은 직경의 입자가 결합되어 도 14의 CBN 휘일부(310) 내의 홈(312)을 드레싱 그라인딩하기 위한 금속 접착 다이아몬드 휘일(330)인, 두 개의 부분으로 이루어진 조립체로 구성된다.
도 14의 휘일부(310)와 같은 CBN 그라인딩 휘일은 보통은 홈(312)이 없이 제공되고, 새로운 CBN 휘일부(310)가 장착된 후에 그 위에 홈(312)과 같은 홈을 먼저 형성한다. 이는 도 16의 휘일(328)과 휘일(330)을 차례로 사용하여 달성된다.
휘일(310)의 홈 내에 마모가 일어난 후에, 휘일(330)이 필요한 만큼 홈을 드레싱 및 재성형하는데 사용된다.
성형 휘일은 둘 다 그라인딩 휘일에 접근된다. 통상적으로, 성형 휘일은 둘 다 거칠기 (CBN) 그라인딩 휘일 및 마무리 (다이아몬드) 그라인딩 휘일을 형성하는데 사용된다.
중간 웨이퍼 저장
도 17에 도시된 바와 같이, 도 13에 도시된 두께 측정 탐침의 아래쪽에, 아암(198)에 의해 하강된 웨이퍼가 수용될 수 있는 상단이 개방된 직사각형 하우징(332)이 놓여져 있다.
스핀들(334)과 진공 척(336)이 하우징(332) 내에 연장되어 있으며, 이 진공 척(336) 상에는 웨이퍼가 놓여지고 고정되어서 회전할 수 있다. 스핀들(334)의 구동은 모터(240) 등에 의해 이루어질 수 있다.
분출구(338)가 하우징(332) 내로 돌출해 있으며, 이 분출구(338)는 물 또는 공기와 같은 유체를 진공 척(336)에 장착되어 있는 웨이퍼의 전면 및 에지 영역을 향하여 가압 분출할 수 있다. 이러한 웨이퍼 중의 하나가 도면부호 340으로 도시되어 있다. 배수로(342)가 잔여 유체를 운반한다.
하우징(332) 및 진공 척(336)은 에지가 그라인딩되어 에지 형상 검사를 위한 검사장치의 진공 척(284)에 위치되기 위하여 대기하고 있는 웨이퍼, 또는 검사가 끝난 후에 도 8에 도시되어 있는 슬리이브(214)로 복귀하기 위하여 대기하고 있는 웨이퍼를 위한 유용한 보관 장소를 제공한다.

Claims (49)

  1. 작업헤드 스핀들 및 그라인딩 휘일 스핀들이 놓여져 있는 강성 플랫폼을 포함하는 그라인딩 또는 폴리싱 장치에 있어서,
    상기 그라인딩 휘일 스핀들이 서브-조립체 상에 장착되고, 상기 서브-조립체는 굽힘부에 의해 상기 플랫폼에 부착되고, 상기 굽힘부는 상기 작업헤드 스핀들 상에 장착되는 작업물을 그라인딩 또는 폴리싱하기 위한 상기 휘일의 진행 방향과 평행한 방향으로 상기 서브-조립체의 제한된 움직임을 허용하며 다른 모든 방향으로 상기 서브-조립체가 움직이는 것을 억제하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 두 개의 그라인딩 휘일이 두 개의 서브-조립체 각각의 위에서 상기 플랫폼 상에 장착되고, 각각의 상기 서브-조립체는 상기 굽힘부에 의해 상기 플랫폼에 부착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 서브-조립체 장착 굽힘부가 부드러운 운동을 제공하고 한 방향으로만 움직이는 것을 허용하여서, 축선 역전 이력 현상이 통상적인 직선 축선을 사용할 때보다 훨씬 적어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 상기 서브-조립체를 상기 장치의 기저부에 장착하는 굽힘부의 위치가 상기 굽힘부에 의해 지지되는 상기 서브-조립체 상에서 상기 장치의 기저부 내부의 비틀림 진동 효과를 감소시키도록 선택되는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 굽힘부의 장착 지점이 상기 장치의 중앙에 위치하고 상기 장치의 어느 한쪽에서 중심선에 가깝게 위치하는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 2 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 서브-조립체가 장착되는 상기 굽힘부가 상기 장치의 일부를 형성하는 고형 매스에 부착되어서, 상기 서브-조립체의 어떠한 움직임도 크게 댐핑되는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 고형 매스가 폴리머 콘크리트를 함유하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 장치의 선택된 부품 내에 형성되는 중공 공동이 폴리머 콘크리트로 적어도 부분적으로 채워져서, 댐핑 또는 강성 재료의 분포 및 최소한의 매스를 제공하는 목적으로 상기 장치의 부품의 고유 진동수를 상승시키는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 굽힘부가 일단부에서 상기 플랫폼에 직접 결합되고 타단부에서 스핀들 베어링 서브-조립체에 직접 결합되는 스트레스 경감 강철 링크로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 서브-조립체가 상기 장치의 전체 매스의 일단부를 향해 상기 기저부의 수평 연장부상에 장착되고, 상기 수평 연장부의 강성도는 상기 장치의 나머지 매스의 단부와 상기 연장부 사이에 강성 브라켓을 장착함으로써 향상되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 서브-조립체가 상기 기저부의 중심선 둘레에 대칭적으로 장착되고 서로 이격되며, 상기 브라켓은 두 개의 상기 서브-조립체 사이에서 상기 장치의 중심선을 따라서 연장되는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서, 쿨롱 댐핑이 세 개의 조각으로 상기 브라켓을 형성하고 이들을 서로 볼트 결합함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 플랫폼이 진동 흡수 수단을 통해 고정된 장치의 기저부에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 장치의 기저부가 단일 부품으로 제조되거나 또는 그 사이에 진동 흡수 수단을 갖춘 2부품 구조물로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 2부품 구조물에서 부품 사이에 진동 차단 수단이 사이에 장착되고, 상기 2부품 중 상부 부품은 폴리머 콘크리트를 함유하거나 적어도 부분적으로 폴리머 콘크리트로 형성되는 금속 제작물이어서, 상기 스핀들과 상기 서브-조립체를 움직이는 상기 캠을 위한 장착부와 작업헤드 스핀들 유도로 수단 사이에 크게 댐핑된 직접 연결부를 제공하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 휘일의 안정성에 따른 상기 기저부의 비틀림 진동의 효과가 상기 기저부 상의 중심 위치 내에 상기 휘일 스핀들 및 작업 스핀들 지지 서브-조립체를 장착함으로써 감소되는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 그라인딩 또는 폴리싱 장치에 있어서,
    작업물 스핀들 수단과, 기구와 작업물을 접촉시키도록 한 방향으로 제한된 상대 운동을 허용하는 서브-조립체 상에 장착되는 기구 스핀들 수단과, 캠 구동 수단을 포함하고, 각각의 서브-조립체가 각각의 상기 기구 스핀들을 작업헤드 스핀들로부터 진퇴시키도록 이동할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제 17 항에 있어서, 상기 고형 캠이 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 캠 수단이 한 방향으로만 작동하며, 다른 방향으로 복원력을 제공하기 위하여 복귀 스프링 수단이 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 작업헤드 스핀들로부터 상기 서브-조립체를 진퇴시키는 포지티브 구동이 제공되도록 상기 캠 수단이 양 방향으로 모두 작동하는 것을 특징으로 하는 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 두 개의 서브-조립체가 따로 스프링 하중을 받으며 상기 캠의 아암의 적절한 내향 이동에 의해 그라인딩 작업이 제공되고, 최대 서브-조립체 가속력이 상기 캠을 향해 외향으로 작용하기 때문에 실리콘 웨이퍼 편평부의 모서리 주변에 신속한 보간이 허용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  22. 제 17 항 내지 제 21 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 캠이 작업헤드 축 베어링에 매우 가깝게 장착되며 폴리머 콘크리트로 직접 연결함으로써, 단단하고 댐핑된 강성 루프가 제조되는 것을 특징으로 하는 장치.
  23. 제 1 항 내지 제 22 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 실리콘 디스크 또는 웨이퍼의 에지를 그라인딩하기 위하여 상기 그라인딩 휘일이 수지 접착 CBN, 또는 다이아몬드나 금속 접착 CBN으로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 다른 종류의 그라인딩 휘일들이 동일한 스핀들 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  25. 제 23 항 또는 제 24 항에 있어서, 각각의 그라인딩 휘일이 다수의 홈을 갖고 있으며, 상기 모든 홈이 재성형될 필요가 있기 전까지 마모에 따라 차례로 사용될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  26. 제 23 항 내지 제 25 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그라인딩 휘일의 영역 내에 장착되는 성형 휘일과, 그리고 상기 그라인딩 휘일이 제 위치에서 성형 또는 재성형되도록 상대 운동을 야기시키는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 성형 휘일이 작업물 지지대의 후위에서 상기 작업헤드 스핀들 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  28. 제 26 항에 있어서, 두 개의 성형 휘일이 상기 작업헤드 스핀들 상에 장착되는 것을 특징으로 하는 장치.
  29. 제 28 항에 있어서, 상기 성형 휘일 중 하나는 새로운 휘일 내에 홈을 성형하는데 사용되고 다른 하나는 기존재하는 휘일 상의 홈을 재성형하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 장치.
  30. 제 28 항에 있어서, 상기 거칠기 및 마무리 휘일 홈 모두 내에 동일한 형상을 생성하도록, 하나의 성형 휘일이 거칠기 작업을 위해 사용되고 다른 하나는 두 개의 그라인딩 휘일을 마무리하기 위해 사용되어서, 상기 마무리 휘일 형상의 비대칭 마모가 감소하는 것을 특징으로 하는 장치.
  31. 제 28 항에 있어서, 상기 두 개의 성형 휘일이 약간 다른 형태를 갖고 있어서, 일정한 깊이의 재료가 마무리 그라인딩 동안에 에지 프로파일 둘레로부터 제거되는 것을 특징으로 하는 장치.
  32. 제 28 항에 있어서, 상기 두 개의 성형 휘일이 다른 형태를 갖고 있어서, 하나에서 다른 하나로 신속하게 전환할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  33. 제 26 항 내지 제 32 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 그라인딩 휘일 중의 하나가 세립 다이아몬드 휘일로 구성되고 상기 성형 휘일 중의 하나는 다이아몬드 휘일로 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  34. 강성 장착대 상에 지지되는 그라인딩 휘일과 성형 휘일을 갖춘 장치를 사용하여 디스크의 에지를 그라인딩하는 방법에 있어서,
    그라인딩 동안에 상기 디스크의 에지 둘레에 형성하고자 하는 형상의 보완부와 그 단면이 상응하는 상기 그라인딩 휘일의 에지 둘레에 홈을 형성하기 위하여 상기 그라인딩 휘일과 상기 성형 휘일을 접촉하도록 이동시키는 단계와,
    상기 그라인딩 휘일과 관련하여 마찬가지로 강하게 장착되어 있는 디스크와 상기 그라인딩 휘일을 접촉시키는 단계와,
    상기 디스크의 에지를 원하는 형상으로 그라인딩하는 단계와, 그리고
    상기 디스크의 에지가 그라인딩된 후에 또는 일련의 디스크 에지들이 그라인딩된 후에, 마모를 수정하기 위하여 상기 그라인딩 휘일 내의 홈을 재성형하도록 상기 그라인딩 휘일과 상기 성형 휘일을 재접촉시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. 실리콘 웨이퍼 작업물의 에지를 그라인딩하기 위한 방법에 있어서,
    상기 작업물의 에지를 거칠게 그라인딩하도록 금속 또는 수지 접착 CBN 휘일을 작동하는 단계와, 그리고
    상기 에지를 마무리 그라인딩하도록 수지 접착 CBN, 보다 바람직하게는 수지 접착 다이아몬드 휘일을 작동하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  36. 제 34 항에 있어서, 상기 그라인딩 휘일 모두를 성형 또는 재성형하는 단계가 성형 휘일을 사용하여 각각의 그라인딩 휘일의 에지 내에 원하는 형상을 플런지 그라인딩함으로써 상기 장치 상의 제 위치에서 상기 휘일에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  37. 디스크 작업물을 에지 그라인딩 또는 폴리싱하기 위한 장치에 있어서,
    그라인딩 휘일 및 이를 위한 구동 수단과,
    성형 휘일과,
    상기 그라인딩 휘일과 성형 휘일간의 바람직하지 않은 상대 운동을 제한하도록 강성을 갖춘 그라인딩 휘일 및 성형 휘일용 지지수단과,
    상기 그라인딩 휘일을 상기 성형 휘일과 정렬시키는 상대 운동을 야기하는 수단과,
    정확한 단면을 갖는 홈을 형성하도록 상기 그라인딩 휘일의 에지를 플런지 그라인딩하기 위하여 상기 그라인딩 휘일과 성형 휘일 사이에 상대 운동을 야기하는 수단과,
    원형 작업물이 장착될 수 있으며 상기 강성 지지수단에 의해 지지되는 작업물 스핀들과,
    원형 작업물이 에지 그라인딩을 위하여 상기 스핀들 상에 장착될 때 상기 그라인딩 휘일을 원형 작업물의 상기 원형 에지와 접촉시키기 위하여 상기 그라인딩 휘일을 상기 작업물 스핀들로부터 진퇴시키는 구동 수단과, 그리고
    회전을 위하여 상기 성형 휘일이 장착되는 상기 작업물 스핀들을 회전시키는 구동 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  38. 제 37 항에 있어서, 상기 작업물 스핀들이 그 위에 작업물을 장착하기 위한 진공 척을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  39. 제 38 항에 있어서, 상기 작업물 스핀들의 축선에 원형 작업물의 중심을 정렬하기 위하여 상기 작업물을 센터링하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  40. 제 39 항에 있어서, 상기 작업물 센터링 수단이 상기 작업물 스핀들로부터 멀리 떨어져 있으며, 회전 중에 비정렬에 기이한 편향을 탐지함으로써 진정한 중심을 결정하고 작업물을 회전시킬 수 있는 탐지장치와 결합된 정렬 진공 척, 이동 진공 척을 갖춘 로봇 아암 수단, 이송을 위하여 상기 작업물 스핀들 상의 진공 척에 인접하게 작업물을 위치시키기 위하여 차례로 상기 작업물의 이송을 허용하도록 상기 정렬 척에 인접하게 척을 위치 선정하고 하나 이상의 알려진 축선을 따라서 정확하게 알려진 거리를 통해 상기 척과 작업물을 이동시키는 로봇 구동 수단을 포함하고, 상기 이동 척의 움직임은 그들 사이의 이동 척의 정확한 움직임을 허용하도록 상기 정렬 척의 축선과 상기 작업물 스핀들의 축선의 좌표가 프로그래밍된 제어장치에 의해 제어되고, 상기 탐지장치에 의한 상기 정렬 척 상의 작업물의 위치에서 탐지된 편향률을 고려하여 상기 작업물 스핀들 척의 정면에 상기 이동 척의 최종 위치를 정정하고, 이에 의해서 상기 작업물이 상기 작업물 스핀들 축선에 대하여 정확하게 센터링되는 것을 특징으로 하는 장치.
  41. 제 40 항에 있어서, 상기 탐지 장치가 상기 디스크 에지를 접선 방향으로 촬영하는 비디오 카메라와, 상기 비디오 카메라의 출력신호 또는 이것의 디지털 형태를 수용하는 신호 처리 및 평가장치와, 상기 작업물의 에지 프로파일을 확대 도시하기 위한 CRT와 같은 시각 디스플레이 장치와, 및/또는 합격이나 불합격 신호 또는 형상 특성 신호를 생성하도록 실험 하에 에지로부터 얻어진 유사 데이터와 전자적으로 비교하기 위하여 바람직한 프로파일에 관한 데이터를 담고 있는 데이터 저장 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  42. 제 36 항에 있어서, 완성된 작업물을 그라인딩하기 위한 다른 작업물로 교체하기 위한 로봇식 작업물 취급 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  43. 제 36 항에 있어서, 상기 작업물의 그라인딩을 중단시키고 상기 홈을 재성형할 수 있도록 상기 그라인딩 휘일 내의 홈의 마모를 탐지하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  44. 제 42 항에 있어서, 상기 작업물의 후위에서 지지되는 성형 휘일이 상기 그라인딩 휘일 주위의 그라인딩 홈 프로파일을 재성형하도록 위치될 수 있게, 상기 작업 스핀들을 축방향으로 기울어뜨리고 진행시키도록 마모의 탐지에 반응하는 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  45. 제 43 항 또는 제 44 항에 있어서, 전기 또는 음향 감지법이 접지를 탐지하기 위하여 사용되고, 접지가 감지되었을 때 상기 그라인딩 휘일의 위치를 출력하도록 상기 작업물 쪽으로 진행함에 따른 상기 그라인딩 휘일의 위치에 관계된 정보를 발생시키기 위한 위치 변환기와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  46. 제 37 항 내지 제 45 항 중의 어느 한 항에 따른 장치와 사용하기 위한, 온라인이든 오프라인이든 간에 그라인딩된 디스크 작업물의 에지를 관찰하기 위한 광학 전자식 검사 수단에 있어서,
    상기 작업물의 에지를 접선 방향으로 관찰하도록 위치된 비디오 신호 생성용 비디오 카메라를 포함하며, 상기 카메라는 자체 광학 축선이 상기 디스크의 주변에 접선을 이루어서 상기 에지 프로파일의 단면 형상의 상단이 상기 카메라의 화면의 중앙에 위치하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 광학 전자식 검사 수단.
  47. 제 46 항에 있어서, 상기 카메라는 화면 내의 프로파일의 상단이 화면을 가로질러 이동하도록 조절할 수 있어서, 상기 광학 축선이 상기 웨이퍼와 교차하는 것을 특징으로 하는 광학 전자식 검사 수단.
  48. 제 45 항 또는 제 46 항에 있어서, 상기 에지 촬영 카메라로부터의 신호를 처리하고 저장된 데이터와 비교한 후에, 경고 신호를 발생시키거나 또는 상기 비교로부터 발생된 신호에 따라서 재성형 단계를 개시하도록, 제어 신호를 생성함으로써 자동적으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 광학 전자식 검사 수단.
  49. 전술한 항 중의 어느 한 항에 따른 방법이나 장치를 사용하여 그라인딩 또는 폴리싱된 디스크 작업물.
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