KR20000023424A - 컵휠형지석 및 그것을 구비한 평면연삭장치 - Google Patents

Abstract

평면연삭장치로 기판을 연삭할 경우, 연삭액의 유통을 원할하게 함과 동시에, 연삭층을 지석내에서 재빨리 지석 밖으로 배출하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 환형상의 주벽 (周壁) 과 그 일단에 형성된 바닥벽을 구비한 컵형상 금속받침의 상기 바닥벽과는 반대면의 상면에 환형상 지석을 고정한 컵휠형 지석에 있어서, 상기 금속받침은 바닥벽의 바깥면에 주벽과 동심으로 형성된 환형상홈 (a) 과, 이 환형상홈 내로 공급되는 연삭액을 주벽의 내측으로 도입하기 위해서 이 환형상홈의 바닥벽에서 상기 바닥면을 관통하여 형성되고, 이 주벽의 타단측으로 향할수록 외주측으로 경사지며, 또한 주벽에 동심에서 등간격으로 형성된 다수의 연삭액 도입구멍 (b) 을 구비하며, 바닥벽과는 반대면의 주벽의 상면에 고정된 환형상의 지석은 주벽의 정상면보다 돌출하여 있는 부분에 있어서 주벽 및 환형상 홈이 공유하는 축심과 이 축심에 직교하는 환형상 지석의 기립면에 대하여, 축심측에서 지석의 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 경사진 연삭액 배출용 슬릿 (c) 이 등간격으로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면연삭장치용 컵휠형 지석

Description

컵휠형 지석 및 그것을 구비한 평면연삭장치{cup-wheel-shaped grindstone and plane grinding machine having the same}

본 발명은, 실리콘웨이퍼, 게르마늄웨이퍼, 알루미늄웨이퍼, 유리기판 등의 반도체기판이나 금속판을 평면연삭 (연마도 포함) 시에 사용되는 컵휠형 지석 및 이 컵휠형 지석을 구비한 평면연삭장치에 관한 것이다.

반도체기판, 금속판, 세라믹판의 연삭, 연마에는 평면연삭장치가 사용된다 (일본 특허 평 2 - 274462 호, 동 3 - 154773호). 이러한 평면연삭장치의 일예로서, 예를들면 도 5 에 나타내는 평면연삭장치를 들 수 있다 (일본 특허출원 평 10 - 71252 호). 도에서, 도면번호 (1) 은 평면연삭장치, (A) 는 본체받침, (2) 는 회전축, (3) 은 웨이퍼, (4) 는 연삭테이블, (5) 는 컵휠형 지석, (6) 은 본체 케이싱, (7) 은 승강장치, (8) 는 스핀들축, (9) 는 베어링, (10) 은 스핀들축 케이싱, (11) 은 컵휠형 지석을 부착하는 헤드, (12) 는 스핀들축 케이싱을 승강장치에 움직이지 않도록 부착하는 부착부재, (13) 은 경사조정볼트 구동용모터, (14) 는 스핀들축을 회전구동시키는 장착된 모터, (15) 는 (X) 축방향의 경사조정볼트, (15’) 는 (Y) 축방향의 경사 조정볼트, (16) 은 승강장치를 수직방향으로 승강 가능하도록 오목형상홈을 가진 레일, (18) 은 스핀들축 케이싱에 형성된 반구형상 돌출부, (19) 는 승강장치의 전면에 상기 반구형상 돌출부와 약간의 간극을 가지며 끼워맞출 수 있도록 형성된 반구형상 오목부, (21) 은 로드, (22) 는 공기베어링이다.

연삭테이블 (4) 상에 얹어 놓여진 웨이퍼 (3) 의 표면에 스핀들축 (8) 을 승강장치로 하강시켜서 컵휠형 지석을 웨이퍼면에 압착하고, 양축 (2, 8) 을 동일방향 또는 역방향으로 회전시킴으로서 웨이퍼표면에 지석을 슬라이딩 마찰시켜 웨이퍼표면을 연삭 (연마) 한다.

컵휠형 지석으로는, 도 6 에 나타내는 환형상의 주벽 (5a) 과, 그 일단에 형성된 바닥벽을 구비한 컵형상 금속받침의 상기 주벽의 바닥벽과는 반대면의 상면에 부채형상의 지석조각편 (5d) 을 높이가 3 내지 5 mm 의 환형상으로 접착고정시키고, 이 지석조각편 사이에 연삭액이 유통하는 슬릿 (5f) 을 형성한 컵휠형 지석 (일본 실용신안 소 61 - 144959 호, 동 61 - 144961 호, 동 61 - 144962 호, 일본 특허 소 62 - 181875 호) 이 사용되고 있다.

또한, 환형상의 주벽과, 그 일단에 형성된 바닥벽을 구비한 컵형상 금속받침의 상기 주벽의 바닥벽과는 반대면의 상면에 환형상 지석 (슬릿 없음) 을 고정한 컵휠형 지석으로서, 상기 금속받침은 바닥벽의 바깥면에 주벽과 동심으로 형성된 환형상홈 (1) 과 이 환형상홈 내로 공급되는 연삭액을 주벽의 내측으로 도입하기 위하여 이 환형상홈의 바닥면에서 상기 바닥벽을 관통하여 형성되고, 이 주벽의 타단측으로 향할 수록 외주측으로 경사하고, 또한 주벽에 동심에서 등간격으로 형성된 다수의 연삭액 도입구멍 (2) 을 구비하며, 지석의 정상면은 축심에서 지석 바깥측으로 향할수록 지석의 높이가 증가하도록 0.5 내지 1.0 도의 경사 (3) 가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면연삭 장치용 컵휠형 지석이 제안되어 있다 (일본 특허 제 2503158 호, 일본 특허 제 2500285 호).

전자의 환형상 지석에 슬릿이 형성되어 있는 컵휠형 지석은, 연삭되는 기판의 직경이 대형화 됨으로서 더 많은 연삭액의 유통의 향상이 기대되고 있다.

후자의 컵휠형 지석에서는, 연삭액의 도입 또는 배출용의 관통구멍 또는 슬릿이 환형상 지석에 형성되어 있지 않기 때문에 컵휠형 지석의 환형상홈에 공급된 연삭액을 환형상 지석의 바깥측으로 빠지기 쉽게 하기 위해서 환형상 지석의 정상면에 내측으로 향하는 경사를 형성하고 있지만, 이 연삭액의 빠짐이 충분하다고는 말할 수 없다. 또, 지석내의 연삭층의 빠짐도 충분하지 않다. 더욱이, 일본 특허 제 2503158 호, 일본 특허 제 2500285 호 에는, 평면연삭장치에 구비된 컵휠형 지석의 환형상홈에 연삭액을 어떻게 공급하는지에 대하여 개시되어 있지 않다.

본 발명은, 양자의 컵휠형 지석의 이점을 이용하여 연삭액, 연삭층을 지석으로부터 빠짐이 더욱 향상된 컵휠형 지석 및 이 지석을 구비한 평면연삭 장치의 제공를 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명의 컵휠형 지석을 나타내는 것으로, (a) 는 그 상면도, (b) 는 하면도이다.

도 2 는 컵휠형 지석의 부분단면도이다.

도 3 은 컵휠형 지석의 주벽정상면에 형성된 환형상 지석의 슬릿의 상태를 나타내는 부분상면도이다.

도 4 는 본 발명의 평면연삭장치의 일부를 절결한 평면도이다.

도 5 는 평면연삭장치의 일부를 절결한 평면도이다.

도 6 은 종래의 컵휠형 지석의 경사도이다.

*도면의 중요부분에 대한 부호의 설명*

1 : 연삭장치 5 : 컵휠형 지석

11 : 부착판 14 : 장착된 모터

22 : 공기베어링 50 : 컵휠형 지석

51 : 환형상의 주벽 52 : 바닥벽

53 : 컵형상 금속받침 53a : 볼트구멍

55 : 지석편 56 : 환형상홈

57 : 연삭액 도입구멍 58 : 슬릿

59 : 연삭액 공급노즐

본 발명의 청구항 1 은, 환형상의 주벽과, 그 일단에 형성된 바닥벽을 구비한 컵형상 금속받침의 상기 주벽의 바닥벽과는 반대면의 상면에 환형상 지석을 고정한 컵휠형 지석으로서, 상기 금속받침은 바닥벽의 외면에 주벽과 동심으로 형성된 환형상홈 (a) 과 이 환형상홈 내로 공급되는 연삭액을 주벽의 내측으로 도입하기 위해서 이 환형상홈의 바닥면에서 상기 바닥벽을 관통하여 형성되고, 이 주벽의 타단측으로 향할수록 외주측으로 경사지며, 또한 주벽에 동심에서 등간격으로 형성된 다수의 연삭액 도입구멍 (b) 을 구비하며, 바닥벽과는 반대면의 주벽의 상면에 고정된 환형상의 지석은 주벽의 상면보다 돌출하여 있는 부분에 있어서 주벽 및 환형상홈이 공유하는 축심과 이 축심에 직교하는 환형상 지석의 기립면에 대하여, 축심측에서 지석 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 경사한 연삭액 배출용 슬릿이 등간격으로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면연삭장치용 컵휠형 지석을 제공하는 것이다.

본 발명의 청구항 2 는, 상기 컵휠형 지석에 있어서, 슬릿의 높이가 3 내지 10 mm 이고, 지석폭은 2 내지 7 mm, 슬릿에서 구분된 환형상 지석날의 길이가 10 내지 50 mm 인 컵휠형 지석을 제공하는 것이다.

본 발명의 청구항 3 은, 상기 컵휠형 지석에 있어서, 지석의 정상면은 축심에서 지석 바깥측으로 향할수록 지석의 높이가 증가하도록 0.5 내지 5.0 도의 경사가 형성되어 있는 컵휠형 지석을 제공하는 것이다.

본 발명의 청구항 4 는, 회전하는 스핀들축에 축이음된 지석 부착판에 상기 컵휠형 지석을 부착하고, 또 상기 스핀들축의 회전구동에 영향이 없도록 독립하여 스핀들축을 내장하도록 형성된 헤드 내의 공간에 상기 컵휠형 지석의 환형상홈에 연삭액을 공급하는 노즐을 구비하고 있는 평면연삭장치를 제공하는 것이다.

축심측에서 지석 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 경사진 연삭액 배출용 슬릿을 환형상 지석에 형성하고, 또한 연삭액 도입용 환형상홈을 주벽 내면에 형성한 구조의 컵휠형 지석으로 함으로써, 상기 환형상홈에 공급된 연삭액, 연삭층은 상기 슬릿을 통하여 컵휠형 지석의 주벽 밖으로 쉽게 배출된다.

또한, 환형상홈에 연삭액을 공급하는 노즐을 스핀들축의 회전과는 무관하게 고정한 (무회전) 헤드에 구비시킴으로서, 평면연삭장치의 구조를 간단하게 할 수 있었다 (종래와 같은 중공회전축 내에 연삭액을 공급하는 관을 형성하고, 또 이 관과 연삭액 공급탱크를 연결하는 가뇨성 파이프가 비틀어져 절단되지 않도록 로터리 조인트 등을 사용하는 복잡한 구조를 취할 필요가 없다.).

이하, 도면에 기인하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

도 1 은, 본 발명의 컵휠형 지석이고, (a) 는 그 상면도, (b) 는 하면도, 도 2 는 이 컵휠형 지석의 단면도, 도 3 은 컵휠형 지석의 주벽 정상면에 형성된 환형상 지석의 슬릿의 상태를 나타내는 부분 상면도, 도 4 는 이 슬릿을 구비한 환형상 지석의 부분 단면도, 도 5 는 연삭장치의 일부를 절결한 평면연삭장치의 평면도이다.

도 1 내지 3 에 나타내는 컵휠형 지석 (50) 에 있어서, (51) 은 환형상의 주벽, (52) 는 주벽의 일단에 형성된 바닥벽, (53) 은 컵형상 금속받침, (53a) 는 볼트구멍, (54) 는 상기 주벽의 상면, (55) 는 환형상 지석, (56) 은 환형상홈, (57) 은 환형상홈 내로 공급되는 연삭액을 주벽의 내측으로 도입하기 위해서 환형상홈의 바닥면에서 상기 바닥벽을 관통하여 형성되고, 상기 주벽의 타단측으로 향 할수록 외주측으로 경사지고, 또 주벽에 동심에서 등간격으로 형성된 다수의 연삭액 도입구멍 (58) 은, 주벽의 상면에 고정된 환형상 지석의 주벽의 정상면보다 돌출하여 있는 부분에 있어서 주벽 및 환형상홈이 공유하는 축심과 이 축심에 직교하는 환형상 지석의 기립면에 대하여, 축심측에서 지석 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 (도 3 에서는 45 도) 경사한 연삭액 배출용 슬릿이다.

도 4 에 나타내는 평면연삭장치 (1) 에 있어서, (6) 은 본체 케이싱, (8) 은 스핀들축, (9) 는 베어링, (11) 은 컵휠형 지석 부착판, (12) 는 스핀들축 케이싱 부착부재, (13) 은 경사조정볼트 구동용모터, (14) 는 스핀들축을 회전구동시키는 장착된 모터, (22) 는 공기 베어링, (23) 은 공기 공급관, (24) 는 부착판 (11) 과 스핀들축을 축이음하는 고정판 (25) 과의 연결축, (26) 은 스핀들축 케이싱용 냉각액 공급관, (27) 은 공기 베어링 (22) 과 이 공기 베어링의 주벽 아래에 형성된 원통형상 위판 (지석커버) (28) 으로 이루어지며 헤드 내에 형성된 공간부, (50) 은 컵휠형 지석, (51) 은 주벽, (52) 는 바닥벽, (53) 은 컵형상 금속받침, (55) 는 지석, (56) 은 환형상 홈, (57) 은 연삭액 도입구멍, (59) 는 연삭액 공급노즐, (60) 은 연삭액 공급관, (61) 은 연삭액 취입구이고, 이 연삭액 공급관은 도에 나타내지 않지만, 승강장치의 부착부재에 고정되어 있고, 연삭액탱크와 가뇨성 호스로 접속되어 있다.

컵휠형 지석 (50) 은, 장착된 모터 (14) 의 회전구동을 스핀들축 (8), 고정판 (25), 연결축 (24), 부착판 (11) 을 통하여 전달하고 회전시킨다. 헤드는 부착부재 (12) 에 고정되어 있기 때문에 지석 (50) 이 회전하여도, 헤드자신은 회전구동하지 않는다. 따라서, 연삭액 공급노즐 (59) 과 연삭액 공급탱크를 연결하는 가뇨성 호스가 비틀려 파손되는 않는다.

연삭액 공급노즐 (59) 에 의하여 지석 (50) 의 환형상홈으로 공급된 연삭액은, 도입구멍 (57), 을 통하여 지석 (56) 의 주벽 내면으로 유도되고, 나아가 슬릿 (50f) 을 통과하여 지석의 주벽 바깥측으로 배출된다. 도 2 에 나타내는 바와같이, 연삭액의 배출을 쉽게 하기 위하여 지석 정상면에 축심에서 지석 바깥측으로 향할수록 지석의 높이가 증가 하도록 0.5 내지 5.0 도의 경사를 형성하면 된다 (도 2 에서는 1 도). 또한, 도입구멍 (57) 의 경사는 45 내지 85 도, 바람직하게는 60 내지 75 도 로한다 (도 2 에서는 75 도).

환형상 지석은, 다이아몬드 지립, CBN 지립을 페놀수지, 에폭시수지 등의 접착제로 환형상으로 성형한 것으로, 도 3 에 나타내는 바와같이 컵휠형 지석의 주벽 및 환형상홈이 공유하는 축심과 이 축심에 직교하는 환형상 지석의 기립면에 대하여, 축심측에서 지석 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 경사한 슬릿 (58) 이 등간격으로 형성되어 있다. 슬릿의 각도는 스핀들축의 회전속도에 의존하지만, 컵휠형지석의 회전으로 원심력에 의하여 이 슬릿을 통하여 연삭액, 연삭층이 지석주벽 밖으로 효과적으로 배출되기 위해서는 상기의 각도이고, 범용 지석에는 45 도가 적당하다. 슬릿의 테이퍼각의 방향은, 회전하는 지석의 원심력방향이 바람직하다. 슬릿의 형성은 환형상 지석을 깎아서 슬릿을 형성하여도 되지만, 지석조각편 (55) 을 주벽 정상면에 슬릿 간격을 두어 접착제로 고정하여 형성하여도 된다.

컵휠형 지석은, 슬릿의 높이가 3 내지 10 mm, 지석폭 2 내지 7 mm, 슬릿으로 구분된 환형상 지석날의 길이가 10 내지 50 mm 인 것이 바람직하다. 연삭액도입구멍 (57) 의 직경은 2 내지 6 mm 가 바람직하다. 주벽높이는 25 내지 45 mm, 직경은 피연삭체의 크기에 따라 다르지만 60 내지 450 mm 안에서 선택하는 것이 바람직하다.

본 발명의 평면연삭장치용 컵휠형 지석은 연삭액, 연삭층이 지석내면에서 빠짐이 양호하고, 연삭시 열의 발생이 적고, 기판을 보다 평탄하게 연삭할 수 있다.

Claims (4)

1. 환형상의 주벽과, 그 일단에 형성된 바닥벽을 구비한 컵형상 금속받침의 상기 주벽의 바닥벽과는 반대면의 상면에 환형상 지석을 고정한 컵휠형 지석에 있어서, 상기 금속받침은 바닥벽의 바깥면에 주벽과 동심으로 형성된 환형상홈 (a) 과, 이 환형상홈 내로 공급되는 연삭액을 주벽의 내측으로 도입하기 위해서 이 환형상홈의 바닥면에서 상기 바닥벽을 관통하여 형성되고, 이 주벽의 타단측으로 향할수록 외주측으로 경사하고, 또 주벽에 동심에서 등간격으로 형성된 다수의 연삭액 도입구멍 (b) 을 구비하고, 바닥벽과는 반대면의 주벽 상면에 고정된 환형상의 지석은 주벽의 정상면보다 돌출하여 있는 부분에 있어서, 주벽 및 환형상홈이 공유하는 축심과 이 축심에 직교하는 환형상 지석의 기립면에 대하여, 축심측에서 지석 바깥측으로 향하여 30 내지 60 도 경사진 연삭액 배출용 슬릿 (c) 이 등간격으로 다수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 평면연삭 장치용 컵휠형 지석.
2. 제 1 항 에 있어서, 슬릿의 높이는 3 내지 10 mm 이고, 환형상 지석폭은 2 내지 7 mm, 슬릿으로 구분된 지석날의 길이가 10 내지 50 mm 인 컵휠형 지석.
3. 제 1 항 에 있어서, 지석의 정상면은 축심에서 지석 바깥측으로 향할수록 지석의 높이가 증가하도록 0.5 내지 5.0 도의 경사가 형성되어 이루어지는 컵휠형 지석.
4. 회전하는 스핀들축에 축이음된 부착판에 제 1 항의 컵휠형 지석을 부착하고, 또 상기 스핀들축의 회전구동에 영향을 받지 않도록 독립하여 스핀들축을 내장하도록 설치된 헤드 내의 공간에 상기 컵휠형 지석의 환형상홈에 연삭액을 공급하는 노즐을 구비하고 있는 평면연삭장치.