KR20010053432A - 양면동시 연삭방법, 양면동시 연삭기, 양면동시 래핑방법및 양면동시 래핑기 - Google Patents

양면동시 연삭방법, 양면동시 연삭기, 양면동시 래핑방법및 양면동시 래핑기 Download PDF

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Abstract

판상가공물을 지지하고, 상기 판상가공물의 앞 뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 연삭숫돌(래핑턴테이블)을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 연삭(래핑)하는 방법에 있어서, 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌(래핑턴테이블)의 숫돌(턴테이블)면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하면서 연삭(래핑)하는 것을 특징으로 하는 양면동시연삭(래핑)방법 및 양면동시연삭(래핑)기.
본 발명에 따른 양면동시연삭(래핑)기를 사용하여 양면동시연삭(래핑)에 있어서는, 판상가공물의 휨의 발생을 억제하고 연삭(래핑)에 의한 휨의 악화를 억제하여 양면이 고평탄도한 판상가공물로 가공할 수 있고 나아가, 휨의 크기를 제어하면서 연삭(래핑)하여 소망의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있다.

Description

양면동시 연삭방법, 양면동시 연삭기, 양면동시 래핑방법 및 양면동시 래핑기{METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUSLY GRINDING DOUBLE SURFACES, AND METHOD AND DEVICE FOR SIMULTANEOUSLY LAPPING DOUBLE SURFACES}
종래부터 반도체웨이퍼 또는 석영기판 등의 판상가공물의 정밀가공에는 평면연삭이 사용되고 있다. 평면연삭은 연삭속도가 빠르고 고평탄도(high flatness)의 웨이퍼를 얻기 쉬운 등의 이유로 래핑 등을 대신하여 사용하고 있다.
연삭공정에서 단면평면연삭기를 사용하는 경우에는 웨이퍼의 단면을 진공흡착하여 연삭하기 때문에 전(前)공정인 슬라이스 공정(slicing step)에서 발생한 파형(waviness)이 제거되지 않는 등의 문제가 있다. 이 문제를 해결하기 위해 웨이퍼의 양면을 동시에 연삭하는 기술로서, 양면동시 연삭기("양두연삭기(double head grindings machine)"라고도 함)가 개발되었다.
웨이퍼의 표면을 동시에 연삭하는 양두연삭방식에는 다양한 방식이 있는데, 예를 들어 한쌍의 원통 연삭숫돌(grinding stones)의 사이에 웨이퍼를 통과시키면서 연삭하는 크립피드(creepfeed) 연삭방식, 한쌍의 컵형 연삭숫돌을 사용하여 연삭숫돌이 웨이퍼중심을 통과시켜 연삭숫돌과 웨이퍼가 동시에 회전하면서 연삭하는 인피드(infeed) 연삭방식이 있다.
도 6에 예시된 바와 같이, 반도체웨이퍼의 연삭에 사용되는 인피드형 양면동시 연삭기(1a)는, 같은 방향으로 회전하는 한쌍의 컵형연삭숫돌(20, 21), 판상가공물(w)의 양면을 지지하는 두 쌍의 판상가공물 프레스롤러(4), 판상가공물(W)의 원주를 지지하는 4개의 판상가공물의 가이드롤러(5) 및 판상가공물(w)을 연삭숫돌과 반대방향으로 회전구동지지하는 한쌍의 판상가공물 구동지지롤러(3)을 포함하여 구성되어 있다. 컵형연삭숫돌(20, 21)은 컵형주축대(cup-shaped stock)(2a)와 연삭숫돌부(2b) 그리고 연삭숫돌회전축(2c)으로 구성된다. 연삭숫돌부(2b)의 연삭면에는 연삭숫돌세그먼트(미도시)가 접합되어 있다. 판상가공물(W)과 컵형연삭숫돌(20, 21)은 소정의 회전속도로 회전한다. 연삭액(grinding fluid)은 통상 연삭숫돌회전축(2c)의 중심공(미도시)으로 공급되고, 또는 연삭숫돌의 외주 또는 내측으로 부어지고 있다.
또한, 양면동시 연삭기의 개발과 평행하게 종래의 저정밀, 저생산성의 배치(batch)식 래핑기(lapping machine)를 대신하여 단일 웨이퍼공정의 양면동시 래핑기가 개발되어 있다. 이 단일 웨이퍼공정의 래핑기를 사용하는 래핑가공은, 높은 가공능률과 고정밀로 자동화되는 평면연삭의 두가지 이점이 있으며, 그리고, 종래와 동일한 면상태를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 종래의 래핑과 동등한 뒷면 상태를 얻을 수 있는 가공방식이다.
이 양면동시 래핑기의 구조는, 도 6에 표시된 인피드형 양면동시 연삭기(1a)에서 한쌍의 컵형연삭숫돌(20, 21)을 평판의 래핑 턴테이블(turn tables)로 대체한 것이다. 판상가공물의 구동방법은, 양면동시 연삭기와 동일한 기구를 채용하고 있다. 그런데, 연삭숫돌 또는 턴테이블의 공급방식의 형태에는 큰 차이가 있다. 양면동시 연삭기에서 연삭숫돌의 공급방식은, 서보모터(servomoter) 등에 의해 제어되는 방식으로 소위 "인피드(infeed)"라 한다. 반면에 래핑기의 턴테이블은 기본적으로 일정압력으로 제어하므로, 턴테이블은 에이실린더 등의 가압기구에 의해 항상 지지되고 있다.
또한, 실제로 판상가공물을 가공할때의 차이점은, 양면동시 연삭기에서 작용하는 재료는 컵형연삭숫돌의 고정연마재(bonded abrasive)이고, 양면동시 래핑기에서는 유리연마재(loose abrasive)로서 알루미나 연마재 등을 포함하는 래핑액(슬러리)을 사용한다.
근래에, 상기 인피드형의 연삭방법이 크립피드형에 비해 고평탄도를 얻기가 쉬운 이점 때문에 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 이 방법은 양면의 절삭하중의 언밸러스 등에 의해 연삭되는 가공물에 휨(이하, "WARP"이 라고 함)이 발생하기 쉬운 문제가 있다.
한편으로는, 정압패드로(static pressure pads)부터 분사되는 냉각제(coolant)에 의해 판상가공물을 안정하게 지지하는 기술도 개시(예를 들어 일본 공개특허공보 평9-262747호 참조)되어 있다. 그러나, 이것으로 휨의 발생을 충분히 필요할 정도로 억제할 수는 없다. 더욱이, 양두연삭후의 웨이퍼의 휨이 연삭전에 비해 악화되는 경향을 보인다. 이 휨은, 연삭의 후공정에서는 제거하기가 어려우므로 보다 고평탄도를 얻기 위해서는 연삭공정에서 이 문제를 해결하여야 한다.
본 발명은 반도체 웨이퍼 또는 노광원판용의 석영기판 등의 판상가공물(workpiece)의 양면동시 연삭방법, 양면동시 연삭기, 양면동시 래핑방법 및 양면동시 래핑기에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 양면동시 연삭기의 일례를 표시한 개략설명도이다.
(a) 평면도, (b) 정면도, (c) 측면도.
도 2는 양두연삭숫돌축을 기울인 경우의 작용설명도이다.
도 3은 본 발명의 판상가공물 지지수단의 중심과 연삭숫돌면 간격의 중심과의 사이에 어긋남(discrepancy)이 있는 경우의 작용설명도이다.
도 4는 양두연삭숫돌축 경사이동량과 휨의 변화량의 관계를 표시한 결과도이다.
도 5는 본 발명의 기준측연삭숫돌의 위치와 휨의 변화량의 관계를 표시한 결과도이다.
도 6은 종래의 양면동시 연삭기의 일례를 표시한 개략설명도이다.
(a) 평면도, (b) 정면도, (c) 측면도.
도 7은 본 발명의 양면동시 래핑기의 일례를 표시한 개략설명도이다.
(a) 평면도, (b) 정면도, (c) 측면도.
본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 완성된 것으로서, 양면동시 연삭기를 사용하는 양면동시연삭에서, 판상가공물의 휨발생을 억제하고 전(前)공정에서 발생하는 휨의 악화를 방지하여 양면이 고평탄도한 판상가공물로 가공할 수 있는 양면동시 연삭방법 및 이러한 특성을 갖는 양면동시 연삭기를 제공하는데 주목적이 있다.
또 하나의 목적은, 휨의 크기를 제어하면서 연삭하여 소망의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있는 양면동시 연삭방법 및 이러한 특성을 갖는 양면동시 연삭기를 제공하는 것이다.
양면동시 연삭기와 거의 같은 장치구조를 채용하는 양면동시 래핑기에서도, 상기 양면동시 연삭기와 같은 문제를 가지고 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 가공물의 휨발생을 억제하고 전(前)공정에서 발생한 휨의 악화를 방지하여 양면을 고평탄도로 래핑가공하고, 휨의 크기를 제어하면서 래핑하여 소망의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있는 양면동시 래핑방법 및 이러한 특성을 갖는 양면동시 래핑기를 제공하는 것이다.
상기 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 판상가공물을 지지하고 상기 판상가공물의 앞뒤 양면에 대향하게 설치되는 한쌍의 연삭숫돌을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 연삭하는 방법에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격(space between stone surface)의 중심과의 상대위치를 제어하면서 연삭하는 양면동시 연삭방법을 제공하는 것이다.
여기서, 판상가공물의 두께의 중심은, 판상가공물의 위치를 규정하기 위해 설정하는 기준으로, 예를 들어, 판상가공물의 면내에 2점 또는 3점이상에서 두께의 1/2의 위치(중심)을 통과하는 선 또는 면을 말한다.
또한, 판상가공물을 지지하는 수단의 중심은, 예를 들어 판상가공물이 그 앞뒤 양면상에 지지되는 방식의 경우, 상기 가공물의 각면에 제공되는 한쌍의 지지수단간의 거리의 1/2를 통과하는 가상적인 면 또는 선으로, 상기 판상가공물 두께의 중심의 위치를 통과하는 면과 거의 평행한 면이다.
상기 판상가공물이 고평탄도(평행도)를 갖으면, 판상가공물의 두께의 중심과 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심은 일치한다. 다시 말하면, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심은 간접적으로 판상가공물의 두께의 중심, 즉 판상가공물의 위치를 나타내는 것이다.
한편, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심은, 연삭숫돌의 위치를 규정하기 위해 설정한 기준으로, 구체적으로는 한쌍의 연삭숫돌간의 거리의 1/2를 통과하는 가상적인 선이나 면, 보다 상세하게는, 마주보는 연삭면내의 2점 또는 3점이상에서 간격의 중간을 통과하는 가상적인 선 또는 면, 즉 판상가공물의 두께의 중심과 거의 평행한 면 또는 선이다.
즉, 본 발명에서는 판상가공물의 위치를 결정하는 임의의 기준면 또는 기준선과 각 연삭숫돌의 위치, 정확히는 각 연삭면의 위치를 결정하는 임의의 기준면 또는 기준선의 상대위치를 항상 제어하면서 연삭하는 것이다. 특히, 판상가공물과 연삭면의 각 기준면이 서로 평행한 상태로 상대위치를 제어하는 경우에는 정확하게 휨을 제어할 수 있다.
판상가공물의 양면을 동시에 연삭하는 방법에서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하여 연삭하면, 상기 연삭공정에서 휨의 발생을 방지하고, 전(前)공정에서 발생하는 휨의 악화를 억제할 수 있어 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다. 따라서, 연삭공정에서 수율을 높이고, 생산성의 향상을 도모할 수 있으며 코스트를 개선할 수 있다. 또한, 의도적으로 임의의 크기로 휨을 형성하고 휨의 방향을 제어할 수 있으므로, 판상가공물의 용도상 요구되는 특성부여에 대응하는 것이 가능하다. 이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심을 항상 일치시키면서 연삭하는 것이 가능하다.
이와 같이, 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심을 항상 일치시키면서 연삭하면 휨이 거의 형성되지 않으며, 전(前)공정에서 발생한 휨의 악화를 억제하는 것이 가능하여 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공하는 것이 가능하다. 따라서, 연삭공정에서 수율, 생산성의 향성을 도모하면서 코스트을 개선할 수 있다.
또한, 이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 차이를 3㎛이하로 제어하면서 연삭하는 것이 바람직하다. 이와 같이 양중심간의 차이를 3㎛이하로 제어하면서 연삭하면 확실히 휨의 발생을 방지하면서 판상가공물 양면의 전면(全面)을 한층 고평탄도화 할 수 있다.
나아가, 이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 차이를 소망의 값으로 제어하면서 연삭하는 것이 가능하다. 이와 같이 양중심간의 차이를 소정의 값으로 제어하면서 연삭하면 임의의 크기로 휨을 형성하고, 휨의 방향을 제어할 수 있어 판상가공물에 요구하는 특성에 대응하는 것이 가능하다.
다음으로, 본 발명은 판상가공물을 지지하는 적어도 하나의 지지수단과, 판상가공물의 앞뒷 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 연삭숫돌을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 연삭하는 연삭수단을 구비하는 양면동시 연삭기에 있어서, 판상가공물의 두께 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 양면동시 연삭기를 제공하는 것이다.
여기에서, 상기 판상가공물의 두께중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 수단은, 앞서 언급한 판상가공물의 위치를 규제하기 위해 설정한 기준과 같은 것으로, 예를 들면, 판상가공물면내의 2점 또는 3점이상에서 두께의 1/2의 위치를 통과하는 선 또는 면, 및/또는 판상가공물의 앞뒤 양면을 지지하는 경우에 앞뒤 한쌍의 지지수단간의 거리의 1/2을 통과하는 연삭면에 평행한 가상적인 선 또는 면과, 연삭숫돌의 위치를 규제하기 위해 설정된 기준, 예를 들면, 마주보는 한쌍의 연삭숫돌간의 거리의 1/2를 통과한 가상적인 선이나 면의 상대위치를 제어하는 수단이다.
판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 수단을 구비하는 양면동시 연삭기가 제공되면, 양중심의 상대위치를 제어하면서 연삭하게 되어 연삭공정에서 휨의 발생을 억제할 수 있다. 이에 따라 상기 연삭기는 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다. 따라서, 이 양면동시 연삭기를 사용하여 판상가공물을 연삭하면 연삭공정에서 수율과 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 코스트를 개선하는 것이 가능하다. 더욱이, 임의의 크기로 휨을 형성하고, 휨의 방향을 억제하는 것이 가능하여 판상가공물에 대하여 개별의 특성요구에 대응하는 것이 가능하다.
이 경우에, 양면동시 연삭기는 상대위치를 제어하는 수단을 구비하는데, 이 제어수단은 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치를 검출하는 수단, 각 연삭숫돌면의 위치를 검출하는 수단, 이러한 검출결과를 처리하는 컴퓨터 및 컴퓨터에서 처리되는 정보에 기초하여 상기 지지수단 및/또는 연삭숫돌의 위치를 이동시키는 수단을 포함하여 구성된다. 상기 지지수단 및/또는 연삭숫돌의 위치를 이동시키는 수단으로는, 모타, 에어실린더, 유압실린더 등의 액추레이터(actuator) 등이 사용될 수 있다.
상기와 같이 양면동시 연삭기가 구성되면, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치와 각연삭 숫돌면의 위치를 항상 검출하고, 이 검출결과를 컴퓨터로 처리하고, 컴퓨터에서 처리된 정보를 기초로 지지하는 수단 및/또는 연삭숫돌의 위치를 이동시켜 소정의 위치에서 연삭할 수 있다. 따라서, 연삭공정에서 휨의 발생을 억제하는 것이 가능하여 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다. 따라서, 이 양면동시 연삭기를 사용하여 연삭하면, 연삭공정에서 수율과 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 코스트를 개선할 수 있다.
이 경우에 상기 상대위치를 제어하는 수단이 상대위치를 3㎛이하로 제어하거나 일정값에서 일정해지도록 제어하는 것이 바람직하다.
정확하게 고정도의 제어가 가능한 제어수단을 구비하는 양면동시 연삭기를 사용하여 연삭하면, 한층 확실하게 판상가공물 양면의 전면을 고평탄도로 가공할 수 있다.
다음으로 본 발명의 양면동시 래핑방법은, 판상가공물을 지지하고, 상기 판상가공물의 앞 뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 래핑턴테이블(turn table)을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 래핑하는 방법에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하면서 래핑하는 것이다.
여기서, 판상가공물의 두께의 중심, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심 및 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심 등의 정의는, 상기 양면동시 연삭방법에서의 정의와 동일하다.
판상가공물의 양면을 동시에 래핑하는 방법에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하여 래핑하면, 상기 래핑공정에서 휨의 발생을 억제하고, 전(前)공정에서 발생한 휨의 악화를 억제하는 것이 가능하여 판상가공물의 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다. 따라서, 래핑공정에서 수율을 높이고, 생산성의 향상울 도모할 수 있고, 코스트를 개선할 수 있다. 또한, 의도적으로 임의의 크기로 휨을 형성하고, 휨의 방향을 억제하는 것도 가능하여 판상가공물의 용도상 요구되는 특성부여에 대응하는 것이 가능하다.
이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블 면간격의 중심을 항상 일치시키면서 래핑할 수 있다.
이와 같이 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블 면간격의 중심을 항상 일치시키면서 래핑하면, 휨이 거의 형성되지 않으며 전공정에서 발생한 휨의 악화를 억제하는 것이 가능하여 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공하는 것이 가능하다. 따라서, 이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 유지하는 유지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 차를 3㎛이하로 제어하면서 래핑하는 것이 바람직하다.
이와 같이 양중심간의 차이를 3㎛이하로 제어하면서 래핑하면, 확실하게 휨의 발생을 방지하여 판상가공물의 양면의 전면(全面)을 한층 고평탄도화 할 수 있다.
이 경우에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 유지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 차이를 소정의 값으로 제어한면서 래핑하는 것이 가능하다.
이와 같이 각 중심간의 차를 소망의 값으로 제어하면서 래핑하면, 임의의 크기의 휨을 형성하고, 휨의 방향을 제어하는 것이 가능하여 판상가공물의 특성요구에 대응할 수 있다.
다음으로, 본 발명은 판상가공물을 지지하는 적어도 하나의 지지수단과, 판상가공물의 앞뒤 양면에 대응하여 설치된 한쌍의 래핑턴테이블을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 래핑하는 래핑수단을 갖는 양면동시래핑기에 있어서, 상기 판상가공물의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어지는 양면동시래핑기에 관한 것이다.
여기서, 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 상기 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 수단은, 앞서 양면동시 연삭기와 관련한 부분에서 판상가공물의 위치를 규정하기 위해 설정한 기준과 동일하다.
판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 제어수단을 구비하는 상기 양면동시 래핑기가 제공되어 상기 양중심의 상대위치를 제어하면서 래핑하면, 래핑공정에서 휨의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 상기의 래핑기는 판상가공물의 양면을 고평탄도로 가공할 수 있다. 이 양면동시 래핑기를 사용하여 판상가공물을 래핑하면 연삭공정에서 수율과 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 코스트를 개선할 수 있다. 더욱이, 임의의 크기로 휨을 형성하고, 휨의 방향을 억제하는 것이 가능하여 판상가공물에 대하여 개별의 특성요구에 대응할 수 있다.
이 경우에, 양면동시 래핑기는 상대위치를 제어하는 수단을 구비하는데, 이 제어수단은 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치를 검출하는 수단, 각 래핑턴테이블의 위치를 검출하는 수단 및 이러한 검출결과를 처리하는 컴퓨터, 컴퓨터에서 처리된 정보에 기초하여 상기 지지수단 및/또는 래핑턴테이블의 위치를 이동시키는 수단으로 구성된다.
상기와 같이 양면동시 래핑기가 구성되면, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치와 각 래핑턴테이블면의 위치를 항상 검출하고, 이 검출결과를 컴퓨터로 처리하고, 컴퓨터에서 처리된 정보를 기초로 지지하는 수단 및/또는 래핑턴테이블의 위치를 이동시켜 소정의 위치에서 리팽함으로써 래핑공정에서 휨의 발생을 억제하는 것이 가능하여 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다. 따라서, 이 양면동시 래핑기를 사용하여 래핑하면, 래핑공정에서 수율과 생산성의 향상을 도모할 수 있고, 코스트을 개선하는 것이 가능하다.
이 경우에 상대위치를 제어하는 수단이 상대위치를 3㎛이하로 제어하거나 일정값에서 일정해지도록 제어하는 것이 바람직하다.
정확하게 제어가 가능한 제어수단을 구비하는 양면동시 래핑기를 사용하여 래핑하면, 한층 확실하게 판상가공물 양면의 전면(全面)을 고평탄도로 가공할 수 있다.
본 발명에 따르면, 양면동시 연삭기를 사용하는 양면동시연삭에 있어서, 판상가공물의 휨의 발생을 억제하고, 연삭에 의해 발생한 휨의 악화를 방지하야 양면이 고평탄도한 판상가공물로 가공하는 것이 가능하고, 또한 수율을 높이고 생산성의 향상을 도모하고 코스트를 저감하는 것이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 휨의 크기를 제어하면서 연삭하는 것이 가능하므로, 소망의 크기의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 양면동시 래핑기를 사용하는 양면동시래핑에서, 판상가공물의 휨의 발생을 억제하고, 전공정에서 발생한 휨의 악화를 방지하여 양면이 고평탄도한 판상가공물로 가공하는 것이 가능하고 또한, 수율이 높고 생산성의 향상을 도모하고 코스트를 저감할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 휨의 크기를 제어하면서 래핑하는 것이 가능하므로, 소망의 크기의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시의 형태를 설명하는데, 본 발명은 여기에 한정되는 것이 아니다.
또한, 후술하는 설명은, 주로 양면동시 연삭방법 및 양면동시 연삭기에서 이루어지지만 양면동시 래핑방법 및 양면동시 래핑기에서도 적용되는데, 이는 하기 실시예에서 확인되듯이, 래핑에서는 연삭과 같은 문제가 있으며 연삭에서와 동일한 수단을 이용하면 동일한 효과가 래핑에서도 얻어지기 때문이다. 따라서, 특별한 언급이 없는 한, 양면동시 연삭방법 및 양면동시 연삭기의 설명중에 "연삭"이라는 단어를 "래핑"으로, "연삭숫돌"이라는 단어를 "턴테이블"의 다른 음으로 읽으면, 양면동시 래핑방법 및 양면동시 래핑기의 설명으로 된다.
전술한 바와 같이, 판상가공물을 양면동시연삭할 때에 종래의 인피드형의 양면동시연삭에서는, 양면의 절삭하중의 언밸런스등에 의해 휨이 발생하기 쉽고, 또한 연삭전의 휨 보다 악화하는 경향이 보이는 등의 문제가 있다. 이 휨은 연삭의 후공정에서 제거하기가 어려우므로, 고평탄도를 얻기 위해서는 연삭공정에서 이 문제를 해결해야 한다.
따라서, 본 발명자들은, 이 문제점을 해결하기 위해, 인피드형 양면동시 연삭기의 구조, 가공정도 등을 조사하고, 실제적으로 휨의 발생원인, 악화의 원인을 조사, 연구하였다. 그 결과, 양두연삭에서는, 두 개의 연삭숫돌의 숫돌면과 판상가공물 간의 평행도, 한쌍의 연삭숫돌과 판상가공물과의 상대위치 및 연삭저항이 큰 영향을 미친다는 것을 알아내었다. 특히, 판상가공물의 두께의 중심(박판의 판상가공물 지지수단의 중심)과 한쌍의 연삭숫돌면 간격의 중심을 항상 서로 일치시켜서 연삭하면, 판상가공물의 양면에서 휨이 거의 없어지고, 고평탄도한 판상가공물로 가공할 수 있는 것을 발견하였다. 이와 함께, 상기 양중심의 차(어긋남)를 소망의 값으로 제어하면서 연삭하면 소망의 휨의 크기를 갖는 판상가공물을 만들 수 있는 것을 발견하였다. 본 발명자들은 상기와 같이 다양한 연삭조건을 연구하여 본 발명을 완성한 것이다.
먼저, 본 발명의 양면동시 연삭기와 양면동시 래핑기를 도면에 기초하여 설명한다. 양면동시 래핑기는 기계의 구성상 큰 차이가 없으므로 양면동시 연삭기에서 설명한다. ([]내의 명칭, 부호는 양면동시 래핑기의 명칭부호로 된다)
여기서, 도 1[도 7]은 본 발명의 일례로서 양면도시연삭기[양면동시 래핑기]의 구성개요를 설명하기 위한 개략설명도이다.
본 발명의 인피드형 양면동시 연삭기[양면동시 래핑기]는 판상가공물 예를 들면, 반도체웨이퍼의 양면을 동시에 연삭[래핑]하는 장치로 구성된다. 도 1[도 7]에 표시와 같이, 양면동시 연삭기(1)[양면동시 래핑기(50)]은 같은 방향으로 회전하는 한쌍의 컵형연삭숫돌(20, 21)[래핑턴테이블(51,52)], 판상가공물(W)의 양면을 지지하는 2쌍의 판상가공물 프레스롤러(4)[(54)], 판상가공물(W)의 원주를 지지하는 4개의 판상가공물 가이드롤러(5)[(55)] 및 판상가공물(W)을 연삭숫돌[턴테이블]과 반대 방향으로 회전구동지지하는 한쌍의 판상가공물 구동지지롤러(3)[(53)]로 구성된다. 또한, 양면동시 래핑기에서는 한쌍의 리팽턴테이블(51, 52)이 서로 반대방향으로 회전하면서 가공하는 경우도 있다. 컵형연삭숫돌(20, 21)[래핑턴테이블(51, 52)]은 컵형주축대(2a)[턴테이블 운반대(56)]와 연삭숫돌부(2b)[턴테이블 표면부(57)]과 연삭숫돌회전축(2c)[턴테이블 회전축(58)]으로 구성된다. 연삭숫돌부(2b)의 연삭면은 연삭숫돌세그먼트(미도시)가 연결되어 있다. 판상가공물(W)과 컵형연삭숫돌(20, 21)[래핑턴테이블(51, 52)]은 소정의 회전속도로 회전한다. 연삭액[래핑액]은 통상, 연삭숫돌회전축(2c)[턴테이블 회전축(58)]의 중심공(미도시)로 공급되며, 연삭숫돌[턴테이블]의 외주 또는 내측으로 부어지고 있다.
그리고, 본 발명의 휨의 크기를 제어하는 장치는, 예를 들면, 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 판상가공물 프레스롤러(4)[(54)], 판상가공물 가이드롤러(5)[(55)] 및 판상가공물 구동지지롤러(3)[(53)]로 구성되는, 판상가공물 지지수단의 중심을 검출하는 판상가공물 지지수단(판상가공물) 중심검출기(9)[(60)], 연삭숫돌[턴테이블]면 간격의 중심을 검출하는 연삭숫돌[턴테이블]면 간격중심검출기(10)[(61)], 이 검출결과를 처리하는 컴퓨터(12)[(63)] 및 컴퓨터(12)[(63)]에서 처리된 정보를 기초로 판상가공물 지지수단(판상가공물)의 위치를 제어하는 판상가공물 지지수단(판상가공물), 위치제어수단(13)[(64)], 연삭숫돌[턴테이블]간의 간격을 제어하는 연삭숫돌[턴테이블]면 간격제어수단(14)[(65)]으로 구성된다. 예를 들어, 이러한 제어수단으로는, 모타, 에어실린더, 유압실린더 등의 액추레이터 등을 사용할 수 있다. 여기서, α, β는 각각의 제어수단이 출력하는 제어방향과 이동량을 표시한다.
특히, 판상가공물(W)과 두개의 연삭숫돌[턴테이블]의 연삭숫돌부(2b)[턴테이블 표면부(57)]의 연삭[래핑]면과의 평행도를 조정하기 위해, 연삭숫돌축(2c)[턴테이블 회전축(58)]의 경사를 조정하는 연삭숫돌[턴테이블]축 경사각제어수단(15)[(66)]을 구비하여 연삭[래핑]을 시작하기 전에 스태핑모터 등으로 경사각을 조정할 수 있다. 또한, 연삭숫돌축(2c)[턴테이블 회전축(58)]의 경사각을 검출하는 연삭숫돌[턴테이블] 회전경사검출기(11)[(62)]을 구비하고, 검출결과를 컴퓨터(12)[(63)]에서 처리하여 연삭숫돌[턴테이블]축경사각 제어수단(15)[(66)]으로 출력하여 연삭숫돌[턴테이블] 축경사각제어를 자동화하는 것이 가능하다. 여기서, δ는 연삭숫돌[턴테이블]축경사각 제어수단에서 출력하는 제어방향과 경사량을 표시한다.
다음으로, 상기 양면동시 연삭기(1)[양면동시 래핑기(50)]에 의한 판상가공물(W)의 연삭[래핑]방법을 설명한다. 판상가공물(W)을 장치에 세팅하고, 2쌍의 판상가공물 프레스롤러(4)[(54)]에서 양면을 지지하고, 4개의 판상가공물 가이드롤러(5)[(55)]에서 판상가공물(W)의 원주를 지지한다. 다음으로, 소망의 휨의 크기가 되도록, 판상가공물 지지수단(판상가공물)중심위치, 연삭숫돌[턴테이블]면 간격중심위치를 컴퓨터(12)[(63)]에 입력하여 설정한다. 두 개의 연삭숫돌[턴테이블]축경사각도 소정값으로 조정한다.
그런 다음, 판상가공물 구동지지롤러(3)[(53)]에서 판상가공물(W)을 회전시키고, 한쌍의 컵형연삭숫돌(20, 21)[래핑턴테이블(51, 52)]을 회전시키면서 연삭숫돌의 사이에 판상가공물(W)을 끼워서 각면으로 가까이 댄다. 연삭숫돌부(2b)[턴테이블 표면부(57)]을 판상가공물(W)에 접촉시켜 판상가공물(W)과 컵형연삭숫돌(20, 21)[래핑턴테이블(51, 52)]을 서로 반대방향으로 회전시켜 연삭[래핑]한다. 연삭[래핑]중에는 연삭액[래핑액]을 연삭숫돌회전축(2c)[턴테이블 회전축(58)]의 중심공(미도시)으로 공급되고, 연삭숫돌[턴테이블]의 외주 또는 내측으로 붓는다.
이하, 휨의 형성을 방지하고, 휨의 악화를 억제하는 연삭조건을 구하기 위해 행한 실험과 그 결과를 설명한다. 도 1에 나타낸 제어수단을 구비한 양면동시 연삭기를 이용하여 연삭을 하였다.
원료판상가공물은, 와이어 소(wire saw)에 의해 절단한 직경 200mm, 두께 775㎛의 반도체실리콘 웨이퍼를 이용하였다.
기본적인 연삭조건을 다음에 표시한다.
가공물회전수:7-25rpm
연삭숫돌: 메탈본드 숫돌＃600 또는 유질질(vitrifield)의 본드 숫돌＃2000(다이아몬드 숫돌입자사용)에서 가공물과 거의 같은 직경의 인피드형 컵형연삭숫돌, 연삭숫돌회전수:2000-3500rpm, 연삭숫돌공급속도:60-300㎛/min, 연삭액(연삭수) 유량:3-15L/min, 연삭대(grinding stock removal):양면에서 60㎛.
＜웨이퍼와 연삭숫돌간의 평행도의 조사＞
웨이퍼와 연삭숫돌간의 평행도(판상가공물의 두께의 중심과 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심의 기준면의 평행도)을 최적으로 하여 고평탄도의 웨이퍼로 실험하였다.
한쌍의 연삭숫돌(도면에서 표시한 좌우의 숫돌, 이하, 좌우숫돌이라 한다)축의 경사를 이동시키는 것에 의해, 좌우연삭숫돌과 가공물과의 평행도를 변화시켜 연삭을 행하고, 그 시간의 휨을 측정한다. 연삭숫돌은 메탈본드숫돌 ＃600을 이용하였다.
더욱이, 휨은 WARP로서 수치화한다. WARP은 흡착고정하지 않은 상태로 웨이퍼에서 지정한 기준면에서 웨이퍼면상의 최대치와 최소치의 차에서 구한 값으로 하고, 구체적으로는 ADE UG9700(ADE사 제작)으로 측정하였다.
휨의 적은 웨이퍼(웨이퍼가 거의 영인 고평탄도의 실리콘웨이퍼 또는 글라스 기판)를 양면동시 연삭기에 세팅하고, 연삭기의 스테핑모타에 의해 좌우연삭숫돌축 경사를 변화시켜(연삭숫돌축 경사이동량 δ=-4, -2, 0, 2, 4(㎛)) 연삭하였다. 이 경사이동량δ은, 웨이퍼에 접촉하는 연삭숫돌부분을 웨이퍼측, 또는 웨이퍼로부터 멀어지는 방향으로 움직인 거리를 표시한다.
도 2는 좌우연삭숫돌축의 경사이동량δ(㎛) 만큼 웨이퍼(W)에 대해 기울인 연삭숫돌(일방의 연삭숫돌20(좌), 타방의 연삭숫돌(우))을 표시한다.
도 4에 측정결과를 표시한다. 도 4는 횡축에 연삭숫돌을 기울인 이동량, 종축에 휨의 변화량(｜(연삭후의 휨)-(연삭전의 휨)｜)을 나타낸다. 도면에서 나타난 바와 같이, 2㎛우측으로 기울이는 경우에 휨의 변화량을 최소로 할 수 있다.
이와 같이, 좌우 연삭숫돌축의 경사를 조정하여 좌우연삭 숫돌면과 웨이퍼가 평행으로 되면, 연삭시에 형성되는 휨의 영향이 감소하는 결과를 얻는다. 따라서, 휨의 없는 연삭을 행하기 위해서는, 연삭숫돌축의 기울기를 보정할 필요가 있다.
＜웨이퍼와 연삭숫돌의 상대위치의 조사＞
도 1에 나타난 양두연삭기를 이용할 때의 웨이퍼와 연삭숫돌의 최적의 상대위치를 조사하였다.
웨이퍼를 소정위치에 고정하고, 일방의 연삭숫돌을 기준측 연삭숫돌(좌측)로 하고, 이 기준측 연삭숫돌을 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30㎛의 차이로 기준위치에 대하여 우측으로 이동시킨 후, 웨이퍼 지지위치와 기준측 연삭숫돌의 상대위치를 변화시켰다. 이와 같이 위치이동한 후에, 기준측 연삭숫돌과 이 숫돌측상의 웨이퍼지지 위치사이에 상대위치를 고정하고, 반대측의 연삭숫돌 등을 연삭대에 일치시켜 이동시킨 다음 연삭한후, 웨이퍼의 휨을 측정하였다.
기준측 연삭숫돌의 시작위치(기준위치=0)는, 반드시 웨이퍼의 중심과 일치시키는 것이 아니고, 임의로 결정된 것으로 한다. 원료웨이퍼의 휨은 약10㎛정도이다.
도 3은 소정위치에 고정된 한쌍의 판상가공물 구동지지롤러(3)의 중심(웨이퍼 두께의 중심)(m)과 좌우연삭숫돌의 면 간격의 중심(n)과의 사이에 어긋남(차이)(p)이 존재할 때에 만들어지는 웨이퍼의 휨(점선)을 표시한다.
도 5에 그 결과를 표시한다. 도 5는 횡축에 연삭숫돌의 이동거리, 종축에 WARP의 변화량(｜(연삭후의 WARP)-(연삭전의 WARP)｜)을 나타낸다. 도면에 나타난 웨이퍼와 연삭숫돌의 상대위치를 변화되는 경우에 휨변화량이 최소(WARP변화량=0)로 되는 기준측 연삭숫돌위치가 존재한다. 기준측 연삭숫돌이 최적위치에서 이동하는 경우에 도 3에 표시한 바와 같이 웨이퍼가 변형하고, 휨의 크기가 변화한다.
이 실시예에서는, 임의로 결정된 기준위치에서 약 15-20㎛ 우측으로 어긋난 위치에서 WARP의 변화량이 최소로 되고, 이 위치가 WARP와 연삭숫돌의 상대위치에서 가장 좋은 위치로 되는 것으로 판단된다. 이 최적위치는, 웨이퍼의 중심(웨이퍼 지지수단의 중심)과 연삭숫돌의 중심(좌우의 연삭면 간격의 중간)이 거의 일치되는 것이다.
종래의 양면동시 연삭기에서, 웨이퍼와 좌우 연삭숫돌과의 평행도를 조정하는 연삭숫돌축 경사조정장치에는, 웨이퍼의 두께(웨이퍼지지수단)의 중심위치와 연삭숫돌면 간격의 중심위치를 검출하는 수단과 상대위치조정장치가 구비되어 있다. 따라서, 종래의 양면동시연삭장치에서 최적위치를 찾기 위해서는, 상기한 테스트를 행하여 연삭숫돌의 위치 또는 웨이퍼의 위치를 보정할 필요가 있다.
또한, 본 발명과 같이 웨이퍼와 연삭숫돌의 최적위치를 항상 모니터하고, 상대위치를 어긋나게 하지 않는 제어수단이 구비되어 있으면, 상기의 테스트를 행할 필요가 없다. 일단 기준위치를 정확히 결정한 다음, 판상가공물 지지수단의 중심 검출기(9)나 연삭숫돌면 간격중심검출기(10)로 측정하면, 그 후의 연삭에서도 휨을 악화시키지 않고 안정하게 연삭하는 것이 가능하다.
더욱이, 도 5에 나타나 있듯이, 기준측 연삭숫돌이 기준위치에서 이동하는 경우에는, 웨이퍼의 휨이 거의 상기한 이동량에 비례하여 변화한다.
도 5의 그래프에서, 기준측 연삭숫돌의 위치의 최적치(약 19㎛)의 우측에서는, 휨은 악화한다. 즉, 원료웨이퍼의 휨은 10㎛에 있지만, 약 16㎛까지 악화되는 것이다.
한편, 최적치의 좌측에서는 휨이 개선되고, 연삭후의 웨이퍼의 휨은 약 5㎛까지 개선되는 것으로 판단된다.
이러한 결과가 얻어지는 것은, 원료웨이퍼가 우측으로 철부(약 10㎛)의 상태로 세팅되고, 이에 따라 역으로 휘어지면서 연삭되기 때문이다. 결국, 최적위치에서 좌우에 이동(웨이퍼와 연삭면의 상대위치를 변화시킴)하여 힘의 방향과 힘의 크기를 임의로 제어할 수 있다.
이상 후술한 2가지의 테스트로부터 웨이퍼와 연삭숫돌의 상대위치 및 연삭숫돌축의 경사를 최적화하는 것에 의해, 휨의 발생을 방지하고 휨의 악화를 억제할 수 있다. 또한, 이 휨의 크기와 방향을 소망의 값으로 제어하면 소망의 크기와 방향의 휨을 갖는 웨이퍼를 제작할 수 있다. 결국, 양면동시연삭에서, 웨이퍼에 하중을 걸지 않은 상태, 혹은 2개의 연삭숫돌로 웨이퍼의 양면에 같은 하중을 가한 상태(같은 연삭조건)에서는, 웨이퍼의 두께중심과 연삭숫돌면 간격의 중심이 일치하는 것이, 휨의 발생을 방지하고 휨의 악화를 억제하는데 필요한 조건이다.
따라서, 판상가공물과 한쌍의 연삭숫돌을 평행하게 배치하고, 연삭개시전에 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심을 일치하도록 설치하는 것이 중요하다. 바람직하게는 양중심간의 차(어긋남)을 3㎛이하로 제어하여 연삭하는 것이 좋다. 이에 따라 휨의 없이 연삭할 수 있다.
상기 목적을 확실하게 달성하고, 휨을 억제하기 위해서는, 실제의 연삭에서, 연삭숫돌의 공급속도와 연삭숫돌의 회전속도의 변동, 그리고, 연삭숫돌회전축의 어긋남, 연삭숫돌회전시의 연삭면의 어긋남을 극력 억제하고, 평탄도를 유지하는 것이 중요하다.
또한, 판상가공물이 완전한 강체가 아니므로 판상가공물이 어느 정 도 변형할 수 있고, 연삭숫돌이 웨이퍼에 파고든 상태로 되어 양면의 연삭조건의 차이를 완화하는 작용을 일으켜서 연삭대의 변동이 쉽게 일어나는 것을 고려할 필요가 있다.
더욱이, 연삭중에 연삭숫돌 등의 하중에 기인한 연삭저항이 크게 되면, 연삭숫돌이 웨이퍼에 가해지는 힘(가공력)이 크게 되어 연삭시의 웨이퍼의 변형을 일으키는 경우도 있다. 그러나, 연삭숫돌의 드레싱(dressing)은 연삭저항을 작게 하고, 이에 따라 웨이퍼의 변형을 억제할 수 있고, 휨을 개선할 수 있다.
또한, 양면동시 연삭기에서, 연삭숫돌의 위치조정은 연삭에 의한 웨이퍼의 두께감소에 대응하여 통상 행해진다. 그러나, 연삭상태(연삭숫돌연마량이나 연삭대)의 변동이나, 웨이퍼의 변형 등에 의해 웨이퍼와 숫돌의 상대적인 위치의 차이를 일으키기 때문에 두께 감소에 대응한 위치조정만으로는 휨을 억제할 수 없다.
그래서, 종래의 양면동시 연삭기에서는 구비되지 않은, 상기한 차이를 검출, 보정, 제어하는 수단을 본 발명에서는 구비하여 연삭전, 연산중에 자동적으로 보정제어한다. 따라서, 본 발명에서는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치를 검출하는 수단과 각 연삭숫돌면의 위치를 검출하는 수단을 갖는 상대위치 제어수단을 구비한다.
제어방법으로서는, 웨이퍼(웨이퍼지지수단) 및 각 연삭숫돌면의 위치를 항상 검출하고, 검출된 결과를 컴퓨터에서 처리하고, 컴퓨터에서 처리된 정보를 기초로 웨이퍼(웨이퍼 지지수단) 및/또는 연삭숫돌의 위치를 이동시켜 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 이 상대위치의 제어는 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 차(어긋남)을 소망의 값으로 제어하면서 연삭하면, 임의의 크기로 휨을 형성하고, 휨의 방향을 제어하는 것이 가능하다.
이와 함께, 양면동시연삭에서는 휨의 방향도 제어하는 것도 가능한데, 이는 단면연삭과는 다르게 도 1에 보이는 것과 같이 배치한 연삭숫돌을 웨이퍼의 위치에 대해 좌우로 이동시키는 것이 가능하기 때문이다. 따라서, 원료웨이퍼의 휨의 방향 및 휨의 양을 미리 조사해 두면, 원래의 휨과 반대방향의 휨이 작용하도록 제어하여 휨의 값을 작게할 수도 있다.
또한, 의도적으로 웨이퍼에 휨을 부여하고, 그 후의 단면박막형성에 의해 발생하는 휨을 제거할 수 있다.
양면동시 연삭기에서 판상가공물의 지지수단에는 여러가지 형태가 있다. 예를 들어, 도 1에 표시한 지지수단은, 판상가공물(w)을 양면으로 지지하는 2개의 판상가공프레스롤러(4), 판상가공물(W)의 원주를 지지하는 4개의 판상가공물 가이드롤러(5)와 판상가공물(w)을 연삭숫돌과 반대방향으로 회전구동지지하는 한쌍의 판상가공물 구동지지롤러(3)등 복수의 지지수단으로 구성되어 있다.
한편으로는, 복수의 정수압패드로 판상가공물의 양면에 같은 압력의 냉각제를 분사하고 그 압력으로 판상가공물을 지지하고, 판상가공물의 원주를 지지하는 복수의 판상가공물 가이드롤러와 한쌍의 판상가공물구동지지롤러로 지지하는 방법도 있다.
상기와 같이 복수의 지지수단으로 구성되는 경우에, 모든 지지수단의 중심과 한쌍의 연삭숫돌면 간격의 중심을 일치시키는 것이 좋다. 비록 모든 중심들이 일치하지 않더라도, 모든 지지수단들 중에서 가장 효과적으로 판상가공물의 위치를 결정하는 지지수단의 중심과, 연삭숫돌면 간격의 중심을 일치시키면 효과적이다.
이 양중심의 상대위치의 제어는 판상가공물지지수단으로 실행하는데, 이러한 실행은 판상가공물을 소정위치에 고정한 다음에 한쌍의 연삭숫돌을 동시에 또는 각각 이동시켜 제어하는 것도 좋다.
이 판상가공물 지지수단의 중심과 한쌍의 연삭숫돌면 간격의 중심과의 상대위치 제어는, 판상가공물의 두께 감소에 대응한 위치조정과 더불어, 연삭압력, 연삭숫돌의 수명 등에 의한 지지수단의 중심과 연삭숫돌면 간격의 중심과의 차이를 보정제어하는 것도 가능하다.
판상가공물(판상가공물 지지수단)의 위치, 연삭숫돌면의 위치를 검출하는 수단으로서는 레이저빔의 반사위치의 변화를 이용하는 것, 에어마이크로미터(air micrometer), 전기 마이크로미터(electric micrometer) 등의 각종 센서을 이용하여 직접적으로 검출하는 검출기를 이용할 수 있다. 또한, 판상가공물, 연삭숫돌을 설치, 유지하고 있는 부분의 기계적인 위치를 간접적으로 검출하는 검출기를 이용할 수 있다. 그러나, 간접적으로 검출하는 경우에는 판상가공물의 연삭대나 연삭숫돌의 마모량 등을 고려하여 보정하는 것이 필요하다.
특히 판상가공물과 2개의 연삭숫돌의 연삭면과의 평행도를 조정하기 위해, 연삭숫돌축의 경사를 조정하는 연삭숫돌축경사각 제어수단을 구비하여, 연삭을 시작하기전에 스테핑모터 등으로 경사각을 조정하는 것이 좋다. 또한, 연삭숫돌축의 경사각을 검출하는 연삭숫돌축 경사각 검출기를 설치하는 것이 좋다. 검출결과를 컴퓨터에서 처리하고 연삭숫돌축경사각 제어수단에 입력하면 연삭숫돌축경사각 제어를 자동화하는 것이 가능하다.
이하, 본 발명을 실시예와 비교예를 통해 상세하게 설명하지만, 여기에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
(실시예 1)
도 1에 표시한 양면동시 연삭기에 직경 200mm의 한쌍의 유리질의 본드 ＃2000컵형 연삭숫돌(연삭숫돌폭 약 3mm)을 설치하고, 반도체 실리콘웨이퍼의 연삭을 하였다.
실리콘 웨이퍼는 잉고트를 와이어 소(wire saw)를 이용하여 절단한 두께 775㎛, 직경 200mm(8인치)의 것을 사용하였다.
기본적인 연삭조건은, 가공물회전수:7-25rpm, 연삭숫돌회전수:2000-3500rpm, 연삭숫돌공급속도:60-300㎛/min, 연삭수 유량:3-15L/min, 연삭대:양면에서 60㎛등으로 하였다.
연삭전의 초기설정으로 가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 연삭숫돌면 간격의 중심을 수동으로 일치시킨후, 양면을 같은 조건으로 동시에 연삭하였다.
그 결과, 연산전의 WARP값이 5-25㎛였는데 연삭전과 비교하여 휨에는 거의 변화가 없었다. 휨은 ADE UG9700(ADE사 제작)을 사용하여 측정하였다. 연삭후, 웨이퍼지지수단의 중심과, 연삭숫돌면 간격의 중심의 차가 3㎛ 이내로 제어된 것으로 확인되었다.
(비교예 1)
웨이퍼 지지수단의 중심과, 연삭숫돌면 간격의 중심과의 차를 보정하지 않고, 복수개의 웨이퍼를 반복하여 연삭한 것 이외에는 실시예와 동일한 조건으로 연삭하였다.
그 결과, 연삭전의 WARP값이 5-25㎛였고, 연삭후의 휨의 발생은 서서히 크게 되었으며 발생의 방식에도 변동이 있었다. 평균적으로 10㎛정도의 휨의 변화를 보였다. 연삭후, 웨이퍼지지수단의 중심과 연삭숫돌면 간격의 중심과의 차를 확인한 결과, 10㎛이상의 차이가 관찰되었다.
(실시예 2)
도 7에 표시한 양면동시 래핑기에 직경 200mm의 한쌍의 주철제 턴테이브를 설치하고, 반도체 웨이퍼의 래핑하였다. 래핑턴테이블은 폭 50mm의 링형태의 주철에 홈을 만든 것을 사용하였다.
실리콘 웨이퍼는 잉고트를 와이어 소를 이용하여 절단한 두께 775㎛, 직경 200mm(8인치)의 것을 사용하였다.
기본적으로 래핑조건은, 가공물회전수:10rpm, 턴테이블 회전수:500rpm, 래핑하중:100-300gf/㎠으로, 래핑액:알루미나 연마재＃1200을 함유한 슬러리, 슬러리 유량:150㎖/min, 래핑량:양면에서 60㎛로 하였다.
래핑전의 초기설정으로 가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 턴테이블면 간격의 중심을 수동으로 일치시킨후, 양면을 같은 조건으로 동시에 래핑하였다.
그 결과, 래핑전의 WARP값이 5-25㎛였고, 래핑후의 휨은 래핑전과 비교하여 거의 변화하지 않았다. 래핑후, 웨이퍼지지수단의 중심과 턴테이블숫돌면 간격의 중심의 차는 3㎛ 이내로 제어된 것으로 확인되었다.
(비교예 2)
웨이퍼 지지수단의 중심과, 래핑 턴테이블면 간격의 중심과의 차를 보정하지 않고, 복수개의 웨이퍼를 반복하여 래핑한 것 이외에는 실시예 2와 동일한 조건으로 래핑하였다.
그 결과, 래핑전의 WARP값이 5-25㎛였고, 래핑후의 휨의 발생이 서서히 크게 되었으며 발생의 방식에도 변동이 있었다. 평균적으로 10㎛정도의 휨의 변화를 보였다. 래핑후, 웨이퍼지지수단의 중심과 턴테이블면 간격의 중심과의 차를 확인한 결과, 10㎛이상의 차이가 관찰되었다.
본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 단지 예로서, 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적사상과 실질적인 동일한 구성을 갖고, 같은 작용효과를 보이는 것은 실질적으로 본 발명의 기술적범위에 포함되는 것은 당연하다.
예를 들어, 양면동시 연삭기[양면동시 래핑기]는, 판상가공물을 종으로 지지하는 형식의 것이나, 횡으로 지지하는 형식의 것이 있으며, 본 발명은 이러한 형식에 제한되지 않으며 어떠한 형식에도 적용 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에서는 직경 200mm(8인치)의 실리콘 단결정봉을 슬라이스하여 얻은 웨이퍼를 연삭[래핑]하였지만, 근년의 250mm(10인치)-400mm(16인치) 또는 그 이상의 큰 직경의 웨이퍼에도 충분히 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 양면동시연삭(래핑)기를 사용하는 양면동시연삭(래핑)방법은, 판상가공물의 휨의 발생을 억제하고 연삭(래핑)에 의한 휨의 악화를 억제하여 양면이 고평탄도한 판상가공물로 가공할 수 있고 나아가, 휨의 크기를 제어하면서 연삭(래핑)하여 소망의 휨을 갖는 판상가공물로 가공할 수 있다.

Claims (14)

  1. 판상가공물을 지지하고, 상기 판상가공물의 앞뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 연삭숫돌을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 연삭하는 방법에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하면서 연삭하는 것을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 양면동시 연삭방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심를 항상 일치시키면서 연삭하는 것을 특징으로 하는 양면동시 연삭방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 차를 3㎛이하로 제어하면서 연삭하는 것을 특징으로 하는 양면동시 연삭방법.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 차이를 소망의 값으로 제어하면서 연삭하는 것을 특징으로 하는 양면동시 연삭방법.
  5. 판상가공물을 지지하는 적어도 하나의 지지수단과, 판상가공물의 앞뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 연삭숫돌을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 연삭하는 연삭수단을 구비한 양면동시 연삭기에 있어서, 판상가공물의 두께 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 연삭숫돌의 숫돌면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 제어수단이 포함되어 이루어짐을 특징으로 하는 양면동시 연삭기.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 상대위치를 제어하는 수단은, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치를 검출하는 수단, 각 연삭숫돌면의 위치를 검출하는 수단, 이 검출결과를 처리하는 컴퓨터 및 컴퓨터에서 처리한 정보를 기초로 상기 지지수단 및/또는 상기 연삭숫돌의 위치를 이동시키는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 양면동시 연삭기
  7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서, 상기 상대위치를 제어하는 수단은, 상대위치를 3㎛이하로 제어하거나 또는 소정값으로 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 양면동시 연삭기
  8. 판상가공물을 지지하고, 상기 판상가공물의 앞뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 래핑 턴테이블을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 래핑하는 방법에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 래핑 턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하면서 래핑하는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심을 항상 일치시키면서 래핑하는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑방법.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 차를 3㎛이하로 제어하면서 래핑하는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑방법.
  11. 제 8항에 있어서, 상기 판상가공물의 두께의 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 수단의 중심과, 한상의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 차이를 소망의 값으로 제어하면서 래핑하는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑방법.
  12. 판상가공물을 지지하는 적어도 하나의 지지수단과, 판상가공물의 앞뒤 양면에 대향하여 설치된 한쌍의 래핑턴테이블을 이용하여 판상가공물의 양면을 동시에 래핑하는 래핑수단을 구비한 양면동시 래핑기에 있어서, 판상가공물의 두께 중심 및/또는 판상가공물을 지지하는 지지수단의 중심과, 상기 한쌍의 래핑턴테이블의 턴테이블면 간격의 중심과의 상대위치를 제어하는 제어수단을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 양면동시 래핑기.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 상대위치를 제어하는 수단은, 판상가공물을 지지하는 지지수단의 위치를 검출하는 수단, 각 래핑 턴테이블면의 위치를 검출하는 수단, 이 검출결과를 처리하는 컴퓨터 및 컴퓨터에서 처리한 정보를 기초로 상기 지지수단 및/또는 상기 래핑턴테이블의 위치를 이동시키는 수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑기.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서, 상기 상대위치를 제어하는 수단은, 상대위치를 3㎛이하로 되도록 제어하거나 또는 소정값으로 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 양면동시 래핑기.
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