KR20090024602A - Blast processing method and apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 연마용 입자나 각종 연마재 (본 발명에 있어, 이것들을 총칭해 「연마재」라고 한다.)의 분사에 의해, 피처리 대상 내지 피 가공 대상면 (본 발명에 있어, 「워크(W)」라고 한다.)을 연마, 절삭, 클리닝 등 (본 발명에 있어, 이것들을 총칭해 「연삭」이라고 한다. )을 실시하는 연삭가공 방법 및 연삭가공 장치에 관한 것으로, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼 (silicon wafer) 등의 웨이퍼 (이하, 간단히, 「웨이퍼(W)」라고도 한다.)를 처리 대상으로 해, 이 웨이퍼 상에 형성된 막이나 오염물의 연삭에 이용할 수가 있는 연삭가공 방법 및 상기 연삭방법으로 사용하는 연삭가공 장치에 관한 것이다.The present invention is to be processed to the surface to be processed by the injection of the abrasive particles and various abrasives (in the present invention, collectively referred to as "abrasive material"). ), And the grinding processing method and the grinding processing apparatus which perform grinding, cutting, cleaning, etc. (in this invention, these are collectively called "grinding."), For example, a silicon wafer A wafer processing method (hereinafter referred to simply as "wafer (W)"), such as a (silicon wafer), which is a processing target and can be used for grinding a film or a contaminant formed on the wafer. It relates to a grinding machine to be used.
예를 들면, 웨이퍼 등 , 반도체 디바이스(device) 재료로서는, 예를 들면, 단결정 실리콘 웨이퍼에 다수의 공정으로부터 완성되는 가공을 하는 것으로 제조되고 있지만, 이러한 반도체 디바이스의 제조에 관련해, 각 공정의 상태를 모니터링 해, 각 프로세스에 있어서의 조건 등의 검토를 실시하기 위해서, 소위, 테스트 웨이퍼로 불리는 테스트용의 웨이퍼를 제조 공정에 투입하는 것이 행해진다.For example, as a semiconductor device material such as a wafer, for example, a single crystal silicon wafer is manufactured by processing completed in a plurality of processes. However, in relation to the manufacture of such a semiconductor device, the state of each process may be changed. In order to monitor and examine conditions, etc. in each process, what is called a test wafer called a test wafer is put into a manufacturing process.
이하, 테스트 웨이퍼를 예로 들어 기술적 배경 및 과제에 대해서 설명한다.Hereinafter, a technical background and a subject are demonstrated using a test wafer as an example.
이러한 테스트 웨이퍼는, 실제로 판매되는 제품의 제조에 사용되는 웨이퍼(프라임 웨이퍼)의 생산량의 약 1/3 정도의 양이 사용되고 있다고도 말해질 정도로, 다량으로 사용되고 있지만, 이러한 검사용의 테스트 웨이퍼는, 반도체 디바이스의 제조 공정에 투입할 수는 있지만, 최종적으로 제품으로서 출시되는 것은 아니기 때문에, 프라임 웨이퍼와 같은 평활면을 갖춘 것이면 재생품이어도 사용상 지장이 없다.Such test wafers are used in such a large amount that it is said that about one third of the production amount of the wafers (prime wafers) used in the manufacture of the products actually sold are used, but such test wafers for inspection are Although it can be put into the manufacturing process of a semiconductor device, since it is not finally released as a product, even if it has a smooth surface like a prime wafer, even if it is a regenerated product, there is no problem in use.
거기서, 이러한 테스트 웨이퍼는, 일단, 반도체 디바이스의 제조 공정에 투입해서 각종 테스트에 사용한 후, 표면에 형성된 피막이나 더러움을 에칭에 의해 제거해 반복 사용되고 있어 이러한 웨이퍼의 재생 사용에 의해 고가인 웨이퍼의 사용량의 감소와 제조 코스트의 저감이 꾀해지고 있다.Thereafter, such a test wafer is once used in a semiconductor device manufacturing process and used for various tests, and then a film or dirt formed on the surface is removed by etching and used repeatedly. Reduction and manufacturing cost reduction are aimed at.
이러한 사용이 끝난 테스트 웨이퍼를 재생하기 위해서, 표면에 형성된 피막 등을 제거하는 방법으로서는, 종래, 화학적인 에칭법이 이용되어 왔지만, 화학적 에칭에 의해 피막을 제거하는 경우, 재질에 따라 부식의 속도가 다르기 때문에, 다른 재질로 구성된 피막이 혼재하는 테스트 웨이퍼를 에칭액에 침지하면, 이 재질의 차이에 의한 부식 속도의 차이에 의해 에칭 후의 테스트 웨이퍼의 표면에는 요철이 생긴다.In order to regenerate such used test wafers, a chemical etching method has conventionally been used as a method of removing a film or the like formed on the surface. However, when the film is removed by chemical etching, the rate of corrosion depends on the material. Because of this difference, when a test wafer containing a film composed of different materials is immersed in the etching solution, irregularities occur on the surface of the test wafer after etching due to the difference in corrosion rate due to the difference in the materials.
그 때문에, 이와 같이 해서 생긴 요철을, 프라임 웨이퍼와 같은 평탄면으로 가공 하려고 하면, 다음의 폴리싱(polishing) 공정에서 깎는 부분을 크게 잡을 필요가 있어, 그 결과, 테스트 웨이퍼는 한번 사용하면 두께가 큰 폭으로 감소하고, 이로 인해 재생 사용 회수는 제한되는 것이다.Therefore, if the unevenness generated in this way is to be processed into a flat surface such as a prime wafer, it is necessary to make a large part to be cut in the next polishing process. As a result, the test wafer has a large thickness when used once. The width is reduced, thereby limiting the number of reclamation uses.
또, 전술한 화학적 에칭에 의한 경우, 에칭액의 사용이 불가결하기 때문에, 에칭액이나 에칭 후의 실리콘 웨이퍼의 세정에 사용한 세정수 등은 이것을 그대로 폐기할 수 없고, 에칭액을 무해화하기 위한 처리가 필요하므로, 이러한 처리를 위한 설비 등이 필요하다.In addition, in the case of the above-described chemical etching, the use of the etching solution is indispensable. Thus, the etching water, the washing water used for cleaning the silicon wafer after etching, etc. cannot be discarded as it is, and the treatment for harming the etching solution is necessary. Facilities for such treatment are needed.
그 때문에, 근래에는, 물약 등을 사용한 화학적 처리로부터, 물약 등을 사용하지 않는 드라이 방식으로의 전환이 요구되고 있다.Therefore, in recent years, the conversion from the chemical treatment using a potion etc. to the dry system which does not use a potion etc. is calculated | required.
이러한 드라이 방식에 의해 실리콘 웨이퍼의 에칭을 실시하는 방법으로서 실리콘 웨이퍼의 피막 형성면에 분체를 내뿜는 것으로 피막을 연마 제거하는 방법도 제안되고 있다 (특허 문헌 1 참조).As a method of etching a silicon wafer by such a dry method, a method of polishing and removing the film by spraying powder on the film formation surface of the silicon wafer has also been proposed (see Patent Document 1).
상기 웨이퍼에는, 테스트 웨이퍼 외에, 재생해서 사용할 수 있는 더미 웨이퍼, 프라임 웨이퍼도 포함된다.In addition to the test wafer, the wafer includes dummy wafers and prime wafers that can be reproduced and used.
이 발명의 선행 기술 문헌 정보로서는 다음의 것이 있다.Prior art document information of this invention includes the following.
[특허 문헌 1]일본 특개 제2001-162535호 공보[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-162535
이상과 같이, 연마재인 분체를 내뿜는 것으로 웨이퍼 상의 피막을 제거하는 방법에 있어, 예를 들면, 1회의 처리에 의해 다수의 웨이퍼를 동시에 처리하려고 하면, 턴테이블 상에 소정(所定) 수의 웨이퍼를, 예를 들면, 턴테이블의 외주 측에 인접해 턴테이블의 바깥 둘레 내에 웨이퍼의 외주를 내접 하도록 늘어놓아 배치해, 이 턴테이블을 당해 턴테이블의 중심을 회전 중심으로 해 회전 (공전;웨이퍼는 회전하지 않는다.)·반송시키는 것으로 웨이퍼를 회전이동시켜, 이 이동하는 웨이퍼 상에 연마재를 분사하는 것이 효율적이다.As described above, in the method of removing the coating on the wafer by blowing out the powder, which is an abrasive, for example, when a plurality of wafers are to be processed simultaneously by one treatment, a predetermined number of wafers are placed on a turntable. For example, adjacent to the outer periphery of the turntable, the wafer is arranged so that the outer periphery of the wafer is inscribed within the outer periphery of the turntable, and the turntable is rotated around the center of the turntable (revolution; wafer does not rotate). It is efficient to rotate the wafer by transporting and to spray the abrasive on the moving wafer.
또한, 단일의 웨이퍼를 처리하는 경우에도, 이 웨이퍼가, 예를 들면, 다수의 칩을 잘라내기(다이싱) 위한 웨이퍼 등 대형의 것, 혹은, 증착 치구나 금형 등의 경우 등, 정해진 지점(定点)에 대하여 분체를 내뿜는 것에 의해서는 전체의 가공을 할 수 없는 경우, 이 웨이퍼의 중심을 턴테이블의 중심으로 겹치듯이 배치해, 웨이퍼를 턴테이블 상에 재치(載置)하고, 당해 턴테이블의 중심을 회전 중심으로 해서 회전 (자전;웨이퍼 자체가 회전) 시키면서 연마재를 분사하는 것이 필요하다.In addition, even when processing a single wafer, the wafer is a fixed point (e.g., a large one such as a wafer for cutting (dicing) a large number of chips, or a case such as a deposition tool or a mold). If the whole processing cannot be carried out by blowing the powder out to a fixed point, the center of the wafer is placed so as to overlap the center of the turntable, the wafer is placed on the turntable, and the center of the turntable is It is necessary to spray the abrasive while rotating (rotating; the wafer itself rotates) as the rotation center.
그리고, 이와 같이 턴테이블 상을 이동하는 웨이퍼의 전면에 대해서 연마재를 분사하려고 하면, 웨이퍼 W의 회전(공전)·반송 궤적을 턴테이블의 외주선→내주선간을 횡단하도록 분사 노즐을 소요 회수 반복해 왕복 이동시키거나〔도 15(A) 참조〕, 또는 하나의 자전하는 웨이퍼 내지 턴테이블 상의 워크를 외주선→중심 방향→상기 외주선의 중심을 매개로 해서 서로 대치하는 외주선 간을 횡단하도록 분 사 노즐을 반복해 왕복 이동〔도 15(B) 참조〕시킨다.When the abrasive is sprayed on the entire surface of the wafer moving on the turntable in this manner, the injection nozzle is repeatedly reciprocated by the required number of times so as to traverse the rotation (idle) and return trajectory of the wafer W from the outer circumference to the inner circumference of the turntable. 15 (A), or the nozzles are repeated so as to traverse between the outer periphery lines that oppose each other through one of the rotating wafers or the worktable on the turntable via the periphery line → the center direction → the center of the periphery line. Solution reciprocating movement (refer to FIG. 15 (B)).
그러나, 상기의 방법으로 분사 노즐을 이동하는 경우, 분사 노즐의 이동 속도를 일정 속도로 하게되면, 도 15(A), (B) 어느 쪽의 경우에도, 이것에 의해 가공되는 웨이퍼는, 회전(·반송) 궤적의 외주 측에 있어서는 가공도 (주로, 연삭의 깊이)가 낮고, 중심 측에 있어서는 가공도가 높아진다.However, in the case of moving the spray nozzle by the above method, if the moving speed of the spray nozzle is made constant, the wafer processed by this in either case of Figs. 15 (A) and (B) is rotated ( (Conveyance) The workability (mainly the depth of grinding) is low on the outer circumferential side of the trajectory, and the workability increases on the center side.
즉, 도 16에 나타난 바와 같이, 반경 r1의 작은 원과 이것에 대해서 반경이 2, 3, 4, 5배로 증가하는 반경 r2, r3, r4, r5의 동심원을 보면, 면적비로, 반경 r1의 원에 대해, 반경 r2의 원은 4배, r3의 원은 9배, 반경 r4의 원은 16배, 반경 r5의 원은 25배가 되고, 각 원의 면적은, 반경의 배수의 자승(r1n2) 씩 그 면적이 확대되어, 반경 r1의 중심원의 면적에 대해, 그 외주에 형성된 각 무단 환상(無端 環狀)의 띠 모양 부분의 면적은, 외주 방향을 향함에 따라서, 3, 5, 7, 9···배(rn=(2 n-1) r1)로 그 면적이 증가된다.That is, as shown in Fig. 16, when looking at the small circle of radius r 1 and the concentric circles of radius r 2 , r 3 , r 4 , r 5 , the radius of which is increased by 2, 3, 4, 5 times, For a circle with radius r 1 , a circle with radius r 2 is 4 times, a circle with r 3 is 9 times, a circle with radius r 4 is 16 times, a circle with radius r 5 is 25 times, and the area of each circle is The area of each of the multiples of the radius (r 1 n 2 ) is increased, and the area of each endless annular band formed on the outer periphery of the center circle of the radius r 1 is As it faces the outer circumferential direction, the area increases by 3, 5, 7, 9 ... times (r n = (2 n -1) r 1 ).
따라서, 단위 시간당 각도θ의 일정 속도로 회전하는 턴테이블 상에 재치된 웨이퍼를, 예를 들면, 단위 시간당 거리 r의 일정 속도로 상기 외주선과 당해 외주선과 동심원인 내주선간을 이동하는 분사 노즐에 의해, 회전 중심으로부터 외주 방향을 향해 가공하면, 단위 시간당 가공 면적도, 중심으로부터의 이동거리가 증가함에 따라서, 도면 내의 검은 칠 부분에 나타나듯이 상기 배율로 증가한다. 반대로 말하면, 단위 면적당 가공 시간은 내주 측으로부터 외주 측으로 향함에 따라서 감소한다.Therefore, by the injection nozzle which moves the wafer mounted on the turntable rotating at the constant speed of the angle (theta) per unit time, for example, between the said outer peripheral line and the inner peripheral line concentric with the said outer peripheral line at a constant speed of the distance r per unit time, When machining from the rotation center toward the outer circumferential direction, the machining area per unit time also increases at the magnification as shown in the black fill in the drawing as the moving distance from the center increases. In other words, the machining time per unit area decreases as it goes from the inner circumference side to the outer circumference side.
그 때문에, 분사 노즐에 의해 분사되는 연마재의 재질, 단위 시간당 연마재의 분사량, 아크하이트 내지 분사 압력이나 분사 속도, 분사 거리 (분사 노즐과 워크간 거리) 등의 다른 가공 조건이 일정하면, 상기와 같이 분사 노즐을 정속(定速)으로 이동시키는 경우, 상술한 것처럼 하나의 워크의 회전 궤적 내지 복수의 워크를 턴테이블의 동심원 상에 재치했을 경우, 턴테이블의 회전 궤적의 외주 측에 있어서는 가공도가 낮고, 내주 측에 있어서는 가공도가 높아진다고 하는 문제가 생기고 웨이퍼의 표면 전체를 균일하게 연삭할 수가 없다.Therefore, as long as other processing conditions such as the material of the abrasive injected by the injection nozzle, the injection amount of the abrasive per unit time, the arc height or the injection pressure or the injection speed, the injection distance (the distance between the injection nozzle and the workpiece) are constant, as described above. When moving the injection nozzle at constant speed, when the rotational trajectory of one workpiece | work or the several workpiece | work is mounted on the concentric circle of a turntable as mentioned above, the workability is low on the outer peripheral side of the rotational trajectory of a turntable, On the inner circumferential side, there arises a problem that the workability increases, and the entire surface of the wafer cannot be ground uniformly.
그 결과, 가공도가 낮은 외주측을 기준으로 해서 가공 시간 등의 가공 조건을 설정하면, 가공도가 높은 내주측에서는 과잉 연삭을 하게 되고, 또한, 가공도가 높은 내주 측을 기준으로 가공 조건을 설정하면, 가공도가 낮은 외주측에서는 피막을 완전하게 제거하지 못하고 남기게 된다.As a result, if machining conditions such as machining time are set on the outer circumferential side with low workability, excessive grinding is performed on the inner circumferential side with high workability, and machining conditions are set on the inner circumferential side with high workability. In this case, the outer peripheral side with low workability cannot be completely removed and is left.
특히 실리콘 웨이퍼의 사이즈는, 5, 6, 8 인치로 대형화하고, 현재에 있어서도 12 인치로 이행하고 있듯이, 해마다 한층 더 대형화하고 있어, 이 대형화에 수반하여 전술한 바와 같은 가공 불균일 현상은 더욱더 현저하게 나타나게 된다.In particular, as the size of the silicon wafer is increased to 5, 6, and 8 inches, and shifted to 12 inches even now, the size of the silicon wafer is further increased year by year, and the processing irregularity as described above with the increase in size is even more remarkable. Will appear.
복수의 워크를 턴테이블의 동심원상에 재치했을 경우에, 이러한 회전 궤적의 내주측과 외주측에 있어서의 가공도의 차이를 없애려고 하면, 전술한 연마 장치에 의해 일단 웨이퍼의 연삭을 실시한 후, 턴테이블 상의 치구 등으로부터 가공 후의 웨이퍼를 떼어내, 이 웨이퍼를 전번의 가공시와는 내외주 방향을 역방향으로 바꾸 어 치구에 재 고정해, 재차 연삭처리를 실시하는 등, 웨이퍼의 전면이 균일하게 되도록 몇차례로 나누어 가공하는 작업이 필요해, 연삭작업에 장시간을 필요로 함과 동시에, 번잡하게 된다.When a plurality of workpieces are placed on the concentric circle of the turntable, if the difference in the degree of workability on the inner circumferential side and the outer circumferential side of such a rotational trajectory is to be eliminated, the turntable is first ground after the wafer has been ground by the polishing apparatus described above. Remove the processed wafer from the upper jig, etc., and change the inside and the outer circumferential direction in the reverse direction from the previous processing, fix it again to the jig, and perform the grinding process again. The work to be divided in turn is required, which requires a long time for the grinding work and is complicated.
이상의 설명에서는, 테스트 웨이퍼를 재생하는 경우를 예로 들어 설명했지만, 이러한 문제는, 테스트 웨이퍼를 재생하는 경우에 한정되지 않고, 예를 들면, 실리콘 웨이퍼의 표면을 연마, 연삭하거나 소정의 엉성함으로 요철부를 형성하거나 또는, 슬릿의 형성, 다듬기(다이싱)를 연마재의 분사에 의해 실시하는 경우 등, 원주 궤적 상을 이동하는 실리콘 웨이퍼의 표면에 연마재를 분사하는 방식으로 실시하는 연삭 작업 전반에 있어서 똑같이 생기는 문제이다.In the above description, the case where the test wafer is regenerated has been described as an example. However, this problem is not limited to the case where the test wafer is regenerated. For example, the uneven portions may be polished, ground or have a predetermined shape for the silicon wafer. The same occurs throughout the grinding operation performed by spraying abrasives on the surface of the silicon wafer moving on the circumferential trajectory, such as when forming or forming slits and trimming (dicing) by spraying abrasives. It is a problem.
또한, 가공 대상을 실리콘 웨이퍼로 하는 경우로 한정하지 않고, 증착 치구나 금형의 클리닝 등을 위한 연삭, 그 외 어떤 워크를 대상으로 한 연삭가공이든, 회전 궤적 상을 이동하는 워크에 대해서 가공을 실시하는 경우에는, 전술과 같은 가공 불균일이 생길 우려가 있다.In addition, not only the case where the object is a silicon wafer, but also the workpiece for moving the rotational trajectory, whether grinding for vapor deposition or mold cleaning, or any other workpiece for grinding. In this case, there is a fear that processing irregularities as described above may occur.
따라서, 본 발명은, 전술한 바와 같이 회전 궤적 상을 이동하는 워크에 연마재를 분사하는 경우에 생기는 전술과 같은 문제를 해소하기 위해서 창안된 것으로, 연마재의 분사에 의해 실시하는 워크의 연삭에 있어서, 비교적 간단한 방법에 의해 회전 궤적 상을 이동하는 워크의 전면을, 균일하게 연삭할 수 있는 연삭가공 방법 및 상기 방법을 실현하기 위한 연삭가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above-described problems caused when the abrasive is sprayed on the workpiece moving on the rotational trajectory as described above. In the grinding of the workpiece performed by spraying the abrasive, An object of the present invention is to provide a grinding processing method capable of uniformly grinding the entire surface of a workpiece moving on a rotational trajectory by a relatively simple method, and a grinding apparatus for realizing the method.
상기 목적을 달성하기 위해서 , 본 발명의 연삭가공 방법은, 워크 W의 표면에 분사 노즐 20으로 연마재를 분사해 실시하는 연삭가공 방법에 있어서,In order to achieve the above object, in the grinding method of the present invention, in the grinding method of spraying an abrasive with an
상기 워크 W를 소정의 회전 궤적 상에서 이동시킴과 동시에,While moving the work W on a predetermined rotational trajectory,
일정한 가공 조건에서 연마재를 분사하는 분사 노즐(20)을, 상기 회전 궤적 내를 당해 회전 궤적의 중심을 중심으로 하는 동심원에 의해 복수의 등면적(等面積) 영역으로 구획을 이루도록 획성(劃成))하여, 상기 각 등면적 영역의 횡단 시간을 일정하게, 즉, 상기 회전 궤적의 중심 측을 향함에 따라 상대적으로 빠르고, 외주 측을 향함에 따라 상대적으로 늦어지도록 이동을 제어해, 각 등면적 영역에 교차할 방향으로 이동 내지 요동시키는 것을 특징으로 한다 (청구항 1의 발명;도 8, 10, 11 참조). 또한, 상기 이동 내지 요동을 반복하는 것도 필요에 따라서 가능하다.The
이러한 등면적 영역의 획성에 있어, 예를 들면, (턴테이블의) 외주선측에 바깥 둘레가 위치하는 웨이퍼로 이루어진 복수의 워크를 대상으로 할 때, 상기 워크의 회전 궤적이 상기 외주선과 이 외주선으로부터 상기 워크의 직경과 동일한 거리로 된, 동심원의 내주선을 가지는 경우, 당해 외주선과 내주선 간의 간격을 상기 등면적 영역으로 획성할 수가 있고 (청구항 2의 발명;도 8, 10 참조), 또는, 단일의 워크를 자전시킬 때는, 상기 워크의 회전 궤적의 외주선 내의 공간을, 상기 등면적 영역으로 획성해도 좋다 (청구항 5의 발명;도 11 참조). 덧붙여 워크 W가, 도 8, 10에 나타난 바와 같이 내주선을 가지는 환상의 회전 궤적을 가지는 것인 경우에도, 이 외주선 내부를 도 11에 나타난 바와 같이 등면적으로 획성해도 좋다 (청구항 1의 발명).In the planarity of such an area area, for example, when targeting a plurality of workpieces made of wafers whose outer circumference is located on the outer peripheral line side of the turntable, the rotational trajectory of the workpiece is determined from the outer peripheral line and the outer peripheral line. In the case of having a concentric inner circumferential line at a distance equal to the diameter of the workpiece, the distance between the outer circumferential line and the inner circumferential line can be defined as the equilateral area (
회전 궤적의 내외주선 간을, 면적이 ds인 복수의 등면적 영역으로 획성했을 경우, 상기 회전 궤적의 중심에서 반경 rn의 임의의 점에 있어 소정 시간 내에 분사 노즐이 외주 방향을 향해 이동하는 이동거리 dx는, 이것을,When the inner and outer circumferences of the rotational trajectory are formed into a plurality of isospheres having an area of ds, the movement of the injection nozzle toward the outer circumferential direction within a predetermined time at an arbitrary point of a radius r n from the center of the rotational trajectory Distance dx, this,
와 근사하도록 제어할 수가 있고(청구항 3의 발명),Can be controlled to approximate (the invention of claim 3),
또한, 내주 방향을 향해 이동하는 이동거리 dx는, 이것을,Further, the moving distance dx moving toward the inner circumferential direction is
와 근사하도록 제어할 수가 있다(청구항 4의 발명).It can be controlled to approximate with (the invention of claim 4).
게다가 상기 회전 궤적의 외주내를, 동심원 상태로 복수의 등면적 영역으로 획성했을 때의 최소지름의 동심원의 반경을 r1 으로 해, 중심으로부터 n번째의 동심원 위에 있는 분사 노즐이, 소정 시간 내에 외주 방향으로 이동하는 거리 dxn가,In addition, the radius of the concentric circle of the minimum diameter when the inner circumference of the rotational trajectory is concentrically formed into a plurality of isospheres is set to r 1 , and the injection nozzle on the n-th concentric circle from the center is rotated within a predetermined time. The distance dx n moving in the direction,
내주 방향으로 이동하는 거리 dxn가,The distance dx n moving in the inner circumferential direction is
와 근사하도록, 상기 분사 노즐을 이동시킬 수가 있다 (청구항 6, 7의 발명).The injection nozzle can be moved so as to approximate (the inventions of claims 6 and 7).
이러한 분사 노즐(20)의 이동은, 이것을 상기 회전 궤적의 외주선→내주선간의 범위내에서 실시하는 것이라고 해도 좋고 (청구항 8의 발명), 또는, 상기 이동 내지 요동을 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치하는 외주선 간의 방향으로 횡단해 실시하는 것이라고 해도 좋다 (청구항 9의 발명).The movement of the
더욱, 상기 연삭가공 방법에 의한 처리는, 상기 회전 궤적의 중심을 중심으로 해 공전하는 워크 W를 대상으로 해도 좋고, 또는, 상기 회전 궤적의 중심을 중심으로 해 자전하는 워크 W를 대상으로 하는 것이어도 좋다.Moreover, the process by the said grinding processing method may be made into the workpiece | work W which revolves around the center of the said rotational trajectory, or may target the workpiece | work W which rotates around the center of the said rotational trajectory. You can do it.
또, 본 발명의 연삭가공 장치는, 워크 W에 연마재를 분사하는 분사 노즐(20)과, 상기 워크 W를 소정의 회전 궤적 위에서 이동시키는, 탕부르 (tambour; 11) 등을 갖춘 회전·반송 수단 (10)과, 상기 분사 노즐(20)을, 상기 회전 궤적 내를 당해 회전 궤적의 (회전) 중심을 중심으로 하는 동심원에 의해 획성된 복수의 등면적 영역으로 획성 함과 동시에, 분사 노즐 이동 제어 수단(30)을, 상기 각 등면적 영역의 횡단 시간이 일정하게 되도록 상기 분사 노즐(20)의 이동을 제어해, 상기 회전 궤적의 중심 측으로 향함에 따라 상대적으로 빠르고, 외주 측으로 향함에 따라 상대적으로 늦어지도록 이동 속도를 제어하면서 상기 회전 각 등면적 영역에 교차할 방향으로 이동시키는 분사 노즐 이동 제어 수단(30)을 갖추는 것을 특징으로 한다(청구항 10의 발명).Moreover, the grinding apparatus of this invention is a rotation / conveying means provided with the
상기 분사 노즐 이동 제어 수단(30)은, 소정의 축지위치(軸支位置)를 지지 점(支点)으로 한 요동에 의해 상기 분사 노즐(20)을 상기 회전 궤적의 상기 외주선과 당해 외주선과 동심원인 내주선 간을 왕복 이동시키는 스윙 암(31)과, 상기 스윙 암 (31)에 직접, 또는 간접적으로 외접해 회전하는 것에 의해 상기 스윙 암(31)을 소정의 패턴으로 요동하는 캠(35)을 갖추는 것으로 할 수가 있고,The injection nozzle movement control means 30 is concentric with the outer circumferential line of the rotational trajectory and the outer circumferential line by causing the
상기 스윙 암(31)에 설치한 분사 노즐(20)을, 당해 분사 노즐(20)이 소정의 타이밍에 배치되어야 할 위치(P1~P7)에 각각 배치했을 때의, 상기 스윙 암(31)의 상기 캠과의 접촉 부분이 배치되는 위치를 각각 기준 입력점(p1~p7)으로 구해서,When the
상기 캠(35)의 외형 형상을, 상기 타이밍에 대응한 회전 각도마다 상기 기준 입력점(p1~p7)을 차례차례 통과하는 형상으로 할 수가 있다(청구항 11의 발명;도 8, 10, 11 참조).The outer shape of the
상기 구성의 연삭가공 장치에 있어, 상기 스윙 암(31)은, 이것을 상기 워크 W의 회전 궤적의 면에 대해서 직교하는 면에서 요동시키도록 해도 좋다(청구항 12의 발명;도 13 참조).In the grinding apparatus of the said structure, the said
덧붙여 상기 워크 W의 회전 궤적이 외주선과 내주선을 가져, 당해 외주선과 내주선 간의 간격을 상기 등면적 영역으로 획성함과 동시에,In addition, the rotational trajectory of the work W has an outer circumference line and an inner circumference line, and the gap between the outer circumference line and the inner circumference line is defined in the isoarea area,
상기 분사 노즐 이동 제어 수단이, 상기 회전 궤적의 중심에서 반경 rn의 임의의 점에 있어서, 회전 궤적의 내주측으로부터 외주측 방향으로 이동하는 분사 노즐이 소정 시간내에 이동하는 거리 dx가,The distance dx at which the injection nozzle movement control means moves in a predetermined time from the inner circumferential side of the rotational trajectory to the outer circumferential side at any point of the radius r n at the center of the rotational trajectory,
차식Car
내주측 방향으로 이동하는 분사 노즐이 소정 시간내에 이동하는 거리 dx가,The distance dx that the injection nozzle moving in the inner circumferential side moves within a predetermined time is
차식Car
과 근사하도록 상기 분사 노즐을 이동시킬 수도 있다(청구항 13, 14의 발명).The spray nozzle may be moved to approximate (the invention of claims 13 and 14).
또한, 상기 워크 W의 회전 궤적의 외주선내를 동심원 상태로 등면적으로 획성해 n개의 상기 등면적 영역을 형성해, 상기 등면적 영역을 획성하는 최소지름의 동심원의 반경을 r1 으로 했을 때,Further, when the inner periphery of the rotational trajectory of the work W is concentrically defined in a concentric manner to form n isospheric areas, the radius of the concentric circles of the smallest diameter that defines the isospheric area is r 1 ,
상기 분사 노즐 이동 제어 수단이, 중심으로부터 n번째의 동심원 위에 있는 분사 노즐을, 소정 시간 내에 외주 방향으로, 차식The injection nozzle movement control means performs the injection nozzle on the nth concentric circle from the center in the circumferential direction within a predetermined time.
내주 방향으로, 차식Inward direction, car
그리고 규정하는 이동거리 dxn와 근사한 거리로 이동하도록 상기 분사 노즐 을 이동시키는 것이라고 해도 좋다 (청구항 15, 16의 발명).The injection nozzle may be moved so as to move at a distance close to the prescribed movement distance dx n (inventions of claims 15 and 16).
본 발명의 연삭가공 방법 및 연삭가공 장치에 의하면, 이상 설명한 본 발명의 구성에 의해, 분사 노즐(20)을 이동시킬 때, 회전이동하는 워크 W의 회전 궤적의 외주측으로부터 내주측으로 향함에 따라 상대적으로 이동 속도를 빠르게 하고, 또한, 반대로 내주측으로부터 외주측으로 향함에 따라 이동 속도를 상대적으로 늦어지게 변화시켜, 회전 궤적의 내주측과 외주측에서 생기는 가공도의 변화를 감소시킬 수가 있다.According to the grinding method and the grinding device of the present invention, when the
그 결과, 예를 들면, 테스트 웨이퍼의 재생에 있어, 턴테이블상에 대한 테스트 웨이퍼를, 여러 차례에 걸쳐 늘어놓고 바꾸어서 처리하는 등의 작업이 불필요해져, 1회의 처리에 의해 테스트 웨이퍼를 균일하게 연삭할 수가 있어 이것에 의해, 테스트 웨이퍼의 연삭량 (두께의 감소) 을 줄일 수가 있어 따라서, 테스트 웨이퍼의 재생 사용 회수를 증가시키는 것이 가능해졌다.As a result, for example, in the regeneration of the test wafer, operations such as changing and processing the test wafers on the turntable over a plurality of times are unnecessary, so that the test wafers can be uniformly ground by one treatment. As a result, the amount of grinding (reduction in thickness) of the test wafer can be reduced, thereby making it possible to increase the number of times of reclaiming use of the test wafer.
또, 분사 노즐(20)이 상기 각 등면적 영역을 등속도로 횡단하도록 분사 노즐(20)의 이동 속도를 전술과 같이 제어하는 캠(35)을 설치함으로써, 회전 궤적 상을 이동하는 워크 W의 어느 부분에 있어서도 단위 면적 당 가공 시간이 일정하게 되어, 회전 궤적의 내외주 측에서 생기는 가공 불균일을 거의 완전하게 없앨 수가 있었다.Moreover, by providing the
이러한 분사 노즐(20)의 이동은, 예를 들면, 상기 워크 W가 상기 턴테이블의 회전 궤적의 중심을 중심으로 한 공전 이동을 하고 있는 등 , 회전 궤적의 중심부 에 대한 연마재의 분사가 필요하지 않은 경우에는 상기 분사 노즐의 이동 범위를, 상기 회전 궤적의 외주선→내주선 간의 범위내 즉, 워크 직경 내에서 실시하는 것으로 달성된다.The movement of the
한편, 상기 분사 노즐의 이동을, 상기 회전 궤적의 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 매개로 대치하는 외주선 간에 실시하는 것으로, 예를 들면, 자전하는 단일의 워크 W에 대해서 연삭가공을 실시하는 경우에도, 워크에 대해서 균일한 가공을 실시할 수가 있었다.On the other hand, the movement of the injection nozzle is performed between the outer circumferential line of the rotational trajectory, the center, and the outer circumferential line replacing the center of the outer circumferential line. For example, grinding is performed on a single work W to be rotated. Even if it was, the uniform processing with respect to the workpiece | work could be performed.
분사 노즐(20)의 이동을 스윙 암(31)에 의해 실시하는 경우, 이 스윙 암의 이동 내지는 요동 방향을, 워크 W의 회전 궤적의 면에 대해서 직교하는 면에서 실시하는 것으로, 분사 노즐을 워크의 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치 하는 외주선 간을 이동하는 직선 이동으로 할 수가 있었다. 그 결과, 워크 W의 회전 방향과 평행으로 요동시켜 분사 노즐을 반달 모양으로 이동시키는 경우에 생기는, 등면적 영역의 폭과 이 등면적 영역의 횡단에 필요한 분사 노즐의 이동거리와의 차이가 생기는 것이 없고, 분사 노즐(20)의 이동의 제어를 정확하게 실시할 수가 있었다.When the
덧붙여 전술한 각 수식에서 구한 이동거리 dx(dxn)로 분사 노즐을 이동시키는 경우에는, 모든 등면적 영역에 대한 분사 노즐의 횡단 시간이 모두 일정하게 되도록, 분사 노즐을 이동시킬 수가 있었다.In addition, when moving the injection nozzle by the movement distance dx (dx n ) calculated | required by each above-mentioned formula, it was possible to move the injection nozzle so that the crossing time of the injection nozzle with respect to all the constant area area | regions may become constant.
다음에, 본 발명의 실시 형태에 대해 이하 설명한다.Next, embodiment of this invention is described below.
덧붙여 이하의 실시 형태에 있어서는, 연삭가공의 대상인 워크 W를 모두 웨이퍼로 했을 경우를 예로서 설명하지만, 본 발명에 있어서의 워크 W는, 전술한 것처럼 웨이퍼 내지 실리콘 웨이퍼로 한정되지 않고, 금형이나 치구 등, 각종의 광범위 산업 기계 기구 및 공구 및 이것들의 부품 등을 대상으로 할 수가 있다.In addition, in the following embodiment, although the case where all the workpiece | work W which is the object of grinding processing is made into a wafer is demonstrated as an example, the workpiece | work W in this invention is not limited to a wafer or a silicon wafer as mentioned above, A mold and a jig | tool And a wide variety of industrial machinery and tools, and parts thereof.
본 발명의 연삭가공 장치는, 워크 W (여기에서는, 일례로서 실리콘 웨이퍼 W, 이하, 본 실시 형태의 설명에 있어서는, 단지, 「웨이퍼 W」라고 한다.)의 표면에 연마재를 분사하는 블라스트(blast) 가공 장치 1이고, 웨이퍼 W를 소정의 회전 궤적 상에서 이동시키는 회전·반송 수단 10과 이 반송되는 웨이퍼 W에 대해서 연마재를 분사하는 분사 노즐 20, 및 상기 분사 노즐 20을 소정의 이동 방향으로, 소정의 제어된 이동 속도로 이동시키는 분사 노즐의 이동 제어 수단 30을 적어도 갖추는 것이다(도 4 참조).The grinding apparatus of this invention is a blast which injects an abrasive to the surface of the workpiece | work W (here, a silicon wafer W as an example and hereinafter only "wafer W" in description of this embodiment.) ) The
도 1 ~ 도 3에 나타난 블라스트(blast) 가공 장치 1은, 금속판 등에 의해 형성된 캐비넷 2의 내부에, 블라스트(blast) 가공을 행하기 위한 가공실 3이 형성되고 있음과 동시에, 이 캐비넷 2의 하부를, 하방을 향해 폭을 좁히는 역 사각뿔 형태로 형성하여 가공실 3 내에서 분사된 연마재를 회수할 수 있도록 구성하고 있다.In the
이 캐비넷 2 내에 형성된 가공실 3 내에는, 가공 대상인 웨이퍼 W를 재치(載置)해 회전하는 것으로, 소정의 회전 궤적에 있어서 상기 웨이퍼 W를 가공실 3내에서 이동시키는 턴테이블 11 등에 의해 구성된 회전·반송 수단 10과, 이 회전·반송 수단 10에 장착된 웨이퍼 W에 대해서 연마재를 분사하는 분사 노즐 20이 배치되 고 있음과 동시에, 이 분사 노즐 20을 소정의 이동 방향으로, 제어된 이동 속도로 이동시키는 분사 노즐 이동 제어 수단 30이, 상기 캐비넷 2 내외에 걸쳐 설치되고 있다.In the
전술의 회전·반송 수단 10은, 본 실시 형태에 있어서는 캐비넷 2 내에 형성된 가공실 3 내에서 수평 방향으로 회전하는 턴테이블 11을 갖추어, 도시(圖示)한 실시 형태에 있어서는 이 턴테이블 11을 평면시(平面視)로 보는 경우 중앙 부분을 개구(開口)로 한 무단 환상으로 형성하고 있다 (도 5 참조).In the present embodiment, the rotation / conveying
가공 대상으로 하는 웨이퍼 W는, 이 턴테이블 11상에 직접 재치해 반송하는 것으로 해도 좋지만, 본 실시 형태에 있어서는, 상기 턴테이블 11상에 가공 대상으로 하는 웨이퍼 W를 각각 개별적으로 설치 가능한 복수의 치구 12를 설치해, 이 치구 12상에 각각 웨이퍼 W를 박리 가능한 접착물 또는 후술하는 진공 지퍼 등의 고정 수단으로 고정할 수 있도록 구성한 것이다 (도 4 참조).The wafer W to be processed may be directly placed on the
여기에서는, 이 치구 12는, 본 실시 형태에 있어서는, 가공 대상으로 하는 웨이퍼 W를 재치 가능한 사이즈의 원반 모양을 이루어, 이 치구 12 상에 재치된 웨이퍼 W가, 가공중에, 분사 노즐 20에서 분사되는 연마재나 압축 공기 등에 의해 날려 버리거나 또는 위치 차이를 일으키는 일이 없도록, 웨이퍼 W를 고정하는 수단, 예를 들면, 재치된 웨이퍼 W를 진공 흡착하는 진공 지퍼 또는, 정전기적으로 고착하는 정전(靜電) 지퍼 등을 설치하는 것이 바람직하다.Here, in this embodiment, this jig |
이 치구 12는, 전술한 턴테이블 11 상에 위치 결정되어 고정되어, 이것에 의해 각 치구 12상의 웨이퍼 W는, 턴테이블 11상에 안정된 상태로 고정됨과 동시에, 턴테이블 11의 회전에 수반해, 이 턴테이블 11의 회전 중심을 중심으로 해서 공전한다.The
상기 턴테이블 11 및 이 턴테이블 11에 설치된 치구 12로 이루어지는 상기 회전·반송 수단 10에 의해 이동하는 웨이퍼 W에 대해서 연마재를 분사하는 전술의 분사 노즐 20은, 본 실시 형태에서는, 이 분사 노즐 20을 웨이퍼 W의 회전 궤적을 횡단할 방향으로 반복 이동시키는 분사 노즐 이동 제어 수단 30에 장착되고 있어, 이 분사 노즐 이동 제어 수단 30에 의해 분사 노즐 20은, 상기 웨이퍼 W의 회전 궤적을 횡단할 방향으로 반복 이동함과 동시에, 턴테이블 11의 중심 측으로 향함에 따라 빠르고, 외주 측으로 향함에 따라 늦어지도록 그 이동 속도가 제어된다.The above-mentioned
이러한 분사 노즐 20의 이동과, 이동 속도의 제어를 행하기 위한, 상기 분사 노즐 이동 제어 수단 30은, 도 5에 나타난 바와 같이, 상기 분사 노즐 20을 요동시키는 스윙 암 31 (31 a ~ 31 c)과 이 스윙 암 31을 요동시키는 캠 35를 갖추고 있어, 이 캠 35의 형상을 본원 발명에 기초하는 형상으로 하는 것에 의해, 분사 노즐 20의 이동 속도를, 전술한 것처럼, 내→외주 방향에 있어서의 위치에 대응해 가변으로 하는 속도 제어가 가능해진다.The injection nozzle movement control means 30 for controlling the movement of the
본 실시 형태에 있어서는, 전술한 캠 35나, 이 캠을 회전 구동하는 모터 36, 당해 모터 36의 회전을 상기 캠 35에 전달하는 동력 전달 기구 37 (도 6 및 도 7에 나타난 예에서는, 풀리(pulley) 37 a, 37 b 및 풀리 벨트 37 c)을, 연마재나 분진 등의 영향이 비교적 적은 가공실 3 외에 배치할 수가 있도록 하기 위해서, 상기 캐비넷 2의 천판(天板)에 캐비넷 2 내외를 관통하는 베어링(軸受) 38을 설치해 이 베 어링 38에, 캐비넷 2 내외를 관통해 설치된 회전축 32를 축승(軸承)해, 캐비넷 2 밖에서 상기 회전축 32에게 줄 수 있었던 회전력을, 캐비넷 2 내에 전달하는 구성으로 하고 있다.In this embodiment, the
그리고, 캐비넷 2 내에서 이 회전축 32에 직교 방향으로 설치된 분사 노즐 고정 암 34와, 상기 캐비넷 2 밖에서 상기 회전축 32에 대해서 직교하도록 설치되어, 상기 캠 35와 접촉해 캠 35의 외주 형상에 따라서 요동되는 캠 암 33을 설치해, 상기 회전축 32, 분사 노즐 고정 암 34 및 캠 암 33에 의해, 전술한 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)이 각각 형성되고 있다.And it is provided so that it may orthogonally intersect with the said
도 5에 나타난 실시 형태에 있어서는, 이 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)을, 1개의 블라스트(blast) 가공 장치에 대해서 3개 설치해, 이 중의 2개의 스윙 암 31 a, 31 b에 설치한 (2개의) 캠 암 (33, 33)을, 후술하는 캠 35를 사이에 두도록 배치하는 것으로 (도 6, 7 참조), 2개의 스윙 암 31 a, 31 b를 요동함과 동시에, 상기 2개의 스윙 암 가운데의 한편의 스윙 암 31 a의 회전축 32와, 나머지 하나의 스윙 암 31 c의 회전축 32를 링크 39에 의해 연결하는 것으로, 3개의 스윙 암 31 a, 31 b, 31 c를 단일의 캠 35의 회전에 의해 웨이퍼 W의 이동 궤적을 횡단하도록 요동할 수가 있음과 동시에, 이 요동에 의한 분사 노즐 20의 이동 속도를 전술한 것처럼 회전 궤적의 중심 측으로 향함에 따라서 빠르고, 외주 측으로 향함에 따라서 늦어지도록 제어하고 있다.In the embodiment shown in FIG. 5, three of these swing arms 31 (31 a, 31 b, 31 c) are provided for one blast processing apparatus, and two of these
덧붙여 도시(圖示)한 실시 형태에 있어서는, 전술한 것처럼 1개의 블라스트(blast) 가공 장치에 3개의 스윙 암 31 a, 31 b, 31 c를 설치한 예를 설명했지 만, 블라스트(blast) 가공 장치의 사이즈, 하나의 배치(batch)에서 처리하는 웨이퍼 W의 수 등에 응해, 분사 노즐 20의 수 및 이것을 이동시키는 스윙 암 31의 수를 증감하는 것이 가능하다.In addition, in the illustrated embodiment, an example in which three swing
또, 도시한 실시 형태에 있어서는, 각 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)에 설치한 분사 노즐 고정 암 34에 각각 2 개씩 분사 노즐 20을 달고 있지만 (도 4 및 도 5 참조), 각 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)에 다는 분사 노즐 20의 수는, 1개이어도 좋고, 또는 2개 이상의 분사 노즐 20을 설치하는 것이라도 좋다.Moreover, in the embodiment shown, although two
이 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)은, 웨이퍼 W의 회전 궤적을 횡단하도록 상기 분사 노즐 20을 왕복 운동시킬 수가 있는 것이면 그 설치 위치는 특히 한정되지 않고, 캐비넷 2의 어느 위치에 달아도 좋고, 도시한 실시 형태에 있어서는, 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)의 요동에 있어서의 지지점(支點)이 되는 회전축 32가, 평면시(平面視)로 보는 경우 턴테이블 11의 외주측이 되도록 배치하고 있음과 동시에, 캠 35를 이 회전축 32에 대해서 턴테이블 11의 내주 측에 배치하고 있지만 (도 5 참조), 이것과는 반대로, 스윙 암 31의 지지점이 되는 회전축 32가 내주측, 캠 35가 외주측이 되도록 배치하는 것이라도 좋고, 도시한 실시 형태로 한정되지 않는다.As long as the swing arm 31 (31 a, 31 b, 31 c) can reciprocate the
상기 웨이퍼 W의 회전 궤적에 교차하는 상기 분사 노즐 20의 이동은, 전술과 같이, 턴테이블 11의 외주측으로부터 내주 측으로 향함에 따라서 상대적으로 속도가 빠르고, 내주측으로부터 외주 측으로 향함에 따라서 상대적으로 속도가 늦게 변화하도록 제어된다.The movement of the
이러한 분사 노즐 20의 이동 속도 제어는, 도 8에 나타난 바와 같이, 웨이퍼 W의 회전 궤적, 동심원에 의해 면적이 일정하게 되도록 복수의 등면적 영역으로 구획(區劃)해, 각 등면적 영역에 대한 분사 노즐 20의 횡단 시간이 일정하게 되도록 제어한다. 따라서, 결과적으로, 외주측으로부터 내주 측으로 이동함에 따라 분사 노즐 20의 이동 속도가 빠르고, 내주측으로부터 외주 측으로 향함에 따라 이동 속도가 늦게 변화하도록 이동 속도를 제어하게 된다. 이와 같이 해서, 동일 가공 조건에 있어서의 연마재의 분사에 의해 단위 시간 당 가공할 수 있는 가공 면적이, 이 궤적의 내주측과 외주측에서 일정하게 되도록 할 수가 있다.As shown in Fig. 8, the movement speed control of the
도 8에 나타낸 예에서는, 설명의 편의상, 웨이퍼 W의 회전 궤적, 무단 환상의 띠모양에 형성된 6개의 등면적 영역으로 구획한 예를 나타내고 있지만, 이 웨이퍼 W의 회전 궤적을 더욱 다수의 등면적 영역에 구획하는 것으로써, 보다 바람직하게는, 웨이퍼 W의 회전 궤적을, 무수한 미소(微小)한 등면적 영역의 연속으로서 포착해 각 등면적 영역의 횡단 시간을 일정시간 τ으로 하도록 분사 노즐 20의 이동을 제어하는 것으로, 보다 정확하게 단위시간 당의 가공 면적을 일정하게 하는 것이 가능해진다.In the example shown in FIG. 8, for convenience of explanation, an example in which the rotational trajectory of the wafer W is divided into six equal area regions formed in an endless annular band is shown. More preferably, the rotational trajectory of the wafer W is captured as a continuation of a myriad of fine isoarea regions, and the
이와 같이, 회전 궤적의 내주측과 외주측에 있어 가공 불균일 및 얼룩짐을 없앨 수 있는 분사 노즐 20의 이동 속도의 변화는, 일례로서 이하와 같이 해 산출할 수가 있다.Thus, the change of the moving speed of the
웨이퍼 W가, 내주의 반경이 r, 외주의 반경이 R인 환상(環狀)의 회전 궤적 위를 이동하고 있는 경우에 있어, 분사 노즐이, 웨이퍼 W의 회전 궤적의 중심측으 로부터 외주측으로 향해 이 회전 궤적의 외주선→내주선간을 횡단하는 경우에는, 이 회전 궤적의 중심에서 반경 rn의 임의의 점에 있어, 분사 노즐이 소정 시간 τ의 사이에 이동하는 거리를 dx, 소정 시간 τ에 있어서의 가공 면적을 ds로 하면, 차식In the case where the wafer W is moving on an annular rotation trajectory of which the radius of the inner circumference is r and the radius of the outer circumference is R, the injection nozzle is moved from the center side of the rotational trajectory of the wafer W toward the outer circumferential side. In the case of crossing between the outer circumference line and the inner circumference line of the rotation trajectory, the distance at which the injection nozzle moves between the predetermined time τ at an arbitrary point of radius r n at the center of the rotation trajectory in dx and the predetermined time τ If the processing area of ds is ds,
dx에 관한 2차 방정식으로 해, 부(-)의 해답은 무시해서 아래와 같은 해답을 얻는다.Use the quadratic equation for dx and ignore the negative solution to get the solution below.
여기서, 웨이퍼 W의 회전 궤적을, n개의 등면적 영역으로 분할했을 경우에 있어서는,Here, in the case where the rotational trajectory of the wafer W is divided into n equal area areas,
따라서, 상기 식(1) 중의 ds에, 상기 식(2)을 대입함과 동시에, 임의의 점rn의 값을 대입하는 것으로써, 상기 임의의 점rn으로부터 외주 방향으로 이동하는 분 사 노즐 20이, 소정 시간 τ 당 이동하는 거리 dx를 산출할 수가 있다.Therefore, Spray nozzle for movement in the circumferential direction on ds in the above formula (1), the formula (2) is substituted and at the same time, written by substituting an arbitrary value point r n of, from the arbitrary point r n The distance dx which 20 moves per predetermined time (tau) can be calculated.
이상의 식(1), 식(2)을 사용해, 외경 (외주선의 지름)이φ1400 mm, 내경 (내주선의 지름)이 φ1000 mm의 턴테이블 상에 재치된 웨이퍼 W (직경 400 mm)를 연삭가공할 때의, 분사 노즐의 소정 시간 τ마다의 이동거리를 구하면, 이 턴테이블의 내주 및 외주를, 웨이퍼 W의 회전 궤적의 외주 및 내주로 하면, 상기 식(2)에 있어서의 R=700 mm , r=500 mm 로 해서, 또한, 상기 웨이퍼 W의 회전 궤적을, 18개의 등면적 영역으로 구획했을 경우(n=18)를 예로 들면,Using the above equations (1) and (2), the wafer W (diameter 400 mm) placed on a turntable with an outer diameter (diameter of outer circumference) of φ1400 mm and an inner diameter (diameter of inner circumference) of φ1000 mm can be ground. When the moving distance for each predetermined time τ of the spray nozzle is determined, the inner and outer circumferences of the turntable are the outer and inner circumferences of the rotational trajectory of the wafer W, where R = 700 mm in the formula (2), r If the rotational trajectory of the wafer W is partitioned into 18 equal area areas (n = 18) as = 500 mm,
상기 식(2)에 따라,According to the above formula (2),
따라서, 턴테이블의 내주연(內周緣)을 출발점 r0(r0=r=500 mm)로 해, 이 출발점 r0로부터 소정 시간 τ의 사이에 외주 방향으로 이동하는 분사 노즐의 이동거리 dx1, 및 소정 시간 τ 경과 후의 분사 노즐의 위치 (회전 궤적의 중심으로부터의 반경)를 r1로 하면, 식(1)에 따라,Therefore, let the inner periphery of the turntable be the starting point r 0 (r 0 = r = 500 mm), and the moving distance dx 1 , of the injection nozzle moving in the circumferential direction between this starting point r 0 and a predetermined time τ. And when the position (radius from the center of the rotational trajectory) of the injection nozzle after the predetermined time τ elapses is r 1 , according to equation (1),
같은 형태로 해서, 상기 r1를 식(1)에 있어서의 rn (분사 노즐 20의 출발점) 로 해서To the same type, n r in the r 1 in the expression (1) As (starting point of spray nozzle 20)
소정 시간 τ 사이에 이동하는 거리를 dx2, 소정 시간 τ경과 후의 분사 노즐의 위치 (회전 궤적의 중심으로부터의 반경) r2를 구해 같은 작업을 등면적 영역의 분할 수 (n=18)로 반복해 dx2 ~ dx18, r2 ~ r18를 구하면, 각 등면적 영역의 폭, 즉, 소정 시간 τ 마다의 분사 노즐의 이동거리를 구할 수가 있다.The distance traveled between the predetermined time τ is determined by dx 2 , the position of the injection nozzle after the predetermined time τ (radius from the center of the rotational trajectory) r 2, and the same operation is repeated by the number of divisions of the equal area (n = 18). If the solutions dx 2 to dx 18 and r 2 to r 18 are obtained, the width of each isosphere area, that is, the moving distance of the injection nozzle for each predetermined time τ can be obtained.
일례로서 상기 방법에 의해 구한 소정 시간 τ 마다의 분사 노즐의 이동거리 dx1 ~ dx18, 및 회전 궤적의 중심으로부터의 거리 r0 ~ r18는, 각각 아래와 같은 표 1에 나타내는 대로가 된다.As an example, the moving distance dx 1 to dx 18 of the injection nozzle for every predetermined time τ determined by the above method, and the distance r 0 from the center of the rotational trajectory. ~ R is 18, and is shown on Table 1 as follows, respectively.
이상의 설명에서는, 분사 노즐 20이 회전 궤적의 중심측으로부터, 외주 측에 향해 이동하는 경우의 소정 시간 τ 마다의 분사 노즐 20의 이동거리 및 중심으로부터의 반경을 각각 구했지만, 이것과는 반대로, 분사 노즐 20이, 회전 궤적의 외주측으로부터, 내주 측에 이동하는 경우에도, 같은 결과를 얻을 수 있다.In the above description, the moving distance of the
즉, 임의 반경 rn의 위치에서, 분사 노즐이 소정 시간 τ 당 이동하는 거리 dx, 가공 면적을 ds로 하면, 차식That is, when the distance dx which the injection nozzle moves per predetermined time (tau), and the processing area are ds at the position of arbitrary radius r n ,
dx에 관한 2차 방정식으로 해, 부(-)의 해답은 무시해 아래와 같은 해답을 얻는다.Use the quadratic equation for dx and ignore the negative solution to get the solution below.
여기서, 분사 노즐이, 턴테이블의 외주(r18=R=700 mm)를 출발점으로서 소정 시간 τ의 사이에 이동하는 거리 dx18는, 차식Here, the outer circumference of the turntable spray nozzle (r 18 = R = 700 mm ) as the starting point distance dx 18 to move between a certain time τ, the linear equation
따라서, 분사 노즐의 이동 개시부터 소정 시간 τ 경과 후에 있어서의 분사 노즐의 위치(회전 궤적 중심으로부터의 반경 r17)는, 차식Therefore, the position (radius r 17 from the rotational locus center) of the injection nozzle after a predetermined time τ elapses from the start of the movement of the injection nozzle is
가 되어, 소정 시간 τ마다 이동하는 거리 및 이동 후의 회전 궤적 중심으로부터의 거리는, 모두 중심 측으로부터 외주 측에 분사 노즐을 이동하는 경우에 구한 결과 (표 1 참조)와 같은 결과가 된다.The distance to move every predetermined time τ and the distance from the rotational trajectory center after the movement are the same results as those obtained when the injection nozzle is moved from the center side to the outer peripheral side (see Table 1).
이상과 같이 해 구한 각 r1 ~ r17를 반경으로 한 동심원에 의해, 턴테이블 위를 분할해 등면적 영역을 획성해, 획성된 각 등면적 영역을, 분사 노즐이 전술한 일정시간 τ으로 횡단하도록, 분사 노즐의 이동 속도를 제어하는 것으로, 단위시간 당 가공 면적이 일정하게 되도록, 분사 노즐의 이동 속도를 제어할 수가 있었다.By concentric circles with the radius r 1 to r 17 obtained as described above, the area is divided on the turntable to form an equal area, and the spray nozzle traverses each of the defined iso area in the above-described constant time τ. By controlling the movement speed of the injection nozzle, the movement speed of the injection nozzle was controlled so that the processing area per unit time was constant.
이와 같이, 분사 노즐 20을 제어된 속도로 이동 가능케 하기 위한 캠 35는, 일례로서 도 6에 나타난 바와 같이, 하트(heart) 형을 한, 「하트 캠」이라고 불리는 캠을 사용할 수가 있어, 그 외형 형상을 아래와 같이 특정하는 것으로, 전술한 것처럼, 웨이퍼 W의 회전 궤적을 등면적(等 面積)으로 분할해 얻은 각 등면적 영역의 횡단 시간을 일정하게 하는 분사 노즐 20의 이동을 실현하는 것이 가능하다.As described above, the
도 8은, 전술한 분사 노즐 20의 이동 속도 제어를 가능케 하는 캠 35의 외경 형상의 특정 방법을 설명하기 위한 설명도이고, 도면 내에 2개의 원을 연결하는 직선은, 스윙 암 31의 분사 노즐 고정 암 34와 캠 암 33을 각각 나타내는 것으로, 이 도에서는, 설명의 편의상, 분사 노즐 고정 암 34와 캠 암 33을, 지지점 (회전축 32; 2개의 원의 약 중간을 나타낸다)을 중심으로 반대 방향으로 직선 모양에 배치한 상태를 상정하고 있지만, 캠 암 33과 분사 노즐 고정 암 34의 배치는, 도 5에 나타내는 V자 모양과 같이, 각도를 수반한 배치로 할 수가 있다.FIG. 8 is an explanatory view for explaining a specific method of the outer diameter shape of the
도면 내 우측의 동심원은, 웨이퍼 W의 회전 궤적을 소정(所定)수(數) (도시의 예에서는 6개)의 등면적 영역으로 구획된 동심원이고, 분사 노즐 20을 이 각 등면적 영역의 통과시간이 일정하게 되도록 상기 스윙 암 31을 요동시키는 캠 형상을 도면 내 좌측에 나타내고 있다.The concentric circles on the right side of the drawing are concentric circles partitioned by a predetermined number (six in the example) of the rotational trajectory of the wafer W, and the
도 8에 있어, 점 P1 ~ P7은, 분사 노즐 고정 암 34에 장착된 분사 노즐 20의 이동 궤적과 상기 웨이퍼의 이동 궤적의 외주선 및 내주선, 및 상기 내외주선간에 형성된, 상기 등면적 영역을 구획하는 선 (등면적선)과의 교점(交點), 즉, 분사 노즐 20이 소정 시간 τ마다 위치해야할 장소를 나타내는 것으로, 점 p1 ~ p7은, 분사 노즐 20이 상기 점 P1 ~ P7에 있을 때의, 상기 캠 암 33의 캠의 외주와의 접촉점 (입력점)의 위치 (기준 입력점)이고, P, p에 있어 동일 숫자의 각 점이 서로 대응 관계에 있다.In Fig. 8, points P1 to P7 represent the equilateral area formed between the movement trajectory of the
덧붙여 분사 노즐 고정 암 34에 복수의 분사 노즐 20이 장착되고 있는 경우에는, 이 중의 어느 쪽이든 하나의 분사 노즐 20의 이동 궤적, 또는, 분사 노즐 20의 배치 구간에 있어서의 분사 노즐 고정 암 34 상의 임의의 점의 이동 궤적과 상기 내·외주선 및 등면적 선과의 교점을 각각 앞에 설명한 점 P1 ~ P7으로서 설정해도 좋다.In addition, when the some
덧붙여 턴테이블 11, 스윙 암 31, 및 캠 35의 위치 관계는, 캠 35의 회전에 수반해 분사 노즐 20을 소정의 속도 변화로 이동시킬 수가 있는 것이면 어떤 배치로 해도 좋지만, 본 실시 형태에 있어서는, 캠 35의 외형 형상을 특정하기에 알맞게, 일례로서 턴테이블 11, 스윙 암 31, 및 캠 35를 도 9에 나타난 배치로 했다.Incidentally, the positional relationship between the
도 9에 있어, 전술의 스윙 암 31은, 분사 노즐 고정 암 34와 캠 암 33을, 지지점 Q0(회전축 32)를 통과하는 동일 직선상에 배치한 것이고, 요동 범위의 중간 위치에 있는 상기 스윙 암을, 상기 턴테이블의 내외주간의 중간 원 (턴테이블의 회전 중심을 중심으로 해, (R+r)/2를 반경으로 하는 원) PC의 접선 상에 배치함과 동시에, 상기 중간 원 PC와 상기 접선과의 접점을 지나는 상기 접선에 직각인 선과, 상기 턴테이블 11의 외주 및 내주와의 교점을, 각각 분사 노즐 고정 암 34에 장착된 분사 노즐 20의 이동 범위의 종단(終端)으로 하고 있다.In FIG. 9, the
또한, 상기 캠 암 33의, 상기 캠 외주와의 접촉점 (입력점)의 이동 범위의 양단, 즉, 분사 노즐 20이 턴테이블의 외주 선상에 있을 때와 턴테이블의 내주 선상에 있을 때의 상기 입력점 (기준 입력점 p1, p7)을 잇는 직선의 연장상에서 만나, 상기 입력점 (기준 입력점 p1, p7) 가운데, 어느 쪽이든 가까운 편에 대해 캠의 최소 반경 Cmin 떨어진 위치, 도시한 예에서는, 분사 노즐 20이 턴테이블 11의 내경 상에 있을 때의 이동 단측(端側)에서, 캠의 최소 반경 Cmin 분리된 위치에, 캠의 회전 중심 O를 배치하고 있다.Further, the input points of the
따라서, 턴테이블의 회전 중심 P0에 대한, 캠 35의 회전 중심 O의 배치는, 차식Therefore, the arrangement of the rotation center O of the
이 된다.Becomes
덧붙여 캠의 회전 중심 O의 배치는, 도 8, 도 9에 나타내는 예로 한정되지 않고, 예를 들면, 도 6에 나타난 바와 같이, 캠 암과 캠 외주와의 접촉점의 이동 궤적이 그리는 원호의 연장상에 배치하는 것으로 해도 좋다.In addition, arrangement | positioning of the rotation center O of a cam is not limited to the example shown in FIG. 8, FIG. 9, For example, as shown in FIG. 6, the extended image of the circular arc which the movement trace of the contact point of a cam arm and a cam outer periphery draws is shown. You may arrange | position to.
도 8에 있어, 캠 35의 외주는, 이 캠 35가 소정의 회전 방향으로 0°~ 180°회전하는 동안에 입력점 p1 ~ p7에 차례차례 접촉해, 나머지의 180°~ 360°(0°) 회전하는 동안에 p7 ~ p1와 차례차례 접촉하는 형태로 하는 것으로, 캠의 일 회전으로 분사 노즐 20을, P1 ~ P7에 이르러, P7에서 되풀이해 재차 P1으로 돌아가는 반복 운동을 실시하게 할 수 있도록 구성하고 있다.In FIG. 8, the outer circumference of the
그리고, 상기 캠 35의 외주를, 캠 35의 소정 회전 각도마다 (웨이퍼 W의 회전 궤적을 6개의 등간격 영역으로 분할한 도시의 실시 형태에서는, 2배의 12 분할하는 30°마다)에 차례차례 p1 ~ p7을 통과하는 형상으로 함으로써, 분사 노즐 20이 P1 ~ P7의 각 점을 일정 시간마다 통과하도록 제어할 수가 있다.Then, the outer circumference of the
이러한 캠의 외형 형상은, 전술한 캠 35의 회전 중심 O를 중심으로 해, 각 기준 입력점 p1 ~ p7을 각각 통과하는 동심원을 그리는 동시에, 이 동심원을 30o마다의 등각도(等角度)에 등각선(等角線)으로 구획해, 이 등각선의 하나를 기준 등각선 L1이라 하고, 상기 기준 입력점 p1을 통과하는 원과의 교점을 지나, 상기 기준 등각선 L1으로부터 시계회전, 반(反)시계 회전에 각각 30o 떨어져 있는 등각선 L2, L12와 기준 입력점 p2를 통과하는 원과의 교점, 등각선 L3, L11과 기준 입력점 p3를 통과하는 원과의 교점, 등각선 L4, L10과 기준 입력점 p4를 통과하는 원과의 교점, 등각선 L5, L9과 기준 입력점 p5를 통과하는 원과의 교점, 등각선 L6, L8와 기준 입력점 p6를 통과하는 원과의 교점을 지나, 상기 기준 등각선 L1에 대해서 180°위상의 위치에 있는 등각선 L7에서, 기준 입력점 p7을 통과하는 최소원의 교점에 이른다, 대략 하트형의 외주를 캠 면형상에 형성하는 것에 의해, 분사 노즐 20의 반복 이동과 전술한 이동 속도의 제어를 할 수가 있다.The outer shape of these cams, it around the rotational center O of the
덧붙여 전술한 방법에 의한 캠 35의 외형 형상의 특정은, 캠 암 33에 대한 캠 35의 회전 중심 O의 배치를 변경했을 경우에 있어서도 적용할 수가 있어, 도 8을 참조한 설명에서는, 기준 입력점 p7측에 캠의 회전 중심 O를 배치한 예에 대해서 설명했지만, 이것과는 반대로 캠의 회전 중심 O를, 기준 입력점 p1측에 설치했을 경우에 있어서도, 이것에 대응한 형상의 캠의 외형을 용이하게 특정할 수가 있다 (도 10 참조).In addition, specification of the external shape of the
덧붙여 도 8을 참조한 설명에서는, 설명의 편의상, 웨이퍼 W의 이동 궤적을 6개의 등면적 영역에 구획했을 경우를 예로서 설명했지만, 웨이퍼 W의 이동 궤적을, 예를 들면, 18개, 36개와 이것을 한층 더 세세한 등면적 영역으로 구획함과 동시에, 등각도선을 18개의 등면적 영역으로 구획했을 경우에는 10o마다, 36개의 등면적 영역으로 구획했을 경우에는 5o마다 설치하는 등, 보다 세세하게 설정하는 것으로, 캠 35의 외주 형상을 보다 상세하게 특정하는 것이 가능하고, 실시에 있어, 상기 분할수의 선택은 적의 임의로 실시할 수가 있다.In addition, in the description referring to FIG. 8, for convenience of explanation, the case where the movement trajectories of the wafer W are partitioned into six equilateral area areas has been described as an example, but the movement trajectories of the wafer W are, for example, 18 and 36 and In addition to dividing the surface into more detailed isosphere areas, it is possible to set it more finely every 10 o when the isometric lines are divided into 18 isoareas, or every 5 o when the compartments are divided into 36 isosphere areas. In this way, it is possible to specify the outer circumferential shape of the
이상 도 8 ~ 도 10을 참조한 설명에서는, 분사 노즐 20의 반복 운동을, 턴테이블의 회전 궤적에 있어서의 외주선과 내주선간의 각 등면적 영역 (무단 환상의 궤적의 폭)에 교차할 방향으로 횡단하는 것으로서 설명했지만, 회전하는 턴테이블을 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치하는 외주선간에 횡단하도록 분사 노즐 20을 반복 이동하는 경우에도, 턴테이블을 복수의 등면적 영역으로 획성해, 분사 노즐 20이 각 등면적 영역을 소정 시간 τ에 횡단하도록 분사 노즐의 이동을 제어하는 것으로, 단위시간 당 가공 면적이 일정하게 되는 절삭 가공을 실현할 수가 있다.In the above description with reference to FIGS. 8 to 10, the repeating movement of the
일례로서 분사 노즐 20을 턴테이블을 상기와 같이 이동시키는 경우, 턴테이블의 회전 중심으로부터 임의의 거리 rn의 위치에 있는 분사 노즐의 이동 속도 (소정 시간 τ의 사이에 이동하는 거리 dx)는, 차식에 근거해 얻을 수 있다.As an example, in the case of moving the
턴테이블의 외경 (워크 내지 웨이퍼 직경)을 R, 턴테이블 위의 면적 (총가공 면적)을 S로 하면, 차식If the outer diameter (work to wafer diameter) of the turntable is R and the area (total machining area) on the turntable is S,
따라서, 이 턴테이블 위를, n개의 등면적 영역으로 획성했을 경우에 있어서의, 각 등면적 영역의 면적 ds는, 차식Therefore, the area ds of each iso area in the case of forming n iso area on the turntable is given by
가 된다.Becomes
여기서, 턴테이블 위를 n개로 분할하는 동심원 가운데 제일 작은 원 (最小圓)의 반경을 r1로 해, 상기 최소원에 대해서 한(1) 사이즈 큰 동심원의 반경을 r2, 두(2) 사이즈 큰 동심원의 반경을 r3……로 하면, n번째의 원의 반경 rn, 및 반경 rn의 위치로부터 소정 시간 τ에 있어 분사 노즐이 외주 방향으로 이동하는 거리 dx는, 각각 차식과 같이 된다Here, the radius of the smallest circle among the concentric circles dividing the turntable into n is set to r 1 , and the radius of the concentric circle that is one (1) size larger than the minimum circle is r 2 and two (2) larger. The radius of concentric circles is r 3 . … In this case, the distance dx at which the injection nozzle moves in the circumferential direction at a predetermined time τ from the position of the radius r n of the nth circle and the radius r n is as shown in the following formula .
덧붙여 회전 궤적상의 소정의 위치 rn로부터, 분사 노즐 20이 내주 방향으로 소정 시간 τ에 이동하는 이동거리 dxn -1은, 차식In addition, from the predetermined position r n on the rotational trajectory, the movement distance dx n- 1 , in which the
가 된다.Becomes
일례로서 직경이 1400 mm (R=700 mm)의 턴테이블을, 등면적 영역의 분할수 n를 18으로 했을 경우에 있어, 분사 노즐의 임의의 위치 r (r1 ~ r18)와, 이 위치에 있어 소정 시간 τ에 분사 노즐 20이 외주 방향으로 이동하는 거리 dx (dx1 ~ dx18)는, 각각, 차식과 같이 해서 구할 수가 있다 (단, r4 ~ r18, dx4 ~ dx18의 계산은 생략).As an example, when a turntable with a diameter of 1400 mm (R = 700 mm) is set to 18, the dividing number n of the isosphere area is 18, the arbitrary positions r (r1 to r18) of the spray nozzles are defined at this position. The distance dx (dx 1 to dx 18 ) in which the
에 의해,By,
이상과 같은, 턴테이블의 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치하는 외주선간에 대한 분사 노즐 20의 이동은, 도 15(B)를 참조해 설명한 것처럼, 턴테이블의 회전 방향과 평행 방향으로 스윙 암 31을 요동시켜, 분사 노즐 20이 턴테이블을 반달 모양으로 횡단하도록 구성해도 좋지만, 도 13에 나타난 바와 같이 턴테이블의 회전 궤적의 면에 대해서 직교하는 면에서 스윙 암 31을 요동시키는 것으로, 분사 노즐 20을, 예를 들면, 턴테이블의 직경 상을 직선적으로 이동시키는 것이 가능하다.As described above with reference to Fig. 15 (B), the movement of the
도 13에 나타내는, 턴테이블의 회전 궤적의 면에 대해서 직교하는 면에서 요동 하는 스윙 암 31에 의한 분사 노즐 20의 이동 속도를 제어할 때에 사용하는 캠 형상의 특정 방법의 일례가 도 11에 나타나 있고, 도면 내 좌측에 나타내는 점선(破線)의 동심원 내에 캠의 외형 형상, 도면 내 우측에 실선의 동심원이 복수의 등면적 영역으로 분할된 워크 W의 회전 궤적을 각각 나타냄과 동시에, 양자를 맺는 직선이 스윙 암 31을 모식적으로 나타낸 것인 점은, 도 8, 도 10을 참조해 설명한 캠 형상의 특정 방법의 설명도와 같다.An example of the cam-shaped specific method used when controlling the moving speed of the
그러나, 도 8, 도 10을 참조해 설명한 캠 형상에 있어서는, 분사 노즐 20이 등면적 선상에 있을 때의 캠 암의 입력점과의 접촉 위치에서 캠의 외형상의 위치를 플롯(plot)해서 확인하여, 이 확인한 점을 이어 맞추어 캠 형상을 특정하는 것으로서 설명했지만, 도 11에 나타내는 실시 형태에 있어서는, 분사 노즐 20이 그 이동 방향에 있어서의 양단에 있을 때의 캠 암 33의 위치 (P1, P14), 및 각 등면적 영역의 폭방향의 중간점에 있어서의 분사 노즐 20의 위치 (P2 ~ P13)에 대응하는 위치에서 캠의 외형을 지나는 점을 플롯함과 동시에, 이 플롯 한 점을 맺어 캠의 외형 형상을 특정한 것인 점에서, 도 8, 10을 참조해 설명한 캠의 외형 형상의 특정 방법과는 다르다.However, in the cam shape described with reference to Figs. 8 and 10, the position of the outer shape of the cam is plotted and checked at the contact position with the input point of the cam arm when the
즉, 도시의 예에 있어 각 등면적 영역을 분사 노즐 20이 횡단하는 캠의 회전각 (15o)에 있어, 그 중간점인 7. 5o의 회전시에, 분사 노즐이, 등면적 영역의 폭방향의 중간점에 있도록, 캠 35의 외형 형상을 특정하고 있다.That is, in the example of illustration, in the rotation angle 15 o of the cam which the
또한, 전술한 도 8, 10을 참조해 설명한 캠에 있어서는, 소정의 방향에 대한 180o의 회전에 의해, 턴테이블의 상기 외주선과 당해 외주선과 동심원인 내주선간에 외주 방향으로부터 내주 방향 내에의 이동, 나머지의 180o의 회전에 의해, 내주 방향으로부터 외주 방향에의 이동을 규제하는 것이었지만, 본 실시 형태의 캠에 있어서는, 전술과 같이 턴테이블을 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치 하는 외주선간을 횡단하는 분사 노즐의 이동을 규제하는 것이다. 그 때문에, 소정 방향에 대한 90o의 회전에 의해, 턴테이블의 외주측으로부터 회전 중심까지의 이동, 90~180o의 회전으로, 회전 중심으로부터 외주까지의 이동을 실시해, 분사 노즐의 왕복통로(往路)의 이동 속도를 규제해, 그 후, 180o에서 360o(0o)의 회전으로, 턴테이블의 외주로부터, 중앙을 지나 재차 외주에 이르는, 분사 노즐 20의 귀로 (復路)의 이동 속도를 제어할 수 있는 형상으로 구성되고 있다. 그 때문에, 워크 내지 웨이퍼의 회전 궤적을 등면적으로 획성한 등면적 영역으로 형성된 수에 대해, 4배 이상의 포인트에서 캠의 외형 형상을 플롯 하고 있는 점에서, 도 8, 10을 참조해 설명한 캠과 비교해, 플롯 수가 많아지고 있다.In addition, in the cam described with reference to Figs. 8 and 10 described above, the rotation in the inner circumferential direction from the outer circumferential direction between the outer circumferential line of the turntable and the inner circumferential line which is concentric with the outer circumferential line by rotation of 180 o in a predetermined direction, by the rotation of the remaining 180 o, the inner periphery, but to restrict the movement of the outer peripheral direction from the direction, in the cam of this embodiment, the turntable the outline → the center as described above → confronting via the center of the outer peripheral line It is to regulate the movement of the spray nozzles crossing the outer circumference line. Therefore, by the rotation of 90 o in a predetermined direction, the movement from the rotation center to the rotation center, the rotation from the rotation center to the outer periphery is carried out by rotation of 90 to 180 o , and the reciprocating path of the injection nozzle (往 路) ), And then control the movement speed of the
덧붙여 분사 노즐 20이 턴테이블의 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치하는 외주선 간을 횡단하는 경우에도, 도 8, 10을 참조해 설명한 것처럼, 각 등면적 영역을 획성하는 등면적 선상에 분사 노즐 20이 있을 때의, 캠 암 33의 위치에 대응해, 캠 35의 외형 형상을 플롯 해 캠 형상을 특정하는 것이라고 해도 좋다.In addition, even when the
분사 노즐 20이 턴테이블의 회전 궤적의 면에 대해서 직교 방향으로 요동하는 도 13의 경우에 있어서의 캠 형상의 특정 방법을 설명한 도 11의 실시 형태에 있어서의 턴테이블, 스윙 암 31, 캠 35의 각 배치의 관계는, 일례로서 도 12에 나타난 대로이다.Each arrangement of the turntable, the
도 12에 나타난 바와 같이, 본 실시 형태의 스윙 암 31은, 회전 궤적의 외주선→중심→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치하는 외주선 간에 그 요동 범위의 중심 위치가, 턴테이블의 회전 중심 P를 통과하는 직선상에 배치되도록 구성함과 동시에, 캠 35의 회전 중심 O를, 기준 입력점 p1와 p14를 연결하는 연장선상에 배치하고, 한편, 캠의 중심 O측의 기준 입력점 p14보다, 캠의 최소 반경 Cmin 만큼(分), 떨어진 위치에 배치하고 있어, 턴테이블의 회전 중심 P에 대해, 캠의 회전 중심 O가, 이하에 나타내는 Ly, Lx 떨어진 위치가 되고 있다.As shown in FIG. 12, in the
이상 설명한 도 11의 구성에 있어, 캠 35의 외형 형상은, 아래와 같이 해서 특정된다.In the structure of FIG. 11 demonstrated above, the external shape of the
우선, 캠 암 33의 캠 35 외주와 접촉하는 위치 (입력점)의 이동 궤적 상에, 분사 노즐 20을 전술의 P1 ~ P14의 위치에 배치했을 때의 상기 입력점의 대응 위치를, 기준 입력점 p1 ~ p14로서 특정해, 이 기준 입력점 p1 ~ p14를 통과하는 동심원을 도면 내 좌측의 원내에 그린다 (도 11 내에 점선으로 나타내는 동심원).First, on the movement trace of the position (input point) which contacts the
그리고, 워크 W의 원주 궤적의 분할수 (도 11의 실시 형태에서는 6)의 4배수 (도 11의 예에서는, 15o마다 24개), 도면 내 좌측의 원을 등 각도로 분할하는 등 각도선 L1 ~ L24를 그림과 동시에, 캠의 회전 중심 O를 통과해, 등 각도선 L1과 L24간, 및 등 각도선 L12와 L13간을, 등 각도 (도 11의 예에서는 7. 5o)에 분할하는 기준선 L0를 설치한다.And an angle line such as dividing the number of divisions of the circumferential trajectory of the workpiece W (6 in the embodiment of FIG. 11) (24 in every 15 o in the example of FIG. 11) and the circle on the left in the drawing at an equal angle. the L1 ~ L24 at the same time in the figure, passes through the center of rotation O of the cam, and an angle between the line L1 and L24, L12 and L13, and so the angle line between, and indexing the (in the example of FIG. 11 7. 5 o) Install baseline L0.
그리고, 기준선 L0와 기준 입력점 p1를 통과하는 동심원과의 교점을 당해 캠의 최대지름 Cmax의 위치와, 기준 입력점 p14를 통과하는 동심원과의 교점을, 당해 캠의 최소지름 Cmin의 위치로서 플롯 한다.The intersection between the reference line L0 and the concentric circle passing through the reference input point p1 is the intersection of the position of the maximum diameter C max of the cam and the concentric circle passing through the reference input point p14, and the position of the minimum diameter C min of the cam. Plot as.
또한, 상기 최대지름 Cmax의 플롯 위치를 기점으로서 회전 방향으로 상기 기준선 L0로 부터 등 각도선이 멀어짐에 따라서, L1, L24와 p2를 통과하는 동심원의 교점, L2, L23과 p3을 통과하는 동심원, L3, L22와 p4를 통과하는 동심원……L12, L13과 P13을 통과하는 동심원의 교점과 같이, 1 단계씩 작은 직경 (小徑)이 되는 동심원과, 상기 등 각도선과의 교점을 플롯 해서, 각 플롯 한 점을 맺어 캠의 외형 형상으로 하고 있다.Further, as the equiangular line moves away from the reference line L0 in the rotational direction starting from the plot position of the maximum diameter C max , the intersection of the concentric circles passing through L1, L24 and p2, and the concentric circles passing through L2, L23 and p3. , Concentric circles passing L3, L22 and p4 ... … Like the intersection of the concentric circles passing through L12, L13, and P13, the intersection of the concentric circles which become small diameters by one step and the back angle line is plotted, and the points of each plot are made to form an outer shape of the cam. have.
덧붙여 이상과 같이 구성된 블라스트(blast) 가공 장치 1에는, 상기 턴테이블 11상에 면하고 있는 어느 위치에든, 웨이퍼 W상에 퇴적된 연마재 등을 제거하기 위한 에어 블로우 (air blow) 용의 분사 노즐을 설치할 수 있다.In addition, the
이하, 각종 워크 내지 웨이퍼에 대해서 서로 다른 가공 방법에서의 한(1) 사이클의 실시예를 나타낸다.Hereinafter, one (1) cycle Example in a different processing method is shown about various workpieces or wafers.
테스트 웨이퍼 표면에 형성된 막을 제거해 웨이퍼 표면이 가공 불균일 및 얼룩짐이 없는 균일한 평활 경면(鏡面)이 되어, 포리싱(polishing) 장치에 의해 경면 연마를 할 필요가 없었다. 따라서, 웨이퍼의 연마에 필요로 하는 시간을 지극히 큰 폭으로 단축할 수 있음과 동시에, 포리싱 장치가 불필요해졌다. 또한, 웨이퍼에 형성된 막을 유효하게 제거할 수 있기 때문에, 웨이퍼를 재생할 수가 있었다.The film formed on the test wafer surface was removed, and the wafer surface became a uniform smooth mirror surface without processing irregularities and spots, and no mirror polishing was necessary by a polishing apparatus. As a result, the time required for polishing the wafer can be extremely shortened, and a processing device is unnecessary. In addition, since the film formed on the wafer can be effectively removed, the wafer can be regenerated.
이상과 같이 구성된 블라스트(blast) 가공 장치 1은, 에어 콤푸레셔 (air compressor) 등의 도시하지 않은 압축 공기 공급원, 가공실 3 내에서 분사된 연마재나 절삭 시에 생긴 분진 등을 흡인하는 더스트 컬렉터 (dust collector) 50, 당해 더스트 컬렉터 50에 의해 가공실 3 내에서부터 흡인된, 분진투성이의 연마재로부터, 분진이 제거된 연마재를 회수하기 위한 사이클론 60 등이 연결되어, 도 14에 나타난 바와 같이 웨이퍼 W를 블라스트(blast) 가공하기 위한 가공 시스템이 구축된다.The
그리고, 상기 블라스트(blast) 가공 장치 1의 캐비넷 2에 설치된 개폐문을 개방 함과 동시에, 캐비넷 2 내에 배치된 턴테이블 11상의 치구 12에 웨이퍼 W를 달아, 블라스트(blast) 가공 장치 1을 시동하면, 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)에 장착된 분사 노즐 20으로부터 연마재가 분사됨과 동시에, 이 스윙 암 31 (31 a, 31 b, 31 c)에 설치된 캠 암 33의 외주와 접촉한 캠 35가, 모터 36 등의 구동원(驅動源)으로부터 회전 구동력을 받아 정속도로 일정 방향으로 회전한다.When the opening and closing door provided in the
이 캠 35의 회전에 의해, 캠 35의 외주에 캠 암 33을 접촉시킨 스윙 암 31 a, 31 b 및, 상기 스윙 암 31 a, 31 b 가운데의 한쪽인 31 a에 설치한 회전축 32에 대해서 링크 39를 개입시켜 회전축 32가 연결된 스윙 암 31 c가 모두 요동을 개시한다.The rotation of the
이 스윙 암 31(31 a, 31 b, 31 c)의 요동에 의해, 분사 노즐 20은, 무단 환상을 이루는 웨이퍼 W의 이동 궤적을 횡단하도록 반복 이동함과 동시에, 턴테이블 11의 외주측으로부터 내주 측에 이동할 때에는 이동 속도가 상대적으로 빨라지도록 속도 제어되고, 내주측으로부터 외주측으로의 이동에 있어서는, 이동 속도가 상대적으로 늦어지도록 이동 속도가 제어되어, 이것에 의해, 분사 노즐 20을 일정한 속도로 이동시키는 경우에 발생하여 왔던, 턴테이블의 외주측과 내주 측에 있어서의 가공도의 차이 발생이 방지되고 있다.Due to the swing of the swing arms 31 (31 a, 31 b, 31 c), the
특히, 웨이퍼 W의 이동 궤적이 등면적이 되도록 동심원 모양으로 구획한 등면적 영역을 상정해, 각 등면적 영역을 횡단하는 분사 노즐 20의 횡단 시간이 일정하게 되도록 제어하는 것에 의해, 웨이퍼 W가 턴테이블 11 상의 어느 위치에 배치되고 있는지에 관계없이, 단위 시간 당 가공 면적을 일정하게 할 수가 있었다.In particular, assuming that isosphere areas divided into concentric circles are arranged so that the movement trajectory of the wafers W is equal, the wafer W is turnedtable by controlling the injection time of the
그 결과, 처리 대상으로 한 웨이퍼 W를, 턴테이블 11상의 어느 위치에 재치했는지에 관계없이, 어느 위치에 있어서도 균일한 가공도로 가공을 실시할 수가 있었다.이상과 같이 해서, 본 발명의 방법으로 연삭을 실시한 웨이퍼는, 상기 연삭의 목적이 예를 들면, 테스트 웨이퍼의 표면에 형성된 피막을 제거해, 테스트 웨이퍼를 재생하기 위한 것인 경우에는, 연마재의 분사에 의해 웨이퍼 W의 표면에는 18μm정도의 깊이로 크랙(crack) 등이 생긴다. 그 때문에, 이것을 기존의 기계 연마, 기계-화학 연마 등에 의해 랩핑해 제거하는 등 , 가공의 목적에 따라 후처리를 실시한다.As a result, it was possible to process the wafer W as a processing target evenly at any position, regardless of which position on the
도 1은 블라스트(blast) 가공 장치의 정면도.1 is a front view of a blast processing apparatus.
도 2는 블라스트(blast) 가공 장치의 우측면도.2 is a right side view of a blast processing apparatus.
도 3은 블라스트(blast) 가공 장치의 평면도.3 is a plan view of a blast processing apparatus;
도 4는 블라스트(blast) 가공 장치의 정면 투시도(분사 노즐 이동 제어 수단의 설명도).4 is a front perspective view of the blast processing apparatus (explanatory diagram of injection nozzle movement control means).
도 5는 블라스트(blast) 가공 장치의 평면 투시도(분사 노즐 이동 제어 수단의 설명도).5 is a plan perspective view (explanatory drawing of the spray nozzle movement control means) of a blast processing apparatus.
도 6은 분사 노즐 이동 제어 수단(캠 및 캠 암 부분)의 확대 평면도.6 is an enlarged plan view of the spray nozzle movement control means (cam and cam arm portions).
도 7은 분사 노즐 이동 제어 수단 (캠 및 캠 암 부분)의 확대 배면도.7 is an enlarged rear view of the spray nozzle movement control means (cam and cam arm portions).
도 8은 캠 형상의 특정 방법의 설명도.8 is an explanatory diagram of a method for specifying a cam shape.
도 9는 캠과 턴테이블의 위치 관계를 나타낸 설명도.9 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a cam and a turntable.
도 10은 캠 형상의 특정 방법의 설명도.10 is an explanatory diagram of a method for specifying a cam shape.
도 11은 캠 형상의 특정 방법의 설명도.11 is an explanatory diagram of a method for specifying a cam shape.
도 12는 캠과 턴테이블의 위치 관계를 나타낸 설명도.12 is an explanatory diagram showing a positional relationship between a cam and a turntable.
도 13은 턴테이블의 회전 방향과 스윙 암의 요동 방향과의 과감형(果敢形)을 나타낸 설명도.Fig. 13 is an explanatory diagram showing an oversensational shape between the rotational direction of the turntable and the swinging direction of the swing arm.
도 14는 본 발명의 블라스트(blast) 가공 장치를 갖춘 실리콘 웨이퍼 연삭 시스템의 구성예를 나타내는 정면도.It is a front view which shows the structural example of the silicon wafer grinding system provided with the blast processing apparatus of this invention.
도 15는 회전하는 워크에 대한 분사 노즐의 이동 방향을 나타낸 설명도이고, (A)는, 워크의 회전 궤적의 상기 외주선과 당해 외주선과 동심원의 내주선간, (B)는 워크의 회전 궤적의 외주선→중심 방향→상기 외주선의 중심을 개입시켜 대치 하는 외주선 간에 분사 노즐을 이동시킨 예.15: is explanatory drawing which showed the movement direction of the injection nozzle with respect to a rotating workpiece, (A) is between the said outer periphery of the rotational trajectory of the workpiece | work, the said outer periphery and the inner periphery of concentric circles, (B) the outer periphery of the rotational locus of a workpiece | work An example in which the spray nozzle is moved between the outer circumferential line which is opposed to the line circumferential direction through the center of the outer circumferential line.
도 16은 워크의 회전 궤적의 외주선→내주선(반경 방향)에 일정한 이동 속도로 이동하는 분사 노즐과 가공 면적의 변화의 관계를 나타낸 설명도.Fig. 16 is an explanatory diagram showing the relationship between the change of the injection nozzle and the processing area that moves at a constant moving speed from the outer circumference line to the inner circumference line (radial direction) of the rotation trajectory of the work.
♧ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of the symbols for the main parts of the drawing ♧
1....블라스트(blast) 가공 장치 [워크(피가공 대상면;실리콘 웨이퍼 또는 웨이퍼)의 연삭장치]1. blast processing apparatus [grinding apparatus of workpiece (surface to be processed; silicon wafer or wafer)]
2....캐비넷2 .... cabinet
3....가공실3 .... processing room
10....워크 (피가공 대상면;실리콘 웨이퍼 또는 웨이퍼) 회전·반송 수단10 .... Work piece (face to be processed; silicon wafer or wafer)
11....턴테이블11 .... turntable
12....치구12 .... Jig
20....분사 노즐20 .... Spray Nozzle
30....분사 노즐 이동 제어 수단30 .... spray nozzle movement control means
31 (31a, 31b, 31c)....스윙 암31 (31a, 31b, 31c) .... Swingarm
32....회전축32..Rotating shaft
33....캠 암33 .... cam arm
34....분사 노즐 고정 암34 .. Injection nozzle retaining arm
35....캠35 .... Cam
36....모터(캠 회전용)36 .... Motor (cam rotation)
37....동력 전달 기구37 .... Power Transmission Mechanism
37a, 37b....풀리37a, 37b .... Pulley
37c....풀리 벨트37c .... pulley belt
38....베어링38 ... bearing
39....링크39 .... Link
50....더스트 컬렉터50 ... dust collector
60....사이클론60 ... Cyclone
W....워크 (피가공 대상면;실리콘 웨이퍼 또는 웨이퍼)W .... Walk (surface to be processed; silicon wafer or wafer)
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