KR20110135401A - 양면 연삭 기계에서 매우 얇은 작업물을 재료 제거 가공하기 위한 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 편평한 캐리어(28)에 분리가능하게 고정되는 매우 편평한 작업물(38)을 연삭 또는 폴리싱 가공하는 방법에 관한 것이다. 작업물(38)은 캐리어(28)와 함께 양면 연삭 기계(10)의 적어도 하나의 로터 디스크(22)의 홈(23)안으로 삽입되어 양면 연삭 기계(10)의 작업 표면 사이에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 된다. 양면 연삭 기계(10)의 작업 표면에서의 제거율은 동일하거나, 한 가공면에서의 제거율은 반대측 작업 표면에서의 제거율 보다 실질적으로 작거나, 또는 한 작업 표면에서는 재료 제거가 수행되지 않는다. 일 실시 형태에서, 두 작업물(38)이 캐리어(28)에 분리가능하게 고정되는데, 즉 상부면과 하부면에 고정된다.
Description
본 발명은 매우 얇은 작업물을 재료 제거 가공하는 방법에 관한 것이다.
얇은 작업물은 재료 제거, 특히 연삭으로 가공되어야 한다. 이러한 작업물은 예컨대 가공 공정 후 및 선택적으로는 가공 공정 전에 이미 100 ㎛ 미만의 두께를 가질 수 있다. 이러한 작업물은 매우 잘 휘어질 수 있어, 표준적인 연삭 기계에서는 가공이 불가능하다. 매우 얇은 웨이퍼를 캐리어에 고정할 수 있는 다양한 방안이 2007년 5월 14 - 17 일에 미국 텍사스주 오스틴에서 열린 CS Mantech 회의에서 C.Landesberger 등이 발표한 "얇은 웨이퍼 가공을 위한 캐리어 기술" 에 개시되어 있다. 따라서 웨이퍼는 예컨대 정전기력에 의해 캐리어에 결합되거나 그에 유지될 수 있다. 또한 두꺼운 캐리어 프레임에 웨이퍼를 결합하는 것도 개시되어 있다. 웨이퍼를 캐리어에 연결함으로써, 다른 가공 공정을 위해 다른 캐리어로 교환할 필요 없이 웨이퍼를 가공할 수 있다. 캐리어에 고정되는 작업물에 대한 가공은, 캐리어를 진공 유지 장치로 유지시키고 연삭 디스크를 작업물의 표면위에서 원형 경로를 따라 안내하면서 그 작업물에 가압함으로써 이루어진다. 여기서의 단점은 가공된 작업물 표면의 중간에 불연속 점이 형성된다는 것이다.
전술한 종래 기술에서 출발한 본 발명의 목적은, 매우 얇은 작업물의 정확한재료 제거 가공을 간단하게 할 수 있는 상기한 종류의 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항 1 및 5 의 내용으로 달성된다. 유리한 실시 형태는 종속 청구항, 상세한 설명 및 도면에 제시되어 있다.
상기 목적은 매우 얇은 작업물을 재료 제거 가공하는, 특히 연삭이나 폴리싱으로 가공하는 방법으로서 아래와 같은 단계들을 포함하는 방법으로 달성되며, 상기 작업물은 그의 일 표면에서 각 경우 유사하게 매우 얇은 캐리어의 대응 표면에 분리가능하게 고정된다:
- 상부 작업 표면을 갖는 상부 작업 디스크와 하부 작업 표면을 갖는 하부 작업 디스크를 구비하는 양면 가공 기계를 제공하고, 상기 작업 표면들 사이에는 작업 간극이 형성되고, 홈을 포함하는 적어도 하나의 로터 디스크를 상기 홈안에 배치하는 단계,
- 작업물을 캐리어와 함께 상기 적어도 하나의 로터 디스크의 홈 안에 배치하는 단계;
- 상기 작업 디스크 중의 적어도 하나를 회전가능하게 구동시키고, 상기 적어도 하나의 로터 디스크 또한 롤러 장치에 의해 회전되며, 이리 하여 로터 디스크안에 수용되어 있는 캐리어가 작업물과 함께 상기 작업 표면들 사이에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 되며, 한 작업 표면은 캐리어의 각 자유 표면과 접촉하고 한 작업 표면은 작업물의 각 자유 표면과 접촉하게 되는 단계;
- 상기 작업물의 자유 표면은 그에 관련된 작업 표면에 의해 재료 제거 방식으로 가공되며, 캐리어의 자유 표면과 관련된 작업 표면에 의해서는 재료가 제거되지 않거나 또는 캐리어의 자유 표면의 제거율이 작업물의 자유 표면의 제거율 보다 실질적으로 작거나 또는 캐리어의 자유 표면의 제거율이 작업물의 자유 표면의 제거율과 동일한 단계.
그러므로 본 발명에 따르면, 얇은 작업물의 가공은 유성 운동이 일어나는 양면 가공 기계에서 이루어진다. 이 경우, 특히 다수의 로터 디스크가 제공될 수 있으며, 이들 로터 디스크는 각 경우 관통 홈을 갖는다. 작업물이 고정되어 있는 캐리어는 로터 디스크에 유지되며 작업 표면들 사이에 있는 작업 간극안에서 떠 있는 상태로 안내된다. 적어도 작업물과 관련된 기계의 작업 표면은 작업 코팅, 특히 연마 또는 폴리싱 코팅을 가지며 이 결과 재료 제거가 일어난다. 이 경우, 작업물은 가공 후에 또한 선택적으로 심지어는 가공 전에 이미 매우 얇아 너무 잘 휘어질수 있어, 캐리어 없이는 기계에서 가공하기가 어렵다. 본 발명에 따르면, 가공 공정 전에 이미 그리고 특히 가공 공정 후에, 작업물은 캐리어 보다 작은 두께를 가질 수 있다. 캐리어는 두께가 더 크기 때문에 양면 기계에서 가공되는데 필요한 안정성을 제공한다. 본 발명에 따르면, 이렇게 해서 캐리어의 제거율이 작업물의 제거율 보다 적어도 실질적으로 작을 때 특히 매우 얇은 작업물의 연마 가공을 유성 운동이 일어나는 양면 가공 기계에서 실시할 수 있음을 확인하였다. 상기 기계의 유성 운동, 즉 로터 디스크의 형상과 작업 간극내에서 이 로터 디스크의 운동에 의해, 재료의 특히 정확하고 균일한 제거가 보장된다. 작업물의 중간에서 불연속 점이 신뢰적으로 회피된다.
가공될 다수의 작업물을 위한 캐리어를 가능한 한 오랫동안 재사용할 수 있게 하려면, 캐리어에서 재료가 가능한 한 적게 제거되는 것이 유리하다. 이를 위해, 특히 적절한 방식으로 상기 캐리어의 자유 표면의 제거율과 작업물의 자유 표면의 제거율은 상이한 작업 코팅을 갖는 상부 및 하부 작업 표면에 의해 서로 다르게 될 수 있다. 이렇게 해서, 적어도 캐리어와 작업물이 유사한 재료일 때 상이한 제거율이 자동적으로 얻어지게 된다. 재료 제거 가공이 연마 가공일 때는, 작업물의 표면과 관련된 작업 표면에는 연마 코팅이 제공되고, 캐리어의 표면과 관련된 작업 표면에는 폴리싱 코팅이 제공되고, 또한 가공은 연마 폴리싱 수단 없이 이루어지는 것이 유리하다. 그러나, 가공이 폴리싱으로 행해지는 경우에는 작업물과 캐리어에 대한 제거율을 동일하게 선택할 수도 있다. 폴리싱 중에는 재료 제거가 거의 일어나지 않아 본 공정에서도 캐리어를 반복적으로 사용할 수 있다.
상기 목적은 또한 매우 얇은 작업물을 재료 제거 가공하는, 특히 연삭이나 폴리싱으로 가공하는 방법으로서 아래와 같은 단계들을 포함하는 방법으로도 달성되며, 상기 작업물은 그의 일 표면에서 유사하게 매우 얇은 캐리어의 대응하는 양 반대측 표면에 분리가능하게 쌍으로 고정된다:
- 상부 작업 표면을 갖는 상부 작업 디스크와 하부 작업 표면을 갖는 하부 작업 디스크를 구비하는 양면 가공 기계를 제공하고, 상기 작업 표면들 사이에는 작업 간극이 형성되고, 홈을 포함하는 적어도 하나의 로터 디스크를 상기 홈안에 배치하는 단계,
- 작업물 캐리어 함께 상기 적어도 하나의 로터 디스크의 홈 안에 배치하는 단계;
- 상기 작업 디스크 중의 적어도 하나를 회전가능하게 구동시키고, 상기 적어도 하나의 로터 디스크 또한 롤러 장치에 의해 회전되며, 이리 하여 로터 디스크안에 수용되어 있는 캐리어가 작업물과 함께 상기 작업 표면들 사이에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 되며, 한 작업 표면은 캐리어의 일측에 고정되는 작업물의 각 자유 표면과 접촉하고 한 작업 표면은 캐리어의 양 반대측에 고정되는 작업물의 각 자유 표면과 접촉하게 되는 단계;
- 상기 캐리어의 양 반대측에 분리가능하게 고정되는 작업물의 자유 표면은 그에 관련된 작업 표면에 의해 재료 제거 방식으로 각각 가공되는 단계.
본 발명에 따른 제 1 방안에서 각 경우 단지 하나의 작업물이 캐리어에 분리가능하게 고정되지만, 본 발명에 따른 이 방안에서는 두개의 작업물이 각 캐리어에 분리가능하게 고정되는데, 특히 그 캐리어의 상부면과 하부면에 각각 하나씩 고정된다. 본 발명에 따르면, 두개의 작업물과 하나의 캐리어로 이루어진 이러한 "삼중 적층체" 가 유성 운동이 일어나는 양면 가공 기계로 재료 제거 방식으로 특히 유리하게 가공될 수 있다. 이 경우, 캐리에 쌍으로 고정되는 작업물은 양면 기계의 상하부 작업 표면에 의해 특히 동일한 제거율로 가공될 수 있다. 이 경우, 캐리어는 작업 표면과 접촉하지 않는다.
본 발명에 따르면, 작업물과 캐리어는 각 경우 원통형일 수 있다. 이 경우 표면들은 작업물 및/또는 캐리어의 상부면 및 하부면이다. 이들 표면은 실질적으로 평행한 표면이며, 특히 면평행 표면이다. 가공 공정 전에, 작업물은 이미 그의 상부면에서 집적회로를 가지고 있을 수 있다. 그리고 작업물은 그의 하부면에서 가공된다.
본 발명에 따르면, 가공 공정 후에, 작업물은 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 20 ㎛ 미만의 두께를 가질 수 있다. 이러한 작업물은 본 발명에 따른 종류의 양면 가공 기계에서 캐리어 없이는 가공될 수 없다. 캐리어는 가공 전 및/또는 후에 작업물 보다 많은 배수로 더 두꺼울 수 있다. 가공 전 및/또는 후에 캐리어의 두께는 예컨대 0.5 mm ∼ 2 mm, 바람직하게는 0.7 mm ∼ 1.0 mm 범위일 수 있다.
본 발명에 따르면, 캐리어가 작업물과 함께 로터 디스크에서 떠 있는 상태로 가공될 때, 원통형 캐리어와 작업물이 그들의 가장자리에서 서로 동일 면을 이루면서 끝나기 때문에, 로터 디스크와 캐리어 및 작업물의 가장자리 사이에 반복된 접촉이 있게 되고 그리 하여 캐리어와 작업물은 힘을 받게 된다. 이렇게 되면 특히 본 발명에 따른 얇은 작업물에 손상이 가해지게 된다. 그러므로, 다른 실시 형태에서는 캐리어와 작업물은 실질적으로 원통형이고 캐리어는 작업물 보다 큰 직경을 갖는다. 이 경우, 작업물은 예컨대 캐리어에 동축으로 고정될 수 있다. 이 실시 형태에서, 가공 중에는 더 두꺼운 캐리어의 가장자리만 특히 로터 디스크와 접촉하게 되고, 이 디스크는 손상의 위험 없이 대응하는 힘을 흡수할 수 있다. 이렇게 해서 얇은 작업물에 대한 바람직하지 않은 힘의 작용이 신뢰적으로 회피된다.
상기 작업물은 접착 연결부, 예컨대 왁스, 접착제 또는 접착성 필름에 의해 캐리어에 고정될 수 있다. 접착 연결부는 열적으로, 화학적으로(예컨대, 용제를 사용해), 에칭에 의해(예컨대, 에칭제를 사용해서) 또는 UV 조사에 의해 분리될 수 있다. 예컨대, 열적 분리의 경우, 재료 제거 가공 중의 온도는 접착 연결부가 분리되는 온도보다 낮아야 한다. 가공 후에 접착 연결부는 적절한 열적 작용으로 분리될 수 있고 그리고 작업물이 캐리어서 제거될 수 있다. 유사하게, 작업물은 정전기 충전으로 캐리어에 고정될 수 있다.
작업물은 반도체 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 캐리어 또한 그러한 반도체 웨이퍼, 특히 실리콘 웨이퍼일 수 있다. 이 실리콘 웨이퍼는 저렴하게 구입할 수 있으며 캐리어로서 매우 적절하다. 그래서 캐리어와 작업물은 동일한 재료로 이루어질 수 있다. 그러나, 캐리어는 유리 재로, 세라믹 재료 또는 플라스틱 재료로도 이루어질 수 있다. 본 방법에 따른 제 1 방법에서, 캐리어용 재료로서 작업물과는 다른 재료를 선택하면, 캐리어에 대한 상이한 제거율을 특히 간단하게 얻을 수 있다.
가공 전 특히 가공 후에 본 발명에 따른 작업물의 재료 두께가 특별히 작을 때는, 재료 제거 및 따라서 작업물 두께에 대한 정확한 모니터링이 특히 중요하다. 그러므로, 다른 실시 형태에 따르면, 상기 작업물의 두께는 이 작업물이 가공 기계에서 가공되는 중에 광학식 측정법, 특히 간섭식 측정법으로 측정된다. 예컨대, 적외선 간섭계가 사용될 수 있는데, 이는 적외선 조사선에 대해 투과성이 있는 실리콘으로 이루어진 작업물에 특히 바람직하다. 이러한 측정법으로, 본 발명에 따른 매우 얇은 작업물을 가공할 때 요구되는 것 처럼 특히 매우 높은 측정 정확도가 얻어진다. 본 발명에 따르면, 이러한 측정법은 유성 운동이 일어나는 양면 가공 기계에서 사용될 수 있는 것으로 확인되었다. 이 경우, 작업물의 두께는 여전히 가공 기계에서 측정되며, 따라서 특히 광학식 측정 장치가 가공 기계 안에 또는 그 기계상에 설치된다. 1 ㎛ 이상의 측정 정확도가 가능하다. 온도 변동, 공구 마모, 오염물 및 공구의 기계적 유연성과 같은 왜곡적인 영향을 실질적으로 없앨 수 있다. 더욱이, 접촉식 측정법과는 대조적으로, 작업물은 측정에 의해 어떤 영향도 받지 않는다. 또한, 캐리어와는 별도로 작업물의 두께만 구할 수 있다. 이는 특히 캐리어와 작업물이 서로 다른 재료로 이루어지고/이루어지거나 적절한 광학적 분리층(예컨대, 접착 연결부)이 작업물과 캐리어 사이에 제공될 때 그러 하다. 또한, 광학적 측정 장치를 사용해서 두께 프로파일을 얻을 수 있으며 그래서 가공의 균일성을 모니터링할 수 있다.
따라서, 본 방법의 이 실시 형태에 대한 개량에 따르면, 다음과 같은 단계들이 더 제공될 수 있다:
- 적외선 조사선이 작업물의 자유 표면쪽으로 보내지고, 제 1 조사선 성분이 자유 표면에서 반사되고 제 2 조사선 성분은 작업물 두께 안으로 들어가 캐리어에 고정되어 있는 작업물 표면에서 반사되어 작업물의 자유 표면에서 다시 나오게 된다.
- 상기 제 1 및 2 조사선 성분은 서로 간섭을 하여 간섭 패턴을 형성한다.
- 작업물의 자유 표면과 캐리어에 고정되어 있는 작업물 표면 사이의 광학적 작업물 두께를 상기 간섭 패턴을 사용해 구한다.
- 작업물 재료의 굴절률을 고려해 기계적인 작업물 두께를 광학적 작업물 두께로부터 구한다.
그러나, 작업물 두께를 모니터링하기 위해, 원리적으로 다른 측정법이 또한 고려된다. 따라서, 작업물의 두께는 이 작업물이 가공 기계에서 가공되는 중에 예컨대 적어도 하나의 와전류 센서 또는 적어도 하나의 초음파 센서 또는 1 mm 미만 범위의 두께를 측정하기에 충분한 측정 정확도를 갖는 다른 측정법에 의해 측정될 수 있다.
작업물은 사이클로이드 경로를 따라 움직이기 때문에 작업 간극 외부의 일 영역을 지날 수 있다. 이 영역은 기술적인 용어로 오버런이라고 한다. 이 오버런은 예컨대 작업 간극의 외측면에 위치한다. 그러나, 환상의 작업 간극내에서 이러한 오버런은 작업 간극의 안쪽에 위치할 수도 있다. 그러므로, 일 실시 형태에따르면, 두께는 작업 간극 외부의 영역에서 측정된다(예컨대, 광학적으로). 상기 오버런은 쉽게 접근할 수 있으며 따라서 이 영역에서의 두께 측정에 특히 적합하다.
그러나, 대안적인 실시 형태에 따르면, 가공 기계는 이 가공 기계의 작업 디스크에 배치되는 적어도 하나의 광학식 또는 다른 적절한 측정 장치를 가질 수 있다. 이 실시 형태는 오염 발생 가능성 때문에 측정 장치를 작업 디스크 중의 하나, 특히 상부 작업 디스크에 배치하여 가공 공정 중에 두께를 측정할 수 있다는 아이디어에 기초한 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시 형태를 보다 자세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 방법에서 사용되는 양면 연삭 기계의 사시도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 가공을 위한 캐리어에 연결된 작업물의 단면도이다.
도 3 은 도 1 의 장치의 하부 작업 디스크의 확대 평면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 양면 연삭 기계의 확대 상세 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 가공을 위한 캐리어에 연결된 두 작업물의 단면도 이다.
도 2 는 본 발명에 따른 가공을 위한 캐리어에 연결된 작업물의 단면도이다.
도 3 은 도 1 의 장치의 하부 작업 디스크의 확대 평면도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 방법에 사용되는 양면 연삭 기계의 확대 상세 단면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 가공을 위한 캐리어에 연결된 두 작업물의 단면도 이다.
다른 말이 없으면 도면에서 동일한 참조 번호는 동일한 대상을 나타낸다. 도 1 에는 본 발명에 따라 사용되는 양면 가공 기계(10)의 구성이 개략적으로 나타나 있는데, 나타나 있는 실시예에서 이 기계는 유성 운동이 일어나는 양면 연삭 기계(10)이다. 이 양면 연삭 기계(10)는 상부 회전 아암(12)을 포함하며, 이 아암은 하부 기대(18)에 설치되어 있는 회전 장치(14)를 통해 수직 축선을 중심으로 회전할 수 있다. 상부 작업 디스크(16)가 상기 회전 아암(12)에 설치되어 있다. 나타나 있는 실시예에서, 상부 작업 디스크(16)는 구동 모터(자세히 나타나 있지 않음)를 통해 회전가능하게 구동된다. 도 1 에는 나타나 있지 않은 하부면에서 상부 작업 디스크(16)는 작업 표면을 갖고 있다. 나타나 있는 실시예에서 이 작업 표면에는 폴리싱 코팅이 제공되어 있다. 하부 기대(18)는 하부 작업 디스크(20)가 설치되어 있는 캐리어부(19)를 갖고 있으며, 상기 하부 작업 디스크는 그의 상부면에서 상기 상부 작업 디스크(16)의 작업 표면에 대응하는 작업 표면을 갖고 있다. 회전 아암(12)을 통해 상부 작업 디스크(16)는 하부 작업 디스크(20)와 동축으로 배향될 수 있다. 나타나 있는 실시예에서 하부 작업 디스크(20)는 구동 모터(미도시)에 의해 상부 디스크(16)에 반대 방향으로 회전가능하게 구동될 수 있다. 물론, 작업 디스크(16, 20) 중 어느 하나만 회전가능하게 구동시키는 것도 가능하다. 나타나 있는 실시예에서 하부 작업 디스크(20)의 작업 표면에는 연마 코팅이 제공되어 있다.
상기 하부 작업 디스크(20)에는 다수의 로터 디스크(22)가 설치되어 있는데, 이들 로터 디스크는 각 경우 가공 대상 작업물 및 이 작업물에 고정되는 캐리어를 위한 홈을 포함한다. 로터 디스크들은 각 경우 내부 핀 링(24)에 있는 외측 치부 및 외부 핀 링(26)과 물리게 된다. 이렇게 해서 롤러 장치가 형성되고, 예컨대 로터 디스크(22)는 하부 작업 디스크(20)의 회전과 함께 내부 핀 링(24)을 통해 회전된다. 그래서, 로터 디스크(22)의 상기 홈에 배치되는 작업물과 캐리어는 하부 작업 디스크(20)상에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 된다.
본 발명에 따른 도 1 에 나타난 양면 연삭 기계로 가공될 작업물과 캐리어가 도 2 에 나타나 있다. 이 경우 작업물과 캐리어는 원통형이다. 작업물과 캐리어의 두께는 이들의 직경에 비해 상당히 과장되어 나타나 있다. 도 2 에 원통형 캐리어(28)가 나타나 있는데, 이 캐리어는 본 경우 실리콘 웨이퍼이다. 나타난 실시예에서 캐리어(28)는 약 1 mm 의 두께를 갖는다. 캐리어(28)의 상부면(30)은 자유롭지만, 하부면(32)은 접착 연결부(34)를 통해 상기 가공 대상 작업물(38)의 상부면(36)에 연결되며, 본 경우 이 작업물은 실리콘 웨이퍼이다. 상기 접착 연결부(34)는 예컨대 왁스, 접착제 또는 접착성 필름으로 형성될 수 있다. 왁스, 접착제 및/또는 접착성 필름은 예컨대 열적적으로, 화학적으로, 에칭 또는 UV 조사(radiation)에 의해 분리될 수 있다. 작업물(38)의 하부면(40)은 자유롭다. 도 2 에 나타나 있는 실시예에서, 작업물(38)이 캐리어(28)에 고정된 상태에서 이들 캐리어(28)와 작업물(38)은 그들의 외부면에서 서로 동일 면을 이루면서 끝나 있다. 그러나, 캐리어(28)와 작업물(38)은 서로 다른 직경을 가지며 서로 동일면을 이루면서 끝나지 않을 수도 있다. 본 실시예에서 도 2 에 나타나 있는 작업물(38)은 가공 공정 후에 100 ㎛ 미만의 두께를 갖게 된다. 그 결과, 캐리어(28)가 없으면 그 작업물은 매우 잘 휘어질 수 있어, 도 1 에 나타나 있는 양면 연삭 기계(10)에서 가공될 수 없게 된다. 그러나, 작업물을 상당히 더 두꺼운 캐리어(28)를 고정시킴으로써, 상기 기계(10)에서 가공되기에 충분한 안정성을 얻을 수 있다.
가공을 위해, 캐리어(28)와 함께 작업물(38)이 로터 디스크(22)의 홈안에 삽입되며 상기 회전 아암(12)의 회전에 의해 서로 동축으로 배향되는 상기 작업 디스크(16, 20) 사이에 형성되어 있는 작업 간극안에 떠 있는 상태로 장착된다. 적어도 하나의 회전하는 상부 작업 디스크(16) 또는 하부 작업 디스크(20)에서, 예컨대 상부 작업 디스크(16)가 누름력을 받아 하방으로 가압된다. 이 결과, 하부 작업 디스크(20)의 연마 코팅과 작업물(38)의 자유로운 하부면(40) 사이에 연마 접촉이 있게 된다. 동시에, 상부 작업 디스크(16)의 폴리싱 코팅은 캐리어(28)의 상부 자유 표면(30)과 접촉하게 된다. 이 경우 연삭에 의한 가공은 냉각 매체로서 물로만 일어난다. 연마재를 사용하는 폴리싱 수단은 사용되지 않는다. 그 결과, 상기 캐리어(28)의 상부면(30)에서 어떠한 재료 제거도 일어 남이 없이 작업물(38)이 그의 하부면(40)에서 얇게 연삭될 수 있다. 가공 후, 상부 작업 디스크(16)는 다시 회전하여 멀어지고, 가공된 작업물(38)은 캐리어(28)와 함께 로터 디스크에서 제거될 수 있다. 다음에, 예컨대 열적 작용으로 상기 접착 연결부(34)가 분리될 수 있고 그리 하여 작업물(38)이 캐리어(28)에서 분리된다. 이 캐리어(28)는 다음에 재사용될 수 있다.
도 3 에는 작업 표면(21)을 갖는 상기 하부 작업 디스크(20)의 확대 평면도가 연마 코팅과 함께 나타나 있다. 로터 디스크(22)에서는 또한 캐리어와 작업물 위한 다수의 홈(23)을 볼 수 있다. 또한 로터 디스크(22)가 그들의 외측 치부(25)로 구르게 되는 내부 핀 링(24) 및 외부 핀 링(26)도 볼 수 있다. 사이클로이드 경로를 따르는 운동 중에 상기 홈(23) 및 그 안에 수용되어 있는 캐리어(28)와 작업물(38)은 작업중에 작업 간극의 외부에서 하부 작업 표면(21)과 상부 작업 디스크(16)의 상부 작업 표면으로 형성되는 영역(42)을 부분적으로 지나게 된다. 이 영역(42)은 기술적인 용어로 오버런(overrun: 42)이라고 한다. 환상의 작업 간극 외부에서 작업 디스크(16, 20)로 형성되는 제 2 영역(44)이 도 3 에서 작업 간극의 안쪽에 위치해 있다. 이하, 상기 홈(23)안에 배치되는 작업물(38)의 두께를 외측 오버런(42)의 영역에서 간섭측정식으로 측정하는 것에 대해 예를 들어 설명한다. 물론, 이러한 두께 측정은 또한 내측 오버런(44)의 영역에서도 유사하게 이루어질 수 있다. 또한, 상부 작업 디스크(16) 또는 하부 작업 디스크(20)의 작업 표면 중 하나에 적절한 측정 장치를 설치하여 작업 간극내에서 측정을 할 수도 있다. 또한, 특히 삼중 적층체를 가공할 때는 두 작업물의 두께를 측정하기 위해 그 적층체의 상부면과 하부면에 두께 측정 장치를 제공할 수도 있다.
도 4 의 확대 상세도에서 보는 바와 같이, 광학 측정 장치(46)가 외측 오버런(42)의 영역에 배치되어 있다. 나타난 실시예에서, 측정 장치(46)는 적외선 간섭계이다. 도 4 의 단면도에서, 부분적으로 나타나 있는 로터 디스크(22)에 작업물(38)이 캐리어(28)와 함께 나타나 있다. 가공 기계(10)에서 가공되는 중에 작업물(38)은 가끔 캐리어(28)와 함께 오버런(42)을 지나게 된다. 나타난 실시 형태에서, 적외선 조사선(48)(본 경우에는 적외선 조사선 스펙트럼(48))이 밑에서 작업물(38)의 자유로운 하부면(40) 쪽으로 향하게 된다. 적외선 조사선(48)은 작업물의 자유로운 하부면(40)에서 제 1 조사선 성분으로 반사되고, 제 2 조사선 성분은 적외선 조사선에 대한 투과성이 큰 작업물(38)안으로 들어가 캐리어(28)에 연결된 작업물(38)의 상부면(36)에서 안쪽으로 반사되며 그리고 즉시 또는 작업물(38)의 내부면에서 반사를 반복한 후에 작업물(38)의 자유로운 하부면(40)에서 다시 나오게 된다. 작업물(38)에서 측정 장치(46)로 되돌아오는 제 1 및 2 조사선 성분은 이어서 서로 간섭을 하게 되는데, 이는 적절한 센서 장치(미도시)로 기록된다. 이에 기초하여, 검출된 광학적 작업물 두께와 알려져 있는 굴절률로부터 기계적인 작업물의 두께를 구할 수 있다.
그러므로, 측정 장치(46)를 사용해서, 캐리어(28)와는 별도로 작업물(38)의 두께를 정확히 측정할 수 있다. 이렇게 해서, 본 발명에 따른 가공 방법은 더욱 더 정확하게 실시될 수 있다. 또한, 가공 정밀도를 더 높이기 위해, 예컨대 오버런(42)에 위치하는 작업물(38)의 일 부분을 반경방향에서 측정하고 대응하는 두께 프로파일을 생성할 수 있다.
도 5 에는, 도 2 의 구조에 실질적으로 대응하는 구조가 나타나 있다. 그러나, 도 2 와는 대조적으로, 이 경우 각각의 작업물(38)은 캐리어(28)의 양 반대측상부 및 하부면에서 접착 연결부(34)를 통해 그 캐리어에 분리가능하게 고정된다. 이는 소위 삼중 적층체이다. 이러한 구조는 예컨대 도 1 에 나타나 있는 장치에서 도 가공될 수 있다. 여기서, 특별히 이 경우 캐리어가 작업 표면에 접촉하지 않으므로 상부 작업물과 하부 작업물에 대해 동일한 제거율이 제공될 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 매우 얇은 작업물을 매우 정확하게 가공할 수 있으며, 가공 공정 후 작업물은 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 20 ㎛ 미만의 영역, 예컨대 10 ㎛ 의 영역의 두께를 갖게 된다. 동시에, 작업물(38)들은 캐리어(28)에 연결되어 있으므로 전체 가공 공정 동안에, 예컨대 다음 연마 공정 동안에도 쉽게 전달될 수 있다.
Claims (17)
- 매우 얇은 작업물(38)을 재료 제거 가공하는, 특히 연삭이나 폴리싱으로 가공하는 방법으로서, 상기 작업물은 그의 일면에서 각 경우 유사하게 매우 얇은 캐리어(28)의 대응 면에 분리가능하게 고정되는 상기 방법에 있어서,
- 상부 작업 표면을 갖는 상부 작업 디스크(16)와 하부 작업 표면을 갖는 하부 작업 디스크(20)를 구비하는 양면 가공 기계(10)를 제공하고, 상기 작업 표면들 사이에는 작업 간극이 형성되고, 홈(23)을 포함하는 적어도 하나의 로터 디스크(22)를 상기 홈안에 배치하는 단계,
- 작업물(38)을 캐리어(28)와 함께 상기 적어도 하나의 로터 디스크(22)의 홈(22) 안에 배치하는 단계;
- 상기 작업 디스크(16, 20) 중의 적어도 하나를 회전가능하게 구동시키고, 상기 적어도 하나의 로터 디스크(22) 또한 롤러 장치에 의해 회전되며, 이리 하여 로터 디스크(22)안에 수용되어 있는 캐리어(28)가 작업물(38)과 함께 상기 작업 표면들 사이에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 되며, 한 작업 표면은 캐리어(28)의 각 자유 표면과 접촉하고 한 작업 표면은 작업물(38)의 각 자유 표면과 접촉하게 되는 단계;
- 상기 작업물(38)의 자유 표면은 그에 관련된 작업 표면에 의해 재료 제거 방식으로 가공되며, 캐리어(28)의 자유 표면과 관련된 작업 표면에 의해서는 재료가 제거되지 않거나 또는 캐리어(28)의 자유 표면의 제거율이 작업물(38)의 자유 표면의 제거율 보다 실질적으로 작거나 또는 캐리어(28)의 자유 표면의 제거율이 작업물(38)의 자유 표면의 제거율과 동일한 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 캐리어(28)의 자유 표면의 제거율과 작업물(38)의 자유 표면의 제거율은 상이한 작업 코팅을 갖는 상부 및 하부 작업 표면에 의해 서로 다르게 되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
재료 제거 가공은 연마 가공이며, 작업물(38)의 면과 관련된 작업 표면에는 연마 코팅이 제공되고, 캐리어(28)의 면과 관련된 작업 표면에는 폴리싱 코팅이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 3 항에 있어서,
폴리싱 코팅을 사용하는 가공은 폴리싱 수단 없이 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. - 매우 얇은 작업물(38)을 재료 제거 가공하는, 특히 연삭이나 폴리싱으로 가공하는 방법으로서, 상기 작업물은 그의 일면에서 유사하게 매우 얇은 캐리어(28)의 대응하는 양 반대측 면에 분리가능하게 쌍으로 고정되는 상기 방법에 있어서,
- 상부 작업 표면을 갖는 상부 작업 디스크(16)와 하부 작업 표면을 갖는 하부 작업 디스크(20)를 구비하는 양면 가공 기계(10)를 제공하고, 상기 작업 표면들 사이에는 작업 간극이 형성되고, 홈(23)을 포함하는 적어도 하나의 로터 디스크(22)를 상기 홈안에 배치하는 단계,
- 작업물(38)을 캐리어(28)와 함께 상기 적어도 하나의 로터 디스크(22)의 홈(22) 안에 배치하는 단계;
- 상기 작업 디스크(16, 20) 중의 적어도 하나를 회전가능하게 구동시키고, 상기 적어도 하나의 로터 디스크(22) 또한 롤러 장치에 의해 회전되며, 이리 하여 로터 디스크(22)안에 수용되어 있는 캐리어(28)가 작업물(38)과 함께 상기 작업 표면들 사이에서 사이클로이드 경로를 따라 움직이게 되며, 한 작업 표면은 캐리어(28)의 일측에 고정되는 작업물의 각 자유 표면과 접촉하고 한 작업 표면은 캐리어(28)의 양 반대측에 고정되는 작업물(38)의 각 자유 표면과 접촉하게 되는 단계;
- 상기 캐리어(28)의 양 반대측에 분리가능하게 고정되는 작업물의 자유 표면은 그에 관련된 작업 표면에 의해 재료 제거 방식으로 각각 가공되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
가공 공정 전에 이미 작업물(38)은 캐리어(28) 보다 작은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
가공 공정 후에, 작업물(38)은 100 ㎛ 미만, 바람직하게는 50 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 20 ㎛ 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(38)는 0.5 mm ∼ 2 mm, 바람직하게는 0.7 mm ∼ 1.0 mm 범위의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(38)와 작업물(28)은 원통형이며, 캐리어(38)는 작업물(28) 보다 더 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물(38)은 접착 연결부(34), 특히 왁스, 접착제 또는 접착성 필름에 의해 캐리어(28)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 10 항에 있어서,
상기 접착 연결부는 열적으로, 화학적으로, 에칭 또는 UV 조사에 의해 분리될 수 있는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물(38)은 정전기 충전으로 캐리어(28)에 고정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물(38)은 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(28)는 반도체 웨이퍼인 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 캐리어(28)는 유리 재료, 세라믹 재료 또는 플라스틱 재료로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물(38)의 두께는 이 작업물이 가공 기계에서 가공되는 중에 광학식 측정법, 특히 간섭식 측정법으로 측정되는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 작업물(38)의 두께는 이 작업물이 가공 기계에서 가공되는 중에 적어도 하나의 와전류 센서 또는 적어도 하나의 초음파 센서로 측정되는 것을 특징으로 하는 방법.
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