KR20160113619A - 워크의 가공장치 및 워크의 가공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 캐리어의 유지구멍에 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 상기 워크를 유지한 상기 캐리어를 상기 상정반과 하정반으로 끼우고, 상기 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공장치로서, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 정상적으로 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중을 미리 기록해두는 기억매체를 갖고, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기 기억매체에 기록한 연마하중의 차이를 산출하고, 이 산출한 차이가 임계값을 초과하는 경우에, 상기 워크의 유지이상이라 판정하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 워크의 가공장치이다. 이에 따라, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게 검출하여, 워크나 가공장치의 파손이 방지 가능하게 된다.

Description

워크의 가공장치 및 워크의 가공방법{WORKPIECE MACHINING DEVICE AND WORKPIECE MACHINING METHOD}

본 발명은, 캐리어의 유지구멍에 워크를 유지하고, 그 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공에 있어서, 가공 전에 워크가 캐리어의 유지구멍에 바르게 들어가지 않은 것을 검출하여 워크의 균열을 방지하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래부터, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 박판상의 워크를 평면가공하는 경우, 양면연마장치나 양면랩장치가 사용되고 있다. 예를 들어, 양면연마장치는, 발포우레탄이나 부직포로 이루어진 연마포를 첩부한 상하정반의 사이에, 외주부에 유성기어를 갖는 원반상의 캐리어를 배치한다. 워크를 이 캐리어의 유지구멍 내에 유지하고, 유성기어에 맞물리는 선기어와 인터널기어를 상호 회전시킴으로써, 캐리어의 자전이나, 공전운동을 발생시킨다. 이 자전, 공전, 및 상하정반의 회전과 워크의 슬라이드 이동에 의해 워크의 상하면을 동시에 연마하는 것이다. 연마 중에는, 연마를 효율적으로 행하기 위하여, 상정반에 마련된 복수의 구멍으로부터, 연마슬러리를 공급한다.

상정반에는 상하동기구가 구비되고, 상승위치에서 캐리어를 배치하거나, 캐리어에 워크를 유지한다. 워크의 유지는, 작업자가 수작업으로 행하는 경우와, 자동 핸들링장치를 사용하여 행하는 경우가 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). 워크가 유지된 후, 상정반이 하강함으로써, 상하정반으로 워크와 캐리어를 끼운다.

연마속도를 제어하려면, 상하정반, 선기어, 인터널기어의 회전속도를 바꿈으로써, 워크와 상하정반의 슬라이드 이동속도를 바꾸는 방법과, 연마하중을 제어하는 방법이 있다.

상정반의 유지부에는 통상 상정반의 중량을 측정하는 계기가 구비되어 있다. 예를 들어, 상정반이 상승위치에 있을 때는, 이 계기는 상정반의 전체 중량을 계측한다. 상정반이 완전히 하강한 위치에서는, 상정반의 전체 중량이 워크와 캐리어에 가해지므로, 이 계기가 측정하는 상정반의 중량은 제로가 된다. 이 완전히 하강한 위치로부터, 조금씩 상정반을 상승시키면, 워크와 캐리어에만 가해졌던 상정반의 중량이, 조금씩 상정반 유지부에서도 지지되게 된다. 즉, 상정반의 높이위치를 적절히 제어함으로써, 원하는 연마하중을 워크와 캐리어에 가할 수 있다.

일본특허공개 2005-243996호 공보 일본특허공개 2013-78826호 공보

캐리어에 유지한 워크가 캐리어의 유지구멍 내에 바르게 들어가지 않은 상태, 즉 워크의 유지이상이 있는 상태에서 워크의 연마를 행하면, 워크는 유지구멍으로부터 크게 튀어나와, 워크가 파손된다. 이 경우, 캐리어로부터 튀어나온 워크가 파손될 뿐만 아니라, 연쇄적으로 다른 워크나 캐리어의 파손도 일으킬 가능성이 높다. 더 나아가 장치의 기어, 연마포, 정반이 파손되는 경우도 있다.

결과적으로 워크파손에 의한 수율의 저하, 가공장치 복구작업에 의한 생산성의 저하, 더 나아가 파손된 장치부품이나 연마포의 교환에 의한 비용상승을 초래한다.

워크의 유지이상의 원인에는, 워크가 처음부터 유지구멍 내에 바르게 삽입되지 않은 경우나, 워크는 바르게 유지구멍 내에 삽입되었으나, 연마개시 전에, 예를 들어 정반의 회전에 의해 유지구멍으로부터 돌출되는 경우가 있다. 이러한 유지이상은, 워크의 유지를 작업자의 수작업으로 행하는 경우에는, 단순한 작업미스로 인해 발생하고, 또한, 자동핸들링장치를 사용하여 행하는 경우에는, 고장 등으로 장치가 충분히 기능하지 않음으로써 발생하는 것으로 생각된다.

바르게 유지구멍 내에 삽입된 워크가, 연마개시 전에 유지구멍으로부터 돌출되는 것은, 이하와 같은 이유를 생각할 수 있다.

하정반에 놓인 캐리어의 유지구멍에 고여 있는 물이나 슬러리에 의해, 워크가 부력을 얻어 돌출되기 쉬워진다. 보다 구체적으로는, 일반적인 양면연마장치나 양면랩장치에서는, 1개의 캐리어로 워크를 1매, 혹은 복수매 유지할 수 있고, 복수의 캐리어, 예를 들어 5매의 캐리어가 등간격, 즉 72° 간격으로 장치에 마련되어 있는 경우가 많다. 워크를 캐리어에 유지할 때는, 복수의 캐리어 중, 대상인 캐리어를 특정 워크의 투입위치에 인터널기어와 선기어를 회전시킴으로써 이동시킨다. 이 특정 투입위치에 배치된 캐리어에 대하여, 작업자가 수작업으로 워크를 유지시키거나, 혹은 자동핸들링장치가 워크를 유지시킨다. 이 특정 투입위치에 있는 캐리어의 웨이퍼유지가 종료된 후, 인터널기어와 선기어를 72° 동일한 방향으로 회전시킴으로써, 이번에는 바로 옆의 캐리어를 워크의 투입위치로 이동시킨다(이 동작을 캐리어의 인덱스라고 하기도 함). 이들 워크의 유지와 인덱스를 5회 반복함으로써, 5매 모든 캐리어에 워크를 유지시킨다. 상기한 바와 같은, 워크가 부력을 얻어 돌출되기 쉬운 조건하에서는, 인덱스와 같이 캐리어를 이동시키거나, 회전시킬 때, 워크가 캐리어로부터 돌출될 가능성이 있다.

워크의 유지이상을 검출하기 위하여, 워크를 캐리어에 유지한 후에 작업자에 의한 촉수확인을 행하는 경우가 있으나, 이러한 촉수확인을 작업자가 직접 행하는 것은 시간이 걸리므로 효율적이지는 않다.

또한, 레이저 변위계로 검출한 상정반의 높이위치와 기준위치의 차이가 임계값을 초과한 경우에 워크의 유지이상이라 판정하는 방법이 알려져 있다(특허문헌 2 참조). 그러나, 이 방법에서는, 레이저 변위계를 도입하기 위한 비용이 증가한다.

본 발명은 상기 서술한 바와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게, 저비용으로 검출하여, 워크나 가공장치의 파손이 방지 가능한 가공장치 및 가공방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의하면, 캐리어의 유지구멍에 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 상기 워크를 유지한 상기 캐리어를 상기 상정반과 하정반으로 끼우고, 상기 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공장치로서, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 정상적으로 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중을 미리 기록해두는 기억매체를 갖고, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기 기억매체에 기록한 연마하중의 차이를 산출하고, 이 산출한 차이가 임계값을 초과하는 경우에, 상기 워크의 유지이상이라 판정하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는 워크의 가공장치가 제공된다.

이러한 가공장치이면, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게, 저비용으로 검출할 수 있는 것이 된다. 이에 따라, 워크나 가공장치의 파손을 효율적으로 방지할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있는 것이 된다.

상기 워크의 가공장치는, 양면연마장치 또는 양면랩장치로 할 수 있다.

이 경우, 상기 제어장치는, 상기 기억매체에 미리 기록한 연마하중을 상기 양면연마장치의 연마포 또는 양면랩장치의 랩정반의 경시변화에 따라 갱신하는 것이 가능한 것이 바람직하다.

이러한 것이면, 연마포 또는 랩정반의 두께가 경시적으로 감소됨에 따른 워크의 유지이상의 오판정을 방지할 수 있고, 장시간에 걸쳐 워크나 가공장치의 파손을 방지할 수 있는 것이 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 캐리어의 유지구멍에 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 상기 워크를 유지한 상기 캐리어를 상기 상정반과 하정반으로 끼우고, 상기 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공방법으로서, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 정상적으로 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중을 미리 기록해두는 공정과, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기 기록한 연마하중의 차이를 산출하는 공정과, 상기 산출한 차이가 임계값을 초과한 경우에는, 상기 워크의 유지이상이라 판정하여 상기 워크의 유지를 다시 하고 나서 상기 워크를 가공하고, 상기 산출한 차이가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 그대로 상기 워크를 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 워크의 가공방법이 제공된다.

이러한 가공방법이면, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게, 저비용으로 검출할 수 있다. 이에 따라, 워크나 가공장치의 파손을 효율적으로 방지할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 워크의 가공은, 양면연마가공 또는 양면랩가공으로 할 수 있다.

이 경우, 상기 미리 기록한 연마하중을 상기 양면연마가공에서 이용하는 연마포 또는 상기 양면랩가공에서 이용하는 랩정반의 경시변화에 따라 갱신하는 공정을 갖는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 연마포 또는 랩정반의 두께가 경시적으로 감소됨에 따른 워크의 유지이상의 오판정을 방지할 수 있고, 장시간에 걸쳐 워크나 가공장치의 파손을 방지할 수 있다.

본 발명에서는, 워크의 가공에 있어서, 워크가 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상정반을 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중이, 정상시의 연마하중으로부터 임계값 이상의 차이를 갖는 경우에, 워크의 유지이상이라 판정하므로, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게, 저비용으로 검출할 수 있다. 이 검출결과에 따라 워크의 유지를 다시 함으로써, 워크, 및 캐리어, 주변부품 등의 가공장치의 파손, 고장을 효율적으로 방지할 수 있다. 이에 따라, 워크의 파손에 의한 수율의 저하나, 가공장치의 복구에 의한 생산성의 저하, 파손된 부품이나 연마포의 교환에 의한 비용상승을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 가공장치의 일례로서의 양면연마장치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 도 1의 양면연마장치에 있어서, 워크가 정상적으로 유지된 캐리어를 상하정반으로 끼웠을 때의 상태를 나타낸 개략도이다.
도 3은 도 1의 양면연마장치에 있어서, 워크가 정상적으로 유지되지 않은 캐리어를 상하정반으로 끼웠을 때의 상태를 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명의 가공장치의 일례로서의 양면랩장치를 나타낸 개략도이다.
도 5는 실시예 1에 있어서의 연마하중의 결과를 나타낸 도면이다.
도 6은 실시예 2에 있어서의 연마하중의 경시변화의 결과를 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명에 대하여 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이것으로 한정되는 것은 아니다.

상기한 바와 같은, 워크의 유지이상을 저비용으로 효율적으로 검출한다는 과제를 해결하기 위하여, 본 발명자 등은 검토를 행하였다. 그 결과, 워크의 유지이상이 있을 때의 워크에 가해지는 연마하중은, 정상시에 비해 커지며, 이들 연마하중의 차분을 평가함으로써, 워크의 유지이상을 단시간에 검출할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성시켰다.

우선, 본 발명의 워크의 가공장치에 대하여 설명한다. 이 가공장치는, 캐리어의 유지구멍에, 예를 들어 실리콘 웨이퍼 등의 박판상의 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 워크를 유지한 캐리어를 상정반과 하정반으로 끼우고, 워크의 양면을 동시에 가공하는 것으로, 예를 들어, 양면연마장치, 양면랩장치를 들 수 있다. 여기서는, 양면연마장치를 예로 도 1을 참조하면서 설명한다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 양면연마장치(1)는, 상하로 상대향하여 마련된 상정반(2)과 하정반(3)을 구비하고 있으며, 각 정반(2, 3)에는, 각각 연마포(4)가 첩부되어 있다. 상정반(2)과 하정반(3)간의 중심부에는 선기어(6)가, 주연부에는 인터널기어(7)가 마련되어 있다. 캐리어(5)에는, 워크(W)를 유지하기 위한 유지구멍(8)이 형성되어 있다. 양면연마시에는, 캐리어(5)는 워크(W)를 유지구멍(8)내에 유지한 상태로 상정반(2)과 하정반(3)간에 배설된다.

선기어(6) 및 인터널기어(7)의 각 톱니부에는 캐리어(5)의 외주톱니가 맞물려 있고, 상정반(2) 및 하정반(3)이 도시하지 않은 구동원에 의해 회전됨에 수반하여, 캐리어(5)는 자전하면서 선기어(6)의 둘레를 공전한다. 이때, 캐리어(5)의 유지구멍(8)에 유지된 워크(W)는, 상하의 연마포(4)에 의해 양면이 동시에 연마된다. 워크의 연마시에는, 도시하지 않은 노즐로부터, 상정반(2)에 마련된 복수의 관통구멍을 통해 연마슬러리가 워크의 연마면으로 공급된다.

상정반(2)은 서보모터(9)와 서보모터 실린더(10)에 의해 상하 이동할 수 있고, 그 높이위치를 정확히 제어할 수 있다. 상정반(2)을 매달고 있는 서보모터 실린더(10)의 샤프트의 하단에는, 상정반(2)과 연결되고, 하방향의 하중을 측정하는 로드셀(11)이 마련되어 있다. 로드셀(11)로 측정되는 하중은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상정반(2)이 상승하여, 상측의 연마포(4)가 워크(W)와 접촉되지 않았을 때는, 상정반(2)의 전체중량을 나타낸다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 상정반(2)이 하강하여, 상측의 연마포(4)가 워크(W)와 접촉되어 있을 때는, 상정반(2)의 전체중량의 일부가 하정반(3) 상의 워크(W)에 지지된다. 이 일부 워크(W)에 지지된 중량이, 워크(W)에 가해지는 연마하중이다. 따라서, 이때의 로드셀(11)로 측정되는 하중은, 상정반(2)의 전체중량과 워크(W)에 가해지는 연마하중의 차이를 나타낸다.

이와 같이, 로드셀(11)로 측정되는 하중과 상정반(2)의 전체중량의 차이로부터 워크(W)에 가해지는 연마하중을 산출할 수 있다. 이 연마하중은, 상정반(2)의 높이위치를 조정함으로써, 제어할 수 있다. 원하는 연마하중이 얻어지는 상정반(2)의 높이위치를 고정위치로 하고, 연마시에는, 매회 항상 동일한 고정위치까지 상정반(2)을 하강시키도록 한다.

작업자의 수작업에 의해 워크(W)를 캐리어(5)에 유지시킬 수도 있으나, 워크(W)를 캐리어(5)의 유지구멍(8)까지 반송하여 유지구멍(8)에 삽입하는 로봇암을 마련해도 된다.

또한, 양면연마장치(1)는, 기억매체(13)를 구비한 제어장치(12)를 갖고 있다. 이 기억매체(13)에는, 워크(W)가 캐리어(5)의 유지구멍(8)에 정상적으로 유지된 상태로 상정반(2)을 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중(이후, 정상시의 연마하중이라고 하기도 함)을 미리 기록해둔다. 예를 들어, 기억매체(13)를 제어장치(12)에 접속된 전자매체로 하고, 제어장치(12)에, 상기 연마하중을 기억매체(13)에 기록하는 기능, 및 기억매체(13)로부터 독출하는 기능을 마련할 수 있다.

제어장치(12)는 로드셀(11)과 접속되어 있고, 로드셀(11)로 측정한 하중을 수신하고, 상정반(2)의 전체중량과의 차이로부터 이 연마하중을 산출할 수 있다. 또한, 제어장치(12)는, 워크(W)가 캐리어(5)의 유지구멍(8)에 유지된 상태로 상정반(2)을 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기한 정상시의 연마하중의 차이를 산출하고, 이 산출한 차이가 임계값을 초과한 경우에, 워크(W)의 유지이상이라 판정하는 제어프로그램을 갖고 있다.

여기서, 워크의 유지이상의 판정에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 워크(W)의 유지이상이 있는 경우, 즉 워크(W)가 유지구멍(8)으로부터 부분적으로, 혹은 전부 돌출되어 있는 경우, 상측의 연마포(4)가 워크(W)와 접촉할 때의 상정반(2)의 높이위치는, 정상시에 비해 높아진다. 이때, 상정반(2)을 고정위치까지 하강시키려고 해도, 실제로는 상정반(2)의 높이위치는 고정위치보다 워크(W)가 유지구멍으로부터 튀어나와 있는 만큼 높아진다. 이에 따라, 상하정반간의 간극(d₂)(도 3 참조)은, 정상시의 상하정반간의 간극(d₁)(도 2 참조)보다 커진다.

따라서, 상기와 같이, 상정반(2)은 항상 동일한 고정위치까지 하강되도록 하고 있으므로, 이상시의 워크에 가해지는 연마하중은, 정상시에 비해 커진다. 이에, 제어프로그램은, 산출한 연마하중과 정상시의 연마하중의 차이가 임계값을 초과하는 경우에, 워크(W)의 유지이상이 있다고 판정한다. 여기서, 임계값은 특별히 한정되지 않고, 가공장치의 종류, 워크나 상하정반의 사이즈, 워크의 유지이상이 있는 경우의 연마하중의 불균일 등에 의해 적당히 결정할 수 있다. 여기서 말하는 연마하중의 불균일은, 예를 들어 워크가 유지구멍으로부터 어느 정도 튀어나와 있는지, 몇 매의 유지이상이 있는지, 혹은 워크가 유지구멍에 대하여 어느 방향으로 튀어나와 있는지 등의 유지이상의 상태의 차이에 따라 발생한다.

이러한 본 발명의 가공장치이면, 워크(W)의 가공 전에 워크(W)의 유지이상을 정도 좋게 단시간에 검출할 수 있다. 이에 따라, 워크나 가공장치의 파손을 효율적으로 방지할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 제어장치만 마련해도 되고, 예를 들어 레이저 변위계 등의 새로운 계기를 도입할 필요가 없으므로 비용의 증가를 억제할 수 있다.

양면연마장치(1)에서 사용되는 연마포(4)는, 연마 중에서의 마모나 정기적인 드레싱에 의해, 그 두께가 조금씩 감소된다. 또한, 캐리어의 두께도 사용시간에 따라 서서히 감소된다. 따라서, 워크의 유지가 정상인 경우에 있어서의, 상정반(2)이 상기 고정위치까지 하강할 때의 상하정반간의 간극은, 연마포(4)나 캐리어(5)의 두께의 감소에 따라 조금씩 넓어진다. 이 간극의 확대는, 워크(W)에 가해지는 연마하중을 저하시키므로, 정상시의 연마하중이 경시적으로 저하되게 된다.

이에, 제어장치(12)는, 기억매체(13)에 미리 기록한 정상시의 연마하중을 양면연마장치(1)의 연마포(4)의 경시변화에 따라 갱신하는 기능을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 가공장치가 후술하는 양면랩장치인 경우에는, 정상시의 연마하중을 양면랩장치의 랩정반의 경시변화에 따라 갱신한다. 여기서 말하는 경시변화는, 상기와 같이, 예를 들어 두께의 변화이다.

갱신하는 정상시의 연마하중은, 미리 연마포(4)의 경시변화에 따라 정상시의 연마하중이 어떻게 변화하는지를 기억매체(13)에 기록해두고, 이 기록한 연마하중의 변화를 기초로 갱신할 수 있다. 혹은, 직전 수회의 워크의 가공에 있어서의 연마하중의 평균값으로 갱신하도록 해도 된다. 이 제어장치(12)에 의한 정상시의 연마하중의 갱신기능은 자동화할 수 있다.

정상시의 연마하중을, 상기 연마포(4)의 경시변화에 더하여, 캐리어(5)의 경시변화에 따라 갱신해도 된다.

이렇게 함으로써 정상시의 연마하중의 경시적인 불균일에 대응할 수 있게 된다. 연마포(4)의 두께의 감소속도는 매우 작아, 정상시의 연마하중을 자동적으로 갱신함으로써, 연마포나 랩정반의 경시변화가 있어도 신뢰성을 손상시키지 않고, 이상을 보다 정도 좋게 검출할 수 있다.

상기에서는, 본 발명의 가공장치에 대하여, 양면연마장치를 예로 설명하였으나, 양면랩장치에 적응할 수도 있고, 상기와 동일한 효과를 나타내는 것으로 할 수 있다.

도 4에 본 발명의 양면랩장치를 나타낸다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 양면랩장치(21)는 상하방향으로 상대향하여 마련된 상하정반(22, 23)(랩정반)을 갖고 있다. 하정반(23)은 그 중심부 상면에 선기어(25)를 갖고, 그 주연부에는 환상의 인터널기어(26)가 마련되어 있다. 또한, 워크(W)를 유지하는 캐리어(24)의 외주면에는 상기 선기어(25) 및 인터널기어(26)와 맞물리는 기어부가 형성되고, 전체적으로 톱니바퀴구조를 이루고 있다.

캐리어(24)에는 복수개의 유지구멍(27)이 마련되어 있다. 랩핑되는 워크(W)는 이 유지구멍(27) 내에 삽입되어 유지된다. 캐리어(24)는 상하정반(22, 23)의 사이에 끼워지고, 하정반(23)이 회전함으로써 유성톱니바퀴운동, 즉, 자전 및 공전한다. 이때, 노즐로부터 상정반(22)에 마련된 관통구멍(29)을 통해 워크(W)와 상하정반(22, 23)의 사이에 슬러리를 공급하고, 워크(W)의 양면이 래핑된다.

상기 양면연마장치의 설명과 마찬가지로, 상정반(22)의 상방에 상정반(22) 방향의 하중을 측정하는 로드셀(28)과, 이 로드셀(28)과 접속되어 있는 제어장치(12)를 갖고 있다. 또한, 도 4에서는 생략되어 있으나, 로드셀(28)과 상정반(22)은 연결되어 있다. 로드셀(28)로 측정한 하중으로부터 워크(W)에 가해지는 연마(랩)하중을 산출할 수 있다. 또한, 제어장치(12)에 의해, 워크(W)가 캐리어(24)의 유지구멍(27)에 유지된 상태로 상정반(22)을 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과, 기억매체(13)에 기록된 정상시의 연마하중의 차이를 산출하고, 이 산출한 차이가 임계값을 초과하는 경우에, 워크(W)의 유지이상이라 판정할 수 있다.

이어서, 본 발명의 워크의 가공방법에 대하여 설명한다. 여기서는, 도 1에 나타낸 본 발명의 양면연마장치(1)를 이용하여 워크를 양면연마하는 경우를 예로 설명한다.

상기 양면연마장치에서 설명한 것과 마찬가지로, 워크(W)가 캐리어(5)의 유지구멍(8)에 정상적으로 유지된 상태로 상정반(2)을 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중(정상시의 연마하중)을 미리 기록해둔다.

그 후, 연마하는 워크(W)를, 작업자의 수작업 또는 로봇암에 의해, 캐리어(5)의 유지구멍(8)에 삽입하여 유지하고, 상정반(2)을 고정위치까지 하강시켜 워크(W)를 유지한 캐리어(5)를 상정반(2)과 하정반(3)으로 끼운다.

이 상태로, 워크(W)에 가해지는 연마하중을 로드셀(11)로 측정한 하중으로부터 산출하고, 산출한 연마하중과 기록한 정상시의 연마하중의 차이를 산출한다. 이 산출한 차이가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 그대로 워크(W)를 연마하나, 임계값을 초과한 경우에는, 워크(W)의 유지이상이라 판정하여 워크(W)의 유지를 다시 한다.

워크(W)의 유지를 다시 한 후, 워크의 유지가 정상적으로 행해지고 있는지 확인한다. 이 확인은, 상기와 같이 하여 산출한 연마하중의 차이가 임계값을 초과하지 않은 것을 재차 판정함으로써 행해도 되고, 특히 다시 유지한 워크의 수가 적은 경우에는 작업자에 의해 확인해도 된다.

그 후, 워크의 연마면에 연마슬러리를 공급하면서, 상정반(2) 및 하정반(3)을 회전시킴으로써, 상하의 연마포(4)에 의해 워크(W)의 양면을 동시에 연마한다.

이러한 본 발명의 가공방법이면, 워크의 가공 전에 워크의 유지이상을 단시간에 정도 좋게, 저비용으로 검출할 수 있다. 이에 따라, 워크나 가공장치의 파손을 효율적으로 방지할 수 있고, 생산성을 향상시킬 수 있다.

상기 양면연마장치에서 설명한 것과 마찬가지로, 미리 기록한 연마하중을 양면연마가공에서 이용하는 연마포(양면랩가공의 경우에는 랩정반)의 경시변화에 따라 갱신하는 것이 바람직하다.

이와 같이 하면, 연마포 또는 랩정반의 두께가 경시적으로 감소됨에 따른 워크의 유지이상의 오판정을 방지할 수 있고, 장시간에 걸쳐 워크나 가공장치의 파손을 방지할 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 나타내어 본 발명을 보다 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들로 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

도 1에 나타낸 본 발명의 워크의 가공장치(양면연마장치)를 이용하여, 본 발명의 워크의 가공방법에 따라서, 직경 300mm의 실리콘 웨이퍼의 양면연마를 행하였다. 또한, 양면연마장치는, 1개의 유지구멍을 갖는 캐리어를 합계 5매 갖고 있는 것으로 하였다.

우선, 정상시의 연마하중을 측정하고, 기억매체에 기록해 두었다. 기록한 정상시의 연마하중은, 복수회 측정한 연마하중의 평균값으로 하였다.

이어서, 임계값을 결정하기 위하여, 의도적으로 웨이퍼의 유지이상을 발생시키고, 이때의 연마하중을 측정하였다. 구체적으로는, 웨이퍼를 작게 움직이거나, 크게 움직이거나, 선기어측으로 움직이거나, 인터널기어측으로 움직이거나, 정반의 회전중심에 대하여 좌방향(CW방향)으로 움직이거나, 정반의 회전중심에 대하여 우방향(CCW방향)으로 움직이거나, 1매만 움직이거나, 2매 움직이는 등 웨이퍼의 유지이상의 상태를 변화시켜, 연마하중의 불균일을 측정하였다.

도 5에 측정한 연마하중의 결과를 나타낸다. 도 5는, 정상시, 이상시 모두, 연마하중분포를 나타내고 있으나, 정상시의 연마하중분포(B)는, 이상시의 연마하중분포(A)에는 포함되어 있지 않고, 명백히 낮은 값을 나타내고 있다.

양자 연마하중의 차분(도 5의 ΔP)에 기초하여 임계값(도 5의 θ)을 결정하였다.

그 후, 합계 5매의 웨이퍼의 각각을 5매의 캐리어로 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켰다. 이때의 연마하중을 계측하고, 이 연마하중과 상기 기록한 정상시의 연마하중의 차이를 산출하였다. 산출한 차이가 상기 결정한 임계값을 초과한 경우를 유지이상이라 판정하고, 웨이퍼의 유지를 다시 하고 나서 연마를 행하였다. 이러한 웨이퍼의 연마를 반복하여 행하고, 유지이상의 판정정도를 평가한 결과, 100%의 확률로 유지이상을 바르게 판정할 수 있었다. 이로 인해, 웨이퍼의 파손은 전혀 발생하지 않았다.

이 유지이상의 판정처리는 매우 단시간에 행할 수 있었으므로, 작업자의 촉수에 의한 종래의 확인방법에 비해, 생산성을 향상시킬 수 있었다.

(실시예 2)

정상시의 연마하중을 연마포의 경시변화에 따라 갱신한 것 이외에, 실시예 1과 동일하게 하여 실리콘 웨이퍼의 양면연마를 행하였다.

도 6에 연마포의 사용시간에 수반하여 추이하는 정상시 및 이상시에 있어서의 연마하중의 결과를 나타낸다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 연마하중은, 정상시, 이상시 모두 연마포의 사용시간에 수반하여 거의 동일한 기울기로 감소되어 있는 것을 알 수 있다. 이는, 상정반의 고정위치가 항상 동일한 위치가 되도록 하고 있는 것에 반해, 연마포의 두께가 사용시간과 함께 얇아지기 때문이다.

이와 같이, 연마하중은, 정상시, 이상시 모두 거의 동일한 기울기로 감소하므로, 임계값을 변화시킬 필요는 없었다.

웨이퍼의 양면연마를 반복하는 동안, 정상시의 연마하중을 이하와 같이 하여 갱신하였다. 웨이퍼가 정상적으로 유지되어 있을 때의 연마하중을, 매회 연마종료시에 정상시의 연마하중으로서 갱신하였다. 즉, 유지이상의 판정시에 참조하는 정상시의 연마하중은, 직전의 연마시에 갱신한 정상시의 연마하중이 되도록 하였다.

상기와 같이 정상시의 연마하중을 갱신함으로써, 연마포의 경시변화에 따라 웨이퍼의 유지이상의 오판정을 회피할 수 있었다.

또한, 본 발명은, 상기 실시형태로 한정되는 것은 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 갖고, 동일한 작용효과를 나타내는 것은, 어떠한 것이어도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

Claims (6)

1. 캐리어의 유지구멍에 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 상기 워크를 유지한 상기 캐리어를 상기 상정반과 하정반으로 끼우고, 상기 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공장치에 있어서,
   상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 정상적으로 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중을 미리 기록해두는 기억매체를 갖고, 상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기 기억매체에 기록한 연마하중의 차이를 산출하고, 이 산출한 차이가 임계값을 초과한 경우에, 상기 워크의 유지이상이라 판정하는 제어장치를 갖는 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 워크의 가공장치는, 양면연마장치 또는 양면랩장치인 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 제어장치는, 상기 기억매체에 미리 기록한 연마하중을 상기 양면연마장치의 연마포 또는 양면랩장치의 랩정반의 경시변화에 따라 갱신하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공장치.
   
4. 캐리어의 유지구멍에 워크를 삽입하여 유지하고, 상정반을 고정위치까지 하강시켜 상기 워크를 유지한 상기 캐리어를 상기 상정반과 하정반으로 끼우고, 상기 워크의 양면을 동시에 가공하는 워크의 가공방법에 있어서,
   상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 정상적으로 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중을 미리 기록해 두는 공정과,
   상기 워크가 상기 캐리어의 유지구멍에 유지된 상태로 상기 상정반을 상기 고정위치까지 하강시켰을 때의 연마하중과 상기 기록한 연마하중의 차이를 산출하는 공정과,
   상기 산출한 차이가 임계값을 초과하는 경우에는, 상기 워크의 유지이상이라 판정하여 상기 워크의 유지를 다시 하고 나서 상기 워크를 가공하고, 상기 산출한 차이가 임계값을 초과하지 않는 경우에는, 그대로 상기 워크를 가공하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공방법.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 워크의 가공은, 양면연마가공 또는 양면랩가공인 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공방법.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 미리 기록한 연마하중을 상기 양면연마가공에서 이용하는 연마포 또는 상기 양면랩가공에서 이용하는 랩정반의 경시변화에 따라 갱신하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는,
   워크의 가공방법.
   

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