KR20180010979A - 연삭 장치 - Google Patents

Abstract

(과제) 유지 테이블의 유지면으로부터 로터리 조인트에 연삭수를 통수시키는 것이 어려운 경우에도, 로터리 조인트에 효율적으로 연삭수를 통수시킨다.
(해결 수단) 연삭 장치의 유지 유닛은, 피가공물을 유지하는 유지부와 그 유지부의 외측에서 연삭수를 흡인하는 연삭수 흡인부를 갖는 유지 테이블과, 유지 테이블의 바닥면측의 중앙에 일단을 고정시킨 회전축과, 그 회전축을 둘러싸는 통상의 로터리 조인트와, 그 회전축을 회전시키는 모터를 포함한다. 회전축은, 유지 테이블의 유지부에 연통되는 제 1 흡인로와 연삭수 흡인부에 연통되는 제 2 흡인로를 갖는다. 로터리 조인트는, 제 1 흡인로와 제 2 흡인로를 적어도 흡인원에 연통시키는 연통로를 갖는다.

Description

연삭 장치{GRINDING APPARATUS}

본 발명은 유지 수단에 의해 유지된 피가공물에 연삭수를 공급하면서 피가공물을 연삭하는 연삭 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 판상의 피가공물은, 연삭 장치 (예를 들어, 특허문헌 1 참조) 에 의해 연삭되어 소정의 두께로 형성된 후에, 절삭 장치 등에 의해 분할되어 개개의 디바이스 칩이 되고, 디바이스 칩은 각종 전자 기기 등에 이용되고 있다. 연삭 장치는 피가공물을 흡인 유지하는 유지 테이블을 구비하고 있으며, 유지 테이블의 바닥면측에는 회전축의 일단이 접속되어 있다.

유지 테이블의 유지면은, 예를 들어 회전축의 내부에 형성된 흡인 유로를 통하여 진공 발생 장치 등으로 이루어지는 흡인원과 연통되어 있고, 흡인원이 발생시키는 흡인력이 흡인 유로를 통하여 유지면에 전달됨으로써, 유지 테이블은 유지면 상에서 피가공물을 흡인 유지할 수 있다. 그리고, 유지 테이블과 흡인원 사이에는 로터리 조인트 (예를 들어, 특허문헌 2 참조) 가 배치 형성되어 있고, 로터리 조인트는, 흡인원에 의해 발생되는 흡인력을 회전축의 흡인 유로에 유루 (遺漏) 없이 전달시키는 역할을 하고 있다.

일본 공개특허공보 2001-287141호 일본 공개특허공보 2004-019912호

상기 특허문헌 2 에 기재되어 있는 바와 같은 로터리 조인트는, 유지 테이블에 고정된 회전축을 둘러싸는 하우징을 구비하고 있고, 하우징에 형성되는 유로와 회전축에 형성되는 흡인 유로를 연통시켜, 회전축이 한창 회전하고 있을 때에도 유지 테이블의 유지면과 흡인원을 연통시킬 수 있다.

로터리 조인트는, 유로 내로부터의 유체의 누출을 방지하면서도, 회전축의 회전 운동을 방해해서는 안 된다. 로터리 조인트의 하우징의 내주면과 회전축의 외주면을 완전히 밀착시키면, 유체 누출은 방지할 수 있게 되지만, 회전축은 접촉면의 마찰력에 의해 회전이 방해받는다. 그래서, 로터리 조인트의 내부에는, 유체의 누출을 방지하는 메카니컬 시일이 배치 형성되어 있다. 메카니컬 시일은, 예를 들어, 스프링 등에 의해 회전축의 축 방향으로 움직이는 것이 가능하고 또한 회전축과 함께 회전하는 회전 밀봉환과, 축 방향으로 움직이지 않고 또한 회전하지 않는 고정 밀봉환을 구비하고 있다. 그리고, 스프링의 힘에 의해 회전 밀봉환이 고정 밀봉환에 눌려져, 회전 밀봉환의 회전축에 수직인 슬라이딩면과 고정 밀봉환의 회전축에 수직인 슬라이딩면이 서로 접촉하여, 회전 밀봉환과 고정 밀봉환이 상대적으로 회전함으로써, 하우징과 회전축 사이에 미크론 단위의 간극을 형성하여 회전축의 회전이 하우징에 의해 방해받지 않도록 하면서, 유로 내로부터의 유체 누출을 최소한으로 할 수 있다. 또, 하우징과 회전축 사이의 미크론 단위의 간극 (소위 시일 공간) 에 물을 공급하여, 시일 공간 내를 이 물로 채움으로써, 로터리 조인트 내를 통과하는 유체 (예를 들어, 에어) 에 대한 시일성을 높일 수 있고, 또한, 메카니컬 시일에 있어서의 시일면의 냉각을 가능하게 한다.

여기서, 연삭 장치에서는, 연삭 가공 중에 유지 테이블에 의해 피가공물을 흡인 유지하고 있지만, 예를 들어, 유지 테이블의 유지면과 피가공물의 피유지면의 약간의 간극, 또는 피가공물의 외주 가장자리와 유지면의 간극으로부터 연삭수를 흡인하면서 연삭을 실시하고 있다. 즉, 유지 테이블에 의해 유지되는 피가공물 위에 연삭 수단 등을 통하여 공급되는 연삭수를, 유지 테이블의 유지면으로부터 흡수하고, 흡수한 연삭수를 로터리 조인트에 통수시키면서 연삭하고 있다. 연삭수를 로터리 조인트에 통수시킴으로써, 회전축의 회전에 의해 메카니컬 시일을 통하여 발생하는 마찰열에 의한 로터리 조인트의 문제의 발생을 방지하고, 또한, 로터리 조인트의 시일 공간 내를 물로 채워 시일성을 높이고 있다.

그러나, 연삭 가공의 양태에 따라서는, 연삭 가공 중에 로터리 조인트에 연삭수를 통수시킬 수 없는 경우도 있다. 예를 들어, 피가공물의 피가공면과 반대측의 면에 보호 테이프가 첩착 (貼着) 되어 있고, 이 보호 테이프의 외주부가 환상 프레임에 첩착됨으로써, 피가공물이 환상 프레임에 의해 지지된 상태가 되어 있는 경우에는, 유지 테이블의 유지면이 보호 테이프로 전부 덮이기 때문에, 유지면으로부터 연삭수를 흡수할 수 없어 로터리 조인트에 통수시킬 수 없다. 또, 흡인원의 흡인력을 강하게 하여 유지 테이블의 유지면에 피가공물을 강력하게 흡인 유지하는 경우에도, 유지면으로부터 연삭수를 흡수할 수 없어 로터리 조인트에 통수시킬 수 없다. 그 때문에, 회전축이 회전함으로써 발생하는 마찰열에 의해, 로터리 조인트의 시일 공간 내의 물이 기화되어, 로터리 조인트 내부가 건조되는 경우가 있다. 그 결과, 마찰열이 더욱 커져 로터리 조인트가 파손되는 경우가 있다.

연삭수의 로터리 조인트로의 통수는, 유지 테이블로부터 연삭 가공이 끝난 피가공물을 반출할 때에도 실시할 수 있다. 즉, 유지 테이블로부터 피가공물을 반출할 때에는, 에어 공급원으로부터 유지 테이블의 유지면에 대해 에어를 공급하고, 에어의 분사 압력에 의해 피가공물을 유지면으로부터 밀어 올려, 유지 테이블에 의한 흡인 유지로부터 피가공물을 해방시키고 있다. 그 때문에, 피가공물이 유지면으로부터 이탈된 후, 로터리 조인트에 물을 통수시킬 수 있다. 그러나, 사파이어 기판이나 SiC 기판과 같이 단단한 피가공물을 연삭하는 경우에는, 연삭에 많은 시간이 걸리기 때문에, 유지 테이블에 의한 피가공물의 흡인 유지도 통상보다 오랫동안 이루어지게 된다. 그 때문에, 유지 테이블의 피가공물의 흡인 유지 해방시에 통수된 물이, 1 장의 피가공물의 연삭 가공이 끝날 무렵에는 증발되어, 회전축이 회전함으로써 발생하는 마찰열에 의해 로터리 조인트가 파손되는 경우가 있다.

따라서, 연삭 장치에 있어서는, 유지 테이블의 유지면으로부터 로터리 조인트에 연삭수를 통수시키는 것이 어려운 경우에도, 로터리 조인트에 효율적으로 연삭수를 통수시킴으로써, 마찰열을 원인으로 하는 로터리 조인트의 파손이 발생하지 않도록 한다는 과제가 있다.

본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 연삭수를 공급하면서 연삭 지석으로 연삭하는 연삭 수단을 구비하는 연삭 장치로서, 그 유지 수단은, 피가공물을 흡인 유지하는 유지부와 그 유지부의 외측에서 연삭수를 흡인하는 연삭수 흡인부를 갖는 유지 테이블과, 그 유지 테이블의 바닥면측의 중앙에 일단을 고정시킨 회전축과, 그 회전축을 둘러싸는 통상의 로터리 조인트와, 그 회전축을 회전시키는 회전 수단을 포함하고, 그 회전축은, 그 유지 테이블의 그 유지부에 연통되는 제 1 흡인로와 그 연삭수 흡인부에 연통되는 제 2 흡인로를 갖고, 그 로터리 조인트는, 그 제 1 흡인로와 그 제 2 흡인로를 적어도 흡인원에 연통시키는 연통로를 갖고, 그 회전축과 그 로터리 조인트 사이에, 그 제 2 흡인로에 유입되는 연삭수를 개재시키는 연삭 장치가 제공된다.

본 발명의 연삭 장치에 의하면, 유지 테이블의 유지면이 보호 테이프 등으로 덮여 있어 유지면으로부터 로터리 조인트에 연삭수를 통수시키는 것이 어려운 경우에도, 회전축과 로터리 조인트 사이에 제 2 흡인로에 유입되는 연삭수를 개재시킴으로써, 연삭 가공 중에 발생하는 마찰열을 낮춰 로터리 조인트에 파손이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또, 로터리 조인트 내부에 통수시키는 물은 연삭수이기 때문에, 로터리 조인트의 파손 방지용 물을 공급하기 위한 별도의 수원 등을 연삭 장치에 형성할 필요도 없어 경제적이다.

도 1 은 연삭 장치의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 연삭 수단 및 유지 수단의 구조의 일례를 나타내는 종단면도이다.
도 3 은 환상 프레임에 의해 지지된 피가공물을 흡인 유지하는 유지 테이블을 구비한 유지 수단의 일례를 나타내는 종단면도이다.

도 1 에 나타내는 연삭 장치 (1) 는, 유지 수단 (3) 의 유지 테이블 (30) 상에 유지된 피가공물 (W) 을 연삭 수단 (7) 에 의해 연삭하는 장치이다. 연삭 장치 (1) 의 베이스 (10) 상의 전방 (-Y 방향측) 은, 유지 수단 (3) 에 대해 피가공물 (W) 의 착탈이 이루어지는 영역인 착탈 영역 (A) 으로 되어 있고, 베이스 (10) 상의 후방 (＋Y 방향측) 은, 연삭 수단 (7) 에 의해 유지 수단 (3) 상에 유지된 피가공물 (W) 의 연삭이 이루어지는 영역인 연삭 영역 (B) 으로 되어 있다.

연삭 영역 (B) 에는, 칼럼 (11) 이 세워 형성되어 있고, 칼럼 (11) 의 -Y 방향측의 측면에는 연삭 수단 (7) 을 유지 수단 (3) 에 대해 이간 또는 접근시키는 상하 방향으로 연삭 이송하는 연삭 이송 수단 (5) 이 배치 형성되어 있다. 연삭 이송 수단 (5) 은, 연직 방향 (Z 축 방향) 의 축심을 갖는 볼 나사 (50) 와, 볼 나사 (50) 와 평행하게 배치 형성된 1 쌍의 가이드 레일 (51) 과, 볼 나사 (50) 의 상단에 연결되어 볼 나사 (50) 를 회동 (回動) 시키는 모터 (52) 와, 내부의 너트가 볼 나사 (50) 에 나사 결합되어 측부가 가이드 레일 (51) 에 슬라이딩되는 승강판 (53) 과, 승강판 (53) 에 연결되어 연삭 수단 (7) 을 유지하는 홀더 (54) 를 구비하고 있고, 모터 (52) 가 볼 나사 (50) 를 회동시키면, 이에 수반하여 승강판 (53) 이 가이드 레일 (51) 로 가이드되어 Z 축 방향으로 왕복 이동되고, 홀더 (54) 에 유지된 연삭 수단 (7) 이 Z 축 방향으로 연삭 이송된다.

유지 수단 (3) 에 유지된 피가공물 (W) 을 연삭 가공하는 연삭 수단 (7) 은, 축 방향이 연직 방향 (Z 축 방향) 인 회전축 (70) 과, 회전축 (70) 을 회전 가능하게 지지하는 하우징 (71) 과, 회전축 (70) 을 회전 구동시키는 모터 (72) 와, 회전축 (70) 의 하단에 접속된 원환상의 마운트 (73) 와, 마운트 (73) 의 하면에 착탈 가능하게 접속된 연삭 휠 (74) 을 구비한다.

연삭 휠 (74) 은, 휠 기대 (741) 와, 휠 기대 (741) 의 바닥면에 환상으로 배치 형성된 대략 직방체 형상의 복수의 연삭 지석 (740) 을 구비한다. 연삭 지석 (740) 은, 예를 들어, 레진 본드나 메탈 본드 등으로 다이아몬드 지립 등이 고착되어 성형되어 있다. 또한, 연삭 지석 (740) 의 형상은, 환상으로 일체로 형성되어 있는 것이어도 된다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 회전축 (70) 의 내부에는, 연삭수가 통과하는 길이 되는 유로 (70a) 가, 회전축 (70) 의 축 방향 (Z 축 방향) 으로 관통하여 형성되어 있고, 유로 (70a) 는, 다시 마운트 (73) 을 통과하여, 휠 기대 (741) 에 형성된 유로 (70b) 에 연통되어 있다. 유로 (70b) 는, 휠 기대 (741) 의 내부에 있어서 회전축 (70) 의 축 방향과 직교하는 방향으로, 휠 기대 (741) 의 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 배치 형성되어 있고, 휠 기대 (741) 의 바닥면에 있어서 연삭 지석 (740) 을 향하여 연삭수를 분출할 수 있도록 개구되어 있다.

연삭 수단 (7) 에는, 연삭 수단 (7) 에 연삭수를 공급하는 연삭수 공급 수단 (8) 이 접속되어 있다. 연삭수 공급 수단 (8) 은, 예를 들어, 수원이 되는 펌프 등으로 이루어지는 연삭수 공급원 (80) 과, 연삭수 공급원 (80) 에 접속되어 회전축 (70) 내부의 유로 (70a) 와 연통되는 배관 (81) 으로 구성되어 있다. 또한, 연삭수 공급 수단 (8) 은, 연삭수를 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W) 의 접촉 부위에 대해 외부로부터 분사되는 노즐 등으로 구성되어 있어도 된다.

연삭 장치 (1) 의 베이스 (10) 상에 배치 형성되어 피가공물 (W) 을 유지하는 유지 수단 (3) 은, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 피가공물 (W) 을 흡인 유지하는 유지 테이블 (30) 과, 유지 테이블 (30) 의 바닥면측의 중앙에 일단을 고정시킨 회전축 (31) 과, 회전축 (31) 을 둘러싸는 통상의 로터리 조인트 (33) 와, 회전축 (31) 을 회전시키는 회전 수단 (35) 을 적어도 구비하고 있다. 유지 테이블 (30) 은, 예를 들어, 그 외형이 원형상이며, 포러스 부재 등으로 이루어지고 피가공물 (W) 을 흡인 유지하는 유지부 (300) 와, 유지부 (300) 를 지지하는 프레임체 (301) 를 구비한다. 유지부 (300) 의 노출면인 유지면 (300a) 은, 예를 들어, 유지 테이블 (30) 의 중심을 정점으로 하는 원추면에 형성되어 있다. 유지부 (300) 는 도 2 에 나타내는 흡인원 (61) 에 연통퇴고, 흡인원 (61) 이 흡인함으로써 발생된 흡인력이 유지면 (300a) 에 전달됨으로써, 유지 테이블 (30) 은 유지면 (300a) 상에서 피가공물 (W) 을 흡인 유지한다. 또, 유지 테이블 (30) 은, 도 1 에 나타내는 커버 (39) 에 의해 주위로부터 둘러싸이면서 회전 가능하고, 커버 (39) 아래에 배치 형성된 도시되지 않은 Y 축 방향 이송 수단에 의해, 베이스 (10) 상을 Y 축 방향으로 왕복 이동 가능하도록 되어 있다.

예를 들어, 유지 테이블 (30) 의 프레임체 (301) 의 중앙부에는, 두께 방향 (Z 축 방향) 으로 파선으로 나타내는 흡인로 (301c) 가 관통하여 형성되어 있고, 흡인로 (301c) 의 상단은, 유지부 (300) 와 연통되어 있다. 또, 프레임체 (301) 의 내부에는, 연삭수가 통과하는 통수로 (301d) 가 둘레 방향으로 일정한 간격으로 복수 형성되어 있다. 프레임체 (301) 의 상면에는, 예를 들어, 환상의 단차가 1 단 형성되어 있고, 각 통수로 (301d) 의 일단은, 유지 테이블 (30) 의 상면 중의 보다 외주측에 있는 1 단 낮은 쪽의 상면 (301a) 에 개구되는 흡인구 (301e) 에 연통되어 있다. 흡인구 (301e) 는, 예를 들어, 1 단 낮은 쪽의 상면 (301a) 에 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 복수 (예를 들어 90 도 간격으로 4 개 지점, 도 2 에 있어서는 2 개 지점만 도시) 지점 형성되어 있다. 각 흡인구 (301e) 상에는, 유지부 (300) 의 외측에서 연삭수를 흡인하는 연삭수 흡인부 (303) 가 각각 배치 형성되어 있다. 각 연삭수 흡인부 (303) 는, 예를 들어, 세라믹스 등의 포러스 부재 또는 스펀지 부재 등을 원판상으로 형성한 것으로, 각 흡인구 (301e) 를 덮도록 하여 적절한 접착제 등에 의해 1 단 낮은 쪽의 상면 (301a) 에 고정되어 있다. 또한, 흡인로 (301c), 흡인구 (301e) 및 연삭수 흡인부 (303) 의 수는, 본 실시형태에 있어서의 수에 한정되는 것이 아니라, 각각 1 개씩이어도 되고, 또, 흡인구 (301e) 는 1 단 낮은 쪽의 상면 (301a) 에 환상으로 형성되어 있어도 된다.

유지 테이블 (30) 의 바닥면측의 중앙에는, 축 방향이 연직 방향 (Z 축 방향) 이고 원주상으로 형성된 회전축 (31) 의 상단이 고정되어 있다. 회전축 (31) 을 회전시키는 회전 수단 (35) 은, 예를 들어, 회전 풀리 기구이며, 축 방향이 연직 방향인 구동축 (350) 과, 구동축 (350) 의 하단측에 장착되어 구동축 (350) 을 회전 구동시키는 모터 (351) 와, 구동축 (350) 의 상단에 장착된 구동 풀리 (352) 와, 구동 풀리 (352) 에 감긴 무단상 (無端狀) 의 구동 벨트 (353) 와, 회전축 (31) 에 상단측의 외주면에 장착되는 종동 풀리 (354) 를 구비하고 있다. 구동 벨트 (353) 는, 종동 풀리 (354) 에도 감겨져 있어, 모터 (351) 에 의해 구동축 (350) 이 회전 구동됨에 따라 종동 풀리 (354) 도 회전한다. 그리고, 종동 풀리 (354) 가 회전함으로써 발생되는 회전력에 의해 회전축 (31) 이 회전한다. 또한, 회전 수단 (35) 의 구성은 본 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 회전축 (31) 의 하단에 모터를 장착함으로써 구성되어도 된다.

회전축 (31) 은, 유지 테이블 (30) 의 유지부 (300) 에 연통되는 제 1 흡인로 (311) 와 연삭수 흡인부 (303) 에 연통되는 제 2 흡인로 (312) 를 구비하고 있다. 파선으로 나타내는 제 1 흡인로 (311) 는, 회전축 (31) 의 축 방향을 향하여 연장되어 있고, 그 상단측은, 프레임체 (301) 의 흡인로 (301c) 에 연통되어 있다. 또, 제 1 흡인로 (311) 의 하단측은, 회전축 (31) 의 내부에 있어서 직경 방향 외측을 향하여 구부러져 회전축 (31) 의 외주면에 개구되어 있다. 제 2 흡인로 (312) 는, 예를 들어, 회전축 (31) 의 내부에 복수 개 형성되어 있고, 각 제 2 흡인로 (312) 의 상단측은, 각각 프레임체 (301) 의 내부에 형성된 각 통수로 (301d) 에 연통되어 있다. 또, 각 제 2 흡인로 (312) 의 하단측은, 회전축 (31) 의 내부에 있어서 직경 방향 외측을 향하여 구부러져 회전축 (31) 의 외주면에서 각각 개구되어 있다.

회전축 (31) 은, 외형이 통상인 로터리 조인트 (33) 에 베어링 (330) 을 개재하여 삽입 통과되어 있고, 회전축 (31) 의 하단측으로부터 중간부에 걸쳐 로터리 조인트 (33) 에 의해 둘러싸여 있다. 로터리 조인트 (33) 의 통 내주면과 회전축 (31) 의 외주면 사이에는, 약간의 간극 (V) 이 형성되어 있다. 로터리 조인트 (33) 에는, 회전축 (31) 의 내부에 유체를 유통시키기 위한 연통로 (331) 및 연통로 (332) 가, 로터리 조인트 (33) 의 외주면으로부터 내주면을 향하여 형성되어 있다. 연통로 (331) 의 일단은 배관 (331a) 을 개재하여, 또, 연통로 (332) 의 일단은 배관 (332a) 을 개재하여, 각각 3 방 전자 밸브 (60) 에 접속되어 있다. 3 방 전자 밸브 (60) 에는, 진공 발생 장치 및 컴프레서 등으로 이루어지고 흡인력을 발생시키는 흡인원 (61) 과, 에어를 로터리 조인트 (33) 에 공급하는 에어 공급원 (62) 이 접속되어 있다.

로터리 조인트 (33) 의 내주면에는, 환상홈 (333) 및 환상홈 (334) 이 각각 통 내주면을 일주 (一周) 하도록 형성되어 있고, 환상홈 (333) 은 연통로 (331) 와 연통되어 있고, 환상홈 (334) 은 연통로 (332) 와 연통되어 있다. 그리고, 환상홈 (333) 은, 회전축 (31) 의 외주면에 개구되는 제 1 흡인로 (311) 의 하단과 간극 (V) 을 개재하여 연통되어 있고, 환상홈 (334) 은, 회전축 (31) 의 외주면에 개구되는 제 2 흡인로 (312) 의 하단과 간극 (V) 을 개재하여 연통되어 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 로터리 조인트 (33) 의 내주면과 회전축 (31) 의 외주면 사이의 간극 (V) 에는, 복수 (도 2 에 나타내는 예에 있어서는 3 개) 의 메카니컬 시일 (36) 이 회전축 (31) 을 따라 배치 형성되어 있다. 메카니컬 시일 (36) 은, 예를 들어, 스프링 등에 의해 회전축 (31) 의 축 방향으로 움직이는 것이 가능하고 또한 회전축 (31) 과 함께 회전하는 회전 밀봉환과, 축 방향으로 움직이지 않고 또한 회전하지 않는 고정 밀봉환 등으로 구성되어 있다. 메카니컬 시일 (36) 은, 회전축 (31) 이 한창 회전하고 있을 때, 예를 들어, 흡인원 (61) 이 흡인함으로써 발생시키는 흡인력이, 제 1 흡인로 (311), 간극 (V) 및 환상홈 (333) 으로 이루어지는 흡인력의 이동 경로를 통과할 때, 흡인력의 유루를 최소한으로 억제하는 역할을 한다.

이하에, 도 1, 2 를 사용하여, 연삭 장치 (1) 에 있어서, 유지 수단 (3) 에 유지된 피가공물 (W) 에 연삭수를 공급하면서 연삭 지석 (740) 으로 연삭하는 경우의 연삭 장치 (1) 의 동작에 대하여 설명한다.

도 1 에 나타내는 피가공물 (W) 은, 예를 들어, SiC 또는 사파이어와 같은 경질재로 형성된 외형이 원형판상인 웨이퍼이고, 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 이, 연삭 가공이 실시되는 피연삭면이 된다. 피가공물 (W) 의 표면 (Wa) 은, 보호 테이프 (T1) 가 첩착되어 보호되고 있다.

피가공물 (W) 의 연삭에 있어서는, 먼저, 도 1 에 나타내는 착탈 영역 (A) 내에 있어서, 유지 테이블 (30) 의 중심과 피가공물 (W) 의 중심이 대략 합치하도록, 피가공물 (W) 이, 보호 테이프 (T1) 측을 아래로 하여 유지면 (300a) 상에 재치 (載置) 된다. 그리고, 도 2 에 나타내는 흡인원 (61) 에 의해 발생되는 흡인력이, 배관 (331a), 연통로 (331), 환상홈 (333), 제 1 흡인로 (311) 및 흡인로 (301c) 를 통과하여 유지면 (300a) 에 전달됨으로써, 유지 테이블 (30) 이 유지면 (300a) 상에서 피가공물 (W) 을 흡인 유지한다. 도 2 에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블 (30) 의 유지면 (300a) 전체면은, 피가공물 (W) 에 첩착된 보호 테이프 (T1) 에 의해 덮인 상태가 된다.

이어서, 피가공물 (W) 을 유지한 유지 테이블 (30) 이, 착탈 영역 (A) 으로부터 연삭 영역 (B) 내의 연삭 수단 (7) 아래까지 ＋Y 방향으로 이동하여, 연삭 수단 (7) 에 구비하는 연삭 휠 (74) 과 피가공물 (W) 의 위치 맞춤이 이루어진다. 위치 맞춤은, 예를 들어, 도 2 에 나타내는 바와 같이, 연삭 휠 (74) 의 회전 중심이 유지 테이블 (30) 의 회전 중심에 대해 소정 거리만큼 ＋X 방향으로 어긋나, 연삭 지석 (740) 의 회전 궤도가 유지 테이블 (30) 의 회전 중심을 통과하도록 이루어진다.

연삭 수단 (7) 에 구비하는 연삭 휠 (74) 과 피가공물 (W) 의 위치 맞춤이 이루어진 후, 회전축 (70) 이 회전 구동됨에 따라 연삭 휠 (74) 이 회전한다. 또, 연삭 수단 (7) 이 연삭 이송 수단 (5) (도 2 에는 도시 생략) 에 의해 -Z 방향으로 보내져, 회전하는 연삭 휠 (74) 의 연삭 지석 (740) 이 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 에 맞닿음으로써 연삭 가공이 실시된다. 연삭 중에는, 회전 수단 (35) 이 회전축 (31) 을 회전시켜 유지 테이블 (30) 을 회전시킴에 따라, 유지면 (300a) 상에 유지된 피가공물 (W) 도 회전하므로, 연삭 지석 (740) 이 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 의 전체면의 연삭 가공을 실시한다. 흡인원 (61) 이 발생시키는 흡인력은, 로터리 조인트 (33) 로부터 회전축 (31) 에 전달될 때에도, 메카니컬 시일 (36) 에 의해 유루되는 경우가 없기 때문에, 연삭 가공 중에 유지면 (300a) 의 흡인력이 저하되는 경우는 없다. 또, 연삭수 공급 수단 (8) 이, 연삭수를 회전축 (70) 중의 유로 (70a) 를 통과하여 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W) 의 접촉 부위에 대해 공급하여, 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 의 접촉 부위를 냉각·세정한다.

연삭 수단 (7) 으로부터 분사된 연삭수는, 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 의 접촉 부위를 냉각시키고, 또한, 피가공물 (W) 로부터 발생한 연삭부스러기를 제거하고, 연삭 부스러기와 함께 피가공물 (W) 의 이면 (Wb) 상으로부터 직경 방향 외측을 향하여 흘러 가, 유지 테이블 (30) 의 상면 중의 보다 외주 측에 있는 1 단 낮은 쪽의 상면 (301a) 에 유하 (流下) 된다. 여기서, 도 2 에 나타내는 흡인원 (61) 에 의해 발생되는 흡인력은, 배관 (332a), 연통로 (332), 환상홈 (334), 제 2 흡인로 (312), 통수로 (301d), 및 흡인구 (301e) 를 통과하여 연삭수 흡인부 (303) 에도 전달되고 있다. 따라서, 상면 (301a) 에 유하된 연삭수의 일부는, 연삭수 흡인부 (303) 에 의해 흡인된다.

연삭수 흡인부 (303) 는 포러스 부재로 형성되어 있기 때문에, 연삭수에 함유되는 연삭 부스러기는, 연삭수 흡인부 (303) 를 통과하지 않고, 연삭수 흡인부 (303) 상에 여과물로서 수용되어 축적되어 간다. 연삭수 흡인부 (303) 에 의해 흡인된 여과 후의 연삭수는, 흡인구 (301e), 통수로 (301d), 및 제 2 흡인로 (312) 를 통과하여, 회전축 (31) 과 로터리 조인트 (33) 의 간극 (V) 및 환상홈 (334) 에 도달한다.

이와 같이, 본 발명에 관련된 연삭 장치 (1) 에 있어서는, 유지 테이블 (30) 의 유지면 (300a) 이 보호 테이프 (T1) 로 덮여 있어, 유지면 (300a) 으로부터 로터리 조인트 (33) 에 연삭수를 통수시키는 것이 어려운 경우에도, 연삭 가공 중에 제 2 흡인로 (312) 에 연삭수를 통수시켜, 회전축 (31) 과 로터리 조인트 (33) 사이에 연삭수를 개재시킬 수 있다. 이 연삭수가, 회전하는 회전축 (31) 과 메카니컬 시일 (36) 에 의해 발생하는 마찰열을 낮춤으로써, 로터리 조인트 (33) 의 문제의 발생을 막고, 또, 메카니컬 시일 (36) 의 시일성을 높인다. 또, 로터리 조인트 (33) 내부에 통수시키는 물은 연삭수이기 때문에, 로터리 조인트 (33) 의 파손 방지용 물을 공급하기 위한 별도의 수원 등을 연삭 장치 (1) 에 형성할 필요도 없어 경제적이다.

1 장의 피가공물 (W) 을 소정의 연삭량만큼 연삭하여, 1 장의 피가공물 (W) 의 연삭을 완료시킨 후, 도 1 에 나타내는 연삭 이송 수단 (5) 에 의해 연삭 수단 (7) 을 ＋Z 방향으로 이동시켜 연삭 가공이 끝난 피가공물 (W) 로부터 이간시킨다.

도시되지 않은 Y 축 방향 이송 수단에 의해 유지 테이블 (30) 을 -Y 방향으로 이동시켜 착탈 영역 (A) 의 원래의 위치로 되돌린다. 또, 유지 테이블 (30) 의 회전을 정지하고, 유지 테이블 (30) 상에 흡인 유지되어 있는 연삭 가공이 실시된 피가공물 (W) 을, 유지 테이블 (30) 로부터 반출한다. 즉, 흡인원 (61) 에 의한 흡인을 정지하고, 유지 테이블 (30) 에 의한 피가공물 (W) 의 흡인 유지를 해제한다. 또한, 도 2 에 나타내는 3 방 전자 밸브 (60) 에 의해, 배관 (331a) 및 배관 (332a) 이 에어 공급원 (62) 과 연통되도록 유로를 바꿔, 에어 공급원 (62) 으로부터 배관 (331a) 및 배관 (332a) 에 대해 에어를 공급한다. 배관 (331a) 에 공급된 에어는, 연통로 (331), 환상홈 (333), 제 1 흡인로 (311) 및 흡인로 (301c) 를 통과하여 유지면 (300a) 으로부터 상방을 향하여 분출된다. 이 에어의 분사 압력에 의해, 피가공물 (W) 을 유지면 (300a) 으로부터 밀어 올려, 유지면 (300a) 과 피가공물 (W) 사이에 잔존하는 진공 흡착력을 배제하고, 피가공물 (W) 을 유지 테이블 (30) 로부터 확실하게 이탈 가능하게 한다.

배관 (332a) 에 공급된 에어는, 연통로 (332), 환상홈 (334), 제 2 흡인로 (312) 및 통수로 (301d) 를 통과하여 연삭수 흡인부 (303) 로부터 분출된다. 이 에어의 분사 압력에 의해, 연삭수 흡인부 (303) 에 부착된 연삭 부스러기를 연삭수 흡인부 (303) 로부터 제거함으로써, 예를 들어, 1 장의 피가공물 (W) 을 연삭하고, 이어서 새로운 1 장의 피가공물 (W) 을 연삭할 때에도, 연삭수 흡인부 (303) 로부터 연삭수를 흡인하는 것이 가능해진다.

유지 테이블 (30) 로부터 피가공물 (W) 을 반출한 후, 연삭 가공 전의 다른 새로운 1 장의 피가공물 (W) 을 유지 테이블 (30) 에 유지하여, 상기와 마찬가지로 연삭 가공을 실시해 간다.

또한, 본 발명에 관련된 연삭 장치 (1) 는 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 또, 첨부 도면에 도시되어 있는 연삭 장치 (1) 의 각 구성의 크기나 형상등에 대해서도, 이것에 한정되지 않고, 본 발명의 효과를 발휘할 수 있는 범위 내에서 적절히 변경 가능하다.

예를 들어, 연삭 장치 (1) 는, 도 3 에 나타내는 유지 수단 (3A) 을 구비하는 것으로 해도 된다. 유지 수단 (3A) 은, 도 2 에 나타내는 유지 수단 (3) 의 구성의 일부, 즉, 유지 테이블 (30) 을 유지 테이블 (30A) 로 변경한 것으로, 유지 테이블 (30) 과 유지 테이블 (30A) 의 구성의 차이 이외에 대해서는, 유지 수단 (3) 과 유지 수단 (3A) 은 동일하게 구성되어 있다. 유지 테이블 (30A) 은, 환상 프레임 (F) 에 의해 지지된 상태의 피가공물 (W) 을 흡인 유지할 수 있다.

도 3 에 나타내는 피가공물 (W1) 은, 예를 들어, 외형이 원형상인 반도체 웨이퍼이며, 피가공물 (W1) 의 표면 (W1a) 에 피가공물 (W1) 보다 대경의 보호 테이프 (T2) 가 첩착되어 있다. 그리고, 보호 테이프 (T2) 의 외주부가 환상 프레임 (F) 에 첩착되어 있음으로써, 피가공물 (W1) 은 보호 테이프 (T2) 를 개재하여 환상 프레임 (F) 에 지지된 상태로 되어 있다. 그리고, 상측을 향하고 있는 이면 (W1b) 이, 연삭 가공이 실시되는 피연삭면이 된다.

유지 테이블 (30A) 은, 예를 들어, 그 외형이 원형상이며, 포러스 부재 등으로 이루어져 피가공물 (W) 을 흡인 유지하는 유지부 (300) 와, 유지부 (300) 를 지지하는 프레임체 (307) 를 구비한다. 유지 테이블 (30A) 의 유지면 (300a) 은, 예를 들어, 유지 테이블 (30A) 의 중심을 정점으로 하는 원추면에 형성되어 있다. 유지부 (300) 는 도 3 에 나타내는 흡인원 (61) 에 연통되어 있다.

프레임체 (307) 는, 예를 들어, 프레임체 (307) 의 기부 (307b) 로부터 직경 방향 (회전축 (31) 의 축 방향과 수평 방향과 직교하는 방향) 바깥쪽을 향하여 연장되는 평판부 (307c) 를 구비하고 있다. 평판부 (307c) 상의 보다 기부 (307b) 측에는, 환상 유지부 (307d) 가 ＋Z 방향으로 돌출되도록 형성되어 있고, 환상 유지부 (307d) 보다 더욱 외주측에, 환상의 외벽부 (307e) 가 ＋Z 방향으로 돌출되도록 형성되어 있다. 그리고, 프레임체 (307) 에는, 환상 유지부 (307d) 와 외벽부 (307e) 로 둘러싸이는 환상 패임부 (307f) 가 형성되어 있다. 또한, 환상 패임부 (307f) 에는, 도시되지 않은 배수구가 형성되어 있다.

예를 들어, 기부 (307b) 의 중앙부에는, 두께 방향 (Z 축 방향) 으로 파선으로 나타내는 흡인로 (307g) 가 관통하여 형성되어 있고, 흡인로 (307g) 의 상단은 유지부 (300) 와 연통되어 있고, 하단은 회전축 (31) 내의 제 1 흡인로 (311) 에 연통되어 있다.

프레임체 (307) 의 내부에는, 기부 (307b) 로부터 환상 유지부 (307d) 까지 연장되고 연삭수가 통과하는 통수로 (307h) 가 복수 형성되어 있다. 환상 유지부 (307d) 의 상면은, 피가공물 (W1) 을 지지하는 환상 프레임 (F) 을 흡인 유지하는 환상의 유지면 (307i) 으로 되어 있다. 환상 유지면 (307i) 에는, 통수로 (307h) 의 상단이 개구되어 있다. 통수로 (307h) 의 개구는, 예를 들어, 환상의 유지면 (307i) 에 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 복수 (예를 들어 90 도 간격으로 4 개 지점, 도 3 에 있어서는 2 개 지점만 도시) 지점 형성되어 있다. 통수로 (307h) 의 하단은, 회전축 (31) 내의 제 2 흡인로 (312) 에 연통되어 있다. 또한, 통수로 (307h) 의 상단은, 환상 유지부 (307d) 의 유지면 (307i) 에 환상홈을 형성하고, 이 환상홈에 연통되어 있는 것으로 해도 된다.

환상 패임부 (307f) 의 바닥면 또는 내측 측면에는, 유지부 (300) 의 외측에서 연삭수를 흡인하는 연삭수 흡인부 (303) 가 각각 배치 형성되어 있다. 각 연삭수 흡인부 (303) 는, 환상 패임부 (307f) 의 바닥면에 형성되어 통수로 (307h) 에 연통되는 흡인구 (307j), 및 환상 패임부 (307f) 의 내측 측면에 형성되어 통수로 (307h) 에 연통되는 흡인구 (307k) 를 덮도록 하여 적절한 접착제 등에 의해 고정되어 있다. 또한, 흡인구 (307j) 와 흡인구 (307k) 는, 적어도 어느 일방이 있으면 되고, 프레임체 (307) 에 배치 형성되는 수는 1 개여도 되고 복수여도 된다. 또, 흡인구 (307j) 또는 흡인구 (307k) 의 수에 따라 연삭수 흡인부 (303) 의 수도 적절히 변경된다.

이하에, 도 1, 3 을 사용하여, 연삭 장치 (1) 에 있어서, 유지 수단 (3A) 에 유지된 피가공물 (W1) 에 연삭수를 공급하면서 연삭 지석 (740) 으로 연삭하는 경우의 연삭 장치 (1) 의 동작에 대하여 설명한다.

피가공물 (W1) 의 연삭에 있어서는, 먼저, 피가공물 (W1) 이, 보호 테이프 (T2) 측을 아래로 하여 유지면 (300a) 상에 재치되고, 또, 피가공물 (W1) 을 지지하는 환상 프레임 (F) 이, 환상 유지면 (307i) 에 보호 테이프 (T2) 를 개재하여 유지된 상태가 된다. 그리고, 도 3 에 나타내는 흡인원 (61) 에 의해 발생되는 흡인력이, 배관 (331a), 연통로 (331), 환상홈 (333), 제 1 흡인로 (311) 및 흡인로 (307g) 를 통과하여 유지면 (300a) 에 전달됨으로써, 유지 테이블 (30) 이 유지면 (300a) 상에서 피가공물 (W1) 을 흡인 유지한다. 또, 흡인원 (61) 에 의해 발생되는 흡인력이, 배관 (332a), 연통로 (332), 환상홈 (334), 제 2 흡인로 (312), 및 통수로 (307h) 를 통과하여 환상 유지면 (307i) 에 전달됨으로써, 환상 프레임 (F) 이 환상 유지면 (307i) 상에서 흡인 유지된다. 그리고, 도 3 에 나타내는 바와 같이, 유지 테이블 (30A) 의 유지면 (300a) 전체면은 피가공물 (W1) 에 첩착된 보호 테이프 (T2) 에 의해 덮인 상태가 된다.

이어서, 피가공물 (W) 을 유지한 유지 테이블 (30A) 이, 연삭 수단 (7) 아래까지 ＋Y 방향으로 이동하여, 연삭 수단 (7) 에 구비하는 연삭 휠 (74) 과 피가공물 (W1) 의 위치 맞춤이 이루어진다. 그리고, 회전하는 연삭 휠 (74) 이 -Z 방향으로 강하되어 가, 연삭 지석 (740) 이 피가공물 (W1) 의 이면 (W1b) 에 맞닿음으로써 연삭 가공이 이루어진다. 또한, 연삭 중에는, 회전 수단 (35) 이 회전축 (31) 을 회전시켜 유지 테이블 (30A) 을 회전시킴에 따라, 유지면 (300a) 상에 유지된 피가공물 (W1) 도 회전하므로, 연삭 지석 (740) 이 피가공물 (W1) 의 이면 (W1b) 의 전체면의 연삭 가공을 실시한다. 또, 연삭수 공급 수단 (8) 이, 연삭수를 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W1) 의 접촉 부위에 대해 공급하여, 연삭 지석 (740) 과 피가공물 (W1) 의 이면 (W1b) 의 접촉 부위를 냉각·세정한다.

연삭 수단 (7) 으로부터 분사된 연삭수는, 피가공물 (W1) 로부터 발생한 연삭 부스러기와 함께 피가공물 (W1) 의 이면 (W1b) 상으로부터 직경 방향 외측을 향하여 흘러 가, 환상 패임부 (307f) 에 유하된다. 여기서, 도 3 에 나타내는 흡인원 (61) 에 의해 발생되는 흡인력은, 통수로 (307h) 에서 분기되어 흡인구 (307j) (흡인구 (307k)) 를 통과하여 연삭수 흡인부 (303) 에도 전달되고 있다. 따라서, 환상 패임부 (307f) 에 유하된 연삭수의 일부는, 연삭수 흡인부 (303) 에 의해 흡인된다. 연삭수 흡인부 (303) 에 의해 흡인되지 않는 연삭수는, 도시되지 않은 배수구로부터 외부로 배출된다.

연삭수에 함유되는 연삭 부스러기는, 연삭수 흡인부 (303) 상에 여과물로서수용되어 축적되어 간다. 연삭수 흡인부 (303) 에 의해 흡인된 여과 후의 연삭수는, 흡인구 (307j) (흡인구 (307k), 통수로 (307h), 및 제 2 흡인로 (312) 를 통과하여, 회전축 (31) 과 로터리 조인트 (33) 의 간극 (V) 및 환상홈 (334) 에 도달한다.

이와 같이, 본 발명에 관련된 연삭 장치 (1) 에 있어서는, 유지 테이블 (30A) 의 유지면 (300a) 이 보호 테이프 (T2) 로 덮여 있어, 유지면 (300a) 으로부터 로터리 조인트 (33) 에 연삭수를 통수시키는 것이 어려운 경우에도, 연삭 가공 중에 제 2 흡인로 (312) 에 연삭수를 통수시켜, 회전축 (31) 과 로터리 조인트 (33) 사이에 연삭수를 개재시킬 수 있다. 그리고 이 연삭수가, 회전하는 회전축 (31) 과 메카니컬 시일 (36) 에 의해 발생하는 마찰열을 낮춤으로써, 로터리 조인트 (33) 의 문제의 발생을 방지하고, 또한, 로터리 조인트 (33) 의 시일성을 높인다. 또, 로터리 조인트 (33) 내부에 통수시키는 물은 연삭수이기 때문에, 마찰열에 의한 로터리 조인트 (33) 의 파손 방지용 물을 공급하기 위한 별도의 수원 등을 연삭 장치 (1) 에 형성할 필요도 없어 경제적이다.

1 : 연삭 장치 10 : 베이스 11 : 칼럼
3 : 유지 수단
30 : 유지 테이블 300 : 유지부 300a : 유지면
301 : 프레임체 301a : 프레임체의 상면 중의 1 단 낮은 쪽의 상면 301c : 흡인로 301d : 통수로 301e : 흡인구
303 : 연삭수 흡인부
31 : 회전축 311 : 제 1 흡인로 312 : 제 2 흡인로
33 : 로터리 조인트 330 : 베어링 331, 332 : 연통로
333, 334 : 환상홈 331a, 332a : 배관
35 : 회전 수단 350 : 구동축 351 : 모터 352 : 구동 풀리
353 : 무단 벨트 354 : 종동 풀리
36 : 메카니컬 시일 39 : 커버
5 : 연삭 이송 수단 50 : 볼 나사 51 : 가이드 레일 52 : 모터
53 : 승강판 54 : 홀더
60 : 3 방 전자 밸브 61 : 흡인원 62 : 에어 공급원
7 : 연삭 수단 70 : 회전축 70a, 70b : 유로 71 : 하우징 72 : 모터
73 : 마운트 74 : 연삭 휠 740 : 연삭 지석 741 : 휠 기대
8 : 연삭수 공급 수단 80 : 연삭수 공급원 81 : 배관
W : 피가공물 Wa : 피가공물의 표면 Wb : 피가공물의 이면 T1 : 보호 테이프
A : 착탈 영역 B : 연삭 영역
W1 : 피가공물 T2 : 보호 테이프 F : 환상 프레임
30A : 유지 테이블 307 : 프레임체 307b : 프레임체의 기부 307c : 평판부
307d : 환상 유지부 307e : 환상의 외벽부 307f : 환상 패임부

Claims (1)

1. 피가공물을 유지하는 유지 수단과, 그 유지 수단에 유지된 피가공물에 연삭수를 공급하면서 연삭 지석으로 연삭하는 연삭 수단을 구비하는 연삭 장치로서,
   그 유지 수단은,
   피가공물을 흡인 유지하는 유지부와 그 유지부의 외측에서 연삭수를 흡인하는 연삭수 흡인부를 갖는 유지 테이블과, 그 유지 테이블의 바닥면측의 중앙에 일단을 고정시킨 회전축과, 그 회전축을 둘러싸는 통상의 로터리 조인트와, 그 회전축을 회전시키는 회전 수단을 포함하고,
   그 회전축은, 그 유지 테이블의 그 유지부에 연통되는 제 1 흡인로와 그 연삭수 흡인부에 연통되는 제 2 흡인로를 갖고,
   그 로터리 조인트는, 그 제 1 흡인로와 그 제 2 흡인로를 적어도 흡인원에 연통시키는 연통로를 갖고,
   그 회전축과 그 로터리 조인트 사이에, 그 제 2 흡인로에 유입되는 연삭수를 개재시키는 연삭 장치.

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