KR20190052624A - 연삭 장치 - Google Patents

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KR20190052624A
KR20190052624A KR1020180134392A KR20180134392A KR20190052624A KR 20190052624 A KR20190052624 A KR 20190052624A KR 1020180134392 A KR1020180134392 A KR 1020180134392A KR 20180134392 A KR20180134392 A KR 20180134392A KR 20190052624 A KR20190052624 A KR 20190052624A
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light
ground
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다이치로 기무라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 표면 조도를 측정할 때에 피가공물을 파손시키거나 피연삭면에 흠집을 내거나 할 가능성을 낮게 억제할 수 있는 연삭 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
연삭 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 유닛과, 상기 연삭 유닛으로 연삭된 상기 피가공물의 피연삭면의 표면 조도를 비접촉으로 측정하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛을 포함하고, 상기 비접촉 표면 조도 측정 유닛은, 상기 피연삭면에 광을 조사하는 발광부와, 상기 피연삭면에서 반사된 광을 받는 수광부와, 상기 수광부의 수광량과 상기 피연삭면의 상기 표면 조도와의 관계가 기억된 기억부와, 상기 기억부에 기억된 상기 관계와 상기 수광부의 상기 수광량으로부터 상기 피연삭면의 표면 조도를 산출하는 산출부를 포함한다.

Description

연삭 장치{GRINDING APPARATUS}
본 발명은, 웨이퍼 등의 피가공물을 연삭할 때에 이용되는 연삭 장치에 관한 것이다.
각종 전자기기 등에 내장되는 디바이스 칩을 소형화, 경량화하기 위해, 디바이스 칩으로 분할되기 전의 웨이퍼를 얇게 가공할 기회가 늘고 있다. 예컨대, 웨이퍼의 디바이스가 설치된 표면측을 척 테이블로 유지하고, 회전시킨 지석 공구를 웨이퍼의 이면측에 압착시킴으로써, 이 웨이퍼를 연삭하여 얇게 할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
그런데, 연삭에 의해 얇아진 웨이퍼를 분할하여 얻어지는 디바이스 칩의 항절 강도는, 웨이퍼의 피연삭면(이면)의 표면 조도와 밀접하게 관련되어 있다. 그래서, 웨이퍼를 연삭한 후에는, 통상, 이 웨이퍼의 피연삭면의 표면 조도를 측정한다. 표면 조도의 측정에는, 예컨대, 측정 대상인 피연삭면에 접촉시키는 촉침을 구비한 표면 조도 측정 장치가 이용된다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2000-288881호 공보
그러나, 전술한 바와 같은 표면 조도 측정 장치를 이용하면, 예컨대, 연삭 장치로부터 표면 조도 측정 장치로 웨이퍼를 반송할 때에 잘못하여 웨이퍼를 낙하시켜, 이 웨이퍼를 파손시킬 가능성이 있다. 또한, 표면 조도 측정 장치의 촉침에 의해 웨이퍼의 피연삭면에 흠집이 생겨, 디바이스 칩의 항절 강도가 저하될 우려도 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 표면 조도를 측정할 때에 피가공물을 파손시키거나 피연삭면에 흠집을 내거나 할 가능성이 낮게 억제되는 연삭 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 유닛과, 상기 연삭 유닛으로 연삭된 상기 피가공물의 피연삭면의 표면 조도를 비접촉으로 측정하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛을 구비하고, 상기 비접촉 표면 조도 측정 유닛은, 상기 피연삭면에 광을 조사하는 발광부와, 상기 피연삭면에서 반사된 광을 받는 수광부와, 상기 수광부의 수광량과 상기 피연삭면의 상기 표면 조도와의 관계가 기억된 기억부와, 상기 기억부에 기억된 상기 관계와 상기 수광부의 상기 수광량으로부터 상기 피연삭면의 표면 조도를 산출하는 산출부를 포함하는 연삭 장치가 제공된다.
본 발명의 일 양태에 따른 연삭 장치는, 피가공물의 피연삭면에 광을 조사하는 발광부와, 피연삭면에서 반사된 광을 받는 수광부와, 수광부의 수광량과 피연삭면의 표면 조도와의 관계가 기억된 기억부와, 기억부에 기억된 관계와 수광부의 수광량으로부터 피연삭면의 표면 조도를 산출하는 산출부를 포함하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛을 구비하고, 수광부의 수광량에 기초하여 비접촉으로 표면 조도를 측정할 수 있기 때문에, 촉침의 접촉에 의해 피연삭면에 흠집이 생기는 일은 없다.
또한, 연삭 장치 내에 비접촉 표면 조도 측정 유닛이 설치되어 있기 때문에, 피연삭면의 표면 조도를 측정하기 위해, 연삭 장치와는 다른 표면 조도 측정 장치에 피가공물을 반송할 필요가 없다. 즉, 피가공물의 반송 경로가 짧아지거나 또는 없어지기 때문에, 이 반송시에 잘못하여 피가공물을 파손시킬 가능성을 낮게 억제할 수 있다.
도 1은 연삭 장치의 구성예를 모식적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 비접촉 표면 조도 측정 유닛의 구성예를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 기억부에 기억되어 있는 관계의 예를 나타낸 그래프이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 양태에 따른 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에 따른 연삭 장치(2)의 구성예를 모식적으로 나타낸 사시도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 연삭 장치(2)는, 각 구성 요소를 지지하는 베이스(4)를 구비하고 있다. 베이스(4)의 후단에는, 벽 모양의 지지 구조(6)가 설치되어 있다. 베이스(4)의 상면 전측에는, 개구(4a)가 형성되어 있고, 이 개구(4a) 내에는, 판형의 피가공물(11)을 반송하는 반송 유닛(8)이 배치되어 있다.
피가공물(11)은, 예컨대, 실리콘(Si) 등의 재료로 이루어진 원반형의 웨이퍼이다. 단, 피가공물(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대, 다른 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료로 이루어진 기판을 피가공물(11)로 할 수도 있다. 또한, 피가공물(11)의 피연삭면(11a)(도 2 참조)과는 반대측의 면에, 보호 부재(17) 등이 접착되어도 좋다.
개구(4a)의 측방 영역에는, 복수의 피가공물(11)을 수용하는 카세트(10a, 10b)가 놓여진다. 카세트(10a)가 놓여지는 영역의 후방에는, 센터링 기구(12)가 설치되어 있다. 센터링 기구(12)는, 예컨대, 카세트(10a)로부터 반송 유닛(8)에 의해 반송된 피가공물(11)의 중심 위치를 조정한다.
센터링 기구(12)의 후방에는, 피가공물(11)을 유지하여 선회하는 반입 유닛(14)이 설치되어 있다. 반입 유닛(14)의 후방에는, 개구(4b)가 형성되어 있다. 이 개구(4b) 내에는, X축 이동 테이블(도시하지 않음), X축 이동 테이블을 X축 방향(전후 방향)으로 이동시키는 X축 이동 유닛(도시하지 않음), X축 이동 테이블을 덮는 테이블 커버(16), 및 X축 이동 유닛을 덮는 방진 방적 커버(18)가 배치되어 있다.
X축 이동 유닛은, X축 방향에 평행한 한 쌍의 X축 가이드 레일(도시하지 않음)을 구비하고 있고, X축 가이드 레일에는, X축 이동 테이블이 슬라이드 가능하게 부착되어 있다. X축 이동 테이블의 하면측에는, 너트부(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 이 너트부에는, X축 가이드 레일에 평행한 X축 볼나사(도시하지 않음)가 나사 결합되어 있다.
X축 볼나사의 일단부에는, X축 펄스 모터(도시하지 않음)가 연결되어 있다. X축 펄스 모터로 X축 볼나사를 회전시킴으로써, X축 이동 테이블은 X축 가이드 레일을 따라 X축 방향으로 이동한다. X축 이동 테이블의 상면측에는, 피가공물(11)을 흡인, 유지하는 척 테이블(20)이 설치되어 있다.
척 테이블(20)은, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)에 연결되어 있고, Z축 방향(수직 방향)에 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 또한, 척 테이블(20)은, 전술한 X축 이동 유닛에 의해, 피가공물(11)이 반입, 반출되는 전방의 반입 반출 영역과, 피가공물(11)이 연삭되는 후방의 연삭 영역 사이에서 이동한다.
척 테이블(20)의 상면은, 테이블 커버(16)의 외부에 노출되어 있고, 이 상면의 일부가, 피가공물(11)을 흡인, 유지하는 유지면이 된다. 유지면은, 척 테이블(20)의 내부에 형성된 흡인로(도시하지 않음) 등을 통해 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 반입 유닛(14)에 의해 척 테이블(20)로 반입된 피가공물(11)은, 유지면에 작용하는 흡인원의 부압에 의해 척 테이블(20)에 흡인, 유지된다.
지지 구조(6)의 전면에는, Z축 이동 유닛(22)이 설치되어 있다. Z축 이동 유닛(22)은, Z축 방향에 평행한 한 쌍의 Z축 가이드 레일(24)을 구비하고 있고, 이 Z축 가이드 레일(24)에는, Z축 이동 플레이트(26)가 슬라이드 가능하게 부착되어 있다. Z축 이동 플레이트(26)의 후면측(이면측)에는, 너트부(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 이 너트부에는, Z축 가이드 레일(24)에 평행한 Z축 볼나사(28)가 나사 결합되어 있다.
Z축 볼나사(28)의 일단부에는, Z축 펄스 모터(30)가 연결되어 있다. Z축 펄스 모터(30)로 Z축 볼나사(28)를 회전시킴으로써, Z축 이동 플레이트(26)는 Z축 가이드 레일(24)을 따라 Z축 방향으로 이동한다.
Z축 이동 플레이트(26)의 전면(표면)에는, 피가공물(11)을 연삭하는 연삭 유닛(32)이 설치되어 있다. 연삭 유닛(32)은, Z축 이동 플레이트(26)에 고정되는 통형의 스핀들 하우징(34)을 구비하고 있다. 스핀들 하우징(34)의 내부에는, Z축 방향(수직 방향)에 대체로 평행한 회전축이 되는 스핀들(36)이 수용되어 있다.
스핀들 하우징(34)으로부터 노출되는 스핀들(36)의 선단부(하단부)에는, 원반형의 마운트(38)가 고정되어 있다. 마운트(38)의 하면에는, 마운트(38)와 대체로 동일한 직경의 연삭휠(40)이 장착된다. 연삭휠(40)은, 예컨대, 스테인리스나 알루미늄 등의 금속 재료로 형성되는 휠베이스를 포함한다. 휠베이스의 하면에는, 수지나 금속 등의 결합재에 다이아몬드 등의 지립을 분산시켜 이루어진 복수의 연삭 지석이 배열되어 있다.
스핀들(36)의 기단측(상단측)에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 연삭휠(40)은, 스핀들(36)을 통해 회전 구동원으로부터 전달되는 힘에 의해 회전한다. 연삭 유닛(32)의 내부 또는 근방에는, 순수 등의 연삭액을 피가공물(11) 등에 공급하는 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다.
반입 유닛(14)에 인접한 위치에는, 피가공물(11)을 유지하여 선회하는 반출 유닛(42)이 설치되어 있다. 반출 유닛(42)의 전방, 또한, 카세트(10b)가 놓여지는 영역의 후방에는, 연삭된 후의 피가공물(11)을 세정하는 세정 유닛(44)이 배치되어 있다. 세정 유닛(44)에 의해 세정된 피가공물(11)은, 반송 유닛(8)에 의해 반송되고, 예컨대, 카세트(10b)에 수용된다. 개구(4a)의 전방에는, 연삭의 조건 등을 입력하기 위한 조작 패널(46)이 설치되어 있다.
피가공물(11)을 연삭할 때에는, 예컨대, 반입 반출 영역에 위치된 척 테이블(20)에, 피연삭면(11a)이 위쪽으로 노출되는 양태로 피가공물(11)을 반입한다. 그리고, 이 피가공물(11)을 척 테이블(20)에 흡인, 유지시킨 후에, 척 테이블(20)을 연삭 영역으로 이동시킨다. 그 후, 척 테이블(20)과 연삭휠(40)을 각각 회전시켜, 피가공물(11)의 피연삭면(11a) 등에 연삭액을 공급하면서 연삭 유닛(32)을 하강시킨다.
이에 따라, 연삭휠(40)의 연삭 지석을 피가공물(11)의 피연삭면(11a)에 접촉시켜, 피가공물(11)을 연삭할 수 있다. 또한, 연삭 유닛(32)의 하강 속도(하강량)는, 연삭 지석의 하면이 적절한 힘으로 피가공물(11)의 피연삭면(11a) 측에 압착되도록 조정된다.
반입 반출 영역의 위쪽에는, 피가공물(11)의 피연삭면(11a)의 표면 조도를 비접촉으로 측정하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)이 설치되어 있다. 도 2는 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)의 구성예를 모식적으로 나타낸 도면이다. 이 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)은, 피연삭면(11a)의 표면 조도와, 피연삭면(11a)에서 반사된 광의 반사량(강도) 사이에 있는 상관을 이용하여 표면 조도를 측정하는 것으로서, 발광부(50)와 수광부(52)를 포함한다.
발광부(50)는, 예컨대, LED 등의 광원으로서, 아래쪽에 위치된 피가공물(11)의 피연삭면(11a)에 광을 조사한다. 한편, 수광부(52)는, 예컨대, 수광 소자 등의 광검출기로서, 발광부(50)로부터 조사되어 피연삭면(11a)으로부터 반사된 광을 받아, 수광량(수광 강도)에 상당하는 전압 등의 신호를 생성한다. 그 때문에, 발광부(50)로부터 피연삭면(11a)에 조사되는 광의 파장은, 피연삭면(11a)에서 반사되는 범위 내로 설정된다.
단, 발광부(50)나 수광부(52)의 구조 등에 특별한 제한은 없다. 발광부(50)는, 예컨대, 광원의 광을 광파이버 등에 의해 유도하여, 아래쪽으로 방사하도록 구성되어도 좋다. 마찬가지로, 수광부(52)는, 예컨대, 받은 광을 광파이버 등에 의해 광검출기로 유도하도록 구성되어도 좋다. 발광부(50)로부터 피연삭면(11a)에 조사되는 광의 강도는, 임의로 설정된다.
또한, 본 실시형태에서는, 0.1 ㎜ 정도의 직경의 원형 영역(피조사 영역)에 발광부(50)로부터의 광이 조사되도록, 발광부(50)와 피가공물(11)과의 위치 관계 등을 조정한다. 마찬가지로, 본 실시형태에서는, 피연삭면(11a)에서 반사되는 광을 수광부(52)에서 적절히 받을 수 있도록, 수광부(52)와 피가공물(11)의 위치 관계 등을 조정한다.
이에 따라, 0.1 ㎜ 정도의 직경의 원형 피조사 영역에서 피연삭면(11a)의 표면 조도를 측정할 수 있게 된다. 단, 피조사 영역의 형상이나 크기 등은, 구하는 측정 정밀도나 측정 범위 등에 따라 적절히 변경된다. 또한, 이 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)에서는, 피조사 영역의 평균 표면 조도가 측정되게 된다.
수광부(52)에는, 수광부(52)에서 생성되는 전압 등의 신호를 처리하는 처리부(54)가 접속되어 있다. 이 처리부(54)는, 수광부(52)에서 생성되는 신호의 강도 I(즉, 수광부(52)의 수광량)와, 피연삭면(11a)의 표면 조도 R(예컨대, 산술 평균 조도)의 관계가 미리 기억되어 있는 기억부(54a)를 포함한다.
도 3은 기억부(54a)에 기억되어 있는 관계의 예를 나타낸 그래프이다. 이 관계는, 예컨대, 피가공물(11)의 피연삭면(11a)에서 반사되는 광을 수광부(52)에서 받아 강도 I를 측정함과 더불어, 이 피연삭면(11a)의 표면 조도를 종래의 방법 등에 의해 측정함으로써 얻어진다. 또한, 도 3에서는, 표면 조도 R과 강도 I의 관계가 곡선형의 그래프로 표현되어 있지만, 이들의 관계는, 직선형의 그래프로 표현되는 경우도 있다.
또한, 처리부(54)는, 기억부(54a)에 기억되어 있는 관계와, 수광부(52)에서 생성되는 신호의 강도 I(즉, 수광부(52)의 수광량)로부터, 피연삭면(11a)의 표면 조도 R을 산출하는 산출부(54b)를 포함한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 수광부(52)에서 강도 I1의 신호가 생성된 경우에는, 산출부(54b)는, 기억부(54a)에 기억된 관계를 참작하여, 강도 I1에 상당하는 표면 조도 R1을 산출한다.
이와 같이 구성되는 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)으로 피가공물(11)의 피연삭면(11a)의 표면 조도 R을 측정할 때에는, 예컨대, 척 테이블(20)을 반입 반출 영역으로 이동시켜, 위쪽의 발광부(50)로부터 아래쪽의 피연삭면(11a)에 광을 조사한다. 그리고, 이 피연삭면(11a)에서 반사된 광을 수광부(52)에서 받는다. 이에 따라, 수광부(52)에서는, 수광량에 대응하는 강도 I의 신호가 생성된다.
그 후, 산출부(54b)는, 기억부(54a)에 기억된 관계를 참작하여, 강도 I에 상당하는 표면 조도 R을 산출한다. 산출된 표면 조도 R은, 피가공물(11)의 품질관리 등에 이용된다. 또한, 표면 조도 R의 측정은, 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)에 대하여 피가공물(11)을 정지시킨 상태에서 행해져도 좋고, 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)에 대하여 피가공물(11)을 이동시키면서 행해져도 좋다.
이상과 같이, 본 실시형태에 따른 연삭 장치(2)는, 피가공물(11)의 피연삭면(11a)에 광을 조사하는 발광부(50)와, 피연삭면(11a)에서 반사된 광을 받는 수광부(52)와, 수광부(52)에서 생성되는 신호의 강도 I(즉, 수광부(52)의 수광량)와 피연삭면(11a)의 표면 조도 R의 관계가 기억된 기억부(54a)와, 기억부(54a)에 기억된 관계와 수광부(52)에서 생성되는 신호의 강도 I로부터 피연삭면(11a)의 표면 조도 R을 산출하는 산출부(54b)를 포함하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)을 구비하고, 수광부(52)의 수광량에 기초하여 비접촉으로 표면 조도 R을 측정할 수 있기 때문에, 촉침의 접촉에 의해 피연삭면(11a)에 흠집이 생기는 일은 없다.
또한, 연삭 장치(2) 내에 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)이 설치되어 있기 때문에, 피연삭면(11a)의 표면 조도 R을 측정하기 위해, 연삭 장치(2)와는 다른 표면 조도 측정 장치에 피가공물(11)을 반송할 필요가 없다. 즉, 피가공물(11)의 반송 경로가 짧아지거나 또는 없어지기 때문에, 이 반송시에 잘못하여 피가공물(11)을 파손시킬 가능성을 낮게 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 실시형태의 기재에 제한되지 않고 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 반입 반출 영역 및 비접촉 표면 조도 측정 유닛(48)을 포함하는 영역을 차광 부재 등으로 에워싸서, 외부의 광의 수광부(52)로의 입사를 막아도 좋다. 이에 따라, 표면 조도 R을 보다 정밀도 좋게 측정할 수 있게 된다.
그 밖에, 상기 실시형태에 따른 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
2 : 연삭 장치 4 : 베이스
4a, 4b : 개구 6 : 지지 구조
8 : 반송 유닛 10a, 10b : 카세트
12 : 센터링 기구 14 : 반입 유닛
16 : 테이블 커버 18 : 방진 방적 커버
20 : 척 테이블 22 : Z축 이동 유닛
24 : Z축 가이드 레일 26 : Z축 이동 플레이트
28 : Z축 볼나사 30 : Z축 펄스 모터
32 : 바이트 절삭 유닛 34 : 스핀들 하우징
36 : 스핀들 38 : 마운트
40 : 연삭휠 42 : 반출 유닛
44 : 세정 유닛 46 : 조작 패널
48 : 비접촉 표면 조도 측정 유닛 50 : 발광부
52 : 수광부 54 : 처리부
54a : 기억부 54b : 산출부
11 : 피가공물 11a : 피연삭면

Claims (1)

  1. 연삭 장치에 있어서,
    피가공물을 유지하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 유닛과,
    상기 연삭 유닛으로 연삭된 상기 피가공물의 피연삭면의 표면 조도를 비접촉으로 측정하는 비접촉 표면 조도 측정 유닛
    을 포함하고,
    상기 비접촉 표면 조도 측정 유닛은,
    상기 피연삭면에 광을 조사하는 발광부와,
    상기 피연삭면에서 반사된 광을 받는 수광부와,
    상기 수광부의 수광량과 상기 피연삭면의 상기 표면 조도와의 관계가 기억된 기억부와,
    상기 기억부에 기억된 상기 관계와 상기 수광부의 상기 수광량으로부터 상기 피연삭면의 표면 조도를 산출하는 산출부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 연삭 장치.
KR1020180134392A 2017-11-08 2018-11-05 연삭 장치 KR20190052624A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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JPJP-P-2017-215844 2017-11-08
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