KR20220009869A - 피가공물의 연삭 방법 - Google Patents
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Abstract
(과제) 가공 불량의 발생을 억제하는 것이 가능한 웨이퍼의 연삭 방법을 제공한다.
(해결 수단) 피가공물을 유지한 척 테이블을 회전시키지 않는 상태로, 스핀들을 회전시키면서 연삭 유닛을 연삭 이송하여 피가공물을 연삭하는 것에 의해, 피가공물의 이면 측에 마무리 두께에 이르지 않는 깊이를 가지는 원호 형상의 홈을 형성하는 홈 형성 단계와, 홈 형성 단계의 후에, 스핀들을 회전시킨 채 척 테이블의 회전을 개시하는 것에 의해 홈의 측벽을 연삭하여, 피가공물로부터 홈을 제거하는 홈 제거 단계와, 홈 제거 단계의 후에, 스핀들과 척 테이블을 회전시키면서 연삭 유닛을 연삭 이송하여, 피가공물이 마무리 두께가 될 때까지 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭하는 전면 연삭 단계를 구비한 피가공물의 연삭 방법을 제공한다.
(해결 수단) 피가공물을 유지한 척 테이블을 회전시키지 않는 상태로, 스핀들을 회전시키면서 연삭 유닛을 연삭 이송하여 피가공물을 연삭하는 것에 의해, 피가공물의 이면 측에 마무리 두께에 이르지 않는 깊이를 가지는 원호 형상의 홈을 형성하는 홈 형성 단계와, 홈 형성 단계의 후에, 스핀들을 회전시킨 채 척 테이블의 회전을 개시하는 것에 의해 홈의 측벽을 연삭하여, 피가공물로부터 홈을 제거하는 홈 제거 단계와, 홈 제거 단계의 후에, 스핀들과 척 테이블을 회전시키면서 연삭 유닛을 연삭 이송하여, 피가공물이 마무리 두께가 될 때까지 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭하는 전면 연삭 단계를 구비한 피가공물의 연삭 방법을 제공한다.
Description
본 발명은, 척 테이블로 유지된 피가공물을 연삭 휠로 연삭하는 피가공물의 연삭 방법에 관한 것이다.
디바이스 칩의 제조 공정에서는, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)에 의해 구획된 영역에 각각 IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스가 형성된 웨이퍼가 이용된다. 이 웨이퍼를 분할 예정 라인을 따라서 분할하는 것에 의해, 디바이스를 각각 구비한 복수의 디바이스 칩이 제조된다. 디바이스 칩은, 휴대 전화, 컴퓨터 등의 여러 가지 전자 기기에 탑재된다.
최근에는, 전자 기기의 소형화에 따라, 디바이스 칩에도 박형화가 요구되고 있다. 따라서, 분할 전의 웨이퍼에 대해 연삭 가공을 실시하여, 웨이퍼를 박화하는 방법이 이용되고 있다. 웨이퍼의 연삭에는, 웨이퍼를 흡인 유지하는 척 테이블과, 웨이퍼를 연삭하는 연삭 유닛을 구비한 연삭 장치가 이용된다. 연삭 유닛에는, 환형으로 배열된 복수의 연삭 지석을 가지는 연삭 휠이 장착되고 있다.
연삭 지석은, 다이아몬드 등으로 이루어지는 지립을 결합재(본드재)로 고정하는 것에 의해 형성되고 있다. 웨이퍼를 연삭할 때에는, 웨이퍼를 척 테이블로 흡인 유지한 상태로, 척 테이블 및 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 웨이퍼에 접촉시킨다(예컨대, 특허 문헌 1 참조).
연삭 지석의 결합재로부터 돌출하고 있는 지립이 웨이퍼와 접촉하는 것으로, 웨이퍼는 연삭되므로, 연삭 중에는, 결합재로부터 지립이 적당히 돌출한 상태를 유지하는 것이 바람직하다. 연삭 중에 발생하는 가공 부스러기 등에 의해 결합재가 찰과(擦過)되면, 연삭 지석의 표면 중 웨이퍼에 대면하는 작용면에 위치하는 결합재가 파내어진다.
결합재의 감소에 따라, 지립은 결합재로부터 탈락하지만, 지립의 탈락 후에도 연삭을 계속하면, 결합재의 마모에 의해 새로운 지립이 결합재로부터 노출한다(셀프 샤프닝). 이 셀프 샤프닝(self-sharpening)에 의해, 지립이 결합재로부터 돌출한 상태가 유지되어, 연삭 지석의 연삭 능력의 저하가 방지된다.
다만, 웨이퍼의 재질이나 웨이퍼의 피연삭면의 재질 등에 따라서는, 지립이 탈락하는 타이밍이 앞당겨지는 경우가 있다. 예컨대, 피연삭면에 비교적 딱딱한 산화막이 형성되고 있으면, 지립의 탈락(셰딩(shedding))이 발생하기 쉬워진다. 이러한 경우, 지립이 탈락하고 나서 셀프 샤프닝이 완료될 때까지의 기간, 즉, 연삭 지석의 연삭 능력이 낮은 상태로 피가공물이 연삭되는 기간이 길어져, 가공 불량이 발생하기 쉬워진다.
본 발명은 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 가공 불량의 발생을 억제하는 것이 가능한 웨이퍼의 연삭 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 스핀들을 구비하고, 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석을 가지는 연삭 휠을 상기 스핀들에 장착하고, 상기 스핀들을 중심으로 상기 연삭 휠을 회전시킨 상태로, 상기 척 테이블로 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 유닛을 구비한 연삭 장치를 이용하여 상기 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법에 있어서, 상기 피가공물을 유지한 상기 척 테이블을 회전시키지 않는 상태로, 상기 스핀들을 회전시키면서 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하여 상기 피가공물을 연삭하는 것에 의해, 상기 피가공물의 이면 측에 마무리 두께에 이르지 않는 깊이를 가지는 원호 형상의 홈을 형성하는 홈 형성 단계와, 상기 홈 형성 단계의 후에, 상기 스핀들을 회전시킨 채 상기 척 테이블의 회전을 개시하는 것에 의해 상기 홈의 측벽을 연삭하여, 상기 피가공물로부터 홈을 제거하는 홈 제거 단계와, 상기 홈 제거 단계의 후에, 상기 스핀들과 상기 척 테이블을 회전시키면서 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하여, 상기 피가공물이 마무리 두께가 될 때까지 상기 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭하는 전면 연삭 단계를 구비한 피가공물의 연삭 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 홈 제거 단계에서는, 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하면서 상기 척 테이블을 회전시킨다.
본 발명의 일 양태와 관련되는 피가공물의 연삭 방법은, 척 테이블을 회전시키지 않는 상태로 스핀들을 회전시켜, 피가공물에 원호 형상의 홈을 형성하는 홈 형성 단계와, 스핀들을 회전시킨 채 척 테이블의 회전을 개시하는 것에 의해 피가공물의 측벽을 연삭하여, 홈을 제거하는 홈 제거 단계와, 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭하는 전면 연삭 단계를 구비한다.
홈 형성 단계에서는, 주로 연삭 지석의 저면으로 연삭을 실시하지만, 홈 제거 단계에서는, 주로 연삭 지석의 측면으로 연삭을 실시할 수 있다. 그러므로, 홈 제거 단계에서는, 주로 연삭 지석의 저면으로 이면 측의 전체를 연삭하는 경우에 비해, 연삭 지석의 저면의 컨디션의 악화(즉, 연삭 능력의 저하)를 저감할 수 있다.
그리고, 홈 제거 단계 후의 전면 연삭 단계에서는, 홈이 제거된 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭한다. 이 전면 연삭 단계에서는, 주로 연삭 지석의 저면으로 연삭을 실시하지만, 특히, 연삭 지석의 저면의 컨디션의 악화가 저감된 상태로 연삭을 실시할 수 있다. 그러므로, 이면 측에 비교적 딱딱한 산화막이 형성된 경우라도, 피가공물의 가공 불량의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 연삭 장치의 사시도이다.
도 2(A)는 홈 형성 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이고, 도 2(B)는 홈 형성 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 상면도이다.
도 3은 홈 형성 단계 후의 피가공물의 상면도이다.
도 4(A)는 홈 제거 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이고, 도 4(B)는 홈 제거 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 상면도이다.
도 5는 전면 연삭 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이다.
도 6은 연삭 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 스핀들을 구동하는 모터의 전류치 및 척 테이블의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
도 2(A)는 홈 형성 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이고, 도 2(B)는 홈 형성 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 상면도이다.
도 3은 홈 형성 단계 후의 피가공물의 상면도이다.
도 4(A)는 홈 제거 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이고, 도 4(B)는 홈 제거 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 상면도이다.
도 5는 전면 연삭 단계를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이다.
도 6은 연삭 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 7은 스핀들을 구동하는 모터의 전류치 및 척 테이블의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태와 관련되는 실시형태를 설명한다. 우선, 본 실시 형태와 관련되는 피가공물(11)의 연삭 방법을 실행 가능한 연삭 장치(2)의 구성예에 관하여 설명한다. 도 1은, 연삭 장치(2)를 나타내는 사시도이다.
이하의 설명에 있어서, X축 방향(좌우 방향)과, Y축 방향(전후 방향)과, Z축 방향(연삭 이송 방향, 상하 방향, 높이 방향)은, 서로 직교한다. 또한, 도면에서는, 연삭 장치(2)의 구성 요소의 일부를 기능 블록으로 나타낸 것이 있다.
연삭 장치(2)는, 각 구성 요소를 지지 또는 수용하는 베이스(4)를 구비한다. 베이스(4)의 전단부의 상면 측에는 직사각형 형상의 개구(4a)가 설치되고 있다. 개구(4a)에는 피가공물(11)을 반송하는 수평 다관절형의 로봇 암(제1 반송 유닛)(6)이 설치되고 있다.
로봇 암(6)의 X축 방향의 양측에는, 카세트 배치 영역(8a,8b)이 설치되고 있다. 카세트 배치 영역(8a,8b) 상에는, 피가공물(11)을 수용하는 카세트(10a,10b)가 각각 배치된다.
카세트(10a)에는, 연삭 전의 복수의 피가공물(11)이 수용되고 있다. 이에 대해, 카세트(10b)에는, 연삭 후의 복수의 피가공물(11)이 수용된다. 피가공물(11)은, 미리 정해진 직경(예컨대, 직경 약 200mm)을 가지는 원반 형상의 실리콘 웨이퍼이다.
피가공물(11)은, 표면(11a) 및 이면(11b)을 가진다. 피가공물(11)의 두께(표면(11a)으로부터 이면(11b)까지의 길이)는, 200㎛ 이상 800㎛ 이하의 소정치(예컨대, 725㎛)이고, 이면(11b) 측에는, 2000Å에서 3000Å정도의 두께의 열산화막이 형성되고 있다.
표면(11a)에는, 복수의 분할 예정 라인(스트리트)이 격자형으로 설정되어 있다. 복수의 분할 예정 라인으로 구획된 직사각형 형상의 영역의 각각의 표면(11a) 측에는, IC(Integrated Circuit), LSI(Large Scale Integration) 등의 디바이스(도시하지 않음)가 형성되고 있다.
또한, 피가공물(11)의 종류, 재질, 크기, 형상, 구조 등에 제한은 없다. 피가공물(11)은, 실리콘 이외의 화합물 반도체(GaN, SiC 등), 유리, 세라믹스, 수지, 금속 등으로 형성된 웨이퍼나 기판이라도 좋다. 또한, 피가공물(11)에 형성되는 디바이스의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에 제한은 없다. 피가공물(11)에는, 디바이스가 형성되지 않아도 좋다.
개구(4a)의 X축 방향의 일방측의 후방에는, 위치 맞춤 기구(12)가 설치되고 있다. 카세트(10a)에 수용된 피가공물(11)은, 로봇 암(6)에 의해 위치 맞춤 기구(12)에 반송되고, 위치 맞춤 기구(12)로 미리 정해진 위치에 위치된다.
X축 방향의 타방측에서 위치 맞춤 기구(12)에 인접하는 위치에는, 피가공물(11)을 반송하는 로딩 암(제2 반송 유닛)(14)이 설치되고 있다. 로딩 암(14)은, 피가공물(11)의 이면(11b)측을 흡인하여 유지하는 흡인 패드를 선단부에 구비한다.
로딩 암(14)은, 위치 맞춤 기구(12)에 의해 위치 맞춤된 피가공물(11)을 흡착 패드로 유지한 후, 기단부에 위치하는 회전축을 중심으로 흡착 패드를 선회시키고, 피가공물(11)을 반입 반출 위치(A)에 반송한다.
로딩 암(14)의 후방에는, 원반 형상의 턴 테이블(16)이 설치되고 있다. 턴 테이블(16)의 하부에는 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되고 있다. 회전 구동원에 의해 턴 테이블(16)은, Z축 방향에 대략 평행한 회전축의 주위로 회전한다.
턴 테이블(16) 상에는, 피가공물(11)을 유지하는 3개의 척 테이블(18)이, 턴 테이블(16)의 원주 방향을 따라 대략 등간격으로 배치되어 있다. 각 척 테이블(18)은, 턴 테이블(16)의 회전에 의해, 반입 반출 위치(A), 거친 연삭 위치(B), 및, 마무리 연삭 위치(C)에 위치된다.
예컨대, 반입 반출 위치(A)에 위치되어 있는 1개의 척 테이블(18)은, 턴 테이블(16)을 위에서 보았을 때 시계 방향으로 대략 120도 회전시키는 것으로, 거친 연삭 위치(B)에 위치된다.
그 다음에, 턴 테이블(16)을 위에서 보았을 때 시계 방향으로 대략 120도 더 회전시키는 것으로, 이 척 테이블(18)은, 마무리 연삭 위치(C)에 위치된다. 그 후, 턴 테이블(16)을 위에서 보았을 때 반시계 방향으로 대략 240도 더 회전시키는 것으로, 이 척 테이블(18)은, 마무리 연삭 위치(C)로부터 반입 반출 위치(A)에 위치된다.
각 척 테이블(18)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(20)(도 2(A) 등 참조)의 출력축이 연결되고 있다. 회전 구동원(20)은, 척 테이블(18)을 Z축 방향에 대략 평행한 회전축의 주위로 회전시킨다.
거친 연삭 위치(B)의 후방에는, 기둥 모양의 지지 구조(22a)가 배치되고, 마무리 연삭 위치(C)의 후방에는, 기둥 모양의 지지 구조(22b)가 배치되어 있다. 지지 구조(22a)의 전면 측에는, 연삭 이송 유닛(24a)이 설치되고 있고, 지지 구조(22b)의 전면 측에는, 연삭 이송 유닛(24b)이 설치되고 있다.
연삭 이송 유닛(24a,24b)은 각각, Z축 방향에 대략 평행하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일(26)을 구비한다. 한 쌍의 가이드 레일(26)에는, 이동 플레이트(28)가 가이드 레일(26)을 따라 슬라이드 가능한 상태로 배치되어 있다.
이동 플레이트(28)의 후면 측에는 너트부(도시하지 않음)가 설치되고 있고, 이 너트부에는, 가이드 레일(26)과 대략 평행하게 배치된 볼 나사(30)가 회전 가능하게 연결되고 있다.
볼 나사(30)의 상단부에는, 펄스 모터(32)가 연결되고 있다. 펄스 모터(32)로 볼 나사(30)를 회전시키면, 이동 플레이트(28)가 Z축 방향을 따라 이동한다. 연삭 이송 유닛(24a)의 이동 플레이트(28)의 전면 측에는, 피가공물(11)의 거친 연삭을 실시하는 연삭 유닛(34a)이 고정되고 있다.
이에 대해, 연삭 이송 유닛(24b)의 이동 플레이트(28)의 전면 측에는, 피가공물(11)의 마무리 연삭을 실시하는 연삭 유닛(34b)이 고정되고 있다. 연삭 이송 유닛(24a,24b)은, 연삭 유닛(34a,34b)을 승강시킨다.
연삭 유닛(34a,34b)은, 각각, 원통형의 하우징(36)을 가진다. 하우징(36)의 내부에는, Z축 방향을 따라 배치된 원기둥 형상의 스핀들(38)(도 2(A) 참조)의 일부가 수용되고 있다.
스핀들(38)의 상단부에는, 스핀들(38)을 회전시키는 모터 등의 회전 구동원(40)이 설치되고 있다. 또한, 도 2(A)에 나타내는 바와 같이, 스핀들(38)의 하단부는, 하우징(36)으로부터 노출하고 있고, 해당 하단부에는, 원반 형상의 마운트(42)의 상면의 중앙부가 고정되고 있다.
연삭 유닛(34a)의 마운트(42)의 하면측에는, 거친 연삭용의 연삭 휠(44a)이 장착되고 있다. 연삭 휠(44a)은, 마운트(42)와 대략 동일 직경의 환형 베이스(46)를 구비한다. 환형 베이스(46)의 하면측에는, 복수의 연삭 지석(48)이, 환형 베이스(46)의 원주 방향을 따라 이산적으로 배열되고 있다.
즉, 복수의 연삭 지석(48)은, 도 2(B)에 나타내는 바와 같이, 환형 베이스(46)의 하면측에 있어서 환형으로 배치되어 있다. 연삭 지석(48)은, 대략 직육면체 형상을 구비하고, 다이아몬드, cBN(cubic boron nitride) 등으로 형성된 지립을, 금속, 수지, 비트리파이드(vitrified) 등의 결합재로 고정하는 것에 의해 형성된다.
척 테이블(18)은, 세라믹스로 형성된 원반 형상의 프레임을 가진다. 프레임의 상부에는, 원반 형상의 오목부가 형성되고 있고, 이 오목부에는, 다공질 세라믹스로 형성된 원반 형상의 다공성 판이 고정되고 있다.
다공성 판은, 프레임의 내부에 형성된 유로(도시하지 않음)를 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되고 있다. 다공성 판의 상면과, 프레임의 상면은, 동일 평면이 되어 있고, 피가공물(11)을 흡인 유지하는 유지면(18a)을 구성하고 있다.
유지면(18a)은, 외주로부터 중심을 향해 약간 돌출하는 원추 형상을 가진다. 그러나, 유지면(18a)의 돌출량은 극히 근소(예컨대, 30㎛)하므로, 도 2(A)에서는, 편의상, 유지면(18a)을 X축 방향 및 Y축 방향과 대략 평행한 평탄면으로 하고 있다(후술하는 도 4(A) 및 도 5에서도 마찬가지이다).
흡인원을 동작시켜, 다공성 판의 상면에 부압을 작용시키면, 유지면(18a) 상에 배치된 피가공물(11) 등은, 유지면(18a)의 형상에 따르도록, 유지면(18a)으로 흡인 유지된다.
또한, 척 테이블(18)의 회전축은, 복수의 연삭 지석(48)의 하면으로 규정되는 연삭면과, 유지면(18a)의 일부가 대략 평행이 되도록, Z축 방향에 대해 약간 기울어져 있다. 그러나, 척 테이블(18)의 회전축의 기울기 각도는 극히 근소하므로, 도 2(A)에서는, 편의 상, 회전축의 기울기를 Z축 방향과 대략 평행으로 하고 있다(후술하는 도 4(A) 및 도 5에서도 마찬가지이다).
연삭 휠(44a)은, 척 테이블(18)의 상방에 배치되어 있고, 연삭 휠(44a)의 일부는, 척 테이블(18)의 회전 중심을 통과하도록, 척 테이블(18)의 상면을 부분적으로 덮고 있다(도 2(B) 참조).
도 1에 나타내는 연삭 유닛(34b)은, 연삭 유닛(34a)과 마찬가지로 구성되어 있다. 연삭 유닛(34b)의 마운트(42)의 하면측에는, 마무리 연삭용의 연삭 휠(44b)이 장착된다.
연삭 휠(44b)의 구성은, 연삭 휠(44a)과 같지만, 연삭 휠(44b)의 연삭 지석(48)에 포함되는 지립의 평균 입경은, 연삭 휠(44a)의 연삭 지석(48)에 포함되는 지립의 평균 입경보다 작다.
연삭 유닛(34a,34b)의 내부 또는 외부에는 각각, 순수 등의 액체(연삭액)를 가공점에 공급하기 위한 연삭수 공급 유닛(도시하지 않음)이 설치되고 있다. 거친 연삭 위치(B) 및 마무리 연삭 위치(C)의 각각의 근방에는, 두께 측정기(50)가 설치되고 있다.
두께 측정기(50)는, 척 테이블(18)로 흡인 유지된 피가공물(11)의 상면의 높이를 측정하는 제1 하이트 게이지(52a)와, 유지면(18a)의 높이를 측정하는 제2 하이트 게이지(52b)를 구비한다.
제1 하이트 게이지(52a) 및 제2 하이트 게이지(52b)에 의해 측정된 높이의 차분에 기초하여, 피가공물(11)의 두께가 산출된다. 로딩 암(14)의 X축 방향의 타방측에는, 언로딩 암(제3 반송 유닛)(54)이 설치되고 있다.
언로딩 암(54)은, 피가공물(11)의 이면(11b) 측을 흡인 유지하는 흡인 패드를 구비한다. 언로딩 암(54)은, 반입 반출 위치(A)에 위치하는 피가공물(11)을 흡착 패드로 유지한 후, 기단부에 위치하는 회전축을 중심으로 흡인 패드를 선회시켜, 해당 피가공물(11)을 세정 유닛(56)에 반송한다.
세정 유닛(56)에 의해 세정된 피가공물(11)은, 로봇 암(6)에 의해 반송되어, 카세트(10b)에 수용된다. 연삭 장치(2)는, 각 구성 요소의 동작을 제어하는 제어부(58)를 가진다.
제어부(58)는, 로봇 암(6), 위치 맞춤 기구(12), 로딩 암(14), 턴 테이블(16), 척 테이블(18), 회전 구동원(20), 연삭 이송 유닛(24a,24b), 연삭 유닛(34a,34b), 두께 측정기(50), 언로딩 암(54), 세정 유닛(56) 등의 동작을 제어 한다.
제어부(58)는, 예컨대, CPU(Central Processing Unit)로 대표되는 프로세서(처리 장치)와, DRAM(Dynamic Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), ROM(Read Only Memory) 등의 주기억 장치와, 플래시 메모리, 하드 디스크 드라이브, 솔리드스테이트 드라이브 등의 보조 기억 장치를 포함한 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.
보조 기억 장치에는, 미리 정해진 프로그램을 포함한 소프트웨어가 기억되고 있다. 이 소프트웨어에 따라 처리 장치 등을 동작시키는 것에 의해, 제어부(58)의 기능이 실현된다. 다음에, 연삭 장치(2)를 이용하여 피가공물(11)을 연삭하는, 피가공물(11)의 연삭 방법에 관하여 설명한다.
우선, 피가공물(11)을 수용한 카세트(10a)를 카세트 배치 영역(8a) 상에 배치하고, 로봇 암(6)으로 1개의 피가공물(11)을 카세트(10a)로부터 위치 맞춤 기구(12)에 반송한다.
위치 맞춤 기구(12)로 피가공물(11)의 위치 맞춤을 실시한 후, 로딩 암(14)으로 위치 맞춤 기구(12)로부터, 반입 반출 위치(A)에 배치된 척 테이블(18)에 피가공물(11)을 반송한다.
이 때, 피가공물(11)은, 이면(11b) 측이 상방으로 노출하도록, 척 테이블(18) 상에 배치되고, 표면(11a) 측이 유지면(18a)으로 흡인 유지된다(도 2(A) 참조).
또한, 표면(11a) 측에 디바이스가 형성된 경우에는, 디바이스를 보호하는 보호 테이프를 표면(11a) 측에 부착시켜도 좋다. 이 경우, 표면(11a) 측은, 보호 테이프를 통해 유지면(18a)로 흡인 유지된다.
다음에, 위에서 보았을 때 시계 방향으로 대략 120도만큼 턴 테이블(16)을 회전시켜, 피가공물(11)을 유지한 척 테이블(18)을 거친 연삭 위치(B)에 배치한다. 그리고, 피가공물(11)을, 연삭 유닛(34a)으로 거친 연삭한다.
본 실시 형태에서는, 척 테이블(18)을 회전시키지 않는 상태에서, 연삭 유닛(34a)으로 피가공물(11)을 연삭하는 것에 의해, 원호 형상의 홈(11c)을 이면(11b) 측에 형성한다(홈 형성 단계(S10)).
도 2(A)는, 홈 형성 단계(S10)를 나타내는 연삭 휠(44a) 등의 측면도이다. 회전 구동원(40)을 동작시키면, 연삭 휠(44a)은, 스핀들(38)을 중심으로 회전한다.
홈 형성 단계(S10)에서는, 스핀들(38)을 미리 정해진 회전수(예컨대, 3500 rpm)로 하고, 연삭 유닛(34a)을 미리 정해진 연삭 이송 속도(예컨대, 0.5㎛/초)로 연삭 이송한다.
스핀들(38)을 회전시키고, 또한, 연삭 지석(48)을 이면(11b) 측에 접촉시키면서, 연삭 유닛(34a)을 연삭 이송하면, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)에 의해 이면(11b) 측이 연삭된다. 도 2(B)는, 홈 형성 단계(S10)를 나타내는 연삭 휠(44a) 등의 상면도이다.
홈 형성 단계(S10)에서는, 척 테이블(18)을 회전시키지 않기 때문에, 회전하는 연삭 지석(48)의 궤도를 따라, 이면(11b) 측이 연삭되어, 이면(11b) 측에는, 연삭 지석(48)의 궤적에 따르는 원호 형상의 홈(11c)이 형성된다.
홈(11c)은, 이면(11b) 측에 형성된 산화막보다 깊고, 피가공물(11)의 마무리 두께에 이르지 않는 깊이를 가진다. 예컨대, 연삭 전의 두께가 725㎛이고, 마무리 두께가 50㎛인 경우에, 연삭 유닛(34a)을, 연삭면이 이면(11b)에 접할 때의 높이 위치로부터 하방에 이동시키는 연삭 이송량은, 20㎛로 설정된다.
도 3은, 홈 형성 단계(S10) 후의 피가공물(11)의 상면도이다. 홈(11c)은, 피가공물(11)의 외주의 일부로부터, 이면(11b)의 중심을 지나, 피가공물(11)의 외주의 다른 일부에 이르는, 원호 형상으로 형성된다.
홈 형성 단계(S10)에서는, 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 주로 사용하여 1개의 홈(11c)을 형성하므로, 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 주로 사용하여 이면(11b) 측의 전체를 연삭하는 경우에 비해, 연삭 지석(48)의 저면(48a)의 컨디션의 악화(즉, 연삭 능력의 저하)를 저감할 수 있다.
미리 정해진 연삭 이송량만큼 연삭 유닛(34a)을 연삭 이송한 후, 스핀들(38)을 미리 정해진 회전수로 회전시킨 채, 척 테이블(18)의 회전을 개시한다. 이에 의해, 주로 연삭 지석(48)의 내주 측면(48b) 및 외주 측면(48c)으로, 홈(11c)의 측벽(11d)을 연삭하여, 이면(11b) 측으로부터 홈(11c)을 제거한다(홈 제거 단계(S20)).
도 4(A)는, 홈 제거 단계(S20)를 나타내는 연삭 휠(44a) 등의 측면도이고, 도 4(B)는, 홈 제거 단계(S20)를 나타내는 연삭 휠(44a) 등의 상면도이다. 도 4(B)에 있어서 화살표(41)로 나타내는 바와 같이, 홈 제거 단계(S20)에서는, 주로 연삭 지석(48)의 내주 측면(48b) 및 외주 측면(48c)으로, 이면(11b) 측이 연삭된다.
이와 같이, 홈 제거 단계(S20)는, 홈 형성 단계(S10)의 직후에 진행된다. 홈 제거 단계(S20)에서는, 미리 정해진 연삭 이송 속도(예컨대, 0.5㎛/초)로 연삭 유닛(34a)을 연삭 이송하면서, 미리 정해진 회전수(예컨대, 100rpm)로 척 테이블(18)을 회전시킨다.
홈 제거 단계(S20)에서는, 홈 형성 단계(S10)에서 주로 사용한 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 대신하여, 컨디션이 비교적 양호한 연삭 지석(48)의 내주 측면(48b) 및 외주 측면(48c)으로, 이면(11b) 측을 연삭하여 산화막을 제거한다.
홈 제거 단계(S20)에서는, 홈 형성 단계(S10)에서 주로 사용한 연삭 지석(48)의 저면(48a)으로 계속하여 이면(11b) 측의 전체를 연삭하는 경우에 비해, 연삭 지석(48)의 저면(48a)의 컨디션의 악화를 저감할 수 있다.
홈 제거 단계(S20)의 후에, 스핀들(38)과 척 테이블(18)을 회전시키면서 연삭 유닛(34a)을 연삭 이송하여, 피가공물(11)의 두께가 마무리 두께가 될 때까지 피가공물(11)의 이면(11b)측 전체를 연삭한다(전면 연삭 단계(S30)).
도 5는, 전면 연삭 단계(S30)를 나타내는 연삭 휠 등의 측면도이다. 스핀들(38) 및 척 테이블(18)의 회전수, 및, 연삭 이송 속도는, 홈 제거 단계(S20)와 같다.
전면 연삭 단계(S30)에서는, 두께 측정기(50)로 피가공물(11)의 두께를 측정하면서, 피가공물(11)이 마무리 두께보다 두꺼운 미리 정해진 두께가 될 때까지, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 사용하여 연삭 유닛(34a)으로 이면(11b) 측을 연삭한다(제1 전면 연삭).
상술한 홈 제거 단계(S20)에서는 주로 연삭 지석(48)의 내주 측면(48b) 및 외주 측면(48c)을 사용하여 피가공물(11)을 연삭하므로, 전면 연삭 단계(S30)에서는, 연삭 지석(48)의 저면(48a)의 컨디션의 악화가 저감되고 있다(즉, 비교적 양호하다). 그러므로, 비교적 딱딱한 산화막이 이면(11b) 측에 형성된 경우라도, 가공 불량의 발생을 억제할 수 있다.
연삭 유닛(34a)으로 미리 정해진 두께까지 피가공물(11)을 박화한 후, 턴 테이블(16)을 회전시켜, 피가공물(11)을 마무리 연삭 위치(C)에 위치시킨다. 그리고, 두께 측정기(50)로 피가공물(11)의 두께를 측정하면서 연삭 유닛(34b)으로 연삭을 실시한다(제2 전면 연삭).
제2 전면 연삭에 있어서, 피가공물(11)이 마무리 두께가 될 때까지, 피가공물(11)이 박화되면, 전면 연삭 단계(S30)를 종료하고, 턴 테이블(16)을 회전시켜, 피가공물(11)을 반입 반출 위치(A)에 위치시킨다.
언로딩 암(54)에 의해 피가공물(11)을 세정 유닛(56)에 반송하고, 세정 유닛(56)으로 세정된 피가공물(11)은, 로봇 암(6)에 의해 카세트(10b)에 반송된다. 또한, 도 6은, 본 실시 형태의 연삭 방법을 나타내는 흐름도이다.
이상과 같이, 본 실시 형태와 관련되는 피가공물(11)의 연삭 방법은, 원호 형상의 홈(11c)을 형성하는 홈 형성 단계(S10)와, 스핀들(38)을 회전시킨 채 척 테이블(18)의 회전을 개시하는 것에 의해 홈(11c)의 측벽(11d)을 연삭하여, 홈(11c)을 제거하는 홈 제거 단계(S20)와, 전면 연삭 단계(S30)를 구비한다.
홈 형성 단계(S10)에서는, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)으로 연삭을 실시하지만, 홈 제거 단계(S20)에서는, 주로 연삭 지석(48)의 내주 측면(48b) 및 외주 측면(48c)으로 연삭을 실시할 수 있다.
그러므로, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)으로 이면(11b) 측의 전체를 연삭하는 경우에 비해, 연삭 지석(48)의 저면(48a)의 컨디션의 악화를 저감할 수 있다. 따라서, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)으로 연삭을 실시하는 전면 연삭 단계(S30)에서는, 피가공물(11)의 가공 불량의 발생을 억제할 수 있다.
다음에, 도 7을 이용하여, 본 실시 형태의 연삭 방법과, 종래의 연삭 방법을 비교한 실험에 관하여 설명한다. 본 실험에서는, 이면(11b) 측에 2000Å에서 3000Å 정도의 두께의 열산화막이 형성된 실리콘 웨이퍼(직경 약 200mm, 두께 약 725㎛)를 피가공물(11)으로서 이용했다.
또한, 연삭 유닛으로서는, 입경 #3000의 다이아몬드 지립이 비트리파이드 본드로 고정된 연삭 지석(48)을 구비한 연삭 휠(44b)이 장착된, 연삭 유닛(34b)을 이용했다.
도 7은, 스핀들(38)을 구동하는 모터의 전류치의 시간 변화를 나타내는 그래프(D1)(실선) 및 그래프(D2)(점선), 및 척 테이블(18)의 회전수의 시간 변화를 나타내는 그래프(E1)(파선) 및 그래프(E2)(일점 쇄선)이다.
종래의 연삭 방법은, 홈(11c)을 형성하지 않고, 주로 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 줄곧 이용하여 이면(11b) 측을 연삭하는 방법이다. 종래의 연삭 방법에서는, 그래프(E2)에 나타내는 바와 같이, 척 테이블(18)의 회전수를 시간 0초부터 시간 t4까지 100rpm으로 일정하게 했다.
이에 대해, 본 실시 형태의 연삭 방법에서는, 그래프(E1)에 나타내는 바와 같이, 시간 0초부터 시간 t2까지 척 테이블(18)을 회전시키지 않고 정지시켜 두고(홈 형성 단계(S10)), 시간 t2에 있어서 척 테이블(18)의 회전을 개시했다(홈 제거 단계(S20)). 그 후, 시간 150초 지나서까지 회전수를 100rpm으로 유지했다(전면 연삭 단계(S30)).
본 실시 형태 및 종래의 양쪽의 연삭 방법에 있어서, 척 테이블(18)의 상방에 배치된 연삭 유닛(34b)의 연삭 이송 속도를, 0.5㎛/초로 했다. 또한, 종래 및 본 실시 형태의 양쪽의 연삭 방법에 있어서, 시간 t1에서 연삭 지석(48)의 저면(48a)을 이면(11b)에 접촉시켜, 연삭을 개시했다.
종래의 연삭 방법에서는, 전류치가 서서히 증가했다(그래프(D2) 참조). 시간 t4에서 연삭 이송을 멈추고, 연삭을 종료시켰다. 시간 120초부터 시간 t4까지의 전류치의 상승 상태로부터 명확히 알 수 있듯이, 종래의 연삭 방법에서는, 연삭 지석(48)의 가공 부하가 비교적 높아졌다.
이에 대해, 본 실시 형태의 연삭 방법에서는, 시간 t1로부터 시간 t2까지의 사이에, 홈 형성 단계(S10)를 실시하여, 홈(11c)을 형성했다(홈 형성 단계(S10)). 그 다음에, 스핀들(38)을 회전시킨 채, 시간 t2에서 척 테이블(18)의 회전을 개시했다(홈 제거 단계(S20)).
그래프(D1)에 나타내는 바와 같이, 시간 t2에서는, 전류치가 스파이크 형상으로 일어났지만, 전류치는, 허용 상한치에 이르지 않고, 바로 저하하기 시작했다. 이 시간 t2으로부터 시간 t3까지는, 홈 제거 단계(S20)에 대응한다.
시간 t2로부터 시간 t3까지는 약 1초이고, 이 시간은, 척 테이블(18)이 대략 일회전반 가능한 시간이다. 즉, 홈(11c)은, 척 테이블(18)이 대략 일회전반 행하는 동안에 제거되었다.
시간 t3으로부터 시간 t4까지는, 전면 연삭 단계(S30)에 대응한다. 종래의 연삭 방법에 비해, 전면 연삭 단계(S30)에서는, 연삭 지석(48)의 저면(48a)의 컨디션이 비교적 양호하기 때문에, 연삭 부하(즉, 전류치)가 비교적 낮아졌다. 또한, 전면 연삭 단계(S30)에서는, 연삭 지석(48)의 셀프 샤프닝도 효과적으로 발생했다고 생각된다.
이와 같이, 실험에 있어서, 본 실시 형태의 연삭 방법의 유효성이 확인되었다. 또한, 시간 t4에서 연삭 이송을 멈추고, 연삭을 종료시켰다. 시간 t4로부터 시간 t5까지는, 연삭 지석(48)이 이면(11b)에 접촉하지 않고, 공회전하고 있는 상태이다.
그 외, 상기한 실시 형태와 관련되는 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한 적절하게 변경하여 실시할 수 있다. 예컨대, 상기 실시 형태에 있어서, 홈 제거 단계(S20)에서는, 연삭 유닛(34a)을 연삭 이송했지만, 홈(11c)을 제거할 수 있으면, 연삭 이송을 하지 않아도 좋다.
2: 연삭 장치
4: 베이스, 4a: 개구
6: 로봇 암
8a,8b: 카세트 배치 영역
10a,10b: 카세트
11: 피가공물, 11a: 표면, 11b: 이면, 11c: 홈, 11d: 측벽
12: 위치 맞춤 기구
14: 로딩 암
16: 턴 테이블
18: 척 테이블, 18a: 유지면
20: 회전 구동원
22a,22b: 지지 구조
24a,24b: 연삭 이송 유닛
26: 가이드 레일
28: 이동 플레이트
30: 볼 나사
32: 펄스 모터
34a,34b: 연삭 유닛
36: 하우징
38: 스핀들
40: 회전 구동원
41: 화살표
42: 마운트
44a,44b: 연삭 휠
46: 환형 베이스
48: 연삭 지석, 48a: 저면, 48b: 내주 측면, 48c: 외주 측면
50: 두께 측정기, 52a: 제1 하이트 게이지, 52b: 제2 하이트 게이지
54: 언로딩 암
56: 세정 유닛
58: 제어부
A: 반입 반출 위치, B: 거친 연삭 위치, C: 마무리 연삭 위치
D1, D2, E1, E2: 그래프
4: 베이스, 4a: 개구
6: 로봇 암
8a,8b: 카세트 배치 영역
10a,10b: 카세트
11: 피가공물, 11a: 표면, 11b: 이면, 11c: 홈, 11d: 측벽
12: 위치 맞춤 기구
14: 로딩 암
16: 턴 테이블
18: 척 테이블, 18a: 유지면
20: 회전 구동원
22a,22b: 지지 구조
24a,24b: 연삭 이송 유닛
26: 가이드 레일
28: 이동 플레이트
30: 볼 나사
32: 펄스 모터
34a,34b: 연삭 유닛
36: 하우징
38: 스핀들
40: 회전 구동원
41: 화살표
42: 마운트
44a,44b: 연삭 휠
46: 환형 베이스
48: 연삭 지석, 48a: 저면, 48b: 내주 측면, 48c: 외주 측면
50: 두께 측정기, 52a: 제1 하이트 게이지, 52b: 제2 하이트 게이지
54: 언로딩 암
56: 세정 유닛
58: 제어부
A: 반입 반출 위치, B: 거친 연삭 위치, C: 마무리 연삭 위치
D1, D2, E1, E2: 그래프
Claims (2)
- 피가공물을 유지하는 척 테이블과,
스핀들을 구비하고, 환형으로 배치된 복수의 연삭 지석을 가지는 연삭 휠을 상기 스핀들에 장착하고, 상기 스핀들을 중심으로 상기 연삭 휠을 회전시킨 상태로, 상기 척 테이블로 유지된 상기 피가공물을 연삭하는 연삭 유닛
을 구비한 연삭 장치를 이용하여 상기 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법에 있어서,
상기 피가공물을 유지한 상기 척 테이블을 회전시키지 않는 상태로, 상기 스핀들을 회전시키면서 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하여 상기 피가공물을 연삭하는 것에 의해, 상기 피가공물의 이면 측에 마무리 두께에 이르지 않는 깊이를 가지는 원호 형상의 홈을 형성하는 홈 형성 단계와,
상기 홈 형성 단계의 후에, 상기 스핀들을 회전시킨 채 상기 척 테이블의 회전을 개시하는 것에 의해 상기 홈의 측벽을 연삭하여, 상기 피가공물로부터 홈을 제거하는 홈 제거 단계와,
상기 홈 제거 단계의 후에, 상기 스핀들과 상기 척 테이블을 회전시키면서 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하여, 상기 피가공물이 마무리 두께가 될 때까지 상기 피가공물의 이면 측의 전체를 연삭하는 전면 연삭 단계
를 구비한 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법. - 제1항에 있어서,
상기 홈 제거 단계에서는, 상기 연삭 유닛을 연삭 이송하면서 상기 척 테이블을 회전시키는 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법.
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