KR20220115868A - 연삭 장치 - Google Patents

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KR20220115868A
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마토 하토리
이치로 야마하타
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 연삭 장치에 구비된 3개 이상의 연삭 기구의 연삭흔을 적절히 교차시킨다.
(해결 수단) 연삭 장치에 있어서, 제1 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제1 연삭흔에 대하여, 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼의 제2 연삭흔이 교차하도록, 척 테이블에 대하여 제1 연삭 기구 및 제2 연삭 기구가 배치되고, 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제2 연삭흔에 대하여, 제3 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼의 제3 연삭흔이 교차하도록, 척 테이블에 대하여 제2 연삭 기구 및 제3 연삭 기구가 배치된다.

Description

연삭 장치{GRINDING APPARATUS}
본 발명은 연삭 장치에 관한 것이다.
척 테이블의 유지면에 유지된 웨이퍼를 연삭 지석으로 연삭하는 연삭 장치는, 예를 들어, 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 문헌의 연삭 장치는, 제1 연삭 기구와 제2 연삭 기구를 구비하고 있다. 이 장치에서는, 제1 연삭 기구에 장착된 제1 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 연삭흔과, 제2 연삭 기구에 장착된 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 연삭흔을, 서로 교차시키고 있다.
일본 공개특허공보 제2000-288881호
그러나, 3개 이상의 연삭 기구를 사용하는 경우에, 먼저 웨이퍼를 연삭하는 연삭 기구에 의해 웨이퍼에 형성된 연삭흔과, 나중에 웨이퍼를 연삭하는 연삭 기구에 의해 웨이퍼에 형성된 연삭흔을 교차시키는 것은 곤란하다.
따라서, 본 발명의 목적은, 연삭 장치에 구비된 3개 이상의 연삭 기구의 연삭흔을 적절하게 교차시키는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 웨이퍼를 연삭하는 연삭 장치에 있어서, 유지면에 의해 상기 웨이퍼를 유지하는 적어도 4개의 척 테이블과, 상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제1 연삭 지석의 하면을 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제1 연삭 기구와, 상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제2 연삭 지석의 하면을 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제2 연삭 기구와, 상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제3 연삭 지석의 하면 웨이퍼를 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제3 연삭 기구와, 상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제1 연삭 기구를 연삭 이송하는 제1 연삭 이송 기구와, 상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제2 연삭 기구를 연삭 이송하는 제2 연삭 이송 기구와, 상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제3 연삭 기구를 연삭 이송하는 제3 연삭 이송 기구와, 상기 척 테이블이 배치되고, 중심을 축으로 회전함으로써, 상기 제1 연삭 지석, 상기 제2 연삭 지석, 및 상기 제3 연삭 지석의 각각에 대하여, 상기 척 테이블을 위치시킬 수 있는 턴 테이블을 포함하고, 상기 제1 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제1 연삭흔에 대하여, 상기 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼의 제2 연삭흔이 교차하도록, 상기 척 테이블에 대하여 상기 제1 연삭 기구 및 상기 제2 연삭 기구가 배치되고, 상기 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제2 연삭흔에 대하여, 상기 제3 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 상기 웨이퍼의 제3 연삭흔이 교차하도록, 상기 척 테이블에 대하여 상기 제2 연삭 기구 및 상기 제3 연삭 기구가 배치되어 있는 연삭 장치가 제공된다.
본 발명의 일 측면에 관련된 연삭 장치에서는, 웨이퍼의 제1 연삭흔에 대하여 웨이퍼의 제2 연삭흔이 교차함과 함께, 웨이퍼의 제2 연삭흔에 대하여 웨이퍼의 제3 연삭흔이 교차하도록, 척 테이블에 대하여, 제1 연삭 기구, 제2 연삭 기구 및 제3 연삭 기구가 배치되어 있다. 이로써, 제2 연삭 지석에 의해, 제1 연삭흔이 절삭되도록, 웨이퍼가 연삭된다. 또한, 제3 연삭 지석에 의해, 제2 연삭흔이 절삭되도록, 웨이퍼가 연삭된다. 따라서, 두께의 편차가 작음과 함께, 높은 항절 강도를 갖는 고품질의 웨이퍼를 얻을 수 있다.
또한, 제2 연삭 지석 및 제3 연삭 지석에는, 연삭 시에 적당한 충격력이 작용하므로, 자생 발인 작용이 발생하여 연삭력이 유지된다.
도 1은 연삭 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 2는 턴 테이블, 척 테이블, 연삭 기구 및 연삭 이송 기구의 구성을 도시하는 사시도이다.
도 3은 연삭 지석에 의해 형성되는 연삭 영역을 나타내는 평면도이다.
도 4는 턴 테이블에 5개의 척 테이블이 배치됨과 함께, 4개의 연삭 기구가 설치된 연삭 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
도 5는 턴 테이블에 5개의 척 테이블이 배치됨과 함께, 4개의 연삭 기구가 설치된 연삭 장치의 구성을 나타내는 평면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명한다. 도 1에 도시하는 연삭 장치(1)는, 제1 장치 베이스(201)와, 제1 장치 베이스(201)의 -Y 방향 측에 배치된 제2 장치 베이스(202)를 갖고 있다. 제1 장치 베이스(201) 상에서는, 웨이퍼(5)의 반입출 등이 행해진다. 제2 장치 베이스(202) 상에서는, 웨이퍼(5)가 가공된다.
즉, 연삭 장치(1)는, 제어 유닛(7)을 구비함과 함께, 제2 장치 베이스(202)에, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20), 및 제3 연삭 기구(30)를 구비하고 있다. 제어 유닛(7)에 의한 제어에 의해, 척 테이블(50)에 유지된 웨이퍼(5)가, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)에 의해 연삭된다.
연삭 장치(1)에서는, 제1 장치 베이스(201)의 정면 측(+Y 방향 측)에, 제1 카세트(150) 및 제2 카세트(151)가 배치되어 있다. 이들 제1 카세트(150) 및 제2 카세트(151)에는, 가공 전 혹은 가공 후의 웨이퍼(5)가 수용된다. 이하에서는, 제1 카세트(150)에 가공 전의 웨이퍼(5)가 수용되는 한편, 제2 카세트(151)에 가공 후의 웨이퍼(5)가 수용되는 것으로 한다.
제1 카세트(150) 및 제2 카세트(151)의 개구(도시하지 않음)는, -Y 방향 측을 향하고 있다. 이들 개구의 -Y 방향 측에는, 로봇(153)이 배치되어 있다. 로봇(153)은, 가공 후의 웨이퍼(5)를 제2 카세트(151)에 반입한다. 또한, 로봇(153)은, 제1 카세트(150)로부터 가공 전의 웨이퍼(5)를 취출하여, 웨이퍼(5)를 임시 배치하기 위한 테이블인 임시 배치 테이블(156)에 배치한다.
제2 장치 베이스(202)의 -X 방향 측에는, 반입 기구(154)가 설치되어 있다. 반입 기구(154)는, 웨이퍼(5)를 유지하는 반입 패드(155)를 구비하고 있다. 반입 기구(154)는, 이 반입 패드(155)에 의해, 임시 배치 테이블(156)에 배치되어 있는 웨이퍼(5)를 유지하여, 척 테이블(50)에 반송한다.
척 테이블(50)은, 웨이퍼(5)를 유지하는 유지면(52)을 구비하고 있다. 유지면(52)은, 중심을 정점으로 하는 원추형의 면이며, 도시하지 않은 흡인원에 연통되어, 웨이퍼(5)를 흡인 유지하는 것이 가능하다.
척 테이블(50)은, 반입 기구(154)에 의해 반송되어 온 웨이퍼(5)를, 유지면(52)에 의해 유지한다. 그리고, 척 테이블(50)은, 유지면(52)의 중심을 지나 Z축 방향으로 연장되는 회전축을 중심으로 하여 회전함으로써, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 유지면(52)을 회전시키는 것이 가능하다.
본 실시형태에서는, 제2 장치 베이스(202) 상에 배치된 턴 테이블(60)의 상면에, 4개의 척 테이블(50)이, 둘레 방향으로 등간격으로 배치되어 있다. 턴 테이블(60)은, 제2 장치 베이스(202)에, 그 중심을 축으로 회전 가능하게 배치되어 있다. 즉, 턴 테이블(60)은, 그 중심에 위치하는 Z축 방향으로 연장되는 축심을 회전축으로 하여, 도시하지 않은 턴 테이블 모터의 구동력에 의해, 자전할 수 있다. 턴 테이블(60)이 자전함으로써, 4개의 척 테이블(50)이 공전된다. 이에 의해, 척 테이블(50)을, 반입 기구(154) 및 반출 기구(157)의 근방의 반입출 에어리어(400), 제1 연삭 기구(10)의 하방인 제1 연삭 에어리어(401), 제2 연삭 기구(20)의 하방인 제2 연삭 에어리어(402), 및 제3 연삭 기구(30)의 하방인 제3 연삭 에어리어(403)에, 순차적으로 위치시킬 수 있다.
반입출 에어리어(400)는, 반입 기구(154)에 의한 웨이퍼(5)의 반입 및 반출 기구(157)에 의한 웨이퍼(5)의 반출을 실시할 수 있는, 척 테이블(50)의 에어리어(위치)이다. 반입 기구(154)는, 웨이퍼(5)를, 반입출 에어리어(400)의 척 테이블(50)에 반송한다.
제1∼제3 연삭 에어리어는, 각각, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)에 의해 웨이퍼(5)를 연삭하는 것이 가능해지는, 척 테이블(50)을 위치시키는 에어리어이다.
제1 연삭 에어리어(401)는, 제2 장치 베이스(202)의 +Y 방향 측에 설치되어 있다. 제1 연삭 에어리어(401)에는, 제1 연삭 기구(10),
및 제1 연삭 기구(10)를 연삭 이송 방향으로 연삭 이송하는 제1 연삭 이송 기구(70)가 설치되어 있다. 연삭 이송 방향은, 척 테이블(50)의 유지면(52)에 수직인 방향이다.
제1 연삭 기구(10)는, 환형의 제1 연삭 지석(11)의 하면에 의해, 웨이퍼(5)를 연삭한다. 즉, 제1 연삭 기구(10)는, 원추형인 유지면(52)에 유지된 웨이퍼(5)의 반경 에어리어에 제1 연삭 지석(11)의 하면을 접촉시킴으로써, 웨이퍼(5)를 연삭한다.
또한, 제1 연삭 기구(10)의 근방에는, 연삭되어 있는 웨이퍼(5)의 두께를 계측하는 두께 센서(240)가 설치되어 있다.
또한, 제2 장치 베이스(202)의 -Y 방향 측에는, 제2 연삭 에어리어(402) 및 제3 연삭 에어리어(403)가 형성되어 있다. 제2 연삭 에어리어(402)에는, 제2 연삭 기구(20), 및 제2 연삭 기구(20)를 연삭 이송 방향으로 연삭 이송하는 제2 연삭 이송 기구(80)가 설치되어 있다. 또한, 제3 연삭 에어리어(403)에는, 제3 연삭 기구(30), 및 제3 연삭 기구(30)를 연삭 이송 방향으로 연삭 이송하는 제3 연삭 이송 기구(90)가 설치되어 있다.
제2 연삭 기구(20)는, 환형의 제2 연삭 지석(21)의 하면에 의해 웨이퍼(5)를 연삭한다. 또한, 제3 연삭 기구(30)는, 환형의 제3 연삭 지석(31)의 하면에 의해 웨이퍼(5)를 연삭한다.
즉, 제2 연삭 기구(20)(제3 연삭 기구(30))는, 유지면(52)에 유지된 웨이퍼(5)의 반경 에어리어에 제2 연삭 지석(21)(제3 연삭 지석(31))의 하면을 접촉시킴으로써, 웨이퍼(5)를 연삭한다.
또한, 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)의 근방에는, 연삭되어 있는 웨이퍼(5)의 두께를 계측하는 두께 센서(240)가 각각 설치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 반입출 에어리어(400)에, 물과 에어의 혼합수인 이류체 세정수에 의해 유지면(52)을 세정하기 위한 이류체 세정 장치, 및 유지면(52)을 지석에 의해 세정하기 위한 유지면 지석 세정 장치가 마련되어 있다(모두 도시하지 않음).
본 실시형태에서는, 턴 테이블(60)을 회전시킴으로써, 제1 연삭 지석(11), 제2 연삭 지석(21) 및 제3 연삭 지석(31)에, 1개의 척 테이블(50)을 순차적으로 위치시키고, 그 유지면(52)에 유지된 웨이퍼(5)를, 이들 연삭 지석에 의해 인피드 연삭한다.
또한, 본 실시형태에서는, 예컨대, 제1 연삭 지석(11)은, 비교적 큰 지립을 포함하는 거친 연삭용 지석이고, 제2 연삭 지석(21)은, 중간 정도의 크기의 지립을 포함하는 지석이며, 제3 연삭 지석(31)은, 비교적 작은 지립을 포함하는 마무리 연삭용 지석이다.
연삭 후의 웨이퍼(5)는, 반출 기구(157)에 의해, 반입출 에어리어(400)의 척 테이블(50)로부터 반출되어, 턴 테이블(60)에 인접 배치된 스핀 세정 유닛(265)으로 반송된다.
스핀 세정 유닛(265)에서는, 웨이퍼(5)에 순수를 공급하고, 웨이퍼(5)를, 그 중심을 축으로 회전시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(5)가 세정된다. 그 후, 웨이퍼(5)를 세정 시보다도 고속으로 회전시킴으로써, 웨이퍼(5)를 건조시킨다.
또한, 순수로 세정하기 전에, 약액을 공급하여 웨이퍼(5)를 세정하고, 그 후, 순수로 약액을 제거해도 된다.
스핀 세정 유닛(265)에 의해 스핀 세정된 웨이퍼(5)는, 로봇(153)에 의해, 제2 카세트(151)에 반입된다.
여기서, 턴 테이블(60), 척 테이블(50), 연삭 기구 및 연삭 이송 기구의 근방의 구성에 대해서, 보다 상세하게 설명한다.
턴 테이블(60)은, 지지 패드(310)(도 3 참조)를 통해, 테이블 베이스 상에 설치되어 있다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 테이블 베이스(300)는, 턴 테이블(60)의 베이스이며, 연삭 장치(1)의 제2 장치 베이스(202)의 대략 중앙에 설치되어 있다. 그리고, 테이블 베이스(300)에는, 테이블 베이스(300)로부터 입설하는 원기둥 형상의 지지 기둥(320)이 고정되어 있다.
턴 테이블(60)은, 중앙에 개구를 갖는 환형판 형상을 갖고 있고, 이 개구를, 테이블 베이스(300)에 고정된 지지 기둥(320)이 관통하고 있다. 이러한 구성에 의해, 턴 테이블(60)은 지지 기둥(320)의 외주 방향으로 회전하는 것이 가능하게 되어 있다.
척 테이블(50)은, 상세하게는, 턴 테이블(60) 상에 설치되어 있다. 또한, 턴 테이블(60)은, 워터 케이스(61)의 중앙에, 회전 가능하게 배치되어 있다. 워터 케이스(61)는 직사각형의 저면(65), 및 저면(65)의 측부에 입설된 외벽(63)을 구비하고 있다. 또한, 저면(65)은, 중앙에 턴 테이블(60)을 회전 가능하게 하는 개구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 또한, 워터 케이스(61)는, 턴 테이블(60) 상에, 개구를 덮을 만한 면적의 원반형의 커버(62)를 구비하고 있다. 또한, 워터 케이스(61)는, 커버(62)의 상면에, 커버(62)의 상면을 4개로 구획하는 내벽(64)을 구비하고 있다. 내벽(64)에 의해 구획된 각 영역에, 4개의 척 테이블(50)이 각각 배치되어 있다. 또한, 워터 케이스(61)의 중앙에는, 턴 테이블(60) 및 커버(62)를 관통하는 지지 기둥(320)이 테이블 베이스(300)에 배치되어 있다. 또한, 도 1 이외의 도면에서는, 다른 구성을 명시하기 위해서, 워터 케이스(61)를 생략하고, 척 테이블(50)을, 턴 테이블(60) 상에 직접 배치되어 있도록 묘화하고 있다.
여기서, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30), 및 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제3 연삭 이송 기구(90)의 구성에 대해서 설명한다.
제2 장치 베이스(202) 상의 구성을 도시하는 사시도인 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 장치 베이스(202)의 전방(+Y 방향 측)에는, 제1 연삭 기구(10), 및 제1 연삭 기구(10)를 연삭 이송하는 제1 연삭 이송 기구(70)가 설치되어 있다.
또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 제2 장치 베이스(202) 상의 후방에는, 제2 연삭 기구(20), 및 제2 연삭 기구(20)를 연삭 이송하는 제2 연삭 이송 기구(80), 및 제3 연삭 기구(30), 및 제3 연삭 기구(30)를 연삭 이송하는 제3 연삭 이송 기구(90)가 설치되어 있다.
또한, 도 2에서는, 턴 테이블(60), 척 테이블(50), 연삭 기구(10, 20 및 30) 및 연삭 이송 기구(70, 80 및 90)의 구성을 명시하기 위해서, 다른 구성을 생략하고 있다.
제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)는, 스핀들 유닛(41)을 포함하고 있다. 또한, 전술한 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제3 연삭 이송 기구(90)는, 각각, 스핀들 유닛(41)을 포함하는 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20), 및 제3 연삭 기구(30)를, 연삭 이송 방향으로 연삭 이송하도록 구성되어 있다.
여기서, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20), 및 제3 연삭 기구(30)는, 각각 제1 연삭 지석(11), 제2 연삭 지석(21) 및 제3 연삭 지석(31)을 구비하고 있는 것을 제외하고, 서로 동일한 구성을 갖고 있다. 그래서, 이하에서는, 이들 구성의 설명에 관하여, 제1 연삭 기구(10)의 구성에 대하여 설명한다.
또한, 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제3 연삭 이송 기구(90)도, 서로 동일한 구성을 갖고 있다. 그래서, 이하에서는, 이들 구성의 설명에 관해, 제1 연삭 기구(10)를 연삭 이송하는 제1 연삭 이송 기구(70)의 구성에 대해 설명한다.
제1 연삭 이송 기구(70)는, 각기둥 형상의 칼럼(101)을 갖고 있다. 칼럼(101)은 제2 장치 베이스(202)에 있어서의 턴 테이블(60)의 외측에 설치되어 있다.
그리고, 제1 연삭 이송 기구(70)는, 칼럼(101)의 한쪽 면에, 연삭 이송 방향인 Z축 방향으로 연장되는 한 쌍의 가이드 레일(104), 이 가이드 레일(104) 상을 슬라이드하는 승강 테이블(116), 가이드 레일(104)과 평행한 볼 나사(115), 볼 나사(115)를 회전 구동하는 Z축 모터(114), 및 승강 테이블(116)의 전면(표면)에 장착된 홀더(110)를 구비하고 있다. 홀더(110)는, 제1 연삭 기구(10)를 유지하고 있다.
가이드 레일(104)은, 제1 연삭 기구(10)의 연삭 이송 방향의 이동을 가이드한다. 승강 테이블(116)은, 가이드 레일(104)에 슬라이드 가능하게 설치되어 있다. 도시하지 않은 너트부가, 승강 테이블(116)의 후방면측(이면측)에 고정되어 있다. 이 너트부에는, 볼 나사(115)가 나사 결합되어 있다. Z축 모터(114)는, 볼 나사(115)의 일단부에 연결되어 있다.
제1 연삭 이송 기구(70)에서는, Z축 모터(114)가 볼 나사(115)를 회전시킴으로써, 승강 테이블(116)이, 가이드 레일(104)을 따라, Z축 방향으로 이동한다. 이에 의해, 승강 테이블(116)에 장착된 홀더(110), 및 홀더(110)에 유지된 제1 연삭 기구(10)도, 승강 테이블(116)과 함께 Z축 방향으로 이동한다. 이와 같이 하여, 제1 연삭 이송 기구(70)는, 제1 연삭 기구(10)를 Z축 방향을 따라 연삭 이송한다. 그리고, 볼 나사(115)가, 제1 연삭 기구(10)를 연삭 이송 방향으로 이동시키는 진퇴축으로서 기능한다.
제1 연삭 기구(10)는, 홀더(110)에 고정된 스핀들 하우징(40), 스핀들 하우징(40)에 회전 가능하게 유지된 스핀들(42), 스핀들(42)을 회전 구동하는 스핀들 모터(44), 스핀들(42)의 하단에 장착된 휠 마운트(45), 및 휠 마운트(45)의 하면에 착탈 가능하게 접속된 연삭 휠(43)을 구비하고 있다.
스핀들 하우징(40), 스핀들(42) 및 스핀들 모터(44)는, 제1 연삭 기구(10)의 스핀들 유닛(41)을 구성하고 있다.
스핀들 하우징(40)은, Z축 방향으로 연장되도록 홀더(110)에 유지되어 있다. 스핀들(42)은, 척 테이블(50)의 유지면(52)과 대략 직교하도록 Z축 방향으로 연장되고, 스핀들 하우징(40)에 회전 가능하게 지지되어 있다.
스핀들 모터(44)는, 스핀들(42)의 상단 측에 연결되어 있다. 이 스핀들 모터(44)에 의해, 스핀들(42)은, 제1 연삭 지석(11)의 중심을 지나 Z 축 방향을 따라 연장되는 회전축을 중심으로 하여 회전 가능하게 되어 있다.
스핀들(42)은, 홀더(110)의 저판에 설치된 개구를 관통하고 있고, 개구의 하방에, 휠 마운트(45)가 배치되어 있다. 휠 마운트(45)는, 원판형으로 형성되어 있고, 스핀들(42)의 하단(선단)에 고정되어, 스핀들(42)의 회전에 따라 회전한다. 휠 마운트(45)는 연삭 휠(43)을 지지하고 있다.
연삭 휠(43)은, 외경이 휠 마운트(45)의 외경과 대략 동일한 직경을 갖도록 형성되어 있다. 연삭 휠(43)은, 알루미늄 합금 등의 금속 재료로 형성된 원환형의 휠 베이스(환형 베이스)(46)를 포함한다. 휠 베이스(46)의 하면에는, 전체 둘레에 걸쳐, 대략 직육면체 형상의 복수의 제1 연삭 지석(11)이, 환형으로 배치 및 고정되어 있다.
이와 같이, 제1 연삭 기구(10)에서는, 스핀들(42)의 선단에 배치되어 있는 제1 연삭 지석(11)이, 스핀들(42)의 회전에 의해 회전되어, 척 테이블(50)에 유지된 웨이퍼(5)를 연삭한다.
또한, 제1 연삭 이송 기구(70)는, 도시하지 않은 카운터 밸런스를 구비하고 있어도 좋다. 카운터 밸런스는, 칼럼(101)과 홀더(110)에, 상방으로부터 가교되도록 설치된다. 카운터 밸런스는, 제1 연삭 기구(10)를 포함하는 홀더(110)의 중량에 따른 힘으로, 홀더(110)를 들어 올리도록 구성된다. 카운터 밸런스에 의해, 제1 연삭 이송 기구(70)에 걸리는 제1 연삭 기구(10)를 포함하는 홀더(110)의 중량에 의한 부하를 없애고 있다. 또한, 카운터 밸런스가 발생하는 힘은, 상기의 중량보다 약간 크다.
다음에, 턴 테이블(60)의 테이블 베이스(300), 및 지지 패드(310)에 대해서 설명한다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 테이블 베이스(300)는, 원통 형상의 측벽(303)을 갖고 있고, 이 측벽(303)은, 턴 테이블(60)의 외경과 대략 동일 직경의 원형의 외측면(301), 및 외측면(301)보다도 작은 직경의 원형의 내측면(302)을 구비하고 있다. 그리고, 테이블 베이스(300)의 상면(측벽(303)의 상면)에는, 복수의 지지 패드(310)가 배치되어 있다. 또한, 지지 기둥(320)은, 테이블 베이스(300)의 저면(도시하지 않음)에 고정되어 입설되어 있다.
지지 패드(310)는, 도 3에 도시하는 바와 같이, 상면에서 보아 거의 정삼각형이 되는 위치에서, 테이블 베이스(300) 상에, 턴 테이블(60)의 하면에 접하도록 설치되어 있다.
지지 패드(310)는, 도시하지 않은 에어원에 접속되어 있다. 그리고, 턴 테이블(60)이 자전할 때에는, 지지 패드(310)는, 에어원으로부터의 에어를 턴 테이블(60)의 하면에 분사하여, 테이블 베이스(300)로부터 턴 테이블(60)을 부상시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 지지 패드(310)는, 턴 테이블(60)을 회전 가능하게 비접촉으로 지지하고 있다.
즉, 본 실시 형태에서는, 제어 유닛(7)은, 턴 테이블(60)을 자전시킬 때에는, 지지 패드(310)로부터 분사된 에어에 의해, 테이블 베이스(300)로부터 턴 테이블(60)을 부상시킴과 함께, 턴 테이블 모터에 의해, 턴 테이블(60)을 회전시킨다. 또한, 턴 테이블의 측면과 턴 테이블 모터의 선단에 배치한 풀리(pulley)는 무단 벨트로 연결되어 있다. 그리고, 제어 유닛(7)은, 제1 연삭 에어리어(401)에 있어서의 제1 연삭 기구(10)의 제1 연삭 지석(11), 제2 연삭 에어리어(402)에 있어서의 제2 연삭 기구(20)의 제2 연삭 지석(21), 혹은, 제3 연삭 에어리어(403)에 있어서의 제3 연삭 기구(30)의 제3 연삭 지석(31)에 대응한 위치에, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)을 위치시킨다.
그 후, 제어 유닛(7)은, 지지 패드(310)로부터의 에어의 분출을 정지함으로써, 지지 패드(310)에, 턴 테이블(60)의 하면을 접촉시켜 지지시킨다.
또한, 도 3에는, 척 테이블(50)에 유지되어 있는 웨이퍼(5)의 상면에 있어서의, 제1 연삭 지석(11), 제2 연삭 지석(21) 및 제3 연삭 지석(31)의 하면이 접촉하는 영역인, 제1 연삭 영역(431), 제2 연삭 영역(432) 및 제3 연삭 영역(433)을 나타내고 있다.
이들 연삭 영역(431∼433)은, 화살표(505)의 방향으로 척 테이블(50)이 회전함과 함께, 화살표(501)의 방향으로 제1 연삭 지석(11), 제2 연삭 지석(21) 및 제3 연삭 지석(31)이 회전함으로써, 외주로부터 중심을 향하여 웨이퍼(5)의 상면에 형성된다. 연삭 영역(431~433)은, 비교적 가는 환상 부채형의 형상을 갖고 있다.
이하에, 제어 유닛(7)의 제어에 의한 연삭 장치(1)에 있어서의 연삭 동작에 대해서 설명한다.
[유지 공정]
먼저, 제어 유닛(7)은, 도 1에 도시한 로봇(153) 및 반입 기구(154)를 이용하여, 가공 전의 웨이퍼(5)를, 제1 카세트(150)로부터 취출하고, 임시 배치 테이블(156)을 경유하여, 반입출 에어리어(400)에 위치하고 있는 척 테이블(50)의 유지면(52)에 유지시킨다.
[제1 연삭 공정]
다음에, 제어 유닛(7)은, 제1 연삭 기구(10)에 대하여 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)의 배치를 제어한다.
즉, 먼저, 제어 유닛(7)은, 턴 테이블(60)을 회전시킴으로써, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)을, 제1 연삭 에어리어(401)에 있어서의 제1 연삭 기구(10)의 하방에 배치한다.
이 제1 연삭 에어리어(401)에서는, 제1 연삭 이송 기구(70)의 홀더(110)가, 제1 연삭 기구(10)의 스핀들 유닛(41)을 유지하고 있다(도 2 참조).
또한, 스핀들 유닛(41)의 선단의 제1 연삭 지석(11)의 하면이, 척 테이블(50)의 원추형의 유지면(52)의 반경 부분과 평행하게 되어 있다. 구체적으로는, 유지면(52)의 중심을 사이에 두고 평면에서 봤을 때 제1 연삭 지석(11)과 중첩되도록 존재하는 2개의 반경 부분 중 한쪽이, 제1 연삭 지석(11)의 하면과 평행해지도록, 제1 연삭 기구(10)의 스핀들 유닛(41)의 기울기가 조정되어 있다. 이에 의해, 유지면(52)에 유지되어 있는 웨이퍼(5)에, 제1 연삭 지석(11)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같은, 외주로부터 중심을 향하는 원호형의 제1 연삭 영역(431)이 형성되는 상태가 된다.
이 상태에서, 제어 유닛(7)은, 제1 연삭 기구(10) 및 제1 연삭 이송 기구(70)를 제어하여, 웨이퍼(5)를 연삭 가공한다. 이에 의해, 웨이퍼(5)에는, 제1 연삭 영역(431)의 형상에 따른 형상을 갖는 제1 연삭흔(451)이 형성된다. 또한, 제1 연삭흔(451)은, 실제로는, 웨이퍼(5)의 연삭면의 전체에 형성되지만, 도 3에서는, 제1 연삭 영역(431)과 중복되는 것만을 나타내고 있다. 이것은, 후술하는 제2 연삭흔(452) 및 제3 연삭흔(453)에 대해서도 마찬가지이다.
[제2 연삭 공정]
제1 연삭 공정의 완료 후, 제어 유닛(7)은, 제2 연삭 기구(20)에 대하여 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)의 배치를 제어한다.
즉, 먼저, 제어 유닛(7)은, 턴 테이블(60)을 회전시킴으로써, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)을, 제2 연삭 에어리어(402)에서의 제2 연삭 기구(20)의 하방에 배치한다.
이 제2 연삭 에어리어(402)에서는, 제2 연삭 이송 기구(80)의 홀더(110)가, 제2 연삭 기구(20)의 스핀들 유닛(41)을 유지하고 있다(도 2 참조).
또한, 스핀들 유닛(41)의 선단의 제2 연삭 지석(21)의 하면이, 척 테이블(50)의 원추형의 유지면(52)의 반경 부분과 평행하게 되어 있다. 구체적으로는, 유지면(52)의 중심을 사이에 두고 평면에서 봤을 때 제2 연삭 지석(21)과 중첩되도록 존재하는 2개의 반경 부분 중 제1 연삭 지석(11)의 하면과 평행하지 않은 다른쪽이, 제2 연삭 지석(21)의 하면과 평행해지도록, 제2 연삭 기구(20)의 스핀들 유닛(41)의 기울기가 조정되어 있다. 이에 의해, 유지면(52)에 유지되어 있는 웨이퍼(5)에, 제2 연삭 지석(21)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같은, 외주로부터 중심을 향하는 원호형의 제2 연삭 영역(432)이 형성되는 상태가 된다. 즉, 제2 연삭 영역(432)이 제1 연삭 영역(431)과 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여 제2 연삭 기구(20)가 배치된다.
이 상태에서, 제어 유닛(7)은, 제2 연삭 기구(20) 및 제2 연삭 이송 기구(80)를 제어하여, 웨이퍼(5)를 연삭 가공한다. 이에 의해, 웨이퍼(5)에는, 제2 연삭 영역(432)의 형상에 따른 형상을 갖는 제2 연삭흔(452)이 형성된다.
이와 같이, 제1 연삭 공정 및 제2 연삭 공정에서는, 제1 연삭 지석(11)에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼(5)의 제1 연삭흔(451)에 대하여, 제2 연삭 지석(21)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제2 연삭흔(452)이 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여 제1 연삭 기구(10) 및 제2 연삭 기구(20)가 배치된다.
[제3 연삭 공정]
제2 연삭 공정의 완료 후, 제어 유닛(7)은, 제3 연삭 기구(30)에 대하여 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)의 배치를 제어한다.
즉, 제어 유닛(7)은, 턴 테이블(60)을 회전시킴으로써, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)을, 제3 연삭 에어리어(403)에 있어서의 제3 연삭 기구(30)의 하방에 배치한다.
이 제3 연삭 에어리어(403)에서는, 제3 연삭 이송 기구(90)의 홀더(110)가, 제3 연삭 기구(30)의 스핀들 유닛(41)을 유지하고 있다(도 2 참조).
또한, 스핀들 유닛(41)의 선단의 제3 연삭 지석(31)의 하면이, 척 테이블(50)의 원추형의 유지면(52)의 반경 부분과 평행하게 되어 있다. 구체적으로는, 유지면(52)의 중심을 사이에 두고 평면에서 봤을 때 제3 연삭 지석(31)과 겹치도록 존재하는 2개의 반경 부분 중 제2 연삭 지석(21)의 하면과 평행하지 않은 한쪽이, 제3 연삭 지석(31)의 하면과 평행해지도록, 제3 연삭 기구(30)의 스핀들 유닛(41)의 기울기가 조정되어 있다. 이에 의해, 유지면(52)에 유지되어 있는 웨이퍼(5)에, 제3 연삭 지석(31)에 의해, 도 3에 도시된 바와 같은, 외주로부터 중심을 향하는 원호형의 제3 연삭 영역(433)이 형성되는 상태가 된다. 즉, 제3 연삭 영역(433)이 제2 연삭 영역(432)과 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여 제3 연삭 기구(30)가 배치된다.
이 상태에서, 제어 유닛(7)은, 제3 연삭 기구(30) 및 제3 연삭 이송 기구(90)를 제어하여, 웨이퍼(5)를 연삭 가공한다. 이에 의해, 웨이퍼(5)에는, 제3 연삭 영역(433)의 형상에 따른 형상을 갖는 제3 연삭흔(453)이 형성된다.
이와 같이, 제2 연삭 공정 및 제3 연삭 공정에서는, 제2 연삭 지석(21)에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼(5)의 제2 연삭흔(452)에 대하여, 제3 연삭 지석(31)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제3 연삭흔(453)이 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)가 배치된다.
[세정·회수 공정]
제3 연삭 공정의 완료 후, 제어 유닛(7)은, 턴 테이블(60)을 회전시킴으로써, 웨이퍼(5)를 유지하고 있는 척 테이블(50)을, 반입출 에어리어(400)에 배치한다. 제어 유닛(7)은, 도 1에 나타내는 반출 기구(157)를 제어하여, 웨이퍼(5)를, 스핀 세정 유닛(265)에 반송하여, 스핀 세정한다. 그 후, 제어 유닛(7)은, 로봇(153)을 제어하여, 스핀 세정된 웨이퍼(5)를 제2 카세트(151)에 반입한다.
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 제2 연삭 공정에 있어서, 웨이퍼(5)의 제1 연삭흔(451)에 대하여, 제2 연삭 지석(21)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제2 연삭흔(452)이 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여, 제2 연삭 기구(20)가 배치된다. 또한, 제3 연삭 공정에서는, 웨이퍼(5)의 제2 연삭흔(452)에 대하여, 제3 연삭 지석(31)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제3 연삭흔(453)이 교차하도록, 척 테이블(50)에 대하여, 제3 연삭 기구(30)가 배치된다.
이로써, 제2 연삭 공정에 있어서, 제1 연삭흔(451)이 절삭되도록, 웨이퍼(5)가 연삭됨과 함께, 제3 연삭 공정에 있어서, 제2 연삭흔(452)이 절삭되도록, 웨이퍼(5)가 연삭된다. 따라서, 두께의 편차가 작음과 함께, 높은 항절 강도를 갖는 고품질의 웨이퍼(5)를 얻을 수 있다.
또한, 제1 연삭흔(451)에 교차하는 제2 연삭흔(452)을 형성하는 제2 연삭 지석(21) 및 제2 연삭흔(452)에 교차하는 제3 연삭흔(453)을 형성하는 제3 연삭 지석(31)에는, 연삭흔이 교차하여 연삭하고 있을 때에 적당한 충격력이 작용하므로, 자생 발인 작용이 생겨 연삭력이 유지된다. 따라서, 제2 연삭 지석(21) 및 제3 연삭 지석(31)의 연삭력을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 있어서의 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제3 연삭 이송 기구(90)에는, 각각, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)의 스핀들 유닛(41)이 배치되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 연삭 장치(1)는, 웨이퍼(5)를 수용하기 위한 카세트로서, 2개의 카세트(제1 카세트(150) 및 제2 카세트(151))를 갖고 있다. 이것에 관하여, 연삭 장치(1)가 갖는 카세트의 수는, 2개에 한정되지 않고, 1개라도 좋고, 3개 이상이라도 좋다.
또한, 유지면(52)에 의해 웨이퍼(5)를 유지하는 척 테이블(50)은, 턴 테이블(60)에, 적어도 4개 배치되어 있으면 된다. 또한, 연삭 기구는, 적어도 3개 배치되어 있으면 된다.
예를 들어, 턴 테이블(60)에 5개의 척 테이블(50)이 배치됨과 함께, 4개의 연삭 기구가 설치되어도 된다. 즉, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20) 및 제3 연삭 기구(30)가, 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제3 연삭 이송 기구(90)와 함께 설치됨과 함께, 새롭게, 제4 연삭 기구(35)가, 이것을 연삭 이송하는 제4 연삭 이송 기구(95)와 함께 설치되어 있어도 된다.
5개의 척 테이블(50)은, 턴 테이블(60) 상에, 둘레 방향에 있어서 등간격으로 배치되어 있다. 그리고, 제1 연삭 기구(10), 제2 연삭 기구(20), 제3 연삭 기구(30) 및 제4 연삭 기구(35)는, 4개의 척 테이블(50)의 상방에 배치되도록 설치되어 있다.
제4 연삭 기구(35)는, 제3 연삭 기구(30) 등과 같은 구성을 갖고 있고, 제4 연삭 지석(36)을 구비하고 있다. 제4 연삭 지석(36)은, 예를 들어, 제3 연삭 지석(31)보다 작은 지립을 포함하는 최종 마무리 연삭용의 지석이다.
제4 연삭 지석(36)이 회전함으로써, 척 테이블(50)에 유지되어 있는 웨이퍼(5)의 상면에, 제4 연삭 영역(434)이 형성된다. 제4 연삭 영역(434)은, 연삭 영역(431∼433)과 마찬가지로, 비교적 가는 환상 부채형의 형상을 갖고 있다.
또한, 도 4에서는, 연삭 지석(11, 21, 31 및 36)의 회전 방향을 화살표(501)에 의해 나타내는 한편, 척 테이블(50)의 회전 방향을 화살표(505)에 의해 나타내고 있다.
또한, 도 4에 도시하는 예에 있어서도, 제1 연삭 이송 기구(70), 제2 연삭 이송 기구(80), 제3 연삭 이송 기구(90) 및 제4 연삭 이송 기구(95)는, 칼럼(101) 및 홀더(110) 등으로 구성되어 있다. 또한, 칼럼(101)은, 홀더(110)를 사이에 두는 기둥을 구비한 도어형 칼럼이어도 된다. 또한, 도어형 칼럼에서는, 척 테이블(50)을 사이에 두도록 기둥이 배치되어 있다.
또한, 제4 연삭 기구(35)를 이용한 웨이퍼(5)의 연삭에서는, 제3 연삭 지석(31)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제3 연삭흔(453)에 대하여, 제4 연삭 지석(36)에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼(5)의 제4 연삭흔(454)이 교차하도록, 턴 테이블(60)을 회전시키고, 제4 연삭 기구에 대하여 척 테이블(50)이 배치된다. 따라서, 제3 연삭흔(453)이 절삭되도록, 웨이퍼(5)가 연삭된다. 이에 의해, 두께의 편차가 작음과 함께, 높은 항절 강도를 갖는 고품질의 웨이퍼(5)를 얻을 수 있다. 또한, 제2 연삭 지석(21), 제3 연삭 지석(31) 및 제4 연삭 지석(36)의 연삭력을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 4개의 연삭 기구를 구비하는 구성에서는, 도 5에 도시한 바와 같이, 제2 연삭 이송 기구(80) 및 제4 연삭 이송 기구(95)에 있어서의 칼럼(101) 및 홀더(110)의 방향을 바꾸어도 된다. 이 구성에 있어서도, 도 4에 나타낸 구성과 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
1: 연삭 장치, 5: 웨이퍼, 7: 제어 유닛, 400: 반입출 에어리어
10: 제1 연삭 기구, 11: 제1 연삭 지석
401: 제1 연삭 에어리어, 431: 제1 연삭 영역, 451: 제1 연삭흔
20: 제2 연삭 기구, 21: 제2 연삭 지석
402: 제2 연삭 에어리어, 432: 제2 연삭 영역, 452: 제2 연삭흔
30: 제3 연삭 기구, 31: 제3 연삭 지석
403: 제3 연삭 에어리어, 433: 제3 연삭 영역, 453: 제3 연삭흔
35: 제4 연삭 기구, 36: 제4 연삭 지석
434: 제4 연삭 영역, 454: 제4 연삭흔
40 : 스핀들 하우징, 41 : 스핀들 유닛, 42 : 스핀들
43 : 연삭 휠, 44 : 스핀들 모터
50: 척 테이블, 52: 유지면, 60: 턴 테이블
61: 워터 케이스
300: 테이블 베이스, 301: 외측면, 302: 내측면, 303: 측벽
320: 지지 기둥
310: 지지 패드
70: 제1 연삭 이송 기구, 80: 제2 연삭 이송 기구
90: 제3 연삭 이송 기구, 95: 제4 연삭 이송기
101: 칼럼, 104: 가이드 레일, 110: 홀더, 114: Z축 모터
115: 볼 나사, 116: 승강 테이블, 150: 제1 카세트, 151: 제2 카세트
153: 로봇
156 : 임시 배치 테이블, 154 : 반입 기구, 157 : 반출 기구
201: 제1 장치 베이스, 202: 제2 장치 베이스
240: 두께 센서
265: 스핀 세정 유닛

Claims (1)

  1. 웨이퍼를 연삭하는 연삭 장치에 있어서,
    유지면에 의해 상기 웨이퍼를 유지하는 적어도 4개의 척 테이블과,
    상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제1 연삭 지석의 하면을 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제1 연삭 기구와,
    상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제2 연삭 지석의 하면을 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제2 연삭 기구와,
    상기 유지면에 유지된 상기 웨이퍼의 반경 에어리어에, 환형으로 배열된 제3 연삭 지석의 하면을 접촉시킴으로써, 상기 웨이퍼를 연삭하는 제3 연삭 기구와,
    상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제1 연삭 기구를 연삭 이송하는 제1 연삭 이송 기구와,
    상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제2 연삭 기구를 연삭 이송하는 제2 연삭 이송 기구와,
    상기 유지면에 수직인 연삭 이송 방향으로 상기 제3 연삭 기구를 연삭 이송하는 제3 연삭 이송 기구와,
    상기 척 테이블이 배치되고, 중심을 축으로 회전함으로써, 상기 제1 연삭 지석, 상기 제2 연삭 지석, 및 상기 제3 연삭 지석의 각각에 대해, 상기 척 테이블을 위치시킬 수 있는 턴 테이블을 포함하고,
    상기 제1 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제1 연삭흔에 대하여, 상기 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 웨이퍼의 제2 연삭흔이 교차하도록, 상기 척 테이블에 대하여 상기 제1 연삭 기구 및 상기 제2 연삭 기구가 배치되고,
    상기 제2 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생한 웨이퍼의 제2 연삭흔에 대하여, 상기 제3 연삭 지석에 의한 연삭에 의해 발생하는 상기 웨이퍼의 제3 연삭흔이 교차하도록, 상기 척 테이블에 대하여 상기 제2 연삭 기구 및 상기 제3 연삭 기구가 배치되어 있는 것인, 연삭 장치.
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