KR20220137538A - 연삭 방법 - Google Patents

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요시카즈 스즈키
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

[과제] 종래의 연삭 방법에 비해서, 판형의 워크피스의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 억제할 수 있는 새로운 연삭 방법을 제공한다.
[해결수단] 연삭 방법으로서, 척 테이블과 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정한 뒤에, 워크피스에 지석을 접촉시켜 워크피스를 연삭하는 제1 연삭 단계와, 척 테이블과 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정한 뒤에, 워크피스에 지석을 접촉시켜 워크피스를 연삭하는 제2 연삭 단계를 포함한다. 제2 연삭 단계에서는, 제1 연삭 단계에 비해서 표면 거칠기를 작게 할 수 있는 조건으로 워크피스를 연삭한다.

Description

연삭 방법{GRINDING METHOD}
본 발명은 웨이퍼와 같은 판형의 워크피스를 연삭할 때에 적용되는 연삭 방법에 관한 것이다.
소형이며 경량인 디바이스 칩을 실현하기 위해, 집적 회로 등의 디바이스가 표면측에 마련된 웨이퍼를 얇게 가공하는 기회가 증가하고 있다. 웨이퍼의 표면측을 척 테이블로 유지하고, 지립을 포함하는 복수의 지석이 고정된 연삭 휠과, 척 테이블을 함께 회전시켜, 순수 등의 액체를 공급하면서 웨이퍼의 이면에 지석을 압박함으로써, 이 웨이퍼를 연삭하여 얇게 할 수 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2014-124690호 공보
그런데, 지석이 척 테이블의 회전축을 빠져나가도록 연삭 휠과 척 테이블을 서로 회전시키는, 소위 인피드 연삭이라고 불리는 연삭 방법에서는, 웨이퍼의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기에 차가 생기기 쉽다. 표면 거칠기의 차는, 디바이스 칩의 역학적인 강도의 차로 이어지기 때문에, 연삭 후의 웨이퍼의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 될 수 있는 한 작게 억제하고자 하는 요망이 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것이며, 그 목적은 종래의 연삭 방법에 비해서, 판형의 워크피스의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 억제할 수 있는 새로운 연삭 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 유지면을 갖는 척 테이블과, 환형으로 배치된 복수의 지석을 갖는 연삭 휠을, 상기 복수의 상기 지석이 상기 척 테이블의 회전축을 빠져나가도록, 함께 회전시키면서, 상기 척 테이블의 상기 유지면에 의해 유지된 판형의 워크피스를 상기 연삭 휠로 연삭하는 연삭 방법으로서, 상기 지석과 상기 유지면의 거리가, 상기 척 테이블의 상기 회전축과 중첩되는 위치에 비해서 다른 위치에서 커지도록, 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정한 뒤에, 상기 유지면과 상기 지석을 상대적으로 접근시킴으로써, 상기 워크피스에 상기 지석을 접촉시켜 상기 워크피스를 연삭하는 제1 연삭 단계와, 상기 제1 연삭 단계 후, 상기 지석을 상기 워크피스로부터 떨어뜨려 상기 워크피스의 연삭을 정지하는 연삭 정지 단계와, 상기 연삭 정지 단계 후, 상기 척 테이블의 상기 회전축과 중첩되는 위치에서 상기 워크피스에 상기 지석이 접촉하지 않도록, 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠의 상대적인 기울기를 상기 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정한 뒤에, 상기 유지면과 상기 지석을 상대적으로 접근시킴으로써, 상기 워크피스에 상기 지석을 접촉시켜 상기 워크피스를 연삭하는 제2 연삭 단계를 포함하고, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 표면 거칠기가 작아지는 조건으로 상기 워크피스를 연삭하는 연삭 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 척 테이블을 느리게 회전시킨다. 또한, 바람직하게는, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 연삭 휠을 빠르게 회전시킨다. 또한, 바람직하게는, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 유지면과 상기 지석을 느리게 접근시킨다.
지석이 척 테이블의 회전축을 빠져나가도록 척 테이블과 연삭 휠을 함께 회전시키는 인피드 연삭이라고 불리는 연삭 방법에서는, 단위 시간당에 제거되는 워크피스의 체적이, 그 중앙부에 비해서 외주부에서 커진다. 그 때문에, 연삭 후의 워크피스의 외주부의 표면 거칠기가, 중앙부의 표면 거칠기에 비해서 커지기 쉽다.
그래서, 본 발명의 일측면에 따른 연삭 방법에서는, 척 테이블과 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정함으로써, 중앙부가 얇아지도록 워크피스를 연삭하고(제1 연삭 단계), 그 후, 척 테이블과 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정함으로써, 중앙부가 제거되지 않도록 워크피스를 연삭한다(제2 연삭 단계).
또한, 제2 연삭 단계에서는, 제1 연삭 단계에 비해서 표면 거칠기가 작아지는 조건으로 워크피스를 연삭한다. 이들에 의해, 워크피스의 외주부의 표면 거칠기를 중앙부의 표면 거칠기와는 별도로 조정하여, 작게 할 수 있다. 즉, 종래의 연삭 방법에 비해서, 워크피스의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 억제할 수 있다.
도 1은 연삭 장치의 예를 나타내는 단면도이다.
도 2는 워크피스가 연삭되는 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 워크피스가 제1 조건으로 연삭되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 4는 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스를 나타내는 단면도이다.
도 5는 지석이 워크피스로부터 떨어진 상태를 나타내는 단면도이다.
도 6은 워크피스가 제2 조건으로 연삭되는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 7은 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스를 나타내는 단면도이다.
도 8은 변형예에 있어서 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스를 나타내는 단면도이다.
도 9는 변형예에 있어서 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스를 나타내는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 실시형태에서 사용되는 연삭 장치(2)를 나타내는 단면도이고, 도 2는 이 연삭 장치(2)로 판형의 워크피스(11)가 연삭되는 모습을 나타내는 사시도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 연삭 장치(2)는, 복수의 구성 요소를 지지하는 직방체형의 베이스(4)를 갖고 있다.
베이스(4)의 상부에는, 워크피스(11)를 유지할 수 있는 척 테이블(10)이 배치되어 있다. 척 테이블(10)은, 예컨대, 스테인레스강으로 대표되는 금속을 이용하여 형성된 원기둥형(원반형)의 프레임체(10a)를 포함한다. 프레임체(10a)의 상면측에는, 원형상의 개구를 상단에 갖는 오목부가 형성되어 있다.
이 오목부에는, 세라믹스 등을 이용하여 다공질의 원반형으로 형성된 유지판(10b)이 고정되어 있다. 유지판(10b)의 상면(10c)은, 예컨대, 원추의 측면에 상당하는 형상으로 구성되어 있다. 프레임체(10a)의 내부에는, 오목부의 바닥에 일단측이 개구하는 유로(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 이 유로의 타단측은, 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
즉, 유지판(10b)의 하면측은, 프레임체(10a)의 내부에 마련된 유로나 밸브 등을 통해, 흡인원에 접속되어 있다. 그 때문에, 유지판(10b)의 상면(10c)에 워크피스(11)를 얹고, 밸브를 개방하여, 흡인원의 부압을 작용시키면, 워크피스(11)의 하면측이 척 테이블(10)에 의해 흡인된다. 이와 같이, 유지판(10b)의 상면(10c)은, 워크피스(11)를 흡인하여 유지하는 유지면으로서 기능한다.
프레임체(10a)의 하면측에는, 원반형의 테이블 베이스(12)가 고정되어 있다. 테이블 베이스(12)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(14)이 접속되어 있다. 즉, 척 테이블(10)은, 테이블 베이스(12)를 통해 회전 구동원(14)에 연결되어 있다. 회전 구동원(14)을 동작시킴으로써, 척 테이블(10)은, 유지면(상면(10c))의 중심을 통과하는 소정의 회전축(10d)의 둘레로 회전한다.
테이블 베이스(12)의 하방에는, 테이블 베이스(12)의 기울기를 조정할 수 있는 기울기 조정 기구(16)가 배치되어 있다. 기울기 조정 기구(16)는, 1개의 고정 지지부(16a)와, 2개의 가동 지지부(16b)를 포함한다. 1개의 고정 지지부(16a)와 2개의 가동 지지부(16b)는, 테이블 베이스(12)의 둘레의 방향에 있어서 같은 각도의 간격(즉, 120°의 간격)으로 배치되고, 각각의 상단부가, 테이블 베이스(12)의 하면에 접속되어 있다. 또한, 도 1에서는, 2개의 가동 지지부(16b) 중 1개를 나타내고 있다.
고정 지지부(16a)의 상단의 높이는 일정하다. 한편으로, 가동 지지부(16b)는, 그 상단의 높이를 변경할 수 있도록 구성되어 있다. 가동 지지부(16b)의 상단의 높이를 변경함으로써, 척 테이블(10)의 회전축(10d)의 방향(각도)을 소정의 범위 내에서 조정할 수 있다.
척 테이블(10)의 근방에는, 두께 측정 유닛(18)이 마련되어 있다. 두께 측정 유닛(18)은, 프레임체(10a)의 상방에 배치되는 제1 높이 측정기(18a)와, 유지판(10b)의 상방에 배치되는 제2 높이 측정기(18b)를 포함한다. 예컨대, 프레임체(10a)의 상면의 높이를 제1 높이 측정기(18a)로 측정하고, 척 테이블(10)에 유지된 워크피스(11)의 상면의 높이를 제2 높이 측정기(18b)로 측정함으로써, 이들 측정값의 차가 워크피스(11)의 두께로서 산출된다.
또한, 척 테이블(10)의 근방에는, 연삭액 공급 유닛(19)이 마련되어 있다. 연삭액 공급 유닛(19)은, 베이스(4)로부터 상방을 향하여 신장하는 파이프부(19a)와, 파이프부(19a)의 상단으로부터 척 테이블(10)의 회전축(10d)을 향하여 대략 수평인 방향으로 신장하는 노즐부(19b)를 포함한다. 파이프부(19a)의 하단측은, 순수 등의 연삭액을 저류하는 연삭액 공급원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
베이스(4)의 측단에는, 상방을 향하여 신장하는 각기둥형의 지지 구조(6)가 마련되어 있다. 지지 구조(6)의 척 테이블(10)측의 측면에는, 연삭 이송 유닛(20)이 마련되어 있다. 연삭 이송 유닛(20)은, 지지 구조(6)의 척 테이블(10)측의 측면에 고정되며 상하로 긴 한쌍의 가이드 레일(20a)을 포함한다. 각 가이드 레일(20a)에는, 이동 플레이트(20b)가 슬라이드 가능한 양태로 부착되어 있다.
이동 플레이트(20b)의 지지 구조(6)측의 면에는, 볼나사를 구성하는 너트부(20c)가 마련되어 있고, 이 너트부(20c)에는, 상하로 긴 나사축(20d)이 회전 가능한 양태로 연결되어 있다. 나사축(20d)의 일단부에는, 모터(20e)가 접속되어 있다. 모터(20e)에 의해 나사축(20d)을 회전시킴으로써, 이동 플레이트(20b)는 가이드 레일(20a)을 따라 상하로(도 1의 Z축을 따라) 이동한다.
이동 플레이트(20b)의 지지 구조(6)와는 반대측의 면에는, 연삭 유닛(22)이 마련되어 있다. 연삭 유닛(22)은, 바닥이 있는 원통형의 유지구(22a)를 포함한다. 유지구(22a)의 측면은, 이동 플레이트(20b)에 고정되어 있고, 유지구(22a)의 내측에는, 통형의 스핀들 하우징(22b)이 수용되어 있다. 스핀들 하우징(22b)은, 임의의 스페이서(22c) 등을 통해 유지구(22a)의 바닥에 지지되어 있다.
스핀들 하우징(22b)의 내측에는, 원기둥형의 스핀들(22d)의 일부가 수용되어 있다. 스핀들(22d)의 상단측에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 접속되어 있다. 회전 구동원을 동작시키면, 스핀들(22d)은, 그 축심에 대하여 대략 평행한 회전축(22e)의 둘레로 회전한다.
스핀들(22d)의 하단부는, 스핀들 하우징(22b)의 하단으로부터 외부에 노출되어 있다. 이 스핀들(22d)의 하단부에는, 원형의 상면 및 하면을 갖는 원반형의 마운트(22f)의 상면측이 고정되어 있다. 마운트(22f)의 하면에는, 연삭 휠(24)이 장착되어 있다.
연삭 휠(24)은, 스테인레스강이나 알루미늄 등의 금속이며 마운트(22f)와 대략 동직경으로 형성된 환형의 휠 베이스(26)를 구비하고 있다. 연삭 휠(24)을 마운트(22f)에 장착할 때에는, 이 휠 베이스(26)의 환형의 상면을 마운트(22f)의 원형의 하면에 접촉시킨다. 휠 베이스(26)의 환형의 하면에는, 다이아몬드나 cBN(cubic Boron Nitride) 등의 지립이 비트리파이드나 레지노이드 등의 결합제로 고정되어 이루어지는 복수의 지석(28)이 환형으로 배치되어 있다.
워크피스(11)의 연삭 시에는, 척 테이블(10)의 회전축(10d)의 일부(상면(10c)보다 상방의 부분)가 연삭 휠(24)의 지석(28)과 중첩되도록, 척 테이블(10)과 연삭 유닛(22)의 위치의 관계가 조정된다. 따라서, 워크피스(11)를 연삭하기 위해 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)을 함께 회전시키면, 복수의 지석(28)은, 회전축(10d)을 순서대로 빠져나간다. 또한, 워크피스(11)의 연삭 시에 연삭 유닛(22)을 하강시키면, 노즐부(19b)는, 연삭 휠(24)의 내측에 배치된다.
워크피스(11)는, 대표적으로는, 실리콘(Si) 등의 반도체를 포함하는 원반형의 웨이퍼이다. 이 워크피스(11)의 표면(11a)(도 3 등 참조)측은, 예컨대, 서로 교차하는 복수의 분할 예정 라인(스트리트)으로 복수의 소영역으로 구획되어 있고, 각 소영역에는, IC(Integrated Circuit) 등의 디바이스가 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 이 워크피스(11)를, 표면(11a)과는 반대에 위치하는 이면(11b)(도 2)측으로부터 연삭하여 얇게 한다.
또한, 본 실시형태에서는, 실리콘 등의 반도체를 포함하는 원반형의 웨이퍼를 워크피스(11)로 하고 있지만, 워크피스(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예컨대, 다른 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료를 포함하는 기판을 워크피스(11)로서 이용할 수도 있다. 마찬가지로, 디바이스의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없다. 워크피스(11)에는, 디바이스가 형성되어 있지 않은 경우도 있다.
본 실시형태에 따른 연삭 방법에서는, 먼저, 전술한 워크피스(11)를 연삭 장치(2)의 척 테이블(10)로 유지한다(유지 단계). 구체적으로는, 예컨대, 워크피스(11)의 표면(11a)측을 유지판(10b)의 상면(10c)에 접촉시키고, 밸브를 개방하여, 흡인원의 부압을 작용시킨다. 이에 의해, 워크피스(11)의 표면(11a)측이 척 테이블(10)에 의해 유지되고, 이면(11b)측이 상방에 노출된다. 또한, 워크피스(11)의 표면(11a)측에는, 미리, 디바이스의 보호에 알맞은 보호 부재 등을 첩부해 두어도 좋다.
워크피스(11)를 척 테이블(10)로 유지한 후에는, 이 워크피스(11)를 제1 조건으로 연삭한다(제1 연삭 단계). 도 3은 워크피스(11)가 제1 조건으로 연삭되는 모습을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 3에서는, 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)의 이면(11c)을 파선으로 나타내고 있다. 구체적으로는, 예컨대, 척 테이블(10)의 중앙의 상방에 지석(28)이 배치되도록, 척 테이블(10)과 연삭 유닛(22)의 위치의 관계를 조정한다.
또한, 척 테이블(10)의 중앙에서의 지석(28)과 유지판(10b)의 거리가, 척 테이블(10)의 외주측의 영역에서의 지석(28)과 유지판(10b)의 거리에 비해서 가까워지도록, 기울기 조정 기구(16)로 척 테이블(10)의 기울기를 조정한다. 즉, 유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)의 하면의 거리가, 척 테이블(10)의 회전축(10d)과 중첩되는 위치에 비해서 다른 위치에서 커지도록, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정한다.
또한, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기는, 연삭 후의 워크피스(11)에 요구되는 TTV(total thickness variation) 등에 따라 임의로 설정된다. 여기서는, 척 테이블(10)의 회전축(10d)과 스핀들(22d)의 회전축(22e)이 이루는 각도(α)가 0°∼0.004°정도, 바람직하게는 0.0034°정도가 되도록, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 조정한다.
그 후, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)을 함께 회전시키면서, 연삭 이송 유닛(20)으로 연삭 휠(24)을 하강시켜, 유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 상대적으로 접근시킨다. 그리고, 유지판(10b) 상의 워크피스(11)에 지석(28)을 접촉시켜, 워크피스(11)를 이면(11b)측으로부터 연삭한다. 이 워크피스(11)의 연삭 시에는, 복수의 지석(28)이, 척 테이블(10)의 회전축(10d)을 순서대로 빠져나가게 된다.
또한, 척 테이블(10)을 회전시키는 속도, 연삭 휠(24)을 회전시키는 속도 및 연삭 휠(24)을 하강시키는 속도(유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 접근시키는 속도) 등의 조건은, 연삭 후의 워크피스(11)에 요구되는 표면 거칠기(워크피스(11)의 중앙부의 표면 거칠기)에 따라 임의로 설정된다. 여기서는, 척 테이블(10)을 100 rpm∼900 rpm의 속도로 회전시키고, 연삭 휠(24)을 1000 rpm∼3000 rpm의 속도로 회전시키며, 연삭 휠(24)을 1.5 ㎛/s∼5.0 ㎛/s의 속도로 하강시킨다.
유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)의 상대적인 접근은, 워크피스(11)가 소망의 두께가 될 때까지 계속할 수 있다. 도 4는 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)를 나타내는 단면도이다. 전술한 바와 같이, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기는, 제1 상태(즉, 회전축(10d)와 회전축(22e)이 각도(α)를 이루는 상태)로 조정되어 있다. 따라서, 이 제1 상태를 포함하는 제1 조건으로 연삭된 워크피스(11)의 중앙부는, 외주부에 비해서 얇다.
워크피스(11)를 제1 조건으로 연삭한 후에는, 지석(28)을 워크피스(11)로부터 떨어뜨려 워크피스(11)의 연삭을 정지한다(연삭 정지 단계). 도 5는 지석(28)이 워크피스(11)로부터 떨어진 상태를 나타내는 단면도이다. 구체적으로는, 예컨대, 연삭 이송 유닛(20)으로 연삭 휠(24)을 상승시켜, 유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 상대적으로 떨어뜨린다. 또한, 연삭 휠(24)을 상승시키는 거리는, 10 ㎛∼100 ㎛ 정도면 좋다.
워크피스(11)의 연삭을 정지한 후에는, 워크피스(11)를 제1 조건과는 다른 제2 조건으로 연삭한다(제2 연삭 단계). 도 6은 워크피스(11)가 제2 조건으로 연삭되는 모습을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 6에서는, 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)의 이면(11d)을 파선으로 나타내고 있다.
구체적으로는, 척 테이블(10)의 중앙에서의 지석(28)과 워크피스(11)의 거리가, 척 테이블(10)의 외주측의 영역에서의 지석(28)과 워크피스(11)의 거리에 비해서 멀어지도록, 기울기 조정 기구(16)로 척 테이블(10)의 기울기를 조정한다. 즉, 척 테이블(10)의 회전축(10d)과 중첩되는 위치에서 워크피스(11)에 지석(28)이 접촉하지 않도록, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정한다.
또한, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기는, 연삭 후의 워크피스(11)에 요구되는 TTV 등에 따라 임의로 설정된다. 여기서는, 척 테이블(10)의 회전축(10d)과 스핀들(22d)의 회전축(22e)이 이루는 각도(β)가 0.007°∼0.012°정도, 바람직하게는 0.008°정도가 되도록, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 조정한다.
그 후, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)을 함께 회전시키면서, 연삭 이송 유닛(20)으로 연삭 휠(24)을 하강시켜, 유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 상대적으로 접근시킨다. 그리고, 유지판(10b) 상의 워크피스(11)에 지석(28)을 접촉시켜, 워크피스(11)를 이면(11b)측으로부터 연삭한다. 이 워크피스(11)의 연삭 시에도, 복수의 지석(28)이, 척 테이블(10)의 회전축(10d)을 순서대로 빠져나가게 된다.
여기서, 본 실시형태에 따른 연삭 방법에 적용되는, 소위 인피드 연삭에서는, 척 테이블(10)의 회전에 의해, 워크피스(11)의 외주부가 중앙부보다 빠르게 이동한다. 따라서, 연삭에 의해 제거되는 워크피스(11)의 외주부의 체적은, 중앙부의 체적에 비해서 커진다. 그 때문에, 전술한 제1 조건에 따른 연삭에서는, 워크피스(11)의 중앙부의 표면 거칠기에 비해서 외주부의 표면 거칠기가 커져 버린다.
그래서, 본 실시형태에서는, 워크피스(11)의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차가 작아지도록, 제1 조건과는 다른 제2 조건으로 워크피스(11)의 외주부를 연삭한다. 예컨대, 척 테이블(10)을 회전시키는 속도, 연삭 휠(24)을 회전시키는 속도 및 연삭 휠(24)을 하강시키는 속도(유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 접근시키는 속도) 중 어느 하나를, 제1 조건으로의 연삭에 비해서 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기를 작게 할 수 있도록 조정한다.
척 테이블(10)을 회전시키는 속도만을 조정하는 경우에는, 제1 조건으로의 연삭에 비해서 척 테이블(10)을 느리게 회전시키도록, 제2 조건을 설정한다. 구체적으로는, 척 테이블(10)을, 제1 조건의 1/3 이하의 속도로, 대표적으로는 30 rpm∼300 rpm의 속도로 회전시킨다. 연삭 휠(24)을 회전시키는 속도나, 연삭 휠(24)을 하강시키는 속도는, 제1 조건과 동일하면 좋다.
연삭 휠(24)을 회전시키는 속도만을 조정하는 경우에는, 제1 조건으로의 연삭에 비해서 연삭 휠(24)을 빠르게 회전시키도록, 제2 조건을 설정한다. 구체적으로는, 연삭 휠(24)을, 제1 조건의 2배 이상의 속도로, 대표적으로는 2000 rpm∼6000 rpm의 속도로 회전시킨다. 척 테이블(10)을 회전시키는 속도나, 연삭 휠(24)을 하강시키는 속도는, 제1 조건과 동일하면 좋다.
연삭 휠(24)을 하강시키는 속도만을 조정하는 경우에는, 연삭 휠(24)을 느리게 하강시키도록, 즉, 유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)을 느리게 접근시키도록, 제2 조건을 설정한다. 구체적으로는, 연삭 휠(24)을, 제1 조건의 1/5 이하의 속도로, 대표적으로는 0.3 ㎛/s∼1.0 ㎛/s의 속도로 하강시킨다. 척 테이블(10)을 회전시키는 속도나, 연삭 휠(24)을 회전시키는 속도는, 제1 조건과 동일하면 좋다.
이러한 제2 조건으로의 연삭에 의해, 예컨대, 연삭 후의 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기를, 중앙부의 표면 거칠기의 ±20%의 범위에 들어가게 하여, 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에서는, 척 테이블(10)을 회전시키는 속도, 연삭 휠(24)을 회전시키는 속도 및 연삭 휠(24)을 하강시키는 속도 중 어느 하나의 항목만을 제1 조건으로부터 변경하고 있지만, 복수의 항목을 변경할 수도 있다.
유지판(10b)의 상면(10c)과 지석(28)의 상대적인 접근은, 워크피스(11)가 소망의 두께가 될 때까지 계속할 수 있다. 도 7은 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)를 나타내는 단면도이다. 전술한 바와 같이, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기는, 제2 상태(즉, 회전축(10d)과 회전축(22e)이 각도(β)를 이루는 상태)로 조정되어 있다. 따라서, 이 제2 상태를 포함하는 제2 조건으로 연삭된 워크피스(11)의 외주부는, 제2 조건으로 연삭되기 전의 워크피스(11)의 외주부에 비교해서 얇아진다.
한편, 제2 조건으로의 연삭을 거친 워크피스(11)의 중앙부의 두께는, 제2 조건으로 연삭되기 전의 워크피스(11)의 외주부의 두께와 다르지 않다. 즉, 워크피스(11)의 중앙부는, 이 제2 조건으로는 연삭되지 않는다. 이에 의해, 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기를, 중앙부의 표면 거칠기와는 별도로 조정하여, 작게 할 수 있다.
또한, 제2 조건으로의 연삭에 의해 워크피스(11)의 지나치게 넓은 영역이 가공되면, 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기 중앙부의 표면 거칠기를 적절하게 조정할 수 없게 된다. 마찬가지로, 제2 조건으로의 연삭에 의해 워크피스(11)의 지나치게 좁은 영역이 가공되면, 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기와 중앙부의 표면 거칠기를 적절하게 조정할 수 없게 된다.
따라서, 제2 조건에 따른 연삭에서는, 워크피스(11)의 외주 가장자리로부터의 거리가 워크피스(11)의 반경의 1/3∼2/3가 되는 영역을 가공하는 것이 바람직하고, 외주 가장자리로부터의 거리가 반경의 2/5∼3/5가 되는 영역을 가공하면 보다 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는, 제2 조건으로의 연삭에 의해, 워크피스(11)의 외주 가장자리로부터의 거리가 워크피스(11)의 반경의 약 1/2이 되는 영역을 가공하고 있다.
전술한 바와 같이, 지석(28)이 척 테이블(10)의 회전축(10d)을 빠져나가도록 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)을 함께 회전시키는 인피드 연삭이라고 불리는 연삭 방법에서는, 단위 시간당에 제거되는 워크피스(11)의 체적이, 그 중앙부에 비해서 외주부에서 커진다. 그 때문에, 연삭 후의 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기가, 중앙부의 표면 거칠기에 비교해서 커지기 쉽다.
그래서, 본 실시형태에 따른 연삭 방법에서는, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정함으로써, 중앙부가 얇아지도록 워크피스(11)를 연삭하고(제1 연삭 단계), 그 후, 척 테이블(10)과 연삭 휠(24)의 상대적인 기울기를 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정함으로써, 중앙부가 제거되지 않도록 워크피스(11)를 연삭한다(제2 연삭 단계).
또한, 제2 연삭 단계에서는, 제1 연삭 단계에 비해서 표면 거칠기가 작아지는 조건(제2 조건)으로 워크피스(11)를 연삭한다. 이들에 의해, 워크피스(11)의 외주부의 표면 거칠기를 중앙부의 표면 거칠기와는 별도로 조정하여, 작게 할 수 있다. 즉, 종래의 연삭 방법에 비해서, 워크피스(11)의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태의 기재에 제한되지 않고 여러 가지 변경하여 실시 가능하다. 예컨대, 전술한 실시형태에서는, 제1 연삭 단계에 있어서 워크피스(11)의 이면(11b)측이 오목형으로 가공되는 조건으로 워크피스(11)를 연삭하고, 제2 연삭 단계에 있어서 워크피스(11)의 이면(11b)측이 볼록형으로 가공되는 조건으로 워크피스(11)를 연삭하고 있지만, 제2 연삭 단계에서는, 워크피스(11)의 이면(11b)측이 평탄하게 가공되는 조건으로 워크피스(11)를 연삭할 수도 있다.
도 8은 변형예에 있어서 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)를 나타내는 단면도이고, 도 9는 변형예에 있어서 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)를 나타내는 단면도이다. 도 8에는 변형예에 따른 제1 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)의 이면(11e)을 나타내고 있고, 도 9에는 변형예에 따른 제2 조건으로 연삭된 후의 워크피스(11)의 이면(11f)을 나타내고 있다.
변형예에 따른 제2 조건에서는, 척 테이블(10)의 회전축(10d)과 스핀들(22d)의 회전축(22e)이 이루는 각도(β)를, 실질적으로 제로로 한다. 한편으로, 변형예에 따른 제1 조건에서는, 회전축(10d)과 회전축(22e)이 이루는 각도(α)를, 전술한 실시형태의 각도(α)보다 크게 한다. 다른 구체적인 조건(제1 조건 및 제2 조건)은, 전술한 실시형태와 동등하면 좋다. 이 변형예에서도, 전술한 실시형태의 연삭 방법과 동등한 TTV 및 표면 거칠기를 달성할 수 있다.
또한, 제1 연삭 단계에 있어서 워크피스(11)의 이면(11b)측이 평탄하게 가공되는 조건으로 워크피스(11)를 연삭하고, 제2 연삭 단계에 있어서 워크피스(11)의 이면(11b)측이 볼록형으로 가공되는 조건으로 워크피스(11)를 연삭하는 것도 생각된다. 이 조건에서는, TTV를 높이기 어려워지는 한편으로, 워크피스(11)의 중앙부의 표면 거칠기와 외주부의 표면 거칠기의 차를 작게 억제한다고 하는 효과는 충분히 얻어진다. 따라서, 요구되는 품질 등에 따라 허용되는 경우에는, 이러한 조건을 적용하여도 좋다.
그 외에, 전술한 실시형태 및 변형예에 따른 구조, 방법 등은 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절하게 변경하여 실시할 수 있다.
11: 워크피스 11a: 표면
11b: 이면 11c: 이면
11d: 이면 11e: 이면
11f: 이면 2: 연삭 장치
4: 베이스 6: 지지 구조
10: 척 테이블 10a: 프레임체
10b: 유지판 10c: 상면
10d: 회전축 12: 테이블 베이스
14: 회전 구동원 16: 기울기 조정 기구
16a: 고정 지지부 16b: 가동 지지부
18: 두께 측정 유닛 18a: 제1 높이 측정기
18b: 제2 높이 측정기 19: 연삭액 공급 유닛
19a: 파이프부 19b: 노즐부
20: 연삭 이송 유닛 20a: 가이드 레일
20b: 이동 플레이트 20c: 너트부
20d: 나사축 20e: 모터
22: 연삭 유닛 22a: 유지구
22b: 스핀들 하우징 22c: 스페이서
22d: 스핀들 22e: 회전축
22f: 마운트 24: 연삭 휠
26: 휠 베이스 28: 지석
α: 각도 β: 각도

Claims (4)

  1. 유지면을 갖는 척 테이블과, 환형으로 배치된 복수의 지석을 갖는 연삭 휠을, 상기 복수의 상기 지석이 상기 척 테이블의 회전축을 빠져나가도록, 함께 회전시키면서, 상기 척 테이블의 상기 유지면에 의해 유지된 판형의 워크피스를 상기 연삭 휠로 연삭하는 연삭 방법으로서,
    상기 지석과 상기 유지면의 거리가, 상기 척 테이블의 상기 회전축과 중첩되는 위치에 비해서 다른 위치에서 커지도록, 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠의 상대적인 기울기를 제1 상태로 조정한 뒤에, 상기 유지면과 상기 지석을 상대적으로 접근시킴으로써, 상기 워크피스에 상기 지석을 접촉시켜 상기 워크피스를 연삭하는 제1 연삭 단계와,
    상기 제1 연삭 단계 후, 상기 지석을 상기 워크피스로부터 떨어뜨려 상기 워크피스의 연삭을 정지하는 연삭 정지 단계와,
    상기 연삭 정지 단계 후, 상기 척 테이블의 상기 회전축과 중첩되는 위치에서 상기 워크피스에 상기 지석이 접촉하지 않도록, 상기 척 테이블과 상기 연삭 휠의 상대적인 기울기를 상기 제1 상태와는 다른 제2 상태로 조정한 뒤에, 상기 유지면과 상기 지석을 상대적으로 접근시킴으로써, 상기 워크피스에 상기 지석을 접촉시켜 상기 워크피스를 연삭하는 제2 연삭 단계를 포함하고,
    상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 표면 거칠기가 작아지는 조건으로 상기 워크피스를 연삭하는 연삭 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 척 테이블을 느리게 회전시키는 것인 연삭 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 연삭 휠을 빠르게 회전시키는 것인 연삭 방법.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 단계에 비해서 상기 유지면과 상기 지석을 느리게 접근시키는 것인 연삭 방법.
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