KR20230115895A - 연삭 방법 - Google Patents

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KR20230115895A
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grinding wheel
thin plate
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요시카즈 스즈키
다이스케 타네무라
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(요약) 종래의 연삭 방법에 비해 대폭 긴 시간을 필요로 하지 않고, 제품에 사용할 수 있는 유효 영역이 최대한으로 확보되는 연삭 방법을 제공한다.
(해결 수단) 제1 면과 제1 면과는 반대 측의 제2 면을 갖는 원판 형상의 피가공물을 제2 면 측으로부터 연삭할 때에 적용되는 연삭 방법으로서, 제1 연삭 지석을 피가공물에 접촉시켜 피가공물을 연삭하고, 원판 형상의 제1 박판부와, 제1 박판부를 둘러싸는 환형의 제1 후판부를 피가공물에 형성하는 제1 연삭 단계와, 제2 연삭 지석을 제1 후판부와 제1 박판부에 접촉시켜 피가공물을 연삭하여, 제1 박판부보다 직경이 크게 얇은 원판 형상의 제2 박판부와, 제2 박판부를 둘러싸는 환형의 제2 후판부를 피가공물에 형성하는 제2 연삭 단계를 포함한다. 제2 연삭 단계에서는, 제1 후판부에 남은 제2 면의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 제2 연삭 지석의 폭 이상으로 이격된 제2 면 상의 영역에 제2 연삭 지석을 접촉시킨다.

Description

연삭 방법{GRINDING METHOD}
본 발명은, 웨이퍼와 같은 원판 형상의 피가공물을 연삭할 때에 적용되는 연삭 방법에 관한 것이다.
소형이며 경량인 디바이스 칩을 실현하기 위해서, 집적 회로 등의 디바이스가 표면 측에 설치된 웨이퍼를 얇게 가공하는 기회가 증가하고 있다. 예를 들어, 웨이퍼의 표면 측을 척 테이블로 유지하고, 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 연삭 휠과, 척 테이블을 서로 회전시켜, 순수 등의 액체를 공급하면서 웨이퍼의 이면 측에 연삭 지석을 가압하는 것에 의해, 이 웨이퍼가 연삭되어 얇아진다.
그런데, 상술의 방법에 의해 웨이퍼의 전체가 얇아지면, 웨이퍼의 강성도 대폭 저하되어, 후의 공정에서의 웨이퍼의 취급이 어려워진다. 따라서, 웨이퍼보다 직경이 작은 연삭 휠을 이용하여, 디바이스가 설치된 웨이퍼의 중앙 측(내측)의 영역을 연삭하고, 외측 가장자리 측(외측)의 영역을 연삭하지 않고 그대로 남김으로써, 연삭 후의 웨이퍼의 강성을 높게 유지하는 기술이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 1 참조).
이 기술에서는, 우선, 어느 정도로 큰 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 제1 연삭 휠로 웨이퍼의 중앙 측의 영역이 거칠게 연삭되어, 원판 형상의 박판(薄板)부와, 박판부를 둘러싸는 환형의 후판(厚板)부가 웨이퍼에 형성된다. 이와 같이, 큰 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 연삭 휠을 이용하면, 작은 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 연삭 휠을 이용하는 경우에 비해, 웨이퍼의 연삭에 필요한 시간이 짧아진다.
한편, 큰 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 연삭 휠을 사용하여 웨이퍼를 거칠게 연삭하면, 이 연삭 지석에서 기인한 손상이나 변형을 포함하는 데미지층이 피연삭면 측에 형성되어, 박판부의 역학적인 강도(항절 강도 등)가 부족하기 쉽다. 따라서, 웨이퍼를 거칠게 연삭한 후에는, 상대적으로 작은 지립을 포함하는 연삭 지석이 고정된 연삭 휠을 이용하여 박판부를 더 연삭함으로써, 데미지층이 제거되어 있다.
특허문헌 1: 일본 공개특허공보 2007-19461호
그런데, 박판부를 더 연삭하여 대미지층을 제거할 때에 연삭 휠이 후판부의 내측의 측면 등에 접촉하면, 후판부가 절결되어 버리는 경우가 있다. 따라서, 대미지층을 제거할 때에는, 연삭 휠을 후판부에 접촉시키지 않도록, 박판부의 중앙 측의 영역만이 연삭되어 있었다. 그러나, 이 방법에서는, 박판부의 외측 자장자리 측의 영역(후판부와의 경계에 가까운 영역)에 대미지층이 남아, 이 영역을 제품에 사용할 수 없게 되어 버린다.
따라서, 본 발명의 목적은, 원판 형상의 피가공물을 연삭하여 박판부와 후판부를 형성할 때에, 종래의 연삭 방법에 비해 대폭 긴 시간을 필요로 하지 않고, 제품에 사용할 수 있는 유효 영역이 최대한으로 확보되는 연삭 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 제1 면과 그 제1 면과는 반대 측의 제2 면을 갖는 원판 형상의 피가공물을 상기 제2 면 측으로부터 연삭할 때에 적용되는 연삭 방법으로서, 각각이 지립을 포함하는 복수의 제1 연삭 지석이 상기 피가공물보다 작은 제1 직경의 환형의 영역에 배열되어 있는 제1 연삭 휠과, 상기 피가공물을 서로 회전시키면서 상기 제2 면과 교차하는 제1 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 연삭 지석을 상기 제2 면 측으로부터 상기 피가공물에 접촉시켜 상기 피가공물을 연삭하여, 원판 형상의 제1 박판부와, 그 제1 박판부를 둘러싸는 환형의 제1 후판부를 상기 피가공물에 형성하는 제1 연삭 단계와, 상기 제1 연삭 단계 후에, 각각이 상기 제1 연삭 지석에 비해 작은 지립을 포함하는 복수의 제2 연삭 지석이 상기 피가공물보다 작은 제2 직경의 환형의 영역에 배열되어 있는 제2 연삭 휠과, 상기 피가공물을 서로 회전시키면서 상기 제2 면과 교차하는 제2 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 제2 연삭 지석을 상기 제2 면 측으로부터 상기 제1 후판부와 상기 제1 박판부에 접촉시켜 상기 피가공물을 연삭하여, 상기 제1 박판부보다 직경이 크고 얇은 원판 형상의 제2 박판부와, 상기 제2 박판부를 둘러싸는 환형의 제2 후판부를 상기 피가공물에 형성하는 제2 연삭 단계를 포함하고, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 후판부에 남은 상기 제2 면의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 상기 제2 연삭 지석의 상기 제2 직경의 방향에서의 폭 이상으로 이격된 상기 제2 면 상의 영역에 상기 제2 연삭 지석을 접촉시키는, 연삭 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 제1 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 휠과, 상기 피가공물을 상기 제2 면과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 상기 제1 연삭 휠의 회전의 중심과, 상기 피가공물의 회전의 중심을 상기 제2 면에 평행한 방향에 있어서 근접시킨다.
또한, 바람직하게는, 상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제2 연삭 휠과, 상기 피가공물을 상기 제2 면과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 상기 제2 연삭 휠의 회전의 중심과, 상기 피가공물의 회전의 중심을 상기 제2 면에 평행한 방향에 있어서 근접시킨다.
본 발명의 일 측면에 따른 연삭 방법에서는, 제1 연삭 지석을 구비하는 제1 연삭 휠로 피가공물을 연삭하여, 제1 박판부와 제1 후판부를 형성한 후에, 제1 연삭 지석에 비해 작은 지립을 포함하는 제2 연삭 지석을 구비하는 제2 연삭 휠로 제1 후판부와 함께 제1 박판부를 연삭하여, 제2 박판부와 제2 후판부를 형성하기 때문에, 제2 박판부의 전체가, 제1 연삭 지석에 의한 데미지층이 없는 유효 영역이 된다.
그리고, 제1 후판부의 제2 연삭 휠로 제거되는 부분의 체적은 충분히 작기 때문에, 예를 들어, 제1 박판부의 중앙 측의 영역만이 제2 연삭 휠로 연삭되고 제1 후판부가 제2 연삭 휠로 전혀 연삭되지 않는 종래의 연삭 방법에 비해서도, 연삭에 필요한 시간이 대폭 길어지지 않는다. 따라서, 본 발명의 일 측면에 따른 연삭 방법에 의하면, 종래의 연삭 방법에 비해 대폭 긴 시간을 필요로 하지 않고, 제품에 사용할 수 있는 유효 영역이 최대한으로 확보된다.
또한, 본 발명의 일 측면에 따른 연삭 방법에서는, 제2 연삭 휠로 제1 후판부와 함께 제1 박판부를 연삭할 때에, 제1 후판부에 남은 제2 면의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 제2 연삭 지석의 폭(제2 직경의 방향에서의 제2 연삭 지석의 폭) 이상으로 이격된 제2 면 상의 영역에 제2 연삭 지석이 접촉한다.
이에 의해, 제2 연삭 지석의 가장 내측의 부분(제2 직경의 방향에서 가장 내측에 위치하는 부분)이 제1 후판부에 접촉하는 타이밍이 반드시 존재하기 때문에, 제2 연삭 지석의 내측의 부분의 마모를 외측의 부분의 마모에 따라 적절하게 진행시켜, 제2 연삭 지석의 외측의 부분만이 마모되는 편마모의 진행을 억제할 수 있다.
도 1은, 원판 형상의 피가공물에 보호 부재가 부착되는 모습을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
도 2는, 보호 부재를 통해 피가공물이 척 테이블에 유지되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은, 제1 연삭 휠에 의한 피가공물의 연삭이 개시되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 4는, 제1 연삭 휠에 의한 피가공물의 연삭이 진행되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 5는, 제1 연삭 휠에 의해 연삭된 후의 피가공물의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은, 제2 연삭 휠에 의한 피가공물의 연삭이 개시되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 7은, 제2 연삭 휠에 의한 피가공물의 연삭이 진행되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 8은, 제2 연삭 휠에 의해 연삭된 후의 피가공물의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9는, 변형예에 따른 연삭 방법에 있어서 제1 연삭 휠에 의해 연삭된 후의 피가공물의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10은, 변형예에 따른 연삭 방법에 있어서 제2 연삭 휠에 의해 연삭된 후의 피가공물의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 따른 연삭 방법에서는, 우선, 연삭의 대상이 되는 원판 형상의 피가공물에 보호 부재가 부착된다(부착 단계). 도 1은, 원판 형상의 피가공물(11)에 보호 부재(21)가 부착되는 모습을 모식적으로 도시하는 사시도이다.
피가공물(11)은, 예를 들어, 실리콘(Si) 등의 반도체로 구성되는 원판 형상의 웨이퍼이다. 즉, 이 피가공물(11)은, 원 형상의 표면(제1 면)(11a)과, 표면(11a)과는 반대 측의 원 형상의 이면(제2 면)(11b)을 가지고 있다. 피가공물(11)의 표면(11a) 측은, 서로 교차하는 복수의 스트리트(분할 예정 라인)(13)로 복수의 소영역으로 구획되어 있고, 각 소영역에는, 집적 회로(IC:Integrated Circuit) 등의 디바이스(15)가 형성되어 있다.
본 실시 형태에 따른 연삭 방법에서는, 이 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역(디바이스 영역)에 대응하는 부분이 이면(11b) 측으로부터 연삭되어, 피가공물(11)의 일부가 얇아진다. 즉, 본 실시 형태에 따른 연삭 방법에서는, 피가공물(11)이 이면(11b) 측으로부터 오목형으로 가공된다.
또한, 본 실시 형태에서는, 실리콘 등의 반도체로 구성되는 원판 형상의 웨이퍼가 피가공물(11)로서 이용되고 있지만, 피가공물(11)의 재질, 형상, 구조, 크기 등은, 이 양태에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료로 구성되는 기판 등이 피가공물(11)로서 사용될 수 있다. 마찬가지로, 디바이스(15)의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등도, 상술한 양태에 제한되지 않는다. 피가공물(11)에는, 디바이스(15)가 형성되어 있지 않아도 좋다.
피가공물(11)에 부착되는 보호 부재(21)는, 대표적으로는, 피가공물(11)과 대략 동등한 직경을 갖는 원 형상의 테이프(필름), 수지 기판, 피가공물(11)과 동종 또는 이종의 웨이퍼 등이다. 이 보호 부재(21)의 표면(21a) 측에는, 피가공물(11)에 대한 접착력을 나타내는 접착층이 형성되어 있다.
그 때문에, 도 1에 도시되는 바와 같이, 보호 부재(21)의 표면(21a) 측을 피가공물(11)의 표면(11a)에 밀착시키는 것에 의해, 보호 부재(21)는, 피가공물(11)의 표면(11a)에 부착된다. 이에 의해, 피가공물(11)을 이면(11b) 측으로부터 연삭할 때에 표면(11a)에 가해지는 충격이 보호 부재(21)로 완화되어, 피가공물(11)의 디바이스(15) 등이 보호된다.
피가공물(11)의 표면(11a)에 보호 부재(21)가 부착된 후에는, 이 보호 부재(21)를 통해 피가공물(11)이 척 테이블에 유지된다(유지 단계). 도 2는, 보호 부재(21)를 통해 피가공물(11)이 연삭 장치(2)의 척 테이블(4)에 유지되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 또한, 이하의 각 공정에서는, 도 2 등에 도시되는 연삭 장치(2)가 사용된다.
연삭 장치(2)는, 피가공물(11)을 유지할 수 있도록 구성된 척 테이블(4)을 구비하고 있다. 척 테이블(4)은, 예를 들어, 스테인리스강으로 대표되는 금속을 이용하여 형성된 원판 형상의 프레임(6)을 포함한다. 프레임(6)의 상면 측에는, 원 형상의 개구를 상단에 갖는 오목부(6a)가 형성되어 있다. 이 오목부(6a)에는, 세라믹스 등을 이용하여 다공질의 원판 형상으로 형성된 유지판(8)이 고정되어 있다.
유지판(8)의 상면(8a)은, 예를 들어, 원추의 측면에 상당하는 형상으로 구성되어 있고, 피가공물(11) 등을 유지하는 유지면으로서 기능한다. 또한, 원추의 정점에 상당하는 유지판(8)의 상면(8a)의 중심(8b)과, 유지판(8)의 상면(8a)의 외주 가장자리의 높이의 차(고저차)는, 10㎛∼30㎛ 정도이다. 본 실시 형태에서는, 이 유지판(8)의 상면(유지면)(8a)에, 보호 부재(21)의 이면(21b)이 접촉한다.
유지판(8)의 하면 측은, 프레임(6)의 내부에 형성된 유로(6b)나, 프레임(6)의 외부에 배치된 밸브(도시하지 않음) 등을 통해, 이젝터 등의 흡인원(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 그 때문에, 유지판(8)의 상면(8a)에 보호 부재(21)의 이면(21b)을 접촉시킨 상태로, 밸브를 개방하여, 흡인원의 부압을 작용시키면, 이 보호 부재(21)의 이면(21b)이 척 테이블(4)에 의해 흡인된다. 즉, 피가공물(11)은, 그 이면(11b)이 상방으로 노출되도록, 보호 부재(21)를 통해 척 테이블(4)에 유지된다.
프레임(6)의 하부에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 척 테이블(4)은, 이 회전 구동원이 발생하는 힘에 의해, 상면(8a)의 중심(8b)이 회전의 중심이 되도록, 연직 방향을 따르는 축, 또는 연직 방향에 대하여 약간 기울어진 축의 둘레로 회전한다. 또한, 프레임(6)은, 척 테이블 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있고, 척 테이블(4)은, 이 척 테이블 이동 기구가 발생하는 힘에 의해, 수평 방향으로 이동한다.
보호 부재(21)를 통해 피가공물(11)이 척 테이블(4)로 유지된 후에는, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역(디바이스 영역)에 대응하는 영역이, 이면(11b) 측으로부터 거칠게 연삭된다(제1 연삭 단계). 도 3은, 피가공물(11)의 연삭이 개시되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 4는, 피가공물(11)의 연삭이 진행되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 또한, 도 3 및 도 4에서는, 설명의 편의상, 일부의 요소의 측면이 도시되어 있다.
도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 연삭 장치(2)의 척 테이블(4)보다 상방의 위치에는, 제1 연삭 유닛(거친 연삭 유닛)(10)이 배치되어 있다. 제1 연삭 유닛(10)은, 예를 들어, 통 형상의 스핀들 하우징(도시하지 않음)을 포함한다. 스핀들 하우징의 내측의 공간에는, 기둥 형상의 스핀들(12)이 수용되어 있다.
스핀들(12)의 하단부에는, 예를 들어, 피가공물(11)보다 직경이 작은 원판 형상의 마운트(14)가 설치되어 있다. 마운트(14)의 하면에는, 마운트(14)와 대략 직경이 같은 원환 형상의 제1 연삭 휠(거친 연삭 휠)(16)이, 볼트(도시하지 않음) 등으로 고정되어 있다.
제1 연삭 휠(16)은, 스테인리스강이나 알루미늄 등의 금속을 이용하여 형성된 원환 형상의 휠 베이스(18)를 포함한다. 휠 베이스(18)의 원환 형상의 하면에는, 이 휠 베이스(18)의 둘레 방향을 따라 복수의 제1 연삭 지석(거친 연삭 지석)(20)이 고정되어 있다. 즉, 복수의 제1 연삭 지석(20)은, 피가공물(11)보다 작은 직경(제1 직경)의 환형의 영역에 배열되어 있다. 각 제1 연삭 지석(20)은, 예를 들어, 다이아몬드 등으로 이루어진 큰 지립이 수지 등으로 이루어진 결합제 중에 분산된 구조를 갖고 있다.
이 제1 연삭 지석(20)을 포함하는 제1 연삭 휠(16)로 피가공물(11)이 연삭되면, 단위 시간당 피가공물(11)을 제거할 수 있는 양이 많아지는 한편, 피가공물(11)의 피연삭면 측에 손상 또는 변형을 포함하는 데미지층이 형성되기 쉬워진다. 스핀들(12)의 상단 측에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 제1 연삭 휠(16)은, 이 회전 구동원이 발생하는 힘에 의해, 연직 방향을 따르는 축, 또는 연직 방향에 대하여 약간 기울어진 축의 둘레로 회전한다.
제1 연삭 휠(16)의 근방, 또는 제1 연삭 휠(16)의 내부에는, 제1 연삭 지석(20) 등에 대하여 연삭용 액체(대표적으로는, 물)를 공급할 수 있도록 구성된 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 스핀들 하우징은, 예를 들어, 제1 연삭 유닛 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있고, 제1 연삭 유닛(10)은, 이 제1 연삭 유닛 이동 기구가 발생하는 힘에 의해, 수직 방향으로 이동한다.
제1 연삭 유닛(10)(제1 연삭 휠(16))으로 피가공물(11)을 연삭할 때에는, 우선, 제1 연삭 유닛(10)의 바로 아래로 척 테이블(4)이 이동한다. 보다 구체적으로는, 디바이스(15)가 형성된 영역의 바로 위에 제1 연삭 휠(16)(모든 제1 연삭 지석(20))이 배치되도록, 척 테이블 이동 기구가 척 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시킨다.
그 후, 척 테이블(4)과 제1 연삭 휠(16)이 각각 회전하고, 제1 연삭 유닛(10)(제1 연삭 휠(16))이 하강한다. 즉, 제1 연삭 휠(16)과 피가공물(11)이 상호 회전하면서, 피가공물(11)의 이면(11b)과 교차하는 연직 방향(제1 방향)으로 상대적으로 이동한다. 또한, 이 때에는, 노즐로부터 제1 연삭 지석(20) 등에 액체가 공급된다. 이에 의해, 도 3에 도시되는 바와 같이, 제1 연삭 지석(20)이 이면(11b) 측으로부터 피가공물(11)에 접촉하여, 피가공물(11)의 연삭이 개시된다.
또한, 구체적인 연삭의 조건에 큰 제한은 없다. 예를 들어, 효율이 좋은 피가공물(11)의 연삭을 실현하기 위해서는, 척 테이블(4)의 회전수가, 100rpm∼600rpm, 대표적으로는, 300rpm으로 설정되고, 제1 연삭 휠(16)의 회전수가, 1000rpm∼7000rpm, 대표적으로는, 4500rpm으로 설정되며, 제1 연삭 유닛(10)의 하강의 속도(연삭 이송 속도)가, 0.8㎛/s∼10㎛/s, 대표적으로는, 6.0㎛/s로 설정된다.
피가공물(11)의 연삭이 진행되면, 도 4에 도시되는 바와 같이, 피가공물(11)의 제1 연삭 지석(20)이 접촉한 부분이 얇아지고, 나머지 부분의 두께가 유지된다. 즉, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역에 대응하는 부분이 얇아져, 원판 형상의 제1 박판부(11c)가 된다. 또한, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역을 둘러싸는 영역(외주 영역)에 대응하는 부분의 두께가 유지되어, 제1 박판부(11c)를 둘러싸는 환형의 제1 후판부(11d)가 된다.
도 5는, 제1 연삭 휠(16)에 의해 연삭된 후의 피가공물(11)의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 5에 도시되는 바와 같이, 큰 지립을 포함하는 제1 연삭 지석(20)에 의해 연삭된 제1 박판부(11c)의 이면(11b) 측의 부분(피연삭면)에는, 손상 또는 변형을 포함하는 데미지층(11e)이 존재한다. 데미지층(11e)은, 피가공물(11)의 역학적인 강도(항절 강도 등)를 저하시키기 때문에, 이 데미지층(11e)이 존재하는 영역을 제품으로서 사용할 수는 없다.
따라서, 제1 연삭 휠(16)에 의한 연삭 후에는, 데미지층(11e)이 제거되도록, 제1 박판부(11c)와 제1 후판부(11d)가 이면(11b) 측으로부터 보다 높은 정밀도로 연삭된다(제2 연삭 단계). 도 6은, 피가공물(11)의 연삭이 개시되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이고, 도 7은, 피가공물(11)의 연삭이 진행되는 모습을 모식적으로 도시하는 단면도이다. 또한, 도 6 및 도 7에서는, 설명의 편의 상, 일부의 요소의 측면이 도시되어 있다.
도 6 및 도 7에 도시되는 바와 같이, 연삭 장치(2)의 척 테이블(4)보다 상방의 위치에는, 제1 연삭 유닛(10)과는 별도의 제2 연삭 유닛(마무리 연삭 유닛)(30)이 배치되어 있다. 제2 연삭 유닛(30)은, 예를 들어, 통 형상의 스핀들 하우징(도시하지 않음)을 포함한다. 스핀들 하우징의 내측의 공간에는, 기둥 형상의 스핀들(32)이 수용되어 있다.
스핀들(32)의 하단부에는, 예를 들어, 피가공물(11)보다 직경이 작은 원판 형상의 마운트(34)가 설치되어 있다. 마운트(34)의 하면에는, 마운트(34)와 대략 직경이 같은 원환 형상의 제2 연삭 휠(마무리 연삭 휠)(36)이, 볼트(도시하지 않음) 등으로 고정되어 있다.
제2 연삭 휠(36)은, 스테인리스강이나 알루미늄 등의 금속을 이용하여 형성된 원환 형상의 휠 베이스(38)를 포함한다. 휠 베이스(38)의 원환 형상의 하면에는, 이 휠 베이스(38)의 둘레 방향을 따라 복수의 제2 연삭 지석(마무리 연삭 지석)(40)이 고정되어 있다. 즉, 복수의 제2 연삭 지석(40)은, 피가공물(11)보다 작은 직경(제2 직경)의 환형의 영역에 배열되어 있다.
각 제2 연삭 지석(40)은, 예를 들어, 다이아몬드 등으로 이루어진 작은 지립이 수지 등으로 이루어진 결합제 중에 분산된 구조를 갖고 있다. 구체적으로는, 제2 연삭 지석(46)에 포함되는 지립의 크기(대표적으로는, 평균 입경)는, 제1 연삭 지석(20)에 포함되는 지립의 크기에 비해 작다.
이 제2 연삭 지석(40)을 포함하는 제2 연삭 휠(36)로 피가공물(11)이 연삭되면, 제1 연삭 휠(16)로 피가공물(11)이 연삭되는 경우에 비해, 단위 시간당 피가공물(11)을 제거할 수 있는 양이 적어지는 한편, 데미지층이 생기기 어렵다. 스핀들(32)의 상단 측에는, 모터 등의 회전 구동원(도시하지 않음)이 연결되어 있다. 제2 연삭 휠(36)은, 이 회전 구동원이 발생하는 힘에 의해, 연직 방향을 따르는 축, 또는 연직 방향에 대하여 약간 기울어진 축의 둘레로 회전한다.
제2 연삭 휠(36)의 근방, 또는 제2 연삭 휠(36)의 내부에는, 제2 연삭 지석(40) 등에 대해 연삭용 액체(대표적으로는, 물)를 공급할 수 있도록 구성된 노즐(도시하지 않음)이 설치되어 있다. 스핀들 하우징은, 예를 들어, 제2 연삭 유닛 이동 기구(도시하지 않음)에 의해 지지되어 있고, 제2 연삭 유닛(30)은, 이 제2 연삭 유닛 이동 기구가 발생하는 힘에 의해, 수직 방향으로 이동한다.
제2 연삭 유닛(30)(제2 연삭 휠(36))으로 피가공물(11)을 연삭할 때에는, 우선, 제2 연삭 유닛(30)의 바로 아래로 척 테이블(4)이 이동한다. 보다 구체적으로는, 제2 연삭 휠(36)의 복수의 제2 연삭 지석(40)의 어느 하나가, 제1 후판부(11d)의 내측의 가장자리(제1 박판부(11c)의 외측의 가장자리)보다도 외측의 영역의 바로 위에 배치되도록, 척 테이블 이동 기구가 척 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시킨다.
본 실시 형태에서는, 제2 연삭 유닛(30)이 하강함으로써, 제1 후판부(11d)에 존재하는 이면(11b)의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 제2 연삭 지석(40)의 폭(W) 이상으로 이격된 이면(11b) 상의 영역에 제2 연삭 지석(40)을 접촉시킬 수 있도록, 척 테이블 이동 기구가 척 테이블(4)을 수평 방향으로 이동시킨다. 여기서, 제2 연삭 지석(40)의 폭(W)은, 제2 연삭 지석(40)이 배열되는 환형의 영역의 직경의 방향에 있어서의 제2 연삭 지석(40)의 폭이며, 예를 들어, 1mm∼5mm 정도이다.
그 후, 척 테이블(4)과 제2 연삭 휠(36)이 각각 회전하고, 제2 연삭 유닛(30)(제2 연삭 휠(36))이 하강한다. 즉, 제2 연삭 휠(36)과 피가공물(11)이 서로 회전하면서, 피가공물(11)의 이면(11b)과 교차하는 연직 방향(제2 방향)으로 상대적으로 이동한다. 또한, 이 때에는, 노즐로부터 제2 연삭 지석(40) 등에 액체가 공급된다.
이에 의해, 도 6에 도시되는 바와 같이, 제2 연삭 지석(40)이 이면(11b) 측으로부터 제1 후판부(11d)에 접촉하여, 피가공물(11)의 연삭이 개시된다. 상술한 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 제1 후판부(11d)에 존재하는 이면(11b)의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 제2 연삭 지석(40)의 폭(W) 이상으로 이격된 이면(11b) 상의 영역에, 제2 연삭 지석(40)이 접촉한다.
즉, 제2 연삭 지석(40)의 폭(W)의 방향에서 가장 내측의 부분이 제1 후판부(11d)에 접촉하는 타이밍이 반드시 존재하기 때문에, 제2 연삭 지석(40)의 내측의 부분의 마모를 외측의 부분의 마모에 따라 적절하게 진행시켜, 제2 연삭 지석(40)의 외측의 부분만이 마모하는 편마모의 진행을 억제할 수 있다.
또한, 구체적인 연삭의 조건에 큰 제한은 없다. 예를 들어, 효율이 좋고 정밀도가 높은 피가공물(11)의 연삭을 실현하기 위해서는, 척 테이블(4)의 회전수가, 100rpm∼600rpm, 대표적으로는, 300rpm으로 설정되고, 제2 연삭 휠(36)의 회전수가, 1000rpm∼7000rpm, 대표적으로는, 4000rpm으로 설정된다.
피가공물(11)의 연삭이 진행되어, 제2 연삭 지석(40)과 접촉하는 제1 후판부(11d)의 내측의 부분이 제거된 후에는, 제2 연삭 지석(40)은, 제1 박판부(11c)에도 접촉한다. 즉, 본 실시 형태에서는, 제1 후판부(11d)만이 연삭된 후에, 제1 박판부(11c)(및 제1 후판부(11d))를 포함하는 영역이 이면(11b) 측으로부터 연삭된다.
여기서, 제1 후판부(11d)만이 연삭되는 단계에서 제2 연삭 지석(40)에 가해지는 연삭의 부하는, 제1 박판부(11c)를 포함하는 영역이 연삭되는 단계에서 제2 연삭 지석(40)에 가해지는 연삭의 부하에 비해 작다. 따라서, 제1 후판부(11d)만이 연삭되는 단계에서는, 제1 박판부(11c)를 포함하는 영역이 연삭되는 단계에 비하여, 제2 연삭 유닛(30)의 하강 속도(연삭 이송 속도)를 높이는 것이 가능하다.
예를 들어, 제1 후판부(11d)만이 연삭되는 단계의 제2 연삭 유닛(30)의 하강 속도가, 0.8㎛/s∼5.0㎛/s로 설정되고, 제1 박판부(11c)를 포함하는 영역이 연삭되는 단계의 제2 연삭 유닛(30)의 하강 속도가, 0.1㎛/s∼0.8㎛/s로 설정된다. 이와 같이, 제1 후판부(11d)만이 연삭되는 단계에서 제2 연삭 유닛(30)의 하강 속도가 높아짐으로써, 예를 들어, 제1 후판부(11d)가 연삭되지 않는 종래의 연삭 방법에 비해서도, 연삭에 드는 시간이 대폭 길어지지 않아도 된다.
피가공물(11)의 연삭이 더 진행되면, 도 7에 도시되는 바와 같이, 피가공물(11)의 제2 연삭 지석(40)이 접촉한 부분이 더 얇아지고, 나머지 부분의 두께가 유지된다. 즉, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역에 대응하는 부분이 더욱 얇아져, 원판 형상의 제2 박판부(11f)가 된다. 또한, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역을 둘러싸는 영역(외주 영역)에 대응하는 부분의 두께가 유지되어, 제2 박판부(11f)를 둘러싸는 환형의 제2 후판부(11g)가 된다.
도 8은, 제2 연삭 휠(36)에 의해 연삭된 후의 피가공물(11)의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 도 8에 도시되는 바와 같이, 작은 지립을 포함하는 제2 연삭 지석(40)에 의해 연삭된 제2 박판부(11f)의 이면(11b) 측의 부분(피연삭면)에는, 실질적인 데미지층(11e)이 남지 않는다. 따라서, 제2 박판부(11f)의 전체가, 제품에 사용할 수 있는 유효 영역이 된다.
도 8에 도시되는 바와 같이, 제2 박판부(11f)의 가장자리는, 제2 연삭 지석(40)의 폭(W) 이상의 값을 취하는 거리(D)만큼 제1 박판부(11c)의 가장자리보다 외측에 형성되고, 제2 후판부(11g)의 내측의 가장자리는, 거리(D)만큼 제1 후판부(11d)의 내측의 가장자리보다 외측에 형성된다. 즉, 제2 박판부(11f)의 직경과 제1 박판부(11c)의 직경의 차, 및 제2 후판부(11g)의 폭과 제1 후판부(11d)의 폭의 차는, 거리(D)의 2배와 동일해 진다.
예를 들어, 피가공물(11)의 디바이스(15)가 형성된 영역이 유효 영역에 포함되어 있으면, 모든 디바이스(15)를 제품으로 하는 것이 가능하다. 이 경우에는, 제2 박판부(11f)의 직경이, 디바이스(15)가 형성된 영역의 직경 이상이 된다. 따라서, 제1 박판부(11c)의 직경은, 디바이스(15)가 형성된 영역의 직경보다도 작아지는 경우가 있다.
이상과 같이, 본 실시 형태에 따른 연삭 방법에서는, 제1 연삭 지석(20)을 구비하는 제1 연삭 휠(16)로 피가공물(11)을 연삭하여, 제1 박판부(11c)와 제1 후판부(11d)를 형성한 후에, 제1 연삭 지석(20)에 비해 작은 지립을 포함하는 제2 연삭 지석(40)을 구비하는 제2 연삭 휠(36)로 제1 후판부(11d)와 함께 제1 박판부(11c)를 연삭하여, 제2 박판부(11f)와 제2 후판부(11g)를 형성하기 때문에, 제2 박판부(11f)의 전체가, 제1 연삭 지석(20)에 의한 데미지층(11e)이 없는 유효 영역이 된다.
그리고, 제1 후판부(11d)의 제2 연삭 휠(36)로 제거되는 부분의 체적은 충분히 작기 때문에, 예를 들어, 제1 박판부(11c)의 중앙 측의 영역만이 제2 연삭 휠(36)로 연삭되어 제1 후판부(11d)가 제2 연삭 휠(36)로 전혀 연삭되지 않는 종래의 연삭 방법과 비교하더라도, 연삭에 필요한 시간이 대폭 길어지지 않는다. 따라서, 본 실시 형태에 따른 연삭 방법에 의하면, 종래의 연삭 방법에 비해 대폭 긴 시간을 필요로 하지 않고, 제품에 사용할 수 있는 유효 영역이 최대한으로 확보된다.
또한, 본 실시 형태에 따른 연삭 방법에서는, 제2 연삭 휠(36)로 제1 후판부(11d)와 함께 제1 박판부(11c)를 연삭할 때에, 제1 후판부(11d)에 존재하는 이면(제2 면)(11b)의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 제2 연삭 지석(40)의 폭(W)(제2 연삭 지석(40)이 배열되는 환형의 영역의 직경(제2 직경)의 방향에서의 제2 연삭 지석(40)의 폭) 이상으로 이격된 이면(11b) 상의 영역에 제2 연삭 지석(40)이 접촉한다.
이에 의해, 제2 연삭 지석(40)의 가장 내측의 부분(제2 연삭 지석(40)이 배열되는 환형 영역의 직경(제2 직경)의 방향에서 가장 내측에 위치하는 부분)이 제1 후판부(11d)에 접촉하는 타이밍이 반드시 존재하기 때문에, 제2 연삭 지석(40)의 내측의 부분의 마모를 외측 부분의 마모에 따라 적절하게 진행시켜, 제2 연삭 지석(40)의 외측의 부분만이 마모하는 편마모의 진행을 억제할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상술한 실시 형태의 기재에 제한되지 않고 다양하게 변경하여 실시 가능하다. 상술한 바와 같이, 피가공물(11)에 대한 제1 연삭 휠(16)의 위치와, 피가공물(11)에 대한 제2 연삭 휠(36)의 위치에는, 제2 연삭 지석(40)의 폭(W) 이상(거리(D))의 어긋남이 있다.
따라서, 제1 연삭 지석(20)이 배열되는 환형의 영역의 직경(제1 직경)과, 제2 연삭 지석(40)이 배열되는 환형의 영역의 직경(제2 직경)은, 반드시 같지 않아도 된다. 예를 들어, 제1 연삭 지석(20)이 배열되는 환형의 영역의 직경에 비해, 제2 연삭 지석(40)이 배열되는 환형의 영역의 직경이 커도 좋다.
또한, 제1 연삭 휠(16)로 피가공물(11)이 연삭될 때에는, 제1 연삭 휠(16)과 피가공물(11)을 이면(11b)과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 제1 연삭 휠(16)의 회전의 중심과, 피가공물(11)의 회전의 중심을 이면(11b)에 평행한 방향에 있어서 근접시켜도 좋다. 도 9는, 이 변형예에 따른 연삭 방법에 있어서 제1 연삭 휠(16)에 의해 연삭된 후의 피가공물(11)의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 9에 도시되는 바와 같이, 이 변형예에서는, 제1 박판부(11c)와 제1 후판부(11d)에 의해 규정되는 공간이 역원추대 형상이 되도록, 피가공물(11)의 이면(11b)에 대하여 제1 후판부(11d)의 내측의 측면이 경사진다. 즉, 제1 연삭 지석(20)의 외측의 측면이 피가공물(11)에 접촉하지 않기 때문에, 제1 연삭 지석(20)의 편마모의 진행을 억제할 수 있다.
마찬가지로, 제2 연삭 휠(36)로 피가공물(11)이 연삭될 때에는, 제2 연삭 휠(36)과 피가공물(11)을 이면(11b)과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 제2 연삭 휠(36)의 회전의 중심과, 피가공물(11)의 회전의 중심을 이면(11b)에 평행한 방향에 있어서 근접시켜도 좋다. 도 10은, 이 변형예에 따른 연삭 방법에 있어서 제2 연삭 휠(36)에 의해 연삭된 후의 피가공물(11)의 일부를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 10에 도시되는 바와 같이, 이 변형예에서는, 제2 박판부(11f)와 제2 후판부(11g)에 의해 규정되는 공간이 역원추대 형상이 되도록, 피가공물(11)의 이면(11b)에 대하여 제2 후판부(11g)의 내측의 측면이 경사진다. 즉, 제2 연삭 지석(40)의 외측의 측면이 피가공물(11)에 접촉하지 않기 때문에, 제2 연삭 지석(40)의 편마모의 진행을 더욱 억제할 수 있다.
또한, 제1 연삭 휠(16)로 피가공물(11)이 연삭될 때에 피가공물(11)을 유지하는 척 테이블과, 제2 연삭 휠(36)로 피가공물(11)이 연삭될 때에 피가공물(11)을 유지하는 다른 척 테이블을 구비하는 연삭 장치를 이용하여 피가공물(11)이 연삭되어도 좋다. 마찬가지로, 제1 연삭 유닛(10)을 구비하는 연삭 장치와, 제2 연삭 유닛(30)을 구비하는 다른 연삭 장치를 이용하여 피가공물(11)이 연삭되어도 좋다.
그 밖에, 상술한 실시 형태 및 변형예에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시될 수 있다.
11: 피가공물
11a: 표면(제1 면)
11b: 이면(제2 면)
11c: 제1 박판부
11d: 제1 후판부
11e: 데미지층
11f: 제2 박판부
11g: 제2 후판부
13: 분할 예정 라인(스트리트)
15: 디바이스
21: 보호 부재
21a: 표면
21b: 이면
2: 연삭 장치
4: 척 테이블
6: 프레임
6a: 오목부
6b: 유로
8: 유지판
8a: 상면(유지면)
8b: 중심
10: 제1 연삭 유닛(거친 연삭 유닛)
12: 스핀들
14: 마운트
16: 제1 연삭 휠(거친 연삭 휠)
18: 휠 베이스
20: 제1 연삭 지석(거친 연삭 지석)
30: 제2 연삭 유닛(마무리 연삭 유닛)
32: 스핀들
34: 마운트
36: 제2 연삭 휠(마무리 연삭 휠)
38: 휠 베이스
40: 제2 연삭 지석(마무리 연삭 지석)

Claims (3)

  1. 제1 면과 그 제1 면과는 반대 측의 제2 면을 갖는 원판 형상의 피가공물을 상기 제2 면 측으로부터 연삭할 때에 적용되는 연삭 방법으로서,
    각각이 지립을 포함하는 복수의 제1 연삭 지석이 상기 피가공물보다 작은 제1 직경의 환형의 영역에 배열되어 있는 제1 연삭 휠과, 상기 피가공물을 서로 회전시키면서 상기 제2 면과 교차하는 제1 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 제1 연삭 지석을 상기 제2 면 측으로부터 상기 피가공물에 접촉시켜 상기 피가공물을 연삭하여, 원판 형상의 제1 박판부와, 그 제1 박판부를 둘러싸는 환형의 제1 후판부를 상기 피가공물에 형성하는 제1 연삭 단계와,
    상기 제1 연삭 단계 후에, 각각이 상기 제1 연삭 지석에 비해 작은 지립을 포함하는 복수의 제2 연삭 지석이 상기 피가공물보다 작은 제2 직경의 환형의 영역에 배열되어 있는 제2 연삭 휠과, 상기 피가공물을 서로 회전시키면서 상기 제2 면과 교차하는 제2 방향으로 상대적으로 이동시키는 것에 의해, 상기 제2 연삭 지석을 상기 제2 면 측으로부터 상기 제1 후판부와 상기 제1 박판부에 접촉시켜 상기 피가공물을 연삭하여, 상기 제1 박판부보다 직경이 크고 얇은 원판 형상의 제2 박판부와, 그 제2 박판부를 둘러싸는 환형의 제2 후판부를 상기 피가공물에 형성하는 제2 연삭 단계를 포함하고,
    상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제1 후판부에 남은 상기 제2 면의 내측의 가장자리로부터 외측을 향해 상기 제2 연삭 지석의 상기 제2 직경의 방향에서의 폭 이상으로 이격된 상기 제2 면 상의 영역에 상기 제2 연삭 지석을 접촉시키는, 연삭 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 연삭 단계에서는, 상기 제1 연삭 휠과, 상기 피가공물을 상기 제2 면과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 상기 제1 연삭 휠의 회전의 중심과, 상기 피가공물의 회전의 중심을 상기 제2 면에 평행한 방향에 있어서 근접시키는 것인, 연삭 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제2 연삭 단계에서는, 상기 제2 연삭 휠과, 상기 피가공물을 상기 제2 면과 수직인 방향으로 상대적으로 이동시키면서, 상기 제2 연삭 휠의 회전의 중심과, 상기 피가공물의 회전의 중심을 상기 제2 면에 평행한 방향에 있어서 근접시키는 것인, 연삭 방법.
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