KR20230118505A - 연마 장치 - Google Patents

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KR20230118505A
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마사요시 후지모토
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은, 스핀들의 관통 구멍의 내부가 연마액에 의해 부식된다고 하는 문제가 해소되는 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
연마 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물을 연마하는 연마 수단과, 연마 수단에 연마액을 공급하는 연마액 공급 수단을 구비한다. 연마 수단은, 상단부에서 하단부에 이르는 관통 구멍을 가진 스핀들과, 스핀들의 하단부에 배치되어 연마 패드를 장착하는 연마 패드 장착부를 포함한다. 관통 구멍의 내측은 수지에 의한 방청 처리가 행해져, 연마액 공급 수단에 의해 상단부에 공급되어 하단부에 이르는 연마액에 의한 부식이 방지된다.

Description

연마 장치{POLISHING APPARATUS}
본 발명은, 척 테이블에 유지된 피가공물을 연마하는 연마 장치에 관한 것이다.
IC, LSI 등의 복수의 디바이스가 교차하는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획되어 표면에 형성된 웨이퍼는, 연삭 장치에 의해 이면이 연삭되어 소정의 두께로 형성된 후, 다이싱 장치, 레이저 가공 장치에 의해 개개의 디바이스 칩으로 분할되고, 분할된 디바이스 칩은 휴대전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용된다.
또한, 연삭 장치에 의해 웨이퍼의 이면이 연삭되면, 연삭 왜곡이 잔류하여 디바이스 칩의 항절 강도가 저하되기 때문에, 상기 연삭 왜곡을 제거하기 위해, 연삭된 웨이퍼의 이면을 연마 장치에 의해 연마하고 있다(예컨대 특허문헌 1을 참조).
연마 장치는, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 연마하는 연마 수단과, 연마액을 공급하는 연마액 공급 수단을 포함하여 구성되고, 상기 연마 수단은, 상단부에서 하단부에 이르는 관통 구멍을 갖는 스핀들과, 상기 스핀들의 상기 하단부에 배치되어 연마 패드를 장착하는 연마 패드 장착부를 포함하며, 상기 연마액 공급 수단에 의해 상기 스핀들의 관통 구멍의 상단부에서 하단부에 이르는 연마액을 공급하도록 구성되어 있고, 웨이퍼를 원하는 상태로 연마할 수 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 평성 제08-099265호 공보
그런데, 상기한 연마 장치에 배치되는 연마액 공급 수단에 의해 공급되는 연마액은, 예컨대 유리 지립을 현탁시킨 가공액이며, 상기 스핀들이 금속으로 형성되어 있는 경우, 상기 스핀들의 관통 구멍 내에 연마액을 공급하여 연마 가공을 계속하고 있으면, 상기 스핀들의 관통 구멍 내부가 상기 연마액의 작용에 의해 부식된다고 하는 문제가 발생한다. 특히, 상기 연마액이 산성의 성질을 갖추고 있는 경우, 상기 스핀들이 스테인리스강으로 형성되어 있던 경우여도, 상기 연마액의 작용으로 부식된다고 하는 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은, 스핀들의 관통 구멍의 내부가 연마액에 의해 부식된다고 하는 문제를 해소할 수 있는 연마 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 연마 장치로서, 피가공물을 유지하는 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 연마하는 연마 수단과, 상기 연마 수단에 연마액을 공급하는 연마액 공급 수단을 구비하고, 상기 연마 수단은, 상단부에서 하단부에 이르는 관통 구멍을 가진 스핀들과, 상기 스핀들의 상기 하단부에 배치되어 연마 패드를 장착하는 연마 패드 장착부를 포함하며, 상기 관통 구멍의 내측은 수지에 의한 방청 처리가 행해져, 상기 연마액 공급 수단에 의해 상기 상단부에 공급되어 상기 하단부에 이르는 연마액에 의한 부식이 방지되는 연마 장치가 제공된다.
바람직하게는, 상기 방청 처리는, 수지 파이프를 상기 관통 구멍에 삽입하여 장착하는 처리이다. 혹은, 상기 관통 구멍의 내측에 수지를 피복하는 처리이다.
본 발명에 따르면, 연마액 공급 수단에 의해 연마 수단의 스핀들의 관통 구멍의 상단부에서 하단부에 이르는 연마액에 의해 상기 관통 구멍의 내측이 부식된다고 하는 문제가 해소된다.
도 1은 본 발명 실시형태의 연마 장치의 전체 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 연마 장치에 장착되는 연마 수단의 개략 단면도이다.
도 3의 (a)는 도 2에 도시된 스핀들에 대한 수지에 의한 방청 처리의 실시형태를 나타낸 단면도, (b)는 (a)에 도시된 방청 처리가 행해진 스핀들의 단면도이다.
도 4의 (a)는 도 2에 도시된 스핀들에 대한 수지에 의한 방청 처리의 다른 실시형태를 나타낸 단면도, (b)는 (a)에 도시된 방청 처리가 행해진 스핀들의 단면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 연마 장치에 의해 연마되는 웨이퍼의 사시도이다.
도 6은 도 1에 도시된 연마 장치에 의해 실시되는 연마 가공의 양태를 나타낸 사시도이다.
이하, 본 발명 실시형태의 연마 장치에 대해서, 첨부 도면을 참조하면서, 상세히 설명한다.
도 1에, 본 실시형태의 연마 장치(1)의 전체 사시도가 도시되어 있다. 연마 장치(1)는, 피가공물인 웨이퍼(10)[예컨대 실리콘(Si) 웨이퍼]를 유지하는 척 테이블(3)과, 척 테이블(3)에 유지되는 웨이퍼(10)의 이면(10b)을 연마하는 연마 수단(4)과, 연마 수단(4)을 Z축 방향(상하 방향)으로 승강시키는 승강 수단(5)과, 상기 연마 수단(4)에 연마액(S)을 공급하는 연마액 공급 수단(6)을 적어도 구비하고 있다.
척 테이블(3)은, 웨이퍼(10)를 흡인 유지하는 유지면(31a)을 갖는 유지 플레이트(31)와, 유지 플레이트(31)를 지지하고, 유지면(31a)에 부압을 전달하는 프레임체(32)를 구비하고 있다. 척 테이블(3)은, 도시를 생략한 회전 구동 수단에 의해 회전 가능하게 구성되어 있고, 장치 하우징(2)의 내부에 수용된 도시를 생략한 X축 이동 수단에 의해, X축 방향의 임의의 위치, 예컨대 도면 중 앞쪽의 웨이퍼(10)를 반입, 반출하는 반출/반입 위치, 및 연마 수단(4)의 바로 아래에서 연마 가공이 행해지는 연마 가공 위치로 이동된다.
연마 수단(4)은, 스핀들 하우징(40)에 자유자재로 회전할 수 있도록 유지된 스핀들(41)과, 스핀들(41)의 하단부에 착탈 가능하게 배치된 연마 패드 장착부(42)와, 연마 패드 장착부(42)의 하면에 장착된 연마 패드(43)와, 스핀들 하우징(40)의 내부에 수용되어 스핀들(41)을 회전시키는 전동 모터(44)(도 2도 함께 참조)와, 상기 스핀들 하우징(40)을 지지하는 지지부(45)와, 장치 하우징(2)의 수직 벽부(2a)에 있어서 상기 지지부(45)와 함께 Z축 방향으로 승강 가능하게 지지된 Z축 이동 베이스(46)를 구비하고 있다. 스핀들(41)은 예컨대 스테인리스로 형성되고, 연마 패드 장착부(42)는 예컨대 경질의 수지 플레이트로 형성되며, 연마 패드(43)는, 예컨대 폴리우레탄으로 형성되어 연마 패드 장착부(42)의 하면에 접착된다. 연마 패드(43)의 하면측에는, 연마액 공급 수단(6)으로부터 공급된 연마액(S)을 유지하여 확산되는 홈 가공이 행해져 있다.
승강 수단(5)은, 펄스 모터(51)의 회전 운동을, 펄스 모터(51)에 의해 회전되는 볼나사(52)를 통해 직선 운동으로 변환하여 Z축 이동 베이스(46)로 전달하고, 연마 수단(4)을 Z축 방향(상하 방향)에 있어서의 임의의 위치로 이동시키는 것이 가능하다. 연마액 공급 수단(6)은, 연마액 공급원(61)과, 연통로(62)와, 연통로(62)를 개폐하는 개폐 밸브(63)를 구비하고, 상기 연통로(62)는, 연마 수단(4)의 스핀들(41) 내부의 관통 구멍(41a)의 상단부(41b)에 접속된다. 연마액 공급원(61)으로부터 공급되는 연마액(S)은, 예컨대 용매에 실리카 미립자 분말이 현탁된 것(슬러리)이며, 연마 가공이 실시될 때에, 스핀들(41)의 상단부(41b)로부터 공급되며, 관통 구멍(41a)을 경유하여 하단부(41c)(도 2도 함께 참조)에 이르고, 연마 패드 장착부(42) 및 연마 패드(43)에 형성된 개구를 통해 척 테이블(3)에 유지되는 웨이퍼(10)와, 상기 웨이퍼(10)를 연마하는 연마 패드(43)에 공급된다. 연마 장치(1)는, 도시를 생략한 제어 수단을 구비하고 있고, 상기 제어 수단으로부터 지시되는 제어 신호에 의해, 상기한 각 작동부가 컨트롤된다.
도 2는, 본 실시형태의 연마 수단(4)의 스핀들 하우징(40)의 내부 구성을 나타낸 개략 단면도이다. 스핀들 하우징(40)은, 그 중심에서 스핀들(41)을 지지하고 있고, 스핀들(41)은, 일체적으로 형성된 원판 형상의 스러스트 플레이트(41d)와 레이디얼 방향 베어링부(41e)를 갖고 있다. 스핀들 하우징(40)에는, 도시를 생략한 고압 에어 공급원으로부터 고압 에어가 공급되는 에어 공급구(40a)가 배치되어 있다. 상기 에어 공급구(40a)로부터 도입된 고압 에어는, 스핀들 하우징(40)의 내부에 형성되는 에어 공급로(도시 생략)를 통해, 스러스트 플레이트(41d)와, 레이디얼 방향 베어링부(41e)가 배치된 부위의 미소 간극(41f)에 공급되며, 도시를 생략한 배기구로부터 배출된다. 에어 공급구(40a)로부터 도입된 고압 에어의 작용에 의해, 스핀들(41)의 스러스트 플레이트(41d)와 레이디얼 방향 베어링부(41e)가 배치된 부위의 미소 간극(41f)에 고압 에어에 의한 고압 공기층이 형성되고, 스핀들(41)이 스핀들 하우징(40)에 대하여 비접촉 상태로 지지된다. 상기 고압 공기층을 형성하는 미소 간극(41f)은, 예컨대 5~10 ㎛이다.
여기서, 상기한 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)의 내측에는, 후술하는 수지에 의한 방청 처리가 행해져 있다. 도 3, 도 4를 참조하면서, 본 발명의 수지에 의한 방청 처리의 실시형태에 대해서 설명한다.
도 3에는, 연삭 수단(4)의 스핀들(41)의 개략 단면도가 도시되어 있다(설명의 형편상, 일부는 생략되어 있음). 스핀들(41)은, 예컨대 스테인리스강으로 형성되어 있다. 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이, 스핀들(41)에 있어서 상하로 관통하는 관통 구멍(41a)에 대하여, 상기 상기 관통 구멍(41a)의 내경과 동일한 외경으로 구성된 수지 파이프(70)를 준비한다. 상기 수지 파이프(70)는, 내약품성이 우수한 주지의 합성 수지가 채용되지만, 예컨대 폴리염화비닐의 수지 파이프가 채용된다. 상기 관통 구멍(41a)에 대하여, 상기 수지 파이프(70)를 화살표 R1로 나타낸 방향으로 삽입하여 압입하고, 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이, 관통 구멍(41a)의 내측에 장착한다. 삽입된 수지 파이프(70)는, 관통 구멍(41a)의 상단부(41b)에서 하단부(41c)에 이르는 길이로 설정된다. 상기한 실시형태에서는, 수지 파이프(70)는 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)에 압입에 의해 장착되지만, 필요에 따라, 접착제 등을 사용하여 상기 관통 구멍(41a)에 장착하도록 하여도 좋다.
도 4에는, 상기한 도 3에 도시된 방청 처리의 실시형태와는 다른 실시형태가 도시되어 있다. 도 4의 (a)에 도시된 바와 같이, 방청 처리가 행해져 있지 않은 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)의 상단부(41b)에, 액상의 수지(72)를 공급하는 수지 공급 수단(80)의 수지 공급 노즐(81)을 위치시켜, 상기 수지 공급 노즐(81)로부터 수지(72)를 분사한다. 이와 같이 수지(72)를 분사하면서, 상기 수지 공급 노즐(81)을 화살표 R2로 나타낸 방향으로 이동시켜, 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 상기 관통 구멍(41a)의 상단부(41b)로부터 하단부(41c)에 이르는 내측 전역에서, 상기 수지(72)를 피복한다. 상기 수지(72)는, 건조 후에는 물에 녹지 않고, 내약성이 있는 합성 수지가 선택된다.
본 실시형태의 연마 장치(1)는, 대략 상기한 바와 같은 구성을 구비하고 있고, 이하에 그 기능, 작용에 대해서 설명한다.
도 5에는, 본 실시형태의 연마 장치(1)에 의해 가공되는 웨이퍼(10)가 도시되어 있다. 웨이퍼(10)는, 예컨대 실리콘(Si) 웨이퍼로서, 복수의 디바이스(12)가 교차하는 복수의 분할 예정 라인(14)에 의해 구획되어 표면(10a)에 형성된 것이다. 웨이퍼(10)의 표면(10a)에는 도시와 같이 보호 테이프(T)가 첩착된다. 도 5에 도시된 웨이퍼(10)를 준비하였다면, 도 1에 도시된 바와 같이, 이면(10b) 쪽을 위쪽으로 향하게 하고, 보호 테이프(T)가 첩착된 쪽을 아래쪽으로 향하게 하여, 반출/반입 위치에 위치된 척 테이블(3)에 배치하여 흡인 유지한다. 또한, 본 실시형태에 있어서 가공되는 웨이퍼(10)는, 도 1에 도시된 연마 장치로 반송하기 전에, 도시를 생략한 연삭 장치에 의해 이면(10b)이 연삭되어, 원하는 두께가 되고 있다.
계속해서, 상기한 X축 이동 수단을 작동하여, 척 테이블(3)을, 연마 수단(4) 바로 아래의 연마 가공 위치에 위치시킨다. 그리고, 도 6에 도시된 바와 같이, 도시를 생략한 회전 구동 수단을 작동하여, 척 테이블(3)을 화살표 R3으로 나타낸 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시키고, 연마 수단(4)의 스핀들(41)을, 화살표 R4로 나타낸 방향으로 소정의 회전 속도로 회전시킨다. 계속해서, 상기한 승강 수단(5)을 작동하여 연마 수단(4)을 화살표 R5로 나타낸 방향으로 하강시켜, 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 연마 패드(43)를 접촉시킴으로써, 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)에 연통하는 연마 패드 장착부(42) 및 연마 패드(43)의 개구를, 웨이퍼(10)의 이면(10b)으로 폐색하고, 상기한 연마액 공급 수단(6)을 작동하여, 상기한 방청 처리가 행해진 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)을 경유하여, 연마액(S)을 연마 패드(43)와 웨이퍼(10)의 이면(10b)에 공급한다. 그리고, 연마 수단(4)을 소정의 속도(예컨대 0.1 ㎛/초)로 연마 이송하고, 연마 패드(43)의 하면측에 형성한 도시를 생략한 홈을 통해 확산되는 연마액(S)에 의해 웨이퍼(10)의 이면(10b) 전체를 소정의 상태가 될 때까지 연마한다.
상기한 도 3, 도 4에 기초하여 설명한 바와 같이, 연마 수단(4)의 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)의 내측에는, 수지에 의한 방청 처리가 행해져 있다. 이것에 의해, 연마 가공이 실시됨에 따라, 연마액 공급 수단(6)에 의해, 연마액(S)이 스핀들(41)의 관통 구멍(41a)의 상단부(41b)로부터 하단부(41c)로 반복 공급되어 배출되었다고 해도, 상기 관통 구멍(41a)의 내측이 부식된다고 하는 문제가 해소된다.
1 : 연마 장치 2 : 장치 하우징
2a : 수직 벽부 3 : 척 테이블
31 : 유지 플레이트 31a : 유지면
32 : 프레임체 4 : 연마 수단
40 : 스핀들 하우징 40a : 에어 공급구
41 : 스핀들 41a : 관통 구멍
41b : 상단부 41c : 하단부
42 : 연마 패드 장착부 43 : 연마 패드
44 : 전동 모터 45 : 지지부
46 : Z축 이동 베이스 5 : 승강 수단
51 : 펄스 모터 52 : 볼나사
6 : 연마액 공급 수단 61 : 연마액 공급원
62 : 연통로 63 : 개폐 밸브
10 : 웨이퍼 12 : 디바이스
14 : 분할 예정 라인 S : 연마액

Claims (3)

  1. 연마 장치로서,
    피가공물을 유지하는 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 상기 피가공물을 연마하는 연마 수단과,
    상기 연마 수단에 연마액을 공급하는 연마액 공급 수단
    을 포함하고,
    상기 연마 수단은, 상단부에서 하단부에 이르는 관통 구멍을 가진 스핀들과,
    상기 스핀들의 상기 하단부에 배치되어 연마 패드를 장착하는 연마 패드 장착부를 포함하며,
    상기 관통 구멍의 내측은 수지에 의한 방청 처리가 행해져, 상기 연마액 공급 수단에 의해 상기 상단부에 공급되어 상기 하단부에 이르는 연마액에 의한 부식이 방지되는 것인 연마 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 방청 처리는, 수지 파이프를 상기 관통 구멍에 삽입하여 장착하는 처리인 것인 연마 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 방청 처리는, 상기 관통 구멍의 내측에 수지를 피복하는 처리인 것인 연마 장치.
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