KR20230175103A - 트루어 성형방법 - Google Patents

Abstract

(과제) 트루어의 작성에 걸리는 시간과 비용의 절감과 품질의 균일화를 도모함과 아울러, 트루잉의 전사율, 가공성, 트루어에 형성되는 홈의 정밀도를 향상하고, 특히 트루어의 엣지형상의 정밀도를 더한층 향상시키는 트루어 형성방법의 제공에 있다.
(해결수단) 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는 숫돌의 홈을 원반모양의 트루어에 의하여 형성되는 트루잉에 있어서의 트루어 성형방법으로서, 상기 트루어를 성형하는 마스터 숫돌에 의하여, 상기 트루어의 직경 및 조형상을 일정하게 만드는 공정(A)과, 상기 트루어의 엣지를 목표형상으로 성형하는 공정(B)을 포함하고, 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은 상기 마스터 숫돌이 구비하는 형상이 서로 다른 복수의 마스터홈의 각각을 사용해서 이루어지거나, 또는 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은 상기 마스터 숫돌이 구비하는 적어도 하나의 마스터홈에 있어서 형상이 서로 다른 부분의 각각을 사용해서 이루어지는 트루어 성형방법이다.

Description

트루어 성형방법{FORMING METHOD FOR TRUER}

본 발명은, 실리콘, 사파이어, 화합물, 글라스 등의 여러가지 소재, 특히 반도체 웨이퍼, 글라스 패널 등의 판모양 피가공재의 끝면에 있어서 정밀도가 높은 베벨링 장치(bevel 裝置)의 트루잉(truing)에 관한 것으로서, 판모양 피가공재를 베벨링 연삭(bevelling 硏削)하는 숫돌의 가공홈(加工溝)을 형성하는 트루잉에 있어서의 트루어 성형방법(truer 成形方法)에 관한 것이다.

종래에는, 반도체 웨이퍼 등의 판모양 피가공재의 베벨링 연삭을 실시하기 위해서, 판모양 피가공재의 외주부(外周部)에 숫돌을 가압해서 가공을 하고 있다. 보통, 숫돌의 외주부는 판모양 피가공재의 목표형상에 대응된 형상 및 치수의 홈이 형성된다. 그리고, 판모양 피가공재의 외주부의 연삭은 홈 내에 판모양 피가공재의 외주부를 삽입해서 홈의 내주면(內周面)에 의해 이루어진다. 홈의 형상 및 치수는, 베벨링 가공을 반복함으로써 홈의 내주면이 마모 또는 파손되고, 형상 및 치수가 변화되어서 가공정밀도가 저하한다.

장기간에 걸쳐서 베벨링 가공을 하는 경우, 숫돌은 교환 또는 다시 정형(整形)할 필요가 발생한다. 그 때문에, 숫돌은 트루잉 숫돌(트루어)을 사용해서 가공된다. 즉, 트루잉이 이루어진다. 트루잉 숫돌은, 트루잉에 있어서 판모양 피가공재의 목표형상에 대응된 총형홈(總形溝)을 구비하는 마스터 숫돌홈의 내주면에 접촉시켜 연삭함으로써 제작된다. 그리고, 실제의 워크(workpiece)의 베벨링 가공에 사용하기 위한 숫돌은, 트루잉 숫돌의 외주부가 접촉됨으로써, 마스터 숫돌과 동일한 총형홈이 형성되어 형상 및 치수가 성형된다. 트루잉 숫돌은 베벨링용 숫돌(예를 들면 레진 본드 숫돌)보다 딱딱한 재료(예를 들면 GC숫돌)로 이루어지고, 마스터 숫돌은 트루잉 숫돌보다 딱딱한 재료(예를 들면 메탈 본드 숫돌)로 이루어진다.

판상물(板狀物)의 베벨링 장치에 사용되는 베벨링 숫돌의 홈형상을 용이하게 원하는 형상으로 트루잉하기 위해서, 마스터 숫돌의 홈형상을 트루잉 숫돌의 외주(外周)에 전사(轉寫)하고, 이 트루잉 숫돌의 외주형상을 베벨링 숫돌에 전사하여 베벨링 숫돌에 홈을 형성하는 것이 알려져있고, 예를 들면 특허문헌1에 기재되어 있다.

또한, 통상의 연삭에서는 레진 숫돌의 회전축에 대하여 웨이퍼의 주면(主面)이 수직이 되는 상태에서 베벨링부를 연삭하지만, 이 경우에서는 베벨링부에 원주방향의 연삭흔적이 발생하기 쉽다. 그래서, 웨이퍼에 대하여 예를 들면 레진본드 숫돌을 기울여서 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는, 소위 헬리컬 연삭을 실시하는 것이 알려져 있다.

헬리컬 연삭을 하는 경우, 레진 숫돌에 대하여 가장자리부를 상하 대칭형상으로 형성된 트루어를 사용해서 홈의 형성 혹은 수정(트루잉)을 실시하면, 레진 숫돌이 경사져 있기 때문에 트루어에 비틀림이 발생하게 되어, 레진 숫돌의 홈이 상하로 비대칭의 형상으로 가공되어버린다. 그 때문에, 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는 숫돌홈의 폭보다 두께가 작은 트루어로 홈의 예정위치에 있어서의 상부 혹은 하부를 가공하고, 그 후에 트루어를 숫돌에 대하여 상대적으로 두께방향으로 하강 혹은 상승시켜 가공해서 트루잉의 전사율(轉寫率)과 가공성을 향상시킴과 아울러, 트루어에 의하여 형성되는 홈의 정밀도를 향상시키는 것이 특허문헌2에 기재되어 있다.

또한, 베벨링 가공을 용이하게 효율적으로 또한 고정밀도로 실시하고, 워크 및 숫돌을 지지하고 구동하는 기구가 간단하고, 게다가 숫돌의 정형(整形)을 쉽게 하기 위해서, 숫돌 외주부의 볼록모양 연삭부분과 워크의 접촉부분이 숫돌의 원호모양부분의 곡률반경에 의거하여 산출된 이동조건에 따라, 숫돌을 워크에 대하여 상대적으로 이동시키는 것이 특허문헌3에 기재되어 있다.

일본국 공개특허 특개2005-153085호 공보 일본국 공개특허 특개2018-167331호 공보 일본국 공개특허 특개2021-181151호 공보

상기 종래의 기술에 있어서, 특허문헌1에 기재되어 있는 방법은, 트루어를 트루어 성형용 숫돌인 마스터 숫돌의 홈으로 그대로 깍아냄으로써 그 홈형상을 트루어의 엣지에 전사(轉寫)하기 때문에, 마스터 숫돌의 홈 하나당 대응할 수 있는 형상은 1종류뿐이다. 따라서, 트루어의 형상을 변경하는 것이 곤란하고, 베벨링 장치의 가공조건, 예를 들면 연삭숫돌의 회전축의 설정이 변화되었을 경우 등에 대응할 수 없었다.

특허문헌2, 3에 기재되어 있는 방법은, 트루어의 형상을 변경할 수 있지만, 원하는 가공형상과 가깝게 하기 위해 미세한 보정을 실시하거나 트루어의 엣지형상의 정밀도를 보다 더 향상시키기에는 충분하지 않았다.

본 발명의 목적은, 상기 종래의 기술과제를 해결하고, 트루어의 작성(作成)에 걸리는 시간과 비용의 절감과 품질의 균일화를 도모함과 아울러, 트루잉의 전사율, 가공성, 트루어에 형성되는 홈의 정밀도를 향상시키고, 특히 트루어의 엣지형상의 정밀도를 더한층 향상시켜서, 그 형상의 전사대상인 외주정연용(外周 精硏用) 숫돌의 홈형상의 치수 정밀도뿐만 아니라, 홈의 각도나 단부(端部)의 모서리가 둥근모양이 되지 않도록 하여, 최종적인 베벨링 형상의 정밀도를 향상하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 다음과 같다.

[1] 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는 숫돌의 홈을 원반모양의 트루어에 의하여 형성하는 트루잉에 있어서의 트루어 성형방법으로서, 상기 트루어를 성형하는 마스터 숫돌에 의하여 상기 트루어의 직경(直徑) 및 조형상(粗形狀)을 일정하게 만드는 공정(A)과, 상기 트루어의 엣지(edge)를 목표형상으로 성형하는 공정(B)을 포함하고, 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은, 상기 마스터 숫돌이 구비하는 형상이 서로 다른 복수의 마스터홈의 각각을 사용해서 이루어지거나, 또는 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은, 상기 마스터 숫돌이 구비하는 적어도 하나의 마스터홈에 있어서의 형상이 서로 다른 부분의 각각을 사용해서 이루어지는 트루어 성형방법.

[2] 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은, 상기 마스터 숫돌이 구비하는 형상이 서로 다른 상기 마스터홈인 제1홈 및 제2홈을 사용해서 이루어지는 [1]에 기재되어 있는 트루어 성형방법.

[3] [2]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 상기 트루어가 상기 제1홈으로 가공된 후에, 상기 제2홈의 선단(先端)을 사용해서 엣지가공처리를 실시하는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[4] [2]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 상기 제2홈의 선단은 상기 제1홈의 선단과 비교하여 R모양부의 반경이 크게 되어있는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[5] [2] 내지 [4] 중의 어느 하나에 기재된 트루어 성형방법으로서, 상기 마스터홈에 의해 상기 트루어의 베벨링 가공을 할 때, 상기 트루어를 빼내는 방향으로 가공이 이루어지는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[6] [3]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 상기 트루어의 이동거리를 작게 해서 모서리부의 형상, 반경, 둥근모양을 가공하는 코너 R가공이 상기 제2홈의 선단을 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[7] [6]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 상면(上面)의 상기 코너 R가공(상면)이 종료된 후에 하면(下面)의 상기 코너 R가공(하면)을 실시하는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[8] [7]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 이동시작점(진입점, 진입속도), 가공속도, 대피위치, 대피속도, 상기 트루어의 회전속도, 가공시작점, 가공종료점의 파라미터(parameter)는, 상기 코너 R가공(상면)과 상기 코너 R가공(하면)의 2가지의 수치를 취하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[9] [8]에 기재되어 있는 트루어 성형방법으로서, 각 가공은 각각 독립하여, 트래버스 동작(traverse 動作)으로서 진폭, 상기 가공속도, 스파크 아웃 시간, 왕복회수가 설정되는 것을 특징으로 하는 트루어 성형방법.

[10] 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은 상기 마스터 숫돌이 구비하는 적어도 하나의 마스터홈에 있어서의 형상이 서로 다른 부분의 각각을 사용해서 이루어지고, 상기 공정(B)은, 상기 마스터홈의 선단부를 사용해서 이루어지는 [1]에 기재되어 있는 트루어 성형방법.

[11] 상기 공정(A)은 상기 마스터홈의 바닥부를 사용해서 이루어지는 [10]에 기재되어 있는 트루어 성형방법.

본 발명에 의하면, 트루어의 작성에 걸리는 시간과 비용의 절감과 품질의 균일화가 도모되고, 트루잉의 전사율, 가공성, 트루어에 형성되는 홈의 정밀도가 향상되고, 특히 트루어의 엣지형상의 정밀도가 더한층 향상되고, 그 형상의 전사대상인 외주정연용(外周 整硏用) 숫돌의 홈형상의 치수 정밀도 뿐만 아니라, 홈의 각도 및 단부의 각에 둥근모양이 나지 않도록 하고, 최종적인 베벨링 형상의 정밀도를 향상할 수 있다.

[도1] 본 발명의 하나의 실시형태에 관한 베벨링 장치의 주요부를 나타내는 정면도이다.
[도2] 하나의 실시형태에 있어서 트루잉 가공을 나타낸 측면도이다.
[도3] 하나의 실시형태에 있어서 오목형상홈으로 된 연삭숫돌(55)로 웨이퍼(W)를 가공할 때의 측면도이다.
[도4] 하나의 실시형태에 있어서 트루어(41)의 성형방법을 나타내는 측면도이다.
[도5] 하나의 실시형태에 있어서 제2홈(62)에 의한 고정밀도의 가공을 나타내는 측면도이다.
[도6] 하나의 실시형태에 의한 트루어(41)의 성형가공처리의 수순을 나타내는 플로우차트이다.
[도7] 하나의 실시형태에 의한 도6에 있어서의 엣지가공처리의 수순을 나타내는 플로우차트이다.
[도8] 본 발명의 하나의 실시형태(제2실시형태)에 있어서, 트루어(41)의 성형가공처리의 수순을 나타내는 설명도이다.

(제1실시형태)

이하에서, 본 발명의 실시형태(제1실시형태)에 대하여 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 도1은 본 발명의 제1실시형태에 관한 웨이퍼 베벨링 장치의 주요부를 나타내는 정면도이다. 웨이퍼 베벨링 장치(10)는, 웨이퍼 이송유닛(20), 숫돌회전 유닛(50), 도면에 나타나 있지 않은 웨이퍼 공급/수납부, 웨이퍼 세정/건조부, 웨이퍼 반송수단 및 웨이퍼 베벨링 장치 각 부의 동작을 제어하는 컨트롤러 등으로 구성되어 있다.

웨이퍼 이송유닛(20)은, 본체 베이스(11) 위에 재치(載置)된 X축 베이스(21), 2개의 X축 가이드 레일(22), 4개의 X축 리니어 가이드(23), 볼스크루 및 스텝핑 모터로 이루어지는 X축 구동기구(25)에 의해 도면의 X방향으로 이동되는 Ｘ테이블(24)을 구비하고 있다.

X테이블(24)은, 2개의 Y축 가이드 레일(26), 4개의 Y축 리니어 가이드(27), 볼스크루 및 스텝핑 모터로 이루어지는 Y축 구동기구(도면에 나타나 있지 않음)에 의해 도면의 Y방향으로 이동되는 Ｙ테이블(28)이 조립되어 있다.

Y테이블(28)에는, 2개의 Z축 가이드 레일(29)과 4개의 Z축 리니어 가이드(도면에 나타나 있지 않음)에 의해 안내되고, 볼스크루 및 스텝핑 모터로 이루어지는 Z축 구동기구(30)에 의해 도면의 Z방향으로 이동되는 Ｚ테이블(31)이 조립되어 있다.

Z테이블(31)은 θ축 모터(32)와 θ스핀들(33)이 조립되고, θ스핀들(33)에는 웨이퍼(W)(판모양의 피가공재)을 흡착하여 재치하는 웨이퍼 테이블(34)이 부착되어 있다. 웨이퍼 테이블(34)은 웨이퍼 테이블 회전축심(CW)을 중심으로 하여 도면의 θ방향으로 회전된다.

웨이퍼 이송유닛(20)에 의하여 웨이퍼(W) 및 트루어(41)는 도면의 θ방향으로 회전되고, 또한 X, Y 및 Z방향으로 이동된다.

숫돌회전 유닛(50)은, 외주 조연삭 숫돌(外周 粗硏削 砥石)(52)이 부착되고, 외주숫돌 모터(도면에 나타나 있지 않음)에 의해 축심(軸心)을 중심으로 하여 회전구동되는 외주 숫돌 스핀들(51), 상방(上方)에 배치된 턴테이블(53)에 부착된 외주 정연 스핀들(54) 및 외주 정연 모터(56)를 구비하고 있다.

외주 정연 스핀들(54)에는 웨이퍼(W)의 외주를 마무리 연삭하는 베벨링용 숫돌인 연삭숫돌(55)이 부착된다. 외주 정연 스핀들(54)은, 웨이퍼(W)의 회전축에 대하여 회전축이 3∼15°, 바람직하게는 6∼10° 경사진 상태에서 웨이퍼(W)의 외주면 베벨링의 마무리 가공을 한다. 이에 따라, 헬리컬 연삭이 이루어지고, 웨이퍼(W)의 베벨링부에는 경사방향으로 약한 연삭흔적이 발생하지만, 통상적인 연삭에 비해 베벨링부의 표면조도(表面粗度)가 개선되는 효과가 얻어진다.

웨이퍼 가공 프로세스는, 슬라이스 → 베벨링 → 랩 → 에칭 → 도너 킬러((donor killer) → 정밀 베벨링의 순서로 이루어지고, 공정간에는 오염을 제거하기 위해서 각종 세정(洗淨)이 사용된다. 실리콘 등은 단단해서 부서지기 쉽고, 웨이퍼의 끝면이 슬라이싱(slicing)시의 예리함 그대로는, 계속되는 처리공정에서의 반송이나 얼라인먼트 등의 취급시에 용이하게 부러지거나 깨지거나 하여, 단편(斷片)이 웨이퍼 표면을 손상시키거나 오염되거나 한다. 이를 방지하기 위해서, 베벨링 공정은 잘라내진 웨이퍼의 끝면을 다이아몬드로 코팅된 베벨링 숫돌로 베벨링한다.

연삭숫돌(55)은, 예를 들면 Fe, Cr, Cu 등의 금속분 등을 주성분으로 하여 다이아몬드 지립(diamond 砥粒)을 섞어서 성형(成形)한 것이 사용된다. 그 재질은, 예를 들면 페놀수지, 에폭시수지, 폴리이미드 수지, 폴리스티렌 수지 또는 폴리에틸렌 수지 등을 주성분으로 하여, 다이아몬드 지립이나 입방정 질화붕소 지립(立方晶 窒化硼素 砥粒)을 섞어서 성형한 것이 바람직하다.

또한, 연삭숫돌(55)은 직경 50mm의 다이아몬드 지립의 레진본드 숫돌로 입도(粒度) #3000이 사용된다. 외주 정연 스핀들(54)은, 에어 베어링을 사용한 빌트인(built-in) 모터구동의 스핀들로서, 회전속도 35000rpm으로 회전된다.

도2는, 트루잉 가공을 나타낸 측면도로서, 연삭숫돌(55)은 베벨링용 가공홈이 트루어(41)에 의하여 형성된다. 원반모양의 트루어(41)는, 웨이퍼 테이블(34)의 하부에 웨이퍼 테이블의 회전축심과 동심(同心)으로 부착되어 웨이퍼 테이블(34)에 의해 회전된다. 트루어(41)의 외주부(外周部)는 미리 마스터 숫돌(도3 참조)에 의해서 트루어(41)의 외주에 베벨링 가공이 이루어진다. 즉, 연삭숫돌(55)은 외주부에 마스터홈(도3 참조)의 단면형상이 전사된 트루어(41)를 사용하여 연삭숫돌(55)에 베벨링용 가공홈을 형성한다.

트루어(41)의 재질은, 예를 들면 탄화규소로 이루어지는 지립(砥粒)을, 필요에 따라 충전제(充塡劑) 등도 추가해서 페놀수지에 의해 결합시키고, 이를 원반모양의 트루어(41)로 성형한 것이 바람직하다. 또한, 트루어(41)는, 가공되는 웨이퍼(W)와 동등 이하의 외경(外徑)으로서, 동일한 두께의 원반모양GC(Green silicon Carbide) 숫돌 또는 WA(White fused Alumina) 숫돌이어도 좋고, 숫돌의 입도는 #320 정도가 좋다.

도3은 오목형상홈으로 이루어진 연삭숫돌(55)로서 웨이퍼(W)를 가공할 때의 측면도를 나타내고 있다. 직선부의 가공은, 특허문헌3의 기재와 같은 볼록형틀 숫돌로 실시하면 점접촉으로 가공하게 되므로, 숫돌에 편마모가 발생하거나 가공궤적이 조흔(條痕)으로 남아서, 표면조도가 나빠지거나 가공시간이 길어진다. 또한, 볼록형틀 숫돌에 의한 점접촉의 가공에서는, 가공시간이 길어지고 가공응력이 방출되어 목표형상을 성형하기 어렵다.

한편 도3(a)와 같이, 오목형상홈(오목형틀 숫돌)에서 조형상을 형성하면, 상경사면과 하경사면의 응력이 상쇄되어서 가공응력의 방출이 적어지고, 직선부의 가공이어도 형상이 부정형(不定形)으로 되기 어려워진다.

또한, 오목형상홈에서의 가공은, 직선부도 선접촉이 되기 때문에, 가공시간이 짧고, 조흔이 남지 않고, 표면조도가 좋아지고, 가공부하가 저감되어 숫돌수명이 비약적으로 향상된다.

도3(b)는, 연삭숫돌(55)에 있어서, 직경·조형상의 가공에 기여하지 않으며 화살표(A)로 나타내는 선단(先端)(화살표(A); 도면 중에서는 직선으로 나타나 있지만, 곡선(면)을 구비하고 있어도 좋다)을 이용하여 임의의 마무리 형상으로 가공하는 것을 나타내고 있다. 이에 의하면, 모서리부의 형상, 반경, 둥근모양 등을 보다 더 고정밀도로 가공할 수 있다. 이 때, 화살표(B)로 나타나 있는 바와 같이, 웨이퍼(W)를 빼내는 편이 웨이퍼(W)와 연삭숫돌(55)의 접촉면적이 넓어지게 되기 때문에, 가공부하가 저감되어 숫돌수명이 길어진다. 또한, 가공전의 형상과 목표형상의 차이가 크면 선단에서의 연삭량이 증가해 연삭숫돌(55)의 마모가 커지게 되므로, 미리 연삭숫돌(55)의 홈형상을 목표형상과 가깝게 하여 두는 것이 바람직하다.

도4(a)는 트루어(41)의 성형방법을 나타내는 측면도이다. 트루어(41)를 성형하는 마스터 숫돌(60)은, 마스터홈으로서 복수의 홈(제1홈(61), 제2홈(62))을 구비하고 있다. 제1홈(61)은 트루어(41)의 직경 및 조형상을 일정하게(직경·조형상의 조정) 하기 위한 것이다. 제1홈(61)은 총형홈(總形溝)이더라도 좋고, 또한 제1홈(61)에 의한 직경·조형상의 조정은 제1홈(61)의 홈형상을 트루어(41)에 전사하는 것이더라도 좋다.

한편, 제2홈(62)은 트루어(41)의 엣지(edge)를 목표형상(임의이고 또한 원하는 단면형상)으로 조정하기 위한 것인다. 제2홈(62)은 선단(개구부)에 반경이 보다 더 큰 R모양부를 갖춘다. 즉, 제1홈(61)과 제2홈(62)은 서로 형상이 다르게 되어 있다. 이 제2홈의 R모양부를 사용함으로써, 단순히 홈형상을 전사한 것으로서는 얻을 수 없는 임의의 단면형상을 구비하는 트루어(41)가 얻어진다.

도4(b)는 제2홈(62)의 확대도이다. 제2홈(62)은, 마스터 숫돌(60)의 두께방향(Z방향)과 대략 평행한 직선부(81)와, 직선부(81)의 단부로부터 연장되는 상하의 경사면부(82)와, 경사면부(82)의 단부로부터 개구부로 연장되는 곡선을 구비하는 상하의 R모양부(83)를 구비하고 있다.

또한, 도4(b)의 제2홈(62)은, 직선부(81)와, 경사면부(82)와, R모양부(83)를 구비하고 있지만, 상기에 제한되지 않고, 제2홈(62)은 직선부(81)와 R모양부(83)를 구비하고 있으면 좋다.

또한, 도면 중에 직선부(81) 및 경사면부(82)는 직선(단면형상에서) 으로 기재되어 있지만 상기에 제한되지 않고, 곡선을 구비하고 있어도 좋다(곡면을 구비하고 있어도 좋다).

마스터 숫돌(60)은, 예를 들면 회전속도 8000rpm으로 회전된다. 이 상태에서 Z테이블(31)은, Z축 구동기구(30)에 의해 이동되어, 트루어(41)의 높이가 마스터 숫돌(60)의 각각의 홈과 일치하는 높이로 위치결정된다.

이어서 Y테이블(28)이 마스터 숫돌(60)을 향하여 이동된다. Y테이블(28)의 Y방향의 이동에 의하여, 트루어(41)의 외주부는 마스터 숫돌(60)의 마스터홈 내로 파고들고, 웨이퍼 테이블(34)이 θ축 모터(32)에 의해 천천히 1회전한다. 그리고, 트루어(41)의 외주부는 베벨링되어 트루어(41)의 외주부에 마스터홈의 형상이 전사된다. 다음에, 트루어(41)는 마스터 숫돌(60)로부터 멀어지는 방향으로 이동되어, 마스터홈의 단면형상으로부터 트루어(41)의 외주부의 단면형상에 대한 전사가 종료된다.

마스터홈으로부터 트루어(41)에 대한 전사방법, 즉 트루어(41)의 성형가공처리는, 제1홈(61)에 의해, 상기한 바와 같이 트루어(41)의 외주부를 제1홈(61)으로 화살표(D)와 같이 파고들게 하여, 트루어(41)의 직경가공처리 및 조형상을 일정하게 한다. 다음에, 제2홈(62)의 R모양부(83)를 주로 사용해서 고정밀도와 임의의 단면형상에 대한 조정을 포함하는 엣지가공처리를 실시한다.

도5는 제2홈(62)에 의한 고정밀도의 가공처리를 나타내는 측면도이고, 도6은 트루어(41)의 성형가공처리의 수순을 나타내는 플로우차트이고, 도7은 도6에 있어서의 엣지가공처리(도6에 있어서의 스텝4)의 상세한 수순을 나타내는 플로우차트이다.

도6에 따른 트루어(41)의 성형방법의 개략적인 수순은, (1) 여러 가지 조건의 입력(스텝1), (2) 입력된 여러 가지 조건에 의거하는 베벨링 장치에 의한 가공조건(가공시작점·가공종료점)의 산출, (3) 트루어(41)의 성형가공처리로서 주로 직경가공처리(스텝3), (4) 엣지가공처리(스텝4)가 된다.

(스텝1, 2)

입력되는 여러 가지 조건은 파라미터로서, 직경, 베벨링 각도, 선단형상(끝면의 직선길이 m, 면폭(面幅) n, 코너 R의 크기), 이동시작점(진입점, 진입속도), 베벨링 가공속도, 코너 R의 가공속도, 대피위치, 대피속도, 트루어(41)의 회전속도, 마스터 숫돌(60)의 회전수 등이다.

본 베벨링 장치를 사용한 베벨링 방법은, 후술하는 스텝3에 있어서 마스터홈 형상의 전사 외에도 스텝4에 있어서 마스터홈(제2홈)의 R모양부를 사용한 임의형상에 대한 조정을 포함한다.

그 때문에, 본 공정에 있어서 입력되는 조건의 일례로서는, 임의이고 또한 원하는 단면형상의 데이터이어도 좋다.

상기 원하는 단면형상은, 총형홈이더라도 좋은 제1홈(61)에 의한 연삭후의 단면형상보다 더 작은 것이 바람직하고, 제1홈(61) 및 제2홈(62)의 홈형상에 의하지 않고 임의의 형상으로 할 수 있다.

또한, 베벨링 장치에 의해 산출되는 가공조건은 주로 가공시작점과 가공종료점이다.

(스텝3: 공정(A))

스텝3은 트루어의 직경 및 조형상을 일정하게 만드는 공정이다(공정(A)). 본 스텝은 제1홈(61)을 사용해서 이루어진다. 본 스텝에 있어서, 마스터 숫돌(60)은, 예를 들면 회전속도 8000rpm으로 회전된다. 가공은 트루어(41)의 높이가 마스터 숫돌(60)의 마스터홈(제1홈61)과 일치하는 높이로 위치가 결정되어 시작된다. 트루어(41)는 화살표(D)와 같이 마스터 숫돌(60)을 향하여 이동되고, 트루어(41)의 외주부가 마스터 숫돌(60)의 마스터홈(제1홈(61)) 내로 파고들어, 주로 트루어(41)의 외주부의 끝면이 베벨링된다. 직경가공처리는, 파라미터로서 코너 R가공(상면)과 코너 R가공(하면)의 2가지가 가공조건이 되고, 하나의 형태로서 먼저 코너 R가공(상면)을 실시하고 다음에 코너 R가공(하면)을 실시한다.

상기한 바와 같이, 본 방법에서는, 오목형상홈을 사용해서 직경·조형상의 조정을 실시하기 때문에, 마스터 숫돌과 트루어가 점접촉이 되기 어렵고 가공응력이 방출되기 어려워져, 결과적으로 효율적인 연삭가공이 이루어 진다.

(스텝4: 상세하게는 스텝401∼407: 공정(B))

스텝4는 트루어의 엣지를 목표형상으로 성형하는 공정이다(공정(B)). 본 스텝의 가공은 제1홈(61)과 다른 형상(단면)을 구비하는 제2홈(62)을 사용해서 이루어진다. 「제1홈(61)과 다른 형상을 구비하는 제2홈(62)」이란, 하나의 형태로서, 제2홈(62)이 선단부(개구부에 가까운 부분)에 R모양부를 구비하는 것을 의미하고, 공정(A)에서 사용된 부분과 형상이 서로 다르게 되어 있으면, 상기 외의 형태이더라도 좋다.

플로우(flow)로 되돌아가서, 구체적으로는, 우선 제1홈(61)에서 직경 및 조형상이 가공된 후에, 도5(a)에 나타내는 제2홈(62)의 높이와 일치하는 이동시작점으로 트루어(41)를 이동시켜서 이루어진다(스텝401).

베벨링 장치는 먼저 입력된 여러 가지 조건(원하는 단면형상 등의 데이터)에 의거하여 가공조건의 파라미터를 설정한다(스텝402). 다음에, 트루어(41)는 진입점으로 소정의 진입속도로 이동한다(스텝403). 트루어(41)는 회전을 시작하여(스텝404), 소정의 베벨링 각도로 베벨링 가공(도5(b) 굵은 선으로 나타낸 부분)한다(스텝405). 이 때, 제2홈(62)은 오목형상홈이므로, 선접촉의 가공이 되기 때문에, 가공시간이 짧고, 조흔 남김이 없고, 표면조도가 좋아져서 가공부하가 저감된다. 또한, 베벨링 가공은 도5(c)의 화살표(B)로 나타나 있는 바와 같이, 트루어(41)를 빼내는 방향으로 가공을 하여 가공부하를 저감하는 것이 바람직하다.

베벨링 가공 후에는, 트루어(41)의 이동거리(즉, 가공이송량)를 작게 하여, 구체적으로 모서리부의 형상, 반경, 둥근모양 등을 가공하는 보다 더 세부적인 코너 R가공이 이루어진다(스텝406). 코너 R가공(상면)은 화살표(A)로 나타내는 R모양부가 부착된 제2홈(62)의 선단(직경가공에 기여하지 않는)을 이용해서 이루어진다. 제2홈(62)의 선단은 제1홈(61)의 선단과 비교하여 R모양부의 반경이 크게 되어 있다. 따라서, 트루어(41) 모서리부의 형상, 반경, 둥근모양 등의 가공은 보다 더 정밀도가 좋고, 또한 조흔 남김이 없어, 표면조도가 좋아진다.

또한, 코너 R가공(상면)이 종료된 후에는, 코너 R가공(하면)을 실시하므로 스텝401에 대응되는 이동시작점으로 이동하고, 스텝401로부터 스텝405를 동일하게 반복하여 실시한다. 또한, 이동시작점(진입점, 진입속도), 대피위치, 가공속도, 대피속도, 트루어(41)의 회전속도, 가공시작점, 가공종료점 등의 파라미터는, 코너 R가공(상면)과 코너 R가공(하면)의 2가지의 수치를 취하여 이루어진다.

각 가공은, 표면조도 향상을 위하여 각각 독립하여, 트래버스 동작으로서 진폭, 가공속도, 스파크 아웃 시간, 왕복회수를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 스파크 아웃은, 연삭작업의 최후에 칼집을 내지 않고 연삭을 계속하는 작업을 의미하며 가공은 미소량씩 진행된다.

또한, 트루잉은, 연삭능력의 저하에 따라 소정의 외주면폭, 외주각도, 외주형상을 충족시키지 못하게 되었을 때, 트루어(41)를 사용해서 적절하게 연삭숫돌(55)의 홈수정(溝修正)(트루잉)을 실시한다. 이 때, 본 발명에 의해서 트루잉을 실시하면, 1회당의 트루잉에 대하여 가공할 수 있는 웨이퍼의 매수가 증가하는 것 이외에, 레진 숫돌이어도 수명이 연장되어서 1개의 레진 숫돌로 가공할 수 있는 웨이퍼의 매수가 증가한다. 따라서, 반도체 웨이퍼의 제조에 있어서 비용의 저감으로도 이어진다.

본 실시형태에 의하면, 연삭숫돌(55)을 다른 종류의 형상으로 변경하는 경우이어도 별도의 트루어 성형용 숫돌(홈)을 사용할 필요가 없다. 따라서, 본 실시형태는, 연삭숫돌(55)의 정밀도 향상뿐만 아니라, 숫돌의 교체작업이나 숫돌의 신규제작을 불필요 하게 할 수 있고, 숫돌을 새롭게 제작할 경우와 비교하여, 그 비용의 절감에 더하여, 숫돌 메이커에 대한 발주로부터 숫돌의 납품까지의 기간을 단축할 수 있다.

(제2실시형태)

이하에서, 제2홈(62)을 사용하여 직경·조형상의 가공 및 임의형상에 대한 조정(엣지처리)을 실시하는 제2실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 사용되는 웨이퍼 베벨링 장치 등은 제1실시형태와 같기 때문에 설명을 생략한다. 이하에서는, 제1실시형태와 서로 다른 부분을 중심으로 설명한다.

도8은 본 실시형태에 있어서, 제2홈(62)을 사용해서 실시하는 트루어(41)의 성형가공처리의 수순을 나타내는 설명도이다. 우선, 도8(a)는 트루어(41)의 가공전의 상태를 나타내고 있다. 다음의 공정에서, 우선 이 트루어(41)의 직경·조형상을 단면형상(84)이 되도록 조정한다.

또한, 도면은 모식적인 것으로서, 트루어(41)의 가공전후의 형상의 차이를 명확하게 설명하기 위해서 형상을 과장해서 표시하고 있다. 또한, 도8에서는 가공대상(연삭대상)을 트루어(41)로 하고 있지만, 본 방법은 트루어(41)에 한하지 않고 웨이퍼 등의 연삭에도 적용이 가능하다.

도8(b)는 트루어(41)의 직경·조형상을 단면형상(84)이 되도록 조정하기 위해서 트루어를 회전하는 마스터 숫돌(60)에 파고들게 하는 모습을 나타내고 있다(공정(A)). 이 때, 트루어(41)의 단부는 마스터 숫돌의 제2홈(62)의 바닥부인 직선부(81) 및 경사면부(82)에 접촉되어 연삭된다. 바꿔 말하면, 본 실시형태에 있어서, 공정(A)은 제2홈의 바닥부인 직선부(81) 및 경사면부(82)를 사용해서 실시된다. 직선부(81) 및 경사면부(82)는 이미 설명한 제1홈(61)과 같은 오목형틀홈과 동일한 기능을 구비하고, 응력을 q방출시키지 않도록 하면서, 주로 선접촉의 상태에서 트루어(41)의 직경·조형상의 조정을 할 수 있다.

조형상의 조정을 끝내고, 단면형상(84)의 상태가 된 트루어(41)에 대해서, 다음으로는 R모양부(83)에 의하여 엣지처리가 이루어진다(공정(B)). 이 공정(B)은, 제2홈(62)에 있어서, 공정(A)의 가공에 사용된 것과는 다른 부분으로서, 형상이 서로 다른 부분을 사용해서 실시된다. 구체적으로는, 제2홈(62)의 선단부(개구방향의 선단부)의 R모양부(83)를 사용해서 실시된다.

공정(A)에 있어서 사용된 직선부(81) 및 경사면부(82)는, 이미 설명한 바와 같이, 오목형틀홈으로서의 기능을 구비하고, 트루어(41)와 선접촉해서 응력을 방출시키지 않도록 하면서 조형상을 보다 더 효율적으로 일정하게 할 수 있다. 바꿔 말하면, 홈형상을 트루어(41)에 간단하게 전사할 수 있다.

한편, 공정(B)에 있어서 사용되는 R모양부(83)는, 직선부(81) 및 경사면부(82)가 직선모양으로 구성되어 있는 것과 비교하여, 홈의 내측을 향해서 볼록형상이 되어 있어 형상이 서로 다르게 된다. 여기에 트루어(41)를 접촉시키면, 그 위치와 접촉시키는 방법에 대응하여 임의의 형상으로 가공할 수 있다.

공정의 설명으로 되돌아가서, 직경·조형상의 조정이 끝나면, 트루어(41)는, 제2홈(62)의 Ｚ(-)방향의 R모양부(83)를 따르도록 하고, 직선부(81) 및 경사면부(82)로부터 멀어지면서(사용하는 위치를 변경하기 위해) Z(-)방향으로 이동한다. 도8(b)의 화살표가 트루어(41)의 이동방향을 나타내고 있다.

R모양부(83)를 따르도록 이동하면서 트루어(41)의 엣지처리가 이루어진다. 도8(c)와 (d)는 R모양부(83)에 의한 엣지처리의 모습을 나타내고 있다. 이 공정에서는, 이미 설명한 도6의 스텝1에서 접수된 원하는 단면형상의 데이터에 의거하여 R모양부(83)를 따르도록 트루어(41)를 이동(필요에 따라 왕복)시키면서, 엣지형상 등이 조정된다.

전형적으로, R모양부(83)는 직경·조형상의 조정(공정(A)) 시에는 트루어(41)와 접촉하지 않고 있는 것이 바람직하다. R모양부(83)는, 곡면형상을 구비하고 있기 때문에, 트루어(41)의 접하는 방법, 즉 트루어(41)의 Ｙ, Z축 방향으로 이동시키는 방법에 의하여, 그 단면형상을 임의로 조정하기 쉽다(공정(B)).

다음에, 마찬가지로, 도8(e)와 도8(f)와 같이, 트루어(41)를 제2홈(62)의 상측(Z(+))의 R모양부(83)를 따르도록 이동시키면서, 트루어(41)의 상단측(주로)의 형상을 조정한다.

또한, 본 실시형태에서는 트루어(41)의 하측을 먼저 처리하고 있지만, 이미 설명한 바와 같이, 트루어(41)의 상측을 먼저 처리하더라도 좋다.

도8(g)는 엣지처리 종료후의 트루어(41)를 나타내고 있다. 이렇게 조정되는 트루어(41)의 조정후의 단면형상(85)은, 직선부(81) 및 경사면부(82)에 의해 직경·조형상이 조정된 후의 단면형상(84)과 서로 다른 형상이 되어도 좋다. 바꿔 말하면, 본방법에 의하면, 제2홈(62)을 사용하여 직경·조형상을 조정하고, 또한 임의의 단면형상이 되도록 가공할 수 있다.

종래에 마스터 숫돌을 사용한 트루어의 성형에 있어서는, 마스터홈의 형상을 트루어에 전사하는 형편에 따라서, 개개의 마스터홈의 형상이 개개의 트루어의 단면형상에 대응하고 있었다. 그 때문에, 복수의 트루어를 각각 서로 다른 단면형상으로 조정하고자 하는 경우, 마스터 숫돌을 복수로 준비하고 교환하여 형상을 전사하거나, 또는 복수의 마스터홈을 구비하는 마스터 숫돌을 사용하여 각각 별도의 마스터홈의 형상을 전사하는 등의 방법이 채용되어 왔다.

그러나, 본방법에 의하면, 마스터 숫돌, 또는 복수의 마스터홈을 사용하지 않아도 개구부에 R모양부를 구비하는 마스터홈을 사용하여 트루어의 단면형상을 임의로 조정할 수 있다.

10…웨이퍼 베벨링 장치
11…본체 베이스
20…웨이퍼 이송유닛
21…X축 베이스
22…X축 가이드 레일
23…X축 리니어 가이드
24…X테이블
25…X축 구동기구
26…Y축 가이드 레일
27…Y축 리니어 가이드
28…Y테이블
29…Z축 가이드 레일
30…Z축 구동기구
31…Z테이블
32…θ축 모터
33…θ스핀들
34…웨이퍼 테이블
41…트루어
50…숫돌회전 유닛
51…외주숫돌 스핀들
52…외주 조연삭 숫돌
53…턴테이블
54…외주정연 스핀들
55…연삭숫돌
56…외주정연 모터
60…마스터 숫돌
61…제1홈
62…제2홈
81…직선부
82…경사면부
83…R모양부
84…단면형상
85…단면형상
CW…웨이퍼 테이블 회전축심
GC…원반모양
W…웨이퍼
n…면폭(面幅)

Claims (13)

1. 웨이퍼(wafer)의 베벨링부(bevelling 部)를 연삭(硏削)하는 숫돌의 홈을 원반모양의 트루어(truer)에 의하여 형성하는 트루잉(truing)에 있어서의 트루어 성형방법(truer 成形方法)으로서,
   상기 트루어를 성형하는 마스터 숫돌에 의하여 상기 트루어의 직경(直徑) 및 조형상(粗形狀)을 일정하게 만드는 공정(A)과,
   상기 트루어의 엣지(edge)를 목표형상으로 성형하는 공정(B)을
   포함하고,
   상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은, 상기 마스터 숫돌이 구비하는 형상이 서로 다른 복수의 마스터홈의 각각을 사용해서 이루어지거나,
   또는, 상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은, 상기 마스터 숫돌이 구비하는 적어도 하나의 마스터홈에 있어서의 형상이 서로 다른 부분의 각각을 사용해서 이루어지는
   트루어 성형방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은,
   상기 마스터 숫돌이 구비하는 형상이 서로 다른 상기 마스터홈인 제1홈 및 제2홈을 사용해서 이루어지는
   트루어 성형방법.
3. 제2항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   상기 트루어가 상기 제1홈으로 가공된 후에, 상기 제2홈의 선단(先端)을 사용해서 엣지가공처리를 실시하는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
4. 제2항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   상기 제2홈의 선단은 상기 제1홈의 선단과 비교하여 R모양부의 반경이 크게 되어있는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
5. 제2항 내지 제4항 중의 어느 하나의 항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   상기 마스터홈에 의해 상기 트루어의 베벨링 가공을 할 때, 상기 트루어를 빼내는 방향으로 가공이 이루어지는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
6. 제3항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   상기 트루어의 이동거리를 작게 해서 모서리부의 형상, 반경, 둥근모양을 가공하는 코너 R가공이 상기 제2홈의 선단을 이용해서 이루어지는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
7. 제6항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   상면(上面)의 상기 코너 R가공(상면)이 종료된 후에 하면(下面)의 상기 코너 R가공(하면)을 실시하는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
8. 제7항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   이동시작점(진입점, 진입속도), 가공속도, 대피위치, 대피속도, 상기 트루어의 회전속도, 가공시작점, 가공종료점의 파라미터(parameter)는, 상기 코너 R가공(상면)과 상기 코너 R가공(하면)의 2가지의 수치를 취하여 이루어지는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
9. 제8항에 있어서,
   트루어 성형방법으로서,
   각 가공은 각각 독립하여, 트래버스 동작(traverse 動作)으로서 진폭(振幅), 상기 가공속도, 스파크 아웃 시간, 왕복회수가 설정되는 것을 특징으로 하는
   트루어 성형방법.
10. 제1항에 있어서,
    상기 공정(A) 및 상기 공정(B)은,
    상기 마스터 숫돌이 구비하는 적어도 하나의 마스터홈에 있어서의 형상이 서로 다른 부분의 각각을 사용해서 이루어지고,
    상기 공정(B)은 상기 마스터홈의 선단부를 사용해서 이루어지는
    트루어 성형방법.
11. 제10항에 있어서,
    상기 공정(A)은 상기 마스터홈의 바닥부를 사용해서 이루어지는
    트루어 성형방법.
12. 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는 숫돌의 홈을 형성하는 원반모양의 트루어를 성형하는 마스터 숫돌로서,
    상기 트루어의 직경 및 조형상을 일정하게 하기 위한 제1홈과,
    상기 트루어의 엣지를 목표형상으로 성형하기 위한 상기 제1홈과 서로 다른 제2홈을
    구비하는 것을 특징으로 하는 마스터 숫돌.
13. 웨이퍼의 베벨링부를 연삭하는 숫돌의 홈을 형성하는 원반모양의 트루어를 성형하는 마스터 숫돌로서,
    적어도 1개의 마스터홈에 있어서,
    상기 트루어의 직경 및 조형상을 일정하게 하기 위한 제1부분과,
    상기 트루어의 엣지를 목표형상으로 성형하기 위한 상기 제1부분과 서로 다른 제2부분을
    구비하는 것을 특징으로 하는 마스터 숫돌.