KR20240074655A - 피가공물의 연삭 방법 - Google Patents

피가공물의 연삭 방법 Download PDF

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마토 핫토리
히로노부 오자와
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 피가공물의 처리 효율을 향상시키는 것이 가능한 피가공물의 연삭 방법을 제공한다.
(해결 수단) 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법으로서, 척 테이블의 유지면에서 피가공물을 유지하는 유지 스텝과, 유지 스텝 후에, 연삭 지석을 구비하는 연삭 휠로 피가공물을 연삭하면서, 피가공물과 연삭 지석의 접촉 영역 이외의 비접촉 영역에 있어서 피가공물의 두께를 측정하는 연삭 스텝과, 연삭 스텝 후에, 피가공물과 연삭 지석을 상대적으로 이동시켜 서로 이격시키고, 피가공물과 연삭 지석의 상대적인 이동 중 또는 이동 후에 접촉 영역에 있어서 피가공물의 두께를 측정하는 측정 스텝을 포함한다.

Description

피가공물의 연삭 방법{METHOD OF GRINDING WORKPIECE}
본 발명은, 연삭 휠로 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법에 관한 것이다.
복수의 디바이스가 형성된 웨이퍼를 분할하여 개편화함으로써, 디바이스를 구비하는 디바이스 칩이 제조된다. 또, 복수의 디바이스 칩을 소정의 기판 상에 실장하고, 실장된 디바이스 칩을 수지층 (몰드 수지) 으로 피복하여 봉지함으로써, 패키지 기판이 형성된다. 이 패키지 기판을 분할하여 개편화함으로써, 패키지화된 복수의 디바이스 칩을 구비하는 패키지 디바이스가 제조된다. 디바이스 칩이나 패키지 디바이스는, 휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 다양한 전자 기기에 장착된다.
최근에는, 전자 기기의 소형화에 수반하여, 디바이스 칩이나 패키지 디바이스의 박형화가 요구되고 있다. 그래서, 연삭 장치를 사용하여 분할 전의 웨이퍼나 패키지 기판을 연삭하여 박화하는 처리가 실시되는 경우가 있다. 연삭 장치는, 피가공물을 유지하는 유지면을 갖는 척 테이블과, 피가공물에 연삭 가공을 실시하는 연삭 유닛을 구비한다. 연삭 유닛에는 스핀들이 내장되어 있고, 스핀들의 선단부에는 복수의 연삭 지석을 구비하는 환상의 연삭 휠이 장착된다. 피가공물을 척 테이블의 유지면에서 유지하고, 척 테이블 및 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 피가공물에 접촉시킴으로써, 피가공물이 연삭, 박화된다 (특허문헌 1 참조).
연삭 장치로 피가공물을 연삭할 때에는, 척 테이블의 연삭 휠에 대한 기울기가 조정된다. 구체적으로는, 피가공물이 실제로 연삭 휠로 연삭되고, 연삭 후의 피가공물의 두께 분포가 측정된다. 그리고, 피가공물의 두께 분포에 기초하여, 피가공물의 두께 편차가 작아지도록 척 테이블 또는 연삭 휠의 기울기 각도가 설정된다.
단, 상기와 같이 척 테이블 또는 연삭 휠의 기울기를 조정하는 경우에는, 기울기 조정 전에, 적어도 1 장은 피가공물을 실제로 연삭하여 그 피가공물의 두께 분포를 측정할 필요가 있다. 그리고, 두께 분포의 측정에 사용되는 피가공물은, 기울기 조정이 실시되어 있지 않은 상태로 연삭되어 두께 편차가 커지기 쉽기 때문에, 소정의 사양을 만족하지 않아 실제의 제품의 제조에는 사용할 수 없는 경우가 있다.
그래서, 피가공물의 연삭 도중에 척 테이블의 기울기를 조정하는 수법이 제안되어 있다 (특허문헌 2 참조). 이 수법에서는, 피가공물의 연삭이 어느 정도 진행된 단계에서 일시적으로 중단되고, 피가공물의 두께 분포가 측정된다. 그리고, 두께 분포에 기초하여 척 테이블의 기울기가 조정된 후, 피가공물의 연삭이 재개된다. 이로써, 두께 분포의 측정에 사용된 피가공물을, 기울기 조정이 실시된 상태로 연삭할 수 있다. 그 결과, 피가공물의 최종적인 두께 편차가 저감되고, 실제의 제품의 제조에 사용할 수 없는 피가공물의 수가 삭감된다.
일본 공개특허공보 2009-141176호 일본 공개특허공보 2013-119123호
피가공물의 연삭 중에는, 연삭 휠의 연삭 지석이 피가공물에 접촉하고 있고, 피가공물과 연삭 지석의 접촉 영역에 있어서는 피가공물의 두께를 측정할 수 없다. 그 때문에, 피가공물의 두께 분포를 측정할 때에는, 피가공물의 연삭 도중이나 연삭 후에 연삭 지석을 피가공물로부터 이격시키고, 그 후, 피가공물의 중심으로부터 외주 가장자리에 이르는 영역에서 피가공물의 두께를 측정한다.
그러나, 피가공물의 두께 분포의 측정에는 어느 정도의 시간이 걸린다. 그리고, 두께 분포의 측정 중에는, 피가공물을 척 테이블로 유지한 채, 피가공물에 다른 처리 (가공, 반송 등) 를 실시하지 않고 대기할 필요가 있다. 이로써, 대기 시간이 길어져, 피가공물의 처리 효율이 저하된다는 문제가 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이 피가공물의 연삭 도중에 피가공물의 두께 분포를 측정하는 경우, 두께 분포의 측정이 완료될 때까지는 피가공물의 연삭을 재개할 수 없어, 연삭 가공의 효율이 저하되어 버린다.
본 발명은, 이러한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 피가공물의 처리 효율을 향상시키는 것이 가능한 피가공물의 연삭 방법의 제공을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법으로서, 척 테이블의 유지면에서 그 피가공물을 유지하는 유지 스텝과, 그 유지 스텝 후에, 연삭 지석을 구비하는 연삭 휠로 그 피가공물을 연삭하면서, 그 피가공물과 그 연삭 지석의 접촉 영역 이외의 비접촉 영역에 있어서 그 피가공물의 두께를 측정하는 연삭 스텝과, 그 연삭 스텝 후에, 그 피가공물과 그 연삭 지석을 상대적으로 이동시켜 서로 이격시키고, 그 피가공물과 그 연삭 지석의 상대적인 이동 중 또는 이동 후에 그 접촉 영역에 있어서 그 피가공물의 두께를 측정하는 측정 스텝을 포함하는 피가공물의 연삭 방법이 제공된다.
또한, 바람직하게는, 그 연삭 스텝 및 그 측정 스텝에서는, 그 피가공물의 중심으로부터의 거리가 상이한 3 점 이상에서 그 피가공물의 두께를 측정하고, 그 피가공물의 연삭 방법은, 그 측정 스텝 후에, 그 연삭 스텝 및 그 측정 스텝에 있어서 측정된 그 피가공물의 두께에 기초하여, 그 유지면과 그 연삭 휠의 상대적인 기울기를 조정하는 기울기 조정 스텝을 추가로 포함한다. 또, 바람직하게는, 그 연삭 스텝, 그 측정 스텝, 및 그 기울기 조정 스텝을 복수 회 실시하여 그 피가공물을 연삭한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 피가공물의 연삭 방법에서는, 피가공물의 연삭 중에 비접촉 영역에 있어서 피가공물의 두께가 측정되고, 피가공물의 연삭 후에 접촉 영역에 있어서 피가공물의 두께가 측정된다. 이로써, 피가공물의 연삭 후에 있어서의 피가공물의 두께의 측정 시간이 단축되어, 피가공물의 처리 효율이 향상된다.
도 1 은 연삭 장치를 나타내는 사시도이다.
도 2 는 척 테이블을 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 3 은 피가공물의 연삭 방법을 나타내는 플로 차트이다.
도 4(A) 는 유지 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 사시도이고, 도 4(B) 는 유지 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 5(A) 는 연삭 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 사시도이고, 도 5(B) 는 연삭 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
도 6(A) 는 측정 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 사시도이고, 도 6(B) 는 측정 스텝에 있어서의 연삭 장치를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 일 양태에 관련된 실시형태를 설명한다. 먼저, 본 실시형태에 관련된 피가공물의 연삭 방법의 실시에 사용하는 것이 가능한 연삭 장치의 구성예에 대해 설명한다. 도 1 은, 연삭 장치 (2) 를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 1 에 있어서, X 축 방향 (제 1 수평 방향) 과 Y 축 방향 (제 2 수평 방향) 은, 서로 수직인 방향이다. 또, Z 축 방향 (가공 이송 방향, 높이 방향, 연직 방향, 상하 방향) 은, X 축 방향 및 Y 축 방향과 수직인 방향이다.
연삭 장치 (2) 는, 연삭 장치 (2) 에 의한 연삭 가공의 대상물인 피가공물을 유지하는 척 테이블 (유지 테이블) (4) 을 구비한다. 척 테이블 (4) 은, SUS (스테인리스강) 등의 금속, 유리, 세라믹스, 수지 등으로 이루어지는 원기둥상의 프레임체 (본체부) (6) 를 구비한다. 프레임체 (6) 의 상면 (6a) 측의 중앙부에는, 원기둥상의 오목부 (6b) 가 형성되어 있다.
프레임체 (6) 의 오목부 (6b) 에는, 포러스 세라믹스 등의 다공질재로 이루어지는 원반상의 유지 부재 (8) 가 끼워 넣어져 있다. 유지 부재 (8) 는, 유지 부재 (8) 의 상면으로부터 하면까지 연통되는 다수의 기공을 포함하고 있다. 유지 부재 (8) 의 상면은, 척 테이블 (4) 로 피가공물을 유지할 때에 피가공물을 흡인하는 원형의 흡인면 (8a) 을 구성하고 있다.
도 2 는, 척 테이블 (4) 을 나타내는 일부 단면 정면도이다. 프레임체 (6) 의 상면 (6a) 과 유지 부재 (8) 의 흡인면 (8a) 에 의해, 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 이 구성된다. 유지면 (4a) 은, 유지 부재 (8) 에 포함되는 기공, 프레임체 (6) 의 내부에 형성된 유로 (6c), 밸브 (도시 생략) 등을 통하여, 이젝터 등의 흡인원 (도시 생략) 에 접속된다.
척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 은, 유지면 (4a) 의 중심을 정점으로 하는 원뿔상으로 형성되어 있고, 유지면 (4a) 의 직경 방향에 대해 약간 경사져 있다. 그리고, 척 테이블 (4) 은, 유지면 (4a) 의 일부에 상당하고 유지면 (4a) 의 중심으로부터 외주 가장자리에 이르는 유지 영역 (4b) 이 수평면 (XY 평면) 과 대체로 평행이 되도록, 약간 기울어진 상태로 배치된다. 피가공물 중 유지면 (4a) 의 유지 영역 (4b) 및 그 근방에서 유지된 영역이, 후술하는 연삭 유닛 (18) 에 의해 연삭된다.
또한, 도 2 에서는 설명의 편의상, 유지면 (4a) 의 경사를 과장하여 도시하고 있지만, 실제의 유지면 (4a) 의 경사는 작다. 예를 들어, 유지면 (4a) 의 직경이 290 ㎜ 이상 310 ㎜ 이하 정도인 경우에는, 유지면 (4a) 의 중심과 외주 가장자리의 높이의 차 (원뿔의 높이에 상당) 는, 20 ㎛ 이상 40 ㎛ 이하 정도로 설정된다.
척 테이블 (4) 에는, 척 테이블 (4) 을 회전축 (10) 의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 이 연결되어 있다. 척 테이블 (4) 의 회전축 (10) 은, 유지면 (4a) 의 직경 방향과 수직인 방향을 따라 설정되고, Z 축 방향에 대해 약간 경사져 있다. 또, 회전축 (10) 은, 유지면 (4a) 의 중심을 통과하도록 유지면 (4a) 과 교차하고 있다.
또, 척 테이블 (4) 에는, 척 테이블 (4) 의 기울기를 조절하는 기울기 조절 기구 (12) 가 연결되어 있다. 예를 들어 기울기 조절 기구 (12) 는, 베어링 (도시 생략) 을 통하여 척 테이블 (4) 을 지지하는 원반상의 테이블 베이스 (14) 와, 테이블 베이스 (14) 를 지지하는 1 개의 고정 지지 부재 (16A) 및 2 개의 가동 지지 부재 (16B) 를 구비한다. 또한, 도 2 에는, 일방의 가동 지지 부재 (16B) 만을 도시하고, 타방의 가동 지지 부재 (16B) 의 도시를 생략하고 있다.
1 개의 고정 지지 부재 (16A) 및 2 개의 가동 지지 부재 (16B) 는, 테이블 베이스 (14) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격 (120°간격) 으로 배치된다. 그리고, 고정 지지 부재 (16A) 의 상단 및 가동 지지 부재 (16B) 의 상단이 각각, 테이블 베이스 (14) 의 외주부의 하면측에 고정된다.
고정 지지 부재 (16A) 는, 상단이 소정의 높이 위치에서 고정되도록 구성되어 있다. 한편, 가동 지지 부재 (16B) 는, 상단을 Z 축 방향을 따라 이동 (승강) 가능하게 구성되어 있다. 후술하는 컨트롤러 (38) (도 1 참조) 로부터 가동 지지 부재 (16B) 에 제어 신호를 입력함으로써, 2 개의 가동 지지 부재 (16B) 의 상단의 Z 축 방향에 있어서의 위치 (높이 위치) 를 각각 변경할 수 있다. 이로써, 척 테이블 (4) 및 회전축 (10) 의 기울기를 변경할 수 있고, 유지 영역 (4b) 의 수평 방향에 대한 각도를 조절할 수 있다.
또한, 척 테이블 (4) 에는, 척 테이블 (4) 을 수평 방향 (XY 평면 방향) 을 따라 이동시키는 이동 유닛 (도시 생략) 이 연결되어 있다. 예를 들어 이동 유닛은, 볼 나사식의 이동 기구나 턴테이블에 의해 구성된다.
도 1 에 나타내는 바와 같이, 척 테이블 (4) 의 상방에는, 피가공물에 연삭 가공을 실시하는 연삭 유닛 (18) 이 형성되어 있다. 연삭 유닛 (18) 은, Z 축 방향을 따라 배치된 원기둥상의 스핀들 (20) 을 구비한다. 스핀들 (20) 의 기단부 (상단부) 에는, 스핀들 (20) 을 회전시키는 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 이 연결되어 있다. 회전 구동원을 구동시키면, 스핀들 (20) 이 Z 축 방향을 따라 설정된 회전축의 둘레를 회전한다.
스핀들 (20) 의 선단부 (하단부) 에는, 금속 등으로 이루어지는 원반상의 휠 마운트 (22) 가 고정되어 있다. 휠 마운트 (22) 의 하면측에는, 피가공물을 연삭하는 환상의 연삭 휠 (24) 이 착탈 가능하게 장착된다. 예를 들어 연삭 휠 (24) 은, 볼트 등의 고정구에 의해 휠 마운트 (22) 에 고정된다.
연삭 휠 (24) 은, 알루미늄, 스테인리스 등의 금속으로 이루어지고 휠 마운트 (22) 와 대체로 동일 직경으로 형성된 환상의 휠 기대 (26) 를 구비한다. 휠 기대 (26) 의 상면측이 휠 마운트 (22) 의 하면측에 고정된다.
휠 기대 (26) 의 하면측에는, 복수의 연삭 지석 (28) 이 고정되어 있다. 예를 들어 연삭 지석 (28) 은, 직방체상으로 형성되고, 휠 기대 (26) 의 둘레 방향을 따라 대체로 등간격으로 환상으로 배열된다. 연삭 지석 (28) 의 하면은, 피가공물을 연삭하는 연삭면 (28a) 을 구성하고 있다.
연삭 지석 (28) 은, 다이아몬드, cBN (cubic Boron Nitride) 등으로 이루어지는 지립과, 지립을 고정시키는 메탈 본드, 레진 본드, 비트리파이드 본드 등의 결합재 (본드재) 를 포함한다. 단, 연삭 지석 (28) 의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 또, 연삭 지석 (28) 의 수도 임의로 설정할 수 있다.
연삭 휠 (24) 은, 회전 구동원 (도시 생략) 으로부터 스핀들 (20) 및 휠 마운트 (22) 를 통하여 전달되는 동력에 의해, Z 축 방향과 대체로 평행한 회전축의 둘레를 회전한다. 연삭 휠 (24) 을 회전시키면, 복수의 연삭 지석 (28) 이 각각, 스핀들 (20) 의 회전축을 중심으로 하여 수평면 (XY 평면) 과 대체로 평행한 환상의 선회 궤도 (선회 경로) 를 따라 선회한다.
연삭 유닛 (18) 에는, 연삭 유닛 (18) 을 Z 축 방향을 따라 이동 (승강) 시키는 이동 유닛 (도시 생략) 이 연결되어 있다. 예를 들어 이동 유닛은, 연삭 유닛 (18) 을 Z 축 방향을 따라 이동시키는 볼 나사식의 이동 기구에 의해 구성된다. 이 경우, 이동 기구는, Z 축 방향을 따라 배치된 볼 나사 (도시 생략) 와, 볼 나사를 회전시키는 펄스 모터 (도시 생략) 와, 연삭 유닛 (18) 에 연결되고 볼 나사가 나선 결합되는 너트부 (도시 생략) 를 구비한다. Z 축 이동 기구로 연삭 유닛 (18) 을 승강시키면, 척 테이블 (4) 과 연삭 휠 (24) 이 Z 축 방향을 따라 상대적으로 이동하고, 서로 접근 또는 이격된다.
연삭 유닛 (18) 의 내부 또는 근방에는, 순수 등의 액체 (연삭액) 를 공급하기 위한 연삭액 공급로 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 연삭 휠 (24) 로 피가공물을 연삭할 때에는, 연삭액이 피가공물 및 연삭 지석 (28) 에 공급된다. 이로써, 피가공물 및 연삭 지석 (28) 이 냉각됨과 함께, 연삭 가공에 의해 발생한 부스러기 (연삭 부스러기) 가 씻어 내어진다.
척 테이블 (4) 의 측방에는, 척 테이블 (4) 에서 유지된 피가공물의 두께를 측정하는 측정 유닛 (30) 이 형성되어 있다. 예를 들어 측정 유닛 (30) 은, 원기둥상의 회전 지지부 (32) 와, 회전 지지부 (32) 에 연결된 기둥상의 지지 아암 (34) 을 구비한다.
회전 지지부 (32) 의 기단부 (하단부) 에는, 회전 지지부 (32) 를 Z 축 방향과 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전시키는 모터 등의 회전 구동원 (도시 생략) 이 연결되어 있다. 또, 지지 아암 (34) 의 기단부는 회전 지지부 (32) 에 고정되고, 지지 아암 (34) 은 수평면 (XY 평면) 과 대체로 평행하게 배치되어 있다.
지지 아암 (34) 의 선단부에는, 피가공물의 두께를 측정하는 측정기 (두께 측정기) (36) 가 장착되어 있다. 측정기 (36) 의 종류에 제한은 없고, 예를 들어 광 간섭식의 두께계나 초음파식의 두께계 등을 사용할 수 있다. 또한, 측정기 (36) 는, 후술하는 바와 같이 회전하는 피가공물의 두께를 측정하기 위해, 피가공물에 직접 접촉하지 않는 비접촉식의 두께 측정기인 것이 바람직하다.
또, 미리 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 의 높이 위치를 측정 및 기록해 두고, 측정기 (36) 로 피가공물 (11) 의 상면의 높이 위치를 측정해도 된다. 이 경우에는, 유지면 (4a) 의 높이 위치와 피가공물의 상면의 높이 위치의 차분에 기초하여, 피가공물 (11) 의 두께를 산출할 수 있다.
회전 구동원 (도시 생략) 을 구동시켜 회전 지지부 (32) 를 회전시키면, 지지 아암 (34) 및 측정기 (36) 가 회전 지지부 (32) 의 회전축을 중심으로 하여 선회한다. 이로써, 측정기 (36) 를 유지면 (4a) 과 겹치는 위치 (측정 위치) 및 유지면 (4a) 과 겹치지 않는 위치 (퇴피 위치) 에 위치시킬 수 있다. 예를 들어, 유지면 (4a) 의 중심과 Z 축 방향에 있어서 겹치는 위치를 측정기 (36) 가 통과하면서 선회하도록, 지지 아암 (34) 의 길이 및 측정기 (36) 의 장착 위치가 조절된다.
연삭 장치 (2) 는, 연삭 장치 (2) 를 제어하는 컨트롤러 (제어 유닛, 제어부, 제어 장치) (38) 를 구비한다. 컨트롤러 (38) 는, 연삭 장치 (2) 의 구성 요소 (척 테이블 (4), 기울기 조절 기구 (12), 연삭 유닛 (18), 측정 유닛 (30) 등) 에 접속되어 있고, 각 구성 요소의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성한다.
예를 들어 컨트롤러 (38) 는, 컴퓨터에 의해 구성되고, 연삭 장치 (2) 의 가동에 필요한 연산을 실시하는 연산부와, 연삭 장치 (2) 의 가동에 사용되는 각종 정보 (데이터, 프로그램 등) 를 기억하는 기억부를 포함한다. 연산부는, CPU (Central Processing Unit) 등의 프로세서를 포함하여 구성된다. 기억부는, ROM (Read Only Memory), RAM (Random Access Memory) 등의 메모리를 포함하여 구성된다.
다음으로, 본 실시형태에 관련된 피가공물의 연삭 방법의 구체예에 대해 설명한다. 도 3 은, 피가공물의 연삭 방법을 나타내는 플로 차트이다. 본 실시형태에서는, 연삭 장치 (2) 를 사용하여 피가공물을 연삭하면서, 피가공물의 두께를 측정한다.
구체적으로는, 먼저, 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 에서 피가공물을 유지한다 (유지 스텝 S1). 도 4(A) 는 유지 스텝 S1 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 사시도이고, 도 4(B) 는 유지 스텝 S1 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
유지 스텝 S1 에서는, 연삭 장치 (2) 에 의한 연삭의 대상물인 피가공물 (11) 을 척 테이블 (4) 에서 유지한다. 예를 들어 피가공물 (11) 은, 단결정 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 원반상의 웨이퍼이고, 서로 대체로 평행한 표면 (제 1 면) (11a) 및 이면 (제 2 면) (11b) 을 포함한다.
피가공물 (11) 은, 서로 교차하도록 격자상으로 배열된 복수의 스트리트 (분할 예정 라인) 에 의해, 복수의 직사각형상의 영역으로 구획되어 있다. 또, 스트리트에 의해 구획된 영역의 표면 (11a) 측에는 각각, IC (Integrated Circuit), LSI (Large Scale Integration), LED (Light Emitting Diode), MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스 등의 디바이스가 형성되어 있다.
피가공물 (11) 을 스트리트를 따라 분할함으로써, 디바이스를 각각 구비하는 복수의 디바이스 칩이 제조된다. 또, 피가공물 (11) 의 분할 전에, 연삭 장치 (2) 를 사용하여 피가공물 (11) 의 이면 (11b) 측을 연삭하여 피가공물 (11) 을 박화해 두면, 박형화된 디바이스 칩이 얻어진다.
단, 피가공물 (11) 의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어 피가공물 (11) 은, 실리콘 이외의 반도체 (GaAs, InP, GaN, SiC 등), 유리 (석영 유리, 붕규산 유리 등), 세라믹스, 수지, 금속 등으로 이루어지는 기판 (웨이퍼) 이어도 된다. 또, 디바이스의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에도 제한은 없고, 피가공물 (11) 에는 디바이스가 형성되어 있지 않아도 된다.
유지 스텝 S1 에서는, 먼저, 측정 유닛 (30) 의 회전 지지부 (32) 를 회전시켜, 지지 아암 (34) 및 측정기 (36) 를 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 과 겹치지 않는 위치 (퇴피 위치) 에 위치시킨다. 이로써, 유지 스텝 S1 에 있어서의 피가공물 (11) 과 측정 유닛 (30) 의 간섭이 회피된다.
다음으로, 피가공물 (11) 을 척 테이블 (4) 상에 배치한다. 피가공물 (11) 은, 표면 (11a) 측이 유지면 (4a) 에 대면하고, 이면 (11b) (피연삭면) 측이 상방에 노출되도록, 유지면 (4a) 상에 배치된다. 이 때 피가공물 (11) 은, 척 테이블 (4) 의 회전축 (10) 이 피가공물 (11) 의 중심을 통과하도록, 유지면 (4a) 과 동심원상으로 위치된다. 또, 척 테이블 (4) 의 흡인면 (8a) (도 2 참조) 의 전체가 피가공물 (11) 에 의해 덮인다.
척 테이블 (4) 상에 피가공물 (11) 을 배치한 상태로 유지면 (4a) 에 흡인원의 흡인력 (부압) 을 작용시키면, 피가공물 (11) 이 척 테이블 (4) 에 의해 흡인 유지된다. 또한, 전술한 바와 같이, 유지면 (4a) 은 원뿔상으로 형성되어 있다 (도 2 참조). 그 때문에, 척 테이블 (4) 로 피가공물 (11) 을 흡인하면, 피가공물 (11) 은 유지면 (4a) 을 따라 약간 변형된 상태로 유지된다.
피가공물 (11) 을 척 테이블 (4) 로 유지할 때에는, 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측에 보호 부재 (도시 생략) 를 고정시켜도 된다. 보호 부재는, 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측의 전체를 덮도록 고정되고, 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측을 보호한다. 그리고, 피가공물 (11) 은 보호 부재를 통하여 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 에서 유지된다.
보호 부재로는, 피가공물 (11) 과 대체로 동일 직경으로 형성된 원형의 시트 (보호 시트) 를 사용할 수 있다. 예를 들어 보호 시트는, 필름상의 기재와, 기재 상에 형성된 점착층 (풀제) 을 포함한다. 기재는 폴리올레핀, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌테레프탈레이트 등의 수지로 이루어지고, 점착층은 에폭시계, 아크릴계, 또는 고무계의 접착제 등으로 이루어진다. 또한, 점착층은, 자외선의 조사에 의해 경화되는 자외선 경화 수지여도 된다.
다음으로, 연삭 휠 (24) 로 피가공물 (11) 을 연삭하면서, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 의 접촉 영역 이외의 비접촉 영역에 있어서 피가공물 (11) 의 두께를 측정한다 (연삭 스텝 S2). 도 5(A) 는 연삭 스텝 S2 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 사시도이고, 도 5(B) 는 연삭 스텝 S2 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
연삭 스텝 S2 에서는, 먼저, 척 테이블 (4) 과 연삭 휠 (24) 의 위치 관계가 조정된다. 구체적으로는, 척 테이블 (4) 을 수평 방향 (XY 평면 방향) 을 따라 이동시켜, 피가공물 (11) 의 중심과 연삭 지석 (28) 의 선회 궤도가 Z 축 방향에 있어서 겹치도록 위치시킨다. 또한, 연삭 지석 (28) 의 선회 궤도의 직경은 피가공물 (11) 의 반경보다 크고, 연삭 지석 (28) 은 피가공물 (11) 의 중심으로부터 외주 가장자리에 이르는 원호상의 영역과 겹치도록 배치된다.
다음으로, 척 테이블 (4) 을 회전축 (10) 의 둘레로 회전시킴과 함께, 스핀들 (20), 휠 마운트 (22) 및 연삭 휠 (24) 을 Z 축 방향과 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전시킨다. 그리고, 척 테이블 (4) 및 연삭 휠 (24) 이 회전하고 있는 상태로, 연삭 유닛 (18) 을 Z 축 방향을 따라 하강시킨다. 이로써, 척 테이블 (4) 과 연삭 휠 (24) 이 스핀들 (20) 의 회전축과 평행한 방향 (Z 축 방향) 을 따라 상대적으로 이동하고, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 이 접근, 접촉한다.
연삭 지석 (28) 의 연삭면 (28a) 이 피가공물 (11) 에 접촉하면, 연삭 지석 (28) 은 척 테이블 (4) 의 회전축 (10) 을 통과하도록 선회하면서, 피가공물 (11) 의 이면 (11b) 측의 전체를 연삭한다. 이로써, 피가공물 (11) 의 전체가 박화된다. 피가공물 (11) 의 연삭은, 피가공물 (11) 의 두께가 마무리 두께 (피가공물 (11) 의 최종적인 두께의 목표값) 가 될 때까지 계속된다.
또, 피가공물 (11) 의 연삭 중에, 측정 유닛 (30) 의 회전 지지부 (32) 를 회전시켜, 측정기 (36) 를 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 이 접촉하는 접촉 영역 (A) 이외의 비접촉 영역 (B) 과 Z 축 방향에 있어서 겹치도록 배치한다. 구체적으로는, 측정기 (36) 는, 지지 아암 (34) 및 측정기 (36) 가 연삭 휠 (24) 과 접촉하지 않도록 위치된다. 이로써, 연삭 휠 (24) 과 측정 유닛 (30) 의 간섭이 회피된다.
그리고, 피가공물 (11) 이 연삭 휠 (24) 에 의해 연삭되고 있는 동안에, 비접촉 영역 (B) 에 있어서 측정기 (36) 가 피가공물 (11) 의 두께를 측정한다. 즉, 연삭 스텝 S2 에서는, 피가공물 (11) 의 연삭과 피가공물 (11) 의 두께의 측정이 동시 진행으로 실시된다.
또한, 연삭 스텝 S2 에서는, 연삭 휠 (24) 과 측정 유닛 (30) 이 접촉하지 않는 범위에서 측정기 (36) 를 이동 (선회) 시키면서, 측정기 (36) 로 피가공물 (11) 의 두께를 복수 회 측정한다. 이로써, 피가공물 (11) 의 중심으로부터의 거리가 상이한 2 점 이상에서 피가공물 (11) 의 두께가 측정된다. 이로써, 피가공물 (11) 의 중앙부 (접촉 영역 (A)) 이외의 영역 (비접촉 영역 (B)) 에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께 분포가 취득된다. 예를 들어 측정기 (36) 는, 피가공물 (11) 의 외주 가장자리에 있어서의 두께와, 피가공물 (11) 의 중심과 외주 가장자리의 중간 지점에 있어서의 두께를 측정한다.
또한, 피가공물 (11) 의 두께의 측정은, 각 측정점에 있어서 복수 회씩 실시해도 된다. 또, 측정기 (36) 를 이동 (선회) 시키면서 피가공물 (11) 의 두께를 연속적으로 측정함으로써, 비접촉 영역 (B) 에 있어서 피가공물 (11) 의 직경 방향에 있어서의 상세한 두께의 분포를 취득해도 된다.
측정기 (36) 에 의해 측정된 비접촉 영역 (B) 에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께의 정보는, 컨트롤러 (38) 에 출력된다. 그리고, 컨트롤러 (38) 는, 측정기 (36) 로부터 입력된 피가공물 (11) 의 두께의 정보를 기억부 (메모리) 에 기억한다.
다음으로, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 을 상대적으로 이동시켜 서로 이격시키고, 접촉 영역 (A) 에 있어서 피가공물 (11) 의 두께를 측정한다 (측정 스텝). 도 6(A) 는 측정 스텝 S3 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 사시도이고, 도 6(B) 는 측정 스텝 S3 에 있어서의 연삭 장치 (2) 를 나타내는 일부 단면 정면도이다.
측정 스텝 S3 에서는, 먼저, 연삭 유닛 (18) 을 상승시킴으로써, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 을 상대적으로 이동시켜 서로 이격시킨다. 이로써, 연삭 지석 (28) 에 의한 피가공물 (11) 의 연삭이 정지된다. 또한, 연삭 유닛 (18) 의 상승 거리는, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 사이에 측정 유닛 (30) 의 측정기 (36) 를 통과시키는 것이 가능해지도록 설정된다.
다음으로, 측정 유닛 (30) 의 회전 지지부 (32) 를 회전시켜, 측정기 (36) 를 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 사이로 이동시킨다. 그리고, 연삭 스텝 S2 에 있어서 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 이 접촉하고 있었던 영역에 상당하는 접촉 영역 (A) 과 겹치는 위치에 측정기 (36) 를 위치시키고, 접촉 영역 (A) 에 있어서 피가공물 (11) 의 두께를 측정기 (36) 로 측정한다. 즉, 측정 스텝 S3 에 있어서는, 측정기 (36) 가, 연삭 스텝 S2 에서는 연삭 유닛 (18) 과 측정 유닛 (30) 의 간섭 (접촉) 때문에 배치할 수 없었던 위치에 배치되고, 그 위치에서 피가공물 (11) 의 두께를 측정한다.
예를 들어, 연삭 지석 (28) 의 선회 궤도가 피가공물 (11) 의 중심과 겹치도록 위치되어 있는 경우, 피가공물 (11) 의 연삭 중에는 연삭 지석 (28) 이 피가공물 (11) 의 중앙부와 접촉하기 때문에, 전술한 연삭 스텝 S2 에서는 피가공물 (11) 의 중앙부의 두께를 측정할 수 없다 (도 5(A) 및 도 5(B) 참조). 그래서, 측정 스텝 S3 에서는, 연삭 지석 (28) 을 피가공물 (11) 로부터 이격시킨 후, 측정기 (36) 를 피가공물 (11) 의 중심의 바로 위에 위치시키고, 측정기 (36) 로 피가공물 (11) 의 중앙부의 두께를 측정한다.
측정 스텝 S3 에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께의 측정은, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 의 상대적인 이동 중 또는 이동 후에 실시할 수 있다. 구체적으로는, 연삭 유닛 (18) 이 상승하고 있는 동안에 측정기 (36) 를 접촉 영역 (A) 의 바로 위에 위치시켜 피가공물 (11) 의 두께를 측정해도 되고, 측정 유닛 (30) 의 상승이 정지된 후에 측정기 (36) 를 접촉 영역 (A) 의 바로 위에 위치시켜 피가공물 (11) 의 두께를 측정해도 된다. 특히, 피가공물 (11) 과 연삭 지석 (28) 의 상대적인 이동 중에 피가공물 (11) 의 두께를 측정하면, 측정 유닛 (30) 의 상승이 완료된 후, 신속하게 다음 처리로 이행할 수 있다.
측정 스텝 S3 에서는, 적어도 1 점에서 피가공물 (11) 의 두께가 측정된다. 예를 들어 측정기 (36) 는, 피가공물 (11) 의 중심의 두께를 측정한다. 또한, 피가공물 (11) 의 두께의 측정은, 각 측정점에 있어서 복수 회씩 실시해도 된다. 또, 측정기 (36) 를 이동 (선회) 시키면서 피가공물 (11) 의 두께를 연속적으로 측정함으로써, 접촉 영역 (A) 에 있어서 피가공물 (11) 의 직경 방향에 있어서의 상세한 두께의 분포를 취득해도 된다.
측정기 (36) 에 의해 측정된 접촉 영역 (A) 에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께의 정보는, 컨트롤러 (38) 에 출력된다. 그리고, 컨트롤러 (38) 는, 측정기 (36) 로부터 입력된 피가공물 (11) 의 두께의 정보를 기억부 (메모리) 에 기억한다.
상기와 같이, 본 실시형태에서는, 연삭 스텝 S2 에 있어서 피가공물 (11) 을 연삭하면서 비접촉 영역 (B) 에서 피가공물 (11) 의 두께를 측정하고, 측정 스텝 S3 에 있어서 연삭 지석 (28) 을 피가공물 (11) 로부터 이격시켜 접촉 영역 (A) 에서 피가공물 (11) 의 두께를 측정한다. 즉, 종래에는 연삭 가공 후에 실시되고 있었던 피가공물 (11) 의 두께 측정의 일부가, 피가공물 (11) 의 연삭 중에 실시된다. 이로써, 연삭 가공 후에 있어서 피가공물 (11) 의 두께 측정에 소비되는 시간이 단축되어, 그 후의 피가공물 (11) 의 처리 (반송, 가공 등) 로 신속하게 이행하는 것이 가능해진다. 그 결과, 피가공물 (11) 의 처리 효율이 향상된다.
연삭 스텝 S2 및 측정 스텝 S3 의 실시 후에는, 측정 유닛 (30) 에 의해 측정된 피가공물 (11) 의 두께에 기초하여, 피가공물 (11) 의 평가나 연삭 장치 (2) 의 구성 요소의 조정을 실시해도 된다. 예를 들어, 연삭 스텝 S2 및 측정 스텝 S3 에 있어서 측정된 피가공물 (11) 의 두께에 기초하여, 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 과 연삭 휠 (24) 의 상대적인 기울기를 조정한다 (기울기 조정 스텝 S4).
구체적으로는, 연삭 스텝 S2 에서는 2 점 이상, 측정 스텝 S3 에서는 1 점 이상에서 피가공물 (11) 의 두께가 측정된다. 그리고, 기울기 조정 스텝 S4 에서는, 피가공물 (11) 의 중심으로부터의 거리가 상이한 3 점 이상에서 측정된 피가공물 (11) 의 두께에 기초하여, 피가공물 (11) 의 두께 편차가 작아지도록 척 테이블 (4) 또는 연삭 휠 (24) 의 기울기가 조정된다.
보다 구체적으로는, 먼저, 컨트롤러 (38) (도 1 참조) 가 기억부에 기억되어 있는 피가공물 (11) 의 두께의 정보에 기초하여 피가공물 (11) 의 두께 분포를 특정한다. 예를 들어 컨트롤러 (38) 는, 3 점 이상에서 측정된 피가공물 (11) 의 두께를 근사함으로써, 피가공물 (11) 의 직경 방향에 있어서의 두께 분포 (피가공물 (11) 의 형상) 를 산출한다. 또한, 연삭 스텝 S2 및 측정 스텝 S3 에 있어서, 피가공물 (11) 의 두께가 각 측정점에서 각각 복수 회씩 측정되는 경우에는, 각 측정점에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께의 평균값을, 피가공물 (11) 의 두께 분포의 산출에 사용해도 된다.
다음으로, 컨트롤러 (38) 로부터 기울기 조절 기구 (12) 의 고정 지지 부재 (16A) 및 가동 지지 부재 (16B) (도 2 참조) 에 제어 신호가 출력되고, 피가공물 (11) 의 두께 분포 (피가공물 (11) 의 형상) 에 기초하여 척 테이블 (4) 의 기울기가 설정된다. 이로써, 피가공물 (11) 의 두께 편차가 저감되도록, 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 과 연삭 휠 (24) 의 상대적인 기울기가 조정된다.
예를 들어, 연삭 스텝 S2 에 있어서 연삭량의 편차에 의해 피가공물 (11) 의 중앙부가 우선적으로 연삭되면, 피가공물 (11) 의 중앙부가 외주부보다 얇아진다. 이 경우에는, 피가공물 (11) 의 중심 (유지면 (4a) 의 중심) 이 연삭 지석 (28) 의 선회 경로로부터 멀어지도록, 척 테이블 (4) 의 기울기가 변경된다. 한편, 연삭 스텝 S2 에 있어서 연삭량의 편차에 의해 피가공물 (11) 의 외주부가 우선적으로 연삭되면, 피가공물 (11) 의 외주부가 중앙부보다 얇아진다. 이 경우에는, 피가공물 (11) 의 외주 가장자리 (유지면 (4a) 의 외주 가장자리) 가 연삭 지석 (28) 의 선회 경로로부터 멀어지도록, 척 테이블 (4) 의 기울기가 변경된다.
상기와 같이, 피가공물 (11) 의 두께 분포에 기초하여 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 과 연삭 휠 (24) 의 상대적인 기울기를 조정함으로써, 그 후에 연삭되는 피가공물 (11) 의 두께 편차가 저감된다. 또한, 기울기의 조정을 실시하는 타이밍에 제한은 없다. 예를 들어, 피가공물 (11) 의 연삭이 완료될 때마다 기울기의 조정을 실시해도 되고, 소정의 장수의 피가공물 (11) 의 연삭이 완료된 타이밍에 기울기의 조정을 실시해도 된다. 또, 연삭 장치 (2) 로 연삭되는 피가공물 (11) 의 종류 (재질, 형상, 치수 등) 나 가공 조건이 변경됐을 때에, 기울기의 조정을 실시해도 된다.
이상과 같이, 본 실시형태에 관련된 피가공물의 연삭 방법에서는, 피가공물 (11) 의 연삭 중에 비접촉 영역 (B) 에 있어서 피가공물 (11) 의 두께가 측정되고, 피가공물 (11) 의 연삭 후에 접촉 영역 (A) 에 있어서 피가공물 (11) 의 두께가 측정된다. 이로써, 피가공물 (11) 의 연삭 후에 있어서의 피가공물 (11) 의 두께의 측정 시간이 단축되어, 피가공물 (11) 의 처리 효율이 향상된다.
또한, 상기 실시형태에서는, 연삭 스텝 S2 에 있어서 피가공물 (11) 을 마무리 두께가 될 때까지 연삭한 후에 측정 스텝 S3 및 기울기 조정 스텝 S4 를 실시하는 경우에 대해 설명하였다. 단, 피가공물 (11) 의 연삭 도중에 측정 스텝 S3 및 기울기 조정 스텝 S4 를 실시할 수도 있다.
구체적으로는, 먼저, 연삭 휠 (24) 로 피가공물 (11) 을 연삭하고, 피가공물 (11) 의 두께가 마무리 두께가 되기 전에 피가공물 (11) 의 연삭을 중단한다 (제 1 연삭 스텝). 그리고, 측정 스텝 S3 및 기울기 조정 스텝 S4 를 실시한 후, 피가공물 (11) 의 연삭을 재개하여 피가공물 (11) 을 마무리 두께가 될 때까지 연삭한다 (제 2 연삭 스텝). 또한, 제 1 연삭 스텝 및 제 2 연삭 스텝에 있어서의 피가공물 (11) 의 연삭 순서 및 연삭 장치 (2) 의 동작은, 연삭 스텝 S2 (도 5(A) 및 도 5(B) 참조) 와 동일하다.
상기의 제 2 연삭 스텝에서는, 두께 분포의 측정에 사용된 피가공물 (11) 을, 기울기 조정이 실시된 상태로 연삭할 수 있다. 이로써, 두께 분포의 측정에 사용된 피가공물 (11) 의 최종적인 두께 편차를 저감시킬 수 있다.
또한, 제 1 연삭 스텝과 제 2 연삭 스텝 사이에 측정 스텝 S3 및 기울기 조정 스텝 S4 를 실시하는 경우에는, 측정 스텝 S3 및 기울기 조정 스텝 S4 에 있어서 척 테이블 (4) 및 연삭 유닛 (18) 의 회전을 유지하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 연삭 스텝에서 중단된 피가공물 (11) 의 연삭을, 제 2 연삭 스텝에 있어서 신속하게 재개할 수 있다.
또, 연삭 스텝 S2, 측정 스텝 S3, 기울기 조정 스텝 S4 를 복수 회 실시하여 피가공물 (11) 을 연삭해도 된다. 즉, 1 장의 피가공물 (11) 이 연삭되는 동안에, 피가공물 (11) 의 두께의 측정과, 척 테이블 (4) 의 유지면 (4a) 과 연삭 휠 (24) 의 상대적인 기울기의 조정이, 각각 복수 회 실시되어도 된다. 이로써, 피가공물 (11) 의 두께의 편차가 보다 효과적으로 저감된다.
그 밖에, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
11 : 피가공물
11a : 표면 (제 1 면)
11b : 이면 (제 2 면)
2 : 연삭 장치
4 : 척 테이블 (유지 테이블)
4a : 유지면
4b : 유지 영역
6 : 프레임체 (본체부)
6a : 상면
6b : 오목부
6c : 유로
8 : 유지 부재
8a : 흡인면
10 : 회전축
12 : 기울기 조절 기구
14 : 테이블 베이스
16A : 고정 지지 부재
16B : 가동 지지 부재
18 : 연삭 유닛
20 : 스핀들
22 : 휠 마운트
24 : 연삭 휠
26 : 휠 기대
28 : 연삭 지석
28a : 연삭면
30 : 측정 유닛
32 : 회전 지지부
34 : 지지 아암
36 : 측정기 (두께 측정기)
38 : 컨트롤러 (제어 유닛, 제어부, 제어 장치)

Claims (3)

  1. 피가공물을 연삭하는 피가공물의 연삭 방법으로서,
    척 테이블의 유지면에서 그 피가공물을 유지하는 유지 스텝과,
    그 유지 스텝 후에, 연삭 지석을 구비하는 연삭 휠로 그 피가공물을 연삭하면서, 그 피가공물과 그 연삭 지석의 접촉 영역 이외의 비접촉 영역에 있어서 그 피가공물의 두께를 측정하는 연삭 스텝과,
    그 연삭 스텝 후에, 그 피가공물과 그 연삭 지석을 상대적으로 이동시켜 서로 이격시키고, 그 피가공물과 그 연삭 지석의 상대적인 이동 중 또는 이동 후에 그 접촉 영역에 있어서 그 피가공물의 두께를 측정하는 측정 스텝을 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 연삭 스텝 및 그 측정 스텝에서는, 그 피가공물의 중심으로부터의 거리가 상이한 3 점 이상에서 그 피가공물의 두께를 측정하고,
    그 측정 스텝 후에, 그 연삭 스텝 및 그 측정 스텝에 있어서 측정된 그 피가공물의 두께에 기초하여, 그 유지면과 그 연삭 휠의 상대적인 기울기를 조정하는 기울기 조정 스텝을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    그 연삭 스텝, 그 측정 스텝, 및 그 기울기 조정 스텝을 복수 회 실시하여 그 피가공물을 연삭하는 것을 특징으로 하는 피가공물의 연삭 방법.
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