KR970009143B1 - 슬라이싱머신의 절단방법 - Google Patents

슬라이싱머신의 절단방법 Download PDF

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KR970009143B1
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이찌로 카타야마
요시오 카모시따
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가부시키가이샤 토쿄 세이미쯔
카루베 쇼자부로
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Abstract

내용 없음.

Description

슬라이싱머신의 절단방법
제1도는 본 발명에 따른 슬라이싱머신의 절단방법을 설명하기 위한 슬라이싱머신의 개량도.
제2도는 제1도의 평면도.
제3도는 제2도의 A-A선으로 부터 본 개략절단도.
제4도는 에어패드가 1개인 경우의 제2도 A-A선을 따른 단면도.
제5도는 본 발명에 따른 슬라이싱머신의 절단방법에 사용된 에어압력조정장치의 다른 실시예를 도시한 측면도.
제6도는 제5도의 변형예를 도시한 측면도.
제7도는 제5도의 또다른 변형예를 도시한 측면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 스핀들 12 : 척동체
14 : 블레이드 16 : 내주칼
18 : 작업지지대 20 : 반도체 인고트
22 : 절단/이송기 24 : 작업지시기구
26 : 제어장치 28 : 에어패드
30 : 블레이드 센서 32,50,52,54 : 에어압력조정장치
58 : 판 스프링 60 : 슬라이싱머신 본체
본 발명은 슬라이싱머신(Silcing Machine)의 절단방법에 관한 것으로서, 특히 반도체 인고트를 얇은 박편상으로 절단하여 반도체 웨이퍼를 제조하는 슬라이싱머신의 절단방법에 관한 것이다.
슬라이싱머신에 있어서, 내주칼 블레이드 또는 외 칼 블레이드를 고속회전시켜 이를 반도체 인고트에 압착하여 반도체 웨이퍼를 제조하는바, 이경우 반도체 웨이퍼의 수율과 후처리 가공을 고려한다면 절단시의 블레이드의 변위를 가능한 최소로 하여 웨이퍼의 만곡도를 작게 하는 것이 유리하다.
그러나, 반도체 웨이퍼의 직경이 커지는 추세에 따라 블레이드 직경을 크게하는데, 이에 따라 절단시에 블레이드의 절단가공위치가 불안정 해지게 되어 웨이퍼 표면이 만곡되며, 또한 절단칼의 형상불균일, 무뎌짐, 절삭액의 표면장력, 절단저항의 변화등에 의해 절단된 웨이퍼 표면이 만곡되는 경향이 있었다.
이러한 사정을 감안하여 종래로 부터 회전블레이드의 절단시 발생되는 웨이퍼의 만곡을 방지하기 위한 대책이 여러가지 제안되었다.
예컨대, 일본특허공개 제61-98513호에서는 블레이드면의 양측면에 에어노즐을 설치함과 동시에 이 에어노즐에 인접되게 블레이드의 센서를 설치하여 블레이드의 변위량과 변위 변화를 검출할 경우, 이 변위를 해소하고, 수정하도록 에어노즐로부터 에어가 분사되어 블레이드의 변위를 보정하였다.
또한, 일본특허공개 제62-225308호에서는 블레이드면의 양측면에 냉각/윤활수 공급용 노즐을 설채함과 동시에 이 에어노즐에 인접되게 블레이드 센서를 설치하여 블레이드의 변위가 검출될 경우 일본특허공개 제61-98513호의 제어장치와 유사하게 노즐로부터 냉각/윤할수가 분사되어 블레이드의 변위를 보정하였다.
또한, 일본특허공개 제1-110105호에서는 블레이드면의 양측면에 부압흡인형 노즐을 설치함과 동시에 이 노즐에 인접되게 블레이드 센서를 설치하여 블레이드 센서에 의해 블레이드의 변위를 검출할 경우 블레이드의 변위가 반대측의 부압 흡인형 노즐로부터 에어를 분사하여 부압을 발생시킴으로써 블레이드의 변위를 수정하였다.
그리고, 일본 실용신안공개 제61-122811호에서는 반도체 인고크 또는 블레이드를 축방향으로 이동가능하고, 블레이드의 축방향 변위를 검출하는 블레이드 센서를 설치하여 블레이드 센서로 부터의 신호에 따라 블레이드의 변위를 검출할 경우 인고크 또는 블레이드를 축방향으로 이동시켜 블레이드의 축방향 변위를 수정하였다.
전술한 종래의 슬라이싱 머신의 절단방법은 절단전의 블레이드의 위치를 영 위치로하고, 이 영 위치로부터 +방향의 변위(만곡) 또는 -방향의 변위를 블레이드 센서로 검출하여 변위를 영위치로 복귀되도록 노즐등을 사용하여 수정하였다.
그런, 내주칼 블레이드는 그의 외주변을 신장하여 장력을 가함으로써 내주칼의 부근은 외주변보다 그의 강성이 약하게 된다. 따라서, 강성이 약화된 상태에서 절단되는 경우에 웨이퍼는 만곡되며 또한 강성이 약하기 때문에 만곡을 충분히 수정할 수 없으므로 웨이퍼에 필요한 가공 정밀도를 얻기 힘들게 된다.
본 발명은 이러한 종래 기술에서의 단점을 해결하는데 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 이러한 사정을 감안하여 블레이드의 내주칼 부근에 충분한 강성을 유지하여 절단된 웨이퍼가 정밀도로 가공 되도록한 슬라이싱머신의 절단 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 도우넛형 회전블레이드의 내주칼에 의해 결정 인고트를 박편형으로 절단하는 슬라이싱머신으로서, 이는 절단을 개시하기전에 회전 블레이드에 축방향힘을 미리 가하여 회전 블레이드를 축방향으로 변위시키고, 이러한 상태에서 결정 인고트의 절단을 수행토록 하였다.
본 발명에 따른면, 축방향힘은 내주칼 부근에 있는 블레이드 부위에 인가되어 블레이드 부위를 만곡시키고, 블레이드가 이러한 만곡상태에 있을 때 인고트를 절단하게 된다. 블레이드가 미리 휘어져 있기 때문에 블레이드의 강성이 증가되고, 절단시 블레이드의 만곡은 최소화될 수가 있다. 또한, 높은 강성은 절단시 내주칼의 위치를 조정하기가 용이하다.
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명에 따른 슬라이싱머신의 절단방법의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
제1도에 있어서, 스핀들(10)의 상단부에는 척동체(12)가 고정설치되는 한편, 스핀들(10)의 하단부에는 도시하지 않는 모터가 연결되는 바, 이 모터에 의해 스핀들(10)과 척동체(12)는 회전될 수가 있다. 척동체(12)에는 도우넛형 블레이드(14)의 외주변이 연장되어 있는데, 이 블레이드(14)의 내주변에는 내주칼(16)이 형성되어 있다. 내주칼(16)은 미세한 다이어몬드 입자등으로 구성된다. 또한, 이 블레이드(14)는 그의 외주변이 척동체(12)의 공지의 신장기구(도시하지 않았음)에 의해 그의 장력이 조정될 수 있도록 되어 있다.
제1도에 도시한 바와 같이, 작업지지대(18)의 하면에는 반도체 인고트(20)의 상단이 고정 되는바, 작업지지대(18)는 절단/이송기구(22)에 의해 절단이송방향(X-X방향)으로 이동될 수 있고, 또한 작업지지기구(24)에 의해 작업지시방향(Z-Z방향)으로 이동될 수 있다. 이러한 절단/이송기구(22)와 작업지시기구(24)는 제어장치(26)로부터의 지령신호에 의해 구동될 수 있다.
또한, 블레이드(14)의 상면에는 제2도에 도시한 바와같이 한쌍의 에어패드(28,28)가 배치된다. 그리고, 이 에어패드(28,28)에 인접되게 비접촉식인 한쌍의 블레이드센서(30,30)가 배치된다. 이러한 에어패드(28,28), 블레이드센서(30,30)는 제2도에 도시한 바와같이 절단중인 인고트(20)의 양측에 위치되도록 배치되며 그리고, 에어패드(28)와, 블레이드센서(30)는 블레이드(14)의 내주칼(16)근방에 위치되도록 배치된다. 따라서, 에어패드(28,28)로부터 에어가 분출될 경우, 제3도에 도시한 바와같이 블레이드(14)의 내주칼(16)은 하방으로 휘게 된다.
에어패그(28,28)는 제1도에 도시한 에어압력조정장치(32)에 접속되고, 이 에어압력조정장치(32)는 제어장치(26)로부터의 지령신호에 의해 제어될 수 있다.
또한, 블레이드센서(30,30)로부터의 신호는 비접촉시 변위계(31)에 의해 제어장치(26)에 입력되고, 이 제어장치(26)는 블레이드센서(30,30)로부터의 신호에 따라 에어압력조정장치(32)를 조정하도록 되어 있다.
전술한 바와같이 구성된 슬라이싱머신을 이용한 본 발명에 따른 절단방법은 다음과 같이 실시된다. 우선, 블레이드(14)는 척동체(12)의 블레이드 신장기구에 의해 소정의 장력으로 신장된다. 그러나, 블레이드(14)의 외주변에 압력을 가함으로써 블레이드(14)가 신장되기 때문에 내주칼(16)부근의 강성은 블레이드(14)의 외주측보다 작게 되는바, 이는 절단되는 웨이퍼에 필요한 정밀도를 위해 충분하지 않다는 것은 경험적으로 알려져 있다. 따라서, 종래의 절단방법에 따르면, 절단중에 웨이퍼가 휘어질 수 있는바, 이러한 휘어짐을 수정하기 위해서 에어노즐등을 설치하였지만 내주칼의 위치는 충분히 제어될 수 없었다. 이러한 종래의 절단방법의 문제점을 감안하여 본 발명에서는 블레이드를 신장시킨 뒤, 절단전에 에어패드(28,28)로부터 소정압력의 에어를 분출시킨다. 이에 따라 블레이드(14)는 제3도에 도시한 바와같이 하방으로 휘게 된다. 이러한 상태에서 블레이드 (14)의 내주칼(16)부근은 충분한 강성을 부여받게 되고 이렇게 하방으로 휘어진 위치를 기준위치로 하여 절단을 개시한다. 이때 블레이드(14)의 위치를 블레이드센서(30,30)가 검출하고, 제어장치(26)는 검출된 위치를 기억한다.
이러한 상태에서, 절단/이송기구(22)를 작동시키고, 작업지지대(18)를 내주칼(16)방향으로 이동시킨다.
이러한 상태로 절단될 경우, 내주칼(16)에는 충분한 강성이 부여되어 내주칼(16)의 절단가공위치는 안정되므로 종래의 절단방법에 비해 내주칼(16)이 표면장력등에 의한 변위를 감소시킬 수 있게 된다. 이때 내주칼(16)이 하측으로 압압됨으로써 블레이드(14)는 웨이퍼의 절단선에 대해 경사지게 되므로, 표면장력이 생기는 것이 줄어든다.
또한, 만곡이 발생될 경우에는 내주칼(16)의 위치는 블레이드센서(30,30)에 의해 검출되고, 기억된 기준위치로 복귀되도록 에어압력조정장치(32)를 제어할 수 있다.
이러한 제어는 블레이드(14)의 충분한 강성 때문에 높은 정밀도를 성취시킬 수가 있다.
전술한 실시예에서는 에어압력조정장치(32)를 사용하여 에어패드(28,28)로부터 분출되는 에어압력을 조절하였으나, 이에 한정하는 것이 아니라, 제5도, 제6도 또는 제7도에 도시한 에어압력조정장치(50,52 또는 54)를 사용할 수 있다. 이하, 제5도, 제6도 또는 제7도에 따른 에어압력조정장치(50,52 또는 54)에 대해 설명한다. 여기에서 전술한 실시예와 동일 유사한 부재에는 동일한 부호를 부가하였으므로 그의 상세한 설명은 생략한다.
에어압력조정장치(50)의 비임(56)은 판스프링(58)에 의해 슬라이싱머신 본체(60)에 캔틸레버식으로 지지되는바, 이 비임(56)에는 추(62)가 자유롭게 이동하도록 설치된다. 추(62)에는 축(64)이 나삽되며, 축(64)는 모터(66)의 회전축(66A)에 동축으로 연결되어 있다. 모터(66)의 비임(56)의 우측단부에 고정된다. 또한 비임(56)의 좌측단부에는 에어패드(28)가 설치된다. 여기에서 추(62)의 중량을 P1, 에어패드(28)에 작용하는 추(62)의 중량을 P2라고 할 경우, P1과 P2에는, P2=(L1/L2)P1의 관계가 성립한다.
상기 관계식에서 제5도에 도시한 바와가티 L1은 쇌라이싱머신본체(60)의 좌측단부에서 추(62)의 중심까지의 거리이고, L2는 슬라이싱머신본체(60)의 좌측단부에서 에어패드(28)의 중심까지의 거리를 표시한다.
이 에어압력조정장치(50)는 모터(66)를 회전시킬 경우 추(62)가 비임(56)을 따라 화살표 A-B방향으로 이동된다. 그러므로 추(62)를 화살표 A방향으로 이동된다. 그러므로 추(62)를 화살표 A방향으로 이동시킬 경우 L1이 커지게 되어 P2=(L1/L2)P1의 관계로 부터 P2의 값이 커지게 된다. 따라서, 비임(56)이 판 스프링(58)의 부세력에 대해 반시계방향으로 회동된다.
이에 따라 에어패드(28)가 불레이드(14)에 근접되어(즉 에어패드(28)와 블레이드(14)간의 간격이 작아지게 되어), 에어패드(28)로 부터 블레이드917)에 분출되는 에어의 압력이 높아지게 되므로 블레이드(14)는 좀더 하방으로 휘게 되어 충분한 강성을 부여받는다.
또한, 추(62)를 화살표 B방향으로 이동시킬 경우 L1이 작아지게 되므로에어패드(28)와 블래이드(14)간의 간격이 커지게 된다. 따라서 에어패드(28)로부터 블레이드(14)로 분출되는 에어의 압력이 낮아지게 된다. 이러한 방식으로 에어압력조정장치(50)는 추(62)를 이동시켜 블레이드(14)의 강성을 조정할 수 있다. 제5도에서 68은 축(64)을 회동자재하게 지지하는 베어링이다.
제6도의 에어압력조정장치(52)는 비임(56)이 판 스프링(58)에 의해 슬라이싱머신 본체(60)에 캔틸레버식으로 지지되는바,비앰(56)에는 추(62)가 이동자재하게 설치되는 점에 있어서는 에어압력조정장치(50)와 동일하다. 그러나, 에어압력조정장치(52)는 추(62)가 벨트(70)는 풀리(72,74)로 신장된다. 풀리(72,74)는 소정간격으로 비임(56)에 회동자재하게 지지되고 풀리(74)에는 모터(76)가 회전력을 전달할 수 있도록 연결된다. 따라서, 모터(76)을 구동시키면, 벨트(70)에 의해 추(62)가 비임(56)을 따라 화살표 A-B방향으로 이동된다. 그러므로 에어아력조졍장치(52)는 에어압력조정장치(50)와 동일하게 추(62)를 이동시켜 블레이드(14)의 강성을 조정할 수 있다.
또한, 제7도에는 제5도에 도시한 에어압력조정장치(50)의 변형인 또다른 에어압력조정장치(54)가 도시되어 있는바, 이 에어압력조정장치(54)에는 비입(80)이 설치된다. 여기에서 에어압력조정장치(54)의 비임(80)은 우축단부가 슬라이싱머신 본체(60)에 캔틸레버식으로 지지되고, 좌단부에는 에어패드이도기구(예컨대 압전소자)(82)가 설치된다. 압전소자(82)에는 에어패으(28)가 설치되는바, 압전소자(82)에 전압을 인가하면, 압전소자(82)가 작동되어 에어패으(28)가 상·하 방향으로 이동한다. 이러한 방식으로 에어압력조정장치(54)는 에어압렬조정장치(50,52)와 동일하게 에어패드(28)의 이
동으로 블레이드(14)의 에어압력을 조정하여 블레이드(14)의 강성을 조정할 수 있다.
또한, 제4도에 도시한 바와같이, 에어패드(28)는 한개만이 설치되어 블레이드가 경사져서 인코트를 웨이퍼로 절단하도록 할 수 있다.
전술한 실시예에서는, 에어패드(28)를 블레이드(14)의 일측면에만 설치하였으나, 두개의 에어패드(28)가 블레이드(14)의 양측면에 설치될 수도 있다.
전술한 실시예에서는 에어압력으로 블레이드(14)를 휘도록 하였으나, 유체 압력과 다른 축방향 가압수단을 이용하여 블레이드를 휘게할 수도 있다.
또한, 상기의 실시예에 있어서, 에어압력조정장치(32)에는 블레이드(14)를 기준위치로 복귀되도록 배치하였으나, 이에 한정되는 것이 아니라 필요한 절단곡선(웨이퍼 형상곡선)을 제어장치(26)에 미리 입력시켜, 이 절단곡선을 따라 에어압력조정장치(32)를 제어하여 웨이퍼를 절단시킬 수도 있다. 이 경우도, 블레이드(14)는 종래와 비교하여 높은 강성을 갖으므로 이상적인 절단곡선에 근접된 형상의 웨이퍼를 절단할 수가 있다.
이상 설명한 바와같이 본 발명에 따른 슬라이싱머신의 절당방법에 의하면, 내주칼 블레이드가 미리변위되어 블레이드의 강성을 증가시키고, 이 상태에서 웨이퍼의 절단을 수행하여 종래의 절단방법에 비해 내주칼의 강성이 높아진 상태로 절단할 수 있으므로 정밀도가 높은 가공을 실행할 수가 있다.
비록 본 발명이 첨부된 도면 및 특정의 실시예에 관해 기술되었을 지라도, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 하기의 특허청구범위 내에서 많은 변경 및 수정이 있을 수도 있다.

Claims (8)

  1. 도우넛형 회전 블레이드의 내주칼로서 결정 인고트를 박편형으로 절단하는 슬라이싱머신에 있어서, 절단을 개시하기 전에 회전 블레이드에 축방향의 힘을 미리 가하여 회전 블레이드를 축방향으로 변위시키는 공정과, 이렇게 형성된 상태에서 결정 인고트의 절단을 수행하는 공정을 포함한 슬라이싱머신의 절단방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 회전 블레이드는 에어압력에 의해 축방향으로 변위되어 위치 제어됨을 특징으로 하는 슬라이머신의 절단방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 에어압력의 변화는 에어압력조정 장치에 의해 수행됨을 특징으로 하는 슬라이싱머신의 절단방법.
  4. 제2항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 회전 블레이드의 축방향변위는 에어패드로부터 회전 블레이드에 분출되는 에어압력이 일정한 에어패드와 회전 블레이드간의 간격을 변화시킴으로써 수행됨을 특징으로 하는 슬라이싱머신의 절단방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 에어패드는 판 스프링에 의해 슬라이싱머신 본체에 지지된 캔틸레버비임의 선단에 설치되고, 상기 에어패드와 회전 블레이드간의 간격변화는 캔틸레버비임을 따라 추를 이동시켜 수행됨을 특징으로 하는 슬라이시어신의 절단방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 추방향으로 변화시키는 공정시에 에어패드는 슬라이싱 본체에 지지된 캔틸레버비임의 선단에 있는 에어패드 구동기구에 의해 설치되고, 상기 에어패드 구동기구는 에어패드를 회전 블레이드에 대해 진퇴이동시켜 상기 에어패드와 회전 블레이드간의 간격 변화를 수행함을 특징으로 하는 슬라이싱머신의 절단방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 회전 블레이드의 축방향 변위를 검출하는 블레이드 센서를 설치하여 절단을 개시하기 전의 회전 블레이드의 변위를 기준위치로 하고, 절단중에 블레이드가 기준위치에 위치되도록 상기의 회전 블레이드를 위치제어시킴을 특징으로 하는 슬라이싱머신의 절단방법.
  8. 제2항에 있어서, 상기의 회전 블레이드를 축방향으로 변화시키는 공정시에 예정된 절단곡선을 따라 회전 블레이드가 위치제어됨을 특징으로 하는 슬라이싱머신의 절단방법.
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