KR101672076B1 - 웨이퍼의 면취 가공 방법, 웨이퍼의 면취 가공 장치 및 숫돌 각도 조정용 지그 - Google Patents

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Abstract

[과제] 2개의 홈없는 숫돌을 사용하는 웨이퍼의 면취 가공 방법에 있어서, 홈없는 숫돌의 정형(트루잉)에 걸리는 시간을 단축한다. 또한, 홈없는 숫돌과 웨이퍼의 접촉 길이를 크게 하여, 웨이퍼의 축경 가공과 웨이퍼를 원하는 단면 형상으로 가공하는 컨터링 가공에 필요로 하는 시간을 단축한다.
[해결수단] 회전 테이블상에 웨이퍼(1)를 심출하여 재치하고, 회전시키며, 이 회전하는 웨이퍼(1)를 가공하는 2개의 홈없는 숫돌(3,3)을 웨이퍼 주단부(1a)에 접촉시켜 웨이퍼(1)의 직경 또는 단면 형상을 면취하는 면취 가공 방법으로서, 상기 2개의 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L,L)을, 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼(1)의 회전축(S)측을 향하여 서로 근접시켜 배치하고, 상기 웨이퍼(1)에 접촉시키는 것을 특징으로 한다.

Description

웨이퍼의 면취 가공 방법, 웨이퍼의 면취 가공 장치 및 숫돌 각도 조정용 지그{METHOD FOR CHAMFERING WAFER, APPARATUS FOR CHAMFERING WAFER, AND JIG FOR ADJUSTING ANGLE OF GRINDSTONE}
본 발명은, 반도체 디바이스의 재료로 되는 웨이퍼나, 반도체 디바이스를 부착한 웨이퍼의 주단부(周端部)를 가공하는 방법이나 장치에 관한 것이다.
각종 결정 웨이퍼 그 외의 반도체 디바이스 웨이퍼 등의 집적회로용 기판으로서 이용되는 원반 형상 박판재, 그 외 금속재료를 포함한 단단한 재료로 이루어지는 원반 형상 박판재, 예를 들면 실리콘(Si) 단결정, 갈륨 비소(GaAs), 수정, 석영, 사파이어, 페라이트, 탄화규소(SiC) 등으로 이루어지는 것(이들을 총칭하여 간단히 웨이퍼라고 한다)의 면취 가공에서는, 단면 형상이나 단면 형상 정밀도를 얻기 때문에, 가공해야 할 웨이퍼 주단부의 외부 형상을 형성한 홈을 갖는 홈 형성 총형(總形) 숫돌을 이용하여 가공하는 것이 있다(특허문헌 1, 2).
그러나, 총형 숫돌을 이용한 경우에는, 숫돌의 홈의 최심부에는 냉각제가 들어가기 어렵기 때문에, 숫돌이 손상되기 쉽고, 또한 에지의 원주 방향으로 조흔(條痕)이 남아 면조도(面粗度)가 커지기 쉽다고 하는 문제점이 있었다.
따라서, 웨이퍼의 면취에 연마재를 포함한 고무 휠을 숫돌로서 이용한 연마 방법 및 장치를 제안하고, 특히 큰 직경의 고무 휠을 사용함에 의해, 더욱더 조흔의 미세화를 행할 수 있게 되었다(특허문헌 3).
또한, 2개의 원반 형상의 홈없는 숫돌을 웨이퍼 주단부의 동일 개소에 근접시켜 배치하고, 회전하는 웨이퍼와 상대적으로 접근 이격시킴으로써, 회전하는 양 홈없는 숫돌의 가공면에 의해 웨이퍼 주단부의 동일 개소에 근접한 위치를 동시에 가공하여 성형하는 가공 방법이 있다(특허문헌 4).
또한, 디바이스화한 웨이퍼를 박화했을 때 주단부의 이빠짐이 일어나기 쉬운 형상으로 되지 않도록, 미리 가공하는 경우가 있었다.
그 외에, TSV 관통 전극 웨이퍼 등의 웨이퍼를 복수매 포개어 디바이스화한 것의 직경을 축소 가공하기도 했다.
일본 공개특허 평06-262505호 공보 일본 공개특허 평11-207584호 공보 일본 공개특허 2000-052210호 공보 일본 공개특허 2008-177348호 공보 특허문헌 4에 기재된 종래의 웨이퍼의 면취 가공 장치에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 도시하지 않은 회전 테이블에 심출(芯出)하여 재치(載置)된 웨이퍼(1)의 에지(주단부)(1a)의 면취 가공을 행하기 위해서, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)이 서로 평행하게 근접해서 배치되어 있다. 웨이퍼(1)에는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 둘레방향의 기준 위치를 나타내기 위한 V자형 또는 U자형의 노치(1n)를 새겨 형성한다. 웨이퍼(1)는 회전 테이블에 의해서 θ방향으로 회전되는 동시에, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은, 도 1에 화살표로 나타내는 바와 같이 서로 역방향으로 회전되어 웨이퍼(1)의 에지(1a)에 접촉하여 면취 가공을 행한다. 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 회전되는 웨이퍼(1)는 서로 근접 및 이격되도록, Y방향의 위치를 상대적으로 조정한다. 여기서, 도 20(a)에 나타내는 바와 같이, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은 서로 근방에 배치되는 동시에, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이 서로 평행하게 되도록 배치되어, 웨이퍼의 면취 가공에 이용된다. 신규한 원반형 홈없는 숫돌(3)을 이용하여 웨이퍼(1)를 가공할 때에는, 가공 전에, 웨이퍼(1)와 같은 두께, 같은 직경의 얇은 원반형 숫돌(트루어(truer)(51))에 의해, 초기의 원반형 홈없는 숫돌(3)의 선단면의 직선부를 연마하여 웨이퍼(1)와 같은 직경의 원호형상을 전사하는 정형(트루잉(truing))을 행하였다. 그러나, 이와 같이 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 서로 평행하게 배치하기 때문에, 정형(트루잉)에 있어서, 도 20(b)의 형상과 같이 숫돌(3)을 두께 방향으로 깊게 연마하는데 시간이 걸렸다. 예를 들어, 도 21(a) 및 도 21(b)와 같이, 종래의 면취 가공 장치로 폭 5㎜의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 2개 사용하여 φ450㎜의 웨이퍼(1)를 가공하기 위해서 그 숫돌(3)을 트루잉하는 경우, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 선단을 웨이퍼(1)와 같은 형상의 트루어(51)에 접촉시켰을 때, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 트루어(51)와의 폭방향 외측에 있어서의 최대 간극은 약 61㎛(0.061㎜)로도 되어 버렸다. 또한, 도 21(c) 및 도 21(d)와 같이, 종래의 면취 가공 장치로 폭 7.5㎜의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 2개 사용하여 φ450㎜의 웨이퍼(1)를 가공하기 위해서 그 숫돌(3)을 트루잉하는 경우, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 선단을 웨이퍼(1)와 같은 형상의 트루어(51)에 접촉시켰을 때, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 트루어(51)의 폭방향 외측에 있어서의 최대 간극은 약 134㎛(0.134㎜)로도 되어 버렸다. 아울러, 도 21에 있어서의 트루어(51)는 웨이퍼(1)와 같은 형상이므로, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 정형(트루잉)하지 않고 웨이퍼(1)의 가공을 개시하는 경우에는, 도 21(b) 및 도 21(d)에 나타나는 최대 간극은, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 웨이퍼(1)의 최대 간극으로 된다. 그리고, 웨이퍼(1)의 에지(주단부)(1a)의 가공에 대해서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 에지(1a)를, 상부 평면(1su)에 대해서 각도 α1(약 22˚)만큼 경사진 상부 경사면(1au)과, 하부 평면(1sd)에 대해 각도 α1(약 22˚)만큼 경사진 하부 경사면(1ad)과, 이들 사이를 단일의 반경(R1)의 원호(1c)에 의해 매끄럽게 연결된 단면 형상(전체적으로 거의 삼각형 형상)으로 가공하는 경우가 있다. 이 경우, 상부 경사면(1au)의 수평 길이를 「면취폭 X1」이라 하고, 하부 경사면(1ad)의 수평 길이를 「면취폭 X2」이라 한다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 에지(1a)를, 상부 평면(1su)에 대해서 각도 α2만큼 경사진 상부 경사면(1au)과, 하부 평면(1sd)에 대해서 각도 α2만큼 경사진 하부 경사면(1ad)과, 에지(1a)의 단면을 형성하는 주단(周端,1b)과의 사이에서 2개의 원호, 즉 같은 반경(R2)을 갖는 원호(1c,1c)에 의해 매끄럽게 연결되는 단면 형상(사다리꼴 형상)으로 가공하는 경우가 있다. 이 경우도, 상부 경사면(1au)의 수평 길이를 「면취폭 X1」, 하부 경사면(1ad)의 수평 길이를 「면취폭 X2」, 주단(1b)의 면폭의 길이를 「면취폭 X3」으로 각각 한다. 도 12 및 도 13은, 웨이퍼(1)의 주단부 상측 및 하측을 동시에 컨터링(contouring) 가공하기 위한 원반형 홈없는 숫돌(3)의 이동 궤적을 나타낸다. 웨이퍼(1)의 상면측의 가공에서는, 도 12에 나타내는 바와 같이, 주단(1b)의 곡면 개시 위치(U1)로부터, 우선 O1을 중심으로 R2+r1의 반경으로 원반형 홈없는 숫돌(3)을 원호 형상으로 동작시킨다. 상부 경사면의 개시 위치 U1'까지 도달하면, 다음으로 비스듬하게 U1''까지 평행이동시켜 상부 경사면(1au)을 형성한다. 도 13에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 하면측도 마찬가지로 주단(1b)의 곡면 개시 위치(L1)로부터, 우선 O2를 중심으로 R2+r2의 반경으로 원반형 홈없는 숫돌(3)을 원호 형상으로 동작시킨다. 상부 경사면의 개시 위치 L1'까지 도달하면, 다음으로 비스듬하게 L1''까지 평행이동시켜 하부 경사면(1ad)을 형성한다. 도 2의 컨터링 가공시도 거의 같은 동작으로 된다. 이와 같이 웨이퍼의 단면 형상을 가공하여 상부 경사면(1au), 하부 경사면(1ad), 원호(1c)를 형성하는 컨터링 가공으로도, 2개의 숫돌(3,3)을 평행하게 배치하기 때문에 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 선단면의 곡률이 급하게 되어(도 20(b)), 숫돌폭을 크게 해도 그 숫돌(3)과 상부 경사면(1au), 하부 평면(1sd), 원호(1c)와의 접촉 길이는 커지지 않고, 웨이퍼를 원하는 단면 형상으로 컨터링 가공하는데 시간이 걸렸다. 또한, 웨이퍼(1)의 축경(縮徑) 가공시와 웨이퍼를 원하는 단면 형상으로 가공하는 컨터링 가공시에 있어서, 원반형 홈없는 숫돌의 폭내에 있어서의 웨이퍼가 접촉하는 위치의 어긋남이 크기 때문에, 숫돌의 폭을 크게 해도 웨이퍼와의 접촉 길이가 커지지 않아, 가공에 시간이 결렸다. 아울러, 종래, 웨이퍼(1)의 축경 가공시에는, 웨이퍼(1)에 대한 원반형 홈없는 숫돌(3)의 상대적인 상하 위치는 도 2 및 도 3과 같이 고정되어 있었다. 또한, 직경이 비교적 작은 웨이퍼를 가공하는 경우에는, 웨이퍼의 원주의 곡률이 크기 때문에, 원반형 홈없는 숫돌(3)을 정형(트루잉)하면, 각 숫돌이 도 20(b)에 나타내는 바와 같이 폭방향으로 치우친 형상으로 되어, 웨이퍼의 중심에 가까운 부위에서는 마모가 크고, 웨이퍼의 중심으로부터 먼 부위에서는 마모가 작은 급한 곡면이 형성되어 버린다. 그 결과, 숫돌의 수명이 짧아져 버리는 동시에, 웨이퍼의 면취 형상의 정밀도도 저하되었다. 특히, 가공시에 웨이퍼와 원반형 홈없는 숫돌의 좌우 방향의 상대 위치 맞춤이 조금이라도 어긋난 경우, 상기의 문제는 매우 큰 것으로 되었다. 또한, 종래의 웨이퍼의 면취 가공 방법에서는, 도 16에 나타내는 바와 같이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 이용하여 웨이퍼(1)를 면취 가공할 때에도, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)이 서로 평행하게 근접해서 배치되었다. 웨이퍼(1)는 회전 테이블에 의해서 θ방향으로 회전되는 동시에, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)은, 도 16에 화살표로 나타내는 바와 같이 서로 같은 방향으로 회전되어 웨이퍼(1)의 에지(1a)에 접촉하여 면취 가공을 행한다. 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)과 회전되는 웨이퍼(1)는 서로 접근 및 이격되도록, Y방향의 위치가 상대적으로 조정된다. 여기서, 도 22에 나타내는 바와 같이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 원통의 접촉 단면(4a,4a)의 폭방향의 중심선(L,L)이 평행하게 되도록 배치되어 있기 때문에, 웨이퍼(1)와의 접촉 길이가 짧아져, 면취 가공에 시간이 걸려 버리는 동시에, 숫돌의 마모에 편향이 생긴다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 2개의 홈없는 숫돌을 사용하는 웨이퍼의 면취 가공 방법에 있어서, 홈없는 숫돌의 정형(트루잉)에 걸리는 시간을 단축하는 것을 과제로 한다. 또한, 홈없는 숫돌과 웨이퍼와의 접촉 길이를 크게 하여, 웨이퍼의 축경 가공과 웨이퍼를 원하는 단면 형상으로 가공하는 컨터링 가공에 필요로 하는 시간을 단축하는 것을 과제로 한다.
또한, 이러한 웨이퍼의 면취 가공 방법을 가능하게 하는 웨이퍼의 면취 가공 장치와, 이 면취 가공 장치에 이용하는 숫돌 각도 조정용 지그(治具)를 제공하는 것을 과제로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 과제가 해결되는 수단은 이하와 같다.
제 1 발명은, 회전 테이블상에 웨이퍼를 심출하여 재치하고, 회전시키며, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 2개의 홈없는 숫돌을 웨이퍼 주단부에 접촉시켜 웨이퍼의 직경 또는 단면 형상을 면취하는 면취 가공 방법으로서, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 폭방향의 중심선을, 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼의 회전축측을 향하도록 서로 근접시켜 배치하여, 상기 웨이퍼에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌을, 각각의 폭방향의 중심선이 상기 웨이퍼의 회전축상에서 서로 교차되도록 더 배치하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 3 발명은, 제 1 발명에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 원반형으로 형성되어 원심의 축둘레로 회전되는 동시에 외주면에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 원반형 홈없는 숫돌인 것을 특징으로 하는 것이다.
제 4 발명은, 제 3 발명에 있어서, 또한 상기 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 반경 방향의 두께의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 반경으로 하여, 가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 상기 기준 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 초기 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 폭, 및 2개의 원반형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 5 발명은, 제 1 발명에 있어서, 또한, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 컵형으로 형성되어 축둘레로 회전되는 동시에 컵형의 원통의 단면에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 컵형 홈없는 숫돌인 것을 특징으로 하는 것이다.
제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서, 상기 2개의 컵형 홈없는 숫돌에 있어서의 원통의 높이 방향의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 높이로 하여, 가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 상기 기준 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 초기 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 원통 폭, 및 2개의 컵형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 7 발명은, 웨이퍼의 면취 장치에 있어서, 심출하여 재치된 웨이퍼를 회전시키는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 재치되어 회전되는 상기 웨이퍼의 주연부를 면취하기 위해서, 폭방향의 중심선을 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼의 회전축측을 향하도록 서로 근접해서 배치된 2개의 홈없는 숫돌과, 상기 회전 테이블상에 재치되어 회전되는 웨이퍼와 상기 2개의 홈없는 숫돌을 상대적으로 접근 이격시키는 이동 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 8 발명은, 제 7 발명에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 수평면내의 유지 각도를 조정 가능한 각도 조정 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.
제 9 발명은, 제 8 발명에 있어서의 웨이퍼의 면취 가공 장치의 상기 2개의 홈없는 숫돌을 부착해야 할 부위에 착탈 가능하게 형성되고, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 유지 각도의 기준으로 되는 소정의 테이퍼면을 형성한 것을 특징으로 하는 숫돌 각도 조정용 지그를 특징으로 하는 것이다.
제 1 발명에 의하면, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 폭방향의 중심선을, 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼의 회전축측을 향하여 서로 근접시켜 배치하고, 상기 웨이퍼에 접촉시킴에 의해, 홈없는 숫돌의 정형(트루잉)에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다. 또한, 웨이퍼의 컨터링 가공에 있어서, 홈없는 숫돌의 폭내에서 웨이퍼가 접촉하는 위치 어긋남을 작게 할 수 있으므로, 웨이퍼와 홈없는 숫돌과의 접촉 길이를 길게 함에 의해 컨터링 가공에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
또한, 정형(트루잉)된 홈없는 숫돌의 마모가 대략 좌우 대칭이고, 또한, 마모의 편향도 작은 것으로 되기 때문에, 웨이퍼 주단의 단면 형상의 가공에 있어서도, 상부 경사면, 하부 평면, 원호와 홈없는 숫돌과의 곡률의 차이가 작아져, 홈없는 숫돌과 웨이퍼의 접촉 길이를 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼를 컨터링 가공할 수 있어, 스루풋(throughput)이 향상된다.
제 2 발명에 의하면, 상기 2개의 홈없는 숫돌을, 각각의 폭방향의 중심선이 상기 웨이퍼의 회전축상에서 서로 교차되도록 배치함에 의해, 홈없는 숫돌과 웨이퍼의 접촉 길이를 가장 길게 할 수 있는 동시에, 홈없는 숫돌의 마모의 편향을 가장 작게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공을 행할 수 있다. 또한, 홈없는 숫돌의 정형(트루잉)에 필요로 하는 시간도, 가장 짧게 할 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 원반형으로 형성되어 원심의 축둘레로 회전되는 동시에, 외주면에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 원반형 홈없는 숫돌인 것에 의해, 2개의 원반형 홈없는 숫돌을 이용하여, 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공에 필요로 하는 시간을 단축화하여, 스루풋을 향상시키는 동시에, 원반형 홈없는 숫돌의 수명을 장기화할 수 있다.
제 4 발명에 의하면, 상기 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 반경 방향의 두께의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 반경으로 하여, 가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 상기 기준 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 초기 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 폭, 및 2개의 원반형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 방향을 결정함에 의해, 원반형 홈없는 숫돌의 형상 및 웨이퍼의 형상에 따라서, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 배치(서로 평행한 상태로부터의 경사각도)를 적절히 설정할 수 있다.
제 5 발명에 의하면, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 컵형으로 형성되어 축둘레로 회전되는 동시에, 컵형의 원통의 단면(端面)에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 컵형 홈없는 숫돌임에 의해, 2개의 컵형 홈없는 숫돌을 이용하여, 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공에 필요로 하는 시간을 단축화하여, 스루풋을 향상시키는 동시에, 컵형 홈없는 숫돌의 수명을 장기화할 수 있다.
제 6 발명에 의하면, 상기 2개의 컵형 홈없는 숫돌에 있어서의 원통의 높이 방향의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 높이로 하여, 가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 상기 기준 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 초기 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 원통 폭, 및 2개의 컵형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 방향을 결정함에 의해, 컵형 홈없는 숫돌의 형상 및 웨이퍼의 형상에 따라서, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 배치(서로 평행한 상태로부터의 경사각도)를 적절히 설정할 수 있다.
제 7 발명에 의하면, 웨이퍼의 면취 가공 장치가, 심출하여 재치된 웨이퍼를 회전시키는 회전 테이블과, 상기 회전 테이블에 재치되어 회전되는 상기 웨이퍼의 주연부를 면취하기 위해서, 폭방향의 중심선을 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼의 회전축측을 향하도록 서로 근접해서 배치된 2개의 홈없는 숫돌과, 상기 회전 테이블상에 재치되어 회전되는 웨이퍼 및 상기 2개의 홈없는 숫돌을 상대적으로 접근 이격시키는 이동 장치를 가짐에 의해, 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공에 있어서, 홈없는 숫돌과 웨이퍼의 접촉 길이를 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공을 행할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
홈없는 숫돌의 폭을 크게 한 경우에는, 웨이퍼와의 접촉 길이를 더 길게 할 수 있고, 또한 단시간에 웨이퍼의 축경 가공 및 컨터링 가공을 행할 수 있으며, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼의 면취 가공에 수반하는 각 홈없는 숫돌의 마모가 대략 좌우 대칭이고, 또한, 마모의 편향도 작은 것으로 되기 때문에, 웨이퍼 주단의 단면 형상의 가공에 있어서도, 상부 경사면, 하부 평면, 원호와 홈없는 숫돌의 곡률 차이가 작아져, 홈없는 숫돌과 웨이퍼의 접촉 길이를 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼를 가공할 수 있고, 스루풋이 향상된다.
또한, 원반형 홈없는 숫돌을 이용하는 종래의 면취 가공 장치에 있어서, 숫돌의 마모를 늦추어 그 수명을 늘리기 위해서는, 숫돌의 반경을 크게 할 수 밖에 없었지만, 원반형 홈없는 숫돌의 반경을 크게 하면 숫돌을 수용하는 거대한 공간이 필요하게 되었다. 이에 대해, 홈없는 숫돌을 경사지게 하여 배치함에 의해, 홈없는 숫돌의 폭을 크게 하여, 원반형 홈없는 숫돌의 반경을 크게 하지 않고 그 수명을 늘려, 숫돌 교환의 공정수를 삭감할 수 있는 동시에, 웨이퍼의 가공 시간을 단축할 수도 있다.
제 8 발명에 의하면, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 수평면내의 유지 각도를 조정 가능한 각도 조정 장치를 가짐에 의해, 상기 홈없는 숫돌의 폭방향의 유지 각도를 임의로 조정할 수 있다.
그 때문에, 2개의 홈없는 숫돌의 형상이나 웨이퍼의 형상에 변경이 있어도, 2개의 홈없는 숫돌을, 서로 근방이고 각각의 폭방향의 중심선을 상기 회전 테이블상에 재치된 상기 웨이퍼의 회전축측을 향하도록 배치하여, 웨이퍼에 접촉시킬 수 있다.
제 9 발명에 의하면, 웨이퍼의 면취 가공 장치의 상기 2개의 홈없는 숫돌을 부착해야 할 부위에 착탈 가능하게 형성되어, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 유지 각도의 기준으로 되는 소정의 테이퍼면을 형성한 숫돌 각도 조정용 지그로 함에 의해, 웨이퍼의 형상 또는 홈없는 숫돌의 형상을 변경할 때에도, 단시간에 용이하게 숫돌의 유지 각도를 조정할 수 있다.
도 1은 원반형 홈없는 숫돌을 이용한 종래의 웨이퍼의 면취 가공 장치에 있어서의 웨이퍼 주단의 가공 상태를 나타내는 사시 설명도이다.
도 2는 웨이퍼 주단과 원반형 홈없는 숫돌과의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 3은 도 2와 형상이 다른 웨이퍼 주단과 원반형 홈없는 숫돌과의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 4는 본 발명의 가공 방법의 실시 형태에 있어서의 컨터링 가공시의 원반형 홈없는 숫돌의 접촉 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 5는 도 4의 실시 형태에 있어서의 컨터링 가공시의 웨이퍼 위치 어긋남에 따라 위치를 변화시키는 원반형 홈없는 숫돌 상태를 나타내는 확대 부분 단면 설명도이다.
도 6은 도 4의 실시 형태에 있어서의 원반형 홈없는 숫돌이 형성하는 경사 조흔을 나타내는 가공 설명도이다.
도 7은 본 발명에 관한 웨이퍼의 면취 가공 장치를 나타내는 정면도이다.
도 8은 도 7의 면취 가공 장치를 나타내는 측면도이다.
도 9는 도 7의 면취 가공 장치를 나타내는 평면도이다.
도 10은 도 7의 면취 가공 장치의 제어 계통도이다.
도 11은 도 7의 면취 가공 장치의 제어계의 일부를 나타내는 블록도이다.
도 12는 웨이퍼 주단의 상면측을 가공할 때의 숫돌의 궤적을 나타내는 가공 설명도이다.
도 13은 웨이퍼 주단의 하면측을 가공할 때의 숫돌의 궤적을 나타내는 가공 설명도이다.
도 14 중, (a)는 본 발명의 면취 가공 방법의 실시 형태에 있어서의 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 배치를 나타내는 평면 설명도이고, (b)는 상기 숫돌의 마모를 나타내는 설명도이다.
도 15 중, (a)는 폭 7.5㎜의 2개의 원반형 홈없는 숫돌을 이용한 본 발명의 실시예를 나타내는 설명도이고, (b)는 (a)중 M1부의 확대도이며, (c)는 폭 10㎜의 2개의 원반형 홈없는 숫돌을 이용한 본 발명의 실시예를 나타내는 설명도이고, (d)는 (c)중 M2부의 확대도이다.
도 16은 컵형 홈없는 숫돌을 이용한 종래의 면취 가공 장치에 있어서의 웨이퍼 주단의 가공 상태를 나타내는 사시 설명도이다.
도 17은 2개의 컵형 홈없는 숫돌을 이용하는 본 발명의 다른 실시 형태에 있어서의, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 배치를 나타내는 평면 설명도이다.
도 18은 본 발명에 관한 웨이퍼의 면취 가공 장치의 각도 조정 장치를 나타내는 사시 설명도 및 부분 단면도이다.
도 19는 본 발명에 관한 숫돌 각도 조정용 지그의 사용 형태를 나타내는 설명도이다.
도 20 중, (a)는 종래의 가공 방법의 실시 형태에 있어서의 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 배치를 나타내는 평면 설명도이고, (b)는 상기 숫돌의 마모를 나타내는 설명도이다.
도 21 중, (a)는 폭 5㎜의 원반형 홈없는 숫돌을 이용한 종래의 예를 나타내는 설명도이고, (b)는 (a)중 M3부의 확대도이며, (c)는 폭 7.5㎜의 원반형 홈없는 숫돌을 이용한 종래의 예를 나타내는 설명도이고, (d)는 (c)중 M4부의 확대도이다.
도 22는 2개의 컵형 홈없는 숫돌을 이용한 종래의 가공 방법의 실시 형태에 있어서의 숫돌의 배치를 나타내는 평면 설명도이다.
도 23은 본 발명의 면취 가공 방법의 실시 형태에 있어서, 원반형 홈없는 숫돌의 배치(서로 평행한 상태로부터의 경사각도)를 구하기 위한 설명도이다.
＜웨이퍼의 면취 가공 방법＞
이하, 본 발명의 실시 형태에 관한 웨이퍼의 면취 가공 방법에 대해 설명한다.
웨이퍼의 면취 가공 방법은, 일례로서 도 1 내지 도 6에 나타내는 바와 같이, 원반 형상으로 형성된 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 외주면을 웨이퍼(1)와 접촉시키고, 1개의 웨이퍼(1)에는 동시에 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 접촉시켜 면취 가공한다.
본 발명의 실시 형태에서는, 워크 부착대(2)에 설치된 회전 테이블(2a)(도 4 참조)에 웨이퍼(1)를 동심(同心)적으로 재치하고, 회전 테이블(2a)과 함께 회전하는 웨이퍼(1)를 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 의해 동시에 면취 가공한다.
2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은, 주단(1b)의 동일 개소에 근접하여, 서로의 대향하는 측면을 근접시켜 배치하고, 회전하는 양 홈없는 숫돌(3,3)의 둘레면을 가공면으로 하여 웨이퍼(1)에 동시에 맞닿게 하며, 에지(웨이퍼(1)의 주단부)(1a)의 근접한 위치를 동시에 가공하여 성형한다(도 1, 도 2 및 도 4 참조).
여기서, 2개의 홈없는 숫돌(3,3)은, 도 1, 도 4에 화살표로 나타나는 바와 같이, 웨이퍼(1)와의 접촉점에 있어서의 가공 방향이 서로 반대 방향으로 되도록, 서로 반대 방향으로 회전되면서 웨이퍼(1)에 접촉된다.
아울러, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은, 면취 가공의 종류에 따라서, 또는 면취 가공하는 웨이퍼(1)의 단부의 형상에 따라서, 동시에 동일 방향으로 회전되는 경우와, 도 4와 같이 반대 방향으로 회전되는 경우가 있다.
또한, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은, 면취 가공의 종류에 따라서, 또는 면취 가공하는 웨이퍼(1)의 단부의 형상에 따라서, 동시에 동일 방향으로 이동하는 경우(도 1)와, 각기 별도로 다른 방향으로 이동하는 경우(도 4)가 있다.
노치(1n)를 갖는 웨이퍼(1)를 가공하는 경우(도 1 참조), 웨이퍼(1)의 외경을 연삭하여 축경하는 주단 축경 가공에서는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 각각 일정한 높이로 유지한 채로 웨이퍼(1)에 접촉시켜 가공한다(도 2 및 도 3 참조).
이 경우에, 에지(1a)의 단면 형상이 상하의 경사면(1au,1ad)과, 주단(1b)에 단일 반경(R1)의 원호(1c)에 의해 형성되는 웨이퍼(1)(단면 삼각형상)를 가공할 때에는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 같은 높이로 유지하여 가공한다(도 2 참조).
또한, 에지(1a)의 단면 형상이 상하의 경사면(1au,1ad)과, 수직면으로 되는 주단(1b)과, 이들 사이에 같은 반경(R2)을 갖는 상하 각 각부(角部)에 각각 접속해서 이루어지는 원호(1c,1c)에 의해 형성되는 웨이퍼(1)(단면 사다리꼴 형상)를 가공하는 컨터링 가공시에는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 각각의 높이를 다르게 하여, 주단(1b)이 대략 수직인 면으로서 가공되는 위치에 배치하고, 각각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 위치를 유지한 채로 웨이퍼(1)를 회전시켜 주단을 가공한다(도 3 참조).
에지(1a)의 단면을 원하는 형상으로 형성하는 컨터링 가공에서는, 에지(1a)의 각 면에 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 각각을 각기 별도로 이동시켜, 에지(1a)의 직경 방향의 동일 개소를 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 의해 상하로부터 끼워 넣고, 각각의 면을 동시에 가공한다(도 4 및 도 5 참조).
컨터링 가공의 경우에, 에지(1a)의 단면 형상이 상하 대칭형인 경우에는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 각기 별도로 동작시켜, 한쪽이 웨이퍼(1)의 상측을 가공할 때에는 다른쪽은 웨이퍼(1)의 하측을 가공하고, 웨이퍼(1)의 플래핑(flapping) 혹은 상하이동을 억제하면서 에지(1a)의 단면 형상을 가공한다(도 4, 도 5 참조).
아울러, 웨이퍼(1)와의 접촉점에서 동시에 맞닿는 2개의 홈없는 숫돌(3,3)의 회전 방향을 서로 반대로 함으로써, 웨이퍼(1)의 플래핑을 억제할 수 있고, 또한 가공의 경사 조흔(1d,1e)이 서로 교차하여 가공면의 표면 거칠기를 작게 하여 세밀한 것으로 할 수 있어, 단면 형상의 가공 정밀도를 높일 수 있다(도 6).
또한, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 웨이퍼(1)에 접촉시킬 때는, 도 14(a)에 나타내는 바와 같이, 2개의 홈없는 숫돌(3,3)의 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이, 회전하는 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하도록 경사지게 하여 배치한다.
아울러, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 있어서의 반경 방향이면서 수평인 방향, 즉, 웨이퍼(1)와 접촉하여 마모되는 것이 예정되어 있는 방향을 두께 방향이라 하고, 이 두께 방향과 수직으로 교차하는 수평 방향을 폭방향이라 한다.
본 실시 형태에서는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을, 각각 폭방향의 중심선(L,L)이, 회전하는 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하도록 경사져 있지만, 상기 2개의 중심선(L,L)이 정확하게 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 교차할 필요는 없고, 2개의 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L,L)이, 서로 평행하게 되도록 배치한 상태(도 1, 도 20 참조)보다 웨이퍼(1)의 회전축(S)측으로 경사져 있으면 좋다.
2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L,L)을 웨이퍼(1)의 회전축(S)을 향하기 위한 경사각도(서로 평행한 위치로부터의 경사) P°를 결정하기 위해서는, 우선, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 기준 반경(rg) 및 그 초기 반경(r0), 가공되는 웨이퍼(1)의 직경(D), 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭(b), 및 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3) 간의 최소 간극(a)을 이용한다(도 23 참조).
여기서, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 기준 반경(rg)이란, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 반경 방향(두께 방향)의 마모 범위의 평균치(중앙치)를 말한다.
마모 범위의 평균치로서는, 숫돌(3)의 초기의 최대 반경(r0)과 마모에 의한 교환 직전의 최소 반경과의 평균 길이를 이용할 수 있다. 또한, 마모 범위의 평균치로서 원반형 홈없는 숫돌(3)을 소용돌이 형상으로 감겨진 웨이퍼(1)를 연마하는 얇은 층의 집합으로 간주하고, 이 층을 직선 형상으로 전개했을 때의 중앙에 해당하는 위치를 계산하여, 해당 위치까지의 반경을 이용할 수도 있다.
웨이퍼(1)의 직경(D)은, 가공 전의 직경과 가공 후의 원하는 직경의 어느 것을 이용해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 가공 후의 원하는 직경을 이용한다.
원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭(b)이란, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭방향 길이를 말한다.
2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3) 간의 최소 간극(a)이란, 홈없는 숫돌(3)의 초기의 최대 반경일 때에 있어서의, 웨이퍼(1)에 가까운 쪽의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)간의 최소 거리이며, 본 실시 형태에서는 길이는 대략 0.5㎜로 된다.
원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 기준 반경(rg)(㎜), 그 초기 반경(r0)(㎜), 웨이퍼(1)의 직경(D)(㎜), 원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭(b)(㎜), 및 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3) 간의 최소 간극(a)(㎜)을 이용하여, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 경사각도(서로 평행한 위치로부터의 경사) P°는, 이하와 같이 구할 수 있다.
도 23에 나타내는 바와 같이, 원반형 홈없는 숫돌(3)이 초기 반경(r0)으로부터 기준 반경(rg)까지 마모되었을 때에 있어서,
D/2tanP°=b/2 + (ro - rg)tanP°+ a/2cosP°로 된다. 이를 정리하면, P°는 다음 식에 의해서 결정된다.
P°= sin-1((-B + (B2 - 4AC)1/2)/2A)
다만, 여기서,
A = (D - 2r0 + 2rg)2 + b2
B = -2a(D - 2r0 + 2rg)
C = a2 - b2
이다.
본 실시 형태에 관한 웨이퍼의 면취 가공 방법에서는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을, 서로 근방에, 또한, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)을 평행하게 배치한 위치보다, 회전 테이블(2a)상에 재치된 웨이퍼(1)의 회전축(S)측을 향하도록 서로 경사지게 하여 웨이퍼(1)에 접촉시킨다. 이에 의해, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 정형(트루잉) 후의 형상이, 도 14(b)와 같이 좌우(폭방향) 대칭으로 연마량이 작은 것으로 된다. 그 때문에, 웨이퍼(1)의 가공 전에, 초기의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 선단면을 웨이퍼(1)와 같은 직경의 원호 형상으로 정형(트루잉)하는 시간을 단축할 수 있다.
예를 들어, 도 15(a) 및 도 15(b)와 같이, 본 실시 형태의 면취 가공 방법으로 폭 7.5㎜의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 2개 사용하여, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L)을 평행한 상태로부터 각각 1.018°씩 회전축(S)측으로 경사지게 하고, φ450㎜의 웨이퍼(1)를 가공하기 위해서 원반형 홈없는 숫돌(3)을 트루잉하는 경우, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 선단을 웨이퍼(1)와 같은 형상의 트루어(51)에 접촉시켰을 때에 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 트루어(51)와의 폭방향 양단에 있어서의 최대 간극을 약 31㎛(0.031㎜)까지 저감할 수 있었다.
또한, 도 15(c) 및 도 15(d)와 같이, 본 실시 형태의 면취 가공 방법으로 폭 10㎜의 원반형 홈없는 숫돌을 2개 사용하여, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L)을 평행한 상태로부터 각각 1.337°씩 회전축(S)측으로 경사지게 하여, φ450㎜의 웨이퍼(1)를 가공하기 위해서 원반형 홈없는 숫돌(3)을 트루잉하는 경우, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 선단을 웨이퍼(1)와 같은 형상의 트루어(51)에 접촉시켰을 때에 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 트루어(51)와의 폭방향 양단에 있어서의 최대 간극을 약 56㎛(0.056㎜)까지 저감할 수 있었다.
아울러, 도 15에 있어서의 트루어(51)는 웨이퍼(1)와 같은 형상이므로, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 정형(트루잉)하지 않고 웨이퍼(1)의 가공을 개시하는 경우에는, 도 15(b) 및 도 15(d)에 나타나는 최대 간극은, 초기 상태의 원반형 홈없는 숫돌(3)과 웨이퍼(1)와의 최대 간극으로 된다.
또한, 웨이퍼(1)의 축경 가공 및 컨터링 가공으로, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 웨이퍼(1)와의 접촉 길이를, 숫돌을 서로 평행하게 배치한 경우보다 길게 할 수 있으므로, 단시간에 웨이퍼(1)의 축경 가공 및 컨터링 가공을 행할 수 있어, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭을 크게 한 경우에는, 웨이퍼(1)와의 접촉 길이를 더 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼(1)의 축경 가공 및 컨터링 가공을 더 행할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시 형태와 같이, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 평행한 상태에 대해 경사지게 배치함에 의해, 각 원반형 홈없는 숫돌(3)의 회전 중심으로부터의 반경을 크게 하지 않고 원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭을 크게 할 수 있고, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 회전 중심으로부터의 반경을 크게 하는 경우와 비교하여, 2개의 원반형 홈없는 숫돌이 차지하는 공간을 크게 하지 않고 면취되는 웨이퍼의 하측으로 충분히 둘러 들어갈 수 있다.
또한, 종래의 방법에 있어서, 원반형 홈없는 숫돌의 마모를 늦추어 그 수명을 늘리기 위해서는 숫돌의 반경을 크게 할 수밖에 없었지만, 원반형 홈없는 숫돌의 반경을 크게 하면 거대한 공간이 필요하게 되었다. 이에 대해, 본 실시 형태에서는, 원반형 홈없는 숫돌(3)을 경사지게 하여 배치함에 의해, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭을 크게 하여, 원반형 홈없는 숫돌의 반경을 크게 하지 않고 그 수명을 늘릴 수 있는 동시에, 웨이퍼의 가공 시간을 단축할 수도 있다.
또한, 도 14(b)에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 면취 가공에 수반하는 양 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 마모가 좌우(폭방향) 대칭이고, 또한, 마모의 편향도 작은 것으로 되기 때문에, 웨이퍼 에지(1a)의 컨터링 가공에서도, 상부 경사면(1au), 하부 평면(1sd), 원호(1c)와 홈없는 숫돌(3,3)과의 곡률의 차이를 작게 할 수 있다. 따라서, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 웨이퍼(1)와의 접촉 길이를 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼(1)를 가공할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 종래의 방법에 있어서, 원반형 홈없는 숫돌을 이용하는 경우에는, 숫돌의 마모를 늦추고 그 수명을 늘리기 위해서는 숫돌의 반경을 크게 할 수밖에 없었지만, 원반형 홈없는 숫돌의 반경을 크게 하면 거대한 공간이 필요했었다. 이에 대해, 홈없는 숫돌(3)을 경사지게 하여 배치함에 의해, 홈없는 숫돌의 폭을 크게 하고 그 수명을 늘려 숫돌 교환의 공정수를 삭감할 수 있는 동시에, 웨이퍼의 가공 시간을 단축할 수도 있다.
＜다른 실시 형태＞
상기의 실시 형태에서는, 2개의 원반형의 홈없는 숫돌(3,3)을 이용하여 웨이퍼(1)를 면취했지만, 이를 대신하여, 도 16에 나타내는 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 이용해도 좋다.
컵형 홈없는 숫돌(4,4)은, 도 16, 도 17에 나타내는 바와 같이, 원통 형상으로 형성되어, 축둘레로 회전되면서 원통의 단면(4a,4a)에서, 웨이퍼(1)에 접촉하여, 웨이퍼(1)를 연마한다.
웨이퍼(1)와의 접촉점에 있어서의 가공 방향이 서로 반대 방향으로 되도록, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 같은 방향으로 회전시키는 것이 바람직하다.
컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 이용하는 경우에도, 웨이퍼(1)의 외경을 연삭하여 축경하는 주단 축경 가공에서는, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 각각 일정한 높이로 유지한 채로 웨이퍼(1)에 접촉시켜 가공한다.
또한, 단면 형상을 형성하는 컨터링 가공이나 노치(1n)의 가공시에는, 필요에 따라서, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 같은 방향으로 이동시켜 웨이퍼(1)에 접촉시키거나, 혹은, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 각기 별도로 이동시켜 웨이퍼(1)를 상하에서 끼워 넣고, 각각의 면을 동시에 가공한다.
이 컨터링 가공시에 웨이퍼(1) 상부 경사면(1au), 하부 경사면(1ad)에 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 접촉 단면(4a,4a)이 접촉되도록, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 이용한 면취 가공 장치에는, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 폭방향 축의 축둘레로 회전시켜 상하 방향의 각도를 조정하는 상하 방향 변경 장치(42,42)가 설치된다(도 16에 나타내는 종래 장치와 같음).
또한, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 웨이퍼(1)에 접촉시킬 때는, 도 17에 나타내는 바와 같이, 2개의 홈없는 숫돌(4,4)을, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이, 회전하는 웨이퍼(1)의 회전축상에서 서로 교차하도록 경사지게 하여 배치한다.
아울러, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)에 있어서의 축심의 방향, 즉, 웨이퍼(1)와 접촉하여 마모되는 것이 예정되어 있는 방향을 두께 방향이라 하고, 이 두께 방향과 수직으로 교차하는 수평인 방향을 폭방향이라 한다.
이 다른 실시 형태에서도, 2개의 홈없는 숫돌(4,4)을, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이 회전하는 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하도록 경사지게 하고 있지만, 상기 2개의 중심선(L,L)이 정확하게 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 교차할 필요는 없고, 2개의 홈없는 숫돌(4,4)의 폭방향의 중심선(L,L)이 평행하게 되도록 배치한 상태보다 웨이퍼(1)의 회전축(S)측으로 경사져 있으면 좋다.
아울러, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 폭방향의 중심선(L,L)이란, 원통의 축심과 일치하는 선이 아니라, 컵형 홈없는 숫돌(4) 중 웨이퍼(1)와 한 번에 접촉할 수 있는 부분의 폭방향 중앙을 통과하는 선이고, 또한, 컵형 홈없는 숫돌(4)의 각각의 원통의 축심과 평행한 선을 말한다(도 17 참조).
2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 폭방향의 중심선(L,L)을 웨이퍼(1)의 회전축(S)을 향하기 위한 경사각도 Q°를 결정하기 위해서는, 우선, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 기준 높이(hg) 및 초기 높이(h0), 가공되는 웨이퍼(1)의 직경(D), 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 폭(b), 및 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4) 간의 최소 간극(a)을 이용한다.
2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 기준 높이(hg)로서는, 컵형 홈없는 숫돌(4)의 두께 방향의 마모 범위의 평균치(중앙치), 즉, 숫돌(4)의 초기의 최대 높이(h0)와 마모에 의한 교환 직전의 최소 높이와의 평균 길이를 이용할 수 있다.
웨이퍼(1)의 직경(D)은, 가공 전의 직경과 가공 후의 원하는 직경의 어느 것을 이용해도 좋다. 본 실시 형태에서는, 가공 후의 원하는 직경을 이용한다.
컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 폭(b)이란, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)이 한 번에 웨이퍼(1)에 접촉할 수 있는 부분의 폭방향 길이이고, 근사치로서 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 원통 둘레벽의 판두께를 이용해도 좋다.
2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4) 간의 최소 간극(a)이란, 초기의 최대 높이일 때에 있어서의, 웨이퍼(1)에 가까운 측에 있어서의 숫돌(4,4)간의 최소 거리로서, 본 실시 형태에서는 길이는 대략 0.5㎜로 되어 있다.
컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 원통의 기준 높이(hg)(㎜), 그 초기 높이(h0)(㎜), 웨이퍼(1)의 직경(D)(㎜), 컵형 홈없는 숫돌(4)의 원통의 폭(b)(㎜), 및 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4) 간의 최소 간극(a)(㎜)을 이용하여, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 경사각도(서로 평행한 위치로부터의 경사) Q°는, 원반형 홈없는 숫돌의 경우(도 23)와 같이, 다음 식에 의해서 결정된다.
Q°= sin-1((-B + (B2 - 4AC)1/2) / 2A)
다만, 여기서,
A = (D - 2h0 + 2hg)2 + b2
B = -2a(D - 2h0 + 2hg)
C = a2 - b2
이다.
이 다른 실시 형태에 관한 웨이퍼(1)의 면취 가공 방법에서는, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을, 서로 근방에, 또한, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)을 평행하게 배치한 위치보다 회전 테이블(2a)상에 재치된 웨이퍼(1)의 회전축(S)측을 향하도록 서로 경사지게 하여 배치하여 웨이퍼(1)에 접촉시킨다. 이것에 의해, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)과 웨이퍼(1)와의 접촉 길이를, 숫돌을 서로 평행하게 배치한 경우보다 길게 할 수 있으므로, 단시간에 웨이퍼(1)의 축경 가공 및 컨터링 가공을 행할 수 있고, 스루풋을 향상시킬 수 있다.
또한, 컵형 홈없는 숫돌(4)의 정형(트루잉) 후의 형상이, 도 17과 같이 좌우(폭방향) 대칭으로 연마량이 작은 것이 된다. 그 때문에, 숫돌(4)의 정형(트루잉)에 필요로 하는 시간을 단축할 수 있다.
2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 폭을 크게 한 경우에는, 웨이퍼(1)와의 접촉 길이를 더 길게 할 수 있어, 단시간에 웨이퍼(1)의 축경 가공 및 컨터링 가공을 더 행할 수 있고, 스루풋을 더 향상시킬 수 있다.
또한, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 이용하는 경우에는, 숫돌의 마모를 늦추고 그 수명을 늘리기 위해서는 숫돌(4,4)의 높이를 크게 할 수밖에 없었지만, 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 높이를 크게 하면 거대한 공간이 필요하게 되었다. 이에 대해, 컵형 홈없는 숫돌(4)을 경사지게 하여 배치함에 의해, 컵형 홈없는 숫돌(4)의 폭(컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 원통의 판두께)을 크게 하여 그 수명을 늘려 숫돌 교환의 공정수를 삭감할 수 있는 동시에, 웨이퍼의 가공 시간을 단축할 수도 있다.
＜웨이퍼의 면취 가공 장치＞
다음으로, 본 발명의 면취 가공 방법에 사용할 수 있는 면취 가공 장치의 일례로서, 도 7 내지 도 11, 및 도 18에 나타내는 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 이용한 면취 가공 장치(10)를 설명한다.
이 면취 가공 장치(10)는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을, 서로 대향하는 측면을 근접해서 배치하는 동시에 둘레면을 가공면으로서 사용한다. 웨이퍼(1)를 가공할 때에는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 폭방향의 중심선(L,L)이 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하도록 경사지게 배치해서(도 14 참조), 연삭, 연마를 좌우 균등하게 할 수 있다.
각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)은, 숫돌 구동장치(11a,11a)를 구비한 숫돌 지지장치(11,11)에 의해 각기 별도로 지지되어 있다. 이 숫돌 지지장치(11,11)는 각기 별도로 상하(Z) 방향으로 승강 가능해지도록, 각기 별도로(정밀연삭용 Z축 모터 부착) 숫돌 승강장치(12,12)에 의해 지지되어 있다. 또한, 각 숫돌 승강장치(12,12)는, 고정측 부재를 기대(基臺,13)에 기준이 흔들리지 않게 확실히 고정되어 있고, 이동측 부재를 상하(Z) 방향으로 승강 가능하게 지지하는 것이다(도 7, 도 10).
또한, 도 18에 나타내는 바와 같이, 이 면취 가공 장치(10)는, 각 숫돌 지지장치(11,11)에, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 좌우 대칭으로 또는 각기 별도로 수평 방향으로 회동 가능한 각도 조정장치(35,35)를 구비한다.
이 각도 조정장치(35)는, 숫돌 지지장치(11)의 중간 높이에 형성되어, 숫돌 지지장치(11) 본체측에 고정된 상측판(35a)과, 원반형 홈없는 숫돌(3)측에 고정된 하측판(35b)을, 수직 방향으로 뻗는 회동축부재(35c)를 사이에 두고 연결한 것으로 이루어진다.
하측판(35b)은, 상측판(35a)에 대해서, 회동축부재(35c)의 축둘레로 회동 가능하고, 이에 의해 원반형 홈없는 숫돌(3)의 수평면내에서의 유지 각도를 자유롭게 조정할 수 있다. 즉, 숫돌 지지장치(11)의 본체측에 고정된 상측판(35a)에 대해서, 원반형 홈없는 숫돌(3)측에 고정된 하측판(35b)을 회전축 부재(35c)의 축둘레로 회동시켜서, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 수평면내의 유지 각도를 수동으로 조정할 수 있다.
아울러, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 「수평면내에서의 유지 각도를 조정한다」란, 원반형 홈없는 숫돌(3)의 중심선(L)을 웨이퍼(1)의 회전축(S)측으로 회전되면 좋고, 회동축부재(35c)와 같이 정확하게 상하 방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 것일 필요는 없다. 즉, 원반형 홈없는 숫돌(3)을 두께 방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 장치나, 폭방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 장치는, 각도 조정장치(35)에 포함되지 않지만, 경사진 축의 축둘레로 회전시키는 장치는 각도 조정장치(35)에 포함된다.
도 18에 나타내는 바와 같이, 면취 가공 장치(10)는, 원반형 홈없는 숫돌(3)을 폭방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 숫돌 구동장치(11a)를 갖고 있지만, 이는 각도 조정 장치가 아니라, 에지(1a) 가공시에 원반형 홈없는 숫돌(3)을 회전시키는 것이다.
또한, 도 16에 나타내는 컵형 홈없는 숫돌(4)을 이용한 면취 가공 장치에서는, 컵형 홈없는 숫돌(4)을 회전시키는 두께 방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 숫돌 구동장치(11a)를 갖고 있지만, 이는 각도 조정 장치가 아니라, 에지(1a) 가공시에 컵형 홈없는 숫돌(4)을 회전시키는 것이다. 또한, 컵형 홈없는 숫돌(4)을 폭방향으로 뻗은 축의 축둘레로 회전시키는 상하 방향 변경 장치(42)도, 각도 조정 장치가 아니라, 컨터링 가공시에 컵형 홈없는 숫돌(4)을 상부 경사면(1au), 하부 경사면(1ad)에 접촉되도록 상하 방향의 각도를 조정하기 위한 것이다.
웨이퍼(1)를 면취 가공할 때에는, 각도 조정장치(35,35)에 의해서, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)을 평행 위치보다 회전 테이블(2a)상에 재치된 웨이퍼(1)의 회전축(S)측을 향하도록 서로 경사지게 하여, 웨이퍼(1)에 접촉시킨다.
도 7에 있어서, 면취 가공되는 웨이퍼(1)는 심출하여 회전 테이블(2a)상에 재치된다. 회전 테이블(2a)은, (θ축 모터 부착) 워크 재치 테이블 회전장치(2b)를 내장한 워크 부착대(2)에 부착되어 있다. 그리고, 워크 부착대(2)는 대좌(臺座)(16)상에 회전 가능하게 설치되어 있다. 따라서, 회전 테이블(2a)상에 심출하여 재치된 웨이퍼(1)는, 워크 부착대(2)에 내장된 테이블 회전장치(2b)에 의해서, 대좌(16)에 대해서 회전된다.
대좌(16)는 가대(架臺)(17)에 지지되어 있다. 가대(17)는, 안길이(Y) 방향(도 7에서는 지면에 수직인 방향)으로 연장 설치된 한 쌍의 레일(17a,17a)에 안내되어 안길이방향으로 직선 이동 가능한 한 쌍의 안길이방향 이동체(17b,17b)상에 지지되어 있다. 그리고, (Y축 모터 부착) 안길이방향 이동장치(17c)(도 9 도시)가 한 쌍의 레일(17a,17a)상에 설치되어 있고, 이(Y축 모터 부착) 안길이방향 이동장치(17c)에 의해서, 가대(17)는 안길이방향(도 7에서는 지면에 수직인 방향)으로 직선 이동된다.
또한, 상기 안길이(Y) 방향과 직교하는 좌우(X) 방향에는, 한 쌍의 레일(17d,17d)이 연장 설치되어 있다. 이 한 쌍의 레일(17d,17d)에는, 한 쌍의 좌우 방향 이동체(17e,17e)가 안내 가능하게 지지되어 있다. 가대(17)를 안길이방향으로 이동시키기 위한 한 쌍의 레일(17a,17a), 안길이방향 이동체(17b,17b) 및 안길이방향 이동장치(17c)는, 모두 같이 한 쌍의 좌우 방향 이동체(17e,17e)상에 재치되어 있다. 그리고, (X축 모터 부착) 좌우방향 이동장치(17f)가 한 쌍의 레일(17d,17d)상에 설치되어 있고, 이 (X축 모터 부착) 좌우방향 이동장치(17f)에 의해서 가대(17)는, 좌우(X) 방향으로 직선이동된다. 한 쌍의 레일(17d,17d)은 웨이퍼측 승강장치 지지부재(33)에 지지되어 있다.
워크 지지 장치(15)는, 대좌(16)와, 가대(17)와, 안길이방향 이동장치(17c)와, 좌우방향 이동장치(17f)를 하나로 한 것을 가리킨다.
이러한 구성에 의해, 본 실시 형태에 의하면, 면취 가공되어야 할 웨이퍼(1)를 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)이 설치되어 있는 위치까지 이동하는 동시에, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 대해서 웨이퍼(1)를 접근 이격시키면서 웨이퍼(1)의 면취 가공을 행할 수 있다.
웨이퍼(1)와 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)이란, Y방향으로 상대적으로 접근 이격할 수 있으면 좋기 때문에, 본 실시 형태와는 반대로, 숫돌 지지장치(11,11) 등을 Y방향으로 이동 가능하게 하고, 웨이퍼(1)를 재치한 회전 테이블(2a)에 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 접근 이격시키도록 해도 좋다.
아울러, 면취 가공 장치(10)에 의한 면취 가공시에 웨이퍼(1)에 상하 방향의 변형, 진동, 플래핑 등에 의한 변위를 일으켰다고 해도, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 웨이퍼(1)와의 상대적인 상하 방향의 위치 어긋남이 생기지 않도록 하기 위해, 도 8에 나타나는 바와 같이, 각 레일(17a,17a)이 각 레일(17d,17d)의 중간 위치로부터 대좌(16)의 하단면과 웨이퍼측 승강장치 지지부재(33)와의 사이에는, 복수개의(웨이퍼측 승강용 Z축) 압전 엑츄에이터(34a,…34a)로 이루어지는 웨이퍼측 승강장치(34)가 설치되어 있다. 따라서, 웨이퍼측 승강장치 지지부재(33)를 기준으로 하여 대좌(16)채로 웨이퍼(1)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있도록 구성되어 있다.
이들 각 숫돌(3,3), 각 숫돌 구동장치(11a,11a), 각 승강장치(12,12,34), 각 이동장치(17c,17f) 등의 가공시에 있어서의 동작을 제어하기 위한 제어장치는, 도 10의 제어 계통도에 나타나 있다. 도 10에 있어서, 컨트롤 박스(19)는, 입력부로부터 각 제어장치의 동작에 필요한 초기조건의 설정을 행하여, 필요한 제어 순서에 따라서 행하는 가공 동작의 지시를 내리는 것이며, 조작 패널(19a), 제어부(19b), 및 제어신호 출력부(19c)를 구비한다.
조작 패널(19a)은, 액정 모니터(LCD 모니터), 키보드, 푸쉬 버튼 스위치(PBS) 등을 구비하고, 입력부로부터 각 제어장치의 동작에 필요한 초기조건의 설정을 행하여, 필요한 제어 순서에 따라서 행하는 가공 동작의 지시를 내리는 동시에, 그 설정 조건, 가공 조건, 초기 상태나 동작 상황 등의 면취 가공에 필요한 조건이나 각 장치 상태를 모니터링할 수 있도록 구성되어 있다. 제어부(19b)는, 조작 패널(19a)에 의해서 지정된 설정 조건에 따라서, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 회전시키는 숫돌 구동장치(11a,11a) 및 숫돌 승강장치(12,12), 웨이퍼측 승강장치(34), 워크 재치 테이블 회전장치(2b)를 내장한 워크 부착대(2), 안길이방향 이동장치(17c)나 좌우방향 이동장치(17f)를 설치한 가대(17)등의 동작 조건을 설정하여 송출해야 할 제어 신호를 정한다. 제어신호 출력부(19c)는, 제어부(19b)로부터 출력된 신호를 받고, 지시된 동작을 행하게 하기 위해서 필요한 제어 신호를 면취 가공 장치(10)의 본체측의 제어장치에 송출한다.
면취 가공 장치(10)의 본체측의 제어장치는 도 11에 나타난다. 제어장치는, 웨이퍼 세트용 제어장치(9a), 웨이퍼 가공용 제어장치(9b), 웨이퍼 거친 가공용 제어장치(9c), 및 노치 정밀 가공용 제어장치(9d)로 이루어진다. 웨이퍼 세트용 제어장치(9a)는, 로봇 Z축 모터, 흡착 아암 R축 모터 또는 로더용 엑츄에이터를 기동하여 웨이퍼(1)를 대기 장소로부터 회전 테이블(2a)까지 이송하고, 얼라이먼트(θ축, Y축) 모터를 작동하여 편심도를 분명히 하여, 그 편심도를 수정함에 의해 축심을 맞추는 것이다. 또한, 웨이퍼 세트용 제어장치(9a)는, 웨이퍼(1)를 회전 테이블(2a)채로 가공 위치로 이동하여 위치 맞춤하여, 노치(1n)의 위치로부터 가공 초기의 위치를 정하여, 필요에 따라서 외주 끝단의 마무리 가공용으로 고속 회전하는 동시에, 가공 후에 표면을 세정하고 나서, 완성한 웨이퍼(1)를 가공이 끝난 웨이퍼(1)의 집적 위치로 바꿔 옮기는 동작을 제어한다. 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)는, 웨이퍼 회전 방향, 좌우 방향(X축방향), 안길이방향(Y축방향), 마무리용 상하 방향(Z축방향) 등의 동작 방향을 개별적으로 제어하는 제어장치를 하나로 한 것이다. 웨이퍼 거친 가공용 제어장치(9c)는, 웨이퍼(1)의 정밀 가공 전에 행하는 거친 가공용으로 추가된(조연삭(粗硏削)용 Z축 모터 부착) 숫돌 상하방향 이동장치(8)(도 8 참조)에 배치된 제어 대상의 장치(총형 숫돌 조연삭용 모터(6a), 봉형상 숫돌 조연삭용 모터(7a) 등)를 하나로 한 것이다. 노치 정밀 가공용 제어장치(9d)는, 웨이퍼(1)의 둘레상의 기준 위치를 결정하는 노치(1n)를 정밀 가공하기 위한 각 구동장치의 제어장치를 하나로 한 것이다.
이들의 각 제어장치(9a∼9d)를 제어신호 출력부(19c)로부터 출력된 제어 신호에 기초하여 제어하고, 필요한 구동장치(W)를 기동하여, 각각이 다른 구동장치와 조화를 이루어 동작하도록 제어한다.
이 면취 가공 장치(10)를 사용하여 웨이퍼(1)의 면취 가공할 때에는, 우선, 제어부(19b)로부터 제어신호 출력부(19c)를 통하여 웨이퍼 세트용 제어장치(9a)를 구동하여, 각각에 쌓여진 웨이퍼(1) 또는 카세트에 수납된 웨이퍼(1,…,1)로부터 1매의 웨이퍼(1)를 꺼내 회전 테이블(2a)상으로 옮기고, 또한 제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어 신호에 의해 안길이방향 이동장치(Y축 모터)(17c)를 구동하여, 웨이퍼(1)를 얹은 회전 테이블(2a)을 도 8, 도 9에 나타내는 웨이퍼 준비 위치로부터 도 7에 나타내는 웨이퍼 가공 위치까지 이동하여, 이동 후에 주단의 축경 가공을 행한다.
주단 축경 가공시에는, 제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어 신호에 의해, 2개의(정밀연삭용 Z축 모터 부착) 숫돌 승강장치(12,12)를 구동하여, 목표로 하는 주단의 형상에 의해 도 2 또는 도 3에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(1)에 대한 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 위치를 정해 배치하고, 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)의 (θ축 모터 부착) 워크 재치 테이블 회전장치(2b) 및 각 원반형 홈없는 숫돌(3)의 (정밀연삭용 스핀들 모터 부착) 숫돌 구동장치(11a,11a)를 모두 기동하고, 그리고 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 회전을 주단 축경 가공시의 회전수로 조절하여, 웨이퍼(1)의 회전과 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 회전을 적절히 제어해서, 정밀하게 연삭하고, 필요한 직경에 가까워지고 나서 정밀한 연마 작업(스파크 아웃)으로 전환하여 웨이퍼(1)의 에지(1a)에 있어서의 웨이퍼직경을 목표로 하는 형상에 맞추도록 가공한다.
이어서, 컨터링 가공을 행한다.
컨터링 가공시에는, 도 4, 도 5에 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(1)의 상하 각 면을 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 의해 각각 끼우는 동시에, 상하에 위치한 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 각 독립하여 상대 위치를 조절하면서 가공한다.
상대적인 위치의 조절에는, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 정밀 가공용 상측 숫돌의 Z축제어 신호에 의해 정밀 가공용 상측 숫돌의 숫돌 승강 장치(정밀연삭용 상측 숫돌 Z축 모터)(12)의 동작을 조절하고, 동시에, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 정밀 가공용 하측 숫돌의 Z축제어 신호에 의해 정밀 가공용 하측 숫돌의 숫돌 승강 장치(정밀연삭용 하측 숫돌 Z축 모터)(12)의 동작을 조절하여, 웨이퍼(1)의 변형, 진동, 플래핑 등에 의한 위치 어긋남을 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)에 의해 억제하는 동시에 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 Z축방향의 위치 조절에 의해, 상하 양면을 각기 별도로 위치 보정하면서 컨터링 가공을 진행시키고, 또한 동시에, 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 웨이퍼측 승강용 Z축의 제어 신호에 의해 웨이퍼측 승강장치(34)에 의한 승강 동작을 조절하여, 상하 양 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 웨이퍼(1)와의 상하 방향의 상대적인 위치를 일정하게 유지하고, 또한, 가공시에 있어서의 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 회전을 컨터링 가공시의 회전수로 조절하여, 웨이퍼(1)의 회전과 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 회전을 적절히 제어하여, 에지 형상을 정밀하게 연삭하고, 필요한 형상에 가까워지고 나서 정밀한 연마 작업(스파크 아웃)으로 전환하여, 웨이퍼(1)의 에지(1a)의 형상을 목적으로 하는 형상의 치수에 맞춰지도록 연마하여, 가공 형상의 정밀도를 향상시킨다.
이와 같이 웨이퍼(1)의 에지(1a)를 고속으로 정밀하게 가공하는 것이 가능하게 됨에 의해, 가공 시간을 단축할 수 있어, 작업 효율을 향상시키는 동시에 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 마모를 줄일 수 있어, 숫돌 수명을 길게 할 수 있다.
또한, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 웨이퍼(1)로의 접촉점에 있어서의 가공 방향이 서로 반대 방향으로 되도록 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 회전 방향을 정하면, 에지(1a)의 주변부에 생기기 쉬운 플래핑을 억제하여 연삭, 연마시에 경사 방향에 새겨 형성되는 조흔이 한쪽의 숫돌에 의해 새겨 형성된 후에, 중복되어, 다른쪽의 숫돌에 의한 역방향의 경사 조흔이 새겨 형성되고, 가공 개소가 조흔이 교차한 면으로 되어, 가공면의 표면 거칠기를 더 세밀한 것으로 하고, 표면 거칠기를 향상할 수 있어, 두께가 얇은 웨이퍼(1)이나 에지(1a)에 있어서의 단면이 경사면인 각도가 작은 형상이라도 요구된 단면 형상을 정밀하게 가공할 수 있다.
제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어 신호에 의해, 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)의 워크 재치 테이블 회전 장치(θ축 모터)(2b)의 회전 방향을, 웨이퍼(1)가 1매 가공될 때마다 역방향으로 전환하여, 새로운 웨이퍼(1)의 가공을 행하면, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 마모가 균일하게 되고, 수명이 길어져, 균일하게 마모된 숫돌을 이용하여 가공하기 때문에 높은 가공 정밀도를 유지할 수 있다.
제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어 신호에 의해, 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)의 각 정밀 가공용(상측 또는 하측) 숫돌의 숫돌 승강 장치(Z축 모터)(12,12)를 기동하여, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 상하 위치를 조절하는 동시에, 가공측 승강 장치(가공측 승강용 Z축 모터)(14)에 의한 승강 동작을 조절하여, 상하 양 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 웨이퍼(1)에 대한 상하 방향의 상대적인 위치를 일정하게 유지함에 의해, 항상, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)과 흔들림 혹은 위치 어긋남을 발생시킨 웨이퍼(1)의 에지(1a)와의 상대 위치가 같아지도록 제어할 수 있어, 면취 가공을 정확하게 할 수 있고, 높은 가공 정밀도로 에지(1a)의 성형을 할 수 있다.
본 발명의 실시 형태에서는 웨이퍼(1)의 둘레방향(θ방향)의 위치의 기준으로서 노치(1n)를 형성하고 있지만, 노치(1n) 대신에, 직선 형상의 오리엔테이션 플랫을 형성하는 경우가 있다.
이 경우에는, 제어부(19b)로부터의 지시에 따라 제어신호 출력부(19c)로부터 출력되는 제어 신호에 의해, 웨이퍼 가공용 제어장치(9b)의 좌우방향 이동장치(X축 모터)(17f)를 기동하여, 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 웨이퍼(1)의 오리엔테이션 플랫으로 되는 끝단 테두리에 맞닿아, 웨이퍼(1)를 좌우방향 이동장치(X축 모터)(17f)에 의해 구동되는 좌우 방향 이동체(17e,17e)의 동작 방향에 따라 X축방향으로 직선적으로 왕복 동작함에 의해 오리엔테이션 플랫을 소정의 형상으로 가공할 수 있어, 동일 가공 장치에 의해 에지(1a)의 성형 가공 및 마무리 가공과 오리엔테이션 플랫의 성형 가공 및 마무리 가공의 양쪽 모두 할 수 있어, 웨이퍼 가공의 작업 효율을 향상시키는 동시에 장치의 가동률을 높일 수 있다.
또한, 종래의 방법에 있어서, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 이용하는 경우에는, 숫돌의 마모를 늦추고 그 수명을 늘리기 위해서는 숫돌의 반경을 크게 할 수밖에 없었지만, 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 반경을 크게 하면 거대한 공간이 필요하게 되었다. 이에 대해, 홈없는 숫돌(3,3)을 경사지게 하여 배치함에 의해, 홈없는 숫돌의 폭을 크게 하여 그 수명을 늘려서 숫돌 교환의 공정수를 삭감할 수 있는 동시에, 웨이퍼의 가공 시간을 단축할 수도 있다.
＜숫돌 각도 조정용 지그＞
상기의 면취 가공 장치(10)에서는, 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 기준 반경(rg)(㎜), 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 초기 반경(r0), 웨이퍼(1)의 직경(D)(㎜), 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3)의 폭(b)(㎜), 및 숫돌(3,3)간의 최소 간극(a)(㎜)로부터 결정되는 소정의 경사각도 P°에 2개의 원반형 홈없는 숫돌(3)을 경사지게 하여 유지하기 위해서, 2개의 숫돌각도 조정용 지그(36)를 이용할 수 있다.
2개의 숫돌각도 조정용 지그(36)는, 도 19에 나타내는 바와 같이, 대략 원반 형상으로 형성된 부재로서, 둘레면에 소정의 테이퍼면(36a)이 형성되어 있다.
2개의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)에는, 면취 가공 장치(10)의 각 숫돌 지지장치(11)의 각 원반형 홈없는 숫돌(3,3)을 부착해야 할 축지지 부분에 착탈하기 위한 구멍(36b)이 천공 형성되어 있다.
2개의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)를 이용하여 원반형 홈없는 숫돌(3,3)의 유지 각도를 조정하기 위해서는, 우선, 각각의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)를 숫돌 지지장치(11,11)의 축지지 부분에 부착한다.
그리고, 각도 조정장치(35,35)를 회전시켜, 2개의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)의 테이퍼면(36a,36a)의 가장 웨이퍼(1)측의 부분이 일직선 형상으로 나열되도록 조정한다. 이때, 2개의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)의 테이퍼면(36a,36a)의 가장 웨이퍼(1)측의 부분이 일직선으로 나열되어 있는지 아닌지는, 전기 마이크로 미터(37)에 의해서 측정되어 정확하게 조정된다.
2개의 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)의 테이퍼면(36a,36a)의 가장 웨이퍼(1)측의 부분이 일직선 형상으로 나열되도록 조정하고 나서, 각 숫돌 지지장치(11,11)로부터 각 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)를 떼어내어, 각 원반 형상 홈없는 숫돌(3,3)을 각 숫돌 지지장치(11,11)에 부착하면, 2개의 원반 형상홈없는 숫돌(3,3)은, 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하는 각도로 유지된다.
이러한 숫돌각도 조정용 지그(36)는, 일정한 두께 및 폭을 갖는 원반형 홈없는 숫돌(3)과, 일정한 반경의 웨이퍼(1)와의 조합에 대응하는 소정의 테이퍼면(36a)을 갖기 때문에, 홈없는 숫돌(3)과 웨이퍼(1)의 조합이 바뀌면, 그에 대응한 다른 숫돌각도 조정용 지그(36)를 준비할 필요가 있다.
웨이퍼의 면취 가공 장치(10)를 이용한 웨이퍼(1)의 면취 가공시에 있어서, 웨이퍼(1) 또는 원반 형상 홈없는 숫돌(3)의 어느 한쪽의 형상을 변경할 때에는, 그때마다, 2개의 원반 형상 홈없는 숫돌(3,3)의 각각의 폭방향의 중심선(L,L)이 웨이퍼(1)의 회전축(S)상에서 서로 교차하도록, 숫돌(3,3)의 유지 각도를 조정할 필요가 있다.
그러나, 이 숫돌 각도 조정용 지그(36,36)를 이용함에 의해, 웨이퍼(1) 또는 원반 형상 홈없는 숫돌(3,3)을 변경할 때에도, 단시간에 용이하게 숫돌(3,3)의 유지 각도를 조정할 수 있다.
2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)을 사용하는 면취 가공 장치에서도, 같은 테이퍼면을 갖는 숫돌 각도 조정용 지그를 이용함에 의해, 2개의 컵형 홈없는 숫돌(4,4)의 유지 각도를 용이하게 조정할 수 있다.
1 : 웨이퍼
1a : 에지, 주단부
1su : 상부 평면
1sd : 하부 평면
1au : 상부 경사면
1ad : 하부 경사면
1b : 주단
1c : 원호
1d : 경사 조흔
1e : (역방향의) 경사 조흔
1n : 노치
2 : 워크 부착대
2a : 회전 테이블
2b : (θ축 모터 부착) 워크 재치 테이블 회전 장치
3 : (원반형 홈없는) 숫돌
4 : (컵형 홈없는) 숫돌
4a : (접촉) 단면
6a : 총형 숫돌 조연삭용 모터
7a : 봉형상 숫돌 조연삭용 모터
8 : (조연삭용 Z축 모터 부착) 숫돌 상하 방향 이동 장치
9a : 웨이퍼 세트용 제어장치
9b : 웨이퍼 가공용 제어장치
9c : 웨이퍼 거친 가공용 제어장치
9d : 노치 정밀 가공용 제어장치
10 : 면취 가공 장치
11 : 숫돌 지지장치
11a : (정밀연삭용 스핀들 모터 부착) 숫돌 구동장치
12 : (정밀연삭용 Z축 모터 부착) 숫돌 승강 장치
13 : 기대
15 : 워크 지지 장치
16 : 대좌
17 : 가대
17a, 17d : 레일
17b : 안길이 Y방향 이동체
17c : (Y축 모터 부착) 안길이방향 이동장치
17e : 좌우 방향 이동체
17f : (X축 모터 부착) 좌우방향 이동장치
19 : 컨트롤 박스
19a : 조작 패널
19b : 제어부
19c : 제어신호 출력부
33 : 웨이퍼측 승강 장치 지지 부재
34 : 웨이퍼측 승강 장치
34a : (웨이퍼측 승강용 Z축) 압전 엑츄에이터
35 : 각도 조정 장치
35a : 상측판
35b : 하측판
35c : 회동축부재
36 : 숫돌 각도 조정용 지그
36a : 테이퍼면
36b : (착탈용) 구멍
37 : 마이크로 미터
42 : 상하방향 변경장치
51 : 트루어
R1, R2 : 반경
α1, α2 : 각도
X1, X2, X3 :　면취폭
X, Y, Z, θ : 이동 방향
S : (웨이퍼(1)의) 회전축
L : (숫돌의) 폭방향의 중심선
rg : 원반형 홈없는 숫돌의 기준 반경
r0 : 원반형 홈없는 숫돌의 초기 반경
hg : 컵형 홈없는 숫돌의 기준 높이
h0 : 컵형 홈없는 숫돌의 초기 높이
D : 웨이퍼의 직경
b : (원반형 또는 컵형) 홈없는 숫돌의 폭
a : (2개의 홈없는 숫돌간의) 최소 간극

Claims (9)

  1. 회전 테이블상에 웨이퍼를 심출하여 재치하고, 회전시키며, 이 회전하는 웨이퍼를 가공하는 2개의 홈없는 숫돌을 웨이퍼 주단부(周端部)에 접촉시켜 웨이퍼의 직경 또는 단면 형상을 면취하는 면취 가공 방법으로서,
    상기 2개의 홈없는 숫돌을, 각각의 회전축이 상기 웨이퍼의 회전축에 대하여 수직인 평면상에 존재하도록 배치하고, 또, 상기 회전테이블 상에 재치된 상기 웨이퍼를 위쪽에서 본 평면에서 각각의 폭방향의 중심선이 서로 평행한 관계보다 상기 웨이퍼의 회전축 측에서 좁아지도록 서로 근접시켜 배치하고, 상기 2개의 홈없는 숫돌을 상기 웨이퍼에 접촉시키는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌을, 상기 회전테이블 상에 재치된 상기 웨이퍼를 위쪽에서 본 평면에서 각각의 폭방향의 중심선이 상기 웨이퍼의 회전축 상에서 서로 교차되도록 배치하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 원반형으로 형성되어 원심의 축둘레로 회전되는 동시에, 외주면에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 원반형 홈없는 숫돌인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 반경 방향의 두께의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 반경으로 하고,
    가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 상기 기준 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 초기 반경, 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 폭, 및 2개의 원반형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 상기 회전테이블 상에 재치된 상기 웨이퍼를 위쪽에서 본 평면에서의 2개의 원반형 홈없는 숫돌의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌이, 각각, 컵형으로 형성되어 축둘레로 회전되는 동시에, 컵형의 원통의 단면에서 상기 웨이퍼에 접촉되는 컵형 홈없는 숫돌인 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 2개의 컵형 홈없는 숫돌에 있어서의 원통의 높이 방향의 마모 가능 범위의 평균치를 기준 높이로 하고,
    가공되는 웨이퍼의 직경, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 상기 기준 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 초기 높이, 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 원통의 폭, 및 2개의 컵형 홈없는 숫돌 간의 최소 간극에 기초하여, 상기 회전테이블 상에 재치된 상기 웨이퍼를 위쪽에서 본 평면에서의 2개의 컵형 홈없는 숫돌의 방향을 결정하는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 방법.
  7. 심출해서 재치된 웨이퍼를 회전시키는 회전 테이블과,
    상기 회전 테이블에 재치되어 회전되는 상기 웨이퍼의 주연부를 면취하기 위해서, 각각의 회전축이 상기 웨이퍼의 회전축에 대하여 수직인 평면상에 존재하도록 배치되고, 또 상기 회전테이블 상에 재치된 상기 웨이퍼를 위쪽에서 본 평면에서 각각의 폭방향의 중심선이 서로 평행한 관계보다 상기 웨이퍼의 회전축 측에서 좁아지도록 서로 근접해서 배치된 2개의 홈없는 숫돌과,
    상기 회전 테이블상에 재치되어 회전되는 웨이퍼 및 상기 2개의 홈없는 숫돌을 상대적으로 접근 이격시키는 이동 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 2개의 홈없는 숫돌의 수평면내의 유지 각도를 조정 가능한 각도 조정 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 웨이퍼의 면취 가공 장치.
  9. 제 8 항에 기재된 웨이퍼의 면취 가공 장치의 상기 2개의 홈없는 숫돌을 부착해야 할 부위에 착탈 가능하게 형성되고,
    상기 2개의 홈없는 숫돌의 유지 각도의 기준으로 되는 소정의 테이퍼면을 둘레면에 형성한 원반형상 부재인 것을 특징으로 하는 숫돌 각도 조정용 지그.
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