KR20020065838A - 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

대금의 외주부에 1조 또는 복수조의 홈을 형성한 지립층이 고착된 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠에 있어서, 지립층 고착용의 접착제에 도전성을 갖게 하여, 대금으로서 경금속제 또는 경금속합금제의 대금을 채용하는 것을 가능하게 하여, 베벨링휠의 중량경감을 도모하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 금형을 사용하여 메탈본드 또는 도전성수지본드를 결합제로 한 환형상의 지립층 (2a) 을 제작하고, 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금 (1) 의 외주부에 도전성을 갖는 접착제 (4) 를 통하여 지립층 (2a) 을 고착하여, 지립층 (2a) 에 방전가공에 의해 1조 또는 복수조의 홈 (3) 을 형성하여 베벨링휠 (10) 로 하였다.

Description

실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠 및 그 제조방법{BEVELING WHEEL FOR PROCESSING OUTER CIRCUMFERENCE PART OF SILICONE WAFER AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}

본 발명은, 실리콘웨이퍼의 외주부를 가공하기 위한 베벨링 (beveling) 휠및 그 제조방법에 관한 것이다.

실리콘웨이퍼의 가공공정은, 실리콘잉곳을 외주 (外周) 칼 (刃) 블레이드나 컵형휠 등으로 소정치수의 원주형상의 잉곳으로 성형하고, 이 원주형상 잉곳을 내주 (內周) 칼블레이드로 소정의 두께로 슬라이스하여 웨이퍼로 하고, 이 웨이퍼의 외주부를 베벨링휠로 모따기 연삭하고, 그 후에 웨이퍼면을 래핑 (lapping), 에칭, 폴리싱 (polishing) 하여 집적회로의 서브 슬레이트 (slate) 를 완성시킨다, 라고 하는 것이 기본적인 공정이다.

상기의 가공공정의 내에서, 웨이퍼의 외주부를 베벨링휠로 모따기 연삭하는 가공은, 도 3 및 도 4 에 나타내듯이 베벨링휠을 사용하여, 도 5 에 나타내듯이 하여 연삭가공이 행하여진다.

도 3(a) 는 베벨링휠의 외관의 일례를 나타내는 사시도이고, (b) 는 외주부의 부분확대도이다. 휠 (100) 에는, 대금 (臺金:101) 의 외주부에 1조 또는 복수조의 홈을 형성한 지립층 (102) 이 고착되어 있다 (도 3 에 복수조 홈의 예를 도시한다). 대금 (10lf) 은 철제의 원반형상대금이고, 지립층 (102) 은 다이아몬드지립과 메탈본드로 이루어지는 지립층 이다.

도 4 는 베벨링휠의 지립층의 홈형상의 예를 도시하는 도이고, (a) 는 1조의 홈 (103a) 를 형성한 예, (b) 는 거친 (粗) 가공용의 홈 (103b) 과 마무리 가공용의 홈 (103c) 을 각각 복수조 형성한 예, (c) 는 동일한 홈 (103d) 을 복수조 형성한 예를 도시한다.

도 5(a) 는 실리콘웨이퍼 외주부의 연삭가공방법의 일례를 나타내는 도면으로, (b) 는 가공후의 실리콘웨이퍼의 외주부형상을 나타내는 도이다. 실리콘웨이퍼의 가공공정에 있어서, 웨이퍼가 절단된 채로의 상태에서는 외주부 단면의 에지부가 뾰족하게 되어 있어, 각 가공공정에서의 취급 작업시에 부서짐이 발생하기 쉽고, 이 부서진 칩에 의해 웨이퍼면이 오염되거나 상처나 크랙등이 발생하기도 하여, 반도체장치의 제품수율 저하를 초래하게 된다. 이 때문에, 웨이퍼의 외주부 단면의 에지부를 깎어내는 베벨링가공이 실시된다. 이 베벨링가공은, 도 5(a) 에 나타내듯이, 웨이퍼 (200) 를 진공척 (chuck:300) 에 의해 유지하여, 웨이퍼 (200) 와 휠 (100) 을 회전시켜, 도 5(b) 에 나타내는 바와 같은 형상으로 외주부를 연삭가공한다.

상기와 같은 실리콘웨이퍼 외주부 가공용의 베벨링휠에 있어서, 지립층을 형성하기 위한 본드로서 종래는 메탈본드 (bond) 가 사용되어 왔다. 이 메탈본드로서는, 구리, 주석, 코발트의 단체금속 또는 합금의 분말이 사용되고, 이 금속분말과 지립의 혼합물을 금형등에 충전한 후, 700∼900℃ 에서 소결 (燒結) 하는 것에 의해, 대금에 지립층을 고착시킨다. 이 소결방법은, 철 (예를 들면 S25C∼S45C) 제의 대금에 금속분말과 지립의 성형혼합물을 가압, 가열한 상태로 소결하는 것에 의해, 지립층을 대금에 직접 고착시키는 방법이다.

그러나, 철제대금을 사용한 종래의 베벨링휠은, 휠중량이 무거워, 연마기계에 설치하거나 제거의 작업성이 좋지 않다. 또한, 연삭가공시에 사용하는 연삭액인 물에 의해 철제의 대금에 녹이 발생하여, 실리콘웨이퍼를 오염시키는 문제가 있다.대금의 녹 발생에 대하여는, 철제의 대금에 Ni 도금을 실시하거나 스테인리스강제의 대금을 사용하는 것도 생각되지만, Ni 도금에서는 녹방지에 대하여 완전하지 않고, 또한 스테인리스강은 재료비용이 비싸고 중량도 무거우며, 지립층의 접착성도 낮다는 문제점이 있다.

이 문제점에 대하여, 철제의 대금 대신에 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금으로 하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 대금을 알루미늄제 또는 알루미늄합금제로 한 경우, 대금에 지립층을 고착하는 소결공정에서, 알루미늄 또는 알루미늄합금은 소결온도에 견딜 수 없기 때문에, 소결에 의한 직접 고착을 채용할 수 없다. 그래서 소결에 의한 직접고착 대신에, 접착제로 고착하는 것도 생각되지만, 일반의 초지립휠 등으로 사용되고 있는 종래의 에폭시수지계를 주체로 하는 접착제는 그 조성으로부터 도전성을 갖고 있지 않으므로, 베벨링휠의 지립층 고착용으로 채용할 수 없다. 베벨링휠의 지립층은, 전술의 홈형성에 방전가공이 행하여지지만, 이 방전가공의 가공물은 전기저항 (비저항) 이 낮은 것이 좋다. 비저항이 1×10³Ω·cm 이상으로 되면 발열하여 가공에 장애가 발생하기 때문에, 이 비저항은 1×10²Ω·cm 이하 인 것이 바람직하고, 도전성을 갖고 있지 않은 접착제는 방전가공시에 발열하여, 베벨링휠의 지립층 고착용으로는 적합하지 않다.

본 발명이 해결해야 할 과제는, 베벨링휠의 지립층 고착용의 접착제에 도전성을 갖게 하여, 대금으로서 경금속제 또는 경금속합금제의 대금을 채용하는 것을 가능하게 하여, 베벨링휠의 중량경감을 도모하는 것에 있다.

도 1 은 본 발명의 실시형태에 있어서의 베벨링휠을 나타내는 부분단면도이다.

도 2 는 도 1 의 베벨링휠의 제조공정을 나타내는 도이다.

도 3 은 베벨링휠의 전체형상의 예를 도시하는 도이다.

도 4 는 베벨링휠의 지립층의 홈의 형태의 예를 도시하는 도이다.

도 5 는 베벨링휠에 의한 연삭가공의 예를 도시하는 도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1 대금1a 본체부1b 분할부

2 지립층2a 링형상지립층3 홈

4 접착제 10 휠

본 발명은, 대금의 외주부에 1조 또는 복수조의 홈을 형성한 지립층이 고착된 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠이고, 상기 대금을 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금으로 하여, 상기 지립층을 결합제로서 메탈본드 또는 도전성 수지본드를 사용한 지립층로 하여, 금속분말을 함유하는 접착제를 통하여 상기 대금에 상기 지립층을 고착시킨 것을 특징으로 한다.

대금에 지립층을 고착시키기 위한 접착제로서, 금속분말을 적량함유하는 접착제를 사용하는 것에 의해, 접착제에 도전성을 갖게 할 수 있고, 대금에 지립층을 고착한 후에 지립층의 홈형성을 위한 방전가공을 하는 데 알맞은 비저항1×10²Ω·cm 이하의 도전성을 확보할 수가 있다. 또한, 접착제에 의해 대금에 지립층을 고착하는 것에 의해, 종래와 같은 대금과 일체화한 복잡한 성형금형을 사용할 필요가 없고, 지립층만의 금형으로 되기 때문에, 제조비용을 저감할 수가 있다. 또한, 대금으로서 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금을 채용할 수가 있어, 베벨링휠의 경량화를 달성할 수가 있다.

상기 접착제로서는, 금속분말을 50∼80중량% 함유한 에폭시수지계 접착제가 적절하다. 금속분말로서는, 철, 알루미늄, 구리, 주석 등의 평균 입경 (粒徑) 2∼50㎛의 분말을 사용할 수 있다. 철, 알루미늄, 구리, 주석 등의 금속분말을 에폭시수지에 함유시키는 것에 의해, 접착제에 도전성을 갖게 할 수 있다. 여기서, 금속분말의 함유량이 50중량% 미만이면 접착제의 비저항이 1×10³Ω·cm 이상으로되어 방전가공이 가능한 도전성이 얻어지지 않고, 함유량이 80중량%를 넘으면 접착능력이 저하하기 때문에, 함유량은 상기 범위가 바람직하다. 또한, 금속분말의 평균입경이 2㎛보다 작으면 금속분말의 제조비용이 높게 되고, 50㎛보다 커지면, 금속입자간의 간격이 넓어져 도전성을 저해하며, 비저항이 1×10³Ω·cm 이상으로 되어 방전가공시에 발열한다.

상기의 베벨링휠은, 금형을 사용하여 메탈본드 또는 도전성 수지본드를 결합제로 한 환형상의 지립층을 제조하는 공정, 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금의 외주부에 도전성을 갖는 접착제를 통하여 상기 환형상의 지립층을 고착하는 공정, 상기 대금에 고착시킨 지립층에 방전가공에 의해 1조 또는 복수조의 홈을 형성하는 공정을 포함하는 제조방법에 의해서 제조할 수 있다.

실시형태

도 1 은 본 발명의 실시형태에 있어서 베벨링휠을 나타내는 부분단면도이다. 베벨링휠 (이하, 휠이라고 한다) (10) 은, 원반형상의 대금 (1) 과, 이 대금 (1) 의 외주부에 홈이 있는 지립층 (2) 을 고착한 것이다. 대금 (1) 은 알루미늄합금제로, 외경이 약 200mm, 외주부의 두께가 약 15mm 이다. 지립층 (2) 은, 다이아몬드지립과 메탈본드로 이루어지며, 후술하는 방법에 의해 대금 (1) 에 접착한 후, 방전가공에 의해 1조의 홈 (3) 을 형성한 것이다.

도 2 는 도 1 의 휠의 제조공정을 나타내는 도면이고, (a) 는 대금에 접착하기 전의 지립층을 나타내며, (b) 는 대금으로의 지립층의 접착공정을 나타내고,(c) 는 대금으로의 지립층 접착후이며 홈형성전의 상태를 나타낸다.

도 2(a) 에 나타내는 링형상 지립층 (2a) 은, 일반의 림 (rim) 타입의 휠의 지립층과 동일한 제조방법에 의해 제작되는 것으로, 소정의 금형에 금속분말로 이루어지는 메탈본드와 다이아몬드지립의 혼합물을 충전하고, 가압, 가열상태 하에서 소성하여 제작된다. 링형상지립층 (2a) 의 링의 폭은 약 3mm 이고, 링의 두께는 약 8mm 이다.

도 2(b) 에 나타내듯이, 대금 (1) 의 외주부는 링형상 지립층 (2a) 을 끼워넣기 위한 분할구조로 되어 있고, 대금 (1) 의 본체에 이어지는 본체부 (1a) 와 분할부 (1b) 로 분할되어 있다. 링형상지립층 (2a) 을 끼워넣을 때에는, 분할부 (1b) 를 대금 (1) 본체로부터 제거해 두고, 본체부 (1d) 와 분할부 (1b) 의 접촉면, 및, 본체부 (1a) 와 분할부 (1b) 가 링형상지립층 (2a) 과 접촉하는 면에 접착제 (4: 도에서, 사선으로 나타낸다) 를 도포하여, 본체부 (1a) 의 단부에 링형상지립층 (2a) 을 얹어 놓은 상태에서 분할부 (1b) 를 본체부 (1a) 에 밀착시킴으로써, 동 도 (c) 에 나타내듯이, 대금 (1) 의 외주부에 링형상지립층 (2a) 이 고착된 상태로 된다.

도 2(b) 의 공정에 있어서, 대금 (1) 의 외주부의 본체부 (1a) 와 분할부 (1b) 및 링형상지립층 (2a) 을 접착시키는 접착제 (4) 로서 본 실시형태에서는, 에폭시계수지에 평균입경 10㎛의 구리분말을 60중량% 함유시킨 접착제를 사용하고 있다. 에폭시계수지에 구리분말을 함유시키는 것에 의해 접착제에 도전성이 부여되고, 입경 10㎛의 구리분말을 50중량% 함유시켰을 때 비저항은 대략 5×10²Ω·cm로 되며, 60중량% 함유시켰을 때 약 1×10²Ω·cm, 80중량% 함유시켰을 때 약 20 Ω·cm 로 된다. 구리분말의 함유량이 40중량%의 때는, 비저항은 약 1×10⁴Ω·cm 로 되고, 구리분말의 함유량이 50중량% 미만에서는 1×10³Ω·cm 보다 낮은 비저항을 얻을 수 없다.

이 후, 방전가공에 의해 링형상지립층 (2a) 에 도 1 에 나타내는 단면형상의 홈 (3) 을 형성한다. 방전가공에 의한 홈 (3) 의 형성방법은 종래와 동일한 방법에 의해 할 수 있다. 본 실시형태에서는 도 1 에 나타내는 형상의 홈 (3) 을 형성하고 있지만, 지립층 및 홈의 형상은 전술한 도 4 에 나타낸 형상을 포함시켜 각종의 형상으로 할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.

표 1 에 본 실시형태에서 사용한 구리분말이 들어 있는 에폭시계 수지접착제의 물성을, 구리분말이 없는 종래의 접착제와 동시에 나타낸다.

표 1 로부터 알 수 있듯이, 굽힘강도에 관해서는, 구리분말의 첨가량의 증가에 의해 단계적으로 저하하고 있지만, 실용적으로는 표 2 에 나타내는 접착강도의 쪽이 중요하며, 여기에서는 참고 물성치로 한다. 굽힘탄성계수에 관해서는, 구리분말의 첨가량을 증가하면 굽힘탄성계수가 높게 되어 지립층을 받는 강성이 향상하고, 실리콘웨이퍼 가공시의 잘림이 향상하여 불량원인인 칩핑 (chipping) 등의 감소에 유효하게 된다.

표 2 에 본 실시형태에서 사용한 구리분말이 함유된 에폭시계수지 접착제에 의한 대금과 대표적인 지립층 (구리, 주석계의 메탈본드) 과의 접착강도의 측정결과를 나타낸다.

표 2 에 나타내듯이, 알루미늄주물 2 종의 대금에 구리분말이 함유된 에폭시계수지 접착제를 사용하여 메탈본드 지립층을 접착하였을 때의 접착강도는 25∼45㎫이고, 탄소강 (S45C) 대금의 경우에 비하여 약간 저하하지만, 휠형상으로 회전시험을 한 결과에서는, 통상의 사용 주속 (周速) 의 3배의 주속으로 회전시킨 경우이어도 아무런 문제도 없으며, 실용적으로는 충분한 접착강도인 것이 확인되었다.

시험예

상기 실시형태의 휠 (발명품) 과 S45C 대금에 메탈본드 지립층을 직접 고착시킨 휠 (종래품) 을 사용하여 실리콘웨이퍼의 가공시험을 하였다.

가공조건

휠사양 : SD600N125M60

휠치수: 202^Ø× 20^T× 30^H

휠주속: 1800m/min

공차: 약 0.4mm

피가공재: 150^Ø실리콘웨이퍼

시험결과를 표 3 에 나타낸다.

발명품의 휠은, 구리분말을 함유한 굽힘탄성계수가 높은 접착제를 통하여 지립층이 대금에 고착되어 있기 때문에, 지립층을 받는 강성이 높으며, 실리콘웨이퍼 가공시의 잘림이 향상하여 불량원인인 칩핑등이 감소하여, 불량률은 종래품에 비하여 50% 감소로 되었다.

금속분말을 적당량 함유하는 접착제를 통하여 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금에 메탈본드 또는 도전성 수지본드를 결합제로서 사용한 지립층을 고착하는 것에 의해, 대금에 지립층을 고착한 후에 지립층의 홈형성을 위한 방전가공을하는 데 알맞는 도전성을 확보함과 동시에 경량화를 달성할 수 있다. 또한, 종래와 같은 대금과 일체화한 복잡한 성형금형을 사용할 필요가 없고, 지립층만의 금형으로 되기 때문에, 제조비용을 저감할 수 있다.

Claims (4)

1. 대금의 외주부에 1조 또는 복수조의 홈을 형성한 지립층이 고착된 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠에 있어서, 상기 대금을 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금으로 하고, 상기 지립층을 결합제로서 메탈본드 또는 도전성수지본드를 사용한 지립층으로 하고, 금속분말을 함유하는 접착제를 통하여 상기 대금에 상기 지립층을 고착시킨 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 접착제가 금속분말을 50∼80중량% 함유한 에폭시수지계 접착제인 것을 특징으로 하는 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠.
3. 제 1 항에 기재된, 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠을 제조하는 방법으로서, 금형을 사용하여 메탈본드 또는 도전성수지본드를 결합제로 한 환형상의 지립층을 제조하는 공정과, 알루미늄제 또는 알루미늄합금제의 대금의 외주부에 도전성을 갖는 접착제를 통하여 상기 환형상의 지립층을 고착하는 공정과, 상기 대금에 고착시킨 지립층에 방전가공에 의해 1조 또는 복수조의 홈을 형성하는 공정을 포함하는 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 도전성을 갖는 접착제로서, 금속분말을 50∼80중량% 함유하는 수지를 사용하는 실리콘웨이퍼 외주부 가공용 베벨링휠의 제조방법.