CN106239389A - 磨削磨具 - Google Patents

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Abstract

提供磨削磨具，能够实现加工负荷的降低和长寿命化的至少一方。该磨削磨具(37、47)包含金刚石磨粒和硼化合物并对被加工物进行磨削，金刚石磨粒的平均粒径X为3μm≤X≤10μm，硼化合物相对于金刚石磨粒的平均粒径比Z为0.8≤Z≤3.0。优选被加工物为SiC晶片，平均粒径比Z为1.2≤Z≤2.0。

Description

磨削磨具
技术领域
本发明涉及对被加工物进行磨削的磨削磨具。
背景技术
为了对用于半导体制造的基板进行磨削，使用添加了硼化合物的磨削磨具(例如，参照专利文献1)。硼化合物由于具有固体润滑性，因此具有对因磨削加工造成的加工点处的发热或磨具的消耗进行抑制的效果。
专利文献1：日本特开2012－056013号公报
然而，作为专利文献1所示的磨削磨具，在对硬质基板(例如，SiC基板)进行磨削的情况下，由于施加给磨具的加工负荷变大，因此磨具的消耗量也变大，更换频率变高。并且，在对玻璃等热传导差的材料进行磨削的情况下，为了抑制因加工产生的热量的蓄积而无法提高加工速度。因此，谋求磨削磨具能够良好地保持加工物的加工特性并且进一步提高生产性。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种磨削磨具，能够实现加工负荷的降低和长寿命化中的至少一方。
根据本发明，提供磨削磨具，其对被加工物进行磨削，其特征在于，该磨削磨具以规定的体积比包含金刚石磨粒和硼化合物，该金刚石磨粒的平均粒径X为3μm≤X≤10μm，该硼化合物相对于该金刚石磨粒的平均粒径比Z为0.8≤Z≤3.0。
优选作为磨削磨具的加工对象的被加工物为SiC晶片，所述平均粒径比Z为1.2≤Z≤2.0。
本发明的磨削磨具通过控制硼化合物的粒径相对于金刚石磨粒的粒径(粒径比)而能够提高加工品质、并且实现磨削磨具的加工负荷的降低、散热性的提高、长寿命化(降低消耗量)。
附图说明
图1是示出装配有实施方式的磨削磨具的磨削装置的结构例的图。
图2是示出粗磨削用的磨削磨具的相对于硼化合物的平均粒径的消耗率(％)的图。
图3是示出粗磨削用的磨削磨具的相对于硼化合物的平均粒径的最大磨削负荷(N)的图。
标号说明
10：磨削装置；11：第一盒；12：第二盒；13：搬出搬入构件；15、16：搬送构件；17～19：卡盘工作台；20：转台；30、40：磨削构件；37：粗磨削用的磨削磨具；47：精磨削用的磨削磨具；W：晶片(被加工物)。
具体实施方式
关于用于实施本发明的实施方式，参照附图详细地进行说明。本发明并不受以下的实施方式所记载的内容限定。并且，以下记载的结构要素包含能够容易地被本领域技术人员想到的要素和/或实质上与上述要素相同的要素。此外，能够适当组合以下所记载的结构。并且，在不脱离本发明的要旨的范围内可以进行结构的各种省略、替换或者变更。
【实施方式】
图1是示出装配有实施方式的磨削磨具的磨削装置的结构例的图。另外，该图中的X轴方向是磨削装置10的宽度方向，Y轴方向是磨削装置10的进深方向，Z轴方向是铅垂方向。
如图1所示，磨削装置10具有：第一盒11和第二盒12，其收纳多张作为被加工物的晶片W；共用的搬出搬入构件13，其兼用作从第一盒11搬出晶片W的搬出构件和向第二盒12搬入磨削完成的晶片W的搬入构件；对位构件14，其进行晶片W的中心对位；搬送构件15、16，其对晶片W进行搬送；3个卡盘工作台17～19，其对晶片W进行吸引保持；转台20，其对这些卡盘工作台17～19分别以能够旋转的方式进行支承并旋转；作为加工构件的磨削构件30、40，其对保持在各卡盘工作台17～19上的晶片W实施作为加工的磨削处理；清洗构件51，其对磨削后的晶片W进行清洗；以及清洗构件52，其对磨削后的卡盘工作台17～19进行清洗。
在上述磨削装置10中，通过搬出搬入构件13的搬出动作将收纳在第一盒11中的晶片W搬送到对位构件14，并在进行了中心对位之后，通过搬送构件15将其搬送到卡盘工作台17～19、该图中为卡盘工作台17上进行载置。本实施方式中的3个卡盘工作台17～19采用如下的结构：相对于转台20在周向上等间隔地配置，分别能够旋转并且伴随着转台20的旋转而在XY平面上移动。卡盘工作台17～19在吸引保持着晶片W的状态下，通过旋转规定的角度、例如向逆时针方向旋转120度而被定位于磨削构件30的正下方。
磨削构件30对保持在卡盘工作台17～19上的晶片W进行粗磨削，该磨削构件30设置于在基台21的Y轴方向上的端部竖立设置的壁部22。磨削构件30构成为被在壁部22上配设于Z轴方向的一对导轨31引导，并且被通过电动机32的驱动而上下移动的支承部33支承，伴随着支承部33的上下移动而沿Z轴方向上下移动。磨削构件30具有：电动机34，其使被支承为能够旋转的主轴34a旋转；以及磨削磨轮36，其隔着轮座35装配于主轴34a的前端而对晶片W的背面进行磨削。磨削磨轮36具有呈圆环状固定安装于其下表面的粗磨削用的磨削磨具37。另外，粗磨削是指将晶片W薄化到期望的厚度的磨削。
粗磨削以如下方式进行：因电动机34使主轴34a旋转从而磨削磨轮36旋转，并且向Z轴方向的下方进行磨削进给，从而旋转的磨削磨具37与晶片W的背面接触，对保持在卡盘工作台17上且定位于磨削构件30的正下方的晶片W的背面进行磨削。这里，当保持在卡盘工作台17上的晶片W的粗磨削结束时，通过使转台20在逆时针方向上旋转规定的角度，由此将粗磨削后的晶片W定位在磨削构件40的正下方。
磨削构件40构成为对保持在卡盘工作台17～19上的晶片W进行精磨削，其被在壁部22中配设于Z轴方向的一对导轨41引导，并且被通过电动机42的驱动而上下移动的支承部43支承，伴随着支承部43的上下移动而沿Z轴方向上下移动。磨削构件40具有：电动机44，其使被支承为能够旋转的主轴44a旋转；以及磨削磨轮46，其隔着轮座45装配于主轴44a的前端而对晶片W的背面进行磨削。磨削磨轮46具有呈圆环状固定安装于其下表面的精磨削用的磨削磨具47。即，磨削构件40的基本结构与磨削构件30相同，采用仅磨削磨具37、47的种类与之不同的结构。另外，精磨削是将晶片W薄化到期望的厚度并且将因粗磨削而产生在晶片W的背面上的磨削条痕去除的磨削。
精磨削以如下方式进行：因电动机44使主轴44a旋转从而磨削磨轮46旋转，并且向Z轴方向的下方进行磨削进给，从而旋转的磨削磨具47与晶片W的背面接触，对保持在卡盘工作台17上且定位于磨削构件40的正下方的晶片W的背面进行磨削。这里，当保持在卡盘工作台17上的晶片W的精磨削结束时，通过使转台20在逆时针方向上旋转规定的角度，由此返回到图1所示的初始位置。在该位置，背面进行了精磨削的晶片W被搬送构件16搬送到清洗构件51、并通过清洗去除磨削屑，然后，通过搬出搬入构件13的搬入动作将其搬入第二盒12。另外，清洗构件52对通过搬送构件16拾取了精磨削后的晶片W而成为空状态的卡盘工作台17进行清洗。另外，保持于其他的卡盘工作台18、19上的晶片W的粗磨削、精磨削、晶片W相对于其他的卡盘工作台18、19的搬出搬入等也根据转台20的旋转位置而同样地进行。
优选利用本实施方式的磨削磨具进行磨削的晶片W是包含SiC(碳化硅)的SiC晶片。SiC晶片是比由硅构成的晶片更硬质的晶片。
这里，用于对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削或者精磨削的磨削磨具37、47是利用接合剂将金刚石磨粒和硼化合物结合而构成的。金刚石磨粒是指天然金刚石、合成金刚石、金属包覆合成金刚石中的至少任意1个以上。并且，硼化合物是B4C(碳化硼)、CBN(立方氮化硼)以及HBN(六方氮化硼)中的至少任意1个以上。磨削磨具37、47是利用作为接合剂的陶瓷接合剂、树脂接合剂和金属接合剂中的任意一个对金刚石磨粒和硼化合物进行混制并烧结或者通过镀镍将它们固定而构成的。优选金刚石磨粒与硼化合物的体积比为1：1～1：3。
在将硼化合物的平均粒径设为Y【μm】、将金刚石磨粒的平均粒径设为X【μm】的情况下，磨削磨具37中的硼化合物相对于金刚石磨粒的平均粒径比Z(＝Y/X)为0.8≤Z≤3.0。这里，将平均粒径比Z设为0.8以上是因为，当小于0.8时硼化合物作为使磨削磨具37变脆的构造材料(填料)的功能或作用较大。另一方面，将平均粒径比Z设为3.0以下是因为，当超过3.0时作为主磨粒的金刚石磨粒与作为磨粒的功能相比，其作为构造材料的功能/作用较大，难以对磨削加工做出贡献。并且，金刚石磨粒的平均粒径X为3μm≤X≤10μm。这里，将金刚石磨粒的平均粒径X设为10μm以下是因为，作为与形成有电子器件的硅晶片相比硬质的SiC晶片的晶片W的磨削加工用途，适合使用平均粒径X为10μm以下的金刚石磨粒。
在本实施方式中，优选用于对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削的磨削磨具37中的金刚石磨粒的平均粒径X为3μm≤X≤10μm。这是因为在粗磨削用的磨削磨具37中，当使用平均粒径X低于3μm的金刚石磨粒时，粗磨削所花费的需要时间会长时间化，并且磨削磨具37会变脆。关于用于对作为SiC晶片的晶片W进行精磨削的磨削磨具47中的金刚石磨粒的平均粒径X，优选作为精磨削用的磨削磨具比粗磨削用的磨削磨具平均粒径小，例如为0.5μm≤X≤1μm。
通过如上所述将硼化合物相对于金刚石磨粒的平均粒径比Z设为0.8≤Z≤3.0并将金刚石磨粒的平均粒径X设为3μm≤X≤10μm，由此在对晶片W进行磨削时，硼化合物的固体润滑性的特性有效地发挥作用，能够降低磨削磨具37的加工负荷。因此，通过降低磨削磨具37的加工负荷而能够降低利用磨削磨具37来磨削1张晶片W时的磨削磨具37的消耗量，其结果为能够实现长寿命化。并且，能够抑制在磨削磨具37所进行的被加工物的磨削加工时加工点处的发热，能够加速磨削速度，能够提高生产性。由此，磨削装置10中的磨削磨具37的消耗程度也被抑制得低，能够降低磨具的更换频率，能够提高作为磨削装置10的磨削加工整体的生产性。磨削磨具37由于平均粒径比Z为0.8≤Z≤3.0，因此能够实现加工负荷的降低和长寿命化的至少一方。
并且，在本实施方式中，优选用于对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削的磨削磨具37其平均粒径比Z为1.2≤Z≤3.0。在该情况下，磨削磨具37能够抑制磨削中的消耗，能够实现长寿命化。
并且，在本实施方式中，更优选用于对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削的磨削磨具37其平均粒径比Z为0.8≤Z≤2.0。在该情况下，磨削磨具37能够实现加工负荷的降低。
此外，在本实施方式中，更优选用于对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削的磨削磨具37其平均粒径比Z为1.2≤Z≤2.0。在该情况下，磨削磨具37能够实现加工负荷的降低和长寿命化这双方。
【实施例】
接着，本发明的发明者们为了确认本发明的效果而制造出硼化合物的平均粒径不同的粗磨削用的磨削磨具37，测定了对作为SiC晶片的晶片W进行粗磨削时的磨削磨具37的消耗率和最大磨削负荷。在图2和图3中示出结果。图2是示出粗磨削用的磨削磨具的相对于硼化合物的平均粒径的消耗率(％)的图，图3是示出粗磨削用的磨削磨具的相对于硼化合物的平均粒径的最大磨削负荷(N)的图。
图2和图3所使用的粗磨削用的磨削磨具37是作为硼化合物使用CBN并通过以SiO2为主成分的接合剂而与金刚石磨粒混制并烧结而得到的。关于图2和图3所使用的粗磨削用的磨削磨具37，金刚石磨粒的平均粒径X为4μm，硼化合物与金刚石磨粒的体积比为1：1，使硼化合物的平均粒径Y在3μm至20μm之间变化。
图2和图3中的横轴表示硼化合物的平均粒径Y和平均粒径比Z。图2中的纵轴是磨削磨具37的消耗率。该消耗率是磨削磨具37相对于实际的磨削量的消耗量(％)。图3中的纵轴是在粗磨削加工中所施加的负荷的最大值(N)。并且，在图2和图3中，制造出多个包含同一平均粒径Y的硼化合物的平均粒径Y的粗磨削用的磨削磨具37，使用各磨削磨具37来测定对作为被加工物的SiC晶片进行粗磨削时的消耗率和最大磨削负荷。另外，在图2和图3中用虚线表示消耗率和最大磨削负荷的平均值。
根据图2可知，通过将平均粒径比Z设为1.2以上且3.0以下，与使平均粒径比Z采用小于1.2或者超过3.0的值的情况相比，能够将磨削磨具37的消耗率抑制为10％左右以下。并且，根据图3可知，通过将平均粒径比Z设为0.8以上且2.0以下，与使平均粒径比Z采用超过2.0的值的情况相比，能够抑制最大磨削负荷(即，加工负荷的降低)。此外，根据图2可知，如果将平均粒径比Z设为小于0.8，则磨削磨具37的消耗率变大。
这样，根据图2和图3可知，对于磨削磨具37而言，通过将平均粒径比Z设为0.8以上且3.0以下而能够实现长寿命化和加工负荷的降低的至少一方，通过将平均粒径比Z设为1.2以上且2.0以下，能够实现长寿命化和加工负荷的降低这双方。
另外，在上述的实施方式和实施例中，主要记载了磨削磨具37，但也可以将本发明适用于精磨削用的磨削磨具47。

Claims (4)

1.一种磨削磨具，其对被加工物进行磨削，其特征在于，
该磨削磨具以规定的体积比包含金刚石磨粒和硼化合物，
该金刚石磨粒的平均粒径X为3μm≤X≤10μm，
该硼化合物相对于该金刚石磨粒的平均粒径比Z为0.8≤Z≤3.0。
2.根据权利要求1所述的磨削磨具，其中，
所述被加工物是SiC晶片，所述平均粒径比Z为1.2≤Z≤2.0。
3.根据权利要求1所述的磨削磨具，其中，
所述金刚石磨粒与所述硼化合物的所述规定的体积比为1：1～1：3。
4.根据权利要求1所述的磨削磨具，其中，
所述硼化合物从由碳化硼、立方氮化硼以及六方氮化硼构成的组中进行选择。
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