JP2004042215A - Polishing stone, and apparatus and method for mirror-finishing cut surface - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,研磨砥石,切断面鏡面加工装置および切断面鏡面加工方法にかかり,特に,切断砥石によって切断された基板の切断面を切削研磨する研磨砥石等に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年,表面に光導波路などの回路が形成された基板をダイシングして,複数のチップ(光学素子)を切り出す際には,光信号が通過,反射等する部分となる切断面を鏡面加工することが要求されるようになった。
【0003】
かかる切断面の鏡面加工方法としては,特開平11一195627号公報に記載のように,光学素子の切断面を回転ディスクによって研磨する方法が提案されている。しかし,かかる手法では,基板の切断加工と,切断面の研磨加工とが別工程で行われるため,生産効率が低下してしまう。
【0004】
このため,切断加工された基板を移送することなく,そのままの位置で切断面を研磨加工して,切断加工と研磨加工とを同工程で行う手法が提案されている。かかる手法としては,特開平2−303050号公報に記載のように,切断砥石で基板を切断して切溝(カーフ)を形成した後,厚さが切断砥石より厚く(つまり,切溝の幅よりも厚く)かつ微粒砥石からなる研磨砥石で切溝を所定幅に拡幅し,切断面の両面を同時に切削研磨する手法が提案されている。しかし,このような手法では,微粒砥石で構成された研磨砥石は摩耗が著しく,切断面の研磨に必要な厚さを維持することが困難であるという問題があった。このように研磨砥石の寿命が短いため,頻繁に研磨砥石を交換する必要があるので,生産性を大きく低下させる原因となっていた。
【0005】
これらの問題を解決するために,本願発明者らは,鋭意努力して,新規かつ改良された切断面鏡面加工方法を想到した。かかる手法とは,特願2002−104888号に記載のように,切断砥石より薄い研磨砥石によって,切断面の一方の面を研磨砥石の一側面で切削研磨し,その後,研磨砥石の他側面が切断面の他方の面に接触するように研磨砥石を移動させ,この切断面の他方の面を研磨砥石の他側面で切削研磨するという方法である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,上記従来の切断面鏡面加工方法では,薄い研磨砥石を使用しているため,研磨砥石に硬質の基台部を設けて剛性を高めるとともに,研磨砥石の両側面に側面逃げを形成して鏡面加工時の側面抵抗を低減させたとしても,加工中に研磨砥石が切断面によって押圧されて歪んでしまい,研磨砥石の直進性を十分に保つことができないという問題があった。このため,研磨した切断面に歪みが生じてしまい,加工精度が不十分なものとなる場合があった。
【0007】
このような従来の切断面鏡面加工方法により生じた切断面の歪みを,模式図を用いてより詳細に説明する。図10(a)に示すように,研磨後の切断面は,垂直方向(即ち,基板表面に対して垂直方向)には,切断面の下部にいくほど膨らむように湾曲してしまっていた。また,図10(b)に示すように,水平方向(即ち,基板表面に対して平行な切溝の長手方向)には,切断面の中央付近ほど膨らむように湾曲してしまっていた。実際には,このような切断面の歪みは,ミクロンレベルの歪みであり目視できるものではないが,精密装置であるチップの性能上では大きな支障を来す場合がある。
【0008】
また,上記のような問題に加え,研磨時に切断面と研磨砥石との間で生じる摩擦熱によって面焼けと呼ばれる現象が起こり,鏡面加工後の切断面が黒ずんでしまうという問題も生じた。
【0009】
本発明は,上記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的は,切断面の鏡面加工時に,研磨砥石の直進性を維持して加工精度を向上できるとともに,切断面に生ずる面焼けを抑制することも可能な,新規かつ改良された切断面鏡面加工方法およびこれを実現する研磨砥石,切断面鏡面加工装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため,本発明の第1の観点によれば,少なくとも一側面の少なくとも外周部に設けられる砥石部と,砥石部の一部を削り取って形成される複数の溝と,を備えることを特徴とする,研磨砥石が提供される。
【0011】
かかる構成により,微粒砥石からなり実際に切断面と干渉して切削研磨する機能を有する砥石部を,研磨砥石の側面の外周部に突出するような形状で設けることができる。換言すると,研磨砥石の側面に当該外周部を残して陥没するような側面逃げを形成できる。さらに,当該外周部は複数の溝によって削り取られて複数の領域に分断されているので,突出している砥石部の面積をさらに小さくすることができる。このような側面逃げと複数の溝を備えることにより,高速回転させた研磨砥石の側面を用いて被加工物を切削研磨して鏡面加工するときには,被加工物と研磨砥石の側面との接触面積を小さくすることができる。このため,加工中に被加工物から受ける側面抵抗(反発力)が低減されるため,薄い研磨砥石であっても,加工中の歪みやぶれが抑制され,直進性を向上させることができる。従って,鏡面加工後の平坦度が向上し,鏡面加工精度を高めることができる。また,加工時には砥石部に形成された複数の溝を通って加工点に十分な量の切削水が供給されるので,加工点を十分に冷却できる。
【0012】
また,上記研磨砥石は,金属製の基台部と,基台部の少なくとも一側面に取り付けられた砥石部と,を備える,如く構成すれば,硬質な基台部を設けることで研磨砥石全体の剛性を高めることができる。このため,鏡面加工時における研磨砥石の直進性をさらに高めることができる。また,上記基台部は超硬合金からなるように構成して,研磨砥石の剛性をより高めてもよい。さらに,砥石部の一部を削り取って形成される溝の深さを,中心にある基台部にまで至らないような深さにする(即ち,基台部には当該溝が形成されないようにする)ことで,略円板状若しくは略リング状の基台部が比較的大きい径を確保することができる。従って,砥石部を削り取って複数の溝を形成することに伴う,研磨砥石の強度の低下を抑制できる。
【0013】
さらに,上記溝は,それぞれ,砥石部の外周部に,研磨砥石側面の略直径方向に延びるように形成されてもよい。即ち,複数の上記溝が,研磨砥石側面の中央部を中心として略放射状に延びるような方向に形成されてもよい。
【0014】
また,複数の上記溝が,研磨砥石側面の円周方向に沿って略等間隔で配置されるようにしてもよい。
【0015】
また,上記課題を解決するため,本発明の別の観点によれば,基板を切断砥石で切断することによって形成された切断面の双方を,高速回転する研磨砥石で切削研磨して鏡面加工する切断面鏡面加工装置であって:両側面の少なくとも外周部に設けられる砥石部と,砥石部の一部を削り取って形成される複数の溝とを有し,厚さが切断砥石より薄い研磨砥石と;研磨砥石を移動させる移動機構と;研磨砥石が,一側面を用いて切断面の一方を鏡面加工し,他側面を用いて切断面の他方を鏡面加工するよう,移動機構を制御する制御装置と;を備えることを特徴とする切断面鏡面加工装置が提供される。
【0016】
かかる構成により,上記のような特徴を有する研磨砥石を用いて,被加工物である切断面の双方を好適に鏡面加工することができる。即ち,研磨砥石の両側面には上記側面逃げと複数の溝が形成されているので,研磨砥石の一側面を用いて切断面の一方を鏡面加工し,他側面を用いて切断面の他方を鏡面加工する場合に,切断面と研磨砥石の側面との接触面積が小さくなり,研磨砥石の直進性を高めて鏡面加工精度を向上させることができる。また,側面逃げを備えることにより,研磨砥石が摩耗して砥石部の先端形状が崩れたとしても,崩れた砥石形状が切断面に転写することを防止できるとともに,深く切り込んだ研磨砥石を切溝から引き出す際に切断面を傷つけないようにできる。
【0017】
また,上記研磨砥石は,金属製の基台部と,基台部の両側面に取り付けられた砥石部と,を備える,如く構成すれば,研磨砥石の剛性が高まり,加工時の研磨砥石の直進性がより向上する。
【0018】
また,上記課題を解決するため,本発明の別の観点によれば,基板を切断砥石で切断することによって形成された切断面の双方を,高速回転する研磨砥石で切削研磨して鏡面加工する切断面鏡面加工方法であって:両側面の少なくとも外周部に設けられる砥石部と,砥石部の一部を削り取って形成される複数の溝とを有し,厚さが切断砥石より薄い研磨砥石の一側面を用いて,切断面の一方を鏡面加工する第1の工程と;切断面の他方を切削研磨可能な位置まで,研磨砥石を移動させる第2の工程と;研磨砥石の他側面を用いて,切断面の他方を鏡面加工する第3の工程と;を含むことを特徴とする,切断面鏡面加工方法が提供される。
【0019】
かかる構成により,切断砥石によって形成された切溝の内部に研磨砥石を挿入することができる。この研磨砥石を高速回転させながら研磨砥石のいずれか一側面を切断面のいずれか一方の面に微小な切り込み幅で切り込ませた状態で,かかる研磨砥石を切溝が延長形成された方向に沿って移動させることにより,切断面を一端から多端にかけて連続的に削り取るようにして切削研磨できる。かかる加工方法で,研磨砥石の一側面で一方の切断面を鏡面加工し,研磨砥石の他側面で他方の切断面を鏡面加工できるので,切断面の鏡面加工を片方ずつ行うことができる。従って,摩耗しやすい研磨砥石の幅を維持する必要がなく,鏡面加工精度が向上する。
【0020】
さらに,砥石部を研磨砥石の両側面の少なくとも外周部に設ける(即ち,研磨砥石の両側面の内周部には側面逃げを形成する)ことで,加工時における研磨砥石と切断面との接触面積を小さくできる。加えて,かかる砥石部に複数の溝を設けることで,切断面と接触する砥石部が複数の領域に分断される。このため,研磨砥石と切断面との接触面積をより小さくできるので,加工時に研磨砥石が切断面から受ける側面抵抗を小さくできる。従って,薄い研磨砥石であっても十分な加工直進性を得られるので,鏡面加工精度がより高まる。さらに,加工時には砥石部に形成された複数の溝を通って加工点に十分な量の切削水が供給される。このため,加工点を十分に冷却して,切断面と砥石部の間で生ずる摩擦熱による温度上昇を抑制できるので,切断面の面焼け現象を防止できる。
【0021】
さらに,上記第1の工程と第3の工程の少なくともいずれか一方の工程では,上記研磨砥石は,基板の厚み方向に複数段階で,切断面を鏡面加工する,如く構成すれば,1段階で切削研磨する切断面の領域を小さくできるので,鏡面加工精度がより向上する。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【0023】
(第1の実施の形態)
以下に,本発明の第1の実施形態にかかる切断面鏡面加工方法,切断面鏡面加工装置および研磨砥石について説明する。本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法は,特に,切断面を切削研磨する際に適用される研磨砥石の形状に特徴を有し,この特徴によって鏡面加工中の研磨砥石の直進性を向上させることができるものである。そこで,以下では,まず,被加工物である基板について説明した後,かかる基板の切断面を鏡面加工する切断面鏡面加工装置および研磨砥石の構成について詳細に説明する。次いで,この切断面鏡面加工装置および研磨砥石を用いた切断面鏡面加工方法について,詳細に説明することとする。
【0024】
まず,本実施形態にかかる被加工物である基板について説明する。基板は,例えば,シリコンなどの半導体基板上に,例えば石英ガラス層が積層された半導体ウェハなどである。この基板は,例えば略円盤形状を有し,その大きさは,外径が例えば4インチであり,厚さが例えば約1mmである。なお,以下では,基板の表面とは,ガラス層が積層された側の面をいい,基板の裏面とは,半導体基板側の面をいうものとする。
【0025】
かかる基板の表面のガラス層には,例えば略同一のパターンおよび特性を有するの複数の素子(例えば光導波路などの回路)が形成されている。かかる基板を,素子間のストリートに沿ってダイシングして複数片に分割することで,例えば光学素子などのチップを得ることができる。このチップは,例えば光学素子として機能する場合,その側面(即ち,切断面)のうち例えば光信号が通過または反射する部分が,高精度で平坦化されていなければならない。しかし,ダイシングされた基板の切断面は平坦度が十分ではないので,ダイシング後にかかる切断面を研磨して鏡面加工する必要がある。そこで,本実施形態では,以下のような切断面鏡面加工装置を用いて,かかる切断面を鏡面加工する。
【0026】
次に,本実施形態にかかる切断面鏡面加工装置について説明する。本実施形態にかかる切断面鏡面加工装置は,基板に形成された切断面の双方を高速回転する研磨砥石で切削研磨して鏡面加工する機能を有しており,例えばダイシング装置で構成できる。このダイシング装置(ダイシングソーまたはダイサーともいう。)は,高速回転するブレードを用いて半導体ウェハなどの被加工物を切削してダイシング加工する際に用いられる一般的な装置である。
【0027】
ここで,図1に基づいて,本実施形態にかかるダイシング装置について説明する。図1は,本実施形態にかかるダイシング装置10の全体斜視図である。
【0028】
図1に示すように,ダイシング装置10は,例えば,基板12を切断加工する第1の切削ユニット20−1と,基板12の切断面を鏡面加工する第2の切削ユニット20−2と,基板12を載置するチャックテーブル15と,例えばチャックテーブル15を移動させる移動機構(図示せず。)と,移動機構の動作を制御する制御装置16とを有する。このように,ダイシング装置10は,例えば,2つの切削ユニット20−1,2を具備する例えば対面型のデュアルダイサーである。
【0029】
第1の切削ユニット20−1は,端部に設けられた切断砥石を用いて,加工面上のストリートに沿って基板12を切断して,極薄の切溝(カーフ)を形成する機能を有するが,詳細は後述する。また,第2の切削ユニット20−2は,端部に設けられた研磨砥石を用いて,上記切溝の両側面である切断面を鏡面加工する機能を有するが,詳細は後述する。
【0030】
チャックテーブル15は,基板12を載置・固定するテーブルであり,その上面に例えば真空チャック機構が設けられている。基板12は,かかるチャックテーブル15上に,例えば治具14を介して載置される。この際,基板12の裏面と治具14とは,例えば,接着剤,両面テープまたはシールなどで貼り付け固定されている。
【0031】
この治具14は,例えば,プラスチック等の合成樹脂または金属などで形成された略平板状の部材であり,その上面に載置された基板12を支持する機能を有する。
【0032】
また,この治具14の表面(基板12と接する面)には,後述する切断砥石および研磨砥石が通過する位置に,複数の砥石通過用溝13が形成されている。かかる砥石通過用溝13は,幅が少なくとも切断砥石の幅より広く,深さが研磨砥石の外周部を十分に挿入可能な深さとなるよう調整されている。また,砥石通過用溝13は,切断方向が2方向(例えば基板12を格子状にダイシングする場合など)である場合には,図1に示すように,各々の切断方向に沿って例えば2方向に複数設けられるが,基板12の切断方向が1方向である場合には,切断方向と略平行な例えば1方向にのみ複数設けてもよい。このような砥石通過用溝13は,切断加工または鏡面加工時に,切断砥石または研磨砥石が基板12にのみ作用し,基板12を支持する治具14とは干渉しないようにする機能を有する。
【0033】
移動機構(図示せず。)は,上記のように基板12を載置したチャックテーブル15を,第1の切削ユニット20−1および第2の切削ユニット20−2(以下では,単に切削ユニット20という場合もある。)に対し,相対的に移動させる機能を有する。より詳細には,移動機構は,高速回転する切断砥石または研磨砥石を基板12の表面に所定量切り込ませた状態で,かかる基板12ごとチャックテーブル15を移動させることができる。これにより,切断砥石をストリートに沿って所定の送り速度で移動させて,基板12の切断加工を進行させることができる。また,研磨砥石を切断面に沿って所定の送り速度で移動させて,切断面の鏡面加工を進行させることもできる。なお,移動機構は,かかる例に限定されず,固定的に配されたチャックテーブル15に対し,切削ユニット20を相対移動させるように構成してもよい。
【0034】
制御装置16は,例えばダイシング装置10の内部に配され,例えばCPU等の演算処理装置,RAM等の記憶装置などで構成される。この制御装置16は,切断砥石による切断加工や,研磨砥石による鏡面加工が好適に行われるよう,上記移動機構の動作を制御する機能を有する。なお,かかる制御装置16は,必ずしも,ダイシング装置10に内蔵されなくともよく,例えば,ダイシング装置10の外部に設置して,例えば有線または無線などでダイシング装置10の移動機構に制御信号を送信するように構成してもよい。
【0035】
次に,図2に基づいて,本実施形態における第1の切削ユニットに設けられた切断砥石について説明する。なお,図2(a)および図2(b)は,本実施形態にかかる切断砥石40を示す平面図および断面図である。
【0036】
図2(a)に示すように,切断砥石40は,例えば略リング形状を有する極薄の切断ブレードであり,ダイヤモンド,CBN等の砥粒を,電鋳タイプの金属(例えばニッケル)やレジンなどの結合剤(ボンド剤)で結合して形成される。この切断砥石40は,後述する研磨砥石よりも粗い砥粒で構成することが好ましく,この粒度は例えば#800程度である。このため,切断砥石40は比較的硬質であり,切削性能や耐摩耗性に優れるが,平坦加工精度が劣る。また,切断砥石40の厚さは,図2(b)に示すように,例えば約0.32mmである。なお,本実施形態にかかる切断砥石40は略リング形状を有するが,かかる例に限定されず,略円盤形状を有したり,例えばハブ(Hub)と切刃部を一体形成したハブブレードなどであったりしてもよい。
【0037】
かかる切断砥石40は,フランジ(図示せず。)に挟持された状態でスピンドル(図示せず。)に軸着され,例えば30000R.P.M.で高速回転可能である。高速回転する切断砥石40が,その外周を基板12の加工面に所定量切り込ませながら,ストリートに沿って加工面を切削することで,加工面に極薄の切溝を形成できる。この際,十分な切り込み深さを維持することにより,基板12を完全に切断することができ,切溝の両側面が基板12の裏面にまで達することで,対向する2つの切断面が形成される。なお,かかる切削加工中には切削水が供給され,切断砥石40及び加工点が冷却される。
【0038】
次に,図3に基づいて,本実施形態にかかる第2の切削ユニット20−2に設けられた研磨砥石50について詳細に説明する。なお,図3(a)は,本実施形態にかかる研磨砥石50を示す平面図であり,図3(b)は,図3(a)のA−A’線での断面図である。
【0039】
図3に示すように,研磨砥石50は,全体としては例えば略リング形状を有する極薄の研磨用の砥石であり,切断面を切削研磨して鏡面加工する機能を有する。この研磨砥石50の大きさは,外径が例えば52mm,内径が例えば40mmであり,厚さが例えば約0.30mmで上記切断砥石40よりも若干薄い。この研磨砥石50は,中心に配された例えば金属製の基台部54と,基台部54の両側面に貼り付けられた砥石部52とからなる。
【0040】
基台部54は,厚さが例えば0.1mm程度の例えば略リング状の部材であり,例えば,タングステン炭化物,チタン炭化物またはモリブデン炭化物などを含む焼結合金である超硬合金などからなる。かかる基台部54は,非常に硬質であるため,鏡面加工時において研磨砥石50全体の剛性を高める補強材として機能する。
【0041】
砥石部52は,基台部54の両側に例えば接着剤等で貼り付けられた例えば微粒砥石であり,基台部54の一側に貼り付けられた左砥石部52aと,他側に貼り付けられた右砥石部52bとからなる。かかる左砥石部52aと右砥石部52bは略対称な形状を有しており,双方の厚さは外周部で例えば約0.1mmである。
【0042】
この砥石部52を構成する砥石は,緑色炭化ケイ素(GC)砥粒またはダイヤモンド(D,SD)砥粒,CBN砥粒などを各種の結合剤で結合して形成されており,その粒度は細かい方が好ましく例えば#1000〜#8000などである。このため,砥石部52は,例えば,切断砥石40よりも軟質であり,耐摩耗性が劣るが,平坦加工精度に優れるので,被加工物を高精度で鏡面加工できる。
【0043】
また,双方の砥石部52の外側面(即ち,研磨砥石50の両側面)には,外周部を残して陥没するよう形成された側面逃げ56が形成されている。この側面逃げ56の深さ(即ち,砥石部52の外周部と側面逃げの底部のレベルの差)は,例えば約0.02mmなどである。かかる側面逃げ56を形成することにより,図3(b)に示すように,左砥石部52aおよび右砥石部52bの外周部が,外側に突出した形状となる。このため,左砥石部52aおよび右砥石部52bは,外周部では厚さが例えば0.1mmと厚くなっているのに対し,側面逃げ56が形成された外周部の内側から内周部にかけては,厚さが側面逃げ56の深さの分だけ薄くなっている。研磨砥石50がこのような側面逃げ56を具備することにより,切断面の鏡面加工時に,実質的には砥石部52の外周部(幅が例えば約0.7mm)のみが切断面に対して作用することとなる。
【0044】
さらに,研磨砥石50の例えば両側面には,本実施形態にかかる大きな特徴である溝58が形成されている。以下に,図3および図4に基づいて,かかる溝58について詳細に説明する。なお,図4(a)は,本実施形態にかかる溝58周辺の研磨砥石50を示す部分拡大平面図であり,図4(b)は,本実施形態にかかる溝58周辺の研磨砥石50を示す部分拡大正面図であり,図4(c)は,図4(a)のB−B’線での断面図であり,図4(d)は,図4(a)のC−C’線での断面図である。
【0045】
図3(a)に示すように,研磨砥石50の側面には複数の溝(スリット)58が形成されている。この溝58は,例えば工作機械などを用いて,砥石部52側面の一部を例えば直径方向に直線的に削り取って形成された切り欠き部である。かかる溝58は,左砥石部52aと右砥石部52bの外側面に,例えば略同一のパターンでそれぞれ例えば8つずつ形成されている。この例えば8つの溝58は,砥石部52外側面の円周方向に沿って略均等な間隔で配置されており,砥石部52の外側面を例えば略同一の形状を有する例えば8つの領域に分割している。
【0046】
また,各々の溝58は,図4(a)および図4(b)に示すように,例えば厚さに比べて幅が広い形状を有しており,具体的には幅が例えば2mm,深さが例えば0.05mmなどである。このように,ある程度の溝58幅を確保することによって,溝58は,砥石部52の外周部を十分な距離を隔てて分断することができる。砥石部52の外周部のうち,このような比較的広い幅の溝58が形成された部分は,加工時に切断面と接触しない。従って,加工時における切断面と砥石部52の外周部との接触面積をさらに小さくできるので,研磨砥石50に作用する側面抵抗をより低減できる。
【0047】
また,溝58の深さが,例えば,上記側面逃げ56の深さより深くなるように設定されているので,溝58は,砥石部52の外周部のみならず側面逃げ56が形成されている部分をも削り取って形成されることとなる。このため,研磨砥石50において,溝58が形成されている部分(図4(c)参照)は,溝58が形成されていない部分(図4(d)参照)と比して,砥石部52の厚さが薄くなっている。このように溝58を形成することにより,加工時に純水等の切削水が,かかる溝58内に侵入しやすくなる。このため,摩擦熱が生じている加工点を好適に冷却できる。
【0048】
なお,溝58の深さは,上記の例に限定されず,例えば,上記側面逃げ56の深さより浅くなるように設定して,砥石部52の外周部のみを削り取って溝58を形成するようにしてもよい。このように溝58の深さを浅くするほど,研磨砥石50の強度を大きくできる。
【0049】
このような溝58の設置数,幅,深さ,砥石部52の側面全体に占める面積などは,例えば基板12の材質,硬度や,求められる鏡面加工精度,加工速度などに応じて,好適に設定されるものであり,上記の例に限定されない。
【0050】
以上のような構成の研磨砥石50は,フランジ(図示せず。)に挟持された状態でスピンドル(図示せず。)に軸着され,例えば20000R.P.M.で高速回転可能である。かかる研磨砥石50は,高速回転しながらその一側面を所定の切り込み幅(例えば0.01〜0015mm)だけ一方の切断面に切り込ませた状態で,切溝の長手方向(即ち,切断方向)に切溝内を平行移動することにより,切断面の一方をその一側面で切削研磨して鏡面加工することができる。なお,かかる鏡面加工中には,例えばシャワーノズルや側面ノズル(図示せず。)などによって切削水が供給され,研磨砥石50及び加工点が冷却される。
【0051】
また,研磨砥石50は,補強材として基台部54が設けられているため,上記のような鏡面加工時において,切断面から受ける側面抵抗によるぶれや蛇行などが低減され,直進性を高めることができる。また,上記溝58は,砥石部52の例えば側面のみを削り取って形成されるものであり,基台部54を切り取ったり,基台部54に貫通孔を設けたりするものではない。このため,比較的面積が大きい基台部54を設けることができるので,研磨砥石50の強度をより高めることができる。
【0052】
さらに,研磨砥石50は,側面逃げ56が形成されているので,鏡面加工時において,研磨砥石50の外周部以外の側面は切断面と接触しない。このため,研磨砥石50の側面と切断面との接触面積を小さくして,研磨砥石50が切断面から受ける側面抵抗を低減できるので,研磨砥石50の直進性の向上を図ることができる。さらに,研磨砥石50が摩耗して砥石部52の先端形状が崩れたとしても,側面逃げ56の下端が基板12裏面外に達するような深さまで研磨砥石50を切り込ませることで,崩れた砥石形状が切断面に転写されないようにできる。
【0053】
加えて,本実施形態の特徴である溝58が,研磨砥石50の両側面に複数形成されているので,側面逃げ56と相まって,研磨砥石50の側面と切断面との接触面積をさらに小さくできる。これにより,研磨砥石50の直進性を十分に確保することができるので,図10に示したような切断面の歪みが生ずることを抑制できる。よって,鏡面加工後の切断面を,基板12表面に対して略垂直な平坦面とすることができる。
【0054】
次に,図5〜図8に基づいて,上記ダイシング装置10を用いた本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法について説明する。なお,図5は,本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法の動作フローを示すフローチャートである。また,図6は,本実施形態にかかる左切断面鏡面加工サブルーチンの動作フローを示すフローチャートである。また,図7および図8は,本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法の各工程における,基板12等の態様を示す断面図である。
【0055】
図5に示すように,まず,ステップS10では,切断砥石40によって基板12が切断される(ステップS10)。図7(a)に示すように,ガラス層12aと半導体基板12bからなる基板12が,第1の切削ユニット20−1に設けられた切断砥石40によって切断される。この際,切断ラインが治具14の砥石通過用溝13と重なるようにして,基板12が切断される。
【0056】
かかる切断加工により,基板12には極薄の切溝が形成される。この切溝の幅は,切断砥石40の幅と略同一若しくは若干大きく,例えば約0.32mmである。かかる切溝の両側面が切断面であり,以下では左切断面70aおよび右切断面70bということとする。この左切断面70aおよび右切断面70b(以下では,単に切断面70という場合もある。)は平坦度が粗いので,このままでは例えば光信号が通過等する光学面としては利用できない。
【0057】
このような切断加工を各ストリートに沿って繰り返し一方向に複数の切溝を形成した後,チャックテーブル15を例えば90度回転させて,同様にして切断加工を行い,例えば直交する2方向に複数の切溝を形成する。これにより,基板12が例えば格子状にダイシングされ,個々のチップに分割される。
【0058】
次いで,ステップS20では,研磨砥石50を水平方向に移動させ,左切断面70aを鏡面加工可能な位置に配置させる(ステップS20)。制御装置16からの制御信号に基づいて移動機構(図示せず。)を動作させて,図7(b)に示すように,第2の切削ユニット20−2に設けられた研磨砥石50を,上記左切断面70aを切削研磨可能な位置に移動させる。より具体的には,研磨砥石50の左砥石部52aが左切断面70aに例えば約0.01mmの切り込み幅で切り込むことができるように,研磨砥石50の水平方向の位置が調整される。このように,本ステップは研磨砥石50によって左切断面70aを鏡面加工するための準備工程である。
【0059】
さらに,ステップS30では,図6に示す左切断面鏡面加工サブルーチンを行って,左切断面70aが鏡面加工される(ステップS30)。
【0060】
図6に示すように,まず,ステップS32では,研磨砥石50が基板12に対して下降される(ステップS32)。上記ステップS20で左切断面70aに対する水平位置が合わせられた研磨砥石50を,垂直方向に所定距離下降させる。本ステップは,研磨砥石50が左切断面70aを切削研磨する際の,基板12に対する研磨砥石50の基板12厚み方向への切り込み深さ(以下では,垂直切り込み深さという。)を決定する工程である。この垂直切り込み深さは,ガラス層12aを切削研磨する場合には例えば0.1〜0.04mmであり,半導体基板12bを切削研磨する場合には例えば0.1〜0.2mmである。
【0061】
次いで,ステップS34では,左切断面70aが切削研磨される(ステップS34)。図7(c)に示すように,高速回転する研磨砥石50を,左砥石部52aを左切断面70aに水平方向に例えば約0.01mmの切り込み幅で切り込ませながら,切溝が延長形成された方向(図7(c)の紙面垂直方向)に所定送り速度で移動させる。これにより,左砥石部52aの外周部が,左切断面70aの一側端から他側端にかけて徐々に干渉していき,粗い左切断面70aを薄く削り取るようにして切削研磨する。これにより,左切断面70aのうち上記垂直切り込み深さの分だけが,切溝が延長形成された方向に沿って連続して鏡面加工される。
【0062】
なお,かかる切削研磨時には,上記説明したように側面逃げ56,基台部54および複数の溝58が好適に機能するので,研磨砥石50は,左切断面70aからの側面抵抗により,ぶれたり蛇行したりすることなく,好適に切溝内を直進できる。
【0063】
次いで,ステップS36では,左切断面70aの全てが鏡面加工されたか否かが判定される(ステップS36)。
【0064】
研磨砥石50の下端が未だ基板12の裏面より下方に達しておらず,左切断面70aの全てが切削研磨されていない場合には,ステップS32に戻り,再び研磨砥石50を所定の垂直切り込み深さ分だけ下降させ,さらにステップS34で再び左切断面70aが切削研磨される。かかる研磨砥石50の下降と切削研磨は,左切断面70aの全てが鏡面加工されるまで繰り返される。
【0065】
このように本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法では,垂直切り込み深さを基板12厚み以上として一回の切削研磨(1pass)で切断面70の全てを切削研磨するのではなく,例えば,一段階(1step)あたりの垂直切り込み深さを基板12厚み以下として基板12厚み方向に複数の段階(例えば14step)で切断面70を順次切削研磨していく手法(以下では,多段鏡面加工という。)を採用している。
【0066】
かかる多段鏡面加工は,例えばダイシング方法のステップカット(多段切り)のような手法であるといえ,切断面70を基板12厚み方向に多段階で切削研磨することにより,被加工領域を小さくして鏡面加工精度を高めることができる。この加工精度は,多段階であるほどより高くなる。
【0067】
本実施形態では,一段階当たりの垂直切り込み深さを例えば0.04mmとし例えば2段階でガラス層12aを切削研磨し,一段階当たりの垂直切り込み深さを例えば0.1mmとし例えば12段階で半導体基板12bを切削研磨するよう設定している。このように,半導体基板12bよりガラス層12aを細かく切削研磨するのは,例えば光学素子が形成されているガラス層12aの鏡面加工精度を高めるためである。また,研磨砥石50の送り速度は,半導体基板12bを切削研磨する場合には例えば2.0mm/sであるのに対し,ガラス層12aを切削研磨する場合には例えば0.5mm/sと小さく設定されている。これは,ガラス層12aの加工時には加工精度を優先させる一方,半導体基板12bの加工時には加工速度を優先させるためである。
【0068】
このような多段鏡面加工によって,左切断面70aを基板12厚み方向に徐々に鏡面加工していき,研磨砥石50の下端が基板12の裏面より下方に達している場合には,左切断面70aの全てが鏡面加工されたと判定され,左切断面鏡面加工サブルーチンを終了して,ステップS40に進む。
【0069】
このように左切断面鏡面加工サブルーチンを終了する場合には,図7(d)に示すように,左砥石部52aの例えば外周部下端が治具の砥石通過用溝13に十分挿入され,側面逃げ56の少なくとも一部が基板12の裏面より下方に現れるような状態となっていることが好ましい。このように研磨砥石50を砥石通過用溝13内に深く挿入した状態で切削研磨しておくことにより,左砥石部52aの外周部が摩耗により崩れていたとしても,上記側面逃げ56が機能して,崩れた砥石形状が左切断面70aに転写されないようにできる。また,研磨砥石50を引き出す際に,左砥石部52aが接触して左切断面70aを傷つけたり,左砥石部52aの端部が欠けたりしないようにできる。
【0070】
その後,図5に示すステップS40では,研磨砥石50を移動して,右切断面70bを鏡面加工可能な位置に配置する(ステップS40)。まず,図7(d)に示したような治具14および切溝に挿入されている研磨砥石50を,左切断面70aを傷つけないように切溝から引き出す。次いで,制御装置16からの制御信号に基づいて移動機構(図示せず。)を動作させて,研磨砥石50を水平方向に移動させ,図8(a)に示すように,右砥石部52bが右切断面70bに例えば約0.01mmだけ切り込むことができるような位置に配置する。このように,本ステップは右切断面70bを鏡面加工するための準備工程である。
【0071】
次いで,ステップS50では,右切断面70bが鏡面加工される(ステップS50)。図8(b)〜(c)に示すように,上記左切断面70aの鏡面加工と同様にして,多段鏡面加工で右切断面70bが鏡面加工される。かかる右切断面70bの鏡面加工は,左切断面70aの鏡面加工の場合と比して,左砥石部52aの代わりに右砥石部52bを用いる点で相違するのみであり,その他の機能構成は略同一であるので,詳細な説明は省略する。
【0072】
上記までのステップにより,図8(d)に示すように,左切断面70aおよび右切断面70bの双方が鏡面加工される。これにより,切溝の幅は,鏡面加工前の例えば約0.32mmと比して若干広く,例えば0.34mmとなる。
【0073】
このような切溝内の切断面鏡面加工を,他の切溝についても同様な手法で繰り返し行うことで,例えば全ての切断面70を鏡面加工できる。この際,まず,1方向の切溝内の切断面70を順次鏡面加工し,次いで,他方向(即ち,例えば直交する方向)の切溝内の切断面70を順次鏡面加工することが好ましい。
【0074】
以上のように,本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法は,ダイシングにより得られたチップをピックアップして搬送してから個々にその切断面を鏡面加工するのではなく,切断された基板12を搬送せずにそのままの位置で切断面70を鏡面加工できる。このため,基板12若しくはチップのアライメントを2回行う必要がないだけでなく,基板12搬送作業を省略でき,工程数も削減できるので,生産効率が向上する。
【0075】
また,本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法は,従来のように切断面70の双方を同時に鏡面加工するのではなく,研磨砥石50の両側面を片方ずつ用いて,切断砥石40によって形成された2つの切断面を別々に鏡面加工することができる。より具体的には,切溝内に挿入された研磨砥石50は,左砥石部52aを用いて左切断面70aを鏡面加工する一方,右砥石部52bを用いて右切断面70bを鏡面加工することができる。これにより,鏡面加工時に,研磨砥石50の厚さを維持する必要がなくなる。即ち,鏡面加工を繰り返して砥石部52が摩耗し,研磨砥石50の厚さが薄くなったとしても,制御装置16と移動機構が研磨砥石50を好適に位置調整することにより,研磨砥石50は双方の切断面70を好適に鏡面加工できる。従って,研磨砥石50の交換回数を低減して,生産効率の向上が図れる。また,研磨砥石50の寿命を長期化できるので,低コスト化が図れる。
【0076】
また,鏡面加工に用いられる研磨砥石50は,硬質な基台部54を具備しているので比較的大きい強度を有する。また,両側面に側面逃げ56が形成されているので,研磨砥石50の側面と切断面70との接触面積が小さくなる。
【0077】
さらに,かかる研磨砥石50の例えば両側面には,好適な本数,幅,深さ,側面全体に占める面積を有する溝58が設けられているので,切断面70に対する研磨性能を低下させることなく,研磨砥石50と切断面70との接触面積をさらに小さくすることができる。このため,鏡面加工時に切断面70から受ける側面抵抗(反発力)を十分に低減することができる。従って,研磨砥石50は,極薄であったとしても加工中にぶれたり歪んだりすることなく,十分な加工直進性を得ることができる。よって,鏡面加工後の切断面70は,従来のように湾曲することなく,垂直方向の平坦度(直角度)および水平方向の平坦度(真直度)が向上する。このように本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法は,溝58を具備しない研磨砥石を用いた従来の切断面鏡面加工方法と比べて,切断面70を高精度で鏡面加工することができ,直角度および真直度の誤差である切断面の歪みを例えば半分以下に抑えることも可能である。
【0078】
また,上記溝58を設けることにより,加工点に供給される切削水の量を増加させることができる。このため,加工点を十分に冷却して,切断面70と研磨砥石50との間の摩擦熱による温度上昇を抑えることができるので,切断面70が黒ずんでしまう面焼け現象を防止することもできる。
【0079】
(実施例)
次に,上記のような第1の実施形態にかかる溝58が形成された研磨砥石50を用いて,基板12の切断面70を鏡面加工する実験を行った結果について説明する。また,対照実験として,溝58が形成されていない従来の研磨砥石を用いて,基板12の切断面70を鏡面加工した実験結果についても,併せて説明する。
【0080】
まず,以下の表1に,本実施例にかかる鏡面加工実験の実験条件を示す。
【0081】
【表1】
【0082】
本実施例にかかる鏡面加工実験では,表1に示すような実験条件で基板12の切断面70を鏡面加工し,鏡面加工された切断面70の平坦度を測定した。この平坦度を表すパラメータとしては,直角度誤差と,真直度誤差の2つを採用した。直角度誤差とは,湾曲した切断面70の垂直方向の歪みを最上部と最下部との高低差で表したものであり,真直度誤差とは,湾曲した切断面70の水平方向(切溝の長手方向)の歪みを最上部と最下部との高低差で表したものである。これらの値が大きいほど鏡面加工後の切断面70が歪んでおり平坦でないことになる。
【0083】
なお,溝58が形成されていない従来の研磨砥石を用いた鏡面加工実験の場合には,溝58に関する条件以外は,上記本実験と同じ条件で切断面70を鏡面加工して,同様にして平坦度を測定した。
【0084】
次に,図9に基づいて,本実施例にかかる切断面の鏡面加工実験の実験結果について説明する。なお,図9は,本実施例にかかる鏡面加工実験の実験結果を示すグラフである。
【0085】
図9(a)に示すように,直角度誤差は,溝58が形成されていない研磨砥石で鏡面加工した場合には,平均で1.0μm,最大値で2.0μmと比較的大きい。これに対して,溝58が形成された研磨砥石50で鏡面加工した場合には,直角度誤差は,平均で0.3μm,最大値で1.0μmであり,溝58が形成されていない場合と比して,平均値で約3分の1,最大値で半分というように非常に小さくなっている。
【0086】
また,図9(b)に示すように,真直度誤差は,溝58が形成されていない研磨砥石で鏡面加工した場合には,平均で1.8μm,最大値で2.2μmと比較的大きい。これに対して,溝58が形成された研磨砥石50で鏡面加工した場合には,真直度誤差は,平均で0.6μm,最大値で1.1μmであり,溝58が形成されていない場合と比して,平均値で3分の1,最大値で半分というように非常に小さくなっている。
【0087】
このように,本実施例にかかる鏡面加工実験では,研磨砥石50の側面に溝58を形成した場合には,溝58を形成していない場合と比べて,直角度誤差および真直度誤差の双方が大幅に小さくなっている。かかる実験結果によれば,研磨砥石50の側面に溝58を形成することによって,鏡面加工した切断面70の平坦度を大幅に向上できるといえる。従って,上記本実施形態にかかる切断面鏡面加工方法により,切断面70の鏡面加工精度を大幅に向上できることが実証されたといえる。
【0088】
以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【0089】
例えば,本実施形態にかかる被加工物である基板12は,半導体基板12bの上にガラス層12aが積層された半導体ウェハを用いたが,本発明は,かかる例に限定されず,例えば,ガラス層12aが積層されていなくともよい。また,基板12としては,例えば,上記以外の各種半導体基板や,サファイヤ基板,水晶,ガラス,セラミック等の難加工材,複合材,各種金属材料,脆性材料からなる基板,VTRやFDD等の磁気ヘッドなどであってもよい。また,基板12の表面には上記光学素子以外にも,LSIなどの半導体デバイスを構成する各種の配線,電極,絶縁膜,トランジスタ構造等が,多様な態様で形成されていてもよい。また,基板12は,略円盤形状に限られず,例えば略方形,略扇形等の平板形状などであってもよい。
【0090】
また,上記実施形態では,基板12は,治具14を介してチャックテーブル15上に載置されたが,かかる例に限定されず,ウェハテープ,粘着テープ,フレーム,サブストレートなどを介して設置されてもよい。ただし,切断砥石40や研磨砥石50の切り込み深さを十分に確保できる素材および厚さであることが好ましい。
【0091】
また,上記実施形態では,切断面鏡面加工装置として,ダイシング装置10を用いた。この場合には,切断ブレードの代わりに研磨砥石50を適用するだけでよく,その他の装置本体の設計変更などは不要であるで,高性能の切断面鏡面加工装置を容易に提供でき,かつ,切断加工と鏡面加工を同時に行えるというメリットがあった。しかし,本発明にかかる切断面鏡面加工装置は,かかる例に限定されない。例えば,基板12を切断する切断砥石40を具備する切断装置と,切断面鏡面加工装置とを別体に構成してもよい。この場合,切断面鏡面加工装置として,例えば各種のグラインダー等の研磨装置などを用いてもよい。
【0092】
また,上記実施形態では,切断面鏡面加工装置であるダイシング装置10として,2つの切削ユニット20を備えた対面型デュアルダイサーを用いたが,本発明はかかる例に限定されない。例えば,ダイシング装置10として,例えば2つの切削ユニット20を並列的に配置したデュアルダイサーを用いてもよい。また,切削ユニット20を1つだけ具備したシングルダイサーを用いてもよい。この場合には,切断砥石40による切断加工後に,例えば,切断砥石40を研磨砥石50に交換して,鏡面加工を行うようにしてもよい。
【0093】
また,上記実施形態では,研磨砥石50の基台部54は,超硬合金からなるが,本発明はかかる例に限定されず,例えばステンレス鋼等の比較的硬質な各種金属や,硬質な切断ブレード(補強用砥石)などで構成してもよい。
【0094】
また,研磨砥石50は,基台部54を必ずしも具備しなくともよい。研磨砥石50は,切断砥石40の幅(切溝の幅)より薄い砥石であれよく,全体が超微粒砥石からなるものや,各種の電鋳ブレード,メタルブレードまたはレジンブレード,回転ディスクなどであってもよい。
【0095】
また,上記実施形態では,研磨砥石50は,両側面に砥石部52および溝58を備えていたが,かかる例に限定されず,一側面にのみ砥石部52および溝58を具備するようにしてもよい。
【0096】
また,研磨砥石50の厚さ,砥石部52の粒度若しくは厚さ,砥石部52の外周部の幅,溝58の設置数,幅若しくは深さ,側面逃げ56の幅若しくは深さ,研磨砥石50の回転速度若しくは送り速度などの各数値は,上記実施形態の例に限定されず,被加工物である基板12の種類や,求められる鏡面加工精度等に応じて好適に変更することができる。
【0097】
特に,本実施形態にかかる特徴である溝58に関していえば,例えば,溝58の設置数を多くする,或いは,溝58の幅および研磨砥石50の側面面全体に占める面積等を大きくするほど,研磨砥石50と切断面70の接触面積を低減できるが,研磨効率は低下してしまう。このため,上記のように被加工物の種類や所望の加工精度に応じて,かかる溝58の形成条件を好適に設定することが好ましい。
【0098】
例えば,溝58の設置数は,複数であればよく,必ずしも8つに限定されない。また,溝58の幅は,例えば溝58の設置数等に応じて増減させてもよい。また,それぞれの溝58は,上記実施形態のように略同一幅でなくともよく,例えば,砥石部52の外周部に近いほど広い幅とするなどしてもよい。
【0099】
また,上記実施形態では,略同一形状の溝58が等間隔で設けられていたが,かかる例に限定されず,例えば,多様な形状を有する溝58を任意の配置で設けてもよい。より具体的には,例えば,幅が太い溝58と細い溝58を交互に配置したり,深さが浅い溝58と深い溝58とをランダムに配置したりしてもよい。また,溝58の断面形状は,上記実施形態のようにコの字形に限定されず,例えば略U字形,略V字形,略W字形などの任意の断面形状であってもよい。
【0100】
また,溝58の深さを深くするほど溝58内に切削水が入り込みやすくなるので,加工点に多くの切削水を供給することができるが,研磨砥石50が薄くなるので強度が低下してしまう。このため,上記のように被加工物の種類や所望の加工精度に応じて,かかる溝58の深さも好適に設定することが好ましい
【0101】
また,上記実施形態では,溝58を形成する方向は,研磨砥石50側面の直径方向であったが,かかる例に限定されず,例えば,すべての溝58を1つの所定方向に平行に並べて形成するなど,任意の方向で形成してもよい。
【0102】
また,上記実施形態にかかる切断面鏡面加工方法では,基板12厚み方向に複数の段階で切削研磨して切断面を鏡面加工(多段鏡面加工)したが,本発明は,かかる例に限定されない。例えば,研磨砥石50の垂直切り込み深さを大きくして,一方の切断面70の全てを1passで切削研磨してもよい。
【0103】
【発明の効果】
以上説明したように,本発明によれば,研磨砥石の側面に複数の溝を設けることで,鏡面加工時において,研磨砥石の側面と切断面との接触面積を低減できるので,薄い研磨砥石であっても十分な直進性を得ることができる。従って,鏡面研磨後の切断面の歪みが低減され,鏡面加工精度が大幅に向上する。
【0104】
また,かかる溝を介して十分な量の切削水が加工点に供給されるので,加工点を好適に冷却して切断面に生ずる面焼けを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は,第1の実施形態にかかるダイシング装置の全体斜視図である。
【図2】図2(a)は,第1の実施形態にかかる切断砥石を示す平面図である。
図2(b)は,第1の実施形態にかかる切断砥石を示す断面図である。
【図3】図3(a)は,第1の実施形態にかかる研磨砥石を示す平面図である。
図3(b)は,図3(a)のA−A’線での断面図である。
【図4】図4(a)は,第1の実施形態にかかる溝周辺の研磨砥石を示す部分拡大平面図である。
図4(b)は,第1の実施形態にかかる溝周辺の研磨砥石を示す部分拡大正面図である。
図4(c)は,図4(a)のB−B’線での断面図である。
図4(d)は,図4(a)のC−C’線での断面図である。
【図5】図5は,第1の実施形態にかかる切断面鏡面加工方法の動作フローを示すフローチャートである。
【図6】図6は,第1の実施形態にかかる左切断面鏡面加工サブルーチンの動作フローを示すフローチャートである。
【図7】図7は,第1の実施形態にかかる切断面鏡面加工方法の各工程における,基板等の態様を示す断面図である。
【図8】図8は,第1の実施形態にかかる切断面鏡面加工方法の各工程における,基板等の態様を示す断面図である。
【図9】図9は,実施例にかかる切断面の鏡面加工実験の実験結果を示すグラフである。
【図10】図10(a)は,従来の切断面鏡面加工方法により生じた切断面の垂直方向の歪みを示す模式図である。
図10(b)は,従来の切断面鏡面加工方法により生じた切断面の水平方向の歪みを示す模式図である。
【符号の説明】
10 : ダイシング装置
12 : 基板
13 : 砥石通過用溝
14 : 治具
15 : チャックテーブル
16 : 制御装置
20−1 : 第1の切削ユニット
20−2 : 第2の切削ユニット
40 : 切断砥石
50 : 研磨砥石
52 : 砥石部
52a : 左砥石部
52b : 右砥石部
54 : 基台部
56 : 側面逃げ
58 : 溝
70 : 切断面
70a : 左切断面
70b : 右切断面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a polishing grindstone, a cut surface mirror-finish apparatus, and a cut surface mirror-finish method, and more particularly to a polishing grindstone for cutting and polishing a cut surface of a substrate cut by a cutting grindstone.
[0002]
[Prior art]
In recent years, when dicing a substrate on which a circuit such as an optical waveguide is formed on its surface and cutting out multiple chips (optical elements), it is necessary to mirror-process the cut surface, which is where optical signals pass and reflect. Came to be required.
[0003]
As a mirror surface processing method of such a cut surface, a method of polishing a cut surface of an optical element using a rotating disk has been proposed as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-195627. However, in such a method, the cutting process of the substrate and the polishing process of the cut surface are performed in different processes, so that the production efficiency is reduced.
[0004]
For this reason, a method has been proposed in which the cut surface is polished at the same position without transferring the cut substrate, and the cutting and polishing are performed in the same step. As such a technique, as described in JP-A-2-303050, after cutting a substrate with a cutting grindstone to form a kerf, the thickness is larger than that of the cutting grindstone (that is, the width of the kerf). A method has been proposed in which the cutting groove is widened to a predetermined width by a polishing grindstone made of a fine-grained grindstone and both sides of the cut surface are cut and polished at the same time. However, in such a method, there is a problem that the polishing wheel made of the fine-graining wheel is extremely worn, and it is difficult to maintain a thickness necessary for polishing the cut surface. Since the life of the grinding wheel is short, it is necessary to frequently replace the grinding wheel, which causes a great decrease in productivity.
[0005]
In order to solve these problems, the inventors of the present application have made intensive efforts and came up with a new and improved method for processing a mirror surface of a cut surface. As described in Japanese Patent Application No. 2002-104888, one side of the cut surface is cut and polished by one side of the grinding wheel with a polishing wheel thinner than the cutting wheel, and then the other side of the grinding wheel is grounded. In this method, a grinding wheel is moved so as to contact the other surface of the cut surface, and the other surface of the cut surface is cut and polished by the other side surface of the grinding wheel.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-mentioned conventional method for processing a mirror surface of a cut surface, a thin grinding wheel is used, so that a rigid base is provided on the grinding wheel to increase rigidity, and side clearances are formed on both side surfaces of the grinding wheel. Even if the side surface resistance at the time of mirror finishing is reduced, the grinding wheel is pressed by the cut surface during processing and is distorted, so that there is a problem that the straightness of the grinding wheel cannot be sufficiently maintained. For this reason, distortion may occur in the polished cut surface, and the processing accuracy may be insufficient.
[0007]
The distortion of the cut surface caused by such a conventional method for mirror-cutting the cut surface will be described in more detail with reference to a schematic diagram. As shown in FIG. 10A, the cut surface after polishing was curved in a vertical direction (that is, in a direction perpendicular to the substrate surface) so as to expand toward the bottom of the cut surface. Further, as shown in FIG. 10B, in the horizontal direction (that is, in the longitudinal direction of the cut groove parallel to the substrate surface), the curved portion was curved so as to expand toward the center of the cut surface. Actually, such a cut surface distortion is a micron-level distortion which is not visible, but may seriously hinder the performance of a chip as a precision device.
[0008]
Further, in addition to the above-mentioned problems, a phenomenon called surface burn occurs due to frictional heat generated between the cut surface and the polishing wheel during polishing, and a problem also arises in that the cut surface after mirror finishing is darkened.
[0009]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to improve the processing accuracy by maintaining the straightness of a polishing grindstone when mirror-cutting a cut surface, and to improve a surface generated on the cut surface. An object of the present invention is to provide a new and improved cut surface mirror processing method capable of suppressing burn, and a grinding wheel and a cut surface mirror processing device for realizing the method.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a grindstone portion provided on at least one outer peripheral portion of at least one side surface, and a plurality of grooves formed by cutting off a part of the grindstone portion. A grinding wheel is provided, characterized in that:
[0011]
With such a configuration, a grindstone portion made of fine-grain grindstones and having a function of actually cutting and polishing while interfering with the cut surface can be provided in a shape protruding from the outer peripheral portion of the side surface of the grindstone. In other words, it is possible to form a side relief that is depressed while leaving the outer peripheral portion on the side surface of the grinding wheel. Further, since the outer peripheral portion is cut off by the plurality of grooves and divided into a plurality of regions, the area of the protruding grindstone portion can be further reduced. By providing such a side clearance and a plurality of grooves, the contact area between the workpiece and the side surface of the grinding wheel when the workpiece is cut and polished using the side surface of the grinding wheel rotated at a high speed and mirror-finished. Can be reduced. For this reason, the side resistance (repulsive force) received from the workpiece during processing is reduced, so that even with a thin abrasive grindstone, distortion and blur during processing can be suppressed, and straightness can be improved. Therefore, the flatness after mirror processing is improved, and the mirror processing accuracy can be increased. Further, at the time of machining, a sufficient amount of cutting water is supplied to the machining point through a plurality of grooves formed in the grindstone portion, so that the machining point can be sufficiently cooled.
[0012]
In addition, when the above-mentioned polishing whetstone is provided with a metal base and a whetstone part attached to at least one side surface of the base, the whole whetstone is provided by providing a hard base. Rigidity can be increased. For this reason, the straightness of the grinding wheel during mirror finishing can be further enhanced. Further, the base may be made of a cemented carbide to further increase the rigidity of the grinding wheel. Furthermore, the depth of the groove formed by scraping off a part of the grindstone should be such that it does not reach the center base (that is, the groove is not formed in the base). By doing so, a relatively large diameter of the substantially disk-shaped or substantially ring-shaped base portion can be secured. Therefore, it is possible to suppress a decrease in the strength of the polishing grindstone caused by shaving the grindstone portion to form a plurality of grooves.
[0013]
Further, each of the grooves may be formed in the outer peripheral portion of the grindstone portion so as to extend substantially in the diametrical direction of the side surface of the polishing grindstone. That is, the plurality of grooves may be formed so as to extend substantially radially from the center of the side surface of the grinding wheel.
[0014]
Further, the plurality of grooves may be arranged at substantially equal intervals along the circumferential direction of the side surface of the grinding wheel.
[0015]
According to another aspect of the present invention, in order to solve the above-described problems, both of the cut surfaces formed by cutting the substrate with a cutting grindstone are mirror-polished by cutting and polishing with a high-speed rotating polishing grindstone. A cutting surface mirror-finishing device, comprising: a grinding wheel portion provided on at least outer peripheral portions of both side surfaces, and a plurality of grooves formed by shaving off a part of the grinding wheel portion, wherein the thickness of the grinding wheel is thinner than the cutting wheel. A moving mechanism for moving the polishing wheel; and a control for controlling the moving mechanism such that the polishing wheel mirror-processes one of the cut surfaces using one side surface and mirror-processes the other of the cut surface using the other side surface. And a device for processing a mirror-surface with a cut surface, the device comprising:
[0016]
With this configuration, both of the cut surfaces, which are the workpieces, can be suitably mirror-finished using the polishing grindstone having the above characteristics. That is, since the above-mentioned side clearance and a plurality of grooves are formed on both side surfaces of the grinding wheel, one of the cut surfaces is mirror-polished using one side of the grinding wheel, and the other is cut using the other side surface. When performing mirror finishing, the contact area between the cut surface and the side surface of the grinding wheel is reduced, so that the straightness of the grinding wheel can be increased and the mirror finishing accuracy can be improved. In addition, even if the grinding wheel is worn and the tip shape of the grinding wheel is broken by providing the side clearance, it is possible to prevent the broken wheel shape from being transferred to the cutting surface and to cut the deeply cut grinding wheel. The cut surface can be prevented from being damaged when it is pulled out.
[0017]
In addition, if the above-mentioned polishing whetstone is provided with a metal base portion and whetstone portions attached to both side surfaces of the base portion, the rigidity of the polishing whetstone increases, and the polishing whetstone at the time of processing is increased. Straightness is further improved.
[0018]
According to another aspect of the present invention, in order to solve the above-described problems, both of the cut surfaces formed by cutting the substrate with a cutting grindstone are mirror-polished by cutting and polishing with a high-speed rotating polishing grindstone. A method for mirror-cutting a cutting surface, comprising: a grindstone portion provided on at least outer peripheral portions of both side surfaces, and a plurality of grooves formed by shaving off a part of the grindstone portion, wherein the thickness of the polishing grindstone is thinner than the cutting grindstone. A first step of mirror-finishing one of the cut surfaces using one side surface; a second step of moving a polishing grindstone to a position at which the other of the cut surfaces can be cut and polished; And a third step of mirror-polishing the other of the cut surfaces using the method.
[0019]
With this configuration, the polishing grindstone can be inserted into the kerf formed by the cutting grindstone. While rotating this grinding wheel at a high speed, either side of the grinding wheel is cut into one of the cut surfaces with a small cutting width, and the grinding wheel is moved in the direction in which the kerf is extended. By moving the cut surface along one end, the cut surface can be cut and polished continuously from one end to multiple ends. With this processing method, one cut surface can be mirror-finished on one side surface of the grinding wheel, and the other cut surface can be mirror-finished on the other side surface of the grinding wheel, so that the mirror surface processing of the cut surface can be performed one by one. Therefore, it is not necessary to maintain the width of the abrasive wheel, which is easily worn, and the precision of mirror finishing is improved.
[0020]
Further, by providing the grinding wheel portion at least on the outer peripheral portion of both sides of the polishing wheel (that is, forming a side clearance on the inner peripheral portion of both side surfaces of the polishing wheel), the contact between the grinding wheel and the cut surface during processing is achieved. The area can be reduced. In addition, by providing a plurality of grooves in the grindstone portion, the grindstone portion in contact with the cut surface is divided into a plurality of regions. For this reason, the contact area between the grinding wheel and the cut surface can be made smaller, so that the side resistance that the grinding wheel receives from the cut surface during processing can be reduced. Therefore, even with a thin grinding wheel, sufficient processing straightness can be obtained, and the mirror processing accuracy is further improved. Further, during processing, a sufficient amount of cutting water is supplied to the processing point through a plurality of grooves formed in the grindstone portion. For this reason, the working point can be sufficiently cooled and the temperature rise due to the frictional heat generated between the cut surface and the grindstone portion can be suppressed, so that the surface burn phenomenon of the cut surface can be prevented.
[0021]
Further, in at least one of the first step and the third step, the polishing grindstone performs mirror finishing of the cut surface in a plurality of steps in the thickness direction of the substrate. Since the area of the cut surface to be cut and polished can be reduced, the mirror finishing accuracy is further improved.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In this specification and the drawings, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
[0023]
(First Embodiment)
Hereinafter, a method for mirror-cutting a cut surface, a mirror-cutting device for a cut surface, and a grinding wheel according to a first embodiment of the present invention will be described. The method for mirror-cutting a cut surface according to the present embodiment is particularly characterized by the shape of a polishing grindstone applied when cutting and polishing a cut surface, and this feature improves the straightness of the polishing grindstone during mirror-finish processing. Is what you can do. Therefore, in the following, first, a substrate which is a workpiece will be described, and then, a configuration of a cutting surface mirror processing apparatus and a polishing grindstone for mirror-processing a cut surface of the substrate will be described in detail. Next, a method for mirror-cutting a cut surface using the apparatus for mirror-cutting a cut surface and a grinding wheel will be described in detail.
[0024]
First, a substrate as a workpiece according to the present embodiment will be described. The substrate is, for example, a semiconductor wafer in which, for example, a quartz glass layer is laminated on a semiconductor substrate such as silicon. This substrate has, for example, a substantially disk shape, and has an outer diameter of, for example, 4 inches and a thickness of, for example, about 1 mm. Hereinafter, the surface of the substrate refers to the surface on which the glass layer is laminated, and the back surface of the substrate refers to the surface on the semiconductor substrate side.
[0025]
A plurality of elements (for example, circuits such as optical waveguides) having substantially the same pattern and characteristics are formed on the glass layer on the surface of such a substrate. By dicing such a substrate along a street between elements and dividing it into a plurality of pieces, a chip such as an optical element can be obtained. When the chip functions as, for example, an optical element, a portion of the side surface (that is, a cut surface) through which an optical signal passes or reflects, for example, must be flattened with high precision. However, since the cut surface of the diced substrate has insufficient flatness, the cut surface after dicing must be polished and mirror-finished. Therefore, in the present embodiment, such a cut surface is mirror-finished using a cut surface mirror-finishing apparatus as described below.
[0026]
Next, the cut surface mirror processing apparatus according to the present embodiment will be described. The apparatus for mirror-cutting a cut surface according to the present embodiment has a function of performing mirror-polishing by cutting and polishing both of the cut surfaces formed on a substrate with a polishing grindstone rotating at a high speed, and can be configured by, for example, a dicing device. The dicing apparatus (also referred to as a dicing saw or dicer) is a general apparatus used for cutting a workpiece such as a semiconductor wafer using a high-speed rotating blade for dicing.
[0027]
Here, a dicing apparatus according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an overall perspective view of a
[0028]
As shown in FIG. 1, the dicing
[0029]
The first cutting unit 20-1 has a function of cutting the
[0030]
The chuck table 15 is a table on which the
[0031]
The
[0032]
On the surface of the jig 14 (the surface in contact with the substrate 12), a plurality of
[0033]
The moving mechanism (not shown) moves the chuck table 15 on which the
[0034]
The
[0035]
Next, a cutting grindstone provided in the first cutting unit in the present embodiment will be described with reference to FIG. 2 (a) and 2 (b) are a plan view and a cross-sectional view illustrating a cutting
[0036]
As shown in FIG. 2 (a), the cutting
[0037]
The cutting
[0038]
Next, the polishing
[0039]
As shown in FIG. 3, the polishing
[0040]
The
[0041]
The
[0042]
The grindstone constituting the
[0043]
In addition, side reliefs 56 are formed on the outer side surfaces of both grindstone portions 52 (that is, both side surfaces of the polishing grindstone 50) so as to be depressed while leaving the outer peripheral portions. The depth of the side clearance 56 (that is, the difference in level between the outer peripheral portion of the
[0044]
Further,
[0045]
As shown in FIG. 3A, a plurality of grooves (slits) 58 are formed on the side surface of the polishing
[0046]
Further, as shown in FIGS. 4A and 4B, each
[0047]
Further, since the depth of the
[0048]
The depth of the
[0049]
The number of the
[0050]
The polishing
[0051]
In addition, since the polishing
[0052]
Furthermore, since the
[0053]
In addition, since a plurality of
[0054]
Next, a method for mirror-cutting a cut surface according to the present embodiment using the
[0055]
As shown in FIG. 5, first, in step S10, the
[0056]
By such a cutting process, an extremely thin kerf is formed in the
[0057]
After such a cutting process is repeated along each street to form a plurality of kerfs in one direction, the chuck table 15 is rotated, for example, by 90 degrees, and cut in the same manner. Is formed. Thus, the
[0058]
Next, in step S20, the polishing
[0059]
Further, in step S30, the left-cut surface mirror processing subroutine shown in FIG. 6 is performed to mirror-process the
[0060]
As shown in FIG. 6, first, in step S32, the polishing
[0061]
Next, in step S34, the
[0062]
At the time of such cutting and polishing, the
[0063]
Next, in step S36, it is determined whether or not all of the
[0064]
If the lower end of the polishing
[0065]
As described above, in the method for mirror-cutting the cut surface according to the present embodiment, the vertical cut depth is set to be equal to or greater than the thickness of the
[0066]
Such multi-step mirror surface processing can be said to be, for example, a method such as step cutting (multi-step cutting) of a dicing method. By cutting and polishing the cut surface 70 in multiple steps in the thickness direction of the
[0067]
In the present embodiment, the vertical cutting depth per step is, for example, 0.04 mm, and the
[0068]
By such multi-step mirror finishing, the
[0069]
As shown in FIG. 7D, when the left cut surface mirror finishing subroutine is completed, the lower end of the
[0070]
Thereafter, in step S40 shown in FIG. 5, the polishing
[0071]
Next, in step S50, the
[0072]
By the above steps, both the
[0073]
The mirror processing of the cut surface in such a kerf is repeated for other kerfs in the same manner, so that, for example, all the cut surfaces 70 can be mirror-finished. At this time, it is preferable that first, the cut surface 70 in the cut groove in one direction is sequentially mirror-finished, and then, the cut surface 70 in the cut groove in the other direction (that is, for example, a direction perpendicular to) is sequentially mirror-finished.
[0074]
As described above, in the method for mirror-cutting the cut surface according to the present embodiment, the chips obtained by dicing are picked up and conveyed, and then the cut surfaces of the
[0075]
Further, in the method for mirror-cutting the cut surface according to the present embodiment, instead of simultaneously performing mirror-polishing on both of the cut surfaces 70 as in the related art, the cutting
[0076]
The polishing
[0077]
Further,
[0078]
Further, by providing the
[0079]
(Example)
Next, a description will be given of the result of an experiment in which the cut surface 70 of the
[0080]
First, Table 1 below shows experimental conditions of a mirror finishing experiment according to the present embodiment.
[0081]
[Table 1]
[0082]
In the mirror finishing experiment according to the present example, the cut surface 70 of the
[0083]
In the case of a mirror polishing experiment using a conventional polishing grindstone having no
[0084]
Next, based on FIG. 9, an experimental result of a mirror finishing experiment on a cut surface according to the present embodiment will be described. FIG. 9 is a graph showing experimental results of a mirror finishing experiment according to the present embodiment.
[0085]
As shown in FIG. 9A, the squareness error is relatively large at 1.0 μm on average and 2.0 μm at maximum when mirror-polished with a polishing grindstone having no
[0086]
Further, as shown in FIG. 9B, the straightness error is relatively large at 1.8 μm on average and 2.2 μm at maximum when mirror-polished with a polishing grindstone having no
[0087]
As described above, in the mirror finishing experiment according to the present embodiment, when the
[0088]
The preferred embodiment of the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to this example. It is obvious that a person skilled in the art can conceive various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and those changes naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood to belong.
[0089]
For example, as the
[0090]
Further, in the above embodiment, the
[0091]
In the above embodiment, the dicing
[0092]
Further, in the above-described embodiment, the facing dual dicer including the two cutting units 20 is used as the dicing
[0093]
Further, in the above embodiment, the
[0094]
In addition, the polishing
[0095]
In the above-described embodiment, the polishing
[0096]
In addition, the thickness of the polishing
[0097]
In particular, regarding the
[0098]
For example, the number of the
[0099]
In the above embodiment, the
[0100]
Further, as the depth of the
[0101]
In the above-described embodiment, the direction in which the
[0102]
In the method for mirror-cutting the cut surface according to the embodiment, the cut surface is mirror-polished (multi-step mirror-finished) by cutting and polishing in a plurality of stages in the thickness direction of the
[0103]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, by providing a plurality of grooves on the side surface of the grinding wheel, the contact area between the side surface of the grinding wheel and the cut surface can be reduced during mirror polishing, so that a thin grinding wheel can be used. Even if it is, sufficient straightness can be obtained. Therefore, the distortion of the cut surface after mirror polishing is reduced, and the mirror processing accuracy is greatly improved.
[0104]
Further, since a sufficient amount of cutting water is supplied to the processing point via such a groove, the processing point can be suitably cooled to prevent surface burn occurring on the cut surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a dicing apparatus according to a first embodiment.
FIG. 2A is a plan view showing a cutting grindstone according to the first embodiment.
FIG. 2B is a cross-sectional view illustrating the cutting grindstone according to the first embodiment.
FIG. 3A is a plan view showing a grinding wheel according to the first embodiment.
FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG.
FIG. 4A is a partially enlarged plan view showing a polishing grindstone around a groove according to the first embodiment.
FIG. 4B is a partially enlarged front view showing the polishing grindstone around the groove according to the first embodiment.
FIG. 4C is a cross-sectional view taken along line BB ′ of FIG. 4A.
FIG. 4D is a cross-sectional view taken along line CC ′ of FIG. 4A.
FIG. 5 is a flowchart illustrating an operation flow of the method for processing a cut surface mirror surface according to the first embodiment;
FIG. 6 is a flowchart illustrating an operation flow of a left-cut-surface mirror polishing subroutine according to the first embodiment;
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating an aspect of a substrate or the like in each step of the method for mirror-cutting a cut surface according to the first embodiment;
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an aspect of a substrate or the like in each step of the method for mirror-cutting a cut surface according to the first embodiment.
FIG. 9 is a graph showing an experimental result of a mirror finishing experiment on a cut surface according to the example.
FIG. 10 (a) is a schematic view showing a distortion in a vertical direction of a cut surface caused by a conventional method for mirror-cutting a cut surface.
FIG. 10B is a schematic diagram showing horizontal distortion of a cut surface caused by a conventional method for processing a mirror surface of a cut surface.
[Explanation of symbols]
10: Dicing device
12: Substrate
13: Groove for whetstone passage
14: Jig
15: Chuck table
16: Control device
20-1: First cutting unit
20-2: Second cutting unit
40: Cutting whetstone
50: Polishing whetstone
52: Whetstone part
52a: Left whetstone part
52b: Right whetstone part
54: Base
56: Side escape
58: Groove
70: Cut surface
70a: Left cut surface
70b: Right cut surface
Claims (6)
両側面の少なくとも外周部に設けられる砥石部と,前記砥石部の一部を削り取って形成される複数の溝とを有し,厚さが前記切断砥石より薄い前記研磨砥石と;
前記研磨砥石を移動させる移動機構と;
前記研磨砥石が,一側面を用いて前記切断面の一方を鏡面加工し,他側面を用いて前記切断面の他方を鏡面加工するよう,前記移動機構を制御する制御装置と;
を備えることを特徴とする切断面鏡面加工装置。A cutting surface mirror-finishing apparatus, wherein both of a cut surface formed by cutting a substrate with a cutting grindstone are mirror-polished by cutting and polishing with a high-speed rotating grinding wheel:
A grinding wheel having at least outer circumferential portions of both side surfaces and a plurality of grooves formed by shaving off a portion of the grinding wheel, the polishing wheel having a thickness smaller than that of the cutting wheel;
A moving mechanism for moving the polishing wheel;
A control device that controls the moving mechanism so that the polishing grindstone mirror-processes one of the cut surfaces using one side surface and mirror-processes the other of the cut surfaces using the other side surface;
A mirror processing apparatus for a cut surface, comprising:
両側面の少なくとも外周部に設けられる砥石部と,前記砥石部の一部を削り取って形成される複数の溝とを有し,厚さが前記切断砥石より薄い前記研磨砥石の一側面を用いて,前記切断面の一方を鏡面加工する第1の工程と;
前記切断面の他方を切削研磨可能な位置まで,前記研磨砥石を移動させる第2の工程と;
前記研磨砥石の他側面を用いて,前記切断面の他方を鏡面加工する第3の工程と;
を含むことを特徴とする,切断面鏡面加工方法。A cutting surface mirror polishing method, wherein both of a cut surface formed by cutting a substrate with a cutting whetstone are mirror-polished by cutting and polishing with a high speed rotating polishing whetstone:
It has a grindstone portion provided at least on the outer peripheral portion of both side surfaces, and a plurality of grooves formed by shaving off a part of the grindstone portion, and using one side surface of the polishing grindstone having a thickness smaller than that of the cutting grindstone. A first step of mirror-finishing one of the cut surfaces;
A second step of moving the polishing wheel to a position where the other of the cut surfaces can be cut and polished;
A third step of mirror-finishing the other of the cut surfaces using the other side surface of the polishing grindstone;
A mirror surface processing method for a cut surface, comprising:
前記研磨砥石は,前記基板の厚み方向に複数段階で,前記切断面を鏡面加工することを特徴とする,請求項5に記載の切断面鏡面加工方法。In at least one of the first step and the third step,
6. The method according to claim 5, wherein the polishing grindstone mirror-processes the cut surface in a plurality of steps in a thickness direction of the substrate.
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2002
- 2002-07-12 JP JP2002204679A patent/JP2004042215A/en not_active Withdrawn
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