JP2014172146A - 研削ホイール - Google Patents
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Abstract
【課題】セグメント砥石の回転方向反対側に欠けを生じることなく、被加工物の被研削面の良好な面精度を達成できる研削ホイールを提供する。
【解決手段】研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイール２４であって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部２６ａと該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台２６と、該ホイール基台２６の該自由端部に配設された複数の砥石２８と、を備え、該複数の砥石２８は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石２８ａと、ボンド材のみを焼結した補助砥石２８ｂとを含み、該研削砥石２８ａと該補助砥石２８ｂとが該ホイール基台２６の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されている。
【選択図】図４
【解決手段】研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイール２４であって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部２６ａと該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台２６と、該ホイール基台２６の該自由端部に配設された複数の砥石２８と、を備え、該複数の砥石２８は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石２８ａと、ボンド材のみを焼結した補助砥石２８ｂとを含み、該研削砥石２８ａと該補助砥石２８ｂとが該ホイール基台２６の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されている。
【選択図】図４
Description
本発明は、研削装置の研削ホイールに関する。
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話やパソコン、照明器具等の電気機器に広く利用されている。
また、ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスが形成されるシリコンウエーハ、サファイア基板、ＳｉＣ基板はデバイスが形成される前に研削装置によって両面が平坦に研削され、更に必要に応じて研磨装置により研磨されて鏡面に加工される。
研削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを備えており、ウエーハ又は基板を高精度に所望の厚みに研削することができる。
研削ホイールは、研削ユニットを構成するホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、該ホイール基台の自由端部に間隔をおいて固着された複数のセグメント砥石とから構成され、セグメント砥石に研削水が供給される構成になっている（例えば、特開２００６−１９８７３７号公報参照）。
しかし、サファイア基板、ＳｉＣ基板のようにモース高度が高い被加工物を研削すると、セグメント砥石の回転方向反対側に欠けが生じて、被加工物の研削面に傷をつけるという問題がある。
そこで、セグメント砥石をリング状に隙間をおかずに密に配設してセグメント砥石の回転方向反対側に欠けが生じないように構成すると、セグメント砥石から脱落した砥粒が連れまわり研削抵抗が大きくなって、被加工物の被研削面の面精度が悪くなるという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セグメント砥石の回転方向反対側に欠けを生じることなく、被加工物の被研削面の良好な面精度を達成できる研削ホイールを提供することである。
本発明によると、研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイールであって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、該ホイール基台の該自由端部に配設された複数の砥石と、を備え、該複数の砥石は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石と、ボンド材のみを焼結した補助砥石とを含み、該研削砥石と該補助砥石とが該ホイール基台の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されていることを特徴とする研削ホイールが提供される
好ましくは、ボンド材はビトリファイドボンドから構成される。
好ましくは、ボンド材はビトリファイドボンドから構成される。
本発明の研削ホイールによると、研削砥石が補助砥石によって補強され、研削砥石の回転方向反対側に欠けが生じることなく被加工物研削面に傷をつけることなく、良好な面精度に研削することができる。
また、補助砥石がボンド材のみを焼結して構成されているので、研削砥石から脱落した砥粒は補助砥石によって捕獲されて、実質的に砥粒の連れまわりがなくなり、脱落した砥粒によって被加工物の面精度が悪化するという問題が抑制される。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の研削ホイールを具備した研削装置２の外観斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。
この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。
研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着された研削ホイール２４とを含んでいる。
研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。
ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６はチャックテーブル３８を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。４０，４２は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。
図２を参照すると、半導体ウエーハ１１は、例えば厚さが７００μｍのシリコンウエーハからなっており、表面１１ａに複数のストリート(分割予定ライン)１３が格子状に形成されているとともに、複数のストリート１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。
このように構成された半導体ウエーハ１１は、デバイス１５が形成されているデバイス領域１７と、デバイス領域１７を囲繞する外周余剰領域１９を備えている。また、半導体ウエーハ１１の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ２１が形成されている。
ウエーハ１１の裏面１１ｂの研削に先立って、ウエーハ１１の表面１１ａには、保護テープ貼着工程により保護テープ２３が貼着される。保護テープ２３は、例えばポリエチレン塩化ビニル、ポリオリフィン等の一面に紫外線硬化型粘着材（糊層）を配設した紫外線硬化型粘着テープである。
図３（Ａ）を参照すると、図４に示された研削ホイール２４を構成するホイール基台２６の底面図が示されている。図３（Ｂ）は図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。図４に示すように、研削ホイール２４のホイール基台２６は、ホイールマウント２２に装着される環状に形成された装着部２６ａと、装着部２６ａの反対側で同じく環状に形成された自由端部２６ｂを有している。図３（Ａ）に示されるように、ホイール基台２６の自由端部２６ｂには所定深さの環状嵌合溝２７が形成されている。
図４に示すように、ホイール基台２６の装着部２６ａには研削ホイール２４をホイールマウント２２に装着するためのねじ穴３３と、ホイール基台２６を上下方向に貫通する円周方向に所定間隔離間した複数の研削水供給孔３１が形成されている。
ホイール基台２６の自由端部２６ｂには、研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとを交互に密着させて環状嵌合溝２７中にリング状に配設し、複数個の砥石２８が接着剤により嵌合溝２７中に固定されている。
即ち、本実施形態の研削ホイール２４では、砥石２８がボンド剤にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石２８ａと、ボンド剤のみを焼結した補助砥石２８ｂとを含み、研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとが両端部で密着して嵌合溝２７中にリング状に固定されている。本実施形態では、ボンド材としてビトリファイドボンドを採用した。図５を参照すると、砥石２８の配列の仕方が模式的に示されている。
以下、本実施形態の砥石２８を構成する研削砥石２８ａ及び補助砥石２８ｂの製造方法の一例について説明する。
研削砥石２８ａの製造方法
（１）粒径φ０．５μｍ（＃８０００）のダイアモンド砥粒と、ＳｉＯ２を主成分としＮａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム（ゲル状の無機質発泡剤）と、粒径φ５０μｍ前後の有機物粒子「ポリスチレン（ＰＳ）系、ポリメタクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）系の有機物粒子（商品名ガッツパール：ガッツ化成株式会社）」とを混練して造粒し顆粒物（粒径φ３５０μｍ〜φ５０μｍ）を生成する。
（２）セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
（３）焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
（４）焼結炉内の温度を約２時間かけて６５０℃まで上昇させ、その後６５０℃で約４時間維持した後、約６時間かけて常温に戻して研削砥石を形成する。
（５）焼結炉内から研削砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
（１）粒径φ０．５μｍ（＃８０００）のダイアモンド砥粒と、ＳｉＯ２を主成分としＮａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム（ゲル状の無機質発泡剤）と、粒径φ５０μｍ前後の有機物粒子「ポリスチレン（ＰＳ）系、ポリメタクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）系の有機物粒子（商品名ガッツパール：ガッツ化成株式会社）」とを混練して造粒し顆粒物（粒径φ３５０μｍ〜φ５０μｍ）を生成する。
（２）セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
（３）焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
（４）焼結炉内の温度を約２時間かけて６５０℃まで上昇させ、その後６５０℃で約４時間維持した後、約６時間かけて常温に戻して研削砥石を形成する。
（５）焼結炉内から研削砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
補助砥石２８ｂの製造方法
（１）ＳｉＯ２を主成分としＮａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム（ゲル状の無機質発泡剤）と、粒径φ５０μｍ前後の有機物粒子「ポリスチレン（ＰＳ）系、ポリメタクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）系の有機物粒子（商品名ガッツパール：ガッツ化成株式会社）」とを混練して造粒し顆粒物（粒径φ３５０μｍ〜φ５０μｍ）を生成する。
（２）セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
（３）焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
（４）焼結炉内の温度を約２時間かけて６５０℃まで上昇させ、その後６５０℃で約４時間維持した後、約６時間かけて常温に戻して補助砥石を形成する。
（５）焼結炉内から補助砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
（１）ＳｉＯ２を主成分としＮａＯ、Ｂ２Ｏ３、ＣａＯ等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム（ゲル状の無機質発泡剤）と、粒径φ５０μｍ前後の有機物粒子「ポリスチレン（ＰＳ）系、ポリメタクリル酸エステル（ＰＭＭＡ）系の有機物粒子（商品名ガッツパール：ガッツ化成株式会社）」とを混練して造粒し顆粒物（粒径φ３５０μｍ〜φ５０μｍ）を生成する。
（２）セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
（３）焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
（４）焼結炉内の温度を約２時間かけて６５０℃まで上昇させ、その後６５０℃で約４時間維持した後、約６時間かけて常温に戻して補助砥石を形成する。
（５）焼結炉内から補助砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
次に、本実施形態の研削ホイール２４を使用したウエーハ１１の研削方法について図６を参照して説明する。図６に示すように、研削ユニット１０のスピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２には、複数のねじ３５により研削ホイール２４が着脱可能に装着されている。研削ホイール２４は、ホイール基台２６の自由端部に研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとを交互に密着させてリング状に固着して構成されている。
研削装置のチャックテーブル３８でウエーハ１１の表面に貼着された保護テープ２３側を吸着保持し、チャックテーブル３８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット送り機構３４を駆動して研削ホイール２４の研削砥石２８ａ及び補助砥石２８ｂをウエーハ１１の裏面１１ｂに接触させる。
そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば１μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りしてウエーハ１１の研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ１１の厚さを測定しながら、ウエーハ１１を所望の厚さ、例えば１００μｍに研削する。
本実施形態の研削ホイール２４によると、研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとは互いに密着して交互にリング状に配設されているので、研削砥石２８ａが補助砥石２８ｂによって補強され、研削砥石２８ａの回転方向反対側に欠けが生じることがなく、ウエーハ１１の研削面に傷をつけることがない。
また、補助砥石２８ｂはボンド剤のみを焼結して構成されているので、研削砥石２８ａから脱落した砥粒は補助砥石２８ｂによって捕獲され、実質的に砥粒の連れ回りがなくなるため、ウエーハ１１の研削面の良好な面精度を達成することができる。
１０ 切削ユニット（切削手段）
１１ 半導体ウエーハ
２２ ホイールマウント
２３ 保護テープ
２４ 研削ホイール
２６ ホイール基台
２８ 砥石
２８ａ 研削砥石
２８ｂ 補助砥石
３８ チャックテーブル
１１ 半導体ウエーハ
２２ ホイールマウント
２３ 保護テープ
２４ 研削ホイール
２６ ホイール基台
２８ 砥石
２８ａ 研削砥石
２８ｂ 補助砥石
３８ チャックテーブル
Claims (2)
- 研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイールであって、
該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、
該ホイール基台の該自由端部に配設された複数の砥石と、を備え、
該複数の砥石は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石と、ボンド材のみを焼結した補助砥石とを含み、
該研削砥石と該補助砥石とが該ホイール基台の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されていることを特徴とする研削ホイール。 - 前記ボンド材はビトリファイドボンドから構成される請求項１記載の研削ホイール。
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