JP2015231653A

JP2015231653A - 砥石

Info

Publication number: JP2015231653A
Application number: JP2014119446A
Authority: JP
Inventors: 平田　和也; Kazuya Hirata; 和也平田; 高橋　邦充; Kunimitsu Takahashi; 邦充高橋; 将昭鈴木; Masaaki Suzuki; 有希子木川; Yukiko Kikawa; 修三浦; Osamu Miura
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2014-06-10
Publication date: 2015-12-24

Abstract

【課題】レーザー光を砥石に照射してドレッシングするとき、効果的かつ確実に良好なドレッシングをする。
【解決手段】砥石１０は、レーザー光を吸収する吸光材１３を含む。例えば、砥石１０は、砥粒１１と、砥粒１１を結合する結合材１２とを備え、結合材１２が顔料を含むことによりレーザー光を吸収する。また、例えば、砥石は、主砥粒と、主砥粒よりも小さい補助砥粒と、主砥粒及び補助砥粒を結合する結合材とを備え、補助砥粒が着色されていることによりレーザー光を吸収する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ウェーハなどの加工に用いられる砥石に関する。

砥石を回転させてウェーハなどの板状ワークに当接させることにより、板状ワークを研削して薄化し、あるいは、板状ワークを切削して切断するなどの加工をする技術がある。かかる技術においては、砥石の目詰まりを解消して砥粒を砥石の表面に表出させ、摩耗した砥石を所望の形状に成形し、あるいは、加工に不要な結合材を除去するために、砥石のドレッシングが行われている。

砥石のドレッシング機能を有する装置としては、ドレッサーボードを研削砥石の研削面に当接させることにより、ドレッシングと並行して被加工物の研削をする研削装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。また、ドレッシングをレーザー光により行う装置も提案されている（例えば特許文献２及び３参照）。

特開２０１１−１８９４５６号公報特開平１１−２８５９７１号公報特開２００２−１９２４６４号公報

板状ワークがサファイアや炭化ケイ素（ＳｉＣ）など硬い材質で形成されている場合など、砥石の目詰まりや摩耗が激しい場合は、加工中にドレッシングをする必要が生じる。しかし、加工を中断してドレッシングをすると、加工効率が低下する。

特許文献１に記載された技術によれば、被加工物を研削しながら砥石のドレッシングをすることができるので、加工を中断することなくドレッシングをすることができ、加工を連続して行うことができる。しかし、砥石のドレッシングをする際には、砥石の回転速度をドレッシングに適した速度に変更する必要があるところ、ドレッシングに適した回転速度は、通常の加工時における回転速度よりも遅い場合が多く、ドレッシングと並行して加工をすると、通常の加工時よりも加工速度が遅くなる。

特許文献２及び３に記載された技術によれば、砥石の回転速度を変更せずに、加工と並行してドレッシングをすることができるので、加工速度が遅くなるのを防ぐことができる。しかし、良好なドレッシング効果を得るためには、特許文献３に記載されているように、どのような波長のレーザー光を使用するかが重要となる。砥石の材質によっては、良好なドレッシング効果を得ることができる波長のレーザー光を放射するレーザー発振器が存在せず、あるいは、存在しても非常に高価であるため、良好なドレッシング効果を得ることができない場合がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、レーザー光を砥石に照射してドレッシングする場合において、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることを目的とする。

本発明は、レーザー光を吸収する吸光材を含んで構成される砥石である。

この砥石は、砥粒と、該砥粒を結合する結合材とを備え、該結合材が顔料を含むことにより前記レーザー光を吸収する構成としてもよいし、主砥粒と、補助砥粒と、該主砥粒及び該補助砥粒を結合する結合材とを備え、該補助砥粒が着色されていることにより前記レーザー光を吸収するとしてもよい。
請求項１記載の砥石。

本発明に係る砥石によれば、レーザー光を吸収する吸光材を含むので、吸光材に吸収される波長のレーザー光を用いてドレッシングすることにより、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。
吸光材としては、例えば、結合材に顔料を含ませてもよいし、補助砥粒を着色してもよい。砥粒や結合材の材質に関わらず、ドレッシングに用いられるレーザー光を十分に吸収することができるので、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。

砥石を示す断面図。研削装置を示す側面視断面図。別の砥石を示す断面図。

図１に示す砥石１０は、ウェーハなどの板状ワークを研削して薄化し、あるいは、切削して切断するために用いられるものであり、ダイヤモンド砥粒などの砥粒１１と、砥粒１１を結合する結合材１２とを備える。

結合材１２は、例えばヴィトリファイドボンドなどのボンド材であり、ドレッシングに用いられるレーザー光を吸収する吸光材１３を含む。吸光材１３は、顔料や金属粉などである。例えば、ドレッシングに用いられるレーザー光が、波長３６０ｎｍ〜８３０ｎｍの可視光線である場合、カーボン粉末やベンガラなどの顔料や、コバルト、ニッケル、銅、タングステンなどの金属粉末を、吸光材１３として用いるのが好ましい。

砥石１０は、板状ワークを加工するとき板状ワークに当接する加工面１０１を有する。砥石１０のドレッシングは、加工面１０１にレーザー光を集光させることにより行われる。吸光材１３がレーザー光を吸収することにより発熱し、吸光材１３の周囲の結合材１２が溶解あるいは変質して、剥がれ落ちる。

なお、レーザー光の波長は、砥粒１１に吸収されない波長を選択する。レーザー光が砥粒１１に吸収されると、砥粒１１が変形する場合があるからである。例えば、ダイヤモンド砥粒は、可視光線や赤外線に対して透過性を有するのに対し、紫外線は吸収する。したがって、砥粒１１がダイヤモンド砥粒である場合、紫外線ではなく、可視光線や赤外線のレーザー光を用いる。

加工面１０１全体をレーザー光の集光点が走査すると、砥粒１１には影響せず、加工面１０１から所定の深さの範囲１２１内の結合材１２が剥がれ落ちる。これにより、加工面１０１に砥粒１１が表出する。

図２に示す研削装置２０は、板状ワーク３０を保持する保持テーブル２１と、砥石１０を用いて板状ワーク３０を研削する研削手段２２と、砥石１０をドレッシングするドレッシング手段２３とを備える。

保持テーブル２１は、ＸＹ平面に平行に板状ワーク３０を保持し、ＸＹ平面に垂直な回転軸２１９を中心として回転可能である。

研削手段２２は、砥石１０を備える研削ホイール４０を備え、研削ホイール４０は、ＸＹ平面に垂直な回転軸２２９を中心として回転可能である。また、研削手段２２は、ＸＹ平面に垂直な±Ｚ方向に昇降可能となっている。研削装置２０においては、保持テーブル２１が回転することにより保持テーブル２１に保持された板状ワーク３０を回転させるとともに、研削手段２２が研削ホイール４０を回転させながら−Ｚ方向に移動することにより砥石１０の加工面１０１を板状ワーク３０の上面（＋Ｚ側の面）に当接させることにより、板状ワーク３０を研削して薄化する。

ドレッシング手段２３は、レーザー光２３９を放射するレーザー発振部２３１と、レーザー発振部２３１が放射したレーザー光２３９を反射するミラー２３２と、ミラー２３２が反射したレーザー光２３９を砥石１０の加工面１０１に集光させる集光レンズ２３３とを備える。集光レンズ２３３がレーザー光２３９を集光させる集光点は、砥石１０が板状ワーク３０に当接していない位置に位置付けられている。したがって、研削装置２０は、板状ワーク３０を加工するのと並行して、砥石１０をドレッシングすることができる。

ドレッシング手段２３は、ミラー２３２が揺動することにより、集光レンズ２３３がレーザー光２３９を集光する集光点を、研削ホイール４０の径方向（例えば±Ｙ方向）に移動させる。この動きと、研削ホイール４０が回転する動きとを組み合わせることにより、加工面１０１全体を集光点が走査し、砥石１０をドレッシングする。

砥石１０の結合材１２に吸光材１３が混入されているので、吸光材１３がレーザー光２３９を吸収することにより、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。レーザー発振部２３１が放射するレーザー光２３９の波長に合わせて吸光材１３を選択することにより、砥粒１１や結合材１２の材質に左右されず、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。

また、レーザー発振部２３１が放射するレーザー光２３９の波長は、砥粒１１に吸収されない波長であるという制約があるものの、それ以外には制約がなく、比較的自由に選択することができる。これにより、研削装置２０などの加工装置の製造コスト・運用コストを抑えることができる。

レーザー光を用いて砥石１０をドレッシングするので、砥石１０の回転速度を落とす必要がなく、加工と並行してドレッシングをしても、加工速度が遅くなるのを防ぐことができる。

図１及び図２に示した砥石１０に代えて、図３に示す砥石１０Ａを用いることもできる。この砥石１０Ａは、ダイヤモンド砥粒などの主砥粒１１Ａと、主砥粒１１Ａよりも粒径が小さいことが好ましい補助砥粒１１Ｂと、主砥粒１１Ａ及び補助砥粒１１Ｂを結合する結合材１２とを備える。主砥粒１１Ａ及び補助砥粒１１Ｂは、満遍なく混合され、結合材１２によって結合されている。結合材１２は、例えばヴィトリファイドボンドなどのボンド材である。

補助砥粒１１Ｂは、例えばアルミナ、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化鉄、酸化セリウム、ジルコニア、シリカなどフィラーの代わりとして用いられる一般砥粒や、立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒などであり、ドレッシングに用いられるレーザー光を吸収するよう着色されている。例えば、ドレッシングに用いられるレーザー光が近赤外線である場合、シアニン化合物、フタロシアニン化合物、ジチオール金属錯体、ナフトキノン化合物、ジインモニウム化合物、アゾ化合物など、近赤外線領域（７００ｎｍ〜２０００ｎｍ）に吸収極大波長を有する色素を吸光材として使い、補助砥粒１１Ｂを着色する。

砥石１０Ａのドレッシングは、砥石１０と同じように、加工面１０１にレーザー光を集光させることにより行われる。着色された補助砥粒１１Ｂがレーザー光を吸収することにより発熱し、補助砥粒１１Ｂの周囲の結合材１２が溶解あるいは変質して、補助砥粒１１Ｂとともに剥がれ落ちる。なお、レーザー光の波長は、主砥粒１１Ａに吸収されない波長を選択する。

加工面１０１全体をレーザー光の集光点が走査すると、主砥粒１１Ａには影響せず、補助砥粒１１Ｂ及びその周囲の所定の範囲１２１内の結合材１２が剥がれ落ちる。これにより、加工面１０１に砥粒１１が表出する。

補助砥粒１１Ｂが着色されているので、補助砥粒１１Ｂがレーザー光を吸収することにより、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。レーザー光の波長に合わせて色素を選択することにより、補助砥粒１１Ｂや結合材１２の材質に左右されず、効果的かつ確実に良好なドレッシングをすることができる。

また、ドレッシングに用いるレーザー光の波長は、主砥粒１１Ａに吸収されない波長であるという制約があるものの、それ以外には制約がなく、比較的自由に選択することができる。これにより、加工装置の製造コスト・運用コストを抑えることができる。

レーザー光を用いて砥石１０Ａをドレッシングするので、砥石１０Ａの回転速度を落とす必要がなく、加工と並行してドレッシングをしても、加工速度が遅くなるのを防ぐことができる。また、補助砥粒１１Ｂの粒径が主砥粒１１Ａより小さいので、剥がれ落ちた補助砥粒１１Ｂを主砥粒１１Ａが引っ掻いて板状ワークに傷が付くのを防ぐことができる。

なお、吸光材は、上述したものに限らず、例えば、ＣＴＰ（ＣｏｍｐｕｔｅｒｔｏＰｌａｔｅ）用光熱変換剤、フラッシュトナー用光熱変換剤などであってもよい。また、レーザー光を吸収して発熱するのではなく、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）近赤外線吸収カットフィルターや熱線遮蔽フィルムなどに用いられる吸光材のように、レーザー光を吸収して光学的作用により分子間力を破壊するものであってもよい。

なお、図２に示した研削装置２０は、砥石を使って板状ワークを加工する加工装置の一例である。加工装置は、研削装置に限らず、例えば、切削ブレードを構成する砥石を板状ワークに切り込ませることにより板状ワークを切削する切削装置であってもよい。

１０，１０Ａ砥石、１０１加工面、
１１砥粒、１１Ａ主砥粒、１１Ｂ補助砥粒、１２結合材、１２１範囲、
１３吸光材、
２０研削装置、２１保持テーブル、２１９，２２９回転軸、２２研削手段、
２３ドレッシング手段、２３１レーザー発振部、２３２ミラー、
２３３集光レンズ、２３９レーザー光、
３０板状ワーク、４０研削ホイール

Claims

レーザー光を吸収する吸光材を含んで構成される砥石。
砥粒と、
該砥粒を結合する結合材とを備え、
該結合材が顔料を含むことにより前記レーザー光を吸収する、
請求項１記載の砥石。
主砥粒と、
補助砥粒と、
該主砥粒及び該補助砥粒を結合する結合材とを備え、
該補助砥粒が着色されていることにより前記レーザー光を吸収する、
請求項１記載の砥石。