JP2016078165A - 平研削砥石 - Google Patents

Abstract

【課題】研削工程を粗研削から仕上げの研削に進める際に、平研削砥石の交換に伴う煩雑な作業を必要としない平研削砥石を提供する。
【解決手段】平研削砥石１を、砥粒を含む円盤状の粗砥石部３と、粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、粗砥石部３の厚み方向において粗砥石部３に隣接する円盤状の仕上げ砥石部５と、を備え、粗砥石部３の外径寸法は、仕上げ砥石部５の外径寸法よりも小さい構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物を研削する際に使用する平研削砥石に関する。

ストリートと呼ばれる分割予定ラインで区画された複数の領域に、それぞれＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成された半導体ウェーハは、例えば、研削等の方法で薄くされた後に、各デバイスに対応する複数のチップへと分割され、電子機器等に組み込まれる。

半導体ウェーハのような板状物を研削する際には、板状物の被研削面に対して垂直な面内で回転する円盤状の平研削砥石を用いることがある（例えば、特許文献１参照）。この場合、板状物を保持するチャックテーブルと、回転する平研削砥石とを、被研削面に対して平行な方向に相対的に移動させることで、板状物を均一な厚みに加工できる。

特開２００２−１９２４６０号公報

ところで、平研削砥石に含まれる砥粒の径が大きくなると、研削に要する時間は短くなるが、被研削面にクラックやスクラッチ傷が残り易くなる。一方、平研削砥石に含まれる砥粒の径が小さくなると、板状物を薄くするのに時間が掛かり、生産性を十分に高めることができない。

そこで、上述した平研削砥石を用いて板状物を研削する際には、径の大きな砥粒を含む平研削砥石で板状物をある程度まで薄くした後に、径の小さな砥粒を含む平研削砥石で仕上げの研削を実施していた。しかしながら、この方法では、平研削砥石の交換等に伴う煩雑な作業が必要となる。

本発明はかかる問題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、研削の工程中に煩雑な作業を必要としない平研削砥石を提供することである。

本発明によれば、砥粒を含む円盤状の粗砥石部と、該粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、該粗砥石部の厚み方向において該粗砥石部に隣接する円盤状の仕上げ砥石部と、を備え、該粗砥石部の外径寸法は、該仕上げ砥石部の外径寸法よりも小さいことを特徴とする平研削砥石が提供される。

また、本発明によれば、円盤状のホイール基台と、砥粒を含み、該ホイール基台の外周面にメッキで形成された円環状の粗砥石部と、該粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、該ホイール基台の厚み方向において該粗砥石部と隣接する位置にメッキで形成された円環状の仕上げ砥石部と、を備え、該粗砥石部の外径寸法は、該仕上げ砥石部の外径寸法よりも小さいことを特徴とする平研削砥石が提供される。

本発明に係る平研削砥石は、砥粒を含む円盤状又は円環状の粗砥石部と、粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、粗砥石部に隣接する円盤状又は円環状の仕上げ砥石部と、を備え、粗砥石部の外径寸法は、仕上げ砥石部の外径寸法よりも小さくなっている。

そのため、この平研削砥石によって、粗砥石部による研削と、仕上げ砥石部による研削とを連続的に実施できる。すなわち、本発明に係る平研削砥石を用いれば、工程中の平研削砥石を交換する作業は不要になる。このように、本発明によれば、研削の工程中に煩雑な作業を必要としない平研削砥石を提供できる。

図１（Ａ）は、平研削砥石の構成例を模式的に示す正面図であり、図１（Ｂ）は、平研削砥石の構成例を模式的に示す断面図である。 平研削砥石を用いる加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 図３（Ａ）は、板状物の構成例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、板状物の構成例を模式的に示す底面図であり、図３（Ｃ）は、加工装置に搬入する前の板状物を模式的に示す斜視図である。 平研削砥石を装着した加工ユニットの構成例を模式的に示す分解斜視図である。 図５（Ａ）は、研削の第１ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、研削の第２ステップを模式的に示す一部断面側面図である。 研削終了後の状態を模式的に示す一部断面側面図である。 図７（Ａ）は、変形例に係る平研削砥石の構成例を模式的に示す正面図であり、図７（Ｂ）は、変形例に係る平研削砥石の構成例を模式的に示す断面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態に係る平研削砥石の構成例を模式的に示す正面図であり、図１（Ｂ）は、平研削砥石の構成例を模式的に示す断面図である。

本実施形態に係る平研削砥石１は、例えば、ビトリファイドやレジノイド等の結合材料にダイヤモンドやＣＢＮ等の砥粒を混合して円盤状に形成されており、その中央部には、正面１ａから背面１ｂまで貫通する円形の開口１ｃが設けられている。

平研削砥石１の正面１ａ側は、径の大きな砥粒を含む粗砥石部３で構成されている。一方、平研削砥石１の背面１ｂ側は、粗砥石部３より径の小さな砥粒を含む仕上げ砥石部５で構成されている。粗砥石部３と仕上げ砥石部５とは、正面視が同心円となる円柱状（円盤状）に形成されており、粗砥石部３の外径寸法（正面視における外周面３ａの径）は、仕上げ砥石部５の外径寸法（正面視における外周面５ａの径）よりも小さくなっている。

このように、小径の粗砥石部３と大径の仕上げ砥石部５とを厚み方向（円柱の高さ方向）において隣接させることで、後述のように、粗砥石部３による研削（粗研削）と仕上げ砥石部５による研削（仕上げ研削）とを連続的に実施できる。

図２は、本実施形態に係る平研削砥石１を用いる加工装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図２に示すように、加工装置２は、各構造を支持する基台４を備えている。基台４の上方には、基台４を覆うカバー６が設けられている。

カバー６の内側には、空間が形成されており、平研削砥石１を含む加工ユニット８が収容されている。加工ユニット８は、加工ユニット移動機構（不図示）によって前後方向（Ｙ軸方向、割り出し送り方向）に移動する。

加工ユニット８の下方には、加工対象の板状物１１を吸引保持するチャックテーブル１０が設けられている。チャックテーブル１０は、チャックテーブル移動機構（不図示）によって左右方向（Ｘ軸方向、加工送り方向）に移動し、回転機構（不図示）によって鉛直軸（Ｚ軸）の周りに回転する。

図３（Ａ）は、板状物１１の構成例を模式的に示す平面図であり、図３（Ｂ）は、板状物１１の構成例を模式的に示す底面図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、板状物１１は、いわゆるパッケージ基板であり、平面視で略矩形状に形成された金属枠体１３を含む。

金属枠体１３は、例えば、４２アロイ（鉄とニッケルとの合金）や銅等の金属で構成されており、複数のデバイス領域１５（ここでは、３個のデバイス領域１５）と、各デバイス領域１５を囲む余剰領域１７と、を含んでいる。

各デバイス領域１５は、交差する複数のストリート（分割予定ライン）１９でさらに複数の領域（ここでは、４８個の領域）に区画されており、各領域には、ＩＣやＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイス（デバイスチップ）２１（図５（Ａ）等参照）が配置されている。

また、金属枠体１３の裏面１３ｂ側には、複数のデバイス２１を封止する樹脂２３が設けられている。この樹脂２３は、所定の厚みに形成されており、金属枠体１３の裏面１３ｂから僅かに突出している。この樹脂２３によって、各デバイス領域１５の裏面１３ｂ側全体が覆われている。

図３（Ａ）に示すように、金属枠体１３の表面１３ａ側には、各デバイス２１に対応する複数のステージ２５が設けられている。各ステージ２５の周囲には、複数の電極パッド（不図示）が形成されている。

この板状物１１は、例えば、金属枠体１３の裏面１３ｂ側から各ステージ２５にデバイス２１を配置し、各デバイス２１の電極と、ステージ２５の周囲に配置された電極パッドとを金属ワイヤー（不図示）等で接続した後に、裏面１３ｂ側を樹脂２３で封止して得られる。

図３（Ｃ）は、加工装置２に搬入する前の板状物１１を模式的に示す斜視図である。例えば、板状物１１の表面側（金属枠体１３の表面１３ａ側）には、テープ２７を貼着する。また、テープ２７の外周部分には、環状のフレーム２９を固定する。これにより、板状物１１はテープ２７を介してフレーム２９に支持される。

図２に示すように、基台４の前方の角部には、カセットエレベーター１２が配置されている。カセットエレベーター１２の上面には、テープ２７を介して環状のフレーム２９に支持された板状物１１を収容するカセット１４が載置される。カセットエレベーター１２は、昇降可能に構成されており、板状物１１を搬出、搬入できるように、カセット１４の位置を高さ方向（Ｚ軸方向）において調整する。

カバー６の前面６ａには、ユーザインタフェースとなるタッチパネル式のモニター１６が設けられている。モニター１６は、加工装置２の各部を制御する制御装置（不図示）と接続されている。制御装置は、モニター１６を通じて設定される加工条件等に基づいて、加工ユニット８、加工ユニット移動機構、チャックテーブル１０、チャックテーブル移動機構等の動作を制御する。

図４は、加工ユニット８の構成例を模式的に示す分解斜視図である。なお、図４では、加工ユニット８の構成要素の一部を省略している。図４に示すように、加工ユニット８は、スピンドルハウジング２０に回転可能に支持されたスピンドル２２を含む。

スピンドル２２の先端部には、平研削砥石１を固定するためのフランジ２４が装着されている。フランジ２４は、径方向外向きに延出されたフランジ部２６と、フランジ部２６の表面（前面）から突出するボス部２８とで構成されている。

フランジ部２６の裏面（後面）側には、スピンドル２２の先端部と嵌合する嵌合部（不図示）が形成されている。この嵌合部にスピンドル２２の先端部を嵌め込んだ状態でボルト３０を締め込めば、フランジ２４はスピンドル２２に固定される。

平研削砥石１をスピンドル２２に装着するには、まず、フランジ２４のボス部２８を平研削砥石１の開口１ｃに挿通させる。この状態で、ボス部２８の先端部に円環状の固定リング３２を取り付ければ、平研削砥石１は、フランジ２４と固定リング３２とで挟持される。

次に、本実施形態の平研削砥石１を用いる板状物１１の加工方法（研削方法）について説明する。図５（Ａ）は、研削の第１ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図５（Ｂ）は、研削の第２ステップを模式的に示す一部断面側面図であり、図６は、研削終了後の状態を模式的に示す一部断面側面図である。なお、本実施形態では、板状物１１の樹脂２３を平研削砥石１で研削して薄くする例について説明する。

まず、板状物１１の表面側（金属枠体１３の表面１３ａ側）をチャックテーブル１０に吸引保持させる。続いて、加工ユニット８とチャックテーブル１０とを移動（回転）させて、平研削砥石１の粗砥石部３を研削開始位置の上方に位置付ける。

その後、平研削砥石１を回転させるとともに、粗砥石部３の外周面３ａが樹脂２３と接触する高さまで平研削砥石１を下降させる。この状態で、チャックテーブル１０と平研削砥石１とを樹脂２３の被研削面と直交する方向に相対的に移動させることで、板状物１１の樹脂２３は研削される。

図５（Ａ）に示す研削の第１ステップでは、粗砥石部３の外周面３ａが樹脂と接触し、仕上げ砥石部５の外周面５ａが樹脂２３と接触しない位置に平研削砥石１を位置付けて、樹脂２３を研削する。すなわち、この第１ステップでは、樹脂２３の被研削面の端部を粗砥石部３で研削する。これにより、樹脂２３の被研削面の端部には、粗砥石部３で研削された粗研削面２３ａが形成される。

図５（Ｂ）に示す研削の第２ステップでは、仕上げ砥石部５の外周面５ａが樹脂２３の粗研削面２３ａと接触する位置に平研削砥石１を位置付けて、樹脂２３を研削する。すなわち、この第２ステップでは、第１ステップで粗研削面２３ａが形成された領域を仕上げ砥石部５で研削し、第１ステップで粗研削面２３ａが形成された領域に隣接する領域を粗砥石部３で研削する。

これにより、第１ステップで粗研削面２３ａが形成された領域には、仕上げ砥石部５で研削された仕上げ研削面２３ｂが形成される。また、第１ステップで粗研削面２３ａが形成された領域に隣接する領域には、粗砥石部３で研削された粗研削面２３ａが形成される。

第２ステップ以降は、第２ステップと同様のステップを繰り返す。その結果、図６に示すように、最終的には、樹脂２３の全面に仕上げ研削面２３ｂが形成される。このように、本実施形態の平研削砥石１を用いれば、粗砥石部３による研削と、仕上げ砥石部５による研削とを連続的に実施できる。

以上のように、本実施形態に係る平研削砥石１は、砥粒を含む円盤状の粗砥石部３と、粗砥石部３の砥粒より径の小さい砥粒を含み、粗砥石部３に隣接する円盤状の仕上げ砥石部５と、を備え、粗砥石部３の外径寸法は、仕上げ砥石部５の外径寸法よりも小さくなっている。

そのため、この平研削砥石１によって、粗砥石部３による研削と、仕上げ砥石部５による研削とを連続的に実施できる。すなわち、本実施形態に係る平研削砥石１を用いれば、工程中の平研削砥石を交換する作業は不要になる。このように、本実施形態によれば、研削の工程中に煩雑な作業を必要としない平研削砥石１を提供できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、いわゆるパッケージ基板である板状物１１を被加工物としているが、一般的な半導体ウェーハ等の板状物を被加工物としても良い。

また、上記実施形態では、円盤状の粗砥石部３及び仕上げ砥石部５を備えた平研削砥石１について説明しているが、本発明の平研削砥石は、粗砥石部及び仕上げ砥石部以外の基台等を含んでも良い。

図７（Ａ）は、変形例に係る平研削砥石の構成例を模式的に示す正面図であり、図７（Ｂ）は、変形例に係る平研削砥石の構成例を模式的に示す断面図である。変形例に係る平研削砥石３１は、ステンレス、アルミニウム等の金属でなる円盤状のホイール基台３３を備えている。

ホイール基台３３の中央部には、正面３３ａから背面３３ｂまで貫通する円形の開口３３ｃが設けられている。この開口３３ｃには、上述したフランジ２４のボス部２８が挿通される。ホイール基台３３の外周面は、正面３３ａ側の小径面３３ｄと、背面３３ｂ側の大径面３３ｅとに分けられている。

小径面３３ｄには、径の大きな砥粒を含む円環状の粗砥石部３５が形成されている。一方、大径面３３ｅには、粗砥石部３５より径の小さな砥粒を含む円環状の仕上げ砥石部３７が形成されている。この粗砥石部３５及び仕上げ砥石部３７は、ニッケルメッキ等の方法で形成され、粗砥石部３５の外径寸法（正面視における外周面３５ａの径）は、仕上げ砥石部３７の外径寸法（正面視における外周面３７ａの径）よりも小さくなっている。

このように、変形例に係る平研削砥石３１は、砥粒を含む円環状の粗砥石部３５と、粗砥石部３５の砥粒より径の小さい砥粒を含み、粗砥石部３５に隣接する円環状の仕上げ砥石部３７と、を備え、粗砥石部３５の外径寸法は、仕上げ砥石部３７の外径寸法よりも小さくなっている。

そのため、この平研削砥石３１によって、粗砥石部３５による研削と、仕上げ砥石部３７による研削とを連続的に実施できる。すなわち、変形例に係る平研削砥石３１を用いる場合にも、工程中の平研削砥石を交換する作業は不要になる。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

１ 平研削砥石
１ａ 正面
１ｂ 背面
１ｃ 開口
３ 粗砥石部
３ａ 外周面
５ 仕上げ砥石部
５ａ 外周面
３１ 平研削砥石
３３ ホイール基台
３３ａ 正面
３３ｂ 背面
３３ｃ 開口
３３ｄ 小径面
３３ｅ 大径面
３５ 粗砥石部
３５ａ 外周面
３７ 仕上げ砥石部
３７ａ 外周面
２ 加工装置
４ 基台
６ カバー
６ａ 前面
８ 加工ユニット
１０ チャックテーブル
１２ カセットエレベーター
１４ カセット
１６ モニター
２０ スピンドルハウジング
２２ スピンドル
２４ フランジ
２６ フランジ部
２８ ボス部
３０ ボルト
３２ 固定リング
１１ 板状物
１３ 金属枠体
１３ａ 表面
１３ｂ 裏面
１５ デバイス領域
１７ 余剰領域
１９ ストリート（分割予定ライン）
２１ デバイス（デバイスチップ）
２３ 樹脂
２５ ステージ

Claims (2)

1. 砥粒を含む円盤状の粗砥石部と、
   該粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、該粗砥石部の厚み方向において該粗砥石部に隣接する円盤状の仕上げ砥石部と、を備え、
   該粗砥石部の外径寸法は、該仕上げ砥石部の外径寸法よりも小さいことを特徴とする平研削砥石。
2. 円盤状のホイール基台と、
   砥粒を含み、該ホイール基台の外周面にメッキで形成された円環状の粗砥石部と、
   該粗砥石部の砥粒より径の小さい砥粒を含み、該ホイール基台の厚み方向において該粗砥石部と隣接する位置にメッキで形成された円環状の仕上げ砥石部と、を備え、
   該粗砥石部の外径寸法は、該仕上げ砥石部の外径寸法よりも小さいことを特徴とする平研削砥石。