JP2016215295A

JP2016215295A - 研削ホイール

Info

Publication number: JP2016215295A
Application number: JP2015100863A
Authority: JP
Inventors: 俊洙禹; Junsoo Woo
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-05-18
Filing date: 2015-05-18
Publication date: 2016-12-22

Abstract

【課題】樹脂などの粘性の高い材料を研削可能な研削ホイールを提供する。【解決手段】研削ホイール１１は、回転軸を有する回転スピンドル７に固定される固定端部１２０と自由端部１２１とを有する円盤状の砥石基台１２と、自由端部１２１に円環状の固定位置に沿って装着された２以上の研削砥石１７とを備え、研削砥石１７の研削面１７３は三角形に形成され、回転スピンドル７の回転方向の前端が研削砥石１７の角部１７２で構成される。ウエーハＷの研削加工時には、角部１７２からウエーハＷの樹脂層５を切り込んで研削するため、研削砥石１７の研削面１７３に研削屑が付着するのを防止できる。よって、研削砥石１７の自生発刃作用の妨げとならず、粘性の高い材料であっても良好に研削加工することができる。【選択図】図２

Description

本発明は、半導体ウエーハなどの被加工物を研削する研削ホイールに関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画され表面に形成されたウエーハは、研削装置などにおいて裏面が研削され所定の厚みに形成された後、切削装置などによって個々のデバイスチップに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、ウエーハを研削する長方形状の研削砥石をホイール基台の自由端部に円環状に装着して構成される研削ホイールとを少なくとも備えており、ウエーハを高精度に所望の厚みに研削することができる（例えば、下記の特許文献１を参照）。ホイール基台に装着される研削砥石としては、例えば砥粒をビトリファイドボンドに混錬して焼結し直方体形状に形成したビトリファイドボンド砥石や、同様の材料によりパイプ形状に形成した研削砥石などが用いられている（例えば、下記の特許文献２を参照）。

特開２０１３−１５８８８６号公報特開２０１２−８９６２８号公報

しかし、上記したような直方体形状の研削砥石を用いて樹脂等の粘性の高い材料を研削すると、研削砥石の研削面に研削屑が付着して研削砥石の自生発刃作用の妨げとなり、研削が進まないという問題がある。特にビトリファイドボンド砥石においては、砥粒の保持力が弱く砥石が脱落しながら研削するため、砥石の磨耗量が多くなって樹脂等を研削するにはコストがかかる。また、上記パイプ形状の研削砥石で樹脂等を研削すると、パイプの中に樹脂等が詰まってしまうという問題もある。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、樹脂などの粘性の高い材料を研削することできる研削ホイールを提供することを目的としている。

本発明は、表面に樹脂層が形成されたウエーハの該樹脂層を研削する研削ホイールであって、回転軸を有する回転スピンドルに装着され該回転スピンドルに固定される固定端部と自由端部とを有する円盤状の砥石基台と、該砥石基台の該自由端部に円環状の固定位置に沿って装着された２以上の研削砥石と、を備え、該研削砥石は、ウエーハと接触する研削面が三角形に形成され、該回転スピンドルの回転方向の前端が該三角形の角部であることを特徴とする。

本発明の研削ホイールは、砥石基台の自由端部に円環状の固定位置に沿って装着された２以上の研削砥石を備え、研削砥石は、ウエーハと接触する研削面が三角形に形成され、回転スピンドルの回転方向の前端が三角形の角部となっており、ウエーハの研削時に角部から樹脂層に切り込むように構成したため、研削屑が研削砥石の側面に沿って回転方向後方に飛散することで、研削砥石の研削面に研削屑が付着するのを防止することができる。したがって、研削砥石の自生発刃作用の妨げとならず、粘性の高い材料であっても研削加工を円滑に行うことができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。直方体形状の研削砥石を示す斜視図である。直角三角柱形状の研削砥石を示す斜視図である。研削ホイールの構成を示す底面図である。矩形のウエーハを示す斜視図である。研削ホイールによってウエーハを研削する状態を示す断面図である。研削ホイールの変形例の構成を示す平面図である。研削砥石の他の例を示す斜視図である。研削砥石の他の例を備えた研削ホイールを示す部分拡大底面図である。

図１に示す研削装置１は、ウエーハなど被加工物を研削する研削装置の一例である。研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２ａと、装置ベース２ａのＹ軸方向後部に立設されたコラム２ｂとを有している。装置ベース２ａの上面には、ウエーハを吸引保持する保持面４ａを有するチャックテーブル４が配設されている。チャックテーブル４の周囲はカバー３によって覆われている。チャックテーブル４は、Ｙ軸方向に移動可能となっている。

コラム２ｂのＹ軸方向前方においては、被加工物に研削を施す研削手段６と、チャックテーブル４に対して接近及び離反する研削送り方向（Ｚ軸方向）に研削手段６を昇降させる研削送り手段２０とが配設されている。研削手段６は、Ｚ軸方向の回転軸を有する回転スピンドル７と、回転スピンドル７の外周を囲繞するスピンドルハウジングを保持するホルダ８と、回転スピンドル７の一端に取り付けられたモータ９と、回転スピンドル７の下端にホイールマウント１０を介して装着された研削ホイール１１とを備えている。研削手段６は、モータ９による駆動により研削ホイール１１を所定の回転速度で回転させることができる。

研削送り手段２０は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ２１と、ボールネジ２１の一端に接続されたモータ２２と、ボールネジ２１と平行にのびる一対のガイドレール２３と、内部に備えたナットがボールネジ２１に螺合するとともに側部がガイドレール２３に摺接する昇降板２４とを備えている。昇降板２４には、ホルダ８が連結されている。そして、モータ２２がボールネジ２１が回動させると、一対のガイドレール２３に沿って昇降板２４とともに研削手段６をＺ軸方向に昇降させることができる。

次に、研削ホイール１１の構成について説明する。研削ホイール１１は、回転スピンドル７の下端に取り付けられたホイールマウント１０に装着される円盤状の砥石基台１２と、砥石基台１２の下面に装着される２以上の研削砥石１７とを備えている。砥石基台１２の上面側は、ホイールマウント１０に固定される固定端部１２０となっている。固定端部１２０と反対側の面は、複数の研削砥石１７が円環状の固定位置に沿って装着される自由端部１２１となっている。なお、固定位置は、自由端部１２１において研削砥石１７が固定される任意の位置である。

研削砥石１７は、例えば図２に示すように、直方体形状の砥石３０を、上面３１の対角線３２から上面３１に対して垂直な方向に切断することにより、図３に示すように、直角三角柱形状に形成されたものである。このように、従来からある直方体形状の砥石３０を切断するだけで研削砥石１７を製造することができるため、製造が容易であり、既存のものを利用することができ経済的である。

研削砥石１７は、研削対象のウエーハに接触する研削面１７３を備えており、研削面１７３は、斜辺部１７０と隣辺部１７１ａ、１７１ｂとによって囲まれた平面状の領域である。斜辺部１７０と隣辺部１７１ａとの交点である頂点部分が角部１７２となっている。斜辺部１７０及び隣辺部１７１ａからは、研削面１７３に対して垂直な方向に立設された２つの側面１７４，１７５が形成されている。図４に示すように、研削砥石１７は、研削ホイール１２の回転方向Ａの前端に角部１７２を向けており、この向きで砥石基台１２の自由端部１２１側に突出形成される外縁部１３と内縁部１４との間の溝部１５において等間隔に円環状に固定されている。このような向きで複数の研削砥石１７を砥石基台１２に装着することで、研削砥石１７は、粘性の高い研削対象の材料に対して角部１７２から切り込むことが可能となる。なお、研削砥石１７は、例えば接着材で溝部１５に接着固定されている。この接着材は特に限定されない。

溝部１５に接着固定される研削砥石１７の個数は、少なくとも２個以上（図示の例では、８個）であればよい。このように２個以上の研削砥石１７を砥石基台１２に装着しておくことにより、いずれかの研削砥石１７が欠けたとしても他の研削砥石１７が研削を行うことができる。なお、内縁部１４の内周側には、研削水を噴出する研削水供給口１６が円弧状に並んで形成されており、ウエーハの研削中は、研削水供給口１６から研削水が噴出する。したがって、溝部１５の周方向に沿って研削砥石１７を隙間なく配置してしまうと、研削屑や研削水が研削砥石１７の外側に排出されなくなり、ウエーハの研削結果に悪影響をもたらすことが想定されるが、隣り合う研削砥石１７の間に隙間があれば、そのような弊害が生じるおそれがなく、また、隣り合う研削砥石１７の間に隙間が形成されるかぎりは、研削砥石１７の個数を増やしてもよい。

研削砥石１７としては、例えばメタルボンドで砥粒が保持されて形成されるメタルボンド砥石を使用することが好ましい。このような硬い材質のボンドで砥粒を保持させた砥石であれば、ボンドが砥粒を保持する保持力が強く、メタルボンド自身が欠けにくいため、砥石の磨耗量を少なくすることでき、粘性の高い材料を研削するのに有用である。

以下では、研削ホイール１１を用いて図１に示すウエーハＷを研削する動作について説明する。ウエーハＷは、円形状の被加工物の一例である。ウエーハＷの表面Ｗａには、デバイスを保護する粘性の高い樹脂層５が被覆されている。一方、表面Ｗａと反対側の裏面Ｗｂは、チャックテーブル４の保持面４ａに保持される被保持面となっている。なお、研削対象には、例えば図５に示す矩形状のウエーハ５０もある。このウエーハ５０は、電極板５１上に配置されたデバイスが樹脂層５２によって封止されて構成されており、樹脂層５２が研削される。

図１に示したチャックテーブル４の保持面４ａにウエーハＷの裏面Ｗｂ側を載置して樹脂層５を上向きに露出させる。続いて図示しない吸引源の吸引力を保持面４ａに作用させてウエーハＷを吸引保持し、ウエーハＷを保持したチャックテーブル４を研削手段６の下方に移動させる。

次いで、図６に示すように、チャックテーブル４を例えば矢印Ａ方向に回転させるとともに、研削ホイール１１を例えば矢印Ａ方向に回転させながら、図１に示した研削送り手段２０によって研削ホイール１１をチャックテーブル４の保持面４ａに接近する方向に下降させる。回転しながら下降する研削砥石１７をウエーハＷの表面Ｗａに被覆された樹脂層５に接触させて、インフィード研削を行う。ウエーハＷの研削中は、図２に示した複数の研削水供給口１６から研削砥石１７に向けて研削水を供給し続ける。研削水としては、例えば純水を用いる。

研削時は、研削ホイール１１のＡ方向に回転する研削砥石１７の研削面１７３が樹脂層５の表面に接触する。研削砥石１７は、角部１７２から樹脂層５を削っていき、続いて研削砥石１７の研削面１７３が樹脂層５を押圧しながら研削を行う。このようにして全ての研削砥石１７の研削面１７３で樹脂層５を所望の厚みに至るまで研削する。研削面１７３が三角形に形成され、角部１７２から樹脂層５を削っていくため、研削中は、研削屑が研削砥石１７の側面１７４，１７５に沿って回転方向後方に飛散することで、研削砥石１７の研削面１７３に研削屑が付着することがないため、自生発刃作用が促進され、研削加工を進めることができる。また、自生発刃作用が促進されることに加え、研削砥石１７の角部１７２から樹脂層５を削っていくことで研削ホイール１１の回転が樹脂層５の粘性によって妨げられないため、研削砥石１７の荷重による負荷がウエーハＷにかからず、ウエーハＷの面に割れなどの不具合を生じさせることがない。

このようにして、研削ホイール１１で樹脂層５を所望の厚みに研削した時点で、図１に示した研削送り手段２０によって研削手段６をチャックテーブル４の保持面４ａから離反する方向に上昇させて研削加工を終了する。

以上のとおり、本発明の研削ホイール１１では、砥石基台１２の自由端部１２１に円環状の固定位置に沿って装着された２以上の研削砥石１７を備え、研削砥石１７は、研削面１７３が三角形に形成され、回転スピンドル７の回転方向の前端が研削砥石１７の角部１７２となっているため、研削時は、角部１７２から樹脂層５に切り込むため、研削砥石１７の研削面に研削屑が付着するのを防止することができる。よって、研削砥石１７の自生発刃作用の妨げとならず、粘性の高い材料であっても円滑に研削加工を行うことができる。研削砥石１７がメタルボンド砥石で構成されている場合は、砥石の磨耗量を少なくすることができ、樹脂等を研削してもコストを低減すことができる。

上記した研削ホイール１１では、図４に示したように、研削砥石１７の斜辺部１７０と内縁部１４との間にわずかな隙間１８が形成されており、上記のようなウエーハＷの研削を続けると、研削屑が隙間１８に詰まることがありうる。そこで、例えば図７に示す研削ホイール１１ａのように、上記砥石基台１２における内縁部１４が存在しない構成として外縁部１３の内側に幅広の溝部１９を形成し、複数の研削砥石１７が溝部１９において円環状に接着固定された構成としてもよい。このように構成される研削ホイール１１ａでは、上記した研削ホイール１１における隙間１８がなくなるため、ウエーハを研削するときに、研削屑等が溝部１９に詰まるという問題がない。研削ホイール１１ａについても、図１に示した研削装置１に搭載することができる。

上記実施形態に示した研削砥石１７は、溝部１８，１９において斜辺部１７０を内側に向け、隣辺部１７１を砥石基台１２の外縁部１３側に向けて配置しているが、この配置構成には限定されない。例えば、溝部１８、１９において研削砥石１７の隣辺部１７１ａを内側に向け、斜辺部１７０を外縁部１３側に向けて配置してもよい。また、研削砥石の研削面は、三角形状であればよく、直角三角形状に限定されない。例えば図９に示す研削砥石６０のように、研削面６１が二等辺三角形に形成されていてもよい。この研削砥石６０の研削面６１は、２つの等辺６２ａ，６２ｂと１つの底辺６３とによって囲まれており、等辺６２ａと底辺６３との交点が角部６４ａであり、等辺６２ｂと底辺６３との交点が角部６４ｂである。インフィード研削では、回転方向を変更することもあるが、この研削砥石６０を外縁部１３と内縁部１４との間の溝部１５に固定した研削ホイール１１ｂをＡ方向に回転させる場合は、角部６４ａから樹脂層を削っていき、研削ホイール１１ｂをＢ方向に回転させる場合は、角部６４ｂから樹脂層を削っていく。このように、研削砥石６０の研削面６１を二等辺三角形とし、回転スピンドルの回転方向に応じて角部６４ａ、６４ｂのいずれかが回転方向の前端に位置するようにすることで、研削ホイール１１ｂをどちらの方向に回転させても角部から樹脂層を削っていくことができる。

なお、図３に示した三角柱形状の研削砥石１７に代えて、例えば図８に示す逆三角錐台形状の研削砥石４０を用いることもできる。この研削砥石４０においても、研削面４００は、斜辺４０１と、隣辺４０２ａ、４０２ｂとによって囲まれて三角形に形成され、斜辺４０１と隣辺４０２ａとの交点が角部４０３となっており、角部４０３から樹脂層を切り込むように回転させると、側面４０４，４０５に沿って研削屑を飛散させながら研削を行うことができる。

上記実施形態では、インフィード研削を行った場合を説明したが、研削手段６を所定の高さ位置に位置付け、ウエーハＷを保持したチャックテーブル４を回転させずに、研削砥石１７とチャックテーブル４との相対移動によって、研削砥石１７をウエーハＷに接触させて研削するクリープフィード研削を実施してもよく、この研削によっても、自生発刃作用を促進して、粘性の高い材料の研削加工を円滑に行うことができる。

１：研削装置２ａ：基台２ｂ：コラム
４：チャックテーブル４ａ：保持面５：樹脂層
６：研削手段７：回転スピンドル
８：ホルダ９：モータ１０：ホイールマウント
１１，１１ａ，１１ｂ：研削ホイール
１２：砥石基台１２０：固定端部１２１：自由端部
１３：外縁部１４：内縁部１５：溝部１６：研削水供給口
１７：研削砥石１７０：斜辺部１７１ａ，１７１ｂ：隣辺部１７２：角部
１７３：研削面１７４，１７５：側面
１８：隙間１９：溝部
２０：研削送り手段２１：ボールネジ２２：モータ２３：ガイドレール
２４：昇降板
３０：研削砥石３１：上面３２：対角線
４０：研削砥石４０１：斜辺４０２ａ、４０２ｂ：隣辺４０３：角部
４０４，４０５：側面
５０：ウエーハ５１：電極板５２：樹脂層
６０：研削砥石６１：研削面６２ａ、６２ｂ：等辺６３：底辺
６４ａ，６４ｂ：角部

Claims

表面に樹脂層が形成されたウエーハの該樹脂層を研削する研削ホイールであって、
回転軸を有する回転スピンドルに装着され、該回転スピンドルに固定される固定端部と自由端部とを有する円盤状の砥石基台と、
該砥石基台の該自由端部に円環状の固定位置に沿って装着された２以上の研削砥石と、を備え、
該研削砥石は、ウエーハと接触する研削面が三角形に形成され、該回転スピンドルの回転方向の前端が該三角形の角部であることを特徴とする研削ホイール。