JP4734041B2 - ビトリファイドボンド砥石の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自生発刃作用が良好なビトリファイドボンド砥石及びその製造方法に関するものである。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に複数形成されたウェーハは、裏面が研削されて所定の厚さに形成された後に、ダイシング装置等によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器に利用されている。

研削の対象となるウェーハは、シリコン、窒化珪素、ガリウム砒素、サファイア、リチウムタンタレート、炭化珪素等で形成されている。一方、研削砥石には、ビトリファイドボンド砥石、レジンボンド砥石、メタルボンド砥石等があり、これらの砥石の中からウェーハの材料に適した砥石が選択されて研削に使用される。窒化珪素、サファイア、炭化珪素は硬度が高いため、これらの材料によって形成されるウェーハを研削する際には、ビトリファイドボンド砥石やメタルボンド砥石等の、ダイヤモンド砥粒が強固に保持された構成の砥石が用いられる（例えば特許文献１参照）。

特開２００３−１３６４１０号公報

しかし、ビトリファイドボンドやメタルボンドによって砥粒が強固に保持された構成の砥石には自生発刃作用が生じにくいことから、比較的短時間で目詰まりを起こし、頻繁にドレッシングを行う必要があるため、生産性が低いという問題がある。

また、自生発刃作用が生じにくいことに起因して、被研削物の研削面に面焼けやムシレといった現象が生じ、被研削物の品質を低下させるという問題もある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、難削材であっても頻繁にドレッシングすることなく効率良く研削し、被研削物の品質を低下させないようにすることである。

本発明は、気孔を有するビトリファイドボンド砥石の製造方法であって、少なくともＳｉＯ_２を主成分とするビトリファイドボンド材と有機物ボンド材と砥粒と液体とを混練して流動性砥粒を形成し、気孔を有する樹脂で形成されたスポンジ部材に流動性砥粒を含浸させて含浸スポンジ体を構成する含浸スポンジ体形成工程と、含浸スポンジ体を構成する液体を蒸発させると共に有機物ボンド材を固化させる固化工程と、固化工程後の含浸スポンジ体を焼結して有機物ボンド材とスポンジ部材とを酸化させると共にビトリファイドボンド材によって砥粒を焼結させて気孔を有する焼結体を形成する焼結工程とから構成されることを特徴とする。

含浸スポンジ体形成工程において、砥粒は粒径２μｍ以下のダイヤモンド砥粒にグリーンカーボランダム、ホワイトアランダムのフィラーが混入されて構成されることが好ましい。

固化工程においては、含浸スポンジ体を５０°Ｃで２時間加熱して液体を蒸発させ、有機物ボンド材を１２０°Ｃで２時間加熱して焼結させることが好ましい。

焼結工程においては、固化工程後の含浸スポンジ体を４００°Ｃで１時間焼結して有機物ボンド材とスポンジ部材とを酸化させ、７００°Ｃで４時間焼結して焼結体を形成することが好ましい。

焼結工程後は、焼結体を切削ブレードで切削して整形し、研削ホイールに固着される砥石とすることがある。

本発明では、スポンジ部材に流動性砥粒を含浸させて焼結することにより、内部に気孔を有するビトリファイドボンド砥石が構成されるため、気孔により砥粒が脱落しやすくなり、自生発刃作用が生じやすい。したがって、目詰まりを起こしにくく、ドレッシングを頻繁に行う必要がないため、難削材でも効率良く研削することができる。また、自生発刃作用が良好であることから、被研削物の研削面に面焼けやムシレが生じず、被研削物の品質を向上させることができる。

最初に、ＳｉＯ_２を主成分とするビトリファイドボンド材と、アクリル樹脂等からなる有機物ボンド材と、砥粒と、液体とを混練して流動性砥粒を形成する。砥粒としてはダイヤモンド砥粒が代表的なものとして挙げられる。グリーンカーボランダム（緑色炭化珪素質）やホワイトアランダム（白色アルミナ質）等のフィラーを混入させてもよい。液体としては水やアルコールがある。

そして、図１に示すようにウレタン等の樹脂で形成され気孔を有するスポンジ部材１に上記流動性砥粒を含浸させて含浸スポンジ体を形成する（含浸スポンジ体形成工程）。例えば、図２に示すように、流動性砥粒２を容器３に貯めておき、その流動性砥粒２にスポンジ部材１を浸漬することによって、スポンジ部材１に流動性砥粒を含浸させる。

次に、流動性砥粒２を含浸したスポンジ部材１を構成する液体を加熱により蒸発させ、含浸スポンジ体に含まれる有機物ボンド材を固化させる（固化工程）。そして更に、固化工程によって液体が蒸発し有機物ボンド材が固化した含浸スポンジ体を焼結し、有機物ボンド材とスポンジ部材とを酸化させると共に、ビトリファイドボンド材によって砥粒を焼結させる。そうすると、気孔を有する焼結体が形成され、この焼結体がビトリファイドボンド砥石となる。

例えば図３に示すように、形成されたビトリファイドボンド砥石４は、高速回転する切削ブレード５を切削ライン６に沿って縦横に切り込ませて個片化することにより整形され、複数のセグメント状ビトリファイドボンド砥石７となる。

そして、複数のセグメント状ビトリファイドボンド砥石７は、例えば図４に示す研削ホイール８１４の下面に複数固着される。そして、この研削ホイール８１４は、例えば図５に示す研削装置８に用いられる。

この研削装置８は、被研削物を保持するチャックテーブル８０と、チャックテーブル８０に保持された被研削物に対して研削加工を施す研削手段８１とを備えている。研削手段８１は、ハウジング８１０によって回転可能に支持され垂直方向の軸心を有するスピンドル８１１の上端にモータ８１２が連結されると共に、スピンドル８１１の下端に設けられたホイールマウント８１３に研削ホイール８１４が装着された構成となっている。研削ホイール８１４には、セグメント状ビトリファイドボンド砥石７が複数固着されており、モータ８１２の回転によって研削ホイール８１４も回転する構成となっている。

ハウジング８１０は、昇降板８２０に連結された支持部８２１によって支持されており、昇降板８２０は、垂直方向に配設されたガイドレール８２２に摺接すると共に、内部のナット（図示せず）が垂直方向に配設されたボールネジ８２３に螺合している。ボールネジ８２３の一端にはパルスモータ８２４が連結されており、パルスモータ８２４の回動によってボールネジ８２３が回動するのに伴い昇降板８２０がガイドレール８２２にガイドされて昇降し、研削手段８１も昇降する構成となっている。

図示の例のように表面にデバイス保護用の保護テープＴが貼着されたウェーハＷの裏面を研削する場合は、保護テープＴが貼着された表面側がチャックテーブル８０に保持される。そして、チャックテーブル８０が水平方向に移動して研削手段８１の直下に位置付けられ、チャックテーブル８０が回転すると共に、研削ホイール８１４が回転しながら研削手段８１が下降することにより、回転するセグメント状ビトリファイドボンド砥石７がウェーハＷの裏面に接触して当該裏面が研削される。

セグメント状ビトリファイドボンド砥石７は、スポンジ部材に流動性砥粒を含浸させ焼結して形成されているため、内部には多数の気孔が形成されている。したがって、砥粒が脱落しやすく、自生発刃作用が良好であるため、ウェーハＷがサファイアや炭化珪素等の難削材により形成されている場合でも、効率良く研削することができる。また、自生発刃作用が良好であることから、ウェーハの被研削面に面焼けやムシレが生じず、ウェーハの品質を向上させることができる。

なお、チャックテーブル８０を研削してチャックテーブル８０の上面とセグメント状ビトリファイドボンド砥石７の下面（研削面）とを一致させるセルフグラインドの場合においては、チャックテーブル８０が炭化珪素等の難削材で形成されていても、チャックテーブル８０を効率良く研削することができる。

ビトリファイドボンド砥石の製造方法の例を以下に示す。まず、含浸スポンジ体形成工程においては、それぞれ体積比で、粒径が２μｍ以下のダイヤモンド砥粒を３５％、グリーンカーボランダム、ホワイトアランダムのフィラーを５％、ＳｉＯ_２を主成分とするビトリファイドボンド材を６０％の割合で混練し、重量比３０％の粉末混練物を生成する。そして、重量比５％のアクリル系ボンド材（有機物ボンド材）、重量比５５％の水、重量比１０％のアルコールを混練し、重量比１００％の流動性砥粒とし、この流動性砥粒をスポンジ部材に含浸させて含浸スポンジ体とする。

次に、固化工程では、含浸スポンジ体を５０°Ｃで２時間加熱することにより、水及びアルコールの水分を蒸発させる。そして、１２０°Ｃで１時間加熱することにより、アクリル系ボンド材を固化させる。

焼結工程では、固化工程後の含浸スポンジ体を４００°Ｃで１時間加熱して有機物ボンド材とスポンジ部材とを酸化させる。更に、７００°Ｃで４時間焼結して焼結体を形成する。この焼結体がビトリファイドボンド砥石となる。

スポンジ部材を示す斜視図である。 同スポンジ部材を流動性砥粒に浸漬する状態を示す斜視図である。 焼結体を成型する状態を示す斜視図である。 セグメント状ビトリファイドボンド砥石が固着された研削ホイールを示す斜視図である。 同研削ホイールを搭載した研削装置を示す斜視図である。

１：スポンジ部材
２：流動性砥粒
３：容器
４：ビトリファイドボンド砥石
５：切削ブレード
６：切削ライン
７：セグメント状ビトリファイドボンド砥石
８：研削装置
８０：チャックテーブル
８１：研削手段
８１０：ハウジング ８１１：スピンドル ８１２：モータ
８１３：ホイールマウント ８１４：研削ホイール
８２０：昇降板 ８２１：支持部 ８２２：ガイドレール ８２３：ボールネジ
８２４：パルスモータ

Claims (5)

1. 気孔を有するビトリファイドボンド砥石の製造方法であって、
   ＳｉＯ_２を主成分とするビトリファイドボンド材と有機物ボンド材と砥粒と液体とを混練して流動性砥粒を形成し、気孔を有する樹脂で形成されたスポンジ部材に該流動性砥粒を含浸させて含浸スポンジ体を構成する含浸スポンジ体形成工程と、
   該含浸スポンジ体を構成する液体を蒸発させると共に該有機物ボンド材を固化させる固化工程と、
   該固化工程後の含浸スポンジ体を焼結して該有機物ボンド材と該スポンジ部材とを酸化させると共に該ビトリファイドボンド材によって該砥粒を焼結させて気孔を有する焼結体を形成する焼結工程と
   から構成されるビトリファイドボンド砥石の製造方法。
2. 前記含浸スポンジ体形成工程において、前記砥粒は粒径２μｍ以下のダイヤモンド砥粒にグリーンカーボランダム、ホワイトアランダムのフィラーが混入されて構成される請求項１に記載のビトリファイドボンド砥石の製造方法。
3. 前記固化工程において、前記含浸スポンジ体を５０°Ｃで２時間加熱して前記液体を蒸発させ、前記有機物ボンド材を１２０°Ｃで２時間加熱して焼結させる請求項１または２に記載のビトリファイドボンド砥石の製造方法。
4. 前記焼結工程において、前記固化工程後の含浸スポンジ体を４００°Ｃで１時間焼結して前記有機物ボンド材と前記スポンジ部材とを酸化させ、７００°Ｃで４時間焼結して前記焼結体を形成する請求項１、２または３に記載のビトリファイドボンド砥石の製造方法。
5. 前記焼結工程後に、前記焼結体を切削ブレードで切削して整形し、研削ホイールに固着される砥石とする請求項１、２、３または４に記載のビトリファイドボンド砥石の製造方法。

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