JP5127270B2

JP5127270B2 - ドレッシング方法およびドレッサボード

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Publication number: JP5127270B2
Application number: JP2007059781A
Authority: JP
Inventors: 良吾馬路
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2007-03-09
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2027-03-09
Also published as: JP2008221360A

Description

本発明は、研削砥石の研削面をドレッシングするドレッシング方法およびドレッサボードに関するものである。

半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ，ＬＳＩ等の回路が複数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。半導体ウエーハの裏面を効率よく研削するために、一般に、粗研削ユニットと仕上げ研削ユニットとを備える研削装置が用いられている。

ここで、仕上げ研削ユニットには、より低ダメージの仕上げ要求により、粒径が１μｍ以下と超微細なサイズの砥粒で構成された研削砥石が使用される。

特開２００３−１３６４１０号公報特開２００６−１５４２３号公報

しかしながら、超微細砥粒の研削砥石の場合、アルミナ砥粒やダイヤモンド砥粒をレジンボンドやビトリファイドボンドで固めて形成した従来のドレッサボード、または金属板に超微細砥粒をメッキによって固定した従来のドレッサボードを用いて目立て（ドレッシングとツルーイングを含む）を行うと、微細な砥粒が脱落せずに研削砥石の研削面の目立てが十分に行われず研削の安定性に欠けるという問題がある。そのため、研削性が安定するまで目立て作業終了後に少なくともウエーハ数枚以上、多い場合には１０枚以上のプリカットを行う必要があり、作業性や効率が悪いという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、超微細な砥粒からなる研削砥石であっても、良好に目立てを行うことができ、少ない枚数のプリカットで研削能力を安定させることができるドレッシング方法およびドレッサボードを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるドレッシング方法は、ウエーハ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ウエーハを研削する研削砥石が環状基台の自由端部に配設された研削ホイールと該研削ホイールの固定端部が装着される回転可能なホイールマウントとを含む研削手段と、を備える研削装置を用いて前記研削砥石の研削面をドレッシングするドレッシング方法であって、前記研削砥石は、５μｍ以下の粒径の砥粒がボンド材で固定されて形成されたものであり、前記研削砥石の砥粒の粒径よりも小さいサイズの砥粒と、前記研削砥石の粒径に対して数十倍から数百倍の大きさで、４０〜６０％の気孔率を占める気孔とを含み構成されたドレッサボードを前記チャックテーブルに保持し、前記チャックテーブルを回転しながら、回転する前記研削ホイールの前記研削砥石を前記ドレッサボードに接触させて該研削砥石の前記研削面をドレッシングすることを特徴とする。

本発明にかかるドレッシング方法およびドレッサボードは、研削砥石の砥粒の粒径よりも小さいサイズの砥粒と、研削砥石の粒径に対して数十倍から数百倍の大きさで、４０〜６０％の気孔率を占める気孔とを含んで構成されたドレッサボードを用いて５μｍ以下の粒径の砥粒がボンド材で固定されて形成された研削砥石の研削面をドレッシングすることで、超微細な砥粒からなる研削砥石であっても、良好に目立てを行えることを確認できたものであり、少ない枚数のプリカットで研削能力を安定させることができ、作業性や効率を向上させることができるという効果を奏する。

以下、本発明を実施するための最良の形態であるドレッシング方法およびドレッサボードの実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態のドレッシング方法が適用される仕上げ研削用の研削装置１０の構成例を示す概略斜視図である。研削装置１０は、粗研削済みのウエーハ１１を保持し回転可能なチャックテーブル１２と、チャックテーブル１２に保持されたウエーハ１１を研削する研削ホイール２０を回転可能に支持した研削手段３０と、研削手段３０を研削送りする研削送り手段４０とを備える。

まず、チャックテーブル１２は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル１２は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。

また、研削手段３０は、研削ホイール２０と、ハウジング３１と、ハウジング３１の下端に回転自在に装着されボルト３２によって装着された研削ホイール２０を支持するホイールマウント３３と、ホイールマウント３３を支持し回転するスピンドル３４と、スピンドル３４を回転駆動するモータ３５と、ハウジング３１を装着した移動基台３６と、を備える。移動基台３６は、被案内レール３６ａを有し、この被案内レール３６ａをハウジング１３の支持板１４に設けられた案内レール１５に移動可能に嵌合することにより研削手段３０が上下方向に移動可能に支持される。

また、研削送り手段４０は、研削手段３０の移動基台３６を案内レール１５に沿って移動させることで研削ホイール２０を上下方向に研削送りするためのものである。研削送り手段４０は、支持板１４に案内レール１５と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４１と、雄ねじロッド４１を回転駆動するためのパルスモータ４２と、移動基台３６に装着され雄ねじロッド４１と螺合する雌ねじブロック（図示せず）と、を備える。

図２は、本実施の形態のドレッシング対象となる研削ホイールの構成例を示す外観斜視図であり、図３は、裏返して示す研削ホイールの外観斜視図である。本実施の形態の研削ホイール２０は、セグメント型に形成された複数個の研削砥石２１と、これら研削砥石２１が所定の隙間を持たせて自由端部２２ａに環状に配設される環状基台２２とを備える。環状基台２２には、固定端部２２ｂをホイールマウント３３に固定するためのネジ穴２３および上下方向に貫通させた研削水供給路２４が複数形成されている。

ここで、本実施の形態の研削砥石２１は、仕上げ研削用であり、５μｍ以下の粒径の砥粒が適宜のボンド材、例えばビトリファイドボンドで固定されて形成されたものが用いられている。

このような仕上げ研削用の研削装置１０においては、ウエーハ１１を保持したチャックテーブル１２が研削手段３０の下部位置に位置付けられて回転するとともに、モータ６５によって研削ホイール２０が回転しながら研削手段３０が研削送り手段４０によって下降することによって、回転する研削ホイール２０のセグメント型の研削砥石２１の研削面２１ａがウエーハ１１の上面に接触して仕上げ研削が行われる。このとき、図示しないが、研削水供給源から、スピンドル３４、マウント３３内の通路、並びに研削ホイール２０の研削水供給路２４を経て、ウエーハ１１の上面を研削中の研削砥石２１周りに研削水が供給され、研削砥石２１の冷却と研削屑の排出とがなされる。

このような仕上げ研削を行うことにより、研削ホイール２０の研削砥石２１の研削面２１ａは、消耗や目詰まり等により研削能力が低下する。そこで、例えば所定時間研削作業を実施したら、研削砥石２１の研削面２１ａをドレッシング（目立て）する。このドレッシングは、ウエーハ１１に代えて、チャックテーブル１２上に保持させたドレッサボードを用いて行う。

図４は、本実施の形態で用いるドレッサボードを、その一部の模式的な拡大構成を併せて示す斜視図である。本実施の形態で用いるドレッサボード５０は、ドレス用の多数の砥粒５０ａを適宜の結合材５０ｂで結合して円板形状に形成されているとともに、砥粒層に多数の気孔５０ｃを含んで構成されたものである。ここで、ドレス用の砥粒５０ａは、研削砥石２１ａ用の砥粒の粒径よりも小さいサイズの１〜３μｍ程度の粒径のＷＡ（ホワイトアランダム）からなる。また、ドレッサボード５０の組成は、例えば、
砥粒ＷＡ：５０容積％
フィラ：１０容積％
フリット（結合材）：２０容積％
有機物中実体（気孔形成材）：２０容積％
の如く、設定されている。

そこで、上記組成比率の砥粒ＷＡとフィラとフリットと有機物中実体とを混練し、混練物を成型用の金型に充填して所定の形状に加圧成型し、この成型物を焼成炉で焼成温度７００〜８５０℃にて焼成することにより、有機物中実体の存在部分に気孔５０ｃが形成された本実施の形態のドレッサボード５０が得られる。

ここで、ドレッサボード５０に含まれる多数の気孔５０ｃからなる気孔率は、４０〜６０％であることが望ましい。気孔率が４０％よりも少ないと、気孔５０ｃの存在効果が薄れ、気孔率が６０％を超えるとドレッサボード５０としての強度を確保できなくなってしまうからである。また、ドレッサボード５０に含まれる多数の気孔５０ｃの径は、ランダムな径でよいが、少なくとも研削砥石２１の砥粒の粒径よりも大きいサイズ径のものが含まれるように有機物中実体の大きさを選定する必要がある。より具体的には、気孔５０ｃの大きさは、砥粒の粒径に比して比較的大きく、例えば研削砥石２１の砥粒の粒径に対して数十倍（２０，３０倍）〜数百倍（３００倍）程度の大きさであることが望ましい。図４中のドレッサボード５０の模式的な拡大部分に示す気孔５０ｃは、１００μｍ程度の大きさの例を示している。本実施の形態のドレッサボード５０にあっては、気孔５０ｃのエッジ部５０ｄに複数の砥粒５０ａが存在し得ることが重要であり、気孔５０ｃの大きさが小さすぎるとエッジ部５０ｄに砥粒５０ａが乗らずドレス効果が期待できず、また、気孔５０ｃの大きさが大きすぎるとドレッサボード５０の強度が極端に小さくなるとともに砥粒５０ａの存在する研削面積も極端に小さくなって消耗が激しく実用的でなくなるためである。

次に、ドレッサボード５０を用いた研削砥石２１のドレッシング作業について説明する。前述のドレッサボード５０は、チャックテーブル１２上への吸着保持を安定させるために図４に示すように樹脂製の保持基板５１上に貼着して用いる。まず、保持基板５１に貼着されたドレッサボード５０を、図５に示すように、仕上げ研削用の研削装置１０のチャックテーブル１２に保持させる。そして、チャックテーブル１２（ドレッサボード５０）を矢印で示す方向に所定の回転速度で回転させながら、ドレッシング対象となる研削砥石２１が装着されている研削ホイール２０を矢印で示す方向に所定の回転速度で回転させつつ、矢印Ｚで示す方向、すなわちドレッサボード５０に向けて所定の送り速度で移動させる。この結果、ドレッサボード５０に接触しながら回転する研削砥石２１の研削面２１ａが研削されて目立て（ツルーイングおよびドレッシング）が実行される。

ここで、このような目立てを行うドレス条件の一例を例示する。まず、研削砥石２１は粒径３μｍのダイヤモンド砥粒からなるビトリファイドボンド超微細砥粒構造のものとする。また、ドレッサボード５０は、上記組成で砥粒ＷＡの粒径が１〜３μｍのビトリファイドボンド構造からなるものとした。そして、スピンドル回転数は、ツルーイング時には１５００［／分］としドレッシング時には３０００［／分］とし、スピンドル送り速度は、ツルーイング時には２［μｍ／秒］としドレッシング時には１［μｍ／秒］とし、ドレス量は１００［μｍ］とし、チャックテーブル回転数は３００［／分］とし、研削水量は２００［リットル／分］とした。

このようなドレス条件で、研削砥石２１の研削面２１ａの目立てを行ったところ、良好に目立てを行うことができ、ドレス後にプリカット研削を１，２枚行うだけで安定して研削を行えるように研削面２１ａの研削能力が安定したことを確認できたものであり、従来のドレッサボードを用いた場合にはドレス後に１０枚以上のプリカットを要するという問題点を大幅に改善できたものである。

本実施の形態によるドレッサボード５０を用いた場合に研削砥石２１の研削面２１ａの目立てを良好に行えるメカニズムは、明らかではないが、研削砥石２１の砥粒の粒径よりも小さいサイズの砥粒５０ａを用い、かつ、比較的大きな気孔５０ｃが５０容積％前後の気孔率で含まれ、気孔５０ｃのエッジ部５０ｄに複数の砥粒５０ａが存在することによる相乗効果によるものと思われる。すなわち、砥石砥粒間に存在するボンド材を研削するためには、基本的に、砥石砥粒の粒径よりも小さい粒径の砥粒で構成されたドレッサボードが必要となるが、このような超微細砥粒を適宜の結合材で結合させてドレッサボードを構成した場合には目が立ちにくく研削砥石のドレッシングは不十分となりやすい。ところが、ドレッサボード中に砥石砥粒よりも大きな多数の気孔５０ｃを含ませ、気孔５０ｃのエッジ部５０ｄに複数の砥粒５０ａを存在させることで、気孔５０ｃを有しない場合よりも、エッジ部５０ｄに存在する微細な砥粒５０ａはその露出度（突出量）が大きくなって研削面２１ａの砥石砥粒間に入り込みやすくなり（目が立ちやすくなり）、研削面２１ａの砥石砥粒間のボンド材の研削が可能となり、砥石砥粒が適度に露出する状態に目立てを行えるためであると思われる。この際、比較的大きな気孔５０ｃが気孔率５０容積％程度で万遍なく分散して存在するので、研削砥石２１の研削面２１ａを万遍なく目立てできることとなる。また、砥粒より大きい多数の気孔５０ｃが存在することで、ドレッシング時にドレッサボード５０の目詰まりも起こりにくく、効率よく目立てを行える。

なお、上述のドレス条件は、一例であり、異なる砥粒粒径やボンド材の組合せ等の場合には、スピンドル回転数、スピンドル送り速度、チャックテーブル回転数に関する最適条件もそれに応じて異なるので、適宜変更設定される。目安としては、スピンドル回転数は、ツルーイング時には１０００〜２０００［／分］、ドレッシング時には２０００〜４０００［／分］、スピンドル送り速度は、ツルーイング時には０．５〜２［μｍ／秒］、ドレッシング時には０．５〜１［μｍ／秒］、チャックテーブル回転数は１００〜３００［／分］の範囲内で適宜設定すればよい。

本発明は、上述した実施の形態に限らず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、種々の変形が可能である。例えば、本実施の形態の研削装置１０は、仕上げ研削専用の１軸構成の例で説明したが、このような研削装置に限らず、例えば粗研削ユニットと仕上げ研削ユニットとを備える２軸構成の研削装置や、さらに待機用チャックテーブルを備える３軸構成の研削装置であっても同様に適用可能である。

本発明の実施の形態のドレッシング方法が適用される仕上げ研削用の研削装置の構成例を示す概略斜視図である。本実施の形態のドレッシング対象となる研削ホイールの構成例を示す外観斜視図である。裏返して示す研削ホイールの外観斜視図である。本実施の形態で用いるドレッサボードを、その一部の模式的な拡大構成を併せて示す斜視図である。ドレッシング時の様子を示す正面図である。

符号の説明

１０研削装置
１１ウエーハ
１２チャックテーブル
２０研削ホイール
２１研削砥石
２１ａ研削面
２２環状基台
２２ａ自由端部
２２ｂ固定端部
３０研削手段
３３ホイールマウント
５０ドレッサボード
５０ａ砥粒
５０ｃ気孔

Claims

ウエーハ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ウエーハを研削する研削砥石が環状基台の自由端部に配設された研削ホイールと該研削ホイールの固定端部が装着される回転可能なホイールマウントとを含む研削手段と、を備える研削装置を用いて前記研削砥石の研削面をドレッシングするドレッシング方法であって、
前記研削砥石は、５μｍ以下の粒径の砥粒がボンド材で固定されて形成されたものであり、
前記研削砥石の砥粒の粒径よりも小さいサイズの砥粒と、前記研削砥石の粒径に対して数十倍から数百倍の大きさで、４０〜６０％の気孔率を占める気孔とを含み構成されたドレッサボードを前記チャックテーブルに保持し、
前記チャックテーブルを回転しながら、回転する前記研削ホイールの前記研削砥石を前記ドレッサボードに接触させて該研削砥石の前記研削面をドレッシングすることを特徴とするドレッシング方法。