JPH04129675A

JPH04129675A - 多孔砥石

Info

Publication number: JPH04129675A
Application number: JP24544290A
Authority: JP
Inventors: Naoto Oikawa; 及川　尚登; Tsutomu Takahashi; 務高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1990-09-14
Filing date: 1990-09-14
Publication date: 1992-04-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野」本発明は、各種被削材の研摩または研削に使用される砥
石に係わり、特に、切粉の排出性および研削液の供給性
を高めるための改良に関する。

「従来の技術」例えば、シリコン等の半導体、フェライト、その他のセ
ラミックスなどを研摩あるいは面研削する場合には、通
常、ダイヤモンド砥粒を用いたメタルボンド砥石、レジ
ノイドボンド砥石、ビトリファイドボンド砥石等が使用
されている。

「発明が解決しようとする課題」ところが、従来のダイヤモンド砥石で、上記のような硬
質かつ脆性を有する被削材を研摩または面研削すると、
以下のような問題が生じる場合があった。

■　発生する切粉により砥石の研削面が目詰まりしやす
く、超砥粒の突出量が減って研削抵抗が増し、被削材に
加工損傷を与える。

■　研削面へ研削液が供給されにくいため、研削液の供
給不足により砥石が局部的に過熱し、被削材に熱劣化等
の悪影響を与えるおそれかあるうえ、研削砥石の結合剤
が熱膨張することにより、砥石と被削材との位置精度が
悪化して、所望の研削精度が得られない。この問題は特
に、結合剤の熱膨張率が大きいレジノイドホント砥石の
場合に顕著である。

■　上記の問題■、■は、砥粒層の幅が大きいほど、顕
著になる。

そこで、砥粒層を多数の砥粒層チップに分割し、これら
を合金に間隔を空けて固定したり、砥粒層に溝を多数形
成するなどの手段により、切粉排出性および給液性を高
める改善が一部でなされているが、依然として府記問題
を完全に解決するには至っていない。

「課題を解決するための手段」本発明は上記課題を解決するためになされたもので、多
数の平行な貫通孔を有するセラミックス製の多孔支持体
と、この多孔支持体の各貫通孔が開口する端面に形成さ
れた、超砥粒を金属めつき相で固定してなる砥粒層とを
具備し、この砥粒層には前記各貫通孔に対応して開口部
がそれぞれ形成されていることを特徴とする。

なお、多孔支持体は砥石台金に固定され、この砥石台金
には多孔支持体の前記各貫通孔に研削液を供給するため
の給液路か形成されていてしよい。

「作　用− 本発明の多孔砥石では、砥粒層には多数の貫通孔が開口
するとともに、これら貫通孔を通して外部から研削液が
砥粒層と被削材との間に供給できるため、研削または研
摩により生じた切粉は研削液の流れにより速やかに研削
面の外に排出され、砥粒層の目詰まりを防止することが
可能である。

したかって、研削抵抗の上昇に起因する被削材の加工損
傷が防止できる。

また、貫通孔を通過する研削液と、支持体および砥粒層
との接触面積が広いため、支持体および砥粒層が効果的
に冷却され、砥粒層の温度上昇を抑えて過熱が防止でき
、過熱による被削材の劣化や、熱膨張に起因する研削精
度の低下が防げる。

したがって、その分研削速度を向上して研削効率を高め
ることが可能である。

さらに、砥粒層の支持体として熱膨張率の小さいセラミ
ックスを使用するので、上記のように温度上昇か小さい
ことと相まって、砥粒層と被削材との位置変位を極小に
抑え、研削精度を大幅に向上することが可能である。

「実施例」第１図および第２図は、本発明に係わる多孔砥石の第１
実施例として、ンリコンウェーハ等の研摩に使用される
バックグラインド砥石を示す底面図および縦断面図であ
る。

図中符号１は外周部下端が一定幅に亙って下方に突出し
たカップ型台金で、鉄系またはアルミニウム系の合金等
で成形され、その中央には取付孔ＩＡが形成されている
。

台金１の外周部下端面には、周方向一定間隔毎に、周方
向に延びる湾曲した矩形状のチップ装着孔２が多数形成
され、これらチップ装着孔２の深さおよび形状は全て統
一されている。

一方、台金１の外周部上面には、各チップ装着孔２と対
応する位置に浅い液受は溝３が同心に形成され、この液
受は溝３の底面には、各チップ装着孔２のそれぞれに連
通ずる給液孔４が形成されている。そして液受は溝３お
よび給液孔４が給液路を形成している。

チップ装着孔２のそれぞれには、チップ装着孔２と同形
の湾曲した直方体状をなす砥粒層チップ５が隙間なく差
し込まれ、一定長突出した状態で接着剤またはろう付は
等により台金１に固定されている。

これら砥粒層チップ５は、第３図（平面図）および第４
図（側面図）に示すように、正方格子状の多孔支持体６
と、この多孔支持体６の端面に形成された電着砥粒層７
とから構成されている。

多孔支持体６は、第５図に示すようにチップ挿入方向に
延びる多数の断面正方形の貫通孔６Ａを有し、その材質
は熱膨張率が小さく耐薬品性の高い、例えばＡｌ２Ｏ３
、Ａ　］ｔＯｓ−Ｓ　ｉＯｔ、ＺｒＯ！、ＳｉＣ等のセ
ラミックスからなる。

導電性を有さない多孔支持体６に電着砥粒層７を形成す
るには、まず多孔支持体６を無電解めっき液に浸漬して
、貫通孔６Ａの内面を含むその全面にＣｕ、Ｎｉ、Ｇｏ
等の金属下地層を形成する。

次いで、こうして導電性を付与された多孔支持体６に電
源陰極を接続し、ダイヤモンドまたはＣＢＮ等の超砥粒
を分散したＮｉ等の電解めっき液に浸漬して、対向配置
した陽極との間で通電する。

これにより、貫通孔６Ａが開口する端面に多数の開口部
７Ａが形成された砥粒層７が形成される。

なお、多孔支持体６の壁部の肉厚Ｐは、この種のシリコ
ンウェーハのバックグライン）・砥石では０１〜２．０
ｘｘ、望ましくは０２〜１．Ｏｘｙとされる。肉厚Ｐが
０．１ｚｒｘ未満ては電着砥粒層７の接合強度が低下し
、２　ＯＮより大では従来の問題が解決されにくい。

また、貫通孔６Ａの開口径Ｑは０．５〜５．０■、望ま
しくは０５〜４　、０　ｍｙとされる。０５πｍ未満で
は研削液の供給が困難になって目詰まりの問題が生じや
すく、４．ＯＨより大では砥粒層部分の面積割合が低下
して、個々の砥粒が被削材に切り込む圧力が高くなり、
仕上げ面粗さが低下するとともに、研削能力の低下を来
す。

一方、電着砥粒層７の開口部７Ａの平均径Ｒは０　、２
〜３　、０　ｍｍ、望ましくは０．４〜２．０ｚｙとさ
れる。０．４ｘｘ未満では給液効率か小さく、給液性か
不十分になり、３．Ｏｘｘより大では砥粒層部分の面積
割合が低下して、個々の砥粒が被削材に切り込む圧力か
高くなり、仕上げ面粗さか低下するとともに、研削能力
が低下する。

また、上記の仕上げ面粗さを得るために、超砥粒の粒度
は粗研削用として＃３２５〜４００、中研削用に＃６０
０〜８００、仕上げ研削用では＃２０００〜４０００に
設定される。

上記構成からなるバックグラインド砥石によれば、電着
砥粒層７には多数の開口部７Ａが開口するとともに、貫
通孔６Ａを通して外部から電着砥粒層７とウェーハとの
間に研削液が効果的に供給できるため、研削により生じ
た切粉は研削液の流れにより速やかに研削面の外に排出
され、電着砥粒層７の目詰まりが防止できる。したがっ
て、研削抵抗の上昇に起因するウェーハの加工損傷が防
止できる。

また、貫通孔６Ａを通過する研削液と、多孔支持体６お
よび電着砥粒層７との接触面積が広いため、多孔支持体
６および電着砥粒層７の冷却効率が高く、砥粒層の温度
上昇を抑えて過熱が防止でき、過熱によるウェーハの劣
化や、熱膨張に起因する研削精度の低下か防げる。した
がって、その分、研削速度を向上して研削効率を高める
ことも可能である。

さらに、多孔支持体６として熱膨張率の小さいセラミッ
クスを使用しているので、上記のように研摩中の温度上
昇が小さいことと相まって、砥粒層７とウェーハとの位
置変位を極小に抑え、研削精度を大幅に向上することが
可能である。

さらにまた、多孔支持体６自体は無電解めっき層および
電着砥粒層７により補強されるため、使用に十分耐える
強度が得られる。

次に、第６図および第７図は、本発明をシリコンウェー
ハ等の研摩に使用されるラッピング用砥石に使用した例
である。

図中ＩＯは円板状の多孔支持体で、前記の多孔支持体６
と同様に、厚さ方向に延びる多数の貫通孔１０Ａを有す
る正方格子状とされている。

この多孔支持体１０の一面には、中央に取付孔１１Ａが
形成された円環状の内周台金１１が、また多孔支持体Ｉ
Ｏの外周部には外径が等しい円環状の外周台金１２が、
それぞれ接着剤またはろう付けにより固定されている。

そして、外周台金１２と内周台金１１の間には、多孔支
持体１０の側で拡大する円環状の給液口１３が形成され
ている。

また、多孔支持体１０には、その全面に前記同様の無電
解めっき層が形成されたうえ、他面側およびその近傍の
側面部分には、金属めっき相で超砥粒を多層状に固定し
てなる電着砥粒層Ｉ４が形成されている。また前記一方
の面および側面の他の部分には砥粒を含まないＮｉめっ
き層が形成されており、多孔支持体６の強化かなされて
いる。

この種のラッピング用砥石の場合に望ましい各数値範囲
を述べると、多孔支持体１０の壁部の肉厚は０．１〜２
　、　Ｏｚｘ、望ましくは０．２〜１．ＯＩＭとされる
。肉厚が０．２ｘｘ未満では電着砥粒層１４の接合強度
が低下し、２．Ｏｘｚより大では従来の問題が解決され
にくい。また、貫通孔１０Ａの開口径は０．５〜５．Ｏ
ｘｘ、望ましくは０．５〜４．０■とされる。０．５■
未満では研削液の供給が困難になって目詰まりの問題が
生じやすく、４、Ｏｘｘより犬では砥粒層部分の面積割
合が低下して、個々の砥粒が被削材に切り込む圧力が高
くなり、仕上げ面粗さが低下するとともに、研削能力が
低下する。

一方、電着砥粒層１４の開口部１４Ａの平均径は０．２
〜３、（Ｊｔｘ、望ましくは０４〜２．０ＸＸとされる
。０．２ｚｍ未満では給液効率が小さく、給液性が不十
分になり、３．０ｘｘより大では砥粒層部分の面積割合
が低下して、個々の砥粒か被削材に切り込む圧力が高く
なり、仕上げ面粗さが低下するとともに、研削能力が低
下する。

また、上記の仕上げ面粗さを得るために、超砥粒の粒度
は粗研削用として＃８０〜１２０、中研削用に＃１２０
〜２７０、仕上げ研削用として＃４００〜８００、超仕
上げ研削用では＃１０００〜２０００に設定される。

このラッピング用砥石を使用するには、第７図矢印に示
すように、研摩中に給液口１３を通して下方から研摩液
を供給する。これにより、多孔支持体１０の貫通孔１０
Ａを研摩液が通って研摩部に効率良く供給され、切粉の
目詰まりや過熱か生じず、前記実施例と同様の効果が得
られる。

なお、前記の各砥粒層は電解めっき法で形成したものに
限らず、多孔支持体１．１０　の全面を露出させた状態
で、超砥粒を分散した無電解めっき液に浸し、主に端面
部に砥粒層を直接形成する一方、他の部位には主に金属
層のみを析出させて多孔支持体を強化してもよい。

また、多孔支持体としては、上述した正方格子状のもの
に限らず、六角形格子Ｃハニカム）状や三角格子状、さ
らに不定形状の貫通孔を有するものを使用することもで
きる。

また、本発明はバックグラインド砥石やラッピング用砥
石に限らず、他の形式の砥石にも適用できるのは勿論で
ある。

「実験例」次に、本発明の実験例を挙げて効果を実証する。

（実験例１）第３図に示す湾曲した直方体状のＡＩ！０３製の多孔支
持体に、Ｎｉ無電解めっきで下地層を形成した。多孔支
持体の寸法は５　ｘ　２０　ｘ　４　ｚｘで、支持体の
壁部の肉厚は１．Ｏｘｘ、貫通孔の寸法は１０Ｘ１．０
ｇｍである。

次いで、無電解めっきを終えた多孔支持体を電解めっき
槽にセットし、＃３０００のダイヤモンド砥粒を分散し
たＮｉめっき液中で、多孔支持体の主に一端面に電着砥
粒層を０．３ｘｘの厚さで多層状に形成し、その他の部
位には殆どＮｊのみが析出するように形成した。

さらに、これら多孔支持体をカップ型台金に固定し、第
１図および第２図と同様のバックグラインド砥石を作成
した。合金の寸法は外径２５０■、砥粒層の幅５ｘｘ、
砥粒層の高さ４ｘｘである。

一方、＃３０００のダイヤモンド砥粒を無気孔の鋼合金
に単層Ｎｉにより電着固定し、前記多孔支持体と同寸法
で砥粒層チップを作成した。これらチップを前記と全く
同じ台金に固定して、カップ型ホイール（比較例１）を
用意した。

次いで、これら２種のカップ型砥石で６インチシリコン
ウェーハのバックグラインドを行なった。

研削条件は、周速度＋　２５００３１／ｍｉｎ切り込みＩＩ：　６μ肩研削液：純水なお、実験例１の砥石を用いた場合には、合金に形成し
た給液路から多孔支持体の貫通孔を通して研削面に研削
液を供給した。

その結果、比較例１の砥石の研削動力に比べて、実験例
１の砥石の研削動力は約１／２と大幅に低減された。ま
た、被削材の面粗においても実験例１は比較例１の２１
５であった。

（実験例２）第６図および第７図に示すような円板状の多孔支持体を
、銅無電解めっき液に浸漬して全面に銅めっき層を形成
した。

この多孔支持体はＡｌｔｏｓ製で、外径２００■×内径
４０１１肩、支持体の壁部の肉厚は０．８１１、貫通孔
の寸法は２　Ｘ　２　ｍｙである。

次いで、無電解めっきを終えた多孔支持体を電解めっき
槽にセットし、＃４００のダイヤモンド砥粒を分散した
Ｎｉめつき液中で、多孔支持体の一端面に多層状の電着
砥粒層を形成し、他端面にはＮｉめっき相のみを形成し
た。前記電着砥粒層の集中度は５０であった。さらに、
多孔支持体の裏面に第７図に示す形状の合金を固定し、
ラッピング用砥石とした。

一方、＃４００のダイヤモンド砥粒をブロンズ系メタル
ポンドで固定し、集中度５０としたφ２００ｘｘのカッ
プ型ホイール（比較例２）と、＃４００のダイヤモンド
砥粒をブロンズ系メタルポンドで固定し、集中度１００
としたφ２０（１＋ｘのカップ型ホイール（比較例３）
をそれぞれ用意した。

そして、これらの３種の砥石を用いてそれぞれ４種のセ
ラミックスチップの定圧研削を行ない、単位時間当たり
の被削材除去量を調べた。

セラミックスチップの材質としては、５ｉｓＮ−１Ｓｉ
Ｃ，ＢａＴｉＯ３、Ｚｒ０ｔを用い、寸法は全て４Ｏｘ
５Ｘ１０ｘｘとし、その４０ｘｌＯ＋ｘ面を研削した。

その結果を第１表に示す。なお、表中の単位は９／ｍｉ
ｎである。

第１表上表から明らかなように、実験例２のラッピング用砥石
では、他に比して被削材除去量が大きく、研削効率が大
幅に向上できた。

「発明の効果」本発明に係わる多孔砥石によれば、以下のように優れた
効果が得られる。

■　砥粒層には多数の貫通孔が開口するとともに、これ
ら貫通孔を通して外部から研削液が砥粒層と被削材との
間に供給できるため、研削または研摩により生じた切粉
は研削液の流れにより速やかに研削面の外に排出され、
砥粒層の目詰まりが防止できる。したがって、研削抵抗
の上昇に起因する被削材の加工損傷が防止できる。

■　貫通孔を通過する研削液と、多孔支持体および砥粒
層との接触面積が広いため、支持体および砥粒層が効果
的に冷却され、砥粒層の温度上昇を抑えて過熱が防止で
き、過熱による被削材の劣化や、熱膨張に起因する研削
精度の低下が防げる。

したがって、その分、研削速度を向上して研削効率を高
めることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、本発明に係わる多孔砥石の第１
実施例としてバックグラインド砥石を示す底面図および
■−■線視線面断面図３図および第４図は同砥石の砥粒
層チップを示す平面図および正面図、第５図は同砥粒層
チップにおいて多孔支持体への電着砥粒層の形成状態を
示す第３図枠ｖ内の拡大図である。また、第６図および第７図は本発明による第２実施例の
ラッピング用砥石の平面図および■−■線視線面断面図
る。１・・カップ型台金、ＩＡ・・・取付孔、２・・・チッ
プ装着孔、３・・・液受は溝（給液路）、４・・・給液
孔（給液路）、５・・・砥粒層チップ、６・・・多孔支
持体、６Ａ・・貫通孔、７・・・電着砥粒層、７Ａ・・
・開口部、ｌＯ・・・多孔支持体、１１・・・内周台金
、ＩＩＡ・・・取付孔、１２・・外周台金、Ｉ３・・・
給液口（給液路）、１４・・・電着砥粒層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）多数の平行な貫通孔を有するセラミックス製の多
孔支持体と、この多孔支持体の各貫通孔が開口する端面
に形成された、超砥粒を金属めっき相で固定してなる砥
粒層とを具備し、この砥粒層には前記各貫通孔に対応し
て開口部がそれぞれ形成されていることを特徴とする多
孔砥石。
（２）前記多孔支持体は砥石台金に固定され、この砥石
台金には多孔支持体の前記各貫通孔に研削液を供給する
ための給液路が形成されていることを特徴とする請求項
１記載の多孔砥石。