JPS6017664B2 - 研削ホィ−ル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、シリコン又はガ．ラス等の脆弱加工物の平面
を研削するのに特に適した研削ホイールに関する。

従釆、シリコン又はガラス等の脆弱加工物の平面を研削
するための研削ホイールとしては、一般に、第１図ａに
図示する如く、円筒状垂下部を有する椀状支持部村１０
とこの支持部材１０の下端面（即ち円筒状垂下部の下端
面）に配設された円環状平板形態の砥石２とを具備する
型の研削ホイールが使用されていた。

然るに、かような従来の研削ホイールには、主として、
砥石２が門環状平板形態であって実質上垂直に延びる外
周面と実質上水平に延びる下面とを有し、それ故に加工
物１の平面研削の際の砥石２の外周面及び下面と加工物
１の接触面積がかなり大きいことに起因して、摩擦熱の
発生が大きく加工物１に所謂研削焼けが生じたり加工物
１が熱膨脹して寸法精度が劣化する、所調切味が悪くて
研削効率及び研削精度が低く、加工物１に研削割れ等が
生ずることも少なくない等の欠点がある。第１図ｂに図
示する如く、砥石２の底面を径方向内方へ向って上方へ
額斜せしめた研削ホイールも提案され実用に供されてい
るが、かような研削ホイールにおいても、加工物１の平
面研削の際の砥石２の外周面と加工物１との接触面積が
かなり大きく、上述した遮りの欠点は充分に解決されて
いない。他方、特開昭５０−１５００磯号公報には、支
持部材の下端面から径方向外方に煩斜して突出する略円
錐筒状の砥石を具備する研削ホイールが開示されている
。

かような研削ホイールによれば〜上述した通りの欠点が
ある程度回避される。しかしながら、上記袴閥昭５０一
１５０搬号公報に開示されている研削ホイールも未だ満
足得るものではなく、次の通り欠点乃至問題点がある。
即ち、上記特関昭５０−１５０俳斑号公報に開示されて
いる研削ホイールも未だ満足し得るものではなく〜次の
通りの欠点乃至問題点がある。即ち、上記特関昭５０−
１５０俳舷号公報に開示されている研削ホイールにおい
ては、‘ィ｝砥石の厚乳ま従釆の場合と同機に少なくと
も１風以上という相当な厚さであること、及び【ｏ’砥
石は結合剤としてスチィール系ボンドを使用して形成し
たものであること、に起因して充分な研削効率及び研削
精度が得られず、そしてまた加工物に研削割れ等が生ず
る。更に詳述すれば、砥石の厚さが厚い故に「特に研削
の遂行による摩耗等によって第７図に実線で示す状態か
ら第７図に２点鎖線で示す状態に形状変化した場合も砥
石と加工物との接触面積が相当大きくなり、かくして所
謂切味が低下して研削効率及び研削精度が劣化し、加工
物に研削割れが生ずる。他方、本発明者等の認識によれ
ば、研削効率及び研削精度を向上せしめるには砥石の厚
さを薄くすることが翼要であるが、結合剤としてスチィ
ール系ポンドの如きメタルボンドを使用して砥石を形成
する場合も砥石の強度及び級性が小さい故に、砥石の厚
さを薄くすると、砥石の強度及び鰯性が不充分になり〜
例えばシリコンウェハーの片面を研削せんとすると砥石
が破損し、実用に供し得ないものになってしまう。更に
また、メタルボンドを使用して砥石を形成する場合〜砥
石の所謂形状維持特性が低く、砥石の厚さが大きいこと
と相俊つて〜短期間の研削によって砥石と加工物の姿鮫
面積が増大し、かくして研削効率及び研削精度が著しく
劣化する。本発明は上記事実に鑑みてなされたものであ
り、その主目的はも従来の研削ホイールに見られる上誌
欠点乃至問題が解決され〜充分な研削効率及び研削精度
で加工物の平面を研削することができる、改良された研
削ホイールを提供することである。

本発明者等は、鋭意研究及び実験の結果、上記目的を達
成するためには、砥石の研削部を支持部材の環状自由機
縁から径方向外方に額斜して突出せしめることに加えて
、第１に、砥石の研削部の厚さを、従来の常識を逸脱し
て０．１乃至０．５燭という薄いものにせしめることが
重要であることを見出した。

砥石の研削部をかように薄いものにせしめると「研削の
遂行による摩耗等によって第８図に実線で示す状態から
第８図に２点鍵線で示す状態に形状変化しても、砥石と
加工物との接触面積は小さい範囲に離籍され「従って充
分な研削効率及び研削精度が維持される。第２にも砥石
の研削部を上記の通りの縫いものにせしめても充分な強
度及び籾性を得るにはも超砥粒を鰭着することによって
砥石を形成することが重要であることを見出した。鰭着
によって砥石を形成すると「 メタルボンドを使用して
砥石を形成する場合に比べて「強度及び滋性が著しく優
れた砥石を得ることができ、砥石の研削部を上記の通り
の薄いものにせしめても充分満足し得る結果が得られる
。 また「亀着によって砥石を形成するとｔ砥石の所謂
形状維持特性が高く〜それ故に「砥石の研削部の厚さが
上記の逸りの薄いものであることと相俊つて、比較的長
期間に渡って〜従って低いドレス頻度にて良好な研削効
率及び研削精度を得ることができる。即ち、本発明によ
れば〜環状自由機縁を有する支持部材と、該支持部材の
該環状自由機縁から蓬方向外方に頃斜して突出する略円
錐筒状の研削部を有する砥石とを具藤する〜加工物の平
面を研削するための研削ホイールにおいて；該砥石も超
砥粒を鰭着することによって形成されており、該砥石の
核研削部の厚対ま「０．１乃至０．５柵であるち こと
を特徴とする研削ホイールが提供される。

以下「本発明に従って総成された研削ホイールの具体例
をト第２図乃至第６図を参照して詳細に説明する。第琴
図は「本発明に従って構成された研削ホイールの第１の
具体例によって「 シリコン又はガラス等の脆弱加工物
１の平面を研削している状態を図示している。図示の研
削ホイールは「支持部材電鶴と砥石２とを具備している
。支持部材電賄は、円板状上部とこの円板状上部の周縁
から垂下する円筒状垂下部とを有する。垂下部の内面中
間には段部が形成されており、垂下部の上半部における
内径に比べて垂下部の下半部における内径が幾分大きく
せしめられている。垂下部の下面はも姿下部の内面に対
して懐斜角度８をなして蓬方向外方に向って下方へ額斜
せしめられている。砥石２はト円筒状部５と略円錐筒状
部３とを略する。円筒状部５は接着部の適宜の方式によ
って上記支持部材１０の垂下部の下半都内面９に固着せ
しめられている。円筒状部５に対して上記類斜角度０を
なして延びる略円錐筒状部３は、上記支持部材１０の環
状自由端縁、即ち垂下部の下端縁を越えて、径方向外方
へ向って下方へ煩斜して突出せしめられており、略円錐
筒状部３のうちの上記支持部材１０の下端縁を越えて突
出している部分が研削部を構成する。上記額斜角度のま
適宜に設定することができるが、一般に、１００度乃至
１３髭隻程度（加工物１の平面と研削部とが形成する角
度で表現すると、１０度乃至４既受程度）であるのが好
都合である。上記煩斜角度０が過大になると、研削の際
の研削抵抗が過大になり所謂切味が低下する煩向があり
、逆に上記懐斜角度ａが過小になると、研削の際に研削
部に作用する鉛直方向の力に対する研削部の強度及び剛
性が弱くなって研削部が上下に振動し、これに起因して
加工物１の研削両７にうねりが生成される煩向がある。
本発明に従って構成された研削ホイールにおいては、上
記砥石２は、超砥粒（ダイヤモンド砥粒又は立方晶窒化
棚素砥粒等の超硬質砥粒）を鰭着することによって形成
されていることが重要である。

亀着以外のメタルボンド、レジンポンド等によって砥石
を形成する場合には、所要の強度及び轍性が得られない
。また、本葬暁に従って構成された研削ホイールにおい
ては、砥石２の研削部の厚さｔ２をｔ従来のものよりも
相当薄くして０．１乃至０．５肋にせしめることが重要
である。そして、必ずしも必要ではないが、研削部はそ
の全体に渡ってほぼ等しい厚さを有する。後述する実施
例及び比較例から理解される如く、研削部の厚さｔ２が
０．５側を越えると、研削精度が劣化すると共に加工物
に研削割れ（クラツク）が発生する鏡向がある。他方、
研削部の厚さ上２が０．１雌より薄くなると、研削部の
強度が低下し、研削の際に研削部３が破損される煩向が
ある。上記の通りの研削ホイールによって加工物１の平
面を研削する場合には、研削ホイールの支持部材１０′
（更に詳しくはその円板状上部の中心部）が研削機の回
転軸（図示していない）に固定され、研削ホイールがそ
の中心軸線を中心として高速回転せしめられる。

そして、研削ホイールと加工物１とが第２図において左
右方向に相対的に移動せしめられ、かくして砥石２の研
削部の先端部によって加工物１の平面が所謂切断様式に
よって研削される。加工物１の、砥石２の研削部の先端
部よりも上方の部分８には、自壊作用が生成される。研
削深さＬ‘ま、必要に応じて適宜に設定することができ
る（例えば０．３乃至０．８側程度）。第３図は、本発
明に従って構成された研削ホイールの第２の具体例によ
って、シリコン又はガラス等の脆弱加工物１の平面を研
削している状態を図示している。第３図に図示する研削
ホイールは、嵐Ｄ状に配列された３個の砥石２，，２２
及び２３を具備している。最も外側の砥石２，の取付部
は、支持部材１０の垂下部の下半部内面に固着され、中
間の砥石２２の取付部は、スベーサ１１を介して最も外
側の砥石２，の取付都内面に固着され、最も内側の砥石
２３の取付部は、スベーサ１１を介して中間の砥石２２
の取付部内面に固着されている。第３図に明確に図示す
る如く、中間の砥石２２の研削部の先端は、最も外側の
砥石２．の研削部の先端を越えて軸線方向に突出し、更
に、最も内側の砥石２３の研削部の先端は中間の砥石２
２の研削部の先端を越えて軸線方向に突出している。第
３図に図示する研削ホイールによって加工物１の平面を
研削する際には、最初に最も外側の砥石２，の研削部の
先端部が加工物１に作用して所要研削深さで研削し、次
いで中間の砥石２２の研削部の先端部が加工物１に作用
して所要研削深さで研削し、しかる後に最も内側の砥石
２３の研削部の先端部が加工物１に作用して所要研削深
さで研削し、かくして相当な総研削深さで加工物１の平
面を研削することができる。

第４図及び第５図には、本発明に従って構成された研削
ホイールの第３の具体例が図示されている。

かかる研削ホイールにおいては、砥石２の研削部に、そ
の先端からその中間部まで径方向に延びる切欠き１３が
周方向に間隔を贋いて複数個形成されている。かような
研削ホイールにおいては、第５図に図示する如く、砥石
２の内側から蓬方向外方に冷却水１２を送給すると、か
かる冷却水１２が切欠き１３を通って流出してｔ研削城
から研削屑を強制的に排除すると共に研削域を冷却し、
かくして研削効率を向上せしめる。切欠き１３の寸法、
個数、間隔は、適宜に設定することができる。所望なら
１よ、切欠き翼３を形成することに代えて、砥石２の研
削部に直径０．１乃至０．２側程度の多数の小孔を放電
加工等により穿設することもできる。第６図は、本発明
に従って構成された研削ホイールの第４の具体例を図示
している。

この研削ホイールにおいては、砥石２の研削部は、周方
向に波形形状にせしめられている。図示の場合、波形形
状は鋭い折曲角部を有する三角山形機であるが、丸味を
有する正弦波形藤等でもよい。一般に、砥石２の研削部
の厚さらを小さくすると、研削部の強度及び剛性が低下
し、それ故に、研削の際に研削部に作用する力によって
研削部３が振動し、これに起因して加工物１の研削面７
にうねりが生成する傾向があるが、研削部を周万向に波
形形状にせしめると、研削部の強度及び剛性が増大せし
められ、それ故に、研削部の厚さｔ２を比較的小さくし
ても、研削面７にうねりを生成せしめることなく充分良
好な研削面７を得ることができる。次に本発明の実施例
及び比較例について述べる。

実施例１乃至３ 砥石の研削部の温さｔ２が夫々０．１０欄（実施例１）
、０．３Ｗ舷（実施例２）、０．５仇舷（実施例３）の
砥石を下記共通条件下で形成し、第４図及び第５図に図
示する形態の研削ホイールを製作した。

砥粒・・・・・…・・・・・・・・…・・・・・ダイヤ
モンド抵粒砥粒粒度・…・…・・…・・・・・Ｖ．Ｓ．
メッシュ番号４００砥粒集中度…・・・・・・…・・・
１５０結合方式・・・・…………・・電着（ニッケル）
砥石外径・・・・・・・・・・・・・・・・・・２０物
舷研削部煩斜角度０・・・・・・・・・１３９隻そして
、ドレッサー（カーポランダム砥石）を使用して砥石の
研削部の先端を整形し、研削部の先端が煩斜した蓬方向
外周面と実質上水平な底面とによって規定される鋭角縁
になるようにせしめ、しかる後にかかる研削ホイールを
使用して、下記研削条件下でシリコンウェハ一片面を研
削した。

研削ホイール回転数・・…・５００仇ｐｍウェハー送り
速度…・・・・・・１仇舷／ｍｉｎ研削深さ・・・…・
・・・・…・・・…・３５０山ｍ冷却液……・・・・・
・…・・……・上水冷却液流量・・…・・・・・・……
・５Ｚ／ｍｉｎウェハー径………………１０ＱＣウェハ
ー片面の研削状態を検査したところ、下記第１表の通り
であった。

比較例１及び２ 比較のため、砥石の研削部の厚さｔ２が０．０５側（比
較例１）、１．０仇舷（比較例２）であることを除けば
実施例１乃至３と実質上同一の研削ホイールを製作し、
実施例１乃至３と同一の研削条件でシリコンウェハーの
片面を研削し、研削状態を検査した。

その結果は下記第１表の通りであった。第１表実施例４
乃至６ 実施例１乃至３に使用した研削ホイールと実質上同一の
研削ホイールを使用して、下記研削条件下でシリコンウ
ェハーの片面を研削した。

研削ホイール回転数……５００仇ｐｍ ウェハー送り速度・・・・・・・・・２３仇岬／ｍｉｎ
研削深さ・・…・・…・・・・・・…川１５０ｒｍ冷却
液……・・・・・・・・・・・・・・・…上水冷却液流
量叫・・・・…・……・５そ／ｍｉｎウェハー径………
…………１０仇舷そして、ウェハー片面の研削状態と共
に、研削ウェハー枚数に関する砥石消耗量及び必要ドレ
ス瀕度について検査したところ、下記第２表の通りであ
った。

比較例３及び４ 比較のために、比較例１及び２に使用した研削ホイール
と実質上同一の研削ホイールを使用して、実施例４乃至
６と実質上同一の研削条件下でシーＪコンウェハーの片
面を研削し、研削状態を検査した。

その結果は下記第２表の通りであった。第２表比較例
５ 電着に代えてスチィール系ボンドを使用して砥石を形成
したことを除け‘よ、実施例２と実質上同一の研削ホイ
ール（砥石の研削部厚さ０．０３欄）を製作し、実施例
２と実質上同一の研削条件でシリコンウヱハ−の片面を
研削せんとした。

然るに、砥石の研削部がシリコンウェハーに接触すると
同時に破損してしまった。比較例 ６ 砥石の研削部の厚さが２．０山風であることを除けば比
較例５と実質上岡一の研削ホイールを製作し、実施例２
と実質上岡一の研削条件でシリコンウェハーの片面を研
削したが、研削面が著しくあれ、クラックが生じ、ウェ
ハー破損が頻発した。

そして、７ｑ父のシリコンウェハー片面の研削を遂行し
た後に研削部を観察したところ、研削部に局部的な破損
が発生していた。図面の岡単な説明 第１図ａ及びｂは、従釆の研削ホイールを示す断面図。

第２図は、本発明に従って構成された研削ホイールの第
１の具体例につて加工物を研削している状態を示す断面
図。第３図は、本発明に従って構成された研削ホイール
の第２の具体例によって加工物を研削している状態を示
す断面図。第４図は、本発明に従って構成された研削ホ
イールの第３の具体例を示す斜面図。第５図は、第４図
の研削ホイールによって加工物を研削している状態を示
す断面図。第６図は、本発明に従って礎成された研削ホ
イールの第４の具体例を示す斜面図。第７図は、従来の
研削ホイールにおける砥石の形状変化を例示する部分簡
略断面図。第８図は、本発明の研削ホイールの−具体例
における砥石の形状変化を例示する部分簡略断面図。２
・…・・砥石、１０・・・・・・支持部材。

第１図第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状自由端縁を有する支持部材と、該支持部材の該
   環状自由端縁から径方向外方に傾斜して突出する略円錐
   筒状の研削部を有する砥石とを具備する、加工物の平面
   を研削するための研削ホイールにおいて； 該砥石は、
   超砥粒を電着することによつて形成されており、該砥石
   の該研削部の厚さは０．１乃至０．５ｍｍである、こと
   を特徴とする研削ホイール。 ２ 該砥石の該研削部はほぼ等しい厚さを有する、特許
   請求の範囲第１項記載の研削ホイール。 ３ 該砥石の該研削部には、周方向に間隔を置いて複数
   個の切欠きが形成されている、特許請求の範囲第１項又
   は第２項記載の研削ホイール。 ４ 該砥石は同心状に複数個配設されており、径方向内
   側に位置する砥石の該研削部の先端は、径方向外側に位
   置する砥石の該研削部の先端を越えて軸線方向に突出し
   ている、特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに
   記載の研削ホイール。