【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定量の研削液を吐出しながら、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料から成る被研削材料の表面を研削するために用いられる研削装置に装着して使用される研削用砥石、および該砥石を使用する研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料を研削によって所望する寸法や平坦度を得る加工方法が多用されている。
【０００３】たとえば、シリコンウェハの遊離砥粒によるラップ技術の代替技術として、ワイヤソー等で切断されたシリコンウェハを研磨前に研削して、所望の寸法や平坦度を得る技術が使用されてきている。
【０００４】研削によって加工を行うに際して、シリコンウェハ等の薄板は自重による変形が甚だしく、その解決策として研削面を垂直に保持し、水平に保持された回転軸に砥石を取りつけた横型の研削装置が使用される場合がある。更に、薄板加工の場合は、加工時間や「そり」の低減といった観点から回転軸を２本対向させて保持し、被加工体の両面から押接し、研削を行う両頭研削装置が使用されることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような装置を使用する場合に、砥石中心部から外への研削液の抜け具合と研削により発生する切り粉の排出とのバランスが悪く、所望の状態に研削できないと言う問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の技術が有する上記のような問題を解決するものである。すなわち、様々な研削対象材料に対し、常に研削条件特に研削液の状況を良好に保ちつつ安定して研削を行うことができる、研削用砥石ならびに研削方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本願発明者等は種々検討の結果、研削対象や研削条件等に応じて、所望とする量の研削液を吐出しつつ、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料から成る被研削材料の表面を研削するために用いられる研削装置に装着され、被研削材料の表面を所望量研削する研削用砥石であって、砥石が配設される円盤状の基板の中心部に研削液が通過する穴が設けられた研削用砥石において、研削用の少なくとも一個の砥石チップが配置されている当該基板の研削面側において、砥石寿命初期面積を基準として、砥石部分が存在しない部分の砥石側面からの投影面積が、全投影面積の２％〜１０％であることを特徴とする研削用砥石が上記の課題を解決できることを見出して、本発明を完成させたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】このように研削用の砥石の投影面積を所望の範囲内とすることによって、被研削材料の研削時に、研削液が砥石チップに設けられた隙間から外側に抜け出しにくくなるため、砥石チップと被研削材料とが直接接触する地点近傍において、研削液量を常に適正に保持することができる。なお、砥石が存在しない部分の投影面積は、図８として、一部拡大図として示した様に、砥石寿命初期面積を基準として、当該基板の研削面側において、砥石が存在する部分の投影面積（Ａ）と砥石が存在しない部分の投影面積（Ｂ）から、下式を使用して算出したとき、２％〜１０％の範囲にあることが必要である。
（Ｂ）÷（（Ａ）＋（Ｂ））×１００（％）
投影面積（Ｂ）が２％〜１０％の範囲にあれば、常時研削条件の適正化が図られるため良好な研削が行われ、結果として良質な研削材料を得ることができる。
２％未満では、充分な研削効果が上がらず、１０％を超えると、砥粒の磨耗量が著しく増加するので好ましくない。なお、図８において、７は砥石チップを、８は砥石チップ上端をそれぞれ示す。
【０００９】研削加工においては、研削液の適正な配置はきわめて重要な問題である。研削加工中、５０００ｒ．ｐ．ｍ．といった高速で砥石を回転させ、基板の中心部から研削液を供給する場合、砥石チップと被研削材料との接触部には、砥石の回転による遠心力によって研削液が供給される。研削加工は砥石チップに含まれた砥粒がある応力、方向性を持って研削材料表面に接触することによって行われるが、研削の際砥粒と研削材料との隙間にその研削条件に適した研削液が十分量供給されることで適正なる研削が行われる。
【００１０】研削液の種類または供給量が不適切である場合には、例えば研削時の砥石起動電流値が上昇するため装置に負担をかけ、場合によっては研削不能となったり、研削工程後の材料表面に傷痕等の不具合が残留し、ひどい場合には研削時に材料が破損し製品として使用不能となるため、きわめて重大な影響を及ぼし、望ましくない。
また砥石自体の摩耗量が増加するため、砥石の交換頻度が上がり、コストも上昇し、実用上甚だ不適当である。
【００１１】研削液の供給は研削装置に組み込まれた研削液供給用のポンプの能力を向上させればよいが、そのためには砥石周辺の装置構造が複雑化したり、装置全体が大きくなったりしてコストが増大して実用的でなく、好ましいとはいえない。
【００１２】研削液の種類は、被研削材料と研削条件等を考慮し、適切なものを選択する限り、どのようなものであっても構わない。一般的な研削液の種類としては、水や油、またはそれらの中に金属粉末やセラミックス粉末あるいは高分子粉末を分散させてスラリー化したものが挙げられる。
【００１３】本発明に係る研削用砥石１においては、図１に模式的に示したように、中心部に通常は研削水通過口４が設けられている円盤状の基板２の周辺上部に所望の間隔をおいて配設されている砥石チップ３が、通常は、接着材により基板２表面に接着されている。
【００１４】砥石チップが配設された基板の周辺部には、壁が設けられていても構わない。このことによって、研削対象材料の研削時に、研削液は砥石チップに設けられた隙間から外側に直ちに抜けても、当該壁によって壁の内部に研削液が一時的に保持され、結果として砥石チップと被研削材料とが直接接触する地点近傍には研削液量を常に適正に保持することができる。これにより常時研削条件の適正化が図られるため良好な研削が行われ、結果として良質な研削材料を得ることができることとなる。
【００１５】上記目的を達成するためには、当該砥石チップが当該円盤状台金の周辺縁部に所望の投影面積が確保できるように配設されておればよい。なお、砥石チップ３の当該円盤状基板２への配設形態は、周辺縁部に配設されている限り、特に制限はないが、砥石チップ３の好ましい配設例を添付の図２〜７に示した。
【００１６】研削中すなわち砥石回転中は、砥石が回転することによる遠心力が研削液にも及ぶため研削液は、例えば、図６において矢印で示したように、砥石の中心部（図示せず）から砥石チップと被研削材料との接触近傍に向かうことになるが、研削液の保持が重要なポイントとなる。その為、砥石の断面形状を研削液の保持に適したものにすることによって、研削液の研削時の効率を最大限にすることができる。結果として研削液の量が常に十分確保されるため、適正な研削が行われ、非常に良質の研削物が得ることができる。
【００１７】砥石の断面形状は研削液の保持に適したものであればどのようなものであっても構わないが、ここで提案するものは砥石チップの断面形状が当該基板中心部に向かって開いた形状であるものが好ましい。すなわち、円盤状砥石の上辺部を鳥瞰したときに、添付の図２〜７に示されたような砥石チップが、への字型やコの字型、半円状などの形状を呈していてもよい。その場合には、各形状の開口部が基板の中心部に向かって、配設されていてもよい。なお、図４は、外周部に壁５を設けた例である。
【００１８】本発明においては、上記のような基板の中心部に向かって開いて配設された砥石チップが存在すれば、同一タイプの砥石だけで構成されていても差し支えないが、別のタイプの砥石チップとの組み合わせとして、配設されていてもよい。例えば、基板の中心部に向かって開いた砥石チップと、基板周辺部、即ち、基板の外側に向かって開いた砥石チップとの組み合わせであっても差し支えない。但し、図５に例示したように、別タイプのチップ同士の組み合わせの場合、本発明における砥石側面からの全投影面積の内に砥石が存在しない部分の投影面積２％〜１０％は、同一タイプの砥石チップ間にのみに適用され、別タイプの砥石チップとの間には適用されない。例えば、図５において、基板の中心部側または外周部側に配置された一連の砥石チップの何れかにおいて、チップ砥石側面からの全投影面積のうち砥石が存在しない部分の投影面積がその全投影面積の２％〜１０％を占めておればよいことを意味する。
【００１９】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００２０】ダイヤモンド砥粒とガラス結合材とからなる砥石チップを、図２の様に配設した砥石を左右の砥石として装着した両頭研削機で、砥石の回転速度６０００ｒ．ｐ．ｍ．で、研削液として超純水を供給しながら、直径３００ｍｍのシリコンウェハを研磨した。なお、このものの投影面積は、５．３％であった。なお、比較のために、従来から使用されている、アライド・マテリアル（株）製の砥石を装着した両頭研削機を使用して、同一条件下で研削した。このものの、砥石が存在しない部分の投影面積は、図８に示したと同様の模式図を作成し、求めたところ、１１．４％であった。
研削時の砥石電流値と所望枚数のシリコンウェハ研磨終了後の砥石チップの摩耗量を測定した。結果は、それぞれ、図９と１０に示す。なお、棒グラフは、各測定値の平均値を、細線の下端は、最低値を、上端は最高値をそれぞれ示す。
【００２１】この結果から、本発明に係る砥石を使用することで、研削時の消費電力が節約できるだけでなく、砥石の磨耗量を減少させることができることが判る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、本発明の研削用砥石ならびに研削方法を用いることによって、様々な被研削材料に対し、常に研削条件を良好に保ちつつ安定して研削を行うことができ、また砥石の長寿命化、研削対象の供給の廉価化を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削用砥石の一の実施態様を模式的に示す斜視図である。
【図２】砥石チップの配置状態の一例を示す部分図である。
【図３】砥石チップの配置状態の他の例を示す部分図である。
【図４】砥石チップの配置状態の更に他の例を示す部分図である。
【図５】砥石チップの配置状態の別の例を示す部分図である。
【図６】砥石チップの配置状態の更に別の例を示す部分図である。
【図７】砥石チップの配置状態のまた更に別の例を示す部分図である。
【図８】砥石部分の投影面積を求める際の側面図の例を示す模式図である。
【図９】研削時に使用した電流値を示すグラフである。
【図１０】ウェハ一枚当たりの研削において摩耗した砥石摩耗量を示すグラフである。
【符号の説明】
１…砥石、２…基板、３…砥石チップ、４…研削水通過口、５…壁、７…砥石チップ、８…砥石チップ上端。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a material to be ground made of metal, ceramics, or polymer, or a mixture of two or more materials selected from these materials while discharging a predetermined amount of grinding fluid. The present invention relates to a grinding wheel used by being mounted on a grinding device used for grinding the surface of a material to be ground made of a composite material, and a grinding method using the grinding wheel.
[0002]
2. Description of the Related Art In recent years, desired dimensions and flatness have been obtained by grinding a material to be ground made of metal, ceramics, or a polymer, or a composite material composed of two or more materials selected from these materials. Processing methods are frequently used.
For example, as an alternative technique to the lapping technique of silicon wafers with free abrasive grains, a technique has been used in which a silicon wafer cut with a wire saw or the like is ground before polishing to obtain desired dimensions and flatness. .
When performing processing by grinding, a thin plate such as a silicon wafer is significantly deformed by its own weight, and as a solution to this problem, a horizontal grinding apparatus in which a grinding surface is held vertically and a grindstone is attached to a horizontally held rotating shaft. May be used. Furthermore, in the case of thin plate processing, a double-headed grinding device that holds two rotating shafts facing each other and presses and presses from both sides of the workpiece to perform grinding is used from the viewpoint of reduction of processing time and “warpage”. There is also.
[0005]
When such a device is used, the balance between the degree of removal of the grinding fluid from the center of the grinding wheel to the outside and the discharge of cutting chips generated by the grinding is poor, and a desired state is obtained. There was a problem that grinding was not possible.
[0006] The present invention solves the above-mentioned problems of the above-mentioned conventional technology. That is, an object of the present invention is to provide a grinding wheel and a grinding method capable of stably grinding various materials to be ground while always maintaining good grinding conditions, particularly the state of the grinding fluid.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made various studies and found that, while discharging a desired amount of grinding fluid in accordance with a grinding object and grinding conditions, a metal, Attached to a grinding device used for grinding the surface of a material to be ground made of ceramics or a polymer material to be ground, or a composite material composed of two or more materials selected from these materials, A grinding wheel for grinding a desired amount of the surface of the material to be ground, the grinding wheel provided with a hole through which a grinding fluid is provided at the center of a disk-shaped substrate on which the grinding wheel is disposed, at least for grinding. On the grinding surface side of the substrate on which one grinding wheel chip is disposed, the projected area from the side surface of the grinding wheel of a portion where the grinding wheel portion does not exist is 2% to 10% of the total projected area based on the grinding wheel life initial area. There is And found that grinding stone, wherein it is possible to solve the above problems, in which the present invention has been completed.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS By setting the projected area of a grinding wheel within a desired range as described above, it becomes difficult for a grinding liquid to escape outside from a gap provided in a grinding wheel chip during grinding of a material to be ground. Therefore, the amount of the grinding fluid can always be appropriately maintained in the vicinity of the point where the grinding wheel tip and the material to be ground come into direct contact. The projected area of the portion where the grindstone is not present is the projected area of the portion where the grindstone is present on the ground surface side of the substrate with reference to the initial area of the grindstone life as shown in FIG. When calculated using the following equation from (A) and the projected area (B) of the portion where no grindstone is present, it must be in the range of 2% to 10%.
(B) ÷ ((A) + (B)) × 100 (%)
When the projection area (B) is in the range of 2% to 10%, the grinding conditions are constantly optimized, so that good grinding is performed, and as a result, a high quality grinding material can be obtained.
If it is less than 2%, a sufficient grinding effect cannot be obtained, and if it exceeds 10%, the abrasion amount of the abrasive grains is remarkably increased. In FIG. 8, reference numeral 7 denotes a grinding stone chip, and 8 denotes an upper end of the grinding stone chip.
In grinding, proper placement of the grinding fluid is a very important issue. During grinding, 5000r. p. m. When the grindstone is rotated at such a high speed to supply the grinding fluid from the center of the substrate, the grinding fluid is supplied to the contact portion between the grindstone chip and the material to be ground by centrifugal force due to the rotation of the grindstone. Grinding is performed by the abrasive grains contained in the grinding wheel tip contacting the surface of the grinding material with a certain stress and directionality, but suitable for the grinding conditions in the gap between the abrasive grains and the grinding material during grinding Proper grinding is performed by supplying a sufficient amount of the grinding fluid.
If the type or supply amount of the grinding fluid is inappropriate, for example, the starting current value of the grinding wheel increases during grinding, which places a burden on the apparatus, and in some cases, the grinding becomes impossible, or the grinding after the grinding process is performed. Defects such as scars remain on the surface of the material, and in severe cases, the material is damaged during grinding and cannot be used as a product, which has a very serious effect and is not desirable.
Further, since the wear amount of the grindstone itself increases, the frequency of replacement of the grindstone increases, the cost also increases, and it is extremely unsuitable for practical use.
The supply of the grinding fluid may be improved by improving the capability of the pump for supplying the grinding fluid incorporated in the grinding machine. However, for this purpose, the structure of the device around the grinding wheel becomes complicated or the whole machine becomes large. Therefore, the cost increases, which is not practical and is not preferable.
The type of the grinding fluid may be any as long as an appropriate one is selected in consideration of the material to be ground and the grinding conditions. Examples of general types of grinding fluid include water and oil, or a slurry obtained by dispersing a metal powder, a ceramic powder, or a polymer powder therein.
In the grinding wheel 1 according to the present invention, as schematically shown in FIG. 1, a desired portion is provided on the upper part of the periphery of the disk-shaped substrate 2 which is usually provided with a grinding water passage 4 at the center. Are usually bonded to the surface of the substrate 2 with an adhesive.
A wall may be provided around the periphery of the substrate on which the grindstone chips are provided. By this, when grinding the material to be ground, even if the grinding fluid immediately comes out of the gap provided in the grinding wheel tip, the grinding fluid is temporarily held inside the wall by the wall, and as a result, In the vicinity of the point where the material to be ground comes into direct contact, the amount of the grinding fluid can always be appropriately maintained. As a result, the grinding conditions are constantly optimized, so that good grinding is performed, and as a result, a high-quality grinding material can be obtained.
In order to achieve the above object, it is sufficient that the grinding wheel tip is provided on the peripheral edge of the disk-shaped base so as to secure a desired projected area. The arrangement of the grindstone chips 3 on the disc-shaped substrate 2 is not particularly limited as long as the grindstone chips 3 are arranged on the peripheral edge portion. Indicated.
During the grinding, that is, during the rotation of the grinding wheel, the centrifugal force due to the rotation of the grinding wheel also reaches the grinding fluid, so that the grinding fluid is, for example, as shown by an arrow in FIG. ), The grinding fluid goes to the vicinity of the contact between the grinding wheel tip and the material to be ground, but holding the grinding fluid is an important point. Therefore, by making the cross-sectional shape of the grindstone suitable for holding the grinding fluid, the efficiency of grinding the grinding fluid can be maximized. As a result, a sufficient amount of the grinding fluid is always ensured, so that appropriate grinding is performed, and a very high quality ground product can be obtained.
The cross-sectional shape of the grinding wheel may be any shape as long as it is suitable for holding the grinding fluid. Those having an open shape are preferred. That is, when a bird's-eye view of the upper side of the disc-shaped grindstone is seen, the grindstone tip as shown in the attached FIGS. 2 to 7 has a shape such as a U-shape, a U-shape, or a semicircle. Is also good. In that case, the opening of each shape may be provided toward the center of the substrate. FIG. 4 shows an example in which a wall 5 is provided on the outer peripheral portion.
In the present invention, as long as there is a grinding wheel chip open toward the center of the substrate as described above, it may be composed of only the same type of grinding stone. May be provided as a combination with the whetstone chip. For example, a combination of a grindstone chip opened toward the center of the substrate and a grindstone chip opened toward the periphery of the substrate, that is, toward the outside of the substrate may be used. However, as illustrated in FIG. 5, in the case of a combination of different types of chips, the projection area 2% to 10% of the portion where the grinding stone does not exist in the entire projection area from the grinding stone side surface in the present invention is the same type. It is applied only between the grinding wheel tips, and not between different types of grinding wheel tips. For example, in FIG. 5, in any of a series of grinding wheel chips arranged on the center side or the outer peripheral side of the substrate, the projection area of a portion where the grinding stone does not exist among the total projection area from the tip grinding wheel side surface is the total projection area. It means that it suffices to occupy 2% to 10% of the area.
[0019]
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, preferred embodiments of the present invention will be described below.
A grinding wheel chip made of diamond abrasive grains and a glass binder is mounted on a double-head grinding machine equipped with grinding wheels arranged as shown in FIG. 2 as left and right grinding wheels. p. m. Then, a silicon wafer having a diameter of 300 mm was polished while supplying ultrapure water as a grinding liquid. The projected area was 5.3%. For comparison, grinding was performed under the same conditions using a conventional double-headed grinder equipped with a grindstone manufactured by Allied Material Co., Ltd. However, the projected area of the portion where no grindstone was present was calculated as a schematic diagram similar to that shown in FIG. 8 and found to be 11.4%.
The grindstone current value at the time of grinding and the wear amount of the grindstone tip after polishing the desired number of silicon wafers were measured. The results are shown in FIGS. 9 and 10, respectively. In addition, the bar graph shows the average value of each measured value, the lower end of the thin line shows the lowest value, and the upper end shows the highest value.
From these results, it is understood that by using the grindstone according to the present invention, not only power consumption during grinding can be saved but also the amount of wear of the grindstone can be reduced.
[0022]
As described above, according to the present invention, by using the grinding wheel and the grinding method of the present invention, it is possible to stably grind various materials to be ground while always maintaining good grinding conditions. It was possible to extend the life of the grindstone and to reduce the supply of the object to be ground.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of a grinding wheel according to the present invention.
FIG. 2 is a partial view showing an example of an arrangement state of a grinding wheel tip.
FIG. 3 is a partial view showing another example of an arrangement state of a grinding wheel tip.
FIG. 4 is a partial view showing still another example of the arrangement state of the grinding wheel chips.
FIG. 5 is a partial view showing another example of the arrangement state of the grinding wheel chips.
FIG. 6 is a partial view showing still another example of the arrangement state of the grinding wheel chips.
FIG. 7 is a partial view showing still another example of the arrangement state of the grinding wheel chips.
FIG. 8 is a schematic view showing an example of a side view when a projection area of a grinding wheel portion is obtained.
FIG. 9 is a graph showing a current value used during grinding.
FIG. 10 is a graph showing the amount of wear of a grinding wheel worn in grinding per wafer.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Whetstone, 2 ... Substrate, 3 ... Whetstone chip, 4 ... Grinding water passage, 5 ... Wall, 7 ... Wheelstone chip, 8 ... Top of whetstone chip.
