JP2014172146A - 研削ホイール - Google Patents
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Abstract
【課題】セグメント砥石の回転方向反対側に欠けを生じることなく、被加工物の被研削面の良好な面精度を達成できる研削ホイールを提供する。
【解決手段】研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイール24であって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部26aと該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台26と、該ホイール基台26の該自由端部に配設された複数の砥石28と、を備え、該複数の砥石28は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石28aと、ボンド材のみを焼結した補助砥石28bとを含み、該研削砥石28aと該補助砥石28bとが該ホイール基台26の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されている。
【選択図】図4
【解決手段】研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイール24であって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部26aと該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台26と、該ホイール基台26の該自由端部に配設された複数の砥石28と、を備え、該複数の砥石28は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石28aと、ボンド材のみを焼結した補助砥石28bとを含み、該研削砥石28aと該補助砥石28bとが該ホイール基台26の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されている。
【選択図】図4
Description
本発明は、研削装置の研削ホイールに関する。
IC、LSI、LED等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン(ストリート)によって区画されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、レーザー加工装置によって個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話やパソコン、照明器具等の電気機器に広く利用されている。
また、IC、LSI、LED等のデバイスが形成されるシリコンウエーハ、サファイア基板、SiC基板はデバイスが形成される前に研削装置によって両面が平坦に研削され、更に必要に応じて研磨装置により研磨されて鏡面に加工される。
研削装置は、ウエーハ等の被加工物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被加工物を研削する研削砥石が配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削領域に研削水を供給する研削水供給手段とを備えており、ウエーハ又は基板を高精度に所望の厚みに研削することができる。
研削ホイールは、研削ユニットを構成するホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、該ホイール基台の自由端部に間隔をおいて固着された複数のセグメント砥石とから構成され、セグメント砥石に研削水が供給される構成になっている(例えば、特開2006−198737号公報参照)。
しかし、サファイア基板、SiC基板のようにモース高度が高い被加工物を研削すると、セグメント砥石の回転方向反対側に欠けが生じて、被加工物の研削面に傷をつけるという問題がある。
そこで、セグメント砥石をリング状に隙間をおかずに密に配設してセグメント砥石の回転方向反対側に欠けが生じないように構成すると、セグメント砥石から脱落した砥粒が連れまわり研削抵抗が大きくなって、被加工物の被研削面の面精度が悪くなるという問題がある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、セグメント砥石の回転方向反対側に欠けを生じることなく、被加工物の被研削面の良好な面精度を達成できる研削ホイールを提供することである。
本発明によると、研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイールであって、該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、該ホイール基台の該自由端部に配設された複数の砥石と、を備え、該複数の砥石は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石と、ボンド材のみを焼結した補助砥石とを含み、該研削砥石と該補助砥石とが該ホイール基台の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されていることを特徴とする研削ホイールが提供される
好ましくは、ボンド材はビトリファイドボンドから構成される。
好ましくは、ボンド材はビトリファイドボンドから構成される。
本発明の研削ホイールによると、研削砥石が補助砥石によって補強され、研削砥石の回転方向反対側に欠けが生じることなく被加工物研削面に傷をつけることなく、良好な面精度に研削することができる。
また、補助砥石がボンド材のみを焼結して構成されているので、研削砥石から脱落した砥粒は補助砥石によって捕獲されて、実質的に砥粒の連れまわりがなくなり、脱落した砥粒によって被加工物の面精度が悪化するという問題が抑制される。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図1を参照すると、本発明の研削ホイールを具備した研削装置2の外観斜視図が示されている。4は研削装置2のベースであり、ベース4の後方にはコラム6が立設されている。コラム6には、上下方向に伸びる一対のガイドレール8が固定されている。
この一対のガイドレール8に沿って研削ユニット(研削手段)10が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット10は、スピンドルハウジング12と、スピンドルハウジング12を保持する支持部14を有しており、支持部14が一対のガイドレール8に沿って上下方向に移動する移動基台16に取り付けられている。
研削ユニット10は、スピンドルハウジング12中に回転可能に収容されたスピンドル18と、スピンドル18を回転駆動するモータ20と、スピンドル18の先端に固定されたホイールマウント22と、ホイールマウント22に着脱可能に装着された研削ホイール24とを含んでいる。
研削装置2は、研削ユニット10を一対の案内レール8に沿って上下方向に移動するボールねじ30とパルスモータ32とから構成される研削ユニット送り機構34を備えている。パルスモータ32を駆動すると、ボールねじ30が回転し、移動基台16が上下方向に移動される。
ベース4の上面には凹部4aが形成されており、この凹部4aにチャックテーブル機構36が配設されている。チャックテーブル機構36はチャックテーブル38を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Aと、研削ユニット10に対向する研削位置Bとの間でY軸方向に移動される。40,42は蛇腹である。ベース4の前方側には、研削装置2のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル44が配設されている。
図2を参照すると、半導体ウエーハ11は、例えば厚さが700μmのシリコンウエーハからなっており、表面11aに複数のストリート(分割予定ライン)13が格子状に形成されているとともに、複数のストリート13によって区画された各領域にIC、LSI等のデバイス15が形成されている。
このように構成された半導体ウエーハ11は、デバイス15が形成されているデバイス領域17と、デバイス領域17を囲繞する外周余剰領域19を備えている。また、半導体ウエーハ11の外周にはシリコンウエーハの結晶方位を示すマークとしてのノッチ21が形成されている。
ウエーハ11の裏面11bの研削に先立って、ウエーハ11の表面11aには、保護テープ貼着工程により保護テープ23が貼着される。保護テープ23は、例えばポリエチレン塩化ビニル、ポリオリフィン等の一面に紫外線硬化型粘着材(糊層)を配設した紫外線硬化型粘着テープである。
図3(A)を参照すると、図4に示された研削ホイール24を構成するホイール基台26の底面図が示されている。図3(B)は図3(A)の3B−3B線断面図である。図4に示すように、研削ホイール24のホイール基台26は、ホイールマウント22に装着される環状に形成された装着部26aと、装着部26aの反対側で同じく環状に形成された自由端部26bを有している。図3(A)に示されるように、ホイール基台26の自由端部26bには所定深さの環状嵌合溝27が形成されている。
図4に示すように、ホイール基台26の装着部26aには研削ホイール24をホイールマウント22に装着するためのねじ穴33と、ホイール基台26を上下方向に貫通する円周方向に所定間隔離間した複数の研削水供給孔31が形成されている。
ホイール基台26の自由端部26bには、研削砥石28aと補助砥石28bとを交互に密着させて環状嵌合溝27中にリング状に配設し、複数個の砥石28が接着剤により嵌合溝27中に固定されている。
即ち、本実施形態の研削ホイール24では、砥石28がボンド剤にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石28aと、ボンド剤のみを焼結した補助砥石28bとを含み、研削砥石28aと補助砥石28bとが両端部で密着して嵌合溝27中にリング状に固定されている。本実施形態では、ボンド材としてビトリファイドボンドを採用した。図5を参照すると、砥石28の配列の仕方が模式的に示されている。
以下、本実施形態の砥石28を構成する研削砥石28a及び補助砥石28bの製造方法の一例について説明する。
研削砥石28aの製造方法
(1)粒径φ0.5μm(#8000)のダイアモンド砥粒と、SiO2を主成分としNaO、B2O3、CaO等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム(ゲル状の無機質発泡剤)と、粒径φ50μm前後の有機物粒子「ポリスチレン(PS)系、ポリメタクリル酸エステル(PMMA)系の有機物粒子(商品名ガッツパール:ガッツ化成株式会社)」とを混練して造粒し顆粒物(粒径φ350μm〜φ50μm)を生成する。
(2)セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
(3)焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
(4)焼結炉内の温度を約2時間かけて650℃まで上昇させ、その後650℃で約4時間維持した後、約6時間かけて常温に戻して研削砥石を形成する。
(5)焼結炉内から研削砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
(1)粒径φ0.5μm(#8000)のダイアモンド砥粒と、SiO2を主成分としNaO、B2O3、CaO等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム(ゲル状の無機質発泡剤)と、粒径φ50μm前後の有機物粒子「ポリスチレン(PS)系、ポリメタクリル酸エステル(PMMA)系の有機物粒子(商品名ガッツパール:ガッツ化成株式会社)」とを混練して造粒し顆粒物(粒径φ350μm〜φ50μm)を生成する。
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(3)焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
(4)焼結炉内の温度を約2時間かけて650℃まで上昇させ、その後650℃で約4時間維持した後、約6時間かけて常温に戻して研削砥石を形成する。
(5)焼結炉内から研削砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
補助砥石28bの製造方法
(1)SiO2を主成分としNaO、B2O3、CaO等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム(ゲル状の無機質発泡剤)と、粒径φ50μm前後の有機物粒子「ポリスチレン(PS)系、ポリメタクリル酸エステル(PMMA)系の有機物粒子(商品名ガッツパール:ガッツ化成株式会社)」とを混練して造粒し顆粒物(粒径φ350μm〜φ50μm)を生成する。
(2)セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
(3)焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
(4)焼結炉内の温度を約2時間かけて650℃まで上昇させ、その後650℃で約4時間維持した後、約6時間かけて常温に戻して補助砥石を形成する。
(5)焼結炉内から補助砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
(1)SiO2を主成分としNaO、B2O3、CaO等を副成分とするビトリファイドボンド材と、珪酸ナトリウム(ゲル状の無機質発泡剤)と、粒径φ50μm前後の有機物粒子「ポリスチレン(PS)系、ポリメタクリル酸エステル(PMMA)系の有機物粒子(商品名ガッツパール:ガッツ化成株式会社)」とを混練して造粒し顆粒物(粒径φ350μm〜φ50μm)を生成する。
(2)セグメントを形成する枠体にこの顆粒物を充填して所定の形状に加圧成形する。
(3)焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
(4)焼結炉内の温度を約2時間かけて650℃まで上昇させ、その後650℃で約4時間維持した後、約6時間かけて常温に戻して補助砥石を形成する。
(5)焼結炉内から補助砥石を搬出し、切断加工等によってセグメント形状に整形する。
次に、本実施形態の研削ホイール24を使用したウエーハ11の研削方法について図6を参照して説明する。図6に示すように、研削ユニット10のスピンドル18の先端に固定されたホイールマウント22には、複数のねじ35により研削ホイール24が着脱可能に装着されている。研削ホイール24は、ホイール基台26の自由端部に研削砥石28aと補助砥石28bとを交互に密着させてリング状に固着して構成されている。
研削装置のチャックテーブル38でウエーハ11の表面に貼着された保護テープ23側を吸着保持し、チャックテーブル38を矢印aで示す方向に例えば300rpmで回転しつつ、研削ホイール24を矢印bで示す方向に例えば6000rpmで回転させるとともに、研削ユニット送り機構34を駆動して研削ホイール24の研削砥石28a及び補助砥石28bをウエーハ11の裏面11bに接触させる。
そして、研削ホイール24を所定の研削送り速度(例えば1μm/s)で下方に所定量研削送りしてウエーハ11の研削を実施する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでウエーハ11の厚さを測定しながら、ウエーハ11を所望の厚さ、例えば100μmに研削する。
本実施形態の研削ホイール24によると、研削砥石28aと補助砥石28bとは互いに密着して交互にリング状に配設されているので、研削砥石28aが補助砥石28bによって補強され、研削砥石28aの回転方向反対側に欠けが生じることがなく、ウエーハ11の研削面に傷をつけることがない。
また、補助砥石28bはボンド剤のみを焼結して構成されているので、研削砥石28aから脱落した砥粒は補助砥石28bによって捕獲され、実質的に砥粒の連れ回りがなくなるため、ウエーハ11の研削面の良好な面精度を達成することができる。
10 切削ユニット(切削手段)
11 半導体ウエーハ
22 ホイールマウント
23 保護テープ
24 研削ホイール
26 ホイール基台
28 砥石
28a 研削砥石
28b 補助砥石
38 チャックテーブル
11 半導体ウエーハ
22 ホイールマウント
23 保護テープ
24 研削ホイール
26 ホイール基台
28 砥石
28a 研削砥石
28b 補助砥石
38 チャックテーブル
Claims (2)
- 研削手段のホイールマウントに装着される研削ホイールであって、
該ホイールマウントに装着される環状に形成された装着部と該装着部の反対側で環状に形成された自由端部とを有するホイール基台と、
該ホイール基台の該自由端部に配設された複数の砥石と、を備え、
該複数の砥石は、ボンド材にダイアモンド砥粒を混入して焼結した研削砥石と、ボンド材のみを焼結した補助砥石とを含み、
該研削砥石と該補助砥石とが該ホイール基台の該自由端部に両端部が密着して交互にリング状に配設されていることを特徴とする研削ホイール。 - 前記ボンド材はビトリファイドボンドから構成される請求項1記載の研削ホイール。
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