KR20060131646A - Vitrified bond grindstone and manufacturing process thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 스폰지 부재를 나타내는 사시도이다.1 is a perspective view showing a sponge member.
도 2는 상기 스폰지 부재를 유동성 숫돌입자에 침지하는 상태를 나타내는 사시도이다.2 is a perspective view showing a state in which the sponge member is immersed in flowable grindstone particles.
도 3은 소결체를 성형하는 상태를 나타내는 사시도이다.It is a perspective view which shows the state which shape | molds a sintered compact.
도 4는 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌이 고정된 연삭 휠을 나타내는 사시도이다.Fig. 4 is a perspective view showing a grinding wheel having a fixed segment shaped bite bonded grinding wheel.
도 5는 상기 연삭 휠을 탑재한 연삭장치를 나타내는 사시도이다.It is a perspective view which shows the grinding apparatus which mounts the said grinding wheel.
본 발명은 자생발인(發刃) 작용(self-sharpening effect)이 양호한 비트리파이드 본드 숫돌 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
IC, LSI 등의 디바이스가 표면에 복수개 형성된 웨이퍼는, 이면이 연삭되어 소정의 두께로 형성된 후, 다이싱 장치 등에 의해 개개의 디바이스로 분할된다. 분할된 디바이스는 각종 전자기기에 이용되고 있다.Wafers in which a plurality of devices such as ICs and LSIs are formed on a surface thereof are ground to a predetermined thickness and then divided into individual devices by a dicing apparatus or the like. The divided devices are used in various electronic devices.
연삭 대상이 되는 웨이퍼는, 실리콘, 질화규소, 갈륨비소, 사파이어, 리튬탄탈레이트, 탄화규소 등으로 형성되어 있다. 한편, 연삭 숫돌에는 비트리파이드 본드 숫돌, 레진본드 숫돌, 메탈 본드 숫돌 등이 있으며, 이들 숫돌 중에서 웨이퍼의 재료에 적합한 숫돌이 선택되어 연삭에 사용된다. 질화규소, 사파이어, 탄화규소는 경도가 높기 때문에, 이 재료들에 의해 형성되는 웨이퍼를 연삭할 때에는, 비트리파이드 본드 숫돌이나 메탈 본드 숫돌 등의, 다이아몬드 숫돌이 강고하게 보유된 구성의 숫돌이 사용된다. 이와 같은 기술은 일본 특허공개 2003-136410호 공보에 기재되어 있다.The wafer to be ground is formed of silicon, silicon nitride, gallium arsenide, sapphire, lithium tantalate, silicon carbide, or the like. On the other hand, grinding grindstones include non-bonded grindstones, resin-bonded grindstones, and metal-bonded grindstones. Among them, grindstones suitable for the material of the wafer are selected and used for grinding. Since silicon nitride, sapphire, and silicon carbide have a high hardness, when grinding wafers formed by these materials, whetstones having a structure of firmly retained diamond grindstones, such as non-bonded grinding wheels and metal-bond grinding wheels, are used. . Such a technique is described in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-136410.
하지만, 비트리파이드 본드나 메탈 본드에 의해 숫돌입자가 강고하게 보유된 구성의 숫돌에는 자생발인 작용이 일어나기 어렵기 때문에, 비교적 단시간에 구멍이 막혀 빈번하게 드레싱해야 할 필요가 있어, 연속 가동이 어렵고 생산성이 떨어진다는 문제가 있다. 한편, 자생발인 작용이란, 사용중에 날끝이 닳아 쓸수없게 된 숫돌입자가 떨어지고 다음 새로운 숫돌입자가 나오는 작용을 말한다.However, since the spontaneous action hardly occurs on the whetstone of the structure in which the grindstone particles are firmly held by the non-refined bond or the metal bond, the hole is blocked in a relatively short time, and thus frequent dressing is required, and continuous operation is difficult. There is a problem of low productivity. On the other hand, the spontaneous action refers to the action that the grinding wheel particles become worn out during use and the new grinding particles come out next.
또한, 자생발인 작용이 일어나기 어려운 것에 기인하여, 피연삭물의 연삭면이 타거나 작은 결함이 발생하기 때문에, 피연삭물의 품질을 떨어뜨리는 문제도 있다.In addition, since the spontaneous action hardly occurs, the grinding surface of the workpiece is burned or small defects are generated, which causes a problem of degrading the quality of the workpiece.
그래서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 난삭재라고 하더라도 자주 드레싱하지 않고 효율적으로 연삭하여, 피연삭물의 품질을 떨어뜨리지 않도록 하는데 있다.Therefore, the problem to be solved by the present invention is that even a difficult-to-cut material is efficiently ground without frequent dressing, so as not to degrade the quality of the workpiece.
제 1 발명은, 기공(氣孔)을 가지는 비트리파이드 본드 숫돌로서, 적어도 SiO2를 주성분으로 하는 비트리파이드 본드재와 유기물 본드재와 숫돌입자와 액체를 혼련한 유동성 숫돌입자를 수지로 형성된 스폰지 부재에 함침시켜, 유기물 본드재와 스폰지 부재를 산화시키는 동시에 숫돌입자를 상기 비트리파이드 본드재로 소결한 것을 특징으로 한다.The first invention is a bitless bonded grindstone having pores, in which a non-refined bond material composed of at least SiO 2 , an organic bond material, a flowable grindstone obtained by kneading a grindstone particle and a liquid is made of a resin. The member is impregnated to oxidize the organic bond material and the sponge member, and the grindstone particles are sintered from the non-lipid bond material.
제 2 발명은, 기공을 가지는 비트리파이드 본드 숫돌의 제조방법으로서, 적어도 SiO2를 주성분으로 하는 비트리파이드 본드재와 유기물 본드재와 숫돌입자와 액체를 혼련하여 유동성 숫돌입자를 형성하고, 기공을 가지는 수지로 형성된 스폰지 부재에 유동성 숫돌입자를 함침시켜 함침 스폰지체를 구성하는 함침 스폰지체 형성공정과, 함침 스폰지체를 구성하는 액체를 증발시키는 동시에 유기물 본드재를 고화시키는 고화공정과, 고화공정 후의 함침 스폰지체를 소결하여 유기물 본드재와 스폰지 부재를 산화시키는 동시에 비트리파이드 본드재에 의해 숫돌입자를 소결시켜 기공을 가지는 소결체를 형성하는 소결공정으로 구성되는 것을 특징으로 한다.The second invention is a manufacturing method of a non-tree vitrified bonded grinding wheel having a porosity, at least in kneading the non-tree vitrified bond material and organic bond material and abrasive with a liquid composed mainly of SiO 2 to form a liquid abrasive, pore An impregnated sponge forming step of forming an impregnated sponge body by impregnating the fluidized grindstone particles into a sponge member formed of a resin having a resin; and a solidifying step of evaporating the liquid constituting the impregnated sponge body and solidifying an organic bond material. And a sintering step of sintering the impregnated sponge body to oxidize the organic bond material and the sponge member, and simultaneously sintering the grindstone particles with the non-lipid bond material to form a sintered body having pores.
함침 스폰지체 형성공정에 있어서, 숫돌입자는 입자직경 2㎛ 이하의 다이아몬드 숫돌입자에 그린 카보런덤(green carborundum), 화이트 알럼덤(white alundum)의 필러가 혼입되어 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 함침 스폰지체 형성공정에 있어서, 액체는 중량비 55%의 물과 중량비 10%의 알코올로 구성되며, 유기물 본드재는 중량비 5%의 아크릴계 본드재인 것이 바람직하다.In the impregnated sponge body forming step, the grindstone particles are preferably formed by mixing green carborundum and white alundum filler into diamond grindstone particles having a particle diameter of 2 µm or less. In the impregnated sponge body forming step, the liquid is preferably composed of 55% by weight of water and 10% by weight of alcohol, and the organic bond material is preferably 5% by weight of acrylic bond material.
고화공정에 있어서는, 함침 본드체를 50℃에서 2시간 가열하여 액체를 증발시키고, 유기물 본드재를 120℃에서 2시간 가열하여 소결시키는 것이 바람직하다.In the solidification step, it is preferable that the impregnated bond body is heated at 50 ° C for 2 hours to evaporate the liquid, and the organic bond material is heated at 120 ° C for 2 hours to sinter.
소결공정에서는 고화공정 후의 함침 스폰지체를 400℃에서 1시간 소결하여 유기물 본드재와 스폰지 부재를 산화시키고, 700℃에서 4시간 소결하여 소결체를 형성하는 것이 바람직하다.In the sintering step, it is preferable that the impregnated sponge body after the solidification step is sintered at 400 ° C for 1 hour to oxidize the organic bond material and the sponge member, and to be sintered at 700 ° C for 4 hours to form a sintered body.
소결공정 후에는 소결체를 절삭 블레이드로 절삭하고 정형하여, 연삭 휠에 고정되는 숫돌로 하는 경우가 있다.After a sintering process, a sintered compact may be cut and shape | molded by a cutting blade, and may be used as the grindstone fixed to a grinding wheel.
이하, 본 발명의 일 실시예에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, one Example of this invention is described, referring drawings.
먼저, SiO2를 주성분으로 하는 비트리파이드 본드재와, 아크릴 수지 등으로 이루어지는 유기물 본드재와, 숫돌입자와, 액체를 혼련하여 유동성 숫돌입자를 형성한다. 숫돌입자로서는 다이아몬드 숫돌입자를 대표적인 것으로 들 수 있다. 유동성 숫돌입자에는, 그린 카보런덤(녹색 탄화규소질), 화이트 알럼덤(백색 알루미나질) 등의 필러를 더욱 혼입시켜도 좋다. 액체로서는 물이나 알코올이 있다.First, fluidized grindstone particles are formed by kneading a liquid such as a non-bonded bond material composed mainly of SiO 2 , an organic bond material composed of an acrylic resin, or the like, whetstone particles, and a liquid. Examples of the grindstone particles include diamond grindstone particles. In the fluid grindstone particles, fillers such as green carborundum (green silicon carbide) and white alumderm (white alumina) may be further mixed. Liquids include water and alcohols.
그리고, 도 1에 나타내는 바와 같이 우레탄 등의 합성수지로 형성되며, 기공을 가지는 스폰지 부재(1)에 상기 유동성 숫돌입자를 함침시킨 스폰지체(이하, 이것을 함침 스폰지체라고 함)를 형성한다(함침 스폰지체 형성공정). 예를 들어, 도 2에 나타내는 바와 같이 유동성 숫돌입자(2)를 용기(3)에 모아두고, 그 유동성 숫돌입자(2)에 스폰지 부재(1)를 침지함으로써, 스폰지 부재(1)에 유동성 숫돌입자를 함침시킨다. 유동성 숫돌입자는 유동성을 가지며, 스폰지 부재(1)는 내부의 구석구 석까지 기공을 가지고 있기 때문에, 유동성 숫돌입자가 기공의 구석구석까지 침투할 수 있어, 내부까지 균일하게 유동성 숫돌입자가 고루 미친다.As shown in FIG. 1, a sponge body (hereinafter referred to as an impregnated sponge body) impregnated with the flowable grindstone particles is formed in a
한편, 스폰지 부재(1)는 두께가 얇은 판형상의 직육면체 형상인데, 실질적으로 뒤에 형성되는 비트리파이드 본드 숫돌의 원형이 되기 때문에, 원하는 숫돌의 형상이나, 가공하기 쉬운 형상으로 형성하는 것이 바람직하다.On the other hand, although the
이어서, 유동성 숫돌입자(2)를 함침한 스폰지 부재(1)를 구성하는 액체를 가열에 의해 증발시키고, 그 후 다시 함침 스폰지체에 포함되는 유기물 본드재를 고화시킨다(고화공정). 이 유기물 본드재가 고화됨으로써, 유기물 본드재가 숫돌입자를 스폰지 부재(1)에 결합시켜, 숫돌입자가 스폰지 부재(1)로부터 떨어지지 않는다. 그리고, 또한 고화공정에 의해 액체가 증발하여 유기물 본드재가 고화한 함침 스폰지체를 소결하고, 유기물 본드재와 스폰지 부재를 산화시키는 동시에, 비트리파이드 본드재에 의해 숫돌입자를 소결시킨다. 그렇게 하면, 기공을 가지는 소결체가 형성되어, 이 소결체가 비트리파이드 본드 숫돌이 된다.Subsequently, the liquid constituting the
예를 들어, 도 3에 나타내는 바와 같이, 형성된 비트리파이드 본드 숫돌(4)은 고속회전하는 절삭 블레이드(5)를 복수개의 절삭 라인(6)을 따라 가로세로로 절삭하여 개개의 직사각형 조각으로 함으로써 정형되어, 복수개의 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)이 된다.For example, as shown in FIG. 3, the formed non-bonded grinding wheel 4 cuts the
그리고, 복수개의 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)은 예를 들어, 도 4에 나타내는 연삭 휠(814)의 아랫면에 대략 고리형상으로 나열되어 복수개 고정된다. 그리고, 그 연삭 휠(814)은 예를 들어, 도 5에 나타내는 연삭장치(8)에 사 용된다.The plurality of segmented bite-
이 연삭장치(8)는 피연삭물에 보유하는 척 테이블(80)과, 척 테이블(80)에 보유된 피연삭물에 대하여 연삭가공을 실시하는 연삭수단(81)을 구비하고 있다. 연삭수단(81)은 하우징(810)에 의해 회전가능하게 지지되어 수직방향의 축심을 가지는 스핀들(811)의 상단에 모터(812)가 연결되는 동시에, 스핀들(811)의 하단에 설치된 휠 마운트(813)에 연삭 휠(814)이 장착된 구성으로 되어 있다. 상술한 바와 같이, 연삭 휠(814)에는 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)이 복수개 고정되어 있으며, 모터(812)의 회전에 의해 연삭 휠(814)도 회전하는 구성으로 되어 있다.This grinding apparatus 8 is provided with the chuck table 80 hold | maintained in a to-be-processed object, and the grinding means 81 which grinds the to-be-processed object held by the chuck table 80. FIG. The grinding means 81 is rotatably supported by the
하우징(810)은 승강판(820)에 연결된 지지부(821)에 의해 지지되어 있으며, 승강판(820)은 수직방향으로 설치된 가이드 레일(822)에 슬라이딩 접속하는 동시에, 내부의 너트(도시하지 않음)가 수직방향으로 설치된 볼 나사(823)에 나사결합 되어 있다. 볼 나사(823)의 한 쪽 끝에는 펄스모터(824)가 연결되어 있다. 펄스 모터(824)의 회전에 의해 볼 나사(823)가 회전운동함에 따라, 승강판(820)이 가이드 레일(822)에 가이드되어 승강한다. 이 승강판(820)의 승강에 따라, 연삭수단(81)도 승강하는 구성으로 되어 있다.The
도시한 예와 같이 표면에 디바이스 보호용 보호테이프(T)가 표면측에 접착된 웨이퍼(W)의 이면을 연삭하는 경우, 보호 테이프(T)가 접착된 표면측이 아랫쪽을 향하게 하여, 웨이퍼(W)가 척 테이블(80)에 보유된다. 그리고, 척 테이블(80)이 수평방향으로 이동하여 연삭수단(81)의 바로 아래에 위치되고, 척 테이블(80)이 회전 하는 동시에, 연삭 휠(814)이 회전하면서 연삭수단(81)이 하강함으로써, 회전하는 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)이 웨이퍼(W)의 이면에 접촉하여 해당 이면이 연삭된다.When grinding the back surface of the wafer W to which the device protective protective tape T adhere | attached on the surface side as shown in the example shown in figure, the surface W to which the protective tape T adhere | attached is facing downward, and the wafer W Is held in the chuck table 80. Then, the chuck table 80 moves in the horizontal direction and is located directly under the grinding means 81, the chuck table 80 rotates, and the grinding wheel 81 rotates while the grinding means 81 descends. As a result, the rotating segmented bite-bonded
세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)은 스폰지 부재에 유동성 숫돌입자를 함침시켜 소결하여 형성되어 있기 때문에, 내부에는 다수개의 기공이 형성되어 있다. 따라서 구멍의 막힘을 방지하는 동시에, 숫돌입자가 탈락하기 쉬워 자생발인 작용이 양호하기 때문에, 웨이퍼(W)가 사파이어나 탄화규소 등의 난삭재에 의해 형성되어 있는 경우에도, 효율적으로 연삭할 수 있다. 또한, 자생발인 작용이 양호하기 때문에, 웨이퍼의 피연삭면이 타거나 작은 결함 등이 발생하지 않아, 웨이퍼의 품질을 향상시킬 수 있다.Since the segmented bite-
또한, 척 테이블(80)을 연삭하여 척 테이블(80)의 윗면과 세그먼트 형상 비트리파이드 본드 숫돌(7)의 아랫면(연삭면)을 일치시키는 셀프 그라인드(self grind)인 경우에는, 척 테이블(80)이 탄화규소 등의 난삭재로 형성되어 있어도, 척 테이블(80)을 효율적으로 연삭할 수 있다.In addition, in the case of the self grind which grinds the chuck table 80, and coincides with the upper surface of the chuck table 80 and the lower surface (grinding surface) of the segment-shaped bitified
(실시예)(Example)
이하, 비트리파이드 본드 숫돌의 제조방법의 예를 나타낸다. 먼저, 함침 스폰지체 형성공정에서는 각각 체적비로 입자직경이 2㎛ 이하인 다이아몬드 숫돌입자를 35%, 그린 카보런덤, 화이트 알럼덤 등의 필러를 5%, SiO2를 주성분으로 하는 비트리파이드 본드재를 60%의 비율로 혼련하여, 중량비 30%의 분말 혼련물을 생성한 다. 그리고, 이 중량비 30%의 분말 혼련물에, 중량비 5%의 아크릴계 본드재(유기물 본드재), 중량비 55%의 물, 중량비 10%의 알코올을 혼련하여, 중량비 100%의 유동성 숫돌입자로 하고, 이 유동성 숫돌입자를 스폰지 부재(1)에 함침시켜 함침 스폰지체로 한다.Hereinafter, the example of the manufacturing method of a bitless bonded grinding wheel is shown. First, in the impregnated sponge body forming process, 35% diamond grindstone particles having a particle diameter of 2 μm or less, 5% fillers such as green carborundum and white alumder, and a non-liquid bond material composed mainly of SiO 2 in volume ratio Kneading at a rate of 60% yields a powder mixture of 30% by weight. The powdered kneaded product having a weight ratio of 30% was kneaded with 5% acrylic bond material (organic bond material), 55% water by weight, and 10% alcohol by weight to form fluid grindstone particles having a weight ratio of 100%. The fluid grindstone particles are impregnated into the
이어서, 고화공정에서는 함침 스폰지체를 50℃에서 2시간 가열함으로써, 물 및 알코올의 수분을 증발시킨다. 그리고, 120℃에서 1시간 가열함으로써, 아크릴계 본드재를 고화시킨다.Subsequently, in the solidification step, the impregnated sponge body is heated at 50 ° C. for 2 hours to evaporate water and water. And an acrylic bond material is solidified by heating at 120 degreeC for 1 hour.
소결공정에서는 고화공정 후의 함침 스폰지체를 400℃에서 1시간 가열하여 유기물 본드재와 스폰지 부재를 산화시킨다. 더욱이, 700℃에서 4시간 소결하여 소결체를 형성한다. 이 소결체가 비트리파이드 본드 숫돌이 된다.In the sintering step, the impregnated sponge body after the solidification step is heated at 400 ° C. for 1 hour to oxidize the organic bond material and the sponge member. Furthermore, it sinters at 700 degreeC for 4 hours, and forms a sintered compact. This sintered compact becomes a vitrified bond whetstone.
이와 같이 본 실시예의 비트리파이드 본드 숫돌은, 저온소결하고 있기 때문에, 숫돌입자 본래의 성능을 발휘하기 쉽다는 효과가 있다.As described above, since the non-bonded grinding wheel of the present embodiment is sintered at low temperature, there is an effect that the inherent performance of the grinding wheel particles is easily exhibited.
본 발명에서는 스폰지 부재에 유동성 숫돌입자를 함침시켜 소결함으로써, 내부에 기공을 가지는 비트리파이드 본드 숫돌이 구성되기 때문에, 기공에 의해 숫돌입자가 탈락하기 쉬워지며, 자생발인 작용이 일어나기 쉽다. 따라서, 구멍의 막힘이 일어나기 어렵고, 드레싱을 자주 할 필요가 없기 때문에, 난삭재라도 효율적으로 연삭할 수 있다. 또한, 자생발인 작용이 양호하기 때문에, 피연삭물의 연삭면이 타거나 결함이 발생하지 않아, 피연삭물의 품질을 향상시킬 수 있다.In the present invention, by impregnating and sintering the fluid grindstone particles in the sponge member, since the non-bonded grindstone having pores therein is formed, the grindstone particles easily fall off due to the pores, and the spontaneous action is likely to occur. Therefore, clogging of holes is unlikely to occur and dressing does not need to be frequent, so that even a difficult material can be ground efficiently. In addition, since the spontaneous action is good, the grinding surface of the workpiece is not burned or a defect does not occur, and the quality of the workpiece can be improved.
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