JP2006198737A

JP2006198737A - ビトリファイドボンド砥石

Info

Publication number: JP2006198737A
Application number: JP2005013987A
Authority: JP
Inventors: Minosuke Sekiya; 臣之典関家; Setsuo Yamamoto; 節男山本
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2005-01-21
Filing date: 2005-01-21
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】気孔率が高い砥石であっても欠けの発生を防止することができるビトリファイドボンド砥石を提供する。
【解決手段】超砥粒をビトリファイドボンドで結合するとともに無数の気孔を備え、該気孔の気孔率が７５〜９５容量％であるビトリファイドボンド砥石であって、少なくとも研削作用面を除いた他の面に防水被膜が被覆されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、超砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイドボンド砥石に関する。

当業者には周知の如く、半導体デバイス製造工程においては、ＩＣ、ＬＳＩ等の回路が複数個形成された半導体ウエーハは、個々のチップに分割される前にその裏面を研削装置によって研削して所定の厚さに形成されている。半導体ウエーハの裏面を効率的に研削するために、一般に粗研削ユニットと仕上げ研削ユニットを備えた研削装置が用いられている。粗研削ユニットには比較的粒径が大きいダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドまたはメタルボンドで結合したビトリファイドボンド砥石またはメタルボンド砥石が用いられ、仕上げ研削ユニットには粒径が小さいダイヤモンド砥粒をレジンボンドで結合したレジンボンド砥石が用いられている。

ビトリファイドボンド砥石は、二酸化珪素などを主成分とするボンド材で砥粒を結合しているため砥粒保持力が強いので、研削能力が維持される反面、砥粒を強固に保持するため自生発刃作用が不十分であるという特性がある。一方、レジンボンド砥石は、柔軟なレジンボンド材で砥粒を結合しているため被加工物への当たりがソフトであるとともに、砥粒保持力が弱いので自生発刃作用が良好である。このような砥石の特性から、ビトリファイドボンド砥石は主に粗研削砥石として用いられ、レジンボンド砥石は主に仕上げ研削砥石として用いられている。

しかるに、レジンボンド砥石は上述したようにレジンボンド材が柔軟であるため、砥粒の粒径が２μｍ以下になると、研削中に砥粒がレジンボンドの内部に押し込まれて研削能力が低下し、研削焼けが発生する。従って、レジンボンド砥石は、粒径が４〜６μm（＃２０００）以上の砥粒を用いなければならず、微細な仕上げ研削が困難となる。

なお、ビトリファイドボンド砥石は上述したように砥粒保持力が強いので、０．５μm（＃８０００）以下の砥粒であっても研削中に砥粒がビトリファイドボンド内に押し込まれることがなく研削能力が維持される。しかしながら、ビトリファイドボンド砥石は、上述したようにビトリファイドボンドが砥粒を強固に保持するため自生発刃作用が不十分であり、研削面にスジ状の傷を生じさせるという問題がある。

このような問題を解消するために、砥粒をビトリファイドボンドで結合された砥粒層に気孔を形成し自生発刃作用を良好にしたビトリファイドボンド砥石が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開２００３−１３６４１０号公報

上記公報に開示されたビトリファイドボンド砥石は、砥粒をビトリファイドボンドで結合された砥粒層に形成される気孔が連続気孔である。従って、気孔率を高くすると砥石の強度が低下して所定の研削圧力を得ることができない。事実、上記公報に開示されたビトリファイドボンド砥石の気孔率は２５〜４５容量％であり、自生発刃作用が必ずしも良好とはいえない。

そこで、本出願人は、強度を確保して気孔率を高め、自生発刃作用を良好にするために、気孔率が７５〜９５容量％であるビトリファイドボンド砥石を特願２００４−１５０００３号として提案した。

而して、上述したビトリファイドボンド砥石は、気孔率が７５〜９５容量％であることから、経時的に研削水の影響や研削抵抗等の外力の影響を受けて部分的に欠けが発生した。この欠けた砥石の微砕粉が被加工物であるウエーハと砥石との間に挟まり、ウエーハの研磨面にスクラッチを生じさせるとともに、砥石の消耗を早めるという問題が生じた。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、気孔率が高い砥石であっても欠けの発生を防止することができるビトリファイドボンド砥石を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、超砥粒をビトリファイドボンドで結合するとともに無数の気孔を備え、該気孔の気孔率が７５〜９５容量％であるビトリファイドボンド砥石であって、
少なくとも研削作用面を除いた他の面に防水被膜が被覆されている、
ことを特徴とするビトリファイドボンド砥石が提供される。

上記気孔は、独立気孔であることが望ましい。また、上記防水被膜は、流動性を有し経時的に固化する流動性樹脂によって形成される。

本発明によるビトリファイドボンド砥石は、気孔率が高いが少なくとも研削作用面を除いた他の面に防水被膜が被覆されているので、研削水の影響を受け難いとともに側面が補強されているため、欠けが発生し難い。

以下、本発明に従って構成されたビトリファイドボンド砥石の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。

図１には、ビトリファイドボンド砥石を備えた研削ホイールが装備された研削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における研削装置は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。装置ハウジング２の図１において右上端には、静止支持板２１が立設されている。この静止支持板２１の内側面には、上下方向に延びる２対の案内レール２２、２２および２３、２３が設けられている。一方の案内レール２２、２２には荒研削手段としての荒研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されており、他方の案内レール２３、２３には仕上げ研削手段としての仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に装着されている。

荒研削ユニット３は、ユニットハウジング３１と、該ユニットハウジング３１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント３２に装着された研削ホイール３３と、該ユニットハウジング３１の上端に装着されホイールマウント３２を矢印３２aで示す方向に回転せしめる電動モータ３４と、ユニットハウジング３１を装着した移動基台３５とを具備している。研削ホイール３３は、図２に示すように環状の砥石基台３３１と、該砥石基台３３１の下面に装着されたビトリファイドボンド砥石３３２からなる複数のセグメントとによって構成されている。砥石基台３３１には雌ネジ穴３３１a形成されており、この雌ネジ穴３３１aにホイールマウント３２を挿通して配設された締結ネジ３３３（図１参照）を螺合することにより、ホイールマウント３２に装着される。ビトリファイドボンド砥石３３２は、粒径が略１０μm程度のダイヤモンド砥粒を二酸化珪素を主成分とするビトリファイドボンドで結合して形成されている。移動基台３５には被案内レール３５１、３５１が設けられており、この被案内レール３５１、３５１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２２、２２に移動可能に嵌合することにより、荒研削ユニット３が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における荒研削ユニット３は、上記移動基台３５を案内レール２２、２２に沿って移動させ研削ホイール３３を研削送りする研削送り機構３６を具備している。研削送り機構３６は、上記静止支持板２１に案内レール２２、２２と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド３６１と、該雄ねじロッド３６１を回転駆動するためのパルスモータ３６２と、上記移動基台３５に装着され雄ねじロッド３６１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ３６２によって雄ねじロッド３６１を正転および逆転駆動することにより、荒研削ユニット３を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる。

上記仕上げ研削ユニット４も荒研削ユニット３と同様に構成されており、ユニットハウジング４１と、該ユニットハウジング４１の下端に回転自在に装着されたホイールマウント４２に装着された研削ホイール４３と、該ユニットハウジング４１の上端に装着されホイールマウント４２を矢印４２aで示す方向に回転せしめる電動モータ４４と、ユニットハウジング４１を装着した移動基台４５とを具備している。研削ホイール４３は、図３に示すように環状の砥石基台４３１と、該砥石基台４３１の下面に装着された本発明によるビトリファイドボンド砥石４３２からなる複数のセグメントとによって構成されている。砥石基台４３１には雌ネジ穴４３１a形成されており、この雌ネジ穴４３１aにホイールマウント４２を挿通して配設された締結ネジ４３３（図１参照）を螺合することにより、ホイールマウント４２に装着される。

ビトリファイドボンド砥石４３２は、粒径が１μm以下のダイヤモンド砥粒を二酸化珪素を主成分とするビトリファイドボンドで結合して形成されているとともに、砥粒層に独立気孔を備えている。独立気孔を備えたビトリファイドボンド砥石を得るには、砥粒とビトリファイドボンド材と発泡剤と有機物粒子とを混錬して造粒し顆粒物を生成し、この顆粒物を成型用の金型に充填して所定の形状に加圧成型し、この成型物を焼成炉で焼成することにより、独立気孔を備えたビトリファイドボンド砥石が得られる。なお、独立気孔の気孔率は７０〜９５容積％であることが望ましい。このように、気孔率が７０〜９５容積％の独立気孔を有するビトリファイドボンド砥石を構成することにより、自生発刃作用が良好で研削性に優れているとともに、その強度を確保することができる。

上述したように構成されたビトリファイドボンド砥石４３２は、その上端部を図４に示すように砥石基台４３１の下面に設けられた凹部４３１bに嵌合する。このときビトリファイドボンド砥石４３２の図において上面である被固定面４３２aと凹部４３１bとの間に接着剤を介在することにより、ビトリファイドボンド砥石４３２を砥石基台４３１の下面に固着する。このようにして砥石基台４３１の下面に固定されたビトリファイドボンド砥石４３２には、図４に示すように研削作用面４３２bを除いて露出している他の面に防水被膜４33が被覆されている。この防水被膜４３3は、液体レジン(フェノールレジン)、エポキシ樹脂、接着剤、シリコーンシール剤などの防水用の樹脂をビトリファイドボンド砥石４３２の下面である研削作用面４３２bを除いて露出している他の面に塗布して形成することができる。なお、防水用の樹脂は、流動性を有し経時的に固化する流動性樹脂であることが望ましい。また、防水被膜４３３は、ビトリファイドボンド砥石４３２を砥石基台４３１に装着する前に、ビトリファイドボンド砥石４３２の研削作用面４３２bを除いた他の面に形成してもよい。

次に、本発明によるビトリファイドボンド砥石４３２の他の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示すビトリファイドボンド砥石４３２は、リムタイプの砥石で環状に形成されており、上述した図３および図４に示すビトリファイドボンド砥石４３２と同様に粒径が１μm以下のダイヤモンド砥粒を二酸化珪素を主成分とするビトリファイドボンドで結合して形成されているとともに、砥粒層に独立気孔を備えている。図５に示す実施形態のビトリファイドボンド砥石４３２は、被固定面４３２aおよび研削作用面４３２bを除く他の面である内周面および外周面に防水被膜４３３が被覆されている。このように構成されたビトリファイドボンド砥石４３２は、被固定面４３２a側が上記図４に示すように砥石基台４３１の下面に装着される。

図１に戻って説明を続けると、上記移動基台４５には被案内レール４５１、４５１が設けられており、この被案内レール４５１、４５１を上記静止支持板２１に設けられた案内レール２３、２３に移動可能に嵌合することにより、仕上げ研削ユニット４が上下方向に移動可能に支持される。図示の形態における仕上げ研削ユニット４は、上記移動基台４５を案内レール２３、２３に沿って移動させ研削ホイール４３を研削送りする送り機構４６を具備している。送り機構４６は、上記静止支持板２１に案内レール２３、２３と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド４６１と、該雄ねじロッド４６１を回転駆動するためのパルスモータ４６２と、上記移動基台４５に装着され雄ねじロッド４６１と螺合する図示しない雌ねじブロックを具備しており、パルスモータ４６２によって雄ねじロッド４６１を正転および逆転駆動することにより、仕上げ研削ユニット４を上下方向（後述するチャックテーブルの保持面に対して垂直な方向）に移動せしめる

図示の実施形態における研削装置は、上記静止支持板２１の前側において装置ハウジング２の上面と略面一となるように配設されたターンテーブル５を具備している。このターンテーブル５は、比較的大径の円盤状に形成されており、図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に適宜回転せしめられる。ターンテーブル５には、図示の実施形態の場合それぞれ１２０度の位相角をもって３個のチャックテーブル６が水平面内で回転可能に配置されている。このチャックテーブル６は、円盤状の基台６１とポーラスセラミック材によって円盤状に形成され吸着保持チャック６２とからなっており、吸着保持チャック６２上（保持面）に載置された被加工物を図示しない吸引手段を作動することにより吸引保持する。このように構成されたチャックテーブル６は、図１に示すように図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に回転せしめられる。ターンテーブル５に配設された３個のチャックテーブル６は、ターンテーブル５が適宜回転することにより被加工物搬入・搬出域Ａ、荒研削加工域Ｂ、および仕上げ研削加工域Ｃおよび被加工物搬入・搬出域Ａに順次移動せしめられる。

図示の研削装置は、被加工物搬入・搬出域Ａに対して一方側に配設され研削加工前の被加工物である半導体ウエーハをストックする第１のカセット７と、被加工物搬入・搬出域Ａに対して他方側に配設され研削加工後の被加工物である半導体ウエーハをストックする第２のカセット８と、第１のカセット７と被加工物搬入・搬出域Ａとの間に配設され被加工物の中心合わせを行う中心合わせ手段９と、被加工物搬入・搬出域Ａと第２のカセット８との間に配設されたスピンナー洗浄手段１１と、第１のカセット７内に収納された被加工物である半導体ウエーハを中心合わせ手段９に搬出するとともにスピンナー洗浄手段１１で洗浄された半導体ウエーハを第２のカセット８に搬送する被加工物搬送手段１２と、中心合わせ手段９上に載置され中心合わせされた半導体ウエーハを被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に搬送する被加工物搬入手段１３と、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上に載置されている研削加工後の半導体ウエーハを洗浄手段１１に搬送する被加工物搬出手段１４を具備している。なお、上記第１のカセット７には、半導体ウエーハ１５が表面に保護テープ１６が貼着された状態で複数枚収容される。このとき、半導体ウエーハ１５は、裏面１５bを上側にして収容される。

図示の実施形態における研削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
第１のカセット７に収容された研削加工前の被加工物である半導体ウエーハ１５は被加工物搬送手段１２の上下動作および進退動作により搬送され、中心合わせ手段９に載置され６本のピン９１の中心に向かう径方向運動により中心合わせされる。中心合わせ手段９に載置され中心合わせされた半導体ウエーハ１５は、被加工物搬入手段１４の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６の吸着保持チャック６２上に載置される。そして、図示しない吸引手段を作動して、半導体ウエーハ１５を吸着保持チャック６２上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を図示しない回転駆動機構によって矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、半導体ウエーハを載置したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６は、荒研削加工域Ｂに位置付けられると図示しない回転駆動機構によって矢印６aで示す方向に回転せしめられる。一方、荒研削ユニット３の研削ホイール３３は、矢印３２aで示す方向に回転せしめられつつ研削送り機構３６によって所定量下降する。この結果、チャックテーブル６上の半導体ウエーハ１５の裏面１５bに荒研削加工が施される。なお、この間に被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられた次のチャックテーブル６上には、上述したように研削加工前の半導体ウエーハ１５が載置される。そして、図示しない吸引手段を作動することにより、半導体ウエーハ１５をチャックテーブル６上に吸引保持する。次に、ターンテーブル５を矢印５aで示す方向に１２０度回動せしめて、荒研削加工された半導体ウエーハ１５を保持しているチャックテーブル６を仕上げ研削加工域Ｃに位置付け、研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６を荒研削加工域Ｂに位置付ける。

このようにして、荒研削加工域Ｂに位置付けられたチャックテーブル６上に保持された荒研削加工前の半導体ウエーハ１５の裏面１５bには荒研削ユニット３によって荒研削加工が施され、仕上げ研削加工域Ｃに位置付けられたチャックテーブル６上に載置され荒研削加工された半導体ウエーハ１５の裏面１５bには仕上げ研削ユニット４によって仕上げ研削加工が施される。なお、荒研削加工時および仕上げ研削加工時においては、研削ホイール３３のビトリファイドボンド砥石３３２および研削ホイール４３のビトリファイドボンド砥石４３２には研削水は供給される。次に、ターンテーブル５を矢印５ａで示す方向に１２０度回動せしめて、仕上げ研削加工した半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６を被加工物搬入・搬出域Ａに位置付ける。なお、荒研削加工域Ｂにおいて荒研削加工された半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６は仕上げ研削加工域Ｃに、被加工物搬入・搬出域Ａにおいて研削加工前の半導体ウエーハ１５を保持したチャックテーブル６は荒研削加工域Ｂにそれぞれ移動せしめられる。

なお、荒研削加工域Ｂおよび仕上げ研削加工域Ｃを経由して被加工物搬入・搬出域Ａに戻ったチャックテーブル６は、ここで仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５の吸着保持を解除する。そして、被加工物搬入・搬出域Ａに位置付けられたチャックテーブル６上の仕上げ研削加工された半導体ウエーハ１５は、被加工物搬出手段１４によってスピンナー洗浄手段１１に搬出される。スピンナー洗浄手段１１に搬送された半導体ウエーハ１５は、ここで裏面１５a（研削面）および側面に付着している研削屑が洗浄除去されるとともに、スピン乾燥される。このようにして洗浄およびスピン乾燥された半導体ウエーハ１５は、被加工物搬送手段１２によって第２のカセット８に搬送され収納される。

上述した仕上げ研削加工時には図４に示すように研削ホイール４３の砥石基台４３１に設けられた切削水供給通路４３１cを通してビトリファイドボンド砥石４３２に矢印で示すように切削水が供給されるが、ビトリファイドボンド砥石４３２は気孔率が７０〜９５容積％と非常に高いことから、切削水の影響や研削抵抗等の外力の影響を受けて部分的に欠けが発生し易い。しかるに、図示の実施形態におけるビトリファイドボンド砥石４３２は、図４に示すように研削作用面４３２bを除いて露出している他の面に防水被膜４３３が被覆されているので、研削水の影響を受け難いとともに側面が補強されているため、欠けが発生し難い。

ビトリファイドボンド砥石を備えた研削ホイールが装備された研削装置の斜視図。図１に示す研削装置に装備される荒研削ユニットを構成する研削ホイールの斜視図。図１に示す研削装置に装備される仕上げ研削ユニットを構成する研削ホイールを示すもので、本発明の一実施形態によるビトリファイドボンド砥石を備えた研削ホイールの斜視図。図３に示す研削ホイールの要部を拡大して示す断面図。本発明によるビトリファイドボンド砥石の他の実施形態を示す斜視図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：荒研削ユニット
３３：研削ホイール
３３２：ビトリファイドボンド砥石
４：仕上げ研削ユニット
４３：研削ホイール
４３２：ビトリファイドボンド砥石
４３３：防水被膜
５：ターンテーブル
６：チャックテーブル
７：第１のカセット
８：第２のカセット
９：中心合わせ手段
１０：目立てボード
１０１：溝
１１：スピンナー洗浄手段
１２：被加工物搬送手段
１３：被加工物搬入手段
１４：被加工物搬出手段
１５：半導体ウエーハ

Claims

超砥粒をビトリファイドボンドで結合するとともに無数の気孔を備え、該気孔の気孔率が７５〜９５容量％であるビトリファイドボンド砥石であって、
少なくとも研削作用面を除いた他の面に防水被膜が被覆されている、
ことを特徴とするビトリファイドボンド砥石。
該気孔は、独立気孔からなっている、請求項１記載のビトリファイドボンド砥石。
該防水被膜は、流動性を有し経時的に固化する流動性樹脂によって形成される、請求項１又は２記載のビトリファイドボンド砥石。