JP6086765B2 - 研削ホイール - Google Patents

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）。

特開２００６−１９８７３７号公報

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、研削抵抗が大きく被加工物の研削面の面精度が悪化するという問題がある。そこで、研削抵抗を小さくするためにセグメント砥石の厚みを薄くすると、セグメント砥石に微細な振動（ビビリ振動）が生じて研削面にうねりが生じ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、研削抵抗が小さいとともにビビリ振動が生じることのない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リング状に連なる複数の砥石と、を備え、該複数の砥石のそれぞれは、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、該複数の砥石のそれぞれに含まれる該補助砥石は、互いにリング状に連なって該研削砥石を内側から補強し、又は互いにリング状に連なって該研削砥石を外側から補強し、該研削砥石と、該補助砥石と、は、該ホイール基台からの高さが略同一であ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、砥石は、研削砥石を内側と外側とから補助砥石によってサンドイッチ状に挟み込んで構成される。或いは、砥石は、補助砥石を内側と外側とから研削砥石によってサンドイッチ状に挟み込んで構成される。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、ホイール基台の自由端部に配設される砥石は、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、研削砥石を内側又は外側から補強するボンド材のみを焼結した補助砥石とから構成されているので、研削砥石の厚みを薄くして研削抵抗を小さくできるとともに補助砥石によって研削砥石が補強され、微細な振動（ビビリ振動）が抑制されて研削面にうねりが生じるという問題を解消できる。

本発明の研削ホイールを具備した研削装置の斜視図である。 半導体ウエーハの表面に保護テープを貼着する様子を示す斜視図である。 図３（Ａ）はホイール基台の底面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の３Ｂ−３Ｂ線断面図である。 本発明実施形態にかかる研削ホイールの斜視図である。 セグメント砥石の配列方法を模式的に示す図である。 セグメント砥石の他の配列方法を模式的に示す図である。 実施形態の研削ホイールを使用してウエーハの裏面を研削している様子を示す斜視図である。

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。

図５（Ａ）及び図４に示すように、第１実施形態の研削ホイール２４では、ホイール基台２６の自由端部２６ｂには、研削砥石２８ａと、研削砥石２８ａを外側から補強する補助砥石２８ｂを半径方向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を内側に補助砥石２８ｂを外側に半径方向に密着させて配置し、複数の研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとが嵌合溝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（Ｂ）を参照すると、複数の砥石２８の他の配列方法の模式図が示されている。本実施形態では、研削砥石２８ａを外側に補助砥石２８ｂを内側にして半径方向に密着させて配置し、複数の研削砥石２８ａ及び補助砥石２８ｂを嵌合溝２７中にリング状に固定している。

図６（Ａ）を参照すると、複数の砥石２８の配列方法の他の実施形態が示されている。本実施形態では、研削砥石２８ａを内側と外側とから補助砥石２８ｂによってサンドイッチ状に挟み込み、この組合せを嵌合溝２７中に複数個配列してリング状に構成している。

図６（Ｂ）を参照すると、複数の砥石２８の配列方法の更に他の実施形態が示されている。本実施形態では、補助研削砥石２８ｂを内側と外側とから研削砥石２８ａによってサンドイッチ状に挟み込み、この組合せを嵌合溝２７中に複数個配列してリング状に構成している。

以下、上述した各実施形態の砥石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及び補助砥石２８ｂの製造方法
（１）粒径φ０．５μｍ（＃８０００）のダイアモンド砥粒と、ＳｉＯ_２を主成分としＮａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、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）ＳｉＯ_２を主成分としＮａＯ、Ｂ_２Ｏ_３、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。
（３）セグメントを形成する枠体内に（１）の顆粒物と（２）の顆粒物とを層状に積層して充填し所定の形状に加圧成形する。
（４）焼結炉内に成形された顆粒物を搬入する。
（５）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℃を約６時間維持した後、約６時間かけて常温に戻して研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂとを一体に形成する。
（６）焼結炉内から一体になった研削砥石２８ａと補助砥石２８ｂ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７を参照して説明する。図７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とを半径方向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。

上述した各実施形態の研削ホイール２４によると、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、研削砥石２８ａを内側又は外側から補強する補助砥石２８ｂとから構成されているので、研削砥石２８ａの厚みを薄くして研削抵抗を小さくできるとともに補助砥石２８ｂによって研削砥石２８ａが補強され、微細な振動（ビビリ振動）が抑制されて研削面にうねりが生じるという問題を解消できる。

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

Claims (4)

1. 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リング状に連なる複数の砥石と、を備え、
   該複数の砥石のそれぞれは、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、
   該複数の砥石のそれぞれに含まれる該補助砥石は、互いにリング状に連なって該研削砥石を内側から補強し、又は互いにリング状に連なって該研削砥石を外側から補強し、
   該研削砥石と、該補助砥石と、は、該ホイール基台からの高さが略同一であることを特徴とする研削ホイール。
2. 該砥石は、該研削砥石を内側と外側とから該補助砥石によってサンドイッチ状に挟み込んで構成される請求項１記載の研削ホイール。
3. 該砥石は、該補助砥石を内側と外側とから該研削砥石によってサンドイッチ状に挟み込んで構成される請求項１記載の研削ホイール。
4. 該ボンド材は、ビトリファイドボンドから構成される請求項１〜３の何れかに記載の研削ホイール。

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