JPH11207636A

JPH11207636A - カップ型砥石

Info

Publication number: JPH11207636A
Application number: JP1308298A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Takano; 俊行高野; Tsutomu Takahashi; 務高橋
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1998-01-26
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1999-08-03

Abstract

(57)【要約】【課題】砥粒部と被削材との間に切粉が溜まりにく
く、切粉の堆積に起因する切れ味の変動が少ないカップ
型砥石を提供する。【解決手段】台金１２の一端面に、複数のセグメント
１４，１６が二重円状に配列されている。台金１２の中
心から内周側セグメント１６までの距離は、台金中心か
ら外周側セグメント１４までの距離の８５〜９９％であ
り、セグメント１４，１６の突出部１４Ａ，１６Ａの幅
は１〜３ｍｍであり、セグメント１４と１６との台金半
径方向の離間距離は、台金中心から外周が輪セグメント
１４までの距離の１〜１５％である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種平面研削に使
用されるカップ型砥石に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】カップ型砥石は、カップ型台金の一端面
に、湾曲した長方形状の砥粒層セグメントを、台金軸線
を中心とする円周に沿って多数並べて固定したものであ
り、各種の平面研削に使用される。

【０００３】この種の平面研削の中でも、特に高い平面
精度が要求されるものはウェーハの平面研削である。一
般的なウェーハの平面研削では、図１２および図１３に
示すように、カップ型台金３の一端面に一本の円環状の
溝を形成し、この溝内に湾曲した直方体状の砥粒層セグ
メント４を多数嵌め込んで固定したカップ型砥石２を用
いる。そして、研削装置の下定盤１上にウェーハＷを同
軸に固定し、下定盤１を軸線回りに回転させながら、上
定盤に固定されたカップ型砥石２を下定盤１の中心から
偏心させた状態で回転させ、砥粒層セグメント４をウェ
ーハＷの上面に平行に当接させることにより、ウェーハ
Ｗの上面を平面研削する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のカッ
プ型砥石においては、研削液を連続的に供給しながら研
削を行っても、研削によって生じた細かい切粉が砥粒層
セグメント４とウェーハＷとの間に溜まりやすく、それ
による切れ味の変動が顕著であるという問題があった。
同様の問題は、ウェーハ以外の被削材を研削する場合に
もいえることである。

【０００５】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、砥粒部と被削材との間に切粉が溜まりにくく、切粉
の堆積に起因する切れ味の変動が少ないカップ型砥石を
提供することを課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係るカップ型砥石は、カップ型台金の一端
面に、多重円状または二重円状をなす仮想線のそれぞれ
に沿って複数の砥粒部が配列されていることを特徴とす
る。

【０００７】このようなカップ型砥石によれば、砥粒部
の幅を小さくできる分、砥粒部と被削材との界面に切粉
が溜まりにくくなり、切粉の溜まりに起因する切れ味の
変動が少ない。したがって、研削精度の向上および均一
化を図ることが可能である。

【０００８】特に、ウェーハ研削用としては、台金中心
から最内周に位置する砥粒部までの距離が台金中心から
最外周に位置する砥粒部までの距離の８５〜９９％であ
り、砥粒部の台金半径方向の幅は１〜３ｍｍであり、隣
接しあう仮想線に沿って配列された砥粒部の台金半径方
向の離間距離は台金中心から最外周に位置する砥粒部ま
での距離の１〜１５％であることが好ましい。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
カップ型砥石の一実施形態１０を示す底面図および部分
断面図である。この実施形態のカップ型砥石１０は、円
環状をなすカップ型台金１２の一端面に、複数の砥粒層
セグメント１４，１６が互いに同軸の二重円状に配列さ
れていることを主たる特徴としている。

【００１０】この実施形態の台金１２は中央孔２４を有
する円環状をなし、その下面の内周側には、環状をなす
浅い凹部２２が全周に亘って台金中心と同軸に形成され
ている。凹部２２より外側に位置する台金１２の下端面
には、一定の開口幅および深さを有する外周溝１８およ
び内周溝２０が台金中心と同軸に形成され、これら溝１
８，２０内に、外周側セグメント１４および内周側セグ
メント１６がそれぞれ周方向に等間隔を空けて固定され
ている。

【００１１】台金１２の形状や材質は図示のものに限定
されず、従来よりこの種のカップ型砥石に使用されてい
るものであればいかなる形状、材質であってもよい。こ
の実施形態では、台金１２の上端面には周方向に間隔を
空けて複数のボルト穴２６が形成されており、これらボ
ルト穴２６を介して図示しない研削装置の上定盤に取り
付け可能とされている。

【００１２】この実施形態の外周側セグメント１４およ
び内周側セグメント１６は、図２に示すように、いずれ
も突出部１４Ａ，１６Ａを有する断面Ｌ字状をなし、か
つ平面視すると湾曲した矩形状をなしている。このよう
に断面Ｌ字状とされているのは、突出部１４Ａ，１６Ａ
の幅を小さくした場合にも、セグメント１４，１６の台
金１２に対する取付強度を十分に高めることができるよ
うにとの配慮からである。しかし、本発明はこの構造に
限定されず、例えばセグメント１４，１６を断面矩形状
にしてもよいし、上端から下端に向けて幅が狭まる断面
台形状等にすることも可能である。

【００１３】外周溝１８および内周溝２０の深さは、セ
グメント１４，１６の高さから突出部１４Ａ，１６Ａの
高さを引いた値とされており、セグメント１４，１６
は、溝１８，２０に挿入されたうえ、ロウ付けまたは接
着されている。突出部１４Ａ，１６Ａの高さは、強度的
な観点から、突出部１４Ａ，１６Ａの台金半径方向にお
ける幅の０．５〜１．５倍程度であることが好ましい。

【００１４】各セグメント１４，１６の平面視した状態
での曲率半径は、これらがはめ込まれる外周溝１８およ
び内周溝２０の曲率半径とほぼ等しい。外周側セグメン
ト１４と内周側セグメント１６は、互いに異なる曲率を
有していてもよいが、台金１２が十分に大径で、かつセ
グメント間距離Ｄが十分に小さいのであれば、セグメン
ト１４，１６は同一であってもよい。セグメント１４，
１６の突出部１４Ａ，１６Ａは、互いに向かい合わされ
た状態で配置されており、これにより、セグメント１
４，１６の固定強度を確保しながら、離間距離Ｄを十分
に小さくできるようにしている。

【００１５】この実施形態では、図１に示すように、外
周側セグメント１４同士の間隙と、内周側セグメント１
６同士の間隙が台金半径方向に合致しないように、各セ
グメント１４，１６の配列が約半ピッチづつずらされて
いる。この構成により、台金１２の中心側に供給される
研削液は、内周側セグメント１６同士の間隙を通り、セ
グメント１４と１６との間隙を通り、さらに外周側セグ
メント１４同士の間隙を通って外部に流出するようにさ
れており、これによりセグメント１４，１６の洗浄およ
び冷却効果が高められている。ただし、本発明ではこの
ような互い違いのセグメント配列のみに限定されること
はない。

【００１６】台金１２およびセグメント１４，１６の寸
法は限定されないが、ウェーハ研削に好ましい値を例示
すれば、台金１２の中心から内周側セグメント１６の突
出部１６Ａの外周縁までの距離は、台金１２の中心から
外周側セグメント１４の突出部１４Ａの外周縁までの距
離の８５〜９９％であることが望ましく、より好ましく
は９０〜９８％である。また、突出部１４Ａ，１６Ａの
台金半径方向の幅は１〜３ｍｍであることが望ましく、
より好ましくは１．５〜２ｍｍとされる。さらにまた、
隣接しあう突出部１４Ａ，１６Ａの離間距離Ｄは、台金
中心から最外周に位置する突出部１４Ａの外周縁までの
距離の１〜１５％であることが望ましく、より好ましく
は２〜１０％とされる。一般には離間距離Ｄは２〜５ｍ
ｍ、より好ましくは２．５〜４ｍｍ程度である。このよ
うな範囲内であると、ウェーハの研削を精度良くかつ効
率よく行うことが可能である。

【００１７】セグメント１４，１６の長さも限定されな
いが、ウェーハ研削用であれば１０〜４０ｍｍ程度が好
適である。さらに、各セグメント１４，１６同士の周方
向における間隙は、限定されるものではないが、ウェー
ハ研削用であれば１〜３ｍｍ程度であることが好まし
い。

【００１８】セグメント１４，１６は、従来から使用さ
れているいかなる材質で形成されていてもよい。すなわ
ち、ダイヤモンドやＣＢＮなどの超砥粒もしくはＳｉ
Ｃ，Ａｌ₂Ｏ₃等の一般砥粒を、金属結合材で固めたメタ
ルボンド砥粒層であってもよいし、前記砥粒を各種樹脂
結合材で固めたレジンボンド砥粒層であってもよいし、
前記砥粒をガラス結合材等で固めたビトリファイドボン
ド砥粒層であってもよいし、前記砥粒を電析金属で固定
した電着砥粒層もしくは電鋳砥粒層であってもよい。た
だし、ウェーハ研削に使用する場合には、ダイヤモンド
やＣＢＮなどの超砥粒を各種樹脂で固めたレジンボンド
砥粒層が最も好ましい。

【００１９】セグメント１４，１６は相互に素材が異な
っていてもよく、例えば回転周速が大きくなる外周側セ
グメント１４のみを、内周側セグメント１６より摩耗し
にくい、相対的に硬い砥粒層によって形成してもよい。
あるいは、内周側セグメント１６を外周側セグメント１
４より小さい砥粒を含む砥粒層によって形成することに
よって、外周側セグメント１４で切れ味の良い予備研削
を行い、内周側セグメント１６で面精度や面品位を出す
ための仕上げ研削を行うようにしてもよい。

【００２０】この実施形態のセグメント１４，１６は、
溝１８，２０にはめ込んだうえでロウ付けや接着を行っ
て固定されている。ただし、本発明はこの取付方法に限
定されず、溝１８，２０を形成せずに台金１２に鑞付け
してもよいし、他の固定方法を採用してもよい。なお、
セグメント１４，１６の４つの角は適宜丸められていて
もよいし、さらに、セグメント１４，１６の四辺を予め
面取りしておいてもよい。

【００２１】上記のようなカップ型砥石１０によって、
例えばウェーハの平面研削を行うには、まず、図１０に
示すように、研磨すべきウェーハＷを平面研削装置の下
定盤１上に同軸に固定し、この下定盤１を軸線回りに定
速で回転させる。一方、カップ型砥石１０を上定盤（図
示略）に固定し、その軸線回りに回転させる。その上
で、ウェーハの研削すべき面にセグメント１４，１６の
突出部１４Ａ，１６Ａの下端面を平行に当接させる。

【００２２】この時、ウェーハＷとカップ型砥石１０と
の相対位置は、ウェーハＷの中心点が、図１０に示すよ
うに突出部１４Ａ，１６Ａによる研削領域４０または４
２のいずれかに入ることが望ましい。このような位置関
係で研削を行うと、ウェーハＷの中心部に削り残しが生
じることなく、ウェーハＷの全面を均等に研削すること
が可能である。

【００２３】上記構成からなるカップ型砥石によれば、
セグメントを一列に並べた従来のカップ型砥石に比べ
て、ウェーハを削る個々の突出部１４Ａ，１６Ａの幅が
小さいため、突出部１４Ａ，１６Ａとウェーハが当接す
る研削部からの切粉の排出性が良好であり、切粉の堆積
による切れ味や研削抵抗の変動が生じにくく、その分、
研削の均一性および研削効率を高めることが可能であ
る。

【００２４】また、セグメント１４，１６を２列に配置
したことにより、セグメント１４，１６の幅を縮小して
も、セグメント−ウェーハ間の当接面積を従来と同程度
に確保することができるから、筋状の研削跡の発生を防
止することができ、平面精度を向上することが可能であ
る。

【００２５】また、セグメント１４，１６を互い違いに
配置したことにより、台金１２の中心側に供給される研
削液が効率よくセグメント１４，１６を洗浄および冷却
するので、この点からも切れ味の向上および温度上昇に
よる研削精度の低下を防止することが可能である。

【００２６】［第２実施形態］図３および図４は、本発
明に係るカップ型砥石の第２実施形態を示している。こ
の第２実施形態では、台金１２の上面に開口する受液溝
３４を形成し、この受液溝３４の底面３４Ｂの外周部か
ら台金１２の下端面に開口する給液孔３２を多数形成し
たことを新たな特徴としている。

【００２７】受液溝３４は、台金中心と同軸に形成され
ており、ボルト穴２６よりは外側でかつ内周側セグメン
ト１６よりは内側に位置している。受液溝３４の外周側
の側面は、下方外方へ延びる斜面３４Ａとされており、
研削時に受液溝３４内へ供給された研削液が遠心力によ
り斜面３４Ａの下方へ流れ、効率よく給液孔３２内へ導
入されるようになっている。

【００２８】給液孔３２は、受液溝３４から下方外方へ
放射状に延びて、内周側セグメント１６よりも内側で、
かつ、内周側セグメント１６のほぼ中央に対応する位置
に開口している。これにより、給液孔３２から遠心力に
より放出された研削液は、まず内周側セグメント１６の
内周面に当たって、内周側セグメント１６同士の間を通
り、セグメント１４と１６との間隙を通り、さらに外周
側セグメント１４同士の間隙を通って外部に流出する。
これによりセグメント１４，１６の洗浄および冷却効果
が高められている。

【００２９】［第３実施形態］図５および図６は、本発
明に係るカップ型砥石の第３実施形態を示している。こ
の第３実施形態では、第２実施形態よりも外周側に受液
溝３４および給液孔３２を形成し、給液孔３２の下端を
セグメント１４，１６の間に開口させたことを特徴とす
る。他の構成は第２実施形態と同様でよい。この実施形
態によれば、特に目詰まりしやすいセグメント１４，１
６の間に集中的に研削液を流通させることが可能であ
る。

【００３０】［第４実施形態］図７は、本発明に係るカ
ップ型砥石の第４実施形態を示している。この第４実施
形態では、セグメント１４，１６を台金半径方向におい
て揃えたことを特徴としている。この場合には、外周側
セグメント１４同士の間、および内周側セグメント１６
同士の間に集中的に研削液を流通させることが可能であ
る。

【００３１】［第５実施形態］図８は、本発明に係るカ
ップ型砥石の第５実施形態を示している。この第５実施
形態では、断面コ字状の砥粒層セグメント３６を使用
し、このセグメント３６に形成された突出部３６Ａ，３
６Ｂを砥粒部として使用している。第４実施形態のよう
に、砥粒部を台金半径方向に揃えたセグメント配列を採
用する場合、このような断面コ字状のセグメント３６も
使用可能である。セグメント３６を除く各部の形状およ
び寸法は、第２実施形態と同じでよい。

【００３２】［第６実施形態］図９は、本発明に係るカ
ップ型砥石の第６実施形態を示している。この第６実施
形態では、外周側セグメント１４の配列線の中心点Ｏ１
と、内周側セグメント１６の配列線の中心点Ｏ２が異な
っていることを特徴としている。すなわち、外周側セグ
メント１４の配列線の中心点Ｏ１は、台金１２の中心点
Ｏを間に挟んで、内周側セグメント１６の配列線の中心
点Ｏ２とは反対側に位置している。

【００３３】このように外周側セグメント１４の配列線
の中心点Ｏ１と、内周側セグメント１６の配列線の中心
点Ｏ２を、台金中心点Ｏからずらした場合には、図１１
に示すように、突出部１４Ａ，１６Ａが台金半径方向に
揺動しながら、図１０の場合よりも広い領域４４，４６
内でウェーハＷを研削することになるので、ウェーハの
中心部に削り残し部分が生じにくく、ウェーハの平面度
を向上することが可能である。

【００３４】中心点Ｏ１と中心点Ｏの距離、および中心
点Ｏ２と中心点Ｏとの距離はいずれも０．５〜６ｍｍ程
度であることが好ましく、より好ましくは１〜４ｍｍ程
度とされる。あまり小さくては効果が得られず、あまり
大きくては揺動研削範囲４４，４６が広くなりすぎて、
逆にウェーハの平面精度を低下させてしまうからであ
る。なお、この実施形態のようにセグメント配列線が偏
心している場合、台金中心から砥粒部までの距離は最大
値を意味するものとする。

【００３５】なお、本発明は上記各実施形態に限定され
るものではなく、各実施形態が有する構成を相互に組み
合わせてもよい。また、セグメント配列を３重円以上に
変更してもよいし、個々のセグメント配列を真円ではな
く、楕円形状等に変更することも可能である。さらに、
本発明のカップ型砥石はウェーハ研削にのみ使用される
ものではなく、他の被削材の研削にも使用可能である。

【００３６】

【実施例】次に、実施例を挙げて、本発明の効果を実証
する。第１〜第６実施形態にそれぞれ対応する実施例１
〜６を実際に作成し、従来のカップ型砥石（比較例）と
ともに研削試験を行ない、研削動力、ウェーハ平坦度お
よび研削焼けが生じるまでのウェーハ研削枚数を比較し
た。

【００３７】全ての実施例および比較例に共通の寸法は
以下のとおりである。砥粒層セグメント（最外周）の外周面の外径：２５０ｍ
ｍ使用したダイヤモンド砥粒の平均粒径：６．２μｍ砥粒層セグメント中の砥粒含有率：２５ｖｏｌ％結合材の組成：フェノール樹脂７５ｖｏｌ％＋ＣａＦ₂
２５ｖｏｌ％

【００３８】実施例１〜６では、砥粒層セグメントの幅
を２ｍｍとし、この砥粒層セグメントを２重円状に配置
した。実施例１〜５では外周側セグメントと内周側セグ
メントとの離間距離Ｄを３ｍｍとした。図９の実施形態
６（偏心型）に対応する実施例６では、内周側セグメン
トの外周面の外径を２３０ｍｍとし、砥石中心Ｏから外
周側セグメントの中心Ｏ１までの距離を２．５ｍｍ、砥
石中心Ｏから内周側セグメントの中心Ｏ２までの距離を
２．５ｍｍとした。一方、比較例では砥粒層セグメント
の幅を４ｍｍとして砥石中心と同軸の１重円状に配置し
た。実施例および比較例のいずれにおいても、周方向に
隣接するセグメント間の離間量は２ｍｍに統一した。

【００３９】研削試験の条件は以下のとおりにした。被削材：６インチ径のラッピング後のシリコンウェーハ砥石回転数：２５００ｒｐｍ（周速約２０００ｍ／ｍｉ
ｎ）切り込み量：８０μｍ／ｍｉｎ取り代：２００μｍ（ウェーハ初期厚み平均６３０μ
ｍ）使用装置：縦型平面研削盤研削液：純水（給液路を有する実施例では給液路からも
供給した）

【００４０】上記の研削条件においてそれぞれ１０枚の
ウェーハを研削し、研削動力の平均値（Ａ）およびウェ
ーハ平坦度（ＴＴＶ）の平均値を測定した。その後、さ
らに研削を続行して研削焼けが生じるまでのウェーハ研
削枚数を求めた。結果を表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１から明らかなように、本発明に係る実
施例１〜６は比較例よりも切れ味に優れて研削動力が低
下した。また、ウェーハの平坦度も改善された。さら
に、研削焼けが生じるまでのウェーハ枚数が大幅に増加
したことから、目詰まりしにくいことがわかった。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るカッ
プ型砥石によれば、砥粒部を一重円状に配列した従来の
カップ型砥石に比べて、被削材を削る個々の砥粒部の幅
が小さくできるため、砥粒部とウェーハとが当接する研
削部からの切粉の排出性が良好であり、切粉の堆積によ
る切れ味や研削抵抗の変動が生じにくく、その分、研削
の均一性および研削効率を高めることが可能である。

【００４４】また、砥粒部を多重円状に配置したことに
より、砥粒部の幅を縮小しても砥粒部と被削材との当接
面積を従来と同程度に確保することができるから、切粉
魅了に局部的なばらつきが生じることを防いで、筋状の
研削跡の発生を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るカップ型砥石の第１実施形態を
示す底面図である。

【図２】第１実施形態のカップ型砥石の部分断面図で
ある。

【図３】本発明に係るカップ型砥石の第２実施形態を
示す底面図である。

【図４】第２実施形態のカップ型砥石の部分断面図で
ある。

【図５】本発明に係るカップ型砥石の第３実施形態を
示す底面図である。

【図６】第３実施形態のカップ型砥石の部分断面図で
ある。

【図７】本発明に係るカップ型砥石の第４実施形態を
示す底面図である。

【図８】本発明の第５実施形態の部分断面図である。

【図９】本発明に係るカップ型砥石の第６実施形態を
示す底面図である。

【図１０】第１実施形態の作用を示す説明図である。

【図１１】第６実施形態の作用を示す説明図である。

【図１２】従来のウェーハの平面研削方法を示す側面
図である。

【図１３】従来のウェーハの平面研削方法を示す平面
図である。

【符号の説明】

Ｗウェーハ１０カップ型砥石１２台金１４外周側セグメント１６内周側セグメント１８外周溝２０内周溝１４Ａ，１６Ａ突出部（砥粒部）２８，３０セグメント間隙Ｄ離間距離３２給液孔３４受液溝３４Ａ斜面Ｏ１中心点Ｏ２中心点４０，４２，４４，４６研削領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カップ型台金の一端面に、多重円状をな
す仮想線のそれぞれに沿って複数の砥粒部が配列されて
いることを特徴とするカップ型砥石。
【請求項２】カップ型台金の一端面に、二重円状をな
す仮想線のそれぞれに沿って複数の砥粒部が配列されて
いることを特徴とするカップ型砥石。
【請求項３】前記台金の中心から最内周に位置する砥
粒部までの距離は、前記台金の中心から最外周に位置す
る砥粒部までの距離の８５〜９９％であり、前記砥粒部
の台金半径方向の幅は１〜３ｍｍであり、隣接しあう仮
想線に沿って配列された砥粒部の台金半径方向の離間距
離は、前記台金の中心から最外周に位置する砥粒部まで
の距離の１〜１５％であることを特徴とする請求項１ま
たは２記載のカップ型砥石。
【請求項４】前記砥粒部はいずれも、断面Ｌ字状をな
す砥粒層セグメントを、前記台金に形成された環状溝に
嵌合することにより形成されていることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載のカップ型砥石。
【請求項５】前記台金の他端面には、この他端面に供
給される研削液を受けるための凹部が形成され、前記台
金の一端面には、前記凹部内に連通する給液孔が形成さ
れていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記
載のカップ型砥石。
【請求項６】多重円状をなす前記各仮想線の中心点の
うち１つ以上が前記台金の軸線からずれていることを特
徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のカップ型砥
石。
【請求項７】多重円状をなす前記各仮想線の中心点の
うち１つ以上が前記台金軸線から見て第１方向へずれて
おり、前記中心点の他の１つ以上が前記台金軸線から見
て前記第１方向とは逆の第２方向へずれていることを特
徴とする請求項６記載のカップ型砥石。