JP4977493B2

JP4977493B2 - 研削砥石のドレッシング方法およびドレッシング工具

Info

Publication number: JP4977493B2
Application number: JP2007048427A
Authority: JP
Inventors: 臣之典関家; 節男山本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-02-28
Filing date: 2007-02-28
Publication date: 2012-07-18
Anticipated expiration: 2027-02-28
Also published as: JP2008207302A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を研削するための研削装置に装備される研削砥石のドレッシング方法およびドレッシング工具に関する。

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２〜４μm（＃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

しかるに、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たビトリファイドボンド砥石を、アルミナ砥粒やダイヤモンド砥粒をレジンボンドで固めて形成した従来のドレッシングボード、または金属板に超砥粒をメッキによって固定した従来のドレッシングボードを用いてドレッシングを行うと、研削能力が一時的に高まるものの研削能力の安定性にかけるという問題がある。なお、この問題は、従来から用いられている砥粒層に気孔を有しないビトリファイドボンド砥石においても例外ではないことが判明した。

このような問題を解消するために、ガラス板または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されている部材で形成されたドレッシングボードを用いてビトリファイドボンド砥石をドレッシングするドレッシング方法およびドレッシングボードが提案されている。（例えば、特許文献２参照）
特開２００６−１５４２３号公報

上記ドレッシング方法によれば、ビトリファイドボンド砥石の砥粒を保持しているボンド材が同質の素材によって構成されたガラス板からなるドレッシングボードと友磨りするため、無理のないドレッシングが行われるが、ガラス板は粘りがあるためドレッシング効果が必ずしも満足し得るものではない。
研削砥石をドレッシングするには、一般に砥粒をレジンボンドによって固めたドレッシングボードが用いられる。例えば、砥粒をボンド剤によって結合した研削砥石をドレッシングするには、研削砥石を形成する砥粒の粒径より更に小さい粒径の砥粒を用いてドレッシングボードを製作する必要があり、しかも、効果的にドレッシング行うためには砥粒の粒径を揃える必要がある。しかるに、粒径の小さい砥粒を揃えるためにはコストが増大する。

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、ビトリファイドボンド砥石を効果的にドレッシングすることができるとともに、安価に製作することができる研削砥石のドレッシング方法およびドレッシング工具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、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手段とを具備し、該研削手段が回転可能なホイールマウントと該ホイールマウントに着脱可能に装着され被加工物を研削する研削砥石を備えた研削ホイールを具備している研削装置において、粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石をドレッシングする研削砥石のドレッシング方法であって、
シリコン基板の表面に溝が形成されたドレッシングボードを該チャックテーブルに保持し、該チャックテーブルを回転するとともに該研削ホイールが装着された該ホイールマウントを回転しつつ該ビトリファイドボンド砥石を該シリコン基板の表面に接触させて該ビトリファイドボンド砥石の研削面をドレッシングする、
ことを特徴とする研削砥石のドレッシング方法が提供される。

また、本発明によれば、粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石をドレッシングする研削砥石のドレッシング工具であって、
シリコン基板の表面に溝が形成されたドレッシングボードと、該ドレッシングボードをボンド剤によって固着した支持プレートとからなっている、
ことを特徴とする研削砥石のドレッシング工具が提供される。

上記ドレッシングボードを構成するシリコン基板の表面に形成された溝は、幅が２〜６mmに設定され、シリコン基板の中心を通り直交する２条の溝からなっている。

本発明による粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石のドレッシング方法はシリコン基板の表面に溝が形成されたドレッシングボードを用いて実施するので、ガラス板からなるドレッシングボードに比して安定したドレッシングとなる。即ち、シリコン基板はガラス板と比較して粘りがなく脆いため、溝を形成するエッジ部が研削砥石を適度に研削するので、安定したドレッシングが行われる。また、シリコン基板によって形成されたドレッシングボードは、半導体ウエーハとして一般に用いられているシリコンウエーハに溝を形成することにより製作できるため、安価に製造することができる。

以下、本発明による研削砥石のドレッシング方法およびドレッシング工具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、本発明による研削砥石のドレッシング方法を実施するための研削装置の斜視図が示されている。図１に示す研削装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ実質上鉛直に上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に研削手段としての研削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

研削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット４を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には前方に突出した支持部３１３が設けられている。この支持部３１３にスピンドルユニット４が取り付けられる。

スピンドルユニット４は、支持部３１３に装着されたスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ４３とを具備している。スピンドルハウジング４１に回転可能に支持された回転スピンドル４２は、一端部(図１において下端部)がスピンドルハウジング４１の下端から突出して配設されており、その一端(図１において下端)にホイールマウント４４が設けられている。そして、このホイールマウント４４の下面に研削ホイール5が取り付けられる。

上記研削ホイール5について、図２を参照して説明する。
図２に示す研削ホイール５は、環状の砥石基台５１と、該砥石基台５１の下面に装着された研削砥石５２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５１には雌ネジ穴５１１形成されており、この雌ネジ穴５１１にホイールマウント４４を挿通して配設された締結ネジ６（図１参照）を螺合することにより、ホイールマウント４４に装着される。研削砥石５２は、図示の実施形態においては粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石からなっている。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における研削装置は、上記研削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（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）に移動せしめる研削ユニット送り機構７を備えている。この研削ユニット送り機構７は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ねじロッド７１を具備している。この雄ねじロッド７１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材７２および７３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材７２には雄ねじロッド７１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ７４が配設されており、このパルスモータ７４の出力軸が雄ねじロッド７１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には鉛直方向に延びる貫通雌ねじ穴（図示していない）が形成されており、この雌ねじ穴に上記雄ねじロッド７１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ７４が正転すると移動基台３１即ち研磨ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ７４が逆転すると移動基台３１即ち研削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。

図１を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１にはチャックテーブル機構８が配設されている。チャックテーブル機構８は、チャックテーブル８１と、該チャックテーブル８１の周囲を覆うカバー部材８２と、該カバー部材８２の前後に配設された蛇腹手段８３および８４を具備している。チャックテーブル８１は、図示しない回転駆動手段によって回転せしめられるようになっており、その上面に被加工物であるウエーハ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ように構成されている。また、チャックテーブル８１は、図示しないチャックテーブル移動手段によって図１に示す被加工物載置域８０aと上記スピンドルユニット４を構成する研削ホイール5と対向する研削域８０bとの間で移動せしめられる。蛇腹手段８３および８４はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段８３の前端は主部２１の前面壁に固定され、後端はカバー部材８２の前端面に固定されている。蛇腹手段８４の前端はカバー部材８２の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル８１が矢印８１ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８３が伸張されて蛇腹手段８４が収縮され、チャックテーブル８１が矢印８１ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８３が収縮されて蛇腹手段８４が伸張せしめられる。

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。
図１に示すように研磨装置の被加工物載置域８０aに位置付けられているチャックテーブル８１上に被加工物としての半導体ウエーハWを載置する。なお、半導体ウエーハWのデバイスが形成された表面には保護テープTが貼着されており、この保護テープT側をチャックテーブル８１に載置する。このようにしてチャックテーブル８１上に載置された半導体ウエーハWは、図示しない吸引手段によってチャックテーブル８１上に吸引保持される。チャックテーブル８１上に半導体ウエーハWを吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル８１を矢印８１ａで示す方向に移動し研削域８０bに位置付ける。そして、研削ホイール5の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル８１の回転中心、即ち半導体ウエーハWの中心を通過するように位置付ける。

このように研削ホイール5とチャックテーブル８１に保持された半導体ウエーハWが所定の位置関係にセットされたならば、チャックテーブル８１を所定の方向に例えば３００rpmの回転速度で回転するとともに、研削ホイール5を所定方向に例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転する。そして、研削ホイール5を下降して複数の研削砥石５２を半導体ウエーハWの上面である裏面（被研削面）に所定の圧力で押圧する。この結果、半導体ウエーハWの被研磨面は全面に渡って研削される。

上述した研削作業を実施することにより、研削砥石５２は、消耗や目詰まり等により研削能力が低下する。そこで、所定時間研削作業を実施したならば研削砥石５２をドレッシング(目立て)する。以下、研削砥石をドレッシングするためのドレッシング工具について説明する。

図３には、本発明によるドレッシング工具の一実施形態の斜視図が示されている。図３に示すドレッシング工具１０は、シリコン基板からなるドレッシングボード１１と、該ドレッシングボード１１を支持する支持プレート１２とからなっている。シリコン基板からなるドレッシングボード１１は、図示の実施形態においては厚さが１mmで上記研削ホイール５の外径の２分の１の直径（例えば１００mm）を有する円形に形成されている。ドレッシングボード１１の表面１１aには、中心を通り直交する２条の溝１１１が形成されている。この２条の溝１１１は、図示の実施形態においては幅が２〜６mm、深さが０．６〜０．７mmに形成されている。

上記支持プレート１２は、塩化ビニール等の合成樹脂によって円形に形成されており、その直径が上記チャックテーブル８１の保持面の直径（例えば2００mm）と等しい寸法に形成されている。この支持プレート１２の厚さは、２ｍｍ程度でよい。このように構成された支持プレート１２の表面中央部に、上記ドレッシングボード１１の裏面が適宜のボンド剤によって固着される。

上述したドレッシング工具１０を用いて研削砥石５２をドレッシングするには、ドレッシング工具１０の支持プレート１２を図１に示す研削装置のチャックテーブル８１上に吸引保持する。チャックテーブル８１上にドレッシング工具１０を保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル８１を矢印８１ａで示す方向に移動し研削域８０ｂに位置付ける。そして、研削ホイール５の複数の研削砥石５２の外周縁がチャックテーブル８１の回転中心、即ちドレッシング工具１０の中心を通過するように位置付ける。そして、研削砥石５２のドレッシング作業を実施する。

ドレッシング作業について、図４および図５を参照して説明する。
ドレッシングボード１１が上述したように研削域８０bに位置付けられると、図４および図５に示すように研削ホイール5の複数の研削砥石５２がチャックテーブル８１の回転中心P、即ちドレッシング工具１０を構成するドレッシングボード１１の中心を通過する位置関係となる。次に、チャックテーブル８１を矢印８１cで示す方向に例えば３００rpmの回転速度で回転せしめる。そして、研削砥石５２を装着した研削ホイール５が取り付けられたホイールマウント４４を矢印４４aで示す方向に例えば４５００rpmの回転速度で回転しつつ、矢印Ｚで示す方向即ちチャックテーブル８１に保持されたドレッシング工具１０のドレッシングボード１１に向けて例えば０．３μm／秒の速度で切り込み送りする。この結果、ドレッシングボード１１と研削砥石５２は互いに研削されてドレッシングが終了する。本発明者等の実験によると、ドレッシング工具１０の切り込み送り量を１５０μmにした場合、ドレッシングボード１１が１５μm研削され、研削砥石５２が１１７μm研削されて、研削砥石５２は砥粒が適度に露出して研削能力が安定したビトリファイドボンド砥石に再生された。

上述したドレッシングにおいては、ドレッシングボード１１がシリコン基板によって形成されているので、上述したガラス板からなるドレッシングボードに比して安定したドレッシングとなる。即ち、シリコン基板はガラス板と比較して粘りがなく脆いため、溝１１１を形成するエッジ部が研削砥石５２を適度に研削するので、安定したドレッシングが行われる。なお、上述したドレッシング方法は、本発明者等の実験によると、粒径が５μm以下特に粒径が１μmのダイヤモンド砥粒をボンド剤で結合した砥石で効果的であり、粒径が５μmより大きい砥粒からなる砥石において顕著な効果を確認できなかった。また、上述したドレッシングボード１１はシリコン基板によって形成されているので、半導体ウエーハとして一般に用いられているシリコンウエーハに溝を形成することにより製作できるため、安価に製造することができる。

上述した実施形態においては、研削砥石としてビトリファイドボンド砥石をドレッシングする例を示したが、本発明はレジンボンド砥石やメタルボンド砥石のドレッシングにおいても同様の効果が得られる。また、上述した実施形態においては、ドレッシングボードは円形のシリコン基板を用いた例を示したが、シリコン基板は正方形など円形以外の形状でもよい。

本発明による研削砥石のドレッシング方法を実施するための研削装置の斜視図。図１に示す研削装置に装備される研削ホイールの斜視図。本発明に従って構成されたドレッシング工具の斜視図。本発明による研削砥石のドレッシング方法を実施している状態を示す側面図。本発明による研削砥石のドレッシング方法を実施している状態を示す平面図。

符号の説明

２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：サーボモータ
４４：ホイールマウント
５：研削ホイール
５１：砥石基台
５２：研削砥石
７：研削ユニット送り機構
８：チャックテーブル機構
８１：チャックテーブル
１０：ドレッシング工具
１１：レッシングボード
１１１：溝
１２：支持プレート

Claims

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手段とを具備し、該研削手段が回転可能なホイールマウントと該ホイールマウントに着脱可能に装着され被加工物を研削する研削砥石を備えた研削ホイールを具備している研削装置において、粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石をドレッシングする研削砥石のドレッシング方法であって、
シリコン基板の表面に溝が形成されたドレッシングボードを該チャックテーブルに保持し、該チャックテーブルを回転するとともに該研削ホイールが装着された該ホイールマウントを回転しつつ該ビトリファイドボンド砥石を該シリコン基板の表面に接触させて該ビトリファイドボンド砥石の研削面をドレッシングする、
ことを特徴とする研削砥石のドレッシング方法。
粒径が５μm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ビトリファイドボンド砥石をドレッシングする研削砥石のドレッシング工具であって、
シリコン基板の表面に溝が形成されたドレッシングボードと、該ドレッシングボードをボンド剤によって固着した支持プレートとからなっている、
ことを特徴とする研削砥石のドレッシング工具。
該ドレッシングボードを構成するシリコン基板の表面に形成された溝は、幅が２〜６mmに設定され、シリコン基板の中心を通り直交する２条の溝からなっている、請求項２記載の研削砥石のドレッシング工具。