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JP6231334B2 - Thin plate substrate grinding method and grinding apparatus used therefor - Google Patents

Thin plate substrate grinding method and grinding apparatus used therefor Download PDF

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JP6231334B2 JP2013186825A JP2013186825A JP6231334B2 JP 6231334 B2 JP6231334 B2 JP 6231334B2 JP 2013186825 A JP2013186825 A JP 2013186825A JP 2013186825 A JP2013186825 A JP 2013186825A JP 6231334 B2 JP6231334 B2 JP 6231334B2
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Description

本発明は、薄板基板の研削加工方法およびそれに用いる研削加工装置に関する。具体的には、シリコン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、サファイアのいずれかからなる10〜2000μmの厚さを有する薄板基板の研削加工方法およびそれに用いる研削加工装置に関する。   The present invention relates to a thin plate substrate grinding method and a grinding apparatus used therefor. Specifically, the present invention relates to a grinding method for a thin plate substrate having a thickness of 10 to 2000 μm made of any one of silicon, silicon carbide, aluminum nitride, alumina, and sapphire, and a grinding apparatus used therefor.

砥石は硬質の粒子つまり砥粒を結合材で固めて形成される工具である。砥石を用いた加工には、研削加工と研磨加工とがあり、習慣的には荒加工は研削加工と言われ、仕上げ加工は研磨加工と言われている。これらの加工は、砥石を被加工物つまりワークに押し付けた状態のもとで砥石と被加工物とを相対的に移動させることによって被加工物表面つまり被加工面を砥粒により多数の切りくずとして削り取る加工である。   A grindstone is a tool formed by solidifying hard particles, that is, abrasive grains with a binder. There are two types of processing using a grindstone: grinding processing and polishing processing. Routine processing is customarily referred to as grinding processing, and finishing processing is referred to as polishing processing. In these processes, the surface of the workpiece, i.e., the surface to be processed, is moved by the abrasive grains by relatively moving the grindstone and the workpiece while the grindstone is pressed against the workpiece, i.e., the workpiece. It is a process to scrape off as.

砥石を用いた研削加工には、被加工物の円筒形状の外周面を加工する円筒研削加工、被加工物の円筒形状の内周面を加工する内面研削加工、被加工物の平坦面を加工する平面研削工がある。外周面や内周面を加工するための砥石としては、円筒形状の加工面が設けられた砥石が使用される。また、平面を加工するための砥石としては、外周面に加工面が設けられた円筒形の砥石または平坦な端面に加工面が設けられたカップ形、リング形およびディスク形の砥石が使用される。   For grinding using a grindstone, cylindrical grinding that processes the cylindrical outer peripheral surface of the workpiece, internal grinding that processes the cylindrical inner peripheral surface of the workpiece, and processing the flat surface of the workpiece There is a surface grinder to do. As a grindstone for processing the outer peripheral surface or the inner peripheral surface, a grindstone provided with a cylindrical processed surface is used. In addition, as a grindstone for machining a flat surface, a cylindrical grindstone having a machining surface provided on the outer peripheral surface or a cup-shaped, ring-shaped and disc-shaped grindstone having a machining surface provided on a flat end surface is used. .

薄板基板の研削加工方法に関しては、従来から種々の提案がなされており、例えば、特開2009−16842号公報(下記特許文献1)には、半導体ウェハが、半導体ウェハと少なくとも1つの研削ツールとの間の接触領域に冷媒を供給しながら、少なくとも1つの研削ツールによって片面又は両面において材料を除去するために処理されるようになっている方法において、冷媒の流量が、少なくとも1つの研削ツールの研削歯の高さに関して選択される半導体ウェハを研削する方法が記載されている。   Various proposals have heretofore been made regarding a method for grinding a thin plate substrate. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-16842 (Patent Document 1) discloses that a semiconductor wafer includes at least one grinding tool and a semiconductor wafer. In a method adapted to remove material on one or both sides by at least one grinding tool while supplying a coolant to the contact area between the coolant flow rate of the at least one grinding tool A method for grinding a semiconductor wafer selected with respect to the height of the grinding teeth is described.

また、特開2011−3902号公報(下記特許文献2)には、半導体ウェハを両面同時に加工する方法であって、前記半導体ウェハは、自由に移動可能に、回転装置により回転される複数のキャリヤの1つにおける切り抜き部に載置されており、それによりサイクロイド軌跡で移動する前記方法によって達成され、該半導体ウェハは、2つの回転するリング状の工作ディスクの間で材料除去的に加工される半導体ウェハの両面同時加工方法において、各工作ディスクは、研磨材料を含む工作層を含み、研磨材料を含まないアルカリ性媒体が、加工の間に供給される半導体ウェハを研削する方法が記載されている。   Japanese Patent Laying-Open No. 2011-3902 (Patent Document 2) discloses a method of simultaneously processing both sides of a semiconductor wafer, wherein the semiconductor wafer is freely movable and is rotated by a rotating device. Achieved by the above method of moving in a cycloid trajectory, wherein the semiconductor wafer is material-removed between two rotating ring-shaped work disks In the method for simultaneous processing of both sides of a semiconductor wafer, each work disk includes a work layer including an abrasive material, and an alkaline medium not including the abrasive material is described as a method of grinding a semiconductor wafer supplied during processing. .

特許文献1及び2に記載された発明は、冷媒を供給しながら両面研削が可能である点で本発明と類似する。しかし、薄板基板の形状補正を可能にする冷媒の供給方法については十分な検討がなされていなかった。   The inventions described in Patent Documents 1 and 2 are similar to the present invention in that double-side grinding is possible while supplying a coolant. However, a sufficient study has not been made on a refrigerant supply method that enables the shape correction of the thin plate substrate.

特開2009−16842号公報JP 2009-16842 A 特開20011−3902号公報JP-A-2001-3902

図1は、理想的な形状の薄板基板を例示する図である。半導体、IC基板、LED基板等の作製の元になる薄板基板1にはシリコン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、サファイアなどの素材が用いられており、図1の様な形状に作られている場合が多い。   FIG. 1 is a diagram illustrating a thin plate substrate having an ideal shape. Materials such as silicon, silicon carbide, aluminum nitride, alumina, and sapphire are used for the thin substrate 1 that is the basis for the production of semiconductors, IC substrates, LED substrates, etc., and the shape is as shown in FIG. There are many cases.

図2は、反りを有する薄板基板の断面形状を例示する図である。多くの場合薄板基板の断面を見るとこれらの素材はその製作過程の熱処理の問題、表面荒さの問題、表意面欠陥の問題などの理由により、図2の1´のように反りを有する形状になっている。この反りは製造過程における、例えば露光処理、エピタキシアル処理などの障害になるので、図1に示すように、断面形状に反りがない薄板基板が好ましい。   FIG. 2 is a diagram illustrating a cross-sectional shape of a thin plate substrate having warpage. In many cases, when looking at the cross section of a thin plate substrate, these materials have warped shapes as shown in 1 'of FIG. 2 due to heat treatment problems, surface roughness problems, and ideological defect problems. It has become. Since this warpage becomes an obstacle in the manufacturing process, for example, exposure processing, epitaxial processing, etc., as shown in FIG. 1, a thin plate substrate having no warpage in cross-sectional shape is preferable.

そこで本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決し、例えば露光処理、エピタキシアル処理などの障害を取り除くため、薄板基板の断面形状を平坦な理想的な形状に補正することができる、薄板基板の研削加工方法およびそれに用いる研削加工装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention solves the problems of the prior art as described above and corrects the cross-sectional shape of the thin plate substrate to a flat ideal shape in order to remove obstacles such as exposure processing and epitaxial processing. An object of the present invention is to provide a thin plate substrate grinding method and a grinding apparatus used therefor.

本発明は、前述の課題を解決するため、鋭意検討の結果なされたものであり、その要旨とするところは、特許請求の範囲に記載の通りの下記内容である。   The present invention has been made as a result of intensive studies in order to solve the above-described problems, and the gist of the present invention is as follows.

(1)断面形状が反りを有する薄板基板の研削加工方法であって、該薄板基板の両面から砥石を用いて研削する際に、砥石が有する開気孔を介して該砥石の全面から、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を薄板基板と砥石との間に供給し、薄板基板の両面に静水圧をかけて反りを有する形状に保持しつつ、前記反りを有する薄板基板の上下の突出部を前記両面からの砥石をもって研削することにより形状補正を行うことを特徴とする、薄板基板の研削加工方法。
(2)前記砥石は、開気孔率20〜60体積%の多孔体であることを特徴とする(1)に記載の、薄板基板の研削加工方法。
(1) A method for grinding a thin plate substrate having a warped cross-section, and when the grinding plate is ground from both sides of the thin plate substrate by using a grindstone, a coolant is supplied from the entire surface of the grindstone through the open pores of the grindstone. The slurry having a chemical polishing agent, or a mixture thereof is supplied between the thin plate substrate and the grindstone, and hydrostatic pressure is applied to both surfaces of the thin plate substrate to maintain the shape having the warp, while the thin plate substrate having the warp is maintained . A method for grinding a thin plate substrate, wherein shape correction is performed by grinding upper and lower protrusions with a grindstone from both sides .
(2) The method for grinding a thin substrate according to (1), wherein the grindstone is a porous body having an open porosity of 20 to 60% by volume.

(3)前記砥石の研削面の背部から直接、液体や気体を出して研削面に薄板基板が接着することを防ぎ加工後に薄板基板を取り出し易くしたことを特徴とする(1)または(2)に記載の、薄板基板の研削加工方法。
(4)断面形状が反りを有する薄板基板の研削加工装置であって、該薄板基板の両面から砥石を用いて研削する際に、砥石が有する開気孔を介して該砥石の全面から、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を薄板基板と砥石との間に供給し、薄板基板の両面に静水圧をかけて反りを有する形状に保持しつつ、前記反りを有する薄板基板の上下の突出部を前記両面からの砥石をもって研削することにより形状補正を行うことを特徴とする、薄板基板の研削加工装置。
(5)前記砥石は、研削砥粒および結合材からなり、研削する面の深さ方向に軸Lを有し平行に配置された多数の柱からなる砥石柱と、該砥石柱と一体に形成される砥石マトリックスとを有し、前記砥石柱と砥石マトリックスはいずれも砥粒と結合材からなり砥石柱の中の砥粒は砥石マトリックスの砥粒より硬度の高いものからなることを特徴とする(4)に記載の、薄板基板の研削加工装置。
(3) A liquid or gas is directly discharged from a back portion of the grinding surface of the grindstone to prevent the thin plate substrate from adhering to the grinding surface, thereby making it easy to take out the thin plate substrate after processing (1) or (2) A method for grinding a thin plate substrate as described in 1.
(4) A thin plate substrate grinding apparatus having a warped cross-sectional shape, and when grinding with a grindstone from both sides of the thin plate substrate, a coolant is applied from the entire surface of the grindstone through the open pores of the grindstone. The slurry having a chemical polishing agent, or a mixture thereof is supplied between the thin plate substrate and the grindstone, and hydrostatic pressure is applied to both surfaces of the thin plate substrate to maintain the shape having the warp, while the thin plate substrate having the warp is maintained . A thin plate substrate grinding apparatus characterized in that shape correction is performed by grinding upper and lower protrusions with a grindstone from both sides .
(5) The grinding stone, Ken consists Kezutogi grains and bond material, and a number of consisting pillar grindstone columns arranged in parallel having an axis L in the depth direction of the grinding surfaces, integral with the abrasive stone columns A grinding wheel matrix to be formed, wherein both the grinding wheel column and the grinding wheel matrix are made of abrasive grains and a binder, and the abrasive grains in the grinding wheel column are made of a material having higher hardness than the abrasive grains of the grinding wheel matrix. The thin plate substrate grinding apparatus according to (4).

<作用>
本発明(1)によれば、板基板の両面から砥石を用いて研削する際に、砥石が有する開気孔を介して該砥石の全面から、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を薄板基板と砥石との間に供給し、薄板基板の両面に静水圧をかけて反りを有する形状に保持しつつ研削することにより形状補正を行うことができる。 従来の両面研削においては特開2009−16842の明細書に記載されるごとく、冷却液等は一般的に研削ツールの中央から出てきて、遠心力によって研削歯へ搬送される。従って、砥石と基板が接触する部分は普通、冷却媒体が供給しにくくなり、薄板基板は研削中に図1のような形状になり反りの補正が出来なくなる。一方、本発明に用いる砥石は開気孔を介して冷却媒体を供給できるので、基板の当たっている面と内面での抵抗差を無視出来るほど小さくすることができるので、砥石の全面から冷却媒体を供給することができる。本発明において、開気孔とは、例えば、Porous Materials: Process technology and applications (Materials Technology Series)に記載されているように、水を通す気孔をいう。
<Action>
According to the present invention (1), when grinding with a grindstone from both sides of the plate substrate, a slurry having a coolant, a chemical polishing agent, or the like, from the entire surface of the grindstone through the open pores of the grindstone, or these Shape correction can be performed by supplying the mixture between the thin plate substrate and the grindstone, and grinding while holding the shape having warpage by applying hydrostatic pressure to both surfaces of the thin plate substrate. In conventional double-side grinding, as described in the specification of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-16842, the cooling liquid or the like generally comes out from the center of the grinding tool and is conveyed to the grinding teeth by centrifugal force. Therefore, the portion where the grindstone and the substrate come into contact with each other usually makes it difficult to supply the cooling medium, and the thin plate substrate has a shape as shown in FIG. On the other hand, the grindstone used in the present invention can supply the cooling medium through the open pores, so that the difference in resistance between the contacted surface and the inner surface of the substrate can be made so small that it can be ignored. Can be supplied. In the present invention, open pores refer to pores through which water passes, as described in, for example, Porous Materials: Process technology and applications (Materials Technology Series).

本発明(2)によれば、砥石は開気孔率20〜60体積%の多孔体であることによって、下記の作用効果を奏する。
・砥石を多孔体にすることにより、水などの冷媒を直接出すことにより砥石と被研削物の研削面の距離のコントロールを可能にする。
・砥石から水などの冷媒を直接出すことにより砥石加工の冷却及び研磨を実施することを可能にする 。
According to the present invention (2), the grindstone is a porous body having an open porosity of 20 to 60% by volume, and therefore exhibits the following effects.
-By making the grindstone porous, it is possible to control the distance between the grindstone and the grinding surface of the workpiece by directly discharging a coolant such as water.
-Cooling and polishing of the grinding wheel can be performed by directly discharging a coolant such as water from the grinding wheel.

本発明(3)によれば、前記砥石の研削面の背部から直接、液体や気体を出すことにより、研削面に被加工物が接着することを防ぎ加工後に被加工物を取り出し易くすることができる。   According to the present invention (3), by discharging liquid or gas directly from the back of the grinding surface of the grindstone, it is possible to prevent the workpiece from adhering to the grinding surface and to easily take out the workpiece after processing. it can.

本発明(4)によれば、前記砥石が被加工物の両面に取り付けられていることにより、両面加工が可能であり、(1)に記載の研削加工方法に用いる装置を実現できる。 According to this invention (4), since the said grindstone is attached to both surfaces of a workpiece, double-sided processing is possible and the apparatus used for the grinding method as described in (1) is realizable.

本発明(5)によれば、被加工物を研削する砥粒および結合材からなり、研削する面の深さ方向に軸Lを有し平行に配置された多数の柱からなる砥石柱を有するので、研削面に露出した砥粒が脱落しても、その下層に埋もれていた砥粒が露出することにより、加工速度を維持しつつ、継続して、研削を行うことができる。   According to the present invention (5), the grindstone column is composed of abrasive grains and a binder for grinding a workpiece, and has a number of columns arranged in parallel and having an axis L in the depth direction of the surface to be ground. Therefore, even if the abrasive grains exposed on the grinding surface fall off, the abrasive grains buried in the lower layer are exposed, so that the grinding can be continuously performed while maintaining the processing speed.

前記砥石柱と砥石マトリックスはいずれも砥粒と結合材からなり砥石柱の中の砥粒は砥石マトリックスの砥粒より硬度の高いものからなることにより、砥石マトリックスが砥石柱より摩耗が大きく、ヤング率の差によって砥石マトリックスが砥石柱より沈み込むため、常に砥粒柱の砥粒を露出させておくことができ、電子材料等の硬くてもろい被加工物を研削することができる。   The grindstone column and the grindstone matrix are both composed of abrasive grains and a binder, and the abrasive grains in the grindstone column are harder than the grindstone of the grindstone matrix. Since the grindstone matrix sinks from the grindstone column due to the difference in the rate, the abrasive grains of the grindstone column can always be exposed, and a hard and brittle workpiece such as an electronic material can be ground.

また、前記砥石を用いることにより、下記の作用効果を奏する研削装置を提供することができる。
・砥石面から真空引きを可能にする。
・水などの冷媒を砥石から出せるような機構を可能にする。
・研削砥石のドレッシングを省略可能とする。
・粗研削、ラッピング研削、仕上げ研磨を同時に実施可能にする。
・両面加工を可能にする。
・砥石の目詰まりを防ぎ連続加工が可能にする。
・研削面に被加工物が接着することを防ぎ加工後に被加工物を取り出し易くする。
Moreover, the grinding apparatus which has the following effect can be provided by using the said grindstone.
・ Vacuum can be drawn from the grinding wheel surface.
・ A mechanism that allows water or other coolant to be removed from the grindstone.
・ The grinding wheel dressing can be omitted.
・ Rough grinding, lapping grinding, and finish polishing can be performed simultaneously.
・ Double-sided processing is possible.
-Prevents clogging of the grindstone and enables continuous processing.
-Prevents the work piece from adhering to the grinding surface and makes it easier to take out the work piece after machining.

本発明によれば、例えば露光処理、エピタキシアル処理などの障害を取り除くため、薄板基板の断面形状を平坦な理想的な形状に補正することができる、薄板基板の研削加工方法およびそれに用いる研削加工装置を提供することができるなど、産業上有用な著しい効果を奏する。   According to the present invention, for example, in order to remove obstacles such as exposure processing and epitaxial processing, the thin plate substrate cross-sectional shape can be corrected to a flat ideal shape, and the thin plate substrate grinding method and the grinding process used therefor It is possible to provide a device, and there are significant industrially useful effects.

理想的な形状の薄板基板を例示する図である。It is a figure which illustrates the thin-plate board | substrate of an ideal shape. 反りを有する薄板基板の断面形状を例示する図である。It is a figure which illustrates the cross-sectional shape of the thin board | substrate which has curvature. 本発明の薄板基板の研削加工方法の実施形態を例示する図である。It is a figure which illustrates embodiment of the grinding method of the thin-plate board | substrate of this invention. 本発明の薄板基板の研削加工装置の実施形態を例示する平面図である。1 is a plan view illustrating an embodiment of a thin plate substrate grinding apparatus of the present invention. 本発明の薄板基板の研削加工装置の実施形態を例示する断面図である。It is sectional drawing which illustrates embodiment of the grinding processing apparatus of the thin-plate board | substrate of this invention. 本発明に用いる砥石の実施形態を例示する平面図および断面図である。It is the top view and sectional view which illustrate the embodiment of the grindstone used for the present invention. 本発明に用いる砥石柱の構造を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the grindstone pillar used for this invention.

以下、本発明の実施の形態を図3〜図7に基づいて詳細に説明する。図3は、本発明の薄板基板の研削加工方法の実施形態を例示する図である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating an embodiment of the thin plate substrate grinding method of the present invention.

前述のように、例えば露光処理、エピタキシアル処理などの障害を取り除くため、図3の21、22、23の部分を研削加工して取り除く必要がある。多くのこの様な材料は硬く難加工性材料であり、加工速さの向上のためにはダイヤモンドなどの超砥粒を使う必要がある。しかし通常の砥石研削加工法では砥粒に十分な研削力を加えるために砥石の押しつけ加工が必要となり、前述のような図2の様な基板でも弾性力により、加工中は図1のようになり、加工後は再び弾性力により図2のような形に戻る。また、片面ずつ加工すれば加工された面と加工前の面とで表面荒さ、表面欠陥が異なりそれも、反りの原因になり、益々反りが大きくなる場合でさえ有る。   As described above, in order to remove obstacles such as exposure processing and epitaxial processing, it is necessary to grind and remove portions 21, 22, and 23 in FIG. Many such materials are hard and difficult to process, and it is necessary to use superabrasive grains such as diamond to improve the processing speed. However, in the normal grinding wheel grinding method, it is necessary to press the grinding stone in order to apply sufficient grinding force to the abrasive grains. Even with the substrate as shown in FIG. After processing, the shape again returns to the shape shown in FIG. 2 by the elastic force. Further, if each side is processed, the surface roughness and surface defects are different between the processed surface and the surface before processing, which may cause warpage and even increase warpage.

これを防ぐため浮遊砥粒で両面を同時に加工する方法が一般的に用いられているが、浮遊砥粒による加工のため加工速さが極端に遅くなる。本発明は基板を静水圧によりほぼ原型のまま保持し、研削砥石で21、22、23の部分の研削を行う加工法であり、研削砥石の加工にもかかわらず、両面加工を可能にし、静水圧による基板保持のため原型の形状を保持したままの加工が可能で在り、21、22、23の部分研削砥石の加工を可能にした。研削砥石による加工のため浮遊砥粒による加工の何十倍(サファイアと窒化アルミニウムで約20倍、シリコンで約10倍)の速さによる加工を可能にした。   In order to prevent this, a method in which both surfaces are simultaneously processed with floating abrasive grains is generally used, but the processing speed is extremely slow due to processing with floating abrasive grains. The present invention is a processing method in which a substrate is held in a substantially original shape by hydrostatic pressure, and grinding is performed on portions 21, 22, and 23 with a grinding wheel, and both sides can be processed regardless of the processing of the grinding wheel. Because the substrate is held by water pressure, it is possible to process the original shape while maintaining the shape of the original grinding wheel 21, 22, 23. Because it is a grinding wheel, it is possible to process at a speed that is dozens of times faster than floating abrasives (about 20 times for sapphire and aluminum nitride, and about 10 times for silicon).

図4は、本発明の薄板基板の研削加工装置の実施形態を例示する平面図である。図4に示すように、砥石31の上にキャリア41を置く。キャリアには穴の部分42が存在し、その穴42に被研削材30を入れる。31と同様な砥石がキャリアを挟んで両面に存在する。キャリアには、その外周に歯車の歯43が存在し、砥石の外にある外周の歯44と砥石の内径部の歯45とに接することにより、キャリアが回転する。44、45と砥石の31は独立した別々な部材からなる。これにより被研削材は砥石の上を公転と自転を繰り返して回転する。ここで砥石31は多孔体の砥石であり、水の供給が可能である。   FIG. 4 is a plan view illustrating an embodiment of a thin plate substrate grinding apparatus of the present invention. As shown in FIG. 4, the carrier 41 is placed on the grindstone 31. The carrier has a hole portion 42, and the workpiece 30 is put into the hole 42. A grindstone similar to 31 is present on both sides of the carrier. The carrier has gear teeth 43 on the outer periphery thereof, and the carrier rotates by contacting the outer peripheral teeth 44 outside the grindstone and the inner diameter teeth 45 of the grindstone. 44 and 45 and 31 of a grindstone consist of an independent separate member. As a result, the material to be ground rotates on the grindstone by repeating revolution and rotation. Here, the grindstone 31 is a porous grindstone and can be supplied with water.

図5に図4の被研削材の設置後の断面図を示す。31は図4の砥石であるが、31aと31bは各上部砥石と下部砥石である。砥石は多孔体でありこの開気孔を通して水を出し水圧により被研削材30を形状を維持しながら支える。これにより、図3で説明した21、22、23の部分の研削を可能にする。   FIG. 5 shows a cross-sectional view of the material to be ground shown in FIG. 4 after installation. Although 31 is the grindstone of FIG. 4, 31a and 31b are each upper grindstone and lower grindstone. The grindstone is a porous body, and water is discharged through the open pores, and the workpiece 30 is supported by the water pressure while maintaining the shape. As a result, the portions 21, 22, and 23 described in FIG. 3 can be ground.

図6は、本発明の砥石の実施形態を例示する平面図および断面図であり、図6(a)は平面図、図6(b)は図6(a)のA−A断面図である。また、図7は、本発明に用いる砥石柱の構造を示す模式図である。(a)は焼成前、(b)は焼成後を示しており、焼成後は結合材が溶け砥粒を包み込んで砥粒同士を結合させている。図6及び図7において、51は砥石柱、52は砥石マトリックス、53は砥粒、54は結合材、55は開気孔、Lは砥石柱の軸、Dは砥石柱の径、Sは砥石柱の間隔を示す。   FIG. 6 is a plan view and a cross-sectional view illustrating an embodiment of the grindstone of the present invention, FIG. 6 (a) is a plan view, and FIG. 6 (b) is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6 (a). . FIG. 7 is a schematic diagram showing the structure of a grindstone column used in the present invention. (a) shows before firing, and (b) shows after firing. After firing, the binder melts and wraps the abrasive grains to bond the abrasive grains together. 6 and 7, 51 is a grindstone column, 52 is a grindstone matrix, 53 is an abrasive grain, 54 is a binder, 55 is an open hole, L is a grindstone column axis, D is a grindstone column diameter, and S is a grindstone column. Indicates the interval.

本発明に用いる砥石は、従来の多孔質砥石でも良いが、特に両面研削用の性能の高い砥石が好ましく、被加工物を研削する砥石であって、前記被加工物を研削する砥粒53および結合材54からなり、研削・研磨する面の深さ方向に軸Lを有し平行に配置された多数の柱からなる砥石柱51と、該砥石柱51と一体に形成される砥石マトリックス52とを有することが好ましい。本発明が対象とする被加工物は、シリコン、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、アルミナ、サファイアのいずれかからなる10〜2000μmの厚さを有する薄板基板を云う。   The grindstone used in the present invention may be a conventional porous grindstone, but is particularly preferably a grindstone with high performance for double-side grinding, which is a grindstone for grinding a workpiece, and abrasive grains 53 for grinding the workpiece. A grindstone column 51 composed of a plurality of columns, which is made of a binding material 54 and is arranged in parallel with an axis L in the depth direction of the surface to be ground and polished, and a grindstone matrix 52 formed integrally with the grindstone column 51. It is preferable to have. The workpiece to which the present invention is directed refers to a thin substrate having a thickness of 10 to 2000 μm made of any of silicon, silicon carbide, aluminum nitride, alumina, and sapphire.

本発明に用いる砥石は、被加工物を研削する砥粒53および結合材54からなり、研削する面の深さ方向に軸Lを有し平行に配置された多数の柱からなる砥石柱51を有するので、研削面に露出した砥粒53が脱落しても、その下層に埋もれていた砥粒53が露出することにより、加工速度を維持しつつ、継続して、研削を行うことができる。結合材54はこの図7に示すように混合されるが、焼成後は結合材54が溶け砥粒53を包むように繋ぎ柱が形成される。なお、砥石柱51の断面形状は、図7に示すような円柱に限らず、角柱でもよい。   The grindstone used in the present invention is composed of abrasive grains 53 and a binder 54 for grinding a workpiece, and a grindstone column 51 comprising a number of columns arranged in parallel with an axis L in the depth direction of the surface to be ground. Therefore, even if the abrasive grains 53 exposed on the grinding surface fall off, the abrasive grains 53 buried in the lower layer are exposed, so that the grinding can be continuously performed while maintaining the processing speed. The bonding material 54 is mixed as shown in FIG. 7, but after firing, a connecting column is formed so that the bonding material 54 melts and wraps the abrasive grains 53. In addition, the cross-sectional shape of the grindstone column 51 is not limited to the column as shown in FIG.

また、前記砥石柱の径Dは、前記砥粒53の平均粒径の3〜100倍であり、隣り合う砥石柱51の間隔Sは前記砥石柱1の径Dの10〜1000倍であることが好ましい。砥石柱51の径Dは、前記砥粒3の平均粒径の3〜100倍とすることにより砥石柱1の断面に砥粒が3〜100個並べられ、隣り合う砥石柱51の間隔Sは前記砥石柱1の径Dの10〜1000倍であることにより、従来に比べて、研削・研磨を行う面積比率を小さくすることによって、加工速度の低下を防止することができる。砥石柱1の配置は、図6に示すような三角形や、四角形、多角形からなる幾何学模様を形成する配置としてもよく、ランダムに配置してもよい。   Further, the diameter D of the grindstone column is 3 to 100 times the average particle diameter of the abrasive grains 53, and the interval S between the adjacent grindstone columns 51 is 10 to 1000 times the diameter D of the grindstone column 1. Is preferred. The diameter D of the grindstone column 51 is 3 to 100 times the average particle diameter of the abrasive grains 3, whereby 3 to 100 abrasive grains are arranged in the cross section of the grindstone column 1, and the interval S between the adjacent grindstone columns 51 is By being 10 to 1000 times the diameter D of the grindstone column 1, it is possible to prevent a reduction in processing speed by reducing the area ratio for grinding and polishing as compared with the conventional case. The arrangement of the grindstone pillars 1 may be an arrangement that forms a geometric pattern including a triangle, a quadrangle, or a polygon as shown in FIG. 6, or may be arranged randomly.

なお、砥粒53はダイヤモンドが使用されており、その平均粒径は0.1〜300μmとなっている。ただし、ダイヤモンドに代えて、立方晶窒化ホウ素(CBN)砥粒つまりCBNを使用するようにしても良く、ダイヤモンドとCBNとの混合物を使用するようにしても良く、さらには、炭化ケイ素SiCつまりGC、ムライト(3AL2O3-2SiO2)、または溶融アルミナAL2O3つまりWAの単体或いはこれらの混合体を使用するようにしても良い。砥石31を構成する結合材54としては、ビトリファイドボンドが使用されているが、それぞれの結合材54としてはビトリファイドボンド以外に、レジノイドボンド、メタルボンド、電着ボンドなど種々のボンド材を使用することができる。なお、砥粒53の平均粒径とは、砥粒53の断面が円形でない場合には、同じ断面積の円相当径の平均値とする。 The abrasive grains 53 are made of diamond, and the average particle diameter is 0.1 to 300 μm. However, instead of diamond, cubic boron nitride (CBN) abrasive grains or CBN may be used, a mixture of diamond and CBN may be used, and silicon carbide SiC or GC. , Mullite (3AL 2 O 3 -2SiO 2 ), or molten alumina AL 2 O 3, that is, WA alone or a mixture thereof may be used. Vitrified bonds are used as the bonding material 54 constituting the grindstone 31, but various bonding materials such as resinoid bonds, metal bonds, and electrodeposition bonds are used as the respective bonding materials 54 in addition to vitrified bonds. Can do. The average grain size of the abrasive grains 53 is an average value of equivalent circle diameters of the same cross-sectional area when the cross section of the abrasive grains 53 is not circular.

また、前記砥石柱51と砥石マトリックス52はいずれも砥粒53と結合材54からなり砥石柱51の中の砥粒53は砥石マトリックスの砥粒53より硬度の高いものからなることが好ましい。砥石柱51と砥石マトリックス52はいずれも砥粒53と結合材54からなり砥石柱51の中の砥粒53は砥石マトリックス2の砥粒53より硬度の高いものからなることにより、砥石マトリックス52が砥石柱51より摩耗が大きく、砥石マトリックス52が沈み込み砥石柱51が突き出す。その上、ヤング率の差によって砥石マトリックス52が砥石柱51より沈み込むため、常に砥粒柱の砥粒を露出させておくことができ、電子材料等の硬くてもろい被加工物を研削することができる。   The grindstone column 51 and the grindstone matrix 52 are preferably composed of abrasive grains 53 and a binder 54, and the abrasive grains 53 in the grindstone column 51 are preferably higher in hardness than the abrasive grains 53 of the grindstone matrix. The grindstone column 51 and the grindstone matrix 52 are both composed of abrasive grains 53 and a binder 54, and the grindstone 53 in the grindstone column 51 is made of a material having higher hardness than the abrasive grains 53 of the grindstone matrix 2, so that the grindstone matrix 52 is Wear is greater than that of the grindstone column 51, the grindstone matrix 52 sinks, and the grindstone column 51 protrudes. In addition, since the grindstone matrix 52 sinks from the grindstone column 51 due to the difference in Young's modulus, the abrasive grains can always be exposed, and a hard and brittle workpiece such as an electronic material can be ground. Can do.

また、前記砥石柱51及び砥石マトリックス52は開気孔率20〜60体積%の多孔体であることが好ましい。開気孔率の下限(20%)の限定理由は、これ以下の多孔体では気孔55が主に開気孔ではあるが貫通気孔(砥石の片面からその反対面に通じる気孔で気孔径と砥石の厚さによって変化するが通常使われている砥石の範囲内の厚さで、1から1000ミクロン程度の開気孔径で20%がほぼ限界となる。)が少なくなり、圧力調整のための空気や冷却剤の出入りが難しくなるからであり、開気孔率の上限(60%)の限定理由は、砥粒53と結合材54の混合粉体は多くて60%程度であり、それから焼結しているので必ず60%以下になるのでこれが上限である。砥石柱51及び砥石マトリックス52は開気孔率20〜60体積%の多孔体であることによって、下記の作用効果を奏する。   The grindstone column 51 and the grindstone matrix 52 are preferably porous bodies having an open porosity of 20 to 60% by volume. The reason for limiting the lower limit (20%) of the open porosity is that in the porous body below this, the pores 55 are mainly open pores, but the through pores (the pores leading from one side of the grindstone to the opposite surface thereof, the pore diameter and the thickness of the grindstone) Although it varies depending on the thickness, 20% is almost the limit for the open pore diameter of about 1 to 1000 microns with the thickness within the range of the commonly used grinding wheel. The reason for limiting the upper limit (60%) of the open porosity is that the mixed powder of the abrasive grains 53 and the binder 54 is at most about 60%, and then sintering. Therefore, it is always 60% or less, so this is the upper limit. The grindstone column 51 and the grindstone matrix 52 are the porous bodies having an open porosity of 20 to 60% by volume, thereby providing the following effects.

・砥石を多孔体にすることにより、水などの冷媒を直接出すことにより砥石と被研削物の研削面の距離のコントロールや、被加工材の砥石への不必要な接着を無くすることを可能にする。
・砥石から水などの冷媒を直接出すことにより砥石加工の冷却を実施することを可能にする 。
また、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を前記開気孔55を介して前記被加工物と前記砥石との間に供給すること供給することができる。
-By making the grinding wheel porous, it is possible to control the distance between the grinding surface of the grinding wheel and the workpiece to be ground and to eliminate unnecessary adhesion of the workpiece to the grinding stone by directly issuing a coolant such as water. To.
・ Cooling of grinding wheel processing can be performed by directly discharging a coolant such as water from the grinding wheel.
Further, a coolant, a slurry having a chemical abrasive, or a mixture thereof can be supplied and supplied between the workpiece and the grindstone through the open pores 55.

また、シリコン基板等の被加工物は、どんどん薄くなってきているが片面加工の限界は、加工面と加工されていない面の差が出てきて薄いものは反って使えなくなるからである。それを両面加工することにより、両面が同じように変化するので反りを無くすることができる。   Also, workpieces such as silicon substrates are getting thinner and thinner, but the limitation of single-sided processing is that the difference between the processed surface and the unprocessed surface appears, and the thin one is warped and cannot be used. By processing it on both sides, both sides change in the same way, so warpage can be eliminated.

しかし、従来の研削装置で両面加工すると水のような冷媒を入れているのでその表面張力で加工後に砥石を離して被加工物を取り出そうとしたときに上下又は左右の砥石に着いたままになってしまう。それをはがすのに一工程増え、そして剥がすのを失敗するとせっかく薄くしたものが壊れたりするという問題があった。   However, when both sides are processed with a conventional grinding machine, a coolant such as water is put in, so when the workpiece is taken out by removing the grindstone after machining with the surface tension, it remains attached to the upper and lower or left and right grindstones. End up. There was a problem that it took one more step to peel it off, and if it failed to peel it, the thinned one would break.

そこで、本発明の好ましい実施形態である砥石は、上下又は左右に砥石を置きその間に被加工物を挟み込んだ場合、流体(水などの液体でも空気などの気体でも良い)を砥石から出し被加工物が砥石に接着することを防ぎ、被加工物を取り出し易くし、また、取り出しやすくすることにより、両面加工を可能にすることができる。   Therefore, the grindstone which is a preferred embodiment of the present invention, when a grindstone is placed up and down or left and right and a workpiece is sandwiched between them, fluid (liquid such as water or gas such as air) is taken out of the grindstone and processed By preventing the object from adhering to the grindstone, facilitating removal of the workpiece, and facilitating removal, it is possible to perform double-side processing.

1 薄板基板
1´薄板基板(反りを有する)
21 研削箇所
22 研削箇所
23 研削箇所
30 被研削材(薄板基板)
31 砥石
31a上部砥石
31b下部砥石
41キャリア
42 穴
43 歯車の歯
44 外周の歯
45 内径部の歯
51 砥石柱
52 砥石マトリックス
53 砥粒
54 結合材
55 開気孔
L 砥石柱の軸
D 砥石柱の径
S 砥石柱の間隔
1 Thin board 1 'thin board (having warpage)
21 Grinding point 22 Grinding point 23 Grinding point 30 Material to be ground (thin plate substrate)
31 grindstone 31a upper grindstone 31b lower grindstone 41 carrier 42 hole 43 gear teeth 44 outer peripheral teeth 45 inner diameter teeth 51 grindstone column 52 grindstone matrix 53 abrasive grains 54 binder 55 open hole L grindstone column axis D grindstone column diameter S Grinding wheel spacing

Claims (5)

断面形状が反りを有する薄板基板の研削加工方法であって、
該薄板基板の両面から砥石を用いて研削する際に、砥石が有する開気孔を介して該砥石の全面から、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を薄板基板と砥石との間に供給し、薄板基板の両面に静水圧をかけて反りを有する形状に保持しつつ、前記反りを有する薄板基板の上下の突出部を前記両面からの砥石をもって研削することにより形状補正を行うことを特徴とする、薄板基板の研削加工方法。
A method of grinding a thin plate substrate having a warped cross-sectional shape,
When grinding with a grindstone from both sides of the thin plate substrate, a coolant, a slurry containing a chemical abrasive, or a mixture thereof is passed between the thin plate substrate and the grindstone from the entire surface of the grindstone through the open pores of the grindstone. The shape correction is performed by grinding the upper and lower protruding portions of the warped thin plate substrate with a grindstone from both sides while supplying the pressure between the both sides of the thin plate substrate and holding the warped shape by applying hydrostatic pressure. A method for grinding a thin plate substrate.
前記砥石は、開気孔率20〜60体積%の多孔体であることを特徴とする請求項1に記載の、薄板基板の研削加工方法。   The method for grinding a thin plate substrate according to claim 1, wherein the grindstone is a porous body having an open porosity of 20 to 60% by volume. 前記砥石の研削面の背部から直接、液体や気体を出して研削面に薄板基板が接着することを防ぎ加工後に薄板基板を取り出し易くしたことを特徴とする請求項1または2に記載の、薄板基板の研削加工方法。   3. The thin plate according to claim 1, wherein liquid or gas is directly discharged from a back portion of the grinding surface of the grindstone to prevent the thin plate substrate from adhering to the grinding surface and to facilitate removal of the thin plate substrate after processing. Substrate grinding method. 断面形状が反りを有する薄板基板の研削加工装置であって、該薄板基板の両面から砥石を用いて研削する際に、砥石が有する開気孔を介して該砥石の全面から、冷却液、化学研磨剤を有するスラリー、またはこれらの混合物を薄板基板と砥石との間に供給し、薄板基板の両面に静水圧をかけて反りを有する形状に保持しつつ、前記反りを有する薄板基板の上下の突出部を前記両面からの砥石をもって研削することにより形状補正を行うことを特徴とする、薄板基板の研削加工装置。 A thin plate substrate grinding apparatus having a warped cross-sectional shape, and when grinding using a grindstone from both sides of the thin plate substrate, the coolant, chemical polishing from the entire surface of the grindstone through the open pores of the grindstone A slurry having an agent, or a mixture thereof is supplied between the thin plate substrate and the grindstone, and hydrostatic pressure is applied to both surfaces of the thin plate substrate to maintain the shape having the warp, while the upper and lower protrusions of the thin plate substrate having the warp A thin plate substrate grinding apparatus characterized in that shape correction is performed by grinding a portion with a grindstone from both sides . 前記砥石は、研削砥粒および結合材からなり、研削する面の深さ方向に軸Lを有し平行に配置された多数の柱からなる砥石柱と、該砥石柱と一体に形成される砥石マトリックスとを有し、前記砥石柱と砥石マトリックスはいずれも砥粒と結合材からなり砥石柱の中の砥粒は砥石マトリックスの砥粒より硬度の高いものからなることを特徴とする請求項4に記載の、薄板基板の研削加工装置。 The wheels, Ken consists Kezutogi grains and bond material, and a number of consisting pillar grindstone columns arranged in parallel having an axis L in the depth direction of the grinding faces are formed integrally with the abrasive stone columns A grindstone matrix, wherein both the grindstone column and the grindstone matrix are made of abrasive grains and a binder, and the abrasive grains in the grindstone column are made of a material having higher hardness than the abrasive grains of the grindstone matrix. 5. The thin plate substrate grinding apparatus according to 4.
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