JP6843692B2 - 研削砥石のドレッシング方法 - Google Patents

Description

本発明は、研削砥石のドレッシング方法に関する。

半導体ウエーハや光デバイスウエーハ、樹脂パッケージ基板など各種板状の被加工物の厚さを薄化するため、研削砥石が環状に配設された研削ホイールで被加工物を研削する研削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。研削砥石は、自生発刃作用によって、消耗により次々に新しい砥粒が露出し、一定以上の切れ味を維持する。よって、研削砥石は、適切な消耗が必要であるが、加工条件によっては適切ではない消耗が発生する。

研削砥石として、例えば、消耗量を抑制し、大量の被加工物を１つの研削ホイールで研削するためのロングライフ砥石が開発されている。ロングライフ砥石は、比較的固いタイプのボンド材であるビトリファイドボンドで形成された研削砥石である。ロングライフ砥石をドレッシングする際、標準的なドレッシング条件でロングライフ砥石がドレッシングボードを研削すると、ロングライフ砥石の底面が全体的に均一に消耗せずに、底面に凹部が発生しやすい。凹部は、ロングライフ砥石の底面とドレッシングボードとの間の研削屑が排出されにくく、研削屑によって底面の中央が削られてしまうために発生する。

特開２００６−０１５４２３号公報

前述したように凹部が発生した研削砥石で被加工物を研削すると、その凹部の形状が被加工物に転写してしまう。特に、仕上げ研削が不要な樹脂パッケージ基板の研削などの場合、凹部の転写が顕著となる。

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、研削砥石の底面を平坦に形成することができる研削砥石のドレッシング方法を提供する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の研削砥石のドレッシング方法は、被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルの下端に装着されビトリファイドボンドによって砥粒が結合された研削砥石で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ユニットと、該研削ユニットを保持面と直交する方向に研削送りする研削送りユニットと、を備える研削装置を用いて、該研削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、該チャックテーブルの保持面にドレッシングボードを保持する保持ステップと、該研削砥石の研削屑の排出能力を超える研削条件となる第１の速度で該研削砥石を研削送りし、該ドレッシングボードを研削して強制的に該研削砥石を目立てする第１ドレッシングステップと、該研削砥石の研削屑の排出能力で対応できる該第１の速度より遅く第２の速度で該研削砥石を研削送りして該ドレッシングボードを研削し、該研削砥石を消耗させる第２ドレッシングステップと、を備え、該第１ドレッシングステップでは、該研削砥石の底面が該研削屑によって削れて該底面に凹部が形成され、該第２ドレッシングステップでは、該研削砥石の該凹部両脇の凸部が除去され平坦化されることを特徴とする。

また、前記研削砥石のドレッシング方法において、該第１ドレッシングステップ及び該第２ドレッシングステップでは、該チャックテーブルを回転させながら該ドレッシングボードを研削し、該第２ドレッシングステップの該チャックテーブルの回転速度は、該第１ドレッシングステップの回転速度より遅くしても良い。

本願発明の研削砥石のドレッシング方法は、研削砥石の底面を平坦に形成することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を実施する研削装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、図１に示す研削装置の研削ホイールの斜視図である。 図３は、図２に示す研削ホイールの研削砥石の一部の断面図である。 図４は、図１に示す研削装置の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。 図５は、実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を示すフローチャートである。 図６は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の保持ステップにおいてチャックテーブルに保持されるドレッシングボード等を示す斜視図である。 図７は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第１のドレッシングステップ及び第２のドレッシングステップを示す側面図である。 図８は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第１のドレッシングステップ中の研削砥石等の要部を拡大して示す断面図である。 図９は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第２のドレッシングステップ中の研削砥石等の要部を拡大して示す断面図である。 図１０は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第２のドレッシングステップ後の研削砥石等を拡大して示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を実施する研削装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１に示す研削装置の研削ホイールの斜視図である。図３は、図２に示す研削ホイールの研削砥石の一部の断面図である。図４は、図１に示す研削装置の加工対象の被加工物の一例を示す斜視図である。

実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法は、図１に示す研削装置１により実施される。研削装置１は、図４に示す被加工物２０１の表面２０２を研削して、薄化するとともに、表面２０２を平坦に形成するものである。実施形態１において、研削装置１の加工対象である被加工物２０１は、図４に示すように、樹脂基板２０３と、樹脂基板２０３に複数実装された図示しないデバイスと、デバイスを封止したモールド樹脂２０４とを備えた樹脂パッケージ基板である。被加工物２０１のデバイスは、格子状に形成された図４に点線で示す分割予定ライン２０５により区画された樹脂基板２０３の各領域に実装されている。

被加工物２０１は、研削装置１によりモールド樹脂２０４の表面２０２が研削されて平坦に形成された後に、分割予定ライン２０５に沿って分割される。実施形態１において、被加工物２０１は、表面２０２に仕上げ研削が施される必要のない図４に示す樹脂パッケージ基板であるが、本発明では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハでも良く、中央部が薄化され、外周部に厚肉部が形成された所謂ＴＡＩＫＯウエーハでもよく、セラミックス板、ガラス板等でも良い。

研削装置１は、図１に示すように、装置基台２と、チャックテーブル１０と、研削ユニット２０と、図示しない加工送りユニットと、研削送りユニット４０と、制御ユニット９０を備える。なお、実施形態１に係る研削装置１は、研削ユニット２０を一つのみ備えて、被加工物２０１である樹脂パッケージ基板の表面２０２を平坦に形成する所謂１軸の研削装置である。

チャックテーブル１０は、円板状の保護部材２１０に貼着された被加工物２０１が保護部材２１０を介して保持面１１上に載置されて、被加工物２０１を保持するものである。チャックテーブル１０は、保持面１１を構成する部分がポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１１に載置された被加工物２０１を吸引することで保持する。また、チャックテーブル１０は、Ｚ軸方向と平行な軸心回りに回転自在な支持基台１２に支持されている。なお、Ｚ軸方向は、鉛直方向と平行であり、保持面１１と直交する方向である。

加工送りユニットは、装置基台２上に設置され、チャックテーブル１０を保持面１１と平行な加工送り方向であるＹ軸方向に相対移動させるものである。加工送りユニットは、チャックテーブル１０を支持した支持基台１２をＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０を研削ユニット２０から離間した搬出入位置１０１と研削ユニット２０の下方の加工位置１０２とに亘って移動させる。

研削送りユニット４０は、装置基台２に立設するコラム３に固定され、研削ユニット２０を保持面１１と直交する切り込み送り方向であるＺ軸方向に研削送りするものである。コラム３は、装置基台２の加工位置１０２寄りの端部から立設した柱状に形成されている。研削送りユニット４０は、研削ユニット２０を下降させて研削ユニット２０の研削ホイール２３を加工位置１０２のチャックテーブル１０に保持された被加工物２０１に近付け、研削ユニット２０を上昇させて研削ホイール２３を加工位置１０２のチャックテーブル１０に保持された被加工物２０１から遠ざける。

加工送りユニット及び研削送りユニット４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ４１、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ４２及びチャックテーブル１０又は研削ユニット２０をＹ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール４３を備える。

研削ユニット２０は、研削送りユニット４０によりチャックテーブル１０に保持された被加工物２０１に研削ホイール２３が押しつけられて、純水などの研削液を供給しながら研削ホイール２３の研削砥石２７でチャックテーブル１０に保持された被加工物２０１を研削するものである。研削ユニット２０は、図１に示すように、研削送りユニット４０によりＺ軸方向に移動自在に設けられたスピンドルハウジング２１と、スピンドルハウジング２１内に軸心回りに回転自在に設けられたスピンドル２２と、スピンドル２２の下端に装着される研削ホイール２３と、を備える。スピンドル２２は、Ｚ軸方向と平行に配置され、スピンドルモータ２４により軸心回りに回転される。スピンドル２２は、下端に研削ホイール２３を装着する円盤状のホイールマウント２５が取り付けられている。

研削ホイール２３は、図２に示すように、ホイールマウント２５に取り付けられるホイール基台２６と、ホイール基台２６に略円環状に配設された複数の研削砥石２７とを備える。ホイール基台２６は、ステンレス鋼又はアルミニウム合金により構成され、円環状に形成されている。

複数の研削砥石２７は、ホイールマウント２５に取り付けられたホイール基台２６の加工位置１０２に配置されたチャックテーブル１０に対向する基台面２８に配置されている。複数の研削砥石２７は、基台面２８に配置されて、スピンドル２２の下端に装着される。複数の研削砥石２７は、ホイール基台２６の基台面２８に周方向に等間隔に配置されている。実施形態１において、各研削砥石２７は、図３に示すように、ボンド材であるビトリファイドボンド２７１によって、ダイヤモンド、又はＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒２７２が結合されている。実施形態１において、研削ホイール２３は、従来の研削砥石を備えた研削ホイールと同じ条件で研削した際の研削砥石２７の消耗量が３／４以下となる、所謂ロングライフホイールである。なお、消耗量は、例えば、単位時間あたりに減少する研削砥石２７のＺ軸方向の寸法である。

研削ホイール２３は、工場から出荷されて被加工物２０１を研削する前では、研削砥石２７の被加工物２０１と対向する底面である研削面２９が平坦ではない状態と、研削面２９が保持面１１と平行ではない状態と、複数の研削砥石２７の研削面２９が同一平面上に位置しない状態とのうち少なくとも一つの状態であることが多い。研削ホイール２３は、被加工物２０１を研削する際には、複数の研削砥石２７の研削面２９が同一平面上に位置して、研削面２９が平坦でかつ保持面１１と平行であることが望ましい。

制御ユニット９０は、研削装置１の上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２０１に対する加工動作及び実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を研削装置１に実施させるものである。なお、制御ユニット９０は、コンピュータである。制御ユニット９０は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。制御ユニット９０の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、研削装置１を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して研削装置１の上述した構成要素に出力する。また、制御ユニット９０は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示ユニットや、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力装置と接続されている。入力装置は、表示ユニットに設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を説明する。図５は、実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法を示すフローチャートである。図６は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の保持ステップにおいてチャックテーブルに保持されるドレッシングボード等を示す斜視図である。図７は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第１のドレッシングステップ及び第２のドレッシングステップを示す側面図である。図８は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第１のドレッシングステップ中の研削砥石等の要部を拡大して示す断面図である。図９は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第２のドレッシングステップ中の研削砥石等の要部を拡大して示す断面図である。図１０は、図５に示す研削砥石のドレッシング方法の第２のドレッシングステップ後の研削砥石等を拡大して示す断面図である。

実施形態１に係る研削砥石のドレッシング方法（以下、単にドレッシング方法と記す）は、研削装置１を用いて、研削砥石２７をドレッシングする方法である。なお、ドレッシングとは、工場から出荷されて被加工物２０１を研削する前又は研削中において、研削砥石２７を目立てして、複数の研削砥石２７の研削面２９を同一平面上に位置させて、研削面２９が平坦でかつＹ軸方向と平行にすることである。なお、実施形態１において、ドレッシング方法は、工場から出荷されて被加工物２０１を研削する前の研削ホイール２３の研削砥石２７をドレッシングする。

ドレッシング方法は、図５に示すように、保持ステップＳＴ１と、第１ドレッシングステップＳＴ２と、第２ドレッシングステップＳＴ３とを備える。

保持ステップＳＴ１は、チャックテーブル１０の保持面１１に図６に示すドレッシングボード１００を保持するステップである。ドレッシングボード１００は、研削砥石２７をドレッシングするものである。実施形態１において、ドレッシングボード１００は、工場から出荷されて被加工物２０１を研削する前の研削砥石２７をドレッシングする。ドレッシングボード１００は、断面形状が矩形状の円板状に形成されている。ドレッシングボード１００は、樹脂やセラミックスのボンド材に、ＷＡ（ホワイトアランダム、アルミナ系）、ＧＣ（グリーンカーボナイト、炭化ケイ素系）などの砥粒が混ぜ込まれて構成されている。

保持ステップＳＴ１では、研削装置１のオペレータが、図６に示すように、ドレッシングボード１００を円板状の保持部材１１０に貼着し、搬出入位置１０１のチャックテーブル１０の保持面１１に保持部材１１０を介してドレッシングボード１００を載置する。保持ステップＳＴ１では、制御ユニット９０は、入力装置を介してオペレータからのドレッシングの開始指示を受け付けると、保持面１１上に保持部材１１０を介してドレッシングボード１００を吸引保持する。ドレッシング方法は、第１ドレッシングステップＳＴ２に進む。

第１ドレッシングステップＳＴ２は、図７に示す第１の速度３０１で研削砥石２７を研削送りし、ドレッシングボード１００を研削して強制的に研削砥石２７を目立てするステップである。第１ドレッシングステップＳＴ２では、制御ユニット９０は、チャックテーブル１０を加工送りユニットにより搬出入位置１０１から加工位置１０２に移動させる。第１ドレッシングステップＳＴ２では、制御ユニット９０は、図７に示すように、加工位置１０２において、チャックテーブル１０及び研削ユニット２０の研削ホイール２３を軸心回りに回転させながら、研削ユニット２０の研削ホイール２３の研削砥石２７をドレッシングボード１００に向けて第１の速度３０１で研削送りして、研削砥石２７の研削面２９をドレッシングする。このように、第１ドレッシングステップＳＴ２では、制御ユニット９０は、チャックテーブル１０を軸心回りに回転させながらドレッシングボード１００を研削する。

第１ドレッシングステップＳＴ２のドレッシング中には、研削砥石２７等が研削され、研削によって形成された研削屑４００が、図８に示すように、研削面２９とドレッシングボード１００の表面との間に発生する。研削屑４００は、研削砥石２７がドレッシングボード１００に向けて移動されるので、研削ホイール２３の径方向に沿って研削面２９の両脇に向けて押し出される方向に移動する。しかしながら、第１ドレッシングステップＳＴ２の第１の速度３０１は、研削屑４００の大半（例えば、半分以上）が研削面２９とドレッシングボード１００との間から押し出されるよりも早く研削砥石２７がドレッシングボード１００に向けて移動させる速度である。このために、第１の速度３０１は、研削屑４００の大半（例えば、半分以上）が研削面２９とドレッシングボード１００との間に留まる速度となる。このように、第１の速度３０１は、研削砥石２７の研削屑４００の排出能力を超える研削条件である。

このために、第１ドレッシングステップＳＴ２では、研削屑４００が研削面２９を研削してしまい、図８の点線で示すドレシング前の研削面２９に、図８に実線で示すように、研削ホイール２３の径方向の中央が径方向の両脇よりも凹む凹部３０が形成される。こうして、第１ドレッシングステップＳＴ２では、研削砥石２７の研削面２９が研削屑４００によって削れて研削面２９に凹部３０が形成されて、凹部３０の径方向の両脇に凸部３１が形成される。ドレッシング方法は、第１ドレッシングステップＳＴ２を予め設定された所定時間行った後、第２ドレッシングステップＳＴ３に進む。

第２ドレッシングステップＳＴ３は、第１の速度３０１より遅く第２の速度３０２で研削砥石２７を研削送りしてドレッシングボード１００を研削し、研削砥石２７を消耗させるステップである。第２ドレッシングステップＳＴ３では、制御ユニット９０は、チャックテーブル１０の回転速度を第１ドレッシングステップＳＴ２よりも遅くして、チャックテーブル１０及び研削ユニット２０の研削ホイール２３を軸心回りに回転させながら、研削ユニット２０の研削ホイール２３の研削砥石２７をドレッシングボード１００に向けて第２の速度３０２で研削送りして、研削砥石２７の研削面２９をドレッシングする。このように、第２ドレッシングステップＳＴ３では、制御ユニット９０は、チャックテーブル１０を軸心回りに回転させながらドレッシングボード１００を研削する。また、第２ドレッシングステップＳＴ３のチャックテーブル１０の回転速度は、第１ドレッシングステップＳＴ２のチャックテーブル１０の回転速度よりも遅い。

第２ドレッシングステップＳＴ３の第２の速度３０２は、図９に示すように、研削屑４００の大半（例えば、半分以上）が研削面２９とドレッシングボード１００との間から押し出されてから、研削砥石２７がドレッシングボード１００に向けて移動させる速度である。このために、第２の速度３０２は、研削屑４００の大半（例えば、半分以上）が研削面２９とドレッシングボード１００との間から排出される速度となる。このように、第２の速度３０２は、研削砥石２７の研削屑４００の排出能力で対応できる研削条件である。このために、第２ドレッシングステップＳＴ３では、研削屑４００が研削面２９を研削することを抑制でき、研削面２９は、図１０の点線で示す第２ドレッシングステップＳＴ３前の研削砥石２７の凹部３０両脇の凸部３１が除去されて、第２ドレッシングステップＳＴ３後では、図１０に実線で示すように、平坦化される。ドレッシング方法は、制御ユニット９０が、第２ドレッシングステップＳＴ３を予め設定された所定時間行うと、チャックテーブル１０及び研削ホイール２３の回転を停止して、研削ユニット２０をチャックテーブル１０から遠ざける。ドレッシング方法は、制御ユニット９０が、チャックテーブル１０を搬出入位置１０１に移動させて、ドレッシングボード１００の吸引保持を停止して、ドレッシング方法を終了する。

以上のように、実施形態１に係るドレッシング方法は、研削砥石２７の研削屑４００の排出能力で対応できる第２の速度３０２で研削砥石２７を研削送りする第２ドレッシングステップＳＴ３を実施するので、ドレッシングによって発生した研削屑４００を研削面２９とドレッシングボード１００との間から排出することができる。このために、実施形態１に係るドレッシング方法は、第２ドレッシングステップＳＴ３において、研削屑４００が研削面２９を研削することを抑制できる。その結果、実施形態１に係るドレッシング方法は、研削砥石２７の両脇の凸部３１を優先的に消耗させることができ、研削砥石２７の研削面２９を平坦に形成することができる。また、実施形態１に係るドレッシング方法は、研削砥石２７の研削面２９を平坦に形成することができるので、研削後の被加工物２０１の表面２０２に研削砥石２７の研削面２９の形状が転写されても、表面２０２が凹凸にならないという効果を奏する。

また、実施形態１に係るドレッシング方法は、第２ドレッシングステップＳＴ３のチャックテーブル１０の回転速度が第１ドレッシングステップＳＴ２のチャックテーブル１０の回転速度よりも遅いので、第２ドレッシングステップＳＴ３において、研削屑４００を研削面２９とドレッシングボード１００との間から排出することができる。

また、実施形態１に係るドレッシング方法は、第２ドレッシングステップＳＴ３の前に、第２の速度３０２よりも早い第１の速度３０１で研削送りする第１ドレッシングステップＳＴ２を実施するので、ドレッシングにかかる所要時間が長時間化することを抑制することができる。

なお、本発明は上記実施形態１に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。実施形態１では、研削ユニット２０を一つのみ備える研削装置１がドレッシング方法を実施したが、本発明のドレッシング方法は、被加工物２０１を粗研削する粗研削ユニットと、被加工物２０１を仕上げ研削する仕上げ研削ユニットとを少なくとも備える研削装置により実施されても良い。

１ 研削装置
１０ チャックテーブル
１１ 保持面
２０ 研削ユニット
２２ スピンドル
２７ 研削砥石
２９ 研削面（底面）
３０ 凹部
３１ 凸部
４０ 研削送りユニット
１００ ドレッシングボード
２０１ 被加工物
２７１ ビトリファイドボンド
２７２ 砥粒
３０１ 第１の速度
３０２ 第２の速度
Ｚ 保持面と直交する方向
ＳＴ１ 保持ステップ
ＳＴ２ 第１ドレッシングステップ
ＳＴ３ 第２ドレッシングステップ

Claims (2)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルの下端に装着されビトリファイドボンドによって砥粒が結合された研削砥石で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ユニットと、該研削ユニットを保持面と直交する方向に研削送りする研削送りユニットと、を備える研削装置を用いて、該研削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、
   該チャックテーブルの保持面にドレッシングボードを保持する保持ステップと、
   該研削砥石の研削屑の排出能力を超える研削条件となる第１の速度で該研削砥石を研削送りし、該ドレッシングボードを研削して強制的に該研削砥石を目立てする第１ドレッシングステップと、
   該研削砥石の研削屑の排出能力で対応できる該第１の速度より遅く第２の速度で該研削砥石を研削送りして該ドレッシングボードを研削し、該研削砥石を消耗させる第２ドレッシングステップと、を備え、
   該第１ドレッシングステップでは、該研削砥石の底面が該研削屑によって削れて該底面に凹部が形成され、該第２ドレッシングステップでは、該研削砥石の該凹部両脇の凸部が除去され平坦化されることを特徴とする研削砥石のドレッシング方法。
2. 該第１ドレッシングステップ及び該第２ドレッシングステップでは、該チャックテーブルを回転させながら該ドレッシングボードを研削し、
   該第２ドレッシングステップの該チャックテーブルの回転速度は、該第１ドレッシングステップの回転速度より遅いことを特徴とする請求項１に記載の研削砥石のドレッシング方法。

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