(57)【要約】【課題】様々な被研削材料に対し、常に研削条件を良好に保ちつつ安定して研削を行うことができ、また砥石の長寿命化、研削対象の供給の廉価化を達成することができる、研削用砥石ならびに研削方法の提供。【解決手段】研削液の供給口を有する研削砥石用の基板２と、同基板上に配置された少なくとも一個の研削用砥石チップ３とから構成される研削用砥石１に関し、当該砥石は、基板の研削面側において、砥石寿命初期面積を基準として、砥石部分が存在しない部分の投影面積が、研削面側の全投影面積の２％〜１０％を占める。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研削液の供給口を有する研削砥石用の基板と、同基板上に配置された少なくとも一個の研削用砥石チップとから構成される研削用砥石において、基板の研削面側において、砥石寿命初期面積を基準として、砥石部分が存在しない部分の砥石側面からの投影面積が、全投影面積の２％〜１０％であることを特徴とする研削用砥石。
【請求項２】
請求項１に記載の砥石を、回転軸が水平方向に設けられた研削装置に装着し、被研削材料に押接させながら研削をすることからなる被研削材料の研削方法。
【請求項３】
上記研削装置が回転軸を複数備えた両頭研削装置である請求項２に記載の被研削材料の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、所定量の研削液を吐出しながら、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料から成る被研削材料の表面を研削するために用いられる研削装置に装着して使用される研削用砥石、および該砥石を使用する研削方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料を研削によって所望する寸法や平坦度を得る加工方法が多用されている。
【０００３】たとえば、シリコンウェハの遊離砥粒によるラップ技術の代替技術として、ワイヤソー等で切断されたシリコンウェハを研磨前に研削して、所望の寸法や平坦度を得る技術が使用されてきている。
【０００４】研削によって加工を行うに際して、シリコンウェハ等の薄板は自重による変形が甚だしく、その解決策として研削面を垂直に保持し、水平に保持された回転軸に砥石を取りつけた横型の研削装置が使用される場合がある。更に、薄板加工の場合は、加工時間や「そり」の低減といった観点から回転軸を２本対向させて保持し、被加工体の両面から押接し、研削を行う両頭研削装置が使用されることもある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような装置を使用する場合に、砥石中心部から外への研削液の抜け具合と研削により発生する切り粉の排出とのバランスが悪く、所望の状態に研削できないと言う問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の技術が有する上記のような問題を解決するものである。すなわち、様々な研削対象材料に対し、常に研削条件特に研削液の状況を良好に保ちつつ安定して研削を行うことができる、研削用砥石ならびに研削方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために本願発明者等は種々検討の結果、研削対象や研削条件等に応じて、所望とする量の研削液を吐出しつつ、金属、セラミックス、または高分子製の被研削材料、あるいは、これら材料から選ばれた２種以上の材料から構成される複合材料から成る被研削材料の表面を研削するために用いられる研削装置に装着され、被研削材料の表面を所望量研削する研削用砥石であって、砥石が配設される円盤状の基板の中心部に研削液が通過する穴が設けられた研削用砥石において、研削用の少なくとも一個の砥石チップが配置されている当該基板の研削面側において、砥石寿命初期面積を基準として、砥石部分が存在しない部分の砥石側面からの投影面積が、全投影面積の２％〜１０％であることを特徴とする研削用砥石が上記の課題を解決できることを見出して、本発明を完成させたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】このように研削用の砥石の投影面積を所望の範囲内とすることによって、被研削材料の研削時に、研削液が砥石チップに設けられた隙間から外側に抜け出しにくくなるため、砥石チップと被研削材料とが直接接触する地点近傍において、研削液量を常に適正に保持することができる。なお、砥石が存在しない部分の投影面積は、図８として、一部拡大図として示した様に、砥石寿命初期面積を基準として、当該基板の研削面側において、砥石が存在する部分の投影面積（Ａ）と砥石が存在しない部分の投影面積（Ｂ）から、下式を使用して算出したとき、２％〜１０％の範囲にあることが必要である。
（Ｂ）÷（（Ａ）＋（Ｂ））×１００（％）
投影面積（Ｂ）が２％〜１０％の範囲にあれば、常時研削条件の適正化が図られるため良好な研削が行われ、結果として良質な研削材料を得ることができる。
２％未満では、充分な研削効果が上がらず、１０％を超えると、砥粒の磨耗量が著しく増加するので好ましくない。なお、図８において、７は砥石チップを、８は砥石チップ上端をそれぞれ示す。
【０００９】研削加工においては、研削液の適正な配置はきわめて重要な問題である。研削加工中、５０００ｒ．ｐ．ｍ．といった高速で砥石を回転させ、基板の中心部から研削液を供給する場合、砥石チップと被研削材料との接触部には、砥石の回転による遠心力によって研削液が供給される。研削加工は砥石チップに含まれた砥粒がある応力、方向性を持って研削材料表面に接触することによって行われるが、研削の際砥粒と研削材料との隙間にその研削条件に適した研削液が十分量供給されることで適正なる研削が行われる。
【００１０】研削液の種類または供給量が不適切である場合には、例えば研削時の砥石起動電流値が上昇するため装置に負担をかけ、場合によっては研削不能となったり、研削工程後の材料表面に傷痕等の不具合が残留し、ひどい場合には研削時に材料が破損し製品として使用不能となるため、きわめて重大な影響を及ぼし、望ましくない。
また砥石自体の摩耗量が増加するため、砥石の交換頻度が上がり、コストも上昇し、実用上甚だ不適当である。
【００１１】研削液の供給は研削装置に組み込まれた研削液供給用のポンプの能力を向上させればよいが、そのためには砥石周辺の装置構造が複雑化したり、装置全体が大きくなったりしてコストが増大して実用的でなく、好ましいとはいえない。
【００１２】研削液の種類は、被研削材料と研削条件等を考慮し、適切なものを選択する限り、どのようなものであっても構わない。一般的な研削液の種類としては、水や油、またはそれらの中に金属粉末やセラミックス粉末あるいは高分子粉末を分散させてスラリー化したものが挙げられる。
【００１３】本発明に係る研削用砥石１においては、図１に模式的に示したように、中心部に通常は研削水通過口４が設けられている円盤状の基板２の周辺上部に所望の間隔をおいて配設されている砥石チップ３が、通常は、接着材により基板２表面に接着されている。
【００１４】砥石チップが配設された基板の周辺部には、壁が設けられていても構わない。このことによって、研削対象材料の研削時に、研削液は砥石チップに設けられた隙間から外側に直ちに抜けても、当該壁によって壁の内部に研削液が一時的に保持され、結果として砥石チップと被研削材料とが直接接触する地点近傍には研削液量を常に適正に保持することができる。これにより常時研削条件の適正化が図られるため良好な研削が行われ、結果として良質な研削材料を得ることができることとなる。
【００１５】上記目的を達成するためには、当該砥石チップが当該円盤状台金の周辺縁部に所望の投影面積が確保できるように配設されておればよい。なお、砥石チップ３の当該円盤状基板２への配設形態は、周辺縁部に配設されている限り、特に制限はないが、砥石チップ３の好ましい配設例を添付の図２〜７に示した。
【００１６】研削中すなわち砥石回転中は、砥石が回転することによる遠心力が研削液にも及ぶため研削液は、例えば、図６において矢印で示したように、砥石の中心部（図示せず）から砥石チップと被研削材料との接触近傍に向かうことになるが、研削液の保持が重要なポイントとなる。その為、砥石の断面形状を研削液の保持に適したものにすることによって、研削液の研削時の効率を最大限にすることができる。結果として研削液の量が常に十分確保されるため、適正な研削が行われ、非常に良質の研削物が得ることができる。
【００１７】砥石の断面形状は研削液の保持に適したものであればどのようなものであっても構わないが、ここで提案するものは砥石チップの断面形状が当該基板中心部に向かって開いた形状であるものが好ましい。すなわち、円盤状砥石の上辺部を鳥瞰したときに、添付の図２〜７に示されたような砥石チップが、への字型やコの字型、半円状などの形状を呈していてもよい。その場合には、各形状の開口部が基板の中心部に向かって、配設されていてもよい。なお、図４は、外周部に壁５を設けた例である。
【００１８】本発明においては、上記のような基板の中心部に向かって開いて配設された砥石チップが存在すれば、同一タイプの砥石だけで構成されていても差し支えないが、別のタイプの砥石チップとの組み合わせとして、配設されていてもよい。例えば、基板の中心部に向かって開いた砥石チップと、基板周辺部、即ち、基板の外側に向かって開いた砥石チップとの組み合わせであっても差し支えない。但し、図５に例示したように、別タイプのチップ同士の組み合わせの場合、本発明における砥石側面からの全投影面積の内に砥石が存在しない部分の投影面積２％〜１０％は、同一タイプの砥石チップ間にのみに適用され、別タイプの砥石チップとの間には適用されない。例えば、図５において、基板の中心部側または外周部側に配置された一連の砥石チップの何れかにおいて、チップ砥石側面からの全投影面積のうち砥石が存在しない部分の投影面積がその全投影面積の２％〜１０％を占めておればよいことを意味する。
【００１９】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例について説明する。
【００２０】ダイヤモンド砥粒とガラス結合材とからなる砥石チップを、図２の様に配設した砥石を左右の砥石として装着した両頭研削機で、砥石の回転速度６０００ｒ．ｐ．ｍ．で、研削液として超純水を供給しながら、直径３００ｍｍのシリコンウェハを研磨した。なお、このものの投影面積は、５．３％であった。なお、比較のために、従来から使用されている、アライド・マテリアル（株）製の砥石を装着した両頭研削機を使用して、同一条件下で研削した。このものの、砥石が存在しない部分の投影面積は、図８に示したと同様の模式図を作成し、求めたところ、１１．４％であった。
研削時の砥石電流値と所望枚数のシリコンウェハ研磨終了後の砥石チップの摩耗量を測定した。結果は、それぞれ、図９と１０に示す。なお、棒グラフは、各測定値の平均値を、細線の下端は、最低値を、上端は最高値をそれぞれ示す。
【００２１】この結果から、本発明に係る砥石を使用することで、研削時の消費電力が節約できるだけでなく、砥石の磨耗量を減少させることができることが判る。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、本発明の研削用砥石ならびに研削方法を用いることによって、様々な被研削材料に対し、常に研削条件を良好に保ちつつ安定して研削を行うことができ、また砥石の長寿命化、研削対象の供給の廉価化を達成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研削用砥石の一の実施態様を模式的に示す斜視図である。
【図２】砥石チップの配置状態の一例を示す部分図である。
【図３】砥石チップの配置状態の他の例を示す部分図である。
【図４】砥石チップの配置状態の更に他の例を示す部分図である。
【図５】砥石チップの配置状態の別の例を示す部分図である。
【図６】砥石チップの配置状態の更に別の例を示す部分図である。
【図７】砥石チップの配置状態のまた更に別の例を示す部分図である。
【図８】砥石部分の投影面積を求める際の側面図の例を示す模式図である。
【図９】研削時に使用した電流値を示すグラフである。
【図１０】ウェハ一枚当たりの研削において摩耗した砥石摩耗量を示すグラフである。
【符号の説明】
１…砥石、２…基板、３…砥石チップ、４…研削水通過口、５…壁、７…砥石チップ、８…砥石チップ上端。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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