(57)【要約】【課題】ＳＩＣ、サファイヤー、リチウムタンタレート等の難削材で形成されたウエーハを、面焼け、ムシレを生ずることなく研削できるようにする。【解決手段】レジンボンド２１にダイヤモンド砥粒２２と微細な金属球２３とを混入して砥石２０を形成して研削ホイールを構成することで、当りが比較的ソフトな金属球２３がダイヤモンド砥粒２２とウエーハとの間で緩衝材として機能するとともに、熱伝導率に優れることによる冷却機能、金属球２３が真球で脱落しやすいことにより誘発されるダイヤモンド砥粒２２の脱落による発刃機能、と相俟ってＳＩＣ等の難削材で形成されたウエーハを面焼け、ムシレ等を生ずることなく効率よく研削できるようにした。【選択図】        図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
砥石と、該砥石を環状に保持するホイール基台と、を少なくとも備える研削ホイールであって、
前記砥石は、レジンボンドと、超砥粒と、微細な金属球と、を少なくとも含むことを特徴とする研削ホイール。
【請求項２】
前記超砥粒はダイヤモンド砥粒であり、前記微細な金属球はニッケル球であることを特徴とする請求項１に記載の研削ホイール。
【請求項３】
前記ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍ〜５０μｍであり、前記ニッケル球の粒径は１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項２に記載の研削ホイール。
【請求項４】
配合は重量比率で、レジンボンド６〜１０、ダイヤモンド砥粒１５〜２５、ニッケル球６５〜７９であることを特徴とする請求項２または３に記載の研削ホイール。
【請求項５】
砥石と、該砥石を環状に保持するホイール基台と、を少なくとも備える研削ホイールの製造方法であって、
レジンボンドと、超砥粒と、微細な金属球と、を適宜の割合で混錬し所定形状の成形物を生成する成形ステップと、
前記成形物を１６０℃〜１８０℃の温度で半日焼結して焼結物を生成する焼結ステップと、
前記焼結物を所定形状のセグメント型の砥石に成形するセグメント成形ステップと、
前記セグメント型の砥石を環状の前記ホイール基台にボンド剤を介して結合する結合ステップと、
を備えることを特徴とする研削ホイールの製造方法。
【請求項６】
前記超砥粒はダイヤモンド砥粒であり、前記微細な金属球はニッケル球であることを特徴とする請求項５に記載の研削ホイールの製造方法。
【請求項７】
前記ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍ〜５０μｍであり、前記ニッケル球の粒径は１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする請求項６に記載の研削ホイールの製造方法。
【請求項８】
配合は重量比率で、レジンボンド６〜１０、ダイヤモンド砥粒１５〜２５、ニッケル球６５〜７９であることを特徴とする請求項６または７に記載の研削ホイールの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、砥石と、該砥石を環状に保持するホイール基台と、を少なくとも備える研削ホイールおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ、ＬＥＤ等のデバイスが分割予定ラインによって区画され複数形成されたウエーハは、ダイシング装置、レーザ加工装置等の分割装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電子機器に利用される。
【０００３】
ここで、ウエーハは、ＳＩＣ、サファイヤー、リチウムタンタレート等で形成されており、分割装置によって個々のデバイスに分割される前に研削ホイールを備えた研削装置によって裏面が研磨されて所定の厚さに加工される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２０５５６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＳＩＣ、サファイヤー、リチウムタンタレート等の難削材で形成されたウエーハの裏面を研削装置の研削ホイールで研削すると、面焼け、ムシレ等が生じて所望の研削加工ができないという問題があり、ラッピング装置、ポリッシング装置等の比較的生産効率の悪い加工装置を使用しなければならない。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ＳＩＣ、サファイヤー、リチウムタンタレート等の難削材で形成されたウエーハを、面焼け、ムシレを生ずることなく研削できる研削ホイールおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る研削ホイールは、砥石と、該砥石を環状に保持するホイール基台と、を少なくとも備える研削ホイールであって、前記砥石は、レジンボンドと、超砥粒と、微細な金属球と、を少なくとも含むことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る研削ホイールは、上記発明において、前記超砥粒はダイヤモンド砥粒であり、前記微細な金属球はニッケル球であることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る研削ホイールは、上記発明において、前記ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍ〜５０μｍであり、前記ニッケル球の粒径は１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る研削ホイールは、上記発明において、配合は重量比率で、レジンボンド６〜１０、ダイヤモンド砥粒１５〜２５、ニッケル球６５〜７９であることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る研削ホイールの製造方法は、砥石と、該砥石を環状に保持するホイール基台と、を少なくとも備える研削ホイールの製造方法であって、レジンボンドと、超砥粒と、微細な金属球と、を適宜の割合で混錬し所定形状の成形物を生成する成形ステップと、前記成形物を１６０℃〜１８０℃の温度で半日焼結して焼結物を生成する焼結ステップと、前記焼結物を所定形状のセグメント型の砥石に成形するセグメント成形ステップと、前記セグメント型の砥石を環状の前記ホイール基台にボンド剤を介して結合する結合ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係る研削ホイールの製造方法は、上記発明において、前記超砥粒はダイヤモンド砥粒であり、前記微細な金属球はニッケル球であることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る研削ホイールの製造方法は、上記発明において、前記ダイヤモンド砥粒の粒径は１μｍ〜５０μｍであり、前記ニッケル球の粒径は１０μｍ〜１００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る研削ホイールの製造方法は、上記発明において、配合は重量比率で、レジンボンド６〜１０、ダイヤモンド砥粒１５〜２５、ニッケル球６５〜７９であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る研削ホイールおよびその製造方法によれば、レジンボンドにダイヤモンド砥粒と微細な金属球とを混入して砥石を形成して研削ホイールを構成したので、当りが比較的ソフトな金属球がダイヤモンド砥粒とウエーハとの間で緩衝材として機能するとともに、熱伝導率に優れることによる冷却機能、金属球が真球で脱落しやすいことにより誘発されるダイヤモンド砥粒の脱落による発刃機能、と相俟ってＳＩＣ等の難削材で形成されたウエーハを面焼け、ムシレ等を生ずることなく効率よく研削することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための最良の形態である研削装置に装着される研削ホイールについて図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施の形態の研削ホイール１０の構成例を示す外観斜視図である。本実施の形態の研削ホイール１０は、セグメント型に形成された複数個の砥石２０と、これら砥石２０を所定の隙間１１を持たせて環状に保持するホイール基台３０と、を少なくとも備える。ここで、ホイール基台３０には、後述する研削装置のマウントに固定するためのネジ穴３１および研削水供給路３２が複数形成されている。また、ホイール基台３０の砥石２０が配設される側の面である自由面３３には、図２（ｄ）に示すように、旋盤等を用いて後に砥石２０を埋設させるためのリング状の溝による砥石埋設部３４が形成されている。
【００１８】
一方、本実施の形態の砥石２０は、レジンボンドと、超砥粒と、微細な金属球と、を少なくとも含んで構成されている。ここで、図２を参照して本実施の形態の砥石２０の製造工程を含めて研削ホイール１０の製造工程を説明する。図２は、研削ホイールの製造工程を工程順に示す斜視図である。
【００１９】
まず、レジンボンドと超砥粒と微細な金属球とを適宜の割合で混錬した粉末を、図２（ａ）に示すように、型４０に充填し、所定形状として図２（ｂ）に示すようなディスク状にホットプレスで成形し、成形物４１を生成する（成形ステップ）。この場合の樹脂の硬化温度は、約１６０℃〜１７０℃である。ここで、レジンボンドとしては、フェノールなどの樹脂が用いられ、超砥粒としては、ダイヤモンド砥粒が用いられ、微細な金属球としては、ニッケル球が用いられている。この場合、ダイヤモンド砥粒の粒径が１μｍ〜５０μｍであるのに対して、ニッケル球の粒径は、１０μｍ〜１００μｍ程度であることが好ましい。また、配合は、重量比率で、樹脂（レジンボンド）６〜１０、ダイヤモンド砥粒１５〜２５、ニッケル球６５〜７９であることが好ましく、本実施の形態では、例えば、樹脂（レジンボンド）８ｗｔ％、ダイヤモンド砥粒２０ｗｔ％、ニッケル球７２ｗｔ％なる重量比率とされている。このようなニッケル球としては、例えば日立金属アドメット株式会社により販売されているＮｉボール１００μｍ，８０μｍ等を用いればよい。
【００２０】
次に、図２（ｂ）に示すような成形後の成形物４１を、１６０℃〜１８０℃の温度で半日焼結して、図２（ｃ）に示すような焼結物４２を生成する（焼結ステップ）。そして、生成された焼結物４２を、ダイサー４３を用いてダイシングすることにより、所定サイズ、所定形状のセグメント型の砥石２０に成形する（成形ステップ）。
【００２１】
そして、成形された複数のセグメント型の砥石２０を、図２（ｄ）に示すように、ホイール基台３０の砥石埋設部３４に対してエポキシ系樹脂をボンド剤４４として接着させることにより結合させ（結合ステップ）、図２（ｅ）に示すように、複数のセグメント型の砥石２０が所定の隙間１１を持たせてホイール基台３０に環状に保持された研削ホイール１０が完成する。
【００２２】
以上のようにして製造された研削ホイール１０は、例えば図３に示す研削装置５０に搭載される。図３は、研削装置５０の構成例を示す概略斜視図である。研削装置５０は、ＳＩＣ等の難削材で形成されたウエーハ５１を保持し回転可能なチャックテーブル５２と、チャックテーブル５２に保持されたウエーハ５１を研削する研削ホイール１０を回転可能に支持した研削手段６０と、研削手段６０を研削送りする研削送り手段７０とを備える。
【００２３】
まず、チャックテーブル５２は、図示しない駆動源に連結されて回転可能である。また、チャックテーブル５２は、ボールネジ、ナット、パルスモータ等による送り機構によってＸ軸方向に移動可能に設けられている。
【００２４】
また、研削手段６０は、研削ホイール１０と、ハウジング６１と、ハウジング６１の下端に回転自在に装着されボルト６２によって装着された研削ホイール１０を支持するマウント６３と、マウント６３を支持し回転するスピンドル６４と、スピンドル６４を回転駆動するモータ６５と、ハウジング６１を装着した移動基台６６と、を備える。移動基台６６は、被案内レール６６１を有し、この被案内レール６６１をハウジング５３の支持板５４に設けられた案内レール５５に移動可能に嵌合することにより研削手段６０が上下方向に移動可能に支持される。
【００２５】
また、研削送り手段７０は、研削手段６０の移動基台６６を案内レール５５に沿って移動させることで研削ホイール１０を上下方向に研削送りするためのものである。研削送り手段７０は、支持板５４に案内レール５５と平行に上下方向に配設され回転可能に支持された雄ねじロッド７１と、雄ねじロッド７１を回転駆動するためのパルスモータ７２と、移動基台６６に装着され雄ねじロッド７１と螺合する雌ねじブロック（図示せず）と、を備える。
【００２６】
ウエーハ５１を保持したチャックテーブル５２が回転するとともに、モータ６５によって研削ホイール１０が回転しながら研削手段６０が研削送り手段７０によって下降することによって、回転する研削ホイール１０のセグメント型の砥石２０がウエーハ５１の上面に接触して研削が行われる。このとき、図４に示すように、研削水供給源から、スピンドル６４、マウント６３内の通路、並びに研削ホイール３０の研削水供給路３２を経て、ウエーハ５１の上面を研削中の砥石２０周りに研削水が供給され、砥石２０の冷却と研削屑の排出とがなされる。
【００２７】
ここで、本実施の形態の研削ホイール１０の砥石２０による研削動作について説明する。図５は、本実施の形態の砥石２０の表面状態を顕微鏡により撮影した様子を示す図である。本実施の形態の砥石２０によれば、図５中の吹出し部分に模式的に示すように、その構成要素であるフェノール樹脂によるレジンボンド２１と、ダイヤモンド砥粒による超砥粒２２と、ニッケル球による略真球形状の微細な金属球２３と、を含むが、黒丸で示すように金属球２３の脱落跡２４も多数確認されたものである。
【００２８】
すなわち、本実施の形態の砥石２０は、微細な金属球２３を混入することにより、当りが比較的ソフトな金属球２３が超砥粒２２（ダイヤモンド砥粒）と研削対象であるウエーハ５１との間で緩衝材として機能するとともに、金属球２３が熱伝導率に優れることによる冷却機能、金属球２３が真球で砥石２０表面から脱落しやすいことにより誘発される超砥粒２２（ダイヤモンド砥粒）の脱落による発刃機能、と相俟ってＳＩＣ等の難削材で形成されたウエーハ５１を面焼け、ムシレ等を生ずることなく効率よく研削することができることとなる。
【００２９】
ここで、本実施の形態の研削ホイール１０と従来の研削ホイールとを用いたＳＩＣウエーハの研削実験結果について説明する。まず、研削対象となるウエーハ５１は、直径３インチ、厚さ３８０μｍのＳＩＣウエーハを直径４インチのガラスウエーハ上に貼り付けたものとした。また、従来の研削ホイールの砥石は、ビトリファイドボンドに超砥粒を混錬して形成されたものとした。また、研削条件は、いずれも、スピンドル６４の回転数２５００ｒｐｍ、チャックテーブル５１の回転数７ｒｐｍ、研削水量３．０リットル／ｍｉｎとし、研削送り速度は従来の研削ホイールが０．２μｍ／ｓであり、本実施の形態の研削ホイール１０が０．５μｍ／ｓとした。
【００３０】
図６は、このような実験の結果を示す図である。従来方式の研削ホイールを用いた研削装置では、スピンドル負荷電力値が設定値（１５００Ｗ）をオーバーし、研削が途中で終了してしまい、さらには、高い研削負荷によりサンプルウエーハが破損してしまったものである。これに対して、本実施の形態の砥石２０を有する研削ホイール１０を用いた研削装置では、研削毎にスピンドル負荷電力値が上昇するものの、研削可能であることが確認できたものである。
【００３１】
なお、本実施の形態では、研削対象となるウエーハ５１として、ＳＩＣウエーハの場合への適用例で説明したが、サファイヤー、リチウムタンタレート等の難削材で形成されたウエーハ５１の研削加工に適用するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本実施の形態の研削ホイールの構成例を示す外観斜視図である。
【図２】研削ホイールの製造工程を工程順に示す斜視図である。
【図３】研削装置の構成例を示す概略斜視図である。
【図４】研削水供給の様子を示す断面図である。
【図５】本実施の形態の砥石の表面状態を顕微鏡により撮影した様子を示す図である。
【図６】実験の結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  研削ホイール
２０  砥石
２１  レジンボンド
２２  超砥粒
２３  微細な金属球
３０  ホイール基台
４１  成形物
４２  焼結物
４４  ボンド剤
【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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