(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状基台と、該基台の下面に装着された砥石手段とから構成された研削ホイールにおいて、
該基台の内周面は、鉛直に下方に延びる上部垂下面、該上部垂下面の下端から水平に半径方向外方に延びる後退面、該後退面の半径方向外側端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる上部傾斜面、該上部傾斜面の下端から鉛直に下方に延びる中間垂下面、該中間垂下面の下端から、該上部傾斜面の下方を、水平に半径方向内方に延びる突出面、該突出面の半径方向内側端から鉛直に下方に延びる下部垂下面、及び該下部垂下面の下端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる下部傾斜面を含んでおり、該上部傾斜面と該突出面との間に周方向に連続して延在せしめられ且つ半径方向内方に開放されている冷却液溜が規定されており、
該基台には、更に、その上面から該冷却液溜に連通する複数個の連通切欠が形成されている、
ことを特徴とする研削ホイール。
【請求項２】
該砥石手段は周方向に間隔をおいて配設され周方向に弧状に延びる複数個の砥石から構成されている、請求項１記載の研削ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、それに限定されるものではないが、特に半導体ウエーハの片面を研削するのに好都合に使用される研削ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
当業者には周知の如く、半導体デバイスの製造においては、半導体ウエーハの片面を研削して半導体ウエーハを所要厚さにせしめる片面研削が遂行されている。かかる研削には、平坦な保持面を有するチャックテーブルとこれに対向して配設された回転軸とを具備する研削機が使用される。半導体ウエーハはその研削すべき片面を露呈せしめて（従って、反対側の面をチャックテーブルに密接せしめて）チャックテーブル上に保持され、回転軸の先端には研削ホイールが装着される。研削ホイールは環状基台とこの基台の下面に装着された砥石手段とから構成されている。砥石手段は、通常、周方向に間隔をおいて配設され周方向に弧状に延びる複数個の砥石から構成されている。基台には周方向に間隔をおいて複数個の冷却液流動孔が形成されている。冷却液流動孔の各々は基台の上面から下面まで基台を貫通して延び、その下端は基台の下面に装着されている砥石手段の半径方向内側に位置せしめられている。チャックテーブルは比較的低速（例えば１００乃至３００ｒｐｍ）で回転せしめられ、回転軸及びこれに装着された研削ホイールは比較的高速（例えば４０００乃至５０００ｒｐｍ）で回転せしめられ、そして研削ホイールの砥石手段を半導体ウエーハの片面に押圧せしめて前進せしめることによって半導体ウエーハの片面の研削が遂行される。かかる研削の際には、回転軸に配設されている冷却液流路を通して研削ホイールの冷却液流動孔に純水の如き冷却液が供給され、基台の下面に開口している冷却液流動孔から冷却液が流出せしめられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
而して、本発明者の経験によれば、上述した形態の従来の研削ホイールを使用した研削においては、供給される冷却液が研削ホイールの砥石手段及び被研削物即ち半導体ウエーハの研削面の冷却に充分効果的に利用されず、これに起因して研削効率が必ずしも充分ではなく、研削ホイールにおける砥石手段の摩滅が比較的大きい、ことが判明した。
【０００４】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、研削ホイールに改良を加えて、供給される冷却液を研削ホイール及び被研削物の冷却に充分効果的に利用できるようになすことである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は従来の研削ホイールを使用した研削を検討したところ、研削ホイールが比較的高速で回転せしめられることに起因して、冷却液の相当量が砥石手段及び被研削物の冷却に充分に利用されることなく半径方向外方に向かって流動してしまうことを認識した。そして、かかる認識に基づき、研削ホイールの基台の形態に改良を加えて、更に詳しくは基台の内周面を独特な形態にすると共に、周方向に連続して延在し且つ半径方向内方に開放された冷却液溜を形成して、研削ホイールの基台に供給された冷却液の半径方向外方への流動を上記冷却液溜によって一旦阻止した後に砥石手段及び被研削物に向けて溢れ出すようになすことによって、上記主たる技術的課題を達成することができることを見出した。
【０００６】
即ち、本発明によれば、上記主たる技術的課題を達成する研削ホイールとして、環状基台と、該基台の下面に装着された砥石手段とから構成された研削ホイールにおいて、
該基台の内周面は、鉛直に下方に延びる上部垂下面、該上部垂下面の下端から水平に半径方向外方に延びる後退面、該後退面の半径方向外側端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる上部傾斜面、該上部傾斜面の下端から鉛直に下方に延びる中間垂下面、該中間垂下面の下端から、該上部傾斜面の下方を、水平に半径方向内方に延びる突出面、該突出面の半径方向内側端から鉛直に下方に延びる下部垂下面、及び該下部垂下面の下端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる下部傾斜面を含んでおり、該上部傾斜面と該突出面との間に周方向に連続して延在せしめられ且つ半径方向内方に開放されている冷却液溜が規定されており、
該基台には、更に、その上面から該冷却液溜に連通する複数個の連通切欠が形成されている、
ことを特徴とする研削ホイールが提供される。
【０００７】
好適実施形態においては、該砥石手段は周方向に間隔をおいて配設され周方向に弧状に延びる複数個の砥石から構成されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に従って構成された研削ホイールの好適実施形態について、更に詳細に説明する。
【０００９】
図１及び図２を参照して説明すると、全体を番号２で示す研削ホイールは基台４と砥石手段６とから構成されている。アルミニュームの如き適宜の金属から形成することができる基台２は全体として環状であり、実質上水平である環状上面８、実質上水平である環状下面１０及び実質上鉛直である円筒状外周面１２を有する。
【００１０】
基台４の内周には半径方向内方に開放された冷却液溜１４が形成されていることが重要である。図示の実施形態においては、基台４の内周面は実質上鉛直に下方に延びる上部垂下面１６、この上部垂下面１６の下端から実質上水平に半径方向外方に延びる後退面１８、後退面１８の半径方向外側端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる上部傾斜面２０、上部傾斜面２０の下端から実質上鉛直に下方に延びる中間垂下面２２、この中間垂下面２２の下端から、従って上記上部傾斜面２０の下方を、実質上水平に半径方向内方に延びる突出面２４、突出面２４の半径方向内側端から実質上鉛直に下方に延びる下部垂下面２６、及び下部垂下面２６の下端から下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びる下部傾斜面２８を含んでいる。そして、上部傾斜面２０と突出面２４との間に、断面形状が略直角三角形状の冷却液溜１４が規定されている。後述する連通切欠が形成されている部位を除いて、上記上部垂下面１６、後退面１８、上部傾斜面２０、中間垂下面２２、突出面２４、下部垂下面２６及び下部傾斜面２８は周方向に連続して延在せしめられており、上記冷却液溜１４も周方向に連続して延在せしめられている。
【００１１】
図１を参照することによって明確に理解される如く、基台４には上面８から内周面における上記後退面１８及び上部傾斜面２０まで延びる連通切欠３０が周方向に間隔をおいて複数個、更に詳しくは等角度間隔をおいて６個形成されており、基台４の上面は連通切欠３０を介して上記冷却液溜１４に連通せしめられている。連通切欠３０の各々は略半円形状であり、半径方向内側が開放されている。基台４には、更に、上面８から実質上鉛直に下方に延びる盲ねじ孔３２が周方向に間隔をおいて複数個形成されている。図示の実施形態においては、等角度間隔をおいて６個の盲ねじ孔３２が形成されており、周方向に見て盲ねじ孔３２の各々は隣接する連通切欠３０の中間に位置せしめられている。
【００１２】
図１及び図２を参照して説明を続けると、上記砥石手段６は基台４の下面１０に配設されている。更に詳述すると、図示の実施形態においては、基台１０の下面には周方向に連続して延びる環状溝３４が形成されている。砥石手段６は周方向に間隔をおいて周方向に弧状に延びる複数個（図示の場合は２７個）の砥石３６から構成されており、砥石３６の各々は適宜の接着剤によってその上部を溝３４内に固着することによって基台１０の下面に固定されている。砥石３６の各々は、例えばダイヤモンド砥粒をビトリファイドの如き適宜の結合剤によって結合することによって形成されたものでよい。砥石３６の各々の横断面形状は矩形でよい。周方向に間隔をおいて配設された複数個の砥石３６に代えて、所望ならば、周方向に連続して延びる環状砥石から砥石手段６を構成することもできる。
【００１３】
図３は図１及び図２に図示する研削ホイール２を使用して半導体ウエーハ３８の片面を研削する様式を簡略に図示している。片面を研削すべき半導体ウエーハ３８は、研削すべき片面を上面として上方に露呈せしめた状態で、チャックテーブル４０上に保持される。チャックテーブル４０は、少なくともその中央主部は多孔質材料から形成され或いは多数の吸引孔を有し、半導体ウエーハ３８を真空吸着することができる形態のものであるのが好適である。
【００１４】
チャックテーブル４０の上方には回転軸４２が配設されており、かかる回転軸４２の先端即ち下端に研削ホイール２が装着される。更に詳述すると、回転軸４２の下端には装着フランジ４４が一体に形成されており、この装着フランジ４４の下面には比較的大径の円形凹部４６が形成されている。回転軸４２には上下方向に延びて円形凹部４６に開口している冷却液流路４８が形成されている。回転軸４２の下端、従って装着フランジ４４には付加部材５０が固定されている。付加部材５０は円形凹部４６の内径と実質上同一の外径を有する上部と装着フランジ４４の外径と実質上同一の外径を有する下部とを有し、その上部が円形凹部４６内に挿入せしめられ、上部と下部との間に規定されている環状肩面が装着フランジ４４の下面に当接せしめられる。装着フランジ４４にはその外周面から円形凹部４６まで半径方向に延びる貫通孔が周方向に間隔をおいて形成されており、付加部材５０の上部にはその外周面から半径方向に延びる盲ねじ孔が周方向に間隔をおいて形成されており、装着フランジ４４の貫通孔を通して付加部材５０の盲ねじ孔に締結ボルト５１を螺合することによって、装着フランジ４４に付加部材５０が固定される。付加部材５０の上部の外周面と装着フランジ４４の円形凹部４６の内周面との間には合成ゴム製でよい密封リング５２が配設され、付加部材５０の環状肩面と装着フランジ４４の下面との間にも合成ゴム製でよい密封リング５４が配設されている。付加部材５０の上面にはその中央から放射状に延びる複数個（図の場合は６個）の溝５６が形成され、そしてまたかかる溝５６の各々の外側端部から実質上鉛直に延び下面に開口している穴５８が形成されている。溝５６及び穴５８は回転軸４２に形成されている上記冷却液流路４８に連通せしめられている。
【００１５】
図１乃至図３を参照して説明を続けると、研削ホイール２は付加部材５０の下面に装着される。装着フランジ４４及び付加部材５０には周方向に間隔をおいて実質上鉛直に延びる複数個（図示の場合は６個）の貫通孔が形成されている。かかる貫通孔を通して、研削ホイール２の基台４の上面に形成されている上記盲ねじ孔３２に締結ボルト６０を螺合することによって、付加部材５０の下面に、従って回転軸４２の下端に研削ホイール２が装着される。研削ホイール２の基台４に形成されている上記連通切欠３０の各々は、付加部材５０に形成されている上記穴５８の各々に整合せしめられる。従って、研削ホイール２の基台４に形成されている上記冷却液溜１４は、基台４に形成されている連通切欠３０並びに付加部材５０に形成されている穴５８及び溝５６を介して、回転軸４２に形成されている冷却液流路４８に連通せしめられている。
【００１６】
半導体ウエーハ３８の片面を研削する際には、チャックテーブル４０が１００乃至３００ｒｐｍ程度でよい比較的低速で回転せしめられると共に、回転軸４２が４０００乃至５０００ｒｐｍ程度でよい比較的高速で回転せしめられ、そして、研削ホイール２を半導体ウエーハ３８の片面に押圧せしめて漸次加工せしめ、かくして半導体ウエーハ３８の片面が研削ホイール２によって、更に詳しくはその砥石手段６によって研削される。かかる研削の際には、回転軸４２の冷却液流路４８を通して常温の純水でよい冷却液が供給される。冷却液は回転軸４２の冷却液流路４８から付加部材５０に形成されている溝５６及び穴５８を通って流動し、次いで研削ホイール２の基台４に形成されている連通切欠３０を通って冷却液溜１４に流入する。研削ホイール２は比較的高速で回転せしめられている故に、冷却液には相当大きな遠心力が作用し、これによって冷却液は半径方向外方に流動せんとする。しかしながら、本発明に従って構成された研削ホイール２においては、半径方向内方に開放された冷却液溜１４が配設されている故に、半径方向外方に流動せしめられる傾向を有する冷却液が一旦冷却液溜１４に滞留せしめられ、半径方向外方への流動が抑制される。そして、冷却液溜１４に滞留せしめられた後に冷却液溜１４から溢れ出し、冷却液溜１４の下方を下方に向かって半径方向外方に傾斜して延在している下部傾斜面２８に沿って流下して、砥石手段６及びこれによって研削されている半導体ウエーハ３８の片面上に導かれる。本発明に従って構成された研削ホイール２においては、研削ホイール２の高速回転に起因して半径方向外方に流動せしめられる冷却液が、冷却液溜１４に一旦滞留された後に所要部位、即ち研削が遂行されている部位、に供給される故に、冷却液が半径方向外方に過剰に流動せしめられて無駄に消費されることが防止乃至抑制され、冷却液が充分効果的に利用される。
【００１７】
実施例
図１及び図２に図示するとおりの形態の研削ホイールを製作した。基台はアルミニュームから形成した。基台の外径Ｄ１は２９０ｍｍ、基台の高さＨ１は１７ｍｍ、上面内径Ｄ２は１５８ｍｍ、下面内径Ｄ３は１７８ｍｍであった。基台の内周における上部垂下面の高さＨ２は２．５ｍｍ、後退面の幅Ｗ１は３．８ｍｍ、上部傾斜面の傾斜角度αは２０度、上部傾斜面の長さＬ１は８．８ｍｍ、中間垂下面の高さＨ３は１．６ｍｍ、突出面の幅Ｗ２は６．３ｍｍ、下部垂下面の高さＨ４は１．６ｍｍ、下部傾斜面の傾斜角度βは４５度、下部傾斜面の長さＬ２は１１．３ｍｍであった。基台の下面には周方向に等間隔をおいて２７個の砥石を固着した。砥石の各々の周方向長さＬ３は２０ｍｍ、厚さＴ１は４．０ｍｍ、基台の下面からの突出長さＬ４は５．２ｍｍであり、各砥石の周方向間隔Ｇ１は２．２ｍｍであった。砥石の各々は粒径４０乃至６０μm のダイヤモンド粒子をビトリファイドによって結合して形成したものであり、ダイヤモンド粒子の集中度は７５であった。
【００１８】
株式会社ディスコから商品名「ＤＦＧ８４１」として販売されている研削機（サーフェイスグラインダー）の回転軸に上記研削ホイールを装着し、直径６インチのシリコンウエーハの片面研削を遂行した。かかる研削において、回転軸の回転速度は４８００ｒｐｍで、チャックテーブルの回転速度は２００ｒｐｍで、研削ホイールを８μm ／秒の下降速度で２００μm 下降せしめ、シリコンウエーハの片面を２００μm の深さに渡って研削した。冷却水として２４℃の純水を回転軸の冷却水流路を通して３０００ｃｃ／分供給した。
【００１９】
１８０枚のシリコンウエーハの片面研削を遂行した後に、研削ホイールにおける砥石の摩滅量（突出長さの減少量）を測定したところ下記表１に示すとおりであった。また、シリコンウエーハの研削体積合計値を砥石摩滅体積合計値で除した研削比を求めたところ下記表１に示すとおりであった。
【００２０】
比較例
比較のために、基台の形状が図４に図示するとおりであることを除いて、実施例において使用した研削ホイールと同一である研削ホイールを使用して、実施例と同様にして１８０枚のシリコンウエーハの片面の研削を遂行した。研削ホイールの基台の外径Ｄ４は２９０ｍｍ、高さＨ５は１７ｍｍ、上面内径Ｄ５は１３８ｍｍ、下面内径Ｄ６は１７８ｍｍであった。基台の上面内周縁部には深さＸ１が１．９ｍｍで横断面形状が三角形状である環状溝が形成され、そしてまた基台には周方向に等間隔をおいて溝から基台の下面まで延びる１２個の孔が形成されていた。孔は下方に向かって半径方向外方に傾斜して延びており、傾斜角γは２５度で孔の直径Ｄ７は２ｍｍであった。
【００２１】
実施例と同様にして、研削ホイールにおける砥石の摩滅量（突出長さの減少量）及び研削比を求めたところ下記表１に示すとおりであった。
【００２２】
【表１】
0004885376.tif 000002
【００２３】
【発明の効果】
本発明の研削ホイールにおいては、供給される冷却液が研削ホイール及び被研削物の冷却に充分効果的に利用され、砥石の摩滅が低減せしめられ研削比が向上せしめられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成された研削ホイールの好適実施形態を、一部を切り欠いて示す斜面図。
【図２】図１に示す研削ホイールの部分拡大断面図。
【図３】図１に示す研削ホイールを使用して半導体ウエーハの片面を研削する様式を図示する断面図。
【図４】比較例において使用した従来の研削ホイールを示す部分拡大断面図。
【符号の説明】
２：研削ホイール
４：基台
６：砥石手段
１４：冷却液溜
２０：上部傾斜面
２４：突出面
３０：連通切欠
３６：砥石
【図１】
0004885376.tif 000003
【図２】
0004885376.tif 000004
【図３】
0004885376.tif 000005
【図４】
0004885376.tif 000006