JP6564624B2 - Grinding wheel - Google Patents
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Description
本発明は、研削砥石に関する。 The present invention relates to a grinding wheel.
半導体製造に用いられる基板を研削するために、ホウ素化合物を添加した研削砥石が用いられている(例えば、特許文献1参照)。ホウ素化合物は、固体潤滑性を有するので、研削加工による加工点での発熱や砥石の消耗を抑える効果がある。 In order to grind a substrate used for semiconductor manufacture, a grinding wheel to which a boron compound is added is used (for example, see Patent Document 1). Since the boron compound has solid lubricity, it has an effect of suppressing heat generation at a processing point by grinding and consumption of the grindstone.
しかしながら、特許文献1に示された研削砥石は、硬質基板(例えば、SiC基板)を研削する場合、砥石にかかる加工負荷が大きくなるため砥石の消耗量も大きくなり交換頻度が高くなる。また、特許文献1に示された研削砥石は、ガラスなどの熱伝導の悪い材料を研削する場合には、加工して発生した熱の蓄積を抑えるため加工速度を上げることができない。そこで、研削砥石は、加工物の加工特性を良好に保ちつつ、さらに生産性を向上することが求められている。
However, when grinding a hard substrate (for example, a SiC substrate), the grinding wheel disclosed in
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、その目的は、加工負荷の低減と、長寿命化とのすくなくとも一方を達成可能な研削砥石を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide a grinding wheel that can achieve at least one of a reduction in processing load and a longer life.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の研削砥石は、ダイヤモンド砥粒とホウ素化合物とを含む研削砥石であって、該ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xは、3μm≦X≦10μmであり、該ホウ素化合物の前記ダイヤモンド砥粒に対する平均粒径比Zは、1.2≦Z≦3.0であることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the grinding wheel of the present invention is a grinding wheel containing diamond abrasive grains and a boron compound, and the average grain diameter X of the diamond abrasive grains is 3 μm ≦ X. ≦ 10 μm, and the average particle size ratio Z of the boron compound to the diamond abrasive grains is 1.2 ≦ Z ≦ 3.0.
また、前記研削砥石では、被加工物はSiCウエーハであり、前記平均粒径比Zは、1.2≦Z≦2.0であるものとすることができる。 In the grinding wheel, the workpiece may be a SiC wafer, and the average particle size ratio Z may be 1.2 ≦ Z ≦ 2.0.
本願発明の研削砥石は、ダイヤモンド砥粒の粒径に対するホウ素化合物の粒径(粒径比)を制御することにより加工品質を高めつつ、研削砥石の加工負荷の低減、放熱性の向上、長寿命化(消耗量を低減)を達成することができる。 The grinding wheel of the present invention controls the particle size (particle size ratio) of the boron compound with respect to the particle size of the diamond abrasive grains to improve the processing quality, while reducing the processing load of the grinding wheel, improving the heat dissipation, and extending the life. (Reducing consumption) can be achieved.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Embodiments (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the structures described below can be combined as appropriate. Various omissions, substitutions, or changes in the configuration can be made without departing from the scope of the present invention.
〔実施形態〕
図1は、実施形態に係る研削砥石が装着された研削装置の構成例を示す図である。なお、同図におけるX軸方向は、研削装置10の幅方向であり、Y軸方向は研削装置10の奥行き方向であり、Z軸方向は鉛直方向である。
Embodiment
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a grinding apparatus on which a grinding wheel according to an embodiment is mounted. The X-axis direction in the figure is the width direction of the
研削装置10は、図1に示すように、被加工物であるウエーハWを複数枚収容した第一のカセット11および第二のカセット12と、第一のカセット11からウエーハWを搬出する搬出手段と第二のカセット12に研削済みのウエーハWを搬入する搬入手段とを兼用する共通の搬出入手段13と、ウエーハWの中心位置合わせを行う位置合わせ手段14と、ウエーハWを搬送する搬送手段15,16と、ウエーハWを吸引保持する3つのチャックテーブル17〜19と、これらのチャックテーブル17〜19をそれぞれ回転可能に支持して回転するターンテーブル20と、各チャックテーブル17〜19に保持されたウエーハWに加工としての研削処理を施す加工手段である研削手段30,40と、研削後のウエーハWを洗浄する洗浄手段51と、研削後のチャックテーブル17〜19を洗浄する洗浄手段52とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
上記研削装置10においては、第一のカセット11に収容されたウエーハWが搬出入手段13の搬出動作によって位置合わせ手段14に搬送され、ここで中心位置合わせがされた後、搬送手段15によってチャックテーブル17〜19、同図ではチャックテーブル17上に搬送され載置される。本実施形態における3つのチャックテーブル17〜19は、ターンテーブル20に対して周方向に等間隔に配置され、それぞれが回転可能であるとともにターンテーブル20の回転に伴ってXY平面上を移動する構成である。チャックテーブル17〜19は、ウエーハWを吸引保持した状態において、所定角度、例えば反時計方向に120度回転することにより研削手段30の直下に位置づけられる。
In the
研削手段30は、チャックテーブル17〜19に保持されたウエーハWを粗研削するものであり、基台21のY軸方向における端部に立設された壁部22に設けられている。研削手段30は、壁部22においてZ軸方向に配設された一対のガイドレール31にガイドされ、かつモータ32の駆動により上下動する支持部33に支持され、支持部33の上下動に伴ってZ軸方向に上下動するように構成されている。研削手段30は、回転可能に支持されたスピンドル34aを回転させるモータ34と、スピンドル34aの先端にホイールマウント35を介して装着されてウエーハWの裏面を研削する研削ホイール36とを備えている。研削ホイール36は、その下面に円環状に固着された粗研削用の研削砥石37を備えている。なお、粗研削とは、ウエーハWを所望の厚みまで薄化する研削である。
The grinding means 30 is for roughly grinding the wafer W held on the chuck tables 17 to 19, and is provided on the
粗研削は、研削ホイール36がモータ34によりスピンドル34aが回転することで回転し、かつZ軸方向の下方に研削送りされることで、回転する研削砥石37がウエーハWの裏面に接触することにより、チャックテーブル17に保持され研削手段30の直下に位置づけられたウエーハWの裏面を研削することで行われる。ここで、チャックテーブル17に保持されウエーハWの粗研削が終了すると、ターンテーブル20が反時計方向に所定角度だけ回転することにより、粗研削されたウエーハWが研削手段40の直下に位置づけられる。
In the rough grinding, the
研削手段40は、チャックテーブル17〜19に保持されたウエーハWを仕上げ研削するものであり、壁部22においてZ軸方向に配設された一対のガイドレール41にガイドされ、かつモータ42の駆動により上下動する支持部43に支持され、支持部43の上下動に伴ってZ軸方向に上下動するように構成されている。研削手段40は、回転可能に支持されたスピンドル44aを回転させるモータ44と、スピンドル44aの先端にホイールマウント45を介して装着されてウエーハWの裏面を研削する研削ホイール46とを備えている。研削ホイール46は、その下面に円環状に固着された仕上げ研削用の研削砥石47を備えている。つまり、研削手段40は、研削手段30と基本構成は同一であり、研削砥石37,47の種類のみが異なる構成とされている。なお、仕上げ研削とは、ウエーハWを所望の厚みまで薄化するとともに、粗研削によりウエーハWの裏面に生じた研削条痕を除去する研削である。
The grinding means 40 finish-grinds the wafer W held on the chuck tables 17 to 19, is guided by a pair of
仕上げ研削は、研削ホイール46がモータ44によりスピンドル44aが回転することで回転し、かつZ軸方向の下方に研削送りされることで、回転する研削砥石47がウエーハWの裏面に接触することにより、チャックテーブル17に保持され研削手段40の直下に位置づけられたウエーハWの裏面を研削することで行われる。ここで、チャックテーブル17に保持されウエーハWの仕上げ研削が終了すると、ターンテーブル20が反時計方向に所定角度だけ回転することにより、図1に示す初期位置に戻される。この位置で、裏面が仕上げ研削されたウエーハWは、搬送手段16によって洗浄手段51に搬送され、洗浄により研削屑が除去された後に、第二のカセット12に搬出入手段13の搬入動作によって搬入される。なお、洗浄手段52は、仕上げ研削されたウエーハWが搬送手段16によって取り上げられて空き状態となったチャックテーブル17の洗浄を行う。なお、他のチャックテーブル18,19に保持されたウエーハWに対する粗研削、仕上げ研削、他のチャックテーブル18,19に対するウエーハWの搬出入等もターンテーブル20の回転位置に応じて同様に行われる。
In the finish grinding, the
本実施形態における被加工物であるウエーハWを、SiC(シリコンカーバイド)を含むSiCウエーハとする。SiCウエーハは、シリコンで構成されたウエーハよりも硬質なものである。 The wafer W that is a workpiece in the present embodiment is an SiC wafer containing SiC (silicon carbide). The SiC wafer is harder than a wafer made of silicon.
ここで、SiCウエーハであるウエーハWに粗研削又は仕上げ研削を行うための研削砥石37,47は、ダイヤモンド砥粒とホウ素化合物とをボンドで結合されて構成される。ダイヤモンド砥粒とは、天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド、金属被覆合成ダイヤモンドの少なくともいずれか1以上である。また、ホウ素化合物とは、B4C(炭化ホウ素)、CBN(立方晶窒化ホウ素)およびHBN(六方晶窒化ホウ素)の少なくともいずれか1以上である。研削砥石37,47は、ダイヤモンド砥粒とホウ素化合物とをボンドであるビトリファインドボンド、レジンボンドおよびメタルボンドのいずれかで混練して焼結、またはニッケルメッキにより固定して構成されている。ダイヤモンド砥粒とホウ素化合物との体積比は、1:1〜1:3である。
Here, the
ホウ素化合物の平均粒径をY〔μm〕、ダイヤモンド砥粒の平均粒径をX〔μm〕とした場合に、研削砥石37におけるホウ素化合物のダイヤモンド砥粒に対する平均粒径比Z(=Y/X)は、0.8≦Z≦3.0である。ここで、平均粒径比Zを0.8以上とするのは、0.8未満であると、ホウ素化合物が研削砥石37を脆くする構造材(フィラー)としての機能や役割が大きくなるためである。一方、平均粒径比Zを3.0以下とするのは、3.0を超えると、主砥粒であるダイヤモンド砥粒が砥粒としての機能よりも構造材としての機能・役割が大きくなり、研削加工に寄与しにくくなるためである。また、ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xは、3μm≦X≦10μmである。ここで、ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xを10μm以下とするのは、電子デバイスが形成されたシリコンウエーハよりも硬質なSiCウエーハであるウエーハWの研削加工用途としては、平均粒径Xが10μm以下のダイヤモンド砥粒を用いるのが適当であるためである。
When the average particle diameter of the boron compound is Y [μm] and the average particle diameter of the diamond abrasive grains is X [μm], the average particle diameter ratio Z (= Y / X) of the boron compound to the diamond abrasive grains in the grinding wheel 37 ) Is 0.8 ≦ Z ≦ 3.0. Here, the reason why the average particle size ratio Z is 0.8 or more is that if it is less than 0.8, the function and role as a structural material (filler) that makes the grinding
本実施形態では、SiCウエーハであるウエーハWを粗研削するための研削砥石37におけるダイヤモンド砥粒の平均粒径Xは、3μm≦X≦10μmであることが好ましい。粗研削用の研削砥石37では、平均粒径Xが3μmを下回るダイヤモンド砥粒を用いると、粗研削にかかる所要時間が長時間化するとともに、研削砥石37が脆くなるからである。SiCウエーハであるウエーハWを仕上げ研削するための研削砥石47におけるダイヤモンド砥粒の平均粒径Xは、仕上げ研削用の研削砥石として粗研削用の研削砥石よりも平均粒径が小さくなるように、0.5μm≦X≦1μmであってよい。
In the present embodiment, the average particle diameter X of the diamond abrasive grains in the
以上のように、ホウ素化合物のダイヤモンド砥粒に対する平均粒径比Zを0.8≦Z≦3.0とし、ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xを3μm≦X≦10μmとすることで、ウエーハWを研削する際に、ホウ素化合物の固体潤滑性の特性が効果的に作用し、研削砥石37の加工負荷を低減することができる。従って、研削砥石37の加工負荷を低減することで、研削砥石37により1枚のウエーハWを研削する際の研削砥石37の消耗量を低減することができることとなり、結果として長寿命化を図ることができる。また、研削砥石37による被加工物の研削加工時に加工点での発熱を抑えることができ、研削速度を速めることができ、生産性を向上することができる。以上より、研削装置10における研削砥石37の消耗度合いも低く抑えられ、砥石の交換頻度を低減することができ、研削装置10における研削加工全体としての生産性を向上することができる。よって、研削砥石37は、平均粒径比Zが0.8≦Z≦3.0であるので、加工負荷の低減と、長寿命化の少なくとも一方を達成することができる。
As described above, the average particle size ratio Z of the boron compound to the diamond abrasive grains is set to 0.8 ≦ Z ≦ 3.0, and the average particle size X of the diamond abrasive grains is set to 3 μm ≦ X ≦ 10 μm. When grinding, the solid lubricity property of the boron compound acts effectively, and the processing load of the
また、本実施形態では、SiCウエーハであるウエーハWに粗研削を行うための研削砥石37は、平均粒径比Zが1.2≦Z≦3.0であることが好ましい。この場合、研削砥石37は、研削中の消耗を抑制することができ、長寿命化を達成することができる。
In the present embodiment, the grinding
また、本実施形態では、SiCウエーハであるウエーハWに粗研削を行うための研削砥石37は、平均粒径比Zが0.8≦Z≦2.0であることが好ましい。この場合、研削砥石37は、加工負荷の低減を達成することができる。
In the present embodiment, the grinding
さらに、本実施形態では、SiCウエーハであるウエーハWに粗研削を行うための研削砥石37は、平均粒径比Zが1.2≦Z≦2.0であることが好ましい。この場合、研削砥石37は、加工負荷の低減と、長寿命化との双方を達成することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the grinding
次に、本発明の発明者らは、本発明の効果を確認するために、ホウ素化合物の平均粒径の異なる粗研削用の研削砥石37を製造して、SiCウエーハであるウエーハWに粗研削した際の研削砥石37の消耗率と、最大研削荷重を測定した。結果を、図2及び図3に示す。図2は、粗研削用の研削砥石のホウ素化合物の平均粒径に対する消耗率(%)を示す図であり、図3は、粗研削用の研削砥石のホウ素化合物の平均粒径に対する最大研削荷重(N)を示す図である。
Next, in order to confirm the effect of the present invention, the inventors of the present invention manufactured a
図2及び図3で用いられた粗研削用の研削砥石37は、ホウ素化合物としてCBNを用い、SiO2を主成分とするボンドによりダイヤモンド砥粒と混練して焼結したものである。図2及び図3で用いられた粗研削用の研削砥石37は、ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xが4μm、ホウ素化合物とダイヤモンド砥粒との体積比が1:1であり、ホウ素化合物の平均粒径Yを3μmから20μmの間で変化させた。
The grinding
図2及び図3中の横軸は、ホウ素化合物の平均粒径Y及び平均粒径比Zを示す。図2中の縦軸は、研削砥石37の消耗率である。この消耗率とは、実際の研削量に対する研削砥石37の消耗量(%)である。図3中の縦軸は、粗研削加工中にかかった荷重の最大値(N)である。また、図2及び図3では、同一平均粒径Yのホウ素化合物の平均粒径Yを含んだ粗研削用の研削砥石37を複数製造し、各研削砥石37を用いて被加工物としてのSiCウエーハを粗研削した際の消耗率と最大研削荷重を測定した。なお、図2及び図3には、消耗率と最大研削荷重の平均値を点線で示す。
2 and 3 indicate the average particle diameter Y and the average particle diameter ratio Z of the boron compound. The vertical axis in FIG. 2 is the wear rate of the
図2によると、平均粒径比Zを1.2以上でかつ3.0以下とすることで、平均粒径比Zを1.2未満又は3.0を超える値とする場合よりも、研削砥石37の消耗率を10%程度以下に抑制できることが明らかとなった。また、図3によると、平均粒径比Zを0.8以上でかつ2.0以下とすることで、平均粒径比Zを2.0を超える値とする場合よりも、最大研削荷重を抑制(即ち、加工負荷の低減)されることが明らかとなった。さらに、図2によると、平均粒径比Zを0.8未満とすると、研削砥石37の消耗率が大きくなることが明らかとなった。
According to FIG. 2, by setting the average particle size ratio Z to 1.2 or more and 3.0 or less, the average particle size ratio Z is less than 1.2 or more than 3.0. It became clear that the wear rate of the
このように、図2及び図3によると、研削砥石37は、平均粒径比Zを0.8以上でかつ3.0以下とすることで、長寿命化と加工負荷の低減の少なくとも一方を達成することができ、平均粒径比Zを1.2以上でかつ2.0以下とすることで、長寿命化と加工負荷の低減との双方を達成することができることが明らかとなった。
As described above, according to FIGS. 2 and 3, the grinding
なお、前述した実施形態及び実施例では、主に研削砥石37について記載しているが、本発明は、仕上げ研削用の研削砥石47に用いても良い。
In the above-described embodiments and examples, the grinding
10 研削装置
11 第一のカセット
12 第二のカセット
13 搬出入手段
15,16 搬送手段
17〜19 チャックテーブル
20 ターンテーブル
30,40 研削手段
37 粗研削用の研削砥石
47 仕上げ研削用の研削砥石
W ウエーハ(被加工物)
DESCRIPTION OF
Claims (2)
該ダイヤモンド砥粒の平均粒径Xは、3μm≦X≦10μmであり、
該ホウ素化合物の前記ダイヤモンド砥粒に対する平均粒径比Zは、1.2≦Z≦3.0である、
ことを特徴とする研削砥石。 A grinding wheel containing diamond abrasive grains and a boron compound,
The average particle diameter X of the diamond abrasive grains is 3 μm ≦ X ≦ 10 μm,
The average particle size ratio Z of the boron compound to the diamond abrasive grains is 1.2 ≦ Z ≦ 3.0.
A grinding wheel characterized by that.
前記平均粒径比Zは、1.2≦Z≦2.0である、
ことを特徴とする研削砥石。 The grinding wheel according to claim 1, wherein the workpiece is a SiC wafer,
The average particle size ratio Z is 1.2 ≦ Z ≦ 2.0.
A grinding wheel characterized by that.
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