JPH08323738A - 内周刃砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 切断安定性が高く、砥石寿命が長い内周刃砥
石を提供する。 【構成】 薄肉の円環板状をなす台金１０と、その内周
縁部に形成された下地めっき層１２と、その上に形成さ
れた電着砥粒層１４とを具備する。電着砥粒層１４は金
属めっき相１８により超砥粒１６を固着させたものであ
り、台金厚さ方向における下地めっき層１２の最大厚さ
は、台金肉厚の５％以上、かつ超砥粒平均粒径の１／２
以下である。下地めっき層１２の台金半径方向の幅Ｗ１
は、電着砥粒層１４の台金半径方向の幅Ｗ２の１〜２０
倍である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体インゴット等を
スライスしてウェーハを製造する用途に使用される内周
刃砥石に関し、特に、切断の安定性を高めて砥石寿命を
延長するための改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の内周刃砥石は、図７に示すよう
に、薄肉の円環板状をなす台金１の内周縁の全周に亙っ
て電着砥粒層２を形成するとともに、台金１の外周部に
多数の取付孔３を形成したものである。電着砥粒層２
は、図８に示すように、金属めっき相６によって、ダイ
ヤモンド等の超砥粒４を台金１の内周縁部の内周端面お
よび両側面に固着させたものであり、一般的なシリコン
ウェーハ用の内周刃砥石では、台金１の肉厚が０．１〜
０．２ｍｍ程度、超砥粒４の平均粒径は３０〜１００μ
ｍ程度、電着砥粒層２の両側面間の厚さは０．２〜０．
６ｍｍ程度とされているものが多い。

【０００３】このような内周刃砥石を使用するには、台
金１の外周部を円環状の治具に固定して張り上げ、この
治具を高速回転させつつ、半導体インゴット等の被削材
を内周刃砥石の中心孔に通して電着砥粒層２を被削材に
切り込ませる。これにより、被削材を薄く切断してウェ
ーハを切り出すことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、一般の内周
刃砥石では、図８に示すように、台金１の側面上での電
着砥粒層２の厚さＴｐが、超砥粒４の平均粒径の１．５
倍程度に設定されていることが多い。すなわち、電着砥
粒層２の側面部では、１．５層分程度の超砥粒２が積層
配置されている。この厚さに設定されていたのは、電着
砥粒層２の厚さＴｐが超砥粒４の１層分程度にまで薄い
と、被削材切断面と台金１の側面とが接近しすぎて切粉
排出性や研削液供給性が悪化する一方、電着砥粒層２の
側面部厚さＴｐが大きすぎると、切断代（カーフロス）
が増して歩留まりが低下するためである。

【０００５】電着砥粒層２の厚さＴｐを上記のように設
定するため、従来は、台金の内周縁部に２層分程度の超
砥粒を積層状に電着した後、電着砥粒層の側面部を一般
砥石で研磨してトルーイング（形状修正）を行い、電着
砥粒層の側面部の厚さＴｐを１．５層分程度まで減少さ
せる方法を採っていた。２層分では厚すぎること、並び
に２層目の超砥粒群は突出量のばらつきが大きくなるた
めである。

【０００６】したがって、従来の内周刃砥石では、電着
砥粒層の側面部に露出した超砥粒の大部分が、上記トル
ーイングによってその頭頂部を破砕された状態、若しく
は砥粒が脱落した状態にある。したがって、電着砥粒層
の側面部では有効切刃の存在密度が減ってしまい、切断
開始時の切れ味が悪く、切断中に内周刃砥石が暴れた
り、ウェーハにソーマーク（筋状の傷）や欠けが生じや
すい問題があった。

【０００７】また、従来の内周刃砥石では、電着砥粒層
の側面部の超砥粒は使用当初から一部破砕されているた
め、電着直後のものに比して砥粒保持力が小さく、切断
につれて比較的早期に脱落してしまう。しかも、電着砥
粒層中の超砥粒は境界の明確な層状に配置されているた
め、表層の超砥粒が脱落した後、金属めっき相の摩耗に
つれて下層の超砥粒が充分突出するまでに時間を要し、
その間は切れ味が顕著に低下して、目詰まりやソーマー
クが発生しやすいだけでなく、切断抵抗の上昇により内
周刃砥石が不安定になって、砥石破断（バースト）の発
生率が増大する問題があった。したがって、従来の内周
刃砥石では、表層の約０．５層分の超砥粒が脱落した状
態で切断不能に陥る場合が多く、下層の１層分は有効活
用されずに無駄になることが多かった。

【０００８】さらに、最近では、インゴットの切断代
（カーフロス）を減らす目的で内周刃砥石を一段と薄く
する要求が強まっているが、そのためにはトルーイング
の程度を増して、例えば砥粒１．２〜１．４層分にまで
電着砥粒層２を薄くする必要があり、前記理由により一
段と電着砥粒層２の側面部の有効切刃密度が減って、切
断性能および砥石寿命が低下する問題があった。

【０００９】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、切断安定性が高く、砥石寿命が長い内周刃砥石を提
供することを課題としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る内周刃砥石は、薄肉の円環板状をなす
台金と、この台金の内周縁部の全周に亙って形成された
下地めっき層と、この下地めっき層上に形成された電着
砥粒層とを具備し、前記電着砥粒層は金属めっき相によ
り超砥粒を固着させたものであり、前記台金の厚さ方向
における前記下地めっき層の最大厚さは、前記台金の肉
厚の５％以上、かつ前記超砥粒の平均粒径の１／２以下
であることを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明に係る内周刃砥石によれば、台金の内周
縁部に下地めっき層を形成したうえ、この下地めっき層
上に電着砥粒層を形成しているので、下地めっき層の側
面部の厚さを、台金肉厚の５％以上かつ超砥粒の平均粒
径の１／２以下の範囲でコントロールすることにより、
電着砥粒層の側面部の必要厚さを超砥粒１層分程度に減
らすことができる。このため、電着砥粒層の側面部は単
層状に超砥粒を含んでいればよく、しかも単層配置され
た超砥粒は下地めっき層の表面に沿って配置されるた
め、超砥粒の切刃高さが揃う結果となり、切刃高さを揃
えるためのトルーイングを省くかあるいは低減すること
が可能となる。したがって、超砥粒本来の切れ味を生か
すことが可能となり、しかも脱落に至るまでの超砥粒の
寿命を延長することが可能であるから、良好な切れ味が
長く保たれる。また、切断に関与しない超砥粒を減らす
ことができ、高価な砥粒を無駄にすることが少ない。

【００１２】

【実施例】図１は、本発明に係る内周刃砥石の電着砥粒
層を示す断面拡大図である。図中符号１０は薄肉かつ円
環板状の台金であり、この台金１０の内周縁部には全周
に亙って下地めっき層１２が形成され、さらにその上に
電着砥粒層１４が形成されている。

【００１３】下地めっき層１２は、いかなる金属で形成
されていてもよく、さらに単層状のみならず複数の金属
で多層状に形成されていてもよい。ただし、下地めっき
層１２は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、ＣｏおよびＣｏ合金から選
択される１種または２種以上の材質により、単層状また
は多層状に形成されていることがより好ましい。これら
の材質で形成されている場合には、製造コストが安いう
え、リンや硫黄、炭素などの添加などにより硬度を広範
に亙って調整できる利点を有する。さらに下地めっき層
１２は、平均粒径が２０〜１００オングストロームのダ
イヤモンドクラスターを、好ましくは２〜３０ｖｏｌ％
含んでいてもよい。このようなダイヤモンドクラスター
を添加すれば、後述するように下地めっき層１２の強度
を増大できる。

【００１４】電着砥粒層１４は、金属めっき相１８によ
り下地めっき層１２に沿って超砥粒１６を固着させたも
のである。この実施例の電着砥粒層１４では、超砥粒１
６が全域に亙って単層状に配置されている。金属めっき
相１８としてはＮｉ，Ｃｏ，Ｃｕまたはこれらの合金な
どが使用でき、超砥粒１６としてはダイヤモンドまたは
ＣＢＮ等が使用可能である。ただし、必要であればその
他の材質を使用してもよい。台金１０の厚さは限定され
ないが、一般的には０．０５〜０．２ｍｍ程度とされ
る。超砥粒１６の平均粒径も限定されないが、一般的な
シリコンウェーハ製造用には３０〜１００μｍ、より好
ましくは４０〜７０μｍとされる。

【００１５】台金１０の厚さ方向における下地めっき層
１２の最大厚さＴ１は、台金１０の肉厚Ｔの５％以上、
かつ超砥粒１６の平均粒径の１／２以下であることが好
ましい。厚さＴ１をこの範囲内でコントロールすること
により、電着砥粒層１４の側面部の必要厚さを超砥粒１
６の１層分程度にすることが可能となる。

【００１６】下地めっき層１２の台金半径方向における
幅Ｗ１は、電着砥粒層１４の台金半径方向における幅Ｗ
２の１〜２０倍であることが望ましい。この範囲に設定
することにより、図１に示すように、下地めっき層１２
の一部は電着砥粒層１４から台金半径方向外方へ向けて
はみ出るので、このはみ出た露出部分１２Ａが電着砥粒
層１４の外周縁に沿う位置での台金１０の破損を防ぐ効
果を奏するとともに台金補強効果を有する。なお、図２
に示す第２実施例は、第１実施例よりも露出部分１２Ａ
の幅を縮小したものである。下地めっき層１２は、台金
内周縁から台金半径方向外方に向けて漸次薄くなってい
ることが望ましい。そのような構成によれば、下地めっ
き層１２の末端において台金１０に応力集中が生じるこ
とを防止できる。

【００１７】電着砥粒層１４の、台金１０の側面におけ
る最大厚さ部の砥粒突出量Ｔ２は、超砥粒１６の平均粒
径の５〜２０％、より好ましくは８〜１５％とされてい
る。５〜２０％の範囲内であれば、切り粉排出性および
切れ味に優れ、保持力も高く、有効切刃密度も大きい。

【００１８】このような内周刃砥石を製造するには、ま
ず図５に示すように、台金１０と同程度の内径を有する
円環状の第１スペーサＳ１を、複数の台金１０と交互に
同心状に重ねたうえ、めっき装置（図示略）にセット
し、台金１０の内周側に気密的な空間を形成する。第１
スペーサＳ１の両側面の内周部には、全周に亙ってテー
パー面２０が形成されており、台金１０の内周部の両側
面とテーパー面２０との間には、台金内周側へ向けて拡
大する断面３角形状の間隙が開くようになっている。

【００１９】次に、台金１０および第１スペーサＳ１の
内側に形成された気密的な空間内に電解めっき液を注入
し、台金１０および第１スペーサＳ１全体を低速で回転
させながら、この空間の中央部に配置された陽極（図示
略）を電源陽極に接続するとともに、各台金１０を電源
陰極に接続し、台金１０の内周縁部に下地めっき層１２
を析出させる。すると、テーパー面２０により、前記断
面３角形状の間隙の奥へ行くほど電流密度が低減するた
め、台金半径方向外方へ向けて徐々に薄くなる下地めっ
き層１２が形成できる。テーパー面２０の角度や台金１
０からの離間量を調整することにより、下地めっき層１
２の断面形状は任意に制御できる。下地めっき層１２に
ダイヤモンドクラスターを添加する場合には、前記電解
めっき液にダイヤモンドクラスターを添加しておけばよ
い。すると、これらダイヤモンドクラスターは、その添
加濃度に対応する密度で、下地めっき層１２に取り込ま
れていく。

【００２０】下地めっき層１２が完成したら、台金１０
を取り外したうえ、図６に示すように台金１０と同程度
の内径を有する円環状の第２スペーサＳ２と台金１０を
交互に配置したうえ、めっき装置（図示略）にセット
し、前記第１スペーサＳ１の場合と同様に、台金１０の
内周側に気密的な空間を形成する。第２スペーサＳ２の
両側面の内周部には、全周に亙って切欠段部２２が形成
されており、台金１０の内周部の両側面と切欠段部２２
との間には断面矩形状の間隙が開くようになっている。

【００２１】次に、台金１０および第２スペーサＳ２の
内側に形成された気密的な空間内に超砥粒を含む電解め
っき液を注入し、台金１０および第２スペーサＳ２全体
を低速で回転させながら、この空間の中央部に配置され
た陽極（図示略）を電源陽極に接続するとともに、各台
金１０を電源陰極に接続し、下地めっき層１２上に電着
砥粒層１４を形成する。この場合、切欠段部２２の側面
と台金１０の側面との離間量を小さくすると、金属めっ
き相１８の析出量は間隙の奥へ行くほど小さくなる傾向
を増すから、前記離間量の調整により金属めっき相１８
の断面形状をコントロールすることが可能である。必要
であれば、その後にトルーイングまたはドレッシング
（目立て）を行ってもよい。

【００２２】本発明に係る内周刃砥石によれば、台金１
０の内周縁部に下地めっき層１２を形成したうえ、この
下地めっき層１２上に電着砥粒層１４を形成しているの
で、下地めっき層１２の側面部の厚さを、台金肉厚Ｔの
５％以上かつ超砥粒１６の平均粒径の１／２以下の範囲
でコントロールすることにより、電着砥粒層１４の側面
部の必要厚さを超砥粒１層分程度に減らすことができ
る。このため、電着砥粒層１４の側面部は単層状に超砥
粒１６を含んでいればよく、しかも単層配置された超砥
粒１６は下地めっき層１２の表面に沿って配置されるた
め、超砥粒１６の切刃高さが揃う結果となり、切刃高さ
を揃えるためのトルーイングを省くかあるいは低減する
ことが可能となる。したがって、超砥粒１６本来の切れ
味を生かすことが可能となり、しかも脱落に至るまでの
超砥粒１６の寿命を延長することが可能であるから、良
好な切れ味を長く保つことができる。また、切断に関与
しない超砥粒を減らすことができ、高価な砥粒を無駄に
することが少ない利点も有する。

【００２３】また、下地めっき層１２の台金半径方向に
おける幅Ｗ１が、電着砥粒層１４の台金半径方向におけ
る幅Ｗ２の１〜２０倍であるため、下地めっき層１２の
一部が電着砥粒層１４から台金半径方向外方へ向けては
み出ることになり、はみ出た露出部分１２Ａが電着砥粒
層１４の外周縁に沿う位置での台金１０の肉痩せ破損を
防ぐ効果を奏するため、特に薄い台金１０を使用した場
合に有効である。さらに、下地めっき層１２は、台金内
周縁から台金半径方向外方に向けて漸次薄くされている
場合には、下地めっき層１２の末端での応力集中が無
く、台金１０の破損のおそれを一層低減できる。

【００２４】また、下地めっき層１２内にダイヤモンド
クラスターを添加した場合には、ダイヤクラスターの平
均粒径が２０〜１００オングストロームと極微小である
ため、疲労感受性を増大することなく下地めっき層１２
の強化を図ることができ、台金破損のおそれを一層低減
できる。特に、下地めっき層１２に露出部分１２Ａが形
成されている場合には、この露出部分１２Ａにおける被
削材との接触抵抗の低減、汚水付着の防止が図れる。

【００２５】なお、図１および図２の内周刃砥石では、
電着砥粒層１４内の超砥粒１６が全域に亙って単層状に
配置されていたが、その代わりに、図３および図４に示
す第３および第４実施例のように、台金１０の側面と対
向する部分で単層状に配置される一方、台金１０の内周
端面と対向する部分では複数層状に配置されていてもよ
い。台金１０の内周端面と対向する部分では超砥粒１６
の突出量に多少のばらつきがあっても切断面の精度にあ
まり影響がないうえ、複数層状に超砥粒１６が配置され
ていれば、内周刃砥石の使用寿命をさらに延長できる。
このような内周刃砥石を製造するには、図６に示した電
着砥粒層１４の形成工程において、切欠段部２２の側面
と台金１０の側面との間隙量を相対的に小さくし、台金
１０の側面における金属めっき相１８の析出速度を、台
金１０の内周端面における金属めっき相１８の析出速度
よりも小さくすればよい。

【００２６】

【実験例】次に、実験例を挙げて本発明の効果を実証す
る。図８に示す構造の比較例、図２に示すような構造の
実験例１、および図１に示すような構造の実験例２の３
種の内周刃砥石をそれぞれ１０枚ずつ作製した。各砥石
の寸法等および製造方法は以下の通りである。

【００２７】 ［共通寸法等］ 台金外径：６９０ｍｍ 台金内径：２４０ｍｍ 台金厚さ：０．１３０ｍｍ 砥粒：ダイヤモンド（平均粒径：５５μｍ） 砥粒集中度：１６０ 金属めっき相材質：Ｎｉ 電着砥粒層の両側面間の最大厚さ（刃厚）：０．２７０ｍｍ

【００２８】［比較例］スルファミン酸ニッケルめっき
液（中濃度浴）を用いて、図８に示すように前記台金の
内周縁に電着砥粒層２を形成した。電着終了時点での電
着砥粒層２の側面厚さＴｐ＝０．０９５ｍｍ、電着砥粒
層の台金半径方向の幅＝３．０ｍｍとした。この電着砥
粒層の両側面をＷＡ＃４００の砥石でトルーイングし、
刃厚＝０．２７０ｍｍ、電着砥粒層の側面における超砥
粒の突出量＝０μｍ、金属めっき相６の硬さ＝Ｈｖ２５
０の比較例の内周刃砥石を得た。

【００２９】［実験例１］有機光沢剤を含むスルファミ
ン酸めっき液を用いて、図２に示すように、前記台金の
内周縁にＷ１＝３ｍｍ、Ｔ１＝０．０１５ｍｍ、めっき
硬さ＝Ｈｖ３５０の下地めっき層１２を形成した。次
に、この下地めっき層１２上に、比較例と同じＮｉめっ
き液で電着砥粒層１４を形成した。電着砥粒層１４の両
側面をＷＡ＃４００の砥石で軽くトルーイングし、Ｔ２
＝０．００５ｍｍ、Ｔ３＝０．０５５ｍｍ、Ｔｐ＝０．
０７０ｍｍ、Ｗ２＝３．０ｍｍである実験例１の内周刃
砥石を得た。

【００３０】［実験例２］実験例１で使用した下地Ｎｉ
めっき液に、平均粒径５０オングストロームのダイヤモ
ンドクラスターを１０ｇ／ｌ添加した下地Ｎｉめっき液
を用いて、図１に示すように、前記台金の内周縁にＷ１
＝４０ｍｍ、Ｔ１＝０．０１６ｍｍ、めっき硬さ＝Ｈｖ
５８０の下地めっき層１２を、台金外周側へ向けて漸次
肉薄になるように形成した。次に、この下地めっき層１
２上に、比較例と同じＮｉめっき液で電着砥粒層１４を
形成した。電着砥粒層１４の両側面をＷＡ＃４００の砥
石で軽くトルーイングし、Ｔ２＝０．０１０ｍｍ、Ｔ３
＝０．０５６ｍｍ、Ｔｐ＝０．０７２ｍｍ、Ｗ２＝３．
０ｍｍである実験例２の内周刃砥石を得た。

【００３１】次に、上記各内周刃砥石により外径６イン
チのシリコンインゴットの切断試験を以下の切断条件で
行い、切断初期および４００〜５００枚切断時における
ウェーハのソリ発生率、ソーマーク発生率、欠け発生
率、およびバースト発生率を比較した。実験結果を表１
に示す。

【００３２】［切断条件］ 周速：１１５０ｍ／ｍｉｎ 被削材：６インチ径シリコンインゴット 切込み速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ 切削水：純水 台金の初期張上量：１２００μ

【００３３】

【表１】

【００３４】表１から明らかなように、実験例１，２の
内周刃砥石においては、ウェーハのソリ発生率、ソーマ
ーク発生率、欠け発生率、およびバースト発生率のいず
れもが改善された。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る内周
刃砥石においては、台金の内周縁部に下地めっき層を形
成したうえ、この下地めっき層上に電着砥粒層を形成し
ているので、下地めっき層の側面部の厚さを、台金肉厚
の５％以上かつ超砥粒の平均粒径の１／２以下の範囲で
コントロールすることにより、電着砥粒層の側面部の必
要厚さを超砥粒１層分程度に減らすことができる。この
ため、電着砥粒層の側面部は単層状に超砥粒を含んでい
ればよく、しかも単層配置された超砥粒は下地めっき層
の表面に沿って配置されるため、超砥粒の切刃高さが揃
う結果となり、切刃高さを揃えるためのトルーイングを
省くかあるいは低減することが可能となる。したがっ
て、超砥粒本来の切れ味を生かすことが可能となり、し
かも脱落に至るまでの超砥粒の寿命を延長することが可
能であるから、良好な切れ味が長く保たれる。また、切
断に関与しない超砥粒を減らすことができ、高価な砥粒
を無駄にすることが少ないという利点も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内周刃砥石の第１実施例の断面拡
大図である。

【図２】本発明の第２実施例の断面拡大図である。

【図３】本発明の第３実施例の断面拡大図である。

【図４】本発明の第４実施例の断面拡大図である。

【図５】第１実施例の内周刃砥石の製造方法を示す断面
拡大図である。

【図６】第１実施例の内周刃砥石の製造方法を示す断面
拡大図である。

【図７】一般的な内周刃砥石の正面図である。

【図８】従来の内周刃砥石の断面拡大図である。

【符号の説明】

１０ 台金 １２ 下地めっき層 １４ 電着砥粒層 １６ 超砥粒 １８ 金属めっき相 ２０ テーパー面 ２２ 切欠段部 Ｓ１ 第１スペーサ Ｓ２ 第２スペーサ Ｗ１ 台金半径方向における下地めっき層の幅 Ｗ２ 台金半径方向における電着砥粒層の幅 Ｔ 台金肉厚 Ｔ１ 台金厚さ方向における下地めっき層の最大厚さ Ｔ２ 電着砥粒層の側面部の砥粒突出量

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄肉の円環板状をなす台金と、この台金の
   内周縁部の全周に亙って形成された下地めっき層と、こ
   の下地めっき層上に形成された電着砥粒層とを具備し、
   前記電着砥粒層は金属めっき相により超砥粒を固着させ
   たものであり、前記台金の厚さ方向における前記下地め
   っき層の最大厚さは、前記台金の肉厚の５％以上、かつ
   前記超砥粒の平均粒径の１／２以下であることを特徴と
   する内周刃砥石。
2. 【請求項２】前記下地めっき層は、Ｎｉ、Ｎｉ合金、Ｃ
   ｏおよびＣｏ合金から選択される１種または２種以上の
   材質により、単層状または多層状に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載の内周刃砥石。
3. 【請求項３】前記下地めっき層の台金半径方向における
   幅は、前記砥粒層の台金半径方向における幅の１〜２０
   倍であることを特徴とする請求項１または２記載の内周
   刃砥石。
4. 【請求項４】前記下地めっき層は、台金内周縁から台金
   の半径方向外方に向けて漸次薄くなっていることを特徴
   とする請求項１〜３のいずれかに記載の内周刃砥石。
5. 【請求項５】前記下地めっき層は、平均粒径が２０〜１
   ００オングストロームのダイヤモンドクラスターを含ん
   でいることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載
   の内周刃砥石。
6. 【請求項６】前記電着砥粒層の、台金側面における最大
   厚さ部の砥粒突出量は、前記超砥粒の平均粒径の５〜２
   ０％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに
   記載の内周刃砥石。
7. 【請求項７】前記電着砥粒層内の前記超砥粒は、全域に
   亙って単層状に配置されていることを特徴とする請求項
   １〜６のいずれかに記載の内周刃砥石。
8. 【請求項８】前記電着砥粒層内の前記超砥粒は、前記台
   金の側面と対向する部分で単層状に配置されるととも
   に、前記台金の内周端面と対向する部分では複数層状に
   配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   かに記載の内周刃砥石。