JP5635112B2

JP5635112B2 - ガラス質ボンド砥粒

Info

Publication number: JP5635112B2
Application number: JP2012537015A
Authority: JP
Inventors: ラマヌジャン・ヴェーダンサム; ラチャナ・ウパディヤイ; ジャイルス・ケレル
Original assignee: サンーゴバンアブレイシブズ，インコーポレイティド; サン−ゴバンアブラジフ
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2010-10-27
Publication date: 2014-12-03
Anticipated expiration: 2030-10-27
Also published as: BR112012009810A2; EP2493659A2; WO2011056680A2; CA2779254A1; EP2493659A4; WO2011056680A3; JP2013508185A; AU2010315469A1; US20140290149A1; AU2010315469B2; KR20150038627A; KR20120085863A; CN102639297B; MX2012004912A; US20120266543A1; US8784519B2; CN102639297A

Description

本開示は、ガラス質ボンド砥粒に関する。

世界はより薄くより小さいデバイスを指向していることから、さらに薄いウェーハ（５０ミクロン未満）が一層求められている。研削されたシリコンウェーハの強度をより高くするためには、より小さい粒の使用が求められる。研削中、複合微細構造中の粒のサイズを縮小すれば、ウェーハの結果としての有効チップ厚みを削減するのに必要な力は低減されることになる。チップ厚みが削減されると、結果として最終的な研削シリコンウェーハの強度は増大することになる。さらに、ウェーハ製造技術における新たな開発は、より大きいサイズのウェーハを指向しており、このため、研削プロセス中のウェーハの平担度の維持はさらに困難になっている。

これらの材料を粗削りおよび仕上げ削りするのに用いる従来の研削工具の多くは、メタルボンド超砥粒を含んでいる。メタルボンド砥粒工具は一般に、ガラスボンド工具に比べ、一時間あたりの研削部品数が少ない。さらに、メタルボンド砥粒工具は、電子デバイス内に組込むべきコンポーントの表面を汚染する可能性があり、そのため研削の利用分野またはシリコンウェーハのスライシングのためのそれらの使用は大幅に制限される。

典型的に、ビトリファイドボンド工具は、剛性がより高い一方で劣化は少なく、その結果、許容誤差や製品の平担度はより優れたものとなり、１ホイールあたりの生産可能部品数は増大する。グリットサイズがより小さいビトリファイドボンド研削工具も使用可能であったが、これらの工具は低い気孔率または細孔構造に起因して充分な自己ドレッシング能力を有していない。

樹脂ボンドは、多くの場合、より高い摩耗を示し、自己ドレッシング能力を有する。典型的に、樹脂ボンドの比較的低い剛性は、ビトリファイドボンドおよび類似のグリットサイズの粒を用いる研削工具に比べて低い表面粗さ、つまりより優れた仕上げを生み出す。しかしながら樹脂ボンドは、研削中に対応する樹脂ボンドの内側に粒が押されて、より高い圧力の付加が必要になり、その結果研削表面に高温を発生させるため、グリットサイズが２ミクロンより小さい場合には使用不能である。その結果、特により大きなウェーハに適用される場合、研削中許容可能なウェーハ平担度を維持することがさらに困難になる。

業界は、より薄いウェーハに対する需要に見合う仕上げ削りを提供することのできる改善された研削ホイールを求め続けている。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、超砥粒成分と、超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分とを含むことができる。このビトリファイドボンドはランタノイドの酸化物を含み得る。さらにビトリファイドボンド成分は、本質的に全てが８００μｍ未満の直径を有し得る細孔を画定し得る。これらの細孔のうち７０パーセントは約４０μｍ〜約５００μｍの範囲内にあり、約２未満の平均縦横比を有することができる。気孔率は、超砥粒製品の合計体積の約５０％〜約９０％の範囲内であり得る。

特定の一実施形態において、ランタノイドは、ランタン、セリウム、プラセオジムおよびネオジムなどの、５７以上６０以下の原子番号を有する元素を含むことができる。より詳細には、ランタノイドは、セリウムを含むことができ、さらには本質的にセリウムで構成され得る。ランタノイドの酸化物は、ビトリファイド超砥粒製品の約０．１〜約１０体積パーセントの範囲内の量で存在し得る。

別の実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、ビトリファイドボンド成分とこのビトリファイドボンド成分の内部に分散させられる超砥粒成分を含むことができる。ビトリファイドボンド成分は、シリカとランタノイドの酸化物とを含むことができ、ビトリファイドダイヤモンド砥粒の合計体積の少なくとも約５０パーセントの気孔率を有し得る。超砥粒成分は、本質的に約０．１ミクロン〜約６０ミクロンの範囲内の中間粒径を有する粒子で構成され得、超砥粒成分対ビトリファイドボンド成分の体積比は約３：２〜約１：９９の範囲内であり得る。

さらなる実施形態において、研削工具は、ベースと、このベースの表面にあるビトリファイド超砥粒成分を含むことができる。ビトリファイド超砥粒成分は、超砥粒成分と超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分を含み得る。ビトリファイドボンド成分は、ランタノイドの酸化物を含むことができ、ビトリファイド超砥粒成分の合計体積の約５０パーセント超を占める細孔を画定し得る。

さらに別の実施形態において、超砥粒混合物は、ガラス粉末と、超砥粒グリットと、結合剤と、炭化ケイ素と、ランタノイドの酸化物を含み得る。ガラス粉末は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化アルカリ（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）およびアルカリ土類酸化物（ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ）からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み得る。超砥粒グリットは、約０．１ミクロン〜約６０ミクロンの範囲内の中間粒径を有するダイヤモンド微粒子を含み得る。砥粒対ガラス粒子の体積比は約３：２〜約１：９９の範囲内であり得る。結合剤は、ポリエチレングリコール、水、ポリエチレングリコールと水の混合物およびコロイドシリカからなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み得る。炭素原子は、約０．１ミクロン〜約２０ミクロンの範囲内の中間粒径を有する粒子の形で存在し得、かつ混合物のガラス粉末、砥粒グリット、結合剤炭化ケイ素および希土類酸化物成分の総量の約０．１〜約５体積パーセントの範囲内の量で混合物中に存在し得る。ランタノイドの酸化物は、０．１ミクロン〜約３０ミクロンまたは０．１ミクロン〜約１０ミクロンの範囲内の平均中間粒径を有する粒子の形で、かつ混合物のガラス粉末、砥粒グリット、結合剤、炭化ケイ素および酸化物成分の総量の約０．１〜約５体積パーセントの範囲内の量で存在し得る。

さらに別の実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品の形成方法には、未加工体を形成するステップと、多孔質ビトリファイド超砥粒製品を形成するのに充分な雰囲気と圧力ならびに温度で未加工体を焼成するステップと、を含み得る。未加工体は、ガラス粉末、超砥粒グリット、結合剤、炭化ケイ素およびランタノイドの酸化物を含み得る。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、超砥粒成分と超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分を含み得る。ビトリファイドボンド成分は、本質的に全てが８００μｍ未満の直径を有する細孔を画定し得る。細孔の７０パーセントが約４０μｍ〜約５００μｍの範囲内にあり、約２未満の平均縦横比を有し得る。ビトリファイド超砥粒製品のその表面粗さ指数は約３５オングストロームであり得る。詳細な一実施形態において、表面粗さ指数は３３オングストローム以下、例えば約３１オングストローム以下であり得る。特定の一実施形態において、表面粗さ指数は、シリコンウェーハを裏面研削する場合のビトリファイド超砥粒製品の性能の規格化された測定値である。具体的には、表面粗さ指数は、以下でさらに詳述する特定の試験条件下で研削されたシリコンテストウェーハセットの平均表面粗さ（Ｒａ）を測定するものである。

別の例示的実施形態において、ウェーハを裏面研削する方法は、ウェーハを提供するステップと、ビトリファイド超砥粒製品を用いて３５オングストローム以下の平均表面粗さまでウェーハを研削するステップとを含み得る。特定の一実施形態において、平均表面粗さは、約３３オングストローム以下、例えば約３１オングストローム以下であり得る。ビトリファイド超砥粒製品は、超砥粒成分と、超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分を含み得る。ビトリファイドボンド成分は、本質的に全てが８００μｍ未満の直径を有する細孔を画定し得る。細孔の７０パーセントは約４０μｍ〜約５００μｍの範囲内にあり、約２未満の平均縦横比を有し得る。気孔率は、超砥粒製品の合計体積の約５０％〜約９０％の範囲内であり得る。

この開示は、添付図面を参照することによってさらに良く理解でき、その数多くの特徴および利点が当業者に明らかになるかもしれない。

ビトリファイド超砥粒製品を利用する工具の一実施形態の断面図である。例示的ビトリファイド超砥粒製品の走査電子顕微鏡写真である。例示的ビトリファイド超砥粒製品の走査電子顕微鏡写真である。

異なる図面中の同じ参照番号の使用は、類似のまたは同一の品目を表わす。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、超砥粒成分とこの超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分とを含んでいる。超砥粒成分は、ヌープ硬度スケール上で測定した場合に少なくとも立方晶窒化ホウ素（ＣＢＮ）の硬度、すなわち少なくとも４，７００のＫ_１００硬度を有する砥粒であり得る。一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ジルコニアおよび酸化アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１つの要素を含む超砥粒成分を含む。適切な超砥粒材料は、結晶質でも多結晶質でもあり得る。特定の実施形態において、超砥粒材料はダイヤモンドを含むことができ、さらには本質的にダイヤモンドで構成され得る。

超砥粒材料は、「グリット」としても公知である粒の形をしている。超砥粒成分は、市販されているかまたは注文生産され得る。一般に、使用される超砥粒は、約０．１マイクロメートル（ミクロン、μｍ）〜約６０μｍの範囲内、例えば約０．１μｍ〜約２μｍの範囲内の数平均粒径を有する。

一実施形態において、超砥粒成分は、超砥粒工具の体積で約０．１％〜約２０％の量で存在する。別の実施形態では、超砥粒成分は、超砥粒工具の体積で少なくとも約１％、さらには約２体積％〜約１０体積％の量で存在する。

特定の一実施形態において、ビトリファイド超砥粒の超砥粒対ビトリファイドボンド成分の体積比は、約３：２〜約１：９９の範囲内である。特定の一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品の超砥粒成分はダイヤモンドを含むことができる。

一実施形態において、ビトリファイドボンド成分は、当該技術分野において公知のものなどの適切なビトリファイドボンド成分である。適切なビトリファイドボンド成分の例としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化アルカリ（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）およびアルカリ土類酸化物（ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ）からなる群から選択される少なくとも１つの要素が含まれる。

一実施形態において、ビトリファイドボンドは、ランタノイドの酸化物を含む。ランタノイドの酸化物は、ランタノイド元素と酸素で形成された化合物または錯体であり得る。ランタノイドは、ランタン、セリウム、プラセオジムおよびネオジムなどの５７以上６０以下の原子番号を有する周期表の一元素を含み得る。好ましくは、ランタノイドはセリウムを含むことができ、さらには本質的にセリウムで構成され得る。ランタノイドの酸化物は、ビトリファイド超砥粒製品の約０．１〜約１０体積パーセントの範囲内、例えば約１．０〜約４体積パーセントの範囲内の量であり得る。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、ビトリファイドボンド材料内部に細孔を含むことができる。これらの細孔は、本質的に全ての細孔が８００μｍ未満、例えば７００μｍ未満、例えば６００μｍ未満、さらには５００μｍ未満となるようにサイジングされ得る。さらに、細孔の約７０％は、約４０μｍ〜約５００μｍの範囲内または約６０μｍ〜約３００μｍの範囲内の直径を有することになる。さらなる実施形態において、細孔の平均縦横比は、約２以下、例えば約１．５以下、例えば約１．３以下、さらには約１．２以下である。本明細書中で用いる平均縦横比は、少なくとも１０個の大細孔の一群について拡大画像から測定される最長寸法対最短寸法の平均比である。別の実施形態では、ビトリファイド超砥粒製品の合計気孔率は、約５０％〜約９０％、例えば約５５％〜約８５％、例えば約６０％〜約８０％、さらには約６５％〜約７５％であり得る。

さらに、細孔の大部分は、少なくとも約１００μｍ、例えば少なくとも１２５μｍ、さらには少なくとも約１５０μｍの平均細孔サイズを有する大細孔を含むことができる。大細孔は、約１００μｍ〜約８００μｍ、例えば約１００μｍ〜約６００μｍ、さらには約１００μｍ〜約５００μｍの平均細孔サイズを有することができる。

ビトリファイド超砥粒製品は、直接隣接する大細孔間で、半径方向距離（Ｄ_Ｒ）以下、例えば約０．５（Ｄ_Ｒ）以下、例えば約０．２５（Ｄ_Ｒ）以下、さらには約０．１（Ｄ_Ｒ）以下の大細孔離隔距離を有することができる。Ｄ_Ｒは、大細孔の平均半径として定義可能である。特定の一実施形態において、大細孔の大部分、例えば約７５％が互いに接している可能性がある。図３は、例示的実施形態における大細孔２２間の半径方向距離（Ｄ_Ｒ）および大細孔離隔距離２８の例示を提供している。図３に示されているように、大細孔２２は、断面の拡大画像で見られるように少なくとも１０個の大細孔２２などの適切な大細孔２２のサンプリングから測定される半径方向距離を定義する平均半径（Ｄ_Ｒ）を有することができる。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、大細孔２２間に延在し得るビトリファイドボンド成分を含むボンドブリッジ２６を含み得る。これらのボンドブリッジは、約２未満の縦横比を有する小細孔２４を含み得る。さらに、小細孔２４は、約１００μｍ未満、例えば約１μｍ〜約１００μｍの平均幅を有することができる。

ボンドブリッジ２６は、小細孔半径方向距離（Ｄ_Ｒｓ）以下、例えば約０．５（Ｄ_Ｒｓ）以下、例えば０．２５（Ｄ_Ｒｓ）以下、さらには約０．１（Ｄ_Ｒｓ）以下の直接隣接する小細孔間の小細孔離隔距離を有することができる。Ｄ_Ｒｓは、小細孔２４の平均半径として定義可能である。特定の一実施形態において、小細孔２４の大部分、例えば少なくとも７５％は互いに接している可能性がある。小細孔２４の小細孔離隔距離および小細孔半径方向距離は、大細孔に関して上述したものと同じ要領で測定可能である。

ビトリファイド超砥粒製品の形成方法に目を向けると、超砥流混合物が形成され得る。一実施形態において、超砥粒混合物は、ビトリファイド超砥粒製品を製造するための未加工体前駆体である。超砥粒混合物は、ガラス粉末、超砥粒グリット、結合剤、酸化物成分および炭化ケイ素を含み得る。超砥粒は、約０．１ミクロン〜約６０ミクロンの範囲内の中間粒径を有することができる。一般に、超砥粒グリット対ガラス粉末の体積比は、約３：２〜約１：９９の範囲内である。特定の一実施形態において、超砥粒グリットは、超砥粒混合物の体積で約０．１％〜約２０％の量であってよい。適切なガラス粉末の例としては、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）および酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）が含まれる。好ましいガラス粉末または「フリット」は、ガラス状またはガラス質相との最終的ボンドを形成するのに適した約４５０℃〜約８００℃の範囲内などの比較的低いガラス転移を有するものである。

結合剤は、ポリエチレングリコール、水、ポリエチレングリコールと水の混合物およびコロイドシリカからなる群から選択される少なくとも１つの要素を含み得る。一実施形態において、結合剤は、ガラス粉末、超砥粒グリット、酸化物成分および炭化ケイ素を組合わせたものの約１０ｗｔ％〜約２０ｗｔ％の量であり得る。

一実施形態において、超砥粒混合物の炭化ケイ素は、約０．１ミクロン〜約２０ミクロンの範囲内の中間粒径を有する粒子の形をとることができ、炭化ケイ素は、混合物のガラス粉末、砥粒グリット、結合剤、酸化物成分および炭化ケイ素成分の総量の約０．１〜約５体積パーセントの範囲内で混合物中に存在することができる。

一実施形態において、酸化物成分は、ランタン、セリウム、プラセオジムおよびネオジムなどのランタノイドの酸化物を含み得る。特定の一実施形態において、ランタノイドはセリウムを含むことができ、さらには本質的にセリウムで構成され得る。酸化物成分は、約３０ミクロン以下、例えば約２５ミクロン以下、約２０ミクロン以下、約１８ミクロン以下、さらには約１５ミクロン以下の平均粒径を有し得る。一部の例では、酸化物成分は、約０．１μｍ〜約３０μｍの範囲内、例えば約０．１ミクロン〜約２５ミクロン、約１ミクロン〜約２０ミクロン、約０．１ミクロン〜約１８ミクロン、さらには約１ミクロン〜約１５ミクロンの範囲内の平均粒径を有することができる。

酸化物成分は、超砥粒混合物の約０．１〜約１０体積パーセント、例えば約１．０〜約５．０体積パーセントの範囲内の量であり得る。

ビトリファイド超砥粒製品の形成方法は、ガラス粉末、超砥粒グリット、結合剤、酸化物成分および炭化ケイ素を含む未加工体を形成するステップを含み得る。超砥粒混合物は、当該技術分野において公知の要領などの適切な要領で混合物の成分を組合わせることにより形成可能である。一実施形態において、ガラス粉末、超砥粒グリット、酸化物成分および炭化ケイ素は、実質的に均質な配合物を形成するように配合され得る。配合物を、例えば約４０メッシュ〜約４００メッシュの範囲内のステンレス鋼製メッシュを通して篩分けすることが可能である。結合剤を混合物配合物に添加することができ、結合剤が一体化するまで混合物をすることができる。サイズが約４メッシュ〜約６０メッシュの範囲内であるステンレス製篩メッシュを用いて、顆粒が得られるように混合物を篩分けすることができる。顆粒を約１時間〜約３日間乾燥させ得る。乾燥の後、約４メッシュ〜約６０メッシュのサイズの篩を用いて顆粒を篩分けすることができる。

一実施形態において、未加工体（すなわち未焼成体）は、同じく当該技術分野において周知の方法などの適切な方法により混合物から形成可能である。例えば、混合物を金型内に入れ、約０．１トン／ｉｎ^２〜約１０トン／ｉｎ^２の圧力で冷間静水圧プレス加工を用いて圧縮することができる。未加工体は、多孔質ビトリファイド超砥粒製品を形成するのに充分な雰囲気および圧力下そして温度で焼成可能である。例えば、約６００℃〜８２０℃の範囲内の温度で、約０．１時間〜約１０時間の範囲内の期間、空気中で未加工体を焼成することができる。あるいは、窒素またはアルゴンを含む雰囲気または真空を使用することができる。焼成済み製品は次に、例えば炉の自然冷却などの適切な方法によって冷却されて超砥粒製品を形成することができる。

典型的には、構成された状態のビトリファイド超砥粒製品は、研削工具の少なくとも１つの構成要素であり得る。適切な研削工具はホイールである。

一実施形態において、ビトリファイド超砥粒製品は、固定砥粒垂直スピンドル（ＦＡＶＳ）式研削ホイールである。ＦＡＶＳ研削ホイールの一例が図１に示されている。工具１０は、軸１４を中心とするベース１２を有するホイールとして構成されている。ホイールの持ち上った周囲１６は、ベース１２のまわりで砥粒セグメント１８を支持している。砥粒セグメント１８は、ビトリファイド超砥粒製品の一実施形態である。典型的には、ベース１２は、約６インチ〜約１２インチの範囲内の直径を有し、砥粒セグメント１８の高さ（ｈ）は約２ミリメートル〜約２０ミリメートルの範囲内にあり、約２ミリメートル〜約１０ミリメートルの幅（Ｗ）を有する。図１を参照して記述されたホイールは、その軸を中心とした回転によるウェーハ研削に適している。工具により研削されるウェーハの軸の回転に対し反時計回りの方向で。

表面粗さ指数は、一連のシリコンウェーハを裏面研削することによって決定できる。裏面研削中、８０ｒｐｍの速度で回転するチャックテーブルをウェーハの表面と接触させた状態で、超砥粒を５５００ｒｐｍの速度で回転させることができる。ウェーハは、４５０ミクロンの出発厚みから４３０ミクロンの最終厚みまで研削可能である。ウェーハ厚みが４３４ミクロンに削減されるまでの超砥粒の送り速度は０．８０ミクロン／秒であり得る。この送り速度は次に、ウェーハ厚みが約４３０ミクロンになるまで０．５０ミクロン／秒まで減速され得る。約４３０ミクロンの厚みに達した時点で、４３０．０という最終厚みが達成されるまで、送り速度を０．１０ミクロン／秒まで減速することができる。

ウェーハの表面のＲａ（粗さプロファイルの算術平均）は、縁部から約１ｃｍのところでおよそ１２０℃離隔した３つの場所と中心を含めたウェーハ上の４点で決定可能である。各点についてのＲａは、４０倍の倍率で光学的に決定可能である。各ウェーハについての読取り値を平均して、各ウェーハの平均Ｒａを決定することができる。複数のウェーハの平均Ｒａを平均して、本明細書中の実施形態の切削工具と結びつけることのできる数値である表面粗さ指数を決定することができる。

試料１は、超砥粒、ガラスフリット、結合剤および炭化ケイ素粉末の混合物を焼成することによって製造される高気孔率のビトリファイドダイヤモンド超砥粒構造である。混合物の焼成前の体積百分率単位の組成は以下のとおりであった：ダイヤモンド１９％、ガラスフリット８０％、およびＳｉＣ１％。

試料２は、超砥粒、ガラスフリット、結合剤、セリアおよび炭化ケイ素粉末の混合物を焼成することによって製造される高気孔率のビトリファイドダイヤモンド超砥粒構造である。混合物の焼成前の体積百分率単位の組成は以下のとおりであった：ダイヤモンド１９％、ガラスフリット７８％、ＳｉＣ１％、およびセリア２％。試料１および２の両方を以下の通りに調製した。

ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）水溶液を結合剤として使用し、これを上記のミックスの１５質量百分率で使用した。ポリエチレングリコールは、ＵｎｉｏｎＣａｒｂｉｄｅＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎＵＳＡ製である。グリットサイズ１〜２ミクロンのダイヤモンドをＤｉａｍｏｎｄＩｎｎｏｖａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ，ＯＨ，ＵＳＡから得る。ガラスフリットは、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｂ_２Ｏ_３、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｋ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ、ＭｇＯ、Ｎａ_２Ｏ、ＳｉＯ_２、ＺｎＯおよびＺｒＯ_２で構成されている。１２００グリットのＳｉＣは、Ｓａｉｎｔ−ＧｏｂａｉｎＣｅｒａｍｉｃｓ＆Ｐｌａｓｔｉｃｓ，Ｉｎｃ．，Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ，ＭＡＵＳＡ製である。３〜６ミクロンのサイズを有するセリアは、ＳｉｇｍａＡｌｄｒｉｃｈ製である。

ＰＥＧを除く混合物の成分全てを鋼製ボウルに入れて秤量し、上述の超砥粒混合物を得る。鋼製スプーンを用いて、視覚的に均質なミックスが得られるまで、混合物の全ての粉末成分を配合する。

その後、配合物を、１６５メッシュのステンレス鋼メッシュを通して３回篩分けする。以上で規定した量で結合剤を混合物に添加する。全ての結合剤が一体になるまで混合物を再度スプーンで配合する。顆粒を得るように２０メッシュのステンレス製篩メッシュを用いて混合物を一回篩分けする。これらの顆粒をパラフィン紙上に展延させ、１日乾燥させる。乾燥後、１６メッシュの篩を用いて顆粒を篩分けする。

最終混合物の理論的密度は、混合物中のそれらの割合に関する情報を用いて計算される。この情報は、直径５’’、高さ０．２００’’のディスクを製造するために必要とされる顆粒の重量を得るために使用される。焼成用の未加工体を作製するため、乾燥した顆粒を秤量し、直径５．００’’のステンレス鋼製金型内に移し、小さな鋼板を用いて平らにする。金型を冷間静水圧プレス上に移す。１トン／ｉｎ^２の圧力を加えて、未加工体を得る。

この未加工体を炉に移し、以下の焼成スケジュールを適用する：室温から５５０℃までの毎分５℃で上昇、５５０℃で６０分間のソーク、７００℃まで毎分５℃の上昇、７００℃で２４０分間のソークそして炉内で自然冷却。炉の雰囲気は空気である。

図２および図３は、ビトリファイド超砥粒製品２０の走査顕微鏡写真を示す。図３を見ればわかるように、超砥粒製品は、大細孔離隔距離２８により離隔された大細孔２２と大細孔間に延在するボンドブリッジ２６を含む。ボンドブリッジ２６は、小細孔２４を含む。結果として得られた超砥粒製品は、５００μｍ超の直径を有する細孔を本質的に全く有していない。細孔の約７０％が約６０μｍ〜３００μｍの範囲内の直径を有し、細孔の平均縦横比は約１．２未満である。超砥粒製品の気孔率は、約６７％〜約７３％の範囲内にあるものと推定されている。

焼成体はドーム形をしている。超砥粒ホイールを製造する目的でセグメントを容易に切り抜くことができるように、この焼成体をディスク形状にラッピングする。２８０／４００グリットのＳｉＣでラッピングするために、Ｓｐｅｅｄｆａｍｅ両面ラップユニットが用いられる。ラッピングされた板をジェット水流式切断機を用いてセグメントに切断する。接着剤を用いてこれらのセグメントを５’’のホイール上に取りつけて、超砥粒ホイールを製造する。次に同じ仕様に合わせて第２のホイールを製造する。

ホイールを裏面研削機（Ｓｔｒａｓｂｕｒｇ７ＡＦ）上で試験する。極細目パッドを用いてホイールをドレッシングする。ホイールを用いて８インチのシリコンウェーハを研削する。上述の同じ仕様であるシリコンウェーハを、最初に粗ホイールで、そして次に細ホイールで粗研削する。

一般的説明または実施例の中で上述した活動の全てが必要とされるわけではないこと、具体的活動の一部分は必要とされないかもしれないこと、そして記述された活動に加えて１つ以上のさらなる活動が実施されるかもしれないことに留意されたい。さらにまた、これらの活動の列挙順序は、必ずしもその実施順序ではない。

以上の明細書部分では、具体的実施形態を参照しながら概念を説明してきた。しかしながら、当業者であれば、以下のクレーム中で記されている本発明の範囲から逸脱することなくさまざまな修正および変更を加えることが可能であるということを認識する。したがって、明細書および図面は、限定的な意味ではなくむしろ例示的な意味で考慮されるべきものであり、このような修正は全て、本発明の範囲内に含まれることが意図されている。

本明細書中で使用される「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ、ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ、ｉｎｃｌｕｄｅｓ、ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」「有する（ｈａｓ、ｈａｖｉｎｇ）」という用語あるいはそれらの他のあらゆる変形形態は、非排他的包含を網羅するように意図されている。例えば、一連の特徴を含むプロセス、方法、物品または装置は、必ずしもこれらの特徴のみに限定されず、明示的に列挙されていないかまたはこのようなプロセス、方法、物品または装置に固有の他の特徴を含んでいてよい。さらに、明示的な別段の記載がないかぎり、「または（ｏｒ）」は排他的ｏｒではなく包含的ｏｒを意味する。例えば、条件ＡまたはＢは、Ａが真であり（または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）；Ａが偽であり（または存在せず）かつＢが真である（または存在する）；およびＡとＢの両方が真である（または存在する）という状態のいずれか１つによって、満たされる。

また、「ａ」または「ａｎ」の使用は、本明細書中で記述される元素（要素）および成分（コンポーネント）を記述するために用いられている。これは単に便宜上、そして本発明の範囲の一般的意味合いを提供するために行なわれることである。この記述は、１つまたは少なくとも１つを含むものとして解釈されるべきであり、別段の意図があることが自明であるのでないかぎり、単数は複数も同様に含んでいる。

以上では具体的実施形態に関して、利益、他の利点、および課題に対する解決法を記述してきた。しかしながら、利益、利点および課題に対する解決法、および任意の利益、利点または解決法を発生させるまたはより顕著にさせるかもしれない任意の１つまたは複数の特徴は、いずれかのまたは全てのクレームの重要な、所要のまたは不可欠な特徴とみなされるべきではない。

明細書を読んだ上で、当業者であれば、一部の特徴が明確さを期して本明細書中で別個の実施形態に関連して記述されているものの、単一の実施形態に組合せた形で提供されてもよい、ということを認識するものである。逆に、簡潔さを期して単一の実施形態に関連して記述されているさまざまな特徴は、別個にまたは任意の下位組合せの形で提供されてもよいものである。さらに、範囲の形で記載された値に対する言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。

Claims

ビトリファイド超砥粒製品において、
ａ）超砥粒成分と；
ｂ）前記超砥粒成分が内部に分散させられ、ビトリファイドボンドがセリウム酸化物を含むランタノイドの酸化物を含んでいるビトリファイドボンド成分であって、本質的に全てが８００μｍ未満の直径を有し、うち７０パーセントが４０μｍ〜５００μｍの範囲内にあり、２未満の平均縦横比を有し、かつ前記超砥粒製品の合計体積の５０％〜９０％の範囲内の気孔率を有する細孔を画定し、前記ランタノイドの酸化物は、ビトリファイド超砥粒製品の０．１〜１０体積％の範囲内の量で存在しているビトリファイドボンド成分と；
を含むビトリファイド超砥粒製品であり、
前記超砥粒成分の中間粒径が０．１ミクロン〜２ミクロンの範囲内にあるビトリファイド超砥粒製品。
ａ）ベースと；
ｂ）前記ベースの表面にあるビトリファイド超砥粒成分であって、
ｉ）超砥粒成分と；
ｉｉ）セリウム酸化物を含むランタノイドの酸化物を含み前記超砥粒成分が内部に分散させられるビトリファイドボンド成分であって、ビトリファイド超砥粒成分の合計体積の５０パーセント超を占める細孔を画定し、前記ランタノイドの酸化物は、ビトリファイド超砥粒製品の０．１〜１０体積％の範囲内の量で存在しているビトリファイドボンド成分と、を含む、ビトリファイド超砥粒成分と；
を含む研削工具であり、
前記超砥粒成分の中間粒径が０．１ミクロン〜２ミクロンの範囲内にある研削工具。
ビトリファイド超砥粒製品において、
ａ）超砥粒成分と；
ｂ）前記超砥粒成分が内部に分散させられ、セリウム酸化物を含むランタノイドの酸化物を含むビトリファイドボンド成分であって、本質的に全てが８００μｍ未満の直径を有し、うち７０パーセントが４０μｍ〜５００μｍの範囲内にあり、２未満の平均縦横比を有する細孔を画定しているビトリファイドボンド成分と；
を含み；
その表面粗さ指数が、３５オングストローム以下であって、前記表面粗さ指数が、２．０３２ｃｍ（８インチ）のシリコンウェーハを研削するために、１２．７ｃｍ（５インチ）の研削ホイールを用いて測定される際の表面粗さ指数であり、
前記ランタノイドの酸化物は、ビトリファイド超砥粒製品の０．１〜１０体積％の範囲内の量で存在しているビトリファイド超砥粒製品であり、
前記超砥粒成分の中間粒径が０．１ミクロン〜２ミクロンの範囲内にあるビトリファイド超砥粒製品。
前記超砥粒成分が前記ビトリファイド超砥粒製品の０．１〜２０体積パーセントの範囲内の量で存在する、請求項１に記載のビトリファイド超砥粒製品。
前記ビトリファイドボンド成分が、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化アルカリ（Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ）およびアルカリ土類酸化物（ＣａＯ、ＭｇＯ、ＢａＯ）からなる群から選択される少なくとも１つの要素を含む、請求項１に記載のビトリファイド超砥粒製品。