JP5640100B2 - ビトリファイドボンド超砥粒ホイールおよびそれを用いたウエハの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、超砥粒をビトリファイドボンドによって結合した、有気孔のビトリファイドボンド超砥粒ホイールに関するものである。

超砥粒（ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒）、一般砥粒（ＳｉＣ砥粒、ＡＬ_２Ｏ_３砥粒）などを砥粒とし、これらをビトリファイドボンドで結合したビトリファイドボンドホイールが知られている。

特開昭５４−３９２９２号公報 特開昭５９−１６１２６９号公報 特開平３−１８４７７１号公報

しかしながら、従来のビトリファイドボンド超砥粒ホイールで研削加工を行うと、研削加工を継続するにつれて、研削抵抗値が高くなり、しかも研削抵抗値が安定しない問題が発生することがあった。

また、平均粒径が１μｍ以下の超微粒の超砥粒を用いたビトリファイドボンド超砥粒ホイールにおいては、超砥粒層の摩耗速度が速く、研削性能が安定しない問題が発生することがあった。

上記の問題点を解決するために、本発明は、超砥粒をビトリファイドボンドによって結合した超砥粒層を有するビトリファイドボンド超砥粒ホイールであって、超砥粒層は、超砥粒をビトリファイドボンドによって結合した第一の超砥粒層と、超砥粒がビトリファイドボンドによってクラスターとなった集合超砥粒からなる第二の超砥粒層とを含み、第一の超砥粒層は、第一の気孔形成材と超砥粒とビトリファイドボンドとを用いて作成されており、第二の超砥粒層は、超砥粒とビトリファイドボンドと第一の気孔形成材より小径の第二の気孔形成材とを用いて作成されており、超砥粒層には、第一の気孔形成材よりも大径の気孔が設けられている、ビトリファイドボンド超砥粒ホイールである。

このように構成されたビトリファイドボンド超砥粒ホイールにおいては、第一および第二の超砥粒層の作用により、安定した研削性能を発揮することが可能となる。

クラスターであるかどうかの判断は、超砥粒層において、ビトリファイドボンドで周りを取り囲まれた超砥粒が、連続的に１０ヶ以上接合されている場合にその固まりがクラスターであるとされる。ただし、クラスターの外周部分に存在する超砥粒は、必ずしもビトリファイドボンドに取り囲まれていない。

好ましくは、第一の超砥粒層の結合度は、第二の超砥粒層より結合度が低い。
結合度とは、超砥粒とビトリファイドボンドとの比率を示し、その測定は、断面組織における、超砥粒とボンドとの面積比率で代用する。具体的には、組織断面のＳＥＭ(scanning electron microscope)観察から画像の電子データを得て、画像解析ソフトにて超砥粒部、ボンド部および気孔部とを分類し、それぞれの面積比率を求めることで計算できる。

好ましくは、第一の超砥粒層では、超砥粒同士が超砥粒の粒径より小さい太さのボンドブリッジにより結合されている。

ボンドブリッジの寸法に関しては、隣り合う砥粒間で距離が最も近接する箇所を結んで接続線とし、その接続線の中間点で接続線に対する垂線がビトリファイドボンド内で延びる長さがボンドブリッジの寸法とされる。

好ましくは、第二の超砥粒層では、超砥粒同士が超砥粒の粒径より大きい太さのボンドブリッジにより結合されている。

好ましくは、第二の超砥粒層は気孔を取り囲む。
好ましくは、超砥粒層全体の体積に対して、第一の超砥粒層のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は１０〜５０体積％、第二の超砥粒層のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は５〜３０体積％である。

これらの体積に関しては、断面組織において、超砥粒、ビトリファイドボンドおよび気孔の面積比を画像解析によって求め、その面積比が体積比とされる。

好ましくは、ビトリファイドボンドの軟化温度は６００〜９００℃である。
好ましくは、シリコン、サファイヤおよび化合物半導体の少なくとも一つを含むウエハの研削加工に用いられる。

好ましくは、ウエハの製造方法は、上記のいずれかのビトリファイドボンド超砥粒ホイールを用いてシリコン、サファイヤおよび化合物半導体の少なくとも一つを含むウエハを研削加工する。

この発明の実施の形態に従ったビトリファイドボンド超砥粒ホイールの超砥粒層の一部分を拡大して示す断面図である。 第一の超砥粒層の断面図である。 第二の超砥粒層の断面図である。 ボンドブリッジを説明するために示す断面図である。 平面研削盤によりウエハを研削加工する方式を示す模式図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照符号を付す。

図１は、この発明の実施の形態に従ったビトリファイドボンド超砥粒ホイールの超砥粒層の一部分を拡大して示す断面図である。図２は、第一の超砥粒層の断面図である。図３は、第二の超砥粒層の断面図である。図４は、ボンドブリッジを説明するために示す断面図である。

図１から４を参照して、ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１は、超砥粒１０をビトリファイドボンド２０，３０によって結合した超砥粒層１３を有し、超砥粒層１３では、超砥粒１０をビトリファイドボンド２０によって結合した第一の超砥粒層１１と、超砥粒１０がビトリファイドボンドによってクラスターとなった集合超砥粒からなる第二の超砥粒層１２が分散配置されている。

第一の超砥粒層１１と、超砥粒１０がビトリファイドボンド２０によってクラスターとなった集合超砥粒からなる第二の超砥粒層１２が分散配置されていることにより、ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１の研削特性を広範囲に変化させることが出来る。従って、工作物の種類、研削条件、および研削装置などの種類に最も適合するホイールの仕様を選択することができる。

ビトリファイドボンド２０，３０としては、公知の組成のビトリファイドボンドを適用することができる。例えば、以下の組成のビトリファイドボンドを適用することが可能である。

ＳｉＯ_２：３０〜５０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：２〜１０質量％、Ｂ_２Ｏ_３：４０〜６０質量％、ＲＯ（ＲＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、およびＢａＯより選ばれる１種類以上の酸化物）：１〜１０質量％、Ｒ_２Ｏ（Ｒ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏより選ばれる１種類以上の酸化物）：２〜５質量％。

なお、言うまでも無く、本発明には上記以外のビトリファイドボンドであっても適用することができる。

ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、好ましくは、第一の超砥粒層１１の結合度は、第二の超砥粒層１２の結合度より低い。

第一の超砥粒層１１の結合度は、第二の超砥粒層１２の結合度より低いので、第一の超砥粒層１１は、研削加工に際して好ましい速度で摩耗して後退させることができる。従って、第二の超砥粒層１２だけが突出して研削加工に寄与するので、安定した良好な切れ味を長期間に渡って持続させることができる。

特に、カップ形ホイール（例えば、ＪＩＳ Ｂ４１３１で規定されている、タイプ６Ａ２など）によって、ロータリーテーブ方式の縦軸平面研削装置で工作物を平面研削加工する際には、第一および第二の超砥粒層１１，１２と工作物の接触面積が大きくなっても良好な切れ味を長期間に渡って持続させることが可能なホイールの仕様を選択することができる。

ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、好ましくは、第一の超砥粒層１１においては、超砥粒１０同士が超砥粒１０の粒径より小さい太さのボンドブリッジにより結合されている。

図４で示すように、ボンドブリッジの寸法に関しては、隣り合う超砥粒１０間で距離が最も近接する箇所を結んで接続線１８とし、その接続線１８の中間点で接続線１８に対する垂線がビトリファイドボンド２０内で延びる長さＬがボンドブリッジの寸法とされる。

第一の超砥粒層１１について、第二の超砥粒層１２よりも結合度を低くするには、第一の超砥粒層１１は、超砥粒１０同士が超砥粒１０の粒径より小さい太さのボンドブリッジにより結合させる。

ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、第二の超砥粒層１２は、超砥粒１０同士が超砥粒１０の粒径より大きい太さのボンドブリッジにより結合されている。

第二の超砥粒層１２は、第一の超砥粒層１１よりも結合度を高めるために、超砥粒１０同士が超砥粒１０の粒径より大きい太さのボンドブリッジにより結合させる。より結合度を高めるには、超砥粒１０同士の隙間に気孔（空孔）が形成されないようにビトリファイドボンドで隙間を満たすようにする。

ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、クラスターは気孔５０を内包する。 ここでクラスターとは、複数個の超砥粒１０がビトリファイドボンド３０により、塊状化または房状化した集合超砥粒のことを意味する。クラスターは研削加工に寄与する第二の超砥粒層１２を構成するものであるから、切れ味の向上、クーラントの冷却効果の向上、および切り屑の排出性の向上などが必要なときには、クラスターは気孔５０を内包することが好ましい。クラスターであるかどうかの判断は、超砥粒層１３において、ビトリファイドボンド３０で周りを取り囲まれた超砥粒が、連続的に１０ヶ以上接合されている場合にその固まりがクラスターであるとされる。ただし、クラスターの外周部分に存在する超砥粒は、必ずしもビトリファイドボンドに取り囲まれていない。

第一の超砥粒層１１では、多数の空孔５１が存在する。空孔５１の面積と同じ面積を有する円の直径は、超砥粒１０の平均粒径よりも小さいものが含まれる。これに対して、気孔５０は空孔５１よりも大きな径を有する。気孔５０の面積と同じ面積を有する円の直径は、超砥粒１０の平均粒径よりも大きい。

第一の超砥粒層１１には、多数の空孔５１が存在するため、超砥粒同士がボンドブリッジにより接合されていない所が存在する。これに対して、第二の超砥粒層１２では空孔５１が存在しないために、超砥粒１０が１０ヶ以上連続して接合されている。

ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、好ましくは、超砥粒層１３全体の体積に対して、第一の超砥粒層１１のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は１０〜５０体積％、第二の超砥粒層１２のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は５〜３０体積％である。

第一の超砥粒層１１のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は２０〜４０体積％、第二の超砥粒層１２のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は１０〜３０体積％であることがより好ましく、第一の超砥粒層１１のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は３０〜４０体積％、第二の超砥粒層１２のうち超砥粒とビトリファイドボンドの合計が占める割合は１５〜２５体積％であることが最も好ましい。

本発明のビトリファイドボンド超砥粒ホイール１において、好ましくは、ビトリファイドボンド２０，３０の軟化温度は６００〜９００℃である。特に、シリコン、サファイヤおよび化合物半導体等の各種ウエハを研削加工する際には、ビトリファイドボンド２０，３０の軟化温度は６００〜８００℃であることがより好ましく、６００〜７００℃であることが最も好ましい。なお、ビトリファイドボンド２０，３０の軟化温度が６００℃未満では超砥粒の保持力が低下するために好ましくなく、９００℃を越えると超砥粒が熱損傷を受けるので好ましくない。

ビトリファイドボンド２０とビトリファイドボンド３０との組成は同じであってもよく、異なっていてもよい。

上記のビトリファイドボンド超砥粒ホイール１によれば、安定した良好な切れ味を長期間に渡って持続させることができる。

（実施例１）
実施例１のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。
ビトリファイドボンドの組成は以下の通りである。
ＳｉＯ_２：４０．５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：６．５質量％、Ｂ_２Ｏ_３：４８．２質量％
ＲＯ（ＲＯは、ＣａＯ、ＭｇＯ、およびＢａＯより選ばれる１種類以上の酸化物）：１．８質量％、Ｒ_２Ｏ（Ｒ_２Ｏは、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２ＯおよびＫ_２Ｏより選ばれる１種類以上の酸化物）：３．０質量％。

超砥粒としては、平均粒径１μｍのダイヤモンド砥粒を用い、気孔形成材として材質は澱粉、樹脂、形状は塊状もしくは球状で平均粒径５μｍのものと２０μｍ、および１００μｍを用いた。

まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド２０体積％と、ダイヤモンド砥粒４０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド３０体積％と、ダイヤモンド砥粒３０体積％、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、実施例１のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この実施例１のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５は、平面研削盤によりウエハを研削加工する方式を示す模式図である。図５を参照して、研削加工方式１００において、テーブル１１０上にシリコンからなるワークとしてのウエハ１２０を固定した。テーブル１１０は矢印１１０Ｒで示す方向に回転可能である。ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１は、矢印１Ｒで示す方向に回転可能である。さらに矢印１Ｆで示す方向が切込み方向である。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は良好で安定しており、しかも、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量も少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．５μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は８．８Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．１Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２１．２ｎｍであり、表面粗さＲａは２．１ｎｍであった。

（実施例２）
実施例２のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド２０体積％と、ダイヤモンド砥粒４０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド３０体積％と、ダイヤモンド砥粒３０体積％と、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉５０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉４０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、実施例２のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この実施例２のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は良好で安定しており、しかも、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量も少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．４μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は８．７Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．２Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２０．７ｎｍであり、表面粗さＲａは２．２ｎｍであった。

（実施例３）
実施例３のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド２０体積％と、ダイヤモンド砥粒４０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド４０体積％と、ダイヤモンド砥粒２０体積％、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、実施例３のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この実施例３のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は良好で安定しており、しかも、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量も少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．２μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は８．７Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．１Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２１ｎｍであり、表面粗さＲａは２ｎｍであった。

（実施例４）
実施例４のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド１０体積％と、ダイヤモンド砥粒５０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド３０体積％と、ダイヤモンド砥粒３０体積％と、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、実施例４のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この実施例４のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は良好で安定しており、しかも、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量も少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．７μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は８．５Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．２Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２２．３ｎｍであり、表面粗さＲａは２．３ｎｍであった。

（比較例１）
一方、比較例１のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、実施例１の第二の超砥粒層１２の造粒粉を９０体積％と１００μｍの気孔形成材１０体積％を混合した。

そして実施例１と同様の研削加工を行ったところ、切れ味は良いが、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量も小さかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．１μｍであった、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は７．８Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．８Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は３９．１ｎｍであり、表面粗さＲａは４．１ｎｍであった。

（比較例２）
さらに、比較例２のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、実施例１の第一の超砥粒層１１の造粒粉を９０体積％と１００μｍの気孔形成材１０体積％を混合した。

そして実施例１と同様の研削加工を行ったところ、超砥粒層１３の厚み方向の摩耗は大きいが、切れ味は不安定であった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ３μｍであった、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は８．４Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．５Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２０．６ｎｍであり、表面粗さＲａは２．２ｎｍであった。

（比較例３）
比較例３のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド２０体積％と、ダイヤモンド砥粒４０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド５０体積％と、ダイヤモンド砥粒５０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。気孔形成材は用いていない。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、比較例３のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。第二の超砥粒層に気孔形成材起因の平均粒径５μｍ程度の気孔は設けられていなかった。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この比較例３のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は不安定であった。超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量は少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．４μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は９Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．４Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２９．８ｎｍであり、表面粗さＲａは３．１ｎｍであった。

（比較例４）
比較例４のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド３３体積％と、ダイヤモンド砥粒６７体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。気孔形成材は用いていない。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド３０体積％と、ダイヤモンド砥粒３０体積％と、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６０体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３０体積％と、１００μｍの気孔形成材１０体積％を乾式混合したのち、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、比較例４のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。第一の超砥粒層に気孔形成材起因の平均粒径２０μｍ程度の気孔は設けられていなかった。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この比較例４のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は不安定であった。超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量は少なかった。研削加工終了後に超砥粒層１３の厚み方向の摩耗量を測定したところ０．３μｍであった。また、研削加工中の主軸モーターの負荷電流値は９．２Ａであった。さらに、その負荷電流値のばらつきは０．５Ａであった。ワークであるシリコンウエハの加工後の表面における高低差の最大値ＰＶ（サンプル内の最高点と最低点との間の高さの差）は２５．２ｎｍであり、表面粗さＲａは２．８ｎｍであった。

（比較例５）
比較例５のビトリファイドボンド超砥粒ホイールの詳細は以下の通りである。

ビトリファイドボンドの組成は実施例１と同じである。超砥粒および気孔形成材として実施例１と同じものを用いた。まず、第一の超砥粒層１１作成のために、ビトリファイドボンド２０体積％と、ダイヤモンド砥粒４０体積％と、２０μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合した後、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

続いて第二の超砥粒層１２作成のために、ビトリファイドボンド３０体積％と、ダイヤモンド砥粒３０体積％と、５μｍの気孔形成材４０体積％と、公知のバインダーを加えて混合したのち、乾燥粉砕にて所定の造粒粉を得る。

こうして得られた第一の超砥粒層１１の造粒粉６５体積％と、第二の超砥粒層１２の造粒粉３５体積％とを乾式混合した。気孔形成材は用いていない。その後、チップ状の成形体にプレスで成形し、脱バインダー処理を行い、引き続いて温度７５０℃で焼成を行った。

焼成の完了したチップは、接着剤を用いてアルミニウム合金製の台金に接着し、その後、在来砥石を用いてツルーイング・ドレッシングを行い、比較例５のビトリファイドボンドダイヤモンドホイール（ビトリファイドボンド超砥粒ホイール１）を完成させた。

ホイールのサイズは外径２００ｍｍ、超砥粒層１３の幅は４ｍｍ、超砥粒層１３の厚みは５ｍｍのセグメント型カップホイール（ＪＩＳ Ｂ４１３１ ６Ａ７Ｓ型）である。

完成したビトリファイドボンドダイヤモンドホイールは、５μｍの気孔とその周辺に砥粒径より大きなボンドブリッジで構成されたクラスターである第二の砥粒層が、砥粒径より小さなボンドブリッジで結合された第一の砥粒層内に適度に分散して存在することを確認した。気孔形成材起因の平均粒径１００μｍ程度の大きな気孔は設けられていなかった。

ここで上述した内容については、予め準備した砥粒層の切断面を走査型電子顕微鏡により観察した結果である。

この比較例５のビトリファイドボンドダイヤモンドホイールを縦型ロータリーテーブル方式の平面研削盤に取り付け、シリコンウエハの研削加工を行って、本発明の効果を確認した。

図５で示す研削加工方式１００を用いて研削加工を行ったところ、切れ味は早期に不安定になり、加工を停止する必要があった。

実施例および比較例の結果を表１に示す。

表１の判定の欄において「○」は良好な結果を示し、「×」は悪い結果を示す。さらに、「気孔（２０μｍ）」とは、平均粒径２０μｍの気孔形成材の割合を示し、「気孔（５μｍ）」とは、平均粒径５μｍの気孔形成材の割合を示し、「気孔（１００μｍ）」とは、平均粒径１００μｍの気孔形成材の割合を示す。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ ビトリファイドボンド超砥粒ホイール、１０ 超砥粒、１１ 第一の超砥粒層、１２ 第二の超砥粒層、２０，３０ ビトリファイドボンド、５０ 気孔、５１ 空孔。

Claims (9)

1. 超砥粒をビトリファイドボンドによって結合した超砥粒層を有するビトリファイドボンド超砥粒ホイールであって、
   前記超砥粒層は、前記超砥粒を前記ビトリファイドボンドによって結合した第一の超砥粒層と、前記超砥粒が前記ビトリファイドボンドによってクラスターとなった集合超砥粒からなる第二の超砥粒層とを含み、
   前記第一の超砥粒層は、第一の気孔形成材と前記超砥粒と前記ビトリファイドボンドとを用いて作成されており、
   前記第二の超砥粒層は、前記超砥粒と前記ビトリファイドボンドと前記第一の気孔形成材より小径の第二の気孔形成材とを用いて作成されており、
   前記超砥粒層には、前記第一の気孔形成材よりも大径の気孔が設けられている、ビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
2. 前記第一の超砥粒層の結合度は、前記第二の超砥粒層より結合度が低い、請求項１に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
3. 前記第一の超砥粒層では、前記超砥粒同士が前記超砥粒の粒径より小さい太さのボンドブリッジにより結合されている、請求項１または２に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
4. 前記第二の超砥粒層では、前記超砥粒同士が超砥粒の粒径より大きい太さのボンドブリッジにより結合されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
5. 前記第二の超砥粒層は前記気孔を取り囲む、請求項１から４のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
6. 前記超砥粒層全体の体積に対して、前記第一の超砥粒層のうち前記超砥粒と前記ビトリファイドボンドの合計が占める割合は１０〜５０体積％、前記第二の超砥粒層のうち前記超砥粒と前記ビトリファイドボンドの合計が占める割合は５〜３０体積％である、請求項１から５のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
7. 前記ビトリファイドボンドの軟化温度は６００〜９００℃である、請求項１から６のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
8. シリコン、サファイヤおよび化合物半導体の少なくとも一つを含むウエハの研削加工に用いられる、請求項１から７のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイール。
9. 請求項１から７のいずれか１項に記載のビトリファイドボンド超砥粒ホイールを用いてシリコン、サファイヤおよび化合物半導体の少なくとも一つを含むウエハを研削加工する、ウエハの製造方法。

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