JPH10146768A

JPH10146768A - 内周刃砥石

Info

Publication number: JPH10146768A
Application number: JP30331196A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Takahashi; 務高橋; Noriyuki Takaoka; 則幸高岡
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】台金を薄肉化した場合にも、実質的な台金強
度を向上して、安定な切断が可能な内周刃砥石を提供す
る。【解決手段】台金１０の内周縁部に全周に亙って一定
幅の電着砥粒層１２が形成され、電着砥粒層１２の外周
側に隣接して台金１０の両側面に補強めっき層１８が形
成されている。電着砥粒層１２は、金属めっき相１６に
より超砥粒１４を単層状または多層状に固着させたもの
である。補強めっき層１８の硬さはビッカース硬度（Ｈ
ｖ）：３００〜６５０であり、台金１０の厚さ方向にお
ける補強めっき層１８の最大厚さＴ１は、台金１０の肉
厚の３％以上、かつ超砥粒１４の平均粒径の１／２以下
である。台金半径方向における補強めっき層１８の幅Ｗ
２は、電着砥粒層１２の台金半径方向における幅Ｗ１の
１〜２０倍にされている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、台金を薄肉化した場合にも切
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、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、金属めっき相によ
って、ダイヤモンド等の超砥粒を台金の内周縁部の内周
端面および両側面に固着させたものである。

【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、半導体イン
ゴットの歩留まりを向上するため、内周刃砥石による切
断代（カーフロス）を低減することがさらに強く求めら
れる傾向にある。切断代を小さくするには、電着砥粒層
２の厚さを小さくすればよいのであるが、台金１の厚さ
を変えずに電着砥粒層２の厚さのみを小さくしたので
は、被削材と台金１とが接近し、研削液の供給性および
切粉の排出性が悪くなるばかりか、被削材と台金１との
接触が生じやすくなり、切断が不安定になって歩留まり
を向上することができない。したがって、電着砥粒層２
を薄くするには、併せて台金１を薄くすることが必須で
ある。

【０００５】台金１の材質として、現在一般には高強度
の析出硬化型ステンレス鋼が用いられており、最近で
は、材質の改良により引張強度を２００ｋｇ／ｍｍ² 程
度にまで高め、台金厚さを０．１３〜０．１８ｍｍ程度
にまで薄くしたものが使用されるに至っている。しか
し、材質による強度向上は現状では限界に達しており、
さらなる薄肉化を図ろうとすると、台金の剛性が不足
し、切断中に台金がふらついて被削材と接触したり、治
具による張力および切り込み力に耐えられず切断中に破
断したり、電着砥粒層２の真円度が悪化して高精度の切
断が行えないといった問題が生じるおそれがあった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、台金を薄肉化した場合にも、実質的な台金強度を向
上して、安定な切断が可能な内周刃砥石を提供すること
を課題としている。

【０００７】

【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
電着砥粒層と、この電着砥粒層の外周縁に隣接して前記
台金の両側面に形成された補強めっき層とを具備し、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、台金厚さ方向における前記補強めっき層の
最大厚さは、前記台金の肉厚の３％以上かつ前記超砥粒
の平均粒径の１／２以下にされるとともに、台金半径方
向における前記補強めっき層の幅は、前記電着砥粒層の
台金半径方向における幅の１〜２０倍にされていること
を特徴とする。

【０００８】本発明に係る内周刃砥石によれば、電着砥
粒層の外周縁に隣接して台金の両側面に補強めっき層を
形成したものであるから、これら補強めっき層により、
電着砥粒層の付け根部分における台金の剛性を向上でき
る。このため、切断中に電着砥粒層に加わる研削力およ
び台金張り上げによる応力をこれら補強めっき層により
支えることができ、台金を薄肉化した場合にも、切断中
に台金がふらついて被削材と接触したり、治具による張
力および切り込み力に耐えられず切断中に破断または座
屈したり、電着砥粒層２の真円度が悪化して高精度の切
断が行えないといった問題が防止できる。

【０００９】また、台金厚さ方向における前記補強めっ
き層の最大厚さは、台金肉厚の３％以上かつ超砥粒の平
均粒径の１／２以下にされており、しかも台金半径方向
における補強めっき層の幅が、電着砥粒層の台金半径方
向における幅の１〜２０倍にされているから、被削材へ
の超砥粒の切り込みを阻害せず、研削液の供給性や切粉
排出性を阻害しない。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る内周刃砥石
の刃先部分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
には全周に亙って一定幅の電着砥粒層１２が形成され、
さらに電着砥粒層１２の外周側に隣接して台金１０の両
側面に一定幅の補強めっき層１８が形成されている。

【００１１】電着砥粒層１２は、金属めっき相１６によ
り超砥粒１４を単層状または多層状に固着させたもので
ある。この実施形態の電着砥粒層１２では、超砥粒１４
が刃先側（内周側）で多層状に、外周側で単層状に配置
されている。金属めっき相１６としてはＮｉ，Ｃｏ，Ｃ
ｕまたはこれらの合金などが使用でき、超砥粒１４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、必要であれば他の材質を使用してもよい。台金１
０の厚さは限定されないが、一般的には０．０５〜０．
５ｍｍ程度とされる。本発明は特に台金１０の薄肉化を
可能とするものであるから、０．０５〜０．２ｍｍ程度
までにしてもよい。超砥粒１４の平均粒径は限定されな
いが、一般的な半導体ウェーハ製造用には２０〜１００
μｍ、より好ましくは３０〜８０μｍとされる。

【００１２】補強めっき層１８は、電着砥粒層１２側か
ら台金１０の半径方向外方に向けて漸次薄くされてい
る。台金１０の半径方向における補強めっき層１８の幅
Ｗ２は、電着砥粒層１２の台金半径方向における幅Ｗ１
の１〜２０倍にされることが好ましく、しかも台金１０
の外径の５％を越えないことが望ましい。Ｗ２がＷ１の
１倍未満では十分な補強効果が得られず、２０倍を越え
ると切粉排出性、研削液供給性を阻害するおそれがあ
る。

【００１３】なお、補強めっき層１８の内周側の端部２
０は、金属めっき相１６と一体化されていてよい。台金
１０の厚さ方向における補強めっき層１８の最大厚さＴ
１は台金１０の肉厚の３％以上、かつ超砥粒１４の平均
粒径の１／２以下であることが好ましい。このような寸
法設定によれば、被削材への超砥粒１４の切り込みを阻
害することが少なく、研削液の供給性や切粉排出性を阻
害することもない。

【００１４】補強めっき層１８は、いかなる金属で形成
されていてもよく、さらに単層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、補強めっき層
１８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、硫黄、Ｂ、Ｒｅなどの添加などにより、析出
硬化させて硬度を広範に亙って調整できる利点を有す
る。

【００１５】材質は限定されないが、補強めっき層１８
の硬さはビッカース硬度（Ｈｖ）：３００〜６５０であ
ることが好ましく、より望ましくはＨｖ：３００〜６０
０とされる。補強めっき層１８の硬さがＨｖ：３００〜
６５０であれば、台金１０の強度を高めつつも、台金１
０の破断を生じないだけの台金１０の伸びを許容するこ
とができる。単純に補強めっき層１８の硬さを高めすぎ
ると、少なくとも現状の台金材質を使用している限りは
台金１０の伸びが制限され、伸びが制限されて衝撃に対
する感受性が高まるおそれがあるが、台金１０の材質が
改良されればその問題は改善される可能性もある。ま
た、補強めっき層１８の硬さがＨｖ：３００以上であれ
ば、補強めっき層１８の耐摩耗性が高くなるため、補強
めっき層１８が摩耗しにくく、その補強効果が長続きす
る利点がある。

【００１６】補強めっき層１８は、粒径が０．１〜１０
μｍでビッカース硬度：１５００以上の硬さを有する硬
質粒子を、好ましくは３〜４０ｖｏｌ％含んでいてもよ
い。硬質粒子としてはダイヤモンド、ＣＢＮ、ＳｉＣ、
Ａｌ₂Ｏ₃などが例示できる。補強めっき層１８は、硬質
粒子の代わりに、あるいは硬質粒子と共に、平均粒径が
１０〜１００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１〜３０ｖｏｌ％含んでいてもよい。こ
のような硬質粒子やダイヤモンドクラスターを添加すれ
ば、後述するように補強めっき層１８の強度を増大でき
る。特に、ダイヤモンドクラスターは、補強めっき層１
８の伸びを損なうことなく、強度および硬さを増大でき
る。

【００１７】電着砥粒層１２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１４の平均粒
径の５〜２０％であることが好ましく、より好ましくは
５〜１２％とされる。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２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の内周面２２の幅方向中央には、内周面２
２の全周に亙って内方へ突出する突条部２４が形成され
ており、この突条部２４の側面と台金１０の側面との間
には、一定の間隙Ｄが開くようになっている。

【００１９】間隙Ｄの値を小さくすると、金属めっき相
１６の析出量は間隙Ｄの奥へ行くほど小さくなる傾向を
増すから、間隙Ｄの調整により金属めっき相１６の断面
形状をコントロールすることが可能である。具体的にい
うと、間隙Ｄを小さくすれば金属めっき相１６は外周側
で肉痩せし、間隙Ｄを十分に大きくすれば、肉痩せ傾向
が小さくなる。

【００２０】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超砥粒１４を含む電
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）を電源陽極に接続し、各台金１０
を電源陰極に接続する。すると、間隙Ｄの寸法に応じた
断面形状に金属めっき相１６が析出し、その析出量分布
に応じた積層数で、台金１０の内周端面および側面に超
砥粒１４が固着される。

【００２１】電着砥粒層１２が完成したら、各台金１０
を第１スペーサＳ１から取り外したうえ、図３に示すよ
うに、それぞれの台金１０について、電着砥粒層１２の
外周縁を除く全面に亙って覆うマスクＭを形成する。マ
スクＭとしては、粘着テープを電着砥粒層１２上に貼付
してもよいし、後で容易に除去できる絶縁性の塗料を電
着砥粒層１２に塗布してもよい。

【００２２】次に、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とを交互に配置した
うえ、めっき装置（図示略）にセットし、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の内周面３２の両側に
は、第２スペーサＳ２の側面に対して一定角度αをなす
テーパー面３０が左右対称に形成されており、マスクＭ
より内周側において、台金１０の両側面とテーパー面３
０との間には断面Ｖ字状の間隙が空くようになってい
る。

【００２３】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全体を定速で回転させ、
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を電源陰極に接続す
ることにより、電着砥粒層１２の外周側に隣接して補強
めっき層１８を形成する。この時、テーパー面３０と台
金１０の側面との角度αを小さくすると、補強めっき層
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、角度αの調整により補強めっき層１８の断面形
状をコントロールすることが可能である。

【００２４】また、補強めっき層１８に硬質粒子やダイ
ヤモンドクラスターを添加する場合には、前記電解めっ
き液に硬質粒子やダイヤモンドクラスターを添加してお
けばよい。すると、これら硬質粒子やダイヤモンドクラ
スターは、その添加濃度に対応する密度で、補強めっき
層１８に取り込まれていく。台金１０を取り外した後、
マスクＭを除去して台金１０を水洗すれば、内周刃砥石
が完成する。さらに、必要であれば電着砥粒層１２に対
して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。

【００２５】本発明に係る内周刃砥石によれば、電着砥
粒層１２の外周縁に隣接して台金１０の両側面に補強め
っき層１８を形成したものであるから、これら補強めっ
き層１８により、電着砥粒層１２の付け根部分における
台金１０の剛性を向上できる。このため、切断中に電着
砥粒層１２に加わる研削力および台金張り上げによる応
力をこれら補強めっき層１８により支えることができ、
台金１０を薄肉化した場合にも、切断中に台金１０がふ
らついて被削材と接触したり、治具による張力および切
り込み力に耐えられず切断中に破断したり、電着砥粒層
１２の真円度が悪化して高精度の切断が行えないといっ
た問題を防止できる。

【００２６】また、台金厚さ方向における補強めっき層
１８の最大厚さＴ１は、台金１０の肉厚の３％以上かつ
超砥粒１４の平均粒径の１／２以下にされており、しか
も台金半径方向における補強めっき層１８の幅Ｗ２が、
電着砥粒層１２の台金半径方向における幅Ｗ１の１〜２
０倍にされているから、被削材への超砥粒１４の切り込
みを阻害せず、研削液の供給性や切粉排出性を阻害しな
い。

【００２７】さらに、補強めっき層１８へ微小な硬質粒
子またはダイヤモンドクラスターを添加した場合には、
補強めっき層１８による台金強化作用を向上することが
可能である。特に、ダイヤモンドクラスターを含有させ
た場合には、補強めっき層１８の表面の平滑性を悪化さ
せずに、しかも補強めっき層１８の疲労感受性を増大す
ることなく、ある程度の伸びを許容したまま補強めっき
層１８を強化することが可能である。また、ダイヤモン
ドクラスターは熱伝導性が高いから、補強めっき層１８
ひいては電着砥粒層１２の熱を逃して砥石の過熱が防止
できる。さらに、ダイヤモンドクラスターは一般的に球
形であるから、被削材と衝突すれば補強めっき層１８内
で回転し、この回転により衝撃を逃して接触抵抗を低減
する効果が得られる。したがって、これら効果の相乗に
より台金１０の疲労割れや汚れ付着が防止できる。

【００２８】また、この実施形態では、補強めっき層１
８が外周側に向かって薄くなる断面形状を有している場
合には、電着砥粒層１２の末端から補強めっき層１８の
末端までの剛性が連続的に変化することになり、補強め
っき層１８の外周側端縁での応力集中が防止できる。し
たがって、この点からも台金１０の破断が防止できる。

【００２９】

【実施例】本発明の効果を実証するため、図１（実施例
１）、図２（実施例２）および図８（比較例）に示す構
造の内周刃砥石をそれぞれ１０枚ずつ作製して、外径６
インチのシリコンインゴットの切断試験を行い、０〜１
００枚の初期切断中および４００〜５００枚切断中に反
り、ソーマーク、バースト、および欠けを生じた砥石枚
数を比較した。各砥石の寸法等および実験条件は以下の
通りである。比較結果を表１に示す。表１における反り
発生率は、２０μｍ以上の反りが発生した砥石枚数を示
す。

【００３０】（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）Ｔ：０．２７０ｍｍ

【００３１】（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、電着砥粒層を形成した。電着
終了時点での電着砥粒層２の厚さＴｐを０．０９５ｍ
ｍ、Ｗ１を３ｍｍとした。この砥石の両側面をＷＡ＃４
００の砥石でトルーイングして刃厚０．２７０ｍｍ、側
面砥粒層の厚さ０．０７ｍｍ、側面砥粒突き出し量０μ
ｍ、ボンド硬さＨｖ２５０の比較例の内周刃砥石を得
た。

【００３２】（実施例１）有機光沢剤を含むスルファミ
ン酸めっき液を用いて、Ｗ１＝３ｍｍ、Ｔ１＝０．０１
５ｍｍ、めっき硬さＨｖ３５０の下地めっき層を形成し
た後、比較例と同じスルファミン酸ニッケルめっき液で
電着砥粒層を形成した。この電着砥粒層の両側面をＷＡ
＃４００の砥石で軽くトルーイングし、Ｔ２＝０．００
５ｍｍ、Ｔｐ＝０．０７ｍｍ、Ｗ１＝３ｍｍ、Ｗ２＝５
ｍｍである実施例１の内周刃砥石を得た。

【００３３】（実施例２）実施例１の下地ニッケルめっ
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、このニッケルめっき液を
用いてＷ２＝４０ｍｍ、Ｔ１＝０．０１６ｍｍ、めっき
硬さＨｖ５８０で外周側に向かって順次薄くなるように
下地めっき層を形成した。次に、実施例１と同じ手順で
電着砥粒層を形成し、Ｔ２＝０．０１０ｍｍ、Ｔｐ＝
０．０７２ｍｍ、Ｗ１＝３ｍｍである実施例２の内周刃
砥石を得た。

【００３４】（切断条件）周速：１１５０ｍ／ｍｉｎ切り込み速度：５０ｍｍ／ｍｉｎ切削液：純水初期張り上げ量：１２００μｍ被削材：６インチ径シリコンインゴット

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示すように、比較例の内周刃砥石に
比して実施例１、２の内周刃砥石は反り発生率、ソーマ
ーク発生率、欠け発生率、バースト発生率などがいずれ
も大幅に低下した。また、実施例２の内周刃砥石は、４
００〜５００枚切断時の反り発生率において実施例１よ
りも優れた成績を示した。

【００３７】

【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、電着砥粒層の外周縁に隣接して台金
の両側面に補強めっき層を形成したものであるから、こ
れら補強めっき層により、電着砥粒層の付け根部分にお
ける台金の剛性を向上できる。このため、切断中に電着
砥粒層に加わる研削力および台金張り上げによる応力を
これら補強めっき層により支えることができ、台金を薄
肉化した場合にも、切断中に台金がふらついて被削材と
接触したり、治具による張力および切り込み力に耐えら
れず切断中に破断したり、電着砥粒層２の真円度が悪化
して高精度の切断が行えないといった問題を防止でき
る。

【００３８】また、台金厚さ方向における前記補強めっ
き層の最大厚さは、台金肉厚の３％以上かつ超砥粒の平
均粒径の１／２以下にされており、しかも台金半径方向
における補強めっき層の幅が、電着砥粒層の台金半径方
向における幅の１〜２０倍にされているから、被削材へ
の超砥粒の切り込みを阻害せず、研削液の供給性や切粉
排出性を阻害しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内周刃砥石の実施形態の刃先の
断面拡大図である。

【図２】同実施形態の内周刃砥石の製造方法を示す断
面拡大図である。

【図３】同実施形態の内周刃砥石の製造方法を示す断
面拡大図である。

【図４】一般的な内周刃砥石の正面図である。

【符号の説明】

１０台金１２電着砥粒層１４超砥粒１６金属めっき相１８補強めっき層Ｗ１台金半径方向における電着砥粒層の幅Ｗ２台金半径方向における補強めっき層の幅

Claims

【特許請求の範囲】

【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電着砥粒層と、こ
の電着砥粒層の外周縁に隣接して前記台金の側面に形成
された補強めっき層とを具備し、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、台金厚
さ方向における前記補強めっき層の最大厚さは、前記台
金の肉厚の３％以上かつ前記超砥粒の平均粒径の１／２
以下にされるとともに、台金半径方向における前記補強
めっき層の幅は、前記電着砥粒層の台金半径方向におけ
る幅の１〜２０倍にされていることを特徴とする内周刃
砥石。
【請求項２】前記補強めっき層の硬さは、ビッカース
硬度：３００〜６５０であることを特徴とする請求項１
記載の内周刃砥石。
【請求項３】前記補強めっき層は、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
とを特徴とする請求項１または２記載の内周刃砥石。
【請求項４】前記補強めっき層は、粒径が０．１〜１
０μｍでビッカース硬度：１５００以上の硬さを有する
硬質粒子を含んで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。
【請求項５】前記補強めっき層は、平均粒径が１０〜
１００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。
【請求項６】前記補強めっき層は、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１〜５のいずれかに記載の内周刃砥石。