TW201942375A - 環狀磨石 - Google Patents

Abstract

[課題]本發明提供一種環狀磨石，即使對其供給混合有二氧化碳的切割水，亦不易發生結合材料的腐蝕。[解決手段]本發明之環狀磨石具備磨石部，該磨石部包含結合材料與分散並固定於該結合材料中的磨粒，且該結合材料包含鎳鐵合金。該鎳鐵合金中鐵的含有率較佳為5wt%以上且小於60wt%。該鎳鐵合金中鐵的含有率更佳為20wt%以上50wt%以下。該環狀磨石較佳為僅由該磨石部所構成。或是進一步具備具有握持部的環狀基台，且該磨石部在該環狀基台的外周緣露出。

Description

環狀磨石

本發明係關於一種裝設於切割裝置的環狀磨石。

元件晶片例如係將包含半導體的圓板狀晶圓進行裁切而形成。例如，將交叉的多條分割預定線設定於晶圓的表面，在以分割預定線劃分的各區域中形成包含該半導體之IC（Integrated Circuit，積體電路）等的元件。接著，將晶圓沿著該分割預定線分割則形成各個元件晶片。

晶圓的分割係使用具備環狀磨石（切割刀片）的切割裝置。切割裝置中，一邊使環狀磨石在與晶圓等工件垂直的平面上旋轉一邊使其切入該工件。該環狀磨石具有包含磨粒與分散有該磨粒之結合材料的磨石部，藉由使從結合材料適當露出之磨粒與工件接觸而將工件進行切割（參照專利文獻1）。再者，已知一種被稱為輪轂型（hub type）的環狀磨石，其具有環狀基台，並在該環狀基台的外周側形成有該磨石部。

例如，以電解電鍍等的方法將磨石部電沉積於環狀基台的外周緣，藉此形成輪轂型環狀磨石。更具體而言，例如，將分散有金剛石粒等磨粒之鎳層等的結合材料電沉積於鋁基台上，藉此形成該環狀磨石。此外，以電解電鍍形成的環狀磨石，亦稱為電沉積磨石或電鑄磨石。

若以該環狀磨石切割晶圓，則有由於該環狀磨石與晶圓的摩擦而產生靜電，並因該靜電而導致元件被靜電破壞的疑慮。於是，為了去除該靜電，在切割時供給至環狀磨石或晶圓的切割水中混合二氧化碳的切割裝置已為人所知（參照專利文獻2及專利文獻3）。
[習知技術文獻]
[專利文獻]

[專利文獻1]日本特開2000-87282號公報
[專利文獻2]日本特開平8-130201號公報
[專利文獻3]日本特開平11-300184號公報

[發明所欲解決的課題]
若將二氧化碳混合於切割水而供給至該環狀磨石，則該環狀磨石所包含之鎳層等的結合材料會因包含二氧化碳之切割水而腐蝕。因此，發生該環狀磨石的強度降低的問題。

本發明係鑒於此問題而完成，其目的在於提供一種環狀磨石，即使對其供給混合有二氧化碳的切割水，亦不易發生結合材料的腐蝕。

[解決課題的技術手段]
根據本發明之一態樣，可提供一種環狀磨石，其特徵為具備磨石部，該磨石部包含結合材料與分散並固定於該結合材料中的磨粒，且該結合材料包含鎳鐵合金。

該鎳鐵合金中鐵的含有率較佳為5wt%以上且小於60wt%。該鎳鐵合金中鐵的含有率更佳為20wt%以上50wt%以下。

又，環狀磨石較佳為僅由該磨石部所構成。又，較佳為進一步具備具有握持部的環狀基台，且該磨石部在該環狀基台的外周緣露出。

[發明功效]
本發明之一態樣的環狀磨石具備磨石部，該磨石部包含結合材料與分散並固定於該結合材料中的磨石。接著，該結合材料包含鎳鐵合金。在使用該環狀磨石切割晶圓時，雖對該環狀磨石或晶圓供給包含二氧化碳的切割水，但包含鎳鐵合金之結合材料不易因該包含二氧化碳之切割水而發生腐蝕。

因此，根據本發明之一態樣，可提供一種環狀磨石，即使對其供給混合有二氧化碳的切割水，亦不易發生結合材料的腐蝕。

對本發明之實施形態進行說明。圖1（A）係示意性地顯示由磨石部所構成之環狀磨石作為本實施形態的環狀磨石（切割刀片）之一例的立體圖。圖1（A）所示之環狀磨石1a係被稱為墊圈型的環狀磨石。

該環狀磨石1a由中央具有貫通孔之圓環狀磨石部3a所構成。將該環狀磨石1a裝設於切割裝置的切割單元。使主軸通過該貫通孔，藉由該主軸旋轉，而使該環狀磨石1a在與該貫通孔之延伸方向垂直的平面上旋轉。接著，若使旋轉之環狀磨石1a的磨石部3a與工件接觸，則將工件進行切割。

又，圖1（B）係示意性地顯示具備環狀基台及磨石部之環狀磨石的立體圖。圖1（B）所示之環狀磨石1b係被稱為輪轂型的磨石，其係在環狀基台5的外周緣配設有磨石部3b。在將該環狀磨石1b裝設於切割裝置之切割單元時，該環狀基台5成為切割裝置中使用者（操作員）握持的握持部。

該磨石部3a、3b例如係將分散有金剛石磨粒等磨粒之結合材料電沉積於由鋁等金屬所形成的基台而形成。此外，以電鍍等的方法所形成的環狀磨石1a、1b，亦被稱為電沉積磨石或電鑄磨石。

環狀磨石1a、1b的該磨石部3a、3b包含結合材料與分散並固定於該結合材料中的磨粒。藉由從結合材料適當露出之磨粒與工件接觸而將工件進行切割。若進行工件的切割則磨粒會從結合材料脫落，但刀刃消耗而不斷從該結合材料露出新的磨粒。此作用稱為自銳性，藉由該自銳性的作用使該環狀磨石1a、1b的切割能力保持在一定的水準以上。

在本實施形態之環狀磨石1a、1b中，磨石部3a、3b所包含之結合材料包含鎳鐵合金。該鎳鐵合金中鐵的含有比例（例如，鎳與鐵之總重量中鐵所占的重量）為5wt%以上且小於60wt%，較佳為20wt%以上50wt%以下。

該工件例如係由矽、SiC（碳化矽）或其他半導體等的材料，或是藍寶石、玻璃、石英等的材料所構成的大致圓板狀基板等。例如，以排列成網格狀的多條分割預定線劃分工件的表面，在所劃分的各區域形成IC（Integrated Circuit，積體電路）或LED（Light Emitting Diode，發光二極體）等的元件。最終沿著分割預定線將工件分割，藉此形成各個元件晶片。

接著，對圖1（A）所示之墊圈型環狀磨石1a的製造方法進行說明。圖2係示意性地顯示僅由磨石部所構成之環狀磨石的製程的剖面圖。例如，以電解電鍍等的方法形成環狀磨石1a。該製造方法中，首先，使作為2價鐵離子之供給源的鐵鹽溶解於摻入有磨粒之鍍鎳溶液16中，並準備容納有該鍍鎳溶液16的電鍍浴槽2。

鍍鎳溶液16係硫酸鎳、胺磺酸鎳、氯化鎳、溴化鎳、乙酸鎳、檸檬酸鎳等包含鎳（離子）之電解液，其中摻入有金剛石磨粒等的磨粒。此外，適當設定鍍鎳溶液16的構成或各成分的含量，以使所形成之磨石部的結合材料所包含之鎳鐵合金中鐵的含有比例為所要求的值。

作為2價鐵離子之供給源的鐵鹽等，例如為硫酸亞鐵（FeSO₄ ）、胺磺酸鐵（Fe（NH₂ SO₃ ）₂ ）等。藉由適當調節鍍鎳溶液16中的該鐵鹽的含量，可使結合材料所包含之鎳鐵合金中鐵的含有比例為所要求的值。

電鍍浴槽2的準備完成後，將藉由電沉積而形成有磨石部3a的基台20a與鎳電極6浸漬於電鍍浴槽2內的鍍鎳溶液16。基台20a係以例如不鏽鋼或鋁等的金屬材料形成圓盤狀，並在其表面上形成與所要求之磨石部3a的形狀對應的遮罩22a。此外，本實施形態中，形成有可形成圓環狀磨石1a的遮罩22a。

基台20a透過開關8與直流電源10的負端子（負極）連接。另一方面，鎳電極6與直流電源10的正端子（正極）連接。然而，開關8亦可配置於鎳電極6與直流電源10之間。

之後，將基台20a作為陰極、鎳電極6作為陽極，在鍍鎳溶液16中流通直流電流，使磨粒及電鍍層堆積於基台20a上未被遮罩22a覆蓋的表面。如圖2所示，一邊以馬達等的旋轉驅動源12使葉片14旋轉並攪拌鍍鎳溶液16，一邊使配置於基台20a與直流電源10之間的開關8短路。

圖3（A）係示意性地顯示所形成之電鍍層24a的剖面圖。電鍍層24a變成所要求之厚度時，切斷開關8以停止電鍍層的堆積。接著，將該基台20a全部去除以使該電鍍層24a剝離。圖3（B）係顯示示意性地顯示去除基台的剖面圖。藉此，可形成磨粒大致均等地分散於包含鎳之電鍍層24a中的磨石部3a，而完成墊圈型環狀磨石1a。

接著，對圖1（B）所示之輪轂型環狀磨石1b的製造方法進行說明。圖4係示意性地顯示具備磨石部及環狀基台之環狀磨石1b的製程的剖面圖。與環狀磨石1a相同地，例如，以在電鍍浴槽2中進行電鍍等的方法形成環狀磨石1b。該製造方法中，準備與環狀磨石1a之製造方法相同的電鍍浴槽。

電鍍浴槽2、鍍鎳溶液16及添加劑18的構成與上述環狀磨石1a的製造方法相同，故省略說明。然而，與直流電源10的負極連接之基台20b的一部分成為支撐環狀磨石1b之磨石部3b的環狀基台5，故使基台20b的形狀為對應該環狀基台5的形狀。又，在基台20b的表面形成遮罩22b，其形狀對應磨石部3b的形狀。接著，與上述環狀磨石1a的製造方法相同地，使電鍍層堆積於基台的露出部分。

圖5（A）係示意性地顯示所形成之磨石部的剖面圖，將該基台20b的一部分去除以使電鍍層24b中被該基台20b所覆蓋之區域的一部分露出。此外，如圖5（A）所示，在實施基台去除步驟之前，預先將遮罩22b從基台20b去除。

接著，如圖5（B）所示，將在基台20b中未形成作為磨石部3b之電鍍層24b之側的外周區域進行部分蝕刻，以使被基台20b所覆蓋之磨石部3b的一部分露出。藉此，完成在環狀基台5的外周區域固定有磨石部3b的輪轂型環狀磨石1b。

此處，對環狀磨石之磨石部的結合材料所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率（wt%）與環狀磨石之磨石部的腐蝕的關係進行說明。本實施形態中，製作該結合材料中所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率不同的多個磨石，對該磨石實施腐蝕實驗並顯示針對鐵的含有率與腐蝕率的關係進行調査的結果。

該實驗中，製作鎳鐵合金中鐵的含有率為0wt%（比較例）、5wt%、10wt%、20wt%、30wt%、50wt%、60wt%的環狀磨石。接著，設想使用該磨石的切割步驟，將所製作之環狀磨石裝設於切割裝置的切割單元，使該磨石以旋轉數30,000rpm進行旋轉，並對該磨石持續供給將含有二氧化碳之切割水72小時。

此外，本實驗中，準備阻抗值為0.1MΩ･cm的切割水與阻抗值為0.2MΩ･cm的切割水這兩種二氧化碳濃度不同的切割水，分別供給至該磨石。接著，在供給切割水之前與供給72小時後，分別測量磨石的重量，求出磨石重量的減少量。接著，算出將鎳鐵合金中鐵的含有率為0wt%之磨石的重量減少量設為100%時各磨石的該減少量的比例作為腐蝕率（%）。

此外，在本實驗中，為了將環狀磨石的磨石部以外的重量變化從結果排除，而預先對環狀磨石的環狀基台供給含有二氧化碳之切割水72小時，並測量實驗前的重量與實驗後的重量。

亦即，首先，在實驗前後測量各環狀磨石的重量以算出各環狀磨石的重量變化量，從各環狀磨石的重量變化量減去環狀基台的重量變化量而求出磨石部的重量變化量。接著，將各磨石部的重量變化量除以鐵的含量為0wt%的比較例之磨石部的重量變化量，藉此算出腐蝕率（%）。例如，腐蝕率為100%的情況下，意為與比較例之磨石部相同腐蝕程度，腐蝕率為0%的情況下，意為未確認到磨石部的重量變化，該磨石部未腐蝕。

對實驗的結果進行研究。如圖6所示，在供給阻抗值為0.2MΩ･cm的切割水時，結合材料中所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率為5wt%的磨石部之腐蝕率為4.8%，同樣地，鐵的含有率為10wt%的磨石部之腐蝕率為7.1%。鐵的含量為20wt%、30wt%、50wt%的磨石部未確認到實驗前後的重量變化，其腐蝕率為0.0%。再者，鐵的含量為60wt%的磨石部之腐蝕率為13.3%。

又，如圖6所示，在供給阻抗值為0.1MΩ･cm這種腐蝕效果更高的切割水時，結合材料中所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率為5wt%的磨石部之腐蝕率為47.9%，同樣地，鐵的含有率為10wt%的磨石部之腐蝕率為6.4%。鐵的含量為20wt%、30wt%、50wt%的磨石部未確認到實驗前後的重量變化，其腐蝕率為0.0%。再者，鐵的含量為60wt%的磨石部之腐蝕率為74.1%。

由以上實驗結果可確認，結合材料中所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率為5wt%以上的磨石部，相較於結合材料中不含鐵的磨石部，其可大幅抑制腐蝕。特別是提高結合材料中所包含之鎳鐵合金中鐵的含有率而使該含有率為20wt%以上50wt%以下的情況下，確認該磨石部未被腐蝕。

又，當鎳鐵合金中鐵的含有率達到60wt%時，確認磨石部發生腐蝕。這可認為是因為，鎳鐵合金中鐵的比例太高，該磨石部中的鐵生鏽而導致磨石部變脆。

由以上實驗可說是，該鎳鐵合金中鐵的含有率較佳為5wt%以上且小於60wt%，更佳為20wt%以上50wt%以下。

如以上所說明，根據本實施形態，可提供一種環狀磨石，即使對其供給混合有二氧化碳的切割水，亦不易發生結合材料的腐蝕。因此，實施切割加工時環狀磨石的性能變化小，又，可抑制過度消耗而降低環狀磨石的更換頻率。

此外，上述實施形態中，對藉由電解電鍍使包含鎳鐵合金之電鍍層堆積以形成磨石部的情況進行說明，但本發明之一態樣之環狀磨石並不限定於此。本發明之一態樣的環狀磨石亦可由其他方法所形成。例如，亦可用既定形狀的模型將包含磨粒之鎳鐵合金的板材進行沖切而形成。

此外，在不脫離本發明之目的的範圍內，上述實施形態所述的結構、方法等可適當變更而實施。

1a、1b‧‧‧環狀磨石

3a、3b‧‧‧磨石部

5‧‧‧環狀基台

11‧‧‧磨粒

2‧‧‧電鍍浴槽

6‧‧‧鎳電極

8‧‧‧開關

10‧‧‧直流電源

12‧‧‧旋轉驅動源

14‧‧‧葉片

16‧‧‧鍍鎳溶液

18‧‧‧添加劑

20a、20b‧‧‧基台

22a、22b‧‧‧遮罩

24a、24b‧‧‧電鍍層

圖1（A）係示意性地顯示由磨石部所構成之環狀磨石的立體圖，圖1（B）係示意性地顯示具備環狀基台及磨石部之環狀磨石的立體圖。

圖2係示意性地顯示由磨石部所構成之環狀磨石的製程的剖面圖。

圖3（A）係示意性地顯示所形成之磨石部的剖面圖，圖3（B）係示意性地顯示去除基台的剖面圖。

圖4係示意性地顯示具備磨石部及環狀基台之環狀磨石的製程的剖面圖。

圖5（A）係示意性地顯示所形成之磨石部的剖面圖，圖5（B）係示意性地顯示去除部分基台的剖面圖。

圖6係說明鎳鐵合金中鐵的含有比例與腐蝕率之關係的圖譜。

Claims (5)

1. 一種環狀磨石，其特徵為具備磨石部，該磨石部包含結合材料與分散並固定於該結合材料中的磨粒， 且該結合材料包含鎳鐵合金。
2. 如申請專利範圍第1項所述之環狀磨石，其中，該鎳鐵合金中鐵的含有率為5wt%以上且小於60wt%。
3. 如申請專利範圍第1項所述之環狀磨石，其中，該鎳鐵合金中鐵的含有率為20wt%以上50wt%以下。
4. 一種環狀磨石，係如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之環狀磨石，其特徵為僅由該磨石部所構成。
5. 一種環狀磨石，係如申請專利範圍第1至3項中任一項所述之環狀磨石，其進一步具備具有握持部的環狀基台， 且該磨石部在該環狀基台的外周緣露出。