特開 2024-42335 研削砥粒及びビトリファイド研削工具

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024042335

(43)【公開日】2024-03-28

(54)【発明の名称】研削砥粒及びビトリファイド研削工具

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20240321BHJP

   B24D 3/14 20060101ALI20240321BHJP

   B24D 3/00 20060101ALI20240321BHJP

   C09K 3/14 20060101ALI20240321BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 631

B24D3/14

B24D3/00 320B

B24D3/00 330D

C09K3/14 550D

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022146987

(22)【出願日】2022-09-15

(71)【出願人】

【識別番号】000116781

【氏名又は名称】旭ダイヤモンド工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】595142288

【氏名又は名称】アサヒ化成工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】小松 祐介

(72)【発明者】

【氏名】市川 寛之

(72)【発明者】

【氏名】藤本 俊一

【テーマコード（参考）】

3C063

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C063AA02

3C063AB05

3C063BA02

3C063BB02

3C063BC05

3C063EE10

3C063EE15

3C063FF23

3C063FF30

5F057AA14

5F057BA11

5F057BB09

5F057CA11

5F057DA11

5F057EB16

5F057EB18

(57)【要約】

【課題】炭化ケイ素の被研削材を研削する研削加工において、加工ダメージ層を薄くしつつ適切に研削する。
【解決手段】炭化ケイ素の被研削材を研削する研削砥粒４は、研削砥粒４の中央部に位置して、モース硬度が炭化ケイ素以下のコア砥粒５と、コア砥粒５を囲むようにコア砥粒５に結合された機能性結合物６と、を備える。機能性結合物６は、被研削材に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分である二酸化マンガンと、メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分である炭酸カルシウムと、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭化ケイ素の被研削材を研削する研削砥粒であって、
前記研削砥粒の中央部に位置して、モース硬度が炭化ケイ素以下のコア砥粒と、
前記コア砥粒を囲むように前記コア砥粒に結合された機能性結合物と、を備え、
前記機能性結合物は、
前記被研削材に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分である二酸化マンガンと、
前記メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分である炭酸カルシウムと、を有する、
研削砥粒。

【請求項2】

前記機能性結合物は、メカニカルアロイング処理により前記コア砥粒に結合されている、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項3】

前記コア砥粒は、アルミナである、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項4】

前記研削砥粒における前記コア砥粒の重量比率は、３０ｗｔ％以上である、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項5】

前記コア砥粒の粒径は、０．１μｍ以上である、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項6】

前記機能性結合物は、
前記化学反応性成分を有する化学反応性粒子と、
前記反応促進成分を有する反応促進粒子と、を有する、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項7】

前記化学反応性粒子の粒径及び前記反応促進粒子の粒径は、前記コア砥粒の粒径の９０％以下である、
請求項６に記載の研削砥粒。

【請求項8】

一つの前記コア砥粒に結合する前記化学反応性粒子及び前記反応促進粒子の合計数は、８個以上である、
請求項６に記載の研削砥粒。

【請求項9】

前記機能性結合物は、前記コア砥粒の少なくとも一部を被覆する層状に形成されている、
請求項１に記載の研削砥粒。

【請求項10】

前記コア砥粒に対する前記機能性結合物の被覆率は、２５％以上である、
請求項９に記載の研削砥粒。

【請求項11】

前記機能性結合物の層厚は、前記コア砥粒の粒径の０．１％以上である、
請求項９に記載の研削砥粒。

【請求項12】

台金と、
前記台金に接合された砥粒層と、を備え、
前記砥粒層は、
請求項１～１１の何れか一項に記載の研削砥粒と、
前記研削砥粒を結合するガラス質のビトリファイドボンドと、を有する、
ビトリファイド研削工具。

【請求項13】

前記砥粒層は、１００ｎｍ未満の粒径を有するダイヤモンドを更に備える、
請求項１２に記載のビトリファイド研削工具。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化ケイ素の被研削材を研削する研削砥粒及びビトリファイド研削工具に関する。

【背景技術】

【0002】

ＳｉＣ（炭化ケイ素）ウェーハの表面加工では、カップ型ホイールを用いてＳｉＣウェーハの表面を研削する研削加工を行い、その後、遊離砥粒を用いたＣＭＰ（化学機械研磨）によりＳｉＣウェーハの表面を研磨する研磨加工を行う。ＳｉＣは、材料的に硬く、化学的にも安定しているため、ＳｉＣウェーハの表面加工は、Ｓｉ（シリコン）ウェーハの表面加工に比べて非常に難しいとされている。このため、研削加工では、カップ型ホイールとしてダイヤモンドホイールが用いられている。また、研磨加工では、遊離砥粒として、ダイヤモンド砥粒、軟質砥粒、特許文献１に記載された複合砥粒等が用いられている。特許文献１に記載された複合砥粒は、被研磨材よりもモース硬度が低い機械的研磨材と、研磨時に発生する摩擦熱によって被研磨材を化学的に変質させる化学反応性研磨材と、研磨時に発生する摩擦熱によって化学的研磨作用を促進する反応促進剤と、がメカニカルアロイング処理により結合された砥粒である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７３１７０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一般的に、研削加工では、被研削材よりも硬い（モース硬度が高い）砥粒を用いて被研削材を研削する。しかしながら、研削加工は強制的に切り込みを行うために、ＳｉＣよりも硬い（モース硬度が高い）ダイヤモンド砥粒を用いてＳｉＣウェーハを研削すると、ＳｉＣウェーハの表層に加工ダメージが残る。加工ダメージが残った層を加工ダメージ層という。加工ダメージ層が厚いと、次工程である研磨加工の加工代が多くなるため、ＳｉＣウェーハの表面加工時間が長くなるという問題がある。

【0005】

そこで、研削加工により生じる加工ダメージ層を薄くするために、ダイヤモンド砥粒の粒径を小さくすることが考えられる。しかしながら、ダイヤモンド砥粒の粒径が小さすぎると、切り込みが行えずＳｉＣウェーハの研削加工を適切に行うことができない。また、研磨加工で用いる遊離砥粒を固定砥粒砥石にしてＳｉＣウェーハの表面を研削加工することが考えられる。しかしながら、研磨加工を行う遊離砥粒では、ＳｉＣウェーハへの切り込みが行えないため、ＳｉＣウェーハの表面の研削加工を行うことができない。

【0006】

ここで、特許文献１に記載された複合砥粒は、機械的研磨材、化学反応性研磨材、及び反応促進剤が無秩序な配置で結合されている。また、機械的研磨材、化学反応性研磨材、及び反応促進剤は、同じような粒径を有しており、機械的研磨材よりも遥かに粒径の大きい反応促進剤も含まれている。このため、特許文献１に記載された複合砥粒を固定砥粒砥石にしてＳｉＣウェーハの表面を研削しても、研削加工としては十分な効果が得られない。

【0007】

そこで、本発明は、炭化ケイ素の被研削材を研削する研削加工において、被研削材に生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切に被研削材を研削することができる研削砥粒及びビトリファイド研削工具を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明に係る研削砥粒は、以下の通りである。

【0009】

［１］
炭化ケイ素の被研削材を研削する研削砥粒であって、前記研削砥粒の中央部に位置して、モース硬度が炭化ケイ素以下のコア砥粒と、前記コア砥粒を囲むように前記コア砥粒に結合された機能性結合物と、を備え、前記機能性結合物は、前記被研削材に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分である二酸化マンガンと、前記メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分である炭酸カルシウムと、を有する、研削砥粒。

【0010】

この研削砥粒では、炭化ケイ素の被研削材に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分である二酸化マンガンと、メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分である炭酸カルシウムと、を有する機能性結合物を備えるため、被研削材に対してメカノケミカル効果を発生及び促進して炭化ケイ素の被研削材の表面を変質させることができる。しかも、コア砥粒が研削砥粒の中央部に位置し、化学反応性成分及び反応促進成分を有する機能性結合物がコア砥粒を囲むようにコア砥粒に結合されているため、化学反応性成分及び反応促進成分によるメカノケミカル効果の発生及び促進を効果的に行って、炭化ケイ素の被研削材の表面を効果的に変質させることができる。これにより、モース硬度が炭化ケイ素以下のコア砥粒により炭化ケイ素の被研削材を切り込むことができるため、炭化ケイ素の被研削材を研削する研削加工において、被研削材に生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切に被研削材を研削することができる。

【0011】

［２］
前記機能性結合物は、メカニカルアロイング処理により前記コア砥粒に結合されている、［１］に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、機能性結合物がメカニカルアロイング処理によりコア砥粒に結合されていることで、大きな結合エネルギーで機能性結合物がコア砥粒に結合された状態となっているとともに、化学反応性成分及び反応促進成分の物質固有の性質を保持したまま機能性結合物がコア砥粒に結合された状態となっている。このため、研削加工において、機能性結合物がコア砥粒から脱落するのを抑制することができるとともに、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0012】

［３］
前記コア砥粒は、アルミナである、［１］又は［２］に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、コア砥粒が、モース硬度が炭化ケイ素以下のアルミナであることで、被研削材に生じる加工ダメージ層を薄くすることができる。

【0013】

［４］
前記研削砥粒における前記コア砥粒の重量比率は、３０ｗｔ％以上である、［１］～［３］の何れか一つに記載の研削砥粒。この研削砥粒では、研削砥粒におけるコア砥粒の重量比率が３０ｗｔ％以上であることで、被研削材への切り込みをより適切に行うことができる。

【0014】

［５］
前記コア砥粒の粒径は、０．１μｍ以上である、［１］～［４］の何れか一つに記載の研削砥粒。この研削砥粒では、コア砥粒の粒径が０．１μｍ以上であることで、被研削材への切り込みをより適切に行うことができる。

【0015】

［６］
前記機能性結合物は、前記化学反応性成分を有する化学反応性粒子と、前記反応促進成分を有する反応促進粒子と、を有する、［１］～［５］の何れか一つに記載の研削砥粒。この研削砥粒では、機能性結合物が化学反応性粒子及び反応促進粒子を有することで、コア砥粒を囲むように機能性結合物を配置することができるとともに、機能性結合物の間からコア砥粒を露出させることもできる。これにより、メカノケミカル効果の発生及び促進を効果的に行うことができるとともに、被研削材への切り込みをより適切に行うことができる。

【0016】

［７］
前記化学反応性粒子の粒径及び前記反応促進粒子の粒径は、前記コア砥粒の粒径の９０％以下である、［６］に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、化学反応性粒子の粒径及び反応促進粒子の粒径がコア砥粒の粒径の９０％以下であることで、コア砥粒が化学反応性粒子及び反応促進粒子よりも大きくなるため、被研削材への切り込みをより適切に行うことができる。

【0017】

［８］
一つの前記コア砥粒に結合する前記化学反応性粒子及び前記反応促進粒子の合計数は、８個以上である、［６］又は「７」に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、一つのコア砥粒に結合する化学反応性粒子及び反応促進粒子の合計数が８個以上であることで、コア砥粒の化学反応性粒子及び反応促進粒子により囲まれる領域が多くなるため、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0018】

［９］
前記機能性結合物は、前記コア砥粒の少なくとも一部を被覆する層状に形成されている、［１］～［５］の何れか一つに記載の研削砥粒。この研削砥粒では、機能性結合物がコア砥粒の少なくとも一部を被覆する層状に形成されていることで、コア砥粒を囲むように機能性結合物が配置されるため、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0019】

［１０］
前記コア砥粒に対する前記機能性結合物の被覆率は、２５％以上である、［９］に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、コア砥粒に対する機能性結合物の被覆率が２５％以上であることで、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0020】

［１１］
前記機能性結合物の層厚は、前記コア砥粒の粒径の０．１％以上である、［９］又は［１０］に記載の研削砥粒。この研削砥粒では、機能性結合物の層厚がコア砥粒の粒径の０．１％以上であることで、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0021】

本発明に係るビトリファイド研削工具は、以下の通りである。

【0022】

［１２］
台金と、前記台金に接合された砥粒層と、を備え、前記砥粒層は、［１］～［１１］の何れか一つに記載の研削砥粒と、前記研削砥粒を結合するガラス質のビトリファイドボンドと、を有する、ビトリファイド研削工具。

【0023】

このビトリファイド研削工具では、上述した研削砥粒がビトリファイドボンドにより結合された砥粒層を備えるため、炭化ケイ素の被研削材を研削する研削加工において、被研削材に生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切に被研削材を研削することができる。また、研削砥粒がビトリファイドボンドにより結合されているため、研削砥粒の保持力が強く、長期にわたって炭化ケイ素の被研削材の研削を良好に行うことができる。

【0024】

［１３］
前記砥粒層は、１００ｎｍ未満の粒径を有するダイヤモンドを更に備える、［１２］に記載のビトリファイド研削工具。このビトリファイド研削工具では、砥粒層が１００ｎｍ未満の粒径を有するダイヤモンドを更に備えることで、被研削材の加工ダメージ層を薄くしつつ、被研削材への切り込みを更に良好に行うことができる。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、炭化ケイ素の被研削材を研削する研削加工において、加工ダメージ層を薄くしつつ適切に研削することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は、本実施形態のビトリファイド研削工具を示す断面図である。

【図2】図２は、ビトリファイド研削工具によりＳｉＣウェーハを研削加工している状態を示す斜視図である。

【図3】図３は、本実施形態の研削砥粒の一例を示す模式図である。

【図4】図４は、本実施形態の研削砥粒の一例を示す模式図である。

【図5】図５は、図３に示す研削砥粒の一例を示すＳＥＭ写真である。

【図6】図６は、図３に示す研削砥粒の一例を示すＳＥＭ写真である。

【図7】図７は、図４に示す研削砥粒の一例を示すＳＥＭ写真である。

【図8】図８は、研削加工したＳｉＣウェーハの表面を示す平面図である。

【図9】図９は、図８に示すＳｉＣウェーハの表面の一部を拡大した拡大平面図である。

【図10】図１０は、粗研削加工したＳｉＣウェーハの図９に示す切断位置で切断した切断面を撮像したＴＥＭ写真である。

【図11】図１１は、比較例１のビトリファイド研削工具で研削加工したＳｉＣウェーハの図９に示す切断位置で切断した切断面を撮像したＴＥＭ写真である。

【図12】図１２は、実施例１のビトリファイド研削工具で研削加工したＳｉＣウェーハの図９に示す切断位置で切断した切断面を撮像したＴＥＭ写真である。

【図13】図１３は、実施例２のビトリファイド研削工具で研削加工したＳｉＣウェーハの図９に示す切断位置で切断した切断面を撮像したＴＥＭ写真である。

【図14】評価結果を示す表である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0028】

図１は、本実施形態のビトリファイド研削工具１を示す断面図である。図２は、ビトリファイド研削工具１によりＳｉＣウェーハ１０を研削加工している状態を示す斜視図である。図１及び図２に示すように、本実施形態のビトリファイド研削工具１は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の被研削材であるＳｉＣウェーハ１０を研削する研削工具である。ビトリファイド研削工具１は、特にＳｉＣウェーハ１０のＣ面を研削する。ビトリファイド研削工具１は、台金２と、台金２に接合された砥粒層３と、を備える。

【0029】

台金２は、ビトリファイド研削工具１をＳｉＣウェーハ１０に押し付けながら回転させることでＳｉＣウェーハ１０を研削できるように、ホイール状に形成されている。但し、台金２の形状は、ビトリファイド研削工具１をＳｉＣウェーハ１０に押し付けながら回転させることでＳｉＣウェーハ１０を研削できれば、ホイール状に限定されるものではない。

【0030】

砥粒層３は、ＳｉＣウェーハ１０を研削するための層であり、台金２の一方の先端面に接合されている。砥粒層３は、複数の研削砥粒４（図３及び図４参照）と、複数の研削砥粒４を結合するガラス質のビトリファイドボンド（不図示）と、を有する。つまり、砥粒層３では、複数の研削砥粒４が、ガラス質のビトリファイドボンドにより結合されている。

【0031】

図３及び図４は、本実施形態の研削砥粒４の一例を示す模式図である。図３及び図４に示すように、研削砥粒４は、コア砥粒５と、コア砥粒５に結合された機能性結合物６と、を備える。

【0032】

コア砥粒５は、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みを行ってＳｉＣウェーハ１０を研削する砥粒である。コア砥粒５は、研削砥粒４の中央部に位置している。つまり、コア砥粒５は、研削砥粒４のコアを成す砥粒である。研削砥粒４の中央部に位置するコア砥粒５は一つである。コア砥粒５のモース硬度は、ＳｉＣ以下、つまり、ＳｉＣのモース硬度以下である。コア砥粒５は、モース硬度が９以下又は修正モース硬度が１３以下の砥粒であってもよい。コア砥粒５は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３（アルミナ）である。Ａｌ_２Ｏ_３のモース硬度は、ＳｉＣのモース硬度以下となる９であり、Ａｌ_２Ｏ_３の修正モース硬度は、ＳｉＣの修正モース硬度以下となる１２である。ＳｉＣの修正モース硬度は、１３である。なお、ダイヤモンドのモース硬度は、ＳｉＣのモース硬度よりも高い１０であり、ダイヤモンドの修正モース硬度は、ＳｉＣの修正モース硬度よりも高い１５である。

【0033】

機能性結合物６は、コア砥粒５を囲むようにコア砥粒５に結合されている。コア砥粒５に対する機能性結合物６の結合は、例えば、メカニカルアロイング処理により行うことができる。

【0034】

機能性結合物６は、ＳｉＣウェーハ１０に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分であるＭｎＯ_２（二酸化マンガン）と、メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分であるＣａＣＯ_３（炭酸カルシウム）と、を有する。ＭｎＯ_２は、メカノケミカル効果として、研削により発生する摩擦熱により反応して、ＳｉＣウェーハ１０のＣ面を酸化する。酸化されたＳｉＣウェーハ１０のＣ面は、モース硬度がＳｉＣ以下の砥粒により研削することが可能である。つまり、メカノケミカル効果とは、モース硬度がＳｉＣ以下の砥粒により研削することが可能となるように、ＳｉＣウェーハ１０のＣ面を酸化することをいう。ＣａＣＯ_３は、研削により発生する摩擦熱により、ＭｎＯ_２によるメカノケミカル効果であるウェーハのＣ面の酸化を促進する。

【0035】

研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率は、特に限定されるものではない。例えば、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより効果的に行う観点から、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率は、好ましくは３０ｗｔ％以上、より好ましくは４０ｗｔ％以上、更に好ましくは５０ｗｔ％以上である。一方、ＳｉＣウェーハ１０の表面粗さが過大となるのを抑制する観点から、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率は、好ましくは９０ｗｔ％以下、より好ましくは８０ｗｔ％以下、更に好ましくは７５ｗｔ％以下である。これらの観点から、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率は、好ましくは３０ｗｔ％以上９０ｗｔ％以下、より好ましくは４０ｗｔ％以上８０ｗｔ％以下、更に好ましくは５０ｗｔ％以上７５ｗｔ％以下である。

【0036】

コア砥粒５の粒径は、特に限定されるものではない。例えば、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行う観点から、コア砥粒５の粒径は、好ましくは０．１μｍ以上、より好ましくは０．３μｍ以上、更に好ましくは０．５μｍ以上である。一方、ＳｉＣウェーハ１０の表面粗さが過大となるのを抑制する観点から、コア砥粒５の粒径は、好ましくは１０．０μｍ以下、より好ましくは５．０μｍ以下、更に好ましくは２．０μｍ以下である。これらの観点から、コア砥粒５の粒径は、好ましくは０．１μｍ以上１０．０μｍ以下、より好ましくは０．３μｍ以上５．０μｍ以下、更に好ましくは０．５μｍ以上２．０μｍ以下である。

【0037】

コア砥粒５の粒径は、コア砥粒５の最大粒径とすることができる。コア砥粒５の粒径は、例えば、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）でコア砥粒５を撮像し、この撮像したＳＥＭ写真からコア砥粒５の粒径を求めることができる。研削砥粒４が複数ある場合、コア砥粒５の粒径は、複数の研削砥粒４におけるコア砥粒５の平均粒径であってもよい。この場合、コア砥粒５の平均粒径は、例えば、走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテク製、ＳＵ３５００形）により計測することができる。

【0038】

図３に示す研削砥粒４は、機能性結合物６が、化学反応性成分のＭｎＯ_２を有する化学反応性粒子７と、反応促進成分のＣａＣＯ_３を有する反応促進粒子８と、を有する構造となっている。つまり、図３に示す研削砥粒４では、機能性結合物６である化学反応性粒子７と反応促進粒子８とが、コア砥粒５を囲むようにコア砥粒５に接合されている。化学反応性粒子７は、ＭｎＯ_２を有することで、ＳｉＣウェーハ１０に対してメカノケミカル効果を生じさせることができる。反応促進粒子８は、ＣａＣＯ_３を有することで、メカニカル効果を促進することができる。

【0039】

図３に示す研削砥粒４では、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、特に限定されるものではない。例えば、コア砥粒５のＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行う観点から、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、好ましくはコア砥粒５の粒径の９０％以下、より好ましくはコア砥粒５の粒径の７５％以下、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の５０％以下である。一方、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行う観点から、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、好ましくはコア砥粒５の粒径の１％以上、より好ましくはコア砥粒５の粒径の３％以上、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の５％以上である。これらの観点から、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、好ましくはコア砥粒５の粒径の１％以上９０％以下、より好ましくはコア砥粒５の粒径の３％以上７５％以下、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の５％以上５０％以下である。

【0040】

化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、化学反応性粒子７の最大粒径及び反応促進粒子８の最大粒径とすることができる。化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、例えば、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）でコア砥粒５を撮像し、この撮像したＳＥＭ写真からコア砥粒５の粒径を求めることができる。研削砥粒４が複数ある場合、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径は、複数の研削砥粒４におけるコア砥粒５の平均粒径であってもよい。この場合、コア砥粒５の平均粒径は、例えば、走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテク製、ＳＵ３５００形）により計測することができる。

【0041】

また、図３に示す研削砥粒４では、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数は、特に限定されるものではない。例えば、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる観点から、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数は、好ましくは８個以上、より好ましくは１０個以上、更に好ましくは１２個以上である。一方、製造容易性の観点から、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数は、好ましくは１００個以下、より好ましくは８０個以下、更に好ましくは５０個以下である。これらの観点から、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数は、好ましくは８個以上１００個以下、より好ましくは１０個以上８０個以下、更に好ましくは１２個以上５０個以下である。

【0042】

図４に示す研削砥粒４は、機能性結合物６が、コア砥粒５の少なくとも一部を被覆する層状に形成された構造となっている。つまり、図４に示す研削砥粒４では、化学反応性成分のＭｎＯ_２及び反応促進成分のＣａＣＯ_３を有する機能性結合物６が、コア砥粒５の少なくとも一部を被覆する層状に形成されている。

【0043】

図４に示す研削砥粒４では、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率は、特に限定されるものではない。例えば、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行う観点から、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率は、好ましくは２５％以上、より好ましくは４０％以上、更に好ましくは５０％以上である。一方、製造容易性の観点から、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率は、好ましくは９５％以下、より好ましくは８０％以下、更に好ましくは７５％以下である。これらの観点から、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率は、好ましくは２５％以上９５％以下、より好ましくは４０％以上８０％以下、更に好ましくは５０％以上７５％以下である。なお、機能性結合物６が無い場合の被覆率は０％となり、機能性結合物６がコア砥粒５の全面を覆っている場合の被覆率は１００％となる。

【0044】

また、図４に示す研削砥粒４では、機能性結合物６の層厚は、特に限定されるものではない。例えば、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる観点から、機能性結合物６の層厚は、好ましくはコア砥粒５の粒径の０．１％以上、より好ましくはコア砥粒５の粒径の０．５％以上、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の１．０％以上である。一方、製造容易性の観点から、機能性結合物６の層厚は、好ましくはコア砥粒５の粒径の２０．０％以下、より好ましくはコア砥粒５の粒径の１０．０％以下、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の５．０％以下である。これらの観点から、機能性結合物６の層厚は、好ましくはコア砥粒５の粒径の０．１％以上２０．０％以下、より好ましくはコア砥粒５の粒径の０．５％以上１０．０％以下、更に好ましくはコア砥粒５の粒径の１．０％以上５．０％以下である。

【0045】

ここで、研削砥粒４の製造方法の一例について説明する。

【0046】

まず、コア砥粒５となるＡｌ_２Ｏ_３の原砥粒と、ＭｎＯ_２の化学反応性粒子７と、ＣａＣＯ_３の反応促進粒子８と、を混合する。原砥粒は、コア砥粒５に比べて十分に粒径の大きいものとする。そして、この混合物に対してメカニカルアロイング処理を行う。

【0047】

メカニカルアロイング処理では、原砥粒が砕かれて小径化及び球形化することでコア砥粒５となる。球形化するとは、球形になるということではなく、大きな角が取れて全体として球形に近づいて行くことをいう。そして、複数の化学反応性粒子７及び反応促進粒子８が、コア砥粒５を覆うようにコア砥粒５に接合される。これにより、図３に示す研削砥粒４が製造される。なお、コア砥粒５には、化学反応性粒子７及び反応促進粒子８だけでなく、砕かれて小さくなった原砥粒の欠片も接合されている。

【0048】

原砥粒の小径化及び球形化の度合いは、メカニカルアロイング処理の処理時間が長いほど大きくなる。このため、メカニカルアロイング処理の処理時間を変えることで、コア砥粒５の粒径及び形状を変えることができ、メカニカルアロイング処理の処理時間を長くすることで、コア砥粒５の粒径を小さくすることができるとともに、コア砥粒５を球形化することができる。図５及び図６は、図３に示す研削砥粒４の一例を示すＳＥＭ写真である。図６の研削砥粒４は、図５の研削砥粒４よりも、メカニカルアロイング処理の処理時間を長くして製造されたものである。このため、図６の研削砥粒４は、図５の研削砥粒４よりも小径化及び球形化している。

【0049】

また、メカニカルアロイング処理では、コア砥粒５に接合された化学反応性粒子７及び反応促進粒子８は、強い力でコア砥粒５に押し付けられることで扁平する。つまり、化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の扁平化の度合いは、メカニカルアロイング処理の処理時間が長いほど大きくなる。このため、メカニカルアロイング処理の処理時間を変えることで、化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の扁平度合いを変えることができ、メカニカルアロイング処理の処理時間を長くすることで、化学反応性粒子７及び反応促進粒子８を、コア砥粒５の少なくとも一部を被覆する層状になるまで変形させることができる。これにより、図４に示す研削砥粒４が製造される。図７は、図４に示す研削砥粒４の一例を示すＳＥＭ写真である。図７に示す研削砥粒４では、化学反応性粒子７及び反応促進粒子８が、扁平化の進行により一体となって、コア砥粒５の全面を被覆する層状となっている。

【0050】

なお、メカニカルアロイング処理を行う混合物における、原砥粒、化学反応性粒子７、及び反応促進粒子８の粒径及び配合割合、メカニカルアロイング処理の処理時間等を変更することで、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率、コア砥粒５の粒径、コア砥粒５の粒径に対する化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径の割合、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率、コア砥粒５の粒径に対する機能性結合物６の層厚の割合等を、適宜変更することができる。

【0051】

以上説明したように、本実施形態に係る研削砥粒４では、ＳｉＣウェーハ１０に対してメカノケミカル効果を生じさせる化学反応性成分であるＭｎＯ_２と、メカノケミカル効果を促進させる反応促進成分であるＣａＣＯ_３と、を有する機能性結合物６を備えるため、ＳｉＣウェーハ１０に対してメカノケミカル効果を発生及び促進してＳｉＣウェーハ１０の表面を変質させることができる。しかも、コア砥粒５が研削砥粒４の中央部に位置し、化学反応性成分及び反応促進成分を有する機能性結合物６がコア砥粒５を囲むようにコア砥粒５に結合されているため、化学反応性成分及び反応促進成分によるメカノケミカル効果の発生及び促進を効果的に行って、炭化ケイ素の被研削材の表面を効果的に変質させることができる。これにより、モース硬度がＳｉＣ以下のコア砥粒５によりＳｉＣウェーハ１０を切り込むことができるため、ＳｉＣウェーハ１０を研削する研削加工において、ＳｉＣウェーハ１０に生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切にＳｉＣウェーハ１０を研削することができる。なお、ＳｉＣウェーハ１０に生じる加工ダメージ層とは、加工歪み（欠陥、き裂）や結晶歪み（乱れ）などの加工変質層が残っている層であり、ＳｉＣウェーハ１０に生じる加工ダメージ層が薄いとは、加工歪み（欠陥、き裂）や結晶歪み（乱れ）などの加工変質層の最大深さが浅いことをいう。

【0052】

また、この研削砥粒４では、機能性結合物６がメカニカルアロイング処理によりコア砥粒５に結合されていることで、大きな結合エネルギーで機能性結合物６がコア砥粒５に結合された状態となっているとともに、化学反応性成分及び反応促進成分の物質固有の性質を保持したまま機能性結合物６がコア砥粒５に結合された状態となっている。このため、研削加工において、機能性結合物６がコア砥粒５から脱落するのを抑制することができるとともに、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0053】

また、この研削砥粒４では、コア砥粒５が、モース硬度がＳｉＣ以下のアルミナであることで、ＳｉＣウェーハ１０を研削した際に、ＳｉＣウェーハ１０に生じる加工ダメージ層を薄くすることができる。

【0054】

また、この研削砥粒４では、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率が３０ｗｔ％以上、４０ｗｔ％以上、又は５０ｗｔ％以上であることで、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行うことができる。一方、研削砥粒４におけるコア砥粒５の重量比率が９０ｗｔ％以下、８０ｗｔ％以下、又は７５ｗｔ％以下であることで、ＳｉＣウェーハ１０の表面粗さが過大となるのを抑制することができる。

【0055】

また、図３に示す研削砥粒４では、コア砥粒５の粒径が０．１μｍ以上、０．３μｍ以上、又は０．５μｍ以上、であることで、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行うことができる。一方、コア砥粒５の粒径が１０．０μｍ以下、５．０μｍ以下、又は２．０μｍ以下であることで、ＳｉＣウェーハ１０の表面粗さが過大となるのを抑制することができる。

【0056】

また、図３に示す研削砥粒４では、機能性結合物６が化学反応性粒子７及び反応促進粒子８を有することで、コア砥粒５を囲むように機能性結合物６を配置することができるとともに、機能性結合物６の間からコア砥粒５を露出させることもできる。これにより、メカノケミカル効果の発生及び促進を効果的に行うことができるとともに、ＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行うことができる。

【0057】

また、図３に示す研削砥粒４では、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径がコア砥粒５の粒径の９０％以下、７５％以下、又は５０％以下であることで、コア砥粒が化学反応性粒子７及び反応促進粒子８よりも大きくなるため、コア砥粒５のＳｉＣウェーハ１０への切り込みをより適切に行わせることができる。一方、化学反応性粒子７の粒径及び反応促進粒子８の粒径がコア砥粒５の粒径の１％以上、３％以上、又は５％以上であることで、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0058】

また、図３に示す研削砥粒４では、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数が８個以上、１０個以上、又は１２個以上であることで、コア砥粒５の化学反応性粒子７及び反応促進粒子８により囲まれる領域が多くなるため、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。一方、一つのコア砥粒５に結合する化学反応性粒子７及び反応促進粒子８の合計数が１００個以下、８０個以下、又は５０個以下であることで、研削砥粒４を容易に製造することができる。

【0059】

また、図４に示す研削砥粒４では、機能性結合物６がコア砥粒５の少なくとも一部を被覆する層状に形成されていることで、コア砥粒５を囲むように機能性結合物６が配置されるため、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。

【0060】

また、図４に示す研削砥粒４では、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率が２５％以上、４０％以上、又は５０％以上であることで、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。一方、コア砥粒５に対する機能性結合物６の被覆率が９５％以下、８０％以下、又は７５％以下であることで、研削砥粒４を容易に製造することができる。

【0061】

また、図４に示す研削砥粒４では、機能性結合物６の層厚がコア砥粒５の粒径の０．１％以上、０．５％以上、又は１．０％以上であることで、メカノケミカル効果の発生及び促進をより効果的に行うことができる。一方、機能性結合物６の層厚がコア砥粒５の粒径の２０．０％以下、１０．０％以下、又は５．０％以下であることで、研削砥粒４を容易に製造することができる。

【0062】

本実施形態に係るビトリファイド研削工具１では、上述した複数の研削砥粒４がビトリファイドボンドにより結合された砥粒層３を備えるため、ＳｉＣウェーハ１０を研削する研削加工において、ＳｉＣウェーハ１０に生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切にＳｉＣウェーハ１０を研削することができる。また、複数の研削砥粒４がビトリファイドボンドにより結合されているため、研削砥粒４の保持力が強く、長期にわたってＳｉＣウェーハ１０の研削を良好に行うことができる。

【0063】

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更が可能である。

【0064】

例えば、上記実施形態では、被研削材がＳｉＣウェーハであるものとして説明したが、被研削材は、ＳｉＣを素材とするものであれば、ウェーハに限定されるものではない。

【0065】

また、ビトリファイド研削工具の砥粒層は、１００ｎｍ未満、９９ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、又は３０ｎｍ以下の粒径を有するダイヤモンドを更に備えていてもよい。このビトリファイド研削工具では、砥粒層が１００ｎｍ未満、９９ｎｍ以下、５０ｎｍ以下、又は３０ｎｍ以下の粒径を有するダイヤモンドを更に備えることで、被研削材の加工ダメージ層を薄くしつつ、被研削材への切り込みを更に良好に行うことができる。

【実施例0066】

次に、本発明の実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

【0067】

（比較例１）
平均粒径が０．４μｍのダイヤモンド砥粒をガラス質のビトリファイドボンドにより結合した砥粒層をホイール状の台金に接合して、比較例１のビトリファイド研削工具を得た。

【0068】

（実施例１）
Ａｌ_２Ｏ_３の原砥粒を７５ｗｔ％、ＭｎＯ_２の化学反応性粒子を１２．５ｗｔ％、ＣａＣＯ_３の反応促進粒子を１２．５ｗｔ％の重量割合で配合した混合物に対してメカニカルアロイング処理を行うことで、Ａｌ_２Ｏ_３のコア砥粒にＭｎＯ_２の化学反応性粒子及びＣａＣＯ_３の反応促進粒子を接合させた研削砥粒を作製した。コア砥粒の平均粒径は、１μｍであった。コア砥粒の平均砥粒は、走査電子顕微鏡（株式会社日立ハイテク製、ＳＵ３５００形）により計測した。そして、作製した研削砥粒をガラス質のビトリファイドボンドにより結合した砥粒層をホイール状の台金に接合して、実施例１のビトリファイド研削工具を得た。

【0069】

（実施例２）
実施例１と同じ条件で研削砥粒を作製した。そして、作製した研削砥粒に平均粒径が３０ｎｍのダイヤモンドを副砥粒として２．０ｗｔ％の重量割合で加え、これらをガラス質のビトリファイドボンドにより結合した砥粒層をホイール状の台金に接合して、実施例２のビトリファイド研削工具を得た。

【0070】

（評価）
平均粒径が６μｍのダイヤモンド砥粒がガラス質のビトリファイドボンドにより結合された粗加工用のビトリファイド研削工具を用いて、ＳｉＣウェーハのＣ面を粗研削加工した。粗加工用のビトリファイド研削工具は、ダイヤモンド砥粒の平均粒径を除き、比較例１のビトリファイド研削工具と同じものとした。粗研削加工では、株式会社タカトリ製のＧＬＰ－１５０（研削機）を用い、送り速度１．０μｍ／ｓｅｃの条件で、図２に示すように、ＳｉＣウェーハ及びビトリファイド研削工具をそれぞれ回転させることにより行った。その後、実施例１、実施例２、及び比較例１のビトリファイド研削工具を用いて、粗研削加工したＳｉＣウェーハのＣ面を仕上げ研削加工した。仕上げ研削加工では、株式会社タカトリ製のＧＬＰ－１５０（研削機）を用い、送り速度０．１μｍ／ｓｅｃの条件で、図２に示すように、ＳｉＣウェーハ及びビトリファイド研削工具をそれぞれ回転させることにより行った。

【0071】

粗研削加工を行ったＳｉＣウェーハのＣ面及び仕上げ研削加工を行ったＳｉＣウェーハのＣ面は、図８に示すように、放射状に延びる条痕が形成される。そこで、図９に示すように、この条痕と直交する切断位置ＣでＳｉＣウェーハを切断し、切断面と直交する撮像方向Ｄから切断面を透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）により撮像した。粗研削加工後のＴＥＭ写真を図１０に示し、比較例１のＴＥＭ写真を図１１に示し、実施例１のＴＥＭ写真を図１２に示し、実施例２のＴＥＭ写真を図１３に示す。そして、各ＳｉＣウェーハのＣ面について、表面粗さＳａ（算術平均高さ）及び加工ダメージ層の深さを計測及び評価した。表面粗さＳａの評価は、表面粗さＳａが１．０ｎｍ未満の場合をＡ、表面粗さＳａが１．０ｎｍ以上の場合をＢとした。ダメージ層の深さの評価は、ダメージ層の深さが５０ｎｍ未満の場合をＡ、ダメージ層の深さが５０ｎｍ以上の場合をＢとした。評価結果を図１４に示す。

【0072】

図１０～図１４に示すように、表面粗さＳａは、実施例１、実施例２、及び比較例１の何れも評価Ａとなったが、ダメージ層の深さは、比較例１が評価Ｂとなったのに対し、実施例１及び実施例２が評価Ａとなった。このような結果から、Ａｌ_２Ｏ_３のコア砥粒にＭｎＯ_２の化学反応性粒子及びＣａＣＯ_３の反応促進粒子が接合された研削砥粒を用いることで、ＳｉＣウェーハのＣ面を研削する研削加工において、ＳｉＣウェーハに生じる加工ダメージ層を薄くしつつ適切にＳｉＣウェーハを研削することができることが分かった。

【符号の説明】

【0073】

１…ビトリファイド研削工具、２…台金、３…砥粒層、４…研削砥粒、５…コア砥粒、６…機能性結合物、７…化学反応性粒子、８…反応促進粒子。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】