CN108136567B - 线工具用金刚石磨粒以及线工具 - Google Patents

Abstract

在使磨粒(13)附着于芯线(11)之前，对磨粒(13)的表面施加钯包覆(17)。钯包覆(17)在金刚石粒子(14)的表面上以海洋状形成。即、钯包覆(17)以整体连续的方式包覆在金刚石粒子(14)的表面上。另外，钯包覆(17)没有完全包覆金刚石粒子(14)，在一部分中设置有金刚石露出部(18)而不实施钯包覆(17)。金刚石露出部(18)在磨粒(13)的表面以岛状形成。即、金刚石露出部(18)以岛状相互分离而形成多个。

Description

线工具用金刚石磨粒以及线工具

技术领域

本发明涉及一种能够切割硅、蓝宝石等硬脆材料、并且在表面上包覆最优状态的钯的线工具用金刚石磨粒以及线工具。

背景技术

一直以来，为了切割玻璃、陶瓷、石英、蓝宝石、硅等硬脆材料而使用了线工具。例如有使用钢线、在供给含有磨粒的浆料的同时对加工对象进行切片的方法，即游离磨粒加工。但是，在这种方法中，会产生含有大量的磨粒和被加工物的切屑的磨削废液。因此，存在需要处理该磨削废液，并且环境负担也很大的问题。

对此，还有使用线工具进行的固定磨粒加工，所述线工具用树脂或镀敷将金刚石磨粒保持在钢琴线等的外周部上。近几年，尤其是由于金刚石磨粒的固定力高，因此大多使用通过镀敷来保持金刚石磨粒的线工具。这种线工具大多是用镀层来覆盖金刚石磨粒，并且为了牢固地固定金刚石磨粒，而使用将镍或钛等金属包覆在表面上的金刚石磨粒(专利文献1、专利文献2)。

另外，为了不使金刚石磨粒本来的锋利度下降，而使用如下的线工具：使导电性粒子以点状分散在金刚石磨粒的表面，并在使金刚石磨粒的一部分露出的状态下，通过镀敷来固定金刚石磨粒(专利文献3)。

并且，还有一种线工具，其特征在于，所述线工具具备：具有高强度和导电性的芯线；设置在芯线外周的金刚石磨粒；以及形成在芯线外周、且用于保持金刚石磨粒的镀层，金属核分散在金刚石磨粒的表面上，在芯线的径向上，金刚石磨粒的顶端部中的镀层的厚度、薄于除了金刚石磨粒之外的部位中的芯线表面的镀层的厚度(专利文献4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第4724779号公报

专利文献2：日本专利第4139810号公报

专利文献3：日本专利第5066508号公报

专利文献4：日本专利第5705813号公报

发明内容

发明要解决的问题

然而，像专利文献1那样，若使用包覆有镍的金刚石磨粒，则在使金刚石磨粒附着于芯线时，电场会集中在凸部。因此，其他的金刚石磨粒易于层叠并附着在先前附着的金刚石磨粒上，金刚石磨粒彼此易于以堆积的方式凝聚。像这样若金刚石磨粒堆积起来，则线工具的长度方向的线直径变得不均匀。其结果是存在如下问题：使用这种线工具从结晶块切出的晶圆在晶圆内的厚度存在偏差，并且在晶圆表面上产生划痕。

并且，在使金刚石磨粒附着在具有导电性的芯线表面之后，在实施对金刚石进行固定的镀敷处理时，同样会使电场集中在凸部。因此，会存在金刚石磨粒上的镀层比芯线上的镀层更厚的问题。若金刚石磨粒上的镀层变厚，则使有助于加工的金刚石磨粒的刀尖露出需要时间，因此切割初期的锋利度很差，成为导致各晶圆的厚度偏差、晶圆翘曲的原因。

另一方面，还有如下方法：为了使得使用初期的锋利度变得良好，而使用氧化铝等磨石对金刚石磨粒上的镀层进行修整来去除。但是，若强有力地进行修整，则在修整过程中金刚石磨粒可能会脱落，或者金刚石磨粒的固定力可能会减弱。

另外，像专利文献2那样，若使用包覆有钛的金刚石磨粒，则金刚石磨粒表面的钛与镀层的附着性很差，在加工过程中金刚石磨粒可能会脱落。

另外，在专利文献3中，由于磨粒处于仅埋入镀层的状态，因此，会存在磨粒的固定力不足、金刚石磨粒脱落的问题。若磨粒产生脱落，则线工具的直径发生变化，可能会使晶圆的厚度发生偏差，并且产生翘曲。

另外，在专利文献4中，仅在以点状包覆了磨粒表面上的金属核的部分中，优先有电流流过，整体而言，通电时的电流难以流过，在金属核表面上的通电的电流的偏差变大，其结果是，在金属核表面上所形成的镀层的包覆厚度容易产生偏差。

如此，在专利文献4中，将金属核包覆成岛状，磨粒相对于芯线的固定力不足，磨粒容易脱落。因此，存在使用中的切割精度随时间劣化变大的问题。

本发明是鉴于这种问题而完成的，其目的在于提供一种线工具用金刚石磨粒以及线工具，其能够可靠地保持金刚石磨粒，并且能够抑制切割后的晶圆的厚度偏差、翘曲、划痕的产生。

用于解决问题的方案

为了达到上述目的，第一发明是一种线工具用金刚石磨粒，金刚石粒子的表面的一部分被钯包覆，其特征在于，所述金刚石磨粒由海洋部和露出部构成，所述海洋部是在所述金刚石粒子的表面上以包覆厚度0.01μm至0.5μm的厚度大致连续地包覆有钯，所述露出部是所述金刚石粒子的表面没有被钯包覆而使所述金刚石粒子的表面露出，所述海洋部的面积率是所述金刚石粒子的表面积的70％以上且90％以下，剩余部分是所述露出部。此外，钯可以局部地分散在岛状部上，所述岛状部是没有被钯包覆而使磨粒的表面露出。

在此，海洋部(海洋状部)是指，整体在表面相互连接的部位。对此，岛部(岛状部)是指，各自在表面上相互分离的状态。因此，在本发明中，大致连续地包覆有钯的海洋部是指，在金刚石粒子的表面上，钯以整体大致连续的方式连接而形成。即、在本发明中，任意部位的钯都连接成海洋状，在金刚石粒子上的任意的部位彼此的钯全部导通。另外，作为在金刚石磨粒表面上的未包覆钯的非包覆部、即分散成多个岛状的金刚石粒子的露出部是指，没有被钯包覆而使金刚石粒子的表面露出的部位相互独立形成。即、各岛状的金刚石粒子的露出部彼此相互分离而形成。此外，一部分金属核可以分散在岛状的金刚石粒子的露出部上。

另外，根据作为切割对象的硬脆材料的种类，能够适当地选择所使用的金刚石的平均粒径。具体而言，金刚石的平均粒径优选为5～70μm，更优选为10～60μm。

根据第一发明，由于金刚石磨粒的大部分表面被钯覆盖成很薄的海洋状，因此在镀敷处理时可以在整个金刚石磨粒表面上进行通电，并且能够用充分的保持力来固定金刚石磨粒。

另外，在金刚石磨粒的一部分表面上，形成多个没有被钯包覆而使金刚石磨粒的表面以岛状露出的露出部。因此，与整个磨粒表面被包覆的情况相比，金刚石磨粒上的镀层生长速度很慢，能够使金刚石磨粒的顶端部中的镀层的厚度变薄。这是由于在金刚石磨粒的表面上形成了非常薄的海洋状的钯膜，并且存在多个分离的岛状的露出部，所述露出部是没有被钯包覆而使金刚石磨粒的表面露出，因此，当使金刚石磨粒电沉积在芯线上时，即使磨粒附着于芯线，电流也不会瞬间流过金刚石磨粒的整个表面，电流仅在海洋状的钯包覆部上流动。因此，能够对金刚石磨粒上的镀层的生长进行适当的抑制和控制。

另外，由于在表面连续地形成了海洋状的钯，因此在金刚石磨粒的表面上也形成了与海洋状部相同形状的电流回路并有电流流动，并且使金刚石磨粒上的镀层生长。对此，在整个金刚石磨粒完全被钯包覆的情况下，由于镀敷时的电场集中在金刚石磨粒的凸部上，因此，金刚石磨粒的凸部的镀层厚度比芯线的镀层厚度更厚。如此，通过将钯金属核以海洋状包覆在金刚石磨粒的表面上，从而与芯线上的镀层相比，金刚石磨粒的顶端部能够形成很薄的均匀的镀层。

另外，通过将上述金刚石磨粒用于线工具，能够使线工具的初期的锋利度变得良好，并且在切割开始之后就能够发挥出线工具的切割能力。其结果是使切割后的晶圆的质量提高。并且，当金刚石磨粒附着于线时，由于在金刚石磨粒上没有立刻形成覆盖整个磨粒的镀层，因此不会吸引另一个金刚石磨粒，也不会发生磨粒的凝聚。因而，线工具的外径变得恒定，并且使切割后的晶圆的质量提高。

另外，由于钯与镀层的粘合性高并且牢固地进行了固定，因此，在加工过程中能够抑制金刚石磨粒的脱落。此外，由于镍或钛在表面上形成钝化膜，因此，与用于固定金刚石磨粒的镀层的粘合性很弱，但由于钯不会钝化，因此与镀层的粘合性良好，在加工时能够抑制磨粒的脱落。

第二发明是一种线工具，其特征在于，所述线工具具备：第一发明所述的金刚石磨粒；具有导电性的芯线；以及形成在所述芯线的外周且用于保持所述金刚石磨粒的镀层，所述镀层由覆盖所述芯线的表面的芯线镀层、和覆盖所述金刚石磨粒的表面的磨粒镀层构成，在从所述芯线镀层突出的部位的所述金刚石磨粒表面中的所述磨粒镀层的平均厚度、相对于所述芯线镀层的平均厚度为0.2以上且0.8以下。

另外，线工具的特征在于，所述线工具具备：第一发明所述的金刚石磨粒；具有导电性的芯线；以及形成在所述芯线的外周且用于保持所述金刚石磨粒的镀层，所述镀层由覆盖所述芯线的表面的芯线镀层、和覆盖所述金刚石磨粒的表面的磨粒镀层构成，所述金刚石磨粒的顶端部的所述磨粒镀层的一部分被去除，并且至少一部分所述金刚石磨粒的顶端的一部分露出。

用于线工具的金刚石磨粒，根据使用用途而使用不同直径的磨粒。因此，对于不同尺寸的金刚石磨粒，需要保持磨粒的保持力和切割后的被切割材料的表面质量，在镀层厚度和金刚石磨粒的尺寸之间也存在规定的限制条件。例如，优选为，所述芯线镀层的平均厚度是所述金刚石磨粒的平均粒径的0.25倍以上且0.75倍以下。

在此，就所述芯线镀层的厚度而言，在固定了金刚石磨粒的部位中，将金刚石磨粒的下部埋入至规定深度，从而形成镀层的基底部。并且，以从该基底部连续的状态在金刚石磨粒的表面形成镀层，在该状态下保持磨粒。因此，所述芯线镀层的平均厚度就成为所述金刚石磨粒的固定力的基础，但为了获得与切割时作用于金刚石磨粒的剪切应力相抵抗的稳定的固定力，而需要具有所述金刚石磨粒的平均粒径的0.25倍以上的芯线镀层厚度。若芯线的镀层厚度低于该值，则金刚石磨粒容易脱落。若基底部的厚度E为0.75倍以上，则磨粒的突出量变小，容易产生滑动，随着加工的进行，磨粒的突出量越来越小，所以使锋利度下降。

在所述芯线的表面可以具有触击电镀层。触击电镀层可以由镍或镍合金形成。因具有触击电镀层，而使金刚石磨粒易于附着在芯线上。

在第二发明中，当钯的包覆率是70～90％时，金刚石磨粒的效果显著。另外，将从芯线表面的镀层即芯线镀层突出的部位中的金刚石磨粒的表面所形成的磨粒镀层的平均厚度、与芯线镀层的平均厚度之比设为0.2以上且0.8以下，从而能够有效地同时实现线工具中的金刚石磨粒的高保持力、和切割后的晶圆质量的提高。

另外，对线工具进行修整，使90％以上金刚石磨粒的顶端的一部分露出，从而在切割开始之后就能够发挥出线工具的切割能力。而且，此时，由于金刚石磨粒表面的镀层厚度很薄，因此用磨石进行的修整时间很短，不用进行强有力的修整。因此，在修整工序中能够防止金刚石磨粒的脱落和固定力下降，并使生产率提高。

另外，通过将芯线镀层的平均厚度设为金刚石磨粒的平均粒径的0.25倍以上，能够确保金刚石磨粒的保持力，通过将芯线镀层的平均厚度设为金刚石磨粒的平均粒径的0.75倍以下，能够确保线工具中的金刚石磨粒的切割质量。

并且，通过在芯线的表面形成触击电镀层，当使金刚石磨粒电沉积时在芯线表面流动的电流很稳定，从而能够稳定地附着金刚石磨粒，通过对芯线表面或触击电镀面进行粗糙化，利用固定效果，就能够改善镀层的粘合性。

发明效果

根据本发明，能够提供一种线工具用金刚石磨粒以及线工具，其能够可靠地保持金刚石磨粒，并且能够抑制切割后的晶圆的厚度偏差和划痕的产生。

附图说明

图1是表示切割装置1的图。

图2是线工具7的剖视图。

图3是磨粒13的放大剖视图。

图4A是表示金刚石粒子14的图。

图4B是表示在磨粒13的外周面上以海洋状设置了钯包覆17的状态的图。

图4C是表示在磨粒13的外周面上以岛状设置了钯包覆17的状态的图。

图5是表示线工具制造装置20的示意图。

图6是表示TTV(TV5)的测量方法的图。

具体实施方式

切割装置

以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1是表示切割装置1的示意图。切割装置1用于对作为切割对象的结晶块3进行切片加工。切割装置1包括：用于保持结晶块3的保持部5、用于使线工具7移动并且具有多个槽的辊9、以及用于对保持部5和辊9进行驱动的省略了图示的马达等。

在切割装置1中，线工具7以施加了规定张力的状态在辊9的外周上卷绕多次。将线工具7从一侧输送(图中的箭头A方向)，并从另一侧进行卷绕(图中的箭头B方向)。通过用驱动马达使辊9进行可逆旋转，能够使线工具7在辊9之间进行往复运动。

在用保持部5对硅或蓝宝石等硬脆材料即结晶块3进行保持的状态下，使结晶块3相对于线工具7的移动方向进行垂直移动(图中的箭头C方向)。通过对保持部5施加规定的负荷，使结晶块3与线工具7接触，从而用线工具7来切割结晶块3。即、能够将结晶块3一次切割成多片加工物。此外，本发明的切割方法并不限于如图所示的例子，可以应用于所有的使用根据本发明的线工具进行的切割加工中。

线工具

接下来，对线工具7进行说明。图2是表示与线工具7的轴向垂直的方向上的剖视图。线工具7主要包括芯线11、磨粒13、镀层15等。

芯线11

芯线11是具有高强度和导电性的金属线。作为芯线11，例如能够使用钢琴线、不锈钢线、钨线、钼线等。而且，作为芯线11，还能够应用在玻璃纤维、芳香族聚酰胺纤维、碳纤维、铝纤维、硼纤维等非金属线上形成有导电性包覆层的芯线。

在本发明中，在芯线11的表面能够形成触击电镀层。用于触击电镀层的金属，能够从与之后的镍镀层的相容性良好的镍、铜、黄铜等中选择。触击电镀层具有作为镀底层的作用，并且具有稳定均匀地使金刚石磨粒电沉积的效果。

在此，在将非金属线用作芯线的情况下，为了对芯线的外周面赋予导电性，通过非电解镀敷而对玻璃纤维或高分子纤维进行金属镀敷，从而能够形成芯线的表面导电层。或者，在芯线的外周面使用导电性高分子、或在高分子中含有Ag等导电性材料并使其分散，从而能够赋予导电性。

此外，芯线11的外径优选为80μm～300μm。若芯线11的外径过小，则芯线11的抗拉强度变小，在使用时可能会断裂。另一方面，若芯线11的外径过大，则切割余量(截口损失)变多，因此在切割时的成品率会下降。

磨粒13

磨粒13固定在芯线11的外周上。磨粒13是金刚石磨粒。即、磨粒13是用于线工具的金刚石磨粒。磨粒13的平均粒径优选为5μm～70μm，更优选为10～60μm。若磨粒13的粒径过小，则切割能力差。另外，若磨粒13的粒径过大，则为了保持该磨粒13而需要使磨粒保持层的厚度变厚，所以使线工具7的外径变大并且成品率下降。

此外，本发明中的磨粒13的平均粒径是，通过一般的激光衍射式粒径分布测量装置(例如岛津制作所制造的SALD-2300)进行测量的分布的平均粒径(算术平均粒径)。另外，关于磨粒13的表面特性，将在后面详细叙述。

镀层15

镀层15形成在芯线11的外周，并作为磨粒13的保持层发挥功能。作为镀层15，如果能够保持磨粒13，则可以是任意一种金属，但最优选由镍或镍合金构成的镀层。根据磨粒13的平均粒径来设定镀层15的厚度。此外，镀层15由覆盖芯线11表面的芯线镀层、和覆盖磨粒13表面的磨粒镀层构成。

图3是磨粒13中的放大剖视图。在除了磨粒13之外的部位中的芯线11表面的镀层15的基底部(芯线镀层15a)的平均厚度E优选为，磨粒13的平均粒径的0.25倍以上且0.75倍以下。在此，就芯线镀层15a的平均厚度而言，在固定金刚石磨粒时将金刚石磨粒的下部埋入至规定深度，从而形成镀层的基底部，但是，若芯线镀层15a的厚度E小于磨粒13的平均粒径的0.25倍，则无法充分地保持磨粒13，因加工中的剪切力，可能会使磨粒13脱落。另外，若芯线镀层15a的厚度E大于磨粒13的平均粒径的0.75倍，则虽然能够牢固地保持磨粒13，但是在加工的初期容易发生滑动，随着加工的进行，磨粒13的突出量越来越小，锋利度下降，在晶圆中可能会产生翘曲。

另外，在从芯线11表面的镀层15(芯线镀层15a)突出的部分中的磨粒13表面所形成的镀层15(磨粒镀层15b)的厚度D、与上述芯线镀层15a的厚度E之比优选为0.2以上且0.8以下。若磨粒镀层的厚度D大于芯线镀层15a的厚度E的0.8倍，则线工具7的初期的锋利度变差。因此，可能会使切割后的晶圆的厚度产生偏差。此外，即使在预先对线工具7进行修整的情况下，若磨粒13表面的镀层15的厚度很厚，则修整需要时间。另外，若磨粒镀层15b的厚度D小于芯线镀层15a的厚度E的0.2倍，则磨粒13上的镀层15过薄，可能会无法充分地固定磨粒13。

此外，在预先对线工具7进行修整的情况下，优选为，将磨粒13顶端部的磨粒镀层的一部分去除，并使至少一部分(优选为磨粒13的90％以上)磨粒13的顶端的一部分露出。通过如此，从使用初期就能够发挥出线工具的切割能力。磨粒13顶端的露出状态是，通过用电子显微镜(SEM)+元素分析来观察规定区域、并对其个数进行计数而确认的。

此外，镀层15的厚度通过观察线工具7的截面能够测量出，并且对多个截面(例如n＝10)中的测量结果进行平均而计算出。

磨粒13的表面特性

图4A～图4C是磨粒13的示意图，图4A是表示处理前的金刚石粒子14的图，图4B是表示在金刚石粒子14的表面上以海洋状实施了钯包覆的状态的图，图4C是表示在金刚石粒子14的表面上以岛状实施了钯包覆的状态的图。在使磨粒13附着于芯线11之前，对磨粒13的表面实施钯包覆17。此外，关于在金刚石磨粒的表面所形成的金属膜，虽然还可以使用镍或钛，但由于镍或钛在表面上形成钝化膜，因此与镀层15的粘合力下降，并且磨粒13的保持力可能会不足。对此，钯不形成钝化膜，因此与镍镀层的粘合性良好。因而，优选为，将钯包覆作为金刚石粒子的底层包覆。

在本发明中，如图4B所示，在金刚石粒子14的表面以海洋状形成钯包覆17。即、在磨粒13中，金刚石粒子14表面的一部分被钯包覆17包覆，以整体上大致连续(海洋部)的方式进行包覆而形成钯包覆17。另外，钯包覆17没有完全包覆金刚石粒子14，在金刚石粒子14的一部分中，设置金刚石粒子14露出的金刚石露出部18而不实施钯包覆17。在磨粒13的表面以岛状形成金刚石露出部18。即、形成岛状的相互分离的多个金刚石露出部18。如此，磨粒13由海洋部和金刚石露出部18构成，所述海洋部是在金刚石粒子14的表面上大致连续地包覆有钯，所述金刚石露出部18是金刚石粒子14的表面没有被钯包覆、并且金刚石粒子14的表面露出。

对此，图4C示出了现有的在金刚石粒子14的表面以岛状形成有钯包覆17的例子。即、钯包覆17相互分离并包覆在金刚石粒子14的表面上。即、钯包覆17彼此相互不连续。因此，金刚石露出部18形成为海洋状。如此，将钯包覆成岛状的状态被认为是钯包覆17的优选包覆状态。

本发明人着眼于在金刚石磨粒表面上的钯金属粒子的包覆状态(粘附状态)，通过将包覆状态从岛状变成海洋状，从而完成了本发明。具体而言，发现了如下情况，代替现有的使钯金属核分布成岛状的金刚石磨粒，通过将相对于金刚石磨粒的钯金属核的包覆状态设成海洋状的连续结构，能够改善芯线与金刚石磨粒固定和镀敷时的通电特性，并且能够在金刚石磨粒上形成薄膜镀层，虽然是薄膜的镀层，但被切割材料的表面特性和磨粒的保持性均得到显著的改善。

如此，能够提供如下的线工具等：其通过在金刚石粒子14的表面以海洋状形成钯包覆17，从而能够使金刚石磨粒的保持性优异，并且从切割初期就能够发挥锋利度，切割后晶圆的厚度偏差很小，并且能够抑制翘曲和划痕的产生而表面质量优异。特别是，通过使用钯金属核，就可以实现不用增加镀层厚度、就能维持固定力并能维持线工具的切割性能。

优选为，相对于磨粒13表面的钯包覆17(海洋部)的包覆率(面积率)为，金刚石粒子的表面积的70～90％，剩余部分是金刚石露出部18。若钯包覆率过小，则磨粒13表面的镀层15的生长速度过小，镀敷工序的生产率也差，并且用镀层15难以充分地保持磨粒13。另外，若钯包覆率过大，则磨粒13表面的镀层15的厚度变得过大，线工具7的初期的锋利度变差。

另外，在金刚石粒子14的表面所形成的钯包覆17的包覆厚度的平均厚度优选为0.01μm至0.5μm。若钯包覆17的平均厚度小于0.01μm，则磨粒13表面的钯量不足，难以使镀层在磨粒13上生长，与镍镀层的粘合很弱，在加工过程中磨粒13可能会脱落。其结果为，可能会使晶圆的表面质量劣化。另外，若钯包覆17的平均厚度超过0.5μm，则在磨粒13上形成很厚的镀层，在初期无法发挥出锋利度。因此，可能会导致晶圆的厚度偏差、切割初期的滑动等。并且，由于钯是贵金属，因此在成本方面也很不利。

在磨粒表面形成钯金属核包覆的方法

关于这种在磨粒表面形成钯包覆17的方法，例如能够以如下的方式进行。

调节工序：

首先，对金刚石粒子14的表面电位进行调节，施加正电荷。具体而言，使用一般所用的胺盐类化合物等阳离子表面活性剂进行表面处理。

活化工序：

其次，使钯粒子(化合物)吸附在金刚石粒子14的表面。作为钯化合物可以使用公知的物质，例如是氯化钯、硝酸钯、硫酸钯、醋酸钯、氧化钯等水溶性钯化合物。此时，通过在下述规定的条件下反复进行调节工序和活化工序，从而使无数个钯金属化合物吸附在金刚石粒子14的表面上。通过反复进行该处理、或者提高处理液的钯浓度，从而使钯的附着量增加，在金刚石磨粒的表面上，钯金属核的包覆状态以岛状生长下去。

加速工序：

最后，使附着的钯核沿金属皮膜化方向生长。具体而言，进行还原处理。通过进行本工序，对活化工序中所吸附的钯化合物进行还原处理，从而得到将钯金属核相互连续排列的结构，并易于将钯形成为海洋状。此外，通过调节处理时间，可以对包覆率进行调节。另外，通过改变处理温度，调节还原反应的速度，能够进行膜厚度的调节，因反应速度变快而使膜沿厚度方向增厚。

在此，钯包覆17的平均厚度是指，根据用于施加钯的处理所消耗的钯量和将金刚石粒子14假设为球形时的表面积进行计算的平均厚度。另外，图3所示的磨粒13表面的镀层15的厚度D是指，在钯包覆17上的镀层15的厚度。

通过以规定的次数反复进行调节工序和活化工序，从而能够使钯包覆17以岛状包覆在磨粒的表面上并生长。在此，以规定的次数反复进行调节工序和活化工序是因为，若不反复进行规定的次数，则包覆成岛状的部分的包覆状态发生偏差，并难以均匀地包覆在金刚石表面。另外，通过反复进行规定的次数，还能够使所述岛状包覆部的包覆率提高。

此外，为了形成岛状的钯包覆17，可以在反复进行了调节工序和活化工序之后，在规定条件下进行加速处理。因此，如此形成的钯包覆17在金刚石粒子14的表面上形成为岛状。即、为了以50～70％的包覆率在金刚石粒子14的表面上形成钯，可以通过适当地改变调节工序和活化工序的重复次数和时间来进行。

在本发明中，不反复进行调节工序和活化工序，而是对加速处理的温度和时间进行调节，从而以很低的包覆率就能够易于使钯包覆17生长为海洋状。具体而言，通过将加速处理的温度设成比通常的处理温度更低的温度并用很长时间对钯化合物进行还原，使钯的还原反应的进行延迟，从而能够使钯在金刚石表面生长为海洋状，并使其包覆率提高，作为粘附状态能够包覆成海洋状。调节以上的条件就能够对钯的包覆率进行调节。

另外，为了以规定的包覆率而获得不同的钯包覆的厚度，可以对加速处理的温度进行调节。通过提高加速处理的温度，使反应速度提高，并使膜的厚度方向的生长速度增加。因此，在想使厚度增大时，通过提高处理温度就能够获得。

线工具的制造方法

接下来，对线工具7的制造工序进行说明。图5是表示线工具制造装置20的示意图。首先，制造芯线11。如果芯线11例如是钢琴线等金属线，则能够直接使用。另外，在芯线11是玻璃线等非金属线的情况下，预先在外周面设置导电性包覆层。此外，在使用钢琴线的情况下，如上所述，优选在外周面上形成铜镀层等。

然后，将芯线11输送到脱脂槽21(图中的箭头F方向)。脱脂槽21例如是储存有氢氧化钠水溶液的槽，对附着在芯线11外表面上的油分等污垢进行去除。在水洗槽23中，对附着在表面上的脱脂槽21的药液等进行清洗。

镀敷槽25是对芯线11进行电解镀，并且用于电沉积磨粒13的槽。镀敷槽25例如是在溶解了镍的溶液中分散有磨粒13的镍浴。在此，例如，在镀敷槽中，可以使用300g/l的氨基磺酸镍、5g/l的氯化镍、40g/l的硼酸，并使用将PH调节为4.0的电解浴。

此外，如上所述，预先在磨粒13的表面形成钯包覆17。将经过镀敷槽25的芯线11与阴极29连接。另外，将阳极31浸渍在镀敷槽25中。阴极29和阳极31与省略了图示的电源进行连接。通过以上的方式，来形成所需厚度的镀层15。

在由镀层15保持了磨粒13的状态下，用水洗槽27对多余的药剂等进行清洗，并且用卷绕装置33进行卷绕(图中的箭头G方向)，来制造线工具7。

如以上的说明，根据本实施方式，由于使用了金属镀层作为将磨粒13固定在芯线11上的磨粒保持单元，因此，能够牢固地保持磨粒13。此时，由于在磨粒13的表面上形成海洋状的钯包覆17，因此，能够制成磨粒13表面(顶端部)的镀层15的厚度、比芯线11表面的镀层15的厚度更薄的规定比例。因而，从线工具7的使用初期就能够立刻发挥出切割能力。

另外，由于钯包覆17形成为海洋状，因此，可以在磨粒13表面的钯包覆部中，从芯线11向磨粒13表面的海洋状的钯包覆17稳定地进行通电。其结果为，在磨粒13的表面上，以大致均匀的速度形成镀层15。因此，即使用于保持磨粒13的镀层15的厚度很薄，也能够形成厚度大致均匀的镀层，并能够可靠地保持磨粒13。特别是，由于钯包覆17与镍镀层的粘合性优异，因此通过镀层15，能够可靠地保持磨粒13。

另外，由于钯包覆17即海洋部的面积率为70％以上且90％以下，因此能够很好地保持磨粒13的保持力、和切割后的晶圆的质量这两者。而且，由于钯包覆17的厚度为0.01μm至0.5μm，因此能够很好地保持与镀层15的粘合力的提高、和切割后的晶圆的质量这两者。

另外，芯线11表面的镀层15的厚度小于磨粒13的平均粒径的1/4时保持力不足，但在本发明中，由于芯线11表面的镀层15的厚度为磨粒13的平均粒径的1/4以上，因此能够获得足够的磨粒13的保持力。因而，能够抑制在切割过程中的磨粒13的脱落。而且，由于镀层15的厚度为磨粒13的平均粒径的3/4以下，因此镀层15不会变得过厚。能够确保自镀层15起的磨粒13的突出量。因而，能够确保工具寿命。另外，由于不需要使镀层15过厚，因此生产率良好。

另外，由于从芯线镀层突出的部位中的磨粒13的镀层15(磨粒镀层)的厚度、与除了磨粒13之外的部位中的芯线11表面的镀层15(芯线镀层)的厚度之比为0.2以上，因此能够获得足够的磨粒13的保持力。而且，由于磨粒镀层的厚度与芯线镀层的厚度之比为0.8以下，因此在使用初期就能够发挥出切割能力，即使在进行修整的情况下，也能够缩短加工时间。

实施例

改变金刚石磨粒的表面特性和镀层厚度等，制造各种线工具，对利用这些线工具进行切片加工后的晶圆的质量等进行了评价。

实施例1

本发明的线工具是以如下方式制造的。在包覆有大约1μm的铜镀层的直径为180μm的钢琴线上，利用镍镀层固定了金刚石磨粒。关于镍镀层，使用了氨基磺酸镍浴。金刚石磨粒使用了平均粒径为35.2μm的磨粒。

关于金刚石磨粒，可以通过组合作为基准的三个工序而获得，所述三个工序如下：使用阳离子类调节剂，例如在50℃处理20分钟的工序(调节工序)；在溶解了钯化合物的50℃的溶液中浸渍20分钟的工序(活化工序)；然后在溶解了含有还原剂的钯化合物的规定温度的溶液中浸渍规定时间的工序(加速工序)。如此，对三个工序、处理次数、处理时间等进行设定，能够以包覆率为50～70％的岛状包覆状态、包覆率为50～90％的海洋状包覆状态、包覆率为100％的全面包覆状态等各种形态，在金刚石表面形成钯包覆。

例如，岛状包覆状态是，通过对所述调节工序、所述活化工序的处理次数和时间进行适当改变并反复进行上述工序之后，再进行规定温度50℃×20分钟的加速工序而获得的。对此，为了在金刚石磨粒表面上获得海洋状的包覆状态，将加速工序的温度设定成比获得岛状包覆状态时更低的温度，并且设定成例如为40℃×60分钟以上的很长时间，从而获得了各种海洋状包覆状态，而且为了获得全面包覆状态，设定了更长的时间。

接下来，在形成了钯包覆的金刚石表面上，再使用阳离子表面活性剂对金刚石表面赋予了正电荷。将如此生成的金刚石磨粒添加在由氨基磺酸镍、氯化镍和硼酸所形成的氨基磺酸镍浴内，在进行镀镍的同时将金刚石磨粒放入钢琴线中，电沉积了规定个数的金刚石磨粒。之后，以使芯线上的镀层厚度成为17μm的方式，在另一个氨基磺酸镍浴中形成了镍镀层，从而牢固地固定了金刚石。以下将实施例、比较例中的所有的线工具的磨粒集中度(每个单位的磨粒的个数)设为恒定。在此，磨粒集中度是指，在每规定长度的线中的所固定的磨粒的面积占线表面的投影面积的比例，将磨粒集中度设为恒定是为了对用于试验的各实施例的材料、比较例的材料进行同等的评价。

在本实施例中，对于在磨粒表面上形成了海洋状的钯包覆、形成了岛状的钯包覆、以及形成了全面的钯包覆进行了比较。此外，关于形成了海洋状的钯包覆，使用形成了岛状的钯包覆17的磨粒，不反复进行调节工序和活化工序，并且将加速处理的温度设为低温，再进一步调节处理时间，从而使钯包覆生长并形成了海洋状的钯包覆(表2的号码1～至号码5)。此外，关于形成了全面的钯包覆，通过进一步延长加速处理时间从而用膜完全包覆了金刚石表面(表2的号码6)。另外，关于形成了岛状的钯包覆，反复进行调节工序和活化工序，从而使磨粒表面的钯金属核包覆以岛状生长(表2的号码7至号码9)。

关于钯包覆率，是将金刚石磨粒表面的钯进行映射、并由二值化处理时的图像计算出面积率。另外，钯包覆的厚度是，通过原子吸收光度法根据所使用的液量计算出吸附于磨粒上的钯量，并根据将金刚石磨粒假设为球体时的表面积进行计算，并且使用上述的钯包覆率而获得的平均厚度。

此外，在进行图像解析时，关于钯在整个金刚石磨粒上都是连续的并且成为海洋状的包覆状态，设金属核包覆结构为“海洋状”，关于钯的包覆状态为岛状，并且相对于金刚石磨粒的整个表面将钯的包覆状态分割成多个形态的结构，设金属核包覆结构为“岛状”，关于钯完全覆盖金刚石磨粒表面的结构，设金属核包覆结构为“全面”。

芯线部的镀层厚度是除了金刚石磨粒之外的部位中的镀层厚度，观察线工具的截面并进行了测量。同样，对磨粒的镀层厚度进行了测量。此外，磨粒的镀层厚度是，从芯线部镀层部的镀层厚度突出的部分中的磨粒表面上所形成的镀层厚度(在磨粒的钯包覆上所形成的镀层厚度)。

根据所得到的各部分的镀层厚度，计算出磨粒镀层厚度/芯线部镀层厚度。而且，计算出芯线部的镀层厚度/磨粒直径。

对如此获得的线工具的直径进行了测量。对作为被切割物的蓝宝石结晶块(φ2英寸、长度大约为60mm)进行了切片实验。切割条件是，以400m/分的线移动速度使其进行往复运动，同时以0.3mm/分对被切割物进行挤压，在对线工具施加了35N张力的状态下，在施加水溶性的磨削液的同时进行了加工。

从切下来的晶圆中去除端材，并测量了晶圆的厚度偏差、TTV、翘曲、表面粗糙度Ra等。晶圆的厚度偏差是对各晶圆的中心和周围四个点共计五个点的厚度的平均值进行计算，并且计算出针对除了端材之外的所有晶圆的晶圆厚度偏差的标准偏差。

另外，TTV是指，基于由日本水晶设备工业协会规定的技术标准(QIAJ-B-007)中的“3.7.4TV5”的参数。即、TTV表示切割结束后的正面、背面之间的平行度。

图6是表示TTV(TV5)的测量方法的图。将与所得晶圆的定向平面(图中的J)和次平面(图中的K)分别垂直的晶圆的中心线设为L、M。此时，在从晶圆的外周向内侧6mm处的线(图中的I)与中心线L、M的交点H1～H4以及晶圆中心(中心线L、M的交点)H5共计五个点测量厚度。此时测量出的厚度的最大值与最小值之差为TTV(TV5)的测量值。作为合格的是10μm以下的值，对其合格率(合格晶圆数量/测量晶圆数量)进行了评价。

另外，关于翘曲，从切下来的晶圆中每隔五个晶圆，用平面度测量仪来扫描晶圆表面，利用最大高度与最小高度之差进行评价，并计算出其平均值。另外，与翘曲相同，表面粗糙度也是从切下来的晶圆中每隔五个晶圆，用触针式表面粗糙度测量仪、对切割方向(线工具陷入的方向)的表面粗糙度Ra进行测量，并计算出其平均值。对于这些评价项目，分别进行了“好”、“差”的评价。评价标准如表1所示，表2表示各评价结果。

[表1]

评价	晶圆厚度偏差	TTV合格率	翘曲μm	表面粗糙度μm
					好	小于4.0	90％以上	小于20	小于0.40
差	4.0以上	小于90％	20以上	0.40以上

[表2]

表2中的“综合评价”是以表1所示的标准，对晶圆厚度偏差、TTV合格率、翘曲、表面粗糙度这四个项目进行了评价。在此，作为线工具的切割性，优选上述四个项目均优异，若在这四个项目中、存在任意一个评价很低的项目，则在实际应用上将成为问题，所以，在表2至表6的“综合评价”的栏中，示出了分别对各项目进行的评价中的最低评价。

作为表2的评价，在号码3～号码5中，钯包覆是海洋状(金刚石露出部是岛状)，并且钯包覆率是70％～90％，因此，在磨粒表面上也形成了均匀的镀层。其结果是，评价结果为“好”。

另一方面，在号码1和号码2中，虽然钯包覆是海洋状，但是钯包覆率很低并且不是70％～90％，因此，评价结果为“差”。另外，在号码6中，由于在金刚石表面的全面上均包覆有钯包覆，钯包覆率是100％，因此，磨粒表面的镀层厚度变厚，评价结果为“差”。

这是因为，像号码1和号码2那样钯包覆率小于70％时，磨粒上的镀层变薄，并且与磨粒的粘合性变低。其结果是，磨粒容易脱落，磨粒的集中度和线工具的直径随着时间而容易发生变化，在切割初期和切割末期时的晶圆厚度发生变化，从而使晶圆质量整体上变差。

另外，在像号码6那样钯包覆率超过90％，并且钯完全覆盖磨粒表面(包覆率是100％)时，磨粒上的镀层变厚，虽然牢固地固定了磨粒，但线工具的初期的切割能力变差。其结果为，特别是由于切割初期的线工具的滑动，使晶圆厚度偏差变大，切割质量也下降。如此，在本发明中，钯包覆率优选为70％～90％。

对此，在号码7～号码9中，由于钯包覆不是海洋状，而是被分割的岛状的包覆结构，因此在磨粒的表面上没有形成均匀的镀层，磨粒与镀层的粘合力不足。其结果是，由于磨粒容易产生脱落，线工具的直径随着时间而容易发生变化，镀层厚度不均匀，因此TTV和翘曲均变差。

特别是在号码9中，虽然钯包覆率是70％，但是由于具有以岛状包覆了磨粒的结构，因此，评价结果为“差”。如此，在本发明中，通过以规定的包覆率以海洋状连续形成钯包覆，从而在磨粒上能够均匀、稳定地形成镀层，在抑制磨粒上的镀层厚度的同时也能够牢固地固定磨粒，并能够提高切割后的晶圆的质量。

实施例2

接下来，以实施例1的号码4为标准，改变了磨粒上的钯包覆厚度并进行了相同的评价。其结果如表3所示。此外，除了钯包覆厚度之外均与实施例1的号码4相同。另外，实施例1的号码4与实施例2的号码16是相同的样品。

关于钯包覆厚度，能够通过改变加速处理的温度而进行适当变更。具体而言，使用在磨粒表面上形成了岛状的钯包覆的磨粒，并改变进行加速处理时的处理温度，从而将包覆厚度从0.002μm调节至0.8μm(号码11～号码20)。

[表3]

在表3中，在钯包覆厚度位于0.01～0.5μm的范围、并且磨粒镀层厚度/芯线镀层厚度的范围为0.2～0.8范围的号码13～号码18中，其评价为“好”。另外，在像号码19、号码20那样钯包覆厚度为0.6μm以上时，其评价为“差”。这是由于钯包覆很厚，因此，虽然牢固地固定了磨粒，但磨粒上的镀层变厚，其结果为，特别是由于切割初期的线工具的滑动，使晶圆厚度偏差变大。

另外，在钯包覆厚度小于0.01μm的号码11和号码12中，其评价为“差”。这是由于钯包覆很薄，因此，磨粒上的镀层变薄，磨粒与镀层的粘合力很低。其结果是，磨粒容易产生脱落，线工具的直径随着时间而容易发生变化，特别是TTV和翘曲均变差。如此，在本发明中，磨粒的钯包覆厚度优选为0.01～0.5μm。

实施例3

接下来，改变了芯线部的镀层厚度并进行了相同的评价。其结果如表4所示。此外，除了芯线部的镀层厚度之外，均与实施例1的号码4相同。利用施加电流和镀敷时间，调节了芯线部的镀层厚度。

[表4]

在芯线部镀层厚度为10μm～26μm、芯线部镀层厚度/磨粒直径位于0.25～0.75范围(即、芯线部镀层厚度/磨粒直径位于0.25～0.75范围)内的号码22～号码25中，其评价均为“好”。

对此，在芯线部镀层厚度/磨粒直径为0.20的号码21中，其评价为“差”。这是由于镀层厚度过薄，因此，磨粒的保持力不足。其结果是，磨粒容易产生脱落，线工具的直径随着时间而容易发生变化，TTV和翘曲变差。

另外，在芯线部镀层厚度/磨粒直径超过0.75的号码26中，其评价为“差”。这是由于镀层过厚，因此晶圆厚度偏差变大。如此，在本发明中，芯线部镀层厚度/磨粒直径优选为0.25～0.75。

实施例4

接下来，使用磨粒直径为9.8μm的金刚石磨粒，改变了钯包覆率并进行了与实施例1相同的评价。其结果如表5所示。此外，芯线部镀层厚度为6μm。关于钯包覆厚度，与实施例1相同。此外，根据磨粒的尺寸，适当地改变了切割速度并进行了实验。

[表5]

如表5所示，在号码31和号码32中，由于钯包覆是海洋状(金刚石露出部是岛状)，并且钯包覆率在70％～90％的范围，因此，在磨粒表面上均形成了均匀的镀层。其结果是，评价结果均为“好”。

另一方面，在号码33、号码34中，虽然钯包覆是海洋状，但是钯包覆率为50～60％并且很低，因此，磨粒镀层厚度很薄，与磨粒的粘合性变低，磨粒容易脱落。因而，线工具的直径随着时间发生变化，TTV和翘曲变差。其结果是，评价结果均为“差”。

另外，在号码35中，由于钯包覆率为100％且完全覆盖了金刚石表面，因此在磨粒上的镀层变得过厚。因而，线工具的初期的切割能力变差，晶圆厚度偏差变大。其结果是，评价结果为“差”。

另外，在号码36中，钯包覆率为70％，但由于钯包覆不是海洋状而是分离成岛状进行了包覆，因此在磨粒的表面上没有形成均匀的镀层，磨粒与镀层的粘合力不足。其结果是，磨粒容易产生脱落，线工具的直径随着时间而容易发生变化，TTV和翘曲变差。

实施例5

接下来，使用磨粒直径为58.7μm的金刚石磨粒，改变了钯包覆率并进行了与实施例4相同的评价。其结果如表6所示。此外，芯线部镀层厚度为30μm。关于钯包覆厚度，与实施例1相同。此外，根据磨粒的尺寸，适当地改变了切割速度并进行了实验。

[表6]

如表6所示，在号码41和号码42中，由于钯包覆是海洋状(金刚石露出部是岛状)，并且钯包覆率在70％～90％的范围，因此，在磨粒表面上均形成了均匀的镀层。其结果是，评价结果均为“好”。

另一方面，在号码43、号码44中，虽然钯包覆是海洋状，但是钯包覆率为50～60％并且很低，因此，与磨粒的粘合性低，磨粒稍微会容易脱落。因而，线工具的直径随着时间发生变化，TTV和翘曲变差。其结果是，评价结果均为“差”。

另外，在号码45中，由于钯包覆率为100％并且完全覆盖了金刚石表面，因此在磨粒上的镀层变得过厚。因而，线工具的初期的切割能力变差，晶圆厚度偏差变大。其结果是，评价结果为“差”。

另外，在号码46中，钯包覆率为70％，但由于钯包覆不是海洋状而是分离成岛状进行了包覆，因此在磨粒的表面上没有形成均匀的镀层，磨粒与镀层的粘合力不足。其结果是，磨粒容易产生脱落，线工具的直径随着时间而容易发生变化，TTV和翘曲变差。

如此，通过将包覆磨粒表面的金属设为钯，对包覆率、包覆厚度、包覆结构进行限定，不管磨粒直径的大小，都能够相对于芯线上的镀层厚度、将磨粒上的镀层厚度设定在适当的范围。由此，能够使线工具牢固地固定磨粒，同时还能够发挥初期的锋利度，能够满足所有的晶圆质量。

以上在参照附图的同时，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围并不受上述实施方式的影响。对本领域技术人员来说，在权利要求书记载的技术思想的范围内能够想到的各种变更例子或修正例子都是显而易见的，本领域技术人员很明白这些例子当然也属于本发明的技术范围。

附图标记说明：

1………切割装置

3………结晶块

5………保持部

7………线工具

9………辊

11………芯线

13………磨粒

14………金刚石粒子

15………镀层

15a………芯线镀层

15b………磨粒镀层

17………钯包覆

18………金刚石露出部

20………线工具制造装置

21………脱脂槽

23………水洗槽

25………镀敷槽

27………水洗槽

29………阴极

31………阳极

33………卷绕装置

Claims (5)

1.一种线工具用金刚石磨粒，金刚石粒子的表面的一部分被钯包覆，其特征在于，

所述金刚石磨粒由海洋部和露出部构成，所述海洋部是在所述金刚石粒子的表面上以包覆厚度0.01μm至0.5μm的厚度大致连续地包覆有钯，所述露出部是所述金刚石粒子的表面没有被钯包覆而使所述金刚石粒子的表面露出，

所述海洋部的面积率是所述金刚石粒子的表面积的70％以上且90％以下，剩余部分是所述露出部。

2.一种线工具，其特征在于，

所述线工具具备：权利要求1所述的金刚石磨粒；具有导电性的芯线；以及形成在所述芯线的外周且用于保持所述金刚石磨粒的镀层，

所述镀层由覆盖所述芯线的表面的芯线镀层、和覆盖所述金刚石磨粒的表面的磨粒镀层构成，

在从所述芯线镀层突出的部位的所述金刚石磨粒的表面中的所述磨粒镀层的平均厚度、相对于所述芯线镀层的平均厚度为0.2以上且0.8以下。

3.一种线工具，其特征在于，

所述线工具具备：权利要求1所述的金刚石磨粒；具有导电性的芯线；以及形成在所述芯线的外周且用于保持所述金刚石磨粒的镀层，

所述镀层由覆盖所述芯线的表面的芯线镀层、和覆盖所述金刚石磨粒的表面的磨粒镀层构成，

所述金刚石磨粒的顶端部的所述磨粒镀层的一部分被去除，并且至少一部分所述金刚石磨粒的顶端的一部分露出。

4.根据权利要求2或3所述的线工具，其特征在于，

所述芯线镀层的平均厚度是所述金刚石磨粒的平均粒径的0.25倍以上且0.75倍以下。

5.根据权利要求2或3所述的线工具，其特征在于，

在所述芯线的表面具有触击电镀层。

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