JP2019123058A - 形状修正治具の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切削ブレードを高い精度で整形できる形状修正冶具の製造方法を提供する。【解決手段】形状修正冶具の製造方法であって、凸部を有する第１の基台を準備する第１の基台準備工程と、凸部の表面に、砥粒をめっき層で固定した砥粒層を形成する砥粒層形成工程と、第１の基台を除去して砥粒層を残存させる第１の基台除去工程と、凸部の形状に対応する溝を有する第２の基台を準備する第２の基台準備工程と、砥粒層を第２の基台の溝に接着させる砥粒層接着工程と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、切削ブレード等の工具の形状を修正する際に用いられる形状修正治具の製造方法に関する。

切削装置は、電子デバイス等を含むデバイスチップを作製する際のウェーハの分割や、セラミックスコンデンサーシートの分割などに広く用いられている。これらの加工は、切削装置に装着された切削ブレードを被加工物に切り込ませることにより行う。

切削装置には、加工の目的に応じて様々な形状の切削ブレードが用いられる。例えば特許文献１には、半導体ウェーハの加工に、断面形状がＵ字状の切削ブレードとＶ字状の切削ブレードとを用いる手法が開示されている。また、特許文献２には、セラミックスコンデンサーシートにＶ溝を形成するため、Ｖ字状の切削ブレードを用いる手法が開示されている。

切削ブレードを長時間使用すると、摩耗によって先端の形状が崩れてしまい、緻密な加工が困難になる。そのため、切削ブレードの形状が崩れた場合には、形状修正治具を用いて先端の形状を修正する。形状修正治具としては、例えば基台に切削ブレードの先端の形状に対応する溝を設け、該溝に砥粒が固定された層（砥粒層）を形成したものを用いることができる。該溝に回転する切削ブレードを挿入し、切削ブレードの先端を砥粒層と接触させることにより、切削ブレードが整形される。

特開２００９−１０５２１１号公報 特開２００４−３９９０６号公報

上記の形状修正冶具では、砥粒層に含まれる砥粒の分布や粒径のばらつき等に起因して、砥粒層の表面に露出した砥粒の露出量が不揃いになることがある。このような状態で切削ブレードを整形すると、切削ブレードの先端が砥粒に均等に接触しないため、切削ブレードの形状の修正を精度良く行うことが困難になる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードを高い精度で整形できる形状修正冶具の製造方法の提供を課題とする。

本発明によれば、凸部を有する第１の基台を準備する第１の基台準備工程と、該凸部の表面に、砥粒をめっき層で固定した砥粒層を形成する砥粒層形成工程と、該第１の基台を除去して該砥粒層を残存させる第１の基台除去工程と、該凸部の形状に対応する溝を有する第２の基台を準備する第２の基台準備工程と、該砥粒層を該第２の基台の該溝に接着させる砥粒層接着工程と、を備える形状修正治具の製造方法が提供される。

好ましくは、該砥粒層接着工程の後、該めっき層の表面を薬液によって溶かして、該砥粒を露出させる工程をさらに備える。

本発明に係る形状修正治具の製造方法では、まず第１の基台の凸部に砥粒層を形成し、その後、第１の基台を除去し、砥粒層を凸部と接していた面が露出するように第２の基台の溝に接着する。これにより、第２の基台の溝に直接砥粒層を形成する場合と比較して、砥粒の露出量の不揃いが低減された砥粒層を第２の基台の溝に設けることができ、切削ブレードを高い精度で整形できる形状修正冶具を提供することができる。

形状修冶具の構成例を示す斜視図である。 形状修正冶具によって切削ブレードが整形される様子を示す側面図である。 図３（Ａ）は第１の基台準備工程の様子を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は砥粒層形成工程の様子を示す斜視図であり、図３（Ｃ）は第１の基台除去工程の様子を示す斜視図である。 凸部の表面に形成された砥粒層を示す断面図である。 図５（Ａ）は第２の基台準備工程の様子を示す斜視図であり、図５（Ｂ）は砥粒層接着工程の様子を示す斜視図である。 溝に接着された砥粒層を示す断面図である。 めっき層の一部が除去された状態の砥粒層を示す断面図である。 図８（Ａ）は第１の基台の変形例を示す斜視図であり、図８（Ｂ）は第２の基台の変形例を示す斜視図である。 図９（Ａ）は第１の基台の変形例を示す斜視図であり、図９（Ｂ）は第２の基台の変形例を示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態の詳細を説明する。図１は、本実施形態に係る形状修正冶具１１の構成例を示す斜視図である。形状修正冶具１１は、例えばウェーハに代表される板状の被加工物を切削加工する切削ブレードの整形に用いられる。

形状修正冶具１１は、例えば、アルミニウムなどの材料を用いて形成される直方体状の基台１３を備えている。この基台１３の上面１３ａ側には、両端が基台１３の２つの側面１３ｂ，１３ｃに達する溝１３ｄが直線状に設けられている。溝１３ｄは、上面１３ａに対して傾斜した２つの傾斜面１３ｅ，１３ｆを含み、側面視でＶ字状に構成されている。

溝１３ｄには、傾斜面１３ｅ，１３ｆに沿って砥粒層１５が設けられている。砥粒層１５は、例えば、ダイヤモンドなどでなる砥粒と、砥粒を固定するニッケルなどでなるめっき層とによって構成され、砥粒層１５の表面には砥粒が露出している。この溝１３ｄに回転する切削ブレードの先端を挿入し、砥粒層１５に接触させることにより、切削ブレードの先端の形状が溝１３ｄの形状に合わせて修正される。

なお、本実施形態では、溝１３ｄの形状を側面視でＶ字状としているが、この溝１３ｄの形状は、整形によって得ようとする所望の切削ブレードの形状（以下、切削ブレードの修正形状という）に応じて変更される。また、本実施形態では、直方体状の基台１３を用いたが、基台１３の形状は溝１３ｄが形成可能であれば特に制限はない。

図２は、形状修正冶具１１によって切削ブレードが整形される様子を示す側面図である。円環状の切削ブレード２がスピンドル４の一端側に装着され、スピンドル４の他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。スピンドル４は、基台１３の表面と平行な方向に軸心をとり、切削ブレード２は、回転駆動源からスピンドル４を介して伝達された動力によって回転する。

図２には、側面視での先端の輪郭がＶ字状である切削ブレード２を示している。すなわち、切削ブレード２は、回転軸方向に対して傾斜した２つの傾斜面２ａ，２ｂを先端に有し、径方向外側に向かって先細りとなる形状をとるように形成されている。切削ブレード２には、例えば、ダイヤモンドなどでなる砥粒を金属や樹脂などでなる層で固定した砥石を用いることができる。

切削ブレード２を整形する際は、スピンドル４を回転させ、切削ブレード２を基台１３の溝１３ｄに挿入する。そして、切削ブレード２の先端が溝１３ｄに設けられた砥粒層と接触すると、切削ブレード２の摩耗が生じ、切削ブレード２の先端が溝１３ｄの形状に合わせて修正される。図２では、溝１３ｄの形状が側面視でＶ字状であるため、切削ブレード２は側面視で先端の輪郭がＶ字状になるように整形される。

ここで、溝１３ｄに設けられた砥粒層１５の表面から露出した砥粒の露出量が不揃いである場合、切削ブレード２の先端が砥粒に均等に接触せず、切削ブレード２の先端が所望の形状に修正されないことがある。そのため、切削ブレード２を精度良く整形するためには、砥粒層１５から露出した砥粒の露出量のばらつきが小さいことが好ましい。

本発明によれば、溝１３ｄに形成される砥粒層１５から露出した砥粒の露出量の不揃いを抑制でき、切削ブレードの整形を精度良く行うことが可能な形状修正冶具を提供することができる。以下、本発明に係る形状修正冶具の製造方法の詳細について説明する。

＜第１の基台準備工程＞
まず、凸部を有する第１の基台を準備する第１の基台準備工程を行う。図３（Ａ）は、第１の基台準備工程で準備される第１の基台２１を示す斜視図である。

第１の基台２１は、例えば、アルミニウムなどの材料を用いて形成される平板状の基底部２３と、同じくアルミニウムなどの材料を用いて形成され、基底部２３の上面２３ａ側に突出する直線状の凸部２５とを備えている。凸部２５は、基底部２３の上面２３ａに対して傾斜した２つの傾斜面２５ａ，２５ｂを含み、側面視で三角形状に構成されている。

凸部２５は、切削ブレードの修正形状に対応した形状をとるように形成される。例えば、図２に示すように、切削ブレード２を上述したＶ字状になるように整形する場合は、凸部２５の傾斜面２５ａ，２５ｂの形状を、切削ブレード２の傾斜面２ａ，２ｂの形状と概ね一致する形状とする。図３（Ａ）では、凸部２５の形状を側面視で三角形状としているが、この凸部２５の形状は切削ブレードの修正形状に応じて変更される。

第１の基台２１の形成方法には特に制限はない。例えば、アルミニウムなどの材料を用いて形成された直方体状のインゴットを機械加工（研削など）することによって、基底部２３と凸部２５とが一体化した第１の基台２１を形成してもよい。また、基底部２３と凸部２５を個別に形成し、基底部２３の上に凸部２５を配置することにより第１の基台２１を形成してもよい。

＜砥粒層形成工程＞
次に、第１の基台２１の凸部２５の表面に砥粒層を形成する砥粒層形成工程を行う。図３（Ｂ）は、凸部２５の表面に砥粒層２７が形成された状態の第１の基台２１を示す斜視図である。

砥粒層２７は、凸部２５の傾斜面２５ａ，２５ｂに沿って形成される。前述の通り、凸部２５は切削ブレードの修正形状に対応する形状を有するため、凸部２５に沿って形成された砥粒層２７も切削ブレードの修正形状に対応する形状をとる。

砥粒層２７は、凸部２５の表面に砥粒をめっき層で固定することによって形成される。砥粒層２７は、例えばダイヤモンドなどでなる砥粒を、ニッケルなどでなるめっき層に固定することにより形成することができる。

図４は、凸部２５の表面に形成された砥粒層２７を示す断面図である。砥粒層２７は、砥粒２９と、砥粒２９を固定するめっき層３１とによって構成される。なお、図４では説明の便宜のため、砥粒２９の大きさ及びめっき層３１の厚さを誇張して示している。

砥粒層２７は、凸部２５に接する第１の面２７ａと、外部に露出した第２の面２７ｂとを有する。砥粒層２７を凸部２５の表面に形成すると、砥粒層２７に含まれる砥粒２９は、凸部２５に沿って分布する。すなわち、砥粒２９は、砥粒層２７の第１の面２７ａ側に揃うように配置される。

後述の通り、本発明に係る形状修正冶具は、砥粒２９が揃うように配置されている砥粒層２７の第１の面２７ａ側が、切削ブレードの先端と接触するように構成される。そのため、切削ブレードを砥粒２９に均等に接触させることができる。

＜第１の基台除去工程＞
次に、第１の基台２１を除去して砥粒層２７を残存させる第１の基台除去工程を行う。図３（Ｃ）は、第１の基台２１が除去され、砥粒層２７が残存した状態を示す斜視図である。

砥粒層形成工程で凸部２５の表面に砥粒層２７を形成した後、第１の基台２１を除去することにより、砥粒層２７が独立して得られる。図３（Ｃ）では、凸部２５の傾斜面２５ａ，２５ｂの形状に対応した砥粒層２７が残存している。

第１の基台２１を除去する方法に制限はない。例えば、エッチングによって第１の基台２１を除去することができる。この場合、エッチング剤としては、第１の基台２１と砥粒層２７とのエッチング選択比が十分にとれるものを選択する。また、第１の基台２１をエッチングせず、砥粒層２７を第１の基台２１から機械的に剥離することによって砥粒層２７を分離してもよい。この場合、第１の基台２１を再利用することができる。

＜第２の基台準備工程＞
次に、第１の基台２１の凸部２５の形状に対応する溝を有する第２の基台を準備する第２の基台準備工程を行う。図５（Ａ）は、第２の基台準備工程で準備される第２の基台４１を示す斜視図である。

第２の基台４１は、例えば、アルミニウムなどの材料を用いて直方体状に形成される。この第２の基台４１の上面４１ａ側には、両端が第２の基台４１の２つの側面４１ｂ，４１ｃに達する溝４１ｄが直線状に設けられている。溝４１ｄは、上面４１ａに対して傾斜した２つの傾斜面４１ｅ，４１ｆを含み、第１の基台２１の凸部２５の形状に対応して、側面視でＶ字状に構成されている。なお、第２の基台４１は、図１に示す形状修正冶具１１の基台１３に相当する。また、溝４１ｄは、図１に示す溝１３ｄに相当する。

本実施形態では、溝４１ｄの形状を側面視でＶ字状としているが、この溝４１ｄの形状は、切削ブレードの修正形状に応じて変更される。また、本実施形態では直方体状の第２の基台４１を用いているが、第２の基台４１の形状は溝４１ｄを形成可能であれば特に制限はない。また、第２の基台４１の形成方法には特に制限はない。例えば、アルミニウムなどの材料を用いて形成された直方体状のインゴットを機械加工（研削など）することによって形成することができる。

＜砥粒層接着工程＞
次に、第１の基台除去工程を経て得た砥粒層２７を、第２の基台４１の溝４１ｄに接着する砥粒層接着工程を行う。図５（Ｂ）は、砥粒層２７が、接着層４３を介して溝４１ｄに接着される様子を示す斜視図である。

まず、溝４１ｄに接着層４３を形成する。接着層４３の材料は、砥粒層２７を溝４１ｄに固定可能であれば特に制限はないが、例えばエポキシ等の樹脂を用いることができる。なお、接着層４３を溝４１ｄに設ける代わりに、砥粒層２７の第２の面２７ｂ側に設けることもできる。また、第１の基台除去工程を経て得られた砥粒層２７の第２の面２７ｂ側を、溝４１ｄと対向させる。

そして、砥粒層２７の第２の面２７ｂ側を接着層４３に接着させる。なお、砥粒層２７は凸部２５に沿って形成され（図３（Ｂ）参照）、溝４１ｄは凸部２５の形状に対応するように形成されるため（図５（Ａ）参照）、砥粒層２７を溝４１ｄの表面に沿って接着することができる。溝４１ｄに接着された砥粒層２７は、図１に示す形状修正冶具１１の砥粒層１５に相当する。

図６は、溝４１ｄに接着された砥粒層２７を示す断面図である。なお、図６では説明の便宜のため、砥粒２９の大きさと、めっき層３１及び接着層４３の厚さを誇張して示している。

砥粒層２７の第２の面２７ｂ側を接着層４３に接着させると、溝４１ｄでは砥粒層２７の第１の面２７ａが露出する。第１の面２７ａは、砥粒層形成工程で第１の基台２１の凸部２５に接していた面であり（図４参照）、砥粒層２７の第１の面２７ａ側では砥粒２９が第１の面２７ａに沿って分布している。そのため、溝４１ｄに切削ブレードを挿入した際、切削ブレードを砥粒２９に均等に接触させることができ、切削ブレードを精度良く整形することが可能となる。

なお、砥粒層２７を第２の基台４１の溝４１ｄに接着した後、さらに、砥粒層２７に含まれる砥粒２９を露出させる工程を加えてもよい。砥粒層接着工程の後、砥粒２９がめっき層３１から露出していない、又は露出が不十分である場合がある。この場合、めっき層３１の第１の面２７ａ側の一部を除去することにより、砥粒２９をめっき層３１の表面からさらに露出させることが好ましい。

例えば、溝４１ｄに薬液を供給し、めっき層３１の第１の面２７ａ側を薬液によって溶かすことにより、砥粒２９を露出させることができる。図７は、めっき層３１の第１の面２７ａ側の一部が除去された状態の砥粒層２７を示す断面図である。めっき層３１の一部が除去されたことにより、砥粒２９の露出量が増加している。薬液の材料は、めっき層２５の一部を除去することが可能であれば特に制限はない。例えば、薬液として硫酸や、硝酸と塩酸との混合液などを用いることができる。

以上のように、本実施形態で説明した形状修正冶具の製造方法では、第１の基台２１の凸部２５に砥粒層２７を形成した後、第１の基台２１を除去し、砥粒層２７の凸部２５と接していた面が露出するように、砥粒層２７を第２の基台４１の溝４１ｄに接着する。これにより、砥粒の露出量の不揃いが低減された砥粒層２７を第２の基台４１の溝４１ｄに設けることができ、切削ブレードを高い精度で整形することが可能な形状修正冶具を提供することができる。

なお、凸部２５の形状と溝４１ｄの形状は、完全に一致していなくてもよい。この場合、凸部２５の表面に沿って形成された砥粒層２７の形状と溝４１ｄの形状には差異が生じるが、砥粒層接着工程において砥粒層２７を溝４１ｄに沿って変形させることにより、溝４１ｄの表面に砥粒層２７を接着させることができる。

例えば、図３（Ａ）に示す凸部２５の傾斜面２５ａ，２５ｂの勾配と、図５（Ａ）に示す溝４１ｄの傾斜面４１ｅ，４１ｆの勾配が若干異なっていても、砥粒層２７を変形させて、溝４１ｄに沿うように接着することができる。

また、溝４１ｄの形状によっては、第１の基台２１が凸部２５を有しなくてもよい。例えば、溝４１ｄが緩やかな曲面によって浅く形成される場合などは、凸部２５を有しない第１の基台２１の表面に平板状の砥粒層２７を形成した後、この平板状の砥粒層２７を変形させて溝４１ｄに沿うように接着することもできる。

また、上記では特に、凸部２５の形状が三角形状であり、溝４１ｄの形状がＶ字状である場合について説明したが、凸部２５及び溝４１ｄの形状は、切削ブレードの修正形状に応じて自由に設定することができる。凸部２５と溝４１ｄの変形例について、図８、図９を用いて説明する。

図８（Ａ）は、第１の基台２１の変形例を示す斜視図である。図８（Ａ）に示す第１の基台２１に設けられた凸部２５は、基底部２３の上面２３ａに対して傾斜した２つの傾斜面２５ｃ，２５ｄと、傾斜面２５ｃ，２５ｄと接続された上面２５ｅとを含み、側面視で台形状に構成されている。

図８（Ｂ）は、第２の基台４１の変形例を示す斜視図である。図８（Ｂ）に示す第２の基台４１に設けられた溝４１ｄは、上面４１ａに対して傾斜した２つの傾斜面４１ｇ，４１ｈと、傾斜面４１ｇ，４１ｈと接続された底面４１ｉとを含み、図８（Ａ）に示す凸部２５の形状と対応するように構成されている。

図９（Ａ）は、第１の基台２１の他の変形例を示す斜視図である。図９（Ａ）に示す第１の基台２１に設けられた凸部２５は、表面の一部が曲面によって構成されている。

図９（Ｂ）は、第２の基台４１の他の変形例を示す斜視図である。図９（Ｂ）に示す第２の基台４１に設けられた溝４１ｄは、図９（Ａ）に示す凸部２５の形状と対応するように、表面の一部が曲面によって構成されている。

図８（Ａ）に示す第１の基台２１と図８（Ｂ）に示す第２の基台４１とを用いることにより、切削ブレードの先端の輪郭を台形状に修正可能な形状修正冶具を作成できる。また、図９（Ａ）に示す第１の基台２１と図９（Ｂ）に示す第２の基台４１とを用いることにより、切削ブレードの先端の輪郭を曲面を有する形状に修正可能な形状修正冶具を作成できる。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削ブレード
２ａ 傾斜面
２ｂ 傾斜面
４ スピンドル
１１ 形状修正冶具
１３ 基台
１３ａ 上面
１３ｂ 側面
１３ｃ 側面
１３ｄ 溝
１３ｅ 傾斜面
１３ｆ 傾斜面
１５ 砥粒層
２１ 第１の基台
２３ 基底部
２３ａ 上面
２５ 凸部
２５ａ 傾斜面
２５ｂ 傾斜面
２５ｃ 傾斜面
２５ｄ 傾斜面
２５ｅ 上面
２７ 砥粒層
２７ａ 第１の面
２７ｂ 第２の面
２９ 砥粒
３１ めっき層
４１ 第２の基台
４１ａ 上面
４１ｂ 側面
４１ｃ 側面
４１ｄ 溝
４１ｅ 傾斜面
４１ｆ 傾斜面
４１ｇ 傾斜面
４１ｈ 傾斜面
４１ｉ 底面
４３ 接着層

Claims (2)

1. 凸部を有する第１の基台を準備する第１の基台準備工程と、
   該凸部の表面に、砥粒をめっき層で固定した砥粒層を形成する砥粒層形成工程と、
   該第１の基台を除去して該砥粒層を残存させる第１の基台除去工程と、
   該凸部の形状に対応する溝を有する第２の基台を準備する第２の基台準備工程と、
   該砥粒層を該第２の基台の該溝に接着させる砥粒層接着工程と、
   を備えることを特徴とする形状修正治具の製造方法。
2. 該砥粒層接着工程の後、該めっき層の表面を薬液によって溶かして、該砥粒を露出させる工程をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の形状修正治具の製造方法。