JP6458372B2 - マルチポイントダイヤモンドツール及びマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法 - Google Patents

Description

本発明はガラス基板やシリコンウエハ等の脆性材料基板をダイヤモンドポイントによってスクライブするためのマルチポイントダイヤモンドツール及びその製造方法に関するものである。

従来ガラス基板やシリコンウエハをスクライブするために、スクライビングホイールや単結晶ダイヤモンドによるダイヤモンドポイントを用いたツールが用いられている。ガラス基板に対しては、主に基板に対して転動させるスクライビングホイールが用いられてきたが、スクライブ後の基板の強度が向上するなどの利点より、固定刃であるダイヤモンドポイントの使用も検討されてきている。特許文献１，２にはサファイアウエハやアルミナウエハ等の硬度の高い基板をスクライブするためのポイントカッターが提案されている。これらの特許文献には、角錐の稜線上にカットポイントを設けたツールや、先端が円錐になったツールが用いられている。又特許文献３にはガラス板をスクライブするために円錐形の先端を有するガラススクライバを用いたスクライブ装置が提案されている。

特開２００３−１８３０４０号公報 特開２００５−０７９５２９号公報 特開２０１３−０４３７８７号公報

従来の固定刃であるツールでスクライブを進めていくとポイントが摩耗するため、ポイントを変更する必要がある。角錐形や円錐形のツールでは使用可能な頂点となるポイントは２箇所又は最大で４箇所である。従って２箇所又は４箇所のポイントを変更するとツールを交換する必要があり、交換頻度が高くなるという問題点があった。また、ツールによるスクライブにおいては、ポイントが基板に対して適切な角度で接触する必要がある。しかし、従来のツールでは、ポイントを変更する場合ツールを軸方向に回転させる必要があり、この接触角度を精度良く調整することが容易ではなかった。

本発明はこのような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、スクライブに使用しているポイントが摩耗しても容易にポイント位置を変更して交換頻度を少なくすることができるダイヤモンドツールを提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明のマルチポイントダイヤモンドツールは、脆性材料基板をスクライブするためのマルチポイントダイヤモンドツールであって、回転対称で少なくとも外周の稜線部分がダイヤモンドで形成されたベースと、前記ベースの稜線部分に形成された複数の切欠きと、前記切欠きの端部に更に形成された微小切欠きと、を具備し、前記稜線と前記微小切欠きの交点をポイントとしてスクライブを行うものである。

ここで前記各切欠きは、前記ベースの外周上に等間隔で形成されたものとしてもよい。

ここで前記ベースは、その稜線部分にダイヤモンド層が形成されたものとしてもよい。

ここで前記各切欠きの両端部分に前記微小切欠きを有するものとしてもよい。

この課題を解決するために、本発明のマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法は、脆性材料基板をスクライブするためのマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法であって、回転対称で少なくとも外周の稜線部分がダイヤモンドで形成されたベースに、複数の切欠きをレーザ加工により形成し、前記複数の切欠きの端部に、更に微小切欠きを形成することを特徴とする。

ここで前記微小切欠きを機械加工により形成することとしてもよい。

このような特徴を有する本発明によれば、ダイヤモンドツールの周囲に多数の切欠きを形成しておくことによって、多数のポイントを設けることができる。従って１つのポイントが摩耗してもダイヤモンドツールの固定角度を変化させることで新たなポイントを使用することができ、ダイヤモンドツールの交換頻度を少なくすることができるという効果が得られる。さらに、基板に対してツールの取付角度を一定としたままポイントを変更することができるため、ポイントの接触角度を容易に調整することができる。

図１は本発明の第１の実施の形態によるマルチポイントダイヤモンドツールの正面図及び側面図である。 図２は本実施の形態によるダイヤモンドツールの切欠きの第１の例を示す拡大図である。 図３は本実施の形態によるダイヤモンドツールの切欠きの第２の例を示す拡大図である。 図４Ａは本発明の第１の実施の形態によるダイヤモンドツールを用いたスクライブを示す正面図である。 図４Ｂは本発明の第１の実施の形態によるダイヤモンドツールを用いたスクライブを示す側面図である。 図５は本発明の第２の実施の形態によるダイヤモンドツールの正面図、及びこのダイヤモンドツールを用いたスクライブを示す図である。 図６は本発明の第３の実施の形態によるダイヤモンドツールの正面図、及びこのダイヤモンドツールを用いたスクライブを示す図である。

次に本発明の第１の実施の形態について説明する。図１は本実施の形態によるマルチポイントダイヤモンドツール（以下、単にダイヤモンドツールという）１０の一例を示す正面図及び側面図である。このダイヤモンドツール１０は回転対称形である円板のベース１１を単結晶ダイヤモンドにより構成し、その中心に貫通孔１２を有している。単結晶ダイヤモンドのベース１１の直径は例えば２ｍｍ〜２０ｍｍである。図１（ａ）の側面図に示すように、円周部分の両側よりＶ字形に研磨して、稜線１３ａと傾斜面１３ｂ からなる刃先部１３とする。そして図示のように刃先部１３の６箇所にはレーザ加工により切欠き１４〜１９を形成する。図２は第１の例による切欠き１４Ａを示す拡大図である。図２に示すように実線と一点鎖線で示す元の円周部に対して図示のような切欠き１４Ａを形成し、稜線１３ａと切欠き１４Ａとが交わる部分をポイントＰ１とする。このポイントＰ１から例えば接線に対する角度αを約３５°として例えば約５μｍの深さまで切欠き、更にそこから元の接線に対して例えば３．５°の角度で切欠いて、切欠き１４Ａを形成する。その他の５つの切欠きについても同様であり、稜線１３ａと切欠き１５Ａ〜１９Ａの交点を夫々ポイントＰ２〜Ｐ６とする。

図３は切欠き１４の第２の例による切欠き１４Ｂを示す拡大図である。この場合にはポイントＰ１から例えば接線に対する角度αを３５°として、深さ１０μｍまで切欠いた後、階段状に切欠いて、切欠きを構成したものである。その他の５つの切欠きについても同様であり、稜線１３ａと切欠き１５Ｂ〜１９Ｂの交点を夫々ポイントＰ２〜Ｐ６とする。

この実施の形態のダイヤモンドツール１０を用いてスクライブする場合について、図４Ａ，図４Ｂを用いて説明する。尚図４Ａ，図４Ｂでは円周部の切欠きを誇張して大きく示しており、図４Ａは正面から、図４Ｂは図４Ａの右側から見た側面図である。スクライブする際には、図４Ａ（ａ），図４Ｂ（ａ）に示すようにダイヤモンドツール１０の１つのポイントＰ１を基板２０に対して固定して基板２０を図示の矢印Ａ方向に移動させ、スクライブを行う。このときダイヤモンドツール１０は転動させないので、同じポイントでスクライブを行うことができる。基板に接しているポイントが摩耗により劣化した場合には、図４Ａ（ｂ）、図４Ｂ（ｂ）に示すように貫通孔１２を中心にダイヤモンドツール１０を６０°回転させ、隣接するポイントＰ２を基板２０に接触させ、同様にしてスクライブを行う。これを繰り返せばポイントが摩耗により劣化しても円板の周囲に形成した切欠きの回数だけ新しいポイントでスクライブを行うことができる。また、ダイヤモンドツール１０を回転させても、ダイヤモンドツール１０の正面視において刃先の稜線が基板に接触する角度θは変わらないため、ポイントの基板に対する接触角度を調整することが容易である。

尚この実施の形態では円板の周囲に６箇所の切欠きを設けているが、円周部にはなるべく多くの切欠きを設けておくことが好ましい。切欠き数の上限は隣接するポイントが互いに干渉しない数とする。これにより各ポイントが摩耗したときダイヤモンドツールを回転させるだけでポイントを交換することができ、ダイヤモンドツール１０の交換頻度を少なくすることができる。

次に本発明の第２の実施の形態について図５を用いて説明する。この実施の形態のダイヤモンドツール３０も第１の実施の形態と同様に、単結晶ダイヤモンドによる円板型のベース３１の中心に貫通孔３２を有し、その円周の両側よりＶ字形に研磨された刃先３３を有している。そして前述した第１の実施の形態では切欠きの形状を非対称としているが、第２の実施の形態では図５（ａ）に示すように、ダイヤモンドツール３０の円周に沿って円弧状の切欠き３４〜３７を形成したものである。このような切欠きはレーザ加工によって容易に形成することができる。

このダイヤモンドツール３０では図５（ｂ）に示すように１つの切欠き３４の端部をポイントとして基板２０に対しスクライブを行う。そしてこのポイントが摩耗した場合には、前述した実施の形態と同様にダイヤモンドツール３０を貫通孔に挿通した、図示を省略した軸に沿って９０°回転させ、隣接する切欠き３５の端部をポイントとしてスクライブを行う。これを繰り返すことによって４箇所のポイントを使用することができる。そして４箇所のポイントが全て摩耗すると、更に図５（ｃ）に示すように、このダイヤモンドツール３０を反転させる。そして各切欠き３４〜３７の異なった頂点をポイントとして同様にスクライブを行うことができる。従って合計８箇所のポイントでスクライブを行うことができる。

次に本発明の第３の実施の形態について図６を用いて説明する。この実施の形態のダイヤモンドツール４０も第１の実施の形態と同様に、単結晶ダイヤモンドによる円板型のベース４１の中心に貫通孔４２を有し、その円周の両側よりＶ字形に研磨された刃先４３を有している。そして前述した第２の実施の形態と同様に、レーザにより円周部の４箇所に円弧状の切欠き４４〜４７を形成する。更に各切欠き４４の両端部分に機械加工によって円弧状の微小切欠き４４ａ，４４ｂを形成する。他の切欠き４５，４６，４６についても同様に両端位置に小さい円弧状の微小切欠き４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂを形成する。この場合に円周上の小さい切欠きは、機械加工で研磨することによって精密に切欠き部分の形状を整形することができるとともに、その表面粗さを小さくすることができる。

このダイヤモンドツール４０を用いてスクライブする際には図６（ｂ）に示すように、稜線と微小切欠きの交点をポイントとしてスクライブを行う。その位置が摩耗した場合にはダイヤモンドツール４０を９０°づつ回転させて隣接する切欠きのポイントを用いる。こうすれば４回ポイント位置を変化させてスクライブを行うことができる。そして４箇所のポイントが全て摩耗すると、図６（ｃ）に示すように、ダイヤモンドツール４０を反転させる。こうすれば各切欠き４４〜４７の異なった切欠きの外側をポイントとして同様にスクライブを行うことができる。このように４回ポイント位置を変化させてスクライブを行うことができ、合計８回のポイントを交換してスクライブを行うことができる。

尚前述した第２，第３の実施の形態において、ベースとなる円板の周囲に４箇所の切欠きを設けているが、更に多数の切欠きを設けてポイント数を多くすることができることはいうまでもない。第２，第３の実施の形態においては切欠きを円弧状としているが、ダイヤモンドツールの側面視において左右対称形状であればＶ字形，Ｕ字形など任意の形状に切欠いてもよい。また、第３の実施例において、微小切欠きは直線状としてもよい。さらに、切欠きの形成方法についても、レーザ加工のほか、研削や放電加工など周知の加工法を用いることができる。

前述した各実施の形態では円板の周囲に等間隔で切欠きを設けている。これは等間隔とすれば切欠き数を多くすることができるとともに、一定の角度でダイヤモンドツールを回転することによりポイントを変更することができ、ポイントの接触角度を容易に一定にすることができるという効果があるが、必ずしも等間隔である必要はない。

又前述した実施の形態では円板全体を単結晶ダイヤモンドで構成しているが、表面部分さえダイヤモンド層があれば足りるため、超硬合金や焼結ダイヤモンド製のベースの刃先部分の表面に多結晶ダイヤモンド層を形成してこれに切欠きを形成してもよい。また、ボロン等の不純物をドープし、導電性を持たせた単結晶または多結晶ダイヤモンドを使用してもよい。導電性を有するダイヤモンドを用いることで、放電加工により切欠きを容易に形成することができる。

又前述した各実施の形態ではダイヤモンドツールのベースを円板状としているが、円板状である必要はなく、ベースを多角形としてもよい。ベースは貫通孔の中心に対して回転対称であれば足りる。多角形のベースを切欠く際には頂点を含む部分を直線状に切欠いてもよく、頂点を含む部分をＶ字形，Ｕ字形など任意の形状に切欠いてもよい。又頂点を基点として左右非対称にＶ字形又はＵ字形など任意の形状に切欠くようにしてポイントとすることができる。いずれの場合においても、稜線と切欠きがポイントとなる交点を形成するように切欠きを形成することができる。

本発明のマルチポイントダイヤモンドツールは脆性材料基板をスクライブするスクライブ装置に用いることができ、特にダイヤモンドツールの摩耗が多くなる硬度の高いスクライブ対象にも有効に使用することができる。

１０，３０，４０ マルチポイントダイヤモンドツール
１１，３１，４１ ベース
１２，３２，４２ 貫通孔
１３，３３，４３ 研磨面
１４〜１９，３４〜３７，４４〜４７ 切欠き
４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ 微小切欠き

Claims (6)

1. 脆性材料基板をスクライブするためのマルチポイントダイヤモンドツールであって、
   回転対称で少なくとも外周の稜線部分がダイヤモンドで形成されたベースと、
   前記ベースの稜線部分に形成された複数の切欠きと、前記切欠きの端部に更に形成された微小切欠きと、を具備し、前記稜線と前記微小切欠きの交点をポイントとしてスクライブを行うマルチポイントダイヤモンドツール。
2. 前記各切欠きは、前記ベースの外周上に等間隔で形成されたものである請求項１記載のマルチポイントダイヤモンドツール。
3. 前記ベースは、その稜線部分にダイヤモンド層が形成されたものである請求項１記載のマルチポイントダイヤモンドツール。
4. 前記各切欠きの両端部分に前記微小切欠きを有するものである請求項１記載のマルチポイントダイヤモンドツール。
5. 脆性材料基板をスクライブするためのマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法であって、回転対称で少なくとも外周の稜線部分がダイヤモンドで形成されたベースに、複数の切欠きをレーザ加工により形成し、
   前記複数の切欠きの端部に、更に微小切欠きを形成することを特徴とするマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法。
6. 前記微小切欠きを機械加工により形成することを特徴とする請求項４記載のマルチポイントダイヤモンドツールの製造方法。

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