JP7282466B2

JP7282466B2 - ドレッシング部材及びドレッシング方法

Info

Publication number: JP7282466B2
Application number: JP2019132541A
Authority: JP
Inventors: 洋介村田; 潤一福原
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2019-07-18
Filing date: 2019-07-18
Publication date: 2023-05-29
Anticipated expiration: 2039-07-18
Also published as: JP2021016905A

Description

本発明は、砥粒が結合剤で固定された切削ブレードのドレッシングに用いられるドレッシング部材に関する。

半導体ウェーハに代表される各種の被加工物を加工する際には、例えば、樹脂等の結合剤でダイヤモンド等の砥粒が固定された環状の切削ブレードが使用される（例えば、特許文献１参照）。高速に回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませながら、切削ブレードと被加工物とを相対的に移動させることで、この移動の経路に沿って被加工物を切削できる。

ところで、上述のような方法で被加工物の切削を進めると、摩滅した古い砥粒が切削ブレードの先端部から脱落して、その表面に新たな砥粒が現れる。自生発刃と呼ばれるこの作用によって、目こぼれ（早いタイミングでの砥粒の脱落）、目詰まり（切削により生じた屑の表面への付着）、目つぶれ（摩耗による砥粒の平坦化）等による切削ブレードの性能の低下を防いで、良好な切削が実現されている。

一方で、硬度の高い難切削性の被加工物を切削する場合には、切削ブレードの先端部に作用する負荷が高くなり目つぶれが生じ易い。そのため、切削ブレードの性能を維持できるように、板状のドレッシング部材に切削ブレードを切り込ませて新たな砥粒を表出させるドレッシングと呼ばれる作業が適切なタイミングで行われている。

特開２０１０－１２９６２３号公報

しかしながら、このドレッシングを行っている間は被加工物を加工できないので、ドレッシングの頻度が高くなると、被加工物を加工できない時間も長くなって、加工の効率が低下してしまう。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、砥粒が結合剤で固定された切削ブレードを用いて被加工物を加工する際に、加工の効率を高く維持できるドレッシング部材及びドレッシング方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、砥粒が結合剤で固定された環状の切削ブレードを用いて、表面に開口した空間を内側に有する被加工物を加工する際に用いられるドレッシング部材であって、該切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、該砥粒を固定する結合剤と、を含み、該被加工物の該空間に挿入できる形状を備えたドレッシング部材が提供される。

本発明の別の一態様によれば、砥粒が結合剤で固定された環状の切削ブレードのドレッシングに用いられるドレッシング方法であって、該切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、該砥粒を固定する結合剤と、を含み、表面に開口した空間を内側に有する被加工物の該空間に挿入できる形状を備えたドレッシング部材を、該被加工物の該空間に挿入し、該ドレッシング部材が挿入された該被加工物を、該ドレッシング部材とともに該切削ブレードで切削して、該被加工物を加工しながら該切削ブレードのドレッシングを行うドレッシング方法が提供される。

本発明の一態様にかかるドレッシング部材は、切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、砥粒を固定する結合剤と、を含み、被加工物が有する内側の空間に挿入できる形状を備えている。そのため、このドレッシング部材を被加工物の空間に挿入し、被加工物をドレッシング部材とともに切削ブレードで切削することにより、被加工物を加工しながら切削ブレードのドレッシングを行うことができる。

つまり、本発明の一態様にかかるドレッシング部材を用いれば、被加工物を加工しながら切削ブレードのドレッシングを行うことができるので、このドレッシングに起因して被加工物を加工できない時間が長くなることはない。したがって、砥粒が結合剤で固定された切削ブレードを用いて被加工物を加工する際に、加工の効率を高く維持できる。

図１（Ａ）は、円筒状に構成された被加工物の外観を示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、円筒状の被加工物にドレッシング部材が挿入される様子を示す斜視図であり、図１（Ｃ）は、ドレッシング部材が挿入された円筒状の被加工物を示す斜視図である。図２（Ａ）は、被加工物が切削される様子を示す側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示される状態を別の方向から見た側面図である。図３（Ａ）は、角筒状に構成された被加工物の外観を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、角筒状の被加工物にドレッシング部材が挿入される様子を示す斜視図であり、図３（Ｃ）は、ドレッシング部材が挿入された角筒状の被加工物を示す斜視図である。図４（Ａ）は、凹部を有する被加工物にドレッシング部材が挿入される様子を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、ドレッシング部材が挿入された被加工物を示す斜視図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態で使用される被加工物１の外観を示す斜視図である。被加工物１は、例えば、導電性の材料を用いて円筒状に形成されており、表面（外面）に開口した円柱状の空間１ａを内側に有している。

この被加工物１は、例えば、所望の長さに切断され、マイクロ波等を伝送する導波管となる。被加工物１を構成する導電性の材料は、代表的には、銅やアルミニウム等の金属である。ただし、導電性の材料に特段の制限はなく、導電性が付与されたセラミックス等が使用されても良い。

被加工物１の肉厚は、この被加工物１の全体に亘って概ね一定である。すなわち、円柱状の空間１ａは、円筒状の被加工物１に対して概ね同心状に配置されている。被加工物１の外径（直径）ａ１は、例えば、３ｍｍ～７ｍｍ程度、代表的には５ｍｍであり、被加工物１の内径（直径）ａ２は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には、３ｍｍである。

なお、この被加工物１の肉厚は、（外径ａ１－内径ａ２）／２で表される。よって、例えば、外径ａ１が５ｍｍで内径ａ２が３ｍｍの場合、肉厚は１ｍｍとなる。被加工物１の長さ（円筒状の高さに相当する長さ）は、少なくとも、この被加工物１を切断して複数の短い導波管が得られる程度に長い。

この被加工物１を、砥粒が結合剤で固定された環状の切削ブレードを用いて加工する際には、被加工物１の内側の空間１ａに本実施形態のドレッシング部材が挿入される。図１（Ｂ）は、被加工物１にドレッシング部材３が挿入される様子を示す斜視図であり、図１（Ｃ）は、ドレッシング部材３が挿入された被加工物１を示す斜視図である。

ドレッシング部材３は、被加工物１の加工に用いられる切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、砥粒を固定する結合剤と、を含む。ドレッシング部材３の砥粒としては、アルミナ（ホワイトアランダム）や炭化珪素（グリーンカーボランダム）等を含むものが用いられる。

一方で、ドレッシング部材３の結合剤としては、セラミックス（ビトリファイド）や樹脂（レジノイド）、金属等を含むものが用いられる。例えば、砥粒と結合剤とを型に満たして加熱することで（焼結）、型に対応した形状のドレッシング部材３が得られる。ただし、ドレッシング部材３を構成する砥粒及び結合剤の種類や、ドレッシング部材３の製造方法等は、切削ブレードの仕様に応じて変更される。

図１（Ｂ）に示すように、ドレッシング部材３は、被加工物１の空間１ａに挿入できる円柱状に成形されている。ドレッシング部材３の外径ａ３は、被加工物１の内径ａ２と同じ、又は被加工物１の内径ａ２より僅かに小さく、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には、３ｍｍである。

ドレッシング部材３の長さは、被加工物１の長さと同程度、又はそれ以上とすることが望ましい。これにより、被加工物１の長さ方向の全体に亘って空間１ａをドレッシング部材３で満たすことができる。ただし、ドレッシング部材３の長さは、被加工物１より短くても構わない。

上述したドレッシング部材３を使用して被加工物１を加工しながら切削ブレードのドレッシングを行う際には、まず、図１（Ｂ）に示すように、このドレッシング部材３を被加工物１の空間１ａに挿入する（挿入ステップ）。その結果、図１（Ｃ）に示すように、被加工物１の内側の空間１ａがドレッシング部材３で満たされる。

ドレッシング部材３を被加工物１の空間１ａに挿入した後には、このドレッシング部材３が挿入された被加工物１を、ドレッシング部材３とともに切削ブレードで切削する。図２（Ａ）は、被加工物１が切削される様子を示す側面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示される状態を別の方向から見た側面図である。被加工物１及びドレッシング部材３の切削は、例えば、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示す切削装置２を用いて行われる。

切削装置２は、被加工物１を保持するためのチャックテーブル４を備えている。チャックテーブル４は、例えば、ステンレスに代表される金属材料でなる円筒状の枠体（不図示）と、多孔質材料でなり枠体の上部に配置される保持板（不図示）と、を含む。枠体は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されている。チャックテーブル４は、この回転駆動源が生じる力によって、保持板の上面に対して概ね垂直（鉛直方向に概ね平行）な回転軸の周りに回転する。

また、枠体は、加工送り機構（不図示）に支持されている。チャックテーブル４は、この加工送り機構によって、保持板の上面に対して概ね平行な加工送り方向に移動する。更に、保持板の下面側は、枠体の内部に設けられた流路（不図示）等を介して吸引源に接続されている。

チャックテーブル４の上方には、切削ユニット６が配置されている。切削ユニット６は、保持板の上面に対して概ね平行な回転軸となるスピンドル８を備えている。スピンドル８の一端側には、ダイヤモンド等の砥粒が金属等の結合材で固定されてなる環状の切削ブレード１０が装着されている。

スピンドル８の他端側には、モータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドル８の一端側に装着された切削ブレード１０は、この回転駆動源が生じる力によって回転する。また、スピンドル８は、昇降機構（不図示）と割り出し送り機構（不図示）とに支持されている。切削ユニット６は、この昇降機構によって、保持板の上面に対して概ね垂直な鉛直方向に移動し、割り出し送り機構によって、鉛直方向及び加工送り方向に対して概ね垂直な割り出し送り方向に移動する。

被加工物１及びドレッシング部材３を加工する際には、まず、被加工物１をチャックテーブル４で保持する。具体的には、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、保持板の上面を覆う大きさの粘着テープ２１の粘着面側に被加工物１を貼り付ける。そして、この粘着テープ２１の非粘着面を保持板の上面に接触させて、保持板に吸引源の負圧を作用させる。これにより、被加工物１は、粘着テープ２１を介してチャックテーブル４に保持される。

なお、粘着テープ２１の被加工物１に隣接する位置には、粘着テープ２１に対する被加工物１の位置を規定するような板状の部材を貼付すると良い。これにより、被加工物１の位置のずれを防止できるようになる。板状の部材としては、例えば、切削ブレード１０による被加工物１の加工を阻害しないカーボン製の部材等が用いられる。

被加工物１をチャックテーブル４で保持した後には、回転させた切削ブレード１０を切り込ませてこの被加工物１を加工する。本実施形態では、まず、チャックテーブル４の向き（チャックテーブル４の回転軸の周りの向き）を回転駆動源で調整し、被加工物１の長さ方向とチャックテーブル４の加工送り方向とを概ね垂直にする。

次に、チャックテーブル４と切削ユニット６との相対的な位置を加工送り機構と割り出し送り機構とで調整し、被加工物１の加工予定位置から加工送り方向に離れた所定の位置に切削ブレード１０を位置付ける。また、切削ユニット６の高さを昇降機構で調整し、切削ブレード１０の下端を、例えば、粘着テープ２１の上面（粘着面）より低く、チャックテーブル４の上面より高い位置に位置付ける。

その後、切削ブレード１０を回転させながら、チャックテーブル４を加工送り方向に移動させる。これにより、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、回転させた切削ブレード１０を加工予定位置に切り込ませて、被加工物１をドレッシング部材３とともに切削ブレード１０で切削できる。そして、その結果、本実施形態では、被加工物１がドレッシング部材３とともに切断される。なお、上述した板状の部材を粘着テープ２１に貼付している場合には、この板状の部材も併せて切断される。

なお、本実施形態では、所望の長さの導波管を被加工物１から切り出せるように、被加工物１の端から距離ｌの位置に第１番目の加工予定位置を設定している。被加工物１から切り出される導波管の長さは、例えば、１ｍｍ～１０ｍｍ、代表的には５ｍｍである。上述の手順は、被加工物１に設定されている全ての加工予定位置で被加工物１が切断されるまで繰り返される。

その後、被加工物１を切断して得られる導波管に挿入された状態のドレッシング部材３が導波管から除去される（除去ステップ）。例えば、導波管の内径ａ２よりも細い棒状の部材で、この導波管からドレッシング部材３を押し出すことにより、ドレッシング部材３を除去できる。なお、ドレッシング部材３を除去する方法に特段の制限はない。

以上のように、本実施形態にかかるドレッシング部材３は、切削ブレード１０のドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、砥粒を固定する結合剤と、を含み、被加工物１が有する内側の空間１ａに挿入できる形状を備えている。そのため、このドレッシング部材３を被加工物１の空間１ａに挿入し、被加工物１をドレッシング部材３とともに切削ブレード１０で切削することにより、被加工物１を加工しながら切削ブレード１０のドレッシングを行うことができる。

つまり、本実施形態にかかるドレッシング部材３を用いれば、被加工物１を加工しながら切削ブレード１０のドレッシングを行うことができるので、このドレッシングに起因して被加工物１を加工できない時間が長くなることはない。したがって、砥粒が結合剤で固定された切削ブレード１０を用いて被加工物１を加工する際に、加工の効率を高く維持できる。

また、本実施形態では、被加工物１の空間１ａにドレッシング部材３を挿入した後に、回転させた切削ブレード１０を切り込ませて被加工物１をドレッシング部材３ごと加工するので、この空間１ａに挿入されるドレッシング部材３によって被加工物１が変形し難くなり、切削ブレード１０を切り込ませる際の被加工物１の撓みや振動が抑制される。つまり、被加工物１の撓みや振動に起因するひび割れや欠け等の不良も発生し難くなる。

なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、円筒状の被加工物１を加工する際に用いられるドレッシング部材３を例示したが、他の任意の形状の被加工物を加工する際にも、同様のドレッシング部材を用いることができる。

図３（Ａ）は、角筒状に構成された被加工物５の外観を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は、角筒状の被加工物５にドレッシング部材７が挿入される様子を示す斜視図であり、図３（Ｃ）は、ドレッシング部材７が挿入された角筒状の被加工物５を示す斜視図である。この第１変形例にかかる被加工物５は、例えば、導電性の材料を用いて角筒状に形成されており、表面（外面）に開口した角柱状の空間５ａを内側に有している。

被加工物５の肉厚は、この被加工物５の全体に亘って概ね一定である。また、被加工物５の長さ方向（角筒状の高さ方向に相当する方向）に垂直な方向の断面は、長方形である。被加工物５の断面を構成する外側の長方形の第１辺の長さｂ１は、例えば、３ｍｍ～７ｍｍ程度、代表的には６ｍｍであり、被加工物５の断面を構成する外側の長方形の第２辺の長さｃ１は、例えば、３ｍｍ～７ｍｍ程度、代表的には４ｍｍである。

また、被加工物５の断面を構成する内側の長方形の第１辺の長さｂ２は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には４ｍｍであり、被加工物５の断面を構成する内側の長方形の第２辺の長さｃ２は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には２ｍｍである。なお、この被加工物５の肉厚は、（長さｂ１－長さｂ２）／２、又は（長さｃ１－長さｃ２）／２で表される。

図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）に示すように、被加工物５に挿入されるドレッシング部材７は、空間５ａに対応する角柱状に形成されている。すなわち、ドレッシング部材７の断面を構成する長方形の第１辺の長さｂ３は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には４ｍｍであり、ドレッシング部材７の断面を構成する長方形の第２辺の長さｃ３は、例えば、１ｍｍ～５ｍｍ程度、代表的には２ｍｍである。

このドレッシング部材７を用いることで、上述した実施形態と同様の手順で角筒状の被加工物５を加工しながら切削ブレードのドレッシングを行うことができるようになる。なお、ドレッシング部材７の材質や製造方法等は、上述した実施形態のドレッシング部材３と同様である。

図４（Ａ）は、凹部１１ａを有する被加工物１１にドレッシング部材１３が挿入される様子を示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、ドレッシング部材１３が挿入された被加工物１１を示す斜視図である。この第２変形例にかかる被加工物１１は、例えば、シリコン等の半導体材料を用いて直方体状に形成されており、表面（図４（Ａ）の上面）に開口した直方体状の凹部（空間）１１ａを内側に有している。なお、被加工物１１や凹部１１ａの大きさに特段の制限はない。

図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、被加工物１１に挿入されるドレッシング部材１３は、凹部１１ａに対応する直方体状に形成されている。すなわち、ドレッシング部材１３の第１辺の長さｄ２は、対応する凹部１１ａの第１辺の長さｄ１以下であり、ドレッシング部材１３の第２辺の長さｅ２は、対応する凹部１１ａの第２辺の長さｅ１以下であり、ドレッシング部材１３の第３辺の長さｆ２は、対応する凹部１１ａの第３辺の長さｆ１以下である。

このドレッシング部材１３を用いることで、上述した実施形態と同様の手順で凹部１１ａを有する被加工物５を加工しながら切削ブレードのドレッシングを行うことができるようになる。なお、ドレッシング部材１３の材質や製造方法等は、上述した実施形態のドレッシング部材３と同様で良い。

その他、上述した実施形態にかかる構造、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。

１：被加工物
１ａ：空間
３：ドレッシング部材
５：被加工物
５ａ：空間
７：ドレッシング部材
１１：被加工物
１１ａ：凹部（空間）
１３：ドレッシング部材
２１：粘着テープ
２：切削装置
４：チャックテーブル
６：切削ユニット
８：スピンドル
１０：切削ブレード

Claims

砥粒が結合剤で固定された環状の切削ブレードを用いて、表面に開口した空間を内側に有する被加工物を加工する際に用いられるドレッシング部材であって、
該切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、該砥粒を固定する結合剤と、を含み、
該被加工物の該空間に挿入できる形状を備えたことを特徴とするドレッシング部材。
砥粒が結合剤で固定された環状の切削ブレードのドレッシングに用いられるドレッシング方法であって、
該切削ブレードのドレッシングに適したドレッシング用の砥粒と、該砥粒を固定する結合剤と、を含み、表面に開口した空間を内側に有する被加工物の該空間に挿入できる形状を備えたドレッシング部材を、該被加工物の該空間に挿入し、
該ドレッシング部材が挿入された該被加工物を、該ドレッシング部材とともに該切削ブレードで切削して、該被加工物を加工しながら該切削ブレードのドレッシングを行うことを特徴とするドレッシング方法。