切断ブレード、切断ブレードの製造方法及び切断加工装置
【課題】刃の厚さを極薄に形成しても剛性を充分に確保でき、耐摩耗性が高められ、安定して精度よく被切断材を切断加工できる切断ブレード、切断ブレードの製造方法及び切断加工装置を提供する。
【解決手段】円形薄板状をなす基材１の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレード１０であって、前記基材１が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする。
【解決手段】円形薄板状をなす基材１の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレード１０であって、前記基材１が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶や石英等を切断加工する切断ブレード、切断ブレードの製造方法及びこれを用いた切断加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製品などに用いられる水晶や石英等の切断加工には、高精度が要求されており、このような切断加工には、円形薄板状の切断ブレードが使用される。一般に、切断ブレードは、レジンボンドやメタルボンド等からなる結合材に、ダイヤモンドやｃＢＮ等からなる砥粒を分散させた砥粒層を有している。そして、砥粒層の外周縁部を切刃として水晶や石英等の被切断材に切り込み、切断加工する。尚、前記結合材には、加工品位を重視する場合はレジンボンドを、加工持続性を重視する場合はメタルボンドをというように、材料を使い分けて用いている。
【０００３】
しかしながら、砥粒層の結合材として、レジンボンドを用いた場合は工具寿命が比較的短くなり、メタルボンドを用いた場合は加工精度が低減することとなる。そのため、加工精度を確保しつつ、工具寿命を延長できる切断ブレードが求められていた。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、円板状をなし、超硬合金からなる基材の外周縁部に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によりダイヤモンド膜を成膜し切刃とするダイヤモンド被膜ガラスカッター（切断ブレード）が記載されている。このように、ダイヤモンド膜を用いることによって、切刃を高精度に形成でき、前述の切断加工の精度を確保できる。また、切刃の剛性が確保されることから、工具寿命が延長する。
【０００５】
一方、特許文献２には、基材型の表面にＣＶＤ法によりダイヤモンド膜を生成させた後、熱衝撃や化学的処理等によってこのダイヤモンド膜を基材型から分離させダイヤモンドバルクを形成し、該ダイヤモンドバルクをドレッサー又は研磨砥石に装着し用いる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１９７６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１３６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体部品の製品歩留まりの向上を目的として、極薄刃の切断ブレードが用いられる場合がある。具体的には、このような切断ブレードの厚さは、例えば、３００μｍ以下に設定される。
しかしながら、特許文献１の手法を用いて極薄刃の切断ブレードを製造する場合、基材自体に反りが生じてしまい、実際的ではなかった。
【０００８】
また、一般に、切断ブレードをこのように極薄刃に形成する場合は、剛性を確保することが難しかった。
また、前述のような切断ブレードにおいては、使用するうちに刃痩せの問題が生じることがあった。すなわち、切断ブレードの耐摩耗性が未だ充分に確保されているとは言えず、切断加工を進めるうちに、切断ブレードの外周縁部における切刃の厚さが、該切断ブレードの径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象が生じて、加工精度が確保できなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、刃の厚さを極薄に形成しても剛性を充分に確保でき、耐摩耗性が高められ、安定して精度よく被切断材を切断加工できる切断ブレード、切断ブレードの製造方法及び切断加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、円形薄板状をなす基材の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレードであって、前記基材が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る切断ブレードによれば、基材が、ダイヤモンドで形成されているので、この切断ブレードを極薄に形成しても、剛性が充分に確保される。詳しくは、例えば、基材の厚さ寸法を３００μｍ以下に設定するような場合でも、基材の機械的強度が充分に確保される。また、耐摩耗性が高められることから、切断加工を進めるうちに切断ブレードの外周縁部の切刃の厚さが該切断ブレードの径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象、すなわち、所謂刃痩せが、確実に抑制され、加工精度が安定して確保される。また、基材の熱膨張係数が低められていることから、この切断ブレードを連続して切断加工に用いた場合であっても、熱変形が抑制され、加工精度が安定する。
【００１２】
また、本発明に係る切断ブレードにおいて、前記基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されていることとしてもよい。
【００１３】
本発明に係る切断ブレードによれば、基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されているので、用途に応じて、これらのダイヤモンド層を種々に設定できる。
【００１４】
また、本発明に係る切断ブレードにおいて、前記ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなることとしてもよい。
【００１５】
本発明に係る切断ブレードによれば、ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなるので、剛性及び耐摩耗性が充分に確保され、加工精度が高められる。
【００１６】
詳しくは、このダイヤモンド層は、全体に前記押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定されているので、基材の剛性が充分に確保される。
また、切断ブレードの厚さ方向の外側の表面（外面）を夫々形成する一対の第２ダイヤモンド層の前記押し込み硬さが、これらの第２ダイヤモンド層同士の間に配置された第１ダイヤモンド層の前記押し込み硬さよりも高く設定されていることから、前記外面の耐摩耗性が充分に確保され、前述の刃痩せがより確実に防止される。
また、第２ダイヤモンド層よりも軟らかい第１ダイヤモンド層が該第２ダイヤモンド層同士の間に配置されているので、この第１ダイヤモンド層の靭性によって切断加工時の衝撃が緩和されるとともに、被切断材のチッピング等が防止され、加工精度がより向上する。
【００１７】
また、本発明は、前述の切断ブレードを製造するための切断ブレードの製造方法であって、ＣＶＤ法により、基材型の表面にダイヤモンドを成膜する工程と、前記ダイヤモンドから前記基材型を除去することで、このダイヤモンドからなる前記基材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、ＣＶＤ法により生成したダイヤモンドを基材として用いるので、該基材を、比較的簡便に精度よく形成できる。すなわち、ＣＶＤ法によって、ダイヤモンドが基材型の表面に均一に成膜されていくことから、基材の厚さが全体に均一とされ、基材が高精度に形成される。また、ダイヤモンドを生成した後、基材型をエッチング等により除去することで、比較的容易に前記ダイヤモンドからなる基材を得ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る切断ブレードの製造方法において、前記ダイヤモンドを成膜する工程は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することとしてもよい。
【００２０】
本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、ＣＶＤ法により、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することから、例えば、これらのダイヤモンド層を、同一の反応容器内で成膜できる。従って、これらのダイヤモンド層を、比較的容易に、かつ、精度よく形成できる。
【００２１】
また、本発明は、回転する切断ブレードの外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断加工装置であって、この切断ブレードとして、前述の切断ブレードを用いたことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る切断加工装置によれば、前述の切断ブレードを用いているので、切刃の切れ味が高められるとともに剛性が確保され、被切断材を高精度に安定して切断加工できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る切断ブレード及びこれを用いた切断加工装置によれば、刃の厚さを極薄に形成しても剛性を充分に確保でき、耐摩耗性が高められ、安定して精度よく被切断材を切断加工できる。
また、本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、このような切断ブレードを比較的容易かつ高精度に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る切断ブレードを示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る切断ブレードの製造手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施形態の切断ブレード１０は、例えば、水晶や石英等の硬脆材料からなる被切断材の精密切断加工に用いられる。図１に示すように、切断ブレード１０は、円形薄板状の基材１からなり、この基材１の中央部に形成された取付孔２を用いて、不図示の切断加工装置の主軸に装着されるようになっている。そして、切断ブレード１０は、その軸周りに回転されつつ軸に垂直な方向に送り出されることにより、基材１の外周縁部の切刃を被切断材に切り込んで、切断加工する。
【００２６】
詳しくは、切断ブレード１０は、例えば、外径が５８ｍｍ程度、取付孔２の内径が４０ｍｍ程度とされ、厚さ寸法が５０〜３００μｍの範囲内に設定され、極薄に形成されている。
【００２７】
また、基材１は、ダイヤモンドで形成されている。詳しくは、基材１は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されている。図示の例では、基材１のダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層１１を厚さ方向に挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層で形成されている。
【００２８】
詳しくは、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１の前記押し込み硬さは、５８８４０〜１４００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定される。また、基材１の外層、すなわち切断ブレード１０の厚さ方向の外側の表面（外面）を形成する層である第２ダイヤモンド層１２の前記押し込み硬さは、６００００〜１５００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定される。
【００２９】
また、第２ダイヤモンド層１２の各膜厚と第１ダイヤモンド層１１の膜厚との比は、例えば、１：２〜２０の範囲内に設定される。尚、本実施形態においては、第２ダイヤモンド層１２の膜厚を夫々１０μｍに設定し、第１ダイヤモンド層１１の膜厚を３０μｍに設定して、基材１全体の厚さ寸法を５０μｍに形成している。
【００３０】
次に、切断ブレード１０を製造する手順について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ダイヤモンドを成膜可能なＳｉ等の材料からなる円板状の基材型２１を用意する。尚、基材型２１には剛性が充分に確保されたものを用い、基材型２１の表面２１Ａは、予め滑らかな平面に形成しておく。
【００３１】
次いで、基材型２１の表面２１Ａの中央部に、円形状のマスク板（不図示）によりマスキングを施した状態で、この基材型２１を、気相合成法熱フィラメント炉からなる反応容器内に配置する。尚、前記マスク板の厚さ寸法は、成膜するダイヤモンドの膜厚よりも大きく設定する。そして、ＣＶＤ法によって、基材型２１の表面２１Ａにおける前記マスク板以外の部分に、ダイヤモンドを成膜する。すなわち、表面２１Ａにおいて、前述した基材１の取付孔２に対応する部分に孔を有するようにして、ダイヤモンド層を生成させる。
【００３２】
詳しくは、図２（ｂ）に示すように、基材型２１の表面２１Ａに、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜する。図示の例では、まず、表面２１Ａに第２ダイヤモンド層１２を成膜し、次いで、この第２ダイヤモンド層１２における基材型２１側とは反対側を向く表面１２Ａに第１ダイヤモンド層１１を成膜した後、この第１ダイヤモンド層１１における基材型２１側とは反対側を向く表面１１Ａに第２ダイヤモンド層１２を成膜する。
【００３３】
ここで、成膜について詳述すると、第２ダイヤモンド層１２を前述の押し込み硬さに設定するには、例えば、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜すればよい。また、第１ダイヤモンド層１１を前述の押し込み硬さに設定するには、例えば、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で成膜すればよい。このように、原料ガス中に含まれるＣＨ４の割合を増大させることにより、合成速度（成膜速度）が高められる。一方、原料ガス中のＣＨ４の割合を低減させることにより、比較的高硬度のダイヤモンドを形成できる。
【００３４】
次いで、図２（ｃ）に示すように、機械加工により、基材型２１の厚さが充分に薄くなるまで研削する。詳しくは、基材型２１における前記ダイヤモンド層側とは反対側からこの基材型２１を研削加工し、該基材型２１の厚さ寸法が、例えば５０μｍ程度になるまで削り込む。
【００３５】
次いで、図２（ｄ）に示すように、エッチングにより、基材型２１を溶解し除去することで、前記ダイヤモンド層からなる基材１が形成されるとともに、切断ブレード１０が製造される。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る切断ブレード１０によれば、基材１が、ダイヤモンドで形成されているので、この切断ブレード１０を極薄に形成しても、剛性が充分に確保される。詳しくは、基材１の厚さ寸法が３００μｍ以下に設定されても、基材１の機械的強度が充分に確保されている。また、耐摩耗性が高められることから、切断加工を進めるうちに切断ブレード１０の外周縁部の切刃の厚さが該切断ブレード１０の径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象、すなわち、所謂刃痩せが、確実に抑制され、加工精度が安定して確保される。また、基材１の熱膨張係数が低められていることから、この切断ブレード１０を連続して切断加工に用いた場合であっても、熱変形が抑制され、加工精度が安定する。
【００３７】
また、基材１は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されているので、用途に応じて、これらのダイヤモンド層を種々に設定できる。
【００３８】
また、ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層１１を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなるので、剛性及び耐摩耗性が充分に確保され、加工精度が高められる。
【００３９】
詳しくは、このダイヤモンド層は、全体に前記押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定されているので、基材１の剛性が充分に確保される。
また、切断ブレード１０の前記外面を夫々形成する一対の第２ダイヤモンド層１２の前記押し込み硬さが、これらの第２ダイヤモンド層１２同士の間に配置された第１ダイヤモンド層１１の前記押し込み硬さよりも高く設定されていることから、前記外面の耐摩耗性が充分に確保され、前述の刃痩せがより確実に防止される。
また、第２ダイヤモンド層１２よりも軟らかい第１ダイヤモンド層１１が該第２ダイヤモンド層１２同士の間に配置されているので、この第１ダイヤモンド層１１の靭性によって切断加工時の衝撃が緩和されるとともに、被切断材のチッピング等が防止され、加工精度がより向上する。
【００４０】
また、本実施形態の切断ブレード１０の製造方法によれば、ＣＶＤ法により生成したダイヤモンドを基材１として用いるので、該基材１を、比較的簡便に精度よく形成できる。すなわち、ＣＶＤ法によって、ダイヤモンドが基材型２１の表面２１Ａに均一に成膜されていくことから、基材１の厚さが全体に均一とされ、基材１が高精度に形成される。また、ダイヤモンドを生成した後、基材型２１をエッチングにより除去することで、比較的容易に前記ダイヤモンドからなる基材１を得ることができる。
【００４１】
また、ＣＶＤ法により、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することから、これらのダイヤモンド層を、同一の反応容器内で成膜できる。従って、これらのダイヤモンド層を、比較的容易に、かつ、精度よく形成できる。
【００４２】
また、本実施形態の切断ブレード１０を用いた切断加工装置によれば、切刃の切れ味が高められるとともに剛性が確保され、被切断材を高精度に安定して切断加工できる。
【００４３】
尚、本発明は前述の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範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、一対の第２ダイヤモンド層１２が、第１ダイヤモンド層１１における厚さ方向の外側の表面全体を夫々被覆しているが、これに限定されるものではない。
【００４４】
また、切断ブレード１０の基材１が、第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１を間に挟む一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、基材１は、単一のダイヤモンド層や、２層又は４層以上のダイヤモンド層からなることとしてもよい。尚、この場合、基材１の前記外面を形成するダイヤモンド層の前記押し込み硬さが、６００００〜１５００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定されることが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態では、基材１の外層をなす第２ダイヤモンド層１２における前記押し込み硬さが、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１における前記押し込み硬さよりも高く設定されることとしたが、これに限定されるものではない。
【００４６】
また、本実施形態では、互いに同一の前記押し込み硬さを有する一対の第２ダイヤモンド層１２が基材１の外層を夫々なすこととしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、互いに硬度の異なるダイヤモンド層が、基材１の外層を夫々形成していても構わない。また、これらのダイヤモンド層が、互いに異なる膜厚に設定されていても構わない。
【００４７】
また、本実施形態では、ダイヤモンドを成膜する際、予め、基材型２１の表面２１Ａの中央部に、円形状のマスク板によりマスキングを施した状態で、前記マスク板以外の部分に、ＣＶＤ法によりダイヤモンドを成膜することとしたが、これに限定されるものではない。
【００４８】
すなわち、基材１の中央部に取付孔２が形成されればよいことから、例えば、前述のようにマスキングを施さずに成膜を行い、次いで、機械加工等により基材１の中央部に取付孔２を形成することとしても構わない。また、予め、基材型２１における前記取付孔２に対応する部分に孔を形成しておき、基材型２１の表面２１Ａにおける該孔以外の部分にダイヤモンドを成膜することで、取付孔２を形成することとしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、基材型２１の表面２１Ａにダイヤモンド層を形成した後、エッチングにより、該基材型２１を溶解し除去することで、前記ダイヤモンド層からなる基材１が形成されることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、基材型２１の表面２１Ａにダイヤモンド層を形成した後、エッチング以外の熱衝撃（すなわちダイヤモンド層と基材型２１との熱膨張率の差を用いる手法）や機械的処理等により、基材型２１をこのダイヤモンド層から分離させ除去するとともに、前記ダイヤモンド層からなる基材１を形成しても構わない。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
[実施例１]
実施例１として、図１に示すように、基材１が、第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１を挟む一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなる切断ブレード１０を用意した。尚、この切断ブレード１０において、基材１の直径（外径）は５８ｍｍ、取付孔２の内径は４０ｍｍ、基材１の厚さ寸法は２００μｍに設定した。
【００５２】
また、切断ブレード１０の製造においては、Ｓｉからなる基材型２１を用い、図２に示すように、この基材型２１の表面２１Ａに、第２ダイヤモンド層１２を膜厚１０μｍに成膜し、次いで、この第２ダイヤモンド層１２の表面１２Ａに第１ダイヤモンド層１１を膜厚１８０μｍに成膜した後、この第１ダイヤモンド層１１の表面１１Ａに、第２ダイヤモンド層１２を膜厚１０μｍに成膜した。
【００５３】
詳しくは、第２ダイヤモンド層１２は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で、夫々成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ（すなわち最大荷重時における圧子の平均接触面圧）、マルテンス硬さ（すなわち、所謂引っ掻き硬さ）、押し込み弾性率（ヤング率）を調べたところ、表１に物性Ａとして示す結果が得られた。
【００５４】
【表１】
【００５５】
また、第１ダイヤモンド層１１は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表２に物性Ｂとして示す結果が得られた。
【００５６】
【表２】
【００５７】
また、前述のように、第１、第２ダイヤモンド層１１、１２を成膜した後、機械加工により、基材型２１における表面２１Ａ側とは反対側からこの基材型２１を研削加工し、該基材型２１の厚さ寸法が５０μｍ程度になるまで削り込んだ。
【００５８】
次いで、エッチングにより、基材型２１を溶解し除去することで、第１、第２ダイヤモンド層１１、１２からなる基材１を形成した。尚、このエッチングは、エッチング液として、硝酸：６０％、フッ酸：３０％、酢酸：１０％からなるものを用い、処理温度：５０℃、処理時間：１２ｈの条件下で行った。また、このエッチングによって、基材型２１は完全に溶解し除去された。
このようにして、切断ブレード１０を製造した。
【００５９】
次いで、この切断ブレード１０を切断加工装置に装着し、被切断材としてガラスエポキシ樹脂基板を用い、該ガラスエポキシ樹脂基板を連続して切断加工した。尚、この切断加工は、フランジ：φ５２ｍｍ、主軸回転数：３００００ｍｉｎ−１、送り速度：１００ｍｍ／ｓｅｃの条件下で行った。そして、切断加工の切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差、すなわち、被切断材を切断し形成されたチップの切断面における厚さ方向に沿った両端部の突出量の差を夫々測定した。結果を、表５として示す。また、前記切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した夫々の時点において、前記刃痩せに起因してモールド角欠けが発生しているか否かについて、確認した。結果を、表６として示す。
【００６０】
[実施例２]
また、実施例２においては、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。すなわち、第２ダイヤモンド層１２を、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で、夫々成膜した。
【００６１】
また、切断ブレード１０の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜した。すなわち、第１ダイヤモンド層１１を、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６２】
[実施例３]
また、実施例３として、切断ブレードの基材１を、単一のダイヤモンド層で形成したものを用意した。尚、このダイヤモンド層には、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜し用い、基材１の厚さ寸法は、２００μｍに設定した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６３】
[実施例４]
また、実施例４においては、図１に示す３層の基材１からなる切断ブレード１０を用い、この基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。
【００６４】
また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（８０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表３に物性Ｃとして示す結果が得られた。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６５】
【表３】
【００６６】
[比較例１]
また、比較例１として、メタルボンドからなる結合材に、ダイヤモンドからなる砥粒を分散させた砥粒層（基材）を有する切断ブレード、すなわち、所謂メタルブレードを用意した。また、この砥粒層の粒度は♯６００に設定し、該砥粒層の厚さ寸法は２００μｍに設定した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この切断ブレードにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表４に物性Ｄとして示す結果が得られた。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６７】
【表４】
【００６８】
【表５】
【００６９】
【表６】
【００７０】
表５に示すように、実施例１〜４では、切断長が１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差が２４μｍ以下に抑制され、切断加工の精度が確保された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃における前記刃痩せが確実に抑制され、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行え、工具寿命が延長することがわかった。特に、実施例１においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が１３μｍとされ、切断加工の精度が充分に確保された。
一方、比較例１では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が３０μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。すなわち、比較例１では、基材の外周縁部の切刃における前記刃痩せが早期に進行することが確認された。
【００７１】
また、表６に示すように、実施例１〜４では、切断長が１００ｍに達した時点において、モールド角欠けは見受けられず、被切断材の切断加工を安定して高精度に行えることが確認された。尚、実施例１〜３においては、切断長が５００ｍに達した時点でもモールド角欠けは見受けられず、特に、実施例１においては、切断長が１０００ｍに達した時点でもモールド角欠けが生じなかった。
一方、比較例１では、切断長が１００ｍに達した時点において、モールド角欠けが発生した。
【００７２】
[実施例５]
次に、実施例５として、基材１の厚さ寸法を３００μｍに設定した切断ブレード１０を用意した。詳しくは、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２の膜厚は２０μｍに夫々形成し、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１の膜厚は２６０μｍに形成した。それ以外は実施例１と同様の条件として切断ブレード１０を作製した。
【００７３】
次いで、この切断ブレード１０を切断加工装置に装着し、被切断材として、銅配線及び樹脂を配設したガラスエポキシ樹脂基板を用い、該ガラスエポキシ樹脂基板を連続して切断加工した。尚、この切断加工は、フランジ：φ５２ｍｍ、主軸回転数：２００００ｍｉｎ−１、送り速度：５０ｍｍ／ｓｅｃの条件下で行った。そして、切断加工の切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差を夫々測定した。結果を、表７として示す。また、前記切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した夫々の時点において、チップの外面から厚さ方向に向けて突出するバリ（すなわち銅配線のバリ）の突出量を測定した。結果を、表８として示す。
【００７４】
[実施例６]
また、実施例６においては、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７５】
[実施例７]
また、実施例７として、切断ブレードの基材１を、単一のダイヤモンド層で形成したものを用意した。尚、このダイヤモンド層には、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜し用い、基材１の厚さ寸法は、３００μｍに設定した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７６】
[実施例８]
また、実施例８においては、図１に示す３層の基材１からなる切断ブレード１０を用い、この基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ｃに示すダイヤモンドを成膜した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７７】
[比較例２]
また、比較例２として、前述の物性Ｄの性質を有するメタルブレードを用意した。また、このメタルブレードの砥粒層（基材）の粒度は♯８００に設定し、該砥粒層の厚さ寸法は３００μｍに設定した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７８】
【表７】
【００７９】
【表８】
【００８０】
表７に示すように、実施例５〜８では、切断長が１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差が２３μｍ以下に抑制され、切断加工の精度が確保された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃における前記刃痩せが確実に抑制され、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行え、工具寿命が延長することがわかった。特に、実施例５においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が１６μｍとされ、切断加工の精度が充分に確保された。
一方、比較例２では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が３３μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。すなわち、比較例２では、基材の外周縁部の切刃における前記刃痩せが早期に進行することが確認された。
【００８１】
また、表８に示すように、実施例５〜８では、切断長が１０００ｍに達した時点において、チップの外面から厚さ方向に突出するバリの突出量が５３μｍ以下に抑制された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃の切れ味が高められて、切断加工の精度が長期に亘り安定して確保されることがわかった。特に、実施例５においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記バリの突出量が３７μｍとされ、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行えることが確認された。
一方、比較例２では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記バリの突出量が６３μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基材
１０ 切断ブレード
１１ 第１ダイヤモンド層（ダイヤモンド層）
１２ 第２ダイヤモンド層（ダイヤモンド層）
２１ 基材型
２１Ａ 基材型の表面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶や石英等を切断加工する切断ブレード、切断ブレードの製造方法及びこれを用いた切断加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製品などに用いられる水晶や石英等の切断加工には、高精度が要求されており、このような切断加工には、円形薄板状の切断ブレードが使用される。一般に、切断ブレードは、レジンボンドやメタルボンド等からなる結合材に、ダイヤモンドやｃＢＮ等からなる砥粒を分散させた砥粒層を有している。そして、砥粒層の外周縁部を切刃として水晶や石英等の被切断材に切り込み、切断加工する。尚、前記結合材には、加工品位を重視する場合はレジンボンドを、加工持続性を重視する場合はメタルボンドをというように、材料を使い分けて用いている。
【０００３】
しかしながら、砥粒層の結合材として、レジンボンドを用いた場合は工具寿命が比較的短くなり、メタルボンドを用いた場合は加工精度が低減することとなる。そのため、加工精度を確保しつつ、工具寿命を延長できる切断ブレードが求められていた。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、円板状をなし、超硬合金からなる基材の外周縁部に、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法によりダイヤモンド膜を成膜し切刃とするダイヤモンド被膜ガラスカッター（切断ブレード）が記載されている。このように、ダイヤモンド膜を用いることによって、切刃を高精度に形成でき、前述の切断加工の精度を確保できる。また、切刃の剛性が確保されることから、工具寿命が延長する。
【０００５】
一方、特許文献２には、基材型の表面にＣＶＤ法によりダイヤモンド膜を生成させた後、熱衝撃や化学的処理等によってこのダイヤモンド膜を基材型から分離させダイヤモンドバルクを形成し、該ダイヤモンドバルクをドレッサー又は研磨砥石に装着し用いる技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１９７６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１３６６５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、半導体部品の製品歩留まりの向上を目的として、極薄刃の切断ブレードが用いられる場合がある。具体的には、このような切断ブレードの厚さは、例えば、３００μｍ以下に設定される。
しかしながら、特許文献１の手法を用いて極薄刃の切断ブレードを製造する場合、基材自体に反りが生じてしまい、実際的ではなかった。
【０００８】
また、一般に、切断ブレードをこのように極薄刃に形成する場合は、剛性を確保することが難しかった。
また、前述のような切断ブレードにおいては、使用するうちに刃痩せの問題が生じることがあった。すなわち、切断ブレードの耐摩耗性が未だ充分に確保されているとは言えず、切断加工を進めるうちに、切断ブレードの外周縁部における切刃の厚さが、該切断ブレードの径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象が生じて、加工精度が確保できなかった。
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、刃の厚さを極薄に形成しても剛性を充分に確保でき、耐摩耗性が高められ、安定して精度よく被切断材を切断加工できる切断ブレード、切断ブレードの製造方法及び切断加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提案している。
すなわち本発明は、円形薄板状をなす基材の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレードであって、前記基材が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る切断ブレードによれば、基材が、ダイヤモンドで形成されているので、この切断ブレードを極薄に形成しても、剛性が充分に確保される。詳しくは、例えば、基材の厚さ寸法を３００μｍ以下に設定するような場合でも、基材の機械的強度が充分に確保される。また、耐摩耗性が高められることから、切断加工を進めるうちに切断ブレードの外周縁部の切刃の厚さが該切断ブレードの径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象、すなわち、所謂刃痩せが、確実に抑制され、加工精度が安定して確保される。また、基材の熱膨張係数が低められていることから、この切断ブレードを連続して切断加工に用いた場合であっても、熱変形が抑制され、加工精度が安定する。
【００１２】
また、本発明に係る切断ブレードにおいて、前記基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されていることとしてもよい。
【００１３】
本発明に係る切断ブレードによれば、基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されているので、用途に応じて、これらのダイヤモンド層を種々に設定できる。
【００１４】
また、本発明に係る切断ブレードにおいて、前記ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなることとしてもよい。
【００１５】
本発明に係る切断ブレードによれば、ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなるので、剛性及び耐摩耗性が充分に確保され、加工精度が高められる。
【００１６】
詳しくは、このダイヤモンド層は、全体に前記押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定されているので、基材の剛性が充分に確保される。
また、切断ブレードの厚さ方向の外側の表面（外面）を夫々形成する一対の第２ダイヤモンド層の前記押し込み硬さが、これらの第２ダイヤモンド層同士の間に配置された第１ダイヤモンド層の前記押し込み硬さよりも高く設定されていることから、前記外面の耐摩耗性が充分に確保され、前述の刃痩せがより確実に防止される。
また、第２ダイヤモンド層よりも軟らかい第１ダイヤモンド層が該第２ダイヤモンド層同士の間に配置されているので、この第１ダイヤモンド層の靭性によって切断加工時の衝撃が緩和されるとともに、被切断材のチッピング等が防止され、加工精度がより向上する。
【００１７】
また、本発明は、前述の切断ブレードを製造するための切断ブレードの製造方法であって、ＣＶＤ法により、基材型の表面にダイヤモンドを成膜する工程と、前記ダイヤモンドから前記基材型を除去することで、このダイヤモンドからなる前記基材を形成する工程と、を備えることを特徴とする。
【００１８】
本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、ＣＶＤ法により生成したダイヤモンドを基材として用いるので、該基材を、比較的簡便に精度よく形成できる。すなわち、ＣＶＤ法によって、ダイヤモンドが基材型の表面に均一に成膜されていくことから、基材の厚さが全体に均一とされ、基材が高精度に形成される。また、ダイヤモンドを生成した後、基材型をエッチング等により除去することで、比較的容易に前記ダイヤモンドからなる基材を得ることができる。
【００１９】
また、本発明に係る切断ブレードの製造方法において、前記ダイヤモンドを成膜する工程は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することとしてもよい。
【００２０】
本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、ＣＶＤ法により、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することから、例えば、これらのダイヤモンド層を、同一の反応容器内で成膜できる。従って、これらのダイヤモンド層を、比較的容易に、かつ、精度よく形成できる。
【００２１】
また、本発明は、回転する切断ブレードの外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断加工装置であって、この切断ブレードとして、前述の切断ブレードを用いたことを特徴としている。
【００２２】
本発明に係る切断加工装置によれば、前述の切断ブレードを用いているので、切刃の切れ味が高められるとともに剛性が確保され、被切断材を高精度に安定して切断加工できる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明に係る切断ブレード及びこれを用いた切断加工装置によれば、刃の厚さを極薄に形成しても剛性を充分に確保でき、耐摩耗性が高められ、安定して精度よく被切断材を切断加工できる。
また、本発明に係る切断ブレードの製造方法によれば、このような切断ブレードを比較的容易かつ高精度に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る切断ブレードを示す側断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る切断ブレードの製造手順を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本実施形態の切断ブレード１０は、例えば、水晶や石英等の硬脆材料からなる被切断材の精密切断加工に用いられる。図１に示すように、切断ブレード１０は、円形薄板状の基材１からなり、この基材１の中央部に形成された取付孔２を用いて、不図示の切断加工装置の主軸に装着されるようになっている。そして、切断ブレード１０は、その軸周りに回転されつつ軸に垂直な方向に送り出されることにより、基材１の外周縁部の切刃を被切断材に切り込んで、切断加工する。
【００２６】
詳しくは、切断ブレード１０は、例えば、外径が５８ｍｍ程度、取付孔２の内径が４０ｍｍ程度とされ、厚さ寸法が５０〜３００μｍの範囲内に設定され、極薄に形成されている。
【００２７】
また、基材１は、ダイヤモンドで形成されている。詳しくは、基材１は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されている。図示の例では、基材１のダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層１１を厚さ方向に挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層で形成されている。
【００２８】
詳しくは、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１の前記押し込み硬さは、５８８４０〜１４００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定される。また、基材１の外層、すなわち切断ブレード１０の厚さ方向の外側の表面（外面）を形成する層である第２ダイヤモンド層１２の前記押し込み硬さは、６００００〜１５００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定される。
【００２９】
また、第２ダイヤモンド層１２の各膜厚と第１ダイヤモンド層１１の膜厚との比は、例えば、１：２〜２０の範囲内に設定される。尚、本実施形態においては、第２ダイヤモンド層１２の膜厚を夫々１０μｍに設定し、第１ダイヤモンド層１１の膜厚を３０μｍに設定して、基材１全体の厚さ寸法を５０μｍに形成している。
【００３０】
次に、切断ブレード１０を製造する手順について説明する。
まず、図２（ａ）に示すように、ダイヤモンドを成膜可能なＳｉ等の材料からなる円板状の基材型２１を用意する。尚、基材型２１には剛性が充分に確保されたものを用い、基材型２１の表面２１Ａは、予め滑らかな平面に形成しておく。
【００３１】
次いで、基材型２１の表面２１Ａの中央部に、円形状のマスク板（不図示）によりマスキングを施した状態で、この基材型２１を、気相合成法熱フィラメント炉からなる反応容器内に配置する。尚、前記マスク板の厚さ寸法は、成膜するダイヤモンドの膜厚よりも大きく設定する。そして、ＣＶＤ法によって、基材型２１の表面２１Ａにおける前記マスク板以外の部分に、ダイヤモンドを成膜する。すなわち、表面２１Ａにおいて、前述した基材１の取付孔２に対応する部分に孔を有するようにして、ダイヤモンド層を生成させる。
【００３２】
詳しくは、図２（ｂ）に示すように、基材型２１の表面２１Ａに、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜する。図示の例では、まず、表面２１Ａに第２ダイヤモンド層１２を成膜し、次いで、この第２ダイヤモンド層１２における基材型２１側とは反対側を向く表面１２Ａに第１ダイヤモンド層１１を成膜した後、この第１ダイヤモンド層１１における基材型２１側とは反対側を向く表面１１Ａに第２ダイヤモンド層１２を成膜する。
【００３３】
ここで、成膜について詳述すると、第２ダイヤモンド層１２を前述の押し込み硬さに設定するには、例えば、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜すればよい。また、第１ダイヤモンド層１１を前述の押し込み硬さに設定するには、例えば、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で成膜すればよい。このように、原料ガス中に含まれるＣＨ４の割合を増大させることにより、合成速度（成膜速度）が高められる。一方、原料ガス中のＣＨ４の割合を低減させることにより、比較的高硬度のダイヤモンドを形成できる。
【００３４】
次いで、図２（ｃ）に示すように、機械加工により、基材型２１の厚さが充分に薄くなるまで研削する。詳しくは、基材型２１における前記ダイヤモンド層側とは反対側からこの基材型２１を研削加工し、該基材型２１の厚さ寸法が、例えば５０μｍ程度になるまで削り込む。
【００３５】
次いで、図２（ｄ）に示すように、エッチングにより、基材型２１を溶解し除去することで、前記ダイヤモンド層からなる基材１が形成されるとともに、切断ブレード１０が製造される。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態に係る切断ブレード１０によれば、基材１が、ダイヤモンドで形成されているので、この切断ブレード１０を極薄に形成しても、剛性が充分に確保される。詳しくは、基材１の厚さ寸法が３００μｍ以下に設定されても、基材１の機械的強度が充分に確保されている。また、耐摩耗性が高められることから、切断加工を進めるうちに切断ブレード１０の外周縁部の切刃の厚さが該切断ブレード１０の径方向内側から外側に向かうに連れ漸次薄くなるように摩耗する現象、すなわち、所謂刃痩せが、確実に抑制され、加工精度が安定して確保される。また、基材１の熱膨張係数が低められていることから、この切断ブレード１０を連続して切断加工に用いた場合であっても、熱変形が抑制され、加工精度が安定する。
【００３７】
また、基材１は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されているので、用途に応じて、これらのダイヤモンド層を種々に設定できる。
【００３８】
また、ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層１１を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなるので、剛性及び耐摩耗性が充分に確保され、加工精度が高められる。
【００３９】
詳しくは、このダイヤモンド層は、全体に前記押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定されているので、基材１の剛性が充分に確保される。
また、切断ブレード１０の前記外面を夫々形成する一対の第２ダイヤモンド層１２の前記押し込み硬さが、これらの第２ダイヤモンド層１２同士の間に配置された第１ダイヤモンド層１１の前記押し込み硬さよりも高く設定されていることから、前記外面の耐摩耗性が充分に確保され、前述の刃痩せがより確実に防止される。
また、第２ダイヤモンド層１２よりも軟らかい第１ダイヤモンド層１１が該第２ダイヤモンド層１２同士の間に配置されているので、この第１ダイヤモンド層１１の靭性によって切断加工時の衝撃が緩和されるとともに、被切断材のチッピング等が防止され、加工精度がより向上する。
【００４０】
また、本実施形態の切断ブレード１０の製造方法によれば、ＣＶＤ法により生成したダイヤモンドを基材１として用いるので、該基材１を、比較的簡便に精度よく形成できる。すなわち、ＣＶＤ法によって、ダイヤモンドが基材型２１の表面２１Ａに均一に成膜されていくことから、基材１の厚さが全体に均一とされ、基材１が高精度に形成される。また、ダイヤモンドを生成した後、基材型２１をエッチングにより除去することで、比較的容易に前記ダイヤモンドからなる基材１を得ることができる。
【００４１】
また、ＣＶＤ法により、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することから、これらのダイヤモンド層を、同一の反応容器内で成膜できる。従って、これらのダイヤモンド層を、比較的容易に、かつ、精度よく形成できる。
【００４２】
また、本実施形態の切断ブレード１０を用いた切断加工装置によれば、切刃の切れ味が高められるとともに剛性が確保され、被切断材を高精度に安定して切断加工できる。
【００４３】
尚、本発明は前述の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範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、本実施形態では、図１に示すように、一対の第２ダイヤモンド層１２が、第１ダイヤモンド層１１における厚さ方向の外側の表面全体を夫々被覆しているが、これに限定されるものではない。
【００４４】
また、切断ブレード１０の基材１が、第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１を間に挟む一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、基材１は、単一のダイヤモンド層や、２層又は４層以上のダイヤモンド層からなることとしてもよい。尚、この場合、基材１の前記外面を形成するダイヤモンド層の前記押し込み硬さが、６００００〜１５００００Ｎ／ｍｍ２の範囲内に設定されることが好ましい。
【００４５】
また、本実施形態では、基材１の外層をなす第２ダイヤモンド層１２における前記押し込み硬さが、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１における前記押し込み硬さよりも高く設定されることとしたが、これに限定されるものではない。
【００４６】
また、本実施形態では、互いに同一の前記押し込み硬さを有する一対の第２ダイヤモンド層１２が基材１の外層を夫々なすこととしたが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、互いに硬度の異なるダイヤモンド層が、基材１の外層を夫々形成していても構わない。また、これらのダイヤモンド層が、互いに異なる膜厚に設定されていても構わない。
【００４７】
また、本実施形態では、ダイヤモンドを成膜する際、予め、基材型２１の表面２１Ａの中央部に、円形状のマスク板によりマスキングを施した状態で、前記マスク板以外の部分に、ＣＶＤ法によりダイヤモンドを成膜することとしたが、これに限定されるものではない。
【００４８】
すなわち、基材１の中央部に取付孔２が形成されればよいことから、例えば、前述のようにマスキングを施さずに成膜を行い、次いで、機械加工等により基材１の中央部に取付孔２を形成することとしても構わない。また、予め、基材型２１における前記取付孔２に対応する部分に孔を形成しておき、基材型２１の表面２１Ａにおける該孔以外の部分にダイヤモンドを成膜することで、取付孔２を形成することとしてもよい。
【００４９】
また、本実施形態では、基材型２１の表面２１Ａにダイヤモンド層を形成した後、エッチングにより、該基材型２１を溶解し除去することで、前記ダイヤモンド層からなる基材１が形成されることとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、基材型２１の表面２１Ａにダイヤモンド層を形成した後、エッチング以外の熱衝撃（すなわちダイヤモンド層と基材型２１との熱膨張率の差を用いる手法）や機械的処理等により、基材型２１をこのダイヤモンド層から分離させ除去するとともに、前記ダイヤモンド層からなる基材１を形成しても構わない。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。ただし本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【００５１】
[実施例１]
実施例１として、図１に示すように、基材１が、第１ダイヤモンド層１１と、この第１ダイヤモンド層１１を挟む一対の第２ダイヤモンド層１２と、の３層からなる切断ブレード１０を用意した。尚、この切断ブレード１０において、基材１の直径（外径）は５８ｍｍ、取付孔２の内径は４０ｍｍ、基材１の厚さ寸法は２００μｍに設定した。
【００５２】
また、切断ブレード１０の製造においては、Ｓｉからなる基材型２１を用い、図２に示すように、この基材型２１の表面２１Ａに、第２ダイヤモンド層１２を膜厚１０μｍに成膜し、次いで、この第２ダイヤモンド層１２の表面１２Ａに第１ダイヤモンド層１１を膜厚１８０μｍに成膜した後、この第１ダイヤモンド層１１の表面１１Ａに、第２ダイヤモンド層１２を膜厚１０μｍに成膜した。
【００５３】
詳しくは、第２ダイヤモンド層１２は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で、夫々成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ（すなわち最大荷重時における圧子の平均接触面圧）、マルテンス硬さ（すなわち、所謂引っ掻き硬さ）、押し込み弾性率（ヤング率）を調べたところ、表１に物性Ａとして示す結果が得られた。
【００５４】
【表１】
【００５５】
また、第１ダイヤモンド層１１は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表２に物性Ｂとして示す結果が得られた。
【００５６】
【表２】
【００５７】
また、前述のように、第１、第２ダイヤモンド層１１、１２を成膜した後、機械加工により、基材型２１における表面２１Ａ側とは反対側からこの基材型２１を研削加工し、該基材型２１の厚さ寸法が５０μｍ程度になるまで削り込んだ。
【００５８】
次いで、エッチングにより、基材型２１を溶解し除去することで、第１、第２ダイヤモンド層１１、１２からなる基材１を形成した。尚、このエッチングは、エッチング液として、硝酸：６０％、フッ酸：３０％、酢酸：１０％からなるものを用い、処理温度：５０℃、処理時間：１２ｈの条件下で行った。また、このエッチングによって、基材型２１は完全に溶解し除去された。
このようにして、切断ブレード１０を製造した。
【００５９】
次いで、この切断ブレード１０を切断加工装置に装着し、被切断材としてガラスエポキシ樹脂基板を用い、該ガラスエポキシ樹脂基板を連続して切断加工した。尚、この切断加工は、フランジ：φ５２ｍｍ、主軸回転数：３００００ｍｉｎ−１、送り速度：１００ｍｍ／ｓｅｃの条件下で行った。そして、切断加工の切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差、すなわち、被切断材を切断し形成されたチップの切断面における厚さ方向に沿った両端部の突出量の差を夫々測定した。結果を、表５として示す。また、前記切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した夫々の時点において、前記刃痩せに起因してモールド角欠けが発生しているか否かについて、確認した。結果を、表６として示す。
【００６０】
[実施例２]
また、実施例２においては、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。すなわち、第２ダイヤモンド層１２を、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（４０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：１．０μｍ／ｈの条件下で、夫々成膜した。
【００６１】
また、切断ブレード１０の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜した。すなわち、第１ダイヤモンド層１１を、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（２５ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：２５Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６２】
[実施例３]
また、実施例３として、切断ブレードの基材１を、単一のダイヤモンド層で形成したものを用意した。尚、このダイヤモンド層には、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜し用い、基材１の厚さ寸法は、２００μｍに設定した。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６３】
[実施例４]
また、実施例４においては、図１に示す３層の基材１からなる切断ブレード１０を用い、この基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。
【００６４】
また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１は、原料ガス（流速）：Ｈ２（１０００ｍｌ／ｍ）、ＣＨ４（８０ｍｌ／ｍ）、チャンバー圧：１０Ｔｏｒｒ、フィラメント温度：２２００℃、電圧：１８０Ｖ、合成速度：０．８μｍ／ｈの条件下で成膜した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この条件下で形成されたダイヤモンドにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表３に物性Ｃとして示す結果が得られた。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６５】
【表３】
【００６６】
[比較例１]
また、比較例１として、メタルボンドからなる結合材に、ダイヤモンドからなる砥粒を分散させた砥粒層（基材）を有する切断ブレード、すなわち、所謂メタルブレードを用意した。また、この砥粒層の粒度は♯６００に設定し、該砥粒層の厚さ寸法は２００μｍに設定した。尚、予め、ナノインデンテーション法により、この切断ブレードにおける押し込み硬さ、マルテンス硬さ、押し込み弾性率を調べたところ、表４に物性Ｄとして示す結果が得られた。それ以外は、実施例１と同様の条件として測定を行った。
【００６７】
【表４】
【００６８】
【表５】
【００６９】
【表６】
【００７０】
表５に示すように、実施例１〜４では、切断長が１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差が２４μｍ以下に抑制され、切断加工の精度が確保された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃における前記刃痩せが確実に抑制され、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行え、工具寿命が延長することがわかった。特に、実施例１においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が１３μｍとされ、切断加工の精度が充分に確保された。
一方、比較例１では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が３０μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。すなわち、比較例１では、基材の外周縁部の切刃における前記刃痩せが早期に進行することが確認された。
【００７１】
また、表６に示すように、実施例１〜４では、切断長が１００ｍに達した時点において、モールド角欠けは見受けられず、被切断材の切断加工を安定して高精度に行えることが確認された。尚、実施例１〜３においては、切断長が５００ｍに達した時点でもモールド角欠けは見受けられず、特に、実施例１においては、切断長が１０００ｍに達した時点でもモールド角欠けが生じなかった。
一方、比較例１では、切断長が１００ｍに達した時点において、モールド角欠けが発生した。
【００７２】
[実施例５]
次に、実施例５として、基材１の厚さ寸法を３００μｍに設定した切断ブレード１０を用意した。詳しくは、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２の膜厚は２０μｍに夫々形成し、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１の膜厚は２６０μｍに形成した。それ以外は実施例１と同様の条件として切断ブレード１０を作製した。
【００７３】
次いで、この切断ブレード１０を切断加工装置に装着し、被切断材として、銅配線及び樹脂を配設したガラスエポキシ樹脂基板を用い、該ガラスエポキシ樹脂基板を連続して切断加工した。尚、この切断加工は、フランジ：φ５２ｍｍ、主軸回転数：２００００ｍｉｎ−１、送り速度：５０ｍｍ／ｓｅｃの条件下で行った。そして、切断加工の切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差を夫々測定した。結果を、表７として示す。また、前記切断長が、１００ｍ、５００ｍ、１０００ｍに達した夫々の時点において、チップの外面から厚さ方向に向けて突出するバリ（すなわち銅配線のバリ）の突出量を測定した。結果を、表８として示す。
【００７４】
[実施例６]
また、実施例６においては、基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７５】
[実施例７]
また、実施例７として、切断ブレードの基材１を、単一のダイヤモンド層で形成したものを用意した。尚、このダイヤモンド層には、前述の物性Ａに示すダイヤモンドを成膜し用い、基材１の厚さ寸法は、３００μｍに設定した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７６】
[実施例８]
また、実施例８においては、図１に示す３層の基材１からなる切断ブレード１０を用い、この基材１の外層をなす一対の第２ダイヤモンド層１２として、前述の物性Ｂに示すダイヤモンドを夫々成膜した。また、基材１の内層をなす第１ダイヤモンド層１１として、前述の物性Ｃに示すダイヤモンドを成膜した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７７】
[比較例２]
また、比較例２として、前述の物性Ｄの性質を有するメタルブレードを用意した。また、このメタルブレードの砥粒層（基材）の粒度は♯８００に設定し、該砥粒層の厚さ寸法は３００μｍに設定した。それ以外は、実施例５と同様の条件として測定を行った。
【００７８】
【表７】
【００７９】
【表８】
【００８０】
表７に示すように、実施例５〜８では、切断長が１０００ｍに達した時点において、切断後のチップにおける上下差が２３μｍ以下に抑制され、切断加工の精度が確保された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃における前記刃痩せが確実に抑制され、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行え、工具寿命が延長することがわかった。特に、実施例５においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が１６μｍとされ、切断加工の精度が充分に確保された。
一方、比較例２では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記上下差が３３μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。すなわち、比較例２では、基材の外周縁部の切刃における前記刃痩せが早期に進行することが確認された。
【００８１】
また、表８に示すように、実施例５〜８では、切断長が１０００ｍに達した時点において、チップの外面から厚さ方向に突出するバリの突出量が５３μｍ以下に抑制された。すなわち、基材１の外周縁部の切刃の切れ味が高められて、切断加工の精度が長期に亘り安定して確保されることがわかった。特に、実施例５においては、切断長が１０００ｍに達した時点の前記バリの突出量が３７μｍとされ、切断加工が長期に亘り安定して高精度に行えることが確認された。
一方、比較例２では、切断長が１０００ｍに達した時点の前記バリの突出量が６３μｍとなり、切断加工の精度が確保されなかった。
【符号の説明】
【００８２】
１ 基材
１０ 切断ブレード
１１ 第１ダイヤモンド層（ダイヤモンド層）
１２ 第２ダイヤモンド層（ダイヤモンド層）
２１ 基材型
２１Ａ 基材型の表面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形薄板状をなす基材の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレードであって、
前記基材が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする切断ブレード。
【請求項２】
請求項１に記載の切断ブレードであって、
前記基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されていることを特徴とする切断ブレード。
【請求項３】
請求項２に記載の切断ブレードであって、
前記ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなることを特徴とする切断ブレード。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断ブレードを製造するための切断ブレードの製造方法であって、
ＣＶＤ法により、基材型の表面にダイヤモンドを成膜する工程と、
前記ダイヤモンドから前記基材型を除去することで、このダイヤモンドからなる前記基材を形成する工程と、を備えることを特徴とする切断ブレードの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の切断ブレードの製造方法であって、
前記ダイヤモンドを成膜する工程は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することを特徴とする切断ブレードの製造方法。
【請求項６】
回転する切断ブレードの外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断加工装置であって、
前記切断ブレードとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断ブレードを用いたことを特徴とする切断加工装置。
【請求項１】
円形薄板状をなす基材の外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断ブレードであって、
前記基材が、ダイヤモンドで形成されていることを特徴とする切断ブレード。
【請求項２】
請求項１に記載の切断ブレードであって、
前記基材は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を積層し形成されていることを特徴とする切断ブレード。
【請求項３】
請求項２に記載の切断ブレードであって、
前記ダイヤモンド層は、ナノインデンテーション法による押し込み硬さが５８８４０Ｎ／ｍｍ２以上に設定された第１ダイヤモンド層と、この第１ダイヤモンド層よりも前記押し込み硬さが高く設定され、該第１ダイヤモンド層を挟むようにして配置された一対の第２ダイヤモンド層と、の３層からなることを特徴とする切断ブレード。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断ブレードを製造するための切断ブレードの製造方法であって、
ＣＶＤ法により、基材型の表面にダイヤモンドを成膜する工程と、
前記ダイヤモンドから前記基材型を除去することで、このダイヤモンドからなる前記基材を形成する工程と、を備えることを特徴とする切断ブレードの製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の切断ブレードの製造方法であって、
前記ダイヤモンドを成膜する工程は、硬度が互いに異なる複数のダイヤモンド層を、順次積層させるように連続して成膜することを特徴とする切断ブレードの製造方法。
【請求項６】
回転する切断ブレードの外周縁部の切刃を用いて、被切断材を切断加工する切断加工装置であって、
前記切断ブレードとして、請求項１〜３のいずれか一項に記載の切断ブレードを用いたことを特徴とする切断加工装置。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１０−２３４５９７（Ｐ２０１０−２３４５９７Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３８１６（Ｐ２００９−８３８１６）
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３１日（２００９．３．３１）
【出願人】（０００００６２６４）三菱マテリアル株式会社 (4,417)
【Ｆターム（参考）】
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