切削水の供給装置及び供給方法
【課題】ブレード及び被切削物における付着物の除去及び抑制を効果的に実行して、切削品質及びブレードの寿命性の向上を図る。
【解決手段】ノズル４１に接続した給水管４５には、純水中にマイクロナノバブルＢを発生させるマイクロナノバブル発生器４９が接続され、ノズル４１の先端はブレード２６とワークＷの被切削部近傍に配置されている。ノズル４１の吐出口部には圧力維持バルブ５１が設けられ、マイクロナノバブル発生器４９で生成した加圧過飽和状態のマイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃが、切削加工中にノズル４１から吐出して、ブレード２６とワークＷの被切削部に至近距離から供給される。
【解決手段】ノズル４１に接続した給水管４５には、純水中にマイクロナノバブルＢを発生させるマイクロナノバブル発生器４９が接続され、ノズル４１の先端はブレード２６とワークＷの被切削部近傍に配置されている。ノズル４１の吐出口部には圧力維持バルブ５１が設けられ、マイクロナノバブル発生器４９で生成した加圧過飽和状態のマイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃが、切削加工中にノズル４１から吐出して、ブレード２６とワークＷの被切削部に至近距離から供給される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削水の供給装置及び供給方法に関し、特に、ブレードで切削加工中のワーク（被切削物）に切削水を供給する切削水の供給装置及び供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して、切断や溝入れ加工を施すダイシング装置は、主にスピンドルによって高速に回転されるブレードと、ワークが固定（吸着保持）されるワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とが設けられている。ワークを加工する際には、冷却や洗浄（潤滑）用の切削水（二流体を含む）をノズルより、ブレードとワークの切削加工点へ供給しながら各移動軸の動作によって切断や溝入れ加工を実施している（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-188974号公報
【特許文献２】特開2005-057160号公報
【特許文献３】特開2000-306878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この切削加工においては、切削に伴いワークから研削屑や汚染物等のパーティクル(コ
ンタミ)が発生し、ワーク上に滞留したパーティクルは、ワークの切削部に挟み込まれて
、ワークにクラックを発生させる等、ワークの切削品質を低下させる。
【０００５】
そこで、ブレードやワークへ付着したパーティクルを除去する為に、例えば、ノズルから純水を加圧状態で噴射させる方式が採用される。しかし、前記パーティクルの一部が、ブレードの回転により切削水とともに移動して、ワークに再び接触・付着することにより、ワークを汚染する原因となっていた。
【０００６】
又、付き回り性の良くない純水のみをウェーハ等のワークに供給しても、数十ｎｍ〜数十μｍの微細な切削屑等のパーティクルを除去することは困難である。結果として、ブレードやワークに付着したパーティクルが原因となって、ワークを傷付けて切削品質を低下させるとともに、ブレードの寿命性を低下させるという問題があった。
【０００７】
近年では、シリコンデバイスの高集積化に伴い、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上が要求されており、特に、ブレード及びワークへの微細な付着物の除去及び抑制が大きな課題になっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、ブレード及びワークへの付着物の除去及び抑制を効果的に実行して、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、前記ノズルに接続した給水管に
は、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことを特徴とする切削水の供給装置を提供する。
【００１０】
この構成によれば、マイクロナノバブルを含む切削水は、切削加工中、ワークの被切削部に至近距離から供給される。このマイクロナノバブルの気泡径は数十ｎｍ〜数十μｍと極微小であるため、数十ｎｍ〜数十μｍの微細なパーティクルに対しても、高い吸着作用や水面浮上作用を有する。その結果、ワークの切削に伴い数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが生じて、このパーティクルがブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効果的に除去・抑制することが可能になる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記ノズルの吐出口部近傍には、上記切削水の水圧を保持する圧力維持バルブが設けられていることを特徴とする請求項１記載の切削水の供給装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、ノズルの吐出口部近傍に設けた圧力維持バルブにより、切削水の水圧が保持される。依って、マイクロナノバブル発生器で生成したマイクロナノバブルが加圧過飽和状態に維持されるので、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記圧力維持バルブの断面積は、上記ノズルの吐出口の断面積よりも小さく、前記圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項２記載の切削水の供給装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるので、圧力維持バルブ内の切削水がノズルから吐出する際に、切削水の圧力減少が急激になる。そのため、急激な圧力低下に伴う気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質が一気に析出する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給方法において、前記切削水として、純水中にマイクロナノバブルを含ませたものを用い、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給することを特徴とする切削水の供給方法を提供する。
【００１６】
この方法によれば、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水が、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給される。この場合、マイクロナノバブルの気泡径は、数十ｎｍ〜数十μｍと極微小であるため、微細なパーティクルに対しても、高い吸着作用や水面浮上作用が発揮される。従って、数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効果的に除去・抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明は、数十ｎｍ〜数十μｍの微細なパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効率良く除去・抑制できるので、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図ることができる。
【００１８】
又、切削水中の気泡表面にはゼータ電位が生じ、気泡がマイナス電位に帯電していることと、気泡消滅時の生成で得られたフリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応することにより、前記付着物の除去・抑制効果が静電気的
作用の観点からも著しく増大する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、マイクロナノバブルの加圧過飽和状態を所要の高圧に設定して、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、微細なパーティクルに対する吸着作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用が更に高まり、高濃度のマイクロナノバブルを容易に作製することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、ノズルから切削水が吐出する際に、気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質が一気に析出して、より高濃度のマイクロナノバブルが生成されるので、請求項２記載の発明の効果に加えて、パーティクルに対する吸着作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用並びにキャビテーション作用が相乗的に促進され、マイクロナノバブルの更なる高濃度化が図られ、微細なパーティクルに対する分離除去・抑制効果が一層増大する。又、ノズルの吐出口部近傍に、断面積の小さい圧力維持バルブを取り付けたことにより、ノズルから吐出する切削水の直進性が向上する。
【００２１】
請求項４記載の発明は、数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効率良く除去・抑制することができるので、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図ることができる。
【００２２】
又、気泡表面にゼータ電位が生じ、マイナス電荷にチャージされることと、気泡消滅時の生成で得られたフリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応することにより、微細なパーティクルに対する除去・抑制効果が静電気的作用の観点からも著しく増大する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例が適用されたダイシング装置の斜視図。
【図２】図１のダイシング装置の加工部を説明する斜視図。
【図３】実施例に係る切削水ノズルから切削水を被切削部に供給するときの状態を示す説明図。
【図４】切削水ノズルに接続したマイクロナノバブル発生器の設置例を説明する解説図。
【図５】切削水ノズルへの圧力維持バルブの取付例を断面して説明する解説図。
【図６】マイクロナノバブルの気液界面におけるイオンと電位の状態を示し、（ａ）はイオン分布を説明する解説図、（ｂ）は電位変化を説明する解説図。
【図７】蒸留水中でのマイクロナノバブルのゼータ電位を説明するグラフ。
【図８】マイクロナノバブルのゼータ電位の上昇とフリーラジカルの発生を説明するグラフ。
【図９】マイクロナノバブルのゼータ電位とｐＨの関係を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、ブレード及び被切削物における付着物の除去及び抑制を効果的に実行して、切削品質及びブレードの寿命性の向上を図るという目的を達成するために、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、前記ノズルに接続した給水管には、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことにより実現した。
【００２５】
本発明では、切削水供給源から給水管内に切削水を供給し、ノズルから切削水をブレードとワークの被切削部に噴射するが、マイクロナノバブル発生器により切削水中にはマイ
クロナノバブルを含むことで、その表面積が増大して切削水の表面張力を低下させ、切削水の付き回り性が良くなる。これにより、切削水はワークの被切削部の細部まで浸透でき、切削時の切削能力が向上するとともに、ブレードとワーク表面上における洗浄能力も向上する。
【００２６】
又、マイクロナノバブルを含む切削水が被切削部に至近距離から供給されることで、微細なパーティクルに対する吸着包囲効果、水面浮上効果、キャビテーション効果並びに電気的吸引効果が発揮される。よって、切削水がブレードとワークの細部まで一層浸透して、洗浄能力が更にアップする。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。図１は本実施例に係るダイシング装置１０を示す斜視図である。同図に示すように、ダイシング装置１０は、主にウェーハＷを供給・回収する供給・回収部１２と、ウェーハＷを加工する加工部１４と、加工後のウェーハＷを洗浄する洗浄部１６と、ウェーハＷを搬送する搬送部１８と、各種操作を行う操作パネル２０と、全体の動作を制御する制御部２１とで構成される。
【００２８】
供給・回収部１２は、ロードポート２２を備え、ロードポート２２にはウェーハＷが多数枚格納されたカセットがセットされる。なお、ウェーハＷは、所定のフレーム（ワーク支持体）ＦにダイシングテープＴを介してマウントされた状態でカセットに格納される。
【００２９】
加工部１４は、図２に示すように、ウェーハＷを吸着保持（固定）するワークテーブル２４と、ワークテーブル２４に保持されたウェーハＷを切削する一対のブレード２６Ａ、２６Ｂと、ブレード２６Ａ、２６Ｂが取り付けられるスピンドル２８Ａ、２８Ｂと、ウェーハＷの表面を撮影するカメラ部２０とで構成される。
【００３０】
ワークテーブル２４は、水平なＸ軸テーブル３０及びθ軸テーブル３８の上に設けられ、θ軸テーブル３８に駆動されて、中心軸θ回りに回転する。Ｘ軸テーブル３０は、リニアモータ３６に駆動されて、Ｘ軸ガイド３４、３４の上をＸ方向にスライドする。
【００３１】
ブレード２６Ａ、２６Ｂは、切削方向がワークテーブル２４の移動方向Ｘと平行になるようにスピンドル２８Ａ、２８Ｂの先端に取り付けられ、スピンドル２８Ａ、２８Ｂに駆動されて回転する。ブレード２６Ａ、２６Ｂの近傍には、後述の切削ノズルが設けられ、該ノズルからは切削水がウェーハＷの加工点に供給される。
【００３２】
スピンドル２８Ａ、２８Ｂは、ワークテーブル２４の移動方向と直交するようにワークテーブル２４の上方に互いに対向配置され、６，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍの高速で回転される。
【００３３】
スピンドル２８Ａ、２８Ｂは、それぞれ垂直に設置されたブレード用Ｚ軸テーブル４０Ａ、４０Ｂに取り付けられる。Ｚ軸テーブル４０Ａ、４０Ｂは、それぞれブレード用Ｙ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂに設けたＺ軸ガイド４４、４４上をスライド自在に駆動動作する。Ｙ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂは、Ｙ軸ベース４６の取付面４６ａに設けられた一対のＹ軸ガイド４８上をスライド自在に駆動動作する。
【００３４】
次に、ダイシング加工方法について説明する。多数枚のウェーハＷを収納したカセットがロードポート２２に載置されると、ウェーハＷは、搬送部１８によってカセットから引出されてワークテーブル２４に載置される。この後、ウェーハＷがワークテーブル２４上に吸引保持される。
【００３５】
続いて、ワークテーブル２４は、カメラ部２０の直下まで移動し、制御部２１等によるアライメントが終了したら、カメラ部２０がＹ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂの上方に配設される。次いで、ストリートとブレード２６Ａ、２６Ｂとの精密位置合わせ作業が行われた後、ブレード２６Ａ、２６ＢをＺ方向に切り込み送りして回転させると共に、ワークテーブル２４が切削送り方向Ｘに移動することにより、ウェーハＷは、ブレード２６Ａ、２６Ｂによりストリートに沿って切断される（切削工程）。
【００３６】
この後、ワークテーブル２４をＹ方向に割り出し送りし、再度切断作業を実施する。そして、ストリートの全てに沿って切断作業を実施したら、このあと、ワークテーブル２４を９０度回転させて、切削作業を実行することにより、ウェーハＷが個々のチップに分割される。
【００３７】
そして、ウェーハＷは、ハンドリングロボット１８Ａを備えた搬送部１８によって洗浄部１６に搬送される。洗浄部１６は、スピン洗浄装置１６Ａを備えており、このスピン洗浄装置１６Ａによって、ウェーハＷをスピン洗浄して、乾燥される。この後、ウェーハＷは、搬送部１８によって仮置きテーブル１５に搬出され、供給・回収部１２のカセットに収納される。
【００３８】
次に、切削水供給システムについて詳述する。本システムは、図３に示すように、ブレード２６とウェーハＷの切削加工点に切削水Ｃを吐出するための切削水ノズル４１を、必要に応じて１本又は複数本備え、切削水ノズル４１は、ウェーハＷの切削加工点に近接し、且つ、ブレード２６とウェーハＷとの切削加工点（又はその近傍）を指向するように配置設されている。
【００３９】
図示のように、切削水ノズル４１はウェーハＷの上方に設けられ、切削水ノズル４１の先端は、ウェーハＷの切削加工点の近傍に配置されている。切削水ノズル４１は、必要に応じて、ブレード２６を挟む両側位置若しくは片側位置にてブレード２６側面に対し直角若しくは斜め方向に配設できるほか、図示例の如くブレード２６外周端面の上流側（切削移動方向と反対側）に配設できる。切削水ノズル４１にはフレキシブルな給水管４５が接続され、この給水管４５には、図４に示す切削水供給源４７に接続され、切削水供給源４７は純水タンクと圧送ポンプからなる。
【００４０】
更に、前記給水管４５の途中には、マイクロナノバブル発生器４９が接続されている。マイクロナノバブル発生器４９は、純水中にマイクロナノバブルＢを発生させる。これにより、切削加工中に、マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃが、給水管４５を介して切削水ノズル４１側に供給されて、上記被切削部に向けて吐出される。
【００４１】
又、図５に示すように、切削水ノズル４１の先端側吐出口部には、電磁弁である圧力維持バルブ５１が設けられている。圧力維持バルブ５１は、給水管４５及び切削水ノズル４１を通過する切削水Ｃの水圧を保持する。圧力維持バルブ５１の開閉動作は、制御装置２１により制御される。
【００４２】
又、圧力維持バルブ５１の流出口の断面積ｄは、切削水ノズル４１の流入側及び吐出口側の断面積Ｄ1、Ｄ2よりも小さく、前記圧力維持バルブ５１の水圧が切削水ノズル４１の水圧よりも高くなるように形成されている。
【００４３】
マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃは、図６ないし図８に示すように、気液界面にゼータ電位が生じ気泡表面がマイナス電位に帯電して、気泡の界面がマイナス電荷にチャージされ、また、気泡消滅時にはフリーラジカルが生成される。フリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応する。従って、前記付着物に対する除去・効果が静電気的にも著しく増大する。
【００４４】
図６は、マイクロナノバブルＢの気液界面におけるイオン分布と電位変化を示し、又、図７は、蒸留水中でのマイクロナノバブルＢのゼータ電位の生成を示す。更に、図８は、マイクロナノバブルＢのゼータ電位の上昇とフリーラジカルの発生の関係を説明するが、マイクロナノバブルは、水中での縮小過程において気液界面のイオン類を濃縮させ、消滅した瞬間にフリーラジカルの一部を放出する。
【００４５】
気泡の消滅とともにその消滅個数に比例して、気泡における電荷密度が上昇することで、濃縮したゼータ電位の電場が形成され、之を原因にフリーラジカルが発生する。発生したＯＨ-（水酸基ラジカル）などのフリーラジカルは、水溶液中に存在する様々な化学物
質を分解し、金属イオン等と反応することが可能である。
【００４６】
また、図９に示すように、マイクロナノバブルのゼータ電位は、水のｐＨの影響を強く受ける傾向にあり、アルカリ性では-100ｍＶを超える値となり、ｐＨが4以下の強い酸性
ではややプラス側の電位を示す。さらに、図７、図８及び図９示すように、ｐＨ７近傍の溶液で泡径約１０μｍから約３０μｍの場合は、約−３０ｍＶから約−４０ｍＶに帯電する。
【００４７】
本発明では、マイクロナノバブルＢの表面がマイナス電荷に帯電することで、切削屑を含む汚染物質や、気泡と反対符号の電解質をもつイオン類（対イオン）及び金属イオン等の微細なパーティクルＰに対し、之を静電気的な引力により気泡表面に効果的に引き付ける。
【００４８】
又、マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃは、イオン化しているため、液体の表面張力を低下させて、切削水の潤滑性を向上させる。これにより、切削加工速度が向上するとともに切削加工品質が向上する。
【００４９】
更に、切削加工後のウェーハＷに対する洗浄が容易になるとともに、廃液の処理も簡単になる。
【００５０】
上記した切削水供給システムおいては、切削加工を開始する際、制御装置２１から圧力維持バルブ５１に開弁指令信号が送信されることで、圧力維持バルブ５１が開放され、これにより、切削水Ｃが切削水ノズル４１から一気に吐出される。そのため、切削水Ｃがブレード２６とウェーハＷとの切削加工点に供給され、当該切削加工点を冷却・洗浄（潤滑）する。
【００５１】
ここで、切削水Ｃは、マイクロナノバブルＢを含むので、従来の純水のみによる洗浄と比べて高い洗浄効果を得ることができる。殊に、切削水ノズル４１の吐出口部近傍に設けた圧力維持バルブ５１により、切削水Ｃの水圧が保持される。依って、マイクロナノバブル発生器４９で生成したマイクロナノバブルＢの加圧過飽和状態が良好に維持される。
【００５２】
そのため、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められる。これにより、パーティクルＰに対する吸着包囲作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用並びにキャビテーション作用が増大する。
【００５３】
因みに、本発明は圧力維持バルブ５１を設けたことにより、マイクロナノバブルＢの加圧過飽和状態を１００秒程度に維持できた。一方、圧力維持バルブ５１を設けない場合は、マイクロナノバブル濃度が低下し、１０秒程度でマイクロナノバブルの加圧過飽和状態が消失した。
【００５４】
実際に、マイクロナノバブルＢを利用して、ウェーハＷのダイシング加工及び洗浄を行った。表１にその加工条件を示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
上記加工条件を共通にして、マイクロナノバブル発生器４９を有する実施例と、マイクロナノバブル発生器４９を有しない比較例とで、ウェーハＷの加工品質を評価した。その結果、ウェーハＷの表面、裏面、側面のチッピング並びにコーナー欠けについては、いずれも実施例の方が比較例に比し、顕著な加工品質の改善がみられた。特に、コーナー欠けについては、比較例では１２個であったのに対して、実施例では１個以下に大幅に減少した。表２に加工品質結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
更に、マイクロナノバブルＢを利用して、ウェーハＷのダイシング加工を行った場合、
比較例では、ブレード２６の先端部に相当量の付着物が観察されたが、実施例では、マイクロナノバブルＢの濃度の依存性があるものの、ブレード２６先端部への微細な切削屑等の付着が殆どなく、比較例に比し付着量が大幅に低減することが判明した。
【００５９】
叙上の如く本発明によると、マイクロナノバブルを含む切削水が、切削加工中に、被切削物の加工点に供給されるが、このマイクロナノバブルの気泡径は、数十ｎｍ〜数十μｍと極めて微小である。それゆえ、微細なパーティクルを吸着して浮上させ、加えて、マイクロナノバブルの衝突時の衝撃力、ならびにキャビテーション作用による洗浄効果も相乗的に発揮される。
【００６０】
その結果、被切削物の切削に伴い生じた微細なパーティクルが、ブレードや被切削物の加工点へ付着又は接近しようとしても、この付着・接近現象が効果的に防止される、又、付着物に対しては、之を効率良く吸着又は水面浮上させて分離除去することができた。
【００６１】
斯くして、ブレード及び被切削物への付着物の除去及び抑制が有効に発揮され、以って、被切削物のクラック発生を防止して、被切削物の切削品質を向上させることができるとともに、ブレードの寿命を長くするメリットがある。
【００６２】
又、気泡にゼータ電位が生じることと、気泡消滅時のフリーラジカルの生成により、気泡が約−３０ｍＶ乃至−４０ｍＶのマイナス電位に帯電して、気泡の界面がマイナス電荷にチャージされる。従って、前記付着物に対する分離除去・抑制効果が静電気的にも著しく増大する。
【００６３】
このことは、切削屑を含む汚染物質や、切削水と反対符号の電解質をもつイオン類（対イオン）若しくは金属イオン等の微細なパーティクルが、静電気的な引力により気泡の表面に引き付けられることを意味する。依って、気泡に電気二重層を形成して安定化し、ブレード及び被切削物への微細なパーティクルの付着防止効果が更に増大する。例えば、被切削物が微小凹凸面を有していても、微小凹凸面への微細なパーティクルの付着、接触現象を効果的に防止できる。
【００６４】
更に、マイクロナノバブルを含む切削水が、切削加工中に、切削水ノズルから一気に吐出してブレードと被切削物の加工点に供給できる。この切削水中の気泡は、ヘンリーの法則の９０％以上の飽和状態になり、切削水の吐出口の水圧よりも気泡の圧力が高くなる。
【００６５】
加圧過飽和状態の切削水が圧力維持バルブを通過して、ノズル吐出口より被切削物の加工点に向けて至近距離から吐出されるが、その際、圧力維持バルブにより、切削水の圧力が高くなり、微小なガス体の中に多量のガス分子を閉じ込めておくことができる。又、フレキシブルな給水管により、切削水ノズルの取付位置の自由度が得られ、切削水供給装置全体の小型化が図れる。
【００６６】
さらに、切削水ノズルの吐出口部近傍に、弁径の小さい圧力維持バルブを取り付けたことにより、一種の整流作用が形成されるため、切削水ノズルから吐出する切削水の直進性が向上する。
【００６７】
更に又、圧力維持バルブの流出部の断面積が、切削水ノズルの断面積よりも大きいので、マイクロナノバブル発生器は開放型でありながら、循環型のものと同様に高濃度の気泡を生成して、切削水の吐出安定性が確保される。
【００６８】
従って、切削水ノズルからの吐出圧が増大するので、切削ノズルから切削水が吐出する際の圧力減少が急激になり、之に伴う気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質
が一気に析出して、より高濃度のマイクロナノバブルが生成される。依って、微細なパーティクルに対する吸着包囲効果、水面浮上効果、静電気吸引効果及びキャビテーション効果を一層高めることができる。
【００６９】
即ち、マイクロナノバブル発生器で加圧過飽和状態になったマイクロナノバブルを良好に維持し、溶解気体を加圧過飽和状態から一気に析出させることで、より高濃度のマイクロナノバブルがブレードと被切削物の加工点に向かって至近距離から噴射される。従って、ブレード及び被切削物への微細な付着物の分離除去・抑制効果が格段にアップする。
【００７０】
本発明は、上記の実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００７１】
例えば、切削水ノズルの角度、個数、位置等は、ブレード等の直径や回転数に応じて任意に設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、切削加工時にノズルから切削水を供給する切削水供給システムであれば、被切削物や切削装置の種類や型式を問わず、全ての切削水供給システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ダイシング装置
１４ 加工部
１６ 洗浄部
２１ 制御部（制御装置）
２４ ワークテーブル
２６、２６Ａ、２６Ｂ ブレード
２８Ａ、２８Ｂ スピンドル
４１ 切削水ノズル
４５ 給水管
４９ マイクロナノバブル発生器
５１ 圧力維持バルブ
Ｗ ワーク（被切削物）
Ｆ フレーム（ワーク支持体）
Ｔ ダイシングテープ（粘着テープ）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削水の供給装置及び供給方法に関し、特に、ブレードで切削加工中のワーク（被切削物）に切削水を供給する切削水の供給装置及び供給方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置や電子部品が形成されたウェーハ等のワークに対して、切断や溝入れ加工を施すダイシング装置は、主にスピンドルによって高速に回転されるブレードと、ワークが固定（吸着保持）されるワークテーブルと、ワークテーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とが設けられている。ワークを加工する際には、冷却や洗浄（潤滑）用の切削水（二流体を含む）をノズルより、ブレードとワークの切削加工点へ供給しながら各移動軸の動作によって切断や溝入れ加工を実施している（特許文献１〜３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007-188974号公報
【特許文献２】特開2005-057160号公報
【特許文献３】特開2000-306878号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この切削加工においては、切削に伴いワークから研削屑や汚染物等のパーティクル(コ
ンタミ)が発生し、ワーク上に滞留したパーティクルは、ワークの切削部に挟み込まれて
、ワークにクラックを発生させる等、ワークの切削品質を低下させる。
【０００５】
そこで、ブレードやワークへ付着したパーティクルを除去する為に、例えば、ノズルから純水を加圧状態で噴射させる方式が採用される。しかし、前記パーティクルの一部が、ブレードの回転により切削水とともに移動して、ワークに再び接触・付着することにより、ワークを汚染する原因となっていた。
【０００６】
又、付き回り性の良くない純水のみをウェーハ等のワークに供給しても、数十ｎｍ〜数十μｍの微細な切削屑等のパーティクルを除去することは困難である。結果として、ブレードやワークに付着したパーティクルが原因となって、ワークを傷付けて切削品質を低下させるとともに、ブレードの寿命性を低下させるという問題があった。
【０００７】
近年では、シリコンデバイスの高集積化に伴い、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上が要求されており、特に、ブレード及びワークへの微細な付着物の除去及び抑制が大きな課題になっている。
【０００８】
そこで、本発明は上記事情に鑑み、ブレード及びワークへの付着物の除去及び抑制を効果的に実行して、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図るために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこの課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、前記ノズルに接続した給水管に
は、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことを特徴とする切削水の供給装置を提供する。
【００１０】
この構成によれば、マイクロナノバブルを含む切削水は、切削加工中、ワークの被切削部に至近距離から供給される。このマイクロナノバブルの気泡径は数十ｎｍ〜数十μｍと極微小であるため、数十ｎｍ〜数十μｍの微細なパーティクルに対しても、高い吸着作用や水面浮上作用を有する。その結果、ワークの切削に伴い数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが生じて、このパーティクルがブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効果的に除去・抑制することが可能になる。
【００１１】
請求項２記載の発明は、上記ノズルの吐出口部近傍には、上記切削水の水圧を保持する圧力維持バルブが設けられていることを特徴とする請求項１記載の切削水の供給装置を提供する。
【００１２】
この構成によれば、ノズルの吐出口部近傍に設けた圧力維持バルブにより、切削水の水圧が保持される。依って、マイクロナノバブル発生器で生成したマイクロナノバブルが加圧過飽和状態に維持されるので、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められる。
【００１３】
請求項３記載の発明は、上記圧力維持バルブの断面積は、上記ノズルの吐出口の断面積よりも小さく、前記圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項２記載の切削水の供給装置を提供する。
【００１４】
この構成によれば、圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるので、圧力維持バルブ内の切削水がノズルから吐出する際に、切削水の圧力減少が急激になる。そのため、急激な圧力低下に伴う気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質が一気に析出する。
【００１５】
請求項４記載の発明は、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給方法において、前記切削水として、純水中にマイクロナノバブルを含ませたものを用い、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給することを特徴とする切削水の供給方法を提供する。
【００１６】
この方法によれば、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水が、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給される。この場合、マイクロナノバブルの気泡径は、数十ｎｍ〜数十μｍと極微小であるため、微細なパーティクルに対しても、高い吸着作用や水面浮上作用が発揮される。従って、数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効果的に除去・抑制することが可能になる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明は、数十ｎｍ〜数十μｍの微細なパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効率良く除去・抑制できるので、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図ることができる。
【００１８】
又、切削水中の気泡表面にはゼータ電位が生じ、気泡がマイナス電位に帯電していることと、気泡消滅時の生成で得られたフリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応することにより、前記付着物の除去・抑制効果が静電気的
作用の観点からも著しく増大する。
【００１９】
請求項２記載の発明は、マイクロナノバブルの加圧過飽和状態を所要の高圧に設定して、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、微細なパーティクルに対する吸着作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用が更に高まり、高濃度のマイクロナノバブルを容易に作製することができる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、ノズルから切削水が吐出する際に、気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質が一気に析出して、より高濃度のマイクロナノバブルが生成されるので、請求項２記載の発明の効果に加えて、パーティクルに対する吸着作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用並びにキャビテーション作用が相乗的に促進され、マイクロナノバブルの更なる高濃度化が図られ、微細なパーティクルに対する分離除去・抑制効果が一層増大する。又、ノズルの吐出口部近傍に、断面積の小さい圧力維持バルブを取り付けたことにより、ノズルから吐出する切削水の直進性が向上する。
【００２１】
請求項４記載の発明は、数十ｎｍ〜数十μｍのパーティクルが、ブレードやワークの被切削部へ付着又は接近した場合でも、これを効率良く除去・抑制することができるので、ワークの切削品質及びブレードの寿命性の向上を図ることができる。
【００２２】
又、気泡表面にゼータ電位が生じ、マイナス電荷にチャージされることと、気泡消滅時の生成で得られたフリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応することにより、微細なパーティクルに対する除去・抑制効果が静電気的作用の観点からも著しく増大する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施例が適用されたダイシング装置の斜視図。
【図２】図１のダイシング装置の加工部を説明する斜視図。
【図３】実施例に係る切削水ノズルから切削水を被切削部に供給するときの状態を示す説明図。
【図４】切削水ノズルに接続したマイクロナノバブル発生器の設置例を説明する解説図。
【図５】切削水ノズルへの圧力維持バルブの取付例を断面して説明する解説図。
【図６】マイクロナノバブルの気液界面におけるイオンと電位の状態を示し、（ａ）はイオン分布を説明する解説図、（ｂ）は電位変化を説明する解説図。
【図７】蒸留水中でのマイクロナノバブルのゼータ電位を説明するグラフ。
【図８】マイクロナノバブルのゼータ電位の上昇とフリーラジカルの発生を説明するグラフ。
【図９】マイクロナノバブルのゼータ電位とｐＨの関係を説明するグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明は、ブレード及び被切削物における付着物の除去及び抑制を効果的に実行して、切削品質及びブレードの寿命性の向上を図るという目的を達成するために、ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、前記ノズルに接続した給水管には、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことにより実現した。
【００２５】
本発明では、切削水供給源から給水管内に切削水を供給し、ノズルから切削水をブレードとワークの被切削部に噴射するが、マイクロナノバブル発生器により切削水中にはマイ
クロナノバブルを含むことで、その表面積が増大して切削水の表面張力を低下させ、切削水の付き回り性が良くなる。これにより、切削水はワークの被切削部の細部まで浸透でき、切削時の切削能力が向上するとともに、ブレードとワーク表面上における洗浄能力も向上する。
【００２６】
又、マイクロナノバブルを含む切削水が被切削部に至近距離から供給されることで、微細なパーティクルに対する吸着包囲効果、水面浮上効果、キャビテーション効果並びに電気的吸引効果が発揮される。よって、切削水がブレードとワークの細部まで一層浸透して、洗浄能力が更にアップする。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の好適な実施例を図１乃至図９に基づいて説明する。図１は本実施例に係るダイシング装置１０を示す斜視図である。同図に示すように、ダイシング装置１０は、主にウェーハＷを供給・回収する供給・回収部１２と、ウェーハＷを加工する加工部１４と、加工後のウェーハＷを洗浄する洗浄部１６と、ウェーハＷを搬送する搬送部１８と、各種操作を行う操作パネル２０と、全体の動作を制御する制御部２１とで構成される。
【００２８】
供給・回収部１２は、ロードポート２２を備え、ロードポート２２にはウェーハＷが多数枚格納されたカセットがセットされる。なお、ウェーハＷは、所定のフレーム（ワーク支持体）ＦにダイシングテープＴを介してマウントされた状態でカセットに格納される。
【００２９】
加工部１４は、図２に示すように、ウェーハＷを吸着保持（固定）するワークテーブル２４と、ワークテーブル２４に保持されたウェーハＷを切削する一対のブレード２６Ａ、２６Ｂと、ブレード２６Ａ、２６Ｂが取り付けられるスピンドル２８Ａ、２８Ｂと、ウェーハＷの表面を撮影するカメラ部２０とで構成される。
【００３０】
ワークテーブル２４は、水平なＸ軸テーブル３０及びθ軸テーブル３８の上に設けられ、θ軸テーブル３８に駆動されて、中心軸θ回りに回転する。Ｘ軸テーブル３０は、リニアモータ３６に駆動されて、Ｘ軸ガイド３４、３４の上をＸ方向にスライドする。
【００３１】
ブレード２６Ａ、２６Ｂは、切削方向がワークテーブル２４の移動方向Ｘと平行になるようにスピンドル２８Ａ、２８Ｂの先端に取り付けられ、スピンドル２８Ａ、２８Ｂに駆動されて回転する。ブレード２６Ａ、２６Ｂの近傍には、後述の切削ノズルが設けられ、該ノズルからは切削水がウェーハＷの加工点に供給される。
【００３２】
スピンドル２８Ａ、２８Ｂは、ワークテーブル２４の移動方向と直交するようにワークテーブル２４の上方に互いに対向配置され、６，０００ｒｐｍ〜８０，０００ｒｐｍの高速で回転される。
【００３３】
スピンドル２８Ａ、２８Ｂは、それぞれ垂直に設置されたブレード用Ｚ軸テーブル４０Ａ、４０Ｂに取り付けられる。Ｚ軸テーブル４０Ａ、４０Ｂは、それぞれブレード用Ｙ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂに設けたＺ軸ガイド４４、４４上をスライド自在に駆動動作する。Ｙ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂは、Ｙ軸ベース４６の取付面４６ａに設けられた一対のＹ軸ガイド４８上をスライド自在に駆動動作する。
【００３４】
次に、ダイシング加工方法について説明する。多数枚のウェーハＷを収納したカセットがロードポート２２に載置されると、ウェーハＷは、搬送部１８によってカセットから引出されてワークテーブル２４に載置される。この後、ウェーハＷがワークテーブル２４上に吸引保持される。
【００３５】
続いて、ワークテーブル２４は、カメラ部２０の直下まで移動し、制御部２１等によるアライメントが終了したら、カメラ部２０がＹ軸テーブル４２Ａ、４２Ｂの上方に配設される。次いで、ストリートとブレード２６Ａ、２６Ｂとの精密位置合わせ作業が行われた後、ブレード２６Ａ、２６ＢをＺ方向に切り込み送りして回転させると共に、ワークテーブル２４が切削送り方向Ｘに移動することにより、ウェーハＷは、ブレード２６Ａ、２６Ｂによりストリートに沿って切断される（切削工程）。
【００３６】
この後、ワークテーブル２４をＹ方向に割り出し送りし、再度切断作業を実施する。そして、ストリートの全てに沿って切断作業を実施したら、このあと、ワークテーブル２４を９０度回転させて、切削作業を実行することにより、ウェーハＷが個々のチップに分割される。
【００３７】
そして、ウェーハＷは、ハンドリングロボット１８Ａを備えた搬送部１８によって洗浄部１６に搬送される。洗浄部１６は、スピン洗浄装置１６Ａを備えており、このスピン洗浄装置１６Ａによって、ウェーハＷをスピン洗浄して、乾燥される。この後、ウェーハＷは、搬送部１８によって仮置きテーブル１５に搬出され、供給・回収部１２のカセットに収納される。
【００３８】
次に、切削水供給システムについて詳述する。本システムは、図３に示すように、ブレード２６とウェーハＷの切削加工点に切削水Ｃを吐出するための切削水ノズル４１を、必要に応じて１本又は複数本備え、切削水ノズル４１は、ウェーハＷの切削加工点に近接し、且つ、ブレード２６とウェーハＷとの切削加工点（又はその近傍）を指向するように配置設されている。
【００３９】
図示のように、切削水ノズル４１はウェーハＷの上方に設けられ、切削水ノズル４１の先端は、ウェーハＷの切削加工点の近傍に配置されている。切削水ノズル４１は、必要に応じて、ブレード２６を挟む両側位置若しくは片側位置にてブレード２６側面に対し直角若しくは斜め方向に配設できるほか、図示例の如くブレード２６外周端面の上流側（切削移動方向と反対側）に配設できる。切削水ノズル４１にはフレキシブルな給水管４５が接続され、この給水管４５には、図４に示す切削水供給源４７に接続され、切削水供給源４７は純水タンクと圧送ポンプからなる。
【００４０】
更に、前記給水管４５の途中には、マイクロナノバブル発生器４９が接続されている。マイクロナノバブル発生器４９は、純水中にマイクロナノバブルＢを発生させる。これにより、切削加工中に、マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃが、給水管４５を介して切削水ノズル４１側に供給されて、上記被切削部に向けて吐出される。
【００４１】
又、図５に示すように、切削水ノズル４１の先端側吐出口部には、電磁弁である圧力維持バルブ５１が設けられている。圧力維持バルブ５１は、給水管４５及び切削水ノズル４１を通過する切削水Ｃの水圧を保持する。圧力維持バルブ５１の開閉動作は、制御装置２１により制御される。
【００４２】
又、圧力維持バルブ５１の流出口の断面積ｄは、切削水ノズル４１の流入側及び吐出口側の断面積Ｄ1、Ｄ2よりも小さく、前記圧力維持バルブ５１の水圧が切削水ノズル４１の水圧よりも高くなるように形成されている。
【００４３】
マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃは、図６ないし図８に示すように、気液界面にゼータ電位が生じ気泡表面がマイナス電位に帯電して、気泡の界面がマイナス電荷にチャージされ、また、気泡消滅時にはフリーラジカルが生成される。フリーラジカルが水溶液中に存在する様々な化学物質を分解し、金属イオン等と反応する。従って、前記付着物に対する除去・効果が静電気的にも著しく増大する。
【００４４】
図６は、マイクロナノバブルＢの気液界面におけるイオン分布と電位変化を示し、又、図７は、蒸留水中でのマイクロナノバブルＢのゼータ電位の生成を示す。更に、図８は、マイクロナノバブルＢのゼータ電位の上昇とフリーラジカルの発生の関係を説明するが、マイクロナノバブルは、水中での縮小過程において気液界面のイオン類を濃縮させ、消滅した瞬間にフリーラジカルの一部を放出する。
【００４５】
気泡の消滅とともにその消滅個数に比例して、気泡における電荷密度が上昇することで、濃縮したゼータ電位の電場が形成され、之を原因にフリーラジカルが発生する。発生したＯＨ-（水酸基ラジカル）などのフリーラジカルは、水溶液中に存在する様々な化学物
質を分解し、金属イオン等と反応することが可能である。
【００４６】
また、図９に示すように、マイクロナノバブルのゼータ電位は、水のｐＨの影響を強く受ける傾向にあり、アルカリ性では-100ｍＶを超える値となり、ｐＨが4以下の強い酸性
ではややプラス側の電位を示す。さらに、図７、図８及び図９示すように、ｐＨ７近傍の溶液で泡径約１０μｍから約３０μｍの場合は、約−３０ｍＶから約−４０ｍＶに帯電する。
【００４７】
本発明では、マイクロナノバブルＢの表面がマイナス電荷に帯電することで、切削屑を含む汚染物質や、気泡と反対符号の電解質をもつイオン類（対イオン）及び金属イオン等の微細なパーティクルＰに対し、之を静電気的な引力により気泡表面に効果的に引き付ける。
【００４８】
又、マイクロナノバブルＢを含む切削水Ｃは、イオン化しているため、液体の表面張力を低下させて、切削水の潤滑性を向上させる。これにより、切削加工速度が向上するとともに切削加工品質が向上する。
【００４９】
更に、切削加工後のウェーハＷに対する洗浄が容易になるとともに、廃液の処理も簡単になる。
【００５０】
上記した切削水供給システムおいては、切削加工を開始する際、制御装置２１から圧力維持バルブ５１に開弁指令信号が送信されることで、圧力維持バルブ５１が開放され、これにより、切削水Ｃが切削水ノズル４１から一気に吐出される。そのため、切削水Ｃがブレード２６とウェーハＷとの切削加工点に供給され、当該切削加工点を冷却・洗浄（潤滑）する。
【００５１】
ここで、切削水Ｃは、マイクロナノバブルＢを含むので、従来の純水のみによる洗浄と比べて高い洗浄効果を得ることができる。殊に、切削水ノズル４１の吐出口部近傍に設けた圧力維持バルブ５１により、切削水Ｃの水圧が保持される。依って、マイクロナノバブル発生器４９で生成したマイクロナノバブルＢの加圧過飽和状態が良好に維持される。
【００５２】
そのため、小さな気泡の中に多量のガス成分が閉じ込められる。これにより、パーティクルＰに対する吸着包囲作用、水面浮上作用及び静電気的吸引力作用並びにキャビテーション作用が増大する。
【００５３】
因みに、本発明は圧力維持バルブ５１を設けたことにより、マイクロナノバブルＢの加圧過飽和状態を１００秒程度に維持できた。一方、圧力維持バルブ５１を設けない場合は、マイクロナノバブル濃度が低下し、１０秒程度でマイクロナノバブルの加圧過飽和状態が消失した。
【００５４】
実際に、マイクロナノバブルＢを利用して、ウェーハＷのダイシング加工及び洗浄を行った。表１にその加工条件を示す。
【００５５】
【表１】
【００５６】
上記加工条件を共通にして、マイクロナノバブル発生器４９を有する実施例と、マイクロナノバブル発生器４９を有しない比較例とで、ウェーハＷの加工品質を評価した。その結果、ウェーハＷの表面、裏面、側面のチッピング並びにコーナー欠けについては、いずれも実施例の方が比較例に比し、顕著な加工品質の改善がみられた。特に、コーナー欠けについては、比較例では１２個であったのに対して、実施例では１個以下に大幅に減少した。表２に加工品質結果を示す。
【００５７】
【表２】
【００５８】
更に、マイクロナノバブルＢを利用して、ウェーハＷのダイシング加工を行った場合、
比較例では、ブレード２６の先端部に相当量の付着物が観察されたが、実施例では、マイクロナノバブルＢの濃度の依存性があるものの、ブレード２６先端部への微細な切削屑等の付着が殆どなく、比較例に比し付着量が大幅に低減することが判明した。
【００５９】
叙上の如く本発明によると、マイクロナノバブルを含む切削水が、切削加工中に、被切削物の加工点に供給されるが、このマイクロナノバブルの気泡径は、数十ｎｍ〜数十μｍと極めて微小である。それゆえ、微細なパーティクルを吸着して浮上させ、加えて、マイクロナノバブルの衝突時の衝撃力、ならびにキャビテーション作用による洗浄効果も相乗的に発揮される。
【００６０】
その結果、被切削物の切削に伴い生じた微細なパーティクルが、ブレードや被切削物の加工点へ付着又は接近しようとしても、この付着・接近現象が効果的に防止される、又、付着物に対しては、之を効率良く吸着又は水面浮上させて分離除去することができた。
【００６１】
斯くして、ブレード及び被切削物への付着物の除去及び抑制が有効に発揮され、以って、被切削物のクラック発生を防止して、被切削物の切削品質を向上させることができるとともに、ブレードの寿命を長くするメリットがある。
【００６２】
又、気泡にゼータ電位が生じることと、気泡消滅時のフリーラジカルの生成により、気泡が約−３０ｍＶ乃至−４０ｍＶのマイナス電位に帯電して、気泡の界面がマイナス電荷にチャージされる。従って、前記付着物に対する分離除去・抑制効果が静電気的にも著しく増大する。
【００６３】
このことは、切削屑を含む汚染物質や、切削水と反対符号の電解質をもつイオン類（対イオン）若しくは金属イオン等の微細なパーティクルが、静電気的な引力により気泡の表面に引き付けられることを意味する。依って、気泡に電気二重層を形成して安定化し、ブレード及び被切削物への微細なパーティクルの付着防止効果が更に増大する。例えば、被切削物が微小凹凸面を有していても、微小凹凸面への微細なパーティクルの付着、接触現象を効果的に防止できる。
【００６４】
更に、マイクロナノバブルを含む切削水が、切削加工中に、切削水ノズルから一気に吐出してブレードと被切削物の加工点に供給できる。この切削水中の気泡は、ヘンリーの法則の９０％以上の飽和状態になり、切削水の吐出口の水圧よりも気泡の圧力が高くなる。
【００６５】
加圧過飽和状態の切削水が圧力維持バルブを通過して、ノズル吐出口より被切削物の加工点に向けて至近距離から吐出されるが、その際、圧力維持バルブにより、切削水の圧力が高くなり、微小なガス体の中に多量のガス分子を閉じ込めておくことができる。又、フレキシブルな給水管により、切削水ノズルの取付位置の自由度が得られ、切削水供給装置全体の小型化が図れる。
【００６６】
さらに、切削水ノズルの吐出口部近傍に、弁径の小さい圧力維持バルブを取り付けたことにより、一種の整流作用が形成されるため、切削水ノズルから吐出する切削水の直進性が向上する。
【００６７】
更に又、圧力維持バルブの流出部の断面積が、切削水ノズルの断面積よりも大きいので、マイクロナノバブル発生器は開放型でありながら、循環型のものと同様に高濃度の気泡を生成して、切削水の吐出安定性が確保される。
【００６８】
従って、切削水ノズルからの吐出圧が増大するので、切削ノズルから切削水が吐出する際の圧力減少が急激になり、之に伴う気体溶解性の急低下により、加圧過飽和状態の溶質
が一気に析出して、より高濃度のマイクロナノバブルが生成される。依って、微細なパーティクルに対する吸着包囲効果、水面浮上効果、静電気吸引効果及びキャビテーション効果を一層高めることができる。
【００６９】
即ち、マイクロナノバブル発生器で加圧過飽和状態になったマイクロナノバブルを良好に維持し、溶解気体を加圧過飽和状態から一気に析出させることで、より高濃度のマイクロナノバブルがブレードと被切削物の加工点に向かって至近距離から噴射される。従って、ブレード及び被切削物への微細な付着物の分離除去・抑制効果が格段にアップする。
【００７０】
本発明は、上記の実施例の内容に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。
【００７１】
例えば、切削水ノズルの角度、個数、位置等は、ブレード等の直径や回転数に応じて任意に設定できる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、切削加工時にノズルから切削水を供給する切削水供給システムであれば、被切削物や切削装置の種類や型式を問わず、全ての切削水供給システムに適用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１０ ダイシング装置
１４ 加工部
１６ 洗浄部
２１ 制御部（制御装置）
２４ ワークテーブル
２６、２６Ａ、２６Ｂ ブレード
２８Ａ、２８Ｂ スピンドル
４１ 切削水ノズル
４５ 給水管
４９ マイクロナノバブル発生器
５１ 圧力維持バルブ
Ｗ ワーク（被切削物）
Ｆ フレーム（ワーク支持体）
Ｔ ダイシングテープ（粘着テープ）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、
前記ノズルに接続した給水管には、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことを特徴とする切削水の供給装置。
【請求項２】
上記ノズルの吐出口部近傍には、上記切削水の水圧を保持する圧力維持バルブが設けられていることを特徴とする請求項１記載の切削水の供給装置。
【請求項３】
上記圧力維持バルブの断面積は、上記ノズルの吐出口の断面積よりも小さく、前記圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項２記載の切削水の供給装置。
【請求項４】
ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給方法において、
前記切削水として、純水中にマイクロナノバブルを含ませたものを用い、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給することを特徴とする切削水の供給方法。
【請求項１】
ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給装置において、
前記ノズルに接続した給水管には、純水中にマイクロナノバブルを発生させるマイクロナノバブル発生器が接続され、前記ノズルの先端はワークの被切削部の近傍に配置され、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に供給できるように構成したことを特徴とする切削水の供給装置。
【請求項２】
上記ノズルの吐出口部近傍には、上記切削水の水圧を保持する圧力維持バルブが設けられていることを特徴とする請求項１記載の切削水の供給装置。
【請求項３】
上記圧力維持バルブの断面積は、上記ノズルの吐出口の断面積よりも小さく、前記圧力維持バルブの水圧が前記ノズルの水圧よりも高くなるように構成したことを特徴とする請求項２記載の切削水の供給装置。
【請求項４】
ワーク支持体上のワークをブレードで切削しながら、ノズルから吐出した切削水を前記ブレード及びワークに供給する切削水の供給方法において、
前記切削水として、純水中にマイクロナノバブルを含ませたものを用い、切削加工中に、マイクロナノバブルを含む切削水を、前記ブレードとワークの被切削部に至近距離から供給することを特徴とする切削水の供給方法。
【図２】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１１１７１３（Ｐ２０１３−１１１７１３Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０９９１（Ｐ２０１１−２６０９９１）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]