(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、該切削手段で切削する際の該チャックテーブルが保持する被加工物に切削水を供給する切削水供給手段と、該切削ブレードを冷却する冷却手段と、を備える切削装置であって、
該切削手段は、スピンドルと、該スピンドルの先端に装着する外周に切り刃を有する円板状の該切削ブレードと、該切削ブレードを覆うブレードカバーと、該スピンドルを回転させる回転手段とを備え、
該冷却手段は、
該切削ブレードの外周端から中央に向かってエアーを噴射するエアー噴射孔を該ブレードカバーに備える切削装置。
【請求項２】
該冷却手段は、該切削ブレードの円周方向において該切削ブレードの回転方向の手前側に該エアー噴射孔に並んで該ブレードカバーに配設され該切削ブレードに冷却水を供給する冷却水供給孔を備える請求項１記載の切削装置。
【請求項３】
該冷却手段は、該切削ブレードの円周方向において該エアー噴射孔に並んで該スピンドルの軸方向に該切削ブレードから均等な距離離間し該ブレードカバーに配設し該切削ブレードに冷却水を供給する冷却水供給孔を２つ備える請求項１記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削ブレードで被加工物を切削する切削装置に関し、特に、切削ブレードに切削水を供給しながら切削する切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被加工物を切削ブレードで切削加工すると、被加工物と切削ブレードとの接触部分（加工点）には摩擦熱が生じる。例えば、ウエーハの表面に形成されたパターンを樹脂でモールドした被加工物の場合、摩擦熱によって樹脂が溶ける傾向がある。加工点には、潤滑や冷却のために切削水が供給されるが、切削加工で生じた樹脂等の切削屑が切削ブレードの目詰まりを起こしていた。このため、切削ブレードの摩擦力が増加し、切削効率の低下や熱の発生原因となっていた。そこで、加工点に向かって切削水を供給しつつエアーを吹き付ける切削装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。これらの特許文献では、切削によって生じる切削物をエアーの勢いで被加工物や切削ブレードから除去することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０５８２３４号公報
【特許文献２】特開平１１−２５４２８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献において、加工点に対する切削水及びエアーの供給だけでは切削ブレードに対する十分な冷却効果を得ることができず、切削加工時の加工点での温度上昇は避けられなかった。このため、切削ブレードの目詰まりや摩擦力の増加によって切削加工中の切削ブレードに振動が生じ、切削溝の乱れ、カーフ幅の増大等、切削加工の品質を損なうおそれがあった。
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードを効果的に冷却すると共に、切削加工の品質低下を抑制することができる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物を切削ブレードで切削する切削手段と、切削手段で切削する際のチャックテーブルが保持する被加工物に切削水を供給する切削水供給手段と、切削ブレードを冷却する冷却手段と、を備える切削装置であって、切削手段は、スピンドルと、スピンドルの先端に装着する外周に切り刃を有する円板状の切削ブレードと、切削ブレードを覆うブレードカバーと、スピンドルを回転させる回転手段とを備え、冷却手段は、切削ブレードの外周端から中央に向かってエアーを噴射するエアー噴射孔をブレードカバーに備えることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、加工点に供給された切削水が切削ブレードの回転によって切削ブレードの周方向に巻き上げられ、巻き上げられた切削水にエアーが噴射される。これにより、切削水とエアーとが混合された噴霧が生成される。この噴霧は、切削ブレードに衝突して気化する際に、切削ブレードの熱を奪う。このように、切削水を供給するだけでなく、噴霧の気化熱を利用することで、切削ブレードを効果的に冷却することができる。また、切削ブレードに噴霧が衝突することで、切削ブレードの表面に付着した切削屑を除去することができる。以上のように、切削ブレードを冷却しつつ切削ブレードの目詰まりを防止することで、摩擦力の増加や発熱によって生じる切削ブレードの振動を抑えることができる。よって、切削ブレードの振動に起因した切削溝の乱れやカーフ幅の増大を抑えることができる。この結果、切削加工の品質低下を抑制することができる。
【０００８】
また、本発明の上記切削装置において、冷却手段は、切削ブレードの円周方向において切削ブレードの回転方向の手前側にエアー噴射孔に並んでブレードカバーに配設され切削ブレードに冷却水を供給する冷却水供給孔を備える。
【０００９】
また、本発明の上記切削装置において、冷却手段は、切削ブレードの円周方向においてエアー噴射孔に並んでスピンドルの軸方向に切削ブレードから均等な距離離間しブレードカバーに配設し切削ブレードに冷却水を供給する冷却水供給孔を２つ備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、水とエアーとが混合された噴霧の気化熱を利用することにより、切削ブレードを効果的に冷却すると共に、切削加工の品質低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。
【図２】第１の実施の形態に係る切削装置の模式図である。
【図３】第１の実施の形態に係る切削装置の加工の様子を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る切削装置の加工の様子を示図である。
【図５】第３の実施の形態に係る切削装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照して、第１の実施の形態について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２は、第１の実施の形態に係る切削装置の模式図である。なお、以下では、切削装置の一例を説明するが、第１の実施の形態に係る切削装置の構成はこれに限定されない。被加工物を切削可能であれば、切削装置をどのような構成としてもよい。また、以下の図においては、Ｘ軸方向の奥側（紙面左側）を前方、Ｘ軸方向の手前側（紙面右側）を後方とする。
【００１３】
図１及び図２に示すように、切削装置１は、チャックテーブル２に保持された被加工物Ｗを、チャックテーブル２の上方に設けられた切削手段３により切削加工するように構成されている。被加工物Ｗは、円板状の半導体ウエーハであり、表面が分割予定ライン（不図示）によって複数の領域に区画されている。分割予定ラインで区画された各領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等の各種デバイスＤが形成されている。被加工物Ｗの裏面には保護テープＴが貼着されている。なお、被加工物Ｗは、半導体ウエーハだけでなく、セラミック、ガラス、サファイヤ系の光デバイスウエーハでもよい。
【００１４】
切削装置１の基台１０の上面には、Ｘ軸方向に延在する矩形状の開口が形成されており、この開口はチャックテーブル２と共に移動可能な移動板１１及び蛇腹状の防水カバー１２により被覆されている。防水カバー１２の下方には、チャックテーブル２をＸ軸方向に移動させるボールねじ式の移動機構（不図示）が設けられている。チャックテーブル２の表面には、ポーラスセラミック材により被加工物Ｗを吸着する吸着面２０が形成されている。吸着面２０は、チャックテーブル２内の流路を通じて吸引源（不図示）に接続されている。
【００１５】
切削手段３は、チャックテーブル２の上方に位置付けられており、ボールネジ式の移動機構（不図示）によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。切削手段３は、スピンドル３０の先端に円板状の切削ブレード３１を装着して構成される。スピンドル３０は、スピンドルハウジング３２によって回転可能に支持され、モータ等の回転手段（不図示）によって回転駆動される。切削ブレード３１は、外周に切り刃を有するリング状のワッシャーブレードをフランジ３３で固定して構成される。
【００１６】
切削ブレード３１の切り刃は、ダイヤモンド等の砥粒を結合材料で結合して形成され、例えば、１０μｍ〜５００μｍ程度の厚みを有している。スピンドルハウジング３２には、切削ブレード３１の周囲を覆うようにブレードカバー３４が設けられている。ブレードカバー３４は、直方体のブロックで形成されており、下面側に切削ブレード３１を収容する断面視円弧状の凹部３４ａが形成されている。
【００１７】
また、切削手段３は、チャックテーブル２が保持する被加工物Ｗに切削水を供給する切削水供給手段４と、切削ブレード３１を冷却する冷却手段５とを備えている。切削水供給手段４は、ブレードカバー３４の前方側の下面から突出して後方に向かって延びる略Ｌ字状のノズル４０と、ブレードカバー３４内の流路を介してノズル４０に切削水を供給する切削水供給源４１とを含んで構成される。ノズル４０の先端側には、複数のスリット４０ａが形成されている。また、ブレードカバー３４と切削水供給源４１との間には、配管を介して電磁弁４２が設けられている。電磁弁４２の開閉によって、ノズル４０に対する切削水の供給が制御される。切削水は、ノズル４０のスリット４０ａから加工点に向かって噴射される。
【００１８】
冷却手段５は、ブレードカバー３４内に形成されるエアー噴射孔５０からエアーを噴射すると共に、ブレードカバー３４内に形成される冷却水供給孔５３から切削ブレード３１に向かって冷却水を供給するように構成されている。エアー噴射孔５０は、ブレードカバー３４の上面略中央から下方に向かって形成されており、凹部３４ａの最上位置で貫通している。エアー噴射孔５０で構成されるブレードカバー３４内のエアー流路は、継手及び配管を介してエアー供給源５１に接続されている。また、ブレードカバー３４とエアー供給源５１との間には、電磁弁５２が設けられている。電磁弁５２の開閉によって、切削ブレード３１に対するエアーの噴射が制御される。エアーは、エアー供給源５１から配管を介してブレードカバー３４内のエアー流路を通じ、切削ブレード３１の外周端から中央に向かって噴射される。
【００１９】
冷却水供給孔５３は、ブレードカバー３４の上面から下方に向かって形成され、凹部３４ａで貫通している。また、冷却水供給孔５３は、切削ブレード３１の円周方向において、エアー噴射孔５０より手前側（切削ブレード３１の回転方向上流側）で、エアー噴射孔５０に隣接して並んで配設されている。冷却水供給孔５３で構成されるブレードカバー３４内の冷却水流路は、継手及び配管を介して冷却水供給源５４に接続されている。また、ブレードカバー３４と冷却水供給源５４との間には、電磁弁５５が設けられている。電磁弁５５の開閉によって、切削ブレード３１に対する冷却水の供給が制御される。冷却水は、冷却水供給源５４から配管を介してブレードカバー３４内の冷却水流路を通じ、切削ブレード３１に向かって噴射される。
【００２０】
このように構成される切削装置１は、切削ブレード３１を高速回転させて被加工物Ｗの分割予定ラインに切り込ませることにより、被加工物Ｗを切削加工する。切削加工中は、ノズル４０から切削水が供給され、冷却手段５から冷却水及びエアーが供給されている。冷却手段５から噴射されたエアーは、切削水や冷却水に混合されて噴霧となり、切削ブレード３１の表面に衝突する。そして、噴霧が気化するときに切削ブレード３１の熱が奪われ、この結果、切削ブレード３１が冷却される。
【００２１】
次に、図３を参照して、第１の実施の形態に係る切削装置の加工の様子について説明する。図３は、第１の実施の形態に係る切削装置の加工の様子を示す図である。図３では、エアーを破線矢印で示し、冷却水を実線矢印で示している。
【００２２】
図３に示すように、回転する切削ブレード３１とチャックテーブル２とを相対移動させることにより、被加工物Ｗが切削加工される。切削加工中、被加工物Ｗと切削ブレード３１との接触部分（加工点）には、ノズル４０から切削水が供給されている。このように、切削水で切削屑を除去すると共に、加工点を冷却しながら切削加工が実施される。なお、切削水のみでは、切削屑の除去及び切削ブレード３１の冷却が十分になされない。このため、第１の実施の形態では、切削水に加えて、冷却手段５から冷却水及びエアーを供給しながら切削加工が実施される。例えば、冷却水供給源５４からの冷却水流量は０．５Ｌ／ｍｉｎに設定され、エアー供給源５１からのエアー流量は５０Ｌ／ｍｉｎに設定されている。
【００２３】
ノズル４０から噴射された切削水は、切削ブレード３１の回転によって巻き上げられ、ブレードカバー３４の内部に入り込む。巻き上げられた切削水は、切削ブレード３１の回転方向下流側のエアー噴射孔５０に向かって移動する。また、冷却水供給孔５３から噴射される冷却水の一部は、切削ブレード３１に衝突すると共に、巻き上げられた切削水と合流し、切削ブレード３１の回転によってエアー噴射孔５０に向かって移動する。また、冷却水の他の一部は、冷却水供給孔５３からブレードカバー３４の凹部３４ａ内壁を伝い、切削ブレード３１の回転方向下流側のエアー噴射孔５０に向かって移動する。
【００２４】
そして、これらの切削水及び冷却水は、エアー噴射孔５０の下方において、エアー噴射孔５０から噴射されるエアーに混合された結果、微細な噴霧が生成される。ブレードカバー３４の凹部３４ａが切削ブレード３１の外周に沿った形状のため、噴霧は、凹部３４ａの内壁に誘導されながら、切削ブレード３１の外周に衝突する。切削ブレード３１に衝突した噴霧は、気化する際に切削ブレード３１の表面の熱を奪う。この結果、切削ブレード３１が冷却される。このように、噴霧の気化熱を利用することで、切削ブレード３１の冷却効果を高めることができる。
【００２５】
また、加工点に対してエアー噴射孔５０及び冷却水供給孔５３が離れた位置に設けられているため、加工点周囲の温度より、エアー噴射孔５０及び冷却水供給孔５３の周辺温度は低くなっている。このように、加工点から離れた位置で切削ブレード３１に噴霧を衝突させることで、切削ブレード３１の冷却効果をさらに高めることができる。
【００２６】
また、上記したように、冷却水供給孔５３から噴射される冷却水は、直接切削ブレード３１に供給されるものとブレードカバー３４の内壁を伝うものとで行き先が異なる。このため、冷却水供給孔５３から噴射された直後の冷却水の流量に対して、エアー噴射孔５０の下方でエアーと混合されるときの冷却水の流量が、小さくなるように調整される。このように、冷却水とエアーが混合される前に冷却水の流量が微調整されることで、非常に小さい粒径の噴霧を生成することができる。小さい粒径の噴霧は気化（蒸発）し易いため、小さい粒径の噴霧をたくさん切削ブレード３１に衝突させることで、噴霧が気化する際に切削ブレード３１の表面から奪う熱の量を増やすことができる。この結果、切削ブレード３１の冷却効果をさらに高めることができる。
【００２７】
以上のように、第１の実施の形態に係る切削装置１によれば、加工点に供給された切削水が切削ブレード３１の回転によって切削ブレードの周方向に巻き上げられる。また、冷却水供給孔５３から噴射された冷却水は、巻き上げられた切削水と合流する。これらの切削水及び冷却水は、切削ブレード３１の回転方向下流側でエアーと混合されることにより、噴霧となる。この噴霧は、切削ブレード３１に衝突して気化するときに、切削ブレード３１の熱を奪う。よって、切削ブレード３１を効果的に冷却することができる。また、切削ブレード３１に噴霧が衝突することで、切削ブレード３１の表面に付着した切削屑を除去することができる。このように、切削ブレード３１を冷却しつつ切削ブレード３１の目詰まりを防止することで、摩擦力の増加や発熱によって生じる切削ブレード３１の振動を抑えることができる。よって、切削ブレード３１の振動に起因した切削溝の乱れやカーフ幅の増大を抑えることができる。この結果、切削加工の品質低下を抑制することができる。
【００２８】
第１の実施の形態では、冷却手段５から冷却水を供給する構成としたため、切削水が供給されていない場合、例えば、加工中でない場合であっても、冷却水とエアーとで生成される噴霧で切削ブレード３１を冷却することができる。なお、この構成に限定されず、冷却手段５は、エアーのみを噴射する構成としてもよい。この場合、加工中の切削ブレード３１の回転によって巻き上げられる切削水と、エアー噴射孔５０から噴射されるエアーとで、噴霧を生成することができる。
【００２９】
次に、図４を参照して、第２の実施の形態に係る切削装置について説明する。図４は、第２の実施の形態に係る切削装置の模式図である。図４では、エアーを破線矢印で示し、冷却水を実線矢印で示している。また、第２の実施の形態においては、エアーの噴射方向が第１の実施の形態と相違する。以下、主に相違点について説明する。なお、第１の実施の形態と同一名称の構成について、同一の符号を付して説明する。
【００３０】
図４に示すように、冷却手段５は、ブレードカバー３４内に形成されるエアー噴射孔５０からエアーを噴射すると共に、ブレードカバー３４内に形成される冷却水供給孔５３から切削ブレード３１に向かって冷却水を供給するように構成されている。エアー噴射孔５０は、ブレードカバー３４の上面から切削ブレード３１の外周端の接線方向に延びるように形成されており、凹部３４ａで貫通している。また、冷却水供給孔５３は、エアー噴射孔５０より手前側（切削ブレード３１の回転方向上流側）で、ブレードカバー３４の上面から下方に向かって形成され、凹部３４ａで貫通している。エアー噴射孔５０及び冷却水供給孔５３の凹部３４ａ側の出口は、切削ブレード３１の前後方向で隣接している。
【００３１】
エアー噴射孔５０から噴射されるエアーと冷却水供給孔５３から噴射される冷却水とは、各孔から噴射された直後に混合され、噴霧となりながら切削ブレード３１の外周端に向かって衝突する。このとき、切削ブレード３１の回転方向と噴霧の噴射方向とが、相反する方向に向いているため、噴霧が切削ブレード３１に衝突するときの噴霧と切削ブレード３１との相対速度が大きくなる。よって、切削ブレード３１の表面に付着した切削屑を効果的に除去することができる。また、噴霧が切削ブレード３１の表面で気化し易くなり、切削ブレード３１から熱を奪い易くなる。この結果、噴霧の気化熱を利用した切削ブレード３１の冷却効果を高めることができる。このように、第２の実施の形態においても、切削ブレード３１を冷却しつつ切削ブレード３１の目詰まりを防止することができる。
【００３２】
次に、図５を参照して、第３の実施の形態に係る切削装置について説明する。図５は、第３の実施の形態に係る切削装置の模式図であり、切削ブレードを厚み方向で切断したときの断面図を示している。また、図５は、回転する切削ブレードに向かって冷却手段からエアー及び冷却水が噴射されている状態を示しており、エアーを破線矢印で示し、冷却水を実線矢印で示している。なお、第３の実施の形態では、冷却水供給孔が２つ形成されている点で、第１、第２の実施の形態と相違する。以下、主に相違点について重点的に説明する。
【００３３】
図５に示すように、冷却手段１０１は、エアー噴射孔１０２から切削ブレード１０４に向かってエアーを噴射すると共に、２つ（一対）の冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂから切削ブレード１０４に向かって冷却水を噴射するように構成されている。切削ブレード１０４は、ブレードカバー１０５によって覆われており、ブレードカバー１０５には、切削ブレード１０４の切り刃を収容するように、切削ブレード１０４の外径に沿う凹部１０５ａが形成されている。
【００３４】
エアー噴射孔１０２は、切削ブレード１０４の厚み方向の中央で、切削ブレード１０４の真上に位置するブレードカバー１０５の上面から凹部１０５ａの内壁部分で貫通するように形成されている。一対の冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂは、スピンドル（不図示）の軸方向で切削ブレード１０４から均等な距離離間した位置で、エアー噴射孔１０２を切削ブレード１０４の厚み方向で挟むように形成されている。エアー噴射孔１０２及び冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂは、切削ブレード１０４の周方向では同一の位置に形成されている。また、それぞれの冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂは、切削ブレード１０４の上面からエアー噴射孔１０２の真下の切削ブレード１０４に向かうように傾斜して形成され、凹部１０５ａで貫通している。
【００３５】
エアーは、エアー噴射孔１０２から噴射された後、切削ブレード１０４の外周端に衝突しながら切削ブレード１０４の両側面に沿うように、切削ブレード１０４の外周端から中央に向かって流れ込む。このとき、切削ブレード１０４の外周端によってエアーの流れが分離され、切削ブレード１０４の左側面１０４ａに沿うエアーの流れと、右側面１０４ｂに沿うエアーの流れとが形成される。一方、冷却水は、一対の冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂから切削ブレード１０４の外周端に向かって噴射される。このとき、それぞれの冷却水供給孔１０３ａ、１０３ｂから噴射された冷却水は、切削ブレード１０４の外周端付近（図５に示す二点鎖線の部分）でエアーと合流する。この結果、冷却水とエアーとが混合され、噴霧が生成される。
【００３６】
切削ブレード１０４の左側で生成された噴霧は、エアーの流れによって、切削ブレード１０４の左側面１０４ａに沿って外周端から中心に向かって流れこむ。切削ブレード１０４の右側で生成された噴霧は、エアー流れによって、切削ブレード１０４の右側面１０４ｂに沿って外周端から中心に向かって流れこむ。このように、噴霧が切削ブレード１０４の両側面に沿って表面を削ぐように流れるため、切削ブレード１０４の表面に付着した切削屑を効果的に除去することができる。
【００３７】
また、噴霧が切削ブレード１０４の両側面に衝突しながら流れるため、噴霧が気化する際に切削ブレード１０４の熱を奪うことができる。このように、噴霧の気化熱を利用することで切削ブレード１０４の冷却効果を高めることができる。また、切削ブレード１０４の外周に沿うように凹部１０５ａが形成されているため、凹部１０５ａ内に滞留する噴霧が切削ブレード１０４に当たり易くなる。よって、切削ブレード１０４の冷却効果をさらに高めることができる。以上により、第３の実施の形態においても、切削ブレード１０４を冷却しつつ切削ブレード１０４の目詰まりを防止することができる。
【００３８】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。
【００３９】
例えば、上記した実施の形態において、切削ブレード３１、１０４は、ワッシャーブレードで構成されるとしたが、この構成に限定されない。切削ブレード３１、１０４は、リング状のハブ（基台）と刃とが一体化されたハブブレードで構成されてもよい。
【００４０】
また、上記した実施の形態において、エアー噴射孔は、切削ブレードの真上に形成される構成としたが、この構成に限定されない。エアー噴射孔は、切削ブレードにエアーを噴射することができれば、どの位置に、どのような形状で形成されてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
以上説明したように、本発明は、切削ブレードを効果的に冷却すると共に、切削加工の品質低下を抑制することができるという効果を有し、特に、切削ブレードに切削水を供給しながら切削する切削装置に有用である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｗ  被加工物
１  切削装置
２  チャックテーブル
３  切削手段
３０  スピンドル
３１、１０４  切削ブレード
３４、１０５  ブレードカバー
４  切削水供給手段
４０  ノズル
５、１０１  冷却手段
５０、１０２  エアー噴射孔
５３、１０３  冷却水供給孔
【図１】
0006318034.tif 000002
【図２】
0006318034.tif 000003
【図３】
0006318034.tif 000004
【図４】
0006318034.tif 000005
【図５】
0006318034.tif 000006