CN102528624B - 机械加工装置与机械加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能够将含有微细气泡的切削液更有效地利用在加工工具对板状物的加工中的机械加工装置与机械加工方法。一种将旋转的圆盘状的加工工具(18)切入以对板状物(W)进行加工的机械加工装置，其构成为，具有：第1机构(14、15)，其将含有微细气泡的第1切削液喷射到旋转的所述加工工具(18)的切入所述板状物(W)的那一侧的端面上；和第2机构(16、17)，其将含有微细气泡的第2切削液喷射到旋转的所述加工工具(18)的两个侧面中的至少一个侧面上，所述第2切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大。
Description
技术领域
本发明涉及以使旋转的刀具(blade)切入来将半导体晶片切开为多个芯片的方式进行加工的切割装置等、通过旋转的圆盘状的加工工具切入来加工板状物的机械加工装置及机械加工方法。
背景技术
以往，提出有这样的切割装置：通过旋转的圆盘状的刀具(加工工具)切入硅晶片(板状物)，将该硅晶片切开成微小的芯片(专利文献1)。在该切割装置中，使用了洗净液、冷却水等切削液，将含有微细气泡(微小气泡)的洗净液喷射到硅晶片中的、切进该硅晶片的刀具的斜前方附近，并将冷却水分别喷射到旋转的刀具的两个侧面上。并且，在被喷射到硅晶片的洗净液中混杂的微细气泡通过喷射而破裂，并产生超声波。利用这样产生的超声波所引起的振动，能够使硅粉难以附着到硅晶片上，并能够使附着的硅粉上浮而容易冲走。
专利文献1：日本特开2003-68677号公报
如前所述，包含在切削液中的微细气泡具有下述各种功能：利用因其破裂而产生的超声波振动使粉尘难以附着到硅晶片等板状物的表面，或附着到粉尘上而使粉尘易于上浮等，根据微细气泡的尺寸的不同而性质不同。例如，对于微米气泡(microbubble)等尺寸较大的微细气泡，使粉尘上浮的上浮功能比较高，此外，利用该微细气泡将液体(切削液)排除的效果大(空隙率大)。另一方面，微纳米气泡、纳米气泡等尺寸较小的微细气泡能够更多地侵入狭窄的间隙，从而能够在该狭窄的间隙内发挥其功能。
但是，在前述的以往的切割装置中，没有特别地对包含在切削液中的微细气泡的尺寸进行考虑，未必能说含有微细气泡的切削液能够有效地利用在使用刀具(加工工具)对硅晶片(板状物)的加工中。
发明内容
本发明是鉴于这样的问题而完成的，提供一种能够将含有微细气泡的切削液更有效地利用在使用加工工具对板状物的加工中的机械加工装置及机械加工方法。
本发明的机械加工装置为通过旋转的圆盘状的加工工具切入而对板状物进行加工的机械加工装置，所述机械加工装置成为这样的结构：具有：第1机构，其将含有微细气泡的第1切削液喷射到旋转的所述加工工具的切入所述板状物的那一侧的端面上；和第2机构，其将含有微细气泡的第2切削液喷射到旋转的所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上，所述第2切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大。
根据这样的结构，由于含有尺寸较小的微细气泡的第1切削液被喷射到切进板状物的加工工具的切入该板状物的那一侧的端面上，因此，微细气泡容易进入因所述加工工具的切入而形成于所述板状物上的槽内，从而能够在该切入槽内利用微细气泡的缓冲作用。其结果是，能够减轻加工工具与板状物之间的摩擦，从而防止形成于板状物的切槽的角出现缺口这样的崩角。另一方面，由于含有比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大的、尺寸较大的微细气泡的第2切削液被喷射到切进板状物的加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上，因此，通过该第2切削液使得加工工具被有效地冷却，并且，虽然喷射到加工工具上的第2切削液中的微细气泡难以进入通过该加工工具的切入而形成于所述板状物上的切入槽内，但由于沿着所述加工工具流出至板状物的表面上的第2切削液中的尺寸较大的微细气泡的作用，使得切削渣(切りカス)易于上浮至切削液表面。此外，即使大量的第2切削液被喷射到所述加工工具的比较广阔的两个侧面中的至少一个侧面上，但特别是由于在第2切削液中含有尺寸较大的微细气泡，因此，使得附着在旋转的加工工具上的切削液的实质的液体密度变小，从而能够减少相对于旋转的加工工具的负载的增大。
在本发明的机械加工装置中，能够设计成这样的结构：所述加工工具的切入所述板状物的部分的表面用微细的磨粒覆盖，所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述加工工具的相邻的磨粒与磨粒之间的间隙的尺寸小。
根据这样的结构，含有尺寸较小的微细气泡的第1切削液被喷射到切进板状物的加工工具的切入该板状物的那一侧的端面上，进入到因所述加工工具的切入而形成于所述板状物上的槽内的微细气泡更加易于进入形成该槽的加工工具的磨粒之间的间隙内，因此，能够通过进入到该磨粒之间的间隙内的微细气泡的缓冲作用进一步降低工具与被该工具加工的板状物之间的摩擦。
此外，在本发明的机械加工装置中，能够设计成这样的结构：所述第1机构具有：第1切削液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成所述第1切削液；和第1切削液喷射机构，其将由该第1切削液生成机构生成的所述第1切削液喷射到所述加工工具的端面上，所述第2机构具有：第2切削液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成所述第2切削液；和第2切削液喷射机构，其将由该第2切削液生成机构生成的所述第2切削液喷射到所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上。
根据这样的结构，应喷射到旋转的加工工具的切入板状物的那一侧的端面上的第1切削液、和应喷射到所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上的第2切削液由不同的机构(第1切削液生成机构、第2切削液生成机构)生成，因此，能够容易地使第1切削液与第2切削液所含有的微细气泡的大小不同。
此外，在本发明的机械加工装置中，能够设计成这样的结构：所述第1机构具有：第1微细气泡含有液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成微细气泡含有液；和第1切削液喷射机构，其将从该第1微细气泡含有液生成机构通过第1通路而供给的微细气泡含有液作为所述第1切削液喷射到所述加工工具的端面上，所述第2机构具有：第2微细气泡含有液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成微细气泡含有液；和第2切削液喷射机构，其将从该第2微细气泡含有液生成机构通过比所述第1通路长的第2通路而供给的微细气泡含有液作为所述第2切削液喷射到所述加工工具的两个侧面中的至少任意一个侧面上。
根据这样的结构，由于从第1微细气泡含有液生成机构至第1切削液喷射机构的第1通路比从第2微细气泡含有液生成机构至第2切削液喷射机构的第2通路短，因此，能够使由第1微细气泡含有液生成机构生成的微细气泡含有液通过第1通道被引导至第1切削液喷射机构为止的时间、比由第2微细气泡含有液生成机构生成的微细气泡含有液通过第2通道被引导至第2切削液喷射机构为止的时间短。因此，微细气泡含有液中的微细气泡在微细气泡含有液被作为第1切削液喷射到加工工具的切入板状物的那一侧的端面上之前成长的时间、能够变得比微细气泡含有液中的微细气泡在微细气泡含有液被作为第2切削液喷射到加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上之前成长的时间短。其结果是，能够使被喷射到加工工具的切入板状物的那一侧的端面上的所述第1切削液中所含有的微细气泡比被喷射到加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上的所述第2切削液中所含有的微细气泡小。
此外，在本发明的机械加工装置中，能够设计成这样的结构：所述第1机构的所述第1微细气泡含有液生成机构和所述第2机构的所述第2微细气泡含有液生成机构是共用的微细气泡含有液生成机构。
根据这样的结构，由共用的微细气泡含有液生成机构生成的微细气泡含有液在第1结构中通过比较短的第1通路并被作为含有尺寸较小的微细气泡的第1切削液从第1切削液喷射机构喷射到加工工具的切入板状物的那一侧的端部上，另一方面，由共用的微细气泡含有液生成机构生成的微细气泡含有液在第2结构中通过比较长的第2通路并被作为含有尺寸较大的微细气泡的第2切削液从第2切削液喷射机构喷射到加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上。这样，由于无需在第1机构和第2机构中分别设置微细气泡含有液生成机构(第1微细气泡含有液生成机构、第2微细气泡含有液生成机构)，因此，能够使结构更加简单。
本发明的机械加工方法是通过旋转的圆盘状的加工工具切入而对板状物进行加工的机械加工方法，所述机械加工方法可构成为：将含有微细气泡的第1切削液喷射到旋转的所述加工工具的切入所述板状物的那一侧的端面上，并将含有尺寸比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大的微细气泡的第2切削液喷射到旋转的所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上。
此外，在本发明的机械加工方法中，能够设计成这样的结构：所述加工工具的切入所述板状物的部分的表面用微细的磨粒覆盖，所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述加工工具的相邻的磨粒与磨粒之间的间隙的尺寸小。
发明效果
根据本发明的机械加工装置与机械加工方法，能够将含有微细气泡的切削液更有效地利用在使用加工工具对板状物的加工中。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的机械加工装置(切割装置)的基本结构的图。
图2是示出图1所示的切割装置中的刀具与喷到该刀具上的切削液之间的关系的图。
图3是示意性地示出刀具、由该刀具在半导体晶片上形成的切槽、以及切削液中的微细气泡之间的关系的剖视图(其1)。
图4是示意性地示出刀具、由该刀具在半导体晶片上形成的切槽、以及切削液中的微细气泡之间的关系的剖视图(其2)。
图5是示出刀具与喷到该刀具上的切削液之间的其他关系的图。
图6是示出本发明的第2实施方式的机械加工装置(切割装置)的图。
标号说明
11、31：贮液槽；
12a～12f、32a～32h：输送管；
13、33：泵；
14：第1气泡产生部(第1切削液生成机构)；
15、40：第1喷嘴单元(第1切削液喷射机构)；
16：第2气泡产生部(第2切削液生成机构)；
17：第2喷嘴单元(第2切削液喷射机构)；
18：刀具(加工工具)；
19：旋转轴；
20：装卡工作台；
21：支承部；
22：切割主体单元；
35、38：流量调整阀；
36：加压槽；
37：压力调整器；
39：第1气泡产生器(第1微细气泡含有液生成机构)；
41：第2气泡产生器(第2微细气泡含有液生成机构)；
100、200：切割装置。
具体实施方式
以下，利用附图对本发明的实施方式进行说明。
本发明的第1实施方式的切割装置如图1和图2所示那样构成。并且，图1示出了切割装置的基本结构，图2示出了图1所示的切割装置中的刀具(加工工具)与喷到该刀具上的切削液之间的关系。
在图1和图2中，该切割装置100具有：载置作为被加工物的半导体晶片W(板状物)的装卡工作台20；切割主体单元22；以及支承切割主体单元22的支承部21。切割主体单元22具有安装在旋转轴19上的圆盘状的刀具18(加工工具)，所述旋转轴19通过驱动马达(省略图示)旋转。载置有半导体晶片W的装卡工作台20能够沿着与圆盘状的刀具18的表面平行的预定方向(箭头A的方向)移动，刀具18朝向该移动方向的上游侧(箭头B的方向)高速旋转(例如30000rpm)。并且，通过装卡工作台20移动，使得载置在装卡工作台20上的半导体晶片W被旋转的刀具18切入。并且，每当刀具18对半导体晶片W沿一条线的切削结束时，装卡工作台20与刀具18就沿着与刀具18的侧面交叉的方向(在本实施方式中是垂直方向C)相对移动预定间距。由此，刀具18沿着预定间隔的多条线对半导体晶片W进行切削。
此外，切割装置100具有贮存用于生成切削液的液体S(例如，纯水)的贮液槽11，从贮液槽11开始延伸的输送管12a与泵13的输入口连接。从泵13的输出口开始延伸的输送管12b分支成两个输送管12c、12e，一个输送管12c与第1气泡产生部14(第1切削液生成机构)相连接，另一个输送管12e与第2气泡产生部16(第2切削液生成机构)相连接。
第1气泡产生部14和第2气泡产生部16通过利用压力释放式、回旋式以及多孔性物质的利用等各种方式中的某一种、或其中的多种，在供给的液体中产生微细气泡，从而生成含有微细气泡的液体、即微细气泡含有液。第1气泡产生部14产生例如直径100nm～10μm的微细气泡、即所谓的微纳米气泡或纳米气泡。第2气泡产生部16产生尺寸比由第1气泡产生部14产生的微细气泡的尺寸大的、例如直径10μm～100μm的微细气泡、即所谓的微米气泡。由第1气泡产生部14生成的微细气泡含有液作为第1切削液通过输送管12d被供给至第1喷嘴单元15(第1切削液喷射机构)，由第2气泡产生部16生成的微细气泡含有液作为第2切削液通过输送管12f被供给至第2喷嘴单元17(第2切削液喷射机构)。
第1喷嘴单元15与第2喷嘴单元17以保持着与刀具18相对的位置关系的状态包含于切割主体单元22。第1喷嘴单元15配置成与旋转的刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面对置。并且，供给至第1喷嘴单元15的所述第1切削液从喷嘴孔151朝向刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面的、相对于该半导体晶片W表面的预定的附近部位喷出。第2喷嘴单元17由两个喷嘴单元17a、17b(以下称作第2喷嘴单元17a、第2喷嘴单元17b)构成。两个第2喷嘴单元17a、17b配置成夹着旋转的刀具18的下方部分，供给至一个第2喷嘴单元17a的第2切削液从多个喷嘴孔171a朝向刀具18的一个侧面喷出，供给至另一个第2喷嘴单元17b的第2切削液从多个喷嘴孔171b朝向刀具18的另一个侧面喷出。
并且，贮液槽11、输送管12a、12b、泵13、输送管12c、第1气泡产生部14(第1切削液生成机构)、输送管12d以及第1喷嘴单元15(第1切削液喷射机构)，构成了相对于旋转的刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面喷射第1切削液的第1机构。此外，与所述第1机构共用的贮液槽11、输送管12a、12b以及泵13、和输送管12e、第2气泡产生部16(第2切削液生成机构)、输送管12f以及第2喷嘴单元17a、17b，构成了相对于旋转的刀具18的两个侧面喷射第2切削液的第2机构。
在前述那样的切割装置100(机械加工装置)中，一边使装卡工作台20移动，一边使旋转的刀具18切割载置在装卡工作台20上的半导体晶片W。在该过程中，从第1喷嘴单元15的喷嘴孔151喷出的第1切削液(含有微纳米气泡或纳米气泡(直径100nm～10μm))总是喷射到刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面，并且，从第2喷嘴单元17a、17b的各个喷嘴孔171a、171b喷出的第2切削液(含有微米气泡(直径10μm～100μm))总是喷射到刀具18的两个侧面。
从第1喷嘴单元15喷射到旋转的刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面的第1切削液被沿着刀具18的旋转方向(箭头B的方向)引导(引きつられて)，并流入由该刀具18在半导体晶片W上形成的切槽。由于包含在第1切削液中的微细气泡(微纳米气泡或纳米气泡)的尺寸比较小，因此易于进入该切槽，例如，如图3所示，第1切削液中的大量微细气泡Bb1进入由刀具18形成的切槽Sc。这样，由于大量的微细气泡Bb1进入切槽Sc，因此，通过该微细气泡Bb1缓冲作用，能够减轻刀具18与半导体晶片W之间的摩擦，从而能够有效防止因刀具18的切入而形成的切槽Sc的角出现缺口这样的崩角(チツピング)。
并且，包含在第1切削液中的微细气泡Bb1(微纳米气泡或纳米气泡)的尺寸(直径)比覆盖刀具18的表面的磨粒(金刚石粒)的平均粒径(例如35μm)小，也比刀具18的相邻的磨粒与磨粒之间的间隙的尺寸(通常，与磨粒的尺寸大致相等)小。因此，通过进入该磨粒之间的微细气泡的缓冲作用能够进一步降低旋转的刀具18与半导体晶片W之间的摩擦，从而能够更有效地防止崩角等半导体晶片W的缺陷(かけ)。
另一方面，在从两个第2喷嘴单元17a、17b喷射到旋转的刀具18的两个侧面的第2切削液中包含的微细气泡(微米气泡)的尺寸比包含在所述第1切削液中的微细气泡(微纳米气泡或纳米气泡)大，由于比较大，因此喷射到刀具18的两个侧面的第2切削液中的微细气泡难以进入在半导体晶片W上形成的所述切槽Sc内，虽然如此，但例如如图4所示，由于沿着刀具18流出至半导体晶片W上的第2切削液中的尺寸较大的微细气泡Bb2的作用，使得半导体晶片W的切削渣(包括在第1切削液中包含的微细气泡Bb1所吸附的物质)易于上浮至切削液表面。因此，使得切削渣与切削液一同流出，从而能够有效地防止切削渣相对于半导体晶片W的再次附着，并且，通过因第2切削液的连续供给而产生的流动，使得该切削渣被从半导体晶片W上去除。
并且，由于来自两个第2喷嘴单元17a、17b的第2切削液被喷射到成为比较广的区域的刀具18的两个侧面上，因此，能够有效地冷却刀具18，另一方面，由于在该第2切削液中包含的微细气泡Bb2(微米气泡)的尺寸比较大，因此，使得附着在旋转的刀具18上的切削液的实质的液体密度变小，从而能够减少相对于刀具18的负载的增加。由此，不让用于使刀具18旋转的驱动马达的输出增大到必要程度以上也是可以的。
如上所述，根据本发明的第1实施方式的切割装置(机械加工装置)，将包含尺寸较小的微细气泡Bb1(微纳米气泡或纳米气泡)的第1切削液喷射到旋转的刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面上，将包含尺寸较大的微细气泡Bb2(微米气泡)的第2切削液喷射到旋转的刀具18的两个侧面上，因此，能够在旋转的刀具18对半导体晶片W的加工中更加有效地利用包含微细气泡Bb1、Bb2(微纳米气泡、微米气泡)的切削液。
并且，在本发明的第1实施方式的切割装置100中，从两个第2喷嘴单元17a、17b将第2切削液喷射到刀具18的两个侧面上，但是也可以使用单一的第2喷嘴单元17将第2切削液喷射到刀具18的任意一个侧面上。
具体而言，例如，能够如图5所示那样构成。
在图5中，如前述那样，每当对半导体晶片W的沿一条线的切削结束时，刀具18就沿着与该刀具18的侧面交叉的方向(在本实施方式中是垂直方向C)以预定间距相对于半导体晶片W进行相对移动，并沿着多条线对半导体晶片W进行切削。单一的第2喷嘴单元17被设置成将第2切削液喷射到刀具18的、与该刀具18的侧面垂直的移动方向C的下游侧的侧面(在图5中)上。并且，在图5中，除了单一的第2喷嘴单元17之外的结构与前述的例子(参照图1和图2)相同。
在上述那样的使用单一的第2喷嘴单元17的结构中，通过将包含尺寸较大的微细气泡Bb2的第2切削液从单一的第2喷嘴单元17喷射到刀具18的一个侧面上，从而与前述情况一样，使得半导体晶片W的切削渣易于上浮，此外，能够对刀具18进行有效的冷却，进而也能够减少相对于刀具18的负载的增加。虽然只能通过单一的第2喷嘴单元17将第2切削液喷射到刀具18的一个侧面上，但是，特别是由于来自该单一的第2喷嘴单元17的第2切削液相对于刀具18被朝向与该刀具18的侧面相垂直的移动方向C的相反方向喷射，因此，能够防止由已经完成的切削所产生的切削屑绕进下述区域：刀具18沿与其侧面垂直的方向C移动而由此开始切削的区域。因此，能够有效防止因刀具18将已经产生的切削屑卷入而造成的崩角。
并且，虽然在图5中使用了单一的第2喷嘴单元17，但是也可以如图2所示那样设置两个喷嘴单元17a、17b，并根据刀具18与半导体单元W的相对移动方向仅从一个第2喷嘴单元喷射第2切削液。
此外，前述的与刀具18的侧面对置地配置的第2喷嘴单元17a、17b(17)沿着该第2喷嘴单元17a、17b(17)延伸的方向(切削方向)大致均匀地将第2切削液喷出，但并不限定于此。例如，能够设置成下述这样：在两个第2喷嘴单元17a、17b(参照图1和图2)的至少一个上、或在单一的第2喷嘴单元17(参照图5)上，以刀具18切入半导体晶片W的位置为界，使从与第1喷嘴单元15相反的一侧的部分喷出的第2切削液的量比从该第1喷嘴单元15的一侧的部分喷出的第2切削液的量多。在该情况下，能够在更多地带有刚刚对半导体晶片W切削后的摩擦热的时刻一下就将刀具18冷却。因此，能够获得刀具18的更大的摩擦防止效果。
本发明的第2实施方式的切割装置200如图6所示那样构成。该切割装置200的生成包含比较小的微细气泡的第1切削液和包含比较大的微细气泡的第2切削液的机构，与前述的本发明的第1实施方式的切割装置100(参照图1)不同。
在图6中，该切割装置200与第1实施方式的切割装置100(参照图1和图2)一样，在通过驱动马达旋转的旋转轴19上安装有刀具18，通过使载置有半导体晶片W的装卡工作台20移动，从而半导体晶片W被旋转的刀具18切入。此外，与刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面对置地配置有第1喷嘴单元15，并且，与刀具18的两个侧面对置地配置有两个第2喷嘴单元17(在图6中，只表示了一个第2喷嘴单元17)。
切割装置200还具有贮存用于生成切削液的液体S(例如，纯水)的贮液槽31，从贮液槽31开始延伸的输送管32a与泵33的输入口连接。在贮液槽31与泵33之间的输送管32a上连接有输送管32b，所述输送管32b上设置有流量调整阀35，来自气体供给部34的气体(例如，氮气)以被流量调整阀35调整的流量流过输送管32b，并被供给至通过输送管32a的液体S中。这样，混杂有来自气体供给部34的气体的液体S(以下，称作气体含有液Sa)被泵33通过与泵33的输出口连接的输送管32c加压输送至加压槽36并临时贮存。
在加压槽36中，被泵33加压输送而贮存的气体含有液Sa被加压，使得气体含有液Sa内的气体溶解于液体中，该液体中的气体溶解浓度上升，从而生成下述状态的气体溶解液Sb：气体按常压下的饱和溶解浓度以上进行了溶解。并且，加压槽36内的压力能够通过压力调整器37调整。从加压槽36开始延伸的输送管32d分支成两个输送管32e、32g，一个输送管32e与第1气泡产生器39(第1气泡含有液生成机构)相连接，另一个输送管32g与第2气泡产生器41(第2气泡含有液生成机构)相连接。并且，在到达第1气泡产生器39的输送管32e上设置有流量调整阀38a，在到达第3气泡产生器41的输送管32g上设置有流量调整阀38b。
第1气泡产生器39具有多个节流孔，由于从加压槽36通过输送管32d、32e供给的气体溶解液Sb通过所述多个节流孔时的压力释放，使得在该气体溶解液Sb中产生微细气泡。此外，第2气泡产生器41也一样，具有多个节流孔，由于从加压槽36通过输送管32d、32g供给的气体溶解液Sb通过所述多个节流孔时的压力释放，使得在该气体溶解液Sb中产生微细气泡。在由第1气泡产生器39生成的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸被设定成并不比在由第2气泡产生器41生成的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸大的预定尺寸、例如微纳米气泡或纳米气泡(例如，100nm～10μm)的尺寸。
从第1气泡产生器39开始延伸的输送管32f与第1喷嘴单元15相连接，由第1气泡产生器39生成的微细气泡含有液通过输送管32f被供给至第1喷嘴单元15。并且，微细气泡含有液从第1喷嘴单元15作为第1切削液被喷射到旋转的刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面上。此外，从第2气泡产生器41开始延伸的输送管32h分支并(省略图示)与两个第2喷嘴单元17相连接，由第2气泡产生器41生成的微细气泡含有液通过输送管32h被供给至第2喷嘴单元17。并且，微细气泡含有液从第2喷嘴单元17作为第2切削液被喷射到旋转的刀具18的两个侧面上。从第2气泡产生器41延伸至第2喷嘴单元17的输送管32h比从第1气泡产生器39延伸至第1喷嘴单元15的输送管32f长。
在这样的切割装置200中，由于从第1气泡产生器39延伸至第1喷嘴单元15的输送管32f比从第2气泡产生器41延伸至第2喷嘴单元17的输送管32h短(在图6中，经由输送管32f将第1气泡产生器39配置在第1喷嘴单元15的跟前)，因此，由第1气泡产生器39生成的微细气泡含有液被输送管32f引导至第1喷嘴单元15为止的时间，比由第2气泡产生器41生成的微细气泡含有液被输送管32h引导至第2喷嘴单元17为止的时间短。由此，微细气泡含有液中的微细气泡在微细气泡含有液被作为第1切削液喷射到刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面上之前成长(气泡彼此合并而使气泡直径变大)的时间、比微细气泡含有液中的微细气泡在微细气泡含有液被作为第2切削液喷射到刀具18的两个表面上之前成长的时间短，因此，能够使在被作为第1切削液从第1喷嘴单元15喷射到刀具18上的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸、比在被作为第2切削液从第2喷嘴单元17喷射到刀具18上的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸小，相反地，能够使在被作为第2切削液而喷射到刀具18上的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸、比在被作为第1切削液而喷射到刀具18上的微细气泡含有液中所含有的微细气泡的尺寸更大。
因此，在切割装置200中也与第1实施方式的切割装置100的情况相同，将含有尺寸较小的微细气泡(微纳米气泡)的第1切削液从第1喷嘴单元15喷射到刀具18的切入半导体晶片W的那一侧的端面上，并将含有尺寸较大的微细气泡(微米气泡)的第2切削液从第2喷嘴单元17喷射到刀具18的两个侧面上，同时，利用旋转的刀具18对半导体晶片W进行切割。此时，能够有效利用进入切槽Sc的第1切削液中的尺寸较小的微细气泡Bb1所产生的缓冲作用(参照图3)、第2切削液中的尺寸较大的微细气泡Bb2所产生的使切削渣上浮的作用(参照图4)、以及防止相对于旋转的刀具18的负载增大等作用。
并且，在前述的切割装置200中，分别设置有产生的气泡的尺寸不同的第1气泡产生器39和第2气泡产生器41，但也可以设置成使第1气泡产生器39和第2气泡产生器41产生相同尺寸的微细气泡。即使在该情况下，由于从第1气泡产生器39延伸至第1喷嘴单元15的输送管32f比从第2气泡产生器41延伸至第2喷嘴单元17的输送管32h短，因此使得在从第1喷嘴单元15喷出的第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸变得比在从第2喷嘴单元17喷出的第2切削液中所含有的微细气泡的尺寸小。
此外，例如也能够设计成仅设置产生尺寸较小的微细气泡的单一的气泡产生器(共用的气泡产生器)这样的结构。在该情况下，将从该单一的气泡产生器至第1喷嘴单元15的输送管的长度设定得比从该单一的气泡产生器至第2喷嘴单元17的输送管的长度短。根据这样的结构，由所述单一的气泡产生器生成的微细气泡含有液到达第1喷嘴单元15为止的时间、与到达第2喷嘴单元17为止的时间会产生差别，通过该时间的差别，能够使被作为第1切削液而从第1喷嘴单元15喷射到刀具18上的微细气泡含有液中的微细气泡的尺寸小、比被作为第2切削液而从第2喷嘴单元17喷射到刀具上的微细气泡含有液中的微细气泡的尺寸小。由此能够实现下述情况。即，在单一的气泡产生器中，生成作为包含在第1切削液中的微细气泡所需要的、或在这以下的尺寸的微细气泡。考虑由气泡产生器生成的微细气泡的尺寸、和作为包含在第1切削液中的微细气泡所需要的微细气泡的尺寸来决定介于气泡产生器与第1喷嘴单元15之间的输送管的长度，例如，设置成这样的长度：能够在尽量维持由气泡产生器生成的气泡的尺寸的状态下供给至第1喷嘴单元15。另一方面，考虑由气泡产生器生成的微细气泡的尺寸、和作为包含在第2切削液中的微细气泡所需要的微细气泡的尺寸来决定介于气泡产生器与第2喷嘴单元17之间的输送管的长度，例如，设置成这样的长度：由气泡产生器生成的微细气泡在于输送管内移动的期间成长，并变成作为包含在第2切削液中的微细气泡所需要的尺寸的微细气泡而被供给至第2喷嘴单元17。由此，通过考虑由气泡产生器生成的微细气泡的尺寸、和作为包含在切削液中的微细气泡所需要的微细气泡的尺寸来决定介于单一的气泡产生器与各喷嘴单元之间的各输送管的长度，由此能够分别供给各喷嘴单元所需要的尺寸的微细气泡。作为更具体的例子，利用单一的气泡产生器在切削液中产生微纳米气泡。并且，将从该单一的气泡产生器到第1喷嘴单元15的输送管的长度设定为如下这样的长度：从第1喷嘴单元15喷出尽量维持微纳米气泡状态的状态下的第1切削液。另一方面，将从单一的气泡产生器到第2喷嘴单元17的输送管的长度设定成如下这样的长度：从第2喷嘴单元17喷出包含有微纳米气泡成长而成为微米气泡的微细气泡的第2切削液。并且，这些输送管的长度设定等根据要使用的切削液的种类或流速等发生变化，都要通过实验等来确认、设定。
并且，从第1气泡产生器39延伸至第1喷嘴单元15的输送管32f与从第2气泡产生器41延伸至第2喷嘴单元17的输送管32h、或者从前述的单一的气泡产生器延伸至第1喷嘴单元15的输送管与从该单一的气泡产生器延伸至第2喷嘴单元17的输送管并不限定于直管，例如能够利用螺旋状的管。在该情况下，能够根据螺旋状的管的卷绕数量来设定其长度(在卷绕直径固定的情况下)。在上述实施方式中，将从该单一的气泡产生器至第1喷嘴单元15的输送管的卷绕数量设定得比从单一的气泡产生器至第2喷嘴单元17的输送管的卷绕数量少。
此外，在前述的切割装置200中，利用压力释放使液体中产生微细气泡，但是也能够利用回旋式、多孔质物质的利用等其他方式。
并且，虽对切割装置100、200进行了说明，但本发明也能够应用于切断板状物的切断器(cutter)装置、或磨削器(grinder)装置等其他机械加工装置，在本说明书中将他们统称为切削，将使用的加工液称作切削液。
Claims (5)
1.一种机械加工装置，其为通过旋转的圆盘状的加工工具切入而对板状物进行加工的机械加工装置，其中，
所述机械加工装置具有：
第1机构，其将含有微细气泡的第1切削液喷射到旋转的所述加工工具的切入所述板状物的那一侧的端面上；和
第2机构，其将含有微细气泡的第2切削液喷射到旋转的所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上，
所述加工工具的切入所述板状物的部分的表面用微细的磨粒覆盖，
所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述加工工具的相邻的磨粒与磨粒之间的间隙的尺寸小，
所述第2切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大。
2.根据权利要求1所述的机械加工装置，其中，
所述第1机构具有：
第1切削液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成所述第1切削液；和
第1切削液喷射机构，其将由该第1切削液生成机构生成的所述第1切削液喷射到所述加工工具的端面上，
所述第2机构具有：
第2切削液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成所述第2切削液；和
第2切削液喷射机构，其将由该第2切削液生成机构生成的所述第2切削液喷射到所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面上。
3.根据权利要求1所述的机械加工装置，其中，
所述第1机构具有：
第1微细气泡含有液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成微细气泡含有液；和
第1切削液喷射机构，其将从该第1微细气泡含有液生成机构通过第1通路而供给的微细气泡含有液作为所述第1切削液喷射到所述加工工具的端面上，
所述第2机构具有：
第2微细气泡含有液生成机构，其使液体中产生微细气泡而生成微细气泡含有液；和
第2切削液喷射机构，其将从该第2微细气泡含有液生成机构通过比所述第1通路长的第2通路而供给的微细气泡含有液作为所述第2切削液喷射到所述加工工具的两个侧面中的至少任意一个侧面上。
4.根据权利要求3所述的机械加工装置，其中，
所述第1机构的所述第1微细气泡含有液生成机构和所述第2机构的所述第2微细气泡含有液生成机构是共用的微细气泡含有液生成机构。
5.一种机械加工方法，其为通过旋转的圆盘状的加工工具切入而对板状物进行加工的机械加工方法，其中，
所述加工工具的切入所述板状物的部分的表面用微细的磨粒覆盖，
将含有微细气泡的第1切削液喷射到旋转的所述加工工具的切入所述板状物的那一侧的端面上，所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸比所述加工工具的相邻的磨粒与磨粒之间的间隙的尺寸小，
并将含有尺寸比所述第1切削液中所含有的微细气泡的尺寸大的微细气泡的第2切削液喷射到旋转的所述加工工具的两个侧面中的至少一个侧面。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20140827 Termination date: 20191209 |
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