JP2004259938A

JP2004259938A - ウォータージェット加工方法および加工装置

Info

Publication number: JP2004259938A
Application number: JP2003049091A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Sekiya; 一馬関家
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2003-02-26
Filing date: 2003-02-26
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-26
Also published as: JP4279572B2

Abstract

【課題】砥粒を混入した加工水を噴射するノズルを長時間使用することができるウォータージェット加工方法および加工装置を提供する。
【解決手段】被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェット噴射手段のノズルから砥粒を混入した加工水を噴射せしめて被加工物を切断するウォータージェット加工方法であって、ウォータージェット加工の遂行によりノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該スポット径が所定値になるようにノズルから被加工物までの間隔を小さくする。
【選択図】図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を高圧の加工水を噴射して切断するウォータージェット加工方法および加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列された多数の領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路を形成し、該回路が形成された各領域を所定のストリートといわれる切断ラインに沿ってダイシングすることにより個々の半導体チップを製造している。このようにして分割された半導体チップは、パッケージングされて携帯電話やパソコン等の電気機器に広く利用されている。
【０００３】
近年、携帯電話やパソコン等の電気機器はより軽量化、小型化が求められており、半導体チップのパッケージもチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）と称する小型化できるパッケージ技術が開発されている。ＣＳＰ技術の一つとして、ＱｕａｄＦｌａｔＮｏｎ−ｌｅａｄＰａｃｋａｇｅ（ＱＦＮ）と称するパッケージ技術が実用化されている。このＱＦＮと称するパッケージ技術は、半導体チップの接続端子に対応した接続端子が複数形成されているとともに半導体チップ毎に区画するストリートが格子状に形成された銅板等の金属板に複数個の半導体チップをマトリックス状に配設し、半導体チップの裏面側から樹脂をモールディングした樹脂部によって金属板と半導体チップを一体化することによりＣＳＰ基板を形成する。このＣＳＰ基板をストリートに沿って切断することにより、個々にパッケージされたチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）に分割する。
【０００４】
上記ＣＳＰ基板の切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。このダイシング装置は、環状の砥粒層を備えた切削ブレードを備え、この切削ブレードを回転させつつＣＳＰ基板のストリートに沿って相対移動することにより、ＣＳＰ基板をストリートに沿って切削し、個々のＣＳＰに分割する。しかるに、ＣＳＰ基板を切削ブレードによって切断すると、接続端子にバリが生じ、隣接する接続端子同士が短絡してチップサイズパッケージ（ＣＳＰ）の品質および信頼性を低下させるという問題がある。
【０００５】
また、ＣＳＰ基板に限らず、半導体ウエーハ等の被加工物を切削ブレードによって切削すると、被加工物の表面に微細な切削屑が付着して汚染するという問題もある。
このような切削ブレードによる切断における問題を解消する切断技術として、被加工物保持機構によって保持された被加工物にシリカやガーネット等の微細な砥粒を混入した高圧の加工水をノズルから噴射して被加工物を切断するウォータージェット切断加工が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【０００６】
【特許文献１】
特開平２００２−２０５２９８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
而して、ウォータージェット切断加工は、微細な砥粒を混入した高圧水をノズルの噴射孔を通して被加工物に噴射せしめるため、ノズルの噴射口が砥粒によって短時間に磨耗しその径が拡大する。ノズルの噴射口が所定以上拡大すると被加工物に作用する高圧の加工水（ウォータージェット）のスポット径が切断幅を越えてしまうので、寿命としてノズルを交換しなければならない。従って、砥粒を混入した加工水を噴射するノズルは、寿命が極めて短いという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、砥粒を混入した加工水を噴射するノズルを長時間使用することができるウォータージェット加工方法および加工装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェット噴射手段のノズルから砥粒を混入した加工水を噴射せしめて被加工物を切断するウォータージェット加工方法であって、
ウォータージェット加工の遂行により該ノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該スポット径が所定値になるように該ノズルから被加工物までの間隔を小さくする、
ことを特徴とするウォータージェット加工方法が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持機構と、該被加工物保持機構に保持された被加工物に砥粒を混入した加工水を噴射するノズルを備えたウォータージェット噴射手段と、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該ウォータージェット噴射手段の該ノズルと該被加工物保持機構に保持された被加工物を相対的に接近または離隔せしめるノズル接離手段と、該ノズル接離手段を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、該ノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該ノズル接離手段を作動して該スポット径が所定値になるように該ノズルと該被加工物保持機構に保持された被加工物との間隔を小さくする、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置が提供される。
【００１１】
上記制御手段は、上記ウォータージェット噴射手段の作動時間を計時するタイマーを備え、該タイマーが所定時間計時する毎に上記接離移動手段を作動して上記ノズルと上記被加工物保持機構に保持された被加工物との間隔を所定量接近せしめる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の好適実施形態を図示している添付図面を参照して、更に詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の一部を分解した斜視図が示されている。図１に示されたウォータージェット加工装置は、静止基台２と、該静止基台２に矢印Ｘで示す切断送り方向に移動可能に配設され被加工物を保持する被加工物保持機構３と、静止基台２に上記矢印Ｘで示す方向と直角な矢印Ｙで示す割り出し方向に移動可能に配設されたウォータージェット噴射ユニット支持機構４と、該ウォータージェット噴射ユニット支持機構４に矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたウォータージェット噴射ユニット５を具備している。
【００１４】
上記被加工物保持機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設された第一の滑動ブロック３２と、該第１の滑動ブロック３２上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された第２の滑動ブロック３３と、該第２の滑動ブロック３３上に円筒部材３４によって支持された支持テーブル３５と、ベーステーブル３６を具備している。ベーステーブル３６は、円筒部材３４内を挿通して配設された回転軸３４０の上端に取り付けられており、円筒部材３４内に配設された図示しないパルスモータによってウォータージェット噴射ユニット５の後述するノズルから噴射される高圧の加工水（ウォータージェット）の方向に対して直角な面内、即ち水平面内で回転せしめられるように構成されている。このベーステーブル３６に被加工物を着脱可能に位置付ける着脱テーブルが載置され保持される。以下、ベーステーブル３６および着脱テーブルについて、図２乃至図４を参照して説明する。
【００１５】
図２は着脱テーブル１０を分解して示す斜視図、図３は着脱テーブル１０と被加工物としてのＣＳＰ基板１００を示す斜視図、図４は着脱テーブル１０をベーステーブル３６に保持した状態を示す断面図である。
先ず、ベーステーブル３６について図４および図１を参照して説明する。
図示の実施形態におけるベーステーブル３６は、底壁３６１と上壁３６２および枠状の側壁３６３からなる矩形状に形成され、これら各壁によって形成された負圧室３６０を備えている。ベーステーブル３６を構成する底壁３６１の中央部には、負圧室３６０と回転軸３４０に設けられた通路３４０ａと連通する負圧導入穴３６１ａが形成されている。なお、回転軸３４０に設けられた通路３４０ａは、図示しない負圧制御回路を介して吸引源に連通されている。ベーステーブル３６を構成する上壁３６２には、負圧室３６０と連通し載置面となる上面に開口する吸引口３６２ａと連通穴３６２ｂが設けられている。吸引口３６２ａは中央部に形成されており、連通穴３６２ｂは吸引口３６２ａの図４において右側に形成されている。
【００１６】
図示の実施形態における着脱テーブル１０は、図２に示すように直方体状の緩和部材１１と、該緩和部材１１を保持する保持トレー１２とからなっている。緩和部材１１は、図示の実施形態においてはウレタンによって形成されており、上面が被加工物を支持する支持面１１ａとなっている。なお、緩和部材１１を構成する材料としては、ウレタン等の樹脂の外、ステンレス鋼、タングステン、ニッケル、銅等の金属、アルミナ等のセラミックスを用いることができる。緩和部材１１には、上面である支持面１１ａに開口するとともに下面に貫通する複数個の吸引孔１１ｂが設けられている。この吸引孔１１ｂは、支持面１１ａにおける被加工物が分割される個々のチップと対向する位置に形成されている。
【００１７】
着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２は、図２に示すように矩形状の底壁１２１と、該底壁１２１の周縁から上方に突出して形成された枠状の側壁１２２とからなり、上方が開放されている。なお、保持トレー１２は、ステンレス鋼等の金属材によって構成されている。保持トレー１２を構成する底壁１２１の上面周辺には、上記緩和部材１１の下面を載置支持する枠状の支持棚１２１ａが形成されている。また、保持トレー１２を構成する底壁１２１には、上記ベーステーブル３６を構成する上壁３６２に設けられた連通穴３６２ｂと対応する位置に連通穴１２１ｂが形成されている。この連通穴１２１ｂには、図４に示すように逆止弁１２３が配設されている。この逆止弁１２３は、ベーステーブル３６の負圧室３６０側の負圧が大きいときは流通を許容するが、保持トレー１２内の負圧が大きいときは流通を遮断する。即ち、逆止弁１２３は、保持トレー１２内への負圧の流入は許容するが、保持トレー１２内の負圧の流出は遮断する。逆止弁１２３に関連して、保持トレー１２を構成する底壁１２１には、逆止弁１２３の機能を開放する作動ロッド１２４が配設されている。このように構成された保持トレー１２に、図３および図４に示すように上方開口側から上記緩和部材１１の下部が嵌合される。この嵌合状態においては、緩和部材１１の下面周辺部が保持トレー１２を構成する底壁１２１に形成された枠状の支持棚１２１ａ上に載置される。このため、図４に示すように底壁１２１の上面と緩和部材１１の下面との間には吸引室１２０が形成される。この結果、緩和部材１１に形成された複数個の吸引孔１１ｂは、吸引室１２０と連通する。
【００１８】
上記のように構成された着脱テーブル１０は、緩和部材１１の上面である支持面１１ａにＣＳＰ基板等の被加工物１００を載置し、図４に示すようにベーステーブル３６の載置面となる上面に載置される。このようにして、緩和部材１１の支持面１１ａに被加工物１００を支持した着脱テーブル１０がベーステーブル３６に載置されたならば、図示しない負圧制御回路を制御して回転軸３４０に設けられた通路３４０ａを図示しない吸引源に連通すると、ベーステーブル３６の底壁３６１に設けられた負圧導入穴３６１ａ、負圧室３６０、ベーステーブル３６の上壁３６２に設けられた吸引口３６２ａを通して着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２の下面に負圧が作用し、保持トレー１２がベーステーブル３６に吸引保持される。一方、上記のようにしてベーステーブル３６の負圧室３６０が吸引源に連通されると、ベーステーブル３６の上壁３６２に設けられた連通穴３６２ｂ、保持トレー１２の底壁１２１に設けられた連通穴１２１ｂに配設された逆止弁１２３、吸引室１２０、緩和部材１１に設けられた吸引孔１１ｂを通して被加工物１００の下面に負圧が作用し、被加工物１００が緩和部材１１に吸引保持される。
【００１９】
図１に戻って、説明を続けると、上記第１の滑動ブロック３２は、その下面に上記一対の案内レール３１、３１と嵌合する一対の被案内溝３２１、３２１が設けられているとともに、その上面に矢印Ｙで示す方向に沿って平行に形成された一対の案内レール３２２、３２２が設けられている。このように構成された第１の滑動ブロック３２は、被案内溝３２１、３２１が一対の案内レール３１、３１に嵌合することにより、一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第１の滑動ブロック３２を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す方向に移動させるための加工送り手段３７を具備している。加工送り手段３７は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３７１と、該雄ネジロッド３７１を回転駆動するためのパルスモータ３７２（Ｍ１）等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３７１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３７３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３７２（Ｍ１）の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３７１は、第１の滑動ブロック３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３７２によって雄ネジロッド３７１を正転および逆転駆動することにより、第一の滑動ブロック３２は案内レール３１、３１に沿ってウォータージェット噴射ユニット５の後述するノズルから噴射されるウォータージェットの方向に対して直角な面内、即ち水平面内において矢印Ｘで示す方向に移動せしめられる。
【００２０】
上記第２の滑動ブロック３３は、その下面に上記第１の滑動ブロック３２の上面に設けられた一対の案内レール３２２、３２２と嵌合する一対の被案内溝３３１、３３１が設けられており、この被案内溝３３１、３３１を一対の案内レール３２２、３２２に嵌合することにより、矢印Ｙで示す方向に移動可能に構成される。図示の実施形態における被加工物保持機構３は、第２の滑動ブロック３３を第１の滑動ブロック３２に設けられた一対の案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｙで示す方向に移動させるための第１の割り出し送り手段３８を具備している。第１の割り出し送り手段３８は、上記一対の案内レール３２２と３２２の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのパルスモータ３８２（Ｍ２）等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記第１の滑動ブロック３２の上面に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ３８２の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、第２の滑動ブロック３３の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ３８２（Ｍ２）によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、第２の滑動ブロック３３は案内レール３２２、３２２に沿って矢印Ｘと直角な矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２１】
上記支持テーブル３５の矢印Ｘで示す方向の両側には蛇腹手段３９１、３９２が配設されており、被加工物保持機構３を構成するベーステーブル３６以外の各構成部材は蛇腹手段３９１、３９２によって覆われている。この蛇腹手段３９１、３９２は、対向する端部がそれぞれ支持テーブル３５に取り付けられる。蛇腹手段３９１、３９２の両側端部は、上記被加工物保持機構３を囲撓して静止基台２上に配設される枠状の排水樋手段３９３の内側端壁３９３ａ、３９３ｂに取り付けられる。
【００２２】
上記ウォータージェット噴射ユニット支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２２ａ、４２２ａが平行に設けられている。図示の実施形態におけるウォータージェット噴射ユニット支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向に移動させるための第２の割り出し送り手段４３を具備している。第３の移動手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２（Ｍ３）等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２（Ｍ３）の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２（Ｍ３）によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。
【００２３】
図示の実施形態のおけるウォータージェット噴射ユニット５は、ユニットホルダ５１と、該ユニットホルダ５１に取り付けられたウォータージェット噴射手段５２を具備している。ユニットホルダ５１は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに摺動可能に嵌合する一対の被案内溝５１ａ、５１ａが設けられており、この被案内溝５１ａ、５１ａを上記案内レール４２２ａ、４２２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す方向に移動可能に支持される。図示の実施形態におけるウォータージェット噴射ユニット５は、ユニットホルダ５１を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるためのノズル接離手段５３を具備している。接離手段５３は、上記第１乃至第２の割り出し送り手段と同様に一対の案内レール４２２ａ、４２２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５３２（Ｍ４）等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５３２（Ｍ４）によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５１およびウォータージェット噴射手段５２を案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動せしめる。このように構成されたノズル接離手段５３は、ウォータージェット噴射手段５２を構成する後述するノズルと上記被加工物保持機構３に保持される被加工物を相対的に接近または離隔せしめる。
【００２４】
上記ウォータージェット噴射手段５２は、上記ユニットホルダ５１に固定され実質上水平に延出する円筒形状のケーシング５２１の先端に配設されたノズル５２２を備えている。ノズル５２２について、図５を参照して説明する。
図５に示すノズル５２２は、ノズル本体５２２ａと、該ノズル本体５２２ａに形成された通路５２２ｂと、該通路５２２ｂと連通し下面に開口する直径が３０μｍ程度の噴射孔５２２ｃとからなっている。このように構成されたノズル５２２には、ノズル本体５２２ａの上部に通路５２２ｂと連通する加工水導入通路５２２ｄが設けられているとともに、ノズル本体５２２ａの中間部に通路５２２ｂと連通する清浄水導入通路５２２ｅが設けられている。加工水導入通路５２２ｄには後述する加工水供給手段が接続され、清浄水導入通路５２２ｅには後述する清浄水供給手段が接続される。
【００２５】
次に、図６を参照して加工水供給手段６および清浄水供給手段７について説明する。
図６に示す加工水供給手段６は、水タンク６１と高圧水生成手段６２と加工水貯留手段６３と加工水送出手段６４とを具備している。水タンク６１は、水道水または純水等の真水を収容している。高圧水生成手段６２は、水タンク６１から供給される水を３００〜５００メガパスカル（ＭＰａ）に昇圧し、加工水送出手段６４に供給する。
【００２６】
上記加工水貯留手段６３は、加工水貯留タンク６３１と該加工水貯留タンク６３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段６３２とからなっている。加工水貯留タンク６３１は、水にシリカ、ガーネット等の微細な砥粒が混入された加工水を収容している。加圧手段６３２は、エアーポンプ６３３と、該エアーポンプ６３３と上記加工水貯留タンク６３１の上壁に形成された空気導入口とを連通する加圧配管６３４と、該加圧配管６３４に配設された電磁切替え弁６３５（Ｖ１）とからなっている。
【００２７】
上記加工水送出手段６４は、図示の実施形態においては第１の加工水送出手段６４ａと第２の加工水送出手段６４ｂを備えている。第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂは、それぞれ第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂと、該第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂ内にそれぞれ摺動可能に配設されシリンダ内を第１の室６４２ａおよび６４２ｂと第２の室６４３ａおよび６４３ｂに区画する第１のピストン６４４ａおよび第２のピストン６４４ｂを備えている。なお、第１のピストン６４４ａおよび第２のピストン６４４ｂに代えてシリンダ内を第１の室と第２の室に区画するダイアフラムを用いてもよい。即ち、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画するピストンやダイアフラムは、シリンダ内を第１の室と第２の室に区画し該両室の圧力によって変位可能な仕切り部材として機能する。
【００２８】
第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ａおよび６４２ｂは、それぞれ高圧配管６５１ａおよび６５１ｂを介して上記高圧水生成手段６２に連通されている。高圧配管６５１ａおよび６５１ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６１ａ（Ｖ２）および６６１ｂ（Ｖ３）が配設されている。また、第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ａおよび６４２ｂは、それぞれ排水手段６７に連通されている。この排水手段６７は、吸引手段としてのバキュームポンプ６７１と、該バキュームポンプ６７１と上記第１の室６４２ａおよび６４２ｂとをそれぞれ連通する排水配管６７２ａおよび６７２ｂと、該排水配管６７２ａおよび６７２ｂにそれぞれ配設された電磁切替え弁６７３ａ（Ｖ４）および６７３ｂ（Ｖ５）とからなっている。
【００２９】
第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂは、それぞれ導入配管６５２ａおよび６５２ｂを介して上記加工水貯留タンク６３１に連通されている。導入配管６５２ａおよび６５２ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６２ａ（Ｖ６）および６６２ｂ（Ｖ７）が配設されている。また、第１のシリンダ６４１ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａおよび６４３ｂは、それぞれ送出配管６５３ａおよび６５３ｂを介して上記ノズル５２２の加工水導入通路５２２ｄに連通されている。送出配管６５３ａおよび６５３ｂには、それぞれ電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）および６６３ｂ（Ｖ９）が配設されている。
【００３０】
次に、清浄水供給手段７について説明する。
図６に示す清浄水供給手段７は、上記高圧配管６５１ａとノズル５２２の清浄水導入通路５２２ｅとを連通する清浄配管７１と、該清浄配管７１に配設された電磁切替え弁７２（Ｖ１０）とからなっている。電磁切替え弁７２が付勢されると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が清浄配管７１を通してノズル５２２に導入される。
【００３１】
図６に示す加工水供給手段６および清浄水供給手段７は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
加工水供給手段６の作動開始時には、高圧水生成手段６２とバキュームポンプ６７１およびエアーポンプ６３３が作動され、各電磁切替え弁が図６に示すように全て除勢（ＯＦＦ）されている。図６に示す状態から第１の加工水送出手段６４ａを作動するには、排水手段６７の電磁切替え弁６７３ａ（Ｖ４）を付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁６６２ａ（Ｖ６）を付勢（ＯＮ）する。この結果、第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａ内の高圧水が排水配管６７２ａおよび電磁切替え弁６７３ａを通してバキュームポンプ６７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク６３１内の加工水が導入配管６５２ａおよび電磁切替え弁６６２ａ（Ｖ６）を通して第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａに導入され、第１のピストン６４４ａが図６において上方に移動せしめられる。第１のピストン６４４ａが図６において２点鎖線で示す上方位置に移動したら、上記電磁切替え弁６７３ａ（Ｖ４）および電磁切替え弁６６２ａ（Ｖ６）を除勢（ＯＦＦ）する。次に、電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）を付勢（ＯＮ）するとともに、電磁切替え弁６６１ａ（Ｖ２）を付勢（ＯＮ）する。従って、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が高圧配管６５１ａおよび電磁切替え弁６６１ａ（Ｖ２）を通して第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａに導入され、第１のピストン６４４ａを図６において下方に移動すべく押圧する。この結果、第１のシリンダ６４１ａの第２の室６４３ａ内の加工水は、送出配管６５３ａおよび電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）を通してノズル５２２に導入され、噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される。そして、第１のシリンダ６４１ａの第１のピストン６４４ａが図６において実線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁６６１ａ（Ｖ２）を除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）を除勢（ＯＦＦ）することにより、図６に示す状態に戻る。
【００３２】
次に、第２の加工水送出手段６４ｂを作動について説明する。
図６に示す状態は、第２の加工水送出手段６４ｂを構成する第２のピストン６４４ｂが実線で示す上方位置に移動し、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ａに加工水が導入された状態である。この状態から、電磁切替え弁６６３ｂ（Ｖ９）を付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁６６１ｂ（Ｖ３）を付勢（ＯＮ）すると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が高圧配管６５１ｂおよび電磁切替え弁６６１ｂ（Ｖ３）を通して第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂに導入され、ピストン６４４ｂが図６において下方に移動すべく押圧する。この結果、第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂ内の加工水は、送出配管６５３ｂおよび電磁切替え弁６６３ｂ（Ｖ９）を通してノズル５２２に導入され、噴射孔５２２ｃからウォータージェットとして噴射される。そして、第２のシリンダ６４１ｂのピストン６４４ｂが図６において２点鎖線で示す下方位置に達したら、電磁切替え弁６６１ｂ（Ｖ３）を除勢（ＯＦＦ）するとともに、電磁切替え弁６６３ｂ（Ｖ９）を除勢（ＯＦＦ）。次に、電磁切替え弁６７３ｂ（Ｖ５）を付勢（ＯＮ）し電磁切替え弁６６２ｂ（Ｖ７）を付勢（ＯＮ）すると、第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂ内の高圧水が排水配管６７２ｂおよび電磁切替え弁６７３ｂ（Ｖ５）を通してバキュームポンプ６７１に吸引されるとともに、加工水貯留タンク６３１内の加工水が導入配管６５２ｂおよび電磁切替え弁６６２ｂ（Ｖ７）を通して第２のシリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂに導入され、ピストン６４４ｂが図６において上方に移動せしめられるて、図６に示す状態に戻る。
【００３３】
上述した第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂを交互に作動することにより、加工水をノズル５２２の噴射孔５２２ｃから連続して噴射することができる。加工水をノズル５２２に送り出す第１の加工水送出手段６４ａおよび第２の加工水送出手段６４ｂは、その作動時には第１のシリンダ６４１ａの第１の室６４２ａと第２の室６４３ａおよび第２のシリンダ６４１ｂの第１の室６４２ｂと第２の室６４３ｂは略同圧となり圧力差が生じないので、第２の室６４３ａおよび第２の室６４３ｂ内の加工水が第１の室６４２ａおよび第１の室６４２ｂ側に侵入することはない。従って、加工水に混入された砥粒による第１のシリンダ６４１ａと第２のシリンダ６４１ｂのシリンダ壁および第１のピストン６４４ａと第２のピストン６４４ｂの磨耗が低減される。
【００３４】
なお、図示の実施形態においては、排水手段６５に吸引手段としてのバキュームポンプ６７１を設けるとともに、加工水貯留タンク６３１に収容されている加工水を加圧する加圧手段６３２を配設した例を示したが、バキュームポンプ６７１と加圧手段６３２は何れか一方でもよい。例えば、バキュームポンプ６７１を装備し加圧手段６３２を設けない場合には、加工水貯留タンク６３１を大気に開放する。この場合、加工水貯留タンク６３１と第１のリンダ６４１ａの第２の室６４３ａおよび第２のリンダ６４１ｂの第２の室６４３ｂとを連通する導入配管６５２ａおよび６５２ｂに配設された電磁切替え弁６６２ａ（Ｖ６）および６６２ｂ（Ｖ７）は、加工水貯留タンク６３１側から第１のリンダ６４１ａおよび第２のリンダ６４１ｂ側への流通は許容するが逆方向への流通を遮断する逆止弁でもよい。一方、加圧手段６３２を装備しバキュームポンプ６７１を設けない場合には、該排水配管６７２ａおよび６７２ｂにおける電磁切替え弁６７３ａ（Ｖ４）および６７３ｂ（Ｖ５）よりバキュームポンプ６７１側を大気開放とする。
【００３５】
次に、清浄水供給手段７の作動について、図６を参照して説明する。
上述したように加工水供給手段６によるウォータージェット作動が終了した状態においては、上記各電磁切替え弁が全て除勢（ＯＦＦ）されている。そして、電磁切替え弁７２を付勢（ＯＮ）すると、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水が清浄配管７１および電磁切替え弁７２を通してノズル５２２の清浄水導入通路５２２ｅに導入する。この結果、上記ウォータージェット作動終了時にノズル５２２の通路５２２ｂ内に残っている砥粒が混入された加工水は、噴射孔５２２ｃを通して高圧水とともに排出されるとともに、高圧水の圧力によって送出配管６５３ａ、６５３ｂ側に押し戻される。なお、ノズル５２２に高圧水を導入する際に電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）、６６３ｂ（Ｖ９）を付勢（ＯＮ）することことが望ましく、これによりノズル５２２の通路５２２ｂ内に残っている砥粒が混入された加工水を第１のリンダ６４１ａおよび第２のリンダ６４１ｂ側により多く戻すことができる。そして、ノズル５２２への高圧水の導入を止めたならば、電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）、６６３ｂ（Ｖ９）を除勢（ＯＦＦ）する。従って、ノズル５２２内には真水だけが残ることになるので、稼働を停止して放置しても加工水に混入された砥粒が沈殿して噴射孔５２２ｃを詰まらせることはない。
なお、図示の実施形態における清浄水供給手段７は、高圧水生成手段６２によって生成された高圧水をノズル５２２に導入する構成の例を示したが、ノズル５２２に清浄水を導入する清浄水供給手段を別途設けてもよい、この場合、清浄水を供給する給水ポンプとしては、清浄水を１〜１０メガパスカル（ＭＰａ）程度の圧力で送出すればよい。
【００３６】
図１に戻って説明を続けると、上記ウォータージェット噴射手段５２を構成するケーシング５２１の前端部には、撮像手段８（ＳＭ）が配設されている。この撮像手段８（ＳＭ）は、ＣＳＰ基板等の被加工物に形成されたストリート等を撮像するための顕微鏡やＣＣＤカメラ等で構成されており、撮像した画像信号を後述する制御手段に送る。
【００３７】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は、図７に示すように制御手段２０を具備している。制御手段２０はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）２０１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０３と、ウォータージェット噴射手段５２の作動時間を計時するタイマー２０４と、入力インターフェース２０５および出力インターフェース２０６とを備えている。このように構成された制御手段２０の入力インターフェース２０５には、加工装置の電源スイッチＳＷや上記撮像手段８（ＳＭ）等からの検出信号が入力される。また、出力インターフェース２０６からは上記パルスモータ３３４（Ｍ１）、３８２（Ｍ２）、４３２（Ｍ３）、５３２（Ｍ４）、電磁切替え弁６３５（Ｖ３）、６６１ａ（Ｖ２）、６６１ｂ（Ｖ３）、６７３ａ（Ｖ４）、６７３ｂ（Ｖ５）、６６２ａ（Ｖ６）、６６２ｂ（Ｖ７）、６６３ａ（Ｖ８）、６６３ｂ（Ｖ９）、７２ｂ（Ｖ１０）等に制御信号を出力する。
【００３８】
図示の実施形態におけるウォータージェット加工装置は以上のように構成されており、以下その切断動作について主に図１を参照して説明する。
被加工物保持機構３を構成するベーステーブル３６が図１に示す位置に位置付けられた状態で、上述したようにベーステーブル３６に着脱テーブル１０の保持トレー１２を吸引保持するとともに、緩和部材１１の支持面１１ａ上に被加工物１００を吸引保持する。次に、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を加工送り手段３７の作動により案内レール３１、３１に沿って移動せしめ、撮像手段８（ＳＭ）の直下に位置付ける。
【００３９】
上述したようにベーステーブル３６および着脱テーブル１０が撮像手段８（ＳＭ）の直下に位置付けられると、撮像手段８（ＳＭ）は着脱テーブル１０に保持された被加工物１００を撮像し、その画像信号を制御手段２０に送る。制御手段２０が撮像手段８（ＳＭ）から送られた画像信号に基づいて被加工物１００に形成されているストリートと、ストリートに沿ってウォータージェットを噴射するウォータージェット噴射ユニット５のノズル５２２との位置合わせを行うためのパターンマッチング等の画像処理を実行し、ウォータージェット噴射位置のアライメントを遂行する。
【００４０】
上記のようにしてアライメントが行われたならば、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０をウォータージェット噴射ユニット５のノズル５２２が位置する切削領域に移動し、加工水供給手段６を上述したように作動して、切削領域において被加工物１００における上述のようにして検出されたストリートに沿ってノズル５２２の噴射孔５２２ｃから高圧の加工水をウォータージェットとして噴射し、ストリートに沿って切断する。この切断動作時においては、ウォータージェットは被加工物１００を切断時に貫通するが、切断後のウォータージェットは着脱テーブル１０の緩和部材１１に受けられて、その勢いが和らげられる。このウォータージェットの作用によって緩和部材１１は次第に損傷するので、所定回数使用したら交換する。なお、切断作用後に勢いが和らげられた水は、蛇腹手段３９１、３９２から落下して、枠状の排水樋手段３９３に流れる。
【００４１】
上述したように所定のストリートに沿って切断したら、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を矢印Ｙで示す割り出し方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切断動作を遂行する。ベーステーブル３６および着脱テーブル１０の割り出し送りは、被加工物保持機構３を構成する第１の割り出し送り手段３８によって行われる。なお、割り出し送りは、ウォータージェット噴射ユニット支持機構を構成する第２の割り出し送り手段４３によって実行してもよいが、高圧水生成手段６２に影響するためベーステーブル３６を移動するのが好ましい。このようにして所定方向に延在する全てのストリートについて切断動作と割り出し動作を遂行したならば、ベーステーブル３６および着脱テーブル１０を９０度回動せしめて、上記所定方向に対して垂直に延びる各ストリートに沿って上記切断動作と割り出し動作を実行することにより、着脱テーブル１０に保持された被加工物１００は個々のチップに分割される。
【００４２】
このようにして、被加工物１００を個々のチップに分割したら、被加工物１００を保持している着脱テーブル１０およびベーステーブル３６は、図１に示す位置に戻され、ここで、着脱テーブル１０と吸引源との連通を遮断する。この結果、着脱テーブル１０のベーステーブル３６への吸引保持が解除される。一方、着脱テーブル１０を構成する保持トレー１２の底壁１２１に形成された連通穴１２１ｂには逆止弁１２３が配設されているので、吸引源との連通が遮断されても吸引室１２０は負圧状態に維持される。この結果、着脱テーブル１０による被加工物１００の吸引保持は維持される。このとき、被加工物１００は個々のチップに分割されているが、緩和部材１１に設けられた複数個の吸引孔１１ｂは支持面１１ａにおける被加工物が分割される個々のチップと対向する位置に形成されているので、チップの状態でも吸引保持は維持される。従って、被加工物１００が分割された個々のチップは、着脱テーブル１０に吸着保持された状態で所定の場所に搬送することができる。なお、着脱テーブル１０に吸着保持された状態で搬送された各チップを取り外す場合には、保持トレー１２に配設された作動ロッド１２４を押して逆止弁１２３を開放すると、吸引室１２０内が大気圧となって各チップの吸引保持が解除される。
【００４３】
以上のようにして加工作業が終了したら、清浄水供給手段７を上述したように作動して高圧水生成手段６２によって生成された高圧水をノズル５２２に導入し、ノズル５２２内に残留している砥粒が混入された加工水を噴射孔５２２ｃを通して高圧水とともに排出するとともに、高圧水の圧力によって送出配管６５３ａ、６５３ｂ側に押し戻す。
【００４４】
上述したウォータージェットにおいては、砥粒が混入された加工水がノズル５２２の噴射孔５２２ｃを通して噴射されるので、噴射孔５２２ｃが砥粒によって磨耗されその径が拡大する。噴射孔５２２ｃが拡大すると被加工物に作用する高圧の加工水即ちウォータージェットのスポット径が大きくなり、設定された所定の切断幅を越えてしまう。即ち、図８の（ａ）に示すようにノズル５２２の噴射孔５２２ｃから噴射され被加工物１００に作用するウォータージェットのスポット径がＤ１例えば５０μｍになるように噴射孔５２２ｃの先端から被加工物１００までの間隔をＨ１に設定し、ウォータージェット加工を実施する。しかるに、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃが磨耗されその径が拡大すると、図８の（ｂ）に示すようにノズル５２２の噴射孔５２２ｃから噴射され被加工物１００に作用するウォータージェットのスポット径がＤ２に拡大してしまう。この結果、所定の切断幅を越えてしまうため、ノズル５２２は寿命として交換している。
【００４５】
そこで本発明は、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃが磨耗されその径が拡大したならば、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔を小さくする。即ち、図９に示すようにノズル５２２の噴射孔５２２ｃから噴射され被加工物１００に作用するウォータージェットのスポット径が設定されたＤ１になるようにノズル５２２を下方に移動し、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔を小さくする。この結果、噴射孔５２２ｃの先端から被加工物１００までの間隔はＨ２となる。このようにして、ウォータージェットのスポット径を設定されたＤ１にすることにより、所定の切断幅で切断することができる。
【００４６】
ここで、上述したウォータージェット加工装置において、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃが磨耗によって拡大するのに対応して噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔を制御する具体例について説明する。
ウォータージェット噴射時間（例えば、３０分毎）に対する噴射孔５２２ｃの磨耗量即ち噴射孔径の拡大量について、実験によって予め求めておく。そして、ウォータージェットのスポット径を設定されたＤ１にするための噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔Ｈを、各噴射孔径に対して計算上または実験的に求める。従って、ウォータージェット噴射時間に対応して噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔Ｈを制御すれば、ウォータージェットのスポット径を許容範囲にすることができる。そこで、本発明においては、ウォータージェット噴射時間に対応する噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔Ｈをそれぞれ設定し、これを制御手段２０のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に予め格納しておく。そして、制御手段２０はウォータージェット噴射時間を計時する。具体的には、制御手段２０のタイマー２０４が加工水送出手段６４を構成する第１の加工水送出手段６４ａの電磁切替え弁６６３ａ（Ｖ８）と第２の加工水送出手段６４ｂ電磁切替え弁６６３ｂ（Ｖ９）が付勢（ＯＮ）されている時間を累積して計時する。そして、制御手段２０はこの累積時間が上記リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に予め格納された所定時間に達したら、上記ノズル接離手段５３のパルスモータ５３２（Ｍ４）に制御信号を出力する。即ち、上記リードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に予め格納されたウォータージェット噴射時間に対応して設定された上記間隔Ｈになるようにウォータージェット噴射ユニット５を下方に移動する。このように、ウォータージェット噴射時間が所定時間経過する毎にウォータージェット噴射ユニット５即ちノズル５２２を所定量下降させて、ノズル５２２の噴射孔５２２ｃから被加工物１００までの間隔Ｈを制御するので、噴射孔５２２ｃから噴射され被加工物１００に作用するウォータージェットのスポット径を常に許容範囲に維持することができる。
【００４７】
以上、本発明を図示の実施形態に基づきウォータージェット噴射時間に対応してノズル５２２を所定量下降させる例について説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能であることは言うまでもない。例えば、切断途中において、または切断が完了した被加工物を撮像手段８の直下に位置付け、該撮像手段８によって撮像された画像情報を画像処理して切断幅を計測し、計測結果に基づいてノズル５２２をを下降して所定の切断幅（スポット径）に調整するようにしてもよい。即ち、実験によって切断幅とノズル５２２の下降量との関係を求め、このデータを予め制御手段２０のリードオンリメモリ（ＲＯＭ）２０２に格納しておき、撮像手段８によって撮像された切断幅の情報に基づいて制御手段２０がノズル接離手段のパルスモータ５３２（Ｍ４）を制御するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ウォータージェット加工の遂行によりノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該スポット径が所定値になるようにノズルから被加工物までの間隔を小さくするので、被加工物に作用する加工水（ウォータージェット）のスポット径を常に許容範囲に維持することができる。従って、砥粒を混入した高圧水を噴射するノズルを長時間使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従って構成されたウォータージェット加工装置の一部を分解して示す斜視図。
【図２】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられる着脱テーブルを構成する緩和部材と保持トレーを分解して示す斜視図。
【図３】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられる着脱テーブルと被加工物を示す斜視図。
【図４】図３に示す着脱テーブルをベーステーブルに保持した状態を示す断面図。
【図５】図１に示すウォータージェット加工装置に用いられるウォータージェットを噴射するノズルの断面図。
【図６】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される加工水供給手段の流体回路図。
【図７】図１に示すウォータージェット加工装置に装備される制御手段のブロック図。
【図８】図１に示すウォータージェット加工装置に装備されるノズルの噴射孔の大きさとウォータージェットのスポット径との関係を示す説明図。
【図９】図１に示すウォータージェット加工装置に装備されるノズルと被加工物との間隔を小さくした状態におけるウォータージェットのスポット径との関係を示す説明図。
【符号の説明】
２：静止基台
３：被加工物保持機構
３１：案内レール
３２：第１の滑動ブロック
３３：第２の滑動ブロック
３５：支持テーブル
３６：ベーステーブル
４：ウォータージェット噴射ユニット支持機構
４１：案内レール
４２：可動支持基台
５：ウォータージェット噴射ユニット
５１：ユニットホルダ
５２：ウォータージェット噴射手段
５２２：ノズル
５３：ノズル接離手段
６：加工水供給手段
６１：水タンク
６２：高圧水生成手段
６３：加工水貯留手段
６３１：加工水貯留タンク
６３２：加圧手段
６３３：エアーポンプ
６４：加工水送出手段
６４ａ：第１の加工水送出手段
６４１ａ：第１のシリンダ
６４４ａ：第１のピストン
６４ｂ：第２の加工水送出手段
６４１ｂ：第２のシリンダ
６４４ｂ：第１のピストン
７：清浄水供給手段
８：撮像手段
１０：着脱テーブル
１１：緩和部材
１２：保持トレー
１００：被加工物

Claims

被加工物保持機構に保持された被加工物にウォータージェット噴射手段のノズルから砥粒を混入した加工水を噴射せしめて被加工物を切断するウォータージェット加工方法であって、
ウォータージェット加工の遂行により該ノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該スポット径が所定値になるように該ノズルから被加工物までの間隔を小さくする、
ことを特徴とするウォータージェット加工方法。
被加工物を保持する被加工物保持機構と、該被加工物保持機構に保持された被加工物に砥粒を混入した加工水を噴射するノズルを備えたウォータージェット噴射手段と、該ノズルに砥粒を混入した加工水を供給する加工水供給手段と、を具備するウォータージェット加工装置において、
該ウォータージェット噴射手段の該ノズルと該被加工物保持機構に保持された被加工物を相対的に接近または離隔せしめるノズル接離手段と、該ノズル接離手段を制御する制御手段と、を備え、
該制御手段は、該ノズルから噴射され被加工物に作用する加工水のスポット径が所定値より大きくなったら、該ノズル接離手段を作動して該スポット径が所定値になるように該ノズルと該被加工物保持機構に保持された被加工物との間隔を小さくする、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。
該制御手段は、該ウォータージェット噴射手段の作動時間を計時するタイマーを備え、該タイマーが所定時間計時する毎に該接離移動手段を作動して該ノズルと該被加工物保持機構に保持された被加工物との間隔を所定量接近せしめる、
ことを特徴とするウォータージェット加工装置。