JP2023076056A - 混合装置及び切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】混合流体を低コスト且つ簡易に生成することが可能な混合装置を提供する。【解決手段】純水と二酸化炭素とを混合する混合装置であって、純水を供給する純水供給源と、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源と、純水供給源から供給された純水と二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素とを混合する混合部と、を備え、二酸化炭素供給源は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して混合部に供給する。【選択図】図１

Description

本発明は、純水と二酸化炭素とを混合する混合装置、及び、被加工物を切削する切削装置に関する。

複数のデバイスが形成されたウェーハを分割して個片化することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。また、複数のデバイスチップを実装基板上に実装し、デバイスチップを樹脂でなる封止材（モールド樹脂）で被覆することにより、パッケージ基板が得られる。パッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。デバイスチップやパッケージデバイスは、携帯電話、パーソナルコンピュータ等の様々な電子機器に組み込まれる。

ウェーハ、パッケージ基板等の被加工物を分割する際には、切削装置が用いられる。切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物に切削加工を施す切削ユニットとを備える。切削ユニットはスピンドルを備えており、スピンドルの先端部には環状の切削ブレードが装着される。被加工物をチャックテーブルで保持し、切削ブレードを回転させつつ被加工物に切り込ませることにより、被加工物が切削、分割される。

被加工物を切削ブレードで切削する際には、被加工物及び切削ブレードに切削液が供給される。これにより、被加工物と切削ブレードとが冷却されるとともに、切削によって生じた屑（切削屑）が洗い流される。また、被加工物の切削後には、被加工物を洗浄液で洗浄する洗浄工程が実施される。

切削装置で使用される切削液や洗浄液に不純物が含まれていると、被加工物が不純物で汚染されるおそれがある。特に、半導体プロセスや光学部品の製造プロセス等においては、微量の不純物でも製造物の品質に重大な影響を及ぼし得る。そのため、切削液や洗浄液としては、主に純水が用いられる。しかしながら、純水は抵抗率が高いため、切削加工又は洗浄の際に被加工物に純水が供給されると、被加工物の表面で静電気が発生しやすくなる。その結果、被加工物に微粒子が吸着したり、被加工物に形成されたデバイスの静電破壊が生じたりすることがある。

そこで、二酸化炭素を含有する純水を被加工物の加工に用いる方法が提案されている。例えば、純水と二酸化炭素（炭酸ガス）とを混合する混合装置によって混合流体（炭酸水）が生成され、被加工物及び切削ブレードに切削液として供給される（特許文献１参照）。炭酸水は純水と比較して抵抗率が低いため、炭酸水を切削液として用いることによって切削加工中における静電気の発生が抑制される。

特開２０１１－２４５４２５号公報

Energy Environ. Sci., 2019,12, 3530-3547

上記の混合装置は、切削装置等の加工装置に搭載又は連結され、純水と二酸化炭素とを含む混合流体（炭酸水）を加工液又は洗浄液として加工装置に供給する。なお、混合装置は、二酸化炭素（炭酸ガス）が封入された容器（ボンベ）を備えており、ボンベから供給された二酸化炭素を用いて混合流体を生成する。

加工装置の稼働中は、混合流体を加工装置に継続的に供給する必要があり、ボンベ内の二酸化炭素が常に消費される。そして、二酸化炭素の残量が少なくなると、使用済みのボンベが新しいボンベに交換される。そのため、混合流体の供給にはコストがかかる。

また、ボンベを交換する際には、加工装置の稼働を一時的に中断し、重量のあるボンベを搬送して所定の位置に配置する作業が必要になる。そのため、ボンベの交換作業に手間と時間がかかり、加工装置の稼働効率が低下する。さらに、ボンベを適切なタイミングで交換するためには、ボンベ内の二酸化炭素の残量を常時監視しつつ交換用のボンベのストック数を管理する必要があり、在庫管理が煩雑になる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、混合流体を低コスト且つ簡易に生成することが可能な混合装置、及び、該混合装置を備えた加工装置の提供を目的とする。

本発明の一態様によれば、純水と二酸化炭素とを混合する混合装置であって、純水を供給する純水供給源と、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源と、該純水供給源から供給された純水と該二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素とを混合する混合部と、を備え、該二酸化炭素供給源は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して該混合部に供給する混合装置が提供される。

なお、好ましくは、該二酸化炭素供給源は、電極を含む電気化学セルを備え、該電極は、該電気化学セルの極性に応じて二酸化炭素を捕獲又は解放する。

また、本発明の他の一態様によれば、被加工物を切削する切削装置であって、該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よって保持された該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、純水と二酸化炭素とを混合する混合装置と、を備え、該切削ユニットは、該被加工物又は該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給ノズルを含み、該混合装置は、純水を供給する純水供給源と、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源と、該純水供給源から供給された純水と該二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素とを混合して混合流体を生成する混合部と、を含み、該二酸化炭素供給源は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して該混合部に供給し、該混合装置によって生成された該混合流体が、該切削液として該切削液供給ノズルに供給される切削装置が提供される。

なお、好ましくは、該二酸化炭素供給源は、電極を含む電気化学セルを備え、該電極は、該電気化学セルの極性に応じて二酸化炭素を捕獲又は解放する。

本発明の一態様に係る混合装置は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して混合部に供給する二酸化炭素供給源を備える。これにより、大気から二酸化炭素を抽出して混合流体の生成に用いることが可能になり、混合流体の生成コストが低減される。また、上記の混合装置では、二酸化炭素供給源に供給された大気から二酸化炭素が収集されるため、二酸化炭素を封入したボンベを混合装置内に設置する必要がない。これにより、ボンベの準備、交換、管理等に要するコスト及び労力が削減され、ボンベの交換作業による加工装置の稼働効率の低下も回避される。

混合装置を示すブロック図である。 二酸化炭素供給源を示す斜視図である。 図３（Ａ）は捕獲ユニットを示す断面図であり、図３（Ｂ）は電気化学セルを示す斜視図である。 切削装置を示す斜視図である。 切削ユニットを示す斜視図である。

以下、添付図面を参照して本実施形態を説明する。まず、本実施形態に係る混合装置の構成例について説明する。図１は、混合装置２を示すブロック図である。混合装置２は、純水と二酸化炭素（炭酸ガス）を混合することにより、純水及び二酸化炭素を含む混合流体（炭酸水）を生成する。

混合装置２は、純水を供給する純水供給源４を備える。例えば純水供給源４は、純水を貯留するタンクと、タンクに貯留された純水を送り出すポンプとを備える。純水は、逆浸透膜（ＲＯフィルタ）等のフィルタ、イオン交換樹脂等を用いて市水（水道水）を精製することによって生成できる。例えばタンクには、抵抗率が０．１ＭΩ・ｃｍ以上、好ましくは１ＭΩ・ｃｍ以上、より好ましくは１０ＭΩ・ｃｍ以上の水が貯留される。

純水供給源４には、純水が流れる純水供給路６の一端側が接続されている。純水供給源４は、タンクに貯留された純水をポンプで純水供給路６に送り出すことにより、純水供給路６に純水を供給する。また、純水供給路６には、純水供給路６に供給された純水の流動の可否又は流量を制御するバルブ８が接続されている。

ただし、純水供給源４の構成は、純水供給源４から純水供給路６に純水を供給可能であれば制限はない。例えば純水供給源４は、混合装置２が設置される工場に備え付けられた工場設備（純水供給設備）であってもよい。

また、混合装置２は、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源１０を備える。二酸化炭素供給源１０には、二酸化炭素が流れる二酸化炭素供給路１２の一端側が接続されている。二酸化炭素供給源１０は、大気（空気）に含まれる二酸化炭素を捕獲して二酸化炭素供給路１２に送り出すことにより、二酸化炭素供給路１２に二酸化炭素を供給する。なお、二酸化炭素供給源１０の構成の詳細については後述する（図２、図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）。また、二酸化炭素供給路１２には、二酸化炭素供給路１２に供給された二酸化炭素の流動の可否又は流量を制御するバルブ１４が接続されている。

純水供給路６の他端側と二酸化炭素供給路１２の他端側とはそれぞれ、混合部１６に接続されている。混合部１６は、純水供給源４から純水供給路６を介して供給された純水と二酸化炭素供給源１０から二酸化炭素供給路１２を介して供給された二酸化炭素とを混合することにより、純水及び二酸化炭素を含む混合流体（炭酸水）を生成する。

混合部１６には、流体が流れる流体供給路１８の一端側が接続されている。混合部１６は、純水と二酸化炭素とを混合することによって生成した混合流体を流体供給路１８に送り出すことにより、流体供給路１８に混合流体を供給する。また、流体供給路１８には、流体供給路１８に供給された混合流体の流動の可否又は流量を制御するバルブ２０が接続されている。

混合部１６の構成は、流体供給路１８に混合流体（炭酸水）を供給可能であれば制限はない。例えば混合部１６は、純水供給路６及び二酸化炭素供給路１２と、流体供給路１８とに接続された継手（分岐継手）を備える。また、混合部１６は、純水供給路６を流れる純水と二酸化炭素供給路１２を流れる二酸化炭素とを混合する静止型混合器（スタティックミキサー）を備えていてもよい。

流体供給路１８の他端側は、加工装置に混合流体を供給する流体供給部２２に接続されている。例えば流体供給部２２は、混合部１６から供給された混合流体を貯留するタンクと、タンクに貯留された混合流体を送り出すポンプとを備える。

流体供給部２２には、被加工物の加工に用いられる切削液が流れる加工液供給路２４の一端側と、被加工物の洗浄に用いられる洗浄液が流れる洗浄液供給路２８の一端側とが接続されている。流体供給部２２は、タンクに貯留された混合流体をポンプで加工液供給路２４及び洗浄液供給路２８に送り出す。これにより、加工液供給路２４に混合流体が切削液として供給され、洗浄液供給路２８に混合流体が洗浄液として供給される。ただし、流体供給部２２の構成は、流体供給部２２から加工液供給路２４及び洗浄液供給路２８に混合流体を供給可能であれば制限はない。

また、加工液供給路２４には、加工液供給路２４に供給された切削液の流動の可否又は流量を制御するバルブ２６が接続されている。同様に、洗浄液供給路２８には、洗浄液供給路２８に供給された洗浄液の流動の可否又は流量を制御するバルブ３０が接続されている。

純水供給路６、二酸化炭素供給路１２、流体供給路１８、加工液供給路２４、洗浄液供給路２８はそれぞれ、チューブ、パイプ等によって構成される配管であり、流体の流路に相当する。また、バルブ８，１４，２０，２６，３０としては、例えば電磁バルブが用いられる。

加工液供給路２４の他端側と洗浄液供給路２８の他端側とはそれぞれ、混合装置２によって生成された混合流体が供給される加工装置に接続される。そして、加工液供給路２４から加工装置に供給された加工液が被加工物の加工に用いられ、洗浄液供給路２８から加工装置に供給された洗浄液が被加工物の洗浄に用いられる。なお、加工装置の具体例については後述する（図４及び図５参照）。

図２は、二酸化炭素供給源１０を示す斜視図である。なお、図２において、Ｘ軸方向（長さ方向、第１水平方向）とＹ軸方向（幅方向、第２水平方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（高さ方向、鉛直方向、上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

二酸化炭素供給源１０は、二酸化炭素を捕獲する捕獲ユニット３２を備える。捕獲ユニット３２は、大気（空気）に含まれる二酸化炭素を捕獲するとともに、捕獲された二酸化炭素を解放して二酸化炭素供給路１２に供給する。

具体的には、捕獲ユニット３２には、大気供給路３４及び大気排出路３８が接続されている。大気供給路３４及び大気排出路３８は、チューブ、パイプ等によって構成される配管であり、大気の流路に相当する。

大気供給路３４の一端側は捕獲ユニット３２の長さ方向における一端側に接続され、大気供給路３４の他端側は大気開放されている。大気排出路３８の一端側は捕獲ユニット３２の長さ方向における他端側に接続され、大気排出路３８の他端側は排気ダクト（不図示）等に接続されている。また、捕獲ユニット３２の長さ方向における他端側には、二酸化炭素供給路１２が接続されている。

大気供給路３４には、大気供給路３４に供給された大気の流動の可否又は流量を制御する３６が接続されている。同様に、大気排出路３８には、大気排出路３８に供給された大気の流動の可否又は流量を制御するバルブ４０が接続されている。バルブ３６，４０としては、例えば電磁バルブが用いられる。

また、捕獲ユニット３２には、二酸化炭素の捕獲及び解放を制御する電源４２が接続されている。電源４２は、捕獲ユニット３２に電圧を印加することにより、捕獲ユニット３２を、二酸化炭素を捕獲するモード（捕獲モード）又は捕獲された二酸化炭素を解放するモード（解放モード）に設定する。

混合装置２（図１参照）で混合流体を生成する際は、まず、捕獲ユニット３２が捕獲モードに設定される。また、バルブ１４が閉状態、バルブ３６，４０が開状態に制御される。これにより、大気供給路３４から捕獲ユニット３２に大気が供給され、大気に含まれる二酸化炭素が捕獲ユニット３２に捕獲される。また、大気に含まれる二酸化炭素以外の成分は、大気排出路３８を介して捕獲ユニット３２の外部に排出される。

次に、バルブ３６，４０が閉状態に制御される。そして、捕獲ユニット３２が捕獲モードから解放モードに切り替えられ、バルブ１４が開状態に制御される。これにより、捕獲ユニット３２によって捕獲された二酸化炭素が解放され、二酸化炭素供給路１２に供給される。その結果、混合部１６（図１参照）に二酸化炭素が供給され、混合部１６によって純水と二酸化炭素とを含む混合流体が生成される。

なお、二酸化炭素供給路１２、捕獲ユニット３２、大気供給路３４、大気排出路３８の内部には、捕獲ユニット３２の一端側（大気供給路３４側）から他端側（二酸化炭素供給路１２及び大気排出路３８側）に向かう気流を発生させるファン等の気流発生ユニットが設けられていてもよい。

二酸化炭素の捕獲及び解放が可能な捕獲ユニット３２の具体的な構成は、非特許文献１に記載の通りである。すなわち、捕獲ユニット３２は、極性に応じて二酸化炭素を捕獲又は解放する電気化学セルを備える。

図３（Ａ）は、捕獲ユニット３２を示す断面図である。捕獲ユニット３２は、中空の直方体状に形成されたケース５０を備える。ケース５０は、水平方向（ＸＹ平面方向）に沿って配置され互いに概ね平行な上壁５０ａ及び底壁５０ｂと、高さ方向（Ｚ軸）に沿って配置され上壁５０ａ及び底壁５０ｂに接続された側壁５０ｃとを備える。上壁５０ａ、底壁５０ｂ、側壁５０ｃによって囲まれた直方体状の空間（空洞）は、大気供給路３４（図２参照）から供給された大気（空気）が流動するガス流動空間５２に相当する。

ガス流動空間５２には、複数の平板状の電気化学セル５４が収容されている。複数の電気化学セル５４は、ケース５０の高さ方向（Ｚ軸方向）と概ね平行に配置され、ケース５０の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔で配列されている。なお、電気化学セル５４の数に制限はない。

図３（Ｂ）は、電気化学セル５４を示す斜視図である。電気化学セル５４は、一対の第１電極（カソード）５６Ａ，５６Ｂと、一対の第１電極５６Ａ，５６Ｂの間に設けられた第２電極（アノード）５８とを備える。第１電極５６Ａ，５６Ｂ及び第２電極５８はそれぞれ、電極基板をポリマーと導電性炭素材料との複合材料でコーティングすることによって形成される。

具体的には、ポリアントラキノンとカーボンナノチューブとの複合材料によってコーティングされた電極基板が、第１電極５６Ａ，５６Ｂとして用いられる。また、ポリビニルフェロセンとカーボンナノチューブとの複合材料によってコーティングされた電極基板が、第２電極５８として用いられる。電極基板としては、電解液で濡れた多孔質炭素繊維不織布マットが用いられる。また、電解液としては、１－ブチル－３－メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド等の常温イオン液体（ＲＴＩＬ）が用いられる。さらに、第１電極５６Ａと第２電極５８との間、及び、第１電極５６Ｂと第２電極５８との間にはそれぞれ、セパレータ６０が設けられる。

電源４２のプラス端子を第２電極５８に接続して電源４２のマイナス端子を一対の第１電極５６Ａ，５６Ｂに接続すると、電気化学セル５４が充電される。この状態で、大気供給路３４（図２参照）から供給された大気が隣接する電気化学セル５４の間を通過すると、大気に含まれる二酸化炭素が第１電極５６Ａ，５６Ｂに吸着し、捕獲される（捕獲モード）。

その後、電源４２のプラス端子を第１電極５６Ａ，５６Ｂに接続して電源４２のマイナス端子を第２電極５８に接続すると、電気化学セル５４の極性が反転し、電気化学セル５４が放電される。このとき、捕獲された二酸化炭素が第１電極５６Ａ，５６Ｂから離脱し、解放される（解放モード）。そして、解放された二酸化炭素は、二酸化炭素供給路１２（図２参照）に送り出され、混合部１６（図１参照）に供給される。

上記のように、第１電極５６Ａ，５６Ｂ及び第２電極５８に印加される電圧を電源４２によって制御し、電気化学セル５４の極性を反転させることにより、捕獲モードと解放モードとを切り替えることができる。これにより、大気に含まれる二酸化炭素を収集して所定のタイミングで供給することが可能になる。

以上の通り、本実施形態に係る混合装置２は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して混合部１６に供給する二酸化炭素供給源１０を備える。これにより、大気から二酸化炭素を抽出して混合流体の生成に用いることが可能になり、混合流体の生成コストが低減される。また、上記の混合装置２では、二酸化炭素供給源１０に供給された大気から二酸化炭素が収集されるため、二酸化炭素を封入したボンベを混合装置２内に設置する必要がない。これにより、ボンベの準備、交換、管理等に要するコスト及び労力が削減され、ボンベの交換作業による加工装置の稼働効率の低下も回避される。

上記の混合装置２は、例えば被加工物に切削加工を施す加工装置（切削装置）に搭載される。そして、混合装置２によって生成された混合流体（炭酸水）が、切削装置において切削液及び洗浄液として使用される。

図４は、切削装置７０を示す斜視図である。なお、図４において、Ｘ軸方向（加工送り方向、第１水平方向、前後方向）とＹ軸方向（割り出し送り方向、第２水平方向、左右方向）とは、互いに垂直な方向である。また、Ｚ軸方向（高さ方向、鉛直方向、上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向と垂直な方向である。

切削装置７０は、切削装置７０を構成する各構成要素を支持又は収容する基台７２を備える。基台７２の前方側の角部には矩形状の開口７２ａが設けられており、開口７２ａの内側にはカセット台７４が設けられている。カセット台７４には、カセット台７４をＺ軸方向に沿って昇降させる昇降機構（不図示）が連結されている。

カセット台７４の上面上には、切削装置７０による加工の対象物である複数の被加工物を収容可能なカセット７６が配置される。図４には、カセット７６の輪郭をのみを二点鎖線で示している。

例えば被加工物１１は、シリコン等の半導体でなる円盤状のウェーハである。被加工物１１は、互いに交差するように格子状に配列された複数のストリート（分割予定ライン）よって、複数の矩形状の領域に区画されている。また、ストリートによって区画された複数の領域にはそれぞれ、ＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等のデバイスが形成されている。被加工物１１をストリートに沿って分割することにより、デバイスをそれぞれ備える複数のデバイスチップが製造される。

被加工物１１を切削装置７０で切削する際には、被加工物１１が環状のフレーム１３によって支持される。フレーム１３は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属でなり、フレーム１３の中央部にはフレーム１３を厚さ方向に貫通する円形の開口が設けられている。なお、開口の直径は被加工物１１の直径よりも大きい。

被加工物１１及びフレーム１３には、テープ１５が貼付される。例えばテープ１５は、円形に形成されたフィルム状の基材と、基材上に設けられた粘着層（糊層）とを備える。例えば、基材はポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂でなり、粘着層はエポキシ系、アクリル系、又はゴム系の接着剤等でなる。また、粘着層は、紫外線の照射によって硬化する紫外線硬化性樹脂であってもよい。

被加工物１１がフレーム１３の開口の内側に配置された状態で、テープ１５の中央部が被加工物１１に貼付され、テープ１５の外周部がフレーム１３に貼付される。これにより、被加工物１１がテープ１５を介してフレーム１３によって支持される。そして、被加工物１１は、フレーム１３によって支持された状態で、カセット７６に収容される。

ただし、被加工物１１の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば被加工物１１は、シリコン以外の半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮ、ＳｉＣ等）、ガラス、セラミックス、樹脂、金属等でなる基板であってもよい。また、デバイスの種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。

さらに、被加工物１１は、ＣＳＰ（Chip Size Package）基板、ＱＦＮ（Quad Flat Non-leaded package）基板等のパッケージ基板であってもよい。例えばパッケージ基板は、実装基板上に実装された複数のデバイスチップを樹脂層（モールド樹脂）で封止することによって形成される。パッケージ基板を分割して個片化することにより、パッケージ化された複数のデバイスチップをそれぞれ備える複数のパッケージデバイスが製造される。

開口７２ａの側方には、長手方向がＸ軸方向に沿うように形成された矩形状の開口７２ｂが設けられている。開口７２ｂの内側には、被加工物１１を保持するチャックテーブル（保持テーブル）７８が設けられている。チャックテーブル７８の上面は、水平面（ＸＹ平面）と概ね平行な平坦面であり、被加工物１１を保持する保持面７８ａを構成している。保持面７８ａは、チャックテーブル７８の内部に設けられた流路（不図示）、バルブ（不図示）等を介して、エジェクタ等の吸引源（不図示）に接続されている。

チャックテーブル７８には、チャックテーブル７８を移動させる移動機構８０が連結されている。例えば移動機構８０は、ボールねじ式の移動機構であり、Ｘ軸方向に沿って配置されたＸ軸ボールねじ（不図示）と、Ｘ軸ボールねじを回転させるＸ軸パルスモータ（不図示）とを備える。また、移動機構８０は、チャックテーブル７８を囲むテーブルカバー８２を備える。テーブルカバー８２の両側には、Ｘ軸方向に沿って伸縮可能な蛇腹状の防塵防滴カバー８４が設けられている。テーブルカバー８２及び防塵防滴カバー８４によって、開口７２ｂの内部に配置された移動機構８０の構成要素（Ｘ軸ボールねじ、Ｘ軸パルスモータ等）が覆われる。

移動機構８０は、チャックテーブル７８をテーブルカバー８２とともにＸ軸方向に沿って移動させる。また、チャックテーブル７８には、チャックテーブル７８をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。さらに、チャックテーブル７８の周囲には、被加工物１１を支持するフレーム１３を把持して固定する複数のクランプ８６が設けられている。

開口７２ｂの近傍には、支持構造８８が設けられている。支持構造８８の上部は、開口７２ｂと重なるようにＹ軸方向に沿って配置されている。また、支持構造８８の上部の前面側には、ボールねじ式の移動機構９０が設けられている。

移動機構９０は、支持構造８８の前面側に固定された一対のＹ軸ガイドレール９２を備える。一対のＹ軸ガイドレール９２は、Ｙ軸方向に沿って互いに平行に配置されている。また、一対のＹ軸ガイドレール９２には、平板状のＹ軸移動プレート９４がスライド可能に装着されている。

Ｙ軸移動プレート９４の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、Ｙ軸ガイドレール９２と概ね平行に配置されたＹ軸ボールねじ９６が螺合されている。また、Ｙ軸ボールねじ９６の端部にはＹ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールねじ９６を回転させると、Ｙ軸移動プレート９４がＹ軸ガイドレール９２に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート９４の表面側（前面側）には、Ｚ軸方向に沿って互いに平行に配置された一対のＺ軸ガイドレール９８が固定されている。また、一対のＺ軸ガイドレール９８には、平板状のＺ軸移動プレート１００がスライド可能に装着されている。

Ｚ軸移動プレート１００の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられている。このナット部には、Ｚ軸ガイドレール９８と概ね平行に配置されたＺ軸ボールねじ１０２が螺合されている。また、Ｚ軸ボールねじ１０２の端部には、Ｚ軸パルスモータ１０４が連結されている。Ｚ軸パルスモータ１０４によってＺ軸ボールねじ１０２を回転させると、Ｚ軸移動プレート１００がＺ軸ガイドレール９８に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート１００の下部には、被加工物１１に切削加工を施す切削ユニット１０６が固定されている。切削ユニット１０６には、環状の切削ブレード１０８（図５参照）が装着される。切削ブレード１０８を回転させ、チャックテーブル７８によって保持された被加工物１１に切り込ませることにより、被加工物１１が切削される。

切削ユニット１０６に隣接する位置には、撮像ユニット１１０が設けられている。撮像ユニット１１０は、ＣＣＤ（Charged-Coupled Devices）センサ、ＣＭＯＳ（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor）センサ等のイメージセンサを備え、チャックテーブル７８によって保持された被加工物１１等を撮像する。例えば撮像ユニット１１０として、可視光カメラや赤外線カメラが用いられる。撮像ユニット１１０によって取得された画像は、被加工物１１と切削ユニット１０６との位置合わせ等に用いられる。

開口７２ｂの側方には、円筒状の洗浄空間（洗浄チャンバー）を画定する開口７２ｃが設けられている。そして、開口７２ｃの内側には、被加工物１１を洗浄する洗浄ユニット１１２が設けられている。洗浄ユニット１１２は、被加工物１１を保持するスピンナテーブル１１４を備える。スピンナテーブル１１４には、スピンナテーブル１１４をＺ軸方向と概ね平行な回転軸の周りで回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。また、スピンナテーブル１１４の周囲には、被加工物１１を支持するフレーム１３を把持して固定する複数のクランプ１１６が設けられている。

スピンナテーブル１１４の上方には、スピンナテーブル１１４によって保持された被加工物１１に向かって洗浄液を供給する洗浄液供給ノズル１１８が配置されている。被加工物１１を保持したスピンナテーブル１１４を回転させつつ洗浄液供給ノズル１１８から被加工物１１に向かって洗浄液を供給することにより、被加工物１１が洗浄される。

切削装置７０を構成する構成要素（カセット台７４、チャックテーブル７８、移動機構８０、クランプ８６、移動機構９０、切削ユニット１０６、撮像ユニット１１０、洗浄ユニット１１２等）は、制御部（制御ユニット、制御装置）１２０に接続されている。制御部１２０は、切削装置７０の各構成要素の動作を制御する制御信号を生成して、切削装置７０を稼働させる。

例えば制御部１２０は、コンピュータによって構成され、切削装置７０の稼働に必要な演算を行う演算部と、切削装置７０の稼働に用いられる各種の情報（データ、プログラム等）を記憶する記憶部とを含む。演算部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサを含んで構成される。また、記憶部は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含んで構成される。

切削装置７０によって被加工物１１を加工する際は、まず、カセット７６に収容された被加工物１１を搬送機構（不図示）によってチャックテーブル７８に搬送し、被加工物１１をチャックテーブル７８によって保持する。また、複数のクランプ８６によってフレーム１３を固定する。そして、被加工物１１に向かって切削液を供給しながら、切削ユニット１０６に装着された切削ブレード１０８を回転させて被加工物１１に切り込ませる。これにより、被加工物１１が切削される。

切削後の被加工物１１は、搬送機構（不図示）によって洗浄ユニット１１２に搬送され、スピンナテーブル１１４によって保持される。そして、洗浄液供給ノズル１１８から被加工物１１に洗浄液が供給され、被加工物１１が洗浄される。その後、被加工物１１は搬送機構（不図示）によって搬送され、カセット７６に収容される。

また、切削装置７０には混合装置２が搭載されている。混合装置２は、加工液供給路２４（図１参照）を介して切削ユニット１０６に接続され、洗浄液供給路２８（図１参照）を介して洗浄液供給ノズル１１８に接続されている。

混合装置２の動作は、制御部１２０によって制御される。例えば、バルブ８，１４，２０，２６，３０，３６，４０（図１及び図２参照）は制御部１２０に接続されており、各バルブの開閉又は開度が制御部１２０によって制御される。また、電源４２（図２、図３（Ａ）、図３（Ｂ）参照）は制御部１２０に接続されており、電源４２による電気化学セル５４への電圧の印加が制御部１２０によって制御される。すなわち、電気化学セル５４の充電及び放電（捕獲モード及び解放モード）の切り替えが、制御部１２０によって制御される。

図５は、切削ユニット１０６を示す斜視図である。切削ユニット１０６は、筒状のハウジング１３０を備える。ハウジング１３０には、Ｙ軸方向に沿って配置された円柱状のスピンドル（不図示）が収容されている。スピンドルの先端部（一端側）はハウジング１３０から露出しており、スピンドルの基端部（他端側）にはスピンドルを回転させるモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されている。

スピンドルの先端部には、被加工物１１を切削する環状の切削ブレード１０８が装着される。切削ブレード１０８は、回転駆動源からスピンドルを介して伝達される動力によって、Ｙ軸方向と概ね平行な回転軸の周りを回転する。

切削ブレード１０８としては、ハブタイプの切削ブレード（ハブブレード）を用いることができる。ハブブレードは、金属等でなる環状の基台と、基台の外周縁に沿って形成された環状の切刃とが一体となって構成される。例えば、ハブブレードの切刃は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ：cubic Boron Nitride）等でなる砥粒と、砥粒を固定するニッケルめっき層等の結合材とを含む電鋳砥石によって構成される。ただし、切削ブレード１０８としてワッシャータイプの切削ブレード（ワッシャーブレード）を用いることもできる。ワッシャーブレードは、砥粒と、金属、セラミックス、樹脂等でなり砥粒を固定する結合材とを含む環状の切刃のみによって構成される。

また、ハウジング１３０の先端部には、直方体状の支持部材１３２が固定されている。そして、支持部材１３２の表面には、切削ブレード１０８を覆う箱型のブレードカバー１３４が装着されている。ブレードカバー１３４の一端部には、加工液供給路２４に接続される一対の第１接続部１３６が設けられている。また、ブレードカバー１３４の他端部には、加工液供給路２４接続される第２接続部１４０及び第３接続部１４４が設けられている。

一対の第１接続部１３６には、ブレードカバー１３４に覆われた切削ブレード１０８の下端部を挟むように配置される一対の第１切削液供給ノズル（クーラーノズル）１３８が接続されている。一対の第１切削液供給ノズル１３８にはそれぞれ、切削ブレード１０８側に向かって開口する供給口（不図示）が設けられている。第１接続部１３６に切削液が流入すると、一対の第１切削液供給ノズル１３８の供給口から切削ブレード１０８の表面及び裏面に向かって切削液が供給される。

第２接続部１４０には、ブレードカバー１３４の内部に設けられた第２切削液供給ノズル（スプレーノズル）１４２が接続されている。第２切削液供給ノズル１４２の先端は、切削ブレード１０８の外周縁に向かって開口している。第２接続部１４０に切削液が流入すると、第２切削液供給ノズル１４２の先端から切削ブレード１０８の外周縁に向かって切削液が供給される。

第３接続部１４４には、下方に向かって開口する一対の第３切削液供給ノズル（シャワーノズル）１４６が接続されている。第３接続部１４４に切削液が流入すると、第３切削液供給ノズル１４６の先端からチャックテーブル７８（図４参照）によって保持された被加工物１１に向かって切削液が供給される。

切削ブレード１０８で被加工物１１を切削する際は、混合装置２から加工液供給路２４（図１参照）を介して第１切削液供給ノズル１３８、第２切削液供給ノズル１４２及び第３切削液供給ノズル１４６に混合流体（炭酸水）が切削液として供給される。そして、各ノズルから被加工物１１及び切削ブレード１０８に切削液が供給される。これにより、被加工物１１及び切削ブレード１０８が冷却されるとともに、被加工物１１の切削によって生じた屑（切削屑）が洗い流される。

また、洗浄ユニット１１２（図４参照）で被加工物１１を洗浄する際は、混合装置２から洗浄液供給路２８（図１参照）を介して洗浄液供給ノズル１１８に混合流体（炭酸水）が洗浄液として供給される。そして、洗浄液供給ノズル１１８からスピンナテーブル１１４によって保持された被加工物１１に向かって洗浄液が供給される。これにより、被加工物１１に付着した切削屑等の異物が洗い流される。

上記のように、切削装置７０においては、混合装置２によって生成された混合流体が切削液及び洗浄液として用いられる。これにより、被加工物１１の切削中及び洗浄中において静電気が発生しにくくなり、被加工物１１への微粒子の吸着や被加工物１１に形成されたデバイスの静電破壊が抑制される。

なお、混合装置２によって混合流体が生成されるタイミングに制限はない。例えば、切削装置７０によって被加工物１１が切削又は洗浄されていない期間（被加工物１１の搬送中等）に、捕獲ユニット３２（図２及び図３（Ａ）参照）によって二酸化炭素が捕獲、解放され、混合部１６（図１参照）によって混合流体が生成される。

また、本実施形態においては、混合装置２が切削装置７０に搭載される例について説明したが、混合装置２は他の加工装置に搭載又は接続することもできる。例えば混合装置２は、被加工物１１を研削する研削ユニットを備える研削装置、被加工物１１を研磨する研磨ユニットを備える研磨装置、被加工物１１にレーザービームを照射するレーザー照射ユニットを備えるレーザー加工装置等に搭載又は接続されてもよい。

研削装置の研削ユニットはスピンドルを備えており、スピンドルの先端部には複数の研削砥石が固定された環状の研削ホイールが装着される。そして、研削ユニットは研削ホイールを回転させながら研削砥石を被加工物１１に接触させることにより、被加工物１１を研削する。また、研磨装置の研磨ユニットはスピンドルを備えており、スピンドルの先端部には円盤状の研磨パッドが装着される。そして、研磨ユニットは研磨パッドを回転させながら被加工物１１に接触させることにより、被加工物１１を研磨する。

レーザー加工装置のレーザー照射ユニットは、所定の波長のレーザーを発振するレーザー発振器と、レーザー発振器から出射したレーザービームを集光させる集光器とを備える。レーザー照射ユニットから被加工物１１にレーザービームを照射することにより、被加工物１１にレーザー加工が施される。

上記の研削装置、研磨装置、レーザー加工装置にも、被加工物１１に加工液又は洗浄液を供給するノズルが設けられる。そして、混合装置２は、加工液供給路２４又は洗浄液供給路２８を介してノズルに接続される。これにより、混合装置２によって生成された混合流体が被加工物１１等に供給される。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。

２ 混合装置
４ 純水供給源
６ 純水供給路
８ バルブ
１０ 二酸化炭素供給源
１２ 二酸化炭素供給路
１４ バルブ
１６ 混合部
１８ 流体供給路
２０ バルブ
２２ 流体供給部
２４ 加工液供給路
２６ バルブ
２８ 洗浄液供給路
３０ バルブ
３２ 捕獲ユニット
３４ 大気供給路
３６ バルブ
３８ 大気排出路
４０ バルブ
４２ 電源
５０ ケース
５０ａ 上壁
５０ｂ 底壁
５０ｃ 側壁
５２ ガス流動空間
５４ 電気化学セル
５６Ａ，５６Ｂ 第１電極（カソード）
５８ 第２電極（アノード）
６０ セパレータ
７０ 切削装置
７２ 基台
７２ａ，７２ｂ，７２ｃ 開口
７４ カセット台
７６ カセット
７８ チャックテーブル（保持テーブル）
７８ａ 保持面
８０ 移動機構
８２ テーブルカバー
８４ 防塵防滴カバー
８６ クランプ
８８ 支持構造
９０ 移動機構
９２ Ｙ軸ガイドレール
９４ Ｙ軸移動プレート
９６ Ｙ軸ボールねじ
９８ Ｚ軸ガイドレール
１００ Ｚ軸移動プレート
１０２ Ｚ軸ボールねじ
１０４ Ｚ軸パルスモータ
１０６ 切削ユニット
１０８ 切削ブレード
１１０ 撮像ユニット
１１２ 洗浄ユニット
１１４ スピンナテーブル
１１６ クランプ
１１８ 洗浄液供給ノズル
１２０ 制御部（制御ユニット、制御装置）
１３０ ハウジング
１３２ 支持部材
１３４ ブレードカバー
１３６ 第１接続部
１３８ 第１切削液供給ノズル（クーラーノズル）
１４０ 第２接続部
１４２ 第２切削液供給ノズル（スプレーノズル）
１４４ 第３接続部
１４６ 第３切削液供給ノズル（シャワーノズル）
１１ 被加工物
１３ フレーム
１５ テープ

Claims (4)

1. 純水と二酸化炭素とを混合する混合装置であって、
   純水を供給する純水供給源と、
   二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源と、
   該純水供給源から供給された純水と該二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素とを混合する混合部と、を備え、
   該二酸化炭素供給源は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して該混合部に供給することを特徴とする混合装置。
2. 該二酸化炭素供給源は、電極を含む電気化学セルを備え、
   該電極は、該電気化学セルの極性に応じて二酸化炭素を捕獲又は解放することを特徴とする、請求項１に記載の混合装置。
3. 被加工物を切削する切削装置であって、
   該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よって保持された該被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、
   純水と二酸化炭素とを混合する混合装置と、を備え、
   該切削ユニットは、該被加工物又は該切削ブレードに切削液を供給する切削液供給ノズルを含み、
   該混合装置は、純水を供給する純水供給源と、二酸化炭素を供給する二酸化炭素供給源と、該純水供給源から供給された純水と該二酸化炭素供給源から供給された二酸化炭素とを混合して混合流体を生成する混合部と、を含み、
   該二酸化炭素供給源は、大気に含まれる二酸化炭素を捕獲して該混合部に供給し、
   該混合装置によって生成された該混合流体が、該切削液として該切削液供給ノズルに供給されることを特徴とする切削装置。
4. 該二酸化炭素供給源は、電極を含む電気化学セルを備え、
   該電極は、該電気化学セルの極性に応じて二酸化炭素を捕獲又は解放することを特徴とする、請求項３に記載の切削装置。

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