JP4700437B2 - 高圧液噴射式切断装置 - Google Patents

Description

本発明は，研磨材を含む高圧液の噴射によって被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置に関する。

ウォータージェットは，超高圧ポンプ等によって水にエネルギーを与えて形成された高圧水の噴流であり，例えば音速の１〜３倍という流速を有する。近年では，このウォータージェットを使用して各種の被加工物（ワーク）を切断する方法および装置が開発されている。特に，切断効率を向上させるため，高圧水に固体の研磨材（ａｂｒａｓｉｖｅ）を混入したアブレシブジェットに注目が集まっている。この研磨材は，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素などの高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であるが，これらの研磨材は，高圧水とともに被加工物に高速で衝突し，被加工物の一部を破壊して切削する。

このようなウォータージェットによる切断は，被加工物に熱影響を与えずに切断でき，研磨材によって切断面におけるバリの発生を低減できるという利点がある。さらに，切断ラインが曲線であっても問題なく切断できることに加え，複合材や難加工材の切断にも適しているという利点もある。このため，近年では，半導体基板，特にパッケージ化された基板などをダイシングするために，従来のような切削ブレードに代えてウォータージェットによる切断加工が検討されている。

アブレシブジェットを用いたウォータージェット切断装置では，一般的に，切断加工に使用された研磨材を回収して再利用することがなされる。これは，一回の被加工物の切断において，噴射ノズルから高圧水とともに噴射された研磨材のすべてが加工に寄与して消耗するわけではないため，研磨材を使い捨てにすると，消耗していない研磨材をも大量に廃棄することになり，極めて生産効率が低下してしまうからである。

そこで，これまで本願発明者らは，図４に示すように，研磨材回収フィルタ１６７を備えた研磨材回収装置１６０を使用して，装置内で研磨材を自動的に循環させて再利用可能なウォータージェット切断装置を検討してきた。このウォータージェット切断装置では，図４に示すように，高圧ポンプ１１５から供給された高圧水によって，研磨材混合液貯留タンク１２２ａまたは１２２ｂ内の研磨材混合液を高圧で送出し，この高圧の研磨材混合液（アブレシブジェット）Ｊを噴射ノズル１３０から被加工物１０５に対して噴射して，切断加工を行う。さらに，噴射ノズル１３０から噴射された研磨材混合液Ｊを，キャッチタンク１５０で受け止めた後に，研磨材回収装置１６０によって，当該研磨材混合液から，再利用可能な粒径（例えば２５〜１００μｍ）の研磨材を回収して，２つの研磨材混合液供給タンク１２２ａ，１２２ｂのうち切断加工に使用されていない方に補充する構成である。

この研磨材回収装置１６０では，所定の大きさ以下の粒径（例えば１００μｍ以下）を通過できる研磨材回収フィルタ１６７を使用し，研磨材回収フィルタ１６７を振動させながら，研磨材回収フィルタ１６７上を研磨材混合液が一定の流速（例えば，正圧ポンプで８リットル／分）で流れるようにし，研磨材回収フィルタ１６７を通過した所定範囲の粒径（例えば２５〜１００μｍ）の研磨材を選別して回収していた。これは，過度に粒径が小さい研磨材は再利用しても研磨に寄与できず，一方，過度に粒径が大きい研磨材は噴射ノズル１３０が詰まる原因となるからである。

特開平１０−６６８９５号公報 特開２００１−７９４４３号公報

ところが，上記図４に示した研磨材回収装置１６０では研磨材回収フィルタ１６７を使用しているため，研磨材回収フィルタ１６７の網目に研磨材が目詰まりを起してしまうことがある。このため，研磨材回収フィルタ１６７を定期的に洗浄し，研磨材を網目から離脱させて目詰まりを解消させる手段を講じていたが，研磨材によって網目が磨耗してしまうので，どうしても研磨材回収フィルタ１６７を新品に交換する必要が生じる。

しかし，上記研磨材回収装置１６０は，強固に密閉された筐体内に研磨材回収フィルタ１６７が配置されているため，オペレータが研磨材回収フィルタ１６７を交換することは非常に困難であるという問題があった。

また，上記研磨材回収装置１６０では，過度に粒径が小さい研磨材は，重量が軽いため研磨材回収フィルタ１６７を通過することなく水流に押し流され，過度に粒径が大きい研磨材は，研磨材回収フィルタ１６７を通過できないため，これも水流に押し流されて，排出されることになる。ところが，本願発明者らが検証した結果，排出される研磨材の中には，本来であれば研磨材回収装置１６０で回収されるべき研磨材（例えば２５〜１００μｍ）が混入していることが分った。これは，粒径の下限の大きさを水流の流速によって制御しているため非常に不安定であることが一因と考えられる。このようにして再利用可能であるが排出されてしまう研磨材の量は，再利用可能な研磨材の全体の約８％に及ぶと推定され，これにより，生産性が著しく低下してしまうという問題もあった。

さらに，アブレシブジェットの切削力は，研磨材の粒径によって決定されるため，安定した品質を実現するためには，研磨材をできるだけ均一な粒径に揃えることが望ましい。しかし，上記研磨材回収装置１６０で，これを実現しようとすると，研磨材回収フィルタ１６７上で流れる研磨材混合液の流速を早くし，かつ研磨材回収フィルタの網目を小さくしなければならず，再利用可能な研磨材を回収できない割合がさらに増加してしまうので，研磨材の粒径を均一に揃えることは非常に困難であるという問題もあった。

そこで，本発明は，上記問題点に鑑みてなされたものであり，研磨材回収手段をメンテナンスすることなく継続使用することができ，均一な粒径の研磨材を容易に回収することが可能な，新規かつ改良された高圧液噴射式切断装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，研磨材と液体とが混合された研磨材混合液を貯留する研磨材混合液貯留タンクと；研磨材混合液貯留タンクに高圧液を供給することによって，研磨材混合液貯留タンクに貯留されている研磨材混合液を高圧で送出する高圧液供給手段と；研磨材混合液貯留タンクから送出された高圧の研磨材混合液を，被加工物に対して噴射する噴射ノズルと；噴射ノズルから噴射された高圧の研磨材混合液を受け止めるキャッチタンクと；キャッチタンクから移送された研磨材混合液から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収し，回収された研磨材を含む研磨材混合液を研磨材混合液貯留タンクに移送する研磨材回収手段と；を備え，噴射ノズルから噴射された高圧の研磨材混合液によって被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置が提供される。この高圧液噴射式切断装置において，上記研磨材回収手段は，キャッチタンクから移送された研磨材混合液を水平方向に流動させて，研磨材の粒径の大きさによって生じる沈降速度の差を利用して，研磨材の粒径に応じて研磨材を選別し，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収する研磨材選別タンクを備える。この研磨材選別タンクは，研磨材選別タンクの一側上部に設けられた流入口と；研磨材選別タンクの他側上部に設けられた流出口と；研磨材選別タンクの底部における流入口側に配設され，研磨材選別タンクの底部を分割する仕切部材である第１の選別部材と；研磨材選別タンクの底部における流出口側に配設され，研磨材選別タンクの底部を分割する仕切部材である第２の選別部材と；研磨材選別タンクの底部における第１の選別部材と第２の選別部材との間に配設された第１の排出口と；を有する。そして，研磨材選別タンクは，キャッチタンクから移送された研磨材混合液が，流入口から流出口に向けて水平方向に流動する際に，当該研磨材混合液に含まれる再利用可能な所定範囲の上限より粒径が大きい研磨材を第１の選別部材よりも流入口側に沈降させ，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を第１の選別部材と第２の選別部材との間に沈降させ，再利用可能な所定範囲の下限より粒径が小さい研磨材を第２の選別部材よりも流出口側に沈降させ，第１の排出口から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を排出して回収する。

かかる研磨材選別タンクにより，研磨材回収フィルタを使用することなく，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を選別して回収できる。このため，研磨材回収手段のメンテナンスをすることなく，長期に渡り継続的に使用できる。また，研磨材選別タンクにより，研磨材回収フィルタを使用した場合と比較して，研磨材を正確に選別して均一な研磨材を得やすいので，被加工物の切断品質を向上できる。

また，上記第１の選別部材と第２の選別部材の高さは変更可能であるようにしてもよい。これにより，第１の選別部材の高さを変更することによって，再利用のため回収される研磨材の上限粒径を変更でき，また，第２の選別部材の高さを変更することによって，再利用のため回収される研磨材の下限粒径を変更できる。

また，上記研磨材選別タンクは，研磨材選別タンクの底部における第１の選別部材よりも流入口側に配設された第２の排出口と；研磨材選別タンクの底部における第２の選別部材よりも流出口側に配設された第３の排出口と；をさらに備え，第２の排出口から再利用可能な所定範囲の上限より粒径が大きい研磨材を排出し，第３の排出口から再利用可能な所定範囲の下限より粒径が小さい研磨材を排出するようにしてもよい。これにより，排水溝を詰まらせるような大きな粒径の研磨材を選別・回収して，廃棄若しくは他の用途に利用できるようになる。

以上説明したように本発明によれば，研磨材回収フィルタを使用しないので，研磨材回収手段をメンテナンスすることなく長時間にわたり継続的に使用できる。また，研磨材回収フィルタを使用したときと比較して，均一な研磨材を回収し易いので，被加工物の切断品質を向上できる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施の形態）
以下に，本発明の第１の実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置について説明する。なお，本実施形態にかかる高圧液噴射式切断装置は，例えば，以下に説明するように，研磨材が混入された高圧水の噴流（アブレシブジェット）によって被加工物を切断するウォータージェット切断装置として構成されているが，本発明はかかる例に限定されるものではない。

まず，図１に基づいて，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１の全体構成について説明する。なお，図１は，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１の全体構成を示す説明図である。

図１に示すように，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１は，被加工物５に対して，研磨材を含む高圧水を噴射することにより，被加工物５を比較的自由な切断ラインで高精度に切断加工（即ち，ウォータージェット加工）することが可能な切断装置である。このウォータージェット切断装置１による切断対象である被加工物５は，例えば，シリコンウェハ，パッケージ化された半導体基板（例えばＣＳＰ基板）等の各種の半導体基板などであるが，かかる例に限定されない。

かかるウォータージェット切断装置１は，例えば，高圧ポンプ１５からなる高圧液供給手段１０と，研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ等からなる研磨材混合手段２０と，ウォータージェットＪを噴射する噴射ノズル３０と，被加工物５を保持する保持テーブル４０と，保持テーブルを移動させるテーブル移動手段（図示せず。）と，ウォータージェットＪを受け止めるキャッチタンク５０と，選別タンク７０及び回収研磨材貯留タンク８０を有する研磨材回収手段６０と，を主に備える。以下に，かかるウォータージェット切断装置１を構成する各部について詳述する。

高圧液供給手段１０を構成する高圧ポンプ１５は，外部から供給された水を加圧して，例えば６００〜７００バール（１バール＝約１．０２ｋｇｆ／ｃｍ^２）の高圧水を発生して供給する。外部から供給される水は，例えば水道水であるが，かかる例に限定されず，純水等であってもよい。高圧ポンプ１５によって発生された高圧水は，高圧液供給用配管１２を介して，研磨材混合手段２０の研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂに供給される。

研磨材混合手段２０は，例えば，研磨材（砥粒）と水とが混合された研磨材混合水を貯留する２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂ（以下「研磨材混合液貯留タンク２２」と総称する場合もある。）と，合流部２３と，これらを連結する複数の配管及びバルブとから構成される。研磨材は，例えば，ガーネット，酸化アルミナ，炭化ケイ素，ダイヤモンド等の高硬度の材質からなり，粒径が例えば数十〜数百μｍ程度の粒状物であり，高圧水の切断効率を高める機能を有する。本実施形態では，この研磨材として，例えば，粒径が４０〜１００μｍの酸化アルミナが使用される。

かかる研磨材混合手段２０は，高圧ポンプ１５から供給された高圧水の圧力によって，いずれか一方の研磨材混合液貯留タンク２２ａに貯留されている研磨材混合水を高圧で押し出し，この高圧の研磨材混合水を，配管２１を介して噴射ノズル３０に送出する。このとき，他方の研磨材混合液貯留タンク２２ｂでは，研磨材回収手段６０によって回収された研磨材が配管６１を介して補充されて当該研磨材を貯留しておくとともに，不要な水を配管６３を介して研磨材回収手段６０に送出する。

そして，切断加工に使用されている一方の研磨材混合液貯留タンク２２ａ内の研磨材貯留量が所定レベル以下に減少した場合には，研磨材混合液貯留タンク２２ａと研磨材混合液貯留タンク２２ｂの動作を切り替えて，上記と同様にして，噴射ノズル３０に対する研磨材混合水の供給と，研磨材回収手段６０からの研磨材の補充とを同時並行で行う。これにより，高圧の研磨材混合水を，噴射ノズル３０に安定して連続供給することができる。なお，３つ以上の研磨材混合液貯留タンク２２を設けて，これらを切り替えて使用してもよい。

噴射ノズル３０は，上記研磨材混合手段２０から供給された高圧の研磨材混合水を，ウォータージェットＪとして，保持テーブル４０に保持されている被加工物５に対して上方から高速で噴射する。これにより，高圧水のエネルギーによって被加工物５を切断することができる。このとき，研磨材は，高圧水とともに被加工物５に衝突して被加工物５の一部を破壊して切削するので，切断能率を向上させることができる。このように，本実施形態にかかるウォータージェットＪは，アブレシブジェットとして構成されている。

テーブル移動手段（図示せず。）は，被加工物保持手段である保持テーブル４０を水平方向（Ｘ軸およびＹ軸方向）および垂直方向（Ｚ軸方向）に移動させる。これにより，噴射ノズル３０からウォータージェットＪを噴射しながら，当該噴射ノズル３０に対して保持テーブル４０をＸ軸およびＹ軸方向に相対移動させることで，被加工物５の切断予定ラインに沿って，研磨材入りのウォータージェットＪを作用させて，被加工物５を連続的に切断加工することができる。

キャッチタンク５０は，例えば，上面が開放された縦長の貯水槽であり，ウォータージェットＪの受け水槽として機能する。即ち，キャッチタンク５０は，貯留している水を緩衝材として，上記のようにして被加工物５を切断して貫通したウォータージェットＪの威力を弱めて受け止めることができる。このキャッチタンク５０の底部には，上記のように受け止めたウォータージェットＪに含まれる研磨材が，沈降して堆積する。このキャッチタンク５０の底部に堆積した研磨材を含む研磨材混合水は，配管５１を介して第１の正圧ポンプ５９によって，研磨材回収手段６０に移送される。

研磨材回収手段６０は，上記従来の研磨材回収フィルタ方式の研磨材回収装置１６０とは異なり，沈殿式の研磨材回収装置である。この研磨材回収手段６０は，研磨材選別タンク７０と，回収研磨材貯留タンク８０とを備える。

研磨材選別タンク７０は，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合液から，再利用可能な所定範囲の粒径，即ち，所定の下限粒径（例えば，２５μｍ）以上かつ所定の上限粒径（例えば１００μｍ）以下の研磨材を選別して回収し，この回収した研磨材を含む研磨材混合水を，配管６６を介して回収研磨材貯留タンク８０に移送する。また，研磨材選別タンク７０は，上記の上限粒径より大きい研磨材を選別して回収し，配管６４を介して研磨材回収フィルタ１０１に送出する。また，研磨材選別タンク７０は，上記の下限粒径より小さい研磨材を選別して回収し，配管６５を介して研磨材回収フィルタ１０２に送出する。なお，上記研磨材選別タンク７０により回収されなかった研磨材を含む研磨材混合水は，第３の正圧ポンプ７９により，配管６２を介して外部に排出される。かかる研磨材選別タンク７０は，本実施形態にかかる特徴的構成であり，その詳細は後述する。

回収研磨材貯留タンク８０は，上記研磨材選別タンク７０によって回収された再利用可能な研磨材を含む研磨材混合液水を貯留する。この研磨材貯留容器６６の底部に堆積した研磨材を含む研磨材混合水は，第２の正圧ポンプ６９によって配管６１を介して，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂのうち，切断加工に使用されていない方の研磨材混合液貯留タンクに移送される。

以上のような構成のウォータージェット切断装置１は，高圧ポンプ１５から供給された高圧水によって，研磨材混合液貯留タンク２２ａまたは２２ｂ内の研磨材混合水を高圧で送出し，この高圧の研磨材混合水（アブレシブジェット）を噴射ノズル３０から被加工物５に対して噴射して，切断加工を行う。さらに，噴射ノズル３０から噴射された研磨材混合水を，キャッチタンク５０で受け止めた後に，研磨材回収手段６０によって，当該研磨材混合水から，消耗しておらず再利用可能な粒径（例えば２５〜１００μｍ）の研磨材を回収して，２つの研磨材混合液貯留タンク２２ａ，２２ｂのうち，切断加工に使用していない方に戻すような構成である。かかる構成により，ウォータージェット切断装置１内で研磨材を自動的に循環させて，効率的に再利用することができる。

次に，図２及び図３に基づいて，本実施形態にかかる特徴である研磨材選別タンク７０について詳細に説明する。図２Ａは，本実施形態にかかる研磨材選別タンク７０の外観構成を示す斜視図であり，図２Ｂは，本実施形態にかかる研磨材選別タンク７０の内部構成を示す斜視図であり，図３は，本実施形態にかかる研磨材選別タンク７０の内部構成を示す縦断面図である。

図２及び図３に示すように，研磨材選別タンク７０は，上記キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水を液面Ｗ付近で略水平方向に流動させて，粒径に応じた研磨材の沈降速度の違いを利用して当該研磨材混合水内の研磨材を選別し，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収する機能を有する。

この研磨材選別タンク７０は，例えば，研磨材混合水を貯留する略直方体形状の筐体７１と，筐体７１の一側上部に配設されてキャッチタンク５０からの配管５１が接続されるバッファタンク７２と，バッファタンク７２の下部出口に設けられた流入口９１と，筐体７１の他側上部に配設された流出口９２と，筐体７１の底部における流入口９１側に配設された第１の選別部材７３と，筐体７１の底部における流出口９２側に配設された第２の選別部材７４と，筐体７１内に貯留された研磨材混合水の液面Ｗの高さを測定する液面測定センサ７５と，筐体７１の底部と配管６６とを連結する連結部材７６と，筐体７１の底部において第１の選別部材７３と第２の選別部材７４との間に配設された第１の排出口９４と，筐体７１の底部において第１の選別部材７３よりも流入口９１側に配設された第２の排出口９３と，筐体７１の底部において前記第２の選別部材よりも前記流出口９２側に配設された第３の排出口９５と，を備える。

図示のように研磨材選別タンク７０は，略直方体の筐体７１内部に研磨材混合水を貯水可能な水槽となっている。この筐体７１の上部には，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水を筐体７１内で水平方向に流動させるような箇所に，当該研磨材混合水用の流入口９１と流出口９２とが配設されている。この流入口９１と流出口９２とは，筐体７１内で略同一の高さに配設されており，少なくとも貯水された液面Ｗより下側に位置するようになっている。

また，この流入口９１が位置する側の筐体７１上部には，キャッチタンク５０から移送された研磨材混合水を一時的に貯水するバッファタンク７２が設けられている。キャッチタンク５０から研磨材選別タンク７０には，常に一定量の研磨材混合水が移送されるわけではないので，このバッファタンク７２によって研磨材混合水を一時的に貯水することで，バッファタンク７２の下部に位置する流入口９１から筐体７１内に，常に一定量の研磨材混合水を流入させるようにする。

さらに，このバッファタンク７２の下部出口には，例えば断面Ｌ字形の板状部材で構成された規制部材７２１が配設されている。この規制部材７２１の一側には，上記流入口９１が側方に向けて開口するように形成されている。かかる規制部材７２１は，バッファタンク７２の底部から排出される研磨材混合水が，鉛直下方に向けて流出しないように規制し，上記流入口９１から水平方向に向けて流出されるように案内する。これにより，筐体７１内の上部における上記研磨材混合水の水平流を好適に発生させることができる。

また，筐体７１の上部には，研磨材選別タンク７０内に貯留されている研磨材混合水の液面Ｗの高さを測定する液面測定センサ７５が設けられている。この液面測定センサ７５は，例えば小型静電容量式液面センサで構成され，電極と容器内壁間のコンデンサ（静電容量）の変化に基づき，液面Ｗの高さを測定する。かかる液面測定センサ７５による測定結果に基づき，研磨材選別タンク７０に対して流出入する研磨材混合水の流量を制御することによって，液面Ｗの高さが調節される。具体的には，液面Ｗが流入口９１と流出口９２の位置よりも高く，かつ，液面Ｗが筐体７１の天井部まで達しないように，液面Ｗの高さが調節される。

以上のような構成により，キャッチタンク５０から配管５１を介して研磨材選別タンク７０に移送された研磨材混合水を，バッファタンク７２で一時的に貯留した後に，上記流入口９１から筐体７２内に流入させて，筐体７１内上部を水平方向に流動させ，さらに，流出口９３から配管６２を介して外部に排出することができる。

次に，研磨材選別タンク７０において，上記水平流動する研磨材混合水に含まれる研磨材を粒径に応じて選別するための構成について説明する。

筐体７１の底部には，流入口９１に近い側に第１の選別部材７３が配置され，流出口９２に近い側に第２の選別部材７４が配置されている。この第１の選別部材７３及び第２の選別部材７４は，例えば三角柱状ユニットで構成され，上記水平流の方向に対して垂直方向に筐体７１の底部を分断するようにして配置される。

第１の選別部材７３は，例えば，比較的大きい三角柱状ユニットで構成されており，その傾斜面７３ａを流出口９２側に，その垂直面７３ｂを流入口９１側にして配置される。この第１の選別部材７３は，再利用可能な研磨材の上限粒径（例えば１００μｍ）の大きさを選別する仕切部材として機能する。かかる第１の選別部材７３の高さｈ１を変更することによって，再利用のため回収される研磨材の上限粒径の大きさを変更することができる。この場合，第１の選別部材７３としてその高さｈ１が異なる複数種類の三角柱状ユニットを用意し，設定された上限粒径に応じて当該三角柱状ユニットを選択的に配置してもよいし，或いは，設定された上限粒径に応じて第１の選別部材７３自体の高さｈ１を変更可能に構成してもよい。

また，第２の選別部材７４は，第１の選別部材７３と比較して小さい三角柱状ユニットで構成されており，その傾斜面７４ａを流入口９１側に，その垂直面７４ｂを流出口９２側にして配置される。この第２の選別部材７４は，再利用可能な研磨材の下限粒径（例えば２５μｍ）の大きさを選別する仕切部材として機能する。かかる第２の選別部材７４の高さｈ２を変更することによって，第１の選別部材７３と同様に，再利用のため回収される研磨材の下限粒径の大きさを変更することができる。

以上のような第１の選別部材７３及び第２の選別部材７４を配置することによって，筐体７１の底部が，上記水平流の方向に沿って３つの底部領域に区分される。この３つの底部領域のうち，第１の選別部材７３よりも流入口９１側の底部領域（図３の左側の領域）は，再利用可能な研磨材の上限粒径より大きい（例えば１００μｍより大きい）研磨材が沈降して堆積する領域である。また，第１の選別部材７３と第２の選別部材７４との間の底部領域（図３の中央の領域）は，再利用可能な所定範囲の粒径（例えば２５μ以上１００μｍ以下）の研磨材が沈降して堆積する領域である。また，第２の選別部材７４よりも流出口９２側の底部領域（図３の右側の領域）は，再利用可能な研磨材の下限粒径より小さい（例えば２５μｍより小さい）の研磨材が沈降して堆積する領域である。

以上のような構成により，粒径に応じた研磨材の沈降速度の違いを利用して，上記筐体７１内を水平流動する研磨材混合水に含まれる研磨材を選別し，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収できる。

具体的には，上記流入口９１から流入した研磨材混合水は，筐体７１内上部を水平流動して，流出口９２から外部に排出される。このとき，微細な粒径（例えば１０μｍ以下）の研磨材は，研磨材選別タンク７０内で沈降することなく，上記水平流にのって流出口９２から外部に排出される（図３の矢印Ａ参照）。かかる微細な粒径の研磨材は，そのまま排出しても排水溝を詰まらせることはない。

また，上記水平流動する研磨材混合液中に含まれる，再利用可能な研磨材の上限粒径より大きい研磨材は，沈降速度が大きいので，第１の選別部材７３よりも流入口９１側の底部領域に沈降する（図３の矢印Ｂ参照）。また，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材は，沈降速度が中程度であるので，第１の選別部材７３と第２の選別部材７４との間の底部領域に沈降する（図３の矢印Ｃ参照）。さらに，再利用可能な研磨材の下限粒径より小さい研磨材は，沈降速度が小さいので，第２の選別部材７４よりも流出口９２側の底部領域に沈降する（図３の矢印Ｄ参照）。

このようにして，研磨材選別タンク７０は，粒径に応じた研磨材の沈降速度の違いを利用して研磨材を選別し，第１の選別部材７３と第２の選別部材７４とによって区分された３つの底部領域にそれぞれ堆積させることができる。これにより，例えば，再利用可能な研磨材の下限粒径を例えば２５μｍに設定し，上限粒径を１００μｍに設定した場合には，第１の選別部材７３によって１００μｍより大きい研磨材を回収対象から除外し，第２の選別部材７４によって，２５μｍより小さいの研磨材を回収対象から除外できる。

つまり，第１の選別部材７３と第２の選別部材７４との間の底部領域には，再利用可能な所定範囲の粒径（例えば２５μｍ〜１００μｍ）の研磨材が，沈降・堆積する。かかる再利用可能な粒径の研磨材は，当該底部領域に設けられた第１の排出口９４から，配管６６を介して回収研磨材貯留タンク８０に送出されて貯留される（図１参照）。この回収研磨材貯留タンク８０に貯留された研磨材は，適時に研磨材混合液供給タンク２２に移送されて，再利用される。

また，第１の選別部材７３よりも流入口９３側の底部領域には，再利用可能な研磨材の上限粒径（例えば１００μｍ）より大きい研磨材だけでなく，被加工物５を切断したときに生じた多くの切断屑が沈降・堆積する。これらの切断屑は，再利用可能な研磨材の粒径より大きい場合が多いため，上記第１の選別部材７３により選別されて，当該底部領域に堆積している。このような上限粒径より大きい研磨材や切断屑は，当該底部領域に位置する筐体７１側面に設けられた第２の排出口９３から排出され，配管６４を介して研磨材回収フィルタ１０１（図１参照）に移送される。かかる上限粒径より大きい研磨材および切削屑は，排水溝などを詰まらせる原因となるため，そのままでは排水できないので，研磨材回収フィルタ１０１により回収して，廃棄処理される。

また，第２の選別部材７４よりも流出口９２側の底部領域には，再利用可能な研磨材の下限粒径より小さい（例えば２５μｍより小さい）研磨材であって，そのまま排水されると排水溝を詰まらせてしまう粒径（例えば１０μｍより大きく，２５μｍより小さい）の研磨材が沈降・堆積する。この研磨材は，当該底部領域に位置する筐体７１側面に設けられた第３の排出口９５から排出され，配管６５を介して研磨材回収フィルタ１０２（図１参照）に移送される。かかる１０μｍ〜２５μｍの粒径の研磨材は，排水溝などを詰まらせる原因となるため，そのままでは排水できないので，研磨材回収フィルタ１０２により回収して，廃棄処理される。しかし，上記第２の排出口９３から排出された研磨材は再利用される可能性がないが，この第３の排出口９５から排出された研磨材は，他の用途で使用できる可能性があるので，第２の排出口９３から排出された研磨材とは，別途に回収することが望ましい。

以上，本実施形態にかかるウォータージェット切断装置１，特に，研磨材回収手段６０の研磨材選別タンク７０について詳述した。本実施形態にかかる研磨材回収手段６０では，従来の研磨材回収手段１６０のような研磨材回収フィルタ１６７（図４参照）を使用せずに，研磨材混合水を水平流動させ，粒径に応じた研磨材の沈降速度の差を利用して，再利用可能な研磨材を選別して回収する。従って，基本的には研磨材回収手段６０をメンテナンスすることなく，長く継続的に使用することができ，オペレータの利便性を向上できる。

また，このような研磨材の沈降速度の差を利用した選別・回収方法では，研磨材回収フィルタ１６７を使用した場合と比較して，研磨材を粒径ごとに正確に選別して，均一な研磨材を得やすい。従って，当該均一な研磨材をウォータージェット切断装置１内で循環利用することで，被加工物５の切断品質を高めることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態および実施例について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，被加工物５は，各種の半導体ウェハ，ＣＳＰ基板，ＧＰＳ基板，ＢＧＡ基板等のパッケージ基板等の半導体基板などであってよい。また，被加工物は，サファイア基板，ガラス材，セラミックス材，金属材，プラスチック等の合成樹脂材，或いは，磁気ヘッド，レーザダイオードヘッド等を形成するための電子材料基板，などであってもよい。また，被加工物５の形状は，略矩形板形状，略円盤形状など任意の形状であってよい。

また，上記実施形態では，高圧液噴射式切断装置として，ウォータージェット切断装置１を採用した例について説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。高圧液噴射式切断装置は，高圧液を噴射する高圧液噴射手段を備え，高圧液の噴射によって被加工物を切断加工できる装置であれば，多様に設計変更可能である。例えば，噴射および貯留する液体は，上記水の例に限定されず，アルコール，油などの任意の液体であっても良いし，或いは，各種の化学物質等を各種溶媒に溶解させた液体などであってもよい。

本発明は，研磨材が混合された高圧液の噴射によって被加工物を切断加工する高圧液噴射式切断装置に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるウォータージェット切断装置の全体構成を示す模式図である。 同実施形態にかかる本実施形態にかかる研磨材選別タンクの外観構成を示す斜視図である。 同実施形態にかかる研磨材選別タンクの内部構成を示す斜視図である。 同実施形態にかかる研磨材選別タンクの内部構成を示す縦断面図である。 本願発明者らが検討した従来のウォータージェット切断装置の全体構成を示す説明図である。

符号の説明

１ ： ウォータージェット切断装置
５ ： 被加工物
１０ ： 高圧液供給手段
１５ ： 高圧ポンプ
２０ ： 研磨材混合手段
２２ ： 研磨材混合液貯留タンク
３０ ： 噴射ノズル
４０ ： 保持テーブル
５０ ： キャッチタンク
６０ ： 研磨材回収手段
７０ ： 研磨材選別タンク
７１ ： 筐体
７２ ： バッファタンク
７３ ： 第１の選別部材
７４ ： 第２の選別部材
７５ ： 液面測定センサ
９１ ： 流入口
９２ ： 流出口
９３ ： 第２の排出口
９４ ： 第１の排出口
９５ ： 第３の排出口
８０ ： 回収研磨材貯留タンク
Ｊ ： ウォータージェット

Claims (3)

1. 研磨材と液体とが混合された研磨材混合液を貯留する研磨材混合液貯留タンクと；
   前記研磨材混合液貯留タンクに高圧液を供給することによって，前記研磨材混合液貯留タンクに貯留されている研磨材混合液を高圧で送出する高圧液供給手段と；
   前記研磨材混合液貯留タンクから送出された高圧の研磨材混合液を，被加工物に対して噴射する噴射ノズルと；
   前記噴射ノズルから噴射された高圧の研磨材混合液を受け止めるキャッチタンクと；
   前記キャッチタンクから移送された研磨材混合液から，再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収し，前記回収された研磨材を含む研磨材混合液を前記研磨材混合液貯留タンクに移送する研磨材回収手段と；
   を備え，
   前記噴射ノズルから噴射された高圧の研磨材混合液によって前記被加工物を切断する高圧液噴射式切断装置において：
   前記研磨材回収手段は，
   前記キャッチタンクから移送された研磨材混合液を水平方向に流動させて，研磨材の粒径の大きさによって生じる沈降速度の差を利用して，研磨材の粒径に応じて研磨材を選別し，前記再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を回収する研磨材選別タンクを備え，
   前記研磨材選別タンクは，
   前記研磨材選別タンクの一側上部に設けられた流入口と；
   前記研磨材選別タンクの他側上部に設けられた流出口と；
   前記研磨材選別タンクの底部における前記流入口側に配設され，前記研磨材選別タンクの底部を分割する仕切部材である第１の選別部材と；
   前記研磨材選別タンクの底部における前記流出口側に配設され，前記研磨材選別タンクの底部を分割する仕切部材である第２の選別部材と；
   前記研磨材選別タンクの底部における前記第１の選別部材と前記第２の選別部材との間に配設された第１の排出口と；
   を有し，
   前記キャッチタンクから移送された研磨材混合液が，前記流入口から前記流出口に向けて水平方向に流動する際に，
   当該研磨材混合液に含まれる前記再利用可能な所定範囲の上限より粒径が大きい研磨材を前記第１の選別部材よりも前記流入口側に沈降させ，前記再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を前記第１の選別部材と前記第２の選別部材との間に沈降させ，前記再利用可能な所定範囲の下限より粒径が小さい研磨材を前記第２の選別部材よりも前記流出口側に沈降させ，
   前記第１の排出口から，前記再利用可能な所定範囲の粒径の研磨材を排出して回収することを特徴とする，請求項１に記載の高圧液噴射式切断装置。
2. 前記第１の選別部材と前記第２の選別部材の高さは変更可能であることを特徴とする，請求項２に記載の高圧液噴射式切断装置。
3. 前記研磨材選別タンクは，
   前記研磨材選別タンクの底部における前記第１の選別部材よりも前記流入口側に配設された第２の排出口と；
   前記研磨材選別タンクの底部における前記第２の選別部材よりも前記流出口側に配設された第３の排出口と；
   をさらに備え，
   前記第２の排出口から前記再利用可能な所定範囲の上限より粒径が大きい研磨材を排出し，前記第３の排出口から前記再利用可能な所定範囲の下限より粒径が小さい研磨材を排出することを特徴とする，請求項１または２に記載の高圧液噴射式切断装置。
   

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