JP5437034B2

JP5437034B2 - 切削装置

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Publication number: JP5437034B2
Application number: JP2009270227A
Authority: JP
Inventors: 正視佐藤; 秀次新田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2009-11-27
Publication date: 2014-03-12
Anticipated expiration: 2029-11-27
Also published as: JP2011114220A; CN102079110A; CN102079110B

Description

本発明は、切削装置に関し、特に、切削ブレードによって半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って切削する切削装置に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、略円板形状の半導体ウェーハの表面に格子状に分割予定ラインが形成され、分割予定ラインにより区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等の回路が形成される。そして、半導体ウェーハは、切削装置により分割予定ラインに沿って切削され、個々の半導体チップに分割される。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る。

一般に、このような半導体ウェーハを分割する切削装置においては、半導体ウェーハの加工部分に向けて切削液を噴射しながら切削が行われる（例えば、特許文献１参照）。この切削装置は、切削ブレードの外周を覆うブレードカバーに、切削液を噴射する複数のノズルを固定ネジでネジ止めして構成される。切削装置は、切削ブレードを高速回転させると同時に、複数のノズルから切削液を半導体ウェーハの加工部分や切削ブレードに噴射し、切削屑の洗浄や加工部分の冷却および潤滑等を行っている。そして、切削装置は、切削ブレードを半導体ウェーハに一定量切り込ませた状態で、分割予定ラインに沿って切削送りすることにより半導体ウェーハを切削する。

特開平８−２５２０９号公報

ところで、上記の切削装置においては、複数のノズルによって半導体ウェーハの加工部分を狙いやすいように、半導体ウェーハの上面から数ミリ程度の間隔を空けて複数のノズルをブレードカバーに固定している。したがって、複数のノズルをブレードカバーに固定する固定ネジが、切削加工中の振動等により弛んでしまうと、複数のノズルが落下又は傾いて半導体ウェーハに接触してしまうという問題があった。また、上記の切削装置においては、作業者の感覚によって、複数のノズルの高さ調整が行われていたため、高精度な高さ調整を行うことが困難となっていた。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、固定ネジの弛みによる切削液ノズルとワークとの接触を防止することができると共に、高精度な高さ調整を行うことができる切削装置を提供することを目的とする。

本発明の切削装置は、ワークを保持する水平な保持面を有する保持テーブルと、前記保持テーブルに保持されたワークを切削加工する切削ブレードと前記切削ブレードに切削液を供給する切削液供給部と前記切削ブレードの一部を露出させて囲むブレードカバーと前記切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルとを含む切削加工ユニットと、を有する切削装置であって、前記切削液供給部は、前記切削ブレードの表裏面に沿う様に水平方向に延在する切削液ノズルと、前記切削液ノズルに連結し、鉛直方向に貫通した第一のネジ穴及び水平方向に延びる第二のネジ穴が形成されたノズル支持ブロックと、を有し、前記ブレードカバーは、ブレードカバー本体と、前記第二のネジ穴に対応して水平方向に貫通する貫通孔が形成され、前記ブレードカバー本体に連結し前記ノズル支持ブロックを鉛直方向に摺動可能に保持する保持ブロックとを有し、前記ノズル支持ブロック及び前記保持ブロックには、前記第一のネジ穴に螺合貫通して鉛直方向を回転軸として回転可能に配置され、鉛直方向を回転軸として回転させることによって前記ノズル支持ブロックを鉛直方向に摺動させる貫通ネジと、前記貫通孔を貫通して前記第二のネジ穴に螺合挿入させることによって前記ノズル支持ブロックを前記保持ブロックに固定する固定ネジとが設けられたことを特徴とする。

この構成によれば、貫通ネジの鉛直軸回りの回転により保持ブロックに対するノズル支持ブロックの鉛直方向の高さ調整が行われ、固定ネジにより保持ブロックに対してノズル支持ブロックが固定される。よって、切削加工中の振動等により固定ネジが弛んだ場合であっても、ノズル支持ブロックに貫通ネジが螺合しているため、ノズル支持ブロックの落下や傾きが抑制され、ノズル支持ブロックに連結された切削液ノズルとワークとの接触が防止される。また、貫通ネジの回転により、ワークに対する切削液ノズルの高さ位置が微調整されるため、調整精度を高めることができると共に、作業性を向上させることができる。

本発明によれば、固定ネジの弛みによる切削液ノズルとワークとの接触を防止することができると共に、高精度な高さ調整を行うことができる。

本発明に係る切削装置の実施の形態を示す図であり、切削装置の斜視図である。本発明に係る切削装置の実施の形態を示す図であり、ブレードユニットの斜視図である。本発明に係る切削装置の実施の形態を示す図であり、対向噴射ノズルの高さ調整機構の斜視図である。本発明に係る切削装置の実施の形態を示す図であり、対向噴射ノズルの高さ調整の説明図である。本発明に係る切削装置の実施の形態を示す図であり、半導体ウェーハの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。最初に、本発明の実施の形態に係る切削装置について説明する前に、切削対象となる半導体ウェーハについて簡単に説明する。図５は、環状フレームに支持された半導体ウェーハの斜視図である。

図５に示すように、半導体ウェーハＷは、略円板状に形成されており、表面に格子状に配列された分割予定ライン９１によって複数の領域に区画されている。この区画された領域には、ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス９２が形成されている。また、半導体ウェーハＷは、貼着テープ９３を介して環状フレーム９４に支持され、切削装置１に搬入および搬出される。

なお、本実施の形態においては、ワークとしてシリコンウェーハ、ガリウムヒソ等の半導体ウェーハを例に挙げて説明するが、この構成に限定されるものではない。半導体ウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミック、ガラス、サファイヤ（Al₂O₃）系の無機材料基板、各種電気部品やミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料をワークとしてもよい。

次に、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態に係る切削装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る切削装置の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係るブレードユニットの斜視図である。

図１に示すように、切削装置１は、切削ブレード４１を有する一対のブレードユニット（切削加工ユニット）６と半導体ウェーハＷを保持した保持テーブル３とを相対移動させて半導体ウェーハＷを切削するように構成されている。切削装置１は、基台２を有しており、基台２上には保持テーブル３をＸ軸方向に移動させる保持テーブル移動機構４が設けられている。また、基台２上には、保持テーブル移動機構４を跨ぐように立設した門型の柱部５が設けられ、柱部５には、保持テーブル３の上方において一対のブレードユニット６をＹ軸方向に移動させるブレードユニット移動機構７が設けられている。

保持テーブル移動機構４は、基台２上に配置され、Ｘ軸方向に延在する一対のガイドレール１１と、一対のガイドレール１１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル１２とを有している。Ｘ軸テーブル１２の上部には、保持テーブル３が設けられている。Ｘ軸テーブル１２の背面側には、図示しないナット部が形成され、ナット部にボールネジ１３が螺合されている。そして、ボールネジ１３の一端部には、駆動モータ１４が連結され、この駆動モータ１４によりボールネジ１３が回転駆動される。

保持テーブル３は、Ｘ軸テーブル１２の上面に固定されたＺ軸回りに回転可能なθテーブル１６と、θテーブル１６の上面に固定されたテーブル支持部１７とを有している。また、テーブル支持部１７の上部には、半導体ウェーハＷを吸着保持するワーク保持部２１が支持されている。ワーク保持部２１は、所定の厚みを有する円盤状であり、上面中央部分にはポーラスセラミック材により吸着面が形成されている。吸着面は、負圧により貼着テープ９３を介して半導体ウェーハＷを吸着する面であり、テーブル支持部１７の内部の配管を介して吸引源に接続されている。

ワーク保持部２１の周囲には、テーブル支持部１７の四方から径方向外側に延びる一対の支持アームを介して４つのクランプ部２４が設けられている。この４つのクランプ部２４は、エアーアクチュエータにより駆動し、半導体ウェーハＷの周囲の環状フレーム９４を挟持固定する。

ブレードユニット移動機構７は、柱部５の前面に配置され、Ｙ軸方向に延在する一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動の一対のＹ軸テーブル３２とを有している。また、ブレードユニット移動機構７は、各Ｙ軸テーブル３２の前面のそれぞれに配置され、Ｚ軸方向に延在する一対のガイドレール３３と、各一対のガイドレール３３のそれぞれにスライド可能に配置されたモータ駆動のＺ軸テーブル３４とを有している。各Ｚ軸テーブル３４には、それぞれブレードユニット６が延設されている。

また、各Ｙ軸テーブル３２、各Ｚ軸テーブル３４の背面側には、それぞれ図示しないナット部が形成され、これらナット部にボールネジ３６、３７が螺合されている。そして、Ｙ軸テーブル３２用のボールネジ３６、Ｚ軸テーブル用のボールネジ３７の一端部には、それぞれ駆動モータ３８、３９が連結され、これら駆動モータ３８、３９によりボールネジ３６、３７が回転駆動される。

図２に示すように、ブレードユニット６は、矢印Ｒ方向に回転する円板状の切削ブレード４１と、切削ブレード４１に連結されたスピンドル４２と、切削ブレード４１の外周の略上半部を覆うブレードカバー４３とを有している。ブレードカバー４３には、切削方向における前方に一対の周辺噴射ノズル４５を支持する前方ノズル支持ブロック４６が設けられ、切削方向における後方に一対の対向噴射ノズル（切削液ノズル）４７を支持する後方ノズル支持ブロック（ノズル支持ブロック）４８が設けられている。ブレードユニット６においては、一対の対向噴射ノズル４７と後方ノズル支持ブロック４８とを含んで、切削ブレード４１に切削液を供給する切削液供給部が構成される。

前方ノズル支持ブロック４６の上部には、切削液の供給源に接続される連結部５１、５２が設けられている。一方の連結部５１は、前方ノズル支持ブロック４６内の流路を介して前方噴射ノズル４４（図４参照）に接続され、他方の連結部５２は、前方ノズル支持ブロック４６内の流路を介して一対の周辺噴射ノズル４５に接続されている。前方噴射ノズル４４は、切削ブレード４１の前方に位置しており、前方から噴射した切削液を切削ブレード４１に巻き込ませて切削部分の冷却および洗浄を行う。一対の周辺噴射ノズル４５は、前方噴射ノズル４４のさらに前方に位置し、切削中のラインの周辺に向けて切削液を噴射してライン周辺の洗浄を行う。

後方ノズル支持ブロック４８の上部には、切削液の供給源に接続される一対の連結部５３、５４が設けられている。一対の連結部５３、５４は、それぞれ後方ノズル支持ブロック４８内の流路を介して一対の対向噴射ノズル４７に接続されている。一対の対向噴射ノズル４７は、後方ノズル支持ブロック４８から下方に延び、途中部分で湾曲して先端側が水平方向に延在している。また、一対の対向噴射ノズル４７は、先端側が切削ブレード４１の下部を挟むように対向され、半導体ウェーハＷの切削部分に向けて切削液を噴射して切削部分の冷却および洗浄等を行う。

このように構成されたブレードユニット６は、スピンドル４２により切削ブレード４１を高速回転させ、各ノズルから切削部分や切削ブレード４１に切削液を噴射して切削加工を行う。このとき、一対の対向噴射ノズル４７は、半導体ウェーハＷの表面から数ミリ離れた高さから切削液を噴射しており、半導体ウェーハＷの加工部分を側方から狙い易い位置に高さ調整されている。

ここで、図３を参照して、対向噴射ノズルの高さ調整機構について説明する。図３は、本発明の実施の形態に係る対向噴射ノズルの高さ調整機構の斜視図である。なお、図３においては、（ａ）が高さ調整機構の分解斜視図、（ｂ）が高さ調整機構の組立後の斜視図である。

図３（ａ）に示すように、ブレードカバー４３は、ブレードカバー本体５７と、ブレードカバー本体５７の後部に設けられ、後方ノズル支持ブロック４８を鉛直方向に摺動可能に保持する保持ブロック５８とを含んで構成される。保持ブロック５８は、ブレードカバー本体５７の後面における幅方向の両端側において、後方ノズル支持ブロック４８を鉛直方向にガイドする一対のガイド部６１、６２を有している。一対のガイド部６１、６２の下端部は、後方ノズル支持ブロック４８の摺動範囲の下限を規定する下側規制部６３に連なり、下側規制部６３を介して接続されている。一対のガイド部６１、６２の上端部は、後方ノズル支持ブロック４８の摺動範囲の上限を規定する上側規制部６４がネジ止めされ、上側規制部６４を介して接続されている。

このように、保持ブロック５８は、一対のガイド部６１、６２の対向面、下側規制部６３の上面、上側規制部６４の下面により、後方ノズル支持ブロック４８の摺動空間６５を形成している。摺動空間６５には、後方ノズル支持ブロック４８を鉛直方向に摺動させる送りネジ（貫通ネジ）６７が配置される。送りネジ６７は、後方ノズル支持ブロック４８に螺合されるネジ部６８と、ネジ部６８の上方に連なる軸部６９とを有し、回転によって後方ノズル支持ブロック４８を鉛直方向に送り出し可能に構成されている。

また、送りネジ６７は、ネジ部６８の下端が下側規制部６３に形成された凹部７１の底面に当接され、軸部６９が上側規制部６４に形成された支持孔７２に挿通されることで、保持ブロック５８に回転可能に支持される。軸部６９の上端面には、マイナスドライバ等の工具が差し込まれる工具差し込み溝７３が形成されており、工具差し込み溝７３を介して送りネジ６７が回転されることで、後方ノズル支持ブロック４８の鉛直方向の高さ調整が行われる。

また、上側規制部６４には、支持孔７２を挟んで、一対の挿通孔７５が形成されている。上側規制部６４は、一対のガイド部６１、６２の上面に形成されたネジ穴７７に、一対の挿通孔７５を介して一対の固定ネジ７８を締め付けることで、一対のガイド部６１、６２に固定される。一対のガイド部６１、６２のうち片側のガイド部６２には、側方から摺動空間に向けて貫通し、鉛直方向に延在する長孔（貫通孔）８１が形成されている。長孔８１には、一対の固定ネジ８２が挿通され、一対の固定ネジ８２により後方ノズル支持ブロック４８が保持ブロック５８に固定される。

後方ノズル支持ブロック４８には、保持ブロック５８の摺動空間６５を摺動する摺動部８３が設けられている。摺動部８３には、鉛直方向に貫通し、送りネジ６７のネジ部６８に螺合貫通されるネジ穴（第一のネジ穴）８５と、保持ブロック５８の長孔８１に対応し、一対の固定ネジ８２に側方から螺合されるネジ穴（第二のネジ穴）８６とが形成されている。後方ノズル支持ブロック４８は、ネジ穴８５に送りネジ６７が螺合されることで、送りネジ６７の回転を直線移動に変換し、高さ調整を可能としている。また、後方ノズル支持ブロック４８は、高さ調整後にネジ穴８６に一対の固定ネジ８２が締め付けられることで、所望の高さに固定される。

このブレードカバー４３に対する後方ノズル支持ブロック４８の取り付け時には、送りネジ６７が摺動部８３のネジ穴８５に螺合貫通された後、摺動部８３が摺動空間６５に配置される。このとき、摺動部８３が一対のガイド部６１、６２の対向面にガイドされ、送りネジ６７の下端が下側規制部６３の凹部７１に支持される。次に、上側規制部６４の支持孔７２に送りネジ６７の軸部６９を差し込ませるようにして、上側規制部６４が一対のガイド部６１、６２の上面に載置される。

次に、一対の固定ネジ７８が上側規制部６４の挿通孔７５を介して一対のガイド部６１、６２のネジ穴７７に締め付けられ、上側規制部６４が一対のガイド部６１、６２に固定される。これにより、ブレードカバー４３に対して後方ノズル支持ブロック４８が連結される。次に、送りネジ６７によって一対の対向噴射ノズル４７の高さ位置が調整され、位置調整後に一対の固定ネジ８２がガイド部６２の長孔８１を介して摺動部８３の一対のネジ穴８６に締め付けられる。このようにして、図３（ｂ）に示すように、ブレードカバー４３に後方ノズル支持ブロック４８が取り付けられる。

図４を参照して、対向噴射ノズルの高さ調整について説明する。図４は、本実施の形態に係る対向噴射ノズルの高さ調整の説明図である。なお、図４においては、（ａ）が対向噴射ノズルを下げた状態、（ｂ）が対向噴射ノズルを上げた状態をそれぞれ示している。

対向噴射ノズル４７の高さ調整は、保持ブロック５８と後方ノズル支持ブロック４８とを固定した一対の固定ネジ８２を弛め、工具により送りネジ６７を回転させることで行われる。この場合、図４（ａ）に示すように、送りネジ６７が一方向に回転されると、摺動部８３が下方に送り出され、対向噴射ノズル４７が下動される。一方、図４（ｂ）に示すように、送りネジ６７が他方向に回転されると、摺動部８３が上方に送り出され、対向噴射ノズル４７が上動される。そして、対向噴射ノズル４７が所望の位置に調整されると、一対の固定ネジ８２により保持ブロック５８と後方ノズル支持ブロック４８とが固定される。

このように、送りネジ６７の回転量によって対向噴射ノズル４７の高さ位置が調整されるため、作業者の感覚によって対向噴射ノズル４７の高さ位置が調整される構成と比較して、調整精度を高めることができると共に、調整作業が行いやすい。また、切削加工中の振動等によって一対の固定ネジ８２が弛んでも、後方ノズル支持ブロック４８に送りネジ６７が螺合しているため、対向噴射ノズル４７が落下することがない。したがって、固定ネジ８２の弛みによる対向噴射ノズル４７と半導体ウェーハＷとの接触を防止することが可能となる。また、摺動部８３は、送りネジ６７に沿って鉛直方向に直動する構成であるため、対向噴射ノズル４７が水平方向に対して傾くことがない。よって、対向噴射ノズル４７の傾きによる対向噴射ノズル４７と半導体ウェーハＷとの接触を防止することが可能となる。

ここで、切削装置１による切削加工の動作について説明する。切削装置１が稼働されると、保持テーブル３に半導体ウェーハＷが載置される。次に、保持テーブル３が半導体ウェーハＷを保持した状態で、一対のブレードユニット６に臨む加工位置に移動される。そして、一対のブレードユニット６の切削ブレード４１が半導体ウェーハＷのＸ軸方向の分割予定ライン９１に位置合わせされ、一対のブレードユニット６が下降されることで高速回転した切削ブレード４１により半導体ウェーハＷが切り込まれる。

切削ブレード４１により半導体ウェーハＷが切り込まれると、保持テーブル３がＸ軸方向に切削送りされ、半導体ウェーハＷの２本の分割予定ライン９１が同時に加工される。続いて、一対のブレードユニット６がＹ軸方向に数ピッチ分だけ移動され、一対のブレードユニット６の切削ブレード４１が隣接する分割予定ライン９１に位置合わせされる。そして、保持テーブル３がＸ軸方向に切削送りされ、半導体ウェーハＷの２本の分割予定ライン９１が同時に加工される。この動作が繰り返されて半導体ウェーハＷのＸ軸方向の全ての分割予定ライン９１が加工される。

次に、保持テーブル３上の半導体ウェーハＷのＸ軸方向の全ての分割予定ライン９１が加工されると、θテーブル１６が９０度回転され、半導体ウェーハＷのＹ軸方向の分割予定ライン９１の加工が開始される。保持テーブル３上の半導体ウェーハＷの全ての分割予定ライン９１が加工されると、半導体ウェーハＷが保持テーブル３から搬出される。そして、保持テーブル３には、新たな半導体ウェーハＷが載置され、同様の動作が繰り返される。

以上のように、本実施の形態に係る切削装置１は、送りネジ６７の鉛直軸回りの回転により保持ブロック５８に対する後方ノズル支持ブロック４８の鉛直方向の高さ調整が行われ、固定ネジ７８により保持ブロック５８に対して後方ノズル支持ブロック４８が固定される。よって、切削加工中の振動等により固定ネジ７８が弛んだ場合であっても、後方ノズル支持ブロック４８に送りネジ６７が螺合しているため、後方ノズル支持ブロック４８の落下や傾きが抑制され、後方ノズル支持ブロック４８に連結された対向噴射ノズル４７と半導体ウェーハＷとの接触が防止される。また、送りネジ６７の回転により、半導体ウェーハＷに対する対向噴射ノズル４７の高さ位置が調整されるため、調整精度を高めることができると共に、作業性を向上させることができる。

なお、上記した実施の形態においては、工具を用いて送りネジが回転される構成としたが、この構成に限定されるものではない。送りネジは、駆動モータ等の駆動源を含む駆動機構により動的に回転される構成としてもよい。

また、上記した実施の形態においては、後方ノズル支持ブロックは、送りネジの回転によって摺動される摺動部を介してブレードカバーに連結される構成としたが、この構成に限定されるものではない。後方ノズル支持ブロックは、送りネジに螺合するナット部を介してブレードカバーに連結される構成であれば、どのような構成でもよい。

また、上記した実施の形態においては、後方ノズル支持ブロックを一対の固定ネジによりブレードカバーに固定する構成としたが、この構成に限定されるものではない。後方ノズル支持ブロックとブレードカバーとを所望の位置関係で固定可能な構成であれば、どのような構成でもよい。

また、今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であってこの実施の形態に制限されるものではない。本発明の範囲は、上記した実施の形態のみの説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

以上説明したように、本発明は、固定ネジの弛みによる切削液ノズルとワークとの接触を防止することができるという効果を有し、特に、切削ブレードによって半導体ウェーハを分割予定ラインに沿って切削する切削装置に有用である。

１切削装置
３保持テーブル
４保持テーブル移動機構
６ブレードユニット（切削加工ユニット）
７ブレードユニット移動機構
２１ワーク保持部
４１切削ブレード
４２スピンドル
４３ブレードカバー
４４前方噴射ノズル
４５周辺噴射ノズル
４６前方ノズル支持ブロック
４７対向噴射ノズル（切削液ノズル、切削液供給部）
４８後方ノズル支持ブロック（ノズル支持ブロック、切削液供給部）
５７ブレードカバー本体
５８保持ブロック
６１、６２ガイド部
６３下側規制部
６４上側規制部
６５摺動空間
６７送りネジ（貫通ネジ）
８１長孔（貫通孔）
８２固定ネジ
８３摺動部
８５ネジ穴（第一のネジ穴）
８６ネジ穴（第二のネジ穴）
Ｗ半導体ウェーハ（ワーク）

Claims

ワークを保持する水平な保持面を有する保持テーブルと、前記保持テーブルに保持されたワークを切削加工する切削ブレードと前記切削ブレードに切削液を供給する切削液供給部と前記切削ブレードの一部を露出させて囲むブレードカバーと前記切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルとを含む切削加工ユニットと、を有する切削装置であって、
前記切削液供給部は、
前記切削ブレードの表裏面に沿う様に水平方向に延在する切削液ノズルと、
前記切削液ノズルに連結し、鉛直方向に貫通した第一のネジ穴及び水平方向に延びる第二のネジ穴が形成されたノズル支持ブロックと、を有し、
前記ブレードカバーは、
ブレードカバー本体と、前記第二のネジ穴に対応して水平方向に貫通する貫通孔が形成され、前記ブレードカバー本体に連結し前記ノズル支持ブロックを鉛直方向に摺動可能に保持する保持ブロックとを有し、
前記ノズル支持ブロック及び前記保持ブロックには、
前記第一のネジ穴に螺合貫通して鉛直方向を回転軸として回転可能に配置され、鉛直方向を回転軸として回転させることによって前記ノズル支持ブロックを鉛直方向に摺動させる貫通ネジと、
前記貫通孔を貫通して前記第二のネジ穴に螺合挿入させることによって前記ノズル支持ブロックを前記保持ブロックに固定する固定ネジとが設けられたことを特徴とする切削装置。