JP5956112B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、回転する切削ブレードを用いて被加工物を切削加工する切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画されて表面に形成されたウェーハは、回転可能な切削ブレードを備えた切削装置によって個々のデバイスに分割され、各種電子機器等に利用されている。

切削装置は、被加工物を保持する保持手段と、スピンドルに切削ブレードが装着されて構成される切削手段とを備え、保持手段と切削手段とが加工送り方向及び割り出し送り方向に相対移動する構成となっており、保持手段と切削手段とが加工送り方向に相対移動しながら回転する切削ブレードが被加工物に切り込むことで切削が行われ、個々のチップに分割される。

しかし、スピンドルの回転に起因する切削手段の振動に起因して保持手段に保持されたウェーハと切削ブレードとが振動すると、切削溝に多くの欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。

そこで、本出願人は、スピンドルの回転に起因する振動に切削手段が共振しないように、切削手段に錘を装着することにより共振点をずらす技術を開発し、特許出願した（特許文献２参照）。

特開２００１−２９８００２号公報 特開２０１０−１８８４３３号公報

ところが、切削装置が設置される工場においては固有の振動が生じており、切削装置を製造するメーカにおいて適宜の錘を装着して共振点をずらしても、切削装置が設置される工場等の環境がもたらす振動と相まって切削装置に振動が生じるという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされてもので、切削装置が設置される環境がもたらす振動にも共振しない切削装置を提供することである。

本発明は、被加工物を保持する保持手段と、保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、保持手段と該切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、保持手段と切削手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段とを備えた切削装置に関するもので、保持手段は、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルに連結された支持基台と、支持基台を回転可能に支持する固定基台と、支持基台を回転させる駆動部と、支持基台に装着され振動を抑制する錘部とを含み、支持基台は、円筒状に形成された筒部と、上方に向けて突出する凸部とを備え、錘部は、筒部又は凸部の外周側のいずれか一方又は双方に着脱可能とした。
保持テーブルの外周側には、被加工物を支持するフレームを固定するためのフレーム固定部を備え、フレーム固定部には、支持基台の径方向に延びるガイドバーを備え、錘部は、凸部に嵌合させるための貫通孔と、ガイドバーとの接触を避けるための切り欠き部とを備えているとよい。
また、錘部は、２つの半リング状部材により構成され、２つの半リング状部材同士を固定しリング状にして筒部に装着可能としてもよい。

本発明は、被加工物を保持する保持手段を構成する支持基台に錘部を装着したため、スピンドルの回転に起因する振動と切削装置が設置される工場等の環境に起因する振動とが相まって生じる振動に共振しないように、共振点をずらすことができる。したがって、被加工物に欠けが生じて品質が低下するのを防止することができる。また、２種類以上の重さを有する錘部の中から選択することができるため、切削装置のユーザーの環境にあわせて共振点をずらすことができる。

切削装置の外観の一例を示す斜視図である。 切削装置の内部構造の一例を示す斜視図である。 保持手段の構成の一例を示す分解斜視図である。 保持テーブル、フレーム固定部、支持基台、固定基台及びカバー部材を略示的に示す断面図である。 保持手段を略示的に示す断面図である。 錘部の第一の例及び保持手段を示す斜視図である。 第一の例の錘部を保持手段に装着した状態を示す斜視図である。 錘部の第二の例及び保持手段を示す斜視図である。 第二の例の錘部を保持手段に装着した状態を示す斜視図である。

図１に示す切削装置１は、保持手段２に保持された被加工物に対して切削手段３によって切削加工を施す装置である。

切削装置１の前面側には、被加工物を収容するカセット４０が載置されている。また、カセット４０の後方には、カセット４０からのワークの搬出及びカセット４０へのワークの搬入を行う搬出入手段４１が配設されている。カセット４０と搬出入手段４１との間には仮置き領域４２が設けられており、搬出入手段４１によるカセット４０からのワークの搬出及びカセット４０へのワークの搬入は、仮置き領域４２を介して行われる。

仮置き領域４２の近傍には、仮置き領域４２と保持手段２との間でワークを搬送する第一の搬送手段４３ａが配設されている。

保持手段２は、第一の搬送手段４３ａによるワークの着脱が行われる領域である着脱領域Ａと、切削手段３によるワークの切削が行われる領域である切削領域Ｂとの間を水平方向に移動可能となっている。以下では、保持手段２の移動方向をＸ方向とする。

保持手段２の移動経路の上方には、ワークの切削すべき位置を撮像して検出するための撮像手段４４が配設されている。

切削手段３は、切削領域Ｂに配設されており、スピンドル３０の先端部に装着された回転可能な切削ブレード３１と、切削時にワークに対して切削水を供給する切削水ノズル３２とを備えている。

着脱領域Ａの後方側には、切削後のワークを洗浄する洗浄手段４５が配設されている。また、洗浄手段４５の上方には、保持手段２から洗浄手段４５へワークを搬送する第二の搬送手段４３ｂが配設されている。第二の搬送手段４３ｂの水平移動の方向は、Ｘ方向に対して水平に直交する方向であり、この方向をＹ方向とする。また、Ｘ方向及びＹ方向に対して直交する方向をＺ方向とする。

図２に示すように、保持手段２は、切削送り手段５によって切削方向（図１におけるＸ方向）に駆動される。一方、切削手段３は、割り出し送り手段６によって割り出し送り方向（図１におけるＹ方向）に駆動されるとともに、切り込み送り手段７によって切り込み送り方向（図１におけるＺ方向）に駆動される構成となっている。なお、切削送り手段５、割り出し送り手段６及び切り込み送り手段７は、保持手段２と切削手段３とを相対的にそれぞれ切削送り、割り出し送り、及び切り込み送りさせることができればよく、図１の構成には限定されない。したがって、例えば、切削送り手段が切削手段３をＸ方向に移動させ、割り出し送り手段が保持手段２をＹ方向に移動させ、切り込み送り手段が保持手段２をＺ方向に移動させる構成としてもよい。

切削送り手段５は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端に連結されたサーボモータ５２と、ボールネジ５０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール５１に摺接するベース部５３とから構成され、サーボモータ５２に駆動されてボールネジ５０が回動するのに伴い、ベース部５３がガイドレール５１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴い保持手段２がＸ軸方向に移動する構成となっている。

割り出し送り手段６は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０と平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０の一端に連結されたサーボモータ６２と、ボールネジ６０に螺合する図示しないナットを内部に有するとともに下部がガイドレール６１に摺接するスライド部６３とから構成され、サーボモータ６２に駆動されてボールネジ６０が回動するのに伴い、スライド部６３がガイドレール６１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段３もＹ軸方向に移動する構成となっている。

切り込み送り手段７は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ７０と、ボールネジ７０に平行に配設された一対のガイドレール７１と、ボールネジ７０の一端に連結されたサーボモータ７２と、ボールネジ７０に螺合する図示しない内部のナットを有するとともに側部がガイドレール７１に摺接し切削手段３を支持する昇降部７３とから構成され、サーボモータ７２に駆動されてボールネジ７０が回動するのに伴い支持部７３がガイドレール７１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段３もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

図３及び図４に示すように、保持手段２は、被加工物を保持する保持面２０ａを有する保持テーブル２０と、保持テーブル２０に連結された支持基台２１と、支持基台２１を回転可能に支持する固定基台２２と、支持基台２１を回転駆動し保持テーブル２０に保持された被加工物を回転させる駆動部２３とを備えている。また、保持テーブル２０の外周側には、被加工物を支持するフレームを固定するためのフレーム固定部２４が複数配設されている。

図４に示すように、支持基台２１の上部には、リング状のセラミックス板２５を介して傘部２６が固定されている。傘部２６は、上方に向けて突出する凸部２６０と、端部が外周側に突出するとともにその端部が下方に垂下するカバー部２６１とを備えている。

フレーム固定部２４は、傘部２６に固定されている。各フレーム固定部２４は、支持基台２１の径方向に延びる一対のガイドバー２４０と、ガイドバー２４０に沿って移動可能な可動部２４１とから構成される。可動部２４１は、上部が平面状に形成されガイドバー２４０を摺動する摺動部２４１ａと、２４１ａに対して回動可能な回動部２４１ｂとから構成されている。

図４に示すように、保持テーブル２０の上部はポーラス部材で形成され、保持テーブル２０の内部には保持面２０ａに連通する吸引路２０ｂが形成されている。吸引路２０ｂは、傘部２６の内部に形成されたエア流路２６ａに連通しており、エア流路２６ａは、図示しない吸引源に連通するロータリージョイント２７に連通している。

図４に示すように、支持基台２１は、円筒状に形成された筒部２１０を備えており、その内周側には空洞部２１１が形成されている。筒部２１０の鉛直方向中央部には、筒部２１０よりも外周側に拡径した突出部２１２が形成されている。また、筒部２１０の内周面には、ベアリングを収容するためのベアリング収容部２１３が形成されている。

筒部２１０の上端からは、つば部２１４が内周側に向いた状態で形成されている。つば部２１４の下面には、ロータリースケール２１５が固定されている。一方、筒部２１０の下端には、駆動用のベルトが巻きつけられる従動プーリー２１６が形成されている。

支持基台２１は、カバー部材２１７に形成された貫通孔２１７ａに挿入される。また、
空洞部２１１には固定基台２２が収容される。

突出部２１２の上方は、突出部２１２よりも小径に形成された円筒状の第一の小径部２１８ａを構成しており、突出部２１２の下方でかつ従動プーリー２１６の上方は、突出部２１２よりも小径に形成された円筒状の第二の小径部２１８ｂを構成している。

図４及び図５に示すように、固定基台２２は、筒状に形成されており、図２に示した切削送り手段５のベース部５３に固定されている。固定基台２２の上面には、ロータリースケール２１５と対面するスケールヘッド２２０が配設され、固定基台２２の外周面にはベアリングを収容するためのベアリング収容部２２１が形成されている。図３及び図５に示すように、ベース部５３の四隅からは、上方に向けて延びる支持棒５３０が突出して形成されている。支持棒５３０は、カバー部材２１７を下方から支持する。なお、図３においては支持棒５３０を１本のみ図示している。また、図４では支持棒５３０の図示を省略している。

駆動部２３もベース部５３に配設されている。駆動部２３は、サーボモータ２３０と、サーボモータ２３０に連結された駆動プーリー２３１と、図５に示すベルト２３２とから構成されている。ベルト２３２は、支持基台２１の従動プーリー２１６に巻回される。

図５に示すように、ベアリング収容部２１３、２２１の間に形成される空間にはベアリング２８が収容され、固定基台２２は、ベアリング２８を介して支持基台２１を回転可能に支持する。

図６に示すように、支持基台２１から保持テーブル２０を取り外すと、傘部２６が露出する。そして、露出した傘部２６の上には錘部１０を載置することができる。この錘部１０は、所定の重さを有する本体部１００と、支持基台２１に装着される装着部１０１とから構成されている。錘部１０は、各種の重さを有する本体部１００を備えたものが複数種類用意される。

装着部１０１は、凸部２６０に嵌合させるための貫通孔１０１ａと、フレーム固定部２４を構成するガイドバー２４０との接触を避けるための切り欠き部１０１ｂとを備えている。切り欠き部１０１ｂには、フレーム固定部２４を構成するガイドバー２４０を収容するための逃げ溝１０１ｃが形成されている。また、錘部１０には、複数の錘部１０を連結するためのボルトを挿入する連結孔１０１ｄと、支持基台２１に錘部１０を固定するボルトを通すためのネジ孔１０１ｅとが形成されている。支持基台２１には、ネジ孔１０１ｅに対応する位置に雌ネジ穴２６ｂが形成されており、ねじ孔１０１ｅに挿入されたボルトを雌ネジ穴２６ｂに螺着させることにより、錘部１０を支持基台２１に固定することができる。

傘部２６の上には、１又は２以上の錘部１０を載置することができる。錘部１０を載置した状態では、貫通孔１０１ａに凸部２６０が嵌合する。錘部１０に貫通孔１０１ａを設け、貫通孔１０１ａに凸部２６０が嵌合する構造としたことで、錘部１０が凸部２６０に形成されたエア流路２６ａ（図４，５参照）に影響を与えることがないため、錘部１０を支持基台２１に装着しても、エア流路２６ａを介して保持面２０ａに吸引力を作用させて被加工物を保持することができる。

錘部１０に切り欠き部１０１ｂが形成され、切り欠き部１０１ｂにガイドバー２４０を収容するための逃げ溝１０１ｃが形成されていることにより、図７のように錘部１０を傘部２６に装着した際に、錘部１０がガイドバー２４０の上に載ることがないため、錘部１０の支持基台２１に対する装着状態が安定する。２以上の錘部１０を装着する場合は、支持基台２１の上に２以上の錘部１０を積層する。

図８に示すように、２つの半リング状部材１１からなる錘部１０ａを用いることもできる。各半リング状部材１１は、半リング状に形成された本体部１１０と、本体部１１０の端部からその法線方向に突出した平面部１１１とから構成されており、平面部１１１にはねじ穴が形成されている。図８に示すように、平面部１１１同士を対面させてネジ１１２によって固定すると、リング状の錘部１０ａが形成される。この錘部１０ａは、図９に示すように、支持基台２１の第二の小径部２１８ｂに巻きつけて固定してもよいし、第一の小径部２１８ａに巻きつけて固定してもよい。

また、図６、７に示した錘部１０と図８、９に示した錘部１０ａとを併用してもよい。例えば、第一の小径部２１８ａに錘部１０を装着し、第二の小径部２１８ｂに錘部１０ａを装着することもできる。

図１に示すように、切削対象の被加工物Ｗは、テープＴに貼着されてリング状のフレームＦに支持された状態で保持手段２に保持される。そして、図２に示した切削送り手段５によって駆動されて保持手段２がＸ軸方向に移動し、撮像手段４４によって被加工物の表面が撮像されて切削すべき位置が検出され、その位置と切削ブレード３１とのＹ軸方向の位置合わせがなされる。次に、保持手段２がさらにＸ軸方向に移動するとともに、切削ブレード３１を高速回転させながら切り込み送り手段７が切削手段３を降下させることにより、検出された位置が切削される。また、割り出し送り手段６が切削手段３を所定間隔ずつ割り出し送りしながら同様の切削を行う。さらに、保持手段２を９０度回転させた後、同様の切削を行うと、被加工物Ｗが個々のチップに分割される。

このようにして行う切削時は、切削ブレード３１を回転させるスピンドル３０の回転に起因して切削手段３に振動が生じるとともに、切削装置１が設置される工場等の固有の環境による振動も生じ、これらの振動が保持手段２にも伝わる。しかし、保持手段２の支持基台２１に、錘部１０、１０ａを装着することにより保持手段２の固有振動数を調整することができるため、ユーザーの環境にあわせて錘部１０、１０ａの重さを調整することで共振点をずらすことができ、共振が生じるのを抑制することができる。このようにして共振が抑制されることにより、切削時に被加工物に欠けや割れが生じるのを防止することができる。

錘部１０、１０ａとしては、２種類以上の重さを有する本体部があり、その中から適宜選択して使用することができるため、切削装置１のユーザの環境にあわせて共振点をずらすことができる。

１：切削装置
Ａ：着脱領域 Ｂ：切削領域
２：保持手段
２０：保持テーブル ２０ａ：保持面 ２０ｂ：吸引路
２１：支持基台
２１０：筒部 ２１１：空洞部 ２１２：突出部 ２１３：ベアリング収容部
２１４：つば部 ２１５：ロータリースケール ２１６：従動プーリー
２１７：カバー部材 ２１７ａ：貫通孔
２１８ａ：第一の小径部 ２１８ｂ：第二の小径部
２２：固定基台
２２０：スケールヘッド ２２１：ベアリング収容部
２３：駆動部
２３０：サーボモータ ２３１：駆動プーリー ２３２：ベルト
２４：フレーム固定部
２４０：ガイドバー
２４１：可動部 ２４１ａ：摺動部 ２４１ｂ：回動部
２５：セラミックス板
２６：傘部
２６ａ：エア流路 ２６ｂ：雌ネジ穴
２６０：凸部 ２６１：カバー部
２７：ロータリージョイント
２８：ベアリング
３：切削手段
３０：スピンドル ３１：切削ブレード ３２：切削水ノズル
４０：カセット
４１：搬出入手段
４２：仮置き領域
４３ａ：第一の搬送手段 ４３ｂ：第二の搬送手段
４４：撮像手段 ４５：洗浄手段
５：切削送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：サーボモータ
５３：ベース部 ５３０：支持棒
６：割りだし送り手段
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：サーボモータ ６３：スライド部
７：切り込み送り手段
７０：ボールネジ ７１：ガイドレール ７２：サーボモータ ７３：昇降部
１０：錘部
１００：本体部
１０１：装着部
１０１ａ：貫通孔 １０１ｂ：切り欠き部 １０１ｃ：逃げ溝 １０１ｄ：連結孔
１０１ｅ：ネジ孔
１０ａ：錘部
１１：半リング状部材 １１０：本体部 １１１：平面図 １１２：ネジ

Claims (3)

1. 被加工物を保持する保持手段と、該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードを備えた切削手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に切削送りする切削送り手段と、該保持手段と該切削手段とを相対的に割り出し送りする割り出し送り手段と、を備えた切削装置であって、
   該保持手段は、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、該保持テーブルに連結された支持基台と、該支持基台を回転可能に支持する固定基台と、該支持基台を回転させる駆動部と、該支持基台に装着され振動を抑制する錘部と、
   を含み、
   該支持基台は、円筒状に形成された筒部と、上方に向けて突出する凸部とを備え、
   該錘部は、該筒部又は該凸部の外周側のいずれか一方又は双方に着脱可能とした
   切削装置。
2. 前記保持テーブルの外周側には、被加工物を支持するフレームを固定するためのフレーム固定部を備え、
   該フレーム固定部には、前記支持基台の径方向に延びるガイドバーを備え、
   前記錘部は、前記凸部に嵌合させるための貫通孔と、該ガイドバーとの接触を避けるための切り欠き部とを備えた
   請求項１に記載の切削装置。
3. 前記錘部は、２つの半リング状部材により構成され、該２つの半リング状部材同士を固定しリング状にして前記筒部に装着可能とした
   請求項１に記載の切削装置。

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