JP5963476B2 - バイト切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、被加工物を切削する切削バイトを含むバイト切削手段を備えたバイト切削装置に関する。

従来、半導体ウェーハなどの被加工物を切削する切削バイト（切り刃）を含むバイト切削手段を備えたバイト切削装置では、例えば、特許文献１に開示されるように、接触式の厚み測定装置（測長器）で被加工物の厚みを測定することで、切削加工による被加工物の薄化を高精度に実施している。

このような接触式の厚み測定装置は、特許文献１に開示されるように、円筒状の本体部の下端部から細い棒状の測定端子を突出させる構成とするものが一般的であり、測定端子が上下方向に移動することが想定されるものである。

特開２００７−５９５２３号公報

厚み測定装置は外部にさらされているため、切削加工の際に生じる被加工物の切削屑や、冷却のために被加工物に供給の切削水が厚み測定装置に付着することが懸念される。そして、切削屑が堆積したり、切削水が付着したままであると、測定端子の移動に支障が生じることが懸念される。つまりは、測定端子の動作不良が発生し、ひいては、測定不良が生じることが懸念される。

特に伸縮可能な蛇腹部を有する厚み測定装置の場合には、長期にわたりこの蛇腹部に切削屑が付着、堆積していくと、蛇腹部が縮まった状態で固着してしまい、測定端子の先端部が測定対象に到達することができず、被加工物の厚みが測定不能となるという問題も生じ得る。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蛇腹部の固着により被加工物の厚みが測定不能となるという不具合を低減できるバイト切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を切削する切削バイトを含むバイト切削手段を備えたバイト切削装置であって、該被加工物を保持する保持面を有した保持テーブルと、該保持面に直交する回転軸を有したスピンドルと該スピンドルに装着される切削バイトを含むバイトホイールとを有し、該保持テーブルで保持された該被加工物を切削するバイト切削手段と、該被加工物の切削中に該被加工物と該バイトホイールとに切削水を供給する切削水供給手段と、該保持テーブルの該保持面や該保持テーブルで保持された該被加工物の上面に接触する接触針を有し、該保持テーブルで保持された該被加工物の厚みを測定する被加工物厚み測定手段と、を備え、該接触針は、バー状本体と、該バー状本体に伸縮可能な蛇腹部を介して接続された該保持面、又は、該被加工物の上面に接触する先端部と、を含み、該被加工物厚み測定手段は、該接触針が挿入される貫通孔を有し、少なくとも該蛇腹部を囲繞する透明体からなるカバー部材を有する、ことを特徴とするバイト切削装置が提供される。

本発明によると、被加工物厚み測定手段の少なくとも蛇腹部を囲繞するカバー部材を有するため、切削屑が蛇腹部に付着することが防止され、蛇腹部の固着により被加工物の厚みが測定不能となるという不具合を低減できる。

また、カバー部材が透明体からなることとすることで、万一、切削屑が貫通孔を通じてカバー部材の内部に入り込んでも、目視にて切削屑の付着や堆積を確認することができ、適宜清掃やカバー部材の交換が可能となる。これにより、蛇腹部の固着により被加工物の厚みが測定不能となるという不具合をより確実に低減できる。

本発明の一実施形態としてのバイト切削装置の斜視図である。 厚み測定装置による測定の概要について示す側面図である。 （Ａ）は非測定時において先端部が貫通孔の内部に収容される状態を示す側面一部断面図。（Ｂ）は測定時において貫通孔の下端部から先端部が突出される状態を示す側面一部断面図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態としてのバイト切削装置の斜視図を示している。バイト切削装置２のハウジング４は、水平ハウジング部分６と、垂直ハウジング部分８から構成される。

垂直ハウジング部分８には上下方向に延びる一対のガイドレール１２，１４が固定されている。この一対のガイドレール１２，１４に沿って切削加工ユニット１６が上下方向に移動可能に装着されている。切削加工ユニット１６は、支持部２０を介して一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

切削加工ユニット１６は、支持部２０に取り付けられたスピンドルハウジング２２と、スピンドルハウジング２２中に回転可能に収容されたスピンドル２４と、スピンドル２４を回転駆動するサーボモータ２６を含んでいる。スピンドル２４の先端部にはバイトホイール３０が固定されており、このバイトホイール３０に切削バイト５２が装着されている。

バイト切削装置２は、切削加工ユニット１６を一対のガイドレール１２，１４に沿って上下方向に移動する切削加工ユニット送り機構４４を備えている。切削加工ユニット送り機構４４は、ボールねじ４６と、ボールねじ４６の一端部に固定されたパルスモータ４８から構成される。パルスモータ４８をパルス駆動すると、ボールねじ４６が回転し、移動基台１８の内部に固定されたボールねじ４６のナットを介して移動基台１８が上下方向に移動される。

水平ハウジング部分６の凹部１０には、保持テーブルであるチャックテーブル５０が配設されている。チャックテーブル５０は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。７０，７２は蛇腹である。

ハウジング４の水平ハウジング部分６には、第１のウェーハカセット７４と、第２のウェーハカセット７６と、ウェーハ搬送手段７８と、ウェーハ仮載置手段８０と、ウェーハ搬入手段８２と、ウェーハ搬出手段８４と、洗浄手段８６が配設されている。更に、ハウジング４の前方にはオペレータが切削加工条件等を入力する操作手段８８が設けられている。

水平ハウジング部分６の凹部１０における切削加工ユニット１６の下方の位置であって、チャックテーブル５０の移動領域の近傍には、被加工物であるウェーハの切削中にウェーハとバイトホイール３０に切削水を供給するための切削水噴射ノズル９０が設けられている。

水平ハウジング部分６には、凹部１０を跨ぐようにして門状のフレーム６０が設けられており、フレーム６０の下方の空間をチャックテーブル５０が通過し得るようになっている。

フレーム６０には、チャックテーブル５０の保持面やチャックテーブル５０で保持されたウェーハの上面に接触する接触針を有し、チャックテーブル５０で保持されたウェーハの厚みを測定するための一対の厚み測定装置６２，６４が設けられている。

図２は、厚み測定装置６２，６４による測定の概要について示す側面図であり、一方の厚み測定装置６２においてチャックテーブル５０の保持面５０ａの高さ位置Ｈ２が測定され、他方の測定装置６４においてウェーハ１１の上面１１ａの高さ位置Ｈ４が測定される様子が示されている。

そして、図示せぬ制御装置により、これら厚み測定装置６２，６４によって測定された高さ位置Ｈ２，Ｈ４の差分を算出することで、ウェーハ１１の厚みＨ１を検出することが可能となっている。

以上のように構成されたバイト切削装置２の切削加工作業について以下に説明する。第１のウェーハカセット７４に収容されたウェーハ１１は、ウェーハ搬送手段７８の上下動作及び進退動作により搬送され、ウェーハ仮載置手段８０上に載置される。

ウェーハ仮載置手段８０上に載置されたウェーハは、複数の位置決めピンによって中心合わせが行われた後に、ウェーハ搬入手段８２の旋回動作によって、ウェーハ搬入・搬出領域に位置せしめられているチャックテーブル５０上に載置され、チャックテーブル５０によって吸引保持される。

このようにチャックテーブル５０がウェーハ１１を吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構を作動して、チャックテーブル５０を厚み測定装置６４の下方に位置づける。

次いで、厚み測定装置６２でチャックテーブル５０の保持面５０ａの高さを測定するとともに、厚み測定装置６４をウェーハ１１の上面１１ａに当接させて当該上面１１ａの高さ位置を測定することで、ウェーハ１１の厚みＨ１（図２参照）が算出される。

次いで、算出されたウェーハ１１の厚みＨ１を元に、チャックテーブル５０に保持されたウェーハ１１の目標切削高さを設定する。

このように目標切削高さを設定したなら、切削バイト５２を例えば６０００ｒｐｍで回転させながら、チャックテーブル５０を矢印Ｙ方向に例えば２ｍｍ／秒で送ることによりウェーハ１１の上面１１ａを切削バイト５２で切削する。

次に、図２及び図３に示すように、本発明において特徴的な厚み測定装置６２の構成について以下に説明する。なお、厚み測定装置６２と一対に構成される厚み測定装置６４についても、厚み測定装置６２と同様の構成であるため、厚み測定装置６２の構成を用いて代表的に説明する。

厚み測定装置６２は、チャックテーブル５０の保持面５０ａに接触する接触針６３を有する。この接触針６３は、バー状本体６３ａと、バー状本体６３ａに伸縮可能な蛇腹部６３ｂを介して接続された保持面５０ａに接触する先端部６３ｃ、とを有して構成される。

バー状本体６３ａは筒形状の部材にて構成され、フレーム６０の上面６０ａに設置されるケーシング６３ｄからフレーム６０を貫通して垂下されるように配置される。筒形状の内部には、作動用エアが充填されるマニホールド空間が形成されており、当該マニホールド空間には図示せぬエア供給源から高圧の作動用エアが供給されるようになっている。

蛇腹部６３ｂは筒形状の部材にて構成され、その上部がバー状本体６３ａの下端部に固定されており、その下部が先端部６３ｃの上端部に固定されている。蛇腹部６３ｂの筒形状の内部は、バー状本体６３ａの内部と連通されており、バー状本体６３ａを通じて蛇腹部６３ｂの内部に作動用エアが供給される。

蛇腹部６３ｂは、可撓性を有する樹脂にて筒状部材を構成しており、この筒状部材には、コイルスプリングなどの弾性部材が内装されている。この弾性部材は、蛇腹部６３ｂを収縮させる方向に付勢力を発生させるように構成される。

先端部６３ｃは、測定対象である保持面５０ａに当接する部位であり、内部には保持面５０ａの高さ位置を検出するためのセンサ機構が設けられている。ここで検出された情報は、図示せぬ信号ケーブルを通じて制御部へと送信される。

以上の構成において、高さ位置の測定がなされる際には、作動用エアが供給されて蛇腹部６３ｂが伸長し、先端部６３ｃが下方へ移動して測定対象である保持面５０ａに接触するようになっている。

そして、以上のように構成した接触針６３をカバーするために、厚み測定装置６２は、接触針６３が挿入される貫通孔６５ａを有し、少なくとも蛇腹部６３ｂを囲繞するカバー部材６５を備える構成としている。

本実施形態では、カバー部材６５はブロック状の部材にて構成され、フレーム６０の下面６０ｂに垂設される。カバー部材６５は透明樹脂にて構成され、貫通孔６５ａに通される接触針６３の様子が外部から視認できるようになっている。

カバー部材６５に形成される上下方向の貫通孔６５ａの内部には、接触針６３を構成するバー状本体６３ａと、蛇腹部６３ｂと、先端部６３ｃとが収容されるようになっている。

貫通孔６５ａの内径は、蛇腹部６３ｂと先端部６３ｃが摺動可能となる大きさに設定されており、貫通孔６５ａと蛇腹部６３ｂの間、貫通孔６５ａと先端部６３ｃの間には、それぞれわずかな隙間が形成されるようになっている。

そして、図３（Ａ）に示すように、非測定時には先端部６３ｃは貫通孔６５ａの内部に収容される一方、図３（Ｂ）に示すように、測定時には貫通孔６５ａの下端部から先端部６３ｃが突出するようになっている。

また、蛇腹部６３ｂについては、図３（Ａ）（Ｂ）に示すように、非測定時、測定時のいずれにおいても、貫通孔６５ａの内部に収容されたままとされ、常にカバー部材６５によって周囲が囲繞される構成となっている。

そして、上述した切削水６８やウェーハ１１の切削屑６９がカバー部材６５の外面に付着することがあっても、切削水６８や切削屑６９がカバー部材６５の内部の蛇腹部６３ｂに到達することがなく、切削水６８や切削屑６９が蛇腹部６３ｂに付着することを防止できる。

なお、蛇腹部６３ｂが、例えば、テフロン（登録商標）系樹脂からなる場合には、静電気によって切削屑が蛇腹部６３ｂの表面に付着しやすい状況となる。このため、カバー部材６５を、例えば、塩化ビニルのような静電気が発生しやすい樹脂で構成することで、カバー部材６５側に生じた静電気にて切削屑がカバー部材６５に付着し易い状況を作ることとしてもよい。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、本実施例では、図１に示すように、被加工物であるウェーハ１１を切削する切削バイト５２を含む切削加工ユニット（バイト切削手段）１６を備えたバイト切削装置２であって、ウェーハ１１を保持する保持面６０ａを有したチャックテーブル（保持テーブル）５０と、保持面５０ａに直交する回転軸を有したスピンドル２４とスピンドル２４に装着される切削バイト５２を含むバイトホイール３０とを有し、チャックテーブル５０で保持されたウェーハ１１を切削する切削加工ユニット１６と、ウェーハ１１の切削中にウェーハ１１とバイトホイール３０とに切削水を供給する切削水噴射ノズル（切削水供給手段）９０と、を有する構成としている。

さらに、図２及び図３に示すように、チャックテーブル５０の保持面５０ａやチャックテーブル５０で保持されたウェーハ１１の上面１１ａに、それぞれ接触する一対の接触針６３，６６を有し、チャックテーブル５０で保持されたウェーハ１１の厚みを測定する厚み測定装置（被加工物厚み測定手段）６２，６４と、を備え、接触針６３ｃ，６６ｃは、バー状本体６３ａと、バー状本体６３ａに伸縮可能な蛇腹部６３ｂ，６６ｂを介して接続された保持面５０ａ、又は、ウェーハ１１の上面１１ａに接触する先端部６３ａ，６６ａと、を含み、厚み測定装置６２，６４は、接触針６３，６６が挿入される貫通孔６５ａ，６７ａを有し、少なくとも蛇腹部６３ｂ，６６ｂを囲繞するカバー部材６５，６７を有する、こととしている。

そして、以上の実施形態によれば、厚み測定装置６２，６４の少なくとも蛇腹部６３ｂ，６６ｂを囲繞するカバー部材６５，６７を有するため、切削屑が蛇腹部６５，６７に付着することが防止され、蛇腹部６３ｂ，６６ｂが縮まった状態で固着することによりウェーハ１１（被加工物）の厚みが測定不能となるという不具合を低減できる。

なお、以上の実施形態では、二つの厚み測定装置６２，６４を備えた構成とし、一方の厚み測定装置６２にてチャックテーブル５０の保持面５０ａを、他方の厚み測定装置６４にてウェーハ１１の上面１１ａの高さ位置を測定する構成としたが、このほか、例えば、一方の厚み測定装置６２を用い、当該厚み測定装置６２の接触針６３にて、保持面５０ａと上面１１ａの両方が高さ位置を測定する構成としてもよい。この場合、測定の際には、厚み測定装置６２を適宜移動させる、あるいは、チャックテーブル５０を適宜移動させる構成とすることが考えられる。

加えて、カバー部材６５は、透明体からなることとすることが好ましい。

これによれば、万一、切削屑が貫通孔６５ａ，６７ａを通じてカバー部材６５の内部に入り込んでも、目視にて切削屑の付着や堆積を確認することができ、適宜清掃やカバー部材６５の交換が可能となる。これにより、蛇腹部６３ｂ，６６ｂの固着によりウェーハ１１の厚みが測定不能となるという不具合をより確実に低減できる。

５０ チャックテーブル
５０ａ 保持面
６２ 測定装置
６３ 接触針
６３ａ バー状本体
６３ｂ 蛇腹部
６３ｃ 先端部
６３ｄ ケーシング
６４ 測定装置
６５ カバー部材
６５ａ 貫通孔
９０ 切削水噴射ノズル

Claims (1)

1. 被加工物を切削する切削バイトを含むバイト切削手段を備えたバイト切削装置であって、
   該被加工物を保持する保持面を有した保持テーブルと、
   該保持面に直交する回転軸を有したスピンドルと該スピンドルに装着される切削バイトを含むバイトホイールとを有し、該保持テーブルで保持された該被加工物を切削するバイト切削手段と、
   該被加工物の切削中に該被加工物と該バイトホイールとに切削水を供給する切削水供給手段と、
   該保持テーブルの該保持面や該保持テーブルで保持された該被加工物の上面に接触する接触針を有し、該保持テーブルで保持された該被加工物の厚みを測定する被加工物厚み測定手段と、を備え、
   該接触針は、
   バー状本体と、
   該バー状本体に伸縮可能な蛇腹部を介して接続された該保持面、又は、該被加工物の上面に接触する先端部と、を含み、
   該被加工物厚み測定手段は、
   該接触針が挿入される貫通孔を有し、少なくとも該蛇腹部を囲繞する透明体からなるカバー部材を有する、ことを特徴とするバイト切削装置。

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