JP2015020237A

JP2015020237A - 切削装置

Info

Publication number: JP2015020237A
Application number: JP2013149698A
Authority: JP
Inventors: 信彦脇田; Nobuhiko Wakita
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-07-18
Filing date: 2013-07-18
Publication date: 2015-02-02
Also published as: US20150020666A1; CN104290030A; TW201508832A; DE102014214037A1; KR20150010629A; TWI615892B; US9636844B2

Abstract

【課題】支持フランジに対して効率よく切削ブレードを着脱可能な切削装置を提供することである。
【解決手段】切削装置の切削手段は、スピンドルの先端部に装着された支持フランジと、該支持フランジに着脱可能に支持された切削ブレードと、該支持フランジに支持された該切削ブレードを固定する固定フランジと、を備え、該支持フランジは、該切削ブレードの中央に形成された開口部が挿入されるボス部と、該ボス部の外周に一体的に形成され該切削ブレードの面を支持する鍔部と該スピンドルの先端部に嵌合する円筒部と、を含み、該支持フランジの該鍔部には該固定フランジ側に開口した吸引孔が形成され、該支持フランジの該円筒部には該吸引孔に連通する連通孔が形成され、該連通孔は該スピンドルハウジングに固定されたロータリージョイントと開閉弁とを介して該吸引源に選択的に連通している。支持フランジのリング状の支持面及び固定フランジのリング状の押さえ面には、切削ブレードとの摩擦を向上させる微細な凹凸が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置に関し、特に、切削装置における切削ブレードの装着機構に関する。

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た領域に形成された半導体ウエーハは、切削ブレードが装着された切削装置によって個々のデバイスチップに分割され、分割されたデバイスチップは携帯電話、パソコン等の各種電気機器に広く利用されている。

切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブル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、チャックテーブルと切削手段とを相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えていて、ウエーハ等の被加工物を高精度に個々のデバイスチップに分割することができる。

切削手段は、モーターにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、スピンドルの先端部に装着された支持フランジと、支持フランジに着脱可能に装着される切削ブレードと、支持フランジに支持された切削ブレードを固定する固定フランジと、を含んでいる。

支持フランジは、切削ブレードの中央に形成された開口に挿入されるボス部と、ボス部の外周にボス部と一体的に形成され切削ブレードの面を支持する鍔部と、ボス部の先端に形成された雄ねじとを有しており、切削ブレード及び固定フランジ（押さえフランジ）を支持フランジのボス部に挿入してナットをボス部の雄ねじに螺合して締め付けることにより、切削ブレードを支持フランジと固定フランジとで挟持して固定する構造となっている（例えば、特開平１１−３３９０７号公報参照）。

特開平１１−３３９０７号公報

切削作業時におけるスピンドルの回転による固定フランジの緩みの発生を防止するために、支持フランジ及びナットに形成されたねじは一般にスピンドルの回転方向に対して逆ねじとなっている。

これにより、切削作業を継続するにつれてナットは緩むことなく支持フランジの雄ねじに強固に締結されるため、切削ブレードの交換時にナットを外すのに大きなトルクを必要とする。

しかし、切削ブレードは摩耗及び欠けた際に新たな切削ブレードと交換されるため、
支持フランジに対する切削ブレードの着脱が比較的頻繁に行われ、従来の装着構造ではナットの取り外しに大きなトルクを必要とするので、生産効率を低下させるという問題がある。

本発明はこのような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、支持フランジに対して効率よく切削ブレードを着脱可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段と相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えた切削装置であって、該切削手段は、スピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端部に装着された支持フランジと、該支持フランジに着脱可能に支持された切削ブレードと、該支持フランジに支持された該切削ブレードを固定する固定フランジと、を備え、該支持フランジは、該切削ブレードの中央に形成された開口部が挿入されるボス部と、該ボス部の外周に一体的に形成され該切削ブレードの一方の面を支持するリング状の支持面を備えた鍔部と、該スピンドルの先端部に嵌合する円筒部と、を含み、該支持フランジの該鍔部には該固定フランジ側に開口した吸引孔が形成され、該支持フランジの該円筒部には該吸引孔に連通する連通孔が形成され、該連通孔は該スピンドルハウジングに固定されたロータリージョイントと開閉弁とを介して吸引源に選択的に連通しており、該固定フランジは、該支持フランジの該ボス部に嵌合する嵌合穴と、該切削ブレードの他方の面を押さえるリング状の押さえ面と、を有し、少なくとも該支持フランジの該リング状の支持面には該切削ブレードとの摩擦を向上させる微細な凹凸が形成され、該開閉弁を開いて該連通孔を該吸引源に接続すると、該支持フランジと該固定フランジとの間が減圧されて該固定フランジが該支持フランジに吸引されて該切削ブレードが固定されることを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、固定フランジのリング状の押さえ面には切削ブレードとの摩擦を向上させる微細な凹凸が形成されている。好ましくは、ロータリージョイントと吸引源との間に圧力計が配設されており、切削装置は、圧力計の値が所定値を上回った際に危険信号を出力する安全装置を更に備えている。

本発明によると、切削作業時には開閉弁を開いて吸引孔を吸引源に連通することにより、固定フランジを支持フランジに吸引し、支持フランジのリング状の支持面に形成された微細な凹凸によって切削ブレードを安定して固定することができる。一方、切削ブレードの交換の際には、開閉弁を閉位置に切り替えて固定フランジを支持フランジから容易に取り外せるので、切削ブレードを効率よく交換することができる。

切削装置の斜視図である。支持フランジをスピンドルの先端部に装着する様子を示す分解斜視図である。図３（Ａ）は切削ブレードを支持フランジに装着する様子を示す分解斜視図、図３（Ｂ）は固定フランジの裏面側斜視図である。図４（Ａ）は切削ブレードがスピンドルの先端部に装着された状態の斜視図、図４（Ｂ）はその縦断面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係る切削ブレードの装着機構を具備した切削装置２の斜視図が示されている。

切削装置２の前面側には、オペレーターが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレーターに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ−６が設けられている。

切削装置２の切削対象である半導体ウエーハ（以下、単にウエーハと略称することがある）１１は環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着された後、ウエーハカセット８中に複数枚収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ―９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハ１１を搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハ１１が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されて位置合わせされたウエーハ１１は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。

アライメントユニット２２は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２４を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット２６が配設されている。切削ユニット２６はアライメントユニット２２と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２６は、回転可能なスピンドル２８の先端に切削ブレード３０が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード３０は撮像ユニット２４のＸ軸方向の延長線上に位置している。切削ユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。

３４は切削加工の終了したウエーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したウエーハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナ洗浄ユニット３４まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、支持フランジ４６をスピンドル２８の先端部に装着する様子を示す分解斜視図が示されている。切削ユニット２６のスピンドル２８は、エアベアリングでスピンドルハウジング２７に回転可能に支持されている。

スピンドル２８はテーパー部２８ａ及び先端小径部２８ｂを有しており、先端小径部２８ｂには雄ねじ３１が形成されている。この雄ねじ３１はスピンドル２８の回転方向に対して逆ねじとなっている。

スピンドルハウジング２７の端部２７ａには複数のねじ穴２９が形成されている。３６はロータリージョイントであり、円筒状ボス部３８と、円筒状ボス部３８の外周に一体的に形成された鍔部４０とから構成される。

円筒状ボス部３８は嵌合穴３８ａと先端が嵌合穴３８ａに開口したパイプ４２を有しており、パイプ４２は図３に示すように、開閉弁７２を介して吸引源７４に選択的に接続される。

ロータリージョイント３６の鍔部４０は複数の取り付け穴４１が形成されており、これらの取り付け穴４１中にねじ４４を挿入してスピンドルハウジング２７の端部２７ａに形成されたねじ穴２９に螺合して締め付けることにより、ロータリージョイント３６はスピンドルハウジング２７の端面２７ａに取り付けられる。

４６は切削ブレード３０を支持する支持フランジであり、装着穴４９を有するボス部４８と、ボス部４８の外周にボス部４８と一体的に形成された鍔部５０と、スピンドル２８の先端部に嵌合する円筒部５３とから構成される。

ボス部４８の外周には円周方向に所定間隔に離間した複数の凸部５２が形成されている。鍔部５０は、ボス部４８に挿入された切削ブレード３０に当接して切削ブレード３０の面を支持するリング状の支持面５０ａと、環状溝５８を有しており、環状溝５８には円周方向に所定間隔離間した複数の吸引孔６０が開口している。リング状の支持面５０ａには切削ブレード３０との摩擦を向上させる微細な凹凸５１が形成されている。

一方、支持フランジ４６の円筒部５３には環状溝５４が形成されており、環状溝５４には周方向に所定間隔に離間した複数の連通孔５６が形成されている。図４（Ｂ）を参照すると明らかなように、吸引孔６０と連通孔５６はボス部５０及び円筒部５３に渡り形成された連通路５７で接続されている。

図３（Ａ）に示すように、パイプ４２と吸引源７４とを接続する吸引路７１には圧力計７６が配設されており、圧力計７６はコントローラ７８に接続されている。開閉弁７２を開状態に切り替えると、パイプ４２と開閉弁７２との間の連通路７１には吸引源７４による負圧が発生するが、この負圧を圧力計７６で測定して、圧力計７６の値が所定値（例えば０．０２ＭＰａ）を上回った際にコントローラ７８に組み込まれたソフトウェアで危険と判断し、危険信号を出力して切削作業を直ちに停止するように制御する。ここで、大気圧は０．１ＭＰａであるため、上述した所定値０．０２ＭＰａは負圧である。

支持フランジ４６をスピンドル２８のテーパー部２８ａ及び先端小径部２８ｂに嵌合した後、ナット６２を雄ねじ３１に螺合して締め付けることにより、支持フランジ４６は、図３（Ａ）に示すように、スピンドル２８の先端部に固定される。

支持フランジ４６をスピンドル２８の先端部に固定した後、開口３０ａを有する切削ブレード３０を支持フランジ４６のボス部４８に挿入し、更に固定フランジ６４を支持フランジ４６のボス部４８に挿入する。
ここで、切削ブレード３０はダイヤモンド砥粒をレジンボンドで固めたレジノイド砥石又はダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めたビトリファイドボンド砥石又はダイヤモンド砥石をニッケルメッキで固定した電鋳砥石等からなるワッシャーブレードである。

固定フランジ（押さえフランジ）６４の嵌合穴６５には、支持フランジ４６のボス部４８に形成された凸部５２に対応する凹部７０が円周方向に離間して複数個形成されており、固定フランジ６４を支持フランジ４６のボス部４８に挿入する際には、凸部５２が凹部７０に挿入されるように位置付けて、固定フランジ６４を支持フランジ４６のボス部４８に挿入する。

支持フランジ４６の凸部５２と固定フランジ６４の凹部７０とで、支持フランジ４６と固定フランジ６４との回動を規制する回動規制部を構成する。図３（Ｂ）は固定フランジ６４の裏面側斜視図を示しており、支持フランジ４６のボス部４８に挿入された切削ブレード３８を支持する環状支持面６６と、切削ブレード３０を押さえるリング状の押さえ面６８とを有している。リング状の押さえ面６８には切削ブレード３０との摩擦を向上させる微細な凹凸６９が形成されている。

図４（Ａ）を参照すると、切削ブレード３０及び固定フランジ６４が支持フランジ４６のボス部４８に挿入された状態の斜視図が示されており、図４（Ｂ）はその縦断面図を示している。

図３（Ａ）に示した開閉弁７２を開位置に切り替えて、パイプ４２を吸引源７４に接続すると、支持フランジ４６の円筒部５３に形成された環状溝５４、連通孔５６、連通路５７及び吸引孔６０を介して支持フランジ４６の環状溝５８中に負圧が作用し、固定フランジ６４が支持フランジ４６に向かって吸引される。

これにより、切削ブレード３０は鍔部５０の支持面５０ａと固定フランジ６４の押さえ面６８とで挟持されて固定される。特に本実施形態では、支持フランジ４６のリング状の支持面５０ａ及び固定フランジ６４のリング状の押さえ面６８には、切削ブレード３０との摩擦を向上させる微細な凹凸５１，６９が形成されているので、切削ブレード３０が安定して固定される。

圧力計７６で計測した吸引路７１中の圧力が上述した所定値未満であれば、鍔部５０の環状溝５８に作用する負圧は十分大きいため、切削ブレード３０は鍔部５０の支持面５０ａと固定フランジ６４の押さえ面６８とで十分大きな力で挟持され、切削ブレード３０による被加工物の切削作業に支障をきたすことはない。

しかし、吸引路７１中の圧力が上述した所定値を上回った際には、鍔部５０の環状溝５８に作用する負圧が十分が大きくないため、切削ブレード３０の固定が切削作業を続行するには不十分となる。従って、この所定値以上の圧力を圧力計７６が検出した際には、コントローラ７８が危険信号を出力し、被加工物の切削作業を直ちに停止するように制御する。

切削ブレード３０が摩耗したり切削ブレード３０に欠けが発生して新たな切削ブレードと交換する必要が生じた際には、開閉弁７２を閉位置に切り替えてボス部５０の環状溝５８に作用する負圧を遮断する。これにより、固定フランジ６４の負圧による拘束が解除されるため、固定フランジ６４及び切削ブレード３０を支持フランジ４６のボス部４８から容易に取り外すことができる。

上述した本実施形態の切削ブレードの装着機構では、負圧を導入するのにロータリージョイント３６を使用することを一つの特徴とする。ロータリージョイント３６をスピンドルハウジング２７の端面２７ａに固定することにより、支持フランジ４６のボス部５０の環状溝５８中に負圧を導入可能であるため、従来の切削装置におけるスピンドル２８及びスピンドルハウジング２７の構造を大きく改造することなく、スピンドルハウジング２７の端面２７ａに多少手を加えるだけで、従来装置で採用されていたナットを使用した固定フランジ６４の固定に替えて、負圧による固定フランジ６４の固定に容易に変更することができる。

上述した実施形態では、ロータリージョイント３６を介して固定フランジ４６の鍔部５０に形成された環状溝５８中に負圧を導入して、負圧により切削ブレード３０を支持フランジ４６のボス部５０の微細な凹凸５１を有する支持面５０ａと固定フランジ６４の微細な凹凸６９を有する押さえ面６８で挟持し、更にボス部４８に形成された凸部５２を固定フランジ６４の嵌合穴６５に形成された凹部７０中に嵌合して回動規制部を構成したので、ナットを使用することなく切削ブレード３０を支持フランジ４６と固定フランジ６４とで挟持して確実に固定することができる。

切削ブレード３０を交換する際には、開閉弁７２の閉位置への切り替えによって固定フランジ６４を支持フランジ４６から取り外し、切削ブレード３０を効率よく交換することができる。

２切削装置
２６切削ユニット
２７スピンドルハウジング
２８スピンドル
３０切削ブレード
３６ロータリージョイント
４６支持フランジ
４８ボス部
５０鍔部
５０ａリング状支持面
５１微細な凹凸
５２凸部
５３円筒部
５４，５８環状溝
５６連通孔
５７連通路
６０吸引孔
６４固定フランジ（押さえフランジ）
６８リング状押さえ面
６９微細な凹凸
７０凹部

Claims

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保持された被加工物を切削する切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段と相対的に加工送りする加工送り手段と、を備えた切削装置であって、
該切削手段は、スピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端部に装着された支持フランジと、該支持フランジに着脱可能に支持された切削ブレードと、該支持フランジに支持された該切削ブレードを固定する固定フランジと、を備え、
該支持フランジは、該切削ブレードの中央に形成された開口部が挿入されるボス部と、該ボス部の外周に一体的に形成され該切削ブレードの一方の面を支持するリング状の支持面を備えた鍔部と、該スピンドルの先端部に嵌合する円筒部と、を含み、
該支持フランジの該鍔部には該固定フランジ側に開口した吸引孔が形成され、該支持フランジの該円筒部には該吸引孔に連通する連通孔が形成され、該連通孔は該スピンドルハウジングに固定されたロータリージョイントと開閉弁とを介して吸引源に選択的に連通しており、
該固定フランジは、該支持フランジの該ボス部に嵌合する嵌合穴と、該切削ブレードの他方の面を押さえるリング状の押さえ面と、を有し、
少なくとも該支持フランジの該リング状の支持面には該切削ブレードとの摩擦を向上させる微細な凹凸が形成され、
該開閉弁を開いて該連通孔を該吸引源に接続すると、該支持フランジと該固定フランジとの間が減圧されて該固定フランジが該支持フランジに吸引されて該切削ブレードが固定されることを特徴とする切削装置。
該固定フランジの該リング状の押さえ面には該切削ブレードとの摩擦を向上させる微細な凹凸が形成されている請求項１記載の切削装置。
該ロータリージョイントと該吸引源との間には圧力計が配設されており、該圧力計の値が所定値を上回った際に危険信号を出力する安全装置を更に備えた請求項１又は２記載の切削装置。