JP4051119B2 - Cutting equipment - Google Patents

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JP4051119B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱変化によって支持部材が伸縮して作用要素に位置ずれが生じるのを防止する方法及びその方法を適用して精密な切削を可能とした切削装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、図4に示す切削装置50において、被加工物、例えば半導体ウェーハWを切削しようとするときは、半導体ウェーハWは保持テープTを介してフレームFに保持されて、チャックテーブル34に保持される。
【0003】
そして、チャックテーブル34がX軸方向に移動してアライメント手段51の直下に位置付けられ、パターンマッチング等の処理によって切削領域が検出されてアライメントが遂行された後、更にチャックテーブル34がX軸方向に移動して切削手段52の作用を受けることによって切削が行われる。
【0004】
切削手段52は、図5に示すように、チャックテーブル34に保持された被加工物を切削する作用要素である円形ブレード53と、円形ブレード53を先端に装着すると共にスラストプレート53aを備えた回転スピンドル54と、回転スピンドル54の回転の駆動源となるモータ部55と、回転スピンドル54をスラスト軸受け56a、56b及びラジアル軸受け57によって支持するスピンドルハウジング58とから概ね構成されている。そして、モータ部55を構成するロータ59が回転することによって回転スピンドル54が回転し、これに伴い回転スピンドル54に装着された円形ブレード53が回転する。
【0005】
回転スピンドル54は、スラスト軸受け56a、56bからスラストプレート53aに向けて吹き出すエアー及びラジアル軸受け57から回転スピンドル54の軸芯に向けて吹き出すエアーによって、スピンドルハウジング58と非接触の状態で一定の距離を保ちながら回転可能に支持されている。
【0006】
そして、切削時には、回転スピンドル54がモータ部55に駆動されて回転すると共に、切削手段52全体がY軸方向及びZ軸方向に移動すると共に、チャックテーブル34がX軸方向に移動することにより、高速回転する円形ブレード53によってチャックテーブル34に保持された半導体ウェーハWが切削される。
【0007】
昨今のチップの微小化により、切削精度の要求も厳しくなってきており、切削装置の運動精度も向上してきているが、回転スピンドル54の回転によって生ずる熱により、回転スピンドル54が伸縮して円形ブレード53の位置にずれが生ずる場合がある。かかる位置のずれは切削誤差の原因となるため、特に、切削精度の要求が厳しい昨今においては無視できないものである。例えば、半導体ウェーハの表面に形成された幅が50μm程のストリートの中心に厚さが15μm程の円形ブレードをあてがって切削を行う場合、熱により回転スピンドルが20μm程伸縮して円形ブレードの位置が同じく20μm程ずれてしまうと、ストリート以外のところを切削してしまい、チップが破損するという問題が生じる。
【0008】
そこで、スラスト軸受け56a、56bやラジアル軸受け57を含むスピンドルハウジング58に線膨張係数の小さい素材を使用したり、回転スピンドル54の周囲の温度を一定に保ったりすることにより、回転スピンドル54を熱変動に対して伸縮の少ないものとするための種々の策が講じられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、線膨張係数の小さな素材は一般的には高価であり、また、回転スピンドル54の周囲の温度を一定に保つためには専用の装置が必要となって費用がかかり、いずれの場合も経済性の点で問題がある。
【0010】
従って、熱変動があっても伸縮することがないようにして、作用要素の位置ずれを防止すること、特に、切削装置において回転スピンドルの伸縮の影響を受けずに円形ブレードの位置を一定に保つことを経済的な方法によって実現することに課題を有している。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための具体的手段として本発明は、少なくとも、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を含み、該切削手段は、少なくとも、被加工物を切削する円形ブレードと、スラストプレートを有し該円形ブレードを支持する回転スピンドルと、該スラストプレートとの間で一定の距離を保って該スラストプレートを支持するスラスト軸受け及びラジアル軸受けによって該回転スピンドルを支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングを該切削装置に固定するスピンドル取り付け部とから構成されており、該回転スピンドルの熱膨張方向と反対方向に熱膨張することにより該回転スピンドルを該反対方向に移動させる線膨張係数がMの伸縮相殺部材を該スピンドルハウジングに取り付け、該回転スピンドルの線膨張係数をK、該円形ブレードから該伸縮相殺部材と該スピンドルハウジングとの取り付け位置までの距離をLとした場合、該伸縮相殺部材の厚さを(K×L/M)とし、該回転スピンドルが熱膨張したときは、該伸縮相殺部材が該反対方向に同じだけ熱膨張して該反対方向に該スラストプレートを移動させることにより円形ブレードを移動させるようにした切削装置を提供するものである。
0012
そして、スピンドルハウジングのスラスト軸受けのうち、円形ブレードに近い側のスラスト軸受けと、回転スピンドルのスラストプレートとの間に伸縮相殺部材を介在させたこと、スピンドルハウジングはスピンドル取り付け部に固定されており、該スピンドル取り付け部とスピンドルハウジングとの間に伸縮相殺部材を介在させたことを付加的要件とするものである。
0013
このような切削装置によれば、回転スピンドルの熱膨張が伸縮相殺部材の熱膨張に伴う回転スピンドルの反対方向への移動によって相殺されて、円形ブレードの位置が一定に保たれる。
0014
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態として、本発明に係る作用要素の位置ずれ防止方法を、切削装置10に適用した場合を例に挙げて説明する。なお、理解を容易とするため、従来の切削装置と共通する部位については同一の符号を付して説明することとする。
0015
図1は、本発明が適用される切削装置10において実際に切削が行われる領域の構造を示したものであり、Y軸方向に所要範囲移動可能な支持部11において、切削手段12がZ軸方向に移動可能に支持された構成となっている。
0016
支持部11は、水平に配設された基台13の端部から壁体14が起立して設けられた構成となっており、Y軸方向に配設された第一のボールネジ15が第一のパルスモータ16によって駆動されて回転することにより、Y軸方向に所要範囲移動可能となっている。そして、支持部11のY軸方向の移動は、第一のリニアスケール17の読み取り値に基づいて精密制御される。
0017
また、切削手段12は、壁体14の内側の面にZ軸方向に配設された第二のボールネジ18が第二のパルスモータ19によって駆動されて回転することにより、Z軸方向に所要範囲移動可能となっている。そして、切削手段12のZ軸方向の移動は、第二のリニアスケール20の読み取り値に基づいて精密制御される。
0018
切削手段12は、図2に示すように、実際の切削を行う作用要素である円形ブレード21と、円形ブレード21を先端に装着して支持する回転スピンドル22と、回転スピンドル22の駆動源となるモータ部23と、スラスト軸受け24、25及びラジアル軸受け26によって回転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27と、スピンドルハウジング27を固定する固定部であるスピンドル取り付け部28とから構成されている。そして、回転スピンドル22とスピンドルハウジング27とで支持部であるスピンドル部を構成している。
0019
回転スピンドル22は、線膨張係数が比較的小さい素材により形成されており、例えばシンクロナスモータからなるモータ部23のロータ29と嵌合しており、ロータ29が回転することによって回転スピンドル22が回転し、これに伴い回転スピンドル22に装着された円形ブレード21が回転する構成となっている。また、回転スピンドル22のモータ部23側の端部には、円板状のスラストプレート30が形成されている。
0020
スピンドルハウジング27は、モータ部23を内部に収容すると共に、スラスト軸受け24、25を内壁から内側に突出させており、スラスト軸受け24、25からスラストプレート30に向けて吹き出すエアーによってスラストプレート30との間で一定の距離を保ってスラストプレート30を支持し、回転スピンドル22のY軸方向の位置が一定に保たれている。
0021
スラスト軸受け25を形成する素材は従来と同様で、スラスト軸受け24は従来とは異なり線膨張係数の大きな素材で形成されている。
0022
更に、スピンドルハウジング27は、内周に設けたラジアル軸受け26から回転スピンドル22の軸芯に向けて吹き出すエアーによって回転スピンドル22との間で一定の距離を保ってX軸方向及びZ軸方向において回転スピンドル22を回転可能に支持している。
0023
スピンドルハウジング27の外周の略中間位置には突出部31が突出しており、この突出部31の取り付け面32とスピンドル取り付け部28の端部とが固着されると共に、スピンドルハウジング27のうち、取り付け面32よりモータ部23側に位置する外周が、断面がコの字型に形成されたスピンドル取り付け部28の内周に係合することによって、スピンドルハウジング27とスピンドル取り付け部28とが固定されている。また、スラスト軸受け24の片面が取り付け面32に固定されている。
0024
切削しようとする被加工物33は、チャックテーブル34に保持されており、第三のパルスモータ35に駆動され、一対のレール36a、36bにガイドされてX軸方向に移動することによって円形ブレード21の作用を受ける。
0025
このように構成される切削装置10においては、被加工物33をチャックテーブル34に載置し、従来と同様にアライメントを遂行して切削位置を検出した後、その切削位置に円形ブレード21のY軸方向の位置を合わせると共に、切削手段12が下降し、更にチャックテーブル34がX軸方向に移動することにより、回転する円形ブレード21の作用を受けて被加工物33が切削される。
0026
円形ブレード21のY軸方向の位置合わせは、第一のパルスモータ16に駆動されて第一のボールネジ15が回転し、これに伴い支持部11がY軸方向に移動することによって行われる。一方、Z軸方向の位置合わせは、第二のパルスモータ19に駆動されて第二のボールネジ18が回転し、切削手段12がZ軸方向に移動することによって行われる。
0027
円形ブレード21は、モータ部23に駆動されて回転スピンドル22が回転することにより回転する。ここで、回転スピンドル22は、スラスト軸受け24、25によってY軸方向の位置がスピンドルハウジング27内において一定に保たれており、また、X軸方向及びZ軸方向の位置もラジアル軸受け26によって一定に保たれているが、回転による熱変動によって回転スピンドル22はY軸方向に膨張することがある。
0028
回転スピンドル22が膨張すると、その先端に装着された円形ブレード21にも位置ずれが生じるため、そのままの状態で切削を行うと、切削位置に誤差が生じることになる。そこで、本発明においては、Y軸方向の支持を行うスラスト軸受けの片方であるスラスト軸受け24に回転スピンドル22の素材よりも線膨張係数の大きな素材を用いることにより、円形ブレード21の位置ずれを防止するようにしている。具体的には、以下のようにして位置ずれを防止する。
0029
例えば、線膨張係数が比較的小さい素材により形成された回転スピンドル22が+Y方向に膨張した場合には、線膨張係数が大きいスラスト軸受け24も−Y方向に膨張する。ここで、スラスト軸受け24が膨張した場合でも、吹き出すエアーによってスラストプレート30との距離は一定に保たれているので、スラスト軸受け24が膨張した分だけスラストプレート30もスラスト軸受け24が膨張した方向と同方向、即ち、回転スピンドル22の膨張方向と反対の方向に移動し、ひいてはスラストプレート30を含む回転スピンドル22に装着された円形ブレード21も同じだけ同方向に移動する。つまり、スラスト軸受け24は、回転スピンドル22が膨張した分だけ回転スピンドル22と反対方向に移動させるものであり、伸縮相殺部材として機能するのである。但し、回転スピンドル22の+Y方向の膨張量とスラスト軸受け24の−Y方向の膨張量とを等しくしてずれを完全に相殺するためには、スラスト軸受け24の厚さTを以下のように設定する必要がある。
0030
図2に示すように、スラスト軸受け24の取り付け面32から円形ブレード21までの長さをL、回転スピンドル22の線膨張係数をK、スラスト軸受け24を構成する部材の線膨張係数をM、スラスト軸受け24の厚さをTとした場合、回転スピンドル22の膨張量は(K×L)、スラスト軸受け24の膨張量は(T×M)で表すことができる。ここで、(K×L=T×M)の関係が成立すれば、回転スピンドル22の膨張はスラスト軸受け24の膨張によって完全に相殺されることになる。従って、スラスト軸受け24の厚さTは、(T=K×L/M)の関係が成立するように設定しておけばよい。
0031
なお、スラスト軸受け25とスラストプレート30との間の間隔を多少大きめに、例えば25μm程度に設定することにより、スラスト軸受け24の熱膨張によるスラストプレート30の移動を許容することができる。また、ロータ29は多少の伸縮を吸収できるように構成されている。
0032
次に、第二の実施の形態として、図3のように、スラスト軸受けとは別に伸縮相殺部材を配設した場合について説明する。なお、第一の実施の形態と共通する部位については同一の符号を付して説明する。
0033
図3におけるスピンドル取り付け部41は、第一の実施の形態で説明したスピンドル取り付け部28とは形状が異なっており、その内部には、第一の実施の形態で示したスピンドル取り付け部28よりも大きな空洞部43が形成され、コの字の先端には伸縮相殺部材40を固着するための固着部44が設けられている。そして、固着部44に固着された伸縮相殺部材40を介してスピンドルハウジング27の突出部31が取り付けられた構成となっており、スピンドル取り付け部41とスピンドルハウジング27とは、伸縮相殺部材40のみによって結合され、それ以外の部分では非接触の状態となっている。
0034
また、スピンドルハウジング27のスラスト軸受け25a、25bは、共に線膨張係数の比較的小さい素材によって形成されている。
0035
例えば熱変動によって回転スピンドル22が+Y方向に膨張して円形ブレード21が+Y方向に位置ずれした場合には、伸縮相殺部材40が−Y方向に膨張してスピンドルハウジング27を−Y方向に移動させる。スラスト軸受け25a、25bとスラストプレート30との間の距離は常に一定に保たれているので、スピンドルハウジング27が−Y方向に移動すれば、回転スピンドル22も−Y方向に同じだけ移動することになる。
0036
この場合、回転スピンドル22の伸縮を伸縮相殺部材40によって完全に相殺するためには、第一の実施の形態と同様に、(T=K×L/M)の関係式が成り立っていればよい。ここで、Tは伸縮相殺部材40の厚さ、Mは伸縮相殺部材40の線膨張係数、Kは回転スピンドル22の線膨張係数であり、この場合のLは、スピンドル取り付け部41と伸縮相殺部材40とが固着された固着面42から円形ブレード21までの距離である。
0037
なお、本実施の形態においては、本発明を切削装置に適用した場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、熱変動により位置ずれが生じる様々な装置に適用可能である。
0038
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る作用要素の位置ずれ防止方法によれば、支持部の熱膨張が伸縮相殺部材の熱膨張に伴う支持部の反対方向への移動によって相殺されて、作用要素の位置が一定に保たれて熱による影響を受けることがなくなるため、この方法を適用した装置における作用要素の動作に誤差がなくなり、生産、加工等の作業を精密に行うことができる。
0039
また、本発明に係る切削装置によれば、回転スピンドルの熱膨張が伸縮相殺部材の熱膨張に伴う回転スピンドルの反対方向への移動によって相殺されて、円形ブレードの位置が一定に保たれるため、精密な切削を行うことができ、半導体チップ等の品質を向上させることができる。更に、回転スピンドル、スピンドルハウジングに線膨張係数の小さな素材を使用しなくてもよいため、ステンレスのような一般の鋼材を使用することができ、経済性の面でも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る位置ずれ防止方法が適用される装置の一例である切削装置の構造を示す説明図である。
【図2】同切削装置の切削手段の構成の第一の実施の形態を示す説明図である。
【図3】同切削装置の切削手段の構成の第二の実施の形態を示す説明図である。
【図4】従来の切削装置を示す斜視図である。
【図5】同切削装置の切削手段の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
10……切削装置 11……支持部 12……切削手段 13……基台
14……壁体 15……第一のボールネジ 16……第一のパルスモータ
17……第一のリニアスケール 18……第二のボールネジ
19……第二のパルスモータ 20……第二のリニアスケール
21……円形ブレード 22……回転スピンドル 23……モータ部
24……スラスト軸受け(伸縮相殺部材) 25……スラスト軸受け
26……ラジアル軸受け 27……スピンドルハウジング
28……スピンドル取り付け部 29……ロータ 30……スラストプレート
31……突出部 32……取り付け面 33……被加工物
34……チャックテーブル 35……第三のパルスモータ
36a、36b……レール
40……伸縮相殺部材 41……スピンドル取り付け部 42……固着面
43……空洞部 44……固着部
50……切削装置 51……アライメント手段 52……切削手段
53……円形ブレード 53a……スラストプレート 54……回転スピンドル
55……モータ部 56a、56b……スラスト軸受け
57……ラジアル軸受け 58……スピンドルハウジング 59……ロータ
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for preventing a displacement of a working element due to expansion and contraction of a support member due to a heat change, and a cutting apparatus that enables precise cutting by applying the method.
[0002]
[Prior art]
For example, in the cutting apparatus 50 shown in FIG. 4, when a workpiece, for example, a semiconductor wafer W is to be cut, the semiconductor wafer W is held by the frame F via the holding tape T and held by the chuck table 34. The
[0003]
Then, the chuck table 34 moves in the X-axis direction and is positioned immediately below the alignment means 51. After the cutting area is detected by the processing such as pattern matching and the alignment is performed, the chuck table 34 is further moved in the X-axis direction. Cutting is performed by moving and receiving the action of the cutting means 52.
[0004]
As shown in FIG. 5, the cutting means 52 has a circular blade 53 as an action element for cutting the workpiece held on the chuck table 34, and a rotation provided with the circular blade 53 at the tip and a thrust plate 53a. A spindle 54, a motor unit 55 serving as a driving source for the rotation of the rotary spindle 54, and a spindle housing 58 that supports the rotary spindle 54 by thrust bearings 56a and 56b and a radial bearing 57 are generally configured. Then, the rotation spindle 54 is rotated by the rotation of the rotor 59 constituting the motor unit 55, and the circular blade 53 attached to the rotation spindle 54 is rotated accordingly.
[0005]
The rotary spindle 54 has a certain distance in a non-contact state with the spindle housing 58 by air blown from the thrust bearings 56a and 56b toward the thrust plate 53a and air blown from the radial bearing 57 toward the axis of the rotary spindle 54. It is supported rotatably while keeping.
[0006]
At the time of cutting, the rotary spindle 54 is driven and rotated by the motor unit 55, the entire cutting means 52 moves in the Y-axis direction and the Z-axis direction, and the chuck table 34 moves in the X-axis direction. The semiconductor wafer W held on the chuck table 34 is cut by the circular blade 53 that rotates at high speed.
[0007]
With the recent miniaturization of chips, the demand for cutting accuracy has become stricter and the movement accuracy of the cutting apparatus has been improved. However, the rotary spindle 54 expands and contracts due to the heat generated by the rotation of the rotary spindle 54, and the circular blade There may be a shift in the position 53. Such misalignment causes a cutting error, and cannot be ignored particularly in recent years when the demand for cutting accuracy is severe. For example, when cutting is performed by applying a circular blade having a thickness of about 15 μm to the center of a street having a width of about 50 μm formed on the surface of a semiconductor wafer, the rotary spindle expands and contracts by about 20 μm due to heat, and the position of the circular blade is Similarly, if it is displaced by about 20 μm, a portion other than the street is cut and the chip is damaged.
[0008]
Therefore, by using a material having a small linear expansion coefficient for the spindle housing 58 including the thrust bearings 56a and 56b and the radial bearing 57, or by keeping the temperature around the rotating spindle 54 constant, the thermal fluctuation of the rotating spindle 54 is caused. Various measures have been taken to reduce the expansion and contraction.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, a material having a small coefficient of linear expansion is generally expensive, and a dedicated device is required to keep the temperature around the rotary spindle 54 constant, which is expensive. There is a problem in terms of sex.
[0010]
Therefore, the position of the working element is prevented from being displaced even if there is a thermal fluctuation to prevent the displacement of the working element, and in particular, the position of the circular blade is kept constant without being affected by the expansion and contraction of the rotary spindle in the cutting device. There is a problem in realizing this by an economical method.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As specific means for solving the above-mentioned problems, the present invention includes at least a chuck table for holding a workpiece and a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, At least a circular blade for cutting a workpiece, a rotary spindle having a thrust plate for supporting the circular blade, a thrust bearing for supporting the thrust plate at a constant distance between the thrust plate and A spindle housing that supports the rotary spindle by a radial bearing, and a spindle mounting portion that fixes the spindle housing to the cutting device, and is thermally expanded in a direction opposite to the thermal expansion direction of the rotary spindle. Expansion / contraction canceling member with linear expansion coefficient M for moving the rotating spindle in the opposite direction When the linear expansion coefficient of the rotating spindle is K and the distance from the circular blade to the mounting position of the expansion / contraction canceling member and the spindle housing is L, the thickness of the expansion / contraction canceling member is ( and K × L / M), when the rotating spindle is thermally expanded is moving the circular blade by the elastic offset member moves the thrust plate the reflected pairs direction as much by thermal expansion in the reflected pairs direction A cutting device is provided.
[ 0012 ]
Then, among the thrust bearings of the spindle housing, an expansion / contraction canceling member is interposed between the thrust bearing near the circular blade and the thrust plate of the rotating spindle, and the spindle housing is fixed to the spindle mounting portion. An additional requirement is that an expansion / contraction canceling member is interposed between the spindle mounting portion and the spindle housing.
[ 0013 ]
According to such a cutting apparatus, the thermal expansion of the rotary spindle is canceled by the movement of the rotary spindle in the opposite direction accompanying the thermal expansion of the expansion and contraction canceling member, and the position of the circular blade is kept constant.
[ 0014 ]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As an embodiment of the present invention, a case where the working element position shift prevention method according to the present invention is applied to a cutting apparatus 10 will be described as an example. In addition, in order to make an understanding easy, suppose that the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated about the site | part common to the conventional cutting device.
[ 0015 ]
FIG. 1 shows a structure of a region where cutting is actually performed in a cutting apparatus 10 to which the present invention is applied. In a support portion 11 that can move within a required range in the Y-axis direction, the cutting means 12 is a Z-axis. The structure is supported so as to be movable in the direction.
[ 0016 ]
The support portion 11 has a configuration in which a wall body 14 is provided upright from an end portion of a base 13 that is horizontally disposed, and a first ball screw 15 that is disposed in the Y-axis direction is a first one. By being driven by the pulse motor 16 and rotating, the required range can be moved in the Y-axis direction. The movement of the support portion 11 in the Y-axis direction is precisely controlled based on the reading value of the first linear scale 17.
[ 0017 ]
Further, the cutting means 12 has a required range in the Z-axis direction when the second ball screw 18 disposed in the Z-axis direction on the inner surface of the wall body 14 is driven and rotated by the second pulse motor 19. It is movable. The movement of the cutting means 12 in the Z-axis direction is precisely controlled based on the reading value of the second linear scale 20.
[ 0018 ]
As shown in FIG. 2, the cutting means 12 is a circular blade 21 that is an action element that performs actual cutting, a rotary spindle 22 that attaches and supports the circular blade 21 at the tip, and a drive source of the rotary spindle 22. The motor unit 23 includes a spindle housing 27 that rotatably supports a rotating spindle by thrust bearings 24 and 25 and a radial bearing 26, and a spindle mounting portion 28 that is a fixing portion for fixing the spindle housing 27. The rotating spindle 22 and the spindle housing 27 constitute a spindle portion that is a support portion.
[ 0019 ]
The rotary spindle 22 is formed of a material having a relatively small linear expansion coefficient, and is fitted to the rotor 29 of the motor unit 23 made of, for example, a synchronous motor, and the rotary spindle 22 rotates as the rotor 29 rotates. Accordingly, the circular blade 21 attached to the rotary spindle 22 is configured to rotate. A disc-shaped thrust plate 30 is formed at the end of the rotary spindle 22 on the motor unit 23 side.
[ 0020 ]
The spindle housing 27 accommodates the motor unit 23 inside, and has thrust bearings 24 and 25 projecting inward from the inner wall, and the air is blown out from the thrust bearings 24 and 25 toward the thrust plate 30. The thrust plate 30 is supported with a constant distance between them, and the position of the rotary spindle 22 in the Y-axis direction is kept constant.
[ 0021 ]
The material forming the thrust bearing 25 is the same as that of the prior art, and the thrust bearing 24 is formed of a material having a large linear expansion coefficient unlike the conventional one.
[ 0022 ]
Further, the spindle housing 27 rotates in the X-axis direction and the Z-axis direction while maintaining a certain distance from the rotary spindle 22 by the air blown from the radial bearing 26 provided on the inner periphery toward the axis of the rotary spindle 22. The spindle 22 is rotatably supported.
[ 0023 ]
A protruding portion 31 protrudes at a substantially intermediate position on the outer periphery of the spindle housing 27, and the mounting surface 32 of the protruding portion 31 and the end of the spindle mounting portion 28 are fixed to each other. The spindle housing 27 and the spindle mounting portion 28 are fixed by engaging the outer periphery located closer to the motor unit 23 than the inner periphery of the spindle mounting portion 28 having a U-shaped cross section. . One side of the thrust bearing 24 is fixed to the mounting surface 32.
[ 0024 ]
A workpiece 33 to be cut is held by a chuck table 34, driven by a third pulse motor 35, guided by a pair of rails 36a and 36b, and moved in the X-axis direction to thereby move the circular blade 21. Is affected.
[ 0025 ]
In the cutting apparatus 10 configured as described above, the workpiece 33 is placed on the chuck table 34, alignment is performed in the same manner as in the prior art to detect the cutting position, and then the Y of the circular blade 21 is placed at the cutting position. While aligning the position in the axial direction, the cutting means 12 is lowered, and the chuck table 34 is further moved in the X-axis direction, whereby the workpiece 33 is cut by the action of the rotating circular blade 21.
[ 0026 ]
Positioning of the circular blade 21 in the Y-axis direction is performed by being driven by the first pulse motor 16 to rotate the first ball screw 15 and moving the support portion 11 in the Y-axis direction accordingly. On the other hand, alignment in the Z-axis direction is performed by driving the second pulse motor 19 to rotate the second ball screw 18 and moving the cutting means 12 in the Z-axis direction.
[ 0027 ]
The circular blade 21 is rotated by the rotation of the rotary spindle 22 driven by the motor unit 23. Here, the position of the rotary spindle 22 in the Y-axis direction is kept constant in the spindle housing 27 by the thrust bearings 24 and 25, and the positions in the X-axis direction and the Z-axis direction are also kept constant by the radial bearing 26. However, the rotary spindle 22 may expand in the Y-axis direction due to thermal fluctuation caused by rotation.
[ 0028 ]
When the rotary spindle 22 expands, the circular blade 21 attached to the tip of the rotary spindle 22 is also displaced. Therefore, if cutting is performed as it is, an error occurs in the cutting position. Therefore, in the present invention, the thrust bearing 24, which is one of the thrust bearings supporting the Y-axis direction, is made of a material having a linear expansion coefficient larger than that of the rotating spindle 22, thereby preventing the circular blade 21 from being displaced. Like to do. Specifically, misalignment is prevented as follows.
[ 0029 ]
For example, when the rotary spindle 22 formed of a material having a relatively small linear expansion coefficient expands in the + Y direction, the thrust bearing 24 having a large linear expansion coefficient also expands in the −Y direction. Here, even when the thrust bearing 24 expands, the distance from the thrust plate 30 is kept constant by the air blown out, so that the thrust plate 30 also expands in the direction in which the thrust bearing 24 expands by the amount that the thrust bearing 24 expands. It moves in the same direction, that is, the direction opposite to the expansion direction of the rotary spindle 22, and the circular blade 21 mounted on the rotary spindle 22 including the thrust plate 30 also moves in the same direction. That is, the thrust bearing 24 is moved in the opposite direction to the rotary spindle 22 by the amount of expansion of the rotary spindle 22, and functions as an expansion / contraction canceling member. However, in order to make the expansion amount in the + Y direction of the rotary spindle 22 equal to the expansion amount in the -Y direction of the thrust bearing 24 to completely cancel the deviation, the thickness T of the thrust bearing 24 is set as follows. There is a need to.
[ 0030 ]
As shown in FIG. 2, the length from the attachment surface 32 of the thrust bearing 24 to the circular blade 21 is L, the linear expansion coefficient of the rotary spindle 22 is K, the linear expansion coefficient of the members constituting the thrust bearing 24 is M, and the thrust When the thickness of the bearing 24 is T, the expansion amount of the rotary spindle 22 can be expressed as (K × L), and the expansion amount of the thrust bearing 24 can be expressed as (T × M). Here, if the relationship of (K × L = T × M) is established, the expansion of the rotary spindle 22 is completely offset by the expansion of the thrust bearing 24. Therefore, the thickness T of the thrust bearing 24 may be set so that the relationship (T = K × L / M) is established.
[ 0031 ]
In addition, the movement of the thrust plate 30 due to the thermal expansion of the thrust bearing 24 can be allowed by setting the gap between the thrust bearing 25 and the thrust plate 30 to be slightly larger, for example, about 25 μm. The rotor 29 is configured to absorb some expansion and contraction.
[ 0032 ]
Next, as a second embodiment, a case where an expansion / contraction canceling member is provided separately from the thrust bearing as shown in FIG. 3 will be described. In addition, about the site | part which is common in 1st embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and demonstrated.
[ 0033 ]
The spindle attachment portion 41 in FIG. 3 is different in shape from the spindle attachment portion 28 described in the first embodiment, and the inside thereof is more than the spindle attachment portion 28 shown in the first embodiment. A large hollow portion 43 is formed, and a fixing portion 44 for fixing the expansion and contraction canceling member 40 is provided at the tip of the U-shape. The protruding portion 31 of the spindle housing 27 is attached via the expansion / contraction canceling member 40 fixed to the fixing portion 44, and the spindle mounting portion 41 and the spindle housing 27 are formed only by the expansion / contraction canceling member 40. They are connected and are in a non-contact state in other parts.
[ 0034 ]
The thrust bearings 25a and 25b of the spindle housing 27 are both made of a material having a relatively small linear expansion coefficient.
[ 0035 ]
For example, when the rotary spindle 22 expands in the + Y direction due to thermal fluctuation and the circular blade 21 is displaced in the + Y direction, the expansion / contraction canceling member 40 expands in the −Y direction and moves the spindle housing 27 in the −Y direction. . Since the distance between the thrust bearings 25a, 25b and the thrust plate 30 is always kept constant, if the spindle housing 27 moves in the -Y direction, the rotary spindle 22 also moves by the same amount in the -Y direction. Become.
[ 0036 ]
In this case, in order to completely cancel the expansion / contraction of the rotary spindle 22 by the expansion / contraction canceling member 40, the relational expression (T = K × L / M) may be satisfied as in the first embodiment. . Here, T is the thickness of the expansion / contraction cancellation member 40, M is the linear expansion coefficient of the expansion / contraction cancellation member 40, and K is the linear expansion coefficient of the rotary spindle 22. In this case, L is the spindle mounting portion 41 and the expansion / contraction cancellation member. 40 is a distance from the fixed surface 42 to which the circular blade 21 is fixed.
[ 0037 ]
In the present embodiment, the case where the present invention is applied to a cutting apparatus has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various apparatuses in which positional deviation occurs due to thermal fluctuations. is there.
[ 0038 ]
【The invention's effect】
As described above, according to the method for preventing the displacement of the working element according to the present invention, the thermal expansion of the support part is canceled by the movement of the support part in the opposite direction accompanying the thermal expansion of the expansion / contraction canceling member, Since the position of the device is kept constant and is not affected by heat, there is no error in the operation of the working element in the apparatus to which this method is applied, and operations such as production and processing can be performed precisely.
[ 0039 ]
Further, according to the cutting device of the present invention, the thermal expansion of the rotary spindle is canceled by the movement of the rotary spindle in the opposite direction accompanying the thermal expansion of the expansion / contraction canceling member, so that the position of the circular blade is kept constant. Precise cutting can be performed, and the quality of semiconductor chips and the like can be improved. Furthermore, since it is not necessary to use a material having a small linear expansion coefficient for the rotary spindle and the spindle housing, a general steel material such as stainless steel can be used, which is excellent in terms of economy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view showing the structure of a cutting apparatus which is an example of an apparatus to which a misregistration prevention method according to the present invention is applied.
FIG. 2 is an explanatory view showing a first embodiment of a configuration of cutting means of the cutting apparatus.
FIG. 3 is an explanatory view showing a second embodiment of the configuration of the cutting means of the cutting apparatus.
FIG. 4 is a perspective view showing a conventional cutting apparatus.
FIG. 5 is an explanatory view showing a configuration of cutting means of the cutting apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Cutting device 11 ... Supporting part 12 ... Cutting means 13 ... Base 14 ... Wall 15 ... First ball screw 16 ... First pulse motor 17 ... First linear scale 18 ... ... Second ball screw 19 ... Second pulse motor 20 ... Second linear scale 21 ... Circular blade 22 ... Rotary spindle 23 ... Motor unit 24 ... Thrust bearing (extension / contraction canceling member) 25 ... Thrust Bearing 26... Radial bearing 27... Spindle housing 28... Spindle mounting portion 29... Rotor 30... Thrust plate 31 .. Projection portion 32 .. Mounting surface 33. Third pulse motors 36a, 36b ... rail 40 ... expansion and contraction canceling member 41 ... spindle mounting portion 42 ... fixing surface 43 ... empty Part 44 ...... Adhering part 50 ...... Cutting device 51 ...... Alignment means 52 ...... Cutting means 53 ...... Circular blade 53 a …… Thrust plate 54 …… Rotary spindle 55 …… Motor parts 56 a, 56 b …… Thrust bearing 57 …… ... Radial bearings 58 …… Spindle housing 59 …… Rotor

Claims (3)

少なくとも、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を含み、該切削手段は、少なくとも、被加工物を切削する円形ブレードと、スラストプレートを有し該円形ブレードを支持する回転スピンドルと、該スラストプレートとの間で一定の距離を保って該スラストプレートを支持するスラスト軸受け及びラジアル軸受けによって該回転スピンドルを支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルハウジングを該切削装置に固定するスピンドル取り付け部とから構成されており、該回転スピンドルの熱膨張方向と反対方向に熱膨張することにより該回転スピンドルを該反対方向に移動させる線膨張係数がMの伸縮相殺部材を該スピンドルハウジングに取り付け、該回転スピンドルの線膨張係数をK、該円形ブレードから該伸縮相殺部材と該スピンドルハウジングとの取り付け位置までの距離をLとした場合、該伸縮相殺部材の厚さを(K×L/M)とし、該回転スピンドルが熱膨張したときは、該伸縮相殺部材が該反対方向に同じだけ熱膨張して該反対方向に該スラストプレートを移動させることにより該円形ブレードを移動させるようにした切削装置。At least a chuck table for holding the workpiece and a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, the cutting means including at least a circular blade for cutting the workpiece and a thrust plate a rotating spindle which supports the circular blade has a spindle housing supporting the rotary spindle by a thrust bearing and a radial bearing for supporting the thrust plate while keeping a constant distance between the thrust plate, the spindle A spindle mounting portion for fixing the housing to the cutting device, and the coefficient of linear expansion for moving the rotating spindle in the opposite direction by thermal expansion in the direction opposite to the direction of thermal expansion of the rotating spindle is M. An expansion / contraction canceling member is attached to the spindle housing, and the rotating spindle is Where the linear expansion coefficient is K, and the distance from the circular blade to the attachment position of the expansion / contraction canceling member and the spindle housing is L, the thickness of the expansion / contraction canceling member is (K × L / M), When the rotary spindle is thermally expanded, the expansion and contraction canceling member is thermally expanded in the opposite direction by the same amount, and the circular blade is moved by moving the thrust plate in the opposite direction. スピンドルハウジングのスラスト軸受けのうち、円形ブレードに近い側のスラスト軸受けと、回転スピンドルのスラストプレートとの間に伸縮相殺部材を介在させた請求項に記載の切削装置。2. The cutting apparatus according to claim 1 , wherein an expansion / contraction canceling member is interposed between a thrust bearing of the spindle housing close to the circular blade and a thrust plate of the rotary spindle. スピンドルハウジングはスピンドル取り付け部に固定されており、該スピンドル取り付け部と該スピンドルハウジングとの間に伸縮相殺部材を介在させた請求項に記載の切削装置。2. The cutting apparatus according to claim 1 , wherein the spindle housing is fixed to the spindle mounting portion, and an expansion / contraction canceling member is interposed between the spindle mounting portion and the spindle housing.
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