JP2004319894A - 精密加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工主軸の待機時間を可及的に少なくし、生産性を格段に向上させる精密加工装置を提供する。
【解決手段】ベッド１０上で加工位置とワークのロード・アンロード位置の間を移動する加工テーブル２２Ａ、２２Ｂを同じＸ軸上に設け、加工位置にある一台の加工テーブル上のワークに対して精密加工を行う加工装置と、各加工テーブルがそれぞれワークのロード・アンロード位置にあるときに、各加工テーブルに対してワーク１００の供給および取り出しを個別に行う複数のローディング・アンローディング装置と、各加工テーブルをそれぞれ独立に送る送り装置と、から加工システムを構成する。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコンウエハなどのワークに溝入れ、切断などの精密加工を行う精密加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハ、磁気ヘッド、ファインセラミック、ガラスなどの硬脆材料に溝を加工したり、切断、鏡面加工等の超精密加工を行う加工機の開発が進んでいる。
【０００３】
例えば、シリコンウエハをさいの目状に分割するために各チップの間に格子状に溝を入れる加工では、ダイサーと呼ばれている加工機が利用されている。図５は、従来技術に係るダイサーの例を示す（特許文献１）。
【０００４】
図において、５００がウエハである。５１１は加工時にウエハを真空吸着して固定するワークテーブルであり、移動機構５１２によって移動する。５１３は工具であり、５１４は主軸である。
【０００５】
このダイサーには、ワークテーブル５１１に対するウエハ５００のロード／アンロードを自動で行えるようにするために、ウエハ搬送用アーム５２１と、ウエハ格納箱５２３からウエハを取り出す取り出し機構５２４が設けられている。
【０００６】
この種のダイサーでは、工具には、単刃のダイシングソーの他、効率よくウエハ５００に溝を加工するために、多重刃を有する砥石（マルチブレード）が用いられている（特許文献２）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平０６−１３２３９５号公報
【特許文献２】
特開平２００２−２４６３３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の加工機では、ウエハを加工している間には、ウエハ搬送用アーム５２１や取り出し機構５２３が待機しており、逆に、ウエハのロード／アンロードを行うときには、当然のことながらウエハの加工を行うことができず、システム全体として待機時間が大きく、高い生産性をあげる上での妨げになっている。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する問題点を解消し、加工主軸の待機時間を可及的に少なくし、生産性を格段に向上させる精密加工装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、発明は、基台上で同じ制御軸上に設けられ加工位置とワークのロード・アンロード位置の間を移動する少なくとも２台の加工テーブルと、加工位置にある一台の加工テーブル上のワークに対して精密加工を行う加工装置と、各加工テーブルがそれぞれワークのロード・アンロード位置にあるときに、各加工テーブルに対してワークの供給および取り出しを個別に行う複数のローディング・アンローディング装置と、前記各加工テーブルをそれぞれ独立に送る送り装置と、を備えることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明によれば、一方の加工テーブルではワークに加工し、その間に他方の加工テーブルにはワークのローディングとアンローディングデングを行うというように、ワーク加工とローディング・アンローディングを交互に並行して行なうことができる。
【００１２】
本発明では、前記加工装置は、水平に支持された横型の主軸を備え、シリコンウエハ、磁気ヘッド、ファインセラミックなどの硬脆材料にダイシングブレードにより溝加工、切断加工を行うダイサとすることが好ましい。また、前記ダイシングブレードには、多重刃砥石からなるマルチブレードを用いることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による精密加工装置の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１乃至図３は、シリコンウエハをさいの目状に切断するために溝入れ等の加工を行う精密加工装置に本発明を適用した実施の形態を示す。図１は、精密加工装置の正面図、図２はその平面図、図３はその側面図である。
【００１４】
これらの図１乃至図３において、参照符号１０は、ベッドを示す。このベッド１０の上にはコラム１２が設置されている。コラム１２の上部からは水平にアーム１４が延びている。コラム１２の側部には、主軸ニット１６が上下および軸方向に移動可能に設けられている。図３に示されるように、アーム１４の先端部にはアンギュラ玉軸受を内蔵する支持部１７がアーム１４の長手方向に移動可能なように垂設されている。主軸ユニット１６から延びる主軸１８の先端部は支持部１６で支持され、これにより、工具としてマルチブレード２０を取り付けることが可能な横型の主軸１８が構成されている。マルチブレード２０は、複数枚のダイヤモンドブレードからなるブレードである。主軸１８には、マルチブレード２０の他、ワークの条件に応じて単刃のダイシングブレードやメタルソーなどの種々の刃物を用いることができるようになっている。
【００１５】
このような加工装置１１では、横型の主軸１８はベッド１０のほぼ中央部に配置している。そして、図２に示されるように、ベッド１０の上では、主軸１８の左右両側に２台の第１加工テーブル２２Ａ、第２加工テーブル２２Ｂが配置されている。ベッド１０の上面には、第１加工テーブル２２Ａ、第２加工テーブル２２Ｂの移動を案内するガイドレール２４ａ、２４ｂが横断するように設けられている。第１加工テーブル２２Ａ、第２加工テーブル２２Ｂは、案内を共通とするものながら、送り装置はそれぞれ個別に設けられている。２６Ａは、第１加工テーブル２２Ａの送り装置を構成する第１ボールねじであり、この第１ボールねじ２６Ａと対をなす図示しないボールナットは第１加工テーブル２２Ａの底部に取り付けられている。２８Ａは第１ボールねじ２６Ａを駆動するサーボモータである。同様に、第２加工テーブル２２Ｂの送り装置は、ボールねじ２６Ａと第２加工テーブル２２Ｂの底部に取り付けられている図示しないボールナットと第２ボールねじ２６Ｂを駆動する第２サーボモータ２８Ｂから構成されている。これらの第１サーボモータ２８Ａ、第２サーボモータ２８Ｂは独立して駆動される。
【００１６】
第１加工テーブル２２Ａ、第２加工テーブル２２Ｂへのワークであるシリコンウエハの供給および加工の済んだシリコンウエハの取り出しは自動化されており、この実施形態では、ベッド１０の左右側がシリコンウエハのロード・アンロードエリアになっている。そして、第１ロード・アンロードエリアには、ローディング・アンローディング装置である第１ロボット３０Ａが配置され、第２ロード・アンロードエリアには、２台目のローディング・アンローディング装置である第２ロボット３０Ｂが配置される。また、第１ロード・アンロードエリアには未加工のシリコンウエハが格納されている第１ローディングカセット３２Ａと、加工したシリコンウエハが収納される第１アンローディングカセット３４Ａが配置され、ロード・アンロード位置に待機している第１加工テーブル２２Ａに対して個別にシリコンウエハの供給および取り出しを行うローディング・アンローディング装置を第１ロボット３０Ａとともに構成するようになっている。同様に、第２ロード・アンロードエリアには、第２ローディングカセット３２Ｂと第２アンローディングカセット３４Ｂが配置されている。
【００１７】
図３において、本実施形態による精密加工装置では、制御軸としてＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有し、Ｘ軸は加工テーブル２２Ａ、２２Ｂの送りを制御する軸で、Ｙ軸は主軸１８をＸ軸とは直角な水平方向に送る制御軸で、Ｚ軸は主軸１８を鉛直方向に送る制御軸である。
【００１８】
制御装置としては、加工プログラムに基づいて各軸についての位置を制御する数値制御装置とともに、加工工程についてあらかじめプログラムされた順序にしたがって、加工開始、停止、加工テーブル２２Ａ、２２Ｂやローディング・アンローディング装置の動作のシーケンスを制御するシーケンサーを備えている。
【００１９】
本実施形態による精密加工装置は、以上のように構成されるものであり、次に、その作用並びに効果について説明する。
図４は、シリコンウエハに対する溝入れ加工のシーケンスを示すタイムチャートである。図４において、第１ロード・アンロード位置とは、図２において、第１加工テーブル２２Ａがベッド１０上の左側の第１ロード・アンロードエリアで待機する位置を示し、第２ロード・アンロード位置とは、第２加工テーブル２２Ｂがベッド１０上の右側のロード・アン・ロードエリアで待機する位置を示している。加工が開始される前は、第１加工テーブル２２Ａと第２加工テーブル２２Ｂは、それぞれ第１ロード・アンロード位置、第２ロード・アンロード位置にある。
【００２０】
そこで、加工工程が開始されると、まず最初に、第１のロボット３０Ａが作動し、第１ローディングカセット３２Ａから未加工のウエハ１００を取り出し、第１加工テーブル２２Ａに供給する。図２に示すように、２枚のウエハ１００が第１加工テーブル２２Ａにローディングされる。
【００２１】
次いで、第１の加工テーブル２２Ａの送り装置の第１ボールねじ２６Ａを駆動する第１サーボモータ２８Ａが起動されて、第１加工テーブル２２Ａは、加工位置、すなわち、図１、図２に示す位置まで移動し、所定の位置に位置決めされる。その後、主軸１８は、図３において、Ｚ軸方向に送られてマルチブレードの刃がウエハ１００の表面に溝を切り込んでいく位置まで下降し、第１加工テーブル２２Ａを送りながらウエハ１００の表面に溝が加工される。
【００２２】
一方、第１加工テーブル２２Ａでウエハの加工が開始されると、第２加工テーブル２２Ｂの方では、第２ロボット３０Ｂは第２ローディングカセット３２Ｂから未加工のウエハ１００を取り出し、２枚を第２加工テーブル２２Ｂ上にローディングする。ローディングが終わると、第２加工テーブル２２Ｂはその位置で待機に入る。
【００２３】
第１加工テーブル２２Ａでのウエハ１００の溝入れ加工が終了すると、第１加工テーブル２２Ａは、図１において左行して第１ロードアンロード位置まで戻ることになる。
【００２４】
今度は、第１加工テーブル２２Ａが加工位置から離れるのと同時に、第２加工テーブル２２Ｂの送り装置の第２ボールねじ２６Ｂを駆動する第２サーボモータ２８Ｂが起動されて、この第２加工テーブル２２Ｂは、加工位置に送られ、上述した第１加工テーブル２２Ａでの加工と同じようにしてウエハ１００への溝入れ加工が進行する。
【００２５】
第２加工テーブル２２Ｂでの加工が行われている間、第１加工テーブル２２Ａの方では、第１ロボット３０Ａが加工の済んだウエハ１００を第１アンローディングカセット３４Ａに収納し、さらに、第１ローディングカセット３２Ａから新たなウエハ１００を第１加工テーブル２２Ａにロードし、それが終わり次第第２加工テーブル２２Ｂでのウエハ１００の加工が終了するまで待機する。
【００２６】
以後、第１加工テーブル２２Ａで加工が行われている間に、第２加工テーブル２２Ｂではウエハ１００のローディングとアンローディングデングを行い、その逆に第２加工テーブル２２Ｂで加工が行われている間、第１加工テーブル２２Ｂではウエハのローディングとアンローディングデングを行うというように、ウエハの加工とローディング・アンローディングを交互に加工と並行して行なうことができる。したがって、図４に示されるように、主軸１８は一台でありながら、主軸１８が待機している時間を可及的に少なくし、フルに稼働させることができるので、実質的に２台あるのと同等の生産性をあげることが可能となる。しかも、本実施形態のように、マルチブレード２０を用いてシリコンウエハに多数の溝を加工するような場合、マルチブレード２０による加工効率をより効果的に高めることができる。
【００２７】
なお、ロボットによるアンローディング操作の際には、ウエハーに洗浄液を吹き付けるなどして洗浄を行うようにしてもよい。
【００２８】
以上、シリコンウエハに溝入れ加工を施すダイシング加工について実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は、加工内容に応じた適切な工具を用いることにより、切断や鏡面加工等の超精密加工にも対応することができ、また、ワークについても、磁気ヘッドやファインセラミック、ガラスなどの加工にも対応することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、基台上で同じ制御軸上に設けられ加工位置とワークのロード・アンロード位置の間を移動する２台の加工テーブルと、加工位置にある一台の加工テーブル上のワークに対して精密加工を行う加工装置と、各加工テーブルがそれぞれワークのロード・アンロード位置にあるときに、各加工テーブルに対してワークの供給および取り出しを個別に行う複数のローディング・アンローディング装置と、前記各加工テーブルをそれぞれ独立に送る送り装置と、から構成されているので、一方の加工テーブルではワークに加工し、その間に他方の加工テーブルにはワークのローディングとアンローディングデングを行うというように、ワーク加工とローディング・アンローディングを交互に加工と並行して行なうことができるので、主軸が待機している時間を可及的に少なくなり、実質的に２台あるのと同等の生産性を達成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態による精密加工装置の正面図。
【図２】本発明の一実施形態による精密加工装置の平面図。
【図３】本発明の一実施形態による精密加工装置の側面図。
【図４】本実施形態による精密加工装置によりシリコンウエハに溝入れ加工をするためのシーケンスを示すタイムチャート。
【図５】従来技術に係る精密加工装置の例としてウエハを加工するダイサーを示す図。
【符号の説明】
１０ ベッド
１２ コラム
１４ アーム
１６ 主軸ユニット
１８ 主軸
２０ マルチブレード
２２Ａ 第１加工テーブル
２２Ｂ 第２加工テーブル
３０Ａ 第１ロボット
３０Ｂ 第２ロボット
３２Ａ 第１ローディングカセット
３２Ｂ 第２ローディングカセット
３４Ａ 第１アンローディングカセット
３４Ｂ 第１アンローディングカセット

Claims (3)

1. 基台上で同じ制御軸上に設けられ加工位置とワークのロード・アンロード位置の間を移動する少なくとも２台の加工テーブルと、
   加工位置にある一台の加工テーブル上のワークに対して精密加工を行う加工装置と、
   各加工テーブルがそれぞれワークのロード・アンロード位置にあるときに、各加工テーブルに対してワークの供給および取り出しを個別に行う複数のローディング・アンローディング装置と、
   前記各加工テーブルをそれぞれ独立に送る送り装置と、
   を備えたことを特徴とする精密加工装置。
2. 前記加工装置は、水平に支持された横型の主軸を備え、シリコンウエハ、磁気ヘッド、ファインセラミックなどの硬脆材料にダイシングブレードにより溝加工、切断加工を行う加工装置からなることを特徴とする請求項１に記載の精密加工装置。
3. 前記ダイシングブレードは、多重刃砥石からなるマルチブレードからなることを特徴とする請求項２に記載の精密加工装置。

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