JP2005153046A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 切削ブレードを容易に交換することが可能な切削装置を提供すること。
【解決手段】 被加工物を保持するチャックテーブル３０と；スピンドル２４の一端に装着された切削ブレード２２によって被加工物を切削する切削手段２０と；切削手段２０を吊持する吊持部４０と；吊持部４０をスピンドル２４の軸方向に移動可能に支持する吊持部支持手段５０，５４と，吊持部４０をスピンドル２４の軸方向に移動させる駆動手段５６，５８と；を備えた切削装置１０が提供される。この切削装置は，吊持部支持手段５０，５４が片持ち梁型に構成されていることを特徴とする。かかる構成により，吊持部支持手段５０，５４の支柱を，切削装置１０奥側の１本だけにすることができるので，切削ブレード２２の交換ための間口を大きくして，ブレード交換時の障害物を除去することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は，切削装置に関し，特に，被加工物を切削する切削手段を吊り下げた状態で移動させる構造を有する切削装置に関する。

半導体ウェハ等の被加工物を切削する切削装置としては，ダイシング装置が知られている。従来のダイシング装置では，高速回転可能なスピンドルの先端部に切削ブレードを取り付け，スピンドルの他端部をスピンドル支持部材によって支持する構造（いわゆるスピンドルの片持ち構造）が主流であった。

しかし，かかるスピンドルの片持ち構造を有する切削装置では，例えば１２インチ，１６インチ等の大口径の半導体ウェハを，１つの切削手段で切削加工するためには，スピンドルを例えば１２インチ，１６インチ以上に長くして，スピンドルの突き出し量を確保する必要がある。しかし，このようにスピンドルを長くすると，スピンドルの撓み及び熱歪みの影響が増大するとともに，回転時の振動も増加するため，精密切削に支障が生じるという問題があった。

かかる問題を解決するため，本願出願人は，図４に示すように，切削ブレード１２２およびスピンドル１２４等からなる切削手段１２０を吊持部１４０によって吊持し，この吊持部１４０を，支持部材１５０に設けられたガイドレール１５４に沿ってＹ軸方向に移動させることによって，切削手段１２０がチャックテーブル１３０上をＹ軸方向に移動可能とする構成の切削装置１１０を提案している（特許文献１参照）。このように切削手段１２０を支持部材１５０から吊り下げる構造を採用することによって，大口径の半導体ウェハを切削加工する場合であっても，スピンドル１２４を長くする必要がない。このため，スピンドル１２４の撓みや熱歪み，および振動を抑制して，安定した精密切削が可能となる。

特開平１１−７７４６１号公報

しかしながら，上記特許文献１に記載の従来の切削装置１１０では，図４に示したように，ガイドレール１５４が取り付けられる支持部材１５０が門型に構成されているため，オペレータが切削ブレード１２２を交換するときに，支持部材１５０が邪魔になって，交換作業を円滑に行うことができないという問題があった。

より詳細には，切削ブレード１２２の交換作業は，装置の操作性を考慮すると，切削手段１２０の正面側から行われることが望ましい。上記図４の切削装置１１０の例では，Ｙ軸方向前方側が切削手段２０の正面に相当する。従って，切削ブレード１２２の交換持には，図５に示すように，切削手段１２０をＹ軸方向に前進させて，先端の切削ブレード１２２を，チャックテーブル１３０を超える位置まで手前側に移動させた後に，オペレータが，切削手段１２０の正面側から切削ブレード１２２を交換することになる。しかし，このとき，門型の支持部材１５０が存在するため，切削ブレード１２２を交換するための間口が如何にしても狭くなってしまう。さらに，この支持部材１５０の手前側の支柱部分１５２が，切削手段１２０がＹ軸方向前方に最大限に移動した位置よりもさらに手前側に突き出た構造となっていた。このため，オペレータの肩がこの支柱部分１５２若しくは支柱部分１５２を覆うカバー１６０に当たってしまい，切削ブレード１２２の交換が非常に困難であった。

本発明は，上記問題に鑑みてなされたものであり，本発明の目的とするところは，オペレータが切削ブレードを容易に交換することが可能な，新規かつ改良された切削装置を提供することにある。

上記課題を解決するために，本発明の第１の観点によれば，被加工物を保持するチャックテーブルと；スピンドルの一端に装着された切削ブレードによって被加工物を切削する切削手段と；切削手段を吊持する吊持部と；吊持部をスピンドルの軸方向に移動可能に支持する吊持部支持手段と，吊持部をスピンドルの軸方向に移動させる駆動手段と；を備えた切削装置が提供される。この切削装置は，吊持部支持手段が片持ち梁型に構成されていることを特徴とする。

かかる構成により，吊持部に吊持された切削手段をスピンドルの軸方向に移動させる吊り下げ型の構造を採用しているので，大口径の被加工物を切削する場合でも，スピンドルを長くする必要がない。また，吊持部を支持する吊持部支持手段の支柱を，切削装置奥側（切削ブレードとは反対側）の１本だけにすることができる。このため，切削ブレードを交換するための間口を広くすることができ，従来の門型の吊持部支持手段のように切削装置正面側の支柱が交換作業の障害となることがない。よって，オペレータは，切削手段の正面側から切削ブレードを容易に交換できる。

また，上記吊持部支持手段は，スピンドルの軸方向に延長した梁部と，切削ブレードとは反対側の梁部の端部を支持する支柱部とからなる片持ち梁型の支持部材と；梁部に設けられ，吊持部と係合し，スピンドルの軸方向への吊持部の移動をガイドするガイドレールと；を備えるようにしてもよい。これにより，支持部材の梁部にスピンドルの軸方向に延長するように設けられたガイドレールに沿って，吊持部を円滑に移動させることができる。

さらに，上記チャックテーブルは，支持部材の梁部の下部を，スピンドルの軸方向に対して略直交する方向に移動可能であるようにしてもよい。これにより，チャックテーブルを当該方向に移動させて，切削ブレードと被加工物とを相対移動させるもとにより，当該方向の切削ラインに沿って被加工物を切削することができる。

以上説明したように本発明にかかる切削装置は，切削ブレードの交換ための間口を広くすることができ，かつ吊持部支持手段がオペレータの障害になることがない。このため，オペレータは，切削手段の正面側から切削ブレードを容易に交換することができる。

以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
以下に，本発明の第１の実施形態にかかる切削装置として構成されたダイシング装置について説明する。本実施形態にかかるダイシング装置は，スピンドルの長さが過度に長くならないようにするべく，吊持部および吊持部支持手段等によって切削手段を吊持して移動させる構造を採用するとともに，この吊持部支持手段を片持ち梁型に構成することを特徴としている。

まず，図１および図２に基づいて，本実施形態にかかるダイシング装置１０の構成について説明する。なお，図１および図２は，本実施形態にかかるダイシング装置１０の内部構成を示す斜視図および右側面図である。

図１および図２に示すように，ダイシング装置１０は，例えば，半導体ウェハ等の被加工物１２を保持するチャックテーブル３０と，チャックテーブル３０に保持された被加工物１２を切削する切削手段２０と，切削手段２０を例えばＹ軸およびＺ軸方向に移動させる切削手段移動手段と，チャックテーブル３０を例えばＸ軸方向に移動させるチャックテーブル移動手段とを備える。

チャックテーブル３０は，例えば，その上面に真空チャック機構を具備しており，ウェハテープ１３を介してフレーム１４に支持された状態の被加工物１２を真空吸着して保持することができる。また，チャックテーブル３０は，例えば，被加工物１２を保持した状態で，電動モータ（図示せず。）によって水平方向に回転することもできる。

このチャックテーブル３０の下方には，チャックテーブル移動手段が設けられている。このチャックテーブル移動手段は，例えば，チャックテーブル３０を略水平に支持するチャック支持部材３２と，基台３９上にＸ軸方向に延長するように配設され，チャックテーブル支持部材３２のＸ軸方向の移動をガイドする一対の第１のガイドレール３４と，Ｘ軸方向に延長するように配設され，チャックテーブル支持部材３２の下部と係合し，第１の電動モータ３８によって回転駆動される第１のボールスクリュー３６とからなる。かかるチャックテーブル移動手段は，第１のボールスクリュー３６を回転させてチャックテーブル支持部材３２を第１のガイドレール３４に沿ってＸ軸方向に移動させることにより，チャックテーブル３０および被加工物１２をＸ軸方向に移動させることができる。

一方，切削手段２０は，例えば，上記チャックテーブル３０より上方に位置するように配設されている。この切削手段２０は，例えば，略リング形状を有する極薄の切削ブレード２２と，Ｙ軸方向に延長するよう配設された回転軸であって，先端部に切削ブレード２２が装着され，他端部に連結された駆動手段である電動モータ２３によって高速回転するスピンドル２４と，このスピンドル２４を回転自在に支持するスピンドルハウジング２６とを備える。かかる切削手段２０は，スピンドル２４の回転駆動力により切削ブレード２２を高速回転させながら被加工物１２に切り込ませることにより，被加工物１２をＸ軸方向に切削して極薄のカーフを形成することができる。なお，本実施形態にかかる「スピンドルの軸方向」は，Ｙ軸方向であり，切削方向であるチャックテーブル３０の移動方向（Ｘ軸方向）および鉛直方向（Ｚ軸方向）の両方向に対して垂直な方向である。

また，このような切削手段２０の一側には，例えば，切削手段移動機構が設けられている。この切削手段移動機構は，概略的には，例えば，切削手段２０を吊持する吊持部４０と，支持部材５０および第２のガイドレール５４とからなる吊持部支持手段と，第１のボールスクリュー５６及び第２の電動モータ５８とからなる駆動機構と，から構成されている。

より詳細には，支持部材５０は，例えば，略垂直に起立するように配設された金属製の板状部材である。この支持部材５０は，本実施形態にかかる特徴的な構成要素であり，側面形状が略逆Ｌ字形となるような片持ち梁型に構成されている。即ち，この片持ち梁型の支持部材５０は，例えば，略Ｙ軸方向に延長するよう配設された梁部５１と，Ｚ軸方向に延長するように配設され，梁部５１の一端部を支持する１つの支柱部５２と，ダイシング装置１０の基台（図示せず。）に固定され，支柱部５２を支持する基底部５３とからなる。梁部５１は，上記チャックテーブル移動手段の第１のガイドレール３４の上部を横切るようにしてＹ軸方向前方（装置正面側）に延長している。この梁部５１は，装置正面側の端部のＹ軸位置が，チャックテーブル３０の装置正面側（Ｙ軸方向前方側）の端部のＹ軸位置と例えば略同一であり，チャックデーブル３０と比べて装置正面側に極端に突出してはいない。また，支柱部５２は，チャックテーブル３０の移動経路よりも装置奥側（Ｙ軸方向後方側）に１本だけ配設されており，梁部５１の装置奥側の端部を安定して支持している。なお，上記梁部５１，支柱部５２および基底部５３は一体に構成されてもよいし，別体に構成された各部材を連結してもよい。

このように，支持部材５０は，チャックテーブル３０の移動経路よりも装置奥側に配設された１つの支柱部５２のみで梁部５１を支持する片持ち梁型の構造を有しており，上記図４に示したような，両側の支柱で梁部を支持する門型の支持部材１５０と比べて，形状および配置が大きく相違する。

また，この支持部材５０には，例えば，切削手段２０および吊持部４０のＹ軸方向の移動をガイドする一対の第２のガイドレール５４と，切削手段２０および吊持部４０をＹ軸方向に移動させる駆動機構である第２の電動モータ５８及び第２のボールスクリュー５６と，が配設されている。この第２のボールスクリュー５６は，吊持部４０の被支持部材４２と係合しており，第２の電動モータ５８によって回転駆動される。また，支持部材５０および第２のガイドレール５４は，本実施形態にかかる吊持部支持手段として構成されており，吊持部４０をＹ軸方向に移動可能に支持することができる。かかる構成の支持部材５０，第２のガイドレール５４および駆動機構は，図４の実線及び破線で示すように，第２のボールスクリュー５６を回転させて吊持部４０を第２のガイドレール５４に沿ってＹ軸方向に移動させることにより，吊持部４０によって吊持された切削手段２０をＹ軸方向に移動させ，切削ブレード２２の刃先位置と被加工物１２の切削ラインとを位置合わせすることができる。

また，吊持部４０は，例えば，切削手段２０を上方から吊持する機能と，切削手段２０をＺ軸方向に移動させる機能とを有する。より詳細には，この吊持部４０は，例えば，切削手段２０のスピンドルハウジング２６と連結され，切削手段２０を吊持する吊持部材４１と，上記第２のガイドレール５４によって支持される被支持部材４２と，被支持部材４２に配設され，吊持部材４１および切削手段２０のＺ軸方向の移動をガイドする一対の第３のガイドレール４４と，被支持部材４２に配設され，吊持部材４１および切削手段２０をＺ軸方向に移動させる駆動機構である第３の電動モータ４８及び第３のボールスクリュー４６と，から構成される。

吊持部材４１は，例えば，切削手段２０の重心を含む領域を吊持して，切削手段２０のバランスを保つようにしてもよいし，或いは，切削手段２０の切削ブレード２２に近い部分を吊持して，吊持部分よりも切削ブレード２２側のスピンドル２４の撓みや振動を効果的に抑制するようにしてもよい。また，第３のボールスクリュー４６は，吊持部材４１と係合しており，吊持部材４１を支持するとともに，第３の電動モータ４８によって回転駆動されて吊持部材４１をＺ軸方向に移動させることができる。

かかる構成の吊持部４０は，第３のボールスクリュー４６を回転させて吊持部材４１を第３のガイドレール４４に沿ってＺ軸方向に移動させることにより，切削手段２０をＺ軸方向に移動させ，被加工物１２に対する切削ブレード２２の切り込み深さを調整することができる。

次に，以上のような構成のダイシング装置１０を用いて，被加工物１２を切削加工する動作について説明する。

まず，被加工物１２をチャックテーブル３０上に載置して，被加工物１２をチャックテーブル３０に保持させる。次いで，アライメント手段（図示せず。）によって，被加工物１２の加工面をパターンマッチング処理等して，切削ラインを検出する。さらに，上記チャックテーブル移動手段によって，被加工物１２をＸ軸方向に移動させて，切削可能な位置に配置する。

その後，上記切削手段移動手段によって，切削手段２０をＹ軸方向に移動させて，被加工物１２の切削ラインに対応したＹ軸位置に切削ブレード２２を位置付けるとともに，電動モータ２３を駆動させてスピンドル２４及び切削ブレード２２を高速回転させる。切削ライン上に切削ブレード２２を位置付ける際は，第２の電動モータ５８を駆動させて第２のボールスクリュー５６を回転させることによって，吊持部４０を第２のガイドレール５４に沿ってＹ軸方向に移動させる。この結果，吊持部４０によって吊り下げられた切削手段２０の切削ブレード２２もＹ軸方向に移動する。

次いで，第３の電動モータ４８を駆動させ第３のボールスクリュー４６を回転させることによって，吊持部材４１を第３のガイドレール４４に沿ってＺ軸方向に移動させる。これにより，切削ブレード２２が被加工物１２に所定の切り込み深さだけ切り込むような位置まで，切削手段２０をＺ軸方向に下降させる。さらに，被加工物１２に対して切削ブレード２２を切り込ませながら，チャックテーブル３０を第１のガイドレール３４に沿ってＸ軸方向に移動させることにより，被加工物１２を切削ラインに沿ってＸ軸方向に切削することができる。

このようにして，Ｙ軸方向に切削手段２０を切削ライン間隔ずつ順次送り出して，チャックテーブル３０をＸ軸方向に移動させることにより，被加工物１２の同一方向の複数の切削ラインを順次切削することができる。また，ある方向の全ての切削ラインの切削が完了した場合には，チャックテーブル３０を９０°回転させ，上記切削ラインと直交する複数の切削ラインを同様にして切削する。以上のようにして，ダイシング装置１０は，例えば，被加工物１２を格子状にダイシングして，複数のチップに分割することができる。

かかるダイシング装置１０では，切削手段２０は吊持部４０によって吊持されており，チャックテーブル３０上方の任意のＹ軸方向の位置に切削ブレード２２を位置付けることができる。このため，大口径の被加工物１２（例えば１２，１６インチの半導体ウェハ等）を切削加工する場合であっても，スピンドル２４を長くせずとも，当該大口径の被加工物１２の全面を１つの切削手段２０で切削できる。このため，スピンドル２４の長さを短くして，撓み，振動および熱歪みの発生を抑制できるので，精密切削を安定して行うことが可能となる。

次に，図３に基づいて，上記のような内部構成を有するダイシング装置１０における切削ブレード２２の交換作業について説明する。なお，図３は，本実施形態にかかるダイシング装置１０の外観を示す斜視図である。

上述したように，本実施形態にかかるダイシング装置１０では，支持部材５０が，従来のような門型ではなく，片持ち梁型に構成されており，装置正面側の支柱が除去され，装置奥側の支柱部５２のみで梁部５１を支持する構造である。このため，図３に示すように，ダイシング装置１０は，装置正面側からの切削ブレード２２に対するアクセスを行うための間口６０を広くとることができる。さらに，図３に示す本実施形態にかかるダイシング装置１０においては，図５に示した従来のダイシング装置１１０において装置正面側から見たときに左側に突き出た形で存在していた門型の支持部材１５０の支柱１５２を覆うカバー１６０が不要となっている。

従って，切削ブレード２２を交換する際には，オペレータは，切削手段２０をＹ軸方向最前方に移動させた後，切削手段２０の正面側に装着されている切削ブレード２２に対して，何らの障害物に邪魔されることなく，装置正面側から広い間口６０内に手を挿入して容易にアクセスすることができる。よって，オペレータは，切削手段２０の正面側から，切削ブレード２２の交換を容易かつ迅速に行うことが可能となる。

このように，本実施形態にかかるダイシング装置１０は，オペレータが切削ブレードにアクセスするときに感じていた扱い難さを解消し，ユーザインタフェースが大幅に向上されている。

また，ダイシング装置１０の奥行き（Ｙ軸方向）のサイズを抑制することもできる。さらに，切削手段２０を吊持する吊り下げ構造を採用しているため，スピンドルの後端を支持する片持ち構造と比較して，切削ブレード２２側のスピンドル２４の剛性を高めて，撓み及び振動を低減するとともに，Ｙ軸方向の熱歪みも抑えることができる。

以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態では，被加工物１２として半導体ウェハの例を挙げて説明したが，本発明は，かかる例に限定されない。被加工物１２は，複数の切削ラインを有する基板であれば，例えば，ＣＳＰ基板，ＧＰＳ基板，ＢＧＡ基板，ガラス基板，石英板，サファイア基板，セラミックス材，金属材などであってもよい。

また，上記実施形態では，切削装置としてダイシング装置１０の例を挙げて説明したが，本発明はかかる例に限定されない。切削装置は，上記のような各種の被加工物を切削加工可能な装置であれば如何なる装置であってもよい。

また，上記実施形態では，吊持部４０をＹ軸方向に移動させる駆動手段，吊持部材４１をＺ軸方向に移動させる駆動手段，およびチャックテーブル支持部材３２をＸ軸方向に移動させる駆動手段は，ボールスクリュー５６，４６，３６および電動モータ５８，４８，３８で構成されていたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，駆動機構は，吊持部４０，吊持部材４１若しくはチャックテーブル支持部材３２などを，ガイドレール５４，４４，３４に沿って移動させ得るものであれば，ギヤ若しくはチェーンと電動モータ，油圧シリンダ等の各種シリンダなど，多様に設計変更できる。

また，上記実施形態では，吊持部４０は切削手段２０をＺ軸方向に移動させるための機構を有していたが，本発明はかかる例に限定されない。例えば，吊持部４０は，支持部材５０等によって支持されて，切削手段４０を吊持する機能のみを有し，切削手段２０をＺ軸方向へ移動させる機能を有さないように構成してもよい。この場合，チャックテーブル移動手段によって，チャックテーブル３０をＺ軸方向に移動させることができるように構成して，チャックテーブル３０側で，被加工物１２に対する切削ブレード２２の切り込み深さを調整できるようにしてもよい。

また，上記実施形態では，吊持部支持手段は，支持部材５０と１対のガイドレール５４とから構成されたが，本発明はかかる例に限定されない。吊持部支持手段は，吊持部４０をＹ軸方向に移動可能に支持するものであれば，如何なる構成を採用してもよい。

また，上記実施形態では，切削手段２０を１つだけ具備するダイシング装置１０について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。切削手段２０，吊持部４０および吊持部支持手段等を２組以上並設して，かかる２つ以上の切削手段２０で同時に被加工物１２を切削加工できるようにしてもよい。

本発明は，ダイシング装置等の切削装置に適用可能であり，特に，大口径の半導体ウェハなどを切削加工する切削装置に適用可能である。

本発明の第１の実施形態にかかるダイシング装置の内部構成を示す斜視図である。 同実施形態にかかるダイシング装置の内部構成を示す右側面図である。 同実施形態にかかるダイシング装置の外観構成を示す斜視図である。 従来のダイシング装置の内部構成を示す斜視図である。 従来のダイシング装置の外観構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０：ダイシング装置
１２：被加工物
２０：切削手段
２２：切削ブレード
２４：スピンドル
３０：チャックテーブル
４０：吊持部
５０：支持部材
５１：梁部
５２：支柱部
５４：第２のガイドレール
５６：第２のボールスクリュー
５８：第２の電動モータ

Claims (3)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと；
   スピンドルの一端に装着された切削ブレードによって前記被加工物を切削する切削手段と；
   前記切削手段を吊持する吊持部と；
   前記吊持部を前記スピンドルの軸方向に移動可能に支持する吊持部支持手段と，
   前記吊持部を前記スピンドルの軸方向に移動させる駆動手段と；
   を備え，
   前記吊持部支持手段は片持ち梁型に構成されることを特徴とする，切削装置。
2. 前記吊持部支持手段は，
   前記スピンドルの軸方向に延長した梁部と，前記切削ブレードとは反対側の前記梁部の端部を支持する支柱部とからなる片持ち梁型の支持部材と；
   前記梁部に設けられ，前記吊持部と係合し，前記スピンドルの軸方向への前記吊持部の移動をガイドするガイドレールと；
   を備えることを特徴とする，請求項１に記載の切削装置。
3. 前記チャックテーブルは，前記梁部の下部を，前記スピンドルの軸方向に対して略直交する方向に移動可能であることを特徴とする，請求項２に記載の切削装置。
   
   

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