JP2008213074A - 駆動機構及び切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】送りネジ軸の一端に駆動源が連結されると共に他端が回動可能に支持され、送りネジ軸に螺合した送りナットに連結された各種摺動体が移動する構成の駆動機構において、送りネジ軸の振動を防止する。
【解決手段】駆動源が送りネジ軸に連結され、送りナットが送りネジ軸に螺合し摺動体を介して作用要素に連結された構成の駆動部を有し、駆動部により駆動されて作用要素が移動する構成の駆動機構において、送りネジ軸の自由端部の外周には送りネジ軸を支持するボールベアリング70、71の内輪700、710が固定され、端末支持部26においてボールベアリング70、71を収容する筒部26aの内周には、ボールベアリング70、71の外輪701、711を送りネジ軸24の軸心方向に摺動可能に支持すると共に送りネジ軸24の振動を吸収する外輪弾性体77、78を配設する。
【選択図】図2

Description

本発明は、各種の作用要素を移動させる機能を有する駆動機構に関するものである。
IC、LSI等のデバイスが分割予定ラインによって区画されて形成されたウェーハは、高速回転する切削ブレードを分割予定ラインに切り込ませたり、分割予定ラインにレーザー光を照射したりすることにより、個々のチップに分割される。かかるウェーハの分割には、例えば特許文献1に記載されたダイシング装置が用いられる。
特許文献1に記載されたダイシング装置は、図4に示すように、ウェーハWを保持するチャックテーブル100を備えており、チャックテーブル100は、駆動機構101によって駆動されて、図4における矢印の方向に移動可能となっている。
駆動機構101は、チャックテーブル100の移動方向に配設された送りネジ軸102と、送りネジ軸102の一端に連結されて送りネジ軸102を回動させる駆動源103と、送りネジ軸102の他端である自由端部102aを図5に示す筒部104aの内周面において回転可能に支持する端末支持部104と、送りネジ軸102と平行に配設された一対のガイドレール105と、ガイドレール105に係合して摺動可能な摺動体106と、送りネジ軸102に螺合し摺動体106に連結される送りナット(図示せず)とから構成され、駆動源103によって駆動されて送りネジ軸102が回動することにより送りナットに連結された摺動体106がガイドレール105にガイドされてX軸方向に移動し、これに伴い摺動体106に固定されたチャックテーブル100もX軸方向に移動する構成となっている。図5に示すように、端末支持部104においては、送りネジ軸102の自由端部102aがボールベアリング107により回転可能に支持されている。
ダイシング対象のウェーハは、図4に示したチャックテーブル100に保持される。そして、チャックテーブル100に保持されたウェーハが駆動機構101によって駆動されて移動すると共に、切削ブレードが高速回転しながら下降して分割予定ラインに切り込むことにより、その分割予定ラインが切削される。また、隣接する分割予定ラインの間隔ずつ切削ブレードをインデックス送りしながらチャックテーブル100を同様に移動させて順次切削していく。更に、チャックテーブル100を90度回転させてから同様の切削を行うと、すべての分割予定ラインが分離されて個々のチップに分割される。
特開2006−294913号公報
しかし、図4に示したチャックテーブル100において例えば厚さが100μm以下のような薄いウェーハや、ダイアタッチフィルムと称されるダイボンディング用の粘着フィルムが裏面に貼着されたウェーハを保持して切断すると、ダイシングによって形成された個々のチップの周縁部に比較的多くのチッピングが生じてチップの品質を低下させるという問題がある。これは、送りネジ軸102の回転による熱膨張を考慮し、ボールベアリング107の外輪107aの外径が筒部104aの内径より数十μm程度小さくなっているため、チャックテーブル100が駆動機構101によってX軸方向に加工送りされる際に送りネジ軸102に振動が生じて摺動体106が振動し、その振動がチャックテーブル100に伝達されてウェーハが振動することが原因となっていると考えられる。
また、駆動機構101によるチャックテーブル100の送り速度を高速化すればダイシングの生産性を高めることができるが、そのために送りネジ軸102の回転速度を上げると危険速度に至り、送りネジ軸102が縄跳びのように揺動して破損するという問題もある。
このような送りネジ軸の振動による問題は、チャックテーブル100を移動させるための駆動機構だけでなく、同様の構成を有するその他の駆動機構にも生じうる。
そこで、本発明が解決しようとする課題は、送りネジ軸の一端に駆動源が連結されると共に他端が回動可能に支持され、送りネジ軸に螺合した送りナットに連結された各種摺動体が移動して作用要素が移動する構成の駆動機構において、送りネジ軸の振動を防止することにある。
第一の発明は、ガイドレールと、ガイドレールに係合し摺動可能な摺動体と、ガイドレールに沿って摺動体を移動させる駆動部と、摺動体に固定される作用要素とを少なくとも備えた駆動機構に関するもので、駆動部は、駆動源と、駆動源に連結されて回転可能な送りネジ軸と、送りネジ軸の自由端部を回転可能に支持する端末支持部と、送りネジ軸に螺合し作用要素に連結される送りナットとを備え、送りネジ軸の自由端部の外周には送りネジ軸を支持するボールベアリングの内輪が固定され、端末支持部は、ボールベアリングを収容する筒部と、筒部の内周に配設されボールベアリングの外輪を送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持すると共に送りネジ軸の振動を吸収する外輪弾性体とから構成されることを特徴とする。
送りネジ軸の自由端部とボールベアリングの内輪との間には内輪弾性体が介在することが望ましい。
また、ボールベアリングは第一のボールベアリングと第二のボールベアリングとから構成され、外輪弾性体は、第一のボールベアリングの外輪を送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持する第一の外輪弾性体と、第二のボールベアリングの外輪を送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持する第二の外輪弾性体とから構成されることが望ましい。
ボールベアリングが第一のボールベアリングと第二のボールベアリングとから構成される場合、内輪弾性体は、送りネジ軸の自由端部と第一のボールベアリングの内輪との間に介在する第一の内輪弾性体と、送りネジ軸の自由端部と第二のボールベアリングの内輪との間に介在する第二の内輪弾性体とから構成されることが望ましい。
内輪弾性体または外輪弾性体の一例としては、ポリブチレンナフタレートが被覆されたニトリルブチルラバーがある。
第二の発明は、上記の駆動機構とウェーハを切削する切削手段とを備え、作用要素はウェーハを保持するチャックテーブルであり、切削手段は、回転可能なスピンドルに切削ブレードが装着されて構成され、チャックテーブルの移動方向に直交する方向に移動可能である切削装置に関するものである。
本発明では、端末支持部の筒部の内周に外輪弾性体を配設し、外輪弾性体によってボールベアリングの外輪を送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持することにより、送りネジ軸が振動したとしても外輪弾性体がその振動を吸収するため、送りネジ軸の振動を小さくすることができ、送りネジ軸に螺合するナットに連結された作用要素の振動を小さくすることができる。また、送りネジ軸が熱膨張した場合にはボールベアリングの外輪が外輪弾性体上を摺動するため、送りネジ軸に座屈荷重が加わらず、振動の抑制と相俟って、より速い回転に耐えうるようになる。
また、送りネジ軸の自由端部とボールベアリングの内輪との間に内輪弾性体を介在させると、更に振動吸収効果が高まり、作用要素の振動をより小さくすることができる。
ボールベアリングが第一のボールベアリングと第二のボールベアリングとから構成され、それぞれのボールベアリングの外輪を第一の外輪弾性体及び第二の外輪弾性体によって送りネジ軸の軸心方向に支持すると、安定度が増して送りネジ軸に振動が生じにくくなる。また、送りネジ軸の自由端部と第一のボールベアリング及び第二のボールベアリングの内輪との間にそれぞれ第一の内輪弾性体及び第二の内輪弾性体を介在させると、更に振動吸収効果が高まる。
内輪弾性体または外輪弾性体が、ポリブチレンナフタレートが被覆されたニトリルブチルラバーで形成されると、ボールベアリングの外輪または内輪と接触する部分の摩擦係数が低いため、送りネジ軸の回転速度に与える影響が小さい。
本発明の駆動機構と、回転可能なスピンドルに切削ブレードが装着されチャックテーブルの移動方向に直交する方向に移動可能である切削手段とを備えた切削装置では、ウェーハを保持したチャックテーブルを移動させながら切削ブレードを切り込ませて切削すると、チャックテーブルの振動が小さいため、ウェーハを分割して形成される個々のチップにチッピングが生じにくくなる。
図1に示す切削装置1は、各種の被加工物を切削する装置であり、少なくとも、被加工物を保持するチャックテーブル23を移動させるための機能を有する駆動機構2を備えている。
駆動機構2は、X軸方向に配設された一対のガイドレール20と、ガイドレール20に係合して摺動可能な摺動体21と、ガイドレール20に沿って摺動体21を移動させる駆動部22と、摺動体21に固定される作用要素であるチャックテーブル23とから構成される。
駆動部22は、ガイドレール20と平行に配設された送りネジ軸24と、送りネジ軸24の一端に連結されて送りネジ軸24を回転させる駆動源25と、送りネジ軸24の自由端部24aを回転可能に支持する端末支持部26と、送りネジ軸24に螺合し摺動体21を介して作用要素であるチャックテーブル23に連結される送りナット(図示せず)とを備えている。駆動源25によって駆動されて送りネジ軸24が回動することにより送りナットに連結された摺動体21がガイドレール20にガイドされてX軸方向に移動し、これに伴い摺動体21に固定されたチャックテーブル23もX軸方向に移動する構成となっている。送りネジ軸24の回転速度とチャックテーブル23の移動速度は比例する関係にある。なお、チャックテーブル23は、被加工物を保持する保持部230と、保持部230を回転させる回転駆動部231とを備えており、回転駆動部231に駆動されて保持部230が所望の角度回転可能となっている。
チャックテーブル23の移動経路の上方には、チャックテーブル23に保持された被加工物に対して切削加工を施す切削手段3が配設されている。切削手段3は、ハウジング30によって回転可能に支持されたスピンドル31の先端に切削ブレード32が装着されて構成されており、切削手段3は、切り込み送り手段4によって駆動されてZ軸方向に移動可能であると共に、割り出し送り手段5によって駆動されてY軸方向に移動可能となっており、チャックテーブル23の移動方向に直交する方向に移動可能となっている。
ハウジング30の側部には、ウェーハの切削すべき領域を検出するアライメント手段6が固定されている。アライメント手段6には撮像部60を備えており、アライメント手段6は、撮像部60によって取得したウェーハの画像に基づいて切削すべき分割予定ラインを検出する機能を有する。
切り込み送り手段4は、壁部40の一方の面においてZ軸方向に配設された送りネジ軸41と、送りネジ軸41の一端に連結され送りネジ軸41を回動させる駆動源42と、送りネジ軸41の他端の自由端部を回動可能に支持する端末支持部43と、送りネジ軸41と平行に配設されたガイドレール44と、送りネジ軸41に螺合する送りナット(図示せず)と連結されガイドレール44に係合して摺動可能な摺動体45とから構成され、駆動源42に駆動されて摺動体45がガイドレール44にガイドされてZ軸方向に移動し、これに伴い摺動体44に支持された切削手段3がZ軸方向に昇降する構成となっている。
割り出し送り手段5は、Y軸方向に配設された送りネジ軸50と、送りネジ軸50の一端に連結され送りネジ軸50を回動させる駆動源51と、送りネジ軸50の他端の自由端部を回動可能に支持する端末支持部(図示せず)と、送りネジ軸50と平行に配設されたガイドレール52と、送りネジ軸50に螺合する送りナット(図示せず)と連結されガイドレール52に係合して摺動可能な摺動体53とから構成され、駆動源51に駆動されて摺動体53がガイドレール52にガイドされてY軸方向に移動し、これに伴い摺動体53と一体に形成された壁部40及び切削手段3がY軸方向に移動する構成となっている。
図2及び図3に示すように、駆動機構2においては、送りネジ軸24の自由端部24aに第一のボールベアリング70の内輪700及び第二のボールベアリング71の内輪710が固定されている。第一のボールベアリング70は、止め輪72と送りネジ軸24の拡径部24bとの間に挟持されて固定され、第二のボールベアリング71は、2つの止め輪73、74に挟持されて固定されている。止め輪72、73,74は、例えば銅により形成され、加熱してかしめることにより取り付けられる。
送りネジ軸24の自由端部24aの外周には、第一の内輪弾性体75及び第二の内輪弾性体76が当該外周から若干突出した状態で埋め込まれており、送りネジ軸24の自由端部24aと内輪700、710との間にそれぞれ第一の内輪弾性体75及び第二の内輪弾性体76が介在している状態となっている。図示の例では、第一の内輪弾性体75及び第二の内輪弾性体76は共に2つずつ配設されているが、1つずつでもよいし、それぞれ3つ以上あってもよい。
端末支持部26には、第一のボールベアリング70、第二のボールベアリング71及び送りネジ軸24の自由端部24aを収容する筒部26aを備えており、筒部26aの内周26bには、第一の外輪弾性体77及び第二の外輪弾性体78が当該内周から若干突出した状態で埋め込まれて配設されている。第一の外輪弾性体77は、第一のボールベアリング70の外輪701を送りネジ軸24の軸心方向に摺動可能に支持し、第二の外輪弾性体78は、第二のボールベアリング71の外輪711を送りネジ軸24の軸心方向に摺動可能に支持している。
第一の内輪弾性体75,第二の内輪弾性体76,第一の外輪弾性体77及び第二の外輪弾性体78としては、テフロン(登録商標)等のポリブチレンナフタレートが被覆されたニトリルブチルラバーを用いることができる。例えば、三菱電線工業株式会社が提供するサンプライリング(登録商標)を使用することができる。
図1を参照してウェーハWを切削する際の動作について説明すると、ダイシング対象のウェーハWは、テープTを介してフレームFと一体となった状態でチャックテーブル23に保持される。そして、駆動機構2の機能によりチャックテーブル23がX軸方向に移動することによりウェーハWが撮像部60の直下まで移動し、ウェーハWの表面が撮像されて切削すべき分割予定ラインが検出され、その分割予定ラインと切削ブレード32とのY軸方向の位置合わせがなされる。
かかる位置合わせがなされた状態で、チャックテーブル23がX軸方向に移動すると共に切削ブレード32が高速回転しながら切削手段3が下降し、検出された分割予定ラインに切削ブレード32が切り込むことにより、その分割予定ラインが切削される。また、隣接する分割予定ラインの間隔ずつ切削手段3をY軸方向に割り出し送りしながらチャックテーブル23を同様に移動させて順次切削していく。更に、チャックテーブル23を90度回転させてから同様の切削を行うと、すべての分割予定ラインが分離されて個々のチップに分割される。
このように、切削時には駆動機構2の機能によりチャックテーブル23がX軸方向の移動を繰り返すため、送りネジ軸24に振動が生じると、その振動が作用要素であるチャックテーブル23に伝わり、振動するウェーハWに対して回転する切削ブレード32が切り込むことになるため、ウェーハの切り溝の側壁(ダイシング後はデバイスの周縁部)にチッピングが生じやすくなる。しかし、図2及び図3に示した第一の外輪弾性体77及び第二の外輪弾性体78によって送りネジ軸24の振動が吸収されるため、ウェーハWの振動が軽減され、チッピングが生じにくくなる。更に、第一の内輪弾性体75及び第二の内輪弾性体76が配設されていると、更にウェーハWの振動が軽減されてチッピングが生じにくくなる。
また、駆動機構2の送りネジ軸24に振動が生じにくくなくなると、送りネジ軸24の回転速度を高めることができるため、チャックテーブル23の移動速度を速めることができ、切削の生産性を向上させることができる。具体的には、駆動機構に内輪弾性体及び外輪弾性体を有しない従来の切削装置では、チャックテーブルの移動速度を800mm/秒にまで上げると送りネジ軸の回転速度が危険速度に至ったが、図1〜3に示した送り機構2によってチャックテーブル23の移動速度を1200mm/秒まで上げても送りネジ軸24は危険速度には至らなかった。
なお、第一のボールベアリング70の内輪700及び第二のボールベアリング71の内輪710と送りネジ軸24の自由端部24aとをカシメで結合し、第一のボールベアリング70の外輪701及び第二のボールベアリング71の外輪711と端末支持部26の筒部26aとの間に第一の外輪弾性体77、第二の外輪弾性体78を介在させたのみの場合でも、1200mm/秒までチャックテーブル23の移動速度を上げても危険速度には至らなかった。
また、以上の例では、筒部26aにボールベアリングが2つ収容され、それぞれのボールベアリングの外輪に対応して第一の外輪弾性体77及び第二の外輪弾性体78を配設したが、筒部26aに収容されるボールベアリングは1つでもよい。この場合は、その1つのボールベアリングの外輪を送りネジ軸24の軸心方向に摺動可能に支持する外輪弾性体を少なくとも1つ配設すれば、その外輪弾性体によって送りネジ軸の振動を吸収することができる。
なお、以上の例では、切削装置1のチャックテーブル23を移動させるための機構に本発明に係る駆動機構を適用した場合について説明したが、切削装置1における切り込み送り手段4または割り出し送り手段5に本発明の駆動機構を適用することもできる。この場合の作用要素は切削手段3である。また、適用対象の装置は、切削装置には限られない。
切削装置の一例を示す斜視図である。 駆動機構の一部を示す断面図である。 駆動機構の一部を示す分解斜視図である。 従来の駆動機構を示す斜視図である。 従来の駆動機構の一部を示す断面図である。
符号の説明
1:切削装置
2:駆動機構
20:ガイドレール 21:摺動体 22:駆動部
23:チャックテーブル 230:保持部 231:回転駆動部
24:送りネジ軸 24a:自由端部 24b:拡径部
25:駆動源
26:端末支持部 26a:筒部 26b:内周
3:切削手段
30:ハウジング 31:スピンドル 32:切削ブレード
4:切り込み送り手段
40:壁部 41:送りネジ軸 42:駆動源 43:端末支持部 44:ガイドレール
45:摺動体
5:割り出し送り手段
50:送りネジ軸 51:駆動源 52:ガイドレール 53:摺動体
6:アライメント手段 60:撮像部
70:第一のボールベアリング 700:内輪 701:外輪
71:第二のボールベアリング 710:内輪 711:外輪
72、73、74:止め輪
75:第一の内輪弾性体 76:第二の内輪弾性体
77:第一の外輪弾性体 78:第二の外輪弾性体

Claims (6)

  1. ガイドレールと、該ガイドレールに係合し摺動可能な摺動体と、該ガイドレールに沿って該摺動体を移動させる駆動部と、該摺動体に固定される作用要素とを少なくとも備えた駆動機構であって、
    該駆動部は、駆動源と、該駆動源に連結されて回転可能な送りネジ軸と、該送りネジ軸の自由端部を回転可能に支持する端末支持部と、該送りネジ軸に螺合し該作用要素に連結される送りナットとを備え、
    該送りネジ軸の自由端部の外周には、該送りネジ軸を支持するボールベアリングの内輪が固定され、
    該端末支持部は、該ボールベアリングを収容する筒部と、該筒部の内周に配設され該ボールベアリングの外輪を該送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持すると共に該送りネジ軸の振動を吸収する外輪弾性体とから構成される駆動機構。
  2. 前記送りネジ軸の自由端部と前記ボールベアリングの内輪との間に内輪弾性体が介在する請求項1に記載の駆動機構。
  3. 前記ボールベアリングは第一のボールベアリングと第二のボールベアリングとから構成され、
    前記外輪弾性体は、該第一のボールベアリングの外輪を前記送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持する第一の外輪弾性体と、該第二のボールベアリングの外輪を該送りネジ軸の軸心方向に摺動可能に支持する第二の外輪弾性体とから構成される請求項1に記載の駆動機構。
  4. 前記内輪弾性体は、前記送りネジ軸の自由端部と前記第一のボールベアリングの内輪との間に介在する第一の内輪弾性体と、該送りネジ軸の自由端部と前記第二のボールベアリングの内輪との間に介在する第二の内輪弾性体とから構成される請求項3に記載の駆動機構。
  5. 前記内輪弾性体または前記外輪弾性体は、ポリブチレンナフタレートが被覆されたニトリルブチルラバーである請求項1乃至4のいずれかに記載の駆動機構。
  6. 請求項1乃至5のいずれかに記載の駆動機構と、ウェーハを切削する切削手段とを備え、
    前記作用要素は、該ウェーハを保持するチャックテーブルであり、
    該切削手段は、回転可能なスピンドルに切削ブレードが装着されて構成され、該チャックテーブルの移動方向に直交する方向に移動可能である切削装置。
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