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

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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