JP2009107040A

JP2009107040A - 加工装置

Info

Publication number: JP2009107040A
Application number: JP2007279958A
Authority: JP
Inventors: Kunio Oshida; 邦雄押田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-10-29
Filing date: 2007-10-29
Publication date: 2009-05-21

Abstract

【課題】エアベアリング等にエアを供給するエア供給通路内に浸入した水を検出可能な切削装置等の加工装置を提供することである。
【解決手段】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に加工を施す加工手段と、該加工手段の所要箇所に連通路を介してエアを供給するエア供給源とを備えた加工装置であって、前記連通路には水の浸入を検出する検出器が配設されていることを特徴とする。例えば、加工手段はスピンドルをエアで回転自在に支持するエアベアリングを含んでおり、所要箇所はエアベアリングから構成される。
【選択図】図６

Description

本発明は、工具が装着されるスピンドルをエアベアリングで支持する切削装置等の加工装置に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

ウエーハの裏面を研削する研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削手段のスピンドルを回転可能に支持するエアベアリングに圧縮エアを供給するエア供給源を具備しており、ウエーハを所定の厚みに研削加工することができる。

また、ウエーハを個々のデバイスに分割する切削装置（ダイシング装置）は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインを切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削手段と、切削手段のスピンドルを回転可能に支持するエアベアリングに圧縮エアを供給するエア供給源とを具備しており、ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。

切削装置のスピンドルを回転可能に支持するエアベアリングは、例えば特開平１１−１１７９３９号公報に開示されており、ラジアル軸受け部及びスラスト軸受け部もエアベアリングから構成され、更にスピンドルと一体的に形成されたスラストプレートの外周面にもエアベアリングからなるラジアル軸受け部を設けることにより、ラジアル方向の剛性を高めスピンドルの微小のぶれを防止している。
特開平１１−１１７９３９号公報

しかし、スピンドルを回転自在に支持するエアベアリングに圧縮エアを供給する際に、圧縮エア内に水滴が混入する場合があり、エアベアリングの機能が低下するという問題がある。

また、エアベアリングで支持されたスピンドルは切削手段のハウジングと電気的に絶縁されており、切削装置においては、この電気的な絶縁を利用して切削ブレードの先端とチャックテーブルとの接触によって電気的導通を取り、この電気的導通をもって切削ブレードの切り込み基準位置を設定している。

しかし、水滴がエアベアリングに浸入するとスピンドルと切削手段のハウジングとの間の電気的な絶縁が取れなくなり、切削ブレードの切り込み基準位置（原点位置）を設定できなくなるという問題がある。

更に、圧縮エアを駆動源とするエアピストン、エアモータ等においても同様な問題が生じる恐れがある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工手段の所要箇所にエアを供給するエア供給通路内に浸入した水を検出可能な加工装置を提供することである。

本発明によると、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に加工を施す加工手段と、該加工手段の所要箇所に連通路を介してエアを供給するエア供給源とを備えた加工装置であって、前記連通路には水の浸入を検出する検出器が配設されていることを特徴とする。

好ましくは、前記加工手段は、ハウジングと、該ハウジング内に一部が挿入され先端部に工具が装着されるマウントを有する回転軸と、該回転軸を駆動する駆動手段と、該回転軸をエアで回転自在に支持するエアベアリングとから構成され、前記所要箇所は前記エアベアリングであり、前記エアベアリングと前記エア供給源との間の連通路に前記検出器が配設されている。

好ましくは、前記検出器は、前記連通路に所定の隙間をもって配設された第１及び第２電極と、該第１及び第２電極に接続された電源と、前記第１及び第２電極の一方と前記電源との間に直列に接続され、該第１及び第２電極の隙間に水が介在した際に水の浸入を報知する報知手段とから構成される。

更に好ましくは、前記検出器は前記第１及び第２電極を収容する絶縁性収容器を備え、該収容器の上部にはエアを受け入れる受入口とエアを送り出す送出口が形成されており、前記第１及び第２電極は該収容器の底部に配設される。

本発明によると、加工手段の所要箇所にエアを供給するエア供給源に接続された連通路に水の浸入を検出する検出器を設け、水の浸入を検出器により検出してオペレータに報知するので、加工装置のエアベアリング等に水が浸入するのを未然に防止することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる本発明実施形態に係る切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

図３を参照すると、スピンドルと、スピンドルに装着されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット３０のスピンドルハウジング３２中には、図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。

３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるブレードマウントであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

ブレードマウント３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂ及びテーパ部２６ａに挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

図４はブレードマウント３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。

切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。

図５を参照すると、切削手段２４の拡大斜視図が示されている。６０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、このブレードカバー６０には切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズルが取り付けられている。切削水が、パイプ７２を介して図示しない切削水ノズルに供給される。

６２は着脱カバーであり、ねじ６４によりブレードカバー６０に取り付けられる。着脱カバー６２は、ブレードカバー６０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル７０を有している。切削水は、パイプ７４を介して切削水ノズル７０に供給される。

６６はブレード検出ブロックであり、ねじ６８によりブレードカバー６０に取り付けられる。ブレード検出ブロック６６には発光素子及び受光素子からなる図示しないブレードセンサが取り付けられており、このブレードセンサにより切削ブレード２８の切刃５０の状態を検出する。

ブレードセンサにより切刃５０の欠け等を検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。７６はブレードセンサの位置を調整するための調整ねじである。

次に、図６を参照して、本発明実施形態に係る切削装置のスピンドルユニット３０及び水検知システムについて説明する。７６はステータ７８及びロータ８０からなるサーボモータであり、スピンドル２６を回転駆動する。

スピンドルハウジング３２の壁内には、エア供給路９０がハウジング３２の円周方向に一定の間隔をあけて複数本設けられている。各エア供給路９０からは軸方向に所定の間隔をあけて複数の第１分岐路９０ａがそれぞれ中心方向に向けて放射状に形成され、スピンドル２６の外周に形成したラジアルエアベアリング９２に連通している。

エア供給源８２からの圧縮エアが、連通路（管路）８４、水検出器８６及び連通路８８を介してエア供給路９０に供給される。スピンドル２６は一体的に形成されたスラストプレート２６ａを有している。

図７に最も良く示されるように、エア供給路９０の前方部（図６で左端部）には、スラストプレート２６ａの外周部の両面に対向させて第２分岐路９０ｂがそれぞれ設けられ、スラストプレート２６ａの外周面に対向する第３分岐路９０ｃが中心に向けて放射状に設けられている。

第２分岐路９０ｂはスラストプレート２６ａの両側面に形成されたスラストエアベアリング９４に連通し、第３分岐路９０ｃはスラストプレート２６ａの外周面に形成されたラジアルエアベアリング９６に連通している。

従って、エア供給源８２からの圧縮エアがラジアルエアベアリング９２、スラストエアベアリング９４及びラジアルエアベアリング９６に供給され、高速回転するスピンドル２６を微小なぶれを発生させることなく安定して支持する。

ところで、スピンドル２６を回転自在に支持するエアベアリングに圧縮エアを供給する際に、圧縮エア内に水滴が混入する場合があり、エアベアリングの機能が低下するという問題がある。

特に、エアベアリングで支持されたスピンドル２６はスピンドルユニット３０のハウジング３２と電気的に絶縁されており、切削装置２においては、この電気的な絶縁を利用して切削ブレード２８の先端とチャックテーブル１８との接触によって電気的導通を取り、この電気的導通をもって切削ブレード２８の切り込み基準位置（原点位置）を設定している。

図８を参照して、チャックテーブル機構１７の構造について説明する。１１０はチャックテーブル機構１７の円柱状支持基台であり、支持基台１１０の上面にはチャックテーブル１８が着脱可能に搭載されている。

チャックテーブル１８は、ステンレス鋼等の金属材料によって円盤状に形成されたチャックテーブル本体１１２を含んでいる。チャックテーブル本体１１２の上面には図示しない円盤状凹部が形成されており、この凹部に円盤状の吸着チャック１１４が嵌合されている。

吸着チャック１１４は、ポーラスなセラミック等から形成された無数の吸引口を供えた多孔性部材によって形成されている。吸着チャック１１４はウエーハ保持部を構成する。吸着チャック１１４の上面とチャックテーブル本体１１２の上面は面一に形成されている。

環状のクランプ支持部１１６が支持基台１１０と一体的に形成されており、このクランプ支持部１１６に、互いに円周方向に９０度離間して４個のクランプ１９が取り付けられている。

各クランプ１９は、クランプ支持部１１６にその一端が固定された互いに平行な一対のガイドレール１１８と、これらのガイドレール１１８に沿って移動可能に取り付けられたホルダ１２０と、ホルダ１２０に回転可能に取り付けられたローラ１２２と、ローラ１２２に固定されたＬ形状のクランプ爪１２４を含んでいる。

調整ねじ１２６を緩めることにより、ウエーハを保持する環状フレームＦのサイズに応じてホルダ１２０の位置をガイドレール１１８に沿って調整し、調整後に調整ねじ１２６を締め付けることにより、ホルダ１２０の位置を固定する。図示しないエアシリンダによりローラ１２２を回転することにより、クランプ爪１２４は解放位置とクランプ位置との間で回動される。

切削ブレード２８の切り込み基準位置を設定する際には、切削ブレード２８を高速回転させながら切削ブレードを下降させて、チャックテーブル１８のチャックテーブル本体１１２の上面１１２ａを僅かばかり切削する。

スピンドル２６は電源を介して金属製のチャックテーブル本体１１２に電気的に接続されているため、この切り込みにより電気的導通が取られて閉回路が形成され、切削ブレード２８の切り込み基準位置（原点位置）が設定される。

この切り込み基準位置に基づいて、ウエーハＷの切り込み深さが適宜設定される。切削ブレード２８が磨耗すると、この切り込み深さが変更されるため、オペレータは定期的に又は必要に応じて、切削ブレードの切り込み基準位置の再設定を実施するのが望ましい。

しかし、ラジアルエアベアリング９２，９６又はスラストエアベアリング９４内に水滴が浸入すると、スピンドル２６とスピンドルハウジング３２との間の電気的な絶縁が取れなくなり、切削ブレード２８の切り込み基準位置（原点位置）を設定できなくなる。

本発明はエアベアリング内への水滴の浸入を未然に防止するようにしたものであり、図６を参照して本発明実施形態を詳細に説明する。水検出器８６はエア供給源８２に接続された連通路８４と、エア供給路９０に接続された連通路８８との間に挿入されている。

水検出器８６はエア受入口９８ａとエア送出口９８ｂを有する絶縁性収容器９８を備えている。収容器９８は更にドレイン９９を有しており、このドレイン９９は水検出器８６の作動時にはキャップ１００により閉鎖されている。

収容器９８の底部には、第１電極１０２と第２電極１０４が所定の隙間をもって配設されている。第１及び第２電極１０２，１０４は電源１０６に直列に接続されており、第２電極１０４と電源１０６との間には圧縮エア内の水の混入を報知するブザー、ランプ等の報知手段１０８が直列に接続されている。

エア供給源８２から供給される圧縮エア内に水分が混入したとすると、圧縮エアは収容器９８内で拡散するため、圧縮エア内の水分は収容器９８内の内壁面に凝集してその底部に溜まることになる。

所定量以上の水が収容器９８内に貯留されると、第１電極１０２と第２電極１０４は貯留された水により導通され、報知手段１０８がＯＮ作動され、オペレータは圧縮エア内に水が混入されたことを知ることができ、エアポンプ等のエア供給源８２の修理等（エアドライヤの修理、乾燥剤の交換等）の対策を講じることができる。また、キャップ１００をドレイン９９から外して収容器９８内の水を抜き取って、水検知器８６を作動可能状態に設定する。

本実施形態では、連通路８４，８８の間に電極１０２，１０４と、電極１０２，１０４を収容する収容器９８からなる水検出器８６が挿入されているため、圧縮エア内の水分の多くは収容器９８の内壁面に凝集するので、エアベアリング９２，９４，９６内に水分が混入することが抑制される。

図９を参照すると、研削装置１３０の外観斜視図が示されている。１３２は研削ユニットであり、研削ユニット１３２は支持部１３４を介して一対のガイドレール１５０，１５２に沿って上下方向に移動する移動基台１５４に取り付けられている。

研削ユニット１３２は、支持部１３４に取り付けられたスピンドルハウジング１３６と、スピンドルハウジング１３６中に回転可能に収容されたスピンドル１３８と、スピンドル１３８を回転駆動するサーボモータ１４０を含んでいる。スピンドル１３８は、エアベアリングによりスピンドルハウジング１３６内で回転可能に支持されている。

図１０（Ａ）に示すように、スピンドル１３８の先端にはマウント１４０が一体的に形成されており、このマウント１４０に図１０（Ｂ）に示すように研削ホイール１４２がねじ止めされている。

研削ホイール１４２は、例えばホイール基台１４４の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイヤモンド砥粒をビトリファイドボンドで固めた複数の研削砥石１４６が固着されて構成されている。

このようにエアベアリングで支持された縦型のスピンドルを有する研削装置１３０にも本発明は適用可能である。エア供給源をエアベアリングに接続する連通路に図６に示したような水検出器８６を介在させることにより、圧縮エア内に混入した水分の検出が可能であり、この水分の検出に応じてエアポンプ等のエア供給源の修理等の対策を講じることができる。

本発明を適用するのに適した切削装置の外観斜視図である。フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべきハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。切削手段の拡大斜視図である。本発明実施形態に係るスピンドルの断面図と水検出器との関係を示す図である。スピンドルの先端部分の拡大断面図である。チャックテーブル機構の斜視図である。研削装置の外観斜視図である。図１０（Ａ）はスピンドルのマウントと、マウントにねじ締結される研削ホイールとの関係を示す分解斜視図、図１０（Ｂ）はスピンドルのマウントにねじ締結された研削ホイールを示す斜視図である。

符号の説明

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削手段
２６スピンドル
２６ａスラストプレート
２８切削ブレード
３０スピンドルユニット
３２スピンドルハウジング
７６サーボモータ
８２エア供給源
８４，８８連通路
８６水検出器
９０エア供給路
９２，９６ラジアルエアベアリング
９４スラストエアベアリング
９８収容器
１０２，１０４電極
１０６電源
１０８報知手段

Claims

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に加工を施す加工手段と、該加工手段の所要箇所に連通路を介してエアを供給するエア供給源とを備えた加工装置であって、
前記連通路には水の浸入を検出する検出器が配設されていることを特徴とする加工装置。
前記加工手段は、ハウジングと、該ハウジング内に一部が挿入され先端部に工具が装着されるマウントを有する回転軸と、該回転軸を駆動する駆動手段と、該回転軸をエアで回転自在に支持するエアベアリングとから構成され、
前記所要箇所は前記エアベアリングであり、
前記エアベアリングと前記エア供給源との間の連通路に前記検出器が配設されていることを特徴とする請求項１記載の加工装置。
前記検出器は、前記連通路に所定の隙間をもって配設された第１及び第２電極と、該第１及び第２電極に接続された電源と、前記第１及び第２電極の一方と前記電源との間に直列に接続され、該第１及び第２電極の隙間に水が介在した際に水の浸入を報知する報知手段とから構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の加工装置。
前記検出器は前記第１及び第２電極を収容する絶縁性収容器を備え、該収容器の上部にはエアを受け入れる受入口とエアを送り出す送出口が形成されており、前記第１及び第２電極は該収容器の底部に配設されていることを特徴とする請求項３記載の加工装置。