JP2009196029A - スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】エアーベアリングによって回転軸が支持される構成のスピンドルユニットにおいて、噴出されて使用済みとなったエアーが高温となることによりスピンドルユニットに連結されたコードやチューブが劣化するのを防止する。
【解決手段】回転軸２０の先端部に切削ブレードが装着され後端部に回転駆動部２２が連結され回転軸２０がスラストベアリング２１２及びラジアルベアリング２１４から噴出されるエアーによって回転可能に支持された構成のスピンドルユニット２において、噴出され回収したエアーを回転駆動部２２の後部側で開口する排気口２１９から排気することによりエアーが高温とならないようにしてコード２２ｃやチューブ２１６ａの劣化を防止する。
【選択図】図４

Description

本発明は、切削装置に搭載されるスピンドルユニットに関するものである。

ウェーハ状のものを切削する切削ブレードを有する切削装置においては、回転軸の先端部に切削ブレードが装着されると共に、回転軸の後端部にモータ等の回転駆動部が連結され、回転駆動部によって回転駆動されて回転軸が回転するのに伴い切削ブレードも回転する構成となっている。

切削ブレードが装着される回転軸は、ハウジングによって回転可能に支持されている。ハウジングは、回転軸をスラスト方向に支持するスラストベアリングとラジアル方向に支持するラジアルベアリングとを備えており、スラストベアリング及びラジアルベアリングから噴出されるエアーによって、回転軸を非接触の状態で支持している（例えば特許文献１、２参照）。

特開平１１−１１７９３９号公報 特開平８−２２９９３７号公報

しかし、スラストベアリング及びラジアルベアリングから噴出された使用済みのエアーは、駆動部に向けて流通させることにより駆動部の冷却に使用されており、駆動部を通過し排出されるエアーは、その温度が例えば８０℃を超えるような高温となるため、スピンドルユニットに連結されたコードやチューブ等が劣化するという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、エアーベアリングによって回転軸が支持される構成のスピンドルユニットにおいて、噴出されて使用済みとなったエアーが高温となることによりスピンドルユニットに連結されたコードやチューブが劣化するのを防止することである。

本発明は、ウェ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ェーハを切削する切削ブレードを有する切削手段とを少なくとも備えた切削装置において、切削手段を構成するスピンドルユニットに関するもので、スピンドルユニットは、先端部に切削ブレードが装着される回転軸と、回転軸を回転可能に支持するハウジングと、回転軸を回転駆動する回転駆動部とを備え、ハウジングは、回転軸のスラスト方向にエアーを噴出する噴出口を有し噴出口から噴出されるエアーによって回転軸を支持するスラストベアリングと、回転軸のラジアル方向にエアーを噴出する噴出口を有し噴出口から噴出されるエアーによって回転軸を支持するラジアルベアリングと、スラストベアリング及びラジアルベアリングにエアーを送り込むエアー供給口と、スラストベアリング及びラジアルベアリングの噴出口から噴出した使用済みのエアーを回収するエアー回収部と、エアー回収部と連通し回転駆動部の後部側で開口する排気口と、ハウジングからエアーを排出する排出口とを備える。

本発明は、回転駆動部の後部側にエアー回収部と連通する排気口を設け、回収したエアーが回転駆動部を避けて排気されるようにしたことにより、回転駆動部が高温となってもエアーが加熱されないため、スピンドルユニットの後部側に連結されたコードやチューブの劣化を防止することができる。

図１に示す切削装置１は、切削対象のウェーハを保持してＸ軸方向に移動可能なチャックテーブル１０と、ウェーハＷを切削する切削手段１１と、チャックテーブル１０をＸ軸方向に駆動するＸ軸送り手段１２と、切削手段１１をＹ軸方向に駆動するＹ軸送り手段１３と、切削手段１１をＺ軸方向に駆動するＺ軸送り手段１４とを備えている。

切削手段１１は、スピンドルユニット２と、スピンドルユニット２に取り付けられチャックテーブル１０に保持されたウェーハを切削する切削ブレード１１０とを備えている。また、切削手段１１には、ウェーハの切削すべき位置を検出して切削ブレード１１０との位置合わせを行うためのアライメント手段１５が固定され、アライメント手段１５は切削手段１１と連動する構成となっている。アライメント手段１５には撮像部１５０を備えており、撮像部１５０が取得した画像と予め記憶してあるウェーハの画像とのマッチングによって切削すべき位置を検出することができる。撮像部１５０は、切削ブレード１１０のＸ軸方向の延長線上に位置している。

Ｘ軸送り手段１２は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ１２０と、ボールネジ１２０に平行に配設された一対のガイドレール１２１と、ボールネジ１２０の一端に連結されたモータ１２２と、図示しない内部のナットがボールネジ１２０に螺合すると共に下部がガイドレール１２１に摺接するスライド部１２３と、スライド部１２３に固定されチャックテーブル１０を所望角度回転させるパルスモータを内部に備えた駆動部１２４とから構成され、モータ１２２に駆動されてボールネジ１２０が回動するのに伴い、スライド部１２３がガイドレール１２１上をＸ軸方向に摺動し、これに伴いチャックテーブル１０もＸ軸方向に移動する構成となっている。

Ｙ軸送り手段１３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０に平行に配設された一対のガイドレール１３１と、ボールネジ１３０の一端に連結されたパルスモータ１３２と、図示しない内部のナットがボールネジ１３０に螺合すると共に下部がガイドレール１３１に摺接するスライド部１３３とから構成され、パルスモータ１３２に駆動されてボールネジ１３０が回動するのに伴い、スライド部１３３がガイドレール１３１上をＹ軸方向に摺動し、これに伴い切削手段１１もＹ軸方向に移動する構成となっている。

Ｚ軸送り手段１４は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０に平行に配設された一対のガイドレール１４１と、ボールネジ１４０の一端に連結されたパルスモータ１４２と、図示しない内部のナットがボールネジ１４０に螺合すると共に側部がガイドレール１４１に摺接し切削手段１１を支持する支持部１４３とから構成され、パルスモータ１４２に駆動されてボールネジ１４０が回動するのに伴い支持部１４３がガイドレール１４１にガイドされてＺ軸方向に昇降し、これに伴い切削手段１１もＺ軸方向に昇降する構成となっている。

図２に示すように、切削ブレード１１０は、中心部に貫通孔１１０ａが形成された基台１１０ｂと、基台１１０ｂの周縁部に固着された切り刃１１０ｃとから構成される。

切削手段１１を構成するスピンドルユニット２は、Ｙ軸方向の軸心を有する回転軸２０がハウジング２１によって回転可能に支持されて構成されている。回転軸２０の先端部には、テーパー面を有するフランジ装着部２００と、雄ネジ２０１とが形成されている。

フランジ装着部２００には、固定フランジ１１１が装着される。この固定フランジ１１１には、切削ブレード１１０の基台１１０ｂを当接させる当接部１１１ａと、切削ブレード１１０の貫通孔１１０ａを嵌合させる嵌合部１１１ｂと、嵌合部１１１ｂの先端部に形成された雄ネジ１１１ｃと、フランジ装着部２００に挿入するための貫通孔１１１ｄとが形成されている。図示していないが、貫通孔１１１ｄの内周面は、フランジ装着部２００のテーパー面に対応したテーパー面に形成されている。

切削ブレード１１０を回転軸２０の先端部に装着してスピンドルユニット２と一体化させる際には、回転軸２０に固定フランジ１１１を装着し、ナット１１３を雄ネジ２０１に螺着させて固定フランジ１１１を回転軸２０に固定し、固定フランジ１１１の嵌合部１１１ｂに切削ブレード１１０の貫通孔１１０ａを挿入して嵌合させ、切削ブレード１１０の基台１１０ｂを当接部１１１ａに当接させる。そして、雄ネジ１１１ｃにナット１１２を螺着させると、切削ブレード１１０が固定フランジ１１１を介して回転軸２０に固定される。

このようにして切削ブレード１１０が回転軸２０の先端部に装着され、更に、図３に示すように、ハウジング２１の端部にブレードカバー１１４を固定すると、切削ブレード１１０の上方がブレードカバー１１４によって覆われた状態となる。ブレードカバー１１４には、切削ブレード１１０と被切削物との接触部位に向けて切削水を吐出する一対の切削水ノズル１１４ａが配設されており、一対の切削水ノズル１１４ａによって切削ブレード１１０が両側から挟まれた状態となる。

図４に示すように、スピンドルユニット２を構成する回転軸２０の前部側（切削ブレード１１０が装着される側、図４における左側）には、軸心方向に直交する平面を有する円板状のスラストプレート２０２が形成されている。また、回転軸２０の後部側には、ロータ２２ａが連結されており、ロータ２２ａとロータ２２ａを回転させるステータ２２ｂとで回転駆動部２２が構成される。回転駆動部２２は、ハウジング２１の内周面２１ａと後部壁２１ｂとに囲まれたスピンドルユニット２の後部側の空間に位置している。

ハウジング２１はほぼ円筒状に形成されており、スラストプレート２０２が収容される位置におけるハウジング２１の内径は、スラストプレート２０２の外径に対応させて拡径されている。ハウジング２１において、スラストプレート２０２の両平面に対面する位置には、スラストプレート２０２のそれぞれの平面に向けてエアーを噴出する噴出口２１０、２１１が環状に複数形成されており、噴出口２１０と噴出口２１１とで、回転軸２０をスラスト方向に支持するスラストベアリング２１２が構成されている。

ハウジング２１の内周面２１ａ、すなわち回転軸２０の側面に対面する面には、回転軸２０の軸心に向けてエアーを噴出する噴出口２１３が複数形成されており、これらの噴出口２１３は、噴出されるエアーによって回転軸２０をラジアル方向に支持するラジアルベアリング２１４を構成している。

スラストベアリング２１２を構成する噴出口２１０、２１１及びラジアルベアリング２１４を構成する噴出口２１３は、ハウジング２１の内部に形成されたエアー流路２１５を介してエアー供給口２１６に連通しており、エアー供給口２１６にはエアー供給用のチューブ２１６ａが連結されている。そして、チューブ２１６ａから導入されたエアーがエアー流路２１５を通って噴出口２１０、２１１、２１３から噴出されることにより、回転軸２０と非接触の状態で回転軸２０を回転可能に支持している。すなわち、スラストベアリング２１２及びラジアルベアリング２１４に対してエアー供給口２１６からエアーが送り込まれる構成となっている。

ハウジング２１の内周面２１ａには、スラストベアリング２１２を構成する噴出口２１０、２１１及びラジアルベアリング２１４を構成する２１３から噴出された使用済みのエアーを回収するエアー回収部２１７が形成されている。このエアー回収部２１７は、ハウジング２１の内部に形成された回収路２１８を介して排気口２１９と連通している。この排気口２１９は、内周面２１ａのうち回転駆動部２２の後部側において開口している。

ハウジング２１の後部壁２１ｂには、スピンドルユニット２に連結され回転駆動部２２に供給する電源線等からなるコード２２ｃを通すための開口部２２０が形成されていると共に、排気口２１９から排気されたエアーをスピンドルユニット２の外部に排出する排出口２２１が形成されている。

図１に示したチャックテーブル１０に保持されたウェーハを切削する際には、切削ブレード１１０を回転させるために、図４に示した回転駆動部２２によって回転軸２０を回転駆動する。このとき、噴出口２１０、２１１、２１３からは常にエアーが噴出されており、このエアーの圧力によって回転軸２０とハウジング２１の内周面２１ａとの間の間隔は一定に保たれている。

噴出口２１０、２１１、２１３から噴出され使用済みとなったエアーは、エアー回収部２１７において回収され、回収路２１８を通って排気口２１９に達する。そしてそのエアーは、排出口２２１から排出される。このように、使用済みのエアーが回転駆動部２２を通らずに排出口２２１を介してハウジング２１から排出される。したがって、回転駆動部２２が高温となっても、エアーが加熱されずに外部に排出されるため、スピンドルユニット２に連結された周辺のコード２２ｃやチューブ２１６ａが加熱されることがなく、コードやチューブの劣化を防止することができる。

なお、図５に示すスピンドルユニット２ａのように、排気口２２２が排出口を兼ねた構成としてもよい。この排気口２２２も、図４に示した排気口２１９と同様に、回転駆動部２２の後部側において開口している。なお、スピンドルユニット２ａにおけるその他の構成については、図４に示したスピンドルユニット２と同様であるため、図４と同一の符号を付し、説明を省略する。

切削装置の構造の一例を示す斜視図である。 切削手段の構成の一例を示す分解斜視図である。 切削手段の構成の一例を示す斜視図である。 スピンドルユニットの第一の例を示す断面図である。 スピンドルユニットの第二の例を示す断面図である。

符号の説明

１：切削装置
１０：チャックテーブル
１１：切削手段
１１０：切削ブレード １１０ａ：貫通孔 １１０ｂ：基台 １１０ｃ：切り刃
１１１：固定フランジ １１１ａ：当接部 １１１ｂ：嵌合部 １１１ｃ：雄ネジ
１１１ｄ：貫通孔
１１２：ナット １１３：ナット
１１４：ブレードカバー １１４ａ：切削水ノズル
１２：Ｘ軸送り手段
１２０：ボールネジ １２１：ガイドレール １２２：モータ １２３：スライド部
１２４：駆動部
１３：Ｙ軸送り手段
１３０：ボールネジ １３１：ガイドレール １３２：パルスモータ
１３３：スライド濡
１４：Ｚ軸送り手段
１４０：ボールネジ １４１：ガイドレール １４２：パルスモータ １４３：支持部
１５：アライメント手段
１５０：撮像部
２、２ａ：スピンドルユニット
２０：回転軸
２００：フランジ装着部 ２０１：雄ネジ
２０２：スラストプレート
２１：ハウジング ２１ａ：内周面 ２１ｂ：後部壁
２１０，２１１：噴出口 ２１２：スラストベアリング ２１３：噴出口
２１４：ラジアルベアリング ２１５：エアー流路
２１６：エアー供給口 ２１６ａ：チューブ ２１７：回収部
２１８：回収路 ２１９：排気口 ２２０：開口部 ２２１：排出口
２２２：排気口（排出口）
２２：回転駆動部 ２２ａ：ロータ ２２ｂ：ステータ ２２ｃ：コード

Claims (1)

1. ウェーハ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ウェーハを切削する切削ブレードを有する切削手段とを少なくとも備えた切削装置において、該切削手段を構成するスピンドルユニットであって、
   該スピンドルユニットは、先端部に切削ブレードが装着される回転軸と、該回転軸を回転可能に支持するハウジングと、該回転軸を回転駆動する回転駆動部とを備え、
   該ハウジングは、該回転軸のスラスト方向にエアーを噴出する噴出口を有し該噴出口から噴出されるエアーによって該回転軸を支持するスラストベアリングと、該回転軸のラジアル方向にエアーを噴出する噴出口を有し該噴出口から噴出されるエアーによって該回転軸を支持するラジアルベアリングと、該スラストベアリング及び該ラジアルベアリングにエアーを送り込むエアー供給口と、該スラストベアリング及び該ラジアルベアリングの噴出口から噴出した使用済みのエアーを回収するエアー回収部と、該エアー回収部と連通し該回転駆動部の後部側で開口する排気口と、該ハウジングからエアーを排出する排出口と
   を備えたスピンドルユニット。

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