JP2014210295A

JP2014210295A - 切削装置

Info

Publication number: JP2014210295A
Application number: JP2013086383A
Authority: JP
Inventors: 木村　謙; Ken Kimura; 謙木村; 吉田　幹; Miki Yoshida; 幹吉田; 克治根岸; Katsuharu Negishi
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2013-04-17
Publication date: 2014-11-13

Abstract

【課題】切削ブレードの消耗を防ぎつつ、トリミング加工にかかる所要時間を短くする。
【解決手段】保持テーブル１２１は、板状ワークを保持する。回転部は、保持テーブル１２１の中心を回転軸として保持テーブル１２１を回転させる。切削手段１３ａ〜１３ｄは、スピンドルの先端に切削ブレード２２を装着する。切込み送り手段は、切削手段１３ａ〜１３ｄを保持テーブル１２１に接近および離反させる。切削装置１０は、切込み送り手段が切削手段１３ａ〜１３ｄを保持テーブル１２１に接近させて、保持テーブル１２１が保持した板状ワークの外周部に切削ブレード２２を切り込ませ、回転部が保持テーブル１２１を回転させて、板状ワークの外周を円周方向に切削する。切削装置１０は、切削手段１３ａ〜１３ｄを、少なくとも３つ備え、スピンドルの軸心１３４が保持テーブル１２１の回転軸と交差する方向に、保持テーブル１２１の回転軸を中心として等角度で配置した。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状ワークの外周を切削する切削装置に関する。

切削ブレードを高速で回転させ、半導体ウェーハなどの板状ワークに作用させて切削を行う切削装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このような切削装置を用いて、板状ワークの外周（エッジ）をトリミングすることにより、板状ワークの外周に設けられた面取り部を除去して、欠けなどの発生を防ぐことも提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００６−２７８８６９号公報特開２０１１−２４９５７１号公報

しかし、円板形状の板状ワークの外周は曲線なので、上記切削装置でエッジトリミングをすると、切削ブレードに無理な力が加わり、切削ブレードが磨耗（消耗）しやすい。一方、切削ブレードの磨耗を防ぐために、切削速度を遅くすると、エッジトリミング加工に時間がかかるという問題がある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、切削ブレードの消耗を防ぎつつ、エッジトリミング加工にかかる所要時間を短くすることを目的とする。

本発明に係る切削装置は、板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を回転軸として該保持テーブルを回転させる回転部とを備えた保持手段と、スピンドルの先端に切削ブレードを装着する切削手段と、該切削手段を該保持テーブルに接近および離反させる切込み送り手段と、を備え、該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルに接近させて、該保持テーブルが保持した板状ワークの外周部に該切削ブレードを切り込ませ、該回転部が該保持テーブルを回転させて、該板状ワークの外周を円周方向に切削する切削装置であって、該切削手段を、少なくとも３つ備え、該スピンドルの軸心が該保持テーブルの回転軸と交差する方向に、該保持テーブルの回転軸を中心として等角度で配置した。

切削手段のうち少なくとも１つの切削手段は、スピンドルの、保持テーブルの回転軸から遠い側の先端に該切削ブレードを装着することが望ましい。

また、切削手段をスピンドルの軸心方向に移動させる径方向移動手段を備えることが望ましい。

切削装置は、各切削手段に装着された切削ブレードの消耗量を認識する認識部と、該認識部が認識した切削ブレードの消耗量に基いて、各切削ブレードの板状ワークに対する切込み深さが均一になるよう、各切削手段の切込み送り量を算出する算出部と、を有し、切削手段ごとに切込み送り手段を配設し、各切込み送り手段は、算出部が算出した切込み送り量にしたがって切削手段を保持手段に接近させて、保持手段が保持した板状ワークに切削ブレードを切り込ませ、板状ワークを切削することが望ましい。

本発明に係る切削装置によれば、３つ以上の切削手段を等角度に配置したので、エッジトリミング時に、保持手段を回転させる回転角度を小さくすることができる。これにより、切削ブレードの消耗を防ぐために切削速度を遅くした場合であっても、トリミング加工にかかる所要時間を短くすることができる。

切削手段のうち少なくとも１つの切削手段が、スピンドルの、保持テーブルの回転軸から遠い側の先端に切削ブレードを装着することにより、切削装置が占める占有面積を小さくすることができる。

また、径方向移動手段が切削手段をスピンドルの軸心方向に移動させることにより、径の異なる複数種類の板状ワークに対してトリミングをすることができる。

さらに、切削ブレードの消耗量を認識して、各切削手段の切込み送り量を調整することにより、各切削手段に装着された切削ブレードの消耗量が異なる場合でも、トリミング加工をすることができる。

切削装置を示す正面図。切削装置を示す平面視断面図。別の切削装置を示す平面視断面図。更に別の切削装置を示す平面視断面図。

図１に示す切削装置１０は、本体１１と、板状ワーク２１を保持する保持手段１２と、保持手段１２が保持した板状ワーク２１を切削する複数の切削手段１３と、各切削手段１３を上下方向（±Ｚ方向）に移動させる複数の切込み送り手段１４と、各切込み送り手段１４を水平に移動させる複数の径方向移動手段１５と、切削手段１３に装着された切削ブレード２２の消耗量を認識する認識部１６と、認識部１６が認識した消耗量に基いて切込み送り量を算出する算出部１７と、切削装置１０全体を制御する制御部１８とを備える。

保持手段１２は、円柱形状の保持テーブル１２１と、保持テーブル１２１の中心軸１２２を回転軸として保持テーブル１２１を回転させる回転部１２３とを有する。保持テーブル１２１は、例えばチャックテーブルであり、上面に載置された板状ワーク２０を吸着により保持する。

切削手段１３は、一方の先端に切削ブレード２２を装着可能なスピンドル１３１と、スピンドル１３１を高速回転させるモータ１３２と、モータ１３２を支持する支持部１３３とを有する。

切込み送り手段１４は、各切削手段１３に対応して、切削手段１３と同じ数設けられている。切込み送り手段１４は、例えばボールねじなどからなり±Ｚ方向に平行なねじ軸１４１をモータ１４２が回転させることにより、ねじ軸１４１と係合した可動部１４３が±Ｚ方向に移動する構成となっている。切削手段１３の支持部１３３は可動部１４３に固定されていて、可動部１４３の移動にともなって、切削手段１３全体が±Ｚ方向に移動する。

径方向移動手段１５は、各切削手段１３に対応して、切削手段１３と同じ数設けられている。径方向移動手段１５は、例えばボールねじなどからなり水平なねじ軸１５１をモータ１５２が回転させることにより、ねじ軸１５１と係合した可動部１５３が水平方向に移動する構成となっている。切込み送り手段１４は、可動部１５３に固定されていて、可動部１５３の移動にともなって、切込み送り手段１４及び切削手段１３が水平方向に移動する。

認識部１６は、例えばフォトインタラプタなどであり、発光部１６１と、発光部１６１が発した光を受光する受光部１６２とを有する。径方向移動手段１５が切削手段１３を移動させて切削ブレード２２を認識部１６の真上に配置し、切込み送り手段１４が切削手段１３を−Ｚ方向に移動させて、切削手段１３をどこまで下げたときに発光部１６１が発した光が遮られるかを測定することにより、切削ブレード２２がどれだけ消耗しているかを計測する。

認識部１６は、切削手段１３と同じ数あってもよいし、切削手段１３の数よりも少ない数（例えば１つ）しかなくてもよい。認識部１６の数が切削手段１３の数よりも少ない場合は、１つの認識部１６が複数の切削手段１３に装着された切削ブレード２２の消耗量を測定する必要があるので、認識部１６を、例えば保持テーブル１２１に固定し、保持テーブル１２１とともに移動及び回転可能とする。認識部１６の数が切削手段１３の数と同じである場合は、認識部１６を移動及び回転可能に配置する必要はなく、例えば本体１１に固定してもよい。

算出部１７は、認識部１６が認識した消耗量に基いて、板状ワーク２１に対する切込み深さが同じになるよう、各切削手段１３の切込み送り量を算出する。例えば、１つの切削ブレード２２が、他の切削ブレード２２よりも１０μｍ多く消耗している場合、その切削ブレード２２が装着された切削手段１３の切込み送り量を、他の切削ブレード２２が装着された切削手段１３の切込み送り量よりも１０μｍ大きくすれば、板状ワーク２１に対する切込み深さが同じになる。

制御部１８は、回転部１２３の回転やモータ１３２，１４２，１５２の回転などを制御する制御信号を生成する。例えば、制御部１８は、算出部１７が算出した切込み送り量にしたがって切込み送り手段１４を制御する。これにより、各切削手段１３による板状ワーク２１に対する切込み深さが均一になる。

図２に示すように、切削装置１０は、４つの切削手段１３（１３ａ〜１３ｄ）を有する。各切削手段１３は、スピンドル１３１の軸心１３４が保持テーブル１２１の中心軸１２２と交わる位置に配置されている。また、各切削手段１３は、保持テーブル１２１の中心軸１２２を中心として等角度に配置されている。すなわち、隣接する２つの切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４がなす角度は、すべて等しく９０度である。

径方向移動手段１５は、切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４と平行な方向に切込み送り手段１４及び切削手段１３を移動させる。したがって、径方向移動手段１５が切込み送り手段１４及び切削手段１３を移動させても、スピンドル１３１の軸心１３４と保持テーブル１２１の中心軸１２２とが交差した状態は常に保たれている。

切削手段１３においては、スピンドル１３１の、保持テーブル１２１の回転軸から遠い側の先端に切削ブレード２２が装着される。これにより、すべての切削手段１３を板状ワーク２１の真上に配置することができ、スピンドル１３１の内側（保持テーブル１２１の中心側）の先端に切削ブレード２２を装着する場合と比較して、切削装置１０が占める占有面積を小さくすることができる。

４つの径方向移動手段１５は、保持テーブル１２１の中心軸１２２から４つの切削ブレード２２までのそれぞれ距離がすべて同じになるよう、切削手段２２をスピンドル１３１の軸心方向に動作させる。

次に、切削装置１０が板状ワークをエッジトリミング加工するときの動作について説明する。
まず、切込み送り手段１４が切削手段１３を＋Ｚ方向に移動させて保持テーブル１２１から離反させた状態で、保持テーブル１２１の中心軸１２２から切削ブレード２２までの距離がトリミング後の板状ワーク２１の径に合うよう、径方向移動手段１５が切込み送り手段１４及び切削手段１３をスピンドル１３１の軸心方向へ移動させる。
次に、各切削手段１３のモータ１３２がスピンドル１３１及び切削ブレード２２を高速回転させる。モータ１３２は、トリミング加工が終了するまで回転し続ける。
次に、算出部１７があらかじめ算出しておいた切込み送り量にしたがって、各切込み送り手段１４が各切削手段１３を−Ｚ方向に移動させて、保持テーブル１２１に接近させる。これにより、保持テーブル１２１に保持された板状ワーク２１に切削ブレード２２が切り込む。この状態で回転部１２３が保持テーブル１２１を回転させることにより、板状ワーク２１の外周が円周方向に沿って切削される。回転部１２３の回転速度は、切削ブレード２２に無理な力が加わらないように、ゆっくりとした速度であり、例えば１秒間に３度程度である。

回転部１２３が保持テーブル１２１を９０度回転させると、各切削ブレード２２によって切削された円弧が、隣接する切削ブレード２２によって切削された円弧と連結して、１つの円になり、その外周側（エッジ）が切り落とされる。回転部１２３の回転速度が１秒間に３度である場合、切削開始から切削終了までにかかる時間は、３０秒である。切削手段１３が２つしかない場合は、保持テーブル１２１を１８０度回転させる必要があるので、切削には６０秒かかる。切削手段１３を４つにしたことにより、切削にかかる時間が半分になる。その後、各切込み送り手段１４は、各切削手段１３を＋Ｚ方向に移動させて保持テーブル１２１から離反させる。

このように、切削手段１３を４つにしたことにより、保持テーブル１２１の回転速度を速くすることなく、加工時間を短縮することができる。

次に、切削装置１０が切削ブレードの消耗量を計測する動作について説明する。
消耗量の計測は、所定の枚数の板状ワーク２１を切削するごとに実行してもよいし、所定の期間（例えば１日）が経過するごとに実行してもよい。
認識部１６が１つしかない場合、まず、回転部１２３が保持テーブル１２１を回転して、いずれかの切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４の真下に、認識部１６を移動させる。次に、径方向移動手段１５が切削ブレード２２を認識部１６の真上に移動させる。発光部１６１を発光させたまま、切込み送り手段１４が切削手段１３を−Ｚ方向に移動させて、発光部１６１が発した光が切削ブレード２２によって遮られ、受光部１６２が受光しなくなった時点における、切込み送り手段１４の送り量を記録する。切込み送り手段１４が切削手段１３を＋Ｚ方向に移動させて保持テーブル１２１から離反させ、回転部１２３が保持テーブル１２１を回転して、次の切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４の真下に、認識部１６を移動させる。同様の測定を行い、切込み送り手段１４の送り量を記録する。これを繰り返して、４つの切削手段１３に装着された切削ブレード２２すべてについて、切込み送り手段１４の送り量を記録する。

次に、記録した４つの送り量に基いて、算出部１７が切込み送り量を算出する。例えば、切削ブレード２２が消耗していない新品である場合に計測した送り量をあらかじめ記録しておく。算出部１７は、新品の送り量を、記録した４つの送り量それぞれから差し引くことにより、４つの切削ブレードそれぞれの消耗量を算出する。次に、算出部１７は、切削ブレード２２が消耗していない新品である場合に適切な切込み送り量に、算出した消耗量を加算して、４つの切削装置１３それぞれの切込み送り量を算出する。

例えば、各切削手段１３に装着した切削ブレード２２の消耗量が、切削手段１３ａについて１０μｍ、切削手段１３ｂについて２０μｍ、切削手段１３ｃについて３０μｍ、切削手段１３ｄについて４０μｍであり、切削ブレード２２が消耗していない場合の切込み送り量が５０μｍである場合、算出部１７は、各切削手段１３の切込み送り量を、切削手段１３ａについて６０μｍ、切削手段１３ｂについて７０μｍ、切削手段１３ｃについて８０μｍ、切削手段１３ｄについて９０μｍであると算出する。

このように、切削ブレード２２の消耗量を認識して、各切削手段１３の切込み送り量を調整することにより、各切削手段１３の切込み深さを均一にすることができる。
認識部１６を保持テーブル１２１に固定することにより、１つの認識部１６で、すべての切削手段１３に装着された切削ブレード２２の消耗量を認識することができる。
また、切削手段１３の数と同じ数の認識部１６を設ければ、消耗量の認識にかかる時間を短縮することができる。その場合、認識部１６は、切削手段１３の配置に合わせて固定配置する。

別の実施形態として図３に示すように、切削手段１３の数は、３つであってもよい。
この場合、各切削手段１３は、保持テーブル１２１の中心軸１２２を中心として１２０度ごとに配置される。すなわち、隣接する２つの切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４がなす角度は、すべて等しく１２０度である。
切削時における回転部１２３の回転速度が１秒間に３度である場合、切削には、保持テーブル１２１を１２０度回転する必要があるので、４０秒かかる。切削手段１３が４つある場合よりは時間がかかるものの、切削手段１３が２つしかない場合よりも、加工時間を短縮できる。また、切削手段１３を３つにしたことにより、切削手段１３が４つの場合と比べて、切削装置１０の製造コスト・維持コストを抑え、切削装置１０を小型化することができる。さらに、３つの切削手段１３をすべて板状ワーク２１の真上に配置することができ、切削装置１０が占める占有面積を小さくすることができる。

更に別の実施形態として、図４に示すように、複数の切削手段１３のうち一部の任意の切削手段１３ｃが、スピンドル１３１の、保持テーブル１２１の回転軸から遠い側の先端に切削ブレード２２が装着されるものであってもよい。そうすれば、板状ワーク２１の径との比較において切削手段１３が大きく、すべての切削手段１３を板状ワーク２１の真上に配置することができない場合でも、切削手段１３を配置することができる。また、少なくとも１つの切削手段１３について、スピンドル１３１の、保持テーブル１２１の回転軸から遠い側の先端に切削ブレード２２が装着されることにより、すべての切削手段１３についてスピンドル１３１の内側（保持テーブル１２１の中心側）の先端に切削ブレード２２が装着される場合と比べて、切削装置１０が占める占有面積を小さくすることができる。特に、図４に示すように、スピンドル１３１の軸心１３４の向きが±Ｘ方向に近い切削手段１３ａ、１３ｂは、スピンドル１３１の内側（保持テーブル１２１の中心側）の先端に切削ブレード２２を装着し、スピンドル１３１の軸心１３４の向きが±Ｙ方向に近い切削手段１３ｃは、スピンドル１３１の外側（板状ワーク２１の外周側）の先端に切削ブレード２２を装着することとすれば、切削装置１０の±Ｙ方向における幅を小さくすることができる。

なお、切削手段１３の数は、３つあるいは４つに限らず、５つ以上であってもよい。切削手段１３の数が５つの場合は、７２度ごとに配置する。切削手段１３の数が６つの場合は、６０度ごとに配置する。切削手段１３の数が多いほど、切削にかかる時間は短くなる。

以上説明した実施形態は、一例であり、本発明を限定するものではない。例えば、本質的でない部分の構成を矛盾しない範囲で他の構成で置き換えてもよい。本体１１は、±Ｘ方向に脚を有する門形状であってもよいし、他の形状であってもよい。
保持手段１２は、±Ｙ方向に移動可能であってもよい。ただし、トリミング加工をするときには、保持テーブル１２１の中心軸１２２が、切削手段１３のスピンドル１３１の軸心１３４と交差する位置に固定される。

１０切削装置、１１本体、
１２保持手段、１２１保持テーブル、１２２中心軸、１２３回転部、
１３切削手段、１３１スピンドル、１３２，１４２，１５２モータ、
１３３支持部、１３４軸心、
１４切込み送り手段、１４１，１５１ねじ軸、１４３，１５３可動部、
１５径方向移動手段、１６認識部、１６１発光部、１６２受光部、
１７算出部、１８制御部。

Claims

板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルの中心を回転軸として該保持テーブルを回転させる回転部とを備えた保持手段と、
スピンドルの先端に切削ブレードを装着する切削手段と、
該切削手段を該保持テーブルに接近および離反させる切込み送り手段と、を備え、
該切込み送り手段が該切削手段を該保持テーブルに接近させて、該保持テーブルが保持した板状ワークの外周部に該切削ブレードを切り込ませ、該回転部が該保持テーブルを回転させて、該板状ワークの外周を円周方向に切削する切削装置であって、
該切削手段を、少なくとも３つ備え、該スピンドルの軸心が該保持テーブルの回転軸と交差する方向に、該保持テーブルの回転軸を中心として等角度で配置した、切削装置。
前記切削手段のうち少なくとも１つの切削手段は、前記スピンドルの、前記保持テーブルの回転軸から遠い側の先端に前記切削ブレードを装着する、請求項１記載の切削装置。
前記切削手段を前記スピンドルの軸心方向に移動させる径方向移動手段を備えた、請求項１又は２記載の切削装置。
各切削手段に装着された切削ブレードの消耗量を認識する認識部と、
該認識部が認識した前記切削ブレードの消耗量に基いて、各切削ブレードの板状ワークに対する切込み深さが均一になるよう、各切削手段の切込み送り量を算出する算出部と、を有し、
該切削手段ごとに前記切込み送り手段を配設し、各切込み送り手段は、該算出部が算出した切込み送り量にしたがって該切削手段を前記保持手段に接近させて、該保持手段が保持した板状ワークに該切削ブレードを切り込ませ、該板状ワークを切削する、請求項１乃至３いずれか記載の切削装置。