JP2015079828A - フレームクランプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を支持するフレームをクランプするフレームクランプ装置において、切削液を用いた切削加工中に生じる切削液の噴霧やコンタミの影響を受けることなく、フレームをクランプしたか否かを検出可能とする。【解決手段】チャックテーブルの外周に配設されて被加工物を支持する環状フレームを固定するフレームクランプ装置６において、クランプ位置と開放位置とに位置付けられる押さえ部材６３を備えるとともに、押さえ部材６３がクランプ位置にあるときに押さえ部材６３と当接することによりバキュームパッド６４０の吸引孔６４０ａが閉塞されて負圧が発生し圧力値が所定値以下となることにより押さえ部材６３がクランプ位置にあることを検出する検出手段６４を備える。切削液やコンタミは、吸引孔６４０ａから吸い込まれるため、これらの付着により検出手段６４が動作不能となるのを防止することができる。【選択図】図６

Description

本発明は、環状フレームの開口部に配設された粘着シート上に貼着された被加工物を粘着シートを介して保持するチャックテーブルの外周部に配設されて、環状フレームを固定するフレームクランプ装置に関する。

例えば、半導体デバイスの製造プロセスでは、回路素子が複数形成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へと薄化された後、切削装置で切削されて分割されることで、個々の半導体デバイスが製造される。個々の半導体デバイスへと分割された後のハンドリングを容易にするためにも、切削装置での切削に際して、半導体ウエーハは、外周部が環状フレームに装着された粘着シート上に貼着されて環状フレームによって支持される。

切削装置は、例えば、下記特許文献１に開示されるようなチャックテーブルを備え、粘着シートを介して被加工物を吸引保持するとともに、チャックテーブルの外周に配設されたクランプ装置によって環状フレームをクランプして固定する。クランプ装置は、環状フレームを下方から支持する支持部材と、支持部材と共同して環状フレームを挟持する押さえ部材とを備え、押さえ部材は、エアアクチュエータによって駆動されて、環状フレームを挟持するクランプ位置と解放位置との間で回動する。

クランプ位置に位置づけられた押さえ部材の上面がチャックテーブルの保持面より下方に位置するように、クランプ装置は配設されている。これにより、クランプ装置でクランプされた環状フレームは、チャックテーブルの保持面より下方に引き下げられ、切削ブレードが環状フレームを切削してしまうことを防止している。

粘着シートに貼着されて環状フレームで支持された被加工物をチャックテーブルで吸引保持するには、まず、クランプ装置のエアアクチュエータを作動させて押さえ部材を解放位置に位置づけておく。その後、被加工物がチャックテーブル上に載置されるとともに環状フレームがクランプ装置の支持部材上に載置されると、クランプ装置のエアアクチュエータを作動させて押さえ部材をクランプ位置に回動させることにより、環状フレームが押さえ部材と支持部材とによってクランプされるとともにチャックテーブルの保持面より下方へ引き下げられる。

しかし、搬送時にフレームの位置にずれが生じると、押さえ部材がクランプ位置まで押し下げられず、その状態で切削が開始されてしまうことがある。この場合は、切削ブレードが環状フレームを切削して環状フレームを破損させてしまうとともに、切削ブレード自体も破損してしまう。この問題を解決するために、例えば下記特許文献２には、押さえ部材がクランプ位置に位置していることを検出する検出手段を設けたフレームクランプ装置も提案されている。

特開平０８−６９９８５号公報 特開２０１２−９４６７号公報

しかし、上記特許文献２に記載された検出手段は、接触式又は非接触式のスイッチにより構成されているため、切削加工中に生じる切削液の噴霧やコンタミ等が付着すると、動作不能となる場合がある。

本発明は、上記問題にかんがみなされてもので、その目的は、被加工物を支持するフレームをクランプするフレームクランプ装置において、切削液を用いた切削加工中に生じる切削液の噴霧やコンタミの影響を受けることなく、フレームをクランプしたか否かを検出可能とすることにある。

本発明は、チャックテーブルの外周に配設されて、粘着シート上に貼着された被加工物を支持する環状フレームを固定するフレームクランプ装置であって、環状フレームを支持する支持部材と、回転軸を有し支持部材に固定されたアクチュエータと、アクチュエータの回転軸に固定される固定部及び固定部に連結され固定部を駆動することによりクランプ位置と開放位置との間で回動する押さえ部からなる押さえ部材と、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられたことを検出する検出手段と、を備え、検出手段は、支持部材に配設され吸引孔を有するバキュームパッドと、吸引孔に連通し負圧を生成する負圧生成源と、負圧生成源と吸引孔とを連通させる通路内の圧力を検出する圧力検出部と、を備え、バキュームパッドは、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられた際に吸引孔が押さえ部材の固定部に当接して吸引孔が閉塞する位置に位置しており、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられたときは、バキュームパッドの吸引孔は、当接した固定部によって閉塞されて負圧が発生し、圧力検出部によって検出された圧力が所定値以下を示し、押さえ部材がクランプ位置から開放位置側に回動すると、バキュームパッドから固定部が離反し、吸引孔から負圧がリークして圧力検出部によって検出された圧力が所定値以上を示し、押さえ部材がクランプ位置から移動したことを検出する。

本発明では、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられたことを検出する検出手段が、環状フレームを支持する支持部材に配設され吸引孔を有するバキュームパッドと、吸引孔に連通し負圧を生成する負圧生成源と、負圧生成源と吸引孔とを連通させる通路内の圧力を検出する圧力検出部とを備え、バキュームパッドは、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられた際に吸引孔が押さえ部材の固定部に当接して吸引孔が閉塞する位置に位置しており、押さえ部材がクランプ位置に位置付けられたときは、バキュームパッドの吸引孔は、当接した固定部によって閉塞されて負圧が発生し、圧力検出部によって検出された圧力が所定値以下を示すように構成したため、バキュームパッドは常に吸引されており、切削液や切削屑が吸引孔に侵入したとしても、詰まることがない。したがって、切削液の噴霧やコンタミが飛散する環境下においても使用することができ、切削液やコンタミの付着により動作不能となるおそれがない。

切削装置を示す斜視図。 チャックテーブルを示す斜視図。 フレームクランプ装置を示す分解斜視図。 （ａ）は、押さえ部材がクランプ位置にある状態のフレームクランプ装置を示す斜視図、（ｂ）は、押さえ部材が開放位置にある状態のフレームクランプ装置を示す斜視図。 フレームクランプ装置を示す正面図。 図５のＡ−Ａ線切断端面図。

図１に示す切削装置１は、チャックテーブル７に保持された各種被加工物を切削手段３ａ，３ｂを用いて切削する装置である。

チャックテーブル７は、回転可能であるとともに、Ｘ軸方向移動手段２によって駆動されてＸ軸方向に移動可能となっている。Ｘ軸方向移動手段２は、Ｘ軸方向に延びるボールネジ２０と、ボールネジ２０と平行に配設された一対のガイドレール２１と、ボールネジ２０の一端に連結されたモータ２２と、ボールネジ２０に螺合するナットを内部に備えるとともに下部がガイドレール２１に摺接する基台２３とから構成されており、モータ２２がボールネジ２０を回動させることにより、基台２３がガイドレール２１にガイドされてＸ軸方向に移動する。また、基台２３上には、チャックテーブル７を回転可能に支持する支持部２４が配設されており、支持部２４は、基台２３とともにＸ軸方向に移動する。

切削手段３ａ、３ｂは、それぞれが、Ｙ軸方向の軸心を有するスピンドルの先端に装着された切削ブレード３０と、被加工物の切削すべき位置を撮像して検出する検出手段３１と、切削ブレード３０に対して切削液を供給する切削液ノズル３２とを備えている。なお、図１において、切削ブレード３０及び切削液ノズル３２は、切削手段３ａに備えたもののみを図示している。

切削手段３ａ、３ｂは、Ｙ軸方向移動手段４によって駆動されてＹ軸方向に移動可能となっているとともに、Ｚ軸方向移動手段５によって駆動されてＺ軸方向に移動可能となっている。

Ｙ軸方向移動手段４は、Ｙ軸方向に延びる２本のボールネジ４０と、２本のボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、２本のボールネジ４０の一端にそれぞれ連結されたモータ４２と、２本のボールネジ４０に螺合するナットを内部に備えるとともに側部がガイドレール４１に摺接する２つの基台４３とから構成されており、モータ４２がボールネジ４０を回動させることにより、２つの基台４３がガイドレール４１にガイドされてＹ軸方向に移動する。基台４３がＹ軸方向に移動することにより、Ｚ軸方向移動手段５及び切削手段３ａ、３ｂもＹ軸方向に移動する。

２つのＺ軸方向移動手段５は、それぞれが、Ｚ軸方向に延びるボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０の一端にそれぞれ連結されたモータ５２と、ボールネジ５０に螺合するナットを内部に備えるとともに側部がガイドレール５１に摺接する基台５３とから構成されており、モータ５２がボールネジ５０を回動させることにより、基台５３がガイドレール５１にガイドされてＺ軸方向に移動する。基台５３がＺ軸方向に移動することにより、切削手段３ａ、３ｂもＺ軸方向に移動する。

チャックテーブル７によって保持される被加工物Ｗは、粘着シートＴに貼着されている。粘着シートＴの周縁部には環状フレームＦが貼着されており、環状フレームＦは、粘着シートＴを介して被加工物Ｗを支持している。

図２に示すように、チャックテーブル７は、上面が平面状に形成され多孔質部材により構成された吸引部７０と、吸引部７０を外周側から囲繞し支持する枠体７１とから構成されている。チャックテーブル７の外周には、図１に示した環状フレームＦをクランプするフレームクランプ装置６が複数（図２の例では４つ）配設されている。

図３に示すように、各フレームクランプ装置６は、図１に示した支持部２４から放射状かつ水平方向に延びる一対のレール６０と、レール６０の一端に取り付けられ図１に示した環状フレームＦを下方から支持する支持部材６１と、ブラケット６５を介して支持部材６１に固定されたアクチュエータ６２と、アクチュエータ６２によって駆動されて回動し環状フレームＦを押さえる押さえ部材６３と、押さえ部材６３によって環状フレームＦが押さえられたことを検出する検出手段６４とを備えている。

支持部材６１は、上から見てコの字状に形成されており、レール６０に対して水平方向に直交する方向に長い長辺部６１０と、長辺部６１０の両端からチャックテーブル７から離れる方向に延びる短辺部６１１とを備えている。長辺部６１０及び短辺部６１１の上面６１ａは、全体として平面状に形成されており、載置された環状フレームＦを上面６１ａにおいて下側から支持する。長辺部６１０の下面側には２つの穴６１０ａが形成されており、この２つの穴６１０ａとブラケット６５に形成された穴６５０とを位置合わせしてねじ止めすることにより、ブラケット６５が支持部材６１に固定される。

アクチュエータ６２は、円柱状に形成された本体６２０を備え、その両端面６２０ａ，６２０ｂから突出する回転軸６２９を有している。この回転軸６２９は、レール６０に対して水平方向に直交する方向の回転軸である。また、本体６２０の両端面６２０ａ，６２０ｂには、それぞれ係合穴６２１が２つずつ形成されており、これらの係合穴６２１とブラケット６５に備えた係合穴６５１とを位置合わせしてねじ止め等することにより、アクチュエータ６２とブラケット６５とが固定される。

押さえ部材６３は、アクチュエータ６２の回転軸６２９に嵌合する嵌合穴６３０ａを有しこの嵌合穴６３０ａが回転軸６２９に嵌合することにより回転軸６２９に固定される固定部６３０と、固定部６３０の一端から直角に屈曲した状態で固定部６３０と連結され一体に形成された押さえ部６３１とから構成されている。

アクチュエータ６２は、例えばエアアクチュエータであり、図示しないエア注入口を備えており、エアの注入により回転軸６２９が回転し、回転軸６２９に固定された固定部６３０を駆動して押さえ部材６３を回動させることができる。押さえ部材６３は、図４（ａ）に示すクランプ位置と、図４（ｂ）に示す開放位置との間で回動する。クランプ位置とは、支持部材６１との間で図１に示した環状フレームＦを挟持する押さえ部材６３の位置であり、開放位置とは、支持部材６１との間で図１に示した環状フレームＦを挟持しない押さえ部材６３の位置である。押さえ部材６３がクランプ位置に位置付けられたことは、検出手段６４によって検出される。

図２に示したように、支持部２４からは、４組のレール６０が放射状に延びており、それぞれのレール６０は、図３に示すように、支持部２４に固定された固定レール６００と、固定レール６０に対してチャックテーブル７の放射方向に摺動する可動レール６０１とから構成されている。可動レール６０１の一端には支持部材６１が固定されており、可動レール６０１を摺動させることにより、支持部材６１を水平方向に移動させてその位置を調整することができる。

図３に示すように、支持部材６１の長辺部６１０の一方の側面には、チャックテーブル７から離れる方向に向けて突出し、先端に吸引孔６４０ａを備えるバキュームパッド６４０が配設されている。図５に示すように、吸引孔６４０ａは、押さえ部材６３がクランプ位置に位置するときに、固定部６３０に対面する位置に配設されている。吸引孔６４０ａは、クランプ位置に位置する押さえ部材６３の押さえ部６３１と対面する位置に配設されている。

図６に示すように、バキュームパッド６４０の吸引孔６４０ａは、エアが通るための通路となるエア通路６４１を通じて負圧を生成する負圧生成源６４２と連通している。エア通路６４１には、エア通路６４１内の圧力を検出する圧力検出部６４３が配設されている。圧力検出部６４３により測定された圧力値は、制御部８が読み出すことができる。

図６に示すように、押さえ部材６３がクランプ位置（実線で示した位置）に位置付けられると、バキュームパッド６４０の吸引孔６４０ａが固定部６３０に当接し、エア通路６４１が閉塞されてエア通路６４１の内部に負圧が発生する。このようにして通路６４１に負圧が発生すると、圧力検出部６４３の測定値が所定値以下となる。こうして圧力検出部６４３の測定値が所定値以下となると、図１に示した切削装置１の動作を制御する制御部８は、押さえ部材６３が環状フレームＦをクランプしたと認識する。なお、環状フレームＦをクランプしたと認識する圧力検出部６４３の所定値は、ある程度の幅を持たせてもよい。この場合は、圧力検出部６４３の測定値がその幅の範囲内の値となったときに、押さえ部材６３がクランプ位置にあると判断する。

一方、例えば、環状フレームFが何らかの原因でずれて載置された場合に、押さえ部材６３がクランプ位置から開放位置（例えば二点鎖線で示した位置）側に回動した状態で環状フレームFをクランプすることがある。その場合には、バキュームパッド６４０から固定部６３０が離反し、吸引孔６４０ａから負圧がリークして圧力検出部６４３によって検出された圧力が所定値以上を示す。こうして圧力検出部６４３における圧力の測定値が所定値以上となると、制御部８は、押さえ部材６３がクランプ位置から移動し、環状フレームＦをクランプしていないことを検出する。このように、バキュームパッド６４０と負圧生成源６４１と圧力検出部６４２とで、押さえ部材６３がクランプ位置に位置付けられたことを検出する検出手段６４が構成されている。

図１に示した切削装置１では、図２に示したチャックテーブル７の吸引部７０において粘着シートＴを介して被加工物Ｗが吸引保持される。また、環状フレームＦは、押さえ部材６３をクランプ位置に位置付けることにより、支持部材６１と押さえ部材６３との間に挟持される。図６に示した圧力検出部６４３の測定値が所定値より大きい場合は、制御部８は、環状フレームＦを適正に挟持できていないと判断し、切削を開始しない。

一方、圧力検出部６４３の測定値が所定値以下である場合は、制御部８は、環状フレームＦを適正に挟持できたものと判断し、切削を開始する。具体的には、Ｙ軸方向移動手段４及びＺ軸方向移動手段５によって切削ブレード３０のＹ軸方向及びＺ軸方向の位置が調整され、被加工物Ｗを保持したチャックテーブル７がＸ軸方向に移動するとともに、回転する切削ブレード３０が被加工物Ｗに切り込んで切削が行われる。

かかる切削時には、切削液ノズル３２から切削ブレード３０に対して切削液が供給されるため、切削屑（コンタミ）を含んだ切削液が噴霧となって飛散する。飛散した切削液やコンタミは、バキュームパッド６４０の吸引孔６４０ａにも付着するが、付着した切削液やコンタミは、負圧生成源６４２の吸引力によって吸い込まれるため、吸引孔６４０ａが詰まることがなく、検出手段６４は、切削液や切削屑が飛散する環境下においても、押さえ部材６３がクランプ位置に位置するか否かを検出することができる。したがって、環状フレームＦが適正にクランプされていない状態で切削が開始され、環状フレームＦが切削されたり切削ブレード３０が破損したりするのを防止することができる。なお、エア通路６４１には、吸い込んだ切削屑等を外部に排出する排出機構を備えることが望ましい。

また、バキュームパッド６４０の吸引孔６４０ａを、押さえ部６３１が対面する位置に設けたことにより、押さえ部材６３がクランプ位置に位置し環状フレームＦが確実に保持されているときのみ吸引孔６４０ａが閉塞され、吸引孔６４０ａに少しでもエアのリークがある場合は圧力検出部６４２による測定値が所定の値よりも大きくなるため、環状フレームＦが適正に保持されていない場合は、そのことを確実に把握することができる。

本実施形態では、フレームクランプ装置６が切削装置１に搭載された場合について説明したが、フレームクランプ装置６は、レーザ加工装置等の他の加工装置に搭載されることもある。

１：切削装置
２：Ｘ軸方向移動手段
２０：ボールネジ ２１：ガイドレール ２２：モータ ２３：基台 ２４：支持部
３ａ，３ｂ：切削手段
３０：切削ブレード ３１：検出手段 ３２：切削液ノズル
４：Ｙ軸方向移動手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：基台
５：Ｚ軸方向移動手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：モータ ５３：基台
６：フレームクランプ装置
６０：レール ６００：固定レール ６０１：可動レール
６１：支持部材 ６１ａ：上面 ６１０：長辺部 ６１１：短辺部 ６１０ａ：穴
６２：アクチュエータ ６２０：本体 ６２１：係合穴 ６２：回転軸
６３：押さえ部材 ６３０：固定部 ６３０ａ：嵌合穴 ６３１：押さえ部
６４：検出手段
６４０：バキュームパッド ６４０ａ：吸引孔
６４１：エア通路 ６４２：負圧生成源 ６４３：圧力検出部
６５：ブラケット ６５０:穴 ６５１：係合穴
７：チャックテーブル ７０：吸引部 ７１：枠体
７０：吸引部 ７１：枠体
８：制御部
Ｗ：被加工物 Ｔ：粘着シート Ｆ：環状フレーム

Claims (1)

1. チャックテーブルの外周に配設されて、粘着シート上に貼着された被加工物を支持する環状フレームを固定するフレームクランプ装置であって、
   該環状フレームを支持する支持部材と、回転軸を有し該支持部材に固定されたアクチュエータと、該アクチュエータの回転軸に固定される固定部及び該固定部に連結され該固定部を駆動することによりクランプ位置と開放位置との間で回動する押さえ部からなる押さえ部材と、該押さえ部材が該クランプ位置に位置付けられたことを検出する検出手段と、を備え、
   該検出手段は、該支持部材に配設され吸引孔を有するバキュームパッドと、該吸引孔に連通し負圧を生成する負圧生成源と、該負圧生成源と該吸引孔とを連通させる通路内の圧力を検出する圧力検出部と、を備え、
   該バキュームパッドは、該押さえ部材が該クランプ位置に位置付けられた際に該吸引孔が該押さえ部材の該固定部に当接して該吸引孔が閉塞する位置に位置しており、
   該押さえ部材が該クランプ位置に位置付けられたときは、該バキュームパッドの該吸引孔は、当接した該固定部によって閉塞されて負圧が発生し、該圧力検出部によって検出された圧力が所定値以下を示し、
   該押さえ部材が該クランプ位置から該開放位置側に回動すると、該バキュームパッドから該固定部が離反し、該吸引孔から負圧がリークして該圧力検出部によって検出された圧力が所定値以上を示し、該押さえ部材が該クランプ位置から移動したことを検出すること、
   を特徴とするフレームクランプ装置。

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