JP2016013598A - スピンドルユニット - Google Patents

Abstract

【課題】コストアップすることなく、スピンドルの回転をロックできるスピンドルユニットを提供する。
【解決手段】スピンドル２８とスピンドルハウジング３６とホイールカバー３８と該スピンドルの回転をロックするロック機構とを備えたスピンドルユニットであって、該ロック機構は、二つに分岐した先端が該スピンドルを挟むように着脱可能に該スピンドルに係合するスピンドル係合部５４ａと、該スピンドル係合部から連なる柄部とを有するスパナ状のストッパーと、切削ブレードが装着される装着部分と該スピンドルハウジングとの間のスピンドル側面に互いに対向する位置に形成され該ストッパーの該スピンドル係合部が係合する被係合部と、該ホイールカバーに形成され該スピンドル係合部が該スピンドルの被係合部に達するまで挿入可能な挿入穴４６と、該ストッパーの回転を規制する回転規制手段と、から構成される。
【選択図】図４

Description

本発明は、切削装置のスピンドルニットに関する。

ダイシング装置等の切削装置は、一般的に、半導体ウェハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、切削用の切削ブレードが装着されたスピンドルユニットとを備えており、高速回転する切削ブレードを被加工物に切り込ませながら双方を相対移動させることによって、被加工物を切削加工する。

スピンドルユニットは、高速回転可能なスピンドルの先端部に、切削ブレードをフランジ等により挟持し、更に固定ナットを締結することにより切削ブレードをスピンドルに装着する構成である。

ところで、このような切削ブレードは、消耗又は破損により、或いは被加工物の種類や切削加工の内容等に応じて適宜交換する必要がある。切削ブレードの交換に伴い、フランジも交換する場合がある。

従来は、切削ブレード及び／又はフランジの交換作業時には、エアー等の圧力によって作動するシャフト状のストッパーをスピンドルハウジング側からスピンドルに形成された係合部に差し込むことによって、スピンドルを回転不能の状態としてロックする所謂シャフトロック機構を作動させた後、スピンドル先端に装着された切削ブレードを押さえる押さえねじ等を緩める作業を行っていた（例えば、特開２００４−２３５２５０号公報参照）。

特開２００４−２３５２５０号公報

しかし、特許文献１に開示されたようなエアーにより作動するシャフトロック機構をスピンドルに付加するためには、スピンドルユニット全体の構造から変更しなければならず、コストアップの一因となっていた。

また、シャフトロック機構が実用化される前には、スパナ等によって作業者がスピンドルの回転をロックした上でブレードの交換作業を行っていたが、作業者は片手でスパナ等を支持し、もう片方の手の力だけでナットやボルトを締結しなければならず、作業として煩雑であり作業性や効率の上で問題があった。

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、ブレード及びフランジの交換作業を容易、確実且つ迅速に行うことが可能で、シャフトロック機構等のコストアップの要因となる構成をスピンドルユニットに加えることなく、スピンドルの回転をロックできるスピンドルユニットを提供することである。

本発明によると、被加工物を切削する切削ブレードを先端部に装着して回転するスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端部に装着された該切削ブレードと該スピンドルの先端部とを部分的に覆うホイールカバーと、該スピンドルの回転をロックするロック機構と、を備えたスピンドルユニットであって、該ロック機構は、二つに分岐した先端が該スピンドルを挟むように着脱可能に該スピンドルに係合するスピンドル係合部と、該スピンドル係合部から連なる柄部とを有するスパナ状のストッパーと、該スピンドルハウジングの一端側から突出した該スピンドルの先端部分における該切削ブレードが装着される装着部分と該スピンドルハウジングとの間のスピンドル側面に互いに対向する位置に形成され該ストッパーの該スピンドル係合部が係合する被係合部と、該ホイールカバーに形成され、該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に達するまで挿入可能な挿入穴と、該スピンドルの該被係合部に係合した該ストッパーの回転を規制する回転規制手段と、から構成され、該スピンドルの回転をロックする際には、該ストッパーの該スピンドル係合部を該スピンドルの該被係合部に係合させ、該ストッパーの該柄部を該回転規制手段と接触させることによって該スピンドルの回転をロックすることを特徴とするスピンドルユニットが提供される。

好ましくは、該回転規制手段は該挿入穴が形成された該ホイールカバーから構成され、該挿入穴に挿入され該スピンドルの該被係合部に係合した該ストッパーの該柄部の側面が該挿入穴を画成するホイールカバーの壁面に接触することで該スピンドルの回転がロックされる。

代替案として、該回転規制手段は、中空に形成された該ホイールカバーの内部において該スピンドルハウジングの一端側の端面の外周部に該スピンドルと平行に立設された１本のピンを含み、該ストッパーは、該スピンドル係合部が画成する係合溝から柄部にかけて形成された所定長さの規制溝を有し、該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に係合した状態で該ピンが該規制溝中に挿入されて保持され、該スピンドルの回転がロックされる。

更に他の代替案として、該回転規制手段は、中空に形成された該ホイールカバーの内部において該スピンドルハウジングの一端側の端面の外周部に該スピンドルと平行に該ストッパーの幅以上離間して立設された一対のピンを含み、該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に係合した状態で該ストッパーの該柄部が該２本のピンの間に位置し、該柄部の側面が該一対のピンに接触することによって該スピンドルの回転がロックされる。

本発明のスピンドルユニットは、スピンドル係合部を有するスパナ状のストッパーと、スピンドルの先端部分に互いに対向する位置に形成されたストッパーのスピンドル係合部が係合する被係合部と、ホイールカバーに形成された挿入穴と、スピンドルの被係合部に係合したストッパーの回転を規制する回転規制手段とから構成されるロック機構を備えているため、安価な構成でスピンドルの回転をロックすることができ、ブレード及びフランジの交換作業を容易、確実且つ迅速に行うことが可能となる。

本発明のスピンドルユニットを備えた切削装置の斜視図である。 本発明第１実施形態に係るロック機構を備えたスピンドルユニットの斜視図である。 ブレードクーラーアセンブリを着脱位置に移動した状態の第１実施形態に係るロック機構を備えたスピンドルユニットの斜視図である。 第１実施形態のロック機構を示す一部断面正面図である。 ホイールカバーとスピンドルに形成された被係合部との関係を示す模式的平面図である。 図６（Ａ）は第２実施形態のロック機構を示す斜視図、図６（Ｂ）はその正面図である。 図７（Ａ）は第３実施形態のロック機構を示す斜視図、図７（Ｂ）はその正面図である。

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を参照すると、本発明実施形態に係るスピンドルユニットを備えた切削装置２の斜視図が示されている。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パネル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ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ６が設けられている。

切削装置２の切削対象である半導体ウェハ（以下単にウェハと略称することがある）１１は、環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着された後、ウェハカセット８中に複数枚収容される。ウェハカセット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。

ウェハカセット８の後方には、ウェハカセット８から切削前のウェハ１１を搬出するとともに、切削後のウェハをウェハカセット８に搬入する搬出入ユニット１０が配設されている。

ウェハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウェハ１１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、ウェハ１１を一定の位置に位置合わせする位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウェハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されて位置合わせされたウェハ１１は、搬送ユニット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に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構により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、ウェハ１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。

アライメントユニット２２は、ウェハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２４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画像処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウェハ１１に対して切削加工を施すスピンドルユニット２６が配設されている。スピンドルユニット２６はアライメントユニット２２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。

スピンドルユニット２６は、回転可能なスピンドル２８の先端に外周に切刃を有する切削ブレード３０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３０は撮像ユニット２４のＸ軸方向の延長線上に位置している。スピンドルユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。

３４は切削加工の終了したウェハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したウェハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナ洗浄ユニット３４まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、本発明第１実施形態に係るロック機構を具備したスピンドルユニット２６の斜視図が示されている。３８は切削ブレード３０の概略上半分を覆うホイールカバー（ブレードカバー）であり、ホイールカバー３８は、スピンドル２８を回転可能に収容したスピンドルハウジング３６の一端部に固定されたホイールカバー本体４０を含んでいる。

ホイールカバー本体４０にはエアシリンダが内蔵されており、エアシリンダのピストンロッド４２の先端にはブレードクーラーアセンブリ４４が取り付けられている。ホイールカバー本体４０には更に、ブロック５４が固定されている。ここでは、ブロック５４に取り付けられたシャワーノズルは省略されている。

ブレードクーラーアセンブリ４４はホイールカバー本体４０に内蔵されたエアシリンダにより、切削ブレード３０の上方を覆う図２に示した切削液供給位置と、図３に示した切削ブレード３０を着脱する着脱位置との間でＸ軸方向に移動される。

ブレードクーラーアセンブリ４４は、一対の接続パイプ５０ａ，５０ｂと、接続パイプ５０ａに連結されたブレードクーラーノズル（切削液供給パイプ）４８ａと、接続パイプ５０ｂに連結されたブレードクーラーノズル（切削液供給パイプ）４８ｂを含んでいる。

ブレードクーラーノズル４８ａは切削ブレード３０の表側（手前側）に水平に伸長しており、ブレードクーラーノズル４８ｂは切削ブレード３０の裏側（奥側）に水平に伸長している。一対のブレードクーラーノズル４８ａ，４８ｂは、切削ブレード３０に対向する側に切削液を噴出する複数のスリット（切削液供給口）をそれぞれ有している。

接続パイプ５０ａ，５０ｂには図示しないチューブが接続されており、チューブは図示しない電磁切替弁を介して切削液供給源に接続されている。切削液供給源は、例えば純水からなる切削液を供給する。

ホイールカバー本体４０は、本実施形態では中実なブロック状であり、ブロック状のホイールカバー本体４０には図４に示すスパナ状のストッパー５４が挿入される挿入穴４６が形成されている。

図４に示すスパナ状のストッパー５４は、２つに分岐した先端がスピンドル２８を挟むように着脱可能にスピンドル２８に係合する一対のスピンドル係合部５４ａと、スピンドル係合部５４ａから連なる柄部５４ｂとを有している。スピンドル係合部５４ａには幅Ｗ１の係合溝５６が形成されている。

図５に示すように、スピンドルハウジング３６の一端部から突出したスピンドル２８の先端部分には切削ブレード３０が装着される装着部２８ａとスピンドルハウジング３６との間のスピンドル側面の互いに対向する位置に形成された、ストッパー５４のスピンドル係合部５４ａが係合する一対の被係合部２９が形成されている。一対の被係合部２９の間の距離はストッパー５４の係合溝５６の幅Ｗ１より僅かばかり小さくなるように形成されている。

スピンドル２８のスピンドル装着部２８ａにマウントフランジ３１を装着し、切削ブレード３０をスピンドルに挿入してから着脱フランジ３３を図２に示す固定ナット５２で固定することにより、切削ブレード３０はマウントフランジ３１と着脱フランジ３３で挟持されてスピンドル２８の装着部２８ａに装着される。

本実施形態ではホイールカバー本体４０に形成された挿入穴４６と、係合溝５６を画成する一対のスピンドル係合部５４ａとスピンドル係合部５４ａから連なる柄部５４ｂとを有するスパナ状のストッパー５４と、スピンドル２８の先端部に形成された一対の被係合部２９とでロック機構を構成する。

スピンドル２８の回転をロックするためには、図４に示すように、ストッパー５４をホイールカバー本体４０に形成された挿入穴４６に挿入し、ストッパー５４の先端のスピンドル係合部５４ａをスピンドル２８に形成された被係合部２９に係合させる。この状態では、ストッパー５４の柄部５４ｂが挿入穴４６を画成するホイールカバー本体４０の壁面に接触することにより、ストッパー５４の回転が規制される。

ロック機構によりスピンドル２８の回転をロックした状態で、ブレードクーラーアセンブリ４４を図３に示す着脱位置までＸ軸方向に移動する。この状態で固定ナット５２を緩めて取り外し、更に切削ブレード３０を取り外して新しい切削ブレードに交換する。

このようにブレードクーラーアセンブリ４４を着脱位置まで移動することにより、ブレードクーラーアセンブリ４４が干渉することなく、切削ブレード３０を取り外したり取り付けたりすることができる。

図６（Ａ）を参照すると、本発明第２実施形態のロック機構の斜視図が示されている。図６（Ｂ）はストッパー６０でスピンドル２８の回転をロックした状態の正面図である。

図２及び図３に示した第１実施形態では、ホイールカバー本体４０は中実なブロック形状であるが、本実施形態のロック機構が適用されるホイールカバー本体は中空に形成された板状である。

本実施形態のロック機構は、スピンドルハウジング３６の一端面３６ａの外周部にスピンドル２８と平行に立設された１本のピン６０を含んでいる。スパナ状のストッパー５４Ａは、係合溝５６から柄部５４ｂにかけて伸長する所定長さの規制溝５８を有している。

スピンドル２８の回転をロックするためには、図６（Ｂ）に示すように、ストッパー５４Ａをホイールカバー本体４０の挿入穴４６に挿入し、ストッパー５４Ａのスピンドル係合部５４ａをスピンドル２８の被係合部２９に係合する。

更に、ピン６０がストッパー５４Ａの規制溝５８中に挿入されるため、ホイールカバー本体４０の挿入穴４６中に挿入されたストッパー５４Ａの回転が規制される。その結果、スピンドル２８の回転がロックされる。

図７（Ａ）を参照すると、本発明第３実施形態のロック機構の斜視図が示されている。図７（Ｂ）はストッパー５４でスピンドル２８の回転をロックした状態の正面図である。

本実施形態のロック機構の回転規制手段は、スピンドルハウジング３６の端面３６ａの外周部にスピンドル２８と平行にストッパー５４の幅以上離間して立設された２本のピン６２を含んでいる。

図７（Ｂ）に示すようにストッパー５４をホイールカバー本体４０の挿入穴４６に挿入し、ストッパー５４のスピンドル係合部５４ａをスピンドル２８の被係合部２９に係合させると、ストッパー５４の柄部５４ｂが２本のピン６２の間に位置づけられる。従って、ホイールカバー本体４０の挿入穴４６中に挿入されたストッパー５４の柄部５４ｂの側面がピン６２に接触することによってスピンドル２８の回転がロックされる。

１８ チャックテーブル
２６ スピンドルユニット
２８ スピンドル
２９ 被係合部
３０ 切削ブレード
３６ スピンドルハウジング
３８ ホイールカバー（ブレードカバー）
４０ ホイールカバー本体
４４ ブレードクーラーアセンブリ
４５ カバー部材
４６ 挿入穴
５４，５４Ａ ストッパー
５４ａ スピンドル係合部
５６ 係合溝
５８ 規制溝
６０，６２ ピン

Claims (4)

1. 被加工物を切削する切削ブレードを先端部に装着して回転するスピンドルと、該スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、該スピンドルの先端部に装着された該切削ブレードと該スピンドルの先端部とを部分的に覆うホイールカバーと、該スピンドルの回転をロックするロック機構と、を備えたスピンドルユニットであって、
   該ロック機構は、
   二つに分岐した先端が該スピンドルを挟むように着脱可能に該スピンドルに係合するスピンドル係合部と、該スピンドル係合部から連なる柄部とを有するスパナ状のストッパーと、
   該スピンドルハウジングの一端側から突出した該スピンドルの先端部分における該切削ブレードが装着される装着部分と該スピンドルハウジングとの間のスピンドル側面に互いに対向する位置に形成され該ストッパーの該スピンドル係合部が係合する被係合部と、
   該ホイールカバーに形成され、該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に達するまで挿入可能な挿入穴と、
   該スピンドルの該被係合部に係合した該ストッパーの回転を規制する回転規制手段と、から構成され、
   該スピンドルの回転をロックする際には、該ストッパーの該スピンドル係合部を該スピンドルの該被係合部に係合させ、該ストッパーの該柄部を該回転規制手段と接触させることによって該スピンドルの回転をロックすることを特徴とするスピンドルユニット。
2. 該回転規制手段は該挿入穴が形成された該ホイールカバーから構成され、
   該挿入穴に挿入され該スピンドルの該被係合部に係合した該ストッパーの該柄部の側面が該挿入穴を画成するホイールカバーの壁面に接触することで該スピンドルの回転がロックされることを特徴とする請求項１記載のスピンドルユニット。
3. 該回転規制手段は、中空に形成された該ホイールカバーの内部において該スピンドルハウジングの一端側の端面の外周部に該スピンドルと平行に立設された１本のピンを含み、
   該ストッパーは、該スピンドル係合部が画成する係合溝から柄部にかけて形成された所定長さの規制溝を有し、
   該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に係合した状態で該ピンが該規制溝中に挿入されて保持され、該スピンドルの回転がロックされることを特徴とする請求項１記載のスピンドルユニット。
4. 該回転規制手段は、中空に形成された該ホイールカバーの内部において該スピンドルハウジングの一端側の端面の外周部に該スピンドルと平行に該ストッパーの幅以上離間して立設された一対のピンを含み、
   該ストッパーの該スピンドル係合部が該スピンドルの該被係合部に係合した状態で該ストッパーの該柄部が該２本のピンの間に位置し、該柄部の側面が該一対のピンに接触することによって該スピンドルの回転がロックされることを特徴とする請求項１記載のスピンドルユニット。