JP4331341B2 - 切削装置の切削工具取付け機構 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ダイシング装置等の精密切削装置の切削工具取付け機構の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体デバイスの製造においおては、略円盤状の半導体ウエーハの表面が格子状に配列されたストリートといわれる切断ラインによって複数個の矩形領域に区画されており、この矩形領域の各々に所定の回路パターンが施される。このようにして各々回路パターンが施された複数個の矩形領域が個々に切断分離されて、所謂半導体チップを形成する。半導体ウエーハの切断は、一般にダイシング装置とよばれる精密切削装置によって施される。
【0003】
上述した切削装置は、回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され外周に工具装着部を有する固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を上記固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備しており、切削工具が高速回転(例えば30000rpm)で回転して被加工物を切断する。特に、半導体ウエーハを切断する場合においては、半導体ウエーハ上に形成された幅50μm程度の切断ラインに厚さが15μm程度の切削工具を構成する砥石ブレードを位置付けて高精度に切削する必要があり、このためにはブレードの振動は避けなければならない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
而して、回転スピンドルに装着される切削工具の着脱を容易にするためには、回転スピンドルに取り付けられる固定フランジの工具装着部とブレードの装着穴との間に数μ程度の僅かな隙間を設ける必要がある。このため、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心とが合致せずに偏芯して装着された場合には、回転バランスがとれず、回転スピンドルおよびブレードが高速回転することによって振動が発生する。この振動により切削工具を構成する砥石ブレードによって切削される切削溝の両側に多くのピッチングが発生し、高精度に切削することができないという問題がある。
【0005】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、回転スピンドルに取り付けられる固定フランジの工具装着部に回転中心を一致させて切削工具を装着することができる切削装置の切削工具取付け機構を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され工具装着部を備えた固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を該固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備する切削装置において、
該工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に該切削工具の該装着穴を嵌合せしめ、
該環状のバネ部材は、該固定フランジの工具装着部に嵌合する内周面を備えた環状の基部と、該基部の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部とからなり、
該バネ部は、基部の片側縁から径方向外側に延びる支持部と、該支持部の外側端から基部と平行に折り曲げ形成された装着部を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削工具取付け機構が提供される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に従って構成された切削装置の切削工具取付け機構の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【0009】
図1には、本発明に従って構成された切削工具取付け機構を装備した切削装置であるダイシング装置の斜視図が示されている。
図1に示されたダイシング装置は、略直方体状の装置ハウジング10を具備している。この装置ハウジング10内には、図2に示す静止基台2と、該静止基台2に切削送り方向である矢印Xで示す方向に移動可能に配設され被加工物を保持するチャックテーブル機構3と、静止基台2に割り出し方向である矢印Yで示す方向(切削送り方向である矢印Xで示す方向に垂直な方向)に移動可能に配設されたスピンドル支持機構4と、該スピンドル支持機構4に切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動可能に配設されたスピンドルユニット5が配設されている。
【0010】
上記チャックテーブル機構3は、静止基台2上に配設され複数個の取付けボルト3aによって固定された支持台31と、該支持台31上に矢印Xで示す方向に沿って平行に配設された2本の案内レール32、32と、該案内レール32、32上に矢印Xで示す方向に移動可能に配設されたチャックテーブル33を具備している。このチャックテーブル33は、案内レール32、32上に移動可能に配設された吸着チャック支持台331と、該吸着チャック支持台331上に装着された吸着チャック332を具備しており、該吸着チャック332上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。なお、チャックテーブル機構3は、チャックテーブル33を2本の案内レール32、32に沿って矢印Xで示す方向に移動させるための駆動手段34を具備している。駆動手段34は、上記2本の案内レール32と32の間に平行に配設された雄ネジロッド341と、該雄ネジロッド341を回転駆動するためのパルスモータ342等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド341は、その一端が上記支持台31に固定された軸受ブロック343に回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ342の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド341は、チャックテーブル33を構成する吸着チャック支持台331の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ342によって雄ネジロッド341を正転および逆転駆動することにより、チャックテーブル33は案内レール32、32に沿って矢印Xで示す方向に移動せしめられる。
【0011】
上記スピンドル支持機構4は、静止基台2上に配設され複数個の取付けボルト4aによって固定された支持台41と、該支持台41上に矢印Yで示す方向に沿って平行に配設された2本の案内レール42、42と、該案内レール42、42上に矢印Yで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台43を具備している。この可動支持基台43は、案内レール42、42上に移動可能に配設された移動支持部431と、該移動支持部431に取り付けられたスピンドル装着部432とからなっている。スピンドル装着部432には取付けブラケット433が固定されており、この取付けブラケット433を複数個の取付けボルト40aによって移動支持部431に締結することにより、スピンドル装着部432は移動支持部431に取り付けられる。また、スピンドル装着部432は、上記取付けブラケット433を装着した面と反対側の面に矢印Zで示す方向に延びる2本の案内レール432a、432aが平行に設けられている。なお、スピンドル支持機構4は、可動支持基台43を2本の案内レール42、42に沿って矢印Yで示す方向に移動させるための駆動手段44を具備している。駆動手段44は、上記2本の案内レール42、42の間に平行に配設された雄ネジロッド441と、該雄ねじロッド441を回転駆動するためのパルスモータ442等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド441は、その一端が上記支持台41に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ442の出力軸に図示しない減速装置を介して伝動連結されている。なお、雄ネジロッド441は、可動支持基台43を構成する移動支持部431の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、パルスモータ442によって雄ネジロッド441を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台43は案内レール42、42に沿って矢印Yで示す方向に移動せしめられる。
【0012】
上記スピンドルユニット5は、移動基台51と、該移動基台51に複数個の取付けボルト5aによって固定されたスピンドルホルダ52と、該スピンドルホルダ52に取り付けられたスピンドルハウジング53を具備している。移動基台51は、上記スピンドル支持機構4のスピンドル装着部432に設けられた2本の案内レール432a、432aに摺動可能に嵌合する2本の被案内レール51a、51aが設けられており、この被案内レール51a、51aを上記案内レール432a、432aに嵌合することにより、矢印Zで示す方向に移動可能に支持される。上記スピンドルハウジング53の先端部には、切削工具54が回転自在に装着されている。そして、スピンドルハウジング53内には、切削工具54を回転駆動するための図示しない回転駆動機構が配設されている。この回転駆動機構を構成する回転スピンドルと切断ブレード54およびこれらの取付け機構については、後で詳細に説明する。なお、スピンドルユニット5は、移動基台51を2本の案内レール432a、432aに沿って矢印Zで示す方向に移動させるための駆動手段55を具備している。駆動手段55は、上記駆動手段34および44と同様に案内レール432a、432aの間に配設された雄ネジロッド(図示せず)と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ552等の駆動源を含んでおり、パルスモータ552によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、スピンドルユニット5を案内レール432a、432aに沿って矢印Zで示す方向に移動せしめる。
【0013】
図示のダイシング装置は、図1に示すように被加工物である半導体ウエーハ11をストックするカセット12と、被加工物排出手段13と、被加工物搬送手段14と、洗浄手段15と、洗浄搬送手段16、および顕微鏡やCCDカメラ等で構成されるアライメント手段17を具備している。なお、半導体ウエーハ11は、フレーム111にテープ112によって装着されており、フレーム111に装着された状態で上記カセット12に収容される。また、カセット12は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル120上に載置される。次に、上述したダイシング装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット12の所定位置に収容されたフレーム111に装着された状態の半導体ウエーハ11(以下、フレーム111に装着された状態の半導体ウエーハ11を単に半導体ウエーハ11という)は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル120が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、被加工物搬出手段13が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ11を被加工物載置領域18に搬出する。被加工物載置領域18に搬出された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段14の旋回動作によって上記チャックテーブル機構3を構成するチャックテーブル33の吸着チャック332上に搬送され、該吸着チャック332に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ11を吸引保持したチャックテーブル33は、案内レール32、32に沿ってアライメント手段17の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル33がアライメント手段17の直下に位置付けられると、アライメント手段17によって半導体ウエーハ11に形成されている切断ラインが検出され、精密位置合わせ作業が行われる。その後、半導体ウエーハ11を吸引保持したチャックテーブル33を切削送り方向である矢印Xで示す方向に移動することにより、チャックテーブル33に保持された半導体ウエーハ11は切削工具54により所定の切断ラインに沿って切断される。即ち、切削工具54は割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されて位置決めされたスピンドルユニット5に装着され、回転駆動されているので、チャックテーブル33を切削工具54の下側に沿って切削送り方向に移動することにより、チャックテーブル33に保持された半導体ウエーハ11は切削工具54により所定の切断ラインに沿って切断され、半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープ112の作用によってバラバラにはならず、フレーム111に装着された半導体ウエーハ11の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ11の切断が終了した後、半導体ウエーハ11を保持したチャックテーブル33は、最初に半導体ウエーハ11を吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハ11の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ11は、洗浄搬送手段16によって洗浄手段15に搬送され、ここで洗浄される。このようにして洗浄された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段14によって被加工物載置領域18に搬出される。そして、半導体ウエーハ11は、被加工物搬出手段13によってカセット12の所定位置に収納される。
【0014】
次に、スピンドルユニット5を構成する回転スピンドルと切削工具54およびこれらの取付機構の一実施形態について、図3乃至図7を参照して説明する。
図3には回転スピンドル56に切削工具54が装着された斜視図が示されており、図4には回転スピンドル56に締め付けナット58によって取り付けられた固定フランジ57と切削工具54および挟持フランジ59が分解して示されており、更に図5には回転スピンドル56に取り付けられる固定フランジ57を構成する第1の固定フランジ571および第2の固定フランジ572と該固定フランジ57に装着される環状のバネ部材60と締め付けナット58が分解して示されている。
図示の回転スピンドル56は、図5に示すように先端部に後述する固定フランジ57を取り付ける取付部560を備えている。この取付部560は、フランジ部561とテーパー部562および円筒状の締め付け部563を備えている。締め付け部563の先端部外周面には雄ネジ563aが形成されており、先端面には回転止め工具を嵌合する工具嵌合凹部563bが設けられている。このように構成された取付部560に固定フランジ57が取り付けられる。
【0015】
図示の実施形態における固定フランジ57は、図5に示すように第1の固定フランジ571と第2の固定フランジ572とからなっている。第1の固定フランジ571は環状に形成されており、その中心部には上記取付部560のテーパー部562に嵌合する嵌合穴571aが形成されている。なお、嵌合穴571aは、取付部560に嵌合しフランジ部561に当接した状態でテーパー部562の外周面に密着するように構成されている。第2の固定フランジ572は段付き円筒状に形成されており、上記第1の固定フランジ571と対向する側には小径の工具装着部573が設けられている。この第2の固定フランジ572の第1の固定フランジ571と反対側に形成された大径の締め付け部574には、雄ネジ574aが形成されている。また、第2の固定フランジ572の中心部には、上記上記取付部560のテーパー部562に嵌合する嵌合穴572aが形成されている。なお、嵌合穴572aは、上記取付部560のテーパー部562に装着された第1の固定フランジ571に当接した状態でテーパー部562の外周面に密着するように構成されている。
【0016】
上記のように構成された固定フランジ57の第2の固定フランジ572に形成された工具装着部573には、環状のバネ部材60が嵌合される。この環状のバネ部材60はバネ鋼材によって形成されており、図5および図6に示すように第2の固定フランジ572の工具装着部573に嵌合する内周面を備えた環状の基部61と、該基部61の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部62とからなっている。環状の基部61は、図6に示すように嵌合部611と該嵌合部611の片側縁から径方向外側に延びる側部612とからなる断面L字状に形成されており、嵌合部611の内径は上記固定フランジ57を構成する第2の固定フランジ572の工具装着部573に圧入嵌合する寸法関係に構成されている。バネ部62は、基部61の側部612の上端から連続して径方向外側に延びる支持部621と、該支持部621の外側端から基部61と平行に折り曲げ形成された装着部622とからなっており、図示の実施形態においては装着部622の先端が径方向内側に折り曲げ形成されている。従って、バネ部62の装着部622は、外周から中心方向に押圧すると、弾性変形して縮径するようになっている。なお、装着部622の外周面は、中央部の径が大きく、幅方向両側にいくに従って径が小さくなるように形成されている。このように構成された環状のバネ部材60を工具装着部573に圧入嵌合した第2の固定フランジ572は、嵌合穴572aを上記取付部560のテーパー部562に嵌合した後、締め付けナット58の雌ネジ581を上記固定フランジ57の締め付け部563に形成された雄ネジ563aに螺合することによって、図4に示すように回転スピンドル56の取付部560に取り付けられる。
【0017】
図7は、環状のバネ部材60の他の実施形態を示すものである。図7に示す
環状のバネ部材60は、基部61を構成する嵌合部611の他側部が径方向外側に折り曲げ形成されているとともに、バネ部62を構成する装着部622における先端の径方向内側への折り曲げ量が上記図6の実施形態より小さく構成されている。
【0018】
以上のようにして回転スピンドル56の取付部560に取り付けられた固定フランジ57に切削工具54が装着される。切削工具54は、ブレード支持部材541と、該ブレード支持部材541の外周に設けられた環状の砥石ブレード542とからなっている。ブレード支持部材541には、その中心部に装着穴541aを備えている。この装着穴541aは、上記第2の固定フランジ572の工具装着部573に圧入嵌合された環状のバネ部材60を構成する装着部622の幅方向両端の外径より大きく、装着部622の中央部の外径より僅かに小さい寸法に形成されている。このように構成された切削工具54は、ブレード支持部材541の装着穴541aを環状のバネ部材60の装着部622に嵌合する。このとき、装着穴541aは装着部622の幅方向両端の外径より大きく装着部622の中央部の外径より僅かに小さい寸法に形成されているので、装着部622の中央部に嵌合する際に、装着部622を弾性変形せしめ縮径させて嵌合する。従って、バネ部材60の装着部622の中央部外周面と切削工具54の装着穴541aの内周面が密着した状態となるので、バネ部材60を圧入嵌合した第2の固定フランジ572を取り付けた回転スピンドル56の回転中心と、切削工具54の回転中心とが合致する。このため、回転スピンドル56の回転中心と切削工具54の回転中心が偏芯することによる生ずる振動の発生が防止され、高精度の切削が可能となる。このようにして、切削工具54が第2の固定フランジ572に装着されたならば、挟持フランジ59に形成された雌ネジ591を第2の固定フランジ572の締め付け部574に形成された雄ネジ574aに螺合することにより、図3に示すように切削工具54は第1の固定フランジ571と挟持フランジ59によって挟持されて装着される。
【0019】
次に、切削工具取付け機構の他の実施形態について、図8を参照して説明する。なお、上記図3乃至図6に示す実施形態における各部材と同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。
図8に示す実施形態における切削工具取付け機構は、回転スピンドル56に取り付けられる固定フランジ57を一体で構成したものである。即ち、固定フランジ57は、フランジ部575と、該フランジ部575の片側面から突出して形成された工具装着部576、および該工具装着部576に連続して形成された締め付け部577を備え、これらは一体に構成されている。締め付け部577は、外径が工具装着部576の外径と同一または小さく形成されており、その外周には雄ネジ577aが形成されている。固定フランジ57の中心部には軸方向に貫通して形成された嵌合穴578が設けられている。この嵌合穴578は、上記取付部560のテーパー部562の外周面に対応するテーパー状に形成されている。このように構成された固定フランジ57の工具装着部576に上述した環状のバネ部材60が圧入嵌合される。そして、環状のバネ部材60の装着部622に切削工具54のブレード支持部材541に形成された装着穴541aを圧入嵌合する。このようにして、切削工具54が第2の固定フランジ572に装着されたならば、挟持フランジ59に形成された雌ネジ591を締め付け部577に形成された雄ネジ577aに螺合することにより、切削工具54は固定フランジ571のフランジ部575と挟持フランジ59によって挟持されて装着される。以上のようにして切削工具54を固定フランジ571に装着することにより、上記図3乃至図6に示す実施形態と同様の作用効果が得られる。
【0020】
以上、本発明をダイシング装置に適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ダイシング装置以外の他の切削装置に広く応用することが可能である。
【0021】
【発明の効果】
本発明による切削装置の切削工具取付け機構は以上のように構成されているので、次の作用効果を奏する。
【0022】
即ち、本発明によれば、回転スピンドルに装着された固定フランジの工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に切削工具の装着穴を嵌合せしめたので、環状のバネ部材のバネ作用によって、切削工具は装着穴の内周面が環状のバネ部材の外周面と密着した状態で装着される。従って、バネ部材を工具装着部に嵌合した固定フランジを取り付けた回転スピンドルの回転中心と、切削工具の回転中心とが合致する。このため、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心が偏芯することによる生ずる振動の発生が防止され、高精度の切削が可能となる。また、回転スピンドルの回転中心と切削工具の回転中心が偏芯しないので、切り込み深さが安定し、更に、高精度の切削が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を装備した切削装置であるダイシング装置の斜視図。
【図2】図1に示すダイシング装置の要部斜視図。
【図3】図2に示すダイシング装置を構成するスピンドルユニットの要部斜視図。
【図4】図3に示すスピンドルユニットを構成する回転スピンドルに締め付けナットによって取り付けられた固定フランジと切削工具および挟持フランジを分解して示す斜視図。
【図5】図3に示すスピンドルユニットを構成する回転スピンドルに取り付けられる固定フランジおよび締め付けナットを分解して示す斜視図。
【図6】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を構成する環状のバネ部材の一実施形態を示す要部断面図。
【図7】本発明に従って構成された切削工具取付け機構を構成する環状のバネ部材の他の実施形態を示す要部断面図。
【図8】本発明に従って構成された切削工具取付け機構の他の実施形態を示す要部断面図。
【符号の説明】
2:静止基台
3:チャックテーブル機構
31:チャックテーブル機構の支持台
32:チャックテーブル機構の案内レール
33:チャックテーブル機構のチャックテーブル
34:チャックテーブル機構の駆動手段
4:スピンドル支持機構
41:チャックテーブル機構の支持台
42:チャックテーブル機構の案内レール
43:チャックテーブル機構の可動支持基台
44:チャックテーブル機構の駆動手段
5:スピンドルユニット
53:スピンドルユニットのスピンドルハウジング
54:切削工具
541:切削工具のブレード支持部材
542:切削工具の砥石ブレード
55:スピンドルユニットの駆動手段
56:回転スピンドル
57:固定フランジ
571:第1の固定フランジ
572:第2の固定フランジ
573:工具装着部
60:環状のバネ部材
61:環状のバネ部材の基部
62:環状のバネ部材のバネ部
57:環状のバネ部材の
58:締め付けナット
59:挟持フランジ
10:装置ハウジング
11:半導体ウエーハ
12:カセット
13:被加工物搬出手段
14:被加工物搬送手段
15:洗浄手段
16:洗浄搬送手段
17:アライメント手段
Claims (1)
- 回転スピンドルと、該回転スピンドルの先端に装着され工具装着部を備えた固定フランジと、該固定フランジの工具装着部に嵌合する装着穴を有する環状の切削工具と、該切削工具を該固定フランジとで挟持する挟持フランジとを有するスピンドルユニットを具備する切削装置において、
該工具装着部に環状のバネ部材を嵌合し、該バネ部材の外周に該切削工具の該装着穴を嵌合せしめ、
該環状のバネ部材は、該固定フランジの工具装着部に嵌合する内周面を備えた環状の基部と、該基部の片側縁から径方向外側に設けられた複数個のバネ部とからなり、
該バネ部は、基部の片側縁から径方向外側に延びる支持部と、該支持部の外側端から基部と平行に折り曲げ形成された装着部を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削工具取付け機構。
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JP2001054805A (ja) | 2001-02-27 |
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