JP5313026B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードの原点位置を検出する原点検出機構を備えた切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画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に加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

切削装置は、ウエ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エーハを切削する切削ブレードが装着された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を含む切削手段と、切削ブレードとチャックテーブルとを接触させて電気的導通によりチャックテーブルに対する切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを少なくとも備えていて、切削ブレードを適正な切り込み深さに位置づけてウエーハを高精度に切削することができる（実用新案登録第２５９７８０８号公報参照）。

実用新案登録第２５９７８０８号公報

しかし、従来の原点検出機構は、切削ブレードが一端部に装着されたスピンドルの反対側の端面にカーボンから形成される電極端子をコイルばねによって垂直に押し付けて電気的導通を取っているため、２００００ｒｐｍ〜４００００ｒｐｍで回転するスピンドルが軸方向（スラスト方向）に僅かばかり振動し、その振動に起因して断続的に導通不良が生じて、切削ブレードのチャックテーブルとの電気的導通の瞬間を検出できず、その結果切削ブレードがチャックテーブルに切り込みすぎて切削ブレードの原点位置を正確に検出できないという問題がある。

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、切削ブレードがチャックテーブルに接触した際の電気的導通不良を防止して、正確な切り込み方向の原点位置を検出可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物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被加工物を切削する切削ブレードが一端部に装着された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を含む切削手段と、該切削ブレードと該チャックテーブルとを接触させて電気的導通により該チャックテーブルに対する該切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを備えた切削装置であって、該原点検出機構は、該スピンドルの他端部に隣接する該スピンドルハウジングの端面に装着されたエンドプレートと、該エンドプレートに形成されたガイド穴と、該ガイド穴中に挿入され該スピンドルの該他端部の端面に接触する電極端子と、該電極端子を該スピンドルの該端面に押し付けるばねとを含み、該ガイド穴は、該スピンドルの該端面と該電極端子の軸心とによって形成される角度が該スピンドルの回転方向に見て鋭角となるように該電極端子をガイドすることを特徴とする切削装置が提供される。

換言すると、ガイド穴は、電極端子をスピンドルの該端面に垂直位置からスピンドルの回転方向に所定角度傾斜するように案内する。

本発明によると、スピンドルの端面に対する電極端子の取り付け角度を上述したように構成したので、高速回転するスピンドルがスラスト方向に僅かばかり振動しても、電極端子を弾き飛ばす力が分散して導通不良を断続的に誘発する力を抑制でき、切削ブレードとチャックテーブルとの電気的導通の瞬間を捉えて切り込み方向の正確な位置を検出して原点とすることができる。

本発明実施形態の切削装置の概略構成図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 本発明実施形態の原点検出機構を備えた切削ユニットの縦断面図である。 図４（Ａ）は原点検出機構を構成する電極端子ユニット部分の断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）におけるエンドプレート及び電極端子ユニットの４Ｂ矢視図である。

以下、本発明実施形態に係る切削装置２を図面を参照して詳細に説明する。図１は、切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

Ｘ軸移動ブロック８は、ボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸着部（吸着チャック）２４を有している。チャックテーブル２０には図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランパ２６が配設されている。

図２に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域に多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランパ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラに接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０は、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２から構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドルが収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドルはスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドルの先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウエーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

特に図示しないが、Ｙ軸送り機構３６及びＺ軸送り機構４４も、Ｘ軸送り機構１４と同様に、ガイドレール２８，３８に沿って配設されたスケールと、スケールのＹ座標値又はＺ座標値を読み取る読み取りヘッドとを含んでいる。

図３を参照すると、本発明実施形態の原点検出機構８０を備えた切削ユニット４６の縦断面図が示されている。スピンドルハウジング４８の壁内には、軸方向に伸長する環状エア供給路７２が形成されており、環状エア供給路７２からは軸方向及び円周方向に所定の間隔を空けて複数の第１分岐路７２ａがそれぞれ中心方向に向けて放射状に形成され、スピンドル４９の外周に形成されたラジアルエアベアリング７４に連通している。

図示しないエア供給源からの高圧の圧縮エアがスピンドルハウジング４８に形成されたエア供給口７０を介して環状エア供給路７２に供給される。スピンドル４９は一体的に形成された環状スラストプレート６８を有している。

環状エア供給路７２の前方部（図３で左端部）には、環状スラストプレート６８の両面に対向させて円周方向に所定の間隔を空けて複数の第２分岐路７２ｂがそれぞれ設けられ、環状スラストプレート６８の両側面に形成されたスラストエアベアリング７６に連通している。

従って、エア供給源からの圧縮エアが環状エア供給路７２、第１及び第２分岐路７２ａ，７２ｂを介してラジアルエアベアリング７４、スラストエアベアリング７６に供給され、高速回転するスピンドル４９を安定して支持する。

６２はステーター６４及びロータ６６からなるサーボモータであり、ロータ６６はスピンドル４９と一体的に形成され、サーボモータ６２はスピンドル４９を回転駆動する。スピンドル４９の先端（図３では左端）にはマウントフランジ５６がねじ５８で取り付けられており、このマウントフランジ５６に対して外周に切刃５０ａを有する切削ブレード５０が装着され、固定ナット６０で固定されている。

スピンドルハウジング４８の右端部には開口４８ａが形成されており、この開口４８ａを塞ぐようにエンドプレート８２がねじ８４により取り付けられている。エンドプレート８２は、例えば絶縁性の樹脂等から形成される。

図４（Ａ）に最も良く示されるように、エンドプレート８２には２個のガイド穴（１個のみ図示）９０が形成されており、各ガイド穴９０中に電極端子ユニット８６，８８が挿入されている。

電極端子ユニット８６は、スピンドル４９と一体的に形成されたロータ６６の端面に接触するカーボンから構成される電極端子９４と、エンドプレート８２に固定された外部端子９２と、電極端子９４と外部端子９２の間に介装され電極端子９４をロータ６６の端面に押し付けるコイルばね９８とを含んでいる。電極端子９４と外部端子９２はリード線９６により接続されている。電極端子ユニット８８も電極端子ユニット８６と同様に構成されている。

ガイド穴９０は、ロータ６６の端面と電極端子９４の軸心とによって形成される角度がスピンドル４９の回転方向にみて鋭角となるように電極端子９４をガイドするように傾斜して形成されている。この鋭角は例えば４０度〜８０度の範囲内が望ましい。

換言すると、ガイド穴９０が、電極端子９４をロータ６６の端面に垂直位置から矢印Ａで示すスピンドル４９の回転方向に所定角度傾斜するように案内する。即ち、電極端子９４のロータ６６の端面に接触する先端が、電極端子９４が端面に垂直位置から矢印Ａで示すスピンドル４９の回転方向に所定距離ずらされて取り付けられている。電極端子ユニット８８の電極端子９５もスピンドル４９の回転方向に対して同様な関係で取り付けられている。

原点検出機構８０の電極端子ユニット８６は、電流計１０４、電源１０２、スイッチ１０６を介してチャックテーブル２０のステンレス鋼等から形成された金属基台２１に接続されている。一方、原点検出機構８０の電極端子ユニット８８はスイッチ１００を介して電源１０２とスイッチ１０６との間の回路に接続されている。

切削ブレード５０の切り込み方向（Ｚ軸方向）の基準と成る原点位置を検出するには、サーボモータ６２でスピンドル４９を高速で回転させながら、まず原点検出機構８０のスイッチ１００を閉じる。

これにより、電極端子９４，９５がスピンドル４９の端面に正常に圧接している場合には、電極端子ユニット８６、スピンドル４９（モータ６２のロータ６６）、電極端子ユニット８８、スイッチ１００、電源１０２、電流計１０４及び電極端子ユニット８６を通る閉回路が形成されるため、この閉回路に流れる電流を電流計１０４で検出することにより、電極端子ユニット８６、８８の正常な動作を確認できる。

次いで、スイッチ１００を開き、スイッチ１０６を閉じてから、Ｚ軸送り機構４４を駆動して切削ブレード５０を下降させる。切削ブレード５０の切刃５０ａがチャックテーブル２０の金属基台２１に接触すると、切削ブレード５０、チャックテーブル２０の金属基台２１、スイッチ１０６、電源１０２、電流計１０４、電極端子ユニット８６及びスピンドル４９を通る閉回路が形成されるため、この閉回路に電流が流れ電流計１０４により検出される。

よって、電流計１０４で電流を検出した瞬間を切削ブレード５０の切り込み方向（Ｚ軸方向）の原点位置と定め、切削装置２の図示しないコントローラ中のＺ軸方向の位置を０にリセットしてメモリに記憶する。

その後のウエーハ等の被加工物の切削は、この原点位置を基準として適正な量の切り込みで被加工物を切削することができる。Ｚ軸方向の原点位置の検出は、切削ブレード５０の切刃５０ａの磨耗の程度を考慮して、定期的に又は任意に実施するようにする。

一方、電極端子ユニット８６、スピンドル４９、電極端子ユニット８８、スイッチ１００、電源１０２、電流計１０４及び電極端子ユニット８６を通る閉回路の電流を検出できなかった場合には、何れかの電極端子９４，９５がスピンドル４９の端面に正常に圧接していないことになるので、切削ブレード５０の原点位置の検出の作業を中止し、原点検出機構８０の補修を実施する。

上述した原点検出機構８０の実施形態によると、スピンドル４９の端面に接触する電極端子ユニット８６，８８の取り付け角度を上述したように構成したので、高速回転するスピンドル４９がスラスト方向に僅かばかり振動しても、電極端子９４，９５を弾き飛ばす力が分散して導通不良を断続的に誘発する力を抑制でき、切削ブレード５０とチャックテーブル２０の金属基台２１との電気的導通の瞬間を捉えて切り込み方向の正確な位置を検出して原点とすることができる。

２ 切削装置
２０ チャックテーブル
２１ 金属基台
４６ 切削ユニット
４８ スピンドルハウジング
４９ スピンドル
５０ 切削ブレード
５０ａ 切刃
６６ ロータ
８０ 原点検出機構
８２ エンドプレート
８６，８８ 電極端子ユニット
９２ 外部端子
９４，９５ 電極端子
９８ コイルばね
１００，１０６ スイッチ
１０２ 電源
１０４ 電流計

Claims (1)

1. 被加工物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被加工物を切削する切削ブレードが一端部に装着された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を含む切削手段と、該切削ブレードと該チャックテーブルとを接触させて電気的導通により該チャックテーブルに対する該切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを備えた切削装置であって、
   該原点検出機構は、該スピンドルの他端部に隣接する該スピンドルハウジングの端面に装着されたエンドプレートと、該エンドプレートに形成されたガイド穴と、該ガイド穴中に挿入され該スピンドルの該他端部の端面に接触する電極端子と、該電極端子を該スピンドルの該端面に押し付けるばねとを含み、
   該ガイド穴は、該スピンドルの該端面と該電極端子の軸心とによって形成される角度が該スピンドルの回転方向に見て鋭角となるように該電極端子をガイドすることを特徴とする切削装置。

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