JP5318517B2 - チャックテーブル機構 - Google Patents

Description

本発明は、加工装置において被加工物を回転可能に保持するチャックテーブル機構に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程においては、表面に複数のデバイスが形成された半導体ウエーハは研削装置で裏面が研削されて薄化された後、切削装置によって切削されて個々のデバイスへと分割される。

切削装置は半導体ウエーハ等の被加工物を回転可能に保持するチャックテーブルを備えたチャックテーブル機構と、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手段とを具備している。

チャックテーブル機構としては、ダイレクトドライブモータを使用してモータの回転をそのままチャックテーブル機構の回転部に繋げる構造が広く採用されている。このようなチャックテーブル機構は、レーザ加工装置や研削装置においても採用されており、例えば特開平５−１３８５２９号公報に開示されている。

ところが上記公開公報に開示されるチャックテーブル機構のように、チャックテーブルがダイレクトドライブモータによって回転可能に支持される構成であると、モータの発熱により支持部材が熱膨張してチャックテーブルの高さ位置を僅かに上昇させてしまうという問題がある。

そこで、モータの動力を伝達する機構を用いて、例えば、チャックテーブルと、チャックテーブルを回転可能に支持する支持部材と、支持部材の外周側に配設されたモータと、モータの駆動軸に装着された駆動プーリと、支持部材に設けられた従動プーリと、駆動プーリと従動プーリに巻回された無端状ベルトからチャックテーブル機構を構成することが考えられる。
特開平５−１３８５２９号公報

ところが、このようなチャックテーブル機構では、装置が設けられている雰囲気の温度変化や装置の使用状況に応じてベルトの張力が変化するため、定期的にベルトの張力調整が必要となる。

ベルトの張力を適切な張力にするためには、駆動プーリの位置、即ちモータの位置を適切な位置へ移動させて固定することが必要となる。ところが、調整のために固定されているモータを外すと、ベルトに駆動プーリが引っ張られて倒れるため、適切な張力に調整してモータを適切な位置に固定することが非常に難しいという問題があった。

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、チャックテーブルを回転させるモータの発熱による影響を受けず、簡易な構造で容易にベルトの張力を調整可能なチャックテーブル機構を提供することである。

本発明の一つの側面によると、被加工物を吸引保持するチャックテーブルを含んだチャックテーブルアセンブリと、該チャックテーブルアセンブリを支持するチャックテーブル支持基台と、該チャックテーブル支持基台に取り付けられたモータと、該モータの出力軸に装着された駆動プーリと、該チャックテーブルアセンブリの外周に設けられた従動プーリと、該駆動プーリと該従動プーリに巻回された無端状ベルトと、該モータを水平方向に摺動可能な状態で該チャックテーブル支持基台に取り付ける連結手段とを具備し、該連結手段は、該チャックテーブル支持基台の外周に固定されたブラケットと、該ブラケットに装着されて該モータと該駆動プーリとを水平方向に摺動可能とするモータ装着部とを含み、前記ブラケットには前記駆動プーリが挿入される開口とねじ穴が形成されており、該モータ装着部は水平方向に伸長する長穴を有し、該長穴にねじを挿入して該ねじ穴に螺合させることで、該モータが水平方向に摺動可能に前記ブラケットに装着され、該モータ及び該駆動プーリを水平方向に移動することで前記無端状ベルトの張力を調整可能とすることを特徴とするチャックテーブル機構が提供される。

本発明の他の側面によると、被加工物を吸引保持するチャックテーブルを含んだチャックテーブルアセンブリと、該チャックテーブルアセンブリを支持するチャックテーブル支持基台と、該チャックテーブル支持基台に取り付けられたモータと、該モータの出力軸に装着された駆動プーリと、該チャックテーブルアセンブリの外周に設けられた従動プーリと、該駆動プーリと該従動プーリに巻回された無端状ベルトと、該モータを水平方向に摺動可能な状態で該チャックテーブル支持基台に取り付ける連結手段とを具備し、前記連結手段は、該チャックテーブル支持基台の側面から突出して該チャックテーブル支持基台と一体的に形成され、該駆動プーリが挿入される第１開口を有するモータ取付部と、該モータ取付部に装着されて該モータと該駆動プーリとを水平方向に摺動可能とするモータ装着手段とを含み、前記モータ取付部にはねじ穴が形成されており、前記モータ装着手段は水平方向に伸長する長穴と、該駆動プーリが挿入される第２開口を有する保持部材を含み、該保持部材に前記モータを取り付け、該長穴にねじを挿入して前記ねじ穴に螺合させることで、該モータが水平方向に摺動可能に該モータ取付部に取り付けられ、該モータ及び該駆動プーリを水平方向に移動することで前記無端状ベルトの張力を調整可能とすることを特徴とするチャックテーブル機構が提供される。

本発明によると、簡易な構造で容易にベルトの張力を調整可能なチャックテーブル機構が提供される。モータは連結手段によって水平方向へ移動可能な状態でチャックテーブル支持基台に取り付けられるため、ベルトの張力調整時にはベルトの張力によってモータや駆動プーリが倒れることがなく、容易にベルトの張力を調整可能である。

以下、本発明実施形態に係るチャックテーブル機構を図面を参照にして詳細に説明する。図１は本発明第１実施形態のチャックテーブル機構を具備した切削装置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。

８はチャックテーブル機構であり、チャックテーブル機構８はボールねじ１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。チャックテーブル機構８は、半導体ウエーハ等の被加工物を吸引保持するチャックテーブル２６を有している。

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７６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２６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、ボールねじ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、図示しないボールねじとパルスモータ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。

次に、図３乃至図５を参照して、本発明第１実施形態のチャックテーブル機構８について詳細に説明する。チャックテーブル機構８は、チャックテーブル支持基台２０と、チャックテーブルアセンブリ２１とから構成される。

チャックテーブルアセンブリ２１は、チャックテーブル支持基台２０の上面に配設された固定支持部材２２と、固定支持部材２２の外周面に軸受け５８，６０を介して回転可能に外嵌された回転支持部材２４と、回転支持部材２４の上端に装着されたチャックテーブル２６とを含んでいる。しかし、本発明のチャックテーブルアセンブリは上記の構造に限定されるものではなく、一般にチャックテーブル２６を回転可能に支持する構造を包含するものである。

チャックテーブル支持基台２０は矩形状に形成され、その下面には図１に示すガイドレール６が嵌合する２本の溝５６が形成されている。固定支持部材２２は、図３に示すように円筒状に形成されており、その下端がチャックテーブル支持基台２０の上面に固定されている。

回転支持部材２４も円筒状に形成されており、内周面と固定支持部材２２の外周面との間に配設された軸受け５８，６０により回転可能に支持されている。尚、軸受け５８と６０の間には、軸受け５８と６０のインナーレース側とアウターレース側に筒状のスペーサ６２，６４が配設されている。

回転支持部材２４の上端には環状のチャックテーブル支持部２４ａが設けられており、チャックテーブル支持部２４ａは固定支持部材２２の上端より上方に突出するように構成されている。

この環状のチャックテーブル支持部２４ａの上面に、環状のセラミック板６６を介してチャックテーブル２６が装着される。尚、環状のチャックテーブル支持部２４ａの下面には回転支持部材２４の回転角度を検出するためのロータリスケール６８が装着されており、固定支持部材２２の上端面にはロータリスケール６８と対向する位置に読み取りヘッド７０が配設されている。

チャックテーブル２６は、円柱状のチャックテーブル本体７２と、チャックテーブル本体７２の上面に配設され無数の吸引孔を備えたポーラスなセラミック等からなる多孔性部材によって形成された吸着チャック７４とから構成される。

チャックテーブル本体７２は、ステンレス鋼等の金属材料によって形成されており、その上面には円形の嵌合凹部７２ａが設けられている。嵌合凹部７２ａには底面の外周部に吸着チャック７４が載置される環状の載置棚７２ｂが設けられている。そして、チャックテーブル本体７２の嵌合凹部７２ａに嵌合した吸着チャック７４は、環状の載置棚７２ｂ上に載置される。

チャックテーブル本体７２には、嵌合凹部７２ａに開口する吸引通路７２ｃが形成されており、この吸引通路７２ｃは図示しない真空吸引手段に連通されている。従って、図示しない真空吸引手段が作動すると、吸引通路７２ｃを通して嵌合凹部７２ａに負圧が作用し、その結果、無数の吸引孔を備えた吸着チャック７４の上面である保持面には負圧が作用する。

また、チャックテーブル本体７２の中間部には、図４に示すように環状の溝７２ｄが形成されている。この環状の溝７２ｄ内には４個のクランプ７６の基部が配設され、クランプ７６の基部がチャックテーブル本体７２にボルト等の固定手段によって取り付けられている。

チャックテーブル機構８は、チャックテーブル２６を支持する回転支持部材２４を回転するための回転駆動手段７８を具備している。回転駆動手段７８は、チャックテーブル支持基台２０の側面に取り付けられたパルスモータ８０と、パルスモータ８０の出力軸８０ａに装着された駆動プーリ８２と、回転支持部材２４の下端部外周に設けられた従動プーリ８４と、駆動プーリ８２と従動プーリ８４に巻回された無端状ベルト８６とから構成される。

パルスモータ８０を駆動すると、駆動プーリ８２、無端状ベルト８６、従動プーリ８４を介してチャックテーブル２６を支持する回転支持部材２４が回転される。パルスモータ８０が回転支持部材２４と独立して配設されているので、パルスモータ８０が駆動されて発熱しても回転支持部材２４が熱膨張することはないため、チャックテーブル２６の高さ位置を常に所定の位置に維持することができる。

次に、本実施形態のチャックテーブル機構８の特徴部分である無端状ベルト８６の張力調整機構について詳細に説明する。図３及び図４に示すように、パルスモータ８０はチャックテーブル支持基台２０の側面に固定されたブラケット８８を介してチャックテーブル支持基台２０に取り付けられている。

図５に示すように、ブラケット８８は駆動プーリ８２がスライド可能に挿入される開口９２と、開口９２の対角線の延長線上に形成された一対のねじ穴９４を有しており、ねじ８９によりチャックテーブル支持基台２０の側面に固定されている。

パルスモータ８０の側面から突出するように長穴９０ａを有する一対の取付部９０がモータ８０と一体的に形成されている。パルスモータ８０は、長穴９０ａにねじ９６を挿入してブラケット８８のねじ穴９４に螺合することにより、ブラケット８８に取り付けられる。

無端状ベルト８６の張力を適切な張力に調整したい場合には、ねじ９６を緩めパルスモータ８０を図３で矢印Ａ方向（Ｘ軸方向）に移動して調整する。この調整時には、ベルト８６の張力を音波式張力計で計測しながらパルスモータ８０及び駆動プーリ８２の位置を調整する。ベルト８６の張力が最適になった位置でねじ９６をブラケット８８のねじ穴９４に締め付けることにより、無端状ベルト８６の張力を最適張力で保持することができる。

音波式張力計としては、椿本チエイン製の商品名「つばきベルトテンションメーター」、ＩＤＳ社製の商品名「クラビス」、ゲイツ・ユニッタ社製の商品名「音波式ベルト張力計」等を採用可能である。

本実施形態によると、パルスモータ８０は長穴９０ａを有する取付部９０及びブラケット８８を介して水平方向へ移動可能な状態でチャックテーブル支持基台２０に取り付けられるため、ベルト８６の張力調整時にはねじ９６を緩めてパルスモータ８０を水平方向に移動することにより、ベルト８６の張力を容易に調整することができる。

図６を参照すると、本発明第２実施形態のチャックテーブル機構８Ａの分解斜視図が示されている。本実施形態は、パルスモータ８０の取り付け構造が上述した第１実施形態と相違する。その他の構成は第１実施形態と同様であるので、詳細な説明は省略し、以下モータの取り付け構造部分についてのみ説明する。

図８の分解斜視図に示すように、本実施形態のモータの取り付け構造はブラケット１０６及び保持部材１１６を使用する。ブラケット１０６は駆動プーリ８２がスライド可能に挿入される開口１０８を有しており、ねじ１１０によりチャックテーブル支持基台２０の側面に取り付けられる。ブラケット１０６はその側面に微調整用ねじ１１４が螺合されるねじ穴１１２と、保持部材１１６の取り付け用ねじ１２２が螺合される一対のねじ穴１２４を有している。

保持部材１１６は駆動プーリ８２が挿入される開口１１８と、ねじ１２２が挿入される一対の長穴１２２と、モータ取り付け用ねじ１２６が螺合される４個のねじ穴１２８を有している。

第１実施形態と同様に、パルスモータ８０の出力軸には駆動プーリ８２が固定されており、パルスモータ８０はそれぞれ取り付け穴を有する４個の取付部８０ｂをその角部に有している。

ねじ１２６を取付部８０ｂの穴を通して保持部材１１６のねじ穴１２８に螺合することにより、パルスモータ８０は保持部材１１６に取り付けられる。また、保持部材１１６はねじ１２２を長穴１２０内に挿入してブラケット１０６のねじ穴１２４に螺合することにより、水平方向に摺動可能にブラケット１０６に取り付けられる。

無端状ベルト８６の張力を適正張力に調整したい場合には、ねじ１２２を緩め保持部材１１６をブラケット１０６に対して水平方向に移動する。ベルト８６の張力を音波式張力計で計測しながらモータ８０及び駆動プーリ８２の位置を調整し、調整終了後ねじ１２２を締め付けて保持部材１１６をブラケット１０６に対して仮固定する。

次いで、微調整用ねじ１１４をブラケット１０６のねじ穴１１２及び保持部材１１６のめくら状ねじ穴１３０に螺合し、微調整用ねじ１１４を時計回り方向又は反時計回り方向に回転しながら無端状ベルト８６の張力を精密に計測する。

最適な張力が得られた位置でねじ１２２をねじ穴１２４に対していっぱいに締め付け、パルスモータ８０及び駆動プーリ８２の位置を固定する。本実施形態によっても、上述した第１実施形態と同様に、簡単な構造で容易に無端状ベルト８６の張力を調整可能なチャックテーブル機構８Ａを提供することができる。

図９を参照すると、本発明第３実施形態のチャックテーブル機構８Ｂの分解斜視図が示されている。本実施形態はモータの取り付け構造が上述した第１及び第２実施形態と相違する。その他の構成は第１及び第２実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

本実施形態のモータの取り付け構造は、図７乃至図８に示した第２実施形態の取り付け構造と類似している。本実施形態では、第２実施形態のブラケット１０６を使用せずに、チャックテーブル支持基台２０の側面から突出するようにチャックテーブル支持基台２０と一体的に形成されたモータ取付部２０ａに保持部材１１６を装着する点が第２実施形態と相違する。

モータ取付部２０ａは、第２実施形態のブラケット１０６と同様に駆動プーリ８２がスライド可能に挿入される開口１０８を有している。本実施形態の他の構成は、上述した第２実施形態と同様であるので、その説明を省略する。

図１０を参照すると、本発明のチャックテーブル機構をレーザー加工装置１３２に採用した概略構成図が示されている。レーザー加工装置１３２は、静止基台１３４上にＸ軸方向に移動可能に搭載された第１スライドブロック１３６を含んでいる。

第１スライドブロック１３６は、ボールねじ１３８及びパルスモータ１４０から構成される加工送り手段１４２により一対のガイドレール１４４に沿って加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

第１スライドブロック１３６上には第２スライドブロック１４６がＹ軸方向に移動可能に搭載されている。即ち、第２スライドブロック１４６は、ボールねじ１４８及びパルスモータ１５０から構成される割り出し送り手段１５２により、一対のガイドレール１５４に沿って割り出し送り方向、即ちＹ軸方向に移動される。

第２スライドブロック１４６上には回転可能な円筒状支持部材１５６を介してチャックテーブル１５８が搭載されており、チャックテーブル１５８は加工送り手段１４２及び割り出し送り手段１５２によりＸ軸方向及びＹ軸方向に移動可能である。チャックテーブル１５８には、チャックテーブル１５８に吸引保持されたウエーハＷをクランプするクランパ１６０が設けられている。

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、クランパ１６０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１５８上に支持固定される。

第２スライドブロック１４６の側面にはパルスモータ１５７が取り付けられており、パルスモータ１５７を駆動すると無端状ベルト１５９を介して円筒状支持部材１５６が回転される。

静止基台１３４には支持基台１６２が搭載されている。この支持基台１６２にはレーザービーム照射手段１６４を収容したケーシング１６６が取り付けられている。即ち、ケーシング１６６の一対の取付部１６６ａを固定用ボルト１６８で支持基台１６２に固定することにより、ケーシング１６６は支持基台１６２に固定される。

ケーシング１６６の先端部にはレーザービームを集光してチャックテーブル１５８に保持されたウエーハＷに照射する集光器１７０が取り付けられている。レーザービーム照射手段１６４は、レーザービームを発振するレーザービーム発振器と、レーザービーム発振器から発振されたレーザービームを集光器１７０に導く光学系を含んでいる。

ケーシング１６６の先端部には、集光器１７０とＸ軸方向に整列してレーザービームによってレーザー加工すべき加工領域を検出するＣＣＤカメラ等の撮像ユニット１７２が配設されている。

以上の説明では、本発明のチャックテーブル機構を切削装置及びレーザー加工装置に適用した例について説明したが、本発明のチャックテーブル機構はこれに限定されるものではなく、例えば研削装置のチャックテーブル機構にも同様に適用可能である。この場合には、パルスモータに代わりサーボモータ等の他のタイプのモータを使用するのが望ましい。

本発明第１実施形態のチャックテーブル機構を具備した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表面側斜視図である。 第１実施形態のチャックテーブル機構の分解斜視図である。 第１実施形態のチャックテーブル機構の縦断面図である。 モータ取り付け構造の分解斜視図である。 第２実施形態のチャックテーブル機構の分解斜視図である。 第２実施形態のチャックテーブル機構の縦断面図である。 モータ取り付け構造の分解斜視図である。 第３実施形態のチャックテーブル機構の分解斜視図である。 本発明のチャックテーブル機構を具備したレーザー加工装置の概略構成図である。

符号の説明

２ 切削装置
８ チャックテーブル機構
２０ チャックテーブル支持基台
２４ 回転支持部材
２６ チャックテーブル
７８ 回転駆動手段
８０ パルスモータ
８２ 駆動プーリ
８４ 従動プーリ
８６ 無端状ベルト
８８，１０６ ブラケット
１１６ 保持部材

Claims (2)

1. 被加工物を吸引保持するチャックテーブルを含んだチャックテーブルアセンブリと、
   該チャックテーブルアセンブリを支持するチャックテーブル支持基台と、
   該チャックテーブル支持基台に取り付けられたモータと、
   該モータの出力軸に装着された駆動プーリと、
   該チャックテーブルアセンブリの外周に設けられた従動プーリと、
   該駆動プーリと該従動プーリに巻回された無端状ベルトと、
   該モータを水平方向に摺動可能な状態で該チャックテーブル支持基台に取り付ける連結手段とを具備し、
   該連結手段は、該チャックテーブル支持基台の外周に固定されたブラケットと、該ブラケットに装着されて該モータと該駆動プーリとを水平方向に摺動可能とするモータ装着部とを含み、
   前記ブラケットには前記駆動プーリが挿入される開口とねじ穴が形成されており、
   該モータ装着部は水平方向に伸長する長穴を有し、
   該長穴にねじを挿入して該ねじ穴に螺合させることで、該モータが水平方向に摺動可能に前記ブラケットに装着され、
   該モータ及び該駆動プーリを水平方向に移動することで前記無端状ベルトの張力を調整可能とすることを特徴とするチャックテーブル機構。
2. 被加工物を吸引保持するチャックテーブルを含んだチャックテーブルアセンブリと、
   該チャックテーブルアセンブリを支持するチャックテーブル支持基台と、
   該チャックテーブル支持基台に取り付けられたモータと、
   該モータの出力軸に装着された駆動プーリと、
   該チャックテーブルアセンブリの外周に設けられた従動プーリと、
   該駆動プーリと該従動プーリに巻回された無端状ベルトと、
   該モータを水平方向に摺動可能な状態で該チャックテーブル支持基台に取り付ける連結手段とを具備し、
   前記連結手段は、該チャックテーブル支持基台の側面から突出して該チャックテーブル支持基台と一体的に形成され、該駆動プーリが挿入される第１開口を有するモータ取付部と、該モータ取付部に装着されて該モータと該駆動プーリとを水平方向に摺動可能とするモータ装着手段とを含み、
   前記モータ取付部にはねじ穴が形成されており、
   前記モータ装着手段は水平方向に伸長する長穴と、該駆動プーリが挿入される第２開口を有する保持部材を含み、
   該保持部材に前記モータを取り付け、該長穴にねじを挿入して前記ねじ穴に螺合させることで、該モータが水平方向に摺動可能に該モータ取付部に取り付けられ、
   該モータ及び該駆動プーリを水平方向に移動することで前記無端状ベルトの張力を調整可能とすることを特徴とするチャックテーブル機構。

Images