JP6168967B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェーハ等の被加工物を切削する切削装置に関する。

半導体ウェーハやガラス基板等の被加工物は、例えば、回転する円環状の切削ブレードを備える切削装置で切削されて、複数のチップへと分割される。この切削ブレードは、一般に、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒を、金属や樹脂等の結合材で結合することにより形成される。

上述した切削装置では、切削ブレードの切り込み深さを制御するために、切削ブレードの基準となる高さ位置（基準高さ位置）を予め切削装置に設定しておく必要がある。そこで、被加工物を切削する前に、被加工物を保持するチャックテーブルの金属枠に回転する切削ブレードを僅かに切り込ませ、切削ブレードの刃先位置を電気的に検出するセットアップ作業が実施される。

このセットアップ作業では、金属枠と切削ブレードとの接触により形成される回路を流れる電流に基づいて切削ブレードの刃先位置を検出し、検出された刃先位置を利用して切削ブレードの基準高さ位置を設定する。刃先位置を検出するための回路（電流検出回路）は、金属枠及び切削ブレードの他、例えば、切削ブレードが装着されるスピンドルや、スピンドルを回転させるモータ等によって構成される（例えば、特許文献１参照）。

実開平７−１０５５２号公報

電流検出回路を構成するモータは、ステータと、ステータに対して回転するロータとを備えている。ロータの近傍には、導電性のカーボンブラシ片がロータと接触するように設けられており、ロータの回転中でも電流検出回路の電流経路は維持される。なお、カーボンブラシ片は、電流経路を維持できない程度に摩耗した段階で交換される。

ところで、このカーボンブラシ片は、ポーラス状（粗髭状）であり欠け易い。例えば、ロータの回転に伴う負荷等によってカーボンブラシ片が大きく欠けると、電流経路を維持できなくなるので、この場合にはカーボンブラシ片を交換する必要が生じる。このように、現状の切削装置では、欠けによってカーボンブラシ片の交換頻度が高くなってしまうという問題があった。

本発明はかかる問題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、カーボンブラシ片の交換頻度を低く抑えることができる切削装置を提供することである。

本発明によれば、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で保持された被加工物を切削する切削ブレードと、該切削ブレードが装着されるスピンドルと、該スピンドルを回転するモータと、を備えた切削装置であって、該スピンドルに当接する当接面を有し、該チャックテーブルと該切削ブレードとの接触により電流検出回路を構成するカーボンブラシ片と、該当接面を露出した状態で該カーボンブラシ片が挿入されるカーボンブラシ片支持部材と、を備え、該カーボンブラシ片支持部材は、少なくとも該カーボンブラシ片が挿入される挿入部が吸水性部材からなることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明の切削装置は、カーボンブラシ片を支持するカーボンブラシ片支持部材において、少なくともカーボンブラシ片が挿入される挿入部が吸水性部材で構成されているので、挿入部に吸水させておくことで、カーボンブラシ片に対して挿入部から水を供給することができる。カーボンブラシ片に対して水を供給すると、カーボンブラシ片は欠け難くなる。

すなわち、本発明によれば、カーボンブラシ片が挿入される挿入部を吸水性部材で構成することにより、カーボンブラシ片が欠け難くなるので、カーボンブラシ片の交換頻度を低く抑えることができる。

切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。 ブレードユニットの構造を模式的に示す図である。 エンドプレートの周辺構造を模式的に示す分解斜視図である。 エンドプレートの周辺構造を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の構成例を模式的に示す斜視図である。図１に示すように、切削装置２は、各構成を支持する基台４を備えている。

基台４の上面には、半導体ウェーハやガラス基板等の被加工物（不図示）を保持するチャックテーブル（保持手段）６が設けられている。チャックテーブル６の上方には、被加工物を切削するブレードユニット（切削手段）８が配置されている。

チャックテーブル６の下方には、チャックテーブル６を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させるＸ軸移動機構（加工送り機構）１０が設けられている。Ｘ軸移動機構１０は、基台４の上面に固定されＸ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２を備える。

Ｘ軸ガイドレール１２には、Ｘ軸移動テーブル１４がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１４の裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１２と平行なＸ軸ボールネジ１６が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１６の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１８が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１８でＸ軸ボールネジ１６を回転させれば、Ｘ軸移動テーブル１４は、Ｘ軸ガイドレール１２に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル１４の表面側（上面側）には、支持台２０が設けられている。支持台２０の中央には、チャックテーブル６が配置されている。チャックテーブル６の周囲には、被加工物を保持する環状のフレーム（不図示）を四方から挟持固定する４個のクランプ２２が設けられている。

チャックテーブル６は、支持台２０の下方に設けられた回転機構（不図示）と連結されており、Ｚ軸と平行な回転軸（鉛直軸）の周りに回転する。チャックテーブル６の表面は、被加工物を吸引保持する保持面６ａとなっている。この保持面６ａには、チャックテーブル６の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用し、被加工物を吸引する吸引力が発生する。

Ｘ軸移動機構１０に隣接して、ブレードユニット８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）２４が設けられている。Ｙ軸移動機構２４は、基台４の上面に固定されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２６を備える。

Ｙ軸ガイドレール２６には、Ｙ軸移動テーブル２８がスライド可能に設置されている。Ｙ軸移動テーブル２８は、Ｙ軸ガイドレール２６に接する基部２８ａと、基部２８ａに対して立設された壁部２８ｂとを備えている。

Ｙ軸移動テーブル２８の基部２８ａの裏面側（下面側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２６と平行なＹ軸ボールネジ３０が螺合されている。

Ｙ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｙ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３２でＹ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｙ軸移動テーブル２８は、Ｙ軸ガイドレール２６に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動テーブル２８の壁部２８ｂには、ブレードユニット８を鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動させるＺ軸移動機構３４が設けられている。Ｚ軸移動機構３４は、壁部２８ｂの側面に固定されＺ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３６を備える。

Ｚ軸ガイドレール３６には、Ｚ軸移動テーブル３８がスライド可能に設置されている。Ｚ軸移動テーブル３８の裏面側（壁部２８ｂ側）には、ナット部（不図示）が固定されており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３６と平行なＺ軸ボールネジ（不図示）が螺合されている。

Ｚ軸ボールネジの一端部には、Ｚ軸パルスモータ４０が連結されている。Ｚ軸パルスモータ４０でＺ軸ボールネジを回転させれば、Ｚ軸移動テーブル３８は、Ｚ軸ガイドレール３６に沿ってＺ軸方向に移動する。このＺ軸移動テーブル３８には、被加工物を切削するブレードユニット８が支持されている。

図２は、本実施の形態に係るブレードユニット８の構造を模式的に示す図である。図２に示すように、本実施の形態に係るブレードユニット８は、円柱状のスピンドル４２を備えている。スピンドル４２は、円筒状のスピンドルハウジング４４内に収容されている。

スピンドルハウジング４４の壁内には、スピンドル４２の回転軸方向（Ｙ軸方向）に伸びるエアー供給路４４ａが形成されている。このエアー供給路４４ａは、エアー供給口４４ｂを通じて外部のエアー供給源（不図示）と接続される。

また、エアー供給路４４ａは、第１供給路４４ｃ及び第２供給路４４ｄを介して、スピンドル４２を浮動状態で支持するスラストエアーベアリング４６及びラジアルエアーベアリング４８に接続されている。これにより、スラストエアーベアリング４６及びラジアルエアーベアリング４８には、エアー供給源からエアーが供給される。

スラストエアーベアリング４６は、スピンドル４２に設けられた円盤状のスラストプレート４２ａに対して、回転軸と平行な方向（Ｙ軸方向）のエアーを吹き付けることで、スピンドル４２の位置を回転軸と平行な方向において一定に保つ。

一方、ラジアルエアーベアリング４８は、スピンドル４２に対して、回転軸と垂直な方向（Ｙ軸と垂直な方向）のエアーを吹き付けることで、スピンドル３８の位置を回転軸と垂直な方向において一定に保つ。スラストエアーベアリング４６及びラジアルエアーベアリング４８によって、高速回転するスピンドル４２が安定に支持される。

スピンドルハウジング４４から外向きに突出したスピンドル４２の一端には、マウントフランジ５０が取り付けられている。このマウントフランジ５０に円環状の切削ブレード５２を嵌合させて固定ナット５４を締め込むことで、切削ブレード５２はスピンドル４２の一端側に装着される。

スピンドル４２の他端側には、スピンドル４２に回転力を付与するモータ５６が連結されている。モータ５６は、スピンドルハウジング４２に固定されたステータ５８と、スピンドル４２と一体に構成されたロータ６０とを備え、ステータ５８とロータ６０との間に作用する電磁力でスピンドル４２を回転させる。

なお、本実施の形態では、スピンドル４２とロータ６０とが一体に形成されており、スピンドル４２の一部がロータ６０として機能する態様を例示しているが、別々に形成されたスピンドル４２及びロータ６０を連結して用いても良い。

スピンドルハウジング４４には、スピンドル４２（ロータ６０）の他端に対応する位置に開口４４ｅが形成されており、この開口４４ｅを塞ぐように、エンドプレート（カーボンブラシ片支持部材）６２が取り付けられている。

図３は、エンドプレート６２の周辺構造を模式的に示す分解斜視図であり、図４は、エンドプレート６２の周辺構造を模式的に示す図である。なお、図４では、エンドプレート６２の構成の一部を省略している。

図３に示すように、エンドプレート６２は、円盤状のフランジ部６４と、フランジ部６４の第１面側に突出した円柱状のボス部（挿入部）６６とを含む。ボス部６６は、開口４４ｅと同径であり、スピンドルハウジング４４への取り付けの際に開口４４ｅに挿入される。また、ボス部６６は、吸水性部材を含む材料によって構成されている。吸水性部材としては、例えば、吸水性ポリマーを用いることができる。

フランジ部６４には、ネジ６８ａ，６８ｂが挿通されるネジ穴６４ａ，６４ｂが形成されている。このネジ穴６４ａ，６４ｂを通じてスピンドルハウジング４４にネジ６８ａ，６８ｂを締め込むことで、エンドプレート６２をスピンドルハウジング４４に取り付けることができる。

ボス部６６には、スピンドル４２の回転軸方向（Ｙ軸方向）に伸びる２個の挿入孔６６ａ，６６ｂが設けられている。この挿入孔６６ａ，６６ｂには、それぞれ、金属等の導電性材料でなるスプリング７０ａ，７０ｂと、ポーラス状のカーボンで形成されたカーボンブラシ片７２ａ，７２ｂと、が挿入される。

図２及び図４に示すように、挿入孔６６ａ，６６ｂに対応するフランジ部６４の第２面側には、金属等の導電性材料でなる外部端子７４ａ，７４ｂが設けられている。この外部端子７４ａ，７４ｂは、挿入孔６６ａ，６６ｂの底部を構成しており、挿入孔６６ａ，６６ｂに挿入されたスプリング７０ａ，７０ｂと接している。

挿入孔６６ａ，６６ｂに挿入されたスプリング７０ａ，７０ｂは、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの当接面Ａ，Ｂをスピンドル４２（ロータ６０）の端面に当接させるように、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂを付勢する。すなわち、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの当接面Ａ，Ｂは、ボス部６６から露出している。

また、スプリング７０ａ，７０ｂによって、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂと外部端子７４ａ，７４ｂとは電気的に接続される。上述のように、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの当接面Ａ，Ｂと、スピンドル４２（ロータ６０）の端面と、が当接されることで、外部端子７４ａ，７４ｂとスピンドル４２とは電気的に接続される。

外部端子７４ａは、電流計７６、直流電源７８、スイッチ８０を介して、チャックテーブル６の金属枠６ｂに接続されている。また、外部端子７４ｂは、スイッチ８２を介して、直流電源７８とスイッチ８０とのノード（接続点）に接続されている。

このように構成された切削装置２において、切削ブレード５２の刃先位置を検出するには、まず、スイッチ８０を閉じると共にスイッチ８２を開いて、切削ブレード５２の刃先位置を検出可能な状態にする。

次に、モータ５６で切削ブレード５２を回転させると共に、回転する切削ブレード５２を低速で下降させる。回転する切削ブレード５２をチャックテーブル６の金属枠６ｂに切り込ませると、切削ブレード５２と金属枠６ｂとが接触して導通する。

その結果、切削ブレード５２、金属枠６ｂ、スイッチ８０、直流電源７８、電流計７６、外部端子７４ａ、スプリング７０ａ、カーボンブラシ片７２ａ、スピンドル４２（ロータ６０）、マウントフランジ５０による閉回路（電流検出回路）が形成される。電流計７６によってこの閉回路を流れる電流を検出することで、チャックテーブル６の金属枠６ｂの表面と切削ブレード５２の刃先とが接触する高さ位置を確認できる。

ところで、この切削装置２において、ポーラス状に構成されたカーボンブラシ片７２ａ，７２ｂは、常にスピンドル４２（ロータ６０）と接触しており負荷が掛かっている。そのため、例えば、水分が少ない雰囲気においてカーボンブラシ片７２ａ，７２ｂが脆くなると、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの欠け等の問題が発生し易くなる。

そこで、本実施の形態の切削装置２では、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂを支持するボス部（挿入部）６６を、吸水性部材を含む材料で構成する。これにより、ボス部６６に吸水させておくことで、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂに対してボス部６６から水を供給することができる。カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂに対して水を供給すると、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂは欠け難くなる。

このように、本実施の形態の切削装置２によれば、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂが挿入されるボス部６６を、吸水性部材を含む材料で構成することにより、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂを欠け難くして、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの交換頻度を低く抑えることができる。

なお、本発明は上記実施の形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施の形態では、吸水性部材を含む材料でボス部６６の全体を構成しているが、ボス部６６の一部に吸水性部材を含む材料を用いても良い。

例えば、挿入孔６６ａ，６６ｂの近傍のみに吸水性部材を含む材料を用いても良い。この場合にも、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂに水を供給して、カーボンブラシ片７２ａ，７２ｂの欠けを防止できる。また、この場合、カーボンブラシ片７２ａを含む電流経路と、カーボンブラシ片７２ｂを含む電流経路との絶縁が容易になるというメリットもある。

その他、上記実施の形態に係る構成、方法などは、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 切削装置
４ 基台
６ チャックテーブル（保持手段）
６ａ 保持面
６ｂ 金属枠
８ ブレードユニット（切削手段）
１０ Ｘ軸移動機構（加工送り手段）
１２ Ｘ軸ガイドレール
１４ Ｘ軸移動テーブル
１６ Ｘ軸ボールネジ
１８ Ｘ軸パルスモータ
２０ 支持台
２２ クランプ
２４ Ｙ軸移動機構（割り出し送り手段）
２６ Ｙ軸ガイドレール
２８ Ｙ軸移動テーブル
２８ａ 基部
２８ｂ 壁部
３０ Ｙ軸ボールネジ
３２ Ｙ軸パルスモータ
３４ Ｚ軸移動機構
３６ Ｚ軸ガイドレール
３８ Ｚ軸移動テーブル
４０ Ｚ軸パルスモータ
４２ スピンドル
４４ スピンドルハウジング
４４ａ エアー供給路
４４ｂ エアー供給口
４４ｃ 第１供給路
４４ｄ 第２供給路
４４ｅ 開口
４６ スラストエアーベアリング
４８ ラジアルエアーベアリング
５０ マウントフランジ
５２ 切削ブレード
５４ 固定ナット
５６ モータ
５８ ステータ
６０ ロータ
６２ エンドプレート（カーボンブラシ片支持部材）
６４ 基部
６４ａ，６４ｂ ネジ穴
６６ ボス部（挿入部）
６６ａ，６６ｂ 挿入孔
６８ａ，６８ｂ ネジ
７０ａ，７０ｂ スプリング
７２ａ，７２ｂ カーボンブラシ片
７４ａ，７４ｂ 外部端子
７６ 電流計
７８ 直流電源
８０，８２ スイッチ
Ａ，Ｂ 当接面

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で保持された被加工物を切削する切削ブレードと、該切削ブレードが装着されるスピンドルと、該スピンドルを回転するモータと、を備えた切削装置であって、
   該スピンドルに当接する当接面を有し、該チャックテーブルと該切削ブレードとの接触により電流検出回路を構成するカーボンブラシ片と、
   該当接面を露出した状態で該カーボンブラシ片が挿入されるカーボンブラシ片支持部材と、を備え、
   該カーボンブラシ片支持部材は、少なくとも該カーボンブラシ片が挿入される挿入部が吸水性部材からなることを特徴とする切削装置。
   

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