JP6495084B2

JP6495084B2 - 加工装置

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Publication number: JP6495084B2
Application number: JP2015087405A
Authority: JP
Inventors: 信彦脇田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-04-22
Filing date: 2015-04-22
Publication date: 2019-04-03
Anticipated expiration: 2035-04-22
Also published as: JP2016203306A

Description

本発明は、エアー源から供給されるエアーによって駆動される部位を有する加工装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが表面に複数形成されたウエーハは、研削装置によって裏面が研削され、その後、ダイシング装置によって個々のデバイスに分割されて携帯電話機、パソコン等の各種電子機器に利用されている。

研削装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、エアーベアリングによって回転可能に支持されたスピンドルに研削砥石が装着されチャックテーブルに保持されたウエーハを研削する研削手段と、研削手段を構成するエアーベアリング等に圧縮エアーを供給するエアー源と、を備えており、チャックテーブルに保持されたウエーハに回転する研削砥石が接触して研削を行うことにより、ウエーハを高精度に研削することができる。

また、ダイシング装置は、ウエーハを保持するチャックテーブルと、エアーベアリングによって回転可能に支持されたスピンドルに切削ブレードが装着され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手段と、切削手段を構成するエアーベアリング等に圧縮エアーを供給するエアー源と、を備えており、チャックテーブルに保持されたウエーハに回転する切削ブレードが切り込んで切削を行うことにより、ウエーハを高精度に切削することができる。

特開平１１−１１７９３９号公報

しかし、研削装置や切削装置といった加工装置に備えた研削手段又は切削手段を構成するエアーベアリングに圧縮エアーを供給する際には、水滴やオイルが混入する場合があるため、エアーベアリングの機能が低下して継続的な使用ができなくなるという問題がある。

また、エアーベアリングによって支持された回転軸は、エアーベアリングと電気的に絶縁されており、切削装置においては、電気的な絶縁を利用して切削ブレードの先端とチャックテーブルとが接触して電気的導通を得たときの切削ブレードの高さ位置を切込み基準位置として設定しているが、水滴等がエアーベアリングに侵入すると、電気的絶縁を確保できなくなり、切削ブレードの切込み基準位置を設定できなくなるという問題がある。さらに、圧縮エアーを駆動源とするエアーピストン、エアーモーター等においても、水滴等がエアーベアリングに侵入すると、動作に支障をきたすことがある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、水滴やオイルがエアーの流通路に侵入することにより、エアーによって駆動される部位の継続的な使用ができなくなるのを防ぐことを目的とする。

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、チャックテーブルに保持された被加工物に加工を施す加工手段と、所要箇所に連通路を介してエアーを供給するエアー源とから少なくとも構成された加工装置であって、エアー源は、分岐した複数の連通路に接続され、各連通路を介して少なくともエアーベアリング及びエアーモーターにそれぞれエアーが供給され、連通路は透明なチューブを含み構成され、チューブには発光素子と受光素子とが配設され、受光素子の受光量の変化によって連通路への異物の侵入を検出する。
前記チューブは、色つきの透明チューブとしてもよい。

本発明は、連通路が透明なチューブを含んで構成され、チューブに発光素子と受光素子とが配設され、受光素子の受光量の変化によって連通路への異物の侵入を検出するため、水、オイル等の異物を検出することにより、エアーにより駆動される所要箇所、例えばエアーベアリング、エアーピストン、エアーモーター等の部品の整備又は交換を早期に行うことが可能となり、加工装置の継続的な使用が可能となる。

加工装置の一例を示す斜視図である。チャックテーブル及びその周辺の構成例を示す斜視図である。スピンドルユニットの構成例を示す断面図である。異物検出部の例を示す構成図である。異物検出処理の例を示すフローチャートである。

図１に示す切削装置１は、チャックテーブル３０によって保持されたウエーハＷに切削手段６０によって切削加工を施す装置である。チャックテーブル３０は、図示しない切削送り手段によってＸ軸方向へ移動可能となっている。また、切削手段６０は、図示しない割り出し送り手段によってＹ軸方向へ移動可能となっており、図示しない切り込み送り手段によってＺ軸方向に移動可能となっている。

切削装置１の前面側には、Ｚ軸方向に往復移動する昇降機構１０上に載置されたウエーハカセット１１が備えられている。ウエーハカセット１１は、粘着テープＴを介してリングフレームＦによって支持されたウエーハＷを複数枚収容する。ウエーハカセット１１の後方（＋Ｙ方向側）には、ウエーハカセット１１からウエーハＷの搬出入を行う搬出入手段１２が配設されている。ウエーハカセット１１と搬出入手段１２との間には、搬出入対象のウエーハＷが一時的に載置される仮置き領域１３が設けられており、仮置き領域１３には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１３の近傍には、チャックテーブル３０と仮置き領域１３との間でウエーハＷを搬送する第一の搬送手段１５ａが配設されている。第一の搬送手段１５ａにより吸着されたウエーハＷは、仮置き領域１３からチャックテーブル３０に搬送される。

第一の搬送手段１５ａの近傍には、切削加工後のウエーハＷを洗浄する洗浄手段１６が配設されている。また、洗浄手段１６の上方には、チャックテーブル３０から洗浄手段１６へと、切削加工後のウエーハＷを吸着し搬送する第二の搬送手段１５ｂが配設されている。

チャックテーブル３０は、ウエーハＷの着脱が行われる領域である着脱領域Ａと、切削手段６０によるウエーハＷの切削が行われる領域である切削領域Ｂとの間を、図示しない切削送り手段によりＸ軸方向に往復移動可能となっており、チャックテーブル３０の移動経路の上方にはウエーハＷの切削すべき分割予定ラインを検出するアライメント手段１７が配設されている。アライメント手段１７は、ウエーハの表面Ｗａを撮像する撮像手段１７０を備えており、撮像手段１７０により取得した画像に基づき切削すべき分割予定ラインを検出することができる。また、アライメント手段１７の近傍には、切削領域Ｂ内で、チャックテーブル３０に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段６０が配設されている。切削手段６０はアライメント手段１７と一体となって構成されており、両者は連動してＹ軸方向及びＺ軸方向へと移動する。

切削手段６０は、Ｘ軸方向に対し水平方向に直交する方向（Ｙ軸方向）の回転軸を有したスピンドルユニット６１と、スピンドルユニット６１に装着され回転可能な切削ブレード６２とを備える。

図２に示すように、チャックテーブル３０は、例えば、その外形が円形状であり、ウエーハＷを吸着する吸着部３００と、吸着部３００を支持する枠体３０１とを備える。吸着部３００は、ポーラスセラミックス等の多孔質部材により構成されている。また、チャックテーブル３０の周囲には、リングフレームＦを固定する固定手段３２が配設されている。

吸着部３００には連通路１００が接続されている。連通路１００は、その途中で２つの連通路１０１，１０２に分岐しており、一方の連通路１０１には、第一バルブ３３を介して吸引源３４が接続されている。一方、他方の連通路１０２には、第二バルブ３５を介してエアー源２００が接続されている。第一バルブ３３を開くとともに第二バルブ３５を閉じると、吸着部３００の表面である吸着面３００ａに吸引力を作用させてウエーハを保持することができる。一方、第一バルブ３３を閉じるとともに第二バルブ３５を開くと、吸着面３００ａにおいてエアーを噴出し、ウエーハＷの吸引を解除することができる。第二バルブ３５及びエアー源２００は、エアーブロー部３６を構成している。

固定手段３２は、枠体３０１の円周に沿って９０度ずつ離間して４つ配設されている。それぞれの固定手段３２は、一端が枠体３０１に固定された一対のガイドレール３２０と、ガイドレール３２０に沿って移動可能に取り付けられたホルダ３２１と、ホルダ３２１によって支持されたエアーモーター３２２と、エアーモーター３２２によって駆動されて回転するクランプ爪３２３とを備えている。ホルダ３２１には調整ねじ３２４が螺合しており、調整ねじ３２４を緩めることにより、ウエーハＷを保持するリングフレームＦのサイズに応じてホルダ３２１の位置をガイドレール３２０に沿って調整し、調整後に調整ねじ３２４を締め付けることにより、ホルダ３２１の位置を固定する。また、クランプ爪３２３は、エアーモーター３２２に供給されるエアーによって、リングフレームＦを固定するクランプ位置とリングフレームＦの固定を開放する開放位置との間で回動する。エアーモーター３２２は、連通路１０３に連通しており、連通路１０３には、バルブ３７を介してエアー源２００が接続されている。

図１に示した切削手段６０を構成するスピンドルユニット６１は、図３に示すように、略円柱状に形成されＹ軸方向の軸心を有するスピンドル６３と、スピンドル６３を回転可能に支持するスピンドルハウジング６４と、スピンドル６３を回転させるモーター６５とを備えている。

スピンドルハウジング６４には、スピンドル６３をラジアル方向に支持するラジアルエアーベアリング６６と、スピンドル６３をスラスト方向に支持するスラストエアーベアリング６７とを備えている。スピンドル６３は、円板状に形成されたスラストプレート６３０を備えており、スラストプレート６３０の表面及び裏面に対向する位置には、スラストエアーベアリング６７を構成するエアー噴出口６７０が複数形成されている。また、スピンドル６３の外周面に対向する位置には、ラジアルエアーベアリング６６を構成するエアー噴出口６６０が複数形成されている。エアー噴出口６６０、６７０は、スピンドルハウジング６４の内部に形成された流路６８に連通しており、流路６８は、スピンドルハウジング６４の外周面に備えた開口部６３１において開口している。開口部６３１には、連通路１０４を介してエアー源２００が接続されており、エアー源２００から供給される高圧エアーが、連通路１０４、開口部６３１及び流路６８を介してエアー噴出口６６０，６７０から噴出されることにより、スピンドル６３がスピンドルハウジング６４によって非接触状態で支持される。

スピンドル６３の先端にはマウント６９が装着されている。マウント６９は、切削ブレード６２を挿通させる軸部６９０と、軸部６９０より拡径し切削ブレード６２を支持するフランジ部６９１とを備えている。切削ブレード６２の中心部に形成された貫通孔を軸部６９０に挿通し、切削ブレード６２をフランジ部６９１に当接させ、着脱フランジ７０を軸部６９０に挿通し、軸部６９０の先端に形成された雄ネジにナット７１を螺着することにより、切削ブレード６２がスピンドル６３に装着される。

モーター６５は、スピンドル６３に連結されたロータ６５０と、ロータ６５０の外周側に位置するステータ６５１とから構成され、ステータ６５１に電力を供給することによりロータ６５０を回転させると、スピンドル６３を回転させることができる。

図４に示すように、連通路１０２の途中には、異物検出部１１０が配設されている。異物検出部１１０は、反射型の光センサーであり、発光素子１１１と受光素子１１２とから構成されている。連通路１０２のうち、少なくとも発光素子１１１から発光する光及び受光素子１１２が受光する光が通る部分は、透明なチューブ１０２ａにより形成されている。

受光素子１１２は、発光素子１１１から発光されチューブ１０２ａの内周面において反射した光を受光できる位置に配設されている。チューブ１０２ａは透明であるため、発光素子１１１から発光した光の一部はチューブ１０２ａを透過する。一方、チューブ１０２ａ内を流れるエアーに異物が混入していると、異物において光が反射するため、異物がない場合よりも受光素子１１２における受光量が大きくなり、これにより異物を検出することができる。

連通路１０３の途中にも、発光素子１２１と受光素子１２２とから構成される異物検出部１２０が配設されている。連通路１０３のうち、少なくとも発光素子１２１から発光する光及び受光素子１２２が受光する光が通る部分は、透明なチューブ１０３ａにより形成されている。

受光素子１２２は、発光素子１２１から発光されチューブ１０３ａの内周面において反射した光を受光できる位置に配設されている。チューブ１０３ａは透明であるため、発光素子１２１から発光した光の一部はチューブ１０３ａを透過する。一方、チューブ１０３ａ内を流れるエアーに異物が混入していると、異物において光が反射するため、異物がない場合よりも受光素子１２２における受光量が大きくなり、これにより異物を検出することができる。

チューブ１０２ａ，１０３ａの内周面又は外周面は、着色されていることが好ましい。チューブ１０２ａ，１０３ａに赤、青等の色がついていると、発光素子１１１，１２１から発光される光のうちの多くがチューブ１０２ａ，１０３ａに吸収されるため、チューブ１０２ａ，１０３ａで反射した光の強さと異物で反射した光の強さとの差がより大きくなり、異物を検出しやすくなる。また、チューブ１０２ａ，１０３ａの場所によって部分的に異なる色をつけておくと、場所によって光の吸収率が異なるため、いろいろな異物を検出することができる。

連通路１０４の途中には、異物検出部１３０が配設されている。異物検出部１３０は、透過型の光センサーであり、発光素子１３１と受光素子１３２とから構成されている。受光素子１３２は、発光素子１３１が発光した光の直進方向に配設されている。連通路１０４のうち、少なくとも発光素子１３１から発光する光が通る部分は、透明なチューブ１０４ａにより形成されている。

チューブ１０４ａは透明であるため、発光素子１３１から発光した光は、チューブ１０４ａ内に異物がなければ、チューブ１０４ａを透過する。一方、チューブ１０４ａ内を流れるエアーに異物が混入していると、異物において光が反射するため、受光素子１１２における受光量が小さくなり、これにより異物を検出することができる。

なお、連通路１０４に、異物検出部１１０，１２０のような反射型の異物検出部を配設することもできる。また、連通路１０２，１０３に、異物検出部１３０のような透過型の異物検出部を配設することもできる。

切削装置１においては、まず、搬出入手段１２により、粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持されたウエーハＷが、ウエーハカセット１１から仮置き領域１３に搬出される。そして、仮置き領域１３において、位置合わせ手段１４によりウエーハＷが所定の位置に位置決めされた後、第一の搬送手段１５ａがウエーハＷを吸着して仮置き領域１３からチャックテーブル３０の保持面３００ａへとウエーハＷを移動させる。チャックテーブル３００の保持面３００ａとウエーハＷの裏面Ｗｂとが対向するように位置合わせを行い、次いで、粘着テープＴを介してリングフレームＦに支持されたウエーハＷをチャックテーブル３０上に載置する。次いで、リングフレームＦが固定部３２によって固定されるとともに、図２に示した第一バルブ３３を開放するとともに第二バルブ３５を閉塞し、吸引源３４が生み出す吸引力によりウエーハＷが保持面３００ａ上で吸引されることで、チャックテーブル３０によりウエーハＷが保持される。

次いで、図示しない切削送り手段により、チャックテーブル３０に保持されたウエーハＷが−Ｘ方向に送られるとともに、撮像手段１７０によってウエーハの表面Ｗａが撮像されて切削すべき分割予定ラインの位置が検出される。分割予定ラインが検出されるのに伴って、切削手段６０が図示しない割り出し送り手段によってＹ軸方向に駆動され、ウエーハの表面Ｗａの切削すべき分割予定ラインと切削ブレード６３とのＹ軸方向における位置あわせがなされる。

そして、図示しない切削送り手段がウエーハＷを保持するチャックテーブル３０をさらに−Ｘ方向に送り出すとともに、図示しない切込み送り手段が切削手段６０を−Ｚ方向に降下させていく。また、図３に示したモーター６５がスピンドル６３を高速回転させ、スピンドル６３に固定された切削ブレード６２がスピンドル６３の回転に伴って高速回転をしながらウエーハの表面ＷａからウエーハＷに切込み、分割予定ラインを切削していく。

切削ブレード６２が分割予定ラインを切削し終えるＸ軸方向の所定の位置までウエーハＷが−Ｘ方向に進行すると、図示しない切削送り手段によるウエーハＷの切削送りを一度停止させ、図示しない切込み送り手段が切削ブレード６２をウエーハＷから離間させ、次いで、図示しない切削送り手段がチャックテーブル３０を＋Ｘ方向へ送り出して元の位置に戻す。そして、隣り合う分割予定ラインの間隔ずつ切削ブレード６２をＹ軸方向に割り出し送りしながら順次同様の切削を行うことにより、同方向の全ての分割予定ラインを切削する。さらに、チャックテーブル３０を図示しない回転手段によって９０度回転させてから同様の切削を行うと、全ての分割予定ラインが縦横に全てカットされ、ウエーハＷが個々のデバイスＤに分割される。

ウエーハＷが分割された後は、チャックテーブル３０が着脱領域Ａに戻る。そして、図２に示した第一バルブ３３を閉塞するとともに第二バルブ３５を開放し、吸着部３００とエアー源２００とを連通させて保持面３００ａからエアーを噴出させ、ウエーハＷの吸引を解除する。このとき、図５に示すように、異物検出部１１０では、受光素子１１２が受光量を検出する（ステップＳ１）。そして、受光素子１１２における受光量とあらかじめ定めた所定の許容値とを比較し（ステップＳ２）、実際の受光量が所定の許容値よりも大きい場合は、連通路１０２に異物が混入していると判断し（ステップＳ３）、その旨の情報を、切削装置１に備えた図示しないモニターに表示したり警報音を鳴らしたりして、作業者に報知する（ステップＳ４）。一方、ステップ３において実際の受光量が所定の許容値以下であると判断された場合は、何もせずにステップＳ２に戻る。このようにして、連通路１０２に異物が混入している場合は、その旨を作業者に報知することにより、部品の整備又は交換を早期に行うことが可能となり、チャックテーブル３０の継続的な使用が可能となる。なお、上記所定の許容値は、例えば、光が異物に反射している際の光量として経験的に把握された値に設定する。

図２に示した連通路１０３に異物が混入すると、エアーモーター３２２の動作に不具合が生じるおそれがあるため、チューブ１０３ａに配設された異物検出部１２０により、連通路１０３に異物が混入しているかどうかを検出する。異物検出時の処理は、上記異物検出部１１０と同様であり、図５のフローチャートのとおりである。連通路１０２に異物が混入していることを作業者に報知することにより、部品の整備又は交換を早期に行うことが可能となり、エアーモーター３２２の継続的な使用が可能となる。

図３に示したスピンドルユニット６１を構成する開口部６３１に連通する連通路１０４に異物が混入すると、ラジアルエアーベアリング６６又はスラストエアーベアリング６７の動作に不具合が生じるおそれがあるため、図４に示すチューブ１０４ａに配設された異物検出部１３０により、連通路１０３に異物が混入しているかどうかを検出する。図３に示したスピンドル６３とラジアルエアーベアリング６６又はスラストエアーベアリング６７との間に水やオイル等が侵入すると、スピンドル６３とラジアルエアーベアリング６６又はスラストエアーベアリング６７との間の絶縁を確保できなくなるが、異物検出部１３０によって連通路１０３に異物が侵入したことを検出することができるため、部品の整備又は交換を早期に行うことが可能となり、不具合が生じるのを回避することができる。

上記実施形態では、圧縮エアーにより駆動される部位として、エアーブロー部３６、エアーモーター３２２並びにラジアルエアーベアリング６６及びスラストエアーベアリング６７を挙げたが、圧縮エアーにより駆動されるそのほかの部位としては、例えば図１に示した昇降機構１０や洗浄手段１６においてウエーハＷを保持するスピンナーテーブル（不図示）を昇降させるためのエアーピストンなどがある。

また、上記実施形態では、切削装置について説明したが、圧縮エアーによって駆動される部位を有する加工装置であれば、例えば研削装置やレーザー加工装置のような他の加工装置にも本発明を適用することができる。

Ｗ：ウエーハＴ：粘着テープＦ：リングフレーム
１：切削装置
Ａ：着脱領域Ｂ：切削領域
１０：昇降機構１１：ウエーハカセット１２：搬出入手段１３：仮置き領域
１４：位置合わせ手段１５ａ：第一の搬送手段１５ｂ：第二の搬送手段
１６：洗浄手段１７：アライメント手段１７０：撮像手段
３０：チャックテーブル
３００：吸着部３００ａ：吸着面３０１：枠体
３２：固定手段３２０：ガイドレール３２１：ホルダ３２２：エアーモーター
３２３：クランプ爪３２４：調整ねじ
６０：切削手段
６１：スピンドルユニット６２：切削ブレード
６３：スピンドル６３０：スラストプレート６３１：開口部
６４：スピンドルハウジング
６５：モーター６５０：ロータ６５１：ステータ
６６：ラジアルエアーベアリング６６０：エアー噴出口
６７：スラストエアーベアリング６７０：エアー噴出口
６８：流路６９：マウント６９０：軸部６９１：フランジ部
７０：着脱フランジ７１：ナット
１００，１０１，１０２，１０３，１０４：連通路
１０２ａ，１０３ａ，１０４ａ：チューブ
１１０：異物検出部１１１：発光素子１１２：受光素子
１２０：異物検出部１２１：発光素子１２２：受光素子
１３０：異物検出部１３１：発光素子１３２：受光素子
２００：エアー源
３３：第一バルブ３４：吸引源３５：第二バルブ３６：エアーブロー部
３７：バルブ

Claims

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に加工を施す加工手段と、所要箇所に連通路を介してエアーを供給するエアー源とから少なくとも構成された加工装置であって、
該エアー源は、分岐した複数の連通路に接続され、各連通路を介して少なくともエアーベアリング及びエアーモーターにそれぞれエアーが供給され、
該連通路は透明なチューブを含み構成され、該チューブには発光素子と受光素子とが配設され、該受光素子の受光量の変化によって該連通路への異物の侵入を検出する加工装置。
前記チューブは、色つきの透明チューブである請求項１記載の加工装置。