TW201508832A - 切削裝置（一） - Google Patents

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Abstract

本發明之課題為提供一種可有效率地對支撐軸盤裝卸切削刀片的切削裝置。解決手段為，切削裝置之切削機構具備，裝設於轉軸前端部的支撐軸盤、可裝卸地被支撐在該支撐軸盤上之切削刀片，以及用於固定該支撐軸盤所支撐之該切削刀片的固定軸盤。該支撐軸盤包含，可插入形成於該切削刀片之中央的開口部的軸套部、一體地形成在該軸套部外周且支撐該切削刀片之表面的護緣部，以及嵌合於該轉軸之前端部的圓筒部。該支撐軸盤的該護緣部形成有在該固定軸盤側做出開口的吸引孔，該支撐軸盤的該圓筒部形成有連通該吸引孔之連通孔，該連通孔並透過固定於該轉軸殼體上的旋轉接合器和開關閥選擇性地連通該吸引源。在支撐軸盤的環狀支撐面和固定軸盤的環狀加壓面上形成有使其和切削刀片的磨擦提高的微細凹凸。

Description

切削裝置(一) 發明領域
本發明是有關於一種切削半導體晶圓等被加工物之切削裝置，特別是關於切削裝置之切削刀片的裝設機構。
發明背景
將IC、LSI等複數個裝置形成於以分割預定線劃分之區域中的半導體晶圓，是藉由裝設有切削刀片之切削裝置分割成一個個的裝置晶片(device chip)，分割之裝置晶片則廣泛地被使用在行動電話、個人電腦等各種電器機器中。
切削裝置具備保持被加工物之夾頭台、配備有切削保持於夾頭台上的被加工物之切削刀片的切削機構，以及將夾頭台和切削機構相對地加工傳送之加工傳送機構，而可以將晶圓等被加工物精確地分割成一個個裝置晶片。
切削機構包含以馬達旋轉驅動之轉軸、將轉軸支撐成可旋轉的轉軸殼體、裝設於轉軸之前端部的支撐軸盤、可裝卸地裝設在支撐軸盤上的切削刀片，以及用於固定被支撐在支撐軸盤上之切削刀片的固定軸盤。
支撐軸盤具有可插入形成在切削刀片中央之開口的軸套部、在軸套部外周和軸套部形成為一體且支撐切削刀片之表面的護緣部，以及形成在軸套部前端之公螺紋，且是藉由將切削刀片及固定軸盤(加壓軸盤)插入支撐軸盤之軸套部，再將螺帽螺合至軸套部的公螺紋並鎖緊，以形成以支撐軸盤與固定軸盤挾持並固定切削刀片之構造(參照例如，日本專利特開平11-33907號公報)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開平11-33907號公報
發明概要
為了防止切削作業時因轉軸旋轉而發生的固定軸盤鬆脫，形成於支撐軸盤和螺帽上之螺紋通常都是相對於轉軸之旋轉方向形成逆牙螺紋。
藉此，隨著持續進行切削作業，因為可讓螺帽在不鬆脫的情形下緊緊地鎖接在公螺紋上，所以在更換切削刀片時就必須形成可將螺帽拆下的巨大扭矩(torque)。
然而，每當切削刀片磨耗及缺損時就必須更換新的切削刀片，因此會比較頻繁地對支撐軸盤進行切削刀片的裝卸，由於以往的裝設構造在拆卸螺帽時必須形成很大的扭矩，而有使生產效率降低的問題。
本發明是有鑑於此點而作成者，其目的在於，提 供能夠有效率地對支撐軸盤裝卸切削刀片的切削裝置。
根據本發明所提供的切削裝置，為具備保持被加工物之夾頭台、切削被保持於該夾頭台上的被加工物的切削機構，以及將該夾頭台和該切削機構相對地加工傳送之加工傳送機構的切削裝置。其特徵在於，該切削機構具備，轉軸、將該轉軸支撐成可旋轉的轉軸殼體、安裝於該轉軸的前端部之支撐軸盤、可裝卸地被該支撐軸盤支撐的切削刀片，以及將受到該支撐軸盤支撐的該切削刀片固定住的固定軸盤。該支撐軸盤包含，可插入形成於該切削刀片中央之開口部的軸套部、一體地形成在該軸套部外周且設有支撐該切削刀片其中一側之表面的環狀支撐面的護緣部，以及嵌合於該轉軸的前端部之圓筒部。該支撐軸盤的該護緣部形成有在該固定軸盤側做出開口的吸引孔，並在該支撐軸盤的該圓筒部形成連通該吸引孔之連通孔，該連通孔是透過固定在該轉軸殼體上的旋轉接合器和開關閥而選擇性地連通吸引源。該固定軸盤具有，嵌合於該支撐軸盤之該軸套部的嵌合孔，以及可推壓該切削刀片之另一側的表面的環狀加壓面。至少在該支撐軸盤的環狀支撐面上形成有使其與該切削刀片之摩擦提高的微細凹凸，當開啟該開關閥以將該連通孔連接到該吸引源時，可將該支撐軸盤與該固定軸盤之間減壓以將該固定軸盤吸引在該支撐軸盤上而使該切削刀片被固定。
較理想的是，固定軸盤的環狀加壓面上形成有使 其與切削刀片之摩擦提高的微細凹凸。較理想的還有，在旋轉接合器和吸引源之間配置壓力計，且切削裝置還設有可在壓力計的數值超出預定值時輸出危險信號的安全裝置。
根據本發明，切削作業時是藉由開啟開關閥以將吸引孔連通至吸引源，而將固定軸盤吸引在支撐軸盤上，並可透過形成於支撐軸盤的環狀支撐面上之微細凹凸以安定並固定切削刀片。另一方面，更換切削刀片時，因為是將開關閥切換到關閉位置以使固定軸盤可輕易地從支撐軸盤上卸下，故可以有效率地更換切削刀片。
2‧‧‧切削裝置
4‧‧‧操作面板
6‧‧‧顯示器
8‧‧‧晶圓卡匣
9‧‧‧卡匣升降機
10‧‧‧搬出入單元
11‧‧‧半導體晶圓
12‧‧‧暫置區域
14‧‧‧位置對齊機構
16、32‧‧‧運送單元
18‧‧‧夾頭台
20‧‧‧夾具
22‧‧‧校準單元
24‧‧‧攝像單元
26‧‧‧切削單元
27‧‧‧轉軸殼體
27a‧‧‧端面
28‧‧‧轉軸
28a‧‧‧錐體部
28b‧‧‧前端小徑部
29‧‧‧螺孔
30‧‧‧切削刀片
30a‧‧‧開口
31‧‧‧公螺紋
34‧‧‧旋轉洗淨單元
36‧‧‧旋轉接合器
38‧‧‧圓筒狀軸套部
38a‧‧‧嵌合孔
40、50‧‧‧護緣部
41‧‧‧安裝孔
42‧‧‧導管
44‧‧‧螺絲
46‧‧‧支撐軸盤
48‧‧‧軸套部
49‧‧‧安裝孔
50a‧‧‧支撐面
51、69‧‧‧微細凹凸
52‧‧‧凸部
53‧‧‧圓筒部
54、58‧‧‧環狀溝
56‧‧‧連通孔
57‧‧‧連通路
60‧‧‧吸引孔
62‧‧‧螺帽
64‧‧‧固定軸盤
65‧‧‧嵌合孔
66‧‧‧環狀支撐面
68‧‧‧環狀加壓面
70‧‧‧凹部
71‧‧‧吸引路
72‧‧‧開關閥
74‧‧‧吸引源
76‧‧‧壓力計
78‧‧‧控制器
F‧‧‧環狀框架
T‧‧‧切割膠帶
圖1為切削裝置之立體圖；圖2為顯示將支撐軸盤安裝於轉軸的前端部之情形的分解立體圖；圖3之圖3(A)為顯示將切削刀片安裝至支撐軸盤之情形的分解立體圖，圖3(B)為固定軸盤之背面側立體圖；及圖4之圖4(A)為顯示將切削刀片安裝於轉軸的前端部之狀態的立體圖，圖4(B)為其縱向截面圖。
用以實施發明之形態
以下，參照圖式詳細地說明本發明之實施形態。參照圖1，所示為本發明實施形態之具備切削刀片裝設機構的切削裝置2之立體圖。
在切削裝置2之前面側，設置有用來讓操作人員輸入加工條件等對裝置之指示的操作面板4。裝置的上方設有CRT等的顯示監視器6，可顯示對操作人員之引導畫面和透過後述攝像單元所拍攝到的影像。
將切削裝置2之切削對象的半導體晶圓(以下，有時簡稱為晶圓)11黏貼至裝設在環狀框架F的切割膠帶T上之後，將複數片收容至晶圓卡匣8中。將晶圓卡匣8載置於可上下移動之卡匣昇降機9上。
在晶圓卡匣8的後方配置有，可將切削前之晶圓11從晶圓卡匣8搬出，同時將切削後之晶圓搬入晶圓卡匣8的搬出入單元10。
晶圓卡匣8和搬出入單元10之間設置有暫置區域12，為用於暫時載置搬出入對象之晶圓11的區域，且在暫置區域12中配置有可使晶圓11對齊到固定位置之位置對齊機構14。
在暫置區域12附近配置著具有可吸附並搬送晶圓11之樞擺臂的運送單元16，並將從暫置區域12搬出且已對齊好位置的晶圓11，利用運送單元16吸附以搬送到夾頭台18上，而被吸引保持於此夾頭台18上。
夾頭台18是構成為可旋轉且可藉由未圖示之加工傳送機構在X軸方向上來回移動，在夾頭台18之X軸方向的移動路徑上方，配置有可檢測晶圓11之應切削區域的校準單元22。20為用於夾住環狀框架F之夾具。
校準單元22具備可拍攝晶圓11表面之攝像單元 24，並可依據拍攝取得之影像，藉由型樣匹配(pattern matching)等處理檢測出應切削區域。以攝像單元24所取得之影像，會顯示在顯示監視器6上。
在校準單元22的左側，配置有對保持於夾頭台18之晶圓11施行切削加工的切削單元26。切削單元26是構成為與校準單元22成一體，並將兩者連動而在Y軸方向與Z軸方向上移動。
切削單元26是將切削刀片30裝設在可旋轉之轉軸28的前端而構成，並形成為可在Y軸方向及Z軸方向上移動。切削刀片30是位於攝像單元24之X軸方向的延長線上。切削單元26之Y軸方向的移動則是藉由未圖示之分度傳送機構而達成。
34是用於將經切削加工完畢之晶圓11洗淨的旋轉洗淨單元，經切削加工完畢之晶圓11可藉由運送單元32被運送至旋轉洗淨單元34為止，並藉旋轉洗淨單元34而被旋轉洗淨及旋轉乾燥。
參照圖2，所示為將支撐軸盤46裝設於轉軸28的前端部之情形的分解立體圖。切削單元26的轉軸28是藉空氣軸承而被轉軸殼體27支撐成可旋轉。
轉軸28具有錐體部28a和前端小徑部28b，並在前端小徑部28b上形成公螺紋31。此公螺紋31是相對於轉軸28的旋轉方向形成逆牙螺紋。
轉軸殼體27之端部27a上形成有複數個螺孔29。36是旋轉接合器，並由圓筒狀軸套部38和一體地形成於圓 筒狀軸套部38外周之護緣部40所構成。
圓筒狀軸套部38具有嵌合孔38a和使前端在嵌合孔38a中形成開口之導管42，導管42是如圖3所示，透過開關閥72選擇性地連接到吸引源74。
旋轉接合器36之護緣部40形成有複數個安裝孔41，藉由將螺絲44插入這些安裝孔41中以螺合並旋緊鎖固於形成在轉軸殼體27之端部27a上的螺孔29中，就可將旋轉接合器36安裝到轉軸殼體27之端面27a上。
46是支撐切削刀片30的支撐軸盤，由具有裝設孔49之軸套部48、位於軸套部48之外周並和軸套部48一體地形成的護緣部50，以及嵌合於轉軸28的前端部之圓筒部53所構成。
軸套部48之外周形成有沿圓周方向以預定間隔分開的複數個凸部52。護緣部50具有抵接於插入軸套部48之切削刀片30並可支撐切削刀片30之表面的環狀的支撐面50a，以及環狀溝58，並在環狀溝58中使沿圓周方向以預定間隔分開之複數個吸引孔60形成開口。在環狀的支撐面50a上形成有使其與切削刀片30之摩擦提高的微細凹凸51。
另一方面，在支撐軸盤46之圓筒部53上形成有環狀溝54，在環狀溝54中沿圓周方向形成複數個以預定間隔分開的連通孔56。如參照圖4(B)所清楚顯示地，吸引孔60和連通孔56是藉穿越形成於軸套部50和圓筒部53之連通路57而被連接。
如圖3(A)所示，連接導管42和吸引源74之吸引路 71配置有壓力計76，並將壓力計76連接到控制器78。當將開關閥72切換成開啟狀態時，會因吸引源74而在導管42和開關閥72之間的連通路71產生負壓，並可用壓力計76測定這個負壓，以控制成當壓力計76的數值超出預定值(例如，0.02MPa)時，可藉已內建在控制器78中的軟體判斷為危險，並輸出危險信號以立即停止切削作業。在此，因為大氣壓為0.1MPa，故上述之預定值0.02MPa為負壓。
將支撐軸盤46嵌合到轉軸28之錐體部28a和前端小徑部28b後，藉由將螺帽62螺合於公螺紋31並旋緊鎖固，就可將支撐軸盤46如圖3(A)所示地，固定至轉軸28之前端部。
將支撐軸盤46固定到轉軸28之前端部後，就可將具有開口30a之切削刀片30插入支撐軸盤46的軸套部48，再將固定軸盤64插入支撐軸盤46的軸套部48。
在此，切削刀片30是由將金鋼石研磨粒藉樹脂黏合(resin bonding)而固定形成的熱固性樹脂(resinoid)型研磨石，或是將金鋼石研磨粒藉燒結黏合(vitrified bonding)而固定形成的陶瓷燒結黏合型研磨石，或是將金鋼石研磨粒藉鍍鎳方式(nickel-plating)而固定形成之電鑄研磨石等所製成的墊圈形刀具。
固定軸盤(加壓軸盤)64的嵌合孔65，形成有複數個在圓周方向間隔分開而對應於形成於支撐軸盤46之軸套部48的凸部52之凹部70，在將固定軸盤64插入支撐軸盤46之軸套部48時，是定位成可將凸部52插入凹部70，以將固 定軸盤64插入支撐軸盤46之軸套部48。
藉由支撐軸盤46之凸部52和固定軸盤64之凹部70，可構成限制支撐軸盤46和固定軸盤64轉動之轉動限制部。圖3(B)所示為固定軸盤64之背面側立體圖，具有用於支撐插入支撐軸盤46之軸套部48的切削刀片38之環狀支撐面66，以及推壓切削刀片30之環狀加壓面68。環狀加壓面68上形成有使其和切削刀片30之摩擦提高的微細凹凸69。
參照圖4(A)，是顯示將切削刀片30和固定軸盤64插入支撐軸盤46之軸套部48之狀態的立體圖，圖4(B)所示為其縱向截面圖。
將圖3(A)所示之開關閥72切換至開啟位置，並將導管42連接吸引源74時，就可透過形成於支撐軸盤46之圓筒部53的環狀溝54、連通孔56、連通路57及吸引孔60而在支撐軸盤46的環狀溝58中產生負壓作用，使固定軸盤64被吸引向支撐軸盤46。
藉此，使切削刀片30受到護緣部50的支撐面50a和固定軸盤64的加壓面68挾持固定。特別是在本實施形態中，因為支撐軸盤46的環狀的支撐面50a和固定軸盤64的環狀加壓面68上形成有使其與切削刀片30之摩擦提高的微細凹凸51、69，所以可將切削刀片30安定地固定。
若以壓力計76所量測到之吸引路71中的壓力未達上述之預定值時，因作用於護緣部50之環狀溝58的負壓非常大，因此可以用相當大的作用力將切削刀片30挾持於護緣部50的支撐面50a和固定軸盤64的加壓面68之間，而不 會有對切削刀片30所進行之被加工物的切削作業造成妨礙的情形。
然而，當吸引路71中的壓力超出上述之預定值時，由於作用於護緣部50的環狀溝58之負壓並不夠大，所以要將切削刀片30的固定情況用於繼續進行切削作業會變得不夠。因此，當壓力計76檢測出此預定值以上的壓力時，會控制成使控制器78輸出危險信號，並立即停止被加工物的切削作業。
當切削刀片30磨損或在切削刀片30上發生缺損而必須更換新的切削刀片時，是將開關閥72切換到關閉位置以阻斷作用於軸套部50之環狀溝58的負壓。藉此，可將固定軸盤64因負壓所受之拘束作用解除，故可將固定軸盤64及切削刀片30從支撐軸盤46之軸套部48輕鬆卸下。
上述之本實施形態的切削刀片之裝設機構，為了導入負壓而使用旋轉接合器36之作法為其特徵之一。藉由將旋轉接合器36固定在轉軸殼體27的端面27a，就可將負壓導入支撐軸盤46之軸套部50的環狀溝58中，因此不需將以往的切削裝置中的轉軸28及轉軸殼體27的構造大幅度地改造，只要在轉軸殼體27的端面27a稍微加工，就能取代以往裝置中採用之使用螺帽的固定軸盤64之固定方式，而可以輕易地變更成以負壓進行之固定軸盤64的固定。
在上述實施形態中，是透過旋轉接合器36將負壓導入形成於固定軸盤46之護緣部50的環狀溝58中，以透過負壓藉支撐軸盤46之軸套部50的具有微細凹凸51之支撐面 50a和固定軸盤64之具有微細凹凸69之加壓面68挾持切削刀片30，並進一步將形成於軸套部48之凸部52嵌合到形成於固定軸盤64之嵌合孔65的凹部70中以構成轉動限制部，因此不需使用螺帽，就可用支撐軸盤46和固定軸盤64將切削刀片30挾持並確實地固定住。
在更換切削刀片30時，藉由往開關閥72的關閉位置的切換動作就能將固定軸盤64從支撐軸盤46卸下，因而可以有效率地更換切削刀片30。
26‧‧‧切削單元
27‧‧‧轉軸殼體
30‧‧‧切削刀片
30a‧‧‧開口
36‧‧‧旋轉接合器
40、50‧‧‧護緣部
42‧‧‧導管
46‧‧‧支撐軸盤
50a‧‧‧環狀的支撐面
51、69‧‧‧微細凹凸
52‧‧‧凸部
58‧‧‧環狀溝
62‧‧‧螺帽
64‧‧‧固定軸盤
65‧‧‧嵌合孔
66‧‧‧環狀支撐面
68‧‧‧環狀加壓面
70‧‧‧凹部
71‧‧‧吸引路
72‧‧‧開關閥
74‧‧‧吸引源
76‧‧‧壓力計
78‧‧‧控制器

Claims (3)

  1. 一種切削裝置，為具備保持被加工物之夾頭台、切削被保持於該夾頭台上之被加工物的切削機構，以及將該夾頭台和該切削機構相對地加工傳送之加工傳送機構的切削裝置，其特徵在於，該切削機構具備，轉軸、將該轉軸支撐成可旋轉的轉軸殼體、裝設於該轉軸的前端部之支撐軸盤、可裝卸地被該支撐軸盤支撐的切削刀片，以及將受到該支撐軸盤支撐的該切削刀片固定住的固定軸盤；該支撐軸盤包含，可插入形成於該切削刀片中央之開口部的軸套部、一體地形成在該軸套部外周且設有支撐該切削刀片其中一側之面的環狀支撐面的護緣部，以及嵌合於該轉軸的前端部之圓筒部；該支撐軸盤的該護緣部形成有在該固定軸盤側開口的吸引孔，並在該支撐軸盤的該圓筒部形成連通該吸引孔之連通孔，該連通孔是透過固定在該轉軸殼體上的旋轉接合器和開關閥而選擇性地連通吸引源；該固定軸盤具有，嵌合於該支撐軸盤之該軸套部的嵌合孔，以及可推壓該切削刀片之另一側之面的環狀加壓面；至少在該支撐軸盤的該環狀支撐面上形成有使其與該切削刀片之摩擦提高的微細凹凸，當開啟該開關閥以將該連通孔連接到該吸引源 時，可將該支撐軸盤與該固定軸盤之間減壓以將該固定軸盤吸引在該支撐軸盤上而使該切削刀片被固定。
  2. 如請求項1所述的切削裝置，其中，在該固定軸盤的該環狀加壓面上形成有使其與該切削刀片之摩擦提高的微細凹凸。
  3. 如請求項1或2所述的切削裝置，其中，在該旋轉接合器和該吸引源之間配置有壓力計，且該切削裝置還設有可在該壓力計的數值超出預定值時輸出危險信號的安全裝置。
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