(57)【要約】【課題】スピンドルアセンブリ内への水分の侵入を即座に検出し、報知することで、スピンドルアセンブリ内への水分の侵入を抑制することができる切削装置を提供すること。【解決手段】切削ブレード２１が装着されるスピンドルシャフト２５と、噴射口２７３、２７４から噴出される高圧エアＨによってスピンドルシャフト２５を回転可能に支持するエアベアリング２７、およびエアベアリング２７に高圧エアを供給するエア供給路２８からなるスピンドルハウジング２６と、を有するスピンドルアセンブリ２２を備える切削装置であって、エア供給路２８と高圧エア源９０とを接続する配管８０に配設され、高圧エアＨ中の水分を検出する水分検出部６０と、水分が検出されると報知する報知部７０とをさらに備え、水分検出部６０は、高圧エアＨ中の水分を吸着することで変色する水分吸着部と、水分吸着部の変色を検出する変色検出センサとを含んで構成されている。【選択図】図２
2013188806.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に切削ブレードが装着されるスピンドルシャフトと、
前記スピンドルシャフトに対してスラスト方向およびラジアル方向に高圧エアを噴出する噴出口を有し、前記噴出口から噴出される前記高圧エアによって前記スピンドルシャフトを回転可能に支持するエアベアリング、および前記エアベアリングに前記高圧エアを供給するエア供給路からなるスピンドルハウジングと、
を有するスピンドルアセンブリを備える切削装置であって、
前記エア供給路に接続されるとともに、高圧エア源に接続される配管と、
前記配管に配設され、前記配管内の前記高圧エア中の水分を検出する水分検出手段と、
前記水分検出手段により前記高圧エア中の水分が検出されると報知する報知手段と、
をさらに備え、
前記水分検出手段は、前記配管内の前記高圧エア中の水分を吸着することで変色する水分吸着部と、前記水分吸着部の変色を検出する変色検出センサと、を含んで構成されている
ことを特徴とする切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エアベアリングにより支持されて回転可能なスピンドルシャフトを有するスピンドルアセンブリを備えた切削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ウェーハなどの被加工物を切削する切削装置等には、スピンドルアセンブリが装備され、スピンドルアセンブリに切削ブレードなどの工具が装着され、切削加工などの各種加工が行われる。スピンドルアセンブリは、例えば特許文献１に示すように、スピンドルシャフトと、スピンドルシャフトを回転可能に支持するスピンドルハウジングと、スピンドルシャフトを回転させる回転駆動部とを備えている。スピンドルハウジングは、スピンドルシャフトのスラスト方向およびラジアル方向に高圧エアを噴出する噴出口を有し、噴出口から噴出される高圧エアによってスピンドルシャフトを回転可能に支持するエアベアリングと、エアベアリングに高圧エアを供給するエア供給路と、エアベアリングの噴出口から噴出されたエアを排出するエア排出路とを含んで構成されている。エアベアリングには、切削装置等が稼働している工場などの建屋に予め設けられている高圧エア源から配管を介して高圧エアが供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９６０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、周囲の環境、結露やその他の外的要因、または、高圧エア源の設備不備などにより、供給される高圧エアに水分が混入する虞がある。水分を含んだ高圧エアがスピンドルアセンブリに供給されると、スピンドルアセンブリを構成する部品にさびなどが発生することで、スピンドルアセンブリを交換しなければならないという虞があった。そのため、高圧エア源から高圧エアをスピンドルアセンブリに供給する配管に湿度計等を設置し、常時水分量を監視することが重要である。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スピンドルアセンブリ内への水分の侵入を即座に検出し、報知することで、スピンドルアセンブリ内への水分の侵入を抑制することができる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る切削装置は、先端に切削ブレードが装着されるスピンドルシャフトと、前記スピンドルシャフトに対してスラスト方向およびラジアル方向に高圧エアを噴出する噴出口を有し、前記噴出口から噴出される前記高圧エアによって前記スピンドルシャフトを回転可能に支持するエアベアリング、および前記エアベアリングに前記高圧エアを供給するエア供給路からなるスピンドルハウジングと、を有するスピンドルアセンブリを備える切削装置であって、前記エア供給路に接続されるとともに、高圧エア源に接続される配管と、前記配管に配設され、前記配管内の前記高圧エア中の水分を検出する水分検出手段と、前記水分検出手段により前記高圧エア中の水分が検出されると報知する報知手段と、をさらに備え、前記水分検出手段は、前記配管内の前記高圧エア中の水分を吸着することで変色する水分吸着部と、前記水分吸着部の変色を検出する変色検出センサと、を含んで構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の切削装置は、高圧エア中に水分が含まれていると水分吸着部が即座に変色するため、変色検出センサが水分吸着部の変色を検出することにより、高圧エア中に水分が含まれていることを即座に検出でき、報知手段により報知することで、スピンドルアセンブリ内への水分の侵入を抑制することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、切削装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、スピンドルアセンブリを含む加工手段の構成例を示す図である。
【図３】図３は、水分検出手段の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１０】
〔実施形態〕
図１は、切削装置の構成例を示す図である。図２は、スピンドルアセンブリを含む加工手段の構成例を示す図である。図３は、水分検出手段の構成例を示す図である。切削装置１は、図示しない被加工物に切削加工を行うものであり、図１に示すように、チャックテーブル１０と、少なくともスピンドルシャフト２５、スピンドルハウジング２６を有するスピンドルアセンブリ２２を含む加工手段２０と、図示しないＸ軸移動手段と、Ｙ軸移動手段３０と、Ｚ軸移動手段４０と、制御部５０と、水分検出部６０と、報知部７０と、配管８０とを含んで構成されている。
【００１１】
ここで、被加工物は、切削装置１により切削加工が行われる加工対象であり、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする半導体ウェーハや、ガラス、樹脂等からなる板状部材である。被加工物は、本実施形態では、デバイスが複数形成されているデバイス側の表面と反対側の裏面がダイシングテープに貼着され、被加工物に貼着されたダイシングテープがフレームに貼着されることで、フレームに固定される。
【００１２】
チャックテーブル１０は、被加工物を保持するものである。チャックテーブル１０は、表面に載置された被加工物を吸引することで、被加工物の表面を露出させた状態で保持するものである。なお、チャックテーブル１０は、テーブル移動基台２に着脱可能に固定されている。また、チャックテーブル１０の周囲には、クランプ部１１が設けられており、クランプ部１１がエアーアクチュエータにより駆動することで、ダイシングテープを介して被加工物が保持されているフレームを挟持する。
【００１３】
加工手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物に対して切削加工を行うものである。加工手段２０は、図２に示すように、切削ブレード２１と、スピンドルアセンブリ２２と、回転駆動源２３とを含んで構成されている。切削ブレード２１は、被加工物を切削加工する環状に形成されており、切削砥石であり、高速回転することで被加工物に切削加工を行うものである。切削ブレード２１は、フランジ機構２４によりスピンドルアセンブリ２２のスピンドルシャフト２５に対して着脱自在に固定される。つまり、切削ブレード２１は、スピンドルシャフト２５の先端２５１に装着される。
【００１４】
スピンドルアセンブリ２２は、切削ブレード２１を回転可能に支持するものであり、スピンドルシャフト２５と、スピンドルハウジング２６とを含んで構成されている。スピンドルシャフト２５は、スピンドルハウジング２６の内部空間に収容されており、先端２５１側と反対側で回転駆動源２３と連結されている。また、スピンドルシャフト２５は、スピンドルシャフト２５の軸方向に対向する両側面がスピンドルハウジング２６のスラスト支持部材２６３，２６４と対向するフランジ部２５２が、先端２５１側に形成されている。
【００１５】
スピンドルハウジング２６は、エアベアリング２７と、エア供給路２８と、エア排出路２９とを含んで構成されており、ラジアル支持部材２６１と、エア供給路形成部材２６２と、２つのスラスト支持部材２６３，２６４とから形成されている。ここで、ラジアル支持部材２６１およびエア供給路形成部材２６２は円筒形状に、２つのスラスト支持部材２６３，２６４はリング状に形成されている。ラジアル支持部材２６１は、ラジアル支持部材２６１の内部空間に挿入されたスピンドルシャフト２５が回転可能な内径に設定されており、エア供給路形成部材２６２の内部空間のうち先端２５１側と反対側の部分に、ラジアル支持部材２６１の外周面が接触した状態で挿入（例えば、圧入）可能な外径に設定されている。２つのスラスト支持部材２６３，２６４は、各スラスト支持部材２６３，２６４の内部空間に挿入されたスピンドルシャフト２５が回転可能な内径に設定されており、エア供給路形成部材２６２の内部空間のうち先端２５１側の部分に、各スラスト支持部材２６３，２６４の外周面が接触した状態で挿入（例えば、圧入）可能な外径に設定されている。
【００１６】
エアベアリング２７は、高圧エアＨによってスピンドルシャフト２５を回転可能に支持するものであり、ラジアル方向に支持するラジアルベアリング２７１と、スラスト方向に支持するスラストベアリング２７２とにより構成されている。ラジアルベアリング２７１は、スピンドルシャフト２５に対して軸方向に複数個形成されており、ラジアル支持部材２６１の内周面から外周面に至って形成されている。各ラジアルベアリング２７１は、ラジアル支持部材２６１の内周面に形成され、径方向においてスピンドルシャフト２５に対向するラジアル方向噴射口２７３を周方向に複数個有している。スラストベアリング２７２は、フランジ部２５２を挟んで軸方向に対向して一対形成されており、各スラスト支持部材２６３，２６４のフランジ部２５２と軸方向において対向する側面から各スラスト支持部材２６３，２６４の内部に至って形成されている。各スラストベアリング２７２は、各スラスト支持部材２６３，２６４のフランジ部２５２と軸方向において対向する側面に形成され、軸方向においてスピンドルシャフト２５に対向するスラスト方向噴射口２７４を周方向に複数個有している。各スラスト方向噴射口２７４は、各スラスト支持部材２６３，２６４の内部で周方向においてそれぞれ連通し、各スラスト支持部材２６３，２６４の外周面に連通する連通通路２７５と接続されている。
【００１７】
エア供給路２８は、エアベアリング２７に高圧エアＨを供給するものであり、エア供給路形成部材２６２に形成された、メイン通路２８１と、ラジアルベアリング２７１に高圧エアＨを供給するラジアル通路２８２と、スラストベアリング２７２に高圧エアＨを供給するスラスト通路２８３とにより構成されている。メイン通路２８１は、エア供給路形成部材２６２の軸方向に形成されたものであり、一方の端部が配管８０と接続されている。つまり、エア供給路２８は、高圧エア源９０と接続された配管８０と接続されている。ラジアル通路２８２は、一方の端部がメイン通路２８１と接続され、他方の端部がエア供給路形成部材２６２の内周面のうち、ラジアルベアリング２７１に対向する位置に周方向に連続して開口しており、ラジアルベアリング２７１の各ラジアル方向噴射口２７３と接続されている。つまり、各ラジアルベアリング２７１は、各ラジアル方向噴射口２７３がエア供給路２８と接続されているので、スピンドルシャフト２５に対してラジアル方向に高圧エアＨを噴射することができる。スラスト通路２８３は、一方の端部がメイン通路２８１と接続され、他方の端部がエア供給路形成部材２６２の内周面のうち、連通通路２７５に対向する位置に開口しており、連通通路２７５を介してスラストベアリング２７２の各スラスト方向噴射口２７４と接続されている。つまり、各スラストベアリング２７２は、各スラスト方向噴射口２７４がエア供給路２８と接続されているので、スピンドルシャフト２５に対してスラスト方向に高圧エアＨを噴射することができる。
【００１８】
エア排出路２９は、エアベアリング２７に供給されたのち、スピンドルシャフト２５とスピンドルハウジング２６との間に介在することとなるエアを外部へ排出するものであり、排出開口部２９１と、連通通路２９２と、排出通路２９３とにより構成されている。排出開口部２９１は、ラジアル支持部材２６１の内周面において周方向に連続して形成されており、ラジアル支持部材２６１に形成された連通通路２９２と接続されている。連通通路２９２は、エア供給路形成部材２６２に形成され、一端が外部に開放されている排出通路２９３と接続されているので、スピンドルシャフト２５とスピンドルハウジング２６との間に介在するエアがエア排出路２９を通り外部に排出される。
【００１９】
Ｘ軸移動手段は、切削ブレード２１に対してチャックテーブル１０に保持された被加工物を切削装置１におけるＸ軸方向に相対移動させるものである。Ｘ軸移動手段は、図示しないＸ軸パルスモータにより発生した回転力により、テーブル移動基台２を図示しないＸ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＸ軸方向に移動させる。ここで、テーブル移動基台２は、テーブル移動基台２の中心軸線を中心とする切削装置１におけるθ方向に回転自在に支持されている。テーブル移動基台２は、図示しないチャックテーブル回転源に連結されており、チャックテーブル回転源が発生した回転力により、チャックテーブル１０をθ方向に任意の角度、例えば９０度回転や連続回転することができ、チャックテーブル１０に保持された被加工物を切削ブレード２１に対してチャックテーブル１０の中心軸線を中心に任意の角度回転や連続回転などの回転駆動させることができる。
【００２０】
Ｙ軸移動手段３０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物に対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＹ軸方向に相対移動させるものである。Ｙ軸移動手段３０は、図示しないＹ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０を図示しないＹ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＹ軸方向に移動させる。
【００２１】
Ｚ軸移動手段４０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物に対して切削ブレード２１を切削装置１におけるＺ軸方向に相対移動させるものである。Ｚ軸移動手段４０は、図示しないＺ軸パルスモータにより発生した回転力により、加工手段２０を図示しないＺ軸ガイドレールによりガイドしつつ、装置本体３に対してＺ軸方向に移動させる。
【００２２】
制御部５０は、制御手段であり、切削装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御するものである。制御部５０は、回転駆動源２３を駆動制御することで発生した回転力により切削ブレード２１を高速回転（数千〜数万ｒｐｍ）させ、チャックテーブル１０と切削ブレード２１とをＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向、θ方向において相対移動させることで、被加工物を切削する加工を加工手段２０に行わせるものである。また、制御部５０は、水分検出部６０により高圧エアＨに水分が含まれていることが検出されたと判断すると、報知部７０に報知指令を出力する。なお、制御部５０は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、切削装置１の加工動作の状態を表示する表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる操作手段と接続されている。
【００２３】
水分検出部６０は、水分検出手段であり、図３に示すように、配管８０に配設され、配管８０内の高圧エアＨ中の水分を検出するものであり、水分吸着部６１と、変色検出センサ６２とを含んで構成されている。水分吸着部６１は、配管８０を通過する高圧エアＨの水分を吸着することで変色する物質、本実施形態では、水分を吸着していない状態が青色で、水分を吸着した状態で赤色に即座に変色する塩化コバルト紙である。水分吸着部６１は、配管８０の内部に露出するように配設されており、本実施形態では、配管８０の内周面側に露出するように保持フレーム６３に保持されている。保持フレーム６３は、配管８０の内周面に沿った形状に形成されており、外周に沿って形成された切欠部６３ａに、長方形に形成された水分吸着部６１の外周が挿入されることで保持する。なお、保持フレーム６３は、配管８０の途中に設けられた略円筒形状の検出部本体６４の内周面（配管８０の内周面と同径であることが好ましい）から突出しないように、検出部本体６４の内周面に埋め込まれた状態で設けられている。これにより、検出部本体６４を通過する高圧エアＨの流れを阻害することを抑制することができる。また、検出部本体６４は、両端部に配管８０が挿入されることで、配管８０の途中に配設されている。変色検出センサ６２は、水分吸着部６１の変色を検出するものであり、センサ出力部６５と、センサ入力部６６とにより構成されている。センサ出力部６５およびセンサ入力部６６は、センサ出力部６５が出力する電磁波を透過できる仕切り板６７を挟んで、水分吸着部６１と径方向において対向する位置に配設されている。センサ出力部６５は、水分吸着部６１に向けて電磁波（赤外線、可視光線、紫外線などを含む）を出力するものであり、制御部５０と電気的に接続され、制御部５０による電磁波の出力が制御されている。センサ入力部６６は、センサ出力部６５から出力され、水分吸着部６１で反射した電磁波が入力されるものであり、水分吸着部６１の変色により出力値が変化するものであり、制御部５０と電気的に接続され、制御部５０に出力値が出力される。例えば、変色検出センサ６２は、センサ出力部６５から可視光線が発光され、水分吸着部６１で反射した可視光線がセンサ入力部６６の撮像素子（例えば、ＣＣＤカメラ）に入力され、水分吸着部６１の変色により撮像素子から出力される画像データのパラメータが変化することで、水分吸着部６１の変色を検出する。
【００２４】
報知部７０は、報知手段であり、高圧エアＨ中の水分が検出された場合に報知を発することで、オペレータに高圧エアＨに水分が含まれる原因が存在することを認識させるものである。報知部７０は、制御部５０と電気的に接続されており、出力値が変化したと判断して制御部５０から出力された報知指令に基づいて報知を発する。報知の具体的方法は、音、光、振動など、人間が五感で感知することができればいずれの方法であってもよい。なお、制御部５０は、高圧エアＨ中の水分による水分吸着部６１の変色後に対応するセンサ入力部６６から出力値を所定値として予め記憶しておき、センサ入力部６６からの出力値が少なくとも所定値になった場合に、水分吸着部６１が変色したと判断してもよい。
【００２５】
配管８０は、エア供給路２８と高圧エア源９０とを接続するものである。なお、配管８０には、制御部５０により制御される図示しない開閉弁が配設されている。高圧エア源９０は、スピンドルアセンブリ２２に高圧エアＨを供給するものであり、切削装置１が稼働している工場などの建屋に予め設けられているものであるが、切削装置１に配設されていてもよい。
【００２６】
次に、本実施形態に係る切削装置１の切削加工動作について説明する。オペレータが切削装置１に、加工内容情報を登録し、チャックテーブル１０に被加工物を保持させ、切削加工動作の開始指示があった場合に、切削加工動作を開始する。切削加工動作において、制御部５０は、撮像手段が撮像した画像に基づいてアライメント調整を行い、保持された被加工物の加工手段２０に対する相対位置が調整される。次に、制御部５０は、撮像位置の被加工物を保持したチャックテーブル１０を加工位置までＸ軸方向に移動し、加工内容情報に基づいて、被加工物の切削加工を開始する。
【００２７】
制御部５０は、開閉弁を開弁することで、高圧エア源９０から高圧エアＨが配管８０を介してスピンドルアセンブリ２２のエアベアリング２７に供給される。エアベアリング２７に供給された高圧エアＨは、各ラジアル方向噴射口２７３からスピンドルシャフト２５に対してラジアル方向に噴射されるとともに、各スラスト方向噴射口２７４からフランジ部２５２に対して噴射されることで、スピンドルハウジング２６によりスピンドルシャフト２５を回転可能に支持する。次に、制御部５０は、回転駆動源２３を駆動制御して、切削ブレード２１を高速回転させるとともに、切削ブレード２１と被加工物とをＸ、Ｙ、Ｚ軸方向において相対移動させることで、被加工物をストレートラインに沿って分割する切削加工や被加工物のエッジをトリミングする切削加工を行う。
【００２８】
水分検出部６０は、切削装置１の切削加工動作時や定期メンテナンス時など、配管８０を介して高圧エアＨがスピンドルアセンブリ２２に供給されている状態で、高圧エアＨ中の水分を検出する。高圧エアＨ中に水分が含まれる場合は、水分吸着部６１が変色するため、水分吸着部６１の変色に応じた出力値が変色検出センサ６２から出力され、制御部５０が高圧エアＨ中に水分が含まれると判断し、報知部７０に報知指令を出力し、報知部７０が報知を発する。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る切削装置１は、高圧エアＨ中に水分が含まれていると水分吸着部６１が即座に青色から赤色に変色し、変色検出センサ６２が水分吸着部６１の変色を検出し、変色に基づいた出力値を制御部５０に出力することで、高圧エアＨ中に水分が含まれていることを即座に判断することができ、制御部５０から出力された報知指令に基づいて報知部７０により報知することで、オペレータが高圧エアＨ中に水分が混入したことを認識することができる。従って、切削装置１が切削加工動作中である場合は、切削装置１の運転を停止することができ、高圧エアＨ中に水分が混入しないように対策を施すまで、切削装置１の運転停止を維持することができるため、スピンドルアセンブリ２２に高圧エアＨが供給されることにより、スピンドルアセンブリ２２内への水分の侵入を抑制することができる。また、水分吸着部６１が吸着した水分を外部雰囲気に応じて放出することができる場合は、水分検出部６０により高圧エアＨ中の水分を検出した後も、利用することができる。
【００３０】
なお、本実施形態では、制御部５０は、高圧エアＨ中に水分が含まれると判断した場合、切削装置１が切削加工動作中である場合は切削動作を停止してもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１  切削装置
１０  チャックテーブル
２０  加工手段
２１  切削ブレード
２２  スピンドルアセンブリ
２５  スピンドルシャフト
２６  スピンドルハウジング
２７  エアベアリング
２７３  ラジアル方向噴射口
２７４  スラスト方向噴出口
２８  エア供給路
３０  Ｙ軸移動手段
４０  Ｚ軸移動手段
５０  制御部
６０  水分検出部
６１  水分吸着部
６２  変色検出センサ
７０  報知部
８０  配管
９０  高圧エア源
【図１】
2013188806.tif 000003
【図２】
2013188806.tif 000004
【図３】
2013188806.tif 000005