(57)【要約】【課題】  エア供給量を増やすことなく、スピンドルの高速回転が可能なスピンドルアセンブリを提供することである。【解決手段】  スピンドルアセンブリであって、エア供給路を有するスピンドルハウジングと、中心に形成されたスピンドル挿入穴と、前記エア供給路からの圧縮エアを該スピンドル挿入穴に供給する複数の分岐路とを有し、前記スピンドルハウジング中に圧入されたベアリングシャフトと、該ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴中に挿入されたスピンドルと、該スピンドルと前記ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴を画成する内壁との間に形成されたラジアルエアベアリングと、前記エア供給路及び前記分岐路を介して前記ラジアルエアベアリングに圧縮エアを供給する圧縮エア供給源とを具備し、前記スピンドルの非回転時に該スピンドルの中心が前記スピンドル挿入穴の中心に対して下方側へ３〜１０μｍ偏心し、前記スピンドルと前記内壁最下端との間の隙間が５〜３０μｍであることを特徴とする。【選択図】図６
2009144788.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルアセンブリであって、
エア供給路を有するスピンドルハウジングと、
中心に形成されたスピンドル挿入穴と、前記エア供給路からの圧縮エアを該スピンドル挿入穴に供給する複数の分岐路とを有し、前記スピンドルハウジング中に圧入されたベアリングシャフトと、
該ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴中に挿入されたスピンドルと、
該スピンドルと前記ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴を画成する内壁との間に形成されたラジアルエアベアリングと、
前記エア供給路及び前記分岐路を介して前記ラジアルエアベアリングに圧縮エアを供給する圧縮エア供給源とを具備し、
前記スピンドルの非回転時に該スピンドルの中心が前記スピンドル挿入穴の中心に対して下方側へ３〜１０μｍ偏心し、前記スピンドルと前記内壁最下端との間の隙間が５〜３０μｍであることを特徴とするスピンドルアセンブリ。
【請求項２】
前記分岐路を介して供給される前記スピンドルの中心より上方側からの圧縮エアの供給量が該スピンドルの中心より下方側からの圧縮エアの供給量に対して１倍より多く、４倍以下であることを特徴とする請求項１記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項３】
前記ラジアルエアベアリングに供給される圧縮エアは０．４〜０．７ＭＰａであることを特徴とする請求項１又は２のいずれかに記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項４】
前記各分岐路に設けられた複数のオリフィスを更に具備し、
該スピンドルの中心より上方側に設けられたオリフィスの径が下方側に設けられたオリフィスの径より大きいことを特徴とする請求項２記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項５】
前記各分岐路に設けられた同一径の複数のオリフィスを更に具備し、
前記スピンドルの中心より上方側に設けられた分岐路の数が下方側に設けられた分岐路の数より多いことを特徴とする請求項２記載のスピンドルアセンブリ。
【請求項６】
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を切削する切削ブレードが装着されたスピンドルアセンブリとを備えた切削装置において、
該スピンドルアセンブリは請求項１〜５のいずれかに記載のスピンドルアセンブリから構成され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、切削ブレードが装着されるスピンドルアセンブリ及び該スピンドルアセンブリを備えた切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
ウエーハを個々のデバイスに分割する切削装置（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、チャックテーブルに保持されたウエーハの分割予定ラインを切削する切削ブレードを回転可能に支持した切削手段と、切削手段のスピンドルを回転可能に支持するエアベアリングに圧縮エアを供給する圧縮エア供給源とを具備しており、ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。
【０００４】
切削装置のスピンドルを回転可能に支持するエアベアリングは、例えば特開平７−２０８４７４号公報及び特開平１１−１１７９３９号公報に開示されており、ラジアル軸受部及びスラフト軸受部のエアベアリングから構成されている。
【０００５】
特開平１１−１１７９３９号公報に開示されたエアベアリングでは、スピンドルと一体的に形成されたスラフトプレートの外周面にもエアベアリングから成るラジアル軸受部を設けることにより、ラジアル方向の剛性を高めスピンドルの微小のぶれを防止している。
【特許文献１】特開平７−２０８４７４号公報
【特許文献２】特開平１１−１１７９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
スピンドルをラジアルエアベアリング及びスラフトエアベアリングで回転可能に支持するスピンドルアセンブリでは、スピンドルの自重による沈み込みとスピンドルの回転に伴って、スピンドル下方のエア密度が上方側に比べて高くなる。
【０００７】
このエア密度差によってスピンドルには浮力が生じるが、スピンドルが上方へ移動するとスピンドルより下方側のエア密度が下がるため、スピンドルの沈み込みが発生し、その結果スピンドルの上下運動が生じることになる。
【０００８】
スピンドルの上下運動範囲が非常に大きくなると、スピンドルがラジアルエアベアリングを画成するスピンドルハウジングの内壁に接触し、かじり現象が発生する。このスピンドルの上下運動を抑制するために、ラジアルエアベアリングにはオリフィスを通じてラジアル方向に０．４〜０．７ＭＰａ程度の圧縮エアが供給されている。
【０００９】
しかし、回転が高速になるにつれてスピンドルの上下運動（振動）は加速度的に増大し、上下運動を抑制するために必要なエア量も飛躍的に増大するという問題がある。
【００１０】
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、供給エア量を増やすことなく、スピンドルの高速回転が可能なスピンドルアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によると、スピンドルアセンブリであって、エア供給路を有するスピンドルハウジングと、中心に形成されたスピンドル挿入穴と、前記エア供給路からの圧縮エアを該スピンドル挿入穴に供給する複数の分岐路とを有し、前記スピンドルハウジング中に圧入されたベアリングシャフトと、該ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴中に挿入されたスピンドルと、該スピンドルと前記ベアリングシャフトのスピンドル挿入穴を画成する内壁との間に形成されたラジアルエアベアリングと、前記エア供給路及び前記分岐路を介して前記ラジアルエアベアリングに圧縮エアを供給する圧縮エア供給源とを具備し、前記スピンドルの非回転時に該スピンドルの中心が前記スピンドル挿入穴の中心に対して下方側へ３〜１０μｍ偏心し、前記スピンドルと前記内壁最下端との間の隙間が５〜３０μｍであることを特徴とするスピンドルアセンブリが提供される。
【００１２】
好ましくは、分岐路を介して供給されるスピンドルの中心より上方側からの圧縮エアの供給量は、スピンドルの中心より下方側からの圧縮エアの供給量に対して１倍より多く、４倍以下である。好ましくは、ラジアルエアベアリングに供給される圧縮エアは０．４〜０．７ＭＰａである。
【００１３】
好ましくは、スピンドルアセンブリは、前記各分岐路に設けられた複数のオリフィスを更に具備し、該スピンドルの中心より上方側に設けられたオリフィスの径が下方側に設けられたオリフィスの径より大きい。
【００１４】
代替案として、スピンドルアセンブリは、前記各分岐路に設けられた同一径の複数のオリフィスを更に具備し、前記スピンドルの中心より上方側に設けられた分岐路の数が下方側に設けられた分岐路の数より多い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のスピンドルアセンブリでは、ラジアルエアベアリングをスピンドルの下方側で薄く、上方側で厚くなるように設定したので、スピンドルの自重による沈み込みとスピンドルの高速回転に伴って下側のラジアルエアベアリングのエア密度が上方側のラジアルエアベアリングに比べて高くなるが、スピンドルの上方側から圧縮エアが多く供給されるので、エア密度差によってスピンドルに発生する浮力を抑制することができ、スピンドルが高速回転した際にスピンドルの中心とスピンドル挿入穴の中心を合致させることができる。従って、供給圧縮エア量を増量させることなく、スピンドルの上下運動を抑制し、スピンドルを高速回転することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１は半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる本発明実施形態に係るスピンドルアセンブリを具備した切削装置２の外観を示している。
【００１７】
切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
【００１８】
図２に示すように、ダイシング対象のウエーハ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て多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。
【００１９】
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の外周縁部は環状フレーム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を介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００２０】
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２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。
【００２１】
仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
【００２２】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。
【００２３】
アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
【００２４】
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８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２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
【００２５】
切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。
【００２６】
図３を参照すると、スピンドルと、スピンドルに装着されるブレードマウントとの関係を示す分解斜視図が示されている。スピンドルアセンブリ３０のスピンドルハウジング３２中には、図示しないサーボモータ又はシンクロナスモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。スピンドル２６はテーパ部２６ａ及び先端小径部２６ｂを有しており、先端小径部２６ｂには雄ねじ３４が形成されている。
【００２７】
３６はボス部（凸部）３８と、ボス部３８と一体的に形成された固定フランジ４０とから構成されるブレードマウントであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。さらに、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。
【００２８】
ブレードマウント３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂ及びテーパ部２６ａに挿入して、ナット４４を雄ねじ３４に螺合して締め付けることにより、図４に示すようにスピンドル２６の先端部に取り付けられる。
【００２９】
図４はブレードマウント３６が固定されたスピンドル２６と、切削ブレード２８との装着関係を示す分解斜視図である。切削ブレード２８はハブブレードと呼ばれ、円形ハブ４８を有する円形基台４６の外周にニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散された切刃５０が電着されて構成されている。
【００３０】
切削ブレード２８の装着穴５２をブレードマウント３６のボス部３８に挿入し、固定ナット５４をボス部３８の雄ねじ４２に螺合して締め付けることにより、切削ブレード２８がスピンドル２６に取り付けられる。
【００３１】
図５を参照すると、切削手段２４の拡大斜視図が示されている。６０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、このブレードカバー６０には切削ブレード２８の側面に沿って伸長する図示しない切削水ノズルが取り付けられている。切削水が、パイプ７２を介して図示しない切削水ノズルに供給される。
【００３２】
６２は着脱カバーであり、ねじ６４によりブレードカバー６０に取り付けられる。着脱カバー６２は、ブレードカバー６０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル７０を有している。切削水は、パイプ７４を介して切削水ノズル７０に供給される。
【００３３】
６６はブレード検出ブロックであり、ねじ６８によりブレードカバー６０に取り付けられる。ブレード検出ブロック６６には発光素子及び受光素子からなる図示しないブレードセンサが取り付けられており、このブレードセンサにより切削ブレード２８の切刃５０の状態を検出する。
【００３４】
ブレードセンサにより切刃５０の欠け等を検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。７６はブレードセンサの位置を調整するための調整ねじである。
【００３５】
次に図６及び図７を参照して、本発明実施形態に係るスピンドルアセンブリ３０について詳細に説明する。スピンドルハウジング３２には、圧縮エア供給源８０からの圧縮エアが供給されるエア供給口８２と、エア供給口８２に連通されたエア供給路８４が形成されている。
【００３６】
スピンドルハウジング３２の内壁部分には、軸方向に離間した複数の環状供給路８５が形成されている。スピンドルハウジング３２中には、ベアリングシャフト８６が例えば焼きばめ等により圧入されている。ベアリングシャフト８６は中心に形成されたスピンドル挿入穴８８を有しており、このスピンドル挿入穴８８中にスピンドル２６が挿入されている。
【００３７】
ベアリングシャフト８６は更に、各環状供給路８５から半径方向内側に伸長し、圧縮エアをスピンドル挿入穴８８に供給する複数の分岐路９２を有している。各分岐路９２中には、所定の開口径を有するオリフィス９４が挿入されている。オリフィスの開口径は例えば０．１５ｍｍである。
【００３８】
スピンドル２６は一体的に形成されたスラフトプレート２６ａを有している。ベアリングシャフト８６には、このスラフトプレート２６ａを挟んで半径方向に伸長する分岐路９６，９８と、各分岐路９６，９８に連通した環状供給路１００が形成されている。
【００３９】
各環状供給路１００に連通して軸方向にスラフトプレート２６ａに向かって伸長する複数の軸方向分岐路１０２が形成されている。各軸方向分岐路１０２中には所定の開口径を有するオリフィス１０４が挿入されている。
【００４０】
圧縮エアがスピンドル挿入穴８８中に供給されない状態においては、スピンドル２６を支えるものがないため、スピンドル２６はベアリングシャフト８６のスピンドル挿入穴８８を画成する底壁に接触している。
【００４１】
圧縮エア供給源８０からエア供給口８２、エア供給路８４、環状供給路８５、分岐路９２及びオリフィス９４を介して圧縮エアをスピンドル挿入穴８８中に供給すると、スピンドル２６は圧縮エアに支持され図６及び図７に示したように浮上し、スピンドル２６とベアリングシャフト８６のスピンドル挿入穴８８を画成するベアリングシャフト８６の内壁との間にラジアルエアベアリング９０が形成される。
【００４２】
本実施形態では、図７（Ｂ）に示すように、オリフィス９４の開口径を一定として、スピンドルシャフト２６の中心より上方側に配置した分岐路９２の数、即ちオリフィス９４の数を、スピンドル２６の中心より下側に配置した分岐路９２の数、即ちオリフィス９４の数より大きく設定している。
【００４３】
よって、スピンドル挿入穴８８中に圧縮エアが供給され、スピンドル２６が回転しない定常状態において、スピンドル２６の中心がスピンドル挿入穴８８の中心に対して下方側へ偏心している。好ましくは、この偏心量は３〜１０μｍである。更に、スピンドル２６とスピンドル挿入穴８８を画成する内壁最下端との間の隙間は５〜３０μｍである。
【００４４】
これにより、図７（Ａ）及び図７（Ｂ）に示すように、スピンドル２６より上側のラジアルエアベアリング９０ａは厚く、下側のラジアルエアベアリング９０ｂは薄い状態となる。
【００４５】
図６を再び参照すると、エア供給路８４からの圧縮エアは、分岐路９６，９８、環状供給路１００、軸方向分岐路１０２及びオリフィス１０４を介してスラフトプレート２６ａの両側に供給され、スラフトエアベアリング１０６を形成する。
【００４６】
スピンドル上方側からと下方側からの最適エア供給バランスを探るため、上方側からのエア供給量を下方側からのエア供給路に対して１．５倍、２倍、２．５倍、３倍、３．５倍、４倍、４．５倍とし、スピンドル２６を高速回転（６００００〜９００００ｒｐｍ）する実験を行った。
【００４７】
実験の結果、１．５倍〜４倍ではスピンドル２６の上下運動無く回転が可能であり、特に１．５倍、２倍、２．５倍、３倍では安定したスピンドルの回転が可能であった。３．５倍、４倍では比較的安定したスピンドルの回転が得られたが、４．５倍ではスピンドル２６の上下運動が大きく発生した。
【００４８】
上方側からのエア供給量が１倍以下では本発明の効果を全く期待できないので、スピンドル２６の中心より上方側からの圧縮エアの供給量は、スピンドルの中心より下方側からの圧縮エアの供給量に対して１倍より多く、４倍以下が好ましい。また、ラジアルエアベアリング９０に供給される圧縮エアは０．４〜０．７ＭＰａであることが好ましい。
【００４９】
本実施形態では、スピンドル２６の下方側に１個のオリフィス９４を設け、上方側に３個のオリフィス９４を設けているが、オリフィスの数はこれに限定されるものではなく、スピンドル２６の上方側のオリフィスの数が下方側のオリフィスの数より多ければ本発明の効果を期待できる。
【００５０】
また、スピンドル２６の上方側のエア供給量を下方側のエア供給量より多くすれば本発明の効果を期待できるので、スピンドル２６の上方側及び下方側に形成した分岐路の数（オリフィスの数）は同じにして、上方側のオリフィスの開口径を下方側のオリフィスの開口径より大きくするようにしても良い。
【００５１】
上述した実施形態によれば、ラジアルエアベアリングをスピンドル２６の下方側で薄く、上方側で厚くなるように設定したので、スピンドル２６の自重による沈み込みとスピンドル２６の高速回転に伴って下側のラジアルエアベアリング９０ｂのエア密度が上方側のラジアルエアベアリング９０ａに比べて高くなるが、スピンドル２６の上方側から圧縮エアが多く供給されるので、エア密度差によってスピンドル２６に発生する浮力を抑制することができ、スピンドル２６が高速回転した際にスピンドル２６の中心とスピンドル挿入穴８８の中心を合致させることができる。従って、供給圧縮エア量を増量させることなく、スピンドルの上下運動を抑制し、スピンドルを高速回転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明を適用するのに適した切削装置の外観斜視図である。
【図２】フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。
【図３】スピンドルユニットと、スピンドルに固定されるべきブレードマウントとの関係を示す分解斜視図である。
【図４】スピンドルユニットと、スピンドルに装着されるべきハブブレードとの関係を示す分解斜視図である。
【図５】切削手段の拡大斜視図である。
【図６】本発明実施形態の縦断面図である。
【図７】図７（Ａ）は図６の７Ａ−７Ａ線断面図、図７（Ｂ）は図６の７Ｂ−７Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
２    切削装置
１８    チャックテーブル
２４    切削手段
２６    スピンドル
２６ａ    スラフトプレート
２８    切削ブレード
３０    スピンドルアセンブリ
３２    スピンドルハウジング
８０    圧縮エア供給源
８４    エア供給路
８５    環状供給路
８６    ベアリングシャフト
８８    スピンドル挿入穴
９０，９０ａ，９０ｂ    ラジアルエアベアリング
９２    分岐路
９４    オリフィス
９６，９８    分岐路
１００    環状供給路
１０２    軸方向分岐路
１０４    オリフィス
【図１】
2009144788.tif 000003
【図２】
2009144788.tif 000004
【図３】
2009144788.tif 000005
【図４】
2009144788.tif 000006
【図５】
2009144788.tif 000007
【図６】
2009144788.tif 000008
【図７】
2009144788.tif 000009