JP5295620B2 - マウントフランジ取り外し治具及びマウントフランジの取り外し方法 - Google Patents

Description

本発明は、切削装置のスピンドルに装着される切削ブレードを保持するためのマウントフランジをスピンドルから取り外すマウントフランジ取り外し治具及びマウントフランジの取り外し方法に関する。

半導体ウエーハを個々のデバイスに分割する切削装置は、ウエーハ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。

切削手段は、スピンドルを回転駆動するスピンドルユニットと、スピンドルの先端に取り付けられたマウントフランジと、このマウントフランジに装着された薄い切刃を有する切削ブレードと、切削ブレードをマウントフランジに固定する固定ナットとから構成される。

マウントフランジを取り付けるスピンドルの先端はテーパ形状に形成されており、マウントフランジはスピンドルのテーパ形状に対応したテーパ形状の係合穴を有しており、この係合穴を介してマウントフランジはスピンドルに装着される。
特開２００１−５４８０５号公報

マウントフランジは切削ブレードと共に４０，０００ｒｐｍ又は６０，０００ｒｐｍ等で高速回転されるため、遠心力によってマウントフランジの内径が拡張し、テーパ形状のスピンドル先端の奥方向に移動し、スピンドルとの間で強い噛み付きが生じてスピンドルから取り外せなくなるという問題がある。

一方、切削ブレードは加工に伴い消耗するが、切削ブレードのマウントフランジからの突き出し量が被加工物厚みより小さくなると完全切断が出来なくなるため、切削ブレードを新品へ交換する。

切削ブレードのマウントフランジからの突き出し量が大きくなるように大径の切削ブレードを使用することで、切削ブレードの寿命を延ばすことが可能と考えられるが、実際には突き出し量が多量過ぎると、切削ブレードの剛性が落ちて加工中に切削ブレードが曲がり、切削ラインに蛇行等の切削不良が発生するため、通常は切削ブレードの種類によって所定の突き出し量となるようにマウントフランジと切削ブレードとを組み合わせている。

一方、これらの切削ブレードはダイヤモンド砥粒を含み、該して高額であるため、切削ブレードが消耗した後により小径のマウントフランジに取り替えることで、消耗した切削ブレードを再度使用したいという要望がある。

つまり、予め径の異なるマウントフランジを数個揃え、切削ブレードの消耗に応じてマウントフランジを取り替えて加工を行うことで、切削ブレードの使用量を減らすという考えである。このような場合においては、切削ブレードの消耗に伴って頻繁にマウントフランジをスピンドルから取り外す必要がある。

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、スピンドルとの間で強い噛み付きが生じたマウントフランジを容易に取り外すことの出来るマウントフランジ取り外し治具を提供することである。

請求項１記載の発明によると、先端に中心盲穴及びテーパ部を有するスピンドルの該テーパー部に強固に装着されたマウントフランジを取り外すマウントフランジ取り外し治具であって、一端側に形成された中心穴と、該中心穴に連続して該中心穴と整列するように他端側に形成された第１のねじ穴と、該マウントフランジのボス部に形成された雄ねじに螺合可能な前記一端側に形成された第２のねじ穴とを有する筒状本体と、一端に取手部が形成され、他端に該取手部から伸長し該筒状本体の第１のねじ穴に螺合可能な該筒状本体より短尺のねじ棒が形成されたドライバと、該筒状本体の前記中心穴中に傾動可能に挿入された押し棒と、から構成されることを特徴とするマウントフランジ取り外し治具が提供される。

請求項２記載の発明によると、請求項１記載のマウントフランジ取り外し治具を使用して、先端に中心盲穴及びテーパ部を有するスピンドルの該テーパ部に強固に装着されたマウントフランジを取り外す方法であって、該筒状本体の前記第２のねじ穴を前記マウントフランジのボス部に形成された前記雄ねじに螺合させて、該筒状本体と該マウントフランジとを一体化させた後、該ドライバの前記取手部を回転させて前記ねじ棒を該筒状本体の前記第１のねじ穴に螺合させることで、該ねじ棒を前記押し棒に当接させ、該筒状本体から突き出た前記押し棒先端を該スピンドルの先端に形成された前記中心盲穴中に挿入してその底部に当接させ、該取手部を更に回転させて該押し棒をねじ送りすることにより該マウントフランジを該スピンドルから取り外すことを特徴とするマウントフランジの取り外し方法が提供される。

請求項１及び請求項３記載のマウントフランジ取り外し治具によると、スピンドルとの間で強い噛み付きが生じたマウントフランジでも容易にスピンドルから取り外すことができ、切削作業効率を向上することができる。

また、請求項３記載のマウントフランジ取り外し治具によると、スピンドルの中心盲穴に接触する押し棒が傾動可能となっているため、スピンドルの中心盲穴内を傷つける恐れがない。

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切削装置２の外観を示している。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図３を参照すると、スピンドルに切削ブレードを装着する様子を示す分解斜視図が示されている。スピンドルユニット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、先端にはねじ穴３４が形成されている。ねじ穴３４は底部を有する盲状となっている。
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とから構成されるマウントフランジであり、ボス部３８には雄ねじ４２が形成されている。更に、ブレードマウント３６は装着穴４３を有している。

マウントフランジ３６は、装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂを介してテーパ部２６ａまで挿入し、ねじ４４をねじ穴３４に螺合して締め付けることにより、スピンドル２６のテーパ部２６ａに取り付けられる。

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。

切削ブレード２８をスピンドル２６に取り付けるには、切削ブレード２８の装着穴５２をマウントフランジ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。

図４を参照すると、マウントフランジ３６の取付構造の他の実施形態が示されている。本実施形態では、スピンドル２６の先端小径部２６ｂに雄ねじ３４´が形成されている。更に、スピンドル２６の先端に中心盲穴３３が形成されている。

マウントフランジ３６をスピンドル２６に装着するには、マウントフランジ３６の装着穴４３をスピンドル２６の先端小径部２６ｂを介してテーパ部２６ａまで挿入して、ナット４４ａを雄ねじ３４´に螺合して締め付けることにより、マウントフランジ３６はスピンドル２６の先端部に取り付けられる。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。

アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。

切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２をゆっくりと移動させながら、必要に応じてチャックテーブル１８も移動させて、パターンマッチングのターゲットとなるパターンを探索する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のコントローラに備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求め、その値もメモリに記憶させておく。

更に、撮像手段２２を移動させることにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもコントローラのメモリに記憶させておく。

ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。

そして、パターンがマッチングしたときは、キーパターンとストリートの中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながら、エアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

ウエーハＷの切削を継続すると、マウントフランジ３６は切削ブレード２８と共に高速回転されるため、遠心力によってマウントフランジ３６の内径が拡張し、スピンドル２６のテーパ部２６ａの奥方向に移動し、スピンドル２６との間で強い噛み付きが生じる。その結果、マウントフランジ３６は通常手で持って取り外すことはできない。

以下、このように強い噛み付きが生じたマウントフランジ３６をスピンドル２６から取り外すための本発明実施形態に係るマウントフランジ取り外し治具について説明する。図５は本発明第１実施形態に係るマウントフランジ取り外し治具５８の斜視図、図６はその縦断面図を示している。

マウントフランジ取り外し治具５８は、筒状本体６０とドライバ７０とから構成される。筒状本体６０の一端６０ａには、環状部材６６が複数のねじ６８により固定されている。

筒状本体６０の中心を貫通して第１のねじ穴６２が形成されており、筒状本体６０の一端６０ａに取り付けられた環状部材６６にはマウントフランジ３６のボス部３８に形成された雄ねじ４２に螺合可能な第２のねじ穴６４が形成されている。筒状本体６０及び環状部材６６は、例えばステンレス鋼等の金属から形成される。

ドライバ７０は一端に取手部７２を有しており、この取手部７２に筒状本体６０の第１のねじ穴６２に螺合可能な筒状本体６０より長尺のねじ棒７４が取り付けられている。ねじ棒７４は金属から形成され、取手部７２は例えば樹脂のモールド成型体から形成される。図６の断面図は、図５に示したドライバ７０のねじ棒７４を筒状本体６０の第１のねじ穴６２中に螺合した状態を示している。

次に、図７及び図８を参照して、上述したマウントフランジ取り外し治具５８を使用して、スピンドル２６のテーパ部２６ａとの間で強い噛み付きが生じたマウントフランジ３６の取り外し方法について説明する。

まず、筒状本体６０の第２のねじ穴６４をマウントフランジ３６のボス部３８に形成された雄ねじ４２に螺合させて、筒状本体６０とマウントフランジ３６とを一体化する。次いで、ドライバ７０の取手部７２を回転させてねじ棒７４を筒状本体６０の第１のねじ穴６２に螺合し、取手部７２を更に回転することにより筒状本体６０から突き出たねじ棒７４の先端をマウントフランジ３６の装着穴４３を通してスピンドル２６の中心ねじ穴３４中に挿入し、図８に示すようにその底部に当接させる。

ドライバ７０の取手部７２を更に回転させてねじ棒７４をねじ送りすることにより、その反力によりスピンドル２６のテーパ部２６ａに強固に噛み付き固定されたマウントフランジ３６をスピンドル２６から取り外すことができる。

ところで、スピンドル２６からフランジマウント３６を取り外した際に、フランジマウント取り外し治具５８とフランジマウント３６とが外れなくなる不具合が発生することがある。その原因を究明したところ、フランジマウント３６に治具５８を取り付ける際、奥まで治具５８を押し込んでしまうことが原因であることが判明した。

この不具合の発生を防止するためには、第２のねじ穴６４の底部にゴムからなるＯ−リング７５を装着するのが有効であることが判明した。フランジマウント３６と治具５８との間にＯ−リング７５が入ることで治具５８の押し込み過ぎを防止することができる。

マウントフランジ３６に筒状本体６０を装着する際、Ｏ−リング７５に筒状本体６０に取り付けた環状部材６６が当たると筒状本体６０を回す手に抵抗を感じるため、引っかかっているという確認をすることができ、筒状本体６０のそれ以上の押し込みを防止することができる。筒状本体６０を押し込み過ぎてＯ−リング７５が切れても、Ｏ−リング７５の交換は容易である。

次に、図１０乃至図１１を参照して、本発明第２実施形態のマウントフランジ取り外し治具５８Ａについて説明する。マウントフランジ取り外し治具５８Ａは、第１実施形態と同様に、筒状本体６０Ａとドライバ７０Ａとを含んでいる。

筒状本体６０Ａの一端側には中心穴６３が形成されており、他端側には中心穴６３に連続して中心穴と整列するように第１のねじ穴６２ａが形成されている。第１実施形態と同様に、筒状本体６０Ａの一端６０ａには複数のねじ６８により環状部材６６が固定されている。環状部材６６には、マウントフランジ３６のボス部３８に形成された雄ねじ４２に螺合可能な第２のねじ穴６４が形成されている。

ドライバ７０Ａは、取手部７２と、取手部７２から伸長し筒状本体６０Ａの第１のねじ穴６２ａに螺合可能な筒状本体６０Ａより短尺のねじ棒７４Ａとから構成される。７６は断面円形の押し棒であり、その一端側（図１０では左側）には２個の環状溝７８が切られており、この環状溝７８中にＯ−リング８０が挿入されている。

押し棒７６を筒状本体６０Ａの一端６０ａ側から中心穴６３中に押し込むと、Ｏ−リング８０が潰れて押し込まれるため、押し棒７６は筒状本体６０Ａの中心穴６３中に傾動可能に挿入されることになる。

マウントフランジ取り外し治具５０Ａを使用してスピンドル２６のテーパ部２６ａに強く噛み付いて固定されたマウントフランジ３６を取り外すには、まず、筒状本体６０Ａに固定した環状部材６６の第２のねじ穴６４をマウントフランジ３６のボス部３８に形成された雄ねじ４２に螺合させて、筒状本体６０Ａとマウントフランジ３６とを一体化させる。この時、マウントフランジ３６のボス部３８を第２のねじ穴６４の奥まで押し込まないように注意する。

次いで、ドライバ７０Ａの取手部７２を回転して、ねじ棒７４Ａを筒状本体６０Ａの第１のねじ穴６２Ａに螺合し、ねじ棒７４Ａを押し棒７６に当接させる。取手部７２を更に回転して、筒状本体６０Ａから突き出た押し棒７６の先端をマウントフランジ３６の装着穴４３を通してスピンドル２６の先端に形成された中心ねじ穴３４中に挿入し、その底部に当接させる。取手部７２を更に回転して押し棒７６をねじ送りすることにより、その反力を利用してマウントフランジ３６をスピンドル２６のテーパ部２６ａから取り外すことができる。

本実施形態では、押し棒７６が筒状本体６０Ａの中心穴６３中に傾動可能に取り付けられているため、スピンドル２６の中心ねじ穴３４中に挿入された押し棒７６が中心ねじ穴３４を傷つける恐れがない。

切削装置の外観斜視図である。 フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。 切削ブレードをスピンドルに装着する様子を示す分解斜視図である。 マウントフランジ取り付け構造の他の実施形態を示す分解斜視図である。 本発明第１実施形態のマウントフランジ取り外し治具の斜視図である。 第１実施形態のマウントフランジ取り外し治具の縦断面図である。 マウントフランジ取り外し治具を使用して、マウントフランジを取り外す様子を示す分解斜視図である。 マウントフランジ取り外し治具を使用して、マウントフランジを取り外す様子を示す縦断面図である。 本発明第２実施形態のマウントフランジ取り外し治具の斜視図である。 第２実施形態のマウントフランジ取り外し治具の縦断面図である。 第２実施形態のマウントフランジ取り外し治具を使用して、マウントフランジを取り外す様子を示す縦断面図である。

符号の説明

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 テーパ部
３０ スピンドルユニット
３６ マウントフランジ
５８，５８Ａ マウントフランジ取り外し治具
６０，６０Ａ 筒状本体
６２，６２ａ 第１のねじ穴
６４ 第２のねじ穴
６６ 環状部材
７０ ドライバ
７２ 取手部
７４，７４Ａ ねじ棒
７６ 押し棒

Claims (2)

1. 先端に中心盲穴及びテーパ部を有するスピンドルの該テーパ部に強固に装着されたマウントフランジを取り外すマウントフランジ取り外し治具であって、
   一端側に形成された中心穴と、該中心穴に連続して該中心穴と整列するように他端側に形成された第１のねじ穴と、該マウントフランジのボス部に形成された雄ねじに螺合可能な前記一端側に形成された第２のねじ穴とを有する筒状本体と、
   一端に取手部が形成され、他端に該取手部から伸長し該筒状本体の第１のねじ穴に螺合可能な該筒状本体より短尺のねじ棒が形成されたドライバと、
   該筒状本体の前記中心穴中に傾動可能に挿入された押し棒と、
   から構成されることを特徴とするマウントフランジ取り外し治具。
2. 請求項１記載のマウントフランジ取り外し治具を使用して、先端に中心盲穴及びテーパ部を有するスピンドルの該テーパ部に強固に装着されたマウントフランジを取り外す方法であって、
   該筒状本体の前記第２のねじ穴を前記マウントフランジのボス部に形成された前記雄ねじに螺合させて、該筒状本体と該マウントフランジとを一体化させた後、
   該ドライバの前記取手部を回転させて前記ねじ棒を該筒状本体の前記第１のねじ穴に螺合させることで、該ねじ棒を前記押し棒に当接させ、該筒状本体から突き出た前記押し棒先端を該スピンドルの先端に形成された前記中心盲穴中に挿入してその底部に当接させ、該取手部を更に回転させて該押し棒をねじ送りすることにより該マウントフランジを該スピンドルから取り外すことを特徴とするマウントフランジの取り外し方法。

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