JP2021115674A - バイト切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】支持ピンの先端の被覆層を切削して生じる切削屑を装置内で捕捉するための新規な技術を提供する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブル５２と、チャックテーブル５２で保持された被加工物を切削する切削バイト３３を含むバイトユニットと、切削バイト３３が被加工物を切削する加工領域に切削水９を供給する切削水ノズルと、を備えたバイト切削装置であって、チャックテーブル５２は、基台５２５の上面に複数の支持ピン５２３が立設し、支持ピン５２３の少なくとも先端には、複数の支持ピン５２３の高さを揃えるために切削バイト３３で切削される磁性体からなる被覆層５２４が形成されている。切削水９をチャックテーブル５２に供給しつつ切削バイト３３で被覆層５２４を切削した際に形成され貯水空間６５に流入した被覆層５２４の切削屑Ｋを磁性体捕捉部６１で捕捉する。【選択図】図５

Description

本発明は、切削バイトを旋回させて被加工物を加工するバイト切削装置に関するものであり、より詳しくは、複数の支持ピンにて保持面を構成するチャックテーブルを有するバイト切削装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に開示されるように、複数の支持ピンにて保持面を構成するチャックテーブルを有するバイト切削装置が知られている。この構成のチャックテーブルによれば、支持ピンの間に異物が入り込むことが可能となり、保持面と被加工物の間に異物が挟み込まれることが回避され、切削後の被加工物の厚みを均一にできることとされている。

特許文献２では、加工前等において支持ピンの先端の被覆層を定期的に切削することで、保持面の高さを揃え、平坦化することが開示されている。

特許文献３では、被加工物を搬入搬出する搬出入領域の温度、被加工物を保持するチャックテーブルの温度、及び、切削平坦化加工が施される加工領域の温度がそれぞれ異なり、温度変化によってチャックテーブルが僅かに変形し、被加工物の平坦度の悪化することに着目し、チャックテーブルを囲むように貯水槽を構成し、貯水槽内の温度調整液によって、チャックテーブルの温度変化による変形を抑制することについて開示がされている。

特開２００５−３４０５９２号公報 特開２０１０−３６３２１号公報 特開２０１５−２１７４５０号公報

上述した支持ピンの先端の被覆層（メッキ層）は、その切削を容易にするため、磁性体のニッケル等の金属が用いられるものであり、上述のように平坦化のための加工をすると、切削屑が生じ、切削水に含まれて排水されることになる。

しかしながら、バイト切削装置が設置される地域の排水基準等によっては、ニッケル等の特定の金属を排水に含めることができず、また、環境保護の観点からも装置内で捕捉することが望まれている。

本発明は、以上の問題に鑑み、支持ピンの先端の被覆層を切削して生じる切削屑を装置内で捕捉するための新規な技術を提案するものである。

本発明の一態様によれば、
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で保持された被加工物を切削する切削バイトを含むバイトユニットと、
該切削バイトが被加工物を切削する加工領域に切削水を供給する切削水ノズルと、
を備えたバイト切削装置であって、
該チャックテーブルは、基台の上面に複数の支持ピンが立設し、複数の該支持ピンの先端によって該被加工物を保持する保持面が形成されるとともに、該支持ピンの少なくとも該先端には、複数の該支持ピンの高さを揃えるために該切削バイトで切削される磁性体からなる被覆層が形成され、
該バイト切削装置は、
該チャックテーブルの該保持面の高さ以下の堤防壁部を有し内部に該チャックテーブルを収容する貯水槽と、
該貯水槽に温度調整のための液体を供給する液体供給手段と、を備え、
該貯水槽は、
該貯水槽に流入する該切削水、及び、該液体を収容する貯水空間と、
該貯水空間に一時的に貯水された該切削水、及び、該液体を排出するための排水口と、
該排水口の近傍に配置される磁性体捕捉部と、を備え、
該切削水を該チャックテーブルに供給しつつ該切削バイトで該被覆層を切削した際に形成され該貯水空間に流入した該被覆層の切削屑を該磁性体捕捉部で捕捉する、バイト切削装置とする。

本発明の一態様によれば、切削屑を貯水槽内に捕捉することができ、装置外部への排出を防ぐことができ、切削屑の排出が認められない排水基準等が存在する場合にも対応することができる。

本発明の一実施形態にかかるバイト切削装置の斜視図である。 チャックテーブル機構の構成について説明する図である。 チャックテーブル機構周りの装置構成について示す図である。 チャックテーブル機構の構成について示す図である。 貯水槽と磁性体捕捉部の構成について示す図である。 （Ａ）は磁石を取り外す状態について示す図である。（Ｂ）は磁石を取り外して切削屑を除去する様子について説明する図である。 磁石の配置の別実施例について示す図である。

図１は本発明の一実施形態にかかるバイト切削装置１の斜視図である。このバイト切削装置１は、例えば、円盤状の半導体ウェーハを被加工物とし、半導体ウェーハの裏面を切削することで、薄化加工が行われるものである。

バイト切削装置１は、装置ハウジング２を備え、装置ハウジング２は、前後方向（Ｙ軸方向）に延在する直方体形状の主部２１と、主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延在する直立壁２２と、を有して構成される。直立壁２２の前面には、上下方向に延在する一対のガイドレール２２１、２２１が設けられる。この一対のガイドレール２２１、２２１に切削手段としての切削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。

切削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備する。移動基台３１の後面両側には上下方向に延在する一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に一対のガイドレール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成される。移動基台３１の前面には支持部材３１３が装着され、この支持部材３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。

スピンドルユニット３２は、支持部材３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設されたスピンドル３２２と、該スピンドル３２２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ３２３と、を具備する。スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１から下方に突出しており、その下端には円板形状のバイトユニット３２４が設けられる。バイトユニット３２４には、切削バイト３３が着脱可能に装着される。

バイト切削装置１は、切削ユニット３をガイドレール２２１、２２１に沿って上下方向（チャックテーブル５２の保持面に対して垂直なＺ軸方向）に移動せしめる切り込み送り機構４を備えている。この切り込み送り機構４は、直立壁２２の前側に配設され鉛直に延在するボールネジ４１を具備する。このボールネジ４１は、その上下端部がそれぞれ直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２，４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２にはボールネジ４１を回転駆動するための駆動源であるパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸がボールネジ４１に伝動連結されている。

移動基台３１の後面には鉛直方向に延在する雌ねじ穴が形成されており、この雌ねじ穴にボールネジ４１が螺合され、パルスモータ４４の回転によって移動基台３１が昇降し、これにより、切削ユニット３が昇降する。

装置ハウジング２の主部２１の後側上面には略矩形状の加工作業部２１１が形成されており、この加工作業部２１１にチャックテーブル機構５が配設されている。図２に示すように、チャックテーブル機構５は、支持基台５１と、この支持基台５１に実質上鉛直に延在する回転中心軸線を中心として回転自在に配設された円板形状のチャックテーブル５２と、を有する。支持基台５１は、加工作業部２１１（図１）において前後方向に延在する一対のガイドレール２３、２３に摺動自在に載置されており、加工送り機構５６によって前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能に構成される。

図２に示すように、加工送り機構５６は、一対のガイドレール２３、２３の間に配置されるボールネジ５６１と、ボールネジ５６１の前端側が接続されるサーボモータ５６２を有して構成される。ボールネジ５６１は支持基台５１の内部の雌ネジ部と螺合され、サーボモータ５６２によりボールネジ５６１を回転駆動することで、支持基台５１及びチャックテーブル機構５が、前側の受渡位置２４と後側の加工位置２５の間で移動する。

図１に示すように、チャックテーブル機構５の前後方向両側には、チャックテーブル５２の加工送り機構をカバーする横断面形状が逆チャンネル形状であって、一対のガイドレール２３、２３（図２）等を覆うための蛇腹部材７１が付設されている。

図１に示すように、加工位置２５には、チャックテーブル５２を間に挟むようにして、切削水ノズル７と、切削水ノズル７から噴出される冷却水、及び、後述する温度調整水を排出するための吸引ダクト８が設けられる。

図１に示すように、装置ハウジング２の主部２１における前側には、第一のカセット載置部１１ａと、第二のカセット載置部１２ａと、仮置部１３ａと、洗浄部１４ａが設けられている。第一のカセット載置部１１ａには加工前の被加工物を収容する第一のカセット１１が載置され、第二のカセット載置部１２ａには加工後の被加工物を収容する第二のカセット１２が載置される。仮置部１３ａには、第一のカセット載置部１１ａに載置された第一のカセット１１から搬出された加工前の被加工物を仮置きする仮置手段１３が配設されている。また、洗浄部１４ａには、加工後の被加工物を洗浄する洗浄手段１４が配設されている。

第一のカセット載置部１１ａと第二のカセット載置部１２ａとの間には搬出入手段１５が配設されている。この搬出入手段１５は、第一のカセット載置部１１ａに載置された第一のカセット１１内に収納されている加工前の被加工物を仮置手段１３に搬出するとともに、洗浄手段１４で洗浄された加工後の被加工物を第二のカセット載置部１２ａに載置された第二のカセット１２に搬送する。

仮置部１３ａと被加工物のチャックテーブル５２への受渡位置２４との間には、搬送手段１６が配設されている。搬送手段１６は、仮置手段１３に載置された加工前の被加工物を受渡位置２４に位置付けられたチャックテーブル５２上に搬送する。搬送手段１６は、先端に保持部１６ａを設けたアーム１６ｄを有し、アーム１６ｄは上下方向（Ｚ軸方向）に移動して保持部１６ａの高さ位置を変更できるように構成される。

洗浄部１４ａと被加工物のチャックテーブル５２への受渡位置２４の間には搬送手段１７が配設されている。この搬送手段１７は、受渡位置２４に位置付けられたチャックテーブル５２上に載置されている加工後の被加工物を洗浄手段１４に搬送する。搬送手段１７は、先端に保持部１７ａを設けたアーム１７ｄを有し、アーム１７ｄは上下方向（Ｚ軸方向）に移動して保持部１７ａの高さ位置を変更できるように構成される。

図１に示すバイト切削装置１の動作について説明すると、第１のカセット１１に収容された被加工物は搬出入手段１５の上下動作および進退動作により搬送され、仮置手段１３に載置される。仮置手段１３に載置された被加工物は、ここで中心合わせが行われた後に搬送手段１６の下面に吸引保持されるとともに、搬送手段１６の旋回動作によって受渡位置２４に位置付けられたチャックテーブル５２上に載置される。チャックテーブル５２の保持面に載置された被加工物は、図示せぬ吸引手段による吸引により保持面上で吸引保持される。

次いで、チャックテーブル５２は、加工位置２５に位置付けられる。図３は、加工位置２５にチャックテーブル５２が位置付けられた状態の平面図であり、バイトユニット３２４を例えば６０００ｒｐｍの回転速度で回転させた状態とし、切削ユニット３を下降させ切削バイト３３を所定の切り込み位置に位置付けるとともに、チャックテーブル５２を後方に例えば２ｍｍ／秒の送り速度で移動させることで、切削バイト３３により被加工物を切削する。

図３に示すように、この切削の際には、切削水ノズル７から切削水９が被加工物の上面に供給され、加工点が冷却される。そして、冷却に使用された切削水は排水となり、チャックテーブル５２を挟んで切削水ノズル７と反対側に配置される吸引ダクト８から排出される。

次いで、図１に示すように、切削ユニット３を上昇させるとともに、チャックテーブル５２を前方に移動して受渡位置２４に位置付け、チャックテーブル５２の吸引保持を解除し、搬送手段１７により被加工物を洗浄手段１４に搬送する。被加工物は洗浄手段１４で洗浄された後、搬出入手段１５よって第２のカセット１２の所定位置に収納される。

次に、チャックテーブル５２について、図４及び図５参照して説明する。
図４及び図５に示すように、チャックテーブル５２は、平坦な基台５２５（図５）に垂直方向に立設され所定の間隔で配される複数の支持ピン５２３と、該支持ピン５２３の周囲を覆うように形成される円筒状の外周壁５２１と、を有して構成される。

図４に示すように、各支持ピン５２３は、直径が１ｍｍ程度の円柱状に形成されており、その先端部には、図５に示すように、厚みが２００μｍ程度の被覆層５２４が形成される。この被覆層５２４は、ニッケルなどの磁性体をメッキすることで形成される。

図４に示すように、各支持ピン５２３の上端の高さは均一となるように設計されており、全体として平坦な保持面５２０が形成される。各支持ピン５２３の高さは、外周壁５２１の高さ以上に設定される。

図４に示すように、外周壁５２１の内側の空間は吸引凹部５２２として構成され、図示せぬ被加工物の下面を吸引保持できるように構成されている。

吸引凹部５２２は、図示せぬ吸引源に連通されており、吸引凹部５２２に負圧を形成することで、保持面５２０上に載置された被加工物が吸引保持される。

図４及び図５に示すように、チャックテーブル５２は、その全体が上方が開放された箱形状の貯水槽６に収容されている。貯水槽６は、底板部６２（図４）と、チャックテーブル５２の外周壁５２１を囲むように立設する堤防壁部６４，６４と、を有して構成される。

図４及び図５に示すように、貯水槽６を構成する堤防壁部６４は、ステンレス（ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６等）で構成され、後述するように、堤防壁部６４の外側に配置される磁石８２の磁力を遮断することなく、磁性体の切削屑が捕捉できることとする。

図４及び図５に示すように、貯水槽６内において、チャックテーブル５２の外周壁５２１の周りには貯水空間６５が形成され、貯水空間６５には給水路７３を通じて給水源７４から温度調整水６３（図５）が供給される。温度調整水６３によりチャックテーブル５２の周囲の温度が調整され、温度変化によるチャックテーブル５２の変形が抑制される。

図４及び図５に示すように、貯水槽６の堤防壁部６４の高さは、チャックテーブル５２の保持面５２０の高さ以下に設定される。本実施例では、貯水槽６の堤防壁部６４の高さがチャックテーブル５２の外周壁５２１以下に設定され、チャックテーブル５２の吸引凹部５２２内に水が浸入しないように構成される。

図４及び図５に示すように、堤防壁部６４の一部には、貯水槽６内の水を溢流させるための排水口６６が形成される。本実施例では、堤防壁部６４の上端の一部を切り欠くようにして排水口６６が形成され、貯水槽６内の水が溢流されるように構成される。なお、排水口６６の形態については特に限定されるものではない。

図４及び図５に示すように、排水口６６の近傍には、磁性体を捕捉するための磁性体捕捉部６１が構成される。本実施例では、貯水空間６５側に横方向に突出させるようにして形成した断面略コ字状の突状部６７と、突状部６７を形成することによって画成される溝部６８と、溝部６８に収容される磁石８２と、から磁性体捕捉部６１を構成することとしている。

図６（Ａ）に示すように、溝部６８に対し磁石８２はスライド可能に収容されており、詳しくは後述するように、磁石８２を取外すことで、切削屑Ｋ（図５）を容易に除去することができる。

次に切削屑の捕捉について説明する。
図５に示すように、支持ピン５２３の先端の被覆層５２４は定期的に切削バイト３３により切削されることで、保持面５２０の平坦化が行われる。

このような保持面５２０の平坦化の加工は、例えば、図３に示すように、切削水ノズル７から切削水９をチャックテーブル５２に噴射させるとともに、切削バイト３３を旋回させることで、支持ピンの切削が行われる。この切削により、被覆層５２４を構成していた磁性体の切削屑が生じる。

そして、図５に示すように、切削に用いられた切削水９（図３）は、切削屑Ｋを含んで貯水空間６５（貯水槽６）へと流入した後、排水口６６から越流して排出される。この排出される水には、温度調整水６３も含まれる。排出された水は、吸引ダクト８（図３）から排出される。

図５に示すように、貯水空間６５水が排水口６６から流れ出ることで、水流Ｓが生じ、この水流Ｓに伴って浮遊する切削屑Ｋも排水口６６側へと移動する。そして、切削屑Ｋが磁性体捕捉部６１の近傍まで到達すると、磁石８２の磁力に引き寄せられ、突状部６７の上面６７ａに堆積するようにして捕捉される。

このようにして、切削屑Ｋを貯水槽６内に捕捉することができ、装置外部への排出を防ぐことができる。

そして、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、一定の切削屑Ｋが堆積した際には、磁石８２をスライドさせて溝部６８から取り外すことにより、突状部６７の上面６７ａに堆積した切削屑Ｋをまとめて収集することができる。この際、切削屑Ｋが浮遊しないように、貯水槽６内の水を抜いておく、あるいは、貯水槽６内の水面を突状部６７の上面６７ａよりも下にしておくことが好ましい。

なお、図７に示すように、磁石８２を収容するための収容部６９を堤防壁部６４の外側壁面に設け、堤防壁部６４の内側壁面にて切削屑を磁力によって捕捉することとしてもよい。

以上のようにして本発明を実現することができる。
即ち、図１、図４、及び図５に示すように、
被加工物を保持するチャックテーブル５２と、
チャックテーブル５２で保持された被加工物を切削する切削バイト３３を含むバイトユニット３２４と、
切削バイト３３が被加工物を切削する加工領域に切削水９を供給する切削水ノズル７と、
を備えたバイト切削装置１であって、
チャックテーブル５２は、基台５２５の上面に複数の支持ピン５２３が立設し、複数の支持ピン５２３の先端によって被加工物を保持する保持面５２０が形成されるとともに、支持ピン５２３の少なくとも先端には、複数の支持ピン５２３の高さを揃えるために切削バイト３３で切削される磁性体からなる被覆層５２４が形成され、
バイト切削装置１は、
チャックテーブル５２の保持面５２０の高さ以下の堤防壁部６４を有し内部にチャックテーブル５２を収容する貯水槽６と、
貯水槽６に温度調整のための液体（温度調整水６３）を供給する液体供給手段としての給水路７３と、を備え、
貯水槽６は、
貯水槽６に流入する切削水９、及び、液体を収容する貯水空間６５と、
貯水空間６５に一時的に貯水された切削水９、及び、液体を排出するための排水口６６と、
排水口６６の近傍に配置される磁性体捕捉部６１と、を備え、
切削水９をチャックテーブル５２に供給しつつ切削バイト３３で被覆層５２４を切削した際に形成され貯水空間６５に流入した被覆層５２４の切削屑Ｋを磁性体捕捉部６１で捕捉する、バイト切削装置１とするものである。

これにより、切削屑Ｋを貯水槽６内に捕捉することができ、装置外部への排出を防ぐことができ、切削屑の排出が認められない排水基準等が存在する場合にも対応することができる。

１ バイト切削装置
３ 切削ユニット
５ チャックテーブル機構
６ 貯水槽
７ 切削水ノズル
８ 吸引ダクト
９ 切削水
２４ 受渡位置
２５ 加工位置
３３ 切削バイト
５１ 支持基台
５２ チャックテーブル
６１ 磁性体捕捉部
６３ 温度調整水
６４ 堤防壁部
６５ 貯水空間
６６ 排水口
６７ 突状部
６７ａ 上面
６８ 溝部
８２ 磁石
３２４ バイトユニット
５２０ 保持面
５２１ 外周壁
５２２ 吸引凹部
５２３ 支持ピン
５２４ 被覆層
５２５ 基台
Ｋ 切削屑
Ｓ 水流

Claims (1)

1. 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で保持された被加工物を切削する切削バイトを含むバイトユニットと、
   該切削バイトが被加工物を切削する加工領域に切削水を供給する切削水ノズルと、
   を備えたバイト切削装置であって、
   該チャックテーブルは、基台の上面に複数の支持ピンが立設し、複数の該支持ピンの先端によって該被加工物を保持する保持面が形成されるとともに、該支持ピンの少なくとも該先端には、複数の該支持ピンの高さを揃えるために該切削バイトで切削される磁性体からなる被覆層が形成され、
   該バイト切削装置は、
   該チャックテーブルの該保持面の高さ以下の堤防壁部を有し内部に該チャックテーブルを収容する貯水槽と、
   該貯水槽に温度調整のための液体を供給する液体供給手段と、を備え、
   該貯水槽は、
   該貯水槽に流入する該切削水、及び、該液体を収容する貯水空間と、
   該貯水空間に一時的に貯水された該切削水、及び、該液体を排出するための排水口と、
   該排水口の近傍に配置される磁性体捕捉部と、を備え、
   該切削水を該チャックテーブルに供給しつつ該切削バイトで該被覆層を切削した際に形成され該貯水空間に流入した該被覆層の切削屑を該磁性体捕捉部で捕捉する、バイト切削装置。

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