JP2009083077A - 切削ブレード検出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】発光部の出射端面と受光部の受光端面とを切削ブレードに対して常時適正な位置に位置付けることが可能な切削ブレード検出機構を提供する。
【解決手段】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刃を外周に有する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段２８とを備えた切削装置で使用される切削ブレード検出機構５０であって、発光部６４と、該発光部６４から出射される光を受光する受光部７４と、該発光部６４の出射端面７２と該受光部７４の受光端面７６とを前記切削ブレード２８の切刃２８ａを挟むように支持する支持手段６０と、前記切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗に応じて前記支持手段６０を前記切削ブレード２８の回転軸心方向に移動して、前記発光部６４の出射端面７２及び前記受光部７４の受光端面７６を前記切刃２８ａに対して適性な位置に位置付ける位置付け手段と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、切削装置における切削ブレード検出機構に関する。

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（ダイシング装置）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。

切削装置は、半導体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を切削する切削手段とから少なくとも構成され、半導体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。

切削手段には、切削ブレードの切刃を挟むように発光部の出射端面及び受光部の受光端面が位置付けられ、受光素子が受光する光量の変化によって切刃の欠け又は磨耗を検出する切削ブレード検出機構が配設されている。切削ブレード検出機構が切刃の欠け又は磨耗を検出した場合には、切削ブレードを適宜交換できるように構成されている。

切削によって発生する切削屑が発光部及び受光部の端面に付着して適切に切刃の欠け又は磨耗を検出できないことがあるため、従来は切削ブレードを交換する際に発光部及び受光部の端面を、例えば実用新案登録公報第２５１１３７０号に開示されたようなクリーナ治具により洗浄している。
実用新案登録公報第２５１１３７０号

ところで、切削ブレードの切刃は、切削ブレードの円形基台から１〜２ｍｍ程度突出しており、直径が約１ｍｍ程度の光ビームで切削ブレード検出機構を構成すると、切刃の破損又は磨耗を検出するために、切刃の磨耗に追随して定期的に発光部の出射端面及び受光部の受光端面を切削ブレードの回転軸方向に移動して、切刃の先端の近傍に発光部の出射端面及び受光部の受光端面を位置付ける必要がある。従来は調整ねじを回転することにより、オペレータが手動でこれを行っていたため、煩わしさに耐えないという問題があった。

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、発光部の出射端面と受光部の受光端面を切削ブレードの切刃に対して常時適正な位置に位置付けられる切削ブレード検出機構を提供することである。

本発明によると、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刃を外周に有する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段とを備えた切削装置で使用される切削ブレード検出機構であって、発光部と、該発光部から出射される光を受光する受光部と、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を挟むように支持する支持手段と、前記切削ブレードの切刃の磨耗に応じて前記支持手段を前記切削ブレードの回転軸心方向に移動して、前記発光部の出射端面及び前記受光部の受光端面を前記切刃に対して適性な位置に位置付ける位置付け手段と、を具備したことを特徴とする切削ブレード検出機構が提供される。

好ましくは、前記位置付け手段は、前記受光部が受光した光量を検出する光量検出部と、前記受光部が受光する基準となる光量を記憶する基準光量記憶部と、該光量検出部で検出された光量と該基準光量記憶部に記憶されている光量とを比較して該光量検出部で検出された光量が該基準光量記憶部に記憶されている光量を超えた際、前記支持手段を前記切削ブレードの回転軸心方向に所定量送る支持手段送り部とから構成される。

好ましくは、前記受光部が受光した光量に基づいて前記切削ブレードの切刃の磨耗を管理する磨耗管理部を更に具備し、該磨耗管理部は、前記支持手段送り部が前記支持手段を所定量送った際、送り量を記憶する送り量記憶部を有している。

本発明の切削ブレード検出機構によると、切削ブレードの切刃の磨耗に応じて支持手段を切削ブレードの回転軸心方向に移動して、発光部の出射端面及び受光部の受光端面を切刃に対して適性な位置に位置付けるので、発光部の出射端面及び受光部の受光端面を手動で位置付ける手間が省け、生産性を向上することができる。

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切削装置（ダイシング装置）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（クランプ）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、切削手段２４の分解斜視図が示されている。図４は切削手段２４の斜視図である。２５は切削手段２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に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。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａを外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って延長する切削水ノズル３２が取り付けられている。切削水が、パイプ３４を介して切削水ノズル３２に供給される。ブレードカバー３０はねじ穴３６，３８を有している。

４０は着脱カバーであり、ブレードカバー３０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４２を有している。切削水は、パイプ４４を介して切削水ノズル４２に供給される。

ねじ４８を着脱カバー４０の丸穴４６に挿通してブレードカバー３０のねじ穴３６に螺合することにより、着脱カバー４０がブレードカバー３０に固定される。これにより、図４に示すように切削ブレード２８の概略上半分がブレードカバー３０及び着脱カバー４０により覆われる。

５０はブレード検出ブロック（ブレード検出機構）であり、ねじ５４によりブレードカバー３０に取り付けられる。ブレード検出ブロック５０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２８ａの状態を検出する。

ブレードセンサにより切刃２８ａの欠け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。５５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。切削ブレード２８を交換する際には、着脱カバー４０を図３に示すようにブレードカバー３０から取り外し、この状態で切削ブレード２８を交換する。

図１を参照して、このように構成された切削装置２の作用について説明する。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。

以下、撮像手段２２によるアライメントの概要について説明する。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で撮像し、表示手段６上に表示された画像をゆっくりと移動させながらパターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えばデバイスＤ中の回路の特徴部分を利用する。

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のアライメント手段２０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。

さらに、撮像画像を画面上でゆっくりと移動することにより、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アライメント手段２０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。このパターンマッチングは、Ｘ軸方向に伸長する同一ストリートＳ１に沿った互いに離間した少なくとも２点で実施する。

まず、Ａ点で撮像した画像を画面上でゆっくりと移動させながら、記憶させたキーパターンと実際の画像のキーパターンとのパターンマッチングを行い、キーパターンがマッチングした状態で画面を固定する。

このようにＡ点での撮像画面からパターンマッチングを実施したら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させてＡ点とＸ軸方向に相当離れたＢ点でのパターンマッチングを行う。

このとき、Ａ点からＢ点まで一気に移動してパターンマッチングを行うのではなく、Ｂ点への移動途中の複数個所で必要に応じてパターンマッチングを実施してＹ軸方向のずれを補正すべくチャックテーブル１８を僅かに回転させてθ補正を行って、最終的にＢ点でのパターンマッチングを実施することが好ましい。

Ａ点及びＢ点でのパターンマッチングが完了すると、２つのキーパターンを結んだ直線はストリートＳ１と平行となったことになり、キーパターンとストリートＳ１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。

切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、切削水供給ノズル３２，４２から切削水を切削ブレード２８及びウエーハＷに向かって噴出しながらストリートの切削を遂行する。切削ブレード２８に切削水を噴出することにより切削ブレード２８を冷却する。

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。

次に図５を参照して、切削ブレード検出機構５０の機構部の構成について説明する。切削ブレード検出機構（ブレード検出ブロック）５０は、ブレードカバー３０に固定される固定ブロック５８と固定ブロック５８に対して上下に移動可能な移動ブロック６０を含んでいる。

固定ブロック５８にはパルスモータ５６が搭載されており、パルスモータ５６の出力は雄ねじロッド６２に結合され、雄ねじロッド６２は移動ブロック６０に形成した図示しないナットに螺合している。パルスモータ５６を回転すると、その回転方向に応じて移動ブロック６０が固定ブロック５８に対して上下に移動する。

ブレード検出機構５０の発光部６４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）等から構成される発光素子６６と、発光素子６６に接続された光ファイバ６８と、移動ブロック６０に取り付けられ光ファイバ６８からの光を反射する直角プリズム７０と、サファイア等から形成され直角プリズム７０に貼着された透明保護プレート７２とから構成される。透明保護プレート７２が、発光部６４の出射端面を構成する。よって本明細書では、透明保護プレート７２は発光部６４の出射端面７２として定義する。

ブレード検出機構５０の受光部７４は、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子７６と、受光素子７６に接続された光ファイバ７８と、移動ブロック６０に取り付けられた直角プリズム８０と、直角プリズム８０に貼着されたサファイア等からなる透明保護プレート８２とから構成される。透明保護プレート８２が、受光部７４の受光端面を構成する。よって、本明細書では、透明保護プレート８２を受光部７４の受光端面８２として定義する。

図５に示した検出位置においては、発光部６４の出射端面７２と受光部７４の受光端面８２とは、切削ブレード２８の切刃２８ａを挟むようにして適切な位置関係で対峙され、切刃２８ａの磨耗又は欠けを検出する。

図６を参照すると、本発明実施形態に係る切削ブレード検出機構の全体構成図が示されている。機構部の構成は図５に示した構成と同様である。本実施形態では、切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗に応じて、支持ブロック６０を切削ブレード２８の回転軸心方向に移動して、発光部６４の出射端面７２及び受光部７４の受光端面８２を切刃２８ａに対して適性な位置に位置付ける位置付け手段を具備している。

この位置付け手段は、受光素子７６が受光した光量を検出する光量検出部８６と、受光素子７６が受光する基準となる光量を記憶する基準光量記憶部８８と、光量検出部８６で検出された光量と基準光量記憶部に記憶されている光量とを比較する比較部９０と、比較部９０で光量検出部８６で検出された光量が基準光量記憶部８８に記憶されている光量を超えたと判断された時、パルスモータ５６を所定のパルス数駆動して支持ブロック６０を切削ブレード２８の回転軸心方向に所定量送る移動ブロック送り部９２とを含んでいる。

比較部９０が、光量検出部８６で検出された光量が基準光量記憶部８８に記憶されている光量を超えたと判断した時は、切刃２８ａの磨耗が所定量以上進んだ時であり、この時には移動ブロック６０を切削ブレード２８の軸心方向に移動して発光部６４の出射端面７２と受光部７４の受光端面８２を切刃２８ａの先端に対して適性な位置に位置付ける必要がある。

よって、このときには、移動ブロック送り部９２の指令によりパルスモータ５６を所定のパルス数で駆動して、出射端面７２及び受光端面８２を切刃２８ａの先端に対して適性な位置に位置付ける。これと同時に、移動ブロック送り部９２が指令した送り量は磨耗管理部９４の送り量記憶部９６に記憶される。

磨耗管理部９４では、切刃２８ａの磨耗が進行すると受光素子７６で受光する受光量が増えるので、受光素子７６から出力される電流値は符号９８で示すように徐々に増加する。

切刃２８ａの磨耗が限界値に達すると光量検出部８６で検出する光量が基準光量記憶部に記憶されている光量を超えるので、移動ブロック送り部９２がパルスモータ５６を駆動して、移動ブロック６０を切削ブレード２８の回転軸心方向に送り、出射端面７２及び受光端面８２を適正な位置に位置付ける。

よって、この時には受光素子７６で受光する受光量が減るため、受光素子７６から出力される電流値は符号１００で示すように減少する。よって、移動ブロック６０が複数回送り移動されると、磨耗管理部９４での電流値は時間の経過に応じて鋸刃状に変化する。

送り量記憶部９６では、累積送り量を記憶しているため、例えば累積送り回数が５回に達したならば切刃２８が限界点まで磨耗したと判断し、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。

受光素子７６の出力は磨耗管理部９４に入力されるのと同時に破損検出部８４にも入力される。この破損検出部８４は切刃２８ａの欠けを検出するものであり、電流値が符号８５で示すようにスパイク状に増加すると切刃２８に欠けが発生したと判断し、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。

言うまでもないが、本発明実施形態の切削ブレード検出機構は、ウエーハを実際に切削ブレード２８で切削しながらブレードの磨耗又は欠けを検出し、切刃２８ａの磨耗を検出した際には自動的に発光部６４の出射端面７２及び受光部７４の受光端面８２を切刃２８ａの先端に対して適性な位置に位置付けることができる。よって、発光部６４の出射端面７２及び受光部７４の受光端面８２を適正な位置に位置付ける手間が省け、ウエーハを切削する生産性が向上する。

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。 切削手段の分解斜視図である。 切削手段の斜視図である。 切削ブレード検出機構の機構部の構成を示す図である。 本発明実施形態に係る切削ブレード検出機構の全体構成を示す図である。

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
２８ 切削ブレード
２８ａ 切刃
５０ 切削ブレード検出機構
５６ パルスモータ
６０ 移動ブロック
６４ 発光部
６６ 発光素子
６８，７８ 光ファイバ
７２ 出射端面
７６ 受光素子
８２ 受光端面

Claims (4)

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に保持された被加工物を切削する切刃を外周に有する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段とを備えた切削装置で使用される切削ブレード検出機構であって、
   発光部と、
   該発光部から出射される光を受光する受光部と、
   該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を挟むように支持する支持手段と、
   前記切削ブレードの切刃の磨耗に応じて前記支持手段を前記切削ブレードの回転軸心方向に移動して、前記発光部の出射端面及び前記受光部の受光端面を前記切刃に対して適性な位置に位置付ける位置付け手段と、
   を具備したことを特徴とする切削ブレード検出機構。
2. 前記位置付け手段は、前記受光部が受光した光量を検出する光量検出部と、前記受光部が受光する基準となる光量を記憶する基準光量記憶部と、該光量検出部で検出された光量と該基準光量記憶部に記憶されている光量とを比較して該光量検出部で検出された光量が該基準光量記憶部に記憶されている光量を超えた際、前記支持手段を前記切削ブレードの回転軸心方向に所定量送る支持手段送り部とから構成されることを特徴とする請求項１記載の切削ブレード検出機構。
3. 前記受光部が受光した光量に基づいて前記切削ブレードの切刃の磨耗を管理する磨耗管理部を更に具備し、
   該磨耗管理部は、前記支持手段送り部が前記支持手段を所定量送った際、送り量を記憶する送り量記憶部を有していることを特徴とする請求項２記載の切削ブレード検出機構。
4. 前記受光部が受光した光量を監視して前記切削ブレードの切刃の破損を検出する破損検出部を更に具備したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の切削ブレード検出機構。

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