JP2012111003A - 切削ブレード検出機構 - Google Patents

Abstract

【課題】加工時間を増加することなく切削加工中にセットアップを実施できるとともに、切削ブレードの磨耗量を検出できる切削装置の切削ブレード検出機構を提供する。
【解決手段】切削ブレードの半径方向に整列した複数の受光部７４を有する受光手段と、第１のタイミングで発光部７０からの発光を受光した受光部７４の数を第１受光部数として記憶する第１記憶部８８と、第１記憶部８８で受光部７４の数を記憶した後に切削ブレードで所定時間被加工物を切削した後、第２のタイミングで発光部７０からの発光を受光した受光部７４の数を第２受光部数として記憶する第２記憶部９０と、第２記憶部９０で記憶した第２記憶部数から第１記憶部８８で記憶した第１記憶部数を減じた値に基づいて第１のタイミングから第２のタイミングまでの切削ブレードの磨耗量を算出する算出部９２等を有する制御手段８４と、を具備した。
【選択図】図７

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、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に広く利用されている。

切削装置は、半導体ウエーハ等の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を回転可能に支持する切削手段とから少なくとも構成され、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。

切削装置では、被加工物への切削ブレードの切り込み送り量をチャックテーブルの上面（被加工物の保持面）を基準点に切削ブレードの外径サイズに基づいて管理している。切削ブレードの外径サイズは切削ブレード毎に異なるため、新品の切削ブレードに交換した際には、切削ブレードとチャックテーブルの保持面とを接触させて原点位置（基準点位置）を検出する（例えば、特開昭６１−７１９６７号公報参照）。この原点位置の検出を接触セットアップという。

切削ブレードは加工に伴って磨耗して外径サイズが変化する。切削ブレードが磨耗した状態で同じ切り込み量を設定して切削すると、被加工物への切り込み量が浅くなってしまう。

そこで、切削装置は、加工中にチャックテーブルに接触することなくセットアップ（基準点出し動作）を行うとともに、切削ブレードの磨耗を検出するための非接触セットアップセンサーを備えている（例えば、特開平８−１７４４１６号公報参照）。

非接触セットアップセンサーはチャックテーブル近傍に配設され、発光素子と受光素子とから構成される。新品ブレードをスピンドルに装着した際に、チャックテーブル上面と非接触セットアップセンサーとの相対位置を検出しておき、加工中に切削ブレードの基準点の検出を行う際には、非接触セットアップセンサーを利用する。

この非接触セットアップセンサーでは、発光素子と受光素子間に切削ブレードを下降させ、切削ブレードで発光素子からの光が遮光された高さ位置（Ｚ位置）を基に切削ブレードの磨耗を検出する。

一方、切削手段には、切削ブレードの切刃を挟むように発光部及び受光部が位置付けられ、受光部の受光素子が受光する光量の変化によって切削ブレードの切刃の欠け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を検出した場合には、切削ブレードを新品の切削ブレードに交換する。

特開昭６１−７１９６７号公報 特開平８−１７４４１６号公報

従来の切削装置では、切削加工中に基準点出しをしたい場合には、切削ブレードを非接触セットアップセンサーまで移動して基準点出しをする必要があり、この間は加工が中断されるため加工時間が増えるという問題がある。特に、切削ブレードの磨耗が大きい加工では、加工中に頻繁にセットアップする必要がある。

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、加工時間を増加することなく加工中にセットアップを実施できるとともに、切削ブレードの磨耗量を検出できる切削装置の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削ブレードと該切削ブレードが装着されるスピンドルとを含む切削手段と、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、該切削ブレードに対向するように該スピンドルの軸方向に対して該切削ブレードの一方の側に配設されて該切削ブレードの外周縁に向かって発光する発光部を有する発光手段と、該切削ブレードの外周縁を挟んで該発光部に対峙するように該スピンドルの軸方向に対して該切削ブレードの他方の側に配設されるとともに、該切削ブレードの半径方向に整列した複数の受光部を有する受光手段と、第１のタイミングで該発光部からの発光を受光した該受光部の数を第１受光部数として記憶する第１記憶部と、該第１記憶部で該受光部の数を記憶した後に該切削ブレードで所定時間被加工物を切削した後、第２のタイミングで該発光部からの発光を受光した該受光部の数を第２受光部数として記憶する第２記憶部と、該第２記憶部で記憶した該第２記憶部数から該第１記憶部で記憶した該第１記憶部数を減じた値に基づいて該第１のタイミングから該第２のタイミングまでの該切削ブレードの磨耗量を算出する算出部と、を有する制御手段と、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。

本発明によると、非接触セットアップセンサーまで切削ブレードを移動する必要なく、切削ブレード検出機構でセットアップが可能であるため、加工時間を短縮化できる。また、切削加工中、即事切削ブレードの磨耗を検出できるため、より正確に切削ブレードの寿命／交換タイミングを検出できる。

切削装置の外観斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの斜視図である。 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斜視図である。 図６（Ａ）は第１所定タイミングで切削ブレードの切刃の磨耗量を検出している状態の側面図、図６（Ｂ）は第２所定タイミングで切削ブレードの切刃の磨耗量を検出している状態の側面図である。 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模式図である。

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のストリート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画像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は丸穴５２を有するブレード検出用の固定ブロックであり、ねじ５４を丸穴５２を介してブレードカバー３０のねじ穴３８に螺合することにより、ブレードカバー３０に取り付けられる。固定ブロック５０には後述する切削ブレード検出機構６０が取り付けられており、この切削ブレード検出機構６０により切削ブレード２８の切刃２８ａの状態を検出する。

次に、図５乃至図７を参照して、本発明実施形態の切削ブレード検出機構６０の構成について説明する。図５に示すように、切削ブレード検出機構６０はブレードカバー３０に固定される固定ブロック５０と、調整ねじ５５を回転することにより固定ブロック５０に対して上下に移動可能な移動ブロック６２を含んでいる。

図７に示すように、切削ブレード検出機構６０の発光手段（発光アセンブリ）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に接続された大径のプラスチック光ファイバ６８とから構成される。

図５に示されるように、光ファイバ６８の端部６８ａは切削ブレード２８の切刃２８ａ方向に光ファイバ６８の最小曲げ半径以上の曲げ半径で曲げられており、光ファイバ６８の端部６８ａが発光部７０を形成する。光ファイバ６８の先端６８ａである発光部７０からの出射光が切刃２８ａと垂直になるように設定されている。

図７を再び参照すると、受光手段（受光アセンブリ）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束７８を含んでいる。光ファイバ束７８は、細径のプラスチック光ファイバ８０が束ねられて構成されており、各光ファイバ８０の端部で受光部８２を構成する。本明細書及び特許請求の範囲で、受光部数という場合には光ファイバ８０の端部の数を指すものである。

受光部８２を構成する各光ファイバ８０の端部は、図５に示すように、切削ブレード２８の切刃２８ａ方向に光ファイバ８０の最小曲げ半径以上の曲げ半径で曲げられており、受光部８２を構成する複数の光ファイバ８０は発光部７０が出射した光を受光できるように配設されている。

即ち、受光部８２は、複数の光ファイバ８０の端部が互いに隣接されて切削ブレード２８の切刃２８ａの全体を覆うように半径方向に直列に配列された受光直列体から構成されている。

図７に示すように、発光素子６６及び受光素子７６は切削装置２の制御手段（コントローラ）８４に接続されており、発光素子６６の発光量等のパラメータは制御手段８４の発光量管理部８６で制御され、受光素子７６により光電変換された電気信号は制御手段８４の後に詳細に説明する第１記憶部８８及び第２記憶部９０に入力される。

以下、上述のように構成された切削ブレード検出機構６０の作用について説明する。切削ブレード２８が回転している状態において制御手段８４の発光量管理部８６は発光素子６６を駆動する。発光素子６６から出射された光は大径の光ファイバ６８を伝搬して発光部７０として作用する光ファイバ端部６８ａから出射される。

図６に示すように、光ファイバ６８の端部６８ａには光ファイバ６８の端部６８ａから出射される光を拡散する拡散板７２が配設されているのが好ましい。図６（Ａ）は第１のタイミング時の、切削ブレード２８の切刃２８ａが殆ど磨耗していない状態を、図６（Ｂ）は第２のタイミング時の、切刃２８ａが大きく磨耗した状態をそれぞれ示している。

図６（Ａ）に示す第１のタイミング時（図７では符号Ａで示されている）には、切刃２８ａが殆ど磨耗していないので、発光部７０から出射された光は数の小さい例えば２個の光ファイバ８０ａのみで受光され、他の光ファイバ８０ｂは発光部７０からの光を受光することはない。

受光部８２の２本の光ファイバ８０ａで受光した光は光ファイバ８０ａを伝播して受光素子７６で光電変換され、電気信号が制御手段８４に入力される。制御手段８４では、この電気信号の強度を光ファイバ８０の本数、即ち受光部８２の数として演算し、演算した受光部の数が第１受光部数として第１記憶部８８で記憶される。

図６（Ｂ）に示す第２のタイミング時（図７では符号Ｂで示されている）には、切削加工を継続して切削ブレード２８の切刃２８ａが相当磨耗しているので、受光部８２の光ファイバ８０ａで受光する光ファイバ８０ａの数も多くなる。本実施形態では、９本の光ファイバ８０ａで発光部７０からの光を受光している。図６（Ｂ）でＨは切刃２８ａの磨耗量である。

９本の光ファイバ８０ａで受光した光は受光素子７６で光電変換され、電気信号が制御手段８４に入力され、制御手段８４では電気信号の強度から受光した光ファイバ８０の数、即ち受光部８２の数を９本と判断し、これを第２受光部数として第２記憶部９０で記憶する。

第１記憶部８０で記憶している第１受光部数と第２記憶部９０で記憶している第２受光部数は算出部９２に入力され、算出部９２では第２受光部数から第１受光部数を減じた値（本実施形態では７）に基づいて、第１のタイミングから第２のタイミングまでの切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗量として算出する。

この磨耗量はＺ軸移動手段管理部９４に入力されて、Ｚ軸移動手段管理部９４でＺ軸移動手段を駆動して、切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗量に応じて切削ブレード２８を下方へ移動し、切削ブレード２８の基準位置出しを実施する。

即ち、本実施形態の切削ブレード検出機構６０は非接触セットアップセンサーとして作動し、従来のように切削ブレード２８をチャックテーブル１８に隣接した非接触セットアップセンサーまで移動することなく切削ブレード２８のセットアップができるので、セットアップのために時間を割く必要が無く、切削加工時間の短縮化が可能となる。

切削ブレード検出センサー６０で検出した切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗量が所定の磨耗量に達した場合には、これを切削装置２の表示手段６に表示して、作業者に切削ブレード２８の新品への交換の必要性を知らしめることができる。本実施形態では、切削加工中即事切削ブレード２８の切刃２８ａの磨耗が検出できるため、より正確に切削ブレード２８の寿命、即ち交換タイミングを検出することができる。

上述した実施形態では、切削ブレード２８として外周に切刃２８ａを有するハブブレードを採用した例について説明したが、切削ブレード２８はハブブレードに限定されるものではなく、全体が切刃から構成されるワッシャータイプブレードを採用するようにしてもよい。この場合には、切削ブレード検出機構６０の発光部７０及び受光部７４を切削ブレード２８の外周縁を挟んで対向するように配設する。

１８ チャックテーブル
２４ 切削手段
２８ 切削ブレード
２８ａ 切刃
６０ 切削ブレード検出機構
６４ 発光手段
６６ 発光素子
６８ 大径プラスチック光ファイバ
６８ａ 光ファイバ６８の端部
７０ 発光部
７４ 受光部
７６ 受光素子
７８ 光ファイバ束
８０ 細径プラスチック光ファイバ
８２ 受光部
８４ 制御手段
８８ 第１記憶部
９０ 第２記憶部
９２ 算出部

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に保持された被加工物を切削する切削ブレードと該切削ブレードが装着されるスピンドルとを含む切削手段と、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、
   該切削ブレードに対向するように該スピンドルの軸方向に対して該切削ブレードの一方の側に配設されて該切削ブレードの外周縁に向かって発光する発光部を有する発光手段と、
   該切削ブレードの外周縁を挟んで該発光部に対峙するように該スピンドルの軸方向に対して該切削ブレードの他方の側に配設されるとともに、該切削ブレードの半径方向に整列した複数の受光部を有する受光手段と、
   第１のタイミングで該発光部からの発光を受光した該受光部の数を第１受光部数として記憶する第１記憶部と、該第１記憶部で該受光部の数を記憶した後に該切削ブレードで所定時間被加工物を切削した後、第２のタイミングで該発光部からの発光を受光した該受光部の数を第２受光部数として記憶する第２記憶部と、該第２記憶部で記憶した該第２記憶部数から該第１記憶部で記憶した該第１記憶部数を減じた値に基づいて該第１のタイミングから該第２のタイミングまでの該切削ブレードの磨耗量を算出する算出部と、を有する制御手段と、
   を具備したことを特徴とする切削ブレード検出機構。

Images