JP7767708B2 - ブレード破損検出装置及びブレード破損検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、ダイシング装置に搭載されたブレードの刃先の欠けを検出するブレード破損検出装置及びブレード破損検出方法に関する。

半導体装置や電子部品が形成された半導体ウェーハ等のワークを個々のチップに分割する装置としてダイシング装置が知られている。このダイシング装置は、スピンドルによって高速に回転されるブレードと、ワークを吸着保持するテーブルと、テーブルとブレードとの相対的位置を変化させるＸ、Ｙ、Ｚ、θの各移動軸とを備えている。ダイシング装置は、テーブルに吸着保持されると共に各移動軸の動作によって相対移動するワークに対し、高速回転するブレードによって溝入れ加工又は切断加工を行う。

このようなダイシング装置では、ワークを加工する際に、ブレードに大きな加工負荷が発生すると、加工中のブレードの刃先が欠ける場合がある。刃先が欠けた状態のブレードで加工を継続すると、確実な加工を行うことができず、またワークにダメージを与える場合がある。

このような問題を解消するため、特許文献１に開示されたダイシング装置は、ブレード側面近傍に投光部と受光部とを有するブレード破損検出装置が設けられている。このブレード破損検出装置によれば、受光部の受光領域で受ける光量の変化によりブレードの破損を検出している。

特開２００６－３１０３９６号公報

従来のブレード破損検出装置によってブレードの破損（刃先の欠け）が検出された場合、ダイシング装置は、例えば警告灯を点灯させてブレードが破損したことをオペレーターに通報する。オペレーターは、その通報によってダイシング装置を停止してブレードの交換を実施する。

一方、ブレードの刃先に発生した欠けの大きさ等によっては、ブレードを交換することなく、そのブレードで加工を継続しても加工精度に影響を与えない場合がある。しかしながら、従来のブレード破損検出装置は、欠けの大きさ等に関係なく刃先に欠けが発生したときにブレードが破損したと判定するため、ブレードを交換する必要がない場合でもダイシング装置を停止せざるを得ず、その結果としてワークの加工効率が低下するという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、ワークの加工効率を向上させることができるブレード破損検出装置及びブレード破損検出方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のブレード破損検出装置は、ブレードに向けて光を投光する投光部、及びブレードを挟んで投光部に対向して設けられ投光部から投光された光を受光する受光部を有する光検出ユニットと、受光部で受光された光量を高分解能に判定可能な高分解能光量判定部を含み、高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、ブレードの刃先に発生する欠けの形状を検出する欠け検出部と、を備える。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、光はブレードの径方向に細長い断面形状を有することが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、欠け検出部の検出結果に基づいてブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定部を備えることが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、判定部は、欠け検出部によって検出された欠けの形状を形状閾値と比較した結果に基づいて、ブレードの交換が必要であるか否かを判定することが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、欠け検出部は、欠けの形状を示す寸法長さとして、欠けのブレードの径方向における第１の長さ及びブレードの周方向における第２の長さのうち少なくとも一つの長さを検出することが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、欠け検出部は、寸法長さとして、第１の長さ及び第２の長さを検出し、判定部は、第１の長さを第１の閾値と比較した結果と、第２の長さを第２の閾値と比較した結果とに基づいて、ブレードの交換が必要であるか否かを判定することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明のブレード破損検出装置は、ブレードに向けて光を投光する投光部、及びブレードを挟んで投光部に対向して設けられ投光部から投光された光を受光する受光部を有する光検出ユニットと、受光部で受光された光量を高分解能に判定可能な高分解能光量判定部を含み、高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、ブレードの刃先に発生する欠けの面積を検出する欠け検出部と、を備える。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、光はブレードの径方向に細長い断面形状を有することが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、欠け検出部の検出結果に基づいてブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定部を備えることが好ましい。

本発明のブレード破損検出装置の一形態によれば、判定部は、欠け検出部によって検出された欠けの面積を面積閾値と比較した結果に基づいて、ブレードの交換が必要であるか否かを判定することが好ましい。

上記課題を解決するために、本発明のブレード破損検出方法は、ブレードを挟んで対向する一方側及び他方側のうち、一方側から光を投光し、他方側で光を受光する光検出ステップと、光検出ステップで受光された光量を高分解能光量判定部で判定し、高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、ブレードの刃先に発生する欠けの形状を検出する欠け検出ステップと、を備える。

本発明のブレード破損検出方法の一形態によれば、ブレードを挟んで対向する一方側及び他方側のうち、一方側から光を投光し、他方側で光を受光する光検出ステップと、光検出ステップで受光された光量を高分解能光量判定部で判定し、高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、ブレードの刃先に発生する欠けの面積を検出する欠け検出ステップと、を備えることが好ましい。

本発明のブレード破損検出方法の一形態によれば、光はブレードの径方向に細長い断面形状を有することが好ましい。

本発明のブレード破損検出方法の一形態によれば、欠け検出ステップの検出結果に基づいてブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定ステップを備えることが好ましい。

本発明によれば、ワークの加工効率を向上させることができる。

図１は、本発明の実施形態に係るブレード破損検出装置が搭載されたダイシング装置の全体斜視図である。 図２は、加工部の構造を示す斜視図である。 図３は、ブレード破損検出装置が設けられたスピンドルの先端部構造を示した斜視図である。 図４は、検出ユニットの構造を模式的に表した説明図である。 図５は、ブレードの刃先に発生した４種類の欠けに対応した各種の出力信号を示した図である。 図６は、ブレード破損検出装置によるブレードの判定方法の一例を示したフローチャートである。

以下、添付図面に従って本発明に係るブレード破損検出装置及びブレード破損検出方法の実施形態について説明する。

図１は、実施形態に係るブレード破損検出装置が搭載されたダイシング装置１０の全体斜視図である。図１に示すダイシング装置１０は、一対のブレード１２、１２が対向して配置されたツインスピンドルダイサーと称されるダイシング装置である。このダイシング装置１０は、先端部にブレード１２が装着された高周波モータ内蔵型の一対のスピンドル１４、１４と、ワークＷが載置されてワークＷを吸着保持するワークテーブル１６と、を有する加工部１８を備える。この加工部１８は、ワークＷとブレード１２を相対的に移動させながらワークＷをブレード１２によって切削加工（ダイシング加工）する。なお、ワークＷとしては、シリコン、シリコンカーバイド、若しくはその他の半導体材料を例示でき、又はサファイア、ガラス、石英等の他の材料も例示できる。

ダイシング装置１０には、ワークＷの表面を撮像するカメラ１９と、加工済みのワークＷをスピン洗浄する洗浄部２０と、複数枚のワークＷを収納したカセットが載置されるロードポート２２と、ワークＷを搬送する搬送装置２４とがそれぞれ所定の位置に配置される。また、ダイシング装置１０には、ダイシング装置１０の各部の動作を統括制御する制御部２６が内蔵されている。

上記の制御部２６は、不図示のＣＰＵ（central processing unit）を含む各演算処理回路と、ＲＯＭ（Read Only Memory）又はＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリと、キーボード等の入力装置と、表示部４６等の出力装置とを備えている。制御部２６は、メモリに記憶されたプログラムがＣＰＵによって実行されることにより、ブレード破損検出装置を含む制御部２６の各部の機能が実現される。

図２は、加工部１８の構造を示す斜視図である。図２に示す加工部１８は、Ｘテーブル３４を備える。Ｘテーブル３４は、Ｘベース２８に設けられた一対のＸガイド３０、３０によってガイドされ、リニアモータ３２によって矢印Ｘ－Ｘで示すＸ方向に駆動される。また、Ｘテーブル３４の上面にはθ方向に回転する回転テーブル３６が立設され、この回転テーブル３６にワークテーブル１６が設けられている。よって、ワークテーブル１６は、Ｘテーブル３４によってＸ方向に移動され、かつ回転テーブル３６によってθ方向に回転される。

また、加工部１８は、Ｘベース２８を跨ぐように門型に構成されたＹベース３８を備える。Ｙベース３８の壁面には、一対のＹテーブル４２、４２が設けられる。一対のＹテーブル４２、４２は、Ｙベース３８の壁面に固定された一対のＹガイド４０、４０によってガイドされ、図示しないモータと送りねじ装置とからなる駆動装置によって矢印Ｙ－Ｙで示すＹ方向に駆動される。

Ｙテーブル４２、４２には、それぞれＺテーブル４４、４４が設けられる。Ｚテーブル４４、４４は、Ｙテーブル４２に設けられた不図示のＺガイドにガイドされ、図示しないモータと送りねじ装置とからなる駆動装置によって矢印Ｚ－Ｚで示すＺ方向に駆動される。Ｚテーブル４４、４４にはスピンドル１４、１４が対向した状態で固定され、スピンドル１４、１４の先端部に装着されたブレード１２、１２がＹ方向において対向配置される。

上記の加工部１８の構成により、ブレード１２、１２はＹ方向にインデックス送りされるとともにＺ方向に切り込み送りされ、ワークテーブル１６はＸ方向に切削送りされるとともにθ方向に回転される。これらの動作は制御部２６（図１参照）によって制御される。なお、前述のＸ方向とは水平方向における一つの方向を指し、Ｙ方向とは水平方向においてＸ方向に直交する方向を指す。また、Ｚ方向とはＸ方向及びＹ方向にそれぞれ直交する鉛直方向を指し、θ方向とは鉛直軸を中心軸とする回転方向を指す。

図１に戻り、ダイシング装置１０は表示部４６を有する。表示部４６は、制御部２６に接続されており、ダイシング加工の結果、ブレード１２の欠け等の状態、及び各種のデータ等を表示する。なお、表示部４６としてタッチパネル付きディスプレイパネルが採用された場合には、ダイシング装置１０のオペレーターはそのタッチパネルを用いて制御部２６に加工条件、及びブレード１２の状態を判定するための閾値等のデータを入力することができる。

ところで、ブレード１２によるワークＷの切削加工中にブレード１２に過剰な負荷がかかった場合、ブレード１２の刃先１２Ａ（図３参照）に欠けが発生してワークＷの加工品質に影響を与える場合がある。例えば、欠けの深さ又は欠けの長さが所定値以上の場合、ブレード１２でワークＷを切削しても加工精度が十分に得られない、また、切削加工中にワークＷに損傷を与えるという問題が発生する。その一方で、刃先１２Ａに欠けが発生しているが、その欠けの深さ又は長さが所定値未満の場合、又は部分的に発生した微小な部分損（例えば、深さが１ｍｍ以下の欠け）のような場合には、ブレード１２を交換することなく、そのブレード１２でワークＷの切削加工を継続しても加工品質に影響を与えない場合がある。

このような事情から、刃先１２Ａに欠けが発生した場合には、その欠けの状態（欠けの深さ及び長さのうち少なくとも一つ）を検出し、その状態に基づいてブレード１２が使用可能であるか、又は交換必要であるかを判定することが、ワークＷの加工効率を向上させる観点から好ましい。なお、欠けの深さと長さはそれぞれ欠けの形状を示す寸法長さである。欠けの深さとは、欠けのブレード１２の径方向における長さを指し、換言すれば、欠けの縁部のうちブレード１２の中心軸Ｓに最も近い縁部からブレード１２の外周端までの長さを指す。この欠けの深さは、本発明の第１の長さに相当する。また、欠けの長さとは、欠けのブレード１２の周方向における長さを指し、本発明の第２の長さに相当する。

そこで、図１に示すダイシング装置１０には、刃先１２Ａ（図３参照）に発生している欠けを検出してブレード１２の状態を判定するためのブレード破損検出装置４８（図３及び図４参照）が搭載されている。

次に、図３及び図４を参照して、実施形態に係るブレード破損検出装置４８について説明する。

図３は、ブレード破損検出装置４８の一部を構成する光検出ユニット５０が設けられたスピンドル１４の先端部構造を示した斜視図である。図４の４Ａは、光検出ユニット５０の構造を模式的に示した側面図である。また、同図には、光検出ユニット５０の機能ブロック図とブレード破損検出装置４８の一部を構成する判定部５２の機能ブロック図等がそれぞれ示されている。図４の４Ｂは、後述する受光部７０とブレード１２の刃先１２Ａとの位置関係を示した説明図である。以下、スピンドル１４の先端部構造を説明しつつ、ブレード破損検出装置４８について説明する。

図３の如く、スピンドル１４の先端部にはブレード１２を覆うようにホイールカバー５４が取り付けられている。ホイールカバー５４は、カバー前部５６、カバー後部５８、ノズルブロック６０及びガイドブロック７２等によって構成されている。カバー後部５８にはホース６２が接続されており、ホース６２からは切削水が供給され、供給された切削水は、ホイールカバー５４に設けられたノズル６３から回転中のブレード１２に向けて噴射される。また、ノズルブロック６０にはホース６４が接続されており、ホース６４からは冷却水が供給され、供給された冷却水は、ホイールカバー５４に設けられた一対のノズル６６、６６からブレード１２によるワークＷの加工点に向けて噴射される。

光検出ユニット５０は、図４の４Ａに示すように、投光部６８と受光部７０とを有している。また、投光部６８は投光領域７４を有し、受光部７０は受光領域７６を有し、投光領域７４と受光領域７６とは、ブレード１２を挟んで対向する一方側及び他方側にＹ方向に沿って配置されている。また、投光部６８と受光部７０とは一体化されており、図３に示すガイドブロック７２に対しＺ方向に昇降自在に支持されている。更に、光検出ユニット５０は、ホイールカバー５４に設けられた送り機構５３に連結されており、この送り機構５３の駆動力によってＺ方向に昇降移動される。これにより、投光部６８の投光領域７４と受光部７０の受光領域７６とが、ブレード１２の回転中心Ｓに対して一体的に進退移動される。なお、送り機構５３としては、送りねじ装置を例示できる。

図４の４Ａに示すように、投光部６８には、他端が光源７８に接続されたオプティカルケーブル８０が接続されている。オプティカルケーブル８０を介して伝送された光源７８からの光は、投光部６８の投光領域７４からブレード１２に向けて投光される。

一方、受光部７０には、他端が光電変換部８６に接続されたオプティカルケーブル８４が接続されている。投光部６８から投光された光は、受光部７０の受光領域７６で受光され、オプティカルケーブル８４を介して光電変換部８６に入力される。

ここで、投光部６８から受光部７０に向かって投光される光７７Ａ（図４の４Ｂ参照：以下「検査用ビーム７７Ａ」とも言う。）は、一例として、ブレード１２の径方向に細長い断面形状（検査用ビーム７７Ａの光軸に直交する方向のビーム断面形状）を有している。このように検査用ビーム７７Ａをブレード１２の径方向に細長い断面形状とすることにより、検出可能な光量のダイナミックレンジを上げることが可能となり、その結果として微小な部分損であっても検出することが可能となるので好ましい。また、検査用ビーム７７Ａを上記の細長い断面形状とすることにより、受光領域７６で受光される光量は、刃先１２Ａに発生した欠けを検出した瞬間に時間軸に対して急峻に上昇するので、再現性の高い欠けの形状を得ることができる。つまり、検査用ビーム７７Ａを細長い断面形状とした場合には、時間軸に対する光量推移を高い分解能で検出することができるので好ましい。以上が光検出ユニット５０の構成である。

次に、光電変換部８６に入力された検査用ビーム７７Ａの一部は、光電変換部８６により受光量に応じた電圧の電気信号に変換されて、Ａ／Ｄコンバータ８８に入力される。Ａ／Ｄコンバータ８８は、所定のサンプリング周波数（周期）を適用してアナログ信号である上記の電気信号をデジタル信号に変換する。例えば、デジタル信号は、信号値を指定された２進数の桁数で表現される。Ａ／Ｄコンバータ８８から出力されたデジタル信号は、判定部５２に入力される。ここで、光電変換部８６とＡ／Ｄコンバータ８８は、受光部７０による受光量の変化に基づいて刃先１２Ａの欠けの形状を検出するための欠け検出部８２として機能する。

また、上記のＡ／Ｄコンバータ８８としては、時間分解能の高いものが適用され、サンプリング周波数が数ＭＨｚ（例えば、１．５ＭＨｚ）程度に設定されている。これにより、欠け検出部８２では、受光部７０で受光された光量がＡ／Ｄコンバータ８８によって高分解能に判定されるので、ブレード１２の欠けの形状（深さ及び長さ）を正確に検出することが可能となる。ここで、Ａ／Ｄコンバータ８８は、本発明の高分解能光量判定部に相当するものであり、受光部７０による受光量の変化から刃先１２Ａの欠けの形状を検出可能な程度に高分解能に光量判定を可能なものが適用される。また、上記のサンプリング周波数は、ブレード１２の回転数と直径、及び判定の対象となる欠けのブレード１２の周方向における長さ等に基づいて設定される。

なお、上記の光量を高分解能に判定する手法としては、既述したようにＡ／Ｄコンバータ８８に設定されるサンプリング周波数を上げてブレードの１回転で欠けを示す電気信号を取得する手法の他、例えば、以下の手法がある。すなわち、ブレードが１回転するごとに検査用ビーム７７Ａの幅の分だけサンプリングの位相をずらし、その結果として得られるサンプリングごとの信号値を周方向に合成して、ブレード１２の一周分の欠けを表す電気信号を取得する手法がある。さらに、電気信号を同期加算処理することで、例えば、加工中に噴射される水（切削水及び冷却水）に起因するノイズ成分を低減することができる。その結果として、欠けを示す電気信号のみを効果的に抽出することが可能となる。

次に、判定部５２について説明する。判定部５２は、欠け検出部８２の検出結果に基づいて、ブレード１２の交換が必要であるか否かを判定する。

判定部５２による判定は、ワークＷの切削加工中に実施される。この場合、例えば６００００ｒｐｍ程度の高速で回転しているブレード１２に対して数百ミクロン程度の欠けの有無の判定が実施される。

次に、判定部５２の説明を一旦中断して図５に示す表図について説明する。この表図には、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した４種類の欠け１３Ａ、１３Ｂ、１３Ｃ、１３Ｄの形状と、それらの欠け形状に対応したアナログ信号及び信号値等の一例が示されている。

具体的には、図５のＡ欄には、上記の４種類の欠け１３Ａ～１３Ｄの形状が拡大して示されており、Ｂ欄には、欠け１３Ａ～１３Ｄの形状に対応したアナログ信号（光電変換部８６から出力される電気信号の時間変化を示した波形信号）がそれぞれ示されている。上記のアナログ信号は、投光部６８から投光された検査用ビーム７７Ａの光量のうち欠け１３Ａ～１３Ｄを透過した光量によって決定される。Ｃ欄には、欠け１３Ａ～１３Ｄの形状に対応したアナログ信号をＡ／Ｄコンバータ８８によって量子化された数値（２～９）が示されており、Ｄ欄には、上記の量子化した各数値を棒グラフ形式で表した模式図が示されている。

図５のＢ～Ｄ欄に示した信号等は、Ａ欄に示すようにブレード１２の径方向に細長い断面形状の検査用ビーム７７Ａの光量に基づいて得られたものである。一方、Ｅ欄には、検査用ビームとして断面形状が円形の検査用ビーム７７Ｂを用い、Ｆ欄には検査用ビーム７７Ｂの光量に基づいて得られる欠け１３Ａ～１３Ｄの形状に対応したアナログ信号が示されている。ここで、Ｆ欄に示したアナログ信号とＢ欄で示したアナログ信号とを比較すると、円形の検査用ビーム７７Ｂを用いた場合の光量と比較して、ブレード１２の径方向に細長い断面形状の検査用ビーム７７Ａを用いた場合の光量の方が、欠け１３Ａ～１３Ｄを検出した瞬間に時間軸に対して急峻に上昇することが分かる。よって、既述したように、ブレード１２の径方向に細長い断面形状を有する検査用ビーム７７Ａを使用することにより、時間軸に対する光量推移を高い分解能で検出可能となる。これにより、欠け検出部８２において欠けの形状をより正確に検出することが可能となる。

刃先１２Ａに欠け１３Ａ～１３Ｄが発生した場合（Ａ欄参照）、投光部６８から投光された検査用ビーム７７Ａの一部の光は欠け１３Ａ～１３Ｄを透過するため、光電変換部８６から出力される電気信号の電圧値が欠け１３Ａ～１３Ｄの形状に対応して上昇する（Ｂ欄参照）。そして、各電気信号の波形には欠け１３Ａ～１３Ｄの深さと長さに対応した波形がそれぞれ現れる。このとき、波形の高さは欠け１３Ａ～１３Ｄの深さ（「第１の長さ」に相当）に対応し、波形の幅は欠け１３Ａ～１３Ｄの長さ（「第２の長さ」に相当）に対応する。このようなことから、波形の高さを示す数値（Ｃ欄参照）に基づいて欠け１３Ａ～１３Ｄの深さを判定することが可能となり、波形の幅を示す時間軸（Ｂ欄参照）等に基づいて欠け１３Ａ～１３Ｄの長さを判定することが可能となる。すなわち、欠け検出部８２では、欠け１３Ａ～１３Ｄの深さと長さから欠け１３Ａ～１３Ｄの形状を検出することが可能となる。

そこで、図４の４Ａに示した判定部５２は、欠け検出部８２で検出された欠けの形状に基づいてブレード１２の交換が必要であるか否かを判定する。判定部５２は、後述の閾値（深さ閾値及び長さ閾値）が設定された記憶部９０と、比較部９２とを有する。記憶部９０には、ブレード１２の欠けの深さに対して定められる深さ閾値（形状閾値のうち「第１の閾値」に相当）と、欠けの長さに対して定められる長さ閾値（形状閾値のうち「第２の閾値」に相当）と、が予め設定される。本例では、深さ閾値を定めるに際し、量子化された数値（図５のＣ欄参照）が深さを表す指標値として用いられている。また、長さ閾値を定めるに際し、上記の深さ閾値以上の数値が連続して出力された場合の時間にブレード１２の周速（刃先１２Ａの接線方向の速度）を乗算した値が、長さを表す指標値として用いられている。

一方、ブレード１２の刃先１２Ａに欠けが発生していても、欠けの深さ又は長さが十分に小さい場合には十分な精度でワークＷを切削加工できる場合がある。そこで、上記の深さ閾値は、ブレード１２の欠けの深さが十分に小さくそのままワークＷを切削加工できると判定できる欠けの深さの上限値に相当する値として定められる。また、上記の長さ閾値は、ブレード１２の欠けの長さが十分に小さくそのままワークＷを切削加工できると判定できる欠けの長さの上限値に相当する値として定められる。

上記の深さ閾値及び長さ閾値は、例えば、ワークＷの切削加工前に、ダイシング装置１０のオペレーターによって予め設定される。深さ閾値及び長さ閾値は、加工対象のワークＷの材質、ブレード１２の種類、実施される切削加工の内容により異なっており、それぞれの条件下における各閾値がその都度設定される。

なお、本例のブレード破損検出装置４８によってブレード１２の刃先１２Ａの欠けを検出する場合、投光部６８と受光部７０とが送り機構５３により所定の高さ位置に位置決めされる。高さ位置は、一例として、スピンドル１４に装着されたブレード１２の刃先１２Ａの上端付近に設定される。また、上記の高さ位置は、一例として、刃先１２Ａに欠けが発生していない場合において、投光部６８からの検査用ビーム７７Ａをブレード１２によって９０％程度遮光する位置に設定される。これにより、受光部７０は、刃先１２Ａに欠けが発生していない場合においても、投光部６８からの検査用ビーム７７Ａのうち１０％程度の光を受光し、この１０％程度の光が、図５のＣ欄に示した数値「２」として現れている。つまり、本例では、Ａ／Ｄコンバータ８８から「３」以上の数値が出力された場合に、判定部５２は刃先１２Ａに欠けが発生したと判定する構成となっている。なお、ブレード１２に欠けが発生していない場合に投光部６８からの検査用ビーム７７Ａがブレード１２により遮光される割合は本例（９０％）に限定されるものではない。

次に、実施形態に係るブレード破損検出装置４８の作用について説明する。

まず、ブレード破損検出装置４８が搭載されたダイシング装置１０では、キャリブレーション作業として、回転するブレード１２をワークテーブル１６の表面に僅かに接触させ、ブレード１２の原点位置からワークテーブル１６までの距離を記録し、同時に受光領域７６で受光されている光量を記録する。そして、キャリブレーション作業で得られた値、予め入力されたワークＷの厚み、ブレード１２の外径等のデータよってブレード１２のＺ方向の切込み送り量等が調整される。

キャリブレーション作業が終了すると、ブレード１２によるワークＷの切削加工が開始されると共に、ブレード破損検出装置４８によるブレード１２の判定が開始される。

ここで、ブレード破損検出装置４８によるブレード１２の判定方法について、図６を参照して説明する。図６は、ブレード破損検出装置４８によるブレード１２の判定方法の一例を示したフローチャートである。この判定方法は、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの深さと長さの双方に基づいてブレード１２を判定する方法である。

まず、欠けの深さに対して定められる深さ閾値（一例として、数値「６」）と、欠けの長さに対して定められる長さ閾値を記憶部９０に設定する（Ｓ１００：閾値設定ステップ）。この閾値設定ステップ（Ｓ１００）の実行後にブレード１２によるワークＷの切削加工が開始される。

次に、光検出ユニット５０によって、投光部６８から検査用ビーム７７Ａを投光し、その検査用ビーム７７Ａを受光部７０で受光する光検出ステップが実行される（Ｓ１１０）。

次に、欠け検出部８２によって、ブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの形状を検出する欠け検出ステップが実行される（Ｓ１２０）。すなわち、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）では、光検出ステップ（Ｓ１１０）で受光された光量をＡ／Ｄコンバータ８８で判定し、Ａ／Ｄコンバータ８８の判定結果（光量による時間的な光強度変化）に基づいて、図５のＡ欄にて示したようなブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの形状を検出する。

次に、判定部５２によって、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）による欠けの形状の検出結果に基づき、ブレード１２の交換が必要であるか否かを判定する判定ステップが実行される（Ｓ１３０）。以下、具体的に説明する。

判定ステップ（Ｓ１３０）では、深さ閾値と長さ閾値とに基づいて、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの形状（深さ及び長さ）を有するブレード１２の交換が必要であるか否か（すなわち、ブレード１２が使用可能であるか否か）が判定される。例えば、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの深さが深さ閾値未満であり、且つ欠けの長さが長さ閾値未満の場合、判定ステップ（Ｓ１３０）は、ブレード１２は使用可能と判定（すなわち、ＹＥＳ判定）を行う。そして、表示部４６には、判定ステップ（Ｓ１３０）における判定結果（ブレード使用可能）が表示される。その後、判定ステップ（Ｓ１３０）においてブレード１２の交換必要と判定されるまで、ワークＷの切削加工が継続されると共に、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）及び判定ステップ（Ｓ１３０）が繰り返し行われる。

一方、例えば、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの深さと長さのうち少なくともいずれか一方が、それぞれの閾値以上である場合、判定ステップ（Ｓ１３０）はブレード１２の交換必要と判定（すなわち、Ｎｏ判定）を行う。そして、表示部４６には、判定ステップ（Ｓ１３０）における判定結果（ブレード交換必要）が表示される。また、例えば、図４の４Ａに示した警告灯９４を点灯させることでオペレーターに通報される。オペレーターは、この通報を知ることでブレード交換作業に取り掛かる。なお、判定ステップ（Ｓ１３０）においてＮｏ判定が行われた場合には、ワークＷの切削加工を自動的に中断ないし中止するようにしてもよい。

このように実施形態のブレード破損検出装置４８は、光検出ユニット５０で受光された光量を高分解能に判定可能なＡ／Ｄコンバータ８８（高分解能光量判定部）を含み、Ａ／Ｄコンバータ８８から出力された結果（光量判定結果）に基づいてブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの形状を検出することが可能である。これにより、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの形状からブレード１２の状態（ブレード１２の交換が必要であるか否か、すなわち、ブレード１２を使用可能であるか否か）を判定することが可能となり、ダイシング装置１０の不必要な停止を避けることができる。その結果として、ワークＷの加工効率を向上させることができる。

また、実施形態のブレード破損検出装置４８によれば、ブレード１２の刃先１２Ａに欠けが発生しても、欠けの形状（深さ及び長さ）がそれぞれの閾値未満である場合には、ブレード１２が不必要に交換されることがないため、ブレード１２の使用量を節約（削減）することができる。また、ブレード１２の外周部に沿って複数の欠けが発生している場合には、複数の欠けのうち深さが最も大きい欠け、若しくは欠けの長さが最も長い欠けを基準にブレード１２の状態を判定することが好ましく、また、深さごとのピーク値を加算した値に閾値を設定したり、それぞれの長さを加算した値に閾値を設定したりして、それらの閾値に基づいてブレード１２の状態を判定してもよい。更に、深さと長さの検出結果が、それぞれの閾値未満の場合でも、その深さと長さを表示部４６でモニタリングすることが好ましい。これにより、現在のブレード１２の状態を常時監視することができるので、例えば、ブレードの交換時期等を予測することが可能となる。

上記のブレード１２の判定方法の一例では、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの深さと長さの双方に基づいてブレード１２の状態を判定したが、他の例として、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの深さ（第１の長さ）に基づいてブレード１２の状態を判定してもよい。また、他の例として、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの長さに基づいてブレード１２の状態を判定してもよい。いずれの判定方法においても、ダイシング装置１０の不必要な停止を避けることができるので、ワークＷの加工効率を向上させることができる。

また、実施形態のブレード破損検出装置４８によれば、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの形状として、例えば図５のＡ欄で示したような欠け１３Ａ～１３Ｄの形状を検出することが可能であるため、その検出結果を利用して欠けの面積も検出することが可能となる。ここで、例えば、欠け１３Ａは、ある深さの基準値に対して深さが浅く、また、ある長さの基準値に対して長さが短い矩形の形状と検出され、欠け１３Ｂは、深さが浅く長さが長い矩形の形状と検出され、欠け１３Ｃは、深さが深く長さが短い矩形の形状と検出され、欠け１３Ｄは、深さが変化し、且つ最大の深さが深く長さが短い三角形の形状と検出される。

すなわち、矩形の欠け１３Ａ～１３Ｃに関しては、深さと長さを乗算した値を面積として検出でき、三角形の欠け１３Ｄの面積に関しては、深さと長さを乗算した値の半値を面積として検出できる。この場合、量子化された数値（「３」以上の数値：図５のＣ欄参照）が深さを表す指標値として用いられ、また、上記の数値「３」以上の数値が連続して出力された場合の時間にブレード１２の周速を乗算した値が長さを表す指標値として用いられる。

このような観点から、ブレード破損検出装置４８によるブレード１２の判定方法の他の例として、ブレード１２の刃先１２Ａに発生した欠けの面積に基づいた判定方法も可能である。以下、上記の面積に基づいた判定方法について、図６のフローチャートを再度用いて説明する。

まず、ダイシング装置１０によるワークＷの切削加工前に、欠けの面積に対して定められる面積閾値を記憶部９０に設定する（Ｓ１００：閾値設定ステップ）。この閾値設定ステップの実行後にブレード１２によるワークＷの切削加工が開始される。

次に、光検出ユニット５０によって、投光部６８から検査用ビーム７７Ａを投光し、その検査用ビーム７７Ａを受光部７０で受光する光検出ステップが実行される（Ｓ１１０）。

次に、欠け検出部８２によって、ブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの面積を検出する欠け検出ステップが実行される（Ｓ１２０）。すなわち、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）では、光検出ステップ（Ｓ１１０）で受光された光量をＡ／Ｄコンバータ８８で判定し、Ａ／Ｄコンバータ８８の判定結果に基づいて、図５のＡ欄にて示したようなブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの面積を検出する。

次に、判定部５２によって、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）による欠けの面積の検出結果に基づき、ブレード１２の交換が必要であるか否かを判定する判定ステップが実行される（Ｓ１３０）。以下、具体的に説明する。

判定ステップ（Ｓ１３０）では、面積閾値に基づいて、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの面積を有するブレード１２の交換が必要であるか否か（すなわち、ブレード１２が使用可能であるか否か）が判定される。例えば、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの面積が面積閾値未満の場合、判定ステップ（Ｓ１３０）は、ブレード１２は使用可能と判定（すなわち、ＹＥＳ判定）を行う。そして、表示部４６には、判定ステップ（Ｓ１３０）における判定結果（ブレード使用可能）が表示される。その後、判定ステップ（Ｓ１３０）においてブレード１２の交換必要と判定されるまで、ワークＷの切削加工が継続されると共に、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）及び判定ステップ（Ｓ１３０）が繰り返し行われる。

一方、欠け検出ステップ（Ｓ１２０）で検出された欠けの面積が面積閾値以上である場合、判定ステップ（Ｓ１３０）はブレード１２の交換必要と判定（すなわち、Ｎｏ判定）を行う。そして、表示部４６には、判定ステップ（Ｓ１３０）における判定結果（ブレード交換必要）が表示される。また、例えば、図４の４Ａに示した警告灯９４を点灯させることでオペレーターに通報される。オペレーターは、この通報を知ることでブレード交換作業に取り掛かる。なお、判定ステップ（Ｓ１３０）においてＮｏ判定が行われた場合には、ワークＷの切削加工を自動的に中断ないし中止するようにしてもよい。

このようにブレード１２の刃先１２Ａに発生する欠けの面積を検出した場合でも、検出した面積に基づいてブレード１２の状態（ブレード１２の交換が必要であるか否か、すなわち、ブレード１２を使用可能であるか否か）を判定することが可能となり、ダイシング装置１０の不必要な停止を避けることができる。その結果として、ワークＷの加工効率を向上させることができる。

また、上記の面積に基づくブレード１２の判定方法においても、ブレード１２の外周部に沿って複数の欠けが発生している場合には、複数の欠けのうち面積が最も大きい欠けを基準にブレード１２の状態を判定することが好ましく、また、欠けごとの面積を加算した値に面積閾値を設定して、その閾値に基づいてブレード１２の状態を判定してもよい。更に、面積の検出結果が、面積閾値未満の場合でも、その面積を表示部４６でモニタリングすることが好ましい。これにより、現在のブレード１２の状態を常時監視することができるので、例えば、ブレードの交換時期等を予測することが可能となる。

なお、上記の実施形態では、光検出ユニット５０においてブレード１２の径方向に細長い検査用ビーム７７Ａを用い、この検査用ビーム７７Ａを投光部６８から受光部７０に向けて照射する構成としたが、この構成に限定されるものではない。例えば、投光部６８と受光部７０との間に、ブレード１２の径方向に細長いスリット孔が形成されたスリット板を配置して、受光部７０においてブレード１２の径方向に細長い断面形状の光を受光できるように構成してもよい。また、他の例として、受光部７０の受光領域７６をブレード１２の径方向に細長く構成してもよい。更に、検査用ビーム７７Ａの形状は、ブレード１２の径方向に細長い断面形状に限定されるものではなく、高分解能光量判定部（例えば、Ａ／Ｄコンバータ８８）によって検査用ビームを高分解能に判定可能であれば、検査用ビームの断面形状が他の形状（例えば円形）のものでも用いることができる。

また、本実施形態では、ブレード１２を挟んで投光部６８に対向して設けられ投光部６８から投光された光を受光する受光部７０を有する構成としたが、これに限定されるものではない。例えば、投光部６８と受光部７０をブレード１２の同一側面側に配置し、投光部６８から投光され、ブレード１２で反射した光を受光する受光部７０を有する構成でもよい。この場合、ブレード１２に欠けの無い部分では投光部６８から投光された光のうち多くの光が受光部７０で受光される。一方で、ブレード１２に欠けの有る部分ではブレード１２で反射する光が減少するので、受光部７０が受光する光は上記の光よりも少なくなる。結果、この構成では、ブレード１２を挟んで投光部６８に対向して設けられ投光部６８から投光された光を受光する受光部７０を有する構成とは反対の光量の増減で同様に欠けの形状及び欠けの面積を検出することができる。

以上、本発明に係るブレード破損検出装置の一例について説明したが、本発明の技術は実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、いくつかの改良又は変形を行ってもよい。

１０…ダイシング装置、１２…ブレード、１２Ａ…刃先、１３Ａ～１３Ｄ…欠け、１４…スピンドル、１６…ワークテーブル、１８…加工部、１９…カメラ、２０…洗浄部、２２…ロードポート、２４…搬送装置、２６…制御部、３０…Ｘガイド、３２…リニアモータ、３４…Ｘテーブル、３６…回転テーブル、３８…Ｙベース、４０…Ｙガイド、４２…Ｙテーブル、４４…Ｚテーブル、４６…表示部、４８…ブレード破損検出装置、５０…光検出ユニット、５２…判定部、５３…送り機構、５４…ホイールカバー、５６…カバー前部、５８…カバー後部、６０…ノズルブロック、６２…ホース、６３…ノズル、６４…ホース、６６…ノズル、６８…投光部、７０…受光部、７２…ガイドブロック、７４…投光領域、７６…受光領域、７７Ａ…検査用ビーム（光）、７７Ｂ…検査用ビーム、７８…光源、８０…オプティカルケーブル、８２…欠け検出部、８４…オプティカルケーブル、８６…光電変換部、８８…Ａ／Ｄコンバータ（高分解能光量判定部）、９０…記憶部、９２…比較部、９４…警告灯

Claims (14)

1. 円形状のブレードを回転させてワークを切削加工する加工装置に適用されるブレード破損検出装置であって、
   前記ブレードに向けて光を投光する投光部、及び前記ブレードを挟んで前記投光部に対向して設けられ前記投光部から投光された前記光を受光する受光部を有する光検出ユニットと、
   前記受光部で受光された光量を高分解能に判定可能なサンプリング周波数が数ＭＨｚ以上に設定された高分解能光量判定部を含み、前記高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、前記切削加工によって発生した前記ブレードの刃先の欠けの形状を検出する欠け検出部と、
   を備える、ブレード破損検出装置。
2. 前記光は、前記ブレードの径方向に沿う径方向長さが前記ブレードの周方向に沿う周方向長さよりも長い断面形状を有する、請求項１に記載のブレード破損検出装置。
3. 前記欠け検出部の検出結果に基づいて前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定部を備える、請求項１又は２に記載のブレード破損検出装置。
4. 前記判定部は、前記欠け検出部によって検出された前記欠けの形状を形状閾値と比較した結果に基づいて、前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する、請求項３に記載のブレード破損検出装置。
5. 前記欠け検出部は、前記欠けの形状を示す寸法長さとして、前記欠けの前記ブレードの径方向における第１の長さ及び前記ブレードの周方向における第２の長さのうち少なくとも一つの長さを検出する、請求項４に記載のブレード破損検出装置。
6. 前記欠け検出部は、前記寸法長さとして、前記第１の長さ及び前記第２の長さを検出し、
   前記判定部は、前記第１の長さを第１の閾値と比較した結果と、前記第２の長さを第２の閾値と比較した結果とに基づいて、前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する、請求項５に記載のブレード破損検出装置。
7. 円形状のブレードを回転させてワークを切削加工する加工装置に適用されるブレード破損検出装置であって、
   前記ブレードに向けて光を投光する投光部、及び前記ブレードを挟んで前記投光部に対向して設けられ前記投光部から投光された前記光を受光する受光部を有する光検出ユニットと、
   前記受光部で受光された光量を高分解能に判定可能なサンプリング周波数が数ＭＨｚ以上に設定された高分解能光量判定部を含み、前記高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、前記切削加工によって発生した前記ブレードの刃先の欠けの面積を検出する欠け検出部と、
   を備える、ブレード破損検出装置。
8. 前記光は、前記ブレードの径方向に沿う径方向長さが前記ブレードの周方向に沿う周方向長さよりも長い断面形状を有する、請求項７に記載のブレード破損検出装置。
9. 前記欠け検出部の検出結果に基づいて前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定部を備える、請求項７又は８に記載のブレード破損検出装置。
10. 前記判定部は、前記欠け検出部によって検出された前記欠けの面積を面積閾値と比較した結果に基づいて、前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する、請求項９に記載のブレード破損検出装置。
11. 円形状のブレードを回転させてワークを切削加工する加工装置に適用されるブレード破損検出装置において行われるブレード破損検出方法であって、
    前記ブレード破損検出装置は、投光部及び受光部を有する光検出ユニットと、欠け検出部と、を有し、
    前記ブレードを挟んで対向する一方側及び他方側のうち、前記一方側に設けられた前記投光部から光を投光し、前記他方側に設けられた前記受光部で前記光を受光する光検出ステップと、
    前記光検出ステップで受光された光量をサンプリング周波数が数ＭＨｚ以上に設定された高分解能光量判定部で判定し、前記高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、前記切削加工によって発生した前記ブレードの刃先の欠けの形状を前記欠け検出部で検出する欠け検出ステップと、
    を備える、ブレード破損検出方法。
12. 円形状のブレードを回転させてワークを切削加工する加工装置に適用されるブレード破損検出装置において行われるブレード破損検出方法であって、
    前記ブレード破損検出装置は、投光部及び受光部を有する光検出ユニットと、欠け検出部と、を有し、
    前記ブレードを挟んで対向する一方側及び他方側のうち、前記一方側に設けられた前記投光部から光を投光し、前記他方側に設けられた前記受光部で前記光を受光する光検出ステップと、
    前記光検出ステップで受光された光量をサンプリング周波数が数ＭＨｚ以上に設定された高分解能光量判定部で判定し、前記高分解能光量判定部の判定結果に基づいて、前記切削加工によって発生した前記ブレードの刃先の欠けの面積を前記欠け検出部で検出する欠け検出ステップと、
    を備える、ブレード破損検出方法。
13. 前記光は、前記ブレードの径方向に沿う径方向長さが前記ブレードの周方向に沿う周方向長さよりも長い断面形状を有する、請求項１１又は１２に記載のブレード破損検出方法。
14. 前記欠け検出ステップの検出結果に基づいて前記ブレードの交換が必要であるか否かを判定する判定ステップを備える、請求項１１から１３のいずれか１項に記載のブレード破損検出方法。