JPH06169588A - 浮上回転物の接触検出方法及びスピンドルモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はダイシング装置等に使用されるスピ
ンドルモータの内筒に導電性ブラシを接触させる時に、
接触していることを検出する方法に関し、小型で簡単な
機構でも検出できる方法及びそのような機構のスピンド
ルモータの実現を目的とする。 【構成】 外筒１からは絶縁されている導電性ブラシ３
と外筒１間の静電容量を検出し、導電性ブラシ３が内筒
に接触している時といない時の静電容量の差により、導
電性ブラシ３と内筒２との間の接触を検出するように構
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダイシング装置におい
て取り付けた砥石刃が物体表面に接触したことを、物体
とスピンドルモータ間の導通を検出することにより行な
う場合等に、スピンドルモータの外筒より浮上して回転
する内筒に導電性ブラシを接触させて導通を検出する
が、その時導電性ブラシ自体が内筒に接触していること
を検出する浮上回転物の接触判定方法、及びそのような
確認を可能にしたスピンドルモータに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハからＩＣチップを切り出す
のに使用されるダイシング装置は、ダイヤモンド等の砥
粒をニッケル等で固定した砥石刃を高速に回転させて加
工を行なう。このような高速回転を行なうため、空気又
は電磁気等の作用により回転する内筒が外筒より浮上す
るスピンドルモータが使用される。砥石刃は使用するに
従って摩耗し、外周の直径が徐々に減少する。砥石刃の
切り込み量は正確に制御される必要があり、砥石刃の外
周径を高精度に検出して常に高精度な加工が行なえるよ
うにしている。

【０００３】砥石刃の外周径を検出するためには、光学
的方法を用いる場合もあるが、もっとも実用的で高精度
の検出が行なえる方法は、被加工物を乗せる導電性ステ
ージの表面を回転する砥石刃に徐々に近付け、砥石刃が
被加工物を乗せる導電性ステージの表面に接触した瞬間
を検出する方法である。砥石刃と被加工物の表面が接触
した瞬間を検出するには、接触した時に作り出される火
花を検出する方法等があるが、もっとも確実な方法は砥
石刃と被加工物を乗せる導電性ステージが導通したこと
を検出する方法である。前述のように砥石刃にはニッケ
ル等の金属を結着材として使用するのがもっとも一般的
であり、導電性を有するため、被加工物として金属が使
用されるならば、この方法で確実な検出が行なえる。な
お上記のような移動は、砥石刃を移動させる場合もステ
ージを移動させる場合もあるが、ここでは便宜上ステー
ジを移動するものとする。

【０００４】砥石刃が回転している状態で導通の検出を
行なう必要があるが、その場合切削用液体として純水等
が供給される。そのため砥石刃に直接検出用端子を接触
させるのは難しく、砥石刃が取り付けられるスピンドル
モータの内筒に導電性ブラシを接触させ、この導電性ブ
ラシと被加工物を乗せる導電性ステージの間が導通した
ことを検出している。図３は上記のように砥石刃が被加
工物を乗せる導電性ステージに接触したことを検出する
機能を有するダイシング装置の構成を示す図である。

【０００５】図３において、３１はスピンドルモータの
外筒であり、３２はこの外筒３１から浮上して回転する
スピンドルモータの内筒である。内筒３２の先端には砥
石刃３５が取り付けられている。３３は導電性ブラシで
あり、内筒３２に接触している。３６は加工対象のシリ
コンウエハであり、３７は導電性のステージであり、加
工時には加工対象のシリコンウエハ３６が載置される。
３８は直流電源であり、３９は抵抗であり、４０は比較
器コンパレータである。

【０００６】砥石刃３５が導電性ステージ３７に接触し
ていない時には、直流電源３８を含む閉回路が形成され
ないため、コンパレータ４０へのマイナス入力は直流電
源３８の出力電圧になり、この時コンパレータ４０から
正の出力が得られるように設定されている。次に砥石刃
３５が導電性ステージ３７に接触すると閉回路が形成さ
れ、コンパレータ４０のマイナス入力は、抵抗３９での
電圧降下分だけ低下する。すなわちほとんどアース電位
に近くなる。従ってコンパレータ４０の出力はマイナス
に変化するので、この出力変化を検出すれば砥石刃３５
が導電性ステージ３７に接触した瞬間がわかる。

【０００７】砥石刃３５が導電性ステージ３７に接触し
た瞬間に導電性ステージ３７の移動が停止されるが、も
し導電性ブラシ３３と内筒３２との間の接触が不充分な
時にはたとえ接触しても上記の閉回路が形成されないた
め、そのまま導電性ステージ３７は上昇を続け、砥石刃
３５が破損するといった問題が生じる。そのため導電性
ブラシ３３は内筒３２に確実に接触していることが必要
である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】内筒３２は高速で回転
しており、導電性ブラシ３３を接触させたままでは摩耗
が激しく、いずれ内筒３２と導電性ブラシ３３との間が
導通しなくなってしまう。そこで定期的に導電性ブラシ
を交換するようにしているが、メインテナンスが煩雑な
だけでなく、導通しなくなるという問題を完全に除くこ
とはできないのが現状である。

【０００９】そこで砥石刃の外周位置の検出時のみ導電
性ブラシを内筒に接触させることが行なわれる。図４
（ａ）はそのような導電性ブラシの取付例である。図４
の（ａ）において、４１は外筒であり、４２は内筒であ
り、４３が導電性ブラシである。４８は外筒に取り付け
られた部材であり、材料は導電性であっても非導電性で
あってもよい。４９はエアベアリング用の圧縮空気を注
入する注入口である。導電性ブラシ４３は、つまみねじ
５０に取り付けられており、部材４８のねじ穴に対して
つまみねじ５０を回転することにより内筒４２に対して
移動する。従ってつまみねじ５０を回転することにより
導電性ブラシ４３を内筒４２に接触させたり、離したり
することができる。なおここでは説明を容易にするため
つまみねじ５０を使用したが、実際には導電性ブラシ４
３を自動的に移動できる機構が使用される。これをアク
ションブラシと呼んでいる。

【００１０】図４の（ａ）のような機構であれば、砥石
刃の外周位置を検出する時のみ導電性ブラシ４３を内筒
４２に接触させればよく、それ以外の時には離すように
すれば摩耗の問題は生じない。しかしこの場合に、導電
性ブラシ４３を内筒４２と接触する位置に移動させても
確実に接触しているという保証はなく、導電性ブラシが
内筒に接触していないことにより生じる問題はあいかわ
らず残っている。

【００１１】そこで図４の（ｂ）に示すように、互いに
絶縁された２本の導電性ブラシ５３，５４を内筒５２に
接触させ、検出時にはまず２本の導電性ブラシ５３と５
４の間の導電性を検出し、この導電性が確認された後、
砥石刃の外周位置の検出を行なう。これであれば導電性
ブラシが内筒に接触していることを確実に検出できるよ
うになる。

【００１２】しかし図からも明らかなように導電性ブラ
シ５３と５４は内筒５２の回転中心から外れた所で接触
することになる。そのため回転中心で接触させる時に比
べて内筒５２の周速が速くなるため摩耗が激しいという
問題が生じる。そこで２本の導電性ブラシを前述の移動
可能なアクションブラシとすることも考えられるが、２
本の導電性ブラシを相互に絶縁した上でアクションブラ
シとするのは大きさの点から制限され、実際には難しい
のが現状である。例えば、導電性ブラシの先端は内筒５
２の側面に沿って曲がるが、曲がった先端が相互に接触
しないようにするには充分な間隔をあけて配置する必要
があり、どうしても大きくなってしまう。また導電性ブ
ラシ同士が接触してしまった時には、内筒との接触にか
かわらず導電性が検出されることになり、誤った検出を
行なうことになる。

【００１３】そこで導電性ブラシがスピンドルモータの
内筒に接触していることが、より確実に小型の機構で検
出できることが要望されている。本発明はこのような要
望を実現することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】図１は本発明のスピンド
ルモータの基本構成を示す図である。本発明の浮上回転
物の接触判定方法は、図１に示すようなスピンドルモー
タにおいて、外筒１より浮上して回転する内筒２に、外
筒１からは絶縁されている導電性ブラシ３が内筒２に接
触しているかどうかを検出する浮上回転物の接触検出方
法である。そして上記目的を達成するため、導電性ブラ
シ３と外筒１間の静電容量を検出し、導電性ブラシ３が
内筒２に接触している時と接触していない時の静電容量
の差により導電性ブラシ３と内筒２との間の接触を検出
することを特徴とする。

【００１５】また本発明のスピンドルモータは、図１に
示すように、外筒１とこの外筒１から浮上して回転する
内筒２と、内筒２に接触し且つ外筒１からは絶縁されて
いる導電性ブラシ３とを備えており、内筒２に取り付け
られた導電性部材５が他の導電性物体６に接触したこと
を導電性ブラシ３と導電性物体６間の導通状態を検出す
ることにより検出可能にしたスピンドルモータである。
そして上記目的を達成するため、外筒１と導電性ブラシ
３の間の静電容量を検出する静電容量検出手段４を備え
ることを特徴とする。

【００１６】

【作用】導電性ブラシ３は外筒１からは絶縁されてお
り、その間には静電容量が存在する。また外筒１と内筒
２との間にも静電容量が存在し、しかもこの容量は、回
転側面が近接して平行になるように形成されているた
め、導電性ブラシ３と外筒１との間の静電容量に比べて
はるかに大きい。

【００１７】導電性ブラシ３と外筒１との間の静電容量
を検出する場合、導電性ブラシ３が内筒２に接触してい
なければ導電性ブラシ３と外筒１の間の静電容量が検出
されるが、もし導電性ブラシ３が内筒２に接触していれ
ば導電性ブラシ３と外筒１の間の静電容量に加えて外筒
１と内筒２との間の静電容量も検出されることになる。
これは導電性ブラシ３が内筒２に接触しているかいない
かによって検出される静電容量に差が生じることを意味
する。従って上記の静電容量を検出することにより、導
電性ブラシ３が内筒２に接触しているかどうかがわか
る。しかも前述のように、導電性ブラシ３と外筒１との
間の静電容量に比べて外筒１と内筒２との間の静電容量
は大きいため、検出値の比は大きくなり、高い精度での
検出が可能である。

【００１８】本発明では導電性ブラシ３は１個でよく、
アクションブラシとすることも容易である。

【００１９】

【実施例】図２は本発明をダイシング装置に適用した実
施例の構成を示す図であり、本体部はスピンドルモータ
部分のみを示してある。図２において、１１はスピンド
ルモータの外筒であり、１２は内筒である。１３は導電
性ブラシであり、１４は静電容量を測定するためのＱメ
ータであり、１５は砥石刃（ブレード）である。１７は
半導体ウエハを真空吸着するステージであり、金属製で
ある。１８は内筒１２の先端の回転軸に取り付けられた
砥石刃取り付け用の台座であり、やはり金属製である。
１９は外筒の端に設けられた枠部材であり、導電性ブラ
シ１３を保持すると共に、外筒１１と内筒１２の間に圧
縮空気を供給するための空気口２０が設けられている。
２１は導電性ブラシ１３を移動させるためのエアシリン
ダである。

【００２０】２２から２４はスイッチであり、２５はコ
ンパレータである。２６は検出回路のステージ１７との
配線点を示している。Ｒ１とＲ２は直流電源を抵抗分割
するための抵抗であり、Ｒ３はプルアップ抵抗である。
次にブレード１５の外周位置を検出する動作手順につい
て説明する。まずステージ１７を充分に低い位置に降下
させ、エアシリンダ２１への空気供給を行なわないよう
にする。これにより導電性ブラシ１３は内筒１２に接触
しない状態になる。この状態で内筒１２を回転させる。
そしてスイッチ２２を閉じ、スイッチ２３を開放し、ス
イッチ２４をステージ１７の側に接続した状態にする。
この状態では、コンパレータ２５のマイナス端子にはア
ースレベルが入力されるため出力はマイナスになるので
これを確認する。これによりステージ１７が接地されて
いることが確認される。

【００２１】更にこの状態でＱメータ１４によって外筒
１１と導電性ブラシ１３との間の静電容量を検出する。
この時検出される静電容量は、導電性ブラシ１３と外筒
１１との間の静電容量のみであり、非常に小さな値であ
る。次にエアシリング２１に圧縮空気を供給して、導電
性ブラシ１３を内筒１２の方向に移動させる。そして再
びＱメータ１４によって導電性ブラシ１３と外筒１１と
の間の静電容量を検出する。この時導電性ブラシ１３は
内筒１２に接触しているはずであり、もし接触していれ
ば、導電性ブラシ１３と内筒１２は電気的に一体とみな
すことができる。従って検出される静電容量は、導電性
ブラシ１３と外筒１１の間の静電容量に内筒１２と外筒
１１との間の静電容量を加えた値になる。前述のように
内筒１２と外筒１１の間の静電容量の方がはるかに大き
いため、検出される静電容量は大幅に増加する。従っ
て、静電容量の大幅な増加が検出されれば導電性ブラシ
１３が内筒１２に接触したとこが確認され、もし静電容
量が導電性ブラシ１３を移動させる前と同じであれば導
電性ブラシ１３は内筒に接触していないことになる。こ
のようにして導電性ブラシ１３と内筒１２の導通を確認
することができる。

【００２２】導電性ブラシ１３と内筒１２の導通を確認
した後、スイッチ２２を開放し、スイッチ２３を閉じ、
スイッチ２４をスイッチ２３側に接続する。これにより
コンパレータのマイナス入力は電源の正側に接続された
状態となるため、コンパレータ２５の出力はプラスにな
る。次にステージ１７を徐々に上昇させる。ブレード１
５がステージ１７に接触するとコンパレータ２５のマイ
ナス入力端子はスイッチ２４，２３、導電性ブラシ１
３、内筒１２、台座１８、ブレード１５、ステージ１７
を介してアースされるため、コンパレータ２５の出力は
マイナス側に変化する。従ってコンパレータ２５の出力
がマイナス側に変化した時が、ブレード１５がステージ
１７に接触した時であり、この高さ位置が以後の加工の
基準になる。

【００２３】上記の実施例では、静電容量を検出するた
めＱメータを用いたが、例えば所定の高周波信号を発生
する発振器を接続し、容量差により生じる電流量の差等
を検出する方法等を用いることも可能である。また上記
実施例では、導電性ブラシを移動する前後での静電容量
差を検出したが、導電性ブラシが接触している時と接触
していない時の静電容量をあらかじめ検出しておき、そ
の値に応じて比較レベルを設定しておくことにより、導
電性ブラシの接触状態を自動的に判定するようにしても
よい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
導電性ブラシがスピンドルモータの内筒に接触している
ことが、小型で簡単な機構により容易に確認できるよう
になり、ダイシング装置における砥石刃の外周位置の検
出がより確実に行なえるようになる。これにより高価な
砥石刃や半導体ウエハの破損が未然に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピンドルモータの基本構成を示す図
である。

【図２】実施例の構成を示す図である。

【図３】砥石刃の接触を検出する従来のダイシング装置
の構成を示す図である。

【図４】従来の導電性ブラシの取付例を示す図である。

【符号の説明】

１…スピンドルモータの外筒 ２…スピンドルモータの内筒 ３…導電性ブラシ ４…静電容量検出手段 ５…導電性部材（砥石刃） ６…導電性物体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外筒（１）より浮上して回転するスピン
   ドルモータの内筒（２）に、前記外筒（１）からは絶縁
   されている導電性ブラシ（３）が前記内筒（２）に接触
   しているかどうかを検出する浮上回転物の接触検出方法
   であって、 前記導電性ブラシ（３）と前記外筒（１）間の静電容量
   を検出して、前記導電性ブラシ（３）が前記内筒（２）
   に接触している時と接触していない時の前記静電容量の
   差により前記導電性ブラシ（３）と前記内筒（２）との
   間の接触を検出することを特徴とする浮上回転物の接触
   検出方法。
2. 【請求項２】 外筒（１）と該外筒（１）から浮上して
   回転する内筒（２）を備えるスピンドルモータであっ
   て、 前記内筒（２）に接触し、且つ前記外筒（１）からは絶
   縁されている導電性ブラシ（３）を備え、前記内筒
   （２）に取け付けられた導電性部材（５）が他の導電性
   物体（６）に接触したことを、前記導電性ブラシ（３）
   と前記導電性物体（６）間の導通状態を検出することに
   より検出可能にしたスピンドルモータにおいて、 前記外筒（１）と前記導電性ブラシ（３）の間の静電容
   量を検出する静電容量検出手段（４）を備えることを特
   徴とするスピンドルモータ。
3. 【請求項３】 前記導電性ブラシ（３）は、前記内筒
   （２）に接触又は離す方向に移動可能であることを特徴
   とするスピンドルモータ。