DE69205786T2

DE69205786T2 - Blattpositiondetektionsvorrichtung.

Info

Publication number: DE69205786T2
Application number: DE69205786T
Authority: DE
Inventors: Tetsuro Nishida
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 1991-08-21
Filing date: 1992-08-20
Publication date: 1996-03-28
Anticipated expiration: 2012-08-21
Also published as: US5353551A; DE69205786D1; EP0532933A1; EP0532933B1; US5433649A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Blattpositionsdetektionsvorrichtung, und insbesondere mit einer Blattpositionsdetektionsvorrichtung zum Detektieren des Bruchs oder des Verschleißes eines mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Blatts einer Chip-Schneideinrichtung zur Schneidbearbeitung einer Ausnehmung entlang einer Folge von Wafern bei der Halbleiterherstellung.
In EP-A-0 439 907 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur kontaktlosen Messung auf Laserbasis von einem Bohrerdurchmesser, einem Auslauf und einer Spitzenposition angegeben. Diese Werte werden dadurch ermittelt, daß mit Hilfe eines Photodetektors die Occulsionsgröße gemessen wird, die Winkelorientierung des sich drehenden Bohrwerkzeugs überwacht wird und daß die Größe der Lichtocculsion der Winkelorientierung des Bohrwerkzeugs zugeordnet wird, wie dies im einleitenden Teil des Anspruches 1 angegeben ist.
Die GB-A-2 124 365 beschreibt ein optisches Inspektionssystem sowie ein Verfahren hierfür. Das System definiert eine Grenzbedingung in einem Raum durch einen Lichtstrahl, bestimmt optisch das Durchqueren eines Gegenstands ausgehend von der Größe des Lichtstrahls, welcher durch das Objekt verdunkelt wird, und zum Zeitpunkt des Durchquerens wird der Abstand zwischen einem Punkt auf dem Gegenstand und der Grenzbedingung gemessen.
Aus DE-A-40 23 236 ist ein Verfahren zum Bestimmen der Lage von Rändern an Werkstücken bekannt, die einen Spalt begrenzen, mittels Beleuchten des Spaltes und Auffangen eines monochromatischen Beugungsbildes des Spaltes auf einem Photodetektor. Aus der Lage der Beugungsmaxima und/oder der Beugungsminima wird die Lage des Randes des Werkstücks in Bezug auf den zweiten Referenzrand des Spaltes bestimmt.
In DE-A-25 36 923 (GB-A-1 521 263) ist eine optische Steuer- oder Überwachungsvorrichtung insbesondere für eine Werkzeugmaschine unter Einsatz einer Gruppe von Photodetektorelementen gezeigt, welche die Position durch eine Änderung der Lichtintensität wiedergeben.
Eine bedeutende Einflußgröße ist darin zu sehen zu ermöglichen, daß die Quantität eines von einer Ausnehmungsschneidbearbeitung zurückgebliebenen Waferwerkstücks, welche Bearbeitung mittels einer Chip-Schneideinrichtung durchgeführt wird, mit einem vorbestimmten Wert übereinstimmt. Um zu ermöglichen, daß die von der Bearbeitung des Waferschneidvorgangs zurückgebliebene Quantität mit einem vorbestimmten Wert übereinstimmt, müssen die Lageposition der Z-Achse und die Wiederholbarkeit der Lagepositionierung genau vorgenommen werden, und ferner muß die Verschleißgröße des Blatts (Schneidblatts) in korrekter Weise detektiert werden.
Die folgenden beiden Methoden wurden bekannt, um die Verschleißgröße des Blatts zu korrigieren. Hauptsächlich ist ein Verfahren bekannt, bei dem das Blatt in Kontakt mit einem Bearbeitungstisch nach der Schneidbearbeitung einer vorbestimmten Anzahl von Ausnehmungen in dem Wafer gebracht wird und dann Strom an das Blatt und den Bearbeitungstisch derart angelegt wird, daß das Blatt in korrigierender Weise ausgerichtet wird. Ein weiteres Verfahren ist bekannt, bei dem Daten (empirische Werte) über die Verschleißgröße des Blatts zuvor als eine automatische Verschleißkorrekturgröße in die Chip-Schneideinrichtung eingegeben werden (siehe JP-U-4-22 207).
Bei dem erstgenannten Verfahren ergibt sich jedoch eine Schwierigkeit dahingehend, daß das Blatt beschädigt werden kann, da das Blatt in Kontakt mit dem Bearbeitungstisch gebracht wird, und im schlechtesten Falle wird noch eine weitere Schwierigkeit auftreten, welche darin zu sehen ist, daß der Bearbeitungstisch beschädigt wird. Bei dem zweiten vorstehend genannten Verfahren andererseits ergibt sich eine Schwierigkeit dahingehend, daß der empirische Wert nicht auf die Veränderung der Verschleißgröße des Blatts angepaßt werden kann, die in Abhängigkeit von Bedingungen auftritt, bei denen es sich beispielsweise um die Art der maschinell zu bearbeitenden Wafer, den Streubereich des Blattes und die Schnittmenge handelt.
Die Erfindung zielt daher darauf ab, eine Blattpositionsdetektionsvorrichtung bereitzustellen, welche genau positionsmäßig das vordere Teil eines Blattes selbst dann anordnen kann, wenn die Verschleißgröße des Blatts sich infolge von Bedingungen geändert hat, die beispielsweise auf die Art der maschinell zu bearbeitenden Wafer, den Streubereich der Blätter und die Schnittmenge und dergleichen zurückgehen.
Nach der Erfindung wird hierzu eine Blattpositionsdetektionsvorrichtung angegeben, welche im Patentanspruch 1 wiedergegeben ist.
Nach der Erfindung werden die Emittierfläche und die Auftrefffläche derart angeordnet, daß sie in einem vorbestimmten Intervall einander gegenüberliegen. Die Lichtemittiereinrichtung emittiert Licht von der Emittierfläche. Die Lichtempfangseinrichtung empfängt Licht, welches auf die Auftrefffläche aufgetroffen ist, so daß dieses photoelektrisch umgewandelt wird. Ferner ist eine Störgrößeneliminierungseinrichtung für das durch die Lichtempfangseinrichtung empfangene Licht und für ein erzeugtes Störrauschen vorgesehen, so daß nur das von der Lichtemittiereinrichtung emittierte Licht von der Lichtemittiereinrichtung übertragen wird.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 wiedergegeben.
In dem Fall, bei dem das Spannungssignal (VO), welches man von der Lichtempfangseinrichtung erhält, wenn das rotierende Blatt sich in einer Position befindet, an der das Licht nicht abgeschirmt wird, im wesentlichen mit dem Spannungssignal (V1) übereinstimmt, welches gespeichert worden ist, und welches man erhält, wenn die Emittierfläche und die Auftrefffläche sauber gehalten sind, speichert die Speichereinrichtung das Spannungssignal (V), das man von der Lichtempfangseinrichtung jedes Mal dann erhält, wenn das rotierende Blatt um eine vorbestimmte Größe in eine Richtung bewegt wird, in der die Lichtstrahlen innerhalb des Intervalls zwischen den optischen Systemen konvergierend verlaufen und hierbei eine Abschirmung erfolgt, sowie aus der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts. Die Bestimmungseinrichtung bestimmt, daß die Emittierfläche und die Auftrefffläche sauber sind, wenn der Zusammenhang zwischen dem gespeicherten Spannungssignal (V) und der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts erhalten durch die Einrichtung zum Ermitteln des vorstehend angegebenen Zusammenhangs im wesentlichen mit dem Zusammenhang zwischen dem Spannungssignal (V) und der Position (Z) des rotierenden Blatts übereinstimmt, wenn die Emittierfläche und die Auftrefffläche sauber sind. Als Folge hiervon ist die empfangene Position des vorderen Teils des rotierenden Blatts für die weitere Bearbeitung effektiv.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform nach Anspruch 9 kann die Wascheinrichtung die Schwierigkeiten dahingehend überwinden, daß ein Nebel, welcher Schneidstaub enthält, und der während der maschinellen Werkstückbearbeitung erzeugt wird, nicht an der Emittierfläche und der Auftrefffläche haftet. Daher lassen sich die Emittierfläche und die Auftrefffläche sauber halten, so daß die auf die Lichtempfangseinrichtung ausgegebene Lichtmenge mit einer konstanten Größe aufrechterhalten werden kann.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Nähere Einzelheiten der Erfindung sowie weitere Zielsetzungen und Vorteile hiervon ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung, in welcher gleiche oder ähnliche Teile in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Darin gilt:
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht zur Verdeutlichung einer Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 2 verdeutlicht die Betriebszustände von Elementen der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand verdeutlicht, bei dem ein Wafer mit Hilfe einer Chip- Schneidvorrichtung maschinell bearbeitet wird, wobei die Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung vorgesehen ist;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht zur Verdeutlichung des wesentlichen Teils der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 5 ist eine Draufsicht zur Verdeutlichung eines Zustandes, in dem die gegenüberliegenden Flächen eines Paars von optischen Prismen der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung mit Wasser überstrichen werden;
Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Zustand verdeutlicht, bei dem das Blatt bzw. das Schneidblatt der Chip-Schneidvorrichtung mit Hilfe der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung detektiert wird;
Fig. 7 ist ein Flußdiagramm zur Verdeutlichung des Betriebszustands der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung;
Fig. 8 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Meßergebnisse, welche man bei dem Fall erhält, bei dem ein optisches System der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung nicht kontaminiert ist;
Fig. 9 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Meßergebnisse, welche man bei dem Fall erhält, bei dem ein optisches System der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung in ungleichmäßiger Form kontaminiert ist; und
Fig. 10 ist ein Diagramm zur Verdeutlichung der Meßergebnisse, welche man bei dem Fall erhält, bei dem ein optisches System der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung nicht gleichmäßig kontaminiert ist.
Nachstehend erfolgt eine detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung.
Wie in Figur 1 gezeigt ist, schaltet ein Taktgeber 12 einer Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 einen Transistor 14 ein, wenn der H-Pegel des Taktgebers 12 niedrig ist, so daß eine Leuchtdiode 16 eingeschaltet wird, und gleichzeitig wird ein erster FET (Feldeffekttransistor) 18 ausgeschaltet und ein zweiter FET 20 eingeschaltet. Andererseits schaltet der Taktgeber 12 den Tansistor 14 aus, wenn der L-Pegel des Taktgebers 12 hoch ist, so daß die Leuchtdiode 16 ausgeschaltet wird, und zugleich wird der FET 18 eingeschaltet, und ein zweiter FET 20 ausgeschaltet. Als Folge hiervon wird die Leuchtdiode 16 mit der Periode des Taktgebers 12 derart ein- und ausgeschaltet, daß alternativ eine Umschaltung zwischen einem Fall, bei dem der Ausgang von einem ope-Verstärker 22, welcher nachstehend noch näher beschrieben wird, mit einem Verstärker 24 verbunden ist, und einem Fall erfolgt, bei dem derselbe mit einem Verstärker 26 verbunden ist.
Ein Endabschnitt einer Lichtleitfaser 28 ist in der Nähe der Leuchtdiode 16 angeordnet, während ein weiteres Ende derselben mit einem Inspektionstisch 30 verbunden ist. Der Inspektionstisch ist auf einer Basis 31 angeordnet, und der Inspektionstisch hat ein Linsensystem 34 über dem anderen Endabschnitt der Lichtleitfaser 28. Ferner sind Prismen 36 und 38 auf der oberen Fläche des Inspektionstisches 30 angeordnet.
Das Prisma 36 ist oberhalb des Linsensystems 34 angeordnet, während ein Linsensystem 40 unterhalb des Prismas 38 angeordnet ist. Ferner ist ein Endabschnitt einer Lichtleitfaser 32 unterhalb des Linsensystems 40 angeordnet, während ein weiterer Endabschnitt desselben in der Nähe einer Photodiode 23 des vorstehend angegebenen ope-Verstärkers 22 angeordnet ist. Folglich fällt von der Leuchtdiode 16 emittiertes bzw. abgegebenes Licht auf das Linsensystem 34 über die Lichtleitfaser 28. Das von dem Linsensystem 34 gebrochene Licht wird durch das Prisma 36 reflektiert und in den Prismen 36 und 38 konzentriert. Das konzentrierte Licht wird durch das Prisma 38 reflektiert, bevor es durch das Linsensystem 40 gebrochen wird. Das gebrochene Licht trifft dann auf den Endabschnitt der Lichtleitfaser 32 auf. Die Photodiode 23 des ope-Verstärkers 22 erhält Lichtstrahlen, welche auf den Endabschnitt der Lichtleitfaser 32 aufgetroffen sind. Gleichzeitig erreicht Störlicht die Photodiode 23.
Der negative Eingang des ope-Verstärkers 22 empfängt ein Signal, welches photoelektrisch mittels der Photodiode 23 umgewandelt worden ist. Das vorstehend genannte Signal umfaßt ein elektrisches Signal des von der Leuchtdiode 16 emittierten Lichts und ein elektrisches Signal des Störlichts. Andererseits liegt an dem positiven Eingang des ope-Verstärkers 22 die Versetzungsspannung (offset-Spannung) von einer spiegelnd angeordneten Querschaltung 43 an, welche von dem Verstärker 24 und einem Kondensator 44 gebildet wird, wobei die Versetzungsspannung erhalten wird, wenn die Leuchtdiode 16 abgeschaltet worden ist.
Wenn daher die Leuchtdiode 16 abgeschaltet ist, trifft nur Störlicht auf die Photodiode 23 auf. Die Photodiode 23 erzeugt eine photoelektrische Treibkraft, welche dem Störlicht entspricht. Die photoelektrische Treibkraft wird durch den ope- Verstärker 23 verstärkt, bevor sie in der Spiegelintegrierschaltung 43 über den FET 18 gespeichert wird. Der Ausgang von der Integrierschaltung 43 liegt an dem positiven Eingang des ope- Verstärkers 22 als Versetzungsspannung an, wenn die Leuchtdiode 16 eingeschaltet ist. Nebenbei bemerkt umfaßt die vorstehend genannte Versetzungsspannung das elektrische Signal des Störlichts und der elektrischen Rauschstörung, welche in dem ope- Verstärker 22 erzeugt wird, sowie weitere Komponenten (siehe Figur 2(B)).
Wenn daher die Leuchtdiode 16 eingeschaltet ist, ist der FET 18 ausgeschaltet und der FET 20 ist eingeschaltet. Da jedoch der positive Eingang des ope-Verstärkers 22 mit der Versetzungsspannung belegt ist, entfernt der ope-Verstärker 22 das Störlicht und die elektrische Rauschstörung und dergleichen und überträgt ein elektrisches Signal nur entsprechend dem Licht der Leuchtdiode 16, wobei das elektrische Signal an einem Kondensator 46 über den FET 20 anliegt (siehe Figur 2(C)). Wie vorstehend beschrieben worden ist, speichert der Kondensator 46 die Ausgänge von dem ope-Verstärker 22 immer dann, wenn die Leuchtdiode 16 eingeschaltet ist. Somit überträgt der Pufferverstärker 26 ein Signal, welches mit einem Kurvenzug wiedergegeben ist, der in Figur 2(D) gezeigt ist.
Das von dem Pufferverstärker 26 übertragene Signal wird über einen AD-Wandler 70 einer Lichtquantitätsleseeinrichtung 45A ausgelesen und auch an einen Komparator 74 angelegt. Der Komparator 74 nimmt einen Vergleich des von dem Pufferverstärker 26 übertragenen Signals mit einem Signal vor, welches als ein Schwellwert bezeichnet ist und von einer Speicherschaltung 47 übertragen wird. Der Komparator 74 überträgt ein Signal an eine monostabile Einrichtung 76, wenn die beiden Signale miteinander übereinstimmen. Die monostabile Einrichtung 76 überträgt ein C- SET-Signal in Abhängigkeit von einem von dem Komparator 74 übertragenen Signal. Nebenbei bemerkt speichert die Speicherschaltung 47 im vorhinein den Schwellwert, welcher derart eingerichtet ist, daß er zu dem Komparator 74 über einen DA- Wandler 72 übertragen wird.
Ein Blatt bzw. Schneidblatt 54 ist oberhalb der Prismen 36 und 38 angeordnet. Das Blatt 54 ist drehfest mit einer beweglichen Einrichtung 62 verbunden. Da die bewegliche Einrichtung 62 in eine Y-Achsrichtung und die Z-Achsrichtung bewegbar ist, kann das Blatt 54 in die Y-Achsrichtung und die Z-Achsrichtung bewegt werden. Die bewegbare Einrichtung 62 hat eine Blattverschiebungsleseeinrichtung 45B, so daß die Z-Achsrichtungsverschiebung des Blatts 54 gelesen und erfaßt werden kann. Nebenbei bemerkt erfolgt die X-Achsrichtungsbewegung mit Hilfe der Basis 31.
Figur 3 verdeutlicht einen Zustand, bei dem ein Wafer (Halbleiterscheibe) 52 mit Hilfe einer Chip-Schneideinrichtung 50 maschinell bearbeitet wird. Figur 4 ist eine vergrößerte Ansicht, welche einen wesentlichen Teil der Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 verdeutlicht. Wie in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist, ist eine Leitung 56 zum Zuführen von Wasser oder Luft in der Nähe des Inspektionstisches 30 angeordnet. Die Leitung 56 hat eine Düse 56A an ihrem Vorderteil. Bei der maschinellen Bearbeitung des Wafers 52, wie dies in Figur 3 gezeigt ist, wird Wasser von der Düse 63 derart ausgegeben, daß es zu einer Position gelangt, an welcher der Wafer 52 maschinell mit Hilfe des Blatts 54 bearbeitet wird. Als Folge hiervon wird das Blatt 54 gekühlt, und die Schneidleistung läßt sich konstant halten.
Das das Blatt 54 mit einer hohen Geschwindigkeit bzw. Drehzahl während der maschinellen Bearbeitung rotiert, bildet sich Schneidstaub von dem Wafer 52 im Zuge der maschinellen Bearbeitung in Form eines Nebels, welcher in dem Bereich um die Bearbeitungsposition vorhanden ist. Daher wird Wasser von der Düse 56A über die Leitung 56 der Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 derart abgegeben, daß ein Wasserfilm auf den gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38 gebildet wird (siehe Figur 5). Als Folge hiervon haftet der Nebel nicht an den gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38.
Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Wafern 52 maschinell bearbeitet worden ist, wird Luft von der Düse 56A einige Sekunden lang derart ausgegeben, daß die gegenüberliegenden Flächen 36 A und 38A der Prismen 36 und 38 mit Luft abgeblasen werden, bevor das Blatt 54 in die X-, Y- und Z-Achsrichtungen bewegt wird, um zwischen den Prismen 36 und 38 der Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 angeordnet zu werden (siehe Figur 6). Als Folge hiervon werden Wassertropfen, die auf den gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38 zurückgeblieben sind, entfernt, so daß die gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38 abgereinigt werden. Wenn daher Licht von dem Prisma 36 in das Prisma 38 überführt werden soll und dieses durch die gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38 geht, kann das Licht nicht durch die Wassertropfen gebrochen oder gestreut werden.
Gegebenenfalls kann eine solche Abfolge verwirklicht werden, daß eine Umschaltung zwischen einer Wasserstrahlbetriebsart und einer Luftstrahlbetriebsart automatisch erfolgt. Alternativ hierzu können die entsprechenden Abläufe manuell vorgenommen werden.
Nebenbei bemerkt bezeichnen die Bezugszeichen 60 in den Figuren 1, 3 und 6 einen Wafertisch.
Nachstehend wird die Arbeitsweise der Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung gemäß der voranstehenden Auslegung näher unter Bezugnahme auf ein Flußdiagramm nach Figur 7 erläutert.
Während der Periode, bei der der Wafer bearbeitet wird, wird Wasser von der Düse 63 in Richtung zu der Bearbeitungsposition ausgegeben, an der das Blatt 54 den Wafer 52 bearbeitet. Nachdem eine vorbestimmte Anzahl von Wafern 52 maschinell bearbeitet worden ist, wird die Ausgabe von Wasser aus der Düse 56A gestoppt, bevor das Blatt 54 zwischen den Prismen 36 und 38 der Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 positioniert wird. Dann wird Luft mehrere Sekunden lang von der Düse 56A derart abgegeben, daß die gegenüberliegenden Flächen 36A und 38A der Prismen 36 und 38 mit Luft beblasen werden (Schritt 80). Dann wird das Blatt 54 in die Y- und Z-Achsrichtung bewegt, und es wird auch die Basis 31 in die X-Achsrichtung bewegt, so daß das Blatt 54 auf die Position eingestellt wird, in welcher es mit Hilfe der Prismen 36 und 38 erfaßt wird (Schritt 82). Dann wird die Leuchtdiode 16 alternierend in Abhängigkeit von dem Taktgeber 12 zwischen einem Zustand umgeschaltet, in welchem dieselbe eingeschaltet ist, und einem Zustand, in welchem dieselbe ausgeschaltet ist, so daß die Lichtmengendaten, die von dem Verstärker 26 übertragen werden, über die Lichtmengen-Leseeinrichtung 45A erfaßt werden. Dann werden die Lichtmengendaten, welche erfaßt worden sind, fortgesetzt eine vorbestimmte Zeit lang bereitgehalten (Schritt 84).
Hierdurch entfernt der ope-Verstärker 22 das Störlicht und das elektrische Störrauschen und dergleichen und überträgt das elektrische Signal im wesentlichen nur für das Licht, das von der Leuchtdiode 16 emittiert worden ist.
Nachdem sich die Lichtmengendaten stabilisiert haben, erfolgt eine Unterscheidung bzw. eine Bestimmung, ob die erfaßten Lichtmengendaten einen vorbestimmten Wert (das heißt die Lichtmengendaten V1, welche man erhalten hat, wenn die Prismen 36 und 38 zur Inspektion des Blatts 54 ausreichend sauber waren) überschreiten oder nicht (Schritt 86). Die so erfaßten Lichtmengendaten werden als Anfangslichtmenge VO in einen Speicher eingeschrieben (Schritt 88).
Dann wird ein Wert von (VO/2) in die Speicherschaltung 47 als Schwellwert eingegeben (Schritt 90). Nachdem diese Vorgabe eingestellt ist, wird das Blatt 54 um ein einem Impuls entsprechendes Ausmaß nach unten bewegt (es erfolgt eine Bewegung in Z-Richtung nach unten), und die Verschiebungsgröße des Blatts 54 wird mit Hilfe der Blattverschiebungserfassungseinrichtung 45B erfaßt (Schritt 92). Ferner werden die Lichtmengendaten an der vorstehend genannten Position erfaßt (Schritt 94). Nach der Erfassung der Lichtmengendaten und dem Eintragen in den Speicher (Schritt 96) wird 1 zu einer Speicheradresse addiert (Schritt 100).
Dann werden die Vorgänge gemäß den Schritten 92 bis 106 wiederholt, bis der gesamte Abtastbereich (das heißt der Bereich, welcher durch Lichtstrahlen beaufschlagt wird, die von dem Prisma 36 reflektiert wurden, wie dies in Figur 6 gezeigt ist) von dem Licht durch das Blatt 54 abgeschirmt ist.
Während der voranstehend beschriebenen Wiederholung beginnen die Lichtmengendaten an der Position kleiner zu werden, an der das Blatt 54 nach unten bewegt wird und dieses den Tastbereich der vorstehend genannten Definition erreicht. Wenn die Lichtmengendaten mit dem Schwellwert übereinstimmen, wird das C-SET-Signal von der monostabilen Einrichtung 76 über den Komparator 74 nach Figur 1 übertragen. Wenn man annimmt, daß die Position des Blatts 54 zum Zeitpunkt der Übertragung des C-SET-Signals in einer Empfangseinrichtung empfangen wird, und die vorstehend genannte Position auf die Bezugsposition Zc für das Blatt 54 eingestellt ist, wird die relative Differenz Zd von der Oberflächenposition Zt des Arbeitstisches 60, welche zuvor bestimmt worden ist, gespeichert (das heißt Zd = Zc - Zt ).
Wenn die Oberflächenposition Zt des vorstehend genannten Wafertisches 60 erreicht wird, wird das Blatt 54 in Kontakt mit dem Wafertisch 60 gebracht, so daß das Blatt 54 und der Wafertisch 60 elektrisch miteinander verbunden werden, und die Position des Blatts 54 zu diesem Zeitpunkt wird detektiert, so daß die Position die Oberflächenposition Zt darstellt. Wenn die relative Differenz Zd einmal gespeichert ist, läßt sich die Position Zt (das heißt Zt = Zc' - Zd ), bei der ein neues Blatt in Kontakt mit dem Wafertisch 60 kommt, nach Maßgabe der gespeicherten relativen Differenz Zd derart ermitteln, daß die Referenzposition Zc' selbst dann detektiert wird, wenn das Blatt 54 gegen ein neues Blatt ausgetauscht worden ist, welches einen anderen Außendurchmesser hat. Als Folge hiervon läßt sich erzielen, daß die beim Schneidvorgang zurückbleibende Menge an Wafern 52 einen vorbestimmten Wert erreichen kann.
Wenn das Blatt 54 ferner nach unten bewegt worden ist, wird die gesamte Fläche des Tastbereichs von dem Licht abgeschirmt, und daher nehmen die Lichtmengendaten den Wert 0 an. Wenn das Blatt gemäß der voranstehenden Beschreibung nach unten bewegt wird, wird durch die Tatsache, daß der Außendurchmesser des Blatts 54 ausreichend groß im Vergleich zu dem Durchmesser des Tastbereichs ist, und daß die gegenüberliegenden Flächen der Prismen 36 und 38 sauber gehalten werden, bewirkt, daß die Position von Zc zwischen einer Position (Za), bei der die Lichtmengendaten kleiner zu werden beginnen, und einer Position (Zb), an der die Lichtmengendaten 0 werden (siehe Figur 8) positioniert wird. Dies bedeutet, daß ein Zusammenhang ausgedrückt durch (Za + Zb)/2 Zc aufrechterhalten wird.
Der Zusammenhang zwischen den Werten, die man durch Division des jeweiligen Differentialwertes bzw. Differenzwertes (ΔV/ΔZ), welchen man durch Differenzieren der vorstehend genannten Kurve (V-Z) erhält, durch (den maximalen Differentialwert) erhält, und der Position Z des Blattes 54 wird somit in Übereinstimmung mit dem Verlauf einer Kurve (ΔV/ΔZ - Z) gebracht, welche zuvor eingegeben worden ist. Diese Form stellt eine Form dar, welche sich dann realisieren läßt, wenn die Prismen 36 und 38 sauber sind. In diesem Fall kann eine Bestimmung dahingehend erfolgen, daß die Prismen 36 und 38 sauber gehalten sind (das heißt sie liegen in einem Bereich, bei dem man eine zufriedenstellende Meßgenauigkeit erhält). Daher wird die Position Zc des Blatts 54 zum Zeitpunkt der Übertragung des C-Set-Signals auf die Position gesetzt, an der das Blatt 54 einen Schneidvorgang an dem Wafer ausführt. Das Blatt wird auf dem Wafer 52 bewegt, um die Referenzposition zu erreichen. Die Oberflächenposition Zt des Wafertisches 60 wird nach Maßgabe der relativen Differenz Zd ermittelt, welche man zuvor erhalten hat. Dann wird das Blatt 54 auf dem Wafer 52 bewegt, bevor das Blatt 54 zu einer Position nach unten bewegt wird, an der eine vorbestimmte Menge des Wafers 52 nach dem Schneidvorgang zurückbleibt, so daß der Wafer 52 zugeschnitten ist.
Wenn die gegenüberliegenden Flächen der Prismen 36 und 38 nicht gleichförmig kontaminiert sind, kann Zc nicht zwischen Za und Zb positioniert werden, wie dies in Figur 9 gezeigt ist, und auch der Kurvenzug (ΔV/ΔZ - Z) weicht von der Gestalt des Kurvenzugs (Δ/ΔZ - Z) ab, welcher zuvor eingegeben worden ist. Daher erfolgt eine Bestimmung dahingehend, daß die Koordinatenposition von Zc in diesem Fall nicht genau und zuverlässig ist, und somit eine Fehlerbearbeitung durchgeführt werden muß (Schritte 108 und 110).
Wenn die gegenüberliegenden Flächen der Prismen 36 und 38 im wesentlichen gleichmäßig kontaminiert sind, ist Zc zwischen Za und Zb positioniert, wie dies in Figur 10 gezeigt ist, und auch der Kurvenzug (ΔV/ΔZ - Z) stimmt im wesentlichen mit der Gestalt des Kurvenzugs (ΔV/ΔZ - Z) überein, welcher zuvor eingegeben worden ist.
Wenn daher die Kontaminierung im wesentlichen gleichmäßig ist, und selbst wenn die erfaßte Anfangslichtmenge VO kleiner als ein vorbestimmter Wert ist (das heißt die Lichtmengendaten zu dem Zeitpunkt, wenn die Prismen 36 und 38 ausreichend zur Inspektion des Blattes 54 sauber gehalten sind) kann man in einem gewissen Ausmaß die Bewegungen in einem zulässigen Bereich überführen (das heißt in einen Bereich, in welchem eine zufriedenstellende Wiederholgenauigkeit erhalten werden kann). In diesem Fall wird Zc als Referenzposition für das Blatt 54 gesetzt. Wenn jedoch die erfaßte Anfangslichtmenge VO kleiner als der vorbestimmte Wert um ein gewisses Maß ist, erfolgt eine Fehlererkennung im Schritt 86.
Wie zuvor beschrieben worden ist, ermöglicht die Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung, daß man bei der zugeordneten Maschine eine Zustandsänderung erkennen kann, welche auf eine Kontaminierung im Bereich des Strahlengangs des optischen Sensors zurückzuführen ist, und ferner wird ein instabiler Zustand erkannt, welcher darauf zurückzuführen ist, daß Wassertropfen anhaften, so daß die Maschine das Vermögen hat, daß der veränderte Zustand berücksichtigt werden kann. Wenn zufriedenstellende Bedingungen nicht erreicht werden können, kann der Vorgang wiederum ausgeführt werden oder eine Fehlerverarbeitung kann durchgeführt werden. Folglich läßt sich Störlicht, welches an dem optischen Sensor auftritt, oder ein Störrauschen, welches von dem optischen Sensor erzeugt wird, entfernen, und hierdurch läßt sich die Empfindlichkeit des optischen Sensors mit einem konstanten Wert aufrechterhalten. Daher läßt sich die Verschleißgröße des Blatts genau messen, wodurch bewirkt wird, daß das Vorderteil des Blatts genau positioniert werden kann.
Obgleich die voranstehend bevorzugte Ausführungsform derart ausgelegt ist, daß der Schwellwert auf die Anfangslichtmenge VO/2 eingestellt ist, kann natürlich auch ein anderer Wert als Schwellwert genommen werden.
Obgleich bei der voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform die Auslegung derart erfolgt ist, daß der Raum durch den Einsatz der Prismen 36 und 38 reduziert wird, welcher für die Blattpositionsdetektionsvorrichtung 10 benötigt wird, ist die Erfindung natürlich hierauf nicht beschränkt. Beispielsweise können die Prismen 36 und 38 bei der Konstruktion weggelassen werden.
Nebenbei bemerkt ermöglicht die Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung eine Bestätigung dahingehend, ob der Punktdurchmesser des Lichtstrahls auf ein solches Maß verengt ist, daß das optische System eine zufriedenstellende Wiederholgenauigkeit erzielen kann, wenn die Differenz Za - Zb zwischen der Größe Za des Tastbereichs der konvergierenden Lichtstrahlen 202 und der Größe Zb der gemessenen Lichtstrahlen entsprechend abgefragt wird.
Nach der voranstehend beschriebenen Blattpositionsdetektionsvorrichtung wird die Verschiebungsposition des rotierenden Blatts zum Zeitpunkt der Übertragung eines Signales, welches man durch die Übertragung des Signales erhält, auf die Korrektionsposition eingestellt, welche man dadurch bestimmt, daß man den Verschleiß oder dergleichen des rotierenden Blatts berücksichtigt.
Wenn daher die Verschleißgröße des Blatts sich in Abhängigkeit von den Verhältnissen, wie der Art des maschinell zu bearbeitenden Wafers, dem Streubereich der Blätter und der Schnittmenge oder dergleichen, geändert hat, kann das rotierende Blatt auf eine kontaktlose Weise angeordnet werden, das heißt, das vordere Teil des rotierenden Blatts kann genau positioniert werden, ohne daß die Notwendigkeit vorhanden ist, daß das Blatt in Kontakt mit dem Maschinentisch gebracht werden muß.
Ferner lassen sich Störlicht und Rauschstörungen entfernen, so daß sich die Positioniergenauigkeit des Blatts verbessern läßt.
Ferner kann die Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach der Erfindung bewirken, daß der Nebel, welcher Schneidstaub umfaßt, der während der maschinellen Bearbeitung des Wafers erzeugt worden ist, nicht an den gegenüberliegenden Flächen der beiden optischen Systeme haftet. Somit lassen sich die gegenüberliegenden Flächen der optischen Systeme sauber halten, so daß die von dem optischen System eines Paars von optischen Systemen eingebrachte Lichtmenge gerichtet auf die Lichtempfangseinrichtung über die gegenüberliegende Fläche des verbleibenden optischen Systems auf einem konstanten Wert gehalten werden kann. Wenn daher die Verschleißgröße des rotierenden Blatts sich in Abhängigkeit von Bedingungen, wie der Art des maschinell zu bearbeitenden Wafers, des Streubereichs der rotierenden Blätter und der Schnittmenge und dergleichen, geändert hat, läßt sich das rotierende Blatt auf kontaktlose Weise anordnen, das heißt, das Vorderteil des rotierenden Blatts läßt sich genau anordnen, wobei zugleich die Notwendigkeit vermieden wird, daß das rotierende Blatt in Kontakt mit dem Bearbeitungstisch gebracht wird.
Selbstverständlich jedoch ist es nicht beabsichtigt, die Erfindung auf die speziellen bevorzugten und erläuterten Ausführungsformen zu beschränken, sondern im Gegenteil soll die Erfindung alle Modifikationen und Ausführungsvarianten erfassen, die im Schutzbereich der Erfindung liegen.

Claims

1. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10), welche folgendes aufweist:

eine Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36);

eine Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) zum Empfangen von durch die Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) emittiertes Licht, um das empfangene Licht photoelektrisch zu konvertieren und

eine Störgrößeneliminierungseinrichtung (22, 26, 43), welche ein von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) übertragenes Signal empfängt und aus diesem Signal Störlicht abgesehen von dem von der Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) emittierten Licht und elektrisches Störrauschen eliminiert und dieses Signal ausgibt,

gekennzeichnet durch

eine erste Detektionseinrichtung (45B) zum Detektieren der Position eines vorderen Teils eines rotierenden Blatts (rotierenden Schneidblatts) (54), welche in eine Position zwischen der Emittiereinrichtung (16, 34, 36) und der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) einzuführen ist;

eine zweite Detektiereinrichtung (74) zum Detektieren des Einführens des rotierenden Blatts (54) in eine vorbestimmte Position zwischen der Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) und der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) in Abhängigkeit von einem Signalausgang von der Störgrößeneliminierungseinrichtung (22, 26, 43);

eine Einrichtung zum Empfangen der Position des vorderen Teils des rotierenden Blatts (54), welches mit Hilfe der ersten Detektiereinrichtung (45B) zum Zeitpunkt der Detektion detektiert worden ist, welche mit Hilfe der zweiten Detektiereinrichtung (74) durchgeführt wird; und

eine Einrichtung zum Anordnen des vorderen Teils des rotierenden Blatts (54) bezüglich eines zu bearbeitenden Gegenstands (52) nach Maßgabe der empfangenen Position für das vordere Teil des rotierenden Blatts (54).

2. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1, bei der die Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) eine Leuchtdiode (16) und ein erstes optisches System (34, 36) umfaßt, welches das von der Leuchtdiode (16) emittierte Licht zu einem vorbestimmten Punktlicht umformt.

3. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) eine Photodiode (23) und ein zweites optisches System (38, 40) umfaßt, welches bewirkt, daß das vorbestimmten Punktlicht auf die Photodiode (23) fällt.

4. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Störgrößeneliminierungseinrichtung (22, 26, 43) eine Einrichtung (12, 14) zum Ein- und Ausschalten der Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) in einem vorbestimmten Zyklus, eine Einrichtung (22, 43), welche ein von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) übertragenes Licht empfängt, wenn die Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) ausgeschaltet ist, und woraus man eine Versetzungsspannung erhält, und eine Einrichtung (26) zum Abrufen nur einer Signalkomponente umfaßt, aus der die Versetzungsspannung aus dem Signal entfernt ist, welches von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) übertragen wird, wenn die Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) eingeschaltet ist.

5. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) eine transparente Emittierfläche hat und das Licht durch diese Emittierfläche emittiert wird, die Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) eine transparente Auftrefffläche hat, welche der Emittierfläche in einem vorbestimmten Abstand gegenüberliegend angeordnet ist, und folgendes aufweist:

eine Einrichtung zum Speichern des Spannungssignals (V) und der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts (54), welches aus der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) jedes Mal dann erhältlich ist, wenn das rotierende Blatt (54) sich um eine vorbestimmte Größe in eine Richtung bewegt hat, in der das Licht innerhalb eines Intervalls zwischen der Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) konvergierend gerichtet wird und eine Seitenlichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) in dem Fall abgeschirmt wird, wenn das Spannungssignal (VO), welches von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) erhältlich ist, bei einer Position des rotierenden Blatts (54), bei der das Licht nicht abgeschirmt ist, im wesentlichen mit dem zuvor gespeicherten Spannungssignal (V1) übereinstimmt, wenn die Emittierfläche und die Auftrefffläche, sauber gehalten sind;

eine Einrichtung zum Erhalten des Zusammenhangs zwischen dem gespeicherten Spannungssignal (V) und der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts (54); und

eine Einrichtung zur Bestimmung, daß die Emittierfläche und die Auftrefffläche in einem Fall sauber sind, wenn der erhaltene Zusammenhang im wesentlichen mit dem Zusammenhang zwischen dem Spannungssignal (V) und der Position (Z) des rotierenden Blatts (54) übereinstimmt, welche man erhält, wenn die Emittierfläche und die Auftrefffläche sauber sind, wobei das vordere Teil des rotierenden Blatts (54) nach Maßgabe dieser empfangenen Position des vorderen Teils des rotierenden Blatts (54) nur dann angeordnet wird, wenn die Emittierfläche und die Auftrefffläche mit Hilfe der Unterscheidungseinrichtung als sauber bestimmt worden sind.

6. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 5, bei der die zweite Detektionseinrichtung (74) eine Speichereinrichtung zum Speichern der halben Größe eines Spannungssignals als Schwellwert (VO/2) hat, wenn man annimmt, daß das Spannungssignal, welches von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) in einer Position des rotierenden Blatts (54) bei abgeschirmtem Licht erhältlich (VO) ist, so daß der Zeitpunkt detektiert wird, zu dem das von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) erhältliche Spannungssignal mit dem Schwellwert (VO/2) übereinstimmt.

7. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 5 oder 6, bei der der Zusammenhang zwischen der gespeicherten Lichtqualität (V), empfangen von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40), und der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts (54) durch den Differentialwert (ΔV/ΔZ) und der Verschiebung (Z) des rotierenden Blatts (54) ausgedrückt werden kann.

8. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei der die Störgrößeneliminierungseinrichtung (22, 26, 43) ein Signal empfängt, welches von der Lichtempfangseinrichtung (23, 38, 40) übertragen worden ist und aus diesem Signal Störlicht, abgesehen von dem von der Lichtemittiereinrichtung (16, 34, 36) emittierten Licht, und elektrisches Störrauschen eliminiert, sowie dieses Signal übertragen wird.

9. Blattpositionsdetektionsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, welche eine Wascheinrichtung (56A) zum Ausgeben von Wasser und Luft zu der Emittierfläche (36A) und der Auftrefffläche (38A) aufweist, wobei die Wascheinrichtung (56A) Wasser zum Zeitpunkt der Bearbeitung derart in Strahlenform aufgibt, daß ein Wasserfilm auf der Emittierfläche (36A) und der Auftrefffläche (38A) gebildet wird, so daß ein Anhaften von während der Bearbeitung entstehendem Schneidstaub verhindert wird, und Luft zu dem Zeitpunkt auf dieselben richtet, zu dem die Position des vorderen Teils des rotierenden Blatts (54) detektiert wird, so daß Wassertropfen entfernt werden, welche an der Emittierfläche (36A) und der Auftrefffläche (38A) haften.

10. Blattpositionsdetektionsvorrichtung (10) nach Anspruch 9, bei der die Wascheinrichtung (56A) automatisch eine Umschaltung zwischen einer Wasserabgabebetriebsart, welche bei der maschinellen Bearbeitung durchzuführen ist, und einer Luftstrahlbetriebsart vornimmt, welche zum Zeitpunkt der Detektion der Position des vorderen Teils des rotierenden Blatts (54) durchzuführen ist.