JP2008093784A - Amplitude measuring device of cutting blade - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削ブレードの振幅計測装置に関する。 The present invention relates to an amplitude measuring apparatus for a cutting blade that cuts a workpiece such as a semiconductor wafer or an optical device wafer while applying ultrasonic vibration.
半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にIC、LSI等のデバイスを形成する。そして、半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード、CCD等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。 In the semiconductor device manufacturing process, a plurality of regions are partitioned by dividing lines called streets arranged in a lattice pattern on the surface of a substantially wafer-shaped semiconductor wafer, and devices such as ICs, LSIs, etc. are partitioned in the partitioned regions. Form. Then, the semiconductor wafer is cut along the streets to divide the region in which the device is formed to manufacture individual semiconductor chips. In addition, optical device wafers with gallium nitride compound semiconductors laminated on the surface of sapphire substrates are divided into individual light emitting diodes, laser diodes, CCDs and other optical devices by cutting along the streets. It's being used.
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、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ための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを備えた切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削工具を20000〜40000rpmの回転速度で回転しつつ、切削工具とチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。 The above-described cutting along the wafer street is usually performed by a cutting device called a dicer. This cutting apparatus includes a chuck table for holding a workpiece such as a wafer, a cutting means for cutting the workpiece held on the chuck table, and a cutting for relatively moving the chuck table and the cutting means. And feeding means. The cutting means includes a cutting tool having a rotating spindle and a cutting blade mounted on the spindle, and a spindle unit having a drive mechanism for driving the rotating spindle to rotate. In such a cutting apparatus, the cutting tool and the work piece held on the chuck table are relatively cut and fed while rotating the cutting tool at a rotational speed of 20000 to 40000 rpm.
しかるに、デバイスが形成されるウエーハは、シリコン、サファイヤ、シリコンナイトライド、ガラス、リチウムタンタレート等の脆性硬質材料が用いられており、砥石ブレードによって切削すると切断面に欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。また、サファイヤ等のモース硬度の高いウエーハは、切削ブレードによる切削が不可能ではないにしても非常に困難である。 However, brittle hard materials such as silicon, sapphire, silicon nitride, glass, and lithium tantalate are used for the wafer on which the device is formed. There is a problem of lowering. Also, a wafer with high Mohs hardness such as sapphire is very difficult if not impossible to cut with a cutting blade.
上述した問題を解消するために、切削ブレードを備えた切削工具が装着された回転スピンドルに超音波振動子を配設し、この超音波振動子に交流電力を印加することにより、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ切削するようにした切削方法が提案されている。この切削方法に用いる切削工具は、回転スピンドルに取付けられる振動伝達部材と、該振動伝達部材に装着された切削ブレードとからなっており、回転スピンドルの軸方向に振動する超音波振動を振動伝達部材によって径方向の振動に変換し、切削ブレードに径方向の超音波振動を付与する。(例えば、特許文献1参照。)
而して、切削ブレードには回転スピンドルの回転等による振動も作用するので、切削ブレードに付与される振動の振幅は超音波振動子に印加する交流電圧の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドルの回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子に印加する交流電力の電力値を設定するためには、超音波振動子に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出する必要がある。しかるに、切削ブレードに付与される振動における超音波振動子に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出するには、超音波振動子に印加する交流電力の周波数を予め認知しておかなければならない。しかしながら、切削装置と独立した切削ブレードの振幅計測装置は超音波振動子に印加する交流電力の周波数が判らないため、切削ブレードに付与される振動における超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出することができない。 Thus, since vibration due to rotation of the rotary spindle acts on the cutting blade, the amplitude of the vibration applied to the cutting blade is equal to the amplitude of the ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC voltage applied to the ultrasonic vibrator. The amplitude of vibration due to rotation of the rotary spindle is a composite amplitude. Therefore, in order to set the power value of the AC power applied to the ultrasonic transducer, it is necessary to detect only the amplitude of the ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the ultrasonic transducer. However, in order to detect only the amplitude of the ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator in the vibration applied to the cutting blade, the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator is recognized in advance. I have to keep it. However, since the cutting blade amplitude measuring device independent of the cutting device does not know the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator, the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator in the vibration applied to the cutting blade. It is impossible to detect only the amplitude of the ultrasonic vibration corresponding to.
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる切削ブレードの振幅計測装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above facts, and its main technical problem is to accurately determine the amplitude of the cutting blade by ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator. An object of the present invention is to provide an amplitude measuring device for a cutting blade.
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域を制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して該周波数可変バンドパスフィルターを制御し、該周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置が提供される。
In order to solve the above-mentioned main technical problem, according to the present invention, ultrasonic vibration means is disposed on a rotary spindle to which a cutting tool having a cutting blade is attached, and AC power of a predetermined frequency is supplied to the ultrasonic vibration means. In the cutting blade amplitude measuring device to which the ultrasonic vibration is applied by applying,
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the cutting blade of the cutting tool attached to the rotary spindle;
A frequency variable band-pass filter that passes only the amplitude signal in the set frequency region among the amplitude signals output from the amplitude detection means;
Control means for controlling the frequency region of the frequency variable bandpass filter and calculating the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal from the frequency variable bandpass filter;
The control means includes a counter for counting the frequency of the amplitude signal output from the frequency variable bandpass filter, and a memory for storing the frequency counted by the counter, and a predetermined frequency region of the frequency variable bandpass filter is obtained. Set and count the frequency of the amplitude signal, set the minute amplitude detection frequency region around the counted frequency, control the frequency variable bandpass filter, and output from the frequency variable bandpass filter Calculate the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal,
There is provided an apparatus for measuring an amplitude of a cutting blade.
また、本発明によれば、切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号のうち所定周波数の振幅信号のみを通過させる周波数可変フィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域および該周波数可変フィルターを制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターおよび該周波数可変フィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を振幅検出周波数として該周波数可変フィルターを制御し、該周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置が提供される。
Further, according to the present invention, the ultrasonic vibration means is disposed on the rotary spindle to which the cutting tool having the cutting blade is attached, and the ultrasonic vibration is applied by applying AC power of a predetermined frequency to the ultrasonic vibration means. In the amplitude measuring device of the cutting blade to which is given,
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the cutting blade of the cutting tool attached to the rotary spindle;
A frequency variable band-pass filter that passes only an amplitude signal in a set frequency region among the amplitude signals output from the amplitude detection means;
A frequency variable filter that passes only an amplitude signal of a predetermined frequency among the amplitude signals that have passed through the frequency variable bandpass filter;
Control means for controlling the frequency region of the frequency variable bandpass filter and the frequency variable filter and calculating the amplitude of the cutting blade based on the frequency variable bandpass filter and the amplitude signal from the frequency variable filter. ,
The control means includes a counter for counting the frequency of the amplitude signal output from the frequency variable bandpass filter, and a memory for storing the frequency counted by the counter, and a predetermined frequency region of the frequency variable bandpass filter is obtained. Set and count the frequency of the amplitude signal, control the frequency variable filter using the counted frequency as the amplitude detection frequency, and calculate the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal output from the frequency variable filter.
There is provided an apparatus for measuring an amplitude of a cutting blade.
本発明による切削ブレードの振幅計測装置によれば、切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターを具備し、該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号の周波数をカウントすることにより超音波振動手段に印加されている交流電力の周波数を検出することができる。そして、カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して周波数可変バンドパスフィルターを制御し、周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算するので、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる。
また、本発明によれば、上述したようにカウントされた周波数を振幅検出周波数として周波数可変フィルターを制御し、周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算するので、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる。
According to the cutting blade amplitude measuring apparatus of the present invention, the variable frequency band-pass filter that passes only the amplitude signal in the set frequency region among the amplitude signals output from the amplitude detecting means for detecting the amplitude of the cutting blade is provided. Then, the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibration means can be detected by counting the frequency of the amplitude signal that has passed through the frequency variable bandpass filter. Then, an amplitude detection frequency region in a minute range is set around the counted frequency, the frequency variable bandpass filter is controlled, and the cutting blade amplitude is calculated based on the amplitude signal output from the frequency variable bandpass filter. Therefore, the amplitude of the cutting blade by ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the ultrasonic vibrator can be accurately obtained.
Also, according to the present invention, the frequency variable filter is controlled using the frequency counted as described above as the amplitude detection frequency, and the amplitude of the cutting blade is calculated based on the amplitude signal output from the frequency variable filter. It is possible to accurately obtain the amplitude of the cutting blade by ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the acoustic vibrator.
以下、本発明に従って構成された切削ブレードの振幅計測装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, a preferred embodiment of a cutting blade amplitude measuring apparatus constructed according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
先ず、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削装置について、図1および図2を参照して説明する。
図示の切削装置1は、略直方体状の装置ハウジング2を具備している。この装置ハウジング2内には、被加工物を保持するチャックテーブル3が切削送り方向である矢印Xで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル3は、吸着チャック支持台31と、該吸着チャック支持台31上に配設された吸着チャック32を具備しており、該吸着チャック32の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル3は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル31には、被加工物として後述するウエーハを保護テープを介して支持する支持フレームを固定するためのクランプ33が配設されている。このように構成されたチャックテーブル3は、図示しない切削送り手段によって、矢印Xで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。
First, a cutting apparatus for cutting a workpiece such as a semiconductor wafer or an optical device wafer while applying ultrasonic vibration to a cutting blade will be described with reference to FIGS.
The illustrated cutting device 1 includes a device housing 2 having a substantially rectangular parallelepiped shape. In the apparatus housing 2, a chuck table 3 that holds a workpiece is disposed so as to be movable in a direction indicated by an arrow X that is a cutting feed direction. The chuck table 3 includes a
図1に示す切削装置1は、切削手段としてのスピンドルユニット4を具備している。スピンドルユニット4は、図示しない移動基台に装着され図示しない割り出し送り手段によって上記矢印Xで示す切削送り方向と直交する矢印Yで示す割り出し方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット4について、図2を参照して説明する。 A cutting apparatus 1 shown in FIG. 1 includes a spindle unit 4 as cutting means. The spindle unit 4 is mounted on a moving base (not shown) and is moved in an indexing direction indicated by an arrow Y perpendicular to the cutting feed direction indicated by the arrow X by indexing feeding means (not shown), and a cutting direction by a notch feeding means (not shown). It can be moved in the direction indicated by the arrow Z. The spindle unit 4 will be described with reference to FIG.
図2に示すスピンドルユニット4は、スピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41内に回転自在に配設された回転スピンドル42と、該回転スピンドル42の先端に装着される切削工具43を具備している。スピンドルハウジング41は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴411を備えている。上記スピンドルハウジング41に形成された軸穴411に挿通して配設される回転スピンドル42は、その前端部にネジ穴421が設けられた工具装着部422を備え、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ423が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング41に形成された軸穴411に挿通して配設される回転スピンドル42は、軸穴411の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。
The spindle unit 4 shown in FIG. 2 includes a
回転スピンドル42の先端部に設けられた工具装着部422に装着された切削工具43は、ブレード基台としての振動伝達部材44と、該振動伝達部材44に装着された円環状の切削ブレード45とからなっている。振動伝達部材44は図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成され、中央大径部441と、該中央大径部441の一端面から同軸状に突出して形成された第1の小径部442と、中央大径部441の他端面から同軸状に突出して形成された第2の小径部443とからなっている。なお、第1の小径部442と第2の小径部443は、同一寸法に形成されている。このように形成された振動伝達部材44には、軸中心を貫通する貫通孔444が形成されている。振動伝達部材44に装着された切削ブレード45は、図示の実施形態においては振動伝達部材44の中央大径部441における第1の小径部442側の端面に砥粒をニッケル等の金属メッキで結合した電鋳ブレード、砥粒をレジンボンドで結合したレジンボンド砥石ブレード、砥粒をメタルボンドで結合したメタルボンド砥石ブレード、砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイドボンド砥石ブレードを用いることができる。
A cutting
図示の切削工具43は、振動伝達部材44を構成する第1の小径部442の図2において右端面即ち回転スピンドル42と対面する第1の端面442aおよび第2の小径部443の図2において左端面即ち後述する固定部材と対面する第2の端面443aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー46、46が装着されている。このように構成された切削工具43は、貫通孔444を挿通して配設された固定部材としての締め付けボルト46を回転スピンドル42の工具装着部422に設けられたネジ穴421に螺合することにより、回転スピンドル42に装着される。このとき、振動伝達部材44を構成する第1の小径部442の第1の端面442aおよび第2の小径部443の第2の端面443aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー46、46が装着されているので、振動伝達部材44の回転スピンドル42への取付け作業が容易であるとともに、スペーサー46、46の介在忘れを確実に防止することができる。
The illustrated
図示のスピンドルユニット4は、回転スピンドル42を回転駆動するための電動モータ5を備えている。図示の電動モータ5は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ5は、回転スピンドル42の中間部に形成されたモータ装着部424に装着された永久磁石からなるロータ51と、該ロータ51の外周側においてスピンドルハウジング41に配設されたステータコイル52とからなっている。このように構成された電動モータ5は、ステータコイル52に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ51が回転し、該ロータ51を装着した回転スピンドル42を回転せしめる。
The illustrated spindle unit 4 includes an
図示のスピンドルユニット4は、回転スピンドル42に配設され切削ブレード45に超音波振動を付与する超音波振動子6を備えている。超音波振動子6は、回転スピンドル42の軸方向に分極された円環状の圧電体61と、該圧電体61の両側分極面に装着された円環状の2枚の電極板62、63とからなっている。圧電体61は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。このように構成された超音波振動子6は、回転スピンドル42に装着され、電極板62、63に後述する電力供給手段によって所定周波数の交流電力が印加されると、超音波振動を発生せしめる。なお、超音波振動子6は、軸方向に複数個配設してもよい。
The illustrated spindle unit 4 includes an
図示のスピンドルユニット4は、上記超音波振動子6に交流電力を印加するとともに上記電動モータ5に交流電力を印加する電力供給手段7を具備している。
電力供給手段7は、スピンドルユニット4の後端部に配設されたロータリートランス8を具備している。ロータリートランス8は、回転スピンドル42の後端に配設された受電手段81と、該受電手段81と対向して配設されスピンドルハウジング41の後端部に配設された給電手段82とを具備している。受電手段81は、回転スピンドル42に装着されたロータ側コア811と、該ロータ側コア811に巻回された受電コイル812とからなっている。このように構成された受電手段81の受電コイル812の一端は上記超音波振動子6の電極板62に接続され、他端は電極板63に接続される。上記給電手段82は、受電手段81の外周側に配設されたステータ側コア821と、該ステータ側コア821に配設された給電コイル822とからなっている。このように構成された給電手段82の給電コイル822は、電気配線73、74を介して交流電力が供給される。
The illustrated spindle unit 4 includes power supply means 7 that applies AC power to the
The power supply means 7 includes a rotary transformer 8 disposed at the rear end of the spindle unit 4. The rotary transformer 8 includes a
図示の電力供給手段7は、上記ロータリートランス8の給電コイル822に供給する交流電力の交流電源91と、電力調整手段としての電流調整手段92と、上記給電手段82に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段93と、電流調整手段92および周波数調整手段93等を制御する制御手段94と、該制御手段94に切削ブレード45を備えた切削工具43の種類等を入力する入力手段95を具備している。なお、図2に示す電力供給手段7は、制御回路96および電気配線521、522を介して上記電動モータ5のステータコイル52に交流電力を供給する。
The power supply means 7 shown in the figure has an
図示のスピンドルユニット4は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削作業を行う際には、電力供給手段7から電動モータ5のステータコイル52に交流電力が供給される。この結果、電動モータ5が回転して回転スピンドル42が回転し、該回転スピンドル42の前端に取付けられた切削工具43の振動伝達部材44に装着された切削ブレード45が回転せしめられる。
The illustrated spindle unit 4 is configured as described above, and the operation thereof will be described below.
When performing the cutting operation, AC power is supplied from the power supply means 7 to the
一方、電力供給手段7は、制御手段94によって電流調整手段92および周波数変換手段93を制御し、交流電力の電圧を所定の電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数(例えば、53kHz)に変換して、ロータリートランス8を構成する給電手段82の給電コイル822に供給する。このように所定周波数の交流電力が給電コイル822に印加されると、回転する受電手段81の受電コイル812を介して超音波振動子6の電極板62と電極板63間に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子6は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル42を介して切削工具43の振動伝達部材44に伝達され、振動伝達部材44が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材44に装着された切削ブレード45は、径方向に超音波振動する。
On the other hand, the power supply means 7 controls the current adjusting means 92 and the
図1に戻って説明を続けると、図示の切削装置1は、上記チャックテーブル3上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記砥石ブレード45によって切削すべき領域を検出するためのアライメント手段12を具備している。このアライメント手段12は、顕微鏡やCCDカメラ等の光学手段からなる撮像手段を具備している。また、切削装置は、アライメント手段12によって撮像された画像等を表示する表示手段13を具備している。
Referring back to FIG. 1, the illustrated cutting apparatus 1 captures an image of the surface of the workpiece held on the chuck table 3 and detects an area to be cut by the
上記装置ハウジング2におけるカセット載置領域14aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル14が配設されている。このカセット載置テーブル14は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル14上には、被加工物としての半導体ウエーハWを収容するカセット15が載置される。カセット15に収容される半導体ウエーハWは、ウエーハの表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にコンデンサーやLEDや回路等のデバイスが形成されている。このように形成された半導体ウエーハWは、環状の支持フレームFに装着された保護テープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット15に収容される。
In the
また、図示の切削装置は、カセット載置テーブル14上に載置されたカセット15に収容されている半導体ウエーハW(環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態)を仮置きテーブル16に搬出する搬出手段17と、仮置きテーブル16に搬出された半導体ウエーハWを上記チャックテーブル3上に搬送する搬送手段18と、チャックテーブル3上で切削加工された半導体ウエーハWを洗浄する洗浄手段19と、チャックテーブル3上で切削加工された半導体ウエーハWを洗浄手段19へ搬送する洗浄搬送手段20を具備している。
The illustrated cutting apparatus temporarily places a semiconductor wafer W (supported on an annular frame F via a protective tape T) accommodated in a
以上のように構成された切削装置1においては、切削ブレード45に付与される超音波振動の振幅を所定の振幅に設定する必要がある。切削ブレード45に付与される超音波振動の振幅を所定の振幅に設定するには、超音波振動子6に印加する交流電力の電力値を所定の電力値に設定する必要がある。しかるに、切削ブレード45に付与される振動の振幅は超音波振動子6に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドル42の回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子6に印加する交流電力の電力値を設定するためには、超音波振動子6に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出する必要がある。
In the cutting apparatus 1 configured as described above, it is necessary to set the amplitude of the ultrasonic vibration applied to the
以下、超音波振動子6に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出するための切削ブレードの振幅計測装置について、図3を参照して説明する。
図3に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置10は、切削ブレード45の振幅を検出する振幅検出手段110と、該振幅検出手段110から出力された振幅信号のうち所定周波数領域の振幅信号のみを通過させて出力する周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)の周波数領域を制御するとともに周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)からの振幅信号に基いて切削ブレード45の振幅を計測するコントローラー130とを具備している。振幅検出手段110は、検出器本体111と、該検出器本体111に対向して配設された発光手段112および受光手段113と、該発光手段112と受光手113の間に形成され切削ブレード45の外周部を受け入れるブレード受け入れ部114とを具備している。発光手段112は光ファイバー115を介して光源116に接続されており、この光源116からの光を受光手段113に向けて発光する。受光手段113は、発光手段112が発光した光を受光し、受光した光を光ファイバー117を介して光電変換器118に送る。
A cutting blade amplitude measuring apparatus for detecting only the amplitude of ultrasonic vibration corresponding to the frequency of the AC power applied to the
The cutting blade
上記光電変換器118は、受光手段113が受光した光信号を電圧信号に変換し、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)に出力する。周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)は、光電変換器118から出力される電圧信号(振幅信号)のうち所定周波数領域の振幅信号のみを通過させて上記コントローラー130に送る。
The
上記コントローラー130は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)131と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)132と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ(RAM)133と、カウンター134と、入力インターフェース135および出力インターフェース136とを備えている。コントローラー130の入力インターフェース135には、上記周波数可変バンドパスフィルター120から振幅信号が入力される。また、コントローラー130の出力インターフェース136からは、上記周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)に制御信号を出力するとともに表示手段140(DSP)に制御信号を出力する。
The
図3に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置10は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削ブレードの振幅計測装置10によって切削ブレード45の振幅を計測するには、振幅検出手段110の検出器本体111を、図1に示すように切削装置1のチャックテーブル3を包囲して配設されたカバー部材30上に配置する。そして、カバー部材30上に配設された検出器本体111を切削ブレード45の直下に移動する。次に、図3に示すように切削ブレード45を下降して検出器本体111のブレード受け入れ部114に侵入せしめる。そして、切削ブレード45の下端が発光手段112と受光手段113の中心に位置するように位置付ける。次に、電力供給手段7から電動モータ5のステータコイル52に交流電力を供給する。この結果、電動モータ5が回転して回転スピンドル42が回転し、該回転スピンドル42の先端に取付けられた切削工具43の振動伝達部材44に装着された切削ブレード45が回転せしめられる。
The cutting blade
In order to measure the amplitude of the
一方、電力供給手段7は、所定電圧(例えば、50V)、所定電流(例えば、300mA)の交流電力をロータリートランス8を構成する給電手段82の給電コイル822に供給する。このとき、制御手段94は周波数調整手段93に交流電力の周波数を所定周波数にするように制御信号を出力する。なお、周波数調整手段93に指令する所定周波数は、回転スピンドル42に装着された切削ブレード45に対して予め設定された共振周波数が用いられ、例えば53kHzに設定されている。このように所定周波数の交流電力が給電コイル822に印加されると、回転する受電手段81の受電コイル812を介して超音波振動子6に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子6は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル42を介して切削工具43の振動伝達部材44に伝達され、振動伝達部材44が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材44に装着された切削ブレード45は、径方向に超音波振動する。
On the other hand, the power supply unit 7 supplies AC power of a predetermined voltage (for example, 50 V) and a predetermined current (for example, 300 mA) to the
上述したように回転するとともに超音波振動が付与されている切削ブレード45の振幅は、上述したように超音波振動子6に印加する交流電圧の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドル42の回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子6に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレード45の振幅のみを計測する必要がある。しかるに、超音波振動子6に印加された交流電力の周波数が分からない場合には、この周波数を検出する必要がある。以下、図3に示す切削ブレードの振幅計測装置10を用いて超音波振動子6に印加された交流電力の周波数に対応した切削ブレード45の超音波振動の振幅を計測する手順について、図4に示すフローチャートを参照して説明する。
As described above, the amplitude of the
コントローラー130は、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)の周波数領域を初期化設定値(f1,f2)とする(ステップS1)。この周波数領域を初期化設定値(f1,f2)は、上述したような切削ブレード45を備えた切削工具43においては共振周波数が50〜60kHzの範囲にあることが予め判っているので、例えば(f1)は50kHzに、(f2)は60kHzに設定されている。
The
ステップS1において周波数可変フィルター120(BPF)の周波数領域を初期化設定値(f1,f2)としたならば、コントローラー130はステップS2に進んで周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から出力される振幅信号に基いてカウンター134により周波数(f0)をカウントする。ここで、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF) から出力される振幅信号について、図3を参照して説明する。上述したように切削ブレード45に付与された超音波振動の振幅は、上記振幅検出手段110によって検出されている。即ち、振幅検出手段110の発光手段112から発光された光を受光する受光手段113の受光量に対応した電圧信号が光電変換手段118から出力される。この光電変換手段118から出力される振幅信号は、上述したように切削ブレード45が例えば53kHzの周波数で超音波振動する振幅と回転スピンドル42の回転等による振動の振幅が複合された振幅信号である。このようにして光電変換手段118から出力された振幅信号は、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)を通過せしめる。このとき、周波数可変フィルター120(BPF)は上記ステップS1において周波数領域が初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)に設定されているので、光電変換手段118から出力された振幅信号のうち50〜60kHzの周波数の振幅信号だけを通過させる。なお、周波数可変フィルター120(BPF)に設定された50〜60kHzの周波数領域には回転スピンドル42の回転等による振動の周波数は含まれない(回転スピンドル42の回転等による振動の周波数は50〜60kHzの周波数領域よりかなり低い)ので、周波数可変フィルター120(BPF)を通過する周波数は超音波振動子6に印加された交流電力の周波数に対応した切削ブレード45の超音波振動となる。従って、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から出力される振幅信号は、図示の実施形態の場合には周波数が53kHzの超音波振動に対応した振幅信号となる。このようにして出力された周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)からの振幅信号に基いて、コントローラー130はカウンター134により周波数(f0)をカウントする。
If the frequency region of the frequency variable filter 120 (BPF) is set to the initialization set value (f1, f2) in step S1, the
次に、コントローラー130はステップS3に進み、上記ステップS2においてカウンター134により周波数(f0)をカウントできたか否かをチェックする。もし、周波数(f0)をカウントできない場合は、コントローラー130は超音波振動子6に印加された交流電力の周波数が上記初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)の範囲ではないと判断し、ステップS4に進んで周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)の周波数領域を広げる。例えば、f1をf1−0.2kHzとし、f2をf2+0.2kHzとする。そして、コントローラー130は上記ステップS2に戻る。
Next, the
上記ステップS3においてカウンター134により周波数(f0)をカウントできた場合は、コントローラー130はカウントされた値を周波数(f0)としてランダムアクセスメモリ(RAM)133に格納する(ステップS5)。図示の実施形態の場合には上述したように周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から出力される振幅信号は53kHzであるので、カウント値は53kHzとなる。
When the frequency (f0) can be counted by the
次に、コントローラー130はステップS6に進んで、上記ステップS3においてカウンター134によってカウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)の範囲にあるか否かを確認する。もし、カウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)の範囲でなければ、コントローラー130は上記ステップS4に移行する。ステップS6においてカウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)の範囲内であるならば、コントローラー130はステップS7に進んで周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)の周波数領域を振幅検出周波数領域に狭める。この振幅検出周波数領域は、例えばf1をf0−0.2kHzとし、f2をf0+0.2kHzとする。このように周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)の周波数領域を狭めカウントされた周波数(f0)を中心として微小な範囲の振幅検出周波数領域に設定するのは、周波数(f0)に対応した超音波信号による切削ブレード45の振幅を正確に計測するためである。即ち、上記初期化設定値(f1:50kHz,f2:60kHz)の範囲において周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)を通過した振幅信号の振幅には超音波振動子6に印加された交流電力の周波数(f0)に対応する振動以外の振動による振幅が複合されている可能性が高いからである。
Next, the
上記ステップS7において周波数領域が振幅検出周波数領域に狭められた周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)は、図3に示すように超音波振動子6に印加された交流電力の周波数(f0)に対応する振幅信号を出力する。次に、コントローラー130はステップS8に進んで、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から出力される振幅信号に基いて切削ブレード45に付与された超音波振動の振幅を演算する。即ち、コントローラー130は、周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から出力された振幅信号に基いて最大値と最小値を検出し、最大値と最小値から切削ブレード45の振幅を求める。そして、コントローラー130はステップS9に進んで、表示手段140(DSP)に計測した切削ブレード45の振幅を表示する。
The frequency variable bandpass filter 120 (BPF) in which the frequency domain is narrowed to the amplitude detection frequency domain in step S7 corresponds to the frequency (f0) of the AC power applied to the
以上のように、図3に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置10においては、超音波振動子6に印加された交流電力の周波数が判らない場合でも、超音波振動子6に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレード45の振幅を正確に求めることができる。
As described above, in the cutting blade
次に、切削ブレードの振幅計測装置10の他の実施形態について、図5を参照して説明する。
図5に示す振幅計測装置10は、上記図3に示す振幅計測装置10における周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)とコントローラー130との間に通過させる周波数を設定することができる同期検波回路やロックインアンプ等の周波数可変フィルター150を配設したものである。図5に示す振幅計測装置10におけるその他の構成は上記図3に示す振幅計測装置10の構成と同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
Next, another embodiment of the cutting blade
The
図5に示す振幅計測装置10においては、上記図4に示すフローチャートにおけるステップS1〜S6については、コントローラー130は周波数可変バンドパスフィルター120(BPF)から直接入力する振幅信号に基いて制御する。そして、ステップS7においてはコントローラー130はステップS5においてカウントされた周波数(f0)を振幅検出周波数として周波数可変フィルター150に設定する。図示の実施形態においてはカウントされた周波数(f0)は振幅信号は53kHzであるので、周波数可変フィルター150には振幅検出周波数として53kHzが設定される。次に、コントローラー130は周波数可変フィルター150を通過した振幅検出周波数としての53kHzの周波数に対応する振幅信号に基づいて上記ステップS9を実施し、切削ブレード45の振幅を演算し、上記ステップS10に進んで表示手段140(DSP)に演算した切削ブレード45の振幅を表示する。
In the
以上のようにして振幅計測装置10によって計測された切削ブレード45の振幅に基いて、切削装置1は切削ブレード45の振幅を目標振幅(例えば10μm)が得られるように超音波振動子6に印加する交流電力の電力値を調整することができる。即ち、振幅計測装置10の表示手段140(DSP)に表示された切削ブレード45の振幅が目標振幅(例えば10μm)より小さい場合には、振幅計測装置10の電流調整手段92を制御し上記超音波振動子6に印加する交流電力の電流値を例えば10mAずつ増加していく。そして、切削装置1の制御手段94は、振幅計測装置10の表示手段140(DSP)に表示される切削ブレード45の振幅が目標振幅(例えば10μm)と一致した電流値を設定電流値としてメモリ941に格納する。一方、振幅計測装置10の表示手段140(DSP)に表示された切削ブレード45の振幅が目標振幅(例えば10μm)より大きい場合には、振幅計測装置10の電流調整手段92を制御し上記超音波振動子6に印加する交流電力の電流値を例えば10mAずつ減少していく。そして、切削装置1の制御手段94は、振幅計測装置10の表示手段140(DSP)に表示される切削ブレード45の振幅が目標振幅(例えば10μm)と一致した電流値を設定電流値としてメモリ941に格納する。このようにして、切削装置1の上記超音波振動子6に印加する交流電力の電流値を切削ブレード45の振幅が目標振幅となる値に設定し、設定電流値としてメモリ941に格納したならば、振幅計測装置10を切削装置1から取り外す。
Based on the amplitude of the
以上のようにして回転スピンドル42の先端に取付けられた切削工具43について上記超音波振動子6に印加する交流電力の設定電流値を制御手段94のメモリ941に格納した切削装置1は、この設定電流値に基いて超音波振動切削を実施する。
即ち、カセット載置テーブル14上に載置されたカセット15の所定位置に収容されている半導体ウエーハWは、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル14が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出手段17が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハWを仮置きテーブル16上に搬出する。仮置きテーブル16に搬出された半導体ウエーハWは、搬送手段18の旋回動作によって上記チャックテーブル3上に搬送される。チャックテーブル3上に半導体ウエーハWが載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して被加工物Wをチャックテーブル3上に吸引保持する。また、被加工物Wを保護テープTを介して支持する支持フレームFは、上記クランプ33によって固定される。このようにして半導体ウエーハWを保持したチャックテーブル3は、アライメント手段12の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル3がアライメント手段12の直下に位置付けられると、アライメント手段12によって半導体ウエーハWに形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット4を割り出し方向である矢印Y方向に移動調節してストリートと切削工具43の切削ブレード45との精密位置合わせ作業が行われる。
The cutting apparatus 1 in which the setting current value of the AC power applied to the
That is, the semiconductor wafer W accommodated in a predetermined position of the
その後、切削ブレード45を矢印Zで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル3を切削送り方向である矢印Xで示す方向(切削ブレード45の回転軸と直交する方向)に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル3上に保持された半導体ウエーハWは切削ブレード45により所定のストリートに沿って切断される。この切削工程においては、制御手段94は、周波数調整手段93に予め設定された周波数の制御信号を出力するとともに、電流調整手段92に上記設定電流値の制御信号を出力する。従って、電力供給手段7は、超音波振動子6に上述したように設定された設定電流値の交流電力を印加する。この結果、上述したように超音波振動子6は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル42を介して切削工具43の振動伝達部材44に伝達され、振動伝達部材44が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材44に装着された切削ブレード45は、目標振幅(例えば10μm)で径方向に超音波振動する。このため、切削ブレード45による切削抵抗を効果的に減少することができる、半導体ウエーハWがサファイヤ等の難削材であっても容易に切削することができる。
Thereafter, while the
1:切削装置
2:装置ハウジング
3:チャックテーブ機構
30:チャックテーブル
4:スピンドルユニット
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
43:切削工具
44:振動伝達部材
45:砥石ブレード
5:電動モータ
6:超音波振動子
7:電力供給手段
8:ロータリートランス
81:受電手段
82:給電手段
91:交流電源
92:電流調整手段
93:周波数調整手段
94:制御手段
95:入力手段
10:切削ブレードの振幅計測装置
110:振幅検出手段
112:発光手段
113:受光手段
116:光源
118:光電変換器
120:周波数可変バンドパスフィルター(BPF)
130:コントローラー
140:表示手段(DSP)
150:周波数可変フィルター
12:アライメント手段
13:表示手段
34:カセット載置テーブル
15:カセット
16:仮置きテーブル
17:搬出手段
18:搬送手段
19:洗浄手段
1: Cutting device 2: Device housing 3: Chuck table mechanism 30: Chuck table 4: Spindle unit 41: Spindle housing 42: Rotary spindle 43: Cutting tool 44: Vibration transmitting member 45: Grinding wheel blade 5: Electric motor 6: Ultrasonic Vibrator 7: Power supply means 8: Rotary transformer 81: Power reception means 82: Power supply means 91: AC power supply 92: Current adjustment means 93: Frequency adjustment means 94: Control means 95: Input means 10:
130: Controller 140: Display means (DSP)
150: Frequency variable filter 12: Alignment means 13: Display means 34: Cassette placing table 15: Cassette 16: Temporary placing table 17: Unloading means 18: Conveying means 19: Cleaning means
Claims (2)
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域を制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して該振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して該周波数可変バンドパスフィルターを制御し、該周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置。 An ultrasonic vibration means is disposed on a rotary spindle to which a cutting tool having a cutting blade is attached, and the amplitude of the cutting blade is applied with an ultrasonic power by applying an AC power of a predetermined frequency to the ultrasonic vibration means. In the measuring device,
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the cutting blade of the cutting tool attached to the rotary spindle;
A frequency variable band-pass filter that passes only an amplitude signal in a set frequency region among the amplitude signals output from the amplitude detection means;
Control means for controlling the frequency region of the frequency variable bandpass filter and calculating the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal from the frequency variable bandpass filter;
The control means includes a counter for counting the frequency of the amplitude signal output from the frequency variable bandpass filter, and a memory for storing the frequency counted by the counter, and a predetermined frequency region of the frequency variable bandpass filter is obtained. Set and count the frequency of the amplitude signal, set the amplitude detection frequency region in a minute range around the counted frequency, control the frequency variable bandpass filter, and output from the frequency variable bandpass filter Calculate the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal
A device for measuring an amplitude of a cutting blade.
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号のうち所定周波数の振幅信号のみを通過させる周波数可変フィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域および該周波数可変フィルターを制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターおよび該周波数可変フィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して該振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を振幅検出周波数として該周波数可変フィルターを制御し、該周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置。 An ultrasonic vibration means is disposed on a rotary spindle to which a cutting tool having a cutting blade is attached, and the amplitude of the cutting blade is applied with an ultrasonic power by applying an AC power of a predetermined frequency to the ultrasonic vibration means. In the measuring device,
Amplitude detecting means for detecting the amplitude of the cutting blade of the cutting tool attached to the rotary spindle;
A frequency variable band-pass filter that passes only an amplitude signal in a set frequency region among the amplitude signals output from the amplitude detection means;
A frequency variable filter that passes only an amplitude signal of a predetermined frequency among the amplitude signals that have passed through the frequency variable bandpass filter;
Control means for controlling the frequency region of the frequency variable bandpass filter and the frequency variable filter and calculating the amplitude of the cutting blade based on the frequency variable bandpass filter and the amplitude signal from the frequency variable filter. ,
The control means includes a counter for counting the frequency of the amplitude signal output from the frequency variable bandpass filter, and a memory for storing the frequency counted by the counter, and a predetermined frequency region of the frequency variable bandpass filter is obtained. Set and count the frequency of the amplitude signal, control the variable frequency filter using the counted frequency as an amplitude detection frequency, and calculate the amplitude of the cutting blade based on the amplitude signal output from the variable frequency filter ,
A device for measuring an amplitude of a cutting blade.
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