JP2011133346A - 水準器 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業者が一人でも扱える簡単な構成で安価な水準器を提供することである。
【解決手段】 湾曲面に形成された窓内に液体が封入されると共に気泡が封入され、該窓を通して気泡の位置を視認して水平を確認可能な水準器であって、湾曲面に形成された該窓の中心から上方に配設された発光素子と、該発光素子から出射された光の該気泡と該液体の界面での反射光を受光する受光素子と、該受光素子が該反射光を受光した際音を出す発音器と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば半導体工場でウエーハの精密な加工を行う加工装置の傾きを精密に測定する水準器に関する。

ＩＣ，ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、ダイシング装置によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置又はダイシング装置は、ウエーハを保持する保持面を有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ウエーハを研削又は切削する加工手段と、ウエーハに加工水を供給する加工水供給手段とを少なくとも備えている。

このような加工装置を工場に設置する場合は、チャックテーブルの保持面に水準器を設置して保持面が水平になるように脚部に回転可能に装着されている設置ボルトを回転して水平調整を行っている。

特許第４３２５９１６号公報では、複数の軸の傾きをそれぞれ測定する複数の傾斜センサーと、所定の傾きデータを記憶する記憶手段と、画像を表示する表示手段とを有する水準器を開示している。

この水準器では、特定位置の傾きが二次元的にディスプレイに円と×印で表示され、その特定位置の傾きをどちらの方向から調整するとよいかを気泡を使用した水準器と同様の感覚で直感的に判断することができ、水平を検出した際にブザーを鳴らすように構成されている。

特許第４３２５９１６号公報

しかし、従来の水準器では、水準器の気泡が中心にくることを目で確認しながら加工装置の水平調整を行わなければならず、加工装置の水平出しに少なくとも二人の作業者が必要であり効率が悪いという問題がある。

また、特許文献１に開示された水準器では、水平を検出した際にブザーを鳴らすように構成されているが、水準器の構成が複雑であり高価であるという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、作業者が一人でも扱える簡単な構成で安価な水準器を提供することである。

本発明によると、湾曲面に形成された窓内に液体が封入されると共に気泡が封入され、該窓を通して気泡の位置を視認して水平を確認可能な水準器であって、湾曲面に形成された該窓の中心から上方に配設された発光素子と、該発光素子から出射された光の該気泡と該液体の界面での反射光を受光する受光素子と、該受光素子が該反射光を受光した際音を出す発音器と、を具備したことを特徴とする水準器が提供される。

好ましくは、発音器が発する音は受光素子が受光した光量に応じて変化し、湾曲面に形成された窓の中心に気泡の中心が一致したときに最大の音を出力する。

本発明によると、水準器で水平を検出した際、発光素子が発した光の反射光を受光素子が受光した際音を出す発音器を水準器に組み込んだので、構成が簡単で安価であるにも関わらず、作業者が一人でも音によって水平を確認でき、効率良く加工装置の水平を調整できる。

切削装置の概略構成図である。 研削装置の概略構成図である。 本発明実施形態に係る水準器の斜視図である。 水準器を切削装置のチャックテーブル上に設置した状態の斜視図である。 実施形態に係る水準器の作用を説明する全体構成図である。 水準器による水平出しの説明図であり、図６（Ａ）は水平から僅かに傾いている場合を、図６（Ｂ）は水平出しが完全に行われた場合をそれぞれ示している。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１はその設置に本発明の水準器を適用可能な、半導体ウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

２５は切削加工の終了したウエーハを搬送する搬送手段であり、切削加工の終了したウエーハＷは搬送手段２５によりスピンナ洗浄装置２７まで搬送される。スピンナ洗浄装置２７では、ウエーハＷを洗浄するとともにスピン乾燥する。

切削装置２は４個の脚部（３個のみ図示）３０により支持されている。各脚部３０には設置ボルト３１が回転可能に装着されており、設置ボルト３１は切削装置２のハウジング５に形成されたナットに螺合している。

半導体工場内に切削装置２を設置する場合には、切削ブレード２８の精密加工を許容するために、チャックテーブル１８の正確な水平出しをして、切削装置２を設置する必要がある。このため、後で詳細に説明するように、本発明の水準器をチャックテーブル１８上に載置して、各設置ボルト３１を回転してチャックテーブル１８の水平調整を行う。

図２を参照すると、その設置時の水平出しに、本発明の水準器が適用可能な研削装置２の概略構成図が示されている。３４は研削装置３２のハウジングであり、ハウジング３４の後方にはコラム３６が立設されている。コラム３６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール３８が固定されている。

この一対のガイドレール３８に沿って研削ユニット（研削手段）４０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット４０は、スピンドルハウジング４２と、スピンドルハウジング４２を保持する支持部４４を有しており、支持部４４が一対のガイドレール３８に沿って上下方向に移動する移動基台４６に取り付けられている。

研削ユニット４０は、スピンドルハウジング４２中に回転可能に収容されたスピンドル４８と、スピンドル４８を回転駆動する電動モータ５０と、スピンドル４８の先端に固定されたホイールマウント５２と、ホイールマウント５２にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール５４とを含んでいる。

研削装置３２は、研削ユニット４０を一対の案内レール３８に沿って上下方向に移動するボールねじ５８とパルスモータ６０とから構成される研削ユニット送り機構６２を備えている。パルスモータ６０を駆動すると、ボールねじ５８が回転し、移動基台４６が上下方向に移動される。

ハウジング３４の上面には凹部３４ａが形成されており、この凹部３４ａにチャックテーブル機構６４が配設されている。チャックテーブル機構６４はチャックテーブル６６を有し、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット４０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。６８，７０は蛇腹である。ハウジング３４の前方側には、研削装置３２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル７２が配設されている。

研削装置３２は４個の脚部（３個のみ図示）７４により支持されている。各脚部７４には設置ボルト７５が回転可能に装着されており、設置ボルト７５はハウジング３４に固定したナットに螺合している。

ウエーハＷを数十ミクロンの厚さに一様に研削するためには、研削装置３２のチャックテーブル６６の厳密な水平出しが必要である。よって、本発明の水準器をチャックテーブル６６上に載置して、各設置ボルト７５を回転してチャックテーブル６６の水平調整を行う。

以下、図３乃至図６を参照して、本発明実施形態に係る水準器７６について詳細に説明する。図３を参照すると、水準器７６の斜視図が示されており、水準器７６は本体７８の上面７８ａの中央部に湾曲面に形成された窓８０を有している。

窓８０中には液体が封入されるとともに、気泡８４が封入されている。窓８０は十字線８２を有しており、この十字線８２の交点８２ａに気泡８４の中心が合致すると、水準器７６及び水準器７６が載置された支持面が水平となるようになっている。

水準器７６の本体７８からはＬ形状の支持部材８６が立設されており、支持部材８６の先端には十字線８２の交点８２ａに対向して光センサー８８が取り付けられている。光センサー８８は、図５に示すように発光素子９２と、受光素子９４とから構成される。

発光素子９２は電源１００に接続されており、受光素子９４は電圧検出部９６に接続され、この電圧検出部９６で検出した電圧は電源１００に接続された電圧増幅部９８で増幅されて、水準器７６の本体７８に配設されたブザー９０を鳴らすように構成されている。

以下、本発明実施形態に係る水準器７６を使用して、図１に示した切削装置２のチャックテーブル１８の水平調整を行う場合について説明する。まず、図４に示すようにチャックテーブル１８上に水準器７６を載置する。この状態で、気泡８４の中心が十字線８２の交点８２ａに一致するように各設置ボルト３１を回転して高さを調整する。

図６（Ａ）に示すように、気泡８４が十字線８２の交点８２ａに重なってはいるが完全に一致していない場合には、発光素子９２から出射された光は気泡８４と湾曲形状の窓８０内に封入された液体との界面で反射されてその一部が受光素子９４で受光される。

受光素子９４は受光量に応じて光電流を発生し、この光電流は電圧検出部９６で電圧に変換されて光電流に応じた電圧が検出される。デバイス検出部９６で検出した電圧は電圧増幅部９８で増幅されて、ブザー９０を鳴らす。しかし、図６（Ａ）に示す場合には、受光素子９４の受光量が小さいのでブザー９０は比較的小さな音でなるようになっている。

作業者が設置ボルト３１の調整を更に進めて、気泡８４の中心が十字線８２の交点８２ａに一致すると、図６（Ｂ）に示すように、発光素子９２から出射された光の気泡８４と液体との界面での反射光の大部分は受光素子９４で受光される。よって、受光素子９４は受光量に応じた比較的大きな光電流を発生し、ブザー９０を大きな音でならすように構成されている。

このように、ブザー９０は受光素子９４が受光した光量に応じて音の強度が変化するように構成されているため、作業者はブザー９０の音を聞き分けることにより、気泡８４の中心が十字線８２の交点８２ａに一致したか否かを判定することができ、一人で切削装置２の据付を実施することができる。本実施形態では、発音器としてブザー９０を採用しているが、電子音等の他の発音器を採用するようにしてもよい。

上述した実施形態では、切削装置２のチャックテーブル１８の水平調整に本発明の水準器７６を採用した構成について説明したが、図２に示す研削装置３２のチャックテーブル６６の水平調整にも本発明の水準器７６は同様に適用可能である。更に、研磨装置等の他の加工装置にも同様に適用可能である。

２ 切削装置
１８ チャックテーブル
２８ 切削ブレード
３０ 脚部
３１ 設置ボルト
３２ 研削装置
４０ 研削ユニット
６６ チャックテーブル
７４ 脚部
７５ 設置ボルト
７６ 水準器
８０ 湾曲面に形成された窓
８２ 十字線
８２ａ 十字線の交点
８４ 気泡
８８ 光センサー
９０ ブザー
９２ 発光素子
９４ 受光素子

Claims (2)

1. 湾曲面に形成された窓内に液体が封入されると共に気泡が封入され、該窓を通して気泡の位置を視認して水平を確認可能な水準器であって、
   湾曲面に形成された該窓の中心から上方に配設された発光素子と、
   該発光素子から出射された光の該気泡と該液体の界面での反射光を受光する受光素子と、
   該受光素子が該反射光を受光した際音を出す発音器と、
   を具備したことを特徴とする水準器。
2. 該受光素子が受光した光量に応じて該発音器が発する音が変化し、湾曲面に形成された該窓の中心に該気泡の中心が一致したときに最大の音を出力する請求項１記載の水準器。

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