JP2012080029A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】切削ブレードの径方向にのびる光ファイバーを備えた切削ブレード検出機構の位置調整作業を行っても光ファイバーの被覆部が破損しないようにする。
【解決手段】発光部７０と受光部７１とを結ぶ光軸が切削ブレードの刃先によって遮蔽される量から切削ブレードの消耗又は破損を検出する検出部７が、発光部７０と受光部７１とを支持する支持ブロック７２と、発光部７０及び受光部７１から切削ブレードの径方向外側にのびる２本の光ファイバーと、支持ブロック７２の切削ブレードの径方向における位置を調整する調整部７３とを有し、調整部７３は、２本の光ファイバーに沿ってのびる雄ネジ７３０ａを回転させて支持ブロック７２の位置を調整する位置調整機構７３０と、雄ネジ７３０ａののびる方向に垂直に交わる方向であり切削ブレードの接線方向を回転軸とする回転体７３１と、回転体７３１の回転力を雄ネジ７３０ａに直角に伝達する歯車７３２とを有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、切削ブレードの消耗または磨耗を検出する機能を有する切削装置に関する。

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ェ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、半導体ウェ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、サファイア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ェーハも、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。

上述した半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれる切削装置によって行われている。この切削装置は、高速回転する環状の切れ刃を有する切削ブレードをウェーハに切り込ませて切断を行う装置であり、切削ブレードの切れ刃は、使用により磨耗して直径が小さくなったり欠けが生じたりするため、切削ブレードの切れ刃の交換時期を判断するために、切削装置には、切れ刃の磨耗や欠けを検出するための切削ブレード検出機構を備えている。この切削ブレード検出機構は、切削ブレードの環状の切れ刃が進入する空間であるブレード進入部と、ブレード進入部において対向して配設される発光部および受光部を備えている。

かかる切削ブレード検出機構においては、発光部及び受光部の切削ブレードの径方向の位置を調整可能となっており、所定の位置に調整された発光部が発する光を受光部が受光し、受光部が受光した光の光量に対応した電圧に変換し、その電圧値と所望のしきい値とを比較することにより、ブレード進入部に位置する環状の切れ刃の状態を検出することができる（例えば特許文献１，２参照）。

このように構成される切削ブレード検出機構では、通常、発光部に光を伝播させるために光ファイバーを用いているが、光ファイバーは、鋭角に曲げると破損してしまうおそれがあるために、部品の製造及び組み立ての効率の観点から、発光部から切削ブレードの径方向外周へ向けてのばして設置される。

特開平０８−０３９５４０号公報 特開２００９−７６７６５号公報

ところが、特許文献２に示されているように、従来は、発光部及び受光部の切削ブレードの径方向における位置を調整するためのツマミネジが光ファイバーに沿って配設されていたために、作業者がツマミネジを回す作業を繰り返すうちに指が光ファイバーの被覆部にこすれて光ファイバーの被覆部が破損するという問題があった。

本発明は、これらの事実に鑑みてなされたものであって、その主な技術的課題は、切削ブレードの径方向にのびる光ファイバーと接続された発光部及び受光部を有する切削ブレード検出機構を備えた切削装置において、発光部及び受光部の切削ブレードの径方向における位置を調整する作業を行っても光ファイバーの被覆部が破損することがないようにすることにある。

本発明は、ワークを保持する保持手段と、保持手段に保持されたワークを加工する円盤状の切削ブレードと、対向配置された発光部と受光部とを結ぶ光軸が切削ブレードの刃先によって遮蔽される量に基づいて切削ブレードの少なくとも消耗又は破損を検出する検出部と有する加工手段とを含む切削装置に関するもので、検出部は、切削ブレードの刃先の両側で発光部と受光部とを支持する支持ブロックと、発光部から切削ブレードの径方向外側にのび発光部に光を伝播する第一の光ファイバーと、受光部から切削ブレードの径方向外側にのび受光部で受光した光を伝播する第二の光ファイバーと、支持ブロックの切削ブレードの径方向における位置を調整する調整部とを有し、調整部は、第一の光ファイバー及び第二の光ファイバーに沿ってのびる雄ネジを回転させることによって支持ブロックの切削ブレードの径方向における位置を調整する位置調整機構と、雄ネジののびる方向に垂直に交わる方向であり切削ブレードの接線方向を回転軸とする回転体と、回転体の回転力を雄ネジに直角に伝達する歯車とを有する。

本発明は、切削ブレードの消耗または破損を検出する検出部に、第一の光ファイバー及び第二の光ファイバーに沿ってのび支持ブロックの切削ブレードの径方向における位置を調整する雄ネジと、雄ネジののびる方向に垂直に交わる方向であり切削ブレードの接線方向を回転軸とする回転体と、回転体の回転力を雄ネジに直角に伝達する歯車とを備えたため、発光部及び受光部を支持する支持ブロックの切削ブレードの径方向における位置の調整を、光ファイバーがのびる方向に対して垂直に交わる方向を回転軸とする回転体を回転させることによって行うことができる。したがって、光ファイバーの被覆部に触れずに発光部及び受光部の切削ブレードの径方向における位置を調整することができるため、被覆部が破損するのを防止することができる。

切削装置の一例を示す斜視図である。 図１のＡ部を拡大して示す斜視図である。 加工手段を示す正面図である。 切削ブレードと検出部との位置関係を模式的に示す側面図である。 調整部を示す側面図である。 調整部の内部の機構を略示的に示した断面図である。

図１に示す切削装置１は、保持手段２に保持されたワークに対して加工手段３ａ、３ｂによって切削加工を施す装置である。

保持手段２は、ワークを吸引保持する保持テーブル２０と、ワークＷがテープＴを介して環状のフレームＦに支持される場合にフレームＦを固定する固定部２１とを備えている。

保持手段２は、回転可能であるとともに、加工送り手段４によって駆動されてＸ方向に移動可能となっている。加工送り手段４は、Ｘ方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０を回動させるモータ４２と、内部のナットがボールネジ４０に螺合し底部がガイドレール４１に摺接する移動板４３とから構成され、モータ４２によって駆動されてボールネジ４０が回動し、これに伴い移動板４３がガイドレール４１にガイドされてＸ方向に移動する構成となっている。移動板４３には保持手段２を回転させる回転駆動部４４が固定されている。

２つの加工手段３ａ、３ｂは、送り手段５ａ及び送り手段５ｂによって駆動されてそれぞれＹ軸方向に移動可能となっている。送り手段５ａ及び送り手段５ｂは同様に構成されるため、共通の符号を付して説明すると、送り手段５ａ、５ｂは、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ５０と、ボールネジ５０と平行に配設された一対のガイドレール５１と、ボールネジ５０を回動させるパルスモータ５２と、内部のナットがボールネジ５０に螺合し側部がガイドレール５１に摺接する可動板５３とから構成されており、パルスモータ５２によって駆動されてボールネジ５０が回動し、これに伴い可動板５３がガイドレール５１にガイドされてＹ方向に移動する構成となっている。

可動板５３には加工手段３ａ、３ｂを昇降させる昇降機構６を備えている。昇降機構６は、鉛直方向（Ｚ方向）の軸心を有するボールネジ６０と、ボールネジ６０と平行に配設された一対のガイドレール６１と、ボールネジ６０を回動させるパルスモータ６２と、内部のナットがボールネジ６０に螺合するとともに側部がガイドレール６１に摺接する昇降板６３とから構成されており、パルスモータ６２によって駆動されてボールネジ６０が回動し、これに伴い昇降板６３がガイドレール６１にガイドされてＺ方向に移動する構成となっている。

加工手段３ａ、３ｂは対向して配設されている。加工手段３ａ、３ｂの各構成要素は同
様に構成されるため、共通の符号を付して説明すると、加工手段３ａ、３ｂは、図２に示すように、保持手段２の移動方向に対して水平方向に直交する方向（図１におけるＹ方向）の回転軸を有するスピンドル３０と、スピンドル３０を回転可能に支持するハウジング３１と、その先端に装着され保持テーブル２０に保持されたワークに切削加工を施す切削ブレード３２とを有している。また、図１に示すように、ハウジング３１には、ワークの切削すべき位置を撮像して検出するための撮像手段３３が固定されている。

図２に示すように、切削ブレード３２は、円盤状に形成され、基台３２０の周縁に切れ刃３２１が固着されて構成されている。加工手段３ａ、３ｂには、切れ刃３２１の両面に向けて切削液を供給する一対の切削液ノズル３４が設けられている。さらに、図２及び図３に示すように、切れ刃３２１の面方向の延長方向にも、切削液を噴出する切削液ノズル３５が配設されている。切削液ノズル３４、３５から噴出される切削液は、切削液流入口３４０、３５０からそれぞれ流入させる。切削ブレード３２は、ナット３６によってスピンドル３０に固定されている。

図２及び図３に示すように、切削ブレード３２の上方には、切削ブレード３２の切れ刃３２０の消耗又は破損を検出する検出部７が配設されている。検出部７においては、図４に示すように、切削ブレード３２の切れ刃３２１に対して発光を行う発光部７０と、発光部７０の光軸７０ａの延長上に配設された受光部７１とが対向して配設されている。発光部７０及び受光部７１は、切削ブレード３２の切れ刃３２１の刃先の両側において支持ブロック７２によって支持されて対向配置されている。発光部７０と受光部７１との間には、切削ブレード３２の切れ刃３２１を進入させるための空間であるブレード進入部７４が形成されている。

発光部７０及び受光部７１には、第一の光ファイバー７００及び第二の光ファイバー７１０がそれぞれ連結されている。第一の光ファイバー７００は、切削ブレード３２の径方向外側にのびて光源７０１に接続され、光源７０１から発光された光を発光部７０に伝播する。第二の光ファイバー７１０は、受光部７１から切削ブレード３２の径方向外側にのびて光電変換部７１１に接続され、受光部７１において受光した光を光電変換部７１１に伝播する。光電変換部７１１では、受光した光をその強さに応じた電圧に変換して制御部７１２に通知する。制御部７１２は、受光部７１における受光量が所定のしきい値よりも大きくなり、それに対応した電圧を検知すると、切れ刃３２１に消耗又は破損があったと判断する。このように、検出部７は、発光部７０と受光部７１とを結ぶ光軸が切削ブレード３２の切れ刃３２１の刃先によって遮蔽される量に基づき、切削ブレード３２の消耗または破損を検出する機能を有する。

図５に示すように、支持ブロック７２は、枠体７２０の内部を上下動可能に支持されており、調整部７３によって上下方向に移動させることにより、支持ブロック７２の切削ブレード３２の径方向における位置を調整可能となっている。図６に示すように、調整部７３は、第一の光ファイバー７００及び第二の光ファイバー７１０に沿ってのびる雄ネジ７３０ａを有し、枠体７２０の内部に形成された雌ネジに螺合した雄ネジ７３０ａを回転させることによって支持ブロック７２の切削ブレード３２の径方向における位置を調整する位置調整機構７３０と、雄ネジ７３０ａがのびる方向に対して垂直に交わる方向であり切削ブレード３２の接線方向を回転軸とする回転体７３１と、回転体７３１の回転力を雄ネジに直角に伝達する歯車７３２とを備えている。回転体７３１は、側方に突出した状態で配設されている。

オペレータが回転体７３１をつまんで回転させることにより、歯車７３を介してその回転力が雄ネジ７３０ａに伝達され、雄ネジ７３０ａの回転によって支持ブロック７２が切削ブレード３２の径方向に上下動する。こうして支持ブロック７２が上下動することにより、発光部７０及び受光部７１が切削ブレード３２の径方向に連動する。また、調整部７３の側方には、留めネジ７３３が設けられており、留めネジ７３３を緩めた状態では支持ブロック７２を上下動させることができ、留めネジ７３３を締めると、発光部７０及び受光部７１が所定の位置に位置する状態で支持ブロック７２を固定することができる。

次に、図１に示した切削装置１を用いてワークを切削する場合の装置の動作について説明する。なお、ワークの種類及び形状は特に限定はされないが、例えばシリコンウェーハ、ガリウム砒素、シリコンカーバイド等の半導体ウェーハや、チップ実装用としてウェーハの裏面に設けられるＤＡＦ（Die Attach Film）等の粘着部材、半導体製品のパッケージ、セラミックス、ガラス、サファイア系の無機材料基板、液晶ディスプレイドライバー等の各種電子部品、さらには、ミクロンオーダーの加工位置精度が要求される各種加工材料が挙げられる。以下では、図１に示すように、ストリートＳによって区画された領域にデバイスＤが形成された半導体ウェーハＷを切削する場合について説明する。

ワークＷは、テープＴを介してフレームＦと一体となった状態で保持手段２に保持される。そして、保持手段２が加工送り手段４によってＸ方向に送られるとともに、加工手段３ａ、３ｂが送り手段５ａ、５ｂによってＹ方向に駆動され、ワークＷが撮像手段３３によって撮像されて切削すべきストリートＳが検出される。

そして、切削ブレード３２と検出したストリートＳとのＹ方向の位置合わせを行った後、保持手段２をさらに同方向に送り出すとともに、切削ブレード３２を高速回転させながら加工手段３ａ、３ｂを降下させてストリートＳを切削する。また、加工手段３ａ、３ｂをＹ方向にストリート間隔ずつインデックス送りしながら順次切削を行うことにより、同方向のすべてのストリートＳを切削する。さらに、保持手段２を９０度回転させてから同様の切削を行うと、すべてのストリートＳが縦横に切削されて個々のチップに分割される。

このようにして切削を行う過程では、図４に示したように、切削ブレード３２の切れ刃３２１に磨耗や欠けが生じるか否かを常に検出部７が常に監視している。そして、受光部７１における受光量が所定値より大きくなると、制御部７１２が切削ブレード３２を交換すべきと判断し、警報音を鳴らすなどしてオペレータに知らせるとともに、切削を中断する。オペレータは、消耗や破損が生じた切削ブレード３２をスピンドル３０から取り外すとともに、新品の切削ブレードをスピンドルに装着し、切削を再開する。

発光部７０及び受光部７１の位置を調整する場合は、図５及び図６に示した回転体７３１を回転させる。回転体７３１は、第一の光ファイバー７００及び第二の光ファイバー７１０から離れた位置にあり、その回転軸も、光ファイバーがのびる方向とは異なるため、回転体７３１を回転させる際に、指が第一の光ファイバー７００及び第二の光ファイバー７１０に接触することがない。したがって、第一の光ファイバー７００及び第二の光ファイバー７１０の被覆部が破損しない。

１：切削装置
２：保持手段 ２０：保持テーブル ２１：固定部
３ａ、３ｂ：加工手段
３０：スピンドル ３１：ハウジング
３２：切削ブレード ３２０：基台 ３２１：切れ刃
３３：撮像手段 ３４、３５：切削液ノズル ３４０、３５０：切削液流入口
３６：ナット
４：加工送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：移動板
４４：回転駆動部
５ａ、５ｂ：送り手段
５０：ボールネジ ５１：ガイドレール ５２：パルスモータ ５３：可動板
６：昇降機構
６０：ボールネジ ６１：ガイドレール ６２：パルスモータ ６３：昇降板
７：検出部
７０：発光部 ７０ａ：光軸 ７００：第一の光ファイバー ７０１：光源
７１：受光部 ７１０：第二の光ファイバー ７１１：光電変換部 ７１２：制御部
７２：支持ブロック ７２０：枠体
７３：調整部
７３０：位置調整機構 ７３０ａ：雄ネジ ７３１：回転体 ７３２：歯車
７３３：留めネジ
７４：ブレード進入部
Ｗ：ワーク Ｓ：ストリート Ｄ：デバイス
Ｔ：テープ Ｆ：フレーム

Claims (1)

1. ワークを保持する保持手段と、
   該保持手段に保持されたワークを加工する円盤状の切削ブレードと、対向配置された発光部と受光部とを結ぶ光軸が該切削ブレードの刃先によって遮蔽される量に基づいて該切削ブレードの少なくとも消耗又は破損を検出する検出部と、有する加工手段と、
   を含む切削装置であって、
   該検出部は、
   該切削ブレードの刃先の両側で該発光部と該受光部とを支持する支持ブロックと、
   該発光部から該切削ブレードの径方向外側にのび、該発光部に光を伝播する第一の光ファイバーと、
   該受光部から該切削ブレードの径方向外側にのび、該受光部で受光した光を伝播する第二の光ファイバーと、
   該支持ブロックの該切削ブレードの径方向における位置を調整する調整部と、
   を有し、
   該調整部は、
   該第一の光ファイバー及び該第二の光ファイバーに沿ってのびる雄ネジを回転させることによって該支持ブロックの該切削ブレードの径方向における位置を調整する位置調整機構と、
   該雄ネジののびる方向に垂直に交わる方向であり該切削ブレードの接線方向を回転軸とする回転体と、
   該回転体の回転力を該雄ネジに直角に伝達する歯車と、
   を有する切削装置。

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