JP2014108463A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】切削ブレード検出機構を構成する発光手段および受光手段の検出能力の低下を防ぐことができる切削装置を提供する。
【解決手段】被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレード43を具備する切削手段と、被加工物保持手段と切削手段とを加工送りする加工送り手段と、切削ブレード43をカバーするとともに切削水を供給する切削水供給ノズル461を備えたブレードカバー44と、ブレードカバー44に装着され切削ブレード43の上部両側に配設されて環状の切れ刃の状態を検出するための発光手段および受光手段を具備する切削ブレード検出機構5と、を具備する切削装置であって、切削ブレード43の回転に起因して切削水供給ノズル461から供給された切削水が飛散する下流側で切削ブレード検出機構5の上流側から発光手段6の発光面および受光手段の受光面に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズル81を備えた洗浄水噴射手段を具備する。
【選択図】図4

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削ブレードの環状の切れ刃を検出するための切削ブレード検出機構を構成する発光手段の発光面および受光手段の受光面を洗浄する機能を備えた装置に関する。
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エーハの表面に格子状に形成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。このように複数のデバイスが形成された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デバイスを製造している。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等の光デバイスに分割され、個々の光デバイスを製造している。
上述した半導体ウエーハや光デバイスウエ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ブレードを備えた切削装置によって行われている。この切削装置は、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する環状の切れ刃を備え回転可能に構成された切削ブレードを具備した切削手段と、該被加工物保持手段と該切削手段とを加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、切削ブレードをカバーするとともに切削ブレードに切削水を供給する切削水供給ノズルを備えたブレードカバーと、切削水供給ノズルに切削水を供給する切削水供給手段を具備し、該切削水供給手段を作動して切削水供給ノズルから切削水を回転する切削ブレードに供給することにより切削ブレードを冷却するとともに、切削ブレードによるウエーハの切削部に切削水を供給しつつ切削作業を実施する。
上述した切削装置においては、切削ブレードは環状の切れ刃が所定量磨耗した場合には交換する必要がある。このため、切削装置は、磨耗して直径が減少した切削ブレードの環状の切れ刃の交換時期および環状の切れ刃の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侵入するブレード侵入部と、該ブレード侵入部に対向して配設された発光面およびを受光面を備えた発光手段および受光手段とを具備している。この切削ブレード検出機構は、発光手段の発光面が発光する光を受光手段の受光面が受光し、受光手段が受光した光の光量に対応した電圧に変換することにより、発光手段と受光体手段の間のブレード侵入部に位置する切削ブレードの環状の切れ刃の状態を検出する。(例えば、特許文献1参照)
特開平11−34039号公報
而して、切削ブレードによって被加工物を切削することによって発生する切削屑が切削水に混入して切削ブレード検出機構を構成する発光手段の発光面および受光手段の受光面に付着し、検出能力が低下することから、定期的に発光手段の発光面および受光手段の受光面を綿棒等の清掃具を用いて清掃する必要がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、切削ブレード検出機構を構成する発光手段および受光手段の検出能力の低下を防ぐことができる切削装置を提供することにある。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する環状の切れ刃を備え回転可能に構成された切削ブレードを具備する切削手段と、該被加工物保持手段と該切削手段とを加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、該切削ブレードをカバーするとともに切削ブレードの下部に切削水を供給する切削水供給ノズルを備えたブレードカバーと、該ブレードカバーに装着され該切削ブレードの上部両側にそれぞれ配設されて該環状の切れ刃の状態を検出するための発光面および受光面を備えた発光手段および受光手段を具備する切削ブレード検出機構と、を具備する切削装置において、
該切削ブレードの回転に起因して該切削水供給ノズルから供給された切削水が飛散する下流側で該切削ブレード検出機構の上流側から該発光手段の発光面および該受光手段の受光面に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズルを備えた洗浄水噴射手段を具備している、
ことを特徴とする切削装置が提供される。
該ブレードカバーには該切削水供給ノズルに切削水を導入する切削水導入通路が設けられており、該洗浄水ノズルは該切削水導入通路に連通せしめられている。
本発明による切削装置は、切削ブレードの回転に起因して切削水供給ノズルから供給された切削水が飛散する下流側で切削ブレード検出機構の上流側から発光手段の発光面および受光手段の受光面に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズルを備えた洗浄水噴射手段を具備しているので、切削ブレードによる切削時には洗浄水噴射手段の洗浄水ノズルから洗浄水が切削ブレード検出機構を構成する発光手段の発光面および受光手段の受光面に向けて噴射される。洗浄水ノズルから噴射された洗浄水は切削ブレードの回転によって加速されるので、加速された洗浄水によって発光手段の発光面および受光手段の受光面は常に洗浄される。従って、発光手段の発光面および受光手段の受光面を定期的に綿棒等によって清掃する必要がない。
本発明に従って構成された切削装置の斜視図。 図1に示す切削装置に装備されるスピンドルユニットの要部斜視図。 図1に示す切削装置に装備される切削ブレードと切削ブレード検出機構との関係を示す説明図。 図2に示すスピンドルユニットのブレードカバーを構成する第2のカバー部材を除去して示す正面図。
以下、本発明に従って構成された切削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。
図1には、本発明に従って構成された切削ブレード検出機構を装備した切削装置の斜視図が示されている。図1に示す切削装置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被加工物保持手段としてのチャックテーブル3が加工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、チャックテーブル本体31と、該チャックテーブル本体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3には、被加工物として後述するウエーハをダイシングテープを介して支持する環状の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、図示しない加工送り手段によって、矢印Xで示す加工送り方向に移動せしめられるようになっている。
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、図示しない割り出し送り手段によって図1において矢印Yで示す割り出し送り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図1において矢印Zで示す切り込み送り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は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に支持された回転スピンドル42と、該回転スピンドル42の前端部に装着された切削ブレード43とを具備している。切削ブレード43は、例えば図2に示すようにアルミニウムによって形成された円形状の基台431と、該基台431の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが15〜30μmに形成された円環状の切れ刃432からなっている。この円環状の切れ刃432は、基台431の外周縁から0.5〜1.5mm程度突出して設けられている。
図2を参照して説明を続けると、上記スピンドルハウジング41の前端部には、切削ブレード43の上半部を覆うブレードカバー44が取り付けられている。ブレードカバー44は、図示の実施形態においてはスピンドルハウジング41に装着された第1のカバー部材441と、該第1のカバー部材441に装着される第2のカバー部材442とからなっている。第1のカバー部材441の側面には雌ネジ穴441aと2個の位置決めピン441bが設けられており、第2のカバー部材442には上記雌ネジ穴441aと対応する位置に挿通穴442aが設けられている。また、第2のカバー部材442の第1のカバー部材441と対向する面には、上記2個の位置決めピン441bが嵌合する図示しない2個の凹部が形成されている。このように構成された第1のカバー部材441と第2のカバー部材442は、第2のカバー部材442に形成された図示しない2個の凹部を第1のカバー部材441に設けられた2個の位置決めピン441bに嵌合することによって位置決めする。そして、締結ボルト443を第2のカバー部材442の挿通穴442aに挿通し、第1のカバー部材441に設けられた雌ネジ穴441aと螺合することにより、第2のカバー部材442を第1のカバー部材441に装着する。
上記ブレードカバー44を構成する第1のカバー部材441と第2のカバー部材442には、それぞれ図示しない切削水供給手段に接続される切削水供給管451、452が配設されている。この切削水供給管451、452は、第1のカバー部材441と第2のカバー部材442にそれぞれ設けられた切削水導入通路451a、452aを介して第1のカバー部材441と第2のカバー部材442の下端にそれぞれ取り付けられた切削水供給ノズル461、462に接続される。この切削水供給ノズル461、462は、それぞれ切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432の両側にそれぞれ配設され円環状の切れ刃432の下部両側面に向けて切削水を噴射する。
図示の実施形態におけるスピンドルユニット4のブレードカバー44を構成する第1のカバー部材441には、上記切削ブレード43の円環状の切れ刃432の破損を検出するための切削ブレード検出機構5が切削ブレード43の外周縁上部と対向して配設されている。この切削ブレード検出機構5について図2乃至図4を参照して説明する。
図示の実施形態における切削ブレード検出機構5は、図2に示すように上記第1のカバー部材441に締結ボルト51によって取り付けられる取付け部材52と、図3に示すように該取付け部材52に上下方向摺動可能に配設される支持部材53と、該支持部材53の一方側に配設された発光手段6および支持部材53の他方側に配設された受光手段7を具備している。取付け部材52には、第3図に示すように上記支持部材53の厚みに対応する溝幅を有し下方が開放され上下方向に形成された案内溝521が形成されている。この案内溝521に支持部材53が上下方向に摺動可能に配設される。
上記支持部材53は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属材によって上記案内溝521の溝幅と対応する厚みを有する板状に形成され、その下部には上記切削ブレード43を構成する円形状の基台431の外周部および環状の切れ刃432が侵入する切削ブレード侵入凹部531が形成されており、この切削ブレード侵入凹部531の両側に発光体取り付け部532と受光体取り付け部533が設けられている。このように構成された支持部材53は、取付け部材52に形成された案内溝521の上下方向に摺動可能に配設され、取付け部材52に装着された調整ネジ54によって上下方向に移動調節されるようになっている。
上記発光手段6は、支持部材53の発光体取り付け部532に発光面601を上記ブレード侵入凹部531に向けて配設された複数の光ファイバー60を備えており、該複数の光ファイバー60が図示しない発光源に接続されている。この複数の光ファイバー60は、支持部材53の発光体取り付け部532に装着される。なお、複数の光ファイバー60の発光面601は、切削ブレード43の径方向に直列になるように配設される。
上記受光手段7は、支持部材53の受光体取り付け部533に受光面701を上記ブレード侵入凹部531に向けて配設された複数の光ファイバー70を備えており、該複数の光ファイバーが受光された光の光量に対応した電圧に変換する図示しない光電変換器に接続されている。この複数の光ファイバー70は支持部材53の受光体取り付け部533に装着され、受光面701が上記発光手段6の発光体60の発光面601と対向して切削ブレード43の径方向に直列になるように配設される。
図2および図4を参照して説明を続けると、図示の実施形態における切削手段としてのスピンドルユニット4は、上記切削ブレード検出機構5を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水を噴射する洗浄水噴射手段8を具備している。洗浄水噴射手段8は、スピンドルユニット4を構成するブレードカバー44に配設され上記切削ブレード検出機構5を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズル81を備えている。この洗浄水ノズル81は、切削ブレード43の回転(図4において矢印43aで示す方向)に起因して切削水供給ノズル461、462から供給された切削水が飛散する下流側で切削ブレード検出機構5の上流側から発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水を噴射せしめる。なお、洗浄水ノズル81は、図示の実施形態においては噴口がφ1mmのパイプによって形成され、ブレードカバー44を構成する第1のカバー部材441と第2のカバー部材442の互いに対向する合わせ面に設けられた断面半円形の収容凹部に配設されている。そして、洗浄水ノズル81は、図示の実施形態においては図4に示しように第1のカバー部材441に設けられた切削水供給管451に連通する切削水導入通路451aに連通せしめられている。このため、図示しない切削水供給手段から切削水供給管451に導入された切削水は、切削水導入通路451aおよび切削水供給ノズル461を介して切削ブレード43に供給されるとともに、切削水導入通路451aおよび洗浄水ノズル81を介して切削ブレード検出機構を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水として噴射せしめられる。従って、図示しない切削水供給手段は、洗浄水供給手段としても機能する。
図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置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、上記切削ブレード43によって切削すべき領域を検出するための撮像手段11を具備している。この撮像手段11は、顕微鏡やCCDカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置1は、撮像手段11によって撮像された画像等を表示する表示手段12を具備している。
上記装置ハウジング2におけるカセット載置領域13a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13が配設されている。このカセット載置テーブル13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13上には、被加工物としての半導体ウエーハ10を収容するカセット14が載置される。カセット14に収容される半導体ウエーハ10は、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IC、LSI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10は、環状の支持フレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット14に収容される。
また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル13上に載置されたカセット14に収容されている半導体ウエーハ10(環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態)を仮置きテーブル15に搬出するとともに仮置きテーブル15に戻された切削加工後の半導体ウエーハ10をカセット14に搬入する搬出・搬入手段16と、仮置きテーブル15に搬出された半導体ウエーハ10を上記チャックテーブル3上に搬送する第1の搬送手段17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10を洗浄する洗浄手段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10を洗浄手段18へ搬送する第2の搬送手段19を具備している。
次に、上述した切削装置を用いて半導体ウエーハ10を所定のストリートに沿って切断する切削作業について説明する。
カセット載置テーブル13上に載置されたカセット14の所定位置に収容されている半導体ウエーハ10(環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態)は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル13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・搬入手段16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10を仮置きテーブル15上に搬出する。仮置きテーブル15に搬出された半導体ウエーハ10は、第1の搬送手段17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10が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハ10をチャックテーブル3上に吸引保持する。また、半導体ウエーハ10をダイシングテープTを介して支持する環状のフレーム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10を保持したチャックテーブル3は、撮像手段11の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル3が撮像手段11の直下に位置付けられると、撮像手段11によって半導体ウエーハ10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で示すYで示す方向に移動調節してストリートと切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432との精密位置合わせ作業が行われる。
その後、チャックテーブル3を切削ブレード43の下方である切削加工領域に移動し、切削ブレード43を所定方向に回転せしめるとともに、矢印Zで示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432の最下端がダイシングテープTに達する位置に位置付ける。そして、半導体ウエーハ10を吸引保持したチャックテーブル3を加工送り方向である矢印Xで示す方向に所定の切削送り速度で移動する。この結果、チャックテーブル3上に保持された半導体ウエーハ10は、切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432により所定のストリートに沿って切断される(切削工程)。この切削工程を実施する際には、図示しない切削水供給手段が作動され切削水供給ノズル461、462から切削水が切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432の下部側面に向けて噴射される。なお、切削水供給ノズル461、462から噴射される切削水は、それぞれ毎分1リットル(1リットル/分)に設定されている。また、図示しない切削水供給手段が作動すると、上述したように切削水供給管451に導入された切削水は、切削水導入通路451aおよび切削水供給ノズル461を介して切削ブレード43に供給されるとともに、切削水導入通路451aおよび洗浄水ノズル81を介して切削ブレード検出機構を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水として噴射せしめられる。なお、洗浄水ノズル81から噴射される洗浄水は、毎分0.5〜1リットル(0.5〜1リットル/分)に設定されている。従って、図示の実施形態においては切削水供給管452には切削水を毎分1リットル(1リットル/分)供給すればよいが、切削水供給管451には毎分1.5〜2リットル(1.5〜2リットル/分)供給する必要がある。このようにして、洗浄水ノズル81から切削ブレード検出機構を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて噴射された洗浄水は、切削ブレード43の回転によって加速されるので、加速された洗浄水によって発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701は常に洗浄される。従って、発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701を定期的に綿棒等によって清掃する必要がない。
以上のようにして、半導体ウエーハ10を所定のストリートに沿って切断したら、スピンドルユニット4を図1において矢印Yで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハ10の所定方向に延在するストリートの全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル3を90度回転させて、半導体ウエーハ10の所定方向と直交する方向に延在するストリートに沿って切削工程を実行することにより、半導体ウエーハ10に格子状に形成された全てのストリートが切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。
上述したように半導体ウエーハ10のストリートに沿って切削工程が終了したら、半導体ウエーハ10を保持したチャックテーブル3は最初に半導体ウエーハ10を吸引保持した位置に戻される。そして、半導体ウエーハ10の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ10は第2の搬送手段19によって洗浄手段18に搬送される。洗浄手段18に搬送された半導体ウエーハ10は、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された半導体ウエーハ10は、乾燥後に第1の搬送手段17によって仮置きテーブル15に搬送される。そして、半導体ウエーハ10は、搬出・搬入手段16によってカセット14の所定位置に収納される。
上述した切削工程を実施している際に上記切削ブレード検出機構5も作動し、切削ブレード43を構成する円環状の切れ刃432の状態を監視している。このとき、上述したように洗浄水ノズル81から切削ブレード検出機構を構成する発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701に向けて洗浄水が噴射され、発光手段6の発光面601および受光手段7の受光面701は常に洗浄されているので、発光手段6および受光手段7の検出能力が低下することはない。
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては洗浄水ノズル81が第1のカバー部材441に設けられた切削水導入通路451aに連通する例を示したが、洗浄水ノズル81は第1のカバー部材441に設けられた切削水導入通路451aと第2のカバー部材442に設けられた切削水導入通路452aの両方に連通するように構成することにより、切削水供給管451と452に供給する切削水の供給量を均一にすることができる。
また、上述した実施形態においては洗浄水噴射手段8を構成する洗浄水ノズル81をパイプによって構成した例を示したが、洗浄水ノズルはブレードカバーに形成してもよい。
更に、上述した実施形態においては切削水供給管451から分岐して洗浄水ノズル81に切削水を供給するように構成した例を示したが、洗浄水ノズル81に洗浄水を供給する独立した洗浄水供給管を設けてもよい。
また、上述した実施形態においては発光手段6および受光手段7の発光面601および受光面701に複数の光ファイバー60および複数の光ファイバー70を備えた形式の例を示したが、単一の光ファイバーによって発光面601および受光面701を構成してもよい。
1:切削装置
2:装置ハウジング
3:チャックテーブル
4:スピンドルユニット
42:回転スピンドル
43:切削ブレード
44:ブレードカバー
461,462:切削水供給ノズル
5:切削ブレード検出機構
52:取付け部材
53:支持部材
6:発光手段
7:受光手段
8:洗浄水噴射手段
81:洗浄水ノズル
11:撮像手段
12:表示手段
13:カセット載置テーブル
14:カセット
15:仮置きテーブル
16:搬出・搬入手段
17:第1の搬送手段
18:洗浄手段
19:第2の搬送手段

Claims (2)

  1. 被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する環状の切れ刃を備え回転可能に構成された切削ブレードを具備する切削手段と、該被加工物保持手段と該切削手段とを加工送り方向に相対的に加工送りする加工送り手段と、該切削ブレードをカバーするとともに切削ブレードの下部に切削水を供給する切削水供給ノズルを備えたブレードカバーと、該ブレードカバーに装着され該切削ブレードの上部両側にそれぞれ配設されて該環状の切れ刃の状態を検出するための発光面および受光面を備えた発光手段および受光手段を具備する切削ブレード検出機構と、を具備する切削装置において、
    該切削ブレードの回転に起因して該切削水供給ノズルから供給された切削水が飛散する下流側で該切削ブレード検出機構の上流側から該発光手段の発光面および該受光手段の受光面に向けて洗浄水を噴射する洗浄水ノズルを備えた洗浄水噴射手段を具備している、
    ことを特徴とする切削装置。
  2. 該ブレードカバーには該切削水供給ノズルに切削水を導入する切削水導入通路が設けられており、該洗浄水ノズルは該切削水導入通路に連通せしめられている、請求項1記載の切削装置。
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