JP2017185552A - 切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 セットアップ時に切り込み送り方向の切削手段の移動を高速で実施可能な切削装置を提供することである。【解決手段】 切削装置の制御手段は、発光部と受光部との間に侵入し、切り込み送り方向に移動する切削ブレードの移動量と、該移動量に対応して変化する該受光部の受光量の変化との関係が登録される変化量登録部と、該受光部の受光量が閾値になった際に該発光部と該受光部との間に侵入した該切削ブレードの切り込み送り手段を停止させる停止信号を発信する停止信号発信部と、該停止信号の発信時より切削手段がオーバーランして停止した際の該受光量と該閾値の差、及び該変化量登録部に登録された変化量情報から、該切削手段がオーバーランした距離を割り出し、停止した該切削手段の位置を該距離で補正して、位置認識部で認識される該切削手段の基準位置を算出する基準位置算出部と、該基準位置算出部で算出された該基準位置を登録する基準位置登録部と、を含む。【選択図】図５

Description

本発明は、ウェーハ、パッケージ基板、セラミックス基板等の被加工物を切削する切削装置に関する。

半導体ウェーハ等の切断は、一般にダイシング装置と呼ばれる切削装置によって実施される。ダイシング装置は、回転する切削ブレードによって半導体ウェーハ等の被加工物を切削する。この切削ブレードは、使用によって磨耗してその直径が減少する。

切削装置は、被加工物を保持するチャックテーブルの保持面を基準位置（高さ０）として加工を実施するため、切削ブレードの下端が保持面と接する位置を割り出す（セットアップ）工程を実施する。

この工程は、切削ブレードの消耗（磨耗）に伴い適宜実施されるが、チャックテーブルでセットアップを実施する際、切削ブレードでチャックテーブルの枠体上面を僅かに切削し、導通を検知する仕組みを用いているため、セットアップの度に枠体上面に傷が付き、切削ブレードの先端に目詰まりや目潰れが発生してしまう。

そこで、チャックテーブルを用いたセットアップとは別に、ブレード検出機構を用いた非接触セットアップという構成が考案された（例えば、特許第４５９００５８号公報参照）。この非接触セットアップでは、発光部及び受光部を有するブレード検出機構を設け、このブレード検出機構でブレードの刃先の切り込み送り方向の位置を検出し、チャックテーブルの保持面位置とブレード検出機構の検出位置との高さ方向（切り込み方向）の差を補正して、切削ブレードの基準位置を検出することが行われている。

特許第４５９００５８号公報

このブレード検出機構では、受光部の受光量が閾値になった時の切削手段（切削ユニット）の高さを基準位置として登録するが、閾値で切削手段の切り込み送り方向の移動を停止にさせるため、非常に遅い速度で切削手段を下降させる必要がある。そのため、適宜行っているセットアップ動作が長くなり、切削装置の処理能力を低下させてしまうという問題があった。

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、セットアップ時に切り込み送り方向の切削手段の移動を高速で実施可能な切削装置を提供することである。

本発明によると、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切削ブレードが装着された切削手段と、該切削手段を該チャックテーブルに対して切り込み送り方向に移動させる切り込み送り手段と、該切り込み送り手段によって移動した該切削手段の位置を認識する位置認識部と、発光部と受光部とを有し該切削ブレードの該切り込み送り方向での先端位置を検出するブレード検出機構と、前記各構成要素を制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、該制御手段は、該発光部と該受光部との間に侵入し、該切り込み送り方向に移動する該切削ブレードの移動量と、該移動量に対応して変化する該受光部の受光量の変化との関係が登録される変化量登録部と、該受光部の受光量が閾値になった際に、該発光部と該受光部との間に侵入した該切削ブレードの該切り込み送り手段を停止させる停止信号を発信する停止信号発信部と、該停止信号の発信時より該切削手段がオーバーランして停止した際の該受光量と該閾値の差、及び該変化量登録部に登録された変化量情報から、該切削手段がオーバーランした距離を割り出し、停止した該切削手段の位置を該距離で補正して、該位置認識部で認識される該切削手段の基準位置を算出する基準位置算出部と該基準位置算出部で算出された該基準位置を登録する基準位置登録部と、を備え、該基準位置登録部に登録された該切削手段の基準位置で、該発光部と該受光部との間に侵入した該切削ブレードによって該受光部の該受光量が該閾値になったと擬制することを特徴とする切削装置が提供される。

本発明の切削装置によると、非常に高速でセットアップを実施し、閾値の位置を超えて切削手段がオーバーランしたとしても、受光部の受光量とオーバーランした距離との関係が予め登録されているため、オーバーランした距離を補正して基準位置を算出し登録することができる。そのため、高速でセットアップを実施でき、切削装置の処理能力を向上することができるという効果を奏する。

切削装置の斜視図である。 ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウェーハの表面側斜視図である。 ブレード検出機構及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。 ブレード検出機構の要部の斜視図である。 本発明実施形態に係るブレード検出機構のブロック図である。 切削ブレードの切り込み送り方向の位置に応じたブレード検出機構の出力電圧の変化を示すグラフである。 変化量登録部に登録される位置認識部の認識位置と電圧との関係の一例を示すグラフである。

以下、本発明実施形態に係る切削装置２を図面を参照して詳細に説明する。図１は、切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する一対のガイドレール６を含んでいる。

８はテーブルベース（Ｘ軸移動ブロック）であり、テーブルベース８はボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成されるＸ軸送り機構１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。テーブルベース８上には円筒状支持部材２２を介してチャックテーブル２０が搭載されている。円筒状支持部材２２中にチャックテーブル２０を回転するモータが収容されている。

チャックテーブル２０は多孔性セラミックス等から形成された吸引保持部２４と、吸引保持部２４を囲繞するＳＵＳ等の金属から形成された枠体２３を有している。吸引保持部２４の保持面と枠体２３の上面とは面一に形成されている。チャックテーブル２０には、図２に示す環状フレームＦをクランプする複数（本実施形態では４個）のクランプ２６が配設されている。２５は防水カバーである。

図２に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウェーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画された領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。

ウェーハ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の外周部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウェーハＷはダイシングテープＴを介して環状フレームＦに支持された状態となり、図１に示すクランプ２６により環状フレームＦをクランプすることにより、チャックテーブル２０上に吸引固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたリニアスケール１６と、リニアスケール１６のＸ座標値を読みとるテーブルベース８の下面に配設された読み取りヘッド１８とを含んでいる。読み取りヘッド１８は切削装置２のコントローラ（制御手段）に接続されている。

静止基台４上には更に、Ｙ軸方向に伸長する一対のガイドレール２８が固定されている。Ｙ軸移動ブロック３０が、ボール螺子３２及びパルスモータ３４とから構成されるＹ軸送り機構（割り出し送り機構）３６によりＹ軸方向に移動される。

特に図示しないが、Ｙ軸送り機構３６は、ガイドレール２８に沿って静止基台４上に配設されたリニアスケールと、このリニアスケールのＹ座標値を読み取るＹ軸移動ブロック３０の下面に配設された読み取りヘッドを含んでおり、読み取りヘッドは切削装置２のコントローラに接続されている。

Ｙ軸移動ブロック３０にはＺ軸方向に伸長する一対の（一本のみ図示）ガイドレール３８が形成されている。Ｚ軸移動ブロック４０が、図示しないボール螺子とパルスモータ４２とから構成されるＺ軸送り機構４４によりＺ軸方向に移動される。パルスモータ４２に替ってサーボモータを採用しても良い。

特に図示しないが、Ｚ軸送り機構４４は、ガイドレール３８に沿ってＹ軸移動ブロック３０上に配設されたリニアスケールと、このリニアスケールのＺ座標値を読み取るＺ軸移動ブロック４０に配設された読み取りヘッドを含んでおり、読み取りヘッドは切削装置２のコントローラに接続されている。

４６は切削ユニット（切削手段）であり、切削ユニット４６のスピンドルハウジング４８がＺ軸移動ブロック４０中に挿入されて支持されている。スピンドルハウジング４８中にはスピンドル４９（図５参照）が収容されて、エアベアリングにより回転可能に支持されている。スピンドル４９はスピンドルハウジング４８中に収容された図示しないモータにより回転駆動され、スピンドル４９の先端部には切削ブレード５０が着脱可能に装着されている。

スピンドルハウジング４８にはアライメントユニット（アライメント手段）５２が搭載されている。アライメントユニット５２はチャックテーブル２０に保持されたウェーハＷを撮像する撮像ユニット（撮像手段）５４を有している。切削ブレード５０と撮像ユニット５４はＸ軸方向に整列して配置されている。

図３及び図４に示すように、切削ブレード５０の切り込み方向の基準位置を検出するブレード検出手段５６は、テーブルベース８から立設する垂直支持部材７８と、垂直支持部材７８に固定され垂直支持部材７８からチャックテーブル２０の横に突出するように延在する水平支持部材７２と、水平支持部材７２の先端部に搭載されたブレード検出機構５８とから構成される。

図４に最も良く示されるように、水平支持部材７２は複数個のねじ７６により垂直支持部材７８に固定されている。図３に示すように、防水カバー２５が複数のねじ７７により垂直支持部材７８に固定されている。チャックテーブル２０の円筒状支持部材２２と防水カバー２５との間にはパッキン２７が配設されている。８０は蛇腹であり、図１では省略されている。

ブレード検出機構５８は、水平部６０ａと垂直部６０ｂを有する取り付け部材６０を含んでいる。取り付け部材６０の垂直部６０ｂの先端はブレード侵入部６２を画成するＵ形状に形成されており、このブレード侵入部６２を挟んで発光部６４と発光部６４からの光を受光する受光部６６が配設されている。図５に示すように、発光部６４は光ファイバー８１を介して光源８２に接続されており、受光部６６は光ファイバー８３を介して光電変換部８４に接続されている。

取り付け部材６０の水平部６０ａには、発光部６４及び受光部６６の端面に恒温調整された洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル６８ａ，６８ｂと、発光部６４及び受光部６６の端面にエアを供給するエア供給ノズル７０ａ，７０ｂが配設されている。

次に、切削ブレード５０を金属からなるチャックテーブル２０の枠体２３に切り込ませて導通を取ることにより、切削ブレード５０の原点位置を検出する原点位置検出機構及び切削ブレード５０の基準位置を検出する本発明のブレード検出機構５８の作用について説明する。

新たなチャックテーブル２０を搭載したとき、或いはチャックテーブル２０を分解して清掃後再組立した時等には、まず原点位置検出機構で、切削ブレード５０をチャックテーブル２０の枠体２３に切り込ませて導通を取ることにより、切り込み送り方向（Ｚ軸方向）での切削ブレード５０の原点位置を検出し、この原点位置を切削装置２のコントローラのメモリに記憶する。

次いで、ブレード検出機構５６による切削ブレード５０の刃先の切り込み送り方向の基準位置を検出する基準位置検出（非接触セットアップ）を実施する。この非接触セットアップを図５を参照して説明する。

本実施形態の非接触セットアップ時には、Ｚ軸方向送り機構４４のパルスモータ４２を駆動して切削ブレード５０を切り込み送り方向に高速で移動して、ブレード検出機構５８のブレード侵入部６２に侵入させる。

ブレード侵入部６２では、光源８２からの光が光ファイバー８１で搬送されて発光部６４からビーム状に出射される。受光部６６は発光部６４が発光した光を受光し、この受光した光を光ファイバー８３を介して制御手段（コントローラ）７９の光電変換部８４に送る。

光電変換部８４は、受光部６６から送られる光の光量に対応した電圧を電圧比較部８８に出力する。一方、電圧比較部８８には基準電圧設定部８６によって設定された基準電圧（例えば３Ｖ）が入力されている。

電圧比較部８８は、光電変換部８４からの出力と基準電圧設定部８６によって設定された基準電圧とを比較し、光電変換部８４からの出力が基準電圧に達した時、その旨の信号を停止信号発信部９０及び端部位置検出部９１に出力する。

より詳細に説明すると、切削ブレード５０が発光部６４と受光部６６との間を全く遮っていない場合は受光部６６が受光する光量は最大であり、この光量に対応する光電変換部８４からの出力は例えば図６に示すように５Ｖに設定されている。

切削ブレード５０がブレード侵入部６２に高速で侵入するのに従って、切削ブレード５０が発光部６４から出射される光ビームを遮る量が増加するので、受光部６６が受光する光量は減少し、光電変換部８４からの出力電圧は図６に符号９２で示すように減少する。

そして、切削ブレード５０が発光部６４と受光部６６の中心を結ぶ位置に達した時、光電変換部８４からの出力電圧が例えば３Ｖになるように設定されている。従って、光電変換部８４の出力電圧が３Ｖになった時、電圧比較部８８は光電変換部８４の出力電圧が基準電圧に達した旨の信号を停止信号発信部９０及び端部位置検出部９１に出力する。

停止信号発信部９０は、基準位置を検出した旨の信号をパルスモータ４２に送信し、パルスモータ４２の駆動を直ちに停止する。然し、本実施形態では、切削ブレード５０が高速で移動されているため、切削ブレード５０は基準位置で停止せずに所定距離オーバーランして停止する。

切削ブレード５０が停止した時の受光部６６が受光する受光量は、光電変換部８４により電圧に変換されて端部位置検出部９１に入力される。端部位置検出部９１は、切削手段がオーバーランして停止した際の受光部６６の受光量に対応する電圧と閾値（３Ｖ）との差を基準位置算出部９６に入力する。

切削手段が基準位置をオーバーランして停止するまでの距離と、受光部６６が受光する受光量を光電変換部８４で変換した電圧との関係は、切り込み送り方向の所定の範囲内において図７に示すようなリニアな関係にある。

図７のグラフで電圧の最大値は基準位置を示しており、オーバーランするにつれて電圧はリニアに減少し、制御手段７９内の位置認識部で認識する認識位置、即ちオーバーラン距離は増大する。

電圧と認識位置との変化量は変化量登録部９４に予め登録されている。この変化量は切削装置毎に異なるため、予め非接触セットアップのテストをして変化量登録部９４に登録しておく。

切削手段４６がオーバーランして停止した際の受光量と閾値との差が端部位置検出部９１から基準位置算出部９６に入力されると共に、変化量登録部９４から登録された変化量情報が基準位置算出部９６に入力され、基準位置算出部９６では切削手段４６がオーバーランした距離を割り出し、停止した切削手段４６の位置を割り出した距離で補正して基準位置を算出する。

基準位置算出部９６で算出された基準位置は、発光部６４と受光部６６との間に侵入した切削ブレード５０によって受光部６６の受光量が閾値（３Ｖ）になったと擬制した基準位置であり、算出された基準位置は基準位置登録部９８に登録される。

基準位置算出部９６での具体的な基準位置の算出例を以下に説明する。例えば、受光量が閾値の時の電圧を３０００ｍＶ、切削手段４６がオーバーランして停止した時の電圧を２９００ｍＶとすると、端部位置検出部９１が検出する閾値との差は１００ｍＶとなる。

図７に示す変化量のグラフから、１ｍＶで０．１μｍという変化量が検出されたとすると、補正値は１０μｍとなる。従って、オーバーランして停止した位置＋１０μｍが基準位置算出部９６で算出した基準位置となる。

基準位置登録部９８に登録された基準位置は、被加工物に切削加工を施す際の基準位置となり、この基準位置に基づいて半導体ウェーハ等の被加工物の切削を実施する。

上述した本実施形態の切削装置では、非常に高速で非接触セットアップを実施することができる。高速でセットアップを実施して、閾値の位置を超えて切削手段４６がオーバーランしたとしても、図７に示すような受光量と距離との関係が予め変化量登録部９４に登録されているため、基準位置算出部９６でオーバーランした位置を補正して基準位置を算出し、算出した基準位置を基準位置登録部９８に登録することができる。従って、高速でセットアップを実施でき、切削装置の処理能力を向上することができる。

４６ 切削手段（切削ユニット）
５０ 切削ブレード
５６ ブレード検出手段
５８ ブレード検出機構
６２ ブレード侵入部
６４ 発光部
６６ 受光部
８４ 光電変換部
８６ 基準電圧設定部
８８ 電圧比較部
９０ 停止信号発信部
９１ 端部位置検出部
９４ 変化量登録部
９６ 基準位置算出部
９８ 基準位置登録部

Claims (2)

1. 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切削ブレードが装着された切削手段と、該切削手段を該チャックテーブルに対して切り込み送り方向に移動させる切り込み送り手段と、該切り込み送り手段によって移動した該切削手段の位置を認識する位置認識部と、発光部と受光部とを有し該切削ブレードの該切り込み送り方向での先端位置を検出するブレード検出機構と、前記各構成要素を制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、
   該制御手段は、
   該発光部と該受光部との間に侵入し、該切り込み送り方向に移動する該切削ブレードの移動量と、該移動量に対応して変化する該受光部の受光量の変化との関係が登録される変化量登録部と、
   該受光部の受光量が閾値になった際に、該発光部と該受光部との間に侵入した該切削ブレードの該切り込み送り手段を停止させる停止信号を発信する停止信号発信部と、
   該停止信号の発信時より該切削手段がオーバーランして停止した際の該受光量と該閾値の差、及び該変化量登録部に登録された変化量情報から、該切削手段がオーバーランした距離を割り出し、停止した該切削手段の位置を該距離で補正して、該位置認識部で認識される該切削手段の基準位置を算出する基準位置算出部と、
   該基準位置算出部で算出された該基準位置を登録する基準位置登録部と、を備え、
   該基準位置登録部に登録された該切削手段の基準位置で、該発光部と該受光部との間に侵入した該切削ブレードによって該受光部の該受光量が該閾値になったと擬制することを特徴とする切削装置。
2. 該制御手段は、該受光量を電圧に変換して該変化量登録部に登録することを特徴とする請求項１記載の切削装置。