JP2018202574A

JP2018202574A - 切削装置

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Publication number: JP2018202574A
Application number: JP2017113083A
Authority: JP
Inventors: 克治根岸; Katsuharu Negishi; 可奈恵平田; Kanae Hirata
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-06-08
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-12-27
Anticipated expiration: 2037-06-08
Also published as: JP6949565B2

Abstract

【課題】切削ブレードを交換した場合におけるセットアップの不実施に伴う不具合を防止すること。【解決手段】切削装置（１）は、保持テーブル（１２）と削ブレード（７２）とを収容しウエーハ（Ｗ）を切削する加工室（１００）と、切削手段（１４）をＺ方向に移動させ切削ブレードの先端を検出する先端検出センサ（９０）と、先端検出センサが切削ブレードの先端を検出したときの切削手段の高さ位置に基づいて、切削ブレードの先端が保持面に接する切削手段の高さ位置を認識する非接触セットアップ手段（１１０）と、制御手段（１２０）とを備える。制御手段は、加工室の開閉扉（１０１）に設けられたセンサ（１０２）がオフ状態からオン状態になった際に非接触セットアップ手段によってセットアップ動作を作動させる。【選択図】図１

Description

本発明は、板状ワークを切削する切削装置に関する。

切削装置では、切削ブレードを装着した切削手段をＺ方向に移動させ、切削ブレードを板状ワークに所定の深さに切り込ませる高さに位置づける一方、板状ワークを保持する保持テーブルを切削送りして板状ワークを切削している。このため、切削ブレードの先端が板状ワークを保持する保持面に接触するときの切削手段の高さを予め認識しておく必要があり、その切削手段の高さを認識するセットアップを行っている。

セットアップについては、保持面に切削ブレードを接触させたときの切削手段の高さを認識する接触セットアップと、保持テーブルが板状ワークを保持していてもセットアップを可能とする非接触セットアップとが知られている。従来、切削手段をＺ方向に移動させ切削ブレードの先端を検出するセンサを備え、非接触セットアップにより切削ブレードの先端の高さを把握する切削装置が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。これらの切削装置では、センサが切削ブレードを検出するセンサの高さと保持面の高さとの差を予め認識し、センサで切削ブレードの先端を検知した際の切削手段の高さと予め認識した差とを用いて切削ブレードの先端が保持面に接触する切削ブレードの高さ位置を算出している。

このようなセットアップは、例えば、切削ブレードを交換した場合に交換した切削ブレードの先端の高さ位置を認識する際、或いは、切削ブレードの消耗が激しい場合に消耗した切削ブレードの先端の高さ位置を認識する際に実施される。従来、切削ブレードの交換後のセットアップは、操作者からの指示に従って行われる。すなわち、切削装置では、切削ブレードが交換された場合、操作者からセットアップ指示に応じて切削ブレードの先端の高さ位置が認識される構成となっている。

特開２００１−２９８００１号公報特開２０１６−１４０９５７号公報

しかしながら、切削ブレード交換後のセットアップでは、操作者の指示が必要となることから、操作者がセットアップ指示を忘れると、切削装置で切削ブレードの先端の高さ位置が認識されることはない。このため、交換後の切削ブレードの先端と異なる高さ位置の認識に基づいて切削が行われ、所定の深さ以上に板状ワークが切削されてしまう事態が発生し得る。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、切削ブレードを交換した場合におけるセットアップ動作の不実施に伴う不具合を防止することができる切削装置を提供することを目的の一つとする。

本発明の一態様の切削装置は、板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、切削ブレードを装着し回転させる回転手段を有し該保持テーブルが保持した板状ワークを切削する切削手段と、該切削手段を該保持テーブルの該保持面に直交するＺ方向に移動する移動手段と、該保持テーブルと該切削ブレードとを収容し板状ワークを切削する加工室と、該回転手段の回転軸に直交するＺ軸上に配置され該切削手段をＺ方向に移動させ該切削ブレードの先端を検出する先端検出センサと、該先端検出センサが該切削ブレードの先端を検出したときの該切削手段の高さ位置と予め記憶する該先端検出センサが該切削ブレードの先端を検出する検出位置と該保持面の高さ位置との差とを用いて該切削ブレードの先端が該保持面に接する該切削手段の高さ位置を認識する非接触セットアップ手段と、制御手段とを備える切削装置であって、該加工室は、開閉扉と、該開閉扉が閉じられているときにＯＮするセンサと、を備え、該制御手段は、該センサがＯＮのときに該切削ブレードを回転可能にする回転制御部と、該センサがＯＦＦからＯＮになったことを認識する認識部と、該認識部の認識により該非接触セットアップ手段にてセットアップ動作を作動させる作動部とを備える。

この構成によれば、認識部によって加工室の開閉扉が開いた状態から閉じた状態に切り換わったことが認識された際に、非接触セットアップ手段によりセットアップ動作が作動されることから、操作者のセットアップ指示を必要とすることなく、加工室の開閉に伴ってセットアップ動作を実施することができる。これにより、切削ブレードを交換するために加工室が開閉された場合に確実にセットアップ動作を実施でき、セットアップ動作の不実施に伴う不具合を防止することができる。

本発明によれば、切削ブレードを交換した場合におけるセットアップ動作の不実施に伴う不具合を防止することができる。

本実施の形態に係る切削装置の加工室が閉じた状態の斜視図である。本実施の形態に係る切削装置の加工室が開いた状態の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本実施の形態の切削装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る切削装置の加工室が開いた状態の斜視図である。図２は、本実施の形態に係る切削装置の加工室が閉じた状態の斜視図である。なお、本実施の形態では、一対の切削ブレードを備えた切削装置を例示するが、この構成に限定されない。切削装置は板状ワークの一部を切削可能な構成であればよい。

図１に示すように、切削装置１は、チャックテーブル（保持テーブル）１２に保持された板状ワークであるウエーハＷと一対の切削手段１４とを相対的に移動させることによってウエーハＷを切削するように構成されている。ウエーハＷは、ダイシングテープＴを介してリングフレームＦに支持された状態で切削装置１に搬入される。ウエ―ハＷは、シリコン等の基板と、基板の表面に形成された絶縁膜とで構成されている。絶縁膜には複数の分割予定ラインが格子状に形成され、分割予定ラインによって区画された領域にはデバイスＤが形成されている。

切削装置１の基台１１上には、チャックテーブル１２をＸ方向に切削送りする切削送り手段１３が設けられている。切削送り手段１３は、基台１１上に配置されたＸ方向に平行な一対のガイドレール３１と、一対のガイドレール３１にスライド可能に設置されたモータ駆動のＸ軸テーブル３２とを有している。Ｘ軸テーブル３２の背面側には、図示しないナット部が形成され、このナット部にボールネジ３３が螺合されている。そして、ボールネジ３３の一端部に連結された駆動モータ３４が回転駆動されることで、チャックテーブル１２が一対のガイドレール３１に沿って、切削手段１４の切削方向となるＸ方向に切削送りされる。

Ｘ軸テーブル３２の上部には、ウエーハＷを保持するチャックテーブル１２がＺ軸回りに回転可能に設けられている。チャックテーブル１２には、ポーラスセラミック材により保持面（不図示）が形成されており、この保持面に生じる負圧によってウエーハＷが吸引保持される。チャックテーブル１２の周囲には、エア駆動式の４つのクランプ部２２が設けられ、各クランプ部２２によってウエーハＷの周囲のリングフレームＦが四方から挟持固定される。基台１１の上面には、チャックテーブル１２の移動経路を跨ぐように立設した門型の立壁部８１が設けられている。

立壁部８１には、切削手段１４をＹ方向にインデックス送りするインデックス送り手段１５と、切削手段１４をＺ方向に切込み送りする切込み送り手段１６とが設けられている。切込み送り手段１６は、切削手段１４をチャックテーブル１２の保持面に直交するＺ方向に移動する移動手段として機能する。インデックス送り手段１５は、立壁部８１の前面に配置されたＹ方向に平行な一対のガイドレール５１と、一対のガイドレール５１にスライド可能に設置された一対のＹ軸テーブル５２とを有している。切込み送り手段１６は、Ｙ軸テーブル５２上に配置されたＺ方向に平行な一対のガイドレール６１と、一対のガイドレール６１にスライド可能に設置されたＺ軸テーブル６２とを有している。Ｚ軸テーブル６２の下部には、ウエーハＷを切削する切削手段１４が設けられている。

Ｙ軸テーブル５２及びＺ軸テーブル６２の背面側には、それぞれナット部が形成され、これらナット部にボールネジ５３、６３が螺合されている。Ｙ軸テーブル５２用のボールネジ５３、Ｚ軸テーブル６２用のボールネジ６３の一端部には、それぞれ駆動モータ５４、６４が連結されている。これらの駆動モータ５４、６４により、それぞれのボールネジ５３、６３が回転駆動されることで、切削手段１４がガイドレール５１に沿ってＸ方向に直交するＹ方向にインデックス送りされ、切削手段１４がガイドレール６１に沿ってウエーハＷに接近および離反するＺ方向に切込み送りされる。

切削手段１４は、ハウジング７０から突出したスピンドル７１の先端に切削ブレード７２を装着して構成される。スピンドル７１は、切削ブレード７２を回転させる回転手段を構成する。ハウジング７０には、切削ブレード７２の回転軸となるスピンドル７１が回転可能に支持されると共に、スピンドル７１を回転させるモータ（不図示）が設置されている。また、ハウジング７０の先端側には、切削ブレード７２がウエーハＷに切込む領域を露出させるように、切削ブレード７２を囲繞するブレードカバー７３が設けられている。

また、切削手段１４のハウジング７０にはウエーハＷの上面を撮像する撮像手段７４が設けられており、撮像手段７４の撮像画像に基づいてウエーハＷに対して切削ブレード７２がアライメントされる。このアライメントにより、切削ブレード７２の切削方向にチャックテーブル１２上のウエーハＷの分割予定ラインの向きが合わせられる。切削手段１４では、切削水が噴射されながら、切削ブレード７２によってウエーハＷが絶縁膜と共に分割予定ラインに沿って切削されることで個々のデバイスに分割される。

立壁部８１の前面には、切削ブレード７２の先端を検出する先端検出センサ９０が設けられている。先端検出センサ９０は、切削手段１４のスピンドル７１の回転軸に直交するＺ軸上に配置される。先端検出センサ９０は、立壁部８１の前面に固定されたハウジング９１の先端近傍の上面から上方側に延在して設けられている。先端検出センサ９０の先端（上端）には、検知領域９０ａが凹状に形成されている。例えば、先端検出センサ９０は、Ｚ軸テーブル６２が最下端位置に移動した場合に切削ブレード７２が検知領域９０ａに進入する位置に配置される。切削ブレード７２の先端を検出する際、切削手段１４は最下端位置まで移動され、切削ブレード７２が検知領域９０ａに位置付けられる。

検知領域９０ａには、切削ブレード７２の先端を検知する検知部が設けられている。この検知部には、切削ブレード７２の先端を検知することを前提として任意の構成を採用することができる。例えば、検知部には、検出光を発光する発光部と、発光部から発光された検出光を受光する受光部とが対向して配置される。切削ブレード７２が検知領域９０ａに位置付けられていない時は、切削ブレード７２により検出光が遮られないため、受光部で受光される受光量は一定となる。切削ブレード７２が発光部と受光部との間に進入されると、切削ブレード７２により検出光が遮られるため、受光部で受光される受光量は低下する。先端検出センサ９０では、受光部で受光される受光量に基づいて切削ブレード７２の先端位置を検出することができる。

また、立壁部８１の前方には、チャックテーブル１２に保持されたウエーハＷに対して切削加工が施される加工室１００が設けられている。加工室１００は、少なくともチャックテーブル１２及び一対の切削手段１４を収容する箱状体で構成される。図１及び図２では、立壁部８１の前面に、基台１１の上面から離間する位置に設けられた加工室１００について模式的に示している。しかしながら、加工室１００の構成については、これに限定されるものではなく、Ｘ軸テーブル３２、Ｙ軸テーブル５２及びＺ軸テーブル６２の移動を制限しないことを条件として任意の構成を採用することができる。

加工室１００の前面には、左右一対の開閉扉１０１が設けられている。例えば、開閉扉１０１は、互いに離間する方向にスライド移動可能に構成されるが、これに限定されるものではない。開閉扉１０１は、加工室１００内の構成部品のメンテナンス等の際に開閉される。例えば、切削加工に伴って切削ブレード７２が摩耗した場合、開閉扉１０１を介して切削ブレード７２が交換される。

開閉扉１０１の近傍には、開閉扉１０１の開閉を検知するセンサ１０２が設けられている。センサ１０２は、開閉扉１０１が閉じられているときにオン状態（ＯＮ）となる一方、開いている時にオフ状態（ＯＦＦ）となる。センサ１０２は、開閉扉１０１の開閉状態に応じた信号（オン信号、オフ信号）を後述する制御手段１２０に出力する。

さらに、切削装置１は、非接触セットアップ手段１１０及び制御手段１２０を備えている。非接触セットアップ手段１１０は、インデックス送り手段１５及び切込み送り手段１６（より具体的には、駆動モータ５４及び駆動モータ６４）に接続されている。非接触セットアップ手段１１０は、制御手段１２０の制御の下、駆動モータ５４及び駆動モータ６４の駆動を制御することにより、切削手段１４の切削ブレード７２を先端検知センサ９０の検知領域９０ａに位置付け、切削ブレード７２の先端を認識するセットアップ動作を行う。

セットアップ動作に先立って、非接触セットアップ手段１１０は、先端検出センサ９０が切削ブレード７２の先端を検出する検出位置とチャックテーブル１２の保持面の高さ位置との差を予め記憶している。セットアップ動作において、非接触セットアップ手段１１０は、先端検出センサ９０が切削ブレード７２の先端を検出したときの切削手段１４の高さ位置と、予め記憶する先端検出センサ９０が切削ブレード７２の先端を検出する検出位置とチャックテーブル１２の保持面の高さ位置との差とを用いて、切削ブレード７２の先端が保持面に接する切削手段１４の高さ位置を認識（算出）する。

制御手段１２０は、非接触セットアップ手段１１０に接続され、非接触セットアップ手段１１０を含む切削装置１の全ての構成要素を制御可能に構成される。制御手段１２０は、回転制御部１２１、認識部１２２及び作動部１２３を含んで構成されている。制御手段１２０は、各種処理を実行するプロセッサやメモリ等によって構成されている。メモリは、用途に応じてＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の一つ又は複数の記憶媒体で構成されている。例えば、メモリには、装置各部を制御するプログラムの他、非接触セットアップ手段１１０でセットアップ動作を作動させるプログラムが記憶されている。

回転制御部１２１は、加工室１００で開閉扉１０１の近傍に配置されたセンサ１０２がオン状態（ＯＮ）のときに切削ブレード７２を回転可能にする。すなわち、回転制御部１２１は、加工室１００の開閉扉１０１が閉じている場合に切削ブレード７２の回転を許容し、開閉扉１０１が開いている場合に切削ブレード７２の回転を制限する。回転制御部１２１は、開閉扉１０１の開閉状態に応じて切削ブレード７２の回転の許否を設定することで、切削装置１のメンテナンス等を行う操作者の安全を確保する。

認識部１２２は、センサ１０２がオフ状態（ＯＦＦ）からオン状態（ＯＮ）になったことを認識する。すなわち、認識部１２２は、加工室１００の開閉扉１０１が開いている状態から閉じている状態に切り換わったことを認識する。認識部１２２において、加工室１００の開閉扉１０１が開いている状態から閉じている状態に切り換わったことを認識すると、その旨を示す信号（以下、適宜「閉状態通知信号」という）が作動部１２３に出力される。

作動部１２３は、認識部１２２の認識（開閉扉１０１が開いた状態から閉じた状態に切り換わったことの認識）により非接触セットアップ手段１１０にてセットアップ動作を作動させる。すなわち、加工室１００の開閉扉１０１が開いている状態から閉じている状態に切り換わったことを示す信号（閉状態通知信号）を受け取ると、作動部１２３は、非接触セットアップ手段１１０にてセットアップ動作を作動させる。これにより、開閉扉１０１が開閉されると、自動的にセットアップ動作が実施される。

以下、本実施の形態に係る切削装置１において、切削ブレード７２が交換される場合の動作について説明する。切削ブレード７２を交換する際、切削装置１の操作者は、加工室１００の開閉扉１０１を開いて作業を行う。開閉扉１０１が開かれることにより、センサ１０２は、オン状態（ＯＮ）からオフ状態（ＯＦＦ）へ切り換わる。このとき、回転制御部１２１は、切削ブレード７２の回転を制限する。これにより、操作者は、安全に切削ブレード７２を交換することが可能となる。

切削ブレード７２が交換された後、加工室１００の開閉扉１０１が閉じられる。開閉扉１０１が閉じられることにより、センサ１０２は、オフ状態（ＯＦＦ）からオン状態（ＯＮ）に切り換わる。このとき、回転制御部１２１は、切削ブレード７２の回転を許容する。また、認識部１２２により、開閉扉１０１が開いた状態から閉じた状態へ切り換わったことが認識され、その旨を示す信号（閉状態通知信号）が作動部１２３に出力される。

この閉状態通知信号を受け取ると、作動部１２３は、非接触セットアップ手段１１０を作動し、セットアップ動作を実施させる。これにより、交換後の切削ブレード７２に対してセットアップ動作が実施され、交換後の切削ブレード７２の先端の高さ位置が認識される。この結果、交換後の切削ブレード７２の先端の高さ位置の認識に基づいて以後の切削加工が実行される。

以上説明したように、本実施の形態に係る切削装置１においては、認識部１２２によって加工室１００の開閉扉１０１が開いた状態から閉じた状態に切り換わったことが認識された際に、非接触セットアップ手段１１０によりセットアップ動作が作動されることから、切削装置１の操作者のセットアップ指示を必要とすることなく、加工室１００の開閉に伴ってセットアップ動作が実施される。これにより、切削ブレード７２を交換するために加工室１００が開閉された場合に確実にセットアップ動作を実施でき、セットアップ動作の不実施に伴う不具合を防止することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の趣旨を逸脱しない範囲において様々に変更、置換、変形されてもよい。さらには、技術の進歩又は派生する別技術によって、本発明の技術的思想を別の仕方で実現することができれば、その方法を用いて実施されてもよい。したがって、特許請求の範囲は、本発明の技術的思想の範囲内に含まれ得る全ての実施態様をカバーしている。

例えば、上記実施の形態においては、加工室１００の開閉扉１０１の開閉動作の検知をトリガーとしてセットアップ動作を実施する場合について説明している。しかしながら、セットアップ動作のトリガーとなる内容については、上記に限定されるものではなく適宜変更が可能である。以下、セットアップ動作のトリガーとなる内容の一例について、本実施の形態に係る切削装置１の符号を利用して説明する。

例えば、近年、切削装置１では、切削ブレード７２が固定されるスピンドル７１をロックし、スピンドル７１をロックした状態で切削ブレード７２の交換作業を行い、交換作業が完了したらスピンドル７１のロックを解除（アンロック）するスピンドルロック機構を備えるものが知られている。このような切削装置１では、切削ブレード７２を交換する際、スピンドル７１がロックされ、交換作業終了後にスピンドル７１のロックが解除される。このような切削装置１においては、スピンドルロック機構のロック及びアンロックの検知をトリガーとしてセットアップ動作を行うようにしてもよい。スピンドルロック機構は、装置のタッチパネルから操作でき、スピンドルロック機構を操作したことで装置はスピンドルロック機構を作動させたことを認識できる。スピンドルロック機構は、例えば、スピンドル７１の外壁を把持する把持手段を操作させている。なお、スピンドルロック機構のロックおよびアンロックをトリガーとしてセットアップする場合には、開閉扉１０１の開閉をトリガーとする上記実施の形態と同様に、スピンドル７１がロック状態からアンロック状態に切り換わった際に非接触セットアップ手段１１０によりセットアップ動作が作動されることから、切削装置１の操作者のセットアップ指示を必要とすることなく、スピンドル７１のロック／アンロックに伴ってセットアップ動作を実施することができる。

また、スピンドル７１は、開閉扉１０１が閉じられているときに回転させる事が可能になっているため、スピンドル７１をロックからアンロックにした後、開閉扉１０１が閉じられたらスピンドル７１を回転させセットアップ動作を実施することができる。

また、スピンドル７１における回転の停止の検知をトリガーとしてセットアップ動作を行うようにしてもよい。正確には、スピンドル７１の回転が停止され、次にスピンドル７１が回転開始された後に非接触セットアップ手段１１０によりセットアップ動作が作動されることから、切削装置１の操作者のセットアップ指示を必要とすることなく、スピンドル７１の停止／回転開始に伴ってセットアップ動作を実施することができる。しかしながら、スピンドル７１の停止／回転開始をトリガーとする場合には、セットアップ動作が頻繁に実施される事態が想定される。切削ブレード７２の交換を含む適度なタイミングでセットアップ動作を実施する観点からは、加工室１００の開閉やスピンドル７１のロック／アンロックの検知をトリガーすることは実施の形態として好ましい。

さらに、本実施の形態では、加工装置として被加工物を切削する切削装置を例示して説明しているが、この構成に限定されない。本発明は、切削ブレード７２を有する切削手段１４を備えた他の加工装置に適用可能である。例えば、切削ブレード７２を有する切削手段１４を備えた加工装置であれば、切削装置と他の加工装置（例えば、研削装置や研磨装置等）を組み合わせたクラスター装置に適用されてもよい。

さらに、加工対象として、加工の種類に応じて、例えば、半導体デバイスウエーハ、光デバイスウエーハ、パッケージ基板、半導体基板、無機材料基板、酸化物ウエーハ、生セラミックス基板、圧電基板等の各種ワークが用いられてもよい。半導体デバイスウエーハとしては、デバイス形成後のシリコンウエーハや化合物半導体ウエーハが用いられてもよい。光デバイスウエーハとしては、デバイス形成後のサファイアウエーハやシリコンカーバイドウエーハが用いられてもよい。また、パッケージ基板としてはＣＳＰ（Chip Size Package）基板、半導体基板としてはシリコンやガリウム砒素等、無機材料基板としてはサファイア、セラミックス、ガラス等が用いられてもよい。さらに、酸化物ウエーハとしては、デバイス形成後又はデバイス形成前のリチウムタンタレート、リチウムナイオベートが用いられてもよい。

以上説明したように、本発明は、切削ブレードを交換した場合におけるセットアップ動作の不実施に伴う不具合を防止できるという効果を有し、特に、板状ワークを切削する切削装置に有用である。

１切削装置
１２チャックテーブル（保持テーブル）
１４切削手段
１６切込み送り手段（移動手段）
７１スピンドル
７２切削ブレード
９０先端検出センサ
９０ａ検知領域
１００加工室
１０１開閉扉
１０２センサ
１１０非接触セットアップ手段
１２０制御手段
１２１回転制御部
１２２認識部
１２３作動部
Ｗウエーハ（板状ワーク）

Claims

板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、切削ブレードを装着し回転させる回転手段を有し該保持テーブルが保持した板状ワークを切削する切削手段と、該切削手段を該保持テーブルの該保持面に直交するＺ方向に移動する移動手段と、該保持テーブルと該切削ブレードとを収容し板状ワークを切削する加工室と、該回転手段の回転軸に直交するＺ軸上に配置され該切削手段をＺ方向に移動させ該切削ブレードの先端を検出する先端検出センサと、該先端検出センサが該切削ブレードの先端を検出したときの該切削手段の高さ位置と予め記憶する該先端検出センサが該切削ブレードの先端を検出する検出位置と該保持面の高さ位置との差とを用いて該切削ブレードの先端が該保持面に接する該切削手段の高さ位置を認識する非接触セットアップ手段と、制御手段とを備える切削装置であって、
該加工室は、開閉扉と、該開閉扉が閉じられているときにＯＮするセンサと、を備え、
該制御手段は、該センサがＯＮのときに該切削ブレードを回転可能にする回転制御部と、該センサがＯＦＦからＯＮになったことを認識する認識部と、該認識部の認識により該非接触セットアップ手段にてセットアップ動作を作動させる作動部とを備えた切削装置。