JP4847189B2

JP4847189B2 - 切削装置

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Publication number: JP4847189B2
Application number: JP2006109835A
Authority: JP
Inventors: 壮祐熊谷
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2006-04-12
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2011-12-28
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: JP2007287722A

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を備えた切削装置、更に詳しくは切削ブレードの状態を検出する機能を備えた切削装置に関する。

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エ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チップを製造している。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、CCD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。

上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の被加工物を保持する保持面を備えた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ための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段と、切削手段をチャックテーブルの保持面に対して垂直方向に移動せしめる切り込み送り手段と、を具備している。切削手段は、回転スピンドルと該回転スピンドルに装着された切削ブレードおよび回転スピンドルを回転駆動する駆動手段を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削ブレードを２００００〜４００００rpmの回転速度で回転しつつ、切削ブレードを所定量切り込み送りした後、切削ブレードとチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。

上述した切削ブレードによる切削においては、切削ブレードの切り込み深さを制御することが重要である。この切削ブレードの切り込み深さの制御は、切削ブレードの外周がチャックテーブルの上面に接触した時点における切削ブレードの位置を検出して基準位置とし、この基準位置に基づいて切削ブレードを所定量切り込み送りする。なお、上記切削ブレードの基準位置の検出は、切削ブレードとチャックテーブルの金属部が接触すると電流が流れるようにした検出手段を用い、切削ブレードをチャックテーブルに向けて切り込み送りし、切削ブレードの外周がチャックテーブルの金属部に接触して電流が流れたことを検出して、切削ブレードの基準位置としている。

また、上述した切削装置において、切削ブレードによる切削時に発生するAE(Acoustic Emission：アコースティックエミッション)信号を検出するAE信号検出センサーをチャックテーブルに配設し、このAE信号検出センサーからの検出信号に基づいて切削ブレードの切れ味を測定し、加工条件を選定したり切削ブレードの寿命を判定する技術が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
特開平４−９９９４６号公報

しかるに、上述した切削ブレードの基準位置の検出方法は、切削ブレードがダイヤモンド等の砥粒をニッケルメッキで固定した電鋳ブレードや砥粒をメタルボンドで結合したメタルボンド砥石ブレードのように導電性を有する切削ブレードには適用することができるが、砥粒をレジンボンドで結合したレジンボンド砥石ブレードは絶縁体であるため上述した検出方法によって切削ブレードの基準位置を検出することはできない。
また、上述したようにチャックテーブルに配設されたAE信号検出センサーによって切削ブレードに発生するAE信号を検出する技術は、切削ブレードに発生する振動をチャックテーブルに配設されたAE信号検出センサーによって間接的に検出するので、切削ブレードに発生する振動を必ずしも正確に検出することはできない。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、切削ブレードに発生する振動を正確に検出して切削ブレードの状態を正確に把握する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保持面を備えた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ための切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段と、該切削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に移動せしめる切り込み送り手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着された切削ブレードと該回転スピンドルを回転駆動する駆動手段および該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングとを備えている切削装置において、該回転スピンドルに配設され該回転スピンドルに作用する振動に対応した電圧を発生し又は交流電圧が印加されて該回転スピンドルに振動を付与する超音波振動子と、該超音波振動子によって発生された振動信号に基づいて該切削ブレードの状態を判定する制御手段と、該超音波振動子からの電圧信号を該制御手段に送電し、又は該制御手段によって制御された所定の電圧を該超音波振動子に印加させる送電手段と、該送電手段から制御手段への該送電と、送電手段からの該超音波振動子への電圧の印加とを切り替える切り替え手段とを具備し、該回転スピンドルに作用する振動に対応した電圧によって該切削ブレードの切り込み方向の基準位置を検出し、又は該超音波振動子に所定の電圧を印加させて被加工物を切削するようにした、ことを特徴とする切削装置が提供される。

上記超音波振動子は、該回転スピンドルの軸方向に分極された圧電体と、該圧電体の両側分極面に装着された2枚の電極板とからなっており、該送電手段は、該回転スピンドルに装着された第１のコイル手段と、該第１のコイル手段と対向して該スピンドルハウジングに配設され第２のコイル手段とからなっている。
また、切削装置は、上記切り込み送り手段による切り込み送り位置を検出する切込み送り位置検出手段を備え、該制御手段は、該超音波振動子によって発生された振動信号と該切込み送り位置検出手段からの検出信号に基づいて該切削ブレードの切り込み方向の基準位置を決定する。

本発明による切削装置は、上記回転スピンドルに作用する振動に対応した振動信号を発生する振動信号発生手段と、該振動信号発生手段によって発生された振動信号に基づいて該切削ブレードの状態を判定する制御手段とを具備しているので、回転スピンドルに装着された切削ブレードに発生する振動を正確に検出することができるため、切削ブレードの状態を正確に把握することができる。従って、本発明による切削装置においては、切削ブレードの切れ味や切削ブレードの寿命を正確に把握することができるとともに、切削ブレードの切り込み方向の基準位置を決定する際にレジンボンド砥石ブレードのように絶縁体からなる切削ブレードであっても外周縁がチャックテーブルまたはチャックテーブルに保持された被加工物に接触したことを正確に検出できる。

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、本発明によって構成された切削装置の斜視図が示されている。
図１に示された切削装置は、略直方体状の装置ハウジング１を具備している。この装置ハウジング１内には、図２に示す静止基台２と、該静止基台２に切削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被加工物を保持するチャックテーブル機構３と、静止基台２に割り出し送り方向である矢印Ｙで示す方向（切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に垂直な方向）に移動可能に配設されたスピンドル支持機構４と、該スピンドル支持機構４に切り込み送り方向である矢印Ｚで示す方向に移動可能に配設されたスピンドルユニット５が配設されている。

上記チャックテーブル機構３は、静止基台２上に矢印Ｘで示す方向に沿って平行に配設された一対の案内レール３１、３１と、該一対の案内レール３１、３１上に矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されたチャックテーブル支持基台３２と、該チャックテーブル支持基台３２上に配設された円筒部材３３と、円筒部材３３の上端に支持されたカバーテーブル３４と、該カバーテーブル３４に設けられた円形開口内に回転軸が回転可能に配設されたチャックテーブル３５とを具備している。チャックテーブル３５は、多孔性材料から形成された吸着チャック３５１を具備しており、吸着チャック３５１の上面である保持面上に被加工物である例えば円盤状のウエーハを図示しない吸引手段によって保持するようになっている。このように構成されたチャックテーブル３５は、円筒部材３３内に配設された図示しないパルスモータによって回転せしめられる。なお、チャックテーブル３５には、後述する環状のフレームを固定するためのクランプ３７が配設されている。

図示の実施形態におけるチャックテーブル機構３は、チャックテーブル３５を一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す切削送り方向に移動させるための切削送り手段３８を具備している。切削送り手段３８は、上記一対の案内レール３１と３１の間に平行に配設された雄ネジロッド３８１と、該雄ネジロッド３８１を回転駆動するためのサーボモータ３８２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド３８１は、その一端が上記静止基台２に固定された軸受ブロック３８３に回転自在に支持されており、その他端が上記サーボモータ３８２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド３８１は、チャックテーブル支持基台３２の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された貫通雌ネジ穴に螺合されている。従って、サーボモータ３８２によって雄ネジロッド３８１を正転および逆転駆動することにより、チャックテーブル支持基台３２上に支持されたチャックテーブル３５は一対の案内レール３１、３１に沿って矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられる。

上記スピンドル支持機構４は、静止基台２上に矢印Ｙで示す割り出し送り方向に沿って平行に配設された一対の案内レール４１、４１と、該一対の案内レール４１、４１上に矢印Ｙで示す方向に移動可能に配設された可動支持基台４２を具備している。この可動支持基台４２は、一対の案内レール４１、４１上に移動可能に配設された移動支持部４２１と、該移動支持部４２１に取り付けられた装着部４２２とからなっている。装着部４２２は、一側面に矢印Ｚで示す方向に延びる一対の案内レール４２２ａ、４２２ａが平行に設けられている。図示の実施形態におけるスピンドル支持機構４は、可動支持基台４２を一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動させるための割り出し送り手段４３を具備している。割り出し送り手段４３は、上記一対の案内レール４１、４１の間に平行に配設された雄ネジロッド４３１と、該雄ねじロッド４３１を回転駆動するためのパルスモータ４３２等の駆動源を含んでいる。雄ネジロッド４３１は、その一端が上記静止基台２に固定された図示しない軸受ブロックに回転自在に支持されており、その他端が上記パルスモータ４３２の出力軸に伝動連結されている。なお、雄ネジロッド４３１は、可動支持基台４２を構成する移動支持部４２１の中央部下面に突出して設けられた図示しない雌ネジブロックに形成された雌ネジ穴に螺合されている。このため、パルスモータ４３２によって雄ネジロッド４３１を正転および逆転駆動することにより、可動支持基台４２は一対の案内レール４１、４１に沿って矢印Ｙで示す割り出し送り方向に移動せしめられる。

次に、スピンドルユニット５について、図３を参照して説明する。
図３に示すスピンドルユニット５は、スピンドルハウジング５１と、該スピンドルハウジング５１内に回転自在に配設された回転スピンドル５２と、該回転スピンドル５２の先端に装着される切削工具５３を具備している。スピンドルハウジング５１は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴５１１を備えている。上記スピンドルハウジング５１に形成された軸穴５１１に挿通して配設される回転スピンドル５２は、その前端部にネジ穴５２１が設けられた工具装着部５２２を備え、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ５２３が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング５１に形成された軸穴５１１に挿通して配設される回転スピンドル５２は、軸穴５１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。

回転スピンドル５２の先端部に設けられた工具装着部５２２に装着された切削工具５３は、振動伝達部材５４と、該振動伝達部材５４に装着され中央部に円形開口５５１を備えた円環状の切削ブレード５５とからなっている。振動伝達部材５４は、中央大径部５４１と、該中央大径部５４１の一端面５４１aから同軸状に突出して形成された第１の小径部５４２と、中央大径部５４１の他端面５４１ｂから同軸状に突出して形成された第２の小径部５４３とを具備している。中央大径部５４１の一端面５４１aは切削ブレード５５の装着面となっており、一端面５４１aには切削ブレード５５の開口５５１が嵌合する位置規制部５４４が１mm程度突出して設けられている。なお、第１の小径部５４２と第２の小径部５４３は、同一外径、同一長さに形成されている。このように形成された振動伝達部材５４には、軸中心を貫通する貫通孔５４５が形成されている。

上記円環状の切削ブレード５５は、外周部の切れ刃部５５２と内周部の固定部５５３とからなっている。この環状の切削ブレード５５は、図示の実施形態においては砥粒をレジンボンドで結合して円環状に形成したレジンボンドブレードからなっている。このような円環状の切削ブレード５５は、振動伝達部材５４の中央大径部５４１の装着面である一端面５４１aに適宜のボンド剤によって内周部の固定部５５３が固定される。このとき、切削ブレード５５の開口５５１を位置規制部５４４に嵌合することにより、切削ブレード５５は振動伝達部材５４の中央大径部５４１の装着部である一端面５４１aの所定位置に確実に固定される。

以上のように構成された切削工具５３は、貫通孔５４５を挿通して配設された締め付けボルト５６を回転スピンドル５２の工具装着部５２２に設けられたネジ穴５２１に螺合することにより、回転スピンドル５２に装着される。なお、切削工具５３を回転スピンドル５２の工具装着部５２２に装着する際には、工具装着部５２２と第１の小径部５４２との間および第２の小径部５４３と締め付けボルト５６の頭部との間に、合成樹脂からなるスペーサー５７、５７が介在される。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、回転スピンドル５２を回転駆動するための電動モータ６を備えている。図示の電動モータ６は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ６は、回転スピンドル５２の中間部に形成されたモータ装着部５２４に装着された永久磁石からなるロータ６１と、該ロータ６１の外周側においてスピンドルハウジング５１に配設されたステータコイル６２とからなっている。このように構成された電動モータ６は、ステータコイル６２に電力供給手段７によって交流電力を印加することによりロータ６１が回転し、該ロータ６１を装着した回転スピンドル５２を回転せしめる。電力供給手段７は、交流電源７１から駆動回路７２および電気配線７３、７４を介して上記電動モータ６のステータコイル６２に交流電力を供給する。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、回転スピンドル５２に作用する振動に対応した振動信号を発生する振動信号発生手段８を具備している。図示の実施形態における振動信号発生手段８は、回転スピンドル５２に配設され回転スピンドル５２に作用する振動に対応した電圧を発生する超音波振動子８１と、回転スピンドル５２に配設され超音波振動子８１と接続された送電手段８２とからなっている。超音波振動子８１は、超音波振動子８１は、回転スピンドル５２の軸方向に分極された円環状の圧電体８１１と、該圧電体８１１の両側分極面に装着された円環状の2枚の電極板８１２、８１３とからなっている。圧電体８１１は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。なお、超音波振動子８１は、軸方向に複数個配設してもよい。このように構成された超音波振動子８１は、回転スピンドル５２に作用する振動に対応した電圧を発生する。

上記送電手段８２は、図示の実施形態においてはスピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリートランスからなっている。このロータリートランスからなる送電手段８２は、回転スピンドル５２に装着された第１のコイル手段８２１と、該第１のコイル手段８２１と対向してスピンドルハウジング５１に配設され第２のコイル手段８２２とからなっている。

上記第１のコイル手段８２１は、回転スピンドル５２に装着されたロータ側コア８２１aと、該ロータ側コア８２１aに巻回されたコイル８２１bとからなっている。このように構成された第１のコイル手段８２１のコイル８２１bの一端は上記超音波振動子８１の電極板８１２に接続され、他端は電極板８１３に接続される。

上記第２のコイル手段８２２は、第１のコイル手段８２１の外周側に配設されたステータ側コア８２２aと、該ステータ側コア８２２aに配設されたコイル８２２bとからなっている。このように構成された第２のコイル手段８２２は、第１のコイル手段８２１から送電された電圧信号を受電して電気配線８３、８４を介して制御手段９に出力する。この制御手段９については、後で詳細に説明する。

図２戻って説明を続けると、上記スピンドルユニット５のスピンドルハウジング５１はユニットホルダ５８に取り付けられており、このユニットホルダ５８が上記可動支持基台４２の装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動可能に支持されている。即ち、ユニットホルダ５８は、上記装着部４２２に設けられた一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに摺動可能に嵌合する一対の被案内レール５８ａ、５８ａが設けられており、この一対の被案内レール５８ａ、５８ａを上記一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに嵌合することにより、矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動可能に支持される。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット５は、ホルダ５８を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す方向に移動させるための切り込み送り手段５９を具備している。切り込み送り手段５９は、上記切削送り手段３７および割り出し送り手段４３と同様に一対の案内レール４２２ａ、４２２ａの間に配設された雄ネジロッド（図示せず）と、該雄ネジロッドを回転駆動するためのパルスモータ５９２等の駆動源を含んでおり、パルスモータ５９２によって図示しない雄ネジロッドを正転および逆転駆動することにより、ユニットホルダ５８とスピンドルハウジング５１および回転スピンドル５２を一対の案内レール４２２ａ、４２２ａに沿って矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動せしめる。

図１に基づいて説明を続けると、図示の切削装置は、被加工物である半導体ウエーハWをストックするカセット１1を具備している。なお、半導体ウエーハWは、表面に格子状のストリート（切断ライン）が形成されており、この格子状のストリート（切断ライン）によって区画された複数の矩形領域に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Wは、環状のフレームFにダイシングテープTによって装着されており、環状のフレームFに装着された状態で上記カセット１１に収容される。カセット１１は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル１１１上に載置される。また、図示の切削装置は、カセット１１に収納された半導体ウエーハWを被加工物載置領域１２に搬出するとともに切削加工終了後の半導体ウエーハWをカセット１１に搬入する被加工物搬出・搬入手段１３と、被加工物載置領域１２に搬出された半導体ウエーハWを上記チャックテーブル３５上に搬送する被加工物搬送手段１４と、チャックテーブル３５上で切削加工された半導体ウエーハWを洗浄する洗浄手段１５と、チャックテーブル３５上で切削加工された半導体ウエーハＷを洗浄手段１５に搬送する洗浄搬送手段１６を具備している。更に、図示の切削装置は、チャックテーブル３５に保持された半導体ウエーハWに形成されたストリート（切断ライン）等を撮像するための顕微鏡やＣＣＤカメラ等で構成される撮像手段１７と、該撮像手段１７によって撮像された画像等を表示する表示手段１８を具備している。

次に、上記制御手段９について説明する。図３に示す制御手段９はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）９１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）９２と、後述する切削ブレード５５の基準位置や演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３と、カウンター９４と、入力インターフェース９５および出力インターフェース９６とを備えている。制御手段９の入力インターフェース９５には、振動信号発生手段８、撮像手段１７等から検出信号が入力される。そして、制御手段９の出力インターフェース９６からは、上記サーボモータ３８２、パルスモータ４３２、パルスモータ５９２、駆動回路７２、表示手段１８等に制御信号を出力する。

図示の実施形態における切削装置は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削作業を開始するに先立って、切削ブレード５５の切削送り方向の基準位置を検出する。この基準位置の検出は、先ず上記切削送り手段３７を作動して、図４に示すようにチャックテーブル３５の外周部を切削工具５３の直下に位置付ける。次に、切削工具５３を回転しつつ切り込み送り手段５９のパルスモータ５９２を作動してスピンドルユニット５の切削工具５３を図４において実線で示す待機位置から下降せしめる。そして、切削工具５３の切削ブレード５５が図４において２点差線で示すようにチャックテーブル３５の外周部に接触したときのスピンドルユニット５の切り込み送り方向の高さ位置を検出する。即ち、チャックテーブル３５を図４において実線で示す待機位置から下降せしめる際に、制御手段９はカウンター９４によってパルスモータ５９２の駆動パルスをカウントし、切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁が図４において２点差線で示すようにチャックテーブル３５の外周部に接触したときの駆動パルス数を基準位置として決定する。従って、パルスモータ５９２の駆動パルスをカウントするカウンター９４を備えた制御手段９は、切り込み送り手段５９による切削ブレード５５の切り込み送り位置を検出する切込み送り位置検出手段として機能する。なお、切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触した時点は、上記振動信号発生手段８からの信号に基づいて検出する。

次に、上記振動信号発生手段８からの信号について、図５を参照して説明する。
図５において、横軸はパルスモータ５９２の駆動パルス数、縦軸は振動信号発生手段８から出力される電圧を示している。なお、図５の横軸においてNｎは、パルスモータ５９２の駆動を開始してから切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁が図４において２点差線で示すようにチャックテーブル３５に接触した時点の駆動パルス数である。パルスモータ５９２の駆動を開始してから切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触する直前までは、スピンドルユニット５の回転スピンドル５２には回転による振動だけが作用するので、図５に示すように振動信号発生手段８の超音波振動子８１は殆ど電圧を発生しない。そして、切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触すると、この接触により回転スピンドル５２は急激に振動する。この回転スピンドル５２に急激に作用する振動により、回転スピンドル５２に配設された超音波振動子８１は比較的高い電圧を発生する。即ち、図５に示すように切削工具５３の切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触したNｎの時点で超音波振動子８１が発生する電圧が急激に上昇する。この電圧信号をロータリートランスからなる送電手段８２を介して入力している制御手段９は、電圧が急激に変化した時点のパルスモータ５９２の駆動パルス数Nｎの位置を切削ブレード５５の基準位置として決定し、この駆動パルス数Nｎをランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）９３に格納する。このように、図示の実施形態においては、回転スピンドル５２に配設され回転スピンドル５２に作用する振動によって超音波振動子８１が発生する電圧に基づいて、切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触したことを検出するので、レジンボンド砥石ブレードのように絶縁体からなる切削ブレードであっても、切削ブレードの外周縁がチャックテーブルに接触したときの切削ブレードの位置を確実に検出することができる。

上述したように切削ブレード５５の基準位置を決定したならば、チャックテーブル３５を図１に示す位置に戻して、半導体ウエーハWの切削作業を開始する。半導体ウエーハWの切削作業について、主に図１を参照して説明する。
カセット１１の所定位置に収容された環状のフレームFに装着された状態の半導体ウエーハW（以下、環状のフレームFに装着された状態の半導体ウエーハWを単に半導体ウエーハWという）は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル１１１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、被加工物搬出・入手段１３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Wを被加工物載置領域１２に搬出する。被加工物載置領域１２に搬出された半導体ウエーハWは、被加工物搬送手段１４の旋回動作によって上記チャックテーブル３５の吸着チャック３５１上に搬送され、該吸着チャック３５１にダイシングテープTを介して吸引保持される。また、半導体ウエーハW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３７によって固定される。このようにしてチャックテーブル３５上にダイシングテープTを介して半導体ウエーハWを吸引保持したならば、切削送り手段３８を作動してチャックテーブル３５を撮像手段１７の直下まで移動せしめる。チャックテーブル３５が撮像手段１７の直下に位置付けられると、撮像手段１７によって半導体ウエーハWに形成されているストリート（切断ライン）が検出され、スピンドルユニット５を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節して切削ブレード５５と切削領域との精密位置合わせ作業が行われる。

また、制御手段９は、駆動回路７２を制御して電動モータ６に交流電力を印加し、回転スピンドル５２を駆動して切削工具５３を所定の回転速度（例えば、３０，０００ｒｐｍ）で回転せしめている。そして、制御手段９は切り込み送り手段５９のパルスモータ５９２を駆動して切削工具５３を待機位置から下降し、切削ブレード５５を所定の切り込み位置に位置付ける。この切り込み位置は、上述した基準位置（切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触した位置）から所定量上方位置に設定される。例えば、図６に示すように半導体ウエーハWがチャックテーブル３５にダイシングテープTを介して保持されている場合、ダイシングテープTの厚さが７０μmであるとすると、切り込み位置はチャックテーブル３５の上面から例えば６０μmに設定される。従って、制御手段は、上記待機位置から基準位置までの駆動パルス数Nｎから６０μmに相当する駆動パルス数Naを減算した駆動パルス数Nx(Nx＝Nｎ−Na)で切り込み送り手段５９のパルスモータ５９２を駆動する。この結果、図６に示すように切削ブレード５５は、外周縁がダイシングテープTの上面から１０μm切り込んだ位置に位置付けられる。

上述したように切り込み送りを実施したならば、制御手段９は切削送り手段３８のサーボモータ３８２を作動して、チャックテーブル３５を図６において矢印X1で示す方向に所定速度（例えば、５０ｍｍ／ｓｅｃ）で切削送りする。この結果、ダイシングテープTに貼着されている半導体ウエーハWは所定のストリート（切断ライン）に沿って確実に切断される(切削工程)。このようにして、半導体ウエーハWを所定のストリート（切断ライン）に沿って切断したら、チャックテーブル３5をストリート（切断ライン）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Wの所定方向に延在するストリート（切断ライン）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３５を９０度回転させて、半導体ウエーハWの所定方向と直交する方向に延在するストリート（切断ライン）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Ｗに格子状に形成された全てのストリート（切断ライン）が切削されて個々の半導体チップに分割される。このようにして半導体ウエーハWは半導体チップに分割されるが、ダイシングテープTは切断されていないので、分割された半導体チップはバラバラにはならず、環状のフレームFに装着された半導体ウエーハWの形態が維持されている。

以上のようにして半導体ウエーハWの切削が終了したら、半導体ウエーハWを保持したチャックテーブル３５は、最初に半導体ウエーハWを吸引保持した位置に戻され、ここで半導体ウエーハWの吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハWは、洗浄搬送手段１６によって洗浄手段１５に搬送され、ここで上記切削時に生成されたコンタミが洗浄除去される。このようにして洗浄された半導体ウエーハWは、被加工物搬送手段１４によって被加工物載置領域１２に搬送される。そして、半導体ウエーハWは、被加工物搬出・入手段１３によってカセット１１の所定位置に収納される。

上述した実施形態においては、切削ブレード５５の基準位置を切削ブレード５５の外周縁がチャックテーブル３５に接触した時点で検出する例を示したが、チャックテーブル３５に保持された被加工物に切削ブレード５５の外周縁が接触した時点で検出するようにしてもよい。このようにして切削ブレード５５の基準位置をチャックテーブル３５に保持された被加工物に切削ブレード５５の外周縁が接触した時点で検出た場合には、切削ブレード５５の切り込み量は基準位置から所定量下方位置に設定される。

次に、上述した振動信号発生手段８を利用して、切削ブレード５５に超音波振動を付与しつつ切削するスピンドルユニット５の実施形態について、図７を参照して説明する。なお、図７に示す実施形態においては、上記３に示す実施形態と同一部材には同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
図７に示す実施形態においては、上記スピンドルユニット５の回転スピンドル５２に配設された超音波振動子６に交流電力を印加する振動用の電力供給手段２０を備えている。振動用の電力供給手段２０は、上記電気配線８３、８４に配設され上記交流電源７１側と制御手段９側とを切り替える切り替え手段２０１と、電力調整手段としての電圧調整手段２０２と、供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段２０３とを具備している。これら切り替える切り替え手段２０１と電圧調整手段２０２および周波数調整手段２０３は、上記制御手段９によって制御されるようになっている。

図７に示す実施形態は以上のように構成されており、切削ブレード５５の基準位置を検出する場合には、制御手段９は切り替え手段２０１を制御手段９に切り替えて上述した上述した基準位置の検出作業を実行する。次に、切削ブレード５５に超音波振動を付与しつつ切削する場合には、制御手段９は切り替え手段２０１を交流電源７１側に切り替える。そして、制御手段９は、電圧調整手段２０２および周波数変換手段２０３を制御し、交流電力の電圧を所定の電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数（例えば、２０kHz）に変換して、上記ロータリートランスを構成する第２のコイル手段８２２のコイル８２２bに交流電力を供給する。このように所定周波数の交流電力が第２のコイル手段８２２のコイル８２２bに印加されると、回転する第１のコイル手段８２１のコイル８２１bを介して超音波振動子８１の電極板８１２と電極板８１３間に所定周波数の交流電力が印加される。従って、この場合はロータリートランスを構成する第２のコイル手段８２２と第１のコイル手段８２１は、給電手段として機能することになる。この結果、超音波振動子８１は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル５２を介して切削工具５３の振動伝達部材５４に伝達され、振動伝達部材５４が径方向に超音波振動する。この結果、振動伝達部材５４に装着された切削ブレード５５は、径方向に超音波振動する。従って、切削ブレード５５に超音波振動を付与しつつ切削することが可能となり、被加工物がサファイヤ等の難削材であっても容易に切削することができる。

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、図示の実施形態においては切り込み送り手段５９による切削ブレード５５の切り込み送り位置を検出する切込み送り位置検出手段として、切り込み送り手段を構成するパルスモータ５９２の駆動パルスを制御手段９のカウンター９４によってカウントする例を示したが、切込み送り位置検出手段としては他の検出方法を用いることができる。例えば、スピンドル支持機構４を構成する可動支持基台４２の装着部４２２に切り込み送り方向に沿ってリニアスケールを配設し、ピンドルユニット５に読み取りヘッドを配設して、この読み取りヘッドがリニアスケールに沿って移動する際に発生するパルス信号を上記制御手段９に送るようにしてもよい。
また、上述した図示の実施形態においては切削ブレードの基準位置を決定する例について説明したが、切削ブレードを装着した回転スピンドルに作用する振動に対応した振動信号を発生する振動信号発生手段からの信号に基づいて切削ブレードに発生する振動のレベルを検出することにより、切削ブレードに欠けが発生したことや被加工物に大きな欠けが生じたことを正確に検出することができる。

本発明に従って構成された切削装置の斜視図。図１に示す切削装置の要部斜視図。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断面図。図１に示す切削装置に装備される切削ブレードの切り込み送り方向の基準位置を検出する工程の説明図。図１に示す切削装置に装備される振動信号発生手段を構成する超音波振動子が発生する電圧の変化を示す説明図。図１に示す切削装置に装備される切削ブレードを所定の切り込み送りした状態を示す説明図。本発明に従って構成された切削装置の他の実施形態を示す要部断面図。

符号の説明

１：装置ハウジング
３：チャックテーブ機構
３５：チャックテーブル
３８：切削送り手段
４：スピンドル支持機構
４２：可動支持基台
４３：割り出し送り手段
５：スピンドルユニット
５１：スピンドルハウジング
５２：回転スピンドル
５３：切削工具
５４：振動伝達部材
５５：切削ブレード
５９：切り込み送り手段
６：電動モータ
７：電力供給手段
７１：交流電源
７２：駆動回路
８：振動信号発生手段
８１：振動信号発生手段
８２：送電手段
９：制御手段
１１：カセット
１３：被加工物搬出・搬入手段
１４：被加工物搬送手段
１５：洗浄手段
１６：洗浄搬送手段
１７：撮像手段
１８：表示手段

Claims

被加工物を保持する保持面を備えた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ための切削手段と、該チャックテーブルと該切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段と、該切削手段を該チャックテーブルの保持面に対して垂直方向に移動せしめる切り込み送り手段とを具備し、
該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着された切削ブレードと該回転スピンドルを回転駆動する駆動手段および該回転スピンドルを回転可能に支持するスピンドルハウジングとを備えている切削装置において、
該回転スピンドルに配設され該回転スピンドルに作用する振動に対応した電圧を発生し又は交流電圧が印加されて該回転スピンドルに振動を付与する超音波振動子と、
該超音波振動子によって発生された振動信号に基づいて該切削ブレードの状態を判定する制御手段と、
該超音波振動子からの電圧信号を該制御手段に送電し、又は該制御手段によって制御された所定の電圧を該超音波振動子に印加させる送電手段と、
該送電手段から制御手段への該送電と、送電手段からの該超音波振動子への電圧の印加とを切り替える切り替え手段とを具備し、
該回転スピンドルに作用する振動に対応した電圧によって該切削ブレードの切り込み方向の基準位置を検出し、又は該超音波振動子に所定の電圧を印加させて被加工物を切削するようにした、
ことを特徴とする切削装置。
該超音波振動子は、該回転スピンドルの軸方向に分極された圧電体と、該圧電体の両側分極面に装着された2枚の電極板とからなっており、
該送電手段は、該回転スピンドルに装着された第１のコイル手段と、該第１のコイル手段と対向して該スピンドルハウジングに配設され第２のコイル手段とからなっている、請求項１記載の切削装置。
該切り込み送り手段による切り込み送り位置を検出する切込み送り位置検出手段を備え、
該制御手段は、該超音波振動子によって発生された振動信号と該切込み送り位置検出手段からの検出信号に基づいて該切削ブレードの切り込み方向の基準位置を決定する、請求項１又は２に記載の切削装置。