JP5335532B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードの原点位置を検出する原点検出機構を備えた切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、分割されたデバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

切削装置は、ウエーハ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ウエーハを切削する切削ブレードが装着された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を含む切削手段と、切削ブレードとチャックテーブルとを接触させて電気的導通によりチャックテーブルに対する切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを少なくとも備えていて、切削ブレードを適正な切り込み深さに位置づけてウエーハを高精度に切削することができる（実用新案登録第２５９７８０８号公報参照）。

従来の原点検出機構は、切削ブレードが装着されたスピンドルの反対側の端部に２個の電極端子（カーボン端子）を配設し、２個の電極端子がスピンドルの端面を介して電気的に導通しているかを確認し、その後、電極端子の１個とスピンドルと切削ブレードとチャックテーブルとを含む閉回路から構成される原点検出回路によって、切削ブレードがチャックテーブルに接触した瞬間の電気的導通を検出して、その時の切削ブレードの位置を切り込み方向の原点位置としている。

実用新案登録第２５９７８０８号公報

従来の原点検出機構では、２個の電極端子がスピンドルの端面に接触するように配設されている構成のため、２個の電極端子の電気的導通が図れない場合は電極端子とスピンドルとの接触不良を起こしており、原点検出回路が正常に機能しない恐れがあるので切削装置の稼動を停止して、電極端子の交換をしなければならず切削装置の稼働率の低下を招くという問題がある。

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、切削ブレードの原点の検出をほぼ確実に行うことができ、稼働率の向上を図ることが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一端部に装着された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を含む切削手段と、該切削ブレードと該チャックテーブルとを接触させて電気的導通により該チャックテーブルに対する該切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを備えた切削装置であって、該原点検出機構は、該スピンドルの他端部の端面に接触するように配設された３個以上の電極端子と、該電極端子の２個の組み合わせを順次選択して該スピンドルの該端面を介して電気的導通が図れているかを確認すると共に、電気的導通が確認された該電極端子の２個の組み合わせを選定する電極端子選定回路と、該電極端子選定回路によって選定された電極端子と該スピンドルと該切削ブレードと該チャックテーブルとを含み、該切削ブレードが該チャックテーブルに接触した瞬間の電気的導通を検出して該切削ブレードの切り込み方向の位置を原点とする原点検出回路と、から構成されることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明によると、選択した２個の電極端子に接触不良が生じても、接触良好な他の２個の組み合わせの電極端子を見つけだして原点検出回路を構成することができるので、電極端子の接触不良に起因する切削装置の稼動停止の頻度を軽減でき、切削装置の稼働率の向上を図ることができる。

本発明実施形態の切削装置の概略構成図である。 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エーハの斜視図である。 本発明実施形態の原点検出機構を備えた切削ユニットの縦断面図である。 実施例の原点検出の手順を示すフローチャートである。 実施例の原点検出の手順を示すフローチャートである。

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。

Ｘ軸移動ブロック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（Ｘ軸送り手段）１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。Ｘ軸移動ブロック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。

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着部（吸着チャック）２４を有している。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）のクランパ２６が配設されている。

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エーハ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多数のデバイスＤが形成されている。

ウエーハ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、ウエーハ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に示すクランパ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上に支持固定される。

Ｘ軸送り機構１４は、ガイドレール６に沿って静止基台４上に配設されたスケール１６と、スケール１６のＸ座標値を読みとるＸ軸移動ブロック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は、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。

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は、図示しないボール螺子とパルスモータ４２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。

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に保持されたウエーハ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。

特に図示しないが、Ｙ軸送り機構３６及びＺ軸送り機構４４も、Ｘ軸送り機構１４と同様に、ガイドレール２８，３８に沿って配設されたスケールと、スケールのＹ座標値又はＺ座標値を読み取る読み取りヘッドとを含んでいる。

図３を参照すると、本発明実施形態の原点検出機構８０を備えた切削ユニット４６の縦断面図が示されている。スピンドルハウジング４８の壁内には、軸方向に伸長する環状エア供給路７２が形成されており、環状エア供給路７２からは軸方向及び円周方向に所定の間隔を空けて複数の第１分岐路７２ａがそれぞれ中心方向に向けて放射状に形成され、スピンドル４９の外周に形成されたラジアルエアベアリング７４に連通している。

図示しないエア供給源からの高圧の圧縮エアがスピンドルハウジング４８に形成されたエア供給口７０を介して環状エア供給路７２に供給される。スピンドル４９は一体的に形成された環状スラストプレート６８を有している。

環状エア供給路７２の前方部（図３で左端部）には、環状スラストプレート６８の両面に対向させて円周方向に所定の間隔を空けて複数の第２分岐路７２ｂがそれぞれ設けられ、環状スラストプレート６８の両側面に形成されたスラストエアベアリング７６に連通している。

従って、エア供給源からの圧縮エアが環状エア供給路７２、第１及び第２分岐路７２ａ，７２ｂを介してラジアルエアベアリング７４、スラストエアベアリング７６に供給され、高速回転するスピンドル４９を安定して支持する。

６２はステーター６４及びロータ６６からなるサーボモータであり、ロータ６６はスピンドル４９と一体的に形成され、サーボモータ６２はスピンドル４９を回転駆動する。スピンドル４９の先端（図３では左端）にはマウントフランジ５６がねじ５８で取り付けられており、このマウントフランジ５６に対して外周に切刃５０ａを有する切削ブレード５０が装着され、固定ナット６０で固定されている。

スピンドルハウジング４８の右端部には開口４８ａが形成されており、この開口４８ａを塞ぐようにエンドプレート８６がねじ８８により取り付けられている。エンドプレート８６は、例えば絶縁性の樹脂等から形成される。

原点検出機構８０は、電極端子選定回路８２と、原点検出回路８４とから構成される。電極端子選定回路８２は、それぞれスピンドル４９（ロータ６６）の端面に接触するようにエンドプレート８６に装着された４個の電極端子（カーボン端子）９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを含んでいる。

電極端子９０ａはスイッチＳ１に接続され、電極端子９０ｂはスイッチＳ２とスイッチＬ１に接続され、電極端子９０ｃはスイッチＳ３とスイッチＬ２に接続され、電極端子９０ｄはスイッチＬ３に接続されている。電極端子選定回路８２は更に、電源９２と、電流計（電流検出回路）９４を含んでいる。

原点検出回路８４は、電極端子選定回路８２より選定された電極端子９０ａ〜９０ｄと、スピンドル４９と、切削ブレード５０と、チャックテーブル２０の金属基台２１と、スイッチＳ０と、電源９２と、電流計９４を含んでいる。

以下、本発明実施形態に係る切削ブレード５０の原点検出の手順について図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。切削ブレード５０の原点検出を行う際には、サーボモータ６２でスピンドル４９を駆動して、スピンドル４９を３００００ｒｐｍ等の高速で回転させる。これにより、スピンドル４９はラジアルエアベアリング７４及びスラストエアベアリング７６で支持されることになり、スピンドルハウジング４８から絶縁される。

まず、ステップＳ１０でスイッチＳ１とスイッチＬ１のみをオンにして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ１１）。肯定判定の場合には、ステップＳ１２でスイッチＬ１をオフにしスイッチＳ０をオンにする。次いで、Ｚ軸送り機構４４を駆動して切削ブレード５０を降下させる（ステップＳ１３）。

切削ブレード５０の切刃５０ａがチャックテーブル２０の金属基台２１に接触すると、切削ブレード５０、チャックテーブル２０の金属基台２１、スイッチＳ０、電源９２、電流計９４、スイッチＳ１、電極端子９０ａ及びスピンドル４９を通る閉回路、即ち原点検出回路８４が形成されるため、この閉回路に電流が流れ電流計９４により検出される。

よって、電流計９４で電流を検出した瞬間を切削ブレード５０の切り込み方向（Ｚ軸方向）の原点位置と定め、切削装置２の図示しないコントローラ中のＺ軸方向の位置を０にリセットしてメモリに記憶する。

その後のウエーハ等の被加工物の切削は、この原点位置を基準として適正な量の切り込みで被加工物を切削することができる。Ｚ軸方向の原点位置の検出は、切削ブレード５０の切刃５０ａの磨耗の程度を考慮して、定期的に又は任意に実施するようにする。

一方、ステップＳ１１が否定判定の場合には、ステップＳ１４へ進んでスイッチＳ１とスイッチＬ２のみをオンとして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ１５）。

ステップＳ１５が肯定判定の場合には、ステップＳ１６へ進んでスイッチＬ２をオフにしてスイッチＳ０をオンにする。次いで、ステップＳ１７で切削ブレード５０を降下させ、切削ブレード５０の切り込み方向（Ｚ軸方向）の原点位置を検出する。

一方、ステップＳ１５が否定判定の場合には、ステップＳ１８へ進んでスイッチＳ１とスイッチＬ３のみをオンにして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ１９）。

ステップＳ１９が肯定判定の場合には、ステップＳ２０へ進んでスイッチＬ３をオフにしてスイッチＳ０をオンにする。次いで、ステップＳ２１で切削ブレード５０を降下させ、切削ブレード５０のＺ軸方向の原点位置を検出する。

一方、ステップＳ１９が否定判定の場合には、ステップＳ２２に進んでスイッチＳ２とスイッチＬ２のみをオンにして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ２３）。

ステップＳ２３が肯定判定の場合には、ステップＳ２４へ進んでスイッチＬ２をオフにしてスイッチＳ０をオンにする。次いで、ステップＳ２５で切削ブレード５０を降下させ、切削ブレード５０のＺ軸方向の原点位置を検出する。

一方、ステップＳ２３が否定判定の場合には、ステップＳ２６に進んでスイッチＳ２とスイッチＬ３のみをオンにして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ２７）。

ステップＳ２７が肯定判定の場合には、ステップＳ２８へ進んでスイッチＬ３をオフにしてスイッチＳ０をオンにする。次いで、ステップＳ２９で切削ブレード５０を降下させ、切削ブレード５０のＺ軸方向の原点位置を検出する。

一方、ステップＳ２７が否定判定の場合には、ステップＳ３０に進んでスイッチＳ３とスイッチＬ３のみをオンにして、電流計９４で電気的導通があったか否かを検出する（ステップＳ３１）。

ステップＳ３１が肯定判定の場合には、ステップＳ３２へ進んでスイッチＬ３をオフにしてスイッチＳ０をオンにする。次いで、ステップＳ３３で切削ブレード５０を降下させ、切削ブレード５０のＺ軸方向の原点位置を検出する。

一方、ステップＳ３１が否定判定の場合には、全ての電極端子９０ａ〜９０ｄが接触不良と判定されたことになり、ステップＳ３４で原点検出機構８０を交換する。

以上説明した実施形態の原点検出機構８０によると、電極端子９０ａ〜９０ｄの２個の組み合わせを順次選択して、スピンドル４９の端面を介して電気的導通が図れているかを確認すると共に、電気的導通が確認された電極端子９０ａ〜９０ｄの２個の組み合わせを選定する電極端子選定回路８２を備えているので、２個の電極端子に接触不良が生じても接触が良好な他の２個の組み合わせの電極端子を見つけ出して原点検出回路８４を構成することができる。その結果、電極端子９０ａ〜９０ｄの接触不良に起因する切削装置の稼動停止の頻度を軽減でき、切削装置の稼働率の向上を図ることができる。

尚、上述した実施形態では、電極端子を４個採用して、２個の電極端子の６通りの組み合わせについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、電極端子を３個以上設けるようにすればよい。電極端子を３個設けた場合には、２個の電極端子の組み合わせは３通りとなる。

２ 切削装置
２０ チャックテーブル
２１ 金属基台
４６ 切削ユニット
４８ スピンドルハウジング
４９ スピンドル
５０ 切削ブレード
５０ａ 切刃
６６ ロータ
８０ 原点検出機構
８２ 電極端子選定回路
８４ 原点検出回路
８６ エンドプレート
９０ａ〜９０ｄ 電極端子
９２ 電源
９４ 電流計（電流検出回路）

Claims (1)

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一端部に装着された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を含む切削手段と、該切削ブレードと該チャックテーブルとを接触させて電気的導通により該チャックテーブルに対する該切削ブレードの切り込み方向の原点位置を検出する原点検出機構とを備えた切削装置であって、
   該原点検出機構は、
   該スピンドルの他端部の端面に接触するように配設された３個以上の電極端子と、
   該電極端子の２個の組み合わせを順次選択して該スピンドルの該端面を介して電気的導通が図れているかを確認すると共に、電気的導通が確認された該電極端子の２個の組み合わせを選定する電極端子選定回路と、
   該電極端子選定回路によって選定された電極端子と該スピンドルと該切削ブレードと該チャックテーブルとを含み、該切削ブレードが該チャックテーブルに接触した瞬間の電気的導通を検出して該切削ブレードの切り込み方向の位置を原点とする原点検出回路と、
   から構成されることを特徴とする切削装置。

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