JP5415219B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般的に切削装置に関し、特に、切削装置の切削ブレードの切り込み方向の基準位置や切削ブレードの交換時期を検出するためのブレード検出手段の構成に関する。

半導体ウエーハ等の切断は、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エ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その直径が減少する。

このためダイシング装置は、切削ブレードの直径の減少に対応して切削ブレードの切り込み方向の基準位置を調整する必要があり、この基準位置を検出するためのブレード検出機構を備えている（例えば、特開２００１−２９８００１号公報参照）。

このようなブレード検出機構は、チャックテーブルが搭載されているテーブルベースに搭載される。チャックテーブルはできる限り大きい被加工物まで対応できるよう、テーブルベースより大きいサイズのチャックテーブルまで対応可能に構成されているため、ブレード検出機構は、更にその大きいチャックテーブルの外側にブレード検出センサーが位置するよう、テーブルベースから横方向へと延びる水平支持部材の端部に搭載されている。

このようなブレード検出機構は、切削ブレードを金属からなるチャックテーブルの枠体に切り込ませて導通をとることにより、切削ブレードの原点位置を検出する原点位置検出機構と併用される。

この原点位置検出機構で検出した切削ブレードの原点位置は、ウエーハ等の被加工物を切削するため、どの位置まで切削ブレードを下ろすことで被加工物のみを切削し、チャックテーブルまで切り込ませないかを設定する基準となる。原点位置検出機構では、切削ブレードでチャックテーブルの枠体上面に切り込むため、枠体上面に傷がつき、原点位置検出機構で頻繁に原点位置を検出するのは得策でない。

そこで、原点位置検出機構とは別にチャックテーブルの近辺にブレード検出機構を設けて、このブレード検出機構でブレードの刃先の切り込み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、切削ブレードの原点位置を検出することが行われている。

特開２００１−２９８００１号公報

ところが、ブレード検出機構の発光部及び受光部からなるブレード検出センサーを支持する水平支持部材には、切削に使用される切削水の水滴や噴霧が不定期にかかる構造となっている。

そのため、水平支持部材にかかった水が気化することがあり、その影響で金属製の水平支持部材が気化熱による冷却で収縮してしまい、センサーの位置が変動するという問題が発生していた。

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、簡単な構造でブレード検出センサーの位置が変動することのない切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルを有する切削手段と、該切削ブレードの切り込み方向位置を検出するブレード検出手段とを備えた切削装置であって、該チャックテーブルは、該切削手段の該スピンドルと直交する方向に移動自在に設けられたテーブルベースに配設されており、該ブレード検出手段は、該テーブルベースから立設する垂直支持部材と、該垂直支持部材から該チャックテーブルの横に突出するように延在する水平支持部材と、該水平支持部材の先端部に搭載された少なくとも発光部及び受光部を有するブレード検出機構から構成され、該水平支持部材の上面全体に水溜溝が形成されており、該切削装置の稼働中は該水溜溝中に常に水が供給されていることを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、前記ブレード検出機構は、該発光部及び該受光部に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルを含んでおり、該洗浄水供給ノズルから該発光部及び該受光部に供給される洗浄水が前記水平支持部材に形成された前記水溜溝中に流入するように構成されている。

本発明によると、水平支持部材の上面には水溜溝が形成されており、この水溜溝中には常に水が供給されているため、水溜溝中の水が気化することがあっても、その気化熱による影響を回避することができる。その結果、ブレード検出センサーの位置が変動するといった問題を解決できる。

また、ブレード検出手段はチャックテーブルと同様、高速で左右に移動するので、水溜溝中の水が容易に流れ落ちてしまうが、水溜溝に溜める水はブレード検出センサーに常時供給されている洗浄水を流用する機構を採用しているので、水溜溝中に常に水を供給することができる。

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エーハの表面側斜視図である。 ブレード検出手段及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。 ブレード検出手段の要部の斜視図である。 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。

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着部（吸着チャック）２４と、吸着チャック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。吸着部２４の吸着面と枠体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）のクランパ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それぞれデバイス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。

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。

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。水平支持部材７２は、その全面に水を貯留する水溜溝７４を有している。水溜溝７４は溝７４中に貯留された水が流出する流出口７５を有している。

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。図４では、防水カバー２５が省略されている。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。

ここで注意すべきは、ブレード侵入部６２を画成するＵ形状の底面６５は、洗浄水供給ノズル６８ａ，６８ｂ方向に傾斜して形成されている。よって、洗浄水供給ノズル６８ａ，６８ｂから供給され、発光部６４及び受光部６６に当たって流れ落ちた水が傾斜した底面６５を伝わって水平支持部材７２の水溜溝７４中に流れ込み、水溜溝７４の端部７５から流れ出るように形成されている。

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の刃先の切り込み方向の基準位置を検出する基準位置検出を実施する。この基準位置検出を図５を参照して説明する。光源８２からの光は光ファイバー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とき、その旨の信号を基準位置検出部９０に出力する。

より詳細に説明すると、切削ブレード５０の切り込み方向の基準位置を検出する場合は、Ｚ軸送り機構４４のパルスモータ４２を駆動して、切削ブレード５０をブレード検出機構５８のブレード侵入部６２に上方から侵入させていく。

この時、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に侵入され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徐々に増加するので、受光部６６が受光する光量は徐々に減少し、光電変換部８４からの出力電圧は図６に符号９２で示すように徐々に減少する。

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とき、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になったとき、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基準位置検出部９０に出力する。

基準位置検出部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の駆動を停止する。この時、基準位置検出部９０は、切削ブレード５０の切り込み方向（Ｚ軸方向）の位置を検出するリニアスケールの値を基準位置として記憶する。

図３に示すように、チャックテーブル２０の吸着部２４の保持面位置と、ブレード検出機構５８で検出した切削ブレード５０の基準位置との間には所定の高さ方向（切り込み方向）の差が存在する。

よって、原点位置検出機構で検出した切削ブレード５０の原点位置及びブレード検出機構５８で検出した切削ブレード５０の基準位置は双方ともメモリに記憶されているため、ブレード検出機構５８で検出した基準位置を原点位置と基準位置の差で補正することにより、ブレード検出機構５８で検出した基準位置に基づいて切削ブレード５０がチャックテーブル２０の枠体２３の上面に接触する原点位置を検出することができる。

図３で矢印Ｐは切削ブレード５０が基準位置検出動作をしている場合を示しており、矢印Ｑは切削ブレード５０がウエーハＷの切削加工動作をしている場合をそれぞれ示している。尚、基準位置検出動作及び切削加工動作とも、切削ブレード５０は矢印Ａ方向に高速（例えば、３００００ｒｐｍ）で回転されている。

上述した切削ブレード５０の原点位置及びブレード検出機構５８で検出した切削ブレード５０の基準位置との差は切削装置の組立誤差等により変動するため、切削装置毎に求められこの差がメモリに記憶される。

よって、通常の切削加工の途中で切削ブレード５０の原点位置の再検出の必要が生じた場合には、ブレード検出機構５８で切削ブレード５０の基準位置を検出し、この基準位置を予め記憶されている補正値により補正して切削ブレード５０の原点位置とする。

これにより、切削ブレード５０でチャックテーブル２０の枠体２３の上面に切り込んで原点位置を検出する必要性を最小限に抑えることができ、枠体２３上面の傷つきを抑制することができる。

ところで、ウエーハＷの切削加工中には、切削ブレード５０に常に切削水が供給されて切削加工が遂行され、ブレード検出機構５８の発光部６４及び受光部６６には洗浄水噴射ノズル６８ａ，６８ｂから洗浄水が常に供給されている。切削加工を休止して装置の電源をオフにすると、切削水の供給及び洗浄水の供給は中止される。

従来は水平支持部材の上面が平面で水溜溝が形成されていなかったため、水平支持部材にかかった水が切削装置の休止中に気化し、その影響で金属製の水平支持部材が気化熱により冷却されて収縮してしまい、ブレード検出センサーの位置が変動するという問題を発生していた。

本実施形態のブレード検出手段５６によれば、水平支持部材７２の上面に水溜溝７４が形成されており、水平支持部材７２は常に水で覆われているため、水溜溝７４中の水がいくらか気化することがあっても、その気化熱による影響を水溜溝７４中に貯留された水により回避することができる。その結果、気化熱により水平支持部材７２が収縮することにより、ブレード検出センサーの位置が変動するという問題を解決することができる。

本実施形態では、切削加工中に供給する切削水がチャックテーブル２０から流れ落ちて水平支持部材７２の水溜溝７４中に供給されるのに加えて、洗浄水供給ノズル６８ａ，６８ｂから発光部６４及び受光部６６に供給された恒温調整された洗浄水が流れ落ちて傾斜底面６５により案内されて水平支持部材７２の水溜溝７４中に供給される。

このように、水溜溝７４中に供給される水は、ブレード検出センサーに常時供給されている水を流用する機構を採用しているので、常に水溜溝７４中に一定の温度の水を供給することができる。洗浄水供給ノズル６８ａ，６８ｂに洗浄水を供給する配管の一部を分岐して、水溜溝７４中に水を直接注入するようにしてもよい。

本実施形態のブレード検出機構５８は、切削ブレード５０の基準位置を検出するのみならず、切削ブレード５０が磨耗するとその刃先が徐々に下降するので、切削ブレード５０の磨耗を検出して、切削ブレード５０の交換時期を検出するのにも利用することができる。

２ 切削装置
８ テーブルベース
２０ チャックテーブル
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
６８ａ，６８ｂ 洗浄水供給ノズル
７０ａ，７０ｂ エア供給ノズル
７２ 水平支持部材
７４ 水溜溝

Claims (2)

1. 被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持するスピンドルを有する切削手段と、該切削ブレードの切り込み方向位置を検出するブレード検出手段とを備えた切削装置であって、
   該チャックテーブルは、該切削手段の該スピンドルと直交する方向に移動自在に設けられたテーブルベースに配設されており、
   該ブレード検出手段は、該テーブルベースから立設する垂直支持部材と、該垂直支持部材から該チャックテーブルの横に突出するように延在する水平支持部材と、該水平支持部材の先端部に搭載された少なくとも発光部及び受光部を有するブレード検出機構から構成され、
   該水平支持部材の上面全体に水溜溝が形成されており、該切削装置の稼働中は該水溜溝中に常に水が供給されていることを特徴とする切削装置。
2. 前記ブレード検出機構は、該発光部及び該受光部に洗浄水を供給する洗浄水供給ノズルを含んでおり、該洗浄水供給ノズルから該発光部及び該受光部に供給される洗浄水が前記水平支持部材に形成された前記水溜溝中に流入するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の切削装置。

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