JP5965815B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウェーハや各種電子部品の基板といった薄板状の被加工物を切削ブレードによって切断加工したり溝加工したりする切削装置に関する。

例えば、半導体ウェーハ等の被加工物を分割加工するダイシング装置等の精密切削装置においては、高速回転するスピンドルの先端に装着された切削ブレードを被加工物に切り込ませて切削加工する構成となっている。この種の切削装置には、周縁が摩耗する切削ブレードの下端の刃先位置を検出して切り込み高さ位置の基準点を調整するための非接触式の切削ブレード検出手段を備えるものがある（特許文献１）。この非接触式の切削ブレード検出手段は光学式であって、発光部と受光部との間に切削ブレードの周縁部を配置して切削ブレードの下端位置を検出するようになっている。

ところで、切削ブレードで被加工物を切削することによって発生した切削屑は切削液に取り込まれ、切削ブレードの周囲に飛散する。この切削屑を含んだ汚れた切削液が非接触セットアップセンサの発光部や受光部に付着してこれらの発光・受光面が汚れると、発光量や受光量が低下するため、切削ブレードの下端の刃先の正確な高さ位置を検出しにくくなる。そこで、切削ブレード検出手段を開閉自在な保護カバーで覆い、汚れた切削液が発光部や受光部に付着することを防ぐ技術が提案されている（特許文献２）。

特開２００１−２９８００１号公報 特開２００３−２１１３５４号公報

しかし、切削中の切削ブレードは例えば３００００ｒｐｍ程度の速度で高速回転しているため、切削ブレードに供給される切削液、あるいは切削屑を取り込み切削ブレードの回転に伴って連れ回る切削液の一部は、ミスト状となる。このミスト状となった切削屑を含む切削液は、上記特許請求に記載されるような保護カバーによって発光部や受光部を覆っていても、隙間を通って保護カバー内に入り込み、発光・受光面に付着してしまうという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主な技術的課題は、切削ブレード検出手段の発光部や受光部の発光量および／または受光量の低下を防止して切削ブレードの高さ位置を正確に検出し得る切削装置を提供することにある。

本発明の切削装置は、被加工物を保持する保持手段と、該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードを有した切削手段と、互いに対面した発光面を含む発光部と該発光面からの発光を受光する受光面を含む受光部とを有し、前記切削ブレードが該発光部と該受光部との間に位置付けられることで該切削ブレードの先端位置を検出する切削ブレード検出手段と、を備え、該切削ブレード検出手段は、前記発光部と前記受光部とを覆う被覆位置と該発光部と該受光部とを露出する露出位置とに選択的に位置付けられる保護カバー部と、該保護カバー部の内壁に配設され、該保護カバー部が前記被覆位置に位置付けられることで前記発光部と前記受光部との間に挿入され前記発光面と前記受光面とに密着するとともに該発光面と該受光面とを覆うことで異物の付着を防止する異物付着防止部材と、を有することを特徴とする。

本発明では、保護カバー部が発光部と受光部とを覆う被覆位置に位置付けられた際に、発光部の発光面と受光部の受光面との間に、保護カバー部の内壁に配設された異物付着防止部材が、発光部と受光部との間に挿入されて発光面と受光面とに密着する。したがって、切削中においては保護カバー部を被覆位置に位置付けておくことで、ミスト状の切削屑を含んだ切削液が発生しても、発光部の発光面および受光部の受光面に付着するおそれが低減する。また、例え保護カバー部が露出位置に位置付けられた際に発光面および受光面にミスト状の切削屑を含んだ切削液が付着しても、保護カバー部を被覆位置と露出位置とに位置付ける動作を行うことで、異物付着防止部材が発光面および受光面に対し密着しながら移動するため、発光面および受光面が異物付着防止部材で払拭され、切削屑を含んだ切削液を発光面および受光面から除去することができる。

本発明によれば、ブレード検出手段の発光部や受光部の発光量および／または受光量の低下を防止して切削ブレードの高さ位置を正確に検出し得る切削装置が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る切削装置および被加工物を示す斜視図である。 同装置が具備する切削手段の切削ブレード等を示す側面図である。 同装置が具備する切削ブレード検出装置の斜視図であって（ａ）保護カバー部が露出位置にある状態、（ｂ）保護カバー部が被覆位置にある状態を示している。 同切削ブレード検出装置の側面図であって、（ａ）保護カバー部が露出位置にある状態、（ｂ）保護カバー部が被覆位置にある状態を示している。 同保護カバー部が被覆位置にある状態の同切削ブレード検出装置の正面図である。 同切削ブレード検出装置によるセットアップ作業を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］切削装置の構成
図１は、一実施形態に係る切削装置１０の全体斜視図である。この切削装置１０は、例えば半導体ウェーハ等の円板状の被加工物１を多数のチップに分割する装置として好適なものである。この場合、被加工物１は、粘着テープ４を介して環状のフレーム５の内側に表面側が露出する状態に支持され、この状態で、カセット５０内に複数段に重ねて収納される。被加工物１は、切削装置１０内においてフレーム５を保持することで搬送される。

図１に示すように、フレーム５に支持された複数の被加工物１が収納されたカセット５０は、基台１１に設けられたカセット台１２に着脱可能に設置される。カセット台１２は昇降するエレベータ式であって、カセット台１２が上昇することで、被加工物１は基台１１上の所定高さの搬入出位置に位置付けられる。その搬入出位置に位置付けられた被加工物１は、搬入出手段１３によって搬出され、仮置き領域１４に載置される。そして仮置き領域１４において所定の搬送開始位置に位置決めされてから、旋回動作する第１搬送手段１５Ａによって、搬入出位置に位置付けられている（図１はその状態）円板状の保持手段１６に搬入される。保持手段１６に搬入された被加工物１は、保持手段１６上に負圧吸引作用により粘着テープ４を介して表面側が露出した状態で吸引保持される。

保持手段１６は、図示せぬ移動機構によってＸ方向に移動させられる移動台１７上に回転可能に支持されている。保持手段１６は図示せぬ回転機構によって回転駆動され、被加工物１は保持手段１６の回転によって自転させられる。保持手段１６上に被加工物１が保持されると、保持手段１６がＸ１方向に移動し、撮像手段を備えたアライメント手段１８の直下の加工位置に位置付けられる。この加工位置では、アライメント手段１８によりパターンマッチング等の処理がなされて、分割するチップの分割予定ラインが検出される。

加工位置の上方には、切削手段２０の切削ブレード２１が配設されている。図２に示すように、切削手段２０はスピンドル２２を備えている。スピンドル２２の軸方向は図１においてＹ方向と平行に延びており、その先端に、フランジ状の装着部２３を介して切削ブレード２１が着脱可能に装着されている。切削手段２０は図示せぬ切削液供給手段を有しており、該切削液供給手段から切削ブレード２１による加工部位に切削液が供給されるようになっている。

切削手段２０は、Ｙ方向に割り出し送りされ、かつ、モータ等の駆動装置によってＺ方向に昇降可能となっている。また、切削手段２０のＹ方向やＺ方向の移動量はリニアスケール等によって精密に読み取られ、その駆動が精密に制御されるようになっている。アライメント手段１８によって分割予定ラインが検出されると、切削ブレード２１と、検出された分割予定ラインとのＹ方向の位置合わせが、割り出し送りによってなされる。

切削ブレード２１と分割予定ラインとのＹ方向の位置合わせがなされたら、切削手段２０を下降させて切削ブレード２１の下端である刃先を被加工物１に対する所定の切り込み高さ位置（Ｚ方向位置）に定め、移動台１７をＸ方向に移動させて被加工物１を加工送りする。これにより、１本の分割予定ラインに沿って切削ブレード２１が相対的に移動しながら切り込んでいき、分割予定ラインが切断される。次いで、分割予定ライン間の間隔に応じて切削手段２０をＹ方向に送る割り出し送りと被加工物１のＸ方向への加工送り（Ｘ１，Ｘ２方向の往復移動）を繰り返して、Ｘ方向に延びる全ての分割予定ラインが切断される。

続いて、保持手段１６を９０°回転させて、切断済みの分割予定ラインに直交する未切断側の分割予定ラインをＸ方向と平行に設定し、この後、上記と同様にして分割予定ラインを切削して切断する。これにより全ての分割予定ラインが切断され、被加工物１は多数のチップに分割される。多数のチップは粘着テープ４に貼り付いたままであり、円板状の被加工物１の形態は保たれている。

以上のようにして被加工物１が多数のチップに分割されたら、移動台１７がＸ２方向に移動して保持手段１６が搬入出位置に戻り、次いで保持手段１６による被加工物１の保持が解除される。続いて、第２搬送手段１５Ｂによって被加工物１は洗浄手段１９に搬入され、洗浄手段１９で水洗された後、乾燥処理される。この後、被加工物１は第１搬送手段１５Ａによって仮置き領域１４に載置されてから、搬入出手段１３によってカセット５０内に戻される。

以上が１枚の被加工物１に対する切削処理のサイクルであり、このサイクルが、カセット５０内の全ての被加工物１に対してなされる。そして、以下に説明するセットアップセンサとも呼ばれる切削ブレード検出手段６０により、例えば１サイクル毎や１枚の被加工物１を切削中に切削ブレード２１の刃先の高さ位置すなわちＺ方向位置を検出し、切削ブレード２１の摩耗に対応してその切り込み高さ位置が調整される。

［２］切削ブレード検出手段の構成
切削ブレード検出手段６０は、この場合、図１に示すように移動台１７上において保持手段１６の周囲近傍の所定箇所に配置されている。図３および図４に示すように、切削ブレード検出手段６０は直方体状の検出台６１を有しており、この検出台６１の上面には、検出板６２が固定されている。検出板６２のＸ方向一端側には、Ｘ方向（図１のＸ方向と共通の方向）に貫通する溝６２１が形成されている。そして溝６２１の両側の壁部６２２の互いの対向面には、光学センサの発光部６３と受光部６４が、それらの光軸を一致させて取り付けられている。

検出板６２の上面には、発光部６３の発光面６３１と受光部６４の受光面６４１に洗浄水をそれぞれ供給する洗浄水供給ノズル６５１，６５２と、発光面６３１と受光面６４１にエアーをそれぞれ供給するエアー供給ノズル６６１，６６２とが、それぞれ立設されている。洗浄水供給ノズル６５１，６５２からは、切削ブレード２１による切削時に常に洗浄水が発光面６３１および受光面６４１に供給される。一方、エアー供給ノズル６６１，６６２からは、切削が終了して洗浄水供給ノズル６５１，６５２からの洗浄水の供給が停止された後に、エアーが発光面６３１および受光面６４１に供給される。

検出台６１の、前記溝６２１が形成された側とは反対側のＸ方向他端部には、Ｙ方向に延びるヒンジ軸６７１を介して、保護カバー部６７が回動自在に取り付けられている。ヒンジ軸６７１は、検出台６１に形成された軸受部６１１に回転自在に装着されている。保護カバー部６７は、ヒンジ軸６７１を支点として図４の矢印Ａ−Ｂ方向に回動し、Ｂ方向に回動して開くと、図３および図４の（ａ）に示すように検出台６１が露出する露出位置に保持される。また、Ａ方向に回動すると、図３および図４の（ｂ）に示すように検出台６１を覆う被覆位置に保持される。保護カバー部６７は、検出台６１に近接配置された図３に示す駆動部６９によりヒンジ軸６７１が回転駆動されることで、露出位置と被覆位置の間を開閉させられる。

保護カバー部６７はこのように被覆位置と露出位置とに選択的に位置付けられ、保護カバー部６７が閉じて被覆位置にあるとき、保護カバー部６７の開口周縁６７２は検出台６１の上面に当接し、発光部６３と受光部６４、洗浄水供給ノズル６５１，６５２およびエアー供給ノズル６６１，６６２が、保護カバー部６７で覆われる。

保護カバー部６７の内壁の、被覆位置において上面部には、保護カバー部６７が被覆位置に位置付けられることで発光部６３と受光部６４との間に挿入され、かつ、発光面６３１と受光面６４１の双方に密着する異物付着防止部材６８が配設されている。この異物付着防止部材６８は、例えば樹脂製スポンジ、不織布、フェルト、毛織物、ブラシ等の材料によって直方体状に形成されたものであり、あるいは基材の少なくとも発光面６３１と受光面６４１に密着する表面が、これら材料で被覆された形態のものが用いられる。

図４（ｂ）および図５に示すように、保護カバー部６７が閉じて被覆位置に位置付けられたときには、異物付着防止部材６８の側面が発光面６３１と受光面６４１に密着するとともに、発光面６３１と受光面６４１とを覆うことで、異物付着防止部材６８により発光面６３１と受光面６４１への異物の付着が防止されるようになっている。

［３］切削ブレード検出手段による非接触セットアップ作業
切削装置１０は図示せぬ制御手段を有し、該制御手段は、上記構成の切削ブレード検出手段６０の受光部６４が受光する光の受光量に基づき、以下のようにして切削ブレード２１の上下方向（Ｚ方向）の位置を調整する。

すなわち、図６に示すように、切削ブレード検出手段６０の上方に位置付けた切削ブレード２１を徐々に下降させることで切削ブレード２１の刃先を溝６２１に入り込ませ、発光部６３と受光部６４の間に進入させる。発光部６３からの発光が切削ブレード２１の刃先で遮られることで受光量が落ちるので、刃先が発光部６３と受光部６４の間に進入したことを検出し、このときの切削ブレード２１のＺ方向位置をリニアスケールで読み取る。そして、この切削ブレード２１のＺ方向位置を、切削ブレード２１の切り込み深さを管理する基準位置とする（この作業を非接触セットアップ作業と呼ぶ）。

新品の切削ブレード２１をスピンドル２２に装着したときに上記非接触セットアップ作業を実施しておき、切削ブレード２１のＺ方向位置を記憶しておく。その後、切削ブレード２１が摩耗した後に再度非接触セットアップ作業を実施して切削ブレード２１のＺ方向位置を検出することで、摩耗量が検出できるとともに新たに検出した切削ブレード２１のＺ方向位置に基づき、切削ブレード２１の切り込み高さ位置（Ｚ方向位置）を制御する。

［４］切削ブレード検出手段の作用およびそれに伴う効果
本実施形態の切削ブレード検出手段６０は、切削液を供給しながら被加工物１を切削している最中においては、保護カバー部６７を閉じて被覆位置に位置付けておく。切削中には、切削屑を含んだ汚れた切削液が発生するが、この汚れた切削液は、保護カバー部６７によって保護カバー部６７内への浸入が遮断され、発光部６３および受光部６４には到達せず、発光面６３１および受光面６４１に付着することが防がれる。

また、汚れた切削液はミスト状となって切削ブレード検出手段６０の周囲を流れ、保護カバー部６７と検出台６１との間の隙間を通って保護カバー部６７内に浸入するおそれがある。しかし本実施形態では、保護カバー部６７内に汚れた切削液のミストが浸入しても、発光面６３１および受光面６４１には異物付着防止部材６８が密着しているため、ミストが付着するおそれが低減する。

また、切削を中断した状態で保護カバー部６７を被覆位置と露出位置とに位置付ける開閉動作を行い、異物付着防止部材６８が発光面６３１および受光面６４１に対し密着と離反を繰り返すようにすると、発光面６３１および受光面６４１に汚れた切削液のミストが付着したとしても、そのようなミストを異物付着防止部材６８で払拭することができ、発光面６３１および受光面６４１から汚れた切削液を除去することができる。したがって切削ブレード検出手段６０による非接触セットアップ作業を行う前に、このように保護カバー部６７を開閉させ、異物付着防止部材６８で発光面６３１および受光面６４１を払拭するとよい。なお、払拭によるミストの除去作用を確保するため、異物付着防止部材６８は、溝６２１に入り込むと弾性変形して圧縮し、その反作用によりある程度の圧力で発光面６３１および受光面６４１に接触するものがよい。

以上により、切削ブレード検出手段６０の発光部６３や受光部６４の発光量および／または受光量の低下が防止され、非接触セットアップ作業を行った際には、切削ブレード２１の高さ位置を正確に検出することができるものとなる。

１…被加工物
１０…切削装置
１６…保持手段
２０…切削手段
２１…切削ブレード
６３…発光部
６３１…発光面
６４…受光部
６４１…受光面
６７…保護カバー部
６８…異物付着防止部材

Claims (1)

1. 切削装置であって、
   被加工物を保持する保持手段と、
   該保持手段で保持された被加工物を切削する切削ブレードを有した切削手段と、
   互いに対面した発光面を含む発光部と該発光面からの発光を受光する受光面を含む受光部とを有し、前記切削ブレードが該発光部と該受光部との間に位置付けられることで該切削ブレードの先端位置を検出する切削ブレード検出手段と、を備え、
   該切削ブレード検出手段は、
   前記発光部と前記受光部とを覆う被覆位置と該発光部と該受光部とを露出する露出位置とに選択的に位置付けられる保護カバー部と、
   該保護カバー部の内壁に配設され、該保護カバー部が前記被覆位置に位置付けられることで前記発光部と前記受光部との間に挿入され前記発光面と前記受光面とに密着するとともに該発光面と該受光面とを覆うことで異物の付着を防止する異物付着防止部材と、を有する
   ことを特徴とする切削装置。

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