JP6057853B2

JP6057853B2 - 切削装置

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Publication number: JP6057853B2
Application number: JP2013150080A
Authority: JP
Inventors: 勝彦赤瀬
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2017-01-11
Anticipated expiration: 2033-07-19
Also published as: JP2015023147A

Description

本発明は、一般的に切削装置に関して、特に、切削ブレードの原点位置（基準位置）を検出するセットアップ機構に関する。

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実施される。切削装置は、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。

このため切削装置は、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、この基準位置を非接触で検出するブレード検出機構（非接触セットアップセンサー）を一般的に備えている。（例えば、特開平８−１７４４１６号公報参照）。

ところが、非接触セットアップセンサーを備えた切削装置であっても、チャックテーブルの保持面と非接触セットアップセンサーとの位置関係を検出するために、使用時には、チャックテーブルの保持面と面一の枠体の上面に切削ブレードを当接させ、切削ブレードの原点位置を検出する接触セットアップを実施していた（例えば特開昭６１−７１９６７号公報参照）。

特開平８−１７４４１６号公報特開昭６１−７１９６７号公報

切削ブレードがチャックテーブルの枠体に当接すると、切削ブレードはチャックテーブルの枠体に僅かながら切り込む。一度切り込んだ部分には切削痕が形成されるため、再度同じ部分ではセットアップは実施できない。

そこで、その都度位置を変えながら接触セットアップを実施するが、セットアップを実施するスペースがなくなったチャックテーブルは交換しており、非常にコストが嵩むという問題があった。

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、チャックテーブルの交換頻度を従来より低減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保持面を有する保持手段と、スピンドルハウジングと該スピンドルハウジング内に回転可能に収容されたスピンドルと該スピンドルの先端部に装着され該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、を備えた切削装置であって、位置検出手段と、該切削ブレードの先端の高さ位置と該保持手段の該保持面の高さ位置とそれぞれ検出可能に該位置検出手段を鉛直方向に移動させる移動手段と、を含む位置検出ユニットと、該位置検出ユニットで検出された該切削ブレードの先端の高さ位置と該保持面の高さ位置を元に、該切削ブレードの最下端を所定の高さ位置に位置付ける位置付け手段と、を備えたことを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、位置検出ユニットは、切削手段のスピンドルハウジングに配設されている。

本発明の切削装置は、切削ブレードの先端の高さ位置と保持手段の保持面の高さ位置を検出する位置検出ユニットと、切削ブレードの先端の高さ位置と保持面の高さ位置を元に切削ブレードの最下端を所定の高さ位置に位置付ける位置付け手段等を備えるため、接触セットアップを実施することなく高精度に切削ブレードを所定の高さ位置に位置付けることが可能となる。

従って、接触セットアップを実施して保持手段に切削ブレードが切り込む必要がないため、保持手段の交換頻度を従来より低減することができる。

実施形態に係る切削装置の斜視図である。図１に示した切削装置の一部断面側面図である。スピンドルハウジングに取り付けられた位置検出ユニットの側面図である。スピンドルハウジングに取り付けられた位置検出ユニットの上面図である。切削ブレードの先端位置検出時の位置検出ユニットの側面図である。切削ブレードの半径算出方法を説明する模式図である。チャックテーブルの保持面高さ位置検出時の位置検出ユニットの側面図である。位置検出手段がチャックテーブルの保持面の高さ位置を検出した時のスピンドルの中心からの距離を示す側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。切削装置２の前面側には、オペレーターが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作パネル４が設けられている。装置上部には、オペレーターに対する案内画面や後述する撮像ユニットによって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示モニタ―６が設けられている。

切削装置２の切削対象であるウエーハ１１は環状フレームＦに装着されたダイシングテープＴに貼着された後、ウエーハカセット８中に複数枚収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。

ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハ１１を搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出ユニット１０が配設されている。

ウエーハカセット８と搬出入ユニット１０との間には、搬出入対象のウエーハ１１が一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハ１１をセンタリングする位置合わせ機構１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハ１１を吸着して搬送する旋回アームを有する搬送ユニット１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されてセンタリングされたウエーハ１１は、搬送ユニット１６により吸着されてチャックテーブル１８（保持手段）上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ図示しない加工送り機構によりＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハ１１の切削すべき領域を検出するアライメントユニット２２が配設されている。２０は環状フレームＦをクランプするクランプである。

アライメントユニット２２は、ウエーハ１１の表面を撮像する撮像ユニット２４を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の画像処理によって切削すべき領域を検出することができる。撮像ユニット２４によって取得された画像は、表示モニタ６に表示される。

アライメントユニット２２の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハ１１に対して切削加工を施す切削ユニット２６が配設されている。切削ユニット２６はアライメントユニット２２と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

切削ユニット２６（切削手段）は、回転可能なスピンドル２８の先端に外周に切刃を有する切削ブレード３０が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ユニット２６のＹ軸方向の移動は図示しない割り出し送り機構により達成される。

３４は切削加工の終了したウエーハ１１を洗浄するスピンナ洗浄ユニットであり、切削加工の終了したウエーハ１１は搬送ユニット３２によりスピンナ洗浄ユニット３４まで搬送され、スピンナ洗浄ユニット３４でスピン洗浄及びスピン乾燥される。

図２を参照すると、切削装置２の一部断面側面図が示されている。チャックテーブル１８はボールねじとパルスモータとから構成される加工送り機構（Ｘ軸送り機構）３８により図１でＸ軸方向に移動される。

切削ユニット２６は、スピンドルハウジング２７中に回転可能に収容されたスピンドル２８と、スピンドル２８を回転するモーター２５と、スピンドル２８の先端部に装着された切削ブレード３０とを含んでいる。

即ち、切削ユニット２６は、ボールねじ４０とパルスモータ４２とから構成される割
出し送り機構（Ｙ軸移動機構）４４によりＹ軸方向に移動される。撮像ユニット２６のＹ軸方向の位置は、読み取りヘッド４８によりリニアスケール４６の目盛を読み取ることにより検出され、検出値は切削装置２のコントローラのメモリに格納される。

切削ユニット２６は、ボールねじ５０とパルスモータ５２とから構成される切り込み送り機構（Ｚ軸移動機構）５４によりＺ軸方向に移動される。Ｚ軸方向の位置は、読み取りヘッド５８でリニアスケール５６の目盛を読み取ることにより検出され、検出値はコントローラのメモリに格納される。

図３を参照すると、スピンドルハウジング２７の側面に取り付けられた位置検出ユニット６４の正面図が示されている。スピンドルハウジング２７の取り付け面は平面であるのが好ましい。図４は位置検出ユニット６４の上面図である。

スピンドルハウジング２７にはエアシリンダー６０が装着されており、エアシリンダー６０のピストンロッド６２（図５参照）に位置検出ユニット６４が取り付けられている。図３はエアシリンダー６０を作動して、位置検出ユニット６４を待避位置に位置付けた状態であり、図５はエアシリンダー６０を作動してピストンロッド６２を伸長し、位置検出ユニット６４を測定位置に位置付けた状態を示している。

位置検出ユニット６４は、ピストンロッド６２に連結されたベース６６と、ベース６６上に配設された一対のガイドレール６８を含んでいる。一方のガイドレール６８に隣接してベース６６上にリニアスケール７０が形成されている。

７２は鉛直方向に移動される移動基台であり、移動基台７２上にレーザー変位計７８が搭載されている。移動基台７２はナットを内蔵しており、このナットがボールねじ７４に螺合している。ボールねじ７４の一端（上端）にはパルスモータ７６が連結されている。パルスモータ７６を駆動すると、ボールねじ７４が回転し、移動基台７２が鉛直方向に移動される。

次に、このように構成された位置検出ユニット６４による切削ブレード３０の先端高さ位置検出方法について図５を参照して説明する。まず、エアシリンダー６０を駆動してピストンロッド６２を伸長し、位置検出ユニット６４を図５に示す測定位置に位置付ける。

レーザー変位計７８からレーザービームをＹ軸方向に平行に切削ブレード３０に照射して、切削ブレード３０からの反射光をレーザー変位計７８で受光する。パルスモータ７６を駆動して、レーザー変位計７８を徐々に下方に移動し、切削ブレード３０からの反射光をレーザー変位計７８で受光できなくなった位置を切削ブレード３０先端の高さ位置として検出し、位置検出ユニット６４のリニアスケール７０で高さ位置を読み取る。

図６に示すように、スピンドル２８の中心（切削ブレード３０の中心）からレーザー変位計６４のレーザー出射・受光位置までのＸ軸方向の距離はｄ１として既知である。また、位置検出ユニット６４が測定位置に位置付けられた際のスピンドル２８の中心からレーザー変位計６４のレーザー出射・受光位置までのＺ軸方向の距離は既知である。

従って、検出した切削ブレード３０の先端の高さ位置とスピンドル２８の中心からレーザー出射・受光位置までのＺ軸方向の距離とからｄ２を算出する。次いで、ｄ１とｄ２とから切削ブレード３０の半径ｒを算出する。

位置検出ユニット６４が切削ブレード３０の先端位置を検出した時の切削ブレード３０の中心はスピンドル２８の中心と一致し、リニアスケール５６から読み取ることができるため、切削ブレード３０の最下端の高さ位置はリニアスケール５６で読み取った切削ブレード３０の中心位置−ｒとして検出することができる。

次いで、図７及び図８を参照して、チャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置検出方法について説明する。例えば、エアシリンダー６０を作動してレーザー変位計７８を測定位置に位置付け、更にパルスモータ７６を駆動してレーザー変位計７８を最下点に位置付ける。

この状態で切削ユニット２６を図１でＺ軸方向に上昇させつつレーザー変位計７８からレーザービームをチャックテーブル１８に向かって出射する。チャックテーブル１８の側面で反射した反射光をレーザー変位７８で受光した時の切削ユニット２６のＺ方向位置をリニアスケール５６で読み取る。

出射したレーザービームがチャックテーブル１８の側面で反射されなくなったＺ方向位置（Ｚ１）をＺ軸のリニアスケール５６で読み取り、この高さ位置Ｚ１を保持面１８ａの高さ位置として検出する。

あるいは、レーザー変位計６４を最下点に位置付けた状態で、切削ユニット２６をＺ方向で下降させつつチャックテーブル１８に向かってレーザービームを出射する。出射したレーザービームがチャックテーブル１８の側面で反射され、反射光をレーザー変位計７８で受光した時の切削ユニット２６のＺ方向位置（Ｚ１）をＺ軸のスケール５６で読み取るようにしても良い。

図８に示すように、最下点に位置付けられたレーザー変位計７８のレーザー出射・受光位置からスピンドル２８の中心までのＺ軸方向の距離はｄ３として既知である。従って、リニアスケール５６で読み取った値Ｚ１よりｄ３下がった位置をチャックテーブル１８の保持面１８ａの位置として算出する。

被加工物の切削時には、検出したチャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置と算出した切削ブレード３０の半径ｒを元に、被加工物への切り込み量を制御する。

本実施形態では、位置検出ユニット６４は、位置検出手段として作用するレーザー変位計７８と、切削ブレード３０の先端位置とチャックテーブル１８の保持面１８の高さ位置とそれぞれ検出可能にレーザー変位計７８を鉛直方向で移動させる移動手段６８，７４，７６を含んでいる。

また、Ｚ軸移動機構５４が、位置検出ユニット６４で検出された切削ブレード３０の先端位置とチャックテーブル１８の保持面１８ａの高さ位置を元に、切削ブレード３０の最下端を所定の高さ位置に位置付ける位置付け手段として作用する。

従って、リニアスケール５６で読み取った値Ｚ１からｄ３を減じ、算出した切削ブレード３０の半径ｒを加算した位置を、切削ブレード３０がチャックテーブル１８の保持面１８ａに当接する基準位置とする。

２切削装置
１８チャックテーブル
１８ａ保持面
２６切削ユニット
２７スピンドルハウジング
３０切削ブレード
３８加工送り機構（Ｘ軸移動機構）
４４割出し送り機構（Ｙ軸送り機構）
４６，５６リニアスケール
４８，５８読み取りヘッド
５４切り込み送り機構（Ｚ軸移動機構）
６４位置検出ユニット
７２移動基台
７８レーザー変位計

Claims

被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、スピンドルハウジングと該スピンドルハウジング内に回転可能に収容されたスピンドルと該スピンドルの先端部に装着され該保持手段に保持された被加工物を切削する切削ブレードとを有する切削手段と、を備えた切削装置であって、
位置検出手段と、該切削ブレードの先端の高さ位置と該保持手段の該保持面の高さ位置とそれぞれ検出可能に該位置検出手段を鉛直方向に移動させる移動手段と、を含む位置検出ユニットと、
該位置検出ユニットで検出された該切削ブレードの先端の高さ位置と該保持面の高さ位置を元に、該切削ブレードの最下端を所定の高さ位置に位置付ける位置付け手段と、
を備えたことを特徴とする切削装置。
前記位置検出ユニットは、前記切削手段の前記スピンドルハウジングに配設されている請求項１記載の切削装置。