JP6814662B2

JP6814662B2 - 切削装置

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Publication number: JP6814662B2
Application number: JP2017038158A
Authority: JP
Inventors: 柱三車
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-03-01
Filing date: 2017-03-01
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2037-03-01
Also published as: JP2018147913A; KR102341606B1; TW201834045A; CN108538718B; CN108538718A; KR20180100497A; TWI745541B

Description

本発明は、被加工物を切削する切削装置に関する。

切削装置においては、切削ブレードを被加工物の加工予定ラインに切り込ませて切削を行っている。切削ブレードは、スピンドルに装着され、スピンドルの回転によって切削ブレードも回転する構成となっている。

切削ブレードによる切削加工においては、切削ブレードが磨耗したりして切削能力が低下すると、被加工物にチッピングが生じるなどの問題が生じ得る。そこで、切削装置では、スピンドルが一定の回転数で回転するように制御を行い、スピンドルの負荷電流値を監視し、負荷電流値が上昇した場合には、切削ブレードをドレッシングするなどの処理を行うことにより、切削品質の維持を図っている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−２８３６０４号公報

しかし、負荷電流値を監視することによって、切削時に負荷電流値が上昇したことは把握できても、それがどの加工予定ラインの切削時に生じたのかを知ることは容易ではない。そのため、被加工物が分割されて形成される多数のチップのうち、どのチップの品質に問題があるのかを把握することはできていない。一方、どこの切削時にどれだけの負荷電流値が検出されたのかをオペレータが把握できるようになれば、品質に問題があると思われるチップを特定しやすくなる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、被加工物の切削時において、切削ブレードが装着されたスピンドルの負荷電流値が高くなった箇所をオペレータが特定しやすくすることを課題とする。

本発明は、被加工物を保持するチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着され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と、を備え、該被加工物を加工予定ラインに沿って切削加工する切削装置であって、切削加工時における該スピンドルの負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、該負荷電流値検出手段により検出した負荷電流値を表示する表示手段と、少なくとも該負荷電流値検出手段と該表示手段とを制御する制御手段と、を備え、該制御手段は、加工予定ラインと該加工予定ラインの加工時の該スピンドルの負荷電流値とを対応付けて該表示手段に表示する。
上記切削装置において、前記制御手段は、負荷電流値の値に応じ、加工予定ラインを色分け、線種分けのいずれか一方又は双方により前記表示手段に表示することが好ましい。

本発明では、制御手段が、加工予定ラインとその加工予定ラインの加工時のスピンドルの負荷電流値とを対応付けて表示手段に表示するため、どの加工予定ラインの切削時にどれだけの負荷電流が生じたのかを一目で把握することができる。したがって、品質に問題があると思われるチップを特定しやすくなる。

切削装置の一例を示す斜視図である。被加工物の一例を示す斜視図である。表示手段における表示例を示す正面図である。

図１に示す切削装置１は、被加工物Ｗに切削加工を施す装置であり、例えば、被加工物Ｗを保持するチャックテーブル１０と、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削する切削手段１１とを少なくとも備えている。

切削装置１の基台１Ａの前方（−Ｙ方向側）には、Ｘ軸方向にチャックテーブル１０を往復移動させる切削送り手段１２が備えられている。切削送り手段１２は、Ｘ軸方向の軸心を有するボールネジ１２０と、ボールネジ１２０と平行に配設された一対のガイドレール１２１と、ボールネジ１２０を回動させるモータ１２２と、内部のナットがボールネジ１２０に螺合し底部がガイドレール１２１に摺接する可動板１２３とから構成される。そして、モータ１２２がボールネジ１２０を回動させると、これに伴い可動板１２３がガイドレール１２１にガイドされてＸ軸方向に移動し、可動板１２３上に配設されたチャックテーブル１０が可動板１２３の移動に伴いＸ軸方向に移動することで、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗが切削送りされる。

図１に示すチャックテーブル１０は、被加工物Ｗを吸着するポーラス部材等からなる吸着部１００と、吸着部１００を支持する枠体１０１とを備える。吸着部１００は図示しない吸引源に連通し、吸着部１００の露出面である保持面１００ａ上で被加工物Ｗを吸引保持する。チャックテーブル１０は、カバー１０２によって周囲から囲まれ、チャックテーブル１０の底面側に配設された回転手段１０３により駆動されて回転可能となっている。また、枠体１０１の周囲には、環状フレームＦを固定する固定クランプ１０４が周方向に均等に４つ配設されている。

切削装置１の基台１Ａ上には、Ｙ軸方向に切削手段１１を往復移動させる割り出し送り手段１３が備えられている。割り出し送り手段１３は、Ｙ軸方向の軸心を有するボールネジ１３０と、ボールネジ１３０と平行に配設された一対のガイドレール１３１と、ボールネジ１３０を回動させるモータ１３２と、内部のナットがボールネジ１３０に螺合し底部がガイドレール１３１に摺接する可動板１３３とから構成される。そして、モータ１３２がボールネジ１３０を回動させると、これに伴い可動板１３３がガイドレール１３１にガイドされてＹ軸方向に移動し、可動板１３３上に配設された切削手段１１が可動板１３３の移動に伴いＹ軸方向に移動することで、切削手段１１が割り出し送りされる。

可動板１３３上からは壁部１４５が一体的に立設されており、壁部１４５の−Ｘ方向側の側面にはＺ軸方向に切削手段１１を往復移動させる切り込み送り手段１４が備えられている。切り込み送り手段１４は、Ｚ方向の軸心を有するボールネジ１４０と、ボールネジ１４０と平行に配設された一対のガイドレール１４１と、ボールネジ１４０を回動させるモータ１４２と、内部のナットがボールネジ１４０に螺合し側部がガイドレール１４１に摺接するホルダー１４３とから構成される。そして、モータ１４２がボールネジ１４０を回動させると、これに伴いホルダー１４３がガイドレール１４１にガイドされてＺ軸方向に移動し、ホルダー１４３にハウジング１１Ａを介して支持されている切削手段１１がホルダー１４３の移動に伴いＺ軸方向に移動する。

切削手段１１は、ホルダー１４３によって支持されたハウジング１１０と、ハウジング１１０によって回転可能に支持されたスピンドル１１１と、スピンドル１１１を回転駆動するモータ１１２と、スピンドル１１２の先端部に装着された切削ブレード１１３とを有する。

図１に示す切削ブレード１１３は、例えば、ハブブレードであり、円盤状に形成され中央に装着孔を備えるアルミニウム製の基台と、基台の外周部に固定した切り刃とを備える。なお、切削ブレード１１３はハブブレードに限定されるものではなく、外形が環状のワッシャー型ブレードであってもよい。

スピンドル１１１は、その軸方向がチャックテーブル１０の移動方向（Ｘ軸方向）に対し水平方向に直交する方向（Ｙ軸方向）であり、スピンドル１１１の後端側（＋Ｙ方向側の端側）は、モータ１１２の回転力を伝達するシャフトに連結されており、スピンドル１１１の前端側に切削ブレード１１３が装着されている。そして、モータ１１２によりスピンドル１１１が回転駆動されるのに伴って、切削ブレード１１３も高速回転する。

モータ１１２は電動モータであり、モータ１１２には、モータ１１２に電力を供給する図示しない電源と、モータ１１２に供給される電力の負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段１５とが接続されている。

ハウジング１１０には、ブレードカバー１１４が取り付けられている。ブレードカバー１１４は、その略中央部に切削ブレード１１３を取り付けるための開口部を備えており、開口部に切削ブレード１１３を位置付け、切削ブレード１１３を上方から覆っている。また、ブレードカバー１１４には、被加工物Ｗに対して切削ブレード１１３が接触する加工点に切削水を供給する切削水供給ノズル１１５が取り付けられている。例えば、Ｙ軸方向から見てＬ字型に形成された切削水供給ノズル１１５は、切削ブレード１１３をＹ軸方向両側から挟むように２本配設されており、切削ブレード１１３の側面に向く噴射口を備えており、図示しない切削水供給源に連通している。

ハウジング１１０の側面にはアライメント手段１９が配設されている。アライメント手段１９は、被加工物Ｗを撮像する撮像手段１９０を備えており、撮像手段１９０は、例えば、被加工物Ｗに光を照射する光照射部と、被加工物Ｗからの反射光を捕らえる光学系および反射光に対応した電気信号を出力する撮像素子（ＣＣＤ）等で構成されたカメラとを備えている。アライメント手段１９は、撮像手段１９０により取得した画像に基づいて、被加工物Ｗの切削すべき加工予定ラインを検出することができる。アライメント手段１９と切削手段１１とは一体となって構成されており、両者は連動してＹ軸方向及びＺ軸方向へと移動する。

切削装置１は、ＣＰＵ及びメモリ等の記憶素子で構成され装置全体の制御を行う制御手段１６を備えている。制御手段１６は、配線によって切削送り手段１２及び切り込み送り手段１４等の各装置構成要素に接続されており、制御手段１６による制御の下で、切削送り手段１２によるチャックテーブル１０のＸ軸方向への切削送り動作や、切り込み送り手段１４による切削手段１１のＺ軸方向への切り込み送り動作等が制御される。また、制御手段１６は、負荷電流値検出手段１５に接続されており、負荷電流値検出手段１５は、検出したモータ１１２の負荷電流値についての情報を制御手段１６に送ることができ、制御手段１６は、負荷電流値に基づいた制御を行う。

制御手段１６には、メモリ等の記憶素子を備えた記憶部１７と、制御手段１６からの出力情報を画面表示する表示手段１８とを備えている。

以下では、図１に示す被加工物Ｗを縦横に切削して分割加工する場合における切削装置１の動作について説明する。図１に示す被加工物Ｗは、矩形状に形成されており、その内部には、格子状の領域に多数のデバイスが形成されている。被加工物Ｗの裏面Ｗｂは、ダイシングテープＴに貼着されており、ダイシングテープＴにより保護されている。ダイシングテープＴの粘着面の外周領域には円形の開口を備える環状フレームＦが貼着されており、被加工物Ｗは、ダイシングテープＴを介して環状フレームＦによって支持されている。なお、被加工物Ｗは、矩形のものには限られない。

まず、オペレータにより、図示しない操作手段によって、チャックテーブル１０の切削送り速度、被加工物Ｗの大きさ、隣り合う切削ライン間の間隔、切削ブレード１１３の切り込み深さ等の加工条件が制御手段１６に入力される。

被加工物Ｗは、図１に示すチャックテーブル１０の中心と被加工物Ｗの中心とが合致するように、ダイシングテープＴ側を下にして保持面１００ａ上に載置される。そして、図示しない吸引源により生み出される吸引力を保持面１００ａに作用させることにより、被加工物Ｗの被加工面Ｗａと反対の面である裏面Ｗｂがチャックテーブル１０によって吸引保持される。また、各固定クランプ１０４によって環状フレームＦが固定される。

次いで、切削送り手段１２がチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを−Ｘ方向に送り、切削ブレード１１３を切り込ませるべき加工予定ラインがアライメント手段１９により検出される。すなわち、撮像手段１９０によって撮像された被加工物Ｗの表面Ｗａの画像により、アライメント手段１９がパターンマッチング等の画像処理を実行し、切削ブレード１１３を切り込ませるべき加工予定ラインが検出される。加工予定ラインが検出されるのに伴って、切削手段１１が示す割り出し送り手段１３によってＹ軸方向に駆動され、切削すべき加工予定ラインと切削ブレード１１３とのＹ軸方向における位置合わせが行われる。

切削手段１１を構成するモータ１１２には交流電力が供給され、スピンドル１１１及び切削ブレード１１３は高速回転している。その状態で、切り込み送り手段１４が切削手段１１を−Ｚ方向に切り込み送りし、切削ブレード１１３を所定の高さ位置に位置付ける。

切削ブレード１１３と検出した加工予定ラインとのＹ軸方向の位置合わせがなされた状態で、被加工物Ｗを保持するチャックテーブル１０が所定の切削送り速度でさらに−Ｘ方向に送り出されることで、チャックテーブル１０と切削ブレード１１３とが相対的に所定速度で切削送り方向（Ｘ軸方向）に移動し、切削ブレード１１３が高速回転しながら被加工物Ｗの検出された加工予定ラインに切り込み、その加工予定ラインが切削される。切削中は、切削水供給ノズル１１５から切削ブレード１１３に対して切削水を供給する。

次に、隣り合う加工予定ラインの間隔だけ切削手段１１をＹ軸方向にインデックス送りし、同様の切削を行うことにより、切削済みの加工予定ラインの隣の加工予定ラインを切削する。このようにして、インデックス送りと切削とを繰り返し行うことにより、同方向の加工予定ラインがすべて切削される。さらに、チャックテーブル１０を９０度回転させてから同様の切削を行うことにより、図２に示すように、すべての加工予定ラインが縦横に切削され、個々のチップに分割される。

このようにして行う切削の過程においては、制御手段１６が、切削送り手段１２を構成するモータ１２２に関する制御情報（例えばモータ１２２に送出したパルス数又はエンコーダからの情報）に基づき被加工物ＷのＸ軸方向の位置を検出するとともに、割り出し送り手段１３を構成するモータ１３２に関する制御情報（例えばモータ１３２に送出したパルス数又はエンコーダからの情報）に基づき、切削ブレード１１３のＹ軸方向の位置を検出する。すなわち、かかる２つの制御情報に基づき、制御手段１６は、現在の切削加工位置を認識する。そして、図３に示すように、加工により形成された切削溝Ｇを、表示手段１８にリアルタイムに表示していく。

また、これと並行して、制御手段１６は、負荷電流値検出手段１５における負荷電流を逐次読み込む。そして、加工位置とその加工位置の加工時における負荷電流値とを対応付けた加工位置別負荷電流値情報を記憶手段１７に記憶する。また、制御手段１６は、加工位置別負荷電流値情報を、加工の進行に合わせて表示手段１８にリアルタイムに表示する。

切削ブレード１１３による切削加工時は、切削ブレード１１３にかかる負荷が大きくなると、切削ブレード１１３にはより強い回転力が必要になる。制御手段１６は、スピンドル１１１が一定の回転数で回転するようにモータ１１２を制御するため、切削ブレード１１３に作用する負荷が大きくなると、モータ１１２の負荷電流値は上昇する。制御手段１６は、図３に示すように、上から見た状態の被加工物Ｗを表示するとともに、切削加工によって形成された切削溝Ｇを表示していき、切削溝Ｇの形成時の負荷電流値を、切削溝Ｇに対応させて表示する。図３の例では、負荷電流値に合わせて切削溝Ｇの太さを変えることにより、負荷電流値が高い箇所を一目で把握できるようにしている。すなわち、なお、図３に示した例は、すべての加工予定ラインの切削が終了し、すべての加工予定ラインに沿って切削溝が形成された状態を示している。

図３の例においては、通常の負荷電流値を示した箇所と、通常の負荷電流値よりも大きい値を示した箇所とを、オペレータが識別できるように表示している。具体的には、切削中の負荷電流値が通常の値であった箇所は細線で示し、切削中の負荷電流値が１．０Ａであった箇所は太線Ｇ１、切削中の負荷電流値が１．５Ａであった箇所は極太線Ｇ２、切削中の負荷電流値が２．０Ａであった箇所は破線Ｇ３、負荷電流値が２．５Ａであった箇所は波線Ｇ４によって表示している。なお、加工予定ラインの線種による識別（線種分け）に代えて、例えば色分けによって負荷電流値の値を識別できるようにしてもよい。また、線種わけと色分けとを併用してもよい。

負荷電流値が高くない箇所については、加工品質が低くないと推定され、負荷電流値が高い箇所については、加工品質が低いと推定される。したがって、オペレータは、負荷電流値が高い箇所で何らかの加工トラブルが発生したと推定でき、その箇所を容易に特定することができる。また、負荷電流値が高く表示された切削溝の両側のチップのみを検査するようにすることもでき、生産性を向上させることができる。

加工予定ラインには、ＴＥＧ(Test Element Group)と呼ばれる金属が埋め込まれていることもある。切削ブレード１１３がＴＥＧ等の金属に切り込むと、切削ブレード１１３にかかる負荷が大きくなるため、モータ１１２の負荷電流値は上昇する。例えば、ＴＥＧのない箇所の切削時の負荷電流値が１．５Ａである場合は、ＴＥＧを切削すると、負荷電流値が２．０Ａほどとなる。したがって、局所的に負荷電流値が上昇した場合には、ＴＥＧの存在が推定され、切削ブレード１１３の切削能力の低下に基づく負荷電流値の増加ではないと判断することができる。また、ＴＥＧの存在位置を確認することができるため、次に同種の被加工物を切削する際には、ＴＥＧの存在位置に基づき、加工予定ラインの切削順序を調整することができる。例えば、ＴＥＧが存在する加工予定ラインを最後に切削することにより、切削ブレードのドレッシング回数や交換回数を低減することが可能となり、生産性が向上する。

切削ブレード１１３を長く使用したことによって切削能力が低下した場合も、負荷電流値は高くなる。例えば、負荷電流値が２．５Ａ〜３．０Ａになると、加工品質が低下する。そして、切削能力の低下に起因して負荷電流値が高くなった場合は、負荷電流値が高い状態がずっと続くようになる。したがって、オペレータは、表示手段１８に表示された加工位置別負荷電流値情報に基づき、切削ブレード１１３の切削能力が低下したために負荷電流値が高い状態が続いていると判断した場合は、切削ブレードのドレッシングを行う。例えば、図１に示したチャッテーブル１０の近傍に図示しないドレッシングボード等を配設し、切削ブレード１１３をドレッシングボードに切り込ませることにより、切削ブレードの切削能力を高めることができる。なお、ドレッシングに代えて、切削ブレード１１３を交換してもよい。

また、被加工物Ｗのサイズに基づいて切削した加工予定ラインの総距離を求めることができるため、ドレッシング後に再び切削能力が低下して負荷電流値が所定値以上となった場合は、ドレッシング後の切削再開時から負荷電流値が所定値以上となるまでの間の総切削距離を算出することにより、どれだけの距離を切削した時点でドレッシング（中間ドレス）を行えばよいかを把握することが可能となる。

表示手段１８に表示された加工位置別負荷電流値情報は、図１に示した記憶手段１７に記憶させることができる。すなわち、被加工物１枚単位で、加工位置別負荷電流値情報をそれぞれ記憶させておくことができる。したがって、個々の被加工物ごとに、チップの品質管理をすることができる。また、全加工予定ラインの負荷電流値を記憶することができるため、切削が終了した被加工物についても負荷電流値が異常と思われる位置を確認することができる。

本実施形態では、被加工物の切削箇所のＸ軸方向の位置を切削送り手段を構成するモータの制御情報に基づき認識し、被加工物の切削箇所のＹ軸方向の位置を割り出し送り手段を構成するモータの制御情報に基づき認識することとしたが、切削箇所の認識には、これ以外の手法を採用することもできる。例えば、Ｘ軸方向とＹ軸方向とにそれぞれスケールを配設しておき、スケールの読み取り値によって切削箇所を認識するようにしてもよい。

また、本実施形態では、加工予定ラインのどの箇所において負荷電流値が上昇したかについても把握できるようにしたが、どの加工予定ラインにおいて負荷電流値が上昇したかのみを把握し、その加工予定ライン中の位置まで特定しないようにしてもよい。この場合は、割り出し送り手段１３を構成するモータ１３２の制御情報のみに基づいて加工予定ラインを特定すればよく、切削送り手段１２を構成するモータ１２２の制御情報を用いなくてもよい。

１：切削装置
１０：チャックテーブル１００：吸着部１００ａ：保持面１０１：枠体
１０２：カバー１０３：回転手段
１１：切削手段
１１０：ハウジング１１１：スピンドル１１２：モータ１１３：切削ブレード
１１４：ブレードカバー１１５：切削水供給ノズル
１２：切削送り手段
１２０：ボールネジ１２１：ガイドレール１２２：モータ１２３：可動板
１３：割り出し送り手段
１３０：ボールネジ１３１：ガイドレール１３２：モータ１３３：可動板
１４：切り込み送り手段
１４０：ボールネジ１４１：ガイドレール１４２：モータ１４３：ホルダー
１４５：壁部
１５：負荷電流値検出手段
１６：制御手段１７：記憶手段１８：表示手段
１９：アライメント手段１９０：撮像手段
Ｗ：被加工物
Ｗａ：表面
Ｗｂ：裏面
Ｔ：ダイシングテープＦ：環状フレーム
Ｇ：切削溝

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着され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と、を備え、該被加工物を加工予定ラインに沿って切削加工する切削装置であって、
切削加工時における該スピンドルの負荷電流値を検出する負荷電流値検出手段と、
該負荷電流値検出手段により検出した負荷電流値を表示する表示手段と、
少なくとも該負荷電流値検出手段と該表示手段とを制御する制御手段と、
を備え、
該制御手段は、加工予定ラインと該加工予定ラインの加工時の該スピンドルの負荷電流値とを対応付けて該表示手段に表示する
切削装置。
前記制御手段は、前記スピンドルの負荷電流値の値に応じ、加工予定ラインを色分け、線種分けのいずれか一方又は双方により前記表示手段に表示する
請求項１に記載の切削装置。