JPH0550362A - ブレード位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ブレードの摩耗量の変化に対応して、ブレー
ドの先端を非接触の状態で高精度に位置決めする。 【構成】 ノズル５６Ａはプリズム３６、３８の各々の
対向面３６Ａ、３８Ａに水とエアとを噴出することがで
きる。従って、加工時に水を噴出してプリズム３６、３
８の各々の対向面３６Ａ、３８Ａに水膜を形成し、加工
時に発生する切粉の付着を防止し、ブレード５４の位置
検出時にエアを噴出してプリズム３６、３８の各々の対
向面３６Ａ、３８Ａに付着した水滴を除去することがで
きる。これにより、ワーク加工中に発生する切粉を含ん
だミストがプリズム３６、３８の各々の対向面３６Ａ、
３８Ａに付着しないようにすることができるので、プリ
ズム３６、３８の各々の対向面３６Ａ、３８Ａをクリー
ンに維持してフォトダイオード２３に導かれる光量を一
定に保つことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はブレード位置検出装置に
係り、特に半導体製造等において、ウエハの溝切り加工
を行うダイシング装置の高速回転用ブレードの破損、摩
耗等を検出するブレード位置検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ダイシング装置でワークの切り残し量を
設定値と一致させることは重要な要素であり、ワークの
切り残し量を設定値と一致させるにはＺ軸の位置決めと
位置決めの繰り返しを高精度に行い、かつブレードの摩
耗量を検知して補正する必要がある。

【０００３】そして、ブレード摩耗量を補正する方法に
は以下の２つの方法が知られている。第１の方法は、予
め設定されたワークの加工ライン本数を加工後、ブレー
ドを加工テーブルに接触させてブレードと加工テーブル
とを通電させてブレードの補正を行う方法である。第２
の方法はブレード摩耗量のデータ（経験値）を予め自動
摩耗補正量としてダイシング装置に入力しておく方法で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
方法はブレードを加工テーブルに接触させるのでブレー
ドにダメージを与えるという問題があり、更に加工テー
ブルに傷が付くという問題がある。また、第２の方法は
加工するワークの種類、ブレードのバラツキ、及び切り
込み量等の条件によってブレードの摩耗量が変化するの
で経験値ではこれらの変化に対応できないという問題が
ある。

【０００５】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、ブレードを加工テーブルに接触させずに、加工
するワークの種類、ブレードのバラツキ、及び切り込み
量等の条件によってブレードの摩耗量が変化した場合に
これらの変化に対応してブレードの先端を高精度に位置
決めすることができるブレード位置検出装置を提案する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成する為に、投光手段と、所定間隔をおいて対向して設
けられ、前記投光手段から投光された光を一方の光学系
で前記所定間隔内で集光し、集光後拡散した光を他方の
光学系で集光する一対の光学系と、前記他方の光学系で
集光された光を受光して光電変換する受光手段と、前記
光学系の所定間隔の間を光軸に直交して移動し、前記所
定間隔内で集光した光を遮光する回転刃と、前記受光手
段の受光量を読み取ると共に前記回転刃の変位を読み取
る手段と、前記受光手段の受光量が予め記憶されている
設定値と一致した時に信号を出力する手段と、から成
り、前記信号出力時の回転刃の変位位置に基づいて被加
工物に対して回転刃の先端を位置決めするブレード位置
検出装置であって、該ブレード位置検出装置が前記回転
刃の加工テーブルから離れて設けられたブレード位置検
出装置において、前記一対の光学系の一方と他方の対向
面に水とエアとを噴出する洗浄手段を備え、前記洗浄手
段は加工時に水を噴出して光学系の一方と他方の対向面
に水膜を形成し、前記回転刃の位置検出時にエアを噴出
して光学系の一方と他方の対向面に付着した水滴を除去
することを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明によれば、洗浄手段は一対の光学系の一
方と他方の対向面に水とエアとを噴出することができる
ので、加工時に水を噴出して光学系の一方と他方の対向
面に水膜を形成し、回転刃の位置検出時にエアを噴出し
て光学系の一方と他方の対向面に付着した水滴を除去す
ることができる。

【０００８】従って、ワーク加工中に発生する切粉を含
んだミストが光学系の対向面に付着しないようにするこ
とができるので、光学系の対向面をクリーンに維持して
受光手段に導かれる光量を一定に保つことができる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係るブレー
ド位置検出装置の好ましい実施例を詳説する。図１に示
すようにブレード位置検出装置１０のクロック１２はト
ランジスタ１４を駆動して、発光ダイオード１６を「Ｏ
Ｎ」の状態にすると同時に第１のスイッチ１８を「ＯＦ
Ｆ」、第２のスイッチ２０を「ＯＮ」の状態にする。ま
たクロック１２はトランジスタ１４を駆動して、発光ダ
イオード１６を「ＯＦＦ」の状態にすると同時に第１の
スイッチ１８を「ＯＮ」、第２のスイッチ２０を「ＯＦ
Ｆ」の状態にする。これにより、後述するオペアンプ２
２をアンプ２４に接続する場合と、アンプ２６に接続す
る場合とに切り換える。

【００１０】光ファイバ２８は一端が発光ダイオード１
６の近傍に配設され、他端が検査テーブル３０に配設さ
れている。検査テーブル３０はベース３１に設けられ、
検査テーブル３０には光ファイバ２８の他端の上方に位
置するようにレンズ系３４が設けられている。また、検
査テーブル３０のテーブル上にはプリズム３６、３８が
設けられている。

【００１１】プリズム３６はレンズ系３４の上方に位置
し、プリズム３８の下方にはレンズ系４０が配設されて
いる。そして、レンズ系４０の下方には光ファイバ３２
の一端が設けられ、その他端は前述したオペアンプ２２
のフォトダイオード２３の近傍に配設されている。従っ
て、発光ダイオード１６のから投光された光は光ファイ
バ２８を介してレンズ系３４に入射し、レンズ系３４で
屈折された光はプリズム３６で反射されプリズム３６、
プリズム３８内で集光される。集光された光はプリズム
３８で反射され、レンズ系４０で屈折されて光ファイバ
３２の一端に入射する。光ファイバ３２の一端に入射し
た光は、オペアンプ２２のフォトダイオード２３を照射
する。尚、この時同時に外乱光がフォトダイオード２３
に到達する。

【００１２】そして、オペアンプ２２の−極にはフォト
ダイオード２３で光電変換された信号が入力する。この
信号には発光ダイオード１６から投光された光の電気信
号及び外乱光の電気信号が含まれている。またオペアン
プ２２の＋極には、アンプ２４及びコンデンサ４４で構
成された積分回路から、発光ダイオード１６が「ＯＦ
Ｆ」の状態の時のオフセット電圧が出力される。クロッ
ク１２が発光ダイオード１６を「ＯＦＦ」の状態にする
と（図２（Ａ）、（Ｂ）参照）、同時に第１のスイッチ
１８が「ＯＮ」、第２のスイッチ２０が「ＯＦＦ」の状
態になるので、このオフセット電圧には外乱光の電気信
号やオペアンプ２２で発生した電気的雑音等が含まれる
（図２（Ｂ）参照）。従って、発光ダイオード１６が
「ＯＦＦ」の状態の時オペアンプ２２の出力は０になる
（図２（Ｃ）参照）。

【００１３】また、コンデンサ４４はオフセット電圧を
蓄える。従って、発光ダイオード１６を「ＯＮ」の状態
にした場合、同時に第１のスイッチ１８が「ＯＦＦ」の
状態になるが、コンデンサ４４にオフセット電圧が蓄え
られているので、オペアンプ２２は外乱光や電気的雑音
等を除去して発光ダイオード１６の光のみの電気信号を
出力する。

【００１４】更に、発光ダイオード１６を「ＯＮ」の状
態にした場合、同時に第２のスイッチ２０が「ＯＮ」の
状態になり、コンデンサ４６はオペアンプ２２から出力
された電圧を蓄積する。そして、コンデンサ４６は、発
光ダイオード１６が「ＯＦＦ」の状態の時、すなわち第
２のスイッチ２０が「ＯＦＦ」の状態の時、蓄積した電
圧を保持する。これにより、アンプ２６から出力される
信号は図２（Ｄ）に示す曲線になる。

【００１５】アンプ２６から出力された信号は光量読取
り手段４５ＡのＡＤ変換器７０を介して読み取られると
共にコンパレータ７４に入力する。コンパレータ７４は
アンプ２６から出力された信号と記憶手段４７から出力
された後述するスレッシュホールド値の信号とを比較し
各々の信号が一致したときワンショット７６に信号を出
力する。ワンショット７６はコンパレータ７４からの信
号に基づいてＣ−ＳＥＴ信号を出力する。尚、記憶手段
４７にはスレッシュホールド値が予め記憶されていて、
スレッシュホールド値はＤＡ変換器７２を介してコンパ
レータ７４に出力される。

【００１６】プリズム３６、３８の上方にはブレード５
４が配設されていて、ブレード５４は移動装置６２に回
動自在に設けられている。移動装置６２はＹ軸方向、Ｚ
軸方向に移動するので、ブレード５４もＹ軸方向、Ｚ軸
方向に移動する。移動装置６２にはブレード変位読取り
手段４５Ｂが設けられていて、ブレード変位読取り手段
４５Ｂはブレード５４のＺ軸方向の変位を読取る。尚、
Ｘ軸方向の移動はベース３１で行われる。

【００１７】図３はダイシング装置５０でワーク５２を
加工している状態を示し、図４はブレード位置検出装置
１０の要部拡大図を示している。図３、図４に示すよう
に検査テーブル３０の近傍には水、またはエアを供給す
るための配管５６が設けられ、配管５６の先端にはノズ
ル５６Ａが取り付けられている。そして、図３に示すワ
ーク５２の加工中にはノズル６３から水を射出して、ブ
レード５４でワーク５２を加工している位置に注水す
る。これにより、ブレード５４が冷却され、更に切削性
が保持される。

【００１８】一方、加工中はブレード５４が高速回転し
ているので加工により発生したワーク５２の切粉がミス
トとなり加工位置近傍に漂う。この場合、ブレード位置
検出装置１０の配管５６を介してノズル５６Ａから水を
射出して、プリズム３６、３８の各々の対向面３６Ａ、
３８Ａに水膜を形成する（図５参照）。従って、ミスト
がプリズム３６、３８の各々の対向面３６Ａ、３８Ａに
付着しない。

【００１９】ワーク５２を所定枚数加工した後、ブレー
ド５４をＸ、Ｙ、Ｚ軸方向に移動してブレード位置検出
装置１０のプリズム３６、３８間に配置する前に、ノズ
ル５６Ａからエアを数秒間射出してプリズム３６、３８
の各々の対向面３６Ａ、３８Ａをエアブローする。これ
により、プリズム３６、３８の各々の対向面３６Ａ、３
８Ａに残っている水滴が除去されるので、プリズム３
６、３８の対向面３６Ａ、３８Ａをクリーンに保つ。従
って、プリズム３６からプリズム３８に導かれる光がプ
リズム３６、３８の対向面３６Ａ、３８Ａを通過する
時、通過する光は水滴で屈折や散乱しない。

【００２０】また、ノズル５６Ａから水を射出する場合
とエアを射出する場合との切り換えは自動的に行われる
ようにシーケンスを作成してもよく、または、手動で操
作してもよい。尚、図１、図３及び図６上で６０はワー
クテーブルである。前記の如く構成された本発明に係る
ブレード位置検出装置の作用を図７に示すフローチャー
トに基づいて詳説する。

【００２１】ワーク５２の加工中にはノズル６３から水
を射出してブレード５４の加工位置に注水する。そして
ワーク５２を所定枚数加工した後、ブレード５４をブレ
ード位置検出装置１０のプリズム３６、３８間に配置す
る前に、ノズル５６Ａから水の射出を停止する。次に、
ノズル５６Ａからエアを数秒間射出してプリズム３６、
３８の各々の対向面３６Ａ、３８Ａをエアブローする
（ステップ８０）。次に、次に、ブレード５４をＹ、Ｚ
軸方向に移動すると共にベース３１をＸ軸方向に移動し
て、ブレード５４を対向するプリズム３６、３８の検査
位置にセットする（ステップ８２）。次いで、クロック
１２に基づいて発光ダイオード１６を「ＯＮ」、「ＯＦ
Ｆ」の状態に交互に変換して、アンプ２６から出力され
る光量データを光量読取り手段４５Ａを介して読み取
る。そして読取られた光量データが一定時間連続するま
でループする（ステップ８４）。

【００２２】この場合、オペアンプ２２は外乱光や電気
的雑音等を除去して発光ダイオード１６の光のみの電気
信号を出力する。ループ完了後、読取られた光量データ
が所定値（すなわち、プリズム３６、プリズム３８がブ
レード５４を検査可能な状態にクリーンに保たれている
時の光量データＶ１）以上であることをチェックする
（ステップ８６）。次いで、読取られた光量データを初
期光量Ｖ０としてメモリーに記録する（ステップ８
８）。

【００２３】次に、（Ｖ０／２）の値をスレッシュホー
ルド値として記憶手段４７にセットする（ステップ９
０）。セット完了後ブレード５４を１パルス分下降（Ｚ
方向下方に移動）し、ブレード５４の変位量をブレード
変位読取り手段４５Ｂで読み取ると共に（ステップ９
２）、その位置の光量データを読み取る（ステップ９
４）。読取られた光量データをメモリーに記録した後
（ステップ９６）、メモリーアドレスに１を加える（ス
テップ１００）。

【００２４】そして、ブレード５４が図６に示すサンプ
リングエリア（すなわち、プリズム３６で反射された光
束のエリア）１０２の全域をブレード５４が遮光するま
でステップ９２〜ステップ１０６間を順次繰り返す。こ
の繰返し中にブレード５４が下降してサンプリングエリ
ア１０２に到達した位置から光量データが減少し始め
る。次に、光量データがスレッシュホールド値と一致し
た時、図１に示すコンパレータ７４を介してワンショト
７６からＣ−ＳＥＴ信号が出力される。Ｃ−ＳＥＴ信号
が出力された時のブレード５４の位置をＺｃとし、この
位置をブレード５４の基準位置と設定して基準位置Ｚｃ
と、予め求められたワークテーブル６０の表面位置Ｚｔ
との相対差Ｚｄ（すなわち、Ｚｄ＝｜Ｚｃ−Ｚｔ｜）を
記憶する。

【００２５】前述したワークテーブル６０の表面位置Ｚ
ｔを求める場合は、ブレード５４をワークテーブル６０
に接触させてブレード５４とワークテーブル６０とを通
電し、この時のブレード５４の位置を検出して表面位置
Ｚｔとする。相対差Ｚｄが一度記憶されると、ブレード
５４を交換してブレードの外径が異なった場合でも基準
位置Ｚｃを検出すれば、記憶されている相対差Ｚｄに基
づいて新たなブレードの表面位置Ｚｔ（すなわち、Ｚｔ
＝｜Ｚｃ−Ｚｄ｜）を算出することができる。これによ
り、ワーク５２の切残し量を設定値通りにすることがで
きる。

【００２６】更に、ブレード５４を下降するとサンプリ
ングエリア１０２の全域が遮光されて光量データは０に
なる。このようにブレード５４を下降する場合、ブレー
ド５４の外径はサンプリングエリア１０２の径と比較す
ると十分に大きく、かつプリズム３６、プリズム３８の
対向する面がクリーンに保もたれているので、Ｚｃの位
置は光量データが減少し始める位置（Ｚａ）と光量デー
タが０になる位置（Ｚｂ）の略中間に位置する（図８参
照）。すなわち、（Ｚａ＋Ｚｂ）／２≒Ｚｃの関係が成
立する。

【００２７】そして、この（Ｖ−Ｚ）曲線を積分して各
々の積分値（△Ｖ／△Ｚ）を（最大積分値）で割った値
とブレード５４の位置Ｚとの関係は、予め入力されてい
るプリズム３６、３８のクリーン状態の時の（△Ｖ／△
Ｚ−Ｚ）曲線の形状に略一致する。これにより、プリズ
ム３６、プリズム３８がクリーン状態（すなわち、測定
精度が十分に得られる範囲）であると判断される。従っ
て、Ｃ−ＳＥＴ信号が出力された時のブレード５４の位
置Ｚｃをブレード５４の切断位置と設定し、ブレード５
４をワーク５２上に移動してブレード５４を基準位置と
設定し、予め求められている相対差Ｚｄからワークテー
ブル６０の表面位置Ｚｔを算出する。そして、ブレード
５４をワーク５２上に移動してブレード５４をワーク５
２の設定された切残し量を確保する位置まで下降してワ
ーク５２を切断する。

【００２８】一方、プリズム３６、プリズム３８の対向
する面に不均一に汚れが付着している場合、図９に示す
ようにＺｃがＺａとＺｂ間の中間に位置しなくなり、
（△Ｖ／△Ｚ−Ｚ）曲線も予め入力されている（△Ｖ／
△Ｚ−Ｚ）曲線の形状から外れる。従って、この場合Ｚ
ｃの座標位置は信頼性がない値としてエラー処理される
（ステップ１０８、１１０）。

【００２９】また、プリズム３６、プリズム３８の対向
する面に略均一に汚れが付着している場合、図１０に示
すようにＺｃがＺａとＺｂ間の中間に位置し、（△Ｖ／
△Ｚ−Ｚ）曲線も予め入力されている（△Ｖ／△Ｚ−
Ｚ）曲線の形状に略一致する。従って汚れが略均一であ
れば、読取られた初期光量Ｖ０が所定値（すなわち、プ
リズム３６、プリズム３８がブレード５４を検査可能な
状態にクリーンに保たれている時の光量データ）より低
い場合でも、ある程度（すなわち、繰り返し精度が十分
に得られる範囲）までは許容範囲内に入ることになり、
この場合のＺｃをブレード５４の基準位置と設定する。
しかしながら、読取られた初期光量Ｖ０が前記所定値よ
り、ある程度以上低くなるとステップ８６でエラーにな
る。

【００３０】このように本発明のブレード位置検出装置
によれば、光センサの光学経過の汚れによる状態変化や
水滴付着による不安定な状態をマシンが自己認識し、変
化する状態に追従させたり、好条件が満たされない場合
は再トライ又はエラー処理をすることができる。従っ
て、光センサに作用する外乱光や光センサから発生する
ノイズを除去し、更に、光センサの感度を常に一定に保
つことができる。これにより、ブレード摩耗量を正確に
測定することができるのでブレード先端を高精度に位置
決めすることができる。

【００３１】前記実施例ではスレッシュホールド値を初
期光量Ｖ０／２に設定したが、その他の値をスレッシュ
ホールド値に設定してもよい。前記実施例ではブレード
位置検出装置１０にプリズム３６、３８を使用してスペ
ースのコンパクト化を図ったが、これに限らず、プリズ
ム３６、３８を使用を使用しなくてもよい。

【００３２】尚、本発明に係るブレード位置検出装置は
集光された光束１０２のサンプリングエリアのサイズＺ
ａと、実測した光束１０２のサイズＺｂとの相違を｜Ｚ
ａ−Ｚｂ｜でチェックして、光学系が十分な繰り返し精
度が得られるスポット径に絞られているかどうかを確認
することができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るブレー
ド位置検出装置によれば、ワーク加工中に発生する切粉
を含んだミストが一方と他方の光学系の対向面に付着し
ないようにすることができるので、光学系の対向面をク
リーンに維持して一対の光学系の一方の対向面から他方
の対向面を介して受光手段に導かれる光量を一定に保つ
ことができる。

【００３４】従って、加工するワークの種類、回転刃の
バラツキ、及び切り込み量等の条件によって回転刃の摩
耗量が変化した場合に、回転刃を非接触の状態、すなわ
ち加工テーブルに接触させずに回転刃の先端を高精度に
位置決めすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るブレード位置検出装置の概略図

【図２】本発明に係るブレード位置検出装置の各部の作
動状態を説明する図

【図３】本発明に係るブレード位置検出装置の要部拡大
図

【図４】本発明に係るブレード位置検出装置でダイシン
グ装置のブレードを検出している状態を示す斜視図

【図５】本発明に係るブレード位置検出装置の一対の光
学系のプリズムの対向面に水が出射している状態を説明
する平面図

【図６】本発明に係るブレード位置検出装置でダイシン
グ装置のブレードを検出している状態を示す斜視図

【図７】本発明に係るブレード位置検出装置の作動状態
を説明するフローチャート

【図８】本発明に係るブレード位置検出装置の光学系に
汚れがない場合の測定結果を示すグラフ

【図９】本発明に係るブレード位置検出装置の光学系が
不均一に汚れた場合の測定結果を示すグラフ

【図１０】本発明に係るブレード位置検出装置の光学系
が均一に汚れた場合の測定結果を示すグラフ

【符号の説明】

１０…ブレード位置検出装置 １６…発光ダイオード（投光手段） ２２、２４…アンプ ２３…フォトダイオード（受光手段） ２８、３２…光ファイバ ３４、４０…レンズ（一対の光学系） ３６、３８…プリズム（一対の光学系） ３６Ａ、３８Ａ…プリズムの対向面 ４４…コンデンサ ４５Ａ…光量読取り手段 ４５Ｂ…ブレード変位読取り手段 ４７…記憶手段 ５４…ブレード（回転刃） ５６Ａ…ノズル ７４…コンパレータ ７６…ワンショト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 投光手段と、所定間隔をおいて対向して
   設けられ、前記投光手段から投光された光を一方の光学
   系で前記所定間隔内で集光し、集光後拡散した光を他方
   の光学系で集光する一対の光学系と、前記他方の光学系
   で集光された光を受光して光電変換する受光手段と、前
   記光学系の所定間隔の間を光軸に直交して移動し、前記
   所定間隔内で集光した光を遮光する回転刃と、前記受光
   手段の受光量を読み取ると共に前記回転刃の変位を読み
   取る手段と、前記受光手段の受光量が予め記憶されてい
   る設定値と一致した時に信号を出力する手段と、から成
   り、前記信号出力時の回転刃の変位位置に基づいて被加
   工物に対して回転刃の先端を位置決めするブレード位置
   検出装置であって、該ブレード位置検出装置が前記回転
   刃の加工テーブルから離れて設けられたブレード位置検
   出装置において、 前記一対の光学系の一方と他方の対向面に水とエアとを
   噴出する洗浄手段を備え、 前記洗浄手段は加工時に水を噴出して光学系の一方と他
   方の対向面に水膜を形成し、加工時に発生する切粉の付
   着を防止し、前記回転刃の位置検出時にエアを噴出して
   光学系の一方と他方の対向面に付着した水滴を除去する
   ことを特徴とするブレード位置検出装置。