200918270 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於切割裝置及切割方法，其將形成有半導體 裝置或電子零件之晶圓等的工件分割成各個晶片。 【先前技術】 對形成有半導體裝置或電子零件之晶圓等的工件實施切 斷或槽切割加工之切割裝置，係至少設有藉由主軸而高速 旋轉之稱爲刀片的薄型砂輪之旋轉切刀、保持工件之工件 台、及使工件台與刀片之相對位置產生變化的Χ，Υ，Ζ，Θ之 各移動軸。在加工工件時，冷卻或潤滑用之切削液係藉由 噴嘴供給於旋轉之刀片、或工件與刀片所接觸之加工點， 並藉由各移動軸之動作對工件實施切斷或槽切割加工。 第7圖顯示切割裝置之習知例。切割裝置70係由下述構 件等構成：高頻馬達內建型之主軸72,72 ’其相互對向地配 置且前端安裝有刀片71及輪罩（未圖示）；加工部74，具有 吸附保持工件W之工件台7 3 ;洗淨部7 5，其用以旋轉式地 洗淨加工完之工件W;載台76，其載置收容有多片被固定 於框架F上之工件W的匣盒；搬運工件W之搬運手段77; 及控制各部分之動作的控制器7 8 ° 如第8圖所示，加工部7 4之構造係具有：X工作台8 3 ’ 其由設於X基台80上之X導引機構81,81所導引’且藉由 線性馬達82而被朝圖中之Χ-Χ所示X方向驅動’並於X 工作台83上介由朝0方向旋轉之轉盤84而設置有工件台 200918270 85 ° 另外，在Y基台86之側面設有Y工作台88,88’其由Y 導引機構87,87所導引且藉由未圖示之步進馬達及滾珠絲 杠而被朝圖中之Υ-Υ所示Υ方向驅動。在各Υ工作台88 上設置Ζ工作台89，其藉由未圖示之驅動手段而被朝圖中 之Ζ-Ζ所示ζ方向驅動，並在Ζ工作台89之前端固定有安 裝了刀片71的高頻馬達內建型之主軸72。加工部74之構 造成爲上述構造，所以，刀片71被朝Υ方向作分度進刀並 朝Ζ方向作切入進刀，工件台7 3則被朝X方向作切削移送。 主軸72均以l，000rpm〜80,00 0rpm進行高速旋轉，並於 其旁邊側設置未圖示之供液噴嘴，其用以供給使工件W浸 漬於切削液中的切削液。 刀片7 1係可採用由鎳將金剛石砂粒或CBN砂粒電沉積 而形成之電沉積刀片、或由混入金屬粉末之樹脂所結合而 成的金屬樹脂黏結的刀片等。刀片7 1之尺寸係依加工內容 而可進行多種之選擇，但在將通常之半導體晶圓作爲工件 進行切割的情況，可採用直徑50mm，厚度30以111前後者。 另外，控制切割裝置70之各部分的動作之控制器，係由 CPU、記憶體、輸入輸出電路部、各種控制電路部等所構 成，並被組入切割裝置70之架台內部。 作爲此種之切割裝置’例如’提出有記載於專利文獻1 之切割裝置。 如第9圖所示，在切割裝置7 0中依序進行如下的步驟： 200918270 從載台7 6供給工件W之供給步驟；在加工部7 4進行工件 W之CH1切斷’然後，旋轉預定角度（通常爲9〇度）而進行 C Η 2切斷的切割步驟；及由洗淨部7 5進行洗淨之洗淨步 驟。當第1片工件W之所有步驟均結束時，供給第2片之 工件，並進行相同之步驟。 專利文獻1 :日本特開2002-2803 28號公報 【發明內容】 (發明所欲解決之課題） 在專利文獻1所記載之切割裝置中，隨著不斷進行工件 之加工，使得刀片被磨損而外徑尺寸減小。藉此，在切割 裝置中，在加工中或加工後需要適宜地計測刀片之磨耗 量，以調整工件與刀片所接觸之高度。以往，在此刀片之 磨耗量的計測中，係在工件之加工前與加工後使刀片略微 接觸於工件台，以計測刀片之前端位置，並從加工前與加 工後之計測値的差求取磨耗量。但是在此種計測方法中， 雖說是略微接觸，但因使刀片接觸於工件台，所以，總會 對工件台造成損傷，而恐有刀片受到破損之危險。 另外，在切割裝置中，會有因加工中所承受的負荷等而 造成刀片之位置偏移、或刀片產生歪斜的情況’若以處於 此種狀態下的刀片繼續加工時，則會極大地影響到加工精 度。但是，因刀片之偏移或歪斜程度微小，且刀片位於加 工部內，所以，要以目視進行確認會非常困難。 本發明正是針對此般問題點而提出並完成者’其目的在 200918270 於提供切割裝置及切割方法’係以非接觸方式計測加工前 之刀片外徑尺寸、刀片之磨耗量，並可容易確認刀片之狀 態。 (解決課題之手段） 爲了達成上述目的’本發明之切割裝置，其特徵爲具備：χ 工作台，係將已裝載工件之工件台朝X方向進行硏削移 送；0旋轉軸，係使該工件台朝0方向旋轉；主軸，於前 端安裝有旋轉切刀’並進行朝與X方向正交之γ方向的分 f - 度送刀；及攝影手段’係朝X方向對與該工件接觸之該旋 轉切刀的前端部附近進行拍攝。 根據本發明，在切割裝置具備攝影手段，係朝X方向對 刀片與工件接觸之刀片的前端附近進行拍攝。攝影手段係 拍攝加工前之刀片的前端附近，並藉由影像處理來計測其 前端部之位置。藉此，切割裝置可獲得加工前之刀片的外 徑尺寸資訊。同樣地，攝影手段係從加工後所拍攝之刀片 ,; 前端部的影像，計測加工後之前端部的位置。藉由這樣所 獲得之加工前與加工後的計測値之差異，計算出刀片之磨 耗量，並根據計算出之値，調整刀片之下降距離。 另外，在攝影手段中，在旋轉切刀之交換前後’藉由影 像處理來計測拍攝到之影像的中心位置與刀片之位置的 差，並從此差値來計測刀片之位置偏移。藉此’計測出刀 片之位置偏移量，進行位置之調整等。 (發明效果） 200918270 如上述說明，根據本發明之切割裝置及切割方法，能以 非接觸方式且不需透過作業者而可自動且容易地確認加工 前之刀片外徑尺寸、加工造成之刀片的磨耗量及刀片狀態 的各種資訊。 【實施方式】 以下’參照圖式詳細說明本發明之切割裝置及切割方法 的較佳實施形態。 首先’說明本發明之切割裝置的構成。第1圖爲切割裝 置之整體立體圖。 第1圖所示實施形態之切割裝置1，係由下列構件等所 構成：載台2 ’係在與外部裝置之間來承接收容有多個工 件的匣盒；搬運手段4，其具有吸附部3且將工件搬運至 裝置各部分；觀察工件上面之一對顯微鏡5,5 ;加工部6 ; 旋轉器7，其用以洗淨加工後之工件並進行乾燥；及控制 器8，其控制裝置各部分之動作。 在加工部6設有2根高頻馬達內建型之汽缸式或機械軸 承式的主軸10,10,其相互對向地配置且安裝有作爲旋轉切 刀之刀片9，此等之主軸10,10係高速旋轉，並可相互獨立 地進行朝圖中之Y方向的分度進刀及朝Z方向之切入進 刀。刀片9係由前側及下方開口之未圖示的法蘭罩所包 圍，並從設於法蘭罩之硏削噴嘴朝向加工點供給硏削水。 另外，在法蘭罩上設有未圖示之洗淨噴嘴’從此洗淨噴嘴 朝向加工點供給洗淨水。 200918270 粉 之 半 厚 的 18 體 以 之 設 之 驅 於 軌 被 除 之 24 刀片9係薄圓盤狀之砂輪，其可採用由鎳將金剛石砂 或C B N砂粒電沉積而形成之電沉積刀片、或由混入金屬 末之樹脂所結合而成的金屬樹脂黏結的刀片等。刀片9 尺寸係依加工內容而可進行多種之選擇，但在將通常之 導體晶圓作爲工件進行切割的情況，可採用直徑50mm， 度30/zm左右者。 又’在加工部6上設有吸附裝載工件之2台相同形狀 工件台12,14，此等係藉由後述之第2圖的X工作台16, 的移動’而朝第1圖之X方向進行硏削移送。 弟2圖爲顯不切割裝置1之加工部6的主要部分之立 圖。如同圖所示，在加工部6之工件台1 2,1 4的下方， 充分地包圍2台工件台1 2，1 4的方式水平地配置有箱狀 油槽20。在油槽20之左側面，沿圖中之箭頭X方向配 有2根一對之導軌（導引機構）22，22，在此等導軌22,22 間’與導軌22,22平行且沿油槽20之左側面配設有構成 動機構之滾珠絲杠24。 另外’旋轉驅動此滾珠絲杠24之伺服馬達26係配置 油槽2 0之縱深方向的深側處。又，於縱方向配置有由導 2 2，2 2所導引且利用伺服馬達2 6之滾珠絲杠2 4的旋轉而 朝X方向所驅動的X工件台1 6。又，本發明之驅動機構 採用滾珠絲杠24之驅動機構以外，亦可爲採用線性馬達 驅動機構。 如第3圖所示，在X工件台16上，設有與滾珠絲杠 -10- 200918270 螺合之滾珠螺母28、及滑動自如地卡合於導軌22,22之 塊3 0，3 0，並搭載有0工作台（0旋轉軸）3 2，其係以Z方 (參照第1圖）作爲軸而進行Θ旋轉，在此0工作台32上 裝有工件台12。Θ工作台32之旋轉軸係將其底面固定於 工作台16上所安裝的L字型的固定治具33上，以使工 台12可於水平面上朝0方向旋轉。 另外，覆蓋隨著X工作台16之X方向的移動而進行 縮動作之導軌22,22及滾珠絲杠24的一對蛇腹（蛇腹 件）34,34，係配置於油槽20之左側面。一方之蛇腹34的 端係固定於油槽20之縱深方向淺側，另一端係固定於X 作台1 6之縱深方向淺側邊緣部。另一方之蛇腹3 4的一 係固定於油槽20之縱深方向深側，另一端係固定於X工 台1 6之縱深方向深側邊緣部。又，在第2圖中省略另一 之蛇腹3 4。 又，在油槽2 0之左側面上部、X方向之驅動機構旁配 拍攝刀片9之攝影手段1 1。如第4圖所示，攝影手段 係朝第1圖之X方向對刀片9與工件所接觸之刀片9的 端部附近進行拍攝。攝影手段1 1在工件加工時係由未圖 之罩蓋所覆蓋，僅在攝影時成爲罩蓋被打開之狀態。 另一方面，如第2圖所示，在油槽20之右側面，亦同 地沿第1圖中之箭頭X方向配設有2根一對之導軌（導引 構）36,36，在此等導軌36,36之間，與導軌36,36平行且 油槽20之右側面配設有構成驅動機構之滾珠絲杠38。 滑 向 安 X 件 伸 構 工 端 作 方 備 11 前 示 樣 機 沿 -11 - 200918270 另外，旋轉驅動此滾珠絲杠3 8之伺服馬達40係配置於 油槽20之縱深方向的深側處。又，配置有由導軌36,36所 導引且利用伺服馬達40之滾珠絲杠3 8的旋轉而被朝X方 向所驅動的X工件台1 8。 在X工件台18上，設有與滾珠絲杠38螺合之滾珠螺母（未 圖示）、及滑動自如地卡合於導軌36,36之滑塊（未圖示）， 並搭載有0工作台（旋轉軸）44，其係以Z方向（參照第1 圖）作爲軸而進行0旋轉，在此β工作台44上安裝有工件 台14。Θ工作台44之旋轉軸係將其底面固定於X工作台 18上所安裝的未圖示之L字型固定機構上，以使工件台14 可於水平面上朝Θ方向旋轉。 另外，覆蓋隨著X工作台18之X方向的移動而進行伸 縮動作之導軌3 6,3 6及滾珠絲杠3 8的一對蛇腹（蛇腹構 件）46,46’係配置於油槽20之右側面。一方之蛇腹46的一 端係固定於油槽20之縱深方向淺側，另一端係固定於X工 作台1 8之縱深方向淺側邊緣部。另一方之蛇腹4 6的一端 係固定於油槽20之縱深方向深側，另一端係固定於X工作 台1 8之縱深方向深側邊緣部。又，在第2圖中省略另一方 之蛇腹46。 又’在油槽20之右側面上部、X方向之驅動機構旁配備 拍攝刀片9之攝影手段13。如第4圖所示，攝影手段13 係朝第1圖之X方向對刀片9與工件所接觸之刀片9的前 端部附近進行拍攝。攝影手段13在工件加工時係由未圖示 -12- 200918270 之罩蓋所覆蓋，僅在攝影時成爲罩蓋被打開之狀態。 另外，如第5圖所示，在加工部6立設有門型形狀的導 引基座48。在導引基座48之第5圖中左側面，朝圖中之箭 頭Y方向水平地安裝有主軸Y導引機構50，並設有2台主 軸Y工作台52,52，其係被主軸Y導引機構50所導引，且 藉由未圖示之驅動機構而朝Y方向進行分度進刀。在各主 軸Y工作台52，52上設有主軸Z工作台54，其係藉由未圖 示之導軌及驅動機構而朝圖中之箭頭Z方向作切入進刀， 在各個之主軸Z工作台54上，透過固定器56安裝有主軸 10 ° 2根主軸10,10係相互對向地配置，在各主軸10之前端 安裝有旋轉刀片9。藉由此種機構，2片之旋轉刀片9，9係 構成爲各自獨立並可進行Z方向之切入進刀及Y方向之分 度進刀。另外，主軸Y工作台16,18及主軸Z工作台54的 驅動機構，係可採用線性馬達，亦可採用伺服馬達及推動 螺桿。 在導引基座48之第5圖中右側面，設有2台顯微鏡驅動 手段5 8,60。此等顯微鏡驅動手段5 8，60係由下列構件所構 成：顯微鏡Y導引機構62，其安裝於導引基座48之右側 面且朝圖中之箭頭Y方向被水平地配置；顯微鏡Y工作台 64，其由顯微鏡Y導引機構62所導引’並藉由未圖示之驅 動機構朝Y方向移動；及顯微鏡Z工作台66’其藉由設於 顯微鏡Y工作台64上之未圖示的導軌及驅動機構，被朝圖 -13- 200918270 中之箭頭Z方向輸送。在顯微鏡Z工作台66上安裝有觀察 工件W上面之顯微鏡5。又，顯微鏡驅動手段58,60，不限 定設於導引基座48上，亦可設置於與導引基座48平行而 設之另外的導引基座之顯微鏡Y導引機構上。 藉由依此般所構成之顯微鏡驅動手段58,60，將顯微鏡 5，5朝圖中之Y方向及Z方向輸送。又，顯微鏡γ導引機 構6 2及顯微鏡Z工作台6 6之驅動機構，亦可採用線性馬 達或伺服馬達及推動螺桿等之已知驅動手段。在顯微鏡5 內組入未圖示之C C D照相機，並由設於第1圖之控制器8 內的影像處理裝置，對由CCD照相機所拍攝之工件W的影 像進行圖案選配處理，以進行工件W之對準作業。此等各 部分之驅動手段的控制、對準動作的控制、加工部6之控 制、及搬運手段4之控制等，全部由控制器8所進行。 其次，說明利用如此構成之切割裝置1之切割方法。 首先，藉由攝影手段11，13拍攝安裝於主軸10，10之刀片 9,9，並將刀片之初期狀態記憶於控制器8內。如第6圖所 示，拍攝之刀片9的影像，係從X方向對刀片9與工件W 接觸之刀片9的前端部附近進行拍攝之影像，然後藉由Ξ 知之影像處理方法來計測將刀片9固定於主軸1 〇用之從凸 緣9A，9B外周部至刀片前端部的距離、及攝影手段丨1，13 之攝影影像之中心位置與刀片9的位置偏移量’並記億於 控制器8內。 接著，藉由外部搬運手段將收容有工件之匣盒交付給切 -14- 200918270 割裝置1之載台2。在此匣盒內收容有多片透過切割膠帶 而黏著於框架上之工件W。然後，工件w由切割裝置1之 搬運手段4 一片一片地從匣盒中取出，並被吸附於工件台 1 2上。然後，工件台1 2被移動至顯微鏡γ導引機構6 2的 下方，同時顯微鏡5，5亦藉由顯微鏡γ工作台64而被搬送 至工件的正上方。在此處藉由顯微鏡Z工作台進行顯微鏡 5,5之焦點對準。接著，由組入顯微鏡5，5內之CCD照相機 拍攝形成於工件W上面的圖案部分，並採用已知之圖案選 f、 ^ 配手法進行對準。又，在進行此工件對準時，下一個工件 W被載置於工件台14上。 對準完之工件W係藉由工件台12被運至加工部6。在 此，2片之旋轉刀片9，9分別進行必要之切入進刀，並藉由 工件台12之X方向硏削移送，同時進行2根之加工區域（界 道）的加工。接著，旋轉刀片9,9朝Y方向進行必要間距量 之分度進刀而位於下一界道，並藉由工件台12之X方向硏 (削移送，亦對此2根線道進行加工。依此反覆地進行此動 作，直到工件W之一方向的所有界道均被加工。當一方向 的所有界道均被加工完時，藉由0工作台3 2之旋轉將工件 旋轉90度，對與先前之界道正交之界道進行加工。在加工 部6對最初之工件W進行加工之期間，下一個工件W移動 至顯微鏡Y導引機構62的下方，顯微鏡5,5藉由顯微鏡γ 工作台64而被搬運至工件W的正上方。在此處亦相同， 藉由顯微鏡Z工作台66進行顯微鏡5，5之焦點對準，並 -15- 200918270 由組入顯微鏡5,5內之CCD照相機拍攝形成於下一工件w 上面的圖案部分，並進行對準。當最初之工件W的加工結 束時，將完成對準之下一工件W搬入加工部6，進行同樣 的加工。 全部加工均結束之最初的工件W，可依需要在顯微鏡5,5 的下方進行加工槽之形狀或切削狀況的計測及評價。當加 工槽之評價結束時，工件W藉由搬運手段4被搬運至旋轉 器7，並在此處進行旋轉洗淨及旋轉乾燥。結束洗淨及乾 燥之工件W再次藉由搬運手段4被收容於原來的匣盒內。 下一工件W亦同樣地進行加工、洗淨及乾燥，並被收容於 原來的匣盒內。藉由不斷地反覆進行如上述之動作，對匣 盒內之所有工件W進行加工。 在這樣進行之工件W的加工中，控制器8係在達到預先 輸入之加工片數、距離或時間時，所有片數之工件W的加 工結束時，或有來自操作者之輸入時等，藉由攝影手段 1 1,1 3再次拍攝刀片9。此時，在加工中之情況，暫時停止 加工。 再次拍攝到之刀片9的影像，係與加工前相同，藉由已 知之影像處理方法來計測從凸緣9A，9B外周部至刀片9前 端部的距離、及攝影手段1 1,1 3之攝影影像之中心位置與 刀片9的位置偏移量。所計測之値係與記憶於控制器8內 之初期狀態的値進行比較，在從凸緣9A，9B外周部至刀片 9前端部的距離爲規定値以下之情況，藉由未圖示之機構 -16 - 200918270 自動地進行刀片9的交換，或是，對作業者發出刀片9之 交換的故障信息。另外，在攝影影像之中心位置與刀片9 的位置偏移量爲規定値以上之情況，同樣地進行刀片9的 交換’或是’對作業者發出故障信息，或是，將偏移量作 爲修正値記億於控制器8內，並調整主軸1 〇, 1 〇之γ方向 的分度進刀量。 另外’再次被拍攝之工件W加工後的刀片9之影像，亦 藉由影像處理而被計測刀片9之歪斜或彎曲。在歪斜或彎 曲比規定値大之情況，同樣進行刀片9之交換，或是對作 業者發出故障信息。 如上述說明’根據本發明之切割裝置及切割方法，以非 接觸方式計測加工前之刀片外徑尺寸及刀片的磨耗量，可 容易地確認刀片狀態，並可將此等資訊作爲產生加工品質 等之諸問題時的資訊，有效地加以應用。另外，無需作業 者之操作，可實施刀片交換時所實施之刀片裝設動作（切刀 設定動作），藉由使用自動刀片交換機構等，從刀片之交換 乃至裝設動作皆可自動地進行。 又，在本實施形態中，係具備複數個工件台、顯微鏡及 主軸之切割裝置中進行了說明，但本發明並不限定於此， 其在具備僅爲一個之工件台、顯微鏡及主軸之切割裝置、 僅具備主軸等之切削部的切割裝置等之任一情況中亦可實 施。 另外，在本實施形態中，攝影手段係設置於X工作台上， 但本發明並不限定於此，只要是在能朝X方向對刀片前端 -17- 200918270 部附近進行拍攝的部位，攝影手段可設置於其中之任一個 部位。 【圖式簡單說明】 第1圖爲顯示本發明之實施形態的切割裝置之外觀之立 體圖。 第2圖爲顯示第1圖所示切割裝置之加工部的構造之立 體圖。 第3圖爲顯示第2圖所示加工部的要部構造之剖視圖。 f 第4圖爲由攝影手段拍攝刀片的狀態之前視圖及側視 圖。 第5圖爲第2圖所示加工部之俯視圖。 第6圖爲由攝影手段所拍攝之刀片的影像。 第7圖爲顯示習知之切割裝置的外觀之立體圖。 第8圖爲顯示第7圖所示切割裝置之加工部的構造之立 體圖。 第9圖爲第7圖所示切割裝置之加工步驟。 , 【主要元件符號說明】 1,70 切 割 裝 置 5 顯 微 鏡 9 旋 轉 刀 片 9 A，9B 凸 緣 10 主 軸 11,13 攝 影 手 段 12,14 工 件 台 16,18 X 工 作 台 -18- 200918270 20 油 槽 22 導 軌 24 滾 珠 絲 杠 26 伺 服 馬 達 28 滾 珠 螺 母 30 滑 塊 32 Θ 工 作 台 33 固 定 治 具 34 蛇 腹 36 導 軌 38 滾 珠 絲 杠 40 伺 服 馬 達 44 Θ 工 作 台 46 蛇 腹 48 導 引 基 座 50 主 軸 Y 導 引 機 構 52 主 軸 Y 工 作 台 54 主 軸 Z 工 作 台 56 固 定 器 58,60 顯 微 鏡 驅 動 手 段 62 顯 微 鏡 Y 導 引 機構 64 顯 微 鏡 Y 工 作 台 6 6 顯 微 鏡 z 工 作 台 -19-