TWI713706B - 切削裝置的設置方法 - Google Patents

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Abstract

提供一種切削裝置的設置方法，能夠減低切削液的影響，而正確地檢測裝配有切削刀的切削單元之位置。
一種檢測切削刀(46)的先端之位置之切削裝置(2)的設置方法，包含：供給停止步驟，停止對於切削刀之切削液(21)的供給；及水切步驟，令切削單元(42)於切入饋送方向移動，使旋轉的切削刀侵入至刀尖位置檢測單元(50)的刀侵入部(54c)後，令切削刀該刀侵入部退避，藉此使切削刀的周圍的氣流變化，令伴隨該切削刀而旋轉的切削液往周圍飛散；及位置檢測步驟，令旋轉的切削刀再次侵入至刀侵入部，檢測當受光部(58)的受光量成為了規定之光量時的切削單元之位置。

Description

切削裝置的設置方法
本發明有關調整裝配有切削刀的切削單元的位置之切削裝置的設置方法。
當切削以半導體晶圓為代表之板狀的被加工物時，例如會使用裝配著環狀的切削刀之切削裝置。一面令此切削刀旋轉而切入被加工物，一面令被加工物與切削刀相對地移動，藉此便能切削被加工物。
不過，若以上述這樣的切削裝置來切削被加工物，則切削刀的磨耗會加劇，其直徑會逐漸變小。若持續使用因磨耗而直徑變小了的切削刀，則切削刀對於被加工物之切入會變淺，而無法適當地切削被加工物。
鑑此，下述之設置方法正導入實用，即，在任意的時間點檢測切削刀的先端(下端)之位置，以此先端的位置為基準，控制切削刀的切入深度(例如參照專利文獻1、2)。此設置方法中，例如，是對位於切削刀的下方之光學式的感測器而言令受旋轉之切削刀下降，藉由切削刀遮蔽感測器內的光路，藉此檢測切削刀的先端之位置。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2001-298001號公報
[專利文獻2]日本特開2013-251457號公報
然而，上述之設置方法中，例如，若令切削刀下降而侵入感測器內，則切削刀的旋轉或感測器的形狀等會相互作用，造成切削刀的周圍的氣流變化。其結果，伴隨切削刀而旋轉之切削液會落下而附著於感測器，而可能無法正確地檢測切削刀的先端之位置。
本發明係有鑑於這一點而研發，其目的在於提供一種切削裝置的設置方法，能夠減低切削液的影響，而正確地檢測裝配有切削刀的切削單元之位置。
按照本發明之一態樣，提供一種切削裝置的設置方法，係使用切削裝置來檢測該切削刀的先端之位置，該切削裝置具備：夾盤平台，將被加工物在保持面予以保持；及切削單元，裝配有將被保持於該夾盤平台的被加工物予以切削之切削刀；及切削液供給單元，對該切削 刀供給切削液；及移動機構，將該切削單元於和該保持面正交之切入饋送方向移動；及刀尖位置檢測單元，具有隔著供該切削刀侵入的刀侵入部而面對面之發光部與受光部，而檢測該切入饋送方向之該切削刀的先端之位置；及控制單元，控制各構成要素；該切削裝置的設置方法，其特徵為，具備：供給停止步驟，停止對於該切削刀之切削液的供給；及水切步驟，於實施了該供給停止步驟後，不藉由該刀尖位置檢測單元檢測該切削單元的位置而令該切削單元於該切入饋送方向移動，使在該切削液附著的狀態下旋轉的該切削刀侵入至該刀侵入部，藉此使該切削刀的周圍的氣流變化，令伴隨該切削刀而旋轉的切削液往周圍飛散；及位置檢測步驟，於實施了該水切步驟後，令旋轉的該切削刀再次侵入至該刀侵入部，檢測當該受光部的受光量成為了規定之光量時的該切削單元之位置。
本發明之一態樣中，較佳是，該刀尖位置檢測單元，具有對該受光部及該發光部的端面供給空氣之空氣供給部，於該水切步驟中從該空氣供給部供給空氣。
本發明之一態樣之切削裝置的設置方法中，於檢測切削單元的位置之位置檢測步驟之前，係實施令伴隨切削刀而旋轉的切削液往周圍飛散之水切步驟，故實施位置檢測步驟時，切削液便不易附著於刀尖位置檢測單元的發光部與受光部。故，能夠減低切削液的影響，正確地 檢測切削單元之位置。
11‧‧‧被加工物
13‧‧‧膠帶
15‧‧‧框
21‧‧‧切削液
23‧‧‧光
2‧‧‧切削裝置
4‧‧‧基台
6‧‧‧X軸移動機構
8‧‧‧X軸導軌
10‧‧‧X軸移動平台
12‧‧‧X軸滾珠螺桿
14‧‧‧X軸脈衝電動機
16‧‧‧平台基座
18‧‧‧夾盤平台
18a‧‧‧夾
18b‧‧‧保持面
20‧‧‧儲水盒
22‧‧‧支撐構造
24‧‧‧切削單元移動機構(移動機構、移動手段)
26‧‧‧Y軸導軌
28‧‧‧Y軸移動板
30‧‧‧Y軸滾珠螺桿
32‧‧‧Y軸脈衝電動機
34‧‧‧Z軸導軌
36‧‧‧Z軸移動板
38‧‧‧Z軸滾珠螺桿
40‧‧‧Z軸脈衝電動機
42‧‧‧切削單元(切削手段)
44‧‧‧相機(拍攝單元、拍攝手段)
46‧‧‧切削刀
48‧‧‧切削液供給噴嘴(切削液供給單元、切削液供給手段)
50‧‧‧刀尖位置檢測單元(刀尖位置檢測手段)
52‧‧‧控制單元(控制手段)
52a‧‧‧電壓比較部
52b‧‧‧先端位置檢測部
52c‧‧‧算出部
52d‧‧‧位置修正部
54‧‧‧基座
54a‧‧‧支撐部
54b‧‧‧檢測部
54c‧‧‧刀侵入部
56‧‧‧發光部
58‧‧‧受光部
60‧‧‧空氣供給噴嘴(空氣供給部)
62‧‧‧液體供給噴嘴(液體供給部)
64‧‧‧連結件
66‧‧‧護罩
68‧‧‧光源
70‧‧‧光電變換部
[圖1]切削裝置的構成例模型示意立體圖。
[圖2]將刀尖位置檢測單元擴大之立體圖。
[圖3]設置方法的概要示意模型圖。
[圖4]水切步驟示意側面圖。
[圖5]位置檢測步驟示意側面圖。
[圖6]切削單元的動作例子示意圖。
[圖7]習知的設置方法示意側面圖。
參照所附圖面，說明本發明一態樣之實施形態。本實施形態之切削裝置的設置方法，包含供給停止步驟、水切步驟(參照圖4)、及位置檢測步驟(參照圖5)。
供給停止步驟中，停止對於切削刀之切削液的供給。水切步驟中，令切削刀的周圍的氣流變化，藉此令伴隨切削刀而旋轉之切削液飛散。位置檢測步驟中，使用刀尖位置檢測單元檢測切削單元之位置。以下，針對本實施形態之切削裝置的設置方法詳述之。
首先，說明本實施形態中使用之切削裝置的例子。圖1為本實施形態之切削裝置的構成例模型示意立 體圖。如圖1所示，切削裝置2，具備供各構成要素裝載之基台4。在基台4的上面，設有X軸移動機構6。X軸移動機構6。具備平行於X軸方向(加工饋送方向、前後方向)之一對X軸導軌8，X軸移動平台10可滑動地安裝於X軸導軌8。
在X軸移動平台10的下面(背面)側，設有螺帽(未圖示)，在此螺帽，螺合有平行於X軸導軌8之X軸滾珠螺桿12。在X軸滾珠螺桿12的一端部，連結有X軸脈衝電動機14。藉由X軸脈衝電動機14令X軸滾珠螺桿12旋轉，藉此X軸移動平台10會沿著X軸導軌8於X軸方向移動。在此X軸移動機構6，設有測定X軸移動平台10的X軸方向的位置之X軸測定單元(未圖示)。
在X軸移動平台10的上面側(表面側)，設有平台基座16。在平台基座16的上部，配置有用來保持被加工物11之夾盤平台(chuck table)18。在夾盤平台18的周圍，設置有將支撐被加工物11的環狀的框15從四方予以固定之4個夾18a。
被加工物11，例如為由矽等半導體所成之圓形的晶圓，其上面(表面)側被分成中央的裝置區域、及圍繞裝置區域之外周剩餘區域。裝置區域，又被以格子狀排列之分割預定線(切割道(street))劃分成複數個區域，在各區域形成有IC、LSI等裝置。
在被加工物11的下面(背面)側，貼附有直 徑比被加工物11還大之膠帶13。在膠帶13的外周部分，固定有環狀的框15。也就是說，被加工物11，透過膠帶13而被支撐於框15。另，本實施形態中，雖將由矽等半導體所成之圓形的晶圓訂為被加工物11，但被加工物11的材質、形狀等並無限制。例如，亦能將由陶瓷、樹脂、金屬等的材料所成之任意形狀的基板使用作為被加工物11。
夾盤平台18，連結至電動機(旋轉驅動源)(未圖示)等，繞著大致平行於Z軸方向(切入饋送方向、上下方向)之旋轉軸旋轉。此外，若以上述的X軸移動機構6令X軸移動平台10於X軸方向移動，則夾盤平台18會於X軸方向被加工饋送。
夾盤平台18的上面，成為保持被加工物11之保持面18b。此保持面18b，形成為相對於X軸方向及Y軸方向(分度饋送方向、左右方向)而言大致平行，通過形成於夾盤平台18或平台基座16的內部之通路(未圖示)等而連接至吸引源(未圖示)。另，此吸引源的負壓，在對平台基座16固定夾盤平台18時亦會利用。
在接近夾盤平台18之位置，設有將被加工物11往夾盤平台18搬運之搬運機構(未圖示)。此外，在X軸移動平台10的鄰近，設有儲水盒20，暫時性地貯留切削時使用完之純水等切削液的廢液。貯留於儲水盒20內之廢液，通過排液管(未圖示)等被排出至切削裝置2的外部。
在基台4的上面，配置有跨越X軸移動機構6之門型的支撐構造22。在支撐構造22的前面上部，設有2組切削單元移動機構(移動機構、移動手段)24。各切削單元移動機構24，共通地具備配置於支撐構造22的前面而大致平行於Y軸方向之一對Y軸導軌26。在Y軸導軌26，可滑動地安裝有構成各切削單元移動機構24之Y軸移動板28。
在各Y軸移動板28的背面側，設有螺帽(未圖示)，在此螺帽，各自螺合有平行於Y軸導軌26之Y軸滾珠螺桿30。在各Y軸滾珠螺桿30的一端部，連結有Y軸脈衝電動機32。藉由Y軸脈衝電動機32令Y軸滾珠螺桿30旋轉，則Y軸移動板28會沿著Y軸導軌26於Y軸方向移動。
在各Y軸移動板28的前面(表面)，設有大致平行於Z軸方向之一對Z軸導軌34。在Z軸導軌34，可滑動地安裝有Z軸移動板36。
在各Z軸移動板36的背面側，設有螺帽(未圖示)，在此螺帽，各自螺合有平行於Z軸導軌34之Z軸滾珠螺桿38。在各Z軸滾珠螺桿38的一端部，連結有Z軸脈衝電動機40。藉由Z軸脈衝電動機40令Z軸滾珠螺桿38旋轉，則Z軸移動板36會沿著Z軸導軌34於Z軸方向移動。
在各切削單元移動機構24，設有測定Y軸移動板28的Y軸方向的位置之Y軸測定單元(未圖示)。 此外，在各切削單元移動機構24，設有測定Z軸移動板36的Z軸方向的位置之Z軸測定單元(未圖示)。
在Z軸移動板36的下部，設有用來切削被加工物11之切削單元(切削手段)42。此外，在和切削單元42鄰接之位置，設置有用來拍攝被加工物11之相機(拍攝單元、拍攝手段)44。藉由各切削單元移動機構24，若令Y軸移動板28於Y軸方向移動，則切削單元42及相機44被分度饋送，若令Z軸移動板36於Z軸方向移動，則切削單元42及相機44升降。
另，相對於夾盤平台18等之切削單元42及相機44的X軸方向的位置，是以上述的X軸測定單元測定。此外，相對於夾盤平台18等之切削單元42及相機44的Y軸方向的位置，是以上述的Y軸測定單元測定。又，相對於夾盤平台18等之切削單元42及相機44的Z軸方向的位置，是以上述的Z軸測定單元測定。
切削單元42，具備大致平行於Y軸方向之作為旋轉軸的心軸(未圖示)。在心軸的一端側，裝配有環狀的切削刀46。在心軸的另一端側連結著電動機(旋轉驅動源)(未圖示)等，切削刀46藉由透過心軸而傳遞之電動機的轉矩而旋轉。
此外，在切削刀46的鄰近，設有對被加工物11或切削刀46等供給純水等切削液之切削液供給噴嘴(切削液供給單元、切削液供給手段)48。在切削刀46的下方，配置有於Z軸方向檢測切削刀46的先端(下 端)之位置之刀尖位置檢測單元(刀尖位置檢測手段)50。
X軸移動機構6、夾盤平台18、搬運機構、切削單元移動機構24、切削單元42、相機44、刀尖位置檢測單元50等構成要素，各自連接至控制單元(控制手段)52。此控制單元52，配合被加工物11的加工條件等，而控制上述的各構成要素。
圖2為將刀尖位置檢測單元50擴大之立體圖。如圖2所示，刀尖位置檢測單元50，具備供各構成要素裝載之基座54。基座54，包含大致直方體狀的支撐部54a、及豎立於支撐部54a的後端側(X軸方向的一方側)之檢測部54b。
在檢測部54b的上端部，形成有以切削刀46能夠侵入的態樣被切凹之刀侵入部54c。刀侵入部54c，具備於Y軸方向面對面之一對內側面，在此一對內側面，分別配置有構成光學式的感測器之發光部56與受光部58。也就是說，發光部56與受光部58，隔著刀侵入部54c而面對面。
在位於檢測部54b的前方側(X軸方向的另一方側)之支撐部54a的上面，設有用來對發光部56及受光部58供給空氣之2根空氣供給噴嘴(空氣供給部)60。此外，在和空氣供給噴嘴60鄰接之位置，設有用來對發光部56及受光部58供給水等液體之2根液體供給噴嘴(液體供給部)62。發光部56及受光部58，例如藉由 來自液體供給噴嘴62的液體被洗淨後，藉由來自空氣供給噴嘴60的空氣被乾燥。
在基座54的後端面，透過由鉸鏈等所成之連結件64而安裝有直方體狀的護罩66。此護罩66的內部為空洞。因此，例如以連結件64為中心令護罩66旋轉至閉位置，藉此便能將檢測部54b、空氣供給噴嘴60、液體供給噴嘴62等收容至護罩66的內部。
另一方面，以刀尖位置檢測單元50檢測切削刀46的先端之位置時，令護罩66旋轉至圖2所示之開位置，使檢測部54b、空氣供給噴嘴60、液體供給噴嘴62等露出。如此一來，便能令切削刀46侵入至刀侵入部54c，而檢測切削刀46的先端之位置。
接著，說明以此切削裝置2實施之設置方法的概要。圖3為設置方法的概要示意模型圖。首先，從透過光纖等而連接至發光部56之光源68令光產生，將此光從發光部56往受光部58照射。被照射至受光部58的光，會通過光纖等而被送往光電變換部70。
光電變換部70，例如藉由1或複數個光電變換元件所構成，將從受光部58送來的光變換成電壓而輸出。和從光電變換部70輸出的電壓有關之資訊，例如被送往控制單元52內的電壓比較部52a。電壓比較部52a，將從光電變換部70輸出的電壓，與任意的基準電壓(閾值電壓)比較，將其結果輸出至先端位置檢測部52b。
先端位置檢測部52b，基於電壓比較部52a的 輸出、與來自切削單元移動機構24(Z軸測定單元)的訊號，而檢測切削刀46的先端(下端)之位置。具體而言，例如，先端位置檢測部52b，將從光電變換部70輸出的電壓達到上述基準電壓(基準電壓以下)時之切削單元42的Z軸方向的位置，檢測成為切削刀46的先端(下端)之位置。
和藉由先端位置檢測部52b檢測出的切削刀46的先端(下端)之位置有關之資訊，被送往算出部52c。算出部52c，基於從先端位置檢測部52b通知之切削刀46的先端之位置，算出Z軸方向之切削刀46(切削單元42)之位置的修正量。另，此算出部52c，亦可基於切削刀46的先端之位置的變化等，來算出切削刀46的磨耗量。
藉由算出部52c算出的Z軸方向之切削刀46(切削單元42)之位置的修正量(或磨耗量)，會被通知給位置修正部52d。
位置修正部52d，基於從算出部52c通知之修正量(或磨耗量)，修正切削刀46(切削單元42)的Z軸方向之位置。
接下來，詳述本實施形態之切削裝置的設置方法。本實施形態之切削裝置的設置方法中，例如，是在被加工物11的加工前、加工中、或加工後之任意的時間點，實施停止對旋轉的切削刀46之切削液供給之供給停止步驟。
如此一來，便不會對切削刀46供給新的切削液。但，切削刀46，於實施了供給停止步驟後仍持續旋轉。因此，於實施供給停止步驟前已供給至切削刀46的切削液的一部分，會維持附著於切削刀46，而和切削刀46一起(伴隨切削刀46)持續旋轉。
於供給停止步驟後，令切削刀46的周圍的氣流變化(擾亂)，藉此實施令和切削刀46一起旋轉的切削液飛散之水切步驟。圖4為水切步驟示意側面圖。此水切步驟中，首先，將切削刀46置放於設於刀尖位置檢測單元50之刀侵入部54c的上方。
接著，藉由切削單元移動機構24令切削單元42下降，令正在旋轉的切削刀46侵入至刀尖位置檢測單元50的刀侵入部54c。如此一來，切削刀46的周圍的氣流會藉由刀尖位置檢測單元50而變化(被擾亂)，故和切削刀46一起旋轉的切削液21會往周圍飛散。
接下來，令切削刀46退避至刀侵入部54c的上方。另，此水切步驟，較佳是一面從空氣供給噴嘴60對發光部56及受光部58供給空氣一面實施。如此一來，從切削刀46飛散、落下的切削液21，便不易附著於發光部56及受光部58。
於水切步驟後，實施使用刀尖位置檢測單元50來檢測切削單元42的位置之位置檢測步驟。圖5為位置檢測步驟示意側面圖。如圖5所示，此位置檢測步驟中，一面從發光部56往受光部58照射光23一面令切削 單元42下降，令旋轉著的狀態的切削刀46再次侵入至刀侵入部54c。
如此一來，如圖5所示，從發光部56往受光部58照射的光23會被切削刀46部分地遮擋，受光部58的受光量會達成規定之閾值(成為規定之閾值以下)。電壓比較部52a中用作為閾值之基準電壓，是對應於此受光量之閾值而設定。
故，若受光部58的受光量達到規定之閾值(成為規定之閾值以下)，則從光電變換部70輸出的電壓亦會達到基準電壓(成為基準電壓以下)。然後，此時的切削單元42的Z軸方向之位置，會被檢測成為切削刀46的先端(下端)之位置。
另，實施此位置檢測步驟之次數並無限制。例如，於水切步驟後可僅實施1次位置檢測步驟，亦可於水切步驟後連續性地、或斷續性地實施數次位置檢測步驟。
圖6為設置方法中的切削單元42的動作例子示意圖。另，圖6中，橫軸表示時間(t)，縱軸表示切削單元的Z軸方向之位置(z)。此外，期間t0-t1對應於水切步驟，期間t1-t2、期間t2-t3、期間t3-t4各自對應於位置檢測步驟。也就是說，圖6所示例子中，於水切步驟後連續性地實施3次位置檢測步驟。
水切步驟的目的，是令伴隨切削刀46而旋轉的切削液21往周圍飛散，因此此水切步驟中，如圖6所 示，可令切削單元24比位置檢測步驟還高速移動。如此一來，便能縮短設置所需的時間。
此外，水切步驟中，無須如位置檢測步驟般，令切削單元42下降至受光部58的受光量達到規定之閾值(成為規定之閾值以下)的位置z2為止。例如，圖6所示例子中，是令切削單元42至下降至切削刀46稍微侵入至刀侵入部54c的位置z1為止。另，位置z0，為切削單元42的零點(成為基準之位置)。
像這樣，本實施形態之切削裝置的設置方法中，於檢測切削單元42的位置之位置檢測步驟之前，係實施令伴隨切削刀46而旋轉的切削液21往周圍飛散之水切步驟，故實施位置檢測步驟時，切削液21便不易附著於刀尖位置檢測單元50的發光部56與受光部58。故，能夠減低切削液21的影響，正確地檢測切削單元42之位置。
圖7為習知的設置方法示意側面圖。如圖7所示，習知的設置方法中，不會實施如本實施形態般之水切步驟，故從切削刀46飛散、落下的切削液21容易附著於發光部56及受光部58，無法正確地檢測切削單元42的位置之可能性高。相對於此，本實施形態中，於位置檢測步驟前會實施水切步驟，故相較於習知的設置方法會變得容易正確地檢測切削單元42的位置。
接著，說明為了確認本實施形態之切削裝置的設置方法的效果而進行之實驗。此實驗中，係將本實施 形態的設置方法、與習知的設置方法各自試行複數次，於各試行前後當受光部的受光量發生規定的差距之情形下(亦即，當規定份量的切削液附著於發光部或受光部之情形下)，則重試(再試行)，並確認其次數。實驗結果如表1所示。另，表1中，併予表示檢測出的先端的位置之偏差精度(3σ)。
Figure 106107998-A0202-12-0015-3
如表1所示，習知的設置方法中，重試的發生率為42%，相對於此，上述實施形態之設置方法中，重試的發生率大幅改善為1%。此外，偏差精度(3σ)，亦從0.97μm改善為0.57μm。偏差精度(3σ)改善的原因，亦可認為是切削液變得不易附著於發光部及受光部而造成。
另，上述實施形態之構造、方法等，凡是不脫離本發明目的之範圍，均能適當變更而實施。
21‧‧‧切削液
42‧‧‧切削單元(切削手段)
46‧‧‧切削刀
50‧‧‧刀尖位置檢測單元(刀尖位置檢測手段)
54b‧‧‧檢測部
54c‧‧‧刀侵入部
56‧‧‧發光部
58‧‧‧受光部

Claims (2)

  1. 一種切削裝置的設置方法，係使用切削裝置來檢測該切削刀的先端之位置，該切削裝置具備：夾盤平台，將被加工物在保持面予以保持；及切削單元，裝配有將被保持於該夾盤平台的被加工物予以切削之切削刀；及切削液供給單元，對該切削刀供給切削液；及移動機構，將該切削單元於和該保持面正交之切入饋送方向移動；及刀尖位置檢測單元，具有隔著供該切削刀侵入的刀侵入部而面對面之發光部與受光部，而檢測該切入饋送方向之該切削刀的先端之位置；及控制單元，控制各構成要素；該切削裝置的設置方法，其特徵為，具備：供給停止步驟，停止對於該切削刀之切削液的供給；及水切步驟，於實施了該供給停止步驟後，不藉由該刀尖位置檢測單元檢測該切削單元的位置而令該切削單元於該切入饋送方向移動，使在該切削液附著的狀態下旋轉的該切削刀侵入至該刀侵入部，藉此使該切削刀的周圍的氣流變化，令伴隨該切削刀而旋轉的切削液往周圍飛散；及位置檢測步驟，於實施了該水切步驟後，令旋轉的該切削刀再次侵入至該刀侵入部，檢測當該受光部的受光量成為了規定之光量時的該切削單元之位置。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之切削裝置的設置方法， 其中，該刀尖位置檢測單元，具有對該受光部及該發光部的端面供給空氣之空氣供給部，於該水切步驟中從該空氣供給部供給空氣。
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