JP2009083076A

JP2009083076A - 切削装置

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Publication number: JP2009083076A
Application number: JP2007259430A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Ishii; 茂石井; Hiroteru Furusawa; 博輝古澤; Hiroyuki Hiraga; 洋行平賀
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2007-10-03
Filing date: 2007-10-03
Publication date: 2009-04-23
Anticipated expiration: 2027-10-03
Also published as: CN101402228B; JP5068621B2; CN101402228A

Abstract

【課題】ブレード検出機構を構成する発光部及び受光部の端面を適切なタイミングで洗浄できる切削装置を提供する。
【解決手段】切削装置の切削ブレード検出機構は、発光素子５６が出射した光を受光素子７２が受光した光量を記憶する受光量記憶手段を有している。出射端面６２及び受光端面６６が新品の際に発光素子５６が出射した光を受光素子７２が受光した際の光量を記憶する第１の記憶部７６と、出射端面６２及び受光端面６６が汚染状態にある際に光量を記憶する第２の記憶部７８と、第１の記憶部７６に記憶されている光量と第２の記憶部７８に記憶された光量との光量比を算出する光量比算出部８０と、切削ブレード２８の切刃２８ａの検出が可能な光量比の許容値を記憶する許容値記憶部８２と、光量比算出部８０で算出された光量比が許容値を下回った際、出射端面６２及び受光端面６６の洗浄をオペレータに知らせる洗浄報知部８６とを含んでいる。
【選択図】図６

Description

本発明は、ブレード検出機構を構成する発光部及び受光部の端面を適切なタイミングで洗浄可能な切削装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

切削装置は、半導体ウエーハを保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたウエーハを切削する切削手段とから少なくとも構成され、半導体ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。

切削手段には、切削ブレードの切刃を挟むように発光部の端面及び受光部の端面が位置付けられ、受光素子が受光する光量の変化によって切刃の欠け又は磨耗を検出するブレード検出機構が配設されている。ブレード検出機構が切刃の欠け又は磨耗を検出した場合には、切削ブレードを適宜交換できるように構成されている。

切削によって発生する切削屑が発光部及び受光部の端面に付着して適切に切刃の欠け又は磨耗を検出できないことがあるため、従来は切削ブレードを交換する際に発光部及び受光部の端面を、例えば実用新案登録公報第２５１１３７０号に開示されたようなクリーナ治具により洗浄している。

また、特開２００７−１０５８６１号公報に開示されたような切削ブレードを自動的に交換する交換装置を有する切削装置においては、発光部及び受光部の洗浄のタイミングをオペレータに適切に知らせる必要がある。
実用新案登録公報第２５１１３７０号特開２００７−１０５８６１号公報

しかし、従来のように切削ブレードを交換する度に発光部及び受光部の端面の洗浄を行うと、洗浄には数分の時間を要するため、切削ブレードを交換するたびに発光部及び受光部の洗浄を行うのは非常に煩わしいばかりでなく、生産性の低下を招くという問題がある。

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、ブレード検出機構を構成する発光部及び受光部の端面を適切なタイミングで洗浄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チャックテーブルと、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刃を外周に備えた切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該切削ブレードの切刃の欠けを少なくとも検出する切削ブレード検出機構とを備えた切削装置であって、前記切削ブレード検出機構は、発光部と、該発光部から出射される光を受光する受光部と、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を挟むように支持する支持手段と、前記発光部の出射端面と前記受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を検出する検出位置と退避位置との間で移動する移動手段と、前記発光部の出射端面及び前記受光部の受光端面が退避位置に移動された際、前記発光部が出射した光を前記受光部が受光し、光量を記憶する受光量記憶手段とを含み、該受光量記憶手段は、前記発光部の出射端面と前記受光部の受光端面とが清掃状態にあるとき該発光部が出射した光を該受光部が１００％受光した際の光量を記憶する第１の記憶部と、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とが汚染状態にあるとき該発光部が出射した光を該受光部が受光した際の光量を記憶する第２の記憶部と、前記第１の記憶部に記憶されている光量と前記第２の記憶部に記憶された光量との光量比を算出する光量比算出部と、前記切削ブレードの切刃の検出が可能な光量比の許容値を記憶する許容値記憶部と、前記光量比算出部で算出された光量比が該許容値記憶部に記憶された光量比を下回った際、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面の洗浄をオペレータに知らせる洗浄報知部とから構成されることを特徴とする切削装置が提供される。

本発明によると、切削ブレード検出機構を構成する発光部と受光部の端面が切削屑によって汚染され、切削ブレードの切刃を検出できる許容値を下回った際に、オペレータに発光部と受光部の端面の洗浄を知らせるように構成したので、切削ブレードを交換するたびに発光部及び受光部の端面の洗浄を行う必要がないため、洗浄に伴う煩わしさが解消されるとともに、生産性の向上を図ることができる。

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はウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置（ダイシング装置）２の外観を示している。

切削装置２の前面側には、オペレータ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手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。

図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。

ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５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Ｗ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に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハ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Ｗを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。

仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。

チャックテーブル１８は、回転可能且つ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Ｗの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。

アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２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処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。

アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０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。

切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８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。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。

図３を参照すると、切削手段２４の分解斜視図が示されている。図４は切削手段２４の斜視図である。２５は切削手段２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａを外周部に有している。

３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って延長する切削水ノズル３２が取り付けられている。切削水が、パイプ３４を介して切削水ノズル３２に供給される。ブレードカバー３０はねじ穴３６，３８を有している。

４０は着脱カバーであり、ブレードカバー３０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル４２を有している。切削水は、パイプ４４を介して切削水ノズル４２に供給される。

ねじ４８を着脱カバー４０の丸穴４６に挿通してブレードカバー３０のねじ穴３６に螺合することにより、着脱カバー４０がブレードカバー３０に固定される。これにより、図４に示すように切削ブレード２８の概略上半分がブレードカバー３０及び着脱カバー４０により覆われる。

５０はブレード検出ブロック（ブレード検出機構）であり、ねじ５４によりブレードカバー３０に取り付けられる。ブレード検出ブロック５０には発光素子及び受光素子からなる図示しないブレードセンサが取り付けられており、このブレードセンサにより切削ブレード２８の切刃２８ａの状態を検出する。

ブレードセンサにより切刃２８ａの欠けを検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。５５はブレードセンサの位置を調整するための調整ねじである。切削ブレード２８を交換する際には、着脱カバー４０を図３に示すようにブレードカバー３０から取り外し、後述する如く切削ブレード２８を交換する。

このように構成された切削装置２において、ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。

次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。

アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。

以下、撮像手段２２によるアライメントの概要について説明する。切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２で撮像し、表示手段６上に表示された画像をゆっくりと移動させながらパターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えばデバイスＤ中の回路の特徴部分を利用する。

オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のアライメント手段２０に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求めその値もメモリに記憶させておく。

さらに、撮像画像を画面上でゆっくりと移動することにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段２０のメモリに記憶させておく。

ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。このパターンマッチングは、Ｘ軸方向に伸長する同一ストリートＳ１に沿った互いに離間した少なくとも２点で実施する。

まず、Ａ点で撮像した画像を画面上でゆっくりと移動させながら、記憶させたキーパターンと実際の画像のキーパターンとのパターンマッチングを行い、キーパターンがマッチングした状態で画面を固定する。

このようにＡ点での撮像画面からパターンマッチングを実施したら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させてＡ点とＸ軸方向に相当離れたＢ点でのパターンマッチングを行う。

このとき、Ａ点からＢ点まで一気に移動してパターンマッチングを行うのではなく、Ｂ点への移動途中の複数個所で必要に応じてパターンマッチングを実施してＹ軸方向のずれを補正すべくチャックテーブル１８を僅かに回転させてθ補正を行って、最終的にＢ点でのパターンマッチングを実施することが好ましい。

Ａ点及びＢ点でのパターンマッチングが完了すると、２つのキーパターンを結んだ直線はストリートＳ１と平行となったことになり、キーパターンとストリートＳ１の中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。

切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。

切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、切削水供給ノズル３２，４２から切削水を切削ブレード２８及びウエーハＷに向かって噴出しながらストリートの切削を遂行する。切削ブレード２８に切削水を噴出することにより切削ブレード２８を冷却する。

メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。

切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。

洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。

次に、図５を参照して、ブレード検出機構５０の詳細について説明する。ブレード検出機構５０は、発光部６４と受光部７４とから構成される。発光部６４は、発光素子５６と、発光素子５６からの出射光を伝搬する光ファイバ５８と、ブレード検出機構５０の移動ブロック５７に取り付けられ光ファイバ５８の出射光を反射する直角プリズム６０と、直角プリズム６０に貼着されたサファイア等からなる透明保護プレート６２から構成される。透明保護プレート６２が発光部６４の出射端面を構成する。

また、受光部７４は、移動ブロック５７に取り付けられた直角プリズム６８と、直角プリズム６８に貼着されたサファイア等からなる透明保護プレート６６と、光ファイバ７０と、光ファイバ７０に接続された受光素子７２とから構成される。透明保護プレート６６が受光部７４の受光端面を構成する。

図５に示す状態は、発光部６４の出射端面６２と受光部７４の受光端面６６が切削ブレード２８の切刃２８ａを挟んで対峙するように検出位置に位置付けられた状態を示している。

調整ねじ５５を回転することにより移動ブロック５７を上昇させ、発光部６４の出射端面６２及び受光部７４の受光端面６６を図６に示す退避位置に移動することができる。すなわち、ブレード検出機構５０の発光部６４の出射端面６２と受光部７４の受光端面６６は、図５に示す検出位置と図６に示す退避位置との間で移動可能である。

発光素子５６としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）等が使用可能である。また、受光素子７２としては、フォトダイオード（ＰＤ）等が使用可能である。

切刃２８ａの欠け又は磨耗を検出した場合には、調整ねじ５５を回転して発光部６４の出射端面６２及び受光部７４の受光端面６６を図６に示す退避位置に移動させ、着脱カバー４０及びブレード検出機構５０を図３に示すようにブレードカバー３０から取り外し、この状態で切削ブレード２８を交換する。

図６に示す出射端面６２及び受光端面６６の退避位置において、出射端面（透明保護プレート）６２及び受光端面（透明保護プレート）６６が全く汚染されていない状態で、発光素子５６を発光させ、受光素子７２により発光素子５６が出射した光の１００％を受光させる。受光素子７２で受光した光の光量が電流値に変換され、この電流値が第１の記憶部７６に記憶される。

退避位置での光量検出が終了したならば、調整ねじ５５を調整することにより出射端面６２及び受光端面６６を図５に示す切削ブレード２８の切刃２８ａを挟んだ検出位置に位置付ける。この状態で、半導体ウエーハＷの切削ブレード２８による切削を実行する。

切削を継続してブレード検出機構５０が切刃２８ａの磨耗又は欠けを検出した場合には、切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。切削ブレード２８の交換時には、出射端面６２及び受光端面６６を退避位置に移動させる必要があるが、この退避位置で発光素子５６を発光させて受光素子７２で発光素子５６が出射した光を受光させる。このときの光量を受光素子７２で電流値に変換して第２の記憶部６６に記憶する。

光量比算出部８０は、第１の記憶部７６に記憶されている光量と第２の記憶部７８に記憶されている光量との光量比を算出する。許容値記憶部８２には、切削ブレード２８の切刃２８ａの欠け又は磨耗が検出可能な光量比の許容値を予め記憶させておく。許容値記憶部８２に記憶されている光量の許容値は、例えば第１の記憶部７６に記憶されている光量の７５％である。

光量比算出部８０で算出された光量比を許容値記憶部８２に記憶されている光量の記憶値と比較部８４で比較する。光量比算出部８０で算出された光量比が許容値を下回った場合には、洗浄報知部８６が出射端面６２及び受光端面６６の洗浄をアラーム又はモニター表示等によりオペレータに知らせるようにする。

アラーム又はモニター等の報知により、オペレータは出射端面６２及び受光端面６６の洗浄の必要性を認識できるため、出射端面６２及び受光端面６６の洗浄を実行する。洗浄実行後、受光素子７２が受光する光量は出射端面６２及び受光端面６６が全く汚染されていない新品時の１００％に戻ることはないが、例えば９８％程度までには回復する。尚、出射端面６２及び受光端面６６を洗浄しても受光量が充分回復しない場合は、ブレード検出機構５０を新たなブレード検出機構と交換することが好ましい。

切削を続行して、光量比算出部８０で算出される光量比が許容値記憶部８２に記憶されている、例えば、７５％まで低下するには、通常切削ブレード２８を１５枚〜２０枚交換した後である。本実施形態では、切削ブレード２８を交換する毎に出射端面６２及び受光端面６６の清掃は行わずに、発光素子５６を光らせて受光素子７２で受光する光量を検出する。

この光量が許容値を下回った場合に初めて、出射端面６２及び受光端面６６の清掃を実行する。その結果、切削ブレード２８を交換する度に出射端面６２及び受光端面６６を洗浄する必要がないため、洗浄に伴う煩わしさが解消されるとともに、洗浄に費やす時間が短縮化されるため、生産性の向上を図ることができる。

望ましい実施形態においては、受光素子７２による受光量の検出は切削ブレード２８交換時に行っているが、本発明はこれに限定されるものではなく、必要に応じて切削を中止して出射端面６２及び受光端面６６を退避位置に退避させ、受光素子７２が受光する光量の検出を行うようにしても良い。

上述した実施形態では、発光素子５６及び受光素子７２をそれぞれ光ファイバ５８，７０に接続して、出射端面６２及び受光端面６６を切削ブレード２８の切刃２８ａを挟んで対峙させるように構成したが、発光素子及び受光素子の取り付けスペースを十分確保できる場合には、発光素子及び受光素子を直接移動ブロック５７に取り付けて、切削ブレード２８の切刃２８ａを挟んで対峙させるように構成しても良い。

本発明実施形態の切削装置の外観斜視図である。フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。切削手段の分解斜視図である。切削手段の斜視図である。検出位置に位置付けられたブレード検出機構を示す図である。ブレード検出機構が退避位置に位置付けられた本発明実施形態のブロック図である。

符号の説明

２切削装置
１８チャックテーブル
２４切削手段
２６スピンドル
２８切削ブレード
２８ａ切刃
３０ブレードカバー
５０ブレード検出機構（ブレード検出ブロック）
５５調整ねじ
５６発光素子
６２出射端面（透明保護プレート）
６６受光端面（透明保護プレート）
７２受光素子

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、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刃を外周に備えた切削ブレードが回転可能に装着された切削手段と、該切削ブレードの切刃の欠けを少なくとも検出する切削ブレード検出機構とを備えた切削装置であって、
前記切削ブレード検出機構は、発光部と、該発光部から出射される光を受光する受光部と、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を挟むように支持する支持手段と、前記発光部の出射端面と前記受光部の受光端面とを前記切削ブレードの切刃を検出する検出位置と退避位置との間で移動する移動手段と、前記発光部の出射端面及び前記受光部の受光端面が退避位置に移動された際、前記発光部が出射した光を前記受光部が受光し、光量を記憶する受光量記憶手段とを含み、
該受光量記憶手段は、前記発光部の出射端面と前記受光部の受光端面とが清掃状態にあるとき該発光部が出射した光を該受光部が１００％受光した際の光量を記憶する第１の記憶部と、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面とが汚染状態にあるとき該発光部が出射した光を該受光部が受光した際の光量を記憶する第２の記憶部と、前記第１の記憶部に記憶されている光量と前記第２の記憶部に記憶された光量との光量比を算出する光量比算出部と、前記切削ブレードの切刃の検出が可能な光量比の許容値を記憶する許容値記憶部と、前記光量比算出部で算出された光量比が該許容値記憶部に記憶された光量比を下回った際、該発光部の出射端面と該受光部の受光端面の洗浄をオペレータに知らせる洗浄報知部とから構成されることを特徴とする切削装置。