JP2011104731A

JP2011104731A - 切削装置

Info

Publication number: JP2011104731A
Application number: JP2009263594A
Authority: JP
Inventors: Kengo Okunari; 研悟奥鳴; Toshifumi Matsuyama; 敏文松山
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2011-06-02

Abstract

【課題】簡単な構造でブレード検出センサーの位置が変動することのない切削装置を提供することである。
【解決手段】被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持するとともに切削水を供給する切削手段と、該切削ブレードの切り込み方向位置を検出するブレート検出手段と、該ブレード検出手段を支柱を介して支持するテーブルベースと、該テーブルベースを加工送り方向に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルを挿入する第１開口部と該ブレード検出手段の該支柱を挿入する第２開口部を有し該テーブルベースに固定された防水カバーと、該防水カバーに連結され該防水カバーと共に該加工送り手段を覆う蛇腹と、を備えた切削装置であって、該防水カバーは該テーブルベースに対して複数のブラケットを介して固定され、該支柱は該防水カバーの該第２開口部に隙間を有して挿入され、該隙間は弾性部材からなるシールによって閉塞されていることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、一般的に切削装置に関し、特に、切削装置の切削ブレードの切り込み方向の基準位置を検出するためのブレード検出手段を備えた切削装置に関する。

半導体ウエーハやセラミックス、ガラス等の精密切削が必要となる種々の電子部品は、ダイシングソーといわれる切削装置で個々のチップに分割される。これら電子部品の加工にはミクロン単位の精密な切断が必要であり、それにはチップのサイズのみならず切り込み深さも重要となる。

例えば、半導体ウエーハはダイシングテープに固定され、ダイシングテープに切削ブレードを１０〜３０μｍ程度切り込ませて半導体ウエーハが完全切断されるが、このダイシングテープへの切り込み量が足りなければウエーハは不完全切断となり、下側の切断辺は欠けたようなギザギザ状態となってしまう。

また、切削に用いる切削ブレードは、切削加工するにつれて消耗（磨耗）していく性質を持っており、切削ブレードの消耗による切り込み深さの変動を随時補正していく必要がある。

こうした切削ブレードの刃先位置の変動は、光学センサーとよばれる位置検出手段によって随時検出され、検出結果に基づいて切削ブレードの高さ位置の補正（原点位置補正）を行うようにしている（例えば、特開平１１−２１４３３４号公報参照）。この技術によって、被加工物を固定するチャックテーブルや被加工物を切断せずに、切削ブレードを傷めることなく容易に切削ブレードの高さ位置を検出することができる。

ところが、昨今の加工技術の進化や製品の多様化により、例えば予め幅の厚い切削ブレードで浅切りした後、薄い切削ブレードで分割するといった加工方法を用いてチップの切断辺の欠け（チッピング）を抑制する加工方法が採用されている。

また、シリコンウエーハ上面に形成された樹脂膜とその土台となるシリコンとを別の切削ブレードで切り分けることによりどちらの材質にも最適な切削加工ができることで、チッピングサイズを抑制するといった加工方法が多く用いられている。

これらの切削加工には、特に半導体ウエーハの上面側を加工するハーフカットを実施する際、切り込み深さが要求以上でも要求以下でも良好な加工結果が得られないことから高精度な切り込み深さの制御が要求される。

特開平１１−２１４３３４号公報

従来の切削装置では、切削ブレードの刃先位置の変動は光学センサーを有するブレード位置検出手段によって随時検出され、検出結果に基づいて切削ブレードの高さ位置の補正（原点位置調整）を行っているが、ブレード位置検出手段の金属製の支柱が樹脂製の防水カバーにねじで固定されている。

よって、防水カバーに切削水がかかったり、乾いたりする際に防水カバーが膨張や収縮を繰り返し、金属より大きい熱膨張率をもつ樹脂製防水カバーの膨張や収縮に引きずられて、ブレード位置検出手段の支柱が僅かながらも傾くことで、光学センサーの位置が変動し、切削ブレードの基準位置を正確に検出することができないという問題があった。特に、被加工物のサイズが大きくなるに伴い防水カバーの面積も増大し、その分防水カバーが膨張や収縮する量も大きくなる。

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、簡単な構造でブレード検出センサーの位置が変動することの無い切削装置を提供することである。

本発明は、被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持するとともに切削水を供給する切削手段と、該切削ブレードの切り込み方向位置を検出するブレート検出手段と、該ブレード検出手段を支柱を介して支持するテーブルベースと、該テーブルベースを加工送り方向に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルを挿入する第１開口部と該ブレード検出手段の該支柱を挿入する第２開口部を有し該テーブルベースに固定された防水カバーと、該防水カバーに連結され該防水カバーと共に該加工送り手段を覆う蛇腹と、を備えた切削装置であって、該防水カバーは該テーブルベースに対して複数のブラケットを介して固定され、該支柱は該防水カバーの該第２開口部に隙間を有して挿入され、該隙間は弾性部材からなるシールによって閉塞されてい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、ブレード検出手段は支柱を介してテーブルベースに支持され、市中は防水カバーの第２開口部に隙間を有して挿入され、この隙間は弾性部材からなるシールによって閉塞されているので、防水カバーと支柱との間に切削水が侵入するのを防止できるとともに、防水カバーの膨張及び収縮の影響をシールの弾性によって吸収又は抑制することができるため、切削装置の稼働状況によって防水カバーが膨張又は収縮しても、ブレード検出手段の位置が変動することがなく、切削ブレードの基準位置を常に正確に検出することができる。

切削装置の斜視図である。ダイシングテープを介して環状フレームに支持された半導体ウエーハの表面側斜視図である。ブレード検出手段及びチャックテーブル部分の一部断面側面図である。ブレード検出手段の要部の斜視図である。ブレード端部検出機構のブロック図である。切削ブレードの切り込み方向の位置に応じたブレード端部検出機構の出力電圧の変化を示すグラフである。

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は本発明実施形態に係る切削装置２の概略構成図を示している。切削装置２は、静止基台４上に搭載されたＸ軸方向に伸長する２対のガイドレール６，６ａを含んでいる。

８は第１Ｘ軸移動ブロック（テーブルベース）であり、第１Ｘ軸移動ブロック８はボール螺子１０及びパルスモータ１２とから構成される第１Ｘ軸送り機構１４により加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

第１Ｘ軸移動ブロック８上には円筒状支持部材１６を介して第１チャックテーブル１８が搭載されている。１９はクランパである。円筒状支持部材１６中には第１チャックテーブル１８を回転するモータが収容されている。

特に図示しないが、第１チャックテーブル１８は多孔性セラミックス等から形成された吸着部と、吸着部を囲繞するＳＵＳ等の金属から形成された枠体を有している。吸着部の吸着面（保持面）と枠体の上面とは面一に形成されている。２０は防水カバーであり、複数のブラケット２１によりテーブルベース８に取り付けられている。

８ａは第２Ｘ軸移動ブロック（テーブルベース）であり、第２Ｘ軸移動ブロック８ａはボール螺子１０ａ及びパルスモータ１２ａとから構成される第２Ｘ軸送り機構１４ａにより加工送り方向、即ちＸ軸方向に移動される。

第２Ｘ軸移動ブロック８ａ上には円筒状支持部材１６ａを介して第２チャックテーブル１８ａが搭載されている。１９ａはクランパである。円筒状支持部材１６ａ中には第２チャックテーブル１８ａを回転するモータが収容されている。

第１チャックテーブル１８と同様に第２チャックテーブル１８ａは多孔性セラミックス等から形成された吸着部と、吸着部を囲繞するＳＵＳ等の金属から形成された枠体を有している。吸着部の吸着面（保持面）と枠体の上面とは面一に形成されている。２０ａは防水カバーであり、複数のブラケット２１ａによりテーブルベース８ａに取り付けられている。

静止基台４上には門型コラム２２が立設されている。門型コラム２２の前側にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール２４が固定されている。第１Ｙ軸移動ブロック２６が、ボールねじ２８及びパルスモータ３０から構成される第１Ｙ軸送り機構３２によりＹ軸方向に移動される。

第１Ｙ軸移動ブロック２６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４が形成されている。第１撮像手段４２が、ボールねじ３６とパルスモータ３８とから構成される第１Ｚ軸送り機構４０によりＺ軸方向に移動される。

一対のガイドレール２４に沿って、第２Ｙ軸移動ブロック２６ａが、ボールねじ２８ａ及びパルスモータ３０ａから構成される第２Ｙ軸送り機構３２ａによりＹ軸方向に移動される。

第２Ｙ軸移動ブロック２６ａにはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール３４ａが形成されている。第２撮像手段４２ａが、ボールねじ３６ａとパルスモータ３８ａとから構成される第２Ｚ軸送り機構４０ａによりＺ軸方向に移動される。

門型コラム２２の背面側にもＹ軸方向に伸長する一対のガイドレールが形成されている。第３Ｙ軸移動ブロック４６が、ボールねじ及びパルスモータとから構成される第３Ｙ軸送り機構（割り出し送り機構）５４によりＹ軸方向に移動される。

第３Ｙ軸移動ブロック４６の背面には図５に示すように一対のガイドレール４７が形成されており、第１Ｚ軸移動ブロック５６が、ボールねじ５８とパルスモータ６０とから構成される第３Ｚ軸送り機構６２によりＺ軸方向に移動される。

図５に示すように、第１切削ユニット６４が第１Ｚ軸移動ブロック５６に取り付けられており、第１切削ユニット６４はＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。第１切削ユニット６４は、スピンドルハウジング６５と、図示しないモータにより回転駆動されるスピンドル６６と、スピンドル６６の先端部に装着された第１切削ブレード６８を含んでいる。

門型コラム２２の背面側に形成された図示しない一対のガイドレールに沿って、第４Ｙ軸移動ブロック４６ａが、ボールねじ及びパルスモータ５２ａとから構成される第４Ｙ軸送り機構（割り出し送り機構）５４ａによりＹ軸方向に移動される。

第４Ｙ軸移動ブロック４６ａの背面には特に図示しないが一対のガイドレールが形成されており、第２Ｚ軸移動ブロック５６ａが、ボールねじとパルスモータ６０ａとから構成される第４Ｚ軸移動機構６２ａによりＺ軸方向に移動される。

第１切削ユニット６４と同様な第２切削ユニットが、第２Ｚ軸移動ブロック５６ａに取り付けられており、第２切削ユニットはＹ軸方向及びＺ軸方向に移動可能である。第２切削ユニットは、モータにより回転駆動されるスピンドルと、スピンドルの先端部に装着された第２切削ブレードとを含んでいる。パルスモータ１２，１２ａ，３０，３０ａ，６０，６０ａは図示しない制御手段に接続されており、制御手段により制御される。

本実施形態の切削装置２では、第１チャックテーブル１８と第２チャックテーブル１８ａが、それぞれ独立してＸ軸方向に移動される。また、第１撮像手段４２と第１切削ユニット６４とが、それぞれ独立してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。更に、第２撮像手段４２ａと第２切削ユニットとが、それぞれ独立してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動される。

特に図示しないが、第１撮像手段４２及び第２撮像手段４２ａは対物レンズを有する顕微鏡と、顕微鏡の拡大像を撮像するＣＣＤカメラをそれぞれ含んでいる。顕微鏡は高倍率と低倍率との間で切替可能に制御される。

図２に示すように、切削装置２の加工対象である半導体ウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２のストリート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た領域にそれぞれデバイスＤが形成されている。

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を介して環状フレームＦに支持された状態となり、この状態で第１チャックテーブル１８または第２チャックテーブル１８ａに吸引保持される。

図３及び図４に示すように、切削ブレード６８の切り込み方向の基準位置を検出するブレード検出手段７６は、テーブルベース８から立設する垂直支持部材（支柱）９４と、垂直支持部材９４に固定され垂直支持部材９４からチャックテーブル１８の横に突出するように延在する水平支持部材９２と、水平支持部材９２の先端部に搭載されたブレード端部検出機構７８とから構成される。図４に最も良く示されるように、水平支持部材９２は複数個のねじ９６により垂直支持部材９４に固定されている。

図１及び図３に示すように、防水カバー２０は複数のブラケット２１によりテーブルベース８に取り付けられており、防水カバー２０は第１チャックテーブル１８の円筒状支持部材１６が挿入される開口部３１と、ブレード検出手段７６の垂直支持部材９４が挿入される開口部３３を有している。

第１チャックテーブル１８の円筒状支持部材１６と防水カバー２０の開口部３１との間には弾性部材からなるシール２７が配設されており、ブレード検出手段７６の垂直支持部材９４と防水カバー２０の開口部３３との間には弾性部材からなるシール９８が配設されている。

２９は蛇腹であり、防水カバー２０に取り付けられて第１Ｘ軸送り機構１４を構成するボールねじ１０を覆っている。図１では、蛇腹２９は省略されている。また、図４では防水カバー２０が省略されている。

ブレード端部検出機構７８は、水平部８０ａと垂直部８０ｂを有する取り付け部材８０を含んでいる。取り付け部材８０の垂直部８０ｂの先端はブレード侵入部８２を画成するＵ形状に形成されており、このブレード侵入部８２を挟んで発光部８４と発光部８４からの光を受光する受光部８６からなる光センサー８５が配設されている。図５に示すように、発光部８４は光ファイバー１０１を介して光源１００に接続されており、受光部８６は光ファイバー１０３を介して光電変換部１０２に接続されている。

取り付け部材８０の水平部８０ａには、発光部８４及び受光部８６の端面に恒温調整された洗浄水を供給する洗浄水供給ノズル８８ａ，８８ｂと、発光部８４及び受光部８６の端面にエアを供給するエア供給ノズル９０ａ，９０ｂが配設されている。

次に、切削ブレード（第１切削ブレード）６８を金属からなるチャックテーブル１８の枠体２３に切り込ませて導通を取ることにより、切削ブレード６８の原点位置を検出する原点位置検出機構及び切削ブレード６８の基準位置を検出して切削ブレードの消耗量（磨耗量）を検出するブレード端部検出機構７８の作用について説明する。

新たなチャックテーブル１８を搭載したとき、或いはチャックテーブル１８を分解して清掃後再組立した時等には、まず原点位置検出機構で、切削ブレード６８をチャックテーブル１８の枠体２３に切り込ませて導通を取ることにより、切削ブレード６８の原点位置を検出し、この原点位置を切削装置２のコントローラのメモリに記憶する。

次いで、ブレード端部検出機構７８による切削ブレード６８の刃先の切り込み方向の基準位置を検出する基準位置検出を実施する。この基準位置検出を図５を参照して説明する。光源１０２からの光は光ファイバー１０１で搬送されて発光部８４からビーム状に出射される。受光部８６は発光部８４が発光した光を受光し、この受光した光を光ファイバー１０３を介して光電変換部１０２に送る。

光電変換部１０２は、受光部８６から送られる光の光量に対応した電圧を電圧比較部１０に出力する。一方、電圧比較部１０６には基準電圧設定部１０４によって設定された基準電圧（例えば３Ｖ）が入力されている。

電圧比較部１０６は、光電変換部１０２からの出力と基準電圧設定部１０４によって設定された基準電圧とを比較し、光電変換部１０２からの出力が基準電圧に達したとき、その旨の信号を基準位置検出部１０８に出力する。

より詳細に説明すると、切削ブレード６８の切り込み方向の基準位置を検出する場合は、Ｚ軸送り機構６２のパルスモータ６０を駆動して、切削ブレード６８をブレード端部検出機構７８のブレード侵入部８２に上方から侵入させていく。

この時、切削ブレード６８が光学センサー８５の発光部８４と受光部８６との間を全く遮っていない場合は受光部８６が受光する光量は最大であり、この光量に対応する光電変換部１０２からの出力は例えば図６に示すように５Ｖに設定されている。

切削ブレード６８がブレード侵入部８２に侵入されるのに従って、切削ブレード６８が発光部８４から出射される光ビームを遮る量が徐々に増加するので、受光部８６が受光する光量は徐々に減少し、光電変換部１０２からの出力電圧は図６に符号１１０で示すように徐々に減少する。

そして、切削ブレード６８が発光部８４と受光部８６の中心を結ぶ位置に達したとき、光電変換部１０２からの出力電圧が例えば３Ｖになるように設定されている。従って、光電変換部１０２の出力電圧が３Ｖになったとき、電圧比較部１０６は光電変換部１０２の出力電圧が基準電圧に達した旨の信号を端部位置検出部１０８に出力する。

基準位置検出部１０８は、基準位置（端部位置）を検出した旨の信号をパルスモータ６０に送信し、パルスモータ６０の駆動を停止する。この時、基準位置検出部１０８は、切削ブレード６８の切り込み方向（Ｚ軸方向）の位置を検出するリニアスケールの値を基準位置として記憶する。

図３に示すように、チャックテーブル１８の吸着部２５の保持面位置と、ブレード端部検出機構７８で検出した切削ブレード６８の基準位置との間には所定の高さ方向（切り込み方向）の差が存在する。

よって、原点位置検出機構で検出した切削ブレード６８の原点位置及びブレード端部検出機構７８で検出した切削ブレード６８の基準位置は双方ともメモリに記憶されているため、ブレード端部検出機構７８で検出した基準位置を原点位置と基準位置の差で補正することにより、ブレード端部検出機構７８で検出した基準位置に基づいて切削ブレード６８がチャックテーブル１８の枠体２３の上面に接触する原点位置を検出することができる。

図３で矢印Ｐは切削ブレード６８が基準位置検出動作をしている場合を示しており、矢印Ｑは切削ブレード６８がウエーハＷの切削加工動作をしている場合をそれぞれ示している。尚、基準位置検出動作及び切削加工動作とも、切削ブレード６８は矢印Ａ方向に高速（例えば、３００００ｒｐｍ）で回転されている。

上述した切削ブレード６８の原点位置及びブレード端部検出機構７８で検出した切削ブレード６８の基準位置との差は切削装置の組立誤差等により変動するため、切削装置毎に求められこの差がメモリに記憶される。

よって、通常の切削加工の途中で切削ブレード６８の原点位置の再検出の必要が生じた場合には、ブレード端部検出機構７８で切削ブレード６８の基準位置を検出し、この基準位置を予め記憶されている補正値により補正して切削ブレード６８の原点位置とする。

これにより、切削ブレード６８でチャックテーブル１８の枠体２３の上面に切り込んで原点位置を検出する必要性を最小限に抑えることができ、枠体２３上面の傷つきを抑制することができる。

切削ブレード６８が磨耗するとその刃先が徐々に下降するので、ブレード端部検出機構７８を使用して切削ブレード６８の基準位置を継続的に検出することにより、切削ブレード６８の消耗量（磨耗量）を検出することができる。

以上の説明は、第１チャックテーブル１８に関連したブレード検出手段７６及びその作用であるが、第２チャックテーブル１８ａにもブレード検出手段７６と同様なブレード検出手段が配設されている。

上述した実施形態のブレード検出手段７６は、垂直支持部材９４が防水カバー２０の開口部３３に挿入され、垂直支持部材９４と開口部３３との間が弾性材からなるシール９８によって自由度をもって塞がれているので、防水カバー２０と垂直支持部材９４との間に切削水が侵入するのを防止できるとともに、防水カバー２０の膨張及び収縮の影響をシール９８の弾性によって吸収することができるため、切削装置２の稼働状況によって防水カバー２０が膨張又は収縮しても、光センサー８５の位置が変動することがなく、切削ブレード６８の基準位置を常に正確に検出することができる。

特に、図１に示した切削装置２のように、二つのチャックテーブル１８，１８ａを有する切削装置においては、一枚のウエーハＷの切削終了後に次のウエーハＷの切削を待つ時間がそれぞれのチャックテーブル１８，１８ａに長く発生するため、防水カバー２０に付着していた切削水が乾いて防水カバー２０が収縮する時間が長くなるが、本実施形態のブレード検出手段７６の取り付け構造では、防水カバー２０の膨張及び収縮を吸収できるため、防水カバー２０の変形による悪影響を排除することができ、常に正確な切削ブレード６８の基準位置を検出することができる。

２切削装置
１８第１チャックテーブル
１８ａ第２チャックテーブル
４２第１撮像手段
４２ａ第２撮像手段
６４第１切削ユニット
６８第１切削ブレード
７６ブレード検出手段
７８ブレード端部検出機構
８２ブレード侵入部
８４発光部
８５光学センサー
８６受光部
９４垂直支持部材
９８シール

Claims

被加工物を吸引保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに吸引保持された被加工物を切削する切削ブレードを回転可能に支持するとともに切削水を供給する切削手段と、該切削ブレードの切り込み方向位置を検出するブレート検出手段と、該ブレード検出手段を支柱を介して支持するテーブルベースと、該テーブルベースを加工送り方向に移動する加工送り手段と、該チャックテーブルを挿入する第１開口部と該ブレード検出手段の該支柱を挿入する第２開口部を有し該テーブルベースに固定された防水カバーと、該防水カバーに連結され該防水カバーと共に該加工送り手段を覆う蛇腹と、を備えた切削装置であって、
該防水カバーは該テーブルベースに対して複数のブラケットを介して固定され、該支柱は該防水カバーの該第２開口部に隙間を有して挿入され、該隙間は弾性部材からなるシールによって閉塞されていることを特徴とする切削装置。