JP2014179538A - Dicing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体ウェーハ、光学ガラス、電子部品等のダイシング工程において使用されるブレードの消耗状態を検出可能な、ダイシング装置に関する。 The present invention relates to a dicing apparatus capable of detecting the wear state of a blade used in a dicing process for semiconductor wafers, optical glass, electronic components, and the like.
同一形状の複数の電子ディバイスあるいは光学ディバイスが2次元的に配置されて形成されたウェーハやプレートは、これらディバイスを個片化するためにダイシング工程に付される。通常これらウェーハやプレートなどの加工物はワークと総称される。 A wafer or plate formed by two-dimensionally arranging a plurality of electronic devices or optical devices having the same shape is subjected to a dicing process in order to divide these devices into individual pieces. Usually, these workpieces such as wafers and plates are collectively called workpieces.
このダイシング工程において、ブレード刃先の正確な位置と寸法を検出することは、ダイシング加工時のディバイスへの負荷による劣化や不良を発生させないために非常に重要となる。 In this dicing process, it is very important to detect the exact position and dimensions of the blade edge in order not to cause deterioration or failure due to a load on the device during dicing.
ブレード刃先の位置や寸法の検出には、従来、接触式検出方法か、非接触式検出方法が用いられてきた。接触式検出方法は、切削対象となるワークを載荷するステージとブレードとの間に電流を流し、ブレードをステージに接触させた際の接触抵抗の変化を検出してブレードの先端位置を検出する方法である。また、非接触式検出方法は、ブレードを挟む形で投光、受光のセンサを配しそのセンサが検出する位置の繰り返しを利用して、ブレードの先端位置を検出する方法である（例えば、特許文献1及び2参照）。これに基づいてブレードの送り量を制御するセットアップ作業が切削前に行われる。 Conventionally, a contact detection method or a non-contact detection method has been used to detect the position and dimensions of the blade edge. The contact detection method is a method of detecting the tip position of a blade by detecting a change in contact resistance when a current is passed between the stage on which a workpiece to be cut is loaded and the blade and the blade is brought into contact with the stage. It is. The non-contact detection method is a method of detecting the tip position of the blade by using a light projecting and receiving sensor arranged so as to sandwich the blade and using the repetition of the position detected by the sensor (for example, a patent) References 1 and 2). Based on this, a setup operation for controlling the feed amount of the blade is performed before cutting.
更に、ダイシング装置では、ブレード破損時のウェーハ損傷を最小限にするため、切削中であっても刃こぼれ等の破損状態を観察するための機能を備えた切削加工装置も知られている（例えば、特許文献3参照）。 Further, in the dicing apparatus, in order to minimize wafer damage when the blade is broken, a cutting apparatus having a function for observing a broken state such as blade spilling even during cutting is known (for example, Patent Document 3).
しかしながら、接触式検出方法は、ダイシング加工に適するように目立てをされたブレード先端をステージに接触させるために、ブレード刃先の状態を劣化させる恐れがある。このため、非接触式検出方法が所望され、光学式センサを用いてブレード刃先の位置を検出する方法が提案された。 However, the contact-type detection method may deteriorate the state of the blade edge because the blade tip that is sharpened so as to be suitable for dicing is brought into contact with the stage. For this reason, a non-contact detection method is desired, and a method for detecting the position of the blade edge using an optical sensor has been proposed.
しかし、ブレードの刃先は被加工物（以下、ワークという）の加工中は常に切削水というブレード冷却水にさらされている。このため、光学式センサを用いる方法では、雫状に付着した切削水の影響で正しいブレード刃先の検出が行われなかったり、センサ部分の汚れで検出エラーを発生したりという問題に悩まされて来た。 However, the blade edge of the blade is always exposed to blade cooling water called cutting water during processing of a workpiece (hereinafter referred to as a workpiece). For this reason, the method using an optical sensor has been plagued by problems such as failure to detect the correct blade edge due to the influence of cutting water adhering to the bowl, and detection errors due to contamination of the sensor part. It was.
また、ブレードの切り刃の消耗度合いや刃こぼれ等の破損状態を観察するための機能として備えられる光学的破損検出センサは、発光素子と受光素子とを対向配置して，発光素子と受光素子とを結ぶ光軸上に切削ブレードが位置するように設けられる。そして、この受光素子が受光する光量によって、切削ブレードの破損状態を検知する。しかし、発光素子の発光面や受光素子の受光面に水滴が付着していると、光が屈折・散乱し、切削ブレード破損検出の精度を低下させてしまう。したがって、破損検出センサの発光素子の発光面や受光素子の受光面にブレード冷却水等の水滴が付着しないようにすることが必要である。特許文献3に開示されている発明は、切削水を満たすことにより光が屈折・散乱を回避しようとした例であるが、例えば40,000rpmの高速で回転するブレードの周囲に安定して液体を満たすことは容易ではない。 Also, an optical breakage detection sensor provided as a function for observing the degree of wear of blades and the state of breakage such as blade spills is provided with a light emitting element and a light receiving element facing each other. The cutting blade is provided so as to be positioned on the optical axis connecting the two. Then, the damaged state of the cutting blade is detected based on the amount of light received by the light receiving element. However, if water droplets adhere to the light emitting surface of the light emitting element or the light receiving surface of the light receiving element, the light is refracted and scattered, and the accuracy of detecting the cutting blade breakage is lowered. Therefore, it is necessary to prevent water droplets such as blade cooling water from adhering to the light emitting surface of the light emitting element of the breakage detection sensor and the light receiving surface of the light receiving element. The invention disclosed in Patent Document 3 is an example in which light is refracted and scattered by filling cutting water. For example, the liquid is stably filled around a blade rotating at a high speed of 40,000 rpm. It is not easy.
この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものである。この発明の目的は、ブレード冷却水を受けることなく、ブレードの刃先の状態を容易に検出できるダイシング装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems. An object of the present invention is to provide a dicing apparatus that can easily detect the state of a blade edge without receiving blade cooling water.
また、特許文献1及び2に開示されたブレード位置検出装置では、ブレードを照明する発光素子が受光素子と対向させて配置されており、ブレードを背面から照明する構成とされている。ブレードの形状をより見やすくするためには、発光素子と受光素子とを対向させて配置する手法では不十分な場合があり、ブレードを照明する発光素子の個数及び照明の当て方について工夫することによってブレードの形状をより見やすくすることが求められる。 Further, in the blade position detection devices disclosed in Patent Documents 1 and 2, the light emitting element that illuminates the blade is arranged to face the light receiving element, and the blade is illuminated from the back. In order to make the shape of the blade easier to see, the method of arranging the light emitting element and the light receiving element facing each other may be insufficient, and by devising the number of light emitting elements that illuminate the blade and how to apply the illumination It is required to make the shape of the blade easier to see.
上述した目的を達成するために、この発明のダイシング装置は、被加工物を保持する保持手段と、ブレードを回転させることにより、被加工物に切削加工を施す切削手段と、ブレードの回転軸に沿った方向に、ブレードから離間して設けられた撮像手段と、ブレードの、撮像手段側の面に、近接斜光照明又は同軸光照明を当てる照明手段とを備えて構成される。更に、好ましくは撮像手段とは反対側の面に、バックライト光を当てるバックライト照明手段か同軸光を反射するコーナープリズムや反射鏡（ミラー）を備えてもよい。 In order to achieve the above-described object, a dicing apparatus according to the present invention includes a holding unit that holds a workpiece, a cutting unit that performs cutting on the workpiece by rotating the blade, and a rotating shaft of the blade. The image pickup means is provided in a direction along the blade and spaced apart from the blade, and an illumination means for applying near oblique illumination or coaxial light illumination to the surface of the blade on the image pickup means side. Further, a backlight illuminating unit for applying backlight or a corner prism or a reflecting mirror (mirror) for reflecting coaxial light may be provided on the surface opposite to the imaging unit.
また、ブレードを照明する手段としてブレードを含む平面内で当該ブレードの回転軸に直交する方向から照明する垂直照明手段を備え、ブレードを含む平面内で当該ブレードの回転軸に直交する方向から撮像可能であるように、撮像手段をブレードから離間して設けてもよい。 In addition, as a means for illuminating the blade, a vertical illumination means for illuminating from a direction perpendicular to the rotation axis of the blade in the plane including the blade is provided, and imaging can be performed from a direction orthogonal to the rotation axis of the blade in the plane including the blade. As described above, the imaging means may be provided apart from the blade.
この発明のダイシング装置によれば、撮像手段は、ブレードから離間して設けられているため、ブレード冷却水による撮像手段等のセンサの汚れが起こりにくく、検出エラーの発生を抑制することができる。 According to the dicing apparatus of the present invention, since the imaging unit is provided apart from the blade, contamination of the sensor such as the imaging unit due to the blade cooling water hardly occurs, and generation of a detection error can be suppressed.
また、ブレードの刃先かブレード冷却水の雫状の付着かは、照射された光の反射光の撮像画像によって容易に判別できる。 Further, whether the blade edge of the blade or the blade cooling water adhering to the blade can be easily discriminated by the captured image of the reflected light of the irradiated light.
また、この発明のダイシング装置によれば、従来の接触式検出方法と異なりブレードを投光、受光センサ間で移動させることなく、寸法と位置と形状が検出することもできる。 Further, according to the dicing apparatus of the present invention, unlike the conventional contact detection method, the size, position and shape can be detected without moving the blade between the light projecting and light receiving sensors.
また、刃先の画像が得られることから、今までのセンサでは判別できなかったダイシング加工に適した刃先の状態になっているかどうかの判断ができる。 In addition, since an image of the cutting edge is obtained, it can be determined whether or not the cutting edge is suitable for dicing that cannot be determined by conventional sensors.
さらに、回転するブレードの画像を順次撮像し繋ぎ合せることで、ブレード外周を一周した画像が得られ、ブレード外周の平均的な位置や寸法だけでなく、外周の周期的変化量や個別箇所の状態を知ることが出来る。 In addition, images of the rotating blades are sequentially captured and joined together to obtain an image of the entire circumference of the blade. Not only the average position and dimensions of the blade circumference, but also the amount of periodic change in the outer circumference and the state of individual parts Can know.
取得したブレード刃先画像を記憶、保持しておくことで、加工に適した刃先状態の比較、再現をしやすくなり、安定したダイシング加工を行うことが出来る。 By storing and holding the acquired blade edge image, it becomes easy to compare and reproduce the blade edge state suitable for processing, and stable dicing can be performed.
ダイシング加工に大きな影響を及ぼすブレード冷却水と切削水などとの関連付けが容易になり、ダイシング品質の向上が図れる。 It becomes easy to associate blade cooling water and cutting water, which have a great influence on dicing, and the dicing quality can be improved.
以下、図を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、図1〜図6の各図は、各構成要素を、この発明が理解できる程度に概略的に示したものに過ぎず、以下に述べる課題についての説明に必要な範囲で構成要素を限定し、かつ各構成要素を簡略化して概念的に示した図であり、産業上利用されている現実の装置の形態を厳密に示すものではない。また、各図において同じ構成要素については同一の符号を付して示し、これらの機能等に関して、その重複する説明を省略することもある。また、以下、この発明の好適な構成例につき説明するが、数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、この発明の構成の範囲を逸脱せずにこの発明の効果を達成できる多くの変更又は変形を行うことができる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Each of the drawings in FIGS. 1 to 6 is merely a schematic illustration of each component to such an extent that the present invention can be understood, and the components are limited to the extent necessary to explain the problems described below. However, it is a diagram conceptually showing each constituent element in a simplified manner, and does not strictly show the form of an actual apparatus used in the industry. In addition, the same constituent elements are denoted by the same reference numerals in the respective drawings, and redundant description of these functions may be omitted. In the following, a preferred configuration example of the present invention will be described. However, numerical conditions and the like are merely preferred examples. Therefore, the present invention is not limited to the following embodiments, and many changes or modifications that can achieve the effects of the present invention can be made without departing from the scope of the configuration of the present invention.
＜第1の実施形態＞
ダイシング装置は、ブレードを半導体基板等のワークに対して相対的に、Y軸方向及びZ軸方向に移動させつつ高速回転させることにより、ワークを切削加工する装置である。この発明のダイシング装置は、ブレードの、撮像手段側の面に、近接斜光照明又は同軸光照明を当てる照明手段を備えていることを特徴とする。図1を参照して、第1の実施形態のダイシング装置の構成及びその動作について説明する。図1は、第1の実施形態のダイシング装置の概略的構成を示す図である。
<First Embodiment>
The dicing apparatus is an apparatus for cutting a workpiece by rotating the blade at a high speed while moving the blade in the Y-axis direction and the Z-axis direction relative to the workpiece such as a semiconductor substrate. The dicing apparatus according to the present invention is characterized in that illumination means for applying near oblique illumination or coaxial illumination to the surface of the blade on the imaging means side is provided. The configuration and operation of the dicing apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of the dicing apparatus according to the first embodiment.
ブレード22はスピンドル20の回転軸48に装着されており、このスピンドル20がスピンドル支持部材18-4に固定されている。スピンドル支持部材18-4はZ軸方向に移動するZ軸移動テーブル18-3に固定される。Z軸移動テーブル18-3はZ軸ガイド18-1に沿ってスライドさせることが可能な構成とされている。Z軸ボールネジ18-2によりZ軸移動テーブル18-3が精度良く移動することで、切り込み深さの精密な制御が実行される。 The blade 22 is mounted on the rotation shaft 48 of the spindle 20, and the spindle 20 is fixed to the spindle support member 18-4. The spindle support member 18-4 is fixed to a Z-axis moving table 18-3 that moves in the Z-axis direction. The Z-axis moving table 18-3 is configured to be slidable along the Z-axis guide 18-1. The Z-axis moving table 18-3 is moved with high accuracy by the Z-axis ball screw 18-2, so that precise control of the cutting depth is executed.
スピンドル20は、スピンドル保持機構30であるZ軸移動機構18とY軸移動機構14とを介して台座10に設置されており、このスピンドル保持機構30によって、スピンドル20をZ軸方向とY軸方向とに移動させることが可能な構成となっている。Z軸移動機構18は、Z軸ガイド18-1、Z軸ボールネジ18-2、Z軸移動テーブル18-3、及びスピンドル支持部材18-4によって構成されている。また、Y軸移動機構14は、Y軸ガイド14-1、Y軸ボールネジ14-2、Y軸移動テーブル14-3、及びY軸支持体14-4を備えて構成される。 The spindle 20 is installed on the pedestal 10 via a Z-axis moving mechanism 18 and a Y-axis moving mechanism 14 which are spindle holding mechanisms 30, and the spindle holding mechanism 30 allows the spindle 20 to be moved in the Z-axis direction and the Y-axis direction. It is the structure which can be moved to. The Z-axis moving mechanism 18 includes a Z-axis guide 18-1, a Z-axis ball screw 18-2, a Z-axis moving table 18-3, and a spindle support member 18-4. The Y-axis movement mechanism 14 includes a Y-axis guide 14-1, a Y-axis ball screw 14-2, a Y-axis movement table 14-3, and a Y-axis support 14-4.
一方、半導体基板等のワーク26はワークテーブル24に真空吸着法等の手法で載荷されており、このワークテーブル24はθ回転機構16の上部に固定されている。また、θ回転機構16はX軸移動機構12に固定され、このX軸移動機構12は台座10に固定されている。すなわち、ブレード22の回転軸と直交する方向であるX軸方向の移動を行うX軸移動機構12と、θ回転機構16とを備えてワークテーブル保持機構28が構成されている。そして、スピンドル保持機構30とワークテーブル保持機構28は、共通の台座10に固定されている。X軸移動機構12のX軸移動機構固定部としては、X軸ガイド12-1及びX軸ボールネジ12-2を備えて構成される。X軸移動機構12のX軸移動機構可動部は、ボールネジナット（図示を省略してある）及びX軸移動テーブル12-3を備えている。 On the other hand, a work 26 such as a semiconductor substrate is loaded on the work table 24 by a method such as a vacuum suction method, and the work table 24 is fixed to the upper portion of the θ rotation mechanism 16. In addition, the θ rotation mechanism 16 is fixed to the X-axis movement mechanism 12, and the X-axis movement mechanism 12 is fixed to the base 10. That is, the work table holding mechanism 28 is configured to include the X-axis moving mechanism 12 that moves in the X-axis direction, which is a direction orthogonal to the rotation axis of the blade 22, and the θ-rotating mechanism 16. The spindle holding mechanism 30 and the work table holding mechanism 28 are fixed to the common base 10. The X-axis moving mechanism fixing portion of the X-axis moving mechanism 12 includes an X-axis guide 12-1 and an X-axis ball screw 12-2. The X-axis moving mechanism movable part of the X-axis moving mechanism 12 includes a ball screw nut (not shown) and an X-axis moving table 12-3.
第1の実施形態のダイシング装置には、ブレードの表面を撮像する撮像手段60がブレード22から離間して設けられている。また、ブレード22の、撮像手段60側の面に、近接斜光照明又は同軸光照明を当てる照明手段62が設けられている。更に、ブレード22の、撮像手段60とは反対側の面に、バックライト光を当てるバックライト照明手段64が設けられている。なお、特開2008-149388号公報に切削工具の状況を認識する受光端部を有し、この受光端部を介して状況を光学的に認識する認識手段が設けられている切削加工装置が開示されているが、この切削加工装置は、近接斜光照明を実装させることには不向きな構成である。 In the dicing apparatus according to the first embodiment, an imaging unit 60 that images the surface of the blade is provided apart from the blade 22. In addition, an illumination unit 62 that applies near oblique illumination or coaxial illumination is provided on the surface of the blade 22 on the imaging unit 60 side. Further, a backlight illuminating means 64 for applying backlight light is provided on the surface of the blade 22 opposite to the imaging means 60. Japanese Patent Laid-Open No. 2008-149388 discloses a cutting apparatus having a light receiving end for recognizing the state of a cutting tool and provided with a recognition means for optically recognizing the state through the light receiving end. However, this cutting apparatus is not suitable for mounting proximity oblique illumination.
撮像手段60は、投影レンズ60-1とフォトセンサ60-2を備えている。照明手段62は、LED(Light Emitting Diode)光源62-2と、コリメータレンズ62-1を備え、バックライト照明手段64も同様に、LED光源64-2と、コリメータレンズ64-1を備えている。 The imaging means 60 includes a projection lens 60-1 and a photosensor 60-2. The illumination means 62 includes an LED (Light Emitting Diode) light source 62-2 and a collimator lens 62-1. The backlight illumination means 64 similarly includes an LED light source 64-2 and a collimator lens 64-1. .
投影レンズ60-1はフォトセンサ60-2にブレード22の像が形成されるように、コリメータレンズ62-1はLED光源62-2がブレード22に均一にあたるように、コリメータレンズ64-1はLED光源64-2がブレード22の後方から均一に当たるように、それぞれ調整される。 The projection lens 60-1 has an image of the blade 22 formed on the photosensor 60-2, the collimator lens 62-1 has an LED light source 62-2 that uniformly strikes the blade 22, and the collimator lens 64-1 has an LED. Each of the light sources 64-2 is adjusted so as to be uniformly applied from behind the blade 22.
＜第2の実施形態＞
図2を参照して、第2の実施形態のダイシング装置の構成及びその動作について説明する。図2は、第2の実施形態のダイシング装置の概略的構成を示す図である。第2の実施形態のダイシング装置の特徴は、ワークテーブル保持機構44側に、Y軸移動機構14、Z軸移動機構34、X軸移動機構12、及びθ回転機構16を備える構成とされている点にある。
<Second Embodiment>
The configuration and operation of the dicing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram illustrating a schematic configuration of the dicing apparatus according to the second embodiment. The dicing apparatus according to the second embodiment is characterized in that the Y-axis movement mechanism 14, the Z-axis movement mechanism 34, the X-axis movement mechanism 12, and the θ rotation mechanism 16 are provided on the work table holding mechanism 44 side. In the point.
X軸移動機構12のX軸移動機構固定部としては、X軸ガイド12-1及びX軸ボールネジ12-2を備えて構成される。X軸移動機構12のX軸移動機構可動部は、ボールネジナット（図示を省略してある）及びX軸移動テーブル12-3、X軸支持体12-4を備えている。また、Y軸移動機構14は、Y軸ガイド14-1、Y軸ボールネジ14-2、及びY軸移動テーブル14-3を備えて構成される。 The X-axis moving mechanism fixing portion of the X-axis moving mechanism 12 includes an X-axis guide 12-1 and an X-axis ball screw 12-2. The X-axis moving mechanism movable portion of the X-axis moving mechanism 12 includes a ball screw nut (not shown), an X-axis moving table 12-3, and an X-axis support 12-4. The Y-axis moving mechanism 14 includes a Y-axis guide 14-1, a Y-axis ball screw 14-2, and a Y-axis moving table 14-3.
すなわち、第2の実施形態のダイシング装置は、スピンドル保持機構46側には移動機構を設けず、スピンドル保持機構46は台座10に固定されたままの状態が維持される構成とされている。 That is, the dicing apparatus according to the second embodiment is configured such that no moving mechanism is provided on the spindle holding mechanism 46 side, and the spindle holding mechanism 46 is kept fixed on the base 10.
ブレード22は、スピンドル20の回転軸48に装着されており、このスピンドル20がスピンドル支持部材36に固定されている。スピンドル支持部材36にはスピンドル固定台38が強固に固定されている。スピンドル固定台38には移動機構が設けられておらず、直接台座10に固定されている。すなわち、スピンドル保持機構46は、スピンドル支持部材36とスピンドル固定台38とによって構成されている。 The blade 22 is attached to the rotation shaft 48 of the spindle 20, and the spindle 20 is fixed to the spindle support member 36. A spindle fixing base 38 is firmly fixed to the spindle support member 36. The spindle fixing base 38 is not provided with a moving mechanism, and is directly fixed to the base 10. That is, the spindle holding mechanism 46 is configured by the spindle support member 36 and the spindle fixing base 38.
一方、半導体基板等のワーク26はワークテーブル24に、従来装置と同様に真空吸着法等の手法で載荷されている。このワークテーブル24は、X軸移動機構12とY軸移動機構14とが組み合わせられたX-Y移動機構52と、X-Y移動機構52上にZ軸移動機構34内にθ回転機構16を取り囲んで設置して一体化構成されたZ軸-θ軸機構50の上に固定されている。すなわち、X-Y移動機構52及びZ軸-θ軸機構50を備えてワークテーブル保持機構44が形成されている。 On the other hand, a workpiece 26 such as a semiconductor substrate is loaded on the work table 24 by a technique such as a vacuum suction method as in the conventional apparatus. This work table 24 is installed on the XY movement mechanism 52 so as to surround the θ rotation mechanism 16 in the Z-axis movement mechanism 34 on the XY movement mechanism 52 by combining the X-axis movement mechanism 12 and the Y-axis movement mechanism 14. Are fixed on the Z-axis / θ-axis mechanism 50 integrally formed. That is, the work table holding mechanism 44 is formed by including the XY movement mechanism 52 and the Z-axis / θ-axis mechanism 50.
スピンドル固定台38に移動機構が設けられておらず、直接台座10に固定する構成とされていることによって、ブレード22に対して、撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64を台座10上の一定位置に固定しておくことが可能となる。上述の第1の実施の形態のダイシング装置にあっては、ブレード22が台座10に対してY方向及びZ方向に移動できる構成とされているので、ブレード22の位置に応じて撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64を適切な位置に移動させる必要があった。第2の実施の形態のダイシング装置にあっては、撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64が台座10上の一定位置に固定されているので、ブレード22のブレード刃先の正確な位置と寸法を検出する工程において、いちいち撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64の位置を調整する手数を省くことができる。 Since the spindle fixing base 38 is not provided with a moving mechanism and is directly fixed to the base 10, the imaging means 60, the lighting means 62, and the backlight lighting means 64 are mounted on the base 22 with respect to the blade 22. It can be fixed at a fixed position on the 10. In the dicing apparatus according to the first embodiment described above, since the blade 22 is configured to be movable in the Y direction and the Z direction with respect to the pedestal 10, the imaging unit 60 according to the position of the blade 22, It is necessary to move the illumination means 62 and the backlight illumination means 64 to appropriate positions. In the dicing apparatus according to the second embodiment, since the imaging means 60, the illumination means 62, and the backlight illumination means 64 are fixed at fixed positions on the base 10, the blade edge of the blade 22 is accurately determined. In the step of detecting the position and the size, it is possible to omit the trouble of adjusting the positions of the imaging means 60, the illumination means 62, and the backlight illumination means 64 one by one.
＜撮像手段、照明手段、バックライト照明手段、及び垂直照明手段＞
図3及び図4を参照して、この発明の実施形態のダイシング装置における、ブレード22に対する撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64と、ワークテーブル24との配置関係の一例について説明する。
<Imaging means, illumination means, backlight illumination means, and vertical illumination means>
With reference to FIG. 3 and FIG. 4, an example of the arrangement relationship between the imaging means 60, the illumination means 62, the backlight illumination means 64 and the work table 24 with respect to the blade 22 in the dicing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described. To do.
図3及び図4は、この発明の実施形態のダイシング装置の撮像手段60、照明手段62(近接斜光照明手段66あるいは同軸光照明手段68)、及びバックライト照明手段64の配置関係の一例を示す。図3はブレード22の回転軸と直交する方向から見た正面図であり、図4はこの発明の実施形態のダイシング装置の台座10の表面に対して垂直上方から見た上面図である。図4にあっては、照明手段62として、近接斜光照明手段66及び同軸光照明手段68の両方の手段について合わせて示してある。近接斜光照明手段66は、コリメータレンズ66-1、LED光源66-2、及びLED駆動回路66-3を備えている。同軸光照明手段68は、コリメータレンズ68-1、LED光源68-2、及びLED駆動回路68-3を備えている。 3 and 4 show an example of the arrangement relationship of the imaging means 60, the illumination means 62 (proximity oblique illumination means 66 or coaxial light illumination means 68), and the backlight illumination means 64 of the dicing apparatus according to the embodiment of the present invention. . FIG. 3 is a front view seen from a direction orthogonal to the rotation axis of the blade 22, and FIG. 4 is a top view seen from vertically above the surface of the base 10 of the dicing apparatus according to the embodiment of the present invention. In FIG. 4, as the illumination means 62, both the proximity oblique illumination means 66 and the coaxial light illumination means 68 are shown together. The proximity oblique illumination means 66 includes a collimator lens 66-1, an LED light source 66-2, and an LED drive circuit 66-3. The coaxial light illumination means 68 includes a collimator lens 68-1, an LED light source 68-2, and an LED drive circuit 68-3.
図3に示すように、照明手段62は、ブレード22のブレード刃先を撮像手段60側の面を照明できる位置に設定する。また、図4に示すように、照明手段62として同軸光照明手段68を採用する場合は、照明光の進行方向がブレード22の回転軸と平行になるように配置する。一方、照明手段62として近接斜光照明手段66を採用する場合は、照明光の進行方向がブレード22の回転軸と非平行となるように配置する。 As shown in FIG. 3, the illumination means 62 sets the blade edge of the blade 22 to a position where the surface on the imaging means 60 side can be illuminated. Further, as shown in FIG. 4, when the coaxial light illuminating means 68 is employed as the illuminating means 62, the illuminating light is disposed so that the traveling direction of the illuminating light is parallel to the rotation axis of the blade 22. On the other hand, when the near oblique illumination means 66 is employed as the illumination means 62, the illumination light is arranged so that the traveling direction of the illumination light is not parallel to the rotation axis of the blade 22.
撮像手段60、照明手段62（近接斜光照明手段66及び同軸光照明手段68）、及びバックライト照明手段64の具体的な一例を、図4を参照して説明する。図4に示すように、撮像手段60をブレード22に対して半透鏡70を挟んで垂直方向から撮像できるように配置し、同軸光照明手段68からの照明光は半透鏡70によって反射されてブレード22に垂直方向から照明されるように配置すればよい。また、近接斜光照明手段66からの照明光は、図4示すように斜め方向からブレード22に照射されるように配置すればよい。 A specific example of the imaging means 60, the illumination means 62 (proximity oblique illumination means 66 and coaxial light illumination means 68), and the backlight illumination means 64 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 4, the image pickup means 60 is arranged so as to be able to pick up an image from the vertical direction with the semi-transparent mirror 70 sandwiched from the blade 22, and the illumination light from the coaxial light illuminating means 68 is reflected by the semi-transparent mirror 70 so that the blade What is necessary is just to arrange | position so that 22 may be illuminated from a perpendicular direction. Further, the illumination light from the near oblique illumination means 66 may be arranged so as to be irradiated to the blade 22 from an oblique direction as shown in FIG.
また、ブレード22の撮像手段60とは反対側の面にバックライト光を当てるバックライト照明手段64は、照明光の進行方向を照明手段62の照明光の進行方向とは逆方向となるように配置する。バックライト照明手段64からの照明光の進行方向は、ブレード22の回転軸と平行となるように設定してもよく、また非平行となるように設定してもよい。また、図4に示すように、バックライト照明手段64は、コリメータレンズ64-1、LED光源64-2、及びLED駆動回路64-3を備えている。 Further, the backlight illuminating means 64 that applies the backlight light to the surface of the blade 22 opposite to the imaging means 60 is set so that the traveling direction of the illuminating light is opposite to the traveling direction of the illuminating light of the illuminating means 62. Deploy. The traveling direction of the illumination light from the backlight illumination means 64 may be set to be parallel to the rotation axis of the blade 22, or may be set to be non-parallel. Further, as shown in FIG. 4, the backlight illumination means 64 includes a collimator lens 64-1, an LED light source 64-2, and an LED drive circuit 64-3.
照明手段62として近接斜光照明手段66と同軸光照明手段68の両方を備えても、あるいはいずれか一方のみを備えてもよい。また、照明手段62に加えてバックライト照明手段64を備える構成としても、あるいはバックライト照明手段64のみを備える構成としてもよい。 As the illumination means 62, both the near oblique illumination means 66 and the coaxial light illumination means 68 may be provided, or only one of them may be provided. In addition to the illumination means 62, the backlight illumination means 64 may be provided, or only the backlight illumination means 64 may be provided.
撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64の光軸は全てが同一平面に含まれた構成とすることができるが、必ずしもこれらの光軸が同一平面に含まれるように構成する必要はない。ただし、撮像手段60、照明手段62、及びバックライト照明手段64の光軸は、ブレード22の刃先の位置Pに向かうように設定する。 The optical axes of the imaging means 60, the illuminating means 62, and the backlight illuminating means 64 can be configured so that they are all included in the same plane, but it is necessary that the optical axes be included in the same plane. There is no. However, the optical axes of the imaging unit 60, the illuminating unit 62, and the backlight illuminating unit 64 are set so as to be directed to the position P of the blade tip of the blade 22.
図4に示すように、撮像手段60は、例えば、視野が1.6 mm×1.2 mmの4倍の像側テレセントリック顕微鏡と、パーソナルコンピュータに接続しリアルタイム画像転送の可能なUSB(Universal Serial Bus)等のインターフェイスを持ったカメラ（USBカメラ）など小型のカラーカメラを備えて構成される。この撮像手段60は、ブレード22から離間して設けられ。このため、ブレード冷却水による撮像手段等のセンサの汚れが起こりにくい。従って、検出エラーの発生を抑制することができる。USBカメラが取得した画像データは、画像処理手段60-3に送られる。 As shown in FIG. 4, the imaging means 60 includes, for example, a 4 × image side telecentric microscope with a field of view of 1.6 mm × 1.2 mm and a USB (Universal Serial Bus) capable of transferring real-time images by connecting to a personal computer. It is configured with a small color camera such as a camera with an interface (USB camera). The imaging means 60 is provided apart from the blade 22. For this reason, contamination of the sensor such as the image pickup means by the blade cooling water hardly occurs. Therefore, occurrence of detection errors can be suppressed. The image data acquired by the USB camera is sent to the image processing means 60-3.
図5に示すように、この撮像手段60を、ブレード22を含む平面内で当該ブレード22の回転軸に直交する方向から撮像可能であるように、ミラー76を用いてブレード22から離間して設ける構成とすることもできる。そして、垂直照明手段72を、ブレード22を含む平面内で当該ブレード22の回転軸に直交する方向から照明を当てる構成とすることもできる。垂直照明手段72は、コリメータレンズ72-1、LED光源72-2、及びLED駆動回路72-3を備えている。このような構成とすることによって、ブレード22を、ブレード22を含む平面内で当該ブレード22の回転軸に直交する方向から観察することができる。この場合、半透鏡70を、例えば、垂直照明手段72の照明光を反射させてブレード22に当たるよう、かつブレード22の画像を透過させて撮像手段60に導くように配置すればよい。また、ミラー76を、照明光及び画像を反射させるように配置すればよい。なお、ミラー76は垂直照明手段72の照明光及びブレードの画像の光路を所望の光路に変更する機能をもてば良く、プリズムなどを用いても良い。 As shown in FIG. 5, the imaging means 60 is provided away from the blade 22 using a mirror 76 so that it can be imaged from a direction perpendicular to the rotation axis of the blade 22 in a plane including the blade 22. It can also be configured. The vertical illumination means 72 may be configured to illuminate from a direction orthogonal to the rotation axis of the blade 22 in a plane including the blade 22. The vertical illumination means 72 includes a collimator lens 72-1, an LED light source 72-2, and an LED drive circuit 72-3. With such a configuration, the blade 22 can be observed from a direction perpendicular to the rotation axis of the blade 22 in a plane including the blade 22. In this case, for example, the semi-transparent mirror 70 may be disposed so as to reflect the illumination light of the vertical illumination means 72 and strike the blade 22, and to transmit the image of the blade 22 and guide it to the imaging means 60. Further, the mirror 76 may be arranged so as to reflect the illumination light and the image. The mirror 76 may have a function of changing the illumination light of the vertical illumination means 72 and the optical path of the image of the blade to a desired optical path, and a prism or the like may be used.
画像処理手段60-3は、パーソナルコンピュータ等を用いて構成することができ、画像データをRAM(Random Access Memory)等の記憶手段に格納したり、液晶ディスプレイなどの表示手段に表示したりする。 The image processing means 60-3 can be configured using a personal computer or the like, and stores image data in a storage means such as a RAM (Random Access Memory) or displays it on a display means such as a liquid crystal display.
また、この発明のダイシング装置の照明手段62あるいはバックライト照明手段64として、例えば、台座10、ワークテーブル24などにLEDを設け、このLEDによる同軸光照明、近接斜光照明あるいはバックライト照明を利用することができる。あるいは、近接斜光照明として、テレセントリック顕微鏡の同軸光照明を利用しても良い。 Further, as the illumination means 62 or the backlight illumination means 64 of the dicing apparatus of the present invention, for example, an LED is provided on the pedestal 10, the work table 24, etc., and coaxial light illumination, proximity oblique illumination or backlight illumination using this LED is used. be able to. Alternatively, a coaxial light illumination of a telecentric microscope may be used as the near oblique illumination.
＜ブレードの刃先の観察＞
ブレードの刃先を一周にわたって観測することについて説明する。ブレード22の円周に沿って形成されている刃先は、ブレード22が回転することによって時々刻々とその一部分が順次図4に示すPに示す撮像される位置にくる。すなわち、ある一瞬において、Pに示す位置を撮像すれば、ブレードの刃先の一部が撮像される。従って、照明手段62あるいはバックライト照明手段64の発光の瞬間と撮像手段60の撮像の瞬間とを、撮像する順序に従って回転角度が少しずつ変化するように同期させてブレード22の刃先の一部を連続して撮影すれば、ブレードの刃先を一周にわたって観測することができる。
<Observation of blade edge>
A description will be given of observing the cutting edge of the blade over one round. A part of the cutting edge formed along the circumference of the blade 22 is sequentially moved to an imaged position indicated by P shown in FIG. 4 as the blade 22 rotates. That is, if a position indicated by P is imaged in a certain moment, a part of the blade tip of the blade is imaged. Therefore, the moment of light emission of the illumination means 62 or the backlight illumination means 64 and the moment of imaging of the imaging means 60 are synchronized so that the rotation angle changes little by little according to the order of imaging, and a part of the blade edge of the blade 22 is synchronized. If the images are taken continuously, the blade edge can be observed over the entire circumference.
図6を参照して、ブレードの刃先を1周（360°）にわたって観察した一例について説明する。図6(A)はブレード22の撮像範囲74を示す図である。図6(B)はブレードの刃先を1周にわたって撮影した画像の一例であり、横軸に回転角度を目盛って示してあり、角度に応じた位置の刃先の画像を示している。図6(A)に示すようにブレード22は、薄い基板にダイヤモンド砥粒をボンド材で付着させた薄い切刃22-1を切刃固定部材22-2ではさんで固定されて構成されている。図6(B)に示す画像は薄い切刃22-1のエッジ部分を示している。ブレード22を照らす照明の発光の瞬間と撮像の瞬間とを同期させて複数枚の写真を取り、これらの写真をつなぎ合わせれば、図6(B)に示すようなブレードの刃先の1周にわたる画像が得られる。図6(B)に示す画像を観察することによって、ブレードの刃先の破損状態等を知ることが可能となる。 With reference to FIG. 6, an example in which the blade edge is observed over one round (360 °) will be described. FIG. 6 (A) is a diagram showing an imaging range 74 of the blade 22. FIG. 6B is an example of an image obtained by photographing the blade edge of the blade over one round, with the rotation angle scaled on the horizontal axis and an image of the blade edge at a position corresponding to the angle. As shown in FIG. 6 (A), the blade 22 is configured by fixing a thin cutting blade 22-1 in which diamond abrasive grains are adhered to a thin substrate with a bonding material and sandwiching the cutting blade fixing member 22-2. . The image shown in FIG. 6 (B) shows the edge portion of the thin cutting edge 22-1. Taking multiple photos by synchronizing the moment of light emission of the illumination that illuminates the blade 22 and the moment of imaging, and connecting these photos together, an image over the entire circumference of the blade edge as shown in Fig. 6 (B) Is obtained. By observing the image shown in FIG. 6 (B), it becomes possible to know the state of breakage of the blade edge of the blade.
次に、ブレードの刃先の観察に当たって、撮像手段60、照明手段62（近接斜光照明手段66、同軸光照明手段68）及びバックライト照明手段64の使い方によってその得られる画像の品質がどのようになるかにつき、図7〜図10を参照して説明する。図7〜図10はそれぞれブレードの刃先の一部分であって刃先の欠けた部分を撮像したものであり、図7はバックライト照明手段のみを使って撮像した画像、図8は同軸光照明のみを使って撮像した画像、図9は近接斜光照明のみを使って撮像した画像、図10はバックライト照明及び近接斜光照明を使って撮像した画像を示す。 Next, in observing the blade edge, the quality of the obtained image depends on how the imaging means 60, illumination means 62 (proximity oblique illumination means 66, coaxial light illumination means 68) and backlight illumination means 64 are used. This will be described with reference to FIGS. FIGS. 7 to 10 are images of a part of the blade edge of the blade that lacks the blade edge, FIG. 7 is an image captured using only the backlight illumination means, and FIG. 8 is only the coaxial light illumination. FIG. 9 shows an image picked up using only near oblique illumination, and FIG. 10 shows an image picked up using backlight illumination and close oblique light illumination.
いずれの場合も、幅1.4 mm、深さ0.8 mmのブレードの欠けを認識できるが、近接斜光照明を用いると、エッジ部分の再現性に優れる。ブレードの撮像手段とは反対側の面にバックライト光を当てるバックライト照明手段を設けて撮影してもエッジ部分が明瞭に観察される。バックライト照明手段としては、例えば、任意好適なLED照明を用いることができる。あるいは、バックライト照明手段として、近接斜光照明や同軸光照明を反射させるコーナープリズムや反射鏡（ミラー）を用いても良い。しかしながら、近接斜光照明と併せてバックライト照明を用いると、図10に示すようにエッジの形状の再現性が良く、更にブレードの表面状態もよくわかる。 In either case, a blade chip with a width of 1.4 mm and a depth of 0.8 mm can be recognized, but the use of near oblique illumination provides excellent edge portion reproducibility. The edge portion can be clearly observed even when photographing is performed by providing backlight illumination means for applying backlight light to the surface of the blade opposite to the imaging means. As the backlight illumination means, for example, any suitable LED illumination can be used. Alternatively, a corner prism or a reflecting mirror (mirror) that reflects near oblique illumination or coaxial illumination may be used as the backlight illumination means. However, when backlight illumination is used in combination with proximity oblique illumination, the reproducibility of the edge shape is good as shown in FIG.
視野が1.6 mm×1.2 mmの4倍の像側テレセントリック顕微鏡と、パーソナルコンピュータに接続しリアルタイム画像転送の可能なUSB(Universal Serial Bus)等のインターフェイスを持った小型のカラーカメラ（USBカメラ）500万画素(水平方向に2560画素、垂直方向に1920画素(2560Hx1920V))を用いた場合、一画素は0.625μm×0.625μm相当となり、数μmの繰り返しを要求されるブレードの刃先管理に十分な性能が得られる。また、ブレードに使用される数μmのダイヤモンド砥粒の状態観察においても利用が可能となり、ブレードの定量的、視覚的管理が可能となる。 A compact color camera (USB camera) 5 million with a 4x image-side telecentric microscope with a field of view of 1.6 mm x 1.2 mm and an interface such as a USB (Universal Serial Bus) that can be connected to a personal computer and transfer real-time images. When using pixels (2560 pixels in the horizontal direction and 1920 pixels in the vertical direction (2560Hx1920V)), one pixel is equivalent to 0.625 μm × 0.625 μm, and it has sufficient performance for blade edge management that requires repetition of several μm can get. Further, it can be used for observing the state of diamond abrasive grains of several μm used for the blade, and the blade can be quantitatively and visually managed.
10：台座
12：X軸移動機構
12-1：X軸ガイド
12-2：X軸ボールネジ
12-3：X軸移動テーブル
12-4：X軸支持体
14：Y軸移動機構
14-1：Y軸ガイド
14-2：Y軸ボールネジ
14-3：Y軸移動テーブル
14-4：Y軸支持体
16：θ回転機構
18、34：Z軸移動機構
18-1：Z軸ガイド
18-2：Z軸ボールネジ
18-3：Z軸移動テーブル
18-4、36：スピンドル支持部材
20：スピンドル
22：ブレード
24：ワークテーブル
26：ワーク
28、44：ワークテーブル保持機構
30、46：スピンドル保持機構
38：スピンドル固定台
48：回転軸
50：Z軸-θ軸機構
52：X-Y移動機構
60：撮像手段
60-1：投影レンズ
60-2：フォトセンサ
60-3：画像処理手段
62：照明手段
62-1、64-1、66-1、68-1、72-1：コリメータレンズ
62-2、64-2、66-2、68-2、72-2：LED光源
64：バックライト照明手段
64-3、66-3、68-3、72-3：LED駆動回路
66：近接斜光照明手段
68：同軸光照明手段
70：半透鏡
72：垂直照明手段
74：撮像範囲
76：ミラー
10: Pedestal
12: X-axis moving mechanism
12-1: X-axis guide
12-2: X-axis ball screw
12-3: X-axis moving table
12-4: X-axis support
14: Y-axis moving mechanism
14-1: Y-axis guide
14-2: Y-axis ball screw
14-3: Y-axis movement table
14-4: Y-axis support
16: θ rotation mechanism
18, 34: Z-axis movement mechanism
18-1: Z-axis guide
18-2: Z-axis ball screw
18-3: Z-axis movement table
18-4, 36: Spindle support member
20: Spindle
22: Blade
24: Work table
26: Work
28, 44: Work table holding mechanism
30, 46: Spindle holding mechanism
38: Spindle fixing base
48: Rotary axis
50: Z-axis-θ-axis mechanism
52: XY movement mechanism
60: Imaging means
60-1: Projection lens
60-2: Photosensor
60-3: Image processing means
62: Illumination means
62-1, 64-1, 66-1, 68-1, 72-1: Collimator lens
62-2, 64-2, 66-2, 68-2, 72-2: LED light source
64: Backlight illumination means
64-3, 66-3, 68-3, 72-3: LED drive circuit
66: Proximity oblique illumination means
68: Coaxial light illumination means
70: Semi-transparent mirror
72: Vertical illumination means
74: Imaging range
76: Mirror
いずれの場合も、幅1.4 mm、深さ0.8 mmのブレードの欠けを認識できるが、近接斜光照明を用いると、エッジ部分の再現性に優れる。ブレードの撮像手段とは反対側の面にバックライト光を当てるバックライト照明手段を設けて撮影してもエッジ部分が明瞭に観察される。バックライト照明手段としては、例えば、任意好適なLED照明を用いることができる。あるいは、バックライト照明手段として、近接斜光照明や同軸光照明を反射させるコーナープリズムや反射鏡（ミラー）を用いても良い。しかしながら、近接斜光照明と併せてバックライト照明を用いると、図10に示すようにエッジの形状の再現性が良く、更にブレードに使用される数μmのダイヤモンド砥粒の状態を反映したブレードの表面状態もよくわかる。 In either case, a blade chip with a width of 1.4 mm and a depth of 0.8 mm can be recognized, but the use of near oblique illumination provides excellent edge portion reproducibility. The edge portion can be clearly observed even when photographing is performed by providing backlight illumination means for applying backlight light to the surface of the blade opposite to the imaging means. As the backlight illumination means, for example, any suitable LED illumination can be used. Alternatively, a corner prism or a reflecting mirror (mirror) that reflects near oblique illumination or coaxial illumination may be used as the backlight illumination means. However, when backlight illumination is used in combination with proximity oblique illumination, the reproducibility of the edge shape is good as shown in FIG. 10, and the blade surface reflects the state of the diamond abrasive grains of several μm used for the blade. The state is well understood.
Claims (6)
ブレードを回転させることにより、前記被加工物に切削加工を施す切削手段と、
前記ブレードの回転軸に沿った方向に、前記ブレードから離間して設けられた当該ブレードを撮像する撮像手段と、
前記ブレードの、前記撮像手段側の面に、近接斜光照明又は同軸光照明を当てる照明手段と
を備えることを特徴とするダイシング装置。 Holding means for holding the workpiece;
Cutting means for cutting the workpiece by rotating a blade;
Imaging means for imaging the blade provided away from the blade in a direction along the rotation axis of the blade;
A dicing apparatus comprising: an illumination unit that applies near oblique illumination or coaxial illumination to a surface of the blade on the imaging unit side.
ブレードを回転させることにより、前記被加工物に切削加工を施す切削手段と、
前記ブレードを含む平面内で当該ブレードの回転軸に直交する方向から撮像可能であるように、前記ブレードから離間して設けられる撮像手段と、
前記ブレードを含む平面内で当該ブレードの回転軸に直交する方向から照明する垂直照明手段と
を備えることを特徴とするダイシング装置。 Holding means for holding the workpiece;
Cutting means for cutting the workpiece by rotating a blade;
Imaging means provided apart from the blade so that imaging can be performed from a direction perpendicular to the rotation axis of the blade in a plane including the blade;
A dicing apparatus comprising: vertical illumination means for illuminating from a direction orthogonal to a rotation axis of the blade in a plane including the blade.
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