JP2018043308A - 切削装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】洗浄水の使用量を抑えつつ光学センサへの汚れの付着を防止可能な非接触セットアップ機構を具備した切削装置を提供する。【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、被加工物を切削ブレードで切削する切削ユニットと、切削ブレードの先端位置を検出する検出手段と、これらを制御する制御手段とを備えた切削装置であって、検出手段はＵ形状ブレード侵入部６３と、ブレード侵入部の一方の側に配設された発光部６４と、他方の側に配設された発光部からの光の受光部６４と、発光部及び受光部の端面に洗浄水を供給し端面への切削屑の付着を防止する洗浄水ノズル６８と、端面にエアーを供給するエアー供給ノズル７０とを含み、切削ブレードの先端位置を検出する時は洗浄水供給ノズル及びエアー供給ノズルからの洗浄水及びエアーの供給を停止し、それ以外の待機時は洗浄水及びエアーを端面に間欠的に供給し端面に付着した切削屑を除去する。【選択図】図６

Description

本発明は、切削装置に関し、特に、非接触セットアップ機構の光学センサへの洗浄水の供給を抑制しつつ光学センサの汚れを防止可能な切削装置に関する。
半導体ウェ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、ダイシングソーと呼ばれる切削装置で個々のチップに分割される。これらの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、半導体ウェ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ェ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ェーハは不完全切断となり、下側の切断片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、切削加工を継続するにつれて磨耗していく性質を持っており、切削ブレードの摩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、光学センサを使用した非接触セットアップ機構により随時検出され、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、被加工物を保持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。
光学センサによる切削ブレードの刃先位置（先端位置）の検出で重要なのは、光学センサの誤認識を避けるため、発光部及び受光部からなる光学センサを清浄に保つことである。しかし、光学センサが加工室の雰囲気中にあるため、雰囲気中の切削屑が光学センサに付着し誤認識を誘発しやすいという問題がある。
そこで、切削ブレードの先端位置の検出動作時以外は光学センサに洗浄水を供給するという方法が考案されたが、洗浄水を大量に消費するという問題があった。この問題を避けるため、光学センサを開閉蓋で収容し、光学センサが加工室の雰囲気にさらされるのを防ぐという方法が特開２００３−２１１３５４号公報で提案された。
特開平１１−２１４３３４号公報 特開２００３−２１１３５４号公報
しかしながら、特許文献２に開示された機構では、加工室の雰囲気に大量に切削屑が含まれている場合、開閉蓋の僅かな隙間も光学センサの汚れの原因となり、誤検出を発生させる恐れが残されていた。
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、洗浄水の使用量を抑えつつ光学センサへの汚れの付着を防止可能な非接触セットアップ機構を具備した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ブレードで切削する切削ユニットと、該切削ブレードの先端位置を検出する検出手段と、少なくとも該チャックテーブル、該切削ユニット及び該検出手段を制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、該検出手段は、Ｕ形状ブレード侵入部と、該ブレード侵入部の一方の側に配設された発光部と、該発光部からの光を受光する該ブレード侵入部の他方の側に配設された受光部と、該発光部及び該受光部の端面に洗浄水を供給し該端面への切削屑の付着を防止する洗浄水ノズルと、を含み、該制御手段は、該切削ブレードの先端位置を検出する検出動作時は、該洗浄水供給ノズルからの洗浄水の供給を停止し、該検出動作時以外の待機時は、洗浄水を該端面に間欠的に供給し該端面に付着した切削屑を除去することを特徴とする切削装置が提供される。
好ましくは、該検出手段は、該発光部及び該受光部の該端面にエアーを供給するエアー供給ノズルを更に含み、該制御手段は、該待機時に、該エアー供給ノズルから該端面にエアーを間欠的に供給し、水とエアーからなる２流体により該端面に付着した切削屑を除去する。
本発明の切削装置によると、非接触セットアップ機構の光学センサに間欠的に洗浄水を供給することで、洗浄水の使用量を抑えつつ光学センサへの汚れの付着を防止することができる。
本発明の非接触セットアップ機構を具備した切削装置の斜視図である。 チャックテーブルが切削加工位置に移動した状態の加工室ケーシングの横断面図である。 加工室ケーシングの縦断面図である。 非接触セットアップ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非接触セットアップ機構の出力電圧の変化を示すグラフである。 非接触セットアップ機構の斜視図である。 非接触セットアップ機構の側面図である。 洗浄水の供給方法の推移を説明する説明図である。
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を参照すると、本発明実施形態に係る非接触セットアップ機構（ブレード端部検出機構）を具備した切削装置２の斜視図が示されている。
４は切削装置２のベースであり、ベース４にはチャックテーブル６が回転可能且つ図示しない加工送り手段によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。チャックテーブル６の周囲にはウォーターカバー８が配設されており、このウォーターカバー８とベース４に渡り、加工送り機構の軸部を保護するための蛇腹１０が連結されている。
ベース４の後方には門型形状のコラム１２が立設されている。コラム１２にはＹ軸方向に伸長する一対のガイドレール１４が固定されている。コラム１２にはＹ軸移動ブロック１６が、ボールねじ１８と図示しないパルスモータとからなるＹ軸移動機構（割り出し送り機構）２０によりガイドレール１４に沿ってＹ軸方向に移動可能に搭載されている。
Ｙ軸移動ブロック１６にはＺ軸方向に伸長する一対のガイドレール２２が固定されている。Ｙ軸移動ブロック１６上には、Ｚ軸移動ブロック２４がボールねじ２６とパルスモータ２８とからなるＺ軸移動機構３０によりガイドレール２２に案内されてＺ軸方向に移動可能に搭載されている。
Ｚ軸移動ブロック２４には切削ユニット３２が取り付けられており、切削ユニット３２のスピンドルハウジング３４中には図４に示すスピンドル３６が回転可能に収容され、スピンドル３６の先端部には切削ブレード３８が着脱可能に取り付けられている。Ｚ軸移動ブロック２４には更に、顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニット４０が取り付けられている。
４２は加工室４４を画成する加工室ケーシングであり、ポリカーボネート等の透明樹脂から形成されている。加工室ケーシング４２はチャックテーブル６及び切削ブレード３８を収容する。加工室ケーシング４２には排気口５０が形成されている。
４６は本発明実施形態に係る非接触セットアップ機構（ブレード端部検出機構）であり、その詳細は図４及び図５に示されている。取っ手４８を引っ張ることにより、加工室ケーシング４２の扉４９を開けることができ、チャックテーブル６上に被加工物を搬入したり、チャックテーブル６から被加工物を搬出したりすることができる。
図２を参照すると、チャックテーブル６が切削加工位置に移動した状態の加工室ケーシング４２の横断面図が示されている。図３は加工室ケーシング４２の縦断面図であり、チャックテーブル６に保持された被加工物の切削中には、切削水ノズル５４からブレード先端に向かって切削水を供給し、冷却水ノズル５２から切削ブレード３８の加工点に向かって冷却水を供給しながら被加工物の切削を遂行する。
従って、加工室４４の雰囲気中には加工屑や切削水及び冷却水のミスト５６が飛散し、このような雰囲気に非接触セットアップ機構４６がさらされていることになる。
次に、図４乃至図６を参照して、本発明実施形態に係る非接触セットアップ機構（ブレード端部検出機構）４６について詳細に説明する。図６に示すように、ベース４から円柱状のブラケット６０が突出しており、このブラケット６０に非接触セットアップ機構４６の取り付け部材６２が固定されている。取り付け部材６２は、水平部６２ａと、Ｕ形状ブレード侵入部６３を画成する垂直部６２ｂと、傾斜部６２ｃとを有している。
ブレード侵入部６３を挟んで発光部６４と発光部６４からの光を受光する受光部６６からなる光学センサ６５が配設されている（図７参照）。図４に示すように、発光部６４は光ファイバー８３を介して光源８４に接続されており、受光部６６は光ファイバー８５を介して光電変換部８６に接続されている。
取り付け部材６２の傾斜部６２ｃには、発光部６４及び受光部６６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６８と、発光部６４及び受光部６６の端面にエアーを供給するエアー供給ノズル７０が配設されている。
図４に示すように、洗浄水供給ノズル６８は電磁切替弁７６を介して洗浄水供給源７８に選択的に接続され、エアー供給ノズル７０は電磁切替弁８０を介してエアー供給源８２に選択的に接続される。
非接触セットアップ機構４６を使用した切削ブレード３８のセットアップ時には、Ｚ軸送り機構３０のパルスモータ２８を駆動して、切削ブレード３８の先端部（刃先）を非接触セットアップ機構４６のブレード侵入部６３に上方から侵入させていく。
この時、切削ブレード３８が光学センサ６５の発光部６４と受光部６６との間を全く遮っていない場合には、受光部６６が受光する光量が最大であり、この光量に対応する光電変換部８６からの出力は、例えば図５に示すように５Ｖに設定されている。
切削ブレード３８がブレード侵入部６３に進入されるのに従って、切削ブレード３８が発光部６４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６６が受光する光量は徐々に減少し、光電変換部８６からの出力電圧は図５に符号８７で示すように徐々に減少する。
そして、切削ブレード３８が発光部６４と受光部６６の所定位置に達した時、光電変換部８６からの出力電圧が基準電圧である例えば３Ｖになるように設定されている。従って、光電変換部８６の出力電圧が３Ｖになった時、電圧比較部９０は光電変換部８６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９２に出力する。
端部位置検出部９２は、基準位置を検出した旨の信号をパルスモータ２８に送信し、パルスモータ２８の駆動を停止する。この時、端部位置検出部９２は、切削ブレード３８の切り込み方向（Ｚ軸方向）の位置をＺ軸送り機構３０のパルスモータ２８のパルス数をカウントすることにより検出する。切削ブレード３８の最下点端部位置である基準位置は、切削装置２のメモリに記憶される。
本実施形態の非接触セットアップ方法によると、被加工物を切削ブレード３８で適宜切削した後に、最下点端部検出ステップを実行して、前回割り出されて記憶された切削ブレード３８の最下点端部の位置と比較し、切削ブレード３８の摩耗量（消耗量）を算出部９４で算出する摩耗量算出ステップを実行する。
そして、摩耗量算出ステップから算出された切削ブレード３８の摩耗量に基づいて、位置補正部９６で切削ブレード３８のＺ軸方向の原点位置を補正する。この原点位置の補正により、切削ブレード３８の刃先をチャックテーブル６の枠体の上面に接触する原点位置とすることができる。
上述したように、非接触セットアップ機構４６は加工室４４の雰囲気に常にさらされている。従って、雰囲気に含まれているミスト、切削屑等により光学センサ６５の発光部６４及び受光部６６の端面が汚染される。
この汚染を防止するために、本発明実施形態では、切削ブレード３８の先端位置を検出する検出動作時以外では、洗浄水供給ノズル６８から発光部６４の端面及び受光部６６の端面に洗浄水を間欠的に供給し、より好ましくは、洗浄水供給ノズル６８及びエアー供給ノズル７０から発光部６４の端面及び受光部６６の端面に洗浄水及びエアーを間欠的に供給し、発光部６４及び受光部６６の端面に付着した汚れを除去する。
以下、この端面洗浄方法について、図８を参照して詳細に説明する。図８の符号Ａは切削ブレード３８の刃先検出中であり、この時には洗浄水供給ノズル６８からの洗浄水の供給及びエアー供給ノズル７０からのエアーの供給を停止する。
尚、ブレード端部位置検出時には、ヒンジ７４を介して取り付け部材６２に取り付けられた開閉蓋７２を開いて検出することは言うまでもない。検出動作が終了すると、開閉蓋７２を閉じて発光部６４及び受光部６６が加工室４４の雰囲気にさらされることを防止する。
図８において、切削ブレード３８の刃先の検出が終了した符号Ｂに示す被加工物の切削中には、発光部６４及び受光部６６の端面に向かって間欠的に洗浄水及びエアーを供給する。
図８の第２段目に示すように、点線で示すＣは供給停止期間であり、Ｄは供給期間である。従って、Ｂに示す被加工物の切削中には、供給停止期間Ｃと供給期間Ｄとを交互に繰り返す。例えば、１〜５秒毎の供給停止期間Ｃを実施後、０．１〜２秒程度の供給期間Ｄを実施する。
更に、図８の第３段目に示すように、供給期間Ｄにおいては、洗浄水供給ノズル６８からの洗浄水の供給とエアー供給ノズル７０からのエアーの供給を同時に実施する同時供給期間Ｅの後に、Ｆに示す洗浄水のみを供給する期間を設け、Ｃに示す供給停止期間に端面が乾燥した状態になり、切削屑が端面に付着し易くなるのを防止する。
ここで、エアー供給ノズル７０からのエアーの供給は、発光部６４及び受光部６６の端面に付いた汚れを洗浄水とともに除去する働きをする。エアーの流量は、端面が乾燥しない程度の流量に調整する。
エアーは洗浄水と混合され２流体となって端面の洗浄効果が高まるよう、洗浄水供給ノズル６８とエアー供給ノズル７０の噴出口を近づけて噴出後に混合されるようにしても良いし、ノズルを一体化して内部で洗浄水とエアーを混合してから噴出しても良い。
上述した実施形態によると、非接触セットアップ機構４６の発光部６４及び受光部６６の端面に間欠的に洗浄水及びエアーを供給することで、洗浄水の使用量を抑えつつ光学センサ６５への汚れの付着を防止することができる。
この実施例の他、供給期間Ｄにおいて、水のみを供給し、汚れの付着を防ぎつつ、乾燥を防いでも良い。さらに、ブレード端部位置検出の直前には、エアー供給ノズル７０からエアーの供給を行い、端面に付着した洗浄水を除去しても良い。
２ 切削装置
６ チャックテーブル
３２ 切削ユニット
３８ 切削ブレード
４２ 加工室ケーシング
４４ 加工室
４６ 非接触セットアップ機構（ブレード端部検出機構）
６２ 取り付け部材
６３ ブレード侵入部
６４ 発光部
６５ 光学センサ
６６ 受光部
６８ 洗浄水供給ノズル
７０ エアー供給ノズル
８４ 光源
８６ 光電変換部
８８ 基準電圧設定部
９０ 電圧比較部
９２ 端部位置検出部

Claims (2)

  1. 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ブレードで切削する切削ユニットと、該切削ブレードの先端位置を検出する検出手段と、少なくとも該チャックテーブル、該切削ユニット及び該検出手段を制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、
    該検出手段は、
    Ｕ形状ブレード侵入部と、該ブレード侵入部の一方の側に配設された発光部と、該発光部からの光を受光する該ブレード侵入部の他方の側に配設された受光部と、該発光部及び該受光部の端面に洗浄水を供給し該端面への切削屑の付着を防止する洗浄水ノズルと、を含み、
    該制御手段は、
    該切削ブレードの先端位置を検出する検出動作時は、該洗浄水供給ノズルからの洗浄水の供給を停止し、該検出動作時以外の待機時は、洗浄水を該端面に間欠的に供給し該端面に付着した切削屑を除去することを特徴とする切削装置。
  2. 該検出手段は、該発光部及び該受光部の該端面にエアーを供給するエアー供給ノズルを更に含み、
    該制御手段は、該待機時に、該エアー供給ノズルから該端面にエアーを間欠的に供給し、水とエアーとで該端面に付着した切削屑を除去することを特徴とする請求項１記載の切削装置。
JP2016178860A 2016-09-13 2016-09-13 切削装置 Active JP6800520B2 (ja)

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