JP5603175B2

JP5603175B2 - 切削装置の切削ブレード検出機構

Info

Publication number: JP5603175B2
Application number: JP2010197901A
Authority: JP
Inventors: 治信湯澤
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2014-10-08
Anticipated expiration: 2030-09-03
Also published as: JP2012051092A

Description

本発明は、半導体ウエーハ等の被加工物を切削する切削装置に装備される切削ブレードを構成する環状の切れ刃の破損を検出するための切削ブレード検出機構に関する。

半導体デバイス製造工程においては、略円板形状である半導体ウエーハの表面に格子状に配列されたストリートと呼ばれる分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスを形成する。このように複数のデバイスが形成された半導体ウエーハをストリートに沿って切断することによりデバイスが形成された領域を分割して個々の半導体チップを製造している。また、サファイヤ基板の表面に窒化ガリウム系化合物半導体等が積層された光デバイスウエーハもストリートに沿って切断することにより個々の発光ダイオード、レーザーダイオード等の光デバイスに分割され、個々の光デバイスを製造している。

上述した半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等のストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと呼ばれる切削ブレードを備えた切削装置によって行われている。切削ブレードは円形状の基台と該円形状の基台の外周部側面に装着され基台の外周縁から突出して形成された環状の切れ刃とによって構成されている。このように構成された切削ブレードは、環状の切れ刃が所定量磨耗した場合には交換する必要がある。このため、切削装置は、磨耗して直径が減少した切削ブレードの環状の切れ刃の交換時期および環状の切れ刃の欠けを検出するための切削ブレード検出機構を備えている。

切削装置に装備される切削ブレードの検出機構は、切削ブレードの環状の切れ刃が侵入するブレード侵入部と、該ブレード侵入部に対向して配設される発光手段および受光手段とを備えている。この切削ブレード検出機構は、発光手段が発する光を受光手段が受光し、受光手段が受光した光の光量に対応した電圧に変換することにより、発光手段と受光手段の間のブレード侵入部に位置する切削ブレードの環状の切れ刃の状態を検出する。（例えば、特許文献１参照。）

特開昭６２−５３８０３号公報

而して、上記発光手段および受光手段は、細い光ファイバーを複数束ねて構成されている。このように細い光ファイバーが複数束ねて構成された発光手段は、直径が略１mmの円形の光を発光する。そして、発光手段が発する光を受光手段が受光する受光量が例えば１０％になるようにセットし、切削ブレードを構成する環状の切れ刃が磨耗することにより受光手段による受光量が例えば６０％に達すると発光手段と受光手段とからなる検出機構を調整して発光手段が発する光を受光手段が受光する受光量が例えば１０％になるようにセットし直す。このため、切削ブレードを構成する環状の切れ刃が所定量磨耗する都度、発光手段と受光手段とからなる検出機構を調整しなければならず、その調整作業に多大な時間を要し生産性が悪いという問題がある。

一方、切削ブレードを構成する環状の切れ刃の磨耗量は、切削ブレードの環状の切れ刃を被加工物を保持するチャックテーブルの保持面にコンタクトすることによって基準位置を設定する所謂セットアップ動作を切削作業を実施する際に行うことにより実質的に検出することができる。また、切削ブレードを構成する環状の切れ刃に発生する欠けが被加工物に実質的に悪影響を及ぼすのは環状の切れ刃が基台の外周縁から離脱する全破損する場合である。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、切削ブレードを構成する環状の切れ刃が基台の外周縁から離脱して全欠損したことを確実に検出することができる切削ブレード検出機構を提供することにある。

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、チャックテーブルに保持された被加工物を切削する環状の切れ刃を備えた切削ブレードの回転軸方向の一方の側に配設された発光手段と、切削ブレードの回転軸方向の他方の側に該発光手段と対向して配設され該発光手段によって照射された光を受光する受光手段と、該受光手段によって受光された光の受光量に基づいて該環状の切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備する切削装置の切削ブレード検出機構において、
該切削ブレードは、円形状の基台と、該円形状の基台の外周部側面に装着され該基台の外周縁から突出して形成された環状の切れ刃とからなり、
該発光手段の発光面および該受光手段の受光面は、該環状の切れ刃の外周から内周側であって該円形状の基台の外周部によって一部が遮光される位置に配設されている、
ことを特徴とする切削装置の切削ブレード検出機構が提供される。
上記発光手段の発光面および受光手段の受光面は円形に形成され、発光手段の発光面および受光手段の受光面の中心が円形状の基台の外周縁と対応する位置に位置付けられ、制御手段は受光面によって受光された受光量が発光面から照射された光の５０％以上である場合に切削ブレードの切れ刃が全破損したものと判断する。

本発明による切削ブレード検出機構は、発光手段の発光面および受光手段の受光面が切削ブレードを構成する該環状の切れ刃の外周から内周側であって円形状の基台の外周部によって一部が遮光される位置に配設されていので、発光手段の発光面から発光された光を受光手段の受光面によって受光されることで切削ブレードを構成する環状の切れ刃が円形状の基台の外周縁から離脱し全破損したことを検出することができる。このように本発明による切削ブレード検出機構においては、発光手段の発光面から発光された光を受光手段の受光面によって受光されたか否かだけを検出するので、発光手段および受光手段の位置調整が不要となり、生産性が向上するとともに、致命的な円環状の切れ刃の全破損を確実に検出することができる。
また、本発明による切削ブレード検出機構は、上記発光手段の発光面および受光手段の受光面は円形に形成され、発光手段の発光面および受光手段の受光面の中心が円形状の基台の外周縁と対応する位置に位置付けられるので、受光手段の受光面によって受光される受光量が発光手段の発光面から照射された光の５０％以上である場合に、切削ブレードを構成する環状の切れ刃が全破損したことを確実に検出することができる。

本発明に本発明に従って構成された切削ブレード検出機構が装備された切削装置の斜視図。図１に示す切削装置に装備されるスピンドルユニットの要部斜視図。図１に示す切削装置に装備される切削ブレードと本発明に従って構成された切削ブレード検出機構との関係を示す説明図。図３に示す切削ブレード検出機構を構成する発光手段の発光体および受光手段の受光体と切削ブレードを構成する円環状の切れ刃との関係を示す説明図。

以下、本発明に従って構成された切削装置の切削ブレード検出機構の好適な実施形態について、添付図面を参照して、更に詳細に説明する。

図１には、本発明に従って構成された切削ブレード検出機構を装備した切削装置の斜視図が示されている。図１に示す切削装置１は、略直方体状の装置ハウジング２を具備している。この装置ハウジング２内には、被加工物を保持するチャックテーブル３が切削送り方向である矢印Ｘで示す方向に移動可能に配設されている。チャックテーブル３は、吸着チャック支持台３１と、該吸着チャック支持台３１上に配設された吸着チャック３２を具備しており、該吸着チャック３２の上面である保持面上に被加工物を図示しない吸引手段を作動することによって吸引保持するようになっている。また、チャックテーブル３は、図示しない回転機構によって回転可能に構成されている。なお、チャックテーブル３には、被加工物として後述するウエーハをダイシングテープを介して支持する環状のフレームを固定するためのクランプ３３が配設されている。このように構成されたチャックテーブル３は、図示しない切削送り手段によって、矢印Ｘで示す切削送り方向に移動せしめられるようになっている。

図１に示す切削装置１は、切削手段としてのスピンドルユニット４を具備している。スピンドルユニット４は、図示しない割り出し送り手段によって図１において矢印Yで示す割り出し送り方向に移動せしめられるとともに、図示しない切り込み送り手段によって図１において矢印Ｚで示す切り込み送り方向に移動せしめられるようになっている。このスピンドルユニット４は、図示しない移動基台に装着され割り出し方向である矢印Ｙで示す方向および切り込み方向である矢印Ｚで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１に回転自在に支持された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の前端部に装着された切削ブレード４３とを具備している。切削ブレード４３は、例えば図２に示すようにアルミニウムによって形成された円形状の基台４３１と、該基台４３１の外周部側面にダイヤモンド砥粒をニッケルメッキで固めて厚さが１５〜３０μmに形成された円環状の切れ刃４３２からなっている。この円環状の切れ刃４３２は、基台４３１の外周縁から０．５〜１．５mm程度突出して設けられている。

図２を参照して説明を続けると、上記スピンドルハウジング４１の前端部には、切削ブレード４３の上半部を覆うブレードカバー４４が取り付けられている。ブレードカバー４４は、図示の実施形態においてはスピンドルハウジング４１に装着された第１のカバー部材４４１と、該第１のカバー部材４４１に装着される第２のカバー部材４４２とからなっている。第１のカバー部材４４１の側面には雌ネジ穴４４１aと２個の位置決めピン４４１bが設けられており、第２のカバー部材４４２には上記雌ネジ穴４４１aと対応する位置に挿通穴４４２aが設けられている。また、第２のカバー部材４４２の第１のカバー部材４４１と対向する面には、上記２個の位置決めピン４４１bが嵌合する図示しない２個の凹部が形成されている。このように構成された第１のカバー部材４４１と第２のカバー部材４４２は、第２のカバー部材４４２に形成された図示しない２個の凹部を第１のカバー部材４４１に設けられた２個の位置決めピン４４１bに嵌合することによって位置決めする。そして、締結ボルト４４３を第２のカバー部材４４２の挿通穴４４２aに挿通し、第１のカバー部材４４１に設けられた雌ネジ穴４４１aと螺合することにより、第２のカバー部材４４２を第１のカバー部材４４１に装着する。

上記ブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１と第２のカバー部材４４２には、それぞれ切削水供給管４５１、４５２が配設されている。この切削水供給管４５１、４５２の下端には、それぞれ切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２の両側にそれぞれ配設され円環状の切れ刃４３２の両側面に向けて切削水を噴射する切削水供給ノズル４６１、４６２が接続されている。なお、上記切削水供給管４５１、４５２は、図示しない切削水供給手段に接続されている。

図示の実施形態におけるスピンドルユニット４のブレードカバー４４を構成する第１のカバー部材４４１には、上記切削ブレード４３の円環状の切れ刃４３２の破損を検出するための切削ブレード検出機構５が配設されている。この切削ブレード検出機構５について図２乃至図４を参照して説明する。

図示の実施形態における切削ブレード検出機構５は、図２に示すように上記第１のカバー部材４４１に締結ボルト５１によって取り付けられる取付け部材５２と、図３に示すように該取付け部材５２に上下方向摺動可能に配設される支持部材５３と、該支持部材５３の一方側に配設された発光手段６および支持部材５３の他方側に配設された受光手段７を具備している。取付け部材５２には、第３図に示すように上記支持部材５３の厚みに対応する溝幅を有し下方が開放され上下方向に形成された案内溝５２１が形成されている。この案内溝５２１に支持部材５３が上下方向に摺動可能に配設される。

上記支持部材５３は、ステンレス鋼やアルミニウム等の金属材によって上記案内溝５２１の溝幅と対応する厚みを有する板状に形成され、その下部には上記切削ブレード４３を構成する円形状の基台４３１の外周部および環状の切れ刃４３２が侵入する切削ブレード侵入凹部５３１が形成されており、この切削ブレード侵入凹部５３１の両側に発光体取り付け部５３２と受光体取り付け部５３３が設けられている。このように構成された支持部材５３は、取付け部材５２に形成された案内溝５２１の上下方向に摺動可能に配設され、取付け部材５２に装着された調整ネジ５４によって上下方向に移動調節されるようになっている。

上記発光手段６は、図４に示すように支持部材５３の発光体取り付け部５３２に発光面６０１を上記ブレード侵入凹部５３１に向けて配設された発光体６０と、該発光体６０に光を発する光源６１とからなっている。発光体６０は、断面が円形の複数の光ファイバーを束ねて直径が１ｍｍ程度の円形に形成されている。このように構成された発光体６０は、図３に示すように支持部材５３の発光体取り付け部５３２に装着される。上記光源６１は、例えばレーザー発光ダイオード(LED)からなり、制御手段８によって制御される。

次に、上記受光手段７について、図４を参照して説明する。
受光手段７は、支持部材５３の受光体取り付け部５３３に受光面７０１を上記ブレード侵入凹部５３１に向けて配設された受光体７０と、該受光体７０によって受光された光の光量に対応した電圧に変換する光電変換器７１とからなっている。受光体７０は、上記発光体６０と同様に断面が円形の複数の光ファイバーを束ねて直径が１ｍｍ程度の円形に形成されている。このように構成された受光体７０は、図３に示すように支持部材５３の受光体取り付け部５３３に装着され、受光体７０が上記発光手段６の発光体６０の発光面６０１と対向して配設される。上記光電変換器７１は、受光体７０によって受光された光の光量に対応した電圧値に変換し、制御手段８に送る。

ここで、上記発光手段６を構成する発光体６０の発光面６０１および受光手段７を構成する受光体７０の受光面７０１と切削ブレード４３との関係について、図３および図４を参照して説明する。
発光体６０の発光面６０１および受光体７０の受光面７０１は、切削ブレード４３を構成する円形状の基台４３１の外周部によって一部が遮光される位置に配設されている。図示の実施形態においては、発光体６０の発光面６０１の中心P1および受光体７０の受光面７０１の中心P2が切削ブレード４３を構成する円形状の基台４３１の外周縁４３１aと対応する位置になるように位置付けられる。この発光体６０の発光面６０１および受光体７０の受光面７０１の位置調整は、上記取付け部材５２に装着された調整ネジ５４によって支持部材５３を上下方向に移動調節することにより行われる。

図示の実施形態における切削ブレード検出機構５は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
切削ブレード４３が回転している状態において制御手段８は、発光手段６の光源６１を附勢(ON)する。この結果、発光手段６の光源６１が発光され、発光された光が発光体６０の発光面６０１から受光手段７を構成する受光体７０の受光面７０１に向けて光が照射される。そして、受光体７０の受光面７０１が受光した光が光電変換器７１に伝送され、光電変換器７１は受光体７０の受光面７０１が受光した光の光量に対応した電圧信号を制御手段８に出力する。発光体６０の発光面６０１および受光体７０の受光面７０１は、上述したようにそれぞれの中心P1およびP2が切削ブレード４３を構成する円形状の基台４３１の外周縁４３１aと対応する位置になるように位置付けられているので、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２が破損して円形状の基台４３１の外周縁４３１aから離脱しない状態においては、発光体６０の発光面６０１から照射された光は受光体７０の受光面７０１によって受光されない、又は受光されても後述する閾値に達しない。一方、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２が破損して円形状の基台４３１の外周縁４３１aから離脱すると、発光体６０の発光面６０１の中心P1および受光体７０の受光面７０１の中心P2が切削ブレード４３を構成する円形状の基台４３１の外周縁４３１aと対応する位置になるように位置付けられているので、発光体６０の発光面６０１から照射された光の５０％以上が受光体７０の受光面７０１によって受光される。即ち、制御手段８は、光電変換器７１からの検出信号に基づいて、受光体７０の受光面７０１によって受光され受光量が発光体６０の発光面６０１から照射された光の５０％（閾値）以上である場合には、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２が全破損したものと判断し、円環状の切れ刃４３２が全破損した旨を後述する表示手段に表示する。この結果、オペレータは円環状の切れ刃４３２が全破損したことを確認することができる。

図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置１は、上記チャックテーブル３上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード４３によって切削すべき領域を検出するための撮像手段１１を具備している。この撮像手段１１は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置１は、撮像手段１１によって撮像された画像や上記切削ブレード検出機構５の制御手段８による判定結果等を表示する表示手段１２を具備している。

上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域１３aには、被加工物を収容するカセットを載置するカセット載置テーブル１３が配設されている。このカセット載置テーブル１３は、図示しない昇降手段によって上下方向に移動可能に構成されている。カセット載置テーブル１３上には、被加工物としての半導体ウエーハ１０を収容するカセット１４が載置される。カセット１４に収容される半導体ウエーハ１０は、表面に格子状のストリートが形成されており、この格子状のストリートによって区画された複数の矩形領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイスが形成されている。このように形成された半導体ウエーハ１０は、環状の支持フレームFに装着されたダイシングテープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット１４に収容される。

また、図示の実施形態における切削装置は、カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４に収容されている半導体ウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１５に搬出するとともに仮置きテーブル１５に戻された切削加工後の半導体ウエーハ１０をカセット１４に搬入する搬出・搬入手段１６と、仮置きテーブル１５に搬出された半導体ウエーハ１０を上記チャックテーブル３上に搬送する第１の搬送手段１７と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を洗浄する洗浄手段１８と、チャックテーブル３上で切削加工された半導体ウエーハ１０を洗浄手段１８へ搬送する第２の搬送手段１９を具備している。

次に、上述した切削装置１を用いて半導体ウエーハ１０を所定のストリートに沿って切断する切削作業について説明する。
カセット載置テーブル１３上に載置されたカセット１４の所定位置に収容されている半導体ウエーハ１０（環状のフレームFにダイシングテープTを介して支持されている状態）は、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル１３が上下動することにより搬出位置に位置付けられる。次に、搬出・搬入手段１６が進退作動して搬出位置に位置付けられた半導体ウエーハ１０を仮置きテーブル１５上に搬出する。仮置きテーブル１５に搬出された半導体ウエーハ１０は、第１の搬送手段１７の旋回動作によって上記チャックテーブル３上に搬送される。

チャックテーブル３上に半導体ウエーハ１０が載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して半導体ウエーハ１０をチャックテーブル３上に吸引保持する。また、半導体ウエーハ１０をダイシングテープTを介して支持する環状のフレームFは、上記クランプ３３によって固定される。このようにして半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３は、撮像手段１１の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３が撮像手段１１の直下に位置付けられると、撮像手段１１によって半導体ウエーハ１０に形成されているストリートが検出され、スピンドルユニット４を割り出し方向である矢印Ｙ方向に移動調節してストリートと切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２との精密位置合わせ作業が行われる。

その後、チャックテーブル３を切削ブレード４３の下方である切削加工領域に移動し、切削ブレード４３を所定方向に回転せしめるとともに、矢印Zで示す方向に所定量切り込み送りし、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２の最下端がダイシングテープTに達する位置に位置付ける。そして、半導体ウエーハ１０を吸引保持したチャックテーブル３を切削送り方向である矢印Xで示す方向に所定の切削送り速度で移動する。この結果、チャックテーブル３上に保持された半導体ウエーハ１０は、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２により所定のストリートに沿って切断される（切削工程）。この切削工程を実施する際には、切削水供給ノズル４６１、４６２から切削水が切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２の側面に向けて噴射される。

以上のようにして、半導体ウエーハ１０を所定のストリートに沿って切断したら、スピンドルユニット４を図１において矢印Ｙで示す方向にストリートの間隔だけ割り出し送りし、上記切削工程を実施する。そして、半導体ウエーハ１０の所定方向に延在するストリートの全てに沿って切削工程を実施したならば、チャックテーブル３を９０度回転させて、半導体ウエーハ１０の所定方向と直交する方向に延在するストリートに沿って切削工程を実行することにより、半導体ウエーハ１０に格子状に形成された全てのストリートが切削されて個々のデバイスに分割される。なお、分割された個々のデバイスは、ダイシングテープTの作用によってバラバラにはならず、環状のフレームFに支持されたウエーハの状態が維持されている。

上述したように半導体ウエーハ１０のストリートに沿って切削工程が終了したら、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル３は最初に半導体ウエーハ１０を吸引保持した位置に戻される。そして、半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ１０は第２の搬送手段１９によって洗浄手段１８に搬送される。洗浄手段１８に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された半導体ウエーハ１０は、乾燥後に第１の搬送手段１７によって仮置きテーブル１５に搬送される。そして、半導体ウエーハ１０は、搬出・搬入手段１６によってカセット１４の所定位置に収納される。

上述した切削工程を実施している際に上記切削ブレード検出機構５も作動し、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２の状態を監視している。そして、切削ブレード検出機構５の制御手段８は、受光手段を構成する光電変換器７１からの検出信号に基づいて、受光体７０の受光面７０１によって受光され受光量が発光体６０の発光面６０１から照射された光の５０％以上である場合には、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２が全破損したものと判断し、円環状の切れ刃４３２が全破損した旨を表示手段１２に表示する。この結果、オペレータは円環状の切れ刃４３２が全破損したことを確認することができる。このように、図示の実施形態においては、切削ブレード４３を構成する円環状の切れ刃４３２が破損して円形状の基台４３１の外周縁４３１aから離脱した状態、即ち受光体７０の受光面７０１によって受光され受光量が発光体６０の発光面６０１から照射された光の５０％以上であるか否かだけを判断するので、発光体６０の発光面６０１および受光体７０の受光面７０１の位置調整が不要となり、生産性が向上するとともに、致命的な円環状の切れ刃４３２の全破損を確実に検出することができる。

１：切削装置
２：装置ハウジング
３：チャックテーブル
４：スピンドルユニット
４２：回転スピンドル
４３：切削ブレード
４４：ブレードカバー
４６１，４６２：切削水供給ノズル
５：切削ブレード検出機構
５２：取付け部材
５３：支持部材
６：発光手段
６０：発光体
６０１：発光面
６１：光源
７：受光手段
７０：受光体
７０１：受光面
７１：光電変換器
８：制御手段
１０：半導体ウエーハ
１１：撮像手段
１２：表示手段
１３：カセット載置テーブル
１４：カセット
１５：仮置きテーブル
１６：搬出・搬入手段
１７：第１の搬送手段
１８：洗浄手段
１９：第２の搬送手段

Claims

チャックテーブルに保持された被加工物を切削する環状の切れ刃を備えた切削ブレードの回転軸方向の一方の側に配設された発光手段と、切削ブレードの回転軸方向の他方の側に該発光手段と対向して配設され該発光手段によって照射された光を受光する受光手段と、該受光手段によって受光された光の受光量に基づいて該環状の切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備する切削装置の切削ブレード検出機構において、
該切削ブレードは、円形状の基台と、該円形状の基台の外周部側面に装着され該基台の外周縁から突出して形成された環状の切れ刃とからなり、
該発光手段の発光面および該受光手段の受光面は、該環状の切れ刃の外周から内周側であって該円形状の基台の外周部によって一部が遮光される位置に配設されている、
ことを特徴とする切削装置の切削ブレード検出機構。
該発光手段の発光面および該受光手段の受光面は円形に形成され、該発光手段の発光面および該受光手段の受光面の中心が該円形状の基台の外周縁と対応する位置に位置付けられ、該制御手段は該受光面によって受光された受光量が該発光面から照射された光の５０％以上である場合に該切削ブレードの切れ刃が全破損したものと判断する、請求項１記載の切削装置の切削ブレード検出機構。