JP5804347B2 - ダイシング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ダイシング装置に係り、特に、半導体や電子部品材料等のワークに溝加工や切断加工を行うダイシング装置の回転ブレードの先端の摩耗を検出するダイシング装置に関するものである。

従来、半導体や電子部品材料等のワークに溝加工や切断加工を行うダイシング装置においては、高速で回転するブレードと呼ばれる薄型砥石で切削水をかけながらワークを加工している。このダイシング装置では、ワークの切り残し量を予め設定された設定値と精密に一致させることが重要である。そのためには、ブレードの切り込み方向（Ｚ軸方向）の位置決めを高精度に行うとともに、その繰り返し精度についても高精度が要求される。

また、ブレードの摩耗量も常時監視し補正する必要がある。そのため、設定された本数ワークの加工ラインを加工したら、ブレードの先端位置（刃先位置）を検出するブレード位置検出器でブレードの先端位置を検出し、ブレードの刃先を常に同じ高さに保つようにＺ軸方向の制御を行っている。

このブレード位置検出器には光学式の非接触の検出器が用いられている。例えば、特許文献１には、発光手段と受光手段との間にブレードの外周部を受け入れるブレード受け入れ部を備えたブレード検出手段を、ワーク（被加工物）を保持するチャックテーブルを支持するチャックテーブル支持手段を構成する支持テーブルの隅部上面のチャックテーブルのワーク保持部の回動範囲内に配設するとともに、この支持テーブルの上面とワーク保持部の下面との間にブレード検出手段の高さよりも大きな間隔を設定することにより、チャックテーブルを回動してもワーク保持部とブレード検出手段とが干渉しないようにした切削装置が開示されている。

また、光学式のブレード位置検出器の先端部にはガラスが使用されており、このようにブレード位置検出器をブレードが加工を行う切削テーブルのすぐ近くに配置すると、切削雰囲気での汚れや、加工中に端材が飛散してブレード位置検出器先端部のガラスに衝突してブレード位置検出器が破損する虞がある。そこで、ブレード位置検出器をこれらのものから保護するためにシャッター機構を取り付けるようにしたものが知られている。

特開２００７−８１１０１号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載されたもののようにブレード検出手段を支持テーブルのように切削テーブルを乗せるＸ軸に取り付けるようにすると、加工時に切削テーブルはＸ軸方向に動くので、それに伴いウェービングやピッチングあるいはヨーイング等の様々な動きを伴い、その結果走査精度の影響を受けるため、検出精度が悪化するという問題がある。また、このようにブレード検出手段をブレードを取り付けるスピンドルとは別部材に設置すると、加工時に発生する熱による熱膨張がそれぞれの部材で異なるため、その熱膨張による影響で検出精度が悪化するという問題もある。

また、上記特許文献１に記載されたもののようにブレード検出手段を切削テーブルを乗せるＸ軸に取り付けていると、ブレード位置検出を行う際には、ブレード位置検出手段をＸ軸方向に移動させてブレードの直下にまで持って来なければならず、ブレード位置検出手段がＸ軸上の特定の位置にないとブレード位置検出を行うことができないという問題もある。

また、ブレード位置検出器を保護するためのシャッター機構を設けた場合には、その分検出ユニットが大きくなり、結果として装置が大型化するという問題がある。また通常、シャッター機構はエアシリンダで駆動しているが、駆動部付近に端材が飛散すると、シャッターに挟まってしまい、シャッターを駆動することができなくなってしまうという問題がある。

本発明はこのような問題に鑑みて成されたものであり、ブレードの位置検出を精度良く行いブレードの摩耗状態を正しく把握するとともに、装置の小型化を図ることのできるダイシング装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のダイシング装置は、ワークに対して相対的にＹ方向にインデックス送りとＺ方向に切り込み送りとがされる回転ブレードと、前記ワークを載置して前記回転ブレードに対し相対的にＸ方向の切削送りがされるワーク加工テーブルを有し、前記回転ブレードにより前記ワークの切削加工を行うダイシング装置において、前記ワーク加工テーブルに関して前記回転ブレードとは反対側で、前記ワーク加工テーブルが駆動しても干渉しない位置にその検出部が位置するように、前記回転ブレードを保持するスピンドルと同じ支持部材に取り付けられた、前記回転ブレードの先端位置を検出するブレード位置検出器を備え、前記ブレード位置検出器は、ワーク加工中には前記ワーク加工テーブルを挟んで前記回転ブレードとは反対側に配置されることを特徴とする。

これにより、ブレード位置検出器をスピンドルと同じ支持部材に取り付けたことで従来のようにＸ軸に取り付けた場合のようなＸ軸の走査精度の影響を受けることがなく、また別部材とした場合と比べて支持部材の熱膨張による影響を低減でき、ブレードの位置検出を精度良く行うことができ、ブレードの摩耗状態を正しく把握するとともに、装置の小型化を図ることが可能となる。

また、一つの実施態様として、前記支持部材は、門型形状の鋳物製の部材であることが好ましい。

このように、剛性の高い鋳物のような部材にブレード位置検出器を取り付けることで検出精度を向上させることができる。

また、一つの実施態様として、前記ブレード位置検出器は、前記ワーク加工テーブルの回転半径内に配置されたことが好ましい。

これにより、ブレード位置検出器をワーク加工テーブルの回転半径内に設けることで、ワーク加工テーブル上に載置されたワークによってブレード位置検出器が回転ブレードから遮られるので加工時に端材等が飛散する影響を受けることがない。

また、一つの実施態様として、前記ブレード位置検出器は、前記回転ブレードと対向する位置に配置されたことが好ましい。

これにより、ブレード位置検出を行う際は、単に回転ブレードをＺ方向の一軸方向にのみ移動するだけで位置検出を行うことができる。

また、一つの実施態様として、前記スピンドルは、前記Ｚ方向に通常切削加工時よりも大きな駆動範囲を有していることが好ましい。

これにより、ブレード位置検出器をワーク加工テーブルの回転半径内に設けるようにしても、回転ブレードをブレード位置検出器の検出位置にまで移動することができ確実な位置検出が可能となる。

以上説明したように、本発明によれば、ブレード位置検出器をスピンドルと同じ支持部材に取り付けたことで従来のようにＸ軸に取り付けた場合のようなＸ軸の走査精度の影響を受けることがなく、また別部材とした場合と比べて支持部材の熱膨張による影響を低減でき、ブレードの位置検出を精度良く行うことができ、ブレードの摩耗状態を正しく把握するとともに、装置の小型化を図ることが可能となる。

本発明に係るダイシング装置の第１の実施形態の外観を示す概略斜視図である。 ダイシング装置の加工部（切削部）を示す斜視図である。 図２の加工部をさらに拡大して示す拡大図である。 ブレード位置検出器付近を拡大して示す側面図である。 ブレード位置検出器の概略を示す構成図である。 ブレード位置検出器のプリズム部を覆うように取り付けられたシャッター機構を示す斜視図であり、（ａ）はシャッターを閉じた状態、（ｂ）はシャッターを開いた状態を示す。 ブレード位置検出器の他の例を示す側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明に係るダイシング装置について詳細に説明する。

図１は、本発明に係るダイシング装置の第１の実施形態の外観を示す概略斜視図である。

図１に示すように、ダイシング装置１０は、ワークを加工する加工部（切削部）３０、加工済みのワークをスピン洗浄する洗浄部４０、ワークを搬送する搬送手段５０及び多数枚のワークを収納したカセットを載置するロードポート６０等とから構成されている。

加工部３０は、先端に回転するブレード１１が取り付けられた高周波モータ内蔵型のスピンドル１２、１２とワークを吸着保持するワーク加工テーブル１４とを有している。また詳しくは後述するが、スピンドル１２は、Ｙ方向及びＺ方向に駆動可能なように、鋳物で形成された門型部材１３に取り付けられている。

また、ワーク加工テーブル１４は、その上にワークを載置してθ方向に回転するテーブルであり、Ｘキャリッジ１５Ａの上に設置されている。Ｘキャリッジ１５Ａは、図示を省略したＸベースに設けられたＸガイドでガイドされ、リニアモータによって図のＸ方向に駆動されるようになっている。

これにより、加工部３０において、スピンドル１２の先端に取り付けられたブレード１１は、Ｙ方向にインデックス送りされるとともにＺ方向に切り込み送りされ、一方ワーク加工テーブル１４はＸ方向に切削送りされる。

図２は、ダイシング装置１０の加工部３０を示す斜視図である。また、図３は、図２の加工部３０をさらに拡大して示す拡大図である。

図２に示すように、加工部３０には、門型部材１３に固定されたＹベース１６Ｃの側面に設けられたＹガイド１６Ｂでガイドされ、図示しないステッピングモータとボールスクリューによって図の矢印Ｙで示すＹ方向に駆動される２つのＹキャリッジ１６Ａ、１６Ａが設けられている。

また、Ｙキャリッジ１６Ａ、１６Ａには、それぞれＺガイド１７Ｂも１７Ｂでガイドされ、同じく図示しないステッピングモータとボールスクリューによって図の矢印Ｚで示すＺ方向に駆動されるＺキャリッジ１７Ａが設けられている。

２つのＺキャリッジ１７Ａ、１７Ａにはそれぞれ高周波モータ内蔵型のスピンドル１２が固定され、互いに対向するように配置されている。なお、前述したように、スピンドル１２の先端には回転するブレード１１（図１参照）が取り付けられているが、ここでは図を見易くするためにブレード１１の図示を省略している。

また、同様に図１では表示していたワーク加工テーブル１４も他の部分がよくわかるように一点鎖線で表している。図２に示すように、ワーク加工テーブル１４の下には、ワーク加工テーブル１４をθ方向に回転するためのθテーブル１８が配置されている。

そして、図２あるいは図３に示すように、スピンドル１２の先端とθテーブル１８との間で、ワーク加工テーブル１４の回転半径内の下側にブレード先端の摩耗を監視するためのブレード位置検出器２０が設置されている。

ブレード位置検出器２０は、門型部材１３に取り付けられている。門型部材１３からＬ字状の取り付けブロックを引き出して、その先端部にブレード位置検出器２０のガラスで製造された検出部本体のプリズムが取り付けられている。

また、図４に、ブレード位置検出器２０付近を、拡大した側面図で示す。なお、図４においてもスピンドル１２の先端に取り付けられるブレード１１（図１参照）は表示を省略している。

図４に示すように、ブレード位置検出器２０は、門型部材１３から水平に伸びた水平ブロック２０ａの先端に、垂直に上方に伸びる垂直ブロック２０ｂが取り付けられ、垂直ブロック２０ｂの先端にガラスのプリズム部２０ｃが取り付けられて構成されている。

プリズム部２０ｃは、ワーク加工テーブル１４の回転半径内に配置されているが、プリズム部２０ｃの上面は、ワーク加工テーブル１４の下面よりも下側に位置するように配置され、ワーク加工テーブル１４が回転しても干渉しないようになっている。

また、このようにブレード位置検出器２０の検出部であるプリズム部２０ｃが通常のワーク切削位置よりも下側に配置されているため、ブレード位置検出を行う際には、スピンドル１２は通常のワーク切削位置よりも下側にまでＺ方向にストローク可能なように構成しておく必要がある。

図５に、ブレード位置検出器２０の概略構成を示す。

図５に示すように、ブレード位置検出器２０は、光源２１、グラスファイバー２２、レンズ群２３、２３Ａ、プリズム２４、２４Ａ、受光部２６、データ処理手段２７、ブレード変位算出手段２８等から構成されている。

光源２１から投光された光束は、グラスファイバー２２を経由した後、レンズ群２３で集光され、プリズム２４でＹ方向に反射され、途中でサンプリングエリア２５を形成した後、拡散する。拡散した光束は、プリズム２４Ａで反射され、レンズ群２３Ａで集光されて受光部２６に到る。

一方、スピンドル１２に保持されたブレード１１は、Ｙキャリッジ１６Ａ、Ｚキャリッジ１７Ａ（図２参照）によってブレード位置検出器２０の真上から徐々に下降して、ブレード１１の先端部が２つのプリズム２４、２４Ａ間に形成されたサンプリングエリア２５の光束を遮る。受光部２６は、ブレード１１がサンプリングエリア２５の光束を遮ることによって生じる受光量の変化を電気信号に変換してデータ処理手段２７に送る。

データ処理手段２７では、受光量の変化カーブのデータを処理し、ブレード変位算出手段２８では、基準の受光量変化曲線と、測定した受光量変化曲線とを比較してブレード１１の先端の変位を算出する。これにより、ブレード先端の摩耗状態を検出することができる。例えば、このようなブレード位置検出を、ワークを交換する度に行うようにすればブレード１１の摩耗をいち早く検出することができ、製品の品質向上に寄与することが可能となる。

このように、本実施形態では、ブレード位置検出器２０を、ワーク加工テーブル１４の回転半径内の下側の干渉しない位置で、ブレード１１の真下に配置したため、ブレード位置検出器２０と他の駆動部品との干渉がなく、装置のフットプリントを最小にすることができるとともに、ブレード位置検出実行時には、ブレード１１をＺ軸方向の一軸方向へ移動させるのみでブレード位置検出を行うことができる。

また、ブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の回転半径内の下側に取り付けることにより、装置内の空きスペースを有効利用することで、装置の大型化を避けることができる。特に、ブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の回転半径内の下側に取り付けたことにより、装置のＹ方向の幅を小さくすることが可能となる。

また、ブレード位置検出器２０を門型部材１３に取り付けているが、門型部材１３は鋳物で形成されており剛性が高いのでブレード位置検出の精度を向上させることができる。特に、門型部材１３はブレード１１が設置されるスピンドル１２を取り付ける支持部材でもあるため、このようにブレード位置検出器２０とスピンドル１２とを同じ鋳物製の門型部材１３に取り付けることで、それぞれを別部材に取り付けた場合よりもＹ方向の熱膨張による影響を抑制することが可能となり、ブレード位置検出精度をより向上させることが可能となる。

また、このようにブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の回転半径内の下側に取り付けたことにより、ワーク加工中は、ワークの上側にブレード１１が配置され、ワークの下側にブレード位置検出器２０が配置されることとなるため、ワークによってブレード位置検出器２０がブレード１１から遮られるようになっている。

これにより、ブレード位置検出器２０がワーク加工テーブル１４の下側に潜り込む形となっているので、ワーク切削加工中に水分や切削によって生じる端材がブレード位置検出器２０にかかるのを防止することができる。

しかし、端材がブレード位置検出器２０のプリズム２４、２４Ａに衝突すると破損したりする虞があり、そうすると検出が不可能となるため、これをより確実に防ぐために、ブレード位置検出器２０の検出部であるプリズム部２０ｃを覆うことのできるシャッター機構を設けるようにしてもよい。

図６に、ブレード位置検出器２０のプリズム部２０ｃを覆うように取り付けられたシャッター機構を示す。

図６に示すように、シャッター機構は、シャッター支持部材７０とその上を摺動（スライド）可能に取り付けられたシャッター７２とで構成されている。

図６（ａ）は、図に矢印で示すように、手前側にシャッター７２をスライドさせてブレード位置検出器２０のプリズム部２０ｃの上側を覆うようにした状態を示している。

また、図６（ｂ）は、図に矢印で示すように、向こう側にシャッター７２をスライドさせてブレード位置検出器２０のプリズム部２０ｃを露出させて、ブレード位置検出を実行できるようにした状態を示している。

本実施形態では、ブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の下側のワーク加工テーブル１４の回転半径内に取り付けているので、このようにシャッター機構を設けても、装置の大型化を招くことはない。

また、上述したように、ブレード位置検出器２０がワーク加工テーブル１４の下側に潜り込む形となっているので、加工中に切削によって生じた端材が飛散してくることがなく、シャッター機構の駆動が安定する。

以上説明してきた例は、ブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の下側でかつワーク加工テーブル１４の回転半径内に配置したものであったが、ブレード位置検出器はワーク加工テーブル１４の下側であれば、ワーク加工テーブル１４の回転半径の外側に配置するようにしてもよい。

図７に、ブレード位置検出器をワーク加工テーブル１４の下側で、ワーク加工テーブル１４の回転半径の外側に配置した例を示す。

図７に示すように、このブレード位置検出器１２０は、前述例と同様に、門型部材１３から水平に伸びた水平ブロック１２０ａの先端に、垂直に上方に伸びる垂直ブロック１２０ｂが取り付けられ、垂直ブロック１２０ｂの先端にガラスのプリズム部１２０ｃが取り付けられて構成されている。

この例では、水平ブロック１２０ａの長さが前の例よりも短く、検出部であるプリズム部１２０ｃがワーク加工テーブル１４の下側ではあるが、ワーク加工テーブル１４の回転半径の外側に配置されている。この例においても、ブレード位置検出器２０（プリズム部１２０ｃの上面）がワーク加工テーブル１４よりも下側に配置されているため、ワーク加工テーブル１４が回転してもブレード位置検出器２０と干渉するようなことはない。

また、図７に示すように、ブレード位置検出器２０をワーク加工テーブル１４の回転半径の外側に配置した場合には、その位置によっては、ブレード位置検出を実行する際、スピンドル１２をＺ方向だけでなくＹ方向にも多少移動させる必要が生じるが、特に装置のＹ方向の幅が大きくなることはない。

なお、以上説明した例は、いずれもワーク加工テーブルの上にワークを載置して、それを上側からブレードで切削加工するようなダイシング装置において、ブレード位置検出器をワーク加工テーブルの下側でその回転半径内に配置するようにしたものであったが、このようにワーク加工テーブルよりブレードが上側でブレード位置検出器が下側という位置関係をすべて逆にして配置してもよい。すなわち、ワーク加工テーブルがブレードよりも上にあり、ワーク加工テーブル（の下面）に下向きにチャックされたワークを下側からブレードで切削加工するような場合には、ワーク加工テーブルの上側でその回転半径内のブレードの真上にブレード位置検出器を配置するようにすればよい。

また、さらに、これらを左右方向に配置するようにしてもよい。すなわち、縦方向に配置されたワーク加工テーブルでワークを垂直にチャックし、それを水平に配置されたブレードで横から切削加工するような場合には、ワーク加工テーブルを挟んでブレードとは反対側のワーク加工テーブルの回転半径内にブレード位置検出器を配置するようにすればよい。

以上、本発明のダイシング装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。

１０…ダイシング装置、１１…ブレード、１２…スピンドル、１３…門型部材、１４…ワーク加工テーブル、１５Ａ…Ｘキャリッジ、１６Ａ…Ｙキャリッジ、１６Ｂ…Ｙガイド、１６Ｃ…Ｙベース、１７Ａ…Ｚキャリッジ、１７Ｂ…Ｚガイド、１８…θテーブル、２０…ブレード位置検出器、２１…光源、２２…グラスファイバー、２３、２３Ａ…レンズ群、２４、２４Ａ…プリズム、２６…受光部、２７…データ処理手段、２８…ブレード変位算出手段、３０…加工部（切削部）、４０…洗浄部、５０…搬送手段、６０…ロードポート

Claims (5)

1. ワークに対して相対的にＹ方向にインデックス送りとＺ方向に切り込み送りとがされる回転ブレードと、前記ワークを載置して前記回転ブレードに対し相対的にＸ方向の切削送りがされるワーク加工テーブルを有し、前記回転ブレードにより前記ワークの切削加工を行うダイシング装置において、
   前記ワーク加工テーブルに関して前記回転ブレードとは反対側で、前記ワーク加工テーブルが駆動しても干渉しない位置にその検出部が位置するように、前記回転ブレードを保持するスピンドルと同じ支持部材に取り付けられた、前記回転ブレードの先端位置を検出するブレード位置検出器を備え、
   前記ブレード位置検出器は、ワーク加工中には前記ワーク加工テーブルを挟んで前記回転ブレードとは反対側に配置されることを特徴とするダイシング装置。
2. 前記支持部材は、門型形状の鋳物製の部材であることを特徴とする請求項１に記載のダイシング装置。
3. 前記ブレード位置検出器は、前記ワーク加工テーブルの回転半径内に配置されたことを特徴とする請求項１または２に記載のダイシング装置。
4. 前記ブレード位置検出器は、前記回転ブレードと対向する位置に配置されたことを特徴とする請求項３に記載のダイシング装置。
5. 前記スピンドルは、前記Ｚ方向に通常切削加工時よりも大きな駆動範囲を有していることを特徴とする請求項４に記載のダイシング装置。

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