JPH10177973A - ブレード変位検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、半導体ウェーハ等の薄板体を切削精
密切削装置に装着されるブレードの変位を高精度に検出
する検出装置に関する。 【解決手段】発光部と受光部とが対向して配設され、そ
こに進入したブレードの遮光によって該ブレードの変位
を検出するブレード変位検出装置２７であって、前記受
光部には、所定の基準位置までブレードが移動し光域内
の光を不完全に遮光した際のブレードのシルエットの形
状を撮像する撮像手段２１と、該撮像手段によって生成
される電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手
段２２と、デジタル変換されたブレードの形状データを
記憶するフレームメモリー２３と、画像処理によってブ
レードの頂点の位置を検出する頂点検出手段２４と、検
出されたブレードの頂点の位置をもとにブレードの変位
量を算出するブレード変位算出手段２６と、を少なくと
も含むものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、精密切削装置に係
り、半導体ウェーハ等の薄板体を切削するブレードの変
位を検出する検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェーハをサイノ目状に切
削（ダイシングと称する）するダイサー等の精密切削装
置は、図４に示すように、リング状のフレーム２に半導
体加工用シート３を介して支持された半導体ウェーハ４
を吸着しＸ軸方向に移動可能なチャックテーブル５と、
切削用のブレード６が装着されウェーハをダイシングす
る切削手段７と、前記チャックテーブル上に載置され吸
引保持された半導体ウェーハ４のストリートを検出する
アライメント手段９とが備えられている。

【０００３】このような構成の精密切削装置によって半
導体ウェーハ４は次のようにダイシングされる。カセッ
ト載置領域Ａに載置され複数枚の半導体ウェーハ４を収
容したカセット１０から、前記半導体ウェーハ４を搬出
入手段１１で待機領域Ｂに搬出し、該半導体ウェーハ４
を旋回アームを有する搬送手段１２によってチャックテ
ーブル５に搬送し半導体ウェーハ４を吸引保持させ、こ
のチャックテーブル５をＸ軸方向に移動させ、半導体ウ
ェーハ４を前記アライメント手段９の真下に位置付けて
アライメントした後、高速回転するブレード６を有する
切削手段７まで移動して、当該半導体ウェーハ４をダイ
シングするものである。

【０００４】かかる精密切削装置において、例えば、厚
さが約５００μｍと比較的薄い半導体ウェーハ４を確実
に切断すると共に、該半導体ウェーハ４の裏面側に貼着
された半導体加工用シート３を完全に切断しないよう
に、ブレード６の切り込み深さを精密に制御しなけらば
ならないので、チャックテーブル５に隣接してブレード
位置検出手段１５が設けられている。図５乃至図６に示
すように、ブレード位置検出手段１５は、発光部１３と
受光素子１４とから構成されていて、それに電気的に接
続された制御手段（図示せず）が設けられている。

【０００５】前記ブレード位置検出手段１５及び制御手
段にて、ブレード６のＺ軸（上下方向）の基準位置が、
以下のような方法で検出される。

【０００６】即ち、前記ブレード位置検出手段１５は、
中央部に凹溝を有するセンサ基台１７に、発光部１３と
受光部１４とが前記凹溝の両側に対向して配設されてい
て、前記凹溝に下降し進入したブレード６によって発光
部１３からの光が徐々に遮光され、前記受光部１４にお
ける受光量が減少し、制御手段において予め設定された
受光量に関する所定のしきい値に達する瞬間を捉えて、
そのときのＺ軸の位置をブレードの基準位置とするもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記ブ
レード位置検出手段による方法では、切削時に切削液供
給ノズル１６から供給された切削液及びこれに含まれる
切削屑（コンタミ）が前記受光部１４の表面を汚染し、
ブレード位置検出手段１５の透過光量が減少することに
なり、その減少した分だけ前記ブレード６が十分降下す
る前に受光部１４によって受光された光量がしきい値に
達してしまい、本来のブレードの基準位置とずれた位置
をブレードの基準位置としてセットアップすると言う問
題点がある。また、前記受光電圧が、しきい値に達する
までブレードを徐々に下降させなければならず、セット
アップに比較的長時間を要するという問題点もある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係るブレード変
位検出装置の要旨は、発光部と受光部とが、所定の間隔
及び光域をもって対向して配設され、該所定間隔内に進
入したブレードの前記光域の遮光によって該ブレードの
変位を検出するダイサー等の精密切削装置に配設される
ブレード変位検出装置であって、前記受光部には、所定
の基準位置までブレードが移動し前記光域内の光を不完
全に遮光した際のブレードのシルエットの形状を撮像す
る撮像手段と、該撮像手段によって生成される電気信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル
変換されたブレードの形状データを記憶するフレームメ
モリーと、画像処理によってブレードの頂点の位置を検
出する頂点検出手段と、検出されたブレードの頂点の位
置をもとにブレードの変位量を算出するブレード変位量
算出手段と、を少なくとも含むことである。

【０００９】本発明のブレード変位検出装置によれば、
対向配設された発光部と受光部との間に進入したブレー
ドによって発光部からの光を遮光してブレードの裏面側
に浮かび上がるシルエットを撮像手段で撮像し、この画
像を画像処理することで、ブレードの先端部の位置（Ｚ
軸における位置）を検出して、切削磨耗によるブレード
の変位量を求めることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。なお、発明の理解容易のため従来例に対
応する部分には従来例と同一の符号を付けて説明する。

【００１１】本発明に係るブレード変位検出装置２７
は、図２に示す如くブレード位置検出手段２０、それに
接続される撮像手段２１、Ａ／Ｄ変換手段２２、フレー
ムメモリー２３、頂点検出手段２４、ブレード変位量算
出手段２６とから構成される。

【００１２】ブレード位置検出手段２０には、適宜の間
隔と広域をもって発光部１３ａ及び受光部１４ａが備え
られており、図４に示す如くブレード位置検出手段１５
と実質的に同じ位置に配設される。

【００１３】受光部１４ａには、光ファイバー等を介し
てＣＣＤ等の撮像手段２１が接続されており、その撮像
手段２１によってブレード６が前記光域に侵入し発光部
１３ａが発する光を不完全に遮光した際のブレード６の
シルエットを撮像する。

【００１４】撮像手段２１によって撮像された画像情報
は、Ａ／Ｄ変換手段２２に送られ、デジタル信号に変換
され、フレームメモリー２３に記憶される。

【００１５】前記フレームメモリー２３に接続されてい
る頂点検出手段２４は、例えば、図３（イ），（ロ）に
示すように、前記フレームメモリー２３に蓄積されたブ
レード６のシルエット２５の形状データを２値化処理し
て、当該ブレード６の輪郭をＸ−Ｚ座標に置き換え、Ｚ
座標値をサンプリングし、そのうち最小のＺ座標値を検
出し、このＺ座標値をブレード６の頂点の位置、即ち、
ブレード６の先端部の位置とするものである。

【００１６】前記頂点検出手段２４にブレード変位量算
出手段２６を電気的に接続する。このブレード変位量算
出手段２６により、例えば、前記ブレード６が半導体ウ
ェーハ４を切削したことで磨耗した結果、該ブレード６
の外形寸法がどの程度減少しているかを示す変位量を算
出するものである。なお、具体的に変位量を算出する方
法は、Ｚ軸を基準にして求める方法と、ブレードの先端
部の位置を基準にして求める方法とがあり、その詳細は
後述する。

【００１７】前記フレームメモリー２３と頂点検出手段
２４とは、装置本体１に装備された制御手段（図示せ
ず）に設けられているものである。このようにしてなる
ブレード変位量検出装置２７を、図１乃至図３に示すよ
うに、半導体ウェーハ４を切削するダイシング装置等の
精密切削装置に設けて使用する場合について説明する。

【００１８】精密切削装置の装置本体１には、リング状
のフレーム２に半導体加工用シート３を介して支持され
た半導体ウェーハ４を吸着しＸ軸方向に移動可能なチャ
ックテーブル５と、切削用のブレード６が装備された切
削手段７と、前記チャックテーブル上に載置され吸引保
持された半導体ウェーハ４の切削すべき領域、即ち、ス
トリートを検出しブレード６と合致させる為のアライメ
ント手段９と、前記ブレード変位検出装置２７の一部で
あってチャックテーブル５に隣接して設けられたブレー
ド位置検出手段２０と、を少なくとも備えられている。

【００１９】そして、半導体ウェーハ４の切削前に、切
削未使用状態のブレード６の頂点のＺ軸基準位置を設定
する。このため、図１に示すように、チャックテーブル
５をブレード６側に移動させ、ブレード位置検出手段２
０をスピンドル軸２８のＸ座標値に一致させる。

【００２０】前記スピンドル軸２８を支持する支持台２
９を、ボールネジ３０を駆動用モータで回転させて、Ｙ
軸方向に移動させ、その先端部に装着されているブレー
ド６を、前記ブレード位置検出手段２０の発光部１３ａ
と受光部１４ａとの略中間のＹ座標値に一致させる。

【００２１】そして、前記支持台２９に設けられている
Ｚ軸用駆動モータでボールネジ３１を所要方向に回転さ
せ、切削手段７のスピンドル軸２８及びブレード６を降
下させる。

【００２２】前記降下しているブレード６の先端部が、
図２に示すように、ブレード位置検出手段２０の発光部
１３ａと受光部１４ａとの間に進入すると、発光部１３
ａが発する光を遮光したことによってブレード６の光を
受けない側が影となって図３（イ）に示すようにシルエ
ット２５を形成し、該ブレード６の先端部の形状がシル
エット２５として受光部１４ａ側の撮像手段２１で撮影
される。

【００２３】尚、発光部１３ａの光は平行光線であるの
で、発光部１３ａと受光部１４ａの間のブレード６の位
置がどちらか一方側に偏倚していても、前記シルエット
２５の輪郭に悪影響を与えないものである。

【００２４】また、ブレード位置検出手段２０の受光部
１４ａの受光量を検出するわけではないので、ブレード
６を前記ブレード位置検出手段２０へ徐々に進入させる
必要はなく、スムーズにブレードを進入させることが出
来る。

【００２５】前記撮像手段２１で撮影された前記シルエ
ット２５を含む画像は、アナログの電気信号としてＡ／
Ｄ変換手段２２に伝達されて該Ａ／Ｄ変換手段２２によ
ってデジタル化される。このデジタル化された電気信号
は、ブレード６の形状データとして制御装置のフレーム
メモリー２３に記憶される。

【００２６】そして、前記フレームメモリー２３に記憶
されたブレード６の形状データが、制御装置の頂点検出
手段２４により例えば２値化処理され、図３（ロ）に示
すように、前記ブレード６の先端部の輪郭３２のＺ座標
値がサンプリングされ、そのうち最小のＺ座標値がブレ
ード６の先端部の頂点３３として検出される。

【００２７】前記頂点検出手段２４で検出された最小の
Ｚ座標値が、切削対象物の半導体ウェーハ４を確実にダ
イシングするため予め設定されている頂点基準位置３４
のＺ座標値と一致したときに、制御装置で前記駆動モー
タの回転を停止させ、前記ボールネジ３１の回転を停止
させてブレード６の降下移動を停止させる。

【００２８】前記ブレード６の頂点３３が頂点基準位置
３４に一致した時の、スケール３５によって示されるス
ピンドル軸２８を含む切削手段７のＺ軸の位置が、Ｚ軸
の基準位置３６となる。そして、ブレード６の基準位置
が定まった状態でダイシングが遂行される。

【００２９】しかし、その後、ブレード６は、半導体ウ
ェーハ４を切削（ダイシング）する毎に、磨耗によりブ
レードの外形寸法が変位する。切削手段７のＺ座標値を
そのままにしたのでは該ブレード６の切り込み深さが変
わるので、その調整をするため、ブレード６の磨耗によ
る変位量を算出する必要がある。

【００３０】切削に使用されたブレード６の変位量を算
出する第１の実施形態としては、例えば、前記ブレード
６及びスピンドル軸２８を含む切削手段７を、図１に示
すように、ボールネジ３１の回転により下降させ、該切
削手段７のＺ軸の位置を前記Ｚ軸の基準位置３６に合わ
せる。

【００３１】そして、前述と同様の方法で（図３
（イ），（ロ）及び図２参照）ブレード６の頂点３３の
Ｚ座標値を、撮像手段２１と画像処理及び頂点検出手段
２４により検出する。その後、ブレード変位量算出手段
２６によって、前記頂点基準位置３４のＺ座標値と前記
ブレード６の頂点３３のＺ座標値とを比較演算し、その
差をブレードのＺ軸の変位量として求める。

【００３２】よって、ブレード変位量算出手段２６によ
って算出されたブレード６の変位量の分だけブレード６
を下降させ前記頂点位置３４にブレード６の頂点を合わ
せて半導体ウェーハ４の切削を行うと、常に安定した切
削深さでダイシングを遂行することができる。

【００３３】そして、定期的に、又はウェーハを所定枚
数切削する毎にブレード６の変位量が検出され、ブレー
ド６のＺ軸の位置が調整されるのである。いずれブレー
ドの変位量が予め設定された所定の許容変位量に達する
と、該ブレードは完全に磨耗したものと判定し、磨耗し
たブレード６を新しいブレード６に交換するものであ
る。

【００３４】切削に使用されたブレード６の変位量を算
出する第２の実施形態としては、例えば、前記ブレード
６及びスピンドル軸２８を含む切削手段７を、図１に示
すように、ボールネジ３１の回転により下降させて、ブ
レード６の先端部の頂点３３のＺ座標値を画像処理及び
頂点検出手段２４によって検出しつつ、その頂点３３の
Ｚ座標値と頂点基準位置３４のＺ座標値とを一致させる
（図２，図３参照）。

【００３５】そのときの前記切削手段７のスケール３５
によって検出されるＺ軸の位置であるＺ座標値と、スケ
ール３５のＺ軸の基準位置３６とをブレード変位量算出
手段２６で比較演算し、その差をブレード６の変位量と
して求めるものである。

【００３６】尚、ボールネジ３１を回転させる駆動モー
タとしてパルスモータを使用する場合には、制御装置か
らのパルス数によってＺ軸の所望の位置に切削手段７を
移動させることができ、スケール３５を省略することも
できる。

【００３７】このようにして、本発明に係るブレード変
位検出装置により、ブレードの切り込み深さを制御すべ
くブレード位置検出手段２０に進入したブレード６の先
端部の頂点が、ブレードで遮光されずに透過した光の受
光量を測定するのではなく、光を遮光して生じるブレー
ドのシルエットを画像処理によって素早く検出するよう
にしたので、切削液やコンタミ等の付着によっては何ら
の影響を受けることなく、ブレードの頂点の位置を正確
に検出でき、Ｚ軸の精密な制御が可能となるのである。

【００３８】前記ブレード６の頂点の検出が精密に行わ
れた後に、半導体ウェーハ４のダイシングが従来と同様
に遂行されるのである。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るブレ
ード変位検出装置は、発光部と受光部とが、所定の間隔
及び光域をもって対向して配設され、該所定間隔内に進
入したブレードの前記光域の遮光によって該ブレードの
変位を検出する装置であり、前記受光部には、所定の基
準位置までブレードが移動し前記光域内の光を不完全に
遮光した際のブレードのシルエットの形状を撮像する撮
像手段と、該撮像手段によって生成される電気信号をデ
ジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段と、デジタル変換
されたブレードの形状データを記憶するフレームメモリ
ーと、画像処理によってブレードの頂点の位置を検出す
る頂点検出手段と、検出されたブレードの頂点の位置を
もとにブレードの変位量を算出するブレード変位量算出
手段と、を少なくとも含むので、ブレードの変位量が自
動的に検出されると共に、ブレードの切り込み深さが精
密に制御され半導体ウェーハを確実に切削できるという
優れた効果を奏するものである。また、ブレードの先端
部の位置を誤認することが無くなって正確な切削作業が
維持されるとともに、受光部で受光量を検出する場合よ
りも検出時間が短縮されて作業能率が向上するという優
れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のブレード変位検出装置を有した精密切
削装置の一部を拡大して示す、一部破断した正面図であ
る。

【図２】本発明に係るブレード変位検出装置の概略構成
図である。

【図３】同ブレード位置検出装置におけるブレード位置
検出手段に進入したブレードのシルエットを撮像手段で
撮像した画像（イ）と、その画像を頂点検出手段で２値
化処理してＺ座標値を求める様子を示す説明図（ロ）で
ある。

【図４】従来のブレード位置検出手段を装備した精密切
削装置の斜視図である。

【図５】同従来の精密切削装置の一部であって、切削手
段のブレードをブレード位置検出手段に進入させてブレ
ードの先端部の位置を検出させる様子を示す説明図であ
る。

【図６】同従来例の精密切削装置のブレード位置検出手
段にブレードが進入した様子を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 精密装置の装置本体、２ フレーム、３ 半導体加
工用シート、４ 半導体ウェーハ、 ５ チャックテー
ブル、６ ブレード、７ 切削手段、９ アライメント
手段、１０ カセット、１１ 搬出入手段、１２ 搬送
手段、１３，１３ａ 発光部、１４，１４ａ 受光部、
２０ ブレード位置検出手段、２１ 撮像手段、２２
Ａ／Ｄ変換手段、２３ フレームメモリー、２４ 頂点
検出手段、２５ ブレードのシルエット、２６ ブレー
ド変位量算出手段、２７ ブレード変位検出装置、２８
スピンドル軸、２９ 支持台、３０，３１ ボールネ
ジ、３２ 輪郭、３３ ブレードの先端部の頂点、３４
ブレードの頂点基準位置、３５ スケール、３６ Ｚ
軸の基準位置。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 発光部と受光部とが、所定の間隔及び広
   域をもって対向して配設され、該所定間隔内に進入した
   ブレードの前記光域の遮光によって該ブレードの変位を
   検出するダイサー等の精密切削装置に配設されるブレー
   ド変位検出装置であって、 前記受光部には、所定の基準位置までブレードが移動し
   前記光域内の光を不完全に遮光した際のブレードのシル
   エットの形状を撮像する撮像手段と、 該撮像手段によって生成される電気信号をデジタル信号
   に変換するＡ／Ｄ変換手段と、 デジタル変換されたブレードの形状データを記憶するフ
   レームメモリーと、 画像処理によってブレードの頂点の位置を検出する頂点
   検出手段と、 検出されたブレードの頂点の位置をもとにブレードの変
   位量を算出するブレード変位算出手段と、 を少なくとも含むことを特徴とするブレード変位検出装
   置。
2. 【請求項２】 ブレード変位量算出手段は、ブレードが
   装着されたスピンドルをＺ軸の基準位置に位置付け、ブ
   レードの頂点の基準位置と頂点検出手段によって検出さ
   れたブレードの頂点の位置とを比較演算して変位量を算
   出する手段であること、 を特徴とする請求項１に記載のブレード変位検出装置。
3. 【請求項３】 ブレード変位量算出手段は、頂点検出手
   段によって検出されたブレードの頂点をブレードの頂点
   の基準位置に位置付け、該基準位置におけるブレードが
   装着されたスピンドル軸のＺ軸の位置を検出し、そのＺ
   軸の位置とＺ軸の基準位置とを比較演算して変位量を算
   出する手段であること、 を特徴とする請求項１に記載のブレード変位検出装置。
4. 【請求項４】 発光部から発する光は平行光線であるこ
   と、 を特徴とする請求項１，２または３に記載のブレード変
   位検出装置。