(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に検出することができる切削ブレードの振幅計測装置を提供する。【解決手段】切削ブレード４５が取付けられた回転スピンドル４２に配設された超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置であって、切削ブレード４５の振幅を発光手段１１２と受光手段１１３とで光学的に検出する振幅検出手段１１０と、振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルター１２０と、周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域を設定し制御するとともに周波数可変バンドパスフィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段１３０とを具備する。【選択図】図３
2008093784.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域を制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して該振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して該周波数可変バンドパスフィルターを制御し、該周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置。
【請求項２】
切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号のうち所定周波数の振幅信号のみを通過させる周波数可変フィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域および該周波数可変フィルターを制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターおよび該周波数可変フィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して該振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を振幅検出周波数として該周波数可変フィルターを制御し、該周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削ブレードの振幅計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。そして、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、CCD等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
【０００３】
上述したウエーハのストリートに沿った切断は、通常、ダイサーと称されている切削装置によって行われている。この切削装置は、ウエーハ等の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するための切削手段と、チャックテーブルと切削手段とを相対的に移動せしめる切削送り手段とを具備している。切削手段は、回転スピンドルと該スピンドルに装着された切削ブレードを備えた切削工具および回転スピンドルを回転駆動する駆動機構を備えたスピンドルユニットを含んでいる。このような切削装置においては、切削工具を２００００〜４００００rpmの回転速度で回転しつつ、切削工具とチャックテーブルに保持された被加工物を相対的に切削送りする。
【０００４】
しかるに、デバイスが形成されるウエーハは、シリコン、サファイヤ、シリコンナイトライド、ガラス、リチウムタンタレート等の脆性硬質材料が用いられており、砥石ブレードによって切削すると切断面に欠けが生じてデバイスの品質を低下させるという問題がある。また、サファイヤ等のモース硬度の高いウエーハは、切削ブレードによる切削が不可能ではないにしても非常に困難である。
【０００５】
上述した問題を解消するために、切削ブレードを備えた切削工具が装着された回転スピンドルに超音波振動子を配設し、この超音波振動子に交流電力を印加することにより、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ切削するようにした切削方法が提案されている。この切削方法に用いる切削工具は、回転スピンドルに取付けられる振動伝達部材と、該振動伝達部材に装着された切削ブレードとからなっており、回転スピンドルの軸方向に振動する超音波振動を振動伝達部材によって径方向の振動に変換し、切削ブレードに径方向の超音波振動を付与する。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特許第３４６９５１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
而して、切削ブレードには回転スピンドルの回転等による振動も作用するので、切削ブレードに付与される振動の振幅は超音波振動子に印加する交流電圧の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドルの回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子に印加する交流電力の電力値を設定するためには、超音波振動子に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出する必要がある。しかるに、切削ブレードに付与される振動における超音波振動子に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出するには、超音波振動子に印加する交流電力の周波数を予め認知しておかなければならない。しかしながら、切削装置と独立した切削ブレードの振幅計測装置は超音波振動子に印加する交流電力の周波数が判らないため、切削ブレードに付与される振動における超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出することができない。
【０００７】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる切削ブレードの振幅計測装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域を制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して該周波数可変バンドパスフィルターを制御し、該周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置が提供される。
【０００９】
また、本発明によれば、切削ブレードを備えた切削工具が取付けられた回転スピンドルに超音波振動手段が配設され、該超音波振動手段に所定周波数の交流電力を印加することにより超音波振動が付与せしめられる切削ブレードの振幅計測装置において、
該回転スピンドルに取り付けられた該切削工具の切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段と、
該振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号のうち所定周波数の振幅信号のみを通過させる周波数可変フィルターと、
該周波数可変バンドパスフィルターの周波数領域および該周波数可変フィルターを制御するとともに該周波数可変バンドパスフィルターおよび該周波数可変フィルターからの振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する制御手段と、を具備し、
該制御手段は該周波数可変バンドパスフィルターから出力された振幅信号の周波数をカウントするカウンターおよび該カウンターによってカウントされた周波数を記憶するメモリを備えており、該周波数可変バンドパスフィルターの所定周波数領域を設定して振幅信号の周波数をカウントし、該カウントされた周波数を振幅検出周波数として該周波数可変フィルターを制御し、該周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算する、
ことを特徴とする切削ブレードの振幅計測装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による切削ブレードの振幅計測装置によれば、切削ブレードの振幅を検出する振幅検出手段から出力された振幅信号のうち設定された周波数領域の振幅信号のみを通過させる周波数可変バンドパスフィルターを具備し、該周波数可変バンドパスフィルターを通過した振幅信号の周波数をカウントすることにより超音波振動手段に印加されている交流電力の周波数を検出することができる。そして、カウントされた周波数を中心として微小範囲の振幅検出周波数領域を設定して周波数可変バンドパスフィルターを制御し、周波数可変バンドパスフィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算するので、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる。
また、本発明によれば、上述したようにカウントされた周波数を振幅検出周波数として周波数可変フィルターを制御し、周波数可変フィルターから出力される振幅信号に基いて切削ブレードの振幅を演算するので、超音波振動子に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレードの振幅を正確に求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に従って構成された切削ブレードの振幅計測装置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。
【００１２】
先ず、切削ブレードに超音波振動を付与しつつ半導体ウエーハや光デバイスウエーハ等の被加工物を切削する切削装置について、図１および図２を参照して説明する。
図示の切削装置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３１には、被加工物として後述するウエーハを保護テープを介して支持する支持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。
【００１３】
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、図示しない移動基台に装着され図示しない割り出し送り手段によって上記矢印Ｘで示す切削送り方向と直交する矢印Ｙで示す割り出し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切り込み方向である矢印Ｚで示す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について、図２を参照して説明する。
【００１４】
図２に示すスピンドルユニット４は、スピンドルハウジング４１と、該スピンドルハウジング４１内に回転自在に配設された回転スピンドル４２と、該回転スピンドル４２の先端に装着される切削工具４３を具備している。スピンドルハウジング４１は略円筒状に形成され、軸方向に貫通する軸穴４１１を備えている。上記スピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、その前端部にネジ穴４２１が設けられた工具装着部４２２を備え、その中央部には径方向に突出して形成されたスラスト軸受フランジ４２３が設けられている。このようにしてスピンドルハウジング４１に形成された軸穴４１１に挿通して配設される回転スピンドル４２は、軸穴４１１の内壁との間に供給される高圧エアーによって回転自在に支持される。
【００１５】
回転スピンドル４２の先端部に設けられた工具装着部４２２に装着された切削工具４３は、ブレード基台としての振動伝達部材４４と、該振動伝達部材４４に装着された円環状の切削ブレード４５とからなっている。振動伝達部材４４は図示の実施形態においてはアルミニウムによって形成され、中央大径部４４１と、該中央大径部４４１の一端面から同軸状に突出して形成された第１の小径部４４２と、中央大径部４４１の他端面から同軸状に突出して形成された第２の小径部４４３とからなっている。なお、第１の小径部４４２と第２の小径部４４３は、同一寸法に形成されている。このように形成された振動伝達部材４４には、軸中心を貫通する貫通孔４４４が形成されている。振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５は、図示の実施形態においては振動伝達部材４４の中央大径部４４１における第１の小径部４４２側の端面に砥粒をニッケル等の金属メッキで結合した電鋳ブレード、砥粒をレジンボンドで結合したレジンボンド砥石ブレード、砥粒をメタルボンドで結合したメタルボンド砥石ブレード、砥粒をビトリファイドボンドで結合したビトリファイドボンド砥石ブレードを用いることができる。
【００１６】
図示の切削工具４３は、振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の図２において右端面即ち回転スピンドル４２と対面する第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の図２において左端面即ち後述する固定部材と対面する第２の端面４４3aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー４６、４６が装着されている。このように構成された切削工具４３は、貫通孔４４４を挿通して配設された固定部材としての締め付けボルト４６を回転スピンドル４２の工具装着部４２２に設けられたネジ穴４２１に螺合することにより、回転スピンドル４２に装着される。このとき、振動伝達部材４４を構成する第１の小径部４４２の第１の端面４４２aおよび第２の小径部４４３の第２の端面４４3aにそれぞれ合成樹脂からなるスペーサー４６、４６が装着されているので、振動伝達部材４４の回転スピンドル４２への取付け作業が容易であるとともに、スペーサー４６、４６の介在忘れを確実に防止することができる。
【００１７】
図示のスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２を回転駆動するための電動モータ５を備えている。図示の電動モータ５は、永久磁石式モータによって構成されている。永久磁石式の電動モータ５は、回転スピンドル４２の中間部に形成されたモータ装着部４２４に装着された永久磁石からなるロータ５１と、該ロータ５１の外周側においてスピンドルハウジング４１に配設されたステータコイル５２とからなっている。このように構成された電動モータ５は、ステータコイル５２に後述する電力供給手段によって交流電力を印加することによりロータ５１が回転し、該ロータ５１を装着した回転スピンドル４２を回転せしめる。
【００１８】
図示のスピンドルユニット４は、回転スピンドル４２に配設され切削ブレード４５に超音波振動を付与する超音波振動子６を備えている。超音波振動子６は、回転スピンドル４２の軸方向に分極された円環状の圧電体６１と、該圧電体６１の両側分極面に装着された円環状の2枚の電極板６２、６３とからなっている。圧電体６１は、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、リチウムタンタレート等の圧電セラミックスによって形成されている。このように構成された超音波振動子６は、回転スピンドル４２に装着され、電極板６２、６３に後述する電力供給手段によって所定周波数の交流電力が印加されると、超音波振動を発生せしめる。なお、超音波振動子６は、軸方向に複数個配設してもよい。
【００１９】
図示のスピンドルユニット４は、上記超音波振動子６に交流電力を印加するとともに上記電動モータ５に交流電力を印加する電力供給手段７を具備している。
電力供給手段７は、スピンドルユニット４の後端部に配設されたロータリートランス８を具備している。ロータリートランス８は、回転スピンドル４２の後端に配設された受電手段８１と、該受電手段８１と対向して配設されスピンドルハウジング４１の後端部に配設された給電手段８２とを具備している。受電手段８１は、回転スピンドル４２に装着されたロータ側コア８１１と、該ロータ側コア８１１に巻回された受電コイル８１２とからなっている。このように構成された受電手段８１の受電コイル８１２の一端は上記超音波振動子６の電極板６２に接続され、他端は電極板６３に接続される。上記給電手段８２は、受電手段８１の外周側に配設されたステータ側コア８２１と、該ステータ側コア８２１に配設された給電コイル８２２とからなっている。このように構成された給電手段８２の給電コイル８２２は、電気配線７３、７４を介して交流電力が供給される。
【００２０】
図示の電力供給手段７は、上記ロータリートランス８の給電コイル８２２に供給する交流電力の交流電源９１と、電力調整手段としての電流調整手段９２と、上記給電手段８２に供給する交流電力の周波数を調整する周波数調整手段９３と、電流調整手段９２および周波数調整手段９３等を制御する制御手段９４と、該制御手段９４に切削ブレード４５を備えた切削工具４３の種類等を入力する入力手段９５を具備している。なお、図２に示す電力供給手段７は、制御回路９６および電気配線５２１、５２２を介して上記電動モータ５のステータコイル５２に交流電力を供給する。
【００２１】
図示のスピンドルユニット４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。
切削作業を行う際には、電力供給手段７から電動モータ５のステータコイル５２に交流電力が供給される。この結果、電動モータ５が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の前端に取付けられた切削工具４３の振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５が回転せしめられる。
【００２２】
一方、電力供給手段７は、制御手段９４によって電流調整手段９２および周波数変換手段９３を制御し、交流電力の電圧を所定の電圧に制御するとともに、交流電力の周波数を所定周波数（例えば、５３kHz）に変換して、ロータリートランス８を構成する給電手段８２の給電コイル８２２に供給する。このように所定周波数の交流電力が給電コイル８２２に印加されると、回転する受電手段８１の受電コイル８１２を介して超音波振動子６の電極板６２と電極板６３間に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子６は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル４２を介して切削工具４３の振動伝達部材４４に伝達され、振動伝達部材４４が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５は、径方向に超音波振動する。
【００２３】
図１に戻って説明を続けると、図示の切削装置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、上記砥石ブレード４５によって切削すべき領域を検出するためのアライメント手段１２を具備している。このアライメント手段１２は、顕微鏡やＣＣＤカメラ等の光学手段からなる撮像手段を具備している。また、切削装置は、アライメント手段１２によって撮像された画像等を表示する表示手段１３を具備している。
【００２４】
上記装置ハウジング２におけるカセット載置領域１４a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１４が配設されている。このカセット載置テーブル１４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１４上には、被加工物としての半導体ウエーハWを収容するカセット１５が載置される。カセット１５に収容される半導体ウエーハWは、ウエーハの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コンデンサーやLEDや回路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Wは、環状の支持フレームFに装着された保護テープTの表面に裏面が貼着された状態でカセット１５に収容される。
【００２５】
また、図示の切削装置は、カセット載置テーブル１４上に載置されたカセット１５に収容されている半導体ウエーハW（環状のフレームFに保護テープTを介して支持されている状態）を仮置きテーブル１６に搬出する搬出手段１７と、仮置きテーブル１６に搬出された半導体ウエーハWを上記チャックテーブル３上に搬送する搬送手段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Wを洗浄する洗浄手段１９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Wを洗浄手段１９へ搬送する洗浄搬送手段２０を具備している。
【００２６】
以上のように構成された切削装置１においては、切削ブレード４５に付与される超音波振動の振幅を所定の振幅に設定する必要がある。切削ブレード４５に付与される超音波振動の振幅を所定の振幅に設定するには、超音波振動子６に印加する交流電力の電力値を所定の電力値に設定する必要がある。しかるに、切削ブレード４５に付与される振動の振幅は超音波振動子６に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドル４２の回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子６に印加する交流電力の電力値を設定するためには、超音波振動子６に印加する交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出する必要がある。
【００２７】
以下、超音波振動子６に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動の振幅のみを検出するための切削ブレードの振幅計測装置について、図３を参照して説明する。
図３に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置１０は、切削ブレード４５の振幅を検出する振幅検出手段１１０と、該振幅検出手段１１０から出力された振幅信号のうち所定周波数領域の振幅信号のみを通過させて出力する周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)の周波数領域を制御するとともに周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)からの振幅信号に基いて切削ブレード４５の振幅を計測するコントローラー１３０とを具備している。振幅検出手段１１０は、検出器本体１１１と、該検出器本体１１１に対向して配設された発光手段１１２および受光手段１１３と、該発光手段１１２と受光手１１３の間に形成され切削ブレード４５の外周部を受け入れるブレード受け入れ部１１４とを具備している。発光手段１１２は光ファイバー１１５を介して光源１１６に接続されており、この光源１１６からの光を受光手段１１３に向けて発光する。受光手段１１３は、発光手段１１２が発光した光を受光し、受光した光を光ファイバー１１７を介して光電変換器１１８に送る。
【００２８】
上記光電変換器１１８は、受光手段１１３が受光した光信号を電圧信号に変換し、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)に出力する。周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)は、光電変換器１１８から出力される電圧信号（振幅信号）のうち所定周波数領域の振幅信号のみを通過させて上記コントローラー１３０に送る。
【００２９】
上記コントローラー１３０は、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置（ＣＰＵ）１３１と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）１３２と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３３と、カウンター１３４と、入力インターフェース１３５および出力インターフェース１３６とを備えている。コントローラー１３０の入力インターフェース１３５には、上記周波数可変バンドパスフィルター１２０から振幅信号が入力される。また、コントローラー１３０の出力インターフェース１３６からは、上記周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)に制御信号を出力するとともに表示手段１４０(DSP)に制御信号を出力する。
【００３０】
図３に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置１０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。
切削ブレードの振幅計測装置１０によって切削ブレード４５の振幅を計測するには、振幅検出手段１１０の検出器本体１１１を、図１に示すように切削装置１のチャックテーブル３を包囲して配設されたカバー部材３０上に配置する。そして、カバー部材３０上に配設された検出器本体１１１を切削ブレード４５の直下に移動する。次に、図３に示すように切削ブレード４５を下降して検出器本体１１１のブレード受け入れ部１１４に侵入せしめる。そして、切削ブレード４５の下端が発光手段１１２と受光手段１１３の中心に位置するように位置付ける。次に、電力供給手段７から電動モータ５のステータコイル５２に交流電力を供給する。この結果、電動モータ５が回転して回転スピンドル４２が回転し、該回転スピンドル４２の先端に取付けられた切削工具４３の振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５が回転せしめられる。
【００３１】
一方、電力供給手段７は、所定電圧（例えば、５０V）、所定電流（例えば、３００mA）の交流電力をロータリートランス８を構成する給電手段８２の給電コイル８２２に供給する。このとき、制御手段９４は周波数調整手段９３に交流電力の周波数を所定周波数にするように制御信号を出力する。なお、周波数調整手段９３に指令する所定周波数は、回転スピンドル４２に装着された切削ブレード４５に対して予め設定された共振周波数が用いられ、例えば５３kHzに設定されている。このように所定周波数の交流電力が給電コイル８２２に印加されると、回転する受電手段８１の受電コイル８１２を介して超音波振動子６に所定周波数の交流電力が印加される。この結果、超音波振動子６は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル４２を介して切削工具４３の振動伝達部材４４に伝達され、振動伝達部材４４が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５は、径方向に超音波振動する。
【００３２】
上述したように回転するとともに超音波振動が付与されている切削ブレード４５の振幅は、上述したように超音波振動子６に印加する交流電圧の周波数に対応した超音波振動の振幅と回転スピンドル４２の回転等による振動の振幅が複合された振幅となる。従って、超音波振動子６に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレード４５の振幅のみを計測する必要がある。しかるに、超音波振動子６に印加された交流電力の周波数が分からない場合には、この周波数を検出する必要がある。以下、図３に示す切削ブレードの振幅計測装置１０を用いて超音波振動子６に印加された交流電力の周波数に対応した切削ブレード４５の超音波振動の振幅を計測する手順について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
【００３３】
コントローラー１３０は、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)の周波数領域を初期化設定値（f1,f2）とする（ステップS1）。この周波数領域を初期化設定値（f1,f2）は、上述したような切削ブレード４５を備えた切削工具４３においては共振周波数が５０〜６０kHzの範囲にあることが予め判っているので、例えば(f1)は５０kHzに、(f2)は６０kHzに設定されている。
【００３４】
ステップS1において周波数可変フィルター１２０(BPF)の周波数領域を初期化設定値（f1,f2）としたならば、コントローラー１３０はステップS2に進んで周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から出力される振幅信号に基いてカウンター１３４により周波数(f0)をカウントする。ここで、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF) から出力される振幅信号について、図３を参照して説明する。上述したように切削ブレード４５に付与された超音波振動の振幅は、上記振幅検出手段１１０によって検出されている。即ち、振幅検出手段１１０の発光手段１１２から発光された光を受光する受光手段１１３の受光量に対応した電圧信号が光電変換手段１１８から出力される。この光電変換手段１１８から出力される振幅信号は、上述したように切削ブレード４５が例えば５３kHzの周波数で超音波振動する振幅と回転スピンドル４２の回転等による振動の振幅が複合された振幅信号である。このようにして光電変換手段１１８から出力された振幅信号は、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)を通過せしめる。このとき、周波数可変フィルター１２０(BPF)は上記ステップS1において周波数領域が初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）に設定されているので、光電変換手段１１８から出力された振幅信号のうち５０〜６０kHzの周波数の振幅信号だけを通過させる。なお、周波数可変フィルター１２０(BPF)に設定された５０〜６０kHzの周波数領域には回転スピンドル４２の回転等による振動の周波数は含まれない（回転スピンドル４２の回転等による振動の周波数は５０〜６０kHzの周波数領域よりかなり低い）ので、周波数可変フィルター１２０(BPF)を通過する周波数は超音波振動子６に印加された交流電力の周波数に対応した切削ブレード４５の超音波振動となる。従って、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から出力される振幅信号は、図示の実施形態の場合には周波数が５３kHzの超音波振動に対応した振幅信号となる。このようにして出力された周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)からの振幅信号に基いて、コントローラー１３０はカウンター１３４により周波数(f0)をカウントする。
【００３５】
次に、コントローラー１３０はステップS3に進み、上記ステップS2においてカウンター１３４により周波数(f0)をカウントできたか否かをチェックする。もし、周波数(f0)をカウントできない場合は、コントローラー１３０は超音波振動子６に印加された交流電力の周波数が上記初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）の範囲ではないと判断し、ステップS4に進んで周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)の周波数領域を広げる。例えば、f1をf1−０．２kHzとし、f2をf2＋０．２kHzとする。そして、コントローラー１３０は上記ステップS2に戻る。
【００３６】
上記ステップS3においてカウンター１３４により周波数(f0)をカウントできた場合は、コントローラー１３０はカウントされた値を周波数(f0)としてランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）１３３に格納する(ステップS5)。図示の実施形態の場合には上述したように周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から出力される振幅信号は５３kHzであるので、カウント値は５３kHzとなる。
【００３７】
次に、コントローラー１３０はステップS６に進んで、上記ステップS3においてカウンター１３４によってカウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）の範囲にあるか否かを確認する。もし、カウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）の範囲でなければ、コントローラー１３０は上記ステップS4に移行する。ステップS６においてカウントされた周波数(f0)が上記初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）の範囲内であるならば、コントローラー１３０はステップS7に進んで周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)の周波数領域を振幅検出周波数領域に狭める。この振幅検出周波数領域は、例えばf1をf0−０．２kHzとし、f2をf0＋０．２kHzとする。このように周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)の周波数領域を狭めカウントされた周波数(f0)を中心として微小な範囲の振幅検出周波数領域に設定するのは、周波数(f0)に対応した超音波信号による切削ブレード４５の振幅を正確に計測するためである。即ち、上記初期化設定値（f1：５０kHz,f2：６０kHz）の範囲において周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)を通過した振幅信号の振幅には超音波振動子６に印加された交流電力の周波数(f0)に対応する振動以外の振動による振幅が複合されている可能性が高いからである。
【００３８】
上記ステップS7において周波数領域が振幅検出周波数領域に狭められた周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)は、図３に示すように超音波振動子６に印加された交流電力の周波数(f0)に対応する振幅信号を出力する。次に、コントローラー１３０はステップS8に進んで、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から出力される振幅信号に基いて切削ブレード４５に付与された超音波振動の振幅を演算する。即ち、コントローラー１３０は、周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から出力された振幅信号に基いて最大値と最小値を検出し、最大値と最小値から切削ブレード４５の振幅を求める。そして、コントローラー１３０はステップS9に進んで、表示手段１４０(DSP)に計測した切削ブレード４５の振幅を表示する。
【００３９】
以上のように、図３に示す実施形態における切削ブレードの振幅計測装置１０においては、超音波振動子６に印加された交流電力の周波数が判らない場合でも、超音波振動子６に印加された交流電力の周波数に対応した超音波振動による切削ブレード４５の振幅を正確に求めることができる。
【００４０】
次に、切削ブレードの振幅計測装置１０の他の実施形態について、図５を参照して説明する。
図５に示す振幅計測装置１０は、上記図３に示す振幅計測装置１０における周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)とコントローラー１３０との間に通過させる周波数を設定することができる同期検波回路やロックインアンプ等の周波数可変フィルター１５０を配設したものである。図５に示す振幅計測装置１０におけるその他の構成は上記図３に示す振幅計測装置１０の構成と同一であるため、同一部材には同一符号を付してその説明は省略する。
【００４１】
図５に示す振幅計測装置１０においては、上記図４に示すフローチャートにおけるステップS1〜S6については、コントローラー１３０は周波数可変バンドパスフィルター１２０(BPF)から直接入力する振幅信号に基いて制御する。そして、ステップS7においてはコントローラー１３０はステップS5においてカウントされた周波数(f0)を振幅検出周波数として周波数可変フィルター１５０に設定する。図示の実施形態においてはカウントされた周波数(f0)は振幅信号は５３kHzであるので、周波数可変フィルター１５０には振幅検出周波数として５３kHzが設定される。次に、コントローラー１３０は周波数可変フィルター１５０を通過した振幅検出周波数としての５３kHzの周波数に対応する振幅信号に基づいて上記ステップS9を実施し、切削ブレード４５の振幅を演算し、上記ステップS10に進んで表示手段１４０(DSP)に演算した切削ブレード４５の振幅を表示する。
【００４２】
以上のようにして振幅計測装置１０によって計測された切削ブレード４５の振幅に基いて、切削装置１は切削ブレード４５の振幅を目標振幅（例えば１０μm）が得られるように超音波振動子６に印加する交流電力の電力値を調整することができる。即ち、振幅計測装置１０の表示手段１４０(DSP)に表示された切削ブレード４５の振幅が目標振幅（例えば１０μm）より小さい場合には、振幅計測装置１０の電流調整手段９２を制御し上記超音波振動子６に印加する交流電力の電流値を例えば１０mAずつ増加していく。そして、切削装置１の制御手段９４は、振幅計測装置１０の表示手段１４０(DSP)に表示される切削ブレード４５の振幅が目標振幅（例えば１０μm）と一致した電流値を設定電流値としてメモリ９４１に格納する。一方、振幅計測装置１０の表示手段１４０(DSP)に表示された切削ブレード４５の振幅が目標振幅（例えば１０μm）より大きい場合には、振幅計測装置１０の電流調整手段９２を制御し上記超音波振動子６に印加する交流電力の電流値を例えば１０mAずつ減少していく。そして、切削装置１の制御手段９４は、振幅計測装置１０の表示手段１４０(DSP)に表示される切削ブレード４５の振幅が目標振幅（例えば１０μm）と一致した電流値を設定電流値としてメモリ９４１に格納する。このようにして、切削装置１の上記超音波振動子６に印加する交流電力の電流値を切削ブレード４５の振幅が目標振幅となる値に設定し、設定電流値としてメモリ９４１に格納したならば、振幅計測装置１０を切削装置１から取り外す。
【００４３】
以上のようにして回転スピンドル４２の先端に取付けられた切削工具４３について上記超音波振動子６に印加する交流電力の設定電流値を制御手段９４のメモリ９４１に格納した切削装置１は、この設定電流値に基いて超音波振動切削を実施する。
即ち、カセット載置テーブル１４上に載置されたカセット１５の所定位置に収容されている半導体ウエーハWは、図示しない昇降手段によってカセット載置テーブル１４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、搬出手段１７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Wを仮置きテーブル１６上に搬出する。仮置きテーブル１６に搬出された半導体ウエーハWは、搬送手段１８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Wが載置されたならば、図示しない吸引手段が作動して被加工物Wをチャックテーブル３上に吸引保持する。また、被加工物Wを保護テープTを介して支持する支持フレーム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Wを保持したチャックテーブル３は、アライメント手段１２の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル３がアライメント手段１２の直下に位置付けられると、アライメント手段１２によって半導体ウエーハW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工具４３の切削ブレード４５との精密位置合わせ作業が行われる。
【００４４】
その後、切削ブレード４５を矢印Ｚで示す方向に所定量切り込み送りし所定の方向に回転させつつ、半導体ウエーハW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（切削ブレード４５の回転軸と直交する方向）に所定の切削送り速度で移動することにより、チャックテーブル３上に保持された半導体ウエーハWは切削ブレード４５により所定のストリートに沿って切断される。この切削工程においては、制御手段９４は、周波数調整手段９３に予め設定された周波数の制御信号を出力するとともに、電流調整手段９２に上記設定電流値の制御信号を出力する。従って、電力供給手段７は、超音波振動子６に上述したように設定された設定電流値の交流電力を印加する。この結果、上述したように超音波振動子６は径方向に繰り返し変位して超音波振動する。この超音波振動は、回転スピンドル４２を介して切削工具４３の振動伝達部材４４に伝達され、振動伝達部材４４が径方向に超音波振動する。従って、振動伝達部材４４に装着された切削ブレード４５は、目標振幅（例えば１０μm）で径方向に超音波振動する。このため、切削ブレード４５による切削抵抗を効果的に減少することができる、半導体ウエーハWがサファイヤ等の難削材であっても容易に切削することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】切削ブレードに超音波振動を付与しつ被加工物を切削する切削装置の斜視図。
【図２】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断面図。
【図３】本発明に従って構成された切削ブレードの振幅計測装置の一実施形態を示すブロック図。
【図４】図３に示す切削ブレードの振幅計測装置に装備されるコントローラーの動作手順を示すフローチャート。
【図５】本発明に従って構成された切削ブレードの振幅計測装置の他の実施形態を示すブロック図。
【符号の説明】
【００４６】
１：切削装置
２：装置ハウジング
３：チャックテーブ機構
３０：チャックテーブル
４：スピンドルユニット
４１：スピンドルハウジング
４２：回転スピンドル
４３：切削工具
４４：振動伝達部材
４５：砥石ブレード
５：電動モータ
６：超音波振動子
７：電力供給手段
８：ロータリートランス
８１：受電手段
８２：給電手段
９１：交流電源
９２：電流調整手段
９３：周波数調整手段
９４：制御手段
９５：入力手段
１０：切削ブレードの振幅計測装置
１１０：振幅検出手段
１１２：発光手段
１１３：受光手段
１１６：光源
１１８：光電変換器
１２０：周波数可変バンドパスフィルター(BPF)
１３０：コントローラー
１４０：表示手段(DSP)
１５０：周波数可変フィルター
１２：アライメント手段
１３：表示手段
３４：カセット載置テーブル
１５：カセット
１６：仮置きテーブル
１７：搬出手段
１８：搬送手段
１９：洗浄手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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