(57)【要約】【課題】光学式センサ等のレンズ機器の受光レンズ等が切削屑によって汚濁しにくく、また切削屑が付着しても比較的除去しやすくして、切削加工に要する各種画像データや検出データ等を正確に得る。【解決手段】セットアップ用の光学式センサ６０の発光レンズ６４および受光レンズ６５、および回転ブレード３０の切り刃３２の消耗や欠け等を撮像するためのカメラユニット７０の各カバー７６，８６の各表面に塗布して切削屑の付着を抑制するコーティング材として、親水性のものを用いる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物を保持する保持手段と、
切削工具を回転可能に保持し、回転させた該切削工具を、前記保持手段に保持された被加工物に作用させて切削加工を施す切削加工手段と、
前記切削工具による前記被加工物への加工部に切削液を供給する切削液供給手段とを備えた切削加工装置において、
前記切削工具の状況を認識する受光端部を有し、該受光端部を介して前記状況を光学的に認識する認識手段が設けられているとともに、該受光端部の表面に、親水性材料からなるコーティング層が被覆されていることを特徴とする切削加工装置。
【請求項２】
前記認識手段は前記切削工具の位置、または消耗度合いを認識するものであり、前記受光端部は、該切削工具の外周縁部の近傍に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の切削加工装置。
【請求項３】
前記コーティング層が酸化珪素の薄膜からなるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の切削加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デバイス基板等の被加工物を回転ブレード等の切削工具を用いて切断したり溝加工を施したりする切削加工装置に係り、特に、切削工具の送り方向の位置を予め把握するためのセットアップに用いる光学式センサや、切削工具の消耗状態を認識するための撮像装置を備えた切削加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばＩＣやＬＳＩといった電子回路を有する半導体チップは、シリコン等の半導体製基板に予め多数形成され、この基板を切断、分割して製造されている。半導体ウエーハの切断は、ダイヤモンド砥粒をボンド材で結合し薄いディスク状に成形してなる回転ブレードで切断するダイシング装置が多用されている。
【０００３】
そのようなダイシング装置では、ウエーハに対する回転ブレードの切り込み量を定めるために、切り刃の下端である刃先の位置を正確に把握し、それに基づいて回転ブレードの送り量を制御可能とするセットアップと呼ばれる作業が、切削前に通常行われている。このセットアップは、装置固有の基準面（例えばウエーハを保持するテーブルの表面）に刃先を接触させる接触式の他に、基準面と刃先位置との距離を測定する光学式センサを用いる方式がある（例えば特許文献１参照）。また、回転ブレードの切り刃の消耗度合いや欠け等の変化を観察して回転ブレードの寿命を判定するための撮像装置を具備した切削加工装置もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−４７９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようにダイシング装置にはセットアップ用の光学式センサ、あるいは回転ブレード観察用の撮像装置等が具備されている。これらの付属機器は、いずれも対象物である回転ブレードに近接するレンズを有している。ダイシング装置においては、通常、被加工物に回転ブレードを切り込ませる加工点に切削水を供給している。したがって上記レンズ、あるいはレンズがカバーで被覆されている場合にはそのカバーは、切削屑が混じった切削水の飛沫やミストに曝される環境におかれており、レンズあるいはカバーに切削屑が付着することは避けられない。
【０００６】
切削屑の付着による上記レンズ等の汚濁は撮像性能を著しく阻害するものであり、上記光学式センサの場合であれば正確な刃先位置が検出されにくくなるので、必要な画像処理や回転ブレードの刃先の位置認識に不良が生じ、正常な切削加工がなされなくなる。そこで、これらレンズ等の表面に切削屑が付着しにくくなったり、あるいは付着しても除去しやすくしたりするためにコーティングすることが考えられたが、良好な結果を得られるものがなかった。
【０００７】
よって本発明は、上記レンズ等が切削屑によって汚濁しにくく、また切削屑が付着しても比較的除去しやすい付着状態とすることができ、結果として正確な画像の撮像や検出が可能となり正常な運転を安定して継続することができる切削加工装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の発明者は、上記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、切削屑が付着しにくく、かつ容易に除去しやすいコーティング材として、親水性材料からなるもの、特に酸化珪素からなるものが、きわめて効果的であることを知見を得るに至った。本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、被加工物を保持する保持手段と、切削工具を回転可能に保持し、回転させた該切削工具を、保持手段に保持された被加工物に作用させて切削加工を施す切削加工手段と、切削工具による被加工物への加工部に切削液を供給する切削液供給手段とを備えた切削加工装置において、切削工具の状況を認識する受光端部を有し、該受光端部を介して状況を光学的に認識する認識手段が設けられているとともに、該受光端部の表面に、親水性材料からなるコーティング層が被覆されていることを特徴としている。本発明の受光端部は、上記光学式センサの受光レンズや、上記回転ブレード観察用の撮像装置が備えるレンズ等のことを言い、また、これらレンズがカバーで被覆されている場合にはそのカバーのことを指す。いずれにしろ受光端部は、切削屑が混じった切削水の飛沫やミストに曝される環境におかれる。
【０００９】
本発明の発明者によると、上記受光端部に、親水性材料からなるコーティング材を被覆してコーティング層を形成し、この状態で、切削加工の運転を通常通りに行った場合、比較例として用いた反射防止コーティング材、撥水性コーティング材あるいは帯電防止コーティング材等の各種コーティング材を被覆した場合よりも、切削屑の付着量は少なく、また、布等で拭き取ると容易に除去でき、元の清浄度を比較的長期にわたって保持することができることが確認された。このように親水性コーティング材が切削屑の付着に対して効果的である理由としては、親水性コーティング層の表面に付着した水はその表面に一様に拡がり、かつ流動状態になりやすく、そのような水（実際には切削水である）とともに切削屑が流動して、レンズ表面すなわちコーティング層の表面から排水されやすいからであることが予想される。
【００１０】
本発明の上記認識手段は、上記セットアップを行うための情報である切削工具の位置を認識する機器、あるいは該切削工具の消耗度合いを認識する機器等が挙げられる。この場合には、受光端部は該切削工具の外周縁部の近傍に配設される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、切削工具の状況を光学的に認識する受光端部が切削屑によって汚濁しにくく、また切削屑が付着しても比較的除去しやすい付着状態とすることができ、結果として正確な画像の撮像や検出が可能となり、正常な運転を安定して継続することができるといった効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明に係る一実施形態を説明する。
［１］切削加工装置の基本的な構成および動作
図１は、一実施形態に係る切削加工装置１の外観を示している。この切削加工装置１は、全体が概ね直方体状の縦長の筐体２を備えており、この筐体２の内部において被加工物に対し切断や溝加工といった切削加工が行われる。筐体２には、該装置１内に対して被加工物を出し入れするためのハッチ３が設けられており、このハッチ３の上方には切削加工装置１を操作するための操作盤４が設けられている。また、筐体２の上部には作業状態を表示したり警告を発したりする表示灯５が取り付けられている。
【００１３】
切削加工装置１の内部には加工室が設けられており、その加工室内に、図２に示す切削加工部６が設けられている。図２の符号１０は矩形状の薄い箱体からなるウォータケース１０であり、このウォータケース１０の底部には、矩形状のテーブルベース２０がＸ方向に往復動可能に配設されている。テーブルベース２０は、駆動機構によりウォータケース１０の底部に敷設されたガイドレール（いずれも図示略）に沿ってＸ方向に往復動させられる。テーブルベース２０上には、真空チャック式の円盤状のチャックテーブル（保持手段）２１がＺ方向（鉛直方向）を軸として回転自在に支持されている。チャックテーブル２１は、テーブルベース２０内に組み込まれた図示せぬ回転駆動機構によって一方向または双方向に回転させられる。
【００１４】
テーブルベース２０の移動方向の両端とウォータケース１０の内面との間には、テーブルベース２０のガイドレールを覆って、このガイドレールに切削屑が付着することを防いで移動に支障を来さないようにするための蛇腹状のカバー２２がそれぞれ取り付けられている。これらカバー２２は、テーブルベース２０の移動に伴ってＸ方向に伸縮する。
【００１５】
チャックテーブル２１の上面２１ａは水平に設定され、その上面２１ａに、被加工物９が吸着、保持される。ここでの被加工物９は半導体ウエーハ等の円盤状の基板であり、その基板９は、チャックテーブル２１の上方に配設された回転ブレード（切削工具）３０によって、切断や溝加工等の切削加工が施される。回転ブレード３０は、円筒状のスピンドル（切削加工手段）３５の軸心に組み込まれたスピンドルシャフト３６の先端に同軸的に固定されている。スピンドル３５およびスピンドルシャフト３６はチャックテーブル２１の上面２１ａと平行でＹ方向に延びている。回転ブレード３０は、スピンドル３５に内蔵されているモータによりスピンドルシャフト３６を介して高速で回転させられる。
【００１６】
図３に示すように、回転ブレード３０は、ハブブレード３１の片面の外周部に、例えばダイヤモンド砥粒を金属などのボンド材で結合した薄い切り刃３２が環状に形成されてなるもので、ハブブレード３１が、ハブマウント３３および固定ナット３４を利用してスピンドルシャフト３６に着脱自在に固定されている。
【００１７】
スピンドル３５の先端には回転ブレード３０の上方を覆うブレードカバー３７が装着されており、このブレードカバー３７には、切削水を回転ブレード３０の基板９への切り込み部分である加工点に供給する切削水ノズル（切削液供給手段）３８，３９が取り付けられている。切削水ノズル３８，３９から吐出する切削水は回転ブレード３０で巻き上げられ飛沫となるが、その飛沫はブレードカバー３７で抑えられる。また、基板９上を流れる切削水はチャックテーブル２１、テーブルベース２０を経てウォータケース１０で受けられ、図示せぬ排水口から装置外部に排水される。
【００１８】
スピンドル３５はホルダ４０に保持されており、ホルダ４０は、スライダ４１に固定されている。スライダ４１は、一対のガイドレール４２を介してＬ字状の板材からなるコラム４３にＺ方向に昇降自在に装着されている。スライダ４１は、ガイドレール４２間に配されてスライダ４１に螺合するねじロッド４４と、コラム４３の上端面に設置されてねじロッド４４を回転させるモータ４５とからなるＺ方向送り機構４６により、ガイドレール４２に沿って昇降するようになっている。また、コラム４３は、一対のガイドレール（図２では１つしか見えない）４７を介してベース４８上にＹ方向に移動自在に載置されており、Ｙ方向送りモータ４９によってＹ方向に移動するようになっている。
【００１９】
回転ブレード３０は、Ｚ方向送り機構４６によってスライダ４１とともにＺ方向に昇降し、チャックテーブル２１に対して離間したり接近したりする。また、回転ブレード３０は、コラム４３がＹ方向に移動することにより、テーブルベース２０を横断する範囲でＹ方向に移動する。回転ブレード３０による切削加工は、Ｚ方向送り機構４６によるＺ方向への送り動作によって被加工物への切り込み量が定められ、テーブルベース２０のＸ方向への移動によって切断あるいは溝加工がなされる。そして、チャックテーブル２１の回転とコラム４３のＹ方向への移動の組み合わせによって加工部位が定められる。
【００２０】
回転ブレード３０による加工部位の決定は、アライメント手段を構成する顕微鏡５０が用いられる。図１に示すように、ホルダ４０の、スライダ４１への固定面とは反対側の面には平面視Ｌ字状のアーム５１の一端が固定されており、このアーム５１の先端に、光軸が鉛直下方に指向し、図示せぬ対物レンズがチャックテーブル２１上に保持される被加工物に対面する顕微鏡５０が固定されている。顕微鏡５０はホルダ４０を介してスピンドル３５と一体に動くが、独立して駆動するように構成されていてもよい。
【００２１】
この顕微鏡５０により被加工物の表面が撮像され、撮像された画像情報に含まれる被加工物の切削ラインの位置情報に基づき、切り刃３２の切り込み位置が制御されるようになっている。顕微鏡５０のＺ方向の位置は、回転ブレード３０の切り刃３２の下端である刃先よりもやや高く、また、Ｙ方向の位置は、切り刃３２と同じ位置に配されている。顕微鏡５０による被加工物の表面の撮像は、Ｚ方向送り機構４６によって焦点を合わせられてから、テーブルベース２０のＸ方向の移動とコラム４３のＹ方向の移動によって適宜に行われる。
【００２２】
上記切削加工装置１によれば、次のようにして基板９に切削加工が施される。
まず始めに、顕微鏡５０によってチャックテーブル２１に保持された基板９の表面が撮像され、基板９に設定された切削ラインがアライメントされて回転ブレード３０による切り刃３２の切り込み位置が認識される。
【００２３】
次いで、テーブルベース２０をＸ方向に移動させて、チャックテーブル２１上に吸着、保持した基板９のＸ方向の側方に回転ブレード３０を位置させる。また、Ｚ方向送り機構４６により回転ブレード３０のＺ方向の位置を調整し、基板９の表面からの切り刃３２の切り込み量を切削加工に応じたものに設定する。切り込み量は、切削加工が溝加工の場合には、溝の深さ、あるいは溝形成後の残り厚さに応じたものであり、切削加工が切断であれば、図示せぬダイシングテープの上面に貼り付けた基板９を貫通し、かつチャックテーブル２１には至らない深さとなる。
【００２４】
一方、チャックテーブル２１を回転させて切削ラインをＸ方向と平行に調整し、さらに回転ブレード３０をＹ方向に移動させて切り刃３２のＹ方向位置を切削ラインに一致させる。この状態から回転ブレード３０を回転させ、テーブルベース２０を回転ブレード３０に近付くＸ方向に移動させる。これによって回転ブレード３０の切り刃３２が基板９の切削ラインに対し、設定された切り込み量で側方からＸ方向に切り込んでいき、その切削ラインが切削される。このような切削加工の動作を切削ラインに応じて繰り返し、全ての切削ラインに対して回転ブレード３０の切り刃３２を切り込ませて、基板９に対する切削加工を完了させる。
【００２５】
［２］各種レンズ機器の構成
以上が本実施形態の切削加工装置１の基本的な構成および動作であるが、該装置１には、回転ブレード３０の非接触セットアップ用の光学式センサ６０と、回転ブレード３０の切り刃３２の状況（摩耗や欠け等の損傷具合）を観察するためのブレード撮像カメラユニット７０といったレンズを備えたレンズ機器（認識手段）が装備されている。以下、これらレンズ機器について説明する。
【００２６】
（I）光学式センサ
上記テーブルベース２０の上面２０ａの任意の位置（図２ではコラム４３側、かつ顕微鏡５０側の角部近傍）に、光学式センサ６０が設置されている。この光学式センサ６０は、図３に示すように、スリット６１を挟んでＹ方向に配列され、互いに対向する一対の壁部６２，６３を有している。一方の壁部６２には、他方の壁部６３方向に水平にセンサ光を発光する発光レンズ６４が装着され、他方の壁部６３には、発光レンズ６４から発光されるセンサ光を受ける受光レンズ（受光端部）６５が装着されている。これら各レンズ６４，６５の先端部は、それぞれ壁部６２，６３から露出している。
【００２７】
この光学式センサ６０によれば、回転ブレード３０を下降させて切り刃３２がスリット６１内に入り、遮光状態、すなわち切り刃３２の刃先がセンサ光を遮断して受光レンズ６５がセンサ光を受光しない状態となった時の高さ位置と、予め測定して把握している固定データ（例えばチャックテーブル２１の上面２１ａの高さ位置）とから、切り刃３２の刃先の基準高さ位置が求められる。そしてこのデータに基づき、回転ブレード３０のＺ方向の位置が調整されて基板９への切り込み量が設定される。
【００２８】
光学式センサ６０は、回転ブレード３０の刃先の高さ位置を求める一つ手段であり、従来、刃先をチャックテーブル２１の金属製の枠体に接触させ、導通したことをもってその位置を回転ブレード３０の基準高さ位置とする接触式があった。しかしながら刃先を接触させることによる刃先の損傷といった弊害が起こる可能性があるため、本実施形態のような非接触式がより有効であるとされている。なお、接触式の場合にはチャックテーブル２１の金属部分と導通を図るため回転ブレード３０の切り刃３２は砥粒のボンド材が金属製である必要があったが、非接触式の場合にはボンド材は金属製でなくともよい。
【００２９】
（II）ブレード撮像カメラユニット
図２に示すように、ブレードカバー３７には、回転ブレード３０の切り刃３２の状態を撮像するブレード撮像カメラユニット７０が取り付けられている。このブレード撮像カメラユニット７０は、図４に示すように、発光部７１と、この発光部７１に対向して配置された受光部８１とを有している。
【００３０】
発光部７１は、光源７２から発光された照明光を発光側レンズ７３に通し、発光側ミラー７４で反射させて受光部８１方向に発光するように構成されている。光源７２、レンズ７３およびミラー７４はケーシング７５内に収容され、照明光はケーシング７５に取り付けられた透明なカバー７６を通して発光される。
【００３１】
一方、受光部８１は、発光部７１から発光された照明光を、受光側ミラー８４で反射させ、レンズ８３を通してカメラ８２に結像させる構成となっている。発光部７１から発光される照明光は回転ブレード３０の切り刃３２の上端部付近の側面（発光部側の側面）を照明し、これによってカメラ８２においてはその照明部分の裏側が切り刃３２のシルエットとして撮像される。受光部８１は、レンズ８３およびミラー８４がケーシング８５内に収容され、照明光はケーシング８５に取り付けられた透明なカバー（受光端部）８６を通して受光される。
【００３２】
カメラ８２による撮像、すなわち切り刃３２は画像処理部９１を経てモニタ９２に拡大表示される。カメラ８２は切り刃３２の刃先部分の一部を撮像しているが、回転ブレード３０は回転するので、刃先は全体が撮像されることになる。例えば、照明とカメラ８２を同期させてストロボ撮像することにより、切り刃３２の刃先全周を撮像することができる。そして、切り刃３２の消耗状態や欠け等の損傷の状況がモニタ９２により確認され、目視によって交換時期が判断される。あるいは、画像処理部９１で処理された撮像データに基づき、摩耗判断部９３が摩耗状況を判断したり、欠け判断部９４が欠けの状況を判断し、定められた画像データの閾値を超えた場合に、回転ブレード３０が要交換の状態であることをアラームで報知するように構成することもできる。
【００３３】
さて、上記各種レンズ機器は、いずれも対象物に近接するレンズ等を備えており、これらレンズ等は、切削屑が混じった切削水の飛沫やミストに曝される環境にある。具体的には、光学式センサ６０では発光レンズ６４および受光レンズ６５、ブレード撮像カメラユニット７０では、発光側のカバー７６および受光側のカバー８６であり、これらの表面には、切削屑や汚濁した切削水が付着することは避けられない。
【００３４】
本実施形態では、これら光学式センサ６０の発光レンズ６４および受光レンズ６５と、ブレード撮像カメラユニット７０の各カバー７６，８６の表面に、親水性材料からなるコーティング材の被覆により、コーティング層が形成されている。親水性材料としては酸化珪素を用いたものが好ましく、例えば「ＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製：アクアミカ」が好適とされる。このような材料を各表面に塗布して薄膜を形成することにより、コーティング層を形成することができる。
【００３５】
親水性のコーティング層が形成された各表面には、切削屑や切削屑を含む汚濁した切削水が付着しにくく、また、布等で拭き取ると容易に汚濁は除去でき、元の清浄度を比較的長期にわたって保持することができる。これは、親水性コーティング層の表面に付着した切削水はその表面に一様に拡がり、かつ流動状態になりやすく、そのような切削水とともに切削屑が流動してコーティング層の表面から排水されやすいからであると考えられる。したがって各表面は汚濁しにくく、かつ汚濁も容易に除去することができる。
【００３６】
その結果として、光学式センサ６０においては回転ブレード３０の切り刃３２の刃先位置が正確に検出され、高精度なセットアップが可能となる。さらにブレード撮像カメラユニット７０においては、回転ブレード３０の切り刃３２が常にクリアに撮像され、切り刃３２の消耗あるいは欠けといった変化を正確に判断することができる。
【００３７】
なお、親水性コーティング層であっても汚濁抑制効果には限度があり、運転状況にもよるが、実動運転時間が１日当たり２４時間であった場合、概ね１４日程度で汚濁が付着し始め、撮像への影響が発生した（上記アクアミカを用いた場合）。すなわちこの期間が持続期間ということであり、この日数を経たら、汚濁を除去し、改めてコーティング材を塗布すればよい。
【００３８】
なお、同じ運転条件で、比較例として撥水性コーティング材と帯電防止コーティング材を用いたところ、前者は２日、後者は３日が持続期間であることが判った。ここでは撥水性コーティング材として特開２０００−０３３３３８公報に記載されるコート液Ｘを試用し、また、帯電防止コーティング材としては特開２００２−２６５８６０公報に記載される実施例１のコーティング材を試用した。ちなみにコーティング層を形成しない場合でも、１４日程度で汚濁が付着し始め、撮像への影響が発生したが、汚濁を容易に除去できる状態ではなく、何らかのコーティング層は必要であると考えられた。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係る切削加工装置の外観を示す斜視図である。
【図２】切削加工装置が具備する切削加工部の斜視図である。
【図３】セットアップ用光学式センサで回転ブレードの位置を検知する状態を示す図である。
【図４】ブレード撮像カメラユニットにより回転ブレードの状態を認識する構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…切削加工装置、９…基板（被加工物）、２１…チャックテーブル（保持手段）、３０…回転ブレード（切削工具）、３５…スピンドル（切削加工手段）、３８，３９…切削水ノズル（切削液供給手段）、６０…光学式センサ（認識手段）、６４…発光レンズ、６５…受光レンズ（受光端部）、７０…ブレード撮像カメラユニット（認識手段）、７６…カバー、８６…カバー（受光端部）。
【図１】
2008149388.tif 000003
【図２】
2008149388.tif 000004
【図３】
2008149388.tif 000005
【図４】
2008149388.tif 000006