(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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切刃を外周に有する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段とを備えた切削装置で使用される切削ブレード検出機構であって、
該切刃に対向するように該切削ブレードの軸方向の一方の側に配設された発光部を有する発光手段と、
前記発光部に対峙するように該切削ブレードの軸方向他方の側に配設された受光部を有する受光手段とから構成され、
該発光手段は、発光素子と、
該発光素子の出射光を分散し平均化する光分散素子と、
該光分散素子からの光を伝送する複数の光ファイバが束ねられた第１光ファイバ束とを具備し、
該受光手段は、受光素子と、
該受光素子に接続された複数の光ファイバが束ねられた第２光ファイバ束とを具備し、
前記発光部は、前記第１光ファイバ束からそれぞれ分岐した複数の光ファイバが互いに隣接されて前記切削ブレードの前記切刃全体を覆うように半径方向に直列に配設された発光直列体で構成され、
前記受光部は、前記第２光ファイバ束からそれぞれ分岐した複数の光ファイバの各々が前記発光直列体の各光ファイバにそれぞれ一対一で対向するように前記切削ブレードの前記切刃全体を覆うように半径方向に直列に配設された受光直列体で構成されることを特徴とする切削ブレード検出機構。
【請求項２】
前記発光直列体及び前記受光直列体はそれぞれ直径０．２４ｍｍ〜０．２７ｍｍの光ファイバが複数本直列に配設されて構成される請求項１記載の切削ブレード検出機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削装置における切削ブレード検出機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＣ、ＬＳＩ等の数多くのデバイスが表面に形成され、且つ個々のデバイスが分割予定ライン（ストリート）によって区画された半導体ウエーハは、研削装置によって裏面が研削されて所定の厚みに加工された後、切削装置（ダイシング装置）によって分割予定ラインを切削して個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。
【０００３】
切削装置は、半導体ウエーハ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ウエーハを切削する切削手段とから少なくとも構成され、半導体ウエーハを高精度に個々のデバイスに分割することができる。
【０００４】
切削手段には、切削ブレードの切刃を挟むように発光手段の発光部及び受光手段の受光部が位置付けられ、受光手段の受光素子が受光する光量の変化によって切刃の欠け又は磨耗を検出する切削ブレード検出機構が配設されている。切削ブレード検出機構が切刃の欠け又は磨耗を検出した場合には、切削ブレードを適宜交換できるように構成されている。
【０００５】
切削によって発生する切削屑が発光部及び受光部の端面に付着して適切に切刃の欠け又は磨耗を検出できないことがあるため、従来は切削ブレードを交換する際に発光部及び受光部の端面を、例えば実用新案登録公報第２５１１３７０号に開示されたようなクリーナ治具により洗浄している。
【特許文献１】実用新案登録公報第２５１１３７０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、切削ブレードの切刃は、切削ブレードの円形基台から１〜２ｍｍ程度突出しており、直径が約１ｍｍ程度の光ビームで切削ブレード検出機構を構成すると、切刃の破損又は磨耗を検出するために、切刃の磨耗に追随して定期的に発光部の端面及び受光部の端面を切削ブレードの中心方向に移動して、切刃の先端の近傍に発光部の端面及び受光部の端面を位置付ける必要がある。従来は調整ねじを回転することにより、オペレータが手動でこれを行っていたため、煩わしさに耐えないという問題があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発光部及び受光部を切削ブレードの切刃に対して常時適正な位置に位置付ける必要のない切削ブレード検出機構を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、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切刃を外周に有する切削ブレードが回転可能に装着された切削手段とを備えた切削装置で使用される切削ブレード検出機構であって、該切刃に対向するように該切削ブレードの軸方向の一方の側に配設された発光部を有する発光手段と、前記発光部に対峙するように該切削ブレードの軸方向他方の側に配設された受光部を有する受光手段とから構成され、該発光手段は、発光素子と、該発光素子の出射光を分散し平均化する光分散素子と、該光分散素子からの光を伝送する複数の光ファイバが束ねられた第１光ファイバ束とを具備し、該受光手段は、受光素子と、該受光素子に接続された複数の光ファイバが束ねられた第２光ファイバ束とを具備し、前記発光部は、前記第１光ファイバ束からそれぞれ分岐した複数の光ファイバが互いに隣接されて前記切削ブレードの前記切刃全体を覆うように半径方向に直列に配設された発光直列体で構成され、前記受光部は、前記第２光ファイバ束からそれぞれ分岐した複数の光ファイバの各々が前記発光直列体の各光ファイバにそれぞれ一対一で対向するように前記切削ブレードの前記切刃全体を覆うように半径方向に直列に配設された受光直列体で構成されることを特徴とする切削ブレード検出機構が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の切削ブレード検出機構によると、複数の光ファイバを隣接させて切削ブレードの切刃全体を覆うように半径方向に直列に配設して発光部及び受光部を構成したため、切刃が磨耗するまで発光部と受光部の位置を調整する必要は一切ない。
【００１０】
また、発光素子と発光部との間に光分散素子を設けたため、発光素子から出射された光を光分散素子内で分散させて光量を均一化できるので、発光部から出射される光量の局所的ばらつきが生じることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１はウエーハをダイシングして個々のチップ（デバイス）に分割することのできる切削装置（ダイシング装置）２の外観を示している。
【００１２】
切削装置２の前面側には、オペレータが加工条件等の装置に対する指示を入力するための操作手段４が設けられている。装置上部には、オペレータに対する案内画面や後述する撮像手段によって撮像された画像が表示されるＣＲＴ等の表示手段６が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、ダイシング対象のウエーハＷの表面においては、第１のストリートＳ１と第２ストリートＳ２とが直交して形成されており、第１のストリートＳ１と第２のストリートＳ２とによって区画されて多数のデバイスＤがウエーハＷ上に形成されている。
【００１４】
ウエーハＷは粘着テープであるダイシングテープＴに貼着され、ダイシングテープＴの外周縁部は環状フレームＦに貼着されている。これにより、ウエーハＷはダイシングテープＴを介してフレームＦに支持された状態となり、図１に示したウエーハカセット８中にウエーハが複数枚（例えば２５枚）収容される。ウエーハカセット８は上下動可能なカセットエレベータ９上に載置される。
【００１５】
ウエーハカセット８の後方には、ウエーハカセット８から切削前のウエーハＷを搬出するとともに、切削後のウエーハをウエーハカセット８に搬入する搬出入手段１０が配設されている。ウエーハカセット８と搬出入手段１０との間には、搬出入対象のウエーハが一時的に載置される領域である仮置き領域１２が設けられており、仮置き領域１２には、ウエーハＷを一定の位置に位置合わせする位置合わせ手段１４が配設されている。
【００１６】
仮置き領域１２の近傍には、ウエーハＷと一体となったフレームＦを吸着して搬送する旋回アームを有する搬送手段１６が配設されており、仮置き領域１２に搬出されたウエーハＷは、搬送手段１６により吸着されてチャックテーブル１８上に搬送され、このチャックテーブル１８に吸引されるとともに、複数の固定手段（クランプ）１９によりフレームＦが固定されることでチャックテーブル１８上に保持される。
【００１７】
チャックテーブル１８は、回転可能且つＸ軸方向に往復動可能に構成されており、チャックテーブル１８のＸ軸方向の移動経路の上方には、ウエーハＷの切削すべきストリートを検出するアライメント手段２０が配設されている。
【００１８】
アライメント手段２０は、ウエーハＷの表面を撮像する撮像手段２２を備えており、撮像により取得した画像に基づき、パターンマッチング等の処理によって切削すべきストリートを検出することができる。撮像手段２２によって取得された画像は、表示手段６に表示される。
【００１９】
アライメント手段２０の左側には、チャックテーブル１８に保持されたウエーハＷに対して切削加工を施す切削手段２４が配設されている。切削手段２４はアライメント手段２０と一体的に構成されており、両者が連動してＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。
【００２０】
切削手段２４は、回転可能なスピンドル２６の先端に切削ブレード２８が装着されて構成され、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に移動可能となっている。切削ブレード２８は撮像手段２２のＸ軸方向の延長線上に位置している。
【００２１】
図３を参照すると、切削手段２４の分解斜視図が示されている。図４は切削手段２４の斜視図である。２５は切削手段２４のスピンドルハウジングであり、スピンドルハウジング２５中に図示しないサーボモータにより回転駆動されるスピンドル２６が回転可能に収容されている。切削ブレード２８は電鋳ブレードであり、ニッケル母材中にダイヤモンド砥粒が分散されてなる切刃２８ａを外周部に有している。
【００２２】
３０は切削ブレード２８をカバーするブレードカバーであり、切削ブレード２８の側面に沿って延長する切削水ノズル３２が取り付けられている。切削水が、パイプ３４を介して切削水ノズル３２に供給される。ブレードカバー３０はねじ穴３６，３８を有している。
【００２３】
４０は着脱カバーであり、ブレードカバー３０に取り付けられた際、切削ブレード２８の側面に沿って伸長する切削水ノズル４２を有している。切削水は、パイプ４４を介して切削水ノズル４２に供給される。
【００２４】
ねじ４８を着脱カバー４０の丸穴４６に挿通してブレードカバー３０のねじ穴３６に螺合することにより、着脱カバー４０がブレードカバー３０に固定される。これにより、図４に示すように切削ブレード２８の概略上半分がブレードカバー３０及び着脱カバー４０により覆われる。
【００２５】
５０は丸穴５２を有するブレード検出ブロックであり、ねじ５４を丸穴５２を介してブレードカバー３０のねじ穴３８に螺合することにより、ブレードカバー３０に取り付けられる。ブレード検出ブロック５０には後述する切削ブレード検出機構６０が取り付けられており、この切削ブレード検出機構６０により切削ブレード２８の切刃２８ａの状態を検出する。
【００２６】
図１を参照して、このように構成された切削装置２の作用について説明する。ウエーハカセット８に収容されたウエーハＷは、搬出入手段１０によってフレームＦが挟持され、搬出入手段１０が装置後方（Ｙ軸方向）に移動し、仮置き領域１２においてその挟持が解除されることにより、仮置き領域１２に載置される。そして、位置合わせ手段１４が互いに接近する方向に移動することにより、ウエーハＷが一定の位置に位置づけられる。
【００２７】
次いで、搬送手段１６によってフレームＦは吸着され、搬送手段１６が旋回することによりフレームＦと一体となったウエーハＷがチャックテーブル１８に搬送されてチャックテーブル１８により保持される。そして、チャックテーブル１８がＸ軸方向に移動してウエーハＷはアライメント手段２０の直下に位置づけられる。
【００２８】
アライメント手段２０が切削すべきストリートを検出するアライメントの際のパターンマッチングに用いる画像は、切削前に予め取得しておく必要がある。そこで、ウエーハＷがアライメント手段２０の直下に位置づけられると、撮像手段２２がウエーハＷの表面を撮像し、撮像した画像を表示手段６に表示させる。
【００２９】
以下、撮像手段２２によるアライメントの概要について説明する。切削装置２のオペレータは、操作手段４を操作することにより、撮像手段２２で撮像し、表示手段６上に表示された画像をゆっくりと移動させながらパターンマッチングのターゲットとなるキーパターンを探索する。このキーパターンは、例えばデバイスＤ中の回路の特徴部分を利用する。
【００３０】
オペレータがキーパターンを決定すると、そのキーパターンを含む画像が切削装置２のアライメント手段２０に備えたメモリに記憶される。また、そのキーパターンとストリートＳ１，Ｓ２の中心線との距離を座標値等によって求めその値もメモリに記憶させておく。
【００３１】
さらに、撮像画像を画面上でゆっくりと移動することにより、隣り合うストリートとストリートとの間隔（ストリートピッチ）を座標値等によって求め、ストリートピッチの値についてもアライメント手段２０のメモリに記憶させておく。
【００３２】
ウエーハＷのストリートに沿った切断の際には、記憶させたキーパターンの画像と実際に撮像手段２２により撮像されて取得した画像とのパターンマッチングをアライメント手段２０にて行う。このパターンマッチングは、Ｘ軸方向に伸長する同一ストリートＳ１に沿った互いに離間した少なくとも２点で実施する。
【００３３】
まず、Ａ点で撮像した画像を画面上でゆっくりと移動させながら、記憶させたキーパターンと実際の画像のキーパターンとのパターンマッチングを行い、キーパターンがマッチングした状態で画面を固定する。
【００３４】
このようにＡ点での撮像画面からパターンマッチングを実施したら、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させてＡ点とＸ軸方向に相当離れたＢ点でのパターンマッチングを行う。
【００３５】
このとき、Ａ点からＢ点まで一気に移動してパターンマッチングを行うのではなく、Ｂ点への移動途中の複数個所で必要に応じてパターンマッチングを実施してＹ軸方向のずれを補正すべくチャックテーブル１８を僅かに回転させてθ補正を行って、最終的にＢ点でのパターンマッチングを実施することが好ましい。
【００３６】
Ａ点及びＢ点でのパターンマッチングが完了すると、２つのキーパターンを結んだ直線はストリートＳ１と平行となったことになり、キーパターンとストリートＳ１の中心線との距離分だけ切削手段２４をＹ軸方向に移動させることにより、切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせを行う。
【００３７】
切削しようとするストリートと切削ブレード２８との位置合わせが行われた状態で、チャックテーブル１８をＸ軸方向に移動させるとともに、切削ブレード２８を高速回転させながら切削手段２４を下降させると、位置合わせされたストリートが切削される。
【００３８】
切削ブレード２８によるストリートの切削の際に、切削水供給ノズル３２，４２から切削水を切削ブレード２８及びウエーハＷに向かって噴出しながらストリートの切削を遂行する。切削ブレード２８に切削水を噴出することにより切削ブレード２８を冷却する。
【００３９】
メモリに記憶されたストリートピッチずつ切削手段２４をＹ軸方向にインデックス送りにしながら切削を行うことにより、同方向のストリートＳ１が全て切削される。更に、チャックテーブル１８を９０°回転させてから、上記と同様の切削を行うと、ストリートＳ２も全て切削され、個々のデバイスＤに分割される。
【００４０】
切削が終了したウエーハＷはチャックテーブル１８をＸ軸方向に移動してから、Ｙ軸方向に移動可能な搬送手段２５により把持されて洗浄装置２７まで搬送される。洗浄装置２７では、洗浄ノズルから水を噴射しながらウエーハＷを低速回転（例えば３００ｒｐｍ）させることによりウエーハを洗浄する。
【００４１】
洗浄後、ウエーハＷを高速回転（例えば３０００ｒｐｍ）させながらエアノズルからエアを噴出させてウエーハＷを乾燥させた後、搬送手段１６によりウエーハＷを吸着して仮置き領域１２に戻し、更に搬出入手段１０によりウエーハカセット８の元の収納場所にウエーハＷが戻される。
【００４２】
次に図５及び図６を参照して、切削ブレード検出機構６０の構成について説明する。図５に示すように、切削ブレード検出機構６０はブレードカバー３０に固定される固定ブロック（ブレード検出ブロック）５０と、調整ねじ５５を回転することにより固定ブロック５０に対して上下に移動可能な移動ブロック６２を含んでいる。
【００４３】
図６に示すように、切削ブレード検出機構６０の発光手段（発光アセンブリ）６４は、発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザーダイオード（ＬＤ）等から構成される発光素子６６と、発光素子６６に接続され、発光素子６６の出射光を分散し平均化する大径のプラスチック光ファイバ等から成る光分散素子６８を含んでいる。光分散素子６８には、例えば０．２４ｍｍ〜０．２７ｍｍの直径を有する複数のプラスチック光ファイバ７２が束ねられた第１光ファイバ束７０が接続されている。
【００４４】
図５に示されるように、各光ファイバ７２の端部は切削ブレード２８の切刃２８ａ方向に光ファイバ７２の最小曲げ半径以上の曲げ半径で曲げられており、各光ファイバ７２からの出射光が切刃２８ａと垂直になるように設定されている。
【００４５】
図６に示すように、発光手段６４の発光部７４は、第１光ファイバ束７０からそれぞれ分岐した複数の光ファイバ７２の端部が互いに隣接されて切削ブレード２８の切刃２８ａの全体を覆うように半径方向に直列に配設された発光直列体で構成される。発光部７４にはサファイア等から形成された透明保護プレート７６が貼着されている。
【００４６】
受光手段（受光アセンブリ）７８は、フォトダイオード（ＰＤ）等の受光素子８０と、受光素子８０に接続された第２光ファイバ束８２を含んでいる。第２光ファイバ束８２は、例えば０．２４ｍｍ〜０．２７ｍｍの直径を有する複数のプラスチック光ファイバ８４が束ねられて構成されている。
【００４７】
受光部８６を構成する各光ファイバ８４の端部は切削ブレード２８の切刃２８ａ方向に所定の曲率で曲げられており、受光部８６の各光ファイバ８４は発光部７４の各光ファイバ７２が出射した光を一対一で受光するように配設されている。
【００４８】
すなわち、受光部８６は、複数の光ファイバ８４の端部が互いに隣接されて切削ブレード２８の切刃２８ａの全体を覆うように半径方向に直列に配列され、発光部７４を構成する各光ファイバ７２からの光をそれぞれの光ファイバ８４が受光する受光直列体から構成されている。受光部８６には、サファイア等から成る透明保護プレート８８が貼着されている。
【００４９】
図６に示すように、発光素子６６及び受光素子８０は切削装置２のコントローラ９０に接続されており、発光素子６６の発光量等のパラメータはコントローラ９０により制御され、受光素子８０により光電変換された電気信号はコントローラ９０に入力される。
【００５０】
以下、上述のように構成された切削ブレード検出機構６０の作用について説明する。切削ブレード２８が回転している状態においてコントローラ９０は発光素子６６を駆動する。発光素子６６から出射された光は光分散素子６８により分散されて均一化され、第１光ファイバ束７０を構成する各光ファイバ７２に均等に入射する。
【００５１】
その結果、発光部７４の各光ファイバ７２からはそれぞれ光が均等に出射され、切削ブレード２８の切刃２８ａで遮られない光が受光部８６の光ファイバ８４により受光される。よって、切削ブレード２８の切刃２８ａが磨耗していない符号Ａで示す状態においては、発光素子８０が受光する受光量は少なく、磨耗するに従って受光量が増大する。
【００５２】
従って、切削ブレード２８によって切削を継続すると、時間の経過に従って受光素子８０が発生する電流値が増加する。切刃２８ａが磨耗するにつれて、受光素子８０が受光する受光量は大きくなり、それに従い電流値も図７に示すように増加する。
【００５３】
切刃２８ａが符号Ｂで示す位置まで磨耗して、受光素子８０の電流値が使用限界に達すると、コントローラ９０は表示手段６にその旨を表示するとともに、ブザー等で警報を発してオペレータに報知する。オペレータはこの警報に応じて、切削ブレード２８を新しい切削ブレードに交換する。
【００５４】
一方、切削ブレード２８によるウエーハの切削中に、切刃２８ａに欠けが発生した場合には、受光素子８０が受光する受光量は瞬間的に増大するため、受光素子８０の電流信号が図８でＰに示すように瞬間的に増大する。
【００５５】
この電流信号の瞬間的な増大は表示手段６に表示されるため、オペレータは切削ブレード２８の切刃２８に欠けが発生したと認識できる。よって、オペレータは切削ブレード２８を新たな切削ブレードに交換する。
【００５６】
上述した実施形態によれば、切削ブレード検出機構６０は、複数の光ファイバ７２，８４の端部をそれぞれ隣接させて切削ブレード２８の切刃２８ａ全体を覆うように半径方向に直列に配設して発光部７４及び受光部８６を構成したため、調整ねじ５５でいったん発光部７４及び受光部８６の位置を調整した後は、切刃２８ａが磨耗するまで発光部７４と受光部８６の位置を調整する必要はない。
【００５７】
また、発光素子６６と発光部７４との間に光分散素子６８を設けたため、発光素子６６から出射された光を光分散素子６８内で分散させ光量を均一化できるので、発光部７４の各光ファイバ７４から出射される光量の局所的なばらつきが生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】切削装置の外観斜視図である。
【図２】フレームと一体化されたウエーハを示す斜視図である。
【図３】切削手段の分解斜視図である。
【図４】切削手段の斜視図である。
【図５】切削ブレード検出機構の機構部の構成を示す図である。
【図６】本発明実施形態に係る切削ブレード検出機構の全体構成を示す模式図である。
【図７】切削経過時間と受光素子の電流値との関係を示すグラフである。
【図８】切刃に欠けを検出した場合の切削経過時間と受光素子の電流値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５９】
２    切削装置
１８    チャックテーブル
２４    切削手段
２６    スピンドル
２８    切削ブレード
２８ａ    切刃
６０    切削ブレード検出機構
６４    発光手段（発光アセンブリ）
６６    発光素子
６８    光分散素子
７０    第１光ファイバ束
７２    光ファイバ
７４    発光部
７８    受光手段（受光アセンブリ）
８０    受光素子
８２    第２光ファイバ束
８４    光ファイバ
８６    受光部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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