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技術 切削装置の切削ブレード監視装置

出願人 株式会社ディスコ
発明者 森本賀津美松原政幸菅野洋平
出願日 2002年7月1日 (18年4ヶ月経過) 出願番号 2002-192012
公開日 2004年2月5日 (16年9ヶ月経過) 公開番号 2004-034192
状態 特許登録済
技術分野 工作機械の検出装置 ダイシング
主要キーワード 摩耗限界値 各磁気センサー マルチブレード 欠け発生 各切削ブレード 摩耗限界 略フラット 精密位置合わせ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (14)

課題

切削水コンタミの影響を受けることなく切削ブレード切れ刃の状態を正確に検出することができるとともに、所謂マルチブレード装備した切削装置にも適用することができる切削装置の切削ブレード監視装置を提供する。

解決手段

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、切削ブレードの切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、該磁気センサーからの検出信号に基づいて切れ刃の状態を判定する制御手段とを具備している。

概要

背景

業者には周知の如く、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切断ライン)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等の回路を形成する。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って回路が形成された領域を分離して個々の半導体チップを製造している。半導体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、被加工物である半導体ウエーハを保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該回転スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒電鋳によって基台に固定し厚さ15μm程度に形成されている。

概要

切削水コンタミの影響を受けることなく切削ブレードの切れ刃の状態を正確に検出することができるとともに、所謂マルチブレード装備した切削装置にも適用することができる切削装置の切削ブレード監視装置を提供する。被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、切削ブレードの切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、該磁気センサーからの検出信号に基づいて切れ刃の状態を判定する制御手段とを具備している。    

目的

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切削水やコンタミの影響を受けることなく切削ブレードの切れ刃の状態を正確に検出することができるとともに、所謂マルチブレードを装備した切削装置にも適用することができる切削装置の切削ブレード監視装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置切削ブレード監視装置であって、該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、該磁気センサーからの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項2

該磁気センサーは該切れ刃との間に発生する磁力電圧値に変換して出力し、該制御手段は該磁気センサーによって検出された検出電圧値の変化に基づいて該切れ刃の状態を判定する、請求項1記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項3

該制御手段は、該磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該平均値が所定の摩耗限界値を越えた場合には該切れ刃が摩耗限界に達したと判定する、請求項2記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項4

該制御手段は、該磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項2記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項5

該制御手段は、該磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項2記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項6

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒を磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、該切削ブレードの回転角度を検出する回転角度検出手段と、該磁気センサーおよび回転角度検出手段からの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項7

該磁気センサーは該切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、該制御手段は該磁気センサーによって検出された検出電圧値の変化に基づいて該切れ刃の状態を判定する、請求項6記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項8

該制御手段は、該切削ブレードが1回転する際に該磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該平均値が所定の摩耗限界値を越えた場合には該切れ刃が摩耗限界に達したと判定する、請求項7記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項9

該制御手段は、該切削ブレードが1回転する際に該磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項7記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項10

該制御手段は、該切削ブレードが1回転する際に該磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項7記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項11

被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒を磁性材によって固定した切れ刃を有し、該切れ刃に複数個スリットが形成されている切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、該切削ブレードの回転角度を検出する回転角度検出手段と、該複数個のスリットが形成されている該切削ブレードの回転角度位置を記憶したメモリを備え、該磁気センサーおよび回転角度検出手段からの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項12

該磁気センサーは該切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、該制御手段は該切削ブレードが1回転する際に該磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該複数個のスリットに対応した回転角度位置以外の回転角度位置における該検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項11記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項13

該磁気センサーは該切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、該メモリは該複数個のスリットの回転角度位置に対応した電圧値を記憶しており、該制御手段は該切削ブレードが1回転する際に該磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値が該メモリに記憶された該複数個のスリットの回転角度位置に対応した電圧値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項11記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項14

該磁気センサーは該切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、該制御手段は該切削ブレードが1回転する際に該複数個のスリットに対応した回転角度位以外の回転角度位置における該磁気センサーによって検出され検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する、請求項12記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項15

該磁気センサーは、該切削ブレードの該切れ刃の径方向外側に外周面に対向して配設されている、請求項1乃至14のいずれかに記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項16

該切削ブレードが軸方向に複数個配設されており、該磁気センサーは該複数個の該切削ブレードの該切れ刃にそれぞれ対向して配設されている、請求項15に記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

請求項17

該複数個の該切削ブレードの該切れ刃にそれぞれ対向して配設された該磁気センサーは、千鳥状に配置されている、請求項16に記載の切削装置の切削ブレード監視装置。

技術分野

0001

本発明は、切削装置切削ブレード監視装置、更に詳しくは、半導体ウエーハ等の被加工物切削する切削ブレード欠け摩耗限界を判定するための切削装置の切削ブレード監視装置に関する。

0002

業者には周知の如く、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切断ライン)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等の回路を形成する。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って回路が形成された領域を分離して個々の半導体チップを製造している。半導体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、被加工物である半導体ウエーハを保持する被加工物保持手段としてのチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された半導体ウエーハを切削するための切断手段とを具備している。切断手段は、高速回転せしめられる回転スピンドルと該回転スピンドルに装着された切削ブレードを含んでいる。切削ブレードは円盤状の基台と該基台の側面外周部に装着された環状の切れ刃からなっており、切れ刃は例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒電鋳によって基台に固定し厚さ15μm程度に形成されている。

背景技術

0003

上述した切削ブレードの切れ刃に欠けが生じたり、切れ刃の磨耗量が所定の限界値を越えると、切断された半導体チップの切断面に欠けやクラックが発生する原因となり、半導体チップの品質を低下させるという問題がある。従って、切削装置は、切削ブレードの切れ刃の欠けの発生や摩耗状態監視するための切削ブレード監視装置を備えている。この切削ブレード監視装置としては、切削ブレードの切れ刃の外周部を挟んで一方側に配設された発光素子と、他方側に配設された受光素子とを備え、発光素子から発光された光を受光素子によって受光される光量の変化、換言すれば発光素子から発する光を切削ブレードの切れ刃によって遮る量の変化によって、切削ブレードの切れ刃に発生した欠けや磨耗量を検出す方式が一般に用いられている。

0004

而して、上述した切削装置においては、切削ブレードに切削水を供給しつつ切削作業遂行するため、発光素子と受光素子を用いた切削ブレード監視装置は次のような問題がある。
(1)切削水の影響により光が屈折して、切れ刃に欠けが生じていないにも拘らず、欠けが発生していると誤判定する場合がある。
(2)切削によって発生するコンタミが発光素子の発光面または受光素子の受光面に付着すると受光素子による受光量が変化して、切削ブレードの切れ刃の状態を正確に検出することが不可能となる。
(3)発光素子と受光素子を切削ブレードの切れ刃を挟んで配設するため、2個以上の切削ブレードを軸方向に配設した所謂マルチブレードに適用することが困難である。

発明が解決しようとする課題

0005

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切削水やコンタミの影響を受けることなく切削ブレードの切れ刃の状態を正確に検出することができるとともに、所謂マルチブレードを装備した切削装置にも適用することができる切削装置の切削ブレード監視装置を提供することにある。

0006

上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、
該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、
該磁気センサーからの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置が提供される。

0007

上記磁気センサーは上記切れ刃との間に発生する磁力電圧値に変換して出力し、上記制御手段は上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の変化に基づいて切れ刃の状態を判定する。上記制御手段は、上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該平均値が所定の摩耗限界値を越えた場合には切れ刃が摩耗限界に達したと判定する。また、上記制御手段は、上記磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。更に、上記制御手段は、上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。

0008

また、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒を磁性材によって固定した切れ刃を有する切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、
該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、
該切削ブレードの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
該磁気センサーおよび回転角度検出手段からの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置が提供される。

0009

上記磁気センサーは上記切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、上記制御手段は上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の変化に基づいて切れ刃の状態を判定する。上記制御手段は、上記切削ブレードが1回転する際に上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該平均値が所定の摩耗限界値を越えた場合には該切れ刃が摩耗限界に達したと判定する。また、上記制御手段は、上記切削ブレードが1回転する際に上記磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。更に、上記制御手段は、上記切削ブレードが1回転する際に上記磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、該検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。

0010

更に、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段に保持された被加工物を切削する切削手段とを具備し、該切削手段が回転スピンドルと該回転スピンドルに装着され砥粒を磁性材によって固定した切れ刃を有し、該切れ刃に複数個スリットが形成されている切削ブレードを備えている切削装置の切削ブレード監視装置であって、
該切削ブレードの該切れ刃の外周に対向して配設された磁気センサーと、
該切削ブレードの回転角度を検出する回転角度検出手段と、
該複数個のスリットが形成されている該切削ブレードの回転角度位置を格納したメモリを備え、該磁気センサーおよび回転角度検出手段からの検出信号に基づいて該切れ刃の状態を判定する制御手段と、を具備している、
ことを特徴とする切削装置の切削ブレード監視装置が提供される。

課題を解決するための手段

0011

上記磁気センサーは上記切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、上記制御手段は上記切削ブレードが1回転する際に磁気センサーによって検出された検出電圧値の平均値を求め、複数個のスリットに対応した回転角度位置以外の回転角度位置における検出電圧値のピーク電圧値が該平均値に所定のしきい値を加算した値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。また。上記磁気センサーは上記切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、上記メモリは複数個のスリットの回転角度位置に対応した電圧値を記憶しており、上記制御手段は上記切削ブレードが1回転する際に磁気センサーによって検出された検出電圧値のピーク電圧値がメモリに記憶された複数個のスリットの回転角度位置に対応した電圧値を越えた場合には切れ刃に欠けが生じたと判定する。更に、上記磁気センサーは上記切れ刃との間に発生する磁力を電圧値に変換して出力し、上記制御手段は上記切削ブレードが1回転する際に複数個のスリットに対応した回転角度位以外の回転角度位置における上記磁気センサーによって検出され検出電圧値のピーク電圧値が所定のしきい値を越えた場合には該切れ刃に欠けが生じたと判定する。
本発明の他の特徴については、以下に述べる説明により明らかにされる。

0012

以下、本発明に従って構成された切削装置の切削ブレード監視装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。

0013

図1には、本発明に従って構成された切削ブレード監視装置を備えた切削装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における切削装置は、略直方体状装置ハウジング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被加工物保持手段としてのチャックテーブル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上に装着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の表面である載置面上に被加工物である例えば円盤状の半導体ウエーハを図示しない吸引手段によって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動可能に構成されている。

0014

図示の実施形態における切削装置は、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割り出し方向である矢印Yで示す方向および切り込み方向である矢印Zで示す方向に移動調整されるスピンドルハウジング41と、該スピンドルハウジング41に回転自在に支持された回転スピンドル42と、該回転スピンドル42の前端部に装着された回転工具である切削ブレード43とを具備している。切削ブレード43は、図2に示すようにアルミニウム合金によって形成された円盤状の基台431と、該基台431の側面に装着された環状の切れ刃432とによって構成されている。切れ刃432は、例えば粒径3μm程度のダイヤモンド砥粒をニッケル等の磁性材により電鋳によって基台431に固定し厚さ15μm程度に形成されている。

0015

上記スピンドルユニット4を構成するスピンドルハウジング41の前端部には、図2に示すように切削ブレード43の上半部を覆うブレードカバー44が取り付けられている。このブレードカバー44には、後述する切削ブレードの摩耗限界時期および切削ブレードの欠けを検出するための切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段を取り付けるための支持部材45が案内ピン451、451に沿って摺動可能に装着されている。また、ブレードカバー44には、切削ブレード43の両側に配設された切削水供給ノズル461、462が装着されている。なお、外側の切削水供給ノズル462は、ブレードカバー44に支軸471によって回動可能に支持された可動取付部材47に取り付けられている。これらの切削水供給ノズル461、462は、図示しないフレキシブルホースによって切削水供給源に接続されている。なお、上記可動取付部材47には作動ピン472取り付けられており、切削ブレード43の交換時に可動取付部材47を支軸471中心として上方に回動すると、作動ピン472が上記支持部材45の下面に当接して支持部材45を案内ピン451、451に沿って上方に移動させるようになっている。

0016

図1に戻って説明を続けると、図示の実施形態における切削装置は、上記チャックテーブル3を構成する吸着チャック32上に保持された被加工物の表面を撮像し、上記切削ブレード43によって切削すべき領域を検出したり、切削溝の状態を確認したりするための撮像機構6を具備している。この撮像機構6は顕微鏡CCDカメラ等の光学手段からなっている。また、切削装置は、撮像機構6によって撮像された画像を表示する表示手段7(DSP)を具備している。

0017

図示の実施形態における切削装置は、被加工物としての半導体ウエーハ11をストックするカセット14を具備している。半導体ウエーハ11は、ステンレス鋼等の金属材によって形成された環状の支持フレーム12にテープ13によって支持されており、支持フレーム12に支持された状態で上記カセット14に収容される。なお、カセット14は、図示しない昇降手段によって上下に移動可能に配設されたカセットテーブル141上に載置される。

0018

図示の実施形態における切削装置は、カセット14に収容された被加工物としての半導体ウエーハ11(支持フレーム12にテープ13によって支持された状態)を被加工物載置領域15に搬出する被加工物搬出手段16と、該被加工物搬出手段16によって搬出された半導体ウエーハ11を上記チャックテーブル3上に搬送する被加工物搬送手段17と、チャックテーブル3で切削加工された半導体ウエーハ11を洗浄する洗浄手段18と、チャックテーブル3で切削加工された半導体ウエーハ11を洗浄手段18へ搬送する洗浄搬送手段19を具備している。

0019

次に、上述した切削装置の加工処理動作について簡単に説明する。
カセット14の所定位置に収容された支持フレーム12にテープ13を介して支持された状態の半導体ウエーハ11(以下、支持フレーム12にテープ13によって支持された状態の半導体ウエーハ11を単に半導体ウエーハ11という)は、図示しない昇降手段によってカセットテーブル141が上下動することにより搬出位置位置付けられる。次に、被加工物搬出手段16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11を被加工物載置領域15に搬出する。被加工物載置領域15に搬出された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段17の旋回動作によって上記チャックテーブル3を構成する吸着チャック32の載置面に搬送され、図示しない吸引手段の吸引作用によって吸着チャック32に吸引保持される。このようにして半導体ウエーハ11を吸引保持したチャックテーブル3は、撮像機構6の直下まで移動せしめられる。チャックテーブル3が撮像機構6の直下に位置付けられると、撮像機構6によって半導体ウエーハ11に形成されている切断ライン(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切断ラインと切削ブレード43との精密位置合わせ作業が行われる。

0020

その後、切削ブレード43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11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43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に保持された半導体ウエーハ11は切削ブレード43により所定の切断ラインに沿って切断される。なお、切削ブレード43による切削時においては、切削水供給ノズル461、462から切削ブレード43に切削水が供給される。このように半導体ウエーハ11を切断ラインに沿って切断すると、半導体ウエーハ11は個々の半導体チップに分割される。分割された半導体チップは、テープ13の作用によってバラバラにはならず、フレーム12に支持された半導体ウエーハ11の状態が維持されている。このようにして半導体ウエーハ11の切断が終了した後、半導体ウエーハ11を保持したチャックテーブル3は、最初に半導体ウエーハ11を吸引保持した位置に戻され、ここで図示しない吸引手段の吸引作用が断たれ、半導体ウエーハ11の吸引保持を解除する。次に、半導体ウエーハ11は、洗浄搬送手段19によって洗浄手段18に搬送され、ここで洗浄および乾燥される。このようにして洗浄および乾燥された半導体ウエーハ11は、被加工物搬送手段17によって被加工物載置領域15に搬出される。そして、半導体ウエーハ11は、被加工物搬出手段16によってカセット14の所定位置に収納される。

0021

上述した切削ブレード43による半導体ウエーハ11の切削において、切れ刃432に欠けが生じたり、切れ刃432の磨耗量が所定の限界値を越えると、切断された半導体チップの切断面に欠けやクラックが発生する原因となり、半導体チップの品質を低下させるという問題がある。そこで、図示の実施形態における切削装置は、切削ブレード43の切れ刃432の欠けの発生や摩耗状態を監視するための切削ブレード監視装置を備えている。以下、切削ブレード監視装置について図3を参照して説明する。

0022

図3に示す切削ブレード監視装置5は、切削ブレード43の切れ刃432の外周に対向して配設された磁気センサー51(MS)と、該磁気センサー51(MS)からの検出信号に基づいて切れ刃432の状態を判定する制御手段52を具備している、磁気センサー51(MS)は、図3に示す実施形態においては上記ブレードカバー44に装着された支持部材45に取り付けられ、切れ刃432の径方向外側に外周面に対向して配設され、上記ブレードカバー44に装着された支持部材45に取り付けられている。なお、磁気センサー51(MS)は、図4に示すように切れ刃432の軸方向側方に外周部側面と対向して配設してもよい。この磁気センサー51(MS)は磁性体である切れ刃432との間に生ずる磁力に対応した電圧信号を出力する。

0023

制御手段52はマイクロコンピュータによって構成されており、制御プログラムに従って演算処理する中央処理装置(CPU)521と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ(ROM)522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)523と、入力インターフェース524および出力インターフェース525とを備えている。このように構成された制御手段52の入力インターフェース524には、上記磁気センサー51(MS)からの検出信号が入力されるとともに、上記切削ブレード43の回転角度を検出する回転角度検出手段53(RE)からの検出信号が入力される。なお、回転角度検出手段53(RE)は、例えば切削ブレード43を装着した上記スピンドルユニット4の回転スピンドル42を回転駆動するサーボモータ(図示せず)に装着されたロータリーエンコーダからの信号を用いることができる。制御手段52の出力インターフェース525からは判定結果等を上記表示手段7(DSP)に出力する。

0024

図示の実施形態における切削ブレード監視装置5は以上のように構成されており、以下その処理動作について説明する。
図5は、切削ブレード監視装置5を構成する上記制御手段52における切削ブレード43の切れ刃432の摩耗監視制御フローチャートである。このルーチン所定周期毎に繰り返し実行される。
図5に示すフローチャートに基づいて摩耗監視制御について説明すると、制御手段52はステップS1において上記回転角度検出手段53(RE)によって検出された切削ブレード43の回転角度信号(ω)および上記磁気センサー51(MS)によって検出された検出電圧値(V0)を読み込みランダムアクセスメモリ(RAM)523に一時格納する。この磁気センサー51(MS)によって検出された検出電圧値(V0)は、切削ブレード43の回転角度信号(ω)に対応して図6に示すように制御手段52に入力される。なお、入力信号である検出電圧値(V0)は、少なくとも切削ブレード43の1回転分読み込まれる。この磁気センサー51(MS)は、切れ刃432との間に生ずる磁力が大きい程低い電圧値を出力し、切れ刃432との間に生ずる磁力が小さい程高い電圧値を出力する。即ち、磁気センサー51(MS)は、切削ブレード43の切れ刃432が磨耗していない状態では低い電圧値を出力し、切れ刃432が磨耗するに従って高い電圧値を出力する。

0025

次に、制御手段53はステップS2に進んで、上記磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)の平均値(VA)を演算する。この検出電圧値(V0)の平均値(VA)は、図7において破線で示す通りとなる。そして、制御手段52はステップS3に進んで、上記平均値(VA)が図7において2点鎖線で示す摩耗限界値(V1)を越えたか否かを判定する。なお、この摩耗限界値(V1)は、切削ブレードの種類毎に設定されており、予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納されている。ステップS3において上記平均値(VA)が摩耗限界値(V1)を越えていなければ、制御手段53は切削ブレード43の使用が可能であると判断し、このルーチンを終了する。ステップS3において上記平均値(VA)が摩耗限界値(V1)を越えている場合には、制御手段53は切削ブレード43を交換する必要があると判断し、ステップS4に進んで上記表示手段7(DSP)に摩耗限界信号を出力し、オペレータに知らせる。

0026

図8は、切削ブレード監視装置5を構成する上記制御手段53における切削ブレード43の切れ刃432の欠け監視制御のフローチャートである。
欠け監視制御においても制御手段52はステップP1において上述した摩耗監視制御におけるステップS1と同様に上記回転角度検出手段53(RE)によって検出された切削ブレード43の回転角度信号(ω)および上記磁気センサー51(MS)によって検出された検出電圧値(V0)を読み込みランダムアクセスメモリ(RAM)523に一時格納する。従って、ランダムアクセスメモリ(RAM)523に一時格納された磁気センサー51(MS)の検出電圧値(V0)は、摩耗監視制御および欠け監視制御の両方の制御に利用することができる。このとき、切削ブレード43の切れ刃432に図9の(a)に示すような欠けCが存在する場合には、磁気センサー51(MS)の検出電圧値(V0)は図9の(b)において実線で示すように欠けCが存在する回転角度位置においてピーク電圧値(Vmax)となる。

0027

次に、制御手段52はステップP2に進んで、上記磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)の平均値(VA)を演算する。この平均値(VA)を図9の(b)に表すと破線で示す通りとなる。そして、制御手段52はステップP3に進んで、上記ピーク電圧値(Vmax)が上記平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)(図9の(b)において1点鎖線で示す)を越えているか否か(Vmax>(VA+VT))を判定する。なお、しきい値(VT)は、切削ブレードの種類毎に設定されており、予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納されている。ステップP3においてピーク電圧値(Vmax)が平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えていなければ、制御手段53は大きなピーク電圧値が存在せず欠けが発生していないと判断し、このルーチンを終了する。ステップP3においてピーク電圧値(Vmax)が平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えている場合には、制御手段53は切削ブレード43の切れ刃432に欠けが発生しており交換する必要があると判断し、ステップP4に進んで上記表示手段7(DSP)に欠け発生信号を出力し、オペレータに知らせる。

0028

なお、上述した実施形態においては、磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)の平均値(VA)を求め、この平均値(VA)が所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えた場合に欠けが発生していると判定した例を示したが、検出電圧値(V0)の平均値(VA)を求めずに欠けの発生を判定することもできる。即ち、検出電圧値(V0)のピーク電圧値(Vmax)を時間または所定回転角度で微分し、その微分値が所定のしきい値を越えている場合に欠けが発生していると判定してもよい。

0029

以上のように図示の実施形態における切削ブレード監視装置5は、切削ブレード43の切れ刃432の状態を検出するブレード検出手段として磁気センサー51を用いているので、切削水やコンタミの影響を受けることなく切れ刃432の状態を正確に検出することができる。従って、切れ刃432の摩耗限界や欠けの発生を正確に判定することができる。

0030

次に、図10の(a)に示すように切削ブレード43の切れ刃432の外周に複数個のスリット432aが設けられた所謂スリットブレードの監視制御について説明する。
摩耗監視制御については、上述した図5に示すフローチャートを用いることができる。以下、所謂スリットブレードの摩耗監視制御について図5および図10を参照して説明する。
即ち、制御手段52はステップS1において上記回転角度検出手段53(RE)によって検出された切削ブレード43の回転角度信号(ω)および上記磁気センサー51(MS)によって検出された検出電圧値(V0)を読み込みランダムアクセスメモリ(RAM)523に一時格納する。このとき、切削ブレード43の切れ刃432の外周には複数個のスリット432aが設けられているので、磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)は図10の(b)において実線で示すようにパルス状となる。即ち、スリット432aに対応した回転角度で高い値となる。

0031

次に、制御手段52はステップS2に進んで、上記磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)の平均値(VA)を演算する。この検出電圧値(V0)の平均値(VA)は、図10の(b)において破線で示す通りとなる。そして、制御手段52はステップS3に進んで、上記平均値(VA)が図10の(b)において2点鎖線で示す摩耗限界値(V1)を越えたか否かを判定する。ステップS3において上記平均値(VA)が摩耗限界値(V1)を越えていなければ、制御手段52は切削ブレード43の使用が可能であると判断し、このルーチンを終了する。ステップS3において上記平均値(VA)が摩耗限界値(V1)を越えている場合には、制御手段53は切削ブレード43を交換する必要があると判断し、ステップS4に進んで上記表示手段7(DSP)に摩耗限界信号を出力し、オペレータに知らせる。

0032

なお、上述した実施形態においては、切削ブレード43の切れ刃432の外周に形成されたスリット432aに対応したパルス状の検出電圧値(V0)に基づいて処理する例を示したが、スリット432aが形成された回転角度位置を予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納しておき、この回転角度位置に対応する電圧値の情報を無視し(マスキング)し、スリット432aに対応した回転角度位置以外の回転角度位置に対応する検出電圧値(V0)によって処理することにより、略フラットな検出電圧値に基づいて処理することができる。

0033

次に、所謂スリットブレードの欠け監視制御について説明する。
欠け監視制御についても、上述した図8に示すフローチャートを用いることができる。以下、図11の(a)に示すように切削ブレード43の切れ刃432の外周に複数個のスリット432aが設けられた所謂スリットブレードの欠け監視制御について図8および図11を参照して説明する。
即ち、制御手段52はステップP1において上記回転角度検出手段53((RE)によって検出された切削ブレード43の回転角度信号(ω)および上記磁気センサー51(MS)によって検出された検出電圧値(V0)を読み込みランダムアクセスメモリ(RAM)523に一時格納する。このとき、切削ブレード43の切れ刃432の外周には複数個のスリット432aが設けられているので、磁気センサー51(MS)による検出電圧値(V0)は図11の(b)において実線で示すようにパルス状となる。即ち、スリット432aに対応した回転角度で高い値となる。なお、スリット432aが形成された回転角度位置に対応する電圧値については、切削ブレードの種類毎に設定されており、予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納されている。従って、図11の(b)において実線で示すパルス状の入力電圧(V0)の各ピーク値および回転角度位置は予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納されている設定値と対応する。そして、図11の(a)に示すように切削ブレード43の切れ刃432に欠けCが存在する場合には、図11の(b)において実線で示すようにスリット432aに対応した回転角度以外の欠けCが存在する回転角度位置においてピーク電圧値(Vmax)が発生する。

0034

次に、制御手段52はステップP2に進んで、上記磁気センサー51(MS)からの電圧信号(V0)の平均値(VA)を演算する。この平均値(VA)を図11の(b)に表すと破線で示す通りとなる。そして、制御手段52はステップP3に進んで、スリット432aに対応した回転角度以外の上記ピーク電圧値(Vmax)が上記平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)(図11の(b)において1点鎖線で示す)を越えているか否か(Vmax>(VA+VT))を判定する。なお、しきい値(VT)は、切削ブレードの種類毎に設定されており、予めリードオンリメモリ(ROM)522に格納されている。ステップP3においてピーク電圧値(Vmax)が平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えていなければ、制御手段52は大きなピーク電圧値は存在せず欠けが発生していないと判断し、このルーチンを終了する。ステップP3においてピーク電圧値(Vmax)が上記平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えている場合には、制御手段52は切削ブレード43の切れ刃432に欠けが発生しており交換する必要があると判断し、ステップP4に進んで上記表示手段7(DSP)に欠け発生信号を出力する。

0035

なお、上述した実施形態においては、磁気センサー51(MS)からの検出電圧値(V0)の平均値(VA)を求め、スリット432aに対応した回転角度位置以外の上記ピーク電圧値(Vmax)が上記平均値(VA)に所定のしきい値(VT)を加算した値(VB)を越えた場合に欠けが発生していると判定した例を示したが、検出電圧値(V0)の平均値(VA)を求めずに欠けの発生を判定することもできる。即ち、スリット432aが形成された回転角度位置に対応する電圧値の情報を無視し(マスキング)し、スリット432aに対応した回転角度位置以外の検出電圧値(V0)のピーク電圧値(Vmax)を時間または所定回転角度で微分して、その微分値が所定のしきい値を越えている場合に欠けが発生していると判定してもよい。更に、磁気センサー51(MS)からの検出電圧値のピーク電圧値が予めリードオンリメモリ(ROM)522に記憶されているスリット432aが形成された回転角度位置に対応する電圧値を越えた場合には欠けが発生していると判定してもよい。このように判定することにより、スリット432a部が更に深く欠けた場合にも切れ刃432に欠けが発生していることを検出することができる。

0036

次に、複数個の切削ブレードを軸方向に配設した所謂マルチブレードに対する上記磁気センサー51(MS)の配置に関する実施形態について、図12および図3を参照して説明する。
図12に示す実施形態は、軸方向に配設した複数個の切削ブレード43の切れ刃432の径方向外側にそれぞれ外周面に対向して磁気センサー51(MS)を配設したものである。なお、各切削ブレード43の間隔が小さい場合には、隣接する磁気センサー51(MS)の影響を避けるため、各磁気センサー51(MS)を図12に示すように千鳥状に配設することが望ましい。このように、図示の実施形態においては、切削ブレード43の切れ刃432の状態を検出するブレード検出手段として磁気センサー51(MS)を用いているので、複数個の切削ブレードを軸方向に配設した所謂マルチブレードにも適用することができる。

発明を実施するための最良の形態

0037

図13に示す実施形態は、磁気センサー51(MS)の外形または幅寸法が大きい場合には、磁気センサー51(MS)を2個のの切れ刃432の径方向外側にそれぞれ外周面に対向し、2個の切れ刃432の状態を検出するようにしたものである。

図面の簡単な説明

0038

本発明による切削装置の切削ブレード監視装置は以上のように構成されており、切削ブレードの切れ刃の状態を検出するブレード検出手段として磁気センサーを用いているので、切削水やコンタミが磁気センサーに付着しても磁力は変化しないため、切れ刃の状態を正確に検出することができる。従って、切れ刃の摩耗限界や欠けの発生を正確に判定することができる。

図1
本発明に従って構成された切削ブレード監視装置を装備した切削装置の斜視図。
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要部斜視。
図3
本発明に従って構成された切削ブレード監視装置の構成ブロック図。
図4
図3に示す切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段としての磁気センサーの配設位置の他の実施形態を示す説明図。
図5
図3に示す切削ブレード監視装置を構成する制御手段の摩耗監視制御動作のフローチャート。
図6
図3に示す切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段としての磁気センサーの検出電圧値を示す説明図。
図7
図7に示す磁気センサーの検出電圧値の平均値と摩耗限界値との関係を示す説明図。
図8
図3に示す切削ブレード監視装置を構成する制御手段の欠け監視制御動作のフローチャート。
図9
ブレードの欠けおよび図3に示す切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段としての磁気センサーの検出電圧値を示す説明図。
図10
スリットブレードおよび図3に示す切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段としての磁気センサーの検出電圧値とその平均値および摩耗限界値との関係を示す説明図。
図11
スリットブレードの欠けおよび図3に示す切削ブレード監視装置を構成するブレード検出手段としての磁気センサーの検出電圧値を示す説明図。
図12
マルチブレードに対する磁気センサーの配置に関する実施形態を示す説明図。
図13
マルチブレードに対する磁気センサーの配置に関する他の実施形態を示す説明図。
【符号の説明】
2:装置ハウジング
3: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:切削ブレード
44:ブレードカバー
45:支持部材
5:切削ブレード監視装置
51:磁気センサー(MS)
52:制御手段
53:回転角度検出手段((RE)
6:撮像機構
7:表示手段(DSP)
11:半導体ウエーハ
12:支持フレーム
13:テープ
14:カセット
16:被加工物搬出手段
17:被加工物搬送手段
18:洗浄手段
19:洗浄搬送手段

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