JP4192135B2 - 加工装置及び加工方法 - Google Patents

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Description

本発明は、高速回転する砥石を半導体ウエハ等の被加工物に当てて、上記被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする加工装置及び加工方法に関する。
図5は従来の加工装置の構成を示す概略図である。
この加工装置は、いわゆるダイシング装置であり、スピンドル100により高速回転する砥石101をチャックテーブル102に保持された半導体ウエハ等の被加工物Wに当て、上記被加工物Wを切断・溝入れ加工するものである。
砥石101で被加工物Wを切断・溝入れすると、大量の加工屑と熱が発生する。そのため、砥石101と被加工物Wにノズル104から切削水Lを供給して、加工屑の除去や砥石101及び被加工物Wの冷却を行っている。
このノズル104は、砥石101の外周面と対向する位置にX、Y、Z方向に移動可能、かつθ方向に回転可能に設けられており、被加工物Wの加工にとって最適な位置に調整できるようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
また、砥石101に切削水Lを供給するためのノズルと被加工物Wに切削水Lを供給するためのノズルを別々に備えた加工装置や、ノズルの形状を蛇腹状にした加工装置も知られている。
特開平11−347934号公報
ところで、切断・溝入れ加工をする場合、被加工物の材質、形状、仕様に合わせて砥石を交換することがある。通常、砥石の交換では、砥石の交換に邪魔にならない位置にノズルを退避させてから行う。そのため、砥石の交換後、最初に加工するときには、ノズルを最適位置に設定し直す必要がある。
従来、ノズルの設定は、作業者の経験と勘に頼って、さらに手動で行っていた。そのため、作業者の経験によっては、ノズルを正確に最適位置に設定することが難しく、加工精度を一定にすることがでなかった。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、正確かつ再現性良く最適位置にノズルを設定できる加工装置及び加工方法を提供することにある。
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の加工装置及び加工方法は次のように構成されている。
(1)高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、上記砥石の外周部に設けられた切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、を具備し、上記検出手段は、上記ノズルに固定され、上記砥石に向けて光を照射する光源と、上記砥石を挟んで上記光源の反対側に配置され、上記光源から照射された光の強度分布を検出する光センサーと、により構成され、上記光センサーが検出した光の強度分布に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する。
(2)高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、上記砥石の外周部に設けられた切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、を具備し、上記検出手段は、上記砥石を挟んで上記ノズルの反対側に配置され、上記ノズルから供給された切削水の圧力分布を検出する圧力センサーであり、上記圧力センサーが検出した切削水の圧力分布に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する。
(3)高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、上記砥石の外周部に設けられた切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、を具備し、上記砥石を回転させるモータをさらに具備し、上記検出手段は、上記切削水が上記砥石に当たることにより上記モータにかかる負荷変動を検出する負荷センサーであり、上記負荷センサーが検出したモータの負荷変動に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する。
(4)上記ノズルの最適位置を記憶する記憶手段をさらに具備する。
(5)上記ノズルを少なくとも移動もしくは回転させる駆動手段をさらに具備する。
(6)上記検出手段により検出された、上記砥石と上記ノズルとの相対位置に基づいて上記駆動手段を制御し、上記ノズルを上記最適位置に設定する制御手段をさらに具備する。
(7)上記記憶手段は、上記ノズルの最適位置を座標認識する。
(8)上記記憶手段に上記ノズルの最適位置を入力する外部端末をさらに具備する。
本発明によれば、ノズルを正確かつ再現性良く最適位置に設定することができる。
以下、図面を参照しながら本発明を実施するための最良の形態を説明する。
まず、図1を用いて本発明の第1の実施の形態を説明する。
図1は本発明の第1の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図である。
図1に示すように、本実施の形態に係る加工装置は、半導体ウエハ等の被加工物Wを切断・溝入れする、いわゆるダイシング装置であり、薄い円板状の砥石1を有している。この砥石1は、2枚のフランジ2により挟持されており、その径方向中心部にはスピンドル3の駆動軸3aが略水平に連結されている。
このスピンドル3は、駆動軸3aを回転させるためのモータ3bを備えており、このモータ3bを駆動することで、砥石1を高速回転できるようになっている。砥石1の外周部は、僅かにフランジ2の外周部から径方向外側に突出しており、その外周面は被加工物Wを切断・溝入れするための切削面1aをなしている。
砥石1の下方には、被加工物Wを着脱可能に保持するためのチャックテーブル4が配置されている。被加工物Wのチャック方法としては、バキューム式やワックス固定式等が用いられる。
砥石1の切削面1aと対向する位置には、砥石1と被加工物Wに切削水Lを供給するためのノズル5が配置されている。このノズル5は、支持部材12によりX方向、Y方向、及びZ方向に移動可能、かつθ方向に回転可能に支持されており、駆動装置6(駆動手段)の駆動により、ノズル5の位置、角度を自由に調整できるようになっている。
なお、この駆動装置6としては、例えばネジ送り機構、歯車駆動機構、圧電性アクチュエータ等を用いることができる。圧電性アクチュエータを用いれば、ミクロンオーダーの微調整も行える。
ノズル5の先端部には、砥石1に光を照射するための光源7が設けられている。この光源7は、光の断面中心がノズル5から吐出される切削水Lの断面中心と一致するように位置決めされて、ノズル5の直上に固定されている。光源7としては、半導体レーザ等が用いられる。
砥石1を挟んで光源7と対向する位置には、光源7から照射された光を検出するための光センサー8(検出手段)が設けられている。この光センサー8は、光源7から照射された光の強度分布を検出し、検出した強度分布を制御装置9(制御手段)に出力する。
ところで、光源7から照射された光は、砥石1により遮断されたり、切削水Lで乱反射したりするため、砥石1を挟んだ光源7の反対側では光の強度分布がノズル5の位置、角度、すなわち光源7の位置、角度によって異なってくる。そのため、光センサー8で光源7から照射される光の強度分布を検出すれば、逆にノズル5の位置、角度を予測することができる。
制御装置9は、光センサー8から出力された光の強度分布と、記憶装置10(記憶手段)に予め記憶されている最適な強度分布(後述する)とに基づいて駆動装置6を制御し、ノズル5を最適位置(後述する)に移動させる。
なお、上記最適位置とは被加工物Wの加工にとって最適なノズル5の位置のことであり、最適な強度分布とはノズル5が最適位置に設定されたときに、光センサー8が検出する光の強度分布のことである。すなわち、光センサー8が最適な強度分布を検出したときは、ノズル5が最適位置に設定されていると予測できる。
なお、記憶装置10は、最適位置を座標データ(X、Y、Z、θ)で記憶しており、記憶装置10に対する座標データの入力は、外部端末11により行われる。
次に、上記構成の加工装置を使用する際の作用について説明する。
チャックテーブル4に被加工物Wを保持したら、砥石1の回転を開始するととともに、砥石1の切削面1aを被加工物Wの表面に接近させる。そして、ノズル5から切削水Lを吐出させ、光源7から照射された光の強度分布を光センサー8で検出する。
光センサー8で検出された光の強度分布は制御装置9に出力され、記憶装置10に記憶されている光の強度分布と比較される。そして、その比較結果に基づいて、光センサー8が検出した光の強度分布と、記憶装置10が記憶している光の強度分布とが一致するように、駆動装置6に駆動信号を出力する。これにより、ノズル5は最適位置に設定され、ノズル5から吐出される切削水Lが加工にとって最適な供給状態となる。
ノズル5が最適位置に設定されたら、砥石1をさらに下降して、被加工物Wの切断・溝入れを開始する。
本実施の形態に係る加工装置によれば、光源7から照射された光を光センサー8で検出し、その検出結果に基づいて駆動装置6を駆動することで、ノズル5を自動的に最適位置に移動させるようにしている。
そのため、ノズル5の設定作業を正確かつ再現性良く行うことができるから、作業者の熟練度に関係なく、常に同じ精度で被加工物Wを切断・溝入れすることができる。その結果、チッピングや欠けの低減、加工面品質の均一化等が実現され、さらに切削水Lの使用量削減等も実現される。
次に、図2を用いて本発明の第2の実施の形態を説明する。なお、ここでは上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
図2は本発明の第2の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図である。
図2に示すように、本実施の形態に係る加工装置は、ノズル5の位置、角度を検出する検出手段として、光源7と光センサー8の代わりに、圧力センサー20(検出手段)を用いている。この圧力センサー20は、砥石1を挟んでノズル5の反対側に設けられており、ノズル5から吐出して砥石1で散乱した切削水Lの水圧分布を検出し、検出した水圧分布を制御装置9に出力する。
すなわち、ノズル5から吐出された切削水Lは、砥石1に対するノズル5の位置、角度によって散乱具合が異なるから、砥石1で散乱した切削水Lの水圧分布を圧力センサー20で検出すれば、逆にノズル5の位置、角度を予想することができる。
このように、光源7と光センサー8の代わりに、圧力センサー20を用いても、ノズル5の位置、角度を検出することができるから、この検出結果に基づいて駆動装置6を制御すれば、迅速かつ正確にノズル5を最適位置に自動設定することができる。
次に、図3を用いて本発明の第3の実施の形態を説明する。なお、ここでは上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
図3は本発明の第3の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図である。
図3に示すように、本実施の形態に係る加工装置は、ノズル5の位置、角度を検出する検出手段として、光源7と光センサー8および圧力センサー20の代わりに、カメラ30(検出手段)を用いている。このカメラ30は、第1の実施の形態において光センサー8が設けられていた位置から、砥石1の側面側にずれた位置に設けられ、砥石1とノズル5を斜めから撮像できるようになっている。
このように、光源7と光センサー8、圧力センサー20の代わりに、カメラ30を用いても、ノズル5の位置、角度を検出することができるから、この検出結果に基づいて駆動装置6を制御すれば、迅速かつ正確にノズル5を最適位置に自動設定することができる。
次に、図4を用いて本発明の第4の実施の形態を説明する。なお、ここでは上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付してその説明を省略する。
図4は本発明の第4の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図である。
図4に示すように、本実施の形態に係る加工装置は、ノズル5の位置、角度を検出する検出手段として、光源7と光センサー8、圧力センサー20、及びカメラ30の代わりに、負荷センサー40(検出手段)を用いている。この負荷センサー40は、砥石1に切削水Lを供給することでモータ3bが受ける僅かな負荷を検出し、検出した負荷情報を制御装置9に出力する。すなわち、このモータ3bが切削水Lから受ける負荷を負荷センサー40で検出すれば、逆にノズル5の位置、角度を予測することができる。
このように、光源7と光センサー8、圧力センサー20、カメラ30の代わりに、モータ3bが受ける負荷を検出する負荷センサー40を用いても、ノズル5の位置、角度を検出することができるから、この検出結果に基づいて駆動装置6に制御すれば、迅速かつ正確にノズル5を最適位置に自動設定することができる。
なお、本発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
具体的には、上記各実施の形態では、ノズル5の位置、角度を検出するために検出手段を用いているが、検出手段を使用することなく、作業者の目視により切削水Lの流動状態を把握し、ノズル5の位置、角度を調整するようにしてもよい。
この場合でも、ノズル5が最適位置に設定されているときの切削水Lの流動状態を記憶装置10に記憶させておき、これをモニタ等に表示させるようにしておけば、作業者は実際の切削水Lの流動状態とモニタとを見ながらノズル5の位置、角度を調整し、ノズル5を迅速かつ正確に最適位置に設定することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図。 本発明の第2の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図。 本発明の第3の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図。 本発明の第4の実施の形態に係る加工装置の構成を示す概略図。 従来の加工装置の構成を示す概略図。
符号の説明
1…砥石、3b…モータ、5…ノズル、6…駆動装置(駆動手段)、7…光源、8…光センサー(検出手段)、7…制御装置(制御手段)、10…記憶装置(記憶手段)、11…外部端末、12…支持部材、20…圧力センサー(検出手段)、30…カメラ(検出手段)、40…負荷センサー(検出手段)、L…切削水、W…被加工物。

Claims (8)

  1. 高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、
    上記砥石の外周部の切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、
    上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、
    を具備し、
    上記検出手段は、
    上記ノズルに固定され、上記砥石に向けて光を照射する光源と、
    上記砥石を挟んで上記光源の反対側に配置され、上記光源から照射された光の強度分布を検出する光センサーと、
    により構成され、
    上記光センサーが検出した光の強度分布に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出することを特徴とする加工装置。
  2. 高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、
    上記砥石の外周部の切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、
    上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、
    を具備し、
    上記検出手段は、
    上記砥石を挟んで上記ノズルの反対側に配置され、上記ノズルから供給された切削水の圧力分布を検出する圧力センサーであり、
    上記圧力センサーが検出した切削水の圧力分布に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出することを特徴とする加工装置。
  3. 高速回転して被加工物を切断もしくは被加工物に対して溝入れする砥石と、
    上記砥石の外周部の切削面に対向して設けられ、上記砥石に切削水を供給でき、少なくとも移動可能もしくは回転可能に設けられたノズルと、
    上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出する検出手段と、
    を具備し、
    上記砥石を回転させるモータをさらに具備し、
    上記検出手段は、上記切削水が上記砥石に当たることにより上記モータにかかる負荷変動を検出する負荷センサーであり、
    上記負荷センサーが検出したモータの負荷変動に基づいて、上記砥石と上記ノズルとの相対位置を検出することを特徴とする加工装置。
  4. 上記ノズルの最適位置を記憶する記憶手段をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の加工装置。
  5. 上記ノズルを少なくとも移動もしくは回転させる駆動手段をさらに具備することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか記載の加工装置。
  6. 上記検出手段により検出された、上記砥石と上記ノズルとの相対位置に基づいて上記駆動手段を制御し、上記ノズルを上記最適位置に設定する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項記載の加工装置。
  7. 上記記憶手段は、上記ノズルの最適位置を座標認識することを特徴とする請求項記載の加工装置。
  8. 上記記憶手段に上記ノズルの最適位置を入力する外部端末をさらに具備することを特徴とする請求項記載の加工装置。
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