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JP6541546B2 - 切削装置 - Google Patents
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Description

本発明は、切削装置に関し、特に、ロータリードレッシング手段を備える切削装置に関する。
切削ブレードを高速回転させてウェーハ等の被加工物を切削する切削装置では、被加工物の切削を継続すると切削ブレードの先端が先細りとなり、この状態で切削を続行するとデバイスチップ側面の形状精度を悪化させるという問題がある。
これを防止するため、定期的に切削ブレードをドレッシング用砥石に切り込ませて磨耗させてドレッシングする必要がある。このドレッシングは、スピンドルに装着した状態で偏芯した切削ブレードを真円にするためであり、切削加工により目潰れや目詰まりとなった切削ブレードの目立てを行うためである。
切削ブレードのドレッシングは、切削加工の途中に適宜実施する場合があるが、通常、被加工物をチャックテーブルから取り除き、専用のドレッシングボードをチャックテーブルで吸引保持して、ドレッシングを実施する。
しかしながら、ドレッシングボードをチャックテーブルで吸引保持したり、チャックテーブルから取り除いたりする工程は非常に煩雑なため、チャックテーブルの傍らにドレッシングボード専用のサブチャックテーブルを設ける等の対策が取られている（特開２０１０−８７１２２号公報参照）。
しかし、非常に硬質な切削ブレードを備えた切削装置の場合、ドレッシングボード専用のサブチャックテーブル上に保持されたドレッシングボードでドレッシングすると、切削量が不十分な場合がある。そこで、ドレッシング時の切削抵抗を上げるため、回転するドレッシング砥石でドレッシングを行うロータリードレッシング装置が用いられている。
特開２０１０−８７１２２５号公報
ロータリードレッシング装置では、回転するドレッシング砥石を切削ブレードで切削するので、硬質な切削ブレードでも磨耗させることができる。しかしながら、ドレッシング用砥石も摩耗し、直径が小さくなるため、切削ブレードの切り込み量の調整が困難であるという課題があった。
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、常に所望の切り込み量でドレッシング用砥石の外周に切削ブレードを位置付けることのできる切削装置を提供することである。
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、スピンドルに装着した切削ブレードに切削液を供給しつつ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削手段と、を備えた切削装置であって、該スピンドルを移動させ該切削ブレードを位置付ける移動手段と、ドレッシング用砥石を該スピンドルと平行な回転軸で回転させるロータリードレッシング手段と、該ドレッシング用砥石の外周位置を検出する光センサと、を備え、該光センサで検出した該ドレッシング用砥石の外周位置に応じて該切削ブレードを該ロータリードレッシング手段に位置付け、所望の切り込み量で該ドレッシング用砥石を該切削ブレードで切削して該切削ブレードをドレッシングすることを特徴とする切削装置が提供される。
好ましくは、該光センサは、該ドレッシング用砥石の回転軸に向かって該光センサから出射された検査光が該ドレッシング用砥石の外周面に照射されるように位置づけられており、該検査光の該ドレッシング用砥石の外周面からの反射光に基づいて該ドレッシング用砥石の直径を演算する演算手段を更に備え、該演算手段で演算された該ドレッシング用砥石の直径に基づいて該切削ブレードを位置付け、該所定の切り込み量で該ドレッシング用砥石を該切削ブレードで切削する。
好ましくは、該光センサから出射された検査光の通過を許容する開口を有する該光センサを収容する筐体と、該開口近傍に設けられたエアカーテン形成手段とを更に備え、該エアカーテン形式手段により形成されたエアカーテンにより、該開口から切削屑及び切削液が該筐体内に侵入し該光センサに付着するのを防止する。
本発明の切削装置では、ドレッシング用砥石の外周位置を光センサで検出してドレッシング用砥石の直径を算出するため、常に所望の切り込み量でドレッシング用砥石の外周に切削ブレードを位置付けることができる。
本発明実施形態に係る切削装置の斜視図である。 被加工物切削時の切削装置要部の一部断面側面図である。 ロータリードレッシング砥石で切削ブレードをドレッシングしている状態の切削装置要部の一部断面側面図である。 ロータリードレッシング砥石の外周位置を検出している状態の切削装置要部の一部断面側面図である。 ロータリードレッシング砥石の外周位置を検出している状態の切削ユニット部分の一部断面正面図である。
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を参照すると、本発明実施形態に係る切削装置２の斜視図が示されている。４は切削装置２のベースであり、ベース４にはＸ軸方向に伸びる長い矩形状の開口４ａが形成されている。
この開口４ａ内には多孔性セラミックス等から形成された吸引保持部６ａを有するチャックテーブル６が回転可能且つ、図示しないＸ軸移動機構によりＸ軸方向に往復動可能に配設されている。
チャックテーブル６の外周部分には被加工物を支持したフレームユニットの環状フレームをクランプする複数のクランプ８が配設されている。チャックテーブル６の周囲にはウォーターカバー１０が配設されており、このウォーターカバー１０とベース４にわたり蛇腹１２が連結されている。
ベース４の上面には、切削ユニット１４を支持する門型の支持構造１６が開口４ａをまたぐように配置されている。支持構造１６の前面上部には、切削ユニット１４をＹ軸方向及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構１８が設けられている。
切削ユニット移動機構１８は、支持構造１６の前面に固定されたＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２０を備えている。Ｙ軸ガイドレール２０には、切削ユニット移動機構１８を構成するＹ軸移動プレート２２がスライド可能に配設されている。
Ｙ軸移動プレート２２の裏面側には、図示しないナット部が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２０と平行なＹ軸方向ボールねじ２４が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２４の一端部には、図示しないＹ軸パルスモータが連結されている。Ｙ軸パルスモータでＹ軸ボールねじ２４を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２２が、Ｙ軸ガイドレール２０に沿ってＹ軸方向に移動する。
Ｙ軸移動プレート２２の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール２０が固定されている。Ｚ軸ガイドレール２６には、Ｚ軸移動プレート２８がスライド可能に配設されている。
Ｚ軸移動プレート２８の裏面側には、図示しないナット部が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２６と平行なＺ軸ボールねじ３０が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３０の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３２でＺ軸ボールねじ３０を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２８が、Ｚ軸ガイドレール２６に沿ってＺ軸方向に移動する。
Ｚ軸移動プレート２８の下部には、チャックテーブル６に保持された被加工物を切削する切削ユニット１４が取り付けられている。また、切削ユニット１４と隣接する位置には、チャックテーブル６に保持された被加工物の上面を撮像する顕微鏡及びカメラを有する撮像ユニット４２が配設されている。
切削ユニット１４は、モータにより回転駆動される図２に示すスピンドル３４と、スピンドル３５の先端部に装着された切削ブレード３６と、切削ブレード３６の上半分を覆うブレードカバー３８と、ブレードカバー３８に取り付けられ、切削ブレード３６の両側でＸ軸方向に伸長する一対の（１本のみ図示）切削液供給ノズル４０とを含んでいる。
切削ユニット移動機構１８でＹ軸移動プレート２２をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット４２はＹ軸方向に割り出し送りされ、Ｚ軸移動プレート２８をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１４及び撮像ユニット４２は上下方向に移動する。
本実施形態の切削装置２では、ロータリードレッシング装置（ロータリードレッシング手段）４４が開口４ａ内に突出するようにベース４の側面に取り付けられている。図２乃至図４に最も良く示されるように、ロータリードレッシング装置４４は、モータ４８と、モータ４８の出力軸５０に固定されたロータリードレッシング砥石（ドレッシング用砥石）４６と、ドレッシング砥石４６を覆うカバー５２とから構成される。
ロータリードレッシング砥石４６は、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなるグリーンカーボランダム（ＧＣ）砥粒をフィラー入りのフェノール樹脂からなるレジンボンドに混練して円筒状に成形した後に、６００℃〜７００℃程度の温度で焼成して形成する。好ましくは、ロータリードレッシング砥石４６は、質量比で５０〜６０％の超砥粒と、質量比で４５〜３５％のフィラーを含むフェノール樹脂から成る組成を有している。
本実施形態で使用したロータリードレッシング砥石４６は、直径３インチ、幅１インチ、内径０．５インチであるが、ロータリードレッシング砥石４６はこれらの数値に限定されるものではない。
図５に最も良く示されるように、切削ユニット１４のスピンドルハウジング３５にはセンサケース５４が取り付けられており、このセンサケース５４内に光センサ５６が配設されている。
センサケース５４は開口５４ａを有しており、光センサ５６から出射された検査光６２はこの開口５４ａを通過して、ロータリードレッシング砥石４６の回転軸（モータ４８の出力軸）５０とを直交する方向からロータリードレッシング砥石４６の外周面に照射される。
更に、光センサ５６から出射される検査光６２は回転軸５０の中心（軸心）５０ａに向かって照射される。ロータリードレッシング砥石４６の外周面で乱反射された反射光６４は光センサ５６の受光素子で受光される。
図２乃至図４に示すように、センサケース５４は電磁切替弁５８を介して圧縮エア源６０に接続されており、電磁切替弁５８を図２に示す連通位置に切り換えることにより、図５に示すように、センサケース５４に設けられたエア導入口５５から圧縮エアがセンサケース５４内に導入され、開口５４ａから排出される。
開口５４ａ近傍にはエアカーテン形成手段６６が配設されており、このエアカーテン形成手段６６により開口５４ａ内にエアカーテン６７が形成され、切削屑及び切削液がセンサケース５４内に侵入するのを防止している。
図２を参照すると、チャックテーブル６に保持された被加工物１１を矢印Ａ方向に高速回転する切削ブレード３６で切削している時の実施形態に係る切削装置要部の一部断面側面図が示されている。
この切削ステップでは、矢印Ａ方向に高速回転（例えば３００００ｒｐｍ）する切削ブレード３６をダイシングテープＴまで切り込み、チャックテーブル６をＸ軸方向に加工送りすることにより、被加工物１１を切削する。
被加工物の切削時には、電磁切替弁５８を連通位置に切り換えて、圧縮エア源６０からセンサケース５４内に圧縮エアを導入し、センサケース５４の開口５４ａから圧縮エアを排出する。これと同時に、エアカーテン形成手段６６で開口５４ａ内にエアカーテン６７を形成することにより、切削屑及び切削液のセンサケース５４内への侵入を防止し、光センサ５６が切削屑又は切削液で汚染されることを防止している。
被加工物の切削を継続すると、切削ブレード３６の先端が先細りとなり、この状態で切削を継続するとチップの形状精度を悪化させるという問題がある。これを防止するため、定期的に切削ブレード３６の外周を修正する外径修正ドレッシングを実施する必要がある。また、切削ブレード３６は切削を継続すると目潰れが生じて切削能力が低下するため、定期的に目立てドレッシングを実施する。
然し、切削ブレード３６のドレッシングを実施するためには、切削ブレード３６でロータリードレッシング砥石４６に所定深さ切り込むため、ロータリードレッシング砥石４６の最外周の高さを正確に知る必要がある。
従って、好ましくは、切削ブレード３６のドレッシングを実施する前に、ロータリードレッシング砥石４６の直径を測定する。ロータリードレッシング砥石４６の回転軸（モータ４８の出力軸）５０は所定高さに配設されているため、新品のロータリードレッシング砥石４６の最外周の高さは予め判明しており、この高さ位置は切削装置２のコントローラのメモリに格納されている。また、ロータリードレッシング砥石４６の使用可能量である限界直径を設定しておき、この限界直径を同じくコントローラのメモリに格納しておく。
定期的に実施するロータリードレッシング砥石４６の直径測定時には、図４及び図５に示すように、光センサ５６から検査光６４をロータリードレッシング砥石４６の外周面に照射し、外周面からの乱反射光６４を光センサ５６の受光素子で受光する。
光センサ５６から検査光６２を出射してから光センサ５６の受光素子で反射光６４を受光するまでの時間や受光位置を測定することにより、光センサ５６からロータリードレッシング砥石４６の外周面までの距離を正確に測定することができる。
ロータリードレッシング砥石４６の外周位置の検出中は、ロータリードレッシング砥石４６を例えば１００００ｒｐｍで回転させつつ砥石４６の幅方向（Ｙ軸方向）に光センサ４６を移動させ、複数箇所でロータリードレッシング砥石４６の外周位置を検出する。
例えば、複数箇所で測定した最大値をロータリードレッシング砥石４６の直径として検出する。そしてこの直径からロータリードレッシング砥石４６の高さ位置をコントローラの演算手段で演算して、その高さ位置をメモリに格納する。
このようにして、ロータリードレッシング砥石４６の最外周の現在の高さ位置を検出した後、切削ブレード３６のドレッシングを実施する。切削ブレード３６のドレッシング時には、測定した切削ブレード３６の最外周の高さ位置に基づいて、切削ブレード３６の切り込み高さを設定する。
そして、図３に示すように、切削ブレード３６を矢印Ａ方向に高速（例えば３００００ｒｐｍ）で回転させながら矢印Ａ方向に例えば１００００ｒｐｍで回転するロータリードレッシング砥石４６に設定した切り込み高さで切り込み、切削ブレード３６をＹ軸方向に移動させながら切削ブレード３６のドレッシングを実施する。
尚、切削ブレード３６及びロータリードレッシング砥石４６は共にＡ方向に回転しているため、切削ブレード３６はいわゆるアップカットでロータリードレッシング砥石を切削するため切削抵抗が高くなるとともに、Ｙ軸方向に前後しつつ切削するためＸ軸方向に加工送りするのと比較して更に切削抵抗が高くなり、非常に効率よく切削ブレード３６のドレッシングを実施することができる。
図４に示すロータリードレッシング砥石４６の直径測定時には、電磁切替弁５８を遮断位置に切り換えて、センサケース５４の開口５４ａからの圧縮エアの噴出は中止する。この時、エアカーテン形成手段６６によるエアカーテン６７の形成は継続しても良いが、エアカーテン６７の噴出を中止するようにしてもよい。
上述した実施形態では、光センサ５６をスピンドルハウジング３５に取り付けた例について説明したが、光センサ５６の取り付け位置はこれに限定されるものではなく、他の位置に取り付けるようにしてもよい。また、ロータリードレッシング砥石４６の測定に用いる検査光６４の反射光は、正反射光を用いても良い。
６ チャックテーブル
１１ 被加工物
１４ 切削ユニット
１６ 支持構造
１８ 切削ユニット移動機構
３４ スピンドル
３５ スピンドルハウジング
３６ 切削ブレード
３８ ブレードカバー
４０ 切削液供給ノズル
４４ ロータリードレッシング装置
４６ ロータリードレッシング砥石
５４ センサケース
５４ａ 開口
５６ 光センサ
６２ 検査光
６４ 反射光
６７ エアカーテン

Claims (3)

  1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、スピンドルに装着した切削ブレードに切削液を供給しつつ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削手段と、を備えた切削装置であって、
    該スピンドルを移動させ該切削ブレードを位置付ける移動手段と、
    ドレッシング用砥石を該スピンドルと平行な回転軸で回転させるロータリードレッシング手段と、
    該ドレッシング用砥石の外周位置を検出する光センサと、を備え、
    該光センサで検出した該ドレッシング用砥石の外周位置に応じて該切削ブレードを該ロータリードレッシング手段に位置付け、所望の切り込み量で該ドレッシング用砥石を該切削ブレードで切削して該切削ブレードをドレッシングすることを特徴とする切削装置。
  2. 該光センサは、該ドレッシング用砥石の回転軸に向かって該光センサから出射された検査光が該ドレッシング用砥石の外周面に照射されるように位置づけられており、
    該検査光の該ドレッシング用砥石の外周面からの反射光に基づいて該ドレッシング用砥石の直径を演算する演算手段を更に備え、
    該演算手段で演算された該ドレッシング用砥石の直径に基づいて該切削ブレードを位置付け、該所定の切り込み量で該ドレッシング用砥石を該切削ブレードで切削する請求項１記載の切削装置。
  3. 該光センサから出射された検査光の通過を許容する開口を有する該光センサを収容する筐体と、
    該開口近傍に設けられたエアカーテン形成手段とを更に備え、
    該エアカーテン形成手段により形成されたエアカーテンにより、該開口から切削屑及び切削液が該筐体内に侵入し該光センサに付着するのを防止する請求項１又は２記載の切削装置。
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