特許 6093531 切削装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6093531

(24)【登録日】2017年2月17日

(45)【発行日】2017年3月8日

(54)【発明の名称】切削装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/301 20060101AFI20170227BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/78 F

【請求項の数】1

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-212144(P2012-212144)

(22)【出願日】2012年9月26日

(65)【公開番号】特開2014-67857(P2014-67857A)

(43)【公開日】2014年4月17日

【審査請求日】2015年8月25日

(73)【特許権者】

【識別番号】000134051

【氏名又は名称】株式会社ディスコ

(74)【代理人】

【識別番号】110001014

【氏名又は名称】特許業務法人東京アルパ特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100087099

【弁理士】

【氏名又は名称】川村 恭子

(74)【代理人】

【識別番号】100063174

【弁理士】

【氏名又は名称】佐々木 功

(74)【代理人】

【識別番号】100124338

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 健

(72)【発明者】

【氏名】久我 卓也

【審査官】 宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０００−０４８２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７８３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−２５２２４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２９３６９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被加工物を保持する保持テーブルと、
該保持テーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードが回転可能に装着されたスピンドルを備える切削手段と、
該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、
該スピンドルに装着される該切削ブレードの切削方向に該保持テーブルを移動させるテーブル移動手段と、
該保持テーブルに保持された被加工物の上面に付着した切削水及び切削屑を高圧エアーの噴出により洗浄する洗浄ノズルと、
該洗浄ノズルにより被加工物の上面を洗浄して該被加工物の上面を撮像する撮像手段と、を少なくとも備えた切削装置であって、
被加工物を切削する前に該撮像手段によって撮像された被加工物の上面の第１の撮像画を記憶する第１の記憶部と、
被加工物を切削した後に該撮像手段によって撮像された被加工物の上面の第２の撮像画を記憶する第２の記憶部と、
該第１の記憶部に記憶された第１の撮像画と該第２の記憶部に記憶された第２の撮像画とを比較して被加工物の上面のキズを認識する認識部と、を備え、
該撮像手段は、被加工物の幅より長いライン状のライン撮像部により構成され、
該ライン撮像部は、該ライン撮像部の長手方向が該切削ブレードの切削方向に対して略直交して配設されており、
該テーブル移動手段によって駆動されて該ライン撮像部の下方を通過する該保持テーブルに保持された被加工物の上面を該ライン撮像部が撮像する切削装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、被加工物を切削する切削装置に関する。

【背景技術】

【0002】

切削装置により切削される被加工物としては、ＢＧＡ（Ball Grid Array）やＣＳＰ（Chip Size Package）などのパッケージ基板がある。これらのパッケージ基板には、格子状のカットラインによって区画されて複数のチップが形成されており、カットラインに沿って切削することにより、個々のパッケージデバイスが形成される。パッケージ基板をカットラインに沿って切削すると、端材が発生する。

【0003】

このような端材を回収して処理するために、例えば下記の特許文献１の切削装置が提案されている。特許文献１の図３に示す切削装置には、切削装置に備えるチャックテーブルの可動範囲の周囲に切削屑処理装置が配設されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６−３１５１４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記切削装置では、切削時においてチャックテーブルから切削水とともに落下する端材を切削屑処理装置によって確保することは可能であるが、端材が保持テーブルから切削屑処理装置に落下するまでの間に被加工物の上面に接触してキズをつけてしまうことがある。また、切削ブレードに切削水を供給するブレードカバーの隙間に端材が挟まることがあり、挟まった端材の端部が被加工物の上面に接触して被加工物の上面にキズをつけてしまう場合がある。

【0006】

さらに、上記切削装置では、切削時に被加工物の上面にキズがついたとしても、切削装置において被加工物の上面を検査しておらず、被加工物を切削した後、切削装置とは別の検査装置（ハンドラー装置）またはパッケージング装置において被加工物の上面にキズがついているどうかを検査している。したがって、切削時において被加工物にキズがついても、これを切削装置によって認識することができないため、被加工物の全面にキズがつくのを防ぐことが困難となっている。

【0007】

また、切削後に切削装置とは別の装置において被加工物のキズを発見したとしても、その発見時には切削装置において次の被加工物の切削が開始されているため、ブレードカバーに端材が挟まっていることに起因して被加工物にキズが生じている場合には、次に切削する被加工物にも同様のキズがついてしまう。したがって、被加工物の切削終了時までにキズの原因を取り除く必要がある。

【0008】

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、被加工物の切削の終了時までに保持テーブルに保持された被加工物の上面にキズが発生しているか否かを認識できるようにすることに発明の解決すべき課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、被加工物を保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された被加工物を切削する切削ブレードが回転可能に装着されたスピンドルを備える切削手段と、該切削ブレードに切削水を供給する切削水供給手段と、該スピンドルに装着される該切削ブレードの切削方向に該保持テーブルを移動させるテーブル移動手段と、該保持テーブルに保持された被加工物の上面に付着した切削水及び切削屑を高圧エアーの噴出により洗浄する洗浄ノズルと、該洗浄ノズルにより被加工物の上面を洗浄して該被加工物の上面を撮像する撮像手段と、を少なくとも備えた切削装置であって、被加工物を切削する前に該撮像手段によって撮像された被加工物の上面の第１の撮像画を記憶する第１の記憶部と、被加工物を切削した後に該撮像手段によって撮像された被加工物の上面の第２の撮像画を記憶する第２の記憶部と、該第１の記憶部に記憶された第１の撮像画と該第２の記憶部に記憶された第２の撮像画とを比較して被加工物の上面のキズを認識する認識部と、を備え、該撮像手段は、被加工物の幅より長いライン状のライン撮像部により構成され、該ライン撮像部は、該ライン撮像部の長手方向が該切削ブレードの切削方向に対して略直交して配設されており、該テーブル移動手段によって駆動されて該ライン撮像部の下方を通過する該保持テーブルに保持された被加工物の上面を該ライン撮像部が撮像する。

【発明の効果】

【0010】

本発明にかかる切削装置は、切削前の被加工物の上面の撮像画を第１の記憶部に記憶するとともに、切削後の被加工物の上面の撮像画を第２の記憶部に記憶することができるため、認識部によって第１の記憶部に記憶された第１の撮像画と第２の記憶部に記憶された第２の撮像画とを比較することにより、被加工物の上面にキズがあるか否かを認識することができる。したがって、被加工物の切削の終了時までに、被加工物の上面にキズが発生しているか否かを認識することができ、次の被加工物の切削が開始される前にキズの原因を取り除くことが可能となり、次に切削する被加工物に同様のキズが形成されるのを防止することができる。また、１つの被加工物のすべての切削箇所についての切削が終了する前にキズを認識することができるため、すべての切削箇所の切削前にキズの原因を取り除くことにより、その被加工物の残りの切削箇所の切削時にキズがつくのを防止することができ、

【0011】

また、撮像手段が被加工物の幅より長いライン状のライン撮像部により構成され、ライン撮像部の長手方向が切削ブレードの切削方向に対して略直交して配設されており、テーブル移動手段によって駆動されてライン撮像部の下方を通過する被加工物の上面をライン撮像部が撮像するように構成することにより、被加工物の移動の過程において被加工物の上面全面を撮像することができ、効率的である。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】切削装置の構成を示す斜視図である。

【図2】切削前の被加工物の上面を撮像する状態を示す側面図である。

【図3】保持テーブルに保持された被加工物と撮像手段との位置関係を示す平面図である。

【図4】被加工物の撮像画を示す平面図である。

【図5】被加工物を切削した後、切削後の被加工物の上面を撮像する状態を示す側面図である。

【図6】切削後の被加工物を搬送する状態を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示す切削装置１は、装置ベース２を有し、装置ベース２には、矩形のカセット載置部２ａが形成されており、被加工物を収容するカセット３がカセット載置部２ａに載置されている。カセット３の近傍には、カセット３に収容された被加工物を搬出するとともにカセット３に被加工物を搬入する搬出入手段４が配設されている。搬出入手段４は、その先端側に被加工物を挟持する挟持部４ａを備え、装置ベース２の上方２ｂをＹ軸方向に移動することができる。

【0014】

図１に示すように、搬出入手段４の可動範囲には、被加工物を保持し自転可能な保持テーブル５が配設されている。図２に示すように、保持テーブル５は、多孔質部材により形成される保持部５ａを有し、保持部５ａの上面が被加工物を吸引保持する保持面５ｂとなっている。保持部５ａの下方には、吸引孔５ｃが形成されており、吸引孔５ｃは図示していない吸引源に接続されている。

【0015】

図２に示すように、保持テーブル５の下方には、Ｘ軸方向にのびるガイド部６が配設されており、保持テーブル５をＸ軸方向に移動可能に支持している。ガイド部６には、保持テーブル５をＸ軸方向に移動させるテーブル移動手段１５が配設されている。図２に示すように、テーブル移動手段１５には、ガイド部６と平行にのびるボールネジ１６と、ボールネジ１６の一端に接続されたモータ１７と、を少なくとも備えている。そして、モータ１７によって駆動されてボールネジ１６が回動することにより、保持テーブル５は、ガイド部６に沿ってＸ軸方向に水平移動することができる。

【0016】

図１及び図２に示すように、切削手段１０は、回転可能なスピンドル１１と、スピンドル１１に装着されることにより回転可能な切削ブレード１２と、切削ブレード１２を回転可能にカバーするブレードカバー１２０とを少なくとも備えている。切削手段１０は、スピンドル１１の回転により切削ブレード１２を所定の回転速度で回転させることができる。なお、図２に示すように、切削手段１０によって被加工物に切削を行う領域が切削領域Ｐ１となっている。

【0017】

図２に示すように、ブレードカバー１２０の端部には、切削ブレード１２にむけて切削水を供給する手段として切削水供給ノズル１３が装着されている。ブレードカバー１２０の上端には、切削水を切削水供給ノズル１３に供給する切削水供給源１４が接続されている。

【0018】

図１に示すように、保持テーブル５の移動経路には、被加工物の上面を撮像する撮像手段２０が配設されている。図２に示すように、撮像手段２０には、切削前の被加工物の上面を撮像した撮像画を記憶する第１の記憶部２２と、切削後の被加工物の上面を撮像した撮像画を記憶する第２の記憶部２３と、第１の記憶部２２に記憶された撮像画と第２の記憶部２３に記憶された撮像画とを比較して被加工物の上面に形成されたキズの有無を認識する認識部２４とが接続されている。

【0019】

図３に示すように、撮像手段２０は、被加工物の幅よりも長いライン形状のライン撮像部２１により構成されていることが望ましい。ライン撮像部２１は、図２に示した切削手段１０に備える切削ブレード１２が回転する方向（切削方向）と略直交するように配設されている。ライン撮像部２１には、例えば、光学系のＣＣＤイメージセンサ又はＣＭＯＳイメージセンサが内蔵されている。なお、図１及び図２に示すように、撮像手段２０によって被加工物の上面を撮像する領域が撮像領域Ｐ２となっている。

【0020】

また、撮像手段２０は、切削前の被加工物の上面を撮像し、被加工物のカットすべき位置を検出するアライメント手段として機能することも可能となっている。なお、被加工物を撮像する撮像手段２０は、ライン状のライン撮像部２１に限定されるものではない。また、撮像手段２０とは別に、切削手段１０の近傍に、被加工物のカットすべき位置を検出するためのアライメントカメラを配設するように構成してもよい。

【0021】

図２に示すように、撮像手段２０の近傍には、洗浄ノズル１８が配設され、この洗浄ノズル１８はエアー源１９に接続されている。洗浄ノズル１８は、エアー源１９の作動により高圧エアーを噴出することができる。

【0022】

装置ベース２のＹ軸方向後部側には、洗浄手段９が配設されている。また、洗浄手段９の上方には、保持テーブル５と洗浄手段９との間で被加工物を搬送する搬送手段８が配設されている。なお、搬出入手段４によって保持テーブル５とカセット３との間で被加工物の搬出入が行われる際、及び、保持テーブル５と洗浄手段９との間で被加工物の搬送が行われる際は、保持テーブル５が搬送領域Ｐ３に位置している。

【0023】

以下では、上記の如く構成される切削装置１の動作について説明する。
図１に示す被加工物Ｗは、特に限定されるものではなく、例えば、ＢＧＡ（Ball Grid Array）及びＣＳＰ（Chip Size Package）などのパッケージ基板である。図３に示すように、被加工物Ｗには、格子状のカットラインＳによって区画された領域に複数のデバイスＤが形成され、デバイスＤにはボール状の電極であるバンプＢが複数配列されている。被加工物Ｗは、複数のデバイスＤが形成された面が上面となっている。そして、被加工物Ｗの切削時には、図１に示すように、被加工物Ｗは保護テープＴを介して環状のフレームＦと一体となって形成され、これがカセット３に複数収容されている。

【0024】

図１に示す搬出入手段４は、挟持部４ａによってフレームＦを挟持し、保護テープＴを介してフレームＦと一体となった被加工物Ｗをカセット３から１枚取り出す。その後、搬出入手段４は、装置ベース２の上方をＹ軸方向に移動し、被加工物Ｗを搬送領域Ｐ３で待機する保持テーブル５に載置する。そして、保持テーブル５は、保持面５ｂにおいて被加工物Ｗを吸引保持する。

【0025】

図２に示すように、テーブル移動手段１５は、モータ１７の駆動によりボールネジ１６を回動させ、保持テーブル５を所定の送り速度でＸ軸方向に移動させる。図３に示すように、Ｘ軸方向に移動する被加工物Ｗが撮像手段２０の下方を通過するとき、ライン撮像部２１は、保持テーブル５に保持された切削前の被加工物Ｗの上面を撮像する。そして、撮像手段２０は、切削前の撮像画を図４（ａ）に示す第１の撮像画３０として第１の記憶部２２に記憶させる。この第１の撮像画３０は、後に、被加工物の上面にキズがあるか否かの判断の際に役立つものである。さらに、撮像手段２０は、切削手段１０によって切削すべきカットラインＳを検出する。そして、切削すべきカットラインＳと切削ブレード１２との位置合わせを行う。

【0026】

次に、図２に示す切削ブレード１２を矢印Ａ方向に高速回転させながら切削手段１０を降下させて切削ブレード１２を所定の高さに位置させた状態で、図２に示すテーブル移動手段１５の作動によって保持テーブル５をさらにＸ軸方向に移動させ、二点鎖線に示すように、切削ブレード１２を被加工物ＷのカットラインＳに切り込ませる。そしてさらに保持テーブル５を同方向に移動させると、カットラインＳが切断される。このとき、切削水供給ノズル１３は、回転する切削ブレード１２にむけて、切削水供給源１４から供給される切削水を放出する。

【0027】

被加工物Ｗの切削によって、デバイスＤの周囲の端材が飛散し、被加工物Ｗの上面に落下して被加工物Ｗの上面をキズつけてしまうことがある。また、例えばブレードカバー１２０と切削ブレード１２との間の隙間に端材が挟まったりした場合は、端材が挟まったままの状態で被加工物の切削送りを行うと、その端材によって被加工物Ｗにキズがつくことがある。したがって、切削途中の被加工物Ｗの上面にキズが発生しているどうかを認識するために、切削後に、撮像手段２０によって被加工物Ｗの上面を撮像する。例えば、図３に示す被加工物Ｗに形成されたＸ軸方向にむく１列のカットラインＳの切削後に被加工物Ｗの上面を撮像して撮像前の画像と比較することにより、被加工物Ｗの上面にキズがあるか否かを判断とする。なお、撮像のタイミングは、１列のカットラインＳの切削の前後には限定されず、例えば複数本のカットラインの切削の前後としてもよい。

【0028】

１本のカットラインＳの切削前は、第１の記憶部２２に切削前の画像として第１の撮像画が記憶されている。一方、１本のカットラインＳの切削後は、保持テーブル５が切削手段１０から遠ざかる方向に移動する過程において、洗浄ノズル１８から高圧エアーを被加工物Ｗにむけて噴出することにより、切削水及び切削屑を除去した後に、ライン撮像部２１によって被加工物Ｗの上面を撮像する。そして、その切削後の被加工物の上面の画像を第２の撮像画として第２の記憶部２３に記憶させる。

【0029】

図５に示す認識部２４は、図４（ａ）に示す第１の撮像画３０と図４（ｂ）に示す第２の撮像画３１撮像画とを比較し、切削途中の被加工物ＷのデバイスＤにキズがあるかどうかを判断する。このとき、第２の撮像画は、切削後の画像であり、切削前にはなかった切削溝が存在するため、切削溝の部分についてはマスクをかけることにより比較対象外とする。

【0030】

例えば、ここで、図４（ｂ）に示すように、マスクをかけた後の第２の撮像画３１に、第１の撮像画３０にはない一直線のキズ４０が複数のデバイスＤにわたって形成されている場合は、認識部２４は、被加工物Ｗにキズがあると認識する。そして、このようなキズは、図５に示すブレードカバー１２０と切削ブレード１２との間の隙間に端材が挟まった状態のまま、保持テーブル５をＸ軸方向に移動させることにより被加工物Ｗに切削キズ４０が生じたものと認識することができる。

【0031】

そこで、認識部２４によって被加工物Ｗにこのようなキズがあると認識された場合は、図５に示すブレードカバー１２０と切削ブレード１２との隙間に挟まった端材を除去する。その後、図５に示すテーブル移動手段１５は、保持テーブル５を切削領域Ｐ１に移動させ、切削手段１０によって被加工物Ｗの切削を継続する。

【0032】

１本のカットラインＳが切断された後は、その隣のカットラインＳと切削ブレード１２とが位置合わせされるように切削手段１０をＹ軸方向にインデックス送りし、同様の切削を繰り返し行う。こうして同方向のカットラインＳがすべて切断される。また、保持テーブル５を９０度回転させてから同様の切削を行うと、すべてのカットラインＳが縦横に切断され、個々のデバイスＤに分割される。こうして行われるすべてのカットラインＳの切削の前後において被加工物Ｗの上面の撮像を行い、切削前後の２つの画像を比較することにより、被加工物の上面にキズが形成されているか否かを認識することができる。

【0033】

被加工物Ｗの切削が終了した後は、図６に示すように、テーブル移動手段１５は、モータ１７の駆動によりボールネジ１６を回動させ、被加工物Ｗが保持された保持テーブル５を搬送領域Ｐ３に移動させる。

【0034】

図６に示すように、保持テーブル５が搬送領域Ｐ３に移動してきたら、搬送手段８を構成する複数の吸着部８ａによって環状のフレームＦを吸着保持する。そして、搬送手段８は、図１に示したＹ軸方向に移動し、被加工物Ｗを洗浄手段９に搬送する。洗浄手段９は、被加工物Ｗを回転させるとともに洗浄水供給ノズル９ａから洗浄水を供給しながら、被加工物Ｗの上面を洗浄し、乾燥させる。

【0035】

その後、被加工物Ｗは、搬送手段８によって搬送領域Ｐ３に搬送された後、搬出入手段４によってカセット３に収容される。

【0036】

以上のように、切削装置１は、被加工物を切削する前に被加工物の上面を撮像して第１の撮像画を第１の記憶部２２に記憶させるとともに、被加工物を切削した後に被加工物の上面を撮像して第２の撮像画を第２の記憶部２３に記憶させ、認識部２４が第１の撮像画と第２の撮像画とを比較して被加工物の上面のキズを認識することができるため、被加工物の切削の終了時までに、被加工物の上面にキズが発生しているか否かを認識することができ、次の被加工物の切削が開始される前にキズの原因を取り除くことが可能となり、次に切削する被加工物に同様のキズが形成されるのを防止することができる。また、１つの被加工物のすべてのカットラインについての切削が終了する前にキズを認識することができるため、すべてのカットラインの切削前にキズの原因を取り除くことにより、その被加工物の残りのカットラインの切削時にキズがつくのを防止することができ、被加工物の切削終了時において被加工物の全面にキズがつくことがなくなる。

【0037】

また、被加工物Ｗの幅よりも長いライン状のライン撮像部２１により構成される撮像手段２０を備えているため、被加工物の移動の過程において、切削前と切削後の被加工物Ｗの上面全面を撮像することができ、効率的である。

【符号の説明】

【0038】

１：切削装置
２：装置ベース ２ａ：カセット載置部 ２ｂ：上部
３：カセット
４：搬出入手段 ４ａ：挟持部
５：保持テーブル ５ａ：保持部 ５ｂ：保持面
６：ガイド部
８：搬送手段 ８ａ：吸着部
９：洗浄手段 ９ａ：洗浄水供給ノズル
１０：切削手段 １１：スピンドル １２：切削ブレード １２０：ブレードカバー
１３：切削水供給ノズル １４：切削水供給源 １５：テーブル移動手段
１６：ボールネジ １７：モータ １８：洗浄ノズル １９：エアー源
２０：撮像手段 ２１：ライン撮像部 ２２：第１の記憶部 ２３：第２の記憶部
２４：認識部
３０：第１の撮像画 ３１：第２の撮像画
４０：切削キズ
Ｗ：被加工物 Ｂ：バンプ Ｄ：デバイス Ｓ：カットライン Ｔ：保護テープ
Ｆ：フレーム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】