切削装置的制作方法

本发明涉及切削装置，其具有对切削刀具进行监视的刀具监视器。

背景技术：

由分割预定线划分而在正面上形成有ic、lsi等多个器件的晶片通过切削装置而分割成各个器件芯片，分割得到的器件芯片被用于移动电话、个人计算机等电子设备。

切削装置至少包含：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；切削单元，其在一边对该卡盘工作台所保持的被加工物提供切削水一边使在外周具有切刃的切削刀具旋转下实施切削加工；以及加工进给单元，其使该卡盘工作台与该切削单元相对地进行加工进给，从而能够将被加工物、例如半导体晶片精度良好地分割成各个器件芯片。

另外，还提出了具有如下的功能的切削装置：发光元件的射出光的射出端面和接受从该射出端面射出的光并导向至受光元件的受光端面夹着切削刀具的切刃而配设，对受光量的变化进行检测，从而对切刃的状态进行监视，或是利用拍摄相机对切刃的状态进行监视，在切刃产生缺损或磨损的情况下中断切削(例如，参照专利文献1、2)。

专利文献1：日本特开2009-083077号公报

专利文献2：日本特许第2627913号公报

根据上述的专利文献1、2记载的切削装置，根据受光元件所接受的光量和拍摄相机所拍摄的图像，能够对切削刀具的切刃的状态进行监视，通过对缺损或磨损进行检测，能够适当地实施切削的中断。但是，由于在对切刃附近提供并发生飞散的切削水中混入有切削时所产生的切削屑，发光元件的射出端面、受光元件的受光端面、拍摄相机的端面接近切刃而配设，因此从切刃飞散的切削水中所含的切削屑会附着在各端面上。当这样附着切削屑时，存在下述问题：会妨碍由发光元件和受光元件实现的准确的光量的检测及拍摄相机所实现的对切刃的拍摄，即使切削刀具的切刃发生缺损或磨损，也无法适当地中断切削加工，对加工品质产生影响。

技术实现要素：

由此，本发明的目的在于提供切削装置，能够抑制混入于切削水的切削屑附着在发光元件、受光元件和拍摄相机等的端面上。

根据本发明，提供切削装置，其具有：卡盘工作台，其对被加工物进行保持；切削单元，其一边对该卡盘工作台所保持的被加工物提供切削水，一边使切削刀具旋转而实施切削加工；以及加工进给单元，其将该卡盘工作台和该切削单元相对地进行加工进给，该切削单元包含：主轴，其将切削刀具安装为能够旋转；主轴壳体，其将该主轴支承为能够旋转；刀具罩，其安装于该主轴壳体并且覆盖该切削刀具；切削水提供喷嘴，其对该切削刀具提供切削水；以及刀具监视器，其具有对切削刀具的切刃进行监视的端面，该刀具监视器的端面具有凹部，对端面进行净化的清洗液被提供至该凹部。

优选在该切削刀具的旋转停止时提供该清洗液。优选该清洗液包含稀释氢氟酸和表面活性剂中的任意一种。

根据本发明，构成为刀具监视器的端面具有凹部，对端面进行净化的清洗液被提供至该凹部，因此能够对刀具监视器的该端面进行清洗而抑制混入于切削水的切削屑付着，能够防止妨碍到切削刀具的切刃的监视。

附图说明

图1是本发明的实施方式的切削装置的立体图。

图2的(a)是图1所示的切削装置所具有的切削单元的分解立体图；和图2的(b)是图1所示的切削装置所具有的切削单元的立体图。

图3是示出图1所示的切削装置的刀具监视器的机构的示意图。

图4是对图3所示的刀具监视器的机构进行说明的立体图。

图5是示出对图4所示的刀具监视器的凹部提供了清洗液的状态的立体图。

标号说明

2：切削装置；18：卡盘工作台；24：切削单元；26：主轴；28：切削刀具；28a：切刃；50：刀具监视器；56：调整螺钉；60：移动块；70：发光部；71：发光元件；72：光纤；74：射出端面；75：第1环状部件；75a：凹部；80：受光部；81：受光元件；82：光纤；84：受光端面；85：第2环状部件；85a：凹部；90：清洗液提供机构；91：清洗液贮存容器；92：管；93、94：开闭阀；100：控制单元。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式的切削装置进行详细的说明。图1示出能够对晶片进行切割而分割成各个器件芯片的切削装置2的整体立体图。

在切削装置2的前面侧设置有操作单元4，其用于供操作者输入加工条件等对装置的指示。如图所示，作为被加工物的晶片w粘贴在划片带t上，划片带t的外周缘部粘贴在环状框架f上。由此，晶片w成为借助划片带t而支承于框架f的状态，在图1所示的晶片盒8中收纳有多张(例如25张)晶片。另外，在晶片w的正面上形成有按照垂直的方式设定的分割预定线，在由该分割预定线划分的多个区域中形成有器件d。并且，晶片盒8载置于能够上下移动的盒升降机9上。

在晶片盒8的后方配设有搬入搬出单元10，其将切削前的晶片w从晶片盒8中搬出，并且将切削后的晶片搬入至晶片盒8中。在晶片盒8与搬入搬出单元10之间设置有暂放区域12，其暂时载置搬入搬出对象的晶片，在暂放区域12中配设有对位单元14，其将晶片w对位于一定的位置。

在暂放区域12的附近配设有搬送单元16，其具有对与晶片w成为一体的框架f进行吸附并进行搬送的旋转臂，被搬出至暂放区域12的晶片w通过搬送单元16进行吸附而搬送至作为保持单元而构成的卡盘工作台18上，被该卡盘工作台18吸引，并且利用多个夹具19对框架f进行固定，从而被保持在卡盘工作台18上。

卡盘工作台18构成为能够旋转且能够通过加工进给单元(未图示)在作为加工进给方向的x轴方向上往复移动，在卡盘工作台18的x轴方向的移动路径的上方配设有对准单元20，其对晶片w的要进行切削的分割预定线进行检测。

对准单元20具有对晶片w的正面进行拍摄的拍摄单元22，根据拍摄单元22所获取的图像，通过图案匹配等处理能够检测出要进行切削的分割预定线。通过拍摄单元22而获取的图像显示于未图示的显示单元。

在对准单元20的左侧配设有切削单元24，其对卡盘工作台18所保持的晶片w实施切削加工。切削单元24与对准单元20一体地构成，两者联动而在y轴方向和z轴方向上移动。

切削单元24构成为在能够旋转的主轴26的前端安装有切削刀具28，切削单元24能够在y轴方向和z轴方向上移动。切削刀具28位于拍摄单元22的x轴方向的延长线上。

在图2的(a)中示出切削单元24的分解立体图。图2的(b)是从图2的(a)所示的状态组装而成的切削单元24的立体图。切削单元24具有主轴壳体25，在主轴壳体25中被未图示的伺服电动机旋转驱动的主轴26被支承为能够旋转。切削刀具28例如是电铸刀具，在外周部具有在镍母材中分散金刚石磨粒而成的切刃28a。

切削单元24具有：刀具罩30，其覆盖切削刀具28；装卸罩40，其以能够装卸的方式安装于刀具罩30；以及刀具监视器50。

在刀具罩30上安装有沿着切削刀具28的侧面延伸的切削水提供喷嘴32。切削水经由管34而从刀具罩30的上方被提供至切削水提供喷嘴32。刀具罩30具有螺纹孔36、38。

装卸罩40具有在安装于刀具罩30时沿着切削刀具28的侧面延伸的切削水提供喷嘴42。切削水经由管44而从上方被提供至切削水提供喷嘴42。

装卸罩40通过将螺钉48贯穿插入至装卸罩40的圆孔46而与刀具罩30的螺纹孔36螺合，从而固定于刀具罩30。由此，如图2的(b)所示，切削刀具28的大致上半部分被刀具罩30和装卸罩40覆盖。

参照图2至图5，对刀具监视器50的结构进行说明。刀具监视器50包含固定于刀具罩30的固定块58以及能够相对于固定块58上下移动的移动块60(参照图3)。刀具监视器50通过将螺钉54贯穿插入至固定块58的圆孔52而与刀具罩30的螺钉孔38螺合，从而被安装于刀具罩30。

在固定块58上搭载有调整螺钉56，调整螺钉56与形成在移动块60的未图示的内螺纹部螺合。当使调整螺钉56旋转时，根据其旋转方向，移动块60相对于固定块58上下移动。

如图3和图4所示，刀具监视器50具有发光部70和受光部80。发光部70包含：发光元件71，其由发光二极管(led)或激光二极管(ld)等构成；光纤72，其与发光元件71连接；直角棱镜73，其安装于移动块60，将来自光纤72的光呈直角反射；射出端面74，将由蓝宝石等形成的板粘贴在直角棱镜73的光射出面上而构成该射出端面74；以及第1环状部件75，其在射出端面74的表面上构成凹部75a。另外，受光部80包含：光电二极管(pd)等受光元件81；光纤82，其与受光元件81连接；直角棱镜83，其与光纤82连接，安装于移动块60；受光端面84，将由蓝宝石等形成的板粘贴在直角棱镜83的受光面上而得到该受光端面84；以及第2环状部件85，其在受光端面84的表面上构成凹部85a。另外，从受光端面84入射的光在直角棱镜83的反射面上发生反射，经由光纤82而导入至受光元件81。受光元件81与控制单元100连接，发送通过受光元件81检测到的光强度(电流值)并存储于存储器。凹部75a、85a按照其直径为1～3mm左右的大小形成。另外，为了便于说明，图4以与实际的角度不同的状态记载了发光部70和受光部80。实际上，构成发光部70侧的端面的射出端面74和构成受光部80侧的端面的受光端面84按照夹着切削刀具28而对置的方式平行地配置。

另外，刀具监视器50具有清洗液提供机构90，其用于对通过第1环状部件75而形成的凹部75a和通过第2环状部件85而形成的凹部85a提供清洗液r。

如图4所示，清洗液提供机构90包含：清洗液贮存容器91，其贮存清洗液r；管92、92，它们将清洗液r从清洗液贮存容器91导向凹部75a、85a；以及开闭阀93、94，它们配设于该管92、92。如图5所示，管92、92与形成凹部75a、85a的第1环状部件75和第2环状部件85连接，通过由计算机构成的控制单元100对开闭阀93、94的开闭进行控制，对凹部75a、85a提供清洗液r。清洗液r的提供基本上在切削刀具28的旋转停止时进行，当提供清洗液r时，如图5所示，清洗液r由于表面张力的作用而被保持在凹部75a、85a中。另外，清洗液r优选包含稀释后的氢氟酸。通过将稀释氢氟酸用作清洗液r，即使附着有构成晶片w的si(硅)的切削屑，也能够将其溶解。

如图3所示，发光部70的射出端面75a和受光部80的受光端面85a配置成夹着切削刀具28的切刃28a的端部。设定成使从射出端面75a照射的光从切刃28a的外周端部通过，当在切刃28a上产生缺损或磨损时，从切刃28a的外周端部通过的光量增加，因此能够检测到磨损或缺损。在检测到切刃28a的磨损的情况下，通过控制单元100所具有的通知单元进行通知，将切削刀具28更换为新的切削刀具。

可以通过旋转调整螺钉56而调整射出端面74、受光端面84相对于切削刀具的切刃28a的位置。在对切削刀具28进行更换时，将装卸罩40如图2的(a)所示那样从刀具罩30取下，在该状态下对切削刀具28进行更换。

本实施方式的切削装置2大致如以上那样构成，首先参照图1，对上述切削装置2的基本作用进行说明。

对于收纳在晶片盒8的晶片w，通过搬入搬出单元10对晶片w的框架f进行夹持，搬入搬出单元10移动至装置后方(y轴方向)，在暂放区域12中解除该夹持，从而将晶片w载置于暂放区域12。然后，对位单元14在相互接近的方向上移动，从而将晶片w定位于一定的位置。

接着，通过搬送单元16对框架f进行吸附，通过搬送单元16旋转而将与框架f成为一体的晶片w搬送至卡盘工作台18而利用卡盘工作台18进行保持。然后，卡盘工作台18在x轴方向上移动而将晶片w定位于对准单元20的正下方。当晶片w被定位于对准单元20的正下方时，拍摄单元22对晶片w的正面进行拍摄，将所拍摄的图像显示于未图示的显示单元，探索作为图案匹配的目标的关键图案。例如利用形成在晶片w的器件d中的电路的特征部分作为该关键图案。

当操作者确定关键图案时，将包含该关键图案在内的图像存储于切削装置2的控制单元100所具有的存储器。另外，通过坐标值等求出该关键图案与分割预定线的中心线之间的距离，将该值也预先存储于该存储器。若根据这样拍摄的图像实施图案匹配，则使卡盘工作台18在x轴方向上移动，进行同一分割预定线上的在x方向上相当远的2点间的图案匹配。

当完成该2点间的图案匹配时，连接两个关键图案而得的直线与分割预定线平行，按照关键图案与分割预定线的中心线之间的距离使切削单元24在y轴方向上移动，从而完成要进行切削的分割预定线与切削刀具28的对位。

当在进行了要切削的分割预定线与切削刀具28的对位的状态下使卡盘工作台18在x轴方向上移动，并且一边使切削刀具28高速旋转一边使切削单元24下降时，对已对位的分割预定线进行切削。

如图3所示，在利用切削刀具28对分割预定线进行切削时，一边从切削水提供喷嘴32、42朝向切削刀具28和晶片w喷出切削水，一边执行分割预定线的切削。通过对切削刀具28喷出切削水而对切削刀具28进行冷却。

一边按照存储于存储器的分割预定线的间距将切削单元24在y轴方向上进行转位进给一边重复进行切削，从而相同方向的分割预定线全部被切削。另外，在将卡盘工作台18旋转90°之后，当进行与上述同样的切削时，与之前已切削的分割预定线垂直的分割预定线也全部被切削，晶片w被分割成各个具有器件d的芯片。

对于切削结束的晶片w，在使卡盘工作台18在x轴方向上移动之后，通过能够在y轴方向上移动的搬送单元25对该晶片w进行把持而搬送至清洗装置27。在清洗装置27中，一边从清洗喷嘴喷射水一边使晶片w低速旋转(例如300rpm)，从而对晶片进行清洗。

清洗后，一边使晶片w高速旋转(例如3000rpm)一边从空气喷嘴喷出空气而对晶片w进行干燥，然后通过搬送单元16对晶片w进行吸附而返回至暂放区域12，进一步通过搬入搬出单元10将晶片w返回至晶片盒8的原来的收纳场所。

接着，参照图3至图5，对本实施方式的刀具监视器50的作用进行更具体的说明。当设置新的切削刀具28而最初使切削装置2进行动作时，首先使支承块60在切削刀具28的旋转轴心方向上移动而将发光部70的射出端面74和受光部80的受光端面84定位于在夹着切刃28a的外周部的位置对置的位置，最初进行刀具监视器50的初始设定。具体而言，使支承块60在切削刀具28的旋转轴心方向上移动而将发光部70的射出端面74和受光部80的受光端面84定位于与切刃28a接近的位置。

然后，从发光元件71射出光而将由受光元件81接受了的光量值发送至控制单元100。在控制单元100的存储部存储有作为受光元件81所接受的初始的基准值的光量值，对受光元件81所检测到的光量值与作为初始的基准的光量值进行比较。这里，使调整螺钉56旋转而调整射出端面74与受光端面84的上下方向位置，从而能够调整对从切刃28a的外周端通过的光量。接着，当判断为受光元件81所检测到的光量与作为初始的基准值的光量一致时，即若判断为成为从发光元件71照射的光略微从切刃28a的外周端通过而到达受光元件81这样的期望的状态，则判定为刀具监视器50已被设定为规定的初始状态。另外，在本实施方式中，对手动旋转调整螺钉56进行了说明，但也可以通过脉冲电动机等电动驱动调整螺钉56而通过控制单元100进行控制。

另外，在本实施方式中，在切削刀具28的旋转停止的状态下使清洗液提供机构90进行动作而对凹部75a、85a提供清洗液r。具体而言，从控制单元100对开闭阀93、94发送指示信号，按照将凹部75a、85a的容积注满的量提供清洗液r。通过清洗液提供机构90提供至凹部75a、85a的清洗液r的量优选为正好注满凹部75a、85a的量，清洗液r由于表面张力的作用而保持在该凹部75a、85a中。当这样提供清洗液r时，位于凹部75a、85a的射出端面74、受光端面84得到净化。提供清洗液r的时机优选在一天的切削加工结束而使切削装置2停止时、在午休等临时停止时进行。这样，在凹部75a、85a中长时间保持清洗液r而能够将附着于射出端面74、受光端面84的切削屑去除。特别是在切削屑由si构成的情况下，利用稀释氢氟酸将si溶解而去除。另外，在本实施方式中，在射出端面74和受光端面84中采用耐受稀释氢氟酸的蓝宝石等板而不会溶解。

在实施切削加工时，如上所述，从切削水提供喷嘴32、42向切刃28a和晶片w的加工部位提供切削水。切削刀具28以高速旋转，因此提供至切刃28a的切削水发生飞散。通过该飞散的切削水将提供至凹部75a、85a并保持在凹部中的清洗液r去除，但通过定期地对凹部75a、85a提供清洗液r而能够进行射出端面74、受光端面85的清洗，从而维持净化的状态。

当重复实施切削加工而导致切刃28a的磨损加剧时，受光元件81所接受的受光量慢慢增加，因此从受光元件81输出至控制单元100的电流值慢慢增加。当切刃28a的磨损达到界限值时，通过受光元件81检测的光量值超过预先存储于控制单元100的磨损判定用的基准光量，因此通过控制单元100在未图示的显示单元中显示切削刀具28的磨损加剧而处于更换时期的内容，另外，通过蜂鸣器或灯等通知单元对操作者进行通知。

另外，受光元件81的输出也被用于切削刀具28的破损检测。该破损检测对切刃28a的缺损进行检测，在切刃28a产生了缺损的情况下，检测到从受光元件81输出的电流值变化为尖峰状(瞬间地增加、减少)。通过控制单元100对从受光元件81输出的电流值进行监视，若检测到尖峰状的电流值的变化，则判断为在切刃28a上产生了缺损，立即中断切削加工，并显示于未图示的显示单元，从而能够催促操作者将切削刀具28更换为新的切削刀具，能够提高对晶片w进行切削的生产率。

另外，在上述的实施方式中，示出了使用稀释氢氟酸作为清洗液r的例子，但作为清洗液r使用的稀释氢氟酸是极其微量的且被大量的切削水进一步稀释，因此毒性极低。但是，在对废液进行处理时，优选利用石灰乳、苏打灰等中和稀释氢氟酸后，进一步利用水进行稀释而处理。

在上述的实施方式中，示出了对射出端面74、受光端面84使用不被稀释氢氟酸溶解的蓝宝石等板并使用稀释氢氟酸作为清洗液r的例子，但在由通常的玻璃等材质构成该板的情况下，有可能被稀释氢氟酸溶解，因此优选代替稀释氢氟酸而含有表面活性剂。

在上述的实施方式中，为了对切刃28a的磨损状态、缺损状态进行检测，构成为在刀具监视器50的发光部70、受光部80中包含发光元件71、受光元件81，但本发明不限于此，也可以代替受光元件81而采用拍摄相机，通过拍摄相机对切刃28a的状态进行拍摄。此时，可以在拍摄相机的透镜的表面上配设蓝宝石的板，在配设有该板的端面上构成凹部而对该凹部提供清洗液r。