(57)【要約】【課題】バイトホイールに装着された切り刃の高さ位置を容易に検出できるようにすることを目的とする。【解決手段】バイト切削装置１は、被加工物Ｗを保持する保持面１１を有する保持手段１０と、保持手段１０で保持された被加工物Ｗの上面Ｗａに切削を行う切り刃２０４を備えるバイト切削手段２０と、バイト切削手段２０をＺ軸方向に移動させる移動手段３０と、発光面４３を含む発光手段と受光面４４を含む受光手段とを備え切り刃２０４の高さ位置を検出する高さ位置検出手段４０と、バイト切削手段２０と高さ位置検出手段４０とを相対移動させて切り刃２０４を高さ位置検出手段４０に備える発光面４３と受光面４４との間に位置づける位置づけ手段１２とを備えているため、保持手段１０で被加工物Ｗを保持していても、切り刃２０４の高さ位置を容易に検出することができる。【選択図】図１
2015047651.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイト切削装置であって、
被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、
該保持面に直交する回転軸を有するスピンドルと、該スピンドルに装着され該保持手段において保持された被加工物の上面を切削する切り刃を装着したバイトホイールと、を有するバイト切削手段と、
発光面を含む発光手段と、該発光面に対面し該発光手段からの光を受光する受光手段とを備え、該発光手段で発光され該受光手段で受光される光が該切り刃で遮られることにより該切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、
該バイト切削手段と該高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を該発光面と該受光面との間に位置づける位置づけ手段と、
該バイト切削手段を該回転軸方向に移動させる移動手段と、を備えたバイト切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物に対してバイトによる切削を行うバイト切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面にバンプと称される電極が複数形成された被加工物は、バイト切削装置を用いて表面側を削ることにより、バンプの高さが揃えられる。バイト切削装置は、被加工物を保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルに保持された被加工物の表面と平行な方向に回転する切り刃をを装着したバイトホイールを有するバイト切削手段とを少なくとも備えている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【０００３】
バイト切削装置において切り刃の高さ位置の原点を設定するセットアップには、接触式のセンサが用いられている。具体的には、作業者は、保持テーブル上で切り刃に対応した位置にセンサを載置し、バイトホイールが回転しないようにバイトホイールを押さえた状態で切削手段を下降させ、センサに切り刃を接触させて接触を検知した時のバイト切削手段の高さ位置を原点とし、その原点を基準として被加工物に対する切込み深さを制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１１６８１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、上記のように接触式のセンサを用いた切り刃のセットアップにおいては、センサにおいて接触を検知した際のバイト切削手段の高さ位置を原点とするため、セットアップ作業は非常に煩雑で手間がかかるという問題がある。
【０００６】
また、切り刃は、例えば単結晶のダイヤモンドから構成されており、加工にともなって磨耗するため、所定のタイミングで切り刃の高さ位置を検出する必要があるが、接触式のセンサを用いた手法においては、保持テーブルで被加工物を保持している間は切り刃の高さ位置を検出することができない。
【０００７】
本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり、保持テーブルにおいて被加工物を保持している間であっても、容易に切り刃の高さ位置を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、バイト切削装置であって、被加工物を保持する保持面を有する保持手段と、該保持面に直交する回転軸を有するスピンドルと、該スピンドルに装着され該保持手段において保持された被加工物の上面を切削する切り刃を装着したバイトホイールと、を有するバイト切削手段と、発光面を含む発光手段と、該発光面に対面し該発光手段からの光を受光する受光手段とを備え、該発光手段で発光され該受光手段で受光される光が該切り刃で遮られることにより該切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、該バイト切削手段と該高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を該発光面と該受光面との間に位置づける位置づけ手段と、該バイト切削手段を該回転軸方向に移動させる移動手段と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかるバイト切削装置は、発光面を含む発光手段と受光面を含む受光手段とを備えバイト切削手段の切り刃の高さ位置を検出する高さ位置検出手段と、バイト切削手段と高さ位置検出手段とを相対移動させて該切り刃を高さ位置検出手段に備える発光面と受光面との間に位置づける位置づけ手段とを備えているため、保持手段で被加工物を保持していても、位置づけ手段によって切り刃を発光面と受光面との間に位置づけることができ、切り刃の高さ位置を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】バイト切削装置の構成を示す斜視図である。
【図２】位置づけ手段の構成を示す斜視図である。
【図３】バイトホイール及びバイトユニットの構成を示す斜視図である。
【図４】高さ位置検出手段の構成を示す斜視図である。
【図５】高さ位置検出手段の周辺の構成を示すブロック図である。
【図６】バイトによる切削を行う状態を示す断面図である。
【図７】切り刃の高さ位置検出を行う状態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すバイト切削装置１は、円形の被加工物Ｗに対してバイトによる切削（以下、「バイト切削」という。）を行う加工装置であり、Ｙ軸方向にのびる装置ベース２を有している。装置ベース２の上面２ａのＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向にのびるコラム３が立設されている。装置ベース２の上面２ａのＹ軸方向前部には、加工前の被加工物Ｗを収容するカセット４ａと、加工後の被加工物Ｗを収容するカセット４ｂとが対面して配設されている。
【００１２】
カセット４ａとカセット４ｂの近傍には、カセット４ａからの被加工物Ｗの搬出及びカセット４ｂへの被加工物Ｗの搬入を行う搬送ロボット５が配設されている。搬送ロボット５は、屈曲可能なアーム５ａと、アーム５ａの先端部に備えたハンド５ｂとを備え、カセット４ａ及びカセット４ｂにハンド５ｂが届くように搬送ロボット５が設置されている。また、搬送ロボット５のハンド５ｂの可動範囲には、加工前の被加工物Ｗを仮置きして一定の位置に位置決めする仮置き手段６と、加工後の被加工物Ｗに対し洗浄を行う洗浄手段７とが配設されている。
【００１３】
装置ベース２の上面２ａの中央部には、矩形の搬送加工部８が形成されており、搬送加工部８には、被加工物Ｗを保持する保持面１１を有する保持手段１０と、保持手段１０を下方から支持するとともにＹ軸方向に移動させる図２に示す位置づけ手段１２とを備えている。なお、保持手段１０は、回転可能な構成となっていてもよいが、被加工物Ｗのバイト切削時には回転させる必要はない。
【００１４】
図２に示す位置づけ手段１２は、Ｙ軸方向にのびるボールネジ１３と、ボールネジ１３の一端に接続されたモータ１４と、ボールネジ１３と平行にのびる一対のガイドレール１５と、保持手段１０を下方から支持する移動基台１６と、を少なくとも備えている。移動基台１６の内部のナットがボールネジ１３に螺合するとともに、下部が一対のガイドレール１５に摺接している。位置づけ手段１２は、図１に示す搬送加工部８において、保持手段１０を、保持手段１０に対して被加工物Ｗの着脱が行われる着脱領域Ｐ１と、被加工物Ｗに対してバイト切削が行われる切削領域Ｐ２との間で移動させることができる。
【００１５】
仮置き手段６の近傍には、仮置き手段６から着脱領域Ｐ１に位置する保持手段１０に加工前の被加工物Ｗを搬送する第１の搬送手段９ａが配設されている。また、洗浄手段７の近傍には、着脱領域Ｐ１に位置する保持手段１０から洗浄手段７に加工後の被加工物Ｗを搬送する第２の搬送手段９ｂが配設されている。
【００１６】
コラム３の前方には、被加工物Ｗに対してバイト切削を行うバイト切削手段２０と、バイト切削手段２０をＺ軸方向に移動させる移動手段３０とを備えている。バイト切削手段２０は、保持手段１０の保持面１１と直交するＺ軸方向の軸心を有し回転軸となるスピンドル２１と、スピンドル２１を回転可能に囲繞するハウジング２２と、スピンドル２１の一端に接続されたモータ２３と、ハウジング２２を支持する支持部２４と、スピンドル２１の下端に着脱可能に装着されたバイトホイール２００とを備えている。
【００１７】
図３に示すように、バイトホイール２００には、バイトユニット２０１が装着されている。バイトユニット２０１は、角柱形状に形成されるバイトシャンク２０２と、ネジ締結によってバイトシャンク２０２に固定されたバイト２０３と、バイト２０３の先端に着脱自在に装着される切り刃２０４と、切り刃２０４の角度を調整するつまみ部２０５とを備えている。そして、図１に示すモータ２３がスピンドル２１を回転させると、バイトホイール２００を所定の回転速度で回転させることができる。
【００１８】
図１に示す移動手段３０は、Ｚ軸方向にのびるボールネジ３１と、ボールネジ３１の一端に接続されるモータ３２と、ボールネジ３１と平行にのびるガイドレール３３と、一方の面が支持部２４に連結された昇降台３４とを備えている。昇降台３４は、内部に形成されたナットがボールネジ３１に螺合するとともに側部が一対のガイドレール３３に摺接している。モータ３２がボールネジ３１を回動させることにより、昇降台３４とともにバイト切削手段２０を所定の送り速度でＺ軸方向に昇降させることができる。
【００１９】
バイト切削装置１は、バイト切削手段２０の高さ位置を検出する高さ位置検出手段４０を備えている。高さ位置検出手段４０は、例えば移動基台１６の上面側であって保持手段１１の外周側に配設されており、図２に示した位置づけ手段１２によって、保持手段１０とともにＹ軸方向に移動可能となっている。
【００２０】
図４に示すように、高さ位置検出手段４０は、枠体４１と、枠体４１の上面に配置された検出部４２と、検出部４２の一端側に発光面４３を含む発光手段４３０と、検出部４２の他端側に受光面４４を含む受光手段４４０とを備えている。発光面４３と受光面４４との間には、図３に示した切り刃２０４が進入可能な空隙４５が形成されている。枠体４１には、検出部４２をカバーする保護カバー４６が、軸支部４７に接続された軸部４８によって回転可能に取り付けられている。軸部４８が回転することにより、保護カバー４６を回転させ検出部４２をカバーすることができる。なお、高さ位置検出手段４０の配設位置は、特に限定されるものではなく、保持手段１０の周辺であって、バイトユニット２０１と高さ位置検出手段４０との相対移動により、切り刃２０４が空隙４５に進入しうる位置であればよい。
【００２１】
図５に示すように、高さ位置検出手段４０の発光面４３には、光源４００が接続されており、高さ位置検出手段４０の受光面４４には、光電変換部４０１が接続されている。光源４００から送られる光により、発光面４３から測定光を発光させることができ、発光面４３と対面する受光面４４で測定光を受光したら、光電変換部４０１において受光された測定光を出力電圧に変換して電圧認識部４０３に送ることができる。
【００２２】
電圧認識部４０３には、切り刃の高さ位置における基準電圧があらかじめ記憶された基準電圧設定部４０２が接続されている。電圧認識部４０３は、基準電圧設定部４０２に記憶された基準電圧と光電変換部４０１で変換された出力電圧とを比較し出力電圧が降下し基準電圧に到達したと認識したら、到達した旨の検出信号を基準位置検出部４０４に送ることができる。基準位置検出部４０４は、バイト切削手段２０のＺ軸方向の位置を検出するスケール４９に接続されており、光電変換部４０１から出力された電圧が基準電圧に達すると、そのときのスケール４９の位置情報を読み出してバイト切削手段２０のＺ軸方向の原点として記憶する。
【００２３】
次に、バイト切削装置１の動作について説明する。図１に示す円形の被加工物Ｗは、バイト切削の対象となる被加工物の一例である。被加工物Ｗは、例えば樹脂性のウェーハやＴＳＶウェーハ（Through Silicon Via）である。被加工物Ｗは、格子状の分割予定ラインＳによって区画された領域のそれぞれにデバイスＤが形成されており、デバイスＤが形成された面が上面Ｗａとなっている。一方、上面Ｗａと反対側にある面が保持手段１０に保持される下面Ｗｂとなっている。加工前の被加工物Ｗは、カセット４ａに複数収容される。まず、カセット４ａに収容された被加工物Ｗが加工されカセット４ｂに収容されるまでの基本的な流れについて説明する。
【００２４】
搬送ロボット５は、カセット４ａから加工前の被加工物Ｗを１枚搬出し、仮置き手段６に搬送する。仮置き手段６において被加工物Ｗの中心位置を位置決めした後、第１の搬送手段９ａによって、被加工物Ｗを、着脱領域Ｐ１に位置する保持手段１０に搬送する。
【００２５】
保持手段１０に被加工物Ｗを搬送後、図２に示す位置づけ手段１２によって、保持手段１０をＹ軸方向に移動させ、切削領域Ｐ２にあるバイト切削手段２０の下方に移動させる。その後、移動手段３０によって昇降台３４とともにバイト切削手段２０をＺ軸方向に移動させ、バイト切削手段２０により被加工物Ｗに対してバイト切削を行う。
【００２６】
図６に示すように、バイト切削手段２０を所定のＺ軸方向の位置に位置づけ、バイト切削手段２０を構成するスピンドル２１が回転し、所定の回転速度でバイトホイール２００を、例えば矢印Ａ方向に回転させる。そして、保持手段１０をＹ軸方向に移動させながら、保持手段１０の保持面１１と平行な方向に円運動する切り刃２０４を被加工物Ｗの上面Ｗａ側に接触させて切削する。かかる切削により、例えば、被加工物Ｗの表面Ｗａに複数の電極が形成されている場合は、複数の電極の高さを揃えることができる。
【００２７】
被加工物Ｗのバイト切削が完了した後、図１に示す切削領域Ｐ２に位置する保持手段１０がＹ軸方向に移動し、着脱領域Ｐ１に戻る。そして、切削済みの被加工物Ｗは、第２の搬送手段９ｂによって洗浄手段７に搬送され、洗浄及び乾燥が行われた後、搬送ロボット５のハンド５ｂに保持されてカセット４ｂに収容される。
【００２８】
次に、バイト切削手段２０の切り刃２０４の高さ位置を検出する処理について説明する。バイト切削装置１では、切り刃２０４の高さ位置の検出は、被加工物Ｗの加工中には行わないが、例えば１枚の被加工物Ｗを切削する毎に行ってもよいし、複数の被加工物Ｗを切削した後に行ってもよい。
【００２９】
切り刃２０４の高さ位置の検出時は、図７に示すように、バイトホイール２００を、例えば１０〜１００ｒｐｍの回転速度で回転させつつＺ軸方向に下降させ、回転する切り刃２０４を発光面４３と受光面４４との間の空隙４５に進入させる。この際、図２に示した位置づけ手段１２によって、高さ位置検出手段４０とバイト切削手段２０とをＹ軸方向に相対移動させることにより、空隙４５において切り刃２０４の回転軌跡が位置づけられるように調整する。
【００３０】
このとき、高さ位置検出手段４０は、発光面４３から受光面４４に向けて測定光を発光させ、受光面４４で受光された測定光を図５に示した光電変換部４０１に送る。電圧認識部４０３は、光電変換部４０１によって変換された出力電圧が基準電圧に達しているかどうかを判断する。なお、図５に示す電圧認識部４０３には、基準電圧設定部４０２が記憶する基準電圧をあらかじめ設定しておく。基準電圧は、例えば３Ｖとなっている。
【００３１】
ここで、図７に示す切り刃２０４が降下し空隙４５に進入していくにつれて、発光面４３から受光面４４にむけて投光されている測定光が切り刃２０４によって徐々に遮光されると、受光面４４で受光される測定光の光量も減少していき、光電変換部４０１で変換され電圧認識部４０３で認識される出力電圧も下がっていく。そのため、図５のグラフに示すように、電圧認識部４０３で出力電圧を認識し始めてから所定時間経過すると、出力電圧が下降し基準電圧に達する。なお、図５のグラフに示した波形が櫛歯状になるのは、バイトホイール２００が回転し切り刃２０４が空隙４５を通過するときのみ遮光されるからである。
【００３２】
電圧認識部４０３は、光電変換部４０１によって変換される出力電圧が基準電圧に達したと認識したとき、該出力電圧が基準電圧に到達した旨の検出信号を基準位置検出部４０４に送る。そして、基準位置検出部４０４は、該検出信号を受けたとき、スケール４９が検出したバイト切削手段２０のＺ軸方向における高さ位置を、バイト切削手段２０のＺ軸方向の基準位置とする。例えば、当該基準位置が保持手段１０の保持面１１のＺ軸方向の位置と等しくなるように高さ位置検出手段４０の位置を調整しておけば、被加工物Ｗの所望の高さに切り刃２０４を接触させる制御を容易に行うことができる。一方、当該基準位置が保持手段１０の保持面１１のＺ軸方向の位置と等しくない場合でも、当該基準位置と保持手段１０の保持面１１のＺ軸方向の位置とのＺ軸方向の距離を装置に記憶しておけば、被加工物Ｗの所望の高さに切り刃２０４を接触させることができる。
【００３３】
また、被加工物を何枚か加工した後に同様の方法によりバイト切削手段２０の基準位置を認識するようにしれば、切り刃２０４が磨耗した場合であっても、その磨耗に対応して基準位置を調整することができるため、切り刃２０４に磨耗がある場合でも、被加工物ＷのＺ軸方向の所望の位置に切り刃２０４を接触させて、被加工物Ｗを所望の厚みに加工することができる。かかる基準位置の認識は、保持手段１０に被加工物Ｗを保持した状態においても行うことができる。
【００３４】
さらに、バイトホイール２００や切り刃２０４の交換直後にバイト切削手段２０の基準位置を認識しておき、被加工物Ｗを何枚か加工した後に同様にバイト切削手段２０の基準位置を認識した場合に、基準位置が変化していれば、その変化量は切り刃２０４の磨耗量であるため、切り刃２０４の先端にどの程度の磨耗が生じているのかを検出することができ、作業者は、磨耗量に応じて新たなバイトホイール２００や切り刃２０４に交換することができる。
【００３５】
以上のとおり、バイト切削装置１は、発光面４３を含む発光手段４３０と受光面４４を含む受光手段４４０とを有する高さ位置検出手段４０と、バイト切削手段２０と高さ位置検出手段４０とを相対移動させて切り刃２０４を高さ位置検出手段４０に備える発光面４３と受光面４４との間の空隙４５に位置づける位置づけ手段１２とを備えているため、保持手段１０で被加工物Ｗを保持していても、位置づけ手段１２によって、切り刃２０４の回転する軌道上に発光面４３と受光面４４との間の空隙４５を位置づけることができるため、切り刃２０４の高さ位置を容易に検出することができる。
【符号の説明】
【００３６】
１：バイト切削装置  ２：装置ベース  ２ａ：上面  ３：コラム  ４ａ，４ｂカセット
５：搬送ロボット  ５ａ：アーム  ５ｂ：ハンド  ６：仮置き手段  ７：洗浄手段
８：搬送加工部  ９ａ：第１の搬送手段  ９ｂ：第２の搬送手段  １０：保持手段
１１：保持面  １２：位置づけ手段  １３：ボールネジ  １４：モータ
１５：ガイドレール  １６：移動基台
２０：バイト切削手段  ２１：スピンドル  ２２：ハウジング  ２３：モータ
２４：支持部
２００：バイトホイール  ２０１：バイトユニット  ２０２：バイトシャンク
２０３：バイト  ２０４：切り刃  ２０５：つまみ部
３０：移動手段  ３１：ボールネジ  ３２：モータ  ３３：ガイドレール  ３４：昇降台
４０：高さ位置検出手段  ４１：枠体  ４２：検出部
４３０：発光手段４３：発光面  ４４０：受光手段  ４４：受光面
４５：空隙  ４６：保護カバー  ４７：軸支部  ４８：軸部  ４９：スケール
４００：光源  ４０１：光電変換部  ４０２：基準電圧設定部  ４０３：電圧認識部
４０４：基準位置検出部
【図１】
2015047651.tif 000003
【図２】
2015047651.tif 000004
【図３】
2015047651.tif 000005
【図４】
2015047651.tif 000006
【図５】
2015047651.tif 000007
【図６】
2015047651.tif 000008
【図７】
2015047651.tif 000009