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(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】
(24)【登録日】2024-02-02
(45)【発行日】2024-02-13
(54)【発明の名称】切削装置
(51)【国際特許分類】
   B24B 49/12 20060101AFI20240205BHJP
   H01L 21/301 20060101ALI20240205BHJP
   H01L 21/68 20060101ALI20240205BHJP
   H01L 21/683 20060101ALI20240205BHJP
   B24B 27/06 20060101ALI20240205BHJP
   B23Q 17/24 20060101ALI20240205BHJP
   B28D 1/24 20060101ALI20240205BHJP
【FI】
B24B49/12
H01L21/78 F
H01L21/78 C
H01L21/68 F
H01L21/68 N
B24B27/06 J
B23Q17/24 C
B28D1/24
【請求項の数】 3
(21)【出願番号】P 2020066791
(22)【出願日】2020-04-02
(65)【公開番号】P2021160056
(43)【公開日】2021-10-11
【審査請求日】2023-02-28
(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】100075384
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 昂
(74)【代理人】
【識別番号】100172281
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 知広
(74)【代理人】
【識別番号】100206553
【弁理士】
【氏名又は名称】笠原 崇廣
(74)【代理人】
【識別番号】100189773
【弁理士】
【氏名又は名称】岡本 英哲
(74)【代理人】
【識別番号】100184055
【弁理士】
【氏名又は名称】岡野 貴之
(72)【発明者】
【氏名】小嶋 芳昌
(72)【発明者】
【氏名】名嘉眞 惇
(72)【発明者】
【氏名】花島 聡
【審査官】マキロイ 寛済
(56)【参考文献】
【文献】特開2012-256749(JP,A)
【文献】米国特許出願公開第2019/0259645(US,A1)
【文献】特開2010-082644(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B24B 49/12
H01L 21/301
H01L 21/68
H01L 21/683
B24B 27/06
B23Q 17/24
B28D 1/24
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
可視域で透明な支持板を備え、板状の被加工物を該支持板で支持するテーブルと、
環状のブレードが装着されるスピンドルを備え、該テーブルに支持された該被加工物を切削する切削ユニットと、
該テーブルを支持する第1移動部と、該第1移動部をX軸方向に移動させる第1モーターと、を備える第1送り機構と、
該切削ユニットを支持する第2移動部と、該第2移動部をY軸方向に移動させる第2モーターと、を備える第2送り機構と、
該支持板の該被加工物を支持する第1面側に配置される第1カメラと、
該支持板の該第1面とは反対の第2面側に配置される第2カメラと、
該第1カメラの基準の位置での撮像領域と該第2カメラの基準の位置での撮像領域との該X軸方向及び該Y軸方向の位置のずれ量を記憶する記憶部と、を含み、
該テーブルには、該ずれ量の算出に使用されるずれ量算出用マークが設けられ、
該記憶部には、該ずれ量算出用マークを含む領域を該第1カメラで撮像して得られる画像と、該ずれ量算出用マークを含む領域を該第2カメラで撮像して得られる画像と、に基づいて算出される該ずれ量が記憶され、
該記憶部に記録された該ずれ量に基づき該第1カメラ又は該第2カメラと該テーブルとの位置の関係を調整することで、該第1カメラ及び該第2カメラの一方で撮像した領域を該第1カメラ及び該第2カメラの他方で撮像できる切削装置。
【請求項2】
第3移動部と、該第3移動部をY軸方向に移動させる第3モーターと、を備える第3送り機構と、を更に含み、
該第1カメラは、該第2移動部に支持されており、
該第2カメラは、該第3移動部に支持されている請求項1に記載の切削装置。
【請求項3】
該第1カメラと該第2カメラとは、該第2移動部に支持されている請求項1に記載の切削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、板状の被加工物を加工する際に用いられる切削装置に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体ウェーハに代表される板状の被加工物を複数のチップへと分割する際には、例えば、環状の切削ブレードを装着した切削装置が使用される。高速に回転させた切削ブレードを被加工物に切り込ませながら、切削ブレードと被加工物とを相対的に移動させることで、この移動の経路に沿って被加工物を加工(切削)して複数のチップへと分割できる。
【0003】
上述のような切削装置では、加工前の被加工物を上方のカメラで撮像して画像を取得することが多い。取得された画像に基づき、被加工物を支持するテーブルと切削ブレードとの位置の関係を調整することで、被加工物に設定される加工予定ライン(ストリート)に対して切削ブレードを適切に切り込ませることができるようになる。
【0004】
このカメラは、例えば、被加工物に形成されるカーフ(切り口)の位置や、カーフに発生する欠けの大きさ等を確認する際にも使用される。カメラによって取得される画像に基づき、カーフの位置や欠けの大きさを確認しながら被加工物を加工することで、加工に起因する不良を早期に発見して、得られるチップの良品率を上げることができる。
【0005】
ところで、上述のような切削装置で被加工物を複数のチップへと分割する際には、被加工物の上面で露出するカーフの上端の位置と、被加工物の下面で露出するカーフの下端の位置と、にずれが生じる、いわゆる斜め切れと呼ばれる不良が発生する可能性がある。この斜め切れは、例えば、得られたチップを側方から観察する方法によって検出される。
【0006】
近年では、上方のカメラに加えて、透明なテーブルと、テーブルの下方に配置されるカメラと、を備える加工装置(例えば、特許文献1参照)を用いて斜め切れを検出することも検討されている。2つのカメラで被加工物の上面と下面とを撮像し、カーフの上端の位置とカーフの下端の位置とのずれを検出することで、斜め切れを早期に発見できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開2010-87141号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上述した従来の加工装置では、上方のカメラの撮像領域と、下方のカメラの撮像領域と、の位置にずれがあると、カーフの上端の位置とカーフの下端の位置とのずれを適切に検出できない。その結果、斜め切れの発見が困難になることがあった。
【0009】
本発明はかかる問題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、2つのカメラのうちの一方で撮像した領域を他方で確実に撮像できる切削装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の一態様によれば、可視域で透明な支持板を備え、板状の被加工物を該支持板で支持するテーブルと、環状のブレードが装着されるスピンドルを備え、該テーブルに支持された該被加工物を切削する切削ユニットと、該テーブルを支持する第1移動部と、該第1移動部をX軸方向に移動させる第1モーターと、を備える第1送り機構と、該切削ユニットを支持する第2移動部と、該第2移動部をY軸方向に移動させる第2モーターと、を備える第2送り機構と、該支持板の該被加工物を支持する第1面側に配置される第1カメラと、該支持板の該第1面とは反対の第2面側に配置される第2カメラと、該第1カメラの基準の位置での撮像領域と該第2カメラの基準の位置での撮像領域との該X軸方向及び該Y軸方向の位置のずれ量を記憶する記憶部と、を含み、該テーブルには、該ずれ量の算出に使用されるずれ量算出用マークが設けられ、該記憶部には、該ずれ量算出用マークを含む領域を該第1カメラで撮像して得られる画像と、該ずれ量算出用マークを含む領域を該第2カメラで撮像して得られる画像と、に基づいて算出される該ずれ量が記憶され、該記憶部に記録された該ずれ量に基づき該第1カメラ又は該第2カメラと該テーブルとの位置の関係を調整することで、該第1カメラ及び該第2カメラの一方で撮像した領域を該第1カメラ及び該第2カメラの他方で撮像できる切削装置が提供される。
【0012】
また、本発明の一態様において、第3移動部と、該第3移動部をY軸方向に移動させる第3モーターと、を備える第3送り機構と、を更に含み、該第1カメラは、該第2移動部に支持されており、該第2カメラは、該第3移動部に支持されていることがある。
【0013】
また、本発明の一態様において、該第1カメラと該第2カメラとは、該第2移動部に支持されていることがある。
【発明の効果】
【0014】
本発明にかかる切削装置は、第1カメラの基準の位置での撮像領域と第2カメラの基準の位置での撮像領域とのX軸方向及びY軸方向の位置のずれ量を記憶する記憶部を含むので、この記憶部に記録されたずれ量に基づき第1カメラ又は第2カメラとテーブルとの位置の関係を調整することで、第1カメラ及び第2カメラの一方で撮像した領域を第1カメラ及び第2カメラの他方で確実に撮像できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
図1図1は、切削装置の構成例を示す斜視図である。
図2図2は、切削装置の一部を示す断面図である。
図3図3は、被加工物等の構成例を示す斜視図である。
図4図4は、切削装置の一部を示す斜視図である。
図5図5は、制御ユニットの機能的な構造を示す機能ブロック図である。
図6図6(A)は、マークを上方から撮像して得られる画像の一例であり、図6(B)は、マークを下方から撮像して得られる画像の一例である。
図7図7は、斜め切れの有無を確認する方法の概要を示すフローチャートである。
図8図8は、被加工物が加工される様子を示す断面図である。
図9図9は、被加工物中のカーフが撮像される様子を示す断面図である。
図10図10(A)は、被加工物を上方から撮像して得られる画像の一例であり、図10(B)は、被加工物を下方から撮像して得られる画像の一例である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は、本実施形態にかかる切削装置2の構成例を示す斜視図である。なお、図1では、切削装置2の一部の構成要素を機能ブロックで示している。また、以下の説明で用いられるX軸方向(加工送り方向)、Y軸方向(割り出し送り方向)、及びZ軸方向(鉛直方向)は、互いに垂直である。
【0017】
図1に示すように、切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備えている。基台4の上面には、ボールネジ式のX軸移動機構(第1送り機構、加工送り機構)6が配置されている。X軸移動機構6は、例えば、基台4の上面に固定されX軸方向に対して概ね平行な一対のX軸ガイドレール8を備えている。X軸ガイドレール8には、X軸移動部(第1移動部)10がX軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
【0018】
図2は、切削装置2の一部を示す断面図である。図1及び図2に示すように、X軸移動部10は、Z軸方向から見た形状が長方形である平板状の底板部10aを含んでいる。底板部10aのY軸方向の一端側には、Y軸方向から見た形状が長方形である平板状の側板部10bの下端が接続されている。
【0019】
側板部10bの上端には、Z軸方向から見た形状が底板部10aと同様の長方形である平板状の天板部10cのY軸方向の一端が接続されている。すなわち、底板部10aのY軸方向の一端と天板部10cのY軸方向の一端とは、側板部10bを介して接続されており、底板部10aと天板部10cとの間には、Y軸方向の他端及びX軸方向の両端で外部と繋がる空間10dが形成されている。
【0020】
X軸移動部10の底板部10aの下面側には、ボールネジを構成するナット10e(図2)が設けられている。このナット10eには、X軸ガイドレール8に対して概ね平行なネジ軸12が回転できる態様でねじ込まれている。ネジ軸12の一端部には、X軸パルスモーター(第1モーター)14が連結されている。
【0021】
そのため、X軸パルスモーター14でネジ軸12を回転させれば、X軸移動部10は、X軸ガイドレール8に沿ってX軸方向に移動する。なお、X軸ガイドレール8の傍には、位置センサー(不図示)が設けられており、この位置センサーによって、X軸移動部10のX軸方向の位置が検出される。
【0022】
X軸移動部10の天板部10cの上面側には、板状の被加工物11(図3参照)を支持できるように構成されたテーブル(チャックテーブル)16が配置されている。このテーブル16は、Z軸方向に対して概ね平行な回転軸の周りに回転できる態様で天板部10cに支持される。すなわち、テーブル16は、X軸移動部10によって支持されている。
【0023】
図3は、被加工物11等の構成例を示す斜視図である。被加工物11は、例えば、シリコン等の半導体でなる円盤状のウェーハである。この被加工物11の表面11a(図3では下面)側は、互いに交差する複数の加工予定ライン(ストリート)13によって複数の小領域に区画されており、各小領域には、IC(Integrated Circuit)等のデバイス15が形成されている。
【0024】
被加工物11の表面11a側には、例えば、被加工物11よりも直径の大きいテープ(ダイシングテープ)21が貼付される。また、テープ21の外周部分は、環状のフレーム23に固定される。このように、被加工物11は、表面11aとは反対側の裏面11bが露出するようにテープ21を介してフレーム23に支持された状態で加工される。
【0025】
なお、本実施形態では、シリコン等の半導体でなる円盤状のウェーハを被加工物11としているが、被加工物11の材質、形状、構造、大きさ等に制限はない。例えば、他の半導体、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる基板等を被加工物11として用いることもできる。
【0026】
同様に、被加工物11に形成されるデバイス15の種類、数量、形状、構造、大きさ、配置等にも制限はない。被加工物11には、デバイス15が形成されていなくても良い。また、被加工物11は、テープ21が貼付されていない状態や、フレーム23に支持されていない状態で加工されることもある。
【0027】
図2に示すように、テーブル16は、例えば、ステンレスに代表される金属を用いて形成された円筒状の枠体18を含む。枠体18の内側に設けられた空間18aの下端側は、天板部10cを上下に貫く開口10fに接続されている。枠体18の上部には、空間18aの上端側を塞ぐように円盤状の支持板20が設けられている。
【0028】
支持板20は、概ね平坦な上面(第1面)20aと、上面20aとは反対側の下面(第2面)20bと、を有し、例えば、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、石英ガラス等の可視光を透過させる材料を用いて形成される。この支持板20は、少なくとも一部の領域において、上面20aから下面20bまで透明である。
【0029】
よって、支持板20の上面20a側で支持される被加工物11等を、支持板20の下面20b側から観察できる。なお、本実施形態では、全体が透明な支持板20を例示しているが、支持板20は、少なくともその一部が上面20aから下面20bまで透明であれば良い。つまり、支持板20は、透明な材料のみで形成されなくても良い。
【0030】
支持板20の透明な領域の上面20aには、図1に示すように、十字状のマーク(ずれ量算出用マーク)20cが設けられている。ただし、マーク20cは、支持板20の上方及び下方から可視光によって識別できるように構成されていれば良く、その形状や配置等に特段の制限はない。例えば、マーク20cは、支持板20の下面20bや内部に設けられていても良い。マーク20cの機能や使用方法については、後述する。
【0031】
枠体18の内部には、被加工物11に貼付されたテープ21の吸引に使用される負圧を伝達する流路(不図示)が設けられている。枠体18の上端面には、この流路の一端に相当する開口(不図示)が形成されている。流路の他端側には、真空ポンプ等の吸引源(不図示)が接続されている。
【0032】
枠体18の外周面には、枠体18よりも直径の大きいプーリー22が固定されている。X軸移動部10の側板部10bには、モーター等の回転駆動源24が設けられており、この回転駆動源24の回転軸には、プーリー26が連結されている。プーリー22とプーリー26とには、回転駆動源24の動力をテーブル16に伝達するための無端ベルト28が掛けられている。
【0033】
そのため、テーブル16は、回転駆動源24から無端ベルト28を介して伝達される力によって、Z軸方向に対して概ね平行な回転軸の周りに回転する。なお、枠体18の外側の位置には、環状のフレーム23を固定できる複数のクランプ30が配置されている。また、テーブル16は、上述したX軸移動機構6によって、X軸移動部10等とともにX軸方向に移動する(加工送り)。
【0034】
図1に示すように、Y軸方向においてX軸移動機構6に隣接する位置には、ボールネジ式の第1Y軸移動機構(第2送り機構、割り出し送り機構)32が配置されている。第1Y軸移動機構32は、例えば、基台4の上面に固定されY軸方向に対して概ね平行な一対のY軸ガイドレール34を備えている。Y軸ガイドレール34には、Y軸移動部(第2移動部)36がY軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
【0035】
Y軸移動部36は、Z軸方向から見た形状が長方形である平板状の第1部分36aを含んでいる。Y軸ガイドレール34は、この第1部分36aの下面に接している。第1部分36aのX軸方向の一端側には、X軸方向に対して概ね平行な側面を持つ柱状の第2部分36bの下端が接続されている。
【0036】
第1部分36aの下面側には、ボールネジを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、Y軸ガイドレール34に対して概ね平行なネジ軸38が回転できる態様でねじ込まれている。ネジ軸38の一端部には、Y軸パルスモーター(第2モーター)40が連結されている。
【0037】
そのため、Y軸パルスモーター40でネジ軸38を回転させれば、Y軸移動部36は、Y軸ガイドレール34に沿ってY軸方向に移動する。なお、Y軸ガイドレール34の傍には、位置センサー(不図示)が設けられており、この位置センサーによって、Y軸移動部36のY軸方向の位置が検出される。
【0038】
Y軸移動部36の第2部分36bには、ボールネジ式の第1Z軸移動機構42が配置されている。第1Z軸移動機構42は、第2部分36bの側面(X軸方向に対して概ね平行な側面)に固定されZ軸方向に対して概ね平行な一対のZ軸ガイドレール44を備えている。Z軸ガイドレール44には、Z軸移動部46がZ軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
【0039】
Z軸移動部46の第2部分36b側の側面には、ボールネジを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、Z軸ガイドレール44に対して概ね平行なネジ軸(不図示)が回転できる態様でねじ込まれている。ネジ軸の一端部には、Z軸パルスモーター48が連結されている。
【0040】
そのため、Z軸パルスモーター48でネジ軸を回転させれば、Z軸移動部46は、Z軸ガイドレール44に沿ってZ軸方向に移動する。なお、Z軸ガイドレール44の傍には、位置センサー(不図示)が設けられており、この位置センサーによって、Z軸移動部46のZ軸方向の位置が検出される。
【0041】
Z軸移動部46には、切削ユニット50が支持されている。つまり、切削ユニット50は、Y軸移動部36とZ軸移動部46とによって支持されており、第1Y軸移動機構32によってY軸方向に移動し(割り出し送り)、第1Z軸移動機構42によってZ軸方向に移動する。切削ユニット50は、Z軸移動部46に固定された筒状のスピンドルハウジング52を備えている。スピンドルハウジング52の内部の空間には、Y軸方向に対して概ね平行な回転軸となるスピンドル54(図8参照)が収容されている。
【0042】
スピンドル54の一端部は、スピンドルハウジング52から外部に露出している。このスピンドルの一端部には、例えば、ダイヤモンド等の砥粒を樹脂等の結合材で固定して得られる環状の切削ブレード56が装着される。また、スピンドル54の他端側には、モーター等の回転駆動源(不図示)が連結されている。
【0043】
切削ユニット50のスピンドルハウジング52には、テーブル16によって支持される被加工物11等を上方から撮像できる上部カメラ(第1カメラ)58が固定されている。つまり、この上部カメラ58は、切削ユニット50とともに、Y軸移動部36とZ軸移動部46とによって支持されており、第1Y軸移動機構32によってY軸方向に移動し、第1Z軸移動機構42によってZ軸方向に移動する。
【0044】
上部カメラ58は、例えば、可視域の波長の光に感度を持つCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の2次元光センサーと、結像用のレンズと、を含む。ただし、上部カメラ58の種類や構造等に特段の制限はない。
【0045】
図1に示すように、X軸方向においてX軸移動機構6に隣接する位置には、ボールネジ式の第2Y軸移動機構(第3送り機構)60が配置されている。図4は、第2Y軸移動機構60を示す斜視図である。図1及び図4に示すように、第2Y軸移動機構60は、例えば、基台4の上面に固定されY軸方向に対して概ね平行な一対のY軸ガイドレール62を備えている。Y軸ガイドレール62には、平板状のY軸移動部(第3移動部)64がY軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
【0046】
Y軸移動部64の下面側には、ボールネジを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、Y軸ガイドレール62に対して概ね平行なネジ軸66が回転できる態様でねじ込まれている。ネジ軸66の一端部には、Y軸パルスモーター(第3モーター)68が連結されている。
【0047】
そのため、Y軸パルスモーター68でネジ軸66を回転させれば、Y軸移動部64は、Y軸ガイドレール62に沿ってY軸方向に移動する。なお、Y軸ガイドレール62の傍には、位置センサー(不図示)が設けられており、この位置センサーによって、Y軸移動部64のY軸方向の位置が検出される。
【0048】
Y軸移動部64の上面には、X軸方向に対して概ね平行な側面を持つ支持部70が固定されている。この支持部70には、ボールネジ式の第2Z軸移動機構72が配置されている。第2Z軸移動機構72は、支持部70の側面(X軸方向に対して概ね平行な側面)に固定されZ軸方向に対して概ね平行な一対のZ軸ガイドレール74を備えている。Z軸ガイドレール74には、Z軸移動部76がZ軸方向にスライドできる態様で取り付けられている。
【0049】
Z軸移動部76の支持部70側の側面には、ボールネジを構成するナット(不図示)が設けられている。このナットには、Z軸ガイドレール74に対して概ね平行なネジ軸78が回転できる態様でねじ込まれている。ネジ軸78の一端部には、Z軸パルスモーター80が連結されている。
【0050】
そのため、Z軸パルスモーター80でネジ軸78を回転させれば、Z軸移動部76は、Z軸ガイドレール74に沿ってZ軸方向に移動する。なお、Z軸ガイドレール74の傍には、位置センサー(不図示)が設けられており、この位置センサーによって、Z軸移動部76のZ軸方向の位置が検出される。
【0051】
Z軸移動部76には、X軸移動機構6側に突き出たアーム82が固定されている。アーム82の先端部には、テーブル16によって支持される被加工物11等を下方から撮像できる下部カメラ(第2カメラ)84が固定されている。つまり、この下部カメラ84は、Y軸移動部64とZ軸移動部76とによって支持されており、第2Y軸移動機構60によってY軸方向に移動し、第2Z軸移動機構72によってZ軸方向に移動する。
【0052】
下部カメラ84は、上部カメラ58と同様に、例えば、可視域の波長の光に感度を持つCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサやCCD(Charge Coupled Device)イメージセンサ等の2次元光センサーと、結像用のレンズと、を含む。ただし、下部カメラ84の種類や構造等にも特段の制限はない。下部カメラ84の種類や構造等と、上部カメラ58の種類や構造等とは、同じでも良いし異なっていても良い。
【0053】
基台4の上部は、各構成要素を収容できるカバー(不図示)によって覆われている。このカバーの側面には、ユーザーインターフェースとなるタッチスクリーン(入出力装置)(不図示)が配置されている。例えば、被加工物11を加工する際に適用される種々の条件は、このタッチスクリーンに入力される。
【0054】
また、例えば、上部カメラ58や下部カメラ84で被加工物11等を撮像して得られる画像は、このタッチスクリーンに表示される。なお、表示装置(出力装置)と入力装置とが一体になったタッチスクリーンの代わりに、液晶ディスプレイ等の表示装置(出力装置)と、キーボードやマウス等の入力装置と、をそれぞれ設けても良い。
【0055】
X軸移動機構6(X軸パルスモーター14)、回転駆動源24、第1Y軸移動機構32(Y軸パルスモーター40)、第1Z軸移動機構42(Z軸パルスモーター48)、切削ユニット50、上部カメラ58、第2Y軸移動機構60(Y軸パルスモーター68)、第2Z軸移動機構72(Z軸パルスモーター80)、下部カメラ84、タッチスクリーン等の構成要素は、それぞれ、制御ユニット86に接続されている。制御ユニット86は、被加工物11の加工に必要な一連の工程に合わせて、上述した各構成要素を制御する。
【0056】
制御ユニット86は、例えば、CPU(Central Processing Unit)等の処理装置と、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の主記憶装置と、ハードディスクドライブやフラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成される。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、制御ユニット86の機能を実現できる。ただし、制御ユニット86は、ハードウェアのみによって実現されても良い。
【0057】
図5は、制御ユニット86の機能的な構造を示す機能ブロック図である。図5に示すように、制御ユニット86は、X軸移動機構6(X軸パルスモーター14)、第1Y軸移動機構32(Y軸パルスモーター40)、第2Y軸移動機構60(Y軸パルスモーター68)等の動作を制御する移動制御部86aと、上部カメラ58及び下部カメラ84の動作を制御する撮像制御部86bと、を含む。
【0058】
被加工物11に形成されるカーフ(切り口)の上端の位置と、カーフの下端の位置と、にずれが生じる、いわゆる斜め切れと呼ばれる不良を確認するためには、予め、基準となる位置で上部カメラ58によって撮像される領域(以下、第1撮像領域)と、基準となる位置で下部カメラ84によって撮像される領域(以下、第2撮像領域)との位置のずれ(X軸方向及びY軸方向の位置のずれ)を確認しておく。
【0059】
具体的には、例えば、移動制御部86aは、X軸移動機構6(X軸パルスモーター14)の動作を制御して、上部カメラ58による撮像の際にX軸方向で基準となる位置にテーブル16を位置付ける。また、移動制御部86aは、第1Y軸移動機構32(Y軸パルスモーター40)の動作を制御して、上部カメラ58による撮像の際にY軸方向で基準となる位置に上部カメラ58を位置付ける。その結果、支持板20の上面20aに設けられたマーク20cが第1撮像領域内に位置付けられる。
【0060】
次に、撮像制御部86bは、上部カメラ58の動作を制御して、支持板20の上面20aを上方から上部カメラ58で撮像する。これにより、マーク20cが写った画像を取得できる。図6(A)は、マーク20cを上方から撮像して得られる画像31の一例である。画像31内には、X軸方向に対して概ね平行な基準線31aが併せて示されている。
【0061】
図6(A)に示す例では、基準となる位置で得られた画像31の中央の座標(0,0)が、マーク20cに相当する座標(x,y)からずれている。よって、マーク20cを第1撮像領域の中央に位置付けるには、テーブル16の位置をX軸方向で基準となる位置から-xずらし、上部カメラ58の位置を基準となる位置から-yずらす必要がある。このように算出されるずれ量(つまり、マーク20cの座標(x,y)に相当する量)が、上部カメラ58のずれ量として制御ユニット86の記憶部86cに記憶される。
【0062】
同様に、移動制御部86aは、X軸移動機構6(X軸パルスモーター14)の動作を制御して、下部カメラ84による撮像の際にX軸方向で基準となる位置にテーブル16を位置付ける。また、移動制御部86aは、第2Y軸移動機構60(Y軸パルスモーター68)の動作を制御して、下部カメラ84による撮像の際にY軸方向で基準となる位置に下部カメラ84を位置付ける。その結果、支持板20の上面20aに設けられたマーク20cが第2撮像領域内に位置付けられる。
【0063】
次に、撮像制御部86bは、下部カメラ84の動作を制御して、支持板20の上面20aを下方から下部カメラ84で撮像する。これにより、マーク20cが写った画像を取得できる。図6(B)は、マーク20cを下方から撮像して得られる画像33の一例である。画像33内には、X軸方向に対して概ね平行な基準線33aが併せて示されている。
【0064】
なお、この下部カメラ84では、上方からの撮像によって得られる画像に対して鏡像の関係にある画像が取得される。そこで、上部カメラ58によって取得される画像31との比較を容易にするために、本実施形態では、下部カメラ84によって取得される画像を鏡像の関係に反転させた画像33を示している。
【0065】
図6(B)に示す例でも、基準となる位置で得られた画像33の中央の座標(0,0)が、マーク20cに相当する座標(x,y)からずれている。よって、マーク20cを第2撮像領域の中央に位置付けるには、テーブル16の位置をX軸方向で基準となる位置から-xずらし、下部カメラ84の位置を基準となる位置から-yずらす必要がある。このように算出されるずれ量(つまり、マーク20cの座標(x,y)に相当する量)が、下部カメラ84のずれ量として制御ユニット86の記憶部86cに記憶される。
【0066】
上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量との和は、第1撮像領域(つまり、上部カメラ58の基準の位置での撮像領域)と第2撮像領域(つまり、下部カメラ84の基準の位置での撮像領域)とのずれ量に相当する。そのため、上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量とを用いることで、上部カメラ58の撮像領域(上部カメラ58で撮像される領域)と下部カメラ84の撮像領域(下部カメラ84で撮像される領域)とを重ね合わせて、これらのずれを実質的に無くすことができる。
【0067】
例えば、上部カメラ58の撮像領域の位置と下部カメラ84の撮像領域の位置との一方を補正せず、上部カメラ58の撮像領域の位置と下部カメラ84の撮像領域の位置との他方を上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量との双方に基づいて補正することで、上部カメラ58の撮像領域と下部カメラ84の撮像領域とを重ね合わせることができる。
【0068】
また、例えば、上部カメラ58の撮像領域の位置を上部カメラ58のずれ量に基づいて補正するとともに、下部カメラ84の撮像領域の位置を下部カメラ84のずれ量に基づいて補正する場合にも、同様に、上部カメラ58の撮像領域と下部カメラ84の撮像領域とを重ね合わせることができる。ただし、上部カメラ58の撮像領域と下部カメラ84の撮像領域とを重ね合わせるための具体的な処理の方法に制限はない。
【0069】
実際に斜め切れの有無を確認する際には、記憶部86cに記憶された上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量とに基づき、上部カメラ58又は下部カメラ84とテーブル16との位置の関係を調整する。そして、被加工物11に形成されたカーフを上部カメラ58で上方から撮像し、被加工物11に形成されたカーフを下部カメラ84で下方から撮像する。制御ユニット86の判定部86dは、2つの画像に写ったカーフの位置を比較して、斜め切れが発生したか否かを判定する。
【0070】
図7は、斜め切れの有無を確認する方法の概要を示すフローチャートである。まず、任意の加工予定ライン13で被加工物11を加工する(加工ステップST1)。図8は、被加工物11が加工される様子を示す断面図である。具体的には、切削ブレード56の下端を被加工物11の下面(本実施形態では、表面11a)よりも下方に位置付けた状態で、この切削ブレード56を回転させて被加工物11の加工予定ライン13に切り込ませる。これにより、被加工物11を加工予定ライン13で切断するカーフが形成される。
【0071】
その後、被加工物11を撮像して、カーフが写った画像を取得する(撮像ステップST2)。図9は、被加工物11中のカーフ11cが撮像される様子を示す断面図である。例えば、上部カメラ58をカーフ11cの直上に位置付けて、被加工物11を上部カメラ58で上方から撮像する。これにより、カーフ11cが写った画像を取得できる。図10(A)は、被加工物11を上方から撮像して得られる画像35の一例である。取得された画像35は、例えば、制御ユニット86の記憶部86cに記憶される。
【0072】
次に、記憶部86cに記憶された上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量とに基づき、上部カメラ58の撮像領域に対して下部カメラ84の撮像領域を重ね合わせるように、下部カメラ84とテーブル16との位置の関係を調整する。そして、被加工物11を下部カメラ84で下方から撮像する。これにより、カーフ11cが写った画像を取得できる。図10(B)は、被加工物11を下方から撮像して得られる画像37の一例である。取得された画像37は、例えば、制御ユニット86の記憶部86cに記憶される。
【0073】
上述した画像35及び画像37を取得した後には、制御ユニット86の判定部86dが斜め切れの有無を判定する(判定ステップST3)。本実施形態では、上述のように、上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量とを用いて、上部カメラ58の撮像領域と下部カメラ84の撮像領域とを実質的に重ね合わせている。よって、画像35内の基準線35aの位置と画像37内の基準線37aの位置とは、概ね一致している。
【0074】
そのため、画像35に写るカーフ11c(上端)と基準線35aとの位置の関係と、画像37に写るカーフ11c(下端)と基準線35aとの位置の関係と、を比較するだけで斜め切れの有無を確認できる。なお、本実施形態では、上部カメラ58をカーフ11cの直上に位置付けて画像35を取得しているので、画像35に写るカーフ11c(上端)の位置と基準線35aの位置とにずれはない。よって、判定部86dは、画像37に写るカーフ11c(下端)の位置と基準線35aの位置とのずれを算出する。
【0075】
算出された位置のずれが所定の閾値よりも大きい場合(又は、閾値以上の場合)、すなわち、カーフ11cの上端の位置とカーフ11cの下端の位置とのずれが大きい場合(判定ステップST3:YES)、斜め切れが発生した時の処理を行う(異常時処理ステップST4)。例えば、判定部86dは、斜め切れが発生している旨をタッチスクリーンに表示させる。また、オペレーターは、切削ブレード56等の点検や交換等のメンテナンス作業を行う。
【0076】
一方で、算出された位置のずれが所定の閾値以下の場合(又は、閾値よりも小さい場合)、すなわち、カーフ11cの上端の位置とカーフ11cの下端の位置とのずれが小さい場合(判定ステップST3:NO)、斜め切れが発生していない正常時の処理を行う(正常時処理ステップST5)。例えば、判定部56dは、斜め切れが発生していない旨をタッチスクリーンに表示させる。
【0077】
以上のように、本実施形態にかかる切削装置2は、上部カメラ(第1カメラ)58の基準の位置で撮像される領域(第1撮像領域)と下部カメラ(第2カメラ)84の基準の位置で撮像される領域(第2撮像領域)とのX軸方向及びY軸方向の位置のずれ量に相当する上部カメラ58のずれ量と下部カメラ84のずれ量とを記憶する記憶部86cを含むので、この記憶部86cに記録されたずれ量に基づき上部カメラ58又は下部カメラ84とテーブル16との位置の関係を調整することで、上部カメラ58及び下部カメラ84の一方で撮像した領域を上部カメラ58及び下部カメラ84の他方で確実に撮像できるようになる。よって、斜め切れを適切に発見できる。
【0078】
なお、本発明は、上述した実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上述した実施形態では、上部カメラ(第1カメラ)58が第1Y軸移動機構(第2送り機構、割り出し送り機構)32のY軸移動部(第2移動部)36に支持され、下部カメラ(第2カメラ)84が第2Y軸移動機構(第3送り機構)60のY軸移動部(第3移動部)64に支持されている切削装置2を例示したが、本発明の切削装置には、他の構成が採用されても良い。
【0079】
例えば、上部カメラ(第1カメラ)58と下部カメラ(第2カメラ)84との双方が第1Y軸移動機構(第2送り機構、割り出し送り機構)32のY軸移動部(第2移動部)36によって支持されても良い。この場合には、上部カメラ58と下部カメラ84とを独立して動かすことが難しい一方で、第2Y軸移動機構(第3送り機構)60を省略できる。
【0080】
また、上述した実施形態では、テーブル16の支持板20に設けられたマーク20c(ずれ量算出用マーク)を用い、マーク20cを含む領域を上部カメラ(第1カメラ)58で撮像して得られる画像31と、マーク20cを含む領域を下部カメラ(第2カメラ)84で撮像して得られる画像33と、に基づいてずれ量を算出しているが、このずれ量は、別の方法で予め算出されたものでも良い。
【0081】
その他、上述した実施形態や変形例等にかかる構造、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。
【符号の説明】
【0082】
2 :切削装置
4 :基台
6 :X軸移動機構(第1送り機構、加工送り機構)
8 :X軸ガイドレール
10 :X軸移動部(第2移動部)
10a :底板部
10b :側板部
10c :天板部
10d :空間
10e :ナット
10f :開口
12 :ネジ軸
14 :X軸パルスモーター(第1モーター)
16 :テーブル
18 :枠体
18a :空間
20 :支持板
20a :上面
20b :下面
20c :マーク(ずれ量算出用マーク)
22 :プーリー
24 :回転駆動源
26 :プーリー
28 :無端ベルト
30 :クランプ
32 :第1Y軸移動機構(第2送り機構、割り出し送り機構)
34 :Y軸ガイドレール
36 :Y軸移動部(第2移動部)
36a :第1部分
36b :第2部分
38 :ネジ軸
40 :Y軸パルスモーター(第2モーター)
42 :第1Z軸移動機構
44 :Z軸ガイドレール
46 :Z軸移動部
48 :Z軸パルスモーター
50 :切削ユニット
52 :スピンドルハウジング
54 :スピンドル
56 :切削ブレード
56d :判定部
58 :上部カメラ(第1カメラ)
60 :第2Y軸移動機構(第3送り機構)
62 :Y軸ガイドレール
64 :Y軸移動部(第3移動部)
66 :ネジ軸
68 :Y軸パルスモーター(第3モーター)
70 :支持部
72 :第2Z軸移動機構
74 :Z軸ガイドレール
76 :Z軸移動部
78 :ネジ軸
80 :Z軸パルスモーター
82 :アーム
84 :下部カメラ(第2カメラ)
86 :制御ユニット
86a :移動制御部
86b :撮像制御部
86c :記憶部
86d :判定部
11 :被加工物
11a :表面
11b :裏面
11c :カーフ
13 :加工予定ライン(ストリート)
15 :デバイス
21 :テープ
23 :フレーム
31 :画像
31a :基準線
33 :画像
33a :基準線
35 :画像
35a :基準線
37 :画像
37a :基準線
ST1 :加工ステップ
ST2 :撮像ステップ
ST3 :判定ステップ
ST4 :異常時処理ステップ
ST5 :正常時処理ステップ
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10