切削装置
【課題】アイドリング動作によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の温度変化に起因する寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる切削装置を提供すること。
【解決手段】切削装置１の制御手段６は、判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、被加工物の切削加工動作を開始し、判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、アイドリング動作を繰り返すように制御する。
【解決手段】切削装置１の制御手段６は、判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、被加工物の切削加工動作を開始し、判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、アイドリング動作を繰り返すように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工動作を開始する時にアイドリング運転を行う切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、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ブレードを回転可能に支持するとともに切削水を供給する切削手段とを少なくとも備えていて、幅数十μｍ程の極めて狭い分割予定ラインを高精度に切削することができる。しかし、長時間（例えば十数時間）稼動を停止した後に切削装置を再稼動すると、切削手段を構成するスピンドル及びスピンドルを介して切削ブレードを回転させるモータ（切削ブレード駆動源）等の発熱により、スピンドルが割り出し方向に伸びるとともに、供給される切削水の冷却効果と相まってスピンドルの伸びが停止することから、切削加工においては数μｍ程度の割り出し送り方向の誤差が生じるおそれがある。このため、切削水供給ノズルを有する切削装置において、切削に先立ち所定時間スピンドルを回転させてアイドリング運転を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アイドリング動作を十分に行ったつもりで製品を加工しても、実際に製品を加工するまでは、温度変化によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の伸縮が分かりにくいという問題がある。
【０００５】
本発明は、アイドリング動作によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の温度変化に起因する寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面に特徴領域が形成された被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に切削液を供給しながら加工を行う切削手段と、該チャックテーブルに対して該切削手段を割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルを該割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、該切削手段を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段と、該切削手段の近傍に配設され該チャックテーブルに保持された該被加工物の特徴領域を撮像する撮像手段と、チャックテーブルと割り出し送り手段と切削送り手段とを制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、該制御手段は、該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第一の位置座標として記憶する第一の座標記憶部と、アイドリング動作遂行後の該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第二の位置座標として記憶する第二の座標記憶部と、該第一の位置座標と該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっているか否かを判断する判断部とを備え、該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、該制御手段は被加工物の切削加工動作を開始し、該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、該制御手段はアイドリング動作を繰り返すように制御することを特徴とする切削装置である。
【０００７】
本発明において、該アイドリング動作は、該切り込み手段により該切削手段が該被加工物に切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら該被加工物の切削加工動作を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、アイドリング動作によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の温度変化に起因する寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる切削装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る切削の構成例を示す図である。
【図２】図２は、被加工物を載置したトレイを示す斜視図である。
【図３】図３は、切削装置のアイドリング動作時における制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、アイドリング動作の一例を示す図である。
【図５】図５は、誤差を説明するための図である。
【図６】図６は、誤差を説明するための図である。
【図７】図７は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。
【図８】図８は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る切削の構成例を示す図である。図２は、被加工物を載置したトレイを示す斜視図である。本実施形態に係る切削装置１は、切削ブレード２１を有する切削手段２０と被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０とを相対移動させることで、被加工物Ｗを切削加工するものである。図１に示すように、切削装置１は、１スピンドルのダイサであるが、２個のスピンドルを有するダイサ、いわゆるツインダイサであってもよい。切削装置１は、チャックテーブル１０と、切削手段２０と、Ｙ軸移動手段５０と、Ｘ軸移動手段４０と、Ｚ軸移動手段６０と、θ軸回転手段７０と、撮像手段３０と、制御手段６とを含んでいる。次に、切削装置１が有するそれぞれの構成要素について説明する。
【００１２】
チャックテーブル１０は、表面に特徴領域ＣＰが形成された被加工物Ｗ（図２参照）を上面に保持する。特徴領域ＣＰは、被加工物Ｗの表面に形成されている電子回路の一部等である。特徴領域ＣＰは、各デバイスＷに１個しかなく、かつ後述する特徴領域ＣＰの抽出に用いられるパターンマッチングに適したパターン（電子回路等のパターン）を有する領域が選択される。チャックテーブル１０は、保持部１１を有している。保持部１１は、水平面である表面に被加工物Ｗを保持する。本実施形態において、保持部１１は、図２に示すトレイ１２に被加工物Ｗをテープ等で貼り付けて載置し、トレイ１２をその裏面から吸引することで保持する。保持部１１の表面を構成する部分は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。被加工物Ｗは、切削装置１により加工される加工対象である。切削装置１は、例えば、電子部品又は半導体ウエーハの電子回路の試験に供する試験片を切り出す場合又はＦＩＢ（Focused Ion Beam）の前加工等といった微細加工が要求されるときに使用される。被加工物Ｗとしては、前述した試験片を切り出す前の半導体ウエーハ又はＦＩＢの加工対象等がある。ただし、被加工物Ｗはこのような試験片を切り出す前の半導体ウエーハに限定されず、例えば、シリコン、サファイア、ガリウム等を母材とするウエーハであってもよい。
【００１３】
切削手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに切削液を供給しながら加工を行う。このとき、切削手段２０は、撮像手段３０によって撮像された、被加工物Ｗの加工すべき領域を加工する。より具体的には、切削手段２０は、撮像手段３０が撮像した被加工物Ｗの加工すべき領域の位置情報に基づき、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削ブレード２１により切断する。切削ブレード２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。切削ブレード２１は、スピンドル２２に着脱自在に装着される。スピンドル２２は、円筒形状のハウジング２３に回転自在に支持されている。また、スピンドル２２は、ハウジング２３に収納されている、図示しない切削ブレード駆動源としてのモータに連結されている。切削ブレード２１は、切削ブレード駆動源により発生した回転力により回転駆動する。切削手段２０は、切削ブレード移動基台８に壁部５及び支持部４を介して搭載されている。切削手段２０は、切削ブレード２１による被加工物Ｗの加工中に、被加工物Ｗへ切削液を供給する切削液供給ノズル２４を備えている。被加工物Ｗの加工中には、切削液供給ノズル２４から切削液が加工点に供給される。
【００１４】
Ｙ軸移動手段５０は、チャックテーブル１０に対して切削手段２０を割り出し送りする割り出し送り手段に相当する。このため、Ｙ軸移動手段５０は、図１に示すように、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗと切削ブレード２１とをＹ軸方向にそれぞれ相対移動させる。Ｙ軸移動手段５０は、Ｙ軸パルスモータ５１と、Ｙ軸ボールねじ５２と、一対のＹ軸ガイドレール５３、５３と、Ｙ軸位置検出用スケール５４と、Ｙ軸位置検出用センサ５５とを含んでいる。Ｙ軸ボールねじ５２は、Ｙ軸方向に配設されており、切削ブレード移動基台８の内部に設けられた図示しないナットとそれぞれ螺合しており、一端にＹ軸パルスモータ５１が連結されている。Ｙ軸移動手段５０は、Ｙ軸パルスモータ５１により発生した回転力によりＹ軸ボールねじ５１を回転駆動させることで、切削ブレード移動基台８を装置本体３に対してＹ軸方向に移動させる。
【００１５】
Ｘ軸移動手段４０は、チャックテーブル１０を割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段に相当する。このため、Ｘ軸移動手段４０は、切削ブレード２１に対して保持された被加工物ＷをＸ軸方向に相対移動させる。Ｘ軸移動手段４０は、Ｘ軸パルスモータ４１と、Ｘ軸ボールねじ４２と、一対のＸ軸ガイドレール４３、４３と、Ｘ軸位置検出用スケール４４と、Ｘ軸位置検出用センサ４５とを含んでいる。Ｘ軸ボールねじ４２は、Ｘ軸方向に配設されており、テーブル移動基台２の下部に設けられた図示しないナットと螺合しており、一端にＸ軸パルスモータ４１が連結されている。一対のＸ軸ガイドレール４３、４３は、Ｘ軸ボールねじ４２と平行に配置され、θ軸回転手段７０及びチャックテーブル１０を搭載したテーブル移動基台２がスライド可能に載置されている。Ｘ軸移動手段４０は、Ｘ軸パルスモータ４１により発生した回転力によりＸ軸ボールねじ４２を回転駆動させることで、テーブル移動基台２（チャックテーブル１０）を一対のＸ軸ガイドレールによりガイドしつつ装置本体３に対してＸ軸方向に移動させる。
【００１６】
Ｚ軸移動手段６０は、切削手段２０を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段に相当する。このため、Ｚ軸移動手段６０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１をＺ軸方向、すなわちスピンドル２２がチャックテーブル１０に接近及び離れる方向にそれぞれ相対移動させる。Ｚ軸移動手段６０は、切削ブレード移動基台８に設けられており、Ｚ軸ボールねじ６１と、Ｚ軸パルスモータ６２と、一対のＺ軸ガイドレール６３とを含んでいる。Ｚ軸ボールねじ６１は、壁部５においてＺ軸方向に配設されており、支持部４の内部に設けられた図示しないナットとそれぞれ螺合しており、一端にＺ軸パルスモータ６２が連結されている。一対のＺ軸ガイドレール６３は、Ｚ軸ボールねじ６１と平行に設けられ、支持部４が壁部５に対してスライド可能にそれぞれ載置されている。Ｚ軸移動手段６０は、Ｚ軸パルスモータ６２により発生した回転力によりＺ軸ボールねじ６１を回転駆動させることで、支持部４を一対のＺ軸ガイドレール６３によりガイドしつつ装置本体３に対してＺ軸方向にそれぞれ移動させる。
【００１７】
θ軸回転手段７０は、θ軸回転モータ７１と、テーブル７２とを含んでいる。テーブル７２は、チャックテーブル１０を搭載している。テーブル７２は、チャックテーブル１０の中心軸線を中心に回転できるように、θ軸回転モータ７１を介して装置本体３に支持されている。テーブル７２は、テーブル移動基台２に搭載されたθ軸回転モータ７１と連結されている。θ軸回転モータ７１の回転中心軸は、チャックテーブル１０の中心軸線と一致している。テーブル７２は、θ軸回転手段７０により発生した回転力により任意の角度、例えば９０度回転又は連続回転することができる。このような構造により、テーブル７２は、チャックテーブル１０を、その中心軸線を中心に、切削ブレード２１に対して任意の角度回転又は連続回転等の回転運動させることができる。
【００１８】
撮像手段３０は、複数の画素からなり、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを撮像し、画像を生成する。より具体的には、撮像手段３０は、切削手段２０の近傍に配設されチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する。撮像手段３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを用いたカメラ等であるが、これに限定されるものではない。
【００１９】
制御手段６は、切削装置１が有する上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物Ｗに対する加工動作を切削装置１に行わせるものである。例えば、制御手段６は、チャックテーブル１０と割り出し送り手段としてのＹ軸移動手段５０と切削送り手段としてのＸ軸移動手段４０とを制御する。この他にも、制御手段６は、切り込み送り手段としてのＺ軸移動手段４０及びθ軸回転手段７０等の動作を制御する。制御手段６は、例えば、マイクロコンピュータが用いられる。制御手段６は、加工動作の状態を表示する表示手段及びオペレータが加工内容情報等を登録する際に用いる、操作手段７と接続されている。
【００２０】
制御手段６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いた処理部６Ｐと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等を用いた記憶部６Ｍとを有する。処理部６Ｐは、装置制御部６ＰＡと、切削装置１のアイドリング時の制御を行う判断部６ＰＢと有している。記憶部６Ｍは、第一の座標記憶部６ＭＡと、第２の座標記憶部６ＭＢとを有している。
【００２１】
第一の座標記憶部６ＭＡは、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰ（図２参照）を撮像手段３０により撮像し、撮像された画像情報に基いて検出された特徴領域ＣＰの位置座標を第一の位置座標Ｐ１として記憶する。第二の座標記憶部６ＭＢは、アイドリング動作（切削装置１のアイドリング動作）遂行後の被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像手段３０により撮像し、撮像された画像情報に基づいて検出された特徴領域ＣＰの位置座標を第二の位置座標Ｐ２として記憶する。
【００２２】
装置制御部６ＰＡは、切削装置１の動作を制御する。例えば、Ｙ軸移動手段５０を制御して、チャックテーブル１０に対して切削手段２０を割り出し送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｙ軸位置検出用センサ５５がＹ軸位置検出用スケール５４から読み取ったＹ軸位置に基づいてＹ軸パルスモータ５１を回転させて、切削手段２０が搭載された切削ブレード移動基台８をＹ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、チャックテーブル１０に対して割り出し送りされる。
【００２３】
チャックテーブル１０に対して切削手段２０を切削送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｘ軸位置検出用センサ４５がＸ軸位置検出用スケール４４から読み取ったＸ軸位置に基づいてＸ軸パルスモータ４１を回転させて、チャックテーブル１０が搭載されたテーブル移動基台２をＸ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、チャックテーブル１０に対して割り出し送りされる。切削手段２０を昇降させて所定位置に切り込み送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｚ軸パルスモータ６２を回転させて、切削手段２０を支持する支持部４をＺ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、所定位置に切り込み送りされる。
【００２４】
判断部６ＰＢは、第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっているか否かを判断する。判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標Ｐ１と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっていると判断した場合には、制御手段６、より具体的には装置制御部６ＰＡは、被加工物Ｗの切削加工動作を開始する。判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標Ｐ１と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっていないと判断した場合には、制御手段６、より具体的には装置制御部６ＰＡは、アイドリング動作を繰り返すように制御する。
【００２５】
切削装置１は、これらの他に、図示しないカセットエレベータと、図示しない仮置き手段と、図示しない洗浄・乾燥手段とを含んでいてもよい。カセットエレベータは、一度に複数の被加工物Ｗを収納するものである。仮置き手段は、一対のレールを有し、一対のレール上に加工前後の被加工物Ｗを一時的に載置するものである。洗浄・乾燥手段は、スピンナテーブルを有し、スピンナテーブルに加工後の被加工物Ｗが載置され、保持されるものである。次に、切削装置１のアイドリング動作時における制御を説明する。
【００２６】
図３は、切削装置のアイドリング動作時における制御の手順を示すフローチャートである。図４は、アイドリング動作の一例を示す図である。図５、図６は、誤差を説明するための図である。図５、図６のＸ、Ｙは、それぞれ切削装置１のＸ軸、Ｙ軸を示している（以下同様）。本実施形態において切削装置１がアイドリング動作を行う場合、図１に示す撮像手段３０は、図２に示す被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する（ステップＳ１０１）。特徴領域ＣＰを抽出する場合、記憶部６Ｍに記憶されている、特徴領域ＣＰと同形状の図示しないキーパターンを用いる。例えば、制御手段６は、パターンマッチングにより、撮像手段３０が撮像している画像からキーパターンと類似度が高い特徴領域ＣＰを検出することで、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを抽出する。特徴領域ＣＰが抽出されたら、撮像手段３０は、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する。
【００２７】
図５は、ステップＳ１０１で撮像手段３０が撮像した被加工物Ｗの特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ１を示している。画像情報ＰＳ１は、特徴領域ＣＰの中心が、ターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点と一致するようになっている。本実施形態において、ターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点は、撮像手段３０の視野の中心に一致する。画像情報ＰＳ１は、特徴領域ＣＰのＸ軸方向における位置情報及びＹ軸方向における位置情報（特徴領域位置情報）を含んでいる。図５に示すＸは、Ｘ軸位置検出用センサ４５がＸ軸位置検出用スケール４４から読み取ったＸ軸位置（切削装置１における位置）であり、Ｙ軸位置検出用センサ５５がＹ軸位置検出用スケール５４から読み取ったＹ軸位置（切削装置１における位置）である（以下の例でも同様）。この例では、Ｘ軸位置及びＹ軸位置は、いずれも０．０００である。例えば、これらが特徴領域位置情報になる。処理部６Ｐは、撮像された特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ１に基づいて、検出された特徴領域ＣＰの位置座標を求める。第一の座標記憶部６ＭＡは、この位置座標を第一の位置座標Ｐ１として記憶する（ステップＳ１０２）。この例において、特徴領域ＣＰの位置座標は、上述したＸ軸位置及びＹ軸位置、すなわち、Ｐ１（０．０００、０．０００）になる。
【００２８】
次に、制御手段６は、切削装置１にアイドリング動作を行わせる（ステップＳ１０３）。アイドリング動作は、切削加工動作に寄与するスピンドル２２又は切削ブレード等の温度変化に起因する寸法変化を抑えるために、被加工物Ｗの切削加工動作に先立って切削液を供給しながら切削ブレード２１を回転させてＸ軸移動手段４０、Ｙ軸移動手段５０等の駆動機構を動作させる事前動作である。本実施形態においては、図４に示すように、Ｚ軸移動手段により、切削ブレード２１が被加工物Ｗに切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら被加工物Ｗの切削加工動作を行う。この場合、切削ブレード２１と被加工物Ｗとの間には、所定の隙間Ｓが形成される。このようにすることで、被加工物Ｗを無駄にすることなくアイドリング動作を行うことができる。なお、アイドリング動作はこのような動作に限定されるものではない。例えば、アイドリング動作は、被加工物Ｗを切り込む位置で、切削液を供給しながら切削手段２０が実際に被加工物Ｗを切削するものであってもよい。また、アイドリング動作は、切削ブレード２１がドレッシングボードを切削する動作、すなわち、切削ブレード２１のドレスをする動作であってもよい。さらに、アイドリング動作は、被加工物Ｗのダミーを切削する動作であってもよい。
【００２９】
アイドリング動作が終了したら、撮像手段３０は、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する（ステップＳ１０４）。この場合、制御手段６は、図６に示すように、撮像手段３０の視野の中心、すなわちターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点が特徴領域ＣＰの中心と一致するように撮像手段３０を移動させる。温度変化によるスピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の伸縮等が発生すると、切削手段２０の位置は伸縮前と比較してずれることになる。撮像手段３０は、視野の中心に切削手段２０の切削ブレード２１が位置するようになっている。このため、撮像手段３０がアイドリング動作前と同じ状態、すなわち撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致する状態で特徴領域ＣＰを撮像するためには、撮像手段３０のＸ軸における位置とＹ軸における位置との少なくとも一方は、アイドリング動作前に対して変化することになる。
【００３０】
図６は、アイドリング動作後、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致する状態で特徴領域ＣＰを撮像した結果得られた特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ２を示している。図６に示すＸは、アイドリング動作前、すなわち、図５に示すＸ（＝０．０００）に対して０．０５２であり、Ｙはアイドリング動作前のＹ（＝０．０００）に対して０．０７６となっている。このように、アイドリング動作後は、アイドリング動作前に対して撮像手段３０、すなわち切削ブレード２１の位置が変化している。処理部６Ｐは、撮像された特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ２に基づいて、検出された特徴領域ＣＰの位置座標を求める。第二の座標記憶部６ＭＢは、この位置座標を第二の位置座標Ｐ２として記憶する（ステップＳ１０５）。この例において、特徴領域ＣＰの位置座標は、上述したアイドリング後におけるＸ軸位置及びＹ軸位置、すなわち、Ｐ２（０．０５２、０．０７６）になる。
【００３１】
次に、制御手段６が有する処理部６Ｐの判断部６ＰＢは、アイドリング動作の前後における特徴領域ＣＰの位置座標の誤差ΔＥ（位置誤差ΔＥ）を求める（ステップＳ１０６）。位置誤差ΔＥは、｜Ｐ２−Ｐ１｜である。第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２とを一般化して、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）とすると、例えば、位置誤差ΔＥは、（ΔＥＸ、ΔＥＹ）＝（｜Ｘ２−Ｘ１｜、｜Ｙ２−Ｙ１｜）となる。この場合、位置誤差ΔＥＸはアイドリング前後におけるＸ方向の特徴領域ＣＰの位置誤差となり、位置誤差ΔＥＹはアイドリング前後におけるＹ方向の特徴領域ＣＰの位置誤差である。なお、位置誤差ΔＥは、このようなものに限らず、アイドリング前後における特徴領域ＣＰの移動距離としてもよい。この場合、位置誤差ΔＥは、√｛（Ｘ２−Ｘ１）＋（Ｙ２−Ｙ１）｝となる。判断部６ＰＢは、第一の座標記憶部６ＭＡから第一の位置座標Ｐ１を読み出し、第二の座標記憶部６ＭＢから第二の位置座標Ｐ２を読み出して、位置誤差ΔＥを求める。次に、アイドリング動作の前後における特徴領域ＣＰの位置座標の誤差（位置誤差）ΔＥを求める他の手法を説明する。
【００３２】
図７、図８は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。上記の例では、切削ブレード２１の位置、すなわち撮像手段３０の視野の中心を、特徴領域ＣＰの中心に一致させたが、この例では、撮像手段３０の視野の中心をアイドリング動作前の位置に戻したときに、撮像手段３０の視野における特徴領域ＣＰの中心と撮像手段３０の視野とのずれを求めることにより、位置誤差ΔＥを求める。
【００３３】
図７に示す、アイドリング動作前における画像情報ＰＳ１ａの第一の位置座標Ｐ１と、図８に示すアイドリング動作後における画像情報ＰＳ２ａの第二の位置座標Ｐ２とが、いずれも同一の値となっている。すなわち、アイドリング動作後の画像情報ＰＳ２ａは、アイドリング動作前の画像情報ＰＳ１ａと同じ位置で撮像されている。アイドリング動作前の画像情報ＰＳ１ａは、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致している。一方、アイドリング動作後の画像情報ＰＳ１ｂは、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰからずれている。具体的には、特徴領域ＣＰは、ターゲットラインＴＬＸからＸ軸方向にΔＸ、ターゲットラインＴＬＹからΔＹだけずれている。このずれが位置誤差ΔＥ（＝（ΔＸ、ΔＹ））となる。このように、アイドリング動作の前後において、切削装置１に対して同じ位置で同じ特徴領域ＣＰを撮像したときの画像情報ＰＳ１ａ、ＰＳ２ａから得られた第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２とから位置誤差ΔＥを求めてもよい。
【００３４】
位置誤差ΔＥが求められたら、判断部６ＰＢは、第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差、すなわち位置誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ΔＥｃは、温度変化によるスピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化が許容できる大きさに設定されて、記憶部６Ｍに記憶されている。許容値ΔＥｃは、被加工物Ｗの加工要求精度等により適宜決定されるものである。ΔＥ≦ΔＥｃである場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、スピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化は許容範囲にあると判断できる。この場合、制御手段６は被加工物Ｗの切削加工動作を開始する（ステップＳ１０８）。すなわち、加工対象の被加工物Ｗを貼り付けたトレイ１２をチャックテーブル１０の保持部１１が保持した状態で、切削ブレード２１を回転させながら被加工物Ｗを切削する。
【００３５】
ΔＥ≦ΔＥｃでない場合、すなわち、ΔＥ＞ΔＥｃである場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、スピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化は許容範囲外であると判断できる。この場合、制御手段６は、現在の第二の位置座標Ｐ２を第一の位置座標Ｐ１として第一の座標記憶部６ＭＡに記憶させる。その後、制御手段６は、ΔＥ≦ΔＥｃになるまでステップＳ１０３からステップＳ１０７を繰り返す。この場合、位置誤差ΔＥは、最新のアイドリング動作の前後における第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差として求められる。
【００３６】
以上、本実施形態は、位置誤差が、温度変化によるスピンドルの伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化が許容できる大きさになるまでアイドリング動作を繰り返す。このため、アイドリング動作を十分に行ったつもりで製品加工を行っても実際に製品を加工するまでは、温度変化によるスピンドル、切削ブレード駆動源（モータ）又はチャックテーブル等の伸縮が分かりにくいといったことを回避できる。その結果、本実施形態は、必要十分なアイドリング動作で、温度変化に起因したスピンドル又は切削ブレード駆動源等の寸法変化を安定させることができるとともに、アイドリング動作により前記寸法変化が許容できるようになったことを確認できる。このため、前記寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる。その結果、精度の高い加工をより確実に実現することができる。また、製品加工において、小径の製品等でストロークが微細な場合であって、スピンドル又は切削ブレード駆動源等の寸法変化が安定したことの判断がつきにくい場合であっても、確実に前記寸法変化を安定させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１ 切削装置
２ テーブル移動基台
３ 装置本体
６ 制御手段
６Ｍ 記憶部
６ＭＡ 第一座標記憶部
６ＭＢ 第二座標記憶部
６Ｐ 処理部
６ＰＡ 装置制御部
６ＰＢ 判断部
８ 切削ブレード移動基台
７ 操作手段
１０ チャックテーブル
１１ 保持部
１２ トレイ
２０ 切削手段
２１ 切削ブレード
２２ スピンドル
２３ ハウジング
２４ 切削液供給ノズル
３０ 撮像手段
４０ Ｘ軸移動手段
５０ Ｙ軸移動手段
６０ Ｚ軸移動手段
７０ θ軸回転手段
【技術分野】
【０００１】
本発明は、切削加工動作を開始する時にアイドリング運転を行う切削装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
切削装置は、半導体ウエーハ等の被加工物を保持するチャックテーブルと、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ブレードを回転可能に支持するとともに切削水を供給する切削手段とを少なくとも備えていて、幅数十μｍ程の極めて狭い分割予定ラインを高精度に切削することができる。しかし、長時間（例えば十数時間）稼動を停止した後に切削装置を再稼動すると、切削手段を構成するスピンドル及びスピンドルを介して切削ブレードを回転させるモータ（切削ブレード駆動源）等の発熱により、スピンドルが割り出し方向に伸びるとともに、供給される切削水の冷却効果と相まってスピンドルの伸びが停止することから、切削加工においては数μｍ程度の割り出し送り方向の誤差が生じるおそれがある。このため、切削水供給ノズルを有する切削装置において、切削に先立ち所定時間スピンドルを回転させてアイドリング運転を行う技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１１４９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、アイドリング動作を十分に行ったつもりで製品を加工しても、実際に製品を加工するまでは、温度変化によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の伸縮が分かりにくいという問題がある。
【０００５】
本発明は、アイドリング動作によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の温度変化に起因する寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる切削装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、表面に特徴領域が形成された被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物に切削液を供給しながら加工を行う切削手段と、該チャックテーブルに対して該切削手段を割り出し送りする割り出し送り手段と、該チャックテーブルを該割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、該切削手段を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段と、該切削手段の近傍に配設され該チャックテーブルに保持された該被加工物の特徴領域を撮像する撮像手段と、チャックテーブルと割り出し送り手段と切削送り手段とを制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、該制御手段は、該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第一の位置座標として記憶する第一の座標記憶部と、アイドリング動作遂行後の該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第二の位置座標として記憶する第二の座標記憶部と、該第一の位置座標と該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっているか否かを判断する判断部とを備え、該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、該制御手段は被加工物の切削加工動作を開始し、該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、該制御手段はアイドリング動作を繰り返すように制御することを特徴とする切削装置である。
【０００７】
本発明において、該アイドリング動作は、該切り込み手段により該切削手段が該被加工物に切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら該被加工物の切削加工動作を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、アイドリング動作によるスピンドル又は切削ブレード駆動源等の温度変化に起因する寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる切削装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施形態に係る切削の構成例を示す図である。
【図２】図２は、被加工物を載置したトレイを示す斜視図である。
【図３】図３は、切削装置のアイドリング動作時における制御の手順を示すフローチャートである。
【図４】図４は、アイドリング動作の一例を示す図である。
【図５】図５は、誤差を説明するための図である。
【図６】図６は、誤差を説明するための図である。
【図７】図７は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。
【図８】図８は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る切削の構成例を示す図である。図２は、被加工物を載置したトレイを示す斜視図である。本実施形態に係る切削装置１は、切削ブレード２１を有する切削手段２０と被加工物Ｗを保持したチャックテーブル１０とを相対移動させることで、被加工物Ｗを切削加工するものである。図１に示すように、切削装置１は、１スピンドルのダイサであるが、２個のスピンドルを有するダイサ、いわゆるツインダイサであってもよい。切削装置１は、チャックテーブル１０と、切削手段２０と、Ｙ軸移動手段５０と、Ｘ軸移動手段４０と、Ｚ軸移動手段６０と、θ軸回転手段７０と、撮像手段３０と、制御手段６とを含んでいる。次に、切削装置１が有するそれぞれの構成要素について説明する。
【００１２】
チャックテーブル１０は、表面に特徴領域ＣＰが形成された被加工物Ｗ（図２参照）を上面に保持する。特徴領域ＣＰは、被加工物Ｗの表面に形成されている電子回路の一部等である。特徴領域ＣＰは、各デバイスＷに１個しかなく、かつ後述する特徴領域ＣＰの抽出に用いられるパターンマッチングに適したパターン（電子回路等のパターン）を有する領域が選択される。チャックテーブル１０は、保持部１１を有している。保持部１１は、水平面である表面に被加工物Ｗを保持する。本実施形態において、保持部１１は、図２に示すトレイ１２に被加工物Ｗをテープ等で貼り付けて載置し、トレイ１２をその裏面から吸引することで保持する。保持部１１の表面を構成する部分は、ポーラスセラミック等から形成された円盤形状であり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続されている。被加工物Ｗは、切削装置１により加工される加工対象である。切削装置１は、例えば、電子部品又は半導体ウエーハの電子回路の試験に供する試験片を切り出す場合又はＦＩＢ（Focused Ion Beam）の前加工等といった微細加工が要求されるときに使用される。被加工物Ｗとしては、前述した試験片を切り出す前の半導体ウエーハ又はＦＩＢの加工対象等がある。ただし、被加工物Ｗはこのような試験片を切り出す前の半導体ウエーハに限定されず、例えば、シリコン、サファイア、ガリウム等を母材とするウエーハであってもよい。
【００１３】
切削手段２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに切削液を供給しながら加工を行う。このとき、切削手段２０は、撮像手段３０によって撮像された、被加工物Ｗの加工すべき領域を加工する。より具体的には、切削手段２０は、撮像手段３０が撮像した被加工物Ｗの加工すべき領域の位置情報に基づき、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを切削ブレード２１により切断する。切削ブレード２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。切削ブレード２１は、スピンドル２２に着脱自在に装着される。スピンドル２２は、円筒形状のハウジング２３に回転自在に支持されている。また、スピンドル２２は、ハウジング２３に収納されている、図示しない切削ブレード駆動源としてのモータに連結されている。切削ブレード２１は、切削ブレード駆動源により発生した回転力により回転駆動する。切削手段２０は、切削ブレード移動基台８に壁部５及び支持部４を介して搭載されている。切削手段２０は、切削ブレード２１による被加工物Ｗの加工中に、被加工物Ｗへ切削液を供給する切削液供給ノズル２４を備えている。被加工物Ｗの加工中には、切削液供給ノズル２４から切削液が加工点に供給される。
【００１４】
Ｙ軸移動手段５０は、チャックテーブル１０に対して切削手段２０を割り出し送りする割り出し送り手段に相当する。このため、Ｙ軸移動手段５０は、図１に示すように、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗと切削ブレード２１とをＹ軸方向にそれぞれ相対移動させる。Ｙ軸移動手段５０は、Ｙ軸パルスモータ５１と、Ｙ軸ボールねじ５２と、一対のＹ軸ガイドレール５３、５３と、Ｙ軸位置検出用スケール５４と、Ｙ軸位置検出用センサ５５とを含んでいる。Ｙ軸ボールねじ５２は、Ｙ軸方向に配設されており、切削ブレード移動基台８の内部に設けられた図示しないナットとそれぞれ螺合しており、一端にＹ軸パルスモータ５１が連結されている。Ｙ軸移動手段５０は、Ｙ軸パルスモータ５１により発生した回転力によりＹ軸ボールねじ５１を回転駆動させることで、切削ブレード移動基台８を装置本体３に対してＹ軸方向に移動させる。
【００１５】
Ｘ軸移動手段４０は、チャックテーブル１０を割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段に相当する。このため、Ｘ軸移動手段４０は、切削ブレード２１に対して保持された被加工物ＷをＸ軸方向に相対移動させる。Ｘ軸移動手段４０は、Ｘ軸パルスモータ４１と、Ｘ軸ボールねじ４２と、一対のＸ軸ガイドレール４３、４３と、Ｘ軸位置検出用スケール４４と、Ｘ軸位置検出用センサ４５とを含んでいる。Ｘ軸ボールねじ４２は、Ｘ軸方向に配設されており、テーブル移動基台２の下部に設けられた図示しないナットと螺合しており、一端にＸ軸パルスモータ４１が連結されている。一対のＸ軸ガイドレール４３、４３は、Ｘ軸ボールねじ４２と平行に配置され、θ軸回転手段７０及びチャックテーブル１０を搭載したテーブル移動基台２がスライド可能に載置されている。Ｘ軸移動手段４０は、Ｘ軸パルスモータ４１により発生した回転力によりＸ軸ボールねじ４２を回転駆動させることで、テーブル移動基台２（チャックテーブル１０）を一対のＸ軸ガイドレールによりガイドしつつ装置本体３に対してＸ軸方向に移動させる。
【００１６】
Ｚ軸移動手段６０は、切削手段２０を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段に相当する。このため、Ｚ軸移動手段６０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗに対して切削ブレード２１をＺ軸方向、すなわちスピンドル２２がチャックテーブル１０に接近及び離れる方向にそれぞれ相対移動させる。Ｚ軸移動手段６０は、切削ブレード移動基台８に設けられており、Ｚ軸ボールねじ６１と、Ｚ軸パルスモータ６２と、一対のＺ軸ガイドレール６３とを含んでいる。Ｚ軸ボールねじ６１は、壁部５においてＺ軸方向に配設されており、支持部４の内部に設けられた図示しないナットとそれぞれ螺合しており、一端にＺ軸パルスモータ６２が連結されている。一対のＺ軸ガイドレール６３は、Ｚ軸ボールねじ６１と平行に設けられ、支持部４が壁部５に対してスライド可能にそれぞれ載置されている。Ｚ軸移動手段６０は、Ｚ軸パルスモータ６２により発生した回転力によりＺ軸ボールねじ６１を回転駆動させることで、支持部４を一対のＺ軸ガイドレール６３によりガイドしつつ装置本体３に対してＺ軸方向にそれぞれ移動させる。
【００１７】
θ軸回転手段７０は、θ軸回転モータ７１と、テーブル７２とを含んでいる。テーブル７２は、チャックテーブル１０を搭載している。テーブル７２は、チャックテーブル１０の中心軸線を中心に回転できるように、θ軸回転モータ７１を介して装置本体３に支持されている。テーブル７２は、テーブル移動基台２に搭載されたθ軸回転モータ７１と連結されている。θ軸回転モータ７１の回転中心軸は、チャックテーブル１０の中心軸線と一致している。テーブル７２は、θ軸回転手段７０により発生した回転力により任意の角度、例えば９０度回転又は連続回転することができる。このような構造により、テーブル７２は、チャックテーブル１０を、その中心軸線を中心に、切削ブレード２１に対して任意の角度回転又は連続回転等の回転運動させることができる。
【００１８】
撮像手段３０は、複数の画素からなり、チャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗを撮像し、画像を生成する。より具体的には、撮像手段３０は、切削手段２０の近傍に配設されチャックテーブル１０に保持された被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する。撮像手段３０は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）イメージセンサを用いたカメラ等であるが、これに限定されるものではない。
【００１９】
制御手段６は、切削装置１が有する上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物Ｗに対する加工動作を切削装置１に行わせるものである。例えば、制御手段６は、チャックテーブル１０と割り出し送り手段としてのＹ軸移動手段５０と切削送り手段としてのＸ軸移動手段４０とを制御する。この他にも、制御手段６は、切り込み送り手段としてのＺ軸移動手段４０及びθ軸回転手段７０等の動作を制御する。制御手段６は、例えば、マイクロコンピュータが用いられる。制御手段６は、加工動作の状態を表示する表示手段及びオペレータが加工内容情報等を登録する際に用いる、操作手段７と接続されている。
【００２０】
制御手段６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を用いた処理部６Ｐと、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）又はＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等を用いた記憶部６Ｍとを有する。処理部６Ｐは、装置制御部６ＰＡと、切削装置１のアイドリング時の制御を行う判断部６ＰＢと有している。記憶部６Ｍは、第一の座標記憶部６ＭＡと、第２の座標記憶部６ＭＢとを有している。
【００２１】
第一の座標記憶部６ＭＡは、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰ（図２参照）を撮像手段３０により撮像し、撮像された画像情報に基いて検出された特徴領域ＣＰの位置座標を第一の位置座標Ｐ１として記憶する。第二の座標記憶部６ＭＢは、アイドリング動作（切削装置１のアイドリング動作）遂行後の被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像手段３０により撮像し、撮像された画像情報に基づいて検出された特徴領域ＣＰの位置座標を第二の位置座標Ｐ２として記憶する。
【００２２】
装置制御部６ＰＡは、切削装置１の動作を制御する。例えば、Ｙ軸移動手段５０を制御して、チャックテーブル１０に対して切削手段２０を割り出し送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｙ軸位置検出用センサ５５がＹ軸位置検出用スケール５４から読み取ったＹ軸位置に基づいてＹ軸パルスモータ５１を回転させて、切削手段２０が搭載された切削ブレード移動基台８をＹ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、チャックテーブル１０に対して割り出し送りされる。
【００２３】
チャックテーブル１０に対して切削手段２０を切削送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｘ軸位置検出用センサ４５がＸ軸位置検出用スケール４４から読み取ったＸ軸位置に基づいてＸ軸パルスモータ４１を回転させて、チャックテーブル１０が搭載されたテーブル移動基台２をＸ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、チャックテーブル１０に対して割り出し送りされる。切削手段２０を昇降させて所定位置に切り込み送りする場合、装置制御部６ＰＡは、Ｚ軸パルスモータ６２を回転させて、切削手段２０を支持する支持部４をＺ軸方向に移動させる。このようにして、切削手段２０は、所定位置に切り込み送りされる。
【００２４】
判断部６ＰＢは、第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっているか否かを判断する。判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標Ｐ１と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっていると判断した場合には、制御手段６、より具体的には装置制御部６ＰＡは、被加工物Ｗの切削加工動作を開始する。判断部６ＰＢが第一の座標記憶部６ＭＡに記憶された第一の位置座標Ｐ１と第二の座標記憶部６ＭＢに記憶された第二の位置座標Ｐ２との誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっていないと判断した場合には、制御手段６、より具体的には装置制御部６ＰＡは、アイドリング動作を繰り返すように制御する。
【００２５】
切削装置１は、これらの他に、図示しないカセットエレベータと、図示しない仮置き手段と、図示しない洗浄・乾燥手段とを含んでいてもよい。カセットエレベータは、一度に複数の被加工物Ｗを収納するものである。仮置き手段は、一対のレールを有し、一対のレール上に加工前後の被加工物Ｗを一時的に載置するものである。洗浄・乾燥手段は、スピンナテーブルを有し、スピンナテーブルに加工後の被加工物Ｗが載置され、保持されるものである。次に、切削装置１のアイドリング動作時における制御を説明する。
【００２６】
図３は、切削装置のアイドリング動作時における制御の手順を示すフローチャートである。図４は、アイドリング動作の一例を示す図である。図５、図６は、誤差を説明するための図である。図５、図６のＸ、Ｙは、それぞれ切削装置１のＸ軸、Ｙ軸を示している（以下同様）。本実施形態において切削装置１がアイドリング動作を行う場合、図１に示す撮像手段３０は、図２に示す被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する（ステップＳ１０１）。特徴領域ＣＰを抽出する場合、記憶部６Ｍに記憶されている、特徴領域ＣＰと同形状の図示しないキーパターンを用いる。例えば、制御手段６は、パターンマッチングにより、撮像手段３０が撮像している画像からキーパターンと類似度が高い特徴領域ＣＰを検出することで、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを抽出する。特徴領域ＣＰが抽出されたら、撮像手段３０は、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する。
【００２７】
図５は、ステップＳ１０１で撮像手段３０が撮像した被加工物Ｗの特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ１を示している。画像情報ＰＳ１は、特徴領域ＣＰの中心が、ターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点と一致するようになっている。本実施形態において、ターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点は、撮像手段３０の視野の中心に一致する。画像情報ＰＳ１は、特徴領域ＣＰのＸ軸方向における位置情報及びＹ軸方向における位置情報（特徴領域位置情報）を含んでいる。図５に示すＸは、Ｘ軸位置検出用センサ４５がＸ軸位置検出用スケール４４から読み取ったＸ軸位置（切削装置１における位置）であり、Ｙ軸位置検出用センサ５５がＹ軸位置検出用スケール５４から読み取ったＹ軸位置（切削装置１における位置）である（以下の例でも同様）。この例では、Ｘ軸位置及びＹ軸位置は、いずれも０．０００である。例えば、これらが特徴領域位置情報になる。処理部６Ｐは、撮像された特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ１に基づいて、検出された特徴領域ＣＰの位置座標を求める。第一の座標記憶部６ＭＡは、この位置座標を第一の位置座標Ｐ１として記憶する（ステップＳ１０２）。この例において、特徴領域ＣＰの位置座標は、上述したＸ軸位置及びＹ軸位置、すなわち、Ｐ１（０．０００、０．０００）になる。
【００２８】
次に、制御手段６は、切削装置１にアイドリング動作を行わせる（ステップＳ１０３）。アイドリング動作は、切削加工動作に寄与するスピンドル２２又は切削ブレード等の温度変化に起因する寸法変化を抑えるために、被加工物Ｗの切削加工動作に先立って切削液を供給しながら切削ブレード２１を回転させてＸ軸移動手段４０、Ｙ軸移動手段５０等の駆動機構を動作させる事前動作である。本実施形態においては、図４に示すように、Ｚ軸移動手段により、切削ブレード２１が被加工物Ｗに切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら被加工物Ｗの切削加工動作を行う。この場合、切削ブレード２１と被加工物Ｗとの間には、所定の隙間Ｓが形成される。このようにすることで、被加工物Ｗを無駄にすることなくアイドリング動作を行うことができる。なお、アイドリング動作はこのような動作に限定されるものではない。例えば、アイドリング動作は、被加工物Ｗを切り込む位置で、切削液を供給しながら切削手段２０が実際に被加工物Ｗを切削するものであってもよい。また、アイドリング動作は、切削ブレード２１がドレッシングボードを切削する動作、すなわち、切削ブレード２１のドレスをする動作であってもよい。さらに、アイドリング動作は、被加工物Ｗのダミーを切削する動作であってもよい。
【００２９】
アイドリング動作が終了したら、撮像手段３０は、被加工物Ｗの特徴領域ＣＰを撮像する（ステップＳ１０４）。この場合、制御手段６は、図６に示すように、撮像手段３０の視野の中心、すなわちターゲットラインＴＬＸ、ＴＬＹの交点が特徴領域ＣＰの中心と一致するように撮像手段３０を移動させる。温度変化によるスピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の伸縮等が発生すると、切削手段２０の位置は伸縮前と比較してずれることになる。撮像手段３０は、視野の中心に切削手段２０の切削ブレード２１が位置するようになっている。このため、撮像手段３０がアイドリング動作前と同じ状態、すなわち撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致する状態で特徴領域ＣＰを撮像するためには、撮像手段３０のＸ軸における位置とＹ軸における位置との少なくとも一方は、アイドリング動作前に対して変化することになる。
【００３０】
図６は、アイドリング動作後、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致する状態で特徴領域ＣＰを撮像した結果得られた特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ２を示している。図６に示すＸは、アイドリング動作前、すなわち、図５に示すＸ（＝０．０００）に対して０．０５２であり、Ｙはアイドリング動作前のＹ（＝０．０００）に対して０．０７６となっている。このように、アイドリング動作後は、アイドリング動作前に対して撮像手段３０、すなわち切削ブレード２１の位置が変化している。処理部６Ｐは、撮像された特徴領域ＣＰの画像情報ＰＳ２に基づいて、検出された特徴領域ＣＰの位置座標を求める。第二の座標記憶部６ＭＢは、この位置座標を第二の位置座標Ｐ２として記憶する（ステップＳ１０５）。この例において、特徴領域ＣＰの位置座標は、上述したアイドリング後におけるＸ軸位置及びＹ軸位置、すなわち、Ｐ２（０．０５２、０．０７６）になる。
【００３１】
次に、制御手段６が有する処理部６Ｐの判断部６ＰＢは、アイドリング動作の前後における特徴領域ＣＰの位置座標の誤差ΔＥ（位置誤差ΔＥ）を求める（ステップＳ１０６）。位置誤差ΔＥは、｜Ｐ２−Ｐ１｜である。第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２とを一般化して、Ｐ１（Ｘ１、Ｙ１）、Ｐ２（Ｘ２、Ｙ２）とすると、例えば、位置誤差ΔＥは、（ΔＥＸ、ΔＥＹ）＝（｜Ｘ２−Ｘ１｜、｜Ｙ２−Ｙ１｜）となる。この場合、位置誤差ΔＥＸはアイドリング前後におけるＸ方向の特徴領域ＣＰの位置誤差となり、位置誤差ΔＥＹはアイドリング前後におけるＹ方向の特徴領域ＣＰの位置誤差である。なお、位置誤差ΔＥは、このようなものに限らず、アイドリング前後における特徴領域ＣＰの移動距離としてもよい。この場合、位置誤差ΔＥは、√｛（Ｘ２−Ｘ１）＋（Ｙ２−Ｙ１）｝となる。判断部６ＰＢは、第一の座標記憶部６ＭＡから第一の位置座標Ｐ１を読み出し、第二の座標記憶部６ＭＢから第二の位置座標Ｐ２を読み出して、位置誤差ΔＥを求める。次に、アイドリング動作の前後における特徴領域ＣＰの位置座標の誤差（位置誤差）ΔＥを求める他の手法を説明する。
【００３２】
図７、図８は、アイドリング動作の前後における特徴領域の位置座標の誤差を求める手法の他の例を示す図である。上記の例では、切削ブレード２１の位置、すなわち撮像手段３０の視野の中心を、特徴領域ＣＰの中心に一致させたが、この例では、撮像手段３０の視野の中心をアイドリング動作前の位置に戻したときに、撮像手段３０の視野における特徴領域ＣＰの中心と撮像手段３０の視野とのずれを求めることにより、位置誤差ΔＥを求める。
【００３３】
図７に示す、アイドリング動作前における画像情報ＰＳ１ａの第一の位置座標Ｐ１と、図８に示すアイドリング動作後における画像情報ＰＳ２ａの第二の位置座標Ｐ２とが、いずれも同一の値となっている。すなわち、アイドリング動作後の画像情報ＰＳ２ａは、アイドリング動作前の画像情報ＰＳ１ａと同じ位置で撮像されている。アイドリング動作前の画像情報ＰＳ１ａは、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰの中心と一致している。一方、アイドリング動作後の画像情報ＰＳ１ｂは、撮像手段３０の視野の中心が特徴領域ＣＰからずれている。具体的には、特徴領域ＣＰは、ターゲットラインＴＬＸからＸ軸方向にΔＸ、ターゲットラインＴＬＹからΔＹだけずれている。このずれが位置誤差ΔＥ（＝（ΔＸ、ΔＹ））となる。このように、アイドリング動作の前後において、切削装置１に対して同じ位置で同じ特徴領域ＣＰを撮像したときの画像情報ＰＳ１ａ、ＰＳ２ａから得られた第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２とから位置誤差ΔＥを求めてもよい。
【００３４】
位置誤差ΔＥが求められたら、判断部６ＰＢは、第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差、すなわち位置誤差ΔＥが許容値ΔＥｃ以内に収まっているか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ΔＥｃは、温度変化によるスピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化が許容できる大きさに設定されて、記憶部６Ｍに記憶されている。許容値ΔＥｃは、被加工物Ｗの加工要求精度等により適宜決定されるものである。ΔＥ≦ΔＥｃである場合（ステップＳ１０７、Ｙｅｓ）、スピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化は許容範囲にあると判断できる。この場合、制御手段６は被加工物Ｗの切削加工動作を開始する（ステップＳ１０８）。すなわち、加工対象の被加工物Ｗを貼り付けたトレイ１２をチャックテーブル１０の保持部１１が保持した状態で、切削ブレード２１を回転させながら被加工物Ｗを切削する。
【００３５】
ΔＥ≦ΔＥｃでない場合、すなわち、ΔＥ＞ΔＥｃである場合（ステップＳ１０７、Ｎｏ）、スピンドル２２の伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化は許容範囲外であると判断できる。この場合、制御手段６は、現在の第二の位置座標Ｐ２を第一の位置座標Ｐ１として第一の座標記憶部６ＭＡに記憶させる。その後、制御手段６は、ΔＥ≦ΔＥｃになるまでステップＳ１０３からステップＳ１０７を繰り返す。この場合、位置誤差ΔＥは、最新のアイドリング動作の前後における第一の位置座標Ｐ１と第二の位置座標Ｐ２との誤差として求められる。
【００３６】
以上、本実施形態は、位置誤差が、温度変化によるスピンドルの伸縮又は切削ブレード駆動源の寸法変化が許容できる大きさになるまでアイドリング動作を繰り返す。このため、アイドリング動作を十分に行ったつもりで製品加工を行っても実際に製品を加工するまでは、温度変化によるスピンドル、切削ブレード駆動源（モータ）又はチャックテーブル等の伸縮が分かりにくいといったことを回避できる。その結果、本実施形態は、必要十分なアイドリング動作で、温度変化に起因したスピンドル又は切削ブレード駆動源等の寸法変化を安定させることができるとともに、アイドリング動作により前記寸法変化が許容できるようになったことを確認できる。このため、前記寸法変化が許容できる状態で切削加工動作を開始できる。その結果、精度の高い加工をより確実に実現することができる。また、製品加工において、小径の製品等でストロークが微細な場合であって、スピンドル又は切削ブレード駆動源等の寸法変化が安定したことの判断がつきにくい場合であっても、確実に前記寸法変化を安定させることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１ 切削装置
２ テーブル移動基台
３ 装置本体
６ 制御手段
６Ｍ 記憶部
６ＭＡ 第一座標記憶部
６ＭＢ 第二座標記憶部
６Ｐ 処理部
６ＰＡ 装置制御部
６ＰＢ 判断部
８ 切削ブレード移動基台
７ 操作手段
１０ チャックテーブル
１１ 保持部
１２ トレイ
２０ 切削手段
２１ 切削ブレード
２２ スピンドル
２３ ハウジング
２４ 切削液供給ノズル
３０ 撮像手段
４０ Ｘ軸移動手段
５０ Ｙ軸移動手段
６０ Ｚ軸移動手段
７０ θ軸回転手段
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に特徴領域が形成された被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された被加工物に切削液を供給しながら加工を行う切削手段と、
該チャックテーブルに対して該切削手段を割り出し送りする割り出し送り手段と、
該チャックテーブルを該割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、
該切削手段を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段と、
該切削手段の近傍に配設され該チャックテーブルに保持された該被加工物の特徴領域を撮像する撮像手段と、
チャックテーブルと割り出し送り手段と切削送り手段とを制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、
該制御手段は、
該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基いて検出された該特徴領域の位置座標を第一の位置座標として記憶する第一の座標記憶部と、
アイドリング動作遂行後の該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第二の位置座標として記憶する第二の座標記憶部と、
該第一の位置座標と該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっているか否かを判断する判断部とを備え、
該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、該制御手段は被加工物の切削加工動作を開始し、
該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、該制御手段はアイドリング動作を繰り返すように制御することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
該アイドリング動作は、
該切り込み手段により該切削手段が該被加工物に切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら該被加工物の切削加工動作を行う、請求項１に記載の切削装置。
【請求項１】
表面に特徴領域が形成された被加工物を上面に保持するチャックテーブルと、
該チャックテーブルに保持された被加工物に切削液を供給しながら加工を行う切削手段と、
該チャックテーブルに対して該切削手段を割り出し送りする割り出し送り手段と、
該チャックテーブルを該割り出し送り方向に直交する切削送り方向に移動するよう切削送りする切削送り手段と、
該切削手段を昇降させて所定位置に切り込み送りする切り込み送り手段と、
該切削手段の近傍に配設され該チャックテーブルに保持された該被加工物の特徴領域を撮像する撮像手段と、
チャックテーブルと割り出し送り手段と切削送り手段とを制御する制御手段と、を備えた切削装置であって、
該制御手段は、
該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基いて検出された該特徴領域の位置座標を第一の位置座標として記憶する第一の座標記憶部と、
アイドリング動作遂行後の該被加工物の特徴領域を該撮像手段により撮像し撮像された画像情報に基づいて検出された該特徴領域の位置座標を第二の位置座標として記憶する第二の座標記憶部と、
該第一の位置座標と該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっているか否かを判断する判断部とを備え、
該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていると判断した場合には、該制御手段は被加工物の切削加工動作を開始し、
該判断部が該第一の座標記憶部に記憶された該第一の位置座標と該第二の座標記憶部に記憶された該第二の位置座標との誤差が許容値以内に収まっていないと判断した場合には、該制御手段はアイドリング動作を繰り返すように制御することを特徴とする切削装置。
【請求項２】
該アイドリング動作は、
該切り込み手段により該切削手段が該被加工物に切り込まない位置に上昇した状態で、切削液を供給しながら該被加工物の切削加工動作を行う、請求項１に記載の切削装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１０３２１（Ｐ２０１３−１１０３２１Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５５３７９（Ｐ２０１１−２５５３７９）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００１３４０５１）株式会社ディスコ (2,397)
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