DE102021206465A1

DE102021206465A1 - Bearbeitungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102021206465A1
Application number: DE102021206465.5A
Authority: DE
Inventors: Yoshimasa Kojima
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2021-06-23
Publication date: 2021-12-30
Also published as: JP7475781B2; CN113927762A; JP2022010788A; KR20220001450A; TW202200963A; US20210402511A1; US11654509B2

Abstract

Eine Bearbeitungsvorrichtung enthält eine erste Abbildungseinheit über einem Einspanntisch, die eine Rückflächenseite eines Werkstücks abbildet, eine zweite Abbildungseinheit unter dem Einspanntisch, die eine Vorderflächenseite des Werkstücks in einem Bereich abbildet, der einem Bereich entspricht, der von der ersten Abbildungseinheit abgebildet wird, und ein Steuerteil, das in einer vorbestimmten Richtung entweder ein erstes Bild invertiert, das durch Abbilden einer bearbeiteten Nut auf der Rückflächenseite durch die erste Abbildungseinheit erhalten wurde, oder ein zweites Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut auf der Vorderflächenseite durch die zweite Abbildungseinheit erhalten wurde, in solch einer Weise, dass die Ausrichtungen des ersten Bilds und des zweiten Bilds einander entsprechen, und das eine Anzeigevorrichtung veranlasst, sowohl die bearbeitete Nut in dem ersten Bild als auch die bearbeitete Nut in dem zweiten Bild, die überlagert sind, anzuzeigen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bearbeitungsvorrichtung, die eine Rückflächenseite eines Werkstücks bearbeitet, an dem in einem Zustand, in dem die Vorderflächenseite des Werkstücks gehalten wird, Bauelemente auf der Vorderflächenseite ausgebildet werden.
Beschreibung des Standes der Technik
Halbleiterbauelementchips, die für elektrische Geräte wie Mobiltelefone und Personalcomputer verwendet werden, werden durch Bearbeitung eines Wafers (Werkstücks) hergestellt, der z.B. aus einem Halbleitermaterial wie Silizium gebildet ist und eine kreisförmige Scheibenform aufweist. Auf einer Vorderfläche des Werkstücks werden mehrere geplante Teilungslinien gesetzt, und in jedem der durch die mehreren geplanten Teilungslinien markierten Bereiche wird ein Bauelement wie ein integrierter Schaltkreis (IC), eine Großintegration (LSI) oder ein mikroelektromechanisches System (MEMS) gebildet. Um die Bauelementchips aus dem Werkstück herzustellen, wird das Werkstück z. B. durch Schleifen der Rückflächenseite des Werkstücks auf eine vorgegebene Dicke gedünnt. Danach wird das Werkstück entlang jeder geplanten Teilungslinie geschnitten, um das Werkstück in Einheiten von Bauelementen zu unterteilen. Somit werden die Bauelementchips hergestellt.
In einem Schneideschritt zum Schneiden des Werkstücks wird eine Schneidvorrichtung mit einer Schneideinheit, in der eine Schneidklinge an einem Ende einer Spindel montiert ist, und einem Einspanntisch, der das Werkstück unter einem Saugen hält, verwendet. In einem normalen Schneideschritt wird zunächst die Vorderflächenseite des Werkstücks nach oben gerichtet, und die Rückflächenseite des Werkstücks wird durch den Einspanntisch unter einem Saugen gehalten. Nachdem die Rückflächenseite gehalten wird, erfolgt die Ausrichtung durch Abbildung der Vorderflächenseite des Werkstücks durch eine erste Kamera, die über dem Einspanntisch angeordnet ist. Die erste Kamera verfügt über ein Abbildungselement wie einen CCD-Bildsensor (CCD: Charge-Coupled Device) oder einen CMOS-Bildsensor (CMOS: Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) zum Abbilden eines Objekts durch sichtbares Licht.
Die Ausrichtung der Positionskorrektur usw. des Werkstücks erfolgt auf der Grundlage des Ergebnisses der Abbildung der Vorderflächenseite des Werkstücks, auf der eine Ausrichtungsmarkierung oder dergleichen durch die erste Kamera gebildet wird. Nach der Ausrichtung wird das Werkstück mit der Schneidklinge entlang jeder geplanten Teilungslinie geschnitten. In den letzten Jahren sind jedoch im Zusammenhang mit der Diversifizierung der Bauelemente Fälle aufgetreten, in denen ein Werkstück von der Rückflächenseite des Werkstücks aus geschnitten wird (siehe z. B. japanische Patentoffenlegung Nr. 2006-140341). In diesem Fall ist die Vorderflächenseite des Werkstücks nach unten gerichtet und wird von einem Einspanntisch gehalten. Daher ist es unmöglich, eine Ausrichtungsmarkierung oder ähnliches abzubilden, wenn die Rückflächenseite des Werkstücks von der ersten Kamera, die über dem Einspanntisch angeordnet ist, abgebildet wird.
Daher wurde eine Schneidvorrichtung entwickelt, die einen Einspanntisch aus einem für sichtbares Licht transparenten Material und eine unter dem Einspanntisch angeordnete zweite Kamera für sichtbares Licht umfasst (siehe z.B. japanische Patentoffenlegung Nr. 2010-87141 ). Wenn der Einspanntisch, der aus einem für sichtbares Licht transparenten Material gebildet ist, verwendet wird, kann die Vorderflächenseite eines Werkstücks von der Unterseite des Einspanntischs aus in dem Zustand abgebildet werden, in dem die Vorderflächenseite des Werkstücks von dem Einspanntisch gehalten wird. In den letzten Jahren gab es ferne viele Möglichkeiten, mit einer Schneidklinge ein vergleichsweise hartes Halbleitersubstrat (z. B. Siliziumkarbid (SiC)-Substrat) zu schneiden, das für Halbleiterchips für Leistungsgeräte verwendet wird. In diesem Fall besteht die Sorge, dass die Bearbeitungsgenauigkeit sinkt, weil eine Schnittnut schräg zur Dickenrichtung des Substrats oder in einer verjüngten Weise gebildet wird.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Daher ist es wünschenswert zu prüfen, wie die Schnittnut ausgebildet ist, um die Bearbeitungsgenauigkeit zu kontrollieren. Mit der oben beschriebenen bestehenden Schneidvorrichtung ist jedoch nur die Prüfung eines Bilds der Vorderfläche des Werkstücks und eines Bilds der Rückfläche jeweils getrennt möglich. Aus diesem Grund prüft ein Bediener unter den gegenwärtigen Umständen eine bearbeitete Schnittnut visuell unter Verwendung eines Mikroskops oder dergleichen, nachdem die Schnittnut gebildet wurde. Bei der Durchführung der Sichtprüfung sinkt jedoch die Arbeitseffizienz, da die Arbeitszeit der Sichtprüfung nach der Ausbildung der Schnittnut zusätzlich benötigt wird. Die vorliegende Erfindung wird im Hinblick auf ein solches Problem getätigt und beabsichtigt, eine Bearbeitungsvorrichtung bereitzustellen, die es einem Bediener ermöglicht, die Bearbeitungsgenauigkeit einer Schnittnut an der Bearbeitungsvorrichtung zu überprüfen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Bearbeitungsvorrichtung bereitgestellt, die ein plattenförmiges Werkstück bearbeitet, in dem ein Bauelement in jedem einer Vielzahl von Bereichen angeordnet ist, die durch eine Vielzahl von geplanten Teilungslinien markiert sind, die in einer Vorderfläche des Werkstücks in einem Zustand angeordnet sind, in dem eine Seite der Vorderfläche des Werkstücks gehalten wird. Die Bearbeitungsvorrichtung enthält einen Einspanntisch, der eine Fläche und die andere Fläche, die sich auf einer der einen Fläche gegenüberliegenden Seite befindet, aufweist, hat eine plattenförmige Haltekomponente mit einem vorbestimmten Bereich, der aus einem transparenten Material von der einen Fläche zu der anderen Fläche gebildet ist, und die Seite der Vorderfläche des Werkstücks hält, eine Bearbeitungseinheit, die das Werkstück, dessen Vorderfläche von dem Einspanntisch gehalten wird, bearbeitet und bearbeitete Nuten in dem Werkstück ausbildet, und eine erste Abbildungseinheit, die ein erstes Abbildungselement aufweist, die über dem Einspanntisch angeordnet ist und eine Seite einer Rückfläche des von dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks abbildet. Die Bearbeitungsvorrichtung enthält ferner eine zweite Abbildungseinheit, die ein zweites Abbildungselement aufweist, die unter dem Einspanntisch angeordnet ist und durch die Haltekomponente die Seite der Vorderfläche des Werkstücks in einem Bereich abbildet, der einem Bereich entspricht, der von der ersten Abbildungseinheit in einer Dickenrichtung des Werkstücks abgebildet wird, eine Anzeigevorrichtung, die ein Bild des Werkstücks anzeigt, das von mindestens entweder der ersten Abbildungseinheit oder der zweiten Abbildungseinheit erfasst wurde, und ein Steuerteil, das eine Speichervorrichtung, in der ein Programm zum Ausführen von Bildbearbeitung gespeichert ist, und eine Verarbeitungsvorrichtung aufweist, die ein Bild gemäß dem Programm bearbeitet. Das Steuerteil invertiert in einer vorbestimmten Richtung entweder ein erstes Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Seite der Rückfläche gebildet ist, durch die erste Abbildungseinheit erhalten wurde, oder ein zweites Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Seite der Vorderfläche gebildet ist, durch die zweite Abbildungseinheit erhalten wurde, in solch einer Weise, dass die Ausrichtungen des ersten Bilds und des zweiten Bilds einander entsprechen. Das Steuerteil veranlasst die Anzeigevorrichtung, sowohl die bearbeitete Nut in dem ersten Bild als auch die bearbeitete Nut in dem zweiten Bild in einem Zustand anzuzeigen, in dem das erste Bild und das zweite Bild überlagert sind.
Das Steuerteil der Bearbeitungsvorrichtung gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung invertiert in der vorbestimmten Richtung entweder das erste Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Rückflächenseite gebildet ist, durch die erste Abbildungseinheit erhalten wurde, oder das zweite Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Vorderflächenseite gebildet ist, durch die zweite Abbildungseinheit erhalten wurde, in solch einer Weise, dass die Ausrichtungen des ersten Bilds und des zweiten Bilds einander entsprechen. Ferner veranlasst das Steuerteil die Anzeigevorrichtung, sowohl die bearbeitete Nut im ersten Bild als auch die bearbeitete Nut im zweiten Bild in dem Zustand anzuzeigen, in dem das erste Bild und das zweite Bild überlagert sind. Daher kann der Bediener die Bearbeitungsgenauigkeit der bearbeiteten Nut überprüfen, indem er die Position der bearbeiteten Nut auf der Rückflächenseite und die Position der bearbeiteten Nut auf der Vorderflächenseite in dem auf der Anzeigevorrichtung angezeigten Bild prüft. Dementsprechend besteht keine Notwendigkeit, das Werkstück von der Bearbeitungsvorrichtung zu einem Mikroskop zu transportieren und das Werkstück mit dem Mikroskop visuell zu überprüfen. Da die Bearbeitungsgenauigkeit an der Bearbeitungsvorrichtung überprüft werden kann, kann die Arbeitseffizienz im Vergleich zu dem Fall, in dem eine Sichtprüfung durchgeführt wird, verbessert werden.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und die Art, diese zu realisieren, werden ersichtlicher aus, und die Erfindung selbst wird am besten verstanden durch, ein Studium der folgenden Beschreibung und der angehängten Ansprüche unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen.
Figurenliste

1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schneidvorrichtung;
2 ist eine perspektivische Ansicht einer Werkstückeinheit;
3 ist eine perspektivische Ansicht eines Einspanntisches und so weiter;
4 ist eine seitliche Teilschnittansicht des Einspanntisches und so weiter;
5 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 4;
6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Z-Achsen-Bewegungsmechanismus und so weiter;
7 ist ein Diagramm, das veranschaulicht, wie Schnittnuten in dem Werkstück gebildet werden;
8A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines ersten Bilds zeigt;
8B ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines zweiten Bilds zeigt;
8C ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel eines Überlagerungsbilds zeigt;
9 ist ein Diagramm, das ein Schnittprofil der Schnittnut entsprechend 8C darstellt;
10 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Fugenprüfungsschritts;
11 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Überlagerungsbilds darstellt, das durch Überlagern des zweiten Bilds auf dem ersten Bild erhalten wird; und
12 ist eine perspektivische Ansicht einer Laserbearbeitungsvorrichtung.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Ausführungsformen gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Schneidvorrichtung (Bearbeitungsvorrichtung) 2 gemäß einer ersten Ausführungsform. In 1 ist ein Teil der Komponenten als Funktionsblockdiagramm dargestellt. Ferner sind eine X-Achsenrichtung (Bearbeitungsvorschubrichtung), eine Y-Achsenrichtung (Indexierungsvorschubrichtung) und eine Z-Achsenrichtung (vertikale Richtung, Einschneidevorschubrichtung), die für die folgende Erklärung verwendet werden, senkrecht zueinander. Die Schneidvorrichtung 2 enthält eine Basis 4, die die jeweiligen Komponenten lagert. An einem Eckteil an der Vorderseite (+ Y-Richtung) der Basis 4 ist eine Öffnung 4a ausgebildet, und in der Öffnung 4a ist ein Kassettenaufzug (nicht dargestellt) angeordnet. Eine Kassette 6 zum Aufnehmen einer Vielzahl von Werkstücken 11 (siehe 2) ist auf der oberen Fläche des Kassettenaufzugs angeordnet.
Das Werkstück 11 ist ein Wafer, der z. B. aus einem Halbleitermaterial wie Silizium gebildet ist und die Form einer kreisförmigen Scheibe (Plattenform) hat. Das Material, die Form, die Struktur, die Größe usw. des Werkstücks 11 sind jedoch nicht begrenzt. Es ist zum Beispiel auch möglich, ein Substrat oder ähnliches zu verwenden, das aus einem Material wie einem anderen Halbleiter, Keramik, Harz oder Metall als Werkstück 11 gebildet ist. Wie in 2 dargestellt, sind in einer Vorderfläche 11a des Werkstücks 11 mehrere geplante Teilungslinien (Straßen) 13 so angeordnet, dass sie sich gegenseitig schneiden. In jedem von mehreren Bereichen, die durch die mehreren geplanten Teilungslinien 13 abgegrenzt sind, wird ein Bauelement 15, wie z. B. ein IC, eine Ausrichtungsmarkierung (nicht dargestellt) usw., ausgebildet. Es gibt jedoch keine Beschränkung hinsichtlich der Art, Menge, Form, Struktur, Größe, Anordnung usw. der Bauelemente 15.
Ein Band (Schneideband) 17 mit einem größeren Durchmesser als das Werkstück 11 wird auf die Seite der Vorderfläche 11a des Werkstücks 11 geklebt. Das Band 17 ist aus einem transparenten Material gebildet, durch das sichtbares Licht durchgelassen wird. Das Band 17 hat z.B. eine Schicht-Stapel-Struktur mit einer Basisschicht und einer Klebeschicht (Klebstoffschicht). Die Basisschicht ist z. B. aus Polyolefin (PO) oder ähnlichem gebildet. Die Klebeschicht ist z. B. aus einem Klebstoffharz wie einem ultraviolett (UV)-härtenden Acrylharz. Die Klebeschichtseite des Bandes 17 wird auf die Seite der Vorderfläche 11a des Werkstücks 11 geklebt. Ein ringförmiger Rahmen 19, der aus Metall gebildet ist, ist am Umfangsteil des Bandes 17 befestigt. Das Werkstück 11 ist in der Kassette 6 in dem Zustand einer Werkstückeinheit 21 untergebracht, die durch den Rahmen 19 über das Band 17 gehalten wird. 2 ist eine perspektivische Ansicht der Werkstückeinheit 21.
Wie in 1 dargestellt, ist an der Rückseite (- Y-Richtung) der Öffnung 4a eine in X-Achsenrichtung lange Öffnung 4b ausgebildet. In der Öffnung 4b ist ein Einspanntisch 10 mit einer kreisförmigen Scheibenform angeordnet. Am Umfangsteil des Einspanntisches 10 ist eine kreisförmige ringförmige Rahmensaugplatte (nicht dargestellt) angeordnet, in der entlang der Umfangsrichtung diskret Saugöffnungen ausgebildet sind. Im Folgenden wird der Einspanntisch 10 usw. unter Bezugnahme auf die 3 bis 5 näher beschrieben. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Einspanntisches 10 und so weiter. 4 ist eine seitliche Teilschnittansicht des Einspanntisches 10 und so weiter. In 4 ist die Schraffur der Einfachheit halber weggelassen. 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Bereichs A in 4. In 5 ist ein Teil der Komponenten als Funktionsblockdiagramm dargestellt.
Der Einspanntisch 10 weist eine Haltekomponente 12 mit einer kreisförmigen Scheibenform (Plattenform) auf. Die Haltekomponente 12 enthält eine im Wesentlichen flache Fläche 12a und die andere Fläche 12b (siehe 5), die sich auf der der einen Fläche 12a gegenüberliegenden Seite befindet. Die Haltekomponente 12 ist aus einem transparenten Material gebildet, durch das sichtbares Licht durchgelassen wird, wie z. B. Sodaglas, Borosilikatglas oder Quarzglas. Im Inneren der Haltekomponente 12 sind mehrere Strömungspfade gebildet. Im Inneren der Haltekomponente 12 der vorliegenden Ausführungsform ist ein erster geradliniger Saugpfad 12c₁ so gebildet, dass er eine Mittelachse der Kreisscheibe durchquert, wenn die Haltekomponente 12 von oben betrachtet wird. Ferner ist ein zweiter Saugpfad 12c₂ mit einer geradlinigen Form so gebildet, dass er orthogonal zum ersten Saugpfad 12c₁ in Richtung der XY-Ebene verläuft.
Der erste Saugpfad 12c₁ und der zweite Saugpfad 12c₂ schneiden sich in einem Punkt 12c₃, der auf der Mittelachse der kreisförmigen Scheibe liegt, und verbinden sich miteinander. Am Umfangsteil der einen Fläche 12a sind in Umfangsrichtung mehrere Öffnungsteile 12d getrennt voneinander gebildet. Jeder Öffnungsteil 12d ist von der einen Fläche 12a bis zu einer vorbestimmten Tiefe gebildet, die die andere Fläche 12b nicht erreicht. Der Öffnungsteil 12d ist jeweils an beiden Endteilen des ersten Saugpfades 12c₁ und an beiden Endteilen des zweiten Saugpfades 12c₂ gebildet. Die jeweiligen Öffnungsteile 12d sind in Umfangsrichtung durch einen peripheren Saugpfad 12e verbunden, der in einer vorbestimmten Tiefe am Umfangsteil der Haltekomponente 12 gebildet ist.
An der Umfangsseite des Öffnungsteils 12d ist ein Saugpfad 12f gebildet, der sich in radialer Richtung erstreckt, und eine Saugquelle 14, wie z. B. ein Ejektor, ist mit dem Saugpfad 12f verbunden (siehe 5). Wenn die Saugquelle 14 betrieben wird, um einen Unterdruck zu erzeugen, wird der Unterdruck an den Öffnungsteilen 12d erzeugt. Die eine Fläche 12a fungiert daher als Haltefläche, die die Werkstückeinheit 21 (Werkstück 11) unter einem Saugen (bzw. Saugwirkung) hält. Ferner wird ein Teil des einfallenden Lichts an den Strömungspfaden der Haltekomponente 12, wie dem ersten Saugpfad 12c₁, dem zweiten Saugpfad 12c₂, den Öffnungsteilen 12d, dem peripheren Saugpfad 12e und dem Saugpfad 12f gestreut oder reflektiert. Daher sind die Strömungspfade der Haltekomponente 12 bei Betrachtung von der einen Fläche 12a oder der anderen Fläche 12b aus für sichtbares Licht nicht vollständig transparent und teilweise lichtdurchlässig und teilweise undurchsichtig.
Bestimmte Bereiche mit Ausnahme der Strömungspfade in der Haltekomponente 12 sind jedoch von der einen Fläche 12a zur anderen Fläche 12b transparent. Beispielsweise sind Bereiche, die sich aus der Unterteilung in Viertel durch den ersten Saugpfad 12c₁ und den zweiten Saugpfad 12c₂ ergeben und in radialer Richtung der Haltekomponente 12 in Bezug auf den peripheren Saugpfad 12e innen liegen, von der einen Fläche 12a bis zur anderen Fläche 12b transparent. Am Umfang der Haltekomponente 12 ist ein kreisförmiger, zylindrischer Rahmenkörper 16 angeordnet, der aus einem metallischen Werkstoff, wie z.B. Edelstahl, gebildet ist. Am oberen Teil des Rahmenkörpers 16 ist ein Öffnungsteil 16a gebildet (siehe 5), und die Haltekomponente 12 ist so angeordnet, dass sie den Öffnungsteil 16a schließt.
Wie in 3 und 4 dargestellt, wird der Rahmenkörper 16 von einem X-Achsen-Bewegungstisch 18 gelagert. Der X-Achsen-Bewegungstisch 18 enthält eine Bodenplatte 18a, die aus der Z-Achsenrichtung gesehen eine rechteckige Form hat. Das untere Ende einer Seitenplatte 18b mit einer rechteckigen Form in Y-Achsenrichtung ist mit einem Ende der Bodenplatte 18a an der Vorderseite (+ Y-Richtung) verbunden. Ein Ende auf der Vorderseite in einer oberen Platte 18c, die die gleiche rechteckige Form wie die Bodenplatte 18a in Z-Achsenrichtung hat, ist mit dem oberen Ende der Seitenplatte 18b verbunden. Zwischen der Bodenplatte 18a und der oberen Platte 18c ist ein Raum 18d gebildet, in dem ein Ende auf der Rückseite (- Y-Richtung) und beide Enden in X-Achsenrichtung offen sind.
An der Unterseite (Z-Achsenrichtung) der Bodenplatte 18a ist ein Paar X-Achsen-Führungsschienen 20 im Wesentlichen parallel zur X-Achsenrichtung so angeordnet, dass die Bodenplatte 18a darauf gleiten kann. Das Paar X-Achsen-Führungsschienen 20 ist an der Oberseite einer stationären Basis (nicht dargestellt) befestigt. Eine X-Achsen-Linearskala 20a, die zur Erfassung der Position des X-Achsen-Bewegungstisches 18 in X-Achsenrichtung verwendet wird, ist an einer Position benachbart zu der X-Achsen-Führungsschiene 20 angeordnet. Ferner ist an der Unterseite des X-Achsen-Bewegungstisches 18 ein Lesekopf (nicht dargestellt) angeordnet.
Zum Zeitpunkt der Bewegung des X-Achsen-Bewegungstisches 18 werden die Position (Koordinate) des X-Achsen-Bewegungstisches 18 in der X-Achsenrichtung und der Betrag der Bewegung davon in der X-Achsenrichtung durch Erfassen der Skala der X-Achsen-Linearskala 20a durch den Lesekopf berechnet. An der Unterseite der Bodenplatte 18a des X-Achsen-Bewegungstisches 18 ist ein Mutterteil (nicht dargestellt) angeordnet, und eine im Wesentlichen parallel zu den X-Achsen-Führungsschienen 20 verlaufende X-Achsen-Kugelspindel 22 ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden.
Ein X-Achsen-Impulsmotor 24 ist mit einem Endteil der X-Achsen-Kugelspindel 22 verbunden. Wenn die X-Achsen-Kugelspindel 22 durch den X-Achsen-Impulsmotor 24 gedreht wird, bewegt sich der X-Achsen-Bewegungstisch 18 in X-Achsenrichtung entlang der X-Achsen-Führungsschienen 20. Die X-Achsen-Führungsschienen 20, die X-Achsen-Kugelspindel 22, der X-Achsen-Impulsmotor 24 usw. bilden einen X-Achsen-Bewegungsmechanismus 26, der den X-Achsen-Bewegungstisch 18 bewegt. Auf der Oberseite der oberen Platte 18c des X-Achsen-Bewegungstischs 18 wird der Rahmenkörper 16 von der oberen Platte 18c um eine im Wesentlichen parallel zur Z-Achsenrichtung verlaufende Drehachse drehbar gelagert. Der Rahmenkörper 16 enthält einen Rollenteil 16b, das eine kreisförmige zylindrische Seitenfläche ist. Der Rollenteil 16b befindet sich an der Oberseite relativ zur oberen Platte 18c, wenn der Rahmenkörper 16 durch den X-Achsen-Bewegungstisch 18 gelagert wird.
An der Seitenplatte 18b des X-Achsen-Bewegungstisches 18 ist eine Rotationsantriebsquelle 30 wie z. B. ein Motor angeordnet. Eine Riemenscheibe 30a ist an der Rotationsachse der Rotationsantriebsquelle 30 angeordnet. Ein rotierender Endlosriemen (Riemen 28) ist um die Riemenscheibe 30a und den Rollenteil 16b gespannt. Wenn die Rotationsantriebsquelle 30 betätigt wird, um die Riemenscheibe 30a zu drehen, dreht sich der Rahmenkörper 16 um die Rotationsachse im Wesentlichen parallel zur Z-Achsenrichtung durch eine über den Riemen 28 übertragene Kraft. Durch die Steuerung der Drehung der Riemenscheibe 30a kann der Einspanntisch 10 um jeden beliebigen Winkel um die Drehachse gedreht werden.
Ein Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 32 ist auf einer verlängerten Linie des X-Achsen-Bewegungsmechanismus 26 in der X-Achsenrichtung angeordnet. Der Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 32 enthält ein Paar von Y-Achsen-Führungsschienen 34, die im Wesentlichen parallel zur Y-Achsenrichtung verlaufen. Das Paar Y-Achsen-Führungsschienen 34 ist an der Oberseite der stationären Basis befestigt (nicht abgebildet). Ein Y-Achsen-Bewegungstisch 36 ist verschiebbar auf den Y-Achsen-Führungsschienen 34 angebracht. An der Unterseite des Y-Achsen-Bewegungstischs 36 ist ein Mutterteil (nicht dargestellt) angeordnet, und eine im Wesentlichen parallel zu den Y-Achsen-Führungsschienen 34 verlaufende Y-Achsen-Kugelspindel 38 ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden.
Ein Y-Achsen-Impulsmotor 40 ist mit einem Endteil der Y-Achsen-Kugelspindel 38 verbunden. Wenn die Y-Achsen-Kugelspindel 38 durch den Y-Achsen-Impulsmotor 40 gedreht wird, bewegt sich der Y-Achsen-Bewegungstisch 36 in Y-Achsenrichtung entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 34. Eine Y-Achsen-Linearskala (nicht dargestellt), die zur Erfassung der Position des Y-Achsen-Bewegungstisches 36 in Y-Achsenrichtung verwendet wird, ist an einer Position benachbart zur Y-Achsen-Führungsschiene 34 angeordnet. Ferner ist an der Unterseite des Y-Achsen-Bewegungstisches 36 ein Lesekopf (nicht dargestellt) angeordnet.
Zum Zeitpunkt der Bewegung des Y-Achsen-Bewegungstischs 36 werden die Position (Koordinate) des Y-Achsen-Bewegungstischs 36 in Y-Achsenrichtung und der Betrag der Bewegung davon in Y-Achsenrichtung durch Erfassen der Skala der Y-Achsen-Linearskala durch den Lesekopf berechnet. Ein Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 42 ist auf der oberen Fläche des Y-Achsen-Bewegungstisches 36 angeordnet. 6 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 42 und so weiter. Der Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 42 hat eine Trägerstruktur 42a, die an der Oberseite des Y-Achsen-Bewegungstisches 36 befestigt ist.
Ein Paar Z-Achsen-Führungsschienen 44, die im Wesentlichen parallel zur Z-Achsenrichtung verlaufen, sind an der Seitenfläche der Trägerstruktur 42a auf der Seite des X-Achsen-Bewegungstischs 18 befestigt. Eine Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 ist verschiebbar an den Z-Achsen-Führungsschienen 44 angebracht. An der Rückflächenseite der Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 (auf der Seite der Z-Achsen-Führungsschienen 44) ist ein Mutterteil (nicht dargestellt) angeordnet, und eine im Wesentlichen parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 44 verlaufende Z-Achsen-Kugelspindel 48 ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden.
Ein Z-Achsen-Impulsmotor 50 ist mit einem Endteil der Z-Achsen-Kugelspindel 48 verbunden. Wenn die Z-Achsen-Kugelspindel 48 durch den Z-Achsen-Impulsmotor 50 gedreht wird, bewegt sich die Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 in Z-Achsenrichtung entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 44. Eine Z-Achsen-Linearskala (nicht abgebildet) ist an einer Position benachbart zu den Z-Achsen-Führungsschienen 44 angeordnet, und ein Lesekopf (nicht abgebildet) ist an der Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 auf der Seite der Z-Achsen-Führungsschienen 44 angeordnet. Zum Zeitpunkt der Bewegung der Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 wird die Position (Koordinate) der Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 in der Z-Achsenrichtung usw. durch Erfassen der Skala der Z-Achsen-Linearskala durch den Lesekopf berechnet.
Eine unterseitige Abbildungseinheit (zweite Abbildungseinheit) 54 ist an der Z-Achsen-Bewegungsplatte 46 unter Zwischenschaltung eines in X-Achsenrichtung langen Trägerarms 52 befestigt. Die unterseitige Abbildungseinheit 54 der vorliegenden Ausführungsform enthält eine Kamera mit niedriger Vergrößerung 56 und eine Kamera mit hoher Vergrößerung 58. Sowohl die Kamera 56 mit niedriger Vergrößerung als auch die Kamera 58 mit hoher Vergrößerung haben jeweils ein vorbestimmtes optisches System mit einer Sammellinse usw. und ein Abbildungselement (zweites Abbildungselement) wie einen CCD-Bildsensor oder einen CMOS-Bildsensor.
Die unterseitige Abbildungseinheit 54 ist relativ zum Einspanntisch 10 an der Unterseite angeordnet und ist gegenüberliegend zu der anderen Fläche 12b in solch einer Weise angeordnet, dass die optische Achse jeder Sammellinse im Wesentlichen senkrecht zu der anderen Fläche 12b der Haltekomponente 12 ist. An einer lateralen Seite der Kamera 56 mit niedriger Vergrößerung ist eine Beleuchtungsvorrichtung 56a angeordnet, die ein auf der Oberseite angeordnetes Objekt (z.B. Werkstück 11) mit sichtbarem Licht bestrahlt. In ähnlicher Weise ist eine Beleuchtungsvorrichtung 58a auch an einer Seite der Kamera 58 mit hoher Vergrößerung angeordnet.
Bei der Abbildung des Werkstücks 11 durch die unterseitige Abbildungseinheit 54 wird der X-Achsen-Bewegungstisch 18 zur Seite des Y-Achsen-Bewegungstischs 36 bewegt und die unterseitige Abbildungseinheit 54 wird in dem Raum 18d angeordnet. Dann wird das Werkstück 11, das sich auf der Seite der einen Fläche 12a der Haltekomponente 12 befindet, von der unteren Seite durch die Haltekomponente 12 hindurch abgebildet. Auf diese Weise kann ein normales Bild (d.h. ein Bild, wie es tatsächlich gesehen wird) von der Seite der Vorderfläche 11a erfasst werden. Die unterseitige Abbildungseinheit 54 muss nicht unbedingt die beiden Kameras der niedrigen Vergrößerung 56 und der hohen Vergrößerung 58 aufweisen. Die unterseitige Abbildungseinheit 54 kann auch nur eine Kamera mit einer vorgegebenen Vergrößerung haben.
Im Folgenden werden, unter Bezugnahme auf 1, weitere Komponenten der Schneidvorrichtung 2 beschrieben. Auf der Seite in + X-Richtung und der Seite in - X-Richtung, relativ zu der oberen Platte 18c des X-Achsen-Bewegungstischs 18, ist eine ziehharmonikaförmige, staubdichte und tropfsichere Abdeckung, die sich frei ausdehnen und zusammenziehen kann, so angebracht, dass sie die Öffnung 4b abdeckt. Über der Öffnung 4b ist eine torförmige Trägerstruktur 4c angeordnet, die die Öffnung 4b überspannt. Zwei Bearbeitungseinheit-Bewegungsmechanismen (Indexierungsvorschubeinheit, Einschneidvorschubeinheit) 60 sind auf einer Seitenfläche angeordnet, die sich auf der Seite der Öffnung 4a in den Seitenflächen der Trägerstruktur 4c befindet.
Die jeweiligen Bearbeitungseinheit-Bewegungsmechanismen 60 teilen sich ein Paar Y-Achsen-Führungsschienen 62, die an der einen Seitenfläche der Trägerstruktur 4c befestigt sind und im Wesentlichen parallel zur Y-Achsenrichtung verlaufen. Zwei Y-Achsen-Bewegungsplatten 64 sind in solch einer Weise an den Y-Achsen-Führungsschienen 62 befestigt, dass sie unabhängig voneinander gleiten können. Ein Mutterteil (nicht abgebildet) ist auf einer Fläche der Y-Achsen-Bewegungsplatte 64 angeordnet, die sich auf der Seite der Trägerstruktur 4c befindet, und eine Y-Achsen-Kugelspindel 66, die im Wesentlichen parallel zu den Y-Achsen-Führungsschienen 62 ist, ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden. Die Mutterteile der jeweiligen Y-Achsen-Bewegungsplatten 64 sind mit den verschiedenen Y-Achsen-Kugelspindeln 66 verbunden.
Ein Y-Achsen-Impulsmotor 68 ist mit einem Endteil jeder Y-Achsen-Kugelspindel 66 verbunden. Wenn die Y-Achsen-Kugelspindel 66 durch den Y-Achsen-Impulsmotor 68 gedreht wird, bewegt sich die Y-Achsen-Bewegungsplatte 64 in Y-Achsenrichtung entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 62. Ein Paar von Z-Achsen-Führungsschienen 72, die im Wesentlichen parallel zur Z-Achsenrichtung verlaufen, sind jeweils auf der anderen Fläche jeder Y-Achsen-Bewegungsplatte 64 angeordnet, die sich auf der gegenüberliegenden Seite zu der Trägerstruktur 4c befindet. Die Z-Achsen-Bewegungsplatten 70 sind gleitbar an den Z-Achsen-Führungsschienen 72 befestigt.
Ein Mutterteil (nicht abgebildet) ist auf einer Fläche der Z-Achsen-Bewegungsplatte 70 angeordnet, die sich auf der Seite der Trägerstruktur 4c befindet, und eine Z-Achsen-Kugelspindel 74, die parallel zu den Z-Achsen-Führungsschienen 72 ist, ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden. Ein Z-Achsen-Impulsmotor 76 ist mit einem Endteil der Z-Achsen-Kugelspindel 74 verbunden. Wenn die Z-Achsen-Kugelspindel 74 durch den Z-Achsen-Impulsmotor 76 gedreht wird, bewegt sich die Z-Achsen-Bewegungsplatte 70 in Z-Achsenrichtung entlang der Z-Achsen-Führungsschienen 72.
Schneideinheiten (Bearbeitungseinheiten) 78 sind an den unteren Teilen der Z-Achsen-Bewegungsplatten 70 angeordnet. Die Schneideinheit 78 enthält ein zylindrisches Spindelgehäuse 80. Ein Teil einer Spindel 82a (siehe 7) mit einer im Wesentlichen kreisförmigen Säulenform ist drehbar in dem Spindelgehäuse 80 untergebracht. Ein Rotationsantriebsmechanismus (nicht dargestellt) wie z. B. ein Motor, der die Spindel 82a dreht, ist an einem Endteil der Spindel 82a angeordnet. Ferner ist an dem anderen Endteil der Spindel 82a eine Schneidklinge 82b mit einer kreisförmigen ringförmigen Schneidkante angebracht.
Wenn das Werkstück 11 durch die Schneidklinge 82b geschnitten (bearbeitet) wird, wird zunächst die Vorderfläche 11a des Werkstücks 11 durch den Einspanntisch 10 unter einem Saugen gehalten, und danach werden die geplanten Teilungslinien 13 im Wesentlichen parallel zur X-Achsenrichtung positioniert. Dann wird der Einspanntisch 10 entlang der X-Achsenrichtung in dem Zustand bewegt, in dem das untere Ende der rotierenden Schneidklinge 82b zwischen der Vorderfläche 11a und der einen Fläche 12a der Haltekomponente 12 positioniert ist. Dabei wird, wie in 7 dargestellt, das Werkstück 11 geschnitten, und es werden Schnittnuten (bearbeitete Nuten) 11c gebildet. 7 ist ein Diagramm, das zeigt, wie die Schnittnuten 11c im Werkstück 11 gebildet werden.
Bei den Schnittnuten 11c der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich um so genannte vollständig geschnittene Nuten, die von einer Rückfläche 11b zur Vorderfläche 11a verlaufen. In einigen Fällen ist die Schnittnut 11c schräg zur Dickenrichtung des Werkstücks 11 oder verjüngt gebildet, wenn die Schnittnut 11c von der Rückfläche 11b zur Vorderfläche 11a verläuft. Es ist daher erwünscht zu überprüfen, wie die Schnittnut 11c in dem Werkstück 11 an der Schneidvorrichtung 2 gebildet ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Form der Schnittnut 11c unter Verwendung der oben beschriebenen unterseitigen Abbildungseinheit 54 und einer oberseitigen Abbildungseinheit (erste Abbildungseinheit) 84 überprüft.
Die oberseitigen Abbildungseinheiten 84 sind mit den unteren Teilen der Z-Achsen-Bewegungsplatten 70 so verbunden, dass sie benachbart zu der Schneideinheit 78 sind. Die oberseitige Abbildungseinheit 84 hat ein vorbestimmtes optisches System mit einer Sammellinse usw. und ein Abbildungselement (erstes Abbildungselement). Die oberseitige Abbildungseinheit 84 ist über dem Einspanntisch 10 angeordnet und ist gegenüberliegend der einen Fläche 12a der Haltekomponente 12 so eingestellt, dass die optische Achse der Sammellinse im Wesentlichen senkrecht zu der einen Fläche 12a steht. Die oberseitige Abbildungseinheit 84 bildet die Rückfläche 11b des Werkstücks 11 ab, bei dem die Seite der Vorderfläche 11a von der einen Fläche 12a gehalten wird. Auf diese Weise kann ein normales Bild von der Seite der Rückfläche 11b erfasst werden.
Eine Öffnung 4d ist an einer Position ausgebildet, die sich auf der gegenüberliegenden Seite der Öffnung 4a in Bezug auf die Öffnung 4b befindet. In der Öffnung 4d ist eine Reinigungseinheit 86 zum Reinigen des Werkstücks 11 usw. nach dem Schneiden angeordnet. Die Reinigungseinheit 86 enthält einen Reinigungstisch 88, der das Werkstück 11 unter einem Saugen hält, und eine Düse 90 mit einer Strahlöffnung, die dem Reinigungstisch 88 gegenüberliegend angeordnet ist. Ein in der Abbildung nicht dargestelltes Gehäuse ist auf der Basis 4 angeordnet, und ein Touchpanel (Anzeigevorrichtung) 92, das sowohl als Eingabeteil als auch als Anzeigeteil dient, ist auf einer Seitenfläche der Vorderseite des Gehäuses angeordnet. Auf dem Touchpanel 92 werden ein Bild, das durch zumindest die unterseitige Abbildungseinheit 54 oder die oberseitige Abbildungseinheit 84 erfasst wurde, Bearbeitungsbedingungen, eine grafische Benutzeroberfläche (GUI) usw. angezeigt. Der Eingabeteil und der Anzeigeteil können voneinander getrennt sein. In diesem Fall sind anstelle des Touchpanels 92 eine Anzeigevorrichtung, wie z.B. ein Videomonitor oder ein Computerbildschirm, und eine Eingabevorrichtung, wie z.B. eine Tastatur und eine Maus, die als Benutzerschnittstelle dient, z.B. an der Seitenfläche der Vorderseite des Gehäuses angeordnet.
Die Schneidevorrichtung 2 enthält ein Steuerteil 94, das die Saugquelle 14, den X-Achsen-Bewegungsmechanismus 26, die Rotationsantriebsquelle 30, den Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 32, den Z-Achsen-Bewegungsmechanismus 42, die unterseitige Abbildungseinheit 54, die Bearbeitungseinheit-Bewegungsmechanismen 60, die oberseitigen Abbildungseinheiten 84, die Schneideinheiten 78, das Touchpanel 92 usw. steuert. Beispielsweise ist das Steuerteil 94 durch einen Computer konfiguriert, der eine Verarbeitungsvorrichtung wie einen Prozessor, typischerweise eine Zentraleinheit (CPU), eine Hauptspeichervorrichtung wie einen dynamischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), einen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM) und einen Festwertspeicher (ROM) sowie eine Hilfsspeichervorrichtung wie einen Flash-Speicher, ein Festplattenlaufwerk und ein Festkörperlaufwerk enthält.
Software, die ein vorbestimmtes Programm enthält, wird in der Hilfsspeichervorrichtung gespeichert. Die Funktionen des Steuerteils 94 werden implementiert, indem die Verarbeitungsvorrichtung veranlasst wird, gemäß dieser Software zu arbeiten. Ein Teil der Hilfsspeichervorrichtung fungiert als Speichereinrichtung 96, die ein Programm speichert, das die Verarbeitungsvorrichtung veranlasst, eine vorgegebene Bildverarbeitung durchzuführen. Die Verarbeitungsvorrichtung verarbeitet ein Bild gemäß diesem Programm, und dadurch wird das Bild in Bezug auf eine vorbestimmte Richtung invertiert. Durch die Bildverarbeitung wird zum Beispiel ein Bild der Seite der Vorderfläche 11a in X-Achsenrichtung invertiert (Links-Rechts-Inversion). Ein Beispiel für einen Algorithmus zur Invertierung eines Bilds in X-Achsenrichtung wird hier einfach beschrieben.
Es wird der Fall betrachtet, in dem die Koordinaten der vier Ecken des Bilds ((x₁, y₁), (x₁, y₂), (x₂, y₁), and (x₂, y₂). sind. In diesem Fall werden ein Pixelwert am Pixel von (x₁, y₁) und ein Pixelwert am Pixel von (x₂, y₁) in Bezug auf ((x₁ + x₂)/2, y₁) vertauscht. Das Bild kann in Bezug auf die X-Achsenrichtung invertiert werden, indem eine ähnliche Operation auch an Pixeln anderer Koordinaten in Bezug auf die Gerade durchgeführt wird, die durch ((x₁ + x₂)/2, y₁) verläuft und parallel zur Y-Achse ist. Das Verfahren zur Bildinvertierung ist nicht auf dieses Beispiel beschränkt, und es kann auch ein anderer Algorithmus zur Invertierung eines Bilds in einer vorgegebenen Richtung verwendet werden. Ferner führt die Verarbeitungsvorrichtung gemäß dem oben beschriebenen Programm eine Bildverarbeitung durch, bei der eine Merkmalserkennung an einem Bild unter Verwendung eines Merkmalserkennungsalgorithmus zur Kantenerkennung oder ähnlichem durchgeführt wird oder ein Bild in ein durchsichtiges Bild umgewandelt wird. Zum Beispiel werden die Positionen der Endteile in Breitenrichtung bezüglich der Schnittnut 11c, die in einem Bild enthalten ist, durch die Kantenerkennung identifiziert. In der vorliegenden Ausführungsform wird die Form der Schnittnut 11c mit Hilfe der Kantenerkennung und der Inversionsverarbeitung überprüft.
Zu diesem Zweck wird zunächst ein Rückflächenbild (erstes Bild) 23b (siehe 8A) durch Abbildung einer Schnittnut 11c₁, die auf der Seite der Rückfläche 11b gebildet ist, durch die oberseitige Abbildungseinheit 84 erfasst. Anschließend wird eine Schnittnut 11c₂, die auf der Seite der Vorderfläche 11a in einem Bereich gebildet ist, der dem Bereich entspricht, der durch die oberseitige Abbildungseinheit 84 in Dickenrichtung des Werkstücks 11 abgebildet wurde, durch die unterseitige Abbildungseinheit 54 abgebildet. Auf diese Weise wird ein Vorderflächenbild (zweites Bild) 23a (siehe 8B) erfasst. Danach führt das Steuerteil 94 die Kantenerkennung für jedes Bild durch und invertiert entweder das Rückflächenbild 23b oder das Vorderflächenbild 23a in einer vorbestimmten Richtung in einer solchen Weise, dass die Ausrichtungen des Rückflächenbilds 23b und des Vorderflächenbilds 23a einander entsprechen. Dadurch wird ein Überlagerungsbild 23c erzeugt, in dem das Rückflächenbild 23b und das Vorderflächenbild 23a, für die jeweils die Kantenerkennung durchgeführt wurde, überlagert sind.
Zum Beispiel erzeugt das Steuerteil 94 das Überlagerungsbild 23c (siehe 8C), indem es das Vorderflächenbild 23a in X-Achsenrichtung invertiert und das Vorderflächenbild 23a auf dem Rückflächenbild 23b überlagert, und veranlasst das Touchpanel 92, das Überlagerungsbild 23c anzuzeigen. In dem Überlagerungsbild 23c werden sowohl die Schnittnut 11c₁ in dem Rückflächenbild 23b als auch die Schnittnut 11c₂ in dem Vorderflächenbild 23a (genauer gesagt, Kantenteile von beiden) angezeigt. 8A ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Rückflächenbilds 23b zeigt, und 8B ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Vorderflächenbilds 23a zeigt. 8C ist ein schematisches Diagramm, das ein Beispiel des Überlagerungsbilds 23c darstellt.
In dem in 8C dargestellten Beispiel weicht die Position der Mitte der Schnittnut 11c zwischen der Rückfläche 11b und der Vorderfläche 11a ab. Es liegt also ein so genannter Schrägschnitt vor. 9 ist ein Diagramm, das ein Schnittprofil der Schnittnut 11c entsprechend 8C zeigt. Das in 9 dargestellte Diagramm wurde durch Simulation auf der Grundlage von 8A und 8B erstellt. In 9 zeigen gestrichelte Linien die Positionen der Kanten der Schnittnut 11c an, und eine durchgezogene Linie zeigt die Position der Mitte der Schnittnut 11c an. Außerdem gibt die Ordinatenachse die Dicke des Werkstücks 11 an. Die Höhenposition der Vorderfläche 11a entspricht Z = 0 (µm), und die Höhenposition der Rückfläche 11b entspricht Z = 800 (µm). Außerdem gibt die Abszissenachse die Position in Y-Achsenrichtung an.
Ein Bediener kann die Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittnut 11c überprüfen, indem er die Position der Schnittnut 11c₁ auf der Seite der Rückfläche 11b und die Position der Schnittnut 11c₂ auf der Seite der Vorderfläche 11a mit dem auf dem Touchpanel 92 angezeigten Überlagerungsbild 23c prüft. Daher besteht bei Verwendung der Schneidvorrichtung 2 keine Notwendigkeit, das Werkstück 11, in dem die Schnittnut 11c gebildet ist, aus der Schneidvorrichtung 2 herauszunehmen und das Werkstück 11 zu einem Mikroskop zu befördern und das Werkstück 11 mit dem Mikroskop visuell zu überprüfen. Da die Bearbeitungsgenauigkeit an der Schneidvorrichtung 2 überprüft werden kann, kann die Arbeitseffizienz im Vergleich zu dem Fall verbessert werden, in dem das Werkstück 11 aus der Schneidvorrichtung 2 herausgenommen wird und die visuelle Prüfung durch das Mikroskop durchgeführt wird.
Das Steuerteil 94 kann das Rückflächenbild 23b in der X-Achsenrichtung anstelle des Vorderflächenbilds 23a invertieren. Ferner kann das Steuerteil 94 das Überlagerungsbild 23c durch Überlagerung des Rückflächenbilds 23b auf dem Vorderflächenbild 23a erzeugen. Ferner kann das Vorderflächenbild 23a zusätzlich zu der Schnittnut 11c die Vorrichtung 15, eine Ausrichtungsmarkierung usw. enthalten. Ferner kann das Steuerteil 94 das Überlagerungsbild 23c unter Verwendung der Transmissionsbildumwandlungsverarbeitung und der Inversionsverarbeitung erzeugen. Nachdem die Inversionsverarbeitung entsprechend ausgeführt wurde, kann das Überlagerungsbild 23c durch Überlagerung des Vorderflächenbilds 23a in einem semitransmissiven Zustand auf dem Rückflächenbild 23b erzeugt werden, oder das Überlagerungsbild 23c kann durch Überlagerung des Rückflächenbilds 23b in einem semitransmissiven Zustand auf dem Vorderflächenbild 23a erzeugt werden.
Nachfolgend wird ein Bearbeitungsverfahren für das Werkstück 11 beschrieben. Zunächst wird das Werkstück 21 so auf die eine Fläche 12a des Einspanntisches 10 aufgesetzt, dass die Seite der Rückfläche 11b nach oben freiliegt (Platzierungsschritt S10). Nach dem Platzierungsschritt S10 wird die Saugquelle 14 betätigt, um die Seite der Vorderfläche 11a des Werkstücks 11 durch die eine Fläche 12a unter Zwischenschaltung des Bandes 17 zu halten und den Rahmen 19 durch die Rahmensaugplatte (nicht dargestellt) zu halten (Halteschritt S20). Nach dem Halteschritt S20 wird ein Lernschritt S30 ausgeführt.
Im Lernschritt S30 wird zum Beispiel die Seite der Vorderfläche 11a mit der unterseitigen Abbildungseinheit 54 abgebildet. Dann sucht der Bediener in dem Zustand, in dem ein Bild, das durch Umwandeln des erfassten Bilds in ein Spiegelbild erhalten wurde, auf dem Touchpanel 92 in Echtzeit angezeigt wird, nach einer Ausrichtungsmarkierung (nicht dargestellt) auf der Seite der Vorderfläche 11a. Nachdem die gewünschte Ausrichtungsmarkierung gefunden wurde, wird ein Bild der Seite der Vorderfläche 11a, die diese Ausrichtungsmarkierung enthält, von der unterseitigen Abbildungseinheit 54 erfasst. Die Form, die Koordinaten usw. der Ausrichtungsmarkierung werden z.B. in der Speichereinrichtung 96 als Vorlage für den Musterabgleich gespeichert. Ferner werden der Abstand zwischen der Ausrichtungsmarkierung und der Mittellinie der geplanten Teilungslinie 13 sowie der Abstand zwischen zwei in Y-Achsenrichtung benachbarten geplanten Teilungslinien 13 (Straßenabstand) in der Speichereinrichtung 96 gespeichert. Die jeweils gespeicherten Koordinaten sind XY-Koordinaten, die mit dem oben beschriebenen Punkt 12c₃ als Ursprung definiert sind.
Nach dem Lernschritt S30 wird die Ausrichtung des Werkstücks 11 durchgeführt (Ausrichtungsschritt S40). Auch im Ausrichtungsschritt S40 führt der Bediener den Betrieb in dem Zustand aus, in dem ein Bild, das durch Umwandeln eines normalen Bilds der Seite der Vorderfläche 11a, das von der unterseitigen Abbildungseinheit 54 erfasst wurde, in ein Spiegelbild erhalten wird, auf dem Touchpanel 92 in Echtzeit angezeigt wird. In dem Ausrichtungsschritt S40 werden zunächst Bilder der Seite der Vorderfläche 11a unter Verwendung der unterseitigen Abbildungseinheit 54 an mehreren voneinander getrennten Stellen in einer geplanten Teilungslinie 13 entlang der X-Achsenrichtung erfasst.
Dann wird in den Bildern der Seite der Vorderfläche 11a, die an den mehreren Stellen erfasst wurden, das gleiche Muster wie die Ausrichtungsmarkierung, die als Vorlage gespeichert wurde, durch eine vorgegebene Verarbeitung, wie z. B. Mustervergleich, erkannt. Basierend auf dem erkannten gleichen Muster wie die Ausrichtungsmarkierung wird die Abweichung der geplanten Teilungslinie 13 in der θ-Richtung um die Mittelachse der Haltekomponente 12 identifiziert. Daraufhin wird die Rotationsantriebsquelle 30 betätigt und der Riemen 28 wird um einen vorbestimmten Betrag gedreht, um die Abweichung der geplanten Teilungslinie 13 in der θ-Richtung zu korrigieren. Dadurch wird die geplante Teilungslinie 13 im Wesentlichen parallel zur X-Achsenrichtung positioniert.
Nach dem Ausrichtungsschritt S40 wird das Werkstück 11 in dem Zustand geschnitten (bearbeitet), in dem die Seite der Vorderfläche 11a durch den Einspanntisch 10 unter einem Saugen gehalten wird (Schneideschritt S50) (siehe 7). Im Schneideschritt S50 wird zunächst die mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schneidklinge 82b auf einer verlängerten Linie der geplanten Teilungslinie 13 positioniert. Zu diesem Zeitpunkt befindet sich das untere Ende der Schneidklinge 82b zwischen der Vorderfläche 11a und der einen Fläche 12a der Haltekomponente 12. Dann werden der Einspanntisch 10 und die Schneidklinge 82b durch den X-Achsen-Bewegungsmechanismus 26 relativ entlang der X-Achsenrichtung bewegt. Dadurch wird die Schnittnut 11c gebildet, die aus dem vollständigen Schneiden des Werkstücks 11 in Richtung der Dicke des Werkstücks 11 resultiert.
Nachdem das Werkstück 11 entlang der einen geplanten Teilungslinie 13 parallel zur X-Achsenrichtung geschnitten wurde, wird ein Indexierungsvorschub der Schneideinheit 78 ausgeführt, um die Schneidklinge 82b auf einer verlängerten Linie der geplanten Teilungslinie 13 benachbart in der Y-Achsenrichtung zu positionieren. Dann wird das Werkstück 11 in ähnlicher Weise entlang der geplanten Teilungslinie 13 geschnitten. Nachdem das Werkstück 11 auf diese Weise entlang aller geplanten Teilungslinien 13 parallel zu einer ersten Richtung geschnitten wurde, wird die Rotationsantriebsquelle 30 betätigt, um den Einspanntisch 10 um 90 Grad zu drehen. Anschließend wird eine zweite Richtung orthogonal zur ersten Richtung parallel zur X-Achsenrichtung positioniert und das Werkstück 11 entlang aller geplanten Teilungslinien 13 parallel zur zweiten Richtung geschnitten.
Nach dem Schneideschritt S50 wird ein Fugenprüfungsschritt bzw. Schneidspaltprüfungsschritt S60 ausgeführt. 10 ist ein Diagramm, das den Fugenprüfungsschritt S60 veranschaulicht. In dem Fugenprüfungsschritt S60 werden ein Bereich auf der Seite der Rückfläche 11b, der die Schnittnut 11c enthält, und ein Bereich auf der Seite der Vorderfläche 11a, der diesem Bereich in der Dickenrichtung des Werkstücks 11 entspricht, abgebildet. Dann wird das Touchpanel 92 veranlasst, das Überlagerungsbild 23c anzuzeigen, das durch Invertieren entweder des Rückflächenbilds 23b oder des Vorderflächenbilds 23a in einer vorbestimmten Richtung und Überlagerung beider Bilder erhalten wird. Dies ermöglicht es dem Bediener, die Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittnut 11c zu überprüfen, indem er die Position der Schnittnut 11c₁ auf der Seite der Rückfläche 11b und die Position der Schnittnut 11c₂ auf der Seite der Vorderfläche 11a mit dem auf dem Touchpanel 92 angezeigten Überlagerungsbild 23c überprüft. In der vorliegenden Ausführungsform wurde der Fall beschrieben, in dem der Fugenprüfungsschritt S60 nach Abschluss des Schneideschritts S50 ausgeführt wird. Der Fugenprüfungsschritt S60 kann jedoch auch in der Mitte des Schneideschritts S50 ausgeführt werden, solange der Ausführungszeitpunkt nach der Bildung einer oder mehrerer Schnittnuten 11c liegt.
Nachfolgend wird ein Modifikationsbeispiel für die Schnittnut 11c beschrieben. Die Schnittnut 11c ist nicht auf den oben beschriebenen Schrägschnitt beschränkt und ist in einigen Fällen so gebildet, dass sie sich von der Rückfläche 11b zur Vorderfläche 11a hin verjüngt. 11 ist ein schematisches Diagramm, das ein weiteres Beispiel des Überlagerungsbilds 23c zeigt, das durch Überlagerung des Vorderflächenbilds 23a der Seite der Vorderfläche 11a auf dem Rückflächenbild 23b der Seite der Rückfläche 11b erhalten wird, wenn die Schnittnut 11c verjüngt ist. In 11 stellen die durchgezogenen Linien die Schnittnut 11c₁ des Rückflächenbilds 23b dar und die gestrichelten Linien stellen die Schnittnut 11c₂ des Vorderflächenbilds 23a dar. Auch in diesem Modifikationsbeispiel kann der Bediener die Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittnut 11c überprüfen, indem er die Position der Schnittnut 11c₁ auf der Seite der Rückfläche 11b und die Position der Schnittnut 11c₂ auf der Seite der Vorderfläche 11a mit dem auf dem Touchpanel 92 angezeigten Überlagerungsbild 23c überprüft.
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform beschrieben. In der zweiten Ausführungsform wird das Werkstück 11 unter Verwendung einer Laserbearbeitungsvorrichtung (Bearbeitungsvorrichtung) 102 anstelle der Schneidvorrichtung 2 bearbeitet. Der oben beschriebene Platzierungsschritt S10 bis zum Ausrichtungsschritt S40 werden jedoch wie bei der ersten Ausführungsform ausgeführt. 12 ist eine perspektivische Ansicht der Laserbearbeitungsvorrichtung 102 gemäß der zweiten Ausführungsform. Die gleichen Komponenten wie bei der Schneidvorrichtung 2 gemäß der ersten Ausführungsform sind mit den gleichen Symbolen versehen. Im Folgenden wird hauptsächlich der Unterschied zur Schneidvorrichtung 2 beschrieben.
In der Laserbearbeitungsvorrichtung 102 ist die unterseitige Abbildungseinheit 54 an einer stationären Basis 104 befestigt. Die unterseitige Abbildungseinheit 54 kann in der X-Achsenrichtung oder in der Y-Achsenrichtung beweglich angeordnet sein. Der X-Achsen-Bewegungstisch 18 ist über der stationären Basis 104 angeordnet. Der X-Achsen-Bewegungstisch 18 ist so angeordnet, dass die unterseitige Abbildungseinheit 54 von einem Bereich, der sich auf der der Seitenplatte 18b des X-Achsen-Bewegungstisches 18 gegenüberliegenden Seite befindet, in den Raum 18d eintreten kann.
Der X-Achsen-Bewegungstisch 18 ist an dem Paar von X-Achsen-Führungsschienen 20 verschiebbar angeordnet. Das Paar X-Achsen-Führungsschienen 20 ist an einem Y-Achsen-Bewegungstisch 106 befestigt. An der Unterseite der Bodenplatte 18a des X-Achsen-Bewegungstisches 18 ist ein Mutterteil (nicht dargestellt) angeordnet, und die im Wesentlichen parallel zu den X-Achsen-Bewegungsschienen 20 verlaufende X-Achsen-Kugelspindel 22 ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden.
Der X-Achsen-Impulsmotor 24 ist mit einem Endteil der X-Achsen-Kugelspindel 22 verbunden. Wenn die X-Achsen-Kugelspindel 22 durch den X-Achsen-Impulsmotor 24 gedreht wird, bewegt sich der X-Achsen-Bewegungstisch 18 in X-Achsenrichtung entlang der X-Achsen-Führungsschienen 20. Der Y-Achsen-Bewegungstisch 106, der den X-Achsen-Bewegungstisch 18 trägt, ist verschiebbar auf einem Paar Y-Achsen-Führungsschienen 108 angebracht, die an der Oberseite der stationären Basis 104 befestigt sind. Eine Y-Achsen-Skala 108a, die zur Erfassung der Position des Y-Achsen-Bewegungstischs 106 in Y-Achsenrichtung verwendet wird, ist an einer Position benachbart zur Y-Achsen-Führungsschiene 108 angeordnet.
An der Unterseite des Y-Achsen-Bewegungstisches 106 ist ein Mutterteil (nicht dargestellt) angeordnet, und eine im Wesentlichen parallel zu den Y-Achsen-Führungsschienen 108 verlaufende Y-Achsen-Kugelspindel 110 ist drehbar mit diesem Mutterteil verbunden. Ein Y-Achsen-Impulsmotor 112 ist mit einem Endteil der Y-Achsen-Kugelspindel 110 verbunden. Wenn die Y-Achsen-Kugelspindel 110 durch den Y-Achsen-Impulsmotor 112 gedreht wird, bewegt sich der Y-Achsen-Bewegungstisch 106 in Y-Achsenrichtung entlang der Y-Achsen-Führungsschienen 108. Die Y-Achsen-Führungsschienen 108, die Y-Achsen-Kugelspindel 110, der Y-Achsen-Impulsmotor 112 usw. bilden einen Y-Achsen-Bewegungsmechanismus 114, der den Y-Achsen-Bewegungstisch 106 bewegt.
An einer Position benachbart zu der unterseitigen Abbildungseinheit 54 ist eine Säule 116 so angeordnet, dass sie von der oberen Fläche der stationären Basis 104 nach oben vorsteht. An der Säule 116 ist ein Gehäuse 118 angeordnet, das einen im Wesentlichen parallel zur X-Achsenrichtung verlaufenden Längsteil aufweist. Zumindest ein Teil einer Laserbestrahlungseinheit 120 ist in dem Gehäuse 118 angeordnet. Die Laserbestrahlungseinheit 120 hat einen Laseroszillator 120a, der einen gepulsten Laserstrahl erzeugt, der eine solche Wellenlänge hat, dass er von dem Werkstück 11 absorbiert wird, oder eine solche Wellenlänge hat, dass er durch das Werkstück 11 hindurchgeht, und so weiter.
Ein Bestrahlungskopf 122, der eine Sammellinse 122a enthält, ist am Spitzenteil der Laserbestrahlungseinheit 120 in X-Achsenrichtung angeordnet. Der vom Laseroszillator 120a emittierte Laserstrahl wird von der Sammellinse 122a gesammelt, und die Bestrahlung der Unterseite mit dem Laserstrahl von dem Bestrahlungskopf 122 wird durchgeführt. In 12 ist ein Laserstrahl L, mit dem die Unterseite von dem Bestrahlungskopf 122 bestrahlt wird, durch einen gestrichelten Pfeil dargestellt. Am Spitzenteil des Gehäuses 118 ist die oben beschriebene oberseitige Abbildungseinheit 84 an einer Position benachbart zu dem Bestrahlungskopf 122 angeordnet.
Im Schneideschritt S50 der zweiten Ausführungsform werden entlang der geplanten Teilungslinien 13 laserbearbeitete Nuten gebildet, indem der Brennpunkt des Laserstrahls L in der Nähe der Rückfläche 11b des Werkstücks 11 positioniert wird und der Brennpunkt und das Werkstück 11 in X-Achsenrichtung relativ bewegt werden. Anschließend kann der Bediener im Fugenprüfungsschritt S60, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, die Bearbeitungsgenauigkeit der Schnittnut 11c überprüfen, indem er die jeweiligen Positionen der laserbearbeiteten Nut auf der Seite der Rückfläche 11b und auf der Seite der Vorderfläche 11a mit dem auf dem Touchpanel 92 angezeigten Überlagerungsbild 23c überprüft.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die Details der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen beschränkt. Der Umfang der Erfindung wird durch den beigefügten Patentanspruch definiert, und alle Änderungen und Modifikationen, die in den Anwendungsbereich des Patentanspruchs fallen, sind daher von der Erfindung umfasst.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 201087141 [0005]

Claims

Bearbeitungsvorrichtung zum Bearbeiten eines plattenförmigen Werkstücks, in dem ein Bauelement in jedem einer Vielzahl von Bereichen angeordnet ist, die durch eine Vielzahl von geplanten Teilungslinien markiert sind, die in einer Vorderfläche des Werkstücks in einem Zustand angeordnet sind, in dem eine Seite der Vorderfläche des Werkstücks gehalten wird, wobei die Bearbeitungsvorrichtung aufweist: einen Einspanntisch, der eine Fläche und eine andere Fläche, die sich auf einer der einen Fläche gegenüberliegenden Seite befindet, umfasst, eine plattenförmige Haltekomponente mit einem vorbestimmten Bereich, der aus einem transparenten Material von der einen Fläche zur anderen Fläche gebildet ist, hat und die Seite der Vorderfläche des Werkstücks hält; eine Bearbeitungseinheit, die das Werkstück, dessen Vorderfläche von dem Einspanntisch gehalten wird, bearbeitet und bearbeitete Nuten in dem Werkstück ausbildet; eine erste Abbildungseinheit, die ein erstes Abbildungselement aufweist und über dem Einspanntisch angeordnet ist und eine Seite einer Rückfläche des von dem Einspanntisch gehaltenen Werkstücks abbildet; eine zweite Abbildungseinheit, die ein zweites Abbildungselement aufweist und unter dem Einspanntisch angeordnet ist und durch die Haltekomponente die Seite der Vorderfläche des Werkstücks in einem Bereich abbildet, der einem Bereich entspricht, der von der ersten Abbildungseinheit in einer Dickenrichtung des Werkstücks abgebildet wird; eine Anzeigevorrichtung, die ein Bild des Werkstücks anzeigt, das von mindestens entweder der ersten Abbildungseinheit oder der zweiten Abbildungseinheit erfasst wurde; und ein Steuerteil, das eine Speichervorrichtung, in der ein Programm zur Ausführung von Bildbearbeitung gespeichert ist, und eine Verarbeitungsvorrichtung aufweist, die ein Bild gemäß dem Programm bearbeitet, wobei das Steuerteil in einer vorbestimmten Richtung entweder ein erstes Bild invertiert, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Seite der Rückfläche gebildet ist, durch die erste Abbildungseinheit erhalten wurde, oder ein zweites Bild, das durch Abbilden der bearbeiteten Nut, die auf der Seite der Vorderfläche gebildet ist, durch die zweite Abbildungseinheit erhalten wurde, in solch einer Weise, dass die Ausrichtungen des ersten Bilds und des zweiten Bilds einander entsprechen, wobei das Steuerteil die Anzeigevorrichtung veranlasst, sowohl die bearbeitete Nut in dem ersten Bild als auch die bearbeitete Nut in dem zweiten Bild in einem Zustand anzuzeigen, in dem das erste Bild und das zweite Bild überlagert sind.