JP2019093465A

JP2019093465A - 切削装置

Info

Publication number: JP2019093465A
Application number: JP2017223468A
Authority: JP
Inventors: 剛史笠井; Takeshi Kasai; 健上原; Takeshi Uehara; 雅史佐藤; Masafumi Sato
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-11-21
Filing date: 2017-11-21
Publication date: 2019-06-20
Anticipated expiration: 2037-11-21
Also published as: JP7058908B2

Abstract

【課題】刃先検出ユニットに汚れが付着したか否かを容易に判定する。【解決手段】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が装着された切削ユニットと、該切削ユニットを該チャックテーブルに対して切り込み送り方向の前方に移動させる切り込み送りユニットと、該切削ブレードの刃先の該切り込み送り方向における位置を検出する刃先検出ユニットと、を備える切削装置であって、該刃先検出ユニットは、該切削ブレードが侵入するブレード進入部を挟んで対面する発光部及び受光部を備え、該発光部で発せられ該受光部で受光される光の受光量から該切削ブレードの刃先の該切り込み送り方向における位置を検出する機能を有し、該受光部は、受光窓と、該受光窓を経た該光を受光する受光素子と、を備え、該受光窓の該切り込み送り方向の該前方側又は後方側の形状は、該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状である。【選択図】図３

Description

本発明は、半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の被加工物を切削する切削装置に関する。

半導体デバイスを搭載したデバイスチップは、半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等から形成される。交差する複数のストリートと呼ばれる分割予定ラインにより半導体ウェーハ等の表面を区画し、区画された各領域に半導体デバイスを形成し、その後、該半導体ウェーハ等を分割予定ラインに沿って分割すると個々のデバイスチップを形成できる。

半導体ウェーハ等の分割には、例えば、円環状の切削ブレードが装着された切削ユニットを備える切削装置が用いられる。切削装置では、切削ブレードを半導体ウェーハ等の被加工物の表面に対して垂直な面内に回転させ、回転する切削ブレードを所定の高さ位置に位置づけ、被加工物を分割予定ラインに沿う方向に加工送りすることで被加工物を切削加工する。

切削ブレードを用いて被加工物を切削する際は、切削ブレードの刃先の下端が適切な高さ位置となるように該切削ユニットを所定の高さに位置付けるのが重要となる。切削加工時には、例えば、被加工物を保持するチャックテーブルの保持面の高さ位置に該刃先の下端が合うように、切削ユニットが基準の高さ位置に位置付けられる。切削加工を実施する前には、該刃先が該チャックテーブルの保持面の高さ位置に合うときの切削ユニットの高さ位置を導出するセットアップ工程が実施される。

切削装置において切削加工を繰り返し実施すると、円環状の切削ブレードが徐々に消耗し、切削ブレードの直径が小さくなる。すると、切削ブレードの刃先の下端の高さが所定の高さ位置から徐々にずれる。そのため、切削加工を繰り返し実施する間に適宜セットアップ工程が実施される。

従来、セットアップ工程は、切削ブレードを回転させながら徐々に降下させて、切削ブレード及びチャックテーブルの接触を検知することで実施していた。しかし、切削ブレードがチャックテーブルに接触すると、チャックテーブルが切削ブレードにより切削される。そのため、セットアップ工程を実施する度に切削ブレードの刃先に目詰まりや目潰れが発生して切削ブレードの切削能力が低下するとの問題を生じていた。そこで、非接触式のセットアップ工程が考案された（特許文献１参照）。

特開２００１−２９８００１号公報

非接触式のセットアップ工程には、刃先検出ユニットが用いられる。刃先検出ユニットは、上方及び前後に開口した溝状の切削ブレード進入部を本体に備える。切削ブレード進入部の一方の側壁には発光部が設けられ、他方の側壁には受光部が設けられる。発光部と、受光部と、は略同一の高さ位置に設けられる。非接触式のセットアップ工程では、発光部から受光部に向けて光を放射させた状態で、切削ユニットを下降させ切削ブレードを切削ブレード進入部に進入させる。

すると、光の一部が切削ブレードに遮られるため、受光部で受光される光の受光量が低下する。被接触式のセットアップ工程では、受光量が基準の受光量に達したとき切削ユニットが所定の高さに位置付けられたと判断される。しかし、切削装置を稼働させると光を遮る汚れ等が受光部に付着する場合がある。受光部に汚れが付着しているとセットアップ工程を適切に実施できないとの問題を生じる。そのため、該受光部に汚れが付着した場合、セットアップ工程を実施する前にこれを検知したいとの需要がある。

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、刃先検出ユニットに汚れが付着したか否かを容易に判定できる切削装置を提供することである。

本発明の一態様によると、被加工物を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を切削する切削ブレードが装着された切削ユニットと、該切削ユニットを該チャックテーブルに対して切り込み送り方向の前方に移動させる切り込み送りユニットと、該切削ブレードの刃先の該切り込み送り方向における位置を検出する刃先検出ユニットと、を備える切削装置であって、該刃先検出ユニットは、該切削ブレードが侵入するブレード進入部を挟んで対面する発光部及び受光部を備え、該切削ブレードが該ブレード進入部に進入した状態において該発光部で発せられ該受光部で受光される光の受光量から該切削ブレードの刃先の該切り込み送り方向における位置を検出する機能を有し、該受光部は、該発光部で発せられた該光が照射される受光窓と、該受光窓を経た該光を受光する受光素子と、を備え、該受光窓の該切り込み送り方向の該前方側又は後方側の形状は、該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状であることを特徴とする切削装置が提供される。

なお、本発明の一態様において、該切削装置は、該切削ユニットの切り込み送り方向の位置を認識する位置認識ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットをさらに備え、該制御ユニットは、該切削ブレードを該切り込み送り方向の該前方に移動させ該ブレード進入部に進入させて、該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が所定値になったときの該位置認識ユニットで認識された該切削ブレードの該切り込み送り方向での位置を該切削ブレードの基準位置として登録する基準位置登録部と、該切削ブレードを該切り込み送り方向の該前方に移動させて該ブレード進入部に進入させ該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が減少し始める際に該位置認識ユニットで認識された該切削ブレードの該切り込み送り方向での位置又は該受光量の減少が停止した時に該位置認識ユニットで認識された該切削ブレードの該切り込み送り方向での位置を比較位置として登録する比較位置登録部と、該基準位置登録部に登録された該基準位置と、該比較位置登録部に登録された該比較位置と、の差が許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、該差が該許容範囲内にないと該判定部が判定する場合、該判定の結果を報知する報知ユニットと、を備えてもよい。

または、本発明の一態様において、該切削装置は、各構成要素を制御する制御ユニットをさらに備え、該制御ユニットは、各構成要素を制御する制御ユニットをさらに備え、該制御ユニットは、該受光窓の該切り込み送り方向の該後方側の形状が該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状である場合、該切削ブレードを該切り込み送り方向の該前方に移動させて該ブレード進入部に進入させ該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が減少し始める際に該位置認識ユニットで認識された該切削ブレートの該切り込み送り方向での位置を基準位置として登録し、該受光窓の該切り込み送り方向の該前方側の形状が該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状である場合、該切削ブレードを該切り込み送り方向の該前方に移動させて該ブレード進入部に進入させ該受光部で受光される光の該受光量の減少が停止した時に該位置認識ユニットで認識された該切削ブレードの該切り込み送り方向での位置を該切り込み送り方向での該切削ブレードの基準位置として登録してもよい。

刃先検出ユニットのブレード進入部に切削ブレードを進入させ、切削ブレードの刃先が受光部の受光窓の上端の高さ位置に達したとき、発光部で発せられ受光部に到達する光が切削ブレードにより遮られ始め、受光部で受光される該光の受光量の減少が始まる。そして、刃先が受光窓の下端の高さ位置に達したとき、該光は切削ブレードにより完全に遮られ、該光の受光量の減少が停止する。

本発明の一態様に係る切削装置では、該受光窓の下端部又は上端部の形状が切削ブレードの刃先に対応した形状である。そのため、刃先が受光窓の上端又は下端の高さ位置に到達する際の該受光量の変化が顕著となり、刃先が受光窓の上端又は下端の高さ位置に到達したことを高い精度で検出できる。

すると、例えば、受光窓に汚れ等が付着した場合、該受光量が所定値となったときの切削ユニットの高さ位置は予定された高さ位置からずれる。そのため、該受光量が所定値となった時の切削ユニットの高さ位置と、刃先が受光窓の上端又は下端の高さ位置に到達したときの切削ユニットの高さ位置と、の差も正常時からずれる。そのため、該差が許容範囲を逸脱するか否かを判定することで受光窓への汚れ等の付着の有無を検出できる。

したがって、本発明の一態様によると、刃先検出ユニットに汚れが付着したか否かを容易に判定できる切削装置が提供される。

切削装置を模式的に示す斜視図である。図２（Ａ）は、刃先検出ユニットを模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、切削ユニットと、刃先検出ユニットと、制御ユニットと、を模式的に示す構成図である。図３（Ａ）は、切削ブレードと、受光部と、を模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、受光窓の一例を拡大して模式的に示す側面図である。図４（Ａ）は、切削ブレードと、受光部と、を模式的に示す側面図であり、図４（Ｂ）は、受光窓の他の一例を拡大して模式的に示す側面図である。図５（Ａ）は、切削ユニットの下降時間及び受光素子の出力電圧の関係の一例を模式的に示す図であり、図５（Ｂ）は、切削ユニットの下降時間及び受光素子の出力電圧の関係の他の一例を模式的に示す図であり、図５（Ｃ）は、切削ユニットの下降時間及び受光素子の出力電圧の関係の従来例を模式的に示す図である。図６（Ａ）は、汚れが付着していない受光窓と、汚れが付着している受光窓と、を並べて模式的に示す正面図であり、図６（Ｂ）は、汚れが付着していない受光窓と、汚れが付着している受光窓と、を並べて模式的に示す正面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、図１を用いて、本実施形態に係る切削装置について説明する。図１は、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板等の被加工物を切削する切削装置２である。

被加工物の表面は格子状に配列された複数の分割予定ラインで区画されており、区画された各領域にはＩＣ等のデバイスが形成されている。最終的に、被加工物が分割予定ラインに沿って分割されることで、個々のデバイスチップが形成される。例えば、被加工物は、環状のフレームに張られたテープに保持された状態で切削加工される。被加工物が適切に切削加工される場合、後述の切削ブレードの刃先の下端は該テープに達する。

図１に示す通り、該切削装置２は、各構成要素を支持する装置基台４を備えている。装置基台４の中央上部には、Ｘ軸移動テーブル６と、該Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向（加工送り方向）に移動させるＸ軸移動機構と、Ｘ軸移動機構を覆う排水路２０と、が設けられている。該Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール１２を備えており、Ｘ軸ガイドレール１２には、Ｘ軸移動テーブル６がスライド可能に取り付けられている。

Ｘ軸移動テーブル６の下面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレール１２に平行なＸ軸ボールねじ１４が螺合されている。Ｘ軸ボールねじ１４の一端部には、Ｘ軸パルスモータ１６が連結されている。Ｘ軸パルスモータ１６でＸ軸ボールねじ１４を回転させると、移動テーブル６はＸ軸ガイドレール１２に沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動テーブル６上には、被加工物を吸引、保持するためのチャックテーブル８が設けられている。チャックテーブル８は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、チャックテーブル８の上面に垂直な回転軸の周りに回転可能である。また、チャックテーブル８は、上述したＸ軸移動機構によりＸ軸方向に送られる。

チャックテーブル８の表面（上面）は、被加工物を吸引、保持する保持面８ａとなる。この保持面８ａは、チャックテーブル８の内部に形成された流路（不図示）を介して吸引源（不図示）に接続されている。該保持面８ａの周囲には、テープを介して該被加工物を保持する環状のフレームを固定するためのクランプ１０が配設されている。

装置基台４の上面には、被加工物を切削する２つの切削ユニット１８を支持する支持構造２２が、Ｘ軸移動機構を跨ぐように配置されている。支持構造２２の前面上部には、２つの切削ユニット１８をそれぞれＹ軸方向（割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる切削ユニット移動機構が設けられている。

切削ユニット移動機構は、支持構造２２の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４を備えている。Ｙ軸ガイドレール２４には、切削ユニット１８のそれぞれに対応する２つのＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。それぞれのＹ軸移動プレート２６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。

Ｙ軸ボールねじ２８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２８ａが連結されている。Ｙ軸パルスモータ２８ａでＹ軸ボールねじ２８を回転させると、対応するＹ軸移動プレート２６は、Ｙ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。Ｙ軸移動プレート２６の表面（前面）には、それぞれ、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられている。それぞれのＺ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

Ｚ軸移動プレート３２の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３０に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールねじ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向（切り込み送り方向）に移動する。

２つのＺ軸移動プレート３２のそれぞれの下部には、被加工物を加工する切削ユニット１８と、チャックテーブル８に保持された被加工物を撮像できる撮像ユニット（カメラ）３８と、が固定されている。Ｙ軸移動プレート２６をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及び撮像ユニット３８はＹ軸方向（割り出し送り方向）に移動し、Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１８及び撮像ユニット３８はＺ軸方向（切り込み送り方向）に移動する。

切削ユニット１８は、Ｙ軸方向に平行な回転軸を構成するスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード１８ａ（図３（Ａ）等参照）を備えている。スピンドルの他端側にはモータ等の回転駆動源（不図示）が連結されており、スピンドルに装着された切削ブレード１８ａを回転できる。切削ブレード１８ａは、円盤状の基台を有している。基台の中央部には、この基台を貫通する略円形の装着穴が設けられている。基台の外周部には、被加工物に切り込ませるための環状の切り刃が固定されている。

切削装置２は、切削ユニット１８の切り込み送り方向における位置を認識する位置認識ユニットをさらに備える。切削装置２は、該切削ユニット１８をＺ軸方向に沿って下降させて刃先１８ｂが被加工物の裏面に貼着されたテープに達するように位置認識ユニットを用いて切削ユニット１８を所定の高さ位置に位置付ける。そして、切削ブレード１８ａを回転させるとともにＸ軸移動機構を作動させてチャックテーブル８を加工送り方向に移動させ、切削ブレード１８ａを被加工物に切り込ませて該被加工物を切削する。

ただし、該切削ユニット１８を特定の高さに位置付けたとき、該刃先１８ｂの下端の高さ位置は該切削ブレード１８ａの個体差や消耗状態の差、取り付け状態の差等により一定とはならない。そこで、刃先１８ｂの下端を切削に適した高さ位置に位置付けられるように、後述の刃先検出ユニット４０と、位置認識ユニットと、によりセットアップ工程が実施される。セットアップ工程では、刃先１８ｂの高さが所定の位置に位置付けられたときの切削ユニット１８の高さの基準位置が導出される。

切削装置２は、さらに、制御ユニット４６を備えている。制御ユニット４６は、切削ユニット１８、チャックテーブル８、各移動機構、撮像ユニット３８、刃先検出ユニット４０（後述）等の切削装置２の各構成要素を制御する機能を有する。制御ユニット４６の機能は、例えば、装置制御用コンピュータのソフトウェアとして実現される。

また、図１に示す通り、切削装置２は、タッチパネル付きディスプレイパネル等でなる表示部４２を有する。該表示部４２は、制御ユニット４６に電気的に接続されている。該切削装置２の使用者又は管理者は該タッチパネルを用いて制御ユニット４６に加工条件等の情報を入力できる。該表示部４２は、情報等の入力や切削装置２の操作のためのインターフェース画像を表示する。さらに、切削加工の結果、制御ユニット４６における判定の結果、及び、各種の警告等を表示する。

また、切削装置２の上部には、該制御ユニット４６に電気的に接続された警報ランプ４４が配設される。該警報ランプ４４は、例えば、緑色のランプと、赤色のランプと、を有する。制御ユニット４６は、切削装置２が正常な稼働状況にあるときは該緑色のランプを点灯させて、切削装置２が正常であることを使用者又は管理者に報知する。その一方で、切削装置２に何等かの問題が生じたときには、該制御ユニットは赤色のランプを点灯させて、その旨を使用者又は管理者に報知する。

該表示部４２及び警報ランプ４４は、切削装置２の使用者又は管理者に警告や各種情報を発する報知ユニット６６（図２（Ｂ）参照）として機能する。なお、報知ユニット６６はこれに限定されず、他の方法で使用者又は管理者に警告等を発してもよい。例えば、切削装置２はブザーを備え、警告音を発して警告等を発してもよい。さらに、切削装置２は、切削装置２を管理する管理装置に電気的に接続されていてもよく、該管理装置に各種の情報を発信することで警告等を報知してもよい。

切削装置２の切削ユニット１８の近傍には、刃先検出ユニット４０が配設されている。刃先検出ユニット４０を用いると、切削ブレード１８ａの刃先１８ｂ（図３（Ａ）等参照）を適切な高さ位置（切り込み送り方向における位置）に位置付けるためのセットアップ工程を実施できる。図２（Ａ）は、刃先検出ユニット４０を模式的に示す斜視図であり、図２（Ｂ）は、切削ユニット１８と、刃先検出ユニット４０と、制御ユニット４６と、を模式的に示す概念図である。

刃先検出ユニット４０の本体４８には、上方に開口した溝状の切削ブレード進入部４８ａが設けられ、切削ブレード１８ａの刃先１８ｂの高さ位置を検出するときは、該切削ブレード進入部４８ａに切削ブレード１８ａを進入させる。

切削ブレード進入部４８ａの一方の側壁には発光部５０が設けられ、切削ブレード進入部４８ａの他方の側壁には該発光部５０に対向する位置に受光部５２が設けられている。発光部５０は、発光窓５０ｂと、該発光窓５０ｂに光ファイバー等を介して接続された光源５０ａと、を備え、光源５０ａを作動させると発光窓５０ｂから光が放射される。光源５０ａには、発光量を調節する機能を有する調光器（不図示）が接続されている。

受光部５２は、受光窓５２ｂと、該受光窓５２ｂに光ファイバー等を介して接続された受光素子５２ａと、を備える。受光窓５２ｂに到達した光は受光素子５２ａで受光され、該受光素子５２ａからは受光量に応じた電圧の電気信号が出力される。受光素子５２ａは制御ユニット４６に電気的に接続されており、該電気信号を制御ユニット４６に送る。

発光窓５０ｂと、受光窓５２ｂと、は略同一の高さ位置に設けられる。該高さ位置は、切削ユニット１８が所定の高さ位置に位置付けられたときの切削ブレード１８ａの刃先１８ｂの下端付近の高さ位置である。刃先検出ユニット４０には、該刃先検出ユニット４０の不使用時に発光部５０や受光部５２を保護する開閉可能なカバー４８ｂが備えられている。刃先検出ユニット４０の使用時には、予め該カバー４８ｂを開けて本体４８を露出させる。

本体４８には、さらに、発光窓５０ｂまたは受光窓５２ｂに向いた複数の流体噴出ノズルが配設されている。該流体噴出ノズルからエアーや水等の流体を噴出させると、発光窓５０ｂや受光窓５２ｂに付着した汚れが除去され、または、汚れの付着が抑制される。ただし、流体噴出ノズルを作動させても、発光窓５０ｂや受光窓５２ｂに汚れが残留する場合がある。

刃先検出ユニット４０による該刃先１８ｂの検出時には、光源５０ａを作動させ発光窓５０ｂから光を放射させて、該光を受光部５２の受光窓５２ｂに照射させ、受光窓５２ｂに接続された受光素子５２ａに該光を受光させる。受光素子５２ａは、該光を受光量に応じた電圧の電気信号に変換して、該電気信号を制御ユニット４６に送る。

切削ブレード進入部４８ａに向けて切削ブレード１８ａを下降させると、発光窓５０ｂから放射された光が徐々に切削ブレード１８ａにより遮られるようになり、受光窓５２ｂに到達して受光素子５２ａで受光される光の受光量は徐々に減少する。そのため、受光素子５２ａから出力された電気信号を制御ユニット４６で解析することにより、切削ブレード１８ａの刃先１８ｂの高さ位置を検出できる。

そして、受光素子５２ａで受光される該光の受光量が切削加工に適した高さ位置に該刃先１８ｂが到達したことを確認できる基準の受光量になるとき、切削加工時に位置付けられるべき所定の高さ位置に該切削ユニット１８が到達したことが確認される。

例えば、受光量が減少する前の初期状態の受光量を１００％とし、切削ブレード１８ａにより該光が受光窓５２ｂに到達しなくなる際の受光量を０％とする。そして、受光素子５２ａで受光される該光の受光量が基準の割合となるときに所定の高さ位置に切削ユニット１８が到達したことが確認される。

しかし、該受光窓５２ｂに汚れ等が付着すると、該汚れ等により光が遮られるため受光素子５２ａで受光される光の受光量の推移が正常時とは異なるようになる。この場合には、切削ユニット１８が所定の高さ位置ではない高さ位置に位置付けられているときに該受光量が基準の受光量（割合）となるため、所定の高さ位置を適正に導出できない。そこで、本実施形態に係る切削装置２では、受光窓５２ｂへの汚れ等の付着の有無が判定される。

ところで、該光の受光量が基準の受光量（割合）となるときの切削ユニット１８の高さ位置と、刃先１８ｂが受光窓５２ｂの上端又は下端の高さ位置に達する時の切削ユニット１８の高さ位置と、の差は、正常時では一定となる。その一方で、受光窓５２ｂに汚れ等が付着している場合、該光の受光量が基準の受光量（割合）となるときの切削ユニット１８の高さ位置が正常時とは異なるため、該差もまた正常時とは異なる値となる。

切削ユニット１８の高さ位置は、上述の位置認識ユニットにより認識されるため、位置認識ユニットを用いると該差を検出できる。そのため、該差が正常時の値であるか否かを判定することにより該汚れ等の付着の有無を判定できる。該判定は、制御ユニット４６と、刃先検出ユニット４０と、位置認識ユニット（不図示）と、により実施される。以下、該判定を実現する制御ユニット４６について、図２（Ｂ）を用いて説明する。

制御ユニット４６は、電圧記録部５４と、該電圧記録部５４に接続された高さ制御部５６と、該高さ制御部５６に接続された所定電圧登録部５８と、を有する。電圧記録部５４は、受光素子５２ａで受光された光の受光量に対応した電圧の電気信号を受光素子５２ａから受信し、該電圧の時間変化を記録する。電圧記録部５４には、切削ブレード進入部４８ａに進入する該削ブレード１８ａにより該光が徐々に遮られ該光の受光量が低下し該電圧が低下する様子が記録される。

高さ制御部５６は、Ｚ軸パルスモータ３６を制御して切削ユニット１８の高さを制御する。高さ制御部５６は、電圧記録部５４と、所定電圧登録部５８と、に接続されている。所定電圧登録部５８には、切削ブレード１８ａによる切削加工に適した所定の高さ位置に該刃先１８ｂが位置付けられたときに該光を受光した受光素子５２ａから発信される電気信号の電圧値が所定の電圧値として登録されている。

該所定の電圧値は、例えば、受光量が低下する前の該電圧値を１００％とし、受光量の低下が停止するときの該電圧値を０％としたときの、該刃先１８ｂが所定の高さ位置に位置付けられたときの該電圧値の割合として登録される。

該高さ制御部５６は、受光素子５２ａから発信される電気信号の電圧値が該所定の電圧値（割合）となるときの切削ユニット１８の高さ位置を求め、該切削加工時にＺ軸パルスモータ３６を制御して切削ユニット１８を該高さ位置に位置付ける。

制御ユニット４６は、さらに、基準位置登録部６０と、比較位置登録部６２と、判定部６４と、を備える。判定部６４は、受光窓５２ｂへの汚れ等の付着の有無等を判定する。基準位置登録部６０及び比較位置登録部６２は、電圧記録部５４及び所定電圧登録部５８に接続されている。基準位置登録部６０は、判定部６４による判定が実施される際に、所定電圧登録部５８から該所定の電圧値（割合）を読み出す。

基準位置登録部６０には、切削ブレード１８ａをブレード進入部４８ａに進入させて、該電気信号の電圧が該所定の電圧値（割合）になるときの位置認識ユニットで認識される切削ユニット１８の高さ位置が切削ユニット１８の基準位置として登録される。比較位置登録部６２には、該電気信号の電圧が減少し始める際に位置認識ユニットで認識される切削ユニット１８の高さ位置又は該電圧の減少が停止した時に位置認識ユニットで認識される切削ユニット１８の高さ位置が比較位置として登録される。

受光窓５２ｂに汚れ等が付着していない場合、該基準位置と、該比較位置と、の差は所定の値となる。受光窓５２ｂに汚れ等が付着すると該基準位置にずれが生じるため、該差にもまた該所定の値からのずれが生じる。そこで、判定部６４は、該基準位置と、該比較位置と、の差が許容範囲内にあるか否かを判定する。該差が許容範囲にある場合、受光窓５２ｂへの汚れ等の付着が十分に少ないといえる。

該差が許容範囲にない場合、受光窓５２ｂへの汚れ等の付着が確認される。この場合、判定部６４は、該判定部６４に接続された報知ユニット６６に該判定の結果を送る。報知ユニット６６は、例えば、表示モニタ４２又は警報ランプ４４であり、切削装置２の使用者又は管理者等に該判定の結果を報知する。

例えば、受光窓５２ｂの形状が円形である場合、切削ユニット１８を下方に移動させ刃先１８ｂが受光窓５２ｂの上端の高さ位置に到達するとき、該光の受光量が比較的緩やかに減少し始める。また、この場合、切削ユニット１８をさらに移動させ刃先１８ｂが受光窓５２ｂの下端の高さ位置に到達するとき、該光の受光量の減少が比較的緩やかに停止する。

判定部６４で該判定を高い精度で実施するためには、比較位置が高い精度で得られる必要がある。該受光量の変化は、発光窓５０ｂ側から受光窓５２ｂをみたときの切削ブレード１８ａと、受光窓５２ｂと、が重なる領域の面積の変化に対応する。受光窓５２ｂが円形であると刃先１８ｂが受光窓５２ｂの上端又は下端の高さ位置に到達したときの該面積の変化が小さい。そのため、刃先１８ｂが受光窓５２ｂの上端又は下端の高さ位置に到達したことを高い精度で検出するのは容易ではない。

そこで、本発明の一態様に係る切削装置２では、該受光量の減少量の変化が顕著となる形状の受光窓５２ｂが配設される。受光窓５２ｂの形状について図３（Ａ）及び図３（Ｂ）を用いて説明する。

図３（Ａ）は、切削ブレード１８ａと、受光部５２と、を模式的に示す側面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の一部を拡大した図である。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、判定部６４による判定を実施する際に、切削ブレード１８ａをブレード進入部４８ａに進入させる直前の状態が示されている。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す通り、受光窓５２ｂの下端部の形状は、刃先１８ｂの形状１８ｃに対応した形状である。切削ユニット１８を下降させ受光窓５２ｂの下端の高さ位置に刃先１８ｂが到達するとき、受光窓５２ｂに到達する該光がすべて遮られ該受光量の減少は停止する。

該受光量の減少の傾向について説明する。図５（Ａ）は、切削ユニット１８の下降時間（ｔ）及び受光素子５２ａから発信される電気信号の電圧（Ｖ）の関係６８ａを模式的に示す図である。図５（Ａ）に示す通り、切削ユニット１８の下降を開始すると、時間Ｔ_１において刃先１８ｂが受光窓５２ｂの上端の高さ位置に到達し、該電圧（Ｖ）の低下が始まる。また、時間Ｔ_２において刃先１８ｂが受光窓５２ｂの下端の高さ位置に到達し、該電圧（Ｖ）の低下が止まる。

図５（Ｃ）は、受光窓の形状が本発明の一態様に依らず円形である場合の切削ユニット１８の下降時間（ｔ）及び該電圧（Ｖ）の関係６８ｃを模式的に示す図である。該関係６８ｃでは、時間Ｔ_２において電圧（Ｖ）の減少が緩やかに停止するため、受光窓５２ｂの下端の高さ位置への該刃先１８ｂの到達を明確に検出しにくい。

これに対して、受光窓５２ｂの下端部の形状が該刃先１８ｂの形状１８ｃに対応した形状である場合、該図５（Ａ）に示す通り、時間Ｔ_２において電圧（Ｖ）の減少が急峻に停止するため、受光窓５２ｂの下端の高さ位置への該刃先１８ｂの到達を明確に検出できる。すなわち、判定で使用される該比較位置が高い精度で得られるため、判定部６４による該判定を高い精度で実施できる。

次に、受光部５２の受光窓の変形例について、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）は、切削ブレード１８ａと、受光部５２と、を模式的に示す側面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の一部を拡大して模式的に示す側面図である。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）には、切削ブレード１８ａをブレード進入部４８ａに進入させる直前の状態が示されている。

受光窓５２ｃは、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示す受光窓５２ｂとは異なり、下端部の形状だけでなく上端部の形状も該刃先１８ｂの形状１８ｃに対応した形状である。図５（Ｂ）は、切削ユニット１８の下降時間（ｔ）及び受光素子５２ａから発信される電気信号の電圧（Ｖ）の関係６８ｂを模式的に示す図である。

切削ブレード１８ａが下降して受光窓５２ｃの上端に刃先１８ｂが到達し該受光量が減少し始めるとき、該受光量の変化が急峻となる。そのため、受光窓５２ｃの上端の高さ位置への刃先１８ｂの到達を高い精度で認識できる。すると、比較位置として刃先１８ｂが受光窓５２ｃの上端の高さ位置に到達したときの切削ユニット１８の高さ位置を高い精度で認識でき、判定部６４による該判定を高い精度で実施できる。

なお、受光部５２の受光窓の形状は他の形状でもよい。例えば、上端部の形状のみが刃先１８ｂの形状１８ｃに対応した形状となっていてもよい。また、受光窓は切削ブレード１８ａと比較して非常に小さいため、該受光窓の下端部又は上端部の形状を直線とすることで該形状１８ｃに対応した形状にできる場合がある。

次に、本発明の一態様に係る切削装置２の判定部６４による判定について説明する。図６（Ａ）は、該判定について説明するために、汚れが付着していない受光窓５２ｂと、汚れが付着している受光窓５２ｂと、を並べて模式的に示す正面図である。まず、受光窓５２ｂに汚れ等が付着していない場合における判定について説明する。該判定における該電圧の推移は、図５（Ａ）に示された関係６８ａの通りとなる。

まず、発光部５０の光源５０ａを点灯して発光窓５０ｂから光を放射させ、受光窓５２ｂに到達した光を受光素子５２ａに受光させる。そして、電圧記録部５４に、切削ブレード１８ａをブレード進入部４８ａに進入させていない初期状態において受光素子５２ａから出力される電気信号の電圧値を記憶させる。例えば、受光素子５２ａにおける該光の受光量が１００％であるときの該電圧値として５Ｖが記憶される。

そして、該ブレード進入部４８ａの上方に切削ブレード１８ａを配設し、切削ユニット１８を下降させる。切削ブレード１８ａが発光窓５０ｂと、受光窓５２ｂと、の間に進入して該光が切削ブレード１８ａに遮られ始めると受光素子５２ａにおける該光の受光量の減少が始まる。該光の受光量の減少が始まる時間は、図５（Ａ）に示す時間Ｔ_１に対応する。

そして、該光の受光量が所定値になるとき、すなわち、該電気信号が所定電圧登録部５８に登録された基準電圧７０となるとき、位置認識ユニットに認識される該切削ユニット１８の高さ位置が基準位置として基準位置登録部６０に登録される。例えば、該基準電圧７０は、受光量６０％の電圧値の３Ｖとされる。

切削ユニット１８を移動させると、刃先１８ｂが受光窓５２ｂの下端の高さ位置に達し、受光素子５２ａで受光される光の受光量の減少が停止する。図５（Ａ）に示す関係６８ａでは、該電気信号の電圧が０Ｖとなり該電圧の減少が停止する。すなわち、該電圧値が０Ｖとなるときの該光の受光量が０％とされる。該光の受光量の減少が停止する時間は、図５（Ａ）に示す時間Ｔ_２に対応する。このとき位置認識ユニットで認識される切削ユニット１８の高さ位置が比較位置として比較位置登録部６２に登録される。

受光窓５２ｂに汚れ等が付着していない場合、図６（Ａ）左側に示す通り、該切削ブレード１８ａの刃先１８ｂは、所定の高さ位置７４に位置付けられる。判定部６４は、基準位置登録部６０から該基準位置を読み出し、比較位置登録部６２から該比較位置を読み出し、その差を評価する。受光窓５２ｂに汚れ等が付着していない場合、該所定の高さ位置７４と、受光窓５２ｂの下端の高さ位置と、の距離が該差と略同一となる。該判定部６４は、該差が該距離と略同一といえる許容範囲内にあるか否かを判定する。

該受光窓５２ｂに汚れ等が付着していない場合、判定部６４は該差が許容範囲内にあると判定し、受光窓５２ｂに汚れ等の付着がないことが確認される。すなわち、切削ユニット１８の高さ位置を該基準位置に位置付けたときに該刃先１８ｂが所定の高さ位置７４に位置付けられることが確認される。被加工物の切削加工時に切削ユニット１８の高さ位置を該基準位置に位置付けると、切削加工を適切に実施できる。

これに対して、図６（Ａ）右側に示す通り受光窓５２ｂに汚れ７２等が付着している場合に同様に判定を実施しようとすると、以下に説明する通り、判定部６４は該差が許容範囲内にないと判定する。

受光窓５２ｂに汚れ７２等が付着している場合、まず、切削ユニット１８を移動させる前の初期状態における受光量が低下するため、例えば、１００％の受光量に対応する電圧値として５Ｖに満たない電圧値が登録される。そして、切削ユニット１８を移動させ該電圧が該所定の電圧値、例えば、６０％の受光量に対応する電圧値になるとき、位置認識ユニットで認識される切削ユニット１８の高さ位置が基準位置として基準位置登録部６０に登録される。

このとき、図６（Ａ）右側に示す通り、汚れ７２に光が遮られるため該刃先１８ｂが所定の高さ位置７４に達する前に該電圧が所定の電圧値となる。そのため、登録される基準位置と、該所定の高さ位置７４と、の間にずれ７６が生じる。その後、該刃先１８ｂが該受光窓５２ｂの下端の高さ位置に達したときの該切削ユニット１８の高さ位置が比較位置として比較位置登録部６２に登録される。そして、判定部６４は該基準位置と、該比較位置と、の差を評価する。

図６（Ａ）右側に示す通り、基準位置及び比較位置の差８０と、所定の高さ位置及び比較位置の差７８と、の間にはずれ７６が生じている。該ずれ７６の大きさがセットアップ工程を適切に実施できない程の大きさである場合、判定部６４が基準位置及び比較位置の差８０が該許容範囲内にないと判定する。すなわち、該受光窓５２ｂに汚れ７２等が付着していることが確認される。

この場合、判定部６４は該判定の結果を報知ユニット６６に伝達し、報知ユニット６６は該判定の結果を切削装置２の使用者又は管理者等に報知する。このままではセットアップ工程を適切に実施できないため、例えば、該使用者又は管理者は刃先検出ユニット４０を清掃して汚れ７２等を除去する。

次に、図６（Ｂ）右側に示す通り、受光窓５２ｂの上部側に汚れ７２が付着している場合における判定部６２による判定について説明する。この場合、汚れ７２により予め受光窓５２ｂに到達する光が遮られているため、汚れ７２が存在する高さ位置で該刃先１８ｂが移動しても、該電圧の低下量が通常よりも小さくなる。そのため、該電圧が所定の電圧値（割合）となる基準位置は、該所定の高さ位置７４よりも下方となる。

基準位置及び比較位置の差８０と、所定の高さ位置及び比較位置の差７８と、の間にはずれ７６が生じる。該ずれ７６の大きさがセットアップ工程を適切に実施できない程の大きさである場合、判定部６４が基準位置及び比較位置の差８０が該許容範囲内にないと判定し、該報知ユニット６６は該判定の結果を報知する。

なお、本発明の一態様に係る切削装置２では、受光窓５２ｂに付着した汚れ７２によりずれ７６が生じる場合に、切削ユニット１８が所望の高さ位置に位置付けられるように該ずれ７６を打ち消すように切削ユニット１８の高さ位置を補正してもよい。例えば、切削ユニット１８を下降させて該電圧が所定の電圧値（割合）となる基準位置に切削ユニット１８を位置付け、次に、該ずれ７６の大きさの分だけ切削ユニット１８を移動させる。すると、切削ユニット１８を所定の高さ位置に位置付けられる。

そのため、ずれ７６の大きさがセットアップ工程を適切に実施できない程の大きさであると判定部６４が判定する場合でも、切削ユニット１８の高さ位置の補正が可能である場合、報知ユニット６６は直ちに判定部６４による判定結果を報知しなくてもよい。そして、切削ユニット１８の高さ位置の補正が繰り返され、補正量が徐々に大きくなり、補正量が所定の閾値を超える場合に報知ユニット６６はその旨を報知してもよい。

以上に説明するように、本実施形態に係る切削装置２によると刃先検出ユニット４０に汚れが付着したか否かを容易に判定できる。特に、受光部５２の受光窓５２ｂの下端部又上端部の形状が該切削ブレードの刃先１８ｂの形状に対応した形状とされると、判定部６４は高い精度で判定を実施できる。

なお、上記実施形態では、切削装置２が２つの切削ユニットを有し、それぞれの切削ユニット１８に備えられた刃先検出ユニット４０によりセットアップ工程を実施する場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。２つの切削ユニットが共通して１つの刃先検出ユニット４０を使用してもよい。また、切削装置２に備えられた切削ユニット１８は一つでもよい。また、上記実施形態では、受光部５２で受光される光の受光量が所定値となったときの切削ユニット１８の高さ位置を基準位置としたが、本発明の一態様はこれに限定されない。

例えば、受光窓５２ｂの上端部の形状が切削ブレードの刃先１８ｂの形状に対応した形状である場合、該光の該受光量が減少し始める際の切削ユニット１８の高さ位置を基準位置としてもよい。または、受光窓５２ｂの下端部の形状が切削ブレードの刃先１８ｂの形状に対応した形状である場合、該受光量の減少が終了した時の切削ユニット１８の高さ位置を基準位置としてもよい。

この場合、受光窓５２ｂの下端又は上端の高さ位置が切削装置２のチャックテーブル８の保持面８ａの高さ位置となるように刃先検出ユニット４０を切削装置２に配設する。受光部５２の受光窓５２ｂの下端部又は上端部の形状が切削ブレードの刃先１８ｂの形状に対応した形状であると、該光の受光量の減少の開始又は該減少の停止を明確に捉えられる。そのため、セットアップ工程を適切に実施できる。

その他、上記実施形態に係る構造、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。

２切削装置
４装置基台
６Ｘ軸移動テーブル
８チャックテーブル
８ａ保持面
１０クランプ
１２，２４，３０ガイドレール
１４，２８，３４ボールねじ
１６，２８ａ，３６パルスモータ
１８切削ユニット
１８ａ切削ブレード
１８ｂ刃先
１８ｃ刃先の形状
２０排水路
２２支持構造
２６，３２移動プレート
３８撮像ユニット（カメラ）
４０刃先検出ユニット
４２表示モニタ
４４警報ランプ
４６制御ユニット
４８本体
４８ａ切削ブレード進入部
４８ｂカバー
５０発光部
５０ａ光源
５０ｂ発光窓
５２受光部
５２ａ受光素子
５２ｂ，５２ｃ受光窓
５４電圧記録部
５６高さ制御部
５８所定電圧登録部
６０基準位置登録部
６２比較位置登録部
６４判定部
６６報知ユニット
６８ａ，６８ｂ，６８ｃ関係
７０基準電圧
７２汚れ
７４所定の高さ位置
７６ずれ
７８所定の高さ位置及び比較位置の差
８０基準位置及び比較位置の差

Claims

被加工物を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を切削する切削ブレードが装着された切削ユニットと、該切削ユニットを下方に移動させる移動ユニットと、該切削ブレードの刃先の高さ位置を検出する刃先検出ユニットと、を備える切削装置であって、
該刃先検出ユニットは、
該切削ブレードが侵入するブレード進入部を挟んで対面する発光部及び受光部を備え、
該切削ブレードが該ブレード進入部に進入した状態において該発光部で発せられ該受光部で受光される光の受光量から該切削ブレードの刃先の高さ位置を検出する機能を有し、
該受光部は、該発光部で発せられた該光が照射される受光窓と、該受光窓を通過した該光を受光する受光素子と、を備え、
該受光窓の上端部又は下端部の形状は、該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状であることを特徴とする切削装置。
該切削ユニットの高さ位置を認識する位置認識ユニットと、各構成要素を制御する制御ユニットをさらに備え、
該制御ユニットは、
該切削ブレードを下方に移動させ該ブレード進入部に進入させて、該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が所定値になったときに該位置認識ユニットで認識された該切削ユニットの高さ位置を該切削ユニットの基準位置として登録する基準位置登録部と、
該切削ブレードを下方に移動させ該ブレード進入部に進入させ該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が減少し始める際、又は該受光量の減少が停止する際に該位置認識ユニットで認識された該切削ユニットの高さ位置を比較位置として登録する比較位置登録部と、
該基準位置登録部に登録された該基準位置と、該比較位置登録部に登録された該比較位置と、の差が許容範囲内にあるか否かを判定する判定部と、
該判定部により該差が該許容範囲内にないと判定された場合に該判定の結果を報知する報知ユニットと、を備えることを特徴とする請求項１記載の切削装置。
各構成要素を制御する制御ユニットをさらに備え、
該制御ユニットは、
該受光窓の上端部の形状が該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状である場合、該切削ブレードを下方に移動させて該ブレード進入部に進入させ該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量が減少し始める際に該位置認識ユニットで認識された該切削ユニットの高さ位置を該切削ユニットの基準位置として登録し、
該受光窓の下端部の形状が該切削ブレードの刃先の形状に対応した形状である場合、該切削ブレードを下方に移動させて該ブレード進入部に進入させ該発光部で発せられ該受光部で受光される光の該受光量の減少が停止する際に該位置認識ユニットで認識された該切削ユニットの高さ位置を該切削ユニットの基準位置として登録することを特徴とする請求項１記載の切削装置。