JP2022081919A - 加工装置 - Google Patents

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Satoshi Sawaki
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Abstract

Figure 2022081919000001
【課題】加工痕の判定条件を安定的にかつ容易に評価する。
【解決手段】複数の分割予定ラインを有する被加工物を保持できるチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を該分割予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影するカメラユニットと、該加工ユニット及び該カメラユニットを制御する制御ユニットと、を備える加工装置であって、該制御ユニットは、該加工ユニットで加工され加工痕が形成された該被加工物を該カメラユニットで撮影し、得られた画像を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該画像を読み出し、該画像に写る該加工痕の良否を判定できる加工痕判定部と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、板状の被加工物を分割予定ラインに沿って加工し、加工痕を形成する加工装置に関する。
携帯電話やコンピュータ等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、シリコン等の半導体からなるウェーハの表面にストリートと呼ばれる格子状の分割予定ラインが設定される。ウェーハの表面の分割予定ラインによって区画される各領域には、例えば、IC(Integrated Circuit)、LSI(Large Scale Integration)等のデバイスが形成される。その後、ストリートに沿ってウェーハを分割すると個々のデバイスチップを形成できる。
ウェーハ等の被加工物の分割は、例えば、切削ブレードを有する切削装置で実施される。切削装置は、切削ブレードを回転させてストリートに沿って被加工物に切り込ませて該被加工物を切削する。また、被加工物の分割は、レーザ加工ユニットを有するレーザ加工装置を使用して実施してもよい。レーザ加工装置は、レーザビームをストリートに沿って該被加工物に照射して該被加工物をレーザ加工する。
これらの加工装置は、被加工物を撮影するカメラユニットを備える。加工装置は、被加工物が加工ユニットで加工される間、被加工物に形成された加工痕をカメラユニットで撮影する。そして、加工痕が予定された位置に形成されているか、また、加工痕のエッジに大きな欠けが生じていないか等の加工痕の良否を判定する(例えば、特許文献1乃至4参照)。この機能は、カーフチェックと呼ばれる。
加工装置の制御ユニットには、カーフチェックで用いられる判定条件として、各評価項目や評価手法、各判定項目の許容値等が登録されている。そして、被加工物に形成された加工痕の良否を判定する際には、実施される加工の内容や被加工物の種別等に対応した適切な判定条件が読み出され、使用される。
特開2013-74198号公報 特開2010-10445号公報 特開2016-197702号公報 特開2009-246015号公報
加工装置において新しい種別の被加工物を加工する際や、新しい加工条件で加工を実施する際には、加工痕の良否を判定するための新しい判定条件を登録する必要がある。また、既存の判定条件に改善の余地があり、被加工物等に生じた問題の検出漏れが減るように、また、被加工物等に問題が生じていない場合に問題発生との誤検出が生じないように、判定条件が適宜改善される。
そして、新しく判定条件が設定された場合には、この判定条件で加工痕の良否を適切に判定できるか否かの評価が必要である。従来、この評価を実施する際には、被加工物を実際に加工装置で加工して加工痕を形成して撮影し、新しい判定条件で加工痕の良否を判定し、この判定条件の適否や精度を評価していた。
しかしながら、判定条件の評価のために被加工物を準備して実際に加工を実施すると、金銭的、時間的、及び人的なコストがかかる。そして、この評価の結果に基づいて判定条件を調整した場合には、調整された判定条件の評価のために再びこれらのコストが発生する。そのため、この積み重なるコストが適切な判定条件を導出する妨げとなっていた。
さらに、判定条件を評価するためにその都度新たに被加工物を加工すると、加工結果にばらつきを生じることがある。そのため、複数の判定条件を評価する場合に完全に同じ評価基準では評価できないため、各判定条件の優劣を適切に評価できない場合がある。
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加工痕の判定条件を安定的にかつ容易に評価できる加工装置を提供することである。
本発明の一態様によれば、複数の分割予定ラインを有する被加工物を保持できるチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を該分割予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影するカメラユニットと、該加工ユニット及び該カメラユニットを制御する制御ユニットと、を備える加工装置であって、該制御ユニットは、該加工ユニットで加工され加工痕が形成された該被加工物を該カメラユニットで撮影して得られた画像を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された該画像を読み出し、該画像に写る該加工痕の良否を判定できる加工痕判定部と、を備えることを特徴とする加工装置が提供される。
好ましくは、該加工痕判定部は、該記憶部に記憶された該画像を読み出し判定条件に基づいて該加工痕の良否を判定し、該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否を変更された該判定条件に基づいて判定する。
または、好ましくは、該記憶部は、さらに、該画像に写る該加工痕の良否を該画像と関連付けて記憶し、該制御ユニットは、該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否を判定条件に基づいて該加工痕判定部に判定させた結果と、該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否と、を比較して該判定条件を評価できる判定条件評価部をさらに備える。
本発明の他の一態様によれば、複数の分割予定ラインを有する被加工物を保持できるチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を該分割予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影するカメラユニットと、該加工ユニット及び該カメラユニットを制御する制御ユニットと、を備える加工装置であって、該制御ユニットは、該加工ユニットで加工され加工痕が形成された該被加工物を該カメラユニットで撮影して得られた複数の画像を記憶する記憶部と、該記憶部に記憶された複数の該画像を読み出し、それぞれの該画像に写る該加工痕の良否を判定できる加工痕判定部と、を備え、該加工痕判定部は、複数の該画像のうち写る該加工痕の判定結果が良判定となる該画像の割合または不良判定となる該画像の割合を算出できることを特徴とする加工装置が提供される。
好ましくは、該加工痕判定部は、該記憶部に記憶された複数の該画像を読み出し判定条件に基づいてそれぞれの該加工痕の良否を判定し、該記憶部に記憶された複数の該画像のそれぞれに写る該加工痕の良否を変更された該判定条件に基づいて判定する。
または、好ましくは、該記憶部は、さらに、複数の該画像に写るそれぞれの該加工痕の良否をそれぞれの該画像と関連付けて記憶し、該制御ユニットは、該記憶部に記憶された複数の該画像に写る該加工痕の良否を判定条件に基づいて該加工痕判定部に判定させた結果と、該記憶部に記憶されたそれぞれの該画像に写る該加工痕の良否と、を比較して一致率を算出し、該一致率に基づいて該判定条件を評価できる判定条件評価部をさらに備える。
また、好ましくは、該判定条件は、該画像を処理する画像処理条件と、判定項目及び該判定項目の許容値と、の一方または両方である。
また、好ましくは、該加工ユニットは、該被加工物を該分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ユニットであり、該加工痕は、該切削ブレードで該被加工物に形成される切削溝である。
本発明の一態様に係る加工装置の制御ユニットの加工痕判定部は、記憶部に記憶された画像を読み出し、該画像に写る加工痕の良否を判定できる。そのため、記憶部に記憶された画像に写る加工痕の良否を判定条件で加工痕判定部に模擬的に判定させ、判定結果を検証することで該判定条件を評価できる。このとき、被加工物を新たに加工して該被加工物を撮影して画像を取得する必要がない。
また、様々な判定条件を評価したい場合においても、記憶部に記憶された画像に写る加工痕をそれぞれの判定条件で同様に判定できる。そのため、各判定条件を評価する度に被加工物を加工して該被加工物を撮影する場合と比較すると、加工のばらつきが各判定条件の評価に影響することもなく、各判定条件を安定的かつ容易に評価できる。
したがって、本発明により加工痕の判定条件を安定的にかつ容易に評価できる加工装置が提供される。
加工装置を模式的に示す斜視図である。 加工ユニットで加工されている被加工物を模式的に示す斜視図である。 被加工物に形成された加工痕を模式的に示す平面図である。 加工痕が形成された被加工物を模式的に示す平面図である。 判定条件設定画面を映す表示ユニットを模式的に示す平面図である。 判定条件設定画面を映す表示ユニットを模式的に示す平面図である。 判定条件設定画面を映す表示ユニットを模式的に示す平面図である。
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。本実施形態に係る加工装置は、例えば、半導体でなるウェーハ等の被加工物を加工する切削装置、またはレーザ加工装置等の加工装置である。図2は、加工装置で加工されている被加工物1を模式的に示す斜視図である。まず、被加工物1について説明する。
被加工物1は、例えば、シリコン等の半導体材料でなる円形のウェーハであり、その表面1a側には互いに交差する複数の分割予定ライン3が設定される。分割予定ライン3によって区画された各領域には、IC、LSI等のデバイス5が形成されている。被加工物1を分割予定ライン3に沿って分割すると、個々のデバイスチップを製造できる。
なお、被加工物1はシリコン等の半導体材料でなる円形のウェーハ以外でもよく、被加工物1の材質、形状、構造等に制限はない。例えば、セラミックス、樹脂、金属等の材料でなる矩形の基板を被加工物1として用いることもできる。デバイス5の種類、数量、配置等にも制限はない。
被加工物1が加工装置に搬入される際には、被加工物1は粘着テープ7と、環状フレーム9と、と一体化されてフレームユニット11が形成される。そして、被加工物1は、フレームユニット11の状態で加工装置に搬入され加工される。
フレームユニット11は、環状フレーム9と、環状フレーム9の開口を塞ぐように貼られた粘着テープ7と、を含む。被加工物1の裏面1b側には、環状フレーム9の該開口に露出した粘着テープ7が貼着されている。すなわち、被加工物1は、粘着テープ7を介して環状フレーム9に支持されている。
図1は、本実施形態に係る加工装置の一例である切削装置2を模式的に示す斜視図である。以下、該加工装置が切削装置2である場合を例に説明するが、本実施形態に係る加工装置は切削装置2に限定されない。
切削装置2は、各構成要素を支持する基台4を備える。基台4の前方の角部には開口4aが形成されており、この開口4a内には昇降機構(不図示)によって昇降するカセット支持台8が設けられている。カセット支持台8の上面には、複数の被加工物1を収容するカセット10が搭載される。なお、図1では説明の便宜上、カセット10の輪郭のみを示している。
カセット支持台8の側方には、長手方向がX軸方向(前後方向、加工送り方向)に沿うように矩形の開口4bが形成されている。開口4b内には、ボールネジ式のX軸移動機構(不図示)と、X軸移動機構の上部を覆うテーブルカバー14及び防塵防滴カバー16と、が配置されている。X軸移動機構は、テーブルカバー14によって覆われたX軸移動テーブル(不図示)を備えており、このX軸移動テーブルをX軸方向に移動させる。
X軸移動テーブルの上面にはテーブルカバー14から露出するようにチャックテーブル18が配設されている。チャックテーブル18は、上方に露出した保持面18aに載せられた被加工物1を吸引保持する機能を有する。チャックテーブル18は、モータ等の回転駆動源(不図示)に連結されており、Z軸方向(鉛直方向)に概ね平行な回転軸の周りに回転する。
チャックテーブル18は、被加工物1と同様の径のポーラス部材18cと、該ポーラス部材18cを覆う枠体と、を備える。チャックテーブル18の内部には、チャックテーブル18の外部に設けられたエジェクタ等の吸引源(不図示)に一端が接続された吸引路(不図示)が形成されている。吸引路の他端は、ポーラス部材18cに達している。
チャックテーブル18の保持面18aには、ポーラス部材18cの上面が露出されている。ポーラス部材18cの上面は、被加工物1と同等の径を有し、X軸方向及びY軸方向に対して概ね平行に形成されている。さらに、チャックテーブル18の周囲には、被加工物1を支持する環状フレーム9を四方から固定するための複数のクランプ18bが設けられている。
被加工物1をチャックテーブル18で保持する際には、まず、フレームユニット11をチャックテーブル18の保持面18a上に載せる。そして、吸引路を介して吸引源と、ポーラス部材18cと、を接続し、粘着テープ7を介して被加工物1に負圧を作用させる。
切削装置2は、開口4bに隣接する領域に、被加工物1をチャックテーブル18等へと搬送する搬送ユニット(不図示)を備える。カセット支持台8の側方に近接する位置には、被加工物1を仮置きするための仮置き機構が設けられている。仮置き機構は、例えば、Y軸方向(割り出し送り方向)に平行な状態を維持しながら接近、離隔される一対のガイドレール12を含む。一対のガイドレール12は、搬送ユニットによりカセット10から引き出された被加工物1をX軸方向に沿って挟み込んで所定の位置に合わせる。
所定の位置に合わされた被加工物1は、搬送ユニットにより引き上げられチャックテーブル18へと搬送される。このとき、一対のガイドレール12を互いに離隔させ、被加工物1を一対のガイドレール12の間に通す。
チャックテーブル18の上方には、環状の切削ブレードによって被加工物1を切削する第1の加工ユニット24aと、第2の加工ユニット24bと、が設けられている。基台4の上面には、第1の加工ユニット24a,第2の加工ユニット24bと、を支持するための門型の支持構造20が、開口4bを跨ぐように配置されている。
支持構造20の前面上部には、第1の加工ユニット24aをY軸方向及びZ軸方向に移動させる第1の移動ユニット22aと、第2の加工ユニット24bをY軸方向及びZ軸方向に移動させる第2の移動ユニット22bとが設けられている。第1の移動ユニット22aはY軸移動プレート28aを、第2の移動ユニット22bはY軸移動プレート28bをそれぞれ備える。2つのY軸移動プレート28a,28bは、支持構造20の前面にY軸方向に沿って配置された一対のY軸ガイドレール26にスライド可能に装着されている。
Y軸移動プレート28a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26に対して概ね平行なY軸ボールネジ30aが螺合されている。また、Y軸移動プレート28b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26に対して概ね平行なY軸ボールネジ30bが螺合されている。
Y軸ボールネジ30aの一端部には、Y軸パルスモータ32aが連結されている。Y軸パルスモータ32aによってY軸ボールネジ30aを回転させることにより、Y軸移動プレート28aがY軸ガイドレール26に沿ってY軸方向に移動する。また、Y軸ボールネジ30bの一端部には、Y軸パルスモータ(不図示)が連結されている。該Y軸パルスモータによってY軸ボールネジ30bを回転させることにより、Y軸移動プレート28bがY軸ガイドレール26に沿ってY軸方向に移動する。
Y軸移動プレート28aの表面(前面)側には、一対のZ軸ガイドレール34aがZ軸方向に沿って設けられており、Y軸移動プレート28bの表面(前面)側には、Z軸方向に沿って一対のZ軸ガイドレール34bが設けられている。また、一対のZ軸ガイドレール34aにはZ軸移動プレート36aがスライド可能に取り付けられ、一対のZ軸ガイドレール34bにはZ軸移動プレート36b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36a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34aに対して概ね平行な方向に沿うように設けられたZ軸ボールネジ38aが螺合されている。Z軸ボールネジ38aの一端部にはZ軸パルスモータ40aが連結されており、このZ軸パルスモータ40aによってZ軸ボールネジ38aを回転させることにより、Z軸移動プレート36aがZ軸ガイドレール34aに沿ってZ軸方向に移動する。
Z軸移動プレート36b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34bに対して概ね平行な方向に沿うように設けられたZ軸ボールネジ38bが螺合されている。Z軸ボールネジ38bの一端部にはZ軸パルスモータ40bが連結されており、このZ軸パルスモータ40bによってZ軸ボールネジ38bを回転させることにより、Z軸移動プレート36bがZ軸ガイドレール34bに沿ってZ軸方向に移動する。
Z軸移動プレート36aの下部には第1の加工ユニット24aが設けられている。第1の加工ユニット24aに隣接する位置には、チャックテーブル18によって吸引保持された被加工物1を撮影するためのカメラユニット46aが設けられている。また、Z軸移動プレート36bの下部には第2の加工ユニット24bが設けられている。第2の加工ユニット24bに隣接する位置には、チャックテーブル18によって吸引保持された被加工物1を撮影するためのカメラユニット46bが設けられている。
第1の移動ユニット22aによって第1の加工ユニット24a及びカメラユニット46aのY軸方向及びZ軸方向の位置が制御され、第2の移動ユニット22bによって第2の加工ユニット24b及びカメラユニット46bのY軸方向及びZ軸方向の位置が制御される。第1の加工ユニット24aの位置と、第2の加工ユニット24bの位置と、はそれぞれ独立に制御される。
図2は、切削ブレード44を備える加工ユニット24(第1の加工ユニット24aまたは第2の加工ユニット24b)で切削される被加工物1を模式的に示す斜視図である。なお、図2ではチャックテーブル18のクランプ18bやカメラユニット46a,46b等が省略されている。加工ユニット(切削ユニット)24は、円環状の切削ブレード44と、切削ブレード44の中央の貫通孔に突き通されるスピンドル(不図示)と、を備える。スピンドルを回転させると切削ブレード44を回転できる。
切削ブレード44は、ダイヤモンド等の無数の砥粒と、該砥粒を分散固定するボンドと、を含む砥石部を外周に備える。切削ブレード44を回転させながら、分割予定ライン3に沿って該砥石部を被加工物1に接触させると、被加工物1が切削されて加工痕3aが形成される。
被加工物1を加工する際には、まず、チャックテーブル18で保持された被加工物1の表面1aをカメラユニット46a,46bで撮影し、分割予定ライン3を検出する。そして、分割予定ライン3の伸長方向と、加工送り方向(X軸方向)と、が合致するようにチャックテーブル18を保持面18aに垂直な軸の周りに回転させる。その後、分割予定ライン3の端部上方に切削ブレード44を位置付け、切削ブレード44を回転させる。
その後、切削ブレード44の下端が被加工物1の裏面1bよりも下側の粘着テープ7に達するように加工ユニット24を下降させる。そして、被加工物1をX軸方向に沿って加工送りすると、被加工物1が切削されて分割予定ライン3に沿って加工痕(切削溝)3aが形成される。一つの分割予定ライン3に沿って被加工物1を加工した後、加工ユニット24をX軸方向に直交するY軸方向に割り出し送りし、他の分割予定ライン3に沿って同様に被加工物1を加工する。
こうして次々に被加工物1を加工し、一つの方向に沿った全ての分割予定ライン3に沿って被加工物1を加工した後、チャックテーブル18を保持面18aに垂直な軸の周りに回転させ、他の方向に沿った分割予定ライン3を加工送り方向に合わせる。その後、他の方向に沿った分割予定ライン3に沿って被加工物1を次々に加工する。すべての分割予定ライン3に沿って被加工物1が加工され加工痕3aが形成されると、切削装置2による被加工物1の加工が完了する。
図1を用いて切削装置(加工装置)2についてさらに説明する。開口4bに対して開口4aと反対側の位置には、開口4cが形成されている。開口4c内には被加工物1を洗浄するための洗浄ユニット48が配置されており、チャックテーブル18上で加工された被加工物1は、洗浄ユニット48によって洗浄される。洗浄ユニット48で洗浄された被加工物1は、再びカセット10に収納される。
さらに、切削装置2は、各種の情報等を表示できる表示ユニット50を備える。表示ユニット50は、切削装置2や被加工物1の状態を示す情報、加工の進行状況を示す情報、または、異常の有無を示す情報等を表示し、これらの情報を切削装置2の使用者または管理者等に報知する。また、表示ユニット50は、カメラユニット46a,46bで撮影した撮影画像を表示する機能を有する。表示ユニット50は、例えば、液晶ディスプレイ等のモニターである。
また、表示ユニット50には、タッチパネル等の入力装置(入力インターフェース)が組み込まれていてもよい。表示ユニット50がタッチパネル付きディスプレイであると、切削装置2の使用者等は表示ユニット50を使用して各種の指令等を切削装置2に入力して切削装置2を操作できる。この場合、表示ユニット50には、操作画面が表示される。
また、切削装置2は、該切削装置2の各構成要素を制御する制御ユニット52を備える。制御ユニット52は、X軸方向移動機構、移動ユニット22a,22b、加工ユニット24a,24b、カメラユニット46a,46b、チャックテーブル18、洗浄ユニット48、表示ユニット50、各種の搬送装置等を制御する。そして、切削装置2における被加工物1の加工を進行させる。
制御ユニット52は、例えば、CPUまたはマイクロプロセッサ等の処理装置と、フラッシュメモリまたはハードディスクドライブ等の記憶装置と、を含むコンピュータによって構成される。そして、記憶装置に記憶されるプログラム等のソフトウェアに従い処理装置を動作させることによって、ソフトウェアと処理装置(ハードウェア資源)とが協働した具体的手段として機能する。
制御ユニット52は、各種の被加工物1を加工ユニット24a,24bで加工する加工条件や、各種の情報等を記憶する記憶部52aを備える。記憶部52aに記憶される加工条件は、加工の対象となる被加工物1の種別や大きさ、切削ブレード44の回転速度や切り込み深さ、加工送り速度、切削水の噴射条件、加工に使用される切削ブレード44の種別等の情報を含む。記憶部52aには、複数の加工条件が予め登録されており、加工対象となる被加工物1を加工するのに適した条件が適宜選択され、参照される。
切削装置2では、加工ユニット24a,24bにより加工された被加工物1をカメラユニット46a,46bで撮影すると、形成された加工痕3aを解析できる。加工痕3aの解析作業は、カーフチェックと呼ばれる。カーフチェックを実施すると、被加工物1に形成される加工痕3aの品質を監視できる。そして、切削装置2は、例えば、被加工物1に許容されない形状の加工痕3aが形成された場合に、加工を中断したり切削装置2の管理者等に警告を発して点検を促したりできる。
カーフチェックは、加工ユニット24a,24bが被加工物1を加工する間に実施される。図3は、被加工物1に形成された加工痕3aと、カメラユニット46a,46bで撮影される撮影位置3bと、を模式的に示す平面図である。カメラユニット46a,46bが撮影位置3bで被加工物1の表面1aを撮影すると、加工痕3aが写る画像が取得される。そして、制御ユニット52は、加工ユニット24a,24bによる被加工物1の加工が進行する間にもカーフチェックを実施する。
制御ユニット52は、加工ユニット24a,24bで加工され加工痕3aが形成された被加工物1をカメラユニット46a,46bで撮影して得られた画像から該加工痕3aをカーフチェックしてその良否を判定する加工痕判定部52bを備える。記憶部52aには、加工痕判定部52bが加工痕3aの良否を判定するための判定条件が予め記憶される。
ここで、加工された被加工物1の加工痕3aのカーフチェックについて説明する。図4は、加工され加工痕3aが形成された被加工物1の表面1aを拡大して模式的に示す平面図である。図4では、分割予定ライン3の中心線13と、検出される加工痕3aの端部15と、加工痕3aの中心線17と、が破線の直線で示されている。
さらに、図4では、分割予定ライン3の中心線13及び加工痕3aの中心線17のずれを示すオフセンター19と、最小カーフ幅21と、最大カーフ幅23と、が矢印で示されている。また、図4で模式的に示される通り、加工痕3aの端部15にはチッピングと呼ばれる欠けが生じている。そして、図4では、最大のチッピング25の加工痕3aの端部15から最遠点までの距離である最大チッピングサイズ27と、加工痕3aの中心線17からチッピング25の端部までの距離29と、が矢印で示されている。
加工痕判定部52bが実施する加工痕3aの良否の判定の判定項目は、例えば、オフセンター19、最小カーフ幅21、最大カーフ幅23、最大チッピングサイズ27、加工痕3aの中心線17からチッピング25の端部までの距離29等である。それぞれの判定項目には、許容値が設定される。加工痕判定部52bは、カメラユニット46a,46bが被加工物1を撮影して取得する画像から、これらの判定項目について、検出値が許容値に収まるか否かを判定することで加工痕3aの良否を判定する。
ここで、加工痕3aの良否を判定する際の判定項目及びその許容値等の判定条件は、適宜選択可能である。加工痕3aの良否を適切に判定するための判定条件は、被加工物1の種別や被加工物1に実施される加工の加工条件等により異なるため、判定条件は加工条件に関連付けられて記憶部52aに予め記憶される。
また、加工痕判定部52bは、カメラユニット46a,46bで被加工物1を撮影して得られる画像から加工痕3aを抽出するために、該画像に画像処理を実施する。この画像処理の条件も被加工物1の種別や加工条件に応じて適切な条件が存在する。記憶部52aは、画像を処理する画像処理条件を判定条件の一つの項目として記憶してもよく、該画像処理条件は、被加工物1の加工条件に関連付けられて記憶部52aに記憶されてもよい。
例えば、加工痕判定部52bは、画像に二値化処理を実施し、分割予定ライン3に存在する白い画素の領域と、黒い画素の領域と、の境界を加工痕3aの外縁(エッジ)として検出する。なお、加工痕判定部52bが画像に実施する画像処理はこれに限定されず、その他の公知のエッジ検出手法が用いられてもよい。また、ガウスフィルターやメディアンフィルター等の画像に写るノイズを低減するためのフィルタ処理が画像に予め実施されてもよい。
ここで、切削装置(加工装置)2では、新しい種別の被加工物1の加工が開始されることがある。また、切削装置2では、新しい加工条件による加工が開始されることがある。これらの場合に、被加工物1に形成される加工痕3aの良否を判定するために新たな判定条件が必要となる。さらに、加工痕3aの良否の判定の精度を向上させるために、従来使用されていた判定条件の改良が試みられることがある。そして、これらの場合、新たな判定条件が適切な判定を実施できるものであるか否か、評価が必要となる。
加工痕3aの良否を判定するための判定条件を評価するには、評価対象となる該判定条件に基づいて実際に加工痕3aの良否を判定し、この判定の精度を確認するとよい。すなわち、実際に被加工物1を加工ユニット24a,24bで加工し被加工物1に加工痕3aを形成しつつカメラユニット46a,46bで被加工物1を撮影し、得られた画像から評価対象となる該判定条件に基づいて加工痕3aの良否を判定する。そして、判定結果を検証する。
しかしながら、被加工物1を準備して切削装置2で実際に被加工物1を加工して加工痕3aを形成してカメラユニット46a,46bで被加工物1を撮影して画像を形成するのは、時間的コストと金銭的コストがかかる。また、判定条件が不適切であると評価される場合、判定条件を改良して再度評価する必要があり、コストがさらにかかる。
また、被加工物1に形成される加工痕3aには品質にばらつきがあり、それ故に被加工物1を切削装置2で実際に加工する場面において加工痕3aの良否の判定が必要となる。そして、各判定条件を評価する際に判定の対象となる加工痕3aに品質のばらつきが生じていると、該判定条件の評価の結果がこのばらつきに左右されることになる。したがって、判定条件を安定的に評価できない。
そこで、本実施形態に係る加工装置(切削装置2等)では、加工痕3aの判定条件を安定的にかつ容易に評価するために、加工ユニット24a,24bで加工され加工痕3aが形成された被加工物1をカメラユニット46a,46bで撮影して得られた画像を予め記憶部52aに記憶する。そして、記憶部52aからこの画像を読み出し、写る加工痕3aの良否を評価対象となる判定条件で判定し、判定結果を検証して該判定条件を評価する。
図5は、オペレータが判定条件の判定項目と、該判定項目の許容値と、を設定する際に切削装置2の表示ユニット50に表示される判定条件設定画面54を模式的に示す平面図である。判定条件設定画面54は、加工ユニット24a,24bで加工され加工痕3aが形成された被加工物1の表面1aをカメラユニット46a,46bで撮影して得られた画像56と、判定条件58と、を含む。また、判定条件設定画面54には、表示ユニット50に表示された画面を説明する画面説明60が含まれている。
例えば、判定条件設定画面54には、特定の操作を制御ユニット52に入力するための操作ボタン64が含まれる。例えば、オペレータは、操作ボタン64をタッチして現在表示されている画像56のカーフチェックを加工痕判定部52bに指示し、判定条件58に基づいた加工痕3aの良否の判定を加工痕判定部52bに実施させる。
または、制御ユニット52は、加工ユニット24a,24bで被加工物1を加工する間に所定のタイミングにおいてカメラユニット46a,46bで被加工物1を撮影して画像56を得て、加工痕判定部52bにカーフチェックを実施させる。このとき、記憶部52aは画像56を記憶し、加工痕判定部52bは該記憶部52aから該画像56を読み出し予め記憶部52aに記憶された判定条件58に基づいて加工痕3aの良否を判定する。
そして、図5に示す判定条件設定画面54に表示された画像56には、得られたカーフチェック結果62が重ねられて表示される。図5に示す通り、このカーフチェック結果62には、オフセンター19(図4参照)の検出値と、カーフ幅の検出値と、カーフセンター(加工痕3aの中心線17)からチッピング25の最外点までの距離の評価値と、が含まれる。さらに、カーフチェック結果62には、最大チッピングサイズ27(図4参照)の評価値と、画像56におけるチッピングの表示画素の総面積の評価値と、が含まれる。
また、表示ユニット50には、加工痕判定部52bが加工痕3aの良否を判定するための判定条件58の現在の判定項目と、現在の各判定項目の許容値と、が表示されている。この判定条件58は予め記憶部52aに記憶されていてもよく、制御ユニット52は、記憶部52aから判定条件58を読み出し、判定条件設定画面54に表示させる。そして、判定条件設定画面54には、判定条件58に基づいて画像56に写る加工痕3aの良否を加工痕判定部52bが判定した結果が表示されている。
図5に示す例では、オフセンター19について、許容値が0.005mmであるところ検出値が0.003mmであり、当該判定項目では加工痕3aが良判定となる。また、カーフ幅について、許容値(許容範囲)が0.022mm以上0.025mm以下であるところ、検出値が0.023mmであり、当該判定項目でも加工痕3aが良判定となる。また、チッピング面積について、許容値が5000pixであるところ、検出値が4500pixであるため、当該判定項目でも加工痕3aが良判定となる。
その一方で、図5に示す判定条件設定画面54において、「カーフセンター~チッピング」との名称で表示されたカーフセンター(加工痕3aの中心線17)からチッピング25の最外点までの距離の検出値は、許容値から外れている。すなわち、当該評価項目について、許容値が0.032mmに設定されているところ、検出値が0.040mmである。この点において、加工痕3aが不良判定される。
また、「Maxチッピング」との名称で表示された最大チッピングサイズ27の許容値が0.015mmに設定されているところ、検出値が0.017mmである。そのため、この点で加工痕3aが不良判定される。
判定条件設定画面54では、画像56に重ねられて表示された各検出値のうち、加工痕3aが不良であると判定される判定項目に係る検出値に、囲い、下線、太字、色変更等の強調表示が付されてもよい。また、判定条件58の表示において、加工痕3aが不良判定される判定項目に係る設定値の欄に、下線、太字、色変更等の強調表示が付されてもよい。
ここで、被加工物1に形成された加工痕3aが不良とされるべきものであれば、判定条件58に従った判定により該加工痕3aが不良判定されるのは好ましい。その一方で、被加工物1の種別や加工条件等を考慮したとき加工痕3aが不良ではないと判定されるべきものであれば、判定条件58の判定項目やその許容値を変更する必要がある。
オペレータは、表示ユニット50に表示された判定条件設定画面54を利用して判定条件58の変更が可能である。例えば、オペレータは、判定条件設定画面54に表示された判定条件58のうち、許容値を変更したい判定項目をタッチして選択する。そして、このときに表示されるテンキー画像等を利用して、新しく許容値となる数字を入力する。
図6は、オペレータが判定条件58を変更した後の判定条件設定画面54が表示された表示ユニット50を模式的に示す平面図である。図6に示される例では、カーフセンター(加工痕3aの中心線17)からチッピング25の最外点までの距離の項目について、許容値が0.050mmに変更された。また、最大チッピングサイズ27の許容値が0.020mmに変更された。なお、変更された判定条件は、新たに記憶部52aに記憶されるとよい。
その後、オペレータは、操作ボタン64をタッチしてカーフチェックの実施を指示し、加工痕判定部52bは、被加工物1に形成された加工痕3aの良否を変更された判定条件58に基づいて判定する。ここで、所定の撮影位置3b(図3参照)で画像56が撮影された後、被加工物1の加工が進行する間にカメラユニット46a,46bの位置が変わっている。
そこで、本実施形態に係る加工装置(切削装置2)では、加工痕判定部52bは、記憶部52aに記憶された画像56に基づいてカーフチェックを実施し、変更された新たな判定条件58で該画像56に写る加工痕3aの良否の判定を実施する。
図6に示す通り、加工痕判定部52bが画像56に写る加工痕3aの良否を判定した結果、判定条件58のすべての判定項目について許容値を満たしていることが確認される。すなわち、加工痕3aが良判定される。そして、画像56に写る加工痕3aが良判定されるべきものである場合、変更された新たな判定条件58により加工痕3aの良否が適切に判定できたことが確認される。すなわち、オペレータは、変更された判定条件58について、不適切ではないと評価できる。
このように、本実施形態に係る加工装置(切削装置2)では、記憶部52aに記憶された画像56に基づいてカーフチェックを実施でき、画像56に写る加工痕3aの良否を判定できる。そのため、被加工物1の表面1aを撮影した画像を新たに取得するために再度被加工物1を加工する必要がなく、新たな画像を準備するコストがかからない。
さらに、切削装置2では、制御ユニット52の記憶部52aにそれぞれ加工痕3aが写る複数の画像が記憶されてもよい。そして、加工痕判定部52bは、記憶部52aに記憶された複数の画像に基づいてカーフチェックを実施し、判定条件58により各画像に写る加工痕3aの良否を判定してもよい。記憶部52aは、例えば、被加工物1が加工ユニット24a,24bで加工される間に所定のタイミングでカメラユニット46a,46bが被加工物1を撮影する度に得られる画像を蓄積する。
図7は、記憶部52aに記憶された複数の画像のうちの一つの画像58aと、そのカーフチェック結果と、を含む判定条件設定画面54を表示する表示ユニット50を模式的に示す平面図である。
図7に示される通り、判定条件設定画面54には、記憶部52aに記憶された複数の画像(全ての画像でもよい)に対するカーフチェックを加工痕判定部52bに指示し、判定条件58に基づく加工痕3aの良否の判定を指示する操作ボタン64が含まれる。オペレータがこの操作ボタン64をタッチすると、加工痕判定部52bは、記憶部52aに記憶された複数の画像に対するカーフチェックをそれぞれ実施し、複数の画像のそれぞれに写る加工痕3aの良否を判定条件58に基づいて判定する。
そして、加工痕判定部52bは、複数の画像のうち写る加工痕3aの判定結果が良判定となる画像の割合または不良判定となる画像の割合を算出する。例えば、判定条件58に基づいて加工痕判定部52bが加工痕3aの良否を判定した結果として、エラー率66が表示ユニット50に表示される。図6に示される判定条件設定画面54では、エラー率66が2%であり、記憶部52aに記憶された複数の画像のうち2%の画像において加工痕3aが不良と判定されたことが示されている。
判定条件58が備えるべき性質として重要なことは、良判定されるべき加工痕3aを加工痕判定部52bが良判定できるとともに、不良判定されるべき加工痕3aを加工痕判定部52bが不良判定できることである。このような判定条件58が高く評価され、これを実現できない判定条件58が低く評価されるべきである。
例えば、記憶部52aに記憶された複数の画像のうち、不良判定されるべき加工痕3aが写る画像の割合を想定エラー率として予め算出しておく。そして、変更された新たな判定条件58に基づき記憶部52aに記憶された複数の画像のそれぞれに写る加工痕3aの良否を判定し、エラー率66がこの想定エラー率に近づくほど、当該判定条件58が優れていると評価できる。例えば、想定エラー率が2%であった場合、図6に示された判定条件58が優秀であると評価できる。
ここで、図7に示された判定条件設定画面54では、表示される画像56aを切り替えるための操作ボタン64が表示されている。オペレータは、この操作ボタン64をタッチすることで、他の画像を表示ユニット50に表示でき、表示された画像に対して実施されたカーフチェックの結果と、画像に写る加工痕3aの良否判定の結果と、を確認できる。この場合、オペレータは、判定条件58に基づく加工痕判定部52bによる加工痕3aの良否判定の妥当性を確認できる。
また、図7に示された判定条件設定画面54のエラー率66が表示された領域で表示ユニット50をオペレータがタッチすると、表示ユニット50には写る加工痕3aが不良判定された画像が表示されてもよい。この場合、写る加工痕3aが不良判定されるべき画像において加工痕判定部52bが正しく該加工痕3aを不良判定しているか、オペレータが画像を見て確認できる。
このように、本実施形態に係る加工装置(切削装置2)では、変更された判定条件58を評価する際、被加工物1を加工して加工痕3aを形成し複数の撮影位置でカメラユニット46a,46bで被加工物1を撮影する必要がない。すなわち、記憶部52aに記憶された複数の画像にそれぞれ写る加工痕3aを次々に判定条件58で判定できるため、判定条件58が適切な判定を実施するか否かを迅速かつ効率的に評価できる。
なお、本実施形態に係る加工装置(切削装置2)は、判定条件を自動的に評価できてもよく、オペレータに評価結果を報知できてもよい。例えば、制御ユニット52は、判定条件を自動的に評価する判定条件評価部52c(図1参照)を備えてもよい。この場合、オペレータは、判定条件の評価を自身でする必要がなく、複数の判定条件のそれぞれの評価結果を確認してより適切な判定条件を選択することもできる。
例えば、オペレータは、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aの良否を該画像に関連付けて記憶部52aに予め記憶させておく。そして、判定条件評価部52cは、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aの良否を評価対象となる判定条件に基づいて加工痕判定部52bに判定させる。そして、判定条件評価部52cは、この判定結果と、記憶部52aに記憶された該画像に写る加工痕3aの良否と、を比較して該判定条件を評価する。
より詳細には、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aが良好である場合、加工痕3aが良好であるとの情報が該画像に関連付けられて記憶部52aに記憶される。そして、判定条件評価部52cは、評価対象となる判定条件で記憶部52aに記憶された該画像に写る加工痕3aの良否を加工痕判定部52bに判定させる。
その結果、加工痕判定部52bが加工痕3aを良判定する場合、判定条件評価部52cは、記憶部52aに記憶された情報を参照して、当該判定条件が画像に写る加工痕3aの適切な判定に成功したと評価する。その一方で、加工痕判定部52bが加工痕3aを不良判定する場合、判定条件評価部52cは、記憶部52aに記憶された情報を参照して、当該判定条件が画像に写る加工痕3aの適切な判定に失敗したと評価する。
また、例えば、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aが不良である場合、加工痕3aが不良であるとの情報が該画像に関連付けられて記憶部52aに記憶される。そして、判定条件評価部52cは、当該判定条件に基づいて該画像に写る加工痕3aの良否を加工痕判定部52bに判定させ、その結果、加工痕3aが不良判定された場合、当該判定条件が加工痕3aの適切な判定に成功したと評価する。
このように、画像に写る加工痕3aの良否が該画像に関連付けられて記憶部52aに記憶されていると、評価対象となる判定条件に基づいて加工痕3aの判定を適切に実施できるか否かの評価が可能となる。さらに、判定条件評価部52cは、評価対象となる判定条件で複数の画像に写るそれぞれの加工痕3aについて加工痕判定部52bに同様に判定させ、判定条件の精度について評価してもよい。
すなわち、記憶部52aには、複数の画像と、それぞれの画像に写るそれぞれの加工痕3aの良否と、を関連付けて予め記憶させておく。そして、判定条件評価部52cは、複数の画像のそれぞれに写る加工痕3aの良否を評価対象となる判定条件に基づいて加工痕判定部52bに判定させる。その後、その結果と、記憶部52aに記憶されたそれぞれの加工痕3aの良否と、を比較して一致する数(正答数)をカウントし、一致率に基づいて判定条件を評価する。
例えば、記憶部52aに、複数の画像と、それぞれの画像に写る加工痕3aの良否と、を関連付けて予め記憶させ、さらに、評価対象となる複数の判定条件を予め記憶させておく。そして、判定条件評価部52cに、それぞれの判定条件に基づいて同様に各画像に写る加工痕3aの良否を判定させると、それぞれの判定条件の一致率を算出できる。判定条件評価部52cは、この一致率の高低により各判定条件の優劣を判定してオペレータに結果を報知してもよい。
以上に説明する通り、本実施形態に係る加工装置(切削装置2)の制御ユニット52の記憶部52aは、加工痕3aが写る画像を記憶する。そして、加工痕判定部52bは、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aの良否を判定できる。
また、複数の判定条件を評価したい場合においても、記憶部52aに記憶された画像に写る加工痕3aをそれぞれの判定条件で同様に判定できる。そのため、各判定条件を評価する度に被加工物1を加工して該被加工物1を撮影して画像を取得する場合と比較すると、加工のばらつきが各判定条件の評価に影響することもなく、各判定条件を安定的かつ容易に評価できる。
なお、本発明は、上記の実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記の実施形態においては、加工装置が切削装置2である場合を例に説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。例えば、本発明の一態様に係る加工装置は、被加工物1にレーザビームを照射してレーザ加工するレーザ加工装置でもよい。レーザ加工装置は、加工ユニットとして被加工物1にレーザビームを照射できるレーザ加工ユニットを備える。
例えば、本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、被加工物1に吸収される波長(被加工物1が吸収できる波長)のレーザビームを被加工物1の表面に集光して被加工物1をアブレーション加工する。すると、被加工物1には、加工痕3aとして加工溝が形成される。そして、分割予定ライン3に沿って被加工物1に加工溝を形成すると、被加工物1が分割される。加工溝が形成された被加工物1を撮影すると、得られた画像から加工溝の良否を判定できる。
または、本発明の一態様に係るレーザ加工装置は、被加工物1を透過できる波長(被加工物1への透過性を有する波長)のレーザビームを被加工物1の内部に集光し、被加工物1の内部に加工痕3aとして改質層を形成する。この改質層が、被加工物1の分割起点となる。すなわち、改質層から上下に伸長するクラックを伸長させると、被加工物1を分割できる。改質層が形成された被加工物1を撮影すると、得られた画像から改質層の良否を判定できる。
これらのレーザ加工装置においても加工痕3aが写る画像を制御ユニット52の記憶部52aが記憶できると、加工痕判定部52bは、この画像に基づいて加工痕3aの良否の判定が可能となる。そのため、新たな判定条件の評価をする際等に、被加工物1をレーザ加工して加工痕3aを形成して該被加工物1を撮影して画像を形成する必要がない。
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。
1 被加工物
1a 表面
1b 裏面
3 分割予定ライン
3a 加工痕
3b 撮影位置
5 デバイス
7 粘着テープ
9 環状フレーム
11 フレームユニット
13,17 中心線
15 端部
19 オフセンター
21 最小カーフ幅
23 最大カーフ幅
25 チッピング
27 最大チッピングサイズ
29 距離
2 切削装置
4 基台
4a,4b,4c 開口
8 カセット支持台
10 カセット
12 ガイドレール
14 テーブルカバー
16 防塵防滴カバー
18 チャックテーブル
18a 保持面
18b クランプ
18c ポーラス部材
20 支持構造
22a,22b 移動ユニット
24,24a,24b 加工ユニット
26,34a,34b ガイドレール
28a,28b,36a,36b 移動プレート
30a,30b,38a,38b ボールネジ
32a,40a,40b パルスモータ
44 切削ブレード
46a,46b カメラユニット
48 洗浄ユニット
50 表示ユニット
52 制御ユニット
52a 記憶部
52b 加工痕判定部
52c 判定条件評価部
54 判定条件設定画面
56 画像
58 判定条件
60 画面説明
62 カーフチェック結果
64 操作ボタン
66 エラー率

Claims (8)

  1. 複数の分割予定ラインを有する被加工物を保持できるチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を該分割予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影するカメラユニットと、該加工ユニット及び該カメラユニットを制御する制御ユニットと、を備える加工装置であって、
    該制御ユニットは、
    該加工ユニットで加工され加工痕が形成された該被加工物を該カメラユニットで撮影し、得られた画像を記憶する記憶部と、
    該記憶部に記憶された該画像を読み出し、該画像に写る該加工痕の良否を判定できる加工痕判定部と、を備えることを特徴とする加工装置。
  2. 該加工痕判定部は、
    該記憶部に記憶された該画像を読み出し判定条件に基づいて該加工痕の良否を判定し、
    該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否を変更された該判定条件に基づいて判定することを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
  3. 該記憶部は、さらに、該画像に写る該加工痕の良否を該画像と関連付けて記憶し、
    該制御ユニットは、該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否を判定条件に基づいて該加工痕判定部に判定させた結果と、該記憶部に記憶された該画像に写る該加工痕の良否と、を比較して該判定条件を評価できる判定条件評価部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の加工装置。
  4. 複数の分割予定ラインを有する被加工物を保持できるチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を該分割予定ラインに沿って加工する加工ユニットと、該チャックテーブルで保持された該被加工物を撮影するカメラユニットと、該加工ユニット及び該カメラユニットを制御する制御ユニットと、を備える加工装置であって、
    該制御ユニットは、
    該加工ユニットで加工され加工痕が形成された該被加工物を該カメラユニットで撮影し、得られた複数の画像を記憶する記憶部と、
    該記憶部に記憶された複数の該画像を読み出し、それぞれの該画像に写る該加工痕の良否を判定できる加工痕判定部と、を備え、
    該加工痕判定部は、複数の該画像のうち写る該加工痕の判定結果が良判定となる該画像の割合または不良判定となる該画像の割合を算出できることを特徴とする加工装置。
  5. 該加工痕判定部は、
    該記憶部に記憶された複数の該画像を読み出し判定条件に基づいてそれぞれの該加工痕の良否を判定し、
    該記憶部に記憶された複数の該画像のそれぞれに写る該加工痕の良否を変更された該判定条件に基づいて判定することを特徴とする請求項4に記載の加工装置。
  6. 該記憶部は、さらに、複数の該画像に写るそれぞれの該加工痕の良否をそれぞれの該画像と関連付けて記憶し、
    該制御ユニットは、該記憶部に記憶された複数の該画像に写る該加工痕の良否を判定条件に基づいて該加工痕判定部に判定させた結果と、該記憶部に記憶されたそれぞれの該画像に写る該加工痕の良否と、を比較して一致率を算出し、該一致率に基づいて該判定条件を評価できる判定条件評価部をさらに備えることを特徴とする請求項4に記載の加工装置。
  7. 該判定条件は、該画像を処理する画像処理条件と、判定項目及び該判定項目の許容値と、の一方または両方であることを特徴とする請求項2、請求項3、請求項5、または請求項6のいずれかに記載の加工装置。
  8. 該加工ユニットは、該被加工物を該分割予定ラインに沿って切削ブレードで切削する切削ユニットであり、
    該加工痕は、該切削ブレードで該被加工物に形成される切削溝であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載の加工装置。
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