JP2022162634A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工ユニット（切削ユニット又は研削ユニット）に含まれるスピンドルの回転を阻害する不具合を早期に発見することが可能な加工装置を提供する。【解決手段】スピンドルを回転させるモータを制御する制御ユニットが、予め設定された指定回転速度でスピンドルを回転させることによって得られる情報に基づいて、加工ユニットの不具合の有無を判定する判定部を含む。これにより、加工ユニットに含まれるスピンドルの回転を阻害する不具合を早期に発見することが可能である。【選択図】図４

Description

本発明は、被加工物を加工する加工装置に関する。

ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）及びＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等のデバイスのチップは、携帯電話及びパーソナルコンピュータ等の各種電子機器において不可欠の構成要素である。

このようなチップは、例えば、切削装置を用いて、表面に多数のデバイスが形成されたウェーハ等の被加工物を個々のデバイスを含む領域毎に分割することで製造される（例えば、特許文献１参照）。この切削装置は、例えば、先端部に切削ブレード（加工具）が装着されているスピンドルと、このスピンドルを回転させるモータとを有する切削ユニットを備える。

さらに、この切削ブレードは、砥粒が分散された円環状の切刃（加工砥石）を有する。そして、切削装置は、モータによってスピンドルの先端部に装着された切削ブレードを回転させながら、切削ブレードの切刃を被加工物に接触させることで被加工物を切削して分割する。

また、チップの製造に用いられる被加工物は、チップの小型化及び軽量化等を目的として、研削装置を用いて、その分割前に薄化されることが多い。この研削装置は、例えば、先端部に研削ホイール（加工具）が装着されているスピンドルと、このスピンドルを回転させるモータとを有する研削ユニットを備える。

さらに、この研削ホイールは、円環状のホイール基台と、このホイール基台の一面に固定された複数の研削砥石（加工砥石）とを有する。そして、研削装置は、モータによってスピンドルの先端部に装着された研削ホイールを回転させながら、複数の研削砥石を被加工物に接触させることで被加工物を研削して薄化する。

特開２０１０－１２９６２３号公報

切削装置及び研削装置等の加工装置においては、加工具（切削ブレード又は研削ホイール）の回転速度が低い状態で被加工物の加工（切削又は研削）が行われると、被加工物にかかる負荷（加工負荷）が増大する。

そして、この場合には、被加工物にチッピング（欠け）及びクラックが形成されるといった加工不良が発生し、被加工物を分割することによって製造されるチップの品質が低下するおそれがある。

この点に鑑み、本発明の目的は、加工ユニット（切削ユニット又は研削ユニット）に含まれるスピンドルの回転を阻害する不具合を早期に発見することが可能な加工装置を提供することである。

本発明の一側面によれば、被加工物を加工する加工装置であって、先端部に加工砥石が装着されているスピンドルと、該スピンドルを回転させるモータと、を有する加工ユニットと、該モータの動作を制御する制御ユニットと、を備え、該制御ユニットは、予め設定された指定回転速度で該スピンドルを回転させることによって得られる情報に基づいて、該加工ユニットの不具合の有無を判定する判定部を含む加工装置が提供される。

さらに、本発明においては、該スピンドルの回転速度を測定する回転速度測定ユニットを更に備え、該判定部は、該回転速度測定ユニットで測定された該スピンドルの回転速度に基づいて、該スピンドルを回転させるように該モータを動作させてから該スピンドルの回転速度が該指定回転速度に至るまでの所要時間を算出した後、該所要時間が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、該加工ユニットの不具合の有無を判定することが好ましい。

あるいは、本発明においては、該スピンドルを回転させる際の該モータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットを更に備え、該判定部は、該スピンドルを定常的に該指定回転速度で回転させた際に該負荷電流値測定ユニットで測定された該負荷電流値が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、該加工ユニットの不具合の有無を判定することが好ましい。

本発明においては、スピンドルを回転させるモータを制御する制御ユニットが、予め設定された指定回転速度でスピンドルを回転させることによって得られる情報に基づいて、加工ユニットの不具合の有無を判定する判定部を含む。これにより、本発明においては、加工ユニット（切削ユニット又は研削ユニット）に含まれるスピンドルの回転を阻害する不具合を早期に発見することが可能である。

図１は、加工装置の一例を模式的に示す斜視図である。 図２は、加工ユニットの一例を模式的に示す一部断面側面図である。 図３は、スピンドルの先端の構造の一例を模式的に示す分解斜視図である。 図４は、スピンドルの回転を阻害する切削ユニットの不具合の有無を判定するための切削装置の構成要素の一例を模式的に示す図である。 図５は、スピンドルの回転を阻害する切削ユニットの不具合の有無を判定するための切削装置の構成要素の別の例を模式的に示す図である。 図６は、スピンドルの回転速度が指定回転速度に至るまでのスピンドルの回転速度の経時変化の例を模式的に示すグラフである。 図７は、スピンドルが定常的に指定回転速度で回転するまでのモータの負荷電流値の経時変化の例を模式的に示すグラフである。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の加工装置の一例（切削装置）を模式的に示す斜視図である。なお、図１に示されるＸ軸方向（前後方向、加工送り方向）及びＹ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）は、水平面上において互いに垂直な方向であり、また、Ｚ軸方向（上下方向）は、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に垂直な方向（鉛直方向、切り込み送り方向）である。

図１に示される切削装置２は、各構成要素が搭載される基台４を備える。基台４の上部には、基台４の上面側を覆うカバー６が取り付けられている。カバー６の内部には、被加工物１１を切削する切削ユニット（加工ユニット）８が収容されている。この切削ユニット８は、切削ユニット移動機構（不図示）に接続されており、例えば、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に沿って移動可能である。なお、切削ユニット８の詳細については、後述する。

切削ユニット８の下方には、被加工物１１を保持するチャックテーブル１０が設けられている。チャックテーブル１０は、チャックテーブル移動機構（不図示）に接続されており、例えば、Ｘ軸方向に沿って移動可能である。また、チャックテーブル１０は、回転機構（不図示）に接続されており、Ｚ軸方向に概ね平行な直線を回転軸として回転可能である。

基台４の角部には、カセットテーブル１２が設置されている。カセットテーブル１２の上面には、複数の被加工物１１を収容可能なカセット１４が載せられる。このカセットテーブル１２は、カセットテーブル移動機構（不図示）に接続されており、例えば、Ｚ軸方向に沿って移動可能である。このカセットテーブル移動機構は、被加工物１１を適切に搬出入できるようにカセットテーブル１２に載せられたカセット１４の高さを調整する。

カバー６の側面６ａには、ユーザーインターフェースとなるタッチパネル式のモニター１６が設けられている。また、カバー６の上面６ｂには、警告灯（パイロットランプ）１８が設けられている。そして、上述した切削装置２の構成要素は、制御ユニット（図１においては不図示）に接続されている。この制御ユニットは、中央処理装置（ＣＰＵ）と、主記憶装置（揮発性メモリ）及び補助記憶装置（不揮発性メモリ）を含む記憶装置を有し、上述した切削装置２の構成要素の動作を制御する。

図２は、切削ユニット（加工ユニット）８を模式的に示す一部断面側面図である。切削ユニット８は、Ｙ軸方向に概ね平行な直線を回転軸として回転するスピンドル２０を有する。このスピンドル２０は、筒状に構成されたハウジング２２の内側の空間に収容されている。ハウジング２２の内部（壁材の内部）には、スピンドル２０の回転軸に対して概ね平行なエアー供給路２２ａが設けられている。

エアー供給路２２ａは、エアー供給口２２ｂを介して外部のエアー供給源（不図示）に接続されている。また、エアー供給路２２ａは、第１供給路２２ｃを介してラジアルエアーベアリング部（ラジアルエアーベアリング）２４に接続されており、第２供給路２２ｄを介してスラストエアーベアリング部（スラストエアーベアリング）２６に接続されている。

エアー供給源からラジアルエアーベアリング部２４及びスラストエアーベアリング部２６に高圧のエアーを供給することで、スピンドル２０は、ハウジング２２の内側の空間内で浮揚した状態に保たれる。例えば、ラジアルエアーベアリング部２４は、スピンドル２０に向かって、その回転軸に垂直な向きのエアーを吹き付けることで、スピンドル２０の位置を回転軸に垂直な方向で一定に保つ。

一方、スラストエアーベアリング部２６は、スピンドル２０に設けられた円盤状のスラストプレート２０ａに向かって、スピンドル２０の回転軸に平行な向きのエアーを吹き付けることで、スピンドル２０の位置を回転軸に平行な方向で一定に保つ。ラジアルエアーベアリング部２４及びスラストエアーベアリング部２６により、高速に回転するスピンドル２０が安定に支持される。

ハウジング２２の一端（先端）側には、開口部２０ｅが設けられている。スピンドル２０は、その一端部（先端部）２０ｂがハウジング２２から露出するように、開口部２２ｅに挿入されている。すなわち、スピンドル２０の先端部２０ｂは、ハウジング２２の開口部２２ｅから外側に突出している。図３は、スピンドル２０の先端の構造を模式的に示す分解斜視図である。

スピンドル２０の先端にはマウント２８が設けられている。マウント２８は、円盤状のフランジ部３０と、フランジ部３０の表面３０ａの中央部から突出する円筒状の支持軸３２とを有する。フランジ部３０の外周部には、表面３０ａから突出する環状の凸部３０ｂが設けられている。凸部３０ｂの先端面３０ｃは、表面３０ａに対して概ね平行に形成されている。

支持軸３２の外周面には、ねじ山３２ａが形成されている。また、支持軸３２の先端面の中央部には凹部３２ｂが形成されている。支持軸３２には、被加工物１１を切削する環状の切削ブレード（加工具）３４が装着される。切削ブレード３４は、アルミニウム（Ａｌ）等の金属材料からなる環状の基台３６と、基台３６の外周縁に沿って形成された環状の切刃（加工砥石）３８とを有する。

基台３６の中央部には、支持軸３２が挿入可能なように基台３６を厚さ方向に貫通する開口３６ａが設けられている。また、基台３６の開口３６ａの周囲には、基台３６の厚さ方向に沿って表面側に突出する環状の凸部３６ｂが設けられている。切刃３８は、例えば、ダイヤモンド等からなる砥粒をニッケルめっき層で固定することにより形成される。ただし、切刃３８の砥粒及び結合材の材質に制限はなく、被加工物１１の材質及び加工目的等に応じて適宜選択される。

支持軸３２のねじ山３２ａには、切削ブレード３４を固定するための環状のナット４０が締結される。ナット４０の中央部には、支持軸３２の径に対応する円形の開口４０ａが形成されている。開口４０ａには、支持軸３２に形成されたねじ山３２ａに対応するねじ山が形成されている。

切削ブレード３４は、基台３６の開口３６ａに支持軸３２が挿入されるように、マウント２８に装着される。そして、ナット４０を支持軸３２のねじ山３２ａに螺合して締め付けると、切削ブレード３４がフランジ部３０の先端面３０ｃとナット４０とによって挟持される。これにより、切刃（加工砥石）３８を含む切削ブレード３４がスピンドル２０の一端部（先端部）２０ｂに装着される。

図２に示されるように、スピンドル２０の他端側には、スピンドル２０を回転させるための力を付与するモータ４２が連結されている。モータ４２は、ハウジング２２の内側に固定されたステータ４４と、スピンドル２０と一体化されているロータ４６とを含む。

そして、スピンドル２０は、ステータ４４とロータ４６との間に作用する磁力に応じて回転する。なお、ここでは、スピンドル２０とロータ４６とが一体化されているが、別々に形成されたスピンドル２０とロータ４６とが連結されていてもよい。

ラジアルエアーベアリング部２４及びスラストエアーベアリング部２６に供給されたエアーの一部は、スピンドル２０の先端部２０ｂとハウジング２２との隙間（開口部２２ｅの一部）を通じて、ハウジング２２の外部へと排出（噴出）される。このエアーの流れにより、スピンドル２０の先端部２０ｂとハウジング２２の開口部２２ｅとの隙間がシール（エアーシール）される。

ここで、ラジアルエアーベアリング部２４及びスラストエアーベアリング部２６に供給されるエアーに異物が混入し、かつ／又は、このエアーの圧力が瞬間的に低下する場合には、スピンドル２０が異物及び／又はハウジング２２等に接触して傷つくことがある。また、切削ユニット８のメンテナンス中の誤操作（例えば、ラジアルエアーベアリング部２４及びスラストエアーベアリング部２６にエアーが供給されていない状態でスピンドル２０を回転させる等）によって、スピンドル２０が傷つけられることもある。

このような傷は、スピンドル囓りとも呼ばれ、スピンドル２０の回転を阻害する。また、モータ４２が劣化した場合にもスピンドル２０の回転が阻害される。これらの点に鑑み、切削装置２においては、このようなスピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定する判定部が制御ユニットに含まれている。

図４及び図５は、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定するための切削装置２の構成要素を模式的に示す図である。図４及び図５に示される制御ユニット４８は、ハウジング２２に収容されたモータ４２の動作を制御して、スピンドル２０の先端部に装着された切削ブレード３４を回転させることができる。

また、図４に示される切削装置２には、スピンドル２０の回転速度を測定する回転速度測定ユニット５０が設けられている。この回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度は、随時、制御ユニット４８に入力される。そして、制御ユニット４８は、回転速度測定ユニット５０から入力される情報を利用して、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定する判定部４８ａを有する。

この判定に利用される情報は、例えば、回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度である。具体的には、判定部４８ａは、回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度に基づいて、スピンドル２０を回転させるようにモータ４２を動作させてからスピンドル２０の回転速度が指定回転速度に至るまでの所要時間を算出する。そして、判定部４８ａは、算出された所要時間が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定する。なお、この閾値は、制御ユニット４８の記憶装置に予め記憶されていてもよい。

図６は、スピンドル２０の回転速度が指定回転速度Ｖに至るまでに回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度の経時変化の例を模式的に示すグラフである。回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度が図６に示される点線Ａのように変化する場合には、算出される上記の所要時間が閾値Ｔ１を超えない。この場合、判定部４８ａは、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合がないと判定する。

他方、回転速度測定ユニット５０で測定されたスピンドル２０の回転速度が図６に示される一点鎖線Ｂのように変化する場合には、算出される上記の所要時間が閾値Ｔ１を超える。この場合、判定部４８ａは、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合があると判定する。そして、この場合には、制御ユニット４８がモニター１６及び／又は警告灯１８を制御して、切削ユニット８の不具合を切削装置２のオペレータに報知する。

また、図５に示される切削装置２には、スピンドル２０を回転させるモータ４２の負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニット５２が設けられている。この負荷電流値測定ユニット５２で測定されたモータ４２の負荷電流値は、随時、制御ユニット４８に入力される。そして、制御ユニット４８は、負荷電流値測定ユニット５２から入力される情報を利用して、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定する判定部４８ｂを有する。

この判定に利用される情報は、例えば、切削ユニット８による被加工物１１の切削が行われていない状態でスピンドル２０を定常的に指定回転速度で回転させた際に負荷電流値測定ユニット５２で測定されたモータ４２の負荷電流値である。具体的には、判定部４８ｂは、この負荷電流値が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合の有無を判定する。なお、この閾値は、制御ユニット４８の記憶装置に予め記憶されていてもよい。

図７は、スピンドル２０が定常的に指定回転速度で回転するまでに負荷電流値測定ユニット５２で測定されたモータ４２の負荷電流値の経時変化の例を模式的に示すグラフである。負荷電流値測定ユニット５２で測定されたモータ４２の負荷電流値が図７に示される点線Ｃのように変化する場合には、スピンドル２０が定常的に指定回転速度で回転する際のモータ４２の負荷電流値が閾値Ｔ２を超えない。この場合、判定部４８ｂは、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合がないと判定する。

他方、負荷電流値測定ユニット５２で測定されたモータ４２の負荷電流値が図７に示される一点鎖線Ｄのように変化する場合には、スピンドル２０が定常的に指定回転速度で回転する際のモータ４２の負荷電流値が閾値Ｔ２を超える。この場合、判定部４８ｂは、スピンドル２０の回転を阻害する切削ユニット８の不具合があると判定する。そして、この場合には、制御ユニット４８がモニター１６及び／又は警告灯１８を制御して、切削ユニット８の不具合を切削装置２のオペレータに報知する。

上述した切削装置２においては、スピンドル２０を回転させるモータ４２を制御する制御ユニット４８が、予め設定された指定回転速度でスピンドル２０を回転させることによって得られる情報に基づいて、切削ユニット８の不具合の有無を判定する判定部４８ａ又は判定部４８ｂを含む。これにより、上述した切削装置２においては、切削ユニット８に含まれるスピンドル２０の回転を阻害する不具合を早期に発見することが可能である。

なお、上述した切削装置２は本発明の加工装置の一例であって、本発明の加工装置は切削装置２に限定されない。例えば、本発明の加工装置の加工ユニットは、先端部にワッシャータイプの切削ブレード（環状の切刃（加工砥石）のみによって構成される切削ブレード）が装着されたスピンドルと、このスピンドルを回転させるモータと、を有する切削ユニットであってもよい。

また、本発明の加工装置は、先端部に複数の研削砥石（加工砥石）を含む研削ホイールが装着されているスピンドルと、このスピンドルを回転させるモータと、を有する加工ユニットと、このモータの動作を制御する制御ユニットと、を備える研削装置であってもよい。

また、本発明の加工装置は、判定部４８ａ及び判定部４８ｂを含む制御ユニット４８、回転速度測定ユニット５０並びに負荷電流値測定ユニット５２の全てを備えてもよい。その他、上述した実施形態にかかる構造及び方法等は、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 ：基台
６ ：カバー
８ ：切削ユニット（加工ユニット）
１０ ：チャックテーブル
１１ ：被加工物
１２ ：カセットテーブル
１４ ：カセット
１６ ：モニター
１８ ：警告灯（パイロットランプ）
２０ ：スピンドル（１８ａ：スラストプレート、２０ｂ：一端部（先端部））
２２ ：ハウジング（２２ａ：エアー供給路、２２ｂ：エアー供給口）
（２２ｃ：第１供給路、２２ｄ：第２供給路、２２ｅ：開口部）
２４ ：ラジアルエアーベアリング部（ラジアルエアーベアリング）
２６ ：スラストエアーベアリング部（スラストエアーベアリング）
２８ ：マウント
３０ ：フランジ部（３０ａ：表面、３０ｂ：凸部、３０ｃ：先端面）
３２ ：支持軸（３２ａ：ねじ山）
３４ ：切削ブレード
３６ ：基台（３６ａ：開口）
３８ ：切刃
４０ ：ナット
４２ ：モータ
４４ ：ステータ
４６ ：ロータ
４８ ：制御ユニット（４８ａ，４８ｂ：判定部）
５０ ：回転速度測定ユニット
５２ ：負荷電流値測定ユニット

Claims (3)

1. 被加工物を加工する加工装置であって、
   先端部に加工砥石が装着されているスピンドルと、該スピンドルを回転させるモータと、を有する加工ユニットと、
   該モータの動作を制御する制御ユニットと、を備え、
   該制御ユニットは、
   予め設定された指定回転速度で該スピンドルを回転させることによって得られる情報に基づいて、該加工ユニットの不具合の有無を判定する判定部を含む加工装置。
2. 該スピンドルの回転速度を測定する回転速度測定ユニットを更に備え、
   該判定部は、
   該回転速度測定ユニットで測定された該スピンドルの回転速度に基づいて、該スピンドルを回転させるように該モータを動作させてから該スピンドルの回転速度が該指定回転速度に至るまでの所要時間を算出した後、該所要時間が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、該加工ユニットの不具合の有無を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. 該スピンドルを回転させる際の該モータの負荷電流値を測定する負荷電流値測定ユニットを更に備え、
   該判定部は、
   該スピンドルを定常的に該指定回転速度で回転させた際に該負荷電流値測定ユニットで測定された該負荷電流値が予め設定された閾値を超えるか否かに応じて、該加工ユニットの不具合の有無を判定することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。

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