KR102644406B1

KR102644406B1 - 가공 장치

Info

Publication number: KR102644406B1
Application number: KR1020190037350A
Authority: KR
Inventors: 마사히로 구보; 히로유키 하시모토; 사토시 다카하시; 츠요시 가와카미
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2018-04-19
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2024-03-06
Also published as: JP2019188484A; CN110385798A; TWI798421B; JP7082517B2; KR20190122148A; CN110385798B; TW201944530A

Abstract

(과제) 가공 장치의 각 부위에 발생하는 진동을 임의의 타이밍에 용이하게 검출 가능한 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 척 테이블 (11) 에 유지된 피가공물 (W) 을 가공하는 가공 유닛 (40) 을 구비하는 가공 장치 (10) 로서, 가공 유닛에 의한 가공이 실시되어 있지 않은 상태에서 가공 장치의 상태를 검출하는 검출 유닛을 구비한다. 검출 유닛은, 가공 장치에 진동을 부여하는 진동원과, 가공 장치에 설치되고, 진동원으로부터 전파된 각 부위의 진동을 측정하는 진동 센서 (55, 56) 와, 진동 센서가 측정한 진동 데이터를 기록하고 축적하는 진동 데이터 기억부 (51) 를 구비한다. 진동원은, 회전축 (15, 27, 28, 42) 을 회전 구동시키는 모터 (16, 19, 29, 30, 43) 를 구비하는 액추에이터이고, 검출 유닛은, 모터가 최고속으로 회전하고 있는 상태에서 전력 공급을 차단하여 회전축이 타성에 의해 회전 정지할 때까지 각 부위의 진동을 측정한다.

Description

가공 장치{MACHINING APPARATUS}

본 발명은, 피가공물을 가공하는 가공 장치에 관한 것이다.

반도체 웨이퍼 등의 가공에 사용되는 가공 장치는, 회전에 의해 가공을 실시하는 회전 공구를 구비한 것이 많다. 이 종류의 가공 장치의 일례로서 절삭 장치가 있다. 절삭 장치는, 피가공물을 유지하는 유지 수단 (척 테이블) 과, 회전 구동되는 스핀들에 절삭 블레이드를 장착하여 구성되는 가공 수단 (절삭 수단) 을 구비하고, 유지 수단과 가공 수단이 가공 이송 방향 및 산출 이송 방향으로 상대 이동하도록 구성된다. 스핀들을 회전 구동시킴과 함께, 유지 수단과 가공 수단을 가공 이송 방향으로 상대 이동시킴으로써, 회전하는 절삭 블레이드가 피가공물에 절입되어 절삭 가공이 실시되고, 피가공물인 웨이퍼를 개개의 칩으로 분할한다.

그런데, 이와 같은 가공 장치로 가공을 실시할 때에, 모터에 의한 회전축의 회전 구동에 의해 발생하는 소정의 주파수의 진동에 따라 가공 수단이나 유지 수단이 공진하면, 가공 정밀도에 악영향을 미친다는 문제가 있다. 예를 들어, 절삭 장치에서는, 스핀들의 회전에서 기인하여 절삭 수단이 공진하면, 절삭 블레이드에 흔들림이 발생하고, 가공홈에 많은 이지러짐이 발생하여 디바이스의 품질을 저하시켜 버린다. 또, 절삭 가공시에 유지 수단이 공진하면, 유지 수단에 의해 유지되는 피가공물이 진동하여, 가공 품질이 저하되어 버린다. 절삭 장치 이외에서도, 연삭 장치, 연마 장치, 레이저 가공 장치와 같이 진동원이 되는 부위를 갖는 가공 장치에서는, 동일한 문제가 있다.

그 대책으로서, 모터 등의 구동에서 기인하는 진동에 가공 수단이 공진하지 않도록, 가공 수단의 중량을 조정 가능하게 하여 공진점을 어긋나게 하는 기술이 개발되어 있다 (예를 들어 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2010-188433호

상기와 같은 공진 대책을 확실하게 실현하기 위해, 가공 장치에서 가공 품질에 영향을 미치는 진동을 미리 파악해 두고자 하는 요망이 있다. 그래서, 본 발명은, 진동원에서 기인하여 가공 장치의 각 부위에 발생하는 진동을 임의의 타이밍에 용이하게 검출하는 것이 가능한 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은, 척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하는 가공 유닛을 구비하는 가공 장치로서, 가공 유닛에 의한 가공이 실시되어 있지 않은 상태에서 가공 장치의 상태를 검출하는 검출 유닛을 구비한다. 검출 유닛은, 가공 장치에 소정 범위의 주파수의 진동을 부여하는 진동원과, 가공 장치의 원하는 부위에 설치되고, 진동원으로부터 전파된 각 부위의 진동을 측정하는 진동 센서와, 진동 센서가 측정한 진동 데이터를 기록하고 축적하는 진동 데이터 기억부로 구성된다. 진동원은, 회전축을 회전 구동시키는 모터를 구비하는 액추에이터이고, 검출 유닛은, 모터가 최고속으로 회전하고 있는 상태에서 전력 공급을 차단하여 회전축이 타성에 의해 회전이 정지할 때까지 각 부위의 진동을 측정한다.

본 발명은, 가공 유닛의 회전축이 진동원인 경우에 특히 유용하다.

본 발명의 가공 장치에 의하면, 진동원에서 기인하여 가공 장치의 각 부위에 발생하는 진동을 임의의 타이밍에 용이하게 검출할 수 있어, 가공 품질에 영향을 미치는 진동의 발생 방지에 기여할 수 있다.

도 1 은, 본 실시형태에 관련된 가공 장치의 사시도이다.
도 2 는, 가공 장치에 탑재된 스핀들의 회전수의 변화와 진동 센서에 의해 측정한 진동 데이터의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 실시형태의 가공 장치를 설명한다. 또한, 이하의 실시형태는 절삭 가공을 실시하는 가공 장치에 적용한 것이지만, 본 발명은, 절삭에 한정되지 않고 가공을 실시하는 가공 장치 전반에 적용이 가능하다.

도 1 에 나타내는 가공 장치 (10) 는, 피가공물인 웨이퍼 (W) 에 대해 절삭을 실시하는 절삭 장치이다. 도 1 에서는 가공 장치 (10) 에 있어서의 가공 이송 방향을 X 축 방향, 산출 이송 방향을 Y 축 방향, 절삭의 절입 이송 방향 (상하 방향) 을 Z 축 방향으로서 나타내고 있다.

웨이퍼 (W) 의 표면 상에는 격자상의 분할 예정 라인이 형성되고, 분할 예정 라인으로 구획되는 각 영역에 디바이스가 형성된다. 웨이퍼 (W) 는, 이면에 첩착 (貼着) 한 테이프 (T) 를 개재하여 환상의 프레임 (F) 에 지지된 상태에서 가공 장치 (10) 에 반입된다.

가공 장치 (10) 는, 프레임 (F) 을 유지하는 척 테이블 (11) 을 구비하고 있다. 척 테이블 (11) 은, 포러스 세라믹재에 의해 형성된 유지면을 상면측에 구비하고 있고, 흡인원 (도시 생략) 에 의해 유지면에 부압을 미칠 수 있다. 이 부압에 의해, 테이프 (T) 를 사이에 두고 웨이퍼 (W) 가 척 테이블 (11) 의 유지면에 흡인 유지된다. 척 테이블 (11) 의 주위에는 클램프 (도시 생략) 가 형성되어 있고, 클램프에 의해 웨이퍼 (W) 의 주위의 프레임 (F) 이 협지 고정된다.

가공 장치 (10) 의 기대 (12) 상에는, 척 테이블 (11) 을 X 축 방향으로 이동시키는 가공 이송 수단 (13) 이 형성되어 있다. 가공 이송 수단 (13) 은, 기대 (12) 상에 배치되어 X 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 X 축 가이드 (14) 와, 1 쌍의 X 축 가이드 (14) 사이에 형성한 볼 나사 (15) 를 갖고, 볼 나사 (15) 는 단부에 형성한 X 축 구동 모터 (16) 에 의해 X 축 방향의 축을 중심으로 하여 회전 구동된다. X 축 테이블 (17) 은, X 축 가이드 (14) 에 대해 X 축 방향으로 슬라이딩 가능하게 지지되고, 또한 볼 나사 (15) 가 나사 결합되는 너트 (도시 생략) 를 갖고 있다. X 축 구동 모터 (16) 에 의해 볼 나사 (15) 를 회전시키면, X 축 테이블 (17) 이 X 축 방향으로 이동한다.

X 축 테이블 (17) 상에는, Z 축 둘레로 회전 가능한 θ 테이블 (18) 이 지지되어 있다. θ 테이블 (18) 은, 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 에 의해 회전 구동된다. θ 테이블 (18) 상에 척 테이블 (11) 이 지지되어 있고, θ 테이블 (18) 의 회전에 수반하여 척 테이블 (11) 이 회전한다. 척 테이블 (11) 은 θ 테이블 (18) 에 대해 착탈 가능하다.

기대 (12) 의 상면에는, X 축 방향에 대한 척 테이블 (11) 및 X 축 테이블 (17) 의 이동 경로를 걸치도록 세워 형성한 문형의 칼럼 (20) 이 형성되어 있다. 칼럼 (20) 에는, 절삭 수단 (40) 을 Y 축 방향으로 산출 이송하는 산출 이송 수단 (21) 과, 절삭 수단 (40) 을 Z 축 방향으로 절입 이송하는 절입 이송 수단 (22) 이 형성되어 있다.

산출 이송 수단 (21) 은, 칼럼 (20) 의 전면에 배치된 Y 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 Y 축 가이드 (23) 와, 각 Y 축 가이드 (23) 에 슬라이드 가능하게 지지된 합계 2 개의 Y 축 테이블 (24) 을 갖고 있다. 절입 이송 수단 (22) 은, 각 Y 축 테이블 (24) 상에 배치된 Z 축 방향으로 연장되는 1 쌍의 Z 축 가이드 (25) 와, 각 Z 축 가이드 (25) 에 슬라이드 가능하게 지지된 합계 2 개의 Z 축 테이블 (26) 을 갖고 있다.

각 Y 축 테이블 (24) 과 각 Z 축 테이블 (26) 의 배면측에는, 각각 너트부 (도시 생략) 가 형성되어 있다. 각 Y 축 테이블 (24) 의 너트부에 볼 나사 (27) 가 나사 결합되고, 각 Z 축 테이블 (26) 의 너트부에 볼 나사 (28) 가 나사 결합되어 있다. 볼 나사 (27) 의 일단부에는 Y 축 구동 모터 (29) 가 연결되고, 볼 나사 (28) 의 일단부에는 Z 축 구동 모터 (30) 가 연결되어 있다. Y 축 구동 모터 (29) 에 의해 볼 나사 (27) 가 회전 구동됨으로써, 각 Y 축 테이블 (24) 이 Y 축 가이드 (23) 를 따라 Y 축 방향으로 이동된다. Z 축 구동 모터 (30) 에 의해 볼 나사 (28) 가 회전 구동됨으로써, 각 Z 축 테이블 (26) 이 Z 축 가이드 (25) 를 따라 Z 축 방향으로 이동된다. 각 Z 축 테이블 (26) 의 하부에는, 웨이퍼 (W) 를 절삭 가공하는 가공 유닛인 절삭 수단 (40) 이 하나씩 형성되어 있다. Y 축 구동 모터 (29) 와 Z 축 구동 모터 (30) 의 구동에 의해 각 절삭 수단 (40) 이 Y 축 방향과 Z 축 방향으로 이동된다.

각 절삭 수단 (40) 은, Z 축 테이블 (26) 의 하단에 지지되는 스핀들 하우징 (41) 내에, Y 축 방향의 축을 중심으로 하여 회전하는 회전축인 스핀들 (42) 과, 스핀들 (42) 을 회전 구동시키는 스핀들 모터 (43) 를 구비하고 있고, 스핀들 (42) 의 선단에 절삭 블레이드가 장착되어 있다. 스핀들 하우징 (41) 의 단부에는, 절삭 블레이드를 둘러싸는 블레이드 커버 (44) 가 장착되어 있다.

각 절삭 수단 (40) 은, 스핀들 모터 (43) 에 의해 스핀들 (42) 을 회전 구동시켜, 척 테이블 (11) 에 유지된 웨이퍼 (W) 에 대해 절삭 블레이드가 회전하면서 절입됨으로써 절삭을 실시한다. 가공 이송 수단 (13) 에 의한 척 테이블 (11) (X 축 테이블 (17)) 의 X 축 방향의 이동 (절삭 이송) 과, 절입 이송 수단 (22) 에 의한 Z 축 테이블 (26) 의 Z 축 방향의 이동 (절입 이송) 을 적절히 실시함으로써, 절삭 수단 (40) 을 사용하여 웨이퍼 (W) 의 표면 상의 분할 예정 라인을 따르는 절삭 가공을 실시할 수 있다. 본 실시형태의 가공 장치 (10) 는 2 개의 절삭 수단 (40) 을 구비하므로, 2 개의 분할 예정 라인을 따라 동시에 절삭 가공을 실행 가능하다.

각 절삭 수단 (40) 이 각각 1 개의 분할 예정 라인을 따르는 절삭을 완료하면, 산출 이송 수단 (21) 에 의해 각 Y 축 테이블 (24) 을 Y 축 방향으로 이동 (산출 이송) 시켜, 다음 미절삭의 분할 예정 라인 상에 각 절삭 수단 (40) 의 절삭 블레이드를 위치시킨다. 그리고, 상기와 마찬가지로, 스핀들 모터 (43) 를 구동하여 절삭 블레이드를 회전시키면서, X 축 방향의 절삭 이송과 Z 축 방향의 절입 이송을 적절히 실시하여, 분할 예정 라인을 따르는 절삭 가공을 실시한다.

Y 축 방향으로 늘어서는 모든 분할 예정 라인을 따르는 절삭이 완료되면, 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 를 구동하여, θ 테이블 (18) 및 척 테이블 (11) 을 90 도 회전시킨다. 이로써, 척 테이블 (11) 상의 웨이퍼 (W) 는, 미절삭의 복수의 분할 예정 라인이 Y 축 방향으로 늘어서는 상태가 된다. 그리고, 상기와 동일하게 하여 모든 분할 예정 라인을 따라 절삭 가공을 실시한다.

이와 같이, X 축 구동 모터 (16), 척 테이블 회전 구동 모터 (19), Y 축 구동 모터 (29), Z 축 구동 모터 (30) 를 적절히 구동하여 절삭 수단 (40) 과 웨이퍼 (W) 의 상대 위치를 컨트롤하면서, 스핀들 모터 (43) 를 구동하여 절삭 블레이드를 회전시켜, 웨이퍼 (W) 의 표면 상의 분할 예정 라인을 따르는 절삭 가공을 실시한다. 즉, 가공 장치 (10) 로 가공을 실시하고 있는 상태에서는, 각 모터가 소정의 타이밍에 구동되고, 각 모터의 구동에 수반하여 소정의 주파수로 진동이 발생한다.

가공 장치 (10) 는, 각 부를 통괄 제어하는 제어 수단 (50) 을 구비한다. 제어 수단 (50) 은, X 축 구동 모터 (16), Y 축 구동 모터 (29), Z 축 구동 모터 (30) 의 구동을 제어하여, 척 테이블 (11) 과 절삭 수단 (40) 의 상대 위치를 변화시킨다. 또, 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 의 구동을 제어하여, Z 축 둘레의 척 테이블 (11) (θ 테이블 (18)) 의 위치를 변화시킨다.

또, 제어 수단 (50) 은, 스핀들 모터 (43) 의 구동을 제어하여, 스핀들 (42) 의 회전 상태를 변화시킨다. 보다 상세하게는, 인버터 장치에 의해 스핀들 모터 (43) 의 전원 주파수를 자재롭게 변경하여, 모터 회전 속도 (단위 시간당의 스핀들 (42) 의 회전수) 를 임의로 변화시킬 수 있다.

가공 장치 (10) 는 또한, 진동 센서 (55, 56) 를 구비한다. 진동 센서 (55) 는, 각 절삭 수단 (40) 의 스핀들 하우징 (41) 중, 블레이드 커버 (44) 에 가까운 위치에 장착되어 있다. 진동 센서 (56) 는, 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 근방의 X 축 테이블 (17) 상 (θ 테이블 (18) 내) 에 형성되어 있다.

진동 센서 (55) 와 진동 센서 (56) 는 각각 가속도 센서로 이루어진다. 특히, 가속도 센서를 포함하는 요소를 미세 가공 기술에 의해 기판 상에 집적한, 이른바 MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 디바이스로서 구성되어 있다. 이 종류의 가속도 센서는, 진동자로서 압전 소자를 사용하여 진동을 검출하는 센서에 비해, 염가의 구조로 진동을 측정하는 것이 가능하다. 제어 수단 (50) 은, 각 진동 센서 (55, 56) 로 측정한 진동 데이터를, 진동 데이터 기억부 (51) 에 기억하고 축적할 수 있다.

가공 장치 (10) 에 있어서 고정밀의 절삭 가공을 실행하기 위해서는, 절삭 수단 (40) 에서 절삭 블레이드가 흔들림 등을 발생시키지 않고 고정밀도로 회전할 것과, 척 테이블 (11) 상의 웨이퍼 (W) 에 대해 가공 이송 등의 동작을 고정밀도로 실시할 것이 요구된다. 가령, 가공 장치 (10) 의 각 모터를 구동하였을 때에, 모터 회전을 기인으로 하는 진동에 따라 가공 장치 (10) 의 각 부위에 공진이 발생하면, 절삭 블레이드에 흔들림이 발생하거나, 척 테이블 (11) 상의 웨이퍼 (W) 의 위치 정밀도에 이상이 발생하거나 한다. 그 결과, 절삭된 가공홈이 소정의 분할 예정 라인으로부터 어긋나거나, 가공홈에 이지러짐이 발생하거나 하여, 품질 불량이 될 우려가 있다.

본 실시형태의 가공 장치 (10) 는, 가공 유닛인 절삭 수단 (40) 에 의한 가공이 실시되어 있지 않은 상태에서의 가공 장치 (10) 의 상태를 검출하는 검출 유닛을 구비하고, 검출 유닛에 의한 측정 결과를 기록 및 축적함으로써, 가공 유닛 (절삭 수단 (40)) 에 의한 가공시의 가공 품질의 향상을 도모하도록 구성되어 있다.

검출 유닛은, 가공 장치 (10) 에 소정 범위의 주파수의 진동을 부여하는 진동원과, 가공 장치 (10) 에 설치되어, 진동원으로부터 전파된 각 부위의 진동을 측정하는 진동 센서 (55, 56) 와, 진동 센서 (55, 56) 가 측정한 진동 데이터를 기록하고 축적하는 진동 데이터 기억부 (51) 로 구성된다.

진동원은, 회전축을 회전 구동시키는 모터를 구비하는 액추에이터로 구성된다. 구체적으로는, 스핀들 모터 (43) 와 스핀들 (42), 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 와 그 회전축, X 축 구동 모터 (16) 와 볼 나사 (15), Y 축 구동 모터 (29) 와 볼 나사 (27), Z 축 구동 모터 (30) 와 볼 나사 (28) 가, 가공 장치 (10) 에 있어서 진동원이 되는 액추에이터를 구성한다.

그리고, 가공 장치 (10) 의 제조 완료 직후 등, 가공 장치 (10) 에 의한 가공 동작 중 이외의 소정의 타이밍에, 오퍼레이터의 조작에 의해, 검출 유닛을 사용한 가공 장치 (10) 의 상태 검출을 실행한다. 이 상태 검출 모드에서는, 제어 수단 (50) 이, 진동원을 구성하는 모터를 최고속 (가공 장치 (10) 에 있어서의 가공 동작시에 상정되는 실용 회전 속도 이상의 속도) 으로 회전시키고, 그 모터가 최고속으로 회전하고 있는 상태에서 전력 공급을 차단하여 회전축을 타성에 의해 회전시킨다. 그리고, 회전축이 정지할 때까지, 회전축으로부터 전파된 각 부위의 진동을 진동 센서 (55, 56) 에 의해 측정하고, 그 진동 데이터를 진동 데이터 기억부 (51) 에 기록하고 축적한다.

도 2 는, 가공 장치 (10) 의 상태 검출 모드에 있어서, 스핀들 모터 (43) 를 최고속으로 구동하고, 계속해서 인버터로부터의 전력 공급을 차단하여 스핀들 (42) 을 프리 런 (타성 회전) 시켜 정지할 때까지의, 진동 센서 (55) 에 의한 검출 결과를 나타낸 것이다. 도 2 의 상단의 그래프가 스핀들 (42) 의 회전 속도 (단위 시간당의 회전수) 의 변화를 나타내고, 도 2 의 하단의 그래프가, 진동 센서 (55) 로 검출된 진동 (가속도) 의 변화를 나타내고 있다.

도 2 에 있어서의 구간 M1 는, 스핀들 모터 (43) 에 의해 스핀들 (42) 을 최고속으로 회전시키고 있는 상태를 나타내고 있다. 여기서의 최고속이란, 가공 장치 (10) 로 웨이퍼 (W) 를 절삭 가공할 때에 사용되는 스핀들 (42) 의 실용 회전 속도보다 큰 값으로 설정된다. 예를 들어, 소정의 절삭 블레이드로 웨이퍼 (W) 를 절삭하기 위해 상정되는 스핀들 (42) 의 실용 회전 속도가 3 만 회전/분 정도인 경우, 구간 M1 에서는 3 만 회전/분보다 빠른 속도로 스핀들 (42) 을 회전시킨다.

구간 M1 에 있어서의 스핀들 (42) 의 고속 회전에 따라, 진동 센서 (55) 가 장착되어 있는 절삭 수단 (40) 이 진동하고, 그 진동의 가속도가 진동 데이터로서 진동 센서 (55) 에 검출된다. 진동 센서 (55) 에 의해 측정된 진동 데이터는 진동 데이터 기억부 (51) 에 기록되고, 상태 검출 모드가 완료될 때까지, 진동 데이터 기억부 (51) 에 대한 진동 데이터의 축적이 계속된다.

제어 수단 (50) 은, 스핀들 (42) 이 최고속으로 회전하고 있는 상태에서, 스핀들 모터 (43) 에 대해 인버터로부터의 전력 공급을 차단한다 (도 2 에 나타내는 S 의 타이밍). 이 이후의 구간 M2 에서는, 전력 공급이 차단된 스핀들 모터 (43) 가 타성 회전을 실시하고, 시간 경과에 수반하여 서서히 스핀들 (42) 의 회전수를 저하시켜 간다. 구간 M2 에서는, 스핀들 모터 (43) 에 대한 전력 공급이 차단되어 스핀들 (42) 이 타성 회전을 개시하고 나서, 스핀들 (42) 이 정지할 때까지, 진동 센서 (55) 에 의한 진동 데이터의 측정과, 진동 데이터 기억부 (51) 에 대한 진동 데이터의 기록 및 축적이, 계속적으로 실시된다. 구간 M1 에서 스핀들 (42) 을 최고속으로 회전시키고 있기 때문에, 구간 M2 에서는, 실용 회전 속도를 포함하는 스핀들 (42) 의 넓은 회전 속도 범위에서의 진동 데이터를 취득할 수 있다.

도 2 에 나타내는 바와 같이, 구간 M2 에서는, 스핀들 (42) 이 선형으로 회전수를 저하시켜 가는 반면, 진동 센서 (55) 에 의해 검출되는 절삭 수단 (40) 둘레의 진동의 감쇠율은 일정하지 않아, 스핀들 (42) 의 특정 회전수 (도 2 에 나타내는 R1, R2) 에서 진동의 증가가 발생하고 있다 (도 2 에 나타내는 진동 증대역 V1, V2 의 부분). 이와 같은 진동의 증가는, 스핀들 (42) 의 특정 회전수에서 발생한 주파수의 진동에 대해, 절삭 수단 (40) 부근의 부위가 공진하고 있는 것에서 기인한다.

그리고, 진동 데이터 기억부 (51) 에 축적된 진동 데이터를 참조함으로써, 가공시에 절삭 수단 (40) 에서 유해한 공진이 발생하지 않도록 대책을 취할 수 있다. 예를 들어, 절삭 가공시에, 도 2 에 나타내는 진동 증대역 V1, V2 에 대응하는 스핀들 회전수 R1, R2 를 사용하지 않도록, 제어 수단 (50) 에 의해 스핀들 모터 (43) 의 회전 속도를 제어할 수 있다.

혹은, 절삭 수단 (40) 의 설정 변경 (재질이나 중량 배분의 변경) 을 실시하여 고유 진동수를 조정하여, 진동 증대역 V1, V2 와 같은 증대된 진동이 발생하지 않도록 공진을 억제시킬 수 있다. 설정 변경을 실시한 경우에는, 진동 데이터를 재차 측정 및 기록하여, 공진의 발생 상태를 확인한다.

가공 장치 (10) 는, 진동원으로서 복수의 액추에이터 (모터와 회전축) 를 구비하고 있다. 이 중, 스핀들 모터 (43) 및 스핀들 (42) 은 특히 사용시의 회전 속도가 빨라, 구동에 수반하여 발생하는 진동이 커지기 십상이다. 그 때문에, 도 2 와 같이 스핀들 (42) 의 회전시의 절삭 수단 (40) 의 진동을 측정하면, 절삭 가공시에 있어서의 절삭 블레이드의 흔들림 방지에 유효하다.

또한, 도 2 에서는, 스핀들 모터 (43) 를 구동하여 스핀들 (42) 을 회전시켰을 때의 진동을, 절삭 수단 (40) 에 형성한 진동 센서 (55) 에 의해 검출하는 경우를 나타냈지만, 이 이외의 진동원과 진동 센서의 조합으로 진동을 측정 및 기록할 수도 있다.

예를 들어, 도 2 와 같이 스핀들 모터 (43) 를 구동하여 스핀들 (42) 을 회전시켰을 때에, 진동 센서 (56) 에 의해 진동을 측정하여 진동 데이터를 기록함으로써, 웨이퍼 (W) 를 유지하는 척 테이블 (11) 둘레에서의 공진의 상태를 판정할 수 있다. 스핀들 (42) 의 회전에 따라 척 테이블 (11) 둘레에 공진이 발생하면, 웨이퍼 (W) 에 불필요한 진동이 가해져 가공 정밀도에 악영향을 미친다. 따라서, 가공을 실시하지 않는 상태에서 진동 센서 (56) 를 사용하여 측정한 진동 데이터를 참조함으로써, 가공시에 척 테이블 (11) 둘레에 공진이 발생하지 않는 스핀들 회전수로 설정하는, 척 테이블 (11) 둘레의 설정 변경을 실시하여 스핀들 구동시에 공진이 발생하지 않는 구성으로 하는 것과 같은 대책을 취할 수 있다.

또, 가공 장치 (10) 에 의해 가공을 실시하지 않은 상태에 있어서, 스핀들 (42) 이외의 진동원을 구동시켜, 진동 센서 (55) 나 진동 센서 (56) 에 의해 진동 데이터를 취득할 수도 있다. 예를 들어, 웨이퍼 (W) 를 절삭 가공할 때에는, X 축 구동 모터 (16) 에 의해 볼 나사 (15) 를 회전 구동하여, X 축 테이블 (17) 상의 척 테이블 (11) 을 X 축 방향으로 이동시켜 가공 이송한다. 따라서, 가공 장치 (10) 로 가공을 실시하기 전의 단계에서, X 축 구동 모터 (16) 및 볼 나사 (15) 를 진동원으로 하여 진동의 측정 및 진동 데이터의 기록을 실시함으로써, 가공 이송시에 척 테이블 (11) 이나 절삭 수단 (40) 에서의 공진을 미연에 방지하도록 대책을 취할 수 있다.

가공 장치 (10) 에 있어서의 또 다른 진동원으로서, Y 축 구동 모터 (29) 와 볼 나사 (27), Z 축 구동 모터 (30) 와 볼 나사 (28), 척 테이블 회전 구동 모터 (19) 를 구동하여 진동 데이터를 취득해도 된다.

검출 유닛을 사용하여 진동의 측정과 기록을 실시하는 타이밍은, 가공 장치 (10) 를 신규로 조립 형성한 직후 (절삭 가공을 실행하기 전) 가 바람직하다. 또, 절삭 블레이드나 척 테이블 (11) 을 교환한 경우에도, 각 부위의 고유 진동수에 변화가 발생할 가능성이 있기 때문에, 검출 유닛을 사용한 진동의 측정과 기록을 실시하는 것이 바람직하다.

가공 장치 (10) 는, 가공시에 필요해지는 구성에 진동 센서 (55, 56) 와 진동 데이터 기억부 (51) 를 부가한 것이기 때문에, 염가로 얻을 수 있다. 또, 검출 유닛에 의한 진동 데이터의 측정은, 진동원인 모터를 최고속으로 회전시키고 나서 전력 공급을 차단하여 타성 회전시킨다는 심플한 동작으로 실행되므로, 복잡한 제어를 필요로 하지 않아, 제어의 용이함이라는 점에서도 우수하다.

본 실시형태의 가공 장치 (10) 에서는, 가공 공구인 절삭 블레이드를 구비하는 절삭 수단 (40) 과, 피가공물인 웨이퍼 (W) 를 유지하는 척 테이블 (11) 이, 가공 품질에 특히 큰 영향을 미치는 부위이다. 그 때문에, 진동 센서 (55, 56) 의 설치 지점으로서, 절삭 수단 (40) 을 구성하는 스핀들 하우징 (41) 의 외면과, 척 테이블 (11) 의 하부를 선택하여, 가공 품질에 대한 영향이 큰 부위에서의 진동을 측정하고 있다. 그러나, 진동 센서를 설치하는 부위는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 가공 장치의 타입이나 구성에 따라 임의로 선택할 수 있다. 예를 들어, 가공 장치 (10) 에 있어서, 추가로 Y 축 테이블 (24) 이나 Z 축 테이블 (26) 과 같은 가동부에 진동 센서를 설치해도 된다.

상기 실시형태에서는, 진동 센서 (55) 와 진동 센서 (56) 로서 가속도 센서를 사용하고 있지만, 진동 센서로서, AE (Acoustic Emission) 센서 등을 사용하는 것도 가능하다. AE 센서는, 특정 주파수의 높은 감도가 얻어지는 공진형 AE 센서, 넓은 대역에서 일정한 감도가 얻어지는 광대역형 AE 센서, 프리앰프를 내장한 프리앰프 내장형 AE 센서 등에서 적절히 선택할 수 있다.

또, 본 발명은, 절삭 가공을 실시하는 절삭 장치 이외에도, 연삭 가공을 실시하는 연삭 장치, 연마 가공을 실시하는 연마 장치, 레이저 가공을 실시하는 레이저 가공 장치 등, 진동원이 되는 액추에이터를 구비하고 있는 것이면, 가공의 종류를 불문하고 적용이 가능하다.

또, 본 발명의 각 실시형태를 설명하였지만, 본 발명의 다른 실시형태로서, 상기 실시형태 및 변형예를 전체적 또는 부분적으로 조합한 것이어도 된다.

또, 본 발명의 실시형태는 상기의 실시형태 및 변형예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상의 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지로 변경, 치환, 변형되어도 된다. 나아가서는, 기술의 진보 또는 파생되는 다른 기술에 의해, 본 발명의 기술적 사상을 다른 방법으로 실현할 수 있으면, 그 방법을 사용하여 실시되어도 된다. 따라서, 특허청구범위는, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에 포함될 수 있는 모든 실시형태를 커버하고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명은, 진동원에서 기인하여 가공 장치의 각 부위에 발생하는 진동을 임의의 타이밍에 용이하게 검출할 수 있다는 효과를 가져, 진동원이 되는 모터나 회전축을 구비하는 여러 가지 가공 장치에 유용하다.

10 : 가공 장치
11 : 척 테이블
12 : 기대
13 : 가공 이송 수단
14 : X 축 가이드
15 : 볼 나사 (검출 유닛, 진동원)
16 : X 축 구동 모터 (검출 유닛, 진동원)
17 : X 축 테이블
18 : θ 테이블
19 : 척 테이블 회전 구동 모터 (검출 유닛, 진동원)
20 : 칼럼
21 : 산출 이송 수단
22 : 절입 이송 수단
23 : Y 축 가이드
24 : Y 축 테이블
25 : Z 축 가이드
26 : Z 축 테이블
27 : 볼 나사 (검출 유닛, 진동원)
28 : 볼 나사 (검출 유닛, 진동원)
29 : Y 축 구동 모터 (검출 유닛, 진동원)
30 : Z 축 구동 모터 (검출 유닛, 진동원)
40 : 절삭 수단 (가공 유닛)
41 : 스핀들 하우징
42 : 스핀들 (검출 유닛, 진동원)
43 : 스핀들 모터 (검출 유닛, 진동원)
44 : 블레이드 커버
50 : 제어 수단
51 : 진동 데이터 기억부 (검출 유닛)
55 : 진동 센서 (검출 유닛)
56 : 진동 센서 (검출 유닛)
V1 : 진동 증대역
V2 : 진동 증대역
W : 웨이퍼

Claims

척 테이블에 유지된 피가공물을 가공하는 가공 유닛을 구비하는 가공 장치로서,
그 가공 유닛에 의한 가공이 실시되어 있지 않은 상태에서 가공 장치의 상태를 검출하는 검출 유닛을 구비하고,
그 검출 유닛은,
그 가공 장치에 소정 범위의 주파수의 진동을 부여하는 진동원과,
그 가공 장치의 원하는 부위에 설치되고, 그 진동원으로부터 전파된 각 부위의 진동을 측정하는 진동 센서와,
그 진동 센서가 측정한 진동 데이터를 기록하고 축적하는 진동 데이터 기억부로 구성되고,
그 진동원은, 회전축을 회전 구동시키는 모터를 구비하는 액추에이터이고,
그 검출 유닛은, 그 모터가 최고속으로 회전하고 있는 상태에서 전력 공급을 차단하여 회전축이 타성에 의해 회전이 정지할 때까지 각 부위의 진동을 측정하는 것과,
그 검출 유닛에 의한 측정으로 취득되어 그 진동 데이터 기억부에 축적된 진동 데이터를 참조하여, 그 진동이 증가하는 진동 증대 영역에 대응하는 그 회전축의 회전수를 사용하지 않고 그 모터를 구동시키고, 그 가공 유닛에 의한 그 피가공물의 가공을 행하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
제 1 항에 있어서,
그 진동원은, 그 가공 유닛의 회전축인, 가공 장치.