TW201639020A - 可動裝置及加工裝置 - Google Patents

Abstract

在於提供可在將可動部的定位精度保持為高精度下仍達成低成本化的可動裝置及加工裝置。 作為可動裝置的切削裝置(1)，係具備：固定於裝置主體的水平梁(3c)、相對於水平梁(3c)而移動同時支撐切削手段的刀片移動基台(44)、Y軸位置檢測手段(70)。Y軸位置檢測手段(70)，係具有：沿著是刀片移動基台(44)的可動方向的Y軸向而配設於水平梁(3c)並具備刻度的尺標部(71)、讀取尺標部(71)的刻度的讀取手段(72)。尺標部(71)，係由以下而構成：由低膨脹材料所成之基台部(74)、固定於基台部(74)而抑制了伸縮的以金屬或樹脂而形成的尺標(75)。

Description

可動裝置及加工裝置

本發明，係有關可動裝置及加工裝置。

在半導體晶圓、光學裝置晶圓、封裝裝置、玻璃、陶瓷基板等的切斷等方面採用切削裝置、雷射加工裝置等的加工裝置。在此等裝置，係相對於保持在夾台的被加工物，夾台與加工手段(切削手段、雷射加工手段等)相對移動而實施沿著被加工物的分割預定線的加工。分割預定線係以μm單位的精度而形成，加工位置變得需要相稱於其之精度，故為了提高加工手段、夾台等的定位精度，配設有由尺標部與讀取手段所成之位置檢測手段。

〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕

[專利文獻1]日本發明專利公開2010-029952號公報

尺標部，係一般而言，在幾乎無熱脹的玻璃的表面正確附加等間隔的刻度的非常精密的尺標，為高額的構件。為此，成為加工裝置本身的裝置成本的增加的一部分原因。

本發明之目的，係在於提供可在將可動部的定位精度保持為高精度下仍達成低成本化的可動裝置及加工裝置。

為了解決上述之課題，達成目的，本發明之可動裝置，係具有主體部與相對於該主體部而移動的可動部、沿著該可動部的可動方向而配設於該主體部並具備刻度的尺標部、及讀取該尺標部的刻度的讀取手段，該尺標部，係由以下而構成：由低膨脹材料所成之基台部、固定於該基台部而抑制了伸縮的以金屬或樹脂而形成的尺標。

此外，於上述可動裝置，該基台部，係可由低膨脹玻璃、低膨脹陶瓷或低膨脹合金所成。

本發明之加工裝置，係具備針對被加工物作保持的保持面的夾台、針對保持於該夾台的被加工物作加工的加工手段、使該夾台與該加工手段相對移動的移動手段、及針對相對於該夾台的該加工手段的位置作檢測的位置檢測手段，該夾台與加工手段係該可動部，該位置檢測手段係具有該尺標部與該讀取手段。

因此，在本案發明的可動裝置及加工裝置，係採用將以金屬或樹脂而形成的尺標固定於由低膨脹材料所成之基台部的尺標部，使得發揮在將可動部的定位精度保持成高精度下仍可達成低成本化如此的效果。

1‧‧‧切削裝置(可動裝置、加工裝置)

2‧‧‧裝置主體(主體部)

3c‧‧‧水平梁(主體部)

10‧‧‧夾台(可動部)

10a‧‧‧保持面

11‧‧‧台移動基台(可動部)

20‧‧‧切削手段(加工手段、可動部)

30‧‧‧X軸移動手段(移動手段)

40‧‧‧Y軸移動手段(移動手段)

44‧‧‧刀片移動基台(可動部)

50‧‧‧Z軸移動手段(移動手段)

60‧‧‧X軸位置檢測手段(位置檢測手段)

70‧‧‧Y軸位置檢測手段(位置檢測手段)

71‧‧‧尺標部

72‧‧‧讀取手段

73‧‧‧刻度

74‧‧‧基台部

75‧‧‧尺標

80‧‧‧Z軸位置檢測手段(位置檢測手段)

W‧‧‧被加工物

[圖1]圖1，係針對實施形態相關之切削裝置的構成例作繪示的透視圖。

[圖2]圖2，係針對實施形態相關之切削裝置的Y軸移動手段等作繪示的正面圖。

[圖3]圖3，係針對實施形態相關之切削裝置的Y軸位置檢測手段作繪示的俯視圖。

[圖4]圖4，係示於圖3的Y軸位置檢測手段的尺標部的正面圖。

針對供於實施本發明用的形態(實施形態)，參照圖式下詳細說明。並非依記載於以下的實施形態的內容使得本發明受限定者。此外，在記載於以下的構成要素方面，係包含本發明所屬技術區域中具有通常知識者可容易設想者、實質上相同者。再者，記載於以下的構成係可適當組合。此外，在不脫離本發明的要旨的範圍下 可進行構成的各種的省略、置換或變更。

〔實施形態〕

針對實施形態相關之可動裝置及加工裝置基於圖1至圖4作說明。圖1，係針對實施形態相關之切削裝置的構成例作繪示的透視圖。圖2，係針對實施形態相關之切削裝置的Y軸移動手段等作繪示的正面圖。圖3，係針對實施形態相關之切削裝置的Y軸位置檢測手段作繪示的俯視圖。圖4，係示於圖3的Y軸移動手段的尺標部的正面圖。

作為實施形態相關之可動裝置及加工裝置的示於圖1的切削裝置1，係將被加工物W切削而將被加工物W分割成各個裝置D的裝置。另外，藉切削裝置1而分割成各個裝置D的被加工物W，在本實施形態，係以矽、藍寶石、鎵等為母材，圓板狀的半導體晶圓、光學裝置晶圓等。被加工物W，係如示於圖1，在以在上表面Wa形成為格子狀的分割預定線L而區劃的各區域形成有裝置D。被加工物W，係在上表面Wa的背側的背面Wb貼合切割帶T，於切割帶T貼合環狀框架F，而經由切割帶T貼合於環狀框架F。被加工物W，係藉切削裝置1沿著分割預定線L切削而分割成各個裝置D。

切削裝置1，係如示於圖1，至少具備：具有保持被加工物W的保持面10a的夾台10(相當於可動部)、將保持於夾台10的被加工物W切削(相當於加 工)的切削手段20(相當於加工手段及可動部)、使夾台10與切削手段20相對移動於X軸向的X軸移動手段30、使夾台10與切削手段20相對移動於正交於X軸向的Y軸向的Y軸移動手段40、使夾台10與切削手段20相對移動於鉛直方向(Z軸向)的Z軸移動手段50、控制手段100。切削裝置1，係如示於圖1，具備2個切削手段20的亦即2主軸的切割機，為所謂的相向雙重類型(facing dual type)的切削裝置。

夾台10，係設置於裝置主體2(相當於主體部)上，切削加工前的被加工物W被載置於保持面10a上，針對經由切割帶T而貼合於環狀框架F的開口的被加工物W作保持者。夾台10，係構成保持面10a的部分為由多孔陶瓷等而形成的圓盤形狀，經由未圖示的真空吸引路徑而與未圖示的真空吸引源作連接，將載置於保持面10a的被加工物W作吸引從而保持。另外，夾台10，係設置於設成藉X軸移動手段30於X軸向上移動自如的台移動基台11(相當於可動部)上，且設成藉旋轉驅動源(未圖示)而繞中心軸線(與Z軸平行)旋轉自如。此外，在夾台10的周圍，係設有複數個藉氣動驅動器作驅動而將被加工物W的周圍的環狀框架F夾持的夾持部12。

切削手段20，係具有裝載了將保持於夾台10的被加工物W切削的切削刀片21的主軸22者。切削手段20，係分別相對於保持在夾台10的被加工物W，設成 藉Y軸移動手段40而移動自如於Y軸向，且設成藉Z軸移動手段50而移動自如於Z軸向。

一方的切削手段20，係如示於圖1，經由Y軸移動手段40、Z軸移動手段50等，而設於從裝置主體2立設的一方的柱部3a。另一方的切削手段20，係如示於圖1，經由Y軸移動手段40、Z軸移動手段50等，而設於從裝置主體2立設的另一方的柱部3b。另外，柱部3a、3b，係上端藉水平梁3c(相當於主體部)而連結。

切削手段20，係藉Y軸移動手段40及Z軸移動手段50，使得可將切削刀片21置於夾台10的表面的任意的位置。此外，一方的切削手段20，係以一體移動的方式固定著針對被加工物W的上表面Wa作攝像的未圖示的攝像手段。攝像手段，係具備：針對保持於夾台10的分割加工前的被加工物W的應分割的區域作攝像的CCD相機。CCD相機，係針對保持在夾台10的被加工物W作攝像，而獲得供於完成進行被加工物W與切削刀片21的位置對準的對準用的影像，將所得的影像輸出至控制手段100。

切削刀片21，係具有大致環狀的極薄的切削磨石。主軸22，係使切削刀片21旋轉從而切削被加工物W。主軸22，係收容於主軸殼23內，主軸殼23，係為Z軸移動手段50所支撐。切削手段20的主軸22及切削刀片21的軸心，係設定成與Y軸向平行。

X軸移動手段30，係使夾台10移動於X軸 向，從而實現對於被加工物W的加工進給者。X軸移動手段30，係包含以下而構成：在裝置主體2上設成繞軸心而旋轉自如的X軸滾珠螺桿31、使X軸滾珠螺桿31繞軸心而旋轉的X軸脈衝馬達32、一對的X軸導軌33。X軸滾珠螺桿31，係配設成軸心與X軸向平行，與設在將夾台10支撐的台移動基台11的下部的未圖示的螺帽作螺合。一對的X軸導軌33，係在裝置主體2上配設成與X軸滾珠螺桿31平行，將設在台移動基台11的下部的未圖示的軌道承載部支撐成在X軸向上移動自如。X軸移動手段30，係透過藉X軸脈衝馬達32而產生的旋轉力而使X軸滾珠螺桿31旋轉驅動，從而將台移動基台11邊藉一對的X軸導軌33作導引邊在X軸向予以移動。如此，台移動基台11，係X軸脈衝馬達32使X軸滾珠螺桿31繞軸心旋轉時，相對於裝置主體2移動於X軸向。

Y軸移動手段40，係使夾台20移動於Y軸向，從而實現對於被加工物W的推測進給。Y軸移動手段40，係使將切削手段20支撐的刀片移動基台44(相當於可動部)相對於裝置主體2而移動於Y軸向。Y軸移動手段40，係如示於圖2，包含以下而構成：在水平梁3c上設成繞軸心而旋轉自如的Y軸滾珠螺桿41、使Y軸滾珠螺桿41繞軸心而旋轉的Y軸脈衝馬達42、一對的Y軸導軌43。Y軸滾珠螺桿41，係對應於切削手段20設置二個。Y軸滾珠螺桿41，係配設成軸心與Y軸向平行，與設於刀片移動基台44的未圖示的螺帽作螺合。Y軸脈衝 馬達42，係對應於Y軸滾珠螺桿41而設置二個，使對應的Y軸滾珠螺桿41繞軸心旋轉。一對的Y軸導軌43，係在水平梁3c上配設成與Y軸滾珠螺桿41平行，分別將設在刀片移動基台44的未圖示的軌道承載部支撐成在Y軸向上移動自如。Y軸移動手段40，係透過藉Y軸脈衝馬達42而產生的旋轉力而使Y軸滾珠螺桿41旋轉驅動，從而將刀片移動基台44邊藉一對的Y軸導軌43作導引邊在Y軸向予以移動。如此，刀片移動基台44，係Y軸脈衝馬達42使Y軸滾珠螺桿41繞軸心旋轉時，相對於水平梁3c而移動於Y軸向。

Z軸移動手段50，係使切削手段20移動於Z軸向，從而實現對於被加工物W的切深量的控制。Z軸移動手段50，係使將切削手段20支撐的切深移動基台54(相當於可動部)相對於裝置主體2而移動於Z軸向。Z軸移動手段50，係包含以下而構成：在刀片移動基台44上設成繞軸心而旋轉自如的Z軸滾珠螺桿51、使Z軸滾珠螺桿51繞軸心而旋轉的Z軸脈衝馬達52、一對的Z軸導軌53。Z軸滾珠螺桿51，係配設成軸心與Z軸向平行，與設於切深移動基台54的未圖示的螺帽作螺合。一對的Z軸導軌53，係在刀片移動基台44上配設成與Z軸滾珠螺桿51平行，將設在切深移動基台54的未圖示的軌道承載部支撐成在Z軸向上移動自如。Z軸移動手段50，係透過藉Z軸脈衝馬達52而產生的旋轉力而使Z軸滾珠螺桿51旋轉驅動，從而使切深移動基台54邊藉一對的Z 軸導軌53作導引邊在Z軸向上予以移動。如此，切深移動基台54，係Z軸脈衝馬達52使Z軸滾珠螺桿51繞軸心旋轉時，相對於水平梁3c而移動於Z軸向。

此外，切削裝置1，係具備：檢測出相對於裝置主體2的台移動基台11亦即夾台10的X軸向的位置，將檢測結果輸出至控制手段100的X軸位置檢測手段60、Y軸位置檢測手段70；以及檢測出相對於刀片移動基台44亦即裝置主體2的切深移動基台54亦即切削手段20的Z軸向的位置，將檢測結果輸出至控制手段100，從而檢測出相對於夾台10的切削手段20的Z軸向的位置的Z軸位置檢測手段80。

Y軸位置檢測手段70，係如下者：檢測出相對於水平梁3c亦即裝置主體2的刀片移動基台44亦即切削手段20的Y軸向的位置，將檢測結果輸出至控制手段100。Y軸位置檢測手段70，係檢測出相對於夾台10的切削手段20的Y軸向的位置者。Y軸位置檢測手段70，係如示於圖2及圖3，具有：尺標部71、讀取手段72。

尺標部71，係如下者：沿著是刀片移動基台44的可動方向的Y軸向而配設於水平梁3c上，具備指示Y軸向的位置的刻度73(示於圖4)。尺標部71，係設置於水平梁3c上，與Y軸向平行地直線狀延伸。尺標部71，係如示於圖3及圖4，由以下而構成：由低膨脹材料所成之基台部74、具有刻度73的尺標75。基台部74，係低膨脹玻璃、由低膨脹陶瓷或低膨脹合金所成。低膨脹 玻璃，係指線膨脹係數為±1.0×10^-6/K(克耳文)以下的玻璃，低膨脹陶瓷，係指線膨脹係數為±1.0×10^-6/K(克耳文)以下的陶瓷。此外，低膨脹合金，係指線膨脹係數為±1.0×10^-6/K(克耳文)以下的合金，例如可使用由鐵、鎳、錳、碳等所成之invar(Imphy Alloys公司 註冊商標)等。總之，本發明的低膨脹材料，係指線膨脹係數為±1.0×10^-6/K(克耳文)以下者。

尺標75，係固定於基台部74而伸縮受到抑制者。尺標75，係由金屬或樹脂而構成。尺標75，係由例如聚碳酸酯等之樹脂、銅、不銹鋼等之金屬而構成。在本發明，尺標75，係線膨脹係數以±15×10^-6/K(克耳文)以下程度的材料而構成為理想。

尺標75，係藉設於與基台部74之間的雙面帶76、黏合劑77固定於基台部74。雙面帶76，係設在尺標75的重疊於基台部74的面的整面。黏合劑77，係遍及尺標75的Y軸向的兩端面75a、75b、此兩端面75a、75b的附近的基台部74的表面作塗佈，而將尺標75固定於基台部74。黏合劑77，係塗佈於尺標75的兩端面75a、75b，故在硬化後，係抑制端面75a、75b錯離於Y軸向，而抑制尺標75伸縮於Y軸向。

讀取手段72，係讀取尺標部71的刻度73，將讀取的結果輸出至控制手段100。讀取手段72，係安裝於刀片移動基台44，如示於圖3，配設在面對於尺標部71的刻度73的位置。讀取手段72，係可採用針對尺標部 71的刻度73的反射光作讀取的光學式者。此外，讀取手段72，在為將尺標部71的刻度73變化於Y軸向的磁氣信號作保持者的情況下，係可採用讀取磁氣信號而轉換成位置資訊如此的磁氣式者。

控制手段100，係分別控制構成切削裝置1的上述之構成要素，而使切削裝置1進行對於被加工物W的加工動作。控制手段100，係於加工動作中，基於X軸位置檢測手段60、Y軸位置檢測手段70及Z軸位置檢測手段80的檢測結果，控制各脈衝馬達32、42、52，而將被加工物W分割成各個裝置D。另外，控制手段100，係例如將具備以CPU等而構成的演算處理裝置、ROM、RAM等的未圖示的微處理器作為主體而構成，顯示加工動作的狀態、與前述影像等的顯示手段、操作員將加工內容資訊等登錄時使用的未圖示的操作手段等作連接。

此外，控制手段100，係在切削裝置1的製造時，輸入針對夾台10的X軸向的實際的移動距離與X軸位置檢測手段60的所檢測的移動距離進行比較而獲得的修正值。控制手段100，係在切削裝置1的製造時，輸入針對切削手段20的Y軸向、Z軸向的實際的移動距離、及Y軸位置檢測手段70及Z軸位置檢測手段80的所檢測的移動距離進行比較而獲得的修正值。

接著，說明有關實施形態相關之切削裝置1的加工動作。在加工動作，係操作員將加工內容資訊登錄於控制手段100，從操作員有加工動作的開始指示的情況 下，切削裝置1開始加工動作。首先，操作員將被加工物W載置於從切削手段20分離的夾台10的保持面10a，從操作員有加工動作的開始指示時，控制手段100將被加工物W吸引保持於夾台10的表面，以夾持部12夾持環狀框架F。

接著，控制手段100，係藉X軸移動手段30將夾台10朝向切削手段20的下方移動，而將保持於夾台10的被加工物W定位在固定於一方的切削手段20的攝像手段的下方，使攝像手段攝像。攝像手段，係將所攝像之影像的資訊輸出至控制手段100。並且，控制手段100執行供於進行保持於夾台10的被加工物W的分割預定線L、及切削手段20的切削刀片21的位置對準用的圖案匹配等的影像處理，調整保持於夾台10的被加工物W與切削手段20的相對位置。

並且，控制手段100，係基於加工內容資訊，藉X軸移動手段30、Y軸移動手段40、Z軸移動手段50、旋轉驅動源，使切削刀片21與被加工物W沿著分割預定線L而相對移動，藉切削刀片21切削分割預定線L。

控制手段100，係切削全部的的分割預定線L，而將被加工物W分割成各個裝置D時，使夾台10從切削手段20的下方退避後，將夾台10的吸引保持及夾持部12的夾持解除。並且，操作員將所分割的複數個裝置D等從夾台10上卸除，同時將切削前的被加工物W再度 載置於夾台10上，重複前述的程序，而將被加工物W分割成各個裝置D。

如以上，依實施形態相關之切削裝置1時，具備將以金屬或樹脂而形成的尺標75固定於由低膨脹材料所成之基台部74的尺標部71。為此，切削裝置1，係基台部74仍不會或難因溫度變動而伸縮，故固定於此基台部74的尺標75亦變得難伸縮。因此，切削裝置1，係即便使用低成本的尺標75，仍可高精度地保持Y軸位置檢測手段70的檢測精度。因此，切削裝置1，係發揮在將切削手段20的定位精度保持成高精度下仍可達成低成本化如此的效果。

切削裝置1，係基台部74由低膨脹玻璃或低膨脹合金所成，故達成低成本化下仍可高精度地保持Y軸位置檢測手段70的檢測精度。

此外，切削裝置1，係將黏合劑77塗佈於尺標75的Y軸向的兩端面75a、75b，而將尺標75固定於基台部74。為此，切削裝置1，係以尺標75容易在厚度方向上伸縮(撓曲)同時在Y軸向上難伸縮的構成而固定於基台部74。因此，切削裝置1，係尺標75因溫度變動而伸縮時，尺標75在厚度方向上伸縮，可抑制尺標75的Y軸向的伸縮。

接著，本發明之發明人，係藉實驗確認本發明的效果。將結果示於表1。

在實驗中，本發明品1，係將基台部74以低膨脹玻璃而構成，利用鋼製的尺標75，而構成記載於實施形態的尺標部71。本發明品2，係將基台部74以低膨脹合金而構成，利用鋼製的尺標75，而構成記載於實施形態的尺標部71。比較例1，係使線膨脹係數0×10^-6/K(克耳文)的玻璃尺為尺標部。比較例2，係使鋼製的尺標為尺標部。

在實驗中，係測定予以5℃變化的情況下的伸縮量(伸縮的尺寸)。再者，比較本發明品1、本發明品2、比較例1、比較例2的成本。

依表1時，比較例2，係雖與取得相關之成本為低成本，惟伸縮量為10μm，故顯然難確保切削裝置1的定位精度。比較例1，係伸縮量為0.0μm，惟顯然與取得相關之成本為高成本。

相對於此等比較例1及比較例2，本發明品1及本發明品2，係伸縮量為0.3μm故可確保切削裝置1的 定位精度，顯然與取得相關之成本為低成本。因此，依表1時，由於具備將以金屬或樹脂而形成的尺標75固定於由低膨脹材料所成之基台部74的尺標部71，使得顯然發揮在切削裝置1將切削手段20的定位精度保持成高精度下仍可達成低成本化如此的效果。

在前述之實施形態，係Y軸位置檢測手段70具備：由基台部74、尺標75而構成的尺標部71。然而，在本發明，係亦可X軸位置檢測手段60及Z軸位置檢測手段80具備：由基台部74、尺標75而構成的尺標部71。亦即，在本發明，係可使夾台10為可動部，X軸位置檢測手段60及Z軸位置檢測手段80具備尺標部71與讀取手段72亦可。此外，在前述之實施形態，係在可動裝置及加工裝置方面說明有關切削裝置1，惟在本發明，係不限於切削裝置1而可應用於各種的裝置。

另外，本發明係非限定於上述實施形態者。亦即，在不脫離本發明的主旨之範圍內可作各種變形而實施。

1‧‧‧切削裝置(可動裝置、加工裝置)

3c‧‧‧水平梁(主體部)

44‧‧‧刀片移動基台(可動部)

70‧‧‧Y軸位置檢測手段(位置檢測手段)

71‧‧‧尺標部

72‧‧‧讀取手段

74‧‧‧基台部

75‧‧‧尺標

75a、75b‧‧‧兩端面

76‧‧‧雙面帶

77‧‧‧黏合劑

Claims (3)

1. 一種可動裝置，具有主體部與相對於該主體部而移動的可動部、沿著該可動部的可動方向而配設於該主體部並具備刻度的尺標部、及讀取該尺標部的刻度的讀取手段，特徵在於：該尺標部，係由以下而構成：由低膨脹材料所成之基台部；以及固定於該基台部而抑制了伸縮的以金屬或樹脂而形成的尺標：。
2. 如申請專利範圍第1項的可動裝置，其中，該基台部，係由低膨脹玻璃、低膨脹陶瓷或低膨脹合金所成。
3. 一種加工裝置，具備具有針對被加工物作保持的保持面的夾台、針對保持於該夾台的被加工物作加工的加工手段、使該夾台與該加工手段相對移動的移動手段、及針對相對於該夾台的該加工手段的位置作檢測的位置檢測手段，特徵在於：該夾台與加工手段，係如申請專利範圍第1項的該可動部，該位置檢測手段，係具有如申請專利範圍第1項的該尺標部與該讀取手段。