TWI732923B

TWI732923B - 切割裝置

Info

Publication number: TWI732923B
Application number: TW106127556A
Authority: TW
Inventors: 笠井剛史; 高橋聡
Original assignee: 日商迪思科股份有限公司
Priority date: 2016-09-13
Filing date: 2017-08-15
Publication date: 2021-07-11
Also published as: TW201822951A; JP2018043309A; JP6800521B2; CN107813225A; KR20180029899A; CN107813225B; KR102281152B1

Abstract

[課題]提供一種容易實施調整作業的切割裝置，該調整作業，係將由檢測單元之受光部接收的受光量調整成所期望之值。　　[解決手段]一種切割裝置，係具備有：夾頭座，保持被加工物；切割單元，具備有切割被保持於該夾頭座之被加工物的切割刀；檢測單元，檢測該切割刀的磨耗或破損；加工室，設置有該切割單元與該檢測單元；告知單元，包含有被設置於該加工室的照明；及控制單元，至少控制該夾頭座、該切割單元、該檢測單元及該告知單元，該切割裝置，其特徵係，該檢測單元，係包含有：凹形狀之刀侵入部；發光端面，被配設於該刀侵入部之一方之側；受光端面，接收來自該發光端面的光且被配設於該刀侵入部之另一方之側；及光電轉換部，被連接於該受光端面，輸出對應於該受光端面之受光量的電信號，該控制單元，係在該受光端面接收的受光量已達到第1閥值之際，使該照明明亮地變化且告知該受光量已達到該第1閥值。

Description

切割裝置

[0001] 本發明，係關於切割裝置，特別是關於一種可在調整用以檢測切割刀之磨耗或破損的檢測單元之際，使調整作業變得容易的切割裝置。

[0002] 半導體晶圓或陶瓷、玻璃等之必需精密切割的各種電子組件，係藉由被稱為切割機之切割裝置而分割成一個個晶片。在該些電子組件的加工中，必需進行微米單位之精密的切割，在這樣的加工中，不僅晶片的尺寸重要，而且切割深度亦重要。　　[0003] 例如，半導體晶圓，係被固定於切割帶，並使切割刀切入切割帶10～30μｍ左右而完全切斷半導體晶圓，但只要該切割帶的切入量不足，則晶圓不會完全被切斷，導致下側之切斷片呈現如缺損般的鋸齒形狀。　　[0004] 又，切割刀，係具有隨著持續切割加工而磨耗的性質，且必需隨時修正切割刀的磨耗所致之切割深度的變動，亦即切割刀之刀尖位置的變動。　　[0005] 這種切割刀之刀尖位置的變動，係藉由使用了光學感測器的非接觸設置機構而隨時檢測，並基於檢測結果，進行切割刀之高度位置的修正(原點位置修正)(例如，參閱日本特開平11-214334號公報)。　　[0006] 又，除了非接觸設置機構以外，在包覆切割刀的刀護罩，係安裝有破損檢測用之檢測單元。由於切割刀，係因切割加工而隨時磨耗，因此，必需調整檢測單元的位置。　　[0007] 定位檢測單元檢測位置，係光被切割刀遮蔽預定量的位置，即便過度遮蔽，或即便未過度遮蔽，皆無法正確地進行檢測。因此，操作員，係一面使發光部與受光部成為一體的光學感測器相對於切割刀進退，並同時在顯示器確認受光量，一面將檢測單元定位於適當的檢測位置。　　[0008] 又，在檢測切割刀之端部位置的非接觸設置機構(刀端部檢測單元)中，係由於當發光部及受光部被切割屑等污染時，光量會產生變化，因此，無法進行正確的端部檢測。　　[0009] 因此，在光量成為了預定以下的情況下，實施清潔作業。在清潔作業中，係一面在顯示器確認以光電轉換部轉換由受光部接收之受光量後的電壓，一面清潔發光部與受光部之端面直至可獲得預定以上的光量為止。 [先前技術文獻] [專利文獻] 　　[0010] 　　[專利文獻1]日本特開平11-214334號公報

[專利文獻2]日本特開2009-083076號公報

[專利文獻3]日本特開2009-083077號公報

將破損檢測用之檢測單元定位於正確的檢測位置之操作及非接觸設置機構(刀端部檢測單元)之被連接於受光量成為預定值以上的發光部之放大器的調整操作，係均成為操作員一面觀看顯示器的作業，必需確認檢測單元與顯示器兩者，從而使調整作業變得困難。

本發明，係有鑑於該點而進行研究者，其目的，係提供一種容易實施調整作業的切割裝置，該調整作業，係將由檢測單元之受光部接收的受光量調整成所期望之值。

根據申請專利範圍1記載之發明，提供一種切割裝置，係具備有：夾頭座，保持被加工物；切割單元，具備有切割被保持於該夾頭座之被加工物的切割刀；檢測單元，檢測該切割刀的磨耗或破損；加工室，設置有該切割單元與該檢測單元；告知單元，包含有被設置於該加工室的照明；及控制單元，至少控制該夾頭座、該切割單元、該檢測單元及該告知單元，該切割裝置，其特徵係，該檢測單元，係包含有：凹形狀之刀侵入部；發光端面，被配設於該刀侵入部之一方之側；受光端面，接收來自該發光端面的光且被配設於該刀侵入部之另一方之側；及光電轉換部，被連接於該受光端面，輸出對應於該受光端面之受光量的電信號，該控制單元，係在隨著該受光端面接收的受光量向第1閥值減少而使該照明逐漸變暗，該受光端面接收的受光量達到了該第1閥值之際，使該照明明亮地變化且告知該受光量達到了該第1閥值。

較佳為，該檢測單元，係被設定成檢測侵入了凹形狀之刀侵入部之該切割刀的破損，並可相對於該切割刀進退，該控制單元，係在來自該發光端面的光被該切割刀部分遮蔽，且將該檢測單元定位於該受光端面接收的受光量成為該第1閥值以下的檢測位置之際，當該受光端面接收的受光量減少而成為該第1閥值以下時，則使照明的亮度急遽上升，並告知該檢測單元已定位於該檢測位置。

較佳為，該控制單元，係當該受光端面接收的受光量成為小於該第1閥值的第2閥值以下時，使該照明閃爍。

根據申請專利範圍4記載之發明，提供一種切割裝置，係具備有：夾頭座，保持被加工物；切割單元，具備有切割被保持於該夾頭座之被加工物的切割刀；檢測單元，檢測該切割刀的磨耗；加工室，設置有該切割單元與該檢測單元；告知單元，包含有被設置於該加工室的照明；及控制單元，至少控制該夾頭座、該切割單元、該檢測單元及該告知單元，該切割裝置，其特徵係，該檢測單元，係包含有：刀侵入部；發光部，被配設於該刀侵入部之一方之側；受光部，接收來自該發光部的光且被配設於該刀侵入部之另一方之側；光電轉換部，被連接於該受光部，輸出對應於該受光部接收之受光量的電信號；光源，被連接於該發光部；及放大器，調整該光源的電力，該控制單元，係在調整該放大器之際，當該受光部接收的受光量成為閥值以上時，使照明的亮度急遽上升且進行告知。

[0017] 根據本發明之切割裝置，由於在獲得了所期望的受光量之際，使加工室的照明變明亮，因此，操作員，係可藉由該照明之亮度的變化來輕易識別是否獲得所期望的受光量，故沒有了一面觀看顯示器的作業，從而具有容易實施調整作業的效果。又，不會有使由發光部及受光部所構成之檢測部誤與切割刀接觸之虞。

[0019] 以下，參照圖面，詳細地說明關於本發明之實施形態。參閱圖1，表示具備了本發明實施形態之刀破損檢測單元及刀磨耗檢測單元(非接觸設置機構)之切割裝置2的立體圖。　　[0020] 4，係切割裝置2之基座，在基座4，係以可旋轉且可藉由未圖示的加工進給手段在X軸方向上往復移動的方式，配設有夾頭座6。在夾頭座6的周圍，係配設有防水罩8，且連結有遍及該防水罩8與基座4而用以保護加工進給機構之軸部的伸縮囊10。　　[0021] 在基座4的後方，係豎立設置有門型形狀的支柱12。在支柱12，係固定有朝Y軸方向伸長的一對導引軌14。在支柱12，係以可藉由由滾珠螺桿18與未圖示之步進馬達所構成的Y軸移動機構(分度進給機構)20，沿著導引軌14在Y軸方向上移動的方式，搭載有Y軸移動塊16。　　[0022] 在Y軸移動塊16，係固定有朝Z軸方向伸長的一對導引軌22。在Y軸移動塊16上，係以可藉由由滾珠螺桿26與步進馬達28所構成的Z軸移動機構30，被導引軌22引導而在Z軸方向上移動的方式，搭載有Z軸移動塊24。　　[0023] 在Z軸移動塊24，係安裝有切割單元32，在切割單元32的主軸殼體34中，係可旋轉地收容有圖5所示的主軸36，在主軸36的前端部，係可裝卸地安裝有切割刀38。在Z軸移動塊24，係更安裝具有顯微鏡及攝像機的攝像單元40。　　[0024] 42，係區劃出加工室44的加工室殼體，且由聚碳酸酯等的透明樹脂所形成。最佳如圖2所示，加工室殼體42，係收容有夾頭座6及切割刀38。在加工室殼體42，係安裝有可調整亮度的照明51，並且形成有排氣口50。　　[0025] 46，表示本發明實施形態之非接觸設置機構(刀磨耗檢測單元)，其細節，係被表示於圖8。藉由拉引把手48的方式，可開啟加工室殼體42的門扉49，並可將被加工物搬入至夾頭座6上或從夾頭座6搬出被加工物。　　[0026] 圖2，係表示加工室殼體42的縱剖面圖，在被保持於夾頭座6之被加工物的切割中，係一面從切割水噴嘴53朝向刀前端供給切割水，並從冷卻水噴嘴56，66(參閱圖5)朝向切割刀38的加工點供給冷卻水，一面進行被加工物的切割。　　[0027] 因此，在加工室44的氛圍中，係飛散有加工屑或切割水及冷卻水的霧氣55，刀磨耗檢測單元(非接觸設置機構)46被暴露於像這樣的氛圍。　　[0028] 其次，參閱圖3及圖4，說明關於實施形態之切割單元32。在切割單元32的主軸殼34中，係可旋轉地收容有藉由伺服馬達而旋轉驅動的主軸36(參閱圖5及圖6)，在主軸36的前端部，係可裝卸地裝設有切割刀38，該切割刀38，係具有將鑽石磨料分散於鎳構件中而形成的刀刃38a。　　[0029] 54，係包覆切割刀38的刀護罩，並安裝有沿著切割刀38的側面而伸長的冷卻水噴嘴56。冷卻水，係經由配管58被供給至冷卻水噴嘴56。刀護罩54，係具有螺孔60，62。　　[0030] 64，係裝卸護罩，在被安裝於刀護罩54之際，具有沿著切割刀38的側面而伸長的冷卻水噴嘴66。冷卻水，係經由配管68被供給至冷卻水噴嘴66。　　[0031] 將螺絲72插通於裝卸護罩64的圓孔70而螺合於刀護罩54的螺孔60，藉此，裝卸護罩64被固定於刀護罩54。藉此，如圖4所示，切割刀38的大致上半部會被刀護罩54及裝卸護罩64覆蓋。　　[0032] 52，係刀破損檢測單元，使螺絲76穿通被形成於檢測塊80的圓孔74而螺合於刀護罩54的螺絲孔62，藉此，安裝於刀護罩54。　　[0033] 如圖5所示，在刀破損檢測單元52，係安裝有包含發光元件88及受光元件98的光學感測器(刀感測器)，藉由該刀感測器來檢測切割刀38之刀刃38a的狀態。　　[0034] 其次，參閱圖5，說明關於刀破損檢測單元52之機構部的構成。刀破損檢測單元52，係包含有：固定塊80，被固定於刀護罩54；及移動塊82，可相對於固定塊80上下移動。　　[0035] 調整螺絲78被螺合於固定塊80，調整螺絲78的前端，係被固定於移動塊82。當旋轉調整螺絲78時，則移動塊82根據其旋轉方向而相對於固定塊80上下移動。　　[0036] 刀破損檢測單元52的發光部86，係由下述者所構成：發光元件88，由發光二極體(LED)或雷射二極體(LD)所構成；光纖90，被連接於發光元件88；直角稜鏡92，被安裝於移動塊82，反射來自光纖90的光；及透明保護板94，被貼附於由藍寶石等所形成的直角稜鏡92。保護板94構成發光部86的射出端面。因此，在本說明書中，係將保護板94定義為發光部86的射出端面94。　　[0037] 刀破損檢測單元52的受光部96，係由下述者所構成：發光二極體(PD)等的受光元件98；光纖100，被連接於受光元件98；直角稜鏡102，被安裝於移動塊82；及透明保護板104，由被貼附於直角稜鏡102的藍寶石等所構成。透明保護板104構成受光部96的受光端面。因此，在本說明書中，係將透明保護板104定義為受光部96的受光端面104。　　[0038] 在如圖5所示的檢測位置中，發光部86的射出端面94與受光部96的受光端面104，係以適當的位置關係被配置成夾住切割刀38之刀刃38a，並檢測刀刃38a的破損或磨損。　　[0039] 其次，參閱圖5～圖7，說明關於將刀破損檢測單元52之發光端面94及受光端面104定位於適當的檢測位置之際的調整作業。該調整作業，係如圖7所示，藉由操作員81旋轉調整螺絲78，使移動塊82相對於固定塊80而上下移動的方式來達成。　　[0040] 受光元件98，係被連接於光電轉換部106，光電轉換部106，係被連接於具有電壓記憶部110、電壓比較部112及照明控制部114的控制單元108，控制單元108，係被連接於包含有照明51的告知單元116。　　[0041] 圖6(A)，係表示射出端面94及受光端面104侵入檢測位置之前的側視圖，當從該狀態，操作員將調整螺絲78往順時鐘方向旋轉而使移動塊82往下方移動時，光電轉換部106的輸出電壓，係如圖8(A)中符號118所示，直線地減少。　　[0042] 隨著光電轉換部106的輸出電壓向第1閥值減少，照明控制單元108，係如圖8(B)所示，使照明的亮度慢慢地變暗。而且，當控制單元108之電壓比較部112檢測到輸出電壓已減少至第1閥值時，則控制單元108之照明控制部114，係如圖8(B)所示，以使照明51急遽變亮的方式來加以控制，並告知操作員射出端面94及受光端面104已進入檢測位置。　　[0043] 藉此，操作員81，係無需進行一面觀看表示顯示器83等的受光量之顯示器的調整作業，且非常容易進行將發光端面94及受光端面104定位於檢測位置的調整作業。在圖6(B)中，表示發光端面94及受光端面104被定位於檢測位置的狀態。　　[0044] 第1閥值，係當將「受光元件98接收的受光量為來自發光端面94的光完全不被切割刀38遮蔽之狀態」設成100％時，則受光端面104接收的受光量減少至例如10％的位置。　　[0045] 當從圖5及圖6(B)所示的檢測位置，操作員進一步將調整螺絲78往順時鐘方向旋轉而使移動塊82進一步往下方移動時，來自光電轉換部106的輸出電壓，係減至第2閥值。　　[0046] 該第2閥值，係例如受光端面104接收的受光量減至例如8％的位置。當輸出電壓達到第2閥值時，則控制單元108的照明控制部114，係使照明51閃爍而促使操作員注意已偏離檢測位置。藉此，操作員，係將調整螺絲78僅稍微往逆時鐘方向旋轉而結束調整作業。　　[0047] 當操作員沒有注意到照明51的閃爍而將調整螺絲78進一步往順時鐘方向旋轉時，則使照明51閃爍並且鳴響蜂鳴器以警告操作員。此時，輸出電壓達到第3閾值，受光量，係減至例如2％的位置。藉此，操作員，係可防止刀破損檢測單元52的檢測部誤與切割刀38接觸。　　[0048] 其次，參閱圖9及圖10，說明關於本發明的其他實施形態。該實施形態，係將本發明之概念應用於刀磨耗檢測單元(非接觸設置機構)46者。　　[0049] 如圖9所示，光學感測器的安裝構件120，係具有水平部120a與從水平部120b立起的垂直部分120b，垂直部分120b區劃出U形狀刀侵入部121。　　[0050] 以夾住刀侵入部121的方式，在垂直部分120b之一方的側，係配設有發光部122，以對峙於發光部122的方式，在刀侵入部121之另一方的側，係配設有接收來自發光部122之光的受光部124。　　[0051] 發光部122，係經由光纖125而連接於光源126，受光部124，係經由光纖127而連接於光電轉換部128。在光源126，係連接有調整供給至光源126之去電力的放大器131。　　[0052] 在使用了非接觸設置機構(刀磨耗檢測單元)46之切割刀38的設置時，係驅動Z軸進給機構30的脈衝馬達28，且使切割刀38之前端部(刃尖)從上方侵入非接觸設置機構46的刀侵入部121。　　[0053] 此時，在切割刀38完全不遮蔽光學感測器的發光部122與受光部124之間的情況下，係受光部124所接受的光量為最大，與該光量對應之來自光電轉換部128的輸出，係例如如圖10所示，被設定為5V。　　[0054] 隨著切割刀38進入刀侵入部121，由於切割刀38遮蔽從發光部122所射出之光束的量漸漸地增加，因此，受光部124所接收的光量漸漸地減少，來自光電轉換部128之輸出電壓，係如圖10中符號129所示般漸漸地減少。　　[0055] 而且，在切割刀38到達了連接發光部122與受光部124之預定位置的位置時，來自光電轉換部126之輸出電壓被設定成基準電壓即例如3V。因此，當光電轉換部126之輸出電壓成為3V時，電壓比較部132，係將光電轉換部126之輸出電壓達到了基準電壓之要旨的信號輸出至端部位置檢測部134。　　[0056] 端部位置檢測部134，係將檢測到基準位置之要旨的信號發送至脈衝馬達28，停止脈衝馬達28的驅動。此時，端部位置檢測部134，係藉由計數Z軸進給機構30之脈衝馬達28之脈波數的方式，檢測切割刀38之切入方向(Z軸方向)的位置。切割刀38的最下點端部位置即基準位置，係被記憶於切割裝置2的記憶體。　　[0057] 根據本實施形態之非接觸設置方法，在以切割刀38適當切割了被加工物後，執行最下點端部檢測步驟，且與前次所測定而記憶之切割刀38之最下點端部的位置作比較，並執行以算出部136算出切割刀38之磨耗量(消耗量)的磨耗量算出步驟。　　[0058] 而且，基於從磨耗量算出步驟所算出之切割刀38的磨耗量，以位置修正部138來修正切割刀38之Z軸方向的原點位置。藉由該原點位置的修正，可將切割刀38的刀尖設成為與夾頭座6之框體之上面接觸的原點位置。　　[0059] 如上述般，刀磨耗檢測單元(非接觸設置機構)46，係持續被暴露於加工室44的氛圍。因此，光感測器之發光部122及受光部124的端面會被氛圍中所含的霧氣、切割屑等污染。　　[0060] 如此一來，當發光部122及受光部124的端面被污染時，則受光部124接收的受光量會成為預定以下而實施光學感測器之清潔作業。在清潔作業中，係使切割刀38從刀侵入部121上升，且清潔發光部122與受光部124的端面直至操作員可獲得預定以上的光量為止。而且，在即便清潔亦無法獲得預定以上的光量之情況下，係調整放大器131且提升光源126的光量，並調整成可接收預定以上的光量。　　[0061] 在本實施形態中，當獲得預定以上的光量時，則圖5所示之控制單元108的照明控制部114，係以使照明51急遽變亮的方式來加以控制，並告知操作員。藉此，操作員，係可結束調整作業。　　[0062] 以往，雖係一面觀看顯示器83，一面確認光電轉換部128的輸出電壓是否已成為5V，但由於在本實施形態中，係當獲得預定以上的光量時，則以使照明51急遽變亮的方式來加以控制，因此，操作員，係可立即注意到達到了預定光量的情形，並不需要進行一面觀看顯示器83的作業。

[0063]2‧‧‧切割裝置6‧‧‧夾頭座32‧‧‧切割單元38‧‧‧切割刀42‧‧‧加工室殼體44‧‧‧加工室46‧‧‧非接觸設置機構(刀磨耗檢測單元)51‧‧‧照明52‧‧‧刀破損檢測單元78‧‧‧調整螺絲80‧‧‧固定塊82‧‧‧移動塊86‧‧‧發光部88‧‧‧發光元件94‧‧‧發光端面96‧‧‧受光部98‧‧‧受光元件104‧‧‧受光端面108‧‧‧控制單元116‧‧‧告知單元121‧‧‧刀侵入部122‧‧‧發光部124‧‧‧受光部

[0018] 　　[圖1]切割裝置的立體圖。　　[圖2]加工室殼體的縱剖面圖。　　[圖3]切割單元的分解立體圖。　　[圖4]切割單元的立體圖。　　[圖5]說明刀破損檢測單元的側視圖。　　[圖6]圖6(A)，係刀破損檢測單元侵入檢測位置之前的側視圖；圖6(B)，係刀破損檢測單元侵入了檢測位置之狀態的側視圖。　　[圖7]表示操作員調整刀破損檢測單元之態樣的示意剖面圖。　　[圖8]圖8(A)，係表示刀破損檢測單元的受光量與第1閥值及第2閥值之關係的曲線圖；圖8(B)，係表示受光量達到了第1閥值及第2閥值之際之加工室之照明的變化的曲線圖。　　[圖9]非接觸設置機構(刀磨耗檢測單元)的方塊圖。　　[圖10]表示對應於切割刀之切入方向的位置之非接觸設置機構(刀磨耗檢測單元)之輸出電壓之變化的曲線圖。

6‧‧‧夾頭座

42‧‧‧加工室殼體

44‧‧‧加工室

46‧‧‧刀磨耗檢測單元(非接觸設置機構)

51‧‧‧照明

52‧‧‧刀破損檢測單元

81‧‧‧操作員

83‧‧‧顯示器

Claims

一種切割裝置，係具備有：夾頭座，保持被加工物；切割單元，具備有切割被保持於該夾頭座之被加工物的切割刀；檢測單元，檢測該切割刀的磨耗或破損；加工室，設置有該切割單元與該檢測單元；告知單元，包含有被設置於該加工室的照明；及控制單元，至少控制該夾頭座、該切割單元、該檢測單元及該告知單元，該切割裝置，其特徵係，該檢測單元，係包含有：凹形狀之刀侵入部；發光端面，被配設於該刀侵入部之一方之側；受光端面，接收來自該發光端面的光且被配設於該刀侵入部之另一方之側；及光電轉換部，被連接於該受光端面，輸出對應於該受光端面之受光量的電信號，該控制單元，係在隨著該受光端面接收的受光量向第1閥值減少而使該照明逐漸變暗，該受光端面接收的受光量達到了該第1閥值之際，使該照明明亮地變化且告知該受光量達到了該第1閥值。
如申請專利範圍第1項之切割裝置，其中，該檢測單元，係被設定成檢測侵入了該刀侵入部之該切割刀的破損，並可相對於該切割刀進退，該控制單元，係在來自該發光端面的光被該切割刀部分遮蔽，且將該檢測單元定位於該受光端面接收的受光量成為該第1閥值以下的檢測位置之際，當該受光端面接收的受光量減少而成為該第1閥值以下時，則使照明的亮度急遽上升，並告知該檢測單元已定位於該檢測位置。
如申請專利範圍第2項之切割裝置，其中，該控制單元，係當該受光端面接收的受光量成為小於該第1閥值的第2閥值以下時，使該照明閃爍。
一種切割裝置，係具備有：夾頭座，保持被加工物；切割單元，具備有切割被保持於該夾頭座之被加工物的切割刀；檢測單元，檢測該切割刀的磨耗；加工室，設置有該切割單元與該檢測單元；告知單元，包含有被設置於該加工室的照明；及控制單元，至少控制該夾頭座、該切割單元、該檢測單元及該告知單元，該切割裝置，其特徵係，該檢測單元，係包含有：刀侵入部；發光部，被配設於該刀侵入部之一方之側；受光部，接收來自該發光部的光且被配設於該刀侵入部之另一方之側；光電轉換部，被連接於該受光部，輸出對應於該受光部接收之受光量的電信號；光源，被連接於該發光部；及放大器，調整該光源的電力，該控制單元，係在調整該放大器之際，當該受光部接收的受光量成為閥值以上時，使照明的亮度急遽上升且進行告知。