TWI828920B - 被加工物的切割方法 - Google Patents
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Abstract
[課題]考量被加工物的外周圓的中心相對於卡盤台的旋轉中心的偏移量與被加工物的厚度不均,而切割被加工物的外周部。[解決手段]提供一種被加工物的切割方法,其具備下列步驟:高度位置檢測步驟,使用高度位置檢測單元,檢測被加工物的正面之外周部的多個點的高度位置;邊緣位置檢測步驟,一邊進行高度位置檢測步驟,一邊使用邊緣位置檢測單元檢測邊緣位置;以及外周部切割步驟,一邊基於被加工物的中心與卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整切割刀片的位置,且基於在高度位置檢測步驟所檢測出的多個點的高度位置而調整深度,並一邊切割被加工物的外周部,其中,被加工物的中心是從在邊緣位置檢測步驟所檢測出的邊緣位置計算出。
Description
本發明係關於一種被加工物的切割方法,在檢測出被加工物的外周部的高度位置與外周部的邊緣位置後,切割被加工物的外周部。
在切割以半導體晶圓作為代表的板狀的被加工物時,例如是使用切割裝置;其中,切割裝置具備保持被加工物的卡盤台以及裝設有環狀的切割刀片的切割單元。切割單元例如是具有:主軸;圓環狀的切割刀片,裝設在主軸的一端側;以及旋轉驅動源,裝設在主軸的另一端側。
在切割被加工物的情況,例如是在以卡盤台的保持面保持被加工物的一面側的狀態,將旋轉的切割刀片的下端定位在比被加工物的一面還低的位置。然後,藉由使卡盤台與切割單元相對移動,而沿著此移動的路線切割被加工物。
但是,在藉由研削被加工物的背面側而薄化被加工物時,則例如是使用研削裝置;其中,研削裝置係具備保持被加工物的卡盤台以及配置在卡盤台的上方的研削單元。
研削單元例如是具有成為旋轉軸的主軸。而在主軸的下表面側,固定有圓盤狀的輪安裝件。又,在輪安裝件的下表面側,則裝設有圓環狀的研削輪。在此研削輪的下表面側,則環狀地設有多個研削磨石。
在研削被加工物的情況,係在以卡盤台保持被加工物的正面側的狀態使卡盤台旋轉,還將研削單元的主軸作為旋轉軸,使研削輪往與卡盤台相同的方向旋轉。然後,藉由將研削輪的下表面側按壓至被加工物的背面側,而研削被加工物的背面側。
然而,圓盤狀的被加工物因為一般在外周部會具有斜角,所以當研削並薄化被加工物,則在被加工物的外周部中剖面形狀會如刀緣般尖而銳利。當刀緣形成,則被加工物容易以外周部為起點而損壞。
於是,為了防止研削時外周部的損壞,已知一種技術,首先,藉由切割裝置切割被加工物的正面側的外周部,去除預定的厚度(亦即進行修邊),之後則以研削裝置研削被加工物的背面側(例如參照專利文獻1)。
在進行修邊時,例如是以卡盤台吸引並保持被加工物的背面側。接著,在將以主軸作為旋轉軸而旋轉的切割刀片切入被加工物的正面側的外周部的狀態下,使卡盤台旋轉。
[習知技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-173961號公報。
[發明所欲解決的課題]
在進行修邊時,當圓盤狀的被加工物的外周圓的中心從卡盤台的旋轉中心偏移,則即使將切割刀片定位在被加工物的外周部,隨著卡盤台的旋轉,相對於被加工物之切割刀片的位置會偏移。
又,當在被加工物的外周部的周向中被加工物的厚度不均,則即使將切割刀片的下端定位於被加工物的預定深度,隨著卡盤台的旋轉,往被加工物的切割刀片的切入深度會變化。
本發明為有鑒於所述問題點而完成者,目的在於,考量被加工物的外周圓的中心相對於卡盤台的旋轉中心的偏移量與被加工物的厚度不均,而切割被加工物的外周部。
[解決課題的技術手段]
若根據本發明的一態樣,係提供一種被加工物的切割方法,其使用切割裝置切割被加工物的正面側的外周部,該切割裝置具備:卡盤台,保持圓盤狀的該被加工物;第一切割單元與第二切割單元,分別具有可切割保持在該卡盤台的該被加工物的切割刀片;邊緣位置檢測單元,固定在該第一切割單元,並檢測該被加工物的該外周部的邊緣位置;及高度位置檢測單元,固定在該第二切割單元,並檢測保持在該卡盤台的該被加工物的正面的高度位置;該被加工物的切割方法具備下列步驟:保持步驟,以露出該被加工物的該正面側的方式,用該卡盤台保持該被加工物的背面側;高度位置檢測步驟,使用該高度位置檢測單元,檢測該被加工物的該正面之該外周部的多個點的高度位置;邊緣位置檢測步驟,一邊進行該高度位置檢測步驟,一邊使用該邊緣位置檢測單元檢測該邊緣位置;以及外周部切割步驟,一邊基於該被加工物的中心與該卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整該第一切割單元與該第二切割單元其中一者的切割刀片的位置,且基於在該高度位置檢測步驟所檢測出的該多個點的高度位置而調整該其中一者的切割刀片對該被加工物的切入深度,並一邊切割該被加工物的該外周部,其中,該被加工物的中心是從在該邊緣位置檢測步驟所檢測出的該邊緣位置計算出。
較佳地,該邊緣位置檢測單元是以可見光拍攝被攝體的照相機或雷射位移計。
又,較佳地,該高度位置檢測單元是背壓式感測器。
若根據本發明的其他態樣,係提供一種被加工物的切割方法,其使用切割裝置切割被加工物的正面側的外周部,該切割裝置具備:卡盤台,保持圓盤狀的該被加工物;第一切割單元與第二切割單元,分別具有可切割保持在該卡盤台的該被加工物的切割刀片;邊緣位置檢測單元,固定在該第一切割單元,並檢測該被加工物的該外周部的邊緣位置;及高度位置檢測單元,固定在該第二切割單元,並檢測保持在該卡盤台的該被加工物的正面的高度位置;該被加工物的切割方法具備下列步驟:保持步驟,以露出該被加工物的該正面側的方式,用該卡盤台保持該被加工物的背面側;邊緣位置檢測步驟,使用該邊緣位置檢測單元,檢測該邊緣位置;高度位置檢測步驟,一邊基於該被加工物的中心與該卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整該高度位置檢測單元的位置,一邊檢測該被加工物的該正面之該外周部的多個點的高度位置,其中,該被加工物的中心是從在該邊緣位置檢測步驟所檢測出的該邊緣位置計算出;以及外周部切割步驟,一邊基於該偏移量而調整該第一切割單元與該第二切割單元其中一者的切割刀片的位置,且基於在該高度位置檢測步驟所檢測出的該多個點的高度位置而調整該其中一者的切割刀片對該被加工物的切入深度,並一邊切割該被加工物的該外周部。
[發明功效]
在本發明之一態樣的被加工物的切割方法中,係在高度位置檢測步驟中,檢測圓盤狀的被加工物的正面之外周部的多個點的高度位置。更進一步,一邊進行高度位置檢測步驟,一邊使用邊緣位置檢測單元進行檢測被加工物的邊緣位置的邊緣位置檢測步驟。而在高度位置檢測步驟與邊緣位置檢測步驟之後,則進行切割被加工物的外周部的外周部切割步驟。
在外周部切割步驟,基於被加工物的中心與卡盤台的旋轉中心的偏移量,調整切割刀片的位置;其中,被加工物的中心是從在邊緣位置檢測步驟所檢測出的外周部的邊緣位置計算出。更進一步,在外周部切割步驟,還基於在高度位置檢測步驟所測量出的多個點的高度位置,調整切割刀片對被加工物的切入深度。
如此,因為基於被加工物的中心與卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整切割刀片的位置,所以相較於未調整切割刀片的位置的情況,能以預先設定的寬度正確地切割外周部。
又,因為基於外周部的高度位置而調整切割刀片的切入深度,所以相較於未調整切入深度的情況,能抑制從表面切入的切入深度的不均,並使切入深度大致固定。除此之外,藉由一邊進行高度位置檢測步驟一邊進行邊緣位置檢測步驟,相較於兩者分別單獨進行的情況,能縮短檢測作業所需的時間。
參照隨附圖式,針對本發明一態樣的實施方式做說明。圖1係切割裝置2的立體圖。切割裝置2具備裝配有各構成要素的基台4。在基台4的上表面,係設有X軸移動機構(加工進給單元)6。
X軸移動機構6具有大致平行於X軸方向(加工進給方向、前後方向)的一對X軸導軌8,X軸移動台10可滑動地安裝在X軸導軌8。
在X軸移動台10的下表面(背面)側則設有螺帽部(未圖示),平行於X軸導軌8的X軸滾珠螺桿12以可旋轉的態樣與此螺帽部連結。
在X軸滾珠螺桿12的一端部,連結有X軸脈衝馬達14。藉由以X軸脈衝馬達14使X軸滾珠螺桿12旋轉,X軸移動台10會沿著X軸導軌8在X軸方向上移動。
在X軸移動台10的上表面側(正面側),設有圓柱狀的θ工作台16。θ工作台16具備馬達等的旋轉驅動源(未圖示),在θ工作台16上,設有工作台基台18a等。
工作台基台18a具有大致呈圓柱的形狀,並連結於θ工作台16的上表面。在工作台基台18a的周圍設有工作台蓋18b,而在此工作台蓋18b的X軸方向的一側與另一側,係設有可伸縮的蛇腹狀的蓋構件(未圖示)。
工作台蓋18b與蓋構件係覆蓋包含X軸移動台10的X軸移動機構6的上方。在工作台基台18a的上表面,設有圓盤狀的卡盤台20。
卡盤台20係隔著工作台基台18a而連結於θ工作台16。因此,卡盤台20係以大致平行於Z軸方向(切入進給方向、上下方向)的直線作為旋轉軸24(參照圖2(B))而可旋轉。
卡盤台20具有框體20a。框體20a係由不鏽鋼等的金屬所形成,並具有:構成底面的圓盤部;以及圓環狀的環狀部,位在圓盤部的上表面側並具有預定的寬度。
藉由圓盤部與環狀部,從而在框體20a的上表面側形成有凹部。在此凹部係固定有保持板20b。保持板20b例如是以多孔質陶瓷所形成。
保持板20b係透過形成在框體20a的流路而連接噴射器等的吸引源(未圖示)。當運作吸引源,則會在保持板20b的上表面產生負壓。
在保持板20b上係載置有被加工物11等。被加工物11例如是由矽晶等的半導體所形成的圓盤狀的晶圓,而在其正面11a側具有元件區域與包圍元件區域的外周剩餘區域。
元件區域係以排列為格子狀的分割預定線(切割道)而更進一步劃分為多個區域,在各區域則形成有IC(Integrated Circuit,積體電路)、LSI(Large Scale Integration,大型積體電路)等的元件。
當在使被加工物11的背面11b側接觸框體20a與保持板20b各自的上表面的狀態下產生負壓,則被加工物11會被卡盤台20所保持。因此,一般係將框體20a的上表面與保持板20b的上表面合稱為卡盤台20的保持面20c。而被加工物11則以此保持面20c所保持。
但是,卡盤台20亦可只以框體20a所構成。在此情況,於框體20a的環狀部的上表面則設有多個吸引口(未圖示)。而多個吸引口例如在俯視卡盤台20的情況下,係在周向以大致等間隔而設置。
各吸引口係位在形成於環狀部之厚度方向的流路的一端。而此流路的另一端透過形成在圓盤部的流路(未圖示)而連接噴射器等的吸引源(未圖示)。當運作吸引源,則因為在環狀部的上表面會產生負壓,所以被加工物11會被吸引保持在環狀部的上表面。
因此,卡盤台20就不必具有保持板20b。而在框體20a的上表面形成有吸引口的情況,係將框體20a的上表面稱為卡盤台20的保持面20c。
在基台4的上表面,設有跨越X軸移動機構6的門形的支撐構造30。在支撐構造30的前表面上部,設有2組的切割單元移動機構32,其分別具有分度進給單元與切入進給單元。首先,針對分度進給單元做說明。
各切割單元移動機構32係配置在支撐構造30的前表面,且共同具備大致平行於Y軸方向(分度進給方向、左右方向)的一對Y軸導軌34。構成各切割單元移動機構32的Y軸移動板36可滑動地被安裝在Y軸導軌34。
在各Y軸移動板36的背面側,則設有螺帽部(未圖示)。而大致平行於Y軸導軌34的Y軸滾珠螺桿38以可旋轉的態樣與各螺帽部連結。
在各Y軸滾珠螺桿38的一端部係連結有Y軸脈衝馬達40。若以Y軸脈衝馬達40旋轉Y軸滾珠螺桿38,則Y軸移動板36會沿著Y軸導軌34在Y軸方向上移動。
在各Y軸移動板36的前表面(表面)係設有切入單元。切入單元具有大致平行於Z軸方向的一對Z軸導軌42,此一對Z軸導軌42是設在Y軸移動板36的前表面。
Z軸移動板44可滑動地安裝在Z軸導軌42。在各Z軸移動板44的背面側則設有螺帽部(未圖示)。而,平行於Z軸導軌42的Z軸滾珠螺桿46以可旋轉的態樣與各螺帽部連結。
在各Z軸滾珠螺桿46的一端部連結有Z軸脈衝馬達48。若以Z軸脈衝馬達48旋轉Z軸滾珠螺桿46,則Z軸移動板44會沿著Z軸導軌42在Z軸方向上移動。
在位於Y軸方向一側的Z軸移動板44的下部,固定有用以切割被加工物11的第一切割單元50。又,在位於Y軸方向另一側的Z軸移動板44的下部,則固定有用以切割被加工物11的第二切割單元60。
附帶一提的是,第一切割單元50與第二切割單元60相對於卡盤台20的X軸方向位置係能利用輸入至X軸脈衝馬達14的脈衝訊號的脈衝數等而特定出。
又,第一切割單元50與第二切割單元60相對於卡盤台20的Y軸方向位置係能利用輸入至Y軸脈衝馬達40的脈衝訊號的脈衝數而特定出。同樣地,第一切割單元50與第二切割單元60相對於卡盤台20的Z軸方向位置係能利用輸入至Z軸脈衝馬達48的脈衝訊號的脈衝數而特定出。
於此,參照圖2(A)與圖2(B),針對第一切割單元50與第二切割單元60做說明。圖2(A)係第一切割單元50等的俯視圖,圖2(B)係第一切割單元50等的局部剖面側視圖。
第一切割單元50具有主軸外殼52。主軸54的一部分以可旋轉的態樣被容納在主軸外殼52。而在主軸54中從主軸外殼52突出的一端側,則裝設有環狀的切割刀片56。
切割刀片56係在外周部具有可切割被加工物11的切刃。切割刀片56例如是輪轂型的切割刀片。在主軸54的另一端側,則連結有作為旋轉驅動源的馬達(未圖示)。當運作馬達,則切割刀片56會以主軸54為旋轉軸而旋轉。
在主軸外殼52的X軸方向的另一側,係固定有照相機單元(邊緣位置檢測單元)58。照相機單元58係以可見光拍攝以卡盤台20的保持面20c所保持的被加工物11等的被攝體。
照相機單元58例如是具有接物鏡(未圖示)與CCD影像感測器、CMOS影像感測器等的攝像元件(未圖示)。照相機單元58係透過接物鏡而以攝像元件接受來自被攝體的光(可見光),藉此拍攝被攝體。
第二切割單元60亦具有主軸外殼62、主軸64以及切割刀片66等。第二切割單元60的構造因為相同於第一切割單元50,所以省略進一步的說明。
在主軸外殼62的X軸方向的另一側,固定有背壓式感測單元(高度位置檢測單元)68。背壓式感測單元68例如是以不接觸被加工物11的方式,檢測以卡盤台20的保持面20c所保持的被加工物11的正面11a的高度位置。
於此,針對背壓式感測單元68的構造做說明。背壓式感測單元68包含一端連接氣體供給源(未圖示)的氣體供給管(未圖示)。在此氣體供給管的另一端係連接有噴嘴68a。
氣體供給管具有從氣體供給管的一端與另一端之間的位置分歧的分歧部(未圖示)。分歧部係連接微差壓力計(未圖示)內的第一氣體室。微差壓力計具有第一氣體室與從此第一氣體室空間性地分離的第二氣體室。
第一氣體室與第二氣體室係藉由隔膜(未圖示)所分離,而在隔膜係安裝有應變計(未圖示)。又,在第二氣體室連接有氣體釋放管(未圖示),氣體釋放管的內部的壓力係維持在固定的氣壓。
接著,針對使用背壓式感測單元68測量從噴嘴68a的下端到位在噴嘴68a下方的物體的未知距離的方法做說明。附帶一提的是,噴嘴68a的高度位置是藉由Z軸脈衝馬達48精密地控制。
在噴嘴68a的下方係設有物體(例如被加工物11)。當以預定的氣壓從噴嘴68a噴射氣體,則氣體會被物體所反射,反射的氣體的一部分會灌入至噴嘴68a內。灌入至噴嘴68a內的氣體量(反射量)會根據噴嘴68a的下端與物體的表面的距離而變化。因此,第一氣體室的壓力會根據此距離而變化。
當在第一氣體室與第二氣體室之間產生壓力差,則應變計的阻抗值會變化。當應變計的阻抗值變化,則連接應變計的電壓計(未圖示)的電壓值會變化。舉例而言,當噴嘴68a與物體的距離變大則電壓值會變小,當此距離變小則電壓值變大。像這樣的距離與電壓值的對應關係(圖表、對應表等)是預先被測量並記憶在控制部(未圖示)的記憶裝置等。
然後基於各個預先測量的距離與電壓值的對應關係,測量從噴嘴68a的下端到位在噴嘴68a下方的物體的表面的未知距離。舉例而言,從噴嘴68a往物體的表面噴射氣體後,利用上述的對應關係,將以電壓計所測量的電壓值換算成距離,藉此測量到物體的表面的未知距離。
於此返回圖1繼續說明。在第一切割單元50與第二切割單元60各自的下方,設有檢測切割刀片56的下端位置(高度)的刀片位置檢測單元70。
X軸移動機構6、θ工作台16、切割單元移動機構32、第一切割單元50、照相機單元58、第二切割單元60、背壓式感測單元68以及刀片位置檢測單元70等係分別連接於控制部(未圖示)。控制部係配合被加工物11的加工條件等而控制X軸移動機構6等。
控制部是藉由包含CPU(Central Processing Unit,中央處理器)等的處理裝置及快閃記憶體等的記憶裝置的電腦所構成。藉由依循記憶在記憶裝置的程式等的軟體而運作處理裝置,控制部會作為使軟體與處理裝置(硬體資源)共同作用的具體手段而發揮功能。
接著,針對後述的被加工物11的切割方法做說明:使用上述的切割裝置2切割並去除被加工物11的正面11a側的外周部。圖3係第一實施方式的被加工物11的切割方法的流程圖。
在第一實施方式,首先,以保持面20c保持被加工物11的背面11b側,使被加工物11的正面11a露出(保持步驟(S10))。在保持步驟(S10)之後,使用背壓式感測單元68,檢測被加工物11的正面11a之外周部的多個點的高度位置(高度位置檢測步驟(S20))。
在高度位置檢測步驟(S20),首先,以第一切割單元50與第二切割單元60彼此不接觸的方式,將照相機單元58的接物鏡與背壓式感測單元68的噴嘴68a定位在被加工物11的外周部上的相異區域。
在圖4(A)與圖4(B)表示第一切割單元50與第二切割單元60的配置的一例子。圖4(A)係載置有被加工物11的卡盤台20等的俯視圖,圖4(B)係載置有被加工物11的卡盤台20等的局部剖面側視圖。
接著,從噴嘴68a朝向外周部11c的正面11a的一個點,以預定的壓力瞬間噴射空氣等的氣體。然後,正面11a的一個點的高度會藉由控制部計算出。
接著,在使卡盤台20旋轉預定角度並靜止後,再次從噴嘴68a對外周部11c的正面11a的另一個點瞬間噴射氣體。如此,依序反覆進行從噴嘴68a噴射氣體與使卡盤台20旋轉預定角度的動作。
圖5(A)係用以說明高度位置檢測步驟(S20)的被加工物11的俯視圖。在本實施方式,係花費預定的時間(例如17秒)而如圖5(A)所示,分別在正面11a的外周部11c中相異的9個點(P1到P9),檢測從噴嘴68a的下端到被加工物11的正面11a的第一距離。
附帶一提的是,從保持面20c到噴嘴68a的下端的第二距離則是使用Z軸脈衝馬達48等預先測量。因此,藉由從第二距離減去第一距離,而計算出以保持面20c為基準的被加工物11的正面11a的高度Z(亦即,正面11a的高度Z=第二距離-第一距離)。
圖5(B)係表示在外周部11c的多個點的高度之資料的例子。附帶一提的是,在圖5(B)係表示將在周向中相鄰的2個點的高度以線性補償的圖表A。圖表A如後述,在調整外周部11c的切入深度時被利用。
在本實施方式,係一邊進行高度位置檢測步驟(S20),一邊使用照相機單元58拍攝被加工物11,並基於拍攝得到的影像,檢測被加工物11的外周部11c的邊緣位置(邊緣位置檢測步驟(S30))。
在邊緣位置檢測步驟(S30),係拍攝在高度位置檢測步驟(S20)被檢測高度位置之外周部11c的多個點中任意的數個點(例如4個點)。圖6係用以說明邊緣位置檢測步驟(S30)的被加工物11等的俯視圖。
舉例而言,在高度位置檢測步驟(S20)所使用的噴嘴68a位在圖6所示的P5的上方的情況,則將在邊緣位置檢測步驟(S30)所使用的照相機單元58的接物鏡定位在圖6所示的P9的上方。惟須注意的是,接物鏡與噴嘴68a的配置並非限定為此例子。
在邊緣位置檢測步驟(S30),例如是拍攝包含在正面11a的外周部11c中相異的4個點(P2、P5、P7以及P9)的區域。附帶一提的是,在邊緣位置檢測步驟(S30)所拍攝的區域並非限定為只有4個點。
在藉由拍攝所得到的各影像中,對應1像素的實際長度(μm)係預先被設定。又,在各影像中各像素的(X,Y)座標會在切割裝置2中自動被計算出。因此,藉由處理由拍攝所得到的各影像,檢測位在P2、P5、P7以及P9附近的4個點,亦即檢測外周圓上相異的4個點的位置座標(p2、p5、p7以及p9)。
藉由此4個點,檢測內接於4個點的外周圓(亦即外周部11c的邊緣)的位置。附帶一提的是,在邊緣位置檢測步驟(S30),並沒有必要特定出外周部11c的外周圓的全部座標,只要特定出外周圓的3個點以上的座標即可。
附帶一提的是,在本實施方式中,一邊進行步驟S20一邊進行步驟S30係意指在步驟S20中進行氣體的噴射及計算高度Z的時間,與在步驟S30中進行拍攝及檢測多個點的座標位置的時間是部分或全部重疊。
在本實施方式中,藉由一邊進行高度位置檢測步驟(S20)一邊進行邊緣位置檢測步驟(S30),相較於兩者分別單獨進行的情況,能縮短檢測作業所需的時間。亦即,相較於兩者分別單獨進行的情況,能解決縮短檢測作業所需的時間的課題。
舉例而言,在步驟S20與步驟S30分別單獨進行的情況,高度位置檢測步驟(S20)需要17秒,並且,邊緣位置檢測步驟(S30)需要15秒。然而,例如藉由在進行步驟S20的時間17秒內亦一併進行步驟S30,則相較於兩者分別單獨進行的情況,能縮短約一半的檢測作業所需的時間。
在邊緣位置檢測步驟(S30)之後,例如是使用檢測出的p2、p5、p7以及p9的(X,Y)座標,並藉由控制部計算出在俯視被加工物11的情況下的外周圓的中心11d(中心位置計算步驟(S40))。
附帶一提的是,亦可一邊進行步驟S20一邊進行步驟S30與步驟S40。亦即,在步驟S20中進行氣體的噴射及計算高度Z的時間,與在步驟S30中進行拍攝及檢測多個點的座標位置的時間及在步驟S40中進行計算出中心11d的時間可部分或全部重疊。
在步驟S40,係計算出三角形p2p5p7所外接的圓的中心(亦即外心)的(X,Y)座標Wc1。舉例而言,藉由求出直線p2p5的垂直平分線與直線p5p7的垂直平分線的交點座標,而計算出Wc1。
再以相同方式,計算出三角形p5p7p9的外心的(X,Y)座標Wc2、三角形p7p9p2的外心的(X,Y)座標Wc3以及三角形p9p2p5的外心的(X,Y)座標Wc4。然後,例如將Wc1、Wc2、Wc3、Wc4的平均值令為中心11d。
但是,如圖6所示,被加工物11的中心11d會有從卡盤台20的旋轉中心26偏移的情況。在圖6,係表示連結中心11d與旋轉中心26的直線沿著X軸方向的情況,而中心11d與旋轉中心26的偏移量(亦即偏心量)則以偏移量B表示。
在步驟S20、步驟S30以及步驟S40之後,則使用第一切割單元50與第二切割單元60其中一者的切割刀片,切割被加工物11的外周部11c(外周部切割步驟(S50))。圖7係用以說明外周部切割步驟(S50)的被加工物11等的局部剖面側視圖。
在圖7所示的例子,係使用第一切割單元50切割外周部11c。惟須注意的是,亦可使用第二切割單元60切割外周部11c。在外周部切割步驟(S50),首先,將主軸54作為旋轉軸而使切割刀片56以預定的旋轉數(例如30000rpm)旋轉。
然後,在使切割刀片56旋轉的狀態,將切割刀片56的下端定位在比正面11a還低且比背面11b還高的預定高度。藉此,調整切割刀片56切入被加工物11的外周部11c的深度(亦即切入深度)。
之後,使用X軸移動機構6使卡盤台20在X軸方向上移動,使切割刀片56切入外周部11c中P1的位置。接著,使卡盤台20在繞著旋轉軸24的預定方向(例如以俯視卡盤台20為順時針方向)旋轉。
惟須注意的是,因為中心11d與旋轉中心26會偏移,所以在已固定切割刀片56的位置的情況,要去除的外周部11c的寬度在外周部11c的周向的不同位置會變得不同。於是,在外周部切割步驟(S50),如圖8(A)至圖8(D)所示,係基於偏移量B一邊調整切割刀片56的位置一邊切割外周部11c。
附帶一提的是,在圖8(A)至圖8(D),須留意的是被加工物11的大小、偏移量B等係相較於圖6誇大地表示。圖8(A)係卡盤台20的旋轉角度為0度的情況下被加工物11等的俯視圖。圖8(A)係表示將切割刀片56切入外周部11c中P1的位置的狀態。
接著,使卡盤台20例如以固定的旋轉速度在以俯視為順時針的方向旋轉。此時,位在切割刀片56的下方的外周部11c,因為偏移量B而導致相較於圖8(A)所示的P1的情況會以往Y軸方向的一側突出的方式移動。
於是,為了使要去除的外周部11c的寬度固定,係隨著卡盤台20的旋轉,將切割刀片56往Y軸方向的一側移動。圖8(B)係卡盤台20的旋轉角度為90度的情況下被加工物11等的俯視圖。
更進一步,當使卡盤台20旋轉,則位在切割刀片56的下方的外周部11c,因為偏移量B而導致往與圖8(A)所示的情況相同的位置移動。於是,為了使要去除的外周部11c的寬度固定,係將切割刀片56往Y軸方向的另一側移動。圖8(C)係卡盤台20的旋轉角度為180度的情況下被加工物11等的俯視圖。
更進一步,當使卡盤台20旋轉,則位在切割刀片56的下方的外周部11c,因為偏移量B而導致相較於圖8(A)所示的情況更往Y軸方向的另一側移動。於是,為了使要去除的外周部11c的寬度固定,則將切割刀片56往Y軸方向的另一側移動。圖8(D)係卡盤台20的旋轉角度為270度的情況下被加工物11等的俯視圖。
更進一步,當使卡盤台20旋轉,則位在切割刀片56的下方的外周部11c,因為偏移量B而導致相較於圖8(A)所示的情況更往Y軸方向的一側移動。於是,為了使要去除的外周部11c的寬度固定,則將切割刀片56往Y軸方向的一側移動。
如此,因為基於中心11d與旋轉中心26的偏移量B而調整切割刀片56的位置,所以相較於未調整切割刀片56的位置的情況,能以預先設定的寬度正確地切割外周部11c。
附帶一提的是,在外周部切割步驟(S50),為了使要去除的外周部11c的寬度固定,除了將切割刀片56沿著Y軸方向移動之外,亦可根據所需,將卡盤台20沿著X軸方向移動。
但是,如上述圖表A(參照圖5(B))所示,外周部11c的高度位置並非固定。於是,在外周部切割步驟(S50),係以往外周部11c的切入深度成為固定的方式,隨著卡盤台20的旋轉而調整切割刀片56的切入深度。
亦即,在外周部切割步驟(S50),係一邊基於偏移量B而調整切割刀片56的位置,且基於由高度位置檢測步驟(S20)所檢測出的多個點的高度位置而調整切入深度,並一邊切割外周部11c。
在本實施形態的外周部切割步驟(S50),係以從圖表A所示的高度藉由切割而去除預定的深度C(參照圖5(B))的方式,調整切割刀片56的下端的高度。附帶一提的是,將外周部切割步驟(S50)後的外周部11c的高度以圖5(B)的圖表D(虛線)表示。
在本實施方式中,因為基於外周部11c的高度位置而調整切割刀片56的切入深度,所以相較於未調整切入深度的情況,能抑制從正面11a切入的切入深度的不均。亦即,相較於未調整切入深度的情況,能使切入深度大致固定。
接著,針對第二實施方式做說明。圖9係第二實施方式的被加工物11的切割方法的流程圖。在第二實施方式,首先進行保持步驟(S10)。然後,在保持步驟(S10)後,則進行邊緣位置檢測步驟(S30)。
在邊緣位置檢測步驟(S30),係相同於第一實施方式,例如是花費15秒的時間,拍攝正面11a的外周部11c的邊緣中相異的4個點。然後,藉由處理各影像,檢測外周部11c的邊緣之4個點的位置座標(亦即p2、p5、p7以及p9的(X,Y)座標)。
藉此,檢測出外周部11c的邊緣位置。在邊緣位置檢測步驟(S30)之後,則在中心位置計算步驟(S40)中使用檢測出的上述4個點的(X,Y)座標,計算出被加工物11的外周圓的中心11d。
接著,基於由步驟S40所檢測出的中心11d與旋轉中心26的偏移量B,一邊調整背壓式感測單元68的噴嘴68a的位置,一邊檢測正面11a的外周部11c的多個點的高度位置(高度位置檢測步驟(S45))。
舉例而言,在高度位置檢測步驟(S45),相同於圖8(A)至(D),係基於偏移量B而調整背壓式感測單元68的Y軸方向的位置,藉此將噴嘴68a定位在正面11a的外周部11c的正上方。
在高度位置檢測步驟(S45),例如是花費17秒的時間,分別在正面11a的外周部11c中相異的9個點(P1到P9),檢測從噴嘴68a的下端到被加工物11的正面11a的距離。
在第二實施方式,因為基於偏移量B而調整噴嘴68a的位置,所以相較於未調整噴嘴68a的位置的情況,能更正確地將噴嘴68a定位在正面11a的外周部11c。是以,能更正確地檢測外周部11c的高度。亦即,相較於未基於偏移量B而調整噴嘴68a的位置的情況,能解決更正確地檢測外周部11c的高度的課題。
在步驟S45之後,則相同於第一實施方式,一邊基於偏移量B而調整切割刀片56的位置,且基於在步驟S45所檢測出的多個點的高度位置而調整切入深度,並一邊切割外周部11c(外周部切割步驟(S50))。
如此,因為基於偏移量B而調整切割刀片56的位置,所以相較於未調整切割刀片56的位置的情況,能以預先設定的寬度正確地切割外周部11c。
更進一步,因為基於外周部11c的高度位置而調整切割刀片56的切入深度,所以相較於未調整切入深度的情況,能抑制從正面11a切入的切入深度的不均。亦即,相較於未調整切入深度的情況,能使切入深度大致固定。
除此之外,上述實施方式的構造、方法等只要不脫離本發明目的之範圍就能適當變更並實施。舉例而言,亦可使用雷射位移計(邊緣位置檢測單元)72來取代照相機單元58而檢測被加工物11的外周部11c的位置。
圖10係使用雷射位移計72進行邊緣位置檢測步驟(S30)的情況下之被加工物11等的局部剖面側視圖。雷射位移計72具有射出寬幅的雷射光束L的雷射光束照射單元72a。又,雷射位移計72還具有受光元件(未圖示),接受來自雷射光束L所照射的物體的反射光。
在檢測被加工物11的外周部11c的邊緣位置的情況,首先,係以保持面20c保持被加工物11的背面11b側。接著,在被加工物11的徑向中,將橫切過外周部11c的寬幅的雷射光束L從雷射光束照射單元72a往正面11a與保持面20c照射。然後,以受光元件接受來自被加工物11的反射光。
從雷射光束照射單元72a到物體的距離例如可藉由三角測量定理來測量。在從外周部11c的邊緣往內側一段預定長度的區域,所測量的距離係大致固定。舉例而言,從雷射光束照射單元72a到正面11a的距離會成為大致固定的距離E1。
然而,隨著靠近外周部11c的邊緣,所測量的距離會逐漸變大。然後,當抵達外周部11c的邊緣,所測量的距離會變成比距離E1還大的大致固定的距離E2。而距離E2即為從雷射光束照射單元72a到保持面20c的距離。
因此,在被加工物11的徑向中所測量到的距離之輪廓,會以外周部11c的邊緣位置為界線而大致呈階梯狀。由於雷射光束L所照射的(X,Y)座標是預先被設定,因此藉由在所測量到的距離之輪廓中特定出從距離E1到距離E2變化的(X,Y)座標,而能檢測外周部11c的邊緣中一點的座標。同樣地,例如只要取得外周部11c的邊緣中3個點以上的座標,即能檢測出外周部11c的邊緣中4個點的位置座標。
2:切割裝置
4:基台
6:X軸移動機構(加工進給單元)
8:X軸導軌
10:X軸移動台
11:被加工物
11a:正面
11b:背面
11c:外周部
11d:中心
12:X軸滾珠螺桿
14:X軸脈衝馬達
16:θ工作台
18a:工作台基台
18b:工作台蓋
20:卡盤台
20a:框體
20b:保持板
20c:保持面
24:旋轉軸
26:旋轉中心
30:支撐構造
32:切割單元移動機構(分度進給單元、切入進給單元)
34:Y軸導軌
36:Y軸移動板
38:Y軸滾珠螺桿
40:Y軸脈衝馬達
42:Z軸導軌
44:Z軸移動板
46:Z軸滾珠螺桿
48:Z軸脈衝馬達
50:第一切割單元
52:主軸外殼
54:主軸
56:切割刀片
58:照相機單元(邊緣位置檢測單元)
60:第二切割單元
62:主軸外殼
64:主軸
66:切割刀片
68:背壓式感測單元(高度位置檢測單元)
68a:噴嘴
70:刀片位置檢測單元
72:雷射位移計
72a:雷射光束照射單元
A,D:圖表
B:偏移量
C:深度
E1,E2:距離
L:雷射光束
圖1係切割裝置的立體圖。
圖2(A)係第一切割單元等的俯視圖,圖2(B)係第一切割單元等的局部剖面側視圖。
圖3係第一實施方式的被加工物的切割方法的流程圖。
圖4(A)係載置有被加工物的卡盤台等的俯視圖,圖4(B)係載置有被加工物的卡盤台等的局部剖面側視圖。
圖5(A)係用以說明高度位置檢測步驟的被加工物的俯視圖,圖5(B)係表示在外周部的多個點的高度之資料的例子。
圖6係用以說明邊緣位置檢測步驟的被加工物等的俯視圖。
圖7係用以說明外周部切割步驟的被加工物等的局部剖面側視圖。
圖8(A)係卡盤台的旋轉角度為0度的情況下被加工物等的俯視圖,圖8(B)係卡盤台的旋轉角度為90度的情況下被加工物等的俯視圖,圖8(C)係卡盤台的旋轉角度為180度的情況下被加工物等的俯視圖,圖8(D)係卡盤台的旋轉角度為270度的情況下被加工物等的俯視圖。
圖9係第二實施方式的被加工物的切割方法的流程圖。
圖10係使用雷射位移計進行邊緣位置檢測步驟的情況下之被加工物等的局部剖面側視圖。
20:卡盤台
20a:框體
20b:保持板
20c:保持面
24:旋轉軸
50:第一切割單元
52:主軸外殼
54:主軸
56:切割刀片
58:照相機單元(邊緣位置檢測單元)
60:第二切割單元
62:主軸外殼
64:主軸
66:切割刀片
68:背壓式感測單元(高度位置檢測單元)
68a:噴嘴
Claims (4)
- 一種被加工物的切割方法,其使用切割裝置切割被加工物的正面側的外周部,其特徵在於,該切割裝置具備: 卡盤台,保持圓盤狀的該被加工物; 第一切割單元與第二切割單元,分別具有可切割保持在該卡盤台的該被加工物的切割刀片; 邊緣位置檢測單元,固定在該第一切割單元,並檢測該被加工物的該外周部的邊緣位置;及 高度位置檢測單元,固定在該第二切割單元,並檢測保持在該卡盤台的該被加工物的正面的高度位置; 該被加工物的切割方法具備下列步驟: 保持步驟,以露出該被加工物的該正面側的方式,用該卡盤台保持該被加工物的背面側; 高度位置檢測步驟,使用該高度位置檢測單元,檢測該被加工物的該正面之該外周部的多個點的高度位置; 邊緣位置檢測步驟,一邊進行該高度位置檢測步驟,一邊使用該邊緣位置檢測單元檢測該邊緣位置;以及 外周部切割步驟,一邊基於該被加工物的中心與該卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整該第一切割單元與該第二切割單元其中一者的切割刀片的位置,且基於在該高度位置檢測步驟所檢測出的該多個點的高度位置而調整該其中一者的切割刀片對該被加工物的切入深度,並一邊切割該被加工物的該外周部,其中,該被加工物的中心是從在該邊緣位置檢測步驟所檢測出的該邊緣位置計算出。
- 如請求項1所述之被加工物的切割方法,其中, 該邊緣位置檢測單元是以可見光拍攝被攝體的照相機或雷射位移計。
- 如請求項1或2所述之被加工物的切割方法,其中, 該高度位置檢測單元是背壓式感測器。
- 一種被加工物的切割方法,其使用切割裝置切割被加工物的正面側的外周部,其特徵在於,該切割裝置具備: 卡盤台,保持圓盤狀的該被加工物; 第一切割單元與第二切割單元,分別具有可切割保持在該卡盤台的該被加工物的切割刀片; 邊緣位置檢測單元,固定在該第一切割單元,並檢測該被加工物的該外周部的邊緣位置;及 高度位置檢測單元,固定在該第二切割單元,並檢測保持在該卡盤台的該被加工物的正面的高度位置; 該被加工物的切割方法具備下列步驟: 保持步驟,以露出該被加工物的該正面側的方式,用該卡盤台保持該被加工物的背面側; 邊緣位置檢測步驟,使用該邊緣位置檢測單元,檢測該邊緣位置; 高度位置檢測步驟,一邊基於該被加工物的中心與該卡盤台的旋轉中心的偏移量而調整該高度位置檢測單元的位置,一邊檢測該被加工物的該正面之該外周部的多個點的高度位置,其中,該被加工物的中心是從在該邊緣位置檢測步驟所檢測出的該邊緣位置計算出;以及 外周部切割步驟,一邊基於該偏移量而調整該第一切割單元與該第二切割單元其中一者的切割刀片的位置,且基於在該高度位置檢測步驟所檢測出的該多個點的高度位置而調整該其中一者的切割刀片對該被加工物的切入深度,並一邊切割該被加工物的該外周部。
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