JP7412855B2 - 切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、切削ブレードで被加工物を切削する切削装置に関する。

デバイスチップの製造工程において半導体ウェーハやパッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等の基板をスピンドルに装着した切削ブレードで切削する切削装置が知られている。

切削装置は、切削ブレードを備える切削ユニットと、被加工物を保持するチャックテーブルと、を備える。切削装置のオペレータは、被加工物を切削装置に搬入し、チャックテーブル上面の保持面に載せる。そして、チャックテーブルに被加工物を吸引保持させ、切削ブレードを回転させながら被加工物に接触させて被加工物を切削する。切削が完了した後、オペレータは被加工物をチャックテーブルから搬出する。

このように、オペレータがチャックテーブルに被加工物を搬入出する切削装置は、マニュアルタイプの切削装置として知られている。これに対して、チャックテーブルへの被加工物の搬入出を自動で実施するフルオートタイプの切削装置が知られている。

フルオートタイプの切削装置は、加工前の被加工物が置かれる載置領域と、加工後の被加工物が置かれる搬出領域と、被加工物の搬入出を実施する搬送機構と、を備える。該搬送機構は、載置領域に置かれた加工前の被加工物をチャックテーブルに搬入し、加工後の被加工物をチャックテーブルから搬出領域に搬出する。さらに、フルオートタイプの切削装置は、加工後の被加工物を洗浄する洗浄ユニットを備える場合がある。

搬送機構を備えないマニュアルタイプの切削装置は、安価で構成が比較的シンプルであり、設置に要する面積が小さい。しかし、切削加工の前後の所定のタイミングでオペレータが被加工物を搬入出しなければならず、オペレータによる定期的な作業が必要となる。

その一方で、搬送機構を備えるフルオートタイプの切削装置では、オペレータは、被加工物の該切削装置への搬入出を切削加工の進行状況に関わらず任意のタイミングで実施できる。しかしながら、独立した搬送機構を備えるため装置構成が複雑となり、切削装置が高コストなる上、大型となるため比較的広い設置面積が必要となる。そこで、マニュアルタイプの切削装置に追加可能で、比較的簡略化された構成で被加工物の搬送を実施する搬送機構を備える切削装置が開発されている（特許文献１参照）。

特開２０１９－１１１６２８号公報

特許文献１に記載の切削装置は、切削ユニットを移動させる移動ユニットに着脱可能な搬送パッドを備える。移動ユニットに搬送パッドを装着し該搬送パッドで被加工物を保持し移動ユニットを作動させると、被加工物を搬送できる。しかしながら、移動ユニットは、該被加工物の保持機構を備え無視できない重量を有する搬送パッドを切削ユニットに加えて移動させるため、該移動ユニットにかかる負荷は従来と比して大きい。そのため、移動ユニットの損耗が進行しやすくなる。

移動ユニットは、被加工物の高精度な加工を実現するために、切削ユニットを精密に移動させる所定の性能が要求される。ところが、移動ユニットの損耗が進行すると該移動ユニットが所定の性能を発揮できなくなり、切削装置の加工精度が低下するとの問題を生じる。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、搬送パッドの移動に使用される移動ユニットにかかる負荷が軽減され、該移動ユニットの損耗が抑制された切削装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、被加工物を切削ブレードで切削する切削装置であって、上方に露出した保持面を有し、該保持面上に載る該被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルの該保持面上で保持された該被加工物をスピンドルに装着された該切削ブレードで切削する切削ユニットと、該被加工物の切削が実施される加工領域と、該被加工物の搬入出が実施される搬入出領域と、の間で該チャックテーブルを該保持面に平行な加工送り方向に沿って移動させる加工送りユニットと、該切削ユニットを該保持面と平行で該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向と、該保持面に垂直な方向と、に移動させる移動ユニットと、該搬入出領域に隣接し、切削前の該被加工物が載せられる載置領域と、切削後の該被加工物を支持でき、該搬入出領域の直上の領域と、該搬入出領域に隣接する搬出領域と、の間を移動する搬出テーブルと、該載置領域に載せられた切削前の該被加工物を該搬入出領域に位置する該チャックテーブルに搬送できるとともに、該チャックテーブルに載る切削後の該被加工物を該搬出テーブルに搬送できる搬送パッドと、該搬送パッドに接続され、引き上げ力を該搬送パッドに印加するカウンターバランス部と、を備え、該搬送パッドは、該搬入出領域に隣接する待機領域で該移動ユニットに着脱され、該移動ユニットに装着された状態で該被加工物を吸引保持でき、該被加工物を吸引保持した状態で該移動ユニットにより移動されることで該被加工物の搬送を実施でき、該カウンターバランス部は、下端と上端とを有し、該下端で該搬送パッドに接続され、該上端で該移動ユニットに接続されておらず、該搬送パッドの重量の一部を支持し、該搬送パッドの重量に起因して該移動ユニットにかかる負荷を軽減することを特徴とする切削装置が提供される。

好ましくは、該カウンターバランス部が該搬送パッドに印加する該引き上げ力の大きさは、該搬送パッドにかかる重力の大きさ以下である。

また、好ましくは、該カウンターバランス部は、一端が該搬送パッドの上部に固定されており、ピストンロッドの一部を収容するとともに該ピストンロッドの収容長さが可変なシリンダを備え、該シリンダへの該ピストンロッドの収容長さを変化させることで伸縮可能である。

本発明の一態様に係る切削装置では、被加工物の搬送に使用される搬送パッドにカウンターバランス部が接続されている。該カウンターバランス部は、引き上げ力を該搬送パッドに印加する。そのため、搬送パッドが装着された移動ユニットにかかる負荷が軽減され、移動ユニットの損耗が抑制される。

したがって、本発明により、搬送パッドの移動に使用される移動ユニットにかかる負荷が軽減され、該移動ユニットの損耗が抑制された切削装置が提供される。

被加工物及び切削装置を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、搬送パッドを移動ユニットに装着する様子を模式的に示す側面図であり、図２（Ｂ）は、搬送パッドにより被加工物をチャックテーブルに搬入する様子を模式的に示す側面図である。 図３（Ａ）は、切削ユニットにより被加工物を切削する様子を模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、搬送パッドにより被加工物を搬出ユニットに載せる様子を模式的に示す側面図である。 図４（Ａ）は、搬送パッドを移動ユニットに装着する様子を模式的に示す上面図であり、図４（Ｂ）は、搬送パッドが載置領域に載置された被加工物を吸引保持する様子を模式的に示す上面図である。 図５（Ａ）は、搬送パッド及びカウンターバランス部を模式的に示す側面図であり、図５（Ｂ）は、カウンターバランス部の支持構造の変形例を模式的に示す側面図である。 図６（Ａ）は、カウンターバランス部が伸長する際のシリンダを模式的に示す断面図であり、図６（Ｂ）は、カウンターバランス部が収縮する際のシリンダを模式的に示す断面図である。

図面を参照して、本発明の一態様に係る切削装置について説明する。まず、本実施形態に係る切削装置の被加工物について、図１を用いて説明する。図１は、被加工物及び切削装置を模式的に示す斜視図である。

該被加工物１は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英、セラミックス等の材料からなる基板である。または、該被加工物は、デバイスが樹脂で覆われたパッケージ基板である。被加工物１には分割予定ラインが設定され、分割予定ラインに沿って切削することで被加工物１を分割すると、デバイスチップを形成できる。ただし、被加工物１はこれに限定されず、例えば、デバイスを備えない基板でもよい。

次に、本実施形態に係る切削装置２について説明する。切削装置２は、各構成を支持する装置基台４を備え、装置基台４の上面に被加工物１を吸引保持するチャックテーブル６と、被加工物１を切削する切削ユニット８と、を備える。切削装置２は、被加工物１をチャックテーブル６で吸引保持し、切削ユニット８により被加工物１を切削する。また、切削装置２は、切削ユニット８に隣接する位置に切削ユニット８のアライメントを実施するために被加工物１を撮影するカメラユニット１０を備える。

チャックテーブル６は、一端が吸引源に接続された吸引路（不図示）を内部に有し、該吸引路の他端がチャックテーブル６の上部に配設された多孔質部材に接続されている。該多孔質部材は上方に露出しており、該多孔質部材の上面がチャックテーブル６の保持面６ａとなる。換言すると、チャックテーブル６は、上方に露出した保持面６ａを有する。

被加工物１を保持面６ａ上に載せ、吸引源を作動させて多孔質部材を通じて被加工物１に負圧を作用させると、被加工物１がチャックテーブル６に吸引保持される。また、チャックテーブル６は、保持面６ａに垂直な方向に沿った軸の周りに回転可能である。

装置基台４の上面の中央部にはＸ軸方向に沿った長辺を有する開口１６が設けられており、該開口１６の内部にはＸ軸移動テーブル１８と、一端がＸ軸移動テーブル１８に取り付けられた防塵防滴カバー２０と、が配設されている。Ｘ軸移動テーブル１８の下方の防塵防滴カバー２０で保護された領域には、Ｘ軸移動テーブル１８をチャックテーブル６の保持面６ａに平行なＸ軸方向に沿って移動させる加工送りユニット（不図示）が配設されている。

該加工送りユニットは、被加工物１の切削時にチャックテーブル６をＸ軸方向に加工送りする。すなわち、Ｘ軸方向が加工送り方向となる。また、該加工送りユニットは、切削ユニット８による被加工物１の切削が実施される加工領域４０ｃと、チャックテーブル６への被加工物１の搬入出が実施される搬入出領域４０ｂと、の間でチャックテーブル６を加工送り方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させる。

装置基台４の上面の後部には、開口１６の上部に伸長する突出部を有する支持構造２２が立設されている。支持構造２２の前側面には、Ｙ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール２４が設けられており、Ｙ軸ガイドレール２４にはＹ軸移動プレート２６がスライド可能に取り付けられている。

Ｙ軸移動プレート２６の後面側には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、該Ｙ軸ガイドレール２４に平行なＹ軸ボールねじ２８が螺合されている。Ｙ軸ボールねじ２８の一端には、Ｙ軸パルスモータ３０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ３０でＹ軸ボールねじ２８を回転させると、Ｙ軸移動プレート２６はＹ軸ガイドレール２４に沿ってＹ軸方向に移動する。

一対のＹ軸ガイドレール２４と、Ｙ軸移動プレート２６と、Ｙ軸ボールねじ２８と、Ｙ軸パルスモータ３０と、は、切削ユニット８及びカメラユニット１０をＹ軸方向に割り出し送りする割り出し送りユニットとして機能する。すなわち、Ｙ軸方向が割り出し送り方向となる。

Ｙ軸移動プレート２６の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール３２と、それぞれのＺ軸ガイドレール３２にスライド可能に取り付けられたＺ軸移動プレート３４と、が配設されている。Ｚ軸移動プレート３４の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール３２に平行なＺ軸ボールねじ（不図示）が螺合されている。

Ｚ軸ボールねじの一端には、Ｚ軸パルスモータ３８が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３８でＺ軸ボールねじを回転させれば、Ｚ軸移動プレート３４は、Ｚ軸ガイドレール３２に沿ってＺ軸方向に移動する。Ｚ軸移動プレート３４の前面側下部には、切削ユニット８と、カメラユニット１０と、が固定されている。

一対のＺ軸ガイドレール３２と、Ｚ軸移動プレート３４と、Ｚ軸ボールねじ３６と、Ｚ軸パルスモータ３８と、は、切削ユニット８及びカメラユニット１０をチャックテーブル６の保持面６ａに垂直なＺ軸方向に移動させる昇降ユニットとして機能する。そして、該割り出し送りユニットと、該昇降ユニットと、は、切削ユニット８等を移動させる移動ユニットとして機能する。

切削ユニット８は、Ｙ軸方向に沿ったスピンドル（不図示）と、スピンドルの先端に装着された円環状の切削ブレード８ａと、を備える。該スピンドルの基端側には、該スピンドルをＹ軸方向の周りに回転させるスピンドルモータ（不図示）が接続されている。該スピンドルモータにより該スピンドルを回転させると、切削ブレード８ａが回転する。

切削ブレード８ａは外周部に切刃を備える。切刃は、例えば、砥粒と、該砥粒が分散された結合材と、を含む。回転する切削ブレード８ａを所定の高さ位置に位置づけ、Ｘ軸移動テーブル１８を加工送り方向に移動させると、切削ブレード８ａにより被加工物１が切削される。すなわち、切削ユニット８は、加工領域４０ｃにおいて、チャックテーブル６の保持面６ａ上で保持された被加工物１を切削ブレード８ａで切削する。

切削ブレード８ａにより被加工物１を切削すると、被加工物１から切削屑が発生して飛散してしまう。また、切削により加工熱が生じて、被加工物１や切削ブレード８ａが高温となる。そこで、被加工物１を切削する間、被加工物１や切削ブレード８ａには、切削液が供給される。切削ユニット８は、切削ブレード８ａの側方にノズル８ｂを備えており、該ノズル８ｂから被加工物１の上面及び切削ブレード８ａに切削液を供給する。

ノズル８ｂから供給される切削液は、例えば、純水である。切削液は、被加工物１や切削ブレード８ａを冷却する機能を有する。また、切削加工により生じる切削屑等は、切削液により被加工物１の外部に流されて排除される。

装置基台４の上面の搬入出領域４０ｂに隣接した位置には、切削前の被加工物１が載せられる載置領域４０ａが設定される。該切削装置２のオペレータは、任意のタイミングで切削前の被加工物１を載置領域４０ａに載せる。

また、装置基台４の上面の搬入出領域４０ｂに隣接した他の位置には、切削後の被加工物１を搬出する搬出ユニット５０が設けられている。搬出ユニット５０は、被加工物１が載せられ該被加工物１を支持できる搬出テーブル５２を備える。搬出テーブル５２は、搬入出領域４０ｂの直上の領域４０ｄと、搬入出領域４０ｂに隣接する搬出領域４０ｅと、の間を移動できる。

加工領域４０ｃにおいて切削ユニット８により切削された被加工物１は、チャックテーブル６ごと搬入出領域４０ｂに移動され、後述の搬送パッド４４によりチャックテーブル６から持ち上げられる。その後、搬出テーブル５２を搬出領域４０ｅから該直上の領域４０ｄに移動させ、被加工物１を搬出テーブル５２に降ろし、搬出テーブル５２を該直上の領域４０ｄから搬出領域４０ｅに移動させる。オペレータは、搬出領域４０ｅに位置する搬出テーブル５２から切削後の被加工物１を任意のタイミングで搬出できる。

切削装置２は、加工領域４０ｃと、搬入出領域４０ｂと、の間のチャックテーブル６の移動経路の上方に、開口１６を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に跨るパイプ状の洗浄ノズル５４を備える。洗浄ノズル５４には、下方に向いた複数の噴出口（不図示）が設けられており、洗浄ノズル５４は該噴出口から洗浄液を噴出できる。チャックテーブル６が加工領域４０ｃから搬入出領域４０ｂに移動する際に洗浄ノズル５４から洗浄液を噴出させると、切削ユニット８により切削された被加工物１を洗浄できる。

なお、洗浄の効果を高めるために、洗浄ノズル５４からは高圧な洗浄液が被加工物１に噴出されてもよい。また、洗浄ノズル５４からは、例えば、洗浄液として純水が噴出されてもよく、エアー及び洗浄液が混合された２流体（混合された流体）が噴出されてもよい。

また、切削装置２は、搬入出領域４０ｂの直上の領域４０ｄと、搬出領域４０ｅと、の間の搬出テーブル５２の移動経路の上方に、該移動経路を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に跨るパイプ状の乾燥ノズル５６を備える。乾燥ノズル５６には下方に向いた複数の噴出口（不図示）が設けられており、乾燥ノズル５６は該噴出口から乾燥空気等の気体を噴出できる。搬出テーブル５２が該直上の領域４０ｄから搬出領域４０ｅに移動する際に該乾燥ノズル５６から気体を噴出させると、被加工物１を乾燥できる。

切削装置２は、載置領域４０ａに載せられた切削前の被加工物１を搬入出領域４０ｂに位置するチャックテーブル６に搬送できるとともに、該チャックテーブル６に載る切削後の被加工物１を搬出テーブル５２に搬送できる搬送パッド４４を備える。搬送パッド４４は、該移動ユニットに着脱され、該移動ユニットに支持されて移動する。図２（Ａ）等には、搬送パッド４４及び移動ユニットを構成するＺ軸移動プレート３４を模式的に示す側面図が含まれている。

移動ユニットを構成するＺ軸移動プレート３４の前面側には、Ｘ軸方向に延びたアーム部４２が固定されている。アーム部４２は、先端下部に搬送パッド４４の被係合部４６に係合する係合部４８を備える。アーム部４２の内部には、一端が該係合部４８に通じる２つの吸引路（不図示）を備える。２つの該吸引路の他端には、それぞれ独立した吸引源（不図示）が接続されている。

搬送パッド４４は、一端が下面に達する吸引路（不図示）を内部に備える。搬送パッド４４は、上部にブラケット状の被係合部４６を備え、該吸引路の他端は該被係合部４６に達する。

搬送パッド４４を移動ユニットに装着する際には、搬送パッド４４の被係合部４６をアーム部４２の先端の係合部４８に接触させ、アーム部４２の内部に設けられた２つの該吸引路の一方と、搬送パッド４４の内部に設けられた吸引路と、を連通させる。このとき、アーム部４２の他方の吸引路の端部は、搬送パッド４４の被係合部４６に対面するため、該他方の吸引路を通じて該被係合部４６に負圧を作用させると搬送パッド４４が移動ユニットに吸引固定される。

また、搬送パッド４４の下面は、被加工物１を吸引保持できる吸着面となる。搬送パッド４４は、アーム部４２の該一方の吸引路及び該搬送パッド４４の該吸引路を通じて該吸着面に接する被加工物１に負圧を作用させることで被加工物１を吸引保持できる。

なお、アーム部４２及び被係合部４６は、軽量化のために、例えば、アルミニウムを主成分とする金属材料で形成される。ただし、被係合部４６と係合部４８との密着性を向上させるために、例えば、互いの接触部分にはステンレス鋼が用いられてもよく、接触面は研磨されてもよい。さらに、該接触部分の気密性を高めるために、Ｏリング等のシール部材が該接続部分の周囲を囲むように設けられてもよい。

切削装置２は、搬入出領域４０ｂに隣接する載置領域４０ａ及び搬出領域４０ｅに加え、搬入出領域４０ｂに隣接したさらに他の位置に搬送パッド４４が置かれるテーブル状の待機領域４０ｆを備える。搬送パッド４４は、移動ユニットを構成するＺ軸移動プレート３４に装着されていないとき待機領域４０ｆに置かれ、保管される。例えば、切削ユニット８による被加工物１の切削が実施される際には、移動ユニットの負荷軽減のために待機領域４０ｆに搬送パッド４４が置かれる。

次に、切削装置２への被加工物１の搬入出と、被加工物１の切削について、図面を参照して説明する。まず、図１に示すように切削装置２のオペレータは、載置領域４０ａに被加工物１を載せる。切削装置２は、載置領域４０ａに載せられた被加工物１を搬送パッド４４によりチャックテーブル６の保持面６ａ上に搬送する。

被加工物１を搬送パッド４４により搬送させる際は、該搬送パッド４４を移動ユニットのＺ軸移動プレート３４に装着する。装着される前の搬送パッド４４は待機領域４０ｆに置かれているため、まず、移動ユニットを作動させてアーム部４２の先端下部の係合部４８を搬送パッド４４の被係合部４６の直下に位置付ける。そして、Ｚ軸移動プレート３４をＺ軸方向に移動させて係合部４８と、被係合部４６と、を接触させる。

図２（Ａ）は、搬送パッドを移動ユニットに装着する様子を模式的に示す側面図であり、図４（Ａ）は、搬送パッドを移動ユニットに装着する様子を模式的に示す上面図である。図２（Ａ）及び図４（Ａ）には、係合部４８と、被係合部４６と、を接触させた際の状態が模式的に示されている。この状態で係合部４８から被係合部４６に負圧を作用させると、搬送パッド４４が移動ユニットに装着される。

次に、移動ユニットを作動させて割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させ搬送パッド４４を載置領域４０ａに移動させる。そして、搬送パッド４４を下降させて吸着面を被加工物１に接触させる。その後、搬送パッド４４から被加工物１に負圧を作用させると、被加工物１が搬送パッド４４に吸引吸着される。図４（Ｂ）は、搬送パッド４４が載置領域４０ａに載置された被加工物１を吸引保持する様子を模式的に示す上面図である。

その後、搬送パッド４４を上昇させて割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させ、搬入出領域４０ｂの上方に位置付ける。そして、加工送りユニットを作動させてチャックテーブル６を搬入出領域４０ｂに移動させ、搬送パッド４４を下降させる。

図２（Ｂ）は、搬送パッド４４により被加工物１をチャックテーブル６に搬入する様子を模式的に示す側面図である。被加工物１がチャックテーブル６の保持面６ａに接触するときに搬送パッド４４の下降を停止させる。搬送パッド４４による被加工物１の吸引吸着を解除するとともに、チャックテーブル６に被加工物１を吸引保持させると、搬送パッド４４による被加工物１の搬入が完了する。

このように、移動ユニットにより搬送パッド４４を移動させることで被加工物１を搬送できるため、本実施形態に係る切削装置２では、被加工物１を移動させる独立した移動機構が不要である。

図３（Ａ）は、切削ユニット８により被加工物１を切削する様子を模式的に示す側面図である。搬送パッド４４が移動ユニットに装着されていると切削ユニット８を加工送り及び割り出し送りする該移動ユニットの負荷が大きくなるため、被加工物１を切削する前に搬送パッド４４を移動ユニットから脱離させ待機領域４０ｆで保管する。

図３（Ａ）には、待機領域４０ｆに置かれた搬送パッド４４が示されている。搬送パッド４４を待機領域４０ｆに置く際は、移動ユニットを作動させて搬送パッド４４を待機領域４０ｆに接触させ、搬送パッド４４の吸引保持を解除する。

被加工物１を切削する際には、Ｘ軸移動テーブル１８を加工領域４０ｃに移動させる。そして、切削ユニット８の切削ブレード８ａを回転させながら被加工物１の切削に適した所定の高さに位置付ける。その後、Ｘ軸移動テーブル１８を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させると、チャックテーブル６の保持面６ａ上に保持された被加工物１が切削される。被加工物１を切削する際は、カメラユニット１０で被加工物１を撮像し、被加工物１の切削予定位置を確認しアライメントを実施する。

一つの切削予定ラインに沿って被加工物１を切削した後、切削ユニット８を割り出し送り方向（Ｙ軸方向）に移動させ、再びチャックテーブル６を加工送りし、被加工物１を切削ブレード８ａに切削させる。そして、一つの方向に沿った被加工物１の切削が完了した後、チャックテーブル６を保持面６ａに垂直な軸の周りに回転させて、他の方向に沿って被加工物１を切削する。

被加工物１を切削する際は、ノズル８ｂから切削液を噴出させ、切削ブレード８ａ及び被加工物１に切削液を供給する。切削により被加工物１から生じる切削屑は該切削液により洗い流される。また、被加工物１と、切削ブレード８ａと、の摩擦により生じる熱は、該切削液により除去される。

なお、切削装置２のオペレータは、被加工物１が切削されている間に新たな被加工物１を載置領域４０ａに載せてもよい。すなわち、オペレータは、任意のタイミングで新たな被加工物１を切削装置２に搬入できる。

被加工物１の切削が完了した後、チャックテーブル６を搬入出領域４０ｂに移動させる。この際、洗浄ノズル５４から洗浄液を被加工物１に噴出させると、被加工物１の被加工面側が洗浄される。

次に、被加工物１をチャックテーブル６から搬出する。被加工物１をチャックテーブル６から搬出する際には、再び搬送パッド４４を移動ユニットのＺ軸移動プレート３４のアーム部４２に装着する。まず、移動ユニットを作動させて搬送パッド４４を移動し、該搬送パッド４４に被加工物１を吸引保持させる。そして、被加工物１を保持面６ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）に移動させ、被加工物１を持ち上げる。

その後、搬出ユニット５０の搬出テーブル５２を加工送り方向（Ｘ軸方向）に移動させ、該搬入出領域４０ｂの直上の領域４０ｄに位置付ける。次に、搬送パッド４４を下降させ被加工物１を搬出テーブル５２に接触させ、搬送パッド４４による被加工物１の吸引吸着を解除する。

すると、搬出テーブル５２に被加工物１が載る。図３（Ｂ）は、搬送パッド４４により被加工物１を搬出テーブル５２に載せる様子を模式的に示す側面図である。その後、搬出ユニット５０の搬出テーブル５２を搬出領域４０ｅに移動させると、被加工物１が搬出される。

なお、切削装置２から搬出される被加工物１には、切削液や洗浄液等の液体が付着している。該液体は、切削装置２の外部で床面や被加工物１の収容容器内等に飛散して、汚染の原因となる場合がある。また、被加工物１に該液体が付着していると、被加工物１の劣化の原因となる場合もある。そこで、搬出ユニット５０の搬出テーブル５２を搬出領域４０ｅに移動させる際、乾燥ノズル５６から高圧の気体を被加工物１に噴出させることで被加工物１を乾燥し、該液体を除去する。

切削装置２では、被加工物１が搬出テーブル５２から搬出される前に、搬送パッド４４による新たな被加工物１の搬送を開始できる。すなわち、加工された被加工物１は、切削装置２のオペレータが任意のタイミングで搬出テーブル５２から搬出できる。

切削装置２では、移動ユニットに着脱可能な搬送パッド４４により被加工物１を搬送できる。搬送パッド４４は、切削ユニット８等を移動させる移動ユニットにより移動できるため、切削装置２では独立した搬送機構を使用せずに被加工物１を搬送できる。すなわち、切削装置２では、被加工物１の搬送用の独立した移動機構が不要であり、切削装置２の構成が複雑化せず、切削装置２の大型化や高コスト化を抑制できる。

このように、搬送パッド４４は、被加工物１の保持機構を備えており、無視できない重量を有する。ここで、被加工物１を高精度に切削するために、切削ユニット８を高精度に移動させる必要がある。しかしながら、移動ユニットは、切削ユニット８及びカメラユニット１０に加えて搬送パッド４４を移動させるため、該移動ユニットにかかる負荷は従来と比して大きくなる。そのため、移動ユニットの損耗が進行しやすくなる。

移動ユニットの損耗が過度に進行すると、移動ユニットの動作の精度が低下する。例えば、切削ユニット８を高精度に割り出し送りできなければ、切削ブレード８ａが被加工物１に形成されたデバイスを切り込むおそれがある。また、切削ユニット８を適切な高さに位置付けられなければ、被加工物１に予定された深さの切削溝を形成できない。例えば、切削ブレード８ａで被加工物１を分割したいときに切削ブレード８ａの最下端が被加工物１の底面よりも下方に達していなければ、被加工物１が適切に分割されない。

そこで、本実施形態に係る切削装置２は、移動ユニットにかかる搬送パッド４４の重量に起因する負荷を軽減するために、搬送パッド４４に接続され、引き上げ力を搬送パッド４４に印加するカウンターバランス部６０をさらに備える。該引き上げ力は、搬送パッド４４に働く重量に抗するように、チャックテーブル６の保持面６ａに垂直な方向（Ｚ軸方向）に沿った成分を有する。

図１に示す通り、切削装置２の装置基台４の上面には、カウンターバランス部６０を支持する支持枠５８が構築されている。支持枠５８は、装置基台４の上面に立設された複数の支持柱５８ａと、各支持柱５８ａの上端の間を接続する複数の支持梁５８ｂと、を備える。一部の支持梁５８ｂは、例えば、搬入出領域４０ｂの上方を通るように組まれている。そして、カウンターバランス部６０は、例えば、搬入出領域４０ｂの上方において支持梁５８ｂに接続され、該支持梁５８ｂに支持される。

カウンターバランス部６０は、シリンダ６２を備える。シリンダ６２は、例えば、エアシリンダである。図６（Ａ）及び図６（Ｂ）には、カウンターバランス部６０のシリンダ６２を模式的に示す断面図が含まれている。

シリンダ６２は、上端部に収容口６２ａを備える。シリンダ６２の上側の収容口６２ａには支持梁５８ｂとシリンダ６２を接続するピストンロッド６４の下端がスライド可能に収容される。また、シリンダ６２の下側には搬送パッド４４の上部とシリンダ６２を接続するロッド６６の上端が固定される。

図１等に示す通り、シリンダ６２に下端が収容されたピストンロッド６４の上端は、接続部６８を介して支持梁５８ｂに固定される。接続部６８は、ピストンロッド６４がＹ軸方向に沿ってスイング可能な態様で該ピストンロッド６４を支持梁５８ｂに固定する。例えば、接続部６８は、図５（Ａ）等に示される通り、ピストンロッド６４の上端を固定する軸７２を備える。ピストンロッド６４は、軸７２の周りにスイング可能である。

同様に、シリンダ６２に上端が固定されたロッド６６の下端は、接続部７０を介して搬送パッド４４の上部に固定される。接続部７０は、ロッド６６がＹ軸方向に沿ってスイング可能な態様で該ロッド６６を搬送パッド４４の該上端に固定する。例えば、接続部７０は、図５（Ａ）等に示される通り、ロッド６６の下端を固定する軸７４を備える。ロッド６６は、軸７４の周りにスイング可能である。

シリンダ６２は、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示す通り、ピストンロッド６４の下端に接続されたピストン７６を内部空間７８に有し、内部空間７８がピストン７６により上部屋７８ａ及び下部屋７８ｂに隔てられている。ピストン７６は、シリンダ６２の内部空間７８を上下方向に移動可能である。ピストン７６は、内部空間７８の上部屋７８ａと、下部屋７８ｂと、の一方または両方が給気または排気されることで移動する。

シリンダ６２の内部空間７８の上部屋７８ａと、下部屋７８ｂと、の一方または両方には、配管８４，８６と、電磁弁８２と、調圧器（レギュレータ）８８と、を介してポンプ等の給気源８０が接続されている。カウンターバランス部６０は、シリンダ６２の機能により伸縮可能である。

例えば、図６（Ａ）に示す通り、電磁弁８２を操作し、給気源８０を下部屋７８ｂに接続すると、下部屋７８ｂの圧力が高まりピストン７６が上昇し、ピストンロッド６４のシリンダ６２への収容長さが短くなる。すなわち、カウンターバランス部６０の長さが増大する。

その一方で、図６（Ｂ）に示す通り、電磁弁８２を操作し、給気源８０を上部屋７８ａに接続すると、上部屋７８ａの圧力が高まりピストン７６が下降し、ピストンロッド６４のシリンダ６２への収容長さが長くなる。すなわち、カウンターバランス部６０の長さが短くなる。

移動ユニットに搬送パッド４４を装着し該搬送パッド４４を移動させると、接続部６８と、接続部７０と、の距離は変化する。カウンターバランス部６０の長さが接続部６８と、接続部７０と、の距離に一致するように電磁弁８２を制御して該カウンターバランス部６０を伸縮させると、移動ユニットによる搬送パッド４４の移動が妨げられない。電磁弁８２は、例えば、切削装置２の制御ユニット（不図示）により制御される。

なお、切削装置２の制御ユニットは、例えば、切削装置２の各構成要素を所定の条件で制御する。制御ユニットは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の処理装置と、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）等の主記憶装置と、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、を含むコンピュータによって構成される。補助記憶装置に記憶されるソフトウェアに従い処理装置等を動作させることによって、該制御ユニットの機能が実現される。

該制御ユニットは、移動ユニットを制御して搬送パッド４４を移動させるとともに、接続部６８と、接続部７０と、の距離の予定された変化に合わせて電磁弁８２を制御してカウンターバランス部６０の長さを変化させる。

図５（Ａ）は、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を含む面内において移動ユニットにより移動する搬送パッド４４と、移動する搬送パッド４４に追従して形態が変化するカウンターバランス部６０と、を模式的に示す側面図である。また、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）には、移動する搬送パッド４４に追従してカウンターバランス部６０の形態が変化する様子が示されている。さらに、常に、カウンターバランス部６０が支持梁５８ｂと、搬送パッド４４の上部と、の接続を維持する様子が模式的に示されている。

そして、カウンターバランス部６０は、搬送パッド４４にＺ軸方向上向きの成分を有する引き上げ力を印加し、搬送パッド４４の重量に起因して移動ユニットにかかる力を軽減する。ここで、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する力の大きさは、例えば、シリンダ６２の内部空間７８に供給される気体の圧力により制御される。内部空間７８に供給される気体の圧力は、例えば、調圧器（レギュレータ）８８により制御される。

例えば、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する引き上げ力の大きさは、好ましくは、搬送パッド４４にかかる重力の大きさ以下とする。なお、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する力の大きさが搬送パッド４４にかかる重力の大きさを超えると、搬送パッド４４が移動ユニットから浮き上がってしまう。これでは、移動ユニットにより搬送パッド４４を精密に移動できなくなる。

その一方で、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する力の大きさが搬送パッド４４にかかる重力の大きさと比べて極端に小さいと、移動ユニットにかかる負荷を十分に軽減できない。そこで、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する引き上げ力の大きさは、搬送パッド４４にかかる重力の５割～７割程度の大きさとするとよい。

換言すると、搬送パッド４４が移動ユニットに装着されている間、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４に印加する引き上げ力が常に所定の範囲の大きさとなるように、制御ユニットにより電磁弁８２及び調圧器８８が絶えず制御されてもよい。

そして、搬送パッド４４に印加する引き上げ力の大きさを管理するために、シリンダ６２の内部空間７８や配管８４，８６等には、圧力計（不図示）が設けられてもよい。この場合、制御ユニットは、該圧力計で示される内部空間７８等の圧力の値を参照して電磁弁８２及び調圧器８８を制御する。

または、調圧器８８は、リリーフ機構を備えてもよい。そして、搬送パッド４４の移動に追従してシリンダ６２が伸縮してもよく、このときにシリンダ６２の内部空間７８の圧力の値が所定の設定値に保たれてもよい。例えば、内部空間７８の圧力が設定値より高くなる場合に、内部空間７８の圧力が該設定値となるまで調圧器８８の該リリーフ機構により内部空間７８が排気される。また、例えば、内部空間７８の圧力が該設定値よりも低い場合に、内部空間７８の圧力が該設定値となるまで内部空間７８にエアーが供給される。

なお、搬送パッド４４は、移動ユニットから切り離されて待機領域４０ｆで保管される間も、カウンターバランス部６０に接続され続ける。そこで、待機領域４０ｆで保管される搬送パッド４４が予期せず移動して待機領域４０ｆから脱落するのを防止するために、カウンターバランス部６０から搬送パッド４４にＺ軸方向下方に向いた力を作用させてもよい。なお、搬送パッド４４の待機領域４０ｆからの脱落の要因は、例えば、Ｘ軸移動テーブル１８や搬出テーブルの移動時や、移動ユニットの作動時に生じる振動である。

例えば、制御ユニットは、被係合部４６と、係合部４８と、が離れる直前に電磁弁８２を制御することにより、図６（Ａ）に示すようにカウンターバランス部６０が伸びる方向に力を生じさせる。この場合、搬送パッド４４がテーブル状の待機領域４０ｆに押し付けられ、待機領域４０ｆの上面に向けて搬送パッド４４から該搬送パッド４４にかかる重力以上の力が印加される。そのため、待機領域４０ｆと、搬送パッド４４の下面と、の間に生じる摩擦力が増大し、搬送パッド４４が移動しにくくなる。

その一方で、制御ユニットは、被係合部４６と、係合部４８と、が接続された直後に電磁弁８２を制御することにより、図６（Ｂ）に示すようにカウンターバランス部６０が縮む方向に力を生じさせる。この場合、カウンターバランス部６０がその機能を発揮する状態となる。

なお、図２（Ａ）等に示す通り、カウンターバランス部６０を支持梁５８ｂに接続する接続部６８及び、カウンターバランス部６０を搬送パッド４４の上部に接続する接続部７０の機能により、搬送パッド４４のＸ軸方向への移動は抑制されている。すなわち、カウンターバランス部６０が搬送パッド４４を待機領域４０ｆに押し付けるように力を印加しなくても、本実施形態に係る切削装置２では、予定されない方向への搬送パッド４４の移動が抑制されている。

さらに、待機領域４０ｆの搬送パッド４４の載置面に、搬送パッド４４と嵌め合う位置決めピンが設けられてもよい。この場合、待機領域４０ｆに置かれた搬送パッド４４の予定されない方向への移動がより確実に抑制される。

以上に説明する切削装置２では、カウンターバランス部６０は、搬送パッド４４の移動を妨げず、移動する搬送パッド４４に常に接続され続ける。そして、カウンターバランス部６０を介して搬送パッド４４の重量の一部が支持されるため、搬送パッド４４の重量に起因して移動ユニットにかかる負荷が軽減される。したがって、該移動ユニットの損耗が抑制される。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、カウンターバランス部６０の上端部が装置基台４の上面に組み上げられた支持枠５８の支持梁５８ｂに接続部６８を介して接続される場合について説明したが、本発明の一態様はこれに限定されない。すなわち、搬送パッド４４を支持するカウンターバランス部６０の上部は、他の態様で支持梁５８ｂに接続されてもよい。

図５（Ｂ）は、カウンターバランス部６０の支持構造の変形例を模式的に示す側面図である。カウンターバランス部６０の該支持構造は、支持梁５８ｂの下面に固定されたＹ軸方向に沿ったレール６８ｂと、該レール６８ｂにスライド可能に取り付けられた移動体６８ａと、を備える。該移動体６８ａには、カウンターバランス部６０のピストンロッド６４の上端が固定されている。

この場合、移動ユニットにより搬送パッド４４をＹ軸方向に沿って移動させると、カウンターバランス部６０と、移動体６８ａと、が搬送パッド４４と同様にＹ軸方向に沿って移動する。そのため、搬送パッド４４の移動が妨げられることはない。

また、この場合、カウンターバランス部６０は、Ｚ軸方向上向きの成分のみを有する力を搬送パッド４４に印加して搬送パッド４４を支持することとなる。そのため、シリンダ６２への気体の供給及び停止を切り替える電磁弁８２を制御する制御ユニットは、一定の力でカウンターバランス部６０が搬送パッド４４を支持するように電磁弁８２を制御できる。そのため、制御ユニットによる電磁弁８２の制御動作が単純化され、搬送パッド４４はより安定的に支持され、移動ユニットにかかる負荷の変動が小さくなる。

さらに、本発明の一態様に係る切削装置２では、カウンターバランス部６０を支持する構造は、支持枠５８に限定されない。例えば、カウンターバランス部６０は、装置基台４を覆う装置筐体（不図示）に支持されてもよい。この場合、カウンターバランス部６０を支持するための専用の支持枠５８を装置基台４の上に構築する必要がない。

その他、上記実施形態に係る構造、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。

１ 被加工物
２ 切削装置
４ 装置基台
６ チャックテーブル
６ａ 保持面
８ 切削ユニット
８ａ 切削ブレード
８ｂ ノズル
１０ カメラユニット
１６ 開口
１８ Ｘ軸移動テーブル
２０ 防塵防滴カバー
２２ 支持構造
２４，３２ ガイドレール
２６，３４ 移動プレート
２８ ボールねじ
３０，３８ パルスモータ
４０ａ 載置領域
４０ｂ 搬入出領域
４０ｃ 加工領域
４０ｄ 直上の領域
４０ｅ 搬出領域
４０ｆ 待機領域
４２ アーム部
４４ 搬送パッド
４６ 被係合部
４８ 係合部
５０ 搬出ユニット
５２ 搬出テーブル
５４ 洗浄ノズル
５６ 乾燥ノズル
５８ 支持枠
５８ａ 支持柱
５８ｂ 支持梁
６０ カウンターバランス部
６２ シリンダ
６４ ピストンロッド
６６ ロッド
６８，７０ 接続部
６８ａ 移動体
６８ｂ レール
７２，７４ 軸
７６ ピストン
７８ 内部空間
７８ａ，７８ｂ 部屋
８０ 給気源
８２ 電磁弁
８４，８６ 配管
８８ 調圧器

Claims (3)

1. 被加工物を切削ブレードで切削する切削装置であって、
   上方に露出した保持面を有し、該保持面上に載る該被加工物を保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルの該保持面上で保持された該被加工物をスピンドルに装着された該切削ブレードで切削する切削ユニットと、
   該被加工物の切削が実施される加工領域と、該被加工物の搬入出が実施される搬入出領域と、の間で該チャックテーブルを該保持面に平行な加工送り方向に沿って移動させる加工送りユニットと、
   該切削ユニットを該保持面と平行で該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向と、該保持面に垂直な方向と、に移動させる移動ユニットと、
   該搬入出領域に隣接し、切削前の該被加工物が載せられる載置領域と、
   切削後の該被加工物を支持でき、該搬入出領域の直上の領域と、該搬入出領域に隣接する搬出領域と、の間を移動する搬出テーブルと、
   該載置領域に載せられた切削前の該被加工物を該搬入出領域に位置する該チャックテーブルに搬送できるとともに、該チャックテーブルに載る切削後の該被加工物を該搬出テーブルに搬送できる搬送パッドと、
   該搬送パッドに接続され、引き上げ力を該搬送パッドに印加するカウンターバランス部と、を備え、
   該搬送パッドは、該搬入出領域に隣接する待機領域で該移動ユニットに着脱され、該移動ユニットに装着された状態で該被加工物を吸引保持でき、該被加工物を吸引保持した状態で該移動ユニットにより移動されることで該被加工物の搬送を実施でき、
   該カウンターバランス部は、下端と上端とを有し、該下端で該搬送パッドに接続され、該上端で該移動ユニットに接続されておらず、該搬送パッドの重量の一部を支持し、該搬送パッドの重量に起因して該移動ユニットにかかる負荷を軽減することを特徴とする切削装置。
2. 該カウンターバランス部が該搬送パッドに印加する該引き上げ力の大きさは、該搬送パッドにかかる重力の大きさ以下であることを特徴とする請求項１記載の切削装置。
3. 該カウンターバランス部は、
   一端が該搬送パッドの上部に固定されており、ピストンロッドの一部を収容するとともに該ピストンロッドの収容長さが可変なシリンダを備え、
   該シリンダへの該ピストンロッドの収容長さを変化させることで伸縮可能であることを特徴とする請求項１又は２記載の切削装置。

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