KR20220001451A - 가공 장치 - Google Patents

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요시마사 고지마
쇼헤이 사사키
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

(과제) 절삭홈의 가공 정밀도를 작업자가 가공 장치 상에서 확인 가능한 가공 장치를 제공한다.
(해결 수단) 일면으로부터 타면까지 투명재로 형성되어 있는 소정의 영역을 갖는 판형의 유지 부재를 갖는 척 테이블과, 피가공물의 이면측을 촬상하는 제 1 촬상 유닛과, 피가공물의 표면측을 촬상하는 제 2 촬상 유닛과, 표시 장치와, 제 1 촬상 유닛의 초점 위치를 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 가공홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 1 화상군 중 가공홈의 형상을 나타내는 제 1 화상 정보와, 제 2 촬상 유닛의 초점 위치를 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 가공홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 2 화상군 중 가공홈의 형상을 나타내는 제 2 화상 정보의 적어도 어느 것을 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 가공홈의 3 차원 화상을 제작하여 표시 장치에 표시시키는 제어부를 구비하는 가공 장치를 제공한다.

Description

가공 장치{PROCESSING APPARATUS}
본 발명은, 표면측에 디바이스가 형성된 피가공물의 당해 표면측을 유지한 상태에서, 피가공물의 이면측을 가공하는 가공 장치에 관한 것이다.
휴대 전화, 퍼스널 컴퓨터 등의 전기 기기에 이용되는 반도체 디바이스 칩은, 예를 들어, 실리콘 등의 반도체 재료로 형성된 원반상의 웨이퍼 (피가공물) 를 가공함으로써 제조된다. 피가공물의 표면에는 복수의 분할 예정 라인이 설정되어 있고, 복수의 분할 예정 라인으로 구획된 각 영역에는, IC (Integrated Circuit), LSI (Large Scale Integration), MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 등의 디바이스가 형성되어 있다.
피가공물로부터 디바이스 칩을 제조하기 위해서는, 예를 들어, 피가공물의 이면측을 연삭함으로써 피가공물을 소정의 두께로 박화한 후, 피가공물을 각 분할 예정 라인을 따라 절삭함으로써, 피가공물을 디바이스 단위로 분할하여 디바이스 칩을 제조한다.
피가공물을 절삭하는 절삭 공정에서는, 스핀들의 일단부에 절삭 블레이드가 장착된 절삭 유닛과, 피가공물을 흡인하여 유지하는 척 테이블을 구비하는 절삭 장치가 사용된다. 통상의 절삭 공정에서는, 먼저, 피가공물의 표면측을 상향으로 하고, 피가공물의 이면측을 척 테이블로 흡인하여 유지한다.
이면측을 유지한 후, 척 테이블의 상방에 설치되어 있는 제 1 카메라로 피가공물의 표면측을 촬상함으로써 얼라인먼트를 행한다. 제 1 카메라는, 피사체를 가시광으로 촬상하기 위한 CCD (Charge-Coupled Device) 이미지 센서, CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서 등의 촬상 소자를 갖는다.
제 1 카메라로, 얼라인먼트 마크 등이 형성되어 있는 피가공물의 표면측을 촬상한 결과에 기초하여, 피가공물의 위치 보정 등의 얼라인먼트를 행한다. 얼라인먼트 후에, 각 분할 예정 라인을 따라 절삭 블레이드로 피가공물을 절삭한다.
그러나, 최근, 디바이스의 다양화에 수반하여, 피가공물의 이면측으로부터 피가공물을 절삭하는 경우가 있다 (예를 들어, 특허문헌 1 참조). 이 경우, 피가공물의 표면측이 하향으로 배치되어 척 테이블로 유지되기 때문에, 척 테이블의 상방에 형성되어 있는 제 1 카메라로 피가공물의 이면측을 촬상해도, 얼라인먼트 마크 등은 촬상할 수 없다.
그래서, 가시광에 대하여 투명한 재료로 형성된 척 테이블과, 척 테이블의 하방에 배치된 가시광용의 제 2 카메라를 구비하는 절삭 장치가 개발되었다 (예컨대, 특허문헌 2 참조). 가시광에 대하여 투명한 재료로 형성된 척 테이블을 이용하면, 피가공물의 표면측을 척 테이블로 유지한 상태로, 척 테이블의 하방으로부터 피가공물의 표면측을 촬상할 수 있다.
그런데, 최근에는, 파워 디바이스용의 반도체 칩에 사용되는 비교적 경질의 반도체 기판 (예를 들어, 탄화규소 (SiC) 기판) 을 절삭 블레이드로 절삭하는 경우도 많다. 이 경우, 절삭 홈이, 기판의 두께 방향에 대해 비스듬하게 형성되거나, 끝이 가늘어지도록 형성되거나 함으로써, 가공 정밀도가 저하될 우려가 있다.
일본 공개특허공보 2006-140341호 일본 공개특허공보 2010-87141호
그래서, 가공 정밀도를 확인하기 위해, 절삭 홈이 어떻게 형성되어 있는지를 확인하는 것이 요망되지만, 상기 서술한 기존의 절삭 장치에서는, 피가공물의 표면측의 화상과, 이면측의 화상을 각각 개별로 확인할 수밖에 없다.
그 때문에, 현 상황에서는, 절삭 홈의 형성 후에, 작업자가 현미경 등을 사용하여 가공 홈을 육안 검사하고 있다. 그러나, 육안 검사를 행하는 경우, 절삭 홈의 형성 후에, 별도로 육안 검사의 작업 시간이 필요해지므로, 작업 효율이 저하된다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 절삭 홈의 가공 정밀도를 작업자가 가공 장치 상에서 확인 가능한 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 양태에 의하면, 표면에 설정되어 있는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역의 각각에 디바이스가 형성되어 있는 판상의 피가공물의 그 표면측을 유지한 상태에서 그 피가공물을 가공하는 가공 장치로서, 일면과, 그 일면과는 반대측에 위치하는 타면을 포함하고, 그 일면으로부터 그 타면까지 투명재로 형성되어 있는 소정의 영역을 갖는 판상의 유지 부재를 갖고, 그 피가공물의 그 표면측을 유지하는 척 테이블과, 그 척 테이블로 그 표면이 유지된 그 피가공물을 가공하여, 그 피가공물에 가공 홈을 형성하는 가공 유닛과, 제 1 촬상 소자를 갖고, 그 척 테이블의 상방에 배치되고, 그 척 테이블로 유지된 그 피가공물의 이면측을 촬상하는 제 1 촬상 유닛과, 제 2 촬상 소자를 갖고, 그 척 테이블의 하방에 배치되고, 그 제 1 촬상 유닛으로 촬상하는 영역과 그 피가공물의 두께 방향에서 대응하는 영역에 있어서 그 피가공물의 그 표면측을, 그 유지 부재를 개재하여 촬상하는 제 2 촬상 유닛과, 그 제 1 촬상 유닛 및 그 제 2 촬상 유닛 중 적어도 어느 것에서 취득한 그 피가공물의 화상을 표시하는 표시 장치와, 화상 처리를 실행하는 프로그램이 기억된 기억 장치와, 그 프로그램에 따라 화상을 처리하는 처리 장치를 갖고, 그 제 1 촬상 유닛의 초점 위치를 그 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 그 가공 홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 1 화상군 중 그 가공 홈의 형상을 나타내는 제 1 화상 정보와, 그 제 2 촬상 유닛의 초점 위치를 그 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 그 가공 홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 2 화상군 중 그 가공 홈의 형상을 나타내는 제 2 화상 정보 중 적어도 어느 것을 그 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 그 가공 홈의 3 차원 화상을 제작하여 그 표시 장치에 표시시키는 제어부를 구비하는 가공 장치가 제공된다.
바람직하게는, 그 제어부는, 그 제 1 화상 정보와, 그 제 2 화상 정보의 양방을, 그 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 그 가공 홈의 3 차원 화상을 제작한다.
본 발명의 일 양태에 관련된 제어부는, 제 1 촬상 유닛의 초점 위치를 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 가공홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 1 화상군 중 가공홈의 형상을 나타내는 제 1 화상 정보와, 제 2 촬상 유닛의 초점 위치를 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 가공홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 2 화상군 중 가공홈의 형상을 나타내는 제 2 화상 정보의 적어도 어느 것을 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 가공홈의 3 차원 화상을 제작하여 표시 장치에 표시시킨다.
그 때문에, 작업자는, 표시 장치에 있어서 가공홈의 형상을 3 차원 화상으로 확인함으로써, 절삭 홈의 가공 정밀도를 확인할 수 있다. 따라서, 피가공물을 가공 장치로부터 현미경으로 반송하고, 현미경으로 피가공물을 육안 검사할 필요가 없다. 또, 가공 장치 상에서 가공 정밀도를 확인할 수 있으므로, 육안 검사를 실시하는 경우에 비해, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1 은 절삭 장치의 사시도이다.
도 2 는 피가공물 유닛의 사시도이다.
도 3 은 척 테이블 등의 사시도이다.
도 4 는 척 테이블 등의 일부 단면 측면도이다.
도 5 는 도 4 의 영역 A 의 확대도이다.
도 6 은 Z 축 이동 기구 등의 확대 사시도이다.
도 7 은 절삭 공정을 나타내는 도면이다.
도 8 은 끝이 가는 형상의 절삭 홈을 촬상하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 9 는 커프 체크 공정을 나타내는 도면이다.
도 10 은 간섭 광학계를 사용하여 커프 체크 공정을 행하는 모습을 나타내는 도면이다.
도 11 (A) 는 절삭 홈의 형상을 점군으로 나타내는 3 차원 화상의 일례를 나타내는 도면이며, 도 11 (B) 는 보간 처리 후의 절삭 홈의 3 차원 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
도 12 는 절삭 홈의 단면 프로파일을 나타내는 도면이다.
도 13 은 피가공물의 두께 방향에 대하여 비스듬하게 형성된 절삭 홈의 3 차원 화상의 모식도이다.
도 14 는 레이저 가공 장치의 사시도이다.
첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 일 형태에 관한 실시형태에 대하여 설명한다. 도 1 은 제 1 실시형태에 관련된 절삭 장치 (가공 장치) (2) 의 사시도이다. 또한, 도 1 에서는, 구성 요소의 일부를 기능 블록도로 나타낸다. 또, 이하의 설명에 사용되는 X 축 방향 (가공 이송 방향), Y 축 방향 (산출 이송 방향) 및 Z 축 방향 (연직 방향, 절입 이송 방향) 은, 서로 수직이다.
절삭 장치 (2) 는, 각 구성 요소를 지지하는 기대 (4) 를 구비한다. 기대 (4) 의 전방 (+Y 방향) 의 코너부에는 개구 (4a) 가 형성되어 있고, 이 개구 (4a) 내에는 카세트 엘리베이터 (도시하지 않음) 가 설치되어 있다. 카세트 엘리베이터의 상면에는, 복수의 피가공물 (11) (도 2 참조) 을 수용하기 위한 카세트 (6) 가 실린다.
피가공물 (11) 은, 예를 들어, 실리콘 등의 반도체 재료로 이루어지는 원반상 (판상) 의 웨이퍼이다. 단, 피가공물 (11) 의 재질, 형상, 구조, 크기 등에 제한은 없다. 예를 들어, 다른 반도체, 세라믹스, 수지, 금속 등의 재료로 이루어지는 기판 등을 피가공물 (11) 로서 사용할 수도 있다.
도 2 에 나타내는 바와 같이, 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 에는, 서로 교차하는 양태로 복수의 분할 예정 라인 (스트리트) (13) 이 설정되어 있다. 복수의 분할 예정 라인 (13) 에 의해 구획되어 있는 복수의 영역의 각각에는, IC (Integrated Circuit) 등의 디바이스 (15), 얼라인먼트 마크 (도시하지 않음) 등이 형성되어 있다. 단, 디바이스 (15) 의 종류, 수량, 형상, 구조, 크기, 배치 등에는 제한은 없다.
피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측에는, 피가공물 (11) 보다 대직경의 테이프 (다이싱 테이프) (17) 가 첩부되어 있다. 테이프 (17) 는, 가시광을 투과하는 투명재로 형성되어 있다. 테이프 (17) 는, 예를 들어 기재층과 점착층 (풀층) 의 적층 구조를 갖는다.
기재층은, 예를 들어 폴리올레핀 (PO) 등으로 형성되어 있다. 점착층은, 예를 들어 자외선 (UV) 경화형의 아크릴 수지 등의 점착성 수지로 형성되어 있다. 이 테이프 (17) 의 점착층측이 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측에 첩부된다.
테이프 (17) 의 외주 부분에는, 금속으로 형성된 환상의 프레임 (19) 이 고정된다. 이와 같이, 피가공물 (11) 은, 테이프 (17) 를 개재하여 프레임 (19) 으로 지지된 피가공물 유닛 (21) 의 상태로 카세트 (6) 에 수용된다. 도 2 는, 피가공물 유닛 (21) 의 사시도이다.
도 1 에 나타낸 바와 같이, 개구 (4a) 의 후방 (-Y 방향) 에는, X 축 방향으로 긴 개구 (4b) 가 형성되어 있다. 개구 (4b) 에는, 원반상의 척 테이블 (10) 이 배치되어 있다. 또한, 척 테이블 (10) 의 외주부에는, 원주 방향을 따라 이산적으로 흡인구가 형성된 원환상의 프레임 흡인판 (도시하지 않음) 이 형성된다.
여기서, 도 3 내지 도 5 를 참조하여, 척 테이블 (10) 등에 대해 더욱 상세하게 설명한다. 도 3 은, 척 테이블 (10) 등의 사시도이고, 도 4 는, 척 테이블 (10) 등의 일부 단면 측면도이다. 단, 도 4 에서는, 편의상, 해칭을 생략하고 있다. 도 5 는 도 4 의 영역 A 의 확대도이다. 도 5 에서는, 구성 요소의 일부를 기능 블록도로 나타낸다.
척 테이블 (10) 은, 원반상 (판상) 의 유지 부재 (12) 를 갖는다. 유지 부재 (12) 는, 대략 평탄한 일면 (12a) 과, 당해 일면 (12a) 과는 반대측에 위치하는 타면 (12b) (도 5 참조) 을 포함한다. 유지 부재 (12) 는, 소다 유리, 붕규산 유리, 석영 유리 등의 가시광을 투과하는 투명재로 형성되어 있다.
유지 부재 (12) 의 내부에는, 복수의 유로가 형성되어 있다. 본 실시형태의 유지 부재 (12) 의 내부에는, 유지 부재 (12) 를 상면에서 본 경우에, 원반의 중심축을 횡단하도록 직선상의 제 1 흡인로 (12c1) 가 형성되어 있다. 또한, XY 평면 방향에 있어서 제 1 흡인로 (12c1) 와 직교하는 양태로, 직선형의 제 2 흡인로 (12c2) 가 형성되어 있다.
제 1 흡인로 (12c1) 및 제 2 흡인로 (12c2) 는 원반의 중심축에 위치하는 점 (12c3) 에서 교차하고 있고, 서로 접속하고 있다. 일면 (12a) 의 외주부에는, 원주 방향에 있어서 서로 이격되도록, 복수의 개구부 (12d) 가 형성되어 있다. 각 개구부 (12d) 는, 타면 (12b) 에는 도달하지 않는 일면 (12a) 으로부터 소정의 깊이까지 형성되어 있다.
제 1 흡인로 (12c1) 의 양단부와, 제 2 흡인로 (12c2) 의 양단부에는, 각각 개구부 (12d) 가 형성되어 있다. 각 개구부 (12d) 는, 유지 부재 (12) 의 외주부의 소정의 깊이에 형성되어 있는 외주 흡인로 (12e) 에 의해 원주 방향으로 접속되어 있다.
개구부 (12d) 의 외주측에는 직경 방향으로 연장되는 흡인로 (12f) 가 형성되어 있고, 흡인로 (12f) 에는, 이젝터 등의 흡인원 (14) 이 접속되어 있다 (도 5 참조). 흡인원 (14) 을 동작시켜 부압을 발생시키면, 개구부 (12d) 에는 부압이 발생한다. 그 때문에, 일면 (12a) 은, 피가공물 유닛 (21) (피가공물 (11)) 을 흡인하여 유지하는 유지면으로서 기능한다.
그런데, 제 1 흡인로 (12c1), 제 2 흡인로 (12c2), 개구부 (12d), 외주 흡인로 (12e), 흡인로 (12f) 등의 유지 부재 (12) 의 유로에서는, 입사한 광의 일부가 산란 또는 반사된다. 그 때문에, 유지 부재 (12) 의 유로는, 일면 (12a) 또는 타면 (12b) 에서 본 경우에, 가시광에 대하여 완전히 투명하지 않고, 투광성을 갖는 경우나 불투명한 경우가 있다.
그러나, 유지 부재 (12) 의 유로를 제외한 소정의 영역은, 일면 (12a) 으로부터 타면 (12b) 까지 투명하다. 예를 들면, 제 1 흡인로 (12c1) 및 제 2 흡인로 (12c2) 에 의해 4 분할되고, 또한, 유지 부재 (12) 의 직경 방향에 있어서 외주 흡인로 (12e) 보다도 내측에 위치하는 영역은, 일면 (12a) 으로부터 타면 (12b) 까지 투명하다.
유지 부재 (12) 의 외주에는, 스테인리스 등의 금속 재료로 형성된 원통 형상의 프레임체 (16) 가 설치되어 있다. 프레임체 (16) 의 상부에는 개구부 (16a) 가 형성되어 있고 (도 5 참조), 유지 부재 (12) 는 이 개구부 (16a) 를 막도록 배치되어 있다.
프레임 (16) 은, 도 3 및 도 4 에 나타낸 바와 같이, X 축 이동 테이블 (18) 에 지지되어 있다. X 축 이동 테이블 (18) 은, Z 축 방향에서 본 형상이 직사각형인 바닥판 (18a) 을 포함한다. 바닥판 (18a) 의 전방 (+Y 방향) 의 일단에는, Y 축 방향에서 본 형상이 직사각형인 측판 (18b) 의 하단이 접속되어 있다.
측판 (18b) 의 상단에는, Z 축 방향에서 본 형상이 바닥판 (18a) 과 동일한 직사각형인 천판 (18c) 의 전방의 일단이 접속되어 있다. 바닥판 (18a) 과 천판 (18c) 사이에는, 후방 (-Y 방향) 의 일단 및 X 축 방향의 양단이 개방된 공간 (18d) 이 형성되어 있다.
바닥판 (18a) 의 하방 (-Z 방향) 에는, 바닥판 (18a) 이 슬라이드 가능한 양태로, X 축 방향에 대체로 평행한 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (20) 이 형성되어 있다. 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (20) 은, 정지 기대 (도시하지 않음) 의 상면에 고정되어 있다.
X 축 가이드 레일 (20) 에 인접하는 위치에는, X 축 이동 테이블 (18) 의 X 축 방향의 위치를 검출할 때에 사용되는 X 축 리니어 스케일 (20a) 이 형성되어 있다. 또한, X 축 이동 테이블 (18) 의 하면측에는 판독 헤드 (도시하지 않음) 가 설치되어 있다.
X 축 이동 테이블 (18) 의 이동시에는, X 축 리니어 스케일 (20a) 의 눈금을 판독 헤드로 검출함으로써, X 축 이동 테이블 (18) 의 X 축 방향의 위치 (좌표) 나, X 축 방향의 이동량이 산출된다.
X 축 이동 테이블 (18) 의 바닥판 (18a) 의 하면측에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, X 축 가이드 레일 (20) 에 대체로 평행한 X 축 볼 나사 (22) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다.
X 축 볼 나사 (22) 의 일단부에는, X 축 펄스 모터 (24) 가 연결되어 있다. X 축 펄스 모터 (24) 로 X 축 볼 나사 (22) 를 회전시키면, X 축 이동 테이블 (18) 은, X 축 가이드 레일 (20) 을 따라 X 축 방향으로 이동한다. X 축 가이드 레일 (20), X 축 볼 나사 (22), X 축 펄스 모터 (24) 등은, X 축 이동 테이블 (18) 을 이동시키는 X 축 이동 기구 (26) 를 구성한다.
X 축 이동 테이블 (18) 의 천판 (18c) 의 상면측에는, Z 축 방향에 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전할 수 있는 양태로, 프레임체 (16) 가 천판 (18c) 에 지지되어 있다. 프레임체 (16) 는, 원통 형상의 측면인 풀리부 (16b) 를 포함한다. 풀리부 (16b) 는, 프레임체 (16) 가 X 축 이동 테이블 (18) 에 의해 지지된 경우에, 천판 (18c) 보다 상방에 위치한다.
X 축 이동 테이블 (18) 의 측판 (18b) 에는, 모터 등의 회전 구동원 (30) 이 형성되어 있다. 회전 구동원 (30) 의 회전축에는, 풀리 (30a) 가 설치되어 있다. 풀리 (30a) 및 풀리부 (16b) 에는 1 개의 회전 무단 벨트 (벨트 (28)) 가 걸쳐져 있다.
회전 구동원 (30) 을 동작시켜 풀리 (30a) 를 회전시키면, 벨트 (28) 를 통하여 전달되는 힘에 의해, 프레임체 (16) 는, Z 축 방향에 대체로 평행한 회전축의 둘레로 회전한다. 풀리 (30a) 의 회전을 제어함으로써, 회전축의 둘레에서 임의의 각도만큼 척 테이블 (10) 을 회전시킬 수 있다.
X 축 이동 기구 (26) 의 X 축 방향의 연장선 상에는, Y 축 이동 기구 (32) 가 설치되어 있다. Y 축 이동 기구 (32) 는, Y 축 방향에 대체로 평행한 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (34) 을 구비한다. 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (34) 은, 정지 기대 (도시하지 않음) 의 상면에 고정되어 있다.
Y 축 가이드 레일 (34) 상에는, Y 축 이동 테이블 (36) 이 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. Y 축 이동 테이블 (36) 의 하면측에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Y 축 가이드 레일 (34) 에 대체로 평행한 Y 축 볼 나사 (38) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다.
Y 축 볼 나사 (38) 의 일단부에는, Y 축 펄스 모터 (40) 가 연결되어 있다. Y 축 펄스 모터 (40) 로 Y 축 볼 나사 (38) 를 회전시키면, Y 축 이동 테이블 (36) 은, Y 축 가이드 레일 (34) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다.
Y 축 가이드 레일 (34) 에 인접하는 위치에는, Y 축 이동 테이블 (36) 의 Y 축 방향의 위치를 검출할 때에 사용되는 Y 축 리니어 스케일 (도시하지 않음) 이 형성되어 있다. 또한, Y 축 이동 테이블 (36) 의 하면측에는 판독 헤드 (도시하지 않음) 가 설치되어 있다.
Y 축 이동 테이블 (36) 의 이동시에는, Y 축 리니어 스케일의 눈금을 판독 헤드로 검출함으로써, Y 축 이동 테이블 (36) 의 Y 축 방향의 위치 (좌표) 나, Y 축 방향의 이동량이 산출된다.
Y 축 이동 테이블 (36) 의 상면에는, Z 축 이동 기구 (42) 가 형성되어 있다. 도 6 은, Z 축 이동 기구 (42) 등의 확대 사시도이다. Z 축 이동 기구 (42) 는, Y 축 이동 테이블 (36) 의 상면에 고정된 지지 구조 (42a) 를 갖는다.
지지 구조 (42a) 의 X 축 이동 테이블 (18) 측의 측면에는, Z 축 방향에 대체로 평행한 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (44) 이 고정되어 있다. Z 축 가이드 레일 (44) 에는, Z 축 이동 플레이트 (46) 가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
Z 축 이동 플레이트 (46) 의 이면측 (Z 축 가이드 레일 (44) 측) 에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Z 축 가이드 레일 (44) 에 대체로 평행한 Z 축 볼 나사 (48) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다.
Z 축 볼 나사 (48) 의 일단부에는, Z 축 펄스 모터 (50) 가 연결되어 있다. Z 축 펄스 모터 (50) 로 Z 축 볼 나사 (48) 를 회전시키면, Z 축 이동 플레이트 (46) 는, Z 축 가이드 레일 (44) 을 따라 Z 축 방향으로 이동한다.
Z 축 가이드 레일 (44) 에 인접하는 위치에는, Z 축 리니어 스케일 (도시하지 않음) 이 형성되어 있고, Z 축 이동 플레이트 (46) 의 Z 축 가이드 레일 (44) 측에는, 판독 헤드 (도시하지 않음) 가 형성되어 있다. Z 축 이동 플레이트 (46) 의 이동시에는, Z 축 리니어 스케일의 눈금을 판독 헤드로 검출함으로써, Z 축 이동 플레이트 (46) 의 Z 축 방향의 위치 (좌표) 등이 산출된다.
Z 축 이동 플레이트 (46) 에는, X 축 방향으로 긴 지지 아암 (52) 을 개재하여 하방 촬상 유닛 (제 2 촬상 유닛) (54) 이 고정되어 있다. 본 실시형태의 하방 촬상 유닛 (54) 은, 저배율 카메라 (56) 와, 고배율 카메라 (58) 를 포함한다.
저배율 카메라 (56) 및 고배율 카메라 (58) 의 각각은, 집광 렌즈 등의 소정의 광학계와, CCD (Charge-Coupled Device) 이미지 센서, CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서 등의 촬상 소자 (제 2 촬상 소자) 를 갖는다.
하방 촬상 유닛 (54) 은, 척 테이블 (10) 보다 하방에 배치되어 있고, 각 집광 렌즈의 광축이 유지 부재 (12) 의 타면 (12b) 에 대략 수직이 되는 양태로, 타면 (12b) 에 대향하여 형성되어 있다.
저배율 카메라 (56) 의 측방에는, 상방에 위치하는 피사체 (예를 들어, 피가공물 (11)) 에 대해 가시광을 조사하는 조명 장치 (56a) 가 설치되어 있다. 마찬가지로, 고배율 카메라 (58) 의 측방에도, 조명 장치 (58a) 가 설치되어 있다.
하방 촬상 유닛 (54) 으로 피가공물 (11) 을 촬상하는 경우에는, X 축 이동 테이블 (18) 을 Y 축 이동 테이블 (36) 측으로 이동시켜, 공간 (18d) 에 하방 촬상 유닛 (54) 을 배치한다. 그리고, 유지 부재 (12) 의 일면 (12a) 측에 배치되는 피가공물 (11) 을, 유지 부재 (12) 를 통해 하방으로부터 촬상한다.
이와 같이 하여, 표면 (11a) 측의 정상 (正像) (즉, 실제로 본 그대로의 화상) 을 취득할 수 있다. 또한, 하방 촬상 유닛 (54) 은, 반드시, 저배율 카메라 (56) 및 고배율 카메라 (58) 의 2 개의 카메라를 갖지 않아도 된다. 하방 촬상 유닛 (54) 은, 소정의 배율의 카메라를 1 개만 가져도 된다.
여기서, 도 1 로 되돌아와, 절삭 장치 (2) 의 다른 구성 요소에 대해 설명한다. X 축 이동 테이블 (18) 의 천판 (18c) 보다 +X 방향 및 -X 방향으로는, 개구 (4b) 를 덮는 양태로 자유롭게 신축할 수 있는 벨로스상의 방진 방적 커버가 장착되어 있다.
개구 (4b) 의 상방에는, 개구 (4b) 에 걸쳐지도록 문형의 지지 구조 (4c) 가 형성되어 있다. 지지 구조 (4c) 의 측면 중 개구 (4a) 측에 위치하는 일측면에는, 2 개의 가공 유닛 이동 기구 (산출 이송 유닛, 절입 이송 유닛) (60) 가 형성되어 있다.
각 가공 유닛 이동 기구 (60) 는, 지지 구조 (4c) 의 일측면에 고정되고 또한 Y 축 방향에 대체로 평행한 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (62) 을 공유하고 있다. Y 축 가이드 레일 (62) 에는, 2 개의 Y 축 이동 플레이트 (64) 가 서로 독립적으로 슬라이드 가능한 양태로 장착되어 있다.
Y 축 이동 플레이트 (64) 의 지지 구조 (4c) 측에 위치하는 일면에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Y 축 가이드 레일 (62) 에 대체로 평행한 Y 축 볼 나사 (66) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다. 또한, 각 Y 축 이동 플레이트 (64) 의 너트부는, 상이한 Y 축 볼 나사 (66) 에 연결되어 있다.
각 Y 축 볼 나사 (66) 의 일단부에는, Y 축 펄스 모터 (68) 가 연결되어 있다. Y 축 펄스 모터 (68) 로 Y 축 볼 나사 (66) 를 회전시키면, Y 축 이동 플레이트 (64) 는, Y 축 가이드 레일 (62) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다.
각 Y 축 이동 플레이트 (64) 의 지지 구조 (4c) 와는 반대측에 위치하는 타면에는, Z 축 방향에 대체로 평행한 1 쌍의 Z 축 가이드 레일 (72) 이 각각 형성되어 있다. Z 축 가이드 레일 (72) 에는, Z 축 이동 플레이트 (70) 가 슬라이드 가능하게 장착되어 있다.
Z 축 이동 플레이트 (70) 의 지지 구조 (4c) 측에 위치하는 일면에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Z 축 가이드 레일 (72) 에 평행한 Z 축 볼 나사 (74) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다.
Z 축 볼 나사 (74) 의 일단부에는, Z 축 펄스 모터 (76) 가 연결되어 있다. Z 축 펄스 모터 (76) 로 Z 축 볼 나사 (74) 를 회전시키면, Z 축 이동 플레이트 (70) 는, Z 축 가이드 레일 (72) 을 따라 Z 축 방향으로 이동한다.
Z 축 이동 플레이트 (70) 의 하부에는, 절삭 유닛 (가공 유닛) (78) 이 형성되어 있다. 절삭 유닛 (78) 은, 통 형상의 스핀들 하우징 (80) 을 구비하고 있다. 스핀들 하우징 (80) 내에는, 대략 원주상의 스핀들 (82a) (도 7 참조) 의 일부가 회전 가능한 양태로 수용되어 있다.
스핀들 (82a) 의 일단부에는, 스핀들 (82a) 을 회전시키는 모터 등의 회전 구동 기구 (도시하지 않음) 가 설치되어 있다. 또, 스핀들 (82a) 의 타단부에는, 원환상의 절삭날을 갖는 절삭 블레이드 (82b) 가 장착되어 있다.
절삭 블레이드 (82b) 로 피가공물 (11) 을 절삭 (가공) 할 때에는, 먼저, 척 테이블 (10) 로 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 을 흡인 유지한 후, 분할 예정 라인 (13) 을 X 축 방향과 대략 평행하게 위치시킨다.
그리고, 회전하는 절삭 블레이드 (82b) 의 하단을, 표면 (11a) 과 유지 부재 (12) 의 일면 (12a) 사이에 위치시킨 상태에서, 척 테이블 (10) 을 X 축 방향을 따라 이동시킨다. 이에 의해, 도 7 에 나타낸 바와 같이, 피가공물 (11) 을 절삭하여 절삭 홈 (가공홈) (11c) 을 형성한다. 도 7 은 피가공물 (11) 에 절삭 홈 (11c) 을 형성하는 모습을 나타내는 도면이다.
본 실시형태의 절삭 홈 (11c) 은, 이면 (11b) 으로부터 표면 (11a) 까지 관통하는 소위 풀 컷 홈이다. 절삭 홈 (11c) 은, 피가공물 (11) 의 두께 방향에 대하여 비스듬하게 형성되거나, 이면 (11b) 으로부터 표면 (11a) 으로 진행함에 따라 끝이 가늘어지도록 형성되거나 하는 경우가 있다.
그래서, 피가공물 (11) 에 있어서 절삭 홈 (11c) 이 어떻게 형성되어 있는지를 절삭 장치 (2) 상에서 확인하는 것이 요망된다. 본 실시형태에서는, 상기 서술한 하방 촬상 유닛 (54) 과, 상방 촬상 유닛 (제 1 촬상 유닛) (84) 을 사용하여, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인한다.
상방 촬상 유닛 (84) 은, 절삭 유닛 (78) 에 인접하는 양태로, Z 축 이동 플레이트 (70) 의 하부에 연결되어 있다. 상방 촬상 유닛 (84) 은, 집광 렌즈 등의 소정의 광학계와, 촬상 소자 (제 1 촬상 소자) 를 갖는다.
상방 촬상 유닛 (84) 은, 척 테이블 (10) 의 상방에 배치되어 있고, 집광 렌즈의 광축이 유지 부재 (12) 의 일면 (12a) 에 대략 수직이 되는 양태로, 일면 (12a) 에 대향하여 형성되어 있다. 상방 촬상 유닛 (84) 은, 일면 (12a) 에서 표면 (11a) 측이 유지된 피가공물 (11) 의 이면 (11b) 을 촬상한다. 이와 같이 하여, 이면 (11b) 측의 정상을 취득할 수 있다.
개구 (4b) 에 대하여 개구 (4a) 와 반대측의 위치에는, 개구 (4d) 가 형성되어 있다. 개구 (4d) 내에는, 절삭 후의 피가공물 (11) 등을 세정하기 위한 세정 유닛 (86) 이 형성되어 있다. 세정 유닛 (86) 은, 피가공물 (11) 을 흡인 유지하는 세정 테이블 (88) 과, 세정 테이블 (88) 에 대향하도록 분사구가 배치된 노즐 (90) 을 포함한다.
기대 (4) 상에는, 도시하지 않은 하우징이 설치되어 있고, 하우징의 전방의 측면에는, 입력부와 표시부를 겸하는 터치 패널 (표시 장치) (92) 이 설치되어 있다. 터치 패널 (92) 에는, 하방 촬상 유닛 (54) 및 상방 촬상 유닛 (84) 중 적어도 어느 하나로 촬상된 화상, 가공 조건, GUI (Graphical User Interface) 등이 표시된다.
또한, 입력부와 표시부는 분리되어도 된다. 이 경우, 터치 패널 (92) 대신에, 비디오 모니터, 컴퓨터 스크린 등의 표시 장치와, 유저 인터페이스가 되는 키보드, 마우스 등의 입력 장치가, 예를 들어 하우징의 전방의 측면에 설치된다.
절삭 장치 (2) 는, 흡인원 (14), X 축 이동 기구 (26), 회전 구동원 (30), Y 축 이동 기구 (32), Z 축 이동 기구 (42), 하방 촬상 유닛 (54), 가공 유닛 이동 기구 (60), 상방 촬상 유닛 (84), 절삭 유닛 (78), 터치 패널 (92) 등을 제어하는 제어부 (94) 를 구비한다.
제어부 (94) 는, 예를 들어 CPU (Central Processing Unit) 로 대표되는 프로세서 등의 처리 장치와, DRAM (Dynamic Random Access Memory), SRAM (Static Random Access Memory), ROM (Read Only Memory) 등의 주기억 장치와, 플래시 메모리, 하드디스크 드라이브, 솔리드 스테이트 드라이브 등의 보조 기억 장치를 포함하는 컴퓨터에 의해 구성되어 있다.
보조 기억 장치에는, 소정의 프로그램을 포함하는 소프트웨어가 기억되어 있다. 이 소프트웨어에 따라 처리 장치를 동작시킴으로써, 제어부 (94) 의 기능이 실현된다. 또한, 보조 기억 장치의 일부는, 처리 장치에 소정의 화상 처리 (3 차원 화상의 제작) 를 실행시키는 프로그램을 기억한 기억 장치 (96) 로서 기능한다.
여기서, 본 실시형태에서의 화상 취득 및 화상 처리에 대하여 설명한다. 본 실시형태에서는, 먼저, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 의 각 초점 위치를 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜, 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다.
피가공물 (11) 은, 표면 (11a) 으로부터 이면 (11b) 을 향하는 피가공물 (11) 의 두께 방향이 Z 축 방향과 대략 평행하게 되도록 배치되어 있다. 도 8 은, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 으로, 끝이 가는 형상의 절삭 홈 (11c) 을 촬상하는 모습을 나타내는 도면이다.
본 실시형태에서는, 이면 (11b) 에 초점을 맞춘 상방 촬상 유닛 (84) 으로 절삭 홈 (11c) 을 촬상한 후, 가공 유닛 이동 기구 (60) 를 사용하여 1 μm 피치로 상방 촬상 유닛 (84) 을 하방으로 이동시키고, 각 위치에서 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다. 이에 의해, 제 1 화상군 (23) 을 얻는다.
또한, 표면 (11a) 에 초점을 맞춘 하방 촬상 유닛 (54) 으로 절삭 홈 (11c) 을 촬상한 후, Z 축 이동 기구 (42) 를 사용하여 1 μm 피치로 하방 촬상 유닛 (54) 을 상방으로 이동시키고, 각 위치에서 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다. 이에 의해, 제 2 화상군 (25) 을 얻는다.
이 때, 하방 촬상 유닛 (54) 및 상방 촬상 유닛 (84) 이, 피가공물 (11) 의 두께 방향에서 대응하는 영역을 촬상하도록, X 축 이동 기구 (26), Y 축 이동 기구 (32), 가공 유닛 이동 기구 (60) 등에서 각 집광 렌즈의 XY 좌표를 조정한다.
또한, 제 1 화상군 (23) 및 제 2 화상군 (25) 을 취득하는 순서는, 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상방 촬상 유닛 (84) 을 소정의 피치로 상방으로 이동시켜도 되고, 하방 촬상 유닛 (54) 을 소정의 피치로 하방으로 이동시켜도 된다.
제 1 화상군 (23) 을 구성하는 복수의 화상의 각각에는, 초점 위치에 대응하는 깊이에서의 절삭 홈 (11c) 의 가장자리부를 나타내는 (즉, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 나타내는) 제 1 화상 정보 (23a) 가 포함되어 있다. 마찬가지로, 제 2 화상군 (25) 을 구성하는 복수의 화상의 각각에는, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 나타내는 제 2 화상 정보 (25a) 가 포함되어 있다.
화상 취득 후, 화상 처리를 행한다. 화상 처리에서는, 제 1 화상 정보 (23a) 및 제 2 화상 정보 (25a) 의 양방을, 초점 위치의 높이 순으로 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열한다. 단, 제 1 화상 정보 (23a) 및 제 2 화상 정보 (25a) 는 피가공물 (11) 의 두께 방향에 있어서 이산적이다.
그래서, 인접하는 화상 정보의 사이를, 최근방 보간, 쌍일차 보간 등의 기지의 방법에 의해 보간한다. 이로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 제작한다. 이 3 차원 화상은, 터치 패널 (92) 에 표시된다 (도 9 참조).
작업자는, 3 차원 화상으로 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 가공 정밀도를 확인할 수 있다. 따라서, 피가공물 (11) 을 절삭 장치 (2) 로부터 현미경으로 반송하고, 현미경으로 피가공물 (11) 을 육안 검사할 필요가 없다. 또한, 절삭 장치 (2) 상에서 가공 정밀도를 확인할 수 있기 때문에, 육안 검사를 행하는 경우에 비해, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
다음으로, 피가공물 (11) 의 가공 방법에 대해 설명한다. 먼저, 이면 (11b) 측이 상방으로 노출되는 양태로 피가공물 유닛 (21) 을 척 테이블 (10) 의 일면 (12a) 에 재치한다 (재치 공정 S10).
재치 공정 S10 후, 흡인원 (14) 을 동작시켜, 테이프 (17) 를 통해 피가공물 (11) 의 표면 (11a) 측을 일면 (12a) 에서 유지하고, 프레임 (19) 을 프레임 흡인판 (도시하지 않음) 으로 유지한다 (유지 공정 S20). 유지 공정 S20 후, 티치 공정 S30 을 행한다.
티치 공정 S30 에서는, 예를 들어 하방 촬상 유닛 (54) 을 사용하여 표면 (11a) 측을 촬상하고, 이것을 경상 (鏡像) 으로 변환한 화상을 터치 패널 (92) 에 실시간으로 표시시킨 상태에서, 작업자가, 표면 (11a) 측의 얼라인먼트 마크 (도시하지 않음) 를 탐색한다.
원하는 얼라인먼트 마크가 발견된 후, 당해 얼라인먼트 마크를 포함하는 표면 (11a) 측의 화상을 하방 촬상 유닛 (54) 에서 취득한다. 얼라인먼트 마크의 형상, 좌표 등은, 패턴 매칭의 템플릿으로서, 예를 들면 기억 장치 (96) 에 기억된다.
또, 얼라인먼트 마크와 분할 예정 라인 (13) 의 중심선의 거리, 및, Y 축 방향에 있어서 인접하는 2 개의 분할 예정 라인 (13) 의 거리 (스트리트 피치) 가 기억 장치 (96) 에 기억된다. 또한, 기억되는 각 좌표는, 상술한 점 (12c3) 을 원점으로 하는 XY 좌표이다.
티치 공정 S30 후, 피가공물 (11) 의 얼라인먼트를 행한다 (얼라인먼트 공정 S40). 얼라인먼트 공정 S40 에서도, 작업자는, 하방 촬상 유닛 (54) 에서 취득된 표면 (11a) 측의 정상이 경상으로 변환된 화상을 터치 패널 (92) 에 실시간으로 표시시킨 상태에서, 작업을 행한다.
얼라인먼트 공정 S40 에서는, 우선, X 축 방향을 따르는 1 개의 분할 예정 라인 (13) 에 있어서의 서로 이격된 복수 지점에서, 하방 촬상 유닛 (54) (예컨대, 저배율 카메라 (56)) 을 이용하여 표면 (11a) 측의 화상을 취득한다.
그리고, 복수 지점에서 취득된 표면 (11a) 측의 화상에 있어서, 패턴 매칭 등의 소정의 처리에 의해 템플릿으로서 기억된 얼라인먼트 마크와 동일한 패턴을 검출한다. 검출된 얼라인먼트 마크와 동일한 패턴에 기초하여, 유지 부재 (12) 의 중심축 둘레에 있어서의 분할 예정 라인 (13) 의 θ 방향의 어긋남을 특정한다.
그 후, 회전 구동원 (30) 을 동작시켜, 벨트 (28) 를 소정량만큼 회전시킴으로써, 분할 예정 라인 (13) 의 θ 방향의 어긋남을 보정한다. 이에 의해, 분할 예정 라인 (13) 을 X 축 방향과 대략 평행하게 위치시킨다.
얼라인먼트 공정 S40 후, 표면 (11a) 측을 척 테이블 (10) 로 흡인 유지한 상태에서, 피가공물 (11) 을 절삭 (가공) 한다 (절삭 공정 S50) (도 7 참조). 절삭 공정 S50 에서는, 먼저, 고속으로 회전하고 있는 절삭 블레이드 (82b) 를 분할 예정 라인 (13) 의 연장선 상에 위치시킨다.
이 때, 절삭 블레이드 (82b) 의 하단을, 표면 (11a) 과 유지 부재 (12) 의 일면 (12a) 사이에 위치시킨다. 그리고, X 축 이동 기구 (26) 로 척 테이블 (10) 과 절삭 블레이드 (82b) 를 X 축 방향을 따라 상대적으로 이동시킨다. 이에 의해, 피가공물 (11) 의 두께 방향에서 피가공물 (11) 이 풀 컷된 절삭 홈 (11c) 이 형성된다.
X 축 방향에 평행한 1 개의 분할 예정 라인 (13) 을 따라 피가공물 (11) 을 절삭한 후, 절삭 유닛 (78) 을 산출 이송함으로써, Y 축 방향에 인접하는 분할 예정 라인 (13) 의 연장선 상에 절삭 블레이드 (82b) 를 위치시킨다. 그리고, 마찬가지로, 분할 예정 라인 (13) 을 따라 피가공물 (11) 을 절삭한다.
이와 같이 하여, 제 1 방향에 평행한 모든 분할 예정 라인 (13) 을 따라 피가공물 (11) 을 절삭한 후, 회전 구동원 (30) 을 동작시켜, 척 테이블 (10) 을 90도 회전시킨다. 그리고, 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향을 X 축 방향과 평행하게 위치시키고, 제 2 방향에 평행한 모든 분할 예정 라인 (13) 을 따라 피가공물 (11) 을 절삭한다.
절삭 공정 S50 후, 커프 체크 공정 S60 을 실시한다. 도 9 은, 커프 체크 공정 S60 을 나타내는 도면이다. 커프 체크 공정 S60 에서는, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 의 각 초점 위치를 절삭 홈 (11c) 의 깊이 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜, 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다.
작업자는, 터치 패널 (92) 에 표시되는 3 차원 화상에서, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 가공 정밀도를 확인할 수 있다. 따라서, 피가공물 (11) 을 절삭 장치 (2) 로부터 현미경으로 반송하고, 현미경으로 피가공물 (11) 을 육안 검사할 필요가 없다. 또한, 절삭 장치 (2) 상에서 가공 정밀도를 확인할 수 있기 때문에, 육안 검사를 행하는 경우에 비해, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 절삭 공정 S50 의 완료 후에, 커프 체크 공정 S60 을 실시하는 경우에 대해 서술했지만, 1 개 이상의 절삭 홈 (11c) 을 형성한 후이면, 절삭 공정 S50 의 도중에 커프 체크 공정 S60 을 실시해도 된다.
상기 서술한 실시형태에서는, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 의 양방의 초점 위치를 바꾸어 절삭 홈 (11c) 을 촬상하는 경우를 설명하였다. 양쪽의 초점 위치를 바꿈으로써, 절삭 홈 (11c) 이 끝이 가늘어지는 형상인 경우나, 피가공물 (11) 의 두께 방향에 대하여 비스듬하게 형성되는 경우여도, 촬상 시야의 사각을 서로 보완함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 적절하게 파악할 수 있다.
그러나, 상방 촬상 유닛 (84) 만의 초점 위치를 절삭 홈 (11c) 의 깊이 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜, 절삭 홈 (11c) 을 촬상해도 된다. 이 경우, 상방 촬상 유닛 (84) 으로 절삭 홈 (11c) 을 촬상하여 제 1 화상군 (23) 을 취득한다.
그리고, 제 1 화상군 (23) 의 각 화상에서의 제 1 화상 정보 (23a) 를 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열한다. 단, 제 1 화상 정보 (23a) 는, 피가공물 (11) 의 두께 방향에 있어서 이산적이기 때문에, 인접하는 화상 정보의 사이를 보간함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 제작한다.
또한, 이 3 차원 화상에는, 하방 촬상 유닛 (54) 의 초점을 표면 (11a) 에 위치시켜 표면 (11a) 을 촬상하여 얻어진 표면 화상과, 3 차원 화상 및 표면 화상의 사이를 보간하는 보조선이 부가되어도 된다.
마찬가지로, 하방 촬상 유닛 (54) 만의 초점 위치를 절삭 홈 (11c) 의 깊이 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜, 절삭 홈 (11c) 을 촬상해도 된다. 이 경우, 하방 촬상 유닛 (54) 으로 절삭 홈 (11c) 을 촬상하여 제 2 화상군 (25) 을 취득한다.
그리고, 제 2 화상군 (25) 의 각 화상에서의 제 2 화상 정보 (25a) 를 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열한다. 단, 제 2 화상 정보 (25a) 는, 피가공물 (11) 의 두께 방향에 있어서 이산적이기 때문에, 인접하는 화상 정보의 사이를 보간함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 제작한다.
또한, 이 3 차원 화상에는, 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점을 표면 (11a) 에 위치시켜 표면 (11a) 을 촬상하여 얻어진 이면 화상과, 3 차원 화상 및 이면 화상의 사이를 보간하는 보조선이 부가되어도 된다.
이와 같이, 제 1 화상 정보 (23a) 및 제 2 화상 정보 (25a) 중 적어도 어느 것을 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 적어도 부분적으로 제작해도 된다. 이 경우여도, 3 차원 화상에 의해 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 가공 정밀도를 어느 정도 확인할 수 있다.
다음으로, 제 1 실시형태의 변형예에 대해 설명한다. 당해 변형예에 있어서, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 의 각각은, 간섭 광학계를 갖는 촬상 유닛이다. 간섭 광학계로서는, 미라우형, 마이켈슨형, 리닉형 등을 채용할 수 있다.
도 10 은, 간섭 광학계를 사용하여 커프 체크 공정 S60 을 실시하는 모습을 나타내는 도면이다. 간섭 광학계를 이용하는 경우에도, 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 의 각 초점 위치를 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜, 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다.
예를 들어, 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점을 이면 (11b) 에 맞춘 상태에서, 척 테이블 (10) 을 X 축 방향을 따라 소정의 길이만큼 이동시킨다. 이어서, 상방 촬상 유닛 (84) 을 Y 축 방향으로 소정의 길이만큼 이동시킨 후, X 축 방향을 따라 역방향으로 소정의 길이만큼 이동시킨다.
이에 의해, 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점을, 이면 (11b) 의 소정의 평면 내에서 주사한다. 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점이 맞은 지점에서는 광 강도가 높은 간섭광이 발생한다.
상방 촬상 유닛 (84) 으로 이면 (11b) 을 주사한 후, 가공 유닛 이동 기구 (60) 를 이용하여 상방 촬상 유닛 (84) 을 0.1 μm 만큼 하방으로 이동시킨다. 그리고, 이 높이 위치에서, 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점을 소정의 XY 평면 내에서 다시 주사한다.
상방 촬상 유닛 (84) 을 0.1 μm 피치로 하방으로 이동시키고, 각 높이 위치에서, 상방 촬상 유닛 (84) 의 초점을 소정의 XY 평면 내에서 주사함으로써, 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다. 이에 의해, 제 1 화상군 (33) 을 얻는다.
제 1 화상군 (33) 을 구성하는 각 화상에는, 절삭 홈 (11c) 의 가장자리부에 초점이 맞춰짐으로써 광 강도가 높은 간섭광이 발생한 점을 나타내는 제 1 점군 (즉, 제 1 화상 정보) (33a) 이 포함되어 있다. 즉, 제 1 점군 (33a) 은, 절삭 홈 (11c) 의 내벽 등을 특정하고 있고, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 나타낸다.
마찬가지로, 하방 촬상 유닛 (54) 으로 표면 (11a) 을 주사한 후, 하방 촬상 유닛 (54) 을 0.1 μm 피치로 상방으로 이동시키고, 각 높이 위치에서, 하방 촬상 유닛 (54) 의 초점을 소정의 XY 평면 내에서 주사함으로써, 절삭 홈 (11c) 을 촬상한다. 이에 의해, 제 2 화상군 (35) 을 얻는다.
제 2 화상군 (35) 을 구성하는 각 화상에도, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 나타내는 제 2 점군 (즉, 제 2 화상 정보) (35a) 이 포함되어 있다. 제 1 점군 (33a) 및 제 2 점군 (35a) 의 양방을, 화상 처리에 의해 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상이 제작된다.
이 3 차원 화상은, 터치 패널 (92) 에 표시된다. 도 11 (A) 는, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 점군으로 나타내는 3 차원 화상의 일례를 나타내는 도면이다. 또한, 인접하는 점 사이를 화상 처리에 의해 보간함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 제작해도 된다. 도 11 (B) 는, 보간 처리 후의 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상의 일례를 나타내는 도면이다.
작업자는, 도 11 (A) 또는 도 11 (B) 에 나타내는 3 차원 화상에서, 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 가공 정밀도를 확인할 수 있다. 따라서, 피가공물 (11) 을 절삭 장치 (2) 로부터 현미경으로 반송하고, 현미경으로 피가공물 (11) 을 육안 검사할 필요가 없다. 또한, 절삭 장치 (2) 상에서 가공 정밀도를 확인할 수 있기 때문에, 육안 검사를 행하는 경우에 비해, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 서술한 바와 같이, 제 1 점군 (33a) 및 제 2 점군 (35a) 중 적어도 어느 것을 피가공물 (11) 의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 적어도 부분적으로 제작해도 된다.
도 12 는, X 축 방향과 대략 평행하게 배치되어 있는 절삭 홈 (11c) 을 YZ 평면으로 절단한 경우의, 절삭 홈 (11c) 의 단면 프로파일을 나타내는 도면이다. 횡축은, 절삭 홈 (11c) 의 폭 (μm) 을 나타내고, 종축은, 절삭 홈 (11c) 의 깊이 (μm) 를 나타낸다.
그런데, 도 8 내지 도 12 에서는, 이면 (11b) 으로부터 표면 (11a) 으로 진행됨에 따라 절삭 홈 (11c) 이 끝이 가늘어져 있는 경우를 설명하였다. 그러나, 절삭 홈 (11c) 이 피가공물 (11) 의 두께 방향에 대하여 비스듬하게 형성되어 있는 경우여도, 절삭 장치 (2) 상에서 절삭 홈(11c) 의 가공 정밀도를 확인할 수 있다.
도 13 은, 피가공물 (11) 의 두께 방향에 대하여 비스듬하게 형성된 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상의 모식도이다. 또한, 도 13 의 이면 (11b) 및 표면 (11a) 은 제 1 실시형태의 상방 촬상 유닛 (84) 및 하방 촬상 유닛 (54) 에서 취득한 화상이지만, 이면 (11b) 및 표면 (11a) 사이는 보조선으로 보간되어 있다.
또, 도 13 에 있어서, 파선은 절삭 홈 (11c) 의 가장자리부를 나타내고, 실선은 절삭 홈 (11c) 의 폭의 중심을 나타낸다. 표면 (11a) 측에 있어서, 절삭 홈 (11c) 은 분할 예정 라인 (13) 으로부터 어긋나 형성되어 있다. 절삭 홈 (11c) 이 비스듬하게 형성된 경우여도, 제 1 실시형태 또는 그 변형예에 따라 3 차원 화상을 제작함으로써 절삭 홈 (11c) 의 형상을 확인할 수 있다.
다음으로, 제 2 실시형태에 대해 설명한다. 제 2 실시형태에서는, 절삭 장치 (2) 대신에 레이저 가공 장치 (가공 장치) (102) 를 사용하여, 피가공물 (11) 을 가공한다. 단, 상술한 적재 공정 S10 내지 얼라인먼트 공정 S40 은, 제 1 실시형태와 동일하게 행해진다.
도 14 는 제 2 실시형태에 관련된 레이저 가공 장치 (102) 의 사시도이다. 또한, 제 1 실시형태에 관련된 절삭 장치 (2) 와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙인다. 이하에서는, 절삭 장치 (2) 와의 차이를 주로 하여 설명한다.
레이저 가공 장치 (102) 에서는, 정지 기대 (104) 에 하방 촬상 유닛 (54) 이 고정되어 있다. 또한, 하방 촬상 유닛 (54) 은, X 축 방향 또는 Y 축 방향으로 이동 가능한 양태로 설치되어도 된다.
정지 기대 (104) 상에는, X 축 이동 테이블 (18) 이 배치되어 있다. X 축 이동 테이블 (18) 은, X 축 이동 테이블 (18) 의 측판 (18b) 과는 반대측에 위치하는 영역으로부터 하방 촬상 유닛 (54) 이 공간 (18d) 내에 진입할 수 있도록 배치되어 있다.
X 축 이동 테이블 (18) 은, 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (20) 상에 슬라이드 가능한 양태로 형성되어 있다. 1 쌍의 X 축 가이드 레일 (20) 은, Y 축 이동 테이블 (106) 상에 고정되어 있다.
X 축 이동 테이블 (18) 의 바닥판 (18a) 의 하면측에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, X 축 가이드 레일 (20) 에 대체로 평행한 X 축 볼 나사 (22) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다.
X 축 볼 나사 (22) 의 일단부에는, X 축 펄스 모터 (24) 가 연결되어 있다. X 축 펄스 모터 (24) 로 X 축 볼 나사 (22) 를 회전시키면, X 축 이동 테이블 (18) 은, X 축 가이드 레일 (20) 을 따라 X 축 방향으로 이동한다.
X 축 이동 테이블 (18) 을 지지하는 Y 축 이동 테이블 (106) 은, 정지 기대 (104) 의 상면에 고정된 1 쌍의 Y 축 가이드 레일 (108) 상에, 슬라이드 가능하게 장착되어 있다. Y 축 가이드 레일 (108) 에 인접하는 위치에는, Y 축 이동 테이블 (106) 의 Y 축 방향의 위치를 검출할 때에 사용되는 Y 축 스케일 (108a) 이 형성되어 있다.
Y 축 이동 테이블 (106) 의 하면측에는, 너트부 (도시하지 않음) 가 형성되어 있고, 이 너트부에는, Y 축 가이드 레일 (108) 에 대체로 평행한 Y 축 볼 나사 (110) 가 회전 가능한 양태로 연결되어 있다. Y 축 볼나사 (110) 의 일단부에는, Y 축 펄스 모터 (112) 가 연결되어 있다.
Y 축 펄스 모터 (112) 로 Y 축 볼 나사 (110) 를 회전시키면, Y 축 이동 테이블 (106) 은, Y 축 가이드 레일 (108) 을 따라 Y 축 방향으로 이동한다. Y 축 가이드 레일 (108), Y 축 볼나사 (110), Y 축 펄스 모터 (112) 등은, Y 축 이동 테이블 (106) 을 이동시키는 Y 축 이동 기구 (114) 를 구성한다.
하방 촬상 유닛 (54) 에 인접하는 위치에는, 정지 기대 (104) 의 상면으로부터 상방으로 돌출되는 양태로 칼럼 (116) 이 설치되어 있다. 컬럼 (116) 에는, X 축 방향에 대략 평행한 길이부를 갖는 케이싱 (118) 이 설치되어 있다.
케이싱 (118) 에는, 레이저 조사 유닛 (120) 의 적어도 일부가 설치되어 있다. 레이저 조사 유닛 (120) 은, 피가공물 (11) 에 흡수되는 파장, 또는, 피가공물 (11) 을 투과하는 파장을 갖는 펄스상의 레이저 빔을 발생시키는 레이저 발진기 (120a) 등을 갖는다.
레이저 조사 유닛 (120) 의 X 축 방향의 선단부에는, 집광 렌즈 (122a) 를 포함하는 조사 헤드 (122) 가 형성되어 있다. 레이저 발진기 (120a) 로부터 출사된 레이저 빔은, 집광 렌즈 (122a) 에 의해 집광되고, 조사 헤드 (122) 로부터 하방으로 조사된다.
도 14 에서는, 조사 헤드 (122) 로부터 하방으로 조사되는 레이저 빔 (L) 을 파선 화살표로 나타낸다. 또한, 케이싱 (118) 의 선단부에 있어서, 조사 헤드 (122) 에 인접하는 위치에는, 상술한 상방 촬상 유닛 (84) 이 설치되어 있다.
제 2 실시형태의 절삭 공정 S50 에서는, 레이저 빔 (L) 의 집광점을 피가공물 (11) 의 이면 (11b) 근방에 위치시키고, 집광점과 피가공물 (11) 을 X 축 방향으로 상대적으로 이동시킴으로써, 분할 예정 라인 (13) 을 따라 도 8 에 나타내는 바와 같은 레이저 가공홈 (도시하지 않음) 을 형성한다.
그리고, 커프 체크 공정 S60 을 실시하려면, 제어부 (94) 가, 제 1 실시형태 또는 그 변형예와 마찬가지로, 절삭 홈 (11c) 의 3 차원 화상을 제작한다. 작업자는, 터치 패널 (92) 에 표시되는 3 차원 화상에서, 레이저 가공홈의 형상을 확인함으로써, 레이저 가공홈의 가공 정밀도를 확인할 수 있다.
따라서, 피가공물 (11) 을 절삭 장치 (2) 로부터 현미경으로 반송하고, 현미경으로 피가공물 (11) 을 육안으로 검사할 필요가 없다. 또, 레이저 가공 장치 (102) 상에서 가공 정밀도를 확인할 수 있으므로, 육안 검사를 실시하는 경우에 비해, 작업 효율을 향상시킬 수 있다.
그 밖에, 상기 실시형태에 관련된 구조, 방법 등은, 본 발명의 목적의 범위를 일탈하지 않는 한에 있어서 적절히 변경하여 실시할 수 있다.
2 : 절삭 장치
4 : 기대
4a, 4b, 4d : 개구
4c : 지지 구조
6 : 카세트
10 : 척 테이블
11 : 피가공물
11a : 표면
11b : 이면
11c : 절삭 홈
12 : 유지 부재
12a : 일면
12b : 타면
12c1 : 제 1 흡인로
12c2 : 제 2 흡인로
12c3 : 점
12d : 개구부
12e : 외주 흡인로
12f : 흡인로
13 : 분할 예정 라인
14 : 흡인원
15 : 디바이스
16 : 프레임체
16a : 개구부
16b : 풀리부
17 : 테이프
18 : X 축 이동 테이블
18a : 바닥판
18b : 측판
18c : 천판
18d : 공간
19 : 프레임
20 : X 축 가이드 레일
20a : X 축 리니어 스케일
21 : 피가공물 유닛
22 : X 축 볼 나사
23 : 제 1 화상군
23a : 제 1 화상 정보
24 : X 축 펄스 모터
25 : 제 2 화상군
25a : 제 2 화상 정보
26 : X 축 이동 기구
28 : 벨트
30 : 회전 구동원
30a : 풀리
32 : Y 축 이동 기구
33 : 제 1 화상군
33a : 제 1 점군 (제 1 화상 정보)
34 : Y 축 가이드 레일
35 : 제 2 화상군
35a : 제 2 점군 (제 2 화상 정보)
36 : Y 축 이동 테이블
38 : Y 축 볼 나사
40 : Y 축 펄스 모터
42 : Z 축 이동 기구
42a : 지지 구조
44 : Z 축 가이드 레일
46 : Z 축 이동 플레이트
48 : Z 축 볼 나사
50 : Z 축 펄스 모터
52 : 지지 아암
54 : 하방 촬상 유닛
56 : 저배율 카메라
56a : 조명 장치
58 : 고배율 카메라
58a : 조명 장치
60 : 가공 유닛 이동 기구
62 : Y 축 가이드 레일
64 : Y 축 이동 플레이트
66 : Y 축 볼 나사
68 : Y 축 펄스 모터
70 : Z 축 이동 플레이트
72 : Z 축 가이드 레일
74 : Z 축 볼 나사
76 : Z 축 펄스 모터
78 : 절삭 유닛
80 : 스핀들 하우징
82a : 스핀들
82b : 절삭 블레이드
84 : 상방 촬상 유닛
86 : 세정 유닛
88 : 세정 테이블
90 : 노즐
92 : 터치 패널
94 : 제어부
96 : 기억 장치
102 : 레이저 가공 장치
104 : 정지 기대
106 : Y 축 이동 테이블
108 : Y 축 가이드 레일
108a : Y 축 스케일
110 : Y 축 볼 나사
112 : Y 축 펄스 모터
114 : Y 축 이동 기구
116 : 칼럼
118 : 케이싱
120 : 레이저 조사 유닛
120a : 레이저 발진기
122 : 조사 헤드
122a : 집광 렌즈
A : 영역
L : 레이저 빔

Claims (2)

  1. 표면에 설정되어 있는 복수의 분할 예정 라인에 의해 구획된 복수의 영역의 각각에 디바이스가 형성되어 있는 판상의 피가공물의 그 표면측을 유지한 상태에서 그 피가공물을 가공하는 가공 장치로서,
    일면과, 그 일면과는 반대측에 위치하는 타면을 포함하고, 그 일면으로부터 그 타면까지 투명재로 형성되어 있는 소정의 영역을 갖는 판상의 유지 부재를 갖고, 그 피가공물의 그 표면측을 유지하는 척 테이블과,
    그 척 테이블로 그 표면이 유지된 그 피가공물을 가공하여, 그 피가공물에 가공 홈을 형성하는 가공 유닛과,
    제 1 촬상 소자를 갖고, 그 척 테이블의 상방에 배치되고, 그 척 테이블로 유지된 그 피가공물의 이면측을 촬상하는 제 1 촬상 유닛과,
    제 2 촬상 소자를 갖고, 그 척 테이블의 하방에 배치되고, 그 제 1 촬상 유닛으로 촬상하는 영역과 그 피가공물의 두께 방향에서 대응하는 영역에 있어서 그 피가공물의 그 표면측을, 그 유지 부재를 개재하여 촬상하는 제 2 촬상 유닛과,
    그 제 1 촬상 유닛 및 그 제 2 촬상 유닛 중 적어도 어느 것에서 취득한 그 피가공물의 화상을 표시하는 표시 장치와,
    화상 처리를 실행하는 프로그램이 기억된 기억 장치와, 그 프로그램에 따라 화상을 처리하는 처리 장치를 갖고, 그 제 1 촬상 유닛의 초점 위치를 그 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 그 가공 홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 1 화상군 중 그 가공 홈의 형상을 나타내는 제 1 화상 정보와, 그 제 2 촬상 유닛의 초점 위치를 그 피가공물의 두께 방향을 따라 상이한 복수의 위치에 순차 위치시켜 그 가공 홈을 촬상함으로써 얻어지는 제 2 화상군 중 그 가공 홈의 형상을 나타내는 제 2 화상 정보의 적어도 어느 것을 그 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 그 가공 홈의 3 차원 화상을 제작하여 그 표시 장치에 표시시키는 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    그 제어부는, 그 제 1 화상 정보와, 그 제 2 화상 정보의 양방을, 그 피가공물의 두께 방향을 따라 나열함으로써, 그 가공 홈의 3 차원 화상을 제작하는 것을 특징으로 하는 가공 장치.
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