KR20230108336A - 가공 장치 - Google Patents

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KR20230108336A
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hand
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KR1020237021310A
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요시쿠니 스즈키
시게유키 우치야마
Original Assignee
야마하하쓰도키 가부시키가이샤
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Abstract

상하 방향을 판두께 방향으로 하는 판상의 피가공물(90)을 가공하는 가공 장치(10)는, 가공 장치(10)의 동작을 제어하는 제어부(11)와, 피가공물(90)을 수용하는 수용부(70)와, 피가공물(90)을 적재하는 반송 핸드(113, 123)를 갖고, 수용부(70)에 대하여 피가공물(90)의 반출 및 반입을 행하는 반출입부(110, 120)와, 피가공물(90)을 가공하는 가공부(80)와, 피가공물(90)의 상면을 유지하는 유지부(30)와, 반송 핸드(113, 123)와 가공부(80) 사이에서 유지부(30)를 수평 이동시키는 이동부(50)를 포함하고, 유지부(30)는, 반송 핸드(113, 123)의 상방에 있어서, 반송 핸드(113, 123)와의 사이에서 피가공물(90)의 수수를 행하고, 가공부(80)는 유지부(30)에 유지된 피가공물(90)을 하방으로부터 가공한다.

Description

가공 장치
본 발명은 가공 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 등의 피가공물을 가공하는 가공 장치로서, 특허문헌 1에 기재된 것이 알려져 있다. 특허문헌 1의 레이저 가공 장치(가공 장치)는 카세트(수용부) 내에 수용되어 있는 피가공물을, 로봇 핸드를 사용해서 가적재 테이블로 이송한다. 이어서, 가적재 테이블 상의 피가공물을, 흡착 패드를 사용해서 척 테이블(유지부)로 이송하고, 척 테이블 상에 유지한 피가공물을 레이저 가공한다.
피가공물의 수수는, 카세트-로봇 핸드-가적재 테이블-흡착 패드-척 테이블의 순서로 행하여지며, 카세트 내의 피가공물의 가공을 개시할 때까지 합계 4회의 수수가 행하여진다.
일본 특허공개 2018-098363
상기 레이저 가공 장치에 의하면, 이하와 같은 문제가 있다. 가적재 테이블을 위한 스페이스가 필요하기 때문에, 가공 장치가 대형화해서 설치 스페이스가 커진다. 또한, 수수 횟수가 많으면, 그만큼 시간을 필요로 하므로, 생산성의 저하로 이어진다. 또한, 수수 횟수가 많으면, 피가공물과 다른 부재가 접촉하거나, 피가공물에 충격이 가해지거나 하는 기회가 증가하기 때문에, 수율의 저하가 염려된다.
본 명세서에 있어서 개시되는 기술은, 상하 방향을 판두께 방향으로 하는 판상의 피가공물을 가공하는 가공 장치로서, 상기 가공 장치의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 피가공물을 수용하는 수용부와, 상기 피가공물을 적재하는 반송 핸드를 갖고, 상기 수용부에 대하여 상기 피가공물의 반출 및 반입을 행하는 반출입부와, 상기 피가공물을 가공하는 가공부와, 상기 피가공물의 상면을 유지하는 유지부와, 상기 반송 핸드와 상기 가공부 사이에서 상기 유지부를 수평 이동시키고, 또한 상기 가공부에 의한 상기 피가공물의 가공 시에는 상기 유지부를 상기 가공부에 대하여 상대 이동시키는 이동부를 포함하고, 상기 유지부는, 상기 반송 핸드의 상방에 있어서, 상기 반송 핸드와의 사이에서 상기 피가공물의 수수를 행하고, 상기 가공부는, 상기 유지부에 유지된 상기 피가공물을 하방으로부터 가공하는, 가공 장치이다.
유지부는 피가공물의 상면을 유지할 수 있기 때문에, 반송 핸드 상에 적재된 피가공물을 직접 유지할 수 있다. 또한, 유지부가 피가공물을 유지하고 있는 경우, 유지를 해제함으로써 하방의 반송 핸드 상에 피가공물을 직접 적재할 수 있다. 이것에 의해, 유지부와 반송 핸드 사이에서 피가공물을 수수할 때에, 피가공물을 가적재하는 스페이스(이하, 가적재 스페이스라고 한다)가 불필요하여, 가공 장치의 소형화, 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 가적재 스페이스를 개재하지 않고 직접 수수가 행하여지기 때문에, 피가공물의 수수 횟수를 저감하여, 가공을 개시할 때까지의 시간, 및 가공 후에 피가공물을 수용부에 수용할 때까지의 시간을 단축할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치의 생산성이 향상된다.
또한, 수수 횟수가 감소함으로써, 피가공물에 충격이 가해질 기회나, 피가공물이 다른 부재와 접촉할 기회가 감소하여, 피가공물의 손상을 억제해서 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 가공부는 피가공물을 하방으로부터 가공하기 때문에, 가공에 의해 생긴 진애는 하방으로 낙하해서 피가공물에 부착되기 어렵다. 이것에 의해, 피가공물을 청정하게 유지하고, 컨태미네이션을 저감해서 피가공물의 수율을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 수용부로부터 피가공물을 반출한 반송 핸드는 가적재 테이블을 개재하지 않고, 유지부와의 사이에서 직접 피가공물을 수수한다. 그 때문에, 가적재 테이블이 불필요해져, 가공 장치의 소형화, 공간 절약화를 실현할 수 있다.
피가공물의 수수는 수용부-반송 핸드-유지부 사이에서 행하여진다. 이때, 가공 개시까지의 수수 횟수는 불과 2회이다. 그 때문에, 수수에 필요한 합계 시간을 단축하여, 가공 장치의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 수수 횟수가 감소하면, 수수 시에 피가공물이 데미지를 받을 기회를 저감하여, 피가공물의 수율을 향상시킬 수 있다.
도 1a는 가공 장치의 평면도이다.
도 1b는 가공 장치의 정면도이다.
도 1c는 가공 장치의 측면도이다.
도 2는 가공 장치의 블록도이다.
도 3은 유지부 및 가공부의 정면도이다.
도 4는 피가공물의 사시도이다.
도 5는 피가공물의 A-A 단면도이다.
도 6은 반출입부의 평면도이다.
도 7은 반출입부의 측면도이다.
도 8은 가위치 결정 유닛의 측면도이다.
도 9는 웨이퍼 경사 보정 처리에 있어서의, 경사 산출 처리의 플로우차트이다.
도 10은 반도체 웨이퍼의 저면도이다.
도 11은 디바이스면(91a)의 경사를 나타내는 그래프이다.
도 12는 XsZs축 동기 제어 실행 시의 Xs축 및 Zs축의 속도를 나타내는 그래프이다.
도 13은 사전 캘리브레이션 처리의 플로우차트이다.
도 14는 임의의 측정점(Q1~Q3)을 나타내는 도면이다.
도 15는 가공 장치에 있어서의 처리의 플로우차트이다.
도 16a는 공급 처리의 설명도이다.
도 16b는 공급 처리의 설명도이다.
도 16c는 공급 처리의 설명도이다.
도 16d는 공급 처리의 설명도이다.
도 16e는 공급 처리의 설명도이다.
도 16f는 공급 처리의 설명도이다.
도 16g는 공급 처리의 설명도이다.
도 16h는 공급 처리의 설명도이다.
도 16i는 공급 처리의 설명도이다.
도 17a는 수용 처리의 설명도이다.
도 17b는 수용 처리의 설명도이다.
도 17c는 수용 처리의 설명도이다.
도 17d는 수용 처리의 설명도이다.
도 17e는 수용 처리의 설명도이다.
도 17f는 수용 처리의 설명도이다.
도 17g는 수용 처리의 설명도이다.
도 17h는 수용 처리의 설명도이다.
도 17i는 수용 처리의 설명도이다.
도 18a는 전체 처리의 설명도이다.
도 18b는 전체 처리의 설명도이다.
도 18c는 전체 처리의 설명도이다.
도 18d는 전체 처리의 설명도이다.
도 18e는 전체 처리의 설명도이다.
도 18f는 전체 처리의 설명도이다.
도 18g는 전체 처리의 설명도이다.
도 18h는 전체 처리의 설명도이다.
도 19a는 실시형태 2에 의한 가공 장치의 평면도이다.
도 19b는 실시형태 2에 의한 가공 장치의 정면도이다.
도 19c는 실시형태 2에 의한 가공 장치의 측면도이다.
도 20은 제 3 반출입부의 평면도이다.
도 21a는 제 3 반출입부의 측면도이다.
도 21b는 제 3 반출입부의 측면도(Z3축 이동부 및 Y3축 이동부를 소거)이다.
도 22는 가공 장치에 있어서의 처리의 플로우차트이다.
도 23a는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23b는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23c는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23d는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23e는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23f는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23g는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23h는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23i는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23j는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23k는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23l은 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23m은 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23n은 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23o는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 23p는 공급~가공~수용 처리의 설명도이다.
도 24a는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24b는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24c는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24d는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24e는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24f는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24g는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
도 24h는 공급~가공~수용 처리의 설명도(평면도)이다.
<가공 장치의 개요>
상하 방향을 판두께 방향으로 하는 판상의 피가공물을 가공하는 가공 장치는, 상기 가공 장치의 동작을 제어하는 제어부와, 상기 피가공물을 수용하는 수용부와, 상기 피가공물을 적재하는 반송 핸드를 갖고, 상기 수용부에 대하여 상기 피가공물의 반출 및 반입을 행하는 반출입부와, 상기 피가공물을 가공하는 가공부와, 상기 피가공물의 상면을 유지하는 유지부와, 상기 반송 핸드와 상기 가공부 사이에서 상기 유지부를 수평 이동시키고, 또한 상기 가공부에 의한 상기 피가공물의 가공 시에는 상기 유지부를 상기 가공부에 대하여 상대 이동시키는 이동부를 포함하고, 상기 유지부는, 상기 반송 핸드의 상방에 있어서, 상기 반송 핸드와의 사이에서 상기 피가공물의 수수를 행하고, 상기 가공부는 상기 유지부에 유지된 상기 피가공물을 하방으로부터 가공한다.
이 구성에서는, 반송 핸드로부터 유지부로 피가공물을 인도할 때에는, 반송 핸드에 적재된 피가공물의 상면을 유지부가 유지한다. 또한, 유지부로부터 반송 핸드로 피가공물을 인도할 때는, 유지부에 의해 상면이 유지된 피가공물을 반송 핸드에 적재한다. 즉, 반송 핸드와 유지부 사이에서 피가공물을 직접 수수할 수 있다.
이것에 의해, 반송 핸드와 유지부 사이의 가적재 스페이스가 불필요해져, 가공 장치의 소형화, 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 가적재 스페이스를 개재하지 않고 직접 수수하기 때문에, 피가공물의 수수 횟수가 저감된다. 이것에 의해, 수용부 내에 있는 피가공물의 가공을 개시할 때까지의 시간이나, 가공 후에 피가공물을 수용부에 수용할 때까지의 시간을 단축할 수 있어, 가공 장치의 생산성이 향상된다.
또한, 수수 횟수의 저감에 의해, 피가공물에 충격이 가해질 기회나, 피가공물이 다른 부재와 접촉할 기회가 감소하여, 피가공물의 손상을 억제해 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 가공부는 피가공물을 하방으로부터 가공하기 때문에, 가공에 의해 생긴 진애는 하방으로 낙하해서 피가공물에 부착되기 어렵다. 이것에 의해, 피가공물을 청정하게 유지하고, 컨태미네이션을 저감해서 피가공물의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 반출입부는 적어도 1개의 협지부를 포함하고, 상기 협지부는 1쌍의 협지 부재를 갖고, 상기 1쌍의 협지 부재는 상기 반송 핸드에 적재한 상기 피가공물의 측면을 외측으로부터 끼워 넣어, 상기 반송 핸드 상에 있어서의 상기 피가공물의 위치 결정을 행해도 좋다.
이 구성에서는, 반송 핸드에 적재된 피가공물은, 1쌍의 협지 부재에 의해 측면을 외측으로부터 끼워 넣어져 반송 핸드 상의 소정 위치에 위치 결정된다. 반송 핸드 상에서 위치 결정이 가능하기 때문에, 위치 결정을 위해서 별도 스페이스를 형성할 필요가 없어, 가공 장치의 소형화, 공간 절약화가 가능해진다.
또한, 반송 핸드 상에서 위치 결정을 행함으로써, 위치 결정을 행하는 장소로 피가공물을 이송할 필요가 없어지기 때문에, 피가공물의 수수 횟수를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 생산성 및 피가공물의 수율을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 이동부는, 상기 상하 방향과 직교하는 제 1 방향으로 상기 유지부를 이동시키는 제 1 이동부와, 상기 상하 방향 및 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 유지부를 이동시키는 제 2 이동부를 포함하고, 상기 제 1 방향은 상기 피가공물의 가공 시의 가공 방향이며, 상기 제 2 방향은 상기 피가공물의 피치 이송 방향이며, 상기 유지부가 상기 반송 핸드와의 사이에서 상기 피가공물을 수수하는 위치와, 상기 가공부가 상기 피가공물의 가공을 행할 때의 상기 유지부의 위치는 상기 제 1 방향으로 배열되어 있어도 좋다.
일반적으로, 유지부의 이동 거리는 피치 이송을 행하는 제 2 방향보다 수수 위치와 가공 위치 사이에서 유지부를 이동시키는 제 1 방향쪽이 크다. 또한, 피가공물의 가공을 행하는 가공 방향과, 수수 위치와 가공 위치 사이에서 유지부가 이동하는 방향은 동일한 제 1 방향이다. 피치 이송 방향인 제 2 방향의 이동은, 피가공물을 고정밀도로 가공하기 위해서, 제 1 방향보다 높은 위치 결정 정밀도가 요구된다.
이렇게 하면, 상대적으로 이동 거리가 크고, 가공 방향이기도 한 제 1 방향의 이동을 행하는 제 1 이동부를, 이동 속도 및 직진성을 중시한 설계로 하는 것이 고려된다. 한편, 제 2 방향의 이동을 행하는 제 2 이동부는, 이동 속도 및 직진성보다 위치 결정 정밀도를 중시하면 좋기 때문에, 제 1 이동부와 제 2 이동부에서 각각의 역할에 맞춰서 합리적인 설계가 가능해져, 가공 장치의 비용을 저감할 수 있다.
또한, 상기 반송 핸드가 상기 수용부로부터 상기 피가공물을 반출입하는 방향은 상기 제 2 방향이며, 상기 수용부는 평면으로 볼 때 상기 이동부가 차지할 수 있는 영역과 적어도 일부가 중첩하도록, 상기 이동부의 하방에 배치되어 있어도 좋다.
상술한 바와 같이, 수수 위치와 가공 위치는 제 1 방향으로 배열되고, 이들 사이를 유지부가 이동하는 거리는, 유지부가 제 2 방향(피치 이송 방향)으로 이동하는 거리보다 크다. 그 때문에, 수용부를 제외한 가공 장치의 형상은 제 1 방향으로 길다.
만일, 수용부로부터 피가공물을 반출입하는 방향을 제 1 방향으로 하면, 수용부는 수수 위치의 제 1 방향측에 배치되기 때문에, 수용부를 포함시킨 가공 장치는 더욱 제 1 방향으로 커진다.
한편, 이 구성에서는 피가공물의 반출입 방향을 제 2 방향으로 하고 있다. 이것에 의해, 수용부를 수수 위치의 제 2 방향측에 배치할 수 있기 때문에, 수용부를 추가해도 가공 장치의 제 1 방향의 길이는 커지지 않는다.
또한, 수용부는 평면으로 볼 때 이동부가 차지할 수 있는 영역과 중첩하기 때문에, 가공 장치가 제 2 방향으로 커지는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치를 소형화할 수 있다.
또한, 상기 제 1 이동부는 상기 제 1 방향으로 연장되고 상기 제 2 방향으로 배열되는 평행한 1쌍의 제 1 안내부를 포함하고, 1쌍의 상기 제 1 안내부는 상기 유지부를 상기 제 1 방향으로 이동 가능하게 지지해도 좋다.
이 구성에서는, 유지부를 1쌍의 제 1 안내부로 지지하기 때문에, 유지부를 강고하게 지지해서 덜컹거림을 억제하여, 진동을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 유지부가 유지하는 피가공물이 낙하하기 어려워지고, 유지부의 제 1 방향의 고속 이동이 가능해진다.
또한, 상기 제 2 이동부는 상기 제 2 방향으로 연장되고 상기 제 1 방향으로 배열되는 평행한 1쌍의 제 2 안내부를 포함하고, 1쌍의 상기 제 2 안내부는 상기 제 1 이동부를 상기 제 2 방향으로 이동 가능하게 지지해도 좋다.
제 1 이동부를 1쌍의 제 2 안내부로 지지하기 때문에, 제 1 이동부를 강고하게 지지해서 덜컹거림을 억제해, 제 1 이동부가 지지하는 유지부의 진동을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 피치 이송을 행하는 제 2 방향의 이동에 있어서, 유지부의 자세가 안정되기 때문에, 고정밀도의 피치 이송이 가능해진다.
상기 수용부는 가공 전의 상기 피가공물을 수용하는 제 1 수용부와, 가공 후의 상기 피가공물을 수용하는 제 2 수용부를 포함하고, 상기 반송 핸드는 상기 제 1 수용부로부터 상기 피가공물을 반출하여, 상기 유지부에 인도하는 제 1 반송 핸드와, 상기 피가공물을 상기 유지부로부터 수취하여 상기 제 2 수용부에 반입하는 제 2 반송 핸드를 포함하고 있어도 좋다.
이렇게 하면, 유지부는 가공 후의 피가공물을 제 2 반송 핸드에 인도한 후, 가공 후의 피가공물이 수용부에 수용되는 것을 기다리지 않고, 바로 제 1 반송 핸드 상으로 이동하여, 제 1 반송 핸드로부터 가공 전의 피가공물을 수취할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치의 택트 타임이 단축되어, 생산성이 향상된다.
또한, 상기 반출입부는 상기 피가공물을 적재 가능한 보조 핸드를 추가로 구비하고, 상기 보조 핸드는 상기 유지부로부터 상기 피가공물을 수취하고, 또한 상기 반송 핸드에 상기 피가공물을 인도해도 좋다.
이렇게 하면, 유지부는 가공 후의 피가공물을 보조 핸드에 인도한 후, 바로 반송 핸드 상으로 이동하여, 반송 핸드로부터 가공 전의 피가공물을 수취할 수 있다. 즉, 유지부는 가공 후의 피가공물이 수용부에 수용되는 것을 기다리지 않고, 다음에 가공할 피가공물을 유지해서 가공부로 이동할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치의 택트 타임이 단축되어, 생산성이 향상된다.
또한, 상기 피가공물은 판면에 적어도 3개의 판면 측정점을 포함하고, 상기 가공부는 각 상기 판면 측정점을 촬영하여, 각 상기 판면 측정점의 좌표를 측정하는 카메라와, 상기 가공부를 상기 상하 방향으로 이동시키는 제 3 이동부를 포함하고, 상기 제어부는 가공 전에 각 상기 판면 측정점의 좌표에 의거해서 상기 판면을 특정하고, 상기 판면 상의 임의의 점과 상기 가공부의 거리가 일정해지도록 상기 제 3 이동부로 상기 가공부를 이동시키면서, 상기 가공부에 의한 가공을 행해도 좋다.
이렇게 하면, 판면 상의 임의의 점과 가공부의 거리를, 제 3 이동부를 이용해서 일정하게 유지하면서 가공을 행할 수 있다. 이것에 의해, 가공부에 의한 상하 방향의 가공 정밀도가 향상되어, 가공 재시도 횟수의 저감, 및 수율의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 상기 유지부는 피가공물을 유지하는 저면에 적어도 3개의 저면 측정점을 포함하고, 상기 가공부는 각 상기 저면 측정점을 촬영하여, 각 상기 저면 측정점의 좌표를 측정하는 카메라를 포함하고, 상기 제어부는 각 상기 저면 측정점의 좌표에 의거해서 상기 저면을 특정하고, 상기 저면 상의 임의의 점과 상기 가공부의 거리를 산출해도 좋다.
유지부는 저면에 있어서 피가공물의 상면을 유지하고 있어, 유지부와 피가공물은 접하고 있다. 이렇게 하여 산출한, 유지부의 저면 상의 임의의 점과 가공부의 거리를, 가공 개시 시에 있어서의, 피가공물과 가공부의 거리의 초기값으로서 사용한다. 이것에 의해, 피가공물과 가공부의 거리를 단시간에 측정할 수 있다.
<실시형태 1>
본 명세서에 개시된 기술의 하나의 실시형태를 실시형태 1로 하고, 도 1~도 18h를 참조해서 설명한다.
1. 가공 장치(10)의 구성
1.1 전체 구성
본 발명에 관한 가공 장치의 일례로서, 가공 장치(10)를 도 1a~도 1c에 나타낸다. 가공 장치(10)는 피가공물(90)에 펄스 레이저를 조사해서 다이싱 가공을 행하는 레이저 다이싱 장치이다. 도 1a~도 1c는 3면도를 구성하고, 각각 평면도, 정면도, 측면도이다. 도 2는 가공 장치(10)의 블록도이다.
가공 장치(10)는 평면으로 볼 때 X 방향으로 긴 대략 장방형상을 이루고, 기대(20)와, 피가공물(90)을 상방에서 유지하는 유지부(30)와, 기대(20) 상에 설치되고, 유지부(30)를 XY 방향으로 이동시키는 이동부(50)와, 수용부(70)와, 수용부(70)를 적재하는 수용대(69)와, 피가공물(90)을 하방으로부터 가공하는 가공부(80)와, 이들의 동작을 일체적으로 제어하는 제어부(11)를 갖는다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제어부(11)는 키보드나 디스플레이 등의 입출력부(12), 연산 처리를 행하는 연산부(CPU)(13), 제어 프로그램이나 계측 데이터, 가공의 레시피 등을 보존하는 기억부(RAM, ROM)(14)를 갖는다. 제어부(11)는 일반적인 컴퓨터이다.
이하의 설명에 있어서, 연직 방향을 Z 방향으로 하고, 도 1a의 평면도에 있어서의 좌우 방향(가공 장치(10)의 장변 방향)을 X 방향, 상하 방향(가공 장치(10)의 단변 방향)을 Y 방향으로 한다. X 방향은 「제 1 방향」의 일례, Y 방향은 「제 2 방향」의 일례이다. 또한, X 방향과 Y 방향으로 연장되는 XY 평면이 수평면인 것으로 한다.
기대(20)는, 도 1b에 나타내는 바와 같이, 직사각형 판상의 기대 수평부(21)와, 2개의 기대 수직부(22)를 갖고 있다. 기대 수직부(22)는 기대 수평부(21)의 X 방향의 양단(兩端)으로부터 연직 상방으로 기립하도록 형성되어 있고, 그 상단면(上端面)에는 Ys축 볼나사(「제 2 안내부」의 일례)(52)가 수평으로 배치되어서 고정되어 있다. 또한, 기대 수평부(21)에는 수용부(70)를 적재하는 수용대(69)가 배치되어 있다.
수용대(69)는 기대 수평부(21) 상에 배치된 직방체 형상의 대(臺)이며, 상면(69a)은 평탄 또한 수평이다. 상면(69a)에는 2개의 수용부(70)(제 1 수용부(71), 제 2 수용부(72))가 Y 방향으로 나란히 적재된다. 수용대(69) 및 수용부(71, 72)는 모두 이동부(50)보다 하방에 배치된다.
제 1 수용부(71)는 Y 방향 앞측에 개구부(71o)를 갖는 직방체 형상의 상자이며, 내부는 공간이다. 제 1 수용부(71)의 내부 공간을 구성하는 5개의 면 중, X 방향으로 대향하는 2개의 판면(71a, 71b)에는 각각의 판면(71a, 71b)에 대하여 수직으로 기립하는 볼록부(73)가 형성되어 있다.
판면(71a)의 볼록부(73)와, 판면(71b)의 볼록부(73) 사이를 가교하도록, 상방으로부터 판상의 피가공물(90)을 적재함으로써, 제 1 수용부(71)의 내부 공간에 피가공물(90)을 수평으로 수용할 수 있다. 볼록부(73)는 판면(71a, 71b)에 있어서 각각 상하 방향으로 6개 등간격으로 배열되어 있고, 본 실시형태의 제 1 수용부(71)에는 6매의 피가공물(90)이 서로 접촉하지 않도록 수용 가능하다. 본 실시형태에서는, 도면을 간략화하기 위해서 6매의 피가공물(90)을 수용하는 수용부를 예시하고 있지만, 수용부에 수용 가능한 피가공물(90)의 매수는 6매에 한정되지 않고, 이것보다 많아도 좋고 적어도 좋다.
제 2 수용부(72)는 제 1 수용부(71)와 동일한 구성을 하고 있고, Y 방향 앞측에 개구부(72o)를 갖고, 내부 공간에 6매의 피가공물(90)을 수용할 수 있다. 본 실시형태에서는, 가공 전의 피가공물(90)을 수용하는 수용부를 제 1 수용부(71), 가공 후의 피가공물(90)을 수용하는 수용부를 제 2 수용부(72)라고 하고 있다.
수용부(70)로서, FOUP(Front Opening Unified Pod)를 사용해도 좋다. FOUP는 반도체 웨이퍼 등의 복수의 피가공물을 서로 접촉하지 않도록 간격을 두고 수용하기 위해서 일반적으로 사용되고 있는 용기이다. 또한, FOUP는 덮개로 개구를 막아, 밀폐된 상태에서 운반할 수 있도록 되어 있다. 따라서, FOUP를 사용하면, 전공정(前工程)으로부터 가공 장치(10)로, 그리고 가공 장치(10)로부터 후공정으로의 반송을, 피가공물의 오염이나 파손을 방지하면서 안전하고 또한 확실하게 행할 수 있다.
1.2 이동부의 구성
이동부(50)는, 후술하는 유지부(30)를 X 방향 및 Y 방향으로 이동시키는 기능을 갖고 있고, Y 방향으로의 이동을 제어하는 Ys축 이동부(「제 2 이동부」의 일례)(51)와, X 방향으로의 이동을 제어하는 Xs축 이동부(「제 1 이동부」의 일례)(61)로 이루어진다.
<Ys축 이동부>
Ys축 이동부(51)는, 도 1a에 나타내는 바와 같이, Y 방향으로 연장 설치되는 2개의 Ys축 볼나사(「제 2 안내부」의 일례)(52)와, 2개의 Ys축 볼나사(52)에 각각 나사결합하고, Y 방향으로 자유롭게 왕복 이동 가능한 4개의 Ys축 슬라이더(53)와, 2개의 Ys축 슬라이더(53)에 접합되고, 2개의 Ys축 볼나사(52) 사이에 가교되는 2개의 Y 스테이지(54)를 갖는다. 2개의 Ys축 슬라이더(53)와 1개의 Y 스테이지(54)를 1개의 유닛으로 하고, 이 유닛이 Y 방향으로 소정의 간격을 두고 1쌍 설치되어 있다.
Ys축 볼나사(52)는, 가공 장치(10)의 X 방향의 양단에 있어서, 기대 수직부(22)의 상면에 각각 1개씩, 합계 2개가 Y 방향으로 연장 설치된다. Ys축 볼나사(52)는 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전한다.
Ys축 슬라이더(53)는 Ys축 볼나사(52)와 나사결합하는 도시하지 않은 너트를 내부에 갖고 있고, 이 너트를 통해서 Ys축 볼나사(52)와 결합하고 있다. Ys축 볼나사(52)를 회전시킴으로써, Ys축 슬라이더(53)를 축 방향인 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 구동부에 의한 Ys축 볼나사(52)의 회전 방향이나 회전수를 적절히 제어함으로써, Ys축 슬라이더(53)를 Ys축 볼나사(52) 상에서 임의의 속도, 임의의 방향으로 이동시키고, 또한 임의의 위치에서 정지시킬 수 있다.
2개의 Ys축 볼나사(52)의 어느 쪽에도, 각각 2개의 Ys축 슬라이더(53)가 나사결합하고 있어, Ys축 이동부(51)가 갖는 Ys축 슬라이더(53)는 합계 4개이다. 2개의 Ys축 볼나사(52)의 회전 방향 및 회전수는 동기하고 있어, 도 1a와 같이, 4개의 Ys축 슬라이더(53)는 각각이 장방형의 각 정점이 되는 위치 관계를 유지한 채, Y 방향으로 왕복 이동한다.
Y 스테이지(54)는, 도 1c에 나타내는 바와 같이, 단면이 L자형이고 X 방향으로 연장되는 봉 형상의 부재이다. Y 스테이지(54)는 4개의 Ys축 슬라이더(53) 중, Y 좌표가 동일한 2개의 Ys축 슬라이더(53) 사이를 가교하는 형태로 합계 2개 배치된다. Ys축 슬라이더(53)의 상면과 Y 스테이지(54)의 하면은 상대 변위하지 않도록 접합되어 있다. Ys축 볼나사(52)를 회전시킴으로써, 2개의 Y 스테이지(54)는 소정의 간격을 유지한 채 Y 방향으로 왕복 이동한다. 2개의 Y 스테이지(54) 상에 Xs축 이동부(61)가 적재된다.
<Xs축 이동부>
2개의 Y 스테이지(54) 상에 적재되는 Xs축 이동부(61)의 구성은, 상술한 Ys축 이동부(51)를 평면으로 볼 때 90°회전시킨 구성을 하고 있다. 즉, 도 1c에 나타내는 바와 같이, Xs축 이동부(61)는 X 방향으로 연장 설치되는 2개의 Xs축 볼나사(「제 1 안내부」의 일례)(62)와, 2개의 Xs축 볼나사(62)에 각각 나사결합하고, X 방향으로 자유롭게 왕복 이동 가능한 4개의 Xs축 슬라이더(63)를 갖고 있다. 그리고, 2개의 Y 스테이지 대신에, 4개의 Xs축 슬라이더(63)의 상면과 접합하고, 2개의 Xs축 볼나사(62) 사이에 가교되는 1개의 XY 스테이지(64)를 갖는다.
Xs축 볼나사(62)는, 각 Y 스테이지(54) 상에 있어서, Y 스테이지(54)의 연장 설치 방향인 X 방향으로 연장 설치된다. Xs축 볼나사(62)는 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전한다.
Xs축 슬라이더(63)는 Xs축 볼나사(62)와 나사결합하는 너트를 내부에 갖고 있고, 이 너트를 통해서 Xs축 볼나사(62)와 결합하고 있다. Xs축 볼나사(62)를 회전시키면, Xs축 슬라이더(63)를 축 방향인 X 방향으로 이동시킬 수 있다. 구동부에 의한 Xs축 볼나사(62)의 회전 방향이나 회전수를 적당히 제어함으로써, Xs축 슬라이더(63)를 Xs축 볼나사(62) 상에서 임의의 속도, 임의의 방향으로 이동시키고, 또한 임의의 위치에서 정지시킬 수 있다.
2개의 Xs축 볼나사(62)의 어느 쪽에도 각각 2개의 Xs축 슬라이더(63)가 나사결합하고 있어, Xs축 이동부(61)가 갖는 Xs축 슬라이더(63)는 합계 4개이다. 2개의 Xs축 볼나사(62)의 회전 방향 및 회전수는 동기하고 있어, 도 1a와 같이, 4개의 Xs축 슬라이더(63)는 각각이 장방형의 각 정점이 되는 위치 관계에 있고, 이 위치 관계를 유지한 채 X 방향으로 왕복 이동한다.
<XY 스테이지>
XY 스테이지(64)는 평면으로 볼 때 Y 방향으로 긴 장방형상을 이루고, 중앙에 원형의 구멍(64a)을 갖고 있다. 구멍(64a)의 측면에는 롤러 베어링(65)이 삽입되어 있다. 후술하는 유지부(30)는, 롤러 베어링(65)을 개재하여, XY 스테이지(64)에 대하여 Z 방향으로 연장되는 Z축 둘레로 회전 가능한 상태로 유지되고 있다.
XY 스테이지(64)는 그 하면의 네 모서리에 있어서 Xs축 슬라이더(63)의 상면과 접합되어 있고, Xs축 슬라이더(63)의 X 방향의 이동에 따라 일체적으로 이동한다. 또한, Xs축 슬라이더(63)는 Y 방향으로 이동 가능한 Y 스테이지(54) 상에 있고, Y 스테이지(54)의 Y 방향의 이동에 따라 일체적으로 이동한다.
이상과 같은 구성에 의해, Ys축 이동부(51)는 Y 스테이지(54)를 Y 방향으로 이동시킬 수 있고, 또한 Xs축 이동부(61)는 XY 스테이지(64)를 X 방향으로 이동시킬 수 있다. 그리고, Xs축 이동부(61)는 Y 스테이지(54) 상에 적재되어 있다. 이러한 구성에 의해, 이동부(50)는 XY 스테이지(64)를 XY 방향의 임의의 위치로 이동시킬 수 있다.
<이동부에 요구되는 성능에 대해서>
이하, Ys축 이동부(51) 및 Xs축 이동부(61)에 요구되는 성능에 대해서 설명한다. 각 이동부(51, 61)에 요구되는 주된 성능으로서, 「직진성」「위치 결정 정밀도」「이동 속도」 3가지를 들 수 있다.
직진성이란, 각 이동부(51, 61)가 이동시키는 대상물(본 실시형태에서는 Y 스테이지(54) 또는 XY 스테이지(64))을 각각의 축 방향(Y 방향 또는 X 방향)을 따라 직진시키는 성능이다. 예를 들면, Xs축 이동부(61)의 직진성이 낮은 경우에는, XY 스테이지(64)를 X 방향으로 이동시키는 과정에 있어서, XY 스테이지(64)의 궤도가 X 방향 이외의 방향(주로 Y 방향)으로 크게 흔들려 버린다. 반대로, Xs축 이동부(61)의 직진성이 높으면, X 방향의 이동 중에 있어서의 Y 방향의 흔들림은 작아져, XY 스테이지(64)의 궤도는 보다 직선적이 된다.
위치 결정 정밀도란, 각 이동부(51, 61)가 대상물을 소정의 위치까지 작은 오차로 이동시키는 성능이다. 예를 들면, Xs축 이동부(61)의 위치 결정 정밀도가 높은 경우, 소정의 X좌표의 위치에, 보다 작은 오차로, XY 스테이지(64)를 이동시킬 수 있다.
이동 속도란, 각 이동부(51, 61)가 각각의 축 방향으로 대상물을 이동시킬 때에 낼 수 있는 속도이다. 예를 들면, Xs축 이동부(61)의 이동 속도가 큰 경우, XY 스테이지(64)를 X 방향으로 고속도로 이동시킬 수 있다.
Xs축 이동부(61)와 Ys축 이동부(51)는, 각각의 역할의 차이 때문에 요구되는 성능이 상이하다. 본 실시형태의 가공 장치(10)에서는, Xs축 이동부(61)에는 Ys축 이동부(51)와 비교해서 직진성, 및 이동 속도가 요구되지만, 위치 결정 정밀도는 Ys축 이동부(51)만큼 요구되지 않는다. 또한, Ys축 이동부(51)에는 Xs축 이동부(61)보다 높은 위치 결정 정밀도가 요구되지만, 직진성 및 이동 속도는 Xs축 이동부(61)만큼 요구되지 않는다. 이하에 이유를 서술한다.
X 방향은 가공 방향이다. 만일 Xs축 이동부(61)의 직진성이 낮으면, 유지부(30)와 함께 X 방향으로 이동하는 피가공물(90)에 대하여 가공부(80)가 레이저를 조사할 때에, 조사 위치가 목표 위치로부터 Y 방향으로 벗어나기 쉬워져, 가공 정밀도가 저하해 버린다. 따라서, 가공 정밀도를 높이기 위해서, Xs축 이동부(61)에는 높은 직진성이 요구된다.
또한, X 방향은 가공 방향임과 동시에, 수수 위치와 가공 위치를 연결하는 방향이기도 하고, 상술한 바와 같이 이 사이의 이동 거리는 길다. 장거리를 고속도로 이동할 수 있으면, 이동에 필요한 시간을 크게 감소시켜서, 가공 장치(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다. 따라서, Xs축 이동부(61)의 이동 속도는 고속도일 것이 요구된다.
도 10은 후술하는 피가공물에 포함되는, 반도체 웨이퍼(91)의 표면을 나타내고 있다. 도 10에 나타내는 바와 같이, 모든 가공 라인(95)은 반도체 웨이퍼(91)의 표면을 횡단하도록 배치되어 있다. 가공 시에, 이동부는, 1개의 가공 라인(95)에 있어서, 일단부터 타단까지의 구간을 일정 속도로 이동시키면서 레이저를 조사하면 되기 때문에, 높은 위치 결정 정밀도는 요구되지 않는다. 구체적으로는, 도 10의 R1과 R2를 연결하는 1개의 가공 라인(95)을 따라 가공할 때는, R1을 시점(始點)으로 하고, 종점인 R2까지 연속해서 레이저를 조사하게 된다. 실제 공정에서는, 미가공 부분을 남기지 않도록 하기 위해서, R1보다 앞쪽(도 10에서는 R1보다 우측)에서부터 레이저의 조사를 개시하고, 반도체 웨이퍼(91)를 X 방향으로 이동시키면서 조사를 계속하고, R2를 지나고 나서 레이저의 조사를 정지한다. 즉, R1과 R2를 연결하는 가공 라인(95)보다 X 방향으로 긴 거리에 걸쳐 레이저를 조사한다. 따라서, 만일 Xs축 이동부(61)의 위치 결정 정밀도가 낮아, 가공 개시 시에 반도체 웨이퍼(91)의 X 방향의 위치가 어긋나 있어도, 레이저를 조사하는 거리는 가공 라인(95)보다 길기 때문에, R1부터 R2까지 미가공 부분을 남기지 않고 가공할 수 있다. 따라서, Xs축 이동부(61)의 위치 결정 정밀도에는, 후술하는 Ys축 이동부(51)만큼의 고정밀도는 요구되지 않는다.
한편, 상술한 바와 같이, Y 방향은 피치 이송 방향이다. Ys축 이동부(51)의 위치 결정 정밀도가 높으면, 가공 라인(95)의 간격에 따라서 정확한 가공이 가능해져, 가공 정밀도가 향상된다. 따라서, Ys축 이동부(51)에는 높은 위치 결정 정밀도가 요구된다.
레이저를 조사해서 반도체 웨이퍼(91)를 가공하고 있는 동안에는 X 방향(가공 방향)의 이동만이며, Y 방향의 이동은 없다. 또한, 상술한 바와 같이, 레이저의 조사는 가공 라인(95)보다 X 방향으로 긴 거리에 걸쳐 행하여진다. 따라서, Ys축 이동부(51)의 직진성이 낮아 X 방향으로 흔들림이 발생하고 있어도, 가공 정밀도에 영향은 없어, Ys축 이동부(51)에는 높은 직진성은 요구되지 않는다.
또한, 1개의 가공 라인(95)에 대해서 가공을 종료하면, 이동부(50)는 다음에 가공하는 가공 라인(95)의 시점에 레이저를 조사하도록 반도체 웨이퍼(91)를 이동시키고, 가공을 재개한다. 구체적으로는, 도 10에 나타내는 바와 같이, 시점 R1부터 종점 R2까지의 가공을 종료하면, 이동부(50)는 반도체 웨이퍼(91)를 이동시키고, 시점 R3부터 가공을 재개한다. 레이저의 조사를 행하지 않는 구간(종점 R2부터 시점 R3까지)의 이동에 필요한 시간을 단축하면, 가공 장치(10)의 생산성을 향상시킬 수 있다.
여기에서, R2부터 R3까지의 이동을 X 방향과 Y 방향으로 분리하면, Y 방향은 1피치분의 이동이며, Y 방향의 이동 거리는 X 방향의 이동 거리보다 작다. 만일 각 이동부(51, 61)의 이동 속도가 동일하면, Y 방향의 이동이 먼저 종료하게 된다. Y 방향의 이동은 X 방향의 이동이 종료할 때까지의 동안에 완료하면 되기 때문에, Ys축 이동부(51)에는 Xs축 이동부(61)만큼의 이동 속도는 요구되지 않는다.
이상 서술한 바와 같이, Ys축 이동부(51)와 Xs축 이동부(61)에는 각각 요구되는 성능, 및 그다지 요구되지 않는 성능이 있다. 따라서, 각 이동부(51, 61)의 설계에 있어서는, 모든 성능을 높이는 것이 아니고, 각 이동부(51, 61)에 요구되는 성능을 만족하는 비용 배분을 행함으로써, 비용을 삭감해서 합리적인 설계를 할 수 있다.
본 실시형태에 관한 가공 장치(10)에서는, Xs축 이동부(61)의 직진성은 Ys축 이동부(51)의 직진성보다 높다. 이렇게 하면, 가공 방향을 따라 보다 직선적인 가공을 할 수 있기 때문에, 가공 정밀도가 향상된다. Ys축 이동부(51)의 위치 결정 정밀도는 Xs축 이동부(61)의 위치 결정 정밀도보다 높다. 이렇게 하면, 정확한 피치 이송을 할 수 있기 때문에, 피가공물(90)의 가공 정밀도가 향상된다. Xs축 이동부(61)의 이동 속도는 Ys축 이동부(51)의 이동 속도보다 높다. 이렇게 하면, X 방향의 이동에 필요한 시간을 단축하여, 가공 장치(10)의 생산성이 향상된다.
1.3 유지부의 구성
다음에, 유지부(30)에 대해서 설명한다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 유지부(30)는 θ축 모터(31)와, θ축 모터(31)의 출력축(31a)과 결합해서 θ 방향으로 자유롭게 회전 가능한 회전체(32)와, 회전체(32)의 하면에 접합된 척 헤드(33)를 갖는다. θ축이란, 출력축(31a)과 동축의 축이며, θ 방향의 회전이란, θ축 둘레의 회전을 말한다.
θ축 모터(31)는, 예를 들면 직류 모터이며, 외부로부터 전력의 공급을 받아서 출력축(31a)을 회전시킨다. 전류의 방향을 변경함으로써, 출력축(31a)의 회전 방향을 스위칭할 수 있다.
회전체(32)는 단차가 형성된 원기둥 형상을 하고 있고, 상단면에 있어서, 출력축(31a)와 동축이 되도록 접합되어 있다. 회전체(32)는 구멍(64a)에 삽입되어 있지만, 삽입 부분의 직경은 XY 스테이지(64)의 구멍(64a)의 직경보다 작다. 삽입 부분에 있어서의 회전체(32)의 측면은, 구멍(64a)의 내면과, 롤러 베어링(65)을 개재해서 결합하고 있고, 회전체(32)는 XY 스테이지(64)에 대하여 θ 방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 되어 있다. 또한, θ축 모터(31)와 회전체(32)는 감속기를 통해서 결합하는 구성이어도 좋다.
척 헤드(33)는 원판상을 하고 있고, 회전체(32)의 하단면(下端面)에 있어서, 회전체(32) 및 출력축(31a)과 동축이 되는 위치에 접합되어 있다. 척 헤드(33)의 저면(33a)에 형성된 오목부(33b)에는 흡착척(34)이 간극 없이 삽입되어 있다. 흡착척(34)은 원판상으로 형성된 포러스한 소재(예를 들면, 다공질 세라믹)로 이루어진다. 척 헤드(33)의 저면(33a)과 흡착척(34)의 저면은 면일 형상이 되어 있다.
회전체(32) 및 척 헤드(33)의 내부에는, 오목부(33b)측의 단부(端部)에 개구를 갖는 흡인 통로(35)가 형성되어 있다. 흡인 통로(35)의 타단은 도시하지 않은 진공 펌프에 접속되어 있다. 제어부(11)는 진공 펌프를 사용하여, 흡인 통로(35)의 내부 공간의 부압과 정압을 스위칭할 수 있다.
흡인 통로(35)를 부압으로 하면, 포러스한 재료로 이루어지는 흡착척(34)의 주위에는 하면측으로부터 상면측을 향하는 공기의 흐름이 생긴다. 이때, 피가공물(90)이 흡착척(34)의 저면에 밀착되어 있으면, 피가공물(90)은 흡착척(34)의 저면 및 저면(33a)에 흡착해서 흡착척(34)에 유지된다. 피가공물(90)을 유지한 상태에서, 흡인 통로(35)의 내부 공간을 정압으로 스위칭하면, 피가공물(90)의 유지를 해제할 수 있다. 이렇게 하여, 유지부(30)는, 저면(33a)에 있어서, 저면(33a)보다 하방에 있는 피가공물(90)의 유지 및 유지의 해제를 행한다.
1.4 피가공물의 구성
피가공물(90)은 반도체 웨이퍼(91)와, 웨이퍼링(92)과, 다이싱 테이프(93)로 이루어진다. 도 4 및 도 4의 A-A 단면도인 도 5에 나타내는 바와 같이, 다이싱 테이프(93)의 일방의 면에 반도체 웨이퍼(91) 및 웨이퍼링(92) 쌍방이 부착되어, 피가공물(90)을 구성하고 있다.
웨이퍼링(92)은 대략 원형의 스테인리스제의 판의 중앙에, 직경 W2의 원형의 개구(92a)를 형성한 것이다. 웨이퍼링(92)의 외주는 원의 일부를 4개소 절결해서 4개의 변을 형성한 형상이다. 2세트의 대향하는 2변은 각각 평행이며, 이웃하는 변을 연신하면 직각으로 교차한다. 또한, 대향하는 2변의 간격은 동일하고, 그 간격을 외형 사이즈(W3)라고 한다(도 4, 도 5 참조).
다이싱 테이프(93)의 일방의 면에는 점착제가 도포되어 있다. 다이싱 테이프(93)는 점착제가 도포되어 있는 면을 웨이퍼링(92)의 판면과 대향시켜서, 개구(92a)를 막도록 부착된다.
반도체 웨이퍼(91)는 단결정 실리콘의 잉곳을 직경 W1의 원판상으로 절삭 가공하고, 일방의 판면에 CVD법 등에 의해 회로 패턴을 형성한 것이다. 회로 패턴을 형성한 면을 디바이스면(91a), 타방의 면을 그라인딩면(91b)이라고 한다. 본 실시형태에서는, 반도체 웨이퍼(91)의 디바이스면(91a)이 다이싱 테이프(93)와 대향하도록 부착된다.
도 10은 반도체 웨이퍼(91)를 그라인딩면(91b)측으로부터 본 저면도이다. 디바이스면(91a)(도 10에서 보이고 있는 면과는 반대측의 면)에는 직사각형의 반도체칩이 매트릭스 형상으로 복수 형성되어 있다. 가공 라인(95)은 반도체칩(94)의 변을 포함하는 직선이며, 후술하는 가공부(80)에 의해 레이저가 조사되는 라인이다. 가공 라인(95)은 반도체 웨이퍼(91)의 외측 가장자리까지 신장되어 있고, 다른 가공 라인(95)과 직각으로 교차한다.
또한, 유지부(30)는 피가공물(90)을 다이싱 테이프(93)가 상방, 반도체 웨이퍼(91)가 하방이 되는 방향으로 유지한다(도 5 참조). 즉, 척 헤드(33)의 저면(33a)은 다이싱 테이프(93)의, 점착제가 도포되어 있지 않은 면을 상방에서 흡착함으로써, 피가공물(90)을 하향으로 유지한다. 후술하는 가공부(80)는 그라인딩면(91b)측으로부터 반도체 웨이퍼(91)의 가공 라인(95)을 따라 레이저를 조사해서 가공을 행한다.
1.5 가공부의 구성
도 3에 나타내는 바와 같이, 가공부(80)는 Zs축 이동부(「제 3 이동부」의 일례)(81)와, 레이저 발진기(85)와, 카메라(86)를 갖는다. Zs축 이동부(81)는 레이저 발진기(85)를 Z 방향으로 이동시키는 기능을 갖는다. 구체적으로는, Zs축 이동부(81)는 기대 수직부(22)에 고정되고, Z 방향으로 연장 설치된 Zs축 볼나사(82)와, Zs축 볼나사(82)와 나사결합하는 너트를 구비한 Zs축 슬라이더(83)와, Zs축 슬라이더(83)에 고정된 Z 스테이지(84)를 갖는다. Z 스테이지(84)에는 레이저 발진기(85)가 고정되어 있다.
Zs축 이동부(81)의 구성은 상술한 Ys축 이동부(51) 및 Xs축 이동부(61)의 구성과 대략 동일하다. 즉, 제어부(11)는 Zs축 볼나사(82)를 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전시킴으로써, Zs축 슬라이더(83)를 Z 방향으로 이동시킬 수 있다. Zs축 슬라이더(83)에는 Z 스테이지(84) 및 레이저 발진기(85)가 고정되어 있기 때문에, Zs축 이동부(81)에 의해 레이저 발진기(85)를 Z 방향으로 이동시킬 수 있다.
레이저 발진기(85)는 일반적인 레이저 발진기이며, 반도체 웨이퍼(91)를 투과하는 성질을 갖는 파장(투과광)의 펄스 레이저(이하, 간단히 레이저라고도 한다)를 발진한다. 펄스 레이저는 레이저 헤드(85a)의 내부에서 집광되어, 레이저 헤드(85a)의 상단으로부터 상방의 반도체 웨이퍼(91)의 그라인딩면(91b)을 향해서 조사된다. 펄스 레이저는 그라인딩면(91b)의 표면 상태를 변화시키는 일없이, 반도체 웨이퍼(91)의 내부에 개질층을 형성한다.
카메라(86)는 레이저 헤드(85a)의 근방에, 레이저의 조사 방향과 동일하게 상방을 향해서 배치된다. 카메라(86)는 반도체 웨이퍼(91)의 회로 패턴 상에 설정된 임의의 측정점을 검출하고, 그 좌표(Xs, Ys, Zs)를 제어부(11)로 송신한다. 제어부(11)는 측정점의 좌표에 의거하여, 레이저 헤드(85a)와 반도체 웨이퍼(91)의 상대적인 위치 관계를 산출한다. 그리고, 제어부(11)는, 가공부(80)가 반도체 웨이퍼(91)의 가공 라인(95)을 따라 레이저를 조사할 수 있도록 Ys축 이동부(51), Xs축 이동부(61), Zs축 이동부(81)를 각각 제어한다.
상술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(91)는 그라인딩면(91b)이 하방을 향한 상태로 유지되어 있다. 그 때문에, 카메라(86)가 가시광선만을 검출하는 것인 경우, 카메라(86)와는 반대측의 면에 형성된 디바이스면(91a)의 회로 패턴을 인식할 수는 없다. 그래서, 본 실시형태에서는 카메라(86)로서 적외선 카메라가 사용되고 있다. 적외선은 실리콘으로 이루어지는 반도체 웨이퍼(91)를 투과하는 성질을 갖기 때문에, 카메라(86)에 의해, 디바이스면(91a)에 형성된 회로 패턴을 그라인딩면(91b)측으로부터 촬영할 수 있다. 또한, 촬영한 화상으로부터, 미리 설정한 특정한 패턴을 인식하고, 그 패턴이 존재하는 좌표(Xs, Ys, Zs)를 화상과 함께 제어부(11)로 송신할 수도 있다.
이상과 같은 구성에 의해, 가공부(80)는 하방으로부터 반도체 웨이퍼(91)의 그라인딩면(91b)에 레이저를 조사하여, 반도체 웨이퍼(91)의 표면 상태를 변화시키는 일없이 내부에 개질층을 형성한다. 레이저를 조사하면서 유지부(30)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 가공 라인(95)을 따라 개질층을 형성할 수 있다.
1개의 가공 라인(95)의 가공이 종료하면, Xs축 이동부(61) 및 Ys축 이동부(51)는 유지부(30)를 이동시키고, 가공부(80)는 다른 가공 라인(95)의 가공을 순차 행한다. 구체적으로는, 도 10에 나타내는 R1부터 R2까지의 가공을 종료하면, 레이저 조사를 정지하고 유지부(30)를 이동시키고, R3부터 R4까지의 가공을 행한다. 이어서, 마찬가지로 R5부터 R6까지의 가공을 행한다. 이렇게 하여, 가공부(80)는 도 10에 있어서의 X 방향의 가공 라인을 따라 순차 가공을 행한다. X 방향의 가공 라인(95) 모든 가공이 완료되면, θ축 모터(31)에 의해 피가공물(90)을 90°회전시키고, 미가공의 가공 라인(95)에 대하여 상기와 마찬가지로 순차 가공을 행한다.
이렇게 하여, 가공부(80)는 반도체 웨이퍼(91)의 모든 가공 라인(95)을 가공하여, 가공 라인(95)을 따른 개질층을 형성한다. 가공 개시 위치나, 종료 위치, θ 방향의 회전각 등은, 카메라(86)로 인식한 화상 및 좌표와, 기억부(14)에 저장된 레시피를 기초로, 제어부(11)가 결정한다.
다음에, 익스팬드 처리에 대해서 간단히 설명한다. 개질층을 형성하면, 반도체 웨이퍼(91)의 내부에는 개질층으로부터 반도체 웨이퍼(91)의 판면을 향하는 미소한 크랙이 발생한다. 다이싱 테이프(93)를 신전해서 반도체 웨이퍼(91)에 인장 응력을 가함으로써, 개질층을 기점으로 크랙이 확산되고, 반도체 웨이퍼(91)는 가공 라인(95)을 따른 개질층을 분리 경계로 해서 분리된다. 이렇게 하여, 개개의 반도체칩(94)을 얻을 수 있다. 이상이 익스팬드 처리이다. 익스팬드 처리는 가공 장치(10)에 의해 실시되는 처리가 아니고, 그 후의 공정에서 다른 장치 등에 의해 실행되는 처리이다.
이상 설명한 바와 같이, 가공부(80)는 가공 라인(95)을 따라 레이저를 조사하여, 개개의 반도체칩(94)의 분리 경계가 되는 개질층을 형성한다. 또한, 가공부(80)는 반도체 웨이퍼(91)에 대하여 레이저를 조사하는 부분이기 때문에, 조사부라고도 한다.
1.6 반출입부의 구성
계속해서, 수용부(70)로부터 피가공물(90)의 반출입을 행하는 반출입부에 대해서 설명한다. 가공 장치(10)가 갖는 2개의 반출입부는, 도 1a의 좌측이 제 1 반출입부(110), 우측이 제 2 반출입부(120)이다. 이들은 각각 「반출입부」의 일례이며, 동일한 구성이다. 이하, 제 1 반출입부(110)의 구성을 설명한다.
도 6, 도 7에 나타내는 바와 같이, 제 1 반출입부(110)는 Z1축 이동부(111), Y1축 이동부(112), 제 1 반송 핸드(「반송 핸드」의 일례)(113), 가위치 결정 유닛(130)을 갖는다. Y1축 및 Z1축은 제 1 반송 핸드(113)가 이동할 때의 축이며, Y축 및 Z축과 각각 평행한 축이다.
Z1축 이동부(111)는 기대 수평부(21)에 고정되고, Z 방향으로 연장 설치된 Z1축 볼나사(111a)와, Z1축 볼나사(111a)와 나사결합하는 너트를 구비한 Z1축 슬라이더(111b)와, Z1축 슬라이더(111b)에 고정된 Z1 스테이지(111c)를 갖는다. Z1 스테이지(111c)에는, 후술하는 Y1축 이동부(112) 및 가위치 결정 유닛(130)이 배치되어 있다.
Z1축 이동부(111)의 구성은 상술한 Zs축 이동부(81)의 구성과 대략 동일하다. 즉, 제어부(11)는 Z1축 볼나사(111a)를 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전시켜서, Z1축 슬라이더(111b)를 Z 방향으로 이동시킬 수 있다. Z1축 슬라이더(111b)에는 Z1 스테이지(111c)가 고정되어 있기 때문에, Z1축 이동부(111)를 동작시킴으로써, Z1 스테이지(111c) 상에 배치된 Y1축 이동부(112) 및 가위치 결정 유닛(130)이 Z 방향으로 이동한다.
Y1축 이동부(112)는 Z1 스테이지(111c)의 상면에 고정되고, Y 방향으로 연장 설치된 Y1축 볼나사(112a)와, Y1축 볼나사(112a)와 나사결합하는 너트를 구비한 Y1축 슬라이더(112b)를 갖는다.
상술한 Z1축 이동부(111)와 마찬가지로, 제어부(11)는 Y1축 볼나사(112a)를 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전시킴으로써, Y1축 슬라이더(112b)를 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 제어부(11)는 Z1축 이동부(111) 및 Y1축 이동부(112)를 동작시킴으로써, Y1축 슬라이더(112b)를 YZ 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다.
<반송 핸드>
도 6에 나타내는 바와 같이, 제 1 반송 핸드(113)는 대략 Y자형을 이루는 금속판이며, 예를 들면 스테인리스강으로 이루어진다. 제 1 반송 핸드(113)의 기단부(113a)는 Y1축 슬라이더(112b)의 상면과 접합되어 있다. 그 때문에, Y1축 슬라이더(112b)와 제 1 반송 핸드(113)는 일체적으로 이동한다.
제 1 반송 핸드(113)의 선단부(113b)는 2개로 분기되어 있고, 각각 Y 방향으로 연장 설치된다. 선단부(113b)의 내측끼리의 간격을 L1, 외측끼리의 간격을 L2, 선단부(113b)의 Y 방향의 길이를 L3이라고 한다. 이하, 이들 치수에 요구되는 조건에 대해서 설명한다.
선단부(113b)의 내측끼리의 간격(L1)은 반도체 웨이퍼(91)의 직경(W1)보다 커지도록 설정된다. 이렇게 하면, 제 1 반송 핸드(113)의 상면에 피가공물(90)을 적재할 때에, 선단부(113b)의 2개의 가지의 중간과 반도체 웨이퍼(91)의 중심이 겹치도록 하면, 제 1 반송 핸드(113)가 반도체 웨이퍼(91)에 접촉하지 않기 때문이다.
또한, 선단부(113b)의 외측끼리의 간격(L2), 및 Y 방향의 길이(L3)는 웨이퍼링(92)의 외형 사이즈(W3)보다 작다. 이렇게 하면, 제 1 반송 핸드(113)의 상면에 피가공물(90)을 적재할 때에, 피가공물(90)의 적어도 일부가, 평면으로 볼 때 선단부(113b)의 외주로부터 돌출된다. 피가공물(90)의 돌출된 부분을 또한 외측으로부터 끼워 넣음으로써, 후술하는 가위치 결정 유닛(130)에 의한 가위치 결정이 가능해진다.
이상이 제 1 반출입부(110)의 구성이다. 제 2 반출입부(120)는 제 1 반출입부(110)와 동일한 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. 제 2 반출입부(120)가 갖는 제 2 반송 핸드(「반송 핸드」의 일례)(123)의 이동축을 각각 Y2축 및 Z2축이라고 한다. 제 2 반출입부(120)는 Z2축 이동부(121), Y2축 이동부(122), 제 2 반송 핸드(123)를 갖고 있다.
1.7 가위치 결정 유닛의 구성
가위치 결정 유닛(130)은, 제 1 반송 핸드(113) 상의 피가공물(90)을 제 1 반송 핸드(113) 상에 있어서의 소정의 위치(통상은 선단부(113b)의 중앙)로 이동시키는 것이다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 가위치 결정 유닛(130)은 상하 스테이지(131)와, 실린더(132)와, Y 협지부(133)와, X 협지부(137)(도 6 참조)를 갖는다. Y 협지부(133)와, X 협지부(137)는 각각 「협지부」의 일례이다.
실린더(132)는 일반적인 에어실린더이며, 원통 형상의 실린더 본체(132a)와, 실린더 본체(132a)에 삽입되고, 실린더 본체(132a)의 축 방향으로 변위하는 로드(132b)로 이루어진다. 복수의 실린더 본체(132a)가, 로드(132b)를 상방을 향하게 한 상태에서 Z1 스테이지(111c)에 넣어져 있다. 복수의 실린더(132)는 각각 도시하지 않은 공기 공급로 및 공기 펌프와 접속되어 있다. 제어부(11)는 공기 공급로의 공기압을 정압 또는 부압으로 스위칭함으로써, 복수의 실린더(132)의 로드(132b)를 동시에 오르내리게 할 수 있다.
상하 스테이지(131)는 복수의 로드(132b)의 상단과 접합된 판상의 스테이지이다. 제어부(11)가 공기 공급로의 공기압을 정압으로 하면, 복수의 실린더(132)가 동시에 상방으로 신장하고, 상하 스테이지(131)는 상방으로 이동한다. 또한, 공기압을 부압으로 스위칭하면, 복수의 실린더(132)가 동시에 축소되고, 상하 스테이지(131)는 하방으로 이동한다.
상하 스테이지(131)의 상면(131a)에는 Y 협지부(133)와, X 협지부(137)가 배치되어 있다.
Y 협지부(133)는 평행척(134)과, Y 협지 부재(135)와, 가이드 레일(135c)과, 가이드 블록(135d)을 갖는다. Y 협지 부재(135)와, 후술하는 X 협지 부재(138)는 각각 「1쌍의 협지 부재」의 일례이다.
평행척(134)은 내부에 2개의 실린더가 역방향으로 배치된 본체부(134a)와, 1쌍의 클로부(134b, 134c)를 갖는다. 본체부(134a)는 도시하지 않은 공기 공급로 및 공기 펌프와 접속되어 있다. 1쌍의 클로부(134b, 134c)는 본체부(134a)의 양단에 각각 배치되어 있고, 제어부(11)가 공기 공급로의 공기압을 정압 또는 부압으로 스위칭하면, 클로부(134b, 134c)의 간격을 넓히거나, 좁게 하거나 할 수 있다. 이때, 각 클로부(134b, 134c)는 역방향으로 동일한 거리만큼 이동한다.
Y 협지 부재(135)는, 도 8에 나타내는 바와 같이, X 방향으로부터 볼 때 L자형을 이루는 2개의 협지 부재(135a, 135b)로 이루어진다. 협지 부재(135a)는 수평부(135a1) 및 수직부(135a2)로 이루어지고, 수평부(135a1)의 일단이 클로부(134c)와 결합하고 있다. 수평부(135a1)의 타단으로부터는 수직부(135a2)가 수직으로 기립하고 있다. 또한, 수평부(135a1)의 하면은 가이드 블록(135d)이 결합하고 있다. 가이드 블록(135d)은 상하 스테이지(131)의 상면(131a) 상에 Y 방향으로 연장 설치되는 가이드 레일(135c)과 활합하고 있다. 따라서, 가이드 블록(135d) 및 가이드 블록(135d)과 결합하고 있는 협지 부재(135a)는, 가이드 레일(135c) 상에서 Y 방향으로 이동할 수 있다.
다른 일방의 협지 부재(135b)도 수평부(135b1) 및 수직부(135b2)로 이루어지고, 협지 부재(135a)와는 역방향으로 마찬가지의 구성을 갖고, Y 방향으로 이동할 수 있도록 되어 있다.
Y 협지부(133)는 다음과 같이 동작한다. 제어부(11)가 평행척(134)을 동작시키면, Y 협지 부재(135)는 협지 부재(135a, 135b)의 Y 방향의 간격을 넓히거나, 좁게 하거나 할 수 있다. 도 8에 나타내는 바와 같이, 협지 부재(135a, 135b)의 간격을 넓힌 상태에서, 2개의 수직부(135a2, 135b2) 사이에 피가공물(90)을 적재한 제 1 반송 핸드(113)를 배치한다. 다음에, 협지 부재(135a, 135b)의 간격을 좁게 하면, 각각의 수직부(135a2, 135b2)로 피가공물(90)을 끼워 넣을 수 있다. 2개의 클로부(134b, 134c)는 역방향으로 동일한 거리 이동하기 때문에, 협지 부재(135a, 135b)가 피가공물(90)을 끼워 넣음으로써, 피가공물(90)을, 제 1 반송 핸드(113) 상의 Y 방향에 있어서의 소정 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 피가공물(90)을 이동시킨 후에는, 협지 부재(135a, 135b)의 간격을 넓혀서 피가공물(90)의 끼워 넣음을 해제한다.
X 협지부(137)는 Y 협지부(133)를 평면으로 볼 때 90°회전시킨 구성이기 때문에, 상세한 설명은 생략한다. X 협지부(137)는 X 협지 부재(「1쌍의 협지 부재」의 일례)(138a, 138b)를 갖고, 각각의 협지 부재의 수직부(138a2, 138b2)로 피가공물(90)을 끼워 넣음으로써, 제 1 반송 핸드(113) 상에 있어서, 피가공물(90)을 X 방향에 있어서의 소정 위치로 이동시킬 수 있다.
이상의 점에서, 가위치 결정 유닛(130)은 Y 협지 부재(135) 및 X 협지 부재(138)로 피가공물(90)을 끼워 넣음으로써, 제 1 반송 핸드(113) 상의 소정의 위치로 피가공물(90)을 이동시키는, 가위치 결정을 행할 수 있다. 본 실시형태의 가위치 결정은, 피가공물(90)을, 반도체 웨이퍼(91)의 중심과, 제 1 반송 핸드(113)의 선단부(113b)의 중심이 일치하도록 이동시키는 것이며, 센터링이라고도 한다.
1.8 웨이퍼 경사 보정 처리의 설명
상술한 바와 같이, 가공 장치(10)는 유지부(30)가 유지하는 피가공물(90)에 하방으로부터 레이저를 조사하면서, 유지부(30)를 X 방향으로 이동시킴으로써, 격자상의 가공 라인(95)을 따라 가공을 행한다. 이러한 가공을 고정밀도로 행할 경우, 레이저를 조사하는 레이저 헤드(85a)와 반도체 웨이퍼(91)의 면(여기서는, 디바이스면(91a)이라고 한다)의 위치 관계를 고정밀도로 제어하는 것이 중요하다.
그래서, 가공 장치(10)는 레이저 헤드(85a)와 디바이스면(91a)의 거리(F)를 일정하게 유지하기 위해서, 웨이퍼 경사 보정 처리를 행한다.
디바이스면(91a)이 X축에 대하여 경사져 있는 상태에서는, 반도체 웨이퍼(91)를 X 방향으로 이동시키면, X 방향의 이동에 따라 거리(F)가 변화한다. 거리(F)가 변화하면, 반도체 웨이퍼(91)의 내부에서 레이저가 집속하는 깊이가 변화하거나, 레이저가 반도체 웨이퍼(91)의 내부에서 집속하지 않아, 개질층을 형성할 수 없게 되거나 할 우려가 있다.
그래서, 웨이퍼 경사 보정 처리로서, 반도체 웨이퍼(91)의 경사를 레이저 조사 전에 구해 두고, 그 경사를 따라 레이저 발진기(85)를 Z 방향으로 이동시켜, 레이저 헤드(85a)와 디바이스면(91a)의 거리(F)를 일정하게 유지하는 처리를 행한다. 이하, 도 9의 플로우차트 및 도 10~도 12를 이용해서 웨이퍼 경사 보정 처리를 구체적으로 설명한다.
웨이퍼 경사 보정 처리는, 우선 「웨이퍼 경사 산출 처리」를 행하고, 다음에 「XsZs축 동기 제어」를 행한다. 이하, 웨이퍼 경사 산출 처리에 대해서 설명한다.
<웨이퍼 경사 산출 처리>
디바이스면(91a)에 형성하는 패턴 중에, 도 10에 나타내는 바와 같이, 임의의 측정점(P1, P2, P3)을 미리 설정해 둔다. 각 측정점(P1~P3)으로서는, 디바이스면(91a) 상에서 일직선으로 배열되는 3점이 아니고, 삼각형의 각 정점이 될 수 있는 3점을 설정한다. 또한, 각 측정점 간의 거리를 크게 한 쪽이, 보다 고정밀도로 경사를 산출할 수 있다. 디바이스면(91a)에 있어서의 측정점(P1~P3)의 예를 도 10에 나타낸다.
디바이스면(91a)이 X축 및 Y축에 대하여 완전히 평행이 되는 이상적인 상태를 가정했을 때의 각 측정점(P1~P3)의 XYZ 좌표를 기준 좌표라고 한다. 기준 좌표의 구체적인 값은, 반도체 웨이퍼(91) 상에 있어서의 측정점(P1~P3)의 설계상의 위치로부터 계산으로 구할 수 있고, 각각 기억부(14)에 기억되어 있다.
제어부(11)가 웨이퍼 경사 산출 처리를 개시하면, 제어부(11)는 유지부(30)에 반도체 웨이퍼(91)(피가공물(90))가 공급된 직후, 또는 θ축 모터(31)가 회전체(32)를 45°이상 회전시킨 직후인지 여부를 판단한다.
반도체 웨이퍼(91)의 공급 직후나 θ 방향의 회전 직후이면(S81: YES), 디바이스면(91a)의 경사가 불분명하거나, 전회의 경사 보정 시로부터 어긋나 있을 가능성이 높기 때문에, 이하의 처리를 속행한다. 이들 이외의 경우에는(S81: NO), 전회의 보정 시와 마찬가지의 경사에 의거해 후술하는 XsZs축 동기 제어를 행하기 때문에, 웨이퍼 경사 산출 처리를 종료한다.
S81에서 YES로 한 경우, 다음에, 제어부(11)는 카메라(86)의 시야 중에 측정점(P1)이 들어가도록 유지부(30)를 XY 방향으로 이동시킨다. 제어부(11)는, 카메라(86)가 촬영한 화상에, Zs축을 이용한 콘트라스트법을 행하여, Xs축, Ys축, Zs축 각각의 위치에서 측정점(P1)의 계측 좌표(Xs1, Ys1, Zs1)를 측정한다(S82).
다음에, 제어부(11)는 측정점(P1)의 기준 좌표와 S82에서 측정한 좌표를 비교하여, 기준 좌표와의 어긋남량(ΔXs1, ΔYs1, ΔZs1)을 각각 산출한다(S83).
측정점(P2)에 있어서도 측정점(P1)과 마찬가지의 측정을 행하고(S84), 제어부(11)는 기준 좌표와의 어긋남량(ΔXs2, ΔYs2, ΔZs2)을 각각 산출한다(S85).
이렇게 하여 구한 어긋남량(ΔXs1, ΔYs1) 및 어긋남량(ΔXs2, ΔYs2)으로부터, 측정점(P1, P2)이 각각 X축 및 Y축에 대하여 기준 좌표로부터 얼마만큼 어긋나 있는지를 알 수 있다. 또한, 기준 좌표의 선분(P1P2)과, 계측 좌표의 선분(P1P2)이 이루는 각도가, 디바이스면(91a)의 θ 방향의 어긋남량(Δθ)이다(S86).
다음에, 제어부(11)는, 어긋남량(Δθ)이 소정의 공차(Δθ0) 이내인지 여부를 판단한다(S87). 어긋남량(Δθ)이 공차(Δθ0)보다 클 경우(S87: NO), 제어부(11)는 Δθ가 0이 되도록 θ축을 보정한다.
구체적으로는, 제어부(11)는 θ축 모터(31)를 구동하여, 회전체(32)를 -Δθ만큼 회전시킨다. 이것에 의해, 어긋남량(Δθ)은 캔슬되고, 그것을 확인하기 위해서 다시 S82로 돌아가고, 측정점(P1, P2)의 좌표를 측정해서 어긋남량(ΔXs1) 등을 산출한다.
한편, 어긋남량(Δθ)이 공차(Δθ0)보다 작은 경우(S87: YES), 제어부(11)는 측정점(P3)의 XYZ 좌표의 측정(S89), 및 어긋남량(ΔXs3, ΔYs3, ΔZs3)의 산출을 행한다(S90).
이것에 의해, 디바이스면(91a) 상의 3개의 측정점(P1~P3)의 좌표가 모두 얻어지기 때문에, 제어부(11)는 디바이스면(91a)을 일의적으로 특정하여, 경사를 산출할 수 있다(S91). 그리고, 웨이퍼 경사 산출 처리는 종료한다.
<XsZs축 동기 제어>
다음에, 제어부(11)는 XsZs축 동기 제어를 실행한다. 이미 디바이스면(91a)은 특정되어 있고, Zs축 및 Xs축에 대한 디바이스면(91a)의 Z 좌표와 X 좌표는, 도 11과 같은 선분으로 나타낼 수 있다. 따라서, 유지부(30)를 X 방향으로 이동시키면서 가공을 행할 때, 거리(F)를 일정하게 유지하기 위해서는, 레이저 헤드(85a)를 이 선분에 맞춰서 Z 방향으로 이동시키면 좋다.
XsZs축 동기 제어를 행할 때의, 유지부(30) 및 일체적으로 이동하는 반도체 웨이퍼(91)의 X 방향의 이동 속도 Vx(t)와, 레이저 헤드(85a)의 Z 방향의 이동 속도 Vz(t)의 관계는, 하기 (1)식에 의해 나타내어진다. a는 도 11의 선분의 경사의 역수이다. 또한, 가로축을 시간, 세로축을 속도로 하여, 가공 전후를 포함시킨 속도 Vx(t) 및 속도 Vz(t)의 값을 플롯하면, 도 12와 같이 된다.
Vx(t)=a×Vz(t) ···(1)
도 12에는, 시간 t=0일 때에 유지부(30)의 Xs축 방향의 이동 및 레이저 헤드(85a)의 Zs축 방향의 이동을 개시하고, 가속 후에 일정 속도로 가공을 행하고, 가공을 종료하고 감속, 정지할 때까지의 속도를 플롯하고 있다. 따라서, 그래프 중의 평탄한 부분이 가공 구간이며, 이 동안에 레이저 헤드(85a)로부터 반도체 웨이퍼(91)를 향해서 레이저를 조사하고 있다.
이렇게 하면, 레이저를 조사하고 있는 가공 구간의 최초부터 최후까지, 속도 Vx(t) 및 속도 Vz(t)는 (1)식을 충족하면서，모두 일정하다. 즉, 경사 1/a로 경사져 있는 반도체 웨이퍼(91)가 일정 속도 Vx(t)로 Xs축 방향으로 이동하고, 그 반도체 웨이퍼(91)에 대하여 레이저 헤드(85a)가 일정 속도 Vz(t)=Vx(t)/a로 Zs축 방향으로 이동한다. 따라서, XsZs축 동기 제어를 행하면, 가공 구간의 최초부터 최후까지 거리(F)의 값은 일정하다.
웨이퍼 경사 산출 처리와 XsZs축 동기 제어로 이루어지는 웨이퍼 경사 보정 처리는, 이상과 같이 해서 행하여진다. 이것에 의해, 디바이스면(91a)이 경사져 있었다고 해도, 경사를 보정하여, 레이저가 ON이 되어 있는 가공 구간에 있어서, 거리(F)를 일정하게 유지할 수 있다. 이 웨이퍼 경사 보정 처리는, 가공의 실행 전에 매회 행하여져, Zs축 방향의 가공 정밀도를 높이고 있다.
1.9 사전 캘리브레이션 처리의 설명
상술한 웨이퍼 경사 보정 처리에서는 디바이스면(91a)에 계측점(P1~P3)을 설정하고, 각 계측점(P1~P3)의 계측 좌표에 의거해 디바이스면(91a)의 경사를 산출했다. 이 웨이퍼 경사 보정 처리를 실행하기 전에, 가공부(80)와 유지부(30) 사이에서 사전 캘리브레이션 처리를 행해도 좋다.
사전 캘리브레이션 처리는 척 헤드(33)의 저면(33a)을 일의적으로 특정하고, 특정한 저면(33a)에 의거해, 디바이스면(91a) 상의 측정점(P1~P3)의 Z 좌표를 추정하는 처리이다. 미리 측정점(P1~P3)의 Z 좌표를 추정함으로써, 웨이퍼 경사 보정 처리에 있어서의 Z 좌표의 측정을 단시간에 행할 수 있다. 이하, 구체적인 플로우에 대해서 설명한다.
구체적인 플로우는 도 13에 나타내고 있지만, 이것은 상술한 웨이퍼 경사 보정 처리의 웨이퍼 경사 산출 처리(도 9)와 대략 동일하다. 즉, 미리 저면(33a) 상에, 도 14에 나타내는 바와 같은 임의의 측정점(Q1~Q3)을 설정해 둔다. 그리고, 제어부(11)는 우선 2점(Q1, Q2)의 실측 좌표로부터 θ방향의 어긋남량(Δθ)을 구하고, Δθ가 0이 되도록 θ를 보정한다(스타트~S108).
다음에, 제어부(11)는 측정점(Q3)의 좌표를 측정하고, 3개의 측정점(Q1~Q3)으로부터 저면(33a)을 일의적으로 특정한다(S109~엔드).
저면(33a)을 특정하면, 저면(33a) 상에 있어서 임의의 XY 좌표를 갖는 점의, Z 좌표를 산출할 수 있다. 저면(33a)과 디바이스면(91a)은, 도 3에 나타내는 바와 같이 매우 근접하고 있고, 사이에는 다이싱 테이프(93)를 끼울 뿐이다. 따라서, 저면(33a) 상의 Z 좌표를 산출함으로써, 디바이스면(91a) 상에 설정되어 있는, 측정점(P1~P3)의 Z 좌표에 가까운 값을 구할 수 있다.
또한, 사전 캘리브레이션 처리는 저면(33a)에서 피가공물(90)을 유지하기 전에 행해도 좋고, 본 실시형태와 같이, 피가공물(90)의 유지 후이며, 웨이퍼 경사 보정 처리의 실행 전에 행해도 좋다.
2. 동작 플로우의 설명
도 15는 가공 장치(10) 전체에서 행하여지는 처리를 설명하기 위한 플로우차트이다. 실제의 가공 장치(10)에서는 각 처리는 병행하여 실행되지만, 이하에 있어서, 주로 제 1 반출입부(110)에서 행하여지는 공급 처리(S11~S17)와, 주로 제 2 반출입부(120)에서 행하여지는 수용 처리(S31~S37)와, 이들 처리에 가공부(80)에서 행하여지는 가공 처리(S21~S29)를 추가한 전체 처리로 분할해서 설명한다.
2.1 공급 처리의 설명
공급 처리는, 제 1 수용부(71) 내에 수용되어 있는 가공 전의 피가공물(90)을, 제 1 반출입부(110)의 제 1 반송 핸드(113)를 사용해서 유지부(30)의 척 헤드(33)에 공급하는 처리이다. 이하, 공급 처리의 1사이클인 S11~S17에 대해서 설명한다.
제 1 반출입부(110)의 초기 상태를 도 16a에 나타낸다. 제 1 수용부(71)의 내부 공간에는, 피가공물(90)이 Z 방향으로 간격을 두고 복수 수용되어 있다. 제어부(11)는 Z1축 이동부(111)를 동작시켜서, 제 1 반송 핸드(113)의 높이가, 금후 유지부(30)에 공급하려고 하는 피가공물(90)의 저면보다 약간 낮아지도록 제 1 반송 핸드(113)를 이동시킨다.
제어부(11)는 Y1축 이동부(112)를 동작시켜서, 제 1 반송 핸드(113)의 선단부(113b)가 피가공물(90)과 접촉하지 않도록, 제 1 반송 핸드(113)를 제 1 수용부(71)의 내부에 삽입한다(도 16b, S11).
제어부(11)는 제 1 반송 핸드(113)를 상승시킨다. 피가공물(90)은 선단부(113b)에 의해 들어올려지고, 선단부(113b)의 상면에 피가공물(90)이 적재된다(도 16c, S12).
제어부(11)는 선단부(113b)에 피가공물(90)을 적재한 채, 제 1 반송 핸드(113)를 제 1 수용부(71)로부터 인발한다(도 16d, S13). 이때, 피가공물(90)은, 도 6에 나타내는 바와 같이, 평면으로 볼 때 Y 협지부(133)의 2개의 수직부(135a2 및 135b2)와, X 협지부(137)의 2개의 수직부(138a2 및 138b2)로 둘러싸인 위치에 배치된다.
제어부(11)는 실린더(132)를 동작시켜서, 상하 스테이지(131)를 상승시킨다. 상하 스테이지(131)와 함께 Y 협지부(133) 및 X 협지부(137)도 상승하여, Y 협지부(133) 및 X 협지부(137)의 각 수직부의 상단은 피가공물(90)보다 위가 된다(도 16e, S14).
이어서, Y 협지부(133)를 동작시킨다. Y 협지부(133)가 피가공물(90)의 측면을 양측으로부터 끼워 넣어, Y 방향의 가위치 결정을 한다(도 16f). 이어서 X 협지부(137)에 있어서도 마찬가지의 조작을 행하여, X 방향의 위치 결정을 한다(도 16g). 이것에 의해, 제 1 반송 핸드(113)의 선단부(113b)에 있어서, 소정 위치로 피가공물(90)이 이동한 것이 된다. 그리고, 제어부(11)는 실린더(132)를 동작시켜서, 상하 스테이지(131)를 하강시킨다(도 16h). 이상으로 가위치 결정은 완료된다.
다음에, 제어부(11)는 Xs축 이동부(61) 및 Ys축 이동부(51)를 동작시켜서, 척 헤드(33)를 소정의 수수 위치(제 1 수수 위치)로 이동시킨다(S28). 제 1 수수 위치는 선단부(113b)의 바로 위이다. 척 헤드(33)가 제 1 수수 위치에 도착한 후에, 제 1 반송 핸드(113)를 제 1 수수 위치까지 상승시키고(S15), 척 헤드(33)의 진공 처리를 ON으로 한다(S16). 이것에 의해, 척 헤드(33)는, 그 저면(33a)에 있어서, 피가공물(90)의 상면을 흡착 유지한다(도 16i). 확실하게 흡착 유지했는지 여부를 판정하기 위해서, 유지부(30)에는 도시하지 않은 공기압 센서가 배치되어, 흡인 통로(35)의 공기압을 모니터하고 있다. 공기압 센서가 나타내는 공기압의 저하는, 척 헤드(33)가 피가공물(90)을 유지한 것을 나타낸다.
제어부(11)는 공기압 센서가 나타내는 압력의 저하에 의해 척 헤드(33)가 피가공물(90)을 유지한 것을 확인한 후에, 비게 된 제 1 반송 핸드(113)를, 다음에 척 헤드(33)에 공급하는 피가공물(90)의 높이까지 하강시키고(S17), 제 1 반송 핸드(113)를 제 1 수용부(71)에 삽입한다(S11, 도 16b). 이상이 제 1 반출입부(110)에 의한 공급 처리의 1사이클이다.
또한, 제 2 반출입부(120)도 제 1 반출입부(110)와 동일한 구성이기 때문에, 제 2 반출입부(120)가 공급 처리를 행할 수도 있다.
2.2 수용 처리의 설명
다음에, 수용 처리에 대해서 설명한다. 수용 처리는, 척 헤드(33)가 유지하는 가공 후의 피가공물(90)을, 제 2 반출입부(120)의 제 2 반송 핸드(123)를 사용해서 제 2 수용부(72)에 수용하는 처리이다. 이하, 수용 처리의 1사이클인 S31~S37을 설명한다.
제 2 반출입부(120)의 초기 상태를 도 17a에 나타낸다. 제 2 반출입부(120)의 내부 공간에는 가공 후의 피가공물(90)이 이미 5매 수용되어 있지만, 최상단의 수용 위치가 비어 있고, 여기에 피가공물(90)을 수용한다. 제어부(11)는, 제 2 반송 핸드(123)가 소정의 수수 위치(제 2 수수 위치)의 바로 아래에 위치하도록, Z2축 이동부(121) 및 Y2축 이동부(122)를 동작시킨다. 이때, 척 헤드(33)와 제 2 반송 핸드(123)의 충돌을 피하기 위해서, 제 2 반송 핸드(123)는 제 2 수수 위치보다 하방에서 대기한다(도 17a, S31).
다음에, 제어부(11)는 가공 완료된 피가공물(90)을 유지한 척 헤드(33)를 제 2 수수 위치로 이동시킨다. 척 헤드(33)가 제 2 수수 위치에 도착한 것을 확인 후, 제어부(11)는 제 2 반송 핸드(123)를 제 2 수수 위치까지 상승시키고(도 17b, S32), 척 헤드(33)의 진공을 OFF로 한다(S33). 그러면 피가공물(90)의 유지가 해제되고, 피가공물(90)은 제 2 반송 핸드(123)에 적재된다.
제어부(11)는, 도시하지 않은 공기압 센서에 의해 측정한 흡인 통로(35)의 공기압이 상압이 된 것을 확인 후, 가공 후의 피가공물(90)이 적재된 제 2 반송 핸드(123)를 하강시키고, 최상단의 수용 위치보다 약간 높은 위치에서 정지시킨다(도 17c, S34).
또한, 비게 된 척 헤드(33)는 제 1 수수 위치까지 이동하여, 제 1 반송 핸드(113)로부터 피가공물(90)을 수취한다(S28, S15).
다음에, 제어부(11)는 제 2 반출입부(120)가 갖는 가위치 결정 유닛(130)을 동작시켜서, 제 2 반송 핸드(123) 상의 선단부(123b)에 있어서, 피가공물(90)의 가위치 결정을 행한다(도 17d~도 17g, S35). 피가공물(90)을 제 2 수용부(72)에 수용하기 전에 위치 결정을 행함으로써, 수용 중에 피가공물(90)이 제 2 수용부(72)의 벽면에 접촉해서 낙하하여, 가공 후의 반도체 웨이퍼(91)가 파손되는 것을 억제할 수 있다. 가위치 결정의 상세한 것은 상술한 공급 동작과 동일하므로, 설명을 생략한다.
제어부(11)는 제 2 반송 핸드(123)를 제 2 수용부(72)의 내부에 삽입한다(도 17h, S36). 계속해서, 제 2 반송 핸드(123)를 하강시켜서, 제 2 수용부(72) 내부의 볼록부(73) 상에 피가공물(90)을 적재하고(도 17i, S37), 제 2 반송 핸드(123)를 인발한다. 그 후, 제어부(11)는 제 2 반송 핸드(123)를 제 2 수수 위치로 이동시키고(S31), 대기시킨다. 이상이 제 2 반출입부(120)에 의한 수용 처리의 1사이클이다.
또한, 제 1 반출입부(110)도 제 2 반출입부(120)와 동일한 구성이기 때문에, 제 1 반출입부(110)가 공급 처리를 행할 수도 있다.
2.3 전체 처리의 설명
다음에, 상술한 공급 처리 및 수용 처리에, 가공부(80)에 의한 레이저 가공을 실시하는 가공 처리를 추가한, 가공 장치(10) 전체에서 행하여지는 처리에 대해서 도 18a~도 18h를 참조해서 설명한다.
도 18a에 나타내는 초기 상태에 있어서, 제 1 반출입부(110) 및 제 2 반출입부(120)는 상술한 공급 처리 및 수용 처리의 초기 상태(도 16a, 도 17a)와 동일한 상태에 있다. 또한, 척 헤드(33)의 위치는, 도 1b와 같이, 레이저 발진기(85)의 바로 위(이하, 가공 위치라고 한다)이지만, 척 헤드(33)는 피가공물(90)을 유지하고 있지 않다고 한다.
전체의 처리를 개시하면(스타트), 제어부(11)는 우선 상술한 공급 처리를 실행한다. 구체적으로는, 제 1 반송 핸드(113)를 제 1 수용부(71)에 삽입해서 가공 전의 피가공물(90)과 함께 인발한다(S11~S14, 도 18b, 도 18c). 계속해서, 척 헤드(33)를 제 1 수수 위치로 이동시켜(S28), 제 1 반송 핸드(113) 상에 적재된 피가공물(90)을 유지한다(S15~S17, 도 18d).
척 헤드(33)가 피가공물(90)을 유지했을 때에, 유지하고 있는 피가공물(90)에 예정되어 있는 레시피 내의 가공이 모두 완료되었는지 여부를 판단한다. 통상은 1매의 피가공물(90)에 대하여 복수회의 가공이 행하여지므로, 지금까지 가공한 내용이 기록된 실적 데이터와, 가공 레시피를 대조해서 제어부(11)가 판단한다(S21).
여기에서, 유지하고 있는 피가공물(90)의 가공이 완료되어 있지 않은 경우(S21: NO), 제어부(11)는 레시피를 참조하여, 상술한 사전 캘리브레이션을 실행할지 여부를 판단한다(S22). 제어부(11)는 필요하다면 사전 캘리브레이션 처리를 실행한다(S23). 또한, 웨이퍼 경사 보정 처리를 실행할지 여부도 판단하고, 필요하다면 실행한다(S24, S25, 도 18e). 이것에 의해, 척 헤드(33)의 XYZθ 위치가 각각 조정된다.
다음에, 제어부(11)는 척 헤드(33)를 가공 개시 위치로 이동시킨다(S26). 계속해서, 가공이 종료하는 위치까지, Xs축 이동부(61), 및 Zs축 이동부(81)(도 3 참조)에 의해 척 헤드(33)와 레이저 발진기(85)를 이동시키면서, 레이저 헤드(85a)로부터 반도체 웨이퍼(91)에 레이저를 조사하여, 가공을 실시한다(S27, 도 18f).
가공이 종료되면 S21로 돌아가고, 제어부(11)는 레시피 내의 가공이 모두 완료되었는지 여부를 다시 판단한다. 이렇게 하여, 레시피 내의 가공을 완료할 때까지 S21~S27을 반복한다.
또한, 유지부(30)와 가공부(80)가 캘리브레이션~가공(S21~S27)을 반복하고 있는 동안, 제 1 반출입부(110)에서는 공급 처리의 일부(S11~S14)가 동시 병행적으로 행하여지고 있어, 제 1 반송 핸드(113) 상에 다음에 가공할 예정인 피가공물(90)이 준비된다(도 18f).
제어부(11)는 레시피 내의 가공이 모두 완료되었다고 판단하면(S21: YES), 척 헤드(33)를 제 2 수수 위치로 이동시키고(S29), 피가공물(90)을 제 2 반송 핸드(123)에 인도한다(S32~S33, 도 18g). 그리고, 제 2 반출입부(120)에서 수용 처리를 실행하여, 척 헤드(33)가 유지하고 있는 피가공물(90)을 제 2 수용부(72)에 수용한다(S34~S37, 도 18h).
제어부(11)는 제 2 반출입부(120)에 있어서의 수용 처리와 동시 병행하여, 척 헤드(33)에, 다음에 가공할 피가공물(90)을 수취시킨다. 구체적으로는, 척 헤드(33)는 가공 후의 피가공물(90)을 제 2 반송 핸드(123)에 인도하여 비게 되면(S33~S34), 제 1 수수 위치로 이동하고(S28), 이미 제 1 반송 핸드(113) 상에 준비되어 있는 피가공물(90)을 수취한다(S15~S17). 그리고, 제어부(11)는 피가공물(90)에 대해서 레시피 내의 가공이 완료되었는지 여부의 판단을 행한다(S21).
전체 처리는 이렇게 하여 실행되고, 제 1 수용부(71)에 수용되어 있는 모든 피가공물(90)의 가공이 완료되고, 가공 후의 피가공물(90)이 제 2 수용부(72)에 수용될 때까지 공급 처리, 수용 처리와 함께 전체 처리가 반복된다.
3. 효과 설명
이하, 본 실시형태에 의한 가공 장치(10)의 효과에 대해서 설명한다.
이러한 구성의 가공 장치(10)에서는, 제 1 반송 핸드(113)에 적재된 피가공물(90)을 유지부(30)에 의해 상방에서 유지함으로써, 유지부(30)에 직접 인도할 수 있다. 또한, 반대로, 유지부(30)의 하방에 유지한 피가공물(90)을 제 2 반송 핸드(123)에 직접 인도할 수도 있다.
이것에 의해, 제 1 반송 핸드(113, 123)와 유지부(30) 사이에서 피가공물(90)을 가적재하기 위한 스페이스(이하, 가적재 스페이스)가 불필요해져, 가공 장치(10)를 소형화, 공간 절약화할 수 있다.
또한, 가적재 스페이스를 개재하지 않고 직접 수수함으로써, 수용부(70)에 수용되어 있는 피가공물(90)의 수수 횟수를 저감할 수 있다. 구체적으로는, 가적재 스페이스를 통한 수수에서는 「수용부-반송 핸드-가적재 스페이스-유지부」의 순서로 수수되기 때문에, 수수 횟수는 4회이다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는 「수용부(70)-제 1 반송 핸드(113)-유지부(30)」 사이에서 수수가 행하여지기 때문에, 가공 개시까지의 수수 횟수는 2회면 된다. 이것에 의해, 수수에 필요한 시간을 단축하여, 수용부(70) 내에 있는 피가공물(90)의 가공을 단시간에 개시할 수 있다. 또한, 가공 후의 피가공물(90)을 단시간에 수용부(70)에 수용할 수 있다. 따라서, 가공 장치(10)의 생산성이 향상된다.
또한, 수수 시에는 피가공물(90)에 충격이 가해지거나, 다른 부재와 접촉하거나 해서 피가공물(90)이 파손될 우려가 있다. 본 실시형태에서는, 수수 횟수를 저감할 수 있기 때문에, 피가공물(90)에 충격 등이 가해질 기회를 저감해서 파손을 방지해, 수율 저하를 억제할 수 있다.
또한, 가공부(80)는 유지부(30)에 의해 상방에서 유지된 피가공물(90)을 하방으로부터 가공한다. 가공에 의해 생긴 진애는 낙하하기 때문에, 피가공물(90)에 부착되기 어렵다. 이것에 의해, 피가공물(90)을 청정하게 유지하고, 컨태미네이션을 저감해 수율 저하를 억제할 수 있다.
또한, 가공 장치(10)는 협지부(Y 협지부(133), X 협지부(137))를 포함하고, 협지부(133, 137)는 반송 핸드(제 1 반송 핸드(113), 제 2 반송 핸드(123))에 적재한 피가공물(90)의 측면을 외측으로부터 끼워 넣어, 반송 핸드 상에 있어서의 피가공물(90)을 가위치 결정한다.
가위치 결정은, 피가공물(90)을 유지부(30)의 소정 위치에 유지시키는 것 및 수용부(70)의 소정 위치에 수용하는 것을 목적으로 해서 행한다. 가위치 결정을 행함으로써, 레이저의 조사 위치를 단시간에 가공 개시 위치로 이동시킬 수 있다. 또한, 피가공물(90)을 수용부(70)에 수용할 때의, 위치 어긋남에 의한 낙하를 억제하여, 원활하게 수용할 수 있다.
또한, 이렇게 하면, 피가공물(90)을 제 1 반송 핸드(113) 등에 적재한 채 위치 결정을 할 수 있기 때문에, 가위치 결정을 위한 별도 스페이스(가위치 결정 테이블)를 형성할 필요가 없어, 가공 장치(10)를 공간 절약화할 수 있다.
또한, 피가공물을 가위치 결정 테이블에 적재할 필요가 없기 때문에, 피가공물(90)의 수수 횟수를 저감할 수 있다. 이것에 의해, 택트 타임이 단축되어 생산성이 향상된다. 또한, 수수 시에 생기는 피가공물(90)의 파손을 저감하여, 수율 저하를 억제할 수 있다.
또한, 이동부(50)는 상하 방향과 직교하는 X 방향(제 1 방향)으로 유지부(30)를 이동시키는 Xs축 이동부(제 1 이동부)(61)와, 상하 방향 및 X 방향과 직교하는 Y 방향(제 2 방향)으로 유지부(30)를 이동시키는 Ys축 이동부(제 2 이동부)(51)를 포함하고, X 방향은 피가공물(90)의 가공 시의 가공 방향이며, Y 방향은 피가공물(90)의 피치 이송 방향이며, 유지부(30)가 반송 핸드(제 1 반송 핸드(113) 또는 제 2 반송 핸드(123))와의 사이에서 피가공물(90)을 수수하는 위치(수수 위치)와, 가공부(80)가 피가공물(90)의 가공을 행할 때의 유지부(30)의 위치(가공 위치)는 X 방향으로 배열되어 있다.
유지부(30)의 이동 거리는, 피치 이송을 행하는 Y 방향보다, 수수 위치와 가공 위치 사이에서 유지부(30)를 이동시키는 X 방향쪽이 크다. 또한, 피가공물(90)의 가공을 행하는 가공 방향과, 수수 위치와 가공 위치 사이에서 유지부(30)가 이동하는 방향은 동일한 X 방향이다.
이러한 구성에서는, 유지부(30)의 이동에 필요한 시간을 단축해서 생산성의 향상을 도모하기 위해서는, 이동 거리가 큰 X 방향의 이동 속도를 고속도로 하는 것이 특히 유효하다. 또한, 가공 라인(95)을 따라 직선적인 가공을 행하기 위해서, X 방향의 이동에는 높은 직진성이 요구된다. 한편, 피치 이송 방향인 Y 방향의 이동에 있어서는, 피가공물(90)을 고정밀도로 가공하기 위해서, X 방향보다 높은 위치 결정 정밀도가 요구된다.
즉, 상대적으로 이동 거리가 크고, 가공 방향이기도 한 X 방향의 이동을 행하는 Xs축 이동부(61)를 이동 속도 및 직진성을 중시한 설계로 할 수 있다. 한편, 피치 이송 방향의 이동을 행하는 Ys축 이동부(51)는 이동 속도 및 직진성보다 위치 결정 정밀도를 중시한 설계로 하면 좋다. 이렇게, Xs축 이동부(61)와 Ys축 이동부(51)에서 각각의 역할에 맞춰서 합리적인 설계가 가능해져, 가공 장치(10)의 비용을 저감할 수 있다.
또한, 반송 핸드(제 1 반송 핸드(113) 및 제 2 반송 핸드(123))가 수용부(70)로부터 피가공물(90)을 반출입하는 방향은 Y 방향이며, 수용부(70)는 이동부(50)가 이동 가능한 영역과, 평면으로 볼 때 적어도 일부가 중첩하도록 이동부(50)의 하방에 배치되어 있다.
상술한 바와 같이, 수수 위치와 가공 위치는 X 방향으로 배열되고, 이들 사이를 유지부(30)가 이동하는 거리는, 유지부(30)가 Y 방향(피치 이송 방향)으로 이동하는 거리보다 크다. 그 때문에, 수용대(69)를 제외한 가공 장치(10)의 형상은 X 방향으로 길다.
만일, 수용부(70)로부터 피가공물(90)을 반출입하는 방향을 X 방향으로 하면, 수용대(69)는 수수 위치의 X 방향에 배치되기 때문에, 수용대(69)를 포함한 가공 장치(10)는 더욱 X 방향으로 커진다. 한편, 피가공물(90)의 반출입 방향을 Y 방향으로 하면, 수용대(69)를 수수 위치의 Y 방향에 배치할 수 있기 때문에, 가공 장치(10)의 X 방향의 길이는 커지지 않는다.
또한, 수용부 및 수용대(69)는 평면으로 볼 때 이동부(50)의 이동 가능 영역과 중첩되기 때문에, 가공 장치(10)가 제 2 방향으로 커지는 것을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치(10)를 공간 절약화할 수 있다.
또한, Xs축 이동부(61)(제 1 이동부)는 제 1 방향(X 방향)으로 연장되고 상기 제 2 방향(Y 방향)으로 배열되는 평행한 1쌍(2개)의 Xs축 볼나사(제 1 안내부)(62)를 포함하고, 1쌍의 Xs축 볼나사(62)는 Xs축 슬라이더(63) 및 XY 스테이지(64)를 개재해, 유지부(30)를 X 방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.
유지부(30)를 1쌍(2개)의 Xs축 볼나사(62)로 지지하기 때문에, 유지부(30)를 강고하게 지지해서 덜컹거림을 억제하여, 진동을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 유지부(30)가 유지하는 피가공물(90)이 낙하하기 어려워져, 유지부(30)의 X 방향의 고속 이동이 가능해진다.
또한, Ys축 이동부(51)는 Y 방향으로 연장되고 X 방향으로 배열되는 평행한 1쌍(2개)의 Ys축 볼나사(52)를 포함하고, 1쌍의 Ys축 볼나사(52)는 Xs축 이동부(61)를 Y 방향으로 이동 가능하게 지지하고 있다.
이렇게 하면, 1쌍(2개)의 Ys축 볼나사(52)로 Xs축 이동부(61)를 지지하기 때문에, Xs축 이동부(61)를 강고하게 지지해서 덜컹거림을 억제할 수 있다. 이것에 의해, 피치 이송을 행하는 Y 방향의 이동에 있어서, 유지부(30)의 자세가 안정되기 때문에, 고정밀도의 피치 이송이 가능해진다.
또한, 수용부(70)는 가공 전의 피가공물(90)을 수용하는 제 1 수용부(71)와, 가공 후의 피가공물(90)을 수용하는 제 2 수용부(72)를 포함하고, 반송 핸드는 제 1 수용부(71)로부터 피가공물(90)을 반출하여, 유지부(30)에 인도하는 제 1 반송 핸드(113)와, 피가공물(90)을 유지부(30)로부터 수취하여 제 2 수용부(72)에 반입하는 제 2 반송 핸드(123)를 포함하고 있다.
이렇게 하면, 공급 처리를 제 1 반송 핸드(113)에서 행하고, 수용 처리를 제 2 반송 핸드(123)에서 행할 수 있다. 따라서, 유지부(30)는 가공 후의 피가공물(90)을 제 2 반송 핸드(123)에 인도한 후, 제 2 반송 핸드(123)가 피가공물(90)을 제 2 수용부(72)에 수용하고 있는 도중에, 제 1 반송 핸드(113)로부터 가공 전의 피가공물(90)을 수취할 수 있다.
이것에 의해, 제 2 반송 핸드(123)의 수용 처리와, 제 1 반송 핸드(113)의 공급 처리를 동시 병행적으로 행할 수 있어, 가공 장치(10)의 택트 타임이 단축되어서 생산성이 향상된다.
피가공물(90)은 디바이스면(91a)(판면)에 3개의 판면 측정점(P1~P3)을 포함하고, 가공부(80)는 각 판면 측정점(P1~P3)을 촬영하여, 각 판면 측정점(P1~P3)의 좌표를 측정하는 카메라(86)와, 가공부(80)를, 상하 방향으로 이동시키는 Zs축 이동부(81)를 포함하고, 제어부(11)는 가공 전에 각 판면 측정점(P1~P3)의 좌표에 의거해서 판면을 특정하고, 판면 상의 임의의 점과 가공부(80)의 거리가 일정해지도록 Zs축 이동부(81)로 가공부(80)를 이동시키면서, 가공부(80)에 의한 가공을 행하게 한다.
이렇게 하면, 디바이스면(91a)과, 가공부(80)의 레이저 헤드(85a)의 거리(F1)를 일정하게 유지한 채, 반도체 웨이퍼(91)에 레이저를 조사해서 가공할 수 있기 때문에, Z 방향의 가공 정밀도가 향상된다. 이것에 의해, 반도체칩(94)의 수율을 향상시킬 수 있다.
유지부(30)는 피가공물(90)을 유지하는 척 헤드(33)의 저면(33a)에 3개의 저면 측정점(Q1~Q3)을 포함하고, 가공부(80)는 각 저면 측정점(Q1~Q3)을 촬영하여, 각 저면 측정점(Q1~Q3)의 좌표를 측정하는 카메라(86)를 포함하고, 제어부(11)는 각 저면 측정점(Q1~Q3)의 좌표에 의거해서 저면(33a)을 특정하고, 저면(33a) 상의 임의의 점과 가공부(80)의 거리(F2)를 산출한다.
이렇게 하여 산출한, 저면(33a) 상의 임의의 점과 가공부(80)(레이저 헤드(85a))의 거리(F2)는, 피가공물(90)과 가공부(80)의 거리에 가까운 값이다. 그 때문에, 산출한 거리(F2)를, 가공 시에 있어서의 피가공물(90)과 가공부(80)의 거리의 초기값으로서 사용함으로써, 피가공물(90)과 가공부(80)의 거리를 단시간에 측정할 수 있다.
<실시형태 2>
상술한 실시형태 1에 의한 가공 장치(10)는, 가공 전의 피가공물(90)을 수용하는 제 1 수용부(71)와, 가공 후의 피가공물(90)을 수용하는 제 2 수용부(72)라는, X 방향으로 배열되는 2개의 수용부를 갖고 있다. 또한, 가공 장치(10)는 각 수용부(71, 72)에 각각 대응하는 2개의 반출입부(제 1 반출입부(110), 제 2 반출입부(120))를 갖고 있다. 제 1 반출입부(110)는 공급 처리만을 행하고, 제 2 반출입부(120)는 수용 처리만을 행한다.
이에 대하여, 실시형태 2에 의한 가공 장치(200)가 갖는 수용부(170) 및 반출입부(제 3 반출입부(210))는, 도 19a에 나타내는 바와 같이 각각 1개씩이다. 이렇게 하면, 가공 장치(10)에 비해서 X 방향의 길이를 작게 할 수 있다. 이하, 가공 장치(200)의 구체적인 구성에 대해서 도 19a~도 22를 참조해서 설명한다.
실시형태 2에 의한 가공 장치(200)는, 수용부(수용부(170))가 1개인 것, 제 3 반송 핸드(213)(「반송 핸드」의 일례)의 형상, 및 제 3 반송 핸드(213)에 추가하여 보조 핸드(216)를 갖는다는 점에 있어서, 실시형태 1의 가공 장치(10)와 상이하다. 실시형태 1과 중복되는 구성, 작용 및 효과에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실시형태 1과 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 사용하는 것으로 한다.
가공 장치(200)의 전체도를 도 19a~도 19c에 나타낸다. 도 19a~도 19c는 3면도를 구성하고, 각각 평면도, 정면도, 측면도이다. 가공 장치(200)는 수용부(170), 제 3 반출입부(210)를 갖고 있다.
제 3 반출입부(210)만 발췌한 평면도를 도 20에, 측면도를 도 21a에 각각 나타낸다. 제 3 반출입부(210)는 상술한 Z1축 이동부(111), Y1축 이동부(112)에 추가해, 제 3 반송 핸드(213), Z3축 이동부(214), Y3축 이동부(215), 보조 핸드(216)를 갖는다. Y3축 및 Z3축은 보조 핸드(216)가 이동할 때의 축이며, Y축 및 Z축과 각각 평행한 축이다.
도 19b에 나타내는 바와 같이, Z3축 이동부(214)는 기대 수평부(21)에 고정되어 있다. 또한, 도 21a에 나타내는 바와 같이, Z3축 이동부(214)는 Z 방향으로 연장 설치된 Z3축 볼나사(214a)와, Z3축 볼나사(214a)와 나사결합하는 너트를 구비한 Z3축 슬라이더(214b)와, Z3축 슬라이더(214b)에 고정된 Z3 스테이지(214c)를 갖는다. Z3 스테이지(214c)에는 후술하는 Y3축 이동부(215)가 접합되어 있다.
Z3축 이동부(214)의 구성은, 상술한 Z1축 이동부(111)의 구성과 대략 동일하다. 즉, 제어부(11)는 Z3축 볼나사(214a)를 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전시켜서, Z3축 슬라이더(214b)를 Z 방향으로 이동시킬 수 있다. Z3축 슬라이더(214b)에는 Z3 스테이지(214c)가 고정되어 있기 때문에, Z3축 이동부(214)를 동작시킴으로써, Z3 스테이지(214c) 상에 배치된 Y3축 이동부(215)가 Z 방향으로 이동한다.
Y3축 이동부(215)는 Z3 스테이지(214c)의 상면에 고정되고, Y 방향으로 연장 설치된 Y3축 볼나사(215a)와, Y3축 볼나사(215a)와 나사결합하는 너트를 구비한 Y3축 슬라이더(215b)를 갖는다.
상술한 Y1축 이동부(112)와 마찬가지로, 제어부(11)는 Y3축 볼나사(215a)를 도시하지 않은 구동부에 의해 축둘레로 회전시킴으로써, Y3축 슬라이더(215b)를 Y 방향으로 이동시킬 수 있다. 제어부(11)는 Z3축 이동부(214) 및 Y3축 이동부(215)를 동작시킴으로써, Y3축 슬라이더(215b)를 Y 방향 및 Z 방향으로 자유롭게 이동시킬 수 있다.
도 20에 나타내는 바와 같이, 보조 핸드(216)는 평면으로 볼 때 대략 Y자형을 이루는 판상의 부재이며, 예를 들면 스테인리스강으로 이루어진다. 보조 핸드(216)의 기단부(216a)는 Y3축 슬라이더(215b)의 상면과 접합되어 있다. 그 때문에, Y3축 슬라이더(215b)의 Y 및 Z 방향의 움직임에 따라, 보조 핸드(216)도 Y 방향 및 Z 방향으로 일체적으로 이동한다.
보조 핸드(216)의 선단부(216b)는 U자상으로 2개로 분기되어 있고, 각각 Y 방향으로 연장 설치된다. 선단부(216b)의 내측끼리의 간격을 L4로 한다.
여기에서, 제 3 반송 핸드(213)의 선단부(213b)의 외측끼리의 간격을 L5로 하면, 선단부(216b)의 내측끼리의 간격 L4는 선단부(213b)의 외측끼리의 간격 L5보다 크고, 또한 웨이퍼링(92)의 외경 사이즈(W3)보다 작다. 즉, 하기 (2)식의 관계가 성립한다.
L2<L4<W3···(2)
이렇게 하면, 후술하는 바와 같이, 제 3 반송 핸드(213)와 보조 핸드(216) 사이에서 피가공물(90)의 수수가 가능하게 된다. 또한, 제 3 반송 핸드(213)의 선단부(213b)의 내측끼리의 간격은 제 1 반송 핸드(113)와 동일하게 L1이며, 웨이퍼 직경(W1)보다 크다.
또한, 도 21b에 나타내는 바와 같이, 제 3 반송 핸드(213)는 실시형태 1의 제 1 반송 핸드(113)(도 7 참조)와는 X 방향으로부터 본 형상이 상이하다. 또한, 도 21b는, 도 21a로부터 설명을 위하여 Z3축 이동부(214) 및 Y3축 이동부(215)를 도시생략하여, 제 3 반송 핸드(213) 및 보조 핸드(216)를 보기 쉽게 한 것이다. 도 21b에 있어서는, 설명의 형편상, 도면 중에 Z3축 이동부(214) 및 Y3축 이동부(215)를 도시하고 있지 않다.
도 21b에 나타내는 바와 같이, 제 3 반송 핸드(213)는 Z1축 슬라이더(111b)와 접합되어 있는 기단부(213a)와 선단부(213b) 사이에, Z 방향으로 기립하는 크랭크부(213c)를 갖고 있다. 크랭크부(213c)의 존재에 의해, 기단부(213a)와 선단부(213b)의 Z 방향의 위치(높이)가 상이하고, 제 3 반송 핸드(213)는 X 방향으로부터 볼 때 크랭크 형상이 된다. 크랭크부(213c)는, 후술하는 공급·수용 처리에 있어서, 제 3 반송 핸드(213)와 보조 핸드(216) 사이에서 피가공물(90)을 수수할 때에, 제 3 반송 핸드(213)의 기단부(213a)가 보조 핸드(216)의 기단부(216a)와 접촉하지 않도록 하기 위해서 설치되어 있다.
<전체 처리의 설명(실시형태 2)>
다음에, 가공 장치(200)에서 행하여지는 공급~가공~수용의 각 처리에 대해서, 도 22의 플로우차트, 도 23a~도 23p, 및 도 24a~도 24h를 참조해서 설명한다. 또한, 수용부(170) 및 제 3 반출입부(210)의 측면도(일부 단면도)인 도 23a~도 23p에서는, 상술한 도 21b와 마찬가지로, 보조 핸드(216)를 이동시키는 Z3축 이동부(214) 및 Y3축 이동부(215)를 도시하고 있지 않다. 또한, 도 24a~도 24h는, 도 23a~도 23p에 나타내는 측면도 중 어느 하나와 대응하는 평면도이다.
우선, 스타트 시의 초기 상태로서, 도 23a에 나타내는 바와 같이, 수용부(170)의 내부에는 가공 전의 피가공물(90)이 5매 수용되어 있고, 수용부(170) 내부의 최상단만 비어 있다고 한다. 또한, 제 3 반송 핸드(213), 및 보조 핸드(216)에는 각각 피가공물(90)은 적재되어 있지 않다. 또한, 척 헤드(33)(도 23f 등에 도시)의 저면에는 가공 후의 피가공물(90)이 유지되고 있다고 한다. 도 23a에 대응하는 평면도는 도 24a이다.
제어부(11)로부터의 지시에 의해 가공 장치(200)의 동작이 스타트하면, 제어부(11)는 Z1축 이동부(111)를 동작시켜서, 제 3 반송 핸드(213)의 높이가, 금후 유지부(30)에 공급하려고 하는 피가공물(90)(수용부(170) 내에서 위로부터 2단째)의 저면보다 약간 낮아지도록, 제 3 반송 핸드(213)를 이동시킨다(도 23a, 도 24a, S45).
제어부(11)는 Y1축 이동부(112)를 동작시켜서, 제 3 반송 핸드(213)의 선단부(213b)가 피가공물(90)과 접촉하지 않도록, 제 3 반송 핸드(213)를 수용부(170)의 내부에 삽입한다(도 23b, 도 24b, S46).
제어부(11)는 제 3 반송 핸드(213)를 상승시킨다. 피가공물(90)은 선단부(213b)에 의해 들어올려지고, 선단부(213b)의 상면에 피가공물(90)이 적재된다(도 23c, S47).
제어부(11)는 선단부(213b)에 피가공물(90)을 적재한 채, 제 3 반송 핸드(213)를 수용부(170)로부터 인발한다(도 23d, 도 24c, S48).
제어부(11)는 Z1축 이동부(111)를 동작시켜서, 제 3 반송 핸드(213)가 척 헤드(33)와의 사이에서 가공 전의 피가공물(90)을 수수하는 위치(이하, 수수 위치라고 한다)까지 제 3 반송 핸드(213)를 상승시킨다(도 23e, S49). 이와 동시에, 가위치 결정 유닛(130)을 동작시켜, 제 3 반송 핸드(213) 상에 있어서의 피가공물(90)의 가위치 결정을 행한다(S50).
지금까지 설명한 S45~S50에서는, 제 3 반송 핸드(213)는 수용부(170)로부터 가공 전의 피가공물(90)을 반출해서 수수 위치까지 이동시켰다. 이 동안에, 초기 상태에 있어서 가공 후의 피가공물(90)을 유지하고 있던 척 헤드(33)는 제 3 반송 핸드(213)의 움직임과 병행하여, 보조 핸드(216)에 피가공물(90)을 인도하는 동작(S51~S55)을 행한다. 이하, S51~S55에 대해서 설명한다.
제어부(11)는 Ys축 이동부(51) 및 Xs축 이동부(61)를 동작시켜서, 척 헤드(33)를 보조 핸드(216)의 상방으로 이동시킨다(S51, 도 24D). 다음에, Z3축 이동부(214)에 의해 보조 핸드(216)를 상승시켜, 척 헤드(33)가 유지하는 피가공물(90)에 보조 핸드(216)의 선단부(216b)의 상면을 접근시키고(도 23f, S52), 척 헤드(33)의 진공 처리를 OFF로 한다. 그러면 피가공물(90)의 유지가 해제되고, 피가공물(90)은 선단부(216b)에 적재된다(S53).
제어부(11)는 도시하지 않은 공기압 센서에 의해 측정한 흡인 통로(35)(도 19c 참조)의 공기압이 상압이 된 것을 검출하여, 유지의 해제를 확인한 후, 가공 후의 피가공물(90)이 적재된 보조 핸드(216)를 하강시킨다(S54). 그 후, 제어부(11)는 척 헤드(33)를 가공 전의 피가공물(90)이 적재된 제 3 반송 핸드(213) 상으로 이동시킨다(도 23g, 도 24e, S55).
제어부(11)는 제 3 반송 핸드(213)를 상승시켜, 피가공물(90)을 척 헤드(33)의 저면(33a)에 압박하고, 척 헤드(33)의 진공 처리를 ON으로 한다(도 23h, S56). 이것에 의해, 척 헤드(33)는, 그 저면(33a)에 있어서, 피가공물(90)을 상방에서 흡착 유지한다. 제어부(11)는 도시하지 않은 공기압 센서가 나타내는 압력의 저하를 검출하여, 유지한 것을 확인한 후, 비게 된 제 3 반송 핸드(213)를 하강시킨다(도 23i, S57).
제어부(11)는 척 헤드(33)를 가공 위치까지 이동시키고, 가공 전의 피가공물(90)을 가공한다(S71~S77). S71~S77은 실시형태 1의 S21~S27과 동일한 공정이며, 설명은 생략한다.
S71~S77의 가공을 행하고 있는 동안, 제 3 반출입부(210)에서는 보조 핸드(216)로부터 제 3 반송 핸드(213)로 가공 후의 피가공물(90)을 인도하고(S58~S61), 제 3 반송 핸드(213)가 수용부(170) 내에 피가공물(90)을 수용하는 처리(S41~S44)를 행한다. 이하, 이 처리에 대해서 설명한다.
제어부(11)는 가공 후의 피가공물(90)을 적재한 보조 핸드(216)를 제 3 반송 핸드(213) 상으로 이동시키고, 제 3 반송 핸드(213)를 상승시킨다(도 23j, 도 24f, S58). 상술한 (2)식 및 도 20에 나타내는 바와 같이, 선단부(216b)의 내측끼리의 간격(L4)은 선단부(213b)의 외측끼리의 간격(L5)보다 크다. 그 때문에, 도 23j와 같이 X 방향으로부터 볼 때 선단부(216b)와 선단부(213b)가 중첩하고 있는 것처럼 보여도, 실제로는 선단부(213b)는 선단부(216b)의 내측을 통과할 수 있으므로, 양자는 접촉하고 있지 않다. 또한, 도 21b에 나타내는 바와 같이, 제 3 반송 핸드(213)는 X 방향으로부터 볼 때 크랭크 형상이 되어 있기 때문에, 도 23k와 같이 선단부(213b)가 선단부(216b)보다 위가 되어도, 기단부(213a)는 보조 핸드(216)에 접촉하지 않는다.
따라서, 도 23j와 같이 X 방향으로부터 볼 때 보조 핸드(216)와 제 3 반송 핸드(213)가 중첩하고 있어도, 양자는 접촉하지 않는다. 도 23j의 상태보다 제 3 반송 핸드(213)를 더 상승시키면, 보조 핸드(216) 상의 피가공물(90)은 제 3 반송 핸드(213)에 적재된다(도 23k, S59). 이렇게 하여 보조 핸드(216)로부터 제 3 반송 핸드(213)로 가공 후의 피가공물(90)을 인도할 수 있다.
다음에, 제어부(11)는 보조 핸드(216)를 도면 중 좌측으로 퇴피시키고(도 23l, 도 24g, S60), 가위치 결정 유닛(130)에 의해, 제 3 반송 핸드(213) 상에서 가위치 결정을 행한다(S61).
다음에, 제 3 반송 핸드(213) 상에 적재된 가공 후의 피가공물(90)을 수용부(170) 내에 수용한다. 구체적으로는, 제어부(11)는 제 3 반송 핸드(213)를 하강시키고, 최상단의 수용 위치보다 약간 높은 위치에서 정지시킨다(도 23m, S41).
제어부(11)는 제 3 반송 핸드(213)를 수용부(170) 내에 삽입한다(도 23n, 도 24h, S42). 계속해서, 제 3 반송 핸드(213)를 하강시켜서, 수용부(170) 내의 볼록부(73) 상에 피가공물(90)을 적재하고(도 23o, S43), 제 3 반송 핸드(213)를 수용부(170)로부터 인발한다(도 23p, S44). 그 후, 제어부(11)는 제 3 반송 핸드(213)를, 다음에 척 헤드(33)에 공급하는 피가공물(90)의 높이까지 하강시키고(S45), 수용부(170) 내에 삽입한다(S46). 이상이 가공 장치(200)에서 행하여지는 처리의 1사이클이다.
<효과 설명(실시형태 2)>
이상 설명한 바와 같이, 실시형태 2에 관한 가공 장치(200)의 제 3 반출입부(210)는, 피가공물(90)을 적재 가능한 보조 핸드(216)를 구비하고, 보조 핸드(216)는 유지부(30)(척 헤드(33))로부터 피가공물(90)을 수취하고, 또한 제 3 반송 핸드(213)에 피가공물(90)을 인도할 수 있다.
이렇게 하면, 유지부(30)는 가공 후의 피가공물(90)을 보조 핸드(216)에 인도한 후, 바로 제 3 반송 핸드(213) 상의 수수 위치로 이동하여, 가공 전의 피가공물(90)을 제 3 반송 핸드(213)로부터 수취할 수 있다. 즉, 가공 후의 피가공물(90)이 수용부(170)에 수용되는 것을 기다리지 않고, 유지부(30)는 차회 가공할 피가공물(90)을 유지하고, 피가공물(90)을 가공부(80)에서 가공할 수 있다. 이것에 의해, 가공 장치(200)의 택트 타임이 단축되어 생산성이 향상된다.
실시형태 2의 구성에서는, 수용부 및 반출입부를 각각 1개씩(수용부(170), 제 3 반출입부(210))밖에 갖지 않는 구성의 가공 장치(200)여도, 가공부의 아이들 타임을 단축할 수 있어, 가공 장치(200)의 생산성이 향상된다. 또한, 수용부 및 반출입 장치를 2개씩 갖는 구성의 가공 장치(10)와 비교해, 장치를 소형화, 공간 절약화할 수 있다.
<다른 실시형태>
(1) 상술한 실시형태 1에서는, 2개의 수용부(제 1 수용부, 제 2 수용부), 및 2개의 반출입부(제 1 반출입부(110), 제 2 반출입부(120))를 포함하는 가공 장치(10)를 예시했지만, 수용부 및 반출입부의 수는 1개여도 좋다. 이 경우, 1개의 반송 핸드가 피가공물(90)의 반출(공급 처리) 및 반입(수용 처리) 양쪽을 행한다.
(2) 상술한 실시형태 1에서는, 제 1 수용부에는 가공 전의 피가공물을 수용하고, 제 2 수용부에는 가공 후의 피가공물을 수용하는 경우를 예시했다. 그러나, 각 수용부에 수용되는 피가공물을, 가공 전후의 어느 쪽에 한정하지 않아도 좋다. 이 경우, 각 수용부에 대응하는 반출입부의 반송 핸드는 피가공물의 반출(공급 처리) 및 반입(수용 처리) 양쪽을 행한다.
(3) 반출입부 및 수용부의 수는 3 이상이어도 좋다.
(4) 상술한 각 실시형태에서는, 볼나사를 사용해서 유지부(30), 반송 핸드(113) 등, 보조 핸드(216)를 X 방향 및 Y 방향이나, Y 방향 및 Z 방향으로 이동시켰다. 유지부 등을 이동시키는 구성으로서, 볼나사 이외의 기구, 예를 들면 리니어 모터, 벨트 풀리 기구, 기어 기구 등을 사용해도 좋다.
(5) 상술한 각 실시형태에서는, 레이저 가공의 일례로서, 반도체 웨이퍼의 내부에 개질층을 형성하는 방법을 예시했다. 그러나, 이 이외의 레이저 가공, 예를 들면 풀 컷트 가공, 하프 컷트 가공, 그루빙 가공 등이어도 좋다. 풀 컷트 가공은, 반도체 웨이퍼의 두께 전부를 레이저로 컷트하는 방법이다. 하프 컷트 가공은, 반도체 웨이퍼의 표면으로부터 두께의 절반 정도까지를 레이저로 컷트하고, 그 후 반대측 면을 연삭해서 개개의 반도체칩을 얻는 방법이다. 그루빙 가공은, 반도체 웨이퍼에 포함되는 깨지기 쉬운 층을 먼저 레이저 가공해서 제거하고, 그 밖의 층은 레이저 또는 다른 방법에 의해 별도 가공해서 개개의 반도체칩을 얻는 방법이다. 어느 방법에 있어서도, 레이저 가공된 부분이, 반도체 웨이퍼를 개편으로 분할할 때의 분리 경계가 된다.
(6) 상술한 각 실시형태에서는, Z 스테이지(84)에 레이저 발진기(85)를 고정했다. 그러나, Z 스테이지(84)와 레이저 발진기(85) 사이에, X축 둘레의 회전각을 조정하는 θx 스테이지, 및 Y축 둘레의 회전각을 조정하는 θy 스테이지를 설치해서 레이저 발진기(85)를 임의의 각도로 조정할 수 있도록 해도 좋다. 이렇게 하면, θx, θy 스테이지에 의해 레이저 헤드(85a)의 Z축에 대한 각도를 조정할 수 있기 때문에, 피가공물(90)의 판면에 대하여 임의의 각도(통상은 수직)로 레이저광을 조사할 수 있다.
10: 가공 장치 11: 제어부
20: 기대 30: 유지부
50: 이동부 70: 수용부
80: 가공부 90: 피가공물
110: 제 1 반출입부(반출입부) 113: 제 1 반송 핸드(반송 핸드)
120: 제 2 반출입부(반출입부) 123: 제 2 반송 핸드(반출입부)
130: 가위치 결정 유닛 133: Y 협지부(협지부)
135: Y 협지 부재(1쌍의 협지 부재) 137: X 협지부(협지부)
138: X 협지 부재(1쌍의 협지 부재)

Claims (10)

  1. 상하 방향을 판두께 방향으로 하는 판상의 피가공물을 가공하는 가공 장치로서,
    상기 가공 장치의 동작을 제어하는 제어부와,
    상기 피가공물을 수용하는 수용부와,
    상기 피가공물을 적재하는 반송 핸드를 갖고, 상기 수용부에 대하여 상기 피가공물의 반출 및 반입을 행하는 반출입부와,
    상기 피가공물을 가공하는 가공부와,
    상기 피가공물의 상면을 유지하는 유지부와,
    상기 반송 핸드와 상기 가공부 사이에서 상기 유지부를 수평 이동시키고, 또한 상기 가공부에 의한 상기 피가공물의 가공 시에는 상기 유지부를 상기 가공부에 대하여 상대 이동시키는 이동부를 포함하고,
    상기 유지부는, 상기 반송 핸드의 상방에 있어서, 상기 반송 핸드와의 사이에서 상기 피가공물의 수수를 행하고,
    상기 가공부는 상기 유지부에 유지된 상기 피가공물을 하방으로부터 가공하는, 가공 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반출입부는 적어도 1개의 협지부를 포함하고,
    상기 협지부는 1쌍의 협지 부재를 갖고,
    상기 1쌍의 협지 부재는 상기 반송 핸드에 적재한 상기 피가공물의 측면을 외측으로부터 끼워 넣어, 상기 반송 핸드 상에 있어서의 상기 피가공물의 위치 결정을 행하는, 가공 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 이동부는 상기 상하 방향과 직교하는 제 1 방향으로 상기 유지부를 이동시키는 제 1 이동부와, 상기 상하 방향 및 상기 제 1 방향과 직교하는 제 2 방향으로 상기 유지부를 이동시키는 제 2 이동부를 포함하고,
    상기 제 1 방향은 상기 피가공물의 가공 시의 가공 방향이며,
    상기 제 2 방향은 상기 피가공물의 피치 이송 방향이며,
    상기 유지부가 상기 반송 핸드와의 사이에서 상기 피가공물을 수수하는 위치와, 상기 가공부가 상기 피가공물의 가공을 행할 때의 상기 유지부의 위치는, 상기 제 1 방향으로 배열되어 있는, 가공 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 반송 핸드가 상기 수용부로부터 상기 피가공물을 반출입하는 방향은 상기 제 2 방향이며,
    상기 수용부는 평면으로 볼 때 상기 이동부가 차지할 수 있는 영역과 적어도 일부가 중첩하도록, 상기 이동부의 하방에 배치되는, 가공 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 이동부는 상기 제 1 방향으로 연장되고 상기 제 2 방향으로 배열되는 평행한 1쌍의 제 1 안내부를 포함하고,
    1쌍의 상기 제 1 안내부는 상기 유지부를 상기 제 1 방향으로 이동 가능하게 지지하는, 가공 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 이동부는 상기 제 2 방향으로 연장되고 상기 제 1 방향으로 배열되는 평행한 1쌍의 제 2 안내부를 포함하고,
    1쌍의 상기 제 2 안내부는 상기 제 1 이동부를 상기 제 2 방향으로 이동 가능하게 지지하는, 가공 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수용부는 가공 전의 상기 피가공물을 수용하는 제 1 수용부와, 가공 후의 상기 피가공물을 수용하는 제 2 수용부를 포함하고,
    상기 반송 핸드는 상기 제 1 수용부로부터 상기 피가공물을 반출하여 상기 유지부에 인도하는 제 1 반송 핸드와, 상기 피가공물을 상기 유지부로부터 수취하여 상기 제 2 수용부에 반입하는 제 2 반송 핸드를 포함하는, 가공 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 반출입부는 상기 피가공물을 적재 가능한 보조 핸드를 추가로 구비하고,
    상기 보조 핸드는 상기 유지부로부터 상기 피가공물을 수취하고, 또한 상기 반송 핸드에 상기 피가공물을 인도하는, 가공 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피가공물은 판면에 적어도 3개의 판면 측정점을 포함하고,
    상기 가공부는 각 상기 판면 측정점을 촬영하여, 각 상기 판면 측정점의 좌표를 측정하는 카메라와, 상기 가공부를 상기 상하 방향으로 이동시키는 제 3 이동부를 포함하고,
    상기 제어부는 가공 전에 각 상기 판면 측정점의 좌표에 의거해서 상기 판면을 특정하고, 상기 판면 상의 임의의 점과 상기 가공부의 거리가 일정해지도록, 상기 제 3 이동부로 상기 가공부를 이동시키면서, 상기 가공부에 의한 가공을 행하게 하는, 가공 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유지부는 피가공물을 유지하는 저면에 적어도 3개의 저면 측정점을 포함하고,
    상기 가공부는 각 상기 저면 측정점을 촬영하여, 각 상기 저면 측정점의 좌표를 측정하는 카메라를 포함하고,
    상기 제어부는 각 상기 저면 측정점의 좌표에 의거해서 상기 저면을 특정하고, 상기 저면 상의 임의의 점과 상기 가공부의 거리를 산출하는, 가공 장치.
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