CN102814872A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种加工装置，其能够根据被加工物适当调整光的照射状况。该加工装置具有对被卡盘工作台保持的被加工物进行摄像的摄像构件，摄像构件包括：摄像机；半透半反镜；第1频闪光源，其经半透半反镜垂直照明被加工物；多根光纤，其以摄像机的光轴为中心配置成环状并使得一端面面对被加工物；第2频闪光源，其将光入射到多根光纤的另一端面来对被加工物进行环形照明；第1光量调整器，其配设在第1频闪光源和半透半反镜之间；和第2光量调整器，其配设在第2频闪光源和多根光纤的另一端面之间，第1光量调整器和第2光量调整器的开口部以与旋转轴的旋转角度对应地使透过的光量从小到大连续变化的方式形成为渐扩状。

Description

加工装置

技术领域

本发明涉及对半导体晶片等被加工物施行加工的切削装置、激光加工装置等加工装置。

背景技术

在晶片的表面由分割预定线划分开地形成有IC（Integrated Circuit：集成电路）、LSI（Large Scale Integrated Circuit：大规模集成电路）等多个器件，通过切割装置（切削装置）或者激光加工装置将所述晶片沿分割预定线分割为一个个器件，分割成的器件被广泛利用在移动电话、个人电脑等电子设备中。

切割装置或激光加工装置等加工装置至少具有：卡盘工作台，其保持半导体晶片等被加工物；加工构件，其对被保持于卡盘工作台的被加工物施行加工；摄像构件，其对被保持于卡盘工作台的被加工物进行摄像；以及加工进给构件，其对卡盘工作台和加工构件相对地进行加工进给。

一般来说，摄像构件包括对被加工物进行摄像的摄像机和放大由摄像机摄像得到的像的显微镜，并且摄像构件能够检测出作为应加工区域的分割预定线并高精度地将切削刀具或激光加工头定位于应加工的分割预定线。

在现有的加工装置中，为了用摄像构件检测出应加工的分割预定线来实行校准，要停止卡盘工作台并用摄像构件对应切削区域进行摄像，因此，校准的实行比较耗费时间，存在着生产率差的问题。

因此，本申请的申请人在日本特开2010-76053号公报中提出了下述的摄像构件：其采用频闪光作为光源，摄像构件的CCD（Charge Coupled Device：电荷耦合器件）摄像机与频闪光的照射同步地对晶片的摄像区域进行摄像。通过具有该摄像构件的切削装置，即使晶片还在移动中，也能够取得静止图像。

专利文献1：日本特开2010-76053号公报

在专利文献1所公开的摄像构件中，频闪光垂直地照射在被保持于卡盘工作台的被加工物。这样地利用频闪光垂直地照射被加工物的话，根据由被加工物反射的反射光的强度不同，存在着有时用摄像构件摄像得到的图像并不清晰的问题。

而且，即使是在垂直照明下被加工物的摄像图像不清晰的情况下，也存在若向被加工物照射相对于摄像机的光轴倾斜的光则能够得到清晰的摄像图像的情况，尽管如此，但在现有的摄像构件中，存在不能与被加工物对应地适当调整光的照射状况（当て具合）的问题。

发明内容

本发明正是鉴于所述的点而完成的，其目的在于提供一种加工装置，能够对朝向保持于卡盘工作台的被加工物照射的照明光的照射状况进行适当调整。

根据本发明，提供一种加工装置，所述加工装置具有：卡盘工作台，所述卡盘工作台用于保持被加工物；加工构件，所述加工构件用于对被保持于所述卡盘工作台的被加工物施行加工；摄像构件，所述摄像构件用于对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行摄像；和加工进给构件，所述加工进给构件用于对所述卡盘工作台和所述加工构件相对地进行加工进给，所述加工装置的特征在于，所述摄像构件包括：摄像机，所述摄像机用于对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行摄像；半透半反镜，所述半透半反镜配设在所述摄像机的光轴上；第1频闪光源，所述第1频闪光源用于经所述半透半反镜对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行垂直照明；多根光纤，所述多根光纤以所述摄像机的光轴为中心配设成环状，并且所述多根光纤的一端面与保持于所述卡盘工作台的被加工物相面对；第2频闪光源，所述第2频闪光源用于将光入射到所述多根光纤的另一端面，以对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行环形照明；第1光量调整器，所述第1光量调整器配设在所述第1频闪光源和所述半透半反镜之间；以及第2光量调整器，所述第2光量调整器配设在所述第2频闪光源和所述多根光纤的另一端面之间，所述第1光量调整器和所述第2光量调整器各自具有：旋转板，所述旋转板具有旋转轴；和开口部，所述开口部形成于所述旋转板，用于供从所述第1频闪光源或所述第2频闪光源照射的频闪光透过，所述开口部以与所述旋转轴的旋转角度对应地使透过的光量从小到大连续变化的方式形成为渐扩状。

本发明的加工装置所具有的摄影构件适当选择垂直照明和环形照明或者将两种照明复合起来而对被加工物进行照明，因此，能够根据被加工物将对被加工物照射的照明光的照射状况调整到最佳，能够得到清晰的摄像图像。

而且，由于将调整垂直照明和环形照明的光量的光量调整器分别对应地进行配设，因此能够选择适合被加工物的摄像的光量。特别是在使用如氙闪光灯那样的不能调整光的强度的频闪光源进行摄像的情况下非常方便。

附图说明

图1是本发明实施方式的切削装置的概要结构图。

图2是经切割带支承于环状框架的半导体晶片的立体图。

图3是说明分割预定线检测时的本发明实施方式的摄像单元的结构及其作用的示意图。

图4的（A）是光量调整器的立体图，图4的（B）是其主视图。

图5是物镜单元的仰视图。

图6是说明切削槽的状态确认时的本发明实施方式的摄像单元的作用的示意图。

标号说明

2：切削装置；

14：X轴进给机构；

20：卡盘工作台；

36：Y轴进给机构；

44：Z轴进给机构；

46：切削单元；

50：切削刀具；

52：校准单元；

54：摄像单元；

60：水填充室；

68：物镜；

70：氙闪光灯；

74：物镜组件；

77：贯通孔；

78：物镜；

82：光量调整器；

94：CCD摄像机；

96：监视器；

98：氙闪光灯；

100：光量调整器；

112：光纤。

具体实施方式

下面，参考附图对本发明实施方式涉及的切削装置2进行详细说明。图1示出了切削装置2的概要结构图。切削装置2包括一对导轨6，所述一对导轨6搭载于静止底座4上并沿X轴方向伸长。

通过由滚珠丝杠10和脉冲马达12构成的X轴进给机构（X轴进给构件）14使X轴移动块8沿加工进给方向，即X轴方向移动。在X轴移动块8上隔着圆筒状支承构件22搭载有卡盘工作台20。

卡盘工作台20具有由多孔性陶瓷等形成的吸附部（吸附卡盘）24。在卡盘工作台20配设有多个（本实施方式中为4个）夹紧器26，所述多个夹紧器26用于夹紧图2所示的环状框架F。

如图2所示，在作为切削装置2的加工对象的半导体晶片W的表面上正交地形成有第1间隔道S1和第2间隔道S2，在由第1间隔道S1和第2间隔道S2划分而成的区域中形成有大量的器件D。

晶片W被贴附在作为粘贴带的切割带T，切割带T的外周部贴附在环状框架F。由此，晶片W成为经切割带T支承于环状框架F的状态，通过用图1所示的夹紧器26夹紧环状框架F，从而将晶片W支承固定在卡盘工作台20上。

X轴进给机构14具有：刻度尺16，其沿导轨6配设在静止底座4上；和读取头18，其配设在X轴移动块8的下表面并用于读取刻度尺16的X坐标值。读取头18与切削装置2的控制器连接在一起。

在静止底座4上还固定有沿Y轴方向伸长的一对导轨28。通过由滚珠丝杠32和脉冲马达34构成的Y轴进给机构（分度进给机构）36使Y轴移动块30沿Y轴方向移动。

在Y轴移动块30形成有沿Z轴方向伸长的一对（只图示一根）导轨38。通过由未图示的滚珠丝杠和脉冲马达42构成的Z轴进给机构44使Z轴移动块40沿Z轴方向移动。

标号46是切削单元（切削构件），切削单元46的主轴箱48被插入并支承在Z轴移动块40中。在主轴箱48中容纳着主轴，所述主轴由空气轴承支承成能够旋转。由容纳在主轴箱48中的未图示的马达驱动主轴旋转，在主轴的末端部以能够装拆的方式装配有切削刀具50。

在主轴箱48搭载有校准单元（校准构件）52。校准单元52具有摄像单元（摄像构件）54，所述摄像单元（摄像构件）54对保持于卡盘工作台20的晶片W进行摄像。切削刀具50和摄像单元54沿X轴方向排列配置。

接下来，参考图3，对本发明实施方式涉及的摄像单元54的结构进行说明。摄像单元54具有容纳物镜组件74的框体56，所述物镜组件74与摄像区域面对，在框体56的末端部附近安装有由透明体形成的隔壁58。

在由框体56的末端部、隔壁58、以及保持于卡盘工作台20的晶片W隔出的空间内围成水填充室60。框体56的末端56a与保持于卡盘工作台20的晶片W之间的间隔最好是大约0.5～1mm的程度。在晶片W的切口检查时，来自水源64的水经由开闭阀66和水供给口62被供给并填充到水填充室60内。

物镜组件74包括环状构件76和容纳在环状构件76中的物镜78，并且该物镜组件74被载置在透明隔壁58上。如图5中最清楚地示出的那样，在环状构件76形成有呈环状地配设的多个贯通孔77。

标号110是由多根光纤112构成的光纤束，各光纤112的一端被插入贯通孔77中并以与保持于卡盘工作台20的晶片W面对的方式进行配设。光纤112的另一端与透明块108连接在一起。

本实施方式的摄像单元54具有作为频闪光源的一种的2个氙闪光灯70、98。从氙闪光灯70射出的频闪光的一部分由半透半反镜72反射，经由物镜78和透明隔壁58照射到保持于卡盘工作台20的晶片W。

CCD摄像机94配设于物镜78的光轴上，所述CCD摄像机94用于对用频闪光照射的晶片W进行摄像。用CCD摄像机94摄像得到的图像被显示在监视器96上。

在氙闪光灯70与半透半反镜72之间配设有光量调整器82，所述光量调整器82用于对从氙闪光灯70发出的光的光量进行调整。如图4所示，光量调整器82包括：脉冲马达84；与脉冲马达84连接的旋转轴86；和固定在旋转轴86的末端的旋转板88。

在旋转板88形成有开口部（间隙部）90，所述开口部（间隙部）90供从氙闪光灯70照射的光透过，开口部90以使透过的光量与旋转轴86的旋转角度对应地在最小值和最大值之间逐渐地（连续地）变化的方式形成为渐扩状。亦即，开口部90以从宽度较窄的一端90a到宽度较宽的另一端90b宽度逐渐变化的方式形成。

再次参考图3，CCD摄像机94与氙闪光灯70的发光同步地对保持于卡盘工作台20的晶片W的摄像区域进行摄像，摄像得到的图像被显示在监视器96上。氙闪光灯70、CCD摄像机94以及脉冲马达84与控制构件80连接并由控制构件80进行控制。

在另一氙闪光灯98与连接有光纤束110的透明块108之间配设有光量调整器100，所述光量调整器100用于对从氙闪光灯98发出的光的光量进行调整。

光量调整器100与图4所示的光量调整器82实质上是同样的结构，其包括：脉冲马达102；与脉冲马达102连接的旋转轴104；和固定在旋转轴104的末端的旋转板106。

在旋转板106形成有开口部，并且旋转板106形成为与图4的旋转板88同样的结构：以使透过开口部的光量与旋转轴104的旋转角度对应地在最大值和最小值之间变化的方式配设开口部。

当氙闪光灯98发光时，由光量调整器100调整为最佳光量的光入射到透明块108，并在光纤112中传播，然后从光纤112的插入在呈环状（环形）地配设的多个贯通孔77内的端面朝向保持于卡盘工作台20的晶片W呈环状地进行照明。在本说明书中，将来自氙闪光灯98的照明称为环形照明。另一方面，将来自氙闪光灯70的照明称为垂直照明。

CCD摄像机94与氙闪光灯98的发光同步地对保持于卡盘工作台20的晶片W的摄像区域进行摄像，摄像得到的图像被显示在监视器96上。氙闪光灯98和脉冲马达102与控制构件80连接并由控制构件80进行控制。

以下对如上构成的摄像单元54的作用进行说明。首先，利用卡盘工作台20抽吸保持作为切削加工的对象的晶片W，驱动X轴进给机构14将晶片W定位在摄像单元54的正下方。

在本实施方式的摄像单元54中，由于CCD摄像机94与来自氙闪光灯70、98的频闪光的照射同步地对晶片W的摄像区域进行摄像，因此即使晶片W还在移动中，也能够取得清晰的静止图像。

在用摄像单元54对晶片W的摄像区域进行摄像的情况下，根据晶片W的种类等适当选择垂直照明和环形照明。或者，由于能够并用垂直照明和环形照明来对晶片W进行照明，因此，能够与晶片W对应地调整光的照射状况。

在通过使用氙闪光灯70的垂直照明进行摄像的情况下，首先，驱动光量调整器82的脉冲马达84使旋转板88旋转，在透过旋转板88的开口部90的、来自氙闪光灯70的频闪光的光量达到最佳位置的位置处，停止脉冲马达84的驱动。

关于最佳位置的检测，一边通过脉冲马达84使具有开口部90的旋转板88旋转，一边用CCD摄像机94对晶片W进行摄像，并在监视器96上观察该摄像图像，从而确定最佳位置。

在检测出透过开口部90的光量达到最佳的位置并将旋转板88固定在该位置后，实施校准工序。在本实施方式的校准工序中，一边用X轴进给机构14使保持于卡盘工作台20的晶片W沿X轴方向移动，一边在晶片W的某个点（将其设为A点）到达摄像单元54的正下方的时刻使氙闪光灯70发光，来照明晶片W的摄像区域。

与氙闪光灯70的发光同步地用CCD摄像机94对A点处的器件D进行摄像，检测出与预先存储于校准单元52的目标图案的图像一致的目标图案，将A点处的目标图案的坐标值存储到校准单元52的存储器。

接着，移动卡盘工作台20，在远离A点的B点，对与在A点摄像到的间隔道S1相同的间隔道S1所相邻的器件D进行摄像，通过同样的操作检测出目标图案，然后将B点处的目标图案的坐标值存储到校准单元52的存储器。

接着，旋转卡盘工作台20以使将A点处的目标图案的坐标值与B点处的目标图案的坐标值连接起来的直线与X轴方向平行。接着，通过使切削单元46沿Y轴方向移动，移动的量为目标图案与间隔道S1的中心线之间的距离，从而完成使切削刀具50与应切削的间隔道S1对齐的校准。

在第1间隔道S1的校准实施后，使卡盘工作台20旋转90度，然后，对间隔道S2也执行同样的操作，实行第2间隔道S2的校准。

在实行校准时，由于在保持于卡盘工作台20的晶片W未附着切削液或切屑等，因此，没有必要向水填充室60内供给水。在利用本实施方式的摄像单元54的校准时的摄像中，由于是与来自氙闪光灯70的照射同步地用CCD摄像机94对晶片W的应切削区域进行摄像，因此即使是保持于卡盘工作台20的晶片W在摄像单元54的下方移动时，也能够拍摄静止图像。其结果是，能够迅速地进行晶片W的摄像，能够缩短校准所用的时间。

在使用氙闪光灯98的环形照明的情况下，CCD摄像机94与来自氙闪光灯98的频闪光的照射同步地对被环形照明的晶片W的摄像区域进行摄像，因此，即使晶片W还在移动中，也能够取得清晰的静止图像。

在环形照明的情况下，也是在用光量调整器100选择了装配于旋转板106的遮光板的最佳区段之后，实施校准工序。由于使用氙闪光灯98的环形照明的情况与使用氙闪光灯70的垂直照明相同，因此，省略校准工序的详细说明。

在本实施方式的摄像单元54中，由于能够适当选择使用氙闪光灯70的垂直照明和使用氙闪光灯98的环形照明，或者将两者并用来对晶片W进行照明，因此，能够与晶片W的种类对应地调整光的照射状况，能够在监视器96上显示清晰的摄像图像。

当校准完成时，一边用X轴进给机构14对卡盘工作台20沿X轴方向进行加工进给，一边使高速旋转的切削刀具50透过晶片W切入预定量直到切割带T为止，由此切削第1间隔道S1。

一边驱动Y轴进给机构36对切削刀具50进行分度进给，一边对同一方向的所有的第1间隔道S1进行切削。接着，使卡盘工作台20旋转90度，对与第1间隔道S1正交的第2间隔道S2进行切削。

在希望在晶片W的切削过程中确认切削槽的状态的情况下，亦即希望进行切口检查的情况下，驱动X轴进给机构14，将保持于卡盘工作台20的晶片W定位在摄像单元54的正下方。

如图6所示，打开开闭阀66，向水填充室60内供给水，用清洁的水冲洗附着于晶片W的切屑和/或切削液。一边一直向水填充室60内供给水，一边使氙闪光灯70或氙闪光灯98发光，用频闪光照明晶片W的摄像区域。

由于与氙闪光灯70或氙闪光灯98的发光同步地用CCD摄像机94摄像，因此，即使卡盘工作台20还在移动中，也能够用CCD摄像机94拍摄清晰的静止图像。

CCD摄像机94的输出被输入监视器96，在监视器96上显示出摄像得到的切削槽114。操作员可以一边观察监视器96上的图像，一边观察在切削槽114产生的碎屑116等，能够确认切削槽114的状态。

在形成于切削槽114的两侧的碎屑116的产生比例变得很大的情况下，判断为在切削刀具50发生了气孔堵塞等，操作员实施将切削刀具50更换为新的切削刀具等处理。

由于在利用本实施方式的摄像单元54的校准时的摄像中，与来自氙闪光灯70或氙闪光灯98的频闪光的照射同步地用CCD摄像机94对以适当的光量照射的应切削区域进行摄像，因此，即使保持于卡盘工作台20的晶片W在摄像单元54的下方移动时，也能够拍摄静止图像。其结果是，能够迅速地进行晶片W的摄像，能够缩短校准所用的时间。

而且，在进行切口检查的时候，一边向水填充室60内供给水，一边与氙闪光灯70或氙闪光灯98的发光同步地用CCD摄像机94对以适当的光量照射的摄像区域进行摄像，因此，即使卡盘工作台20还在移动中，也能够用CCD摄像机94拍摄静止图像。从而，能够迅速地进行切口检查，即使进行切口检查，也抑制了生产率的降低。

并且，在本实施方式中，由于能够适当选择使用氙闪光灯70的垂直照明和使用氙闪光灯98的环形照明，或者将两者并用来对被保持于卡盘工作台20的晶片W进行照明，因此，能够与晶片W的种类对应地调整光的照射状况，通过CCD摄像机94一直能够取得清晰的图像。

在上述实施方式中，对于将本发明的摄像单元54应用于切削装置2的例子进行了说明，但本发明并不仅限于此，本发明的摄像单元54同样也能够应用于激光加工装置等其它加工装置。

Claims (2)

1.一种加工装置，所述加工装置具有：卡盘工作台，所述卡盘工作台用于保持被加工物；加工构件，所述加工构件用于对保持于所述卡盘工作台的被加工物施行加工；摄像构件，所述摄像构件用于对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行摄像；和加工进给构件，所述加工进给构件用于对所述卡盘工作台和所述加工构件相对地进行加工进给，所述加工装置的特征在于，

所述摄像构件包括：

摄像机，所述摄像机用于对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行摄像；

半透半反镜，所述半透半反镜配设在所述摄像机的光轴上；

第1频闪光源，所述第1频闪光源用于经所述半透半反镜对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行垂直照明；

多根光纤，所述多根光纤以所述摄像机的光轴为中心配设成呈环状，并且所述多根光纤的一端面与保持于所述卡盘工作台的被加工物面对；

第2频闪光源，所述第2频闪光源用于将光入射到所述多根光纤的另一端面，以对保持于所述卡盘工作台的被加工物进行环形照明；

第1光量调整器，所述第1光量调整器配设在所述第1频闪光源和所述半透半反镜之间；以及

第2光量调整器，所述第2光量调整器配设在所述第2频闪光源和所述多根光纤的另一端面之间，

所述第1光量调整器和所述第2光量调整器各自具有：

旋转板，所述旋转板具有旋转轴；和

开口部，所述开口部形成于所述旋转板，并且所述开口部用于供从所述第1频闪光源或所述第2频闪光源照射的频闪光透过，

所述开口部以与所述旋转轴的旋转角度对应地使透过的光量从小到大连续变化的方式形成为渐扩状。

2.如权利要求1所述的加工装置，其特征在于，

所述第1光量调整器和第2光量调整器还具有与所述旋转轴连接的脉冲马达。

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