CN103579064A - 板状工件中心检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种板状工件中心检测方法，其不但能检测具有遮光性的板状工件，还能检测具有透光性的板状工件的中心。工件摄像装置（1）包括：保持工作台（14），其具有保持透光性的板状工件（Wt）的保持面（14b）；摄像构件（17），其从上方对保持于保持工作台的板状工件进行摄像；以及摄像照明装置（12），其具有面积比板状工件大的发光面（12a），且在借助摄像构件进行摄像时对板状工件从下方照射光，在工件摄像装置中，在摄像照明装置的发光面和保持工作台的保持面之间确保预定的间隔（D），以对板状工件垂直照射光，并且摄像机（17b）的高度（H）设定为，将板状工件的外周拍摄成黑色的环状，并将板状工件的外侧拍摄成白色。

Description

板状工件中心检测方法

技术领域

本发明涉及用于检测晶片等板状工件的中心的板状工件中心检测方法，特别涉及对具有透光性的板状工件和具有遮光性的板状工件的中心均能够进行检测的板状工件中心检测方法。

背景技术

在半导体器件的制造过程中，对晶片进行各种加工处理。晶片在根据外周形状对中心进行位置对准后，被搬入到进行加工处理的加工装置。用于位置对准的位置对准机构具备保持工作台和多个销，保持工作台的直径比晶片等板状工件的直径小，多个销在保持工作台的周围能够沿径向移动（例如参照专利文献1）。在将板状工件载置于位置对准机构的保持工作台后，使多个销与板状工件的外周面抵接，来将板状工件位置对准于保持工作台的中心。

在上述位置对准机构中，板状工件根据外周形状来机械地进行位置对准。因此，存在以下可能：在外周存在有示出结晶方位的定向平面或凹口等异形状部的情况下，无法根据外周形状对板状工件进行正确地位置对准。为了消除该问题，提出有如下的位置对准方法，其通过摄像机对保持于保持工作台的板状工件进行摄像，并由摄像得到的图像判断板状工件的外周，从而检测出中心（例如参照专利文献2）。

专利文献1：日本特开平7-211766号公报。

专利文献2：日本特开2011-253936号公报。

专利文献2记载的方法能够考虑到外周形状的定向平面等异形状部，因此板状工件的中心的检测精度提高。但是，存在以下问题：在使用透过光的透光性的板状工件时，无法拍摄出适合用于判断外周的图像，无法根据摄像得到的图像来检测板状工件的中心。

发明内容

本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供一种板状工件中心检测方法，其不但能够检测具有遮光性的板状工件的中心，还能够检测具有透光性的板状工件的中心。

本发明的板状工件中心检测方法使用工件摄像装置来检测板状工件的中心，所述工件摄像装置由以下部分构成：保持工作台，其借助保持面来保持透光性的板状工件；摄像构件，其对保持于所述保持工作台的板状工件进行摄像；以及摄像照明装置，其在所述摄像构件进行摄像时，从所述保持工作台的下方对板状工件照射光，所述板状工件中心检测方法的特征在于，所述摄像照明装置由面积比所述保持工作台所保持的板状工件的面积大的发光面构成，并从所述发光面垂直地发出摄像光，所述摄像构件由以下部分构成：摄像机，其配设于保持在所述保持工作台的板状工件的上方，用于对板状工件进行摄像；判断部，其根据由所述摄像机摄像得到的摄像图像来判断所述板状工件的外周；以及检测部，其根据由所述判断部判断出的板状工件的外周来检测所述板状工件的中心，在所述发光面与所述保持工作台的所述保持面之间确保有预定的间隔，所述摄像机的高度设定为：在借助所述摄像构件对所述保持工作台所保持的板状工件进行摄像时，所述板状工件的外周为黑色的环状的摄像图像，且所述板状工件的外侧为白色的摄像图像。

根据该结构，使用具有面积比板状工件的面积大的发光面的摄像照明装置，在摄像照明装置的发光面和保持工作台的保持面之间确保预定的间隔，以使摄像照明装置的摄像光垂直入射到板状工件的背面，并且设定摄像机的高度，以将具有透光性的板状工件的外周拍摄成黑色的环状，因此，根据由摄像构件摄像得到的摄像图像，能够恰当地判断具有透光性的板状工件的外周，从而检测出中心。并且，根据该方法，也能够恰当地判断具有遮光性的板状工件的外周，从而检测出中心。由此，提供了板状工件中心检测方法，其不但能够检测具有遮光性的板状工件的中心，还能够检测具有透光性的板状工件的中心。

根据本发明，提供一种板状工件中心检测方法，其不但能够检测具有遮光性的板状工件的中心，还能够检测具有透光性的板状工件的中心。

附图说明

图1是示出用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置的结构的立体图。

图2是示出用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置的结构的示意图。

图3A和图3B是示出在本实施方式的板状工件中心检测方法中借助摄像构件摄像得到的图像的例子的图。

标号说明

1：工件摄像装置；

11：基座；

11a：上表面；

12：摄像照明装置；

12a：发光面；

13：工作台支柱；

14：保持工作台；

14a：吸附部；

14b：保持面；

15：抽吸源；

15a：配管；

16：支承臂；

17：摄像构件；

17a：透镜；

17b：摄像机；

17c：判断部；

17d：检测部；

17e：配线；

D：间隔；

H：高度；

L：照明光（摄像光）；

Wt、Ws：晶片（板状工件）。

具体实施方式

在目前为止的方法中，无法恰当地检测透过光的透光性的板状工件的中心。该问题的起因是：即使对透光性的板状工件进行摄像，也无法获得用于判断外周所必需的图像。本发明人经过对该课题的认真研究，发现了以下方法：使用具备面积比板状工件大的发光面的面光源，使照明光（摄像光）垂直入射到板状工件的背面（或表面），由此能够将具有透光性的板状工件的外周拍摄成黑色。并且，根据该想法，完成了本发明的板状工件中心检测方法。即，本发明的主旨在于，从具有面积比板状工件大的发光面的摄像照明装置使照明光垂直地入射到板状工件的背面（或表面）。以下，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。

首先，对用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置的结构进行说明。图1是示出用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置1的结构的立体图。图2是示出用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置1的结构的示意图。此外，在图1和图2中，一并示出了晶片（板状工件）Wt，其作为板状工件检测方法的对象，且具有透光性。

如图1和图2所示，用于本实施方式的板状工件中心检测方法的工件摄像装置1在基座11的上方设置有保持工作台14，保持工作台14用于保持晶片Wt。保持于保持工作台14的晶片Wt形成为大致圆板状，其被排列在表面Wt1的格子状的分割预定线（未图示）划分为多个区域。在被分割预定线划分出的各区域形成有发光器件或半导体集成电路等。

作为晶片Wt，采用包括硅（Si）、砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）等的半导体晶片、陶瓷、玻璃、蓝宝石类的无机材料基板、板状金属、树脂基板等。在本实施方式中，对使用了玻璃、蓝宝石等具有透光性的晶片Wt的例子进行说明，但其也能够同样应用于具有遮光性的晶片。此外，也可以为：在晶片Wt的外周，形成有示出结晶方位的定向平面或凹口等异形状部。

工件摄像装置1具备大致长方体状的基座11。基座11具有大致平坦的上表面11a，在该上表面11a配置有作为发出白色光的面光源的摄像照明装置12。摄像照明装置12具有发光面12a，发光面12a的面积比晶片Wt的背面Wt2（或表面Wt1）的面积大，该摄像照明装置12能够使照明光（摄像光）L相对于晶片Wt的背面Wt2垂直入射。该摄像照明装置12例如为有机EL（Electro-Luminescence：电致发光）照明装置，其经由配线（未图示）被从外部供给电力。

在摄像照明装置12的上方设置有大致圆筒状的工作台支柱13，在工作台支柱13的上端，设置有用于保持晶片Wt的保持工作台14。保持工作台14形成为比晶片Wt直径小的圆板状，在其上表面中央部分设置有由多孔陶瓷材料形成的吸附部14a。保持工作台14经由设置于工作台支柱13的内部的配管15a与设置于基座11的下部的抽吸源15连接，以便能够在吸附部14a吸附晶片Wt。在吸附部14a从背面Wt2侧吸附晶片Wt，由此将晶片Wt保持在保持工作台14上的保持面14b。

在保持工作台14的上方定位有支承臂16，在支承臂16的末端部设置有摄像构件17。摄像构件17具备：透镜17a，其用于将摄像区域放大并进行投影；以及摄像机17b，其用于对放大后的摄像区域进行摄像。借助透镜17a以预定倍率成像得到的摄像区域的像投影到摄像机17b而被其摄像。摄像机17b在内部具备CCD或CMOS等摄像元件。摄像元件由多个像素构成，其获得与各像素所接受的光量对应的电信号。

此外，摄像构件17包括：判断部17c，其根据由摄像机17b摄像得到的摄像图像来判断晶片Wt的外周；以及检测部17d，其根据在判断部17c判断出的晶片Wt的外周来检测晶片Wt的中心。摄像机17b的摄像图像被送至判断部17c，借助微分处理等来检测出辉度的梯度较大的边缘部。检测出的边缘部的信息在检测部17d检测晶片Wt的中心时被使用。此外，在摄像构件17的上部设置有配线17e，能够经由配线17e对摄像构件17供给电力，并对外部装置（未图示）输出关于晶片Wt的中心的信息。

在这样构成的工件摄像装置1的保持工作台14保持透光性的晶片Wt，并借助摄像照明装置12从保持工作台14的下方对晶片Wt照射光。如图2所示，借助工作台支柱13将摄像照明装置12的发光面12a和保持工作台14的保持面14b保持为大致平行，并确保间隔D。因此，来自摄像照明装置12的照明光（摄像光）L相对于晶片Wt的背面Wt2大致垂直地入射。

在此状态下，若将摄像构件17配置在距离保持面14b恰当的高度H，则晶片Wt被摄像机17b摄像。在这里，摄像构件17的高度H设定为：将晶片Wt的外周拍摄成黑色的环状，并将板状工件的外侧拍摄成白色。由此，判断部17c根据由摄像机17b送来的摄像图像对晶片Wt的外周进行判断，检测部17d能够检测出晶片Wt的中心。

由于该工件摄像装置1具备摄像照明装置12，该摄像照明装置12具有比晶片Wt大的发光面12a，因此，照明光L容易入射到晶片Wt的背面Wt2的整个区域，能够将晶片Wt的外周拍摄成黑色的环状。与此相对，在使用点光源或线光源的装置结构中，晶片Wt的背面Wt2局部受到光照，外周容易模糊，因此难以获得这样的辉度梯度较大的图像。

接着，对使用上述工件摄像装置1的板状工件中心检测方法进行说明。首先，像上述那样，确保摄像照明装置12的发光面12a与保持工作台14的保持面14b之间的间隔D。并且，设定摄像构件17的高度H，以将晶片Wt的外周拍摄成黑色的环状，并将板状工件的外侧拍摄成白色。具体地，例如将摄像照明装置12的发光面12a和保持工作台14的保持面14b之间的间隔D设定为100mm，将摄像构件17的高度H设定为400mm。但是，间隔D和高度H并不限定于此。

在以上述方式设定了间隔D和高度H的状态下，将晶片Wt保持于保持工作台14的保持面14b，使照明光L从摄像照明装置12入射到晶片Wt的背面Wt2。并且，借助定位于晶片Wt的上方的摄像构件17的摄像机17b进行摄像。

图3A和图3B是示出在摄像构件17摄像得到的图像的例子的图。若以上述方式设定间隔D和高度H，则如图3A所示，透光性的晶片Wt的外周Wt3在摄像机17b中被拍摄成黑色的环状，而晶片Wt的内侧和外侧被拍摄成白色。此外，如图3B所示，在使用遮光性的晶片（板状工件）Ws的情况下，晶片Ws的内侧和外周Ws3在摄像构件17被拍摄成黑色，晶片Ws的外侧被拍摄成白色。

在这里，若将间隔D设定为比恰当的值小，则即使调节摄像构件17的焦距，透光性的晶片Wt的外周Wt3也会被拍摄成灰色，在判断部17c无法恰当地判断外周Wt3。这被认为是因为，由于间隔D比恰当的值小，因此，在晶片Wt的外周Wt3的附近反射、散射或透过的光入射到摄像构件17，外周Wt3变得模糊。对此，在本实施方式中，由于恰当地设定间隔D和高度H，以使透光性的晶片Wt的外周Wt3被拍摄成黑色的环状，因此能够在判断部17c恰当地判断外周Wt3。

在摄像机17b摄像得到的摄像图像被送至判断部17c，并借助微分处理等检测出辉度的梯度较大的边缘部。具体地，判断部17c例如将辉度梯度的绝对值大于阈值的区域作为边缘部抽出，并判定为外周Wt3（或外周Ws3）。如图3A所示，透光性的晶片Wt的内侧的区域和外侧的区域被拍摄成白色，因此在晶片Wt的内侧的区域和外侧的区域，摄像图像的辉度梯度大致恒定。另一方面，由于外周Wt3被拍摄成黑色的环状，因此摄像图像的辉度梯度的绝对值在外周Wt3增大。判断部17c根据该辉度梯度来判断晶片Wt的外周Wt3。

此外，如图3B所示，在遮光性的晶片Ws中，晶片Ws的内侧的区域被拍摄成黑色，摄像图像的辉度梯度大致恒定。此外，晶片Ws的外侧的区域被拍摄成白色，摄像图像的辉度梯度大致恒定。另一方面，以外周Ws3为边界，在内侧和外侧辉度差异较大，辉度梯度的绝对值在外周Ws3增大。判断部17c根据该辉度梯度来判断晶片Ws的外周Ws3。

当在判断部17c判断出晶片Wt（或晶片Ws）的外周Wt3（或外周Ws3）时，外周Wt3的坐标信息被送至检测部17d。检测部17d由外周Wt3的坐标信息来检测晶片Wt的中心。

晶片Wt的中心例如能够通过对晶片Wt的外周Wt3应用霍夫变换来进行检测。或者，能够通过对晶片Wt的外周Wt3的坐标值进行平均化来进行检测。也可以通过将外周Wt3的3点的坐标值带入到求解圆的中心的方程式的方法来检测晶片Wt的中心。此外，也可以通过求出外周Wt3的两条弦的垂直平分线的方法来检测晶片Wt的中心。并且，在设置有示出结晶方位的定向平面或凹口等异形状部的情况下，检测部17d考虑到异形状部来检测中心。

借助检测部17d检测出的晶片Wt的中心的坐标通过配线17e输出到外部装置。外部装置根据该坐标信息来识别晶片Wt的中心并进行位置对准。并且，在本实施方式的工件摄像装置1中，摄像构件17具备判断部17c和检测部17d，但判断部17c和检测部17d也可以设置于工件摄像装置1的外部。

这样，本实施方式的板状工件中心检测方法使用具有面积比晶片（板状工件）Wt大的发光面12a的摄像照明装置12，在摄像照明装置12的发光面12a和保持工作台14的保持面14b之间确保预定的间隔D，以使摄像照明装置12的照明光（摄像光）L垂直入射到晶片Wt的背面Wt2，并且设定摄像机17b的高度H，以将具有透光性的晶片Wt的外周Wt3拍摄成黑色的环状，因此，根据由摄像构件17摄像得到的摄像图像，能够恰当地判断晶片Wt的外周Wt3，从而检测出中心。并且，根据该方法，即使在具有遮光性的晶片（板状工件）Ws的情况下，也能够恰当地判断外周Ws3，从而检测出中心。由此，提供了板状工件中心检测方法，其不但能够检测具有遮光性的晶片Ws的中心，还能够检测具有透光性的晶片Wt的中心。

此外，本发明并不限定于上述实施方式的记载，能够在进行各种变更后实施。例如，保持工作台也可以构成为能够绕与基座上表面垂直的铅直轴旋转。此外，在本实施方式中，对使摄像照明装置的照明光（摄像光）入射到晶片的背面的例子进行了说明，但照明光也可以入射到晶片的表面。并且，照明光只要具有能够拍摄出恰当辉度的图像的光强度和波长即可。即，照明光也可以不一定为白色。

此外，对于上述实施方式的结构和方法等，只要不脱离本发明的目的的范围，便能够在恰当变更后实施。

产业上的可利用性

本发明的板状工件中心检测方法能够在检测具有透光性的板状工件、或具有遮光性的板状工件的中心时使用。

Claims (1)

1.一种板状工件中心检测方法，其使用工件摄像装置来检测板状工件的中心，所述工件摄像装置由以下部分构成：保持工作台，其借助保持面来保持透光性的板状工件；摄像构件，其对保持于所述保持工作台的板状工件进行摄像；以及摄像照明装置，其在所述摄像构件进行摄像时，从所述保持工作台的下方对板状工件照射光，所述板状工件中心检测方法的特征在于，

所述摄像照明装置由面积比所述保持工作台所保持的板状工件的面积大的发光面构成，并从所述发光面垂直地发出摄像光，

所述摄像构件由以下部分构成：摄像机，其配设于保持在所述保持工作台的板状工件的上方，用于对板状工件进行摄像；判断部，其根据由所述摄像机摄像得到的摄像图像来判断所述板状工件的外周；以及检测部，其根据由所述判断部判断出的板状工件的外周来检测所述板状工件的中心，

在所述发光面与所述保持工作台的所述保持面之间确保有预定的间隔，

所述摄像机的高度设定为：在借助所述摄像构件对所述保持工作台所保持的板状工件进行摄像时，所述板状工件的外周为黑色的环状的摄像图像，且所述板状工件的外侧为白色的摄像图像。

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