CN105914164B - 加工装置 - Google Patents
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Abstract
提供加工装置，能够可靠地保持翘曲的晶片。位置检测机构(124)具有引导部(124c)，该引导部对超出中央工作台(124a)的外周的晶片(W)进行支承，并将呈凸状翘曲的晶片(W)矫正为水平。并且，在晶片(W)被矫正为水平的状态下通过位置检测传感器(124d)检测晶片W的外周缘(WE)，并根据检测到的晶片(W)的外周缘(WE)计算晶片(W)的中心位置而使其与卡盘工作台的中心位置对位。
Description
技术领域
本发明涉及加工装置，特别涉及对翘曲的晶片进行加工的加工装置。
背景技术
为了响应电子产品的薄型化/小型化的要求，将半导体器件加工成各种各样的形状。其中，WL-CSP(Wafer Level CSP：晶片级封装)这一种类的CSP半导体器件，在晶片的状态下整个面被树脂膜覆盖，且以与形成在硅晶片上的半导体器件的电极连接的焊球在其上表面上整齐排列的状态形成(专利文献1)。这样的WL-CSP被切削装置切分成各个半导体器件的芯片(专利文献2)。
专利文献1：日本特开2001-7135号公报
专利文献2：日本特开2013-74021号公报
专利文献3：日本特许第4303041号公报
但是，近年来的WL-CSP的薄型化/小型化进一步推进，晶片被形成为非常薄。因此，以晶片的状态较大地翘曲的情况较多，存在因该翘曲导致搬送或保持变得困难这样的课题。例如，在位置检测机构(专利文献3)中，存在无法保持翘曲的晶片而无法检测位置这样的课题，上述位置检测机构用于在利用卡盘工作台保持从盒中取出的晶片之前检测晶片的位置并将晶片定位在卡盘工作台的规定的位置。
发明内容
因此，本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供能够可靠地保持翘曲的晶片的加工装置。
为了解决上述的课题并达成目的，本发明的加工装置对晶片进行加工，其具有：盒载置台，其对收纳了晶片的盒进行载置；搬出搬入单元，其从载置在该盒载置台上的该盒将晶片搬出并且将晶片搬入该盒；卡盘工作台，其保持借助该搬出搬入单元而搬出的晶片；以及加工单元，其对保持在该卡盘工作台上的晶片进行加工，所述加工装置的特征在于，该加工装置具有位置检测机构，从该盒搬出的晶片被搬入该位置检测机构，该位置检测机构对晶片的位置进行检测，该位置检测机构具有：中央工作台，其利用与晶片的中心附近的区域对应的保持面吸引保持晶片；位置检测单元，其对借助该中央工作台而保持的晶片的外周缘进行检测，并推断出晶片的位置；转动单元，其使该中央工作台转动；以及引导部，其在该中央工作台的周围对超出该中央工作台的外周的晶片进行支承。
根据本发明的加工装置，由于具有在中央工作台的周围对超出中央工作台的外周的晶片进行支承的引导部，因此能够将翘曲的晶片矫正成水平。由此，能够通过中央工作台可靠地吸引保持晶片。
附图说明
图1是示出加工装置的结构例的立体图。
图2是示出盒载置机构的结构例的剖视图。
图3是示出位置检测机构的结构例的俯视图。
图4是示出位置检测机构的动作例的流程图。
图5是示出位置检测机构的动作例(其1)的剖视图。
图6是示出位置检测机构的动作例(其2)的主要部分剖视图。
图7是示出位置检测机构的动作例(其3)的主要部分剖视图。
图8是示出位置检测机构的动作例(其4)的俯视图。
标号说明
1：加工装置；10：卡盘工作台；20：加工单元；40：加工进给单元；50：分度进给单元；60：切入进给单元；70：第1搬送单元；90：第2搬送单元；100：搬出搬入单元；110：盒；120：盒载置机构；123：驱动单元；124：位置检测机构；124a：中央工作台；124b：转动单元；124c：引导部；124d：位置检测传感器；124e：保持面；124f：引导面；130：清洗单元；N：凹口；W：晶片；WS：正面；WR：背面；WE：外周缘。
具体实施方式
关于用于实施本发明的方式(实施方式)，一边参照附图一边详细地说明。本发明不限于以下的实施方式所记载的内容。并且，以下所记载的结构要素包括能够容易地被本领域技术人员想到的要素或实质上相同的要素。此外，以下所记载的结构可以适当组合。并且，能够在不脱离本发明的要旨的范围中进行结构的各种省略、取代或者变更。
【实施方式】
对实施方式的加工装置进行说明。图1是示出加工装置的结构例的立体图。图2是示出盒载置机构的结构例的剖视图。图3是示出位置检测机构的结构例的俯视图。
加工装置1是对向双切割机(facing dual dicer)，其切削晶片W。加工装置1具有卡盘工作台10、加工单元20、第1门型框架30、加工进给单元40、分度进给单元50、切入进给单元60。
晶片W是形成有半导体器件或光器件的半导体晶片或光器件晶片、无机材料基板、延性树脂材料基板、陶瓷基板或玻璃板等各种加工材料。晶片W形成为圆板状，在其正面WS上在排列成格子状的多个区域中形成有IC、LSI等器件。晶片W因薄型化等而产生翘曲。在晶片W的外周设置有表示结晶方位的凹口N。另外，也可以取代凹口N而使用将晶片W的外周缘WE切口成直线状的定向平面。
这里，X轴方向是对保持在卡盘工作台10上的晶片W进行加工进给的方向。Y轴方向是在同一水平面上与X轴方向垂直且相对于保持在卡盘工作台10上的晶片W对分度进给单元50进行分度进给的方向。Z轴方向是与X轴方向和Y轴方向垂直的方向、即铅垂方向。
卡盘工作台10在装置主体2的上表面上以能够沿着设置于X轴方向的开口部2a移动的方式配设。卡盘工作台10形成为圆板状，具有保持面11。保持面11保持晶片W。保持面11是卡盘工作台10的铅垂方向的上端面，相对于水平面平坦地形成。保持面11例如由多孔陶瓷等构成，借助未图示的真空吸引源的负压来吸引保持晶片W。
加工单元20对保持在卡盘工作台10上的晶片W进行加工。加工单元20在Y轴方向上相对地配设有2个。加工单元20经由分度进给单元50和切入进给单元60固定于第1门型框架30，该第1门型框架30以在Y轴方向上横跨设置于装置主体2的上表面的开口部2a的方式竖立设置于装置主体2。加工单元20具有切削刀具21、主轴22以及外壳23。切削刀具21是形成为极薄的圆板状且为环状的切削磨具。主轴22在其前端以能够装卸的方式装配切削刀具21。外壳23具有未图示的电动机等驱动源，并将主轴22支承为绕Y轴方向的旋转轴旋转自如。使主轴22高速旋转而通过切削刀具21切削晶片W。
加工进给单元40使卡盘工作台10和加工单元20在X轴方向上相对移动。例如，加工进给单元40具有在X轴方向上延伸的未图示的滚珠丝杠和脉冲电动机等驱动源，使支承卡盘工作台10的X轴移动基台在X轴方向上移动。
分度进给单元50使卡盘工作台10和加工单元20在Y轴方向上相对移动。例如，分度进给单元50具有在Y轴方向上延伸的滚珠丝杠51和脉冲电动机52等驱动源，使加工单元20在Y轴方向上移动。
切入进给单元60使加工单元20在与卡盘工作台10的保持面11垂直的Z轴方向上移动。例如，切入进给单元60具有在Z轴方向上延伸的滚珠丝杠61和脉冲电动机62等驱动源，使加工单元20在Z轴方向上移动。
加工装置1还具有第1搬送单元70、第2门型框架80、第2搬送单元90、搬出搬入单元100、盒110、盒载置机构120、清洗单元130以及控制单元140。
第1搬送单元70从搬出搬入单元100接受晶片W并将该晶片W搬送到卡盘工作台10，该搬出搬入单元100将晶片W相对于盒110搬出、搬入。第1搬送单元70配设于第2门型框架80，该第2门型框架80以在Y轴方向上横跨装置主体2的开口部2a的方式竖立设置于装置主体2。第1搬送单元70具有直动机构71、支承部72、伸缩机构73以及吸附部74。直动机构71例如利用滚珠丝杠或者旋转带等驱动滑块，其从Y轴方向上的第2门型框架80的一端配设到中央部。支承部72形成为L字形状，其一端固定于直动机构71的滑块71a，另一端配设有伸缩机构73。伸缩机构73在其前端固定吸附部74，使吸附部74在Z轴方向上移动。伸缩机构73例如是在Z轴方向上伸缩的空气致动器，使吸附部74从保持在卡盘工作台10上的晶片W的正面WS的位置移动到规定的高度。吸附部74借助未图示的吸附垫对晶片W的正面WS进行吸附而保持晶片W。
第2搬送单元90将载置在卡盘工作台10的加工后的晶片W搬送到清洗单元130。并且，第2搬送单元90将由清洗单元130清洗后的晶片W搬送到盒110。第2搬送单元90配设于第2门型框架80，具有直动机构91、支承部92、伸缩机构93以及吸附部94。直动机构91例如利用滚珠丝杠或者旋转带等驱动滑块，其从Y轴方向上的第2门型框架80的一端配设到另一端。支承部92形成为L字形状，其一端固定于直动机构91的未图示的滑块，另一端配设有伸缩机构93。伸缩机构93在其前端固定有吸附部94，使吸附部94在Z轴方向上移动。伸缩机构93例如是在Z轴方向上伸缩的空气致动器，使吸附部94从载置在卡盘工作台10上的晶片W的正面WS的位置移动到规定的高度。吸附部94借助未图示的吸附垫对晶片W的正面WS进行吸附而保持晶片W。
搬出搬入单元100从盒110中搬出晶片W并且将晶片W搬入到盒110。例如，搬出搬入单元100形成为两岔状，具有保持晶片W的保持手101以及在Y轴方向上延伸的未图示的滚珠丝杠和脉冲电动机等驱动源，使保持手101在Y轴方向上移动。
盒110收纳多个晶片W。如图2所示，盒110具有搬出搬入用的开口部111和收纳架112。在收纳架112中，支承晶片W的支承板112a从相对的侧壁沿X轴方向突出地形成多个，支承板112a在Z轴方向上等间隔地配设。Z轴方向上的支承板112a的间隔比晶片W的厚度大。在X轴方向上相对的一对支承板112a水平地支承晶片W。
盒载置机构120配设于第2门型框架80的正面，并载置盒110。盒载置机构120使盒110在Z轴方向上升降，并决定盒110相对于搬出搬入单元100在Z轴方向上的位置。盒载置机构120具有框体121、支承部件122以及驱动单元123。框体121的上表面形成用于载置盒110的盒载置台121a。盒载置台121a形成为比盒110的底面大，并载置收纳晶片W的盒110。支承部件122支承框体121，具有支承框体121的支承台122a以及从支承台122a朝向驱动单元123延伸且与驱动单元123卡合的臂122b。驱动单元123使由支承部件122支承的框体121在Z轴方向上升降。驱动单元123具有：在Z轴方向上延伸的未图示的导轨、与导轨平行地配设的滚珠丝杠123a、与滚珠丝杠123a螺合且固定于支承部件122的臂122b的未图示的螺母以及使滚珠丝杠123a旋转的未图示的脉冲电动机。驱动单元123通过借助脉冲电动机使滚珠丝杠123a旋转而使固定于螺母的支承部件122在Z轴方向上移动。
盒载置机构120还具有位置检测机构124，该位置检测机构124对利用搬出搬入单元100从盒110搬出的晶片W的位置和晶片W的凹口N进行检测。位置检测机构124配设在盒载置机构120的框体121内，其具有中央工作台124a、转动单元124b、引导部124c以及位置检测传感器124d。
中央工作台124a形成为圆板状，其直径形成为比晶片W的直径小。中央工作台124a以其保持面124e为水平的状态配设在框体121的底面121b的中央附近。中央工作台124a借助由脉冲电动机等构成的转动单元124b而转动。保持面124e例如由多孔陶瓷等构成，借助未图示的真空吸引源的负压吸引保持晶片W的中心附近的区域。
引导部124c在中央工作台124a的周围对从中央工作台124a的外周超出的晶片W进行支承。如图3所示，引导部124c从Z轴方向观察时形成为文字“コ”的形状，被配设为除去搬出搬入单元100所移动的路径R而围绕中央工作台124a。引导部124c的对晶片W进行引导的引导面124f设定为与中央工作台124a的保持面124e相同的高度。为了不抑制借助中央工作台124a而转动的晶片W的滑动，利用摩擦系数小的材料例如氟树脂等对引导面124f进行涂布。另外，存在因晶片W在引导面124f上滑动而产生静电的可能性。在该情况下，优选通过未图示的除电器来中和静电。
位置检测传感器124d对由中央工作台124a保持的晶片W的外周缘WE进行检测。位置检测传感器124d配设在能够对由中央工作台124a保持的晶片W的外周缘WE进行检测的位置。例如，位置检测传感器124d处于框体121的进深方向上的侧面121c的附近，且配设于将引导部124c的后端局部去除而形成的凹部124i。位置检测传感器124d例如是光学传感器，具有发光部124g和受光部124h。发光部124g和受光部124h以隔着一定的间隔在Z轴方向上相对的方式配设。发光部124g朝向受光部124h照射光。受光部124h接受从发光部124g照射的光，并将受光量转换成电压而输出。位置检测传感器124d将晶片W定位在发光部124g与受光部124h之间，对因从发光部124g照射的光被晶片W的外周缘WE阻断而发生变化的电压进行检测。并且，位置检测传感器124d对形成在晶片W的外周缘WE的凹口N进行检测。
清洗单元130对利用加工单元20加工后的晶片W进行清洗并进行干燥。清洗单元130具有保持晶片W的旋转工作台131。清洗单元130一边将晶片W保持在旋转工作台131并以高速旋转，一边将纯水等清洗液朝向晶片W喷射而进行清洗，并将清洁的空气(压缩空气)等朝向晶片W进行喷射而进行干燥。
控制单元140对加工装置1的各结构要素进行控制。例如，控制单元140与驱动加工进给单元40、分度进给单元50以及切入进给单元60的脉冲电动机的未图示的驱动电路连接，控制驱动电路而决定卡盘工作台10的X轴方向上的位置以及加工单元20的Y轴方向和Z轴方向上的位置。
并且，控制单元140与位置检测机构124连接，根据位置检测机构124所检测出的晶片W的外周缘WE而推断出晶片W的位置，控制第1搬送单元70和加工进给单元40而使晶片W的中心位置对准卡盘工作台10的中心位置。并且，控制单元140根据位置检测机构124所检测出的凹口N控制中央工作台124a的转动单元124b，使晶片W的结晶方位的朝向对准规定的方向。另外，控制单元140和位置检测传感器124d作为位置检测单元发挥功能。
接着，对加工装置1的动作例进行说明。图4是示出位置检测机构的动作例的流程图。图5是示出位置检测机构的动作例(其1)的剖视图。图6是示出位置检测机构的动作例(其2)的主要部分剖视图。图7是示出位置检测机构的动作例(其3)的主要部分剖视图。图8是示出位置检测机构的动作例(其4)的俯视图。
首先，从盒110中搬出晶片W(图4所示的步骤S1)。例如，控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，将盒110设定在Z轴方向上的规定的位置。例如，控制单元140将盒110定位在搬出搬入单元100的保持手101能够将加工对象的晶片W搬出的位置。控制单元140控制搬出搬入单元100，使保持手101向接近盒110的方向(Y轴方向)移动而将保持手101定位在加工对象的晶片W的背面WR。此时，在保持手101与晶片W的背面WR之间存在略微的间隙，保持手101与晶片W处于非接触状态。并且，控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，使盒110略微下降，通过保持手101的吸附垫101a(参照图6等)吸附晶片W的背面WR而保持晶片W，并且使该晶片W从收纳架112沿Z轴方向远离。并且，控制单元140控制搬出搬入单元100，使保持手101向远离盒110的方向(Y轴方向)移动而从盒110搬出晶片W。
接着，将晶片W搬入位置检测机构124(步骤S2)。例如，控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，使位置检测机构124上升而设定在Z轴方向上的规定的位置。例如，控制单元140如图5所示那样将位置检测机构124定位在保持着晶片W的保持手101的正面位置。控制单元140控制搬出搬入单元100，使保持着晶片W的保持手101向接近位置检测机构124的方向(Y轴方向)移动，如图6所示，将产生凸状翘曲的晶片W定位在中央工作台124a的上方。并且，控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，使位置检测机构124上升到规定的位置。例如如图7所示，控制单元140使位置检测机构124上升到中央工作台124a的保持面124e的位置与晶片W的背面WR的位置相同的高度。此时，在晶片W由保持手101保持的状态下，晶片W的外周缘WE附近的背面WR与位置检测机构124的引导面124f抵接，随着位置检测机构124上升而通过引导面124f顶起晶片W的外周缘WE。由此，通过引导面124f矫正晶片W的翘曲而使晶片W变得平坦。在晶片W平坦的状态下，中央工作台124a吸引保持晶片W的中心附近的区域。此时，如图8所示，晶片W的外周缘WE位于位置检测传感器124d的发光部124g与受光部124h之间。控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，使位置检测机构124略微上升，而解除保持手101的吸附垫101a对晶片W的吸附保持。
接着，检测晶片W的位置和凹口N(步骤S3)。例如，控制单元140控制中央工作台124a的转动单元124b，对晶片W的外周缘WE的位置在3处以上进行检测。例如，位置检测传感器124d对因从发光部124g照射的光被晶片W的外周缘WE阻断而发生变化的电压进行检测并作为检测电压输出到控制单元140。控制单元140根据从位置检测传感器124d输出的检测电压对晶片W的外周缘WE的位置在3处以上进行检测。并且，控制单元140通过三角函数求出检测到的外周缘WE的位置的各个坐标，并根据该坐标推断出晶片W的中心位置。
接着，设定晶片W的结晶方位的朝向(步骤S4)。例如，位置检测传感器124d对形成于晶片W的外周缘WE的凹口N进行检测并向控制单元140输出检测信号。控制单元140根据检测信号使中央工作台124a转动而使晶片W的结晶方位的朝向对准规定的方向。例如，使保持在中央工作台124a上的晶片W的结晶方位的朝向与保持在卡盘工作台10上的晶片W的结晶方位的朝向为相同的方向。
接着，将晶片W搬送到卡盘工作台10(步骤S5)。例如，控制单元140控制盒载置机构120的驱动单元123，使保持着晶片W的位置检测机构124下降，而使保持手101的吸附垫101a吸附保持晶片W的背面WR。并且，控制单元140解除中央工作台124a的吸引，控制搬出搬入单元100，而使保持手101向远离位置检测机构124的方向(Y轴方向)移动而从框体121内将晶片W向外搬出。控制单元140控制第1搬送单元70，通过吸附部74吸附保持由保持手101保持的晶片W的正面WS而使晶片W在Y轴方向上移动到卡盘工作台10的移动路径。此时，根据在上述的步骤S3中计算出的晶片W的中心位置与中央工作台124a的中心位置之间的差使晶片W在Y轴方向上移动。并且，控制单元140控制加工进给单元40，使卡盘工作台10在X轴方向上移动到保持在第1搬送构件70的吸附部74上的晶片W的下方。此时，根据在上述的步骤S3中计算出的晶片W的中心位置与中央工作台的中心位置之间的差，使卡盘工作台10在X轴方向上移动，使晶片W的中心位置与卡盘工作台10的中心位置一致。并且，控制单元140控制第1搬送单元70，使伸缩机构73伸长而使晶片W下降，使晶片W保持在卡盘工作台10上。
接着，对晶片W进行切削加工(步骤S6)。例如，控制单元140控制加工进给单元40，使卡盘工作台10移动到切削加工位置，控制加工单元20等对晶片W进行切削加工。
接着，对晶片W进行清洗及干燥(步骤S7)。当晶片W的切削加工结束时，控制单元140控制第2搬送单元90，将保持在卡盘工作台10上的晶片W搬送到清洗单元130。清洗单元130将晶片W保持在旋转工作台131并以高速旋转，通过清洗液清洗晶片W，并在清洗后使晶片W干燥。
接着，将晶片W收纳在盒110中(步骤S8)。控制单元140控制第2搬送单元90，将保持在旋转工作台131上的晶片W搬送到搬出搬入单元100。搬出搬入单元100通过保持手101保持晶片W，并将晶片W收纳在盒110中。
如上所述，根据实施方式的加工装置1，具有对超出位置检测机构124的中央工作台124a的外周的晶片W进行支承的引导部124c，并将呈凸状翘曲的晶片W矫正成水平。由此，由于在通过中央工作台124a吸引保持晶片W时晶片W是水平的，因此中央工作台124a的保持面124e与晶片W的背面WR进行面接触，因此能够通过保持面124e可靠地吸引保持晶片W。
并且，虽然翘曲的晶片W的外周缘WE的位置在俯视观察时与实际的晶片W的外周缘WE的位置不同，但在本发明中，由于将晶片W矫正成水平，因此在俯视观察时其与实际的晶片W的外周缘WE的位置相同，能够准确地检测晶片W的中心位置。并且，由于将晶片W矫正为水平，因此也能够可靠地检测凹口N的位置。
【変形例】
引导部124c采用了文字“コ”的形状，但只要是能够对超出中央工作台124a的外周的晶片W进行支承的形状，就可以是任何的形状。例如，引导部124c也可以为文字“U”或“C”的形状，也可以以利用多个点支承晶片W的方式排列多个引导部。
并且，对位置检测传感器124d使用光学传感器的例子进行了说明，但例如也可以通过拍摄装置来拍摄晶片W的外周缘WE。在该情况下，根据拍摄图像推断出晶片W的偏心。
并且，虽然先推断出晶片W的中心位置再检测凹口N的位置，但也可以在检测凹口N的位置之后推断出晶片W的中心位置。由此，能够避免误将凹口N检测为外周缘WE。
Claims (1)
1.一种加工装置，其对晶片进行加工，该加工装置具有：盒载置台，其对收纳了晶片的盒进行载置；搬出搬入单元，其从载置在该盒载置台上的该盒将晶片搬出并且将晶片搬入该盒；卡盘工作台，其保持借助该搬出搬入单元而搬出的晶片；以及加工单元，其对保持在该卡盘工作台上的晶片进行加工，所述加工装置的特征在于，
该加工装置具有位置检测机构，从该盒搬出的晶片被搬入该位置检测机构，该位置检测机构对晶片的位置进行检测，
该位置检测机构具有：
中央工作台，其利用与晶片的中心附近的区域对应的保持面吸引保持晶片；
位置检测单元，其对借助该中央工作台而保持的晶片的外周缘进行检测，并推断出晶片的位置；
转动单元，其使该中央工作台转动；以及
引导部，其在该中央工作台的周围对超出该中央工作台的外周的晶片的外周缘进行载置来支承晶片，
该位置检测单元的对由该中央工作台保持的晶片的外周缘进行检测的位置检测传感器配设于将该引导部的端部局部去除而形成的凹部。
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