CN108015673A - 磨削装置 - Google Patents

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Abstract

提供磨削装置，以简易的结构适当地对划痕进行检测而无需复杂的光学***的结构。磨削装置(1)具有划痕检测单元(50)，其对形成于磨削后的晶片(W)的划痕进行检测。划痕检测单元具有：线传感器(53)，其对晶片的半径部分进行拍摄；发光体(54)，其在与线传感器相同的方向上延伸；以及判断单元(55)，其根据线传感器的拍摄图像对有无划痕进行判断。一边使线传感器对晶片的半径部分进行拍摄一边使晶片以中心为轴旋转一圈，从而对晶片整个面进行拍摄。判断单元对拍摄图像进行坐标转换而编辑成带状图像，根据该带状图像对有无划痕进行判断。

Description

磨削装置
技术领域
本发明涉及磨削装置。
背景技术
当利用磨削装置对晶片进行横向进给磨削时，在晶片的被磨削面上形成作为磨削痕的锯痕。锯痕从晶片的中心朝向外周呈放射状形成。锯痕中，特别是有时在加工中从磨削磨具脱落的磨粒与晶片的被磨削面接触而产生作为擦伤的所谓的划痕。该划痕对形成于晶片的器件造成影响，因此在磨削结束时需要确认有无划痕。
因此，提出了在磨削加工后对晶片的划痕进行检测的磨削装置(例如，参照专利文献1)。在专利文献1中，对加工后的晶片的被磨削面照射光束，根据其反射光的光量来判断有无划痕。
专利文献1：日本特开2009-95903号公报
但是，在专利文献1记载的磨削装置中，为了对晶片的划痕进行检测，需要复杂的光学***的结构，作为结果，有可能装置整体的结构复杂化。
发明内容
本发明是鉴于该点而完成的，其目的之一在于提供一种磨削装置，该磨削装置能够以简易的结构适当地对划痕进行检测而无需复杂的光学***的结构。
本发明的一个方式的磨削装置具有：磨削单元，其具有安装座，安装座安装有呈环状具有磨削磨具的磨削磨轮安装，并且磨削单元具有以磨削磨轮的中心为轴进行旋转的主轴单元；保持单元，其具有以卡盘工作台的保持面所保持的晶片的中心为轴而使卡盘工作台旋转的工作台旋转单元；以及划痕检测单元，其中，卡盘工作台的保持面形成为以中心作为顶点且外周较低地倾斜的倾斜面，磨削单元使借助主轴单元进行旋转的磨削磨具通过卡盘工作台所保持的晶片的中心并在晶片的中心与外周之间的半径区域中在圆弧的被磨削部分进行磨削，划痕检测单元具有：对晶片的半径进行拍摄的半径长度的线传感器；以与线传感器相同的长度延伸的发光体；以及判断单元，判断单元具有：编辑部，其以线传感器所拍摄的拍摄图像的半径方向为纵轴、以圆周方向为横轴而编辑出带状图像；以及判断部，当在编辑部所编辑的带状图像中具有规则性的直线的宽度大于预先设定的宽度时、或者存在除了具有规则性的直线以外的线时，判断部判断为有划痕，当具有规则性的直线的宽度为预先设定的宽度以下时，判断部判断为无划痕。
根据该结构，一边使线传感器对晶片的半径部分进行拍摄一边使卡盘工作台旋转，从而能够获取晶片整个面的拍摄图像。拍摄中，利用发光体照亮晶片的半径部分，因此能够根据拍摄图像的明暗对有无划痕进行判断。特别是通过将拍摄图像编辑成带状图像，能够以具有规则性的直线表示划痕。因此，能够容易对该直线的宽度与预先设定的直线的宽度进行比较。另外，能够容易发现除了具有规则性的直线以外的线。其结果是，对有无划痕的判断变得容易。由此，能够以简易的结构适当地对划痕进行检测而无需复杂的光学***的结构。
根据本发明，能够以简易的结构适当地对划痕进行检测而无需复杂的光学***的结构。
附图说明
图1是本实施方式的磨削装置的立体图。
图2是利用本实施方式的磨削装置对晶片进行磨削时(磨削工序)的示意图。
图3的(A)、(B)是示出对磨削后的晶片上表面进行拍摄的例子的上表面示意图。
图4的(A)、(B)是是示出本实施方式的拍摄工序的一例的示意图。
图5的(A)、(B)是是示出本实施方式的编辑工序的一例的示意图。
图6的(A)、(B)是是示出划痕检测的具体例的示意图。
标号说明
1：磨削装置；20：卡盘工作台；21a：保持面；24：工作台旋转单元；40：磨削单元；42：主轴单元；45：安装座；46：磨削磨轮；47：磨削磨具；50：划痕检测单元；53：线传感器；54：发光体；55：判断单元；56：编辑部；57：判断部；W：晶片；S、S1、S2、SA、SB、SC：划痕；D：宽度。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式的磨削装置进行说明。图1是本实施方式的磨削装置的立体图。图2是利用本实施方式的磨削装置对晶片进行磨削时(磨削工序)的示意图。另外，磨削装置不限于图1所示那样的磨削加工专用的装置结构，例如也可以组装至全自动实施磨削加工、研磨加工、清洗加工等一系列加工的全自动型的加工装置中。
如图1和图2所示，磨削装置1构成为使用呈圆环状配置有多个磨削磨具47的磨削磨轮46对卡盘工作台20所保持的晶片W进行磨削。晶片W在粘贴有保护带T的状态下被搬入磨削装置1并保持于卡盘工作台20。另外，晶片W只要是作为磨削对象的板状部件即可，可以是硅、砷化镓等半导体晶片，也可以是陶瓷、玻璃、蓝宝石等光器件晶片，还可以是器件图案形成前的原切割(As-Slice)晶片。
在磨削装置1的基台10的上表面上形成有在X轴方向上延伸的矩形状的开口，该开口被能够与卡盘工作台20一起移动的移动板11和波纹状的防水罩12覆盖。在防水罩12的下方设置有使卡盘工作台20在X轴方向上移动的滚珠丝杠式的进退单元(未图示)。卡盘工作台20构成为与工作台旋转单元24连结，能够通过工作台旋转单元24的驱动而以晶片W的中心为轴进行旋转。卡盘工作台20和工作台旋转单元24合起来作为保持单元。
在卡盘工作台20的上表面上形成有保持面21a，该保持面21a利用多孔质的多孔材料对晶片W进行吸引保持。具体而言，卡盘工作台20是对晶片W进行吸引保持的多孔卡盘，构成为将圆板状的多孔板21安装在作为主体的框体22上。
多孔板21是陶瓷等多孔质材料，吸引用的微细的气孔在整体中形成。框体22具有直径大于多孔板21的圆形状，在中央形成有对多孔板21进行收纳的圆形凹部23。圆形凹部23的内侧面形成为与多孔板21的外径相同的内径。另外，圆形凹部23的深度形成为与多孔板21的厚度大致相同。
在框体22上形成有与吸引源(未图示)连通的连通路(未图示)。将多孔板21嵌入圆形凹部23，从而连通路与多孔板21连通。由此，在多孔板21的上表面上形成能够利用吸引源的负压对晶片W进行吸引保持的保持面21a。特别是如图2所示，保持面21a具有倾斜面，该倾斜面是以卡盘工作台20的旋转中心(保持面21a的中心)作为顶点且外周稍低地倾斜而成的。当晶片W被吸引保持于呈圆锥状倾斜的保持面21a时，晶片W沿着保持面21a的形状变形为缓倾斜的圆锥状。
在基台10上的柱15上设置有磨削进给单元30，其在相对于卡盘工作台20接近和远离的方向(Z轴方向)上对磨削单元40进行磨削进给。磨削进给单元30具有：配置在柱15上的与Z轴方向平行的一对导轨31；和以能够滑动的方式设置在一对导轨31上的由电动机驱动的Z轴工作台32。在Z轴工作台32的背面侧形成有未图示的螺母部，滚珠丝杠33与这些螺母部螺合。利用与滚珠丝杠33的一端部连结的驱动电动机34对滚珠丝杠33进行旋转驱动，从而磨削单元40沿着导轨31在Z轴方向上移动。
磨削单元40构成为借助壳体41而安装在Z轴工作台32的前表面上，利用主轴单元42使磨削磨轮46绕中心轴旋转。主轴单元42是所谓的空气主轴，在外壳的内侧借助高压空气以能够旋转的方式对主轴44进行支承。
在主轴44的前端连结有安装座45，在安装座45上安装有呈环状具有磨削磨具47的磨削磨轮46。磨削磨具47例如是利用陶瓷结合剂将规定的磨粒直径的金刚石磨粒结合而构成的。另外，磨削磨具47不限于此，也可以利用金属结合剂或树脂结合剂等结合剂对金刚石磨粒进行固定而形成的。
另外，在磨削装置1设置有对装置各部进行集中控制的控制单元90。控制单元90由执行各种处理的处理器或存储器等构成。存储器根据用途由ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等一个或多个存储介质构成。控制单元90例如对磨削单元40的磨削进给量、磨削进给速度等(以及例如磨削磨轮的旋转速度)进行控制。另外，控制单元90对后述的划痕检测单元50的各种动作进行控制。
在卡盘工作台20的侧方设置有对形成在磨削后的晶片W的划痕进行检测的划痕检测单元50。划痕检测单元50构成为包含：立设部51，其从基台10的上表面竖起；以及扫描部52，其从立设部51沿着Y轴方向延伸。扫描部52包含：线传感器53，其对晶片W的上表面进行拍摄；以及发光体54，其沿着该线传感器53配设(均参照图4)。
线传感器53例如由图像传感器构成，以相当于晶片W的半径部分的长度延伸。线传感器53能够对相当于晶片W的半径部分的区域进行拍摄。发光体54以与线传感器53相同的方向、相同的长度延伸，对晶片W的上表面照射光。具体而言，发光体54将光照射至晶片W，以使线传感器53的拍摄范围变得明亮。详细内容在后文进行叙述，一边使扫描部52对晶片W上表面的半径部分进行拍摄一边使卡盘工作台20旋转一圈，从而能够对晶片W上表面进行拍摄。
另外，划痕检测单元50还具有判断单元55，该判断单元55根据扫描部52所拍摄的拍摄图像，对有无划痕进行判断。判断单元55由控制单元90的一部分构成。判断单元55具有：编辑部56，其对拍摄图像进行编辑；以及判断部57，其根据编辑后的拍摄图像，对有无划痕进行判断。对于判断单元55的详细情况在后文进行叙述。
在这样构成的磨削装置1中，在使磨削磨轮46的旋转轴与卡盘工作台20的旋转轴偏移的状态下，实施使磨削磨具47与晶片W的正面旋转接触的所谓的横向进给磨削。这里，参照图2，对晶片W的磨削工序进行说明。
如图2所示，将晶片W载置于卡盘工作台20的保持面21a上。具体而言，晶片W按照粘贴有保护带T的面作为下侧的方式载置于保持面21a上。晶片W被保持面21a上产生的负压吸引保持，仿照保持面21a的形状而成为缓倾斜的圆锥形状。
卡盘工作台20定位于磨削单元40的下方。此时，卡盘工作台20的旋转轴定位在相对于磨削磨具47的旋转轴偏心的位置。进而，卡盘工作台20利用未图示的倾斜调整机构对旋转轴的倾斜进行调整，以使磨削磨具47的磨削面47a与保持面21a平行。
并且，在卡盘工作台20旋转的同时，磨削单元40一边利用主轴单元42使磨削磨具47旋转一边利用磨削进给单元30朝向保持面21a下降(磨削进给)。磨削磨具47的磨削面47a呈圆弧状与从晶片W的中心至外周的半径部分接触。
这样，磨削单元40的磨削磨具47通过晶片W的中心并在该晶片W的中心与外周之间的半径区域对晶片W的圆弧的被磨削部分进行磨削。一边使磨削磨具47与晶片W旋转接触一边慢慢地向Z轴方向进行磨削进给，从而晶片W薄化。当晶片W薄化至期望的厚度，磨削加工结束。
然而，当利用磨削装置对晶片进行横向进给磨削时，有时在晶片的被磨削面上形成包含划痕在内的磨削痕(锯痕)。作为划痕的例子，可以举出从晶片的中心朝向外周规则地形成的圆弧状的图案(磨削痕)。除此之外，还有时在加工中从磨削磨具脱落的磨粒与晶片的被磨削面接触而产生作为擦伤的划痕。该划痕对形成于晶片的器件造成影响，因此不太希望形成划痕。
例如考虑向晶片的上表面提供大量的磨削水而实施磨削加工，从而将脱落的磨粒从晶片的被磨削面排除而使划痕不易形成。但是，若增加磨削水的提供量，则造成不经济，并且大量的磨削水成为主要原因而减弱磨削磨具与晶片接触的力、即会减弱磨粒的咬合。其结果是，磨削效率有可能劣化。这样，通过增多磨削水能够抑制划痕的产生，但难以兼顾磨削效率。因此，在磨削结束时需要确认有无划痕。
例如提出了一种磨削装置，对加工后的晶片的被磨削面照射光束，根据其反射光的光量对有无划痕进行判断。但是，在该磨削装置中，为了对晶片的划痕进行检测，需要复杂的光学***的结构，作为结果，装置整体的结构有可能复杂化。
因此，本发明人构思以简易的结构适当地对划痕进行检测，而无需复杂的光学***的结构。具体而言，在本实施方式中，一边利用扫描部52对晶片W的半径部分进行拍摄一边使卡盘工作台20旋转一圈，从而对晶片W整个面进行拍摄，根据所得到的拍摄图像，对有无划痕进行判断。
这里，参照图3对本实施方式的划痕检测单元进行说明。图3是示出对磨削后的晶片上表面进行拍摄的例子的上表面示意图。具体而言，图3的(A)示出比较例的晶片拍摄，图3的(B)示出本实施方式的晶片拍摄的例子。
如图3所示，在磨削后的晶片W的上表面上形成无数的从晶片W的中心朝向外周的规则的圆弧状的划痕。在图3的(A)所示的例子中，相当于晶片W的直径长度的扫描部60定位于晶片W的上方。扫描部60在Y轴方向上延伸。扫描部60一边向晶片W照射光一边相对于晶片W在X轴方向上相对移动(扫描)，从而对晶片W的整个面进行拍摄。
在该情况下，在相对于晶片W的沿着X轴方向的中心线C形成于纸面左侧的区域的划痕(例如划痕S1)和形成于纸面右侧的区域的划痕(例如划痕S2)中，相对于扫描部60的扫描方向被光照射的划痕的朝向不同。
这样，设想下述情况：由于划痕的位置的不同，光对于划痕的照射情况变得不均匀，因此无法得到适合的拍摄图像。例如，在图3的(A)中，有时由于在纸面左侧和右侧改变光的照射朝向而在晶片W的中心位置产生偏移。
与此相对，在图3的(B)所示的本实施方式中，在晶片W的上表面上，扫描部52按照相当于晶片W的半径部分的长度和位置进行配置。一边使扫描部52向晶片W照射光一边使晶片W旋转一圈，从而对晶片W的整个面进行拍摄。在该情况下，能够使光对划痕S的照射情况始终均匀。其结果是，能够使晶片W的中心不偏移而获取适当的晶片W的拍摄图像。
另外，详细情况在后文进行叙述，对扫描部52所拍摄的图像进行坐标转换而容易观察划痕，从而能够容易且适当地对划痕进行检测。
接着，参照图4至图6，对本实施方式的划痕检测方法进行说明。图4是示出本实施方式的拍摄工序的一例的示意图。图4的(A)是从图1的箭头A观察到的图，图4的(B)是从图1的箭头B观察到的图。图5是示出本实施方式的编辑工序的一例的示意图。图5的(A)是编辑前的拍摄图像，图5的(B)是编辑后的带状图像。图6是示出划痕检测的具体例的示意图。
本实施方式的划痕检测方法通过如下的工序实施：拍摄工序，对磨削后的晶片W的被磨削面进行拍摄(参照图4)；编辑工序，对晶片W的拍摄图像进行坐标转换而编辑成带状图像(参照图5)；以及判断工序，根据编辑后的带状图像对有无划痕进行判断(参照图6)。
首先，对拍摄工序进行说明。如图4的(A)所示，磨削加工后的晶片W在吸引保持于卡盘工作台20上的状态下定位于扫描部52的下方。进而，卡盘工作台20利用未图示的倾斜调整机构对旋转轴的倾斜进行调整，以使扫描部52(线传感器53)的延伸方向与晶片W的上表面(保持面21a)平行。
如图4的(A)和(B)所示，线传感器53的拍摄区域相当于线传感器53正下方的晶片W的半径部分。发光体54向线传感器53的拍摄区域照射光。一边使扫描部52利用线传感器53对发光体54的光所照射的晶片W的半径部分进行拍摄，一边使卡盘工作台20上的晶片W旋转一次，从而获取晶片W整个面的拍摄图像。另外，从发光体54照射的光具有在晶片W的正面发生反射的波长，不使用对晶片W具有透过性的波长的光。
接着，对编辑工序进行说明。如图5的(A)所示，在拍摄工序中得到的拍摄图像中，由于划痕所形成的微细的凹凸，拍摄光的反射光减弱(散射)，因此能够根据明暗的对比度识别划痕。在编辑工序中，对图5的(A)所示的拍摄图像进行坐标转换，编辑成容易由判断部57(参照图1)对有无划痕进行判断的图像(图5的(B)所示的带状图像)。
具体而言，编辑部56(参照图1)以图5的(A)的拍摄图像的半径方向(从晶片中心至晶片外周)为纵轴、以拍摄图像的圆周方向(0°至360°)为横轴而实施坐标转换。如图5的(B)所示，通过坐标转换所得到的编辑图像以沿圆周方向长的矩形图像(带状图像)表示。例如，图5的(A)所示的粗线的划痕S在图5的(B)的带状图像中以粗线的划痕SA表示。
这样，在实际的拍摄图像中，划痕以圆弧状的曲线表示，与此相对，在编辑后的带状图像中，划痕以具有规则性的大致直线状表示。由此，在之后的判断工序中，判断部57容易对有无划痕进行判定。
接着，对判断工序进行说明。在判断工序中，根据在编辑工序中所得到的带状图像对有无划痕进行判断。具体而言，当在带状图像中具有规则性的直线的宽度大于预先设定的宽度时，判断部57判断为有划痕，当具有规则性的直线的宽度为预先设定的宽度以下时，判断部57判断为无划痕。另外，判断部57在带状图像中存在除了具有规则性的直线以外的线的情况下也判断为有划痕。
例如如图6的(A)所示，考虑在带状图像中显示出沿着具有规则性的直线较粗的直线SB的情况。判断部57根据带状图像对直线SB的宽度D进行检测，与作为预先设定的有无划痕的判断基准的直线宽度进行比较。其结果是，在直线SB的宽度较大的情况下，将该直线SB识别为划痕SB。即，判断部57判断为有划痕。
另外，作为另一例，如图6的(B)所示，在带状图像中显示出形成为相对于具有规则性的直线交叉的直线SC的情况下，判断部57将该直线SC识别为划痕SC。即，该情况下判断部57也判断为有划痕。
这样，在本实施方式中，即使在拍摄图像中显示出磨削痕那样的具有规则性的划痕的情况下，也能够根据编辑后的带状图像对比较大的划痕及无规则性的划痕进行检测。即，能够对可能对之后的工序或形成于晶片W的器件造成影响的划痕进行取舍选择并进行判断。
另外，如上述那样，在判断为有划痕的情况下，再次实施磨削工序，从而能够去除之后可能成为问题的划痕。由此，能够利用单一的磨削装置1实施磨削、划痕检测和划痕去除的一系列的工序。由此，能够省去为了检测划痕或去除划痕而将晶片W搬送至其他装置的麻烦。
如以上说明那样，根据本实施方式，一边使线传感器53对晶片W的半径部分进行拍摄一边使卡盘工作台20旋转，从而能够获取晶片整个面的拍摄图像。拍摄中，利用发光体54照亮晶片W的半径部分，因此能够根据拍摄图像的明暗对有无划痕进行判断。特别是，通过将拍摄图像编辑成带状图像，能够将划痕以具有规则性的直线表示。因此，能够容易对该直线的宽度与预先设定的直线的宽度进行比较。另外，能够容易发现除了具有规则性的直线以外的线。其结果是，对有无划痕的判断变得容易。由此，能够以简易的结构适当地对划痕进行检测，而无需复杂的光学***的结构。
另外，在本实施方式中，采用通过使卡盘工作台20旋转一圈而对晶片W的整个面进行拍摄的结构，但不限于该结构。例如也可以使扫描部52以晶片W的中心为轴进行旋转。
另外，在本实施方式中，采用扫描部52按照相当于晶片W的半径部分的长度延伸的结构，但不限于该结构。扫描部52(线传感器53和发光体54)也可以比晶片W的半径短。在扫描部52比晶片W的半径短的情况下，使扫描部52远离晶片W进行拍摄来对划痕进行检测、或者使扫描部52接近晶片W并在晶片W的径向上移动而对晶片整个面进行拍摄来对划痕进行检测。这样，可以对扫描部52与晶片W之间的距离进行调整。另外，若扫描部52短，则能够选择便宜的扫描部52。
另外，对本实施方式和变形例进行了说明，但作为本发明的其他实施方式，也可以是对上述实施方式和变形例进行整体或部分地组合。
另外，本发明的实施方式并不限于上述的实施方式，可以在不脱离本发明的技术思想的主旨的范围内进行各种变更、置换、变形。另外，若通过技术进步或衍生的其他技术能够以其他方式实现本发明的技术思想，则也可以使用该方法来实施。因此，权利要求书涵盖了能够包含在本发明的技术思想的范围内的所有实施方式。
如以上说明那样，本发明具有下述效果：能够以简易的结构适当地对划痕进行检测而无需复杂的光学***的结构，尤其在对晶片的正面进行磨削的磨削装置中有用。

Claims (1)

1.一种磨削装置，该磨削装置具有：
磨削单元，其具有安装座，该安装座安装有呈环状具有磨削磨具的磨削磨轮，并且该磨削单元具有以该磨削磨轮的中心为轴进行旋转的主轴单元；
保持单元，其具有以卡盘工作台的保持面所保持的晶片的中心为轴而使该卡盘工作台旋转的工作台旋转单元；以及
划痕检测单元，
其中，
该卡盘工作台的该保持面形成为以中心作为顶点且外周较低地倾斜的倾斜面，
该磨削单元使借助该主轴单元进行旋转的该磨削磨具通过该卡盘工作台所保持的晶片的中心并在晶片的中心与外周之间的半径区域中在圆弧的被磨削部分进行磨削，
该划痕检测单元具有：
对晶片的半径进行拍摄的该半径长度的线传感器；
以与该线传感器相同的长度延伸的发光体；以及
判断单元，
该判断单元具有：
编辑部，其以该线传感器所拍摄的拍摄图像的半径方向为纵轴、以圆周方向为横轴而编辑出带状图像；以及
判断部，当在该编辑部所编辑的带状图像中具有规则性的直线的宽度大于预先设定的宽度时、或者存在除了具有该规则性的直线以外的线时，该判断部判断为有划痕，当具有该规则性的直线的宽度为预先设定的宽度以下时，该判断部判断为无划痕。
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