TWI671836B - 加工裝置 - Google Patents

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TWI671836B TW105105449A TW105105449A TWI671836B TW I671836 B TWI671836 B TW I671836B TW 105105449 A TW105105449 A TW 105105449A TW 105105449 A TW105105449 A TW 105105449A TW I671836 B TWI671836 B TW I671836B
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Abstract

本發明提供一種可以維持高度的加工缺陷識別精度之加工裝置。
本發明的加工裝置具備吸盤工作台、加工機構、使吸盤工作台和加工機構在X軸方向上相對地移動的X軸移動機構、使吸盤工作台和加工機構在與X軸方向直交的Y軸方向上相對地移動的Y軸移動機構、攝像機構、用於設定以攝像機構拍攝分割預定線的像時之對應於分割預定線特性的攝像位置及攝像條件，以及對拍攝分割預定線所取得的影像進行處理時之影像處理條件的設定輸入機構，和，記憶分割預定線的位置、設定於分割預定線之攝像位置及攝像條件，以及影像處理條件的記憶機構，對形成於分割預定線的加工痕，在對應於分割預定線的攝像位置及攝像條件下進行攝像，並以影像處理條件處理所獲得的影像。

Description

加工裝置 發明領域
本發明涉及對板狀的被加工物進行加工之加工裝置。
發明背景
將半導體晶圓和封裝基板等分割成複數個晶片時，會使用到具有切割刀的切割裝置和照射雷射光線的雷射加工裝置。這些加工裝置通常都安裝有用來拍攝被加工物的相機。
通過用相機對形成於被加工物的加工痕進行攝像，加工裝置自動識別缺損、蜿蜒曲折、已加工位置與應加工位置偏離之類的加工缺陷(截口檢查(kerf check))，並實施加工位置校正、加工中斷、呼叫作業員等的對策(參見例如，專利文獻1)。
【先前技術】 【專利文獻】
【專利文獻1】特開2001-298000号公報
發明概要
可是，設定於被加工物的複數個分割預定線(切割道)特性未必相同。例如，半導體晶圓的分割預定線上，可以任意地配置稱做TEG(Test Elements Group)的測試用元件。此TEG在表面上有構成電極墊的金屬膜，和其他領域顯現出不同的光學特性。
因此，以相機進行攝像的區域中包含有TEG時，將有加工缺陷識別精度降低的情事。加工缺陷識別精度如果降低，呼叫作業員的頻率會昇高而效率低下。
本發明即是有鑑於相關問題點而完成的，目的在於提供可以維持高度的加工缺陷識別精度的加工裝置。
依據本發明，所提供的加工裝置係沿著複數個分割預定線對被加工物進行加工的加工裝置，特徵在於其具備：保持被加工物的吸盤工作台、對被保持在該吸盤工作台上之被加工物進行加工的加工機構、使該吸盤工作台和該加工機構在X軸方向上相對地移動之X軸移動機構、使該吸盤工作台和該加工機構在與該X軸方向直交的Y軸方向上相對地移動之Y軸移動機構、對被保持在該吸盤工作台上的被加工物進行攝像之攝像機構、用於設定以該攝像機構拍攝該分割預定線的影像時之對應於該分割預定線特性的攝像位置及攝像條件，以及對拍攝該分割預定線所取得的影像進行處理時之影像處理條件的設定輸入機構，和，記 憶該分割預定線的位置、設定於該分割預定線之該攝像位置及該攝像條件，以及影像處理條件的記憶機構；其對被保持在該吸盤工作台的被加工物之該分割預定線實行以該攝像機構進行檢測的校準，以該加工機構沿著該分割預定線對被加工物進行加工後，在對應於該分割預定線的該攝像位置及該攝像條件下對形成於該分割預定線的加工痕進行攝像，並以該影像處理條件處理所獲得的影像。
本發明中，前述加工機構是，例如，安裝著可旋轉的切割刀之切割機構，可以對被加工物進行切割加工。
此外，本發明中，前述攝像機構具有照明構件，且前述攝像條件宜包含該照明構件的光量條件。
由於本發明之加工裝置具備，用於設定以攝像機構拍攝分割預定線的影像時之對應於分割預定線特性的攝像位置及攝像條件，以及對拍攝分割預定線所取得的影像進行處理時之影像處理條件的設定輸入機構，和，記憶分割預定線的位置、設定於分割預定線之攝像位置及攝像條件，以及影像處理條件的記憶機構，並且在以加工機構沿著分割預定線對被加工物進行加工後，在對應於分割預定線的攝像位置及攝像條件下對形成於分割預定線的加工痕進行攝像，再用對應的影像處理條件處理所獲得的影像，所以可以在對應於分割預定線的特性之適當的攝像位置及攝像條件下，對形成於分割預定線的加工痕進行攝像，並以適當的影像處理條件處理所獲得的影像，將加工缺陷識別精度維持於高精確度。
2‧‧‧加工裝置(切割裝置)
4‧‧‧基台
4a,4b,4c‧‧‧開口
6‧‧‧儲料盒支持台
8‧‧‧儲料盒
10‧‧‧X軸移動工作台
12‧‧‧防塵防滴蓋體
14‧‧‧吸盤工作台
14a‧‧‧保持面
16‧‧‧夾具
18‧‧‧切割單元(加工機構)
20‧‧‧支承構造
22‧‧‧切割單元移動機構(Y軸移動機構)
24‧‧‧Y軸導軌
26‧‧‧Y軸移動板
28‧‧‧Y軸滾珠桿
30‧‧‧Y軸脈衝馬達
32‧‧‧Z軸導軌
34‧‧‧Z軸移動板
36‧‧‧Z軸滾珠螺桿
38‧‧‧Z軸脈衝馬達
40‧‧‧切割刀
44‧‧‧相機(攝像機構)
46‧‧‧洗淨機構
48‧‧‧控制裝置
48a‧‧‧記憶部(記憶機構)
50‧‧‧輸入裝置(設定輸入機構)
52‧‧‧殼體
54‧‧‧顯微鏡單元
56‧‧‧傾斜照明單元
58‧‧‧半鏡
60,66‧‧‧光源(照明機構)
62‧‧‧對物鏡
64‧‧‧攝像元件
11‧‧‧被加工物
11a‧‧‧表面
11b‧‧‧背面
13,13a,13b,13c‧‧‧分割預定線(切割道)
15‧‧‧器件
15a‧‧‧配線
17‧‧‧切割膠帶
19‧‧‧框
21‧‧‧加工槽(加工痕)
L1,L2‧‧‧光
A,B,C,D1,D2,E1,E2,F1,F2‧‧‧區域
【圖1】加工裝置的構成之圖解示意圖。
【圖2】所示為被加工物被切割的狀態之圖解斜視圖。
【圖3】圖3(A)及圖3(B)係對形成於被加工物的加工槽進行攝像的狀態之圖解示意圖。
【圖4】攝像位置之設定例的圖解平面示意圖。
【圖5】圖5(A)、圖5(B)及圖5(C)為攝像條件及影像處理條件的設定例之圖解平面示意圖。
【用於解決課題的手段】 較佳實施例之詳細說明
參照所附圖式，就本發明之實施態樣進行說明。圖1是本實施態樣之加工裝置的構成之模式示意圖。另外，在本實施態樣中，雖就用切割刀對半導體晶圓等之被加工物進行切割加工的加工裝置(切割裝置)做說明，但是，本發明之加工裝置也可以是照射雷射光來對被加工物進行加工的雷射加工裝置。
如圖1所示，加工裝置(切割裝置)2具有支承各構造的基台4。在基台4的前方角落上形成有矩形的開口4a，儲料盒支持台6可昇降地設置於該開口4a內。該儲料盒支持台6上面載置著收容複數個被加工物11的長方體狀的儲料盒8。此外，在圖1中，為了方便說明，僅示出儲料盒8的輪廓。
被加工物11是，例如，用矽等之半導體材料形成的圓形晶圓，其表面11a(參見圖2等)區分成中央器件區域，和包圍器件區域的外周剩餘區域。器件區域被呈格子狀配列的分割預定線(切割道)13進一步區劃成複數個區域，並於各區域形成有IC、LSI等之器件15。
被加工物11的背面11b側上貼附著比被加工物11直徑大的切割膠帶17。切割膠帶17的外周部分固定在環狀的框19上。亦即，被加工物11隔著切割膠帶17被框19所支承。
此外，在本實施態樣雖以矽等之半導體材料做成的圓形晶圓作為被加工物11，但是被加工物11的材質、形狀等並無限制。例如，也可以採用陶瓷基板、樹脂基板、金屬基板、封裝基板等之板狀物做為被加工物11。
儲料盒支持台6的側邊上於X軸方向形成有長矩形的開口4b。該開口4b內設有X軸移動工作台10、使X軸移動工作台10在X軸方向移動的X軸移動機構(X軸移動構件)(未圖示)，以及覆蓋X軸移動機構的防塵防滴蓋體12。
X軸移動機構具有在X軸方向上平行的一對X軸導軌(未圖示)，X軸移動工作台10可滑動地安裝在X軸導軌上。X軸移動工作台10的下面側設有螺母部(未圖示)，與X軸導軌平行的X軸滾珠螺桿(未圖示)螺合於該螺母部。
X軸滾珠螺桿的一端部連結著X軸脈衝馬達(未圖示)。利用X軸脈衝馬達使X軸滾珠螺桿移動，藉而使X軸移動工作台10沿著X軸滾珠螺桿在X軸方向上移動。
在X軸移動工作台10的上方設有保持被加工物11的吸盤工作台14。吸盤工作台14的周圍設置了4個夾具16，將支承被加工物11的環狀框19從四邊固定住。
吸盤工作台14連結著馬達等之旋轉驅動源(未圖示)，在平行於Z軸方向(鉛直方向)的旋轉軸周圍旋轉。並且，利用上述X軸移動機構在X軸方向對吸盤工作台14進行加工進給。
吸盤工作台14的上面構成保持被加工物11的保持面14a。該保持面14a通過形成於吸盤工作台14內部的通道(未圖示)與吸引源(未圖示)相連接。
在接近開口4b的位置，設有將上述被加工物11搬送到吸盤工作台14的搬送機構(未圖示)。用搬送機構搬送過去的被加工物11以，例如，表面側11a朝上方露出的狀態被載置於吸盤工作台14。
基台4的上面，橫跨開口4b地配置著支承2組切割單元(切割機構)18的門型支承構造20。在支承構造20的前面上部設有使各切割單元18在Y軸方向(左右方向，分度進給方向)及Z軸方向移動的2組切割單元移動機構(Y軸移動構件)22。
各切割單元移動機構22共通地具有配置於支承構造20的前面且在Y軸方向上平行的一對Y軸導軌24。Y軸導軌24上可滑動地安裝著構成各切割單元移動機構22的Y軸移動板26。
各Y軸移動板26的背面側(後面側)設有螺母部(未 圖示)，與Y軸導軌24平行的Y軸滾珠螺桿28分別被螺合於該螺母部。各Y軸滾珠螺桿28的一端部上連結著Y軸脈衝馬達30。如果藉Y軸脈衝馬達30使Y軸滾珠螺桿28旋轉，Y軸移動板26就會沿著Y軸導軌24在Y軸方向上移動。
在各Y軸移動板26的表面(前面)設有在Z軸方向上平行的一對Z軸導軌32。Z軸移動板34可滑動地安裝於Z軸導軌32。
各Z軸移動板34的面側(後面側)上設有螺母部(未圖示)，與Z軸導軌32平行的Z軸滾珠螺桿36分別被螺合於該螺母部。各Z軸滾珠螺桿36的一端部上連結著Z軸脈衝馬達38。如果藉Z軸脈衝馬達38使Z軸滾珠螺桿36旋轉，Z軸移動板34就會沿著Z軸導軌32在Z軸方向上移動。
在各Z軸移動板34的下部設有切割單元(加工機構)18。該切割單元18具有對被加工物11進行切割加工的切割刀40。而且，在鄰接切割單元18的位置，設置著對被加工物11進行攝像的相機(攝像機構)44。
若以各切割單元移動機構22使Y軸移動板26在Y軸方向上移動，切割單元18及相機44就會在與X軸方向直交的Y軸方向被分度進給。另外，若以各切割單元移動機構22使Z軸移動板34在Z軸方向上移動，切割單元18及相機44就會昇降。
相對於開口4b，在開口4a之相反側的位置形成有開口4c。開口4c內設有洗淨切割加工後之被加工物11的洗淨機構46。X軸移動機構、吸盤工作台14、切割單元18、切 割單元移動機構22、相機44、洗淨機構46等構成要素被連接到控制裝置48。
控制裝置48具備用於儲存用來控制各部分的軟體、切割加工條件、後述之截口檢查條件(攝像位置、攝像條件、影像處理條件)、分割預定線13的位置等之記憶部(記憶機構)48a，對各部分的動作進行控制，以便能夠適當地對被加工物11進行切割加工。而且，該控制裝置48上連接著用來設定切割加工條件和截口檢查條件的輸入裝置(設定輸入機構)50。
圖2是被加工物11被切割的狀態之模式示意斜視圖。用加工裝置2對被加工物11進行切割加工時，首先，藉相機44對被保持在吸盤工作台14的被加工物11進行攝像，再根據所獲得的影像，檢測分割預定線13的位置、方向等(校準)。和分割預定線13的位置、方向等相關的資訊則記憶於記憶部48a。
接著，使吸盤工作台14和切割單元18相對地移動、旋轉，將切割刀40的位置對齊到成為加工對象之分割預定線13的延長線上。然後，邊使切割刀40下降至能夠接觸到被加工物11的高度邊使其旋轉，並使吸盤工作台14和切割單元18在平行於加工對象之分割預定線13的方向上相對地移動。
藉此，可以對被加工物11進行切割加工而形成沿著加工對象的分割預定線13之加工槽(加工痕)21。此外，加工槽21可以形成完全切斷被加工物11的深度(全切割)，也 可以形成本完全切斷被加工物11的深度(半切割)。
沿著任意的分割預定線13形成加工槽21之後，用相機44對該加工槽21進行攝像，再根據所獲得的影像實行判定加工缺陷的截口檢查。圖3(A)及圖3(B)是對形成於被加工物11的加工槽21進行攝像之狀態的模式示意圖。
如圖3(B)所示，相機44包含殼體52、顯微鏡單元54及傾斜照明單元56。在殼體52的內部設有反射一部分入射光的半鏡58。該半鏡58反射一部分從光源(照明機構)60放射出來的光並將之導向下方。
被半鏡58反射並導向下方的光(入射光)L1在配置於顯微鏡單元54內部的對物鏡62集光，再照射到被加工物11的表面11a。在被加工物11的表面11a被反射、散射的光L1有一部分通過對物鏡62、半鏡58入射到殼體52內的攝像元件64。
而且，在傾斜照明56下面呈環狀地配置著用LED等構成的複數個光源(照明機構)66。一部分從光源66放射出來的光(斜光)L2在被加工物11的表面11a發生反射、散射，並通過對物鏡62、半鏡58入射到攝像元件64。
攝像元件64連接到控制裝置48，將根據入射的光所生成之影像傳送到控制裝置48。該攝像元件64可以採用例如，CCD影像感測器和CMOS影像感測器等。此外，光源60、66也被連接到控制裝置48，光L1、L2的光量由控制裝置48控制。
對加工槽21進行攝像時，要讓吸盤工作台14和相 機44相對地移動、旋轉，將相機44對齊到加工槽21的攝像區域(攝像位置)。藉此，可以拍攝加工槽21而獲得影像。拍攝加工槽21而成的影像被記在記憶部48a。
接著，控制裝置48a對拍攝加工槽21而成的影像進行處理，自動識別缺損、蜿蜒曲折、錯位之類的加工缺陷(截口檢查)。而且，控制裝置48a會依據加工缺陷的識別結果，實施加工位置校正、加工中斷、呼叫作業員等的對策。
但是，設定在被加工物11上之複數個分割預定線13的特性未必相同。因此，如果對成為對象的所有的預定分割線13都用同等條件來實行截口檢查，就有加工缺陷的識別精度降低的情形。因而，在本實施態樣的加工裝置2，是安排成能夠用對應於各分割預定線13的特性之攝像位置、攝像條件、影像處理條件來實行截口檢查。
圖4為攝像位置之設定例的模式示意平面圖。在圖4之被加工物11上，沿著平行於X軸方向的分割預定線13a,13b,13c，分別配置了稱為TEG(Test Elements Group)的測試用元件23。該測試用元件23因為表面上有形成電極墊的金屬膜，所以反射、散射等的光學特性會因有無元件23而大相逕庭。
因此，在實行形成於此種分割預定線13a,13b,13c之加工槽21的截口檢查時，宜將，例如，元件23不存在的區域A,B,C設定為攝像位置。藉此，可以排除元件23的影響，容易獲得適合截口檢查的影像。此外，在無法將元 件23不存在的區域設定為攝像位置的情形下，可以將元件23存在的區域設定為攝像區域。
圖5(A)是將元件23不存在的區域設定成攝像位置時之攝像條件及影像處理條件的設定例之模式示意平面圖。另外，在本實施態樣中，將就設定光源60、66的光量條件作為攝像條件，設定截口檢查對象，即截口檢查範圍作為影像處理條件的情形做說明。
如圖5(A)所示，將元件23不存在的區域D1設定為攝像位置時，對於被加工物11宜將，例如，光源60、66的光量條件設定成使得入射光，即光L1，和傾斜光，即光L2，係一起被照射。藉此，可以對加工槽21的輪廓(邊緣)鮮明地進行攝像。
而且，此時，宜將包含加工槽21之任意的區域D2設定成截口檢查對象，即截口檢查範圍。如圖5(A)所示，因為區域D2不包含元件23等，所以控制裝置48可以從區域D2內之加工槽21的輪廓等適當地識別加工缺陷。當然，也可以將攝像所涉及的區域D1整體設定成截口檢查範圍。
如上所述之攝像位置、攝像條件、影像處理條件等，是通過輸入裝置50而設定到控制裝置48，並且和分割預定線13的位置等之資訊一起被記憶在記憶部48a。藉此，加工裝置2即可對成為截口檢查對象的加工槽21，配合分割預定線13的特性，以預先設定的攝像位置、攝像條件、影像處理條件等的條件實行截口檢查。
圖5(B)是將元件23存在的區域設定成攝像位置 時之攝像條件及影像處理條件的設定例之模式示意平面圖。如圖5(B)所示，以元件23存在的區域E1作為攝像位置進行設定時，宜將，例如，光源60、66的光量條件設定成僅照射入射光的光L1。藉此，即使是元件23存在的情形，也可以對加工槽21的輪廓鮮明地進行攝像。
而且，在此情形下，宜將光源60的光量條件設定成使得光L1比圖5(A)的情形更明亮。藉此，由於可以對器件15進行比起加工槽21是非常明亮的攝像，進而容易地區別器件15和加工槽21，因此不會有誤將器件15的輪廓誤認成加工槽21的輪廓的情事。此外，這種情況也是將包含加工槽21的任意區域E2設定成截口檢查範圍即可。
圖5(C)是將器件15之配線和元件23等存在的區域設定成攝像位置時之攝像條件及影像處理條件的設定例之模式示意平面圖。如圖5(C)所示，以器件15之配線15a和元件23等存在的區域F1作為攝像位置進行設定時，和例如，圖5(B)的情形同樣地，將光源60、66的光量條件設定成僅照射入射光的光L1即可。
而且，此情形下，亦可將截口檢查範圍設得狹窄，以排除器件15之配線15a和元件23的影響。圖5(C)中，是將除去器件15之配線15a及元件23的區域F2設定成截口檢查範圍。藉此，即使是將器件15之配線15a和元件23等存在的區域設定成攝像位置的情形，依然可以適當地實行截口檢查。
如上，本實施態樣之加工裝置(切割裝置)2因為 具備，用於設定以相機(攝像機構)44拍攝分割預定線13的影像時之對應於分割預定線13的特性之攝像位置及攝像條件，以及對拍攝分割預定線13所取得的影像進行處理時之影像處理條件的輸入裝置(設定輸入機構)50，和，記憶分割預定線13的位置、設定於分割預定線13之攝像位置及攝像條件，以及影像處理條件的記憶部(記憶機構)48a，並且在以切割單元(加工機構)18沿著分割預定線13對被加工物11進行加工後，在對應於分割預定線13的攝像位置及攝像條件下對形成於分割預定線13的加工槽(加工痕)21進行攝像，再用對應的影像處理條件處理所獲得的影像，所以可以在對應於分割預定線13的特性之適當的攝像位置及攝像條件下，對形成於分割預定線13的加工槽21進行攝像，並以適當的影像處理條件處理所獲得的影像，從而可以將加工缺陷識別精度維持於高精確度。
此外，本發明並不限於上述實施態樣記載的內容，做各種變更來實施都是可以的。例如，在上述實施態樣中，雖然是以設定截口檢查範圍做為影像處理條件，但是本發明並不限於此。例如，也可以將設定影像處理之演算法等當做影像處理條件。
影像處理的演算法可以應用例如，特開2009-246015号公報中所揭示的演算法等。在該演算法中，是先從所拍攝的影像抽出位於比加工槽(加工痕)更外側的位置之暗部攝像區域。該暗部攝像區域是起因於發生在加工槽的被加工物之缺損(崩缺)和測試用元件(TEG)的剝離等，而 呈暗黑地被攝像的區域。
接著，將對象分割預定線內的暗部攝像區域之尺寸的標準偏差/平均值的值，與任意的閾值進行比較，判定對象分割預定線是否包含測試用的元件。並且，從暗部攝像區域的尺寸等，抽出配置了測試用元件的元件區域，再判定在除去該元件區域的區域中有無缺損等。藉由設定此種演算法，可以更高度地維持加工缺陷的識別精度。
此外，上述實施態樣所涉及的構造、方法，只要不脫離本發明之目的的範圍，可以適當地加以變更而實施。

Claims (7)

  1. 一種加工裝置，係對在分割預定線配置有元件的被加工物沿著該分割預定線進行加工的加工裝置，特徵在於其具備：吸盤工作台，保持被加工物；加工機構，對被保持在該吸盤工作台上之被加工物進行加工以形成加工痕；X軸移動機構，使該吸盤工作台和該加工機構在X軸方向上相對地移動；Y軸移動機構，使該吸盤工作台和該加工機構在與該X軸方向直交的Y軸方向上相對地移動；攝像機構，對被保持在該吸盤工作台上的被加工物進行攝像；設定輸入機構，用於設定以該攝像機構拍攝形成有該加工痕之該分割預定線的一部分時之對應於該分割預定線特性的攝像位置及攝像條件，以及對拍攝該分割預定線的一部分所取得的影像進行處理時之包含截口檢查範圍的影像處理條件；及記憶機構，記憶該分割預定線的位置、該攝像位置、該攝像條件，以及包含該截口檢查範圍的該影像處理條件；且對被保持在該吸盤工作台的被加工物之該分割預定線實行以該攝像機構進行檢測的校準，以該加工機構沿著該分割預定線對被加工物進行加工而形成該加工痕後，在對應於該分割預定線的特性預先設定且記憶於該記憶機構的該攝像位置及該攝像條件下，對包含形成於該分割預定線的該加工痕之該分割預定線的一部份進行攝像，並以包含預先設定於除去該元件之區域且記憶在該記憶機構的該截口檢查範圍之該影像處理條件處理所獲得的影像，以在除去該元件的區域進行截口檢查。
  2. 如請求項1之加工裝置，其中前述加工機構是具備能夠旋轉的切割刀之切割機構，其對被加工物進行切割加工。
  3. 如請求項1之加工裝置，其中前述攝像機構具備照明機構，前述攝像條件包含該照明機構之光量條件。
  4. 如請求項2之加工裝置，其中前述攝像機構具備照明機構，前述攝像條件包含該照明機構之光量條件。
  5. 如請求項1至4中任一項之加工裝置，其中前述攝像位置是以獲得適合前述截口檢查的前述影像的方式設定。
  6. 如請求項1至4中任一項之加工裝置，其中前述攝像位置是前述元件不存在的區域，或該元件存在的區域。
  7. 如請求項5之加工裝置，其中前述攝像位置是前述元件不存在的區域，或該元件存在的區域。
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