專利名稱：加工裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對半導體晶片進行加工的加工裝置，特別是涉及加工裝置的對準攝像
部的機構。
背景技術：
在半導體器件制造工藝中，通過將下述半導體晶片沿著間隔道(street，切斷預定 線)切斷來分割成每個器件而制造各個半導體芯片，該半導體晶片在大致圓盤形狀的半導 體晶片的表面上通過排列成格子狀的間隔道來劃分多個區(qū)域，并在劃分出的各區(qū)域上形成 有IC(集成電路)、LSI(大規(guī)模集成電路)等器件。 將半導體晶片沿著間隔道切斷通常是通過被稱為切片機的切削裝置來進行的。除 了使用切削裝置的切割方法以外，還開發(fā)出使用對于半導體晶片具有透射性的波長的脈沖 激光的激光切割法。 在該激光切割法中，對于半導體晶片等被加工物(工件)具有透射性的波長的脈 沖激光將聚光點對準被加工物的內部而沿著間隔道進行照射，從而在被加工物內部形成變 質層，沿著由于形成變質層而使強度下降的間隔道施加外力，從而分割成各個芯片(例如， 參照日本特許第3408805號公報和日本特開平10-305420號公報)。 在使用這些加工裝置對被加工物進行加工時，以被加工物的正面(形成有電路圖 案的面)朝上的方式在卡臺上安置被加工物，使用設置在卡臺上方的、包含可見光照相機 等攝像單元的對準單元來檢測間隔道并實施對準，通過將切削刀片或激光照射頭定位在間 隔道上來實施加工。 然而，有時以被加工物的正面向下且背面向上的方式將被加工物安置在卡臺上實
施加工。例如，使用激光對在藍寶石基板上形成了發(fā)光器件的LED芯片等進行加工時，由于
擔心損壞發(fā)光器件層的特性，因此優(yōu)選使激光束從未形成有器件的背面?zhèn)热肷洹?并且，對于在正面形成有細微結構物的一部分MEMS(Micro ElectroMechanism
Systems，微機電系統(tǒng))，由于擔心基于刀片切割的加工中的切削水會損壞正面的結構物，因
此有時將結構物側貼附在保持帶上而從背面?zhèn)冗M行加工。 而且，在對CCD和CMOS等攝像器件等的、器件上附著切屑會導致器件不良的被加 工物進行刀片切割的情況下，同樣有時也將正面貼附在保持帶上而從背面?zhèn)冗M行加工。
因此，提出了使用IR(紅外)照相機的方法，作為即使像這樣以電路圖案或間隔道 的形成面向下的方式保持而從背面?zhèn)冗M行加工的情況下，也能夠實施對準的方法(日本特 開平6-232255號公報和日本特開平10-312979號公報)。
專利文獻1日本特許第3408805號公報
專利文獻2日本特開平10-305420號公報
專利文獻3日本特開平6-232255號公報
專利文獻4日本特開平10-312979號公報 然而，對在對準圖案層上具有如金屬層那樣的不透光層的被加工物進行加工的情況下，或者從背面對在背面具有金屬層的被加工物進行加工的情況下，即使使用IR照相機
從金屬層側拍攝，也不能檢測對準圖案或間隔道，不能實施對準。

發(fā)明內容
本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種即使在加工單元與攝像對 象物之間將存在不透光層的被加工物以其正面向下的方式安置在卡臺上而從背面?zhèn)冗M行 加工的情況下，也能實施對準而不會對被加工物的結構和材質帶來影響的加工裝置。
根據本發(fā)明，提供了一種加工裝置，該加工裝置具有基部，其特征在于，該加工裝 置具有保持臺，其具有對被加工物進行保持的、由透明體形成的保持墊；加工單元，其對 保持該保持臺上的被加工物進行加工；加工進給單元，其使所述保持臺和所述加工單元在 與該保持臺的表面平行的X軸方向以及與該X軸方向垂直的Y軸方向上相對地進給；以及 攝像單元，其以位于保持墊的下方位置的方式被安裝在所述基部上，透過所述由透明體形
成的保持墊來拍攝保持在所述保持臺上的被加工物，其中，在拍攝被加工物時，通過所述加 工進給單元使所述保持臺移動到該攝像單元上方。 優(yōu)選的是，加工裝置還具有支撐箱，該支撐箱搭載在加工進給單元上，以可旋轉的
方式支撐保持臺。保持臺包含保持墊和對該保持墊進行支撐的環(huán)狀支撐部件。
支撐箱包含具有開口的上板，該開口以可旋轉的方式嵌合保持臺的環(huán)狀支撐部
件；下板，其被安置在加工進給單元上；以及連接板，其以在該支撐箱外周的至少一部分上
形成攝像單元進入開口部的方式來連接上板與下板。 在拍攝被加工物時，通過加工進給單元移動保持臺，從而攝像單元通過該攝像單 元進入開口部而進入支撐箱中，并定位在保持臺的正下方。 優(yōu)選的是，保持墊由從以下組中選擇的物質構成，該組由石英玻璃、硼硅玻璃、藍 寶石、氟化鈣、氟化鋰和氟化鎂構成。優(yōu)選的是，保持墊具有具有多個吸引通路的吸引通路 形成區(qū)域；以及未形成有吸引通路的吸引通路非形成區(qū)域，由攝像單元進行的被加工物的 攝像是透過吸引通路非形成區(qū)域來實施。 根據本發(fā)明，可以提供一種能夠對所有的被加工物實施對準而不會影響被加工物 的結構和材質的加工裝置。攝像單元安裝在基部上，并且僅在分割預定線檢測時通過加工 進給單元將保持臺定位在攝像單元上，因而無需繁雜結構，可實現裝置的小型化。


圖1是本發(fā)明第1實施方式的激光加工裝置的概略立體圖。
圖2是支撐箱和卡臺部分的分解立體圖。 圖3是搭載在支撐箱上的卡臺的立體圖。 圖4是卡臺的分解剖面圖。 圖5是第1攝像單元及其支撐結構的立體圖。 圖6是半導體晶片的正面?zhèn)攘Ⅲw圖。 圖7是經由切割帶搭載在環(huán)狀框架上的半導體晶片的背面?zhèn)攘Ⅲw圖。 圖8是經由切割帶搭載在環(huán)狀框架上且在背面具有金屬層的半導體晶片的背面
側立體圖。
圖9是搭載在支撐箱上的卡臺的局部剖視側視圖。 圖10是圖9的A部分的局部剖視放大圖。 圖11是保持墊的平面圖。 圖12是保持墊的另一實施方式的縱剖視圖。 圖13是本發(fā)明第2實施方式的切削裝置的概略立體圖。 標號說明 1 :半導體晶片；2 :激光加工裝置；5 :器件；7 :目標圖案；9 :金屬層；12 :X軸進給 單元；16 :支撐箱；22 :Y軸進給單元；23 :加工進給單元；26 :電機；28 :卡臺；34 :激光束振 蕩單元；36 :聚光器(激光照射頭)；38 :第2攝像單元；62 :環(huán)狀支撐部件；74 :保持墊；82 : 第1攝像單元；84 :照相機單元；110 :切削裝置；118 :切削刀片。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細說明本發(fā)明的實施方式。圖1示出具備從卡臺(保持臺)的 下方拍攝晶片的本發(fā)明的攝像單元(第1攝像單元)的激光加工裝置的概略結構圖。
激光加工裝置2包含以可沿X軸方向移動的方式搭載在靜止基座4上的第l滑塊 6。第1滑塊6通過由滾珠絲杠8和脈沖電機10構成的X軸進給單元12，沿著一對導軌14 在X軸方向上移動。 在第1滑塊6上以可沿Y軸方向移動的方式搭載有支撐箱16。支撐箱16通過由 滾珠絲杠18和脈沖電機20構成的Y軸進給單元(分度進給單元)22，沿著一對導軌24在 Y軸方向上移動。 在支撐箱16上以可旋轉的方式搭載有卡臺28。如圖2最佳所示，支撐箱16形成 為大致U形，并包含上板16a ;搭載在導軌24上的下板16b ;以及連接上板16a和下板16b 的連接板16c。在上板16a上形成有圓形開口 17，該圓形開口 17以可旋轉的方式安裝了卡 臺28的后述嵌合凸部。 卡臺28包含環(huán)狀支撐部件62和保持墊74。環(huán)狀支撐部件62包含嵌合凸部64 ; 直徑比嵌合凸部64大的皮帶巻繞部66 ;以及直徑與嵌合凸部64大致相同的環(huán)狀收容部 68。 環(huán)狀收容部68具有與保持墊74的外形大致相同的內徑68a (參照圖4)，在環(huán)狀收 容部68的內側底部形成有對保持墊74進行支撐的環(huán)狀支撐部70。 保持墊74由石英玻璃、硼硅玻璃、藍寶石、氟化鈣、氟化鋰、氟化鎂等透明物質形 成，并具有在其正面(保持面)74a上開口的多個細孔76。 參照圖4可以看出，各細孔76與吸引槽78連通，在環(huán)狀支撐部件62的環(huán)狀支撐 部70上形成有與保持墊74的吸引槽78連通的連通路72。連通路72與真空吸引源80連 接。 當將保持墊74搭載在環(huán)狀支撐部件62的環(huán)狀支撐部70上，并將環(huán)狀支撐部件62 的嵌合凸部64嵌合在支撐箱16的圓形開口 17中時，如圖3所示，成為卡臺28可旋轉地搭 載在支撐箱16上的狀態(tài)。 在支撐箱16的連接板16c上安裝有電機26，在與電機26的輸出軸連接的滑輪27 和環(huán)狀支撐部件62的皮帶巻繞部66上巻繞有皮帶30。當驅動電機26時，通過皮帶30使卡臺28旋轉。 電機26例如由脈沖電機構成，在進行對準時以規(guī)定脈沖驅動電機26的情況下，卡 臺28旋轉規(guī)定量(e旋轉)，可以進行圖6所示的晶片1的分割預定線(間隔道)3的對 準。 在支撐箱16的上板16a上形成有多個(在本實施方式中是4個)框架支撐座29， 使用這些框架支撐座29來支撐在后面說明的環(huán)狀框架。 再次參照圖1，由X軸進給單元12和Y軸進給單元22構成加工進給單元23。由 此，卡臺28通過加工進給單元23可以在X軸方向和Y軸方向上移動。
在靜止基座4上豎立地設有柱32，在該柱32上安裝有收容了激光束振蕩單元34 的殼體35。由激光束振蕩單元34振蕩出的激光束被安裝在殼體35前端的聚光器(激光照 射頭)36的物鏡會聚，并照射到保持在卡臺28上的半導體晶片等被加工物(工件)上。
在殼體35的前端部，在X軸方向上與聚光器36對齊地設置有第2攝像單元38， 該第2攝像單元38檢測應通過激光束進行激光加工的加工區(qū)域。第2攝像單元38除了利 用可見光進行拍攝的普通CCD等攝像元件以外，還包含紅外線照射單元，其向工件照射紅 外線；光學系統(tǒng)，其捕獲由紅外線照射單元照射的紅外線；以及紅外線攝像單元，其由紅外 線CCD等攝像元件構成，輸出與由該光學系統(tǒng)捕獲的紅外線對應的電信號。所拍攝的圖像 被發(fā)送到控制器40。 控制器40由計算機構成，并具有根據控制程序進行運算處理的中央處理裝置 (CPU)42 ;存儲控制程序等的只讀存儲器(ROM)44 ;存儲運算結果等的可讀寫的隨機存取存 儲器(RAM)46 ;計數器48 ;輸入接口 50 ;以及輸出接口 52。 標號56是加工進給量檢測單元，其由沿著導軌14設置的線性標度尺54和設置在 第1滑塊6上的未圖示的讀取頭構成，加工進給量檢測單元56的檢測信號被輸入到控制器 40的輸入接口 50。 標號60是分度進給量檢測單元，其由沿著導軌24設置的線性標度尺58和設置在 第2滑塊16上的未圖示的讀取頭構成，分度進給量檢測單元60的檢測信號被輸入到控制 器40的輸入接口 50。 由第2攝像單元38拍攝的圖像信號被輸入到控制器40的輸入接口 50。另一方 面，從控制器50的輸出接口 52向脈沖電機10、脈沖電機20、激光束振蕩單元34等輸出控 制信號。 在激光加工裝置2的基部4的規(guī)定部位安裝有攝像單元(第1攝像單元)82，該攝 像單元82從透明保持墊74的下側拍攝保持在卡臺28上的半導體晶片等被加工物。
如圖5所示，攝像單元82包含照相機單元84，該照相機單元84具有低倍率照相機 86和高倍率照相機88。在照相機單元84的側面安裝有用于在照相機單元84的拍攝時對 拍攝部位進行照明的2個照明裝置90、92。 照相機單元84由支撐板94支撐，支撐板94的基端部被固定在Z軸移動塊98上。 在激光加工裝置2的基部4上豎立地設有柱96，通過由滾珠絲杠100和脈沖電機102構成 的Z軸移動單元104，使構成攝像單元82的照相機單元84沿著一對導軌106在Z軸方向 (上下方向)上移動。 參照圖6，示出了作為激光加工裝置2的加工對象的半導體晶片1的正面?zhèn)攘Ⅲw圖。在晶片1的正面la上，在由形成為格子狀的間隔道(分割預定線)劃分出的各區(qū)域內 形成有器件5。在各器件5上形成有在對準時成為檢測對象的目標圖案7。
在圖1所示的激光加工裝置2的加工中，晶片1以其正面la側向下的方式貼附在 切割帶(粘接帶)T上，如圖7所示，切割帶T的外周部貼附在環(huán)狀框架F上。由此，半導體 晶片1以其背面lb向上的方式在圖7的狀態(tài)下搭載在卡臺28上。 參照圖8，示出了經由切割帶T搭載在環(huán)狀框架F上的另一種類的半導體晶片1A 的背面?zhèn)攘Ⅲw圖。在半導體晶片1A的背面形成有金屬層9。因此，對于這種半導體晶片1A 的目標圖案7，即使第2攝像單元38包含IR照相機也不能進行拍攝。 但是，由于第1攝像單元82設置在卡臺28的下側，并隔著卡臺28的透明保持墊 74來拍攝半導體晶片1A，因此即使是在背面具有金屬層9的半導體晶片1A，也能容易地拍 攝目標圖案7。 作為本發(fā)明的加工裝置的加工對象的被加工物(工件)，不限于圖6至圖8所示的 半導體晶片等，可以列舉作為芯片安裝用的設置在晶片背面的DAF(Die Attach Film，晶片 連接膜)等粘接部件、或者半導體產品的封裝、陶瓷、玻璃系或硅系的基板、各種電子部件、 各種驅動器、以及要求微米級精度的各種加工材料。 參照圖9，示出了支撐箱和卡臺部分的局部剖視側視圖。支撐箱16為大致U形，因 此在連接上板16a和下板16b的連接板16c的相反側形成有攝像單元進入開口部19。在該 圖中概略地示出了加工進給單元23。 圖10是對圖9的A部分進行放大后的局部剖視圖，半導體晶片1以其正面la向 下的方式貼附在切割帶T上，環(huán)狀框架F被安置在框架安置臺29上。 如上所述，卡臺28的保持墊74由玻璃等的透明物質形成，并具有多個吸引槽78。 吸引槽78經由形成在環(huán)狀支撐部件62上的連通路72與真空吸引源80連接(參照圖4)。
如圖11所示，保持墊74具有形成有細孔或吸引槽等多個吸引通路的吸引通路形 成區(qū)域74a ;未形成吸引通路的十字形的吸引通路非形成區(qū)域74b ;以及未形成吸引通路的 外周區(qū)域74c。為了清晰地捕獲目標圖案，優(yōu)選由第l攝像單元82進行的目標圖案的拍攝 是透過吸引通路非形成區(qū)域74b來進行的。 參照圖12，示出了另一實施方式的保持墊74A的縱剖視圖。保持墊74A由玻璃等 透明物質形成，并具有多個橫向吸引槽75和與橫向吸引槽75垂直的多個縱向吸引槽77。 標號79是與連通路72連接的吸引槽。 以下，對利用第1攝像單元82的對準作業(yè)進行說明。如圖9所示，將環(huán)狀框架F 安置在框架安置臺29上，使真空吸引源80工作，通過卡臺28的保持墊74吸引保持半導體 晶片1。 在該狀態(tài)下，驅動X軸進給單元12和Y軸進給單元22，如圖9所示，使第1攝像單 元82通過攝像單元進入開口部19進入支撐箱16內，使第1攝像單元82定位在半導體晶 片1的正下方。 需要在切削加工前預先取得在第1攝像單元82檢測待切削加工的間隔道的對準 時進行的圖案匹配中所使用的圖像。因此，當第1攝像單元82定位于保持在卡臺28上的 半導體晶片1的正下方時，照明裝置90或92點亮并從下方對半導體晶片l進行照明，利用 低倍率照相機86或高倍率照相機82透過透明保持墊74拍攝半導體晶片1的正面，使所拍
7攝的圖像顯示在未圖示的LCD等顯示器上。 激光加工裝置2的操作者通過操作未圖示的操作面板，驅動X軸進給單元12或Y 軸進給單元22來搜索作為圖案匹配目標的目標圖案7。 當操作者確定了目標圖案7時，把包含該目標圖案的圖像記錄在激光加工裝置2 的控制器40所具有的RAM 46中。并且，根據坐標值等求出該目標圖案7與間隔道3的中 心線之間的距離，并將該值也存儲在RAM 46中。并且，根據坐標值等求出相鄰的間隔道與 間隔道之間的間隔(間隔道間距)，并將間隔道間距值也存儲在控制器40的RAM 46內。
在沿著間隔道3對半導體晶片1進行切斷時，進行所存儲的目標圖案的圖像與實 際由第l攝像單元82拍攝取得的圖像之間的圖案匹配。針對沿著在X軸方向上延伸的同 一間隔道3而相互隔開的A點和B點這兩點處進行該圖案匹配。 當A點處的圖案匹配完成時，使卡臺28在X軸方向上移動，進行在X軸方向上與A
點離開適當距離的B點處的圖案匹配。此時，不是從A點一下子移動到B點來進行圖案匹
配，而是在朝B點的移動途中的多個部位根據需要進行圖案匹配，驅動應校正Y軸方向的偏
差的電機26，使卡臺28少許旋轉來進行e校正，最終進行B點處的圖案匹配。 當A點和B點處的圖案匹配完成時，連接兩個目標圖案7的直線與間隔道3平行，
通過使卡臺28在Y軸方向上移動目標圖案7與間隔道3的中心線之間的距離，來進行待切
削間隔道3與聚光器(激光照射頭)36的位置對準，對準完成。 在使第1攝像單元82進入到支撐箱16內時，為了防止第1攝像單元82接觸到支 撐箱16的連接板16c，優(yōu)選在連接板16c的內面貼附例如東京傳感器株式會社(株式會社 東京A >寸)制造的帶開關(TapeSwitch)。該帶開關構成通過導通來檢測接觸的接觸防止 機構。 本發(fā)明的加工裝置不限于圖1所示的激光加工裝置2，本發(fā)明的第1攝像單元82 也能夠同樣應用于圖13所示的切削裝置(切割裝置)IIO。 在切削裝置110的基部4上豎立地設有垂直柱112，在該垂直柱112上以可沿Z軸
方向移動的方式搭載有切削單元114。即，切削單元114的外殼116通過由滾珠絲杠120和
脈沖電機122構成的Z軸進給單元124，沿著一對導軌126在Z軸方向上移動。 在外殼116中收容有未圖示的主軸和對主軸進行旋轉驅動的電機，在主軸的前端
可拆裝地裝設有切削刀片118。本實施方式的其他結構與圖l所示的激光加工裝置2相同，
因而省略其說明。
權利要求
一種加工裝置，該加工裝置具有基部，其特征在于，該加工裝置具有保持臺，其具有對被加工物進行保持的、由透明體形成的保持墊；加工單元，其對保持在該保持臺上的被加工物進行加工；加工進給單元，其使所述保持臺和所述加工單元在與該保持臺的表面平行的X軸方向以及與該X軸方向垂直的Y軸方向上相對地進給；以及攝像單元，其以位于該保持墊的下方位置的方式被安裝在所述基部上，透過所述由透明體形成的保持墊來拍攝保持在所述保持臺上的被加工物，在拍攝被加工物時，通過所述加工進給單元使所述保持臺移動到該攝像單元上方。
2. 根據權利要求1所述的加工裝置，其中，所述加工裝置還具有支撐箱，該支撐箱搭載在所述加工進給單元上，以可旋轉的方式支撐所述保持臺，所述保持臺包含所述保持墊和對該保持墊進行支撐的環(huán)狀支撐部件，所述支撐箱包含具有開口的上板，該開口以可旋轉的方式嵌合所述保持臺的所述環(huán)狀支撐部件；下板，其被安置在所述加工進給單元上；以及連接板，其以在該支撐箱外周的至少一部分上形成攝像單元進入開口部的方式連接所述上板與所述下板，在拍攝被加工物時，通過所述加工進給單元移動所述保持臺，由此所述攝像單元通過該攝像單元進入開口部而進入所述支撐箱中，并定位在所述保持臺的正下方。
3. 根據權利要求1或2所述的加工裝置，其中，該加工裝置還具有攝像進給單元，該攝像進給單元使所述攝像單元相對于所述保持墊在垂直方向上移動。
4. 根據權利要求1 3中的任一項所述的加工裝置，其中，該加工裝置還具有第2攝像單元，該第2攝像單元從所述保持墊的上方拍攝保持在所述保持臺上的被加工物。
5. 根據權利要求1 4中的任一項所述的加工裝置，其中，所述保持墊由從以下組中選擇的物質構成，該組由石英玻璃、硼硅玻璃、藍寶石、氟化鈣、氟化鋰和氟化鎂構成。
6. 根據權利要求1 5中的任一項所述的加工裝置，其中，所述保持墊具有具有多個吸引通路的吸引通路形成區(qū)域；以及未形成吸引通路的吸引通路非形成區(qū)域，由所述攝像單元進行的被加工物的攝像是透過該吸引通路非形成區(qū)域來進行。
7. 根據權利要求1 6中的任一項所述的加工裝置，其中，所述加工單元包含激光照射頭或切削刀片中的任一方。
全文摘要
本發(fā)明提供一種即使在加工單元與攝像對象物之間對存在不透光層的被加工物進行拍攝，也能夠對攝像對象物進行拍攝的加工裝置。該加工裝置具有基部，其特征在于具有保持臺，其具有對被加工物進行保持的、由透明體形成的保持墊；加工單元，其對保持在該保持臺上的被加工物進行加工；加工進給單元，其使所述保持臺和所述加工單元在與該保持臺的表面平行的X軸方向以及與該X軸方向垂直的Y軸方向上相對地進給；以及攝像單元，其以位于保持墊的下方位置的方式被安裝在所述基部上，透過所述由透明體形成的保持墊來拍攝保持在所述保持臺上的被加工物，在拍攝被加工物時，通過所述加工進給單元使所述保持臺移動到該攝像單元上方。
文檔編號B23K26/00GK101714499SQ20091017821
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權日2008年9月30日
發(fā)明者增田幸容, 大宮直樹, 成田亮治, 福岡武臣, 秋田壯一郎, 高橋聰 申請人:株式會社迪思科