加工装置

技术领域

本发明涉及具有拍摄单元的加工装置，该拍摄单元对保持单元所保持的被加工物进行拍摄而检测应加工的区域。

背景技术

由交叉的多条分割预定线划分而在正面形成有IC、LSI等多个器件的晶片被切割装置、激光加工装置分割成各个器件芯片，分割出的器件芯片用于移动电话、个人计算机等电气设备。

切割装置至少具有：卡盘工作台，其对晶片进行保持；切削单元，其具有能够旋转的对该卡盘工作台所保持的晶片进行切削的切削刀具；进给机构，其将该卡盘工作台和该切削单元相对地进行加工进给；拍摄单元，其对该卡盘工作台所保持的晶片进行拍摄而检测应切削的区域；以及显示单元，其显示由该拍摄单元拍摄到的图像，该切割装置能够根据所拍摄的该图像将晶片高精度地分割成各个器件芯片(例如，参照专利文献1)。

而且，激光加工装置是通过将上述的切削单元更换为激光照射单元来实现的，通过使其他的结构为与上述的切割装置大致相同的结构，能够高精度地对晶片进行激光加工(例如参照专利文献2)。

另外，本申请人开发并提出了如下的加工装置：由透明板构成对晶片进行保持的卡盘工作台，在卡盘工作台的下表面侧配设隔着卡盘工作台而从下方拍摄晶片的下部拍摄单元，将晶片的正面保持于该卡盘工作台，从下方进行拍摄而检测应切削的区域(参照专利文献3)。

专利文献1：日本特开2005-166991号公报

专利文献2：日本特开2016-146403号公报

专利文献3：日本特开2021-052144号公报

然而，在上述的专利文献3所公开的配设有下部拍摄单元的加工装置中，也存在使晶片的正面侧相对于卡盘工作台朝向上方而进行加工的情况，在该情况下，使晶片的正面朝向上方而保持于卡盘工作台，还需要一并配设从上方进行拍摄的上部拍摄单元。即，与晶片的正面朝上的情况和晶片的正面朝下的情况中的任意一种情况对应地，使用上部拍摄单元和下部拍摄单元中的任意一方对晶片的正面进行拍摄而检测应切削的区域。但是，在专利文献3所公开的通过下部拍摄单元从下方拍摄晶片的情况下，隔着切割带和透明板而对晶片的正面进行拍摄，拍摄的环境与从上方进行拍摄的情况相比有很大不同。由此，产生如下的问题：通过上部拍摄单元从上方对晶片的规定的区域进行拍摄的情况下的图像的画质与通过下部拍摄单元从下方进行拍摄的情况下的图像的画质有很大不同，即使对晶片的同一区域进行拍摄，也会在由显示单元显示的图像中产生不协调感，并且在使用上部拍摄单元的情况和使用下部拍摄单元的情况下无法共享在加工前实施的对准中使用的关键图案等数据。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种加工装置，即使是具有上部拍摄单元和下部拍摄单元的加工装置，也不会在由显示单元显示的图像中产生不协调感，能够共享在对准等图像处理中使用的关键图案等数据。

根据本发明，提供一种加工装置，其具有：保持单元，其对被加工物进行保持；加工单元，其对该保持单元所保持的该被加工物实施加工；进给机构，其将该保持单元和该加工单元相对地进行加工进给；拍摄单元，其对该保持单元所保持的该被加工物进行拍摄而检测应加工的区域；显示单元，其显示由该拍摄单元拍摄到的图像；以及控制单元，其具有存储部，该保持单元包含：透明板，其具有对该被加工物进行保持的上表面；以及框体，其对该透明板进行支承，该拍摄单元包含以夹着该透明板的方式被定位于该透明板的上表面侧的上部拍摄单元和被定位于该透明板的下表面侧的下部拍摄单元，在所述控制单元的所述存储部中存储有校正函数，该校正函数对相对于由该下部拍摄单元从该透明板的下表面侧拍摄到的第1图像的亮度的层级的明度进行校正，利用所述校正函数对相对于由该下部拍摄单元从该透明板的下表面侧拍摄到的该第1图像的亮度的层级的明度进行校正，使该第1图像的画质近似于由该上部拍摄单元从该透明板的上方侧拍摄到的第2图像的画质。

优选的是，该校正函数是伽马校正的转换式。优选的是，能够调整该亮度的层级的范围。

根据本发明的加工装置，由上部拍摄单元拍摄到的图像的画质与由下部拍摄单元拍摄到的图像的画质近似，解决了在视觉上存在不协调感的问题，并且能够在上部拍摄单元和下部拍摄单元中共享在图像处理中使用的关键图案等数据。

附图说明

图1是切割装置的整体立体图。

图2是将配设于图1所示的切割装置的保持单元的一部分分解而示出的立体图。

图3是示出由图1所示的切割装置进行加工的作为被加工物的晶片的立体图。

图4是示出对保持单元所保持的晶片进行拍摄的方式的立体图。

图5是示出由下部拍摄单元拍摄到的校正前的晶片的图像和通过函数校正后的晶片的图像的主视图。

图6的(a)～图6的(e)是示出对由下部拍摄单元拍摄到的图像进行校正的函数的例子的概念图。

图7是示出实施切削加工的方式的立体图。

标号说明

1：切割装置；2：支承基台；2A：X轴导轨；2B：Y轴导轨；20：保持单元；21：X轴方向可动板；22：支承台；22a：上表面；22b：滑动部件；22c：吸引孔；22d：吸引槽；22e：圆筒部件；23：透明板；23a：上表面；23b：吸引槽；23c：吸引孔；24：框体；24a：中空部；24b：底部；24c：被驱动齿轮槽；24d：连通孔；25：夹具；26：旋转传递部；30：拍摄单元；31：上部拍摄单元；32：下部拍摄单元；33：上部延长部；34：上部照相机；35：下部延长部；36：下部照相机；40：切削单元；41：主轴单元；42：旋转主轴；43：切削刀具；44：刀具罩；45：切削水提供单元；46：Z轴移动基台；47：切削单元支承部；48：Z轴导轨；49：电动机；60：显示单元；50：X轴进给机构；61：电动机；62：滚珠丝杠；70：Y轴进给机构；71：电动机；72：滚珠丝杠；100：控制单元；110：函数。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明实施方式的加工装置进行详细说明。

图1示出了作为本发明的加工装置而例示的切割装置1的整体立体图。切割装置1具有：保持单元20，其对被加工物进行保持；拍摄单元30，其对保持单元20所保持的被加工物进行拍摄而检测应加工的区域；切削单元40，其配设成对保持单元20所保持的被加工物实施加工的加工单元；X轴进给机构50，其配设成将保持单元20和切削单元40在图中箭头X所示的X轴方向上相对地进行加工进给的进给机构；以及显示单元60，其显示由拍摄单元30拍摄到的图像。

此外，切割装置1具有将切削单元40在与该X轴方向垂直的图中箭头Y所示的Y轴方向上进行分度进给的Y轴进给机构70。

保持单元20具有：矩形状的X轴方向可动板21，其在X轴方向上移动自如地搭载于基台2；截面为“コ”字状的支承台22，其固定于X轴方向可动板21的上表面；透明板23，其具有对被加工物进行保持的上表面23a；圆筒状的框体24，其配设成能够旋转，对该透明板23进行支承；以及夹具25，其作为对被加工物进行支承的后述的环状框架的固定部而发挥功能。上述的夹具25配设于透明板23与框体24之间，在周向上等间隔地配设有多个。

X轴进给机构50将电动机51的旋转运动经由滚珠丝杠52转换为直线运动而传递至X轴方向可动板21，使支承台22与X轴方向可动板21一起沿着基台2上的X轴导轨2A、2A在X轴方向上进退。

切削单元40配设于保持单元20在X轴方向上移动的区域的在Y轴方向上相邻的后方位置。切削单元40具有主轴单元41。主轴单元41具有：切削刀具43，其固定于旋转主轴42的前端部，在外周具有切削刃；以及刀具罩44，其保护切削刀具43。在刀具罩44上，在与切削刀具43相邻的位置配设有切削水提供单元45，将经由刀具罩44导入的切削水朝向切削位置提供。在主轴单元41的另一端侧收纳有未图示的电动机等旋转驱动源，通过使该电动机进行旋转而使切削刀具43进行旋转。

上述的切削单元40由构成切削单元支承部47的垂直支承部47a支承。在基台2上配设有与Y轴方向平行的一对Y轴导轨2B、2B，在Y轴导轨2B、2B上以能够滑动的方式安装有构成切削单元支承部47且竖立设置有该垂直支承部47a的水平壁部47b。切削单元支承部47构成为能够通过Y轴进给机构70沿着Y轴方向移动。Y轴进给机构70将电动机71的旋转运动经由滚珠丝杠72转换为直线运动而传递至切削单元支承部47的水平壁部47b，使切削单元支承部47沿着基台2上的Y轴导轨2B、2B在Y轴方向上进退。

在切削单元支承部47的侧面设置有与箭头Z所示的Z轴方向(上下方向)平行的一对Z轴导轨48、48(用虚线表示一部分)。在Z轴导轨48上以能够滑动的方式安装有对主轴单元41进行支承的Z轴移动基台46。在切削单元支承部47上配设有电动机49，将电动机49的旋转经由未图示的滚珠丝杠转换为直线运动而传递至Z轴移动基台46。通过使电动机49进行正转或反转，使主轴单元41借助Z轴移动基台46沿Z轴方向进退。

拍摄单元30具有以夹着配设于上述保持单元20的透明板23的方式能够定位于上表面23a侧的上部拍摄单元31和能够定位于该上表面23a的相反侧的下表面侧的下部拍摄单元32。上部拍摄单元31具有从主轴单元41延长的上部延长部33和朝向下方配设于该上部延长部33的前端部的上部照相机34。下部拍摄单元32具有：下部延长部35，其配设在切削单元支承部47的水平支承部47b上且沿Y轴方向延伸；以及下部照相机36，其朝向上方配设于该下部延长部35的前端。配设有上部照相机34的主轴单元41如上述那样通过电动机49的作用而在上下方向上移动，但上述的上部照相机34和下部照相机36构成为在XY坐标中始终一致。因此，当支承台22沿X轴方向移动而将该透明板23定位于上部照相机34的正下方时，下部拍摄单元的下部照相机36被定位于形成为“コ”字状的支承台22的内部，并被定位于透明板23的上表面23a的相反侧的下表面侧。其结果为，通过上部照相机34和下部照相机36中的任意一方，都能够对透明板23所支承的被加工物拍摄相同的X坐标、Y坐标位置。在对被加工物进行切削加工时，拍摄单元30对被加工物进行拍摄而取得图像来实施对准，检测被加工物的应切削的区域的位置。

在切割装置1中配设有控制单元100。控制单元100由计算机构成，具有按照控制程序执行运算处理的中央运算处理装置(CPU)、存储控制程序等的只读存储器(ROM)、用于暂时存储由拍摄单元30拍摄到的图像和其他的运算结果等的可读写的随机存取存储器(RAM)、输入接口以及输出接口(省略详细的图示)。控制单元100对切割装置1的各动作部进行控制，并且存储包含由拍摄单元30拍摄到的图像的适当的信息，并且对该图像的画质实施校正，根据由拍摄单元30拍摄到的图像进行图案匹配等，由此检测被加工物的应加工的区域的位置。

参照图2对上述的配设于保持单元20的支承台22、透明板23以及框体24的结构进行更具体的说明。

图2是以将构成在构成保持单元20的支承台22上的部件分解后的状态示出的图。在形成为截面“コ”字状的支承台22的上表面22a配设有环状的滑动部件22b，在滑动部件22b上形成有在底部具有与未图示的吸引泵连接的吸引孔22c的吸引槽22d。在滑动部件22b的内侧竖立设置有圆筒部件22e。对透明板23进行支承的框体24是大致圆筒状的部件，从框体24的中空部24a的下方插入圆筒部件22e，将框体24的环状的底部24b载置在滑动部件22b上。在框体24的下部外周形成有被驱动齿轮槽24c，该被驱动齿轮槽24c被设定为与配设于支承台22的上表面22a的传递省略图示的电动机的旋转的旋转传递部26的齿轮啮合。框体24的中空部24a的内径形成为比圆筒部件22e的外径稍大的直径，另外，在框体24的底部24b形成有与滑动部件22b的吸引槽22d一致的微小高度的环状的凸部(省略图示)。滑动部件22b的顶面被氟树脂涂覆，通过传递旋转传递部26的旋转，框体24顺畅地旋转。在框体24上形成有沿上下方向贯通的连通孔24d。与由吸引槽23d和框体24的底部形成的空间连通的吸引孔22c的负压经由连通孔24d而向框体24的上表面侧传递。

如图2所示，在框体24的上表面载置有圆形状的透明板23。透明板23具有对本实施方式的被加工物(更具体而言为图3所示的晶片10)进行支承的上表面23a，例如由丙烯酸树脂等透明的板构成。该透明板的原材料并不限定于丙烯酸树脂，也可以是透明的玻璃的板等。在透明板23的上表面23a的外周形成有环状的吸引槽23b，在吸引槽23b的底部形成有与框体24的连通孔24d连通的吸引孔23c。吸引槽23b的直径被设定为比上述的晶片10的直径稍大，在将晶片10固定在透明板23上时，吸引并固定沿着晶片10的外周对晶片10进行支承的带T。

图3示出了通过本实施方式的切割装置1进行加工的晶片10。如图3的上方所示，晶片10是在由分割预定线14划分的正面10a上形成有多个器件12的晶片。使晶片10的背面10b侧朝向上方翻转，使正面10a朝向下方翻转，将晶片10定位于具有能够收纳晶片10的开口部的环状框架F的该开口部并粘贴在具有粘接性的带T上，并且在该带T的外周粘贴环状框架F而成为一体。另外，带T的粘接性可以是在表面涂布糊剂而赋予的，但也可以是通过加热而发挥粘接性的热压接带。作为该热压接带，优选从聚烯烃系片材或聚酯系片材中选择，在粘贴热压接带时，使用内置有加热单元的加热辊(省略图示)。另外，在本实施方式中，如图3所示，示出对将正面10a朝向下方粘贴于带T而保持于环状框架F的晶片10进行加工的例子，但也可以在将晶片10的正面10a朝向上方保持于环状框架F的状态下实施切削加工。

本实施方式的切割装置1大致具有如上所述的结构，以下对本实施方式的切割装置1的、特别是拍摄单元30的作用进行说明。

如上所述，在将晶片10借助带T支承于环状框架F之后，将粘贴有晶片10的正面10a的带T侧载置于透明板23的上表面23a，并且使未图示的吸引泵进行动作，在上述的透明板23的吸引槽23b经由吸引孔23c生成负压，沿着晶片10的外周吸引带T，如图4所示，利用上述的夹具25固定环状框架F。

在将晶片10保持在透明板23上之后，使上述的X轴进给机构50进行动作而使支承台22在X轴方向上移动，如图4所示，使晶片10移动到下部拍摄单元32的下部照相机36的正上方。接着，利用下部照相机36从下方侧隔着透明板23和带T对晶片10的正面10a进行拍摄，将由下部照相机36拍摄到的图像数据发送到配设于切割装置1的控制单元100。当该图像数据被发送到控制单元100时，在图5的左方所示的显示监视器60上显示所拍摄的区域的图像D1。在该显示监视器60上显示有形成在晶片10的正面10a侧的分割预定线14、器件12以及作为在对准时使用的关键图案的候选的图案P1’、P2’、P3’。

这里，图5的左方所示的显示单元60所显示的图像D1是隔着透明板23和带T进行拍摄而未实施任何校正的图像。由于该图像D1是隔着透明板23和带T拍摄的图像，因此其结果为，相对于利用具有相同功能的上部照相机34从上方直接拍摄晶片10的正面10a侧的情况下的图像，明度有很大不同。另外，为了便于说明，图5的左方的显示单元60所示的图像D1用虚线表示，但该图像D1成为怎样的明度的画质会根据透明板23和带T的材质、透明度而有很大不同。

这里，如图5所示，针对上述的由下部照相机36拍摄到的左方侧的图像D1，根据存储在控制单元100中的函数110(y＝f(x))，对构成该图像D1的各像素中的亮度的层级x(像素值)进行校正，并输出为右方侧所示的图像D2。输入到该函数110的该亮度的层级x例如由0-255(256层级)设定，通过该函数110进行校正，转换(归一化)为由0-100规定的明度y而输出。以下对该校正所使用的函数110的具体例进行说明。

在图6的(a)～(c)中，作为上述的函数110，示出了下述那样的设定成为伽马校正的转换式的指数函数的例子。在图6的(a)中，函数110如下所示：

y＝a·(x/255)γ(a＝100，γ＝1)···(1)，

将各像素的层级x(横轴)校正为上述的式(1)所示的明度y(纵轴)。从图6的(a)可以理解，在上述的式(1)的情况下，实质上只不过是将256层级的像素值通过系数a归一化为明度0～100，在上述的透明板23和带T的透明度极高的情况等下，校正前的图像D1直接作为同一图像输出。

在图6的(b)中，变更上述的式(1)的γ，成为

y＝a·(x/255)γ(a＝100，γ＝2)···(2)，

示出将各像素的层级x(横轴)通过上述的式(2)校正为0～100的明度y(纵轴)的转换。从图6的(b)可以理解，在上述的式(2)的情况下，使校正前的图像D1整体变暗，并且以进一步强调像素值较高的、即明亮的部分的方式进行校正而输出。

此外，在图6的(c)中，变更上述的式(1)的γ，成为

y＝a·(x/255)γ(a＝100，γ＝0.5)···(3)，

示出将各像素的层级x(横轴)通过上述的式(3)校正为0～100的明度y(纵轴)的转换。从图6的(c)可以理解，在上述的式(3)的情况下，使校正前的图像D1整体变亮，并且以进一步强调像素值较低的、即较暗的部分的方式进行校正而输出。

上述的图6的(a)～(c)所示的校正是被称为指数函数的所谓γ(伽马)校正的校正，作业者根据上述那样的伽马校正的转换式，按照使由下部照相机36拍摄到的图像D1的画质成为与由上部照相机34拍摄到与之前的图像D1相同的区域的情况下的图像的画质近似的图像D2的方式，通过实验等对该γ值进行调整，从而确定上述的函数110。另外，上述的转换式中的最佳的γ值根据上述的透明板23、带T的材质、透明度而不同，能够通过实验等适当调整。

本发明并不限定于使用根据上述的伽马校正的转换式而设定的函数110。例如，代替上述的转换式，图6的(d)所示的函数y＝f(x)是按照使由下部照相机36拍摄到的图像D1的画质与由上部照相机34拍摄的情况下的图像的画质更近似的方式作为根据层级x进行转换的转换表而示出的函数，按照使中间的明度不怎么变化而更加强调明度较低的区域和明度较高的区域的方式设定函数。另外，图6的(e)所示的概念图是对能够应用于上述的图6的(a)～(d)的功能进行说明的图，表示具有对在函数y＝f(x)中转换的亮度的层级x的范围进行限定的调整功能。更具体而言，使用显示单元60的触摸面板的功能，一边用作业者的手指H触摸一边向箭头的方向移动，将要转换的亮度的层级x限定为例如80～200，对由虚线表示的校正前的函数的亮度的层级x(0～255)的范围进行调整以转换为0～100的明度y。通过使用这样的功能，将明度较低的区域和明度较高的区域排除而进行校正，在对校正前的图像D1进行校正时，被认为容易产生噪声的过暗的层级和过亮的层级的区域不被反映为图像D2的明度y，能够抑制在实施对准时产生关键图案的误识别。

如上所述，选择适当的函数110来使用，将下部照相机36拍摄到的图像D1转换为图像D2，成为对准时的关键图案的候选的图案P1’～P3’(参照图5左方侧)成为在实施对准时优选的图案P1～P3(参照图5右方侧)。由此，由显示单元60显示的图像与从上方直接拍摄晶片10的正面10a的情况下的图像近似而不产生不协调感，能够与利用上部照相机34从上方拍摄晶片10的正面10a的情况共用对准中的图像处理所使用的关键图案的数据，能够通过实施对准而适当地检测应加工的分割预定线14的坐标位置。

如上所述，在实施了对准之后，使上述的X轴进给机构50进行动作，使晶片10与支承台22一起沿X轴方向移动，如图7所示，将晶片10定位于切削单元40的切削刀具43的正下方。切削单元40具有配设并保持在图中箭头Y所示的Y轴方向上的旋转主轴42和保持于旋转主轴42的前端的环状的切削刀具43。

在实施切削工序时，根据通过上述的对准而检测出的规定的分割预定线14的位置信息，使晶片10的规定的分割预定线14与X轴方向一致，并且实施与切削刀具43的对准。接着，将高速旋转的切削刀具43定位于沿着与X轴方向一致的分割预定线14的位置，使切削刀具43从背面10b切入，并且将晶片10沿X轴方向进行加工进给而形成切削槽16。进而，将切削刀具43分度进给至与和形成有切削槽16的分割预定线14对应的区域在Y轴方向上相邻且与未形成有切削槽16的分割预定线14对应的位置，与上述同样地实施形成切削槽16的切削加工。通过重复进行这些处理，沿着沿X轴方向的所有分割预定线14从背面10b侧形成切削槽16。接着，使配设于上述的支承台22的上表面22a的旋转传递部26进行动作，使晶片10与框体24一起向箭头R所示的方向旋转90度，使与之前形成了切削槽16的方向垂直的方向与X轴方向一致。接着，对与X轴方向一致的所有分割预定线14重新实施上述的切削加工，沿着形成于晶片10的所有分割预定线14形成切削槽16。在像这样实施切削工序而将晶片10分割成每个器件12的器件芯片之后，将晶片10向接下来的工序搬送或者收集于收纳盒等。

本发明并不限定于上述的实施方式。在上述的实施方式中，示出了将本发明的拍摄单元30应用于切割装置1的例子，但例如也可以代替上述的切削单元40而配设照射激光光线的激光光线照射单元，使用上述的拍摄单元30实施对准，沿着形成于上述的晶片10的分割预定线14从晶片10的背面侧对晶片10照射具有吸收性的波长的激光光线，从而将晶片10分割成各个器件芯片。