JP2007083392A

JP2007083392A - シンギュレーション装置

Info

Publication number: JP2007083392A
Application number: JP2006270605A
Authority: JP
Inventors: Tei Adachi; 禎足立; Masayuki Azuma; 正幸東; Takayuki Kaneko; 貴幸金子
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2007-04-05

Abstract

【課題】上面にハンダボール電極が形成されたＣＳＰであっても、研削屑を表面に付着させずに流し去ることのできるシンギュレーション装置を提供する。
【解決手段】ワークＷを加工する回転刃１２と、該ワークＷを載置して前記回転刃１２に対して相対的に研削送り方向に移動するワークテーブル１５とを有し、前記回転刃１２でワークＷを個々のチップに切断するシンギュレーション装置１０において、切断ラインを含む鉛直面内に配置され、前記回転刃１２の一方側から回転刃１２に０．５ＭＰａ程度の研削水を供給する研削水供給ノズル２３と、前記鉛直面内に配置され、前記回転刃の他方側から切断中の前記ワークＷの加工溝及びその周辺に向けて、前記研削水よりも高圧の２ＭＰａ程度の洗浄水を供給する高圧洗浄ノズル１３、５１と、が設けられていることを特徴とするシンギュレーション装置。
【選択図】図２

Description

本発明は切断装置に関し、特にＣＳＰ半導体を個々のチップに切断するシンギュレーション装置に関する。

電子機器の高密度化、小型化に伴って、その電子機器に用いられるＩＣやＬＳＩ等の半導体装置はより一層の小型化が要求されている。これらの要求に応えるため、半導体装置は内部回路のシュリンクのみならず、パッケージング方法を大幅に変更して外形を縮小する方式が取られてきた。このような流れの一環として、ＣＳＰ（ＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）という、完成品の外形寸法がベアチップの寸法とほとんど同じ大きさのパッケージ方法が用いられるようになってきた。これは、先ずガラスエポキシ樹脂等の基板に半導体装置のベアチップをバンプ接続等により複数個搭載し、樹脂で一括モールドしてウエーハ状にする。次いでこのウエーハ状ＣＳＰをシンギュレーション装置で個々の完成品チップに切断（シンギュレーション）している。

最初にこの状況を図５（ａ）、図５（ｂ）にて説明する。図５（ａ）はウエーハ状ＣＳＰを吸着冶具に載置した状態の平面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）上のＡ−Ａ断面図である。吸着冶具１７は図５（ａ）に示すように、冶具本体１７Ａと底板１７Ｅとで囲う部分に空気室１７Ｆが設けられ、空気室１７Ｆはニップル１７Ｇを介してチューブ１７Ｈで図示しない真空ポンプに接続されている。吸着冶具１７の上面には、ワーク（ウエーハ状ＣＳＰ）Ｗの各チップＣに相当する位置にポケット１７Ｂを備えた通気孔１７Ｃがあり、空気室１７Ｆに連通している。この吸着冶具１７は、シンギュレーション装置のワークテーブル上に取付けられており、ワークＷはこの冶具を用いてシンギュレーション装置にセットされる。この時ワークＷは、図５（ａ）に示すように吸着冶具１７の上面に設けられた位置決めピン１７Ｉ、１７Ｉ、１７Ｉで位置決めされて吸着される。

この状態でシンギュレーション装置の回転刃によって、図５（ａ）に示す２点鎖線Ｘ１−Ｘ１、Ｘ２−Ｘ２、Ｘ３−Ｘ３、Ｘ４−Ｘ４、Ｘ５−Ｘ５、Ｙ１−Ｙ１、Ｙ２−Ｙ２、Ｙ３−Ｙ３に沿って切断され、個々のチップＣ、Ｃ、…に分割される。尚、冶具本体１７Ａの上面には図５（ｂ）に示すように切断位置に相当する位置に逃げ溝１７Ｄ、１７Ｄ、…が設けてあるので、ワークＷの切断の際、吸着冶具１７を傷つけることがない。切断にあたって、個々のチップＣは夫々単独で吸着されているので、切り離されても吸着冶具１７に吸着されたまま残っているが、ワークＷのスクラップ（端材）Ｓは切り離されると研削水によって流されたり、吹き飛ばされたりする。

図６に従来のシンギュレーション装置の加工部を示す。図６に示すように、研削水ノズル１２１から回転刃１２に向けて研削水が供給され、回転刃１２を挟むように配置された冷却水ノズル１２３、１２３から冷却水が回転刃の供給されている。この研削水及び冷却水はどちらも薄い回転刃を損傷しないように、市水並の０. ５ＭＰａ程度の中圧力で供給されている。

ところで、ウエーハ状ＣＳＰの切断加工は、樹脂モールドされた部分を切断するため大量の研削屑が発生する。この研削屑の大部分は研削水及び冷却水で流されるが、研削水及び冷却水の圧が低いため全部の研削屑は流されず、分割された個々のチップＣの表面に付着する。上面にハンダボール電極が形成されているＣＳＰの場合には、この研削屑の付着が特に顕著である。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、上面にハンダボール電極が形成されたＣＳＰであっても、研削屑を表面に付着させずに流し去ることのできるシンギュレーション装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ワークを加工する回転刃と、該ワークを載置して前記回転刃に対して相対的に研削送り方向に移動するワークテーブルとを有し、前記回転刃でワークを個々のチップに切断するシンギュレーション装置において、切断ラインを含む鉛直面内に配置され、前記回転刃の一方側から回転刃に０．５ＭＰａ程度の研削水を供給する研削水供給ノズルと、前記鉛直面内に配置され、前記回転刃の他方側から切断中の前記ワークの加工溝及びその周辺に向けて、前記研削水よりも高圧の２ＭＰａ程度の洗浄水を供給する高圧洗浄ノズルと、が設けられていることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、切断中のワークに研削水よりも高圧の洗浄水を供給して、切断溝とその周辺を洗浄できるので、研削屑を有効に洗い流すことができる。

本発明は次のように特定することもできる。

（付記１）ワークを加工する回転刃と、該ワークを載置して前記回転刃に対して相対的に研削送り方向に移動するワークテーブルとを有し、前記回転刃でワークを個々のチップに切断するシンギュレーション装置において、切断ラインを含む鉛直面内に配置され、前記回転刃の一方側から回転刃に０．５ＭＰａ程度の研削水を供給する研削水供給ノズルと、前記鉛直面内に配置され、前記回転刃の他方側から切断中の前記ワークの加工溝及びその周辺に向けて、前記研削水よりも高圧の２ＭＰａ程度の洗浄水を供給する高圧洗浄ノズルと、が設けられていることを特徴とするシンギュレーション装置。

（付記２）前記ワークの切断ストローク端近傍に配置され、切断後の前記ワークに向けて、前記研削水よりも高圧の洗浄水を供給して前記ワークを洗浄する高圧洗浄水供給ノズルが設けられていることを特徴とする付記１に記載のシンギュレーション装置。

（付記３）前記高圧洗浄ノズルは、前記高圧の洗浄水を扇型又は円錐型の末広がりにして供給するスプレーノズルであることを特徴とする付記１に記載のシンギュレーション装置。

（付記４）前記高圧洗浄ノズルの材質は、超硬合金又はセラミックスであることを特徴とする付記１から３のいずれかに記載のシンギュレーション装置。

（付記５）前記高圧洗浄水供給ノズルは、前記ワークの全幅に亘って前記高圧の洗浄水を供給するライン噴射ノズル又は噴射ノズル集合体であることを特徴とする付記２に記載のシンギュレーション装置。

（付記６）前記高圧洗浄水供給ノズルの材質は、超硬合金又はセラミックスであることを特徴とする付記２又は付記５に記載のシンギュレーション装置。

付記１の発明によれば、切断中のワークに研削水よりも高圧の洗浄水を供給して、切断溝とその周辺を洗浄できるので、研削屑を有効に洗い流すことができる。

付記２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ワークの切断ストローク端近傍に配置され、切断後の前記ワークに向けて、前記研削水よりも高圧の洗浄水を供給して前記ワークを洗浄する高圧洗浄水供給ノズルが設けられていることを特徴としている。付記２の発明によれば、ワークの切断中及び切断後に夫々研削水よりも高圧の洗浄水で洗浄できるので、上面にハンダボール電極が形成されたＣＳＰであっても、研削屑を表面に付着させずに流し去ることができる。

本発明によれば、切断中のワークに研削水よりも高圧の洗浄水を供給して、切断溝とその周辺を洗浄できるので、研削屑を有効に洗い流すことができる。更に、切断後のワークに研削水よりも高圧の洗浄水を供給して、ワーク全面を洗浄できるので、上面にハンダボール電極が形成されたＣＳＰであっても、研削屑を表面に付着させずに流し去ることができる。また、ワークをアンロードした後でワークテーブルの上面又はワーク吸着冶具を洗浄することができるので、ワーク載置面を常にクリーンに保つことができる。また、高圧洗浄水のノズルが超硬合金又はセラミックスでできているので、噴射口の耐摩耗性が良好である。

以下添付図面に従って本発明に係るシンギュレーション装置の好ましい実施の形態について詳説する。尚各図において、同一の部材については同一の番号又は記号を付している。

図１は、本発明に係るシンギュレーション装置を説明する正面断面図である。また、図２、及び図３は主要部の拡大図である。図１、図２、及び図３に示すように、シンギュレーション装置１０は、高速で回転してワークＷを切断する回転刃１２と、ワークＷを載置したワークテーブル１５と、該ワークテーブル１５を鉛直方向を軸線としてθ回転させるθテーブル１６と、更にθテーブル１６を載置してワークテーブル１５をＸ方向（研削送り方向）に研削送りするＸテーブル１８と、切断中のワークＷを高圧洗浄する高圧洗浄ノズル１３と、切断後のワークＷ又はワークテーブル１５を高圧洗浄する高圧洗浄水供給ノズル５１とを有している。

Ｘテーブル１８は、マシンベース２２に設けられたＸガイド２０でガイドされ図示しない駆動手段によってＸ方向に駆動される。Ｘテーブル１８にはθテーブル１６が載置され、θテーブル１６にはワークテーブル１５が取付けられている。更にワークテーブル１５には、図５に示す吸着冶具１７を介して、吸着冶具１７の位置決めピン１７Ｉ、１７Ｉ、１７Ｉで位置決めされたＣＳＰ型半導体装置であるワークＷが吸着されている。ワークテーブル１５に取付けられた吸着冶具１７の構造は、前記図５（ｂ）で説明したとうりのものである。

図１、及び図２に示すように、回転刃１２は、高周波モータ内臓のエアーベアリング式スピンドル１１に取付けられ、２０，０００ｒｐｍ〜４０，０００ｒｐｍの高速で回転されると共に、Ｘ方向と直角なＹ方向のインデックス送りと、垂直方向であるＺ方向の切込み送りとがなされる。回転刃には、ダイヤモンド又はＣＢＮ（ＣｕｂｉｃＢｏｒｏｎＮｉｔｒｉｄｅ）の微細砥粒を電着法で基盤に積層したり、あるいはボンド材で結合した、直径５０ｍｍ〜１００ｍｍ、厚さ３０μｍ〜１００μｍ程度の薄型砥石が用いられている。エアーベアリング式スピンドル１１にはホルダーアーム１９Ａを介して顕微鏡１９が取付けられている。この顕微鏡１９はワークＷを観察するためのものである。

図１、図２、及び図３に示すように、回転刃１２はまた、前面と下方が開口されたフランジカバー１４で囲われ、フランジカバー１４には回転刃１２を含む鉛直面内に配置された研削水供給ノズル２１が取付けられている。また、フランジカバー１４には回転刃１２を前後で挟み込むように配置された冷却水ノズル２３、２３が設けられている。ワークＷの切断時には、研削水ノズル２１から研削水が加工ポイント供給されるとともに、冷却水ノズル２３、２３から冷却水が回転刃１２に供給される。研削水及び冷却水は薄い回転刃１２を損傷しないように、市水並の０. ５ＭＰａ程度の中圧力で供給される。

更に、フランジカバー１４には回転刃１２を含む鉛直面内で研削水供給ノズル２１と反対側に、ワークＷに向かって高圧洗浄水を噴射する高圧洗浄ノズル１３が設けられている。この高圧洗浄ノズル１３にはスプレーノズルが用いられ、このスプレーノズルからは、ワークＷの切断中に、加工溝及びその周辺に向けて２ＭＰａ程度の高圧洗浄水が扇型又は円錐型に広げられて噴射される。この高圧洗浄ノズル１３の材質は、噴射口の耐摩耗性を高めるため、超硬合金又はセラミックス等の硬質材料が用いられている。また、フランジカバー１４には回転刃１２の損傷の有無を検出するブレード破損検出器６１が取付けられている。

また、ワークＷの加工ストローク端近傍にはワークＷの全幅に亘って洗浄水を供給することのできる高圧洗浄水供給ノズル５１が設けられている。図４は高圧線浄水供給ノズル５１の取付け位置関係を示している。図２、図３、及び図４に示すように、高圧洗浄水供給ノズル５１は、支持パイプ５２と、ホルダ５１Ｂと、複数の噴射ノズル５１Ａ、５１Ａ、…とから構成されている。噴射ノズル５１Ａ、５１Ａ、…も前記高圧洗浄ノズル１３と同様にスプレーノズルが用いられている。複数の噴射ノズル５１Ａ、５１Ａ、…はホルダ５１Ｂに１列に並べて取付けられ、噴射ノズル集合体を形成しており、ホルダ５１Ｂ内部で高圧水流路が連結されている。この噴射ノズル５１Ａ、５１Ａ、…の材質も、超硬合金又はセラミックス等の硬質材料が用いられている。

ホルダ５１Ｂは、図４のＹ方向の位置調整と高圧水の噴射方向が調整できるように支持パイプ５２に取付けられ、取付けブロック５３、５３を介してオイルパン２４に取付けられている。この高圧洗浄水供給ノズル５１からは、加工後のワークＷに向けて、又はワークＷを搬送後のワークテーブル１５に向けて、扇型又は円錐型に広げられた２ＭＰａ程度の高圧洗浄水がワークＷの幅方向（Ｙ方向）に１列になって噴射される。

図２、及び図４に示すように、高圧洗浄水供給ノズル５１と顕微鏡１９との間には、加工部内の研削屑や、水の飛沫、及びミストが加工部外の顕微鏡１９等に付着するのを防止するための、ウオーターシャワーとエアーシャワーを発生させるウオーターシャワーノズル３２と、エアーシャワーノズルと３３が取付けブロック３５、３５を介してオイルパン２４に取付けられている。また、加工後のワークＷがこのエアーシャワーの下を搬送されることにより、表面の水滴が飛ばされて、乾燥される。

加工部では、このように研削水、冷却水、及び洗浄水が用いられているが、図１に示すように、この大量な研削水、冷却水、及び洗浄水を受けるオイルパン２４が、前記ワークテーブル１５を囲むようにしてマシンベース２２に取付けられている。このオイルパン２４には、溜まった切削水を排水する図示しないドレーンが設けられている。またオイルパン２４の端には、切断されたワークＷのスクラップＳを収納する端材収納器２６が設置されている。更にオイルパン２４に設けられた、ワークテーブル１６の移動のための開口部２４Ａを覆うように２つの蛇腹型カバー２８、２８が取付けられ、切削水の飛散やミストがＸテーブル１８の駆動部分にかかるのを防いでいる。２個の蛇腹型カバー２８、２８はどちらも、一端がオイルパン２４に固定され、他端がθテーブル１６に固定されていて、Ｘテーブル１８の移動に伴って一方の蛇腹型カバー２８が伸ばされる時、他方の蛇腹型カバー２８が縮められ、一方の蛇腹型カバー２８が縮められる時は他方の蛇腹型カバー２８が伸ばされるようになっている。

ワークテーブル１５には、吸着冶具１７を囲む形で端材受３４が設けられていて、切断されたワークＷのスクラップＳの一部分は切削水で流されてこの端材受３４に溜まるようになっている。２個の蛇腹型カバー２８、２８の内、前記端材収納器２６側の蛇腹型カバー２８の上部にはスライドカバー３０が設けられている。このスライドカバー３０の一端は前記端材受３４に固定され、他端は前記端材収納器２６の上部にややかかる位置で前記オイルパン２４の固定部分４８に取付けられている。スライドカバー３０は、剛性を有する金属性又は樹脂制の板状体を複数枚重ねて構成されている。前記端材収納器２６の上方には、前記回転刃１２の回転によって作り出される切削水の水しぶきを受けるゴム板からなる飛沫受３８が垂下している。またシンギュレーション装置１０の本体カバーには、窓４０があり、窓４０には把手４６付の扉４４が設けられている。

このように構成された本発明の切断装置の作用を説明する。先ず、ウエーハ状ＣＳＰ半導体装置であるワークＷが、ワークテーブル１５に取付けられた図４(a ) 及び図４( b ) に示す吸着冶具１７に載置され吸着される。載置される際は吸着冶具１７に設けられた位置決めピン１７Ｉ、１７Ｉ、１７ＩにワークＷが押し付けて位置決めされる。次いで回転刃１２が回転し、研削水ノズル２１と冷却水ノズル２３、２３から０. ５ＭＰａ程度の中圧力の研削水と冷却水が回転刃１２に供給される。また、高圧洗浄ノズル１３から２ＭＰａ程度の高圧洗浄水がワークＷに噴射される。ワークＷはＸテーブル１８のＸ方向研削送りによって図５( a ) に示す最初のラインＸ１−Ｘ１が研削され、次いで回転刃１２がＹ方向にインデックス送りされ図５( a ) 上のＸ２−Ｘ２に位置決めされる。次いでＸテーブル１８のＸ方向研削送りによってラインＸ２−Ｘ２が研削される。同様にしてラインＸ３−Ｘ３、Ｘ４−Ｘ４、Ｘ５−Ｘ５が研削されると、ワークテーブル１５は９０度回転して、Ｘ方向と同様にしてＹ方向のラインの研削を行う。加工中は高圧洗浄ノズル１３からの高圧洗浄水でワークＷに形成された切断溝とその周辺が洗浄される。

ＣＳＰ型半導体装置の切断においては、研削中に回転刃１２に目詰まりが発生して切れ味が低下するので、所定本数のラインを研削する毎にワークテーブル１５は通常の研削ストロークよりも左方向に多く移動して、回転刃１２でワークテーブル１５上に固定されているドレスバー５９に溝研削をする。予め定められたライン数ドレスバー５９を研削すると、回転刃１２のドレッシングは終了する。このドレッシングによって回転刃１２の切れ味が回復するので、またワークＷの研削に戻る。この動作は予め定められたシーケンスに従い、自動的に行われる。

加工が終了したワークＷは、ワークテーブル１５に載置されたまま加工部外に移動される。この時高圧洗浄水供給ノズル５１から２ＭＰａ程度の高圧洗浄水がワークＷの全幅に亘って噴射されるので、ワークＷが高圧洗浄水供給ノズル５１の下を通過する時にワークＷの切断溝及び表面から研削屑が洗い流される。ワークテーブル１５が更に移動してエアーシャワーノズル３３の下部を通過する時、ワークＷの表面の水分が吹き飛ばされ、乾燥される。

ワークＷがワークテーブル１５からアンロードされると、ワークテーブル１５は加工部内に戻り、高圧洗浄水供給ノズル５１の下を通過する。この時高圧洗浄水供給ノズル５１から高圧洗浄水が噴射され、ワークテーブル１５の上面又は吸着冶具１７が洗浄される。加工後のワークＷの高圧洗浄水供給ノズル５１による高圧洗浄とエアーシャワーノズル３３による乾燥、及び高圧洗浄水供給ノズル５１によるワークテーブル１５又は吸着冶具１７の洗浄の時は、Ｘテーブル１８が洗浄及び乾燥に必要な十分遅いスピードで移動するように制御される。

Ｘテーブル１８のＸ方向研削送りの時は、前記蛇腹型カバー２８、２８がＸテーブル１８の動きに従って伸びあるいは縮みすると同時に、蛇腹型カバー２８の上方に設けられた前記スライドカバー３０もスライドして伸び縮みする。なお、研削中の研削水、冷却水、及び洗浄水は全て前記オイルパン２４に集められ前記ドレーンから排水される。また、ワークＷの切断によって生ずるスクラップＳは、研削水、冷却水、及び洗浄水によって流されて、一部分は端材受３４に溜められる。しかし研削水の水しぶきによって飛ばされたスクラップＳは、前記スライドカバー３０上に落下するか、あるいは前記端材収納器２６の上方に垂下された飛沫受３８に当接して端材収納器２６に落下する。前記スライドカバー３０上に落下したスクラップＳは、スライドカバー３０の板状体の重畳により順次押し出されて端材収納器２６に落下する。また１番上の板状体上に落下したスクラップＳは、Ｘテーブル１８が図１上最右行時に、図１に示す高圧洗浄水供給ノズル５１から放出される洗浄水によって流し落とされる。このように研削水によって飛ばされたスクラップＳは、シンギュレーション装置１０の切断動作中に自動的に端材収納器２６に収納される。多数枚のワークＷの切断が終了すると、オペレータは前記端材受３４に溜まったスクラップを回収すると共に、本体カバーの窓４０に設けられた扉４４を開け、該窓４０から端材収納器２６を取り出し、中のスクラップを回収する。

以上が本発明に係るシンギュレーション装置１０でＣＳＰ型半導体装置を切断して、個々のチップＣに分割する動作である。

尚、本実施の形態では、高圧洗浄ノズル１３及び高圧洗浄水供給ノズル５１として洗浄水を扇型又は円錐型の末広がりにして供給するスプレーノズルを用いたが、これに限らず、単なる孔開きノズルや、板状に広がるライン噴射ノズルを採用してもよい。また、高圧洗浄水として２ＭＰａ程度の圧力が用いられていたが、研削水よりも高圧の適宜の圧力を選択することができる。

本発明の実施の形態に係るシンギュレーション装置の正面断面図主要部の構造を示す正面図主要部の構造を示す拡大正面図高圧洗浄水ノズルの配置を示す斜視図ウエーハ状ＣＳＰを吸着冶具に載置した状態の平面図（ａ）及び断面図（ｂ）従来のシンギュレーション装置を説明する正面図

符号の説明

Ｃ…チップ、Ｗ…ワーク、１０…シンギュレーション装置、１１…スピンドル、１２…回転刃、１３…高圧洗浄ノズル、１５…ワークテーブル、１７…吸着冶具、１９…顕微鏡、５１…高圧洗浄水供給ノズル、６１…ブレード破損検出器

Claims

ワークを加工する回転刃と、該ワークを載置して前記回転刃に対して相対的に研削送り方向に移動するワークテーブルとを有し、前記回転刃でワークを個々のチップに切断するシンギュレーション装置において、切断ラインを含む鉛直面内に配置され、前記回転刃の一方側から回転刃に０．５ＭＰａ程度の研削水を供給する研削水供給ノズルと、前記鉛直面内に配置され、前記回転刃の他方側から切断中の前記ワークの加工溝及びその周辺に向けて、前記研削水よりも高圧の２ＭＰａ程度の洗浄水を供給する高圧洗浄ノズルと、が設けられていることを特徴とするシンギュレーション装置。