JP2012240148A

JP2012240148A - バイト切削装置及び被加工物のバイト切削方法

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Publication number: JP2012240148A
Application number: JP2011111728A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kawase; 雅之川瀬; Takashi Mori; 俊森; Ryoji Tanimoto; 亮治谷本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-05-18
Filing date: 2011-05-18
Publication date: 2012-12-10
Also published as: US9156096B2; US20120294690A1

Abstract

【課題】切削刃の急速な磨耗を防止し、切削刃の寿命を延ばすことのできるバイト切削装置を提供することである。
【解決手段】被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物の表面を切削するバイトを回転可能に支持するバイト手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して水平方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動させる切削送り手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して鉛直方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動する切り込み手段とを備えたバイト切削装置であって、純水供給源から供給される純水と添加剤供給源から供給される添加剤とを混合して切削液を生成する混合部と、該混合部で生成された切削液を該バイトと該チャックテーブルに保持された被加工物に供給する切削液供給ノズルと、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物を切削するバイトを備えたバイト切削装置に関する。

半導体デバイスの軽薄短小化を実現するための技術には様々なものがある。一例として、半導体ウエーハに形成されたデバイス表面に１０〜１００μｍ程度の高さのバンプと呼ばれる金属突起物を複数形成し、これらのバンプを配線基板に形成された電極に相対させて直接接合するフリップチップボンディングと呼ばれる実装技術が実用化されている。

半導体ウエーハのデバイス表面に形成されるバンプは、メッキやスタッドバンプといった方法により形成される。このため個々のバンプの高さは不均一であり、そのままでは複数のバンプを配線基板の電極に全て一様に接合するのは困難である。

また、高密度配線を実現するために、バンプと配線基板との間に異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）を挟んで接合する集積回路実装技術がある。この実装技術の場合には、バンプの高さが不足すると接合不良を招くため、バンプの高さを一定に揃える必要がある。

そこで、半導体ウエーハの表面に形成された複数のバンプを所望の高さへ切削することが望まれている。バンプを所望の高さへ切削する方法として、特開２０１０−３６３００号公報に開示されたようなバイト切削装置でバンプを削り取る方法が提案されている。

バイト切削装置は、ホイール基台と、ホイール基台に配設されたダイアモンドからなる切削刃を含むバイトユニットとから構成されるバイトホイールを備えている。バイトホイールをスピンドルに装着し、バイトホイールを回転させつつ、切削刃を被加工物へ当接した状態でバイトホイールと被加工物とを摺動させることにより切削が遂行される。

特開２０１０−３６３００号公報

バイト切削装置は半導体ウエーハの表面に形成されたバンプを所望の高さへ切削するのに適しているが、ニッケルやチタン、鉄、コバール等のバイトユニットの切削刃であるダイアモンドと親和性の高い材料を含む被加工物をバイト切削装置で切削すると、高温の加工熱が発生し、切削刃が急速に磨耗してしまうという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削刃の急速な磨耗を防止し、切削刃の寿命を延ばすことのできるバイト切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物の表面を切削するバイトを回転可能に支持するバイト手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して水平方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動させる切削送り手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して鉛直方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動する切り込み手段とを備えたバイト切削装置であって、純水供給源から供給される純水と添加剤供給源から供給される添加剤とを混合して切削液を生成する混合部と、該混合部で生成された切削液を該バイトと該チャックテーブルに保持された被加工物に供給する切削液供給ノズルと、を具備したことを特徴とするバイト切削装置が提供される。

好ましくは、添加剤は、水に不溶な成分を０．１質量％以上含有せず、下記一般式（１）で表される単量体ユニットを５０質量％以上有するポリマーを０．００１〜５０質量％含有する。

好ましくは、混合部では、添加剤は５００倍〜１００００倍に希釈される。

本発明のバイト切削装置によると、純水に添加剤を混合した切削液を切削液供給ノズルから供給しながらバイト切削を遂行するため、ダイアモンドと親和性の高い材料を含む被加工物をバイト手段の切削刃で切削しても、切削刃の急速な磨耗を防止でき、切削刃の長寿命化を図ることができる。

本発明のバイト切削装置の斜視図である。バイトホイールの斜視図である。バイトユニットの分解斜視図である。図４（Ａ）はホイール基台へのバイトユニットの取り付け構造を示す側面図、図４（Ｂ）はその一部断面正面図である。図５（Ａ）はホイール基台へのバランス取り用錘の取り付け構造を示す側面図、図５（Ｂ）はその一部断面正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明実施形態に係るバイト切削装置２の斜視図が示されている。４はバイト切削装置２のベース（ハウジング）であり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿ってバイト切削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。バイト切削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルの先端に固定されたマウント２４と、マウント２４に着脱可能に装着されたバイトホイール２５と、スピンドルを回転駆動するモータ２３とを含んでいる。バイトホイール２５にはバイトユニット２６が着脱可能に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、バイト切削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成されるバイト切削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル３０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３３は蛇腹であり、チャックテーブル機構２８をカバーする。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送用ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナ洗浄ユニット４６が配設されている。

また、ベース４の概略中央部には、チャックテーブル３０を洗浄する洗浄水噴射ノズル４８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル４８は、チャックテーブル３０が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置づけられた状態において、チャックテーブル３０に向かって洗浄水を噴射する。

図２を参照すると、バイトホイール２５の斜視図が示されている。バイトホイール２５は、環状のホイール基台５０と、ホイール基台５０に着脱可能に取り付けられたバイトユニット２６と、ホイール基台５０の回転中心を基準にバイトユニット２６に対して点対称位置のホイール基台５０に着脱可能に取り付けられたバイトユニット２６と同一重量のバランス取り用錘（カウンターバランス）６６とから構成される。バイトホイール２５は矢印Ｒ方向に回転されてウエーハＷの表面に形成されたバンプ５を切削する。

バイトユニット２６は、図３の分解斜視図に示すように、略直方体形状のシャンク（バイトシャンク）５２と、シャンク５２に着脱可能に取り付けられたバイト５４とから構成される。バイト５４は板状を呈しており、長手方向の一端部の表面側にはダイアモンド等で所定形状に形成された切削刃５６が固着されている。バイト５４にはねじ５８が挿入される丸穴５９が形成されている。

シャンク５２の一側面には、バイト５４の厚さと同等の深さを有するピット６０が形成されている。ピット６０にはねじ穴６１が形成されている。バイト５４をシャンク５２のピット６０内に挿入し、バイト５４の丸穴５９を通してねじ５８をねじ穴６１に螺合することにより、バイト５４がシャンク５２に固定される。

図４に示すように、ホイール基台５０には直方体形状の取り付け穴６２と、取り付け穴６２に開口するねじ穴６３が形成されている。バイトユニット２６のシャンク５２をホイール基台５０に形成された取り付け穴６２中に挿入し、ねじ６４をねじ穴６３に螺合して締め付けることにより、バイトユニット２６がホイール基台５０に固定される。

一方、バランス取り用錘６６はバイトユニット２６と同一重量を有しており、図２及び図５に示すように、ホイール基台５０の回転中心を基準にバイトユニット２６に対して点対称位置のホイール基台５０に形成された取り付け用穴６８中に挿入され、ねじ穴６９中にねじ７０を螺合して締め付けることにより、ホイール基台５０に固定される。

図１を再び参照すると、バイト切削ユニット１０のバイトホイール２５に隣接して、切削液供給ノズル３５が配設されている。純水供給源３７から供給された純水と添加剤供給源３９から供給された添加剤とが混合部４１で混合されて切削液が生成され、被加工物のバイト切削時にこの切削液を切削液供給ノズル３５からバイトユニット２６とチャックテーブル３０に保持された被加工物に供給しながらバイト切削が遂行される。

添加剤供給源３９から供給される添加剤は、水に不溶な成分を０．１質量％以上含有せず、下記一般式（１）で表される単量体ユニットを５０質量％以上有するポリマーを０．００１〜５０質量％含有する。

ポリマーは、一般式（１）で表される単量体ユニットを５０質量％以上有するポリマーであればよい。一般式（１）のR^１〜R³はそれぞれ水素原子又は炭素数１〜８の炭化水素基を表し、こうした炭化水素基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ターシャリブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、２−エチルヘキシル基等のアルキル基；ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロベニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ペンテニル基、イソペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基等のアルケニル基；フェニル基、トルイル基、キシリル基等のアリール基が挙げられる。

切削液用添加剤は上記ポリマーを含む水溶液であるが、水に不溶な成分を０．１質量％以上含有してはならない。水に不溶な成分とは一般的に非水溶性の物質であり、更に詳しくは水に対する溶解度が０．１質量％以下のものである。

こうした水に不溶な成分としては、例えば、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエチレン、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、フッ素樹脂、ポリアミド樹脂及びこれらの樹脂が任意の割合で配合された混合樹脂等の合成樹脂；ポリ−α−オレフィン、エチレン−α−オレフィン共重合体、ポリブデン、アルキルベンゼン、アルキルナフタレン、ポリアルキレングリコール、ポリフェニエーテル、アルキル置換ジフェニルエーテル、ポリオールエステル、二塩基酸エステル、炭酸エステル、シリコーン油、フッ素化油等の合成油；パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱油等の鉱油；ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、ペンタン等の炭化水素系溶剤；トリクロロエタン、ジクロロメタン等のハロゲン系溶剤が挙げられる。

混合部４１で添加剤は純水供給源３７から供給された純水により５００倍〜１００００倍に希釈されるのが好ましい。

ニッケルを含む被加工物をチャックテーブル３０で吸引保持し、スピンドル２２を約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイトホイール送り機構１８を駆動してバイトユニット２６の切削刃５６を被加工物に所定深さ切り込ませ、切削液供給ノズル３５から７５０倍に希釈された切削液を供給しながらチャックテーブル３０を矢印Ｙ方向に１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させて被加工物を切削した。

その結果、バイトユニット２６の切削刃５６が摩滅するまで２２枚の被加工物の加工が可能であった。バイト切削時に純水のみを供給しながら切削加工を行う従来のバイト切削装置では、同一条件で７枚の被加工物の加工が可能であった。

よって、切削液供給ノズル３５から純水に添加剤を混合した切削液を供給しながら切削を実施する本発明のバイト切削装置は、純水のみを供給しながらバイト切削を行う従来のバイト切削装置に比較して、バイトユニット２６の切削刃５６の寿命を約３倍に延ばすことができることが判明した。

２バイト切削装置
１０バイト切削ユニット
２５バイトホイール
２６バイトユニット
３０チャックテーブル
３５切削液供給ノズル
３７純水供給源
３９添加剤供給源
４１混合部
５０ホイール基台
５２シャンク（バイトシャンク）
５４バイト
５６切削刃
６６バランス取り用錘

本発明は、被加工物を切削するバイトを備えたバイト切削装置及び被加工物のバイト切削方法に関する。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、切削刃の急速な磨耗を防止し、切削刃の寿命を延ばすことのできるバイト切削装置及び被加工物のバイト切削方法を提供することである。

請求項１記載の発明によると、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物の表面を切削するバイトを回転可能に支持するバイト手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して水平方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動させる切削送り手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して鉛直方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動する切り込み手段とを備えたバイト切削装置であって、純水供給源から供給される純水と添加剤供給源から供給される添加剤とを混合して切削液を生成する混合部と、該混合部で生成された切削液を該バイトと該チャックテーブルに保持された被加工物に供給する切削液供給ノズルと、を具備したことを特徴とするバイト切削装置が提供される。
請求項４記載の発明によると、被加工物のバイト切削方法であって、被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルで被加工物の裏面側を保持して被加工物表面を露出させる保持ステップと、該保持ステップを実施した後、該チャックテーブルとバイト手段とを水平方向に相対移動しながら、該バイト手段の切削刃を被加工物の表面に所定深さ切り込ませて被加工物を旋回切削する切削ステップと、該切削ステップ実施中に、純水と添加剤とが混合された切削液を該バイト手段の該切削刃と該チャックテーブルに保持された被加工物に供給する切削液供給ステップと、を具備したことを特徴とする被加工物のバイト切削方法が提供される。

本発明のバイト切削装置及びバイト切削方法によると、純水に添加剤を混合した切削液を切削液供給ノズルから供給しながらバイト切削を遂行するため、ダイアモンドと親和性の高い材料を含む被加工物をバイト手段の切削刃で切削しても、切削刃の急速な磨耗を防止でき、切削刃の長寿命化を図ることができる。

Claims

被加工物を保持する保持面を有するチャックテーブルと、該チャックテーブルで保持された被加工物の表面を切削するバイトを回転可能に支持するバイト手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して水平方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動させる切削送り手段と、該チャックテーブルの該保持面に対して鉛直方向に該チャックテーブルと該バイト手段とを相対移動する切り込み手段とを備えたバイト切削装置であって、
純水供給源から供給される純水と添加剤供給源から供給される添加剤とを混合して切削液を生成する混合部と、
該混合部で生成された切削液を該バイトと該チャックテーブルに保持された被加工物に供給する切削液供給ノズルと、
を具備したことを特徴とするバイト切削装置。
前記添加剤は、水に不溶な成分を０．１質量％以上含有せず、下記一般式（１）で表される単量体ユニットを５０質量％以上有するポリマーを０．００１〜５０質量％含有する請求項１記載のバイト切削装置。
前記混合部では、前記添加剤は５００倍〜１００００倍に希釈される請求項２記載のバイト切削装置。