JP2013016568A

JP2013016568A - バイト切削装置

Info

Publication number: JP2013016568A
Application number: JP2011146939A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Kawase; 雅之川瀬
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-07-01
Filing date: 2011-07-01
Publication date: 2013-01-24

Abstract

【課題】切削量の多い被加工物を切削加工するのに特に適したバイト切削装置を提供する。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブル４０と、チャックテーブル４０に保持された被加工物を切削する切削手段と、チャックテーブル４０に被加工物を搬出入する搬出入位置にチャックテーブル４０を位置付けるとともに、チャックテーブル４０に保持された被加工物を該切削手段に対して加工送りする位置付け兼加工送り手段とを備えたバイト切削装置２であって、該切削手段は、粗切削を遂行する第１のバイト２６を備えた第１の切削手段１２と、第１の切削手段１２に対して加工送り方向下流側に配設され、第１の切削手段１２で粗切削された被加工物に仕上げ切削を遂行する第２のバイト６２を備えた第２の切削手段４８と、から構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、高速回転するバイト工具によって被加工物を平坦に切削する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。半導体ウエーハのデバイス表面に形成されたバンプは一般的に樹脂封止される。

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、一定以上のバンプ高さが必要となる。

更に、ＷＬ−ＣＳＰ（Ｗａｆｅｒ−ＬｅｖｅｌＣｈｉｐＳｉｚｅＰａｃｋａｇｅ）では、ウエーハの状態で再配線層やバンプ（金属ポスト）を形成後、表面側を樹脂で封止している。

ＷＬ−ＣＳＰウエーハを切削ブレード等で各パッケージに分割すると、ウエーハを個片化したパッケージの大きさが半導体デバイスチップの大きさになるため、小型化及び軽量化の観点からも広く採用されている。

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揃えることが望まれている。バンプを所望の高さへ揃える方法として、一般的には研磨加工が採用されているが、作業時間が長いという問題があった。

この問題を解決する技術として、研削装置の研削ホイールのように高速回転するバイトホイールを用いてバンプを削り取り、バンプの高さを揃えるバイト切削装置が例えば特開２００４−３１９６９７号公報で提案されている。

特開２００１−７１３５号公報特開２００４−３１９６９７号公報特開２００６−３０３１０５号公報

ところが、バンプが樹脂に埋め込まれたウエーハのバイト切削加工では、バンプに到達するまでに相当量の樹脂を切削することになるが、フィラーを含有している封止樹脂もあるため、樹脂を切削している間にバイト工具の切刃が磨耗したりチッピングを起こしてしまい、最も重要な加工結果が求められるバンプの切削に差し掛かったときには切削能力が損なわれ、平坦な切削ができないという問題が発生していた。

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、切削量の多い被加工物を切削加工するのに特に適した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チャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段と、該チャックテーブルに被加工物を搬出入する搬出入位置に該チャックテーブルを位置付けるとともに、該チャックテーブルに保持された被加工物を該切削手段に対して加工送りする位置付け兼加工送り手段とを備えたバイト切削装置であって、該切削手段は、粗切削を遂行する第１のバイトを備えた第１の切削手段と、該第１の切削手段に対して加工送り方向下流側に配設され、該第１の切削手段で粗切削された被加工物に仕上げ切削を遂行する第２のバイトを備えた第２の切削手段と、から構成されることを特徴とするバイト切削装置が提供される。

本発明のバイト切削装置は、第１及び第２の切削手段を備えているため、予め第１の切削手段のバイト工具で粗切削を遂行し、第２の切削手段のバイト工具で仕上げ切削を遂行する。よって、第１の切削手段のバイト工具が磨耗しても、第２の切削手段のバイト工具による仕上げ切削により被加工物表面を平坦に仕上げることができる。

また、第１の切削手段のバイト工具での時間当たりの切削量を増やし、切削した面の平坦さが損なわれたとしても、第２の切削手段のバイト工具で仕上げ切削をするので良好な加工結果が得られる上、加工に要する時間を短縮することが可能になる。

図１（Ａ）は表面が樹脂封止された複数のバンプを有するウエーハの斜視図、図１（Ｂ）はその断面図である。本発明実施形態のバイト切削装置の斜視図である。第１切削ユニットでのウエーハの粗切削工程を示す模式図である。図４（Ａ）は樹脂封止されたウエーハの加工前の断面図、図４（Ｂ）は粗切削終了後の断面図、図４（Ｃ）は仕上げ切削終了後の断面図である。

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（Ａ）を参照すると、表面に複数のバンプ１７を有し、表面が樹脂封止された半導体ウエーハ１１の斜視図が示されている。図１（Ｂ）はその断面図である。

半導体ウエーハ１１の表面１１ａには、格子状に形成された複数の分割予定ライン１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されており、各デバイス１５にはデバイスの電極に接続する複数のバンプ１７が形成されている。半導体ウエーハ１１の表面１１ａはエポキシ樹脂等の封止樹脂１９で封止されている。封止樹脂１９中にはＳｉＣ等のフィラーを含んでいる場合がある。

図２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のベースであり、ベース４の中央部にはコラム６が立設されているとともに、後方にはコラム８が立設されている。コラム６の下端部には開口６ａが形成されている。

コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール１０が固定されている。この一対のガイドレール１０に沿って第１切削ユニット（第１切削手段）１２が上下方向に移動可能に装着されている。

第１切削ユニット１２は、ハウジング１４と、ハウジング１４を保持する保持部１６を有しており、保持部１６は一対のガイドレール１０に沿って上下方向に移動する移動基台１８に取り付けられている。

図３も合わせて参照すると、第１切削ユニット１２はハウジング１４中に回転可能に収容されたスピンドル２０と、スピンドル２０の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能にねじ締結されたバイトホイール２４と、スピンドル２０を回転駆動するサーボモータ３０を含んでいる。バイトホイール２４には切刃２６ａを有するバイト工具２６が着脱可能に装着されている。

バイト工具２６の切刃２６ａはダイアモンド、又はＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）から形成されている。ＣＢＮはダイアモンドに比べてその価格が１／４程度であり、経済的に有利である。第１切削ユニット１２は主に粗切削に使用されるので、切刃２６ａの材料としてＣＢＮでも十分使用に耐えられる。

バイト切削装置２は、第１切削ユニット１２を一対の案内レール１０に沿って上下方向に移動するボールねじ３２とパルスモータ３４とから構成されるバイトホイール送り機構３６を備えている。パルスモータ３４を駆動すると、ボールねじ３２が回転し、移動基台１８が上下方向に移動される。

ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、その凹部４ａにチャックテーブル機構３８が配設されている。チャックテーブル機構３８はチャックテーブル４０を備えており、図示しない移動機構により図２に示されたウエーハ搬入・搬出位置Ａと、粗切削加工領域Ｂと、仕上げ切削加工領域Ｃとの間でＹ軸方向に移動される。４２は蛇腹である。ベース４の前方側には、バイト切削装置２のオペレータが切削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。

一方、コラム８には、上下方向に伸びる一対のガイドレール４６が固定されている。この一対のガイドレール４６に沿って第２切削ユニット（第２切削手段）４８が上下方向に移動可能に装着されている。

第２切削ユニット４８は、ハウジング５０と、ハウジング５０を支持する支持部５２を有しており、支持部５２が一対のガイドレール４６に沿って上下方向に移動する移動基台５４に取り付けられている。

第２切削ユニット４８は、ハウジング５０中に回転可能に収容されたスピンドル５６と、スピンドル５６の先端に固定されたホイールマウント５８と、ホイールマウント５８に着脱可能にねじ締結されたバイトホイール６０と、スピンドル４８を回転駆動するサーボモータ６６を含んでいる。バイトホイール６０にはダイアモンドから形成された切刃を有するバイト工具６２が着脱可能に装着されている。

バイト切削装置２は、第２切削ユニット４８を一対の案内レール４６に沿って上下方向に移動するボールねじ６８とパルスモータ７０とから構成されるバイトホイール送り機構７２を備えている。パルスモータ７０を駆動すると、ボールねじ６８が回転し、移動基台５４が上下方向に移動される。

このように構成されたバイト切削装置２の切削作業について以下に説明する。図２に示すウエーハ搬入・搬出位置Ａに位置づけられたチャックテーブル４０上に、図１に示す半導体ウエーハ１１の裏面１１ｂ側を載置し、負圧吸引源を作動してウエーハ１１を吸引保持して封止樹脂１９を露出させる。次いで、チャックテーブル４０をＹ軸方向に移動して、粗切削加工領域Ｂに位置付ける。

粗切削加工領域Ｂでは、スピンドル２０を約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイトホイール送り機構３６を駆動してバイト工具２６の切刃２６ａを封止樹脂１９に所定深さ切り込ませ、チャックテーブル４０を図３で矢印Ｙ方向に例えば１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、封止樹脂１９を切削する。この切削加工時には、チャックテーブル４０は回転させずにＹ軸方向に加工送りする。

チャックテーブル４０に吸引保持されたウエーハ１１の左端がバイト工具２６の取付位置を通過すると、ウエーハ１１の切削が終了し、図４（Ｂ）に示すように、封止樹脂１９はバンプ１７に至らない位置まで切削される。

第１切削ユニット１２による粗切削が終了すると、チャックテーブル４０はコラム６に形成された開口６ａを通してＹ軸方向に移動され、仕上げ切削加工領域Ｃに位置付けられる。

仕上げ切削加工領域Ｃでは、スピンドル５６を約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイトホイール送り機構７２を駆動してバイト工具６２の切刃を封止樹脂１９に所定深さ切り込ませ、粗切削と同様に、チャックテーブル４０をＹ軸方向に約１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、封止樹脂１９とともにバンプ１７を切削する。この仕上げ切削加工時には、チャックテーブル４０は回転させずにＹ軸方向に加工送りする。

チャックテーブル４０に吸引保持されたウエーハ１１の左端がバイト工具６２の取付位置を通過すると、ウエーハ１１の切削が終了し、図４（Ｃ）に示すように、封止樹脂１９の表面は平坦となり、バンプ１７は封止樹脂１９とともに切削されてその高さが均一に加工される。

上述した実施形態では、バンプが形成された表面が樹脂封止された半導体ウエーハ１１の封止樹脂を切削する場合に、本発明のバイト切削装置２を適用した例について説明したが、被加工物はこの例に限定されるものではなく、例えば基板上に複数のＬＥＤが実装されその表面が樹脂封止された被加工物の封止樹脂を切削して、樹脂を指定の厚さにしてＬＥＤの色度を調整するような加工にも本発明のバイト切削装置２を用いると効果的である。

上述した実施形態のバイト切削装置２によると、予め第１切削ユニット１２のバイト工具２６で粗切削を遂行するため、肝心のバンプ１７の切削時には第２切削ユニット４８のバイト工具６２による仕上げ切削によって、バンプ１７を封止樹脂１９とともに切削してバンプ１７の高さを揃えることができる。

また、第１切削ユニット１２での切削で時間当たりの切削量を増やし、切削した面の平坦さが損なわれたとしても、第２切削ユニット４８のバイト工具６２で仕上げ切削をするので、良好な加工結果が得られる上、加工に要する時間を短縮することが可能となる。

更に、第１切削ユニット１２のバイト工具２６は既に磨耗していたりチッピングが発生している場合や、ダイアモンドに比較して価格的に１／４程度のＣＢＮを切刃として使用したバイト工具であっても、ある程度の切削が可能であれば採用することができ、経済的な効果も得られる。

２バイト切削装置
１１半導体ウエーハ
１２第１切削ユニット
１７バンプ
１９封止樹脂
２６バイト工具
２６ａ切刃
３６バイトホイール送り機構
４０チャックテーブル
４８第２切削ユニット
６２バイト工具
７２バイトホイール送り機構

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切削手段と、該チャックテーブルに被加工物を搬出入する搬出入位置に該チャックテーブルを位置付けるとともに、該チャックテーブルに保持された被加工物を該切削手段に対して加工送りする位置付け兼加工送り手段とを備えたバイト切削装置であって、
該切削手段は、粗切削を遂行する第１のバイトを備えた第１の切削手段と、
該第１の切削手段に対して加工送り方向下流側に配設され、該第１の切削手段で粗切削された被加工物に仕上げ切削を遂行する第２のバイトを備えた第２の切削手段と、
から構成されることを特徴とするバイト切削装置。