JP2013107145A - 被加工物のバイト切削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物毎にバイト工具が過度に切り込むことを防止して、被加工物の被切削面の品質悪化やバイト工具に生じる欠けや異常磨耗を防止する被加工物のバイト切削方法を提供する。
【解決手段】チャックテーブル３２で保持された被加工物１１の第１領域１７ａの上面高さと第２領域１９ａの上面高さをそれぞれ複数点において検出し、第２領域の上面高さの最高位置から第１領域の上面高さの最低位置を減じた値を余剰厚みとして算出する。そして、バイト切削工具が一回の回転で被加工物に切り込める最大切り込み量と余剰厚みとから余剰厚みを除去するのに必要な切削回数を算出し、この切削回数に基づいてバイト切削工具を動作させ余剰厚みを除去し、更にバイト切削工具を動作させて被加工物を切削し、最低位置から所定厚み減じた厚みに被加工物を切削加工する。
【選択図】図５

Description

本発明は、表面に第１の厚みを有する第１領域と第２の厚みを有する第２領域とを備えた被加工物をバイト切削ユニットで切削して被加工物を所定の厚みに形成する被加工物のバイト切削方法に関する。

特開２００９−１７２７２３号公報に記載されたようなバイト切削装置では、所定高さに位置付けられたバイト工具を回転させつつ被加工物とバイト工具とを水平方向に相対移動させて被加工物をバイト工具で切削している。

このようなバイト切削装置で切削加工される被加工物としては、デバイス表面に形成された複数のバンプを有する半導体ウエーハが挙げられる。このような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ため、バイト切削装置で封止樹脂とともにバンプを切削してバンプを一様な高さに揃えている。

バイト切削装置で切削加工するのに適した他の被加工物として、表面に第１の厚みを有する第１領域と第２の厚みを有する第２領域とを備えた被加工物が挙げられる。このような被加工物の一例として、貫通電極形成用パターンとしてレジスト膜が表面に被覆されるとともに、内部に所定深さの貫通電極が埋め込まれた被加工物があり、レジスト膜上面に比べて貫通電極の上面が低い位置に形成されている。

特開２００９−１７２７２３号公報

表面に第１の厚みを有する第１領域と該第１の厚みより厚い第２の厚みを有する第２領域とを備えた被加工物をバイト切削装置で切削して、第１の厚みから所定厚みを減じた厚さに被加工物を形成しようとすると、第２領域ではバイト工具は深く切り込み被切削面の品質が悪化する上、バイト工具の切削刃が異常に磨耗したり、欠けたりする恐れがある。

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、被加工物毎にバイト工具が過度に切り込むことを防止して、被加工物の被切削面の品質悪化やバイト工具に生じる欠けや異常磨耗を防止する被加工物のバイト切削方法を提供することである。

本発明によると、表面に第１の厚みを有する第１領域と該第１の厚みより厚い第２の厚みを有する第２領域とを有した被加工物の表面側をバイト切削手段で切削して、該第１の厚みから所定厚み減じた厚みに被加工物を形成する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で保持された被加工物の該第１領域の上面高さ位置と該第２領域の上面高さ位置とをそれぞれ複数点において検出する高さ位置検出ステップと、該高さ位置検出ステップで検出した複数の該第２領域の上面高さ位置のうちの最高位置から該高さ位置検出ステップで検出した複数の該第１領域の上面高さ位置のうちの最低位置を減じた値を余剰厚みとして算出する厚み算出ステップと、該厚み算出ステップを実施した後、該バイト切削手段が一回の回転で被加工物に切り込める最大切り込み量と該余剰厚みとから、該余剰厚みを除去するのに必要な切削回数を算出する切削回数算出ステップと、該切削回数算出ステップを実施した後、該切削回数算出ステップで算出した該切削回数に基づいて余剰除去用切削条件で該バイト切削手段を動作させ該余剰厚みを除去する余剰厚み除去ステップと、該余剰厚み除去ステップを実施した後、被加工物切削用切削条件で該バイト切削手段を動作させて被加工物を切削し、該最低位置から該所定厚みを減じた厚みに被加工物を形成する被加工物切削ステップと、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。

本発明の被加工物のバイト切削方法では、第２領域の最高位置と第１領域の最低位置とから余剰厚みを算出する。そして、バイト工具が一回の回転で被加工物に切り込める最大切り込み量と余剰厚みとから切削回数を算出して、余剰厚みを余剰除去用切削条件で算出した切削回数だけ切削して余剰厚みを切削除去した後、被加工物を被加工物切削用切削条件で切削するため、被加工物にバイト工具が過度に切り込むことが防止され、被加工物の被切削面の品質悪化やバイト工具に生じる欠けや異常磨耗を防止することができる。

本発明のバイト切削方法を実施するのに適したバイト切削装置の全体斜視図である。 切削送りユニットの斜視図である。 被加工物の一例の縦断面図である。 保持ステップを示す一部断面側面図である。 高さ位置検出ステップを示す一部断面側面図である。 厚み算出ステップを示す一部断面側面図である。 切削回数算出ステップを示す拡大断面図である。 余剰厚み切削ステップ後の被加工物の断面図である。 被加工物切削ステップを説明する断面図である。 第２実施形態の高さ位置検出ステップを示す一部断面側面図である。 第２実施形態の所定厚み算出ステップを説明する一部断面側面図である。 被加工物の切削ステップを示す模式図である。

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、本発明に係る被加工物のバイト切削方法を実施するのに適したバイト切削装置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スピンドル２２（図１２参照）と、スピンドル２２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とを含んでいる。バイトホイール２５にはバイト工具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（切り込み手段）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機構２８が配設されている。チャックテーブル機構２８は、図２に示すように、支持基台３０と、支持基台３０に回転自在に配設されたチャックテーブル３２を含んでいる。チャックテーブル機構２８は更に、ウォーターカバー３４を備えている。

チャックテーブル３２は、切削送り機構（切削送り手段）３６により図１でＹ軸方向に往復移動される。切削送り機構３６は、ボールねじ３８と、ボールねじ３８のねじ軸４０の一端に連結されたパルスモータ４２とから構成される。

パルスモータ４２をパルス駆動すると、ボールねじ３８のねじ軸４０が回転し、このねじ軸４０に螺合した図示しないナットを有する支持基台３０が、一対のガイドレール４４にガイドされて切削装置２のＹ軸方向（前後方向）に移動する。

よって、チャックテーブル３２もパルスモータ４２の回転方向に応じて、前後方向に移動する。図１に示されているように、図２に示した一対のガイドレール４４及び切削送り機構３６は蛇腹３３により覆われている。

図１を再び参照すると、ベース４を横断するようにベース４の上面に門型の取り付け部材４６が固定されている。この取り付け部材４６には、二つの高さ測定器４８，５０が搭載されている。

高さ測定器４８，５０は超音波式測定器等の非接触式測定器が好ましい。本実施形態では、２個の高さ測定器４８，５０を使用しているが、高さ位置測定器を１つだけ設けるようにしてもよい。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット５２と、第２のウエーハカセット５４と、ウエーハ搬送ロボット５６と、複数の位置決めピン６０を有する位置決め機構５８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）６２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）６４と、スピンナ洗浄ユニット６６が配設されている。

次に、図３乃至図１２を参照して、本発明実施形態に係る被加工物のバイト切削方法について説明する。図３を参照すると、本発明のバイト切削方法で切削するのに適した被加工物１１の断面図が示されている。

被加工物１１は半導体ウエーハ１３を含んでおり、半導体ウエーハ１３の表面には複数のデバイス１５が形成されているとともに、貫通電極形成用パターンとしてレジスト膜１９が被覆されている。レジスト膜１９にはパターン露光及び現像により、各デバイス１５に対応して複数の貫通孔が形成されており、各貫通孔中に貫通電極（銅ポスト）１７が埋め込まれている。

貫通電極１７の上面の高さはレジスト膜１９の上面の高さより低く形成されている。即ち、被加工物１１はその表面に第１の厚みを有する第１領域１７ａと、第１の厚みより厚い第２の厚みを有する第２領域１９ａを有している。

本実施形態の被加工物１１のバイト切削方法では、まず図４に示すように、チャックテーブル３２の保持面３２ａで被加工物１１の裏面側を吸引保持して被加工物１１の表面を露出させる保持ステップを実施する。

保持ステップを実施した後、図５に示すように、チャックテーブル３２で保持された被加工物１１の第１領域１７ａの上面高さ位置と第２領域１９ａの上面高さ位置とを、高さ測定器４８及び５０を横方向（Ｘ軸方向）に移動することにより、それぞれ複数点において検出する高さ位置検出ステップを実施する。

本実施形態では、高さ位置の検出の迅速化を測るため、高さ測定器４８で被加工物１１の中心から右側の高さ位置を測定し、高さ測定器５０で中心から左側の高さ位置を測定している。

高さ位置の検出方法はこれに限定されるものではなく、例えば高さ測定器４８で第１領域１７ａの高さ位置を測定し、高さ測定器５０で第２領域１９ａの高さ位置を測定するようにしてもよい。

次いで、図６に示すように、高さ位置検出ステップで検出した複数の第２領域１９ａの上面高さ位置のうちの最高位置ｈ１から高さ位置検出ステップで検出した複数の第１領域１７ａの上面高さ位置のうちの最低位置ｈ２を減じた値を余剰厚みｔ１として算出する（厚み算出ステップ）。

厚み算出ステップを実施した後、図７に示すように、バイト切削ユニット１０が一回の回転で被加工物に切り込める最大切り込み量ｈと余剰厚みｔ１とから、余剰厚みｔ１を除去するのに必要な切削回数Ｎを算出する（切削回数算出ステップ）。即ち、余剰厚みｔ１を最大切り込み量ｈで割ることにより切削回数Ｎを算出する。

切削回数算出ステップを実施した後、切削回数算出ステップで算出した切削回数Ｎだけ余剰除去用切削条件でバイト切削ユニット１０を動作させ、余剰厚みｔ１を除去する余剰厚み切削ステップを実施する。

この余剰厚み切削ステップでは、図１２に示すように、スピンドル２２を約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイト切削ユニット送り機構１８を駆動してバイト工具２６の切削刃２６ａを被加工物１１に最大切り込み量ｈで切り込ませる。

そして、チャックテーブル３２を矢印Ｙ方向に例えば１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、被加工物１１を切削する。この切削加工時には、チャックテーブル３２は回転させずにＹ軸方向に加工送りする。

一回の切削加工が完了すると、チャックテーブル３２をＹ軸方向に移動して元の位置に戻し、最大切り込み量ｈの切削をＮ−１回繰り返し、最後の切削加工では最大切り込み量ｈ未満の切り込み量で切削を遂行して、余剰厚みｔ１を除去する。余剰厚み除去ステップ完了後の被加工物１１が図８に示されている。

余剰厚み除去ステップを実施した後、図９に示すように、被加工物切削用切削条件でバイト切削ユニット１０を動作させて被加工物１１を切削し、被加工物１１を最低位置ｈ２から所定厚みｔ２減じた厚みに形成する被加工物切削ステップを実施する。

この被加工物切削ステップは、図１２を参照して説明した余剰厚み除去ステップと同様に実施する。被加工物切削用切削条件は余剰除去用切削条件と同一でも良いし、異なる切削条件でもよい。所定厚みｔ２が最大切り込み量ｈより厚い場合には、被加工物１１を複数回数切削する。

余剰厚み除去ステップ及び被加工物切削ステップとも、切削回数の余り分は最初、途中、最後の何れで加工してもよい。最終の切削ステップでは、チャックテーブル３２の送り速度を遅くするのが好ましい。

次に、図１０及び図１１を参照して、切り残し量を制御して被加工物１１を仕上げ厚みに形成する本発明第２実施形態の被加工物のバイト切削方法について説明する。本実施形態の高さ位置検出ステップでは、図１０に示すように、高さ測定器４８でチャックテーブル３２の保持面３２ａの高さ位置を検出する。

そして、高さ測定器５０を被加工物１１に沿って移動させながら被加工物１１の高さ位置を複数点において測定し、被加工物１１の最高位置ｈ１と最低位置ｈ２を検出する。

次いで、図１１に示すように、最高位置ｈ１から最低位置ｈ２を減じた値を余剰厚みｔ１として算出し、測定した最低位置ｈ２から仕上げ厚みｔ３を減じた値を所定厚みｔ２として算出する。

そして、余剰厚み除去ステップで上述した第１実施形態と同様にバイト切削ユニット１０を複数回動作させて余剰厚みｔ１を除去し、被加工物切削ステップで被加工物１１を所定厚みｔ２だけ切削し、被加工物１１を仕上げ厚みｔ３に仕上げる。

上述した実施形態の被加工物のバイト切削方法では、被加工物１１の第２領域１９ａの最高位置ｈ１と第１領域１７ａの最低位置ｈ２とから余剰厚みｔ１を算出する。そして、バイト工具２６が一回の回転で被加工物１１に切り込める最大切り込み量ｈ１と余剰厚みｔ１とから切削回数Ｎを算出して、余剰厚みｔ１を余剰除去用切削条件で切削除去した後、被加工物１１を被加工物切削用切削条件で切削するため、被加工物１１にバイト工具２６が過度に切り込むことが防止され、被加工物１１の被切削面の品質悪化やバイト工具２６に生じる欠けや異常磨耗を防止することができる。

２ バイト切削装置
１０ バイト切削ユニット
１１ 被加工物
１３ 半導体ウエーハ
１５ デバイス
１７ 銅ポスト
１７ａ 第１領域
１８ バイト切削ユニット送り機構
１９ レジスト
１９ａ 第２領域
３２ チャックテーブル
４８，５０ 高さ測定器

Claims (1)

1. 表面に第１の厚みを有する第１領域と該第１の厚みより厚い第２の厚みを有する第２領域とを有した被加工物の表面側をバイト切削手段で切削して、該第１の厚みから所定厚み減じた厚みに被加工物を形成する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で保持された被加工物の該第１領域の上面高さ位置と該第２領域の上面高さ位置とをそれぞれ複数点において検出する高さ位置検出ステップと、
   該高さ位置検出ステップで検出した複数の該第２領域の上面高さ位置のうちの最高位置から該高さ位置検出ステップで検出した複数の該第１領域の上面高さ位置のうちの最低位置を減じた値を余剰厚みとして算出する厚み算出ステップと、
   該厚み算出ステップを実施した後、該バイト切削手段が一回の回転で被加工物に切り込める最大切り込み量と該余剰厚みとから、該余剰厚みを除去するのに必要な切削回数を算出する切削回数算出ステップと、
   該切削回数算出ステップを実施した後、該切削回数算出ステップで算出した該切削回数に基づいて余剰除去用切削条件で該バイト切削手段を動作させ該余剰厚みを除去する余剰厚み除去ステップと、
   該余剰厚み除去ステップを実施した後、被加工物切削用切削条件で該バイト切削手段を動作させて被加工物を切削し、該最低位置から該所定厚みを減じた厚みに被加工物を形成する被加工物切削ステップと、
   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。

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