JP2013158842A

JP2013158842A - 被加工物のバイト切削方法

Info

Publication number: JP2013158842A
Application number: JP2012019683A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Koike; 和裕小池; Masayuki Kawase; 雅之川瀬; Takashi Mori; 俊森
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-01
Filing date: 2012-02-01
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】バイト工具の切削刃のチッピングや摩滅が抑制され、引きずられる切り屑による被加工面の傷の発生を抑制可能な被加工物のバイト切削方法を提供する。
【解決手段】被加工物１１を先端に切削刃を有するバイト工具５４が装着されたバイトホイール２５で切削する被加工物のバイト切削方法であって、バイトホイールを保持面と平行な面で回転させつつ被加工物に該切削刃を当接させた状態でチャックテーブル３０と該バイトホイールとを加工送り方向に相対的に直線移動させ、被加工物を平坦に切削する。該バイトホイールに装着された該バイト工具が被加工物に接触しているときに該チャックテーブルの中心を通過する加工送り方向の直線上での、該バイト工具の該切削刃のすくい面５６ａと該加工送り方向とがなす角が鋭角を形成するとともに、該すくい面が該加工送り方向上流側に向かって傾斜するように該バイト工具が該バイトホイールに取り付けられている。
【選択図】図６

Description

本発明は、被加工物のバイト切削方法に関する。

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、一定以上のバンプ高さが必要となる。

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、バイトホイールを用いてバンプを削り取る方法が例えば特開２００４−３１９６９７号公報で提案されている。

バイトホイールは、ホイール基台と、ホイール基台に配設された切削刃を含むバイトユニットとを備え、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を遂行する。

特開２００１−００７１３５号公報特開２００４−３１９６９７号公報

ところが、従来のバイトホイールを備えたバイト切削装置では、バイトホイールの回転方向に対してほぼ垂直に切削刃のすくい面が設定されて旋回切削が行われていた。そのため、切削によって発生する切り屑がすくい面によってせき止められて切削刃に付着し易い。

切り屑が切削刃に付着すると、切削による熱がこもり易くなって切削刃が高温に加熱され、加熱により劣化した切削刃が欠け易くなり、切削刃のチッピングや摩滅が多く発生してしまうという問題があった。また、切り屑の付着した切削刃で加工を継続すると、切り屑により切削面に引きずり跡が刻まれてしまうという問題もある。

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、バイト工具の切削刃のチッピングや摩滅が抑制され、引きずられる切り屑による被加工面の傷の発生を抑制可能な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、被加工物を先端に切削刃を有するバイト工具が装着されたバイトホイールで切削する被加工物のバイト切削方法であって、被加工物をチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、該バイトホイールを該保持面と平行な面で回転させつつ被加工物に該切削刃を当接させた状態で該チャックテーブルと該バイトホイールとを加工送り方向に相対的に直線移動させ、被加工物を平坦に切削する切削ステップと、を具備し、回転する該バイトホイールに装着された該バイト工具が被加工物に接触しているときに該チャックテーブルの中心を通過する加工送り方向の直線上での、該バイト工具の該切削刃のすくい面と該加工送り方向とがなす角が鋭角を形成するとともに、該すくい面が該加工送り方向上流側に向かって傾斜するように該バイト工具が該バイトホイールに取り付けられている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。

好ましくは、すくい面と加工送り方向とのなす角は１０〜４５度の範囲内である。

本発明のバイト切削方法によると、切削刃のすくい面が切削方向（バイトホイールの回転方向）に対して斜めになるようにバイト工具がバイトホイールに取り付けられているため、切り屑の流れる方向をすくい面でせき止めることなく切り屑が被切削面上から排出される。その結果、切り屑が切削刃に付着しにくくなり、切削刃のチッピングや摩滅が抑制され、切削刃に引きずられる切り屑による被切削面の傷の発生も抑制することができる。

本発明のバイト切削方法で切削するのに適した半導体ウエーハの斜視図である。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斜視図である。バイトホイールの斜視図である。図４（Ａ）はバイトユニットの分解斜視図、図４（Ｂ）はバイトユニットの斜視図である。切削刃のすくい面と逃げ面とを説明する模式的側面図である。旋回切削時のチャックテーブルに保持されたウエーハとバイトホイールとの位置関係を示す模式的平面図である。旋回切削時のチャックテーブルに保持されたウエーハとバイトホイールとの位置関係を示す斜視図である。図８（Ａ）はバイト切削前の半導体ウエーハの拡大断面図、図８（Ｂ）はバイト切削後の半導体ウエーハの拡大断面図である。

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半導体ウエーハ１１の斜視図が示されている。半導体ウエーハ１１の表面においては、格子状に形成された複数のストリート（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が形成されている。

図１の拡大図に示すように、各デバイス１５の４辺には複数の突起状のバンプ１７が形成されている。これらのバンプ１７は、図８（Ａ）の拡大断面図に示すように、アンダーフィル材（合成樹脂）２３中に埋設されている。アンダーフィル材２３としては、エポキシ樹脂やベンソシクロブテン（ＢＣＢ）が使用される。

このように構成された半導体ウエーハ１１は複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１９と、デバイス領域１９を囲繞する外周余剰領域２１をその表面１１ａに有している。１１ｂは半導体ウエーハ１１の裏面である。

次に図２を参照して、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２について説明する。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３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１１の表１１ａ面に形成されたバンプ１７を樹脂２３とともに切削する。

バイトユニット２６は、図４（Ａ）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工具５４とから構成される。

シャンク５２は、バイトユニット２６がホイール基台５０に取り付けられたとき、切削方向を向いた面５２ａ（図３参照）から所定角度θ傾斜した傾斜面５２ｂを有しており、傾斜面５２ｂにはねじ穴６１が形成されている。傾斜角θは１０〜４５度の範囲内であるのが好ましい。

バイト工具５４は略直方体形状の本体５５と、本体５５の下端から突出するように本体５５にろう付け等により固着されたダイアモンド等で所定形状に形成された切削刃５６とから構成される。

バイト工具５４の本体５５には貫通穴５９が形成されており、この貫通穴５９中にねじ５８を挿入してシャンク５２の傾斜面５２ｂに形成されたねじ穴６１に螺合することにより、図４（Ｂ）に示すように、バイト工具５４がシャンク５２に取り付けられる。

図５を参照すると、ウエーハ１１を切削時の切削刃５６のすくい面と逃げ面とを説明する模式的側面図が示されている。切削刃５６はすくい面５６ａと逃げ面５６ｂを有しており、すくい面５６ａはバイト工具５４の本体５５の取付面５５ａに平行であり、更に本体５５は略直方体形状をしているため、図４（Ａ）に示すように、切削刃５６のすくい面５６ａはシャンク５２の傾斜面５２ｂと平行に取り付けられることになる。

よって、切削刃５６のすくい面５６ａはシャンク５２に切削方向を向いた面５２ａから角度θだけ傾斜することになる。図５において、矢印Ａは切削方向を概略的に示しており、６０は切り屑である。

次に、図６及び図７を参照して、本発明のバイト切削方法について説明する。図６は切削加工時のチャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１とバイトホイール２５との関係を示す模式的平面図であり、図７は切削加工時の斜視図を示している。

図６及び図７において、矢印Ｙはチャックテーブル３０の移動方向、即ち加工送り方向を示している。また、矢印Ｒはバイトホイール２５の回転方向、即ちバイト工具２４の切削方向を示している。

図４（Ａ）及び図６を観察すると明らかなように、バイト工具５４の切削刃５６のすくい面５６ａと加工送り方向Ｙとのなす角θは鋭角であり、好ましくはθは１０〜４５度の範囲内である。

また、図６から明らかなように、切削刃５６がウエーハ１１と当接しながらチャックテーブル３０の中心を通る加工送り方向の直線上に位置付けられたとき、切削刃５６のすくい面５６ａが、加工送り方向上流側に向くように加工送り方向Ｙに対してθ傾斜するように取り付けられてウエーハ１１の旋回切削が実施される。

本実施形態のバイト切削方法では、図２においてチャックテーブル移動機構を駆動してチャックテーブル３０をＹ軸方向で奥側（右側）まで移動した後、Ｙ軸方向手前側にチャックテーブル３０を引きながらチャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１の旋回切削が遂行される。よって、加工送り方向Ｙは図２でＹ軸方向の手前方向（左側）となる。

本発明のバイト切削方法では、バイトホイール２５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をアンダーフィル材２３に所定深さ切り込ませ、チャックテーブル３０をＹ軸方向手前側（図６及び図７で矢印Ｙ方向）に１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、アンダーフィル材２３とともにバンプ１７を切削する。

図６に示すように、切削刃５６のすくい面５６ａが加工送り方向Ｙに対して、或いは切削方向Ｒに対して傾斜して配設されているため、切削屑の流れる方向を切削刃５６がせき止めることがなく、切削屑６０が切削刃５６に付着しにくくなり、切削刃５６のチッピングや摩滅を抑制することができる。

従って、切削刃５６が引きずってしまう切削屑６０による被切削面の傷の発生も抑制できる。図６及び図７で、符号６２ａは切削済み領域を示しており、６２ｂは未切削領域を示している。

チャックテーブル３０に吸引保持されたウエーハ１１の下端が図６において回転する切削刃５６の取付位置を通過すると、ウエーハ１１の旋回切削が終了し、図８（Ｂ）に示すように、アンダーフィル材２３の表面は平坦となり、バンプ１７はアンダーフィル材２３とともに切削されてその高さが均一に加工される。

２バイト切削装置
１０バイト切削ユニット
１１半導体ウエーハ
１５デバイス
１７バンプ
２３アンダーフィル材
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
５０ホイール基台
５２シャンク（バイトシャンク）
５４バイト工具
５６切削刃

Claims

被加工物を先端に切削刃を有するバイト工具が装着されたバイトホイールで切削する被加工物のバイト切削方法であって、
被加工物をチャックテーブルの保持面で保持する保持ステップと、
該バイトホイールを該保持面と平行な面で回転させつつ被加工物に該切削刃を当接させた状態で該チャックテーブルと該バイトホイールとを加工送り方向に相対的に直線移動させ、被加工物を平坦に切削する切削ステップと、を具備し、
回転する該バイトホイールに装着された該バイト工具が被加工物に接触しているときに該チャックテーブルの中心を通過する加工送り方向の直線上での、該バイト工具の該切削刃のすくい面と該加工送り方向とがなす角が鋭角を形成するとともに、該すくい面が該加工送り方向上流側に向かって傾斜するように該バイト工具が該バイトホイールに取り付けられていることを特徴とする被加工物のバイト切削方法。
前記すくい面と前記加工送り方向とのなす角は１０〜４５度の範囲内である請求項１記載の被加工物のバイト切削方法。