JP2016078214A - バイト切削装置 - Google Patents

Abstract

【課題】温度差によるハイトゲージの測定誤差を防ぎ、装置構成のコスト低減を図ったバイト切削装置を提供する。【解決手段】板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置２であって、スピンドル１６の先端に装着され被加工物を切削するバイト工具２２を有するバイト切削手段と、バイト切削手段に切削液を供給する切削液供給手段と、搬入搬出領域Ａと切削領域Ｂ間の移動経路上に配設された被加工物の上面高さを測定する第１のハイトゲージ５０と、該移動経路上に配設されたチャックテーブル３０の保持面の高さを測定する第２のハイトゲージ５２と、第１のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第１の噴射ノズル５４と、第２のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第２の噴射ノズル５６と、を備え、第１の噴射ノズルと第２の噴射ノズルには同じ温度の冷却液が供給され、冷却液は切削液供給手段から供給される切削液であることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、板状の被加工物を旋回切削するバイトホイールを有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物がある。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よばれる実装技術が実用化されている。

フリップチップボンディングでは、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必要がある。バンプを所望の高さに揃える方法としては、一般的に研削が用いられている。しかし、バンプを研削すると、バンプが金等の粘りのある金属によって形成されている場合にはバリが発生し、このバリが隣接バンプと短絡するという問題がある。

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と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旋回切削して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。

半導体ウエーハ等の被加工物を高精度に切削して薄化するために、切削に際してチャックテーブルの保持面の上面高さ及び被加工物の上面高さ位置を接触式のハイトゲージを用いて検出し、検出した被加工物の上面高さ位置を基にバイトホイールに装着されたバイト工具の切刃を所定高さ位置に位置づけて被加工物を旋回切削し、被加工物を所定の厚みへと薄化している（例えば、特開２００７−０５９５２３号公報参照）。

旋回切削中の被加工物には温度管理された切削水（多くの場合純水）が常に供給され、旋回切削中の被加工物の温度はほぼ一定である。また、旋回切削後の被加工物上には切削水が多く残留しており、急激に温度が変化することがない。

しかしながら、ハイトゲージは切削領域（切削加工室）の外に配設されており、装置を稼働させた場合に発生する熱や装置が置かれた作業現場の環境の影響を受けて膨張又は収縮してしまう可能性がある。

更に、ハイトゲージはその測定対象によってそれぞれ異なる位置に配設されており、配設位置によって環境温度が異なった場合、ハイトゲージの膨張又は収縮の状態が異なり、被加工物の高さとチャックテーブルの保持面の高さとの差から算出した被加工物の厚さが不正確になってしまうという問題がある。これらの対策のために、ハイトゲージに常時冷却水を供給する方法が特開２０１３−１８４２７６号公報で提案されている。

また、旋回切削後の被加工物の表面やチャックテーブルの保持面には旋回切削によって発生した切削屑が付着していることがあり、ハイトゲージがこの切削屑の付着した部分を測定すると、切削屑の分だけ測定値に狂いが生じて正確に測定できないため、ハイトゲージによる測定時には、被加工物の表面やチャックテーブルの保持面を洗浄水により洗浄しながら測定している。

特開２００４−３１９６９７号公報 特開２００７−０５９５２３号公報 特開２０１３−１８４２７６号公報

このように、被加工物を旋回切削する際には、バイト工具（旋削工具）と被加工物とが接触する加工点に切削水を供給しながら旋回切削を行うが、切削水とハイトゲージに供給する冷却水の温度が異なると、測定を行う際に温度差から測定結果に誤差が生じてしまう可能性がある。

また、切削水と冷却水及びチャックテーブルの保持面や被加工物の表面を洗浄する洗浄水の供給手段を別々に用意することは、装置構成が複雑となりコスト高になっ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、バイト切削装置内で使用する切削水や冷却水及び洗浄水を共通化することによって、温度差によるハイトゲージの測定誤差を防ぎ、装置構成をより簡単なものとしてコストの低減を図っ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、板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋回切削する切削領域との間を移動可能に構成され、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を該搬入搬出領域と該切削領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着され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り刃を備えたバイト工具を有するバイトホイールと、を含むバイト切削手段と、該バイト切削手段に切削液を供給する切削液供給手段と、該チャックテーブルが該チャックテーブル移動手段により該搬入搬出領域と該切削領域との間を移動する移動経路上に配設された、被加工物の上面高さを測定する第１のハイトゲージと、該チャックテーブルの該移動経路上に配設された、該チャックテーブルの該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージと、該第１のハイトゲージの近傍に配設され、該第１のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第１の噴射ノズルと、該第２のハイトゲージの近傍に配設され、該第２のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第２の噴射ノズルと、を備え、該第１の噴射ノズルと該第２の噴射ノズルには同じ温度の冷却液が供給され、該冷却液は該切削液供給手段から供給される切削液である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、該第１の噴射ノズルは被加工物の表面に付着した切削屑を除去し、該第２の噴射ノズルは該チャックテーブルの保持面に付着した切削屑を除去する。

本発明のバイト切削装置によると、第１の噴射ノズルと第２の噴射ノズルには同じ温度の冷却液が供給され、この冷却液が切削液供給手段から供給されるため、切削液と冷却液を共通化することによって温度差によるハイトゲージの測定誤差を防ぐことができる。

本発明実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。 第１及び第２のハイトゲージ装着部分を示す一部断面正面図である。 本発明の要部構成部分の一部断面側面図である。

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（旋回切削ユニット）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、スピンドルハウジング１２を支持する支持部１３を介して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１４に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、支持部１３に取り付けられたスピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１６と、スピンドル１６を回転駆動する図示しないサーボモータを含んでいる。

スピンドル１６の先端部にはホイールマウント１８が固定されており、このホイールマウント１８にバイト工具（旋削工具）２２を有するバイトホイール２０が装着されている。バイト工具２２はダイヤモンドから形成された切刃をその先端に有している。

バイト切削装置２は、バイト切削ユニット１０を一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動するバイト切削ユニット送り機構２８を備えている。バイト切削ユニット送り機構２８は、ボールねじ２４とボールねじ２４の一端部に固定されたパルスモータ２６とから構成される。パルスモータ２６を駆動すると、ボールねじ２４が回転し、移動基台１４の内部に収容されたボールねじ２４のナットを介して移動基台１４が上下方向に移動される。

図３に最も良く示されるように、被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル３０は基台３２に搭載されており、基台３２に内蔵されたナットがボールねじ４０に螺合している。ボールねじ４０と、ボールねじ４０の一端に連結された図示しないパルスモータとでチャックテーブル移動機構３８を構成する。

チャックテーブル３０は、チャックテーブル移動機構３８によりＹ軸方向に移動される。チャックテーブル３０の周囲にはウォーターカバー３４が配設されており、ウォーターカバー３４とバイト切削装置２のベース４又はコラム６に渡り蛇腹３６が配設されている。

チャックテーブル３０は、チャックテーブル移動機構３８により、被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域Ａと被加工物を旋回切削する切削領域Ｂとの間をＹ軸方向に移動可能に構成されている。

４２は切削液供給ノズルであり、旋回切削中の被加工物及びバイトホイール２０に向かって切削水を供給する。切削水供給ノズル４２は、配管４４を介して切削液供給手段を構成する定温水供給装置４６に接続されている。

チャックテーブル３０が搬入搬出領域Ａと切削領域Ｂとの間を移動する移動経路を跨ぐように門型フレーム４８がベース４に固定されている。門型フレーム４８には、第１のハイトゲージ５０と第２のハイトゲージ５２が取り付けられている。

第１及び第２のハイトゲージ５０，５２はそれぞれ先端に接触針５０ａ，５２ａを有し、第１のハイトゲージ５０でチャックテーブル３０に保持された被加工物の上面高さ位置を検出し、第２のハイトゲージ５２でチャックテーブル３０の保持面の高さ位置を検出する。

門型フレーム４８には更に、第１のハイトゲージ５０の接触針５０ａに向かって冷却水を噴射する第１の噴射ノズル５４と、第２のハイトゲージ５２の接触針５２ａに向かって冷却水を噴射する第２の噴射ノズル５６が取り付けられている。

第１の噴射ノズル５４及び第２の噴射ノズル５６は、配管５８を介して定温水供給装置４６に接続されている。第１及び第２の噴射ノズル５４，５６からはバイト切削装置２の稼働中に第１及び第２のハイトゲージ５０，５２の接触針５０ａ，５２ａに向かって常時定温水供給装置４６からの冷却水が供給されている。

以上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。搬入搬出領域Ａに位置づけられたチャックテーブル３０上に被加工物１１を載置して、チャックテーブル３０で被加工物１１を吸引保持する。

次いで、チャックテーブル３０を第１及び第２のハイトゲージ５０，５２の下方に移動し、第１のハイトゲージ５０で被加工物１１の上面高さ位置を検出すると共に、第２のハイトゲージ５２でチャックテーブル３０の保持面の高さ位置と面一の枠体の上面位置を検出する。

そして、被加工物１１の上面高さ位置からチャックテーブル３０の保持面の上面高さ位置を減算することにより、被加工物１１の厚みを算出する。尚、チャックテーブル３０の保持面の高さ位置の検出はセットアップ時に一度実施すれば、被加工物毎に実施する必要はない。

この高さ位置検出ステップでは、第１及び第２の噴射ノズル５４，５６から常時冷却水が接触針５０ａ，５２ａに向かって噴射されているため、バイト切削装置２の稼働に伴う発熱や室温の温度変化に伴って第１及び第２のハイトゲージ５０，５２が熱膨張することが防止され、正確に被加工物１１の上面高さ位置及びチャックテーブル３０の保持面の高さ位置を検出することができる。

被加工物１１の厚みは被加工物１１の上面高さ位置からチャックテーブル３０の保持面の高さ位置を減算することにより算出され、算出された被加工物１１の厚みを基に、チャックテーブル３０に保持された被加工物１１の目標切削高さを設定する。

目標切削高さ設定後、図３においてチャックテーブル移動機構３８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、バイト切削ユニット送り機構２８を駆動してバイト工具２２の切刃を設定した目標切削高さまで移動して被加工物１１に切り込ませる。

そして、図１で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に保持された被加工物１１の旋回切削を実施する。切削加工は切削液供給ノズル４２から定温に管理された切削液を供給しながら実施される。

切削加工終了後、必要に応じて、チャックテーブル３０を第１及び第２のハイトゲージ５０，５２に対向する位置まで戻して、第１のハイトゲージ５０で切削後の被加工物１１の高さ位置を検出し、被加工物１１が所望の厚みまで旋回切削されたか否かを確認する。

以上詳述したように、上述した実施形態のバイト切削装置２では、バイト切削装置２の稼働中には常に切削液供給ノズル４２及び第１及び第２の噴射ノズル５４，５６に定温に管理された切削水又は冷却水が供給される。

従って、バイト切削装置２の稼働に伴う発熱や室温の温度変化に伴って第１及び第２のハイトゲージ５０，５２が熱膨張することが防止され、正確に被加工物１１の上面高さ位置を検出して被加工物１１を所望の厚みに切削できる。

２ バイト切削装置
１０ バイト切削ユニット
２０ バイトホイール
２２ バイト工具（旋削工具）
３０ チャックテーブル
４２ 切削液供給ノズル
４６ 定温水供給装置
５０ 第１のハイトゲージ
５２ 第２のハイトゲージ
５４ 第１の噴射ノズル
５６ 第２の噴射ノズル

Claims (2)

1. 板状の被加工物を旋回切削するバイト切削装置であって、
   被加工物を搬入又は搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋回切削する切削領域との間を移動可能に構成され、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を該搬入搬出領域と該切削領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、
   回転駆動されるスピンドルと、該スピンドルの先端に装着され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り刃を備えたバイト工具を有するバイトホイールと、を含むバイト切削手段と、
   該バイト切削手段に切削液を供給する切削液供給手段と、
   該チャックテーブルが該チャックテーブル移動手段により該搬入搬出領域と該切削領域との間を移動する移動経路上に配設された、被加工物の上面高さを測定する第１のハイトゲージと、
   該チャックテーブルの該移動経路上に配設された、該チャックテーブルの該保持面の高さを測定する第２のハイトゲージと、
   該第１のハイトゲージの近傍に配設され、該第１のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第１の噴射ノズルと、
   該第２のハイトゲージの近傍に配設され、該第２のハイトゲージに向けて冷却液を噴射する第２の噴射ノズルと、を備え、
   該第１の噴射ノズルと該第２の噴射ノズルには同じ温度の冷却液が供給され、該冷却液は該切削液供給手段から供給される切削液であることを特徴とするバイト切削装置。
2. 該第１の噴射ノズルは被加工物の表面に付着した切削屑を除去し、該第２の噴射ノズルは該チャックテーブルの該保持面に付着した切削屑を除去することを特徴とする請求項１記載のバイト切削装置。