JP2016120569A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】旋削加工時に発生する加工屑の被加工物への付着を防止できる加工装置を提供する。
【解決手段】板状の被加工物（１１）に旋削加工を施す加工装置（２）であって、被加工物を保持する保持面（６ａ）を備えたチャックテーブル（６）と、チャックテーブルを移動させるチャックテーブル移動手段と、被加工物を旋削する旋削工具（３８）を備えた旋削ユニット（３０）と、旋削ユニットをチャックテーブルの保持面と垂直な方向に移動させる垂直送り手段（１２）と、旋削加工時に被加工物と旋削工具とが接触する加工点に加工液を供給する加工液噴射ノズル（４４）と、旋削加工時に発生する加工屑と加工液とを吸引する吸引手段（４６）と、を備え、吸引手段は、旋削ユニットに向けて開口した開口部（４８ａ）を有し旋削ユニットを挟んで加工液噴射ノズルの反対側に配設された吸引部（４８）を有する構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、板状の被加工物を旋回切削する加工装置に関する。

半導体チップを基板等に実装する方法の１つとして、フリップチップ実装が知られている。フリップチップ実装では、半田等でなるバンプ（突起）を表面の電極上に備えたフリップチップと呼ばれる半導体チップを製造し、このバンプを基板の電極等と接合する。フリップチップ実装では、金属ワイヤ等を用いることなく電気的な接続を実現するので、ワイヤ・ボンディング等の方法と比べて半導体チップの実装に要する面積を縮小できる。

ところで、上述したバンプの高さにばらつきがあると、半導体チップと基板との接続に問題が発生し易い。そこで、半導体ウェーハの表面側にバンプを設けた後には、通常、半導体ウェーハを半導体チップへと分割する前に、バンプの高さを揃えるための加工を施している。

しかしながら、延性のある金属等の材料は、応力を加えると塑性的に引き延ばされてしまうので、大きな応力の加わり易い研削等の方法でバンプを適切に加工するのは容易でない。そのため、バンプの加工には、応力の加わり難い旋回切削（旋削、バイト切削）等の方法を用いるのが一般的になっている（例えば、特許文献１参照）。

バンプを加工する際には、例えば、加工装置（旋削装置）が備えるチャックテーブルに半導体ウェーハの裏面側を吸引保持させて、旋削ホイール（旋削工具）に固定されたダイヤモンド等のバイト（切り刃）をバンプと接触する高さに位置付ける。この状態で、旋削ホイールを回転させながらチャックテーブルを水平方向に移動させれば、バイトとの接触でバンプを旋削加工できる。

特開２００３−１１０５３６号公報

ところで、上述のようにバンプを旋削加工すると、発生した加工屑が半導体ウェーハの表面側に飛散する。発生した加工屑の大部分は、加工時に供給される純水等の加工液で洗い流されるが、一部は洗い流されずに残り、半導体ウェーハに付着してしまうことがあった。

本発明はかかる問題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、旋削加工時に発生する加工屑の被加工物への付着を防止できる加工装置を提供することである。

本発明によれば、板状の被加工物に旋削加工を施す加工装置であって、被加工物を搬入または搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋削加工する加工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備えた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加工領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、モータによって回転駆動される回転スピンドル、該回転スピンドルを回転可能に保持するスピンドルハウジング、該回転スピンドルに取り付けられた工具装着部材、及び該工具装着部材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旋削する旋削工具を備えた旋削ユニットと、該旋削ユニットを該チャックテーブルの該保持面と垂直な方向に移動させる垂直送り手段と、旋削加工時に被加工物と該旋削工具とが接触する加工点に加工液を供給する加工液噴射ノズルと、旋削加工時に発生する加工屑と該加工液とを吸引する吸引手段と、を備え、該吸引手段は、該旋削ユニットに向けて開口した開口部を有し該旋削ユニットを挟んで該加工液噴射ノズルの反対側に配設された吸引部と、該吸引部に吸引力を伝える吸引源と、該吸引源と該吸引部とを繋ぐ吸引経路と、を有することを特徴とする加工装置が提供される。

本発明において、該チャックテーブルが移動する移動経路上の該加工領域を挟んで互いに平行に立設する一対の脚部と、該一対の脚部を該移動経路と直交する水平方向に繋ぐ梁部と、を有し、該チャックテーブルの移動を許容する開口を備え該旋削ユニットを支持する門型の支持手段と、該門型の支持手段に配設され該旋削ユニットを該梁部に沿って該移動経路と直交する水平方向に移動させる水平移動手段と、を備え、該吸引部は、該スピンドルハウジングに固定され、該旋削ユニットとともに移動することが好ましい。

本発明に係る加工装置は、旋削ユニットに向けて開口した開口部を有し旋削ユニットを挟んで加工液噴射ノズルの反対側に配設された吸引部と、吸引部に吸引力を伝える吸引源と、吸引源と吸引部とを繋ぐ吸引経路と、を有する吸引手段を備えるので、旋削加工時に発生する加工屑を吸引手段で吸引して、加工屑の被加工物への付着を防止できる。

加工装置を模式的に示す図である。 吸引ユニットを模式的に示す図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、被加工物が旋削加工される様子を模式的に示す平面図である。 被加工物が旋削加工される様子を模式的に示す一部断面側面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る加工装置を模式的に示す図である。本実施形態の加工装置（旋削装置）２は、各構造が搭載される直方体状の基台４を備えている。基台４の上面には、Ｘ軸方向（前後方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。

開口４ａ内には、平面視で矩形状に形成された半導体ウェーハ等の被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル６、チャックテーブル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（チャックテーブル移動手段）（不図示）、及びＸ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー８が設けられている。

Ｘ軸移動機構は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレールを備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブルがスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブルの下面側には、ナット部が設けられており、このナット部には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジが螺合されている。

Ｘ軸ボールネジの一端部には、Ｘ軸パルスモータが連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジを回転させることにより、Ｘ軸移動テーブルはＸ軸ガイドレールに沿ってＸ軸方向に移動する。

Ｘ軸移動機構のＸ軸移動テーブル上には、被加工物１１を吸引保持するチャックテーブル６が設けられている。このチャックテーブル６は、上述したＸ軸移動機構によって、被加工物１１が搬入又は搬出される前方の搬入搬出領域と、被加工物１１が旋削加工される後方の加工領域との間を移動する。

チャックテーブル６の上面は、ウェーハ１１を吸引保持する保持面６ａとなっている。保持面６ａには、チャックテーブル６の内部に形成された流路を通じて吸引源（不図示）の負圧が作用する。

基台４の上面には、門型の支持構造（支持手段）１０が開口４ａを跨ぐように配置されている。この支持構造１０は、チャックテーブル６の移動経路上に位置する加工領域を挟むように立設され互いに平行な一対の脚部１０ａと、一対の脚部１０ａをチャックテーブル６の移動経路と直交するＹ軸方向（左右方向、水平方向）に繋ぐ梁部１０ｂとを含む。

すなわち、支持構造１０の下部には開口が形成されており、チャックテーブル６のＸ軸方向への移動が許容されている。梁部１０ｂの前面には、ＹＺ軸移動機構（水平移動手段、垂直送り手段）１２が設けられている。

ＹＺ軸移動機構１２は、梁部１０ｂの前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１４を備えている。Ｙ軸ガイドレール１４には、Ｙ軸移動プレート１６がスライド可能に設置されている。

Ｙ軸移動プレート１６の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１４と平行なＹ軸ボールネジ１８が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ１８の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２０が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２０でＹ軸ボールネジ１８を回転させれば、Ｙ軸移動プレート１６は、Ｙ軸ガイドレール１４に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート１６の表面（前面）には、Ｚ軸方向（鉛直方向）に平行な一対のＺ軸ガイドレール２２が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２２には、Ｚ軸移動プレート２４がスライド可能に設置されている。

Ｚ軸移動プレート２４の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２２と平行なＺ軸ボールネジ２６が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ２６の一端部には、Ｚ軸パルスモータ２８が連結されている。Ｚ軸パルスモータ２８でＺ軸ボールネジ２６を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２４は、Ｚ軸ガイドレール２２に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート２４の表面（前面）には、被加工物１１を旋削加工する旋削ユニット３０が設けられている。旋削ユニット３０は、Ｚ軸移動プレート２４に固定されたスピンドルハウジング３２を備えている。スピンドルハウジング３２には、回転軸を構成する回転スピンドル３４（図４参照）が回転可能に保持されている。

回転スピンドル３４の下端部には、円盤状のホイールマウント（工具装着部材）３６が固定されており、このホイールマウント３６には、旋削ホイール（旋削工具）３８が装着されている。

旋削ホイール３８は、アルミニウム、ステンレス等の金属材料で形成されたホイール基台３８ａを備えている。ホイール基台３８ａの下面には、ダイヤモンド等でなるバイト（切り刃）３８ｂが固定されている。回転スピンドル３４の上端側には、モータ（不図示）が連結されており、旋削ホイール３８は、モータから伝達される回転力で回転する。

旋削ユニット３０は、上述したＹＺ軸移動機構１２によって、チャックテーブル６の移動経路と直交するＹ軸方向に移動し、また、チャックテーブル６の保持面６ａに垂直なＺ軸方向に移動する。例えば、チャックテーブル６で吸引保持した被加工物１１と接触する高さにバイト３８ｂを位置付けて、旋削ホイール３８を回転させながらチャックテーブル６を加工領域に移動させることで、被加工物１１の上面側を旋削加工できる。

Ｙ軸方向において旋削ユニット３０と隣接する位置には、加工液供給ユニット４０が設けられている。加工液供給ユニット４０は、旋削ユニット３０のスピンドルハウジング３２に固定された支持アーム４２と、支持アーム４２の旋削ホイール３８側に配置された加工液噴射ノズル４４（図４参照）とを含む。

加工液噴射ノズル４４は、純水等の加工液を供給する加工液供給源（不図示）と接続されており、被加工物１１と旋削ホイール３８のバイト３８ｂとが接触する加工点に向けて加工液を噴射する。この加工液噴射ノズル４４で加工点に加工液を供給することにより、旋削加工時に発生する加工屑を洗い流すことができる。

旋削ユニット３０に対して加工液供給ユニット４０と反対側の位置には、旋削加工時に発生する加工屑と加工液とを吸引する吸引ユニット（吸引手段）４６が設けられている。図２は、吸引ユニット４６を模式的に示す図である。

図２に示すように、吸引ユニット４６は、旋削ユニット３０を挟んで加工液噴射ノズル４４の反対側に設けられた吸引部４８を含んでいる。吸引部４８は、旋削ホイール３８（旋削ユニット３０）に向けて開口した開口部４８ａを有し、旋削ホイール３８の側方を覆うように切り欠かれた箱状に形成されている。

吸引部４８は、吸引ダクト（吸引経路）５０を介して吸引源５２に接続されている。この吸引源５２によって、開口部４８ａの内側に形成される吸引空間に負圧が発生し、旋削加工によって発生する加工屑が加工液とともに吸引される。なお、吸引部４８は、スピンドルハウジング３２に固定されており、旋削ユニット３０とともにＹ軸方向及びＺ軸方向に移動する。

次に、上述した加工装置２で被加工物１１が旋削加工される様子について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、被加工物１１が旋削加工される様子を模式的に示す平面図である。

被加工物１１を旋削加工する際には、まず、チャックテーブル６を搬入搬出領域に位置付けて、保持面６ａに被加工物１１を載置する。その後、保持面６ａに吸引源の負圧を作用させて、被加工物１１をチャックテーブル６で吸引保持する。

次に、ＹＺ軸移動機構１２によりバイト３８ｂを被加工物１１と接触する高さに位置付け、図３（Ａ）に示すように旋削ホイール３８を回転させる。この状態で、Ｘ軸移動機構によりチャックテーブル６を加工領域に移動させれば、被加工物１１の上面側が旋削加工される。なお、旋削加工によって発生する加工屑の大部分は、旋削ユニット３０を挟んで加工液供給ユニット４０（加工液噴射ノズル４４）の反対側に飛散する。

図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、本実施形態の被加工物１１は、平面視において旋削ユニット３０より大きくなっている。そのため、上述のようにＹ軸方向のある位置に旋削ユニット３０を位置付けて被加工物１１を旋削加工した後には、図３（Ｂ）に示すように、Ｙ軸方向における旋削ユニット３０の位置を変更して被加工物１１を再び旋削加工する。これにより、被加工物１１の上面側全体を旋削加工できる。

図４は、被加工物１１が旋削加工される様子を模式的に示す一部断面側面図である。図４に示すように、被加工物１１を旋削加工する際には、被加工物１１とバイト３８ｂとが接触する加工点に向けて加工液噴射ノズル４４から加工液を噴射する。なお、図４では、噴射される加工液の流れを矢印Ａ１で示している。

本実施形態の加工装置２では、被加工物１１を旋削加工する際に、吸引源５２によって吸引部４８の吸引空間に負圧を発生させる。その結果、旋削加工によって加工点で発生する加工屑は、加工液噴射ノズル４４から噴射された加工液とともに吸引部４８の開口部４８ａにおいて吸引される。図４では、吸引される加工液及び加工屑の流れを矢印Ａ２で示している。

なお、被加工物１１の旋削加工時において、吸引部４８の下面は、被加工物１１の上面から１ｍｍ〜３ｍｍ上方、好ましくは１．５ｍｍ〜２ｍｍ上方に位置付けられる。これにより、吸引部４８を被加工物１１に接触させることなく十分な吸引力を加工点に作用させ、加工液及び加工屑を被加工物１１から適切に除去できる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置２は、旋削ユニット３０に向けて開口した開口部４８ａを有し旋削ユニット３０を挟んで加工液噴射ノズル４４の反対側に配設された吸引部４８と、吸引部４８に吸引力を伝える吸引源５２と、吸引源５２と吸引部４８とを繋ぐ吸引経路５０と、を有する吸引ユニット（吸引手段）４６を備えるので、旋削加工時に発生する加工屑を吸引ユニット４６で吸引して、加工屑の被加工物１１への付着を防止できる。

なお、本発明は上記実施形態の記載に限定されず、種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、平面視において旋削ユニット３０より大きい被加工物１１を旋削加工できるように構成された加工装置２について説明しているが、本発明の加工装置は、平面視において旋削ユニットより小さい被加工物のみを旋削加工できるように構成されてもよい。

その他、上記実施形態に係る構成、方法等は、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施できる。

２ 加工装置（旋削装置）
４ 基台
４ａ 開口
６ チャックテーブル
６ａ 保持面
８ 防塵防滴カバー
１０ 支持構造（支持手段）
１０ａ 脚部
１０ｂ 梁部
１２ ＹＺ軸移動機構（水平移動手段、垂直送り手段）
１４ Ｙ軸ガイドレール
１６ Ｙ軸移動プレート
１８ Ｙ軸ボールネジ
２０ Ｙ軸パルスモータ
２２ Ｚ軸ガイドレール
２４ Ｚ軸移動プレート
２６ Ｚ軸ボールネジ
２８ Ｚ軸パルスモータ
３０ 旋削ユニット（旋削手段）
３２ スピンドルハウジング
３４ 回転スピンドル
３６ ホイールマウント（工具装着部材）
３８ 旋削ホイール（旋削工具）
３８ａ ホイール基台
３８ｂ バイト（切り刃）
４０ 加工液供給ユニット
４２ 支持アーム
４４ 加工液噴射ノズル
４６ 吸引ユニット（吸引手段）
４８ 吸引部
４８ａ 開口部
５０ 吸引ダクト（吸引経路）
５２ 吸引源

Claims (2)

1. 板状の被加工物に旋削加工を施す加工装置であって、
   被加工物を搬入または搬出する搬入搬出領域と被加工物を旋削加工する加工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備えた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加工領域との間で移動させるチャックテーブル移動手段と、
   モータによって回転駆動される回転スピンドル、該回転スピンドルを回転可能に保持するスピンドルハウジング、該回転スピンドルに取り付けられた工具装着部材、及び該工具装着部材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旋削する旋削工具を備えた旋削ユニットと、
   該旋削ユニットを該チャックテーブルの該保持面と垂直な方向に移動させる垂直送り手段と、
   旋削加工時に被加工物と該旋削工具とが接触する加工点に加工液を供給する加工液噴射ノズルと、
   旋削加工時に発生する加工屑と該加工液とを吸引する吸引手段と、を備え、
   該吸引手段は、該旋削ユニットに向けて開口した開口部を有し該旋削ユニットを挟んで該加工液噴射ノズルの反対側に配設された吸引部と、該吸引部に吸引力を伝える吸引源と、該吸引源と該吸引部とを繋ぐ吸引経路と、を有することを特徴とする加工装置。
2. 該チャックテーブルが移動する移動経路上の該加工領域を挟んで互いに平行に立設する一対の脚部と、該一対の脚部を該移動経路と直交する水平方向に繋ぐ梁部と、を有し、該チャックテーブルの移動を許容する開口を備え該旋削ユニットを支持する門型の支持手段と、
   該門型の支持手段に配設され該旋削ユニットを該梁部に沿って該移動経路と直交する水平方向に移動させる水平移動手段と、を備え、
   該吸引部は、該スピンドルハウジングに固定され、該旋削ユニットとともに移動することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。