JP2016132045A - 加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状の被加工物に付着する加工屑を適切に除去できる加工装置を提供する。【解決手段】被加工物（１１）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搬入搬出領域と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（８）と、回転スピンドル（４２）、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（４０）、及び回転スピンドルの先端に取り付けられチャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工工具（４６）を備えた加工手段（３８）と、チャックテーブルの移動経路上に配設され、チャックテーブルに保持された被加工物の表面を洗浄する洗浄手段（５０）と、を備え、洗浄手段が備える洗浄ノズル（５２）は、洗浄ノズルの下方を通過する被加工物の移動経路に垂直な方向の幅全体に混合流体（Ｆ）を噴射する構成とした。【選択図】図１

Description

本発明は、板状の被加工物を加工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、バイトとの接触によってバンプを旋削加工できる。

旋削加工の後には、バンプを含む半導体ウェーハの厚さを測定して、加工の精度を確認している。厚さの測定には、例えば、ハイトゲージ等と呼ばれる接触式のセンサが用いられる。複数のハイトゲージを用い、チャックテーブルの表面の高さと、半導体ウェーハの表面側の高さとを測定すれば、これらの差に相当する半導体ウェーハの厚さを求めることができる。

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。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ってしてしまうことがある。特に、大型化された半導体ウェーハでは、加工屑が残る可能性は高くなっていた。

加工屑が半導体ウェーハに残ると、上述の方法で半導体ウェーハの厚さを正確に測定することができなくなる。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、板状の被加工物に付着する加工屑を適切に除去できる加工装置を提供することである。

本発明によれば、板状の被加工物に加工を施す加工装置であって、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、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、及び該回転スピンドルの先端に取り付けられ該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工工具を備えた加工手段と、該搬入搬出領域と該加工領域との間を移動する該チャックテーブルの移動経路上に配設され、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面を洗浄する洗浄手段と、を備え、該洗浄手段は、気体と洗浄液との混合流体を噴射する洗浄ノズルと、該洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給源に接続する洗浄液供給経路と、該洗浄ノズルに気体を供給する気体供給源に接続する気体供給経路と、を有し、該洗浄ノズルは、該チャックテーブルに保持された状態で該移動経路上を移動して該洗浄ノズルの下方を通過する被加工物の該移動経路に垂直な方向の幅全体に該混合流体を噴射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、該洗浄ノズルは、被加工物の該幅以上の長さを有する本体部と、該本体部の被加工物に対向する面に沿って形成され、被加工物の該幅以上の長さを有する溝状の混合流体噴射口と、該本体部を支持する支持部と、を備え、該混合流体噴射口から被加工物に向けて該混合流体を帯状に噴射することが好ましい。

また、本発明において、該加工手段は、板状の被加工物に旋削加工を施す旋削加工手段であり、該チャックテーブルの該移動経路上には、該洗浄ノズルの該搬出入領域側に隣接して被加工物の上面高さを測定するハイトゲージが配設されていることが好ましい。

本発明に係る加工装置は、被加工物の移動経路に垂直な方向の幅全体に気体と洗浄液との混合流体を噴射する洗浄ノズルを備えるので、加工後の被加工物を移動させつつ洗浄ノズルから混合流体を噴射することで、被加工物の全体を洗浄して加工屑を適切に除去できる。

加工装置を模式的に示す図である。 加工装置の一部を模式的に示す側面図である。 洗浄ノズルを模式的に示す斜視図である。 図４（Ａ）は、混合流体を噴射した状態の洗浄ノズルを模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、混合流体を噴射した状態の洗浄ノズル等を模式的に示す正面図である。

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り、図２は、加工装置の一部を模式的に示す側面図である。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や樹脂基板等の被加工物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）８（図２）、及びＸ軸移動機構８を覆う防塵防滴カバー１０が設けられている。

Ｘ軸移動機構８は、Ｘ軸方向に平行な一対のＸ軸ガイドレール（不図示）を備えており、Ｘ軸ガイドレールには、Ｘ軸移動テーブル１２がスライド可能に設置されている。Ｘ軸移動テーブル１２の下面側には、ナット部１４が設けられており、このナット部１４には、Ｘ軸ガイドレールと平行なＸ軸ボールネジ１６が螺合されている。

Ｘ軸ボールネジ１６の一端部には、Ｘ軸パルスモータ（不図示）が連結されている。Ｘ軸パルスモータでＸ軸ボールネジ１６を回転させることにより、Ｘ軸移動テーブル１２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８のＸ軸移動テーブル１２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８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、被加工物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１８が開口４ａを跨ぐように配置されている。この支持構造１８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１８ａと、一対の脚部１８ａをチャックテーブル６の移動経路に垂直なＹ軸方向（左右方向、水平方向）に繋ぐ梁部１８ｂとを含む。

すなわち、支持構造１８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１８ｂの前面には、ＹＺ軸移動機構２０が設けられている。

ＹＺ軸移動機構２０は、梁部１８ｂ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２２を備えている。Ｙ軸ガイドレール２２には、Ｙ軸移動プレート２４がスライド可能に設置されている。

Ｙ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、Ｙ軸ガイドレール２２と平行なＹ軸ボールネジ２６が螺合されている。Ｙ軸ボールネジ２６の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２８が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２８でＹ軸ボールネジ２６を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２４は、Ｙ軸ガイドレール２２に沿ってＹ軸方向に移動する。

Ｙ軸移動プレート２４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３０が設けられている。Ｚ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に設置されている。

Ｚ軸移動プレート３２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３０と平行なＺ軸ボールネジ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールネジ３４の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３６が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３６でＺ軸ボールネジ３４を回転させれば、Ｚ軸移動プレート３２は、Ｚ軸ガイドレール３０に沿ってＺ軸方向に移動する。

Ｚ軸移動プレート３２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（加工手段、旋削加工手段）３８が設けられている。旋削ユニット３８は、Ｚ軸移動プレート３２に固定されたスピンドルハウジング４０を備えている。スピンドルハウジング４０には、回転軸を構成する回転スピンドル４２（図２）が回転可能に保持されている。

回転スピンドル４２の下端部（先端部）には、円盤状のホイールマウント４４が固定されており、このホイールマウント４４には、旋削ホイール（加工工具）４６が装着されている。

旋削ホイール４６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４６ａを備えている。ホイール基台４６ａの下面には、ダイヤモンド等でなるバイト（切り刃）４６ｂが固定されている。回転スピンドル４２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４６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３８は、上述したＹＺ軸移動機構２０によって、チャックテーブル６の移動経路に垂直な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４６ｂを位置付けて、旋削ホイール４６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３８と隣接する位置には、加工液供給ユニット４８が設けられている。加工液供給ユニット４８は、被加工物１１と旋削ホイール４６のバイト４６ｂとが接触する加工点に向けて純水等の加工液を噴射する加工液噴射ノズル（不図示）を含む。加工液噴射ノズルで加工点に加工液を供給することで、旋削加工時に発生する加工屑を洗い流すことができる。

ところで、旋削加工時に発生する加工屑の大部分は、上述した加工液供給ユニット４８から供給される加工液で洗い流されるが、一部は、洗い流されずに被加工物１１上に残ってしまうことがある。特に、被加工物１１が大型化されると、被加工物１１上に加工屑が残る可能性も高くなる。

そこで、本実施形態の加工装置２では、チャックテーブル６の移動経路上において加工領域より前方且つ搬入搬出領域より後方の領域に、被加工物１１の表面（上面）を洗浄する洗浄ユニット（洗浄手段）５０を設けている。洗浄ユニット５０は、洗浄液と気体との混合流体Ｆ（図２）を被加工物１１に噴射する洗浄ノズル５２を備えている。

洗浄ノズル５２は、洗浄液供給経路５４を介して洗浄液供給源５６に接続されるとともに、気体供給経路５８を介して気体供給源６０に接続されており、洗浄液供給源５６から供給される洗浄液と気体供給源６０から供給される気体とを混合して下方に噴射する。洗浄液供給源５６から供給される洗浄液は、例えば、純水であり、気体供給源６０から供給される気体は、例えば、空気（エアー）である。

洗浄ノズル５２の前方（搬出入領域側）には、洗浄ノズル５２に対応した門型の支持構造６２が隣接しており、この支持構造６２には、接触式の複数のハイトゲージ６４が設けられている。

複数のハイトゲージ６４の一部は、例えば、被加工物１１の表面（上面）の高さを測定するために用いられ、複数のハイトゲージ６４の他の一部は、例えば、チャックテーブル６の保持面６ａの高さを測定するために用いられる。

被加工物１１を旋削加工した後には、被加工物１１を搬出入領域側に移動させつつ、洗浄ノズル５２から混合流体Ｆを噴射する。これにより、被加工物１１は洗浄される。被加工物１１を洗浄した後には、複数のハイトゲージ６４で、例えば、被加工物１１の表面（上面）の高さと、チャックテーブル６の保持面６ａの高さとを測定する。

これにより、加工屑が洗い流された状態で、被加工物１１の表面（上面）の高さとチャックテーブル６の保持面６ａの高さとの差に相当する被加工物１１の厚さを精度良く求めることができる。

図３は、洗浄ノズル５２を模式的に示す斜視図であり、図４（Ａ）は、混合流体Ｆを噴射した状態の洗浄ノズル５２を模式的に示す斜視図であり、図４（Ｂ）は、混合流体Ｆを噴射した状態の洗浄ノズル５２等を模式的に示す正面図である。

図３に示すように、洗浄ノズル５２は、被加工物１１のＹ軸方向（チャックテーブル６の移動経路に垂直な方向）の幅以上の長さを有する本体部６６を含んでいる。本体部６６の両端は、柱状の支持部６８によって支持されている。

本体部６６の下面（被加工物１１に対向する面）には、被加工物１１のＹ軸方向の幅以上の長さを有する溝状の混合流体噴射口６６ａが設けられている。図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示すように、混合流体Ｆは混合流体噴射口６６ａで帯状（膜状）に整形されて、下方を通過する被加工物１１に噴射される。

このように、帯状（膜状）の混合流体Ｆを被加工物１１のＹ軸方向の幅全体に噴射しながら、チャックテーブル６の移動経路に沿って被加工物１１をＸ軸方向に移動させることで、被加工物１１の全体を洗浄して加工屑を除去できる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置２は、被加工物１１のＹ軸方向（移動経路に垂直な方向）の幅全体に気体と洗浄液との混合流体Ｆを噴射する洗浄ノズル５２を備えるので、旋削加工後の被加工物１１を移動させつつ洗浄ノズル５２から混合流体Ｆを噴射することで、被加工物１１の全体を洗浄して加工屑を適切に除去できる。

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、平面視で矩形状の被加工物１１を旋削加工できるように構成された加工装置２を示しているが、本発明の加工装置はこれに限定されない。本発明の加工装置は、例えば、平面視で円形その他の形状の被加工物を旋削加工できるように構成されても良い。また、本発明の加工装置は、被加工物を研削、研磨等する加工装置であっても良い。

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 Ｘ軸移動機構（チャックテーブル移動手段）
１０ 防塵防滴カバー
１２ Ｘ軸移動テーブル
１４ ナット部
１６ Ｘ軸ボールネジ
１８ 支持構造
１８ａ 脚部
１８ｂ 梁部
２０ ＹＺ軸移動機構
２２ Ｙ軸ガイドレール
２４ Ｙ軸移動プレート
２６ Ｙ軸ボールネジ
２８ Ｙ軸パルスモータ
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールネジ
３６ Ｚ軸パルスモータ
３８ 旋削ユニット（加工手段、旋削加工手段）
４０ スピンドルハウジング
４２ 回転スピンドル
４４ ホイールマウント
４６ 旋削ホイール（加工工具）
４６ａ ホイール基台
４６ｂ バイト（切り刃）
４８ 加工液供給ユニット
５０ 洗浄ユニット（洗浄手段）
５２ 洗浄ノズル
５４ 洗浄液供給経路
５６ 洗浄液供給源
５８ 気体供給経路
６０ 気体供給源
６２ 支持構造
６４ ハイトゲージ
６６ 本体部
６６ａ 混合流体噴射口
６８ 支持部
１１ 被加工物
Ｆ 混合流体

Claims (3)

1. 板状の被加工物に加工を施す加工装置であって、
   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、
   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、及び該回転スピンドルの先端に取り付けられ該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工工具を備えた加工手段と、
   該搬入搬出領域と該加工領域との間を移動する該チャックテーブルの移動経路上に配設され、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面を洗浄する洗浄手段と、を備え、
   該洗浄手段は、
   気体と洗浄液との混合流体を噴射する洗浄ノズルと、
   該洗浄ノズルに洗浄液を供給する洗浄液供給源に接続する洗浄液供給経路と、
   該洗浄ノズルに気体を供給する気体供給源に接続する気体供給経路と、を有し、
   該洗浄ノズルは、該チャックテーブルに保持された状態で該移動経路上を移動して該洗浄ノズルの下方を通過する被加工物の該移動経路に垂直な方向の幅全体に該混合流体を噴射することを特徴とする加工装置。
2. 該洗浄ノズルは、
   被加工物の該幅以上の長さを有する本体部と、
   該本体部の被加工物に対向する面に沿って形成され、被加工物の該幅以上の長さを有する溝状の混合流体噴射口と、
   該本体部を支持する支持部と、を備え、
   該混合流体噴射口から被加工物に向けて該混合流体を帯状に噴射することを特徴とする請求項１に記載の加工装置。
3. 該加工手段は、板状の被加工物に旋削加工を施す旋削加工手段であり、
   該チャックテーブルの該移動経路上には、該洗浄ノズルの該搬出入領域側に隣接して被加工物の上面高さを測定するハイトゲージが配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工装置。