JP2019089134A - バイト切削装置及び被加工物の加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】バイト工具の切刃の摩耗を抑制し、バイト切削装置の加工効率を向上する。【解決手段】バイト切削装置であって、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面をバイト切削するダイヤモンドからなる切刃を有するバイト工具と、該バイト工具を下面に備えるバイトホイールと、該バイトホイールを回転可能に支持するバイト切削ユニットと、該バイトホイールの回転により該バイト工具が通過する領域の一部に気体及び液体を含む混合流体を噴射する機能を有する２流体ノズルと、を備え、該２流体ノズルは、該領域の一部を通過するバイト工具の進行方向の後方側から該領域の一部に向かって該混合流体を噴射する機能を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、デバイスが表面に形成されたウェーハを含む被加工物をバイト切削するバイト切削装置と、該被加工物を加工する加工方法に関する。

携帯電話やパソコン等の電子機器に使用されるデバイスチップの製造工程では、まず、半導体等の材料からなるウェーハの表面に複数の交差する分割予定ラインを設定する。そして、該分割予定ラインで区画される各領域にＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイスを形成する。さらに、該ウェーハを所定の厚みに薄化し、その後、該ウェーハを該分割予定ラインに沿って分割するとデバイスチップを形成できる。

近年、デバイスチップを所定の実装対象に実装する際に、実装に要する領域の省スペース化のために、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。フリップチップボンディングは、デバイスの表面側に配線基板を介して１０μｍ〜１００μｍ程度の高さの複数のバンプと呼ばれる金属突起物を形成し、これらのバンプを該実装対象に形成された電極に相対させて直接接合する実装技術である。該バンプは、デバイスチップの端子として機能し、配線基板と、金属細線と、を介して該デバイスに接続される。

さらに、半導体のパッケージング技術として、金属細線による内部配線を行わずデバイス表面に直接バンプを形成し、ウェーハ表面と、該バンプと、を封止材で覆って封止し、該ウェーハを個々のデバイスチップに分割する技術が実用化されている。該パッケージング技術は、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer-level Chip Size Package）と呼ばれている（特許文献１参照）。

ウェーハの表面に形成された該複数のバンプの高さは必ずしも均一ではないため、該複数のバンプをそのままデバイスチップの実装対象に形成された電極に接合させようとしても、一様に接合させるのは容易ではない。そこで、ダイヤモンドからなる切刃を有するバイト工具が装着されたバイト切削装置により該封止材の上部及び該バンプの上部をバイト切削し、該封止材を薄化するとともに該バンプの高さを均一にする加工方法が開発されている（特許文献２参照）。

特開２００１−７１３５号公報 特開２０００−１７３９５４号公報

封止材と、バンプと、が形成されたウェーハの表面側をバイト切削するバイト工具は、バイト切削時の加工抵抗が高い該封止材と、金属で形成された該バンプと、を同時にバイト切削する。そのため、該バイト切削により生じる加工負荷や加工熱が該バイト工具に強く働き、該バイト工具の切刃が激しく摩耗する。さらに、バイト切削を実施すると切削屑が生じ、該切削屑が該ウェーハの表面上に飛散する。すると、更なるバイト切削時に該切削屑が該バイト工具に巻き込まれるため、バイト工具が一層激しく摩耗する。

激しく摩耗したバイト工具ではさらなるバイト切削を実施できないため、頻繁にバイト工具を交換しなければならない。バイト工具を交換している間はバイト切削装置を使用できず、また、交換用のバイト工具に多大な費用がかかる。したがって、バイト切削装置の加工効率が低くなり問題となる。

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、バイト工具の切刃の摩耗を抑制でき、加工効率を向上できるバイト切削装置及び被加工物の加工方法を提供することである。

本発明の一態様によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物の表面をバイト切削するダイヤモンドからなる切刃を有するバイト工具と、該バイト工具を下面に備えるバイトホイールと、該バイトホイールを回転可能に支持するバイト切削ユニットと、該バイトホイールの回転により該バイト工具が通過する領域の一部に気体及び液体を含む混合流体を噴射する機能を有する２流体ノズルと、を備え、該２流体ノズルは、該領域の一部を通過するバイト工具の進行方向の後方側から該領域の一部に向かって該混合流体を噴射する機能を有することを特徴とするバイト切削装置が提供される。

また、ウェーハと、該ウェーハの表面に形成されたデバイスと、該デバイス上のバンプと、該デバイス及び該バンプ上の封止材と、を含む被加工物を該バイト切削装置を用いてバイト切削する被加工物の加工方法であって、該チャックテーブルに該被加工物を保持させる保持ステップと、前記バイト工具の進行方向の後方側から該バイト工具が通過する領域の一部に向かって該混合流体を噴射しながら該封止材をバイト切削して該バンプを露出させるバイト切削ステップと、を備えることを特徴とする被加工物の加工方法もまた本発明の一態様である。

本発明の一態様に係るバイト切削装置は、被加工物の表面をバイト切削する切刃を有するバイト工具と、該バイト工具を下面に備えるバイトホイールと、を備える。該切削装置は、さらに、バイトホイールの回転によりバイト工具が通過する領域の一部に混合流体を噴射する機能を有する２流体ノズルを備える。

ここで、該２流体ノズルは、該領域の一部を通過するバイト工具の進行方向の後方側から該領域の一部に向かって該混合流体を噴射する。すると、該混合流体が噴射される領域を該バイト工具が通過する際、該バイト工具には後方側から該混合流体が供給される。

そのため、バイト切削により発生する切削屑が混合流体によりバイト工具の進行方向に沿って排出されるため、更なるバイト切削時に切削屑がバイト工具に巻き込まれにくい。また、気体と液体を含む混合流体を該領域の一部に噴射すると、混合流体が加工により生じた加工熱をバイト工具から効率良く除去する。すると、バイト工具の消耗を抑制でき、バイト工具の交換頻度を低下させてバイト切削装置の加工効率を高められる。

したがって、本発明によりバイト工具の切刃の摩耗を抑制し、バイト切削装置の加工効率を向上できる被加工物の加工方法が提供される。

図１（Ａ）は、表面にバンプ及び封止材が設けられた被加工物を模式的に示す斜視図であり、図１（Ｂ）は、表面にバンプ及び封止材が設けられた被加工物を模式的に示す断面図である。 バイト切削装置を模式的に示す斜視図である。 図３（Ａ）は、バイト切削ステップを模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、バイト切削ステップを模式的に示す上面図である。

添付図面を参照して、本発明の一態様に係る実施形態について説明する。まず、本実施形態に係るバイト切削装置の被加工物について図１（Ａ）及び図１（Ｂ）を用いて説明する。図１（Ａ）は、被加工物を模式的に示す斜視図である。被加工物５は、ウェーハ１と、バンプ７と、封止材３と、を含む。

ウェーハ１は、例えば、シリコン、ＳｉＣ（シリコンカーバイド）、若しくは、その他の半導体等の材料、または、サファイア、ガラス、石英等の材料からなる略円板状の基板である。ウェーハ１の表面１ａには複数の分割予定ライン（不図示）が格子状に設定されており、分割予定ラインにより区画された各領域にはＩＣ（Integrated Circuit）、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等のデバイス７ａが形成されている。最終的に、ウェーハ１が分割予定ラインに沿って分割されると、個々のデバイスチップが形成される。

図１（Ｂ）は、被加工物５を模式的に示す断面図である。バンプ７は、金属等の導電性材料で形成されており、ウェーハ１が分割されて形成されるデバイスチップの端子となる。ウェーハ１が分割される前にバイト工具を備えるバイト切削装置により被加工物５がバイト切削されて、バンプ７を覆う封止材３の上部及びバンプ７の上部が部分的に除去される。すると、バンプ７が封止材３から露出するため、デバイスチップを所定の実装対象に実装する際にバンプ７を実装対象の電極に接合できるようになる。

次に、本発明の一態様に係るバイト切削装置について図２を用いて説明する。図２は、被加工物５をバイト切削するバイト切削装置２を模式的に示す斜視図である。

バイト切削装置２は、各構成を支持する基台４を有する。基台４の前側部分の上面には、カセット載置台６ａ，６ｂが設けられている。カセット載置台６ａ上には、例えば、バイト切削前の被加工物５を収容したカセット８ａが載置される。カセット載置台６ｂには、例えば、バイト切削後の被加工物５を収容するためのカセット８ｂが載置される。基台４上には、カセット載置台６ａ，６ｂに隣接して被加工物５を搬送する搬送ロボット１０が据え付けられている。

基台４の前側部分の上面には更に、複数の位置決めピンで被加工物５の位置を決める位置決めテーブル１２と、被加工物５をチャックテーブル２０に載せる搬入機構（ローディングアーム）１４と、被加工物５をチャックテーブル２０から搬出する搬出機構（アンローディングアーム）１６と、バイト切削された被加工物５を洗浄及びスピン乾燥する洗浄ユニット５０と、が配設されている。

基台４の後側部分の上面には、開口４ａが設けられている。該開口４ａ内には、被加工物５を吸引保持するチャックテーブル２０が上面に載るＸ軸移動テーブル１８が備えられている。Ｘ軸移動テーブル１８は、図示しないＸ軸方向移動機構によりＸ軸方向に移動可能である。Ｘ軸移動テーブル１８は、チャックテーブル２０上で被加工物５が着脱される搬入出領域２２と、チャックテーブル２０上に吸引保持される被加工物５がバイト切削される加工領域２４と、に位置付けられる。

チャックテーブル２０の上面は、被加工物５を保持する保持面２０ａとなる。チャックテーブル２０は、一端が該チャックテーブル２０の保持面２０ａに通じ他端が図示しない吸引源に接続された吸引路を内部に備える。該吸引源を作動させると、保持面２０ａ上に載せられた被加工物５に負圧が作用して、被加工物５はチャックテーブル２０に吸引保持される。

加工領域２４の上方には、被加工物５をバイト切削するバイト切削ユニット２６が配設される。バイト切削装置２の基台４の後方端部には支持部２８が立設されており、この支持部２８によりバイト切削ユニット２６が支持されている。支持部２８の前面には、Ｚ軸方向に伸長する一対のＺ軸ガイドレール３０が設けられ、それぞれのＺ軸ガイドレール３０には、Ｚ軸移動プレート３２がスライド可能に取り付けられている。

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に平行なＺ軸ボールねじ３４が螺合されている。Ｚ軸ボールねじ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軸ボールねじ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の前面側下部には、バイト切削ユニット２６が固定されている。Ｚ軸移動プレート３２をＺ軸方向に移動させれば、バイト切削ユニット２６をＺ軸方向に移動できる。

バイト切削ユニット２６は、基端側に連結されたモータにより回転するスピンドル４０と、該スピンドル４０の先端側に配設されたマウント４２に固定具４６により固定されたバイトホイール４４と、を備える。該モータはスピンドルハウジング３８内に備えられており、該モータを作動させると、バイトホイール４４がスピンドル４０の回転に従って回転する。

バイトホイール４４の下面には、バイト工具５２（図３（Ａ）参照）が装着されている。バイト工具５２は、被加工物５に接触して被加工物５をバイト切削する切刃５２ａ（図３（Ａ）参照）が備えられている。該切刃５２ａは、例えば、ダイヤモンドからなる。

バイト切削ユニット２６をＺ軸方向に沿って下降させ、切刃５２ａの下端をウェーハ１の表面１ａに形成されたバンプ７に達する高さ位置に位置付ける。そして、該バイトホイール４４を回転させ、該チャックテーブル２０をＸ軸方向に移動させると、封止材３の上部と、バンプ７の上部と、がバイト切削されてバンプ７が封止材３から露出される。

加工領域２４の側方には、バイト工具５２に気体及び液体を含む混同流体を噴射する２流体ノズル４８が配設される。例えば、２流体ノズル４８はＹ軸方向に向けられており、バイトホイール４４の回転により該バイト工具５２が通過する領域の一部に混合流体を噴射する機能を有する。例えば、該気体は高圧の空気であり、該液体は純水である。回転するバイト工具５２には、進行方向の後方側から該高圧の気体により付勢された純水が混合流体として噴射される。

バイト工具５２は、加工抵抗が高い封止材３と、金属で形成されたバンプ７と、をバイト切削する。そのため、バイト切削により生じる加工負荷や加工熱がバイト工具５２に強く働き、バイト工具５２の切刃５２ａが激しく摩耗する。また、バイト切削を実施すると切削屑が生じ、該切削屑が該ウェーハ１の表面１ａ上に飛散する。すると、更なるバイト切削時に該切削屑がバイト工具５２の切刃５２ａに巻き込まれるため、バイト工具５２が一層激しく摩耗する。

しかしながら、本発明の一態様に係るバイト切削装置２では、生じた加工熱や加工屑がバイト工具５２の進行方向の後方側から噴射される混合流体により効率的に排除される。そのため、バイト工具５２の摩耗を抑制してバイト工具５２の交換頻度を低減でき、バイト切削装置の加工効率を高められる。

次に、本発明の一態様に係る被加工物５の加工方法について説明する。該被加工物５の加工方法は、例えば、上述のバイト切削装置２で実施される。被加工物５の加工方法は、被加工物５をチャックテーブル２０に保持させる保持ステップと、封止材３をバイト切削してバンプ７を露出させるバイト切削ステップと、を備える。以下、該被加工物５の加工方法の各ステップについて説明する。

まず、保持ステップについて説明する。バイト切削装置２でバイト切削される被加工物５は、カセット８ａに収容された状態でバイト切削装置２に搬入される。カセット８ａがカセット載置台６ａに載せられると、搬送ロボット１０によりカセット８ａから被加工物５が取り出される。

搬送ロボット１０により位置決めテーブル１２に該被加工物５を運び入れ、位置決めテーブル１２を作動させて被加工物５の中央を該位置決めテーブル１２の中央に合わせる。そして、搬入出領域２２に位置付けられたＸ軸移動テーブル１８に載るチャックテーブル２０の保持面２０ａ上に搬入機構（ローディングアーム）１４により該被加工物５を載せる。なお、このとき、ウェーハ１の裏面１ｂ側を下方に向け、該裏面１ｂを保持面２０ａに接触させる。

チャックテーブル２０の保持面２０ａ上に被加工物５を載せた後、該チャックテーブル２０の吸引源（不図示）を作動させ負圧を該被加工物５に作用させると、該チャックテーブル２０に該被加工物５が吸引保持される。すると、被加工物５の封止材３が上方に露出される。

次に、バイト切削ステップについて説明する。保持ステップを実施した後、Ｘ軸移動テーブル１８を加工領域２４に移動させる。そして、該バイトホイール４４を回転させ、バイト切削ユニット２６をＺ軸方向に沿って下降させ、切刃５２ａの下端を被加工物５のバンプ７に達する高さ位置に位置付ける。その後、該チャックテーブル２０をＸ軸方向に移動させると、被加工物５の封止材３の上部及びバンプ７の上部がバイト工具５２によりバイト切削され、バンプ７が該封止材３から露出される。

図３（Ａ）は、バイト切削ステップを模式的に示す側面図であり、図３（Ｂ）は、バイト切削ステップを模式的に示す上面図である。該被加工物５をバイト切削する際には、バイト工具５２が通過する領域の一部に２流体噴射ノズル４８から混合流体４８ａを噴射させる。このとき、該混合流体４８ａがバイト工具５２の進行方向の後方側からバイト工具５２に噴射される。

バイト工具５２によるバイト切削が終了した後、Ｘ軸移動テーブル１８を搬入出領域２２に移動させ、チャックテーブル２０による吸引を解除し、搬出機構（アンローディングアーム）１６により該被加工物５を洗浄ユニット５０に搬出する。そして、洗浄ユニット５０により被加工物５が洗浄され、乾燥される。洗浄された被加工物５は、搬送ロボット１０によりカセット載置台６ｂに載せられたカセット８ｂに収容される。

本発明の一態様に係る被加工物の加工方法のバイト切削ステップでは、２流体ノズルから混合流体がバイト工具に噴射される。このとき、該バイト工具に進行方向の後方側から該混合流体が供給されるため、バイト切削により生じる加工熱や加工屑を効率的に除去でき、バイト工具の摩耗を抑制できる。よって、バイト工具の交換頻度を下げてバイト切削装置の加工効率を向上できる。

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、被加工物５をバイト切削する前に封止材３に溝が形成されてもよい。この場合、バイト工具に供給される混合流体は封止材３に形成される該溝にも供給され、該混合流体を構成する液体が該溝中に保持される。そのため、バイト切削時により効率的にバイト工具５２に混合流体を供給できる。

上記実施形態に係る構造、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。

１ ウェーハ
１ａ 表面
１ｂ 裏面
３ 封止材
５ 被加工物
７ バンプ
７ａ デバイス
２ バイト切削装置
４ 基台
４ａ 開口
６ａ，６ｂ カセット載置台
８ａ，８ｂ カセット
１０ 搬送ロボット
１２ 位置決めテーブル
１４ 搬入機構（ローディングアーム）
１６ 搬出機構（アンローディングアーム）
１８ Ｘ軸移動テーブル
２０ チャックテーブル
２０ａ 保持面
２２ 搬入出領域
２４ 加工領域
２６ バイト切削ユニット
２８ 支持部
３０ Ｚ軸ガイドレール
３２ Ｚ軸移動プレート
３４ Ｚ軸ボールねじ
３６ Ｚ軸パルスモータ
３８ スピンドルハウジング
４０ スピンドル
４２ マウント
４４ バイトホイール
４６ 固定具
４８ ２流体噴射ノズル
４８ａ 混合流体
５０ 洗浄ユニット
５２ バイト工具
５２ａ 切刃

Claims (2)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、
   該チャックテーブルに保持された被加工物の表面をバイト切削するダイヤモンドからなる切刃を有するバイト工具と、
   該バイト工具を下面に備えるバイトホイールと、
   該バイトホイールを回転可能に支持するバイト切削ユニットと、
   該バイトホイールの回転により該バイト工具が通過する領域の一部に気体及び液体を含む混合流体を噴射する機能を有する２流体ノズルと、を備え、
   該２流体ノズルは、該領域の一部を通過するバイト工具の進行方向の後方側から該領域の一部に向かって該混合流体を噴射する機能を有することを特徴とするバイト切削装置。
2. ウェーハと、該ウェーハの表面に形成されたデバイスと、該デバイス上のバンプと、該デバイス及び該バンプ上の封止材と、を含む被加工物を請求項１に記載のバイト切削装置を用いてバイト切削する被加工物の加工方法であって、
   該チャックテーブルに該被加工物を保持させる保持ステップと、
   前記バイト工具の進行方向の後方側から該バイト工具が通過する領域の一部に向かって該混合流体を噴射しながら該封止材をバイト切削して該バンプを露出させるバイト切削ステップと、
   を備えることを特徴とする被加工物の加工方法。