JP5921373B2

JP5921373B2 - バイト切削装置

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Publication number: JP5921373B2
Application number: JP2012166524A
Authority: JP
Inventors: 亮治谷本
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-07-27
Filing date: 2012-07-27
Publication date: 2016-05-24
Anticipated expiration: 2032-07-27
Also published as: JP2014024158A

Description

本発明は、切刃を有したバイトホイールを回転させて被加工物を切刃で切削加工するバイト切削装置に関する。

例えば、半導体デバイス製造工程では、多数のデバイスが形成されたシリコンや化合物半導体等からなる半導体ウェーハを、デバイス間の境界である分割予定ラインに沿って切断し分割することにより、個片化した半導体デバイスを得ている。このようにして製造される半導体デバイスは、携帯電話やパソコン等の各種電子機器に広く用いられるが、近年ではこの種の電子機器の小型化・軽量化を可能にするために、半導体デバイスの軽薄短小化が図られている。

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り、一例としては、半導体ウェーハに形成されたデバイスの表面に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。フリップチップボンディングでは、半導体ウェーハの表面に形成された複数のバンプおよびバンプを覆う樹脂層を所望の高さに揃える加工が必要となる。

バンプを所望の高さへ揃える方法としては、特許文献１に記載されるようなバイト切削装置を使用して、所定高さに位置付けられたバイト工具を回転させつつ被加工物とバイト工具とを水平方向に相対移動させて、被加工物をバイト工具で旋回切削する方法が実施されている。この種のバイト切削装置では、加工品質を向上させるとともにバイト工具の切刃の消耗を抑えるために、切刃と被加工物が接触する加工点に純水等の流体を供給しつつ切削を遂行している（特許文献２参照）。

特開２００９−１７２７２３号公報特開２０１０−００５７２１号公報

上記のように切削加工を行うと、被加工物から切削屑が発生する。切削屑の大部分は供給された流体とともに被加工物上から排出されるようになっているが、切削屑の一部は飛散して切削加工後の被加工物の表面に付着する場合がある。切削加工後の被加工物の表面は切削時に供給された純水等の流体が残留しているが、表面全てがその流体で覆われている状態とは限らない。このため、流体で覆われず露出している被加工物の表面に切削屑が付着して乾燥するといったことが起こり、その場合には、切削加工後に行われる洗浄工程においても付着した切削屑を除去することが難しくなるという問題を招く。特に上記バンプを覆う樹脂層が粘着性の高い物性を持っている場合には、この傾向が顕著となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その主たる課題は、切削加工中において被加工物への切削屑の付着を防ぐことができるバイト切削装置を提供することにある。

本発明のバイト切削装置は、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、鉛直方向に伸長する回転軸を有し駆動手段によって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前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削する切刃を有するバイトホイールとを含むバイト切削手段と、該バイト切削手段を鉛直方向に移動させる鉛直移動手段と、前記バイト切削手段が前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削する際に前記切刃と該被加工物に向けて切削水を供給する切削水供給手段と、前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削加工する切削領域と、該切削領域に隣接して配設され、切削加工前の該被加工物が該チャックテーブルに載置されるとともに切削加工後の該被加工物が該チャックテーブルから搬出される搬出入領域と、前記切削領域と前記搬出入領域とを仕切る仕切りカバーと、前記被加工物を保持した前記チャックテーブルを前記搬出入領域と前記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、を有するバイト切削装置であって、前記仕切りカバーは、前記チャックテーブルの移動を許容する開口部と、該開口部に配設されたエアーカーテンとを有し、前記バイト切削手段は、前記被加工物を保持した前記チャックテーブルが前記バイト切削手段から離反するとともに前記搬出入領域に向かって移動する際に該被加工物の被加工面に対して切削加工を行い、前記切削水供給手段は、前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を前記バイト切削手段によって切削加工を行う際に、前記バイトホイールの前記切刃によって切削が進行する切削方向後方側から前記切削水を該切刃に供給する切削水噴射ノズルを備え、切削加工後の前記被加工物を保持した前記チャックテーブルの移動経路の上方には、該チャックテーブルの前記保持面に対向し、切削加工後の前記被加工面に清浄用水を供給して水膜を形成するとともに、切削加工後の該被加工面が前記エアーカーテンに至るまで該水膜を維持するシャワーノズルが配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、シャワーノズルから供給される清浄用水により、被加工物の切削加工後の被加工面に水膜がエアーカーテンに至るまで形成される。これにより被加工面には常に水分が存在し、飛散する切削屑が被加工面に付着することが防がれる。

本発明によれば、切削加工中において被加工物への切削屑の付着を防ぐことができるバイト切削装置が提供されるといった効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る被加工物の（ａ）斜視図、（ｂ）一部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係るバイト切削装置の（ａ）全体斜視図、（ｂ）同装置が備える仕切りカバーの斜視図である。一実施形態のバイト切削装置の被加工物に対する切削加工中の状態を示す平面図である。同状態の側面図である。図３のＡ矢視図（正面図）である。切削加工された被加工物の一部拡大断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
［１］被加工物
図１は、一実施形態に係る被加工物１を示している。被加工物１は、円板状の基板２の表面２ａに樹脂層３が形成されたものである。基板２は、例えば表面２ａに多数のデバイスが形成された半導体ウェーハ等である。図１（ｂ）に示すように、基板２の表面２ａには、デバイスの電極として、１０〜１００μｍ程度の高さの複数のバンプ４が突出形成されている。これらバンプ４の高さは加工前においては不均一であり、樹脂層３は全てのバンプ４を覆う厚さで形成されている。

本実施形態は、被加工物１のバンプ４を樹脂層３ごと切削して平坦加工し、バンプ４の高さを基板２の表面２ａから均一にするとともに、バンプ４の上端を樹脂層３の表面に面一の状態で露出させる加工を行うバイト切削装置であり、図２に装置全体を示している。

［２］バイト切削装置
（ａ）構成
以下、図２に示す一実施形態のバイト切削装置１０の基本構成を説明する。
図２で符号１１は装置台である。装置台１１の長手方向一端部（図２の右奥側の端部）には、壁部１２が立設されている。図２では、装置台１１の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれＹ方向、Ｘ方向およびＺ方向としている。

装置台１１上においては、長手方向のほぼ中間部分から壁部１２側に切削液回収用の凹所１３が形成されており、この凹所１３内には、移動台（チャックテーブル移動手段）１４を介して、真空チャック式の円板状のチャックテーブル２０がＹ方向に移動可能に設けられている。移動台１４は、装置台１１内に配設された図示せぬ移動機構によりＹ方向に沿って往復移動する。

移動台１４の移動経路は、移動台１４の移動方向両側に設けられた蛇腹状のカバー１５，１６によって覆われている。カバー１５，１６は移動台１４の移動に伴って伸縮し、これらカバー１５，１６によって該移動経路への切削屑の落下が防がれるようになっている。

チャックテーブル２０は、移動台１４に固定状態で支持されている。チャックテーブル２０は、多孔質体で形成された円形状の水平な保持面２１を有している。保持面２１は図示せぬ吸引機構の運転によって負圧状態となり、被加工物１は、保持面２１に載置され、かつ、負圧作用によって吸引、保持される。チャックテーブル２０は、移動台１４が壁部１２側に移動することにより、所定の切削領域１１Ａに位置付けられる（図２はその状態である）。その切削領域１１Ａの上方には、バイト切削手段３０が配設されている。

バイト切削手段３０は、装置台１１の壁部１２の前面に、鉛直移動手段４０によってＺ方向に昇降自在に設けられている。鉛直移動手段４０は、壁部１２の前面に固定された左右一対のＺ方向に延びるガイドレール４１と、ガイドレール４１に摺動可能に支持された昇降スライダ４２と、昇降スライダ４２に螺合して連結されたボールねじ４３と、ボールねじ４３を正逆回転させるモータ４４とから構成され、ボールねじ４３の回転により昇降スライダ４２をガイドレール４１に沿って昇降させるものである。

バイト切削手段３０は、軸方向がＺ方向に延びる円筒状のハウジング３１と、Ｚ方向に伸長する図示せぬ回転軸を有し、その回転軸がハウジング３１内に回転可能に支持されたスピンドル３２と、スピンドル３２を回転駆動するサーボモータ（駆動手段）３３と、スピンドル３２の下端に同軸的に固定されることによりチャックテーブル２０に対面して配設され、被加工物１を切削する切刃３４を有した円板状のバイトホイール３５とから構成されている。切刃３４は被加工物１の樹脂層３およびバンプ４を切削可能なダイヤモンド等からなるものであり、図３および図４に示すように、バイトホイール３５の外周部に下方に突出する状態に取り付けられている。

バイト切削手段３０は、ハウジング３１がホルダ３９を介して鉛直移動手段４０の昇降スライダ４２に固定されており、昇降スライダ４２と一体に鉛直方向に移動し、これによりバイトホイール３５はチャックテーブル２０の保持面２１に対して近接離反させられる。サーボモータ３３でスピンドル３２が回転駆動されることによりバイトホイール３５は回転し、切刃３４がそれに伴って旋回するようになっている。チャックテーブル２０は、移動台１４により、バイト切削手段３０に対して水平方向に近接離反可能に移動させられる。チャックテーブル２０の移動方向（Ｙ方向）は、バイト切削手段３０の切込み方向（Ｚ方向）に直交している。図３に示すように、切刃３４の旋回軌跡すなわちバイトホイール３５による切削外径３５ａは、被加工物１の外径よりも大きいものとされている。

移動台１４が切削領域１１Ａから壁部１２と離れる方向に移動した移動端が、搬出入領域１１Ｂとなっており、チャックテーブル２０に保持された被加工物１は、移動台１４の移動により、切削領域１１Ａと搬出入領域１１Ｂとを往復移動する。凹所１３における切削領域１１Ａの一側方（Ｘ方向）には、切刃３４が被加工物１を切削する加工点付近を中心とした領域に切削水を噴射して供給する切削水噴射ノズル（切削水供給手段）６１が配設されている。図３および図５に示すように（図５は図３のＡ矢視図）、この場合バイトホイール３５は上から見て時計方向すなわちＢ方向に回転し、切削水噴射ノズル６１から噴射される切削水６２は、切刃によって切削が進行する切削方向（矢印Ｃ方向）の後方側から切刃３４に向かって供給される。また、凹所１３の隅には、切削屑を排出するための排出口１８が設けられている。

図２に示すように、装置台１１の凹所１３より手前側は被加工物１の供給・回収エリア１７となっている。供給・回収エリア１７の中央には、２節リンク式のピックアップロボット５０が設置されており、このピックアップロボット５０の周囲には、上から見た状態で、反時計回りに、カセット５１、位置決め手段５２、搬入手段５３、搬出手段５４、スピンナ式の洗浄手段５５、カセット５６が、それぞれ配置されている。

カセット５１、位置決め手段５２および搬入手段５３は、被加工物１をチャックテーブル２０に搬入する系統であり、搬出手段５４、洗浄手段５５およびカセット５６は、切削加工後の被加工物１をチャックテーブル２０から搬出する系統である。２つのカセット５１，５６は同一の構造であるが、ここでは用途別に、搬入カセット５１、搬出カセット５６と称する。これらカセット５１，５６は、複数の被加工物１を積層状態で収容して運搬可能とするもので、装置台１１の所定位置にセットされる。搬入手段５３および搬出手段５４はともに同様の構造であって、それぞれ水平旋回アーム５３ａ，５４ａの先端に、被加工物１の上面を負圧作用で吸着する吸着パッド５３ｂ，５４ｂが取り付けられたものである。

図２に示すように、凹所１３には、切削領域１１Ａと搬出入領域１１Ｂとを仕切る仕切りカバー７０が立てられている。仕切りカバー７０は、切削加工時に被加工物１から発生する切削屑が切削領域１１Ａから搬出入領域１１Ｂに飛散して入り込まないようにするための隔壁であり、移動台１４の移動経路をまたぐ状態に設置されている。図２（ｂ）に示すように、仕切りカバー７０の下端部には、移動台１４およびカバー１５，１６の通過を許容する開口部７０ａが形成されており、開口部７０ａの上縁にはエアーノズル８０が取り付けられている。

また、図３および図４に示すように、エアーノズル８０の切削領域１１Ａ側（右側）には、エアーノズル８０に近接してシャワーノズル９０が配設されている。エアーノズル８０とシャワーノズル９０は互いに平行でＸ方向に延びており、同じ長さであって移動台１４の両側に突出する程度の長さを有している。

エアーノズル８０とシャワーノズル９０は、チャックテーブル２０の移動経路の上方に当たる箇所であって、チャックテーブル２０の保持面２１に対向可能な位置に配設されている。図４に示すように、エアーノズル８０からは、開口部７０ａにエアーカーテン８１を形成するエアーが下方に向けて噴射されるようになっている。また、シャワーノズル９０からは、下方、および切削領域１１Ａ側に向かった斜め下方に向けて清浄用水９１が噴射されるようになっている。シャワーノズル９０から噴射される清浄用水９１は、切削加工後の被加工物１の被加工面である上面に噴射され、被加工面上でエアーカーテン８１に至るまで水膜９２が流動状態で形成されるようになっている。

（ｂ）動作
次いで、上記バイト切削装置１０によって被加工物１の樹脂層３およびバンプ４を切削加工する動作を説明する。

ピックアップロボット５０によって、搬入カセット５１内から１枚の被加工物１が取り出され、その被加工物１は、ピックアップロボット５０によって位置決め手段５２上に樹脂層３を上側にして載置される。位置決め手段５２上で被加工物１は所定の搬送開始位置に位置付けられ、次いでその被加工物１が、搬入手段５３の吸着パッド５３ｂで保持され、水平旋回アーム５３ａの旋回により、予め搬出入領域１１Ｂに位置付けられているチャックテーブル２０の保持面２１に基板２の裏面２ｂを合わせて載置される。

被加工物１はチャックテーブル２０の保持面２１に負圧作用で吸着、保持され、移動台１４が壁部１２側に移動して切削領域１１Ａに送られる。この場合、被加工物１は、バイトホイール３５の切削外径３５ａ内に収まる位置まで送られる。そして、バイトホイール３５を回転させたバイト切削手段３０を、鉛直移動手段４０によって切刃３４が全てのバンプ４を所定高さに切削する高さになるまでを下降させる。続いて、エアーノズル８０からエアーを噴射させて仕切りカバー７０の開口部７０ａにエアーカーテン８１を形成し、また、切削水供給ノズル６１から切削水６２を噴射させるとともに、シャワーノズル９０から清浄用水９１を噴射させる。この状態から、移動台１４を被加工物１の搬出入領域１１Ｂ方向に移動させる加工送りを行う。

被加工物１が加工送りされるに伴って、樹脂層３の表面およびバンプ４の先端が旋回する切刃３４により切削され、図６に示すように、被加工物１の表面側は、バンプ４の高さが基板２の表面２ａから均一となり、かつ、バンプ４の上端が樹脂層３の表面に面一の状態で露出する。

図４に示すように、被加工物１の切削加工中においては、シャワーノズル９０から噴射される清浄用水９１は被加工物１の上面に供給され、切削された被加工面には清浄用水９１による水膜９２がエアーカーテン８１に至るまで形成される。

被加工物１の切削加工中においては、切削屑（樹脂層３やバンプ４の屑）が生じるが、その切削屑は切削水６２によって凹所１３に流される。また、旋回する切刃３４によって飛散する切削屑もあるが、搬出入領域１１Ｂ側へ飛散する切削屑は、仕切りカバー７０およびエアーカーテン８１によって遮蔽され、搬出入領域１１Ｂに入り込まない。さらに、飛散した切削屑が被加工物１の上面に落下すると、その切削屑は流動する水膜９２に乗って被加工物１の上面に付着することなく、凹所１３に流されていく。切削水６２や清浄用水９１に混じって凹所１３に流れ落ちた切削屑（廃水）は、凹所１３を流れて排出口１８から排出される。

加工送りされた被加工物１がバイトホイール３５の切削外径３５ａを脱すると、被加工物１の樹脂層３側の表面全面が切削されて平坦に形成される。切削加工後は、チャックテーブル２０を搬出入領域１１Ｂまで移動させるとともに保持面２１への被加工物１の吸着が解除され、被加工物１は搬出手段５４によって洗浄手段５５内に移送される。被加工物１は、洗浄手段５５内で水洗、乾燥処理され、この後、ピックアップロボット５０によって搬出カセット５６内に移送、収容される。

以上が１枚の被加工物１の表面１ａ側を平坦に切削加工し、この後、洗浄して回収するサイクルであり、このサイクルが繰り返し行われる。そして搬入カセット５１内の全ての被加工物１に対して処理が終わったら、被加工物１は搬出カセット５６ごと次の工程に移される。

［３」一実施形態の作用効果
上記のように、被加工物１の切削加工中においては、シャワーノズル９０から噴射される清浄用水９１が被加工物１の上面に供給され、切削された被加工面には清浄用水９１による水膜９２がエアーカーテン８１に至るまで形成される。このため、飛散した切削屑が被加工物１の上面に落下しても、その切削屑は流動する水膜９２に乗って被加工物１の上面に付着することなく排出される。このように常に水膜９２が形成されることにより、被加工面に切削屑が乾燥して付着するといったことが起こらず、被加工物への切削屑の付着を効果的に防ぐことができる。

なお、被加工物１の被加工面に水膜９２を形成する清浄用水９１の種類等に関しては特に言及しなかったが、切削水６２の供給系統をシャワーノズル９０に分岐させ、清浄用水９１として切削水を用いてもよい。

１…被加工物
１０…バイト切削装置
１１Ａ…切削領域
１１Ｂ…搬出入領域
１４…移動台（チャックテーブル移動手段）
２０…チャックテーブル
２１…保持面
３０…バイト切削手段
３２…スピンドル
３３…サーボモータ（駆動手段）
３４…切刃
３５…バイトホイール
４０…鉛直移動手段
６１…切削水噴射ノズル（切削水供給手段）
６２…切削水
７０…仕切りカバー
７０ａ…開口部
８０…エアーノズル
８１…エアーカーテン
９０…シャワーノズル
９１…清浄用水
９２…水膜

Claims

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、
鉛直方向に伸長する回転軸を有し駆動手段によって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前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削する切刃を有するバイトホイールとを含むバイト切削手段と、
該バイト切削手段を鉛直方向に移動させる鉛直移動手段と、
前記バイト切削手段が前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削する際に前記切刃と該被加工物に向けて切削水を供給する切削水供給手段と、
前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を切削加工する切削領域と、該切削領域に隣接して配設され、切削加工前の該被加工物が該チャックテーブルに載置されるとともに切削加工後の該被加工物が該チャックテーブルから搬出される搬出入領域と、
前記切削領域と前記搬出入領域とを仕切る仕切りカバーと、
前記被加工物を保持した前記チャックテーブルを前記搬出入領域と前記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、を有するバイト切削装置であって、
前記仕切りカバーは、
前記チャックテーブルの移動を許容する開口部と、該開口部に配設されたエアーカーテンとを有し、
前記バイト切削手段は、
前記被加工物を保持した前記チャックテーブルが前記バイト切削手段から離反するとともに前記搬出入領域に向かって移動する際に該被加工物の被加工面に対して切削加工を行い、
前記切削水供給手段は、
前記チャックテーブルに保持された前記被加工物を前記バイト切削手段によって切削加工を行う際に、前記バイトホイールの前記切刃によって切削が進行する切削方向後方側から前記切削水を該切刃に供給する切削水噴射ノズルを備え、
切削加工後の前記被加工物を保持した前記チャックテーブルの移動経路の上方には、該チャックテーブルの前記保持面に対向し、切削加工後の前記被加工面に清浄用水を供給して水膜を形成するとともに、切削加工後の該被加工面が前記エアーカーテンに至るまで該水膜を維持するシャワーノズルが配設されている
ことを特徴とするバイト切削装置。