KR20120010194A - 바이트 공구를 구비한 가공 장치 - Google Patents

바이트 공구를 구비한 가공 장치 Download PDF

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신이치 나미오카
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가부시기가이샤 디스코
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Abstract

본 발명은 피가공물의 선삭면에 결손이 생기지 않고, 척 테이블의 열팽창을 억제할 수 있으며, 피가공물에의 선삭칩의 부착을 방지할 수 있는 바이트 공구를 구비한 가공 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 바이트 공구를 구비한 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지면을 구비한 척 테이블과, 척 테이블에 유지된 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구를 구비한 선삭 수단과, 선삭 수단에 의해 피가공물을 선삭하는 가공 영역에 있어서 척 테이블을 유지면과 평행한 수평면 내에서의 가공 이송 방향으로 이동시키는 척 테이블 이동 기구를 포함하고, 선삭 수단이 회전스핀들과 회전 스핀들 하단에 장착된 바이트 공구 장착 부재와 상기 바이트 공구 장착 부재에 회전 축심으로부터 편심된 위치에 장착된 바이트 공구를 구비하는 것인, 바이트 공구를 구비한 가공 장치로서, 가공 영역을 이동하는 척 테이블에 유지된 피가공물의 선삭면에 냉각수를 분출하는 분출 노즐을 구비한 냉각수 공급 수단을 구비하며, 분출 노즐은 가공 영역에서의 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출하는 것이다.

Description

바이트 공구를 구비한 가공 장치{MACHINING APPARATUS HAVING BITE TOOL}
본 발명은, 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구를 구비한 가공 장치에 관한 것이다.
반도체칩이 복수개 형성된 반도체 웨이퍼는 다이싱 장치 등에 의해 개개의 반도체칩으로 분할되고, 이 분할된 반도체칩은 휴대전화나 퍼스널 컴퓨터 등의 전기기기에 널리 이용되고 있다.
최근, 전기기기의 경량화, 소형화를 가능하게 하기 위해, 반도체칩의 전극에 50 ㎛?100 ㎛의 돌기형의 범프를 형성하고, 이 범프를 실장 기판에 형성된 전극에 직접 접합하도록 하는 플립칩으로 칭하는 반도체칩이 개발되어 실용에 제공되고 있다. 또한, 인터포저라고 하는 기판에 복수의 반도체칩을 병설하거나, 적층하여 소형화를 도모하는 기술도 개발되어 실용화되고 있다.
그런데, 전술한 각 기술은 반도체칩 등의 기판 표면에 복수개의 돌기형의 범프(전극)를 형성하고, 그 돌기형의 전극을 통해 기판끼리를 접합하기 때문에, 돌기형의 범프(전극)의 높이를 균일하게 해야 한다. 이 돌기형의 범프(전극)의 높이를 균일하게 하기 위해서는, 일반적으로 연삭이 이용되고 있다. 그러나, 범프(전극)를 연삭하면, 범프(전극)가 금 등의 점성이 있는 금속에 의해 형성되어 있는 경우에는 버어(burr)가 발생하여, 이 버어가 인접하는 범프(전극)와 단락된다고 하는 문제가 있다.
또한, 반도체칩 등의 기판 표면에 복수개의 돌기형의 범프(전극)를 형성하는 기술로서, 금 등의 와이어의 선단을 가열 용융하여 볼을 형성한 후, 반도체칩의 전극에 그 볼을 초음파 병용 열압착하고, 볼의 헤드를 파단하는 스터드 범프 형성법이 있다. 이 스터드 범프 형성법에 의해 형성된 범프(전극)는, 열압착된 볼의 헤드를 파단할 때에 바늘모양의 수염부가 발생하기 때문에 연마하기가 곤란하여, 가열된 판을 범프에 밀어붙여 범프의 높이를 균일하게 하고 있다.
그런데, 가열된 판을 범프에 밀어붙여 범프의 높이를 균일하게 하면, 범프의 헤드가 찌부러질 때에 인접한 범프와 단락된다고 하는 문제가 있다. 따라서, 상기 문제를 해소하기 위해 범프의 선단부를 제거하는 여분의 공정을 마련하고 있다.
전술한 문제를 해소하기 위해, 판형물 표면에 돌출 형성된 복수개의 전극의 선단부를 바이트 공구에 의해 선삭하여 제거하는 가공 장치가 제안되어 있다. 이 바이트 공구를 구비한 가공 장치는, 피가공물을 유지하는 유지면을 구비한 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구를 구비한 선삭 수단과, 상기 척 테이블과 상기 선삭 수단을 상기 유지면과 평행한 수평면 내에서의 가공 이송 방향으로 상대 이동시키는 가공 이송 기구와, 상기 선삭 수단을 상기 유지면에 대하여 수직한 절입 이송 방향으로 이동시키는 절입 이송 기구를 구비하고, 선삭 수단이 회전 스핀들과 상기 회전 스핀들 하단에 장착된 바이트 공구 장착 부재와 상기 바이트 공구 장착 부재에 회전 축심으로부터 편심된 위치에 장착된 바이트 공구를 구비하고 있다(예컨대 특허문헌 1 참조).
일본 특허 공개 제2005-327838호 공보
상기 특허문헌 1에 개시된 가공 장치는, 가공시의 바이트 공구의 냉각이 불충분하여, 피가공물의 선삭면에 결손이 생겨 피가공물의 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
또한, 가공시의 바이트 공구와 피가공물의 마찰열에 의해 척 테이블에 약간의 열팽창이 생겨 피가공물의 가공 정밀도가 저하된다고 하는 문제가 있다.
또한, 피가공물의 선삭에 의해 생성되는 미세한 선삭칩이 바이트 공구와 피가공물의 마찰에 의해 발생하는 정전기에 기인하여 피가공물에 부착되어 품질을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.
본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주된 기술과제는, 피가공물의 선삭면에 결손이 생기지 않고, 척 테이블의 열팽창을 억제할 수 있으며, 피가공물에의 선삭칩의 부착을 방지할 수 있는 바이트 공구를 구비한 가공 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 주된 기술과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 피가공물을 유지하는 유지면을 구비한 척 테이블과, 상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구를 구비한 선삭 수단과, 상기 선삭 수단에 의해 피가공물을 선삭하는 가공 영역에 있어서 상기 척 테이블을 상기 유지면과 평행한 수평면 내에서의 가공 이송 방향으로 이동시키는 척 테이블 이동 기구를 포함하고, 상기 선삭 수단이 회전 스핀들과 상기 회전 스핀들 하단에 장착된 바이트 공구 장착 부재와 상기 바이트 공구 장착 부재에 회전 축심으로부터 편심된 위치에 장착된 바이트 공구를 구비하는 것인, 바이트 공구를 구비한 가공 장치에 있어서,
상기 가공 영역을 이동하는 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 선삭면에 냉각수를 분출하는 분출 노즐을 구비한 냉각수 공급 수단을 구비하고,
상기 분출 노즐은, 상기 가공 영역에서의 상기 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출하는 것을 특징으로 하는 바이트 공구를 구비한 가공 장치가 제공된다.
본 발명에 의한 가공 장치는, 가공 영역을 이동하는 척 테이블에 유지된 피가공물의 선삭면에 냉각수를 분출하는 분출 노즐을 구비한 냉각수 공급 수단을 구비하고, 상기 분출 노즐은 가공 영역에서의 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출하도록 구성되어 있기 때문에, 피가공물의 연삭면 및 바이트 공구에 냉각수가 공급되므로, 바이트 공구는 충분히 냉각되어, 피가공물의 선삭면에 결손이 생기지 않는다. 또한, 피가공물의 선삭면도 냉각되기 때문에 척 테이블이 가열되지 않고, 척 테이블이 열팽창하는 것에 의해 일어나는 가공 정밀도의 저하가 방지된다. 또한, 냉각수는 바이트 공구에 의한 가공 영역에서의 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 분출되기 때문에, 미세한 선삭칩이 피가공물의 선삭면으로부터 씻겨 흘러내려 선삭면에 부착되는 일이 없다. 또한, 냉각수가 바이트 공구에 의한 가공 영역에서의 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 분출되기 때문에, 바이트 공구에 부여하는 물의 저항이 경감되므로, 바이트 공구에 미세 진동이 발생하는 일이 없다. 또한 바이트 공구에 의한 가공 영역에 냉각수가 공급되어 습식 가공되기 때문에, 정전기가 발생하기 어려워지므로, 피가공물에의 선삭칩의 부착을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 구성된 바이트 공구를 구비한 가공 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 도시하는 가공 장치에 장비되는 선삭 유닛의 사시도.
도 3은 도 1에 도시하는 바이트 공구를 구비한 가공 장치에 장비되는 척 테이블 기구 및 척 테이블 이동 기구를 도시하는 사시도.
도 4는 도 1에 도시하는 가공 장치에 장비되는 냉각수 공급 수단의 분출 노즐로부터 분출되는 냉각수와 척 테이블에 유지된 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구와의 관계를 도시하는 설명도.
도 5는 피가공물인 반도체 웨이퍼의 평면도 및 주요부 확대도.
도 6은 도 1에 도시하는 바이트 공구를 구비한 가공 장치에 의한 선삭 공정의 설명도.
도 7은 반도체칩에 형성된 범프(전극)를 도 1에 도시하는 바이트 공구를 구비한 가공 장치에 의해 선삭한 상태를 도시하는 설명도.
이하, 본 발명에 따라 구성된 바이트를 구비한 가공 장치의 적합한 실시형태에 대해서, 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따라 구성된 바이트 공구를 구비한 가공 장치의 사시도가 도시되어 있다.
도시한 실시형태에서의 가공 장치는, 전체를 도면 부호 2로 나타내는 장치 하우징을 구비하고 있다. 장치 하우징(2)은, 가늘고 길게 연장되는 직육면체 형상의 메인부(21)와, 상기 메인부(21)의 후단부(도 1에서 우측 상단)에 마련되어 위쪽으로 연장되는 직립벽(22)을 갖고 있다. 직립벽(22)의 전면(前面)에는, 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(221, 221)이 마련되어 있다. 이 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 선삭 수단으로서의 선삭 유닛(3)이 상하 방향으로 이동 가능하게 장착되어 있다.
선삭 유닛(3)은, 이동 베이스(31)와 상기 이동 베이스(31)에 장착된 스핀들 유닛(32)을 구비하고 있다. 이동 베이스(31)는, 후면 양측에 상하 방향으로 연장되는 한 쌍의 다리부(311, 311)가 마련되어 있고, 이 한 쌍의 다리부(311, 311)에는 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)과 미끄럼 이동 가능하게 결합하는 피안내홈(312, 312)이 형성되어 있다. 이와 같이 직립벽(22)에 마련된 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 미끄럼 이동 가능하게 장착된 이동 베이스(31)의 전면에는 지지 부재(313)가 장착되고, 이 지지 부재(313)에 스핀들 유닛(32)이 부착된다.
스핀들 유닛(32)은, 지지 부재(313)에 장착된 스핀들 하우징(321)과, 상기 스핀들 하우징(321)에 회전 가능하게 배치된 회전 스핀들(322)과, 상기 회전 스핀들(322)을 회전 구동하기 위한 구동원으로서의 서보 모터(323)를 구비하고 있다. 회전 스핀들(322)의 하단부는 스핀들 하우징(321)의 하단을 넘어 아래쪽으로 돌출되어 있고, 그 하단에는 원판 형상의 바이트 공구 장착 부재(324)가 마련되어 있다. 또한, 바이트 공구 장착 부재(324)에는, 바이트 공구(33)가 착탈 가능하게 장착된다.
여기서, 바이트 공구(33)의 바이트 공구 장착 부재(324)에의 착탈 구조에 대해서, 도 2를 참조하여 설명한다.
바이트 공구 장착 부재(324)에는, 회전 축심으로부터 편심된 외주부의 일부에 상하 방향으로 관통하는 바이트 부착 구멍(324a)이 형성되어 있고, 이 바이트 부착 구멍(324a)과 대응하는 외주면으로부터 바이트 부착 구멍(324a)에 도달하는 암나사 구멍(324b)이 형성되어 있다. 이와 같이 구성된 바이트 공구 장착 부재(324)의 바이트 부착 구멍(324a)에 바이트 공구(33)를 삽입하고, 암나사 구멍(324b)에 체결 볼트(35)를 나사 결합하여 체결하는 것에 의해, 바이트 공구(33)는 바이트 공구 장착 부재(324)에 착탈 가능하게 장착된다. 또한, 바이트 공구(33)는, 도시한 실시형태에서는 초경합금 등의 공구강에 의해 막대 형상으로 형성된 단면이 직사각형인 바이트 본체(331)와, 상기 바이트 본체(331)의 선단부에 마련된 다이아몬드 등으로 형성된 절삭날(332)에 의해 구성된 것이 이용되고 있다. 이와 같이 구성되어 바이트 공구 장착 부재(324)에 장착되어 있는 바이트 공구(33)는, 상기 회전 스핀들(322)이 회전하는 것에 의해, 후술하는 척 테이블의 피가공물을 유지하는 유지면과 평행한 면 내에서 회전한다.
도 1을 다시 참조하여 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에서의 가공 장치는, 상기 선삭 유닛(3)을 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)을 따라 상하 방향(후술하는 척 테이블의 유지면과 수직인 방향)으로 이동시키는 선삭 유닛 이송 기구(4)를 구비하고 있다. 이 선삭 유닛 이송 기구(4)는, 직립벽(22)의 전측(前側)에 배치되어 상하 방향으로 연장되는 수나사 로드(41)를 구비하고 있다. 이 수나사 로드(41)는, 그 상단부 및 하단부가 직립벽(22)에 부착된 베어링 부재(42 및 43)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상측의 베어링 부재(42)에는 수나사 로드(41)를 회전 구동하기 위한 구동원으로서의 펄스 모터(44)가 배치되어 있고, 이 펄스 모터(44)의 출력축이 수나사 로드(41)에 전동(傳動) 연결되어 있다. 이동 베이스(31)의 후면에는 그 폭방향 중앙부로부터 후방으로 돌출하는 연결부(도시 생략)도 형성되어 있고, 이 연결부에는 상하 방향으로 연장되는 관통 암나사 구멍이 형성되어 있으며, 이 암나사 구멍에 상기 수나사 로드(41)가 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(44)가 정회전하면 이동 베이스(31) 및 이동 베이스(31)에 장착된 선삭 유닛(3)이 하강, 즉 전진하고, 펄스 모터(44)가 역회전하면 이동 베이스(31) 및 이동 베이스(31)에 장착된 선삭 유닛(3)이 상승, 즉 후퇴한다.
도 1 및 도 3을 참조하여 설명을 계속하면, 하우징(2)의 메인부(21)의 후반부 위에는 대략 직사각형상의 가공 작업부(211)가 형성되어 있고, 이 가공 작업부(211)에는 척 테이블 기구(5)가 배치되어 있다. 척 테이블 기구(5)는, 도 3에 도시하는 바와 같이 지지 베이스(51)와 이 지지 베이스(51)에 배치된 척 테이블(52)을 포함하고 있다. 지지 베이스(51)는, 상기 가공 작업부(211) 위에 전후 방향[직립벽(22)의 전면에 수직한 방향]인 화살표(23a 및 23b)로 도시하는 방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(23, 23) 상에서 미끄럼 이동 가능하게 배치되어 있고, 후술하는 척 테이블 이동 기구(56)에 의해 도 1에 도시하는 피가공물 반입?반출 영역(24)(도 3에서 실선으로 도시하는 위치)과 상기 스핀들 유닛(32)을 구성하는 바이트 공구(33)와 대향하는 가공 영역(25)(도 3에서 2점 쇄선으로 도시하는 위치) 사이에서 이동한다.
상기 척 테이블(52)은, 스테인리스강 등의 금속재에 의해 원기둥형으로 형성된 척 테이블 본체(521)와, 상기 척 테이블 본체(521)의 상면에 배치된 흡착척(52)으로 이루어져 있다. 흡착척(52)은 다공질 세라믹스와 같은 적절한 다공성 재료로 구성되어 있고, 도시하지 않는 흡인 수단에 연통되어 있다. 따라서, 흡착척(52)을 도시하지 않는 흡인 수단에 선택적으로 연통하는 것에 의해, 상면인 유지면 위에 배치된 피가공물을 흡인 유지한다. 또한, 도시한 척 테이블 기구(5)는, 척 테이블(52)이 삽입 관통하는 구멍을 갖고 상기 지지 베이스(51) 등을 덮으며 지지 베이스(51)와 함께 이동 가능하게 배치된 커버 부재(54)를 구비하고 있다.
도 3을 참조하여 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에서의 가공 장치는, 상기 척 테이블 기구(5)를 한 쌍의 안내 레일(23)을 따라서 화살표(23a 및 23b)로 도시하는 방향으로 이동시키는 척 테이블 이동 기구(56)를 구비하고 있다. 척 테이블 이동 기구(56)는, 한 쌍의 안내 레일(23, 23) 사이에 배치되며 안내 레일(23, 23)과 평행하게 연장되는 수나사 로드(561)와, 상기 수나사 로드(561)를 회전 구동하는 서보 모터(562)를 구비하고 있다. 수나사 로드(561)는, 상기 지지 베이스(51)에 형성된 나사 구멍(511)과 나사 결합하며, 그 선단부가 한 쌍의 안내 레일(23, 23)을 연결하여 부착된 베어링 부재(563)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 서보 모터(562)는, 그 구동축이 수나사 로드(561)의 기단과 전동 연결되어 있다. 따라서, 서보 모터(562)가 정회전하면 지지 베이스(51), 즉 척 테이블 기구(5)가 화살표 23a로 도시하는 방향으로 이동하고, 서보 모터(562)가 역회전하면 지지 베이스(51) 즉 척 테이블 기구(5)가 화살표 23b로 도시하는 방향으로 이동하다. 이와 같이 화살표(23a 및 23b)로 도시하는 방향으로 이동하는 척 테이블 기구(5)는, 도 3에서 실선으로 도시하는 피가공물 반입?반출 영역과 2점 쇄선으로 도시하는 가공 영역에 선택적으로 위치한다. 또한, 척 테이블 이동 기구(56)는, 가공 영역에서는 정해진 범위에 걸쳐 화살표(23a 및 23b)로 도시하는 방향, 즉 흡착척(52)의 상면인 유지면과 평행하게 왕복 이동한다.
도 1을 다시 참조하여 설명을 계속하면, 상기 척 테이블 기구(5)를 구성하는 커버 부재(54)의 이동 방향 양측에는, 횡단면 형상이 역(逆)채널 형상이며, 상기 한 쌍의 안내 레일(23, 23)이나 수나사 로드(561) 및 서보 모터(562) 등을 덮고 있는 벨로우즈 수단(57 및 58)이 부설(付設)되어 있다. 벨로우즈 수단(57 및 58)은 캔버스 천과 같은 적절한 재료로 형성할 수 있다. 벨로우즈 수단(57)의 전단(前端)은 가공 작업부(211)의 전면벽에 고정되고, 후단은 척 테이블 기구(5)의 커버 부재(54)의 전단면에 고정되어 있다. 벨로우즈 수단(58)의 전단은 척 테이블 기구(5)의 커버 부재(54)의 후단면에 고정되고, 후단은 장치 하우징(2)의 직립벽(22)의 전면에 고정되어 있다. 척 테이블 기구(5)가 화살표(23a)로 도시하는 방향으로 이동할 때에는 벨로우즈 수단(57)이 신장되고 벨로우즈 수단(58)이 수축되며, 척 테이블 기구(5)가 화살표(23b)로 도시하는 방향으로 이동할 때에는 벨로우즈 수단(57)이 수축되고 벨로우즈 수단(58)이 신장된다.
도 1을 참조하여 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에서의 바이트 공구를 구비한 가공 장치는, 가공 영역(25)을 이동하는 척 테이블(52)에 유지된 피가공물의 선삭면에 냉각수를 분출하는 냉각수 공급 수단(6)을 구비하고 있다. 이 냉각수 공급 수단(6)은, 가공 영역(25)을 이동하는 척 테이블(52)의 이동 경로의 측방에 배치되고, 가공 영역(25)을 이동하는 척 테이블(52)에 유지된 피가공물의 선삭면에 박판형의 냉각수를 분출하는 분출구(예컨대 가로가 50 ㎜이고 세로가 1 ㎜인 개구)를 갖는 분출 노즐(61)을 구비하고 있다. 이 분출 노즐(61)은, 도 4에 도시하는 바와 같이 가공 영역에 있어서 바이트 공구(33)의 화살표(33a)로 도시하는 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출하도록 배치하는 것이 중요하다. 또한, 냉각수 공급 수단(6)은, 냉각수로서 순수를 공급한다.
도 1에 기초하여 설명을 계속하면, 장치 하우징(2)의 메인부(21)에서의 전반부 상에는, 제1 카세트 배치 영역(11a)과, 제2 카세트 배치 영역(12a)과, 피가공물 가배치 영역(13a)과, 세정 영역(14a)이 마련되어 있다. 제1 카세트 배치 영역(11a)에는 가공 전의 피가공물을 수용하는 제1 카세트(11)가 배치되고, 제2 카세트 배치 영역(12a)에는 가공 후의 피가공물을 수용하는 제2 카세트(12)가 배치되도록 되어 있다. 상기 피가공물 가배치 영역(13a)에는, 제1 카세트 배치 영역(11a)에 배치된 제1 카세트(11)로부터 반출된 가공 전의 피가공물을 가배치하는 피가공물 가배치 수단(13)이 배치되어 있다. 또한, 세정 영역(14a)에는, 가공 후의 피가공물을 세정하는 세정 수단(14)이 배치되어 있다.
상기 제1 카세트 배치 영역(11a)과 제2 카세트 배치 영역(12a)의 사이에는 피가공물 반송 수단(15)이 배치되어 있고, 이 피가공물 반송 수단(15)은 제1 카세트 배치 영역(11a)에 배치된 제1 카세트(11) 안에 수납되어 있는 가공 전의 피가공물을 피가공물 가배치 수단(13)으로 반출하고, 세정 수단(14)에서 세정된 가공 후의 피가공물을 제2 카세트 배치 영역(12a)에 배치된 제2 카세트(12)로 반송한다. 상기 피가공물 가배치 영역(13a)과 피가공물 반입?반출 영역(24) 사이에는 피가공물 반입 수단(16)이 배치되어 있고, 이 피가공물 반입 수단(16)은 피가공물 가배치 수단(13)에 배치된 가공 전의 피가공물을 피가공물 반입?반출 영역(24)에 위치한 척 테이블 기구(5)의 척 테이블(52) 상으로 반송한다. 상기 피가공물 반입?반출 영역(24)과 세정부(14a) 사이에는 피가공물 반출 수단(17)이 배치되어 있고, 이 피가공물 반출 수단(17)은 피가공물 반입?반출 영역(24)에 위치한 척 테이블(52) 상에 배치되어 있는 가공 후의 피가공물을 세정 수단(14)으로 반송한다.
상기 제1 카세트(11)에 수용되는 가공 전의 피가공물은, 도 5의 (a)에 도시하는 바와 같이 표면에 복수개의 반도체칩(110)이 격자형으로 형성되어 반도체 웨이퍼(10)로 이루어져 있다. 반도체 웨이퍼(10)에 형성된 복수개의 반도체칩(110)의 표면에는, 각각 복수개의 스터드 범프(전극)(120)가 형성되어 있다. 이 스터드 범프(전극)(120)는, 예컨대 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 반도체칩(110)에 형성된 예컨대 알루미늄 등으로 이루어지는 전극판(130)에 금 와이어를 가열 용융하여 장착된다. 이와 같이 하여 형성된 복수개의 스터드 범프(전극)(120)는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이 바늘모양의 수염부(121)가 남은 상태가 되고, 그 높이에 편차가 있다.
전술한 바와 같은 피가공물을 수용한 제1 카세트(11)는, 장치 하우징(2)의 제1 카세트 배치 영역(11a)에 배치된다. 그리고, 제1 카세트 배치 영역(11a)에 배치된 제1 카세트(11)에 수용되어 있던 가공 전의 피가공물이 모두 반출되면, 빈 카세트(11) 대신에 복수개의 가공 전의 피가공물을 수용한 새로운 카세트(11)가 수동으로 제1 카세트 배치 영역(11a)에 배치된다. 한편, 장치 하우징(2)의 제2 카세트 배치 영역(12a)에 배치된 제2 카세트(12)에 소정 수의 가공 후의 피가공물이 반입되면, 이러한 제2 카세트(12)가 수동으로 반출되고, 새로운 빈 제2 카세트(12)가 배치된다.
도시한 실시형태에서의 바이트 공구를 구비한 가공 장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이하 그 작동에 대해서 주로 도 1을 참조하여 설명한다.
제1 카세트(11)에 수용된 가공 전의 피가공물로서의 반도체 웨이퍼(10)는 피가공물 반송 수단(15)의 상하 동작 및 진퇴 동작에 의해 반송되어, 피가공물 가배치 수단(13)에 배치된다. 피가공물 가배치 수단(13)에 배치된 반도체 웨이퍼(10)는, 여기서 중심이 맞춰진 후에 피가공물 반입 수단(16)의 선회 동작에 의해 피가공물 반입?반출 영역(24)에 위치되어 있는 척 테이블 기구(5)의 척 테이블(52) 상에 배치된다. 척 테이블(52) 상에 배치된 반도체 웨이퍼(10)는, 도시하지 않은 흡인 수단에 의해 척 테이블(52) 상에 흡인 유지된다.
척 테이블(52) 상에 반도체 웨이퍼(10)를 흡인 유지했다면, 척 테이블 이동 기구(56)(도 3 참조)를 작동시켜 척 테이블 기구(5)를 화살표(23a)로 도시하는 방향으로 이동시키고, 반도체 웨이퍼(10)를 유지한 척 테이블(52)을 가공 영역(25)에 위치시킨다. 이와 같이 하여 반도체 웨이퍼(10)를 유지한 척 테이블(52)이 가공 영역(25)에 위치하였다면, 반도체 웨이퍼(10)에 마련된 반도체칩(110)의 표면에 형성된 복수개의 스터드 범프(전극)(120)를 선삭하여 높이를 균일하게 하는 선삭 공정을 실시한다.
우선, 회전 스핀들(322)을 회전 구동하여, 바이트 공구(33)가 부착된 바이트 공구 장착 부재(324)를 도 6에서의 화살표(33a)로 도시하는 방향으로 예컨대 6000 rpm의 회전 속도로 회전시킨다. 그리고, 선삭 유닛(3)을 하강시켜 바이트 공구(33)를 소정의 절입 위치에 위치시킨다. 다음에, 예컨대 바이트 공구(33)의 절삭날(332)의 선삭 폭이 20대의 ㎛인 경우에는, 반도체 웨이퍼(10)를 유지한 척 테이블(52)을 도 6에서 실선으로 도시하는 위치로부터 화살표(23a)로 도시하는 바와 같이 오른쪽에 예컨대 2 ㎜/초의 이송 속도로 이동시킨다. 그 결과, 회전 스핀들(322)의 회전에 따라 회전하는 바이트 공구(33)의 절삭날(332)에 의해 반도체 웨이퍼(10)에 마련된 반도체칩(110)의 표면에 형성된 복수개의 스터드 범프(전극)(120)의 상단부가 깎인다. 그리고, 도 6에서 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이 척 테이블(52)에 유지된 반도체 웨이퍼(10)의 중심이 바이트 공구 장착 부재(324)의 중심 위치까지 이동하는 것에 의해, 반도체 웨이퍼(10)에 마련된 반도체칩(110)의 표면에 형성된 복수개의 스터드 범프(전극)(120) 모두가, 도 7에 도시하는 바와 같이 그 선단부가 선삭에 의해 제거되어, 높이가 균일해진다.(선삭공정).
전술한 선삭 공정에서는, 냉각수 공급 수단(6)을 작동시켜 분출 노즐(61)로부터 도 4에 도시하는 바와 같이 바이트 공구(33)에 의한 가공 영역에서의 바이트 공구(33)의 화살표(33a)로 도시하는 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출시킨다. 또한, 냉각수의 공급량은, 도시한 실시형태에서는 1분간 2리터로 설정되어 있다. 그 결과, 반도체 웨이퍼(10)의 선삭면 및 바이트 공구(33)에 냉각수가 공급되므로, 바이트 공구(33)는 충분히 냉각되고, 반도체 웨이퍼(10)의 선삭면에 결손이 생기지 않는다. 또한, 반도체 웨이퍼(10)의 선삭면도 냉각되기 때문에 척 테이블(52)이 가열되지 않고, 척 테이블(52)이 열팽창하는 것에 의해 생기는 가공 정밀도의 저하가 방지된다. 또한, 냉각수는 바이트 공구(33)에 의한 가공 영역에서의 바이트 공구(33)의 화살표(33a)로 도시하는 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 분출되기 때문에, 미세한 선삭칩이 반도체 웨이퍼(10)의 선삭면으로부터 씻겨 흘러내려 선삭면에 부착되는 일이 없다. 또한, 도시한 실시형태에서는, 냉각수가 바이트 공구(33)에 의한 가공 영역에서의 바이트 공구(33)의 화살표(33a)로 도시하는 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 분출되기 때문에, 바이트 공구(33)에 부여하는 물의 저항이 경감되므로, 바이트 공구(33)에 미세 진동이 발생하는 일이 없다.
전술한 바와 같이 반도체 웨이퍼(10)에 마련된 반도체칩(110) 표면에 형성된 복수개의 범프(전극)(120)의 선삭 공정이 종료했다면, 선삭 유닛(3)을 상승시키고, 척 테이블(52)의 회전을 정지한다. 다음에, 척 테이블(52)을 도 1에서 화살표(23b)로 도시하는 방향으로 이동시켜 피가공물 반입?반출 영역(24)에 위치시키고, 척 테이블(52) 위의 선삭 가공된 반도체 웨이퍼(10)의 흡인 유지를 해제한다. 그리고, 흡인 유지가 해제된 반도체 웨이퍼(10)는 피가공물 반출 수단(17)에 의해 반출되어 세정 수단(14)으로 반송된다. 세정 수단(14)으로 반송된 반도체 웨이퍼(10)는, 여기서 세정된다. 세정 수단(14)에서 세정된 반도체 웨이퍼(10)는, 피가공물 반송 수단(15)에 의해 제2 카세트(12)의 소정 위치에 수납된다.
2: 장치 하우징 3: 선삭 유닛
31: 이동 베이스 32: 스핀들 유닛
321: 스핀들 하우징 322: 회전 스핀들
323: 서보 모터 324: 공구 장착 부재
33: 바이트 공구 331: 바이트 본체
332: 절삭날 4: 선삭 유닛 이송 기구
44: 펄스 모터 5: 척 테이블 기구
51: 지지 베이스 52: 척 테이블
53: 서보 모터 54: 커버 부재
56: 척 테이블 이동 기구 57, 58: 벨로우즈 수단
6: 냉각수 공급 수단 61: 분출 노즐
11: 제1 카세트 12: 제2 카세트
13: 피가공물 가배치 수단 14: 세정 수단
15: 피가공물 반송 수단 16: 피가공물 반입 수단
17: 피가공물 반출 수단 10: 반도체 웨이퍼
110: 반도체칩 120: 범프(전극)
130: 전극판

Claims (1)

  1. 피가공물을 유지하는 유지면을 구비한 척 테이블과,
    상기 척 테이블에 유지된 피가공물을 선삭하기 위한 바이트 공구를 구비한 선삭 수단과,
    상기 선삭 수단에 의해 피가공물을 선삭하는 가공 영역에 있어서 상기 척 테이블을 상기 유지면과 평행한 수평면 내에서의 가공 이송 방향으로 이동시키는 척 테이블 이동 기구
    를 포함하는, 바이트 공구를 구비한 가공 장치로서,
    상기 선삭 수단은 회전 스핀들과, 상기 회전 스핀들 하단에 장착된 바이트 공구 장착 부재와, 상기 바이트 공구 장착 부재에 회전 축심으로부터 편심된 위치에 장착된 바이트 공구를 구비하며,
    상기 가공 영역을 이동하는 상기 척 테이블에 유지된 피가공물의 선삭면에 냉각수를 분출하는 분출 노즐을 구비한 냉각수 공급 수단을 구비하고,
    상기 분출 노즐은, 상기 가공 영역에서의 상기 바이트 공구의 회전 방향 상류측으로부터 하류측을 향해 냉각수를 분출하는 것을 특징으로 하는 바이트 공구를 구비한 가공 장치.
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