TWI531456B - Cutting wheel (2) - Google Patents

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TWI531456B
TWI531456B TW100125471A TW100125471A TWI531456B TW I531456 B TWI531456 B TW I531456B TW 100125471 A TW100125471 A TW 100125471A TW 100125471 A TW100125471 A TW 100125471A TW I531456 B TWI531456 B TW I531456B
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Shinichi Namioka
Tomohito Matsuda
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Description

切削輪(二) 發明領域
本發明係有關於一種切削被加工物之切削輪。
 發明背景
目前有各種用以實現半導體元件之輕薄短小化的技術，例如，在形成於半導體晶圓之元件表面形成複數個10～100μm左右高度之稱為凸塊的金屬突起物，使該等凸塊相對於形成在配線基板之電極而直接接合，如上所述之稱為覆晶接合的安裝技術已被實用化。
形成於半導體晶圓之元件表面的凸塊係藉由電鍍或打線凸塊(stud bump)等方法所形成。因此，各個凸塊之高度不一致，若不進行加工，則難以將保持原樣的複數凸塊完全均一地接合於配線基板的電極。
又，為了實現高密度配線，有一種在凸塊與配線基板之間夾著異向性導電膜(ACF)而接合的積體電路安裝技術。在使用該安裝技術時，由於若凸塊之高度不足，則會導致接合不良，故需要一定程度以上的凸塊高度。
因此，期待能將形成於半導體晶圓表面之複數凸塊切削成所需的高度。使用切削輪切取凸塊來作為將凸塊切削成所需高度的方法，係例如日本專利公開公報特開2000-173954號公報所提出者。
切削輪具備有輪基台、及包含配設於輪基台之切削刀刃的刀具單元，使切削輪旋轉，並且在將切削刀刃抵接於被加工物之狀態下使切削輪與被加工物相對地移動，藉此進行切削。
以切削輪所切削之半導體晶圓等被加工物中，有例如Φ4吋至Φ12吋等各種尺寸。而且，迄今係以如日本專利公開公報特開2000-173954號公報所揭示之切削輪切削不同大小的半導體晶圓。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利公開公報特開2000-173954號公報
但是，在習知之切削輪中，由於係構成為在輪基台的特定處可裝卸地安裝有刀具單元，故在欲使用於切削不同大小的被加工物時，須將切削輪的直徑加大並將刀具單元的安裝位置設在外周側，以使之可切削大直徑的被加工物。
另一方面，在使用切削輪進行切削時，藉由對於被加工物選擇最適當的刀具圓周速度，使刀具旋轉一次之被加工物搬送量(被加工物的加工搬送速度/刀具旋轉數)較小，才可將被加工物切削地較為平坦，而可得到良好的加工品質。亦即，欲得到良好的加工品質時，藉由以可切削被加工物之最小徑使刀具旋轉，最能提升被加工物的加工搬送速度。
因此，若欲以習知切削輪切削小徑的被加工物時，比起具有適合切削小徑被加工物之直徑的切削輪，則會有無法提升被加工物之加工搬送速度而會增加切削加工時間的問題。
本發明係有鑒於上述問題點而發明者，目的在於提供一種可對於不同尺寸之被加工物以最短的加工時間進行切削的切削輪。
根據本發明，可提供一種切削輪，係切削被加工物之切削輪，其特徵在於具備有：輪基台，係具有形成在相對於旋轉中心於半徑方向為第1距離之位置的第1安裝部、與形成於與該第1距離不同之第2距離之位置的第2安裝部者；及刀具單元，係安裝於該輪基台之該第1安裝部及第2安裝部中任一方，且具有切削刀柄、與固定接著於該切削刀柄之一端部的切削刀刃者。
並且，該輪基台宜具有第1錘安裝部與第2錘安裝部，該第1錘安裝部與該第2錘安裝部係形成於以旋轉中心為基準相對於該第1安裝部與該第2安裝部為點對稱位置者，該切削輪更宜具備有取平衡用錘，該取平衡用錘係安裝在相對於安裝在該第1安裝部及該第2安裝部之任一方的該刀具單元為點對稱位置的該第1錘安裝部及該第2錘安裝部之任一方，且與該刀具單元具有同重量者。
本發明之切削輪，由於在分別對應於被加工物大小的位置具有複數之刀具單元安裝部，故可因應被加工物的尺寸，以最適當的刀具單元旋轉軌跡徑進行切削加工。
因此，對於較小尺寸的被加工物，可不惡化加工品質地縮短切削加工時間，並且，對於切削加工較大尺寸的被加工物時，也只要變更刀具單元的安裝位置，即可進行對應處理。
圖式簡單說明
第1圖係適合以本發明之切削輪進行切削的半導體晶圓的立體圖。
第2圖係安裝有本發明之切削輪之刀具切削裝置的立體圖。
第3圖係本發明實施形態之切削輪的分解立體圖。
第4圖係安裝有刀具單元之刀具安裝區塊的立體圖。
第5圖係將刀具單元與取平衡用錘安裝於Φ6吋位置之狀態的切削輪的立體圖。
第6圖係顯示以切削輪進行晶圓之切削加工步驟的示意圖。
第7(A)圖係切削前之半導體晶圓的放大截面圖，第7(B)圖係切削後之半導體晶圓的放大截面圖。
 用以實施發明之最佳形態
以下，參照圖示詳細說明本發明之實施形態。參照第1圖，顯示有適合以本發明之切削輪進行切削的半導體晶圓W的立體圖。在半導體晶圓W表面，垂直地形成有第1切割道S1與第2切割道S2，在藉由第1切割道S1與第2切割道S2所區劃出之各區域，分別形成有元件(晶片)D。
如第1圖之放大圖所示，在各元件D的4邊，形成有複數突起狀的凸塊5。該等凸塊5如第7(A)圖之放大截面圖所示，埋設於止封材7內。止封材7使用環氧樹脂或苯環丁烯(BCB)。
接著參照第2圖，說明安裝有本發明實施形態之切削輪的刀具切削裝置2。4是刀具切削裝置2的基座(外罩)，在基座4的後方直立設有管柱6。在管柱6固定有延伸於上下方向的一對導軌(僅圖示出一根)8。
沿著該等一對導軌8可移動於上下方向地安裝有刀具切削單元10。刀具切削單元10之外罩20安裝於可沿著一對導軌8移動於上下方向之移動基台12。
刀具切削單元10包含有：外罩20、可旋轉地收容於外罩20中之心軸22(參照第6圖)、固定於心軸22前端之架座24、及可裝卸地安裝於架座24之切削輪25。在切削輪25，可裝卸地安裝有刀具單元26。
刀具切削單元10具備有刀具切削單元搬送機構18，該刀具切削單元搬送機構18係由將刀具切削單元10沿著一對引導導軌8移動於上下方向的滾珠螺桿14及脈衝馬達16所構成者。當脈衝馬達16脈衝驅動，則滾珠螺桿14會旋轉，而移動基台12移動於上下方向。
在基座4的中間部分配設有具有夾盤台30之夾盤台機 構28，夾盤台機構28藉由未圖示之夾盤台移動機構移動於Y軸方向。31係水套，33係蛇腹，皆可遮蓋夾盤台機構28。
在基座4的前側部分，配設有第1晶圓匣32、第2晶圓匣34、晶圓搬送用機器手36、具有複數定位銷40之定位機構38、晶圓搬入機構(裝載臂)42、晶圓搬出機構(卸載臂)44及旋轉器洗淨單元46。
又，在基座4的概咯中央部，設有洗淨夾盤台30之洗淨水噴射噴嘴48。該洗淨水噴射噴嘴48在夾盤台30位於裝置正面側之晶圓搬入、搬出區域的狀態時，向夾盤台30噴射洗淨水。
參照第3圖，該圖顯示本發明實施形態之切削輪25的分解立體圖。切削輪25包含可裝卸地安裝於架座24的圓板狀之輪基台50。
輪基台50於其中心部分具有圓形凹部52，在圓形凹部52形成有可插入用以將輪基台50固定於架座24之螺桿的4個(僅圖示3個)插入孔53。
在輪基台50的外周部份，於圓周方向上離開180度地形成有略為梯形的2個缺口54、56。此外，鄰接著輪基台50之圓型凹部52形成有在圓周方向離開180度的略為梯形之缺口58、60。
在輪基台50之缺口54中，以螺桿68安裝有刀具安裝區塊62。在刀具安裝區塊62形成有2個安裝孔64、66。安裝孔64係例如 8吋用安裝部(第1安裝部)，安裝孔66係 6吋用安裝部(第2安裝部)。
刀具單元26由略呈長方體形狀的刀柄(刀具刀柄)70、及可裝卸地安裝於刀柄70之以鑽石等形成為預定形狀的切削刀刃72。
如第4圖之立體圖所示，刀具安裝區塊62對應於安裝孔64在其側面形成有複數(本實施形態為3個)螺孔69，在安裝孔64中插入刀具單元26並將螺桿74螺合鎖緊於螺孔69，藉此，刀具單元26固定於刀具安裝區塊62。
在刀具安裝區塊62的側面對應於安裝孔66形成有複數(本實施形態為3個)螺孔71，藉由將螺桿螺合鎖緊於該等螺孔71中，可固定插入於安裝孔66中之刀具單元26。
將刀具安裝區塊62從外周側貫通於內周側地形成有2個安裝孔67。如第3圖所示，將螺桿68插入該等安裝孔67中，與形成在輪基台50之螺孔相連結鎖緊，藉此，刀具安裝區塊62固定於輪基台50。
安裝孔64形成於從輪基台50之旋轉中心50a距離第1距離S1的位置，安裝孔66形成於從輪基台50之旋轉中心50a距離小於第1距離S1之第2距離S2的位置。安裝孔64係例如為 8吋用，S1為210mm。安裝孔66例如為 6吋用，S2為160mm。
在輪基台50之缺口56中插入錘安裝區塊76，與刀具安裝區塊62一樣地以螺桿固定在輪基台50。錘安裝區塊76具有2個安裝孔78、80。安裝孔78為第1錘安裝部，安裝孔80為第2錘安裝部。
安裝孔78係形成於與形成在刀具安裝區塊62之安裝孔 64為相對於輪基台50之旋轉中心50a為點對稱的位置，安裝孔80則形成於與形成在刀具安裝區塊62之安裝孔66為相對於輪基台50之旋轉中心50a為點對稱的位置。
在缺口58中插入略呈梯形之刀具安裝區塊82，藉由螺桿固定於輪基台50。在刀具安裝區塊82形成有安裝孔(第3安裝部)84，安裝孔84係例如為 4吋用，距離旋轉中心50a的距離為120mm。
另一方面，在缺口60中插入錘安裝區塊86，藉由螺桿固定於輪基台50。錘安裝區塊86具有可插入取平衡用錘之安裝孔88，安裝孔88係形成於相對於輪基台50之旋轉中心50a、與形成在錘安裝區塊82之安裝孔84為點對稱的位置
在使用切削輪25時，宜如第5圖所示，在與刀具單元26之安裝位置相對於輪基台50之旋轉中心為點對稱位置之安裝孔80中，插入並固定取平衡用錘90。取平衡用錘90宜與刀具單元26具有相同重量。
接著，參照第6圖，說明以切削輪25所進行之半導體晶圓W的切削加工方法。在半導體晶圓W表面，如第7(A)圖之放大截面圖所示，形成有分別連接於各元件D電極的複數凸塊5，該等凸塊5埋設於由環氧樹脂等所形成之止封材7中。
將心軸22以約2000rpm進行旋轉，並且驅動切削輪搬送機構18，使刀具單元26之切削刀刃72於止封材7切入預定深度，一面使夾盤台30以1mm/s的搬送速度於箭號Y方向移動，一面切削止封材7與凸塊5。在該切削加工時，夾盤台30不旋轉地於Y軸方向進行加工移動。
當吸引保持於夾盤台30之晶圓W的左端通過切削刀刃72之安裝位置，則晶圓W之切削結束，如第7(B)圖所示，止封材7表面呈平坦，凸塊5與止封材7一起被切削而其高度被加工成均一。
在本實施形態之切削輪25中，由於具有Φ8吋用的安裝孔(第1安裝部)64、Φ6吋用的安裝孔(第2安裝部)66、及Φ4吋用的安裝孔(第3安裝部)84，故可因應需切削加工之晶圓W的尺寸，將刀具單元26插入固定於該等任一者的安裝孔而使用。取平衡用錘90也可因應刀具單元26的固定位置，插入安裝孔78、80、88中之任一者而固定。
另外，也可使輪基台50為大直徑，在距離旋轉中心50a為310mm的位置設置Φ12吋用的安裝孔。此時，宜在相對於Φ12吋用安裝孔為點對稱的位置形成取平衡用錘90的安裝孔。
接著，檢討本實施形態之切削輪25的效果。當在以同一加工條件(最適當加工條件)切削不同尺寸之晶圓W時，須使刀具單元26之周速與心軸22轉一圈之晶圓W移送量為相同。刀具單元26之周速、與心軸22轉一圈之晶圓W移送量分別以以下式子求出。
刀具單元周速=心軸旋轉數×刀具單元26安裝位置之直徑×π......................(1)
心軸轉一圈之晶圓W移送量=夾盤台30的移送速度/心軸旋轉數............(2)
因此，在切削小直徑之晶圓W時，若如本實施形態使刀具單元26的位置為小徑位置，則為了使刀具單元26的周速為一定，由式(1)可知必須提高心軸旋轉數。
又，由式(2)可知，為了使心軸轉一圈之晶圓W移送量為同樣，必須依心軸旋轉數提高的比例，提高夾盤台30的移送速度。
因此，在切削小直徑的晶圓W時，藉由使刀具單元26的安裝位置在小徑位置，比起以習知比晶圓W大直徑的切削輪進行切削加工，可提升夾盤台30的移送速度，故可縮短切削加工時間。
所以，在本實施形態之切削輪25中，可因應晶圓W的尺寸，使刀具單元26的安裝位置在最適當的位置，藉此，對於小尺寸的晶圓W可縮短切削加工時間，並且對於大尺寸的晶圓W也可僅以變更刀具單元26的安裝位置而進行對應處理。
在本實施形態之切削輪25中，由於在以輪基台50之旋轉中心為基準地相對於刀具單元26為點對稱位置之輪基台50，配設有與刀具單元26具有同樣重量之取平衡錘90，故可減輕隨著切削輪25的旋轉而來的振動，可抑制因振動所引起之晶圓W的加工品質惡化。
2．．．刀具切削裝置
4．．．外罩
5．．．凸塊
6．．．管柱
7．．．止封材
8．．．導軌
10．．．刀具切削單元
12．．．移動基台
14．．．滾珠螺桿
16．．．脈衝馬達
18．．．切削輪搬送機構
20．．．外罩
22．．．心軸
24．．．架座
25．．．切削輪
26．．．刀具單元
28．．．夾盤台機構
30．．．夾盤台
31．．．水套
32．．．第1晶圓匣
33．．．蛇腹
34．．．第2晶圓匣
36．．．晶圓搬送用機器手
38．．．定位機構
40．．．定位銷
42．．．晶圓搬入機構(裝載臂)
44．．．晶圓搬出機構(卸載臂)
46．．．旋轉器洗淨單元
48．．．洗淨水噴射噴嘴
50．．．輪基台
50a．．．旋轉中心
52．．．圓形凹部
53．．．插入孔
54、56、58、60．．．缺口
62、82．．．刀具安裝區塊
64、66、67、78、80、84、88．．．安裝孔
68、74．．．螺桿
69、71．．．螺孔
70．．．刀柄(刀具刀柄)
72．．．切削刀刃
76、86．．．錘安裝區塊
90．．．取平衡用錘
S1．．．第1切割道、第1距離
S2．．．第2切割道、第2距離
W．．．半導體晶圓
第1圖係適合以本發明之切削輪進行切削的半導體晶圓的立體圖。
第2圖係安裝有本發明之切削輪之刀具切削裝置的立體圖。
第3圖係本發明實施形態之切削輪的分解立體圖。
第4圖係安裝有刀具單元之刀具安裝區塊的立體圖。
第5圖係將刀具單元與取平衡用錘安裝於Φ6吋位置之狀態的切削輪的立體圖。
第6圖係顯示以切削輪進行晶圓之切削加工步驟的示意圖。
第7(A)圖係切削前之半導體晶圓的放大截面圖，第7(B)圖係切削後之半導體晶圓的放大截面圖。
25．．．切削輪
26．．．刀具單元
50．．．輪基台
52．．．圓形凹部
53．．．插入孔
54、56、58、60．．．缺口
62、82．．．刀具安裝區塊
64、66、78、80、84、88．．．安裝孔
68．．．螺桿
70．．．刀柄(刀具刀柄)
72．．．切削刀刃
76、86．．．錘安裝區塊
90．．．取平衡用錘

Claims (2)

  1. 一種切削輪，係切削被加工物之切削輪，其特徵在於具備有：輪基台，係在外周部份具有缺口；刀具安裝區塊，係具有與該缺口的形狀相對應的形狀、形成在相對於該輪基台的旋轉中心於半徑方向為第1距離之位置的第1安裝部、與形成於與該第1距離不同之第2距離之位置的第2安裝部，且以可裝卸的方式固定於該缺口內；及刀具單元，係安裝於該刀具安裝區塊之該第1安裝部及該第2安裝部中任一方，且具有切削刀柄、與固定接著於該切削刀柄之一端部的切削刀刃。
  2. 如申請專利範圍第1項之切削輪，其中該輪基台具有第1錘安裝部與第2錘安裝部，該第1錘安裝部與該第2錘安裝部係形成於以旋轉中心為基準相對於該第1安裝部與該第2安裝部為點對稱位置，該切削輪更具備有取平衡用錘，該取平衡用錘係安裝在相對於安裝在該第1安裝部及該第2安裝部之任一方的該刀具單元為點對稱位置的該第1錘安裝部及該第2錘安裝部之任一方，且與該刀具單元具有同重量。
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