JP6300683B2 - 加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を旋回切削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技術の１つとしてフリップチップが知られている。フリップチップでは、半導体チップの表面側に設けた金属の突起（バンプ）で半導体チップと基板とを接続するので、金属ワイヤを用いるワイヤ・ボンディング等と比較して半導体チップの実装に必要な面積を縮小できる。

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配置した後には、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、切り刃との接触でバンプを旋削できる。

特開２００３−１１０５３６号公報

近年では、半導体チップの生産性を高めるために、半導体ウェーハの大口径化が進められている。しかしながら、大口径化された半導体ウェーハ等の被加工物をチャックテーブルの適切な位置に載置するのは容易でない。チャックテーブルに対して被加工物がずれてしまうと、リークが発生して被加工物を適切に吸引保持できなくなる。

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、チャックテーブルに対して被加工物を容易かつ確実に載置できる加工装置を提供することである。

本発明によれば、板状の被加工物に旋削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旋削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、モーターによって回転駆動される回転スピンドルと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と該回転スピンドルに取り付けられた工具装着部材と該工具装着部材に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を旋削する旋削工具とを備えた旋削ユニットと、該搬入搬出領域と該加工領域とを覆うカバー部材とを備え、該カバー部材において、該搬入搬出領域を覆う部分には、被加工物を搬入又は搬出する際に被加工物の通過を許容する開口が形成され、該開口近傍の該搬入搬出領域と対向する面には、該チャックテーブルが該搬入搬出領域に位置付けられた際の該チャックテーブルの外縁に対応した複数の被加工物位置決め手段が配設されており、該被加工物位置決め手段は、ロータリーアクチュエータと該ロータリーアクチュエータによって作用位置と退避位置との間で回動する突き当て部材とから構成され、該突き当て部材は、該作用位置に位置付けられた状態で、下端が該チャックテーブルの該保持面よりも下方に位置し、側面に被加工物の外縁を突き当てることによって被加工物を該チャックテーブルの所望の位置に載置できるように形成され、かつ、該退避位置に位置付けられた状態で、該チャックテーブルに保持された被加工物と接触しないように形成され、被加工物を保持したチャックテーブルの該加工領域への移動を許容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、被加工物は、第１の辺と、該第１の辺と直交する第２の辺とを含む矩形状に形成され、該チャックテーブルは、被加工物より各辺が短い矩形状に形成され、該突き当て部材は、該作用位置に位置付けられた状態で、該チャックテーブルの外縁から水平方向に所定距離離れるように形成されていることが好ましい。

本発明に係る加工装置は、ロータリーアクチュエータによって作用位置と退避位置との間で回動する突き当て部材を含む複数の被加工物位置決め手段を備え、突き当て部材は、作用位置に位置付けられた状態で、側面に被加工物の外縁を突き当てることで被加工物をチャックテーブルの所望の位置に載置できるように形成されている。

そのため、被加工物を搬入する際に、突き当て部材を作用位置に位置付けて、突き当て部材の側面に被加工物の外縁を突き当てることで、チャックテーブルに対して被加工物を容易かつ確実に載置できる。

加工装置を模式的に示す分解斜視図である。 図２（Ａ）は、加工装置を模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、加工装置を模式的に示す平面図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、被加工物がチャックテーブルに載置される様子を模式的に示す一部断面側面図である。 図４（Ａ）は、被加工物の外縁を突き当て部材に突き当てた状態を拡大して示す一部断面側面図であり、図４（Ｂ）は、突き当て部材を退避位置に位置付けた状態を拡大して示す一部断面側面図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、チャックテーブルが移動する様子を模式的に示す一部断面側面図である。

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分解斜視図であり、図２（Ａ）は、加工装置を模式的に示す一部断面側面図であり、図２（Ｂ）は、加工装置を模式的に示す平面図である。図１に示すように、本実施形態に係る加工装置（旋削装置）２は、直方体状の基台４を備えている。

基台４の上面には、前後方向（Ｘ軸方向）に長い矩形状の開口４ａが形成されている。この開口４ａ内には、図２（Ａ）に示すように、水平移動テーブル６、水平移動テーブル６を前後方向に移動させる水平移動機構（チャックテーブル移動手段）８、及び水平移動機構８を覆う防塵防滴カバー１０が配置されている。

水平移動機構８は、前後方向に平行な水平ガイドレール（不図示）を備えており、この水平ガイドレールには、水平移動テーブル６がスライド可能に設置されている。水平移動テーブル６の下面側には、ナット部１２が設けられており、このナット部１２には、水平ガイドレールと平行な水平ボールネジ１４が螺合されている。

水平ボールネジ１４の一端部には、パルスモーター（不図示）が連結されている。パルスモーターで水平ボールネジ１４を回転させることにより、水平移動テーブル６は水平ガイドレールに沿って前後方向に移動する。

水平移動テーブル６の上方には、板状の被加工物１１（図３（Ａ）等参照）を吸引保持するチャックテーブル１６が設けられている。チャックテーブル１６は、上述の水平移動機構８によって、被加工物１１が搬入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。

被加工物１１は、例えば、第１の辺と、第１の辺に直交する第２の辺とを含む矩形状の半導体ウェーハであり、上面側には、金属等でなるバンプ（不図示）が配置されている。本実施形態の加工装置２は、例えば、このバンプの旋削加工に使用される。ただし、被加工物１１はこれに限定されない。ＴＳＶ（Through Silicon Via）が形成されたＴＳＶウェーハや金属板等を被加工物１１としても良い。

チャックテーブル１６の上面は、被加工物１１の第１の辺より短い辺、及び第２の辺より短い辺をそれぞれ備えた矩形状に形成され、被加工物１１を吸引保持する保持面１６ａとなっている。

この保持面１６ａは、チャックテーブル１６の内部に形成された流路（不図示）を通じて吸引源（不図示）と接続されている。保持面１６ａに被加工物１１を載置し、吸引源の負圧を作用させることで、被加工物１１をチャックテーブル１６で吸引保持できる。

開口４ａの後方には、鉛直方向（Ｚ軸方向）に伸びる柱状の支持構造１８が立設されている。支持構造１８の前面には、昇降機構２０が設けられている。昇降機構２０は、鉛直方向に平行な一対の鉛直ガイドレール２２を備えており、この鉛直ガイドレール２２には、昇降プレート２４がスライド可能に設置されている。

昇降プレート２４の後面側（裏面側）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、鉛直ガイドレール２２と平行な鉛直ボールネジ２６（図１）が螺合されている。

鉛直ボールネジ２６の上端部には、パルスモーター２８が連結されている。パルスモーター２８で鉛直ボールネジ２６を回転させることにより、昇降プレート２４は鉛直ガイドレール２２に沿って昇降する。

昇降プレート２４の前面（表面）には、被加工物１１を旋削加工する旋削ユニット３０が設けられている。旋削ユニット３０は、昇降プレート２４に固定されたスピンドルハウジング３２を備えている。スピンドルハウジング３２には、回転軸を構成する回転スピンドル３４が支持されている。

回転スピンドル３４の下端部には、円盤状のホイールマウント（工具装着部材）３６が固定されており、このホイールマウント３６には、旋削ホイール（旋削工具）３８が装着されている。

旋削ホイール３８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３８ａを備えている。ホイール基台３８ａの下面には、ダイヤモンド等でなる切り刃（バイト）３８ｂが固定されている。

回転スピンドル３４の上端側には、モーター等の回転機構（不図示）が連結されており、旋削ホイール３８は、回転機構から伝達される回転力で回転する。また、旋削ホイール３８は、上述した昇降機構２０で任意の高さに位置付けられる。

例えば、チャックテーブル１６で吸引保持した被加工物１１と接触する高さに切り刃３８ｂを位置付けて、旋削ホイール３８を回転させながらチャックテーブル１６を加工領域に移動させることで、被加工物１１の上面側を旋削できる。

基台４の上部には、開口４ａ内の搬入搬出領域及び加工領域、チャックテーブル１６、支持構造１８、旋削ユニット３０等を覆うカバー（カバー部材）４０が取り付けられている。このカバー４０において、上述した搬入搬出領域を覆う部分には、被加工物１１を搬入搬出するための開口４０ａが形成されている。

開口４０ａは、被加工物１１の通過を許容する大きさに形成されており、被加工物１１の搬入出時を除いて蓋（不図示）で閉じられている。開口４０ａの後方には、タッチパネル４２が設置されている。ユーザーは、このタッチパネル４２、又は基台４の前端部に配置された操作盤４４で加工装置２を制御する。

図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、カバー４０の開口４０ａ近傍には、チャックテーブル１６に対する被加工物１１の位置を規定する複数（本実施形態では、２個）の位置決めユニット（被加工物位置決め手段）４６が設置されている。この位置決めユニット４６は、搬入搬出領域に位置付けたチャックテーブル１６の外縁１６ｂに対応してカバー４０の裏面（搬入搬出領域と対向する面）側に設けられている。

具体的には、位置決めユニット４６は、カバー４０の裏面に固定されたロータリーアクチュエータ４８を含む。このロータリーアクチュエータ４８には、突き当て部材５０が連結されており、ロータリーアクチュエータ４８は、この突き当て部材５０を被加工物１１に接触する作用位置と被加工物１１に接触しない退避位置との間で回動させる。

次に、加工装置２の使用例について説明する。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、被加工物１１がチャックテーブル１６に載置される様子を模式的に示す一部断面側面図である。まず、突き当て部材５０をロータリーアクチュエータ４８で回動させて作用位置に位置付ける。

その後、図３（Ａ）に示すように、開口４０ａを通じてチャックテーブル１６の保持面１６ａに被加工物１１を載置し、図３（Ｂ）に示すように、被加工物１１の外縁を突き当て部材５０に突き当てる。図４（Ａ）は、被加工物１１の外縁を突き当て部材５０に突き当てた状態を拡大して示す一部断面側面図である。

図４（Ａ）に示すように、突き当て部材５０は、側面視で略Ｌ字状に形成されており、一方の端部５０ａでロータリーアクチュエータ４８に支持されている。この端部５０ａを支点に突き当て部材５０を回動させて作用位置に位置付けると、他方の端部（下端）５０ｂはチャックテーブル１６の保持面１６ａよりも下方に位置付けられる。

また、作用位置に位置付けられた状態で、突き当て部材５０のチャックテーブル１６側の側面５０ｃは、被加工物１１の外縁１１ａの適切な位置を規定するように形成されている。そのため、図４（Ａ）に示すように、被加工物１１の外縁１１ａを突き当て部材５０の側面５０ｃに突き当てれば、被加工物１１を適切な（所望の）位置に載置できる。

保持面１６ａに被加工物１１を載置した後には、吸引源の負圧を作用させて、被加工物１１をチャックテーブル１６に吸引保持させる。また、突き当て部材５０をロータリーアクチュエータ４８で回動させて退避位置に位置付ける。図４（Ｂ）は、突き当て部材５０を退避位置に位置付けた状態を拡大して示す一部断面側面図である。

図４（Ｂ）に示すように、端部５０ａを支点に突き当て部材５０を回動させて退避位置に位置付けると、突き当て部材５０は、チャックテーブル１６の外縁１６ｂから水平方向に所定の距離離れる。また、端部５０ｂは、被加工物１１の上面よりも上方に位置付けられた状態になる。

これにより、チャックテーブル１６を加工位置に向けて移動させても、被加工物１１及びチャックテーブル１６が突き当て部材５０と干渉することはない。すなわち、被加工物１１を保持したチャックテーブル１６の加工領域への移動が許容される。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、チャックテーブル１６が移動する様子を模式的に示す一部断面側面図である。突き当て部材５０を退避位置に位置付けた後には、図５（Ａ）に示すように、チャックテーブル１６で吸引保持した被加工物１１と接触する高さに切り刃３８ｂを下降させて、旋削ホイール３８を回転させる。この状態で、チャックテーブル１６を加工領域に向けて移動させることで、図５（Ｂ）に示すように、被加工物１１の上面側を旋削できる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置２は、ロータリーアクチュエータ４８によって作用位置と退避位置との間で回動する突き当て部材５０を含む複数の位置決めユニット（被加工物位置決め手段）４６を備え、突き当て部材５０は、作用位置に位置付けられた状態で、側面５０ｃに被加工物１１の外縁１１ａを突き当てることで被加工物１１をチャックテーブル１６の所望の位置に載置できるように形成されている。

そのため、被加工物１１を搬入する際に、突き当て部材５０を作用位置に位置付けて、突き当て部材５０の側面５０ｃに被加工物１１の外縁１１ａを突き当てることで、チャックテーブル１６に対して被加工物１１を容易かつ確実に載置できる。

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、突き当て部材５０を側面視で略Ｌ字状に形成しているが、突き当て部材５０の形状は、特に限定されない。

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 水平移動テーブル
８ 水平移動機構（チャックテーブル移動手段）
１０ 防塵防滴カバー
１２ ナット部
１４ 水平ボールネジ
１６ チャックテーブル
１６ａ 保持面
１６ｂ 外縁
１８ 支持構造
２０ 昇降機構
２２ 鉛直ガイドレール
２４ 昇降プレート
２６ 鉛直ボールネジ
２８ パルスモーター
３０ 旋削ユニット
３２ スピンドルハウジング
３４ 回転スピンドル
３６ ホイールマウント（工具装着部材）
３８ 旋削ホイール（旋削工具）
３８ａ ホイール基台
３８ｂ 切り刃（バイト）
４０ カバー
４０ａ 開口
４２ タッチパネル
４４ 操作盤
４６ 位置決めユニット（被加工物位置決め手段）
４８ ロータリーアクチュエータ
５０ 突き当て部材
５０ａ 端部
５０ｂ 端部（下端）
５０ｃ 側面
１１ 被加工物
１１ａ 外縁

Claims (2)

1. 板状の被加工物に旋削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旋削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、モーターによって回転駆動される回転スピンドルと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と該回転スピンドルに取り付けられた工具装着部材と該工具装着部材に装着され該チャックテーブルに保持された被加工物を旋削する旋削工具とを備えた旋削ユニットと、該搬入搬出領域と該加工領域とを覆うカバー部材とを備え、
   該カバー部材において、該搬入搬出領域を覆う部分には、被加工物を搬入又は搬出する際に被加工物の通過を許容する開口が形成され、該開口近傍の該搬入搬出領域と対向する面には、該チャックテーブルが該搬入搬出領域に位置付けられた際の該チャックテーブルの外縁に対応した複数の被加工物位置決め手段が配設されており、
   該被加工物位置決め手段は、ロータリーアクチュエータと該ロータリーアクチュエータによって作用位置と退避位置との間で回動する突き当て部材とから構成され、
   該突き当て部材は、該作用位置に位置付けられた状態で、下端が該チャックテーブルの該保持面よりも下方に位置し、側面に被加工物の外縁を突き当てることによって被加工物を該チャックテーブルの所望の位置に載置できるように形成され、かつ、該退避位置に位置付けられた状態で、該チャックテーブルに保持された被加工物と接触しないように形成され、被加工物を保持したチャックテーブルの該加工領域への移動を許容することを特徴とする加工装置。
2. 被加工物は、第１の辺と、該第１の辺と直交する第２の辺とを含む矩形状に形成され、
   該チャックテーブルは、被加工物より各辺が短い矩形状に形成され、
   該突き当て部材は、該作用位置に位置付けられた状態で、該チャックテーブルの外縁から水平方向に所定距離離れるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加工装置。