JP6854726B2 - バイト切削装置 - Google Patents

Description

本発明は、バイト切削装置に関する。

バイト工具の装着されたバイトホイールをスピンドルの先端に固定し、ＷＬ−ＣＳＰ（Wafer-level Chip Size Package）などの表面の金属バンプや樹脂層を旋回切削して高さを揃える加工方法が知られている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１及び特許文献２に示されたバイト切削装置は、チャックテーブルの上面を基準としてバイト工具の刃先の高さを調整して、所望の厚さに被加工物を切削する。

特開２０１２−１１４３６６号公報 特開２０１３−２２６７３号公報

特許文献１及び特許文献２等に示されたバイト切削装置は、基板に積層された金属バンプや樹脂などの積層部の表面の高さを測定し、積層部の表面をバイト工具で切削して所望の仕上がり厚さの積層部が残る被加工物を形成する。しかし、積層部の厚さが不均一であったり、基板の厚さにばらつきがあったりする場合、積層部が所望の仕上がり厚さとなる被加工物の厚さが被加工物毎に異なる。しかしながら、特許文献１及び特許文献２等に示されたバイト切削装置は、積層部の表面の高さだけを測定するので、基板の厚さにばらつきがある場合に積層部を所望の仕上がり厚さに形成することができないという課題があった。

本発明は、このような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、被加工物の積層部の厚さの仕上がり厚さからのばらつきを抑制することができるバイト切削装置を提供する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のバイト切削装置は、第１の面と第１の面と反対側の第２の面とを備える基板の第１の面に積層した積層部を備える被加工物を該第２の面側で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該積層部の表面をスピンドルに装着されたバイト工具で旋回切削する切削ユニットと、被加工物を複数収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットから該被加工物を搬出し該チャックテーブルに搬入する搬送ユニットと、該被加工物の厚さを測定する厚さ測定ユニットと、該切削ユニットで切削すべき該積層部の厚さを算出する切削量算出部と、を備えるバイト切削装置であって、該搬送ユニットは、該カセットから搬出した該被加工物の該第１の面を吸引保持して該チャックテーブルに搬入する搬送パッドを有し、該厚さ測定ユニットは、該搬送パッドに保持された状態で露出した該被加工物の該第２の面に、該基板を透過する波長の測定光を照射して該基板の厚さを測定する光学式測定ユニットと、該チャックテーブルに保持された該被加工物の該第１の面に測定子を接触させて、該被加工物の厚さを測定する接触式測定ユニットと、を備え、該切削量算出部は、該接触式測定ユニットで測定した該被加工物の厚さと、該光学式測定ユニットで測定した該基板の厚さとから、該積層部の厚さと該積層部を所定の厚さ残すために切削して除去する該積層部の厚さ、を算出し、該切削ユニットは、該積層部を該厚さ分切削除去することを特徴とする。

そこで、本願発明のバイト切削装置は、被加工物の積層部の厚さの仕上がり厚さからのばらつきを抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態１に係るバイト切削装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係るバイト切削装置の被加工物の一例を示す斜視図である。 図３は、図２に示された被加工物の一部の断面図である。 図４は、図３に示された被加工物の他の例の一部の断面図である。 図５は、実施形態１に係るバイト切削装置の搬入ユニットと光学式測定ユニットを示す側面図である。 図６は、実施形態１に係るバイト切削装置のチャックテーブルと接触式測定ユニットを示す側面図である。 図７は、実施形態１に係るバイト切削装置のチャックテーブルと切削ユニットを示す側面図である。 図８は、実施形態１に係るバイト切削装置により旋回切削された被加工物の一例の一部の断面図である。 図９は、図８に示された被加工物の他の例の一部の断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係るバイト切削装置を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係るバイト切削装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係るバイト切削装置の被加工物の一例を示す斜視図である。図３は、図２に示された被加工物の一部の断面図である。図４は、図３に示された被加工物の他の例の一部の断面図である。

実施形態１に係る図１に示すバイト切削装置１は、図２に示す被加工物２００の表面を平坦に旋回切削加工するものである。バイト切削装置１の加工対象である被加工物２００は、実施形態１ではシリコン、サファイア、ガリウムヒ素などを基板２０１とする円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハであるが、本発明では、金属や樹脂で形成されたパッケージ基板、インターポーザー基板などでも良い。被加工物２００は、図１に示すように、第１の面である表面２０２と、表面２０２と反対側の第２の面である裏面２０３とを備える基板２０１と、基板２０１の表面２０２に積層した積層部２１０とを備える。基板２０１は、図２に示すように、表面２０２の交差（実施形態１では、直交）する複数の分割予定ライン２０４によって区画された複数の領域にそれぞれデバイス２０５が形成されている。

積層部２１０は、図３及び図４に示すように、デバイス２０５上に設けられたバンプ２１１と、基板２０１の表面２０２全体に積層されたモールド樹脂層２１２とを備える。バンプ２１１は、金属から構成され、実施形態１において、旋回切削加工前の状態では、モールド樹脂層２１２内に埋設されている。モールド樹脂層２１２は、合成樹脂から構成されている。

また、旋回切削加工前の被加工物２００は、基板２０１の表面２０２のデバイス２０５上に設けられたバンプ２１１が、モールド樹脂層２１２により被覆されている。被加工物２００は、バイト切削装置１により旋回切削加工が施されて、積層部２１０の厚さが所定の厚さである仕上がり厚さ３００（図３及び図４に示す）まで薄化されて、モールド樹脂層２１２及びバンプ２１１が平坦に形成されて、バンプ２１１が露出される。なお、本発明において、被加工物２００は、図２に示されているものに限定されない。また、被加工物２００は、図３及び図４に示すように、基板２０１の厚さ３０１が互いに異なることがある。なお、図３に示された基板２０１の厚さ３０１は、図４に示された基板２０１の厚さ３０１よりも薄い。

次に、実施形態１に係るバイト切削装置１を図面を参照して説明する。図５は、実施形態１に係るバイト切削装置の搬入ユニットと光学式測定ユニットを示す側面図である。図６は、実施形態１に係るバイト切削装置のチャックテーブルと接触式測定ユニットを示す側面図である。図７は、実施形態１に係るバイト切削装置のチャックテーブルと切削ユニットを示す側面図である。図８は、実施形態１に係るバイト切削装置により旋回切削された被加工物の一例の一部の断面図である。図９は、図８に示された被加工物の他の例の一部の断面図である。

バイト切削装置１は、は、図１に示すように、装置基台２と、チャックテーブル１０と、切削ユニット２０と、加工送りユニット３０と、切り込み送りユニット４０とを備える。

チャックテーブル１０は、被加工物２００の裏面２０３側で保持するものである。チャックテーブル１０は、保持面１１を構成する部分が金属製のピン等から形成された円盤形状のピンチャックテーブルであり、図示しない真空吸引経路を介して図示しない真空吸引源と接続され、保持面１１に載置された被加工物２００を吸引することで保持する。

切削ユニット２０は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の積層部２１０の表面をスピンドル２１の先端に装着されたバイトホイール２３のバイト工具２２で旋回切削するものである。切削ユニット２０は、切り込み送りユニット４０を介して装置基台２に立設するコラム３に支持され、かつスピンドル２１を軸心回りに回転させるモーター２４を備える。

加工送りユニット３０は、装置基台２上に設置され、チャックテーブル１０を保持面１１と平行な加工送り方向であるＹ軸方向に相対移動させるものである。加工送りユニット３０は、チャックテーブル１０を支持した支持基台をＹ軸方向に移動させることで、チャックテーブル１０を切削ユニット２０が離間した搬出入位置と切削ユニット２０の下方の加工位置とに亘って移動させる。

切り込み送りユニット４０は、装置基台２に立設するコラム３に固定され、切削ユニット２０を保持面１１と直交する切り込み送り方向であるＺ軸方向に移動させるものである。切り込み送りユニット４０は、切削ユニット２０を下降させてバイト工具２２を加工位置のチャックテーブル１０に保持された被加工物２００に近付け、切削ユニット２０を上昇させてバイト工具２２を加工位置のチャックテーブル１０に保持された被加工物２００から遠ざける。

加工送りユニット３０及び切り込み送りユニット４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ４１、ボールねじ４１を軸心回りに回転させる周知のパルスモータ４２及びチャックテーブル１０又は切削ユニット２０をＹ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレール４３を備える。

また、バイト切削装置１は、カセット８，９を載置するカセット載置領域４と、位置合わせユニット５と、カセット載置領域４に載置されたカセット８から被加工物２００を搬出し、チャックテーブル１０に搬入する搬送ユニット５０と、被加工物２００の厚さを測定する厚さ測定ユニット６０と、旋回切削加工後の被加工物２００を洗浄する洗浄ユニット７０と、制御ユニット１００とを備える。

カセット８，９は、被加工物２００を複数収容するための収容器であり、装置基台２の搬出入位置寄りの端部に設置される。一方のカセット８は、旋回切削加工前の被加工物２００を収容し、他方のカセット９は、旋回切削加工後の被加工物２００を収容する。また、位置合わせユニット５は、カセット８から取り出された被加工物２００が仮置きされて、その中心位置合わせを行うためのテーブルである。

搬送ユニット５０は、搬出入ユニット５１と、搬入ユニット５２と、搬出ユニット５３とを備える。搬出入ユニット５１は、例えばＵ字型ハンド５４を備えるロボットピックであり、Ｕ字型ハンド５４によって被加工物２００を吸着保持して搬送する。具体的には、搬出入ユニット５１は、旋回切削加工前の被加工物２００をカセット８から位置合わせユニット５へ搬出するとともに、旋回切削加工後の被加工物２００を洗浄ユニット７０からカセット９へ搬入する。

搬入ユニット５２は、図５に示すように、カセット８から搬出し位置合わせユニット５で位置合わせされた旋回切削加工前の被加工物２００の表面２０２側の積層部２１０を吸着保持して搬出入位置に位置するチャックテーブル１０上に搬入する搬送パッド５５を有している。搬出ユニット５３は、搬出入位置に位置するチャックテーブル１０上に保持された旋回切削加工後の被加工物２００の表面２０２側の積層部２１０を吸着保持して洗浄ユニット７０に搬出する搬送パッド５６を有している。

また、バイト切削装置１は、切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出するためのＺ方向位置検出ユニットを備える。Ｚ方向位置検出ユニットは、パルスモータ４２のパルスで切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出する。実施形態１において、Ｚ方向位置検出ユニットは、バイト工具２２の先端が保持面１１と同一平面上となる位置を基準位置として、切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を検出する。Ｚ方向位置検出ユニットは、切削ユニット２０のＺ軸方向の位置を制御ユニット１００に出力する。

厚さ測定ユニット６０は、光学式測定ユニット６１と、接触式測定ユニット６２とを備える。光学式測定ユニット６１は、装置基台２に設置されて、搬送中の搬入ユニット５２の搬送パッド５５の下方に配置される。光学式測定ユニット６１は、図５に示すように、、搬入ユニット５２の搬送パッド５５に保持された状態で露出した被加工物２００の基板２０１の裏面２０３に基板２０１を透過する波長の測定光６３を照射して、基板２０１の厚さ３０１を測定する。実施形態１において、光学式測定ユニット６１は、測定光６３として、基板２０１を透過する波長の赤外線を照射し、赤外線の基板２０１の裏面２０３及び表面２０２からの反射光を受光して、基板２０１の厚さ３０１を測定する。光学式測定ユニット６１は、測定結果である基板２０１の厚さ３０１を制御ユニット１００に出力する。

接触式測定ユニット６２は、装置基台２の搬出入位置と加工位置との間に設けられた支持柱６に設置されて、図６に示すように、搬出入位置と加工位置との間で移動するチャックテーブル１０の上方に配置される。接触式測定ユニット６２は、チャックテーブル１０に保持された被加工物２００の表面２０２側の積層部２１０の表面に測定子６４を接触させて、被加工物２００の積層部２１０と基板２０１とを合わせた厚さ３０２を測定する。実施形態１において、接触式測定ユニット６２は、支持柱６に取り付けられた本体部６５と、本体部６５から進退自在な測定子６４とを備え、測定子６４の先端を被加工物２００の表面２０２側の積層部２１０の表面に接触させて、測定子６４の先端の基準位置からのＺ軸方向の距離を被加工物２００の積層部２１０と基板２０１とを合わせた厚さ３０２として測定して、測定結果である被加工物２００の積層部２１０と基板２０１とを合わせた厚さ３０２を制御ユニット１００に出力する。

制御ユニット１００は、バイト切削装置１を構成する上述した各構成要素をそれぞれ制御するものである。即ち、制御ユニット１００は、被加工物２００に対する加工動作をバイト切削装置１に実行させるものである。制御ユニット１００は、切削量算出部１０１を備える。

切削量算出部１０１は、接触式測定ユニット６２で測定した被加工物２００の厚さ３０２と、光学式測定ユニット６１で測定した基板２０１の厚さ３０１とから加工対象の被加工物２００の積層部２１０の厚さ３０３（図３及び図４に示す）を算出する。切削量算出部１０１は、加工内容情報としてオペレータから登録される積層部２１０の所定の厚さである仕上がり厚さ３００と、算出した積層部２１０の厚さ３０３とから積層部２１０を仕上がり厚さ３００分残すために、切削ユニット２０で切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４（図３及び図４に示し、切削ユニット２０で切削すべき積層部２１０の厚さにも相当する）を算出して記憶する。

切削量算出部１０１は、接触式測定ユニット６２で測定した被加工物２００の厚さ３０２と、切削ユニット２０で切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４とから仕上がり厚さ３００まで薄化された積層部２１０の表面２０２の基準位置からのＺ軸方向の距離３０５（図７に示す）を算出する。制御ユニット１００は、Ｚ方向位置検出ユニットが検出するバイト工具２２の先端の基準位置からのＺ軸方向の距離が仕上がり厚さ３００まで薄化された積層部２１０の表面２０２の基準位置からのＺ軸方向の距離３０５となるように、切削ユニット２０の位置を切り込み送りユニット４０で調整する。

制御ユニット１００は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インタフェース装置とを有し、コンピュータプログラムを実行可能なコンピュータである。制御ユニット１００の演算処理装置は、ＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行して、バイト切削装置１を制御するための制御信号を生成する。制御ユニット１００の演算処理装置は、生成した制御信号を入出力インタフェース装置を介してバイト切削装置１の各構成要素に出力する。また、制御ユニット１００は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。

制御ユニット１００の切削量算出部１０１の機能は、演算処理装置がＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムをＲＡＭ上で実行して、算出した被加工物２００の積層部２１０の厚さ３０３、切削ユニット２０で切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４、及び仕上がり厚さ３００まで薄化された積層部２１０の表面２０２の基準位置からのＺ軸方向の距離３０５等を記憶装置に記録することにより実現される。

次に、バイト切削装置の加工動作の一例を説明する。先ず、オペレータは、旋回切削加工前の被加工物２００を収容したカセット８と、被加工物２００を収容していないカセット９を装置基台２に取り付け、加工内容情報を制御ユニット１００に登録する。バイト切削装置１は、加工動作の開始指示があった場合に、加工動作を開始する。

加工動作において、バイト切削装置１の制御ユニット１００は、搬出入ユニット５１にカセット８から被加工物２００を取り出させ、位置合わせユニット５へ搬出させる。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、位置合わせユニット５に被加工物２００の中心位置合わせを行わさせ、搬入ユニット５２に位置合わせされた被加工物２００を搬出入位置に位置するチャックテーブル１０上に搬入させる。搬入ユニット５２が被加工物２００を搬入する際に、バイト切削装置１の制御ユニット１００は、図５に示すように、光学式測定ユニット６１で基板２０１の厚さ３０１を測定させ、測定結果を記憶する。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、チャックテーブル１０に被加工物２００を保持させ、加工送りユニット３０に被加工物２００を加工位置に搬送する。

バイト切削装置１の制御ユニット１００は、図６に示すように、搬出入位置から加工位置に搬送される被加工物２００の表面２０２側の積層部２１０の表面２０２に接触式測定ユニット６２の測定子６４を接触させて、接触式測定ユニット６２で被加工物２００の厚さ３０２を測定させ、測定結果を記憶する。そして、バイト切削装置１の制御ユニット１００の切削量算出部１０１は、加工対象の被加工物２００の積層部２１０の厚さ３０３と、切削ユニット２０で切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４と、仕上がり厚さ３００まで薄化された積層部２１０の表面２０２の基準位置からのＺ軸方向の距離３０５とを順に算出する。

バイト切削装置１の制御ユニット１００は、図７に示すように、バイトホイール２３を回転させ、基準位置からのＺ軸方向の距離が仕上がり厚さ３００まで薄化された積層部２１０の表面２０２の基準位置からのＺ軸方向の距離３０５となる位置にバイト工具２２の先端を位置付ける。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、チャックテーブル１０を加工位置に向けて移動させ、加工位置で被加工物２００の表面にバイト工具２２を切り込ませて、被加工物２００に旋回切削加工を施して、被加工物２００の表面を平坦に形成するとともに、図８及び図９に示すように、バンプ２１１を露出させる。

こうして、バイト切削装置１の切削ユニット２０は、被加工物２００の積層部２１０を切削ユニット２０で切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４分除去する。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、旋回切削加工を施した被加工物２００を搬出入位置まで搬送させ、搬出ユニット５３に洗浄ユニット７０に搬送させ、洗浄ユニット７０に洗浄させた後、搬出入ユニット５１に被加工物２００をカセット９に収容させる。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、次の被加工物２００をカセット８から取り出させて、旋回切削加工を施す。バイト切削装置１の制御ユニット１００は、カセット８内の全ての被加工物２００に旋回切削加工を施すと加工動作を終了する。

以上のように、実施形態１に係るバイト切削装置１は、搬送ユニット５０の搬入ユニット５２で基板２０１の表面２０２上の積層部２１０側を保持して裏面２０３から基板２０１の厚さ３０１を測定光６３で測定し、搬出入位置と加工位置との間でチャックテーブル１０に保持された積層部２１０を含む被加工物２００の厚さ３０２を測定する。このように、バイト切削装置１の切削量算出部１０１は、基板２０１の厚さ３０１等から積層部２１０の厚さ３０３及び積層部２１０を仕上がり厚さ３００残すために切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４等を算出するために、基板２０１の厚さ３０１や旋回切削前の積層部２１０の厚さ３０３にばらつきがあっても、切削ユニット２０が積層部２１０を仕上がり厚さ３００残すために切削して除去する積層部２１０の厚さ３０４分除去できる。その結果、バイト切削装置１は、図８及び図９に示すように、旋回切削後の被加工物２００の積層部２１０の厚さの仕上がり厚さ３００からのばらつきを抑制することができるという効果を奏する。なお、図８に示された基板２０１の厚さ３０１は、図９に示された基板２０１の厚さ３０１よりも薄い。

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ バイト切削装置
４ カセット載置領域
８，９ カセット
１０ チャックテーブル
２０ 切削ユニット
２１ スピンドル
２２ バイト工具
５０ 搬送ユニット
５５ 搬送パッド
６０ 厚さ測定ユニット
６１ 光学式測定ユニット
６２ 接触式測定ユニット
６３ 測定光
６４ 測定子
１０１ 切削量算出部
２００ 被加工物
２０１ 基板
２０２ 表面（第１の面）
２０３ 裏面（第２の面）
２１０ 積層部
３００ 仕上がり厚さ（所定の厚さ）
３０１ 基板の厚さ
３０２ 被加工物の厚さ
３０３ 積層部の厚さ
３０４ 切削して除去する積層部の厚さ（切削すべき積層部の厚さ）

Claims (1)

1. 第１の面と第１の面と反対側の第２の面とを備える基板の第１の面に積層した積層部を備える被加工物を該第２の面側で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を該積層部の表面をスピンドルに装着されたバイト工具で旋回切削する切削ユニットと、被加工物を複数収容するカセットを載置するカセット載置領域と、該カセット載置領域に載置された該カセットから該被加工物を搬出し該チャックテーブルに搬入する搬送ユニットと、該被加工物の厚さを測定する厚さ測定ユニットと、該切削ユニットで切削すべき該積層部の厚さを算出する切削量算出部と、を備えるバイト切削装置であって、
   該搬送ユニットは、
   該カセットから搬出した該被加工物の該第１の面を吸引保持して該チャックテーブルに搬入する搬送パッドを有し、
   該厚さ測定ユニットは、
   該搬送パッドに保持された状態で露出した該被加工物の該第２の面に、該基板を透過する波長の測定光を照射して該基板の厚さを測定する光学式測定ユニットと、
   該チャックテーブルに保持された該被加工物の該第１の面に測定子を接触させて、該被加工物の厚さを測定する接触式測定ユニットと、を備え、
   該切削量算出部は、
   該接触式測定ユニットで測定した該被加工物の厚さと、該光学式測定ユニットで測定した該基板の厚さとから、該積層部の厚さと該積層部を所定の厚さ残すために切削して除去する該積層部の厚さ、を算出し、該切削ユニットは該積層部を該厚さ分切削除去することを特徴とするバイト切削装置。

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