JP2013162000A

JP2013162000A - バイト切削装置

Info

Publication number: JP2013162000A
Application number: JP2012023758A
Authority: JP
Inventors: Tomohito Matsuda; 智人松田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2012-02-07
Filing date: 2012-02-07
Publication date: 2013-08-19

Abstract

【課題】被加工物の加工品質の悪化を引き起こす過度な磨耗や欠け等の異常が切刃に生じたことを検出可能なバイト切削装置を提供することである。
【解決手段】被加工物を保持するチャックテーブルと、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該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を含むバイトホイールとを有するバイト切削手段と、を備えたバイト切削装置であって、該バイト切削手段で切削された被加工物の上面を撮像し撮像画像を形成する撮像手段と、該撮像手段で形成された該撮像画像に基づいて該バイト切削手段の異常を検出する異常検出部を有する制御手段と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、被加工物をバイト工具で旋回切削するバイト切削装置に関する。

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る。一例として、半導体ウエーハに形成されたデバイス表面に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、これらの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。

半導体ウエーハのデバイス表面に形成されるバンプは、メッキやスタッドバンプといった方法により形成される。このため個々のバンプの高さは不均一であり、そのままでは複数のバンプを配線基板の電極に全て一様に接合するのは困難である。

また、高密度配線を実現するために、バンプと配線基板との間に異方性導電性フィルム（ＡＣＦ）を挟んで接合する集積回路実装技術がある。この実装技術の場合には、バンプの高さが不足すると接合不良を招くため、一定以上のバンプ高さが必要となる。

そこで、半導体ウエーハの表面に形成された複数のバンプを所望の高さへ切削することが望まれている。バンプを所望の高さへ切削する方法として、バイトホイールを用いてバンプを削り取る方法が例えば特開２００４−３１９６９７号公報で提案されている。

バイトホイールは、ホイール基台と、ホイール基台に配設された切刃を含むバイト工具とを備え、バイトホイールを回転させつつ、切刃を被加工物へ当接した状態でバイトホイールと被加工物とを摺動させることにより切削を遂行する。

特開２００４−３１９６９７号公報特開２０１０−００５７２１号公報

バイトホイールの切刃は例えば単結晶ダイアモンドからなり、被加工物の切削に伴って磨耗する。また、適切でない加工条件で被加工物を切削した際には、切刃に欠けが生じてしまうこともある。

過度に磨耗した切刃や欠けが生じた切刃で被加工物を切削すると、被加工物の切削面にはスクラッチが形成されたり、切削面が局所的に引きずられる等の加工品質の悪化が生じてしまうことがある。

切刃は数ｍｍと小さいため切削加工中に切刃の状態を確認することは非常に難しく、現状では定期的に装置から取り外し顕微鏡等を用いて切刃の状態を確認している。従って、定期的にしか切刃の磨耗や欠けを検出することができず、例えば連続で複数枚の被加工物を切削した際に切刃に過度な磨耗や欠けが生じると、被加工物の切削面に加工品質の悪化を生じさせてしまうという問題がある。また、定期的に切刃をバイトホイールから取り外すのは手間がかかるという問題がある。

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、被加工物の加工品質の悪化を引き起こす過度な磨耗や欠け等の異常が切刃に生じたことを検出可能なバイト切削装置を提供することである。

本発明によると、被加工物を保持するチャックテーブルと、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該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を含むバイトホイールとを有するバイト切削手段と、を備えたバイト切削装置であって、該バイト切削手段で切削された被加工物の上面を撮像し撮像画像を形成する撮像手段と、該撮像手段で形成された該撮像画像に基づいて該バイト切削手段の異常を検出する異常検出部を有する制御手段と、を具備したことを特徴とするバイト切削装置が提供される。

本発明によると、バイト切削装置に被加工物の上面を撮像する撮像手段を配設したため、撮像手段で被加工物の上面を撮像して正常時の画像と比較することにより、被加工物の加工品質の悪化を引き起こす切刃の過度の磨耗や欠け等を必要に応じて早期に検出することができる。

本発明実施形態に係るバイト切削装置の斜視図である。バイト切削装置で切削するのに適した被加工物の一例を示す斜視図である。バイト切削加工を示す一部断面側面図である。複数パスによりウエーハの上面に被覆されたアンダーフィル材をバイト切削加工する様子を示す一部断面拡大側面図である。図５（Ａ）はバイト切削前の半導体ウエーハの拡大断面図、図５（Ｂ）はバイト切削後の半導体ウエーハの拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の実施形態に係るバイト切削装置２の斜視図が示されている。４はバイト切削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿ってバイト切削ユニット１０が上下方向に移動可能に装着されている。バイト切削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容された図示しないスピンドルと、スピンドルの先端に固定されたマウント２４と、マウント２４に着脱可能に装着されたバイトホイール２５とを含んでいる。バイトホイール２５にはバイト工具の切刃２６が着脱可能に取り付けられている。

バイト切削ユニット１０は、バイト切削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成されるバイト切削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ベース４の中間部分にはチャックテーブル３０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３３は蛇腹であり、チャックテーブル機構２８をカバーする。

ベース４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送用ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナ洗浄ユニット４６が配設されている。

ベース４の中間部分には、被加工物着脱領域に位置付けられたチャックテーブル３０を横断するように門形状の支持部材５０が立設されている。支持部材５０にはプレート５２が固定されており、このプレート５２に回転可能に配設されたボールねじ５４と、ボールねじ５４の一端に連結されたパルスモータ５６とから構成されるＸ軸移動機構５８によりスライド部材６０がＸ軸方向に移動される。

スライド部材６０には、同じくボールねじとパルスモータから構成されるＺ軸移動機構６４により、撮像ユニット６２がＺ軸方向（上下方向）に移動可能に装着されている。撮像ユニット６２は低倍率の顕微鏡６２ａ及び高倍率の顕微鏡６２ｂと、これらの顕微鏡６２ａ，６２ｂで拡大された像を撮像するＣＣＤカメラ等のカメラを備えている。

図２を参照すると、本発明のバイト切削装置で切削するのに適した半導体ウエーハ１１の斜視図が示されている。半導体ウエーハ１１の表面においては、格子状に形成された複数のストリート（分割予定ライン）１３によって区画された各領域にＩＣ、ＬＳＩ等のデバイス１５が形成されている。

図２の拡大図に示すように、各デバイス１５の４辺には複数の突起状のバンプ１７が形成されている。これらのバンプ１７は、図３及び図５（Ａ）に示すように、アンダーフィル材（合成樹脂）２３中に埋設されている。アンダーフィル材２３としては、エポキシ樹脂やベンソシクロブテン（ＢＣＢ）が使用される。

このように構成された半導体ウエーハ１１は複数のデバイス１５が形成されたデバイス領域１９と、デバイス領域１９を囲繞する外周余剰領域２１をその表面１１ａに有している。１１ｂは半導体ウエーハ１１の裏面である。

本発明のバイト切削装置２では、例えば低倍率の顕微鏡６２ａでウエーハ１１のバンプ１７を検出し、高倍率の顕微鏡６２ｂでバイト切削面を撮像する。予め切刃２６に磨耗又は欠け等のない良好な状態でバイト切削面を撮像ユニット６２で撮像しておき、コントローラ６６の正常時撮像画像記憶部６８に正常時の撮像画像を格納しておく。

このような下準備をしてから、半導体ウエーハ１１のバイト切削を実施する。このバイト切削について、主に図３及び図４を参照して説明する。図３において、矢印Ｙ１はチャックテーブル３０の移動方向、即ち加工送り方向を示している。また、矢印Ｒはバイトホイール２５の回転方向、即ち切刃２６の切削方向を示している。

バイト切削装置２によるウエーハ１１のバイト切削方法では、図１においてチャックテーブル移動機構を駆動してチャックテーブル３０をＹ軸方向で奥側（右側）まで移動した後、Ｙ軸方向手前側にチャックテーブル３０を引きながらチャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１の旋回切削が遂行される。よって、加工送り方向Ｙ１は図１でＹ軸方向の手前側（左側）となる。

図３に示すように、バイトホイール２５を矢印Ｒ方向に約２０００ｒｐｍで回転させつつ、バイトホイール送り機構１８を駆動してバイトホイール２５の切刃２６をアンダーフィル材２３に所定深さ切り込ませ、チャックテーブル３０をＹ軸方向手前側（図３で矢印Ｙ１方向）に１ｍｍ／ｓの送り速度で移動させながら、アンダーフィル材２３を切削する。

一回の旋回切削が終了すると、チャックテーブル３０を図１に示す原点位置である被加工物着脱位置まで戻し、Ｘ軸移動機構５８を駆動して撮像ユニット６２をチャックテーブル３０に保持されたウエーハ１１の真上に位置付ける。

そして、撮像ユニット６２の低倍率顕微鏡６２ａ及び高倍率顕微鏡６２ｂでウエーハ１１の切削面を拡大してから内蔵されたカメラで撮像して撮像画像を形成し、この撮像画像をコントローラ６６の異常検出部７０に入力する。

異常検出部７０では、正常時撮像画像記憶部６８で記憶している切刃２６が良好時の切削面画像と撮像により取り込んだ撮像画像を比較し、例えばパターンマッチング等の画像処理により異常の有無を検出する。

このパターンマッチングにより正常時とパターンがマッチしない異常を検出した場合には、警告発信部７２で例えばブザーを鳴らすとか、或いはバイト切削装置２の図示しないモニタ画面上に警告を点滅させるように制御する。これにより、バイト切削装置２のオペレータは切刃２６に異常が生じたことを知ることができ、切刃２６の交換等を実施する。

バイト切削する除去厚みＴが厚い場合には、複数パスのバイト切削を実施する。この複数パスのバイト切削について図４を参照して説明する。図４でＴはバンプ１７が露出するまで切削するアンダーフィル材２３の除去厚みであり、ｔ１は１パス目で切削加工する部分、ｔ２は２パス目で切削加工する部分をそれぞれ示している。通常それぞれの切り込み深さｔ１とｔ２は等しい値に設定される。

このように複数パスでの切削加工時に、１パス毎にチャックテーブル３０を被加工物着脱位置まで戻して、撮像ユニット６２で切削面を撮像して撮像画像を形成し、この撮像画像を異常検出部７０で正常時撮像画像記憶部で記憶している正常時の撮像画像と比較して、バイト切削面の異常がないかを検出する。

異常がある場合には、切刃２６の過度の磨耗や欠けが生じていると判断し、切刃２６を新たな切刃に交換してバイト切削加工を続けることができるので、最終的なバイト切削面は加工品質良く切削することができる。

複数パスでのバイト切削が終了すると、図５（Ｂ）に示すように、アンダーフィル材２３の表面は平坦となり、バンプ１７はアンダーフィル材２３とともに切削されてその高さが均一に加工される。

２バイト切削装置
１０バイト切削ユニット
１１半導体ウエーハ
１５デバイス
１７バンプ
２３アンダーフィル材
２５バイトホイール
２６切刃
３０チャックテーブル
６２撮像ユニット
６６コントローラ
６８正常時撮像画像記憶部
７０異常検出部
７２警告発振部

Claims

被加工物を保持するチャックテーブルと、
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該チャックテーブルに保持された被加工物を切削する切刃を含むバイトホイールとを有するバイト切削手段と、を備えたバイト切削装置であって、
該バイト切削手段で切削された被加工物の上面を撮像し撮像画像を形成する撮像手段と、
該撮像手段で形成された該撮像画像に基づいて該バイト切削手段の異常を検出する異常検出部を有する制御手段と、
を具備したことを特徴とするバイト切削装置。