(57)【要約】【課題】切れ刃に旋削屑が付着するのを防止することができるバイト工具を備えた加工装置を提供する。【解決手段】被加工物保持手段によって保持された被加工物を切れ刃に超音波振動を付与しつつ旋削するバイト工具であって、切れ刃を先端に備えたバイト本体と、バイト本体における切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ配設された第１の超音波振動子および第２の超音波振動子と、バイト本体における第１の面および第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ配設された第１の支持手段および第２の支持手段とを具備し、第１の支持手段および第２の支持手段はそれぞれバイト本体の長手方向に延びる第１の支持板および第２の支持板と、第１の支持板および第２の支持板のそれぞれ長手方向中間部とバイト本体における第３の面および第４の面とを接合する第１の支持突部および第２の支持突部とからなっている【選択図】図６
2010221309.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物保持手段によって保持された被加工物を切れ刃に超音波振動を付与しつつ旋削するバイト工具であって、
該切れ刃を先端に備えたバイト本体と、該バイト本体における該切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ配設された第１の超音波振動子および第２の超音波振動子と、該バイト本体における該第１の面および該第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ配設された第１の支持手段および第２の支持手段と、を具備し、
該第１の支持手段および該第２の支持手段は、それぞれバイト本体の長手方向に延びる第１の支持板および第２の支持板と、該第１の支持板および第２の支持板のそれぞれ長手方向中間部と該バイト本体における該第３の面および該第４の面とを接合する第１の支持突部および第２の支持突部とからなっている、
ことを特徴とするバイト工具。
【請求項２】
該第１の支持板および該第２の支持板の幅は、該第１の超音波振動子と該第２の超音波振動子の外面間の長さより長い寸法に設定されている、請求項１記載のバイト工具。
【請求項３】
被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を旋削するためのバイト工具装着部材に支持されたバイト工具を備えた旋削手段と、を具備するバイト工具を備えた加工装置において、
該バイト工具は、切れ刃を先端に備えたバイト本体と、該バイト本体における該切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ配設された第１の超音波振動子および第２の超音波振動子と、該バイト本体における該第１の面および該第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ配設された第１の支持手段および第２の支持手段とを具備し、
該第１の支持手段および該第２の支持手段は、それぞれバイト本体の長手方向に延びる第１の支持板および第２の支持板と、該第１の支持板および第２の支持板のそれぞれ長手方向中間部と該バイト本体における該第３の面および該第４の面とを接合する第１の支持突部および第２の支持突部とからなり、該第１の支持板と第２の支持板が挟持された状態で該バイト工具装着部材に支持されており、
該バイト工具の該第１の超音波振動子および該第２の超音波振動子に超音波振動を発生させるための交流電力を印加する交流電力供給手段を具備している、
ことを特徴とするバイト工具を備えた加工装置。
【請求項４】
該交流電力供給手段は、該第１の超音波振動子と該第２の超音波振動子にそれぞれ１８０度の位相差をもって交流電力を印加する、請求項３記載のバイト工具を備えた加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加工物を旋削するためのバイト工具およびバイト工具を備えた加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体チップが複数個形成された半導体ウエーハはダイシング装置等によって個々の半導体チップに分割され、この分割された半導体チップは携帯電話やパソコン等の電気機器に広く用いられている。
近年、電気機器の軽量化、小型化を可能にするために、半導体チップの電極に５０〜１００μｍの突起状のバンプを形成し、このバンプを実装基板に形成された電極に直接接合するようにしたフリップチップと称する半導体チップが開発され実用に供されている。また、インターポーザーといわれる基板に複数の半導体チップを併設したり、積層したりして小型化を図る技術も開発され実用化されている。
【０００３】
しかるに、上述した各技術は半導体チップ等の基板の表面に複数個の突起状のバンプ（電極）を形成し、その突起状の電極を介して基板同士を接合するため、突起状のバンプ（電極）の高さを揃える必要がある。この突起状のバンプ（電極）の高さを揃えるためには、一般的に研削が用いられている。しかしながら、バンプ（電極）を研削すると、バンプ（電極）が金等の粘りのある金属によって形成されている場合にはバリが発生し、このバリが隣接するバンプ（電極）と短絡するという問題がある。
【０００４】
また、半導体チップ等の基板の表面に複数個の突起状のバンプ（電極）を形成する技術として、金等のワイヤーの先端を加熱溶融してボールを形成した後、半導体チップの電極にそのボールを超音波併用熱圧着し、ボールの頭を破断するスタッドバンプ形成法がある。このスタッドバンプ形成法によって形成されたバンプ（電極）は、熱圧着されたボールの頭を破断する際に針状の髭が発生することから研磨することが困難であり、加熱した板をバンプに押し当ててバンプの高さを揃えるようにしている。
【０００５】
しかるに、加熱した板をバンプに押し当ててバンプの高さを揃えると、バンプの頭が潰れる際に隣接するバンプと短絡するという問題がある。
【０００６】
上述した問題を解消するために、板状物の表面に突出して形成された複数個の電極の先端部をバイト工具によって旋削して除去する加工装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−３１９６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
而して、バイト工具によって金等の粘りのある金属材によって形成されたバンプ（電極）を旋削すると、バイト工具の切れ刃に旋削屑が付着することにより旋削抵抗が上昇して発熱し、ミクロン単位の加工を制御することが困難となる。
このような問題は、バイト工具によって被加工物を旋削する一般に用いられている旋削装置においても生ずる。
【０００９】
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術課題は、切れ刃に旋削屑が付着するのを防止することができるバイト工具およびバイト工具を備えた加工装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、被加工物保持手段によって保持された被加工物を切れ刃に超音波振動を付与しつつ旋削するバイト工具であって、
該切れ刃を先端に備えたバイト本体と、該バイト本体における該切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ配設された第１の超音波振動子および第２の超音波振動子と、該バイト本体における該第１の面および該第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ配設された第１の支持手段および第２の支持手段と、を具備し、
該第１の支持手段および該第２の支持手段は、それぞれバイト本体の長手方向に延びる第１の支持板および第２の支持板と、該第１の支持板および第２の支持板のそれぞれ長手方向中間部と該バイト本体における該第３の面および該第４の面とを接合する第１の支持突部および第２の支持突部とからなっている、
ことを特徴とするバイト工具が提供される。
【００１１】
上記第１の支持板および該第２の支持板の幅は、該第１の超音波振動子と該第２の超音波振動子の外面間の長さより長い寸法に設定されていることが望ましい。
【００１２】
また、本発明によれば、被加工物を保持する被加工物保持手段と、該被加工物保持手段によって保持された被加工物を旋削するためのバイト工具装着部材に支持されたバイト工具を備えた旋削手段と、を具備するバイト工具を備えた加工装置において、
該バイト工具は、切れ刃を先端に備えたバイト本体と、該バイト本体における該切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ配設された第１の超音波振動子および第２の超音波振動子と、該バイト本体における該第１の面および該第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ配設された第１の支持手段および第２の支持手段とを具備し、
該第１の支持手段および該第２の支持手段は、それぞれバイト本体の長手方向に延びる第１の支持板および第２の支持板と、該第１の支持板および第２の支持板のそれぞれ長手方向中間部と該バイト本体における該第３の面および該第４の面とを接合する第１の支持突部および第２の支持突部とからなり、該第１の支持板と第２の支持板が挟持された状態で該バイト工具装着部材に支持されており、
該バイト工具の該第１の超音波振動子および該第２の超音波振動子に超音波振動を発生させるための交流電力を印加する交流電力供給手段を具備している、
ことを特徴とするバイト工具を備えた加工装置が提供される。
【００１３】
上記交流電力供給手段は、第１の超音波振動子と第２の超音波振動子にそれぞれ１８０度の位相差をもって交流電力を印加する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によるバイト工具およびバイト工具を備えた加工装置は、バイト工具のバイト本体における切れ刃による旋削方向に垂直な第１の面および第２の面にそれぞれ第１の超音波振動子および第２の超音波振動子を配設するとともに、バイト本体における第１の面および第２の面と直交する第３の面および第４の面にそれぞれ第１の支持板および第２の支持板の中間部を第１の支持突部および第２の支持突部を介して接合し、第１の支持板と第２の支持板が挟持された状態でバイト工具装着部材に支持されるので、第１の超音波振動子および第２の超音波振動子に交流電力を印加することにより、バイト工具の切れ刃を旋削方向に超音波振動させることができる。従って、切れ刃に旋削屑が付着することによる旋削抵抗の増加を抑制することができ、旋削抵抗の増加に伴う発熱が抑制され、高精度な旋削が可能となる。
また、バイト工具は、バイト本体における第１の面および第２の面と直交する第３の面および第４の面が第１の支持突部および第２の支持突部によって狭い面積で支持されているので、超音波振動の振幅が抑制されることはない。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に従って構成されたバイト工具を備えた加工装置の斜視図。
【図２】図１に示す加工装置に装備される旋削ユニットの一実施形態を示す斜視図。
【図３】図１に示す加工装置に装備される旋削ユニットの他の実施形態を示す斜視図。
【図４】本発明によって構成されたバイト工具の斜視図。
【図５】図４に示すバイト工具の正面図。
【図６】図４に示すバイト工具の平面図。
【図７】図４に示すバイト工具を構成する第１の超音波振動子および第２の超音波振動子に交流電力を印加するための交流電力供給手段の構成ブロック図。
【図８】図４に示すバイト工具をバイト工具装着部材に装着した状態を示す平面図。
【図９】図４に示すバイト工具を構成する第１の超音波振動子および第２の超音波振動子に交流電力を印加した状態を示す説明図。
【図１０】図１に示す加工装置に装備されるチャックテーブル機構およびチャックテーブル移動機構を示す斜視図。
【図１１】被加工物としての半導体ウエーハの平面図および要部拡大図。
【図１２】図２に示す旋削ユニットを用いて実施する旋削工程の説明図。
【図１３】図３に示す旋削ユニットを用いて実施する旋削工程の説明図。
【図１４】半導体チップに形成されたバンプ（電極）を図１に示す加工装置によって旋削した状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に従って構成されたバイト工具およびバイト工具を備えた加工装置の好適な実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１には本発明に従って構成されたバイト工具を備えた加工装置の斜視図が示されている。
図示の実施形態における加工装置は、全体を番号２で示す装置ハウジングを具備している。装置ハウジング２は、細長く延在する直方体形状の主部２１と、該主部２１の後端部（図１において右上端）に設けられ上方に延びる直立壁２２とを有している。直立壁２２の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール２２１、２２１が設けられている。この一対の案内レール２２１、２２１に旋削手段としての旋削ユニット３が上下方向に移動可能に装着されている。
【００１８】
旋削ユニット３は、移動基台３１と該移動基台３１に装着されたスピンドルユニット３２を具備している。移動基台３１は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部３１１、３１１が設けられており、この一対の脚部３１１、３１１に上記一対の案内レール２２１、２２１と摺動可能に係合する被案内溝３１２、３１２が形成されている。このように直立壁２２に設けられた一対の案内レール２２１、２２１に摺動可能に装着された移動基台３１の前面には支持部材３１３が装着され、この支持部材３１３にスピンドルユニット３２が取り付けられる。
【００１９】
スピンドルユニット３２は、支持部材３１３に装着されたスピンドルハウジング３２１と、該スピンドルハウジング３２１に回転自在に配設された回転スピンドル３２２と、該回転スピンドル３２２を回転駆動するための駆動源としてのサーボモータ３２３とを具備している。回転スピンドル３２２の下端部はスピンドルハウジング３２１の下端を越えて下方に突出せしめられており、その下端には円板形状のバイト工具装着部材３２４が設けられている。なお、バイト工具装着部材３２４には、バイト工具３３が着脱可能に装着される。
【００２０】
ここで、バイト工具３３のバイト工具装着部材３２４への着脱構造について、図２を参照して説明する。
バイト工具装着部材３２４には、外周部の一部に上下方向に貫通するバイト取り付け穴３２４aが設けられているとともに、このバイト取り付け穴３２４aと対応する外周面からバイト取り付け穴３２４aに達する雌ネジ穴３２４ｂが設けられている。このように構成されたバイト工具装着部材３２４のバイト取り付け穴３２４aにバイト工具３３を挿入し、雌ネジ穴３２４ｂに締め付けボルト３５を螺合して締め付けることにより、バイト工具３３はバイト工具装着部材３２４に着脱可能に装着される。なお、バイト工具３３は、図示の実施形態においては超鋼合金等の工具鋼によって棒状に形成された断面が矩形のバイト本体３３１と、該バイト本体３３１の先端に設けられたダイヤモンド等で形成された切れ刃３３２とによって構成したものが用いられている。このように構成されバイト工具装着部材３２４に装着されているバイト工具３３は、上記回転スピンドル３２２が回転することにより、後述するチャックテーブルの被加工物を保持する保持面と平行な面内で回転せしめられる。
【００２１】
次に、上記バイト工具３３を装着するバイト工具装着部材の他の実施形態について、図３を参照して説明する。
図３に示すバイト工具装着部材３２５は、旋削ユニットを構成する移動基台３１に直接取り付けられている。このバイト工具装着部材３２５には、上下方向に貫通するバイト取り付け穴３２５aが設けられているとともに、このバイト取り付け穴３２５aと対応する前端面からバイト取り付け穴３２５aに達する雌ネジ穴３２５ｂが設けられている。このように構成されたバイト工具装着部材３２５のバイト取り付け穴３２５aにバイト工具３３のバイト本体３３１を挿入し、雌ネジ穴３２５ｂに締め付けボルト３５を螺合して締め付けることにより、バイト工具３３はバイト工具装着部材３２５に着脱可能に装着される。
【００２２】
ここで、上記図２および図３に示すバイト工具３３について、図４乃至図８を参照して更に詳細に説明する。
バイト工具３３のバイト本体３３１は、図４および図６に示すように断面が矩形に形成されている。このバイト本体３３１における切れ刃３３２による矢印３３０で示す旋削方向（図７参照）に垂直な第１の面３３１aおよび第２の面３３１bには、それぞれ図６および図７に示すように第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bが配設されている。第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bは、それぞれ圧電体５１と、該圧電体５１の両側分極面にそれぞれ装着された2枚の電極板５２、５３とからなっている。圧電体５１は、チタン酸バリウム(BaTiO3)、チタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zi,Ti)O3)、リチウムナイオベート(LiNbO3)、リチウムタンタレート(LiTaO3)等の圧電セラミックスによって形成されている。このように構成された第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bは、それぞれ一方の電極板５２が絶縁体ボンド５４によってバイト本体３３１の第１の面３３１aおよび第２の面３３１bに装着されている。
【００２３】
上述した第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bを構成する電極板５２、５３には、図７に示すように交流電力供給手段６によって所定周波数の交流電力が印加される。交流電力供給手段６は、交流電源６１と、電力調整手段としての電圧調整手段６２と、交流電力の周波数を調整する周波数調整手段６３と、該周波数調整手段６３によって所定の周波数に調整された交流電力の位相を調整して上記第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に印加する位相調整手段６４と、上記電圧調整手段６２と周波数調整手段６３および位相調整手段６４を制御する制御手段６５を具備している。なお、図２に示すバイト工具３３が取り付けられたバイト工具装着部材３２４は回転するため、交流電力供給手段６は第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に図示しないスリップリングとブラシからなる通電手段を介して交流電力を印加する。
【００２４】
図５および図６を参照して説明を続けると、バイト本体３３１における第１の面３３１aおよび第２の面３３１bと直交する第３の面３３１cおよび第４の面３３１dには、それぞれ長手方向中間部に第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bが配設されている。第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bは、それぞれバイト本体３３１の長手方向に延びる第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bと、該第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bのそれぞれ長手方向中間部とバイト本体３３１における第３の面３３１cおよび第４の面３３１dとを接合する第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bとからなっている。この第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bを構成する第１の支持板７１aと第１の支持突部７２aおよび第２の支持板７１bと第２の支持突部７２bは、図示の実施形態においてはバイト本体３３１と一体形成されている。即ち、バイト本体３３１と第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bを一体的に構成する材料を用い、第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bを残して切削溝を形成することにより、一体形成することができる。なお、第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bを構成する第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bをバイト本体３３１と一体形成し、この第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bを第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bに適宜の接合手段によって接合してもよい。また、第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bを構成する第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bを第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bと一体形成し、この第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bをバイト本体３３１に適宜の接合手段によって接合してもよい。なお、第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bの幅Aは、第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの外面間の長さBより長い寸法に設定されている。このように第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bの幅Aを第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの外面間の長さBより長い寸法に設定することにより、バイト工具３３をバイト工具装着部材に装着する際に、第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bを保護することができる。このように構成されたバイト工具３３は、図８に示すようにバイト工具装着部材３２４または３２５のバイト取り付け穴３２４aまたは３２５aに挿入し、雌ネジ穴３２４ｂまたは３２５ｂに締め付けボルト３５を螺合して第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bにおける第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bが装着されている領域を締め付けることにより、第１の支持板７１aおよび第２の支持板７１bが挟持された状態でバイト工具装着部材３２４または３２５に支持される。
【００２５】
図示の実施形態における旋削ユニット３は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
旋削作業を行う際には、上記交流電力供給手段６は、制御手段６５によって電圧調整手段６２および周波数変換手段６３を制御し、交流電力の電圧および周波数を所定の値に調整するとともに、位相調整手段６４を制御して第１の超音波振動子５aの電極板５２、５３に印加する交流電力と第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に印加する交流電力の位相差が１８０度となるように調整する。このように調整された交流電力が第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に印加されると、図９の(a)に示すように第１の超音波振動子５aの圧電体５１が収縮する場合には、第２の超音波振動子５bの圧電体５１は伸張し、バイト工具３３のバイト本体３３１は矢印３３０aで示す方向に変位する。また、図９の(b)に示すように第１の超音波振動子５aの圧電体５１が伸張する場合には、２の超音波振動子５bの圧電体５１は収縮し、バイト工具３３のバイト本体３３１は矢印３３０bで示す方向に変位する。従ってバイト工具３３のバイト本体３３１は、第１の超音波振動子５aの圧電体５１の収縮および伸張による振幅と、第２の超音波振動子５bの圧電体５１の伸張および収縮による振幅が増幅されてバイト工具３３の切れ刃３３２による旋削方向に繰り返し変位して超音波振動する。このとき、バイト工具３３のバイト本体３３１は、矢印３３０aで示す変位方向と平行な第３の面３３１cおよび第４の面３３１dが第１の支持手段７aおよび第２の支持手段７bの第１の支持突部７２aおよび第２の支持突部７２bによって狭い面積で支持されているので、超音波振動の振幅が抑制されることはない。本発明者の実験によると、第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に印加する交流電力の電圧を４０Vに設定し、交流電力の周波数を２４．９０kHzに設定した場合、バイト工具３３は２４．９０kHzの周波数で旋削方向に５μm程度の振幅で振動した。
【００２６】
図１に戻って説明を続けると、図示の実施形態における加工装置は、上記旋削ユニット３を上記一対の案内レール２２１、２２１に沿って上下方向（後述するチャックテーブルの載置面と垂直な方向）に移動せしめる旋削ユニット送り機構４を備えている。この旋削ユニット送り機構４は、直立壁２２の前側に配設され実質上鉛直に延びる雄ネジロッド４１を具備している。この雄ネジロッド４１は、その上端部および下端部が直立壁２２に取り付けられた軸受部材４２および４３によって回転自在に支持されている。上側の軸受部材４２には雄ネジロッド４１を回転駆動するための駆動源としてのパルスモータ４４が配設されており、このパルスモータ４４の出力軸が雄ネジロッド４１に伝動連結されている。移動基台３１の後面にはその幅方向中央部から後方に突出する連結部（図示していない）も形成されており、この連結部には上下方向に延びる貫通雌ネジ穴が形成されており、この雌ネジ穴に上記雄ネジロッド４１が螺合せしめられている。従って、パルスモータ４４が正転すると移動基台３１および移動基台３１に装着された旋削ユニット３が下降即ち前進せしめられ、パルスモータ４４が逆転すると移動基台３１および移動基台３１に装着された旋削ユニット３が上昇即ち後退せしめられる。
【００２７】
図１および図１０を参照して説明を続けると、ハウジング２の主部２１の後半部上には略矩形状の加工作業部２１１が形成されており、この加工作業部２１１にはチャックテーブル機構８が配設されている。チャックテーブル機構８は、図１０に示すように支持基台８１とこの支持基台８１に配設された円板形状のチャックテーブル８２とを含んでいる。支持基台８１は、上記加工作業部２１１上に前後方向（直立壁２２の前面に垂直な方向）である矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に延在する一対の案内レール２３、２３上に摺動自在に載置されており、後述するチャックテーブル移動機構８６によって図１に示す被加工物搬入・搬出域２４（図１０において実線で示す位置）と上記スピンドルユニット３２を構成するバイト工具３３と対向する加工域２５（図１０において２点鎖線で示す位置）との間で移動せしめられる。
【００２８】
上記チャックテーブル８２は、上面に被加工物を載置する載置面８２aを有し、上記支持基台８１に支持されている。なお、チャックテーブル８２は、多孔質セラミッックスの如き適宜の多孔性材料から構成されており、図示しない吸引手段に接続されている。従って、チャックテーブル８２を図示しない吸引手段に選択的に連通することにより、載置面８２a上に載置された被加工物を吸引保持する。なお、図示のチャックテーブル機構８は、チャックテーブル８２を挿通する穴を有し上記支持基台８１等を覆い支持基台８１とともに移動可能に配設されたカバー部材８４を備えている。
【００２９】
図１０を参照して説明を続けると、図示の実施形態における加工装置は、上記チャックテーブル機構８を一対の案内レール２３に沿って矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめるチャックテーブル移動機構８６を具備している。チャックテーブル移動機構８６は、一対の案内レール２３、２３間に配設され案内レール２３、２３と平行に延びる雄ネジロッド８６１と、該雄ネジロッド８６１を回転駆動するサーボモータ８６２を具備している。雄ネジロッド８６１は、上記支持基台８１に設けられたネジ穴８１１と螺合して、その先端部が一対の案内レール２３、２３を連結して取り付けられた軸受部材８６３によって回転自在に支持されている。サーボモータ８６２は、その駆動軸が雄ネジロッド８６１の基端と伝動連結されている。従って、サーボモータ８６２が正転すると支持基台８１即ちチャックテーブル機構８が矢印２３ａで示す方向に移動し、サーボモータ８６２が逆転すると支持基台８１即ちチャックテーブル機構８が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる。このように矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向に移動せしめられるチャックテーブル機構８は、図１０において実線で示す被加工物搬入・搬出域と２点鎖線で示す加工域に選択的に位置付けられる。また、チャックテーブル機構８は、加工域においては所定範囲に渡って矢印２３ａおよび２３ｂで示す方向、即ち載置面８２aと平行に往復動せしめられる。
【００３０】
図１に戻って説明を続けると、上記チャックテーブル機構８を構成する支持基台８１の移動方向両側には、横断面形状が逆チャンネル形状であって、上記一対の案内レール２３、２３や雄ネジロッド８６１およびサーボモータ８６２等を覆っている蛇腹手段８７および８８が付設されている。蛇腹手段８７および８８はキャンパス布の如き適宜の材料から形成することができる。蛇腹手段８７の前端は加工作業部２１１の前面壁に固定され、後端はチャックテーブル機構８のカバー部材８４の前端面に固定されている。蛇腹手段８８の前端はチャックテーブル機構８のカバー部材８４の後端面に固定され、後端は装置ハウジング２の直立壁２２の前面に固定されている。チャックテーブル機構８が矢印２３ａで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８７が伸張されて蛇腹手段８８が収縮され、チャックテーブル機構８が矢印２３ｂで示す方向に移動せしめられる際には蛇腹手段８７が収縮されて蛇腹手段８８が伸張せしめられる。
【００３１】
図１に基づいて説明を続けると、装置ハウジング２の主部２１における前半部上には、第１のカセット載置部１１ａと、第２のカセット載置部１２ａと、被加工物仮置き部１３ａと、洗浄部１４ａが設けられている。第１のカセット載置部１１ａには加工前の被加工物を収容する第１のカセット１１が載置され、第２のカセット載置部１２ａには加工後の被加工物を収容する第２のカセット１２が載置されるようになっている。上記被加工物仮置き部１３ａには、第１のカセット載置部１１ａに載置された第１のカセット１１から搬出された加工前の被加工物を仮置きする被加工物仮載置き手段１３が配設されている。また、洗浄部１４ａには、加工後の被加工物を洗浄する洗浄手段１４が配設されている。
【００３２】
上記第１のカセット載置部１１ａと第２のカセット載置部１２ａとの間には被加工物搬送手段１５が配設されており、この被加工物搬送手段１５は第１のカセット載置部１１ａに載置された第１のカセット１１内に収納されている加工前の被加工物を被加工物仮置き手段１３に搬出するとともに洗浄手段１４で洗浄された加工後の被加工物を第２のカセット載置部１２ａに載置された第２のカセット１２に搬送する。上記被加工物仮置き部１３ａと被加工物を被加工物搬入・搬出域２４との間には被加工物搬入手段１６が配設されており、この被加工物搬入手段１６は被加工物仮置き手段１３に載置された加工前の被加工物を被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル機構８のチャックテーブル８２上に搬送する。上記被加工物を被加工物搬入・搬出域２４と洗浄部１４ａとの間には被加工物搬出手段１７が配設されており、この被加工物搬出手段１７は被加工物搬入・搬出域２４に位置付けられたチャックテーブル８２上に載置されている加工後の被加工物を洗浄手段１４に搬送する。
【００３３】
上記第１のカセット１１に収容される加工前の被加工物は、図１１の（ａ）に示すように表面に複数個の半導体チップ１１０が格子状に形成され半導体ウエーハ１０からなっている。半導体ウエーハ１０に形成された複数個の半導体チップ１１０の表面には、それぞれ複数個のスタッドバンプ（電極）１２０が形成されている。このスタッドバンプ（電極）１２０は、例えば図１１の（ｂ）に示すように半導体チップ１１０に形成された例えばアルミニウム等からなる電極板１１１に金ワイヤーを加熱溶融して装着する。このようにして形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０は、図１１の（ｂ）に示すように針状の髭１２１が残った状態となるとともに、その高さにバラツキがある。
【００３４】
上述したような被加工物を収容した第１のカセット１１は、装置ハウジング２の第１のカセット載置部１１ａに載置される。そして、第１のカセット載置部１１ａに載置された第１のカセット１１に収容されていた加工前の被加工物が全て搬出されると、空になったカセット１１に代えて複数個の加工前の被加工物を収容した新しいカセット１１が手動で第１のカセット載置部１１ａに載置される。一方、装置ハウジング２の第２のカセット載置部１２ａに載置された第２のカセット１２に所定数の加工後の被加工物が搬入されると、かかる第２のカセット１２が手動で搬出され、新しい空の第２のカセット１２が載置される。
【００３５】
図示の実施形態における加工装置は以上のように構成されており、以下その作動について主に図１を参照して説明する。
第１のカセット１１に収容された加工前の被加工物としての半導体ウエーハ１０は被加工物搬送手段１５の上下動作および進退動作により搬送され、被加工物仮置き手段１３に載置される。被加工物仮置き手段１３に載置された半導体ウエーハ１０は、ここで中心合わせが行われた後に被加工物搬入手段１６の旋回動作によって被加工物搬入・搬出域２４に位置せしめられているチャックテーブル機構８のチャックテーブル８２上に載置される。チャックテーブル８２上に載置された半導体ウエーハ１０は、図示しない吸引手段によってチャックテーブル８２上に吸引保持される。
【００３６】
チャックテーブル８２上に半導体ウエーハ１０を吸引保持したならば、チャックテーブル移動機構８６（図１０参照）を作動してチャックテーブル機構８を矢印２３ａで示す方向に移動し、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル８２を加工域２５に位置付ける。このようにして半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル８２が加工領域２５に位置付けられたならば、半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０を旋削して高さを揃える旋削工程を実施する。
【００３７】
先ず、上記図１および図２に示す実施形態における旋削工程について、図１２を参照して説明する。
図１および図２に示す実施形態の場合には、回転スピンドル３２２を回転駆動し、バイト工具３３が取り付けられたバイト工具装着部材３２４を図１２において矢印３００で示す方向に例えば６０００rpmの回転速度で回転する。そして、旋削ユニット３を下降させバイト工具３３を所定の切り込み位置に位置付ける。次に、例えばバイト工具３３の切れ刃３３２の旋削幅が２０数μmの場合には、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル８２を図１２において実線で示す位置から矢印２３aで示すように右方に例えば２mm／秒の送り速度で移動する。この結果、回転スピンドル３２２の回転に伴って回転するバイト工具３３の切れ刃３３２によって半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０の上端部が削り取られる。そして、図１２において２点鎖線で示すようにチャックテーブル８２に保持された半導体ウエーハ１０の中心がバイト工具装着部材３２４の中心位置まで移動することにより、半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０の全てが、図１４に示すようにその先端部が旋削によって除去され、高さが揃えられる。
【００３８】
次に、図３に示す実施形態における旋削工程について、図１３を参照して説明する。
なお、図３に示す旋削ユニットを用いる場合には、チャックテーブル８２が回転可能に構成されている。図３に示す旋削ユニットを用いる旋削工程は、先ず、旋削ユニットを構成する移動基台３１を下降させ、移動基台３１に取り付けられたバイト工具装着部材３２５に装着されているバイト工具３３を所定の切り込み位置に位置付ける。次に、半導体ウエーハ１０を保持したチャックテーブル８２を図１３において矢印８００で示す方向に例えば２０００rpmの回転速度で回転しつつ、例えばバイト工具３３の切れ刃３３２の旋削幅が２０数μmの場合には、図１３において実線で示す位置から矢印２３aで示すように右方に例えば０．６mm／秒の送り速度で移動する。この結果、旋削工具３３の切れ刃３３２によって半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０の上端部が削り取られる。そして、図１３において２点鎖線で示すようにチャックテーブル８２に保持された半導体ウエーハ１０の中心がバイト工具３３に達する位置まで移動することにより、半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のスタッドバンプ（電極）１２０の全てが、図１４に示すようにその先端部が旋削によって除去され、高さが揃えられる。
【００３９】
上述した旋削工程を実施する際には、図７に示す交流電力供給手段６を作動して上述したようにバイト工具３３のバイト本体３３１の第１の面３３１aおよび第２の面３３１bに配設された第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bの電極板５２、５３に交流電力を印加する。この結果、第１の超音波振動子５aおよび第２の超音波振動子５bはバイト工具３３の切れ刃３３２による旋削方向に繰り返し変位して超音波振動するため、バイト工具３３が旋削方向に繰り返し変位して超音波振動する。このように、バイト工具３３が旋削方向に超音波振動することにより、バイト工具３３の切れ刃３３２に旋削屑が付着することがないので、切れ刃３３２に旋削屑が付着することによる旋削抵抗の増加を抑制することができる。従って、旋削抵抗の増加に伴う発熱が抑制され、高精度な旋削が可能となる。
【００４０】
上述したように半導体ウエーハ１０に設けられた半導体チップ１１０の表面に形成された複数個のバンプ（電極）１２０の旋削工程が終了したら、旋削ユニット３を上昇せしめ、チャックテーブル８２の回転を停止する。次に、チャックテーブル８２を図１において矢印２３ｂで示す方向に移動して被加工物搬入・搬出域２４に位置付け、チャックテーブル８２上の旋削加工された半導体ウエーハ１０の吸引保持を解除する。そして、吸引保持が解除された半導体ウエーハ１０は被加工物搬出手段１７により搬出されて洗浄手段１４に搬送される。洗浄手段１４に搬送された半導体ウエーハ１０は、ここで洗浄される。洗浄手段１４で洗浄された半導体ウエーハ１０は、被加工物搬送手段１５よって第２のカセット１２の所定位置に収納される。
【００４１】
以上、本発明を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲で種々の変形は可能である。例えば、上述した実施形態においては電極を旋削する加工装置に本発明を適用した例を示したが、一般に用いられている旋盤のバイトに本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４２】
２：装置ハウジング
３：研削ユニット
３１：移動基台
３２：スピンドルユニット
３２１：スピンドルハウジング
３２２：回転スピンドル
３２３：サーボモータ
３２４、３２５：工具装着部材
３３：バイト工具
３３１：バイト本体
３３２：切れ刃
４：旋削ユニット送り機構
４４：パルスモータ
５a：第１の超音波振動子
５b：第２の超音波振動子
５１：圧電体
５２、５３：電極板
６：交流電力供給手段
６１：交流電源
６２：電圧調整手段
６３：周波数調整手段
６４：位相調整手段
６５：制御手段
７a：第１の支持手段
７b：第２の支持手段
７１a：第１の支持板
７１b：第2の支持板
７２a：第１の支持突部
７２b：第2の支持突部
８：チャックテーブル機構
８２：チャックテーブル
８３：サーボモータ
７６：チャックテーブル移動機構
１０：半導体ウエーハ
１１０：半導体チップ
１１１：電極板
１２０：バンプ（電極）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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