CN101064239B - 片材切割方法 - Google Patents

Abstract

一种片材切割方法，其中，在将所述片材(S)粘到半导体晶片(W)后，根据半导体晶片(W)的形状，通过刀片(12)切割具有从半导体晶片(W)的外围伸出的尺寸的片材(S)。在这种切割方法种，以使刀片(S)不从半导体晶片(W)伸出而将刀片(12B)的轨线预先设置为正则轨线。当执行切割操作时，在远离正则轨线起始点(P)，将刀片(12)的刀刃(12B)插入片材(S)。在靠近正则轨线上的点的过程中，将刀片(12)的姿态调整为预定的前束角(α1)、外倾角(α2)、后倾角(α3)。

Description

片材切割方法

技术领域

本发明涉及一种片材切割方法，具体涉及一种将具有从板状物体外围伸出的尺寸的片材粘贴到板状物体上、然后根据板状物体的形状切断片材的片材切割方法。

背景技术

一般来讲，采用保护性片材来粘贴半导体晶片(以下简单称作“晶片”)，用来保护位于前面的电路表面。

采用以下方式来粘贴并切断这种保护性片材。即，首先将具有从晶片外围伸出的尺寸的保护性片材粘贴到晶片上，然后沿晶片的外围移动刀片，从而根据晶片的形状切断保护性片材(例如，参考专利文献1)。

[专利文献1]日本专利号No.2919938

然而，在专利文献1所披露的片材切割方法中，只能调整刀片的插入深度，并由于不提供用于改变诸如刀片角度调整等姿态的机构，会出现各种缺点。

即，如图7(A)所示，通过使刀片(cutter blade)50的刀刃(blade)50A基本上与片材S的表面垂直地插入，沿晶片W的外围切断片材S，片材S粘贴到工作台T上的晶片W上，并如图7(B)所示，在切割操作后，当对其后表面进行研磨时，片材S的伸出部分L被留下。也就是说，由于晶片W被倒角而使得其外围边缘向外伸出。因此，由于研磨会不可避免地减小晶片W的直径，从而导致作为伸出部分L的差异的产生。

如图8(A)所示，为了去除伸出部分L，可以在刀片50偏离成相对片材S的表面倾斜的姿态的情况下切断片材S。但是，在该方法中，如图8(B)所示，出现了这种缺点，即，当插入刀刃50A时，由于片材S的厚度和/或硬度，刀刃端部容易断裂。

如图9所示，在刀刃50A以垂直的姿态插入片材S后，刀片50倾斜的情况下，出现了根据刀刃50A的偏离量而使得晶片W上的片材S产生皱折的缺点，或者在某些情况下晶片W可能断裂的缺点。

发明内容

针对上述缺点提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种片材切割方法，其中，当根据诸如晶片等板状物体的形状切断被粘贴到板状物体上的片材时，可以防止片材皱折、晶片断裂以及片材从晶片的外围伸出。

为了达到该目的，本发明提供一种片材切割方法，在将所述片材粘贴到板状物体上之后，通过刀片根据所述板状物体的形状切断片材，所述片材具有从所述板状物体的外围伸出的尺寸，

确定这样的轨线作为正则轨线，即，使刀片沿所述板状物体的外围执行相对移动，从而沿着该轨线根据所述板状物体的形状切断所述片材，

所述片材切割方法包括：

第一步骤，其中，在作为切割起始点的离开所述正则轨线外的点，将刀片插入到所述片材中，

第二步骤，其中，使所述刀片执行相对移动，以便在将刀片插入所述片材的同时、以逐渐靠近所述正则轨线的方式切断片材，以及

第三步骤，其中，在所述刀片位于正则轨线上的状态下使所述刀片执行相对移动，由此，根据板状物体的形状切断所述片材。

在本发明中，优选采用这样的方法，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的前束角，在切割方向上从顶部观看、刀片的中心线相对于切割方向倾斜该前束角，并且，按照在所述正则轨线上使刀片的刀刃边缘比其后部更接近板状物体外围的状态，将所述片材切断。

同样，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的外倾角，在切割方向上从其前侧观看、刀片的中心线相对切割方向倾斜该外倾角，在保持所述外倾角的状态下将刀片在所述正则轨线上移动，并且，切断片材而不使片材从板状物体的外围伸出。

另外，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的后倾角，在切割方向上从其侧面观看、刀片的中心线相对切割方向倾斜该后倾角，在将形成于所述片材与刀刃边缘之间的角度保持为锐角的状态下，使刀片在所述正则轨线上移动，并且切断所述片材。

另外，通过数字控制的多关节机械手来支承所述刀片，并由此控制其姿态。

根据本发明，在远离正则轨线的外侧的点将刀片插入到片材，并在使刀片靠近正则轨线的同时，可以逐渐改变刀片的姿态。因此，可以根据晶片W的形状切断片材，而不会在正则轨线附近的片材上产生皱折或者将不合理的负载施加到晶片W的外围部分。同样，在刀片从远离晶片的外围的切割起始点移动到正则轨线上的点时，可以将刀片配置为调整其姿态，从而在切割操作中获得前束角、外倾角和后倾角。因此，消除了根据位于正则轨线上的刀片的姿态而在片材上产生皱折或者导致晶片断裂的可能性，因而可以根据片材的厚度、硬度等在最优条件下切断片材。

另外，由于采用由数字可控多关节机械手支承的刀片进行切割操作，可以通过给予刀片的移动轨线以多面性而实现用于复杂平面外形的片材切割操作。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的薄片切割设备和工作台的示意正视图；

图2是表示机械手的前端部分的放大透视图；

图3是刀片的放大透视图；

图4是当保持前束角(toe-in angle)时片材切割操作的说明视图；

图5是当保持外倾角(camber angle)时片材切割操作的说明视图；

图6是当保持后倾角(caster angle)时片材切割操作的说明视图；

图7(A)是表示沿晶片的外围切割片材的传统示例的横截面图；

图7(B)是表示在切断片材后由于研磨后表面而产生的伸出部分的状态的部分放大横截面视图；

图8(A)是表示当保持倾斜姿态时将刀刃插入片材的状态的横截面图；

图8(B)是描述当在保持倾斜姿态的同时将刀刃插入片材时刀刃断裂的情况的横截面图；和

图9是用来说明刀刃以垂直姿态插入片材后刀刃倾斜的情况下的缺点的横截面图。

附图标记说明

10片材切割设备

11机械手

12刀片

12B 刀刃

12D 后部

12F 刀刃边缘

P 切割起始点

S片材

W半导体晶片(板状物体)

α1前束角

α2外倾角

α3后倾角

具体实施方式

现在，参考附图来描述本发明的实施例。

图1是根据本发明的一个实施例的片材切割设备10和与片材切割设备10一起提供的工作台T的示意正视图。工作台T以基本上水平的姿态支承作为板状物体的晶片W，以便将粘性保护片材S粘贴到晶片W的上表面(电路表面)上，其中，晶片W在平面视图中具有基本上圆形的形状。参考图1，片材切割设备10包括多关节机械手11和由机械手11保持的刀片12。

机械手11包括底座部分14、安装到底座部分14的上表面侧以分别沿由箭头A-F表示的方向旋转的第一到第六臂15A-15F、和连接到第六臂15F的前端(即机械手11的自由端)上的工具保持卡盘19。第二、第三和第五臂15B、15C、15E中的每一个都设置成在图1中的Y×Z平面内可旋转。第一、第四和第六臂15A、15D、15F中的每一个都可围绕其轴线旋转地设置。根据该实施例的机械手11是数字可控制的。也就是说，根据与各个关节相应的数字信息来控制与物体(晶片W)相关的每个关节的移动量，并且采用程序来控制其每个移动量。机械手采用与传统切割设备的方法完全不同的方法，在传统切割设备中，每当晶片的尺寸改变时，都要手动改变刀片的位置。另外，在传统切割设备中，每当改变刀片的姿态时(前束角α1、外倾角α2、后倾角α3，对于它们稍后将加以描述)，不得不重新调整切割直径。即使当刀片改变为任意姿态时，根据该实施例的机械手11也能够以高精度将切割直径保持为预置值。

如图2所示，工具保持卡盘19包括具有基本上呈圆柱形状的刀片接收器20、和设置在沿刀片接收器20的外围方向基本上彼此距离120°的位置上的三个卡盘爪21，用来可拆卸地保持刀片12。每个卡盘爪21都具有尖的边缘部分21A，其内端形成锐角，并将每个卡盘爪21都配置为通过气动压力相对于刀片接收器20的中心沿径向前/后移动。

如图3所示，刀片12包括构成基座部分的刀刃保持器12A、和可拆卸地固定到刀刃保持器12A的前端上的刀刃12B。刀刃保持器12A具有基本上圆柱形状，并在其圆周表面的外围方向上、在彼此基本上距离120°的位置、在基座端侧、沿轴向形成凹槽22。配置卡盘爪21的尖的边缘部分21A，以便与这些凹槽22接合，从而将刀片12相对于工具保持卡盘19的位置保持恒定。

刀刃12B包括由刀刃保持器12A支承的基座部分12C、沿刀刃保持器12A的轴线延伸的后部12D和刀刃边缘12F，该刀刃边缘12F从后部12D的前端12E沿着成锐角的方向延伸。因此，刀刃边缘12F具有前端12E侧的宽度小于基座部分12C侧的宽度的形状。

如图1所示，工作台T包括在平面视图中基本上呈正方形的外部工作台41、和在平面视图中基本上呈圆形的内部工作台42。将外部工作台41配置为凹入形状，以在内部工作台42的外侧边缘和外部工作台41之间形成的间隙的状态来容纳内部工作台42，并将该外部工作台41配置为通过单轴机械手44沿与基座45垂直的方向移动。另一方面，将内部工作台42配置为通过单轴机械手46沿与外部工作台41垂直的方向移动。因此，将外部工作台41和内部工作台42配置为沿垂直方向整体移动和沿垂直方向彼此单独移动。为此，将外部工作台41和内部工作台42配置为可调整为与片材S和晶片W的厚度相应的预定水平位置。

将片材S推进到晶片W上的片材推进单元(未示出)置于工作台T之上。将粘性滚筒(未示出)配置为旋转并在片材S上沿片材进给方向移动，从而将从片材进给单元进给到晶片W上的片材S粘贴到晶片W的上表面上。

现在，将参考图4到6来描述根据该实施例的片材S的切割方法。应该注意，根据在日本专利申请No.2005-198806中披露的步骤来将片材S粘贴到晶片W上。

作为初始设置，分别将前束角α1、外倾角α2、后倾角α3输入到控制器中。即，从图4所示的顶部看、刀片12的中心线沿晶片的外围相对于切割方向倾斜的前束角α1，从图5所示的前面看、刀片12的中心线沿切割方向倾斜的外倾角α2，和从图6所示的侧面看、刀片12的中心线沿切割方向相对切割方向倾斜的后倾角α3。预先设置前束角α1、外倾角α2、后倾角α3，以便根据片材S的厚度、硬度等来在最优条件下进行切割。

当在保持每个角度α1、α2、α3的同时以刀刃12B切断片材S时，将用于根据晶片W的形状不偏离地切断片材S的轨线输入控制器作为正则轨线(regular trajectory)。根据晶片W的直径确定正则轨线。同时，输入离开正则轨线的预定位置(在图4中以双点划线标记的位置)作为切割起始点P。

然后，将晶片W放置在工作台T上，并将片材S粘贴到晶片W的上表面侧。在粘贴操作期间，由机械手11保持的刀片12在预定的位置停留，从而不会干扰片材S。

当完成片材S的粘贴操作时，刀刃12B通过机械手11移动到切割起始点P上方的点，并以刀刃保持器12A的轴线定向为基本上垂直的方向的姿态、将刀刃12B以预定深度插入到片材S的表面。

在如上所述将刀刃12B插入到片材S的表面的情况下，如图4的虚线所示，从顶部看，当沿基本上弧形的轨线接近正则轨线时，刀片12切断片材S，并逐步改变其姿态，以便获得预先设置的前束角α1、外倾角α2、后倾角α3。当刀刃边缘12F已经移动到接触晶片W的实际外围(即，正则轨线)的点(参考图4中的实线所示的点)，可以得到每个预先设置的角α1、α2和α3。

在保持这些角的同时，刀刃12B通过机械手11在正则轨线上移动。当刀刃12B执行360°旋转时，根据晶片W的形状完全地切断片材S。

当完成片材S的切割操作时，刀片12返回到预定的等待位置，通过传递设备(未示出)传递晶片W，并由卷绕设备(未示出)卷绕切割操作所产生的不需要的片材的外部。在下一个新的晶片W传递到工作台T上之后，重复如上所述的相同的切割操作。

根据如上所述的实施例，在刀刃12B的姿态逐步变化的同时，刀片12移动到接触晶片W外围的正则轨线。

因此，能够获得以下效果。即，可以有效防止片材S形成皱折或者晶片W的外围部分断裂的缺点，另外，即使当晶片W的后表面是底时，也会消除片材S从晶片W的外围伸出的缺点。

到目前为止，已经披露了用来执行本发明的最优选设置和方法。但是，本发明并不局限于此。

也就是说，已经说明并主要描述了本发明的具体实施例。但是，对于本领域技术人员来说，如果需要，可以在不偏离本发明的技术构思和范围的情况下，对上述实施例添加有关形状、位置和/或配置的各种修改。

例如，在上述实施例中，作为板状物体已经描述并说明了半导体晶片。但是，本发明并不局限于此，而是可以采用诸如玻璃、钢板或树脂板等板状物体作为物体。半导体晶片可以是硅晶片或者复合半导体晶片。板状物体的平面形状不限于基本上呈圆形，而是可以具有诸如椭圆、多边形等各种普通形状。

Claims (6)

1.一种片材切割方法，在将所述片材粘贴到板状物体上之后，通过刀片根据所述板状物体的形状切割片材，所述片材具有从所述板状物体的外围伸出的尺寸，

确定这样的轨线作为正则轨线，即，使刀片沿所述板状物体的外围执行相对移动，从而沿着该轨线根据所述板状物体的形状切断所述片材，

所述片材切割方法包括：

第一步骤，其中，在作为切割起始点的离开所述正则轨线外的点，将刀片插入到所述片材中，

第二步骤，其中，使所述刀片执行相对移动，以便在将刀片插入所述片材的同时、以逐渐靠近所述正则轨线的方式切断片材，以及

第三步骤，其中，在所述刀片位于正则轨线上的状态下使所述刀片执行相对移动，由此，根据板状物体的形状切断所述片材。

2.根据权利要求1的片材切割方法，其中，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的前束角，该前束角是在切割方向上从顶部观看、刀片的中心线相对于切割方向倾斜的角度，并且，按照在所述正则轨线上使刀片的刀刃边缘比其后部更接近板状物体外围的状态，将所述片材切断。

3.根据权利要求1或2的片材切割方法，其中，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的外倾角，该外倾角是在切割方向上从其前侧观看、刀片的中心线相对切割方向倾斜的角度，在保持所述外倾角的状态下将刀片在所述正则轨线上移动，并且，切断片材而不使片材从板状物体的外围伸出。

4.根据权利要求1或2的片材切割方法，其中，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的后倾角，该后倾角是在切割方向上从其侧面观看、刀片的中心线相对切割方向倾斜的角度，在将形成于所述片材与刀刃边缘之间的角度保持为锐角的状态下，使刀片在所述正则轨线上移动，并且切断所述片材。

5.根据权利要求3的片材切割方法，其中，当刀片从所述切割起始点移动到处在所述正则轨线上的点时，刀片改变其姿态而得到预定的后倾角，该后倾角是在切割方向上从其侧面观看、刀片的中心线相对切割方向倾斜的角度，在将形成于所述片材与刀刃边缘之间的角度保持为锐角的状态下，使刀片在所述正则轨线上移动，并且切断所述片材。

6.根据权利要求1或2所述的片材切割方法，其中，通过数字控制的多关节机械手来支承所述刀片，并由此控制其姿态。

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