JP2007242948A - シート切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ウエハ等の板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを板状部材に貼付した状態で、前記シートを板状部材より小さく切断すること。
【解決手段】半導体ウエハＷの外周からはみ出る大きさのシートＳを半導体ウエハの外周に沿って切断するシート切断装置１０であり、同装置は、半導体ウエハＷの上面に接する差し込み深さとなるようにカッター刃１３を保持するロボット１２を備えている。カッター刃１３の刃先は、半導体ウエハＷの外周直近の内側位置でシートＳに差し込まれ、この状態でカッター刃１３を平面内で回転させることで、半導体ウエハＷの大きさよりも小さい状態でシートが切断される。
【選択図】図１

Description

本発明はシート切断装置及び切断方法に係り、更に詳しくは、板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを板状部材に貼付した後に、当該シートを板状部材の外周に沿って切断することができるシート切断装置及び切断方法に関する。

従来より、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）には、その表面となる回路面を保護するための保護シートを貼付することが行われている。

保護シートが貼付されたウエハは、後工程にて裏面研削（バックグラインド）が行われるため、保護シートを貼付する際に、ウエハ外周からはみ出ることがないように切断して裏面研削時のシート巻き込みによるウエハ破損を防止することが要求される。そこで、特許文献１には、ウエハ外周からはみ出ることがない大きさに保護シートを切断しておき、この切断の後に保護シートをウエハに貼付する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−１４８４１２号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシート切断方法は、ウエハの外周からはみ出る大きさのシートを吸着装置に吸着させておき、その状態で、ウエハの大きさよりも小さい円周軌跡に沿ってカッター刃を平面内で回転させることでシート切断を行い、この切断の後に、前記シートをウエハに貼付する構成となっている。
このように、特許文献１に開示されたシート切断方法は、シートをウエハに貼付した状態で行うものではないため、前記吸着装置等、シート切断用の専用装置が必要になり、ウエハ処理装置全体としての構造の大型化、複雑化や、ウエハ処理工程の煩雑性を惹起する、という不都合がある。

［発明の目的］
本発明は、このような不都合に着目して案出されたものであり、その目的は、ウエハ等の板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを板状部材に貼付した状態で、前記シートを板状部材の外周より内側で切断して構造の簡略化を達成することのできるシート切断装置及び切断方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを前記板状部材の面に貼付した後に、カッター刃を介して前記シートを板状部材の外周に沿って切断するシート切断装置において、
前記板状部材のシート貼付面に接する差し込み深さとなるようにカッター刃を保持する保持手段を含み、前記カッター刃の刃先が板状部材の外周に沿う直近内側に位置して当該カッター刃と板状部材とを相対移動させることで前記シートを板状部材の大きさよりも小さく切断する、という構成を採っている。

本発明において、前記カッター刃と板状部材とを相対回転させるときに、板状部材に対するカッター刃の接触圧を検知する圧力検知手段を更に含み、一定の接触圧を保って前記切断を行う、という構成を採ることができる。

また、前記カッター刃は、刃ホルダと、当該刃ホルダに着脱自在に設けられた刃とを含み、前記圧力検知手段は、前記刃ホルダに内蔵されるロードセルにより構成することができる。

更に、前記保持手段は多関節型のロボットにより構成され、当該ロボットは、複数の関節を有するとともに、各関節が数値制御される、という構成を採ることもできる。

また、前記カッター刃は、切断時にトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能に設けられている。

更に、前記カッター刃の先端側を検査する刃先検査手段を更に含み、前記シートの切断動作が完了したとき及び／又はシートの切断動作前に、刃先検査を行うように設けるとよい。

また、前記刃先検査手段でカッター刃の長さの変化を検出したときに、その変化量に応じてカッター刃の差し込み深さを調整することができる。

更に、本発明は、板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを前記板状部材に貼付した後に、カッター刃を介して前記シートを板状部材の外周に沿って切断するシート切断方法において、
前記カッター刃の刃先が板状部材のシート貼付面に接する位置までカッター刃を差し込み、
次いで、カッター刃と板状部材とを相対移動させて当該板状部材の大きさよりも小さくシートを切断する、という方法を採っている。

前記シート切断方法において、前記板状部材に対する刃先の接触圧を検知し、当該接触圧を一定に保ちながら前記切断を行う、という方法を採っている。

本発明によれば、板状部材に貼付されたシートを切断する際に、カッター刃の刃先を差し込む位置が板状部材の外周より内側に設定されるため、その面に切断跡が形成され得るものの、板状部材の大きさよりも小さくシートを切断することができる。なお、板状部材がバックグラインド前の半導体ウエハである場合の回路面側の保護シートを切断する場合には、ウエハの外縁直近の内側は電子部品として使用しない領域として捉えることができるため、その領域への傷つきは実質的な悪影響を与えることはないものとなる。
また、バックグラインド後の半導体ウエハの場合でも、当該ウエハに対する刃先の接触圧を高精度に管理ないし維持することにより、ウエハ外周側の割れを回避しつつシート切断を行うことも可能となる。接触圧の検出に際しては、刃ホルダにロードセルを内蔵して行う構成であるから、刃先と板状部材との接触圧力を精度よく検知することができる。
更に、前記カッター刃を保持する保持手段を数値制御される多関節型のロボットにより構成した場合には、カッター刃の移動軌跡に多様性を付与して複雑な平面形状となるシート切断を行うことができる他、ロードセルによる検出結果をロボットにフィードバックし、当該フィードバック信号に基づいて設定された差し込み深さを更新しつつリアルタイムで切断制御を行うことができる。
また、切断時のトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能となることにより、シートの厚み、剛性等に応じてこれらを調整して最適条件によるシート切断を行うことが可能となる。
更に、カッター刃の刃先検査が行える構成であるため、カッター刃が折れたり、磨耗することによって長さ変化を生じたときに、以後のカッター刃の差し込み深さを調整することにより、切断不良を回避することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１には、本実施形態に係るシート切断装置１０と、当該シート切断装置１０の側方に位置するとともに、板状部材としてのバックグラインド前のウエハＷを支持して当該ウエハＷの上面（回路面）に保護用の接着性シートＳを貼付するテーブル１１の概略正面図が示されている。この図において、シート切断装置１０は、保持手段を構成するロボット１２と、当該ロボット１２の自由端側に支持されたカッター刃１３とを備えて構成されている。ロボット１２は、ベース部１４と、当該ベース１４の上面側に配置されて矢印Ａ〜Ｆ方向に回転可能に設けられた第１アーム１５Ａ〜第６アーム１５Ｆと、第６アーム１５Ｆの先端側すなわちロボット１２の自由端側に取り付けられた工具保持チャック１９とを含む。第２、第３及び第５アーム１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｅは、図１中Ｙ×Ｚ面内で回転可能に設けられているとともに、第１、第４及び第６アーム１５Ａ、１５Ｄ、１５Ｆは、その軸周りに回転可能に設けられている。本実施形態におけるロボット１２は数値制御（Numerical Control）により制御されるものである。すなわち、加工物（ウエハＷ）に対する各関節の移動量がそれぞれに対応する数値情報で制御され、全てその移動量がプログラムにより制御されるものであって、従来の切断装置のようにウエハサイズが変更になるごとにカッター刃の位置を手作業で変更するものとは全く違う方式を利用するものである。更に、従来の切断装置では、カッター刃の姿勢変更（後述するトウイン角α１、キャンバ角α２、キャスタ角α３）に伴い、切断径をその都度再調整する必要があったが、本実施形態のロボット１２は、どのようにカッター刃の姿勢が変更になったとしても、切断径を高精度に設定値に保つことができる。

前記工具保持チャック１９は、図２に示されるように、略円筒状をなすカッター刃受容体２０と、当該カッター刃受容体２０の周方向略１２０度間隔を隔てた位置に配置されてカッター刃１３を着脱自在に保持する三つのチャック爪２１とを備えて構成されている。各チャック爪２１は、内方端が鋭角となる先尖形状部２１Ａとされており、空圧によってカッター刃受容体２０の中心に対して径方向に進退可能となっている。

前記カッター刃１３は、図３に示されるように、基部領域を形成する第１刃ホルダ１３ａと、先端部領域を形成する第２刃ホルダ１３ｂとを備えた刃ホルダ１３Ａと、当該第２刃ホルダ１３ｂに着脱自在に固定された刃１３Ｂとにより構成されている。第１刃ホルダ１３ａは略円柱状をなし、その外周面の周方向略１２０度間隔位置における基端側に溝２２が軸方向に沿って形成され、これらの溝２２に前記チャック爪２１の先尖形状部２１Ａが係合することで、工具保持チャック１９に対するカッター刃１３の位置が一定に保たれるようになっている。

前記第１刃ホルダ１３ａには、第２刃ホルダ１３ｂを介してウエハＷに対する刃１３Ｂの接触圧を検知する圧力検知手段としてのロードセル２５が内蔵されている。このロードセル２５は、刃１３Ｂの先端がウエハＷに接触したとき（図６参照）の反力を接触圧として検知するものであり、刃ホルダ１３Ａを前記工具保持チャック１９に保持させたときに、ロードセル２５がシート切断装置１０の制御装置に電気的に接続されるようになっている。

図２に示されるように、カッター刃１３は、切断動作を終了して所定の位置において、刃検査手段としてのカメラ２６により刃１３Ｂの先端側が検査されるように構成されている。カメラ２６は、刃１３Ｂの先端領域を撮像するとともに画像処理して基準長さに対する刃１３Ｂの長さ変化を検出するようになっており、刃１３Ｂの先端が折れたり、摩耗等により短くなった変化を検出したときに、前記ロボット１２は、その変化量を補完するように次の切断時の差し込み深さを調整し、これにより、カッター刃１２の差し込み深さ量が不足することがないようになっている。また、刃１３Ｂが前記検査によって短くなったと判断された場合は、直前に切断されたシートＳは正確に切断されていない可能性があるため、当該シートを検査するように外部へ信号を出力できるようになっている。

前記テーブル１１は、図１に示されるように、平面視略方形の外側テーブル３１と、平面視略円形の内側テーブル３２とにより構成されている。外側テーブル３１は内側テーブル３２の外縁との間に隙間Ｃを形成する状態で当該内側テーブル３２を受容可能な凹状に設けられているとともに、単軸ロボット３４を介してベース３５に対して昇降可能に設けられている。この一方、内側テーブル３２は、単軸ロボット３６を介して外側テーブル３１に対して昇降可能に設けられている。従って、外側テーブル３１と内側テーブル３２は、一体的に昇降可能であるとともに、相互に独立して昇降可能とされ、これにより、接着性のシートＳの厚み、ウエハＷの厚みに応じて所定の高さ位置に調整できるようになっている。

なお、ここでは図示省略しているが、前記テーブル１１の上部側には、ウエハＷ上にシートＳを繰り出すシート繰出ユニットと、ウエハＷ上に繰り出されたシートＳの上面側に接しながら回転移動して当該シートＳをウエハＷに貼り付ける貼合ローラーが配置されるようになっている。

次に、本実施形態におけるシートＳの切断方法について、図４ないし図６をも参照しながら説明する。なお、シートＳは、特願２００５−１９８８０６号に開示された要領にてウエハＷに貼付される。

初期設定として、図示しない入力装置にウエハＷの外形寸法と、図４に示されるように、切断方向上面視においてカッター刃１３の中心線が切断方向に対して傾斜したトウイン角α１、図５に示されるように、切断方向正面視においてカッター刃１３の中心線が傾斜したキャンバ角α２、図６に示されるように、切断方向側面視においてカッター刃１３の中心線が切断方向に傾斜したキャスタ角α３をそれぞれ入力する。このようなトウイン角α１、キャンバ角α２及びキャスタ角α３を設定する理由は、シートＳの厚みや、剛性等に応じて最適な条件にて切断を行えるようにするためである。なお、カッター刃１３の回転半径は、回路パターンにもよるが、半導体チップとして使用しない外周領域内であれば任意に設定が可能である。

接着シートＳをウエハＷに貼付する間は、シート切断装置１０は、カッター刃１３がテーブル１１の側方位置に待避した位置に保たれ、ウエハＷの上面に接着シートＳが貼付された後に、カッター刃１３がテーブル１１の上方位置に移動するようにロボット１２が所定動作する。

次いで、前記入力装置に入力されたデータを基に、図示しない制御装置の記憶部に格納された移動データを読み出し、刃１３Ｂは、トウイン角α１、キャンバ角α２及びキャスタ角α３を保持しながらウエハＷの外縁よりも内側位置で、シートＳに先端が差し込まれる。この差し込み量は、シートＳの厚みに略対応しており、前記ロボット１２によって制御され、刃１３Ｂの先端がウエハＷに接触するまで差し込まれる。このようにしてカッター刃１３の差し込みが行われた状態で、ロードセル２５による接触圧の検知が開始されることとなる。なお、この差し込みに関しては、刃１３Ｂの先端位置と前記外側テーブル３１の上面位置とが略一致することから、前記単軸ロボット３４とロボット１２とを電気的にリンクさせることによって設定することも可能である。

そして、ロボット１２の動作によりカッター刃１３がウエハＷの外周に沿って３６０度回転したときに、ウエハＷの輪郭に略対応するようにシートＳを切断することができる。この切断が終了すると、カッター刃１３は、ロボット１２の動作によって待機位置に戻り、カメラ２６により刃先検査を受ける。この刃先検査において、刃１３Ｂが摩耗等により長さが短くなったことが検出されると、次の切断に際して、長さの変化量が補正される。すなわち、カッター刃１３の差し込み深さがロボット１２によって前回よりも深く設定され、これにより、差し込み深さが不十分なことに起因した切断不良が回避される。なお、カメラ２６は、刃１３Ｂが継続使用できるか否かを併せて判定する機能を備えており、刃１３Ｂの先端検査により所定長さ以上短くなったことを検出した場合には、継続使用不可と判断し、図示しないカッター刃ストッカに収納されている他のカッター刃１３をロボット１２が自動的に付け替えるようになっている。

従って、このような実施形態によれば、ウエハＷの大きさよりも小さくなる状態でシートＳを切断することが可能となり、後の工程においてウエハＷの外周からシートＳがはみ出る場合に生じる不都合を確実に防止することができる、という効果を得る。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上説明した実施形態に対し、形状、位置若しくは配置等に関し、必要に応じて当業者が様々な変更を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態では、関節が数値制御されるロボット１２を用いた場合を図示、説明したが、カッター刃１３の昇降動作と平面内での回転動作とを実現可能な簡易な装置を採用してもよい。この場合、ロードセルにより検知された接触圧と設定圧との誤差調整が必要となったときに、カッター刃１３又はテーブルを上下に微調整することで対応することができる。また、前記ロボット１２を用いた場合には圧力検知手段の省略を妨げない。

本実施形態に係るシート切断装置及びテーブルの概略正面図。 前記シート切断装置の自由端側を示す拡大斜視図。 カッター刃の拡大斜視図。 トウイン角を保ってシートを切断する動作説明図。 キャンバ角を保ってシートを切断する動作説明図。 キャスタ角を保ってシートを切断する動作説明図。

符号の説明

１０ シート切断装置
１２ ロボット（保持手段）
１３ カッター刃
１３Ａ 刃ホルダ
１３Ｂ 刃
２５ ロードセル（圧力検知手段）
２６ カメラ（刃先検査手段）
Ｓ シート
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (9)

1. 板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを前記板状部材の面に貼付した後に、カッター刃を介して前記シートを板状部材の外周に沿って切断するシート切断装置において、
   前記板状部材のシート貼付面に接する差し込み深さとなるようにカッター刃を保持する保持手段を含み、前記カッター刃の刃先が板状部材の外周に沿う直近内側に位置して当該カッター刃と板状部材とを相対移動させることで前記シートを板状部材の大きさよりも小さく切断することを特徴とするシート切断装置。
2. 前記カッター刃と板状部材とを相対回転させるときに、板状部材に対するカッター刃の接触圧を検知する圧力検知手段を更に含み、一定の接触圧を保って前記切断を行うことを特徴とする請求項１記載のシート切断装置。
3. 前記カッター刃は、刃ホルダと、当該刃ホルダに着脱自在に設けられた刃とを含み、前記圧力検知手段は、前記刃ホルダに内蔵されるロードセルにより構成されていることを特徴とする請求項２記載のシート切断装置。
4. 前記保持手段は多関節型のロボットにより構成され、当該ロボットは、複数の関節を有するとともに、各関節が数値制御されることを特徴とする請求項１，２又は３記載のシート切断装置。
5. 前記カッター刃は、切断時にトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のシート切断装置。
6. 前記カッター刃の先端側を検査する刃先検査手段を更に含み、前記シートの切断動作が完了したとき及び／又はシートの切断動作前に、刃先検査を行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のシート切断装置。
7. 前記刃先検査手段でカッター刃の長さの変化を検出したときに、その変化量に応じてカッター刃の差し込み深さが調整されることを特徴とする請求項６記載のシート切断装置。
8. 板状部材の外周からはみ出る大きさのシートを前記板状部材に貼付した後に、カッター刃を介して前記シートを板状部材の外周に沿って切断するシート切断方法において、
   前記カッター刃の刃先が板状部材のシート貼付面に接する位置までカッター刃を差し込み、
   次いで、カッター刃と板状部材とを相対移動させて当該板状部材の大きさよりも小さくシートを切断することを特徴とするシート切断方法。
9. 前記板状部材に対する刃先の接触圧を検知し、当該接触圧を一定に保ちながら前記切断を行うことを特徴とする請求項８記載のシート切断方法。

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