JP2007313599A - 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からはみ出すことなく切断すること。
【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Ｗに貼付した後、当該半導体ウエハＷの外周に沿って切断するシート切断装置１０である。同装置におけるカッター刃１３は、多関節型のロボット１２又は保持手段５０に保持されている。カッター刃１３の刃１３Ｂは、シートＳに差し込まれた状態で、Ｒ面取り部ＲとウエハＷの平面との交点位置Ｐ又はＲ面取り部Ｒの中心Ｃ１を回転中心として回転することで角度調整可能に設けられており、これにより、シートＳがウエハＷの外周側にはみ出すことがないように構成されている。
【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からはみ出すことなく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、ウエハの端面形状等に応じてカッター刃の角度調整を行う機能を備えたシート切断装置が提案されている。

特開２００６−７３６７号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたカッター刃の角度調整は、カッター刃の刃縁とシートとが接触する切断部位を中心にしてカッター刃の角度調整を行う構成であり、以下のような不都合を招来する。
すなわち、図６において、半導体ウエハＷのように、その外周側に面取り加工が施された形状である場合、カッター刃１００の刃縁とシートとが接触する切断部位Ｐを中心にしてカッター刃１００の角度を実線で示される位置から二点鎖線で示される位置に変更しようとすると、カッター刃１００がウエハＷに干渉してしまい、当該ウエハＷを傷つけてしまうことになる。そのような干渉を避けようとすると、カッター刃１００をウエハＷの径方向（面方向）へシフトする再調整が余儀なくされることとなる。また、図７のようにカッター刃１００を実線で示される位置から二点鎖線で示される位置に変更すると、シートＳのはみ出しＬが大きいので、この場合にもカッター刃１００をウエハＷの径方向へ再調整しなければならないので調整に手間取るものとなる。はみ出しＬに関しては、ウエハＷの裏面を研削する場合、はみ出しＬがグラインダーに巻き込まれ、ウエハＷを破損させてしまうという不都合を招来する。特に、面取りが大きい場合には、前記はみ出しＬが大きくなり、かかる不都合は一層顕著なものとなる。

ここで、面取り加工とは、面と面とのつなぎ目を取る加工をいう。面取り加工には所謂Ｒ面取り加工とＣ面取り加工があり、Ｒ面取り加工は、前記面と面との交差する部分に丸みをおびた形状すなわち円弧形状の加工を施すことであり、Ｃ面取り加工は、交差する部分を４５度で切断し、面を作る加工のことをいう。なお、本発明におけるＣ面取り加工は、前記のように４５度切断に限定されることなく、別の角度で切断された面であってもよい。

［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、カッター刃の角度調整を行う場合、板状部材の外形形状に合わせてカッター刃の姿勢を適切に変位させ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、外周にＲ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
前記カッター刃は、前記板状部材の平面部とＲ面取り部との交点、又は、Ｒ面取り部の中心を回転中心とする角度調整機能を備えた保持手段に保持される、という構成を採っている。

また、本発明は、外周にＣ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
前記カッター刃は、前記板状部材の平面部とＣ面取り部との交点を回転中心とする角度調整機能を備えた保持手段に保持される、という構成を採ることもできる。

本発明に係るシート切断装置において、前記保持手段は多関節型のロボットに支持され、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て前記カッター刃の角度調整を行う、という構成を採ることができる。

また、前記保持手段は、ベース部材と、当該ベース部材に支持されたカッター刃保持ユニットとを含み、当該カッター刃保持ユニットは、前記ベース部材に対して略鉛直面内で回転可能に設けられて前記カッター刃の角度調整を行う、という構成を採ることができる。

更に、本発明は、外周にＲ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
前記板状部材の平面部とＲ面取り部との交点、又は、Ｒ面取り部の中心が回転中心となるようにカッター刃を角度調整し、当該カッター刃を前記交点又はＲ面取り部に沿って相対移動させることで前記板状部材の外周からシートをはみ出すことなく切断する、という方法を採っている。

前記方法において、前記板状部材は、前記Ｒ面取り部の外側に前記平面部と略直交する外周平面部が形成された形状をなし、
前記平面部とＲ面取り部との交点をＰ１として当該交点Ｐ１における前記Ｒ面取り部の接線と前記平面部とで形成される角度をθ１とし、前記Ｒ面取り部と外周平面部との交点をＰ２として当該交点Ｐ２における前記Ｒ面取り部の接線と前記平面部とで形成される角度をθ２としたときに、
設定される切断角度がθ１以下の場合に前記交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う一方、
前記切断角度がθ１を越えてθ２以下の場合に前記Ｒ面取り部の中心を回転中心としてカッター刃の角度調整を行い、
前記切断角度がθ２を越えた場合に前記交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う、という方法を採ることができる。

また、本発明は、外周にＣ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
前記板状部材の平面部とＣ面取り部との交点が回転中心となるようにカッター刃を角度調整し、当該カッター刃を前記交点又はＣ面取り部に沿って相対移動させることで前記板状部材の外周からシートをはみ出すことなく切断する、という方法を採ることもできる。

前記方法において、前記板状部材は、前記Ｃ面取り部の外側に前記平面部と略直交する外周平面部が形成された形状をなし、
前記平面部とＣ面取り部との交点をＰ１として当該Ｃ面取り部の延長線と前記平面部とで形成される角度をθ３とし、前記Ｃ面取り部と外周平面部との交点をＰ２としたときに、
設定される切断角度がθ３以下の場合に前記交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う一方、
前記切断角度がθ３を越えた場合に前記交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う、という方法をとることができる。

本発明によれば、板状部材の平面部と面取り部との交点、又は、Ｒ面取り部の中心或いはＣ面取り部と外周平面部との交点を回転中心としてカッター刃が角度調整可能に設けられているため、カッター刃の角度を変更させても、板状部材の面方向への再調整は不要となる。従って、板状部材をウエハとした場合、カッター刃でウエハを傷つけたり、ウエハ外縁からのシートのはみ出しに起因した裏面研削時におけるシート巻き込みを未然に防止することができる。

また、カッター刃は、数値制御されるロボットに保持される構成であるため、カッター刃の角度調整を高精度に行うことができる。

更に、ベース部材に支持されたカッター刃保持ユニットにカッター刃を角度調整可能に保持する構成では、ロボットに比べて設備コストを抑制することができる。

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（Ａ）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、図１（Ｂ）には、図１（Ａ）のＡ部拡大図が示されている。ここで、本発明におけるウエハＷは、図１（Ｂ）に示されるように、外周に面取りされたＲ面取り部Ｒが形成されたものが対象とされている。

前記シート切断装置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。

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、刃ホルダ１３Ａと、当該刃ホルダ１３Ａに着脱自在に固定された刃１３Ｂとにより構成されている。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図示しない溝が軸方向に沿って形成され、これらの溝に前記チャック爪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３（Ａ）を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。

初期設定において、図示しないアライメント装置を介してアライメントされたウエハＷをテーブル１１上に移載したときの位置を基準として図示しない入力装置を介してウエハＷの外形寸法、厚み、Ｒ面取り部Ｒの中心、Ｒ面取り部ＲとウエハＷの平面部との交点位置等が入力される。すなわち、図３に示されるように、Ｒ面取り部Ｒの中心をＣ１、Ｒ面取り部ＲとウエハＷの平面部Ｗ１との交点をＰ１、Ｒ面取り部ＲとウエハＷの外周平面部Ｗ２との交点をＰ２としたウエハデータがロボット１２の制御装置に入力される。

ここで、角度θ１は、交点Ｐ１におけるＲ面取り部Ｒの接線Ｔ１とウエハＷの平面部Ｗ１とで形成される角度であり、角度θ２は、交点Ｐ２におけるＲ面取り部Ｒの接線Ｔ２とウエハＷの平面部Ｗ１とで形成される角度である。なお、切断角度θ（図１（Ｂ）参照）はオペレータにより任意に設定される。
実際の切断において、切断角度θがθ１以下の場合は、交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃１３の角度調整が行われ、切断角度θがθ１を越えてθ２以下の場合はＲ面取り部Ｒの中心Ｃ１を回転中心としてカッター刃１３の角度調整が行われる。そして、切断角度θがθ２を越えた場合は、交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃１３の角度調整が行われることとなる。

そして、ロボット１２の第１アーム１５Ａ〜第６アーム１５Ｆを駆使し、カッター刃１３を切断方向正面視において、その中心線が傾斜したキャンバ角を有する傾斜姿勢でウエハＷ周りに略１周回転させることによって、シートＳをウエハＷの外周に沿って切断することができるようになっている。

ところで、図３（Ｂ）に示されるように、前記Ｒ面取り部Ｒの中心がウエハＷの厚みの中心であって、Ｒ面取り部Ｒの直径がウエハＷの厚みと等しい場合には、前記θ１は０度となり、外周にも外周平面部Ｗ２がない場合には、実質的にＲ面取り部Ｒの中心Ｃ１を回転中心としてカッター刃１３の角度調整が行われることとなる。

更に、図３（Ｃ）に示されるように、外周にＣ面取り部Ｃが形成されたものが対象とされた場合、ウエハＷの平面部Ｗ１とＣ面取り部Ｃとの交点をＰ１として当該Ｃ面取り部Ｃの延長線Ｔ３と前記平面部Ｗ１とで形成される角度をθ３とし、前記Ｃ面取り部と外周平面部Ｗ２との交点をＰ２としたときに、設定される切断角度θがθ３以下の場合に前記交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃１３の角度調整を行う一方、前記切断角度θがθ３を越えた場合に前記交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う。

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の実質的なはみ出しを防止した状態での切断が可能となり、後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。例えば、図４に示される保持手段５０を採用してもよい。これを更に詳述すると、保持手段５０は、図示しないアームに支持される駆動装置５１と、この駆動装置５１に平面内で回転可能に支持されたベース部材としての一軸ロボット５２と、当該一軸ロボット５２に支持されたカッター刃保持ユニット５３とを備えて構成されている。カッター刃保持ユニット５３は、一軸ロボット５２に沿って移動するブラケット５４と、このブラケット５４に支持された状態で略鉛直面内で回転可能な回転体５６と、当該回転体５６に取り付けられたカッター上下用シリンダ５７と、このカッター上下用シリンダ５７を介して上下に昇降可能なカッター刃保持体５９とからなる。ここで、ブラケット５４には、図４中紙面直交方向に向けられた複数のねじ穴６０が設けられている一方、前記回転体５６には、ねじ穴６０に沿うスロット６１が形成され、ねじ穴６０に係合する図示しないねじを緩めて当該スロット６１に沿って当該回転体５６の相対位置を調整することにより、前記カッター刃１３の角度調整が行えるようになっている。なお、スロット６１は、ウエハＷに形成されたＲ面取り部Ｒの中心Ｃ１が中心となるように円弧状に形成されている。
このような保持手段５０では、一軸ロボット５２が駆動装置５１を介して平面内で回転することで、カッター刃１３がウエハＷの外周に沿って移動可能となり、シートＳを切断することができる。また、カッター刃１３の角度調整は、回転体５６が鉛直面内でスロット６１に沿って回転することで、カッター刃１３がウエハＷのＲ面取り部Ｒに沿って移動することとなる。

また、図５に示されるように、前記スロット６１に続く第２、第３のスロット６１Ａ、６１Ｂを延長するようにしてもよい。つまり、スロット６１Ａは、ウエハＷに形成されたＲ面取り部ＲとウエハＷの平面部Ｗ１との交点Ｐ１が中心となるように円弧状に形成され、スロット６１Ｂは、ウエハＷに形成されたＲ面取り部ＲとウエハＷの外周平面部Ｗ２との交点Ｐ２が中心となるように円弧状に形成されている。これにより、カッター刃１３は、切断角度θが変更されてもウエハＷの外周形状に追従して変位することが可能となる。

従って、このような保持手段５０によってもロボット１２を用いた切断と実質的に同様の切断を行うことができる他、ロボット１２に比べて設備コストを低減できる、という効果を得る。

また、本発明における板状部材としては、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、シートが貼付されたガラス、鋼板、または、樹脂板等、その他の板状部材も対象とすることができ、半導体ウエハは、シリコンウエハや化合物ウエハであってもよい。

更に、前記実施形態では、カッター刃１３がウエハＷの外周に沿って移動可能となる構成を図示、説明したが、シートＳが枚葉型である場合には、テーブル１１側を平面内で回転可能とする構成を採用すれば、カッター刃１３をウエハ外周に沿って移動させる必要はないものとなる。

また、前記Ｒ面取り部Ｒが楕円の場合は、焦点の位置や、短径、長径等のデータをロボット１２の制御装置に入力することにより対応することもできる。

（Ａ）は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、（Ｂ）は（Ａ）のＡ部拡大図。 カッター刃を保持するロボットの自由端側を示す拡大斜視図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）はカッター刃の角度調整時の回転中心を示す説明図。 保持手段の変形例を示す図１（Ａ）と同様の概略正面図。 角度調整の変形例を示す図４と同様の概略正面図。 従来例におけるカッター刃の回転中心位置をウエハ平面とＲ面取り部との交点とした場合の説明図。 従来例におけるカッター刃の回転中心位置を外側にずらした場合の説明図。

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
１３Ｂ 刃
５０ 保持手段
５２ 一軸ロボット（ベース部材）
５３ カッター刃保持ユニット
Ｐ 交点位置
Ｃ１ Ｒ面取り中心
Ｓ シート
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (8)

1. 外周にＲ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
   前記カッター刃は、前記板状部材の平面部とＲ面取り部との交点、又は、Ｒ面取り部の中心を回転中心とする角度調整機能を備えた保持手段に保持されていることを特徴とするシート切断装置。
2. 外周にＣ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
   前記カッター刃は、前記板状部材の平面部とＣ面取り部との交点を回転中心とする角度調整機能を備えた保持手段に保持されていることを特徴とするシート切断装置。
3. 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て前記カッター刃の角度調整を行うことを特徴とする請求項１又は２記載のシート切断装置。
4. 前記保持手段は、ベース部材と、当該ベース部材に支持されたカッター刃保持ユニットとを含み、当該カッター刃保持ユニットは、前記ベース部材に対して略鉛直面内で回転可能に設けられて前記カッター刃の角度調整を行う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. 外周にＲ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
   前記板状部材の平面部とＲ面取り部との交点、又は、Ｒ面取り部の中心が回転中心となるようにカッター刃を角度調整し、当該カッター刃を前記交点又はＲ面取り部に沿って相対移動させることで前記板状部材の外周からシートをはみ出すことなく切断することを特徴とするシート切断方法。
6. 前記板状部材は、前記Ｒ面取り部の外側に前記平面部と略直交する外周平面部が形成された形状をなし、
   前記平面部とＲ面取り部との交点をＰ１として当該交点Ｐ１における前記Ｒ面取り部の接線と前記平面部とで形成される角度をθ１とし、前記Ｒ面取り部と外周平面部との交点をＰ２として当該交点Ｐ２における前記Ｒ面取り部の接線と前記平面部とで形成される角度をθ２としたときに、
   設定される切断角度がθ１以下の場合に前記交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う一方、
   前記切断角度がθ１を越えてθ２以下の場合に前記Ｒ面取り部の中心を回転中心としてカッター刃の角度調整を行い、
   前記切断角度がθ２を越えた場合に前記交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃の角度調整を行うことを特徴とする請求項５記載のシート切断方法。
7. 外周にＣ面取り部を有する板状部材を対象として当該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平面部に貼付した後に、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、
   前記板状部材の平面部とＣ面取り部との交点が回転中心となるようにカッター刃を角度調整し、当該カッター刃を前記交点又はＣ面取り部に沿って相対移動させることで前記板状部材の外周からシートをはみ出すことなく切断することを特徴とするシート切断方法。
8. 前記板状部材は、前記Ｃ面取り部の外側に前記平面部と略直交する外周平面部が形成された形状をなし、
   前記平面部とＣ面取り部との交点をＰ１として当該Ｃ面取り部の延長線と前記平面部とで形成される角度をθ３とし、前記Ｃ面取り部と外周平面部との交点をＰ２としたときに、
   設定される切断角度がθ３以下の場合に前記交点Ｐ１を回転中心としてカッター刃の角度調整を行う一方、
   前記切断角度がθ３を越えた場合に前記交点Ｐ２を回転中心としてカッター刃の角度調整を行うことを特徴とする請求項７記載のシート切断方法。

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