JP4441450B2 - シート貼付装置及び貼付方法 - Google Patents

Description

本発明はシート貼付装置及び貼付方法に係り、更に詳しくは、半導体ウエハ等の板状部材にシートを貼付する際に、板状部材の所定位置にシートを精度よく貼付することのできるシート貼付装置及び貼付方法に関する。

従来より、半導体ウエハ（以下、単に、「ウエハ」と称する）には、その回路面を保護するための保護シートを貼付したり、裏面にダイボンディング用の接着シートを貼付したりすることが行われている。

このようなシートの貼付方法としては、帯状の剥離シートに帯状の接着シートが仮着された原反を用い、前記剥離シートから接着シートを剥離してウエハに貼付した後に、ウエハ外周に沿ってカットする貼付方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−４７９７６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたシート貼付装置にあっては、ウエハに接着シートを貼付する動作中における張力を一定に保つ構成を積極的には採用していない。
そのため、接着シートに張力不足が生じた状態で当該接着シートが貼付された場合には、接着シートに皺を発生させてしまったり、或いは接着シートとウエハとの間に気泡を混入させてしまう、という不都合を招来する。この一方、接着シートの張力が過大である場合には、当該接着シートの貼付後において、ウエハに反り変形をもたらしてしまう、という不都合がある。

また、特許文献１におけるシート貼付装置は、ウエハの面に臨む位置にシートを繰り出すためのガイドローラ２８群が配置されており、当該ガイドローラ２８群は、接着シートの貼付動作から、切断動作、剥離動作の間、常に接着シートを挟み込んでいるため、接着シートの接着剤層に筋状の凹部を形成してしまう構成となっている。そのため、ウエハのように数十ミクロンまで極薄に研削される板状部材では、凹部跡が残るシートを使用すると厚みが不均一となったり、研削時にウエハが割れたりするため、凹部領域はウエハへの貼付領域に使用することはできない。そこで、その凹部領域が含まれないようにシート送りを行えばよいが、それではシートを無駄に消費してしまう、という不都合が生じる。

［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、押圧ローラでシートに押圧力を付与して貼付を行っている間において、シートの張力を常時測定し、張力が予め設定された値を常に保つように測定しつつ貼付を行うことのできるシート貼付装置及び貼付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、板状部材の面に臨む位置にシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラと、前記シート繰出ユニットと前記押圧ローラとの間のシートの張力を測定する張力測定手段とを備えたシート貼付装置において、
前記シート繰出ユニットは、前記シートの繰出ヘッドと、前記シートの張力に応じて前記繰出ヘッドを移動させるロボットとを含み、
前記ロボットは、前記張力測定手段による測定結果によって、前記繰出ヘッドを移動させることで、前記押圧ローラによって板状部材にシートを貼付している間の張力を一定に維持する、という構成を採っている。

本発明において、前記張力測定手段は、ロードセルと、張力測定ローラとを含み、
前記ロードセルが張力の変化を検出したときに前記張力測定ローラの位置を変位させて張力を一定に保つように設けることが好ましい。

また、本発明は、板状部材の面に臨む位置に所定の貼付角度でシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラとを備えたシート貼付装置において、
前記シート繰出ユニットは、前記シートの繰出ヘッドと、当該繰出ヘッドを移動させるロボットとからなる貼付角度維持手段を含み、当該貼付角度維持手段は、前記押圧ローラが板状部材の一端から他端に向かって移動するときに、前記ロボットを介して繰出ヘッドを移動させて前記板状部材に対してシートの貼付角度を一定に保つ、という構成を採ることができる。

更に、前記シート繰出ユニットはピールプレートを含み、当該ピールプレートの先端から押圧ローラまでの間に繰り出されるシート長さは、前記板状部材の一端から他端までの長さよりも長く設定される、という構成を採っている。

また、前記シートが板状部材に貼付されたときに、前記ピールプレートの先端は、前記板状部材の前記他端近傍の外側に位置するように設けられている。

更に、本発明は、板状部材の面に臨む位置にシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラと、前記シート繰出ユニットと前記押圧ローラとの間のシートの張力を測定する張力測定手段とを備え、
前記シート繰出ユニットが、前記シートの繰出ヘッドと、前記シートの張力に応じて前記繰出ヘッドを移動させるロボットとを含むシート貼付装置を用い、
前記ロボットが、前記張力測定手段による測定結果によって、前記繰出ヘッドを移動させることで、前記押圧ローラによって板状部材にシートを貼付している間の張力を一定に維持して板状部材にシートを貼付する、という方法を採っている。

また、本発明は、シート繰出ユニットからシートを繰り出すとともに、押圧ローラでシートを押圧して板状部材にシートを貼付するシート貼付方法において、
前記シートは、前記板状部材に対する貼付角度が一定に保たれた状態で貼付される、という方法を採っている。

更に、前記方法において、シート繰出ユニットから押圧ローラまで繰り出されたシートの長さは、前記板状部材の一端から他端までの長さよりも長く保たれた状態でシート貼付が行われる方法が採用されている。

本発明によれば、張力測定手段がシートの張力を一定に保つように作用し、この状態で押圧ローラがシートに押圧力を付与してシートの貼付を行うので、貼付に際してシートの弛みを生ずることがないとともに、過大に張力を付与することもなく、皺の発生や空気の混入、板状部材の反り変形を回避することができる。

また、ロードセルが一定の張力を維持するように張力測定ローラが変位する構成となるため、押圧ローラの移動に伴って発生し易い張力変化に難なく対応することができる。

また、貼付角度維持手段を介して接着シートの貼付角度が一定に保たれるので、押圧ローラが移動して板状部材に対するシートの貼付が進行して繰り出されたシートの未貼付領域が短くなってきても、当該シートの張力を一定に保ち易くすることができる。

更に、ピールプレートの先端から押圧ローラまでの間に繰り出されるシート長さが板状部材の一端から他端までの長さよりも僅かに長く設定された状態で貼付されるので、板状部材の前記他端近傍に続くシート領域を次の板状部材に貼付する領域として利用することが可能となり、各板状部材に貼付されるシート領域間の余白若しくはマージンを最短化してシートの無駄な消費を解消することができる。

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貼付装置の概略正面図が示され、図２には、その概略斜視図が示されている。これらの図において、シート貼付装置１０は、ベース１１の上部に配置されたシート繰出ユニット１２と、板状部材としてのウエハＷを支持するテーブル１３と、ウエハＷの上面側に繰り出された接着シートＳに押圧力を付与してウエハＷに貼付する押圧ローラ１４と、ウエハＷに接着シートＳを貼付した後に当該ウエハＷの外縁に沿って接着シートＳを切断するカッター１５と、ウエハＷの外側の不要接着シートＳ１をテーブル１３の上面から剥離する剥離装置１６と、不要接着シートＳ１を巻き取る巻取装置１７とを備えて構成されている。

前記シート繰出ユニット１２は、帯状の剥離シートＰＳの一方の面に帯状の接着シートＳが仮着されたロール状の原反Ｌを支持する支持ローラ２０と、この支持ローラ２０から繰り出された原反Ｌを急激に反転して接着シートＳを剥離シートＰＳから剥離するピールプレート２２と、剥離シートＰＳを巻き取って回収する回収ローラ２３と、支持ローラ２０と回収ローラ２３との間に配置された複数のガイドローラ２５〜３１と、ガイドローラ２５，２６間に配置されたバッファローラ３３と、ガイドローラ２７，２８間に配置された張力測定手段３５と、ピールプレート２２、ガイドローラ２７，２８，２９及び張力測定手段３５を一体的に支持する貼付角度維持手段３７とを備えて構成されている。なお、前記ガイドローラ２７，２９には、ブレーキシュー３２，４２が併設されており、これらブレーキシュー３２，４２は、接着シートＳをウエハＷに貼付する際に、シリンダ３８、４８によって対応するガイドローラ２７，２９に対して進退することによって接着シートＳを挟み込んでその繰出を抑制するようになっている。

前記張力測定手段３５は、ロードセル３９と、当該ロードセルに支持されて前記ピールプレート２２の基部側に位置する張力測定ローラ４０とにより構成されている。張力測定ローラ４０は、ガイドローラ２７とブレーキシュー３２とで挟み込まれて前記押圧ローラ１４との間に繰り出された接着シートＳの張力により引っ張られることで、ロードセル３９にその張力を伝えるように構成されている。そして、前記ロードセル３９は、前記繰り出された接着シートＳの張力を測定しながら貼付角度維持手段３７を介して、後述する繰出ヘッド４９が図１中斜め下方へ変位することによって接着シートＳの張力を一定に保つようになっている。

前記貼付角度維持手段３７は、前記押圧ローラ１４と相互に作用してウエハＷに対する接着シートＳの貼付角度θを一定に保つように構成されている。この貼付角度維持手段３７は、ガイドローラ２７，２８，２９、ロードセル３９、張力測定ローラ４０、ブレーキシュー３２，４２，シリンダ３８，４８，ピールプレート２２及びこれらを支える一対のスライド板４３，４３により構成された繰出ヘッド４９と、当該繰出ヘッド４９を上下に案内する一対のガイドレール４５，４５と、繰出ヘッド４９に昇降力を付与する一対の単軸ロボット４６，４６とを備えて構成されている。ガイドレール４５及び単軸ロボット４６は傾斜姿勢に配置されており、この傾斜角度に沿って繰出ヘッド４９が昇降可能となっている。なお、ピールプレート２２は、スライド板４３の内側に配置されたシリンダ５０に支持されており、図１中Ｘ方向に進退可能に設けられ、これにより、ウエハＷの直径に応じてピールプレート２２の先端位置調整を行えるようになっている。

前記テーブル１３は、図３に示されるように、平面視略方形の外側テーブル５１と、平面視略円形の内側テーブル５２とにより構成されている。外側テーブル５１は内側テーブル５２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５４を介してベース１１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５２は、単軸ロボット５６を介して外側テーブル５１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５１と内側テーブル５２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。

前記押圧ローラ１４は、門型フレーム５７を介して支持されている。門型フレーム５７の上面側には、シリンダ５９，５９が設けられており、これらシリンダ５９の作動により押圧ローラ１４が上下に昇降可能に設けられている。なお、門型フレーム５７は、図２に示されるように、単軸ロボット６０及びガイドレール６１を介して図１中Ｘ方向に移動可能に設けられている。

前記カッター１５は、テーブル１３の上方位置で図示しない昇降装置を介して昇降可能に設けられている。このカッター１５は、回転中心軸６５に固定された回転アーム６６と、この回転アーム６６に支持されたカッター刃６７とにより構成され、当該カッター刃６７を回転中心軸６５回りに回転させることで、ウエハＷの外縁に沿って接着シートＳを切断できるようになっている。

前記剥離装置１６は、図１及び図４、図５に示されるように、小径ローラ７０と、大径ローラ７１とにより構成されている。これら小径ローラ７０及び大径ローラ７１は、移動フレームＦに支持されている。この移動フレームＦは、図２中Ｙ方向沿って相対配置された前部フレームＦ１と、この前部フレームＦ１に連結部材７３を介して連結された後部フレームＦ２とからなり、後部フレームＦ２は、単軸ロボット７５に支持されている一方、前部フレームＦ１は、前記ガイドレール６１に支持され、これにより、移動フレームＦは、図２中Ｘ方向に移動可能となっている。大径ローラ７１は、図１に示されるように、アーム部材７４に支持されているとともに、当該アーム部材７４はシリンダ７８によって大径ローラ７１が小径ローラ７０に対して離間、接近する方向に変位可能とされている。

前記巻取装置１７は、移動フレームＦに支持された駆動ローラ８０と、回転アーム８４の自由端側に支持され、ばね８５を介して駆動ローラ８０の外周面に接して不要接着シートＳ１をニップする巻取ローラ８１とにより構成されている。駆動ローラ８０の軸端には、駆動モータＭが配置されており、当該モータＭの駆動により、駆動ローラ８０が回転し、巻取ローラ８１がこれに追従回転することで不要接着シートＳ１が巻き取られるようになっている。なお、巻取ローラ８１は、巻取量が増大するに従って、ばね８５の力に抗して図１中右方向へ回転することとなる。

次に、本実施形態における接着シートＳの貼付方法について、図４及び図５をも参照しながら説明する。

初期設定において、支持ローラ２０から繰り出される原反Ｌは、ピールプレート２２の先端位置で剥離シートＰＳから接着シートＳが剥離され、剥離シートＰＳのリード端は、ガイドローラ２８，２９を経由して回収ローラ２３に固定される。この一方、接着シートＳのリード端は、押圧ローラ１４，剥離装置１６を経由して巻取装置１７の巻取ローラ８１に固定される。この際、繰出ヘッド４９の先端を構成するピールプレート２２は、最上昇位置（図１、図４（Ａ）参照）にあり、当該ピールプレート２２と押圧ローラ１４との間の接着シートＳは、図１に示されるように、テーブル１３上に配置されるウエハＷの面に対して所定の貼付角度θとなるように設定されている。また、ピールプレート２２は、当該ピールプレート２２と押圧ローラ１４との間の接着シートＳの長さが、ウエハＷの一端から他端、すなわち図４中右端から左端までの長さよりも僅かに長くなるように、シリンダ５０を介して先端の位置調整が行われる。

図示しない移載アームを介してテーブル１３上にウエハＷがセットされた状態で貼付動作が開始される。なお、貼付動作に先立って、ガイドローラ２７、２９にはブレーキシュー３２，４２が当接して接着シートＳの繰り出しが抑制される。そして、テーブル１３が静止した状態で、押圧ローラ１４が回転しながらウエハＷ上を図４中左側に移動する。この押圧ローラの移動に伴って、接着シートＳには張力が加わり、張力測定ローラ４０がＸ方向へ引っ張られることとなる。そこでロードセル３９がその張力を測定することによって、所定張力を維持するために貼付角度維持手段３７を使って繰出ヘッド４９を斜め下方へ下げる。つまり、ロードセル３９が張力を測定し、そのデータを基に所定の張力となるように一対の単軸ロボット４６に指令を出すように制御される。
従って、結果的に、繰出ヘッド４９が、ガイド４５及び単軸ロボット４６（図１参照）の傾斜角度に沿って次第に下降し、これにより、ピールプレート２２の先端と押圧ローラ１４との間の接着シートＳの長さが短くなっても貼付角度θが常に一定となるように維持されることとなる。

本実施形態では、上記のように押圧ローラ１４が貼付動作を行う間、ロードセル３９によって接着シートＳの張力を測定しながら繰出ヘッド４９を下降させるので、結果的に貼付角度θが維持されることになるが、繰出ヘッド４９の下降制御はロードセル３９を省略することもできる。すなわち、図４（Ａ）に示されるように、押圧ローラ１４の最下点の位置と、ピールプレート２２の貼付時初期の先端位置をそれぞれＰ１，Ｐ２とし、接着シートＳを貼り終えた時点のピールプレートの先端位置をＰ３とし、角Ｐ２，Ｐ１，Ｐ３の貼付角度をθとしたとき、押圧ローラ１４が移動して単軸ロボット６０によって点Ｐ１，Ｐ３の距離が短くなるに従い、ピールプレート２２の高さすなわち、点Ｐ２，Ｐ３間の距離も短くなるように貼付角度維持手段３７を構成する繰出ヘッド４９をガイドバー４５に沿って下降させて、常に貼付角度θを維持するように単軸ロボット４６、６０を同期制御することもできる。なお、繰出ヘッド４９の移動量は三角関数によって簡単に導き出せる。このように押圧ローラ１４の移動距離の検出に基づいて貼付角度θを一定に維持することで、ロードセル３９を用いた張力制御と同様の作用、効果を生じせしめることができ、本発明においては、これらの制御を選択的に採用することができる。

図４（Ｄ）、（Ｅ）に示されるように、接着シートＳの貼付が完了すると、カッター１５が下降してウエハＷの外周縁に沿って接着シートＳの切断を行い、その後にカッター１５が上昇して初期位置（図１参照）に復帰する。この際、ピールプレート２２の先端はウエハＷの左端近傍に位置し、これにより、ピールプレート２２の先端位置から左側に存在する接着シート領域を次のウエハＷへの接着領域とすることができ、接着シートＳを無駄に消費することがないようになっている。

次いで、ウエハＷが移載装置を介してテーブル１３から取り去られると、図５に示されるように、押圧ローラ１４が上昇し、剥離装置１６を構成する小径ローラ７０及び大径ローラ７１が左側に移動するとともに、巻取装置１７の駆動ローラ８０が駆動して不要接着シートＳ１を巻き取ることで、ウエハＷ回りの不要接着シートＳ１をテーブル１３の上面から剥離することができる。

そして、ブレーキシュー３２，４２がガイドローラ２７，２９から離れて原反Ｌの繰り出しを可能とすると共に、駆動ローラ８０がロックした状態で剥離装置１６と巻取装置１７が初期位置に復帰することによって、新しい接着シートＳが引き出され、新たなウエハＷが再びテーブル１３上に移載される。

従って、このような実施形態によれば、ウエハＷに接着シートＳを貼付する際の当該接着シートＳの張力を一定に保つ構成としたから、張力不足による気泡混入や、張力過大によるウエハの反り変形を効果的に防止できる、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、テーブル１３が静止した状態で、押圧ローラ１４が移動することで接着シートＳが貼付される場合を図示、説明したが、テーブル１３を移動させる構成を採用することでもよい。また、貼付角度θは、特に限定されるものではない。
また、前記実施形態では、板状部材がウエハである場合を示したが、ウエハ以外の板状部材にシート、フィルムを貼付する構成にも適用することができる。

本実施形態に係るシート貼付装置の概略正面図。 前記シート貼付装置の概略斜視図。 テーブルの概略断面図。 接着シートの貼付動作説明図。 剥離装置による不要接着シートの剥離動作説明図。

符号の説明

１０ シート貼付装置
１２ シート繰出ユニット
１４ 押圧ローラ
３５ 張力測定手段
３９ ロードセル
４０ 張力測定ローラ
３７ 貼付角度維持手段
Ｌ 原反
ＰＳ 剥離シート
Ｓ 接着シート
Ｓ１ 不要接着シート
Ｗ ウエハ（板状部材）
θ 貼付角度

Claims (8)

1. 板状部材の面に臨む位置にシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラと、前記シート繰出ユニットと前記押圧ローラとの間のシートの張力を測定する張力測定手段とを備えたシート貼付装置において、
   前記シート繰出ユニットは、前記シートの繰出ヘッドと、前記シートの張力に応じて前記繰出ヘッドを移動させるロボットとを含み、
   前記ロボットは、前記張力測定手段による測定結果によって、前記繰出ヘッドを移動させることで、前記押圧ローラによって板状部材にシートを貼付している間の張力を一定に維持することを特徴とするシート貼付装置。
2. 前記張力測定手段は、ロードセルと、張力測定ローラとを含み、
   前記ロードセルが張力の変化を検出したときに前記張力測定ローラの位置を変位させて張力を一定に保つことを特徴とする請求項１記載のシート貼付装置。
3. 板状部材の面に臨む位置に所定の貼付角度でシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラとを備えたシート貼付装置において、
   前記シート繰出ユニットは、前記シートの繰出ヘッドと、当該繰出ヘッドを移動させるロボットとからなる貼付角度維持手段を含み、当該貼付角度維持手段は、前記押圧ローラが板状部材の一端から他端に向かって移動するときに、前記ロボットを介して繰出ヘッドを移動させて前記板状部材に対してシートの貼付角度を一定に保つことを特徴とするシート貼付装置。
4. 前記シート繰出ユニットはピールプレートを含み、当該ピールプレートの先端から押圧ローラまでの間に繰り出されるシート長さは、前記板状部材の一端から他端までの長さよりも長く設定されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載のシート貼付装置。
5. 前記シートが板状部材に貼付されたときに、前記ピールプレートの先端は、前記板状部材の前記他端近傍の外側に位置することを特徴とする請求項４記載のシート貼付装置。
6. 板状部材の面に臨む位置にシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートに押圧力を付与して板状部材の一端から他端に向かってシートを貼付する押圧ローラと、前記シート繰出ユニットと前記押圧ローラとの間のシートの張力を測定する張力測定手段とを備え、
   前記シート繰出ユニットが、前記シートの繰出ヘッドと、前記シートの張力に応じて前記繰出ヘッドを移動させるロボットとを含むシート貼付装置を用い、
   前記ロボットが、前記張力測定手段による測定結果によって、前記繰出ヘッドを移動させることで、前記押圧ローラによって板状部材にシートを貼付している間の張力を一定に維持して板状部材にシートを貼付するシート貼付方法。
7. シート繰出ユニットからシートを繰り出すとともに、押圧ローラでシートを押圧して板状部材にシートを貼付するシート貼付方法において、
   前記シートは、前記板状部材に対する貼付角度が一定に保たれた状態で貼付されることを特徴とするシート貼付方法。
8. 前記シート繰出ユニットから押圧ローラまで繰り出されたシートの長さは、前記板状部材の一端から他端までの長さよりも長く保たれた状態でシート貼付が行われることを特徴とする請求項６又は７記載のシート貼付方法。

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