JP4680818B2 - シート切断装置及び切断方法 - Google Patents

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。

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、保持手段に保持された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、
前記板状部材とシートとの間に介装されるとともに、前記板状部材とシートとの間に所定の隙間を形成する隙間形成手段を含み、
前記隙間形成手段は、内側開放形状とされ、その内側開放端面の所定高さ位置に設けられた底部を含む段部を備え、前記内側開放形状に沿ってカッター刃を相対的に移動させることで前記シートを板状部材よりも小さく切断するとともに、前記底部が前記カッター刃の先端と板状部材との間に位置して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止する、という構成を採っている。

更に、前記カッター刃の移動方向に対する後部に押圧部材が併設され、当該押圧部材は、前記カッター刃によるシート切断後の未圧着領域を押圧して前記板状部材に貼付する、という構成を採ることができる。

また、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、保持手段に保持された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、
前記板状部材とシートとの間に介装されるとともに、前記板状部材とシートとの間に所定の隙間を形成する隙間形成手段を含み、
前記隙間形成手段は、内側開放形状とされ、その内側開放端面に、上端開放形状が下端開放形状よりも小さい段部を備え、前記内側開放形状に沿ってカッター刃を相対的に移動させることで前記シートを板状部材よりも小さく切断するとともに、前記段部が前記カッター刃の先端を受容して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止する、という構成を採っている。

また、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、
内側開放形状を備え、その内側開放端面の所定高さ位置に設けられた底部を含む段部を有する隙間形成手段を前記板状部材に対面配置しておき、
当該隙間形成手段側にシートを供給して貼付し、
次いで、前記隙間形成手段の内側開放形状に沿ってカッター刃を用いてシートを切断することで、前記底部が前記カッター刃の先端と板状部材との間に位置して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止し、前記板状部材の大きさよりも小さい大きさにシートを切断する、という方法を採っている。
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、
内側開放形状を備え、その内側開放端面に、上端開放形状が下端開放形状よりも小さい段部を有する隙間形成手段を前記板状部材に対面配置しておき、
当該隙間形成手段側にシートを供給して貼付し、
次いで、前記隙間形成手段の内側開放形状に沿ってカッター刃を用いてシートを切断することで、前記段部がカッター刃の先端を受容して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止し、前記板状部材の大きさよりも小さい大きさにシートを切断する、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、板状部材とシートとの間に内側開放形状を備えた隙間形成手段を介装して隙間を形成し、この内側開放形状に沿ってカッター刃を移動させることで板状部材の大きさよりも小さい大きさでシートを切断できることとなる。この際、カッター刃の先端側がシートを突き抜ける状態であっても、当該シートは隙間形成手段に乗り上がることで当該板状部材の面に対して浮き上がって隙間を形成するため、刃先を板状部材に接触させることなく確実にシートを切断することができ、当該板状部材を傷つけてしまうことが防止される。
更に、前記隙間形成手段の内側開放端面に切欠部を設けた構成では、当該切欠部にカッター刃の先端が受容されるので、カッター刃の先端が板状部材に接触してしまうおそれを確実に回避することができる。
また、前記カッター刃の移動方向に対する後部に押圧部材を設けた構成によれば、カッター刃によるシート切断後の未圧着領域を板状部材に押しつけることができるので、貼付不良を生ずることはない。

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及び図２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）に保護用接着性のシートＳ（図２参照）を貼付するテーブルＴの概略斜視図が示されている。これらの図において、シート切断装置１０は、保持手段を構成するロボット１１と、当該ロボット１１の自由端側に支持されたカッター刃１２と、前記シートＳをウエハＷに貼付する際に当該ウエハＷの外周側とシートＳとの間に介装される隙間形成手段１３とを備えて構成されている。

前記ロボット１１は、図３にも示されるように、ベース部１４と、当該ベース部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１１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３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１１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１１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１ないし図３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１２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１２は、図４に示されるように、基部領域を形成する刃ホルダ１２Ａと、当該刃ホルダ１２Ａの先端側に着脱自在に固定された刃１２Ｂとにより構成されている。刃ホルダ１２Ａ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１２の位置が一定に保たれるようになっている。

図１及び図４に示されるように、カッター刃１２は、切断動作を終了して所定の位置において、刃先検査装置としてのカメラ２６により刃１２Ｂ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１２Ｂ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１２Ｂの長さ変化を検出するようになっており、刃１２Ｂの先端が折れたり摩耗したりすることによって短くなった変化を検出したときに、前記ロボット１１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１２Ｂ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は完全に切断されていない可能性があるため、当該シートＳ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。

前記隙間形成手段１３は、ウエハＷの外形に略対応する略円形の内周を形成するように内側開放形状を備えた板状のリング部材３０と、このリング部材３０の外周部分から略水平面内に延びるアーム部３１と、当該アーム部３１を支持して前記リング部材３０をＺ軸方向に昇降させるＺ軸ロボット３５と、このＺ軸ロボット３５を支持するスライダ３６を介して前記リング部材３０をＸ軸方向に移動させるＸ軸ロボット３７とを備えて構成されている。この隙間形成手段１３は、前記シートＳがウエハＷの上面側に供給される直前に前記リング部材３０がウエハＷの外周側上面に位置するように動作させる一方（図２参照）、ウエハＷにシートＳが貼付されて当該シートＳを切断した後に、図示しない搬送手段を介してテーブルＴからウエハＷが搬送される直前にテーブルＴの側方（図１参照）に退避するように動作可能となっている。

前記リング部材３０は、図５（Ａ）、（Ｂ）に示されるように、その内側開放形状の周直径がウエハＷの直径より小さいとともに、ウエハＷの外周側に位置してシートＳがウエハＷに貼付されたときに、当該ウエハＷとシートＳとの間に隙間Ｃ１を形成してシート傾斜領域Ｓ１を形成するようになっている。また、リング部材３０における内周は、その上端開放形状が下端開放形状よりも小さい傾斜面３０Ａとされ、当該傾斜面３０Ａとシート傾斜領域Ｓ１とウエハＷとで形成される隙間Ｃ１に、切断時のシートＳを突き抜けたカッター刃１２の先端が受容されるようになっている。すなわち、カッター刃１２は、図５（Ｂ）に示されるように、キャンバ角α２をもってシートＳを切断するように構成され、これにより、シートＳの面に対して略直角に切断を行うことができる。なお、キャンバ角α２は任意に設定が可能なため、シートＳの面に対して任意に切断角度を変更することも可能である。

前記テーブルＴは、図３に示されるように、平面視略方形の外側テーブル４１と、平面視略円形の内側テーブル４２とにより構成されている。外側テーブル４１は内側テーブル４２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４２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４４を介してベース４５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４２は、単軸ロボット４６を介して外側テーブル４１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４１と内側テーブル４２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、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。

前記テーブルＴの上部側には、ウエハＷ上にシートＳを繰り出す図示しないシート繰出ユニットが配置されるようになっており、当該シート繰出ユニットからウエハＷ上に繰り出されたシートＳは、図１、図２に示されるように、貼合ローラ５０がシートＳ上を回転しながら矢印ａ方向に移動することで当該シートＳがウエハＷの上面に貼付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６及び図７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６に示されるように、切断方向上面視においてカッター刃１２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（Ｂ）に示されるように、切断方向正面視においてカッター刃１２の中心線が傾斜したキャンバ角α２、図７に示されるように、切断方向側面視においてカッター刃１２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、ウエハＷの外形寸法又はリング部材３０の内周直径の入力により、カッター刃１２の回転半径は概ね決定されるが、前記隙間Ｃ１内であれば任意に設定することも可能である。

前記シートＳをウエハＷに貼付する間は、切断装置１０は、カッター刃１２がテーブルＴの側方位置に待避した位置に保たれ、ウエハＷの上面にシートＳが貼付された後に、カッター刃１２がテーブルＴの上方位置に移動するようにロボット１１が所定動作する。また、シートＳをウエハＷに貼付する際には、前記リング部材３０が図１に示される待機位置からＸ軸ロボット３７の駆動によって図２に示されるようにウエハＷ上に移動され、Ｚ軸ロボット３５によってウエハＷの外周側の上面に対面配置される。そして、上方にシートＳが繰り出された後に、貼合ローラ５０がシートＳ上を矢印ａ方向に回転しながら押し付けて当該シートＳをウエハＷに貼付することによって、図５（Ｂ）に示されるような隙間Ｃ１が形成される。

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１２Ｂ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、すなわち、前記隙間Ｃ１内に差し込まれる。この差し込み量は、刃１２Ｂの先端がシートＳを突き抜けた状態でウエハＷの上面に非接触となる程度であり（図５（Ｂ）参照）、前記ロボット１１によって制御される。

そして、ロボット１１の動作によりカッター刃１２がリング部材３０の内側開放形状に沿って略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１２は、ロボット１１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１２Ｂ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１２の差し込み深さがロボット１１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１２Ｂ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１２Ｂ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１２をロボット１１が自動的に付け替えるようになっている。また、カメラ２６によるカッター刃１２の刃先検査のタイミングは、切断動作が終了した時点に限らず、切断動作前であってもよいし、切断動作前と動作後の両時点で行うようにしてもよい。

シートＳの切断が終了した後は、当該切断によって生じた外側の不要シート部分が図示しない巻取装置に巻き取られた後に、前記隙間形成手段１３のリング部材３０が後退し、ウエハＷは図示しない搬送装置によって搬送され、次のウエハＷがテーブルＴ上に移載されるまで待機することとなる。

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、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、本発明に係るリング部材３０は、前記実施形態に限定されるものではなく、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、リング部材３０の内側開放端面に段部３０Ｂを形成し、当該段部３０Ｂ内に刃１２Ｂの先端側が受容される状態で切断を行うように構成することができる。
このような構成とした場合には、何らかの原因で刃１２Ｂの差し込み深さに誤差が生じたとしても、ウエハＷを傷つけることを確実に防止することができる、という効果が付加される。また、刃１２Ｂの先端が段部３０Ｂの底部に所定の押圧力で接しながらシートＳを切断するようにしてもよい。

更に、図９及び図１０に示されるように、カッター刃１２の移動方向に対する後部に押圧部材としてのローラ６０を併設する構成を採用してもよい。ここで、ローラ６０は、弾力性のある材質によって構成し、刃ホルダ１２Ａに装着されたブラケット６１に支持することができ、これにより、ローラ６０は、前述したシートＳの傾斜領域Ｓ１、すなわちシートの貼付が完全でない未圧着領域を、切断直後にウエハＷの上面に押し付けて完全に貼付することができる。このような構成とすれば、前述した効果はもとより、シートＳの外周側の貼付が不十分なことに起因した後工程で不具合の発生を防止することができる。なお、この変形例では、説明の便宜上、カッター刃１２は、その中心線が略鉛直方向に示されているが、前記実施形態で示したように、トウイン角α１、キャンバ角α２、キャスタ角α３が付けられる場合に対応して、ローラ６０は、その中心軸線がウエハＷの面と平行となるように姿勢調整可能に設けることが必要となる。

また、押圧部材はローラ６０に代えて、ハケやブラシ状のものも使用できる、この場合ローラ６０のようなカッター刃１２の姿勢変化に伴う姿勢調整は不要となる。

更に、リング部材３０における内周は、その上端開放形状が下端開放形状よりも小さい傾斜面３０Ａとしたが、図１１に示されるように、上端開放形状が下端開放形状よりも小さくなるような段部３０Ｂとしてもよい。このようにすることによってキャンバ角α２の自由度が大きくなる効果もある。

更に、前記実施形態では、関節が数値制御されるロボット１１をカッター刃１２の保持手段として用いた場合を図示、説明したが、カッター刃１２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。

また、板状部材は、半導体ウエハＷに限定されるものではなく、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。

本実施形態に係るシート切断装置及びテーブルの概略斜視図。 隙間形成手段がウエハ上に位置してシートＳが貼付される状態を示す概略斜視図。 ウエハ上にシートＳが貼付された状態を示す一部断面図。 カッター刃とカメラの拡大斜視図。 （Ａ）はカッター刃でシートを切断している状態を示す動作説明図、（Ｂ）は図５（Ａ）のｂ部拡大図であってキャンバ角を示す動作説明図。 トウイン角を保ってシートを切断する動作説明図。 キャスタ角を保ってシートを切断する動作説明図。 （Ａ）は本発明の変形例を示す図５（Ａ）と同様の動作説明図、（Ｂ）は、図８（Ａ）のｃ部拡大図。 本発明の更に異なる変形例を示す要部正面図。 図９の右側面図。 隙間形成手段の変形例を示す要部拡大図

符号の説明

１０ シート切断装置
１１ ロボット（保持手段）
１２ カッター刃
１２Ａ 刃ホルダ
１２Ｂ 刃
１３ 隙間形成手段
２６ カメラ（刃先検査装置）
３０ リング部材
３０Ａ 傾斜面
３０Ｂ 段部
Ｃ１ 隙間
Ｓ シート
Ｓ１ シート傾斜領域
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (5)

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、保持手段に保持された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、
   前記板状部材とシートとの間に介装されるとともに、前記板状部材とシートとの間に所定の隙間を形成する隙間形成手段を含み、
   前記隙間形成手段は、内側開放形状とされ、その内側開放端面の所定高さ位置に設けられた底部を含む段部を備え、前記内側開放形状に沿ってカッター刃を相対的に移動させることで前記シートを板状部材よりも小さく切断するとともに、前記底部が前記カッター刃の先端と板状部材との間に位置して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止することを特徴とするシート切断装置。
2. 前記カッター刃の移動方向に対する後部に押圧部材が併設され、当該押圧部材は、前記カッター刃によるシート切断後の未圧着領域を押圧して前記板状部材に貼付することを特徴とする請求項１記載のシート切断装置。
3. 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、保持手段に保持された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、
   前記板状部材とシートとの間に介装されるとともに、前記板状部材とシートとの間に所定の隙間を形成する隙間形成手段を含み、
   前記隙間形成手段は、内側開放形状とされ、その内側開放端面に、上端開放形状が下端開放形状よりも小さい段部を備え、前記内側開放形状に沿ってカッター刃を相対的に移動させることで前記シートを板状部材よりも小さく切断するとともに、前記段部が前記カッター刃の先端を受容して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止することを特徴とするシート切断装置。
4. 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、
   内側開放形状を備え、その内側開放端面の所定高さ位置に設けられた底部を含む段部を有する隙間形成手段を前記板状部材に対面配置しておき、
   当該隙間形成手段側にシートを供給して貼付し、
   次いで、前記隙間形成手段の内側開放形状に沿ってカッター刃を用いてシートを切断することで、前記底部が前記カッター刃の先端と板状部材との間に位置して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止し、前記板状部材の大きさよりも小さい大きさにシートを切断することを特徴とするシート切断方法。
5. 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、
   内側開放形状を備え、その内側開放端面に、上端開放形状が下端開放形状よりも小さい段部を有する隙間形成手段を前記板状部材に対面配置しておき、
   当該隙間形成手段側にシートを供給して貼付し、
   次いで、前記隙間形成手段の内側開放形状に沿ってカッター刃を用いてシートを切断することで、前記段部がカッター刃の先端を受容して切断時にシートを突き抜けるカッター刃の先端が前記板状部材に接触することを防止し、前記板状部材の大きさよりも小さい大きさにシートを切断することを特徴とするシート切断方法。

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