JP4890868B2

JP4890868B2 - シート切断装置及び切断方法

Info

Publication number: JP4890868B2
Application number: JP2006009654A
Authority: JP
Inventors: 英明野中; 賢治小林
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2012-03-07
Anticipated expiration: 2026-01-18
Also published as: TW200737332A; US20090266217A1; JP2007194321A; WO2007083455A1; DE112006003596T5

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、予め設定された軌跡に沿ってシートを切断することができるとともに、シートの切断を細部に亘って連続的に行う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、その回路面を保護するための保護シートを貼付したり、裏面又は表面に感熱接着性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は、帯状の剥離シートに帯状のシートが仮着された原反を用い、剥離シートからその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切断を行う方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−２５７８９８号公報

しかしながら、特許文献１に開示された切断方法は、シートに対する切断刃の差し込み深さが一定に保たれた状態でウエハ外縁に沿って移動することで切断を行うものとなっている。そのため、結晶方位を示すＶ字状のノッチがウエハ外周部分に形成されている場合には、そのノッチがウエハ全体の平面積に対して非常に小さい領域であるため、ノッチの外縁に沿ってカッター刃を移動させることが非常に困難であり、当該Ｖノッチの形成縁に沿ってシートを切断することができない、また、無理やり切断しようとした場合には、ウエハを割ってしまうという不都合がある。

ところで、切断の初めからシートに対するカッター刃の差し込み深さを浅く設定しておくということも考えられるが、浅い差し込み深さでシートの切断を行うと、カッター刃の先端領域の剛性が基部側領域の剛性に比べて相対的に剛性が低いことから、耐久性を長期に亘って維持することができず、シート切断不良が多発するという不都合を招来する。

［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、切断領域に応じてカッター刃の差し込み深さを変えて細部切断を可能とする一方、カッター刃の耐久性を維持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、被着体に貼付されたシートを前記被着体の平面形状に合わせて切断するシート切断装置において、
被着体を支持する支持テーブルと、
自由端側にカッター刃を備えるとともに、当該カッター刃を所定の軌跡に沿って移動させることで前記シートを切断する切断ロボットと、
前記カッター刃の差し込み深さを変位させる変位機構とを含み、
前記カッター刃は、先端側の刃幅が基端側の刃幅に対して小さく設定されて、基端側に大きい刃幅部と先端側に小さい刃幅部とを備え、前記被着体に対応する入り組んだ特定領域を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記小さい刃幅部を用いて切断を行う一方、前記特定領域以外を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記大きい刃幅部を用いて前記シートを切断する、という構成を採っている。

また、本発明は、外周部にノッチを有する半導体ウエハに貼付されたシートを前記半導体ウエハの平面形状に合わせて切断するシート切断装置において、
被着体を支持する支持テーブルと、
自由端側にカッター刃を備えるとともに、当該カッター刃を所定の軌跡に沿って移動させることで前記シートを切断する切断ロボットと、
前記カッター刃の差し込み深さを変位させる変位機構とを含み、
前記カッター刃は、前記ノッチ形成縁以外のウエハ外縁に沿って切断するときに、前記変位機構によって第１の差し込み深さに変位して前記切断を行う一方、前記ノッチ形成縁に沿って切断するときに前記変位機構によって前記第１の差し込み深さよりも浅い第２の差し込み深さに変位して前記切断を行う、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、当該刃ホルダに支持された刃とを含み、前記刃ホルダに前記変位機構が設けられて前記刃が差し込み深さを変位する方向に変位可能に設けられる、という構成としてもよい。

更に、本発明は、被着体に貼付されたシートを前記被着体の平面形状に合わせて切断するシート切断方法において、
先端側の刃幅が基端側の刃幅に対して小さく設定されて、基端側に大きい刃幅部と先端側に小さい刃幅部とを有するカッター刃が自由端側に取り付けられた切断ロボットを用い、
前記カッター刃は、前記被着体に対応する入り組んだ特定領域を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記小さい刃幅部を用いて切断を行う一方、前記特定領域以外を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記大きい刃幅部を用いて前記シートを切断する、という方法を採っている。

また、本発明は、外周部にノッチを有する半導体ウエハに貼付されたシートを前記半導体ウエハの平面形状に合わせて切断するシート切断方法において、
自由端側にカッター刃が取り付けられた切断ロボットを用い、
前記カッター刃は、前記ノッチ形成縁以外のウエハ外縁に沿って切断するときに第１の差し込み深さで前記切断を行う一方、前記ノッチ形成縁に沿って切断するときに前記第１の差し込み深さよりも浅い第２の差し込み深さで前記切断を行う、という方法を採っている。

前記シート切断方法において、前記切断は、前記カッター刃の差し込みを抜き出しと、差し替えを行うことなく略閉ループ状の軌跡に沿って連続して行われる、という方法を採ることが好ましい。

本発明によれば、半導体ウエハ等の被着体に対応する所定の特定領域、例えば、ノッチが形成された領域に沿ってシートを切断するときに、カッター刃の差し込み深さを浅く変位させることで、カッター刃の幅が極小化した領域を使用することができ、これにより、細部形状に沿うカッター刃の移動を実現してシートの切断を行うことが可能となる。
この一方、ノッチ領域等を除く他の領域におけるシート切断に際しては、カッター刃の差し込み深さを深くする方向に変位させ、剛性の高い領域でシート切断を行うことで、カッター刃の損傷を回避しつつ耐久性を維持することができる。
なお、被着体の形状に合わせてカッター刃の差し込みを抜き出しと、差し替えを行うことなく連続させることで、いわゆる一筆書きのような軌跡でシート切断を行うことによって、シートに継ぎ目なく綺麗に切断でき、そのうえ切断効率を良好に維持することもできる。

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、本発明に係る切断方法が適用されたシート切断装置１０と、当該シート切断装置１０の側方に位置するとともに、被着体としてのウエハＷを支持して当該ウエハＷの上面にシート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、切断ロボットを構成するロボット本体１２と、当該ロボット本体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。ロボット本体１２は、ベース部１４と、当該ベース１４部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本体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。ここにおいて、カッター刃１３の差し込み深さを変位させる変位機構は、前記第１〜第６アーム１５Ａ〜１５Ｆによって構成されることとなる。なお、本実施形態におけるシート切断装置１０はＮＣ（数値）制御されるものであり、非切断動作時に、カッター刃１３を前記テーブル１１の上方領域から外れた外側位置、すなわちテーブル１１の側方位置に退避させるように設けられている。

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刃ホルダ１３Ａと、当該刃ホルダ１３Ａの先端側に挿入して固定された刃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度間隔位置には、基端から中間部まで延びる長さの溝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。

前記刃ホルダ１３Ａには、図示しないヒータと、振動装置が内蔵されており、ヒータによって刃１３Ｂを加熱することができるとともに、振動装置によって刃１３Ｂを振動させることができるようになっている。なお、ヒータとしてはコイルヒータが例示でき、また振動装置としては、超音波振動装置を例示することができる。

刃１３Ｂは、図３に示されるように、前記刃ホルダ１３Ａに支持される基部１３Ｃと、刃ホルダ１３Ａの軸線に沿う背部１３Ｄと、この背部１３Ｄの先端部１３Ｅから鋭角方向に向けられた刃縁１３Ｆとを含む。従って、刃縁１３Ｆは、先端部１３Ｅ側の幅が基部１３Ｃ側の幅よりも小さいものとなる。

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。また、内側テーブル３２は、ウエハＷの平面サイズに略対応した平面サイズに設けられているが、ウエハＷの外周部に設けられた後述するノッチに対応する切欠は有しない略円形とされている。

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。また、ウエハＷは、図４に示されるように、結晶方位を示す略Ｖ字状のノッチＮが特定領域として外周部に形成されたものがシートＳの貼付対象とされ、図示しないアライメント装置を経て、前記ノッチＮが所定位置に配置されるように内側テーブル３２上に載置される。

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を切断した後に、ウエハＷの外縁からシートＳがはみ出すことを防止するためと、切断をしやすくするためである。

接着シート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本体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軌跡データを読み出し、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の外形に沿ってシートＳを切断する（図４〜図６参照）。この際、常温でのシートＳの切断が困難な場合は、刃１３Ｂをコイルヒータで加熱してもよいし、超音波振動装置によって振動させてもよい。これにより、シートＳは、ウエハＷの外縁に略一致する状態で、しかも、切断抵抗を非常に小さくした状態で切断することができる。

ここで、変位機構によってウエハＷの外縁に沿うシート切断に際し、前記ノッチＮ領域を除く領域の切断は、図４〜図６に示されるように、刃１３Ｂの差し込み深さが深い第１の位置に保たれる。そしてノッチＮ領域にさしかかると、図４の二点鎖線、図７に示されるように、刃１３Ｂの差し込み深さが第１の位置より浅い第２の位置に保たれるようにロボット本体１２が制御され、ノッチＮの形状に沿って第６アーム１５Ｆが矢印Ｆ方向に刃１３Ｂを回転させつつ、他のアーム１５Ａ〜１５Ｅと連動しながら切断を行う。なお、変位機構による刃１３Ｂの差し込み深さの変更は、シートＳの切断中であってもよいし、切断を一旦停止させてから変位させるようにしてもよい。また、第１の位置でシートＳを切断する際の刃１３Ｂの先端部１３Ｅは、前記内側テーブル３２の上面より下方に位置する一方、第２の位置でシートＳを切断する際の刃１３Ｂの先端部１３Ｅは、内側テーブル３２の上面よりも上方に位置するようになっている。従って、内側テーブル３２の外周部にノッチＮに対応した切欠を形成しなくても、先端部１３Ｅが接触しないので、刃１３の折損等を防止することができる。なお、裏面研削によって数十μｍの厚みとなるウエハＷを被着体とする場合には、内側テーブル３２の外周部に前記ノッチＮに対応した切欠を設けることが好ましい。

シートＳの切断が完了すると、シート切断装置１０は、一時的に移載装置として作用すべく、工具保持チャック１９からカッター刃１３Ｂを外して図示しない吸着アームに持ち替え動作を行う。そして、当該吸着アームを支持した切断装置１０は、シートＳの切断が完了した後のウエハＷを吸着して次工程に移載するとともに、次にシートＳを貼付すべきウエハＷを図示しないウエハストッカからテーブル１１上に移載する。そして、ウエハＷの移載が完了すると、シート切断装置１０は、吸着アームを所定のストッカに収容動作し、新たにカッター刃１３を工具保持チャック１９に装填して次の切断に備えることとなる。

ウエハＷがテーブル１１から取り去られると、図示しない剥離装置によってウエハＷ回りに残される不要接着シートが巻き取られる。なお、この巻取は、特願２００５−１９８８０６号に開示された作用と実質的に同一である。

従って、このような実施形態によれば、ウエハＷに貼付されたシートＳをウエハ外縁に沿って高精度に切断することができるとともに、入り組んだ細部を有する種々の平面形状となる被着体を対象としてもシート切断を連続的に行う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、前記カッター刃１３Ｂは、図８及び図９に示されるように、先端側と基端側で刃幅が異なる形状のものを用いることもできる。同図に示されるカッター刃１３Ｂは、先端側の刃幅が基端側の刃幅に対して小さく設定されている。このカッター刃１３Ｂを用いたシート切断は、大きい刃幅となる領域でノッチＮ領域以外のシートＳの切断する一方、小さい刃幅となる領域でノッチＮ領域のシートＳの切断を行うようになっている。
要するに、本発明は、ノッチＮのような非常に小さい領域若しくは入り組んだ領域におけるシート切断を行う際に、カッター刃１３Ｂの機動的な移動を許容してシートＳの切断をスムースに行えるように構成されていれば足りる。

また、上記実施形態では、カッター刃の差し込み深さを変位させる変位機構をロボット本体１２における第１〜第６アーム１５Ａ〜１５Ｆによって構成したが、図１０に示されるように、カッター刃１３Ｂが刃ホルダ１３Ａに対して進退するように刃ホルダ１３Ａに変位機構を持たせてもよい。

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。ノッチ領域以外のシート切断を行う際の刃の位置（第１の位置）を示す説明図。ノッチ領域のシート切断を行う際の刃の位置（第２の位置）を示す説明図。変形例に係る図６と同様の説明図。変形例に係る図７と同様の説明図。変位機構がカッター刃に設けられた変形例を示す概略斜視図。

符号の説明

１０シート切断装置
１１テーブル
１２ロボット本体
１３カッター刃
１３Ａ刃ホルダ
１３Ｂ刃
１３Ｆ刃縁
１３Ｅ先端部
１５Ａ〜１５Ｆ第１〜第６アーム（変位機構）
Ｎノッチ（特定領域）
Ｓシート
Ｗ半導体ウエハ（被着体）

Claims

被着体に貼付されたシートを前記被着体の平面形状に合わせて切断するシート切断装置において、
被着体を支持する支持テーブルと、
自由端側にカッター刃を備えるとともに、当該カッター刃を所定の軌跡に沿って移動させることで前記シートを切断する切断ロボットと、
前記カッター刃の差し込み深さを変位させる変位機構とを含み、
前記カッター刃は、先端側の刃幅が基端側の刃幅に対して小さく設定されて、基端側に大きい刃幅部と先端側に小さい刃幅部とを備え、前記被着体に対応する入り組んだ特定領域を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記小さい刃幅部を用いて切断を行う一方、前記特定領域以外を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記大きい刃幅部を用いて前記シートを切断することを特徴とするシート切断装置。
外周部にノッチを有する半導体ウエハに貼付されたシートを前記半導体ウエハの平面形状に合わせて切断するシート切断装置において、
被着体を支持する支持テーブルと、
自由端側にカッター刃を備えるとともに、当該カッター刃を所定の軌跡に沿って移動させることで前記シートを切断する切断ロボットと、
前記カッター刃の差し込み深さを変位させる変位機構とを含み、
前記カッター刃は、前記ノッチ形成縁以外のウエハ外縁に沿って切断するときに、前記変位機構によって第１の差し込み深さに変位して前記切断を行う一方、前記ノッチ形成縁に沿って切断するときに前記変位機構によって前記第１の差し込み深さよりも浅い第２の差し込み深さに変位して前記切断を行うことを特徴とするシート切断装置。
前記カッター刃は、刃ホルダと、当該刃ホルダに支持された刃とを含み、前記刃ホルダに前記変位機構が設けられて前記刃が差し込み深さを変位する方向に変位可能に設けられていることを特徴とする請求項１記載のシート切断装置。
被着体に貼付されたシートを前記被着体の平面形状に合わせて切断するシート切断方法において、
先端側の刃幅が基端側の刃幅に対して小さく設定されて、基端側に大きい刃幅部と先端側に小さい刃幅部とを有するカッター刃が自由端側に取り付けられた切断ロボットを用い、
前記カッター刃は、前記被着体に対応する入り組んだ特定領域を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記小さい刃幅部を用いて切断を行う一方、前記特定領域以外を切断するときに、前記変位機構によって差し込み深さを変位して前記大きい刃幅部を用いて前記シートを切断することを特徴とするシート切断方法。
外周部にノッチを有する半導体ウエハに貼付されたシートを前記半導体ウエハの平面形状に合わせて切断するシート切断方法において、
自由端側にカッター刃が取り付けられた切断ロボットを用い、
前記カッター刃は、前記ノッチ形成縁以外のウエハ外縁に沿って切断するときに第１の差し込み深さで前記切断を行う一方、前記ノッチ形成縁に沿って切断するときに前記第１の差し込み深さよりも浅い第２の差し込み深さで前記切断を行うことを特徴とするシート切断方法。
前記切断は、前記カッター刃の差し込みを抜き出しと、差し替えを行うことなく略閉ループ状の軌跡に沿って連続して行われることを特徴とする請求項４又は５記載のシート切断方法。