JP5015495B2 - シート切断装置及び切断方法 - Google Patents

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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。
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装置において、
前記カッター刃は、当該カッター刃の角度調整機能を備えた保持手段に保持され、
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、
前記保持手段は、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、当該カッター刃の角度調整機能を備えた保持手段に保持され
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、
前記保持手段は、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。
また、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い、当該カッター刃を前記交点P1、交点P2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
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い、当該カッター刃を前記交点P1、交点P2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。
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 (6)

  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、当該カッター刃の角度調整機能を備えた保持手段に保持され、
    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、
    前記保持手段は、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シート切断装置。
  3. 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、当該カッター刃の角度調整機能を備えた保持手段に保持され
    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、
    前記保持手段は、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シート切断装置。
  4. 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。
  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い、当該カッター刃を前記交点P1、交点P2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シート切断方法。
  6. 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い、当該カッター刃を前記交点P1、交点P2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。
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