JPWO2007018041A1 - シート貼付装置及び貼付方法 - Google Patents

Abstract

テーブル（１３）の各内側テーブル（５２）にウエハ（Ｗ）がそれぞれ支持され、これらウエハ（Ｗ）の上面側に帯状のシート（Ｓ）を繰り出した後に、押圧ローラ（１４）が押圧力を付与する。接着シート（Ｓ）は、ロボット（１５）の自由端側に装着されたカッター刃（６３）によってウエハ外縁に沿って切断される。このロボット（１５）は、カッター刃（６３）を吸着アーム（１００）に持ち替え動作してマガジン（２００）からテーブル（１３）にウエハ（Ｗ）を搬送し、またシート貼付済みのウエハ（Ｗ）を後工程へ移載する機能を備えている。

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、複数の板状部材にシートを略同時に貼付するとともに、各板状部材の外縁に沿ってシートを切断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、裏面又は表面に感熱接着性の接着シートを貼付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前記保護シートや接着シート等の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ことでウエハ上にシートを貼付する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に開示された切断装置にあっては、一枚のウエハをテーブルに支持させた状態でシートを繰り出して貼付するものであり、複数枚の板状部材にシートを略同時に貼付することができない、という不都合がある。つまり、シリコーンウエハと異なり、化合物半導体ウエハの大口径化は進んでいない。しかし、ＬＥＤ（発光ダイオード）の性能向上により、これら小口径のウエハの需要が高まっている。ところが、大口径ウエハを処理するシート貼付装置をそのまま転用しても、そのスケールメリットを享受できなかった。

［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、複数の板状部材を対象として略同時にシートを貼付する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、板状部材を支持するテーブルと、このテーブルに支持された板状部材の上面側に帯状のシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートを押圧して当該シートを板状部材に貼付する押圧ローラと、前記板状部材の外縁に沿って前記シートを切断する切断手段とを備えたシート貼付装置において、
前記テーブルは略同一平面内に複数の板状部材を支持可能とされ、各板状部材に前記シートを略同時に貼付可能に設けられる、という構成を採っている。

本発明において、前記切断手段は、複数の関節を有しそれら関節がＮＣにより制御される多関節ロボットにより構成されている。

前記テーブルは、外側テーブルと、複数の内側テーブルにより構成され、これら外側テーブル及び内側テーブルは、それぞれ昇降可能に設けられる、という構成を採っている。

また、前記内側テーブルは、前記外側テーブルの上面を基準位置として前記板状部材の厚みに応じて昇降する一方、前記外側テーブルは、前記押圧ローラの押圧面を基準として前記シートの厚みに応じて昇降して押圧ローラの押圧力を略一定に保つように設けられている。

また、前記多関節ロボットは、自由端側にカッター刃と吸着アームが選択的に装着可能に設けられ、前記吸着アームを装着した状態で、前記板状部材をテーブルに搬送する搬送機能を備える、という構成を採ることができる。

更に、前記多関節ロボットの近傍に検査手段が配置され、当該検査手段は、前記板状部材のアライメントを行う機能と、前記カッター刃の検査を行う機能とを備える、という構成を採っている。

また、本発明は、テーブルに板状部材を支持させた状態で、当該板状部材の上面側に繰り出された帯状のシートに押圧力を付与し、前記板状部材の外縁に沿ってシートを切断するシート貼付方法において、
前記テーブルの略同一平面内に複数の板状部材を支持させた状態で、前記シートに押圧力を付与し、
次いで、各板状部材の外縁に沿ってシートを切断する、という方法を採っている。

本発明によれば、テーブルに複数の板状部材を支持してシートを貼付することができるので、シートの同時貼付によって処理能力が大幅に向上したシート貼付装置を提供することができる。
また、外側テーブルと内側テーブルとが昇降可能であるため、板状部材の厚みやシートの厚みが変化してもそれに一定のシート押圧力を付与して貼付精度を一定に保つことができる。
更に、切断装置が多関節ロボットにより構成され、その自由端側にカッター刃と吸着アームを選択的に装着することで、切断装置と搬送装置の各機能を達成する多機能型となり、コスト削減を達成することができる。
また、切断装置の近傍にアライメントを行う機能と、カッター刃の検査を行う機能を備えた検査手段を配置したことで、板状部材の向きないし方位を一定に保ってテーブル上に配置できるとともに、カッター刃の不良等も検出することが可能となる。

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。 ロボットが吸着アームを保持した状態の図２と同様の概略斜視図。 カッター刃を保持したロボットの先端側領域を示す拡大斜視図。 吸着アームを保持したロボットの先端側領域を示す拡大斜視図。 テーブル及びロボットの部分断面図。

符号の説明

１０ シート貼付装置
１２ シート繰出ユニット
１３ テーブル
１４ 押圧ローラ
１５ 多関節ロボット（切断手段）
１６ カメラ（検査手段）
５１ 外側テーブル
５２ 内側テーブル
６２ ロボット本体
６３ カッター刃
１００ 吸着アーム
２００ マガジン
Ｓ 接着シート
Ｗ ウエハ（板状部材）

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を略同一平面内で複数支持するテーブル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当該接着シートＳをウエハ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を切断する切断手段であって、マガジン２００からウエハＷを取り出して前記テーブル１３上に搬送する機能を備えた多関節ロボット１５（以下、単に、「ロボット１５」と称する）と、ウエハＷをアライメントするとともに、後述するカッター刃を検査する検査手段としてのカメラ１６と、カッター刃及び吸着アームをストックするストック装置１７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１８と、不要接着シートＳ１を巻き取る巻取装置１９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間に配置されるとともに、ロードセル３９及び当該ロードセル３９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とを含む張力測定手段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を一体的に支持して前記押圧ローラ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を一定に保つ貼付角度維持手段３７とを備えて構成されている。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。

なお、前記シート繰出ユニット１２並びに当該ユニットを構成する前記張力測定手段３５及び貼付角度維持手段３７は、本出願人によって出願された特願２００５−１９８８０６号に開示されたものと同一であり、ここでは、それらの詳細な説明を省略する。

前記テーブル１３は、図２，３及び図６に示されるように、平面視略方形の外側テーブル５１と、この外側テーブル５１の領域内において相互に隣り合うように四箇所に配置された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は各内側テーブル５２の外縁との間に隙間Ｃをそれぞれ形成する状態で当該内側テーブル５２を受容可能な凹部を四箇所に備えているとともに、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、各内側テーブル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、これにより、内側テーブル５２は、外側テーブル５１の上面を基準位置としてウエハＷの厚みに応じて昇降する一方、外側テーブル５１は、押圧ローラ１４の押圧面を基準としてシートＳの厚みに応じて昇降することで当該押圧ローラ１４の押圧力を略一定に保つように設けられている。すなわち、複数のウエハＷの上面が、外側テーブル５１の上面と一致させることができるので、シートＳの押圧力をウエハＷの数や有無にかかわらず一定とすることができる。したがって、シートＳの皺や、気泡の巻き込みをしない貼付ができるようになる。なお、本実施形態では、各内側テーブル５１は、図示しない加熱手段を介してそれぞれ加熱できるようになっている。そのため、接着シートＳとして、感熱接着性の接着シートが採用される場合には、ウエハＷを加熱して接着させることができる。

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。

前記ロボット１５は、図６に示されるように、ロボット本体６２と、当該ロボット本体６２の自由端側に支持されるカッター刃６３又は吸着アーム１００（図３，図５参照）とを備えて構成されている。ロボット本体６２は、ベース部６４と、当該ベース６４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６５Ａ〜第６アーム６５Ｆと、第６アーム６５Ｆの先端側すなわちロボット本体５２の自由端側に取り付けられた工具保持チャック６９とを含む。第２、第３及び第５アーム６５Ｂ、６５Ｃ、６５Ｅは、図６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６５Ａ、６５Ｄ、６５Ｆ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１５はＮＣ（Numerical Control）により制御されるものである。すなわち、加工物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、従来の切断手段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。このような数値制御により、カッター刃６３が任意の位置、角度といった姿勢変位が可能なため、異なる位置に置かれたウエハＷであっても、その外周に沿ってシートＳを切断することができる。また、非切断動作時に、カッター刃６３をテーブル１３の上方領域から外れた外側位置、すなわちテーブル１３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６９は、図４、図５に示されるように、略円筒状をなす受容体７０と、当該受容体７０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６３又は吸着アーム１００を着脱自在に保持する三つのチャック爪７１とを備えて構成されている。各チャック爪７１は、内方端が鋭角となる先尖形状部７１Ａとされており、空圧によって受容体７０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６３は、基部領域を形成する刃ホルダ６３Ａと、当該刃ホルダ６３Ａの先端側に挿入して固定された刃６３Ｂとにより構成されている。刃ホルダ６３Ａ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７２が軸方向に沿って形成され、これらの溝７２に前記チャック爪７１の先尖形状部７１Ａが係合することで、工具保持チャック６９に対するカッター刃６３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６３Ａ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６３Ｂを加熱することができるとともに、振動装置によって刃６３Ｂを振動させることも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。

前記カメラ１６は、図２及び図３に示されるように、ロボット１５の近傍に配置されている。このカメラ１６は、カッター刃６３における刃縁の欠損を検知したり、或いは、粘着剤の転着量が許容範囲を超えたときに、図示しない制御装置に信号を出力し、これに対応してロボット本体６２が自動でストック装置１７に収容された他のカッター刃６３と交換する機能と、ロボット１５がマガジン２００からテーブル１３の各内側テーブル５２にウエハＷを配置する際の、当該ウエハの図示しないＶノッチ又はオリエンテーションフラットを検出してアライメントを行う機能とを達成するようになっている。

前記ストック装置１７は、図２及び図３に示されるように、カッター刃６３をそれぞれ収容する第１のストッカ１７Ａと、吸着アーム１００を収容する第２のストッカ１７Ｂとを含む。ロボット１５は、カッター刃６３に代えて吸着アーム１００を保持したときに、ウエハＷをマガジン２００からテーブル１３に搬送するとともに、シートＳが貼付された後のウエハＷを後工程に搬送する動作を行うようになっている。なお、吸着アーム１００は、前記刃ホルダ６３Ａと同一の溝７２を備えたアームホルダ１００Ａと、このアームホルダ１００Ａに取り付けられるとともに先端側に図示しない減圧装置に連通するバキューム穴１００Ｃを備えたＹ型アーム部１００Ｂとからなる。他の吸着アーム１００は、形状の違うＩ型アームや、サイズの違うウエハを吸着するためのアームであって、８インチ、１２インチ等の半導体ウエハに対応する吸着アームをストックできるようになっている。

前記剥離装置１８は、図１及び図２に示されるように、小径ローラ８０と、大径ローラ８１とにより構成されている。これら小径ローラ８０及び大径ローラ８１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８３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８５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８１は、図１に示されるように、アーム部材８４に支持されているとともに、当該アーム部材８４はシリンダ８８によって大径ローラ８１が小径ローラ８０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１９は、移動フレームＦに支持された駆動ローラ９０と、回転アーム９１の自由端側に支持され、ばね９２を介して駆動ローラ９０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９３とにより構成されている。駆動ローラ９０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９０が回転し、巻取ローラ９３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９３は、巻取量が増大するに従って、ばね９２の力に抗して図１中右方向へ回転することとなる。

次に、本実施形態の作用について説明する。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、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１８を経由して巻取装置１９の巻取ローラ９３に固定される。接着シートＳは、ピールプレート２２と押圧ローラ１４によって、テーブル１３の上方に臨むように配置され、ガイドローラ２７、２９とブレーキシュー３２，４２によって挟み込まれてその繰り出しが抑制される。そして、押圧ローラ１４が回転しながらウエハＷ上を図１中左方向に移動するのに伴って、張力測定ローラ４０が接着シートＳによって引っ張られ、その張力をロードセル３９が測定しつつ貼付角度維持手段３７を使って繰出ヘッド４９を斜め下方へ下げる。このようにして複数のウエハＷに略同時にシートＳが貼付される。

前記ロボット１５は工具保持チャック６９を介して吸着アーム１００を保持しており、当該吸着アーム１００によってマガジン２００からウエハＷを一枚ずつ吸着保持してカメラ１６でアライメントを行ってテーブル１３の内側テーブル５２に順次移載し、この状態で、押圧ローラ１４の押圧力を受けながら接着シートＳが各ウエハＷに同時に貼付される。

各ウエハＷの上面に接着シートＳの貼付が行われると、ロボット１５は、吸着アーム１００を第２のストッカ１７Ｂに戻してカッター刃６３に持ち替え動作を行い、予め入力された移動軌跡データに基づきウエハＷの外縁に沿って接着シートＳの切断を行う。そして、この切断が終了した後に、カッター刃６３は、カメラ１６にて刃縁６３Ｄ（図４参照）の検査を受けることとなる。ここで、刃縁６３Ｄの折損や、粘着剤の転着量が許容範囲を超えた不良カッター刃であることが検出されると、次の切断時には、当該不良カッター刃６３を用いることなく新たなカッター刃６３に交換すべき信号を図示しない制御装置に出力した状態で、不良カッター刃６３を第１のストッカ１７Ａに収容し、再び、吸着アーム１００への持ち替え動作を行い、接着シート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。

ロボット１５を介してウエハＷがテーブル１３から取り去られると、剥離装置１６によって不要接着シートＳ１が巻き取られ、再びロボット１５によって次に接着シートＳを貼付すべきウエハＷをマガジン２００からテーブル１３上に移載する。なお、この巻取は、特願２００５−１９８８０６号に開示された作用と同一であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

従って、このような実施形態によれば、複数のウエハＷを同一のテーブル１３上で略同時に接着シートＳを貼付でき、前記ロボット１５で順次ウエハ外縁に沿って接着シートＳを切断できるため、極めて効率的なシート貼付と切断を行うことができる。そのうえ、ウエハＷは、ロボット１５によってマガジン２００からテーブル１３上に搬送できるととともに、当該テーブル１３から後工程へ移載もできるので、独立した切断装置と搬送装置を用いる必要がないのでコスト削減を図ることができる。

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、板状部材としてウエハＷを対象としたが、本発明は、他の板状部材にシートを貼付して切断する場合にも適用することができる。また、板状部材は、円形のものに限らず、多角形状であってもよい。また、ウエハＷは、同一サイズのものに限らず、大小様々を対象として同時にシートを貼付することができる。

Claims (7)

1. 板状部材を支持するテーブルと、このテーブルに支持された板状部材の上面側に帯状のシートを繰り出すシート繰出ユニットと、前記シートを押圧して当該シートを板状部材に貼付する押圧ローラと、前記板状部材の外縁に沿って前記シートを切断する切断手段とを備えたシート貼付装置において、
   前記テーブルは略同一平面内に複数の板状部材を支持可能とされ、各板状部材に前記シートが略同時に貼付可能に設けられていることを特徴とするシート貼付装置。
2. 前記切断手段は、複数の関節を有しそれら関節がＮＣにより制御される多関節ロボットであることを特徴とする請求項１記載のシート貼付装置。
3. 前記テーブルは、外側テーブルと、複数の内側テーブルにより構成され、これら外側テーブル及び内側テーブルは、それぞれ昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のシート貼付装置。
4. 前記内側テーブルは、前記外側テーブルの上面を基準位置として前記板状部材の厚みに応じて昇降する一方、前記外側テーブルは、前記押圧ローラの押圧面を基準として前記シートの厚みに応じて昇降して押圧ローラの押圧力を略一定に保つ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. 前記多関節ロボットは、自由端側にカッター刃と吸着アームとが選択的に装着可能に設けられ、前記吸着アームを装着した状態で、前記板状部材をテーブルに搬送する搬送機能を備えていることを特徴とする請求項２，３又は４記載のシート貼付装置。
6. 前記多関節ロボットの近傍に検査手段が配置され、当該検査手段は、前記板状部材のアライメントを行う機能と、前記カッター刃の検査を行う機能とを備えていることを特徴とする請求項５記載のシート貼付装置。
7. テーブルに板状部材を支持させた状態で、当該板状部材の上面側に繰り出された帯状のシートに押圧力を付与し、前記板状部材の外縁に沿ってシートを切断するシート貼付方法において、
   前記テーブルの略同一平面内に複数の板状部材を支持させた状態で、前記シートに押圧力を付与し、
   次いで、各板状部材の外縁に沿ってシートを切断することを特徴とするシート貼付方法。

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