JP5037849B2

JP5037849B2 - シート切断方法

Info

Publication number: JP5037849B2
Application number: JP2006124727A
Authority: JP
Inventors: 剛栗田
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-04-28
Also published as: TW200808504A; TWI415726B; CN101064239A; CN101064239B; JP2007296590A; KR20070106431A; KR101313322B1

Description

本発明はシート切断方法に係り、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形状に合わせて切断することができるシート切断方法に関する。

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。

このような保護シートの貼付を行う際の切断は、ウエハの外周よりはみ出る大きさの保護シートをウエハに貼付した後、ウエハ外周に沿ってカッター刃を移動させることにより、保護シートがウエハの形状に合わせて切断されることとなる（例えば、特許文献１参照）。

特許第２９１９９３８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においては、カッター刃の差し込み深さを調整するだけであり、また、カッター刃の角度調整等、姿勢を変更する機構を備えていないことによる種々の不都合を生ずる。
すなわち、図７（Ａ）に示されるように、テーブルＴ上のウエハＷに貼付されたシートＳの面に対して略垂直にカッター刃５０の刃５０Ａを差し込んでウエハＷの外周に沿って切断を行い、当該切断後に裏面研削を行ったときに、図７（Ｂ）に示されるように、シートＳのはみ出し部分Ｌを生ずる、という不都合がある。すなわち、ウエハＷは、その外周端が外側に膨らむように面取り加工されているため、研削によって必然的に直径が小さくなり、その差がはみ出し部分Ｌとして生じてしまうためである。

そこで、前記はみ出し部分Ｌを生じないようにするためには、図８（Ａ）に示されるように、カッター刃５０がシートＳの面に対して傾斜姿勢に変位させておいてシートＳを切断するようにすればよい。しかしながらこのような方法では、刃５０Ａを差し込んだときに、同図（Ｂ）に示されるように、シートＳの厚みや、剛性等の影響を受けて刃先が折損し易くなる、という不都合を招来する。

また、図９に示されるように、垂直姿勢で刃５０ＡをシートＳに差し込んだ後に、当該カッター刃５０を傾斜させる方法を採用した場合には、その変位量に応じてウエハＷ上のシートＳに皺が発生したり、また、場合によってはウエハＷが割れてしまうという不都合をもたらすこととなる。

［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に貼付されたシートを板状部材の形状に合わせて切断する際に、シートに皺を発生させたり、ウエハが割れたりすることを防止でき、しかも、ウエハの外周からシートがはみ出ることながないシート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形状に合わせて切断するシート切断方法において、
前記板状部材の外周に沿ってカッター刃を相対移動させて前記板状部材の形状に合わせて前記シートを切断する軌跡を正規軌跡とし、
前記正規軌跡よりも外側に離れた位置を切断開始位置として前記シートにカッター刃を差し込む第１の工程と、
前記シートにカッター刃を差し込んだまま前記正規軌跡に次第に近づくようにカッター刃を相対移動させてシートを切断する第２の工程と、
前記カッター刃が正規軌跡上に位置した状態でカッター刃を相対移動させて前記シートを前記板状部材の形状に合わせて切断する第３の工程とからなり、
前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向正面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のキャンバ角となるように姿勢変位し、このキャンバ角を維持した状態で前記正規軌跡上をカッター刃が移動することで前記板状部材の外周からはみ出すことなくシートが切断される、という方法を採っている。

また、前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向正面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のキャンバ角となるように姿勢変位し、このキャンバ角を維持した状態で前記正規軌跡上をカッター刃が移動ことで前記板状部材の外周からはみ出すことなくシートを切断する、という方法を採ることもできる。

更に、前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向側面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のキャスタ角となるように姿勢変位し、前記シートと刃縁とでなす角度を鋭角に維持した状態で前記正規軌跡上をカッター刃が移動して前記シートを切断することができる。

また、前記カッター刃は数値制御される多関節型のロボットに支持されて姿勢制御される、という方法を採ることが好ましい。

本発明によれば、正規軌跡よりも外側に離れた位置にカッター刃を差し込んでおき、当該カッター刃を正規軌跡に近づける過程で徐々にカッター刃の姿勢を変更することができるようになり、正規軌跡付近のシートに皺を発生させたり、ウエハＷの外周部に無理な負荷を与えることがなく当該ウエハＷの形状に合わせてシートを切断することができる。
また、ウエハ外周から離れた切断開始位置から正規軌跡上にカッター刃が移動するまでの間に、切断時のトウイン角、キャンバ角、キャスタ角となるようにカッター刃の姿勢が調整可能に設けられているため、正規軌跡に位置するカッター刃の姿勢によってシートに皺が寄ったり、ウエハが割れたりするおそれがなくなる他、シートの厚み、剛性等に応じて最適条件にてシートの切断を行うことが可能となる。
更に、数値制御される多関節型のロボットにカッター刃を支持した切断により、カッター刃の移動軌跡に多様性を付与して複雑な平面形状となるシート切断を行うことができる。

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切断装置１０と、当該シート切断装置１０に併設されるとともに、平面形状が略円形となる板状部材としてのウエハＷを略水平に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を貼付するテーブルＴ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、多関節型のロボット１１と、当該ロボット１１に保持されたカッター刃１２とを備えて構成されている。

前記ロボット１１は、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３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。

また、刃１２Ｂは、前記刃ホルダ１２Ａに支持される基部１２Ｃと、刃ホルダ１２Ａの軸線に沿う背部１２Ｄと、この背部１２Ｄの先端部１２Ｅから鋭角方向に向けられた刃縁１２Ｆとを含む。従って、刃縁１２Ｆは、先端部１２Ｅ側の幅が基部１２Ｃ側の幅よりも小さいものとなる。

前記テーブルＴは、図１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
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、図示しない貼合ローラがシートＳ上を回転しながらシート繰出方向に移動することで当該シートＳをウエハＷの上面に貼り付け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６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１２の中心線がウエハＷの外周に沿う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１２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１２の中心線が切断方向に傾斜したキャスタ角α３がコントローラにそれぞれ入力される。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。

また、前記各角度α１，α２，α３を維持して刃１２ＢがシートＳを切断する際に、シートＳをウエハＷの形状に合わせてはみ出すことなく切断するための移動軌跡が正規軌跡として前記コントローラに入力される。この正規軌跡は、ウエハＷの直径によって定めることができる。また、前記正規軌跡から離れた所定の位置（図４中二点鎖線位置参照）が切断開始位置Ｐとして入力される。

次いで、ウエハＷをテーブルＴ上に載置し、当該ウエハＷの上面側にシートＳを貼付する。この貼付に際し、ロボット１１に保持されたカッター刃１２は、シートＳと位置的に干渉することがないように所定位置で待機する。

シートＳの貼付が終了すると、刃１２Ｂは、ロボット１１を介して切断開始位置Ｐ上に移動し、刃ホルダ１２Ａの軸線が略垂直向きとなる姿勢で刃１２ＢがシートＳの面に所定深さ差し込まれる。

このようにして刃１２ＢがシートＳの面に差し込まれた状態で、カッター刃１２は、図４中点線で示されるように、上面視で略円弧状の軌跡に沿って前記正規軌跡に近づきながらシートＳの切断を行うとともに、前記設定されたトウイン角α１，キャンバ角α２、キャスタ角α３となるように次第に姿勢変位し、刃縁１２ＦがウエハＷの外周に略接する位置、すなわち正規軌跡上に移動したとき（図４中実線位置参照）に、各角度α１〜α３が設定角度となる。

そして、これら角度を維持したまま、刃１２Ｂは、ロボット１１を介して正規軌跡上を移動し、略一回転することでシートＳをウエハＷの形状に合わせて切断することとなる。

シートＳの切断が終了した後は、カッター刃１２は、所定の待機位置に復帰する一方、ウエハＷが図示しない搬送装置によって搬送された後に、前記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、次のウエハＷがテーブルＴ上に移載され、以後、同様の要領にて切断動作が行われることとなる。

従って、このような実施形態によれば、カッター刃１２の刃１２Ｂの姿勢が、次第に変位しながらウエハＷの外周に接する正規軌跡上に移動する構成であるため、シートＳに皺を発生させたり、或いはウエハＷの外周部を割ってしまうような不都合を効果的に回避することができ、しかも、ウエハＷの裏面研削を行っても、当該ウエハＷの外周からシートＳがはみ出るような不都合を解消することができる、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、板状部材として半導体ウエハを図示、説明したが、本発明は、これ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。また、板状部材の平面形状は略円形に限らず、楕円、多角形等、種々の平面形状を備えたものであってもよい。

本実施形態に係るシート切断装置及びテーブルの概略正面図。ロボットの先端側領域を示す拡大斜視図。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。キャスタ角を保ってシートを切断する動作説明図。（Ａ）はウエハ外周に沿ってシートを切断する従来例を示す断面図、（Ｂ）はシートを切断した後のウエハ裏面研削によって、はみ出し部分を生ずる状態を示す部分拡大断面図。（Ａ）はキャンバ角を保って刃をシートに差し込む状態を示す断面図、（Ｂ）は、キャンバ角を保った状態で刃をシートに差し込むときに刃が損傷する場合を説明するための断面図。刃をシートに差し込んだ状態からキャンバ角を有するように姿勢変位した場合の不都合を説明するための断面図。

符号の説明

１０シート切断装置
１１ロボット
１２カッター刃
１２Ｂ刃
１２Ｄ背部
１２Ｆ刃縁
Ｐ切断開始位置
Ｓシート
Ｗ半導体ウエハ（板状部材）
α１トウイン角
α２キャンバ角
α３キャスタ角

Claims

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形状に合わせて切断するシート切断方法において、
前記板状部材の外周に沿ってカッター刃を相対移動させて前記板状部材の形状に合わせて前記シートを切断する軌跡を正規軌跡とし、
前記正規軌跡よりも外側に離れた位置を切断開始位置として前記シートにカッター刃を差し込む第１の工程と、
前記シートにカッター刃を差し込んだまま前記正規軌跡に次第に近づくようにカッター刃を相対移動させてシートを切断する第２の工程と、
前記カッター刃が正規軌跡上に位置した状態でカッター刃を相対移動させて前記シートを前記板状部材の形状に合わせて切断する第３の工程とからなり、
前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向正面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のキャンバ角となるように姿勢変位し、このキャンバ角を維持した状態で前記正規軌跡上をカッター刃が移動することで前記板状部材の外周からはみ出すことなくシートが切断されることを特徴とするシート切断方法。
前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向上面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のトウイン角となるように姿勢変位し、前記正規軌跡上でカッター刃の刃縁が背部よりも板状部材の外周に接近した状態で前記シートを切断することを特徴とする請求項１記載のシート切断方法。
前記切断開始位置から前記正規軌跡上にカッター刃が近づきながら、当該カッター刃は、切断方向側面視でカッター刃の中心線が切断方向に対して傾斜する所定のキャスタ角となるように姿勢変位し、前記シートと刃縁とでなす角度を鋭角に維持した状態で前記正規軌跡上をカッター刃が移動して前記シートが切断されることを特徴とする請求項１又は２記載のシート切断方法。
前記カッター刃は数値制御される多関節型のロボットに支持されて姿勢制御されることを特徴とする請求項１ないし３の何れかに記載のシート切断方法。