JP2007288010A - シート切断装置及び切断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】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、板状部材の大きさに合わせてシートを切断すること。
【解決手段】半導体ウエハＷの外周からはみ出る大きさのシートＳを半導体ウエハＷに貼付した後、当該半導体ウエハＷの外周に沿ってカッター刃１２で切断するシート切断装置１０である。この切断装置１０は、半導体ウエハＷの外周形状を撮像する撮像カメラ３０を含み、その撮像データに基づいてカッター刃１２の移動軌跡を決定し、ロボット１１を介してカッター刃１２を前記移動軌跡に沿って移動させることでシートＳが切断される。
【選択図】図１

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、ウエハの上部における鉛直線上に回転中心を有するカッター刃を設けるとともに、当該カッター刃を平面内で回転させることでウエハの外周からはみ出して貼付されたシートをウエハ形状に合わせて切断するシート切断装置及び切断方法が開示されている。

特開２００５−１９８４１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装置にあっては、ウエハ上の回転中心軸回りにカッター刃が回転するものであるため、ウエハ中心と前記回転中心との位置合わせを行うためのアライメント装置がシート切断装置の必須構成要素となり、アライメントに要する処理時間と、シート切断を完了するまでのトータルの時間が長くなって切断効率を低下させてしまう、という不都合がある。また、アライメント装置が何らかの要因で誤差を生じたときには、当該誤差がウエハ中心とカッター刃の回転中心との間にずれとして現れるものとなり、カッター刃がウエハ外周にぶつかって当該ウエハ又はカッター刃の損傷をもたす、という問題を招来する。
また、シートの貼付対象物がウエハのように円形のものに限定されてしまい、それ以外の多角形や楕円形といった平面形状を有する貼付対象物にシートを貼付した場合の切断には対応できない、という不都合もある。

［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形状に合わせて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。
また、本発明の他の目的は、前記板状部材の正確な位置決めを行うためのアライメント装置の必要性を無くしてシート切断効率の向上を図り、板状部材の平面形状も制約されることのない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、
前記板状部材の外周形状を撮像する撮像手段を含み、
前記撮像手段の撮像データに基づく移動軌跡に従って前記カッター刃を所定動作可能に設けて前記シートを切断する、という構成を採っている。

本発明において、前記板状部材は平面形状が略円形であり、前記撮像手段によって求められた板状部材の中心を回転中心として前記カッター刃が回転可能に設けられる、という構成を採ることができる。

また、前記撮像手段は、前記カッター刃の実際の切断軌跡が前記移動軌跡に対してずれているか否かを検出する機能を備えるものとすることが好ましい。

更に、前記カッター刃は、数値制御される多関節型ロボットに支持される、という構成を採ることができる。

また、前記カッター刃は、切断時にトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能に設けることができる。

更に、前記撮像手段は、前記カッター刃の先端側を検査する刃先検査機能を更に有し、前記シートの切断動作が完了したとき及び／又はシートの切断動作前に、刃先検査を行うように設けるとよい。

また、前記刃先検査機能でカッター刃の長さの変化を検出したときに、その変化量に応じてカッター刃の差し込み深さを調整することができる。

更に、前記撮像手段は、赤外線カメラによって構成することができる。

また、前記板状部材を支持するテーブルを含み、加熱手段によって前記板状部材を加熱する、という構成を採ってもよい。

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、
前記板状部材の外周形状を撮像手段で撮像し、当該撮像手段の撮像データに基づく移動軌跡に従って前記カッター刃を移動させて前記シートを切断する、という方法を採っている。

前記切断方法において、前記板状部材の平面形状が略円形である場合に、前記撮像手段で板状部材の中心を求め、次いで、前記中心を回転中心としたカッター刃の回転により前記切断を行うことができる。

本発明によれば、撮像データに基づいてカッター刃の移動軌跡を決定することができ、当該移動軌跡に従ったカッター刃の移動により、板状部材の形状に合わせてシートの切断を精度よく行うことが可能となる。しかも、アライメント装置を用いて板状部材の位置決めを行う必要がないため、装置必須構成の削減とアライメントに要する時間の省略を実現でき、また、板状部材の平面形状の制約も受けない、という汎用性を付与することができる。
更に、板状部材の平面形状が略円形である場合には、その中心を求めることにより、前記移動軌跡を容易に決定することができる。
また、カッター刃の切断位置と撮像データに基づく移動軌跡とのずれを撮像手段が検出する構成であれば、何らかの要因によってカッター刃が正確に切断することができない場合に、切断動作の停止等、所要の対策を講ずることができ、不良品の発生を未然に防止することが可能となる。
更に、カッター刃の保持手段が数値制御される多関節型のロボットにより構成された場合には、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。
また、カッター刃が切断時にトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能に設けられていれば、シートの厚み、剛性等に応じてこれらを調整して最適条件にてシート切断を行うことが可能となる。
更に、カッター刃の刃先検査が行える構成では、カッター刃が折れたり、磨耗したりすることで長さ変化を生じたときに、以後のカッター刃の差し込み深さを調整することにより、切断不良を回避することができる。
また、赤外線カメラを用いて撮像することによって、不透明なシートを板状部材に貼付する場合にも対応でき、更に、支持テーブルを加熱することにより、より鮮明に板状部材を撮像することができる。

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、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、前記ロボット１１に装着された撮像手段１３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。

前記撮像手段１３は、撮像カメラ３０により構成され、当該撮像カメラ３０の撮像データは、図示しないコントローラに出力されるようになっている。撮像カメラ３０は、図１に示されるように、所定位置において、カッター刃１２よりも上方に位置し、当該カッター刃１２の下方にシートＳ及びウエハＷが位置するように、前記工具保持チャック１９の外周に取り付けられたブラケット３１に支持されている。本実施形態におけるシートＳは、透明若しくは半透明のものが用いられており、シートＳの下面側にウエハＷが位置していても、当該ウエハＷの外周縁位置を撮像することができるようになっている。撮像カメラ３０は、図４に示されるように、刃１２Ｂの先端領域と、これより下方に位置するシートＳ並びにウエハＷの一部領域を撮像エリアとして撮像して当該撮像データをコントローラに出力する。そして、撮像データをコントローラにて画像処理することでウエハＷの外周位置が特定されて刃１２Ｂによる移動軌跡が決定され、これにより、当該移動軌跡に対応してカッター刃１２が移動するようにコントローラがロボット１１を所定制御することとなる。
また、撮像カメラ３０の撮像データを処理するコントローラは、図４（Ｂ）に示されるように、二つの弦Ａ、Ｂそれぞれの垂直二等分線ａ、ｂの交点をウエハＷの中心Ｃとして求め、当該中心Ｃを刃１２Ｂの回転中心としてロボット１１を動作させる信号を出力する機能を含む。
更に、撮像手段１３は、刃１２Ｂの実際の切断軌跡が前記画像処理により決定された移動軌跡に対してずれているか否かを検出し（図４（Ｃ）参照）、当該ずれを検出したときに、装置全体の動作を停止したり、或いは所定のアラームを報知する機能を備えて構成されている。

図１及び図２に示されるように、カッター刃１２は、切断動作を終了した後、又は切断動作を行う前において、前記撮像手段１３の刃先検査機能により刃１２Ｂの先端側が検査されるようにも構成されている。撮像カメラ３０は、刃１２Ｂの先端領域を撮像して当該撮像データを前記コントローラに出力し、当該コントローラで画像処理して基準長さに対する刃１２Ｂの長さ変化及び刃縁基準形状に対する刃縁形状の変化を検出するようになっている。そして、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。なお、刃縁の損傷が検出されたときは、差し込み深さを変化させて正常な刃縁領域で切断を行うか、或いは、ロボット１１によって別の新たなカッター刃１２に持ち替えることができる。

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５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。

初期設定として、図５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６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。

まず、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１２を外して図示しない吸着アームに持ち替える動作を行い、図示しないウエハカセットからウエハＷを取り出し、テーブルＴ上に載置する。このウエハＷの載置に関しては、ウエハカセットが所定の寸法精度を有しているので、外側テーブル４１と内側テーブル４２との隙間にウエハＷの外周が収まる程度に位置させることができる。

続いて、当該ウエハＷの上面側にシートＳを貼付する。この貼付動作が行われている間に、シート切断装置１０は、吸着アームからカッター刃１２に持ち替える動作を行う。そして、シートＳの貼付完了後、図１に示されるようにテーブルＴの上方所定位置にカッター刃１２と、撮像カメラ３０を位置させる。そのときの撮像カメラ３０の画像データを図４（Ａ）に示す。なお、カッター刃１２の下降量は初期設定により決定されているとともに、刃１２ＢでのシートＳを切断するポイントは、図４に示される撮像カメラ３０に設けられた基準ラインＬＸとＬＹとの交点と設定されている。従って、ウエハＷの外周が基準ラインＬＸとＬＹとの交点に合致するようにカッター刃１２を下降させると、図４（Ｂ）で示されるようにシートＳに刃１２Ｂを所定量差し込んだ状態となる。

次いで、図４（Ｂ）に示される状態において、前述した弦Ａ、Ｂによりカッター刃１２の回転中心ＣとウエハＷの直径が求められ、これにより、切断時の刃１２Ｂの移動軌跡が決定される。

このようにして移動軌跡が決定された状態で、前記カッター刃１２は、前記回転中心Ｃがカッター刃１２の回転中心となる移動軌跡に従ってシートＳをウエハＷの外周に沿って切断することとなる。この切断動作が行われる間において、前記撮像カメラ３０は、図４（Ｃ）に示されるように、前記カッター刃１２の実際の切断軌跡が前記移動軌跡に対してずれているか否かを連続的に検出するようになっており、そのずれを検出したときに、所定の信号を出力して切断動作を停止させたり、或いは、警報を報知し、所要の点検作業を行えるようになっている。
なお、ウエハＷの結晶方位を示すＶノッチ領域は、撮像カメラ３０によるリアルタイムの撮像データを取り込んで補正データが作成され、コントローラが当該補正データをロボット１１に出力することによって対応することができる。この際、刃１２Ｂの差し込み深さは、相対的に浅くなるように変位するようになっており、これにより、Ｖノッチのような極小エリアでも精度よく切断を行えるようになっている。

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して刃先検査を受ける。そして前記と同様に、シート切断装置１０は、一時的に図示しない吸着アームに持ち替え、ウエハＷを吸着保持して図示しないウエハカセットに収納する。一方、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る。その後、再びシート切断装置１０が保持している吸着アームによって次のウエハ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、ウエハＷのアライメントを行うことなく、当該ウエハＷの外周形状に合わせてシートＳを切断することができる、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、シートＳが透明若しくは半透明である場合を説明したが、
特定波長を透過するシートである場合は、その波長を認識できる撮像カメラを使用すればよい。すなわち、シートＳが赤外線透過性であれば、撮像カメラ３０を赤外線カメラとすれば、シートＳが不透明であっても、シートＳの下面側に位置するウエハＷの外周位置を撮像することが可能となり、実質的に同様の切断を行うことができる。

更に、ウエハＷを支持するテーブルＴの内側テーブル４２に過熱手段としてのコイルを内蔵する構成としてもよい。この構成とした場合、上記赤外線カメラによる撮像時に、より鮮明にウエハＷを撮像することができる。

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。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。

更に、前記実施形態では、略円形のウエハＷにシートＳを貼付してウエハＷの外周に沿う切断を行う場合を示したが、円形以外の平面形状を備えた板状部材であってもよい。この場合、撮像カメラ３０による撮像データをリアルタイムで取り込みつつ移動軌跡を決定して切断する方法の他、板状部材全体領域をカバーする撮像データに基づいて予め移動軌跡を決定して切断を行うことも勿論可能である。

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。 （Ａ）はテーブルＴの上方所定位置にカッター刃と、撮像カメラを位置させた時に撮像カメラが撮像した概略平面図、（Ｂ）は、刃を所定量差し込んだ状態を示す概略平面図、（Ｃ）は、カッター刃でシートを切断している状態を示す概略平面図。 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。

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
１２Ｂ 刃
３０ 撮像カメラ（撮像手段）
Ｓ シート
Ｗ 半導体ウエハ（板状部材）

Claims (11)

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、
   前記板状部材の外周形状を撮像する撮像手段を含み、
   前記撮像手段の撮像データに基づく移動軌跡に従って前記カッター刃を所定動作可能に設け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。
2. 前記板状部材は平面形状が略円形であり、前記撮像手段によって求められた板状部材の中心を回転中心として前記カッター刃が回転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。
3. 前記撮像手段は、前記カッター刃の実際の切断軌跡が前記移動軌跡に対してずれているか否かを検出する機能を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載のシート切断装置。
4. 前記カッター刃は、数値制御される多関節型ロボットに支持されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のシート切断装置。
5. 前記カッター刃は、切断時にトウイン角、キャンバ角、キャスタ角が調整可能に設けられていることを特徴とする請求項１ないし４の何れかに記載のシート切断装置。
6. 前記撮像手段は、前記カッター刃の先端側を検査する刃先検査機能を更に有し、前記シートの切断動作が完了したとき及び／又はシートの切断動作前に、刃先検査を行うことを特徴とする請求項１ないし５の何れかに記載のシート切断装置。
7. 前記刃先検査機能でカッター刃の長さの変化を検出したときに、その変化量に応じてカッター刃の差し込み深さが調整されることを特徴とする請求項６記載のシート切断装置。
8. 前記撮像手段は、赤外線カメラによって構成されることを特徴とする請求項１ないし７の何れかに記載のシート切断装置。
9. 前記板状部材を支持するテーブルを含み、加熱手段によって前記板状部材を加熱することを特徴とする請求項１ないし８の何れかに記載のシート切断装置。
10. 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、
    前記板状部材の外周形状を撮像手段で撮像し、当該撮像手段の撮像データに基づく移動軌跡に従って前記カッター刃を移動させ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。
11. 前記板状部材の平面形状が略円形である場合に、前記撮像手段で板状部材の中心を求め、次いで、前記中心を回転中心としたカッター刃の回転により前記切断を行うことを特徴とする請求項８記載のシート切断方法。

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