JP5501063B2

JP5501063B2 - 押圧ローラおよび押圧方法

Info

Publication number: JP5501063B2
Application number: JP2010075655A
Authority: JP
Inventors: 陽太青木
Original assignee: Lintec Corp
Current assignee: Lintec Corp
Priority date: 2010-03-29
Filing date: 2010-03-29
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-03-29
Also published as: JP2011210855A

Description

本発明は、接着シートなどの対象物を押圧する押圧ローラおよび押圧方法に関する。

従来、半導体製造工程において、被着体としての半導体ウェハ（以下、単にウェハという場合がある）の表面に保護テープ等の接着シートを貼付するシート貼付装置には、接着シートを押圧するための押圧ローラが設けられている（例えば、特許文献１参照）。この押圧ローラは、チャックテーブルに保持したウェハの表面上方に接着シートを配置した状態で、接着シート上を転動することにより接着シートを押圧し、接着シートをウェハの表面に貼付する。

一方、シート貼付装置の他にもプリンタ等で用いられる定着装置において、被定着体を搬送する加圧ベルトを加圧部材に向かって押圧する押圧ローラ（定着ローラ）が用いられている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の押圧ローラは、加熱源が内蔵された中空芯金と、その表面を覆う弾性層と、その表面を覆う剥離層とを有して構成されている。

特開２００４−４７９７６号公報特開２００６−５３４９４号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の押圧ローラは、当該押圧ローラに付与する力が一定の場合、その表面に設けられた部材の弾力によって、被押圧物に与える単位面積あたりの押圧力（以下「単位押圧力」という）が決まってしまうため、単位押圧力を変えるためには、押圧ローラ又は押圧ローラの表面に設けられた部材を交換してその弾力を変更しなければならない。例えば、特許文献２に記載の押圧ローラでは、弾性層がシリコーンゴムから形成されており、その材質や加熱源からの温度によって単位押圧力が決定されてしまう。このため、接着シートの貼付方法、接着シートの剛性、被着体の形状、あるいは押圧ローラによる押圧速度など、押圧条件に対して押圧ローラの弾力が適切でない場合には、押圧ローラ自体を交換しなければならず手間が掛かってしまう。また、押圧ローラの弾力が適切でないと、接着シートの貼付不良を招いたり、被着体を破損したりするなどの不都合が生じる可能性がある

本発明の目的は、諸々の押圧条件に対応して弾力を適切に変更できる押圧ローラおよび押圧方法を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の押圧ローラは、円柱状のローラ本体と、前記ローラ本体との間に空間を形成して当該ローラ本体の外周面を覆って設けられる弾性部材と、前記空間内に流体を供給することで当該空間内の圧力を調節可能な圧力調節手段とを備え、前記圧力調節手段は、所定の周期で前記空間の圧力を昇降させることで前記弾性部材を振動させる振動手段を備える、という構成を採用している。

本発明の押圧ローラにおいて、前記圧力調節手段は、前記空間に供給する流体を加熱又は冷却可能な温度調節手段を備えることが好ましい。
本発明の押圧方法は、円柱状のローラ本体と、前記ローラ本体との間に空間を形成して当該ローラ本体の外周面を覆う弾性部材とを有する押圧ローラの前記空間内に流体を供給することで、当該空間内の圧力を調節する工程と、所定の周期で前記空間の圧力を昇降させることで前記弾性部材を振動させながら、前記押圧ローラで対象物を押圧する工程とを実施することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、押圧ローラにおいて、円柱状のローラ本体とローラ本体の外周面を覆って設けられる弾性部材との間に形成される空間の圧力を調節することで、押圧ローラの弾力を押圧条件に適した状態に変更することができる。これにより、押圧ローラに付与する力が一定の場合に、単位押圧力を自由に変更することができる。
また、圧力調節手段が振動手段を備えることで、接着シートなどの対象物を被着体や被定着体の表面の微細な凹凸に追従させてなじませることができるので、被着体や被定着体の表面に密着させる度合いを大きくすることができる。従って、接着シートが捲れ上がってしまったりするなどの不都合を回避することができる。
さらに、圧力調節手段が温度調節手段を備えていれば、被着体や被定着体の特性、対象物の特性等に応じて、対象物を軟化または硬化させることができるので、対象物を被着体や被定着体の表面に密着させる度合いを更に大きくすることができる。

本発明の一実施形態に係るシート貼付装置の全体図。図１のシート貼付装置に設けられた押圧ローラの断面図。シート貼付装置および押圧ローラの動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態では、特に明示しない限り、「上」、「下」、「左」、「右」といった方位を示す用語は、図１を基準として用いる。
図１において、シート貼付装置１は、一方の面である表面ＷＡと他方の面である裏面ＷＢとを有した被着体としてのウェハＷに対し、回路が形成された表面ＷＡに接着シートＳを貼付するとともに、貼付した接着シートＳをウェハＷの外縁ＷＣに沿って切断する装置である。このシート貼付装置１は、裏面ＷＢ側からウェハＷを支持する支持手段２と、ウェハＷの表面ＷＡに対向させて帯状の接着シートＳを供給する供給手段５と、供給された接着シートＳを支持手段２およびウェハＷの表面ＷＡに押圧して貼付する押圧手段６と、ウェハＷに貼付された接着シートＳを当該ウェハＷの外縁ＷＣに沿って切断する切断手段７と、各部の動作を制御する制御手段８とを備えて構成されている。

支持手段２は、図示しない吸引口を介して裏面ＷＢ側からウェハＷを吸着保持するとともに、ウェハＷの外縁ＷＣと略同一の外形でかつ平坦な支持面２１を有する円盤形状のテーブル２２と、円形の穴２３が形成されるとともに、テーブル２２の支持面２１と平行でかつ平坦な平坦面２４が形成された平面視方形状の外周テーブル２５と、穴２３の底面部２６上に固定されるとともに、出力軸２７Ａがテーブル２２下面に固定された駆動機器としての直動モータ２７とを備えている。なお、平坦面２４には、貼付された接着シートＳを剥離可能なように、フッ素樹脂等が積層されて不接着処理が施されている。

供給手段５は、支持手段２に対して左側である接着シートＳの供給側に設けられる供給側フレーム５Ａと、支持手段２に対して右側である回収側に設けられる回収側フレーム５Ｂと、図示しないリニアモータなどの駆動機器で駆動されて左右方向に移動自在に設けられる移動フレーム５Ｃとを備えて構成されている。

供給側フレーム５Ａには、基材ＢＳに接着剤ＡＤが積層された接着シートＳをロール状に巻回して支持する支持ローラ５１と、支持ローラ５１から引き出された接着シートＳを案内するガイドローラ５２と、駆動機器としてのモータ５３Ａで駆動されて接着シートＳを送り出す駆動ローラ５３と、この駆動ローラ５３との間に接着シートＳを挟み込むピンチローラ５４とが設けられている。回収側フレーム５Ｂには、図示しないモータ等の駆動機器で駆動されて接着シートＳの不要部分を巻き取って回収する回収ローラ５５と、接着シートＳの不要部分を案内する２つのガイドローラ５６とが設けられている。移動フレーム５Ｃには、駆動機器としてのモータ５７Ａで駆動される駆動ローラ５７と、この駆動ローラ５７との間に接着シートＳを挟み込むピンチローラ５８とが設けられている。

押圧手段６は、駆動機器としてのリニアモータ６１で駆動されて左右方向に移動自在に設けられるフレーム６２と、このフレーム６２に支持されて接着シートＳの基材ＢＳ側に当接可能な押圧ローラ６３と、フレーム６２を上下動させる駆動機器としての直動モータ６４とを備えて構成されている。

押圧ローラ６３は、図２に示すように、回転軸６５Ａを介してフレーム６２に回転自在に支持された円柱状のローラ本体６５と、ローラ本体６５との間に空間ＶＭを形成してローラ本体６５の外周面を覆って設けられる弾性部材６６と、空間ＶＭの圧力を調節する圧力調節手段６７とを備えている。

ローラ本体６５は、内部にチャンバＶＩを有し、ローラ本体６５の外周面には、空間ＶＭとチャンバＶＩとを連通する連通孔６５Ｂが形成されている。チャンバＶＩは、回転軸６５Ａに形成された流路６５Ｃを介して、圧力ホース６８と連通している。

圧力調節手段６７は、加圧ポンプ等の加圧手段６７Ａと、加圧手段６７Ａから圧力ホース６８を介して供給された流体としての加圧気体を加熱又は冷却可能な温度調節手段６７Ｂと、温度調節手段６７Ｂから圧力ホース６８を介して供給された加圧気体をチャンバＶＩ方向に導いたり、チャンバＶＩ内の加圧気体を排気ホース６８Ａ方向に導いたりすることが可能な電磁弁等の給排気弁６７Ｃと、チャンバＶＩ内の圧力を検出する圧力センサ６７Ｄとを備えて構成される。なお、温度調節手段６７Ｂにおける流体の加熱手段としてはヒータが例示でき、流体の冷却手段としてはペルチェ素子が例示できる。

切断手段７は、支持手段２よりも図１中紙面奥側に設けられた駆動機器としての多関節ロボット７１と、この多関節ロボット７１の先端部に設けられる切断刃７２とを備えて構成されている。多関節ロボット７１は、ベース７３と、このベース７３に対して鉛直軸ＰＡ（上下方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第１アーム７１１と、この第１アーム７１１に対して鉛直軸ＰＡに直交する水平軸（図１では紙面直交方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第２アーム７１２と、この第２アーム７１２に対して水平軸を中心として回転可能に軸支された第３アーム７１３と、この第３アーム７１３の延出軸ＥＡを中心として回転可能に軸支された第４アーム７１４と、この第４アーム７１４に対して延出軸ＥＡに直交する軸（図１では紙面直交方向の軸）を中心として回転可能に軸支された第５アーム７１５と、この第５アーム７１５の延出軸ＣＡを中心として回転可能に軸支された第６アーム７１６とを備え、第６アーム７１６に設けられた図示しないチャック機構によって、切断刃７２が取り付けられたカッターツール７４を支持可能に設けられている。

制御手段８は、ＣＰＵなどの演算手段やメモリなどの記憶手段を有したコンピュータからなる制御装置８１と、オペレータの操作や適宜な検出手段に基づいてウェハＷや接着シートＳ等に関する各種情報を制御装置８１に入力する入力手段８２とを備えて構成されている。ここで、各種情報としては、ウェハＷの径寸法や厚み寸法、後工程で裏面ＷＢを研削する際の研削後厚み寸法、外縁ＷＣの断面形状やその面取り寸法、接着シートＳの厚み寸法、空間ＶＭ内の圧力設定値などが例示できる。それら情報は、入力手段８２から制御装置８１に入力されてもよいし、図示しないセンサ等の検出手段によって自動で制御装置８１に入力されてもよいし、予め制御装置８１のメモリに記憶されていてもよい。制御装置８１は、各種情報に応じて、外周テーブル２５の平坦面２４に対するテーブル２２の支持面２１の相対移動量を演算手段で算出するとともに、算出結果や圧力センサ６７Ｄの検出値に基づいて生成した制御指令を各駆動機器や給排気弁６７Ｃに出力する。

以下、シート貼付装置１の動作を説明する。
先ず、各種情報を入力手段８２から制御装置８１に入力してシート貼付装置１をスタンバイ状態としておく。その後、ウェハＷがテーブル２２の支持面２１に載置されると、供給手段５は、駆動ローラ５７を停止したままで移動フレーム５Ｃを支持手段２の左側から右方向に移動し、この移動に同期して支持ローラ５１から接着シートＳの未使用部分を繰り出すとともに、回収ローラ５５で接着シートＳの不要部分を巻き取る。これにより、ウェハＷの表面ＷＡの上方に接着シートＳの接着剤ＡＤ側を対向させて供給する。次に、制御装置８１からの指令を受けた直動モータ２７は、ウェハＷの表面ＷＡと外周テーブル２５の平坦面２４とが同一平面内に位置するように、テーブル２２を上昇または下降させる。

また、制御装置８１は、圧力センサ６７Ｄの検出値に基づいて、空間ＶＭ内の圧力が圧力設定値と等しくなるように給排気弁６７Ｃを制御する。つまり、制御装置８１からの指令を受けた給排気弁６７Ｃは、空間ＶＭ内に加圧気体を供給するか、空間ＶＭ内の加圧気体を排気するかして、空間ＶＭ内の圧力が圧力設定値と等しくなるようにする。これにより弾性部材６６に作用する圧力が変化することで押圧ローラ６３の弾力が変化し、接着シートＳを押圧する押圧力が変更される。

次に、押圧手段６は、直動モータ６４を駆動して押圧ローラ６３を下降させ、この押圧ローラ６３で接着シートＳを押し下げて、接着シートＳの接着面を平坦面２４に押圧する。さらに、押圧手段６は、押圧ローラ６３を押圧したままでリニアモータ６１を駆動し、押圧ローラ６３を左方向に移動させて接着シートＳ上を転動させ、平坦面２４およびウェハＷの表面ＷＡに順次接着シートＳを押圧して貼付する。この際、前述のように空間ＶＭの圧力が調節されるため、諸々の押圧条件に対して、押圧ローラ６３内圧を適切に設定することができる。なお、押圧ローラ６３が平坦面２４に押圧された時点で、空間ＶＭやチャンバＶＩ内の圧力が変化し、圧力センサ６７Ｄがその圧力変化を検出するが、制御装置８１は、この圧力変化に伴い空間ＶＭ内の圧力が圧力設定値と等しくなるように給排気弁６７Ｃを制御してもよいし、給排気弁６７Ｃの制御をキャンセルしてもよい。

例えば、図３（Ａ）に示すように、接着シートＳの材質や剛性等から、押圧ローラ６３の弾力を強くする必要がある場合や、外縁ＷＣに対する接着シートＳの回り込みＭの量（図３（Ｂ）参照）を小さくする必要がある場合には、空間ＶＭ内の圧力設定値を高く設定すればよいし、図３（Ｂ）に示すように、回り込みＭの量を大きくする必要がある場合には、空間ＶＭ内の圧力設定値を低く設定すればよい。なお、回り込みＭの量を大きくする場合には、ウェハＷの表面ＷＡが平坦面２４よりも高くなるようにテーブル２２の高さを調整すればよい。さらに、図３（Ｃ）に示すように、ウェハＷの表面ＷＡにバンプ等の凸部ＷＤが存在する場合には、空間ＶＭ内の圧力設定値を更に低く設定することで、弾性部材６６が凸部ＷＤの形状に沿って容易に変形し易くなり、凸部ＷＤの周囲に気泡を混入させることなく接着シートＳを貼付することが可能となる。

ここで、給排気弁６７Ｃを所定周期で駆動し、空間ＶＭ内への加圧気体の供給と空間ＶＭ内からの加圧気体の排気とを交互に行うと、空間ＶＭの圧力が周期的に振動することになる。このように、給排気弁６７Ｃは、所定の周期で空間ＶＭの圧力を昇降させることで弾性部材６６を振動させる振動手段を構成することができ、圧力調節手段６７で空間ＶＭの圧力を昇降させることにより、接着シートＳの接着面を構成する接着剤ＡＤをウェハＷの表面ＷＡになじませて貼付することができる。従って、当該接着剤ＡＤをウェハＷの表面ＷＡや凸部ＷＤ周辺に密着させる度合いを大きくして、接着シートＳを確実に貼付することができるようになる。

また、空間ＶＭに供給する加圧気体を温度調節手段６７Ｂで加熱又は冷却することにより、接着シートＳをウェハＷの表面ＷＡに良好に貼付することができる。つまり、接着シートＳの剛性が高く、例えば、ウェハＷの表面ＷＡの凸部ＷＤ周りに気泡が混入してしまうような接着シートＳが採用された場合や、雰囲気温度よりも高い温度領域の方が貼付に適している接着シートＳを貼付する場合は、加圧気体を加熱して貼付することができる。さらに、接着シートＳの剛性が低く、押圧ローラ６３による押圧によって伸びてしまうような接着シートＳが採用された場合や、雰囲気温度よりも低い温度領域の方が貼付に適している接着シートＳを貼付する場合は、加圧気体を冷却して貼付することができる。

平坦面２４およびウェハＷの表面ＷＡに接着シートＳを貼付した後、切断手段７は、多関節ロボット７１を駆動して切断刃７２を接着シートＳに突き刺すとともに、ウェハＷの外縁ＷＣに沿って接着シートＳを切断する。

以上のようにして接着シートＳを切断したら、切断手段７が退避するとともに押圧ローラ６３が上昇し、接着シートＳが貼付されたウェハＷは、適宜な搬送装置によって搬出されて裏面研削などの後工程に送られる。その後、供給手段５は、駆動ローラ５７を駆動しつつ、移動フレーム５Ｃを左方向に移動させることで、ウェハＷの外縁ＷＣに沿って切断されて平坦面２４上に貼付されている接着シートＳの不要部分を剥離する。そして、次のウェハＷが支持手段２に支持されると、以降上述と同様の動作が繰り返される。

以上のような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、押圧ローラ６３におけるローラ本体６５および弾性部材６６間に形成された空間ＶＭの圧力の調節により、押圧ローラ６３の弾力を押圧条件に適した状態に変更することができる。

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され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

例えば、前記実施形態では、被着体がウェハＷである場合を示したが、被着体はウェハＷに限定されるものではなく、ガラス板、鋼板、または、樹脂板等、その他の部材も対象とすることができ、ウェハＷとしては、シリコン半導体ウェハや化合物半導体ウェハ等が例示できる。
また、前記実施形態では、接着シートＳは、マウント用シートや、保護シート、ダイシングテープ、ダイボンディングテープなど、半導体ウェハに貼付される各種シートやテープ、フィルムであってもよいし、被着体が半導体ウェハ以外の部材である場合には、表面コーティング用のシートやフィルム、装飾用のシートなど、適宜な用途のシートが利用可能である。

また、流体として使用する加圧気体は、大気、窒素ガス、ネオンガス、各種混合気等が例示でき、加圧気体以外には、水やオイル等の液体や、ジェル状の半固形体等を使用することができる。

また、前記実施形態では、切断手段７を用いて接着シートＳをウェハＷの外縁ＷＣに沿って切断したが、切断手段７は必須ではなく、接着シートＳを切断しなくてもよい。さらに、後工程において被着体の裏面を研削することは本発明の必須要件ではなく、裏面を研削しなくてもよい。
さらに、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダ及びロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。

１シート貼付装置
５供給手段
６押圧手段
７切断手段
８制御手段
６３押圧ローラ
６５ローラ本体
６６弾性部材
６７圧力調節手段
６７Ｂ温度調節手段
６７Ｃ給排気弁（振動手段）
Ｓ接着シート
Ｗウェハ（被着体）
ＷＡ表面（一方の面）
ＷＢ裏面（他方の面）
ＷＣ外縁
ＶＭ空間

Claims

円柱状のローラ本体と、
前記ローラ本体との間に空間を形成して当該ローラ本体の外周面を覆って設けられる弾性部材と、
前記空間内に流体を供給することで当該空間内の圧力を調節可能な圧力調節手段とを備え、
前記圧力調節手段は、所定の周期で前記空間の圧力を昇降させることで前記弾性部材を振動させる振動手段を備えることを特徴とする押圧ローラ。
円柱状のローラ本体と、前記ローラ本体との間に空間を形成して当該ローラ本体の外周面を覆う弾性部材とを有する押圧ローラの前記空間内に流体を供給することで、当該空間内の圧力を調節する工程と、
所定の周期で前記空間の圧力を昇降させることで前記弾性部材を振動させながら、前記押圧ローラで対象物を押圧する工程とを実施することを特徴とする押圧方法。