JP4865306B2 - テープ貼り機 - Google Patents

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本発明は、環状のフレームに装着された粘着テープに光デバイスウエーハ等のウエーハを貼着するテープ貼り機に関する。
サファイヤ基板等の表面に格子状に形成された分割予定ラインによって複数の領域が区画され、この区画された領域に窒化ガリウム系化合物半導体等光デバイスが積層された光デバイスウエーハは、分割予定ラインに沿って個々の発光ダイオード等の光デバイスに分割され、電気機器に広く利用されている。
このような光デバイスウエーハの分割予定ラインに沿った切断は、通常、切削ブレードを高速回転して切削する切削装置によって行われている。しかしながら、サファイヤ基板はモース硬度が高く難削材であるため、加工速度を遅くする必要があり、生産性が悪いという問題がある。
近年、光デバイスウエーハを分割予定ラインに沿って分割する方法として、ウエーハに対して吸収性を有するパルスレーザー光線を分割予定ラインに沿って照射することによりレーザー加工溝を形成し、このレーザー加工溝に沿って外力を付与することにより割断する方法が提案されている。(例えば、特許文献1参照。)
特開平10−305421号公報
しかるに、上述した光デバイスウエーハを形成するサファイヤ基板は、その直径が50mm程度で比較的小さい。一方、レーザー加工装置のウエーハを保持するチャックテーブルは、直径が200〜300mmの半導体ウエーハに対応する大きさに構成されている。従って、チャックテーブルの保持面を有効に活用するため、環状のフレームに装着された粘着テープに複数個の光デバイスウエーハを貼着し、この粘着テープに貼着された複数個の光デバイスウエーハをチャックテーブルに保持してレーザー加工を実施することにより生産性の向上を図っている。
而して、環状のフレームに装着された粘着テープに複数個の光デバイスウエーハを貼着する作業は、作業者の目分量で実施しているため、個人差が生じ生産性が悪いという問題がある。また、環状のフレームに装着された粘着テープと光デバイスウエーハとの間に気泡が介在した状態で貼着される場合がある。このように、粘着テープと光デバイスウエーハとの間に気泡が介在すると、チャックテーブルに保持されたウエーハの加工面の高さ位置が不均一となり、高精度のレーザー加工を施すことができないという問題がある。
本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、その主たる技術的課題は、作業者の個人差が生じることなく環状のフレームに装着された粘着テープの所定位置に複数個のウエーハを貼着することができるとともに、粘着テープとウエーハとの間に気泡が介在することを防止できるテープ貼り機を提供することである。
上記主たる技術課題を解決するため、本発明によれば、環状のフレームに装着された粘着テープにウエーハを貼着するテープ貼り機であって、
上面が開放したハウジングと、
該ハウジング内に配設されウエーハを吸引保持する保持面を有し該保持面に開口する吸引孔を備えた複数個のウエーハ保持部を具備するチャックテーブルと、
該チャックテーブルの上側に配設され上面に該環状のフレームを保持するフレーム保持部を備えるとともに、該フレーム保持部の内側に該複数個のウエーハ保持部をそれぞれ遊嵌する複数個の嵌挿穴を備えたウエーハ位置決め枠体と、
該ウエーハ位置決め枠体の上面に向けて押圧する押圧部材と、該押圧部材の外側に形成され該フレーム保持部とで該環状のフレーを挟持するフレーム抑え部を備えた押圧手段と、
該チャックテーブルを該ウエーハ位置決め枠体に対して進退せしめ、該チャックテーブルの複数のウエーハ保持部の上端部がウエーハ位置決め枠体に設けられた複数個の嵌挿穴の下部に嵌合するウエーハ載置位置と、該チャックテーブルの複数のウエーハ保持部の保持面が該ウエーハ位置決め枠体の上面と略同一高さの貼着位置に位置付ける進退手段と、
該ハウジング内に連通された第1の減圧手段と、
該チャックテーブルの該吸引孔に連通された第2の減圧手段と、
該押圧手段における該フレーム抑え部の内側に形成される室に連通された第3の減圧手段と、を具備し、
該第1の減圧手段の設定圧力(P1)と該第2の減圧手段の設定圧力(P2)と該第3の減圧手段の設定圧力(P3)は、P2<P1<P3に設定されている、
ことを特徴とするテープ貼り機が提供される。
上記第1の減圧手段の設定圧力(P1)と上記第2の減圧手段の設定圧力(P2)と上記第3の減圧手段の設定圧力(P3)は、P2<P1<P3に設定されている。
また、上記ウエーハ位置決め枠体のフレーム保持部および押圧手段のフレーム抑え部には、上記環状のフレームの下面および上面をシールする環状のシール部材がそれぞれ装着されていることが望ましい。
本発明によるテープ貼り機によれば、複数個のウエーハをウエーハ位置決め枠体に形成された複数個の嵌挿穴を通してウエーハ載置位置に位置付けられたチャックテーブルの複数個のウエーハ保持部の保持面上に載置するので、複数個のウエーハを所定の位置に配置することができる。従って、ウエーハ位置決め枠体のフレーム保持部に保持された環状のフレームに装着されている粘着テープの所定位置に、複数個のウエーハ保持部の保持面上に載置された複数個のウエーハを正確に貼着することができる。このように、本発明によるテープ貼り機によれば、作業者の個人差が生ずることはなく、複数個のウエーハを粘着テープの所定位置に常に正確に貼着することができる。
また、本発明によれば、第1の減圧手段の設定圧力(P1)と第2の減圧手段の設定圧力(P2)と第3の減圧手段の設定圧力(P3)は、P2<P1<P3に設定されているので、第1の減圧手段を作動することにより粘着テープにおける複数の嵌挿穴に対応する領域が下方に膨出した形態となっているため、複数個のウエーハは中央部から外周に向けて順次粘着テープに貼着されていくので、複数個のウエーハと粘着テープとの間に気泡が介在されることなく複数個のウエーハをテープに貼着することができる。更に、本発明においては、第3の減圧手段を作動することにより粘着テープの上面にも負圧を作用せしめるので粘着テープが異常に膨出して破損することがないので、ハウジング内を真空に近くなるまで減圧することが可能となる。従って、複数個のウエーハと粘着テープとの間に気泡が介在することを確実に防止できる。
以下、本発明に従って構成されたテープ貼り機の好適な実施形態について、添付図面を参照して更に詳細に説明する。
図1には本発明に従って構成されたテープ貼り機の斜視図が示されており、図2には図1に示すテープ貼り機の分解斜視図が示されており、図3には図1に示すテープ貼り機の要部断面図が示されている。
図1乃至図3に示すテープ貼り機は、上面が開放された箱状のハウジング2と、ウエーハを保持するチャックテーブル3と、該チャックテーブル3を後述するウエーハ載置位置と該ウエーハ載置位置より高いウエーハ貼着位置に位置付ける進退手段4と、ウエーハを位置決めするとともに後述する環状のフレームを支持するウエーハ位置決め枠体5と、該ウエーハ位置決め枠体5の上面に向けて押圧する押圧部材を備えた押圧手段6を具備している。ハウジング2は、図示の実施形態においては直方体状に形成されており、その上面は正方形に形成され開放して構成されている。なお、ハウジング2の側壁21には接続管211が配設されており、この接続管211が図3に示すように配管34を介して第1の減圧手段7aに接続されている。従って、第1の減圧手段7aは、配管34および接続管211を介してハウジング2内に連通される。
チャックテーブル3は、円形状の基部31と、該基部31の上面に配設された複数個(図示の実施形態においては7個)のウエーハ保持部32と、基部31の中央部下面から突出して形成された支持部33を具備している。複数個のウエーハ保持部32はそれぞれ円形に形成されており、その上面はウエーハが載置される保持面321として機能する。このように形成された複数個のウエーハ保持部32には、それぞれ保持面321に開口する複数の吸引孔322が形成されている。この複数の吸引孔322は、図3に示すように基部31および支持部33に設けられた吸引通路331に連通している。この吸引通路331は、フレキシブルパイプ36、ハウジング2の側壁21に配設された接続管212および配管37を介して第2の減圧手段7bに接続されている。従って、第2の減圧手段7bは、配管37、接続管212、フレキシブルパイプ36および吸引通路331を介して複数の吸引孔322に連通される。なお、複数個のウエーハ保持部32における保持面321を形成する部分は、ポーラスなセラミックスによって形成してもよい。
上記進退手段4は、エアシリンダ41と該エアシリンダ41内に配設された図示しないピストンに連結されたピストンロッド42とからなっており、ピストンロッド42の先端が上記チャックテーブル3の支持部33に連結されている。このように構成された進退手段4とチャックテーブル3は、ハウジング2内に配設され底壁22上の所定位置に配置される。このように構成された進退手段4は、チャックテーブル3をウエーハ位置決め枠体5に対して進退せしめ図3において実線で示すウエーハ載置位置と、2点鎖線で示す貼着位置に移動せしめる。
上記ウエーハ位置決め枠体5は、ハウジング2の上面と対応する正方形に形成されており、その上面には後述する環状のフレームを保持するフレーム保持部51が下側に段差を設けて形成されている。また、ウエーハ位置決め枠体5には、フレーム保持部51の内側に上記チャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32をそれぞれ遊嵌する円形の複数個(図示の実施形態においては7個)の嵌挿穴52が設けられている。この嵌挿穴52の内径は、ウエーハ保持部32の外径より僅かに大きく形成されている。なお、ウエーハ位置決め枠体5は、後述する粘着テープに対して粘着力が弱い合成樹脂材、例えばポリテトラフルオロエチレン或いはポリアセタール等によって構成することが望ましい。図示の実施形態におけるウエーハ位置決め枠体5のフレーム保持部51には、その上面に環状のシール部材53が装着されている。このように構成されたウエーハ位置決め枠体5は、ハウジング2の上面に載置される。なお、ハウジング2の上面にウエーハ位置決め枠体5が載置された状態で、図3に示すようにウエーハ位置決め枠体5に設けられた複数個の嵌挿穴52の下部が上述したウエーハ載置位置に位置付けられているチャックテーブル3の複数のウエーハ保持部32の上端部に嵌合するようになっている。そして、チャックテーブル3が上述した貼着位置に位置付けられると、図3において2点鎖線で示すようにウエーハ保持部32の保持面321がウエーハ位置決め枠体5の上面と略同一高さ位置になる。
上記押圧手段6は、後述する粘着テープを押圧する押圧部材61と、該押圧部材61を支持する蓋体62を具備している。押圧部材61は、上記チャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32が配置された領域と対応する円形に形成されている。この押圧部材61には、多数の貫通細孔611が形成されている。このように形成された押圧部材61の上面には複数の支持支柱63が立設されており、支持支柱63の上端には係止部631が形成されている。そして、支持支柱63には、弾性部材としてのコイルスプリング64が嵌挿されている。
蓋体62は、上記ウエーハ位置決め枠体5と対応する正方形に形成されており、図4に示すようにその下壁621に上記押圧部材61を支持するように構成されている。即ち、蓋体62の下壁621には、押圧部材61の上面に立設された支持支柱63の外径より僅かに大きい内径を有する案内穴621aが設けられている。また、蓋体62の下壁621には、案内穴621aと隣接して形成され支持支柱63の上端に設けられた係止部631の外径より大きい内径を有する挿通穴621bが設けられている。そして案内穴621aと挿通穴621bは、連通穴621cによって連通されている。従って、蓋体62の下壁621の下側から挿通穴621bを通して支持支柱63の上端に設けられた係止部631を挿入し、コイルスプリング64を圧縮した状態で支持支柱63を連通穴621cに沿って案内穴621aに移動する。この結果、支持支柱63の上端に設けられた係止部631が蓋体62を構成する下壁621の上面に係止され、支持支柱63が立設された押圧部材61は蓋体62に支持される。このように、蓋体62に支持され押圧部材61は、コイルスプリング64によって蓋体62から離反する方向に附勢されている。図示の実施形態における蓋体62の下壁621は、上記押圧部材61の外側である外周部が下方に突出して形成された環状のフレーム押さえ部621dを備えている。このフレーム押さえ部621dの下面に環状のシール部材65が装着されている。
以上のように構成された押圧手段6は、図1に示すように蓋体62がヒンジ66によって上記ウエーハ位置決め枠体5にヒンジ結合される。なお、蓋体62の側壁622には接続管623が配設されており、この接続管623が図4に示すように配管67を介して第3の減圧手段7cに接続されている。従って、第3の減圧手段7cは、蓋体62におけるフレーム押さえ部621dの内側に形成される室60(図7参照)に連通する。
ここで、上記第1の減圧手段7aと第2の減圧手段7bと第3の減圧手段7cの設定圧力について説明する。
第1の減圧手段7aの設定圧力は、第2の減圧手段7bの設定圧力より高く第3の減圧手段7cの設定圧力より低く設定されており、図示の実施形態においては20kPaに設定されている。第2の減圧手段7bの設定圧力は最も低く、図示の実施形態においては10kPaに設定されている。第3の減圧手段7cの設定圧力は最も高く、図示の実施形態においては30kPaに設定されている。即ち、第1の減圧手段7aの設定圧力(P1)と第2の減圧手段7bの設定圧力(P2)と第3の減圧手段7cの設定圧力(P3)は、P2<P1<P3に設定されている。
図示の実施形態におけるテープ貼り機は以上のように構成されており、以下その作用について説明する。
ここで、ウエーハおよび該ウエーハを貼着するための環状のフレームに装着された粘着テープについて説明する。
図5には複数個(上記チャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32の数に相当する7個)の光デバイスウエーハ10が示されている。この光デバイスウエーハ10は、サファイヤからなる基板の表面10aに複数の光デバイス101がマトリックス状に形成されている。
図6には、ステンレス鋼等の金属材によって形成された環状のフレーム8の一方の面(図6において上面)に粘着テープ9が装着された状態が示されている。
次に、上述したテープ貼り機を用いて、複数個の光デバイスウエーハ10を環状のフレーム8に装着された粘着テープ9に貼着する手順について説明する。
先ず、図1に示すようにテープ貼り機の押圧手段6をヒンジ66を中心として上方に回動して開ける。このとき、チャックテーブル3は、上述したウエーハ載置位置に位置付けられている。
押圧手段6を開けたならば、光デバイスウエーハ10をウエーハ位置決め枠体5に形成された複数個の嵌挿穴52を通してチャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に載置する。このとき、光デバイスウエーハ10は、表面10aを上側にして保持面321上に載置される(ウエーハ載置工程)。そして、第2の減圧手段7bを作動することにより、複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に載置された複数個の光デバイスウエーハ10は、それぞれウエーハ保持部32の保持面321上に吸引保持される(ウエーハ保持工程)。
なお、上記ウエーハ保持工程実施する際に、押圧手段6を一旦閉め、進退手段4を作動してチャックテーブル3を貼着位置に位置付けることにより、複数個のウエーハ保持部32上に載置された複数個の光デバイスウエーハ10を押圧部材61との間に挟持する(ウエーハ挟持工程)。この結果、複数個の光デバイスウエーハ10は、複数個のウエーハ保持部2の保持面321に密着する。この状態で第2の減圧手段7bを作動することにより、複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に載置された複数個の光デバイスウエーハ10は、多少湾曲していてもウエーハ保持部32の保持面321上に確実に吸引保持される。
そして、進退手段4を作動してチャックテーブル3を上述したウエーハ載置位置に戻すとともに、押圧手段6を図1に示す開状態とする。
次に、ウエーハ位置決め枠体5のフレーム保持部51上に粘着テープ9が装着された環状のフレーム8を載置する(フレーム保持工程)。このとき、環状のフレーム8は、粘着テープ9の粘着面がウエーハ位置決め枠体5と対面するように載置される。
このようにして、フレーム保持工程を実施したならば、開けられていた押圧手段6をヒンジ66を中心として回動して閉め、押圧部材61を環状のフレーム8に装着された粘着テープ9上に載置する。この結果、押圧手段6の押圧部材61は、コイルスプリング64の附勢力によって粘着テープ9を押圧する(テープ押圧工程)。なお、ウエーハ位置決め枠体5のフレーム保持部51上に載置された環状のフレーム8は、図7に示すように押圧手段6の蓋体62を構成する下壁621のフレーム押さえ部621dとの間に挟持される。そして、環状のフレーム8の下面と上面は、フレーム保持部51に装着された環状のシール部材53と蓋体62を構成する下壁621のフレーム押さえ部621dに装着された環状のシール部材65によって挟持されシールされる。従って、押圧手段6の蓋体62を構成する下壁621のフレーム押さえ部621dの内側に形成される室60とハウジング2内とは、環状のフレーム8および該環状のフレーム8に装着された粘着テープ9によって完全に遮蔽される。
次に、第1の減圧手段7aと3の減圧手段7cを同時に作動してハウジング2内を先ず30kPaに減圧するとともに、押圧手段6の蓋体62を構成する下壁621のフレーム押さえ部621dの内側に形成される室60を30kPaに減圧する。その後、第1の減圧手段7aを20kPaに設定して、ハウジング2内を20kPaまで減圧する。従って、環状のフレーム8に装着された粘着テープ9の下面にはウエーハ位置決め枠体5に設けられた複数個の嵌挿穴52を通して20kPaの負圧が作用し、粘着テープ9の上面には押圧部材61に形成された多数の貫通細孔611を通して30kPaの負圧が作用する。この結果、図7に示すように粘着テープ9は複数個の嵌挿穴52に吸引される。このようにして複数個の嵌挿穴52に吸引された粘着テープ9は、それぞれ嵌挿穴52に対応する領域において中央部が下方に膨出した形態となる(テープ膨出工程)。なお、図示の実施形態においては上記のように粘着テープ9の上面にも30kPaの負圧が作用しているので、粘着テープ9が異常に膨出して破損することはない。また、ハウジング2内が20kPaに減圧されても、チャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に吸引保持された複数個の光デバイスウエーハ10は、第2の減圧手段7bによって10kPaで吸引されているので、ウエーハ保持部32の保持面321上への吸引保持が維持される。
上述したテープ膨出工程を実施したならば、進退手段4を作動してチャックテーブル3を図8に示すように貼着位置に位置付ける。この結果、チャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32に保持された複数個の光デバイスウエーハ10は、粘着テープ9におけるウエーハ位置決め枠体5の複数個の嵌挿穴52に対応する領域に押し付けられ、粘着テープ9に貼着される(ウエーハ貼着工程)。このとき、上述したように粘着テープ9における嵌挿穴52に対応する領域が下方(光デバイスウエーハ10側)に膨出した形態となっているので、光デバイスウエーハ10は中央部から外周に向けて順次粘着テープ9に貼着されていくため、光デバイスウエーハ10と粘着テープ9との間に気泡が介在されることなく光デバイスウエーハ10をテープに貼着することができる。なお、図示の実施形態においては、上述したように粘着テープ9の上面にも負圧を作用せしめるので粘着テープ9が異常に膨出して破損することがないため、ハウジング2内を真空に近くなるまで減圧することが可能となる。従って、光デバイスウエーハ10と粘着テープ9との間に気泡が介在することを確実に防止できる。
上述したウエーハ貼着工程を実施したならば、第1の減圧手段7aの作動を停止してハウジング2内の減圧を解除すると同時に、第3の減圧手段7cの作動を停止して押圧手段6の蓋体62を構成する下壁621のフレーム押さえ部621dの内側に形成される室60内の減圧を解除する。そして、第2の減圧手段7bの作動を停止してチャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32による光デバイスウエーハ10の吸引保持を解除する。次に、押圧手段6をヒンジ66を中心として上方に回動し、図1に示すよう押圧手段6を開ける。そして、上述したように複数個の光デバイスウエーハ10が貼着された粘着テープ9が装着されている環状のフレーム8をウエーハ位置決め枠体5から搬出する(搬出工程)。このとき、粘着テープ9の粘着面がウエーハ位置決め枠体5の上面に貼着しているが、ウエーハ位置決め枠体5は上述したように粘着テープに対して粘着力が弱い合成樹脂材によって構成されているので、粘着テープ9はウエーハ位置決め枠体5から容易に剥離される。このようにテープ貼り機から搬出された環状のフレーム8に装着された粘着テープ9には、図9に示すように複数の光デバイスウエーハ10がそれぞれ所定の位置関係で貼着されている。
以上のように図示の実施形態におけるテープ貼り機によれば、光デバイスウエーハ10をウエーハ位置決め枠体5に形成された複数個の嵌挿穴52を通してチャックテーブル3の複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に載置するので、複数個の光デバイスウエーハ10をそれぞれ所定の位置関係に配置することができる。従って、ウエーハ位置決め枠体5のフレーム保持部51に保持された環状のフレーム8に装着されている粘着テープ9の所定位置に、複数個のウエーハ保持部32の保持面321上に載置された複数個の光デバイスウエーハ10を正確に貼着することができる。このように、本発明によるテープ貼り機を用いることにより、作業者の個人差が生ずることはなく、複数個のウエーハを粘着テープの所定位置に気泡を介在させることなく常に正確に貼着することができる。
なお、上述した実施形態においては、複数個のウエーハを貼着する例を示したが、本発明は1個のウエーハを所定位置に確実に貼着するためのテープ貼り機に適用してもよい。
本発明に従って構成されたテープ貼り機の斜視図。 図1に示すテープ貼り機の分解斜視図。 図1に示すテープ貼り機の要部断面図。 図1に示すテープ貼り機を構成する押圧手段の断面図。 本発明に従って構成されたテープ貼り機によって環状のフレームに装着された粘着テープに貼着される複数個の光デバイスウエーハの斜視図。 環状のフレームに粘着テープが装着されて状態を示す斜視図。 図1に示すテープ貼り機を用いてテープ膨出工程を実施した状態を示す説明図。 図1に示すテープ貼り機を用いてウエーハ貼着工程を実施した状態を示す説明図。 本発明に従って構成されたテープ貼り機を用いて環状のフレームに装着された粘着テープに複数個の光デバイスウエーハが貼着された状態を示す斜視図。
符号の説明
2:ハウジング
3:チャックテーブル
32:ウエーハ保持部
4:進退手段
41:エアシリンダ
5:ウエーハ位置決め枠体
51:フレーム保持部
52:嵌挿穴
53:シール部材
6:押圧手段
61:押圧部材
62:蓋体
63:支持支柱
64:コイルスプリング
65:シール部材
66:ヒンジ
7a:第1の減圧手段
7b :第2の減圧手段
7c :第3の減圧手段
8:環状のフレーム
9:粘着テープ
10:光デバイスウエーハ

Claims (2)

  1. 環状のフレームに装着された粘着テープに複数個のウエーハを貼着するテープ貼り機であって、
    上面が開放したハウジングと、
    該ハウジング内に配設されウエーハを吸引保持する保持面を有し該保持面に開口する吸引孔を備えた複数個のウエーハ保持部を具備するチャックテーブルと、
    該チャックテーブルの上側に配設され上面に該環状のフレームを保持するフレーム保持部を備えるとともに、該フレーム保持部の内側に該複数個のウエーハ保持部をそれぞれ遊嵌する複数個の嵌挿穴を備えたウエーハ位置決め枠体と、
    該ウエーハ位置決め枠体の上面に向けて押圧する押圧部材と、該押圧部材の外側に形成され該フレーム保持部とで該環状のフレーを挟持するフレーム抑え部を備えた押圧手段と、
    該チャックテーブルを該ウエーハ位置決め枠体に対して進退せしめ、該チャックテーブルの複数のウエーハ保持部の上端部がウエーハ位置決め枠体に設けられた複数個の嵌挿穴の下部に嵌合するウエーハ載置位置と、該チャックテーブルの複数のウエーハ保持部の保持面が該ウエーハ位置決め枠体の上面と略同一高さの貼着位置に位置付ける進退手段と、
    該ハウジング内に連通された第1の減圧手段と、
    該チャックテーブルの該吸引孔に連通された第2の減圧手段と、
    該押圧手段における該フレーム抑え部の内側に形成される室に連通された第3の減圧手段と、を具備し、
    該第1の減圧手段の設定圧力(P1)と該第2の減圧手段の設定圧力(P2)と該第3の減圧手段の設定圧力(P3)は、P2<P1<P3に設定されている、
    ことを特徴とするテープ貼り機。
  2. 該ウエーハ位置決め枠体のフレーム保持部および該押圧手段の該フレーム抑え部には、該環状のフレームの下面および上面をシールする環状のシール部材がそれぞれ装着されている、請求項記載のテープ貼り機。
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