CN114952602A - 工件输送机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供能减小研磨装置的占有面积，并且能缩短工件的输送时间并能提高生产率的工件输送机构。在研磨装置中输送工件的工件输送机构具有机械手、装载盘、装载臂、卸载盘、吸盘机构和吸盘清洗部，装载盘将从机械手接收的工件向吸盘机构运送，装载臂支承装载盘且转动自如，卸载盘从吸盘机构接收工件并向机械手转交，装载盘与卸载盘分别独立地转动自如，吸盘清洗部清洗吸盘机构，并且设置于装载臂且与装载盘同时转动。利用这样的结构，能减小工件输送机构的配置面积，能实现研磨装置的小型化。此外，能缩短工件的输送时间，能提高生产率。

Description

工件输送机构

技术领域

本发明涉及工件输送机构。

背景技术

已知具有进行半导体晶片等的CMP(化学机械研磨：Chemical MechanicalPolishing)的研磨装置。这种研磨装置具备将半导体晶片等工件向吸盘(chuck)机构输送的工件输送机构。

例如日本特表2008-512000号公报公开了一种用于对半导体晶片这样的被研磨体进行CMP的研磨装置。在该文献公开的研磨装置中，使用了用于将被研磨体向被研磨体载具传送的可枢轴转动的装载/卸载杯。

另外，例如日本特开2001-60571号公报公开了一种将晶片向CMP研磨头输送的装置。该文献公开的装置具备缓冲台、输送机械手和装载/卸载组装件，输送机械手将工件选择性地配置到缓冲台和装载/卸载组装件。

但是，在上述以往技术的工件输送机构中，为了使研磨装置小型化且提高半导体晶片等的生产率而存在改进点。

具体地说，在这种研磨装置中，为了除去附着于吸盘机构的研磨屑等而清洗吸盘机构的吸盘清洗机构、以及输送工件的工件输送机构分开设置。在这样的结构下，存在着难以实现研磨装置的小型化、缩短工件的输送时间的问题。

即，在与输送工件的工件输送机构分开设置清洗吸盘机构的吸盘清洗机构的结构下，需要用于配置吸盘清洗机构的区域。因此，研磨装置的占有面积变大。另外，在吸盘清洗机构上，需要与工件输送机构的驱动装置分开设置用于运送吸盘清洗部的驱动装置。

另外，直至吸盘清洗机构的吸盘清洗部移动到吸盘机构的位置对吸盘机构进行清洗、在清洗完成后返回原来的位置为止，承载有工件的装载盘不能转动。因此，产生与工件的生产有关的时间损失，该时间损失为吸盘清洗机构移动吸盘清洗部的移动动作所需要的时间。

另外，例如也可以考虑在使装载盘和卸载盘转动的臂上设置用于清洗吸盘机构的吸盘清洗部的结构。但是，在一个臂上设置装载盘、卸载盘和吸盘清洗部并使它们转动的结构下，装载盘、卸载盘和吸盘清洗部的转动范围变大。因此，变成在研磨装置中需要用于供装载盘、卸载盘和吸盘清洗部移动的宽广区域。

另外，在如上述这样通过使一个臂转动来运送装载盘、卸载盘和吸盘清洗部的方式下，也存在臂的转动角度变大，工件和吸盘清洗部的运送耗费时间的问题。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，本发明的一个目的在于提供一种能够减小研磨装置的占有面积，并且能够缩短工件的输送时间并能够提高生产率的工件输送机构。

本发明一个方式的工件输送机构具有机械手、装载盘、装载臂、卸载盘、吸盘机构和吸盘清洗部，所述装载盘构成为将从所述机械手接收的工件向所述吸盘机构运送，所述装载臂构成为支承所述装载盘且转动自如，所述卸载盘构成为从所述吸盘机构接收所述工件并转交给所述机械手，所述装载盘和所述卸载盘构成为分别独立地转动自如，所述吸盘清洗部构成为清洗所述吸盘机构，并且构成为设置于所述装载臂并与所述装载盘同时转动。

本发明一个方式的工件输送机构具有：装载盘，将从机械手接收的所述工件向吸盘机构运送；卸载盘，从所述吸盘机构接收所述工件并转交给所述机械手；以及吸盘清洗部，对所述吸盘机构进行清洗，所述装载盘和所述卸载盘独立地转动自如，所述吸盘清洗部设置于支承所述装载盘的转动自如的装载臂，并与所述装载盘同时转动。利用这样的结构，能够减小工件输送机构的配置面积，所以能够实现研磨装置的小型化。此外，能够缩短工件的输送时间，能够提高生产率。

具体地说，装载盘与卸载盘分别独立地转动自如，因此在装载盘转动而运送工件时，卸载盘能够不转动而待机在预定的位置。另外，在卸载盘转动而运送工件时，装载盘能够不转动而待机在预定的位置。

因此，能够使装载盘和卸载盘的旋转范围不会到达远离研磨台的机械手侧。由此，与装载盘和卸载盘支承于一个臂且以同一旋转轴为中心同时转动的结构相比，能够减小装载盘和卸载盘的转动区域。

另外，由于吸盘清洗部设置于支承装载盘的装载臂，所以无需与装载臂分开设置用于运送吸盘清洗部的输送机构。因此，能够减小工件输送机构的占有面积，因此能够使研磨装置小型化。

另外，吸盘清洗部以与装载盘同时转动的方式设置在与装载盘共通的装载臂。因此，能够同时进行吸盘清洗部的退避以及装载盘的进入。因此，能够省掉无用的移动，能够缩短输送时间。

另外，按照本发明的工件输送机构，可以是在所述装载盘接收所述工件的状态下，所述吸盘清洗部在俯视时配置在所述装载盘与所述吸盘机构之间。由此，能够减小装载盘和吸盘清洗部的移动距离亦即装载臂的转动角度，从而能够缩短输送时间。

另外，按照本发明的一个方式的工件输送机构，可以是所述装载盘的转动轴和所述卸载盘的转动轴并排设置在所述装载盘接收所述工件的位置与所述卸载盘转交所述工件的位置之间。由此，能够减小工件输送机构的配置区域，因此能够使研磨装置小型化。

附图说明

图1是表示本发明实施方式的工件输送机构的概略结构的俯视图。

图2是表示本发明实施方式的工件输送机构在接收工件时的状态的俯视图。

图3是表示本发明实施方式的工件输送机构在吸盘清洗时的状态的俯视图。

图4是表示本发明实施方式的工件输送机构在装载时的状态的俯视图。

图5是表示本发明实施方式的工件输送机构在研磨加工时的状态的俯视图。

图6是表示本发明实施方式的工件输送机构在卸载时的状态的俯视图。

图7是表示本发明实施方式的工件输送机构在转交工件时的状态的俯视图。

附图标记说明

1 研磨装置

2 工件输送机构

10 研磨台

11 吸盘机构

20 装载盘

21 吸盘清洗部

22 旋转轴

23 装载臂

24 转动轴

25 基准位置

26 装载盒

30 卸载盘

31 卸载臂

32 转动轴

33 基准位置

34 卸载盒

35 机械手

W 工件

具体实施方式

以下，基于附图对本发明实施方式的研磨装置的工件输送机构进行详细说明。

图1是表示本发明实施方式的研磨装置1的工件输送机构2的概略结构的俯视图。

图1所示的研磨装置1是对大致基板状的工件W的表面进行研磨的装置。具体地说，工件W例如是半导体基板，研磨装置1例如是进行化学机械研磨(CMP)加工的装置。即，研磨装置1用于将形成工件W的半导体等的表面或者形成在半导体等的表面上的各种覆盖物等高精度地精加工成平坦状。

研磨装置1具有：研磨台10，保持研磨工件W的研磨布；吸盘机构11，保持工件W；以及工件输送机构2，将工件W向吸盘机构11输送。

研磨台10是吸附保持研磨工件W的研磨布并使研磨布旋转的装置。具体地说，研磨台10呈大致圆形的形态，在位于上部的保持面保持有研磨布的状态下，被未图示的驱动装置驱动而旋转。另外，研磨布例如可以利用未图示的减压装置等而被真空吸附于研磨台10的保持面。

可以在研磨台10的保持研磨布的保持面设置未图示的上载台。作为上载台，例如使用多孔氧化铝、陶瓷、金属、由其他的合成树脂的多孔材料构成的板材。

研磨布是用于研磨工件W的布部件。作为研磨布，例如可以利用发泡聚氨酯片、由合成纤维等构成的无纺布、其他的毛毡。

吸盘机构11是吸附保持研磨对象的工件W并使工件W旋转的机构。吸盘机构11具有保持工件W的大致圆形的保持面。在图1中，吸盘机构11将其下表面作为保持面来吸附保持工件W。吸盘机构11设置有沿着上下方向亦即与保持面垂直的方向延伸的旋转轴。保持工件W的吸盘机构11的保持面构成为以设置在大致中央的旋转轴为中心旋转自如，并被未图示的驱动装置驱动而旋转。即，工件W以吸盘机构11的旋转轴为中心旋转。

另外，研磨装置1具有将吸盘机构11的保持面沿着上下方向运送的未图示的运送装置。另外，研磨装置1具有将保持于吸盘机构11的工件W朝向研磨布的研磨面按压的未图示的按压装置。

在研磨装置1中，通过使研磨布接触工件W并相对移动，由此进行工件W的研磨。详细地说，在研磨工序中，工件W的被研磨面亦即下表面边以吸盘机构11的保持面的旋转轴为中心旋转，边抵接于以研磨台10的保持面的旋转轴为中心旋转的研磨布的研磨面亦即研磨布的上表面。而且，工件W的被研磨面被按压于研磨布的研磨面。由此，工件W的被研磨面被研磨。

研磨装置1设置有在研磨工序中向研磨布供给研磨液的未图示的研磨液供给装置。在研磨工序中，从研磨液供给装置供给的研磨液经由研磨布供给到研磨面。作为研磨液，例如可以使用将氧化硅(silica)、氧化铝(alumina)、氧化铈(ceria)、氧化锰等作为磨粒混合于纯水、碱性水溶液、酸性水溶液等溶液中而得到的研磨液。

另外，研磨装置1具有对研磨布的研磨面进行修整的未图示的修整装置。修整装置具有用于除去研磨布的堵塞以及进行修锐的未图示的修整器。修整器例如是镍(Ni)电镀有金刚石磨粒的金刚石修整器。

另外，修整器例如也可以由合成树脂形成。构成修整器的合成树脂材料优选高强度且耐热性优异的工业用塑料(工程塑料)，例如优选聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)等。具体地说，修整器可以是尼龙刷或PEEK刷等。

研磨装置1设置有用于将加工对象的工件W向装置内供给的装载盒26、以及用于将进行了研磨加工的工件W从装置取出的卸载盒34。

装载盒26和卸载盒34是能够收容多个工件W的盒。另外，装载盒26和卸载盒34构成为能够从研磨装置1拆卸。

工件输送机构2是将加工对象的工件W向吸盘机构11输送的机构。具体地说，工件输送机构2将收容在装载盒26内的加工对象的工件W向吸盘机构11输送，并将研磨加工完成后的工件W从吸盘机构11向卸载盒34输送。

工件输送机构2具有：机械手35，相对于装载盒26和卸载盒34进行工件W的输送；装载盘20，将从机械手35接收的工件W向吸盘机构11运送；以及卸载盘30，从吸盘机构11接收工件W并转交给机械手35。另外，工件输送机构2具有对吸盘机构11进行清洗的吸盘清洗部21。

机械手35是由未图示的控制装置控制并由未图示的驱动装置驱动而自动输送工件W的输送用机械手。

机械手35取出收容于装载盒26的工件W并向装载盘20运送。另外，机械手35从卸载盘30接收研磨加工完成后的工件W并将其收容于卸载盒34。

装载盘20是用于向吸盘机构11运送工件W的盘。详细地说，装载盘20接收从机械手35输送来的加工对象的工件W，并将该工件W运送并转交给吸盘机构11。

装载盘20支承于转动自如的装载臂23。利用装载臂23的转动，装载盘20能够在从机械手35接收工件W的基准位置25到将工件W转交给吸盘机构11的位置之间往返移动。

装载臂23是支承装载盘20的转动自如的中空块状的部件，例如由铝等金属材料形成。

装载臂23由沿着上下方向延伸的大致圆柱状或大致圆筒状的未图示的转动轴部件支承。即，装载臂23以转动轴部件的中心轴亦即转动轴24为中心转动自如。

而且，装载臂23的转动轴部件与未图示的马达等驱动装置连接。因此，装载臂23被驱动装置驱动而转动。即，支承于装载臂23的装载盘20以转动轴24为中心转动。

装载臂23设置有对吸盘机构11的保持面进行清洗的吸盘清洗部21。吸盘清洗部21是在吸盘机构11保持接下来加工的工件W之前，除去在研磨工序中附着于吸盘机构11的研磨屑等的部件。吸盘清洗部21例如是由合成树脂形成的刷状的部件，是尼龙刷等。吸盘清洗部21以其大致中心部的旋转轴22为中心旋转自如。

装载臂23形成为中空状，在装载臂23的内部设置有使吸盘清洗部21旋转的未图示的马达等驱动装置。另外，在装载臂23的内部设置有用于控制所述驱动装置而使其旋转的控制布线、电源布线、以及其他的测量用布线等。

另外，为了对吸盘机构11进行清洗，可以在吸盘清洗部21设置向吸盘机构11的保持面喷射高压水的高压水喷射装置。作为向吸盘机构11喷射的高压水，例如可以使用纯水、碱性水溶液、酸性水溶液。另外，高压水的配管以及控制用的布线等可以设置在装载臂23的内部。

如前所述，吸盘清洗部21设置于装载臂23。具体地说，在图1中，在装载臂23的左侧的端部附近设置有装载盘20，在装载臂23的左上的端部附近设置有吸盘清洗部21，在装载臂23的右侧的端部附近设置有转动轴24。

换句话说，装载臂23在俯视时呈大致Y形的形态，在Y形形状的一方的上端部附近设置有装载盘20，在Y形形状的另一方的上端部附近设置有吸盘清洗部21，在Y形形状的下端部附近设置有转动轴24。因此，吸盘清洗部21与装载盘20一起以转动轴24为中心转动。

详细地说，在装载盘20接收工件W的状态下，吸盘清洗部21在俯视时配置在装载盘20与吸盘机构11之间的位置。即，吸盘清洗部21配置在装载盘20接收工件W的基准位置25与吸盘机构11之间。利用这样的结构，能够减小装载盘20与吸盘清洗部21之间的移动距离亦即装载臂23的转动角度，从而能够缩短输送时间。

卸载盘30是用于将工件W从吸盘机构11转交给机械手35的盘。详细地说，卸载盘30从吸盘机构11接收研磨加工后的工件W，将该工件W运送到基准位置33并转交给机械手35。

卸载盘30支承于转动自如的卸载臂31，利用卸载臂31的转动，能够在吸盘机构11的下方的接收工件W的位置到将工件W转交给机械手35的基准位置33之间往返移动。

卸载臂31是支承卸载盘30的转动自如的中空块状的部件，例如由铝等金属材料形成。

卸载臂31被沿着上下方向延伸的大致圆柱状或大致圆筒状的未图示的转动轴部件支承。即，卸载臂31以转动轴部件的中心轴亦即转动轴32为中心转动自如。

而且，卸载臂31的转动轴部件与未图示的马达等驱动装置连接。因此，卸载臂31被驱动装置驱动而转动。即，支承于卸载臂31的卸载盘30以转动轴32为中心转动。

装载盘20与卸载盘30独立地转动自如。即，装载盘20支承于装载臂23并以转动轴24为中心转动，卸载盘30支承于卸载臂31并以转动轴32为中心转动。

装载盘20的转动轴24和卸载盘30的转动轴32并排设置在装载盘20从机械手35接收工件W的位置亦即基准位置25与卸载盘30将工件W转交给机械手35的位置亦即基准位置33之间。

即，装载臂23的转动轴24与卸载臂31的转动轴32在俯视时并排设置在研磨装置1的中央附近且距吸盘机构11的距离为大致相同距离的位置。而且，装载盘20从机械手35接收工件W的基准位置25在图1的俯视图中位于转动轴24的左侧亦即研磨装置1的左侧部分。另一方面，卸载盘30将工件W转交给机械手35的基准位置33位于转动轴32的右侧亦即研磨装置1的右侧部分。这样，装载盘20与卸载盘30配置成大致左右对称。

通过如此配置装载盘20和卸载盘30，从而能够减小工件输送机构2的配置区域，能够使研磨装置1小型化。另外，装载盘20和卸载盘30的配置也可以是与上述左右相反的形态。

接着，参照图1～图7，对利用研磨装置1的工件输送机构2输送工件W的动作进行说明。

如图1所示，首先，将收容有研磨对象的工件W的装载盒26安装于研磨装置1。如前所述，装载盒26可以收容多个工件W。将装载盒26安装于研磨装置1的操作可以由操作者进行，也可以由其他的未图示的输送装置等自动进行。

图2是表示工件输送机构2在接收工件W时的状态的俯视图。

如图1和图2所示，收容于装载盒26的工件W被机械手35取出并转交给装载盘20。即，工件W被机械手35放置于装载盘20的上部。此时，装载盘20位于转动轴24的左侧的接收工件W的基准位置25。

图3是表示工件输送机构2在吸盘清洗时的状态的俯视图。

如图3所示，在工件W保持于装载盘20的状态下，装载臂23以转动轴24为中心转动，将吸盘清洗部21向吸盘机构11运送。另外，此时卸载盘30位于转动轴32的右侧的转交工件W的基准位置33。

详细地说，首先，吸盘机构11可以由未图示的进给装置向上方或下方运送，以使吸盘清洗部21能够进入吸盘机构11的保持面的下方。而且，吸盘清洗部21利用装载臂23的转动而被运送到吸盘机构11的保持面的下方。

在吸盘清洗部21被运送到吸盘机构11的下方之后，吸盘机构11被向下方运送，以使保持工件W的保持面与吸盘清洗部21抵接。而且，吸盘机构11和吸盘清洗部21分别被未图示的驱动装置驱动而旋转。

由此，利用吸盘机构11的保持面与吸盘清洗部21的相对移动所产生的滑动，吸盘机构11被清洗，除去了附着于吸盘机构11的研磨屑等。

在结束吸盘机构11的清洗之后，吸盘机构11被向上方运送。具体地说，吸盘机构11被运送到其保持面离开吸盘清洗部21且装载盘20能够进入保持面的下方的高度。

图4是表示工件输送机构2在装载时的状态的俯视图。

如图4所示，在结束吸盘机构11的清洗且吸盘机构11上升之后，装载臂23转动。由此，装载盘20被运送到吸盘机构11的下方。此时，吸盘清洗部21与装载盘20一起转动，从吸盘机构11的下方脱离。

而且，吸盘机构11被向下方运送，位于装载盘20的上方的工件W被保持于吸盘机构11的保持面。然后，保持工件W的吸盘机构11上升，以使装载盘20和吸盘清洗部21可移动。

图5是表示工件输送机构2在研磨加工时的状态的俯视图。

如图5所示，将工件W转交给吸盘机构11之后，装载臂23以转动轴24为中心向与输送工件W时相反的方向转动，装载盘20和吸盘清洗部21向与输送工件W时相反的方向移动。详细地说，装载盘20和吸盘清洗部21被向左旋转方向运送，装载盘20返回到基准位置25。

接着，吸盘机构11被向下方运送，工件W的被研磨面亦即工件W的下表面与保持于研磨台10的研磨布的研磨面亦即研磨布的上表面抵接。而后，执行工件W的研磨工序。

具体地说，由未图示的按压装置借助吸盘机构11按压工件W，并且吸盘机构11和研磨台10由未图示的驱动装置驱动而分别旋转。利用工件W与研磨布的相对移动，工件W的被研磨面被研磨。

如果研磨工序完成，则吸盘机构11在保持有工件W的状态下被向上方运送。即，吸盘机构11上升到卸载盘30能够进入工件W的下方的高度。

图6是表示工件输送机构2在卸载时的状态的俯视图。

如图6所示，在结束研磨工序且吸盘机构11上升之后，卸载臂31由未图示的驱动装置驱动，以转动轴32为中心转动。具体地说，卸载盘30移动到吸盘机构11的工件W的下方。而且，吸盘机构11被向下方运送，将工件W转交给卸载盘30。

在将工件W转交给卸载盘30之后，吸盘机构11被向上方运送，以使卸载盘30能够移动。

图7是表示工件输送机构2在转交工件W时的状态的俯视图。

如图7所示，从吸盘机构11接收了工件W的卸载盘30支承于以转动轴32为中心向与卸载时(图6)相反的方向亦即右旋转方向转动的卸载臂31，被运送到将工件W转交给机械手35的基准位置33。

如图1和图7所示，机械手35从被运送到基准位置33的卸载盘30接收工件W，并将该工件W收容于卸载盒34。而且，如果结束了应收容于卸载盒34的全部的工件W的研磨加工且完成了卸载盒34的收容，则将卸载盒34从研磨装置1拆卸。

另外，在图5所示的工件输送机构2的研磨加工时的状态以及图6所示的卸载时的状态下，机械手35也可以进行将接下来研磨加工的工件W向装载盘20输送的工序。

另外，从图7所示的将工件W转交给机械手35的状态至机械手35将工件W向卸载盒34输送的状态，装载臂23也可以进行用于从接收接下来研磨加工的工件W的状态(图2)变为清洗吸盘时的状态(图3)的转动。

利用上述的方法，能够高效地输送工件W，能够进一步缩短输送时间，能够提高生产率。

如以上说明的那样，工件输送机构2的装载盘20与卸载盘30独立地转动自如。而且，吸盘清洗部21设置于支承装载盘20的转动自如的装载臂23，与装载盘20同时转动。

利用这样的结构，能够减小工件输送机构2的配置面积，能够实现研磨装置1的小型化。另外，能够缩短工件W的输送时间，能够提高生产率。

具体地说，装载盘20与卸载盘30独立地转动自如。因此，在装载盘20转动而运送工件W时，卸载盘30能够不转动而待机在预定的基准位置33。另外，在卸载盘30转动而运送工件W时，装载盘20能够不转动而待机在预定的基准位置25。

因此，能够使装载盘20和卸载盘30的旋转范围不会到达远离研磨台10的机械手35侧。由此，与装载盘20和卸载盘30支承于一个臂且以同一转动轴为中心同时转动的结构相比，能够减小装载盘20和卸载盘30的转动区域。

另外，吸盘清洗部21设置于支承装载盘20的装载臂23。因此，无需与装载臂23分开设置用于运送吸盘清洗部21的输送机构。因此，能够减小工件输送机构2的占有面积，能够使研磨装置1小型化。

另外，吸盘清洗部21以与装载盘20同时转动的方式设置在与装载盘20共通的装载臂23。因此，能够同时进行吸盘清洗部21的退避以及装载盘20的进入。因此，能够省掉无用的移动，能够缩短输送时间。

另外，本发明不限于上述实施方式，此外，可以在不脱离本发明主旨的范围内进行各种变形实施。

Claims (3)

1.一种工件输送机构，其特征在于，

所述工件输送机构具有机械手、装载盘、装载臂、卸载盘、吸盘机构和吸盘清洗部，

所述装载盘构成为将从所述机械手接收的工件向所述吸盘机构运送，

所述装载臂构成为支承所述装载盘且转动自如，

所述卸载盘构成为从所述吸盘机构接收所述工件并转交给所述机械手，

所述装载盘和所述卸载盘构成为分别独立地转动自如，

所述吸盘清洗部构成为清洗所述吸盘机构，并且构成为设置于所述装载臂并与所述装载盘同时转动。

2.根据权利要求1所述的工件输送机构，其特征在于，在所述装载盘接收所述工件的状态下，所述吸盘清洗部配置在所述装载盘与所述吸盘机构之间。

3.根据权利要求1或2所述的工件输送机构，其特征在于，所述装载盘的转动轴和所述卸载盘的转动轴并排设置在所述装载盘接收所述工件的位置与所述卸载盘转交所述工件的位置之间。

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