JP2004363452A

JP2004363452A - ワークの位置決め装置

Info

Publication number: JP2004363452A
Application number: JP2003162100A
Authority: JP
Inventors: Satohiko Yamada; 覚彦山田
Original assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seimitsu Co Ltd
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】簡易な構造で、迅速に、高精度でワークの位置決めが行えるワークの位置決め装置を提供する。
【解決手段】複数個の受け具１２により、略円盤形状のワークＷの周縁部下面を支持するとともに、複数個の受け具１２、１２同士を接近させることによりワークＷを所定の位置に位置決めするワークの位置決め装置１０。受け具１２は板状部材であり、ワークの外径と略同一の内径の円弧状の土手１４と、ワークの外径より小さい内径の円弧状の内縁１６と、土手の下縁１４Ａより下方に傾斜しながら内縁１６の上縁へつながるテーパ部１８と、を有し、テーパ部１８でワークＷの周縁部下面を支持する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワークの位置決め装置に係り、特に、化学的機械研磨法（ＣＭＰ：ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ）によってウェーハ等を研磨する際のウェーハ等の自動搬送の位置決め等に好適に使用できるワークの位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
化学的機械研磨法等によってウェーハ等のワークを研磨する際に、ワークの品質向上、作業の省力化等の観点より、研磨装置内でロボット等によりワークの自動搬送を行う技術が導入されている。
【０００３】
このようなワークの自動搬送を行う場合、ウェーハ等のワークが収納されているカセットよりワークを１枚づつ取り出し、このワークを研磨装置のワーク保持ヘッドに正確に取り付ける必要がある。
【０００４】
この場合、１台のロボットを使用し、カセットよりワークを１枚づつ取り出して研磨装置のワーク保持ヘッドに正確に取り付ける作業はかなりの困難を伴う。すなわち、カセットにワークが収納しやすいように、カセットの収納スペースはワークのサイズより大きく形成されており、カセットの収納スペースとワークとの間には所定のガタがあるので、ロボットのハンドでワークを精度良く把持することは困難である。
【０００５】
また、カセットに収納されている研磨前のワークは清浄な状態にあるが、研磨後のワークはスラリー等で汚れた状態にあり、これを１台ロボットのハンドを使用してハンドリングすると、ロボットハンドに汚れを付けるとともに、清浄な状態にあるワークをも汚染することとなる。
【０００６】
このような状況に対処すべく、研磨装置の内部にワークの受け渡しステーションが設けられることが多い。この場合、ワークの受け渡しステーションにはワークの位置決め装置が設けられ、ワークが位置決めされた状態でロボットのハンドがこのワークを取りに行く態様となる。
【０００７】
すなわち、第１のロボットのハンドを使用し、カセットよりワークを１枚取り出して、ワークの受け渡しステーションのワークの位置決め装置にこのワークを置く。そして、ワークの位置決め装置でワークが正確に位置決めされた状態で、第２のロボットのハンドを使用し、このワークを研磨装置のワーク保持ヘッドに正確に取り付ける。
【０００８】
図３は、このようなワークの受け渡しステーションに使用される、従来のワークの位置決め装置１の概略図である。同図において、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、（ｂ）において、ワークＷが位置決めされた状態が図示されている。
【０００９】
このワークの位置決め装置１は、円盤状のベース２の周縁部の６箇所に円錐形状の位置決めピン３、３…が立設された構成であり、ロボットのハンドによるワークＷの位置決めが多少不良であっても、この位置決めピン３、３…にガイドされて、ワークＷがベース２の上面に密着するように載置される構造となっている。
【００１０】
図４は、図３と同様な、従来のワークの位置決め装置４の概略図である。同図において、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。なお、（ｂ）において、ワークＷが位置決めされた状態が図示されている。
【００１１】
このワークの位置決め装置４は、ドーナツ状のベース４Ａの周縁部５が土手状に形成され、この周縁部５の内周側にワーク載置部６が設けられており、周縁部５とワーク載置部６とがテーパ部７により連結されている。このワークの位置決め装置４によれば、ロボットのハンドによるワークＷの位置決めが多少不良であっても、このテーパ部７にガイドされて、ワークＷがワーク載置部６の上面に密着するように載置される構造となっている。
【００１２】
また、同様の目的で、コーンと、このコーンに連結された可撓体と、この可撓体へ連結されたチャックとを備える装置（ロードカップ）が提案されている（特許文献１参照。）。
【００１３】
【特許文献１】
特開２００１−１４４０５３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のワークの位置決め装置１、４では以下に述べるような問題点が指摘されている。１）位置決め可能な範囲が小さい。すなわち、ロボットのハンドによるワークＷの位置決め誤差の許容範囲が小さい。具体的には、ワークの位置決め装置１においては、ワークＷの端縁が全ての位置決めピン３、３…の内側面に位置している必要があり、ワークの位置決め装置４においては、ワークＷの端縁がテーパ部７上に載っている必要がある。
【００１５】
２）端縁（エッジ部）がシャープな形状のワークＷは、ワークの位置決め装置１の位置決めピン３、３…や、ワークの位置決め装置４のテーパ部７に引っ掛かりやすく、位置決めに失敗することが多い。
【００１６】
３）ワークの位置決め装置１の場合、オリフラを有するワークに対処すべく、位置決めピン３、３…の間隔を密にしなければならない。４）ワークの位置決め装置１、４では、ロボットのハンドと干渉しやすく、ワークのハンドリングが難しい。
【００１７】
一方、従来よりアライナー等で使用されている位置決め装置は、ピン部材等の偏心等を利用して正確な位置決め精度が得られるものであり（１０〜２０μｍ程度まで位置決め可能）、導入は可能であるが、５）価額が高い、６）位置決めに時間を要する、７）ワークの裏面に接触する、等の問題点もある。
【００１８】
また、特許文献１において提案されている装置（ロードカップ）は、構成が非常に複雑であるという問題点がある。
【００１９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、簡易な構造で、迅速に、高精度でワークの位置決めが行えるワークの位置決め装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、複数個の受け具により、略円盤形状のワークの周縁部下面を支持するとともに、前記複数個の受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めするワークの位置決め装置であって、前記受け具は板状部材であり、ワークの外径と略同一の内径の円弧状の土手と、ワークの外径より小さい内径の円弧状の内縁と、前記土手の下縁より下方に傾斜しながら前記内縁の上縁へつながるテーパ部と、を有し、前記テーパ部でワークの周縁部下面を支持することを特徴とするワークの位置決め装置を提供する。
【００２１】
本発明によれば、板状部材である受け具は、円弧状の土手と、円弧状の内縁と、土手と内縁とを繋ぐテーパ部とを有しており、テーパ部でワークの周縁部下面を支持しながら、受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めできる。これにより、簡易な構造で、迅速に、高精度でワークの位置決めが行える。
【００２２】
本発明において、前記複数個の受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めした際に、前記受け具同士の間にロボットハンドが挿入可能な間隙が形成されていることが好ましい。このような間隙が形成されていれば、ロボットによるワークのハンドリングが容易となるからである。
【００２３】
また、本発明において、前記受け具が同一形状の２個又は４個であることが好ましい。受け具は複数であればよいが、このように同一形状の受け具が２個又は４個備わっている構成であれば、本発明の効果がより発揮できるからである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るワークの位置決め装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２５】
図１及び図２は、ワークの位置決め装置１０の要部の構成を示す概念図である。このうち、図１は、位置決めがなされる前のワークの位置決め装置１０の状態を示しており、図２は、位置決めがなされた後のワークの位置決め装置１０の状態を示している。図１において、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、（ｂ）において、ワークＷが位置決めされた状態が図示されている。同様に、図２において、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。なお、（ｂ）において、ワークＷが位置決めされた状態が図示されている。
【００２６】
図１及び図２に示されるように、ワークの位置決め装置１０は、２個の同一形状の受け具１２、１２を有している。この受け具１２は板状部材であり、ワークＷの外径と略同一の内径の円弧状の土手１４と、ワークＷの外径より小さい内径の円弧状の内縁１６と、土手１４の下縁１４Ａより下方に傾斜しながら内縁１６の上縁へつながるテーパ部１８とを有している。そして、テーパ部１８でワークＷの周縁部下面を支持する構造となっている。
【００２７】
ワークの位置決め装置１０において、受け具１２、１２は、それぞれ図示しない直動装置上に固定されており、この直動装置により図１及び図２の左右方向に移動可能となっている。直動装置による左右方向の移動エンドはストッパで規定される構成が採られる。
【００２８】
すなわち、図１は、既述のように、位置決めがなされる前のワークの位置決め装置１０の状態を示しており、受け具１２、１２同士の間隔が最も大きくなった状態で、直動装置による左右方向の移動エンドとなっている状態である。同様に、図２は、既述のように、位置決めがなされた後のワークの位置決め装置１０の状態を示しており、受け具１２、１２同士の間隔が最も小さくなった状態で、直動装置による左右方向の移動エンドとなっている状態である。
【００２９】
受け具１２における土手１４の内径は、ワークＷの外径と同一であるか、これより若干大きいことが望ましい。このような内径とすることにより、ワークＷの位置決めが良好に行える。
【００３０】
また、土手１４の内周形状を円弧状ではなく、図１及び図２に示される土手１４の上下端部近傍の曲率半径を中央部の曲率半径より大きくした曲面形状とすることもできる。このようにすれば、ロボットのハンドによるワークＷの位置決め誤差の、図１及び図２における上下方向の許容範囲を大きくできる。
【００３１】
土手１４の内周側の段差量に特に制限はなく、適宜の値を採用できる。また、土手１４の内周側の段差形状を垂直ではなく、図４に示されるテーパ部７のような断面形状とすることもできる。このようにすれば、ロボットのハンドによるワークＷの位置決め誤差の許容範囲を更に大きくできる。
【００３２】
受け具１２における内縁１６の内径は、ワークＷの外径より小さければ特に制限はない。但し、内縁１６の内径とワークＷの外径との差が過少であると適切な幅のテーパ部１８が形成できない。なお、内縁１６の形状を円弧以外の形状とすることもできる。たとえば、テーパ部１８の内周側１８Ａを直線状の端縁とすることもできる。このような構成であっても、同様な機能が発揮できるからである。なお、このような状態は、「ワークの外径より小さい内径の円弧状の内縁」が実質的に存在しないことになるが、均等な発明思想の範囲にあると言える。
【００３３】
テーパ部１８の傾斜角度には特に制限はなく、適宜の値を採用できる。但し、テーパ部１８の傾斜角度が過大であると、ワークＷの端縁（エッジ部）がテーパ部１８に引っ掛かりやすく、一方、テーパ部１８の傾斜角度が過少であると、ワークＷの端縁（エッジ部）近傍の下面に擦り傷を生じやすく、いずれも好ましくない。
【００３４】
受け具１２の材質としては、ワークＷを汚染せず、ワークＷに傷を発生させず、ワークＷとの摩擦係数が所定の値以下となるものであれば特に制限はない。このような材質としては、各種の樹脂材が使用でき、たとえば、ＰＥＴ、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ、ポリイミド（商品名：ベスペル）等が使用できる
直動装置としては、公知の各種のものが使用でき、たとえば、各種シリンダー部材、リニアモータ、ボールねじとステッピングモータとを組み合わせた直動装置等が使用できる。
【００３５】
なお、上記の構成は直動装置を２台使用し、受け具１２、１２をそれぞれ駆動しているが、一方の受け具１２を固定し、他方の受け具１２のみ直動装置により駆動する構成も採用できる。
【００３６】
次に、ワークの位置決め装置１０の作用について説明する。図１に示されるような、位置決めがなされる前のワークの位置決め装置１０の状態において、ロボットのハンドで把持したワークＷがテーパ部１８で周縁部下面を支持するように載置される。図示のように、ワークＷが土手１４と干渉しないように載置すればよいので、ロボットのハンドによるワークＷの位置決め誤差の許容範囲が大きい。特に左右方向の位置決め誤差の許容範囲は大きい。
【００３７】
なお、図２に示されるように、受け具１２、１２同士を接近させることによりワークＷを所定の位置に位置決めした際に、受け具１２、１２同士の間、より具体的にはテーパ部１８の内周側１８Ａ、１８Ａ同士の間にロボットハンドが挿入可能な間隙が形成されているので、ロボットのハンドによるワークＷのハンドリングが容易となる。
【００３８】
ワークＷがテーパ部１８で周縁部下面を支持するように載置された状態が位置センサ等（図示略）により確認された後、直動装置を作動させて、図２に示されるように、受け具１２、１２同士を接近させることによりワークＷを所定の位置に位置決めできる。
【００３９】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、以下に列挙するような効果が得られる。１）ワークＷの端縁（エッジ部）のみに接触しながら、ワークＷの位置決めができる。２）従来の機械式のワークの位置決め装置に比べて短時間でワークＷの位置決めができる。３）ワークＷをセットした際のオリフラ部の位置に拘らずワークＷの位置決めができる。４）構成が単純であり、安価に製造できる。５）ワークＷの位置決め誤差の許容範囲が大きい。
【００４０】
以上、本発明に係るワークの位置決め装置の実施形態の例について説明したが、本発明は上記実施形態の例に限定されるものではなく、各種の態様が採り得る。
【００４１】
たとえば、実施形態の例では、同一形状の受け具１２を２個使用する構成としたが、同一形状の受け具を４個使用する構成も採用できる。この場合、個々の受け具は、半径方向の放射状の動きをする構成となる。この、受け具を４個使用する構成の場合、直動装置の台数が増えるが、ワークＷの位置決め誤差の許容範囲が、Ｘ方向、Ｙ方向ともに大きくなるというメリットが得られる。
【００４２】
また、実施形態の例では、受け具１２を直動装置により移動させる構成としたが、受け具１２、１２同士を円弧状の運動により接近させる構成であってもよい。このような構成であっても、本実施形態の例と同様な効果が得られるからである。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、板状部材である受け具は、円弧状の土手と、円弧状の内縁と、土手と内縁とを繋ぐテーパ部とを有しており、テーパ部でワークの周縁部下面を支持しながら、受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めできる。これにより、簡易な構造で、迅速に、高精度でワークの位置決めが行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】ワークの位置決め装置の要部の構成を示す概念図
【図２】ワークの位置決め装置の要部の構成を示す概念図
【図３】従来のワークの位置決め装置の構成を示す概念図
【図４】従来のワークの位置決め装置の構成を示す概念図
【符号の説明】
１０…ワークの位置決め装置、１２…受け具、１４…土手、１６…内縁、１８…テーパ部、Ｗ…ワーク

Claims

複数個の受け具により、略円盤形状のワークの周縁部下面を支持するとともに、前記複数個の受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めするワークの位置決め装置であって、
前記受け具は板状部材であり、ワークの外径と略同一の内径の円弧状の土手と、ワークの外径より小さい内径の円弧状の内縁と、前記土手の下縁より下方に傾斜しながら前記内縁の上縁へつながるテーパ部と、を有し、
前記テーパ部でワークの周縁部下面を支持することを特徴とするワークの位置決め装置。
前記複数個の受け具同士を接近させることによりワークを所定の位置に位置決めした際に、前記受け具同士の間にロボットハンドが挿入可能な間隙が形成されている請求項１に記載のワークの位置決め装置。
前記受け具が同一形状の２個又は４個である請求項１又は２に記載のワークの位置決め装置。