JP2009115663A - 搬送装置、ハンドラおよび試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着により被搬送物を保持する搬送装置。
【解決手段】被搬送物を吸着して保持しつつ搬送する吸着ヘッドと、吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部と、被搬送物を吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部とを備える。警告部は、被搬送物を吸着していない吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも低い場合にも警告してもよい。また、警告部は、被搬送物を吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力と、被搬送物を吸着していない吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力との差分が閾値よりも小さい場合に警告してもよい。
【選択図】図４

Description

本発明は搬送装置、ハンドラおよび試験装置に関する。より詳細には、負圧により被搬送物を吸着して保持しつつ搬送する搬送装置およびハンドラと、当該ハンドラを備えた試験装置に関する。

被搬送物を吸着することにより保持して搬送する搬送装置がある。この種の搬送装置は、例えば、半導体試験装置における被試験デバイスのように小さな被搬送物を搬送する場合、紙、フィルム等のように個体の分離が求められる被搬送物を搬送する場合等に好適に用いられる。

被搬送物を吸着する構造の搬送装置は、稼働時間の経過と共に吸引力が漸減する場合がある。搬送中の被搬送物が落下すると、落下物の除去、搬送装置の清掃、点検および補修等のためにラインを停止しなければならない等、落下した被搬送物を失うこと以上の損害が生じる。

下記の特許文献１には、部品搬送装置において、負圧導入通路に光センサを設けて吸着不良を検出することが記載される。また、下記の特許文献２には、部品保持装置の負圧系に伸縮性を有する部材を設けることにより、負圧系の気密性を維持することが記載される。更に、下記の特許文献３には、部品装着ユニットの負圧通路に圧力スイッチを設けて負圧の低下を検出することが記載される。
特開２０００−０７９５８８号公報 特開２００１−２６００６５号公報 特開２００３−０９２４９３号公報

しかしながら、特許文献２に記載された発明は、吸着不良が発生する時期を遅らす効果はあるものの、根絶することができるわけではない。また、特許文献１および特許文献３に記載の発明は、吸着不良が発生したことを検出するものであり、吸着不良の発生そのものを防止することはできない。

そこで、上記課題を解決すべく、本発明の第１の形態として、被搬送物を吸着して保持しつつ搬送する吸着ヘッドと、吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部と、被搬送物を吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部とを備える搬送装置が提供される。

上記搬送装置において、警告部は、被搬送物を吸着していない吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも低い場合にも警告してもよい。

また、上記搬送装置において、警告部は、被搬送物を吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力と、被搬送物を吸着していない吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力との差分が閾値よりも小さい場合に警告してもよい。

更に、上記搬送装置において、警告部が警告した場合、搬送装置は動作を停止してもよい。

また更に、上記搬送装置において、警告部は、圧力検知部が検知した圧力の履歴を記憶する圧力記憶部を有し、圧力記憶部に記憶された圧力の履歴を読み出して、当該履歴に基づいて当該圧力が閾値に到達する時期を予測して、当該時期を警告してもよい。

また、本発明の第２の形態として、被搬送物を吸着して保持する吸着ヘッドと、吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部と、被搬送物を吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部とを備え、吸着ヘッドが保持する被搬送物を搬送するハンドラが提供される。

更に、本発明の第３の形態として、被試験デバイスを吸着して保持する吸着ヘッド、吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部、および、被試験デバイスを吸着している吸着ヘッドについて圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部を有して、吸着ヘッドが保持する被試験デバイスを搬送するハンドラと、ハンドラにより搬入された被試験デバイスに対して電気的に接続を形成して当該被試験デバイスの試験を実行するテストヘッドとを備える試験装置が提供される。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションも発明となり得る。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明する。ただし、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、半導体試験装置１０の全体構造を示す図である。同図に示すように、半導体試験装置１０は、ハンドラ２０、テストヘッド１１０、ケーブル１２０およびメイン装置１３０を備える。

テストヘッド１１０は、被試験デバイス１１４に対する一時的な電気的接続を形成するデバイスソケット１１２と、個別の試験を実行する場合に用いられるハードウェアおよびソフトウェアとを有する。メイン装置１３０は、ケーブル１２０を介して信号を遣り取りすることによりテストヘッド１１０およびハンドラ２０の動作を総合的に制御する。

ハンドラ２０は、吸着ヘッド２３０含む搬送装置３０を備える。吸着ヘッド２３０は、ハンドラ２０の内部で、案内レール２３２（図２参照）に沿って移動する。また、ハンドラ２０は、デバイスソケット１１２の近傍に配置されて、被試験デバイス１１４をデバイスソケット１１２にロードまたはアンロードするローダ／アンローダ２６０を備える。

図２は、ハンドラ２０の構造を模式的に示す平面図である。同図に示すように、ハンドラ２０の内部は、格納部２４０とテストチャンバ２５０とに大別される。テストチャンバ２５０の内部には、テストヘッド１１０のデバイスソケット１１２が配置される。

ハンドラ２０において、格納部２４０およびテストチャンバ２５０には、それぞれに吸着ヘッド２３０を含む搬送装置３０が配置される。吸着ヘッド２３０の各々は、案内レール２３２に沿って移動する。また、ローダ／アンローダ２６０がテストチャンバ２５０に隣接して配置される。

格納部２４０は、試験に供される大量の被試験デバイス１１４を、カスタマトレイ２２０に収容された状態で格納する。また、カスタマトレイ２２０には、試験後に評価結果に応じて分類された被試験デバイス１１４を格納するものも含まれる。

上記のようなレイアウトを有するハンドラ２０において、吸着ヘッド２３０は、カスタマトレイ２２０上の被試験デバイス１１４のひとつを吸着して保持する。更に、吸着ヘッド２３０は案内レール２３２に沿って移動することにより被試験デバイス１１４を搬送して、ローダ／アンローダ２６０に受け渡す。ローダ／アンローダ２６０は、被試験デバイス１１４をテストチャンバ２５０内のデバイスソケット１１２に実装する。テストヘッド１１０は、デバイスソケット１１２に実装された被試験デバイス１１４に対してテストを実行する。

テストが終了すると、ローダ／アンローダ２６０は、デバイスソケット１１２から被試験デバイス１１４を取り出し、再び吸着ヘッド２３０に受け渡す。吸着ヘッド２３０は、案内レール２３２に沿って再び格納部２４０に戻る。格納部２４０において、テスト後の被試験デバイス１１４は、テストの評価結果により異なるカスタマトレイ２２０に収容される。以下、同様の操作を繰り返すことにより、全ての被試験デバイス１１４に対してテストが実行されると、半導体試験装置１０による試験が終了する。

図３は、吸着ヘッド２３０を含む搬送装置３０の内部構造を模式的に示す図である。同図に示すように、吸着ヘッド２３０は、被搬送物である被試験デバイス１１４の上面に当接する弾性リング２３４を下端に有する。また、吸着ヘッド２３０の内部は、開閉バルブ３５０を介して負圧源３６０に結合される。開閉バルブ３５０は、制御部３３０の制御の下に開閉する。

更に、吸着ヘッド２３０の内部は、圧力検知部３４０にも結合される。これにより、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着しているか否かによらず、吸着ヘッド２３０の内部の負圧を検知できる。圧力検知部３４０は、検知した負圧の圧力値を制御部３３０に参照させる。制御部３３０は、参照した圧力値を記憶する圧力記憶部３２０と、ユーザに対して警告を発生する警告部３１０とを備える。警告部３１０は、ユーザに向かって発生した音、警告ランプの発光、汎用ディスプレイへの文字、画像の表示等を警告として生じる。

上記のような搬送装置３０において、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４に当接した場合、弾性リング２３４が被試験デバイス１１４の表面に密着して、吸着ヘッド２３０の内部を外部から気密に遮断する。このとき、開閉バルブ３５０が開いていれば、吸着ヘッド２３０の内部は負圧源３６０に連通する。従って、被試験デバイス１１４は負圧により吸着ヘッド２３０に吸着されて保持される。

換言すれば、被試験デバイス１１４が吸着ヘッド２３０に吸着されている場合、吸着ヘッド２３０の内部圧力は、負圧源３６０の発生する負圧と等しくなる。しかしながら、何らかの理由で吸着ヘッド２３０内部の圧力値が高くなり、被試験デバイス１１４の重量を支持できる限界値に達すると、被試験デバイス１１４は吸着ヘッド２３０から脱落する。

なお、吸着ヘッド２３０内の圧力が高くなるのは、弾性リング２３４の劣化により気密封止が破れた場合、負圧源３６０へ連通する配管が詰まった場合等が挙げられる。制御部３３０は、圧力検知部３４０が検知した圧力値を参照して、所与の閾値と比較する。その結果、圧力値が閾値を越えた場合に、警告部３１０に警告を発生させる。なお、警告部３１０、圧力記憶部３２０、制御部３３０および圧力検知部３４０の少なくとも一部は、半導体試験装置１０を総合的に制御するメイン装置１３０にソフトウェアとして実装することもできる。

図４は、上記のような制御部３３０の振る舞いを説明するグラフである。同図に示すように、吸着ヘッド２３０は、タイミングＨに被試験デバイス１１４を吸着して保持し、保持した被試験デバイス１１４を搬送した後に搬送先で開放する動作を繰り返す。吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を保持している期間内に圧力検知部３４０が検知する圧力値は、図中に丸印により示すように、負圧源３６０の発生する負圧に近い値となる。

ただし、吸着ヘッド２３０の稼働時間の蓄積と共に、検知される圧力値は徐々に上昇する。このような圧力値の上昇は、負圧源３６０における負圧の消耗、弾性リング２３２を含む負圧経路の経時劣化、塵芥等による負圧経路の性能低下等、様々な原因に拠る。

図４に示すように、搬送装置３０において、制御部３３０は、外部から設定された閾値１を保持する。閾値１は、負圧源３６０の発生する負圧と、吸着ヘッド２３０が重量に打ち勝って被搬送物である被試験デバイス１１４を支持し得る限界値との間に設定される。

制御部３３０は、吸着ヘッド２３０がタイミングＨに被試験デバイス１１４を吸着してからそれを保持している期間に、圧力検知部３４０から獲得した圧力値を閾値１と比較する。更に、圧力値が閾値１よりも高くなった場合に警告部３１０に警告を発生させる。

なお、図中に示すタイミングＢのように、上昇した圧力値が被試験デバイス１１４を支持する限界値に達した場合、吸着ヘッド２３０は被試験デバイス１１４を保持できなくなる。しかしながら、限界値よりも低い閾値１に基づいて警告を発生することにより、吸着不良に起因する被試験デバイス１１４の脱落等を未然に防止して、半導体試験装置１０を効率よく稼働させることができる。更に、圧力検知部３４０が検出した圧力値が限界値に非常に近い場合に、制御部３３０が、ハンドラ２０の動作を停止させるようにしてもよい。

また、例えば弾性リング２３４は、吸着ヘッド２３０の稼働時間が長くなるにつれて劣化する。このため、弾性リング２３４および被試験デバイス１１４の間で生じる漏洩により、検知される圧力値は徐々に上昇して大気圧に近づいていく。

そこで、制御部３３０は、まず、圧力検知部３４０が検知した圧力値の履歴を圧力記憶部３２０に格納する。また、制御部３３０は、一定数以上の圧力値が蓄積された時点で当該履歴を読み出して、読み出した蓄積圧力値を線形予測法、最近二点法、最小自乗法等で処理して、圧力値が閾値１を越えるタイミングＡを予測することができる。これにより、圧力値が閾値１を越えるタイミングＡよりも早い時期に、警告に先立つ予告を警告部３１０に発生させることができる。

なお、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着している期間は、ハンドラ２０の動作シーケンスから推定できる。また、ハンドラ２０が内部動作を監視するモニタあるいはセンサを備えている場合は、稼働中の吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を保持しているか否かを実時間で確認できる。

図５は、吸着装置３０の他の動作を説明するグラフである。同図に示すように、吸着ヘッド２３０は、一旦保持した被試験デバイス１１４をタイミングＲに開放した後、次の被試験デバイス１１４を吸着するまでの期間にわたって内部と大気とが連通する。この期間に圧力検知部３４０が検知する圧力値は、図中に四角印により示すように大気圧に近い圧力となる。

これに対して、制御部３３０は、外部から設定された閾値２を保持する。閾値２は、大気圧よりも低く、更に、正常な吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着していない場合に圧力検知部３４０が検知する圧力値よりも低い。ただし、閾値２は、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着できる限界の圧力値である限界値よりも高い。

例えば、吸着ヘッド２３０の稼働時間が長くなると、吸着ヘッド２３０の内部に蓄積された塵芥等により内部の流速が低下して、圧力検知部３４０が検知する圧力値が徐々に低下する。制御部３３０は、例えばタイミングＣに圧力検知部３４０を参照して獲得した圧力値と閾値２とを比較して圧力値が閾値２よりも低下した場合に、警告部３１０に警告を発生させる。これにより、異常な状態の吸着ヘッド２３０を稼働させてハンドラ２０全体に障害が発生することも未然に防止できる。

なお、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着していない期間は、ハンドラ２０の動作シーケンスから推定できる。ハンドラ２０が内部動作を監視するモニタあるいはセンサを備えている場合は、稼働中の吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を保持していないことを実時間で確認できる。

また、上記の一連の説明においては、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着している場合と、吸着ヘッド２３０が被試験デバイス１１４を吸着していない場合とに分けて例示したが、両者を包括して警告を発生させることもできる。例えば、警告部３１０は、被試験デバイス１１４を吸着している吸着ヘッド２３０について圧力検知部３４０が検知した圧力値と、被試験デバイス１１４を吸着していない吸着ヘッド２３０について圧力検知部３４０が検知した圧力との差分に対して閾値を設定し、差分が当該閾値よりも小さくなったことが検知された場合に、制御部３３０が警告部３１０に警告を発生させることもできる。

このように、上記ハンドラ２０は、アナログ的な手作業で調整することなく、デジタル処理で閾値を取り扱うことができるので、アルゴリズムに従って閾値を自動調整することができる。また、例えば、吸着不良が発生した時の閾値を記録しておいて参照することにより、吸着不良が発生する前の段階に閾値を設定させることもできる。従って、ハンドラ２０におけるジャムの発生要因を事前に取り除くことができ、試験工程のスループット向上させることができる。

上記のような搬送装置は、半導体試験装置１０のハンドラに限らず、平坦な表面を有して比較的軽量な被搬送物を搬送する場合に広く使用できる。具体的には、包装材、印刷媒体、糖衣錠等の搬送装置、包装装置、実装装置等において使用できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。また、その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

半導体試験装置１０の構造を模式的に示す図である。 ハンドラ２０の構造を模式的に示す平面図である。 搬送装置３０の構造を模式的に示す図である。 搬送装置３０の動作を説明するグラフである。 搬送装置３０の他の動作を説明するグラフである。

符号の説明

１０ 半導体試験装置、２０ ハンドラ、３０ 搬送装置、１１０ テストヘッド、１１２ デバイスソケット、１１４ 被試験デバイス、１２０ ケーブル、１３０ メイン装置、２１０ 回収トレイ、２２０ カスタマトレイ、２３０ 吸着ヘッド、２３２ 案内レール、２３４ 弾性リング、２４０ 格納部、２５０ テストチャンバ、２６０ ローダ／アンローダ、３１０ 警告部、３２０ 圧力記憶部、３３０ 制御部、３４０ 圧力検知部、３５０ 開閉バルブ、３６０ 負圧源

Claims (7)

1. 被搬送物を吸着して保持する吸着ヘッドと、
   前記吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部と、
   前記被搬送物を吸着している前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部と
   を備え、前記吸着ヘッドが保持する被搬送物を搬送する搬送装置。
2. 前記警告部は、前記被搬送物を吸着していない前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも低い場合にも警告する請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記警告部は、前記被搬送物を吸着している前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力と、前記被搬送物を吸着していない前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力との差分が閾値よりも小さい場合に警告する請求項１に記載の搬送装置。
4. 前記警告部が警告した場合、前記搬送装置は動作を停止する請求項１に記載の搬送装置。
5. 前記警告部は、前記圧力検知部が検知した圧力の履歴を記憶する圧力記憶部を有し、前記圧力記憶部に記憶された前記圧力の履歴を読み出して、当該履歴に基づいて当該圧力が閾値に到達する時期を予測して、当該時期を警告する請求項１に記載の搬送装置。
6. 被試験デバイスを吸着して保持する吸着ヘッドと、
   前記吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部と、
   前記被試験デバイスを吸着している前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部と
   を備え、前記吸着ヘッドが保持する前記被試験デバイスを搬送するハンドラ。
7. 被試験デバイスを吸着して保持する吸着ヘッド、前記吸着ヘッドの内部の圧力を検知する圧力検知部、および、前記被試験デバイスを吸着している前記吸着ヘッドについて前記圧力検知部が検知した圧力が閾値よりも高い場合に警告する警告部を有して、前記吸着ヘッドが保持する前記被試験デバイスを搬送するハンドラと、
   前記ハンドラにより搬入された前記被試験デバイスに対して電気的に接続を形成して当該被試験デバイスの試験を実行するテストヘッドと
   を備える試験装置。

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