JP2015013353A - Workpiece release device and release method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワークキャリアのキャリアホール内のワークを下定盤から剥離させるワーク剥離装置およびこのワーク剥離装置を用いる剥離方法に関する。 The present invention relates to a workpiece peeling device for peeling a workpiece in a carrier hole of a workpiece carrier from a lower surface plate, and a peeling method using the workpiece peeling device.
両面研磨装置(ラップおよびポリッシュを含む)において、両面研磨装置への未加工のワークの装填作業および加工後のワークの回収作業を其々自動化して、品質の安定化や省力化による加工コストの低減を図る動きが活発になっている。 Double-side polishing equipment (including lapping and polishing) automates the loading work of unprocessed workpieces into the double-side polishing equipment and the work collection work after processing, thereby reducing the processing cost by stabilizing the quality and saving labor. There is an active movement for reduction.
しかしながら、自動化を妨げる各種の問題が存在する。例えば、ワークは、半導体ウェハ、ガラスディスク、水晶ウェハなどの材質的に非常に脆い材料の薄物ワークであることが多く、このような薄物ワークへのハンドリング時に作用する負荷によりワークの破損等を生じやすいという問題がある。ワークの把持(あるいは吸着)や研磨装置との取合いにおいて、周辺装置との接触がある場合は、特にワークへの負荷を低減する必要がある。 However, there are various problems that hinder automation. For example, the workpiece is often a thin workpiece made of a material that is very brittle, such as a semiconductor wafer, a glass disk, or a quartz wafer, and the load acting upon handling such a thin workpiece causes damage to the workpiece. There is a problem that it is easy. When the workpiece is gripped (or attracted) or in contact with the polishing apparatus, if there is contact with a peripheral device, it is necessary to reduce the load on the workpiece.
そして、自動化工程では、研磨加工後のワークの貼り付きの問題がある。薄物ワークは研磨加工終了後、両面研磨装置の上下の定盤面に貼り付きやすく、上定盤が上昇する時に上定盤にワークが貼り付いてしまうと、その後の工程へ進めることが不可能となり、加工が中断される。さらに貼り付いた薄物ワークを剥がす手間を生じる。最悪の場合は貼り付いたワークが途中で落下して下定盤上で破損するなど、加工工程に大きな支障を来すことがある。そこで、上下定盤への貼り付きの問題を解決するため、多数の対策が提案されている。 In the automation process, there is a problem of sticking of the workpiece after polishing. Thin workpieces tend to stick to the upper and lower surface plates of the double-side polishing machine after the polishing process is completed, and if the workpiece sticks to the upper surface plate when the upper surface plate rises, it becomes impossible to proceed to the subsequent process. , Processing is interrupted. Further, it takes time and effort to peel off the attached thin workpiece. In the worst case, the stuck workpiece may fall on the way and break on the lower surface plate, which may cause a major hindrance to the machining process. Therefore, many measures have been proposed to solve the problem of sticking to the upper and lower surface plates.
例えば、特許文献1(特開平2−301136号公報、発明の名称「ウェハの取出し方法」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、下定盤表面に網目状の溝を設け、その溝内に線状あるいは板状のウェハ取り出し治具を置いておき、加工終了後に当該取り出し治具を溝内から引き上げることによりウェハを同時に下定盤面から剥す方法である。この先行技術によれば、研磨加工後に下定盤上に貼り付いたウェハを確実に剥すことができる。 For example, what is disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-301136, title of invention “Wafer Extraction Method”) is known. In this prior art, a mesh-like groove is provided on the surface of the lower surface plate, a linear or plate-shaped wafer takeout jig is placed in the groove, and the wafer is pulled out of the groove after the processing is finished. Is simultaneously peeled from the surface of the lower surface plate. According to this prior art, the wafer adhered on the lower surface plate after polishing can be reliably peeled off.
しかしながら、取り出し治具とウェハが少なくとも線状に接触するため、その接触部でウェハを傷付ける懸念があり、特に貼り付き力が大きな場合には接触部で大きな負荷が作用するのでその部分で割れ・欠け等が発生するおそれが増大する。 However, since the take-out jig and the wafer are at least linearly contacted, there is a concern of damaging the wafer at the contact portion, and particularly when the sticking force is large, a large load acts on the contact portion, so cracking / There is an increased risk of chipping and the like.
さらに、下定盤の周りに取り出し治具を固定し全体が昇降する装置を配置することになるが、研磨液等が飛散する環境でこのような大きな稼働装置を設備化することは大きな設備費用が必要となるだけでなく、保守・点検にも多くの労力が必要となり、設備する側の負担が非常に大きくなる。 In addition, a device that lifts and lowers the entire jig is fixed around the lower surface plate, but it is a big equipment cost to install such a large operating device in an environment where the polishing liquid etc. is scattered. Not only is it necessary, but also a lot of labor is required for maintenance and inspection, and the burden on the equipment side becomes very large.
また、特許文献2(特開昭61−203269号公報、発明の名称「ラッピングおよびポリッシング盤における製品付着防止装置」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、定盤全面に渡って分布しつつ開口するような、空気又は液体吹き出し口を設け、加工終了後にこれらの吹き出し口から空気又は液体を吹き出して製品の付着を解除して、取出しを容易とする。この先行技術によれば、製品の取り出し時に製品を傷付けることがなくなり、自動化装置においても製品の取り出しミスがなくなる。 Moreover, what was disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 61-203269, title of invention “Product Adhering Prevention Device in Wrapping and Polishing Machine”) is known. This prior art is provided with air or liquid outlets that open while being distributed over the entire surface of the platen. To make it easier. According to this prior art, the product is not damaged when the product is taken out, and there is no mistake in taking out the product even in the automated apparatus.
しかしながら、下定盤全面に渡り通孔を介して開口部を設ける構造は、加工に掛るコストが非常に大きくなると同時に、膨大な長さとなる通孔の経路が閉塞しないように間欠的に開口部から空気又は液体を吹き出す必要があるので、運用管理上も非常に煩雑となる。
また、ラップ工程における下定盤は摩耗による減肉があるので消耗品であり、製作費として毎回割高となってしまう。
However, the structure in which the opening is provided on the entire surface of the lower surface plate through the through hole, the cost for processing becomes very large, and at the same time, the passage of the through hole having a huge length is intermittently removed from the opening. Since air or liquid needs to be blown out, the operation management is very complicated.
In addition, the lower surface plate in the lapping process is a consumable part because it is thinned by wear, and the production cost is high each time.
また、この特許文献2の第7図に示すように、上定盤に同様の措置を施すことは比較的容易である。これは、上定盤の上部が中央部付近の吊り下げ構造物以外は空いており、各通孔への空気または液体を供給する装置を設置しやすいこと、また、液体等を供給する場合には、共通の液体容器などから重力式に落下させて複数のホースへ分配することが容易に実現できることなどに起因する。 Further, as shown in FIG. 7 of Patent Document 2, it is relatively easy to apply the same measures to the upper surface plate. This is because the upper surface of the upper surface plate is empty except for the suspended structure near the center, and it is easy to install a device that supplies air or liquid to each through-hole. This is due to the fact that it is possible to easily realize gravity drop from a common liquid container or the like and distribution to a plurality of hoses.
しかしながら、下定盤ではキャリアを自公転させるためのインターナルギアおよびサンギアを駆動・伝達する装置や下定盤の剛性を確保しつつ駆動・支持するための構造体等を配置しているため、上定盤と同様の構造を採ることは不可能であり、また、液体の重力落下を利用することができず、設計上あるいは保守上の制約が著しく大きいことから、実現は容易ではない。 However, the lower surface plate is equipped with a device for driving and transmitting the internal gear and sun gear for rotating and revolving the carrier, and a structure for driving and supporting the lower surface plate while ensuring the rigidity of the lower surface plate. It is impossible to adopt the same structure as that of the above, and since the gravity drop of the liquid cannot be used and the restrictions on design and maintenance are extremely large, the realization is not easy.
また、特許文献3(特開平11−320388号公報、発明の名称「平面研磨装置及びワークの取出方法」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、加工後のワークの一端部を持ち上げて定盤から剥離させたあと、ワーク全体を持ち上げて下定盤上から取り出す方法が開示されている。本発明によれば、ワークと定盤間の界面にある液体の表面張力によって定盤に貼り付いているワークを無理なく剥離させることができる。 Further, what is disclosed in Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-320388, title of invention “planar polishing apparatus and work removal method”) is known. This prior art discloses a method in which one end of a workpiece after machining is lifted and separated from the surface plate, and then the entire workpiece is lifted and taken out from the lower surface plate. ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the workpiece | work stuck on the surface plate can be peeled without difficulty by the surface tension of the liquid in the interface between a workpiece | work and a surface plate.
一般に、人手により吸着具を使ってワークを剥離させる場合、ワークを水平のまま持ち上げることはなく、経験的にワークの端部から持ち上げて徐々に全体を持ち上げて剥離させる方法が採られている。このような方法は自動化システムでも同様に有効であり、経験的にこのような方法が採られてきた。貼り付き界面に液層を形成して、液層の厚さを大きくすることは非常に有効である。また、端部から剥すのは液層の流動を促して、貼り付き界面の液層の厚さを大きくすることに寄与し、これも非常に有効な方法となる。 In general, when a workpiece is peeled manually using an adsorbing tool, the workpiece is not lifted in a horizontal state, but is empirically lifted from the end portion of the workpiece and gradually lifted up and peeled off. Such a method is equally effective in an automated system, and such a method has been empirically adopted. It is very effective to increase the thickness of the liquid layer by forming a liquid layer at the sticking interface. Further, peeling from the end portion promotes the flow of the liquid layer and contributes to increasing the thickness of the liquid layer at the sticking interface, which is also a very effective method.
しかしながら、この先行技術は、ワーク厚みが十分大きく、材質的に強靭であり、あるいは端部形状が面取り加工あるいは丸み加工されている場合、さらに、ワークの接触面積が比較的小さく貼り付き力が小さい場合、にのみ適用可能であり、これらの条件から外れる場合にはワーク端部に傷付きや欠損が生じるおそれが大きくなる。本発明は、適用範囲が一般的に限定されるものである。 However, in this prior art, when the workpiece thickness is sufficiently large and the material is strong, or the end shape is chamfered or rounded, the contact area of the workpiece is relatively small and the sticking force is small. In this case, it can be applied only to the case, and when these conditions are not satisfied, there is a high possibility that the workpiece end will be damaged or broken. The scope of the present invention is generally limited.
また、ワークの剥離を促進するために流体噴射を利用するという先行技術も存在する。 例えば、特許文献4(特開昭63−164236号公報、発明の名称「板状物保持装置」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、被吸着面と反対側面の外周縁に向けて流体を吹き付けることにより、ウェハ等板状体を吸着面から剥離させる構造及び方法が開示されている。本方式によれば、ウェハと吸着面の界面に流体を供給してウェハを浮かすことができるので、上部からの吸着が容易となる。 There is also a prior art that uses fluid ejection to promote workpiece peeling. For example, what is disclosed in Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 63-164236, name of invention “plate-shaped object holding device”) is known. This prior art discloses a structure and method for peeling a plate-like body such as a wafer from an adsorption surface by spraying a fluid toward the outer peripheral edge of the side surface opposite to the adsorption surface. According to this method, since the wafer can be floated by supplying a fluid to the interface between the wafer and the suction surface, the suction from the top is facilitated.
しかしながら、ウェハ等の端面形状が提示のように丸みあるいは面取りされたものでないと、流体がウェハ下側に入ることは難しく、流体としてエアを供給する場合にはウェハが浮上して揺動する懸念があり、周辺構造部と接触して損傷するおそれがある。 However, if the end face shape of the wafer or the like is not rounded or chamfered as shown, it is difficult for the fluid to enter the lower side of the wafer, and when supplying air as the fluid, the wafer may float and swing. There is a risk of damage due to contact with the surrounding structure.
つまり、ウェハ等の吸着面へ流体を侵入させて浮上させる現象は不安定要素が大きく、ウェハの端面形状や吸着している面積あるいはウェハの固定方法などによって大きく挙動が変動することになる。また、供給する流体の周縁部への当て方(方向、流量、圧力など)も個々に最適条件を見出さなければならない。 In other words, the phenomenon that the fluid enters the suction surface of the wafer or the like and floats is largely unstable, and the behavior greatly varies depending on the shape of the end face of the wafer, the surface of the suction surface, or the fixing method of the wafer. In addition, the optimum condition must be found individually for the way of applying the fluid to the peripheral edge (direction, flow rate, pressure, etc.).
また、特許文献5(特開平9−38857号公報、発明の名称「ワックスレス研磨用ウェハ保持プレート」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、ウェハ保持プレート(ワークキャリア)の透孔内にウェハを収納して研磨する装置において、上記特許文献4と同様の方法でウェハ吸着面へ流体を噴射して剥離する場合には、保持プレートの透孔の外壁があることにより噴流をウェハ下面の外周部に当てることができないため、その一部を切り欠いて、噴流を当てる経路を形成した吹付剥離構造が開示されている。このような構造とすることにより、上記特許文献4と同様の手段を講じることが可能となったが、特許文献4で指摘した同様の問題点を有する。 Further, what is disclosed in Patent Document 5 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-38857, “Waxless Polishing Wafer Holding Plate”) is known. In this prior art, in the apparatus for storing and polishing the wafer in the through hole of the wafer holding plate (work carrier), when the fluid is ejected to the wafer adsorption surface in the same manner as in Patent Document 4, the wafer is peeled off. In addition, since the jet flow cannot be applied to the outer peripheral portion of the lower surface of the wafer due to the outer wall of the through hole of the holding plate, a spray peeling structure is disclosed in which a part of the jet plate is cut out to form a path for applying the jet flow. By adopting such a structure, it is possible to take the same means as in Patent Document 4, but it has the same problems pointed out in Patent Document 4.
また、特許文献6(特開平8−229807号公報、発明の名称「ウェハの研磨装置」)に開示されたものが知られている。この先行技術は、ウェハ保持部材からウェハを剥離する手段として、上記特許文献4と同様の手段を採るものであり、さらに、上記特許文献5と同様に、噴流を通過させるための経路を確保するためにテンプレートに切り欠きを設けているが、特許文献4で指摘した同様の問題点を有する。 Moreover, what was disclosed by patent document 6 (Unexamined-Japanese-Patent No. 8-229807, name of invention "wafer polisher") is known. This prior art employs the same means as the above-mentioned Patent Document 4 as means for peeling the wafer from the wafer holding member, and further, as in the above-mentioned Patent Document 5, secures a path for allowing the jet to pass through. Therefore, the template is notched, but has the same problem pointed out in Patent Document 4.
上記特許文献4,5,6で共通する先行技術は、吸着しているワークの外周縁へ流体を吹き付けて、ワークと吸着面との界面へ流体を侵入させる方法であるが、その共通する課題として以下の条件に大きく影響されるので使用時には注意が必要である。 The prior art common to the above-mentioned Patent Documents 4, 5, and 6 is a method of injecting fluid to the outer peripheral edge of the workpiece that is adsorbed and allowing the fluid to enter the interface between the workpiece and the adsorption surface. Because it is greatly affected by the following conditions, care must be taken when using it.
ワーク端面の形状が適当な丸みあるいは面取り形状でないと適用できなかった。
また、吸着面積が大きいワークでは効果が限定されるおそれがあり、ワーク全体の貼り付きを解除することは困難である。
The workpiece end face could not be applied unless it had an appropriate round or chamfered shape.
In addition, the effect may be limited in a workpiece having a large adsorption area, and it is difficult to release the sticking of the entire workpiece.
また、流体の噴射条件が吸着面へ流体を浸透させるのはエネルギ密度の大きな噴流を当てるため、それなりの設備が必要となる。
また、剥離状態のワークへも噴流が当たることになるので、ワーク面へ流体の負荷が作用することになり、傷付きや割れ等の発生にも注意が必要となる。
また、噴流を当てる位置や方向も最適な条件を設定しないと十分な効果が得られないおそれが大きい。
In addition, since the fluid injection condition causes the fluid to permeate the adsorption surface, a jet having a high energy density is applied, so that some equipment is required.
In addition, since the jet also hits the workpiece in the peeled state, a fluid load acts on the workpiece surface, and care must be taken for the occurrence of scratches and cracks.
In addition, there is a high possibility that sufficient effects cannot be obtained unless optimum conditions are set for the position and direction to which the jet is applied.
下定盤への貼り付きの問題は、特許文献2の先行技術のような対策も提案されているが、上定盤のように上方が解放されており、かつ重力を使って流体を分配して落とし込む、などの構造を採ることが難しいため、これらの構造を実現するために装置構造が非常に複雑になったり、設備費用が増大するなどの課題があった。また、ワークキャリアのキャリアホール内のワークを剥離する必要があり、困難を伴うものであった。 For the problem of sticking to the lower surface plate, measures like the prior art of Patent Document 2 have been proposed, but the upper side is released like the upper surface plate, and the fluid is distributed using gravity. Since it is difficult to adopt a structure such as dropping, there has been a problem that the structure of the apparatus becomes very complicated and the equipment cost increases to realize these structures. Moreover, it was necessary to peel the work in the carrier hole of the work carrier, which was difficult.
そこで、本発明は上記した問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、安価かつ簡易な構成であるにも拘わらず、ワークキャリアのキャリアホール内のワークを確実に剥離させるワーク剥離装置、および、このワーク剥離装置を用いてワークを確実に剥離させる剥離方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and the object thereof is a workpiece peeling device that reliably peels a workpiece in a carrier hole of a workpiece carrier, despite its inexpensive and simple configuration. And it is providing the peeling method which peels a workpiece | work reliably using this workpiece | work peeling apparatus.
本発明の請求項1に係る発明は、
研磨装置の下定盤上にあるワークキャリアのキャリアホール内のワークを剥離するワーク剥離装置であって、
移載ロボットと、
移載ロボットにより移動するようになされ、ワークの外周近傍の剥離開始位置の直上にある吸着パッドによりワークを吸着するロボットハンドと、
ロボットハンドに搭載され、剥離開始位置の近傍のワークの外周側に流体を噴射する流体噴射装置と、
を備え、ロボットハンドがキャリアホールに嵌合されるワークの直上に位置してロボットハンドの吸着パッドによりワークを吸着しつつ低速度で上昇し、その上昇動作の初期段階で、下定盤とワークの外周の端部とで形成される鉛直方向の隙間に入るように流体噴射装置が流体を噴射してワークを剥離することを特徴とするワーク剥離装置とした。
The invention according to claim 1 of the present invention is
A workpiece peeling device for peeling a workpiece in a carrier hole of a work carrier on a lower surface plate of a polishing device,
A transfer robot,
A robot hand that is moved by a transfer robot and sucks the workpiece by a suction pad directly above the peeling start position near the outer periphery of the workpiece;
A fluid ejecting device mounted on the robot hand and ejecting fluid to the outer peripheral side of the workpiece in the vicinity of the peeling start position;
The robot hand is positioned directly above the workpiece fitted in the carrier hole, and is lifted at a low speed while sucking the workpiece by the suction pad of the robot hand. A workpiece peeling device is characterized in that the fluid ejecting device ejects fluid so as to enter a vertical gap formed between the outer peripheral end portions and the workpiece.
また、本発明の請求項2に係る発明は、
請求項1に記載のワーク剥離装置において、
前記移載ロボットと前記ロボットハンドとの接続部に力覚センサを備え、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記上昇速度を徐々に大きく設定することを特徴とする剥離装置とした。
The invention according to claim 2 of the present invention is
The workpiece peeling apparatus according to claim 1,
A force sensor is provided at a connection portion between the transfer robot and the robot hand,
When the vertical peeling force acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold when the robot hand raises the workpiece at a low speed while adsorbing the workpiece and peels the workpiece from the lower surface plate. The peeling apparatus is characterized in that the rising speed is set small and the rising speed is gradually increased when the vertical peeling force acting on the force sensor is smaller than a predetermined threshold value.
また、本発明の請求項3に係る発明は、
請求項1に記載のワーク剥離装置において、
前記吸着パッドは、形状が大きく剥離面積が大きい前記ワークを剥離するものであって、吸着面に対して鉛直方向への伸縮の自由度がある支持構造を有し、ワーク中心から偏芯した円上であり、かつ側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置に其々設けられ、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に各々の位置に配置された吸着パッド毎に前記ワークを鉛直方向へ引き上げる力が作用するタイミングが異なるように設定されており、前記タイミングは前記ロボットハンドの上昇位置により決定されることを特徴とするワーク剥離装置とした。
The invention according to claim 3 of the present invention is
The workpiece peeling apparatus according to claim 1,
The suction pad peels the workpiece having a large shape and a large peeling area, and has a support structure having a degree of freedom of expansion and contraction in the vertical direction with respect to the suction surface, and is a circle eccentric from the center of the workpiece. It is on and is provided at a position opposite to the peeling start position near the outer periphery of the work, the center position of the work and the peeling start position of the work as viewed from the side,
When the workpiece is lifted at a low speed while being sucked by the robot hand, a force for pulling up the workpiece in the vertical direction is applied to each suction pad arranged at each position when the workpiece is peeled from the lower surface plate. The workpiece peeling device is characterized in that the timing is set to be different, and the timing is determined by the raised position of the robot hand.
また、本発明の請求項4に係る発明は、
請求項3に記載のワーク剥離装置において、
前記移載ロボットと前記ロボットハンドとの接続部に力覚センサを備え、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記の上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記の上昇速度を徐々に大きく設定することを特徴とする剥離装置とした。
The invention according to claim 4 of the present invention is
In the workpiece peeling apparatus according to claim 3,
A force sensor is provided at a connection portion between the transfer robot and the robot hand,
When the vertical peeling force acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold when the robot hand raises the workpiece at a low speed while adsorbing the workpiece and peels the workpiece from the lower surface plate. A peeling apparatus characterized in that the rising speed is set small and the rising speed is gradually increased when the vertical peeling force acting on the force sensor is smaller than a predetermined threshold value. did.
また、本発明の請求項5に係る発明は、
請求項3に記載のワーク剥離装置を用いる剥離方法であって、
前記全ての吸着パッドによりワークを吸着しつつ前記ロボットハンドを低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる工程において、
前記ワークの外周近傍に配置した前記吸着パッドから前記ワークを引上げる力が作用するようにして、前記ワークの前記剥離開始位置から徐々に剥離させ、
この剥離により前記ワークの端部に生じた前記下定盤との間の鉛直方向の隙間に対して、対向する位置にある前記流体噴射装置が流体を吹き入れて内部の貼り付いている境界面へ流体を浸透させて剥離を進行させつつ、
全ての前記吸着パッドに対して、側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置の順に前記ワークを引上げる力が作用するようにして前記ワーク全体の剥離を行う、
ことを特徴とする剥離方法とした。
The invention according to claim 5 of the present invention is
It is the peeling method using the workpiece | work peeling apparatus of Claim 3,
In the step of raising the robot hand at a low speed while adsorbing workpieces by all the adsorption pads, and peeling the workpiece from the lower surface plate,
The force of pulling up the workpiece from the suction pad arranged in the vicinity of the outer periphery of the workpiece acts, and gradually peels off the peeling start position of the workpiece,
With respect to the vertical gap between the lower surface plate generated at the end of the workpiece due to this peeling, the fluid ejecting device located at the opposite position blows fluid to the boundary surface to which the inside is adhered. While exfoliating by infiltrating the fluid,
A force for pulling up the workpieces acts in the order of the peeling start position near the outer periphery of the workpiece, the center position of the workpiece, and the position opposite to the peeling start position of the workpiece as viewed from the side. The whole workpiece is peeled off as
It was set as the peeling method characterized by this.
また、本発明の請求項6に係る発明は、
請求項4に記載のワーク剥離装置を用いる剥離方法であって、
前記全ての吸着パッドによりワークを吸着しつつ前記ロボットハンドを低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる工程において、
ワーク中心より偏芯した位置に配置した前記吸着パッドから前記ワークを引上げる力が作用するようにして、前記ワークの前記剥離開始位置から徐々に剥離させ、
この剥離により前記ワークの端部に生じた前記下定盤との間の鉛直方向の隙間に対して、対向する位置にある前記流体噴射装置が流体を吹き入れて内部の貼り付いている境界面へ流体を浸透させて剥離を進行させつつ、
全ての前記吸着パッドに対して、側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置の順に前記ワークを引上げる力が作用するようにして前記ワーク全体の剥離を行い、この間に前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記の上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記の上昇速度を徐々に大きく設定する、
ことを特徴とする剥離方法とした。
The invention according to claim 6 of the present invention is
A peeling method using the workpiece peeling device according to claim 4,
In the step of raising the robot hand at a low speed while adsorbing workpieces by all the adsorption pads, and peeling the workpiece from the lower surface plate,
The force of pulling up the workpiece from the suction pad arranged at a position eccentric from the center of the workpiece acts, and the workpiece is gradually peeled off from the peeling start position,
With respect to the vertical gap between the lower surface plate generated at the end of the workpiece due to this peeling, the fluid ejecting device located at the opposite position blows fluid to the boundary surface to which the inside is adhered. While exfoliating by infiltrating the fluid,
A force for pulling up the workpieces acts in the order of the peeling start position near the outer periphery of the workpiece, the center position of the workpiece, and the position opposite to the peeling start position of the workpiece as viewed from the side. When the peeling force in the vertical direction acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold during this time, the rising speed is set small, and the force sensor If the acting vertical peel force is smaller than the threshold value determined in advance, the rising speed is set gradually larger.
It was set as the peeling method characterized by this.
このような本発明によれば、安価かつ簡易な構成であるにも拘わらず、ワークキャリアのキャリアホール内のワークを確実に剥離させるワーク剥離装置、および、このワーク剥離装置を用いてワークを確実に剥離させる剥離方法を提供することができる。 According to the present invention as described above, in spite of an inexpensive and simple configuration, the workpiece peeling device that reliably peels the workpiece in the carrier hole of the workpiece carrier, and the workpiece peeling device using this workpiece peeling device It is possible to provide a peeling method for peeling off.
続いて、本発明を実施するための形態のワーク剥離装置および剥離方法について、図1〜図9を参照しつつ説明する。図1は、本発明のワーク剥離装置を含む研磨システム1の全体図であり、ワーク剥離装置10、ワーク給排装置20、両面研磨装置30を備え、研磨後に、多数のワーク40を自動ハンドリングシステムにより両面研磨装置30から剥離して回収するシステムである。図1のワーク剥離装置10は、1枚(枚葉式)ワークハンドリングシステムを構成している。
Then, the workpiece | work peeling apparatus and peeling method of the form for implementing this invention are demonstrated, referring FIGS. 1-9. FIG. 1 is an overall view of a polishing system 1 including a workpiece peeling device according to the present invention, which includes a
ワーク剥離装置10は、図1で示すように、移載ロボット11、ロボットハンド12を備えている。移載ロボット11は、三次元空間の各3軸(X軸、Y軸、Z軸)と各3軸のそれぞれの軸周りの3方向に移動可能な6軸多関節ロボットである。この移載ロボット11の先端にロボットハンド12が設けられる。このワーク剥離装置10の動作については後に詳述する。
As shown in FIG. 1, the
ワーク給排装置20は、図1で示すように、ロード用載置台21、複数の未加工のワーク40を収納する第1ロード用カセット22、複数の未加工のワーク40を収納する第2ロード用カセット23、アンロード用載置台24、複数の加工済みのワーク40を収納する第1アンロード用カセット25、複数の加工済みのワーク40を収納する第2アンロード用カセット26、ワーク40の搬入・搬出を行うワークハンドリングロボット27を備える。
As shown in FIG. 1, the workpiece supply /
両面研磨装置30は、図1では上定盤が上昇して内部が見える状態を図示しており、この図示しない上定盤に加え、下定盤31、ワークキャリア32、インターナルギア33、サンギア34を備える。ワークキャリア32はさらに図2で示すようにキャリアホール32aを備え、このキャリアホール32a内にワーク40が配置される。そして、上定盤を下降させ、ワークキャリア32のキャリアホール32aに配置されたワーク40の表裏面を上定盤および下定盤31に当接させた状態で、インターナルギア33およびサンギア34によりワークキャリア32を遊星運動させて、ワーク40の表裏面を研磨する。
In FIG. 1, the double-
この研磨システム1では、ワークハンドリングロボット27と移載ロボット11を其々適用した自動ハンドリングシステムを構成するものであり、ワーク給排装置20と両面研磨装置30との間をワーク剥離装置10がワーク40を搬送するものであって、以下のような一連の動作でワークのロードおよびアンロードがなされる。
The polishing system 1 constitutes an automatic handling system to which the
まず、両面研磨装置30へのワーク40のローディングを説明する。
(a)ワーク給排装置20のワークハンドリングロボット27が第1ロード用カセット22(または第2ロード用カセット23)から未加工のワーク40を取り出してロード用載置台21にワーク40を配置する。
First, the loading of the
(A) The
(b)ワーク剥離装置10の移載ロボット11がロボットハンド12をロード用載置台21まで移動させ、ロボットハンド12にワーク40を吸着させる。
(B) The
(c)ワーク剥離装置10の移載ロボット11がロボットハンド12およびワーク40を、ローディング位置にあるワークキャリア32のキャリアホール32aまで移動させ、ロボットハンド12にワーク40を離脱させ、ワーク40をワークキャリア32のキャリアホール32a内に入れる。
このようにしてワーク40のローディングが行われる。
(C) The
In this way, the
続いて、両面研磨装置30からのワーク40のアンローディングを説明する。
(A)ワーク剥離装置10の移載ロボット11がロボットハンド12を、アンローディング位置にあるワークキャリア32のキャリアホール32aまで移動させ、ロボットハンド12に加工済みのワーク40を吸着させた後下定盤31から剥離させる。
Next, unloading of the workpiece 40 from the double-
(A) After the
(B)ワーク剥離装置10の移載ロボット11がロボットハンド12およびワーク40をアンロード用載置台24まで移動させ、ロボットハンド12からワーク40を離脱させ、ワーク40をアンロード用載置台24に載せる。
(B) The
(C)ワーク給排装置20のワークハンドリングロボット27がアンロード用載置台24からワーク40を取り出して第1アンロード用カセット25(または第2アンロード用カセット26)にワーク40を収納する。
この研磨システム1でのワーク40のロードおよびアンロードはこのようにして行われる。
(C) The
The loading and unloading of the
このようなワーク剥離装置10では、ワークキャリア32のキャリアホール32aに嵌合されているワーク40が容易に剥がれるようにするため水を噴射する機能を有する。図3は移載ロボット11の先端にあるロボットハンド12の平面図、図4は同じく正面図である。図3,図4では、キャリアホール32a内にあるワーク位置へロボットハンド12が上側から降下してきて位置決めした時の状態図を示しており、比較的大きなワーク40(1枚/ワークキャリア)を複数の吸着パッド122で吸着する場合の例であり、最初にワーク40を剥離する側(右側から順次引き上げる)に、ワーク40へ向けて複数の流体噴射装置123が配置されている。
Such a
ロボットハンド12は、さらに、パッドプレート121、吸着パッド122、流体噴射装置123、ハンドカバー124、力覚センサ(特に図4参照)125を備える。
The
パッドプレート121は、径の大きなワーク40に対応する大きな板体であり、複数の吸着パッド122や複数の流体噴射装置123が機械的に取り付けられる。
The pad plate 121 is a large plate corresponding to the
吸着パッド122は、図示しないエアチューブを介して真空ポンプなどの吸引部と接続されており、ワーク40が接触した状態で吸引部が吸引することで、ワーク40を吸着するようになされている。本形態のように面積の大きなワークを対象とする場合に、複数(具体的には4個)の吸着パッド122を適用する。一枚のワーク40を複数箇所で吸引して確実に吸着するようにしている。各吸着パッド122は上下方向に直動の自由度を有する機構系を有し、通常は圧縮バネにより、下方へ伸長した状態となっている。吸着パッド122は、図3で示すように、ワーク40の中心から偏芯した円上であり、かつ、図4で示すように、側面から視てワーク40の外周近傍の剥離開始位置(右側)、ワーク40の中心位置(中側)およびワークの剥離開始位置との反対位置(左側)に其々設けられている。
The suction pad 122 is connected to a suction unit such as a vacuum pump via an air tube (not shown), and sucks the
流体噴射装置123は、図示しない給水装置とチューブを介して接続されており、流体の具体例として水を噴射する機能を有する。流体噴射装置123は、図7(a)(b)で示すように、平面から視て扇状・放射状であるとともに側面から視て膜状・線状であって下定盤31とワーク40の外周の端部とで形成される隙間に入る方向に水を噴射するように調整されている。そして、ワーク40の外周付近に位置し、ワーク40の端部に噴射するように流体噴射装置123を複数(具体的には4個)配置する。そして、一個の流体噴射装置123は、ワークの外周近傍の剥離開始位置の直上にある吸着パッド122の付近であってワークの外周側に配置されている。この剥離開始位置付近にある流体噴射装置123に隣接する他の2個の流体噴射装置123は、側面から視てワーク40の中心位置にある吸着パッド122の付近であってワーク40の外周側に配置されている。
The fluid ejecting device 123 is connected to a water supply device (not shown) via a tube, and has a function of ejecting water as a specific example of the fluid. As shown in FIGS. 7A and 7B, the fluid ejecting device 123 has a fan shape and a radial shape when viewed from the plane, and a film shape and a linear shape when viewed from the side surface. It adjusts so that water may be injected in the direction which enters the crevice formed with an end. A plurality (specifically, four) of fluid ejecting devices 123 are disposed so as to be located near the outer periphery of the
ハンドカバー124は、パッドプレート121を覆い、吸着パッド122や流体噴射装置123との接続箇所が水に濡れないように保護する。 The hand cover 124 covers the pad plate 121 and protects the connection portion with the suction pad 122 and the fluid ejection device 123 from getting wet with water.
力覚センサ125は、図4で示すように、移載ロボット11とロボットハンド12との連結箇所に設置する。力覚センサ125は、三次元空間の各3軸(X軸、Y軸、Z軸)方向の軸力と各3軸のそれぞれの軸周りの3方向のモーメントの合計6軸の分力を検出可能なセンサである。この力覚センサ125を移載ロボット11の先端に設置することにより、ロボットハンド12に作用する6つの分力を感度よく検出することができる。力覚センサ125は、ワーク40引上げ動作時の引上げ力を計測して、引上げ動作の制御に活用する。
ロボットハンド12の構成はこのようなものである。
As shown in FIG. 4, the force sensor 125 is installed at a connection point between the
The configuration of the
続いて、ワーク剥離装置10によるキャリアホール32aでのワーク40の剥離について説明する。比較的面積の大きなワークを安定的に(ワークへ負荷を掛けずに)かつ円滑に(タクトを最小化して)吸着面(定盤面)より剥離する方法である。
Next, the peeling of the
図示しない制御演算部からの指令に基づいて、ワーク剥離装置10の移載ロボット11、ロボットハンド12が駆動するようになされている。この際、図示しない制御演算部は、必要に応じて力覚センサ125からの検出信号を用いて制御する。ワーク剥離装置10の移載ロボット11が移動・位置決めして、ワークキャリア32のキャリアホール32a内のワーク40の直上から、図5で示すようにロボットハンド12が下方向へ降下してワーク40に当接する。
The
図4,図6のワーク剥離装置のロボットハンドの正面図は、加工後のワーク40に対して複数の吸着パッド122によりワーク40を真空吸着して引上げ動作(剥離動作)を行う直前の状態を示している。各吸着パッド122は其々異なった量の押込み量を付与した状態で吸着している。なお、吸着パッド122は一般にゴム系の軟質材が使用されているので吸着パッド122をワーク面へ押し当ててもわずかな負荷が分散して作用するだけであり、ワーク40への影響はない。
The front view of the robot hand of the workpiece peeling apparatus shown in FIGS. 4 and 6 shows a state immediately before the
そして、図4,図6ではワーク40を図の右端より剥離していくことを想定しており、特に図4で示すように各位置で押し込み代を変えて設定し、左から押し込み代を大のa、中のb、小のcにそれぞれ設定している。なお、中間の吸着パッド122については背面側にある他の吸着パッド122(図3の最も上側に位置するパッド)の押し込み代も中のbに設定している。このように図4の右端の吸着パッドの押込み代が小さく、順次左に行くほど押込み代が大きくなるように設定しているので、ロボットハンド12が上昇した時に最初の引上げ力がワーク40の右端へ作用し、ここから剥離が進行していき、続いてワーク中央部、最後にワーク左端を剥離していき、最終的にワーク全体を吸着して所定の位置へハンドリングする。
4 and 6, it is assumed that the
なお、各吸着パッド122の押込み代、すなわちワーク40の引上げ動作における寄与タイミングについては、ワーク40の大きさや下定盤31との貼り付き状態、さらに吸着パッド122の配置などにより大きく影響される。以上の最適な設計方法は其々の周辺条件にて実験的に決めていくことになるが、後に示す「貼り付き力=引上げ力」を評価することにより、ワーク40に負荷を掛けず円滑な動作行うことができる。
Note that the pushing allowance of each suction pad 122, that is, the contribution timing in the pulling operation of the
この“円滑”とは動作の遅早のことで、ワーク40を端部から“十分に小さな速度”で引き上げれば問題はないが、生産性が低くて採用は不可となる。また、強引に大きな速度でロボットハンド12を引き上げると、ワーク40の剥離部と貼り付き部との境界で曲げモーメントが発生して割れ等が発生するか応力が残留して品質が低下してしまうことになる。また、吸着パッド122の吸着力に余裕がなければ吸着パッド122がワーク40の上面から剥離してしまう。これらを考慮して最適な速度で引き上げられる。これら設定が図示しない制御演算部に登録されており、最適な速度で円滑な剥離動作が繰り返し行われる。
This “smooth” means that the operation is late and there is no problem if the
図6はロボットハンドがキャリアホールのワークを右端から引き上げる状態であり、図4の状態からロボットハンド12を引き上げていき、右端の吸着パッド122の押込み代がなくなった状態を表す。これ以上ロボットハンド12を引き上げると当該吸着パッド122の吸着面周辺のワーク40に引き上げ力が作用することになり、ワーク40が右端から剥離していくことになる。
FIG. 6 shows a state in which the robot hand pulls up the work in the carrier hole from the right end. The
ワーク40が僅かでも引き上げられた状態から流体噴射装置123が噴射を開始する。なお、ワーク40へ負荷が掛るため、必ずしも勢いのよい噴流を供給する必要はない。ワーク40と下定盤31との境界面の貼り付きでは、界面に存在する液体〜水の粘性や液層の厚さにより甚大な影響を受けるとされており、水等の比較的粘性の小さな液体を界面に供給することの効果は絶大である。
The fluid ejection device 123 starts ejection from a state where the
図7(a),(b)の噴射パターンは、横からみて線状・膜状で厚みが少なく(界面への液体の浸透を促進)、上から見て放射状・扇状に広がる(広範囲に液体を浸透させる)水流パターンである。 7 (a) and 7 (b) are linear and film-like and have a small thickness when viewed from the side (enhance liquid penetration into the interface), and spread radially and fan-likely when viewed from above (a wide range of liquids). This is a water flow pattern.
なお、ワーク40の中央側(吸着面積が大きい)の剥離を促進するため、ワークの右側面から流体噴射装置123により端面に生じた隙間へ水流を吹き出して内部の界面へ流体を浸透させてさらに剥離を進行させる。さらに剥離が進行した段階で中間部の吸着パッド122を作用させてワーク全体の剥離動作をさらに進行させると同時に、斜め側面からも端面に生じた隙間から水流を吹き出して残った貼り付き面内部〜全体へと流体を浸透させて、ワーク全体の剥離を促進する。 In addition, in order to promote the peeling of the center side of the workpiece 40 (the adsorption area is large), a water flow is blown from the right side surface of the workpiece into the gap formed on the end surface by the fluid ejecting device 123 to infiltrate the fluid into the internal interface. Advance peeling. Further, when the peeling progresses, the intermediate suction pad 122 is applied to further advance the peeling operation of the entire workpiece, and at the same time, the inside of the sticking surface remaining by blowing out a water flow from the gap formed on the end surface from the oblique side surface. Infiltrate the fluid throughout and promote peeling of the entire workpiece.
最終的には、図8はワーク剥離装置のロボットハンドがキャリアホール内のワーク全体を引き上げた状態を表す。図6の状態からさらにロボットハンド12を引き上げていき、左端の吸着パッド122の押込み代が殆どなくなり、この部分でも引上げが開始される状態となっている。そして、図8で示すように右端にある流体噴射装置123からはワーク40下面方向へ水流が供給されており、ワーク40の剥離が促進されている。
Finally, FIG. 8 shows a state in which the robot hand of the workpiece peeling apparatus pulls up the entire workpiece in the carrier hole. The
図9は力覚センサによる力・モーメントの検出の説明図である。基本的には、ゆっくりした引上げ速度と流体噴射装置123によるワーク40と下定盤31との間の界面への液体の供給による剥離の促進により、ワーク40の引上げ動作を良好に進めることができる。
FIG. 9 is an explanatory diagram of detection of force / moment by the force sensor. Basically, the pulling-up operation of the
しかしながら、引上げ速度を上げて生産性を上げる必要がある場合には、試行錯誤により設定速度を求める必要がある。また、このような場合でも、研磨材やリンスの滞留条件の変化により貼り付き条件が変化することは一般に発生しており、引上げ速度等は安全側(低速側)に設定せざるを得ないのが現状である。 However, when it is necessary to increase productivity by increasing the pulling speed, it is necessary to obtain the set speed by trial and error. Even in such a case, the sticking conditions generally change due to changes in the retention conditions of the abrasive and the rinse, and the lifting speed and the like must be set on the safe side (low speed side). Is the current situation.
ロボットハンド12の上部に配置した力覚センサ125はロボットハンド12上に発生する3軸方向の軸力と3軸周りのモーメント力を検知することができる。図6,図8の下線部に示したように、引上げ中の力「F」あるいはモーメント「M」(以下、引き上げ力と総称する。)を管理することにより、図示しない制御演算部が移載ロボット11やロボットハンド12を制御して、ワーク40への負荷を抑制しつつ引上げ速度を最適化することができる。
The force sensor 125 disposed on the upper part of the
上記にて設定する引き上げ力の「閾値」は、実際の「ロボットハンド構造とワークの貼り付き条件」より求める必要がある。これはワーク40に負荷等の影響を与えない引き上げ力を大よそ求めておき、この引上げ力を「閾値」として設定する。概ねハンドの引上げ速度と引上げ力は相関性(界面の液体の流動速度〜粘性挙動に支配されることから)があることから、上記の「閾値」を監視しながら、引上げ力が「閾値」を超えたら引き上げ速度を小さくし、「閾値」より十分小さければある制限の元に引上げ速度を大きくする、ことができるので、ワークの品質を良好に保持しながら生産性の大幅な向上を可能とする。
The “threshold value” of the lifting force set as described above needs to be obtained from the actual “condition for attaching the robot hand structure and the workpiece”. In this case, a lifting force that does not affect the
このような本発明のように流体噴射装置123の噴射が数mmオーダーの隙間へ水流(薄膜で左右に広がりを有するパターン流)を吹き出して、隙間の内部へ水流を浸透させ、ワーク40の引上げ動作を進行させつつ順次生じた隙間への流体の供給を続けることにより、小さな引上げ力で円滑に引上げ動作を行うことができる。つまり、流体を高圧にて噴射する必要がなく、また、噴射位置や噴射角度を厳密に調整する必要もないので、運用も簡単である。また、高圧噴射ではないのでワークへ作用する負荷も非常に小さい状態となる。機械的構成も簡易であり安価に構成することができる。
As in the present invention, the jet of the fluid ejecting device 123 blows out a water flow (a pattern flow having a thin film extending in the left and right directions) into a gap of several mm order, and permeates the water flow into the gap, thereby lifting the
また、貼り付き界面へ流体を侵入させて液層の厚さを大きくすることにより、貼り付き力を著しく低減させることが可能となり、ワーク40へ負荷を掛けずに円滑に剥離・引上げ動作を行うことができる。
In addition, by increasing the thickness of the liquid layer by allowing fluid to enter the sticking interface, the sticking force can be remarkably reduced, and the
さらに、剥離状態の進行状態を確認するため、ワーク全体の引上げ力を計測しておき、予め算出した引き上げ力の「閾値」以上の引上げ力が計測されたときはワーク40の引上げ速度を低速度とし、一方、予め算出した引き上げ力の「閾値」より十分小さな引き上げ力が計測されたときは、段階的に引上げ速度を大きくしていき、剥離動作を円滑に行うことができるようにすることができる。
Furthermore, in order to confirm the progress of the peeling state, the lifting force of the entire workpiece is measured, and when a lifting force equal to or higher than the “threshold” of the lifting force calculated in advance is measured, the lifting speed of the
よって、ワーク40の貼り付き状態などが環境条件の変化により変動しても、ワーク40へ大きな負荷を掛けずに円滑に剥離動作を行うことができるようにした。経験上では、吸着パッドに作用させる真空度が低すぎると、ロボットハンド12でワーク40が僅かに変形するなどワーク40へ負荷を与えてしまうことがあることから、必要最小限の真空度にて吸着している。
Therefore, even if the sticking state of the
このような場合は、ワーク40の貼り付き力が大きく、引上げ速度が大きいと吸着パッド122がワーク40から外れる現象が生じる(これ自身はワーク40へ作用する負荷が大きくなることを回避する手段とも言える)が、このような場合はワーク40の引上げ速度を小さく設定するとこのような現象を回避できる。ただし、タクトタイムが大きくなると生産性が大きく低下するので好ましくないため、適宜選択される。
In such a case, when the sticking force of the
以上本形態について説明した。なお、各種の変形形態も可能である。例えば、図2の吸着パッド配置図は、初めに引き上げる吸着パッドを1個とし、中間部の最もワーク幅の大きな「パッド配置」部分を左右2個の吸着パッドで引上げ、最後の剥離部に吸着パッド1個を配置している。 The present embodiment has been described above. Various modifications are possible. For example, in the suction pad layout shown in FIG. 2, the suction pad to be pulled up first is one, the “pad placement” part with the largest work width in the middle is pulled up by the two left and right suction pads, and sucked to the last peeling part One pad is arranged.
しかしながら、其々の吸着パッド配置構造は、1個の吸着パッドをやや小径の2個(複数個)の吸着パッドを左右対称(引き上げる方向に対して)に配置してもよく、最後の剥離部に配置した吸着パッドは場合により省略することも可能である。 However, each suction pad arrangement structure may arrange one suction pad slightly symmetrically with two (plural) suction pads left and right symmetrically (relative to the direction of pulling up), and the last peeling portion It is possible to omit the suction pad arranged in the case.
要は、ワークの外周近傍の剥離開始位置における端部剥離部(本形態では図4で右側)は基本的に小面積なので1〜2個の吸着パッド122でよく、ワークの中心位置の幅広部分の剥離部(本形態では図4で中央)は2個以上複数の吸着パッドで幅方向に対してできるだけ同時に引き上げることが重要であり、最後のワークの剥離開始位置との反対位置の幅狭の部分(本形態では図4で左側)はやはり小面積なので1〜2個の吸着パッドを配置するか、あるいは場合によれば省略しても幅広部に配置した複数の吸着パッドで既に吸着しているので、剥離動作自身には影響がない場合がある。この場合は最終剥離端が自重でやや下がり気味になるなどの影響は生じる。このような形態を適宜選択することができる。 The point is that the end peeling portion (right side in FIG. 4 in this embodiment) at the peeling start position near the outer periphery of the workpiece is basically a small area, so it may be one or two suction pads 122, and a wide portion at the center position of the workpiece. It is important that the peeling portion (in the center in FIG. 4 in this embodiment) is pulled up as much as possible in the width direction with two or more suction pads as much as possible. Since the portion (left side in FIG. 4 in this embodiment) is still a small area, one or two suction pads are arranged, or even if omitted, a plurality of suction pads arranged in a wide part have already been sucked. Therefore, the peeling operation itself may not be affected. In this case, the final peeling edge is slightly lowered due to its own weight. Such a form can be selected as appropriate.
続いて他の形態について説明する。図10,図11の他の両面研磨装置およびワークキャリアの説明図で示すように、1枚のワークキャリア52に4個のキャリアホール52aが形成されており、4枚のワーク40を入れることができる。ワーク剥離装置60は、移載ロボット11、ロボットハンド61を備える。ロボットハンド61は、図12(a),(b)で示すように、さらに、先に説明したパッドプレート121、先に説明した吸着パッド122、先に説明した流体噴射装置123、先に説明した力覚センサ125を備える。ロボットハンド61は、1枚のワーク40に対して、図3と同様に、4個の吸着パッド122で一組を配置し、4組計16個で4枚のワーク40を吸着できるようにしている。各ワーク40の初めに剥離させる側に流体噴射装置123を配置しており、其々のワークをどの方向から剥離するかは設計上あるいは環境上の制約があるだけである。そして図13で示すように、一回に4個のワーク40をワークキャリア52から剥離の後に吸着して回収する。このような形態を採用しても良い。
Next, another embodiment will be described. As shown in the explanatory diagrams of the other double-side polishing apparatus and the work carrier in FIGS. 10 and 11, four carrier holes 52 a are formed in one work carrier 52, and four
続いて他の形態について説明する。先に説明した形態では、面積の大きなワークでは複数の吸着パッドを適用するものであったが、本形態では面積の比較的小さなワークでは吸着パッド1個のロボットハンドを採用している。図14は4枚ワークハンドリング図である。1吸着パッド/ワークであって、ワーク4枚/キャリアの場合のロボットハンド適用例である。ワーク40が比較的小径で一枚のワーク40に対して吸着パッド122を1個、流体噴射装置123を1式に加え、図示しない力覚センサ125を配置した例である。ワーク40に対して吸着パッド122を偏芯した位置に配置し、吸着パッド122側の端部から徐々にワーク40を剥離させて引き上げていく。力覚センサ125による検出も行って、前記と同様の上昇速度の調整も行う。このような構成を採用しても良い。
Next, another embodiment will be described. In the embodiment described above, a plurality of suction pads are applied to a workpiece having a large area. However, in this embodiment, a robot hand having one suction pad is used for a workpiece having a relatively small area. FIG. 14 is a four-piece work handling diagram. This is an application example of a robot hand in the case of 1 suction pad / work and 4 workpieces / carrier. This is an example in which one suction pad 122 and one fluid ejecting device 123 are added to a
これらのようなワーク剥離装置および嵌合方法では、吸着パッドはワーク形状・大きさによって、単体〜複数まで様々な構成を採りうるが、通常は研磨加工後の剥離動作も考慮して吸着機能や配置等を決定することとなる。 In such a workpiece peeling apparatus and fitting method, the suction pad can take various configurations from single to plural depending on the shape and size of the workpiece. Usually, the suction function and the peeling function after polishing are also taken into consideration. Arrangement etc. will be decided.
以上、本発明のワーク剥離装置および剥離方法について説明した。これらのワーク剥離装置および剥離方法によれば、ワーク端面の形状が適当な丸みあるいは面取り形状に限定されるものではなく、面取りがない通常のワークの剥離にも適用できる。
また、吸着面積が大きいワークに対しては複数箇所で順次剥離を行うため、ワーク全体の貼り付きを確実に解除することができる。
The work peeling apparatus and the peeling method of the present invention have been described above. According to these workpiece peeling apparatuses and peeling methods, the shape of the workpiece end face is not limited to an appropriate round or chamfered shape, and can be applied to peeling of a normal workpiece without chamfering.
In addition, since a workpiece having a large suction area is sequentially peeled off at a plurality of locations, sticking of the entire workpiece can be reliably released.
また、流体の噴射条件が吸着面へ流体を浸透させるのはエネルギ密度の小さく勢いが弱い噴流としており、簡易な設備の構築で良い。
また、剥離状態のワークへ噴流が当たっても、勢いが弱い噴流であるため、ワーク面への流体の負荷が小さく、傷付きや割れ等の発生のおそれを少なくしている。
また、噴流を平面から視て放射状であるとともに側面から視て線状として隙間へ入り易くしており、剥離に十分な効果を確保している。
In addition, the fluid injection condition allows the fluid to permeate the adsorption surface as a jet with a low energy density and a weak momentum, and a simple facility can be constructed.
In addition, even if a jet flow hits the peeled workpiece, it is a jet with low momentum, so the load of fluid on the workpiece surface is small, and the possibility of occurrence of scratches or cracks is reduced.
In addition, the jet is radial when viewed from the plane and is linear when viewed from the side, making it easy to enter the gap, ensuring a sufficient effect for separation.
このようなワーク剥離装置は、3−ウェイ方式や4−ウェイ方式の遊星歯車方式の両面研磨装置などに適用可能である。 Such a workpiece peeling apparatus can be applied to a double-side polishing apparatus using a 3-way system or a 4-way planetary gear system.
以上のような本発明に係るワーク剥離装置および嵌合方法は、特に自動化により研磨を行う研磨システムへの搭載が好適である。 The workpiece peeling apparatus and the fitting method according to the present invention as described above are particularly suitable for mounting on a polishing system that performs polishing by automation.
1:研磨システム
10,60,70:ワーク剥離装置
11:移載ロボット
12,61,71:ロボットハンド
121:パッドプレート
122:吸着パッド
123:流体噴射装置
124:ハンドカバー
125:力覚センサ
20:ワーク給排装置
21:ロード用載置台
22:第1ロード用カセット
23:第2ロード用カセット
24:アンロード用載置台
25:第1アンロード用カセット
26:第2アンロード用カセット
27:ワークハンドリングロボット
30:両面研磨装置
31:下定盤
32:ワークキャリア
32a:キャリアホール
33:インターナルギア
34:サンギア
40:ワーク
1: Polishing
Claims (6)
移載ロボットと、
移載ロボットにより移動するようになされ、ワークの外周近傍の剥離開始位置の直上にある吸着パッドによりワークを吸着するロボットハンドと、
ロボットハンドに搭載され、剥離開始位置の近傍のワークの外周側に流体を噴射する流体噴射装置と、
を備え、ロボットハンドがキャリアホールに嵌合されるワークの直上に位置してロボットハンドの吸着パッドによりワークを吸着しつつ低速度で上昇し、その上昇動作の初期段階で、下定盤とワークの外周の端部とで形成される鉛直方向の隙間に入るように流体噴射装置が流体を噴射してワークを剥離することを特徴とするワーク剥離装置。 A workpiece peeling device for peeling a workpiece in a carrier hole of a work carrier on a lower surface plate of a polishing device,
A transfer robot,
A robot hand that is moved by a transfer robot and sucks the workpiece by a suction pad directly above the peeling start position near the outer periphery of the workpiece;
A fluid ejecting device mounted on the robot hand and ejecting fluid to the outer peripheral side of the workpiece in the vicinity of the peeling start position;
The robot hand is positioned directly above the workpiece fitted in the carrier hole, and is lifted at a low speed while sucking the workpiece by the suction pad of the robot hand. A work peeling apparatus in which a fluid ejecting apparatus ejects a fluid to separate a work so as to enter a vertical gap formed by an outer peripheral end.
前記移載ロボットと前記ロボットハンドとの接続部に力覚センサを備え、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記上昇速度を徐々に大きく設定することを特徴とする剥離装置。 The workpiece peeling apparatus according to claim 1,
A force sensor is provided at a connection portion between the transfer robot and the robot hand,
When the vertical peeling force acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold when the robot hand raises the workpiece at a low speed while adsorbing the workpiece and peels the workpiece from the lower surface plate. Is a peeling device characterized in that the ascent rate is set small and the ascent rate is gradually increased when the vertical peel force acting on the force sensor is smaller than a predetermined threshold value.
前記吸着パッドは、形状が大きく剥離面積が大きい前記ワークを剥離するものであって、吸着面に対して鉛直方向への伸縮の自由度がある支持構造を有し、ワーク中心から偏芯した円上であり、かつ側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置に其々設けられ、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に各々の位置に配置された吸着パッド毎に前記ワークを鉛直方向へ引き上げる力が作用するタイミングが異なるように設定されており、前記タイミングは前記ロボットハンドの上昇位置により決定されることを特徴とするワーク剥離装置。 The workpiece peeling apparatus according to claim 1,
The suction pad peels the workpiece having a large shape and a large peeling area, and has a support structure having a degree of freedom of expansion and contraction in the vertical direction with respect to the suction surface, and is a circle eccentric from the center of the workpiece. It is on and is provided at a position opposite to the peeling start position near the outer periphery of the work, the center position of the work and the peeling start position of the work as viewed from the side,
When the workpiece is lifted at a low speed while being sucked by the robot hand, a force for pulling up the workpiece in the vertical direction is applied to each suction pad arranged at each position when the workpiece is peeled from the lower surface plate. The workpiece peeling apparatus, wherein the timing is set to be different, and the timing is determined by a rising position of the robot hand.
前記移載ロボットと前記ロボットハンドとの接続部に力覚センサを備え、
前記ロボットハンドにより前記ワークを吸着しつつ低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる際に、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記の上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記の上昇速度を徐々に大きく設定することを特徴とする剥離装置。 In the workpiece peeling apparatus according to claim 3,
A force sensor is provided at a connection portion between the transfer robot and the robot hand,
When the vertical peeling force acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold when the robot hand raises the workpiece at a low speed while adsorbing the workpiece and peels the workpiece from the lower surface plate. The peeling apparatus is characterized in that the rising speed is set small and the rising speed is gradually increased when the vertical peeling force acting on the force sensor is smaller than a predetermined threshold value.
前記全ての吸着パッドによりワークを吸着しつつ前記ロボットハンドを低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる工程において、
前記ワークの外周近傍に配置した前記吸着パッドから前記ワークを引上げる力が作用するようにして、前記ワークの前記剥離開始位置から徐々に剥離させ、
この剥離により前記ワークの端部に生じた前記下定盤との間の鉛直方向の隙間に対して、対向する位置にある前記流体噴射装置が流体を吹き入れて内部の貼り付いている境界面へ流体を浸透させて剥離を進行させつつ、
全ての前記吸着パッドに対して、側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置の順に前記ワークを引上げる力が作用するようにして前記ワーク全体の剥離を行う、
ことを特徴とする剥離方法。 It is the peeling method using the workpiece | work peeling apparatus of Claim 3,
In the step of raising the robot hand at a low speed while adsorbing workpieces by all the adsorption pads, and peeling the workpiece from the lower surface plate,
The force of pulling up the workpiece from the suction pad arranged in the vicinity of the outer periphery of the workpiece acts, and gradually peels off the peeling start position of the workpiece,
With respect to the vertical gap between the lower surface plate generated at the end of the workpiece due to this peeling, the fluid ejecting device located at the opposite position blows fluid to the boundary surface to which the inside is adhered. While exfoliating by infiltrating the fluid,
A force for pulling up the workpieces acts in the order of the peeling start position near the outer periphery of the workpiece, the center position of the workpiece, and the position opposite to the peeling start position of the workpiece as viewed from the side. The whole workpiece is peeled off as
The peeling method characterized by the above-mentioned.
前記全ての吸着パッドによりワークを吸着しつつ前記ロボットハンドを低速度で上昇させて、前記ワークを前記下定盤から剥離させる工程において、
ワーク中心より偏芯した位置に配置した前記吸着パッドから前記ワークを引上げる力が作用するようにして、前記ワークの前記剥離開始位置から徐々に剥離させ、
この剥離により前記ワークの端部に生じた前記下定盤との間の鉛直方向の隙間に対して、対向する位置にある前記流体噴射装置が流体を吹き入れて内部の貼り付いている境界面へ流体を浸透させて剥離を進行させつつ、
全ての前記吸着パッドに対して、側面から視て前記ワークの外周近傍の剥離開始位置、前記ワークの中心位置および前記ワークの前記剥離開始位置との反対位置の順に前記ワークを引上げる力が作用するようにして前記ワーク全体の剥離を行い、この間に前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値を超える場合には前記の上昇速度を小さく設定し、前記力覚センサに作用する鉛直方向の剥離力が予め求めた閾値より小さい場合には前記の上昇速度を徐々に大きく設定する、
ことを特徴とする剥離方法。 A peeling method using the workpiece peeling device according to claim 4,
In the step of raising the robot hand at a low speed while adsorbing workpieces by all the adsorption pads, and peeling the workpiece from the lower surface plate,
The force of pulling up the workpiece from the suction pad arranged at a position eccentric from the center of the workpiece acts, and the workpiece is gradually peeled off from the peeling start position,
With respect to the vertical gap between the lower surface plate generated at the end of the workpiece due to this peeling, the fluid ejecting device located at the opposite position blows fluid to the boundary surface to which the inside is adhered. While exfoliating by infiltrating the fluid,
A force for pulling up the workpieces acts in the order of the peeling start position near the outer periphery of the workpiece, the center position of the workpiece, and the position opposite to the peeling start position of the workpiece as viewed from the side. When the peeling force in the vertical direction acting on the force sensor exceeds a predetermined threshold during this time, the rising speed is set small, and the force sensor If the acting vertical peel force is smaller than the threshold value determined in advance, the rising speed is set gradually larger.
The peeling method characterized by the above-mentioned.
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