JP4277545B2 - 円盤状ワーク芯出し装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、ガラス基板、電子材料ウエハなどの円盤状ワークの研磨ライン等に用いられるハンドリング装置に関し、特に、加工装置への移載前にワークを芯出ししておくワーク芯出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの加工工程においては、円盤状とされたウエハの外周部を研磨する工程が必要とされている。このようなウエハの外周部を研磨する手段として、本出願人は、ウエハを垂直保持してその外周部を研磨する技術を出願中である（特許文献１）。この技術によると、ウエハを垂直に保持して研磨することから、砥石系の重力による影響を避けることができ、そのため、自重キャンセル用の例えばワイヤロープ＋ウエイト＋プーリが不要になり、装置が簡略化されるという効果が奏される。研磨に際し、ウエハは、例えば、真空チャックによって保持されるが、均一な研磨面性状を得るためには、ウエハの中心を可能な限り真空チャックの回転中心と一致させ、研磨砥石をウエハ外周部全体に均一に接触させることが好ましい。
【０００３】
そこで、芯出し装置が必要となるが、ウエハの芯出し装置としては、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備え、ワークを水平状態に保持してその芯出しを行うものが知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００２−２１０４７０
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１５６１２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように、垂直にウエハを保持して研磨する場合には、真空チャックにウエハを垂直状態で受け渡す必要があるが、上記特許文献２の芯出し装置は、ワークを水平状に保持するものであることから、これをそのまま適用することできないという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、円盤状ワークを垂直状態に保持して芯出しが可能な芯出し装置および円盤状ワークを垂直状態に保持して芯出しした後にウエハを下流工程へ受け渡すハンドリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、基準軸よりもワークの中心が下方に位置するようにワークを支持するホルダと、ホルダに垂直状に支持されたワークの倒れを防止する仮保持手段とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
ホルダには、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が設けられる。下壁は、正面から見て、ワークの外周縁部の曲率と同じ程度の曲率の円弧状とされることがあり、また、ワークの外周縁部の曲率より大きい曲率の円弧状とされることがあり、さらにまた、直線状とされることがある。また、ホルダは、垂直壁およびその上下端部から前方にのびる上下壁からなるものとされ、その下壁および上壁がホルダの中心を中心とする臼状体の一部をなす形状とされることにより、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が形成されているものとされることがある。この場合に、臼状体の底面径は、ワークの外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされる。
【００１０】
仮保持手段は、例えば、待機位置および押し付け位置との間を移動可能なアームと、アームに設けられてワークを押さえる１または複数の押さえ突起と、アームを水平または垂直に回動させるモータとを有しているものとされる。押さえ突起は、ワークの中心部を押さえるものとワークの下端部近くを押さえるものとの２つを少なくとも有することが好ましい。
【００１１】
ワーク当接部材を移動させる駆動装置は、例えば、ラック・ピニオン機構を使用したものとされるが、互いに連動して動く複数のシリンダを使用してもよい。
【００１２】
ワークは、通常、カセットに複数段に積載された状態で搬送され、吸着手段を有するワーク移載装置（例えば、ウエハ搬送ロボット）によって１枚ずつ取り出されて垂直状態でホルダに移載される。
【００１３】
第１の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワークがホルダに垂直状に載置され、この後、ワーク移載装置によるワークの吸着が解除される。この吸着解除時のワークの倒れは、仮保持手段によって防止される。その後、駆動装置によって各ワーク当接部材をワークに接近する方向に移動させることにより、ワークは、垂直に保持された状態で芯出しされる。
【００１４】
第２の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている円盤状ワーク芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、芯出し時のワークを保持するホルダと、吸着機能を有し、ワークの供給を受け保持するとともにこれをホルダに押し当てて垂直に保持するワーク押し当て手段とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
第２の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワークがワーク押し当て手段に供給され、ワーク押し当て手段は、ワークを吸着してホルダに押し当てることにより、ワークを垂直に保持する。その後、駆動装置によって各ワーク当接部材をワークに接近する方向に移動させるとともに、ワーク押し当て手段によるワークの吸着を解除することにより、ワークは、垂直に保持された状態で芯出しされる。
【００１６】
ワーク押し当て手段は、例えば、吸着位置および押し付け位置との間を移動可能なアームと、アームに設けられてワークを吸着する１または複数の吸着部と、アームを水平または垂直に回動させるモータとを有しているものとされる。吸着部の数が１または２の場合、ワーク押し当て手段によりワークを吸着した後に、ワーク移載装置の吸着が解除される。また、吸着部の数が３以上の場合、ワーク押し当て手段だけによりワークを吸着可能なように、これらの吸着部が適宜な位置に配置される。ワークを吸着保持したワーク押し当て手段は、モータによって回動させられ、これにより、ワークは、ワーク支持部の垂直壁に押し付けられて垂直に保持される。
【００１７】
第２の発明におけるホルダにも、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が設けられる。ただし、第２の発明におけるホルダは、垂直壁を有していれば、その形状は、特に限定されるものではなく、ワーク押し当て手段だけでワークを保持することが可能であることから、ワーク支持部の下壁を省略することもできる。
【００１８】
上記の円盤状ワーク芯出し装置において、ワーク当接部材は、４つであり、基準軸を介して対向しかつ基準軸に対して接近離間方向に移動可能な１対の可動部材の両端部に１つずつ左右および上下対称に位置するように設けられており、駆動装置は、ラック・ピニオン機構を用いて可動部材を基準軸接近方向および基準軸離間方向に移動させるものであり、ベース部材に、可動部材を弾性力によって基準軸に接近する方向に付勢する付勢部材が設けられていることがある。
【００１９】
駆動装置のより具体的な構成としては、モータにより駆動されレバーを介してピニオンを回転させるカムを有しているものとされ、逆転時（離間方向移動時）には、カムの回転に伴って、ピニオンがモータの駆動力によって回転させられ、正転時（接近方向移動時）には、カムの回転に伴って、付勢部材の弾性力によってピニオンがカムの回転に追随するようになされる。
【００２０】
このようにすると、駆動装置を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも、芯出し時には、モータの駆動力をラック・ピニオン機構およびワーク当接部材を介してワークに与えるのではなく、付勢部材の弾性力によってワーク当接部材をワークに当接させることから、ラック・ピニオンのバックラッシュがキャンセルされるとともに、脆性・薄物のワークの欠け・傷を防止することができる。
【００２１】
ホルダは、垂直壁および下壁からなり第１の径を有する円盤状ワークを支持する第１ワーク支持部を有しており、第１ワーク支持部の垂直壁に垂直状底面を有する凹所が形成されることにより、凹所垂直壁および凹所下壁からなり第２の径を有する円盤状ワークを支持する第２ワーク支持部が形成されていることがある。
【００２２】
このようにすると、事前に定められた複数の大きさの円盤状ワークに対応可能となる。この場合に、第２の径を有する円盤状ワークを仮保持する仮保持手段のワーク押さえ突起の長さは、第１の径を有する円盤状ワークを仮保持する仮保持手段のワーク押さえ突起の長さより、凹所の深さ分長くされる。また、ワーク当接部材および可動部材については、２種類の径のワークに対応できる共通の構成としてもよく、ワーク当接部材の位置だけが変更されてもよく、また、ワーク当接部材および可動部材の両方をワークの寸法に応じて適宜変更してもよい。
【００２３】
この発明によるハンドリング装置は、上記の円盤状ワーク芯出し装置と、芯出し後の処理を行う次工程に設けられかつ吸着機能を有する受け渡し先装置と、芯出し装置を受け渡し先装置に移動させる移動装置とを備え、芯出し装置の基準軸と受け渡し先装置の中心軸とが同軸とされていることを特徴とするものである。
【００２４】
受け渡し先装置は、例えば、外周部を研磨する際にワークを垂直状に保持する真空チャックとされる。このようにすると、簡略化されるという利点を有している上記特許文献１の外周部研磨装置において、ワークの中心を真空チャックの回転中心と一致させて、研磨砥石をワーク外周部全体に均一に接触させることが可能となり、より均一な研磨面性状を得ることが可能となる。
【００２５】
この発明による円盤状ワーク芯出し方法は、吸着機能を有するワーク移載手段により円盤状ワークを搬送してワークをホルダに支持させるステップと、ワーク移載手段の吸着機能を解除するステップと、仮保持手段によってワークを仮保持するとともにワーク移載手段を退避させるステップとを、芯出し前に行うことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明の円盤状ワーク芯出し方法によると、従来行われていなかったワークの垂直状態での芯出しを簡単かつ精度よく行うことできる。そして、例えば、この方法を上記特許文献１の外周部研磨装置におけるワーク保持工程に適用することにより、ワークの中心を真空チャックの回転中心と一致させて、研磨砥石をワーク外周部全体に均一に接触させることが可能となり、より均一な研磨面性状を得ることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の左を前、右を後というものとし、また、上下については、図１の上下をいい、左右については、図１の紙面向こう側を左、紙面手前側を右というものとする。
【００２８】
図１は、この発明の円盤状ワーク芯出し装置およびこれを備えたハンドリング装置を円盤状ウエハ（以下では、ワークと称す）の芯出しおよびハンドリングに適用した実施形態を示している。
【００２９】
ハンドリング装置は、固定ベース(1)と、固定ベース(1)に設けられたレール(2)に沿って移動する移動体(3)に取り付けられてワーク(W)を垂直状態で芯出しする芯出し装置(4)と、真空吸着によりワーク(W)を保持して芯出し装置(4)にワーク(W)を移載するワーク移載装置（図１には現れず、図２参照）(5)と、芯出し装置(4)に対向するように固定ベース(1)に設けられ芯出しされたワーク(W)を芯出し装置(4)から受け取る受け渡し先装置(6)とを備えている。
【００３０】
移動体(3)は、例えば、図示省略したボールねじ・ナット機構およびモータを備えた駆動装置により前後方向に移動させられる。移動体(3)の下面には、芯出し装置(4)を懸垂式に支持するための断面コ字状の垂直フレーム(3a)が固定されている。レール(2)、移動体(3)および駆動装置によって、芯出し装置(4)を受け渡し先装置(6)に移動させる移動装置が構成されている。
【００３１】
芯出し装置(4)は、図１から図５までに示すように、芯出しの基準となる水平基準軸(O)を有する垂直状のベースプレート（ベース部材）(11)と、ベースプレート(11)に固定されてワーク(W)を支持してその落下を防止するホルダ(12)と、ワーク(W)の倒れを防止してホルダ(12)とともにワーク(W)を垂直に仮保持する仮保持手段(13)と、ベースプレート(11)に基準軸(O)を介して左右に対向するように設けられ基準軸(O)に対して接近離間方向に移動可能な垂直状の可動プレート（可動部材）(14)と、ベースプレート(11)に設けられた基準軸(O)を中心として左右および上下対称に配置されるように可動プレート(14)の上下端部に突出状に設けられており可動プレート(14)が接近方向に移動した際にワーク(W)の外周縁部に径方向外方から当接する計４つの高分子樹脂材製ワーク当接部材(15)と、ワーク当接部材(15)が対称関係を保ったまま接近離間方向に移動するよう可動プレート(14)を駆動する駆動装置(16)とを備えている。
【００３２】
ベースプレート(11)は、正方形状で、移動体(3)の垂直フレーム(3a)に取付けプレート(17)を介して支持されている。
【００３３】
ホルダ(12)は、垂直壁(12a)およびその上下端部から前方にのびる上下壁(12b)(12c)からなり、垂直壁(12a)および下壁(12c)によって、ワーク(W)下端部を受けるワーク支持部(18)が構成されている。垂直壁(12a)は、ワーク(W)の径より小さい幅とワーク(W)の径より大きい高さを有している。下壁(12c)および上壁(12b)は、ホルダ(12)の中心を中心とする臼状体の一部をなす形状とされ、その中心は前記基準軸(O)が通っている。この臼状体の底面径は、ワーク(W)の外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされている。これにより、ワーク支持部(18)の下壁(12c)は、正面から見て、ワーク(W)の外径の曲率よりも若干大きい曲率を有する円弧状に形成されている。また、臼状体の底面径がワーク(W)の外径よりも若干大きくなされていることから、ワーク(W)をホルダ(12)に支持させた際には、ワーク(W)は、基準軸(O)よりもワーク(W)の中心が下方に位置するようにホルダ(12)に支持される。
【００３４】
仮保持手段(13)は、図１に二点鎖線で示す水平待機位置および同図に実線で示す垂直押し付け位置との間を移動可能な長尺板状のアーム(20)と、アーム(20)の先端部および中央寄り部に設けられてワークを押さえる２つの押さえ突起(21)と、アーム(20)を水平または垂直に回動させるモータ（駆動装置）(22)とを有している。アーム(20)は、垂直押し付け位置においてベースプレート(11)の中央部から同下端部にかけて位置するように形成されている。２つの押さえ突起(21)は、アーム(20)先端部のものがワーク(W)の中心部を、中央寄り部のものがワーク(W)の下端部近くを押さえるようになされている。モータ(22)は、ベースプレート(11)の下端部に固定されている。
【００３５】
可動プレート(14)は、ホルダ(12)の左右両側に若干のすきまを介して配置されており、その上下端部近くの裏面（後面）には、下面にレール溝を有する溝付きブロック(23)が固定されている。また、可動プレート(14)の裏面の中央部には、ばね受け用ブロック(24)が固定されている。
【００３６】
ワーク当接部材(15)は、短円柱状であり、可動プレート(14)の上下に設けられたワーク当接部材(15)同士の間隔と、図２に示す芯出し状態における左右に対応するワーク当接部材(15)同士の間隔が等しくなされており、芯出し状態において、４つのワーク当接部材(15)が等間隔で同心円状に配置するように位置決めされている。
【００３７】
可動プレート(14)を駆動する駆動装置(16)は、ベースプレート(11)の中央部に基準軸(O)と同心となるように回転可能に配置されたピニオン(25)と、右端部がピニオン(25)の上部に噛み合わされ左端部が左の可動プレート(14)に固定されている左右にのびる第１ラック(26)と、左端部がピニオン(25)の下部に噛み合わされ右端部が右の可動プレート(14)に固定されている左右にのびる第２ラック(27)と、ベースプレート(11)に設けられかつ可動プレート(14)の溝付きブロック(23)のレール溝に嵌まり合って同プレート(14)を左右方向に案内するレール部(28)と、可動プレート(14)の中央部のばね受け用ブロック(24)とベースプレート(11)に固定されたばね受け用ブロック(30)との間に介在されて可動プレート(14)を左右方向内向きに付勢するコイルばね（付勢部材）(29)と、モータ(33)により駆動されレバー(32)を介してピニオン(25)を回転させるカム(31)とを有している。
【００３８】
図４に詳しく示すように、可動プレート(14)のばね受け用ブロック(24)には、左右にのびるとともに可動量を制限する可動軸(34)の先端が固定されており、ベースプレート(11)のばね受け用ブロック(30)には、可動軸(34)の基端部近くを案内する軸部案内用貫通孔(30a)が設けられている。コイルばね(29)は、可動軸(34)に巻装されるとともに、その内端部が可動プレート(14)のばね受け用ブロック(24)に、その外端部がベースプレート(11)のばね受け用ブロック(30)にそれぞれ受け止められている。
【００３９】
図５に前から見た様子を拡大して示すように、カム(31)は、円板に切欠きが設けられることにより形成されており、レバー(32)は、その一端部がピニオン(25)と一体となって回転するようにピニオン軸(25a)に固定され、その他端部がカム(31)が時計回りに回転させられた際に強制的に反時計方向に回転させられるようにカム(31)の切欠き面(31a)と当接するようになっている。
【００４０】
この可動プレート(14)の駆動装置(16)によると、各可動プレート(14)がコイルばね(29)によって常時左右方向内向きに付勢されているので、第１ラック(26)および第２ラック(27)も左右方向内向きの力を受けており、ピニオン(25)には時計方向に回転する力が作用している。したがって、カム(31)が反時計方向に回転させられると、レバー(32)がカム面(31a)で受け止められることによって回転が阻止されていたピニオン(25)が時計方向に回転可能となり、この結果、第１および第２ラック(26)(27)が左右方向内向きに移動し、これに伴い、４つのワーク当接部材(15)が左右および上下対称を保ったまま、左右方向内向きに移動する。この際、ベースプレート(11)に設けられたレール部(28)と可動プレート(14)の溝付きブロック(23)のレール溝とが嵌まり合っていることから、可動プレート(14)の移動はガタのないものとなる。４つのワーク当接部材(15)の停止は、各ワーク当接部材(15)がワーク(W)に及ぼす力がバランスしたところ、すなわち、芯出しが完了した時点となり、こうして、ワーク(W)の芯出しが精度よく行われる。そして、この芯出し時のワーク当接部材(15)の移動に際しては、モータ(33)の駆動力をラック・ピニオン機構(25)(26)(27)およびワーク当接部材(15)を介してワーク(W)に与えるのではなく、コイルばね(29)の弾性力によってワーク当接部材(15)をワーク(W)に当接させることから、ラック・ピニオン(25)(26)(27)のバックラッシュがキャンセルされるとともに、脆性・薄物のワーク(W)の欠け・傷を防止することができる。この後、モータ(22)を逆方向に回転させてカム(31)を時計方向に回転させると、モータ(22)の駆動力はコイルばね(29)の弾性力に抗して、レバー(32)を介してピニオン(25)を逆回転させる。これにより、各ワーク当接部材(15)は、最初の位置に復帰させられる。
【００４１】
ワーク移載装置(5)は、ウエハ搬送ロボット等と称される公知のものであり、２箇所または４箇所の吸着部(5a)によってワーク(W)を保持し、この吸着を解除することによって所定の位置にワーク(W)を移載することができる。
【００４２】
受け渡し先装置(6)は、固定ベース(1)に懸垂式に支持されてワーク(W)を吸着保持する真空チャック(35)およびこれをベルト(37)を介して回転させるモータ(36)とを備えており、例えば、外周研磨装置と組み合わされてワーク(W)の外周部を加工することができる。
【００４３】
この発明による芯出し装置によると、図６に示すように、吸着機能を有するワーク移載装置(5)によりワーク(W)を搬送してワーク(W)をホルダ(12)のワーク支持部(18)に垂直状に搬入するステップ（図６（ａ））と、ワーク移載装置(5)の吸着機能を解除し、下壁(12c)、垂直壁(12a)およびワーク移載装置(5)によりワークを垂直状に支持するステップ（図６（ｂ））と、仮保持手段(13)によってワーク(W)を垂直壁(12a)に押し付け垂直に仮保持するとともに、ワーク移載装置(5)を退避させるステップ（図６（ｃ））とを行い、この後、ワーク当接部材(15)を移動させることにより、ワーク(W)を芯出しすることができる。図６（ａ）に示すワーク保持ステップにおいては、ワーク移載装置(5)の停止位置にばらつきがあるため、同図に示すように、ワーク(W)は、ホルダ(12)の手前ですきまＧのある状態まで搬送される。図６（ｂ）に示すワーク(W)の吸着解除ステップにおいては、ワーク(W)は自重により下方に落下し、ワーク支持部(18)の下壁(12c)によって支持される。この段階でのワーク(W)の倒れは、吸着解除後のワーク移載装置(5)によって防止されている。図６（ｃ）に示す仮保持ステップにおいては、仮保持手段(13)のアーム(20)が９０°回動し、ワーク(W)は、押さえ突起(21)によってワーク支持部(18)の垂直壁(12b)に押し付けられ、ワーク移載装置(5)とワーク(W)との間には、すきまが形成され、ワーク移載装置(5)は退避する。
【００４４】
図７は、この発明による円盤状ワーク芯出し装置の第２実施形態を示している。
【００４５】
この実施形態の芯出し装置は、２種類の径のワークを芯出しするに際し、その構成部材の交換の手間を少なくしたもので、以下では、主に、第１実施形態との相違点について説明する。なお、図中、第１実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
芯出し装置(4)は、芯出しの基準となる水平基準軸(O)を有する垂直状のベースプレート（ベース部材）(11)と、ベースプレート(11)に固定されてワーク(W1)(W2)を支持するホルダ(42)と、ホルダ(42)に支持されたワーク(W1)(W2)の倒れを防止する仮保持手段(図７では省略)と、ベースプレート(11)に基準軸(O)を介して左右に対向するように設けられ基準軸(O)に対して接近離間方向に移動可能な垂直状の可動プレート（可動部材）(44)と、ベースプレート(11)に設けられた基準軸(O)を中心として左右および上下対称に配置されるように可動プレート(44)の上下端部に突出状に設けられている計８つの短円柱状高分子樹脂材製ワーク当接部材(45)(46)とを備えている。
【００４７】
ホルダ(42)は、第１の径を有する円盤状ワーク(W1)を支持する第１ワーク支持部(47)と、第１の径より小さい第２の径を有する円盤状ワーク(W2)を支持する第２ワーク支持部(48)とを有している。ここで、第１ワーク支持部(47)は、ホルダ(42)の垂直壁(42a)および下壁(42c)からなり、ホルダ(42)の上壁(42b)を含めて第１実施形態のワーク支持部(18)と同じ形状とされている。そして、第１ワーク支持部(47)の垂直壁(42a)に垂直状底面を有する凹所(49)を形成することにより、凹所垂直壁(49a)および凹所下壁(49b)からなる第２ワーク支持部(48)が形成されている。凹所(49)の上下壁(49b)は、ホルダ(42)の中心(O)を中心とする臼状体の一部をなす形状とされるとともに、臼状体の底面径は、第２の径を有するワーク(W2)の外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされている。
【００４８】
可動プレート(44)は、第１実施形態のものと同じものとされ、８つのワーク当接部材(45)(46)は、第１の径を有するワーク(W1)用の４つの第１ワーク当接部材(45)と、第２の径を有するワーク(W2)用の４つの第２ワーク当接部材(46)とからなる。第１ワーク当接部材(45)は、第１実施形態のワーク当接部材(15)と同様に設けられており、第２ワーク当接部材(46)は、径が小さいワーク(W2)に対応して、可動プレート(44)の左右方向の内寄り部分に、その上下の間隔を小さくして設けられている。第２ワーク当接部材(46)については、可動プレート(44)の上下に設けられたワーク当接部材(46)同士の間隔と、芯出し状態における左右に対応するワーク当接部材(46)同士の間隔とは異なるようになされている。ただし、ホルダ(42)の幅の変更により、左右に対応するワーク当接部材(46)同士の間隔を同じにすることも可能である。
【００４９】
第２実施形態の円盤状ワーク芯出し装置によると、第１実施形態の円盤状ワーク芯出し装置について説明した作用効果に加えて、事前に定められた複数の大きさの円盤状ワーク(W1)(W2)に対応可能という利点を有している。この場合に、図示省略したが、仮保持手段(13)の押さえ突起(21)の長さは、芯出しするワーク(W1)(W2)を保持するワーク保持部(47)(48)が第１か第２かによって変更される。なお、上記第２実施形態では、１つの可動プレート(44)に２種類のワーク当接部材(45)(46)を設けるようにしたが、１つの可動プレートには１種類４つのワーク当接部材を設けることとし、ワークの径が異なる場合には、可動プレートを変更するようにしてもよい。
【００５０】
上記第１および第２実施形態において、ワーク支持部(18)(47)(48)の下壁(12c)(42c)(49b)は、正面から見て円弧状とされているが、これに限定されるものではなく、ワーク(W)(W1)(W2)の下端部を支持可能な構成であれば、図８に示すように、正面から見て直線状であってもよい。
【００５１】
図８において、ホルダ(52)は、第１の径を有する円盤状ワーク(W1)を支持する第１ワーク支持部(57)と、第１の径より大きい第２の径を有する円盤状ワーク(W2)を支持する第２ワーク支持部(58)とを有している。ここで、第１ワーク支持部(57)は、ホルダ(52)の垂直壁(52a)および下壁(52c)からなり、ホルダ(52)の上壁(52b)は、基準軸(O)を中心に下壁(52c)と対称状に形成されている。ホルダ(52)の上壁(52b)の下面および下壁(52c)の上面は、両者の間隔が開口方向に行くに連れて大きくなるようなテーパ状に形成されている。そして、第１ワーク支持部(57)の垂直壁(52a)に垂直状底面を有する凹所(59)を形成することにより、凹所垂直壁(59a)および凹所下壁(59b)からなる第２ワーク支持部(58)が形成されている。凹所(99)の上下壁(59b)についても、両者の間隔が開口方向に行くに連れて大きくなるようなテーパ状に形成されている。
【００５２】
図８の可動プレート(44)および当接部材(45)(46)の構成は、図７に示したものと同じであり、同じ構成に同じ符号を付している。
【００５３】
なお、上記各実施形態において、ホルダ(12)(42)(52)の上壁(12b)(42b)(52b)は、下壁(12c)(42c)(52c)と対称状とされているが、上壁の構成については、これに限定されるものではなく、上壁を省略することもできる。
【００５４】
図９は、この発明による他の実施形態（第２の発明）を示している。
【００５５】
第２の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、上記の各実施形態において、仮保持手段(13)を吸着機能を有するワーク押し当て手段(61)に置き換え、その他の構成は同じとしたものである。以下では、ワーク押し当て手段(61)についてのみ説明し、上記の各実施形態と同じ構成のものに同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
ワーク押し当て手段(61)は、ワーク(W)の供給を受け保持するとともにこれをホルダ(12)に押し当てて垂直に保持するものであり、吸着位置（図９に実線で示す水平状態）および押し付け位置（同図に鎖線で示す垂直状態）との間を移動可能なアーム(62)と、アーム(62)に水平状態で上向きに設けられてワーク(W)を吸着する１または複数の吸着部(63)と、アーム(62)を水平または垂直に回動させるモータ(22)とを有している。ワーク押し当て手段(61)の平面形状は、図示省略したが、例えば、図２に示すワーク移載装置(5)に類似の形状とされる。
【００５７】
この第２の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワーク(W)がワーク押し当て手段(61)に供給され、ワーク押し当て手段(61)は、アーム(62)の水平状態でワーク(W)を吸着し、モータ(22)がアーム(62)を垂直に回動させることにより、ワーク(W)は、ホルダ(12)に押し当てられて垂直に保持される。ここで、ワーク押し当て手段(61)によるワーク(W)の吸着を解除すると、ワーク(W)はホルダ(12)の下壁(12c)によって保持され、その倒れがワーク押し当て手段(61)によって防止される。その後、上記実施形態と同様に、駆動装置(16)によって各ワーク当接部材(15)をワーク(W)に接近する方向に移動させることにより、ワーク(W)は、垂直に保持された状態で芯出しされる。なお、ワーク移載装置は、ワーク(W)の垂直保持には寄与せずに、ワーク(W)をワーク押し当て手段(61)に供給後、次のワークを移載するためにワーク積載位置に戻っていく。
【００５８】
上記ワーク押し当て手段(61)の吸着部(63)の数は特に限定されるものではない。吸着部(63)の数が１または２の場合、ワーク移載装置により搬入されたワーク(W)をワーク押し当て手段(61)により吸着した後に、ワーク移載装置の吸着が解除される。また、吸着部(63)の数が３以上の場合、ワーク受け取り時にワーク移載装置の吸着が解除された際、ワーク押し当て手段(61)だけによりワーク(W)を落下させることなく吸着可能なように、ワーク(W)の中心がおおよそ位置する位置を中心に等距離で隣接する吸着部(63)同士が等角度間隔になるように吸着部(63)が配置され、ワーク積載装置による吸着の解除後は、まず、ワーク(W)がワーク押し当て手段(61)の吸着部(63)により安定的に支持される。したがって、吸着部(63)によるワーク(W)の吸着は、ワーク移載装置が退避する前でも退避した後でもよい。
【００５９】
なお、第２の発明の場合、ワーク押し当て手段(61)だけでワーク(W)を保持することが可能であることから、ホルダ(12)は、垂直壁(12a)を有していれば、その形状は、特に限定されるものではない。ワーク(W)の径が変化する場合には、ホルダ(12)は変更せずに、ワーク押し当て手段(61)の寸法だけを変更すればよい。ホルダ(12)に下壁(12c)が設けられない場合には、各ワーク当接部材(15)がワーク(W)の倒れを防止できる位置まで移動した時点で、ワーク押し当て手段(61)の吸着を解除すればよい。
【００６０】
また、上記実施形態における円盤状ワークハンドリング装置として、芯出し装置(4)の基準軸(O)と受け渡し先装置(6)の中心軸とが同軸とされ、芯出し装置(4)を受け渡し先装置(6)に移動させる移動装置(3)とを備え、芯出し装置(4)で芯出ししたワーク(W)を受け渡し先装置(6)に受け渡すものを示したが、これに限らず、受け渡し先装置(6)の下方に回転駆動軸と、回転駆動軸に一端を接続するとともに他端に芯出し装置(4)を有する支持部を有し、芯出し装置(4)により芯出ししたワーク(W)を受け渡し先装置(6)に受け渡す際に前記回転駆動軸を回転し、受け渡し先装置(6)のワーク受け取り面とワーク表面が平行に接触対向するとともにワークの中心（基準軸）が受け渡し先装置(6)の中心軸と一致するように支持軸の位置と長さを定めた形態にしてもよい。この場合、例えば、前記支持部（芯出し装置のワーク芯出し側面）は、受け渡し先装置(6)のワーク受け取り面に対して９０°や１８０°の位置関係にしてよく、上記実施の形態でワーク(W)を垂直にした状態で芯出し装置(4)に受け渡していたワーク移載装置(5)は、ここでは芯出し装置(4)のワーク芯出し側面の位置に合わせた向きでワークを受け渡すように設置する。これにより、上記実施の形態と同様芯出ししたワーク(W)の中心と受け渡し先装置の中心軸とを一致させた状態で受け渡すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による円盤状ワーク芯出し装置およびハンドリング装置を示す側面図である。
【図２】芯出し装置の正面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図３のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図３の要部を使用して、芯出しのステップを説明する図である。
【図７】この発明による円盤状ワーク芯出し装置の他の実施形態を示す図である。
【図８】この発明による円盤状ワーク芯出し装置のホルダの変形例を示す図である。
【図９】この発明による円盤状ワーク芯出し装置の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
(4) 芯出し装置
(5) ワーク移載装置
(6) 受け渡し先装置
(11) ベースプレート（ベース部材）
(12) ホルダ
(13) 仮保持手段
(14)(44) 可動プレート（可動部材）
(15)(45)(46) ワーク当接部材
(16) 駆動装置
(25) ピニオン
(26)(27) ラック
(29) コイルばね（付勢部材）
(42) ホルダ
(42a) 垂直壁
(42c) 下壁
(47) 第１ワーク支持部
(48) 第２ワーク支持部
(49) 凹所
(49a) 凹所垂直壁
(49b) 凹所下壁
(61) ワーク押し当て手段
(62) アーム
(63) 吸着部
(W)(W1)(W2) ワーク
(O) 基準軸
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体ウエハ、ガラス基板、電子材料ウエハなどの円盤状ワークの研磨ライン等に用いられるハンドリング装置に関し、特に、加工装置への移載前にワークを芯出ししておくワーク芯出し装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハの加工工程においては、円盤状とされたウエハの外周部を研磨する工程が必要とされている。このようなウエハの外周部を研磨する手段として、本出願人は、ウエハを垂直保持してその外周部を研磨する技術を出願中である（特許文献１）。この技術によると、ウエハを垂直に保持して研磨することから、砥石系の重力による影響を避けることができ、そのため、自重キャンセル用の例えばワイヤロープ＋ウエイト＋プーリが不要になり、装置が簡略化されるという効果が奏される。研磨に際し、ウエハは、例えば、真空チャックによって保持されるが、均一な研磨面性状を得るためには、ウエハの中心を可能な限り真空チャックの回転中心と一致させ、研磨砥石をウエハ外周部全体に均一に接触させることが好ましい。
【０００３】
そこで、芯出し装置が必要となるが、ウエハの芯出し装置としては、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備え、ワークを水平状態に保持してその芯出しを行うものが知られている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特願２００２−２１０４７０
【０００５】
【特許文献２】
特開２００１−１５６１２９号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１のように、垂直にウエハを保持して研磨する場合には、真空チャックにウエハを垂直状態で受け渡す必要があるが、上記特許文献２の芯出し装置は、ワークを水平状に保持するものであることから、これをそのまま適用することできないという問題があった。
【０００７】
この発明の目的は、円盤状ワークを垂直状態に保持して芯出しが可能な芯出し装置および円盤状ワークを垂直状態に保持して芯出しした後にウエハを下流工程へ受け渡すハンドリング装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
第１の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、基準軸よりもワークの中心が下方に位置するようにワークを支持するホルダと、ホルダに垂直状に支持されたワークの倒れを防止する仮保持手段とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
ホルダには、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が設けられる。下壁は、正面から見て、ワークの外周縁部の曲率と同じ程度の曲率の円弧状とされることがあり、また、ワークの外周縁部の曲率より大きい曲率の円弧状とされることがあり、さらにまた、直線状とされることがある。また、ホルダは、垂直壁およびその上下端部から前方にのびる上下壁からなるものとされ、その下壁および上壁がホルダの中心を中心とする臼状体の一部をなす形状とされることにより、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が形成されているものとされることがある。この場合に、臼状体の底面径は、ワークの外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされる。
【００１０】
仮保持手段は、例えば、待機位置および押し付け位置との間を移動可能なアームと、アームに設けられてワークを押さえる１または複数の押さえ突起と、アームを水平または垂直に回動させるモータとを有しているものとされる。押さえ突起は、ワークの中心部を押さえるものとワークの下端部近くを押さえるものとの２つを少なくとも有することが好ましい。
【００１１】
ワーク当接部材を移動させる駆動装置は、例えば、ラック・ピニオン機構を使用したものとされるが、互いに連動して動く複数のシリンダを使用してもよい。
【００１２】
ワークは、通常、カセットに複数段に積載された状態で搬送され、吸着手段を有するワーク移載装置（例えば、ウエハ搬送ロボット）によって１枚ずつ取り出されて垂直状態でホルダに移載される。
【００１３】
第１の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワークがホルダに垂直状に載置され、この後、ワーク移載装置によるワークの吸着が解除される。この吸着解除時のワークの倒れは、仮保持手段によって防止される。その後、駆動装置によって各ワーク当接部材をワークに接近する方向に移動させることにより、ワークは、垂直に保持された状態で芯出しされる。
【００１４】
第２の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている円盤状ワーク芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、芯出し時のワークを保持するホルダと、吸着機能を有し、ワークの供給を受け保持するとともにこれをホルダに押し当てて垂直に保持するワーク押し当て手段とをさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
第２の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワークがワーク押し当て手段に供給され、ワーク押し当て手段は、ワークを吸着してホルダに押し当てることにより、ワークを垂直に保持する。その後、駆動装置によって各ワーク当接部材をワークに接近する方向に移動させるとともに、ワーク押し当て手段によるワークの吸着を解除することにより、ワークは、垂直に保持された状態で芯出しされる。
【００１６】
ワーク押し当て手段は、例えば、吸着位置および押し付け位置との間を移動可能なアームと、アームに設けられてワークを吸着する１または複数の吸着部と、アームを水平または垂直に回動させるモータとを有しているものとされる。吸着部の数が１または２の場合、ワーク押し当て手段によりワークを吸着した後に、ワーク移載装置の吸着が解除される。また、吸着部の数が３以上の場合、ワーク押し当て手段だけによりワークを吸着可能なように、これらの吸着部が適宜な位置に配置される。ワークを吸着保持したワーク押し当て手段は、モータによって回動させられ、これにより、ワークは、ワーク支持部の垂直壁に押し付けられて垂直に保持される。
【００１７】
第２の発明におけるホルダにも、垂直壁および下壁からなるワーク支持部が設けられる。ただし、第２の発明におけるホルダは、垂直壁を有していれば、その形状は、特に限定されるものではなく、ワーク押し当て手段だけでワークを保持することが可能であることから、ワーク支持部の下壁を省略することもできる。
【００１８】
上記の円盤状ワーク芯出し装置において、ワーク当接部材は、４つであり、基準軸を介して対向しかつ基準軸に対して接近離間方向に移動可能な１対の可動部材の両端部に１つずつ左右および上下対称に位置するように設けられており、駆動装置は、ラック・ピニオン機構を用いて可動部材を基準軸接近方向および基準軸離間方向に移動させるものであり、ベース部材に、可動部材を弾性力によって基準軸に接近する方向に付勢する付勢部材が設けられていることがある。
【００１９】
駆動装置のより具体的な構成としては、モータにより駆動されレバーを介してピニオンを回転させるカムを有しているものとされ、逆転時（離間方向移動時）には、カムの回転に伴って、ピニオンがモータの駆動力によって回転させられ、正転時（接近方向移動時）には、カムの回転に伴って、付勢部材の弾性力によってピニオンがカムの回転に追随するようになされる。
【００２０】
このようにすると、駆動装置を簡単かつコンパクトにすることができ、しかも、芯出し時には、モータの駆動力をラック・ピニオン機構およびワーク当接部材を介してワークに与えるのではなく、付勢部材の弾性力によってワーク当接部材をワークに当接させることから、ラック・ピニオンのバックラッシュがキャンセルされるとともに、脆性・薄物のワークの欠け・傷を防止することができる。
【００２１】
ホルダは、垂直壁および下壁からなり第１の径を有する円盤状ワークを支持する第１ワーク支持部を有しており、第１ワーク支持部の垂直壁に垂直状底面を有する凹所が形成されることにより、凹所垂直壁および凹所下壁からなり第２の径を有する円盤状ワークを支持する第２ワーク支持部が形成されていることがある。
【００２２】
このようにすると、事前に定められた複数の大きさの円盤状ワークに対応可能となる。この場合に、第２の径を有する円盤状ワークを仮保持する仮保持手段のワーク押さえ突起の長さは、第１の径を有する円盤状ワークを仮保持する仮保持手段のワーク押さえ突起の長さより、凹所の深さ分長くされる。また、ワーク当接部材および可動部材については、２種類の径のワークに対応できる共通の構成としてもよく、ワーク当接部材の位置だけが変更されてもよく、また、ワーク当接部材および可動部材の両方をワークの寸法に応じて適宜変更してもよい。
【００２３】
この発明によるハンドリング装置は、上記の円盤状ワーク芯出し装置と、芯出し後の処理を行う次工程に設けられかつ吸着機能を有する受け渡し先装置と、芯出し装置を受け渡し先装置に移動させる移動装置とを備え、芯出し装置の基準軸と受け渡し先装置の中心軸とが同軸とされていることを特徴とするものである。
【００２４】
受け渡し先装置は、例えば、外周部を研磨する際にワークを垂直状に保持する真空チャックとされる。このようにすると、簡略化されるという利点を有している上記特許文献１の外周部研磨装置において、ワークの中心を真空チャックの回転中心と一致させて、研磨砥石をワーク外周部全体に均一に接触させることが可能となり、より均一な研磨面性状を得ることが可能となる。
【００２５】
この発明による円盤状ワーク芯出し方法は、吸着機能を有するワーク移載手段により円盤状ワークを搬送してワークをホルダに支持させるステップと、ワーク移載手段の吸着機能を解除するステップと、仮保持手段によってワークを仮保持するとともにワーク移載手段を退避させるステップとを、芯出し前に行うことを特徴とするものである。
【００２６】
この発明の円盤状ワーク芯出し方法によると、従来行われていなかったワークの垂直状態での芯出しを簡単かつ精度よく行うことできる。そして、例えば、この方法を上記特許文献１の外周部研磨装置におけるワーク保持工程に適用することにより、ワークの中心を真空チャックの回転中心と一致させて、研磨砥石をワーク外周部全体に均一に接触させることが可能となり、より均一な研磨面性状を得ることが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、図１の左を前、右を後というものとし、また、上下については、図１の上下をいい、左右については、図１の紙面向こう側を左、紙面手前側を右というものとする。
【００２８】
図１は、この発明の円盤状ワーク芯出し装置およびこれを備えたハンドリング装置を円盤状ウエハ（以下では、ワークと称す）の芯出しおよびハンドリングに適用した実施形態を示している。
【００２９】
ハンドリング装置は、固定ベース(1)と、固定ベース(1)に設けられたレール(2)に沿って移動する移動体(3)に取り付けられてワーク(W)を垂直状態で芯出しする芯出し装置(4)と、真空吸着によりワーク(W)を保持して芯出し装置(4)にワーク(W)を移載するワーク移載装置（図１には現れず、図２参照）(5)と、芯出し装置(4)に対向するように固定ベース(1)に設けられ芯出しされたワーク(W)を芯出し装置(4)から受け取る受け渡し先装置(6)とを備えている。
【００３０】
移動体(3)は、例えば、図示省略したボールねじ・ナット機構およびモータを備えた駆動装置により前後方向に移動させられる。移動体(3)の下面には、芯出し装置(4)を懸垂式に支持するための断面コ字状の垂直フレーム(3a)が固定されている。レール(2)、移動体(3)および駆動装置によって、芯出し装置(4)を受け渡し先装置(6)に移動させる移動装置が構成されている。
【００３１】
芯出し装置(4)は、図１から図５までに示すように、芯出しの基準となる水平基準軸(O)を有する垂直状のベースプレート（ベース部材）(11)と、ベースプレート(11)に固定されてワーク(W)を支持してその落下を防止するホルダ(12)と、ワーク(W)の倒れを防止してホルダ(12)とともにワーク(W)を垂直に仮保持する仮保持手段(13)と、ベースプレート(11)に基準軸(O)を介して左右に対向するように設けられ基準軸(O)に対して接近離間方向に移動可能な垂直状の可動プレート（可動部材）(14)と、ベースプレート(11)に設けられた基準軸(O)を中心として左右および上下対称に配置されるように可動プレート(14)の上下端部に突出状に設けられており可動プレート(14)が接近方向に移動した際にワーク(W)の外周縁部に径方向外方から当接する計４つの高分子樹脂材製ワーク当接部材(15)と、ワーク当接部材(15)が対称関係を保ったまま接近離間方向に移動するよう可動プレート(14)を駆動する駆動装置(16)とを備えている。
【００３２】
ベースプレート(11)は、正方形状で、移動体(3)の垂直フレーム(3a)に取付けプレート(17)を介して支持されている。
【００３３】
ホルダ(12)は、垂直壁(12a)およびその上下端部から前方にのびる上下壁(12b)(12c)からなり、垂直壁(12a)および下壁(12c)によって、ワーク(W)下端部を受けるワーク支持部(18)が構成されている。垂直壁(12a)は、ワーク(W)の径より小さい幅とワーク(W)の径より大きい高さを有している。下壁(12c)および上壁(12b)は、ホルダ(12)の中心を中心とする臼状体の一部をなす形状とされ、その中心は前記基準軸(O)が通っている。この臼状体の底面径は、ワーク(W)の外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされている。これにより、ワーク支持部(18)の下壁(12c)は、正面から見て、ワーク(W)の外径の曲率よりも若干大きい曲率を有する円弧状に形成されている。また、臼状体の底面径がワーク(W)の外径よりも若干大きくなされていることから、ワーク(W)をホルダ(12)に支持させた際には、ワーク(W)は、基準軸(O)よりもワーク(W)の中心が下方に位置するようにホルダ(12)に支持される。
【００３４】
仮保持手段(13)は、図１に二点鎖線で示す水平待機位置および同図に実線で示す垂直押し付け位置との間を移動可能な長尺板状のアーム(20)と、アーム(20)の先端部および中央寄り部に設けられてワークを押さえる２つの押さえ突起(21)と、アーム(20)を水平または垂直に回動させるモータ（駆動装置）(22)とを有している。アーム(20)は、垂直押し付け位置においてベースプレート(11)の中央部から同下端部にかけて位置するように形成されている。２つの押さえ突起(21)は、アーム(20)先端部のものがワーク(W)の中心部を、中央寄り部のものがワーク(W)の下端部近くを押さえるようになされている。モータ(22)は、ベースプレート(11)の下端部に固定されている。
【００３５】
可動プレート(14)は、ホルダ(12)の左右両側に若干のすきまを介して配置されており、その上下端部近くの裏面（後面）には、下面にレール溝を有する溝付きブロック(23)が固定されている。また、可動プレート(14)の裏面の中央部には、ばね受け用ブロック(24)が固定されている。
【００３６】
ワーク当接部材(15)は、短円柱状であり、可動プレート(14)の上下に設けられたワーク当接部材(15)同士の間隔と、図２に示す芯出し状態における左右に対応するワーク当接部材(15)同士の間隔が等しくなされており、芯出し状態において、４つのワーク当接部材(15)が等間隔で同心円状に配置するように位置決めされている。
【００３７】
可動プレート(14)を駆動する駆動装置(16)は、ベースプレート(11)の中央部に基準軸(O)と同心となるように回転可能に配置されたピニオン(25)と、右端部がピニオン(25)の上部に噛み合わされ左端部が左の可動プレート(14)に固定されている左右にのびる第１ラック(26)と、左端部がピニオン(25)の下部に噛み合わされ右端部が右の可動プレート(14)に固定されている左右にのびる第２ラック(27)と、ベースプレート(11)に設けられかつ可動プレート(14)の溝付きブロック(23)のレール溝に嵌まり合って同プレート(14)を左右方向に案内するレール部(28)と、可動プレート(14)の中央部のばね受け用ブロック(24)とベースプレート(11)に固定されたばね受け用ブロック(30)との間に介在されて可動プレート(14)を左右方向内向きに付勢するコイルばね（付勢部材）(29)と、モータ(33)により駆動されレバー(32)を介してピニオン(25)を回転させるカム(31)とを有している。
【００３８】
図４に詳しく示すように、可動プレート(14)のばね受け用ブロック(24)には、左右にのびるとともに可動量を制限する可動軸(34)の先端が固定されており、ベースプレート(11)のばね受け用ブロック(30)には、可動軸(34)の基端部近くを案内する軸部案内用貫通孔(30a)が設けられている。コイルばね(29)は、可動軸(34)に巻装されるとともに、その内端部が可動プレート(14)のばね受け用ブロック(24)に、その外端部がベースプレート(11)のばね受け用ブロック(30)にそれぞれ受け止められている。
【００３９】
図５に前から見た様子を拡大して示すように、カム(31)は、円板に切欠きが設けられることにより形成されており、レバー(32)は、その一端部がピニオン(25)と一体となって回転するようにピニオン軸(25a)に固定され、その他端部がカム(31)が時計回りに回転させられた際に強制的に反時計方向に回転させられるようにカム(31)の切欠き面(31a)と当接するようになっている。
【００４０】
この可動プレート(14)の駆動装置(16)によると、各可動プレート(14)がコイルばね(29)によって常時左右方向内向きに付勢されているので、第１ラック(26)および第２ラック(27)も左右方向内向きの力を受けており、ピニオン(25)には時計方向に回転する力が作用している。したがって、カム(31)が反時計方向に回転させられると、レバー(32)がカム面(31a)で受け止められることによって回転が阻止されていたピニオン(25)が時計方向に回転可能となり、この結果、第１および第２ラック(26)(27)が左右方向内向きに移動し、これに伴い、４つのワーク当接部材(15)が左右および上下対称を保ったまま、左右方向内向きに移動する。この際、ベースプレート(11)に設けられたレール部(28)と可動プレート(14)の溝付きブロック(23)のレール溝とが嵌まり合っていることから、可動プレート(14)の移動はガタのないものとなる。４つのワーク当接部材(15)の停止は、各ワーク当接部材(15)がワーク(W)に及ぼす力がバランスしたところ、すなわち、芯出しが完了した時点となり、こうして、ワーク(W)の芯出しが精度よく行われる。そして、この芯出し時のワーク当接部材(15)の移動に際しては、モータ(33)の駆動力をラック・ピニオン機構(25)(26)(27)およびワーク当接部材(15)を介してワーク(W)に与えるのではなく、コイルばね(29)の弾性力によってワーク当接部材(15)をワーク(W)に当接させることから、ラック・ピニオン(25)(26)(27)のバックラッシュがキャンセルされるとともに、脆性・薄物のワーク(W)の欠け・傷を防止することができる。この後、モータ(22)を逆方向に回転させてカム(31)を時計方向に回転させると、モータ(22)の駆動力はコイルばね(29)の弾性力に抗して、レバー(32)を介してピニオン(25)を逆回転させる。これにより、各ワーク当接部材(15)は、最初の位置に復帰させられる。
【００４１】
ワーク移載装置(5)は、ウエハ搬送ロボット等と称される公知のものであり、２箇所または４箇所の吸着部(5a)によってワーク(W)を保持し、この吸着を解除することによって所定の位置にワーク(W)を移載することができる。
【００４２】
受け渡し先装置(6)は、固定ベース(1)に懸垂式に支持されてワーク(W)を吸着保持する真空チャック(35)およびこれをベルト(37)を介して回転させるモータ(36)とを備えており、例えば、外周研磨装置と組み合わされてワーク(W)の外周部を加工することができる。
【００４３】
この発明による芯出し装置によると、図６に示すように、吸着機能を有するワーク移載装置(5)によりワーク(W)を搬送してワーク(W)をホルダ(12)のワーク支持部(18)に垂直状に搬入するステップ（図６（ａ））と、ワーク移載装置(5)の吸着機能を解除し、下壁(12c)、垂直壁(12a)およびワーク移載装置(5)によりワークを垂直状に支持するステップ（図６（ｂ））と、仮保持手段(13)によってワーク(W)を垂直壁(12a)に押し付け垂直に仮保持するとともに、ワーク移載装置(5)を退避させるステップ（図６（ｃ））とを行い、この後、ワーク当接部材(15)を移動させることにより、ワーク(W)を芯出しすることができる。図６（ａ）に示すワーク保持ステップにおいては、ワーク移載装置(5)の停止位置にばらつきがあるため、同図に示すように、ワーク(W)は、ホルダ(12)の手前ですきまＧのある状態まで搬送される。図６（ｂ）に示すワーク(W)の吸着解除ステップにおいては、ワーク(W)は自重により下方に落下し、ワーク支持部(18)の下壁(12c)によって支持される。この段階でのワーク(W)の倒れは、吸着解除後のワーク移載装置(5)によって防止されている。図６（ｃ）に示す仮保持ステップにおいては、仮保持手段(13)のアーム(20)が９０°回動し、ワーク(W)は、押さえ突起(21)によってワーク支持部(18)の垂直壁(12b)に押し付けられ、ワーク移載装置(5)とワーク(W)との間には、すきまが形成され、ワーク移載装置(5)は退避する。
【００４４】
図７は、この発明による円盤状ワーク芯出し装置の第２実施形態を示している。
【００４５】
この実施形態の芯出し装置は、２種類の径のワークを芯出しするに際し、その構成部材の交換の手間を少なくしたもので、以下では、主に、第１実施形態との相違点について説明する。なお、図中、第１実施形態と同じ構成には、同じ符号を付してその説明を省略する。
【００４６】
芯出し装置(4)は、芯出しの基準となる水平基準軸(O)を有する垂直状のベースプレート（ベース部材）(11)と、ベースプレート(11)に固定されてワーク(W1)(W2)を支持するホルダ(42)と、ホルダ(42)に支持されたワーク(W1)(W2)の倒れを防止する仮保持手段(図７では省略)と、ベースプレート(11)に基準軸(O)を介して左右に対向するように設けられ基準軸(O)に対して接近離間方向に移動可能な垂直状の可動プレート（可動部材）(44)と、ベースプレート(11)に設けられた基準軸(O)を中心として左右および上下対称に配置されるように可動プレート(44)の上下端部に突出状に設けられている計８つの短円柱状高分子樹脂材製ワーク当接部材(45)(46)とを備えている。
【００４７】
ホルダ(42)は、第１の径を有する円盤状ワーク(W1)を支持する第１ワーク支持部(47)と、第１の径より小さい第２の径を有する円盤状ワーク(W2)を支持する第２ワーク支持部(48)とを有している。ここで、第１ワーク支持部(47)は、ホルダ(42)の垂直壁(42a)および下壁(42c)からなり、ホルダ(42)の上壁(42b)を含めて第１実施形態のワーク支持部(18)と同じ形状とされている。そして、第１ワーク支持部(47)の垂直壁(42a)に垂直状底面を有する凹所(49)を形成することにより、凹所垂直壁(49a)および凹所下壁(49b)からなる第２ワーク支持部(48)が形成されている。凹所(49)の上下壁(49b)は、ホルダ(42)の中心(O)を中心とする臼状体の一部をなす形状とされるとともに、臼状体の底面径は、第２の径を有するワーク(W2)の外径よりも若干大きくなされ、臼状体の開口径は、底面径よりも若干大きくなされている。
【００４８】
可動プレート(44)は、第１実施形態のものと同じものとされ、８つのワーク当接部材(45)(46)は、第１の径を有するワーク(W1)用の４つの第１ワーク当接部材(45)と、第２の径を有するワーク(W2)用の４つの第２ワーク当接部材(46)とからなる。第１ワーク当接部材(45)は、第１実施形態のワーク当接部材(15)と同様に設けられており、第２ワーク当接部材(46)は、径が小さいワーク(W2)に対応して、可動プレート(44)の左右方向の内寄り部分に、その上下の間隔を小さくして設けられている。第２ワーク当接部材(46)については、可動プレート(44)の上下に設けられたワーク当接部材(46)同士の間隔と、芯出し状態における左右に対応するワーク当接部材(46)同士の間隔とは異なるようになされている。ただし、ホルダ(42)の幅の変更により、左右に対応するワーク当接部材(46)同士の間隔を同じにすることも可能である。
【００４９】
第２実施形態の円盤状ワーク芯出し装置によると、第１実施形態の円盤状ワーク芯出し装置について説明した作用効果に加えて、事前に定められた複数の大きさの円盤状ワーク(W1)(W2)に対応可能という利点を有している。この場合に、図示省略したが、仮保持手段(13)の押さえ突起(21)の長さは、芯出しするワーク(W1)(W2)を保持するワーク保持部(47)(48)が第１か第２かによって変更される。なお、上記第２実施形態では、１つの可動プレート(44)に２種類のワーク当接部材(45)(46)を設けるようにしたが、１つの可動プレートには１種類４つのワーク当接部材を設けることとし、ワークの径が異なる場合には、可動プレートを変更するようにしてもよい。
【００５０】
上記第１および第２実施形態において、ワーク支持部(18)(47)(48)の下壁(12c)(42c)(49b)は、正面から見て円弧状とされているが、これに限定されるものではなく、ワーク(W)(W1)(W2)の下端部を支持可能な構成であれば、図８に示すように、正面から見て直線状であってもよい。
【００５１】
図８において、ホルダ(52)は、第１の径を有する円盤状ワーク(W1)を支持する第１ワーク支持部(57)と、第１の径より大きい第２の径を有する円盤状ワーク(W2)を支持する第２ワーク支持部(58)とを有している。ここで、第１ワーク支持部(57)は、ホルダ(52)の垂直壁(52a)および下壁(52c)からなり、ホルダ(52)の上壁(52b)は、基準軸(O)を中心に下壁(52c)と対称状に形成されている。ホルダ(52)の上壁(52b)の下面および下壁(52c)の上面は、両者の間隔が開口方向に行くに連れて大きくなるようなテーパ状に形成されている。そして、第１ワーク支持部(57)の垂直壁(52a)に垂直状底面を有する凹所(59)を形成することにより、凹所垂直壁(59a)および凹所下壁(59b)からなる第２ワーク支持部(58)が形成されている。凹所(99)の上下壁(59b)についても、両者の間隔が開口方向に行くに連れて大きくなるようなテーパ状に形成されている。
【００５２】
図８の可動プレート(44)および当接部材(45)(46)の構成は、図７に示したものと同じであり、同じ構成に同じ符号を付している。
【００５３】
なお、上記各実施形態において、ホルダ(12)(42)(52)の上壁(12b)(42b)(52b)は、下壁(12c)(42c)(52c)と対称状とされているが、上壁の構成については、これに限定されるものではなく、上壁を省略することもできる。
【００５４】
図９は、この発明による他の実施形態（第２の発明）を示している。
【００５５】
第２の発明による円盤状ワーク芯出し装置は、上記の各実施形態において、仮保持手段(13)を吸着機能を有するワーク押し当て手段(61)に置き換え、その他の構成は同じとしたものである。以下では、ワーク押し当て手段(61)についてのみ説明し、上記の各実施形態と同じ構成のものに同じ符号を付してその説明を省略する。
【００５６】
ワーク押し当て手段(61)は、ワーク(W)の供給を受け保持するとともにこれをホルダ(12)に押し当てて垂直に保持するものであり、吸着位置（図９に実線で示す水平状態）および押し付け位置（同図に鎖線で示す垂直状態）との間を移動可能なアーム(62)と、アーム(62)に水平状態で上向きに設けられてワーク(W)を吸着する１または複数の吸着部(63)と、アーム(62)を水平または垂直に回動させるモータ(22)とを有している。ワーク押し当て手段(61)の平面形状は、図示省略したが、例えば、図２に示すワーク移載装置(5)に類似の形状とされる。
【００５７】
この第２の発明の円盤状ワーク芯出し装置によると、ワーク移載装置によってワーク(W)がワーク押し当て手段(61)に供給され、ワーク押し当て手段(61)は、アーム(62)の水平状態でワーク(W)を吸着し、モータ(22)がアーム(62)を垂直に回動させることにより、ワーク(W)は、ホルダ(12)に押し当てられて垂直に保持される。ここで、ワーク押し当て手段(61)によるワーク(W)の吸着を解除すると、ワーク(W)はホルダ(12)の下壁(12c)によって保持され、その倒れがワーク押し当て手段(61)によって防止される。その後、上記実施形態と同様に、駆動装置(16)によって各ワーク当接部材(15)をワーク(W)に接近する方向に移動させることにより、ワーク(W)は、垂直に保持された状態で芯出しされる。なお、ワーク移載装置は、ワーク(W)の垂直保持には寄与せずに、ワーク(W)をワーク押し当て手段(61)に供給後、次のワークを移載するためにワーク積載位置に戻っていく。
【００５８】
上記ワーク押し当て手段(61)の吸着部(63)の数は特に限定されるものではない。吸着部(63)の数が１または２の場合、ワーク移載装置により搬入されたワーク(W)をワーク押し当て手段(61)により吸着した後に、ワーク移載装置の吸着が解除される。また、吸着部(63)の数が３以上の場合、ワーク受け取り時にワーク移載装置の吸着が解除された際、ワーク押し当て手段(61)だけによりワーク(W)を落下させることなく吸着可能なように、ワーク(W)の中心がおおよそ位置する位置を中心に等距離で隣接する吸着部(63)同士が等角度間隔になるように吸着部(63)が配置され、ワーク積載装置による吸着の解除後は、まず、ワーク(W)がワーク押し当て手段(61)の吸着部(63)により安定的に支持される。したがって、吸着部(63)によるワーク(W)の吸着は、ワーク移載装置が退避する前でも退避した後でもよい。
【００５９】
なお、第２の発明の場合、ワーク押し当て手段(61)だけでワーク(W)を保持することが可能であることから、ホルダ(12)は、垂直壁(12a)を有していれば、その形状は、特に限定されるものではない。ワーク(W)の径が変化する場合には、ホルダ(12)は変更せずに、ワーク押し当て手段(61)の寸法だけを変更すればよい。ホルダ(12)に下壁(12c)が設けられない場合には、各ワーク当接部材(15)がワーク(W)の倒れを防止できる位置まで移動した時点で、ワーク押し当て手段(61)の吸着を解除すればよい。
【００６０】
また、上記実施形態における円盤状ワークハンドリング装置として、芯出し装置(4)の基準軸(O)と受け渡し先装置(6)の中心軸とが同軸とされ、芯出し装置(4)を受け渡し先装置(6)に移動させる移動装置(3)とを備え、芯出し装置(4)で芯出ししたワーク(W)を受け渡し先装置(6)に受け渡すものを示したが、これに限らず、受け渡し先装置(6)の下方に回転駆動軸と、回転駆動軸に一端を接続するとともに他端に芯出し装置(4)を有する支持部を有し、芯出し装置(4)により芯出ししたワーク(W)を受け渡し先装置(6)に受け渡す際に前記回転駆動軸を回転し、受け渡し先装置(6)のワーク受け取り面とワーク表面が平行に接触対向するとともにワークの中心（基準軸）が受け渡し先装置(6)の中心軸と一致するように支持軸の位置と長さを定めた形態にしてもよい。この場合、例えば、前記支持部（芯出し装置のワーク芯出し側面）は、受け渡し先装置(6)のワーク受け取り面に対して９０°や１８０°の位置関係にしてよく、上記実施の形態でワーク(W)を垂直にした状態で芯出し装置(4)に受け渡していたワーク移載装置(5)は、ここでは芯出し装置(4)のワーク芯出し側面の位置に合わせた向きでワークを受け渡すように設置する。これにより、上記実施の形態と同様芯出ししたワーク(W)の中心と受け渡し先装置の中心軸とを一致させた状態で受け渡すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による円盤状ワーク芯出し装置およびハンドリング装置を示す側面図である。
【図２】芯出し装置の正面図である。
【図３】図２のIII-III線に沿う断面図である。
【図４】図２のIV-IV線に沿う断面図である。
【図５】図３のV-V線に沿う断面図である。
【図６】図３の要部を使用して、芯出しのステップを説明する図である。
【図７】この発明による円盤状ワーク芯出し装置の他の実施形態を示す図である。
【図８】この発明による円盤状ワーク芯出し装置のホルダの変形例を示す図である。
【図９】この発明による円盤状ワーク芯出し装置の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
(4) 芯出し装置
(5) ワーク移載装置
(6) 受け渡し先装置
(11) ベースプレート（ベース部材）
(12) ホルダ
(13) 仮保持手段
(14)(44) 可動プレート（可動部材）
(15)(45)(46) ワーク当接部材
(16) 駆動装置
(25) ピニオン
(26)(27) ラック
(29) コイルばね（付勢部材）
(42) ホルダ
(42a) 垂直壁
(42c) 下壁
(47) 第１ワーク支持部
(48) 第２ワーク支持部
(49) 凹所
(49a) 凹所垂直壁
(49b) 凹所下壁
(61) ワーク押し当て手段
(62) アーム
(63) 吸着部
(W)(W1)(W2) ワーク
(O) 基準軸
Claims (5)
- 基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている円盤状ワーク芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、基準軸よりもワークの中心が下方に位置するようにワークを支持するホルダと、ホルダに垂直状に支持されたワークの倒れを防止する仮保持手段とをさらに備えていることを特徴とする円盤状ワーク芯出し装置。
- 基準軸を中心として対称に位置するようにベース部材に設けられかつ対称関係を保ったまま移動させられる複数のワーク当接部材と、各ワーク当接部材をワークに対し接近離間方向に移動させる駆動装置とを備えている円盤状ワーク芯出し装置において、基準軸が水平軸とされており、芯出し時のワークを保持するホルダと、吸着機能を有し、ワークの供給を受け保持するとともにこれをホルダに押し当てて垂直に保持するワーク押し当て手段とをさらに備えていることを特徴とする円盤状ワーク芯出し装置。
- ワーク当接部材は、４つであり、基準軸を介して対向しかつ基準軸に対して接近離間方向に移動可能な１対の可動部材の両端部に１つずつ左右および上下対称に位置するように設けられており、駆動装置は、ラック・ピニオン機構を用いて可動部材を基準軸接近方向および基準軸離間方向に移動させるものであり、ベース部材に、可動部材を弾性力によって基準軸に接近する方向に付勢する付勢部材が設けられている請求項１または２記載の円盤状ワーク芯出し装置。
- ホルダは、垂直壁および下壁からなり第１の径を有する円盤状ワークを支持する第１ワーク支持部を有しており、第１ワーク支持部の垂直壁に垂直状底面を有する凹所が形成されることにより、凹所垂直壁および凹所下壁からなり第２の径を有する円盤状ワークを支持する第２ワーク支持部が形成されている請求項１、２または３記載の円盤状ワーク芯出し装置。
- 請求項１から４までのいずれかに記載の円盤状ワーク芯出し装置と、芯出し後の処理を行う次工程に設けられかつ吸着機能を有する受け渡し先装置と、芯出し装置を受け渡し先装置に移動させる移動装置とを備え、芯出し装置の基準軸と受け渡し先装置の中心軸とが同軸とされていることを特徴とする円盤状ワークハンドリング装置。
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