JP4620898B2 - 研磨装置システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の加工に使用される研磨装置システムに関し、より詳細には研磨装置へのワークの給排を自動化した研磨装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハのポリシングまたはラッピング、ガラス、水晶等の研磨作業には回転定盤を用いた研磨装置が広く使用されている。これらの研磨装置ではワークを定盤の所定位置にセットして加工し、加工完了後に定盤からワークを回収するといった操作を繰り返し行って順次ワークを加工する。ワークを定盤にセットし、加工後のワークを定盤から回収する操作は、一般にはオペレータによる手作業によっている。しかしながら、オペレータによる作業の安全面および作業効率の点から、定盤にワークをセットし、定盤からワークを回収する作業をロボット等を用いて自動化する方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開昭６３−２１６６７０号公報に示されているワークの搬出入方法は、ポリシング装置においてワークをセットするキャリヤの孔の配置に合わせて複数のチャック部を備えたチャック装置を使用し、キャリヤにおけるワークと同配置でワークをチャックして装置にワークをセットするものである。また、実公平３−２９０８３号公報に記載されている搬送装置は、ラッピング装置の近くに配置した多関節ロボットを用いてワークを定盤上に供給するように構成され、多関節ロボットがキャリヤとともにワークを保持して研磨装置へ搬送するものである。また、特開平１１−２０７６１１号公報に記載されている搬送装置は、上定盤をスイング移動させた状態で、搬送ロボットによりワークを定盤に支持されたキャリヤの所定位置にセットするものである。また、特開２０００−２９６４６３号公報に記載されている両面研磨装置システムでは、両面研磨装置の側方に配置した多関節ロボットによりワークの給排を行っている。
【０００４】
図１３は、ポリシング用の両面研磨装置１０の側方にワーク１１の給排装置２０を配置し、ワークの給排装置２０に設けた多関節ロボット２２によりワーク１１を下定盤１２に供給し、加工後のワーク１１を下定盤１２から搬出するように構成した例である。２３はワーク１１を収容しているローダカセット部、２４はセンタリング装置である。センタリング装置２４により中心出しされたワーク１１は多関節ロボット２２に保持され、下定盤１２の所定位置に搬送されて加工される。図示例の両面研磨装置１０は下定盤の全面を覆う大きさに形成した薄平板状のキャリヤ１４をキャリヤ面と平行な面内で旋回させ、キャリヤ１４の透孔に保持されたワーク１１を上定盤と下定盤とで挟んでポリシングする。２５は加工後のワーク１１を受けるウォーターシュータ、２６はワーク１１を水没した状態で収容するウォーターカセット部である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、両面研磨装置にワークを給排する作業をロボット等を用いて自動化する方法によれば、ワークの交換作業を安全に行うことができ、ワークに傷をつけたりすることなく確実に操作することができ、作業効率を向上させることが可能になる。
しかしながら、図１３に示すような下定盤１２の全面を覆う大きさのキャリヤ１４を使用する両面研磨装置の場合は、ワーク１１を給排する操作は下定盤１２にキャリヤ１４を取り付けた状態で行うから、キャリヤ１４を回転させて位置決めしながらワーク１１を給排するといった制御が必要になり、操作が煩雑になる。
また、両定盤の研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりする際には、キャリヤ１４を下定盤１２から取り外さなければならないが、薄板状で径寸法が約２ｍといったような大径のキャリヤ１４を脱着する操作は容易ではなく、脱着操作する際にキャリヤ１４を破損することがあるといった問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、定盤面を全面にわたって覆うキャリヤとワークとを研磨装置に給排して加工する研磨装置において、ワークおよびキャリヤの給排を自動化して、ワークに給排操作を効率化し、ワークおよびキャリヤの損傷といった問題を防止することができる研磨装置システムを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、ワークと、ワークを配する透孔が設けられたキャリヤとを研磨装置に一括して給排することにより所要の加工を施す研磨装置システムであって、前記キャリヤの透孔にワークを配して所要の加工を施す単数または複数の研磨装置と、前記キャリヤと略同形に形成された吸着盤を備え、前記ワークとキャリヤとを前記吸着盤に真空吸着して支持する吸着盤部と、前記吸着盤にキャリヤを支持した状態で、前記透孔に位置合わせしてワークを供給する供給セット部と、加工後のワークを収納する収納機構部と、前記研磨装置、供給セット部および収納機構部に前記吸着盤部を搬送移動する移動機構部とを備え、前記移動機構部が、吸着盤を支持するキャリヤアームと、吸着盤を水平面内で旋回させて前記研磨装置と、供給セット部と、収納機構部との間で移動させる旋回機構部と、前記吸着盤を昇降移動させる昇降機構部と、前記吸着盤の盤面の向きを変える反転機構部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これによって、移動機構部は吸着盤を旋回操作して任意の位置に移動させたり、吸着盤を昇降操作して吸着盤を反転操作する空間を確保して吸着盤を反転操作することが可能となる。吸着盤の反転操作は研磨装置にワークとキャリヤとを給排する場合、供給セット部でワークを供給する場合に吸着盤を反転してワーク吸着面の向きを変える際になされる。
【０００９】
また、前記吸着盤部が、移動機構部のキャリヤアームによって支持される支持ジョイント部と、吸着盤を回動可能に支持するロータリージョイントと、ロータリージョイントを回動駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。これによって、吸着盤を回動して吸着盤に支持されているキャリヤの透孔をワークのセット位置に位置合わせすることができ、透孔をセット位置に位置合わせしてワークをセットすることができる。
【００１０】
また、前記供給セット部が、カセットからワークを取り出しするワーク取り出し部と、取り出したワークをセンタリングするセンタリング部と、キャリヤのセット位置での透孔とワークとの位置ずれを検出する位置検出機構部と、該位置検出機構部による検出結果に基づいてワークをキャリヤのセット孔に位置合わせして移送するローディング部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る研磨装置システムの全体構成を示す平面図である。同図で１０ａ、１０ｂは、キャリヤ１４によりワーク１１を支持してワーク１１の両面をポリシングする両面研磨装置である。本実施形態では、ワーク１１を共通に加工できる同一構造に形成した２台の研磨装置１０ａ、１０ｂを一定距離離間して配置し、１基の給排機構によって各々の研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１を自動で給排して加工するように構成している。研磨装置１０ａ、１０ｂの離間距離は給排機構によるワーク１１の給排動作に合わせて設定されている。
【００１２】
本実施形態で使用している研磨装置１０ａ、１０ｂは両面ポリシング用として従来使用されている研磨装置と同一構造のものである。すなわち、キャリヤ１４に設けた透孔に円板状のワーク１１であるウェーハをセットし、上定盤と下定盤とでワーク１１を挟んで研磨する。上定盤と下定盤の表面は研磨布によって被覆され、研磨布によって研磨面が形成されている。キャリヤ１４は外周縁がキャリヤホルダに支持され、キャリヤ面内で旋回移動（自転しない円運動）し、キャリヤ１４の透孔に保持されたワーク１１を研磨面内で旋回移動させる。キャリヤホルダは研磨定盤よりも大径のリング状に形成した部材であり、周方向に所定間隔で立設したピンにキャリヤ１４に設けた係止孔１４ａを係合してキャリヤ１４がキャリヤホルダと一体に旋回可能となっている。キャリヤホルダは偏芯したクランク部材に係合して支持され、クランク部材が軸中心で回転することによりその偏芯量分旋回移動する。
【００１３】
１３は上定盤の外周側面に当接して上定盤の回転をガイドするガイドローラである。ガイドローラ１３はアーム１３ａの前端に転動自在に支持され、駆動部１３ｂにより、加工時には上定盤の外周側面に当接し、非加工時にはキャリヤホルダと干渉しないキャリヤホルダの外側位置に退避するよう操作される。
図２に研磨装置１０ａ、１０ｂの正面図を示す。図２は上定盤１２ａを下定盤との間でワークを挟んで加工する下位置に下降させた状態であり、ワークは上定盤と下定盤の研磨面に挟圧されてポリシングされる。キャリヤ１４はたとえばガラスエポキシ板で形成され、ワークの厚さよりも若干薄く形成されている。ワークを給排する操作は、上定盤１２ａを下定盤から一定距離離間する上位置に上昇させて行う。研磨装置１０ａ、１０ｂの前面部はオペレータによる各種操作、ワーク１１の給排操作のため開放されている。
【００１４】
図１で、ワーク１１を研磨装置１０ａ、１０ｂに給排するワークの給排機構は、ワーク１１とキャリヤ１４とを支持する吸着盤部３０と、吸着盤にワーク１１を供給する供給セット部８０と、加工後のワーク１１を収納する収納機構部１００と、前記吸着盤部３０を供給セット部８０と研磨装置１０ａ、１０ｂと収納機構部１００との間で移動させる移動機構部６０とを備える。
以下、吸着盤部３０、移動機構部６０、供給セット部８０、収納機構部１００の各々について順に説明する。
【００１５】
（吸着盤部）
吸着盤部３０は研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１とキャリヤ１４とを一括して支持するための機構部分であり、キャリヤ１４よりも若干大径に形成した吸着盤を備え、吸着盤にキャリヤ１４とワーク１１とを相互に位置合わせし、真空吸着によって支持するように構成されている。
吸着盤は移動機構部６０のキャリヤアーム６６によって支持され、供給セット部８０、研磨装置１０ａ、１０ｂにおけるワークおよびキャリヤのセット位置、収納機構部１００の各部間を移動する。図１では吸着盤３１が供給セット部８０でワークをセットする位置にある状態を説明的に示している。
【００１６】
図３および図４は、吸着盤部３０の平面図および底面図である。図３に示すように吸着盤部３０は、円形に形成した吸着盤３１の上面に支持ジョイント部３２を設け、支持ジョイント部３２により吸着盤３１をその平面内で回動可能に支持するとともに、支持ジョイント部３２に設けたロータリージョイント３３を介して吸着盤３１の上面に配設した真空回路と、移動機構部６０側に設置した真空装置とが連通するように設けられている。
【００１７】
吸着盤３１に配置する真空回路は、ワーク１１を真空吸着するための真空回路とキャリヤ１４を真空吸着するための真空回路とから成る。ワーク１１を真空吸着する真空回路３４は研磨装置１０ａ、１０ｂにおけるワーク１１の配置位置、すなわちキャリヤ１４によってワーク１１を支持する配置位置に合わせて配置する。本実施形態の研磨装置では、周方向にワーク１１として９枚のウェーハを均等に配置して加工する。なお、図１ではワーク１１を５枚配置した例を示したが、図３、４ではワーク１１を９枚配置した例を示す。キャリヤ１４に支持するワーク１１の枚数はワーク１１の大きさ等に応じて適宜選択可能である。真空回路３４はこれらのワーク１１の配置位置に合わせ、ワーク１１ごと３個の吸着コマを配置してワーク１１を真空吸着するよう構成している。なお、ワーク１１を真空吸着する吸着コマは、ワーク１１ごとに少なくとも１個あればよい。
【００１８】
図３で真空回路３４は、ロータリージョイント３３と各々のワーク１１の配置位置との間を連通するエアチューブ３４ａと、各々のワーク１１の配置位置で３個の吸着コマを連通させるエアチューブ３４ｂから成る。エアチューブ３４ａとエアチューブ３４ｂとの接続部、エアチューブ３４ｂの２つの屈曲位置に設けたジョイント部３４ｃに吸着盤３１の底面（ワーク吸着面）で開口する吸着コマが設けられている。これらの吸着コマ３５はワーク１１を真空吸着して支持するためのものである。
図４に、吸着盤３１上でのワーク１１の配置を示す。ワーク１１としてのウェーハが周方向に９枚配置されること、各々のワーク１１が３個の吸着コマ３５によって支持されることを示す。
【００１９】
図３でキャリヤ１４を吸着盤３１に真空吸着する真空回路３６は、吸着盤３１の外周縁に沿って配置したエアチューブ３６ｂとロータリージョイント３３とエアチューブ３６ｂとを連通するエアチューブ３６ａとからなる。吸着盤３１の外周縁に沿って配置したエアチューブ３６ｂには所定間隔でジョイント部３６ｃが設けられ、これらジョイント部３６ｃの各々に吸着盤３１のワーク吸着面で開口する吸着コマが設けられている。また、ロータリージョイント３３とエアチューブ３６ｂとを接続するエアチューブ３６ａの中途にもジョイント部３６ｃを設けて、これらのジョイント部３６ｃにも同様に吸着コマを配置する。
【００２０】
図４に、吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着する吸着コマ３７の配置を示す。キャリヤ１４は合成樹脂等の薄板によって形成されているから、吸着コマ３７によりキャリヤ１４の外周縁に沿って一定間隔で支持するとともに、キャリヤ１４の内部側についても所定間隔で吸着コマ３７を配置して、キャリヤ１４の全体が吸着盤３１に平坦に吸着されるようにしている。ワーク１１はキャリヤ１４に設けた透孔に位置合わせして配置される。ワーク１１をセットするためキャリヤ１４に設ける透孔はワーク１１の外径よりも僅かに大きな径寸法に形成され、ワーク１１はこの透孔内に配置される。
【００２１】
図５に、吸着コマ３５を吸着盤３１に取り付けた構成部分を拡大して示す。吸着コマ３５は中央部に貫通孔３５ａを形成した円板状の部材であり、コマの周側面にワーク１１に当接する向きにシールリング３８を周設し、ワーク１１に対向する面にクロス３９を貼着したものである。
吸着盤３１には吸着コマ３５を収容する凹部４０が設けられ、吸着盤３１を厚さ方向に貫通して凹部４０の内底部に通じる吸引孔４１が設けられている。吸着コマ３５は貫通孔３５ａと吸引孔４１とを連通させネジ４２により吸着盤３１の凹部４０内に固定される。吸引孔４１には吸着盤３１の上面側からジョイント部３４ｃが連結され、ジョイント部３４ｃと貫通孔３５ａとが連通する。
【００２２】
図５はワーク１１であるウェーハが吸着コマ３５に真空吸着された状態である。シールリング３８がワーク１１に当接し、真空装置によりジョイント部３４ｃ側から真空吸引され、ワーク１１が吸着盤３１に真空吸着されて支持される。シールリング３８は可撓性を有しており、ワーク１１に接した状態で真空吸引することにより、真空漏れを防止して確実にワーク１１を真空吸着して吸着盤３１に支持することができる。
なお、図５ではワーク１１を真空吸着する吸着コマ３５について示すが、キャリヤ１４を真空吸着する吸着コマ３７も吸着コマ３５とまったく同様の構成となる。
【００２３】
このように、吸着盤３１に吸着コマ３５、３７を配置し、吸着コマ３５、３７を介してワーク１１およびキャリヤ１４を真空吸着する構成とした場合は、ワーク１１を吸引する真空圧が吸着コマ３５、３７に作用するだけで吸着盤３１自体には真空圧が作用しないから、吸着盤３１はワーク１１とキャリヤ１４が支持できる剛性を備えていればよく、これによって吸着盤３１の軽量化を図ることが可能になる。
また、吸着コマ３５、３７は吸着盤３１にネジ止めしているから、吸着コマ３５、３７の交換は容易である。吸着コマ３５、３７のワーク１１に対向する面にはワーク１１の保護用にクロス３９を貼着しているが、このクロス３９は使用とともに汚れてくる。本実施形態の場合は、吸着コマ３５、３７を交換してクロス３９を新しくすることも容易である。クロス３９の汚れがひどくならないうちに吸着コマ３５、３７を交換することで、ワーク１１を傷つけることがなくなり、製品の品質を向上させることができる。
【００２４】
図６、７は、吸着盤３１と支持ジョイント部３２との連結部の構成およびロータリージョイント３３の構成を示す。
図６に示すように、吸着盤３１の上面（ワーク吸着面とは反対側の面）の中央部には、外周側面の上部がテーパ面に形成されたテーパキャップ４５が固定されている。このテーパキャップ４５はロータリージョイント３３の下部に設けた底板４７に対向して配置され、底板４７の内周側面に固定したテーパリング４８のテーパ面４８ａと当接可能に形成されている。吸着盤３１とロータリージョイント３３との連結は、テーパキャップ４５の外周縁と底板４７の外周縁との間にゴムシート５０を張設し、ゴムシート５０により吸着盤３１を吊持してなされている。５１は底板４７の底面で下端が開口する吸引パイプであり、外部の真空装置に連通し、テーパキャップ４５、底板４７およびゴムシート５０によって囲まれた空間内を真空吸引可能に設けている。
【００２５】
ゴムシート５０を介してロータリージョイント３３に吸着盤３１を支持しているのは、ゴムシート５０の弾性によって吸着盤３１を可動に支持できるようにするためである。前述したように、キャリヤ１４は径寸法が２ｍ程度もある大径の部材であり、研磨装置１０ａ、１０ｂのキャリヤホルダにキャリヤ１４をセットする際には正確に位置調整してセットしなければならない。キャリヤホルダにはキャリヤ１４の外周縁に沿って配置された係止孔と同一の配置で係止ピンが設けられており、これらの係止ピンを係止孔に挿入してセットする。本実施形態のように、吸着盤３１を可動に支持するとキャリヤホルダにキャリヤ１４をセットする際に位置調整しやすくなる。ゴムシート５０は吸着盤３１を可動に支持する可撓性材として設けたものであり、ゴムシート以外の可撓性および所定の保持性を有する素材を使用することができる。
なお、本実施形態のようにロータリージョイント３３に吸着盤３１を可動に支持する方法とは別に、ロータリージョイント３３に吸着盤３１を直結して支持する構成としてもよい。その場合は、吸引パイプ５１は不要である。
【００２６】
また、テーパキャップ４５と底板４７とを対向させ、テーパキャップ４５のテーパ面と底板４７の内周側面に設けたテーパリング４８のテーパ面４８ａとが当接するように形成しているのは、吸着盤３１にキャリヤ１４を吸着する際に、吸着盤３１とロータリージョイント３３の中心位置を一致させるためである。
図７は研磨装置において、キャリヤホルダ１５にキャリヤ１４をセットした状態でキャリヤ１４を吸着盤３１で吸着する状態を示す。キャリヤ１４はキャリヤホルダ１５の係止ピン１６に係止孔１４ａが係合して支持されている。キャリヤ１４を吸着盤３１に真空吸着する際には、テーパキャップ４５のテーパ面がテーパリング４８の内周面のテーパ面に当接し、自動的に吸着盤３１とロータリージョイント３３が芯出しされてキャリヤ１４が吸着される。なお、１７はキャリヤホルダ１５を旋回運動させるための偏芯クランクである。
【００２７】
図７で、ロータリージョイント３３の底板４７は円筒ケース体５２の下部に固定され、円筒ケース体５２はベアリング５３により軸線のまわりに回動自在に支持されている。５４は円筒ケース体５２の上部に設けたギヤである。ギヤ５４は駆動部としてのサーボモータ５５の出力軸に設けたギヤ５６と噛合し、サーボモータ５５により回動駆動される。すなわち、サーボモータ５５の駆動により円筒ケース体５２、底板４７、吸着盤３１が回動駆動されることになる。５９はサーボモータ５５の駆動によって円筒ケース体５２を回動した際のバックラッシュを防止するためのスプリングである。
【００２８】
なお、前述したように吸着盤３１にはワーク１１とキャリヤ１４とを真空吸着するための吸着コマ３５、３７が多数個設けられており、これら吸着コマ３５、３７と真空装置とは真空回路３４、３６を介して連通されている。本実施形態では、支持ジョイント部３２のロータリージョイント３３にこれら真空回路３４、３６に接続するエアチューブを集約し、ロータリージョイント３３から外部の真空装置に配管を接続する構成としている。
【００２９】
ここで、ロータリージョイント３３は吸着盤３１を一定角度ずつ回しながらワーク１１をセットする関係上、軸線のまわりに回動可能であるのに対して、支持ジョイント部３２に取り付けた外部の真空装置に接続するエアチューブ接続用のジョイント部５７ａは固定されているから、ロータリージョイント３３が回動した際にジョイント部５７ａと底板４７に設けたジョイント部５７ｂとの間を接続する接続部分が捻れないようにする必要がある。底板４７に設けたジョイント部５７ｂは吸着盤３１上に設けた吸着コマ３５、３７に接続するジョイント部３４ｃ、３６ｃと接続するものである。
【００３０】
本実施形態では吸着コマ３５、３７を多数個配置しているからこれらに接続するエアチューブが多数あり、ロータリージョイント３３内には多数本のエアチューブが集約されることになる。これらのエアチューブをすべてロータリージョイント３３の内部に配設すると、真空回路が複雑になるとともに、回転盤３１が回動した際に、エアチューブが捻れて所要の真空作用が得られなくなるおそれがある。このため、本実施形態では円筒ケース体５２にコイルチューブ５８を配置し、コイルチューブ５８の両端のジョイント部５７ａに外部の真空装置に連通するエアチューブを接続し、ジョイント部５７ｂに吸着盤３１に配設されるエアチューブ３４ａ、３６ａを接続するようにした。コイルチューブ５８はロータリージョイント３３が回動した際でも、一定の角度範囲内であれば捻れずに回動できるものである。もちろん、ロータリージョイント３３を一方方向のみに回転させたのではコイルチューブ５８が追随できないから、実際には吸着盤３１を左右に半回転程度回転する操作として制御する。
【００３１】
本装置の場合、実際にはワーク１１を真空吸着する真空回路が９本、キャリヤ１４を真空吸着する真空回路が３本設けられている。このため、円筒ケース体５２内に３本のコイルチューブ５８を配置し、各々のコイルチューブ５８に４本の真空回路を連通させる構成とした。３本のコイルチューブ５８は円筒ケース体５２の周方向に１２０°ずつずらして配置し、これによって、コイルチューブ５８の捻れを防止するとともに、円筒ケース体５２の内部の構造を簡素化し、メンテナンスを容易にしている。なお、コイルチューブ５８はロータリージョイント３３が回動した際に捻れない作用を有するものであればよく、コイルチューブに限らず可撓性を有するチューブが適宜利用できる。
【００３２】
（移動機構部）
移動機構部６０は吸着盤部３０をワーク１１をセットする供給セット部８０と、ワーク１１およびキャリヤ１４をセットして所要の加工を施す研磨装置１０ａ、１０ｂと、加工後のワーク１１を収納する収納機構部１００との間でワーク１１とキャリヤ１４とを搬送操作する機構部分である。
図１に示すように、本実施形態では対向して配置した一対の研磨装置１０ａ、１０ｂの中間に移動機構部６０を配置し、研磨装置１０ａ、１０ｂの双方にワーク１１とキャリヤ１４とを給排するようにしている。
【００３３】
図８に移動機構部６０の平面図を示す。移動機構部６０は、基台６２に支持ベース６４を昇降自在に支持し、支持ベース６４にキャリヤアーム６６を回動自在に支持して成る。キャリヤアーム６６の先端部には支持ジョイント部３２が連結され、吸着盤３１が支持される。
支持ベース６４は基台６２に立設した支持板６７にスライドガイド６８を介して上下方向に移動自在にガイドされ、サーボモータ７０により昇降駆動される。図９に、支持ベース６４を昇降駆動する昇降機構部の側面図を示す。スライドガイド６８に支持ベース６４が支持され、サーボモータ７０の出力軸に取り付けたボールネジ７０ａに支持ベース６４が連繋されている。
【００３４】
図１０はキャリヤアーム６６の基部を拡大して示す。キャリヤアーム６６はスリーブ７２に摺入され軸線の回りで回動可能に支持され、キャリヤアーム６６の基部に設置した反転機構部としてのサーボモータ７４により軸線の回りに回動駆動される。すなわち、サーボモータ７４によりキャリヤアーム６６を軸線の回りで回動することにより吸着盤３１が反転操作されることになる。実際の装置では、吸着盤３１はワーク吸着面を上向きにする場合とワーク吸着面を下向きにする場合とに反転操作される。
【００３５】
図１１は、キャリヤアーム６６を水平面内で回動させる旋回機構部を示す。７６はキャリヤアーム６６を回動するサーボモータである。サーボモータ７６は出力軸７６ａを上向きにして支持ベース６４に支持され、出力軸７６ａに連結部材７７を介して回動ベース７８が連結されている。７９は回動ベース７８を回動支持するベアリングである。回動ベース７８の上部にはキャリヤアーム６６を収容するカバー７５が取り付けられている。サーボモータ７６の駆動により回動ベース７８が回動し、これとともにカバー７５およびキャリヤアーム６６が回動する。このキャリヤアーム６６が回動する作用は、ワーク１１およびキャリヤ１４を搬送する際にキャリヤアーム６６が旋回する操作に相当する。
【００３６】
（供給セット部）
供給セット部８０は、吸着盤部３０の吸着盤３１にワーク１１をセットする操作をなすための機構部分である。図１に供給セット部８０の平面配置を示す。供給セット部８０には、ワーク１１を収納したカセット８２をセットするセット部と、カセット８２からワーク１１を取り出しするワーク取り出し部８４と、ワーク取り出し部８４によりカセット８２から取り出したワーク１１をセンタリングするセンタリング部８６と、センタリング部８６でセンタリングされたワーク１１を吸着盤３１の所定位置にセットするローディング部８８と、ワーク１１を吸着盤３１のセット位置に正確に位置合わせするための位置検出機構部９０とを備える。なお、９５は本研磨装置システムを操作するための各種セッティングを行う操作パネルである。
【００３７】
図１２に供給セット部８０の側面図を示す。ワーク取り出し部８４は取り出しアームが昇降自在に設けられ、上下方向に所定間隔をあけてワーク１１が収納されているカセット８２からワーク１１を順次引き出して取り出すことが可能である。ローディング部８８には旋回アームの先端にエアチャック部８８ａが設けられ、ワーク１１をエアチャックしてキャリヤ１４に供給可能に形成されている。
【００３８】
この供給セット部８０によってワーク１１を吸着盤３１にセットする操作は、移動機構部６０によりワーク１１を供給する位置に、吸着盤部３０を移動させた状態で行われる（図１の吸着盤３１の位置）。吸着盤３１はワーク吸着面を上向きにして水平に支持されている。吸着盤３１にはあらかじめキャリヤ１４が真空吸着されて支持されており、供給セット部８０ではキャリヤ１４の透孔の位置に合わせてワーク１１を供給していく。吸着盤３１にはワーク１１をセットする複数の透孔が所定間隔で周方向に配置されているから、吸着盤３１を回転させて透孔をワーク１１のセット位置に位置合わせしながらすべての透孔にワーク１１を供給する。
【００３９】
センタリング部８６はワーク取り出し部８４によってカセットから取り出したワーク１１を回転させて芯出しするとともに、ワーク１１の向きを一定方向に揃えて位置出しする作用をなす。ローディング部８８はセンタリング後のワーク１１を真空吸着して吸着盤３１の透孔まで搬送する操作をなす。本実施形態では、キャリヤ１４の透孔とワーク１１とを正確に位置合わせしてワーク１１を供給するため、透孔の直上位置までワーク１１を移動したところで、いったん位置検出機構部９０によりワーク１１とキャリヤ１４の透孔との位置ずれを検出し、その検出結果に基づいて位置補正してワーク１１をセットする。
【００４０】
位置検出機構部９０では、ワーク１１の外周縁の位置とキャリヤ１４の透孔の内周縁の位置とを光学的に検出してワーク１１と透孔との位置ずれを検出する。図３、４で、９２ａ、９２ｂは吸着盤３１に設けた位置合わせ用の検出窓である。この検出窓９２ａ、９２ｂはワーク１１をセットするセット位置の周縁部上に各々２個所ずつ、９０°偏位した位置に形成されている。これによって、位置検出機構部９０ではキャリヤ１４の透孔に対するワーク１１のＸ−Ｙ方向の位置ずれを検知し、この検知結果に基づいてローディング部８８によるローディング位置を補正して透孔に正確にワーク１１を供給することができる。ワーク１１は吸着盤部３０に設けられた吸着コマ３５に真空吸着されて支持される。
【００４１】
供給セット部８０によれば、ワーク１１をセットする位置にキャリヤ１４の透孔を位置合わせするように吸着盤３１を回転させ、透孔ごとに上述した方法でワーク１１を位置合わせして供給していくことによって、キャリヤ１４のすべての透孔にワーク１１を供給することができる。
キャリヤ１４は吸着盤３１に真空吸着されて支持されるためキャリヤ１４と吸着盤３１との間で位置ずれが生じることがあり得るし、吸着盤３１を回転してキャリヤ１４の透孔をセット位置に位置合わせする際にも微少な位置ずれが生じ得る。本実施形態においては、透孔とワーク１１との相互の位置ずれを検出してワーク１１をセットすることで、これらの位置ずれがあった場合でも正確にワーク１１をセットすることができる。キャリヤ１４の透孔はワーク１１の外径寸法に対してわずかに拡径するのみである。したがって、透孔に対するワーク１１の位置ずれ量を検出し、位置ずれを補正してワーク１１をセットする方法はワーク１１を精度よくセットする方法として重要である。
【００４２】
なお、キャリヤ１４の透孔にワーク１１をセットする場合、本実施形態では、吸着盤３１を左右に半回転程度回転させて透孔をワークのセット位置に位置合わせしている。これは、吸着盤３１を回転した際に、移動機構部６０のコイルチューブ５８が捻れないようにするためである。すなわち、ワーク１１を吸着盤３１にセットする際には、吸着盤３１をまず、一方向に略半回転させてキャリヤ１４の一半側の透孔にワーク１１をセットし、次に、吸着盤３１を他方向に略半回転させキャリヤ１４の他半側の透孔にワーク１１をセットしてキャリヤ１４のすべての透孔にワーク１１を供給する。
【００４３】
（収納機構部）
収納機構部１００は、研磨装置による研磨加工が完了したワーク１１を収納カセットに収納する操作をなすための機構部分である。図１に収納機構部１００の平面配置を示す。１０２は加工後のワーク１１を吸着盤３１から受け取るトレイである。トレイ１０２は吸着盤３１に支持されているワーク１１を吸着盤３１におけるワーク１１の配置と同一の配置で支持する。このため、トレイ１０２は吸着盤３１よりも若干大径の円形トレイに形成し、吸着盤３１におけるワーク１１の配置に合わせて各々のワーク１１を支持する支持部１０２ａを設けている。また、ワーク１１が乾かないようにトレイ１０２に水を張り、吸着盤３１からトレイ１０２にワーク１１を受け渡した際に、トレイ１０２の水中にワーク１１が若干水没するよう支持部１０２ａを水面位置よりも若干低位に配置している。
【００４４】
図１で、１０４ａ、１０４ｂはワーク１１を収納カセットに収納するためのウォーターシュータ、１０６ａ、１０６ｂは収納カセットである。トレイ１０２から取り出されたワーク１１は、水が流されているウォーターシュータ１０４ａ、１０４ｂ上を滑って、収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。収納カセット１０６ａ、１０６ｂは水没可能に設けられており、ワーク１１は水没した状態で収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。
【００４５】
（研磨装置システムの動作）
続いて、本発明に係る研磨装置システムの動作について説明する。
まずはじめに、吸着盤３１にキャリヤ１４を支持する。吸着盤３１にキャリヤ１４を位置合わせして支持する方法は、研磨装置１０ａのキャリヤホルダ１４にキャリヤ１４をセットした状態で、吸着盤３１を研磨装置１０ａの上定盤と下定盤の間に差し入れる高さ位置まで移動させ、吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着して支持する方法による。
吸引パイプ５１を介して吸着盤３１を底板４７に真空吸着することによりロータリージョイント３３に吸着盤３１を位置決めし、吸着盤３１をキャリヤ１４に当接する位置まで下降させてキャリヤ１４を真空吸着する。吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着した状態でキャリヤ１４を上方に抜くようにすることでキャリヤホルダ１５からキャリヤ１４を外すことができる。吸着盤３１は平坦面に形成されており、吸着コマ３７によりキャリヤ１４を真空吸着することによってキャリヤ１４がたいらに支持される。
【００４６】
吸着盤３１を研磨装置１０ａ内に進入させる場合は、吸着盤３１を水平にして、研磨装置１０ａの上定盤と下定盤との間に吸着盤３１を差し入れるようにして行う。吸着盤３１と支持ジョイント部３２の高さ寸法は、上定盤を持ち上げた際に上下の定盤の間に差し入れられる寸法に設定されている。
移動機構部６０によって吸着盤３１を水平面内で旋回させる操作は、サーボモータ７６によって回動ベース７８を回動する作用によってなされる。
【００４７】
吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着して支持した後、キャリヤ１４とともに吸着盤３１を供給セット部８０に移動させる。研磨装置１０ａにおいてキャリヤ１４を吸着した状態では吸着盤３１はワーク吸着面が下向きとなっている。供給セット部８０では、吸着盤３１のワーク吸着面を上向きにするから、供給セット部８０に吸着盤３１を移動する際に、吸着盤３１のワーク吸着面を上向きにする必要がある。
【００４８】
吸着盤３１を上向きに反転させる操作は、研磨装置１０ａから吸着盤３１を水平面内で旋回させて研磨装置１０ａの横位置に引き出した後、移動機構部６０の昇降機構部により吸着盤３１を上位置まで移動させ、その上位置で反転駆動部によりワーク吸着面を上向きに反転することによって行う。吸着盤３１を上位置に移動させるのは、吸着盤３１が反転できる空間を確保するためである。次いで、上位置から下位置まで下降させ、キャリヤアーム６６の方向を供給セット部８０でのセット位置の方向に合わせてワーク１１をセットする操作に移る。
【００４９】
供給セット部８０では、吸着盤３１を回転させながら吸着盤３１に支持されたキャリヤ１４の透孔の位置に合わせてワーク１１を順次供給する。吸着盤３１を回動させる操作は、サーボモータ５５によりロータリージョイント３３の円筒ケース体５２を回動する操作によってなされる。すなわち、サーボモータ５５により吸着盤３１を所定角度回動し、キャリヤ１４の透孔をワーク１１のセット位置に位置合わせし、位置検出機構部９０によって透孔とワーク１１との位置ずれを検出して、各々の透孔にワーク１１を位置合わせして供給する。
【００５０】
キャリヤ１４の透孔にワーク１１の供給が完了したところで、吸着盤３１を下位置から上位置に再度上昇させ、上位置で吸着盤３１を反転させて吸着盤３１のワーク吸着面を下向きにする。次いで、吸着盤３１を研磨装置１０ａの上定盤と下定盤の間に差し入れる高さ位置まで降下させ、ワーク１１とキャリヤ１４とを吸着盤３１で支持して研磨装置１０ａ内へ搬送する。ワーク１１とキャリヤ１４とを研磨装置１０ａに搬送する操作は、キャリヤアーム６６を水平面内で旋回する操作によって行われる。
【００５１】
吸着盤３１を研磨装置１０ａの所定位置に進入させたところで、吸着盤３１をゆっくりと所定位置まで下降させ、吸着コマ３５、３７による真空吸着を解除して、キャリヤ１４をキャリヤホルダ１５にセットし、同時に研磨装置１０ａの研磨面上にワーク１１とキャリヤ１４をセットする。キャリヤ１４は先にキャリヤホルダ１５から真空吸着した状態の元位置に復帰させるから、キャリヤホルダ１５の係止ピン１５とキャリヤ１４の係止孔１４ａとは位置合わせされるが、本実施形態ではゴムシート５０によって吸着盤３１を僅かに可動に吊持し微少な位置ずれを吸収可能として、キャリヤホルダ１５にキャリヤ１４をセットしやすくしている。キャリヤ１４をキャリヤホルダ１５に位置合わせする際は、吸引パイプ５１を介する真空吸引を解除して行う。図７に示すように吸着盤３１にもキャリヤホルダ１５の係止ピン１６が係合するようにすることにより、さらにキャリヤ１４を確実にキャリヤホルダ１５に支持することができる。なお、吸着盤３１を精度よく位置決めできる場合は、ロータリージョイント３３に吸着盤３１を直結してキャリヤ１４をキャリヤホルダ１５にセットするようにしてもよい。
【００５２】
ワーク１１およびキャリヤ１４を研磨装置１０ａにセットした後は、吸着盤３１は研磨装置１０ａとは干渉しない中央位置に戻って動作を停止する。
研磨装置１０ａでは、この状態で通常のワーク１１の研磨加工がなされる。
研磨装置１０ａでのワーク１１の加工が終了し、上定盤が下定盤から持ち上げられたところで、吸着盤３１を研磨装置１０ａに進入させ、ワーク１１とキャリヤ１４とを搬出する。
研磨装置１０ａでは、吸着盤３１をキャリヤホルダ１５に位置合わせし、吸着コマ３５、３７から真空吸引してワーク１１とキャリヤ１４とを吸着盤３１に真空吸着した後、若干持ち上げるようにしてキャリヤホルダ１５からキャリヤ１４を外し、キャリヤ１４とともにワーク１１を研磨装置１０ａの外へ移動させる。
【００５３】
吸着盤３１を収納機構部１００のトレイ１０２の上方に移動させ、トレイ１０２上に下降させ、吸着コマ３５によるワーク１１の真空吸着を解除してトレイ１０２の支持部１０２ａにワーク１１を受け渡す。研磨装置１０ａから吸着盤３１を引き出した状態で吸着盤３１のワーク吸着面は下向きとなっているから、吸着盤３１からワーク１１をトレイ１０２に受け渡す操作は、吸着盤３１を反転することなくなされる。トレイ１０２に移載されたワーク１１は順次、収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。
一方、吸着盤３１はトレイ１０２にワーク１１を移載した後、ワーク１１の供給セット部８０へ移動し、次のワーク１１の供給操作に移る。
【００５４】
トレイ１０２から供給セット部８０へ移動する場合も、吸着盤３１を下向きから上向きに反転させてから移動させる。吸着盤３１を反転操作する場合は、前述したと同様に中央位置に吸着盤３１を戻し、下位置から上位置に吸着盤３１を上昇させて反転させ、その後、、所定位置まで降下させ、供給セット部８０に位置合わせする。
供給セット部８０においてワーク１１をセットする操作は上述した操作と同じである。ワーク１１をセットした後、再度、ワーク１１とキャリヤ１４とを研磨装置１０ａに移載し、ワーク１１の研磨加工を行う。
【００５５】
こうして、カセット８２から次々とワーク１１を吸着盤３１に供給し、研磨装置１０ａで加工した後、収納カセット１０６ａ、１０６ｂにワーク１１を収納するまでの操作を自動で行うことができる。
なお、以上の説明では、一方の研磨装置１０ａのみにワーク１１を給排して加工する方法について説明したが、ワークの給排機構は１台の研磨装置にワークを給排して加工する場合はもちろんのこと、図１に示すように、研磨装置を２台設置して双方の研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１を給排して加工することも可能である。また、研磨装置の台数をさらに増やして加工することも可能である。
研磨装置による加工時間は吸着盤３１にワーク１１をセット等する給排操作時間にくらべてはるかに長いから、研磨装置を複数台使用してワーク１１を研磨加工することによって加工効率を大きく向上させることができる。
【００５６】
本実施形態の研磨装置システムでは、移動機構部６０により吸着盤３１を水平面内で旋回させる方法によってワーク１１を給排している。このため、研磨装置１０ａ、１０ｂを設置した中間位置に移動機構部６０を設置して、各々の研磨装置１０ａ、１０ｂに対して同等の旋回操作によってワーク１１が給排できるように配置している。旋回操作によってワーク１１を給排する方法であっても、３台以上研磨装置を設置することは可能であり、移動機構部の構成によってはさらに多数台の研磨装置にワークを給排して研磨加工することも可能である。このように多数台の研磨装置を使用するシステムとすることでさらに加工効率を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記実施形態ではワーク１１とキャリヤ１４とを給排して加工する研磨装置として両面ポリシング装置を例として説明したが、本発明の研磨装置システムは、片面ポリシング装置、両面および片面ラッピング装置等の研磨装置についてもまったく同様に適用することが可能である。
また、本発明に係る研磨装置システムによれば、ワークを給排する操作の他に、研磨定盤の研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりする際にキャリヤを脱着するといった操作についても自動で行うことができる。吸着盤にキャリヤを真空吸着することにより、大径のキャリヤであっても確実にキャリヤホルダから取り外すことができ、また、キャリヤホルダにキャリヤを装着することができる。もちろん、ワークを給排する際にキャリヤを取り外すから、このときに研磨定盤の表面を被覆している研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりすることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の研磨装置システムによれば、上述したように、吸着盤にキャリヤとワークとを一括して真空吸着して支持することにより、キャリヤとワークとを研磨装置に給排する操作を効率化して自動化することが可能になる。また、吸着盤でキャリヤを支持する構成としたことで、大径のキャリヤであっても確実に支持することができ、キャリヤやワークを損傷させずに給排操作することができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】研磨装置システムで使用する研磨装置の正面図である。
【図３】吸着盤部の平面図である。
【図４】吸着盤部の底面図である。
【図５】吸着盤に吸着コマを取り付けた状態の断面図である。
【図６】吸着盤部の吸着盤とロータリージョイントとの連結部の構成を示す断面図である。
【図７】ロータリージョイントに吸着盤を支持した状態の構成を示す断面図である。
【図８】移動機構部の構成を示す説明図である。
【図９】支持ベースを昇降駆動する構成部分を示す説明図である。
【図１０】キャリヤアームを軸線の回りに回動させる構成を示す説明図である。
【図１１】キャリヤアームを水平面内で旋回駆動する構成を示す説明図である。
【図１２】供給機構部の側面図である。
【図１３】ワークを定盤に供給する従来の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ 研磨装置
１１ ワーク
１２ 下定盤
１２ａ 上定盤
１３ ガイドローラ
１４ キャリヤ
１４ａ 係止孔
３０ 吸着盤部
３１ 吸着盤
３２ 支持ジョイント部
３３ ロータリージョイント
３４、３６ 真空回路
３４ａ、３４ｂ エアチューブ
３４ｃ ジョイント部
３５、３７ 吸着コマ
３６ａ、３６ エアチューブ
３６ｃ ジョイント部
３８ シールリング
３９ クロス
４１ 吸引孔
４５ テーパキャップ
４７ 底板
４８ テーパリング
５０ ゴムシート（可撓性材）
５２ 円筒ケース体
５４、５６ ギヤ
５５ サーボモータ
５７ａ、５７ｂ ジョイント部
５８ コイルチューブ
６０ 移動機構部
６２ 基台
６４ 支持ベース
６６ キャリヤアーム
６７ 支持板
６８ スライドガイド
７０ サーボモータ
７０ａ ボールネジ
７４ サーボモータ
７５ カバー
７６ サーボモータ
７８ 回動ベース
７９ ベアリング
８０ 供給セット部
８２ カセット
８４ ワーク取り出し部
８６ センタリング部
８８ ローディング部
９０ 位置検出機構部
９２ａ、９２ｂ 検出窓
１００ 収納機構部
１０２ トレイ
１０４ａ、１０４ｂ ウォーターシュータ
１０６ａ、１０６ｂ 収納カセット
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体等の加工に使用される研磨装置システムに関し、より詳細には研磨装置へのワークの給排を自動化した研磨装置システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハのポリシングまたはラッピング、ガラス、水晶等の研磨作業には回転定盤を用いた研磨装置が広く使用されている。これらの研磨装置ではワークを定盤の所定位置にセットして加工し、加工完了後に定盤からワークを回収するといった操作を繰り返し行って順次ワークを加工する。ワークを定盤にセットし、加工後のワークを定盤から回収する操作は、一般にはオペレータによる手作業によっている。しかしながら、オペレータによる作業の安全面および作業効率の点から、定盤にワークをセットし、定盤からワークを回収する作業をロボット等を用いて自動化する方法が提案されている。
【０００３】
たとえば、特開昭６３−２１６６７０号公報に示されているワークの搬出入方法は、ポリシング装置においてワークをセットするキャリヤの孔の配置に合わせて複数のチャック部を備えたチャック装置を使用し、キャリヤにおけるワークと同配置でワークをチャックして装置にワークをセットするものである。また、実公平３−２９０８３号公報に記載されている搬送装置は、ラッピング装置の近くに配置した多関節ロボットを用いてワークを定盤上に供給するように構成され、多関節ロボットがキャリヤとともにワークを保持して研磨装置へ搬送するものである。また、特開平１１−２０７６１１号公報に記載されている搬送装置は、上定盤をスイング移動させた状態で、搬送ロボットによりワークを定盤に支持されたキャリヤの所定位置にセットするものである。また、特開２０００−２９６４６３号公報に記載されている両面研磨装置システムでは、両面研磨装置の側方に配置した多関節ロボットによりワークの給排を行っている。
【０００４】
図１３は、ポリシング用の両面研磨装置１０の側方にワーク１１の給排装置２０を配置し、ワークの給排装置２０に設けた多関節ロボット２２によりワーク１１を下定盤１２に供給し、加工後のワーク１１を下定盤１２から搬出するように構成した例である。２３はワーク１１を収容しているローダカセット部、２４はセンタリング装置である。センタリング装置２４により中心出しされたワーク１１は多関節ロボット２２に保持され、下定盤１２の所定位置に搬送されて加工される。図示例の両面研磨装置１０は下定盤の全面を覆う大きさに形成した薄平板状のキャリヤ１４をキャリヤ面と平行な面内で旋回させ、キャリヤ１４の透孔に保持されたワーク１１を上定盤と下定盤とで挟んでポリシングする。２５は加工後のワーク１１を受けるウォーターシュータ、２６はワーク１１を水没した状態で収容するウォーターカセット部である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、両面研磨装置にワークを給排する作業をロボット等を用いて自動化する方法によれば、ワークの交換作業を安全に行うことができ、ワークに傷をつけたりすることなく確実に操作することができ、作業効率を向上させることが可能になる。
しかしながら、図１３に示すような下定盤１２の全面を覆う大きさのキャリヤ１４を使用する両面研磨装置の場合は、ワーク１１を給排する操作は下定盤１２にキャリヤ１４を取り付けた状態で行うから、キャリヤ１４を回転させて位置決めしながらワーク１１を給排するといった制御が必要になり、操作が煩雑になる。
また、両定盤の研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりする際には、キャリヤ１４を下定盤１２から取り外さなければならないが、薄板状で径寸法が約２ｍといったような大径のキャリヤ１４を脱着する操作は容易ではなく、脱着操作する際にキャリヤ１４を破損することがあるといった問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明はこれらの問題点を解消すべくなされたものであり、その目的とするところは、定盤面を全面にわたって覆うキャリヤとワークとを研磨装置に給排して加工する研磨装置において、ワークおよびキャリヤの給排を自動化して、ワークに給排操作を効率化し、ワークおよびキャリヤの損傷といった問題を防止することができる研磨装置システムを提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は次の構成を備える。
すなわち、ワークと、ワークを配する透孔が設けられたキャリヤとを研磨装置に一括して給排することにより所要の加工を施す研磨装置システムであって、前記キャリヤの透孔にワークを配して所要の加工を施す単数または複数の研磨装置と、前記キャリヤと略同形に形成された吸着盤を備え、前記ワークとキャリヤとを前記吸着盤に真空吸着して支持する吸着盤部と、前記吸着盤にキャリヤを支持した状態で、前記透孔に位置合わせしてワークを供給する供給セット部と、加工後のワークを収納する収納機構部と、前記研磨装置、供給セット部および収納機構部に前記吸着盤部を搬送移動する移動機構部とを備え、前記移動機構部が、吸着盤を支持するキャリヤアームと、吸着盤を水平面内で旋回させて前記研磨装置と、供給セット部と、収納機構部との間で移動させる旋回機構部と、前記吸着盤を昇降移動させる昇降機構部と、前記吸着盤の盤面の向きを変える反転機構部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
これによって、移動機構部は吸着盤を旋回操作して任意の位置に移動させたり、吸着盤を昇降操作して吸着盤を反転操作する空間を確保して吸着盤を反転操作することが可能となる。吸着盤の反転操作は研磨装置にワークとキャリヤとを給排する場合、供給セット部でワークを供給する場合に吸着盤を反転してワーク吸着面の向きを変える際になされる。
【０００９】
また、前記吸着盤部が、移動機構部のキャリヤアームによって支持される支持ジョイント部と、吸着盤を回動可能に支持するロータリージョイントと、ロータリージョイントを回動駆動する駆動部とを備えることを特徴とする。これによって、吸着盤を回動して吸着盤に支持されているキャリヤの透孔をワークのセット位置に位置合わせすることができ、透孔をセット位置に位置合わせしてワークをセットすることができる。
【００１０】
また、前記供給セット部が、カセットからワークを取り出しするワーク取り出し部と、取り出したワークをセンタリングするセンタリング部と、キャリヤのセット位置での透孔とワークとの位置ずれを検出する位置検出機構部と、該位置検出機構部による検出結果に基づいてワークをキャリヤのセット孔に位置合わせして移送するローディング部とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る研磨装置システムの全体構成を示す平面図である。同図で１０ａ、１０ｂは、キャリヤ１４によりワーク１１を支持してワーク１１の両面をポリシングする両面研磨装置である。本実施形態では、ワーク１１を共通に加工できる同一構造に形成した２台の研磨装置１０ａ、１０ｂを一定距離離間して配置し、１基の給排機構によって各々の研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１を自動で給排して加工するように構成している。研磨装置１０ａ、１０ｂの離間距離は給排機構によるワーク１１の給排動作に合わせて設定されている。
【００１２】
本実施形態で使用している研磨装置１０ａ、１０ｂは両面ポリシング用として従来使用されている研磨装置と同一構造のものである。すなわち、キャリヤ１４に設けた透孔に円板状のワーク１１であるウェーハをセットし、上定盤と下定盤とでワーク１１を挟んで研磨する。上定盤と下定盤の表面は研磨布によって被覆され、研磨布によって研磨面が形成されている。キャリヤ１４は外周縁がキャリヤホルダに支持され、キャリヤ面内で旋回移動（自転しない円運動）し、キャリヤ１４の透孔に保持されたワーク１１を研磨面内で旋回移動させる。キャリヤホルダは研磨定盤よりも大径のリング状に形成した部材であり、周方向に所定間隔で立設したピンにキャリヤ１４に設けた係止孔１４ａを係合してキャリヤ１４がキャリヤホルダと一体に旋回可能となっている。キャリヤホルダは偏芯したクランク部材に係合して支持され、クランク部材が軸中心で回転することによりその偏芯量分旋回移動する。
【００１３】
１３は上定盤の外周側面に当接して上定盤の回転をガイドするガイドローラである。ガイドローラ１３はアーム１３ａの前端に転動自在に支持され、駆動部１３ｂにより、加工時には上定盤の外周側面に当接し、非加工時にはキャリヤホルダと干渉しないキャリヤホルダの外側位置に退避するよう操作される。
図２に研磨装置１０ａ、１０ｂの正面図を示す。図２は上定盤１２ａを下定盤との間でワークを挟んで加工する下位置に下降させた状態であり、ワークは上定盤と下定盤の研磨面に挟圧されてポリシングされる。キャリヤ１４はたとえばガラスエポキシ板で形成され、ワークの厚さよりも若干薄く形成されている。ワークを給排する操作は、上定盤１２ａを下定盤から一定距離離間する上位置に上昇させて行う。研磨装置１０ａ、１０ｂの前面部はオペレータによる各種操作、ワーク１１の給排操作のため開放されている。
【００１４】
図１で、ワーク１１を研磨装置１０ａ、１０ｂに給排するワークの給排機構は、ワーク１１とキャリヤ１４とを支持する吸着盤部３０と、吸着盤にワーク１１を供給する供給セット部８０と、加工後のワーク１１を収納する収納機構部１００と、前記吸着盤部３０を供給セット部８０と研磨装置１０ａ、１０ｂと収納機構部１００との間で移動させる移動機構部６０とを備える。
以下、吸着盤部３０、移動機構部６０、供給セット部８０、収納機構部１００の各々について順に説明する。
【００１５】
（吸着盤部）
吸着盤部３０は研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１とキャリヤ１４とを一括して支持するための機構部分であり、キャリヤ１４よりも若干大径に形成した吸着盤を備え、吸着盤にキャリヤ１４とワーク１１とを相互に位置合わせし、真空吸着によって支持するように構成されている。
吸着盤は移動機構部６０のキャリヤアーム６６によって支持され、供給セット部８０、研磨装置１０ａ、１０ｂにおけるワークおよびキャリヤのセット位置、収納機構部１００の各部間を移動する。図１では吸着盤３１が供給セット部８０でワークをセットする位置にある状態を説明的に示している。
【００１６】
図３および図４は、吸着盤部３０の平面図および底面図である。図３に示すように吸着盤部３０は、円形に形成した吸着盤３１の上面に支持ジョイント部３２を設け、支持ジョイント部３２により吸着盤３１をその平面内で回動可能に支持するとともに、支持ジョイント部３２に設けたロータリージョイント３３を介して吸着盤３１の上面に配設した真空回路と、移動機構部６０側に設置した真空装置とが連通するように設けられている。
【００１７】
吸着盤３１に配置する真空回路は、ワーク１１を真空吸着するための真空回路とキャリヤ１４を真空吸着するための真空回路とから成る。ワーク１１を真空吸着する真空回路３４は研磨装置１０ａ、１０ｂにおけるワーク１１の配置位置、すなわちキャリヤ１４によってワーク１１を支持する配置位置に合わせて配置する。本実施形態の研磨装置では、周方向にワーク１１として９枚のウェーハを均等に配置して加工する。なお、図１ではワーク１１を５枚配置した例を示したが、図３、４ではワーク１１を９枚配置した例を示す。キャリヤ１４に支持するワーク１１の枚数はワーク１１の大きさ等に応じて適宜選択可能である。真空回路３４はこれらのワーク１１の配置位置に合わせ、ワーク１１ごと３個の吸着コマを配置してワーク１１を真空吸着するよう構成している。なお、ワーク１１を真空吸着する吸着コマは、ワーク１１ごとに少なくとも１個あればよい。
【００１８】
図３で真空回路３４は、ロータリージョイント３３と各々のワーク１１の配置位置との間を連通するエアチューブ３４ａと、各々のワーク１１の配置位置で３個の吸着コマを連通させるエアチューブ３４ｂから成る。エアチューブ３４ａとエアチューブ３４ｂとの接続部、エアチューブ３４ｂの２つの屈曲位置に設けたジョイント部３４ｃに吸着盤３１の底面（ワーク吸着面）で開口する吸着コマが設けられている。これらの吸着コマ３５はワーク１１を真空吸着して支持するためのものである。
図４に、吸着盤３１上でのワーク１１の配置を示す。ワーク１１としてのウェーハが周方向に９枚配置されること、各々のワーク１１が３個の吸着コマ３５によって支持されることを示す。
【００１９】
図３でキャリヤ１４を吸着盤３１に真空吸着する真空回路３６は、吸着盤３１の外周縁に沿って配置したエアチューブ３６ｂとロータリージョイント３３とエアチューブ３６ｂとを連通するエアチューブ３６ａとからなる。吸着盤３１の外周縁に沿って配置したエアチューブ３６ｂには所定間隔でジョイント部３６ｃが設けられ、これらジョイント部３６ｃの各々に吸着盤３１のワーク吸着面で開口する吸着コマが設けられている。また、ロータリージョイント３３とエアチューブ３６ｂとを接続するエアチューブ３６ａの中途にもジョイント部３６ｃを設けて、これらのジョイント部３６ｃにも同様に吸着コマを配置する。
【００２０】
図４に、吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着する吸着コマ３７の配置を示す。キャリヤ１４は合成樹脂等の薄板によって形成されているから、吸着コマ３７によりキャリヤ１４の外周縁に沿って一定間隔で支持するとともに、キャリヤ１４の内部側についても所定間隔で吸着コマ３７を配置して、キャリヤ１４の全体が吸着盤３１に平坦に吸着されるようにしている。ワーク１１はキャリヤ１４に設けた透孔に位置合わせして配置される。ワーク１１をセットするためキャリヤ１４に設ける透孔はワーク１１の外径よりも僅かに大きな径寸法に形成され、ワーク１１はこの透孔内に配置される。
【００２１】
図５に、吸着コマ３５を吸着盤３１に取り付けた構成部分を拡大して示す。吸着コマ３５は中央部に貫通孔３５ａを形成した円板状の部材であり、コマの周側面にワーク１１に当接する向きにシールリング３８を周設し、ワーク１１に対向する面にクロス３９を貼着したものである。
吸着盤３１には吸着コマ３５を収容する凹部４０が設けられ、吸着盤３１を厚さ方向に貫通して凹部４０の内底部に通じる吸引孔４１が設けられている。吸着コマ３５は貫通孔３５ａと吸引孔４１とを連通させネジ４２により吸着盤３１の凹部４０内に固定される。吸引孔４１には吸着盤３１の上面側からジョイント部３４ｃが連結され、ジョイント部３４ｃと貫通孔３５ａとが連通する。
【００２２】
図５はワーク１１であるウェーハが吸着コマ３５に真空吸着された状態である。シールリング３８がワーク１１に当接し、真空装置によりジョイント部３４ｃ側から真空吸引され、ワーク１１が吸着盤３１に真空吸着されて支持される。シールリング３８は可撓性を有しており、ワーク１１に接した状態で真空吸引することにより、真空漏れを防止して確実にワーク１１を真空吸着して吸着盤３１に支持することができる。
なお、図５ではワーク１１を真空吸着する吸着コマ３５について示すが、キャリヤ１４を真空吸着する吸着コマ３７も吸着コマ３５とまったく同様の構成となる。
【００２３】
このように、吸着盤３１に吸着コマ３５、３７を配置し、吸着コマ３５、３７を介してワーク１１およびキャリヤ１４を真空吸着する構成とした場合は、ワーク１１を吸引する真空圧が吸着コマ３５、３７に作用するだけで吸着盤３１自体には真空圧が作用しないから、吸着盤３１はワーク１１とキャリヤ１４が支持できる剛性を備えていればよく、これによって吸着盤３１の軽量化を図ることが可能になる。
また、吸着コマ３５、３７は吸着盤３１にネジ止めしているから、吸着コマ３５、３７の交換は容易である。吸着コマ３５、３７のワーク１１に対向する面にはワーク１１の保護用にクロス３９を貼着しているが、このクロス３９は使用とともに汚れてくる。本実施形態の場合は、吸着コマ３５、３７を交換してクロス３９を新しくすることも容易である。クロス３９の汚れがひどくならないうちに吸着コマ３５、３７を交換することで、ワーク１１を傷つけることがなくなり、製品の品質を向上させることができる。
【００２４】
図６、７は、吸着盤３１と支持ジョイント部３２との連結部の構成およびロータリージョイント３３の構成を示す。
図６に示すように、吸着盤３１の上面（ワーク吸着面とは反対側の面）の中央部には、外周側面の上部がテーパ面に形成されたテーパキャップ４５が固定されている。このテーパキャップ４５はロータリージョイント３３の下部に設けた底板４７に対向して配置され、底板４７の内周側面に固定したテーパリング４８のテーパ面４８ａと当接可能に形成されている。吸着盤３１とロータリージョイント３３との連結は、テーパキャップ４５の外周縁と底板４７の外周縁との間にゴムシート５０を張設し、ゴムシート５０により吸着盤３１を吊持してなされている。５１は底板４７の底面で下端が開口する吸引パイプであり、外部の真空装置に連通し、テーパキャップ４５、底板４７およびゴムシート５０によって囲まれた空間内を真空吸引可能に設けている。
【００２５】
ゴムシート５０を介してロータリージョイント３３に吸着盤３１を支持しているのは、ゴムシート５０の弾性によって吸着盤３１を可動に支持できるようにするためである。前述したように、キャリヤ１４は径寸法が２ｍ程度もある大径の部材であり、研磨装置１０ａ、１０ｂのキャリヤホルダにキャリヤ１４をセットする際には正確に位置調整してセットしなければならない。キャリヤホルダにはキャリヤ１４の外周縁に沿って配置された係止孔と同一の配置で係止ピンが設けられており、これらの係止ピンを係止孔に挿入してセットする。本実施形態のように、吸着盤３１を可動に支持するとキャリヤホルダにキャリヤ１４をセットする際に位置調整しやすくなる。ゴムシート５０は吸着盤３１を可動に支持する可撓性材として設けたものであり、ゴムシート以外の可撓性および所定の保持性を有する素材を使用することができる。
なお、本実施形態のようにロータリージョイント３３に吸着盤３１を可動に支持する方法とは別に、ロータリージョイント３３に吸着盤３１を直結して支持する構成としてもよい。その場合は、吸引パイプ５１は不要である。
【００２６】
また、テーパキャップ４５と底板４７とを対向させ、テーパキャップ４５のテーパ面と底板４７の内周側面に設けたテーパリング４８のテーパ面４８ａとが当接するように形成しているのは、吸着盤３１にキャリヤ１４を吸着する際に、吸着盤３１とロータリージョイント３３の中心位置を一致させるためである。
図７は研磨装置において、キャリヤホルダ１５にキャリヤ１４をセットした状態でキャリヤ１４を吸着盤３１で吸着する状態を示す。キャリヤ１４はキャリヤホルダ１５の係止ピン１６に係止孔１４ａが係合して支持されている。キャリヤ１４を吸着盤３１に真空吸着する際には、テーパキャップ４５のテーパ面がテーパリング４８の内周面のテーパ面に当接し、自動的に吸着盤３１とロータリージョイント３３が芯出しされてキャリヤ１４が吸着される。なお、１７はキャリヤホルダ１５を旋回運動させるための偏芯クランクである。
【００２７】
図７で、ロータリージョイント３３の底板４７は円筒ケース体５２の下部に固定され、円筒ケース体５２はベアリング５３により軸線のまわりに回動自在に支持されている。５４は円筒ケース体５２の上部に設けたギヤである。ギヤ５４は駆動部としてのサーボモータ５５の出力軸に設けたギヤ５６と噛合し、サーボモータ５５により回動駆動される。すなわち、サーボモータ５５の駆動により円筒ケース体５２、底板４７、吸着盤３１が回動駆動されることになる。５９はサーボモータ５５の駆動によって円筒ケース体５２を回動した際のバックラッシュを防止するためのスプリングである。
【００２８】
なお、前述したように吸着盤３１にはワーク１１とキャリヤ１４とを真空吸着するための吸着コマ３５、３７が多数個設けられており、これら吸着コマ３５、３７と真空装置とは真空回路３４、３６を介して連通されている。本実施形態では、支持ジョイント部３２のロータリージョイント３３にこれら真空回路３４、３６に接続するエアチューブを集約し、ロータリージョイント３３から外部の真空装置に配管を接続する構成としている。
【００２９】
ここで、ロータリージョイント３３は吸着盤３１を一定角度ずつ回しながらワーク１１をセットする関係上、軸線のまわりに回動可能であるのに対して、支持ジョイント部３２に取り付けた外部の真空装置に接続するエアチューブ接続用のジョイント部５７ａは固定されているから、ロータリージョイント３３が回動した際にジョイント部５７ａと底板４７に設けたジョイント部５７ｂとの間を接続する接続部分が捻れないようにする必要がある。底板４７に設けたジョイント部５７ｂは吸着盤３１上に設けた吸着コマ３５、３７に接続するジョイント部３４ｃ、３６ｃと接続するものである。
【００３０】
本実施形態では吸着コマ３５、３７を多数個配置しているからこれらに接続するエアチューブが多数あり、ロータリージョイント３３内には多数本のエアチューブが集約されることになる。これらのエアチューブをすべてロータリージョイント３３の内部に配設すると、真空回路が複雑になるとともに、回転盤３１が回動した際に、エアチューブが捻れて所要の真空作用が得られなくなるおそれがある。このため、本実施形態では円筒ケース体５２にコイルチューブ５８を配置し、コイルチューブ５８の両端のジョイント部５７ａに外部の真空装置に連通するエアチューブを接続し、ジョイント部５７ｂに吸着盤３１に配設されるエアチューブ３４ａ、３６ａを接続するようにした。コイルチューブ５８はロータリージョイント３３が回動した際でも、一定の角度範囲内であれば捻れずに回動できるものである。もちろん、ロータリージョイント３３を一方方向のみに回転させたのではコイルチューブ５８が追随できないから、実際には吸着盤３１を左右に半回転程度回転する操作として制御する。
【００３１】
本装置の場合、実際にはワーク１１を真空吸着する真空回路が９本、キャリヤ１４を真空吸着する真空回路が３本設けられている。このため、円筒ケース体５２内に３本のコイルチューブ５８を配置し、各々のコイルチューブ５８に４本の真空回路を連通させる構成とした。３本のコイルチューブ５８は円筒ケース体５２の周方向に１２０°ずつずらして配置し、これによって、コイルチューブ５８の捻れを防止するとともに、円筒ケース体５２の内部の構造を簡素化し、メンテナンスを容易にしている。なお、コイルチューブ５８はロータリージョイント３３が回動した際に捻れない作用を有するものであればよく、コイルチューブに限らず可撓性を有するチューブが適宜利用できる。
【００３２】
（移動機構部）
移動機構部６０は吸着盤部３０をワーク１１をセットする供給セット部８０と、ワーク１１およびキャリヤ１４をセットして所要の加工を施す研磨装置１０ａ、１０ｂと、加工後のワーク１１を収納する収納機構部１００との間でワーク１１とキャリヤ１４とを搬送操作する機構部分である。
図１に示すように、本実施形態では対向して配置した一対の研磨装置１０ａ、１０ｂの中間に移動機構部６０を配置し、研磨装置１０ａ、１０ｂの双方にワーク１１とキャリヤ１４とを給排するようにしている。
【００３３】
図８に移動機構部６０の平面図を示す。移動機構部６０は、基台６２に支持ベース６４を昇降自在に支持し、支持ベース６４にキャリヤアーム６６を回動自在に支持して成る。キャリヤアーム６６の先端部には支持ジョイント部３２が連結され、吸着盤３１が支持される。
支持ベース６４は基台６２に立設した支持板６７にスライドガイド６８を介して上下方向に移動自在にガイドされ、サーボモータ７０により昇降駆動される。図９に、支持ベース６４を昇降駆動する昇降機構部の側面図を示す。スライドガイド６８に支持ベース６４が支持され、サーボモータ７０の出力軸に取り付けたボールネジ７０ａに支持ベース６４が連繋されている。
【００３４】
図１０はキャリヤアーム６６の基部を拡大して示す。キャリヤアーム６６はスリーブ７２に摺入され軸線の回りで回動可能に支持され、キャリヤアーム６６の基部に設置した反転機構部としてのサーボモータ７４により軸線の回りに回動駆動される。すなわち、サーボモータ７４によりキャリヤアーム６６を軸線の回りで回動することにより吸着盤３１が反転操作されることになる。実際の装置では、吸着盤３１はワーク吸着面を上向きにする場合とワーク吸着面を下向きにする場合とに反転操作される。
【００３５】
図１１は、キャリヤアーム６６を水平面内で回動させる旋回機構部を示す。７６はキャリヤアーム６６を回動するサーボモータである。サーボモータ７６は出力軸７６ａを上向きにして支持ベース６４に支持され、出力軸７６ａに連結部材７７を介して回動ベース７８が連結されている。７９は回動ベース７８を回動支持するベアリングである。回動ベース７８の上部にはキャリヤアーム６６を収容するカバー７５が取り付けられている。サーボモータ７６の駆動により回動ベース７８が回動し、これとともにカバー７５およびキャリヤアーム６６が回動する。このキャリヤアーム６６が回動する作用は、ワーク１１およびキャリヤ１４を搬送する際にキャリヤアーム６６が旋回する操作に相当する。
【００３６】
（供給セット部）
供給セット部８０は、吸着盤部３０の吸着盤３１にワーク１１をセットする操作をなすための機構部分である。図１に供給セット部８０の平面配置を示す。供給セット部８０には、ワーク１１を収納したカセット８２をセットするセット部と、カセット８２からワーク１１を取り出しするワーク取り出し部８４と、ワーク取り出し部８４によりカセット８２から取り出したワーク１１をセンタリングするセンタリング部８６と、センタリング部８６でセンタリングされたワーク１１を吸着盤３１の所定位置にセットするローディング部８８と、ワーク１１を吸着盤３１のセット位置に正確に位置合わせするための位置検出機構部９０とを備える。なお、９５は本研磨装置システムを操作するための各種セッティングを行う操作パネルである。
【００３７】
図１２に供給セット部８０の側面図を示す。ワーク取り出し部８４は取り出しアームが昇降自在に設けられ、上下方向に所定間隔をあけてワーク１１が収納されているカセット８２からワーク１１を順次引き出して取り出すことが可能である。ローディング部８８には旋回アームの先端にエアチャック部８８ａが設けられ、ワーク１１をエアチャックしてキャリヤ１４に供給可能に形成されている。
【００３８】
この供給セット部８０によってワーク１１を吸着盤３１にセットする操作は、移動機構部６０によりワーク１１を供給する位置に、吸着盤部３０を移動させた状態で行われる（図１の吸着盤３１の位置）。吸着盤３１はワーク吸着面を上向きにして水平に支持されている。吸着盤３１にはあらかじめキャリヤ１４が真空吸着されて支持されており、供給セット部８０ではキャリヤ１４の透孔の位置に合わせてワーク１１を供給していく。吸着盤３１にはワーク１１をセットする複数の透孔が所定間隔で周方向に配置されているから、吸着盤３１を回転させて透孔をワーク１１のセット位置に位置合わせしながらすべての透孔にワーク１１を供給する。
【００３９】
センタリング部８６はワーク取り出し部８４によってカセットから取り出したワーク１１を回転させて芯出しするとともに、ワーク１１の向きを一定方向に揃えて位置出しする作用をなす。ローディング部８８はセンタリング後のワーク１１を真空吸着して吸着盤３１の透孔まで搬送する操作をなす。本実施形態では、キャリヤ１４の透孔とワーク１１とを正確に位置合わせしてワーク１１を供給するため、透孔の直上位置までワーク１１を移動したところで、いったん位置検出機構部９０によりワーク１１とキャリヤ１４の透孔との位置ずれを検出し、その検出結果に基づいて位置補正してワーク１１をセットする。
【００４０】
位置検出機構部９０では、ワーク１１の外周縁の位置とキャリヤ１４の透孔の内周縁の位置とを光学的に検出してワーク１１と透孔との位置ずれを検出する。図３、４で、９２ａ、９２ｂは吸着盤３１に設けた位置合わせ用の検出窓である。この検出窓９２ａ、９２ｂはワーク１１をセットするセット位置の周縁部上に各々２個所ずつ、９０°偏位した位置に形成されている。これによって、位置検出機構部９０ではキャリヤ１４の透孔に対するワーク１１のＸ−Ｙ方向の位置ずれを検知し、この検知結果に基づいてローディング部８８によるローディング位置を補正して透孔に正確にワーク１１を供給することができる。ワーク１１は吸着盤部３０に設けられた吸着コマ３５に真空吸着されて支持される。
【００４１】
供給セット部８０によれば、ワーク１１をセットする位置にキャリヤ１４の透孔を位置合わせするように吸着盤３１を回転させ、透孔ごとに上述した方法でワーク１１を位置合わせして供給していくことによって、キャリヤ１４のすべての透孔にワーク１１を供給することができる。
キャリヤ１４は吸着盤３１に真空吸着されて支持されるためキャリヤ１４と吸着盤３１との間で位置ずれが生じることがあり得るし、吸着盤３１を回転してキャリヤ１４の透孔をセット位置に位置合わせする際にも微少な位置ずれが生じ得る。本実施形態においては、透孔とワーク１１との相互の位置ずれを検出してワーク１１をセットすることで、これらの位置ずれがあった場合でも正確にワーク１１をセットすることができる。キャリヤ１４の透孔はワーク１１の外径寸法に対してわずかに拡径するのみである。したがって、透孔に対するワーク１１の位置ずれ量を検出し、位置ずれを補正してワーク１１をセットする方法はワーク１１を精度よくセットする方法として重要である。
【００４２】
なお、キャリヤ１４の透孔にワーク１１をセットする場合、本実施形態では、吸着盤３１を左右に半回転程度回転させて透孔をワークのセット位置に位置合わせしている。これは、吸着盤３１を回転した際に、移動機構部６０のコイルチューブ５８が捻れないようにするためである。すなわち、ワーク１１を吸着盤３１にセットする際には、吸着盤３１をまず、一方向に略半回転させてキャリヤ１４の一半側の透孔にワーク１１をセットし、次に、吸着盤３１を他方向に略半回転させキャリヤ１４の他半側の透孔にワーク１１をセットしてキャリヤ１４のすべての透孔にワーク１１を供給する。
【００４３】
（収納機構部）
収納機構部１００は、研磨装置による研磨加工が完了したワーク１１を収納カセットに収納する操作をなすための機構部分である。図１に収納機構部１００の平面配置を示す。１０２は加工後のワーク１１を吸着盤３１から受け取るトレイである。トレイ１０２は吸着盤３１に支持されているワーク１１を吸着盤３１におけるワーク１１の配置と同一の配置で支持する。このため、トレイ１０２は吸着盤３１よりも若干大径の円形トレイに形成し、吸着盤３１におけるワーク１１の配置に合わせて各々のワーク１１を支持する支持部１０２ａを設けている。また、ワーク１１が乾かないようにトレイ１０２に水を張り、吸着盤３１からトレイ１０２にワーク１１を受け渡した際に、トレイ１０２の水中にワーク１１が若干水没するよう支持部１０２ａを水面位置よりも若干低位に配置している。
【００４４】
図１で、１０４ａ、１０４ｂはワーク１１を収納カセットに収納するためのウォーターシュータ、１０６ａ、１０６ｂは収納カセットである。トレイ１０２から取り出されたワーク１１は、水が流されているウォーターシュータ１０４ａ、１０４ｂ上を滑って、収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。収納カセット１０６ａ、１０６ｂは水没可能に設けられており、ワーク１１は水没した状態で収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。
【００４５】
（研磨装置システムの動作）
続いて、本発明に係る研磨装置システムの動作について説明する。
まずはじめに、吸着盤３１にキャリヤ１４を支持する。吸着盤３１にキャリヤ１４を位置合わせして支持する方法は、研磨装置１０ａのキャリヤホルダ１４にキャリヤ１４をセットした状態で、吸着盤３１を研磨装置１０ａの上定盤と下定盤の間に差し入れる高さ位置まで移動させ、吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着して支持する方法による。
吸引パイプ５１を介して吸着盤３１を底板４７に真空吸着することによりロータリージョイント３３に吸着盤３１を位置決めし、吸着盤３１をキャリヤ１４に当接する位置まで下降させてキャリヤ１４を真空吸着する。吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着した状態でキャリヤ１４を上方に抜くようにすることでキャリヤホルダ１５からキャリヤ１４を外すことができる。吸着盤３１は平坦面に形成されており、吸着コマ３７によりキャリヤ１４を真空吸着することによってキャリヤ１４がたいらに支持される。
【００４６】
吸着盤３１を研磨装置１０ａ内に進入させる場合は、吸着盤３１を水平にして、研磨装置１０ａの上定盤と下定盤との間に吸着盤３１を差し入れるようにして行う。吸着盤３１と支持ジョイント部３２の高さ寸法は、上定盤を持ち上げた際に上下の定盤の間に差し入れられる寸法に設定されている。
移動機構部６０によって吸着盤３１を水平面内で旋回させる操作は、サーボモータ７６によって回動ベース７８を回動する作用によってなされる。
【００４７】
吸着盤３１にキャリヤ１４を真空吸着して支持した後、キャリヤ１４とともに吸着盤３１を供給セット部８０に移動させる。研磨装置１０ａにおいてキャリヤ１４を吸着した状態では吸着盤３１はワーク吸着面が下向きとなっている。供給セット部８０では、吸着盤３１のワーク吸着面を上向きにするから、供給セット部８０に吸着盤３１を移動する際に、吸着盤３１のワーク吸着面を上向きにする必要がある。
【００４８】
吸着盤３１を上向きに反転させる操作は、研磨装置１０ａから吸着盤３１を水平面内で旋回させて研磨装置１０ａの横位置に引き出した後、移動機構部６０の昇降機構部により吸着盤３１を上位置まで移動させ、その上位置で反転駆動部によりワーク吸着面を上向きに反転することによって行う。吸着盤３１を上位置に移動させるのは、吸着盤３１が反転できる空間を確保するためである。次いで、上位置から下位置まで下降させ、キャリヤアーム６６の方向を供給セット部８０でのセット位置の方向に合わせてワーク１１をセットする操作に移る。
【００４９】
供給セット部８０では、吸着盤３１を回転させながら吸着盤３１に支持されたキャリヤ１４の透孔の位置に合わせてワーク１１を順次供給する。吸着盤３１を回動させる操作は、サーボモータ５５によりロータリージョイント３３の円筒ケース体５２を回動する操作によってなされる。すなわち、サーボモータ５５により吸着盤３１を所定角度回動し、キャリヤ１４の透孔をワーク１１のセット位置に位置合わせし、位置検出機構部９０によって透孔とワーク１１との位置ずれを検出して、各々の透孔にワーク１１を位置合わせして供給する。
【００５０】
キャリヤ１４の透孔にワーク１１の供給が完了したところで、吸着盤３１を下位置から上位置に再度上昇させ、上位置で吸着盤３１を反転させて吸着盤３１のワーク吸着面を下向きにする。次いで、吸着盤３１を研磨装置１０ａの上定盤と下定盤の間に差し入れる高さ位置まで降下させ、ワーク１１とキャリヤ１４とを吸着盤３１で支持して研磨装置１０ａ内へ搬送する。ワーク１１とキャリヤ１４とを研磨装置１０ａに搬送する操作は、キャリヤアーム６６を水平面内で旋回する操作によって行われる。
【００５１】
吸着盤３１を研磨装置１０ａの所定位置に進入させたところで、吸着盤３１をゆっくりと所定位置まで下降させ、吸着コマ３５、３７による真空吸着を解除して、キャリヤ１４をキャリヤホルダ１５にセットし、同時に研磨装置１０ａの研磨面上にワーク１１とキャリヤ１４をセットする。キャリヤ１４は先にキャリヤホルダ１５から真空吸着した状態の元位置に復帰させるから、キャリヤホルダ１５の係止ピン１５とキャリヤ１４の係止孔１４ａとは位置合わせされるが、本実施形態ではゴムシート５０によって吸着盤３１を僅かに可動に吊持し微少な位置ずれを吸収可能として、キャリヤホルダ１５にキャリヤ１４をセットしやすくしている。キャリヤ１４をキャリヤホルダ１５に位置合わせする際は、吸引パイプ５１を介する真空吸引を解除して行う。図７に示すように吸着盤３１にもキャリヤホルダ１５の係止ピン１６が係合するようにすることにより、さらにキャリヤ１４を確実にキャリヤホルダ１５に支持することができる。なお、吸着盤３１を精度よく位置決めできる場合は、ロータリージョイント３３に吸着盤３１を直結してキャリヤ１４をキャリヤホルダ１５にセットするようにしてもよい。
【００５２】
ワーク１１およびキャリヤ１４を研磨装置１０ａにセットした後は、吸着盤３１は研磨装置１０ａとは干渉しない中央位置に戻って動作を停止する。
研磨装置１０ａでは、この状態で通常のワーク１１の研磨加工がなされる。
研磨装置１０ａでのワーク１１の加工が終了し、上定盤が下定盤から持ち上げられたところで、吸着盤３１を研磨装置１０ａに進入させ、ワーク１１とキャリヤ１４とを搬出する。
研磨装置１０ａでは、吸着盤３１をキャリヤホルダ１５に位置合わせし、吸着コマ３５、３７から真空吸引してワーク１１とキャリヤ１４とを吸着盤３１に真空吸着した後、若干持ち上げるようにしてキャリヤホルダ１５からキャリヤ１４を外し、キャリヤ１４とともにワーク１１を研磨装置１０ａの外へ移動させる。
【００５３】
吸着盤３１を収納機構部１００のトレイ１０２の上方に移動させ、トレイ１０２上に下降させ、吸着コマ３５によるワーク１１の真空吸着を解除してトレイ１０２の支持部１０２ａにワーク１１を受け渡す。研磨装置１０ａから吸着盤３１を引き出した状態で吸着盤３１のワーク吸着面は下向きとなっているから、吸着盤３１からワーク１１をトレイ１０２に受け渡す操作は、吸着盤３１を反転することなくなされる。トレイ１０２に移載されたワーク１１は順次、収納カセット１０６ａ、１０６ｂに収納される。
一方、吸着盤３１はトレイ１０２にワーク１１を移載した後、ワーク１１の供給セット部８０へ移動し、次のワーク１１の供給操作に移る。
【００５４】
トレイ１０２から供給セット部８０へ移動する場合も、吸着盤３１を下向きから上向きに反転させてから移動させる。吸着盤３１を反転操作する場合は、前述したと同様に中央位置に吸着盤３１を戻し、下位置から上位置に吸着盤３１を上昇させて反転させ、その後、、所定位置まで降下させ、供給セット部８０に位置合わせする。
供給セット部８０においてワーク１１をセットする操作は上述した操作と同じである。ワーク１１をセットした後、再度、ワーク１１とキャリヤ１４とを研磨装置１０ａに移載し、ワーク１１の研磨加工を行う。
【００５５】
こうして、カセット８２から次々とワーク１１を吸着盤３１に供給し、研磨装置１０ａで加工した後、収納カセット１０６ａ、１０６ｂにワーク１１を収納するまでの操作を自動で行うことができる。
なお、以上の説明では、一方の研磨装置１０ａのみにワーク１１を給排して加工する方法について説明したが、ワークの給排機構は１台の研磨装置にワークを給排して加工する場合はもちろんのこと、図１に示すように、研磨装置を２台設置して双方の研磨装置１０ａ、１０ｂにワーク１１を給排して加工することも可能である。また、研磨装置の台数をさらに増やして加工することも可能である。
研磨装置による加工時間は吸着盤３１にワーク１１をセット等する給排操作時間にくらべてはるかに長いから、研磨装置を複数台使用してワーク１１を研磨加工することによって加工効率を大きく向上させることができる。
【００５６】
本実施形態の研磨装置システムでは、移動機構部６０により吸着盤３１を水平面内で旋回させる方法によってワーク１１を給排している。このため、研磨装置１０ａ、１０ｂを設置した中間位置に移動機構部６０を設置して、各々の研磨装置１０ａ、１０ｂに対して同等の旋回操作によってワーク１１が給排できるように配置している。旋回操作によってワーク１１を給排する方法であっても、３台以上研磨装置を設置することは可能であり、移動機構部の構成によってはさらに多数台の研磨装置にワークを給排して研磨加工することも可能である。このように多数台の研磨装置を使用するシステムとすることでさらに加工効率を向上させることができる。
【００５７】
なお、上記実施形態ではワーク１１とキャリヤ１４とを給排して加工する研磨装置として両面ポリシング装置を例として説明したが、本発明の研磨装置システムは、片面ポリシング装置、両面および片面ラッピング装置等の研磨装置についてもまったく同様に適用することが可能である。
また、本発明に係る研磨装置システムによれば、ワークを給排する操作の他に、研磨定盤の研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりする際にキャリヤを脱着するといった操作についても自動で行うことができる。吸着盤にキャリヤを真空吸着することにより、大径のキャリヤであっても確実にキャリヤホルダから取り外すことができ、また、キャリヤホルダにキャリヤを装着することができる。もちろん、ワークを給排する際にキャリヤを取り外すから、このときに研磨定盤の表面を被覆している研磨布をドレッシングしたりブラッシングしたりすることも可能である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明の研磨装置システムによれば、上述したように、吸着盤にキャリヤとワークとを一括して真空吸着して支持することにより、キャリヤとワークとを研磨装置に給排する操作を効率化して自動化することが可能になる。また、吸着盤でキャリヤを支持する構成としたことで、大径のキャリヤであっても確実に支持することができ、キャリヤやワークを損傷させずに給排操作することができる等の著効を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る研磨装置システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】研磨装置システムで使用する研磨装置の正面図である。
【図３】吸着盤部の平面図である。
【図４】吸着盤部の底面図である。
【図５】吸着盤に吸着コマを取り付けた状態の断面図である。
【図６】吸着盤部の吸着盤とロータリージョイントとの連結部の構成を示す断面図である。
【図７】ロータリージョイントに吸着盤を支持した状態の構成を示す断面図である。
【図８】移動機構部の構成を示す説明図である。
【図９】支持ベースを昇降駆動する構成部分を示す説明図である。
【図１０】キャリヤアームを軸線の回りに回動させる構成を示す説明図である。
【図１１】キャリヤアームを水平面内で旋回駆動する構成を示す説明図である。
【図１２】供給機構部の側面図である。
【図１３】ワークを定盤に供給する従来の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１０、１０ａ、１０ｂ 研磨装置
１１ ワーク
１２ 下定盤
１２ａ 上定盤
１３ ガイドローラ
１４ キャリヤ
１４ａ 係止孔
３０ 吸着盤部
３１ 吸着盤
３２ 支持ジョイント部
３３ ロータリージョイント
３４、３６ 真空回路
３４ａ、３４ｂ エアチューブ
３４ｃ ジョイント部
３５、３７ 吸着コマ
３６ａ、３６ エアチューブ
３６ｃ ジョイント部
３８ シールリング
３９ クロス
４１ 吸引孔
４５ テーパキャップ
４７ 底板
４８ テーパリング
５０ ゴムシート（可撓性材）
５２ 円筒ケース体
５４、５６ ギヤ
５５ サーボモータ
５７ａ、５７ｂ ジョイント部
５８ コイルチューブ
６０ 移動機構部
６２ 基台
６４ 支持ベース
６６ キャリヤアーム
６７ 支持板
６８ スライドガイド
７０ サーボモータ
７０ａ ボールネジ
７４ サーボモータ
７５ カバー
７６ サーボモータ
７８ 回動ベース
７９ ベアリング
８０ 供給セット部
８２ カセット
８４ ワーク取り出し部
８６ センタリング部
８８ ローディング部
９０ 位置検出機構部
９２ａ、９２ｂ 検出窓
１００ 収納機構部
１０２ トレイ
１０４ａ、１０４ｂ ウォーターシュータ
１０６ａ、１０６ｂ 収納カセット
Claims (3)
- ワークと、ワークを配する透孔が設けられたキャリヤとを研磨装置に一括して給排することにより所要の加工を施す研磨装置システムであって、
前記キャリヤの透孔にワークを配して所要の加工を施す単数または複数の研磨装置と、
前記キャリヤと略同形に形成された吸着盤を備え、前記ワークとキャリヤとを前記吸着盤に真空吸着して支持する吸着盤部と、前記吸着盤にキャリヤを支持した状態で、前記透孔に位置合わせしてワークを供給する供給セット部と、
加工後のワークを収納する収納機構部と、
前記研磨装置、供給セット部および収納機構部に前記吸着盤部を搬送移動する移動機構部とを備え、
前記移動機構部が、吸着盤を支持するキャリヤアームと、吸着盤を水平面内で旋回させて前記研磨装置と、供給セット部と、収納機構部との間で移動させる旋回機構部と、前記吸着盤を昇降移動させる昇降機構部と、前記吸着盤の盤面の向きを変える反転機構部とを備えることを特徴とする研磨装置システム。 - 吸着盤部が、移動機構部のキャリヤアームによって支持される支持ジョイント部と、吸着盤を回動可能に支持するロータリージョイントと、ロータリージョイントを回動駆動する駆動部とを備えることを特徴とする請求項１記載の研磨装置システム。
- 供給セット部が、カセットからワークを取り出しするワーク取り出し部と、取り出したワークをセンタリングするセンタリング部と、キャリヤのセット位置での透孔とワークとの位置ずれを検出する位置検出機構部と、該位置検出機構部による検出結果に基づいてワークをキャリヤのセット孔に位置合わせして移送するローディング部とを備えていることを特徴とする請求項１記載の研磨装置システム。
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