JP5866658B2

JP5866658B2 - 位置決め機構

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Publication number: JP5866658B2
Application number: JP2011224820A
Authority: JP
Inventors: 宏太郎門田
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-10-12
Filing date: 2011-10-12
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2031-10-12
Also published as: JP2013082045A

Description

本発明は、粘着テープを介して環状フレームに支持されたワークの位置決めを行う位置決め機構に関する。

半導体ウェーハ等のワークを研削する研削装置においては、研削前のワークが粘着テープを介して環状フレームの開口部に支持された状態でカセットに収容されており、カセットから取り出されたワークを位置決め機構により位置決めし、位置決め後のワークをチャックテーブルに搬送することで、チャックテーブルの一定位置にワークを保持することとしている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に開示された位置決め機構においては、環状フレームの外周面に形成された位置決め用の平坦面に対し、平坦な突き当て面を有する平面突き当てブロックを突き当てることで、環状フレームの位置決めを行っている。

特開２０１１−０３６９６８号公報

しかし、当該位置決め機構では、環状フレーム及び平面突き当てブロックの平坦面同士が接触するため、両平坦面間で摩擦力が生じ、その摩擦力によって環状フレームが所望の移動をせず、位置決めが不完全となることがある。また、位置決め後に平面突き当てブロックが元の位置に戻る時に、摩擦により環状フレームを動かしてしまい、環状フレームの位置がずれてしまうこともある。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、ワークを支持する環状フレームの位置決めを行う位置決め機構において、環状フレームと位置決め機構との間の摩擦の影響を低減し、正確な位置決めを可能とすることを目的とする。

本発明は、環状フレームの開口部に粘着テープを介してワークを支持して構成されるワークユニットの該環状フレームを支持して仮置きする仮置き台と、該仮置き台に仮置きされる該ワークユニットの外周より外側に配設された位置決めユニットとを備えた位置決め機構において、環状フレームの外周は、平行に向かい合った２つの平坦面と、２つの平坦面に対して直交する方向に向かい合った２つの平坦面とからなる４つの位置決め基準面を備え、位置決めユニットは、対向する１対のブロックで構成される第１の位置合わせブロックセットと、第１の位置合わせブロックの対向方向に対して直交する方向に対向する１対のブロックで構成される第２の位置合わせブロックセットとから構成され、各位置合わせブロックセットは、１つの位置決め基準面に当接する２個の回転可能な位置決めピンを備える固定ブロックと、１個以上の回転可能な位置決めピンを備え固定ブロックに向けて接近する方向及び固定ブロックから離反する方向に進退可能な可動ブロックとから構成され、仮置きテーブルに仮置きされたワークユニットは、ワークユニットの位置決め基準面に対して可動ブロックの位置決めピンが固定ブロックに近づく方向に移動してワークユニットを押動させ、位置決め基準面に可動ブロックと固定ブロックの位置決めピンを当接させることで位置決めを完了する。

本発明では、対向する２つの固定ブロック及び可動ブロックが回転可能な位置決めピンを備え、環状フレームの位置決め基準面が位置決めピンに当接することによりワークユニットの位置決めが行われるため、位置決め時に環状フレームと位置決めピンとの間の接触面積が従来よりも小さいとともに、位置決めピンが回転するため、接触部分の摩擦力を低減することができる。したがって、ワークユニットの位置決めを正確に行うことができる。また、位置決め完了後に可動ブロックが元の位置に戻る際も、環状フレームと位置決めピンとの接触部分に摩擦が生じにくいため、摩擦によって環状フレームの位置がずれるのを防止することができる。

研削装置の一例を示す斜視図である。ワークユニットの一例を示す斜視図である。ワークユニットおよび位置決め機構を示す斜視図である。位置決め前のワークユニットを示す平面図である。位置決め機構により位置決めされたワークユニットを示す平面図である。ワークユニットの位置決め時における環状フレームの位置決め基準面と位置決めピンとの接触状態を示す断面図である。

図１に示す研削装置１は、チャックテーブル２に保持された被加工物（ワーク）に対して、粗研削手段３、仕上げ研削手段４及び研磨手段５によって加工を施す装置であり、図２に示すように、ワークＷは、環状フレームＦの開口部Ｆ１を塞ぐように貼着された粘着テープＴに貼着され、粘着テープＴを介して環状フレームＦによって支持されている。このように、環状フレームＦの開口部Ｆ１に粘着テープＴを介してワークＷが支持して構成されるものを、ワークユニットＵと呼ぶ。

環状フレームＦの外周は、平行に向かい合った２つの平坦面Ｆ２、Ｆ３と、２つの平坦面Ｆ２、Ｆ３に対して直交する方向に向かい合った２つの平坦面Ｆ４、Ｆ５とを備えている。これら４つの平坦面Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５は、ワークユニットＵを位置決めするにあたっての位置決め基準面となる。

図１に示すように、装置端部には、研削前のワークユニットＵを収容する供給カセット６ａと研削後のワークユニットＵを収容する回収カセット６ｂとが載置されている。供給カセット６ａ及び回収カセット６ｂの近傍には、供給カセット６ａからのワークユニットＵの搬出及び回収カセット６ｂへのワークユニットＵの搬入を行う搬出入手段７が配設されている。搬出入手段７は、ワークユニットＵを保持するロボットピック７０と屈曲可能なアーム７１とを備えている。

ロボットピック７０の可動域には、ワークユニットＵを一定の位置に位置決めする位置決め機構８が配設されている。位置決め機構８は、ワークユニットＵの環状フレームＦが仮置きされ支持される仮置き台８１と、仮置き台８１に仮置きされたワークユニットＵの外周より外側（外周側）に配設された位置決めユニット８０とから構成されている。

位置決めユニット８０は、対向する１対の固定ブロック８００ａ及び可動ブロック８００ｂで構成される第1の位置合わせブロックセット８００と、第1の位置合わせブロック８００の対向方向に対して直交する方向に対向する１対の固定ブロック８０１ａ及び可動ブロック８０１ｂで構成される第２の位置合わせブロックセット８０１とから構成される。可動ブロック８００ｂ及び８０１ｂは、それぞれが、対向する固定ブロック８００ａ及び８０１ａに向けて接近する方向及び固定ブロック８００ａ及び８０１ａから離反する方向に進退可能となっている。

ロボットピック７０の可動域には、研削後のワークＷを含むワークユニットＵを洗浄する洗浄手段９が配設されている。洗浄手段９は、ワークユニットを保持して回転するスピンナーテーブル９０と、スピンナーテーブル９０に対して洗浄液及び高圧エアを噴出する不図示のノズルを備えている。

位置決め機構８の近傍には、研削前のワークユニットＵを位置決め機構８からチャックテーブル２に搬送する第１の搬送手段１０ａが配設されている。第１の搬送手段１０ａは、ワークユニットＵを構成する環状フレームＦを吸着する吸着部１００ａと、吸着部１００ａを旋回および昇降させるアーム部１０１ａとを備えている。

洗浄手段９の近傍には、ワークユニットＵをチャックテーブル２から洗浄手段９に搬送する第２の搬送手段１０ｂが配設されている。第２の搬送手段１０ｂは、ワークユニットＵを構成する環状フレームＦを吸着する吸着部１００ｂと、吸着部１００ｂを旋回および昇降させるアーム部１０１ｂとを備えている。

チャックテーブル２は、図１の例では４つ配設され、それぞれがターンテーブル２０によって自転及び公転可能に支持されており、ターンテーブル２０の回転によって、第１の搬送手段１０ａからワークユニットＵを受け取る受け取り位置、粗研削手段３の下方位置、仕上げ研削手段４の下方位置、及び研磨手段５の下方位置に移動可能となっている。

粗研削手段３は、回転軸３０の下端にホイール３１が固定され、ホイール３１の下面に粗研削用の砥石３２が固着されて構成されている。粗研削手段３は、送り手段３３によって送られて昇降可能となっている。

仕上げ研削手段４は、回転軸４０の下端にホイール４１が固定され、ホイール４１の下面に仕上げ研削用の砥石４２が固着されて構成されている。仕上げ研削手段４は、送り手段４３によって送られて昇降可能となっている。

研磨手段５は、回転軸５０の下端に研磨パッド５１が固定されて構成されている。研磨手段５は、水平送り手段５２によって水平方向に送られるとともに、鉛直送り手段５３によって送られて昇降可能となっている。

図３に示すように、図１に示した位置決め機構８の第1の位置合わせブロックセット８００を構成する固定ブロック８００ａの上面からは、２つの位置決めピン８０２が突出形成されている。２つの位置決めピン８０２は、下部が固定ブロック８００ａに固定され円柱状に形成された軸部８０３と、軸部８０３の外周面に対して回転可能に内周が接し軸部８０３に対して回転可能な円環形状の回転部８０４とから構成されている。同様に、図１に示した第２の位置合わせブロックセット８０１を構成する固定ブロック８０１ａの上面からは、２つの位置決めピン８０５が突出形成されている。２つの位置決めピン８０５は、下部が固定ブロック８０１ａに固定され円柱状に形成された軸部８０６と、軸部８０６の外周面に対して回転可能に内周が接し軸部８０６に対して回転可能な円環形状の回転部８０７とから構成されている。

一方、第1の位置合わせブロックセット８００を構成する可動ブロック８００ｂの上面からは、１つの位置決めピン８０８が突出形成されている。位置決めピン８０８は、下部が固定ブロック８００ｂに固定され円柱状に形成された軸部８０９と、軸部８０９の外周面に対して回転可能に内周が接し軸部８０９に対して回転可能なリング形状の回転部８１０とから構成されている。同様に、第２の位置合わせブロックセット８０１を構成する可動ブロック８０１ｂの上面からは、１つの位置決めピン８１１が突出形成されている。位置決めピン８１１は、下部が固定ブロック８０１ｂに固定され円柱状に形成された軸部８１２と、軸部８１２の外周面に対して回転可能に内周が接し軸部８１２に対して回転可能なリング形状の回転部８１３とから構成されている。

可動部８００ｂは、ガイドバー８１４に対して摺動可能となっており、ガイドバー８１４にガイドされて対向する固定ブロック８００ａに接近する方向及び固定ブロック８００ａから離反する方向に移動可能となっている。一方、可動部８０１ｂは、ガイドバー８１５に対して摺動可能となっており、ガイドバー８１５にガイドされて対向する固定ブロック８０１ａに接近する方向及び固定ブロック８０１ａから離反する方向に移動可能となっている。

図１に示した研削装置１を用いて図２に示したワークユニットＵを構成するワークＷを研磨する場合は、搬出入手段７によって供給カセット６ａからワークユニットＵを取り出し、位置決め機構８に搬送し、仮置き台８１にワークユニットＵを仮置きする。

ワークユニットＵが仮置き台８１に仮置きされる際には、可動ブロック８００ａ、８０１ａを、固定ブロック８００ｂ、８０１ｂから離反させた位置に位置させておく。そして、その状態で仮置き台８１にワークユニットＵが仮置きされると、可動ブロック８００ｂ、８０１ｂが移動することにより、ワークユニットＵを押動させる。

例えば、図４に示すように、ワークユニットＵの向きがずれた状態で仮置き台８１に載置されると、可動ブロック８００ａ、８０１ａを、それぞれが対向する固定ブロック８００ｂ、８０１ｂに近づく方向に移動させる。そうすると、図５に示すように、環状フレームＦの平坦面Ｆ２、Ｆ３、Ｆ４、Ｆ５が、位置決めピン８０２の回転部８０４、位置決めピン８０５の回転部８０７、位置決めピン８０８の回転部８１０、位置決めピン８１１の回転部８１３に、それぞれ当接する。このとき、図６に示すように、例えば平坦面Ｆ２は、回転部８１３の外周面に接触するが、接触時に回転部８１３が回転することによって環状フレームＦの向きが補正されるため、平坦面Ｆ２と回転部８１３との間に摩擦が生じにくい。したがって、摩擦によって環状フレームＦの移動が妨げられるのを防止することができる。他の平坦面と回転部との関係についても同様であり、摩擦の影響を避け、ワークユニットＵが一定の位置に位置決めされる。

ワークユニットＵの位置決め完了後は、可動ブロック８００ａ、８０１ａが元の位置に戻るが、このときも、環状フレームＦの各平坦面と各位置決めピンの回転部との間に摩擦が生じにくいため、摩擦によって環状フレームＦの位置がずれるのを防止することができる。

このようにして、ワークユニットＵの位置決めが完了すると、図１に示した第１の搬送手段１０ａによって、位置決めされたワークユニットＵが位置決め機構８の近傍の受け取り位置に位置するチャックテーブル２に搬送されて保持される。このとき、ワークユニットＵは、位置決め機構８において予め一定の位置に位置決めされているため、チャックテーブル２における保持位置も一定の位置に位置決めされる。

次に、ターンテーブル２０が時計回り（図１における矢印Ａ方向）に回転し、チャックテーブル２に保持されたワークユニットＵが、粗研削手段３、仕上げ研削手段４、及び研磨手段５の下方に順次移動し、それぞれの手段による粗研削、仕上げ研削、及び研磨を受ける。

そして、研磨後のワークユニットＵは、第２の搬送手段１０ｂによって洗浄手段９に搬送されて洗浄された後、搬出入手段７によって回収カセット６ｂに収容される。

Ｕ：ワークユニット
Ｗ：ワークＴ：粘着テープ
Ｆ：環状フレームＦ１：開口部Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４，Ｆ５：平坦面
１：研削装置
２：チャックテーブル２０：ターンテーブル
３：粗研削手段
３０：回転軸３１：ホイール３２：砥石３３：送り手段
４：仕上げ研削手段
４０：回転軸４１：ホイール４２：砥石４３：送り手段
５：研磨手段
５０：回転軸５１：研磨パッド５２：水平送り手段５３：鉛直送り手段
６ａ：供給カセット６ｂ：回収カセット
７：搬出入手段７０：ロボットピック７１：アーム
８：位置決め機構
８０：位置決めユニット
８００：第１の位置あわせブロックセット
８００ａ：固定ブロック８００ｂ：可動ブロック
８０１：第２の位置合わせブロックセット
８０１ａ：固定ブロック８０１ｂ：可動ブロック
８０２：位置決めピン
８０３：軸部８０４：回転部
８０５：位置決めピン
８０６：軸部８０７：回転部
８０８：位置決めピン
８０９：軸部８１０：回転部
８１１：位置決めピン
８１２：軸部８１３：回転部
８１４，８１５：ガイドバー
８１：仮置き台
９：洗浄手段９０：洗浄手段
１０ａ：第１の搬送手段
１００ａ：吸着部１０１ａ：アーム部
１０ｂ：第２の搬送手段
１００ｂ：吸着部１０１ｂ：アーム部

Claims

環状フレームの開口部に粘着テープを介してワークを支持して構成されるワークユニットの該環状フレームを支持して仮置きする仮置き台と、該仮置き台に仮置きされる該ワークユニットの外周より外側に配設された位置決めユニットと、を備えた位置決め機構において、
該環状フレームの外周は、平行に向かい合った２つの平坦面と、該２つの平坦面に対して直交する方向に向かい合った２つの平坦面と、からなる４つの位置決め基準面を備え、
該位置決めユニットは、対向する１対のブロックで構成される第１の位置合わせブロックセットと、該第１の位置合わせブロックの対向方向に対して直交する方向に対向する１対のブロックで構成される第２の位置合わせブロックセットとから構成され、
各位置合わせブロックセットは、１つの位置決め基準面に当接する２個の回転可能な位置決めピンを備える固定ブロックと、１個以上の回転可能な位置決めピンを備え該固定ブロックに向けて接近する方向及び該固定ブロックから離反する方向に進退可能な可動ブロックとから構成され、
該仮置きテーブルに仮置きされた該ワークユニットは、該ワークユニットの該位置決め基準面に対して該可動ブロックの該位置決めピンが該固定ブロックに近づく方向に移動して該ワークユニットを押動させ、該位置決め基準面に該可動ブロックと該固定ブロックの該位置決めピンとを当接させることで位置決めを完了する位置決め機構。