JP6466785B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状物を吸着保持して所望の搬送先に搬送する搬送装置に関する。

ＩＣ、ＬＳＩ等の複数のデバイスが分割予定ラインによって区画され表面に形成されたウエーハは、例えば研削装置によって裏面が研削され所定の厚みに研削された後、例えばダイシング装置によって個々のデバイスに分割され、携帯電話、パソコン等の電気機器に利用される。

研削装置は、カセットからウエーハを搬出する搬出手段と、ウエーハを吸引保持するチャックテーブルと、搬出されたウエーハを仮受けしてウエーハの中心を合わせる仮受け手段と、仮受け手段から該チャックテーブルまで搬送する第一の搬送手段と、チャックテーブルに吸引保持されたウエーハを研削する研削手段と、研削後のウエーハを洗浄する洗浄手段と、チャックテーブルから洗浄手段までウエーハを搬送する第二の搬送手段と、から概ね構成されており、研削手段によってウエーハを所定の厚みに研削することができる（例えば、下記の特許文献１を参照）。

ここで、上記した第一の搬送手段及び第二の搬送手段は、ウエーハを吸引保持する保持プレートと、保持プレートを支持する支持部とを少なくとも備え、保持プレートと支持部との間にバネを介在させて保持プレートが支持部に対して揺動可能に連結された構成となっている。このように構成される第一の搬送手段及び第二の搬送手段では、チャックテーブルに対してウエーハを密着させて載置することが可能となるとともに、保持プレートの保持面にウエーハを密着させてチャックテーブルから搬出することが可能となっている。

特開２００６−３４４７７８号公報

しかし、上記したような研削装置に備えるチャックテーブルは、わずかに傾いており、このチャックテーブルに対してウエーハを搬入及び搬出する保持プレートは、支持部に対して十分な遊びを持って連結されていることから、チャックテーブルの中心とウエーハの中心とがずれた状態でウエーハがチャックテーブルに保持される場合があるとともに、ウエーハの中心と保持プレートの中心とがずれた状態でチャックテーブルからウエーハが搬出される場合もあるという問題がある。また、例えば、特開平１０−２８４４４９に示す搬送装置のように、研削装置によって研削されたウエーハをダイシング装置に搬送する場合においても上記同様の問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、加工装置に装着される搬送装置や加工装置から他の加工装置に板状物を搬送する搬送装置において、チャックテーブルに板状物を搬入する際にチャックテーブルの中心と板状物の中心とがずれないようにするとともに、チャックテーブルから板状物を搬出する際に板状物の中心と保持プレートの中心とがずれないようにすることを目的としている。

本発明は、板状物を吸引保持する吸着面を下面に備えた保持プレートと、該保持プレートの上面を支持する支持基台と、該支持基台を板状物の搬送経路において移動させる移動手段と、から少なくとも構成され、該保持プレートの上面中央部と該支持基台とを連結する球体連結手段と、該保持プレートの少なくとも３ヵ所の外周上面に配設され該支持基台の外周と該保持プレートとを連結する伸縮手段と、を備える。

上記球体連結手段は、上記支持基台の下面から上下動可能に垂下する球体と、上記保持プレートの上面中央部に固定され該球体の側壁を摺動可能に挟持する球体挟持部と、から構成され、上記伸縮手段は、該支持基台の外周に形成され遊びをもってボルトが挿入されるボルト挿入孔と、該ボルト挿入孔に対応して該保持プレートの外周上面に形成され該ボルトが螺合する雌ねじと、該ボルトが挿入し該支持基台の外周下面と該保持プレートの外周上面との間に配設される圧縮バネと、から構成される。

本発明に係る搬送装置は、板状物を吸引保持する吸着面を下面に備えた保持プレートと、該保持プレートの上面を支持する支持基台と、支持基台を板状物の搬送経路において移動させる移動手段とから少なくとも構成され、保持プレートの上面中央部と該支持基台とを連結する球体連結手段と、保持プレートの少なくとも３ヵ所の外周側の位置に配設され保持プレートと支持基台とを連結する伸縮手段とを備えたため、球体連結手段によって支持基台に対して保持プレートの中心が固定されて保持プレートの動きが規制され、例えば板状物の搬送先となるチャックテーブルにおいて、板状物の中心とチャックテーブルの中心とがずれた状態で板状物が保持されることがなくなる。また、板状物の中心と保持プレートの中心とがずれた状態で、チャックテーブルから板状物が搬出されることもなくなる。

上記球体連結手段は、支持基台の下面から上下動可能に垂下する球体と、上記保持プレートの上面中央部に固定され球体の側壁を摺動可能に挟持する球体挟持部とから構成したため、上記保持プレートで吸引保持しようとする板状物の厚みに追随して保持プレートを上下に移動させることができ、例えばチャックテーブルに対する板状物の搬入及び搬出をより高精度に行うことができる。

搬送装置の第一例が搭載された研削装置の構成を示す斜視図である。 搬送装置の第一例の構成を示す斜視図である。 搬送装置の第一例の分解斜視図である。 （ａ）は、保持プレートの吸着面を上向きにした状態を示す斜視図である。（ｂ）は、図３に示す保持プレートのＡ−Ａ線断面図である。 支持基台の構成を示すとともに球体連結手段の構成を示す断面図である。 （ａ）は、保持プレートと支持基台とが連結された状態の構成を示す斜視図である。（ｂ）は、図６（ａ）の断面図である。 球体連結手段によって保持プレートと支持基台とが連結された状態を示す拡大断面図である。 搬送装置の第二例の構成を示す斜視図である。

図１に示す研削装置１は、搬送装置の第一例である搬送装置１０Ａ及び搬送装置１０ａを備える研削装置の一例である。研削装置１は、Ｙ軸方向にのびる装置ベース１ａを有し、装置ベース１ａの上面には、研削前の板状物を収容するカセット２ａ及び研削済みの板状物を収容するカセット２ｂが配設されている。カセット２ａとカセット２ｂとの間には、研削前の板状物をカセット２ａから搬出するとともに研削済みの板状物をカセット２ｂへ搬入する搬出入手段３が配設されている。搬出入手段３の可動領域には、板状物が仮置きされて板状物の位置合わせをする仮置き手段４と、研削済みの板状物を洗浄する洗浄手段５とが配設されている。

装置ベース１ａには、板状物を保持する保持面６ａを有するチャックテーブル６が配設されている。チャックテーブル６の周囲は、テーブルカバー６０によってカバーされており、Ｙ軸方向にのびる蛇腹６１の伸縮をともなってテーブルカバー６０とともにチャックテーブル６がＹ軸方向に移動可能となっている。

装置ベース１ａのＹ軸方向後部には、Ｚ軸方向にのびるコラム１ｂが立設されており、コラム１ｂの側面において昇降手段８を介して板状物に対して研削を施す研削手段７が配設されている。研削手段７は、Ｚ軸方向の軸心を有するスピンドル７０と、スピンドル７０を回転可能に囲繞するスピンドルハウジング７１と、スピンドルハウジング７１を支持するカバー部７２と、スピンドル７０の一端に接続されたモータ７３と、スピンドル７０の下端においてマウント７４を介して装着された研削ホイール７５と、研削ホイール７５の下部に環状に固着された研削砥石７６とを備えている。研削手段７は、モータ７３が駆動することにより研削ホイール７５を所定の回転速度で回転させることができる。

昇降手段８は、Ｚ軸方向に延在するボールネジ８０と、ボールネジ８０の一端に接続されたモータ８１と、ボールネジ８０と平行に延在する一対のガイドレール８２と、一方の面がカバー部７２に連結された昇降板８３とを備えている。昇降板８３の他方の面には一対のガイドレール８２が摺接し、昇降板８３の中央部に形成されたナットにはボールネジ８０が螺合している。そして、モータ８１によって駆動されてボールネジ８０が回動すると、一対のガイドレール８２に沿って昇降板８３とともに研削手段７をＺ軸方向に昇降させることができる。

仮置き手段４の近傍には、研削前の板状物を仮置き手段４からチャックテーブル６に搬送する搬送装置１０Ａが配設されている。洗浄手段５の近傍には、研削済みの板状物をチャックテーブル６から洗浄手段５に搬送する搬送装置１０ａが配設されている。なお、搬送装置１０Ａと搬送装置１０ａとは同様の構成となっている。

図２に示す搬送装置１０Ａ（１０ａ）は、板状物を吸引保持する吸着面を下面に備えた保持プレート１１と、保持プレート１１の上面を支持する支持基台１２と、支持基台１２の上面に接続され支持基台１２を板状物の搬送経路において移動させる移動手段１３と、から少なくとも構成されている。なお、図１に示す研削装置１において、仮置き手段４とチャックテーブル６との間の範囲が、搬送装置１０Ａによる板状物の搬送経路となっている。また、チャックテーブル６と洗浄手段５との間の範囲が、搬送装置１０ａによる板状物の搬送経路となっている。

移動手段１３は、一端が支持基台１２に接続されたアーム部１３０と、アーム部１３０の他端に連結され昇降及び回転可能な軸部１３１とを備えている。軸部１３１が昇降すると、アーム部１３０が上下方向に昇降し、支持基台１２とともに保持プレート１１を上下方向に昇降させることができる。また、軸部１３１が回転すると、アーム部１３０が水平方向に旋回し、支持基台１２とともに保持プレート１１を水平方向に旋回させることができる。

図３は、保持プレート１１と支持基台１２とが連結機構によって連結される前の状態を示している。保持プレート１１は、円盤状の枠体１１０を有し、その上面において保持プレート１１よりも小径の支持基台１２が連結される。図４（ａ）に示す保持プレート１１は、図３に示す保持プレート１１を反転させて下面側を上向きにした状態を示しており、枠体１１０により周囲が囲繞された吸引保持部１１１を有している。吸引保持部１１１は、例えばポーラスセラミックスで形成され、吸引保持部１１１の上向きに露出した面が板状物を吸引保持する吸着面１１１ａとなっている。図４（ｂ）に示すように、保持プレート１１は、枠体１１０の内部に形成された吸引路１１２に連通するとともに、吸引路１１２に接続された配管１４を介して吸引源１５に連通している。そして、吸引源１５の吸引力を吸引保持部１１１の吸着面１１１ａに作用させて板状物を吸着することができる。

図３に示す支持基台１２は、その中央部分において表裏を貫通する貫通孔１２０が形成されている。また、貫通孔１２０の周囲には、複数の小ボルト１７（図示の例では４本）を挿入させる小ボルト挿入孔１２１が４ヵ所に形成されている。

搬送装置１０Ａ（１０ａ）では、保持プレート１１と支持基台１２とを連結する連結機構として、図３に示すように、保持プレート１１の上面中央部と支持基台１２とを連結する球体連結手段２０と、保持プレート１１の円周方向において少なくとも３ヵ所の外周側に配設され保持プレート１１の上面外周側と支持基台１２とを連結する伸縮手段３０とを備えている。

球体連結手段２０は、図５に示すように、支持基台１２の下面１２において上下動可能に垂下する球体２１と、保持プレート１１の上面に固定され球体２１の側壁２１ａを摺動可能に挟持する少なくとも２つの球体挟持部２２とから構成されている。球体２１の上部には、軸部材２１０が連接されている。軸部材２１０は、貫通孔１２０に配設されたブッシュ１６において上下にスライド移動するように軸受けされている。また、球体２１の底部２１ｂは、平面状に形成されている。

図３に示す２つの球体挟持部２２の側方には、図５に示した球体２１の半球部分における側壁２１ａを覆う嵌合溝２２ａがそれぞれ形成されている。この２つの球体挟持部２２を対向させ、２つの嵌合溝２２ａではさむようにして球体２１を摺動可能（回動可能）に挟持する構成となっている。２つの球体挟持部２２には、支持基台１２の小ボルト挿入孔１２１の位置に対応する位置に小ボルト１７を挿通させる挿通孔２２０がそれぞれ形成されている。また、各挿通孔２２０の位置に対応して、保持プレート１１において小ボルト１７が螺合する雌ねじ１１３が４ヵ所に形成されている。

伸縮手段３０は、支持基台１２の外周側の上面１２ａに形成され遊びをもって大ボルト３４が挿入される大ボルト挿入孔３１と、大ボルト挿入孔３１に対応して保持プレート１１の外周側の上面に形成され大ボルト３４が螺合する雌ねじ３２と、大ボルト３４が挿入し支持基台１２の外周側の下面と保持プレート１１の外周側の上面との間に配設される圧縮バネ３３（図３では２本のみ図示）とから構成されている。

ここで、球体連結手段２０と伸縮手段３０とによって保持プレート１１と支持基台１２とを連結する動作について説明する。まず、球体連結手段２０で保持プレート１１の上面中央部と支持基台１２とを連結するためには、球体２１の側壁２１ａを球体挟持部２２の嵌合溝２２ａで挟んだ状態で球体挟持部２２の挿通孔２２０を雌ねじ１１３の位置にそれぞれ合わせて、球体挟持部２２を保持プレート１１に載置する。続いて、４本の小ボルト１７を支持基台１２の各小ボルト挿入孔１２１から挿入し球体挟持部２２の各挿通孔２２０に挿通させ、各小ボルト１７をそれぞれの雌ねじ１１３に螺合させることにより、保持プレート１１の枠体１１０の中央部と支持基台１２とを連結する。

一方、伸縮手段３０で保持プレート１１の上面外周側と支持基台１２とを連結するためには、３本の圧縮バネ３３を、支持基台１２の各大ボルト挿入孔３１と保持プレート１１の各雌ねじ３２との間に介在させた状態で、３本の大ボルト３４を大ボルト挿入孔３１から圧縮バネ３３にそれぞれ挿入し、保持プレート１１の雌ねじ３２にそれぞれ螺合させることにより、保持プレート１１の枠体１１０の外周側と支持基台１２とを連結する。

このように連結した結果、図６（ａ）に示すように、支持基台１２と保持プレート１１とが連結された状態となる。連結状態の支持基台１２と保持プレート１１との間には、図６（ｂ）に示すように、十分な遊びをもって圧縮バネ３３が介在していることから、圧縮バネ３３の伸縮動作によって支持基台１２に対して保持プレート１１が揺動可能となり、例えば保持プレート１１が板状物に接触する際の衝撃や、保持プレート１１で吸引保持した板状物を図１に示したチャックテーブル６に載置する際の衝撃を緩和することができる。

球体連結手段２０を構成する２つの球体挟持部２２が、保持プレート１１の枠体１１０の上に固定されると、図７に示すように、球体２１の側壁２１ａが各球体挟持部２２の嵌合溝２２ａに対して摺動可能な状態で挟持される。これにともない、支持基台１２に対して保持プレート１１の中心位置Ｏを固定することができる。すなわち、球体２１が中心軸となって保持プレート１１の中心位置Ｏを固定し、中心位置Ｏから外側の領域のみが上下に動くように保持プレート１１の動きを規制する。なお、球体２１の底部２１ｂと保持プレート１１との間に空隙が形成されているが、これは、球体２１の底部２１ｂと保持プレート１１とが接触しないように構成したものである。球体２１の底部２１ｂと保持プレート１１とが接触しなければ、底部２１ｂを球状に形成してもよい。

さらに、球体連結手段２０では、保持プレート１１の吸着面１１１ａで保持しようとする板状物の厚みに対応して、軸部材２１０がブッシュ１６において上下にスライド移動することにより、保持プレート１１の位置を調整することができる。

次に、研削装置１の動作例について説明する。図１に示すウエーハＷは、被加工物の一例であって、特に、その材質が限定されるものではない。研削前のウエーハＷは、カセット２ａに複数収容される。

搬出入手段３は、カセット２ａから研削前のウエーハＷを取り出し、仮置き手段４に搬送する。仮置き手段４によってウエーハＷの位置合わせをした後、搬送装置１０Ａは、仮置き手段４からチャックテーブル６にウエーハＷを搬送する。搬送装置１０Ａは、仮置き手段４からウエーハＷを吸引保持して搬出したら、軸部１３１が回転しアーム部１３０を旋回させて保持プレート１１をチャックテーブル６の上方側に移動させるとともに、軸部１３１がＺ軸方向に下降し保持プレート１１を下降させ、チャックテーブル６の保持面６ａにウエーハＷを載置する。

このとき、図６（ａ）に示した伸縮手段３０の各圧縮バネ３３の伸縮動作により、チャックテーブル６にわずかに傾きがあったとしても、保持面６ａにウエーハＷを密着させて載置することができる。さらに、チャックテーブル６の保持面６ａにウエーハＷを載置したときに、図６（ｂ）に示した球体挟持部２２によって挟持された球体２１によって保持プレート１１の中心が固定された状態で、保持プレート１１が保持面６ａの傾きにならって傾くため、ウエーハＷの中心とチャックテーブル６の中心とがずれた状態のまま、チャックテーブル６にウエーハＷが吸引保持されることがない。

チャックテーブル６でウエーハＷを吸引保持したら、チャックテーブル６を研削手段７の下方に移動させる。このとき、図示しない回転手段によってチャックテーブル６を所定の回転速度で回転させる。研削ホイール７５を回転させながら、昇降手段８によって研削ホイール７５をチャックテーブル６に保持されたウエーハＷに接近する方向に下降させる。そして、回転しながら下降する研削砥石７６が、チャックテーブル６に保持されたウエーハＷを押圧しながら所定の厚みに至るまで研削する。

研削終了後、チャックテーブル６を搬送装置１０ａの可動範囲に移動させ、搬送手段１０ａが研削済みのウエーハＷをチャックテーブル６から洗浄手段５に搬送する。具体的には、搬送装置１０ａは、軸部１３１を回転しアーム部１３０を旋回させて保持プレート１１をチャックテーブル６の上方側に移動させるとともに、軸部１３１がＺ軸方向に下降し保持プレート１１を下降させ、保持プレート１１を、チャックテーブル６に保持された研削済みのウエーハＷに接触させる。

このとき、図６（ａ）に示した各伸縮手段３０の各圧縮バネ３３の伸縮動作により、わずかに傾いたチャックテーブル６に保持されたウエーハＷを、図７に示した保持プレート１１の吸着面１１１ａに密着させることができる。さらに、保持プレート１１の吸着面１１１ａにウエーハＷを密着させたときに、球体挟持部２２によって挟持された球体２１によって保持プレート１１の中心が固定された状態で、保持プレート１１がウエーハＷの傾きにならって傾くため、保持プレート１１の中心と研削済みのウエーハＷの中心とがずれた状態のまま、ウエーハＷが搬出されることがない。

その後、保持プレート１１でウエーハＷを吸引保持したら、チャックテーブル６の保持面６ａからウエーハＷを搬出する。軸部１３１がＺ軸方向に上昇し保持プレート１１を上昇させるとともに、軸部１３１が回転しアーム部１３０を旋回させて保持プレート１１を洗浄手段５に移動させ、ウエーハＷを洗浄手段５に搬送する。そして、洗浄手段５においてウエーハＷを洗浄後、搬出入手段３によって洗浄後のウエーハＷをカセット２ｂに収容する。

図８に示す搬送装置１０Ｂは、板状物を吸着保持して搬送する搬送装置の第二例であって、例えば、図１に示した研削装置１に搭載される。搬送装置１０Ｂは、板状物を吸引保持する吸着面を下面に備えた保持プレート１１と、保持プレート１１の上面を支持する支持基台１２と、直線状の方向（Ｙ軸方向）に支持基台１２を移動させる移動手段１８とから少なくとも構成されている。搬送装置１０Ｂにおいても、上記した搬送装置１０Ａ（１０ａ）と同様に、球体連結手段２０（不図示）と伸縮手段３０とを備えている。保持プレート１１は、枠体１１０の内部の吸引路に接続された配管１４ａを介して吸引源１５ａに連通している。

移動手段１８は、Ｙ軸方向に延在するボールネジ１８０と、ボールネジ１８０の一端に接続されたモータ１８１と、ボールネジ１８０の他端が軸受けされた軸受部１８２と、ボールネジ１８０と平行に延在するガイドレール１８３と、一方の面が支持部１８５に連結された移動部１８４とを備えている。移動部１８４の他方の面には一対のガイドレール１８３が摺接し、移動部１８４の中央部に形成されたナットにはボールネジ１８０が螺合している。支持部１８５の内部には、支持基台１２に接続され支持基台１２を上下に昇降させる昇降機構が配設されている。モータ１８１によって駆動されてボールネジ１８０が回動すると、一対のガイドレール１８３に沿って移動部１８４とともに支持基台１２及び保持プレート１１をＹ軸方向に移動させることができる。

以上のとおり、搬送装置１０Ａ（１０ａ）及び１０Ｂは、保持プレート１１の上面中央部と支持基台１２とを連結する球体連結手段２０と、保持プレート１１の円周方向の少なくとも３ヵ所の外周側の位置に配設され保持プレート１１と支持基台１２とを連結する伸縮手段３０とを備えたため、たとえチャックテーブル６にわずかに傾きがあったとしても、球体連結手段２０によって、支持基台１２に対して保持プレート１１の中心位置Ｏを固定して保持プレート１１の中心がずれないように動きを規制するため、たとえチャックテーブル６にわずかな傾きがあっても、保持プレート１１でチャックテーブル６に対してウエーハＷを搬入及び搬出するときに、ウエーハＷの中心とチャックテーブル６の中心とがずれることがなくなるとともに、保持プレート１１の中心とウエーハＷの中心とがずれることがなくなる。
さらには、チャックテーブル６に保持されたウエーハＷの厚みに追随して、支持基台１２のブッシュ１６において軸部材２１０が上下にスライド移動し保持プレート１１の位置を調整できるため、チャックテーブル６に対するウエーハＷの搬入及び搬出をより高精度に行うことができる。

実施形態に示した搬送装置１０Ａ（１０ａ）及び１０Ｂは、研削装置１に搭載した例について説明したが、この構成に限定されるものでなく、加工装置（例えば研削装置）から他の加工装置（例えば切削装置）に板状物を搬送する場合にも適用することができる。

１：研削装置 １ａ：装置ベース １ｂ：コラム ２ａ：カセット ２ｂ：カセット
３：搬出入手段 ４：仮置き手段 ５：洗浄手段 ６：チャックテーブル ６ａ：保持面
６０：テーブルカバー ６１：蛇腹
７：研削手段 ７０：スピンドル ７１：スピンドルハウジング
７２：カバー部 ７３：モータ ７４：マウント ７５：研削ホイール ７６：研削砥石
８：昇降手段 ８０：ボールネジ ８１：モータ ８２：ガイドレール ８３：昇降板
１０Ａ，１０ａ，１０Ｂ：搬送装置 １１：保持プレート １１０：枠体
１１１：吸引保持部 １１１ａ：吸着面 １１２：吸引路
１１３：雌ねじ １２：支持基台 １２ａ：上面 １２ｂ：下面
１２０：貫通孔 １２１：小ボルト挿入孔 １３：移動手段 １３０：アーム部
１３１：軸部 １４，１４ａ：配管 １５，１５ａ：吸引源
１６：ブッシュ １７：小ボルト
１８：移動手段 １８０：ボールネジ １８１：モータ １８２：軸受部
１８３：ガイドレール １８４：移動部 １８５：支持部 １８６：昇降部
２０：球体連結手段 ２１：球体 ２１ａ：側壁 ２１ｂ：底部 ２１０：軸部材
２２：球体挟持部 ２２ａ：嵌合溝 ２２０：挿通孔
３０：伸縮手段 ３１：大ボルト挿入孔 ３２：雌ねじ
３３：圧縮バネ ３４：大ボルト

Claims (2)

1. 板状物を吸引保持する吸着面を下面に備えた保持プレートと、該保持プレートの上面を支持する支持基台と、該支持基台を板状物の搬送経路において移動させる移動手段と、から少なくとも構成され、
   該保持プレートの上面中央部と該支持基台とを連結する球体連結手段と、
   該保持プレートの少なくとも３ヵ所の外周上面に配設され該支持基台の外周と該保持プレートとを連結する伸縮手段と、を備える搬送装置。
2. 前記球体連結手段は、前記支持基台の下面から上下動可能に垂下する球体と、
   前記保持プレートの上面中央部に固定され該球体の側壁を摺動可能に挟持する球体挟持部と、から構成され、
   前記伸縮手段は、該支持基台の外周に形成され遊びをもってボルトが挿入されるボルト挿入孔と、
   該ボルト挿入孔に対応して該保持プレートの外周上面に形成され該ボルトが螺合する雌ねじと、
   該ボルトが挿入し該支持基台の外周下面と該保持プレートの外周上面との間に配設される圧縮バネと、から構成される請求項１記載の搬送装置。

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