JP6486779B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、搬送装置に関する。

半導体ウエーハの製造工程において、デバイスが形成されたウエーハを、研削や分割工程に投入する際、ウエーハが収容されるケースとしてコインスタックキャリアが知られている（例えば、特許文献１参照）。コインスタックキャリアに収容されたウエーハは、ウエーハ同士が干渉して損傷するのを防ぐため、ウエーハ間に保護シートが挿入されて積層されている。

特開２００５−１４２４６２号公報

研削装置や搬送装置、レーザー加工装置、テープ貼り機等にウエーハを投入するためには、通常、ウエーハをカセットに収容しておく必要がある。そのため、作業者の手作業により、コインスタックキャリアに収容されたウエーハは、保護シートと選り分けて、カセットに一枚ずつ挿入される。コインスタックキャリアに収容されたウエーハと保護シートとの選り分けが困難であるために、作業者が手作業で、ウエーハのみをカセットに収容するために、ウエーハをカセットに収容するためにかかる所要時間が長時間化する傾向であった。

本発明は、上記問題にかんがみなされたもので、その目的は、ウエーハをコインスタックキャリアからカセットに収容する所要時間を抑制することができる搬送装置を提供することである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の搬送装置は、上部開口部を有する円筒壁及び円筒壁に形成された切り欠き部とを有し、ウエーハと保護シートとを積層して収容するコインスタックキャリアを載置するコインスタックキャリア載置部と、ウエーハの両端部を支持する支持溝が形成された側壁と該支持溝に対してウエーハを水平に出し入れする開口部とを備えたカセットを載置するカセット載置部と、保護シートを収容する保護シート収容ケースと、該コインスタックキャリア載置部に載置されたコインスタックキャリアからウエーハ又は保護シートを保持して取り出し、ウエーハは該カセット載置部に載置されたカセットに挿入し、保護シートは保護シート収容ケースに搬送する搬送手段と、を備える搬送装置であって、該搬送手段は、搬送対象物に流体を噴出して負圧を発生させる吸引保持部と、該吸引保持部から噴出した流体により発生する該搬送対象物の振動を検知し、保持した該搬送対象物がウエーハか保護シートかを判別する判別手段と、を備えることを特徴とする。

また、上記搬送装置では、該判別手段は、該搬送対象物の振動によって発生する音の大きさから該搬送対象物を判別するものとすることができる。

また、上記搬送装置では、該吸引保持部には、吸引保持した該搬送対象物の種類に応じて予め設定した流量の流体が供給されるものとすることができる。

そこで、本願発明の搬送装置は、判別手段によりウエーハと保護シートとを判別できるので、ウエーハをコインスタックキャリアからカセットに収容する所要時間を抑制することができるという効果を奏する。

図１は、実施形態に係る搬送装置の構成例を示す平面図である。 図２は、実施形態に係る搬送装置の構成例を示す斜視図である。 図３Ａは、図１に示す搬送装置の搬送手段の構成を示す断面図である。 図３Ｂは、図３Ａ中のＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図である。 図４は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアからウエーハを取り出そうとする状態を説明する図である。 図５は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアからウエーハを取り出した状態を説明する図である。 図６は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアから保護シートを取り出そうとする状態を説明する図である。 図７は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアから保護シートを取り出した状態を説明する図である。 図８は、図１に示された搬送装置の搬送動作の一例を示すフローチャートである。 図９は、実施形態の変形例に係る搬送装置の搬送手段の構成を示す断面図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

〔実施形態〕
本発明の実施形態に係る搬送装置を図面に基いて説明する。図１は、実施形態に係る搬送装置の構成例を示す平面図である。図２は、実施形態に係る搬送装置の構成例を示す斜視図である。図３Ａは、図１に示す搬送装置の搬送手段の構成を示す断面図である。図３Ｂは、図３Ａ中のＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図である。

実施形態に係る図１に示された搬送装置１は、コインスタックキャリア１０内のウエーハＷ（図４に示す）をカセット２０内に収容するとともに、コインスタックキャリア１０内の保護シートＰ（図６に示す）を保護シート収容ケース５０内に収容するものである。なお、搬送装置１によりコインスタックキャリア１０内からカセット２０内に移動されるウエーハＷは、本実施形態では、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とし、円板状の半導体ウエーハや光デバイスウエーハである。ウエーハＷは、図４に示すように、上面Ｗａに格子状に形成されたストリートＳで区画された各領域にデバイスＤが形成されている。ウエーハＷは、図示しない切削装置によりストリートＳに沿って切削されて個々のデバイスＤに分割される。なお、ウエーハＷは、デバイスＤが形成された表面Ｗａに図示しない保護テープが貼着されていてもよい。

コインスタックキャリア１０は、ウエーハＷを上下方向に積層して収容する容器であるとともに、上部開口部１１を通してウエーハＷが挿入されるとともに、上部開口部１１を通してウエーハＷを取り出すことができるものである。コインスタックキャリア１０は、図２に示すように、上部開口部１１を有する円筒壁１２及び円筒壁１２に形成された切り欠き部１３と、ベース壁１４とを有する。円筒壁１２は、円筒状に形成され、内側にウエーハＷを収容可能である。上部開口部１１は、円筒壁１２の上端に設けられ、内側にウエーハＷを通すことができる。切り欠き部１３は、円筒壁１２の軸心に沿って円筒壁１２の一部を切り欠いて形成されている。ベース壁１４は、平面形状が矩形の平板状に形成され、円筒壁１２の下端に設けられて、円筒壁１２の下端を塞いでいる。コインスタックキャリア１０は、内側に例えば、紙や合成樹脂などのウエーハＷよりも軟質な材料で構成された保護シートＰと、ウエーハＷとを交互に積層して収容する。また、コインスタックキャリア１０は、ウエーハＷ及び保護シートＰが上下方向に移動されることで、上部開口部１１を通してウエーハＷ及び保護シートＰが出し入れされる。

カセット２０は、図２に示すように、複数のウエーハＷを上下方向に間隔をあけて収容する箱状の容器である。カセット２０は、底壁２１と、底壁２１の両端から立設しかつ互いに対向する一対の側壁２２，２２と、一対の側壁２２，２２の上端に連なり底壁２１と上下方向に対向する天井壁２３と、一対の側壁２２，２２と底壁２１及び天井壁２３に連なる奥壁２４とを備えている。側壁２２，２２は、互いに対向する内面にウエーハＷの両端部が収容されて、両端部を支持する支持溝２５が形成されている。支持溝２５は、水平方向に直線状であるとともに、上下方向に間隔をあけて複数配置されている。また、カセット２０は、一対の側壁２２，２２と底壁２１及び天井壁２３とで囲まれて、支持溝２５に対してウエーハＷを水平に出し入れする開口部２６を備える。カセット２０は、支持溝２５内にウエーハＷの両端部を支持して、複数のウエーハＷを上下方向に間隔をあけて収容する。また、カセット２０は、ウエーハＷが水平方向に移動されることで、開口部２６を通してウエーハＷが出し入れされる。

搬送装置１は、図１及び図２に示すように、コインスタックキャリア１０を載置するコインスタックキャリア載置部３０と、カセット２０を載置するカセット載置部４０と、保護シートＰを収容する保護シート収容ケース５０と、搬送手段６０と、を備える。コインスタックキャリア載置部３０と、カセット載置部４０と、保護シート収容ケース５０は、搬送装置１の装置本体２に設けられる。本実施形態では、装置本体２が下段部３と上段部４とを有して階段状に形成され、コインスタックキャリア載置部３０とカセット載置部４０が上段部４上に配置され、保護シート収容ケース５０が下段部３上に配置される。保護シート収容ケース５０は、保護シートＰを出し入れする上部開口部５１が設けられた四角筒状に形成される。

搬送手段６０は、コインスタックキャリア載置部３０に載置されたコインスタックキャリア１０からウエーハＷ又は保護シートＰを取り出して、ウエーハＷはカセット載置部４０に載置されたカセット２０に挿入し、保護シートＰは保護シート収容ケース５０に搬送するものである。搬送手段６０は、可動アーム７０と、保持部８０と、振動検知手段９０と、制御手段１００とを備える。

可動アーム７０は、搬送装置１の装置本体２の下段部３上に設置されている。可動アーム７０は、装置本体２の下段部３上に設置される上下動手段７１と、上下動手段７１の上端に取付けられた旋回手段７２と、旋回手段７２の上端に上下に延びる軸線Ｘ１を中心に水平方向に旋回自在に取付けられた第１アーム７３と、第１アーム７３の先端部に上下に延びる軸線Ｘ２を中心に水平方向に旋回自在に取付けられた第２アーム７４とを備えている。第２アーム７４の先端部に上下に延びる軸線Ｘ３を中心に保持部８０が旋回自在に、かつ水平方向と平行な軸線Ｙを中心に回動自在に取り付けられている。

保持部８０は、Ｃ字形平板状に形成された保持部本体８１と、保持部本体８１に配設され搬送対象物ＴＢとしてのウエーハＷ又は保護シートＰに流体としての噴出空気を噴出して負圧を発生し、ウエーハＷ又は保護シートＰを非接触状態で吸引する複数個（本実施形態では８個）の吸着パッド８２（吸引保持部に相当）とを備えている。

保持部本体８１は、例えばステンレス鋼板によって形成する。保持部本体８１は、対向した一対の弧状部８３，８３を有し、この弧状部８３，８３を結ぶ基部８４が可動アーム７０の第２アーム７４の先端部に連結されている保持部本体８１に連結されている。弧状部８３，８３の各々には、吸着パッド８２が円弧方向に間隔をおいて４個、対向した弧状部８３，８３の間を通り基部８４を通る軸線Ｙを中心に対称の位置に配設されている。

図３に示す吸着パッド８２は、噴出空気によって生成されるベルヌーイ効果による負圧を利用した非接触状態でウエーハＷ又は保護シートＰを吸着保持する、いわゆるベルヌーイパッドである。吸着パッド８２は、図３Ａに示すように、保持部８０の保持部本体８１の弧状部８３，８３の下面に設けられる。吸着パッド８２は、図３Ｂに示すように、弧状部８３，８３の下面に設けられる円板状の本体８５の底面８６側に開口しかつ弧状部８３，８３から離れるのにしたがって徐々に内径が拡大する円形の噴出口８７と、噴出口８７内に設けられた円盤状部材８８とを備える。吸着パッド８２は、図１及び図２に示す流体供給源８９ａから加圧された空気が供給され、噴出口８７の内面と円盤状部材８８との間から噴出される噴出空気によって、噴出口８７内に形成される旋回流により円盤状部材８８の下面側に負圧を発生する周知のものである。吸着パッド８２の噴出口８７には保持部本体８１の中に形成された流路（図示せず）を通して流体供給源８９ａから加圧された空気が供給される。流体供給源８９ａと噴出口８７との間には、流体供給源８９ａから順に流路を開閉する開閉弁８９ｂと、加圧された空気の流量を増減する調整弁８９ｃとが設けられる。

振動検知手段９０は、吸着パッド８２から噴出した噴出空気により発生する搬送対象物ＴＢであるウエーハＷ又は保護シートＰの振動を検知するものである、振動検知手段９０は、保持部８０の保持部本体８１の基部８４の搬送対象物ＴＢであるウエーハＷ又は保護シートＰと対向する下面に配置される。振動検知手段９０は、搬送対象物ＴＢであるウエーハＷ又は保護シートＰの振動である音を検知するマイクロフォン９０ａで構成される。マイクロフォン９０ａが検知した音は、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）アナライザーにより周波数が解析され、制御手段１００により周波数帯や音の大きさにより搬送対象物ＴＢがウエーハＷか保護シートＰとかを判別される。

制御手段１００は、搬送装置１を構成する上述した構成要素をそれぞれ制御して、ウエーハＷ又は保護シートＰに対する搬送動作を搬送装置１に行わせるものである。なお、制御手段１００は、例えばＣＰＵ等で構成された演算処理装置やＲＯＭ、ＲＡＭ等を備える図示しないマイクロプロセッサを主体として構成されており、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いるタッチパネル式の入力手段１０１（図２に示す）と接続されている。

また、制御手段１００は、搬送手段６０が保持した搬送対象物ＴＢ（図３Ａなどに示す）がウエーハＷか保護シートＰかを判別する判別手段である。具体的には、制御手段１００は、マイクロフォン９０ａが検知した音の大きさ及び音の周波数帯により搬送対象物ＴＢがウエーハＷか保護シートＰかを判別する判別手段である。例えば、制御手段１００は、音の大きさが所定値である例えば１００ｄｂを超えると、搬送対象物ＴＢを保護シートＰであると判別し、音の大きさが所定値である例えば１００ｄｂ以下であると、搬送対象物ＴＢをウエーハＷであると判別する。また、制御手段１００は、搬送対象物ＴＢがウエーハＷであると判別すると、吸着パッド８２から噴出する噴出空気の流量を第１の流量であるウエーハＷを保持可能な例えば８５Ｌ／ｍｉｎ〜１１０Ｌ／ｍｉｎとし、流体供給源８９ａから供給される加圧された空気の圧力を０．３ＭＰａ（ゲージ圧）として、コインスタックキャリア１０からカセット２０に搬送する。また、制御手段１００は、搬送対象物ＴＢが保護シートＰであると判別すると、吸着パッド８２から噴出する噴出空気の流量を第１の流量よりも少ない第２の流量である保護シートＰを保持可能でかつ保護シートＰが振動により異音を生じない（共鳴しない）例えば４０Ｌ／ｍｉｎ〜６５Ｌ／ｍｉｎとし、流体供給源８９ａから供給される加圧された空気の圧力を０．１５ＭＰａ（ゲージ圧）として、コインスタックキャリア１０から保護シート収容ケース５０に搬送する。こうして、搬送手段６０は、吸着パッド８２には、吸引保持した搬送対象物ＴＢの種類に応じて予め設定した流量の流体である加圧された空気が供給される。

次に、実施形態に係る搬送装置１の加工動作について図面に基いて説明する。図４は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアからウエーハを取り出そうとする状態を説明する図である。図５は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアからウエーハを取り出した状態を説明する図である。図６は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアから保護シートを取り出そうとする状態を説明する図である。図７は、図１に示された搬送装置のコインスタックキャリアから保護シートを取り出した状態を説明する図である。図８は、図１に示された搬送装置の搬送動作の一例を示すフローチャートである。

加工動作では、オペレータがウエーハＷと保護シートＰとを交互に積層して、これらを複数収容したコインスタックキャリア１０をコインスタックキャリア載置部３０に載置し、ウエーハＷを収容していないカセット２０をカセット載置部４０に載置する。そして、オペレータが加工内容情報を制御手段１００に登録し、オペレータから加工動作の開始指示があった場合に、搬送装置１は、搬送動作を開始する。

オペレータから搬送動作の開始指示があると、制御手段１００は、図４及び図６に示すように、搬送手段６０の可動アーム７０を制御して、保持部８０をコインスタックキャリア１０の上部開口部１１の上方に位置付ける。そして、制御手段１００は、保持部８０の吸着パッド８２の噴出口８７から第１の流量で噴出空気を噴出しながら保持部８０を上部開口部１１及び切り欠き部１３を通してコインスタックキャリア１０内に挿入する。制御手段１００は、保持部８０に搬送対象物ＴＢであるウエーハＷ又は保護シートＰを吸引保持する（ステップＳＴ１）。

制御手段１００は、振動検知手段９０の検知結果に基いて、音の大きさが所定値である例えば１００ｄｂを超えているか否かを判定する、即ち、吸引保持した搬送対象物ＴＢが保護シートＰであるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。制御手段１００は、吸引保持した搬送対象物ＴＢが保護シートＰでなく、図５に示すように、ウエーハＷであると判定する（ステップＳＴ２：Ｎｏ）と、吸着パッド８２の噴出口８７から噴出する噴出空気の流量を第１の流量として、吸引保持したウエーハＷを開口部２６を通してカセット２０内に挿入し、支持溝２５に支持させる（ステップＳＴ３）。制御手段１００は、ウエーハＷを支持溝２５に支持させると、開閉弁８９ｂを閉じて、ウエーハＷの吸引保持を解除し、ステップＳＴ１に戻る。

制御手段１００は、図７に示すように、吸引保持した搬送対象物ＴＢが保護シートＰであると判定する（ステップＳＴ２：Ｙｅｓ）と、調整弁８９ｃに吸着パッド８２の噴出口８７から噴出する噴出空気の流量を第２の流量に減少させ、吸引保持した保護シートＰを上部開口部５１を通して保護シート収容ケース５０内に投入する（ステップＳＴ４）。制御手段１００は、保護シートＰを保護シート収容ケース５０内に投入すると、開閉弁８９ｂを閉じて、保護シートＰの吸引保持を解除し、ステップＳＴ１に戻る。

実施形態に係る搬送装置１によれば、ベルヌーイパッドである吸着パッド８２と、搬送対象物の振動を検知する振動検知手段９０を備えた搬送手段６０を用いることで、保持部８０が吸引保持した搬送対象物ＴＢがウエーハＷか保護シートＰであるかを判別することができる。搬送装置１は、判別した搬送対象物ＴＢがウエーハＷであると、カセット２０内に挿入し、保護シートＰであると、保護シート収容ケース５０内に挿入する。このために、搬送装置１は、作業者の手作業によることなく、コインスタックキャリア１０内のウエーハＷと保護シートＰを選り分けて、カセット２０と保護シート収容ケース５０に自動的に収容することができる。したがって、搬送装置１は、ウエーハＷをコインスタックキャリア１０からカセット２０に収容する所要時間を抑制することができる。

また、搬送装置１は、保持部８０が吸引保持した搬送対象物ＴＢが保護シートＰであると、吸着パッド８２が噴出する噴出空気の流量をウエーハＷである場合よりも減少させる。このために、搬送手段６０は、保護シートＰを搬送する際の異音（共鳴音）を抑制することができるとともに、流体供給源８９ａの加圧された空気の消費量を抑制することができる。

〔変形例〕
本発明の実施形態の変形例に係る搬送装置を図面に基いて説明する。図９は、実施形態の変形例に係る搬送装置の搬送手段の構成を示す断面図である。なお、図９において、実施形態と同一部分には、同一符号を付して説明を省略する。

本発明の実施形態の変形例に係る搬送装置１の搬送手段６０は、図９に示すように、振動検知手段９０−１が、搬送対象物ＴＢであるウエーハＷ又は保護シートＰまでの距離を検知可能な静電容量センサと反射型の光学式センサの少なくとも一方で構成される変位センサ９０−１ａと、搬送対象物ＴＢを吸引保持した際に生じる音を検知するマイクロフォン９０−１ｂとにより構成される。搬送手段６０の制御手段１００は、変位センサ９０−１ａの検知結果により搬送対象物ＴＢを吸引保持したか否かを判別する。搬送手段６０の制御手段１００は、実施形態と同様に、マイクロフォン９０−１ｂが検知した音の大きさ及び音の周波数帯により搬送対象物ＴＢがウエーハＷか保護シートＰかを判別する。

さらに、搬送手段６０の制御手段１００は、変位センサ９０−１ａを静電容量センサと反射型の光学式センサとの双方で構成した場合、静電容量センサが搬送対象物ＴＢを吸引保持したことを検知せず、光学式センサが搬送対象物ＴＢを吸引保持したことを検知し、マイクロフォン９０−１ｂが検知した音の大きさが１００ｄｂを超えていると搬送対象物ＴＢが保護シートＰであると判別し、マイクロフォン９０−１ｂが検知した音の大きさが１００ｄｂ以下であると搬送対象物ＴＢがコインスタックキャリア１０の最下部に収容されたスポンジ（図示せず）であると判別する。また、この場合、制御手段１００は、マイクロフォン９０−１ｂが検知した音の周波数帯に基づいて、搬送対象物ＴＢがが保護シートＰとスポンジのいずれかであるかを判別してもよい。

本発明の実施形態の変形例に係る搬送装置１の制御手段１００は、搬送対象物ＴＢを保護シートＰ又はスポンジであると判別すると、噴出空気の流量を第２の流量まで減少させ、搬送対象物ＴＢをウエーハＷであると判別し、噴出空気の流量を第１の流量とする。

実施形態の変形例に係る搬送装置１によれば、実施形態と同様に、ウエーハＷをコインスタックキャリア１０からカセット２０に収容する所要時間を抑制することができる。また、実施形態の変形例に係る搬送装置１は、振動検知手段９０−１が、変位センサ９０−１ａとマイクロフォン９０−１ｂにより構成されるので、如何なる材質の保護シートＰを検知でき、保護シートＰを搬送する際の異音（共鳴音）を確実に抑制することができる。さらに、実施形態の変形例に係る搬送装置１は、変位センサ９０−１ａが静電容量センサと反射型の光学式センサとの双方で構成される場合には、搬送対象物ＴＢがウエーハＷか保護シートＰであるかにくわえ、スポンジであるかも判別することができる。

なお、本発明は上記実施形態及び変形例に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１ 搬送装置
１０ コインスタックキャリア
１１ 上部開口部
１２ 円筒壁
１３ 切り欠き部
２０ カセット
２２ 側壁
２５ 支持溝
２６ 開口部
３０ コインスタックキャリア載置部
４０ カセット載置部
５０ 保護シート収容ケース
６０ 搬送手段
８２ 吸着パッド（吸引保持部）
１００ 制御手段（判別手段）
Ｗ ウエーハ
Ｐ 保護シート
ＴＢ 搬送対象物

Claims (3)

1. 上部開口部を有する円筒壁及び円筒壁に形成された切り欠き部とを有し、ウエーハと保護シートとを積層して収容するコインスタックキャリアを載置するコインスタックキャリア載置部と、ウエーハの両端部を支持する支持溝が形成された側壁と該支持溝に対してウエーハを水平に出し入れする開口部とを備えたカセットを載置するカセット載置部と、保護シートを収容する保護シート収容ケースと、該コインスタックキャリア載置部に載置されたコインスタックキャリアからウエーハ又は保護シートを保持して取り出し、ウエーハは該カセット載置部に載置されたカセットに挿入し、保護シートは保護シート収容ケースに搬送する搬送手段と、を備える搬送装置であって、
   該搬送手段は、
   搬送対象物に流体を噴出して負圧を発生させる吸引保持部と、
   該吸引保持部から噴出した流体により発生する該搬送対象物の振動を検知し、保持した該搬送対象物がウエーハか保護シートかを判別する判別手段と、を備える、
   ことを特徴とする搬送装置。
2. 該判別手段は、該搬送対象物の振動によって発生する音の大きさから該搬送対象物を判別することを特徴とする請求項１記載の搬送装置。
3. 該吸引保持部には、吸引保持した該搬送対象物の種類に応じて予め設定した流量の流体が供給されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の搬送装置。

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