JPWO2009001889A1 - チャックテーブルおよび被加工物検査装置 - Google Patents

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Abstract

電源や負圧源から独立させることによって、自由に移動可能なチャックテーブルを提供する。前記基台(C)には、前記空気通路に接続されて負圧を形成するための負圧形成装置(C1)と、その負圧形成装置(C1)に電気エネルギを供給するためのバッテリ(C2)と、を内蔵する。負圧形成装置(C1)の可動および停止を操作する操作スイッチ(C6)を備える。バッテリは二次電池とし、前記基台(C)には、前記バッテリ(C2)に充電するための充電端子(電源ポートC5)を備える。

Description

本発明は、ワーク(被加工物)を吸着して保持するためのチャックテーブル、およびそのチャックテーブルを用いた非加工物検査装置の技術に関する。ワークとしては、たとえば半導体ウェハである。
一般のチャックテーブルについて、特許文献1および図12に基づいて説明する。
このチャックテーブルは、多孔質体で形成される板材(セラミックポーラス1)と、その板材(1)を固定する台座(2)と、その台座(2)を介して、前記板材(1)の下面を負圧とする駆動機構(201)とを備え、前記板材(1)の上面にワーク(200)を吸い付けて固定する吸着装置(1)である。
駆動装置(201)は、真空発生器、およびその真空発生器と板材とを接続するパイプ類によって、当該板材の上面を負圧とし、ワーク(W)を吸い付ける。
前記パイプ類は、基台(2)の上面に備えられるとともに前記板材(1)に接触する吸引孔(21)と連通している。
駆動装置(201)には、吸い付けていたワーク(W)の固定が不要になった場合などにおいて、ワーク(200)を板材から離すために正圧を掛けることができるようにするため、切り替え器(30)も備えている。
その切り替え器(30)によって発生させた正圧を送るパイプ類は、前記吸引孔(21)とは別に設けられた解放孔と連通している。
駆動装置(3)は、台座(2)とは別に備えられ、吸引孔(21)に連通する空気排出口(26)および解放孔(22)に連通する空気供給口(25)と、パイプ類を介して接続されている。
駆動装置(3)を作動させるためのエネルギは、一般には電気であり、交流電源に接続されて用いられる。当然であるが、交流電源はチャックテーブルの外部に存在する。
特開2005−59173号公報
ワークの加工について、高度で複雑な工程が必要な場合などにおいて、ワークをチャックテーブルとともに移動させたいという要請がある。ところが、電源をチャックテーブルの外部に依存しているので、電源コードが移動の邪魔になる。負圧を作り出すためのパイプ類も同様であり、負圧源との接続が必須となっている。
さて、ワークの検査は、レーザ光を用いた検査方法が精度やスピードの点で優れている。そのため、電子部品の検査などに、多く採用されている。しかし、ワークの性質上、レーザ光を用いることが好ましくない場合(例えば熱に弱いといった性質を有するワークの場合)がある。そうした場合に適した被加工物検査装置が望まれている。
本発明が解決しようとする課題は、ワークを吸着したまま、簡易に移動が可能なチャックテーブルを提供することである。
請求項1から請求項6に記載の発明の目的は、電源や負圧源から独立させることによって、自由に移動可能なチャックテーブルを提供することにある。
また、請求項7および請求項8に記載の発明の目的は、更に、ワークの大きさに合わせて効率的な吸着が可能なチャックテーブルを提供することにある。
更に、請求項9から請求項10に記載の発明の目的は、ワークの大きさに合わせて効率的な吸着が可能なチャックテーブルを用いた被加工物検査装置を提供することにある。
上記課題を解決するために、以下のような発明を提供する。
第一の発明は、 多孔質材料からなる吸着板(A)と、 この吸着板(A)が対面して配置される面を有し且つこの面に被加工物(W)を吸引保持するための負圧を伝達する空気通路を有した基台(C)と、を備えるチャックテーブルに係る。
すなわち、前記基台(C)には、前記空気通路に接続されて負圧を形成するための負圧形成装置(C1)と、 その負圧形成装置(C1)に電気エネルギを供給するためのバッテリ(C2)と、を内蔵するとともに、 前記負圧形成装置(C1)の可動および停止を操作する操作スイッチ(C6)を備える。
上記のような発明では、操作スイッチ(C6)の操作によって負圧形成装置(C1)を可動させれば、バッテリ(C2)から電気エネルギが供給され、空気通路に負圧が形成される。その空気通路は吸着板(A)に負圧を伝達するので、被加工物(W)を吸引保持することができる。
負圧形成装置(C1)およびバッテリ(C2)は、基台(C)に内蔵されているので、このチャックテーブルごと被加工物(W)を移動させることができる。
前述したチャックテーブルに係る発明は、 前記の吸着板(A)における被加工物(W)を吸引保持する吸着面を曲面として形成してもよい。
ここで、「曲面」とは、円筒形のように規則的な曲面のほか、自由曲面をも含む趣旨である。どのような曲面を採択するかは、吸着対象となるワークの種類、ワークに対するどのような作業において吸着させるか、などを勘案して設計される。
前述したチャックテーブルに係る発明は、 前記バッテリを二次電池とし、 前記基台(C)には、前記バッテリ(C2)に充電するための充電端子(電源ポートC5)を備えることとしてもよい。
バッテリは充放電を繰り返すことができる二次電池であり、 充電端子(電源ポートC5)を備えているので、バッテリ(C2)への充電が容易に行える。
前述したチャックテーブルに係る発明は、 前記バッテリを複数の個体とするとともに、 それらバッテリ(C2,C3)は、いずれも前記基台(C)の平面方向における中心を通らない位置に配置することとしてもよい。
ここで、「複数の個体」とは、例えば単四サイズの乾電池2コを1ペアのパッケージとした場合、そのパッケージが複数という意味である。
負圧形成装置(C1)を長い時間駆動させるためには、多くの電気容量が必要となる。しかし、基台(C)に内蔵しているバッテリを大きくしてしまっては、チャックテーブル全体も大型化してしまい、チャックテーブルごと被加工物(W)を移動させることが困難となってしまう。
そこで、二つのバッテリ(C2,C3)を効率的に配置し、それらによって確保できる電気容量を増やす。また、いずれも前記基台(C)の平面方向における中心を通らない位置に配置することで、チャックテーブル全体の大型化を抑制している。
前述したチャックテーブルに係る発明は、以下のように形成してもよい。
すなわち、前記基台(C)には、前記の空気通路から基台(C)の外部に連通する補助通路(G1)を備え、 その補助通路(G1)は、前記の負圧形成装置(C1)とは別に、基台(C)の外部に備えた吸引装置に接続可能な吸引ポート(G)とするのである。
このように形成すると、以下のような作用をなす。
すなわち、吸引ポート(G)に、基台(C)の外部に備えた吸引装置に接続する。その吸引ポート(G)は、補助通路(G1)を介して空気通路から基台(C)の外部に連通しているので、内蔵した負圧発生装置(C1)およびバッテリ(C2)を用いなくても吸着板(A)に負圧を伝達するので、被加工物(W)を吸引保持することができる。
前述したチャックテーブルに係る発明は、以下のように形成してもよい。
すなわち、前記吸着板(A)は、透光性のある材質にて形成するとともに、その吸着板(A)と前記基台(C)との間には、吸着板(A)の吸着面を吸着面とは反対側から照らす照明装置(D)を内蔵する。
このように形成すると、以下のような作用をなす。
すなわち、照明装置(D)が吸着板(A)の吸着面を吸着面とは反対側から照らす。吸着板(A)は、透光性のある材質にて形成しているので、吸着面に吸着されたワーク(W)は、吸着面から照らされることとなる。そのため、ワーク(W)の検査などにおいて、作業を円滑にするなどの作用をなす。
前述したチャックテーブルに係る発明は、以下のように形成してもよい。
すなわち、前記吸着板(A)と前記基台(C)との間には、当該吸着板(A)における吸引面を狭めるためのマスキングシート(B)を備え、 そのマスキングシート(B)は、前記基台(C)における前記空気通路に連通するとともに前記吸着板(A)における吸引面よりも狭い面積である部分吸着孔(B1)を備えることとする。
このように形成すると、以下のような作用をなす。
すなわち、マスキングシート(B)の部分吸着孔(B1)に対応する吸着板(A)における吸引面によって被加工物(W)を吸引保持する。そのため、吸引の効率が高まり、あるいはバッテリ(C2)の効率的な使用が可能となる。
マスキングシート(B)を備えるとして前述したチャックテーブルに係る発明は、以下のように形成してもよい。
すなわち、前記基台(C)には、前記吸着板(A)の側から前記マスキングシート(B)における前記部分吸着孔(B1)の位置を目視可能とするための照明装置(D)を内蔵する。
このように形成すると、以下のような作用をなす。
すなわち、照明装置(D)を作動させると、前記吸着板(C)の側から前記マスキングシート(B)における前記部分吸着孔(B1)の位置を目視可能となる。したがって、被加工物(W)を吸着板(A)におけるどこに置くべきか、分かりやすい。
本願発明は、前述してきたようなチャックテーブルを構成の一部とする被加工物検査装置をも提供する。
すなわち、多孔質材料からなる吸着板(A)と、 この吸着板(A)が対面して配置される面を有し且つこの面に被加工物(W)を吸引保持するための負圧を伝達する空気通路を有した基台(C)と、を備えるチャックテーブル、 および前記チャックテーブルの吸着板(A)における吸着面に吸引保持された被加工物(W)の画像データを取得する画像データ取得装置、を備えた被加工物検査装置に係る。
そして、前記基台には、前記空気通路に接続されて負圧を形成するための負圧形成装置と、 その負圧形成装置に電気エネルギを供給するためのバッテリと、を内蔵するとともに、 前記負圧形成装置の可動および停止を操作する操作スイッチを備える。
前述の被加工物検査装置におけるチャックテーブルには、前記したような構成要件限定を加えることも可能である。たとえば、吸着面を曲面として形成したり、バッテリに充電するための充電端子を備えたりしてもよい。また、補助通路を備えるとともに、その補助通路は、前記の負圧形成装置とは別に、基台の外部に備えた吸引装置に接続可能な吸引ポートとすることもできる。吸着板の吸着面を反吸着面側から照らす照明装置を備えたり、マスキングシートを備えたりすることもできる。更に、
前述の被加工物検査装置には、前記吸着板における吸着面に向かって発光する発光装置を備えることとしてもよい。
発光装置を備えた場合、前記画像データ取得装置が取得する画像データを所定条件(たとえば、発光装置からの光の反射率が必要な場合など)とすることにおいて、有益である。
請求項1から請求項6に記載の発明によれば、電源や負圧源から独立させることによって、自由に移動可能なチャックテーブルを提供することができた。
また、請求項7および請求項8に記載の発明によれば、更に、ワークの大きさに合わせて効率的な吸着が可能なチャックテーブルを提供することができた。
更に、請求項9から請求項10に記載の発明によれば、ワークの大きさに合わせて効率的な吸着が可能なチャックテーブルを用いた被加工物検査装置を提供することができた。
本発明の第一の実施形態を示す斜視図である。 本発明の第一の実施形態を示す平面図である。 本発明の第一の実施形態を示す縦断面図である。 図2中に示す部分断面図である。 本発明の第一の実施形態における主要部を示す平面図である。 本発明の第一の実施形態における主要部を示す断面図である。 本発明の第二の実施形態を示す組み立て斜視図である。 本発明の第二の実施形態における主要部を示す平面図である。 本発明の第三の実施形態における主要部を示す三面図である。 本発明の第四の実施形態を示す縦断面図である。 本発明の第四の実施形態を示す平面図である。 従来技術を示す斜視図である。
符号の説明
W ワーク(被加工物)
A 吸着板 A1 パッキン
A2 メッシュ A3 締結ネジ
B マスキングシート B1 部分吸着孔
C 基台 C1 負圧発生装置(負圧用ポンプ)
C2 バッテリ C3 バッテリ
C4 正圧用ポンプ C5 電源ポート(充電端子)
C6 切り替えスイッチ(操作スイッチ)
D 照明装置
E メッシュ板 F ラバーヒータ
G 吸引ポート G1 補助通路
G2 導通路
H 取っ手

1 吸着板 2 基台
3,4 吸着板固定手段 5 網
20 平面
21 空気通路 21a 溝
21b 通気孔 21c 通気構造
30 ネジ 31 通し孔
201 真空ポンプ 202 エアホース
以下、この発明の最良の実施形態について図面を参照して説明する。ここで使用する図面は、図1から図11である。
図1に示すチャックテーブルは、吸着板Aが対面して配置される平面を有し且つこの平面に被加工物Wを吸引保持するための負圧を伝達する空気通路を有した基台Cと、を備える。また基台Cには、外部の吸引装置に接続するための吸引ポートGを備えている。なお、吸着板Aと基台Cとの境目は、できる限り平滑であることが望まれることが多い。
吸着板Aは、外形が基台Cの平面形と近似したほぼ円板状で、例えばセラミックポーラスのような多孔質材料からなる。より具体的には、比較的目の粗い砥石や陶器のような材質にて形成された円盤形状の板材である。
こうした材質の材料は、小さな粒子が焼結され微細な隙間が縦横に繋がっているため、そうした多孔質の隙間が空気の通路となる。したがって、基台Cから伝達される負圧(いわゆる真空引き)は、さらにこの吸着板Aの下面から上面に伝達され、吸着板Aの上面に載置されたワークW(たとえば半導体ウェハ)が吸引保持される。
なお、吸着板Aの形成材料としては、セラミックポーラスの他にも、例えば金属焼結体を用いることなども可能である。
基台Cは、図1や図3に示すように、吸着板Aの下面が対面して配置されるため、吸着板Aの下面と同様の平面形状の平面を有しており、その平面には吸引保持のための負圧を伝達する空気通路が設けられている。この基台Cは、例えばステンレス、アルミニウム等の金属材料から形成される。
なお、基台Cは、使用用途により、軽量化、汚れ付着防止、精度保持等の要求を満たすために、チタンやセラミックを用いる場合もある。
前述の空気通路は、図示を省略するが、吸着板Aが配置される平面に対して放射状および同心円状に刻設された溝と、これらの溝と繋がった中央部の通気孔とを備えて、基台Cの内部の通気構造とを連通させるとともに、前述した吸引ポートGおよびその吸引ポートGに連通する補助通路G1とも連通している。
また、この空気通路は、後述する負圧用ポンプC1に接続されており、その負圧用ポンプC1が作動している状態においては、補助通路G1は閉鎖する。
図4に示すように、吸着板Aの下面には、通気性のあるメッシュ板材であるメッシュA2と、密閉性を高めるためのパッキンA1とを備え、それらを、締結ネジA3を用いて基台Cに固定している。
図5は、基台Cの内部における部材の位置を示すため、平面図にて表している。環状の外周部分には、前述した吸引ポートGのほか、チャックテーブルの作動を命令するための切り替えスイッチC6が設けられている。また、後述するバッテリC2,C3への電源供給を行うための電源ポートC5も備えられている。
環の中央付近において、吸着板Aの上面付近の空気を吸引するバルブを備え、そのバルブにつながる負圧発生装置(真空ポンプ)C1を備えている。またその負圧発生装置C1に隣接させて、正圧用ポンプC4をも備える。この正圧用ポンプC4は、前述の負圧発生装置C1にて吸引していたワークWを強制的に吸着板Aから離したい場合などに用いる。
負圧発生装置C1および正圧用ポンプC4に電気エネルギを供給するバッテリは2つを内蔵している。バッテリC2,C3が負圧発生装置C1に電気エネルギを供給して作動させられるので、本実施形態のチャックテーブルは、ワークWを吸引したまま移動させることができる。このため、ワークWに対する加工や工程の都合を最大限、優先できる。
バッテリの種類としては、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの二次電池である。
前述のバッテリC2,C3は、いずれも前記基台Cの平面方向における中心を通らない位置に配置している。これは、基台Cの平面方向における中心を通らない位置に配置することで、バッテリC2,C3を効率的に配置し、チャックテーブル全体の大型化の抑制に寄与している。
このため、ワークWに対する加工や工程の都合にて、本実施形態のチャックテーブルを移動させる場合にも、小型化が配慮されており、移動させやすい。
バッテリC2,C3はいずれも充放電が可能な二次電池であり、そのバッテリC2,C3への充電するための電源ポート(充電端子)C5を備えている。このため、バッテリC2,C3への充電が容易に行える。
吸引ポートGおよび補助通路G1は、バッテリC2,C3が放電しきってしまったような場合に切り替えて用いることができる。ただし、吸引ポートGおよび補助通路G1を使用する場合には、ワークWを吸引したままチャックテーブルを移動させることは困難となる。吸引ポートGには、チャックテーブルの外部にある真空ポンプおよびその真空ポンプに連通するホースにつながれており、その真空ポンプは交流電源につながれているからである。
なお、二次電池への充電が不十分であっても、電源ポート(充電端子)C5にACアダプタを接続すれば、吸引ポートGを使用しなくてもよい。
図7は、チャックテーブルの第二の実施形態を示している。基台Cには、第一の実施形態と同様、負圧発生装置やバッテリを内蔵している。
このチャックテーブルは、基台C側から、ゴム製板材のラバーヒータF、通気性のあるメッシュE、部分的な通気孔を備えた板材であるマスキングシートB、多孔質材からなる吸着板A、ワークWを固定するための粘着テープからなるトップテープA1を備えている。
ラバーヒータFは、トップテープA1を暖めることによってその粘着力を弱めてワークを取り外すために使用するものであり、不要な場合には、トップテープA1とともに取り外して使用する。なお、ラバーヒータFの取り外しを不要とするためには、内蔵される電熱線を避けた場所に貫通孔を備える必要がある。
このチャックテーブルの特徴は、マスキングシートBの存在により、ワークWの吸引が、このマスキングシートBにおける部分吸着孔B1付近においてのみ行われる点である。
部分吸着孔B1に対応する吸着板Aにおける吸引面によってワークWを吸引保持する。そのため、吸引の効率が高まるのである。
また、バッテリC2,C3を使用している場合には、電気エネルギの効率的な使用が可能となる。
基台Cの内部には、マスキングシートBにおける部分吸着孔B1がどこに存在するか、吸着板A側から目視可能であるように光を照射する照明装置Dを備えている。すなわち、照明装置Dが光を照射すると、部分吸着孔B1の位置からは光が透過して吸着板A側において他の部位よりも明るくなるので、部分吸着孔B1がどこに存在するか分かりやすい。そのため、ワークWを固定する場所を確認できる。
図8には、マスキングシートBにおける部分吸着孔のバリエーションを示している。
BAとして示すのは、図7においても採用した中央円形孔B1を備えたドーナツ状のマスキングシートである。
BBとして示すのは、円形の小さな部分吸着孔B2,B2を2つ備えたマスキングシートである。
BCとして示すのは、正方形の小さな部分吸着孔B3を備えたマスキングシートである。
BDとして示すのは、正方形の小さな部分吸着孔B3を3つ備えたマスキングシートである。
ワークWの種類、加工方法などに応じて、適切なマスキングシートを採択し、チャックテーブルに予め組み込んで使用することができる。
前述の実施形態では、バッテリとして二次電池を採用したが、一次電池を採用することもできる。例えば、単四サイズの乾電池2コを1ペアのパッケージとし、そのパッケージを2つ備えることで、簡易に移動可能なチャックテーブルとすることができた。一次電池を採用した場合、充電のための端子が不要となるなど、軽量化、低コスト化に寄与するというメリットがある。
図9に示す実施形態は、吸着板Aにおける吸引面によってワークWを吸引保持する面を曲面とした円筒形チャックテーブルである。図9(X)は、側面図たる図9(Y)におけるX−X断面図であり、図9(Z)は平面図である。
吸着板Aは、多孔質セラミックを円筒形としたものであり、図9(X)では二点破線で示している。両フランジ形をなす基台Cが円筒形の吸着板Aを指示する。その基台Cは軸芯方向に導通路G2とその導通路G2に連通する補助通路G1とを備えている。前記の導通路G2は、吸引ポートGに接続される。
前記の基台Cは、そのフランジ部の外側を軸受けとして用いることができる。 なお、図示を省略しているが、導通路G2および補助通路G1に負圧を生じさせるためのポンプやバッテリは、吸引ポートGに接続される部材に内蔵されている。 このようなチャックテーブルを用いた被加工物検査装置は、湾曲したワークを吸着させて検査をする場合などに適している。
なお、この実施形態ではワークWを吸引保持する面を円筒の外曲面としたが、本願発明はこれに限られない。吸着させるワークの形状に合わせ、自由曲面であっても良い。
図10および図11に示す実施形態は、吸着板Aの全体が光るチャックテーブルである。
平板状の吸着板Aは、それよりも一回り大きな額縁状の基台Cによって支持固定されている。ワークを吸着させる面とは反対側の面には僅かな隙間を形成し、導通路G2をなしている。その導通路G2は、補助通路G1を介して吸引ポートGに接続されている。また、基台Cには、このチャックテーブルの持ち運びのための取っ手Hがネジ止めされている。
導通路G2を挟んだ吸着板Aの反対側には、吸着板Aを照らすことができる面状の照明装置Dが固定されている。この照明装置Dは、有機EL製のシートである。
前記の吸着板Aは、多孔質セラミック製であり、白色で透光性がある。したがって、有機EL製のシートにて形成された照明装置Dが機能すれば、吸着板Aに接触したワークを下から照らすことができる。 なお、バッテリは、図示を省略しているが、吸引ポートGに接続される部材に、ポンプとともに内蔵されている。 なお、図示を省略しているが、導通路G2および補助通路G1に負圧を生じさせるためのポンプやバッテリは、吸引ポートGに接続される部材に内蔵されている。また、ワークを上方から照らす照明器具も備えているが、その図示も省略している。
このようなチャックテーブルを用いた被加工物検査装置は、比較的大面積をなすワークを吸着させて検査をする場合などに適している。
工作機械メーカ、検査装置メーカ、工作機械のメンテナンス業界、半導体ウェハの製造業界、被加工物の検査サービス業などにおいて、利用可能性がある。

Claims (10)

  1. 多孔質材料からなる吸着板と、
    この吸着板が対面して配置される面を有し且つこの面に被加工物を吸引保持するための負圧を伝達する空気通路を有した基台と、を備えるチャックテーブルであって、
    前記基台には、前記空気通路に接続されて負圧を形成するための負圧形成装置と、
    その負圧形成装置に電気エネルギを供給するためのバッテリと、を内蔵するとともに、
    前記負圧形成装置の可動および停止を操作する操作スイッチを備えたチャックテーブル。
  2. 前記の吸着板における被加工物を吸引保持する吸着面を曲面として形成した請求項1に記載のチャックテーブル。
  3. 前記バッテリは二次電池とし、
    前記基台には、前記バッテリに充電するための充電端子を備えた請求項1または請求項2のいずれかに記載のチャックテーブル。
  4. 前記バッテリは、複数の個体とするとともに、
    それらバッテリは、いずれも前記基台の平面方向における中心を通らない位置に配置した請求項1から請求項3のいずれかに記載のチャックテーブル。
  5. 前記基台には、前記の空気通路から基台の外部に連通する補助通路を備え、
    その補助通路は、前記の負圧形成装置とは別に、基台の外部に備えた吸引装置に接続可能な吸引ポートとした請求項1から請求項4のいずれかに記載のチャックテーブル。
  6. 前記吸着板は、透光性のある材質にて形成するとともに、その吸着板と前記基台との間には、吸着板の吸着面を反吸着面側から照らす照明装置を内蔵した請求項1から請求項5のいずれかに記載のチャックテーブル。
  7. 前記吸着板と前記基台との間には、当該吸着板における吸引面を狭めるためのマスキングシートを備え、
    そのマスキングシートは、前記基台における前記空気通路に連通するとともに前記吸着板における吸引面よりも狭い面積である部分吸着孔を備えた請求項1から請求項6のいずれかに記載のチャックテーブル。
  8. 前記基台には、前記吸着板の側から前記マスキングシートにおける前記部分吸着孔の位置を目視可能とするための照明装置を内蔵する請求項7に記載のチャックテーブル。
  9. 多孔質材料からなる吸着板と、 この吸着板が対面して配置される面を有し且つこの面に被加工物を吸引保持するための負圧を伝達する空気通路を有した基台と、を備えるチャックテーブル、 および前記チャックテーブルの吸着板における吸着面に吸引保持された被加工物の画像データを取得する画像データ取得装置、を備えた被加工物検査装置であって、
    前記基台には、前記空気通路に接続されて負圧を形成するための負圧形成装置と、
    その負圧形成装置に電気エネルギを供給するためのバッテリと、を内蔵するとともに、
    前記負圧形成装置の可動および停止を操作する操作スイッチを備えた被加工物検査装置。
  10. 前記吸着板における吸着面に向かって発光する発光装置を備えた請求項9に記載の被加工物検査装置。
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