CN111941182B - 加工装置 - Google Patents

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Abstract

提供加工装置，其抑制装置的大型化并且提高按压被加工物的外周部分的按压力。通过保持面(300)中的比晶片(W)靠外侧的部分(300a)、第1环状密封件(87)的外壁、板(83)的下表面(83a)以及第2环状密封件(88)的内壁而形成作为密室的环状空间(S)。另外，使用保持面的吸引力而使环状空间成为负压，从而通过大气压将板朝向保持面按压，并且通过第1环状密封件将晶片的外周部分按压至保持面。利用保持面(300)的吸引力和大气压将晶片(W)的外周部分按压至保持面(300)，因此能够抑制装置的大型化和重量化，并且能够以低成本容易地提高将晶片(W)的外周部分按压至保持面(300)的按压力。

Description

加工装置
技术领域
本发明涉及加工装置。
背景技术
通常在对被加工物进行磨削的磨削装置中，在将被加工物搬送至卡盘工作台并载置于卡盘工作台的保持面上之后，使保持面与吸引源连通而对被加工物进行吸引保持。通过磨削磨具对卡盘工作台的保持面上所保持的被加工物进行磨削。例如在专利文献1中公开了用于搬送被加工物的搬送装置。
在上述那样的磨削装置中，有时也对外周部分产生了翘曲的被加工物进行磨削。在该情况下，在通过保持面对被加工物进行吸引保持时，会在保持面与被加工物的下表面之间产生间隙，有时本应作用于被加工物的保持面的吸引力会从该间隙泄漏。在该情况下，难以通过保持面对被加工物进行吸引保持。
作为其对策，在专利文献2中公开了一种将被加工物搬送至卡盘工作台的保持面上的搬送装置。该搬送装置具有对被加工物的中央部分进行吸引保持的吸引保持部以及对被加工物的外周部分进行按压的按压部。该按压部将被加工物的外周部分按压至保持面。由此，缩小保持面与被加工物的外周部分的下表面之间的间隙。
专利文献1：日本特开2007-294588号公报
专利文献2：日本特开2015-098073号公报
但是，在晶片的外周部分的翘曲力较强的情况下，仅通过搬送装置按压被加工物的外周部分是无法充分缩小保持面与被加工物的外周部分的下表面之间的间隙的，有时作用于被加工物的保持面的吸引力发生泄漏。
作为其对策，考虑了提高按压被加工物的外周部分的按压力的强度。但是，为了提高按压力的强度，需要将用于驱动搬送装置的驱动装置(电动机)大型化或将搬送装置大型化，因此是不经济的。
发明内容
由此，本发明的目的在于提供加工装置，其能够抑制装置的大型化，并且能够提高按压被加工物的外周部分的按压力。
根据本发明，提供加工装置，其中，该加工装置具有：卡盘工作台，其具有对圆板状的被加工物进行保持的保持面；加工单元，其对该卡盘工作台的该保持面上所保持的被加工物进行加工；暂放单元，其暂放该被加工物；搬送机构，其将暂放于该暂放单元的被加工物搬送至该卡盘工作台；以及控制单元，该搬送机构包含：吸引垫，其具有对被加工物的中央部分进行吸引保持的吸引面；板，其在中央将该吸引垫支承为在与该吸引面垂直的方向上升降自如；圆环状的第1环状密封件，其以该板的下表面的中心为中心而配设于该下表面；圆环状的第2环状密封件，其在该板的下表面中的该第1环状密封件的外侧与该第1环状密封件呈同心圆状配设；臂，其具有对该板进行支承的支承部；以及升降单元，其使该臂在与该吸引垫的该吸引面垂直的方向上升降，该控制单元包含：第1控制部，其在该吸引垫对暂放于该暂放单元的被加工物进行吸引保持的状态下，对该升降单元进行控制而使该板与该臂一起从该保持面的上方下降，从而使被加工物与该保持面接触，使该第1环状密封件与被加工物的外周部分的上表面接触，并且使该第2环状密封件与该保持面中的比被加工物靠外侧的位置接触，从而通过该保持面中的比被加工物靠外侧的部分、该第1环状密封件的外壁、该板的下表面以及该第2环状密封件的内壁而形成作为密室的环状空间；第2控制部，其在所述环状空间成为密室的状态下，打开配设于使该保持面与吸引源连通的吸引路中的吸引阀，使该环状空间成为负压，从而通过大气压将该板朝向该保持面按压，并且通过该第1环状密封件将被加工物的外周部分按压至该保持面，从而将被加工物吸引保持于该保持面；以及第3控制部，其在被加工物被吸引保持于该保持面之后，打开配设于将该吸引垫的该吸引面与空气提供源连通的空气提供路中的空气阀，使被加工物从该吸引面离开，该支承部具有开闭阀，该板与该臂一起下降，该开闭阀形成作为密室的该环状空间，另一方面在形成有该作为密室的环状空间的状态下，该臂上升，该开闭阀使该环状空间向大气开放。
在本发明的加工装置中，利用保持面的吸引力和大气压将被加工物的外周部分按压至保持面。由此，能够抑制装置的大型化和重量化，并且能够以低成本容易地提高将被加工物的外周部分按压至保持面的按压力。
另外，在本发明的加工装置中，利用了保持面的吸引力和大气压，因此在根据加工单元而改变保持面的倾斜的情况下，也能够遵循保持面而按压被加工物。因此，能够通过保持面容易地吸引保持被加工物。
附图说明
图1是示出磨削装置的结构的立体图。
图2是示出搬入机构的结构的剖视图。
图3是示出通过吸引垫对晶片进行保持的状态的剖视图。
图4是示出在卡盘工作台的保持面上载置有晶片的状态的剖视图。
图5是示出晶片被保持面吸附保持的状态的剖视图。
图6是示出在晶片被保持面吸附保持之后使臂上升的状态的剖视图。
图7是示出臂上升而板从卡盘工作台离开的状态的剖视图。
图8是将开闭阀的附近放大而示出的放大剖视图。
图9是示出用于通过开闭阀对板连通路进行开闭的其他结构的剖视图。
图10是示出用于通过开闭阀对板连通路进行开闭的其他结构的剖视图。
图11是将开闭阀的附近放大而示出的放大剖视图。
标号说明
1：磨削装置；7：磨削单元；153a：暂放台；31：搬入机构；3：控制单元；51：第1控制部；52：第2控制部；53：第3控制部；80：轴；80a：贯通路；81：吸引垫；82：吸引面；83：板；87：第1环状密封件；88：第2环状密封件；84：支承部；85：臂；86：升降单元；91：空气提供源；92：吸引源；96：连通路；96a：下表面开口部；96c：空间；97：开闭阀；97a：板连接路；97b：阀连接路；30：卡盘工作台；300：保持面；301：吸引源；302：吸引阀；S：环状空间；W：晶片。
具体实施方式
图1所示的磨削装置1构成为对作为圆板状的被加工物的一例的晶片W全自动地实施包含搬入处理、磨削加工、清洗处理以及搬出处理的一系列的作业。
图1所示的晶片W例如是圆形的半导体晶片。在图1中，晶片W的朝向下方的正面Wa保持有多个器件，并粘贴有保护带T而被保护。晶片W的背面Wb作为实施磨削加工的被加工面。
磨削装置1具有：大致矩形的第1装置基座11；与第1装置基座11的后方(+Y方向侧)连结的第2装置基座12；向上方延伸的柱13；以及覆盖第1装置基座11和第2装置基座12的壳体14。
在第1装置基座11的正面侧(-Y方向侧)设置有第1盒载台151和第2盒载台152。在第1盒载台151上载置有对加工前的晶片W进行收纳的第1盒151a。在第2盒载台152上载置有对加工后的晶片W进行收纳的第2盒152a。
第1盒151a和第2盒152a在内部具有多个隔板，在各隔板上各收纳一张晶片W。
第1盒151a的开口(未图示)朝向+Y方向侧。在该开口的+Y方向侧配设有机器人155。机器人155将加工后的晶片W搬入至第2盒152a中。另外，机器人155将加工前的晶片W从第1盒151a中搬出并载置于暂放台153a。
暂放台153a是暂放单元的一例，设置于与机器人155相邻的位置。在暂放台153a上配设有对位单元153b。对位单元153b使用缩径的对位销将载置于暂放台153a的晶片W对位(定心)于规定的位置。
在与暂放台153a相邻的位置设置有搬入机构31。搬入机构31相当于搬送机构的一例。搬入机构31对暂放于暂放台153a的晶片W进行吸引保持而搬送至卡盘工作台30并载置于其保持面300上。
卡盘工作台30具有对晶片W进行吸附的保持面300。保持面300与吸引源连通，隔着保护带T而对晶片W进行吸引保持。卡盘工作台30能够在将晶片W保持于保持面300的状态下绕通过保持面300的中心的沿Z轴方向延伸的中心轴进行旋转。
卡盘工作台30的周围被罩39围绕。在该罩39上连结有在Y轴方向上伸缩的波纹罩39a。并且，在罩39和波纹罩39a的下方配设有未图示的Y轴方向移动单元。卡盘工作台30能够通过该Y轴方向移动单元而在Y轴方向上往复移动。
在第2装置基座12上的后方(+Y方向侧)竖立设置有柱13。在柱13的前表面上设置有对晶片W进行磨削的磨削单元7以及使磨削单元7在作为磨削进给方向的Z轴方向上移动的磨削进给机构2。
磨削进给机构2具有：与Z轴方向平行的一对Z轴导轨21；在该Z轴导轨21上滑动的Z轴移动工作台23；与Z轴导轨21平行的Z轴滚珠丝杠20；Z轴伺服电动机22；以及安装于Z轴移动工作台23的前表面(正面)的支托24。支托24对磨削单元7进行保持。
Z轴移动工作台23以能够滑动的方式设置于Z轴导轨21。未图示的螺母部固定于Z轴移动工作台23的后表面侧(背面侧)。在该螺母部上螺合有Z轴滚珠丝杠20。Z轴伺服电动机22与Z轴滚珠丝杠20的一个端部连结。
在磨削进给机构2中，Z轴伺服电动机22使Z轴滚珠丝杠20旋转，从而Z轴移动工作台23沿着Z轴导轨21在Z轴方向上移动。由此，安装于Z轴移动工作台23的支托24和保持于支托24的磨削单元7也与Z轴移动工作台23一起在Z轴方向上移动。
磨削单元7相当于加工单元的一例。磨削单元7具有：固定于支托24的主轴壳体71；以能够旋转的方式保持于主轴壳体71的主轴70；使主轴70旋转驱动的电动机72；安装于主轴70的下端的磨轮安装座73；以及支承于磨轮安装座73的磨削磨轮74。
主轴壳体71按照沿Z轴方向延伸的方式保持于支托24。主轴70按照与卡盘工作台30的保持面300垂直的方式沿Z轴方向延伸，以能够旋转的方式支承于主轴壳体71。
电动机72与主轴70的上端侧连结。通过该电动机72，主轴70以沿Z轴方向延伸的旋转轴为中心而进行旋转。磨轮安装座73形成为圆板状，固定于主轴70的下端(前端)。磨轮安装座73对磨削磨轮74进行支承。
磨削磨轮74形成为具有与磨轮安装座73大致相同的直径。磨削磨轮74包含由不锈钢等金属材料形成的圆环状的磨轮基台(环状基台)740。在磨轮基台740的下表面上沿着整个圆周固定有呈环状配置的多个磨削磨具741。磨削磨具741对卡盘工作台30所保持的晶片W的背面Wb进行磨削。
在与卡盘工作台30相邻的位置配设有厚度测量器38。厚度测量器38能够在磨削中例如以接触式的方式测量晶片W的厚度。
磨削后的晶片W通过搬出机构36搬出。搬出机构36对载置于卡盘工作台30的磨削加工后的晶片W进行吸引保持并从卡盘工作台30搬出，搬送至单片式的旋转清洗单元26的旋转工作台27。
旋转清洗单元26具有对晶片W进行保持的旋转工作台27以及朝向旋转工作台27喷射清洗水和干燥空气的各种喷嘴(未图示)。
在旋转清洗单元26中，使保持着晶片W的旋转工作台27下降至第1装置基座11内。并且，在第1装置基座11内，朝向晶片W的背面Wb喷射清洗水，对背面Wb进行旋转清洗。然后，对晶片W吹送干燥空气而使晶片W干燥。
通过旋转清洗单元26进行了清洗的晶片W通过机器人155搬入至第2盒152a中。
另外，在壳体14中的-Y侧的侧面上设置有触摸面板40。在触摸面板40上显示出磨削装置1的加工状况和与磨削装置1对晶片W的加工相关的加工条件等各种信息。另外，触摸面板40也用于输入加工条件等各种信息。这样，触摸面板40作为用于输入信息的输入单元发挥功能，并且也作为显示所输入的信息的显示单元发挥功能。
另外，磨削装置1在壳体14的内部具有对磨削装置1的各构成要素进行控制的控制单元3。控制单元3对上述磨削装置1的各构成要素进行控制而对晶片W实施作业者期望的加工。另外，控制单元3对基于搬入机构31的晶片W相对于卡盘工作台30的保持面300的搬送处理进行控制。
以下，对作为磨削装置1的特征结构的搬入机构31进行说明。如图2所示，搬入机构31具有：吸引垫81，其具有吸引面82；对吸引垫81进行支承的板83；对板83进行支承的支承部84；臂85，其具有支承部84；以及使臂85升降的升降单元86。
另外，搬入机构31在板83的下表面83a上具有以下表面83a的中心为中心而配设的圆环状的第1环状密封件87，并且在板83的下表面83a上的第1环状密封件87的外侧具有与第1环状密封件87呈同心圆状配设的圆环状的第2环状密封件88。
吸引垫81的吸引面82用于对晶片W的中央部分进行吸引保持。吸引垫81设置于轴80的下端。
轴80在与吸引垫81的吸引面82垂直的方向上升降自如地贯通于板83的中央。因此，板83借助轴80而将吸引垫81支承为在与吸引垫81的吸引面82垂直的方向上升降自如。
另外，轴80在板83的上方还在与吸引面82垂直的方向上升降自如地贯通于臂85。
在轴80的穿过了臂85的上端设置有具有比轴80粗的外径的上端板93。通过该上端板93，抑制轴80从臂85向下方脱落。
另外，在轴80的大致中央部设置有具有比轴80粗的外径的固定板94。固定板94在臂85的下表面85a与板83的上表面83b之间被轴80贯通。另外，在固定板94的上表面与臂85的下表面85a之间配设有螺旋弹簧95。螺旋弹簧95能够在轴80延伸的方向、即与吸引垫81的吸引面82垂直的方向上伸缩。
在轴80的中央设置有将轴80的上端与吸引垫81连结的贯通路80a。贯通路80a能够经由上端板93的开口93a和设置于连通路193的空气阀191及吸引阀192中的任意阀而与空气提供源91及吸引源92中的任意一者连通。连通路193相当于空气提供路的一例。
在对轴80进行支承的板83的下表面83a上具有上述的圆环状的第1环状密封件87和与第1环状密封件87呈同心圆状配设的圆环状的第2环状密封件88。另外，在板83的内部设置有板连通路96。板连通路96将板83的下表面83a上的第1环状密封件87与第2环状密封件88之间连通至板83的上表面83b。
在板83的下表面83a上的第1环状密封件87与第2环状密封件88之间设置有作为板连通路96中的下表面83a侧的开口部的下表面开口部96a。
另外，在板83的上表面83b上设置有作为板连通路96中的上表面83b侧的开口部的上表面开口部96b。
在臂85的下表面85a上具有对板83进行支承的支承部84。在支承部84的下端具有开闭阀97，该开闭阀97具有比支承部84粗的直径。该开闭阀97以能够沿上下方向移动的方式收纳于空间96c内，该空间96c是对板83的板连通路96进行扩展而成的。
开闭阀97按照能够在规定的范围内沿上下方向移动而不从板连通路96脱出的方式进行安装。通过该开闭阀97，支承部84能够对板83进行支承。
另外，开闭阀97在相对于板83向下方向移动的情况下，与空间96c的底部抵接而将板连通路96封闭(封住)。另一方面，开闭阀97在相对于板83向上方向移动的情况下，与空间96c的上部抵接而使板连通路96开放。
臂85具有支承部84，支承部84具有这样的开闭阀97，臂85能够使板83在水平方向(与吸引垫81的吸引面82平行的方向)上移动。另外，臂85能够通过升降单元86与板83一起在上下方向上移动。即，升降单元86能够使臂85与板83一起在与吸引垫81的吸引面82垂直的方向上移动。
如上所述，具有这样的结构的搬入机构31对暂放于暂放台153a上的晶片W进行吸引保持并载置于卡盘工作台30的保持面300上。这样的搬入机构31的动作通过图1所示的具有第1控制部51、第2控制部52以及第3控制部53的控制单元3进行控制。
以下，对控制单元3的控制下的搬入机构31的动作进行说明。另外，在本实施方式中，如图2所示，晶片W按照背面Wb侧凹陷的方式弯曲，外周部分翘曲。
如图2所示，控制单元3对搬入机构31的臂85和升降单元86进行控制而将板83配置于暂放台153a的上方。并且，控制单元3对升降单元86进行控制而使板83下降，从而使支承于板83的轴80的下端的吸引垫81的吸引面82与晶片W的中央抵接。
进而，控制单元3将空气阀191关闭而将吸引阀192打开，使吸引垫81的吸引面82与吸引源92连通。由此，如图3所示，晶片W被搬入机构31的吸引垫81吸引保持而从暂放台153a离开。
在该状态下，控制单元3的第1控制部51对臂85和升降单元86进行控制而将板83配置于卡盘工作台30的保持面300的上方。并且，第1控制部51对升降单元86进行控制而使板83与臂85一起从保持面300的上方下降。由此，如图4所示，第1控制部51使晶片W的中央部分与保持面300接触。
另外，第1控制部51对升降单元86进行控制而使板83与臂85一起朝向保持面300下降而进行按压。由此，如图5所示，配设于固定板94的上表面与臂85的下表面85a之间的螺旋弹簧95收缩。并且，设置于板83的下表面83a的第1环状密封件87与晶片W的翘曲的外周部分的上表面接触，并且第2环状密封件88与保持面300中的比晶片W靠外侧的位置接触。
这样，如图5所示，第1控制部51通过保持面300中的比晶片W靠外侧的部分300a、第1环状密封件87的外壁、板83的下表面83a以及第2环状密封件88的内壁而形成环状空间S。
另外，此时设置于臂85的支承部84的前端的开闭阀97与板83的板连通路96中的空间96c的底部抵接而将板连通路96封闭(封住)。由此，上述环状空间S成为密室。
这样，开闭阀97构成为：板83与臂85一起下降，该开闭阀97形成作为密室的环状空间S。
另外，如图5所示，保持面300经由吸引路303和吸引阀302而与吸引源301连接。
并且，第2控制部52在环状空间S成为密室的状态下将吸引阀302打开，从而使保持面300与吸引源301连通。如上所述，保持面300的一部分(比晶片W靠外侧的部分300a)形成环状空间S的一部分。因此，通过使保持面300与吸引源301连通，保持面300的吸引力作用于环状空间S，从而作为密室的环状空间S内成为负压。
其结果是，通过大气压将板83朝向保持面300按压。因此，通过板83的第1环状密封件87将晶片W的翘曲的外周部分按压至保持面300。由此，晶片W被吸附保持于保持面300。
在将晶片W吸引保持于保持面300之后，控制单元3对升降单元86进行控制，如图6所示那样使臂85上升。由此，设置于臂85的支承部84的前端的开闭阀97与板83的板连通路96中的空间96c的上部抵接而使板连通路96开放。由此，环状空间S的密室被破坏，使环状空间S向大气开放。这样，开闭阀97构成为：在形成有作为密室的环状空间S的状态下，臂85上升，该开闭阀97使环状空间S向大气开放。
另外，如图5、图6以及将开闭阀97的附近放大而示出的图8所示，作为通过开闭阀97在空间96c内向上方向移动而使板连通路96开放的结构，具有板连接路97a，在开闭阀97从空间96c的底部离开时，该板连接路97a将空间96c与板83的上表面83b连接。或者，如图9、图10以及将开闭阀97的附近放大而示出的图11所示，具有阀连接路97b，该阀连接路97b配设于开闭阀97的内部并连接开闭阀97的上下表面，在开闭阀97从空间96c的底部离开而使开闭阀97与空间96c的上部接触时，使板连通路96开放。
然后，控制单元3对升降单元86进行控制而使臂85进一步上升。由此，如图7所示，配设于固定板94的上表面与臂85的下表面85a之间的螺旋弹簧95伸长。
并且，设置于板83的下表面83a的第1环状密封件87从晶片W的外周部分的上表面离开，并且第2环状密封件88从保持面300离开。
然后，控制单元3的第3控制部53将配设于连通路193的吸引阀192关闭，并且将空气阀191打开。由此，将吸引垫81的吸引面82与空气提供源91连通，向吸引面82提供空气。其结果是，晶片W从吸引面82离开。
如上所述，在磨削装置1中，第1控制部51通过保持面300中的比晶片W靠外侧的部分300a、第1环状密封件87的外壁、板83的下表面83a以及第2环状密封件88的内壁而形成作为密室的环状空间S。另外，第2控制部52使用保持面300的吸引力而使环状空间S成为负压，从而通过大气压将板83朝向保持面300按压，通过第1环状密封件87将晶片W的外周部分按压至保持面300。因此，即使晶片W弯曲，也能够使晶片W适当地保持于保持面300。
另外，在磨削装置1中，利用保持面300的吸引力和大气压将晶片W的外周部分按压至保持面300。由此，能够抑制装置的大型化和重量化，并且能够以低成本容易地提高将晶片W的外周部分按压至保持面300的按压力。
另外，在磨削装置1中，利用了保持面300的吸引力和大气压，因此在根据磨削单元7而改变保持面300的倾斜的情况下，也能够遵循保持面300而按压晶片W。因此，能够通过保持面300容易地吸引保持晶片W。
另外，在本实施方式中，作为具有搬入机构31的加工装置的一例，示出磨削装置1。关于此，搬入机构31只要是将被加工物吸附保持于卡盘工作台的保持面的类型的加工装置，则也可以应用于研磨装置等其他加工装置。

Claims (1)

1.一种加工装置，其中，
该加工装置具有：
卡盘工作台，其具有对圆板状的被加工物进行保持的保持面；
加工单元，其对该卡盘工作台的该保持面上所保持的被加工物进行加工；
暂放单元，其暂放该被加工物；
搬送机构，其将暂放于该暂放单元的被加工物搬送至该卡盘工作台；以及
控制单元，
该搬送机构包含：
吸引垫，其具有对被加工物的中央部分进行吸引保持的吸引面；
板，其在中央将该吸引垫支承为在与该吸引面垂直的方向上升降自如；
圆环状的第1环状密封件，其以该板的下表面的中心为中心而配设于该下表面；
圆环状的第2环状密封件，其在该板的下表面中的该第1环状密封件的外侧与该第1环状密封件呈同心圆状配设；
臂，其具有对该板进行支承的支承部；以及
升降单元，其使该臂在与该吸引垫的该吸引面垂直的方向上升降，
该控制单元包含：
第1控制部，其在该吸引垫对暂放于该暂放单元的被加工物进行吸引保持的状态下，对该升降单元进行控制而使该板与该臂一起从该保持面的上方下降，从而使被加工物与该保持面接触，使该第1环状密封件与被加工物的外周部分的上表面接触，并且使该第2环状密封件与该保持面中的比被加工物靠外侧的位置接触，从而通过该保持面中的比被加工物靠外侧的部分、该第1环状密封件的外壁、该板的下表面以及该第2环状密封件的内壁而形成作为密室的环状空间；
第2控制部，其在所述环状空间成为密室的状态下，打开配设于使该保持面与吸引源连通的吸引路中的吸引阀，使该环状空间成为负压，从而通过大气压将该板朝向该保持面按压，并且通过该第1环状密封件将被加工物的外周部分按压至该保持面，从而将被加工物吸引保持于该保持面；以及
第3控制部，其在被加工物被吸引保持于该保持面之后，打开配设于将该吸引垫的该吸引面与空气提供源连通的空气提供路中的空气阀，使被加工物从该吸引面离开，
该支承部具有开闭阀，该板与该臂一起下降，该开闭阀使该环状空间成为密室，另一方面在使该环状空间成为密室的状态下，该臂上升，该开闭阀使该环状空间向大气开放。
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