JP6255221B2 - 搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、板状ワークを搬送する搬送装置に関し、特に、直径の異なる板状ワークをそれぞれ搬送することができる搬送装置に関する。

半導体ウェーハ等の板状ワークを研削加工する研削装置では、研削中に板状ワークを保持するチャックテーブルの中心と板状ワークの中心とを一致させることが求められる。このため、研削加工の前に、位置出しテーブルで板状ワークの位置出しを行い、位置出しされた板状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中心と板状ワークの中心とを一致させている（例えば、特許文献１参照）。

かかる搬送に利用される搬送装置としては、特許文献２に開示されたものが知られている。特許文献２の搬送装置は、板状ワークを吸引保持する保持機構と、保持機構を移動させる移動機構とを備えている。保持機構は、ボルトを介して移動機構のアームと連結されている。保持機構は、チューブからなる吸引管を介して吸引源と連通しており、この連通によって吸引源から吸引力が供給される。

特開２０１３−７１２３０号公報 特開２００４−９１１９６号公報

ところで、研削装置においては、板状ワークとなる半導体ウェーハの直径が２００ｍｍや３００ｍｍと変化する場合がある。また、研削加工条件によって、板状ワークに略同一形状のガラス基板を貼り付けたり、粘着テープを介してリングフレームの内側に板状ワークを支持させたりして研削を行っている。従って、搬送装置において、搬送対象となる板状ワークは、半導体ウェーハだけでなくリングフレームを含む場合があり、これによっても、板状ワークの直径が変化することとなる。

このような変化に対応するため、特許文献２の搬送装置における保持機構を複数用意し、それぞれの直径を板状ワークに応じて異なるようにすることが考えられる。この場合、搬送する板状ワークの直径が変化したときに、移動手段のアームに装着される保持機構を交換するため、保持機構の脱着作業が必要となる。ところが、特許文献２では、吸引管の一端が保持機構に接続され、吸引管の他端が吸引源に接続されるので、保持機構の脱着作業とは別に吸引管の接続や接続解除作業が行われる。このため、作業が煩雑で長時間化するだけでなく、吸引管の接続ミスの原因になるという問題がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、搬送する板状ワークの直径が変化しても、かかる変化に伴う作業負担を軽減することができる搬送装置を提供することを目的とする。

本発明の搬送装置は、板状ワークを吸引保持する２つ以上の保持機構と、２つ以上の保持機構を選択的に連結機構で連結させて保持機構を移動させる移動機構とを備え、２つ以上の保持機構は、連結機構による移動機構との連結により吸引源に接続され、保持機構は、板状ワークの一方の面に接触して吸引保持する吸引保持部と、吸引保持部に一方の端を接続する第１の吸引管と、第１の吸引管の他方の端に接続される第１の接続口と、を備え、移動機構は、第１の接続口に対応する第２の接続口と、第２の接続口に一方の端を接続し、他方の端を吸引源に接続する第２の吸引管と、を備え、連結機構は、保持機構に設けられた第１の連結部と、移動機構に設けられた第２の連結部と、を備え、保持機構と移動機構とを第１の連結部と第２の連結部とにより連結させることで、第１の接続口と第２の接続口とが接続されて吸引保持部を吸引源に連通させ、第２の連結部は、保持機構が保持する板状ワークに対して垂直に配設される回転軸と、回転軸に直交して接続される連結バーと、を備え、第１の連結部は、第２の連結部を挿入する挿入口と、挿入口から第２の連結部を挿入したときに、回転軸の回転によって連結バーと接触することで保持機構と移動機構との連結状態を維持する斜面を含む連結バー回転孔と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、連結機構によって保持機構を移動機構に脱着することで、保持機構と吸引源との接続及び接続解除を行うことができる。つまり、連結機構による移動機構と保持機構とを脱着する作業とは別に、保持機構と吸引源との接続及び接続解除作業を行うことを省略することができる。これにより、搬送する板状ワークの直径の変化に応じ、２つ以上の保持機構を選択的に連結する場合、その作業に要する時間を短縮して作業負担の軽減を図ることができ、従来のように吸引源に対する接続ミスが発生することを防止することができる。また、回転軸の回転によって連結バーと連結バー回転孔の斜面とを接触させることで、保持機構を移動機構に押し当てる方向の力を発生させることができ、保持機構と移動機構との連結状態を良好に維持することができる。

また、本発明の搬送装置では、移動機構は、保持機構の傾きを可変させる傾き可変機構を備えるとよい。この構成によれば、板状ワークを載置したテーブルが傾いている場合でも、この傾きに応じて保持機構を傾けることができる。

本発明によれば、搬送する板状ワークの直径が変化しても、かかる変化に伴う作業負担を軽減することができる。

第１の実施の形態に係る搬送装置の分解断面模式図である。 第１の実施の形態に係る第１の保持機構の平面図である。 第１の実施の形態に係る第２の保持機構の平面図である。 第１の実施の形態に係る第１の保持機構を移動機構に連結する直前の断面模式図である。 第１の実施の形態に係る第１の保持機構が移動機構に連結された状態の断面模式図である。 第１の実施の形態に係る第２の保持機構を移動機構に連結する直前の断面模式図である。 第１の実施の形態に係る第２の保持機構が移動機構に連結された状態の断面模式図である。 第２の実施の形態に係る第１の保持機構と移動機構との分解断面模式図である。 第２の実施の形態に係る第１の保持機構が移動機構に連結された状態の断面模式図である。 第２の実施の形態に係る第１の保持機構が板状ワークを保持する状態の断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態に係る搬送装置について添付図面を参照して詳細に説明する。なお、搬送装置は、板状ワークを研削する研削装置に適用でき、また、直径の異なる２つ以上の板状ワークの搬送を行う他の加工装置にも適用することが可能である。

（第１の実施の形態）
図１を参照して、第１の実施の形態に係る搬送装置の構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る搬送装置の分解断面模式図である。図１に示すように、搬送装置１は、２つの保持機構３，４と選択的に連結される移動機構５を備えて構成されている。なお、以下の説明において、図１中左側に図示された保持機構を第１の保持機構３とし、右側に図示された保持機構を第２の保持機構４とする。

図２は、第１の保持機構の平面図である。図１及び図２に示すように、第１の保持機構３は、円板状となる本体３１と、本体３１の下面側に嵌め込まれた吸引保持部３２とを有している。吸引保持部３２は、例えば、ポーラスセラミック材で構成され、概して円板形状に構成される。第１の保持機構３は、本体３１の上面に凹状に形成された複数の第１の接続口３３を備えている。第１の接続口３３は、本実施の形態では、平面視で後述する挿入口６３を中心とする円周方向９０°間隔毎に４箇所形成されている。本体３１において、吸引保持部３２と各第１の接続口３３との間には、上下方向に直線的に延びる第１の吸引管３４が形成されている。第１の吸引管３４の一方の端（下端）は、吸引保持部３２に接続されている一方、第１の吸引管３４の他方の端（上端）は、第１の接続口３３に接続されている。

図３は、第２の保持機構の平面図である。図１及び図３に示すように、第２の保持機構４は、第１の保持機構３の本体３１より大きい直径寸法となる円板状の本体４１を備えている。本体４１の下面における外周側には、吸盤状に形成された吸引保持部４２が設けられ、吸引保持部４２は、本体４１の外周方向９０°間隔毎となる４箇所位置に配設されている。第２の保持機構４は、本体４１の上面に形成された複数の第１の接続口４３を備えている。各第１の接続口４３は、第１の保持機構３における第１の接続口３３と同形状となる凹状をなす。各第１の接続口４３と後述する挿入口６３との相対位置は、第１の保持機構３における第１の接続口３３と挿入口６３との相対位置と同様に設定されている。本体４１において、吸引保持部４２と第１の接続口４３との間には、断面視でクランク状に延びる第１の吸引管４４が形成されている。第１の吸引管４４の一方の端（下端）は、吸引保持部４２の中心に形成された流路４２ａ（図１では不図示）に接続されている一方、第１の吸引管４４の他方の端（上端）は、第１の接続口４３に接続されている。

図１に示すように、移動機構５は、昇降手段５１によって昇降するアーム５２と、アーム５２の下面側に設けられた第２の接続口５３とを備えている。アーム５２は、不図示の回転手段に接続され、図１中左端を先端として回動可能に構成されている。第２の接続口５３は、第１及び第２の保持機構３，４の両方の第１の接続口３３，４３に対応して重なる４箇所位置（図１では２箇所図示省略）に設けられている。また、第２の接続口５３は、第１の接続口３３，４３の内部に受容され得る大きさの吸盤状に形成されている。アーム５２において、アーム５２の上面に配設されたアダプタ５４と第２の接続口５３との間には、第２の吸引管５５が形成されている。第２の吸引管５５の一方の端（下端）は、第２の接続口５３の中心に形成された流路（不図示）に接続されている一方、第２の吸引管５５の他方の端（上端）はアダプタ５４及びチューブ等からなる管体５６を介して吸引源５７に接続されている。

第１の保持機構３と第２の保持機構４とは連結機構６によって連結されている。連結機構６は、第１の保持機構３及び第２の保持機構４にそれぞれ設けられた第１の連結部６１と、移動機構５に設けられた第２の連結部６２とを備えている。

第１の保持機構３に設けられた第１の連結部６１と、第２の保持機構４に設けられた第１の連結部６１とは同様の形状に形成されている。第１の連結部６１は、本体３１，４１の上面から下方に延びる挿入口６３と、挿入口６３の下端に連なる連結バー回転孔６４とを有している。挿入口６３は、平面視で、図２及び図３中上下方向に延びるスロット穴状に形成されている。連結バー回転孔６４は、図１中上端から下方に向かうに従って大径となる円錐台形状に形成された斜面６４ａと、斜面６４ａの下方に連なる凹陥部６４ｂとを備えている。

第２の連結部６２は、アーム５２に軸受を介して回転可能に支持される回転軸６２ａと、回転軸６２ａの下端に接続され、回転軸６２ａに直交する方向に延在する連結バー６２ｂとを備えている。回転軸６２ａは、図１中上下方向に向けられ、後述する搬送動作で各保持機構３，４に保持される板状ワークＷ１，Ｗ２（図５及び図７参照）に対して垂直方向に配設される。回転軸６２ａの上端にはハンドル６２ｃが固定され、このハンドル６２ｃを図１中矢印Ｒ方向に回転操作することで、回転軸６２ａを回転して連結バー６２ｂの向きを変更可能となっている。連結バー６２ｂは、挿入口６３に挿入可能で、且つ、凹陥部６４ｂに受容可能な長さ及び大きさに形成されている（図５及び図７参照）。ハンドル６２ｃとアーム５２の上面との間には、コイルばねからなる付勢部材６２ｄが設けられている。付勢部材６２ｄは、ハンドル６２ｃを押し下げたときに、この押し下げに抗してハンドル６２ｃ、回転軸６２ａ及び連結バー６２ｂを上昇させる弾性力を発揮する。

続いて、図４及び図５を参照し、移動機構５に第１の保持機構３を連結する作業及び連結を解除する作業について説明する。図４は、第１の保持機構を移動機構に連結する直前の断面模式図であり、図５は、移動機構に第１の保持機構が連結された状態の断面模式図である。

移動機構５への第１の保持機構３の連結作業は、先ず、図４に示すように、アーム５２の下側に第１の保持機構３の本体３１を配置し、挿入口６３に第２の連結部６２の連結バー６２ｂ及び回転軸６２ａを挿入する。そして、かかる挿入を行いながら、第１の接続口３３の内部への第２の接続口５３の受容も行う。この状態から、ハンドル６２ｃを付勢部材６２ｄの弾性力に反して押し下げながら、ハンドル６２ｃを回転操作し、回転軸６２ａ及び連結バー６２ｂを回転する。すると、図５に示すように、連結バー６２ｂの上端と斜面６４ａとが擦れるように接触し、この接触によって、アーム５２に本体３１を押し当てる力が作用する。これにより、アーム５２と本体３１とが離れることが規制され、第１の保持機構３と移動機構５との連結状態が維持される。この状態では、付勢部材６２ｄの弾性力も作用しており、この弾性力によってもアーム５２に本体３１を押し当てるようになる。第１の保持機構３と移動機構５との連結と同時に、吸盤状の各第２の接続口５３が第１の接続口３３の底部に密着することとなる。これにより、第１の接続口３３と第２の接続口５３とを接続して吸引保持部３２を吸引源５７に連通し、吸引保持部３２で第１の板状ワークＷ１を吸引保持可能な状態となる。

一方、移動機構５と第１の保持機構３との連結を解除する作業では、図５に示す状態から、ハンドル６２ｃを回転操作して連結バー６２ｂを回転する。そして、アーム５２に対して第１の保持機構３を下降して挿入口６３から連結バー６２ｂ及び回転軸６２ａを抜き出し、この抜き出しによって、第１の接続口３３から第２の接続口５３が離脱される。これにより、移動機構５と第１の保持機構３との連結が解除され、これと同時に、第１の接続口３３と第２の接続口５３との接続も解除される。

図６は、第２の保持機構を移動機構に連結する直前の断面模式図であり、図７は、移動機構に第２の保持機構が連結された状態の断面模式図である。図４乃至図７に示すように、第１及び第２の保持機構３，４には同じ構成の第１の連結部６１が形成され、第１の保持機構３における第１の接続口３３と、第２の保持機構４における第１の接続口４４とは同一構成となっている。従って、移動機構５に第２の保持機構４を連結する作業及び連結を解除する作業は、上記の第１の保持機構３を連結及び連結解除する作業と同様に行うことができる。従って、第２の保持機構４の連結及び連結解除作業については、説明が重複した内容となるので、記載を省略する。

次に、搬送装置１の搬送動作について説明する。ここで、第１の保持機構３は、図５に示す第１の板状ワークＷ１を保持するために利用されるものであり、第２の保持機構４は、図７に示す第２の板状ワークＷ２を保持するために利用される。図５に示すように、第１の板状ワークＷ１は、研削用に半導体ウェーハＷｆの下面にワックスを介してサブストレートＳを貼付したものである。従って、第１の保持機構３の吸引保持部３２の平面形状は、半導体ウェーハＷｆより若干小さい円形に形成される。一方、図７に示すように、第２の板状ワークＷ２は、粘着テープＴｐを介して半導体ウェーハＷｆをリングフレームＲの内側に支持したものである。従って、第２の保持機構４の４つの吸引保持部４２は、リングフレームＲの上面上に同時に配置可能な位置に設けられる。

第１の板状ワークＷ１を搬送する場合、図５に示すように、移動機構５に第１の保持機構３を連結する。そして、不図示の吸引源に接続されるテーブルＴに吸引保持された第１の板状ワークＷ１の直上位置に第１の保持機構３を位置付けする。その後、第１の保持機構３を下降し、吸引保持部３２が第１の板状ワークＷ１における半導体ウェーハＷｆの上面に接触した状態とする。この状態で、吸引源５７による吸引力が、連通した管体５６、第２の吸引管５５、第２の接続口５３、第１の接続口３３、第１の吸引管３４及び吸引保持部３２を通じて吸引保持部３２に接触する第１の板状ワークＷ１に作用する。これにより、第１の保持機構３に第１の板状ワークＷ１が吸引保持され、この状態でアーム５２を移動することで、不図示の他のテーブル等に第１の板状ワークＷ１を搬送することができる。

第２の板状ワークＷ２を搬送も、第１の板状ワークＷ１の搬送と同様に行われる。念のために申し述べると、図７に示すように、移動機構５に第２の保持機構４を連結し、テーブルＴに吸引保持された第２の板状ワークＷ２の直上位置に第２の保持機構４を位置付けする。その後、第２の保持機構４を下降し、各吸引保持部４２が第２の板状ワークＷ２におけるリングフレームＲの上面に接触した状態とする。この状態で、吸引源５７による吸引力が、連通した管体５６、第２の吸引管５５、第２の接続口５３、第１の接続口４３、第１の吸引管４４及び各吸引保持部４２を通じて各吸引保持部４２に接触する第２の板状ワークＷ２に作用する。これにより、第２の保持機構４に第２の板状ワークＷ２が吸引保持され、この状態でアーム５２を移動することで、不図示の他のテーブル等に第２の板状ワークＷ２を搬送することができる。

以上のように、本実施の形態に係る搬送装置１によれば、第１及び第２の保持機構３，４の何れであっても、移動機構５に着脱すると同時に、第１の接続口３３，４３と第２の接続口５３との接続及び接続解除を行うことができる。従って、搬送する板状ワークＷ１，Ｗ２が変更になり、移動機構５に連結する保持機構３，４を交換する作業を行う場合でも、かかる作業を迅速かつ簡単に行うことができる。これにより、板状ワークＷ１，Ｗ２の直径の変化に伴う作業の負担軽減を図ることができ、従来のように吸引源に対する接続ミスが発生することを回避することができる。

また、連結バー回転孔６４に斜面６４ａを形成したので、回転する連結バー６２ｂと斜面６４ａとの接触によって、アーム５２と本体３１，４１とを圧接させることができ、それらの連結状態を良好に維持することができる。

（第２の実施の形態）
次いで、第１の実施の形態とは異なる第２の実施の形態について説明する。なお、第２の実施の形態において、第１の実施の形態と共通する構成要素については、同一の符号を付し、その説明を省略する。

図８は、第２の実施の形態に係る第１の保持機構と移動機構との分解断面模式図である。図９は、第１の保持機構が移動機構に連結された状態の断面模式図であり、図１０は、第１の保持機構が板状ワークを保持する状態の断面模式図である。図８乃至図１０に示すように、第２の実施の形態に係る搬送装置１０１は、第１の実施の形態に係る搬送装置１の移動機構５の構成を変えたものである。ここで、第２の実施の形態の搬送装置１０１は、第１の実施の形態の搬送装置１と同一構成の第１及び第２の保持機構３，４を備えており、図８乃至図１０では、第２の保持機構４の図示を省略する。

第２の実施の形態に係る移動機構１０５は、昇降手段５１によって昇降するアーム１５２と、アーム１５２の先端（左端）側に設けられた傾き可変機構１５６とを備えている。傾き可変機構１５６は、アーム１５２の先端側に形成された段付き穴１５２ａに挿入されるボルト等からなる雄ねじ部材１５６ａと、雄ねじ部材１５６ａによってねじ結合されるプレート状の調整部材１５６ｂとを備えている。調整部材１５６ｂには、第１の実施の形態と同様の第２の連結部６２、第２の接続口５３、アダプタ５４、第２の吸引管５５が設けられている。従って、調整部材１５６ｂは、第１及び第２の連結部６１，６２を介して第１の保持機構３と連結され、この連結状態で第１及び第２の接続口３３，５３が接続される。なお、アーム１５２における第２の連結部６２の上方領域には、開口１５２ｂが形成されている。

雄ねじ部材１５６ａは、調整部材１５６ｂの外周側の複数箇所に配設されている。雄ねじ部材１５６ａは、軸回りに回転操作されることで調整部材１５６ｂに形成されたねじ穴１５６ｄから進退可能とされ、この進退よって、雄ねじ部材１５６ａ付近でのアーム１５２と調整部材１５６ｂとの離間距離を調整可能に設けられる。

雄ねじ部材１５６ａは、コイルばねからなる付勢部材１５６ｃを貫通しており、付勢部材１５６ｃは、アーム１５２と調整部材１５６ｂとの間に介在している。付勢部材１５６ｃは、常時はアーム１５２と調整部材１５６ｂとが離れる方向の弾性力を発揮する。付勢部材１５６ｃは、第１の板状ワークＷ１に吸引保持部３２を接触させるときに、上下長さが縮むように弾性変形し、第１の板状ワークＷ１に加わる衝撃を緩和することができる。

ここで、例えば、図１０に示すように、テーブルＴの載置面（上面）が水平方向に対して傾いていると、テーブルＴに載置される第１の板状ワークＷ１も同様に傾いた状態となる。本実施の形態では、傾き可変機構１５６によって、傾いた第１の板状ワークＷ１の上面に対し、吸引保持部３２の下面を平行にする調整を行うことができる。この調整は、複数の雄ねじ部材１５６ａの少なくとも１つを回転操作することによって行われる。これにより、各雄ねじ部材１５６ａのねじ穴１５６ｄに対する進退量が相違し、各雄ねじ部材１５６ａ付近におけるアーム１５２と調整部材１５６ｂとの離間距離も相違する。この結果、調整部材１５６ｂ及びこれに連結される第１の保持機構３の傾きが可変することとなり、各雄ねじ部材１５６ａの進退量を適宜調整することで、吸引保持部３２の下面を第１の板状ワークＷ１と平行にすることができる。

従って、第２の実施の形態によれば、テーブルＴが傾いている場合でも、この傾きに応じて吸引保持部３２を傾け、吸引保持部３２と第１の板状ワークＷ１とが面接触するよう調整することができる。これにより、第１の板状ワークＷ１に吸引保持部３２を接触させるときに、第１の板状ワークＷ１に局所的に集中した負荷が生じることを防止することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

例えば、上記の各実施の形態では、搬送装置１が２つの保持機構（第１及び第２の保持機構３，４）を有する場合説明したが、連結機構６によって移動機構５に連結し得る保持機構を増設して３つ以上にしてもよい。

また、板状ワークは、研削対象となるウェーハやこれを保持する部材だけでなく、保持機構によって吸引保持し得る板状の各種加工材料や搬送対象物としてもよい。

以上説明したように、本発明は、直径の異なる２つの板状ワークを搬送する装置に適用され、搬送する板状ワークの直径が変わっても、板状ワークの直径の変化に伴う作業負担を軽減することができるという効果を有る。

１，１０１ 搬送装置
３ 第１の保持機構
４ 第２の保持機構
５，１０５ 移動機構
６ 連結機構
３２，４２ 吸引保持部
３３，４３ 第１の接続口
３４，４４ 第１の吸引管
５３ 第２の接続口
５５ 第２の吸引管
５７ 吸引源
６１ 第１の連結部
６２ 第２の連結部
６３ 挿入口
６４ 連結バー回転孔
６４ａ 斜面
１５６ 傾き可変機構
Ｗ１ 板状ワーク（第１の板状ワーク）
Ｗ２ 板状ワーク（第２の板状ワーク）

Claims (2)

1. 板状ワークを吸引保持する２つ以上の保持機構と、該２つ以上の保持機構を選択的に連結機構で連結させて該保持機構を移動させる移動機構とを備え、
   該２つ以上の保持機構は、該連結機構による該移動機構との連結により吸引源に接続され、
   該保持機構は、板状ワークの一方の面に接触して吸引保持する吸引保持部と、該吸引保持部に一方の端を接続する第１の吸引管と、該第１の吸引管の他方の端に接続される第１の接続口と、を備え、
   該移動機構は、該第１の接続口に対応する第２の接続口と、該第２の接続口に一方の端を接続し、他方の端を該吸引源に接続する第２の吸引管と、を備え、
   該連結機構は、該保持機構に設けられた第１の連結部と、該移動機構に設けられた第２の連結部と、を備え、該保持機構と該移動機構とを該第１の連結部と該第２の連結部とにより連結させることで、該第１の接続口と該第２の接続口とが接続されて該吸引保持部を該吸引源に連通させ、
   該第２の連結部は、該保持機構が保持する該板状ワークに対して垂直に配設される回転軸と、該回転軸に直交して接続される連結バーと、を備え、
   該第１の連結部は、該第２の連結部を挿入する挿入口と、該挿入口から該第２の連結部を挿入したときに、該回転軸の回転によって該連結バーと接触することで該保持機構と該移動機構との連結状態を維持する斜面を含む連結バー回転孔と、を備えた搬送装置。
2. 該移動機構は、該保持機構の傾きを可変させる傾き可変機構を備えた請求項１記載の搬送装置。

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