JP6679157B2 - 加工装置の搬送機構 - Google Patents

Description

本発明は、板状の被加工物を加工する加工装置の搬送機構に関する。

半導体ウェーハやパッケージ基板等に代表される板状の被加工物を複数のチップへと分割する際には、例えば、切削装置やレーザー加工装置等の加工装置が使用される。近年では、クリーンルームの建設、維持等に要するコストを削減するために、このような加工装置の省スペース化が進められている（例えば、特許文献１，２等参照）。

加工装置の省スペース化は、例えば、加工装置から被加工物の搬送機構を省略することで実現できる。被加工物の搬送機構が省略された場合には、チャックテーブルへの被加工物の搬入や、チャックテーブルからの被加工物の搬出は、オペレータの手作業で遂行されることになる。

特開２０１０−２７２８４２号公報 特開２０１３−２５４８３４号公報

しかしながら、上述のようにオペレータの手作業で被加工物を搬送する場合には、搬送機構による自動搬送の場合よりも多くのオペレータが必要になり、却って加工コストが増大してしまうこともあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、省スペース化に適した加工装置の搬送機構を提供することである。

本発明によれば、被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工手段と、被加工物を加工する加工領域と被加工物を搬出入する搬出入領域との間で該チャックテーブルを加工送り方向へ移動する加工送り手段と、該加工手段を該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向へ移動する割り出し送り手段と、を備える加工装置に設置され、被加工物を該チャックテーブルに搬出入する加工装置の搬送機構であって、該搬出入領域に隣接する該加工送り手段の一方側の領域で加工前の被加工物を支持できるように構成されたロードテーブルと、該搬出入領域に隣接する該加工送り手段の他方側の領域で加工後の被加工物を支持できるように構成されたアンロードテーブルと、該チャックテーブルと該ロードテーブル又は該アンロードテーブルとの間で被加工物を搬送する搬送手段と、を備え、該搬送手段は、該加工送り手段の一方側で該搬出入領域に隣接するロード領域と、該搬出入領域に位置付けられた該チャックテーブルの直上の直上領域と、の間で該ロードテーブルを移動させるロードテーブル移動手段と、該加工送り手段の他方側で該搬出入領域に隣接するアンロード領域と、該直上領域と、の間で該アンロードテーブルを移動させるアンロードテーブル移動手段と、直動機構によって鉛直方向に移動し、該搬出入領域に位置付けられた該チャックテーブルと、該直上領域に位置付けられた該ロードテーブル又は該アンロードテーブルとの間で被加工物を搬送する載せ替え手段と、を備え、該ロードテーブルと該アンロードテーブルとは、それぞれ、該ロードテーブル移動手段と該アンロードテーブル移動手段とによって個別に移動することを特徴とする加工装置の搬送機構が提供される。

本発明において、被加工物を該チャックテーブルに搬入する際には、該アンロードテーブルが該アンロード領域に位置付けられ、被加工物を該チャックテーブルから搬出する際には、該ロードテーブルが該ロード領域に位置付けられることが好ましい。また、該ロードテーブル移動手段は、ガイドレールを備え、該ロードテーブルを該ガイドレールに沿って移動させることが好ましい。また、該アンロードテーブル移動手段は、ガイドレールを備え、該アンロードテーブルを該ガイドレールに沿って移動させることが好ましい。

また、本発明において、該アンロードテーブルの移動経路上に設置され、該アンロードテーブルが支持する被加工物の露出面にエアーを噴射し、加工時に付着した加工液を被加工物から除去する乾燥手段を更に備えることが好ましい。

本発明に係る加工装置の搬送機構は、搬出入領域に隣接する加工送り手段の一方側の領域で加工前の被加工物を支持するロードテーブルと、搬出入領域に隣接する加工送り手段の他方側の領域で加工後の被加工物を支持するアンロードテーブルと、チャックテーブルとロードテーブル又はアンロードテーブルとの間で被加工物を搬送する搬送手段と、を備え、搬出入領域の両脇に存在する余剰領域が有効に活用されている。

そのため、省スペースを維持したまま被加工物を自動搬送して、搬送に要するコストを削減できる。すなわち、本発明によれば、省スペース化に適した加工装置の搬送機構を提供できる。

切削装置の構成例等を模式的に示す斜視図である。 図２（Ａ）は、載せ替え機構に被加工物が保持される様子を模式的に示す平面図であり、図２（Ｂ）は、テープの外周部分に環状のフレームが固定されている場合に、載せ替え機構に被加工物が保持される様子を模式的に示す平面図である。 図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、及び図３（Ｄ）は、被加工物をチャックテーブルに搬入する際の一連のステップを模式的に示す側面図（正面図）である。 図４（Ａ）、図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）は、被加工物をチャックテーブルから搬出する際の一連のステップを模式的に示す側面図（正面図）である。 変形例に係る搬送機構の構成例を模式的に示す平面図である。

添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る搬送機構を備える切削装置の構成例等を模式的に示す図である。なお、本実施形態では、板状の被加工物を切削する切削装置について説明するが、本発明に係る加工装置は、被加工物をレーザー光線で加工するレーザー加工装置等でも良い。

図１に示すように、切削装置（加工装置）２は、各構造を支持する基台４を備えている。基台４の中央には、Ｘ軸方向（前後方向、加工送り方向）に長い矩形の開口４ａが形成されている。この開口４ａ内には、Ｘ軸移動テーブル６、Ｘ軸移動テーブル６をＸ軸方向に移動させるＸ軸移動機構（加工送り手段）（不図示）及びＸ軸移動機構を覆う防塵防滴カバー８が設けられている。

Ｘ軸移動テーブル６の上方には、被加工物１１を保持するチャックテーブル１０が設けられている。図１に示すように、被加工物１１は、例えば、矩形状の半導体ウェーハ、パッケージ基板、セラミックス基板、ガラス基板等であり、その下面側には、テープ（フィルム）１３が貼り付けられている。ただし、被加工物の形状、材質等に制限はない。また、テープ１３の外周部分に環状のフレームを固定することもできる。

チャックテーブル１０は、上述のＸ軸移動機構によってＸ軸移動テーブル６と共にＸ軸方向に移動する。詳細には、被加工物１１を加工する中央の加工領域と、被加工物１１を搬出入する前方の搬出入領域と、の間でチャックテーブル１０はＸ軸方向に移動する。なお、被加工物１１の加工時にも、チャックテーブル１０は加工領域においてＸ軸方向に加工送りされる。

また、チャックテーブル１０は、モータ等の回転駆動源（不図示）に連結されており、Ｚ軸方向（鉛直方向）に概ね平行な回転軸の周りに回転する。チャックテーブル１０の上面は、被加工物１１を吸引、保持する保持面１０ａになっている。この保持面１０ａは、チャックテーブル１０の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

基台４の上面には、２組の切削ユニット（加工手段）１２を支持する門型の支持構造１４が、開口４ａを跨ぐように配置されている。支持構造１４の前面上部には、各切削ユニット１２をＹ軸方向（左右方向、割り出し送り方向）及びＺ軸方向に移動させる２組の切削ユニット移動機構（割り出し送り手段）１６が設けられている。

各切削ユニット移動機構１６は、支持構造１４の前面に配置されＹ軸方向に平行な一対のＹ軸ガイドレール１８を共通に備えている。Ｙ軸ガイドレール１８には、各切削ユニット移動機構１６を構成するＹ軸移動プレート２０がスライド可能に取り付けられている。

各Ｙ軸移動プレート２０の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｙ軸ガイドレール１８に平行なＹ軸ボールネジ２２がそれぞれ螺合されている。

各Ｙ軸ボールネジ２２の一端部には、Ｙ軸パルスモータ２４が連結されている。Ｙ軸パルスモータ２４でＹ軸ボールネジ２２を回転させれば、Ｙ軸移動プレート２０は、Ｙ軸ガイドレール１８に沿ってＹ軸方向に移動する。

各Ｙ軸移動プレート２０の表面（前面）には、Ｚ軸方向に平行な一対のＺ軸ガイドレール２６が設けられている。Ｚ軸ガイドレール２６には、Ｚ軸移動プレート２８がスライド可能に取り付けられている。

各Ｚ軸移動プレート２８の裏面側（後面側）には、ナット部（不図示）が設けられており、このナット部には、Ｚ軸ガイドレール２６に平行なＺ軸ボールネジ３０がそれぞれ螺合されている。

各Ｚ軸ボールネジ３０の一端部には、Ｚ軸パルスモータ３２が連結されている。Ｚ軸パルスモータ３２でＺ軸ボールネジ３０を回転させれば、Ｚ軸移動プレート２８は、Ｚ軸ガイドレール２６に沿ってＺ軸方向に移動する。

各Ｚ軸移動プレート２８の下部には、切削ユニット１２が設けられている。この切削ユニット１２は、回転軸となるスピンドル（不図示）の一端側に装着された円環状の切削ブレード３４を備えている。切削ブレード３４に隣接する位置には、被加工物１１の切削（加工）時に純水等の切削液（加工液）を供給するノズルが配置されている。また、切削ユニット１２に隣接して、被加工物１１等を撮像するカメラ３６が設けられている。

各切削ユニット移動機構１６でＹ軸移動プレート２０をＹ軸方向に移動させれば、切削ユニット１２及びカメラ３６は、Ｙ軸方向に割り出し送りされる。また、各切削ユニット移動機構１６でＺ軸移動プレート２８をＺ軸方向に移動させれば、切削ユニット１２及びカメラ３６は、昇降する。

基台４の前方側には、本実施形態に係る搬送機構を構成するロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４が配置されている。ロードテーブル４２は、例えば、Ｘ軸移動機構（開口４ａ）の一方側で搬出入領域に隣接する領域に配置されており、加工前の被加工物１１を支持する。

一方、アンロードテーブル４４は、例えば、Ｘ軸移動機構（開口４ａ）の他方側で搬出入領域に隣接する領域に配置されており、加工後の被加工物１１を支持する。すなわち、ロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４は、開口４ａを側方（Ｙ軸方向）から挟む位置に配置されている。

ロードテーブル４２の下方には、ロードテーブル４２を移動させるロードテーブル移動機構（ロードテーブル移動手段、搬送手段）４６が設けられている。また、アンロードテーブル４４の下方には、アンロードテーブル４４を移動させるアンロードテーブル移動機構（アンロードテーブル移動手段、搬送手段）４８が設けられている。

ロードテーブル移動機構４６及びアンロードテーブル移動機構４８は、例えば、Ｙ軸方向に平行な一対のガイドレール５０を共通に備えており、エアシリンダ等から発生する力でロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４をガイドレール５０に沿って移動させる。

このロードテーブル移動機構４６によって、ロードテーブル４２は、Ｘ軸移動機構の一方側で搬出入領域に隣接するロード領域と、搬出入領域に位置付けられたチャックテーブル１０の直上の直上領域と、の間を移動する。また、このアンロードテーブル移動機構４８によって、アンロードテーブル４４は、Ｘ軸移動機構の他方側で搬出入領域に隣接するアンロード領域と、直上領域と、の間を移動する。

ロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４の上面は、それぞれ被加工物１１を吸引、保持する保持面４２ａ，４４ａになっている。保持面４２ａ，４４ａは、それぞれロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４の内部に形成された吸引路（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

なお、本実施形態では、被加工物１１を吸引できるロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４を例示しているが、本発明に係るロードテーブル及びアンロードテーブルは、少なくとも、被加工物１１を支持できるように構成されていれば良い。すなわち、本発明に係るロードテーブル及びアンロードテーブルは、被加工物１１を吸引できなくても良い。

直上領域の更に上方には、搬出入領域に位置付けられたチャックテーブル１０と、直上領域に位置付けられたロードテーブル４２又はアンロードテーブル４４との間で被加工物１１を搬送して載せ替える載せ替え機構（載せ替え手段、搬送手段）５２が設けられている。この載せ替え機構５２は、被加工物１１を吸引、保持する複数（本実施形態では、４個）の吸引部５４を備え、直動機構（不図示）によって鉛直方向に移動する。各吸引部５４は、配管（不図示）等を通じて吸引源（不図示）に接続されている。

アンロードテーブル４４の移動経路の上方には、エアーを噴射するノズル（乾燥手段）５６が配置されている。このノズル５６は、被加工物１１を支持したアンロードテーブル４４が直上領域からアンロード領域まで移動する際に、被加工物１１の上面（露出面）にエアーを噴射する。これにより、被加工物１１に付着した切削液等を乾燥させて被加工物１１から除去できる。

図２（Ａ）は、上述した載せ替え機構５２に被加工物１１が保持される様子を模式的に示す平面図である。図２（Ａ）に示すように、テープ１３の上面に吸引部５４が接触した状態で吸引源の負圧を作用させれば、テープ１３は吸引部５４に吸引される。これにより、載せ替え機構５２で被加工物１１を保持できる。

なお、この載せ替え機構５２は、テープ１３の外周部分に環状のフレームが固定されている場合にも、被加工物１１を保持できる。図２（Ｂ）は、テープ１３の外周部分に環状のフレームが固定されている場合に、載せ替え機構５２に被加工物１１が保持される様子を模式的に示す平面図である。

この場合、テープ１３の外周部分に固定された環状のフレーム１５の上面に吸引部５４が接触した状態で吸引源の負圧を作用させれば、フレーム１５は吸引部５４に吸引される。これにより、テープ１３の外周部分に環状のフレーム１５が固定されている場合にも、載せ替え機構５２で被加工物１１を保持できる。

本実施形態に係る搬送機構で被加工物１１が搬送される様子を説明する。図３（Ａ）、図３（Ｂ）、図３（Ｃ）、及び図３（Ｄ）は、被加工物１１をチャックテーブル１０に搬入する際の一連のステップを模式的に示す側面図（正面図）である。

被加工物１１をチャックテーブル１０に搬入する際には、まず、図３（Ａ）に示すように、チャックテーブル１０を搬出入領域に位置付けると共に、ロードテーブル４２をロード領域に位置付ける。なお、本実施形態では、アンロードテーブル４４をアンロード領域に位置付けておくが、アンロードテーブル４４をロードテーブル４２と干渉しないように移動させても良い。例えば、この段階では、アンロードテーブル４４を直上領域に位置付けておき、後にロードテーブル４２を移動させるタイミングで、アンロードテーブル４４をアンロード領域に移動させても良い。

ロードテーブル４２をロード領域に位置付けた後には、被加工物１１及びテープ１３をロードテーブル４２に載せ、保持面４２ａに吸引源の負圧を作用させる。次に、図３（Ｂ）に示すように、ロードテーブル４２を直上領域まで移動させてから、載せ替え機構５２を下降させ、ロードテーブル４２上のテープ１３を吸引部５４で吸引する。

吸引部５４でテープ１３を吸引した後には、ロードテーブル４２の保持面４２ａによる吸引を解除して、載せ替え機構５２を上昇させる。そして、図３（Ｃ）に示すように、ロードテーブル４２を直上領域以外（例えば、ロード領域）に移動させてから、載せ替え機構５２を下降させ、テープ１３をチャックテーブル１０の保持面１０ａに接触させる。

その後、チャックテーブル１０の保持面１０ａに吸引源の負圧を作用させると共に、吸引部５４によるテープ１３の吸引を解除して、図３（Ｄ）に示すように、載せ替え機構５２を上昇させる。この一連のステップにより、被加工物１１をチャックテーブル１０に搬入できる。

図４（Ａ）、図４（Ｂ）、及び図４（Ｃ）は、被加工物１１をチャックテーブル１０から搬出する際の一連のステップを模式的に示す側面図（正面図）である。被加工物１１をチャックテーブル１０から搬出する際には、まず、図４（Ａ）に示すように、チャックテーブル１０を搬出入領域に位置付けると共に、アンロードテーブル４４を直上領域以外（例えば、アンロード領域）に位置付ける。

なお、ロードテーブル４２は、直上領域以外に位置付けられていれば良いが、本実施形態ではロードテーブル４２をロード領域に位置付けておく。アンロードテーブル４４を直上領域以外に位置付けた後には、載せ替え機構５２を下降させ、チャックテーブル１０上のテープ１３を吸引部５４で吸引する。

吸引部５４でテープ１３を吸引した後には、チャックテーブル１０の保持面１０ａによる吸引を解除して、載せ替え機構５２を上昇させる。そして、図４（Ｂ）に示すように、アンロードテーブル４４を直上領域に移動させてから、載せ替え機構５２を下降させ、テープ１３をアンロードテーブル４４の保持面４４ａに接触させる。

その後、アンロードテーブル４４の保持面４４ａに吸引源の負圧を作用させると共に、吸引部５４によるテープ１３の吸引を解除して、図３（Ｃ）に示すように、載せ替え機構５２を上昇させてから、アンロードテーブル４４をアンロード領域に移動させる。この一連のステップにより、被加工物１１をチャックテーブル１０から搬出できる。

以上のように、本実施形態に係る加工装置の搬送機構は、搬出入領域に隣接するＸ軸移動機構（加工送り手段）の一方側の領域で加工前の被加工物１１を支持するロードテーブル４２と、搬出入領域に隣接するＸ軸移動機構の他方側の領域で加工後の被加工物１１を支持するアンロードテーブル４４と、チャックテーブル１０とロードテーブル４２又はアンロードテーブル４４との間で被加工物を搬送するロードテーブル移動機構（ロードテーブル移動手段、搬送手段）４６、アンロードテーブル移動機構（アンロードテーブル移動手段、搬送手段）４８、及び載せ替え機構（載せ替え手段、搬送手段）５２と、を備え、搬出入領域の両脇に存在する余剰領域が有効に活用されている。

そのため、省スペースを維持したまま被加工物１１を自動搬送できる。つまり、搬送に要するオペレータの数を減らして、コストを削減できる。

また、本実施形態に係る加工装置の搬送機構では、被加工物１１をチャックテーブル１０に搬入する際に、アンロードテーブル４４をアンロード領域に位置付けておくことができるので、例えば、アンロードテーブル４４に支持されている加工後の被加工物１１を比較的自由なタイミングで取り外すことができる。

同様に、本実施形態に係る加工装置の搬送機構では、被加工物１１をチャックテーブル１０から搬出する際に、ロードテーブル４２をロード領域に位置付けておくことができるので、例えば、加工前の被加工物１１を比較的自由なタイミングでロードテーブル４２に載せることができる。

つまり、オペレータの手作業で被加工物１１をチャックテーブル１０に搬出入する場合等と比べて、被加工物１１の交換作業に時間的な余裕ができるので、搬出入の遅れによる加工処理の停滞を防止できる。また、被加工物１１の交換作業に時間的な余裕ができるので、オペレータの数を更に減らすことができる。

さらに、本実施形態に係る加工装置の搬送機構では、ロードテーブル４２やアンロードテーブル４４によって被加工物１１の全面を保持している時間が長いので、搬送中の被加工物１１は撓み難くなる。そのため、搬送中の撓みに起因する被加工物１１の破損を防止できる。

なお、本発明は、上記実施形態の記載に制限されず種々変更して実施可能である。例えば、上記実施形態では、ロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４をＹ軸方向に対して平行な方向に移動させているが、ロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４をＹ軸方向に対して傾斜した方向に移動させても良い。

図５は、変形例に係る搬送機構の構成例を模式的に示す平面図である。例えば、移動の妨げとなる障害物が存在する場合等には、図５に示すように、ロードテーブル４２及びアンロードテーブル４４をＹ軸方向に対して傾斜した方向に移動させることで、障害物を回避しながら被加工物１１を搬送できる。

また、上記実施形態では、吸引源の負圧で被加工物１１を保持する載せ替え機構（載せ替え手段、搬送手段）５２を例示しているが、例えば、被加工物１１やフレーム１５等を磁力で保持する載せ替え機構（載せ替え手段、搬送手段）を用いることもできる。ただし、この場合には、磁力を生じる材質で形成された被加工物１１やフレーム１５を用いる必要がある。

その他、上記実施形態に係る構造、方法等は、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できる。

２ 切削装置（加工装置）
４ 基台
４ａ 開口
６ Ｘ軸移動テーブル
８ 防塵防滴カバー
１０ チャックテーブル
１０ａ 保持面
１２ 切削ユニット（加工手段）
１４ 支持構造
１６ 切削ユニット移動機構（割り出し送り手段）
１８ Ｙ軸ガイドレール
２０ Ｙ軸移動プレート
２２ Ｙ軸ボールネジ
２４ Ｙ軸パルスモータ
２６ Ｚ軸ガイドレール
２８ Ｚ軸移動プレート
３０ Ｚ軸ボールネジ
３２ Ｚ軸パルスモータ
３４ 切削ブレード
３６ カメラ
４２ ロードテーブル
４２ａ 保持面
４４ アンロードテーブル
４４ａ 保持面
４６ ロードテーブル移動機構（ロードテーブル移動手段、搬送手段）
４８ アンロードテーブル移動機構（アンロードテーブル移動手段、搬送手段）
５０ ガイドレール
５２ 載せ替え機構（載せ替え手段、搬送手段）
５４ 吸引部
５６ ノズル（乾燥手段）
１１ 被加工物
１３ テープ
１５ フレーム

Claims (5)

1. 被加工物を保持するチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を加工する加工手段と、被加工物を加工する加工領域と被加工物を搬出入する搬出入領域との間で該チャックテーブルを加工送り方向へ移動する加工送り手段と、該加工手段を該加工送り方向に垂直な割り出し送り方向へ移動する割り出し送り手段と、を備える加工装置に設置され、被加工物を該チャックテーブルに搬出入する加工装置の搬送機構であって、
   該搬出入領域に隣接する該加工送り手段の一方側の領域で加工前の被加工物を支持できるように構成されたロードテーブルと、
   該搬出入領域に隣接する該加工送り手段の他方側の領域で加工後の被加工物を支持できるように構成されたアンロードテーブルと、
   該チャックテーブルと該ロードテーブル又は該アンロードテーブルとの間で被加工物を搬送する搬送手段と、を備え、
   該搬送手段は、
   該加工送り手段の一方側で該搬出入領域に隣接するロード領域と、該搬出入領域に位置付けられた該チャックテーブルの直上の直上領域と、の間で該ロードテーブルを移動させるロードテーブル移動手段と、
   該加工送り手段の他方側で該搬出入領域に隣接するアンロード領域と、該直上領域と、の間で該アンロードテーブルを移動させるアンロードテーブル移動手段と、
   直動機構によって鉛直方向に移動し、該搬出入領域に位置付けられた該チャックテーブルと、該直上領域に位置付けられた該ロードテーブル又は該アンロードテーブルとの間で被加工物を搬送する載せ替え手段と、を備え、
   該ロードテーブルと該アンロードテーブルとは、それぞれ、該ロードテーブル移動手段と該アンロードテーブル移動手段とによって個別に移動することを特徴とする加工装置の搬送機構。
2. 被加工物を該チャックテーブルに搬入する際には、該アンロードテーブルが該アンロード領域に位置付けられ、被加工物を該チャックテーブルから搬出する際には、該ロードテーブルが該ロード領域に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の加工装置の搬送機構。
3. 該ロードテーブル移動手段は、ガイドレールを備え、該ロードテーブルを該ガイドレールに沿って移動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の加工装置の搬送機構。
4. 該アンロードテーブル移動手段は、ガイドレールを備え、該アンロードテーブルを該ガイドレールに沿って移動させることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の加工装置の搬送機構。
5. 該アンロードテーブルの移動経路上に設置され、該アンロードテーブルが支持する被加工物の露出面にエアーを噴射し、加工時に付着した加工液を被加工物から除去する乾燥手段を更に備えることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の加工装置の搬送機構。

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