以下、添付図面に従って本発明に係る被搬送物の位置決め装置及び位置決め方法の好ましい実施形態について詳説する。
図1は、実施形態の被搬送物の位置決め装置が適用されたダイシング装置の加工部10を示した斜視図である。なお、図1には、被搬送物に相当するブレード自動交換装置12と、ブレード自動交換装置12の搬送装置14も示されている。また、図2は、加工部10に備えられたテーブル16に二点鎖線で示すブレード自動交換装置12が、実施形態の位置決め装置18によって位置決めされた斜視図であり、図3は、その位置決め直前の状態を示した斜視図である。
本明細書では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の三次元直交座標系を用いて説明する。図1から図3に示すX軸方向は水平方向であって、テーブル16の切削送り方向を指している。また、Y軸方向は、水平方向のうちX軸方向に直交する方向であって、後述するブレード20(図1参照)のインデックス送り方向を指している。更に、Z軸方向は、X軸方向及びY軸方向に直交する鉛直方向であって、ブレード20の切り込み送り方向を指している。
また、本明細書では、ダイシング装置の加工部10のテーブル16にブレード自動交換装置12を位置決めする位置決め装置18について説明するとともに、ブレード自動交換装置12の位置決め装置として実施形態の位置決め装置18を適用した場合における利点について説明する。
図1に示すように、加工部10は、ウェーハ(不図示)を固定するテーブル16と、テーブル16に固定されたウェーハを切削加工するブレード20、20と、を有している。
テーブル16は、一例として円盤状に構成されており、その上面には水平方向に平坦な吸着面22を備え、この吸着面22にウェーハが真空吸着されて固定される。
また、テーブル16は、その下部に、テーブル16をX軸方向に沿って往復移動させるX移動機構部24を備えている。X移動機構部24は、X軸方向に沿って配設された一対のガイドレール26、26と、一対のガイドレール26、26の間に配置されたリニアモータ28と、を備えている。このX移動機構部24によれば、リニアモータ28を駆動することにより、テーブル16を一対のガイドレール26、26に沿ってX方向に往復移動させることができる。
ブレード20は、一例として、ダイヤモンド砥粒又はCBN(cubic boron nitride)砥粒をニッケルで電着した電着ブレードを例示する。また、電着ブレードの他、金属粉末を混入した樹脂で結合したメタルレジンボンドのブレードも使用することができる。このように構成されたブレード20は、Y軸方向に沿って対向配置された高周波モータ内蔵型のスピンドル30、30に連結されており、このスピンドル30、30によって、例えば、6000rpm~80000rpmで高速回転される。また、スピンドル30、30は、Z移動機構部32に取り付けられており、Z移動機構部32はY移動機構部34に取り付けられている。このような構成によりブレード20は、Z移動機構部32によってZ軸方向における切り込み量の調整と、Y移動機構部34によってY軸方向におけるインデックス位置の調整と、がなされる。なお、Z移動機構部32及びY移動機構部34においても、X移動機構部24と同様の構造(ガイドレールとリニアモータとを有する移動機構)を適用することができる。
図1に示すように、ブレード自動交換装置12の搬送装置14は、Z搬送機構部36とY搬送機構部38とを有している。ブレード自動交換装置12は、Z搬送機構部36に着脱自在に取り付けられており、Z搬送機構部36はY搬送機構部38に吊り下げられた状態で取り付けられている。このような構成によりブレード自動交換装置12は、Z搬送機構部36によってZ軸方向に搬送され、Y搬送機構部38によってY軸方向に搬送される。これにより、ブレード自動交換装置12は、ブレード20の交換を行うための所定の位置に搬送される。なお、Z搬送機構部36及びY搬送機構部38においても、ガイドレールとリニアモータとを有する移動機構を適用することができる。
ブレード自動交換装置12については、例えば、特開2016-168652号公報に開示された装置を用いることができる。このようにブレード自動交換装置12は周知なものなので、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態の位置決め装置18について説明する。
図2及び図3に示すように、位置決め装置18は、ブレード自動交換装置12を構成する基台40の外周部において所定の3か所に離間して配置されている。これらの位置決め装置18、18、18が、テーブル16側に設けられた3本の位置決めピン42、42、42に嵌合されることにより、ブレード自動交換装置12がテーブル16に位置決めされる。なお、3本の位置決めピン42、42、42は、テーブル16の周囲に配設されたフレーム状の固定部材43にZ軸方向に沿って突設されている。
図4は、位置決め装置18を構成するテーパピン46とバキュームパッド48の縦断面図であり、図5は、位置決め装置18を構成するエア吸引供給装置44のブロック図である。図6は、テーパピン46を拡大して示した斜視図である。
まず、テーパピン46について説明すると、このテーパピン46は図6に示すように、軸線A1を有し、全体として略筒状に構成されている。また、テーパピン46の図4及び図6における上端側には、内部にエア管路50を有する円筒状の吸引部52が備えられ、下端側には被嵌合部54が備えられている。なお、テーパピン46は、本発明の構成要素である係合ピンの一例である。
図6に示すように、吸引部52は、上部に形成された連結部56と、下部に形成された被装着部58とを有する。連結部56は、図4に示すように、コネクタ管60に固定される。このコネクタ管60は、ブレード自動交換装置12の基台40に形成された連結孔62に対し、軸線A1がZ軸方向に沿うように固定される。これにより、テーパピン46がブレード自動交換装置12にコネクタ管60を介してZ軸方向に固定される。
また、コネクタ管60は、一端に第1ポート64と他端に第2ポート66とを有するL字状の通気路68を有しており、この第1ポート64に連結部56が嵌合されて固定される。これにより、コネクタ管60の通気路68とテーパピン46のエア管路50とが連通される。なお、第2ポート66には、図5に示したエア吸引供給装置44の3ポートバルブ70が接続される。エア吸引供給装置44については後述するが、第2ポート66に3ポートバルブ70が接続されることにより、エア吸引供給装置44とエア管路50とが通気路68を介して連通される。
図6に戻り、被装着部58は、連結部56の外径よりも大き目に形成されており、その外周部にバキュームパッド48(図4参照)が装着される。バキュームパッド48についても後述する。
テーパピン46の被嵌合部54は、その下部に係合溝72が形成されている。この係合溝72は、位置決めピン42側(図4参照)に開放されており、溝幅が位置決めピン42側に向けて拡がった溝である。具体的に説明すると、係合溝72は、対向する2つの平坦な斜面72A、72Aを含むV字状溝であり、また、斜面72A、72を接続する平坦な上面72Bを有している。そして、係合溝72の内面である上面72Bにエア管路50が開口されている。
ここでテーパピン46は、ブレード自動交換装置12の位置決め時において、Z搬送機構部36(図1参照)によって位置決めピン42(図4参照)に向けて降下されるが、このとき、係合溝72が位置決めピン42に嵌合されることにより、ブレード自動交換装置12がテーブル16に位置決めされる。その詳細な嵌合構造として、実施形態では、図4に示すように、位置決めピン42の上端面42Aに備えられた円錐形状の突起部74に係合溝72を嵌合させる嵌合構造が採用されている。
このような嵌合構造を採用した場合、以下の利点がある。すなわち、テーブル16に対するブレード自動交換装置12の位置決め時において、テーパピン46のZ方向の軸線A1(図3参照)と突起部74のZ方向の軸線A2(図3参照)とが相対的にXY方向に微小量ずれている場合であっても、係合溝72の斜面72A、72Aが突起部74に摺接しながら下降する動作によって、軸線A1が軸線A2に合致するようにブレード自動交換装置12側がXY方向に自動的に微小移動する。つまり、ブレード自動交換装置12をテーブル16に向けて降下させる動作だけで、軸線A1を軸線A2に合致(自動調心とも言う。)させることができる。よって、V字状溝である係合溝72を円錐形状の突起部74に嵌合させる嵌合構造によれば、ブレード自動交換装置12をテーブル16に容易に位置決めすることができる、という利点がある。
次に、図4を参照してバキュームパッド48について説明する。バキュームパッド48は、一例として弾性を備えたゴム製であり、全体として筒状に構成されている。また、バキュームパッド48は、上端側に環状の装着部76が形成され、この装着部76がテーパピン46の被装着部58に外装される。これにより、バキュームパッド48がテーパピン46に装着される。また、バキュームパッド48は、下端側にリップ部78が形成されている。
リップ部78は、下端78Aに向かうに従って拡径されるとともに厚さが薄くなる先細状に形成されている。また、リップ部78の下端78Aは、Z軸方向において被嵌合部54の下端54Aよりも下方に位置されている。このような構成により、被嵌合部54がリップ部78によって囲繞されている。このリップ部78は、被嵌合部54の係合溝72が突起部74に嵌合された際に、位置決めピン42の上端面42Aに弾性をもって当接され、また、エア吸引供給装置44(図5参照)によってバキュームパッド48の内側に負圧が付与された場合に、上端面42Aに密着される。これにより、係合溝72と突起部74とによるピン嵌合と、バキュームパッド48による吸引固定とが、合致した軸線A1、A2上において行われる。なお、バキュームパッド48は、本発明の構成要素である筒状パッドの一例である。
次に、図5に示したエア吸引供給装置44について説明する。このエア吸引供給装置44は、圧縮エアを生成するポンプ80と、流路切替用のバルブ82と、エジェクタ84と、3ポートバルブ70と、を有している。また、ポンプ80とバルブ82とを連結する管路86には、エア供給管路88の一端88Aが接続されており、エア供給管路88の他端88Bは、3ポートバルブ70の第1ポート(不図示)に接続されている。また、バルブ82とエジェクタ84とを連結する管路90には、エア吸引管路92の一端92Aが接続されており、エア吸引管路92の他端92Bは、3ポートバルブ70の第2ポート(不図示)に接続されている。更に、3ポートバルブ70の第3ポート(不図示)が、管路94を介してコネクタ管60の第2ポート66(図4参照)に接続されている。なお、管路94には、圧力センサ96が接続されており、この圧力センサ96によって管路94の内圧が検出可能となっている。
このように構成されたエア吸引供給装置44によれば、バルブ82によって3ポートバルブ70側を開放(エジェクタ84側を閉鎖)し、3ポートバルブ70の第1ポートを開放(3ポートバルブ70の第2ポートを閉鎖)すると、ポンプ80からの圧縮エアが管路86、エア供給管路88、3ポートバルブ70、管路94、コネクタ管60を介してテーパピン46のエア管路50に供給されて、エア管路50から外部に噴射される。これにより、バキュームパッド48の内側に正圧が付与される。
一方で、バルブ82によってエジェクタ84側を開放(3ポートバルブ70側を閉鎖)し、3ポートバルブ70の第2ポートを開放(3ポートバルブ70の第1ポートを閉鎖)すると、ポンプ80からの圧縮エアが管路86、バルブ82及び管路90を介してエジェクタ84に供給される。そうすると、エジェクタ84の真空ポンプの作用によってエア吸引管路92内のエアが吸引されることにより、外気がテーパピン46のエア管路50、コネクタ管60、管路94、3ポートバルブ70及びエア吸引管路92を介してエジェクタ84に吸引され、そして外部に排気される。これにより、バキュームパッド48の内側に負圧が付与される。
このように、実施形態のエア吸引供給装置44によれば、バルブ82と3ポートバルブ70とを切り替え操作することにより、ポンプ80からの圧縮エアをエア管路50の開口から噴射(エアブロー)する動作と、外気をエア管路50の開口から吸引(エアバキューム)する動作とを選択的に切り替えることができる。これにより、エア管路50は、バキュームパッド48の内側に負圧と正圧とを選択的に付与する管路となる。なお、実施形態では、1台のエア吸引供給装置44によってエア吸引とエアブローとを切り替えるように構成したが、これに代えて、エア吸引装置とエア供給装置とを別個に設け、エア管路50にエア吸引装置とエア供給装置とを選択的に切り替えるように構成してもよい。
次に、前記の如く構成された位置決め装置18の作用の一例について、図7に示す位置決め方法のフローチャートと図8に示す位置決め装置18の動作遷移図を参照して説明する。なお、図8では、位置決め装置18の動作を分かり易く説明するために位置決め装置18の各部の詳細な構成は省略している。
ダイシング装置の加工部10では、切削水や冷却水がブレード20やウェーハに供給されながらブレード20によるウェーハの切削加工が実施されている。このため、加工部10は、加工時に発生した塵(例えば、端材やスラッジ)が散在している環境下にあり、このような塵は位置決めピン42にも付着している。このような環境において、ブレード自動交換装置12によるブレード20の交換が開始されると(図7のS10)、テーブル16が、X移動機構部24によってブレード交換位置に移動されるとともに、これに伴ってブレード自動交換装置12が、Z搬送機構部36及びY搬送機構部38によってZ軸方向及びY軸方向に搬送されて上記のブレード交換位置の上方位置に搬送される。これにより、ブレード自動交換装置12がブレード交換位置の上方位置に到着する(図7のS20)。このとき、図8の8-1の如く、テーパピン46は突起部74の直上(例えば、軸線A1が軸線A2に合致した位置)に位置する。
次に、図8の8-2に示すように、テーパピン46のエア管路50から位置決めピン42側に向けてエアブローを開始する(図7のS30:エアブロー工程)。図8の8-2では、エア管路50から噴射されるエア噴射方向を矢印Bで示している。これにより、突起部74及び位置決めピン42の上端面42A(図4参照)に付着した塵(例えば、端材やスラッジ)を吹き飛ばすことができ、突起部74及び位置決めピン42から塵を除去することができる。なお、図5に示したエア吸引供給装置44によるエアブローへの切り替え動作は、前述したのでその説明は省略する。
次に、エアブローを停止させた後、図8の8-3に示すように、Z搬送機構部36(図1参照)を駆動してテーパピン46を突起部74に向けて降下させ、テーパピン46が着座前の規定位置に到達したところでテーパピン46の降下を停止する(図7のS40)。なお、エアブローを行いつつテーパピン46を降下させてもよい。
次に、図8の8-3に示すように、テーパピン46のエア管路50からのエアバキュームを開始する(図7のS50:バキューム工程)。図8の8-3では、エア管路50に吸引されるエア吸引方向を矢印Cで示している。なお、図5に示したエア吸引供給装置44によるエアバキュームへの切り替え動作は、前述したのでその説明は省略する。
次に、エアバキュームを行いつつ、Z搬送機構部36(図1参照)を駆動してテーパピン46を突起部74に向けて降下させ、図8の8-4に示すように、テーパピン46が着座位置に到達したところでテーパピン46の降下を停止する(図7のS60:位置決め工程)。これにより、係合溝72と突起部74とによるピン嵌合によってブレード自動交換装置12がテーブル16に位置決めされる。また、このとき、バキュームパッド48(図4参照)のリップ部78は、エア管路50から外気がバキュームされることにより位置決めピン42の上端面42Aに密着される。これにより、バキュームパッド48によるバキューム固定が行われる。そして、図5に示した圧力センサ96にて検出される管路94の内圧が所定の負圧を示していることを確認した後(図7のS70)、ブレード自動交換装置12の着座固定作業を終了する(図7のS80)。
以上の如く、実施形態の位置決め装置18によれば、テーブル16の位置決めピン42側に開放された係合溝72が形成されたテーパピン46と、テーパピン46を囲繞するバキュームパッド48と、係合溝72の内面に開口し、バキュームパッド48の内側に負圧を付与するエア管路50と、を備えているので、被嵌合部54と位置決めピン42とのピン嵌合後にテーブル16又はブレード自動交換装置12に外力が作用した場合であっても、バキュームパッド48による吸着力によりブレード自動交換装置12とテーブル16とが相対的に位置ずれするという問題を解消することができる。よって、ブレード自動交換装置12をテーブル16に確実に位置決めすることができる。
そして、上記の位置決め装置18を、ブレード自動交換装置12の位置決め装置に適用することにより、以下の有利な効果を得ることができる。
すなわち、実施形態の位置決め装置18は、エア供給手段としても機能するエア吸引供給装置44を有し、図7のS50で示したバキューム工程とS60で示した位置決め工程の前工程において、S30で示したエアブロー工程を有している。これにより、加工時に発生した塵が散在している環境下にあるダイシング装置の加工部10において、ブレード自動交換装置12の位置決め前に、位置決めピン42の上端面42A及び突起部74に付着した塵を位置決めピン42から予め除去することができる。したがって、塵の影響でテーパピン46が突起部74に嵌合しなくなったり、異種金属の塵の付着により位置決めピン42が腐食したりして位置決め不能になるという問題を解消することができる。また、バキュームパッド48が被吸着面である上端面42Aに吸着不能になるという問題も解消することができる。
図9は、テーパピン100の変形例を示した断面図である。なお、テーパピン100を説明するに当たり、図4に示したテーパピン46と同一若しくは類似する構成については同一の符号を付してその説明は省略する。
図4のテーパピン46に対する図9のテーパピン100の相違点は、被嵌合部54において、テーパピン46が逆V字状の係合溝72(図6参照)を有しているのに対し、テーパピン100は、略円錐形状の凹状溝102を有していることにある。このように逆V字状の係合溝72に代えて略円錐形状の凹状溝102を適用しても、凹状溝102を突起部74に嵌合させることにより、ブレード自動交換装置12をテーブル16に位置決めすることができる。なお、凹状溝102は、V字状溝である係合溝72と同様に、溝幅が位置決めピン42側に向けて拡がった溝の一例である。
また、図9に示すように、テーパピン100には、複数の貫通孔104が形成されている。この貫通孔104は、被嵌合部54の上部において一端が凹状溝102に連通され、他端が被嵌合部54とバキュームパッド48との間の空間106に連通されている。このような貫通孔104をテーパピン100に備えることにより、凹状溝102が突起部74に嵌合された状態であっても、エア管路50と空間106との連通状態を貫通孔104によって維持することができるので、上端面42Aに対するバキュームパッド48の吸着力を向上させることができる。
なお、上記の説明では、実施形態の位置決め装置18を、ブレード自動交換装置12の位置決め装置に適用した例について説明したが、被加工物の位置決め装置に実施形態の位置決め装置18を適用することもできる。
この場合、被加工部は位置決め装置18によって位置決めされた状態で加工されるが、このとき、位置決めピン42の上端面42A及び突起部74は、バキュームパッド48によって外気から遮断されているので、加工時に発生した塵が上端面42A及び突起部74に付着することを防止することができる。このように被加工部の位置決め装置に実施形態の位置決め装置18を適用する場合、図7のS30で示したエアブロー工程は必ずしも必要とするものではないので、エア吸引供給装置44としてはエア吸引手段の機能のみを備えればよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。