JP7344656B2 - 搬送装置 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体ウェーハ等の板状物の被加工物を搬送する搬送装置に関する。
半導体ウェーハ等の加工を行う際、ウェーハは、バキュームパッドによって吸着固定されて搬送されるのが一般的である。しかし、デバイスが形成された面側を露出して搬送する際、デバイスにバキュームパッドを接触させるとデバイスの破損につながるため、非接触吸引が可能なベルヌーイ搬送パッドを備える搬送装置が考案させた（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４－１１９７８４号公報
しかし、特許文献１に示された搬送装置は、搬送したいウェーハがサイズや厚さなどによって重さが異なる場合があり、ベルヌーイ搬送パッドの吸引力を適切に変更するために、ベルヌーイ搬送パッドをそれぞれのウェーハに対応させて交換する必要があった。このために、特許文献１に示された搬送装置は、ベルヌーイ搬送パッドの吸引力を変更するためにコストと時間を要していた。
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ベルヌーイ搬送パッドの吸引力を変更するためにかかるコストと時間を抑制することができる搬送装置を提供することである。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の搬送装置は、板状物の被加工物を非接触状態で吸引し搬送する搬送装置であって、被加工物に流体を噴射して負圧を発生させるベルヌーイ搬送パッドと、該ベルヌーイ搬送パッドが固定される基台と、該基台を移動させる移動ユニットとを備え、該ベルヌーイ搬送パッドは、流体噴出部が形成された保持面を備えるパッド本体に、該保持面を径方向に拡張し吸引力を補強する環状パッドが装着される環状パッド装着部を備え、該基台の周方向に間隔をあけて固定されていることを特徴とすることを特徴とする。
前記搬送装置では、該保持面は、該環状パッド装着部に装着された該環状パッドの該被加工物に対向する保持面と面一でも良い。
前記搬送装置では、該基台の周方向に間隔をあけて固定されて、該被加工物の外縁に当接して、該被加工物の水平方向の移動を規制する外周支持部材を備え、該外周支持部材は、基台の周方向に沿って互いに隣り合う該ベルヌーイ搬送パッド間でかつ該ベルヌーイ搬送パッドよりも基台の外周寄りに配置されても良い。
本発明の搬送装置は、ベルヌーイ搬送パッドの吸引力を変更するためにかかるコストと時間を抑制することができるという効果を奏する。
図１は、実施形態１に係る搬送装置を備える加工装置の構成例を示す斜視図である。 図２は、実施形態１に係る搬送装置の構成を示す斜視図である。 図３は、図２に示された搬送装置が被加工物を非接触吸引した状態を示す要部の断面図である。 図４は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの一例を示す断面図である。 図５は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの他の例を示す断面図である。 図６は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの更に他の例を示す断面図である。 図７は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に環状パッドが装着される状態の一例を示す断面図である。 図８は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に環状パッドが装着された状態の一例を示す断面図である。 図９は、図８に示された環状パッドが装着されたベルヌーイ搬送パッドを備える搬送装置が被加工物を非接触吸引した状態を示す要部の断面図である。
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
〔実施形態１〕
本発明の実施形態１に係る搬送装置を図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る搬送装置を備える加工装置の構成例を示す斜視図である。図２は、実施形態１に係る搬送装置の構成を示す斜視図である。図３は、図２に示された搬送装置が被加工物を非接触吸引した状態を示す要部の断面図である。
実施形態１に係る搬送装置１は、図１に示す加工装置１００を構成する。加工装置１００は、板状物の被加工物２００を切削（加工）する切削装置である。
実施形態１では、被加工物２００は、シリコン、サファイア、ガリウムなどを母材とする円板状の半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハである。被加工物２００は、表面２０１に格子状に形成された複数の分割予定ライン２０２によって格子状に区画された領域にデバイス２０３が形成されている。また、実施形態１の被加工物２００は、半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等のウェーハであるが、本発明の被加工物２００は、ウェーハに限定されない。
図１に示された加工装置１００は、被加工物２００を切削（加工）して、被加工物２００を個々のデバイス２０３に分割する装置である。加工装置１００は、図１に示すように、被加工物２００を保持面１１１で吸引保持するチャックテーブル１１０と、チャックテーブル１１０に保持された被加工物２００を切削する加工ユニットである切削ユニット１２０と、搬送装置１と、を備える。
また、加工装置１００は、図１に示すように、チャックテーブル１１０を水平方向と平行なＸ軸方向に加工送りする図示しないＸ軸移動ユニットと、切削ユニット１２０を水平方向と平行でかつＸ軸方向に直交するＹ軸方向に割り出し送りするＹ軸移動ユニット１３０と、切削ユニット１２０をＸ軸方向とＹ軸方向との双方と直交する鉛直方向に平行なＺ軸方向に切り込み送りするＺ軸移動ユニット１４０と、図示しない制御装置とを少なくとも備える。加工装置１００は、図１に示すように、切削ユニット１２０を２つ備えた、即ち、２スピンドルのダイサ、いわゆるフェイシングデュアルタイプの切削装置である。
チャックテーブル１１０は、被加工物２００の表面２０１の裏側の裏面２０４を保持面１１１で吸引保持するものである。チャックテーブル１１０は、円盤形状であり、被加工物２００を保持する保持面１１１がポーラスセラミック等から形成されている。また、チャックテーブル１１０は、Ｘ軸移動ユニットにより切削ユニット１２０の下方の加工領域と、切削ユニット１２０の下方から離間して被加工物２００が搬入出される搬入出領域とに亘ってＸ軸方向に移動自在に設けられ、かつ回転駆動源によりＺ軸方向と平行な軸心回りに回転自在に設けられている。チャックテーブル１１０は、図示しない真空吸引源と接続され、真空吸引源により吸引されることで、保持面１１１に載置された被加工物２００を吸引保持する。
切削ユニット１２０は、チャックテーブル１１０に保持された被加工物２００を切削する切削ブレード１２１を装着するＹ軸方向と平行な回転軸を有する図示しないスピンドルを備えるものである。切削ユニット１２０は、それぞれ、チャックテーブル１１０に保持された被加工物２００に対して、Ｙ軸移動ユニット１３０によりＹ軸方向に移動自在に設けられ、かつ、Ｚ軸移動ユニット１４０によりＺ軸方向に移動自在に設けられている。
一方の切削ユニット１２０は、図１に示すように、Ｙ軸移動ユニット１３０、Ｚ軸移動ユニット１４０などを介して、装置本体１０１から立設した門型の支持フレーム１０２の一方の柱部に設けられている。他方の切削ユニット１２０は、図１に示すように、Ｙ軸移動ユニット１３０、Ｚ軸移動ユニット１４０などを介して、支持フレーム１０２の装置本体１０１から立設した他方の柱部に設けられている。なお、柱部は、上端が水平梁により連結されている。
切削ユニット１２０は、Ｙ軸移動ユニット１３０及びＺ軸移動ユニット１４０により、チャックテーブル１１０の保持面１１１の任意の位置及び高さに切削ブレード１２１を位置付け可能となっている。切削ユニット１２０は、Ｙ軸移動ユニット１３０及びＺ軸移動ユニット１４０によりＹ軸方向及びＺ軸方向に移動自在に設けられたスピンドルハウジング１２２と、スピンドルハウジング１２２に軸心回りに回転自在に設けられかつモータにより回転されるとともに先端に切削ブレード１２１が装着される図示しないスピンドルとを備える。切削ブレード１２１は、略リング形状を有する極薄の切削砥石である。
また、加工装置１００は、チャックテーブル１１０の保持面１１１で保持された被加工物２００を撮像する撮像ユニット１５０を備える。実施形態１では、撮像ユニット１５０は、一方の切削ユニット１２０に取り付けられて、一方の切削ユニット１２０と一体に移動する。撮像ユニット１５０は、チャックテーブル１１０に保持された切削前の被加工物２００の分割すべき領域を撮像するＣＣＤカメラを備えている。ＣＣＤカメラは、チャックテーブル１１０に保持された被加工物２００を撮像して、被加工物２００と切削ブレード１２１との位置合わせを行なうアライメントを遂行するための画像を得、得た画像を制御装置に出力する。
Ｘ軸移動ユニット、Ｙ軸移動ユニット１３０及びＺ軸移動ユニット１４０は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のパルスモータ及びチャックテーブル１１０又は切削ユニット１２０をＸ軸方向、Ｙ軸方向又はＺ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールを備える。
また、加工装置１００は、切削前後の被加工物２００を収容するカセット１６１が載置されかつカセット１６１をＺ軸方向に移動させるカセットエレベータ１６０と、切削後の被加工物２００を洗浄する洗浄装置１８０と、カセット１６１に被加工物２００を出し入れする搬出入ユニット１７０を備える。洗浄装置１８０は、切削後の被加工物２００をチャックテーブル１８１の保持面１８２に吸引保持して、被加工物２００を洗浄する。
制御装置は、上述した構成要素をそれぞれ制御して、被加工物２００に対する加工動作を加工装置１００に実施させるものである。なお、制御装置は、コンピュータシステムを含む。制御装置は、ＣＰＵ（central processing unit）のようなマイクロプロセッサを有する演算処理装置と、ＲＯＭ（read only memory）又はＲＡＭ（random access memory）のようなメモリを有する記憶装置と、入出力インターフェース装置とを有する。制御装置の演算処理装置は、記憶装置に記憶されているコンピュータプログラムに従って演算処理を実施して、加工装置１００を制御するための制御信号を、入出力インターフェース装置を介して加工装置１００の上述した構成要素に出力する。また、制御装置は、加工動作の状態や画像などを表示する液晶表示装置などにより構成される図示しない表示手段や、オペレータが加工内容情報などを登録する際に用いる入力手段と接続されている。入力手段は、表示手段に設けられたタッチパネルと、キーボード等とのうち少なくとも一つにより構成される。
実施形態１において、加工装置１００が切削装置であるが、本発明は、これに限定されずに、加工装置が、洗浄装置、レーザ加工装置又は研削装置等の各種の加工を行う加工装置でも良い。また、実施形態１において、加工ユニットとして、切削ユニット１２０を示しているが、これに限定されずに、加工ユニットとして洗浄ユニット、レーザ光線照射ユニット又は研削ユニット等の各種の加工ユニットでも良い。
実施形態１において、図２に示す搬送装置１は、チャックテーブル１１０，１８１の保持面１１１，１８２に被加工物２００を搬入又は搬出する。実施形態１において、加工装置１００は、搬送装置１として、被加工物２００を搬出入ユニット１７０とチャックテーブル１１０との間で搬送する第１の搬送装置１（以下、符号１－１で示す）と、被加工物２００をチャックテーブル１１０と洗浄装置１８０のチャックテーブル１８１との間で搬送する第２の搬送装置１（以下、符号１－２で示す）とを備える。第１の搬送装置１－１は、切削前の被加工物２００を搬出入ユニット１７０から搬出し、チャックテーブル１１０に搬入する。第２の搬送装置１－２は、切削後の被加工物２００をチャックテーブル１１０から搬出し、洗浄装置１８０のチャックテーブル１８１に搬入する。第１の搬送装置１－１は、洗浄後の被加工物２００をチャックテーブル１８１から搬出し、搬出入ユニット１７０に搬入する。
搬送装置１－１，１－２は、図３に示すベルヌーイ搬送パッド８の下面８１に沿って流体である空気３００を噴射し、下面の中央部に負圧を発生させて、この負圧により被加工物２００を吸引する。搬送装置１－１，１－２は、被加工物２００と下面８１との間を流れる空気３００により反発力を発生させて、被加工物２００との接触が阻止され、被加工物２００を非接触状態で吸引し搬送するものである。
搬送装置１－１，１－２は、図１及び図２に示すように、被加工物２００を非接触状態で吸引する保持ユニット２と、保持ユニット２を移動させる移動ユニット３とを備える。移動ユニット３は、先端に保持ユニット２を設けたユニット支持アーム４をＹ軸方向に移動させるＹ軸移動機構５と、ユニット支持アーム４の先端に設けられかつ保持ユニット２をＺ軸方向に移動させる昇降機構６とを備える。Ｙ軸移動機構５は、装置本体１０１から立設しかつ支持フレーム１０２よりも搬入出領域寄りに設けられた門型の第２支持フレーム１０３の一対の柱部１０４，１０５同士を連結する水平梁１０６に設けられる。Ｙ軸移動機構５は、軸心回りに回転自在に設けられた周知のボールねじ、ボールねじを軸心回りに回転させる周知のパルスモータ及びユニット支持アーム４をＹ軸方向に移動自在に支持する周知のガイドレールにより構成される。昇降機構６は、周知のエアシリンダにより構成される。
保持ユニット２は、図２及び図３に示すように、円盤状の基台７と、基台７に取り付けられたベルヌーイ搬送パッド８と、外周支持部材９とを備える。基台７は、移動ユニット３の昇降機構６のロッドの下端に取り付けられている。このため、移動ユニット３は、基台７を移動させる。基台７は、下面にベルヌーイ搬送パッド８を固定している。
ベルヌーイ搬送パッド８は、基台７に固定されて、被加工物２００に対して空気３００を噴射して、保持面である下面８１の中央に負圧を発生させるものである。実施形態１では、ベルヌーイ搬送パッド８は、基台７の周方向に等間隔に３つ固定されている。ベルヌーイ搬送パッド８は、厚手の円盤状のパッド本体８２と、パッド本体８２の下面８１の中心部から空気３００を下面８１に沿って噴射する流体噴出部８３と、パッド本体８２の上面に連なりかつ流体噴出部８３と連通した連通管８４とを備える。
即ち、パッド本体８２は、流体噴出部８３が形成された下面８１を備える。下面８１は、水平方向に沿って平坦に形成されている。連通管８４は、パッド本体８２の上面の中心部から立設した円筒状に形成され、図２に示すように、開閉弁８５を介して流体供給源である加圧空気供給源８６に接続している。ベルヌーイ搬送パッド８は、連通管８４が基台７を貫通した貫通孔７１に通され、基台７の下面にパッド本体８２の上面が重ねられるとともに、基台７を貫通したボルト７２がパッド本体８２にねじ込まれて、基台７に固定される。
ベルヌーイ搬送パッド８は、加圧空気供給源８６から供給された空気３００を連通管８４を通して流体噴出部８３からパッド本体８２の下面８１に沿って噴出して、パッド本体８２の下面８１の中心部に負圧を発生し、この負圧によって被加工物２００を吸引する。ベルヌーイ搬送パッド８は、被加工物２００が接近するとパッド本体８２の下面８１と被加工物２００との間を流れる空気３００が反発力として作用し、被加工物２００との接触が阻止され、図３に示すように、非接触状態で被加工物２００を吸引する。
外周支持部材９は、基台７に固定されて、被加工物２００の外縁に当接して、被加工物２００の水平方向の移動を規制するものである。実施形態１では、外周支持部材９は、基台７の周方向に等間隔に３つ固定されている。また、外周支持部材９は、基台７の周方向に沿って互いに隣り合うベルヌーイ搬送パッド８間に配置されかつベルヌーイ搬送パッド８よりも基台７の外周寄りに配置されている。外周支持部材９は、基台７を貫通したボルト７３がねじ込まれて基台７に固定され、下面９１が基台７の中心部に向かうにしたがって徐々に上に向かう方向に傾斜している。外周支持部材９は、前述したように傾斜した下面９１に被加工物２００の外縁を接触させて、ベルヌーイ搬送パッド８が非接触状態で吸引した被加工物２００の水平方向の移動を規制する。
次に、本明細書は、実施形態１に係る搬送装置１－１，１－２のベルヌーイ搬送パッド８のパッド本体８２に装着される環状パッド１０－１，１０－２，１０－３を説明する。図４は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの一例を示す断面図である。図５は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの他の例を示す断面図である。図６は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に装着される環状パッドの更に他の例を示す断面図である。図７は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に環状パッドが装着される状態の一例を示す断面図である。図８は、図２に示された搬送装置のベルヌーイ搬送パッドのパッド本体に環状パッドが装着された状態の一例を示す断面図である。図９は、図８に示された環状パッドが装着されたベルヌーイ搬送パッドを備える搬送装置が被加工物を非接触吸引した状態を示す要部の断面図である。
実施形態１に係る搬送装置１－１，１－２のベルヌーイ搬送パッド８は、パッド本体８２に図４、図５及び図６に例を示す環状パッド１０－１，１０－２，１０－３が装着される環状パッド装着部８７を備える。実施形態１において、環状パッド装着部８７は、パッド本体８２の外周面である。
図４、図５及び図６に例を示す環状パッド１０－１，１０－２，１０－３は、内径がパッド本体８２の外径と等しい円環状に形成され、外径が互いに異なる。環状パッド１０－１，１０－２，１０－３は、図７に示すように、内側にパッド本体８２が挿入されて、図８に示すようにベルヌーイ搬送パッド８のパッド本体８２に装着される。なお、図７及び図８は、環状パッド１０－１，１０－２，１０－３のうち環状パッド１０－２を代表して示しているが、本発明では、環状パッド１０－１，１０－３も同様にベルヌーイ搬送パッド８に装着される。
環状パッド１０－１，１０－２，１２－３の保持面である下面１１は、平坦に形成されており、環状パッド１０－１，１０－２，１２－３がベルヌーイ搬送パッド８に装着されると水平方向と平行になる。環状パッド１０－１，１０－２，１２－３の下面１１は、環状パッド１０－１，１０－２，１２－３がベルヌーイ搬送パッド８に装着されると、図８及び図９に示すように、下面８１と面一となる。環状パッド１０－１，１０－２，１２－３は、ベルヌーイ搬送パッド８に装着されると、下面１１が下面８１と面一となって、あたかも保持面を径方向に拡張して、下面１１，８１上を流れる空気３００の負圧を補強して（強めて）、ベルヌーイ搬送パッド８が被加工物２００を吸引する吸引力を補強する（強める）。
なお、図４、図５及び図６は、例として環状パッド１０－１，１０－２，１０－３を示すが、本発明では、ベルヌーイ搬送パッド８に装着される環状パッド１０－１，１０－２，１０－３は、これらに限定されない。ベルヌーイ搬送パッド８は、吸引保持する被加工物２００の重さなどによって、複数の環状パッド１０－１，１０－２，１０－３のうち装着されるものが選択されるとともに、環状パッド１０－１，１０－２，１０－３が未装着のまま用いられることもある。
以上説明した実施形態１に係る搬送装置１－１，１－２は、ベルヌーイ搬送パッド８の環状パッド装着部８７がパッド本体８２の外周面であり、環状パッド１０－１，１０－２，１０－３が装着可能であるので、環状パッド装着部８７に装着される環状パッド１０－１，１０－２，１０－３を適宜変更することで、容易にベルヌーイ搬送パッド８の吸引力を向上できるとともに、変更することができる。その結果、搬送装置１－１，１－２は、搬送対象物の被加工物２００に応じて吸引力を調整出来るとともに、ベルヌーイ搬送パッド８の吸引力を変更するためにかかるコストと時間を抑制することができるという効果を奏する。
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
１，１－１，１－２ 搬送装置
３ 移動ユニット
７ 基台
８ ベルヌーイ搬送パッド
１０－１，１０－２，１０－３ 環状パッド
１１ 下面（保持面）
８１ 下面（保持面）
８２ パッド本体
８３ 流体噴出部
８７ 環状パッド装着部
２００ 被加工物（板状物）
３００ 空気（流体）

Claims (3)

  1. 板状物の被加工物を非接触状態で吸引し搬送する搬送装置であって、
    被加工物に流体を噴射して負圧を発生させるベルヌーイ搬送パッドと、
    該ベルヌーイ搬送パッドが固定される基台と、
    該基台を移動させる移動ユニットとを備え、
    該ベルヌーイ搬送パッドは、
    流体噴出部が形成された保持面を備えるパッド本体に、該保持面を径方向に拡張し吸引力を補強する環状パッドが装着される環状パッド装着部を備え、該基台の周方向に間隔をあけて固定されていることを特徴とする搬送装置。
  2. 該保持面は、該環状パッド装着部に装着された該環状パッドの該被加工物に対向する保持面と面一となることを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
  3. 該基台の周方向に間隔をあけて固定されて、該被加工物の外縁に当接して、該被加工物の水平方向の移動を規制する外周支持部材を備え、
    該外周支持部材は、基台の周方向に沿って互いに隣り合う該ベルヌーイ搬送パッド間でかつ該ベルヌーイ搬送パッドよりも基台の外周寄りに配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の搬送装置。
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