JPH0457469B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、半導体ウエハなどのワークの研磨加
工を自動的に行うための平面自動研磨装置に関す
るものである。

「従来の技術」 従来、ラツピング装置やポリツシング装置のよ
うに、回転する内歯歯車と太陽歯車との間にキヤ
リヤを噛合させ、このキヤリヤに保持させたワー
クを上下の定盤によつて研磨加工するようにした
ものは知られているが、この種従来の平面研磨装
置においては、キヤリヤ及びワークの装置及び取
出しを人手に頼つていたため、非能率的且つ非量
産的であり、しかも、作業者自身が汚染源となつ
たり、加工面に接触してその品質低下を来し易い
等の問題があつた。

「発明が解決しようとする問題点」 本発明の課題は、キヤリヤ及びワークの装填か
ら取出しまでを自動化可能に構成することによつ
て加工能率の向上を図ると同時に、作業者による
ワークの汚染を防止することにある。

「問題点を解決するための手段」 上記課題を解決するため、本発明における平面
自動研磨装置は、複数のワーク保持穴を備え且つ
外周にギヤを備えたキヤリヤと、円周方向に一定
間隔で配列された複数のキヤリヤに同時に噛合
し、これらのキヤリヤを駆動する内歯歯車及び太
陽歯車と、上記キヤリヤに保持されたワークを研
磨する上下の定盤と、ロボツトアームの先端に吸
着ヘツドを回転制御可能に取付け、該吸着ヘツド
に、キヤリヤと該キヤリヤに保持されたワークと
を同時に吸着可能な複数の吸盤を設けたワークの
搬入・搬出機構と、該搬入・搬出機構と対応する
位置に配設され、正逆方向に180゜ずつ回転可能に
軸支された台板上に、複数のキヤリヤ載置台をそ
れぞれ一定角度ずつ間欠回転可能に配設してなる
ターンテーブルと、ロボツトアームの先端に設け
た吸着ヘツドにワークを吸着するための吸盤を備
え、上記ターンテーブルにおける載置台上のキヤ
リヤに対してワークの供給及び取出しを行うワー
クの交換機構とを備えたものとして構成してい
る。

「実施例」 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明するに、第１図及び第２図において、１は機
体、２は該機体１の中央に配設された下定盤、３
は不定盤２回りにおいて上下動自在の内歯歯車、
４は下定盤２の中央に位置する太陽歯車、５はシ
リンダ６によつて上下動自在の上定盤であつて、
こられにより構成される加工部７は、公知の平面
研磨装置の場合と同様に、内歯歯車３と太陽歯車
４とに複数のキヤリヤ８を噛合させ、これらのキ
ヤリヤ８に保持させたワーク９を上下の定盤２，
５によつて研磨加工するように構成されている。

上記キヤリヤ８は、第５図に詳細に示すよう
に、ワーク９を嵌合させるための複数のワーク保
持穴１０を円周方向に一定間隔で設けると共に、
その外周にキヤ１１を形成したもので、該キヤリ
ヤ８の中央部には、中心に位置するセンタ孔１２
と、該センタ孔１２の回りに位置して上記ワーク
保持穴１０とそれぞれ対応する複数の位置決め用
小孔１３とを穿設し、これらのセンタ孔１２と位
置決め用小孔１３とは、互いに大きさを異にする
などして区別している。

上記加工部７の近傍には、キヤリヤ８及びワー
ク９を該加工部７に対して搬入及び搬出するため
の搬入・搬出機構１６が設けられている。この搬
入・搬出機構１６は、支柱２０に沿つて上下動自
在且つ回転自在の基体１８と、該基体１８から軸
方向に進退自在に突出するロツド１９とからなる
ロボツトアーム１７を備え、該ロボツトアーム１
７の先端に円板状の吸着ヘツド２１を回転制御可
能に軸支したもので、該吸着ヘツド２１の下面に
は、上記キヤリヤ８及び該キヤリヤ８に保持され
たワーク９を同時に吸着可能な複数の吸盤２２を
取付けると共に、上記加工部７上に位置するキヤ
リヤ８のセンタ孔１２及び小孔１３を検出するセ
ンサ２３，２４を取付け、上記各吸盤２２を図示
しない真空線に接続している。上記センサ２３，
２４は、これらによつてキヤリヤ８のセンタ孔１
２及びいずれかの小孔１３が検出される位置に吸
着ヘツド２１を変位させることにより、該吸着ヘ
ツド２１を、各吸盤２２とキヤリヤ８及びワーク
９とが正しく対応する吸着可能位置に位置決めす
るためのものである。

また、上記吸着ヘツド２１から側方へ突出する
金具２６には、下定盤２を一定距離で検出するセ
ンサ２７を取付け、加工部７からキヤリヤ８及び
ワーク９を搬出するに当つて吸着ヘツド２１をキ
ヤリヤ８上に下降させる際に、このセンサ２７に
よる下定盤２の検出によつて吸着ヘツド２１をそ
の位置で一旦停止させるように構成している。

上記機体１の側方には、上記搬入・搬出機構１
６との対応位置に、キヤリヤ８を載置するための
二つのキヤリヤ載置台３３ａ，３３ｂを備えたタ
ーンテーブル３０と、キヤリヤ載置台３３ａ，３
３ｂ上のキヤリヤに対するワークの供給及び取出
しを行うワーク交換機構２９とを配置している。

上記ターンテーブル３０は、第３図及び第４図
に詳細に示すように、支柱３５によつて回転自在
に支持された台板３６上に、その回転中心に対し
て対称に位置するように上記キヤリヤ載置台３３
ａ，３３ｂを取付けたもので、該台板３６は、そ
の下面の軸筒部３７の下端に従動歯車３８を備
え、この従動歯車３８と噛合する駆動歯車３９を
介してエアモータ４０により180゜ずつ正逆回転せ
しめられるようになつており、その回転時の位置
決めを行うため、支柱３５の側面には、互いに反
対側に位置する二つのストツパ４１ａ，４２ｂを
調節自在に取付け、これに対して、従動歯車３８
の下面には当片４２を垂設し、台板３６が正逆に
180゜回転した位置で該当片４２が二つのストツパ
４１ａ，４１ｂに当接するように構成している。
また、上記キヤリヤ載置台３３ａ，３３ｂは、減
速機構を備えたモータ４３とエンコーダ４４とに
よつて一定角度ずつ間欠回転可能に構成し、その
上面には、キヤリヤ８を一定の向きに保持したま
ま載置できるようにするため、キヤリヤのセンタ
孔１２に嵌入するセンタピン４５と、位置決め用
小孔１３のいずれかに嵌入する補助ピン４６とを
突設している。

なお、上記キヤリヤ載置台３３ａ，３３ｂの上
面は、多数の細溝を同心状に設けるなどして粗面
とし、該載置台へのワークの吸着を防止するよう
に構成するのが望ましい。

上記ワーク変換機構２９は、ワーク供給機構３
１及びワーク取出機構３２からなつており、これ
らの各機構３１，３２は、支柱５０に沿つて上下
動自在且つ回動自在の基体５１と、該基体５１か
ら軸方向に進退自在に突出するロツド５２とから
なるロボツトアーム４９を備え、該ロボツトアー
ム４９の先端に設けた吸着ヘツド５３にワーク９
を吸着するために吸盤５４を取付け、この吸盤５
４を図示しない真空源に接続したもので、ワーク
供給機構３１によりコンベヤ５５上の未加工ワー
クを吸着してキヤリヤ８に供給し、キヤリヤ８に
保持されている加工済ワークをワーク取出機構３
２により別のコンベヤ５６上に取出すようにして
いる。

なお、上記吸盤２２，５４は、キヤリヤ及びワ
ーク緩衝的に当接するようにばねで進退自在に支
持させておくのが望ましい。

次に、上記構成を有する平面自動研磨装置の作
用について説明する。

下定盤２上には、複数のワーク９を保持した状
態のキヤリヤ８が第１図に示すように一定間隔で
セツトされ、上定盤５の下降により公知の両面研
磨装置と同様にしてワークの加工が行われる。

加工が終了すると、各歯車３，４及び定盤２，
５が一旦停止して上定盤５が上昇し、いずれかの
キヤリヤが搬出位置Ａに来るように各キヤリヤ８
の位置調整が行われる。この位置調整は、キヤリ
ヤ８が搬出位置Ａに来たときに感応する光センサ
等の検出素子を機体１または上定盤５に取付けて
おき、それが感応するまで下定盤２及び両歯車
３，４を回転させてキヤリヤを移動させることに
より行うことができる。このとき、下定盤２とワ
ーク９との相対変位をなくして全てのワークの加
工条件を等しくするため、キヤリヤ８と下定盤２
とが相対変位することなく移動するように、下定
盤２と両歯車３，４との回転比の設定を変更する
のが望ましい。

キヤリヤ８の位置調整が終ると、搬入・搬出機
構１６におけるロボツトアーム１７が伸長し、吸
着ヘツド２１が搬出位置Ａに位置するキヤリヤ８
上に移動する。そして、この位置で該ロボツトア
ーム１７が吸着のために下降するが、吸着ヘツド
２１が下定盤２に一定距離まで近づいた所でセン
サ２７の作動によりロボツトアーム１７は一旦停
止し、吸着ヘツド２１の正確な位置決めが行われ
る。即ち、まず、ロボツトアーム１７の伸縮を伴
なう揺動により吸着ヘツド２１が上記キヤリヤ８
上を変位せしめられ、センサ２３がキヤリヤ８の
公転時におけるセンタ孔１２の軌跡に沿つて一定
範囲を往復することによりセンタ孔１２が検出さ
れる。そして、センタ孔１２の検出と同時に吸着
ヘツド２１がその位置に停止する。次いで、該吸
着ヘツド２１がその位置で回転し、センサ２４に
よる位置検出用小孔１３の検出が行われ、いずれ
かの小孔１３を検出した位置で吸着ヘツド２１は
停止する。これによつて該吸着ヘツド２１は各吸
盤２２によつてワーク９及びキヤリヤ８を同時に
吸着可能な位置に位置決めされることになる。

吸着ヘツド２１の位置決めが終ると、ロボツト
アーム１７により該吸着ヘツド２１が下降し、吸
盤２２によりキヤリヤ８及びワーク９を吸着して
持上げ、それをターンテーブル３０上の一方のキ
ヤリヤ載置台３３ａ上に載置する。その載置に当
つては、キヤリヤ載置台３３ａ上に突設したセン
タピン４５と補助ピン４６とが、キヤリヤ８のセ
ンタ孔１２といずれかの位置決め用小孔１３とに
嵌入し、該キヤリヤ８が不必要に変位することの
無いようにその位置決めが行われる。

このとき、他方のキヤリヤ載置台３３ｂ上に
は、ワーク供給機構３１によつてワーク保持穴１
０内に未加工ワーク９を供給されたキヤリヤ８が
載置され、このキヤリヤ載置台３３ｂは、上記キ
ヤリヤ載置台３３ａと同じ向きに保持された状態
で待機している。

続いて、上記ターンテーブル３０が180゜回転
し、二つのキヤリヤ載置台３３ａ，３３ｂの位置
が入れ代わると、キヤリヤ載置台３３ｂ上のキヤ
リヤ及び未加工ワークが搬入・搬出機構１６の吸
着ヘツド２１により持上げられ、加工部７の上記
加工済のキヤリヤ及びワークを取出した場所へ搬
入される。

上記搬入が行われると、下定盤２及び両歯車
３，４の駆動により次に搬出すべきキヤリヤ８が
その搬出位置Ａに送られ、上述した場合と同様に
してそれがターンテーブル３０のキヤリヤ載置台
３３ｂ上に搬出装置される。

上記搬入及び搬出が行われている間、ターンテ
ーブル３０における他方のキヤリヤ載置台３３ａ
においては、それが一定角度ずつ間欠回転しなが
らワーク取出機構３２によつてキヤリヤ８から加
工済ワーク９がコンベヤ５６上に取出されると共
に、その取出されたあとにワーク供給機構３１に
よつて未加工ワーク９がコンベヤ５５から供給さ
れる。

次に、上記ターンテーブル３０が180゜逆回転
し、再び二つのキヤリヤ載置台３３ａ，３３ｂの
位置が入れ代わると、載置台３３ａ上にキヤリヤ
及び未加工ワークが搬入・搬出機構１６により加
工部７へ搬入され、他方の載置台３３ｂ上のキヤ
リヤに対して加工済ワークの取出しと未加工ワー
クの供給とが行われる。

かくして上記動作が繰り返されることにより、
加工部７に対する加工済ワークの搬出と未加工ワ
ークの搬入とが行われ、上定盤５の下降により再
びその研磨加工が行われる。

上記一連の動作は、コンピユータを用いた制御
装置（図示せず）により、所定のプログラムに沿
つて自動的に行われるものである。

なお、上記実施例では、ワーク変換機構２９と
してワーク供給機構３１とワーク取出機構３２と
を別々に設けたが、第６図に示すように、それら
を一つにまとめることもできる。即ち、このワー
ク変換機構２９は、ロボツトアーム６１の先端に
互いに直角をなす二つの軸６２，６３を左右に
90゜回動可能に取付け、両軸６２，６３の先端に
ワーク供給用の吸着ヘツド６４とワーク取出用の
吸着ヘツド６５とを設けたものである。

「発明の効果」 上記構成を有する本発明によれば、二つのキヤ
リヤ載置台を備えた180゜ずつ正逆回転可能なター
ンテーブルと、キヤリヤ及びそれに保持されたワ
ークを同時に吸着可能な吸着ヘツドを備えた搬
入・搬出機構と、ターンテーブル上のキヤリヤに
対する加工済ワークの取出し及び未加工ワークの
供給を行うワーク交換機構とを設けたので、上記
ターテーブルを180゜ずつ回転させて、搬入・搬出
機構により加工部に対する加工済のキヤリヤ及び
ワークにターンテーブル上への搬出と未加工のキ
ヤリヤ及びワークのターンテーブルからの搬入と
を行いながら、ワークの供給、取出機構によりタ
ーンテーブル上のキヤリヤに対する加工済ワーク
の取出しと未加工ワークの供給とを行うことによ
り、ワークの装填から取出しまでを自動的に行う
ことができ、加工能率の向上とワークの汚染防止
とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す一部省略平面
図、第２図はその部分縦断側面図、第３図は同要
部側面図、第４図はその平面図、第５図はキヤリ
ヤの正面図、第６図は本発明の他の実施例の部分
平面図である。 ２……下定盤、３……内歯歯車、４……太陽歯
車、５……上定盤、８……キヤリヤ、９……ワー
ク、１０……ワーク保持穴、１６……搬入・搬出
機構、１７，４９……ロボツトアーム、２１，５
３……吸着ヘツド、２２，５４……吸盤、２９…
…ワーク変換機構、３０……ターンテーブル、３
１……ワーク供給機構、３２……ワーク取出機
構、３３ａ，３３ｂ……キヤリヤ載置台、３６…
…台板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数のワーク保持穴を備え且つ外周にギヤを
   備えたキヤリヤと、 円周方向に一定間隔で配列された複数のキヤリ
   ヤに同時に噛合し、これらのキヤリヤを駆動する
   内歯歯車及び太陽歯車と、 上記キヤリヤに保持されたワークを研磨する上
   下の定盤と、 ロボツトアームの先端に吸着ヘツドを回転制御
   可能に取付け、該吸着ヘツドに、キヤリヤと該キ
   ヤリヤに保持されたワークとを同時に吸着可能な
   複数の吸盤を設けたキヤリヤ・ワークの搬入・搬
   出機構と、 該搬入・搬出機構と対応する位置に配設され、
   正逆方向に180゜ずつ回転可能に軸支された台板上
   に、二つのキヤリヤ載置台をそれぞれ一定角度ず
   つ間欠回転可能に配設してなるターンテーブル
   と、 ロボツトアームの先端に設けた吸着ヘツドにワ
   ークを吸着するための吸盤を備え、上記ターンテ
   ーブルにおける載置台上のキヤリヤに対してワー
   クの供給及び取出しを行うワークの交換機構と、 を備えたことを特徴とする平面自動研磨装置。