(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
被加工物を保持するチャックテーブルと、前記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、前記被加工物を複数枚収容するカセットを載置するカセット載置手段と、前記カセット載置手段に載置された前記カセットから被加工物を搬出入する搬送手段と、を備える加工装置において、
前記カセット載置手段は、
前記カセットを上面に載置するカセット載置台と、前記カセット載置台に載置されたカセットを閉塞するカセットカバーと、前記カセットカバーを前記カセット載置台の上方の閉塞位置と前記カセット載置台の下方の開放位置とに昇降させる昇降手段と、
前記カセットカバーの昇降に際して前記カセットカバーの自重を打ち消すカウンターバランス部と、を備え、
前記昇降手段は、
前記カセット載置台の両端に上下方向に離間して回動可能に配設された2つの回転軸と、前記カセットカバーの両側内側に回転可能に配設された2つの連結軸と、前記回転軸および前記連結軸との間にそれぞれ連結したリンクと、を備え、
前記カウンターバランス部は、
前記回転軸の少なくとも1つに配設された第一のギアと、前記第一のギアに噛合して配設された第二のギアと、前記第二のギアが回転ロッドに配設されたロータリーシリンダと、を備え、
前記カセットカバーの昇降に伴って前記回転軸および前記第一のギアが回転する方向と逆向きの方向に前記カセットカバーの自重を打ち消す圧力の圧縮エアーを前記ロータリーシリンダ内に供給することを特徴とする加工装置。
前記カウンターバランス部は、さらに、前記カセットカバーの開閉角度を検知する検知部を備え、前記ロータリーシリンダには、前記検知部により前記カセットカバーの開閉角度が所定角度よりも下方に開放された際に、前記カセットカバーの自重を打ち消す圧力の範囲内で前記圧縮エアーの圧力を増加する請求項1に記載の加工装置。
【発明を実施するための形態】
【0011】
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。
【0012】
〔実施形態〕
図1は、実施形態に係る加工装置の構成例を示す図である。
図2は、実施形態に係るカセット載置手段を示す図である。
図3は、閉塞位置における実施形態に係るカセット載置手段を示す模式図である。
図4は、閉塞位置における実施形態に係るカウンターバランス部を示す模式図である。
図5は、閉塞位置における実施形態に係る切替手段を示す模式図である。
【0013】
研削装置10は、加工装置であり、
図1に示すように、被加工物であるウエーハWを複数枚収容した第一のカセット11が上面に載置される第一のカセット載置台12が含まれるカセット載置手段70A(
図2参照)と、研削済みのウエーハWを複数枚収容する第二のカセット13が上面に載置される第二のカセット載置台14が含まれるカセット載置手段70B(
図2参照)と、第一のカセット11からウエーハWを搬出する搬出手段と第二のカセット13に研削済みのウエーハWを収容する搬入手段とを兼用する共通の搬送入手段(搬送手段)15と、ウエーハWの中心位置合わせを行う位置合わせ手段16と、ウエーハWを搬送する搬送手段17,18と、ウエーハWを吸引保持する3つのチャックテーブル19〜21と、これらのチャックテーブル19〜21をそれぞれ回転可能に支持して回転するターンテーブル22と、各チャックテーブル19〜21に保持されたウエーハWに加工として研削処理を施す加工手段である研削手段30,40と、研削後のウエーハWを洗浄する洗浄手段51と、研削後のチャックテーブル19〜21を洗浄する洗浄手段52とを備えている。
【0014】
このような研削装置10においては、第一のカセット載置台12に載置された第一のカセット11に収容されたウエーハWが搬出入手段15の搬出動作によって位置合わせ手段16に搬送され、ここで中心位置合わせがされた後、搬送手段17によってチャックテーブル19〜21、同図ではチャックテーブル19上に搬送され載置される。チャックテーブル19〜21は、それぞれが回転可能であるとともにターンテーブル22の回転に伴ってXY平面上を移動する構成となっており、ウエーハWを吸引保持したチャックテーブル19〜21については設定角度、例えば反時計方向に120度回転することにより研削手段30の直下に位置づけられる。
【0015】
研削手段30は、チャックテーブル19〜21に保持されたウエーハWを研削するものであり、壁部23にZ軸方向に配設された一対のガイドレール31にガイドされてモータ32の駆動により上下動する支持部33に支持され、支持部33の上下動に伴ってZ軸方向に上下動するように構成されている。研削手段30は、回転可能に支持されたスピンドル34aを回転するモータ34と、スピンドル34aの先端にホイールマウント35を介して装着されてウエーハWの裏面を研削する研削ホイール36とを備えている。研削ホイール36は、その下面に円環状に固着された粗研削用の研削砥石37を備えている。
【0016】
粗研削は、研削手段30がモータ34によるスピンドル34aの回転を伴ってZ軸方向の下方に研削送りされて、回転する研削ホイール36の研削砥石37がウエーハWの裏面に接触することにより、チャックテーブル19に保持され研削手段30の直下に位置づけられたウエーハWの裏面を研削することで行われる。ここで、チャックテーブル19に保持されウエーハWの粗研削が終了すると、ターンテーブル22が反時計方向に同じ角度だけ回転することにより、粗研削されたウエーハWが研削手段40の直下に位置づけられる。
【0017】
研削手段40は、チャックテーブル19〜21に保持されたウエーハWを研削するものであり、壁部23にZ軸方向に配設された一対のガイドレール41にガイドされてモータ42の駆動により上下動する支持部43に支持され、支持部43の上下動に伴ってZ軸方向に上下動するように構成されている。研削手段40は、回転可能に支持されたスピンドル44aを回転するモータ44と、スピンドル44aの先端にホイールマウント45を介して装着されてウエーハWの裏面を研削する研削ホイール46とを備えている。研削ホイール46は、その下面に円環状に固着された仕上げ研削用の研削砥石47を備えている。つまり、研削手段40は、研削手段30と基本構成は同一であり、研削砥石37,47の種類のみが異なる構成とされている。
【0018】
仕上げ研削は、研削手段40がモータ44によるスピンドル44aの回転を伴ってZ軸方向の下方に研削送りされて、回転する研削ホイール46の研削砥石47がウエーハWの裏面に接触することにより、チャックテーブル19に保持され研削手段40の直下に位置づけられたウエーハWの裏面を研削することで行われる。ここで、チャックテーブル19に保持されウエーハWの仕上げ研削が終了すると、ターンテーブル22が反時計方向に同じ角度だけ回転することにより、
図1に示す初期位置に戻される。この位置で、裏面が仕上げ研削されたウエーハWは、搬送手段18によって洗浄手段51に搬送され、洗浄により研削屑が除去された後に、第二のカセット載置台14に載置された第二のカセット13に搬出入手段15の搬入動作によって収容される。なお、洗浄手段52は、仕上げ研削されたウエーハWが搬送手段18によって取り上げられて空き状態となったチャックテーブル19の洗浄を行う。なお、他のチャックテーブル20,21に保持されたウエーハWに対する粗研削、仕上げ研削、他のチャックテーブル20,21に対するウエーハWの搬出入等もターンテーブル22の回転位置に応じて同様に行われる。
【0019】
ここで、第一のカセット載置台12、第二のカセット載置台14および搬出入手段15付近の構成について説明する。本実施形態の研削装置10は、
図1中に仮想線で示すように、研削手段30,40側から搬出入手段15付近までが筐体カバー60により覆われて閉塞され、第一のカセット載置台12および第二のカセット載置台14は筐体カバー60外に突出する形の露出状態とされている。なお、第一のカセット載置台12、第二のカセット載置台14上には、それぞれ第一のカセット11、第二のカセット13の載置を検知するためのカセット認識スイッチ12a,14aが取り付けられている。
【0020】
筐体カバー60は、第一のカセット載置台12に載置された第一のカセット11と搬出入手段15との間をウエーハWの搬出のために連通させる第一の開口61と、第二のカセット載置台14に載置された第二のカセット13と搬出入手段15との間をウエーハWの搬入のために連通させる第二の開口62とを有する。また、本実施形態の研削装置10は、第一の開口61よりも内側に位置して、第一の開口61を開閉することにより、第一のカセット11と搬出入手段15とを開閉可能に仕切る第一の仕切り壁63と、第二の開口62よりも内側に位置して、第二の開口62を開閉することにより、第二のカセット13と搬出入手段15とを開閉可能に仕切る第二の仕切り壁64とを備える。
【0021】
カセット載置手段70Aは、
図2に示すように、ウエーハWを複数枚収容する第一のカセット11を載置するものであり、上述の第1のカセット載置台12と、カセットカバー71Aと、昇降手段72Aと、カウンターバランス部73Aとを備える。カセット載置段70Bは、同図に示すように、ウエーハWを複数枚収容する第二のカセット13を載置するものであり、上述の第2のカセット載置台14と、カセット載置手段70Aと同様のカセットカバー71Bと、昇降手段72Bと、カウンターバランス部73Bとを備える。カセット載置手段70A、70Bは、同様の基本構成であるため、以下、カセット載置手段70Aについてのみ説明する。
【0022】
カセットカバー71Aは、第一のカセット載置台12に載置された第一のカセット11を閉塞するものである。カセットカバー71Aは、フード形状に形成されたカバー枠体71aと、閉塞位置で内部状況を視認可能にするための透明部材71bと、オペレータにより開閉動作を行うための把手71cとを含んで構成されており、第一の仕切り壁と対向する側および底部が開口して形成されている。
【0023】
昇降手段72Aは、
図3に示すように、カセットカバー71Aを第一のカセット載置台12の上方の閉塞位置と第一のカセット載置台12の下方の開放位置とに昇降(カセットカバー71Aを開閉)させるものであり、カセット載置台12の両端に上下方向に離間して回転可能に配設された2つの第一の回転軸72aおよび第二の回転軸72bと、カセットカバー71Aの両側内側に回転可能に配設された2つの第一の連結軸72cおよび第二の連結軸72dと、第一の回転軸72aおよび第一の連結軸72cの間に連結した第一のリンク72eと、第二の回転軸72bおよび第二の連結軸72dの間に連結した第二のリンク72fとを含んで構成されている。つまり、昇降手段72Aは、カセットカバー71Aの両側内側に、第一の回転軸72aと、第二の回転軸72bと、第一の連結軸72cと、第二の連結軸72dと、第一のリンク72eと、第二のリンク72fとからなるリンク機構がそれぞれ設けられている。
【0024】
第一の回転軸72aは、第一のカセット載置台12の下方に設けられたベース24から上方に突出して形成された支持部材24aに対して回転可能に支持されており、第一のリンク72eの一方の端部に連結されている。第二の回転軸72bは、ベース24のうち前記支持部材24aよりも下方の位置において回転可能に支持されており、第二の連結軸72dの一方の端部に連結されている。なお、本実施形態では、第二の回転軸72bは、各リンク機構に対して共通の1つの回転軸である。第一の連結軸72cは、カセットカバー71A内側においてカバー枠体71aに対して回転可能に支持されている。第二の連結軸72dは、カセットカバー71A内側の第一の連結軸72cよりも下方の位置においてカバー枠体71aに対して回転可能に支持されている。第一のリンク72eは、他方の端部が第一の連結軸72cに連結されており、第一の回転軸72aを中心として、カセットカバー71Aを回転させるものである。第二のリンク72fは、他方の端部が第二の連結軸72dに連結されており、第二の回転軸72bを中心として、カセットカバー71Aを回転させるものである。ここで、第一の回転軸72a、第二の回転軸72b、第一の連結軸72cおよび第二の連結軸72dの相対位置は、一対のリンク機構により、カセットカバー71Aの姿勢を水平に維持したまま、カセットカバー71Aを閉塞位置と開放位置とに昇降させるように設定されている。
【0025】
カウンターバランス部73Aは、カセットカバー70Aの昇降に際して前記カセットカバーの自重を打ち消すものであり、
図4に示すように、第一のギア73aと、第二のギア73bと、ロータリーシリンダ73c、検知部73dと、切替手段73eとを含んで構成されている。
【0026】
第一のギア73aは、2つの回転軸72a,72bのうち少なくとも1つ、本実施形態では、第二の回転軸72bに配設され、第二の回転軸72bと一体回転する。つまり、第一のギア73aは、昇降手段72Aによるカセットカバー71Aの昇降に伴って回転するものである。
【0027】
第二のギア73bは、第一のギア73aに噛合して配設されており、第一のギア73aと噛合により一体回転する。第二のギア73bは、ロータリーシリンダ73cの回転ロッド73fに配設されており、回転ロッド73fと一体回転する。なお、第二のギア73bは、ベース24に回転可能に支持されていてもよい。
【0028】
ロータリーシリンダ73cは、ベース24に固定されており、圧縮エアーが供給されることにより、回転ロッド73fに回転トルクを発生するものである。ロータリーシリンダ73cは、カセットカバー71Aの開閉に伴って第二の回転軸72bおよび第一のギア73aが回転する方向、本実施形態では、カセットカバー71Aが閉塞位置から開放位置に下降する降下方向Dと逆向き、すなわちカセットカバー71Aが開放位置から閉塞位置に上昇する上昇方向Uに回転トルクを発生する。つまり、ロータリーシリンダ73cは、カセットカバー71Aの下降に伴い第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクと対抗する回転トルクを第二のギア73b、第一のギア73aを介して第二の回転軸72bに作用させることで、カセットカバー71Aの自重を打ち消す動作を行う。
【0029】
検知部73dは、カセットカバー71Aの開閉角度を検知するものであり、本実施形態では、第二の回転軸72bに偏心した状態で、取り付けられたカムである。検知部73dは、カセットカバー71Aの開閉角度が所定角度、例えば、第二のリンク72fが水平方向と平行となる角度あるいはこの角度における位置よりも閉塞位置側となる角度となると、切替手段73eの後述する切替片73gを押圧し、切替手段73eを切り替える。つまり、検知部73dは、カセットカバー71Aの開閉角度が所定角度となることを検知し、切替手段73eの切り替えを行う。
【0030】
切替手段73eは、カセットカバー71Aの自重を打ち消す圧力の範囲内で圧縮エアーの圧力を変更するものであり、
図5に示すように、切替弁であり、入力側が低圧エアー供給源101および高圧エアー供給源102が接続されており、出力側がロータリーシリンダ73c内の図示しない作動室と接続されている。切替手段73eは、切替片73gが検知部73dに押圧されていない状態で、バネ73hの付勢力により、低圧エアー供給源101からの圧縮エアーである低圧エアーをロータリーシリンダ73cに供給する低圧エアー供給状態となり、ロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが小さくなる。一方、切替手段73eは、バネ73hの付勢力に対抗して切替片73gが検知部73dにより押圧方向Pに押圧されている状態で、
図8に示すように、高圧エアー供給源102からの圧縮エアーである高圧エアーをロータリーシリンダ73cに供給する高圧エアー供給状態となり、ロータリーシリンダ73cに供給される圧縮エアーの圧力が増加し、ロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが大きくなる。つまり、切替手段73eは、カセットカバー71Aが所定角度となり切替片73gが検知部73dに押圧する圧縮エアーの切替位置において、ロータリーシリンダ73cに供給する圧縮エアーを高圧エアーと低圧エアーとの間で切り換える。ここで、低圧エアーおよび高圧エアーは、カセットカバー71Aの自重を打ち消すことができる圧力の圧縮エアーであり、特に、高圧エアーは、第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクのうち最大自重トルクと同じ大きさで発生する方向が反対方向の回転トルクを第二の回転軸72bに作用させることができる圧力であることが好ましい。なお、低圧エアー供給源101および高圧エアー供給源102は、加工装置10が設置されている工場などの建物に設置されていてもよく、加工装置10に配設されていてもよい。
【0031】
次に、カセットカバー71A,71Bの開閉動作について説明する。
図6は、圧縮エアー切替時における実施形態に係るカセット載置手段を示す模式図である。
図7は、圧縮エアー切替時における実施形態に係るカウンターバランス部を示す模式図である。
図8は、圧縮エアー切替時における実施形態に係る切替手段を示す模式図である。
図9は、開放位置における実施形態に係るカセット載置手段を示す模式図である。なお、カセットカバー71A、71Bは、同様の開閉動作を行うものであるため、以下、カセットカバー71Aの開閉動作についてのみ説明する。
【0032】
カセットカバー71Aは、カセット載置台12に第一のカセット11を載置する前は、
図9に示すように、カセット載置台12の下方の開放位置に位置している。ここで、カセットカバー71Aが開放位置である開放状態では、切替手段73eによりロータリーシリンダ73cには高圧エアーが供給されている。なお、ロータリーシリンダ73cに供給される圧縮エアーは、カセットカバー71Aの自重を打ち消すことができる圧力の範囲であるため、ロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクにより、カセットカバー71Aが開放位置から上昇することはない。
【0033】
オペレータは、カセット載置台12にカセット11を載置後に、把手71cを把持して、開放位置のカセットカバー71Aを
図3に示すカセット載置台12の上方の閉塞位置まで上昇させる。このとき、カセットカバー71Aの上昇に伴い、
図9に示すように、第一のリンク72eおよび第二のリンク72fが第一の回転軸72aおよび第二の回転軸72b周りに上昇方向Uに回転し、
図6に示すように、カセットカバー71Aが切替位置まで上昇する。ここで、カセットカバー71Aが開放位置から切替位置に上昇するまでは、
図8に示すように、高圧エアーがロータリーシリンダ73cに供給されている。従って、閉塞動作において第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクが大きい、開放位置から切替位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが大きいこととなる。これにより、オペレータによるカセットカバー71Aの閉塞動作において、負担が大きくなる開放位置から切替位置まで間の負担を切替手段73eにより軽減することができる。
【0034】
さらに、カセットカバー71Aを所定角度から
図3に示す閉塞位置まで上昇する。ここで、ロータリーシリンダ73cには、カセットカバー71Aが切替位置から閉塞位置に上昇するまで、
図5に示すように、検知部73dにより切替片73gが押圧方向Pに押圧されないことで、低圧エアーが供給されている。従って、閉塞動作において第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクが小さい、切替位置から閉塞位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが小さくなる。これにより、オペレータによるカセットカバー71Aの閉塞動作において、負担が小さくなる切替位置から閉塞位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクがオペレータによるカセットカバー71Aの閉塞動作の補助となることで、カセットカバー71Aが閉塞位置まで勢いよく上昇することを抑制することができる。
【0035】
また、オペレータは、カセット載置台12から載置された第一のカセット11を取り外す際に、把手71cを把持して、
図3に示す閉塞位置のカセットカバー71Aを
図9に示すカセット載置台12の上方の開放位置まで下降させる。このとき、カセットカバー71Aの下降に伴い、
図3に示すように、第一のリンク72eおよび第二のリンク72fが第一の回転軸72aおよび第二の回転軸72b周りに下降方向Dに回転し、
図6に示すように、カセットカバー71Aが切替位置まで下降する。ここで、カセットカバー71Aが閉塞位置から切替位置に下降するまで、
図5に示すように、低圧エアーがロータリーシリンダ73cに供給されている。従って、開放動作において第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクが小さい、閉塞位置から切替位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが小さいこととなる。これにより、オペレータによるカセットカバー71Aの開放動作において、ロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが負荷になることを切替手段73eにより抑制することができる。
【0036】
さらに、カセットカバー71Aを切替位置から
図9に示す開放位置まで下降する。ここで、ロータリーシリンダ73cには、カセットカバー71Aが切替位置から開放位置に下降するまで、
図8に示すように、検知部73dにより切替片73gが押圧されることで、高圧エアーが供給されている。従って、開放動作において第二の回転軸72b周りに発生する自重トルクが大きい、切替位置から開放位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクが大きくなる。これにより、オペレータによるカセットカバー71Aの開放動作において、負担が大きくなる切替位置から開放位置までの間にロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクがオペレータによるカセットカバー71Aの開放動作の補助となることで、カセットカバー71Aが開放位置まで勢いよく下降することを抑制することができる。
【0037】
以上のように、本実施形態に係る加工装置10によれば、カセットカバー71A,71Bの開閉動作において、カセットカバー71A,71Bの自重により第二の回転軸72bにおいて発生する自重トルクの方向と反対方向、すなわち上昇方向Uに回転トルクがロータリーシリンダ73cにより第二の回転軸72bにおいて発生しているので、カセットカバー71A,71Bの自重をカウンターバランス部73A,73Bにより打ち消すことができる。従って、オペレータによるカセットカバー71A,71Bの開閉、例えば、カセットカバー71A,71Bの閉塞動作において、カセットカバー71A,71Bを容易に上昇させることができ、カセットカバー71A,71Bの開放動作において、カセットカバー71A,71Bの自重により勢いよく下降することを抑制できるので、オペレータの安全性を向上することができる。
【0038】
また、検知部73dによりカセットカバー71A,71Bの開閉角度が所定角度よりも下方に開放される、すなわち切替位置よりも下降すると、カセットカバー71A,71Bの自重を打ち消す圧力の範囲内で低圧エアーから高圧エアーに切り替えられ、ロータリーシリンダ73cに供給される圧縮エアーの圧力が増加するので、カセットカバー71A,71Bの自重による自重トルクが大きくなる切替位置から開放位置までに大きな回転トルクを発生することができるので、カセットカバー71A,71Bの自重により勢いよく下降することをさらに抑制できるので、オペレータの安全性をさらに向上することができる。
【0039】
また、第二の回転軸72bと平行に設けられたロータリーシリンダ73cが発生する回転トルクにより、カウンターバランス機構を実現しているので、直動するシリンダーによりカウンターバランス機構を構成する場合と比較して、コンパクト化を図ることができるとともに、簡易な構成でカセットカバー71A,71Bの自重を打ち消すことができる。
【0040】
なお、上記実施形態では、検知部73dとしてカムを用いたがこれに限定されるものではなく、例えばエンコーダなどの光学系の角度センサによりカセットカバー71A,71Bの開閉角度を検知してもよい。この場合、カセットカバー71A,71Bが閉塞位置から切替位置(開閉角度が所定角度)まで下降、あるいは開放位置から切替位置まで上昇したことを検知することで、切替手段73eの切り替えを図示しないアクチュエータにより行うこととなる。
【0041】
また、上記実施形態では、カセットカバー71A,71Bが閉塞位置では低圧エアー、開放位置では高圧エアーをロータリーシリンダ73cに供給することとなるが、閉塞位置および開放位置において圧縮エアーの供給を停止してもよい。この場合、カセットカバー71A,71Bが閉塞位置および開放位置に位置したことを検出する位置センサを設け、位置センサの検出結果に基づいて低圧エアー供給源101および高圧エアー供給源102からロータリーシリンダ73cまでの供給経路に設けられた開閉弁を閉弁する。また、閉塞位置および開放位置において圧縮エアーの供給を停止する場合は、位置センサの検出結果に基づいて、カセットカバー71A,71Bの閉塞位置からの下降および開放位置からの上昇を規制するロック機構を設けることが好ましい。