(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、添付図面を参照して、本実施の形態について説明する。
図1は、本実施の形態に係る搬送機構を備えた加工装置の斜視図である。なお、以下の説明においては、加工装置として切削ブレードによって被加工物を切削加工する切削装置を例示して説明するが、この構成に限定されない。加工装置は、被加工物を加工する装置であれば、どのような装置でもよい。以下の説明では、図中の両矢線X、Y、Zに沿う方向をそれぞれX軸方向、Y軸方向、Z軸方向と呼ぶ。X軸方向とY軸方向は水平方向であり、Z軸方向は鉛直方向(上下方向)である。また、Y軸方向における加工装置の前後方向を、
図1に矢線で示している。
【0012】
図1に示すように、加工装置1は、ハウジング2上の保持手段3に保持された板状物ユニット9を、加工手段4により加工するように構成されている。板状物ユニット9は、環状フレーム91の内側開口に粘着テープ92が貼着され、粘着テープ92上に円形状の板状物93が貼着されて構成されている。環状フレーム91は金属で形成されている。板状物93は、半導体ウェーハや光デバイスウェーハ等である。板状物93の表面は、格子状に配列された分割予定ラインによって複数の領域に区画され、この区画された領域にIC、LSI、LED等の各種デバイスが形成されている。板状物ユニット9はカセット5内に収容された状態で加工装置1に搬入される。
【0013】
ハウジング2の上面には、X軸方向に延在する矩形状の開口部(不図示)が形成されており、この開口部は、保持手段3と共に移動可能な移動板31及び蛇腹状の防水カバー32により被覆されている。防水カバー32の下方には、保持手段3をX軸方向に移動させる移動機構(不図示)が設けられている。保持手段3の表面には、板状物ユニット9を吸引保持する保持面33が形成されている。保持面33は、保持手段3内の流路を通じて吸引源に接続されている。
【0014】
保持手段3は、いわゆるチャックテーブルであり、X軸方向における略中央の受け渡し位置と加工手段4に臨む加工位置との間で往復移動される。
図1は、保持手段3が受け渡し位置に待機した状態を示している。ハウジング2において、この受け渡し位置に隣接した角部が一段下がっており、下がった箇所に載置テーブル6が昇降可能に設けられている。載置テーブル6には、板状物ユニット9を収容したカセット5が載置される。カセット5が載置された状態で載置テーブル6が昇降することによって、Z軸方向において板状物ユニット9の引出位置及び押込位置が調整される。
【0015】
ハウジング2の上面には、載置テーブル6の後方に、Y軸方向に延びる平行な一対のガイドレール7と、一対のガイドレール7とカセット5との間で板状物ユニット9を搬送するプッシュプル機構8が設けられている。一対のガイドレール7により、プッシュプル機構8での板状物ユニット9の搬送がガイドされると共に板状物ユニット9のX軸方向の位置決めが行われる。プッシュプル機構8は、カセット5から一対のガイドレール7上に加工前の板状物ユニット9を引き出す動作と、一対のガイドレール7上からカセット5に加工済みの板状物ユニット9を押し込む動作を行うことが可能である。プッシュプル機構8により板状物ユニット9のY軸方向の位置決めが行われる。
【0016】
一対のガイドレール7の近傍には、ガイドレール7と保持手段3との間で板状物ユニット9を搬送する搬送機構10が設けられている。搬送機構10は上面視L字状のアーム部11を有し、アーム部11の下面側に設けた複数の吸引パッドによって板状物ユニット9の環状フレーム91を吸引保持する。そして、アーム部11がZ軸方向の軸を中心として旋回することで板状物ユニット9を搬送する。
【0017】
保持手段3の受け渡し位置の後方には、スピンナ式の洗浄機構12が設けられている。洗浄機構12では、回転中のスピンナテーブル13に向けて洗浄水を噴射して板状物ユニット9を洗浄した後、乾燥エアーを吹き付けて板状物ユニット9を乾燥させる。
【0018】
ハウジング2上には、加工手段4を支持する支持台14が設けられている。加工手段4は、ボールネジ式の移動機構(不図示)によりY軸方向及びZ軸方向に移動される。加工手段4は、スピンドル(不図示)の先端に設けた切削ブレード41を有している。切削ブレード41はブレードカバー42によって周囲が覆われており、ブレードカバー42には切削部分に向けて切削水を噴射する噴射ノズル43が設けられている。切削ブレード41が高速回転され、噴射ノズル43から切削水を噴射しつつ板状物ユニット9の板状物93が切削加工される。
【0019】
支持台14の側面15に沿う位置に、保持手段3と洗浄機構12との間で板状物ユニット9を搬送する搬送機構16が設けられている。側面15にはY軸方向に延びる長穴15aが形成されている。搬送機構16は、長穴15aから突出して斜め前方に延びるアーム部17を備え、アーム部17の先端に、板状物ユニット9を吸着保持する吸着保持部が設けられている。この吸着保持部については後述する。吸着保持部で環状フレーム91を保持しながらアーム部17がY軸方向に移動することで板状物ユニット9が搬送される。
【0020】
支持台14にはさらに、保持手段3の移動経路の上方を横切るようにして、撮像部18を支持する片持支持部19が設けられている。撮像部18は片持支持部19の下面から突出し、撮像部18によって板状物ユニット9が撮像される。撮像部18による撮像画像は、加工手段4と保持手段3とのアライメントに利用される。
【0021】
ハウジング2の最前部には、装置各部への指示を受け付ける入力手段20が設けられている。また、ハウジング2内には、加工装置1の各部を統括制御する制御手段21が設けられている。制御手段21には入力手段20から各種指示が入力され、各種指示に基づいて加工装置1の保持手段3や加工手段4等の構成要素の動作が制御される。制御手段21は、加工装置1の各構成要素を動作させるプロセッサやメモリ等により構成されている。
【0022】
このように構成された加工装置1は、入力手段20への加工開始の入力指示により、構成要素各部が連動して板状物ユニット9に対する一連の加工動作が自動的に実施される。
【0023】
先に述べたように、加工装置1を構成する搬送機構16は、アーム部17の先端に設けた吸着保持部に板状物ユニット9を吸着して搬送する。
図2から
図5を参照して、搬送機構16の吸着保持部の詳細を説明する。
【0024】
図2に示すように、搬送機構16の吸着保持部は一対の搬送プレート50を備えている。各搬送プレート50は細長い矩形状であり、一対の搬送プレート50の長手方向の中央付近を接続プレート51で接続している。なお、各搬送プレート50を接続プレート51上でスライドさせることにより、保持する板状物ユニット9のサイズを交換可能である。接続プレート51は、支持機構52を介してアーム部17の先端部分の下方に支持されている。
【0025】
支持機構52は、アーム部17の下面側に設けた上方ブロック52aと、接続プレート51の上面側に設けた下方ブロック52bと、Z軸方向に延びる一対の昇降軸52cを備えている。各昇降軸52cは上方ブロック52aに対してZ軸方向に移動可能に支持されており、各昇降軸52cの下端に下方ブロック52bが支持されている。昇降軸52cと下方ブロック52bは、移動手段(不図示)によってZ軸方向に往復移動され、この移動によって接続プレート51と各搬送プレート50のZ軸方向の位置が変化する。つまり、搬送プレート50は、支持台14に対するアーム部17のY軸方向の移動と、アーム部17に対して支持機構52を介して行われる接続プレート51のZ軸方向の移動によって、Y軸方向(水平方向)とZ軸方向(鉛直方向)に往復移動される。
【0026】
各搬送プレート50には、長手方向の両端に近い位置に一対の吸引パッド53が設けられ、一対の吸引パッド53の間の位置に磁力保持部54が設けられている。つまり、搬送機構16の吸着保持部には、合計で4つの吸着パッド53と2つの磁力保持部54が設けられている。これらの吸着パッド53と磁力保持部54は、板状物ユニット9を構成する環状フレーム91に対向することが可能な位置関係で配置されている。
【0027】
図3に示すように、吸引パッド53は、搬送プレート50に形成した貫通穴に対してZ軸方向に移動可能に挿入された軸部55と、軸部55の下端に設けた円錐状の吸着部56と、軸部55の上端に設けた移動規制部57を備えている。吸着部56は搬送プレート50の下方に位置し、移動規制部57は搬送プレート50の上方に位置する。軸部55を囲む円筒状のコイルスプリング58が吸着部56と搬送プレート50の間に挿入される。吸引パッド53は、搬送プレート50の上面に移動規制部57が当接することにより下方への移動が規制され(
図3参照)、コイルスプリング58を圧縮させながら搬送プレート50に対して相対的に上方へ位置を変化させることができる(
図4、
図5参照)。
【0028】
吸引パッド53の内部空間は、空気の流通が可能な流路59を通じて、吸引源となるポンプ60と接続されている。ポンプ60を駆動させると、吸引パッド53内の空気が流路59を通じてバルブ61から排出される。環状フレーム91の上面に吸着部56を当接させながらポンプ60による吸引を行うことにより、環状フレーム91に吸着部56を真空吸着させることができる。
【0029】
図3に示すように、磁力保持部54は、搬送プレート50の上面に固定されたシリンダ62と、搬送プレート50の下面に固定された筐体63を有している。シリンダ62は、密閉された内部空間を有する箱型の形状をなしている。シリンダ62内にはピストン64がZ軸方向に移動可能に支持されている。ピストン64から下方に突出するロッド65は、搬送プレート50を貫通して、筐体63内に位置する磁石支持板66に接続している。磁石支持板66の下面側には磁石67が固定されている。磁石67は、板状の永久磁石からなる。
【0030】
シリンダ62の内部空間は、空気の流通が可能な流路68と流路69を通じてポンプ70と接続されている。流路68はシリンダ62内におけるピストン64の上方空間に接続しており、流路69はシリンダ62内におけるピストン64の下方空間に接続している。ポンプ70を駆動させると、流路68の途中に設けたバルブ71と流路69の途中に設けたバルブ72を通して排気と吸気が行われる。その結果、シリンダ62内でピストン64の上方空間と下方空間の内圧が相対的に変化し、ピストン64が上下移動を行う。シリンダ62内でピストン64の上方空間の内圧が相対的に高くなると、ピストン64は下方に移動し、シリンダ62内でピストン64の下方空間の内圧が相対的に高くなるとピストン64は上方に移動する。ピストン64の上下移動に伴い、ロッド65を介して磁石支持板66が上下移動を行う。
【0031】
なお、ポンプ60やポンプ70は、ハウジング2の内部や支持台14の内部等、任意の位置に配置することができる。流路59、68、69は、吸引パッド53や磁力保持部54の移動に追従できるように、柔軟なチューブ等を用いて構成される。
【0032】
筐体63は上面側が搬送プレート50で覆われる箱状体であり、搬送プレート50の下面から下方に突出する4つの側壁63aと、4つの側壁63aの底部を塞ぐ底壁63bを備えている。4つの側壁63aは、X軸方向及びZ軸方向に沿う一対の側壁63a(
図3から
図5には表れていない)と、Y軸方向及びZ軸方向に沿う一対の側壁63a(
図3から
図5に表れている)とで構成されている。これら4つの側壁63aと底壁63bに囲まれる筐体63の内部空間に、磁石支持板66と磁石67が配置されている。磁石支持板66の下面側に支持された磁石67は、側壁63aに沿って上下に移動可能にガイドされており、
図3に示す上方の非作用位置では搬送プレート50の下面に接近し、
図4と
図5に示す下方の作用位置では底壁63bに接する位置まで下降する。
【0033】
シリンダ62内でのピストン64の上下移動に伴って、筐体63内で磁石67が非作用位置と作用位置に上下移動される。つまり、磁力保持部54では、筐体63が、磁石67をZ軸方向に移動可能にガイドするガイド部を構成している。また、ピストン64が、Z軸方向の作用位置と非作用位置に磁石67を移動させる移動手段を構成している。ピストン64の動作に関わるシリンダ62、流路68及び69、ポンプ70、バルブ71、72も移動手段を構成する要素である。
【0034】
以上の構成からなる搬送機構16は次のように動作する。なお、
図3から
図5には、搬送機構16に設けた4つの吸引パッド53と2つの磁力保持部54のうちそれぞれ1つのみを図示しているが、図示されていない吸引パッド53と磁力保持部54についても、図示されたものと同様に動作するものとする。
【0035】
図3は、搬送機構16を構成する吸引パッド53と磁力保持部54がいずれも、板状物ユニット9の環状フレーム91を保持していない非保持状態を示している。このときポンプ60は駆動しておらず、吸引パッド53は環状フレーム91を吸引していない。
図3の状態で、吸引パッド53は、搬送プレート50に対して最も下降した位置にあり、搬送プレート50の上面に移動規制部57が当接すると共に、吸着部56の下端面が磁力保持部54の筐体63の底壁63bよりも下方に位置している。磁力保持部54では、磁石67が筐体63内の上方の非作用位置に保持されていて、環状フレーム91に対する磁力保持を行っていない。
【0036】
搬送機構16が保持手段3や洗浄機構12から板状物ユニット9を受け取って搬送するときには、
図4に示すように、環状フレーム91の上面に吸引パッド53の吸着部56が接する状態にする。このとき、制御手段21(
図1)は、支持機構52を動作させて搬送プレート50をZ軸方向で下降させ、吸着部56と搬送プレート50の間隔を小さくさせる。すると、コイルスプリング58の圧縮量が大きくなり、吸引パッド53に対して下方への付勢力が働き、吸着部56が環状フレーム91の上面に強く押し付けられる。また、搬送プレート50の下降によって、磁力保持部54を構成する筐体63の底壁63bが、環状フレーム91の上面に接近する。
【0037】
制御手段21は、
図4のように吸着部56が環状フレーム91の上面に押し付けられた状態で、ポンプ60を駆動して吸引パッド53内の空気を吸引させる。すると、環状フレーム91の上面に吸着部56が真空吸着して、環状フレーム91が吸引パッド53によって吸引保持される。
【0038】
また、制御手段21は、
図4に示すように、ポンプ70を駆動してピストン64をシリンダ62内で下方に移動させ、磁石67を非作用位置から作用位置に移動させる。作用位置にある磁石67は、筐体63の外壁である底壁63bを通して金属製の環状フレーム91に磁力を及ぼし、環状フレーム91を磁力で引きつけて保持する。つまり、
図4に示す板状物ユニット9の保持状態では、環状フレーム91は、吸引パッド53による吸引保持に加えて、磁力保持部54による磁力保持を受けている。
【0039】
筐体63は、磁性体と非磁性体のいずれで形成してもよい。筐体63を磁性体で形成した場合は、磁石67を作用位置に移動させたときに、筐体63の底壁63bにも環状フレーム91を引き付ける磁力が働き、環状フレーム91を効率的に磁力保持することができる。筐体63を非磁性体で形成した場合は、作用位置にある磁石67の磁力で環状フレーム91を確実に引き付けることができるように、底壁63bの厚み等の条件を適宜設定すればよい。
【0040】
なお、
図4に示す板状物ユニット9の保持状態において、吸引パッド53での吸引保持を維持するためには、吸着部56が環状フレーム91の上面に対して隙間なく密着する必要がある。例えば、筐体63の底壁63bの下面が吸着部56よりも下方に突出していると、吸着部56よりも先に底壁63bが環状フレーム91の上面に当接してしまい、環状フレーム91に対する吸着部56の密着が妨げられてしまう。そのため、
図4の保持状態において、環状フレーム91の上面と筐体63の底壁63bの下面との間にクリアランスを設けるように設定してもよい。これにより、部品の精度等に多少のばらつきがあっても、筐体63に妨げられることなく、環状フレーム91の上面に対する吸着部56の真空吸着を確実に行わせることができる。磁力保持部54は、環状フレーム91の上面に対して筐体63の底壁63bが多少離間していても、磁力による吸引力を環状フレーム91に作用させることができる。
【0041】
搬送機構16による板状物ユニット9の搬送が完了して、保持手段3や洗浄機構12に板状物ユニット9を受け渡すときには、制御手段21は、ポンプ60による吸引をオフにして吸引パッド53による吸引保持を解除させる。また、制御手段21は、ポンプ70を駆動してシリンダ62内でピストン64を上方に移動させ、磁石67を
図3に示す非作用位置に移動させる。これにより、磁力保持部54での磁力保持も解除される。板状物ユニット9に対する保持を解除する順序として、吸引パッド53による吸引保持の解除が完了したら、磁力保持部54による磁力保持の解除を行うことが好ましい。
【0042】
図5は、搬送機構16による板状物ユニット9の保持を要する状態(板状物ユニット9の搬送途中等)で、ポンプ60が停止する等の原因で吸引パッド53の真空ラインが失われて、吸引パッド53の吸引力が環状フレーム91に作用しなくなった状態を示している。このとき磁力保持部54は、作用位置にある磁石67の磁力によって、環状フレーム91を筐体63の底壁63bに引きつけて保持しており、板状物ユニット9の落下を防止している。
図5では、底壁63bの下面に環状フレーム91の上面が当接して、底壁63bと環状フレーム91の間にクリアランスがない状態になっている。
【0043】
図5に示すように、磁石67は環状フレーム91との間に働く磁気吸引力によって作用位置に保持されるので、ポンプ70が動作不能となった場合でも、磁力保持部54による環状フレーム91の磁力保持が解除されることはない。そのため、工場施設等の不具合でポンプ60、70を含む全ての吸引源が停止しても、板状物ユニット9の落下を確実に防止できる。
【0044】
以上のように、本実施形態の搬送機構16は、吸引パッド53により環状フレーム91を吸引保持することに加えて、磁力保持部54により環状フレーム91を磁力保持するので、搬送中に吸引パッド53による吸引保持が解除されても、板状物ユニット9の落下を防止できる。磁力保持部54は、磁石67を非作用位置と作用位置に上下移動させるだけのシンプルな構造であり、省スペース化を図ることができる。
【0045】
本実施の形態の磁力保持部54では、磁力を発生させる手段として、電磁石ではなく永久磁石からなる磁石67を用いている。電磁石は、通電をオフにした後の残留磁気の除去に手間と時間がかかるため、搬送完了後の板状物ユニット9のリリースに遅滞が生じるおそれがある。また、電磁石は、装置全体の電源喪失等のトラブルによって通電が解除されたときに、磁力保持力が失われてしまい、落下防止機構として機能しなくなるおそれがある。これに対して磁石67は、作用位置から非作用位置に移動させるだけで、環状フレーム91に対する磁力保持を直ちに解除することができ、搬送完了後に板状物ユニット9を迅速に受け渡すことができる。また、先に述べように、磁石67は、電磁石のような通電を要さずに自身の磁力によって作用位置を維持できるので、作用位置まで移動させた後は、ポンプ70の動作不良等の外部的要因で保持力が失われることがなく、落下防止機構としての有効性が高い。
【0046】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々変更して実施することが可能である。上記実施の形態において、添付図面に図示されている大きさや形状などについては、これに限定されず、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、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することが可能である。
【0047】
上記した実施の形態の筐体63は、4つの側壁63aと底壁63bと搬送プレート50の下面とで囲まれる閉鎖された内部空間を形成している。そのため、加工により生じるコンタミネーションが筐体63内に侵入しにくく、特に磁性体を含む異物が筐体63内の磁石67に付着することを防止できるという利点がある。しかし、このような筐体63に代えて、内部空間が閉鎖されていないガイド部によって磁石67の上下移動をガイドすることも可能である。
【0048】
例えば、ガイド部の変形例として、筐体63から底壁63bを省略した角筒状のガイド部を用いてもよい。この場合、
図5のように磁力保持部54によって板状物ユニット9の落下防止を行う際に、環状フレーム91の上面に対して磁石67が直接に当接して磁力保持する。
【0049】
また、ガイド部の異なる変形例として、筐体63の4つの側壁63aの少なくとも一つが、Z軸方向に長いスリット状のガイド溝を有しており、このガイド溝に対して、磁石67や磁石支持板66に設けた突出部が摺動可能に挿入されるようなガイド構造を採用することもできる。
【0050】
また、上記した実施の形態の筐体63は、搬送プレート50の下面に固定的に支持されているが、搬送プレート50の下面から離れた位置に配したガイド部によって磁石67の上下移動をガイドしてもよい。
【0051】
上記した実施の形態は、磁石67を上下移動させる移動手段として、ポンプ70を駆動して空気圧でシリンダ62内のピストン64を上下移動させるタイプを用いているが、これ以外の形態の移動手段を用いることも可能である。例えば、電磁力を利用して電気エネルギーを機械的な直線運動に変換するソレノイド等を移動手段として用いてもよい。
【0052】
上記した実施の形態は、板状物ユニット9の板状物93に対して切削加工を行う加工手段4を備えた加工装置1を例示して説明したが、この構成に限定されない。加工装置は、板状物ユニット9に対して加工を施す装置であれば、どのような装置でもよく、例えば、研削装置に搭載される搬送機構として本発明を適用することが可能である。
【0053】
また、上記した実施の形態の加工装置1のうち、搬送機構16とは別に設けられている搬送機構10に本発明を適用することも可能である。