JP2004079587A - ウエハ回転装置とこれを有する端部傷検査装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】平行間隔をあけて配置された軸線周りに回転可能に設けられ、円板状のウエハ5の円周面上を転がる少なくとも3個のローラ2と、少なくとも1個のローラ2を回転駆動する回転駆動機構3と、前記ローラ2の間隔寸法を調整可能な間隔調整機構4と、前記ローラ2にウエハ5を挟んだときに、ローラ2からウエハ5に対してウエハ5の半径方向に加える荷重を制御する荷重制御装置6とを備えるウエハ回転装置1を提供する。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、特に、シリコンウエハ、半導体ウエハ等の円板状に形成された部品を回転させるウエハ回転装置とこれを有する端部傷検査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、シリコンウエハの外周エッジ部のように狭く長い端部のクラック、欠損または研磨傷のような端部傷を探索する端部傷検査装置としては、例えば、特許第2999712号公報に掲載された構造のものがある。
この装置は、シリコンウエハの裏面の中心位置近傍を吸着して水平回転させる回転テーブルを備えている。そして、回転テーブルの作動により水平回転させられているシリコンウエハの端面に光を照射し、端面において反射された光を検出して解析することにより、端部の欠陥の種類または表面粗さ等を検出することができるようになっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この装置の回転テーブルは、シリコンウエハの裏面を吸着する構造であるため、シリコンウエハの表裏面を研磨する前にのみ検査時期が限定され、シリコンウエハの表裏面を研磨した後には、検査を行うことができないという不都合がある。
シリコンウエハの表裏面を研磨する際に生ずる応力により、端部の欠陥が拡大または顕在化する可能性が高いので、シリコンウエハの表裏面の研磨後に端部の欠陥等を検査することが好ましい。
【0004】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、シリコンウエハの表裏面に接触することなくシリコンウエハを回転させることができるウエハ回転装置とこれを有する端部傷検査装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は、以下の手段を提供する。
請求項1に係る発明は、平行間隔をあけて配置された軸線周りに回転可能に設けられ、円板状のウエハの円周面上を転がる少なくとも3個のローラと、少なくとも1個のローラを回転駆動する回転駆動機構と、前記ローラの間隔寸法を調整可能な間隔調整機構と、前記ローラ間にウエハを挟んだときに、ローラからウエハに対してウエハの半径方向に加える荷重を制御する荷重制御装置とを備えるウエハ回転装置を提供する。
【0006】
この発明によれば、ローラ間に円板状のウエハを配置した状態で、間隔調整機構を作動させることにより、ローラの間隔寸法が調節され、ローラ間にウエハが挟まれる。ローラはウエハの周囲に少なくとも3個設けられているので、ローラによってウエハが挟まれると、ウエハは半径方向位置を固定された状態に保持される。
【0007】
このとき、荷重制御装置が作動されることにより、ローラからウエハに対してウエハの半径方向に加えられる荷重が制御されるので、ウエハの外径寸法がばらついても、ローラとウエハとの間の接触圧力が一定値となるようにローラの間隔調整が行われ、ウエハの外径寸法のばらつきが吸収される。そして、この状態で、回転駆動機構を作動させると、少なくとも1個のローラが回転駆動されることにより、ローラの周面とウエハの円周面との間の摩擦によってウエハがその軸心回りに回転させられることになる。
【0008】
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のウエハ回転装置において、前記間隔調整機構に、前記ローラの移動方向に沿って該ローラに加わる荷重を検出するロードセルが備えられ、前記荷重制御装置が、前記ロードセルにより検出された荷重を一定に保つように前記間隔調整機構を制御するウエハ回転装置を提供する。この発明によれば、ロードセルによりローラの移動方向に沿ってローラに加わる荷重が検出され、荷重制御装置の作動により、その荷重が一定になるように間隔調整機構が制御される。したがって、ウエハの回転中においても、ウエハとローラとの間の接触圧力が常に一定になるように保持され、ローラからウエハに一定のトルクを伝達して、ウエハの安定した回転を達成することが可能となる。
【0009】
請求項3に係る発明は、請求項1または請求項2に記載のウエハ回転装置において、前記ローラが、略鉛直方向に配される軸線回りに回転可能に設けられるとともに、前記ウエハを挟む周面の下方に、該周面よりも大径の鍔部を備え、該鍔部の上面が、半径方向外方に向かって漸次低くなる傾斜面により構成されているウエハ回転装置を提供する。
【0010】
この発明によれば、ローラの周面の内接円の半径寸法がウエハの外径寸法より若干大きい適当な寸法までローラどうしを近接させることにより、ローラの鍔部の内接円の半径寸法がウエハの外径寸法より小さくすることが可能となる。この状態で、ウエハをローラの上方からローラ間に挿入すると、ウエハの円周面とローラの周面とが間隔をあけた状態でウエハがローラの鍔部上に載置されることになる。
【0011】
鍔部は、ローラの半径方向外方に低くなる傾斜面により構成されているので、ウエハは、その円周面の下側エッジのみによって鍔部に支持される。そして、この状態から、ローラどうしを近接させると、ウエハが傾斜面からなる鍔部上面をずり上がるようにしてローラの周面に接触するようになる。したがって、ローラの間隔を調整するだけで、ウエハを前工程から簡易にローラ間に引き渡して回転させることが可能となる。
【0012】
請求項4に係る発明は、請求項1から請求項3のいずれかに記載のウエハ回転装置において、前記ローラの両側に隣接する他の2つのローラ間の間隔が180°より小さいウエハ回転装置を提供する。
この発明によれば、このように構成することにより、ウエハの円周面に大きな傷やノッチが形成されていた場合に、1つのローラとの接触位置にその傷等が配置されると、ローラとウエハとの間の接触圧力が急激に変動してウエハがローラの方向に移動しようとするが、両側に配置されているローラによって、ウエハの移動を抑える方向に力が作用し、回転時の芯ずれが生じないように保持されることになる。
【0013】
請求項5に係る発明は、請求項4に記載のウエハ回転装置において、ウエハの周方向に間隔をあけて3カ所以上に、2個1対のローラが配置されているウエハ回転装置を提供する。
この発明によれば、2個1対のローラによって略同一方向からウエハの円周面を半径方向内方に押さえることにより、片方のローラにウエハの大きな傷やノッチ等が一致しても他方のローラによってウエハの中心位置が変動しないように支持されることになる。
【0014】
請求項6に係る発明は、請求項1から請求項5のいずれかに記載のウエハ回転装置と、該ウエハ回転装置に支持されたウエハの円周面に光を放射する光源と、該光源から放射された光の内、ウエハの円周面において反射された光を検出する光検出器とを備える端部傷検査装置を提供する。
この発明によれば、ウエハ回転装置の作動により、ウエハがその円周面のみによって支持されつつ回転されることになる。したがって、ウエハを回転させながら、光源から発せられ、ウエハの円周面において反射された光を光検出部において検出することにより、ウエハの表面に接触することなく、ウエハの円周面全周の端部傷を検査することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の第1の実施形態に係るウエハ回転装置とこれを有する端部傷検査装置について、図面を参照して説明する。
本実施形態に係るウエハ回転装置1は、図1から図3に示されるように、8個のローラ2と、これらのローラ2を回転駆動する回転駆動機構3と、ローラ2の間隔寸法を調整する間隔調整機構4と、ローラ2間に挟んだシリコンウエハ5にローラ2から加える荷重を制御する荷重制御装置6とを備えている。
【0016】
前記8個のローラ2は、4個のブラケット7に2個ずつ支持されている。各ローラ2は、図4に示されるように、シリコンウエハ5の円周面に接触する円筒面8と、該円筒面8の軸方向の一方に隣接する鍔部9とを備えている。鍔部9は、前記円筒面8より大径に全周にわたって形成されている。また、鍔部9は、前記円筒面8に隣接する端面が、軸方向に沿って円筒面8から遠ざかるにしたがって、漸次半径方向外方に広がる傾斜面10に形成されている。また、円筒面8の軸方向の他方に隣接して形成されているのは、円筒面8より若干大径に形成されて、シリコンウエハ5が上方に外れるのを防止する保持部11である。
【0017】
これらのローラ2は、図1に示すように、各ローラ2の回転軸線を平行にして、前記ブラケット7に回転可能に取り付けられている。各ローラ2の端部には、プーリ12が固定されている。
そして、ブラケット7は、ローラ2の鍔部9が、ローラ2の円筒面8の下方に配置されるように、後述するスライダに固定されている。
【0018】
前記回転駆動機構3は、例えば、図1および図2に示されるように、モータ13と、該モータ13の回転トルクを伝達する各種プーリおよびベルトとから構成されている。具体的には、回転駆動機構3は、モータ13と、モータ13の出力軸に固定された駆動プーリ14と、各ブラケット7に、ローラ2の回転軸線と平行な軸線回りに回転可能に取り付けられたメインプーリ15と、各メインプーリ15の回転軸17に固定されたメイン駆動プーリ15aとそのブラケット7に設けられた2つのローラ2のプーリ12との間に掛け渡された第1のベルト16と、メインプーリ15の回転軸17に固定された連結プーリ18と、4つのブラケット7の連結プーリ18に掛け渡される第2〜第4のベルト19〜21とから構成されている。
図中符号22は、後述するスライダ23が移動したときに変位して、第2のベルト19の張力を一定になるように調整するテンショナを示している。
【0019】
前記間隔調整機構4は、前記ブラケット7を2個ずつ固定した2個1対のスライダ23と、これらスライダ23を近接、離間させる方向へ案内するリニアガイド24と、これらスライダ23をリニアガイド24に沿って移動させる直動機構25とを備えている。図中符号24aはリニアガイド24上を移動するナットである。
ブラケット7は、2つのスライダ23の間隔が所定の位置に調整されたときに、8個全てのローラ2が、取り扱われるシリコンウエハ5の外径寸法に一致する内接円に同時に接触するように、一定の傾斜角度をなして、スライダ23に固定されている。
【0020】
前記直動機構25は、例えば、図3に示されるように、モータ26と、モータ26により回転駆動されるボールネジ27と、該ボールネジ27に係合され、前記スライダ23に取り付けられるナット28とを備えている。ボールネジ27は、略中央を境にして両側に逆ネジが形成されたものであり、それぞれのネジ部27a,27bに2つのスライダ23用のナット28が係合されている。
モータ26を一方向に回転させると、それに応じてボールネジ27が一方向に回転させられ、その回転方向に応じて、ボールネジ27に係合しているナット28が近接または離間するように移動させられる。これにより、ナット28に取り付けられているスライダ23の間隔が調整され、スライダ23に固定されているローラ2間の間隔寸法が調整されるようになっている。
【0021】
前記荷重制御装置6は、一方のナット28とスライダ23との間に配置されたロードセル29と、該ロードセル29からの出力信号に応じて間隔調整機構4のモータ26の出力を制御する制御装置(図示略)とから構成されている。ローラ2間にシリコンウエハ5が挟まれてローラ2に荷重が加わると、ナット28とスライダ23との間に配置されたロードセル29は、ブラケット7、スライダ23を経て、ローラ2に加えられた荷重を検出する。したがって、検出された荷重に応じて間隔調整機構4のモータ26の出力を制御することにより、ローラ2に加わる荷重が一定になるようにローラ2の間隔を制御することができるようになっている。
【0022】
このように構成された本実施形態に係るウエハ回転装置1の作用について、以下に説明する。
シリコンウエハ5をローラ2間に挟むときには、間隔調整機構4が作動し、スライダ23の間隔を広げることで、ローラ2間の間隔が広げられる。そして、ローラ2の円筒面8の間隔が、挟むべきシリコンウエハ5の外径寸法より大きく開かれた状態で、例えば、ハンドリングロボット(図示略)によって搬送されてきたシリコンウエハ5が、ローラ2の上方からローラ2間に挿入される。
【0023】
ローラ2の下部には、ローラ2の円筒面8より大径の鍔部9が設けられているので、ローラ2の上方から挿入されたシリコンウエハ5は、図5に鎖線で示すように、鍔部9に載置されるようにしてハンドリングロボットからウエハ回転装置1へ受け渡される。鍔部9の上面は、傾斜面10により構成されているので、シリコンウエハ5は、その円周面の下縁を鍔部9の傾斜面10に接触させてローラ2に載置される。
【0024】
次いで、間隔調整機構4を作動させると、スライダ23が相互に近接する方向に移動させられ、ローラ2の間隔が縮小される。すると、シリコンウエハ5はローラ2の鍔部9上面に形成された傾斜面10に沿って、図5に矢印で示されるように上昇し、ローラ2の円筒面8に挟まれる位置まで案内される。
そして、スライダ23をさらに近接させると、シリコンウエハ5の円周面が全てのローラ2の円筒面8に接触する。そして、シリコンウエハ5とローラ2との間に接触荷重が発生すると、その荷重がロードセル29によって検出され、検出された荷重が所定の荷重となるように制御装置により制御される。
【0025】
この状態で、回転駆動機構3のモータ13を作動させることにより、プーリ12,14,15,15a,18、ベルト16,19〜21を介してモータ13の回転トルクが各ローラ2に伝達される。そして、ローラ2とシリコンウエハ5との間の接触荷重に比例する摩擦力によって、シリコンウエハ5が回転駆動されることになる。
このとき、シリコンウエハ5は、円筒面8のいずれかの高さ方向位置に、重力と摩擦力とをバランスさせて安定して維持されることになる。
【0026】
このように、本実施形態に係るウエハ回転装置1によれば、シリコンウエハ5の表裏面に触れることなく、シリコンウエハ5を回転させることができる。
また、ローラ2の位置を制御するのではなく、シリコンウエハ5の円周面をローラ2により押さえる際のローラ2とシリコンウエハ5との間に生ずる荷重を制御するので、シリコンウエハ5の外径寸法がばらついた場合においても、適正にシリコンウエハ5を把持して回転させることができる。
【0027】
さらに、シリコンウエハ5の円周面にローラ2から回転トルクを伝達してシリコンウエハ5を回転させるので、シリコンウエハ5の回転中心の割り出し作業が不要となる。従来、回転テーブルに一旦吸着して回転させることにより、偏心量を割り出して回転テーブルによる吸着位置を変更する持ち替え作業を行っていたが、この回転中心の割り出し作業と持ち替え作業が不要となるので、工程を大幅に短縮することができる。
【0028】
また、シリコンウエハ5の周方向に間隔をあけて、4カ所に2個1対のローラ2を配置しているので、シリコンウエハ5の円周面に大きな傷やVノッチが形成されていたとしても、その傷等がローラ2に接触するときに、シリコンウエハ5の回転中心がずれることを防止することができる。すなわち、シリコンウエハ5の円周面に形成された傷がシリコンウエハ5の回転によって一のローラ2に接触する位置に配された場合には、そのローラ2とシリコンウエハ5との間の接触荷重が変動するので、シリコンウエハ5がそのローラ2の方向に向けて移動しようとするが、ほぼ同一箇所においてシリコンウエハ5を支持している他のローラ2によってシリコンウエハ5が移動しないように保持されることになる。
【0029】
また、本実施形態に係るウエハ回転装置1によれば、シリコンウエハ5の円周面に同時に接触する8個のローラ2全てが、回転駆動機構3の作動により回転駆動されるので、シリコンウエハ5とローラ2との間に滑りを生じにくく、角度精度を向上することができるとともに、比較的高速にシリコンウエハ5を回転させることができる。
【0030】
上述したウエハ回転装置1を用いた端部傷検査装置は、ウエハ回転装置1の外部に、シリコンウエハ5の半径方向外方から平行光を照射する光源と、シリコンウエハ5の円周面において反射した反射光を検出する光検出器とを備えることにより構成される。
このように構成された端部傷検査装置によれば、シリコンウエハ5の表裏面に接触しないので、シリコンウエハ5の表裏面を研磨した後においても端部傷の検査を行うことができる。
【0031】
また、シリコンウエハの中心位置の割り出しや持ち替えが不要であり、かつ、高速回転させることができるので、検査工程を短縮して歩留まりを向上することができる。
さらに、シリコンウエハを高速回転させる際に、ローラとシリコンウエハとの間の滑りを低減し、高い角度精度で回転させるので、端部傷の位置を精度よく検出することができる。
【0032】
なお、本実施形態においては、回転駆動機構3として、プーリ12,14,15,15a,18およびベルト16,19〜21によりモータ13の回転トルクをローラ2に伝達する構造を採用したが、これに代えて、他の伝達機構、例えば、歯車等を採用してもよい。また、直動機構としてボールネジ27を採用したが、これに代えて、シリンダ等他の任意の機構を採用してもよい。
【0033】
また、2個1対のローラ2を4カ所に配置したが、これに代えて、一方のスライダ23に固定されるブラケット7を1カ所として、シリコンウエハ5の円周方向の3カ所に2個1対のローラ2を配置することにしてもよい。また、さらに多数のローラ2を使用すれば、2個1対とすることなく、1個ずつ間隔をあけて配置することもできる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明に係るウエハ回転装置によれば、ウエハの表裏面を吸着することなく、ウエハの円周面に接触することによってウエハを回転させることができるという効果を奏する。また、ウエハとその円周面に接触するローラとの間の接触荷重を制御することにより、ウエハをローラ間に挟むので、ウエハの外径寸法にばらつきが存在しても、ウエハを適正に把持して、回転させることができるという効果を奏する。
また、このウエハ回転装置を備えた端部傷検査装置によれば、ウエハの表裏面を研磨した後においても円周面に形成された傷を検査することができるという効果を奏する。したがって、ウエハの研磨時に拡大または顕在化する傷を、その後の検査によって検出することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施形態に係るウエハ回転装置を一部を省略して示す正面図である。
【図2】図1のウエハ回転装置を示す平面図である。
【図3】図1のウエハ回転装置の間隔調整機構を示す平面図である。
【図4】図1のウエハ回転装置のローラ形状を示す正面図である。
【図5】図5のローラ上をウエハが移動する様子を示す正面図である。
【符号の説明】
1 ウエハ回転装置
2 ローラ
3 回転駆動機構
4 間隔調整機構
5 シリコンウエハ(ウエハ)
6 荷重制御装置
8 円筒面(周面)
9 鍔部
10 傾斜面
29 ロードセル
Claims (6)
- 平行間隔をあけて配置された軸線周りに回転可能に設けられ、円板状のウエハの円周面上を転がる少なくとも3個のローラと、
少なくとも1個のローラを回転駆動する回転駆動機構と、
前記ローラの間隔寸法を調整可能な間隔調整機構と、
前記ローラ間にウエハを挟んだときに、ローラからウエハに対してウエハの半径方向に加える荷重を制御する荷重制御装置とを備えるウエハ回転装置。 - 前記間隔調整機構に、前記ローラの移動方向に沿って該ローラに加わる荷重を検出するロードセルが備えられ、
前記荷重制御装置が、前記ロードセルにより検出された荷重を一定に保つように前記間隔調整機構を制御する請求項1に記載のウエハ回転装置。 - 前記ローラが、略鉛直方向に配される軸線回りに回転可能に設けられるとともに、前記ウエハを挟む周面の下方に、該周面よりも大径の鍔部を備え、
該鍔部の上面が、半径方向外方に向かって漸次低くなる傾斜面により構成されている請求項1または請求項2に記載のウエハ回転装置。 - 前記ローラの両側に隣接する他の2つのローラ間の間隔が180°より小さい請求項1から請求項3のいずれかに記載のウエハ回転装置。
- ウエハの周方向に間隔をあけて3カ所以上に、2個1対のローラが配置されている請求項4に記載のウエハ回転装置。
- 請求項1から請求項5のいずれかに記載のウエハ回転装置と、該ウエハ回転装置に支持されたウエハの円周面に光を放射する光源と、該光源から放射された光の内、ウエハの円周面において反射された光を検出する光検出器とを備える端部傷検査装置。
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