JPWO2012039252A1 - ウエハ検査装置 - Google Patents

Abstract

ウエハ検査装置（１）は、主として、搬送機構、検知機構、および吸着回転機構を備える。搬送機構は、搬送路（２Ａ，２Ｂ）上に矩形のウエハ（１０）を載せて搬送する。検知機構（４Ａ〜４Ｄ）は、搬送機構を挟んで１組ずつ設けられ、ウエハの状態を検知する。吸着回転機構（５）は、４つの吸着用チャック（５２Ａ〜５２Ｄ）を備え、２組の検知機構の間で、搬送路（２Ａ，２Ｂ）上のウエハ（１０）を吸着し、９０°回転させてから再度搬送路（２Ａ，２Ｂ）上に戻す。

Description

この発明は、ウエハ端面の欠陥を検査する検査装置に関する。

従来より、ウエハの検査等を行うために所定のポジションにウエハを搬送する搬送機構が提案されている。例えば、特許文献１には、搬送機構として、間隔を設けて平行に延びる一対の搬送ベルトと、その搬送ベルトを同じ速度で回転駆動する搬送ローラを備えたものが開示されている。

近年、環境への配慮から太陽電池の需要が増大している。太陽電池のセルは、矩形に切り出したウエハ（ガラス基板）上に形成されるものが一般的である。ウエハは、切り出された端面に欠陥が発生することがあり、セルの歩留まりを向上させるにはあらかじめこのようなウエハの端面の欠陥を検査し、欠陥のある不良品を除去することが望ましい。

図４は、このようなウエハ端面の欠陥の検査を自動化した従来の装置の一例を示している。この従来のウエハ検査装置１０１は、搬送機構として、間隔を設けて平行に延びる一対の搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ、およびその搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂを同じ速度で回転駆動する複数の搬送ローラ１０３を備えている。搬送ローラ１０３の１つが図示しないモータにより回転駆動されると、その位置で搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂが同じ方向に回転され、それに追従して他の搬送ローラ１０３も回転することで、搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂが移動する。これにより、搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ上に載せたウエハ１１０が矢印Ｘの方向（以下、「搬送方向」と称する。）に搬送される。

ウエハ１１０は平面視矩形に形成されているため、４辺の端面１１１，１１２，１１３，１１４を有する。端面１１１〜１１４の位置関係は、２つの対向する一対の端面（以下、「端面対」と称する。）１１１，１１３および１１２，１１４が互いに直交する配置である。このような端面配置において、ウエハ１１０は、一方の端面対１１２，１１４が搬送方向Ｘに対向し、他方の端面対１１１，１１３が搬送方向Ｘに直交する方向に対向するように搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ上を搬送される。

また、搬送路の途中には、２つの一対の撮像素子（以下、「撮像素子対」と称する。）１０４Ａ，１０４Ｂおよび１０４Ｃ，１０４Ｄが搬送方向Ｘに直交する方向に対向設置されている。一方の撮像素子対１０４Ａ，１０４Ｂと他方の撮像素子対１０４Ｃ，１０４Ｄは、搬送方向Ｘについて間隔を離して設置されている。

上述のように構成された従来のウエハ検査装置１０１によるウエハ検査の動作について説明する。まず、搬送方向Ｘについて上流側の撮像素子対１０４Ａ，１０４Ｂを用いて、搬送されてきたウエハ１１０の一方の端面対１１１，１１３のそれぞれを撮像して端面画像を図示しないモニター等の表示装置に表示する。その画像を目視で確認して欠陥がないかを検査する。

その後、搬送機構（搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ、搬送ローラ１０３）を一旦停止する。そして、搬送方向Ｘの上から見て搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂの間に設置した図示しない吸着ステージを上昇させて吸着し、矢印Ｖに示すように９０°回転させて吸着ステージを下降し搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ上に載せ直して、搬送機構を動かし、搬送方向Ｘについて上流側の撮像素子対１０４Ｅ，１０４Ｆを用いてウエハ１１０の他方の端面対１１１，１１４をそれぞれ撮像して上記と同様にして欠陥の検査を行う。

なお、図４に示すように、搬送方向Ａに対向する撮像素子対１０４Ｅ，１０４Ｆを設けて、上述のように撮像素子対１０４Ａ，１０４Ｂで一方の端面対１１２，１１４を撮像した後、搬送機構（搬送ベルト１０２Ａ，１０２Ｂ、搬送ローラ１０３）を一旦停止し、撮像素子対１０４Ｅ，１０４Ｆを図４に点線で示す位置に移動させて、ウエハ１１０を回転させることなく端面対１１２，１１４の撮像を行うようにしたものもあった。

特開２０００−１２６５２号公報

しかしながら、上述した従来のウエハ検査装置１０１によると、ウエハの４辺の端面欠陥を検査するために搬送機構を一旦停止させなければならないため、単位時間あたりのウエハの処理枚数が少なくなる問題があった。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、搬送機構を停止させることなくウエハの姿勢を変えてウエハの状態を検知可能な検査装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のウエハ検査装置は、主として、搬送機構、検知機構、および吸着回転機構を備えた構成である。

搬送機構は、搬送路上にウエハを載せて搬送するように構成される。

検知機構は、ウエハの状態を検知するように構成される。

吸着回転機構は、前記搬送路から前記ウエハを吸着し回転させてから再度前記搬送路上に戻すように構成される。

このように構成されたウエハ検査装置によると、前記ウエハを前記搬送機構により搬送しながら、前記吸着回転機構により前記ウエハの姿勢が変更される。

この発明によれば、搬送機構を停止させることなくウエハの姿勢を変えてウエハの状態を検知することができる。したがって、単位時間あたりのウエハの処理枚数が増え、それだけ製品単価を安くできるようになる。

本発明の一実施形態に係るウエハ検査装置を示す概略平面図である。 同上ウエハ検査装置を示す概略断面図である。 同上ウエハ検査装置による検査動作を説明する概略平面図である。 従来例に係るウエハ検査装置を示す概略平面図である。

図１、図２を用いて、本発明の実施形態に係るウエハ検査装置の概略構成を説明する。図１、図２に示すウエハ検査装置１は、主として、搬送機構、２つの撮像素子対４Ａ，４Ｂおよび４Ｃ，４Ｄ、ならびに吸着回転機構５を備えた構成である。

搬送機構は、搬送路（搬送ベルト２Ａ，２Ｂで挟まれた領域をいう。）上にウエハ１０を載せて搬送するように構成される。具体的には、搬送機構は、間隔を設けて平行に延びる一対の搬送ベルト２Ａ，２Ｂ、およびその搬送ベルト２Ａ，２Ｂを同じ速度で回転駆動する複数の搬送ローラ３を備えている。搬送ローラ３の１つが図示しないモータにより回転駆動されると、その位置で搬送ベルト２Ａ，２Ｂが同じ方向に回転され、それに追従して他の搬送ローラ３も回転することで、搬送ベルト２Ａ，２Ｂが移動する。これにより、搬送ベルト２Ａ，２Ｂ上に載せたウエハ１０が矢印Ｘの方向（以下、「搬送方向」と称する。）に搬送される。図１では、２枚のウエハ１０−１，１０−２が連続して搬送されている様子が示されている。このようにウエハは、搬送機構が停止することなく、所定の間隔で連続して搬送されるようになっている。

ウエハ１０は、矩形に切り出された平面形状であり、例えば太陽電池セルのガラス基板に用いられる。ウエハ１０は平面視矩形に形成されているため、４辺の端面１１，１２，１３，１４を有する。端面１１〜１４の位置関係は、２つの対向する一対の端面（以下、「端面対」と称する。）１１，１３および１２，１４が互いに直交する配置である。このような端面配置において、ウエハ１０は、後述する吸着回転機構５よりも上流側を搬送されている状態で、一方の端面対１２，１４が搬送方向Ｘに対向し、他方の端面対１１，１３が搬送方向Ｘに直交する方向に対向するように搬送路上を搬送される。

２つの撮像素子対４Ａ，４Ｂおよび４Ｃ，４Ｄは、搬送方向Ｘに直交する方向に対向し、互いに搬送方向Ｘについて間隔を離して設置され、ウエハ１０の端面対（搬送方向Ｘに直交する方向に対向する端面対）をそれぞれ撮像するように構成される。

吸着回転機構５は、搬送方向Ｘについて２つの撮像素子対４Ａ，４Ｂおよび４Ｃ，４Ｄの間に設置され、搬送路からウエハ１０を吸着し９０°回転させてから再度搬送路上に戻すように構成される。

具体的には、吸着回転機構５は、図２に示すように、主として、回転板５１、ステッピングモータ５７、エンコーダ５８、吸着用チャック５２Ａ〜５２Ｄ、および吸引装置を備えた構成である。

回転板５１は、上から見て９０°等配された４つの、長さの等しいアーム５１１〜５１４を備える十字型の平面形状に形成されている。回転板５１は、搬送ベルト２Ａ，２Ｂの上方に回転自在に配設される。回転板５１の回転中心は、２つのアーム（図１の例では、５１１および５１２。）の先端部がちょうど搬送路の上に位置するように位置決めされる。

各アーム５１１，５１２，５１３，５１４の先端部の下面には、４つの吸着用チャック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄのそれぞれが取り付けられる。これにより、図１に示すように、吸着用チャック５２Ａ〜５２Ｄは、回転板５１を上から見て９０°等配された配置で設けられ、吸着用チャックの２つ（図１の例では、５２Ａおよび５２Ｂ。）が搬送路の直上に位置することになる。回転板５１が回転すると、吸着用チャック５２Ａ〜５２Ｄは円周軌道で回動する。

モータ５７は、駆動軸５７１を用いて回転板５１を回転駆動するように構成される。モータ５７は、回転板５１の下方に設置される。モータ５７は、モータハウジング１６内にボルトで固定される。さらにモータハウジング１６は、フランジ２５により図示しない固定台にボルトで固定される。これによって、モータ２５の駆動時に発生する振動を吸収することができる。

モータ５７の具体例として、ステッピングモータを好適に用いることができる。モータ５７の駆動軸５７１は、カップリング６Ａを介してベアリング７に連結される。ベアリング７は、回転板５１の下面の中心部に固定される。ベアリング７は、フレーム２３に取り付けられる。フレーム２３は、フランジ２４により上記のフランジ２５にボルトで固定される。これによって、モータ２５の駆動時に発生する振動を吸収することができる。

エンコーダ５８は、回転板５１の１回の回転角が９０°となるようにモータ５７を制御するように構成される。例えば、ステッピングモータのステップ数を規制するようにモータ５７を制御する。エンコーダ５８は、モータ５７の下端に駆動軸５７１と同軸となるようにカップリング６Ｂを用いて取り付けられる。

吸引装置は、電動送風機５６、吸気パイプ５３Ａ〜５３Ｄ，５４Ａ〜５４Ｄ、および吸気ダクト５５を有する。

電動送風機５６は吸引用のエアを発生する公知のものを用いることができる。

吸気パイプ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄは、回転板５１の中心から放射状に配設される。吸気パイプ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄは、それぞれアーム５１１，５１２，５１３，５１４上を長手方向に沿って設置される。

吸気パイプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄは、回転板５１の中心部に垂直に立設される。回転板５１の上面の中心部には円盤型の支持台２６が固定されていて、この支持台２６に吸気パイプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄは、回転板５１を上から見て９０°等配で固定される。

上述の吸気パイプ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄの内端は、吸気パイプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄのそれぞれの下端にジョイントを用いて接続されている。吸気パイプ５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄの外端は下向きに９０°曲げ加工され、ジョイントを用いて吸着用チャック５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄのそれぞれに接続されている。

図２において、符号２１で示すものは、図示しない固定台にボルトで固定され、回転板５１の中心部の上方まで延びるＬ字型の支持部材である。支持部材２１の先端部には、回転盤２２が回転自在に支持されている。

吸気ダクト５５は、支持部材２１の内部に挿通されている。吸気ダクトの一端は、上述の電動送風機５６に接続されている。

上述の吸気パイプ５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄの上端は連結され、シール部材を介して吸気ダクト５５の他端に、回転盤２２を介して回転自在に接続される。回転板５１が回転すると、吸気パイプ５３Ａ〜５３Ｄ，５４Ａ〜５４Ｄも共に回転する。

次に、図３を用いて、上述のように構成された、本実施の形態に係るウエハ検査装置１のウエハの検査動作について説明する。まず、ウエハ１０を搬送機構により搬送しながら、搬送方向Ｘについて上流側の撮像素子対４Ａ，４Ｂでウエハ１０の一方の端面対１１，１３を撮像する。

その後、電動送風機５６が駆動され、図２に矢印Ｓで示すように、吸気ダクト５５、吸気パイプ５４Ａ〜５４Ｄ，５３Ａ〜５３Ｄを介して吸着用チャック５２Ａ〜５２Ｄに吸引エアが発生する。したがって、この吸引エアを発生させることにより、吸着用チャック５２Ａによりウエハ１０が搬送路から吸着される。

その後、モータ５７を駆動すると、回転板５１が回転するので、吸着用チャック５２Ａにより吸着したウエハ１０を円周軌道で、回転板５１の回転方向に移動させることができる。エンコーダ５８により、回転板５１の１回の回転角は９０°に規制されるので、図３（ａ）に矢印Ｔで示すように、ウエハ１０は９０°の円弧を描くように反時計方向に移動する。つまり、ウエハ１０は、図３（ｂ）に示すように、元々吸着用チャック５２Ｂがあった場所まで移動し、再び搬送路上に位置する。このとき、ウエハ１０の配向も９０°反転した形となり、他方の端面対１２，１４が搬送方向Ｘに直交する方向に対向するようになる。

その後、電動送風機５６が停止すると、ウエハ１０を吸着していた吸引エアが働かなくなり、ウエハ１０は自重により搬送路上に落下する。ウエハ１０はそのまま搬送路上を搬送される。

そして、搬送方向Ｘについて下流側の撮像素子対４Ｃ，４Ｄでウエハ１０の他方の端面対１２，１４を撮像する。撮像された端面画像は、図示しないモニター等の表示装置に表示されるので、その画像を目視で確認して欠陥がないかを検査する。

したがって、本実施の形態に係るウエハ検査装置１によると、搬送機構を停止させることなくウエハ１０の４つの端面の欠陥を検査することができる。したがって、単位時間あたりのウエハの処理枚数が増え、それだけ太陽電池セルの単価を安くできるようになる。

上記の実施形態では、すべての吸着用チャック５２Ａ〜５２Ｄから吸引エアが発生するようになっているが、各吸着用チャックに接続された各吸引パイプに電磁バルブを設けて必要な吸着用チャックのみから吸引エアが発生するように電磁バルブの開閉を制御するようにしてもよい。

なお、電動送風機５６およびモータ５７の駆動・停止の制御は、搬送ベルト２Ａ，２Ｂの搬送速度が常に一定であるので、次々に搬送されるウエハ１０の間隔を、自動送り出し機構により一定にした場合は、タイマを用いた間欠駆動でよい。また、搬送路に、ウエハ１０の位置を検知する位置センサを設け、ウエハ１０の位置情報に基づいて制御するようにしてもよい。この場合は、ラインの誤動作が減少し、生産性が向上する。

また、上記の実施形態では、ウエハの端面の状態を検知するために、撮像素子を用いた画像診断を利用したが、プローブ検査等の接触検査であってもかまわない。

上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１−ウエハ検査装置
２Ａ，２Ｂ−搬送ベルト
３−搬送ローラ
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ−撮像素子
５−吸着回転機構
５１−回転板
５２Ａ，５２Ｂ，５２Ｃ，５２Ｄ−吸着用チャック
５３Ａ，５３Ｂ，５３Ｃ，５３Ｄ−吸引パイプ
５４Ａ，５４Ｂ，５４Ｃ，５４Ｄ−吸引パイプ
５５−吸引ダクト
５６−電動送風機
５７−モータ
５８−エンコーダ

Claims (6)

1. 搬送路上に平面形状が矩形に切り出されたウエハを載せて搬送する搬送機構と、
   ウエハの状態を検知する検知機構と、
   搬送路からウエハを吸着し回転させてから再度前記搬送路上に戻す吸着回転機構と、
   を備えたことを特徴とするウエハ検査装置。
2. 搬送路上に平面形状が矩形に切り出されたウエハを載せて搬送する搬送機構と、
   搬送方向に直交する方向に対向し、互いに搬送方向について間隔を離して設置され、前記ウエハの端面対のそれぞれを撮像する２つの撮像素子対と、
   搬送方向について前記２つの撮像素子対の間に設置され、前記搬送路から前記ウエハを吸着し９０°回転させてから再度前記搬送路上に戻す吸着回転機構と、
   を備え、前記ウエハを前記搬送機構により搬送しながら、搬送方向について上流側の前記撮像素子対で前記ウエハの一方の端面対のそれぞれを撮像した後、前記吸着回転機構により前記ウエハを９０°回転させ、搬送方向について下流側の前記撮像素子対で前記ウエハの他方の端面対のそれぞれを撮像することを特徴とするウエハ検査装置。
3. 前記吸着回転機構が、
   前記搬送路上方に回転自在に配設された回転板と、
   前記回転板を回転駆動するモータと、
   前記回転板の１回の回転角が９０°となるように前記モータを制御するエンコーダと、
   前記回転板下面に９０°等配され、前記ウエハを吸着する４つの吸着用チャックと、
   前記吸着用チャックを介してエアを吸引する吸引装置と、
   を有することを特徴とする請求項２に記載のウエハ検査装置。
4. 前記吸着用チャックの２つが前記搬送路の直上に位置することを特徴とする請求項３に記載のウエハ検査装置。
5. 前記回転板が９０°等配された４つのアームを備える十字型に形成され、各アームの先端部に前記４つの吸着用チャックのそれぞれが取り付けられたことを特徴とする請求項３に記載のウエハ検査装置。
6. 前記ウエハが太陽電池セル用のガラス基板であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のウエハ検査装置。

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