(57)【要約】【課題】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。【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
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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６】
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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【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
【図１】
2004079587.tif 000003
【図２】
2004079587.tif 000004
【図３】
2004079587.tif 000005
【図４】
2004079587.tif 000006
【図５】
2004079587.tif 000007