JP2018119844A

JP2018119844A - 圧電性ウェハの表裏判定装置及び面取り装置

Info

Publication number: JP2018119844A
Application number: JP2017010705A
Authority: JP
Inventors: 小池　孝幸; Takayuki Koike; 孝幸小池; 裕介西村; Yusuke Nishimura; 浩二荒井; Koji Arai; 晃大道; Akira Omichi; 隆夫大平; Takao Ohira; 重行島本; Shigeyuki Shimamoto; 一喜西口; Kazuyoshi Nishiguchi
Original assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Daito Electron Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Metal Mining Co Ltd; Daito Electron Co Ltd
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-01-24
Publication date: 2018-08-02
Anticipated expiration: 2037-01-24
Also published as: JP6872374B2

Abstract

【課題】より簡易な構成で且つより簡易な演算でウェハの表裏を判定する表裏判定装置を提供すること。【解決手段】本発明の実施例に係る圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定装置１００は、圧電性ウェハの表裏の何れか一方向から表裏の何れか一面に対して撃力を加える撃力付与部１０と、撃力付与部１０によって与えられた撃力に応じて圧電性ウェハに発生する電圧を検出する電圧検出部１１と、電圧検出部１１によって検出された電圧のパルス波形に基づいて圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定部１２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定装置、及び、表裏判定装置を組み込んだ、圧電性ウェハの外周の面取り研削を行う面取り装置に関する。

従来、酸化物結晶体としてのニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）やタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）等の半導体デバイス材料で構成されるウェハが存在する。これらのウェハは結晶方位に依存する焦電効果を有する。そのため、結晶の分極方向に応じた表裏を判定する必要がある。しかし、この分極方向は、ポーリング処理によって決まるため、結晶方位だけでは表裏を判定できない。仮に結晶方位のｚ軸方向が明らかになったとしても、ポーリング処理によって決まる＋ｚ方向と−ｚ方向は依然として不明なためである。また、これらのウェハは表裏の外観がほぼ同じである。そのため、オリエンテーションフラットが存在したとしても目視による表裏の判定が不可能な場合がある。

ウェハの表裏を判定する技術としては、例えば、サブ・オリエンテーションフラットの位置に基づいてウェハの表裏を判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、ウェハの外縁を撮像して得られた画像からウェハの輪郭に沿う複数の点を抽出して直線近似を行い、その外縁が直線状のサブ・オリエンテーションフラットであるか否かを判定する。しかしながら、この方法では、メイン・オリエンテーションフラットとは別に、表裏判定のための特別な直線状のサブ・オリエンテーションフラットをウェハに形成する必要がある。

また、ウェハの表裏を判定する別の技術として、レーザ光を用いてウェハ内部に目印となる空隙を形成する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

また、ウェハの表裏を判定するさらに別の技術として、ウェハの表面及び裏面にレーザ光を照射した場合の表面の反射率と裏面の反射率との違いを利用する方法が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

また、ウェハの表裏を判定する他の技術としては、偏光板でウェハを挟んで脈理の方向を目視で観察する方法（例えば、特許文献４参照。）、及び、Ｘ線回折を利用する方法（例えば、特許文献５及び特許文献６参照。）が知られている。また、バックサイドダメージ処理を施したウェハの両面に可視光を照射した場合にウェハの裏面による散乱光の青色波長成分の強度がウェハの表面によるものよりも高くなることを利用する方法（例えば、特許文献７参照。）も知られている。また、ウェハの表面又は裏面に目印となる細溝を形成する方法（例えば、特許文献８及び特許文献９参照。）、ウェハの表面のみに形成されている薄膜半導体が有する光電効果を利用する方法（例えば、特許文献１０参照。）、両面ポリッシュ後のウェハの表面のワープ形状と裏面のワープ形状の違いを利用する方法（例えば、特許文献１１参照。）、及び、ウェハの表面のメサの形状と裏面のメサの形状との違いに起因する反射光強度の違いを利用する方法（例えば、特許文献１２参照。）も知られている。

しかし、特許文献１〜１２のそれぞれに記載される方法では、結晶の分極方向を判定することができず、ウェハを構成する結晶の分極方向に応じたウェハの表裏を判定することもできない。

ウェハの分極方向に依存する表裏を判定する装置としては、特許文献１３に記載の結晶極性判定装置が知られている。

この結晶極性判定装置は、円板状のウェハの端面（周面）でウェハに振動を加えたときに発生するウェハの圧電効果による電圧の波形に基づいて表裏を判定する。具体的には、振動の波形と電圧の波形との位相差に基づいて表裏を判定する。

特開２００４−３５６４１１号公報特許４５６９０９７号明細書特開昭６３−１１０６５１号公報特開平３−１７３１４８号公報特開２００５−７７２７１号公報特許２７７０２３２号明細書特開２０１０−２５１５４２号公報特開昭６２−２６０１０６号公報実開昭６２−７３５３２号公報特開平１１−２８１３０９号公報特開２００１−１５６１５２号公報特開２００６−１５６８９５号公報特開２０１４−２２４６９３号公報

しかしながら、特許文献１３の装置は、ウェハの端面で振動を付与するため、振動を付与する機構の構成が複雑になってしまう。また、振動の波形と電圧の波形との位相差を導き出すという複雑な演算を実行する必要がある。

上述の点に鑑み、より簡易な構成で且つより簡易な演算でウェハの表裏を判定する表裏判定装置を提供することが望ましい。

上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る表裏判定装置は、圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定装置であって、前記圧電性ウェハの表裏の何れか一方向から表裏の何れか一面に対して撃力を加える撃力付与部と、前記撃力付与部によって与えられた撃力に応じて前記圧電性ウェハに発生する電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部によって検出された電圧のパルス波形に基づいて前記圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定部と、を有する。

上述の手段により、より簡易な構成で且つより簡易な演算でウェハの表裏を判定する表裏判定装置を提供することができる。

本発明の実施例に係る表裏判定装置の構成例を示す機能ブロック図である。図１の表裏判定装置の概略図である。上部伸縮機構の断面図である。下部伸縮機構の断面図である。オリエンテーションフラット検出装置がオリエンテーションフラットを検出したときの表裏判定装置の上面図である。圧電効果により発生する電圧の時間的推移を示す図である。表裏判定処理のフローチャートである。べべリング装置の機能ブロック図である。図８のべべリング装置の概略図である。べべリング装置の機能ブロック図である。図１０のべべリング装置が実行する表裏判定処理のフローチャートである。べべリング装置の平面模式図である。

図１は、本発明の実施例に係る表裏判定装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。また、図２は、表裏判定装置１００の概略図である。本実施例において、表裏判定装置１００は、例えば、結晶方位に依存する焦電効果を持つ圧電性ウェハ（以下、「ウェハＷ」とする。）の分極方向に応じて決まるウェハＷの表裏を判定する。

ウェハＷは、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）等の圧電効果を持つ酸化物結晶体で形成される。ウェハＷの分極方向（厳密には＋ｚ方向を意味する。）は、ポーリング処理によって決定される。ウェハＷの分極方向は、通常、ウェハＷの円板面に対して傾斜して鉛直方向の成分を有し得るが、以下では、説明の便宜のため、鉛直方向の成分を考慮しないものとする。ウェハＷの表裏は、任意の判定条件にしたがって再現可能に決定されるものであり、絶対的なものではない。

本実施例では、表裏判定装置１００は、主に、制御装置１、撃力付与装置２、電圧検出装置３、及び出力装置４を有する。

制御装置１は、表裏判定装置１００を制御する制御手段の１例であり、例えば、ＣＰＵ、揮発性記憶媒体、不揮発性記憶媒体、入出力インタフェース等を備えたコンピュータである。具体的には、制御装置１は、例えば、撃力付与部１０、電圧検出部１１、及び表裏判定部１２のそれぞれの機能要素に対応するプログラムを不揮発性記憶媒体から読み出して揮発性記憶媒体に展開し、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。

撃力付与装置２は、ウェハＷの円板面に撃力を付与するための撃力付与手段の１例であり、主に、上部電極２ａＵ、上部伸縮機構２ｂＵ、上部絶縁体２ｃＵ、下部電極２ａＤ、下部伸縮機構２ｂＤ、下部絶縁体２ｃＤ、支持ユニット２ｄ、ステージ２ｅ、回転軸２ｆ、回転機構２ｇ、支持台２ｈ等を含む。

上部電極２ａＵはステージ２ｅの上に置かれたウェハＷの上面と接触する電極であり、下部電極２ａＤはウェハＷの下面と接触する電極である。図２の例では、一対の電極である上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤは、ウェハＷの圧電効果によって生じる電圧を取り出すための部材を構成する。図２の例では、上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤは、導電ゴムで形成される。ウェハＷとの接触を安定化させることで、ウェハＷの圧電効果によって生じる電圧を安定的に検出できるようにするためである。但し、上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤは金属で形成されてもよい。

上部伸縮機構２ｂＵは、ウェハＷの上面に上部電極２ａＵを接触させる機構であり、ウェハＷの上面に撃力を付与する撃力付与機構を構成する。図２の例では、上部伸縮機構２ｂＵはエアシリンダで構成され、エアシリンダが伸縮させるロッドの下端には上部電極２ａＵが取り付けられている。

上部伸縮機構２ｂＵは、制御装置１からの制御信号に応じてロッドを下方に伸長させてロッドの下端に取り付けられた上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させる。

また、上部伸縮機構２ｂＵは、所定時間にわたって上部電極２ａＵをウェハＷの上面に押し付けた後、ロッドを上方に引っ込めて上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離す。

上部電極２ａＵは、圧縮バネを介してロッドの下端に取り付けられていてもよい。上部電極２ａＵによってウェハＷの上面に付与される撃力が過度に大きくならないようにするためである。具体的には、圧縮バネは、上部伸縮機構２ｂＵがウェハＷに及ぼす力が所定値を上回った場合に上部電極２ａＵを鉛直上方に後退させることによってその力を吸収してウェハＷが割れるのを防止する。

図３は、上部伸縮機構２ｂＵの別の構成例を示す。図３は、上部伸縮機構２ｂＵの断面図である。図３の上部伸縮機構２ｂＵは、主に、打撃部２０ａ、弾性部材２０ｂ、電動アクチュエータ２０ｃ、及び筐体２０ｄで構成される。電動アクチュエータ２０ｃは、制御装置１からの制御信号に応じて駆動され、打撃部２０ａ及び弾性部材２０ｂを上下させる。電動アクチュエータ２０ｃは、制御信号で指定された速度で、打撃部２０ａの先端に取り付けられた上部電極２ａＵをウェハＷの上面に打ち付けることができる。電動アクチュエータ２０ｃは、ウェハＷに上部電極２ａＵを当接させた状態で所定の押し付け時間にわたって上部電極２ａＵをウェハＷに押し付けた後で上部電極２ａＵを上昇させる。押し付け時間は、例えば、数１０マイクロ秒〜数１００ミリ秒である。

弾性部材２０ｂは、上部電極２ａＵがウェハＷに当接した後も打撃部２０ａが下降し続けた場合に弾性変形する。そのため、弾性圧（バネ圧）以上の力がウェハＷに作用してしまうのを防止できる。弾性部材２０ｂは、例えば、弦巻バネ、ゴム体等で構成される。弾性圧（バネ圧）は、例えば５０ｇ〜３００ｇである。

打撃部２０ａは、先端に取り付けられた上部電極２ａＵがウェハＷの上面に対して撃力を与えることのできる形状を有する。例えば、打撃部２０ａは、先端部が平坦な円筒形状を有する。

下部伸縮機構２ｂＤは、ウェハＷの下面に下部電極２ａＤを接触させる機構であり、ウェハＷの上面に撃力を付与する際にウェハＷの下面を支持する支持機構を構成する。図２の例では、下部伸縮機構２ｂＤは、上部伸縮機構２ｂＵと同様に、エアシリンダで構成され、エアシリンダが伸縮させるロッドの上端には下部電極２ａＤが取り付けられている。

下部伸縮機構２ｂＤは、制御装置１からの制御信号に応じてロッドを上方に伸長させてロッドの上端に取り付けられた下部電極２ａＤをウェハＷの下面に接触させる。

また、下部伸縮機構２ｂＤは、典型的には、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触する前に、下部電極２ａＤをウェハＷの下面に接触させる。但し、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触するのと同時に、下部電極２ａＤをウェハＷの下面に接触させてもよい。下部電極２ａＤは、ウェハＷを挟んで上部電極２ａＵと対向するように配置される。そして、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときに上部電極２ａＵと下部電極２ａＤとでウェハＷを挟むことができるように配置される。この構成により、撃力付与装置２は、ウェハＷの上面に対して下向きの撃力を与えることができる。

図４は、下部伸縮機構２ｂＤの別の構成例を示す。図４は、下部伸縮機構２ｂＤの断面図である。図４の下部伸縮機構２ｂＤは、主に、支持部２２ａ、電動アクチュエータ２２ｂ、及び筐体２２ｃで構成される。電動アクチュエータ２２ｂは、制御装置１からの制御信号に応じて駆動され、支持部２２ａを上下させる。電動アクチュエータ２２ｂは、制御信号で指定された速度で、支持部２２ａの先端に取り付けられた下部電極２ａＤをウェハＷの下面に当接させることができる。支持部２２ａは、先端に取り付けられた下部電極２ａＤがウェハＷの下面を支持できる形状を有する。例えば、支持部２２ａは、先端部が平坦な円筒形状を有する。

ウェハＷの上面と上部電極２ａＵとの接触、及び、ウェハＷの下面と下部電極２ａＤとの接触は何れも面接触となるように構成される。この場合、接触面積は、ウェハＷの割れを防止するのに十分な大きさとなるように構成される。また、ウェハＷの下面と下部電極２ａＤとの間の接触面（下側接触面）は、ウェハＷの上面と上部電極２ａＵとの間の接触面（上側接触面）よりも大きくなるように構成される。上側接触面及び下側接触面は、望ましくは平坦面である。例えば、上側接触面は直径５ミリメートルの円形平面であり、下側接触面は直径１０ミリメートルの円形平面である。但し、上側接触面の面積は下側接触面の面積以上であってもよい。また、上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤは、望ましくは円板形状を有するが、球形状、半球形状、角柱形状等を有していてもよい。

支持ユニット２ｄは、上部伸縮機構２ｂＵ及び下部伸縮機構２ｂＤを支持する部材である。図２の例では、上部伸縮機構２ｂＵは上部絶縁体２ｃＵを介して支持ユニット２ｄに取り付けられ、下部伸縮機構２ｂＤは下部絶縁体２ｃＤを介して支持ユニット２ｄに取り付けられる。そのため、上部伸縮機構２ｂＵは上部絶縁体２ｃＵによって支持ユニット２ｄから電気的に絶縁され、下部伸縮機構２ｂＤは下部絶縁体２ｃＤによって支持ユニット２ｄから電気的に絶縁されている。上部絶縁体２ｃＵ及び下部絶縁体２ｃＤは、例えば、塩化ビニル等の絶縁体で形成される。

上部伸縮機構２ｂＵは、上部電極２ａＵの円形平面とウェハＷの上面とがなす角度を調整できるように支持ユニット２ｄに取り付けられてもよい。同様に、下部伸縮機構２ｂＤは、下部電極２ａＤの円形平面とウェハＷの下面とがなす角度を調整できるように支持ユニット２ｄに取り付けられてもよい。上部電極２ａＵの円形平面とウェハＷの上面とを平行にし、且つ、下部電極２ａＤの円形平面とウェハＷの下面とを平行にし、そして、上部電極２ａＵの円形平面と下部電極２ａＤの円形平面とを平行にするためである。

ステージ２ｅは、ウェハＷを支持する部材である。図２の例では、ステージ２ｅは、絶縁体で形成された真空吸着ステージであり、制御装置１からの制御信号に応じて真空吸着をオン・オフする。

回転機構２ｇは、ステージ２ｅを回転させる機構である。図２の例では、回転機構２ｇは電動モータであり、制御装置１からの制御信号に応じて回転駆動する。そして、鉛直方向に伸びる回転軸２ｆの上端に取り付けられたステージ２ｅを鉛直軸回りに回転させる。

回転軸２ｆは、回転機構２ｇによって回転駆動される棒状部材である。図２の例では、回転機構２ｇとしての電動モータの回転軸である。支持台２ｈは、ステージ２ｅ及び回転軸２ｆを回転可能に支持する部材である。

電圧検出装置３は、ウェハＷの圧電効果によって生じる電圧を検出するための電圧検出手段の１例である。図２の例では、電圧検出装置３はオシロスコープであり、上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤを通じ、ウェハＷの圧電効果によって生じた電圧を検出する。電圧は、上部電極２ａＵと下部電極２ａＤとの間の電位差であり、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触（衝突）したときの圧力（撃力）でウェハＷが鉛直方向に圧縮されることで発生する。また、電圧は、上部電極２ａＵがウェハＷの上面から離れたときにウェハＷが鉛直方向に伸張することで発生する。上部電極２ａＵ及び下部電極２ａＤは何れも同軸アナログケーブル等の導電線を介してオシロスコープに接続される。同軸アナログケーブルは、例えば、フローティング状態とされてもよい。

電圧検出装置３は所定時間にわたる電圧の変化を検出データとして記録し、記録した検出データを制御装置１に対して出力する。電圧検出装置３は電圧の変化をリアルタイムで制御装置１に対して出力してもよい。電圧検出装置３は、アナログ／デジタル変換器等を用いて電圧をアナログ値からデジタル値に変換して制御装置１に出力してもよい。

出力装置４は、各種情報を出力するための装置であり、例えば、制御装置１によるウェハの表裏の判定結果を表示するためのディスプレイ、又は、その判定結果を音声出力するためのスピーカ等である。

表裏判定装置１００は、オリエンテーションフラットを検出するオリエンテーションフラット検出装置７を備えていてもよい。オリエンテーションフラット検出装置７は、例えば、レーザ光線によってウェハＷのオリエンテーションフラットの中央部分を検出し、その検出信号を制御装置１に対して出力する。オリエンテーションフラット検出装置７は画像センサであってもよい。図５は、オリエンテーションフラット検出装置７がウェハＷのオリエンテーションフラットの中央部分を検出したときの表裏判定装置１００の上面図である。例えば、制御装置１は、回転機構２ｇに制御信号を出力してステージ２ｅを回転させる。そして、オリエンテーションフラット検出装置７から検出信号を受けたときの回転機構２ｇの回転角度（すなわちウェハＷの回転角度）を基準回転角度として記憶する。この構成により、制御装置１は、ステージ２ｅの上に置かれたウェハＷを基準回転角度に対する所望の相対回転角度まで回転させることができる。

次に、制御装置１が有する各種機能要素について説明する。

撃力付与部１０は、撃力付与手段を動作させるための機能要素である。図２の例では、撃力付与部１０は、撃力付与装置２に対して制御信号を出力し、撃力付与装置２を動作させる。

具体的には、撃力付与部１０は、ステージ２ｅに制御信号を出力し、ステージ２ｅ上に置かれたウェハＷを真空吸着させる。その後、撃力付与部１０は、回転機構２ｇに制御信号を出力し、ウェハＷのオリエンテーションフラットが所定位置に来るようにステージ２ｅを回転させてもよい。このとき、ステージ２ｅの真空吸着をオフしてもよい。その後、撃力付与部１０は、下部伸縮機構２ｂＤに制御信号を出力し、エアシリンダのロッドを上方に伸長させてロッドの上端に取り付けられた下部電極２ａＤをウェハＷの下面に接触させる。その後、撃力付与部１０は、上部伸縮機構２ｂＵに制御信号を出力し、エアシリンダのロッドを所定速度で下方に伸長させてロッドの下端に取り付けられた上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させる。上部電極２ａＵが下降を開始してから所定時間が経過すると、撃力付与部１０は、上部伸縮機構２ｂＵに制御信号を出力し、エアシリンダのロッドを上方に引っ込めて上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離す。このようにして、撃力付与部１０は、ウェハＷの上面に撃力が所定時間にわたって付与されるようにする。

電圧検出部１１は、ウェハＷの圧電効果によって生じる電圧（発生電圧）を検出するための機能要素である。図２の例では、電圧検出部１１は、電圧検出装置３が検出したパルス状の発生電圧に関する情報を電圧検出装置３から取得する。電圧検出部１１は、発生電圧を直接的に検出するオシログラフ機能を有していてもよい。この場合、電圧検出装置３は省略されてもよい。

具体的には、電圧検出部１１は、撃力付与部１０が出力する制御信号に応じて撃力付与装置２が動作してウェハＷの上面に撃力を付与した結果として生じる発生電圧に関する情報を取得し、その情報を表裏判定部１２に対して出力する。電圧検出部１１は、例えば、撃力付与部１０が上部電極２ａＵの下降を開始させた時に発生電圧の検出を開始し、その後の所定時間（例えば２秒間）にわたって所定間隔（例えば１０マイクロ秒間隔）で繰り返し発生電圧を検出する。電圧検出部１１は、撃力付与部１０が上部電極２ａＵの下降を開始させる前に、発生電圧の検出を開始してもよい。

表裏判定部１２は、ウェハＷの円板面の表裏を判定するための機能要素である。図２の例では、表裏判定部１２は、ウェハＷの分極方向に依存するウェハＷの円板面の表裏を判定する。表裏判定部１２は、ウェハＷの極性（分極方向）を判定してもよい。この場合、以下の説明におけるウェハＷの円板面の表裏の判定は、ウェハＷの極性（分極方向）の判定で置き換えられてもよい。

具体的には、表裏判定部１２は、発生電圧の正負（極性）に基づいてウェハＷの円板面の表裏を判定する。例えば、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧が正値の場合にその上面が表面であると判定する。或いは、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離したときの発生電圧が負値の場合にその上面が表面であると判定してもよい。或いは、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧が正値で、且つ、上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離したときの発生電圧が負値の場合にその上面が表面であると判定してもよい。

同様に、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧が負値の場合にその上面が裏面であると判定する。或いは、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離したときの発生電圧が正値の場合にその上面が裏面であると判定してもよい。或いは、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧が負値で、且つ、上部電極２ａＵをウェハＷの上面から引き離したときの発生電圧が正値の場合にその上面が裏面であると判定してもよい。

表裏判定部１２は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でないと判定した場合に警報を出力する。所望の表裏配置は、例えば、ステージ５ａ上に置かれたウェハＷの上面が表面の場合をいう。表裏判定部１２は、例えば、ウェハＷの上面が裏面であると判定した場合、出力装置４に制御信号を出力し、その旨を知らせるテキストメッセージをディスプレイに表示させ、或いは、その旨を知らせる音声メッセージをスピーカから出力させる。

表裏判定部１２は、ウェハＷの表裏配置を判定できない場合に警報を出力してもよい。例えば、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧の絶対値が予め登録されている閾値未満の場合に、出力装置４に制御信号を出力する。そして、ウェハＷの表裏配置を判定できない旨のテキストメッセージをディスプレイに表示させ、或いは、その旨を知らせる音声メッセージをスピーカから出力させる。

このように、表裏判定部１２は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でない状態、ウェハＷの表裏配置を判定できない状態等を含むエラー状態を検知した場合、出力装置４を通じてエラー状態の内容を知らせる警告を出力する。また、表裏判定部１２は、エラー状態を検知した場合、ステージ２ｅに制御信号を出力し、ウェハＷの真空吸着をオフしてもよい。ウェハＷの取り除き処理を行えるようにするためである。

次に図６を参照し、ウェハＷの平板面に撃力を付与したときにウェハＷの圧電効果によって生じる発生電圧について説明する。図６は、発生電圧の時間的推移の１例を示す図である。具体的には、図６（Ａ）はウェハＷの表面に撃力を付与したときの発生電圧の時間的推移を示し、図６（Ｂ）はウェハＷの裏面に撃力を付与したときの発生電圧の時間的推移を示す。

また、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は何れも、時刻ｔ１において上部電極２ａＵの下降が開始され、時刻ｔ２において上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したことを示す。また、時刻ｔ３において上部電極２ａＵがウェハＷの上面から引き離され、時刻ｔ４において上部電極２ａＵが下降開始前の高さに戻ったことを示す。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの時間は、上部電極２ａＵの下降時間に相当する。時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間は、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に押し付ける押し付け時間に相当する。時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間は、上部電極２ａＵの上昇時間、すなわち上部電極２ａＵを上昇させて下降開始前の高さに戻す時間に相当する。

下降時間、押し付け時間、及び上昇時間は、不揮発性記憶媒体等に予め登録された時間である。適宜に変更できるように構成されてもよい。時刻Ｔａは、時刻ｔ２と時刻ｔ３との中間の時刻を示す。

電圧検出部１１は、例えば、上部電極２ａＵの下降が開始した時刻である時刻ｔ１から、上部電極２ａＵが下降開始前の高さに戻った時刻である時刻ｔ４まで、所定時間間隔（例えば１０ミリ秒）で繰り返し発生電圧を検出して記録する。

表裏判定部１２は、例えば、時刻ｔ１から時刻Ｔａまでの間、すなわち、上部電極２ａＵの下降開始時刻から押し付け時間の半分が経過するまでに記録された発生電圧の時間的推移を参照する。実際の下降時間がばらついた場合であっても、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させたときの発生電圧の推移を参照できるようにするためである。

図６（Ａ）に示すように、ウェハＷの表面を上面としてウェハＷがステージ２ｅにセットされた場合には、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が正値で且つ閾値ＴＨ１（正値）以上の値となる。一方、図６（Ｂ）に示すように、ウェハＷの裏面を上面としてウェハＷがステージ２ｅにセットされた場合には、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が負値で且つ閾値ＴＨ２（負値）より小さい値（絶対値で大きい値）となる。発生電圧のピーク値の絶対値は、例えば、数１０ｍＶ〜数Ｖ程度である。

閾値ＴＨ１及び閾値ＴＨ２は、制御装置１の不揮発性記憶媒体に予め登録された値であり、ウェハＷの材料、サイズ、厚み、種類、上部電極２ａＵの接触位置等に応じて決定されている。

表裏判定部１２は、例えば、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときに発生するパルス状の発生電圧のピーク値が正値であっても、閾値ＴＨ１未満であれば、ウェハＷの表裏を判別できないと判定する。同様に、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときに発生するパルス状の発生電圧のピーク値が負値であっても、その絶対値が閾値ＴＨ２の絶対値未満であれば、ウェハＷの表裏を判別できないと判定する。ノイズと区別できないためである。

一方、表裏判定部１２は、例えば、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が正値で且つ閾値ＴＨ１以上の場合、ウェハＷの上面が表面であると判定する。

表裏判定部１２は、上部電極２ａＵがウェハＷの上面から引き離されたときの発生電圧をも考慮してウェハＷの円板面の表裏を判定してもよい。例えば、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が正ピーク値（最大値）で且つ閾値ＴＨ１より大きく、更に、上部電極２ａＵがウェハＷの上面から引き離されたときの発生電圧のピーク値が負ピーク値（最小値）で且つその絶対値が正ピーク値未満の場合にウェハＷの上面が表面であると判定してもよい。

同様に、表裏判定部１２は、例えば、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が負値で且つその絶対値が閾値ＴＨ２の絶対値以上の場合、ウェハＷの上面が裏面であると判定する。

また、表裏判定部１２は、上部電極２ａＵがウェハＷの上面に接触したときの発生電圧のピーク値が負ピーク値で且つその絶対値が閾値ＴＨ２の絶対値より大きく、更に、上部電極２ａＵがウェハＷの上面から引き離されたときの発生電圧のピーク値が正ピーク値で且つ負ピーク値の絶対値未満の場合にウェハＷの上面が裏であると判定してもよい。

このように、表裏判定装置１００は、発生電圧のパルス波形又は発生電圧の正負に基づいて、ウェハＷの表裏を判定することができる。

表裏判定装置１００は、必要に応じ、ウェハＷの円板面の別の位置に撃力が付与されるよう、ステージ２ｅを所定角度（例えば１０度）だけ回転させるようにしてもよい。何らかの理由により、撃力が付与される位置によっては発生電圧のピーク値が小さくなってしまう場合があるためである。また、複数の位置に撃力を付与することで得られた複数の発生電圧のピーク値に基づいてウェハＷの円板面の表裏を判定してもよい。より高い確度でウェハＷの円板面の表裏を判定できるためである。

次に図７を参照し、表裏判定装置１００がウェハＷの表裏を判定する処理（以下、「表裏判定処理」とする。）について説明する。なお、図７は、表裏判定処理の一例を示すフローチャートである。表裏判定装置１００は、例えば、ウェハＷがステージ２ｅにセットされる度に自動的にこの表裏判定処理を実行する。

最初に、制御装置１はウェハＷの円板面に撃力を付与する（ステップＳ１）。例えば、制御装置１の撃力付与部１０は、撃力付与装置２に制御信号を出力し、撃力付与装置２を作動させる。具体的には、撃力付与部１０は、上部伸縮機構２ｂＵを作動させて上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させる。

その後、制御装置１は発生電圧を検出する（ステップＳ２）。例えば、制御装置１の電圧検出部１１は、電圧検出装置３が検出した発生電圧を取得する。具体的には、電圧検出装置３は、ウェハＷの圧電効果によって生じる発生電圧を所定周期で繰り返し検出し、その検出結果（検出データ）を電圧検出部１１に送信する。電圧検出部１１は、電圧検出装置３が出力する検出データを継続的に取得する。

その後、制御装置１は、発生電圧の絶対値と閾値を比較し、発生電圧の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、発生電圧のピーク値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する。具体的には、表裏判定部１２は、発生電圧の正ピーク値又は負ピーク値の絶対値が閾値以上であるか否かを判定する。

発生電圧の絶対値が閾値以上であると判定した場合（ステップＳ３のＹＥＳ）、制御装置１は、発生電圧が正値であるか否かを判定する（ステップＳ４）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、絶対値が閾値以上であると判定した発生電圧のピーク値が正値であるか否かを判定する。

発生電圧が正値であると判定した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御装置１は、ウェハＷの上面が表面であると判定する（ステップＳ５）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、発生電圧のピーク値が正値であると判定した場合、ウェハＷの上面が表面であると判定する。

発生電圧が負値であると判定した場合（ステップＳ４のＮＯ）、制御装置１は、ウェハＷの上面が裏面であると判定する（ステップＳ６）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、発生電圧のピーク値が負値であると判定した場合、ウェハＷの上面が裏面であると判定する。

一方、発生電圧の絶対値が閾値未満であると判定した場合（ステップＳ３のＮＯ）、制御装置１は、ウェハＷの表裏が判定不可であるとする（ステップＳ７）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、発生電圧のピーク値の絶対値が閾値未満であると判定した場合、ウェハＷの表裏を判別できないと判定する。

その後、制御装置１は判定結果を出力する（ステップＳ８）。例えば、制御装置１の表裏判定部１２は、ウェハＷの上面が表面であると判定した場合、その旨を知らせるテキストメッセージをディスプレイに表示させ、或いは、その旨を知らせる音声メッセージをスピーカから出力させる。裏面であると判定した場合、或いは、判定不可とした場合についても同様である。

以上の構成により、表裏判定装置１００は、ウェハＷをステージ２ｅで支持しながらウェハＷの円板面に撃力を与え、ウェハＷを圧縮する。そして、表裏判定装置１００は、圧縮されるウェハＷの圧電効果によって生じる電圧を検出し、その発生電圧の正負に基づいてウェハＷの円板面の表裏を判定する。その結果、表裏判定装置１００は、Ｘ線やレーザ等の光学的手段を用いる方法では判定できないウェハＷの分極方向に応じたウェハＷの円板面の表裏を判定できる。また、ウェハＷに撃力を付与する機構と発生電圧を検出する機構とを一体化することで装置構成を簡素化できる。具体的には、ウェハＷの円板面に瞬間的に電極を接触させることで撃力を付与する構成のため、ウェハＷの端面に振動を与える構成、ウェハＷに予め電極を接触させておく構成等に比べ、より簡易な構成で且つより簡易な演算でウェハＷの円板面の表裏を判定できる。そのため、低コスト化、小型化が可能で、無人で動作する面取り装置等の他の装置にも組み込み易い。また、簡易な演算でウェハの円板面の表裏を判定するため、判定不可の状態とはなり難い。

また、表裏判定装置１００は、追加的なオリエンテーションフラット、又は、目印となる空隙若しくは細溝をウェハＷに形成することなく、ウェハＷの円板面の表裏を判定できる。そのため、ウェハＷの円板面の表裏を判定するタイミングが特定の処理又は加工が行われる前に制限されたり、特定の処理又は加工が行われた後に制限されたりすることもない。

次に、図８及び図９を参照し、本発明の実施例に係る表裏判定装置を組み込んだ面取り装置としてのべべリング装置１００Ａについて説明する。図８は、べべリング装置１００Ａの機能ブロック図である。図９は、べべリング装置１００Ａの概略図である。具体的には、図９（Ａ）はべべリング装置１００Ａの上面図であり、図９（Ｂ）はべべリング装置１００Ａの側面図である。

べべリング装置１００Ａは、ウェハＷの外周の面取り研削を行う装置であり、主に、表裏判定装置の構成要素である制御装置１、撃力付与装置２、電圧検出装置３、及び出力装置４と、搬送装置５と、面取り研削装置５０とで構成される。

搬送装置５は、ウェハＷを支持するステージ５ａ、ウェハＷを真空吸着する吸着機構５ｂ、リニアモータ５ｃ、リニアモータガイド５ｄ等を備える。

吸着機構５ｂは、真空吸着アーム５ｂ１、エアシリンダ５ｂ２、及び真空吸着アームシャフト５ｂ３を含む。吸着機構５ｂは、リニアモータ５ｃによりリニアモータガイド５ｄに沿って図９（Ａ）の矢印ＡＲ１で示すように水平方向に移動する。ステージ５ａは移動しない。

搬送装置５は、例えば、リニアモータ５ｃによってウェハカセットのところまで吸着機構５ｂを移動させる。吸着機構５ｂは、ウェハカセット内のウェハＷを１枚だけ吸着する。具体的には、搬送装置５は、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を下方に伸長させ、真空吸着アームシャフト５ｂ３の先端に取り付けられた真空吸着アーム５ｂ１でウェハカセット内のウェハＷを１枚だけ吸着する。そして、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を上方に引っ込めた後、リニアモータ５ｃによってステージ５ａのところまで吸着機構５ｂを移動させる。その後、吸着機構５ｂは、吸着していたウェハＷをステージ５ａ上に置く。具体的には、搬送装置５は、図９（Ｂ）の点線で示すように真空吸着アームシャフト５ｂ３を下方に伸長させ、真空吸着アーム５ｂ１が吸着していたウェハＷをステージ５ａ上に位置付ける。そして、真空吸着アーム５ｂ１による真空吸着を解除する。ウェハＷは、機械式クランプ、レーザーマイクロメータ等によるセンターリング機構によって芯出しが行われてもよい。

その後、表裏判定処理が実行される。表裏判定処理では、ウェハＷの圧電効果による電圧の波形パターンを評価することでウェハＷの表裏が判定される。波形パターンの記録には電圧検出装置３としてのオシロスコープが利用され、波形パターンの評価には制御装置１が利用される。制御装置１には評価結果を表示できる出力装置４としてのディスプレイが接続されている。評価結果は、オシロスコープのディスプレイ３ａに表示されてもよい。オシロスコープのプローブは、圧電効果による電圧を発生させるために撃力付与装置２によってウェハＷの上面に衝突させられる。

撃力付与装置２は、例えば、プローブ保持部２ａ１、エアシリンダ２ａ２、及びプローブシャフト２ａ３を含む。具体的には、オシロスコープのプローブは、エアシリンダ２ａ２が伸縮させるプローブシャフト２ａ３の先端にあるプローブ保持部２ａ１に取り付けられる。そして、プローブシャフト２ａ３が下方に伸長したときにプローブがウェハＷの上面に接触するように構成される。そのプローブは、エアシリンダ２ａ２によってウェハＷの上面から所定の高さまで引き上げられた後で自然落下によりウェハＷの上面に打ち付けられてもよい。また、プローブ保持部２ａ１は、上述のような圧縮バネを介してプローブシャフト２ａ３に取り付けられていてもよい。ウェハＷに過度の衝撃が加わるのを防止するためである。なお、オシロスコープの接地プローブは、例えば、ステージ５ａ上に置かれたウェハＷの下面と接触するように配置されている。

オシロスコープのプローブがウェハＷの上面に打ち付けられると、圧電効果による電圧が発生する。圧電効果による電圧は、ウェハＷに接触しているオシロスコープのプローブを通じて検出される。圧電効果による電圧の変動は、マイクロ秒オーダーの短時間だけ継続するのみである。また、プローブとウェハＷの接触時間が長いと余計なノイズを拾ってしまうおそれがある。そのため、プローブとウェハＷの接触時間は、望ましくは、数１０マイクロ秒〜数１００ミリ秒となるように構成される。但し、オシロスコープのプローブは、圧電効果による電圧を発生させる前にウェハＷの上面に接触させられていてもよい。この場合、接触体としてのプローブ以外の他の接触体（例えば、絶縁体）がウェハＷに打ち付けられるように構成される。

撃力付与装置２は、吸着機構５ｂと共に移動できるように構成される。ステージ５ａが設置された場所以外の場所で表裏判定処理を実行できるようにするためである。

ウェハＷは、ステージ５ａ上でオシロスコープのプローブによる打撃を受ける。プローブはウェハＷを軽く打撃するように撃力付与装置２によって下降させられる。打撃時におけるウェハＷの圧電効果による電圧の波形はオシロスコープで記録される。オシロスコープはアナログケーブルを介して制御装置１に接続されている。制御装置１は、ウェハＷの圧電効果による電圧の波形を自動的に評価してウェハＷの表裏を判定し、その判定結果をディスプレイに表示する。例えば、制御装置１は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置であるか否かを判定する。所望の表裏配置は、例えば、ステージ５ａ上に置かれたウェハＷの上面が表面の場合をいう。ステージ５ａ上に置かれたウェハＷの上面が裏面の場合を所望の表裏配置としてもよい。

制御装置１は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でないと判定した場合、すなわち、表裏間違いと判定した場合、その旨を知らせる警報を出力する。具体的には、ディスプレイにその旨を表示する。警報音を鳴らしてもよい。また、ウェハ反転作業を促すプログラムを実行してもよい。例えば、ステージ５ａ上でウェハＷを反転させるよう作業者に通知してもよい。反転されたウェハＷに対しては、再び表裏判定処理が行われる。また、ウェハＷを自動的に反転させてもよい。また、ウェハＷの廃棄を促すメッセージを出力してもよい。また、表裏判定処理をやり直す際には、ウェハＷの円板面の別の位置に撃力が付与されるよう、ステージ５ａを所定角度（例えば１０度）だけ回転させるようにしてもよい。

ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置であると判定すると、制御装置１は、図９（Ｂ）の矢印ＡＲ２で示すようにウェハＷを面取り研削装置５０のところに自動搬送する。例えば、制御装置１は、搬送装置５に対して制御信号を出力して吸着機構５ｂ及びリニアモータ５ｃを動作させ、面取り研削装置５０の投入口５１を通じてウェハＷを面取り研削加工室５５内に設置された研削チャックステージ３０ａの上に位置付ける。

面取り研削装置５０は、ウェハＷを面取り研削加工（ベベリング加工）する際にウェハＷを保持するチャック部３０、及び、ウェハＷを研削する砥石部４０を備える。チャック部３０及び砥石部４０は面取り研削加工室５５内に設置される。

チャック部３０は、研削チャックステージ３０ａ、研削チャックステージスピンドル３０ｂ、スピンドルモータ３０ｃ、リニアモータ３０ｄ、及びリニアモータガイド３０ｅを含む。

研削チャックステージ３０ａは真空吸着でウェハＷを保持する。研削チャックステージ３０ａは、研削チャックステージスピンドル３０ｂを介してスピンドルモータ３０ｃに連結される。スピンドルモータ３０ｃは鉛直軸回りに回転する。回転数は、例えば、１〜１０ＲＰＭ程度である。

研削チャックステージ３０ａは、リニアモータ３０ｄによりリニアモータガイド３０ｅに沿って図９（Ｂ）の矢印ＡＲ３で示すように水平方向に移動する。

研削チャックステージ３０ａに真空吸着で保持されたウェハＷは、研削チャックステージ３０ａと共に水平方向へ移動させられ、砥石部４０と接触する。

砥石部４０は、ダイヤモンド砥石４０ａ、砥石スピンドル４０ｂ、及びスピンドルモータ４０ｃを含む。

ダイヤモンド砥石４０ａは、砥石スピンドル４０ｂを介してスピンドルモータ４０ｃに連結され、研削力を得るため高速で回転させられる。スピンドルモータ４０ｃは鉛直軸回りに回転する。ダイヤモンド砥石４０ａの周速は、例えば、４〜６インチのタンタル酸リチウム結晶でできたウェハの場合で、１分間当たり４００〜１２００メートル程度である。

ダイヤモンド砥石４０ａは所望のラウンド形状の砥石断面を備えており、べべリング加工と同時にウェハＷの面取りを行うことができる。面取り研削装置５０は、クーラントノズル５６からクーラント５７を噴射させながらべべリング加工を行う。なお、べべリング工程でサブ・オリエンテーションフラットを作製したり、メイン・オリエンテーションフラットのべべリング加工を行ったりするには、ウェハＷの水平位置、リニアモータガイド３０ｅを介した水平方向への移動距離をウェハＷの回転角度毎に細かく調整すればよい。べべリング加工により、ウェハＷは所望の直径に仕上げられる。

ベベリング加工が終了すると、搬送装置５は、図９（Ｂ）の矢印ＡＲ４で示すように、面取り研削加工室５５内から投入口５１を通じてウェハＷを研削後ステージ５８のところに自動搬送する。

上述の構成により、べべリング装置１００Ａは、表裏判定装置の判定結果に基づいてウェハＷをセットした上でウェハＷの面取加工を行う。そのため、ウェハＷの表裏間違いに起因する取り返しのつかない事態の発生をより確実に防止しながら、ウェハＷの外周の面取り研削を行うことができる。

次に図１０を参照し、本発明の実施例に係る表裏判定装置を組み込んだ面取り装置としてのべべリング装置１００Ｂについて説明する。図１０は、べべリング装置１００Ｂの機能ブロック図である。べべリング装置１００Ｂは、反転装置６を備える点で、図８のべべリング装置１００Ａと相違するがその他の点で共通する。そのため、共通部分の説明を省略し、相違部分を詳細に説明する。

反転装置６は、ウェハＷを反転させる装置である。例えば、反転装置６は、クランプ機構を含み、水平に保持されたウェハＷの端部をクランプ機構でクランプしてクランプ機構を水平軸回りに回転させることでウェハＷの上下を反転させる。反転装置６は、他の公知の機構を用いて構成されてもよい。

制御装置１は、反転装置６に制御信号を出力して反転装置６を動作させる。制御装置１は、例えば、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でないと判定した場合に、反転装置６を動作させる。

制御装置１は、反転装置６を動作させた場合には、その反転されたウェハＷの表裏判定が必ずやり直されるようにする。例えば、制御装置１は、反転装置６を動作させた場合には、その反転されたウェハＷの表裏判定がやり直されるまでは、その反転されたウェハＷが搬送装置５によって面取り研削装置５０のところに自動搬送されないようにする。

ここで図１１を参照し、図１０のべべリング装置１００Ｂが実行する表裏判定処理について説明する。図１１は、べべリング装置１００Ｂが実行する表裏判定処理の一例を示すフローチャートである。べべリング装置１００Ｂは、例えば、ウェハＷがステージ５ａにセットされる度に自動的にこの表裏判定処理を実行する。

図１１の表裏判定処理は、ステップＳ１〜ステップＳ７に関しては、図７の表裏判定処理と同じである。そのため、それ以外のステップについて詳細に説明する。

制御装置１は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置であると判定した場合、自動搬送を行う。

例えば、制御装置１は、ウェハＷの上面が表面であると判定した場合（ステップＳ５）、自動搬送を行う（ステップＳ８ａ）。制御装置１は、例えば、搬送装置５に制御信号を出力して搬送装置５を作動させる。搬送装置５は、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を下方に伸長させ、真空吸着アームシャフト５ｂ３の先端に取り付けられた真空吸着アーム５ｂ１でステージ５ａ上のウェハＷを吸着する。そして、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を上方に引っ込めた後、リニアモータ５ｃによって面取り研削装置５０のところまで吸着機構５ｂを移動させる。その後、吸着機構５ｂは、真空吸着アームシャフト５ｂ３を下方に伸長させ、真空吸着アーム５ｂ１が吸着していたウェハＷを研削チャックステージ３０ａ上に置く。そして、真空吸着アーム５ｂ１による真空吸着を解除する。

一方、制御装置１は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でないと判定した場合、べべリング装置１００Ｂによる面取り研削（面取加工）を中止する。

例えば、制御装置１は、ウェハＷの上面が裏面であると判定した場合（ステップＳ６）、自動搬送を中止する（ステップＳ８ｂ）。その上で、制御装置１は、ウェハＷを反転させる（ステップＳ９）。制御装置１は、例えば、搬送装置５及び反転装置６に制御信号を出力して搬送装置５及び反転装置６を作動させる。搬送装置５は、真空吸着アーム５ｂ１でステージ５ａ上のウェハＷを吸着する。そして、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を上方に引っ込める。反転装置６は、搬送装置５によって持ち上げられたウェハＷの端部をクランプ機構でクランプする。このとき、搬送装置５は真空吸着を解除する。その後、反転装置６は、クランプ機構を水平軸回りに回転させることでウェハＷの上下を反転させる。その後、搬送装置５は、反転させられたウェハＷを真空吸着アーム５ｂ１で吸着し、エアシリンダ５ｂ２を駆動して真空吸着アームシャフト５ｂ３を下方に伸張させ、反転させられたウェハＷをステージ５ａ上に置く。これにより、べべリング装置１００Ｂは、反転させられたウェハＷの円板面の表裏を再び判定できる。

べべリング装置１００Ｂは、反転させられたウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置であるか否かを再び判定し、所望の表裏配置であると判定した場合にはその運転（面取加工）を続行する。具体的には、その反転させられたウェハＷを面取り研削装置５０のところまで自動搬送する。

或いは、制御装置１は、ウェハＷの表裏が判定不可であるとした場合（ステップＳ７）、自動搬送を中止する（ステップＳ８ｃ）。その上で、制御装置１は、べべリング装置１００Ｂによる表裏判定を停止させる（ステップＳ１０）。制御装置１は、例えば、撃力付与装置２、搬送装置５、及び面取り研削装置５０に制御信号を出力して撃力付与装置２、搬送装置５、及び面取り研削装置５０を停止させる。その上で、制御装置１は、出力装置４に制御信号を出力し、ウェハＷの表裏が判定不可である旨を知らせる警告を出力させる。

上述の構成により、べべリング装置１００Ｂは、ウェハＷの表裏間違いに起因する取り返しのつかない事態の発生をより確実に防止しながら、ウェハＷの外周の面取り研削を行うことができる。

次に図１２を参照し、本発明の実施例に係る表裏判定装置を組み込んだ面取り装置としてのべべリング装置１００Ｃについて説明する。図１２は、べべリング装置１００Ｃの平面模式図である。図１２の破線は、各種ステージの上に載せ置かれたウェハＷを示す。

べべリング装置１００Ｃは、ウェハカセット３０２、準備室３０４、面取り研削加工室３０６（３０６ａ、３０６ｂ）、後処理室３０８、及び搬送機構３１０を含む。

ウェハカセット３０２は、ウェハＷを保持しておくための容器である。ウェハカセット３０２は、例えば、複数のウェハＷをまとめて保持しておくことができる容器とすることが好適である。

準備室３０４は、ウェハカセット３０２から面取り研削加工室３０６へウェハＷを搬送する前の準備を行う場所である。図１２の例では、準備室３０４に表裏判定装置１００が組み込まれている。すなわち、撃力付与機構としての上部伸縮機構２ｂＵと、支持機構としての下部伸縮機構２ｂＤとが準備室３０４に設けられている。上部伸縮機構２ｂＵ及び下部伸縮機構２ｂＤは、図２に示すように制御装置１に接続される。搬送機構３１０によってウェハカセット３０２から搬送されてきたウェハＷは、ステージ２ｅの上に載せ置かれる。その後、制御装置１は、オリエンテーションフラット検出装置７を用いてオリエンテーションフラットの位置を検出し、ステージ２ｅの上に置かれたウェハＷを基準回転角度に対する所望の相対回転角度まで回転させる。そして、上部伸縮機構２ｂＵ及び下部伸縮機構２ｂＤを制御してウェハＷの上面に撃力を付与し、ウェハＷの表裏を判定する。

面取り研削加工室３０６でのべべリング加工は、ウェハＷの表裏が正しい状態で行われなければならない。そこで、制御装置１は、ウェハＷの表裏配置が所望の表裏配置でないと判定した場合、べべリング装置１００Ｃを一時停止させてもよい。また、搬送機構３１０を用いてウェハＷの表裏を反転させた後でべべリング装置１００Ｃによるべべリング加工を開始させてもよい。

面取り研削加工室３０６では、ウェハＷの径及び形状が所望の径及び形状となるようにべべリング加工される。面取り研削加工室３０６には、研削チャックステージ３０ａ、砥石部４０、及び砥石移動機構４４が設けられている。研削チャックステージ３０ａは、ウェハＷを載せ置くための円板状の部材である。研削チャックステージ３０ａには、研削チャックステージスピンドルを介してスピンドルモータ等の回転機構が連結されている。回転機構は、研削チャックステージ３０ａに載せ置かれたウェハＷを所望の回転速度で回転させることができる。研削チャックステージ３０ａは、ウェハＷを確実に固定保持するための真空チャック等のチャック機構を備えていてもよい。砥石部４０は、砥石移動機構４４により、ウェハＷに対して相対的に移動させられ、回転するウェハＷに面取り研削加工を施す。砥石移動機構４４は、例えば、外部から制御可能なボールネジ、電動アクチュエータ等によって構成されてもよい。

図１２の例では、２つの面取り研削加工室３０６ａ、３０６ｂが設けられている。準備室３０４における前処理、及び、後処理室３０８における後処理よりも、べべリング加工に時間が掛かるためである。この構成により、べべリング装置１００Ｃは、べべリング加工を効率的に行うことができる。但し、面取り研削加工室３０６の数は２つに限定されない。面取り研削加工室３０６の数は、例えば、面取り研削加工室３０６におけるべべリング加工時間に応じて決定され、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。

後処理室３０８は、面取り研削加工室３０６でべべリング加工されたウェハＷに対して後処理を行う場所である。面取り研削加工室３０６でべべリング加工されたウェハＷは、搬送機構３１０によって後処理室３０８に搬送される。後処理室３０８では、ウェハＷの洗浄等の処理が行われる。洗浄された後、ウェハＷはべべリング装置１００Ｃから搬出される。

上述の構成により、べべリング装置１００Ｃは、ウェハＷの表裏間違いに起因する取り返しのつかない事態の発生をより確実に防止しながら、ウェハＷの外周の面取り研削を行うことができる。

以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、表裏判定装置１００は、ウェハＷの上面に上部電極２ａＵを接触させることでウェハＷの圧電効果による電圧を発生させる。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、表裏判定装置１００は、ウェハＷの下面に電極を接触させることでウェハＷの圧電効果による電圧を発生させてもよい。具体的には、上部電極２ａＵをウェハＷの上面に接触させた状態で、下部電極２ａＤを瞬間的にウェハＷの下面に接触させてもよい。

また、上述の実施例では、下部電極２ａＤは、下部伸縮機構２ｂＤによって上下するように構成される。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、下部電極２ａＤは、ウェハＷがステージ２ｅ上にセットされたときにウェハＷの下面と接触するように固定的に配置されていてもよい。この場合、下部伸縮機構２ｂＤは省略されてもよい。

また、上述の実施例では、表裏判定処理の際にウェハＷは円板面が水平となるように保持されている。しかしながら、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ウェハＷは、表裏判定処理の際に円板面が水平面に対して傾斜するように保持されてもよい。

１・・・制御装置２・・・撃力付与装置２ａ１・・・プローブ保持部２ａ２・・・エアシリンダ２ａ３・・・プローブシャフト２ａＵ・・・上部電極２ａＤ・・・下部電極２ｂＵ・・・上部伸縮機構２ｂＤ・・・下部伸縮機構２ｃＵ・・・上部絶縁体２ｃＤ・・・下部絶縁体２ｄ・・・支持ユニット２ｅ・・・ステージ２ｆ・・・回転軸２ｇ・・・回転機構２ｈ・・・支持台３・・・電圧検出装置３ａ・・・ディスプレイ４・・・出力装置５・・・搬送装置５ａ・・・ステージ５ｂ・・・吸着機構５ｂ１・・・真空吸着アーム５ｂ２・・・エアシリンダ５ｂ３・・・真空吸着アームシャフト５ｃ・・・リニアモータ５ｄ・・・リニアモータガイド６・・・反転装置７・・・オリエンテーションフラット検出装置１０・・・撃力付与部１１・・・電圧検出部１２・・・表裏判定部２０ａ・・・打撃部２０ｂ・・・弾性部材２０ｃ・・・電動アクチュエータ２０ｄ・・・筐体２２ａ・・・支持部２２ｂ・・・電動アクチュエータ２２ｃ・・・筐体３０・・・チャック部３０ａ・・・研削チャックステージ３０ｂ・・・研削チャックステージスピンドル３０ｃ・・・スピンドルモータ３０ｄ・・・リニアモータ３０ｅ・・・リニアモータガイド４０・・・砥石部４０ａ・・ダイヤモンド砥石４０ｂ・・・砥石スピンドル４０ｃ・・・スピンドルモータ４４・・・砥石移動機構５０・・・面取り研削装置５１・・・投入口５５・・・面取り研削加工室５６・・・クーラントノズル５７・・・クーラント５８・・・研削後ステージ１００・・・表裏判定装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ・・・べべリング装置３０２・・・ウェハカセット３０４・・・準備室３０６、３０６ａ、３０６ｂ・・・面取り研削加工室３０８・・・後処理室３１０・・・搬送機構Ｗ・・・ウェハ

Claims

圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定装置であって、
前記圧電性ウェハの表裏の何れか一方向から表裏の何れか一面に対して撃力を加える撃力付与部と、
前記撃力付与部によって与えられた撃力に応じて前記圧電性ウェハに発生する電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧のパルス波形に基づいて前記圧電性ウェハの表裏を判定する表裏判定部と、
を有する表裏判定装置。
前記表裏判定部は、前記電圧検出部によって検出された電圧のパルス波形の極性から前記圧電性ウェハの表裏を判定する、
請求項１に記載の表裏判定装置。
前記表裏判定部は、前記電圧検出部によって検出された電圧の絶対値を所定の閾値と比較することによって前記圧電性ウェハの表裏を判定する、
請求項１又は２に記載の表裏判定装置。
前記撃力付与部は、前記圧電性ウェハの表裏の何れか一方の面に対して撃力を付与する撃力付与機構と、前記撃力付与機構が前記圧電性ウェハに撃力を付与する際に前記圧電性ウェハの他方の面を支持する支持機構とを含む、
請求項１乃至３の何れか一項に記載の表裏判定装置。
前記撃力付与機構は、前記圧電性ウェハの表裏の何れか一方の面を打撃することで前記圧電性ウェハの前記一方の面に対して撃力を付与するとともに、前記圧電性ウェハと接触する部分に前記電圧検出部に接続される電極が設けられた打撃部を有する、
請求項４に記載の表裏判定装置。
前記圧電性ウェハに対する前記電極の接触面は平坦面である、
請求項５に記載の表裏判定装置。
前記表裏判定部は、
前記電圧の最大値の絶対値が最小値の絶対値より大きく、且つ、該最大値が該最小値よりも前に発生している場合に、撃力が付与された側の面を表面と判定し、
前記電圧の最小値の絶対値が最大値の絶対値より大きく、且つ、該最小値が該最大値よりも前に発生している場合に、撃力が付与された側の面を裏面と判定する、
請求項１乃至６の何れかに記載の表裏判定装置。
請求項１乃至７の何れかに記載の表裏判定装置を備え、
前記表裏判定装置の判定結果に基づいて前記圧電性ウェハをセットした上で前記圧電性ウェハの面取加工を行う面取り装置。
前記圧電性ウェハの表裏配置が所望の表裏配置でないと前記表裏判定部が判定した場合に面取加工を中止する、
請求項８に記載の面取り装置。
前記圧電性ウェハの表裏配置が所望の表裏配置でないと前記表裏判定部が判定した場合に前記圧電性ウェハの表裏を反転させて面取加工を続行するように構成される、
請求項８に記載の面取り装置。