JP6829463B2 - ウェーハｉｄ読取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェーハＩＤ読取り装置に関し、さらに詳細には、ウェーハに付されたウェーハＩＤの読取りを行うウェーハＩＤ読取り装置に関する。

半導体ウェーハ（以下、単に「ウェーハ」という）の製造を行うメーカーにおいては、当該メーカーによる製造情報や、ウェーハを加工して使用するデバイスメーカーの指定による識別情報等を示すいわゆるウェーハＩＤと称される文字・記号類をウェーハに刻印することが一般的に行われている。

このウェーハＩＤは、ウェーハの製造工程や検査工程等において読取りが行われて各種処理に供されることから、例えば、特許文献１：特開２００６−２６１５０１号に記載された装置等、様々なウェーハＩＤ読取り装置が提案されている。

特開２００６−２６１５０１号公報 特開２０１５−０９９８１４号公報

ここで、特許文献１に例示されるウェーハＩＤ読取り装置によれば、ウェーハの上面のエッジ部に刻印されたウェーハＩＤの読取りを行うことが可能となる。しかし、ウェーハの下面に刻印されたウェーハＩＤの読取りを行うことは不可能であった。

そこで、ウェーハＩＤがウェーハのどちらの面に刻印されている場合であっても、当該ウェーハＩＤの読取りを行うことが可能な装置として、特許文献２：特開２０１５−０９９８１４号公報に記載されたウェーハＩＤ読取り装置が提案されている。

しかし、特許文献２に例示されるウェーハＩＤ読取り装置においては、ウェーハの下面中央部を保持テーブル上に保持した状態でウェーハを回転させてウェーハＩＤの読取りを行う構成であった。そのため、ウェーハＩＤがウェーハの上面に刻印されている場合においては問題無いが、ウェーハの下面に刻印されている場合においては、エッジ部に刻印されている場合にのみ読取りが可能となり、中央部に刻印されている場合には保持テーブルで遮られるため読取りが不可能となる課題があった。

これに対して、仮に、ウェーハを反転させる機構や、ウェーハの保持位置を変更する機構等を設ける構成とすれば、例えば保持テーブル等に遮られてしまう位置にウェーハＩＤが刻印されている場合であっても読取りが可能となる装置を実現し得る。その反面、装置が大掛かりで複雑なものとなってコストが増加するのみならず、読取り工程の実施に時間がかかり歩留まりが低下するという課題が生じてしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、ウェーハＩＤがウェーハのどちらの面の、どの部位に刻印等によって付されている場合であっても、当該ウェーハＩＤの読取りを行うことが可能となる小型で簡素な構造のウェーハＩＤ読取り装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係るウェーハＩＤ読取り装置は、ウェーハに付されたウェーハＩＤの読取りを行うウェーハＩＤ読取り装置であって、前記ウェーハを載置させて支持するハンドと、前記ハンドを所定方向に移動させるハンド移動機構と、前記ハンドに支持された前記ウェーハが移動する領域を挟み込むように前記ウェーハの上面を読取る上部カメラと前記ウェーハの下面を読取る下部カメラとが所定間隔で対向して配設されたカメラユニットと、を備え、前記ハンドは、少なくとも前記ウェーハを支持する際に平面視において前記ウェーハと重なる支持部が透明な材料を用いて形成されていることを要件とする。

本発明によれば、ウェーハＩＤがウェーハのどちらの面の、どの部位に刻印等によって付されている場合であっても、当該ウェーハＩＤの読取りを行うことが可能となる小型で簡素な構造の装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係るウェーハＩＤ読取り装置の例を示す概略図（斜視図）である。 図１のウェーハＩＤ読取り装置の概略図（平面図）である。 図１のウェーハＩＤ読取り装置のカメラユニットの例を示す概略図（斜視図）である。 図１のウェーハＩＤ読取り装置のハンドによりウェーハを支持した状態の概略図（底面図）である。 ウェーハに刻印されたウェーハＩＤの例示と、本発明が解決しようとする課題の一つを説明するための説明図（写真）である。 ウェーハに刻印されたウェーハＩＤの例示と、本発明の効果を説明するための説明図（写真）である。 図１のウェーハＩＤ読取り装置のハンドの例を示す概略図（分解斜視図）である。 図２におけるVIII−VIII線断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施形態に係るウェーハＩＤ読取り装置１の例を示す斜視図（概略図）であり、図２は、ウェーハＩＤ読取り装置１の主要部分の平面図（概略図）である。なお、説明の便宜上、図１において矢印によりウェーハＩＤ読取り装置１の上下方向を示している。また、各実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

このウェーハＩＤ読取り装置１は、一例として、完成したウェーハＷの出荷工程等において、ウェーハＷに刻印等によって付されたウェーハＩＤの読取りを行って、制御部１４においてあらかじめ記憶された製造情報・識別情報等との照合を行い、所定のウェーハＷであることを確認しつつ、出荷用のカセット２にウェーハＷを収納する装置である。ただし、出荷工程における使用に限定されるものではなく、製造工程において使用することももちろん可能である。

ちなみに、ウェーハＩＤは、レーザの照射によって印字する装置等を用いて、ドットの集合体による文字・記号として刻印されるのが一般的である。なお、文字・記号の書体は制御部１４に記憶させたＪＩＳコードに準拠しているが、他のコードであっても制御部１４にあらかじめ記憶させておくことにより照合が可能となる。

基本的な構成として、本実施形態に係るウェーハＩＤ読取り装置１は、図１、図２に示すように、本体部１０において、ウェーハＷを載置させて支持するハンド２０と、ハンド２０を所定方向（ここでは、水平方向）に移動させるハンド移動機構１２と、ハンド２０に支持された状態のウェーハＷのウェーハＩＤの読取りを行うカメラユニット３０とを備えている。

ここで、ウェーハＷにおけるウェーハＩＤの刻印位置は制御部１４においてあらかじめ記憶されているため、ウェーハＷを所定の向きで（例えば、ウェーハＷの位置指標（ノッチ等）が所定の位置となるようにして）ハンド２０上の所定の位置に載置させることが重要となる。

本実施形態においては、ウェーハＷをハンド２０上に正確に載置させる機構を備えている。より詳しくは、ハンド２０の移動開始位置に、正面視においてハンド２０（後述の支持部２０Ａ）よりも上方に配置され、且つ、平面視においてハンド２０（支持部２０Ａ）を挟み込むように対向して配置されてウェーハＷの外縁（すなわち、径方向の両端）を支持してウェーハＷの位置決めを行うガイド機構４０を備えている。さらに、ガイド機構４０を上下方向に移動させるガイド移動機構４２を備えている。ここで、ガイド機構４０の構成を説明するための概略図（図２におけるVIII−VIII線断面図）を図８に示す。

本実施形態に係るガイド機構４０は、読取り対象として予定される複数種類のウェーハＷ（一例として、直径８インチのウェーハ、および直径６インチのウェーハ、等）のそれぞれの直径に対応する内径を有する複数（一例として、二つ）の溝部４０ａ、４０ｂが階段状に設けられている構成を備えている。これによれば、種類の異なるウェーハＷごとにガイド機構を交換しなくても、ウェーハＷをハンド２０に対する適切な位置に位置決めして支持することができる。なお、溝部の数は適宜設定すればよい。

本実施形態に係るガイド移動機構４２は、ガイド機構４０の下部に連結される上下動可能なエアシリンダ（不図示）を備えて構成されている。これによれば、エアシリンダを上昇させた位置に待機させた状態のガイド機構４０にウェーハＷを位置決めして支持させて、次いで、エアシリンダを下降させることによって、ウェーハＷがハンド２０と当接して、ガイド機構４０による支持状態から、ハンド２０による支持状態へと移行する。このように、ハンド２０上の適切な位置に正確にウェーハＷを載置させることが可能となる。なお、ガイド移動機構４２における上下方向の移動機構はエアシリンダに限定されるものではなく、ボールネジとサーボモータとを用いる移動機構等を用いてもよい（不図示）。

次に、ハンド移動機構１２には、一例として、ハンド２０が固定される移動部１２Ａをガイドレール等の支持機構（不図示）によって移動可能に支持し、当該移動部１２Ａを挿通して螺合されるボールネジをサーボモータ等の駆動機構（不図示）によって回動させることにより、当該移動部１２Ａを水平方向にスライド移動させる構成等が採用される。ただし、この構成に限定されるものではない。

この構成によれば、ウェーハＷを載置させて支持した状態のハンド２０を水平移動させることができるため、ウェーハＷのウェーハＩＤの読取りを行うカメラユニット３０を通過させることができると共に、カセット２内にウェーハＷを収納することができる。

なお、カセット２は内部に複数枚のウェーハＷを収納するための複数段の収納部が設けられている。そこで、本実施形態においては、カセット２を上下方向に移動させるカセット移動機構４４を備えている。より詳しくは、カセット移動機構４４には、カセット２が保持される保持部４４Ａを上下方向に移動させる機構として、ボールネジとサーボモータとを用いる移動機構（不図示）が用いられている。ただし、この構成に限定されるものではない。

これによれば、カセット移動機構４４によって、カセット２の位置を上下方向に移動させながら、複数のウェーハＷをカセット２の所定の収納部に順次、収納することが可能となる。

次に、本実施形態に係るカメラユニット３０は、ウェーハＷの上面を読取る上部カメラ３１とウェーハＷの下面を読取る下部カメラ３２とが所定間隔で対向して配設されている。より詳細には、ハンド２０に支持された状態のウェーハＷが移動する領域（空間）を上部カメラ３１と下部カメラ３２とで挟み込む配置とし、且つ、上記の所定間隔が、ハンド２０に支持された状態のウェーハＷが通過可能であって、それぞれのカメラ（上部カメラ３１および下部カメラ３２）により撮像可能となる寸法に設定されている。ここで、上部カメラ３１および下部カメラ３２の配置を図３の斜視図（概略図）に示す。

この構成によれば、ハンド２０に支持された状態のウェーハＷを、所定間隔で対向配置された上部カメラ３１と下部カメラ３２との間に移動させ、その状態で上部カメラ３１によりウェーハＷの上面を読取ることができ、下部カメラ３２によりウェーハＷの下面を読取ることができる。したがって、ウェーハＩＤがウェーハＷの上面もしくは下面のいずれの面に刻印されている場合であっても読取りを行うことが可能となる。

さらに、本実施形態においては、上記のカメラユニット３０を所定軌跡で移動させるカメラ移動機構３６を備えている。より詳細には、回動軸３８を回動の中心として、ハンド２０に支持された状態のウェーハＷが移動する方向（図２中の矢印Ｓ）と交差する円弧状の軌跡（図２中の矢印Ｔ）で移動させる構成となっている。なお、回動軸３８を回動させる回動機構には、一例として、回動軸３８にプーリもしくはギアを介して連結されるサーボモータを用いる構成（不図示）等が採用される。ただし、この構成に限定されるものではない。

この構成によれば、ハンド２０に支持されてスライド移動するウェーハＷの所定領域に対して、カメラユニット３０を移動させることができる。すなわち、ハンド移動機構１２によって移動される移動部１２Ａの位置（矢印Ｓ方向の位置）と、カメラ移動機構３６によって移動されるカメラユニット３０の位置（矢印Ｔ方向の位置）とを制御することによって、ウェーハＷの上面および下面の全領域にカメラユニット３０を移動させることができる。したがって、ウェーハＩＤがウェーハＷの上面および下面におけるどの領域（位置）に刻印されている場合であっても読取りを行うことが可能となる。

ここで、例えば特許文献２等に例示される従来のウェーハＩＤ読取り装置のように、ウェーハＷの下面の一部を保持部によって保持した状態でウェーハＩＤの読取りを行う構成においては、当該下面の一部にウェーハＩＤが刻印されている場合には保持部によって遮られてしまうために読取りが不可能となる課題があった。

これに対して、本実施形態においては、以下の特徴的な構成を備えることによって、当該課題の解決を可能としている。

具体的には、ウェーハＷを載置させて支持するハンド２０が、透明な材料を用いて形成された構成となっている。ここで、ウェーハＷを載置させて支持したハンド２０の底面視における概略図を図４に示す。一例として、ハンド２０は、平面視（底面視）においてＪ字状の形状に形成されている。当該形状は加工が容易であると共に、ウェーハＷの支持を安定して行うことができる。ただし、当該形状に限定されるものではなく、Ｌ字状、Ｔ字状、もしくはＩ字状等、その他の形状に形成された構成としてもよい。

上記の構成によれば、ハンド２０が透明な材料を用いて形成されていることによって、ウェーハＷの下面に刻印されたウェーハＩＤがハンド２０と重なった場合であっても、ハンド２０を透過してウェーハＩＤを下部カメラ３２で読取ることが可能となる。

したがって、上記の作用効果を得るために、ハンド２０は、少なくともウェーハＷを支持する際に平面視においてウェーハＷと重なる支持部２０Ａが透明な材料を用いて形成されていればよい。なお、本実施形態のおいては、移動部１２Ａに対して取付を行うための取付部２０Ｂについても、支持部２０Ａに連続して同一材料により形成された構成としている。

しかしながら、本願発明者らが鋭意研究した結果、単にハンド２０を透明な材料を用いて形成するだけでは、読取りが不可能となる場合が生じ得ることが明らかとなり、新たな解決課題となった。

より具体的には、図５に示すようにハンド２０の角部がウェーハＩＤの文字・記号上に重なった場合に（図５において、上下の矢印を結ぶ線上にハンド２０の角部が位置している）、当該文字・記号の認識が不可能となる場合が生じ得るという課題である。当該課題に関しては、ハンド２０の角部における面取りもしくは角丸めによる屈折（透過光の屈折）が起因していることを本願発明者らは究明した。

そこで、本実施形態においては、以下の特徴的な構成を備えることによって、当該課題の解決を可能としている。

具体的には、ハンド２０の支持部２０Ａは、ウェーハＷの上面および下面に対して平行な面と垂直な面とで構成されており、且つ、当該平行な面と当該垂直な面とが交わる角部（一例として、図８におけるＣ部等）における面取り幅もしくは角丸め半径が、ウェーハＩＤの文字・記号における１ドットの直径の２分の１以下の寸法に形成された構成となっている。

この構成によれば、ハンド２０の角部における面取りもしくは角丸めによる屈折の影響を抑えることができるため、図６に示すように底面視（平面視）においてハンド２０の角部がウェーハＩＤの文字・記号上に重なった場合であっても（図６において、上下の矢印を結ぶ線上にハンド２０の角部が位置している）、当該文字・記号の認識すなわち読取りが可能となる。

なお、本実施形態に係るハンド２０（支持部２０Ａおよび取付部２０Ｂ）は、一例として、石英を用いて形成されている。ただし、これに限定されるものではなく、その他、樹脂等の透明材料を用いて形成された構成としてもよい。

ここで、石英を用いてハンド２０を形成する構成においては、ハンド２０の支持部２０ＡにウェーハＷを載置した際に、支持部２０Ａにおける接触面（表面）２１ａの摩擦係数が小さいことによってウェーハＷが滑り易く、落出のおそれがあることが課題となる。

これに対して、本実施形態においては、以下の特徴的な構成を備えることによって、当該課題の解決を可能としている。

具体的には、ハンド２０の支持部２０Ａの内部に空間部２２ａを有し、且つ、ウェーハＷとの接触面２１ａに空間部２２ａに連通する開口孔２１ｂを有し、空間部２２ａが減圧機構（不図示）に連通して減圧可能に構成されている。

この構成によれば、減圧機構によって支持部２０Ａの内部の空間部２２ａを減圧して、開口孔２１ｂから空気の吸引を行うことによって、当該開口孔２１ｂに吸引力を発生させ、ウェーハＷを支持部２０Ａ（接触面２１ａ）に吸着させる作用を得ることができる。したがって、ウェーハＷが支持部２０Ａの接触面（表面）２１ａ上を滑って落出することの防止が可能となる。

ハンド２０の構成例として、図７に示すように、ハンド２０は、平面視において同一形状でそれぞれの上面および下面がウェーハの上面および下面に対して平行な面で構成された上部部材２１、中間部材２２、および下部部材２３が貼り合わされて構成されている。また、開口孔２１ｂは、上部部材２１を上下に貫通して形成されており、空間部２２ａは、中間部材２２を上下に貫通して形成されている。ここで、開口孔２１ｂの内壁および空間部２２ａの内壁は、ウェーハＷの上面および下面に対して垂直な面で構成されている。なお、当該上部部材２１、中間部材２２、および下部部材２３においても、ウェーハＷの上面および下面に対して平行な面と垂直な面とが交わる角部における面取り幅もしくは角丸め半径が、ウェーハＩＤの文字・記号における１ドットの直径の２分の１以下の寸法に形成された構成となっている。

この構成によれば、角部における面取りもしくは角丸めによる屈折に起因する文字・記号の認識（読取り）が不可能となる場合を生じさせることなく、ハンド２０の支持部２０Ａの内部に空間部２２ａを有し、且つ、ウェーハとの接触面２１ａに空間部２２ａに連通する開口孔２１ｂを有する構造を実現することが可能となる。

以上、説明した通り、本発明に係るウェーハＩＤ読取り装置によれば、製造情報・識別情報等としてウェーハに刻印されたウェーハＩＤの読取りを行う際において、当該ウェーハＩＤが刻印された位置が、ウェーハの上面・下面どちらの面であっても、且つ、それぞれの面内のどの領域であっても、ウェーハをハンドで支持したままの状態で当該ウェーハＩＤの読取りを行うことが可能となる。

したがって、ウェーハを反転させる機構や、ウェーハの保持位置を変更する機構等を設けることなく、ウェーハをハンドで支持した状態で水平移動させるだけでウェーハＩＤの読取りが可能となるため、装置の小型化・簡素化を実現することができると共に、読取り工程をきわめて短い時間で実施することができる。

なお、本発明は、以上説明した実施例に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。特に、ウェーハに刻印されたウェーハＩＤの読取りを行う場合を例に挙げて説明を行ったが、これに限定されるものではなく、他の円盤状ワーク（ＣＤ、ＤＶＤ等）に刻印等によって付されたワークＩＤの読取りを行う装置としても適用することができる。

１ ウェーハＩＤ読取り装置
２ カセット
１０ 本体部
１２ ハンド移動機構
１２Ａ 移動部
１４ 制御部
２０ ハンド
２０Ａ 支持部
２０Ｂ 取付部
２１ 上部部材
２１ａ 接触面
２１ｂ 開口孔
２２ａ 空間部
２２ 中間部材
２３ 下部部材
３０ カメラユニット
３１ 上部カメラ
３２ 下部カメラ
３６ カメラ移動機構
３８ 回動軸
４０ ガイド機構
４０ａ、４０ｂ 溝部
４２ ガイド移動機構
４４ カセット移動機構
４４Ａ 保持部
Ｗ ウェーハ

Claims (8)

1. ウェーハに付されたウェーハＩＤの読取りを行うウェーハＩＤ読取り装置であって、
   前記ウェーハを載置させて支持するハンドと、
   前記ハンドを所定方向に移動させるハンド移動機構と、
   前記ハンドに支持された前記ウェーハが移動する領域を挟み込むように前記ウェーハの上面を読取る上部カメラと前記ウェーハの下面を読取る下部カメラとが所定間隔で対向して配設されたカメラユニットと、を備え、
   前記ハンドは、少なくとも前記ウェーハを支持する際に平面視において前記ウェーハと重なる支持部が透明な材料を用いて形成されていること
   を特徴とするウェーハＩＤ読取り装置。
2. 前記ハンドの前記支持部は、前記ウェーハの上面および下面に対して平行な面と垂直な面とで構成されており、且つ、前記平行な面と前記垂直な面とが交わる角部における面取り幅もしくは角丸め半径が、前記ウェーハＩＤの１ドットの直径の２分の１以下の寸法に形成されていること
   を特徴とする請求項１記載のウェーハＩＤ読取り装置。
3. 前記ハンドの前記支持部は、内部に空間部を有し、且つ、前記ウェーハとの接触面に前記空間部に連通する開口孔を有し、前記空間部が減圧機構に連通して減圧可能に構成されていること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載のウェーハＩＤ読取り装置。
4. 前記ハンドの前記支持部は、平面視における外形が同一形状の上部部材、中間部材、および下部部材が貼り合わされて構成されており、
   前記開口孔は、前記上部部材を上下に貫通して形成されており、
   前記空間部は、前記中間部材を上下に貫通して形成されており、
   前記開口孔の内壁および前記空間部の内壁は、前記ウェーハの上面および下面に対して垂直な面で構成されていること
   を特徴とする請求項３記載のウェーハＩＤ読取り装置。
5. 前記ハンドの前記支持部は、石英を用いて形成されていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のウェーハＩＤ読取り装置。
6. 前記ハンドの前記支持部は、平面視においてＪ字状、Ｌ字状、Ｔ字状、もしくはＩ字状に形成されていること
   を特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のウェーハＩＤ読取り装置。
7. 前記ハンドに支持された前記ウェーハが移動する方向と交差する円弧状の軌跡で前記カメラユニットを移動させるカメラ移動機構をさらに備えること
   を特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のウェーハＩＤ読取り装置。
8. 前記ハンドの移動開始位置に、平面視において前記ハンドの前記支持部を挟み込むように対向して配置されて前記ウェーハの外縁を支持して前記ウェーハの位置決めを行うガイド機構と、
   前記ガイド機構を上下方向に移動させるガイド移動機構と、をさらに備え、
   前記ガイド機構は、読取りが行われる複数種類の前記ウェーハのそれぞれの直径に対応する複数の溝部が階段状に設けられていること
   を特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のウェーハＩＤ読取り装置。