JP7016730B2 - 方位認識装置および方位認識方法、並びに、位置決め装置および位置決め方法 - Google Patents

Description

本発明は、方位認識装置および方位認識方法、並びに、位置決め装置および位置決め方法に関する。

従来、被検査体に形成された切込と、Ｖノッチやオリエンテーションフラット等の方位マークとを検出することで被検査体を所定位置に位置させる位置決め装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４－２８８７９２号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような従来の位置決め装置は、方位マークを検出して半導体ウエハ（被検査体）の方位を認識するため、被検査体に方位マークが形成されていない場合、被検査体の方位を認識することができないという不都合がある。

本発明の目的は、被検査体に方位マークがない場合でも、被検査体の方位を認識することができる方位認識装置および方位認識方法並びに位置決め装置および位置決め方法を提供することにある。

本発明は、請求項に記載した構成を採用した。

本発明によれば、被検査体の未切込領域の位置を検出することで被検査体の方位を認識するので、被検査体に方位マークがない場合でも、被検査体の方位を認識することができる。
さらに、被検査体の未切込領域の位置を検出することで被検査体の方位を認識するので、被検査体に方位マークがない場合でも、被検査体の方位を認識して位置決めすることができる。

本発明の一実施形態に係る方位認識装置を用いた位置決め装置の側面図。 （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は位置決め装置の動作説明図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態におけるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれが直交する関係にあり、Ｘ軸およびＹ軸は、所定平面内の軸とし、Ｚ軸は、前記所定平面に直交する軸とする。さらに、本実施形態では、Ｙ軸と平行な図１の手前方向から観た場合を基準とし、方向を示した場合、「上」がＺ軸の矢印方向で「下」がその逆方向、「左」がＸ軸の矢印方向で「右」がその逆方向、「前」がＹ軸と平行な図１中手前方向で「後」がその逆方向とする。

図１において、位置決め装置１０は、被検査体としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」ともいう）ＷＦを保持する保持手段２０と、交差する切込ＷＦ１が形成されたウエハＷＦの方位を認識する方位認識装置３０と、保持手段２０を移動させる移動手段４０とを備えている。

本実施形態において、ウエハＷＦは、外周部における所定の部位に切込ＷＦ１が形成されていない未切込領域ＷＦ２を有している。すなわち、ウエハＷＦは、図１に示すように、一方の面に接着シートＡＳが仮着されて一体物ＷＫとされ、図２（Ａ）に示すように、ウエハＷＦ外縁の一端縁から他端縁にかけて形成された直交する複数の切込ＷＦ１の延出方向の４箇所のうちいずれか１の外周部に切込ＷＦ１が形成されていない未切込領域ＷＦ２を有し、未切込領域ＷＦ２は、中央部が欠落した切込ＷＦ１ＡおよびウエハＷＦの他端縁に到達しない切込ＷＦ１ＢにおけるウエハＷＦの外縁に接しない端部で囲まれる領域で形成され、ウエハＷＦを加工する上で基準となる方位に設けられている。

保持手段２０は、減圧ポンプや真空エジェクタ等の図示しない減圧手段によって一体物ＷＫを接着シートＡＳ側から吸着保持する保持面２０Ａを備えている。

方位認識装置３０は、ウエハＷＦに形成された切込ＷＦ１を検出する検出手段３１を備え、検出手段３１は、ウエハＷＦの未切込領域ＷＦ２の位置を検出する未切込領域検出手段としての第１撮像手段３１Ａと、ウエハＷＦの外縁を撮像することでウエハ中心ＷＦ３（図２（Ａ）参照）を検出する被検査体中心検出手段としての第２撮像手段３１Ｂとを備えている。

移動手段４０は、駆動機器としての第１リニアモータ４１と、第１リニアモータ４１のスライダ４１Ａに支持された駆動機器としての第２リニアモータ４２と、第２リニアモータ４２のスライダ４２Ａに支持され、その出力軸４３Ａで保持手段２０を支持するとともに、保持面２０Ａの保持面中心２０Ｂを回転軸にして保持手段２０を回転させる駆動機器としての回動モータ４３とを備えている。

以上の位置決め装置１０において、ウエハＷＦを所定位置に位置させる手順について説明する。
先ず、各部材が初期位置に配置された図１に示す状態の位置決め装置１０に対し、位置決め装置１０の使用者（以下、単に「使用者」という）または、ベルトコンベアや多関節ロボット等の図示しない搬送手段が、図１および図２（Ａ）に示すように、一体物ＷＫを保持面２０Ａ上に載置すると、保持手段２０が図示しない減圧手段を駆動し、保持面２０Ａでの一体物ＷＫの吸着保持を開始する。

次に、方位認識装置３０が第１撮像手段３１Ａを駆動し、Ｘ軸に平行な第１仮想線ＬＫ１とＹ軸に平行な第２仮想線ＬＫ２との交点を中心とした撮像エリアを撮像して切込ＷＦ１の延出方向を検出する。その後、第１撮像手段３１Ａの検出結果に基づいて移動手段４０が回動モータ４３を駆動し、図２（Ｂ）に示すように、直交する切込ＷＦ１のうちいずれか一方の切込ＷＦ１が第１仮想線ＬＫ１と平行になり、他方の切込ＷＦ１が第２仮想線ＬＫ２と平行になるように保持手段２０を回転させる。

この後、移動手段４０が回動モータ４３を駆動し、保持手段２０を回転させるとともに、方位認識装置３０が第２撮像手段３１Ｂを駆動し、保持手段２０が１２０°回転する毎に、ウエハＷＦの外縁を撮像し、当該ウエハＷＦの３箇所の外縁の位置に基づいて、ウエハ中心ＷＦ３を検出する。そして、第２撮像手段３１Ｂの検出結果に基づいて移動手段４０が第１リニアモータ４１および第２リニアモータ４２を駆動し、図２（Ｃ）に示すように、平面視でウエハ中心ＷＦ３が第１撮像手段３１Ａの撮像エリアの中心に重なるように保持手段２０を移動させる。

次いで、移動手段４０が第１リニアモータ４１および第２リニアモータ４２を駆動し、保持手段２０をウエハ中心ＷＦ３に対して前方、右方、後方、左方に同じ距離だけ移動させることで、第１撮像手段３１ＡがウエハＷＦの第１被検査体外周部ＷＦ４、第２被検査体外周部ＷＦ５、第３被検査体外周部ＷＦ６、第４被検査体外周部ＷＦ７を撮像し、第１～第４被検査体外周部ＷＦ４～ＷＦ７のいずれか１に存在する未切込領域ＷＦ２の位置を検出する。これにより、方位認識装置３０は、第１撮像手段３１Ａの検出結果に基づいてウエハＷＦの方位を認識する。この後、方位認識装置３０の認識結果に基づいて移動手段４０が回動モータ４３を駆動し、未切込領域ＷＦ２が所望の方向を向くように保持手段２０を回転させ、ウエハＷＦを所望の位置に位置させる。

その後、保持手段２０が図示しない減圧手段の駆動を停止し、保持面２０Ａでの一体物ＷＫの吸着保持を解除した後、使用者または図示しない搬送手段が一体物ＷＫを次工程に搬送した後、移動手段４０が第１リニアモータ４１および第２リニアモータ４２を駆動し、保持手段２０を初期位置に復帰させ、以降上記同様の動作が繰り返される。

以上のような実施形態によれば、ウエハＷＦの未切込領域ＷＦ２の位置を検出することでウエハＷＦの方位を認識するので、ウエハＷＦに方位マークがない場合でも、ウエハＷＦの方位を認識することができる。

以上のように、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、前記記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。また、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれる。

例えば、切込ＷＦ１は、９０°未満または９０°以上の角度で交差していてもよく、切込ＷＦ１の内側に形成される形状は、三角形や五角形等、四角形以外の多角形を形成するように交差していてもよい。
未切込領域ＷＦ２は、直交する複数の切込ＷＦ１の延出方向の４箇所のうち２箇所以上設けられていてもよいし、交差する複数の切込ＷＦ１の延出方向の複数箇所のうちいずれか１箇所以上設けられていてもよいし、交差する複数の切込ＷＦ１の延出方向以外の外周部に１箇所以上設けられていてもよい。

保持手段２０は、ウエハＷＦの外縁に当接してウエハ中心ＷＦ３を保持面中心２０Ｂに重なるように位置決めするピンやガイド等の中心合わせ部材を有していてもよいし、本発明の方位認識装置３０に備わっていなくてもよい。
保持手段２０の初期位置は、前記実施形態のように、平面視で保持面中心２０Ｂが第１撮像手段３１Ａの撮像エリアの中心に重なる位置であってもよいし、重ならない位置であってもよい。

方位認識装置３０は、第２撮像手段３１Ｂを備えていなくてもよいし、第１撮像手段３１Ａが第２撮像手段３１Ｂの機能を備えた単一の検出手段で構成してもよいし、第２撮像手段３１Ｂでウエハ中心ＷＦ３を検出するときに、ウエハＷＦを１２０°以外の角度で回転させるごとに外縁を撮像してもよく、例えば３０°、４５°、９０°回転ごとに撮像してもよいし、撮像箇所の間隔を異ならせてもよいし、回転中ずっと撮像していてもよいし、移動手段４０によってウエハ中心ＷＦ３を第１撮像手段３１Ａの撮像エリアの中心に一致させることなく、未切込領域ＷＦ２を検出してもよいし、未切込領域ＷＦ２の検出処理を行うときに、平面視でウエハ中心ＷＦ３が第１撮像手段３１Ａの撮像エリアの中心に重なっていなくてもよいし、第１撮像手段３１Ａの撮像エリアの中心に対する前後左右への保持手段２０の移動距離を異ならせてもよいし、被検査体外周部の撮像箇所を３箇所以下や５箇所以上にしてもよいし、撮像箇所の間隔を等間隔にしてもよいし、異なる間隔にしてもよいし、複数箇所撮像する場合には、撮像するごとに未切込領域ＷＦ２を検出できたか否かを判断し、検出できた時点で撮像を終了してもよいし、ウエハ中心ＷＦ３を検出してから切込ＷＦ１の延出方向を検出してもよいし、撮像手段に代えてまたは併用して、光学センサや超音波センサ等の各種センサを採用してもよい。
方位認識装置３０は、ウエハＷＦ全体を一括で撮像して切込ＷＦ１、未切込領域ＷＦ２やウエハ中心ＷＦ３を検出してもよく、この場合、第１撮像手段３１Ａが第１～第４被検査体外周部ＷＦ４～ＷＦ７を撮像する際、移動手段４０が第１リニアモータ４１および第２リニアモータ４２を駆動させなくてもよい。

移動手段４０は、第１リニアモータ４１、第２リニアモータ４２および回動モータ４３の少なくともいずれか１のみを備えてもよいし、本発明の方位認識装置３０に備わっていなくてもよい。

使用者または図示しない搬送手段は、メカチャックやセンサなどの中心合わせ装置で中心合わせをしたウエハＷＦを、平面視でウエハ中心ＷＦ３が保持面中心２０Ｂに重なるように、保持面２０Ａ上に載置してもよい。
使用者または図示しない搬送手段は、ウエハ中心ＷＦ３が検出された後、平面視でウエハ中心ＷＦ３が保持面中心２０Ｂに重なるように、ウエハＷＦを保持面２０Ａ上に載置し直したり、保持面２０Ａ上のウエハＷＦをずらしてもよい。

また、本発明における接着シートおよび被検査体の材質、種別、形状等は、特に限定されることはない。例えば、接着シートは、円形、楕円形、三角形や四角形等の多角形、その他の形状であってもよいし、感圧接着性、感熱接着性等の接着形態のものであってもよく、感熱接着性の接着シートが採用された場合は、当該接着シートを加熱する適宜なコイルヒータやヒートパイプ等の加熱側等の加熱手段を設けるといった適宜な方法で接着されればよい。また、このような接着シートは、例えば、接着剤層だけの単層のもの、基材シートと接着剤層との間に中間層を有するもの、基材シートの上面にカバー層を有する等３層以上のもの、更には、基材シートを接着剤層から剥離することのできる所謂両面接着シートのようなものであってもよく、両面接着シートは、単層又は複層の中間層を有するものや、中間層のない単層又は複層のものであってよい。また、被検査体としては、例えば、食品、樹脂容器、シリコン半導体ウエハや化合物半導体ウエハ等の半導体ウエハ、回路基板、光ディスク等の情報記録基板、ガラス板、鋼板、陶器、木板または樹脂板等、任意の形態の部材や物品なども対象とすることができる。

本発明における手段および工程は、それら手段および工程について説明した動作、機能または工程を果たすことができる限りなんら限定されることはなく、まして、前記実施形態で示した単なる一実施形態の構成物や工程に全く限定されることはない。例えば、検出手段は、被検査体に形成された切込を検出可能なものであれば、出願当初の技術常識に照らし合わせ、その技術範囲内のものであればなんら限定されることはない（他の手段および工程についての説明は省略する）。
また、前記実施形態における駆動機器は、回動モータ、直動モータ、リニアモータ、単軸ロボット、多関節ロボット等の電動機器、エアシリンダ、油圧シリンダ、ロッドレスシリンダおよびロータリシリンダ等のアクチュエータ等を採用することができる上、それらを直接的又は間接的に組み合せたものを採用することもできる（実施形態で例示したものと重複するものもある）。
前記実施形態において、ローラが採用されている場合、各ローラを回転駆動させる駆動機器を備えてもよいし、各ローラの表面をゴムや樹脂等の弾性変形が可能な部材で構成してもよいし、各ローラを弾性変形しない部材で構成してもよいし、押圧ローラや押圧ヘッド等の押圧手段や押圧部材が採用されている場合、上記で例示したものに代えてまたは併用して、ローラ、丸棒、ブレード材、ゴム、樹脂、スポンジ等による押圧部材を採用したり、大気やガス等のエアの吹き付けにより押圧する構成を採用したりしてもよいし、押圧手段や押圧部材の押圧部をゴムや樹脂等の弾性変形が可能な部材で構成してもよいし、弾性変形しない部材で構成してもよいし、剥離手段や剥離部材が採用されている場合は、板状部材、丸棒、ローラ等で構成してもよいし、支持（保持）手段や支持（保持）部材等の被支持部材を支持または保持する構成のものが採用されている場合、メカチャックやチャックシリンダ等の把持手段、クーロン力、接着剤、粘着剤、磁力、ベルヌーイ吸着、駆動機器等で被支持部材を支持（保持）する構成を採用してもよいし、切断手段や切断刃が採用されている場合、上記で例示したものに代えてまたは併用して、カッター刃、レーザカッタ、イオンビーム、火力、熱、水圧、電熱線、気体や液体等の吹付け等の切断部材を採用したり、適宜な駆動機器を組み合わせたもので切断部材を移動させて切断するようにしたりしてもよい。

１０ 位置決め装置
２０ 保持手段
３０ 方位認識装置
３１ 検出手段
３１Ａ 第１撮像手段（未切込領域検出手段）
４０ 移動手段
ＷＦ ウエハ（被検査体）
ＷＦ１ 切込
ＷＦ２ 未切込領域
ＷＦ３ 被検査体の中心

Claims (5)

1. 交差する切込が形成された被検査体の方位認識装置であって、
   前記被検査体に形成された切込を検出する検出手段を備え、
   前記被検査体は、外周部における所定の部位に前記切込が形成されていない未切込領域を有し、
   前記検出手段は、前記被検査体の前記未切込領域の位置を検出する未切込領域検出手段を備え、当該未切込領域検出手段の検出結果に基づいて前記被検査体の方位を認識することを特徴とする方位認識装置。
2. 請求項１に記載の方位認識装置を用いた被検査体の位置決め装置であって、
   前記被検査体を保持する保持手段と、
   前記保持手段を移動させる移動手段とを備え、
   前記移動手段は、前記方位認識装置の認識結果に基づいて前記未切込領域が所望の方向を向くように前記保持手段を移動させることを特徴とする位置決め装置。
3. 前記検出手段は、前記被検査体の中心を検出可能に設けられ、
   前記移動手段は、前記検出手段の検出結果に基づいて前記被検査体の中心が所望の位置になるように前記保持手段を移動させることを特徴とする請求項２に記載の位置決め装置。
4. 交差する切込が形成された被検査体の方位認識方法であって、
   前記被検査体に形成された切込を検出する検出工程を備え、
   前記被検査体は、外周部における所定の部位に前記切込が形成されていない未切込領域を有し、
   前記検出工程は、前記被検査体の前記未切込領域の位置を検出する未切込領域検出工程を実施し、当該未切込領域検出工程の結果に基づいて前記被検査体の方位を認識することを特徴とする方位認識方法。
5. 請求項４に記載の方位認識方法を用いた被検査体の位置決め方法であって、
   前記被検査体を保持手段で保持する保持工程と、
   前記被検査体を移動させる移動工程とを実施し、
   前記移動工程は、前記方位認識方法の認識結果に基づいて前記未切込領域が所望の方向を向くように前記保持手段を移動させることを特徴とする位置決め方法。

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