JPH0564760U - 円盤状物品の保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 円盤状物品の中心点Ｏを任意の位置にもたら
すことができ、かつその円盤状物品の中心軸周りに自体
を回転（自転）させることができ、また円盤の基準軸を
中心点Ｏ周りに回転させるように円盤を回転させること
ができる円盤状物品の保持装置を提供する。 【構成】 半導体ウェーハのような円盤上物品の保持手
段は複数のアーム２１，２３を含むアーム組立、前記保
持アームに設けられた前記物品の外周縁に外接する複数
のローラ２７、前記アーム組立を前記ローラが前記物品
に接する保持位置とはずれる釈放位置に位置させる物品
把握制御手段から形成されている。自転手段は、前記物
品の外縁に接する任意のローラ２５を駆動して回転させ
る手段から形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、半導体ウェ−ハ、レーザーディスクなどの円盤状の物体を保持し、 その表裏面の状態や周縁の状態を目視で検査するためなどに、姿勢を変えるのに 適した円盤状物品の保持装置に関する。 半導体ウェ−ハ製造者は、引き上げ法により棒状の半導体結晶を製造し多数の 円盤に切り出してその円盤の両面を研磨する。 半導体ウェ−ハ製造者は、ＩＣメーカに供給する前にその半導体ウェ−ハの表面 に汚れや疵がある等の検査を行うが、多くの場合それは熟練した作業者の目視検 査によっている。 半導体ウェーハの目視検査は、前述の半導体ウェーハをキャリアバスケットなど に多数収納したものから一枚ずつ取り出して、これを光で照射し、その疵や汚れ の有無を検査するものである。 作業者の姿勢をほとんど変えることなく、多数の半導体ウェーハの表裏面およ び周縁の疵を検査するために、検査対象の半導体ウェーハをキャリアなどから自 動的に順次抜き出し、姿勢を変更して照明光源に対して正しい位置にもたらし、 検査が終了したものを戻すために半導体ウェーハを自動的に保持し、その姿勢を 変更させる半導体ウェ−ハの保持装置がすでに提案され用いられている。

【０００２】 図７は従来の半導体ウェーハの保持装置の原理を示す図である。 図において半導体ウェーハ１００が検査対象であり、この半導体ウェーハは吸着 手段７０１を持つ筒７０３の上端に吸引支持されており、軸７０３を回転させる ことにより、作業者は半導体ウェーハ１００を見やすい位置に持って行き、半導 体ウェーハ周辺の疵の有無を調べることができる。 もちろん半導体ウェーハを指示する軸７０３は図示しない装置により上下させら れるし、図示のように回転することができる。 図８にはさらに他の半導体ウェ−ハ保持装置の構成が示されている。 回転軸８０７の上にホーク状の枠８０５が設けられており、８０５の両端には弧 状のアーム８０１，８０３がそれぞれ設けられている。この弧状のアーム８０１ ，８０３にはそれぞれ３つのパッド８０９が設けられている。この６個のパッド により半導体ウェーハ１００の外周を保持する。 この保持装置はホークの両先端を結ぶ線を中心に、弧状のアーム８０１，８０３ を動機回転させることにより、作業者は半導体ウェーハ１００の表面および裏面 をある１つの位置から観察することができる。 また、軸８０７を、その中心軸周りに回転させると、半導体ウェーハ１００を支 持するフォーク状の部材も回転し半導体ウェーハ１００を回転させることができ る。 図７に示した装置では、半導体ウェーハ１００の一方の面を吸着して保持するの であるから、少なくともこの吸着保持している側の面の吸着部を観察することが できない。しかし半導体ウェーハ１００の表裏の目視検査をするために半導体ウ ェーハ１００の表面を吸着すると、回路パターンを形成する部分に吸着跡やゴミ の付着の恐れがあるので、これは実施できない。また図８に示されているものは 軸８０７を回転することにより、半導体ウェーハ１００の外周の一部を、作業者 が目視し易い位置にもたらすことができるのであるが、半導体ウェーハ１００は 、このアーム８０１，８０３や少なくとも６個のパッド８０９・・８０９の影に なるところの観察をすることができない。 上述したように、従来知られている円盤状物品の保持装置では半導体ウェーハ等 の円盤状物品を一回掴んだだけで半導体ウェーハの表面裏面を観察できず掴み変 える必要があったり、あるいは半導体ウェーハの外周面の検査には適さない等の 問題があった。 また半導体ウェーハをはじめこれらの物体の検査にあたっては、半導体ウェーハ の検査されるべき部分と、観察者の目の位置と照明装置との位置関係が重要であ り、半導体ウェーハをその検査に適した姿勢に制御する必要がある。 しかしながら、従来の装置では必ずしも前述した条件を満たすことができなかっ た。

【０００３】 本考案の目的は、半導体ウェーハのような円盤状物品を保持し、その円盤状物 品の中心点Ｏを任意の位置にもたらすことができ、かつその円盤状物品の中心軸 周りに自体を回転（自転）させることができ、また中心点Ｏを通る軸を中心Ｏ周 りに回転させるように円盤状部品を回転させることができる保持装置を提供する ことにある。

【０００４】 前記目的を達成するために、本考案による円盤状物品の保持装置は、 円盤状物品を回転可能に支持する保持手段、 前記保持手段に保持される前記円盤状物品の中心の位置を基準点としてその位置 を変更する基準点変更手段、 前記保持手段に支持された前記物品をその基準点をとおる自転軸回りに回転させ る自転手段、 前記物品をその自転軸が前記基準点回りに回転するように回転させる自転軸回転 手段とを含む円盤状物品の保持装置において、 前記保持手段を複数のアームを含むアーム組立、 前記保持アームに設けられた前記物品の外周縁に外接する複数のローラ、 前記アーム組立を前記ローラが前記物品に接する保持位置とはずれる釈放位置に 位置させる物品把握制御手段から形成し、 前記自転手段を前記物品の外縁に接する任意のローラを駆動して回転させる手 段から形成して構成されている。 前記基準点変更手段は前記保持手段を支持し基部が枢支された軸を昇降用モー タにより回転させ、前記保持手段を任意の高さにもたらすように構成することが できる。 前記昇降用モータには、前記円盤状物品を保持した保持装置が下降しようとす るトルクに打ち勝つトルク発生手段を連結して構成されている。 前記基準点変更手段は前記保持手段を上下摺動可能に設けることができる。 前記保持手段は、一対の円弧状の保持アームを含み一方の保持アームは保持さ れるべき円盤の第１面側外周に、他方のアームは第２面側外周になるよう設けて 構成することができる。

【０００５】

【実施例】

以下図面を参照して、本考案による円盤状物品の保持装置の実施例について詳 しく説明する。 図１ないし図２は、本考案による円盤状物品の保持装置の第１の実施例の基本的 構成を示す図であって、図３は物品の保持装置および自転装置について、要部を 詳細に説明している。 図４は、自転による姿勢変換および自転軸を回転した場合の目視方向との関係を 示している。 本考案による装置ではそのベース１の上に、設けられている支柱３（図２参照） が傾斜回転軸５を支持しており、この軸５に回転ドラム１１が回転可能に設けら れている。 この回転ドラム１１には、保持手段支持軸１３が一体に設けられており、保持手 段支持軸１３にはアーム台１７が固定されている。保持手段支持軸の中心に開閉 軸１５が設けられており、開閉軸１５には自転駆動台１９が固定されている。 アーム台１７には、第１アーム２１および第２アーム２３がそれぞれ開閉方向に 摺動可能に設けられている。これら第１アーム２１および２３には、それぞれ自 転案内用のローラ２７がそれぞれ２個当て設けられている。 自転駆動台１９は後述するように、保持手段が保持した円盤状の半導体ウェ−ハ を自転駆動するための駆動手段が設けられいる。 また、この自転駆動軸１に設けられている軸１５を進退させることにより前述し た第１アーム２１，第２アーム２３，ウェーハを保持位置および釈放可能な位置 間を移動させることができる。

【０００６】 次に主として図２を参照して、基準点変更手段について説明する。 ベース１側の支柱側には、固定側平歯車９が設けられており、回転ドラム１１に はこれと噛み合う移動側平歯車７が設けられている。移動側平歯車７は回転上昇 ドラム内に設けられている回転上昇用モータ３１の軸から回転力が与えられてお り、これにより傾斜回転軸５周りに回転上昇ドラム１１を回転させる。 前述したように、回転上昇ドラム１１には、保持手段支持軸１３が固定されてい るから、これに関連して設けられている物品保持手段は回転上昇ドラム１１の回 転にしたがって回転させられ、保持手段に保持される円盤状物品の中心軸は傾斜 回転軸５を中心にして円弧状の軌跡に沿い昇降させられる。 本考案において、保持手段に保持された半導体ウェーハ１００の中心を、仮に基 準点Ｏということにする。 図３の（Ｂ）の部分に詳細に示されているように、保持手段支持軸１３の中心に は開閉軸１０が設けられており、開閉軸１５は前述した回転ドラム１１内のアク チュエータの働きにより図３（Ｂ）に示す位置およびさらに左側の位置まで移動 させられる。開閉軸１５に一体に設けられている自転駆動台１９には、２本の案 内軸４５，４５が設けられており、このそれぞれの軸はアーム台１７に設けられ ている軸受けにそれぞれ摺動可能に係合している。 アーム台１７と自転駆動台１９の間にはばね４３が設けられており、このばね４ ３により自転駆動台１９とアーム台１７は通常離れる方向に押されている。アー ム台１７には、前述したように第１の第１アーム２１が、保持手段支持軸１３ま たは開閉軸１５に対して直角方向に摺動可能に結合されている。

【０００７】 図１，図２から容易に理解できるように、第１アーム２１はアーム台１７の一 方側の面に、第２アーム２３はアーム台１７の他方面側に設けられている。自転 駆動台１９には図３の（Ａ）部に示すように、コロ４７が設けられており、この コロ４７は図３の（Ｂ）に示されている第１のアーム２１の案内孔２１１に結合 されている。いま、コロ４７が傾斜回転軸５方向に移動させられるとアーム２１ は開き方向に移動させられ、アーム２３も同様に開き方向に移動させられる。 なおアーム２１には、ばね掛け２１２が設けられており、このばね掛け２１２に 掛けられているばね２１３は第１アームを基準点方向に付勢している。第２アー ム２３についても全く同様である。この構成により、第１アーム２１および第２ アーム２３は開閉軸１５の進退により開閉させられる。自転駆動台には図３に示 されているように自転駆動モータ３５が設けられている。自転駆動モータ３５の 出力軸には出力ローラ３７が設けられている。 自転駆動台１９の中心部には、プーリ軸４２が回転可能に支持されており、この プーリ４２にはプーリ４１ａ、４１ｂおよび自転駆動ローラ２５が設けられてい る。前記モータの出力ローラ３７の回転は、ベルト４０を介してプーリ４１ａに 結合されプーリ軸４２に伝達される。プーリ軸４２の一端に固定されているプー リ４１ｂは、他のプーリ４１とともに駆動ベルト３９（２）により連結されてお り、プーリ軸４２の回転により自転駆動ローラ２５すなわち第２アーム２３側の ローラ２５（２）が駆動される。同様にして、第１アーム２１側の自転駆動ロー ラ２５（１）には出力ローラ３７の回転が、ベルト３９（１）を介してプーリ４ １（１）に伝達される。

【０００８】 次に図２と図５を参照して、磁気式トルク制御装置について説明する。この磁 気式トルク制御装置は、この実施例において規準点変更手段で問題になる停電時 等の不都合を防止するために設けられたものである。回転上昇用モータ３１の軸 に結合手段３２（図２参照）を介して、磁気式トルク制御手段３３の軸が結合さ れている。 磁気式トルク制御装置は図５に示すように２枚の永久磁石５０７および５０８と その間の磁性板５０５とそれに直結された出力軸５０１から形成されている。 通常永久磁石が固定側にあり、軸５０１の回転に従って中央のディスクが磁界を 切ると軸５０１に制動トルクが現れる。この制動トルクの大きさは、図５の左側 の図に示すダイヤル５０３を調整することにより永久磁石５０７，５０８の間隔 を調整することによって可能となる。この制動トルクは電源が断になったときに 半導体ウェーハ等を支持した保持手段が、重力によって移動しようとしたときに 、前記出力軸５０１が回転するのを阻止し、電源が断になった位置に保持手段を 停止させるものである。

【０００９】 次に前記実施例装置の動作を説明する。通常前記保持手段支持軸が水平の位置 をスタート位置とし、この位置において保持手段の形成する平面は水平であり、 第１アーム２１および第２アーム２３は開の状態にある。その位置で検査対象の ウェーハを受け入れた後に、開閉軸１５を進出させて複数のローラ２５および２ ７により検査対象のウェーハ１００の周縁を回転可能に支持する。 次に前述した回転上昇用モータ３１を回転させて、保持手段支持軸を回転上昇さ せると、保持手段が上昇させられる。保持手段が上昇することにより規準点、図 中Ｏの示す位置がウェーハの観測に適した位置まで上昇させられた点で、回転上 昇を停止する。図４（Ａ）はその位置にあるウェーハを示す。前述した自転機構 の自転駆動ローラ２５を回転させることにより、ウェーハ１００を自転させるこ とができる。なお、この実施例において自転駆動ローラ２５を３個設けたのは、 通常の半導体ウェーハは、オリエンテーションのためのフラットな部分、いわゆ るオリフラを持っているので完全な円盤ではなく一部が欠けた円盤状であるが、 このように３個の自転駆動ローラを配設すれば円滑に自転させることができる。 なお、この位置において自転軸Ｐを保持手段支持軸１３を回転させることによっ て、回転させることができる。保持手段支持軸１３は回転ドラム１１内に設けら れた回転手段により回転させられる。 いま図４の（Ｂ）の位置において、白抜きの矢印の示す目視方向からウェーハを 観察すると、ウェーハの表面側１００ａとウェ−ハのエッジを観察することがで きる。次に同図（Ｃ）に示されている方向に回転させた場合、同様に矢印の方向 からウェーハを観察すると、ウェーハの裏面側１００ｂを観察できるし、ウェー ハのエッジを第１のアームに妨げられることなく観察することができる。

【００１０】 図６は、本考案による円盤状の物品駆動装置のさらに他の実施例を示す正面図 である。ウェーハ保持手段の構成は前述した実施例と異ならないので、説明を省 略する。ベース６０１上に軸６０３が設けられており、保持手段を回転させて自 転軸を回転させるモータおよび保持手段を上昇させるモータが挿入されている部 分５０４が軸５０３に上下摺動可能に結合されている。この実施例は前記実施例 と異なり、保持手段支持軸を水平に保ち昇降させることによって規準点Ｏを移動 させることができる。規準点を通る規準軸を中心にするウェーハの回転、すなわ ち自転および規準軸の回転は前述した実施例と異ならない。 この円盤状物品の保持装置は半導体ウェ−ハの規準点Ｏをウェーハの取り合いの 位置、すなわちこの保持手段に検査前のウェーハを受入れる位置から作業者の観 察に最も適した位置まで規準点変更手段により平行に移動させるさせることがで きる。そしてその位置で保持状態においてウェーハを自転させ、また自転軸を回 転させることができる。

【００１１】

【考案の効果】

以上詳しく説明したように、本考案による装置では観察者はほとんど視点を変 更することなくウェーハの両面および全周縁を、観察することができ、観察の死 点となるところはない。 また基準軸（自転軸）を回転させることができるので、任意の角度で表面および 裏面を観察することができる。ウェーハ等の観察においては、照明光の入射角お よび観察位置の決定に極めて重要である。 また本考案においては、電源故障の場合に保持手段が重力により落下するのを阻 止する磁力式トルク制御装置を用いることにより、ウェーハの損傷の発生を完全 に防止することができる。

【００１２】

【変形例】

以上詳しく説明した本考案による物品の保持装置につき、本考案の範囲内にお いて種々の変形を施すことができる。 実施例として一対の円弧状の保持アームを含み一方の保持アームは保持されるべ き円盤の第１面側外周に、他方のアームは第２面側外周になるよう設けた例を示 したが、両保持アームが同一平面にある場合を排除するという意味ではない。 同一平面にアームを配置してもアームから前記ローラを離して設置して視野を確 保するようにすることができる。 前記実施例では一対のアームの両方をアーム台に対して摺動可能に設けたが、一 方だけを移動させるようにしてもよい。２以上のアームを用いて支持することも 可能である。 前記実施例では半導体ウェ−ハの駆動ローラと案内ローラを別々に設けたが、全 てを駆動ローラにすることも可能である。半導体ウェ−ハはいわゆるオリフラが あるから前記実施例では駆動ローラを３個用いたが、そのようなオリフラを持た ないものでは駆動ローラは１つで足りる。 本考案においては、特に半導体ウェーハの目視検査を例にして説明したが、そ の他の円盤状の検査対象、例えばＣＤ音盤等の検査等にも使用できる。 また、本考案による装置は、目視による検査ではなくその他の分光分析、画像処 理技術を利用した検査等にも利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による円盤状物品の保持装置の平面図お
よび正面図である。

【図２】本考案による円盤状物品の保持装置の基準点移
動構造を説明するための正面図である。

【図３】保持手段の主要部分を示す図であって、図中
（Ａ）の部分は保持手段に含まれる自転駆動台と開閉軸
および自転駆動手段の関係を示した図、（Ｂ）の部分は
アーム台と軸１３とアームおよび自転駆動台の関係を示
した図、（Ｃ）の部分は自転駆動台と自転駆動手段を詳
細に示している。

【図４】図中（Ａ）の部分は保持手段と自転の関係を示
しており、（Ｂ）（Ｃ）は保持手段の基準軸が回転した
場合の目視方向とウェーハのエッジの関係を略図示した
動作説明図である。

【図５】ウェーハ基準点の位置を変更するモータに設け
られる磁石式トルク制御装置を示す図である。

【図６】本考案による円盤状物品の保持装置の、さらに
他の実施例を示す正面図である。

【図７】従来の半導体保持手段の例を示す斜視図であ
る。

【図８】従来の半導体保持装置の、さらに他の例を示す
斜視図である。

【符号の説明】

Ｏ 基準点 Ｐ 基準軸 １ ベース ３ 支柱 ５ 傾斜回転軸 ７ 移動平歯車 ９ 固定平歯車 １１ 回転ドラム １３ 保持手段支持軸 １５ 開閉軸 １７ アーム台 １９ 自転駆動台 ２１ 第１アーム ２３ 第２アーム ２５ 自転駆動ローラ ２７ 自転案内ローラ ３１ 回転上昇用モータ ３３ 磁力式トルク制御装置 ３５ 自転用モータ ３７ 出力ローラ ３９ 駆動ベルト ４０ ベルト ４１ プーリ ４２ プーリ軸 ４３ ばね ４５ 案内軸 ４７ コロ ２１１ 案内孔 ２１２ ばね掛け ２１３ ばね

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/68 Ｇ 8418−4Ｍ

Claims (5)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状物品を回転可能に支持する保持手
   段、 前記保持手段に保持される前記円盤状物品の中心の位置
   を基準点としてその位置を変更する基準点変更手段、 前記保持手段に支持された前記物品をその基準点をとお
   る自転軸周りに回転させる自転手段、 前記物品をその自転軸が前記基準点周りに回転するよう
   に回転させる自転軸回転手段とを含む円盤状物品の保持
   装置において、 前記保持手段を複数のアームを含むアーム組立、 前記保持アームに設けられた前記物品の外周縁に外接す
   る複数のローラ、 前記アーム組立を前記ローラが前記物品に接する保持位
   置とはずれる釈放位置に位置させる物品把握制御手段か
   ら形成し、 前記自転手段を前記物品の外縁に接する任意のローラを
   駆動して回転させる手段から形成して構成したことを特
   徴とする円盤状物品の保持装置。
2. 【請求項２】 前記基準点変更手段は前記保持手段を支
   持し基部が枢支された軸を昇降用モータにより回転させ
   前記保持手段を任意の高さにもたらすように構成した請
   求項１記載の円盤状物品の保持装置。
3. 【請求項３】 前記昇降用モータには前記円盤状物品を
   保持した保持装置が下降しようとするトルクに打ち勝つ
   トルク発生手段が連結されている請求項２記載の円盤状
   物品の保持装置。
4. 【請求項４】 前記基準点変更手段は前記保持手段を上
   下摺動可能に設けて構成した請求項１記載の円盤状物品
   の保持装置。
5. 【請求項５】 前記保持手段は、一対の円弧状の保持ア
   ームを含み一方の保持アームは保持されるべき円盤の第
   １面側外周に、他方のアームは第２面側外周になるよう
   設けられている請求項１記載の円盤状物品の保持装置。