JP2000114350A - ウェーハの検出装置及び検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】キャリア内にウェーハが有るか無いかを検出す
る際に、ウェーハの材質、厚み等に起因する誤検出を防
止する。 【解決手段】キャリア１１内におけるウェーハ１２の有
無を、検出用の発信光を発信する発光素子１５及び発光
素子から発信された発信光を受光する受光素子１６を備
える透過型検出センサを用いて検出する際に、発光素子
１５から受光素子１６に向かう発信光１５ａの光線がウ
ェーハ１２の主面１２ａに対して傾斜するように発信光
を発信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造工程に
おいて、キャリア内に積層して収納されたウェーハを検
出するウェーハの検出装置及び検出方法に関し、特に、
検出センサの配置に特徴を有したウェーハの検出装置及
び検出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程において、キャリア内に
積層されたウェーハの有無を検出する手法としては、反
射型検出センサを用いる手法と、透過型検出センサを用
いる手法が採用されている。

【０００３】上記反射型検出センサを用いる手法は、図
３に示すように、搬送ロボットのアーム３によりウェー
ハを出し入れするための出し入れ用開口部１ａと、この
出し入れ用開口部１ａと対向する側に検出用開口部１ｂ
とを有するキャリア１内に、ウェーハ２が積層された状
態で、検出用開口部１ｂに面する位置に反射型検出セン
サ４を配置し、この反射型検出センサ４の発光素子４ａ
から、検出用の発信光をウェーハ２の外周縁部２ａに向
けて投光し、その外周縁部２ａにて反射された反射光を
受光素子４ｂにて受光するようにして、ウェーハ２の有
無を検出するものである。

【０００４】一方、上記透過型検出センサを用いる手法
としては、特開平１−１４４６４７号公報、特開平２−
３０２０５７号公報等に開示されたものが存在する。こ
れらの公報に開示の手法は、図４に示すように、搬送ロ
ボットのアーム３によりウェーハを出し入れするための
出し入れ用開口部１ａと、この出し入れ用開口部１ａと
対向する側に検出用開口部１ｂとを有するキャリア１内
に、ウェーハ２が積層された状態で、出し入れ用開口部
１ａに面する側に透過型検出センサの一方例えば発光素
子６を配置し、検出用開口部１ｂに面する側に透過型検
出センサの他方例えば受光素子７を配置し、さらに、こ
れら発光素子６と受光素子７とを結ぶラインがウェーハ
２の主面２ａと平行になるように配置して、この発光素
子６から、検出用の発信光を受光素子７に向けて発信
し、受光素子７による受光の有無、すなわち、ウェーハ
２の外周縁部２ａにて発信光が反射され、受光素子７が
受光できない場合はウェーハ２が有り、一方、受光素子
７が受光できた場合はウェーハ２が無いものとして、ウ
ェーハ２の有無を検出するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記反射型
検出センサを用いる従来の手法においては、反射型検出
センサそのものがもつ検出感度のバラツキにより、ウェ
ーハ２の有無の誤検出を招くという問題があった。すな
わち、ウェーハ２の反射率が一定でない場合、発光素子
４ａにより発信された発信光がウェーハ２から正しく反
射されず、ウェーハ２が有るにも関わらず無いものとし
て誤検出され、又、受光素子４ｂに発信光の反射光でな
い別の光が回り込み、ウェーハ２が無いにも関わらず有
るものとして誤検出される場合があった。

【０００６】上記発光素子４ａから発信される発信光
は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、ウェーハ２の外
周縁部２ａ（エッジ）に向けて発信されるため、この外
周縁部２ａに投光された発信光は乱反射の状態となり、
受光素子４ｂに向けて正しく反射されない場合があっ
た。また、ウェーハ２の厚みが約４００〜７００μｍで
あることから、外周縁部２ａにより反射されて受光素子
４ｂに到達する光量にもバラツキを生じる場合があっ
た。さらに、キャリア１を昇降ステージ５にて上下動さ
せるような機構を採用する場合においては、この機構の
位置決め精度により、図５（ｃ）に示すように、発信光
が外周縁部２ａの一部にのみ投光されることになり、上
述同様に受光素子４ｂに到達する光量にバラツキを生じ
る場合があった。

【０００７】一方、透過型検出センサを用いる従来の手
法においては、ウェーハ２の厚みが約４００〜７００μ
ｍであることから、図４（ｂ）に示すように、発光素子
６から発信された発信光が、ウェーハ２の外周縁部２ａ
に遮られることなく、ウェーハ２を回り込んで受光素子
７にて受光され、ウェーハ２が有るにも関わらず無いも
のとして誤検出されるという問題があった。また、昇降
装置８により、キャリア１と透過型検出センサ６，７と
を相対的に移動させる機構を採用する場合においては、
この機構の位置決め精度により、発光素子６と受光素子
７とを結ぶラインがウェーハ２から外れる場合があり、
同様にウェーハ２が有るにも関わらず無いものとして誤
検出される場合があった。

【０００８】上記のような誤検出、例えば、ウェーハ２
が有るのに無いものとして誤検出された場合は、当該工
程での処理が行なわれないままウェーハ２がキャリア１
内に存在し、このウェーハ２は次工程に搬送されること
になる。次工程が、例えばバッチ処理工程である場合
は、この工程における装置、設備等のオーバーホールが
必要になる場合があり、そのための無駄な費用と時間を
費やすことになる。

【０００９】また、ウェーハ２が無いのに有るものとし
て誤検出された場合は、キャリア１内にはウェーハ２が
存在するものと見なして、搬送ロボットのアーム３等が
空動作を行ない、場合によっては処理ステージあるいは
周辺部品に損傷を及ぼすことになり、当該部品の交換あ
るいはオーバーホールが必要になり、上述同様に無駄な
費用と時間を費やすことになる。

【００１０】いずれの場合においても、このような誤検
出が発生した場合には、次工程への影響が生じ、半導体
製造工程における生産性、品質等の低下を招くことにな
る。

【００１１】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、ウェー
ハの材質、厚み等に起因する誤検出、あるいは、他の光
源からの光の回り込みによる誤検出等を解消して、確実
かつ高精度にウェーハの有無を検出できるウェーハの検
出装置及び検出方法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するべく鋭意検討した結果、以下の如き構成をなす
発明を見出すに至った。すなわち、本発明のウェーハの
検出装置は、キャリア内におけるウェーハの有無を検出
する透過型検出センサを備えたウェーハの検出装置であ
って、上記透過型検出センサは、検出用の発信光を発信
する発光素子と、上記発光素子から発信された発信光を
受光する受光素子とからなり、上記発光素子及び受光素
子は、上記発光素子から上記受光素子に向かう発信光の
光線がウェーハの主面に対して傾斜するように配置され
ている、ことを特徴としてる。

【００１３】また、本発明のウェーハの検出装置は、ウ
ェーハを上下方向に配列して収納し得ると共にウェーハ
を出し入れする第１開口部及び第１開口部に対向する第
２開口部を有するキャリア内におけるウェーハの有無を
検出する透過型検出センサを備えたウェーハの検出装置
であって、上記透過型検出センサは、検出用の発信光を
発信する発光素子と、上記発光素子から発信された発信
光を受光する受光素子とからなり、上記発光素子及び受
光素子の一方が上記第１開口部側に配置され、上記発光
素子及び受光素子の他方が上記第２開口部側に配置さ
れ、上記発光素子から上記受光素子に向かう発信光の光
線がウェーハの主面に対して傾斜するように、上記発光
素子及び受光素子の一方が、上記発光素子及び受光素子
の他方に対して、上下方向下側に配置されている、こと
を特徴としている。

【００１４】さらに、本発明のウェーハの検出装置は、
ウェーハを上下方向に配列して収納し得ると共にウェー
ハを出し入れする第１開口部及び第１開口部に対向する
第２開口部を有するキャリア内におけるウェーハの有無
を検出する透過型検出センサを備えたウェーハの検出装
置であって、上記透過型検出センサは、検出用の発信光
を発信する発光素子と、上記発光素子から発信された発
信光を受光する受光素子とからなり、上記発光素子及び
受光素子の一方が上記第１開口部側に配置され、上記発
光素子及び受光素子の他方が前記第２開口部側に配置さ
れ、上記発光素子から上記受光素子に向かう発信光の光
線がウェーハの主面に対して傾斜するように、上記発光
素子及び受光素子の一方が、上記発光素子及び受光素子
の他方に対して、上下方向上側に配置されている、こと
を特徴としている。

【００１５】本発明のウェーハの検出方法は、キャリア
内におけるウェーハの有無を、検出用の発信光を発信す
る発光素子及び発光素子から発信された発信光を受光す
る受光素子を備える透過型検出センサを用いて検出する
ウェーハの検出方法であって、上記発光素子から上記受
光素子に向かう発信光の光線がウェーハの主面に対して
傾斜するように、上記発光素子から上記受光素子に向け
て発信光を発信する、ことを特徴としている。

【００１６】本発明のウェーハに検出装置及びウェーハ
の検出方法においては、透過型検出センサを構成する発
光素子及び受光素子が、発光素子から受光素子に向かう
発信光の光線がウェーハの主面に対して傾斜するように
配置されていることから、ウェーハが存在する場合は、
発光素子から発信された発信光は、ウェーハの主面によ
り反射され、受光素子において所定量の発信光が受光さ
れない。これにより、ウェーハは有るものとして検出さ
れる。一方、ウェーハが存在しない場合は、発光素子か
ら発信された発信光は、そのまま受光素子において受光
される。これにより、ウェーハは無いものとして検出さ
れる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係るウェー
ハの検出装置の第１実施形態を示すものであり、（ａ）
はその概略構成図、（ｂ）は透過型検出センサとウェー
ハとの配置関係を示す縦断面図である。この実施形態に
係る検出装置は、図１（ａ）に示すように、ウェーハ１
２を上下方向に配列して収納し得ると共にウェーハ１２
を出し入れする第１開口部１１ａ及びこの第１開口部１
１ａに対向する第２開口部１１ｂを有する箱型のキャリ
ア１１に対して、このキャリア１１内にウェーハ１２が
存在するか否か、すなわち、ウェーハ１２の有無を検出
する透過型検出センサを備えている。

【００１８】尚、上記キャリア１１は、昇降ステージ１
４に載置されており、キャリア１１の第１開口部１１ａ
に面して、搬送ロボットのアーム１３が移動可能に配置
されている。

【００１９】上記透過型検出センサは、検出用の発信光
１５ａを発信する発光素子１５と、この発光素子１５か
ら発信された発信光１５ａを受光する受光素子１６とに
より構成されている。そして、図１（ｂ）に示すよう
に、上記発光素子１５が、キャリア１１の第２開口部１
１ｂ側に配置され、上記受光素子１６が、キャリア１１
の第１開口部１１ａ側に配置されており、さらに、この
発光素子１５が、受光素子１６よりも上下方向において
上側に、言い換えれば、受光素子１６が発光素子１５よ
りも上下方向において下側に配置されている。すなわ
ち、発光素子１５からの発信光１５ａが、水平に配列さ
れたウェーハ１２の主面１２ａに対し、所定の傾斜角θ
をなして斜め下方に直進するように発信され、この発信
光１５ａの光線上に配置された受光素子１６が、発信光
１５ａを受光できるようになっている。

【００２０】ここで、上記キャリア１１内でのウェーハ
１２の収納ピッチは、ウェーハ１２のサイズによって異
なり、例えば、外径が４〜６インチのウェーハ１２を収
納する場合の収納ピッチＰは、例えば４．７６ｍｍであ
り、外径が８インチのウェーハ１２を収納する場合の収
納ピッチＰは、例えば６．３５ｍｍである。

【００２１】したがって、キャリア１１の外形寸法は、
収納するウェーハ１２のサイズによって異なり、例え
ば、外径５インチのウェーハ１２を収納するキャリア１
１の場合は、例えば幅１５２ｍｍ×奥行き１４３ｍｍ×
高さ１４６ｍｍの寸法のものを採用することができ、こ
の場合の発光素子１５と受光素子１６との離隔距離は、
約１７０ｍｍ程度に設定される。また、このキャリア１
１における収納ピッチＰは上述の如く４．７６ｍｍであ
ることから、発信光１５ａとウェーハ１２の主面１２ａ
とがなす角度すなわち傾斜角θは、約１５°程度に設定
される。

【００２２】本実施形態に係る検出装置でウェーハ１２
の有無を検出する際には、発光素子１５からの発信光１
５ａの光線が，ウェーハ１２の主面１２ａに対して傾斜
するように発信される。そして、ウェーハ１２がキャリ
ア１１内に存在する場合は、発光素子１５から発信され
た発信光１５ａは、ウェーハ１２の主面１２ａに投光さ
れ、この主面１２ａにより反射され、受光素子１６にお
いて所定量の発信光が受光されない。これにより、ウェ
ーハ１２は有るものとして検出される。一方、ウェーハ
１２がキャリア１１内に存在しない場合は、発光素子１
５から発信された発信光１５ａは、そのまま受光素子１
６において受光される。これにより、ウェーハ１２は無
いものとして検出される。

【００２３】本実施形態に係る検出装置及び検出方法に
よれば、キャリア１１内にウェーハ１２が存在する場合
は、ウェーハ１２の主面１２ａにより発信光１５ａが完
全に遮断され、一方、キャリア１１内にウェーハ１２が
存在しない場合は、発信光１５ａは受光素子１６により
確実に受光されることになり、ウェーハ１２の有無の誤
検出を防止でき、確実に正確な検出を行なうことができ
る。

【００２４】また、ウェーハ１２の出し入れをする第１
開口部１１ａに配置する受光素子１６を、発光素子１５
よりも下側に配置したことから、この受光素子１６が搬
送ロボットのアーム１３の動作の障害にならず、ウェー
ハ１２の取り出し等を容易に行なうことができる。

【００２５】本実施形態においては、発光素子１５を、
キャリア１１の第２開口部１１ｂ側に配置し、受光素子
１６を、キャリア１１の第１開口部１１ａ側に配置した
構成を採用したが、逆に、受光素子１６を、キャリア１
１の第２開口部１１ｂ側に配置し、発光素子１５を、キ
ャリア１１の第１開口部１１ａ側に配置する構成を採用
することも可能である。

【００２６】図２は、本発明に係るウェーハの検出装置
の第２実施形態を示すものであり、（ａ）はその概略構
成図、（ｂ）は透過型検出センサとウェーハとの配置関
係を示す縦断面図である。この実施形態に係る検出装置
は、前述第１実施形態に対して、透過型検出センサの配
置関係を変更した以外は、前述第１実施形態と同様の構
成であり、この同様の構成についての説明は省略する。

【００２７】この実施形態に係る検出装置は、図２
（ａ），（ｂ）に示すように、発光素子１５が、キャリ
ア１１の第２開口部１１ｂ側に配置され、受光素子１６
が、キャリア１１の第１開口部１１ａ側に配置されてお
り、さらに、この発光素子１５が、受光素子１６よりも
上下方向において下側に、言い換えれば、受光素子１６
が発光素子１５よりも上下方向において上側に配置され
ている。すなわち、発光素子１５からの発信光１５ａ
が、水平に配列されたウェーハ１２の主面１２ａに対
し、所定の傾斜角θをなして斜め上方に直進するように
発信され、この発信光１５ａの光線上に配置された受光
素子１６が、発信光１５ａを受光できるようになってい
る。

【００２８】そして、例えば、外径５インチのウェーハ
１２を収納するキャリア１１の場合において、前述第１
実施形態と同様に、発光素子１５と受光素子１６との離
隔距離は、約１７０ｍｍ程度に設定され、又、発信光１
５ａとウェーハ１２の主面１２ａとがなす角度すなわち
傾斜角θは、約１５°程度に設定される。

【００２９】本実施形態に係る検出装置でウェーハ１２
の有無を検出する際には、発光素子１５からの発信光１
５ａの光線が，ウェーハ１２の主面１２ａに対して上向
きに傾斜するように発信される。そして、ウェーハ１２
がキャリア１１内に存在する場合は、発光素子１５から
発信された発信光１５ａは、ウェーハ１２の主面１２ａ
に投光され、この主面１２ａにより反射され、受光素子
１６において所定量の発信光が受光されない。これによ
り、ウェーハ１２は有るものとして検出される。一方、
ウェーハ１２がキャリア１１内に存在しない場合は、発
光素子１５から発信された発信光１５ａは、そのまま受
光素子１６において受光される。これにより、ウェーハ
１２は無いものとして検出される。

【００３０】本実施形態に係る検出装置及び検出方法に
よれば、キャリア１１内にウェーハ１２が存在する場合
は、ウェーハ１２の主面１２ａにより発信光１５ａが完
全に遮断され、一方、キャリア１１内にウェーハ１２が
存在しない場合は、発信光１５ａは受光素子１６により
確実に受光されることになり、ウェーハ１２の有無の誤
検出を防止でき、確実に正確な検出を行なうことができ
る。

【００３１】また、特に、外径が８インチ等の大きいサ
イズのウェーハ１２を収納するキャリア１１に対して、
ウェーハ１２の有無を検出するような場合には、元々ウ
ェーハ１２と搬送ロボットのアーム１３の幅との関係に
おいて、十分なスペ−スが確保されるため、ウェーハ１
２の出し入れをする第１開口部１１ａに配置する受光素
子１６を、発光素子１５よりも上側に配置した場合で
も、この受光素子１６が障害となることはなく、搬送ロ
ボットのアーム１３を作動させて、ウェーハ１２を容易
に取り出すことができる。

【００３２】本実施形態においては、発光素子１５を、
キャリア１１の第２開口部１１ｂ側に配置し、受光素子
１６を、キャリア１１の第１開口部１１ａ側に配置した
構成を採用したが、逆に、受光素子１６を、キャリア１
１の第２開口部１１ｂ側に配置し、発光素子１５を、キ
ャリア１１の第１開口部１１ａ側に配置する構成を採用
することも可能である。

【００３３】

【発明の効果】以上述べた本発明のウェーハの検出装置
及び検出方法によれば、発光素子から発信される発信光
が、ウェーハの主面に所定の傾斜角度をもって投光され
るように構成されていることから、発信光の回り込み等
が確実に防止でき、又、ウェーハがキャリア内に存在す
る場合、発光素子から発信される発信光の光線はウェー
ハの主面により確実に遮断される位置にあり、これによ
り、ウェーハの有無が誤検出されることなく、確実かつ
高精度な検出を行なうことができる。

【００３４】また、ウェーハの外周縁部（エッジ）では
なく主面に発信光が投光されることから、ウェーハの材
質あるいは厚み等に起因する誤検出を防止することがで
きる。さらに、上記のような誤検出が防止できることに
より、製造工程における装置の破損を防止でき、生産性
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェーハの検出装置の第１実施形
態を示すものであり、（ａ）はその概略配置図、（ｂ）
はその縦断面配置図である。

【図２】本発明に係るウェーハの検出装置の第２実施形
態を示すものであり、（ａ）はその概略配置図、（ｂ）
はその縦断面配置図である。

【図３】従来のウェーハの検出装置を示すものであり、
（ａ）はその概略配置図、（ｂ）はキャリアの外観図で
ある。

【図４】従来のウェーハの検出装置を示すものであり、
（ａ）はその概略配置図、（ｂ）はその特性を説明する
ための断面図である。

【図５】従来のウェーハの検出装置の一部を拡大して示
すものであり、（ａ）は反射型検出センサとウェーハと
の関係を示す断面図、（ｂ），（ｃ）は発信光の反射状
態を示す断面図である。

【符号の説明】

１１・・・キャリア、１１ａ・・・第１開口部、１１ｂ
・・・第２開口部、１２・・・ウェーハ、１２ａ・・・
主面、１３・・・アーム、１４・・・昇降ステージ、１
５・・・発光素子、１５ａ・・・発信光、１６・・・受
光素子。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 3F022 AA08 BB09 CC02 DD01 DD03 DD06 EE05 HH11 KK02 KK05 KK18 KK20 LL14 MM11 NN12 PP06 QQ12 3F027 AA00 BA00 CA02 DA00 FA11 5F031 CA02 DA01 FA11 GA45 GA47 GA48 JA05 JA07 JA22 KA07 PA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリア内におけるウェーハの有無を検
   出する透過型検出センサを備えたウェーハの検出装置で
   あって、 前記透過型検出センサは、検出用の発信光を発信する発
   光素子と、前記発光素子から発信された発信光を受光す
   る受光素子とからなり、 前記発光素子及び受光素子は、前記発光素子から前記受
   光素子に向かう発信光の光線がウェーハの主面に対して
   傾斜するように、配置されている、ことを特徴とするウ
   ェーハの検出装置。
2. 【請求項２】 ウェーハを上下方向に配列して収納し得
   ると共にウェーハを出し入れする第１開口部及び前記第
   １開口部に対向する第２開口部を有するキャリア内にお
   けるウェーハの有無を検出する透過型検出センサを備え
   たウェーハの検出装置であって、 前記透過型検出センサは、検出用の発信光を発信する発
   光素子と、前記発光素子から発信された発信光を受光す
   る受光素子とからなり、 前記発光素子及び受光素子の一方が前記第１開口部側に
   配置され、前記発光素子及び受光素子の他方が前記第２
   開口部側に配置され、 前記発光素子から前記受光素子に向かう発信光の光線が
   ウェーハの主面に対して傾斜するように、前記発光素子
   及び受光素子の一方が、前記発光素子及び受光素子の他
   方に対して、上下方向下側に配置されている、ことを特
   徴とするウェーハの検出装置。
3. 【請求項３】 ウェーハを上下方向に配列して収納し得
   ると共にウェーハを出し入れする第１開口部及び前記第
   １開口部に対向する第２開口部を有するキャリア内にお
   けるウェーハの有無を検出する透過型検出センサを備え
   たウェーハの検出装置であって、 前記透過型検出センサは、検出用の発信光を発信する発
   光素子と、前記発光素子から発信された発信光を受光す
   る受光素子とからなり、 前記発光素子及び受光素子の一方が前記第１開口部側に
   配置され、前記発光素子及び受光素子の他方が前記第２
   開口部側に配置され、 前記発光素子から前記受光素子に向かう発信光の光線が
   ウェーハの主面に対して傾斜するように、前記発光素子
   及び受光素子の一方が、前記発光素子及び受光素子の他
   方に対して、上下方向上側に配置されている、ことを特
   徴とするウェーハの検出装置。
4. 【請求項４】 キャリア内におけるウェーハの有無を、
   検出用の発信光を発信する発光素子及び前記発光素子か
   ら発信された発信光を受光する受光素子を備える透過型
   検出センサを用いて検出するウェーハの検出方法であっ
   て、 前記発光素子から前記受光素子に向かう発信光の光線が
   ウェーハの主面に対して傾斜するように、前記発光素子
   から前記受光素子に向けて発信光を発信する、ことを特
   徴とするウェーハの検出方法。