JP2001015580A - ウェハカセット監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウェハカセット監視装置において、作業性を
向上させ且つ発塵を防止する。 【解決手段】 ウェハカセット監視装置は、ＣＣＤカメ
ラ２１Ａ，２１Ｂと、コントローラ２６とを備えてい
る。ＣＣＤカメラ２１Ａは、カセット載置部６ａにウェ
ハカセット４が置かれた場合における当該ウェハカセッ
ト４の上方に設置され、ＣＣＤカメラ２１Ｂは、上記と
同様の場合における当該ウェハカセット４のウェハ出入
部８と向き合う部位に設置されている。コントローラ２
６は、ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂの撮像情報を取り込
んで画像処理を行い、カセット載置部６ａにウェハカセ
ット４が置かれているかどうか、ウェハカセット４の上
面部に付されたバーコード、ウェハカセット４内に収容
されたウェハＷの状態等の情報を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
設けられ、複数のウェハを収容するためのウェハカセッ
トを監視するウェハカセット監視装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】枚葉式の半導体製造装置は、一般的に、
半導体ウェハを１枚ずつ自動的に供給するためのウェハ
搬送ロボットを備えている。このウェハ搬送ロボットに
よるウェハの搬送においては、複数枚のウェハを収容す
るためのウェハカセットが用いられることが多い。半導
体製造装置には、通常、そのようなウェハカセットを監
視するためのウェハカセット監視装置が設けられてい
る。

【０００３】従来のウェハカセット監視装置としては、
ウェハカセットに関する各種の情報毎に適当な検出機器
を使用していた。例えば、ウェハカセット内に収容され
たウェハの状態を検出する検出機器としては、透過式光
センサ及びステッピングモータを用い、ステッピングモ
ータにより光センサをウェハカセット内の各スロットに
対応する位置に移動させた後、光センサによりウェハが
スロットに収納されているかどうかを検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ステッ
ピングモータのような機械的動作を伴うものを含む検出
機器では、オペレータはそれに注意しながら作業する必
要があるため、作業性が低下する。また、機械的動作を
伴う検出機器では多少なりとも発塵の可能性があり、半
導体製造を行うクリーンルーム内に設置されることを考
慮すると、そのような機器は使用しないのが望ましい。

【０００５】本発明の目的は、作業性を向上させ且つ発
塵を防止することができるウェハカセット監視装置を提
供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、複数のウェハを収容するためのウェハカ
セットが載置されるカセット載置部の周囲に設けられた
撮像手段と、撮像手段で撮像した情報を画像処理してウ
ェハカセットに関する情報を検知する検知手段とを備え
るウェハカセット監視装置を提供する。ここで、例えば
撮像手段はＣＣＤカメラである。

【０００７】このように撮像手段及び検知手段を設ける
ことにより、機械的動作を伴う機器を使用することなし
に、ウェハカセットに関する情報が得られるため、オペ
レータは動く機器を気にせずに作業が行えるようにな
り、作業性が向上する。また、上記のように機械的動作
を伴う機器を使用しないため、発塵が抑えられる。

【０００８】上記ウェハカセット監視装置において、好
ましくは、撮像手段は、カセット載置部にウェハカセッ
トが置かれた場合における当該ウェハカセットの上方に
設置され、検知手段は、撮像手段で撮像した情報を画像
処理してウェハカセットの上面部に付されたバーコード
情報を検知する。これにより、ウェハカセットのバーコ
ード情報を確実に把握できる。また、カセット載置部に
ウェハカセットが置かれているかどうかも検知できるた
め、ウェハカセットの有無を検出する接触スイッチ等の
検出機器が不要となり、コスト削減が図れる。

【０００９】また、撮像手段は、カセット載置部にウェ
ハカセットが置かれた場合における当該ウェハカセット
のウェハ出入部と向き合う部位に設置され、検知手段
は、撮像手段で撮像した情報を画像処理してウェハカセ
ット内に収容されたウェハの状態を検知するものであっ
てもよい。これにより、ウェハカセット内の任意のスロ
ットにウェハが正常な状態で収容されているかどうかを
確実に把握できる。また、カセット載置部にウェハカセ
ットが置かれているかどうかも検知できるため、上記と
同様にコスト削減が図れる。

【００１０】さらに、好ましくは、ウェハカセットに関
する情報を表示するモニタ手段を更に備える。これによ
り、ウェハカセットに関する情報を画面上で直接確認す
ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るウェハカセッ
ト監視装置の好適な実施形態について図面を参照して説
明する。

【００１２】図１は、本発明に係るウェハカセット監視
装置を備えた半導体製造装置の一例を示す概略構成図で
ある。同図において、半導体製造装置１は、半導体ウェ
ハの表面を研磨して平坦化する化学的機械研磨（ＣＭ
Ｐ）装置２と、このＣＭＰ装置２で研磨された半導体ウ
ェハを洗浄する洗浄装置３と、研磨すべき複数枚の半導
体ウェハＷを収容するためのウェハカセット４が配置さ
れるロードステ−ション５とを備えている。

【００１３】ロードステ−ション５内には、ウェハカセ
ット４を置くための複数（ここでは４つ）のカセット載
置部６ａを有するカセットステージ６と、ウェハカセッ
ト４内に収容されたウェハＷをＣＭＰ装置２に１枚ずつ
供給すると共に、洗浄装置３で洗浄されたウェハＷを１
枚ずつウェハカセット４内に収容するウェハ搬送ロボッ
ト７とが設けられている。なお、ＣＭＰ装置２へのウェ
ハＷの供給は、図示しない他のウェハ搬送ロボットを介
して行う。

【００１４】カセットステージ６のカセット載置部６ａ
に置かれるウェハカセット４は、図２に示すように、略
箱型形状をなしており、その一側は開口しウェハＷを出
し入れするためのウェハ出入部８を形成している。ウェ
ハカセット４の両側壁には、対向方向に延びる複数のウ
ェハ支持用突出部９ａ，９ｂが上下方向に一定の間隔で
それぞれ設けられ、このウェハ支持用突出部９ａ，９ｂ
上にウェハＷが支持されるようになっている。そして、
各ウェハ支持用突出部９ａ，９ｂでウェハＷを収容する
複数のスロット１０が形成されている。

【００１５】ウェハ搬送ロボット７は、図１及び図２に
示すように、カセットステージ６の長手方向に延びるガ
イド１１に移動可能に取り付けられたベース１２を有
し、このベース１２には、複数本（ここでは３本）のア
ーム１３〜１５からなる伸縮可能なリンク機構Ｌが旋回
可能に設置されている。先端のアーム１５には、ウェハ
Ｗを水平状態で載置する平板状のブレード１６がボルト
止め等の手段により固定されている。このようなウェハ
搬送ロボット７において、リンク機構Ｌを伸ばしてブレ
ード１６をウェハカセット４内のスロット１０に挿入す
ることによって、スロット１０に収容されているウェハ
Ｗを取り出したり、あるいはブレード１６に保持された
ウェハＷをスロット１０に収容する。なお、ウェハ搬送
ロボット７は、ガイド１１によりカセットステージ６に
対して平行に移動するだけでなく、図示しないガイドに
より上下方向にも移動可能となっている。

【００１６】以上のような半導体製造装置１に本発明に
係るウェハカセット監視装置が備えられている。ウェハ
カセット監視装置は、図３に示すように、２組の光学レ
ンズ付きＣＣＤカメラ（撮像手段）２１Ａ，２１Ｂを備
えており、これらＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂは、カセ
ットステージ６の４つのカセット載置部６ａに対してそ
れぞれ設けられている。

【００１７】ＣＣＤカメラ２１Ａは、カセット載置部６
ａにウェハカセット４が置かれた場合における当該ウェ
ハカセット４の上方に設置されており、ウェハカセット
４の上面部に付されたバーコードを撮像できるようにな
っている。ＣＣＤカメラ２１Ｂは、カセット載置部６ａ
にウェハカセット４が正規の向き（ウェハ出入部８がウ
ェハ搬送ロボット７側となる向き）で置かれた場合にお
ける当該ウェハカセット４のウェハ出入部８と向き合う
部位に設置されており、ウェハカセット４内の各スロッ
ト１０に収容されたウェハＷを撮像できるようになって
いる。

【００１８】ここで、ＣＣＤカメラ２１Ａは、ロードス
テーション５におけるカセットステージ６側の側壁に固
定された取付フレーム２２Ａにブラケット２３Ａを介し
て取り付けられている。また、ＣＣＤカメラ２１Ｂは、
ロードステ−ション５におけるウェハ搬送ロボット７側
の側壁に固定された取付フレーム２２Ｂに首振りブラケ
ット２３Ｂを介して角度調整可能に取り付けられてい
る。このようにＣＣＤカメラ２１Ｂの設置角度を調整で
きるようにしたのは、ウェハカセット４内の全体を確実
に撮像できるようにするためである。また、これらのＣ
ＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂは、ウェハ搬送ロボット７を
動かしてウェハＷを搬送している最中に、ウェハ搬送ロ
ボット７と干渉しないような部位に設置されていること
は言うまでもない。なお、ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂ
に装着するレンズは、ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂと撮
像対象との距離に応じて撮像対象を確実に撮像できるも
のを選べばよい。

【００１９】カセットステージ６の各カセット載置部６
ａとＣＣＤカメラ２１Ｂとの間には、撮像用照明として
の光源２４がそれぞれ配置されている。この光源２４と
しては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられ、
ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂには、その発光ダイオード
が持つ波長のみを通すフィルタが組み込まれている。こ
れにより、モニタ装置２８（後述）の表示画面上におい
て、撮像対象が見やすくなる。

【００２０】また、ウェハカセット監視装置２０は、図
４に示すように、カメラ切換器２５と、コントローラ２
６と、入力装置２７と、モニタ装置２８とを備えてい
る。カメラ切換器２５は、コントローラ２６に取り込む
べきＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂの撮像情報を切り換え
るものであり、コントローラ２６からの切換信号によ
り、各カセット載置部６ａに対応する全てのＣＣＤカメ
ラ２１Ａ，２１Ｂについて予め決められた順序で連続的
に取り込む。なお、これ以外にも、例えば入力装置２７
による入力データに基づいてＣＣＤカメラ２１Ａ，２１
Ｂの撮像情報を切り換えてもよい。

【００２１】コントローラ２６は、Ａ／Ｄ変換部、画像
メモリ、Ｄ／Ａ変換部、ＣＰＵ等で構成されており、カ
メラ切換器２５で選択されたＣＣＤカメラ２１Ａ，２１
Ｂの撮像情報を取り込み、画像処理を行い、ウェハカセ
ット４に関する各種の情報を検知し、この検知結果をモ
ニタ装置２８や外部装置（プロセス装置や搬送ロボット
制御装置等）に出力する。ここで、ウェハカセット４に
関する情報としては、カセットステージ６のカセット載
置部６ａにウェハカセット４が置かれているかどうかの
情報、ウェハカセット４の上面部に付されたバーコード
情報、ウェハカセット４内のスロット１０に収容された
ウェハＷの状態の情報等が挙げられる。なお、ウェハＷ
の状態とは、スロット１０毎のウェハＷの有無、クロス
スロットと呼ばれるウェハＷのセットミスの有無などを
いう。

【００２２】入力装置２７は、キーボード等であり、ウ
ェハカセット４に関する情報の検知についての各種デー
タの設定やモニタ装置２８の表示内容の設定を行うため
のものである。モニタ装置２８は、ＣＣＤカメラ２１
Ａ，２１Ｂの撮像情報やコントローラ２６による検知結
果等を表示するものである。

【００２３】なお、カメラ切換器２５及びコントローラ
２６は、ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂで撮像した情報を
画像処理してウェハカセット４に関する情報を検知する
検知手段を構成するものである。

【００２４】次に、コントローラ２６による制御処理手
順を図５のフローチャートにより明らかにしつつ、ウェ
ハカセット監視装置の動作を説明する。

【００２５】まず、ＣＣＤカメラ２１Ａを作動させ、こ
のＣＣＤカメラ２１Ａで撮像した情報をカメラ切換器２
５を介して取り込む（ステップ１０１）。続いて、ＣＣ
Ｄカメラ２１Ａの撮像情報に対して２値化、フィルタリ
ング、エッジ検出等を施して特徴抽出を行う（ステップ
１０２）。続いて、特徴抽出した画像データに基づき、
カセット載置部６ａにウェハカセット４が正規の向きで
置かれているかどうかを判断する（ステップ１０３）。
この処理としては、特徴抽出した画像データから直接判
断してもよいし、あるいは特徴抽出した画像データを基
準データ（カセット載置部６ａにウェハカセット４が正
常に置かれたときの画像データ）と比較するパターンマ
ッチングを用いてもよい。

【００２６】このステップ１０３で、ウェハカセット４
がカセット載置部６ａに正規の向きで置かれていないと
検知されたときは、カセット無し情報を外部に出力する
（ステップ１０４）。一方、ウェハカセット４がカセッ
ト載置部６ａに正規の向きで置かれていると検知された
ときは、特徴抽出した画像データから、ウェハカセット
４の上面部に付されたバーコード情報を検知する（ステ
ップ１０５）。そして、そのバーコード情報を解析して
所望のデータフォーマットに変換し、そのデータをカセ
ット有り情報と一緒に外部に出力すると共に、バーコー
ド情報をモニタ装置２８に出力して画面表示させる（ス
テップ１０６）。

【００２７】その後、ＣＣＤカメラ２１Ｂを作動させ、
このＣＣＤカメラ２１Ｂで撮像した情報をカメラ切換器
２５を介して取り込み（ステップ１０７）、ＣＣＤカメ
ラ２１Ｂの撮像情報についての特徴抽出を行う（ステッ
プ１０８）。続いて、特徴抽出した画像データから、ウ
ェハカセット４内の各スロット１０に収容されたウェハ
Ｗの状態を検知する（ステップ１０９）。そして、その
ウェハ状態情報を上記と同様に最適なデータに加工して
外部に出力すると共に、ウェハ状態情報をモニタ装置２
８に出力して画面表示させる（ステップ１１０）。

【００２８】このモニタ装置２８による画面表示の一例
を図６に示す。図６（ａ）はウェハカセット４内のスロ
ット１０に収容されたウェハＷのエッジのみを示したも
のであり、図６（ｂ）は、それに加えてウェハカセット
４にほぼ対応する枠を図示したものであり、図６（ｃ）
は、それに加えて、ウェハＷがスロット１０に正常に収
容されているかどうかの判定結果、ウェハカセット４内
に収容されているウェハＷの個数及びそのウェハＷの中
心位置の座標値を示したものである。なお、これら画面
表示の切り換えは、例えば入力装置２７により行う。

【００２９】ここで、ウェハＷがクロススロット（前
述）の状態にある場合には、その情報が外部装置（例え
ば、ウェハ搬送制御装置）に送られると共にモニタ装置
２８に表示されるため、直ちにウェハＷをセットし直す
ことによって、無駄にウェハＷを破損することを防止で
きる。また、ウェハカセット４内のウェハＷが搬送され
た際に、指定したウェハＷが運び出されたことも確認す
ることが可能である。

【００３０】以上のような撮像情報の取り込み、特徴解
析、データ加工、及びモニタ装置２８や外部装置への出
力といった一連の動作は、短時間（例えば０．５秒以
下）で行われ、これにより高効率な運用が可能となる。
このような一連の動作は他の３つのウェハカセット４に
対しても実行され、ウェハカセット４の監視処理が終了
する。

【００３１】以上のように構成した本実施形態にあって
は、ＣＣＤカメラ２１Ａ，２１Ｂ、カメラ切換器２５及
びコントローラ２６を設け、これらの機器によりウェハ
カセット４の監視を行うようにしたので、機械的動作を
伴うことなしにウェハカセット４に関する各種情報が得
られるようになる。このため、オペレータは動く機器を
気にせずに作業を行うことができるようになり、作業し
やすくなると共に、塵粉の発生が抑えられ、カセットス
テージ６内が清潔に保たれる。また、モニタ装置２８を
設けたので、ウェハカセット４に関する各種情報を画面
上で直接確認することができる。さらに、複数種類の検
知機器を設けなくて済むため、コスト軽減が図れる。

【００３２】なお、本実施形態においては、コントロー
ラ２６は、ＣＣＤカメラ２１Ａの撮像情報に基づいてカ
セット載置部６ａにウェハカセット４が置かれているか
どうかを検知するものとしたが、ＣＣＤカメラ２１Ｂの
撮像情報に基づいてそれを検知するようにしてもよい。
また、１つのウェハカセット４に対して２組のＣＣＤカ
メラを設けたが、ウェハカセット４の上面部にバーコー
ドが付されていない場合には、ＣＣＤカメラは１組であ
ってもよい。また、ウェハカセット４に関する各情報
は、１つの連続したウェハカセット情報として取り扱っ
てもよく、あるいは各々独立した情報として取り扱って
も良い。さらに、本実施形態は、ウェハカセット４のバ
ーコード情報やウェハカセット４内に収容されたウェハ
Ｗの状態を検知するものであるが、ウェハカセット４に
おける他の部位の情報を検知する場合には、その部位を
確実に撮像できる位置にＣＣＤカメラを設置するように
する。

【００３３】また、本実施形態では、ＣＭＰ装置を備え
た半導体製造装置にウェハカセット監視装置を設けたも
のであるが、本発明に係るウェハカセット監視装置は、
他の半導体製造装置にも適用可能であり、クリーンルー
ム内で運用されている無人自動化ラインに対応可能な複
数のウェハカセットを扱う装置に、特に有益である。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば、撮像手段及び検知手段
によりウェハカセットを監視するようにしたので、機械
的動作を伴うことなしにウェハカセットに関する各種情
報が得られるようになり、これにより、作業性が向上す
ると共に発塵が防止される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るウェハカセット監視装置を備えた
半導体製造装置を示す概略構成図である。

【図２】図１に示すウェハカセット及びウェハ搬送ロボ
ットを示す斜視図である。

【図３】図１に示すロードステーションの内部を示す側
面断面図である。

【図４】図１に示す半導体製造装置に備えられたウェハ
カセット監視装置の構成図である。

【図５】図４に示すコントローラによる制御処理手順を
示すフローチャートである。

【図６】図４に示すモニタ装置の画面表示の一例を示す
図である。

【符号の説明】

４…ウェハカセット、６…カセットステージ、６ａ…カ
セット載置部、８…ウェハ出入部、２１Ａ，２１Ｂ…Ｃ
ＣＤカメラ（撮像手段）、２５…カメラ切換器（検知手
段）、２６…コントローラ（検知手段）、２８…モニタ
装置（モニタ手段）、Ｗ…ウェハ。

フロントページの続き (72)発明者 冨田 敏一 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 (72)発明者 石渡 博 千葉県成田市新泉14−３野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 DA01 DA17 FA01 FA11 FA12 GA43 JA04 JA22 JA25 JA49 MA22 MA23

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のウェハを収容するためのウェハカ
   セットが載置されるカセット載置部の周囲に設けられた
   撮像手段と、 前記撮像手段で撮像した情報を画像処理して前記ウェハ
   カセットに関する情報を検知する検知手段とを備えるウ
   ェハカセット監視装置。
2. 【請求項２】 前記撮像手段は、前記カセット載置部に
   前記ウェハカセットが置かれた場合における当該ウェハ
   カセットの上方に設置され、 前記検知手段は、前記撮像手段で撮像した情報を画像処
   理して前記ウェハカセットの上面部に付されたバーコー
   ド情報を検知する請求項１記載のウェハカセット監視装
   置。
3. 【請求項３】 前記撮像手段は、前記カセット載置部に
   前記ウェハカセットが置かれた場合における当該ウェハ
   カセットのウェハ出入部と向き合う部位に設置され、 前記検知手段は、前記撮像手段で撮像した情報を画像処
   理して前記ウェハカセット内に収容された前記ウェハの
   状態を検知する請求項１記載のウェハカセット監視装
   置。
4. 【請求項４】 前記ウェハカセットに関する情報を表示
   するモニタ手段を更に備える請求項１〜３のいずれか一
   項記載のウェハカセット監視装置。
5. 【請求項５】 前記撮像手段はＣＣＤカメラである請求
   項１〜４のいずれか一項記載のウェハカセット監視装
   置。