JP2003017548A - ウエハ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハのカセットからの飛び出しを確実に検
出することができるようにする。 【解決手段】 カセット１０の開口面側に投光ヘッド２
１と受光ヘッド２２とを上下に対向配置する。両ヘッド
２１，２２間には、スクリーン状の光ビームを形成し、
これをカセット１０から飛び出したウエハ１１が遮るこ
とに基づき飛び出しを検出する。この光ビームの大きさ
は、カセット１０からウエハ１１が飛び出るときの最大
突出量よりも大きくなるように設定しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハを収容した
カセットからのウエハの飛び出しを検出するウエハ検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造工程にあっては、シリコン
ウエハ等のウエハをカセットに多数収容して熱処理や拡
散処理等が行われる。このために、カセットに収容した
ウエハの数を数えたり、収容位置を検出したりするため
の反射型光電センサがカセットの開口面側に沿って移動
可能に設けられている。

【０００３】ところが、ウエハはカセットに出し入れ可
能な状態となっていて固定されていないから、カセット
から飛び出した状態になることがある。一方、光電セン
サはウエハの検出精度を高めるためにカセットの開口面
のごく近くを移動するようにされているから、ウエハが
カセットから突出していると、カセットの前を移動する
光電センサに衝突してしまうことがある。

【０００４】このような事態を防ぐために、例えば特開
２０００−９１２５５号公報に示されるような透過型の
光電センサを利用した構成が考えられる。これは、図４
に示すように、カセット１の開口面の上下に投光部２と
受光部３とを上下に対向させて配置し、カセット１から
ウエハ４が飛び出ると、このウエハ４によって投光部２
から投光される光ビーム２Ａが遮られることに基づいて
ウエハ４の飛び出しを検出するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際に
このような構成を製造・試験してみると、突出量が少な
いときにはウエハ４の飛び出しを安定的に検出できない
という現象が起こることが発見された。この種の構成で
は、光ビーム２Ａが遮光されて受光部３への受光量が減
少することに基づいて検出動作がなされるから、光ビー
ム２Ａの位置をカセット１にできるだけ近付ければ、ウ
エハ４の僅かな突出でも検出できるはずである。

【０００６】しかし、実際の受光部３における受光量の
変化は、ウエハ４の飛び出し量を横軸にとってグラフを
描くと図５に破線で示すようになり、約２〜３ｍｍの突
出量のところで受光量が逆に増大してゆくという意外な
現象が起きるのである。なお、同グラフの縦軸はＳ／Ｎ
比を示し、Ｓ／Ｎ比が大きいほど（上に行くほど）受光
量が減少していることを示している。このような現象が
発生していることは、ウエハ４の突出量が１〜２ｍｍな
らそれを検出できるが、３ｍｍ程度まで突出した場合に
は逆にウエハ４が飛び出ていないと誤検出してしまうこ
とを意味する。

【０００７】本発明者らの研究によれば、上述の現象が
発生する理由は、次のようであろうと推測された。微視
的に観察すれば、ウエハ４の端縁は必ずしも綺麗に切断
されているものではなく、図６に拡大して示すように、
端縁部が丸みを帯びた状態となっている。また、ウエハ
４は薄く、材質的にある程度の透光性を有する。一方、
投光部から投光される光ビームは完全な平行光ではな
く、拡散光である。このような状態にあると、同図に示
すようにウエハ４が光ビームＡの外縁に達したときに、
本来なら受光部に入射しないはずの光線がウエハ４の縁
部で内向きに屈折して受光部に入射することになり、結
局、受光部での受光量が増大してしまうのである。

【０００８】本発明は上記のような事情に基づいて完成
されたものであって、ウエハのカセットからの飛び出し
を確実に検出することができるウエハ検出装置を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの手段として、請求項１の発明は、カセットの開口面
側からウエハを出し入れできるようにしたウエハ収容装
置にあって、前記カセットの開口面側に投光部及び受光
部を対向配置して前記投光部から前記ウエハの面と交差
する方向に光ビームを投光して前記受光部で受けること
により前記ウエハの前記カセットからの飛び出しを検出
するウエハ検出装置において、前記投光部から投光され
る光ビームの大きさは、前記カセットから前記ウエハが
飛び出るときの最大突出量よりも大きくなるように設定
したところに特徴を有する。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載のもの
において、光ビームを前記カセットからのウエハの突出
方向に沿って細長く延びるスクリーン状のビームとした
ところに特徴を有する。

【００１１】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載のものにおいて、投光部には、発光素子側から
の光を平行光に変換するコリメータレンズ部と、このコ
リメータレンズ部と一体に成型されて前記平行光を前記
受光部側に反射させるミラー部と、ミラー部で反射した
光を絞るスリットとを設けたところに特徴を有する。

【００１２】

【発明の作用及び効果】＜請求項１の発明＞投光部から
投光された光ビームは、カセットからウエハが飛び出て
いない場合には、受光部にそのまま入光するから、受光
部における受光量は最大である。カセットからウエハが
少しでも飛び出すと、その先端が光ビームの通過領域内
に進入することになり、光ビームの一部を遮って受光部
における受光量が減少する。これにより、受光量の変化
に基づいてウエハの飛び出しを検出できる。ここで、ウ
エハが最大の飛び出し量（最大突出量）に達したとして
も、投光部から投光される光ビームの大きさは、その最
大突出量よりも大きく設定されているから、ウエハの先
端が光ビーム内から外に出ることがない。このため、図
６に示したように、光ビームの外に出たウエハの先端部
によって光線が屈折して受光部に入射してしまうことが
なく、これにて誤検出を確実に防止することができる。

【００１３】＜請求項２の発明＞請求項２の発明では、
光ビームを細長く延びるスクリーン状のビームとしてい
るから、光ビームの必要な分布を確保しながら小型の発
光素子を使用することができて全体の小型化及び低コス
ト化を図ることができる。

【００１４】＜請求項３の発明＞請求項３の発明によれ
ば、スクリーン状の光ビームを平行光として作ることが
でき、しかもコリメータレンズ部とミラー部とが一体だ
から部品点数が少なく、低コスト化することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の一実施形態を図１ないし
図３によって説明する。１０は例えば前後両面を開口さ
せた筒型のカセットであり、その左右両内側面に多数の
案内溝１２を横方向に形成してあり、その案内溝１２に
載せてウエハ１１を多段に収容することができる。ウエ
ハ１１は図１の手前側の開口部から図示しないロボット
アームに載せて出し入れされ、その開口部側には図示し
ないが収容されたウエハ１１を検出するための反射型光
電センサが上下動可能に設けられている。

【００１６】このカセット１０の上下には透過型光電セ
ンサを構成する投光部に相当する投光ヘッド２１と受光
部に相当する受光ヘッド２２とが上下に対向して設けら
れている。投光ヘッド２１には図示しないアンプ部から
延びる光ファイバケーブル２３が接続され、アンプ部に
内蔵した発光素子からの光が供給される。この投光ヘッ
ド２１内には、図２に示すようなミラーブロック２５が
収容されて光ファイバケーブル２３からの光をほぼ直角
に反射するようになっており、その反射光は投光ヘッド
２１内に設けたスリット２７を通してスクリーン状の光
ビームに絞られるようになっている。

【００１７】前記ミラーブロック２５は光ファイバケー
ブル２３の端部から照射されて拡散して行く光を平行光
に変換するコリメータレンズ部２５Ａと、その平行光を
ほぼ直角に反射させるミラー部２５Ｂとを一体に備えた
プラスチック製である。

【００１８】一方、受光ヘッド２２は上記投光ヘッド２
１と同様な構成である。すなわち受光ヘッド２２内に図
２に示すようなミラーブロック２５を備えており、投光
ヘッド２１からの光ビームを受けてミラーブロック２５
のミラー部２５Ｂでほぼ直角に反射し、これをコリメー
タレンズ部２５Ａで集束して光ファイバケーブル２６に
入射させる。この光ファイバケーブル２６は図示しない
アンプ部に接続されており、そのアンプ部内の電子回路
で受光ヘッド２２における受光量に応じた回路動作を行
い、その受光量が所定値を下回ったときにウエハ飛び出
しの検出信号を出力するようになっている。

【００１９】そして、上記投光ヘッド２１から受光ヘッ
ド２２に向けて投光される光ビームＡは前述したように
ウエハ１１の飛び出し方向を幅方向としたスクリーン状
をなしており、そのカセット１０に近い側の縁部はカセ
ット１０の前面にほぼ接しており、幅寸法ＷＡはカセッ
ト１０からウエハ１１が飛び出るときの最大突出量より
も大きくなるように設定されている。この実施形態で
は、ウエハ１１の最大突出量は一般的には約５ｍｍであ
ることに鑑み、幅寸法ＷＡを約２倍に相当する１１ｍｍ
としている。この最大突出量は、この種のカセット１０
からそれ以上ウエハ１１が飛び出ると、一般にはウエハ
１１が滑落してしまうような値である。

【００２０】本実施形態の構成は以上の通りである。こ
の構成によれば、投光ヘッド２１から投光された光ビー
ムＡは、カセット１０からウエハ１１が飛び出ていない
場合には、受光ヘッド２２にそのまま入光するから、受
光ヘッド２２における受光量は最大となる。そして、カ
セット１０からウエハ１１が少しでも飛び出すと、その
先端が光ビームＡの通過領域内に進入して一部を遮るこ
とになるため、受光ヘッド２２における受光量が減少す
る。その減少量はウエハ１１の突出量に比例する。

【００２１】実際に、本実施形態における受光量の変化
を測定したところ、図５に実線で示すようになり、ウエ
ハ１１の飛び出し量が最大突出量である５ｍｍに達した
ときにも、受光量が不連続に変化することなく、全体の
領域で安定して直線的に変化することが確認された。従
って、受光ヘッド２２における受光量が僅かでも減少し
たときにウエハ飛び出しの検出信号を出力するように設
定しておくことにより、ウエハ１１の飛び出しを確実に
検出することができる。

【００２２】また、特に本実施形態では、光ビームＡを
細長く延びるスクリーン状のビームとしているから、光
ビームの必要な分布を確保しながら小型の発光素子を使
用することができ、全体の小型化、低コスト化及び低消
費電力化を図ることができる。しかも、このように光ビ
ームをスクリーン状とするために、コリメータレンズ部
２５Ａとミラー部２５Ｂとを一体的に構成したミラーブ
ロック２５を使用するようにしたから、精度が高い平行
光を作ることができ、その上、部品点数が少なく、低コ
ストで製造することができる。

【００２３】＜他の実施形態＞本発明は上記記述及び図
面によって説明した実施形態に限定されるものではな
く、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に
含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内
で種々変更して実施することができる。

【００２４】（１）上記実施形態では、ウエハ１１の最
大突出量が一般的には約５ｍｍであることに鑑みて光ビ
ームＡの幅寸法ＷＡを約２倍に相当する１１ｍｍとした
が、その具体的寸法はこれに限られないことは言うまで
もない。また、両者の関係は２倍でなくてもよく、要
は、投光部から投光される光ビームの大きさをウエハが
飛び出るときの最大突出量よりも大きくなるように設定
すればよい。

【００２５】（２）また、光ビームの形状はスクリーン
状でなくても、円柱状であってもよく、その場合でも、
光ビームの大きさがウエハの最大突出量よりも大きくし
てあればよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す全体の斜視図

【図２】ミラーブロックの斜視図

【図３】全体の側面図

【図４】従来例の側面図

【図５】受光量の変化を示すグラフ

【図６】ウエハ端縁における光線の屈折の様子を示す断
面図

【符号の説明】

１０…カセット １１…ウエハ ２１…投光ヘッド（投光部） ２２…受光ヘッド（受光部） ２５Ａ…コリメータレンズ部 ２５Ｂ…ミラー部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カセットの開口面側からウエハを出し入
   れできるようにしたウエハ収容装置にあって、前記カセ
   ットの開口面側に投光部及び受光部を対向配置して前記
   投光部から前記ウエハの面と交差する方向に光ビームを
   投光して前記受光部で受けることにより前記ウエハの前
   記カセットからの飛び出しを検出するウエハ検出装置に
   おいて、前記投光部から投光される光ビームの大きさ
   は、前記カセットから前記ウエハが飛び出るときの最大
   突出量よりも大きくなるように設定されていることを特
   徴とするウエハ検出装置。
2. 【請求項２】 前記光ビームは前記カセットからの前記
   ウエハの突出方向に沿って細長く延びるスクリーン状を
   なすことを特徴とする請求項１記載のウエハ検出装置。
3. 【請求項３】 前記投光部には、発光素子側からの光を
   平行光に変換するコリメータレンズ部と、このコリメー
   タレンズ部と一体に成型されて前記平行光を前記受光部
   側に反射させるミラー部と、ミラー部で反射した光を絞
   るスリットとが備えられていることを特徴とする請求項
   ２記載のウエハ検出装置。