JP2004077202A

JP2004077202A - 基板位置検出装置及び基板位置検出方法

Info

Publication number: JP2004077202A
Application number: JP2002235143A
Authority: JP
Inventors: Naoaki Nishimura; 西邑　直亮
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-08-12
Filing date: 2002-08-12
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】センサにおける光量が劣化しても、基板の位置を正確に検出することができるようにする。
【解決手段】基板収納容器２を挟んで対向する位置に取付台７を介して取り付けた投光部４と受光部５からなるセンサ６を設け、容器設置台８に光量補正のため基準ピッチ３を取り付ける。基板収納容器２に対してセンサ６を相対的に移動させて基板１の位置を検出する時に基準ピッチ３も同時に検出する。光量が劣化しても基準ピッチ３の計測データより補正量を求め、基板１の位置を正確に検出する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板位置検出装置及び基板位置検出方法に関し、半導体製造システムにおいて、ウエハなどの基板を収納して搬送等に用いる基板収納容器から基板を取り出したり、また基板を基板収納容器内に収納したりするために、基板収納容器内の基板の有無および位置を検出するための装置等に適している。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体製造システムにおいて、ウエハなどの基板の移動や搬送は、多数のスロットを有する容器に基板が収納された状態で行われる。この基板収納容器は、基板に対して加工または測定を行う装置本体に設置されることにより利用される。基板は、容器から装置本体に供給され、ここで加工または測定が行われた後、再び基板収納容器に収納されて、次の工程へと搬送される。
【０００３】
通常、基板収納容器内から基板を搬入し、または搬出する時、フィンガを基板間の間隙に挿入して、フィンガ上に基板を搭載し、フィンガと共に基板の出し入れを行う。しかし、容器内には通常、複数枚の基板が収納されており、基板間の間隙に基板に接触することなくフィンガを挿入するためには、容器内における基板の枚数、及び位置を正確に把握する必要がある。
【０００４】
そこで、ハンド方式の基板搬送装置において、基板の枚数と、位置を検出する手段として、基板収納容器内の各基板の位置レベルをレーザ光により検出する基板位置検出装置が提案されている。これは、基板収納容器に収納される基板の水平方向かつ対向する位置にそれぞれレーザ光の発光素子と受光素子を配置し、かつ、基板の間を透過させることのできる透過型の赤外線レーザを基板収納容器に対して相対的に上下させ、前記赤外線レーザ光が基板により遮光される数または位置を測定することにより基板の枚数または位置を検出するものであった。
【０００５】
また、上記の基板位置検出装置で赤外線レーザ光の代わりに光を用いた基板位置検出装置も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の基板位置検出装置では、光軸がある程度の幅を持っているので、光量が劣化した時、透過時の光量が下がり、図４のように光量劣化時の基板検出データは通常時の基板検出データよりも基板を遮光した時のデータの幅が大きく出てしまう。そのため、従来の基板位置検出装置において光量劣化時に基板の位置を誤認識してしまうという問題があった。
【０００７】
上記のような課題があるため、本発明の目的は、基板位置検出装置のセンサの光量が劣化した時も、通常光量時と変わらずに、基板の位置と、枚数を精確に検出することができる基板位置検出装置及び方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、基準物を検出したときの検出幅を基準にして検出行程の補正処理を実行する手段を有することを特徴とする。この場合、前記センサの光量劣化時の基板位置検出データの補正を行うことが望ましく、前記基準物を検出した時の検出位置データを用いて光量劣化時の補正を行うことが好ましく、前記光量劣化時の補正の基準物として、容器設置台に取り付けた基準ピッチの検出データを光量劣化の補正の基準として用いてもよい。
【０００９】
また、本発明は、例えば、半導体ウエハなどの搭載物を垂直方向に一定のピッチ間隔で複数枚を搭載するための溝を側壁の少なくとも両側に有する基板収納容器に収納される基板の水平方向かつ対向する位置に、光を照射する発光素子と、前記基板収納容器内の前記基板によって遮られることなく通過してきた前記光を検出する受光素子とを有する光センサを配置し、前記基板収納容器と前記光センサを相対移動させたときの前記光センサの出力を利用して、前記基板収納容器内の前記基板の位置を検出する基板位置検出装置であって、前記光センサの光量劣化時の基板位置検出データの補正を行うことを特徴としてもよい。この場合も、基準物を検出した時の検出位置データを用いて光量劣化時の補正を行うことが望ましく、前記光量劣化時の補正の基準物として、容器設置台に取り付けた基準ピッチの検出データを光量劣化の補正の基準として用いることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る基板位置検出装置においては、容器設置台に基準ピッチを設け、基準ピッチの検出データから光量劣化の補正量を求め、基板の位置検出のデータを補正することにより、基板位置検出装置の光センサの光量が劣化しても基板の位置検出を精度よく行うことができる。
【００１１】
また、本発明は、発光素子が発する光線を、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行させ受光素子にて受光し、前記基板側と前記発光素子及び受光素子とを相対移動させたときの該受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出方法であって、基準物を検出したときの検出幅を基準にして検出行程の補正処理を実行することを特徴としてもよい。この場合も、光量劣化時の基板位置検出データの補正を行うことが望ましく、基準物を検出した時の検出位置データを用いて光量劣化時の補正を行うことが望ましく、前記光量劣化時の補正の基準物として、容器設置台に取り付けた基準ピッチの検出データを光量劣化の補正の基準として用いることが好ましい。
また、本発明は、光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように発光素子の出力光量を調整する手段を有することを特徴とすることもできる。
また、本発明は、光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように受光素子の光量感度を調整する手段を有することを特徴とすることもできる。この場合、前記基板位置検出装置において、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように調整する手段により、光量劣化時の補正を行うことが望ましい。
また、本発明は、光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量の半分の値に受光素子の光量閾値を可変的に設定する手段を有することを特徴とすることもできる。この場合、前記基板位置検出装置において、投光時に受光素子が検出する光量の半分の値に受光素子の光量閾値を可変的に設定する手段により、光量劣化時の補正を行うことが望ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照することにより、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は、本発明の第一実施形態に係る基板位置検出装置を示す立面図であり、図２は、本発明の第一実施形態に係る基板位置検出装置を示す上面図である。この基板位置検出装置は、基板１を位置検出対象としており、該基板が収納されている基板収納容器２と、光線９を発する発光素子を有する投光部４及びその光線９を受光する受光素子を有する受光部５を含んでいるセンサ６と、センサ６を取り付けるためのセンサ取付台７と、基板収納容器２が設置される容器設置台８とを備えている。
【００１３】
この実施形態において、図１に示すように、基板収納容器２は、搭載物例えば基板１を最大２５枚平行に垂直方向に並べて収納可能であって、容器設置台８の上に、基板１の出し入れ可能な開口面を図示していない搬送機構に対向する面に向けて置かれる。
【００１４】
基板収納容器２には複数枚の基板１が収納されているが、搬送機構のフィンガを搬出すべき所望の基板１と隣接する基板１の間に挿入するためには、基板１の位置を精確に検出する必要がある。そこで、基板収納容器２は、基板１の位置を精確に検出するための基板位置検出機構を組み込んで使用する。
【００１５】
基板位置検出機構は、基本的な構成として、容器設置台８を挟むようにコの字状をしたセンサ取付台７を配置し、基板収納容器２を挟むこのセンサ取付台７の両端の位置に、投光部４と、投光部４から出た照射光を検出するための受光部５とを取り付ける。この投光部４からの光線９が遮られることなく受光部５に入射するようにするために、基板収納容器２は、その開口部及び窓部を光線９が通過する位置に合わせて、投光部４及び受光部５を配置する。
【００１６】
また、容器設置台８は、リニアガイド１０でガイドしながら、ボールネジ１１を回転させることにより、容器設置台８を昇降させる昇降部を設けて、基板収納容器２とセンサ６を相対的に上下方向に移動させる。本実施形態においては、基板収納容器２を上下方向に昇降させる例を示したが、センサ６を昇降させ、基板収納容器２内の基板１の位置検出を行っても良い。また、駆動方式として、ここではボールネジ１１を用いる例を示したが、エアシリンダなどの駆動方式を採用しても良い。
【００１７】
本実施形態における基板位置検出機構を用いた基板位置検出方法は以下の通りである。まず昇降部により、容器設置台８を昇降させることにより、投光部４から照射された光線９は、基板収納容器２内の基板１によって遮られ、また、基板１の無い所では受光部５に入射する。光線９の光路上に障害物があると、光線９は散乱して、受光素子１４に入射する光量が少なくなることによってセンサ６における受光部５の出力が低下し、光路上に基板１があることを示す。これにより、受光部５の出力を見れば、基板１の有無を検出することができる。基板１が光路上に存在すれば、受光部５の出力が低いＬレベルになり、基板１が存在しなければ、受光部５の出力はある一定の比較的高いＨレベルになるので、基板１の存在を知ることができる。昇降部の駆動量と前記受光部５の出力を協働させれば、基板収納容器２内の基板１の位置を知ることができる。
【００１８】
しかし、上記のような光を用いた基板位置検出装置では、光線９にある程度の幅があるため、実際に基板１が遮光していく時の光量の変化は、図３に示すように、光線９を基板１が徐々に遮光していくので、通常時におけるＨレベルの光量から遮光時におけるＬレベルの光量まで徐々に減少していく。また、同様に、光線９が投光していく時も、遮光していく時と同様に、光線９が徐々に投光になっていくので、光量の変化は、図３に示すように、遮光時におけるＬレベルの光量から通常時におけるＨレベルの光量まで徐々に増加していく。そこで光量の閾値を的確に設定し、基板１の位置データを実際の基板１の位置と対応したデータになるようにし、基板１の位置検出を精確に行う。
【００１９】
図４は、光量が劣化した時の基板検出時の光量変化及び基板の位置データを表わしている。投光時の光量が通常時におけるＨレベルの光量から劣化時におけるＨ’レベルの光量まで下がると、通常の光量は点線で示す変化であるのに対し、光量劣化時の光量変化は実線で示すように変化してしまう。そのため光量劣化時の光量変化における光量闘値を通過する位置は変化してしまうので、光量劣化時のウエハの位置データは実際の基板１の位置とずれてしまい、基板位置検出装置は基板１の位置を誤認識してしまう。
【００２０】
そこで、図１及び図２に示すように、この基板位置検出装置は、容器設置台８に基準ピッチ３を設け、基板位置検出時に基板１と共に基準ピッチ３も同時に検出するようにする。図３に示すように、通常の光量における基板位置検出時は、基準ピッチ３の位置データは幅Ｐとして認識される。光量劣化時における基板位置検出時は、図４に示すように、基準ピッチ３の位置データは基板の位置データと同様に幅Ｑとして大きく認識されるが、通常光量時の基準ピッチ３の位置データの幅Ｐからの増加分の半値ｈを基板検出データの位置補正量とすることにより、光量劣化時も基板の位置検出を精確に行うことができる。
【００２１】
本実施形態における光量劣化時の基板位置補正方法の詳細は、以下の通りである。図５は光量劣化時のデータの補正方法を表わしており、光量劣化時の基板１の下面位置データをＷ’ｄ、基板１の上面位置データをＷ’ｕとすると、基準ピッチ３の位置データは幅Ｑとなる。基準ピッチ３の通常光量時の位置データＰをノミナル値として記憶しておき、通常光量時の基準ピッチ３の位置データＰからの増加分の半値：（Ｑ−Ｐ）／２＝ｈを光量劣化時の基板検出データの位置補正量とする。基板の位置補正方法は、基板１の上面位置データに関しては、上面位置データＷ’ｕから位置補正量ｈを引くことにより、通常光量時の基板１の上面位置データＷｕを求めることができる。また同様に、基板１の下面位置データに関しては、下面位置データＷ’ｄに位置補正量ｈを足すことにより、通常光量時の基板１の下面位置データＷｄを求めることができる。このように基準ピッチ３の位置データより位置補正量を求めることによって、基板１の位置を精確に検出することができる。
【００２２】
本実施形態では、容器設置台８に基準ピッチ３を取り付け、基準ピッチ３の検出データをデータ補正の基準としたが、データ補正の基準とするものは光線９に対して常に位置を変えないものであればなんでも良く、例えば容器設置台８の検出データをデータ補正の基準として用いても良い。
【００２３】
次に本発明の第二実施形態に係る基板位置検出装置の説明を行う。
第二実施形態における基板位置検出装置の構成は第一実施形態と同様で図１および図２に示すように、基板収納容器２を載置する容器設置台８を挟むようにコの字状をしたセンサ取付台７を配置し、このセンサ取付台７の両端の位置に、投光部４と、投光部４から出た照射光を検出するための受光部５とを取り付ける。この投光部４からの光線９が遮られることなく受光部５に入射するようにするために、基板収納容器２は、その開口部及び窓部を光線９が通過する位置に合わせて、投光部４及び受光部５を配置する。
第二実施形態における基板位置検出機構を用いた基板位置検出方法も第一実施形態と同様で以下の通りである。容器設置台８を昇降させることにより、投光部４から照射された光線９は、基板収納容器２内の基板１によって遮られ、また、基板１の無い所では受光部５に入射する。これにより、受光部５の出力を見れば、基板１の有無を検出することができる。昇降部の駆動量と前記受光部５の出力を協働させれば、基板収納容器２内の基板１の位置を知ることができる。
第二実施形態における基板位置検出機構は、図６のような光量補正機構がついている。光量補正機構は、投光部４と受光部５の間に遮光物が無い完全投光時に受光部に入射した光量を検出し、処理部１２において完全投光時の受光部５に入射する光量が一定になるように投光部４の光量出力を変化させることができる。よって受光部５に入射する光量が劣化した時も、光量補正機構により受光部５に入射する光量を一定にすることができるので、光量劣化時も基板の位置検出を精確に行うことができる。
本実施形態では、受光部に入射する光量が一定になるように補正するときに、投光部の出力光量を変化させて光量補正を行ったが、受光部の光量感度を変化させて受光部に入射する光量を一定にしても良い。
【００２４】
次に本発明の第三実施形態に係る基板位置検出装置の説明を行う。
第三実施形態における基板位置検出装置の構成は第一、二実施形態と同様で図１および図２に示すように、基板収納容器２を載置する容器設置台８を挟むようにコの字状をしたセンサ取付台７を配置し、このセンサ取付台７の両端の位置に、投光部４と、投光部４から出た照射光を検出するための受光部５とを取り付ける。この投光部４からの光線９が遮られることなく受光部５に入射するようにするために、基板収納容器２は、その開口部及び窓部を光線９が通過する位置に合わせて、投光部４及び受光部５を配置する。
第三実施形態における基板位置検出機構を用いた基板位置検出方法も第一、二実施形態と同様で以下の通りである。容器設置台８を昇降させることにより、投光部４から照射された光線９は、基板収納容器２内の基板１によって遮られ、また、基板１の無い所では受光部５に入射する。これにより、受光部５の出力を見れば、基板１の有無を検出することができる。昇降部の駆動量と前記受光部５の出力を協働させれば、基板収納容器２内の基板１の位置を知ることができる。
第三実施形態における基板位置検出機構は、図７のような光量閾値補正機構がついている。光量閾値補正機構は、投光部４と受光部５の間に遮光物が無い完全投光時に受光部５に入射した光量を検出し、処理部１２において完全投光時の受光部５に入射する光量の半分の値が閾値になるように受光部５の光量閾値を変化させることができる。図８は、光量が劣化した時の基板検出時の光量変化及び基板の位置データを表わしており、受光部に入射する光量が劣化した時も光量閾値補正機構により受光部の光量閾値を補正することができるので、光量劣化時も基板の位置検出を精確に行うことができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板位置検出装置において、容器設置合に基準ピッチを設け、基準ピッチの検出データから光量劣化の補正量を求め、基板の検出データを補正することにより、光量が劣化しても基板の検出位置を精度良く行い、精確な基板の搬出入を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る基板位置検出装置の正面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る基板位置検出装置の上面図である。
【図３】通常光量時の基板及び基準ピッチを検出した時の光量変化及び位置検出データを表わした図である。
【図４】光量劣化時の基板及び基準ピッチを検出した時の光量変化及び位置検出データを表わした図である。
【図５】光量劣化時のデータの補正方法を表わした図である。
【図６】本発明の第二実施形態に係る基板位置検出装置の光量補正機構を表わした図である。
【図７】本発明の第三実施形態に係る基板位置検出装置の光量閾値補正機構を表わした図である。
【図８】本発明の第三実施形態に係る基板位置検出装置の光量劣化時のデータの補正方法を表わした図である。
【符号の説明】１：基板、２：基板収納容器、３：基準ピッチ、４：投光部、５：受光部、６：センサ、７：センサ取付台、８：容器設置台、９：光線、１０：リニアガイド、１１：ボールネジ、１２：処理部。

Claims

光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、基準物を検出したときの検出幅を基準にして検出行程の補正処理を実行する手段を有することを特徴とする基板位置検出装置。
前記センサの光量劣化時の基板位置検出データの補正を行うことを特徴とする請求項１に記載の基板位置検出装置。
前記基準物を検出した時の検出位置データを用いて光量劣化時の補正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載の基板位置検出装置。
前記光量劣化時の補正の基準物として、容器設置台に取り付けた基準ピッチの検出データを光量劣化の補正の基準として用いることを特徴とする請求項３に記載の基板位置検出装置。
発光素子が発する光線を、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行させ受光素子にて受光し、前記基板側と前記発光素子及び受光素子とを相対移動させたときの該受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出方法であって、基準物を検出したときの検出幅を基準にして検出行程の補正処理を実行することを特徴とする基板位置検出方法。
光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように発光素子の出力光量を調整する手段を有することを特徴とする基板位置検出装置。
光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように受光素子の光量感度を調整する手段を有することを特徴とする基板位置検出装置。
前記基板位置検出装置において、投光時に受光素子が検出する光量が一定になるように調整する手段により、光量劣化時の補正を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の基板位置検出装置。
光線を発する発光素子と、複数枚搭載された基板の各々に遮られることなく進行した前記光線を受光する受光素子とを有するセンサを備え、前記基板側と前記センサとを相対移動させたときの前記受光素子の出力を利用して前記基板の各位置を検出する基板位置検出装置であって、投光時に受光素子が検出する光量の半分の値に受光素子の光量閾値を可変的に設定する手段を有することを特徴とする基板位置検出装置。
前記基板位置検出装置において、投光時に受光素子が検出する光量の半分の値に受光素子の光量閾値を可変的に設定する手段により、光量劣化時の補正を行うことを特徴とする請求項９に記載の基板位置検出装置。