JP2575243B2 - 基板収納容器内の基板検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハ等の基板
を多段に収納した基板収納容器、例えば半導体製造工程
においてウエハを収納するカセットや、熱処理炉にウエ
ハを搬入するための熱処理用ボート等の容器から基板を
取り出したり、あるいは容器内へ基板を収納したりする
際に、容器内の各段に収納されている基板を検出するた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の基板検出装置として、次
のようなものがある。例えば、基板を収納したカセット
を、カセット内の基板収納溝のピッチと同じピッチで間
欠的に昇降し、所定位置に固定設置された光センサによ
ってカセット内の各溝の基板の有無を検出していくよう
な基板検出装置がある。

【０００３】この装置によれば、カセットを昇降させる
際に、カセットが振動するためカセット内に付着してい
た塵埃が離脱して基板に付着したり、あるいは基板収納
溝の内壁と基板端部とが擦れあって塵埃が発生するとい
った不都合がある。

【０００４】このような不都合を解消するために、カセ
ットを固定設置して、基板検出用の光センサをカセット
に沿って上下に間欠送りすることによって、カセットを
動かさずにカセット内の基板の有無を検出する装置も提
案実施されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た何れの基板検出装置によっても、カセットの溝ピッチ
に合わせて、カセットあるいは光センサを高精度に間欠
送りする必要があるので、パルスモータ等を使った高精
度の間欠送り機構を備える必要があり、結果として装置
構造が複雑になるという問題点がある。

【０００６】また、カセットあるいは光センサを間欠送
りしながら基板を検出するので、カセット内の各溝全て
について基板の有無を検出するのに相当の時間を要し、
その結果、カセットからの基板の取り出しや収納に要す
る時間が長くなるという不都合がある。

【０００７】上記のような問題点を解決するために、本
出願人は先に次のようなカセット内の基板検出装置を提
案している（特願平２−１００６６７号）。この装置
は、固定設置されたカセットに沿って光センサを昇降移
動させることによって、カセットの各溝内の基板の有無
を検出するカセット内の基板検出装置であって、カセッ
トを挟んで対向配置された投光素子と受光素子とからな
る光センサを一体に昇降させる光センサ昇降機構と、カ
セットの基板収納溝に対応するピッチで形成された複数
個の被検出部位をもったピッチ部材およびタイミング検
出センサからなり、これらが前記光センサ昇降機構の動
きに連動して相対移動することにより、前記光センサに
よる基板検出タイミングを与えるタイミング信号発生手
段と、カセット内の基板収納溝に対応したアドレス領域
に各収納溝内の基板有り無しの情報を記憶する記憶手段
と、前記タイミング信号発生手段からの基板検出タイミ
ング信号を計数することによって記憶手段に書き込みア
ドレスを設定するとともに、基板検出タイミング信号を
与えられたときに基板検出用光センサからの検出信号を
取込み、その検出信号から得られた基板有り無し情報を
前記設定されたアドレス領域に書き込むメモリ制御手段
と、を備えたものである。

【０００８】この装置によれば、固定設置されたカセッ
トに沿って、基板検出用の光センサを連続的に移動さ
せ、この光センサの動きに連動させて、ピッチ部材とタ
イミング検出センサを相対移動させることにより、カセ
ット内の各溝に基板が収納されているかどうかを検出
し、その情報を記憶手段にカセットの溝に対応づけて記
憶しているので、従来装置のように光センサを高精度で
間欠送りする必要がなく、装置の構造を簡単にすること
ができる。また、光センサを連続送りしてカセット内の
基板の有り無しを検出しているから、カセット内の基板
の有無の検出を短時間に行うこともできる。

【０００９】しかし、本出願人が先に提案した上記装置
（以下、提案装置という）においても、さらに改善すべ
き点があることが判明した。すなわち、この種の装置に
セットされるカセットの溝ピッチは、種々の仕様のカセ
ットについて全て同一ではなく、例えば、基板の大きさ
が変わると、それに伴ってカセットの溝ピッチも変化す
るのが通常である。そのため、上記提案装置によれば、
溝ピッチの異なるカセットがセットされると、それに応
じて前記ピッチ部材を取り代えなければならないという
煩わしさがある。

【００１０】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、基板収納容器内の各溝における基板の
有り無しの情報を迅速に、かつ、比較的簡単に得ること
ができるとともに、基板収納ピッチが異なる容器がセッ
トされても、これに迅速に対応することができる基板検
出装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、本発明は、固定設置された基板収納容器に沿って光
センサを昇降移動させることによって、前記容器の各溝
内の基板の有無を検出する基板収納容器内の基板検出装
置であって、前記基板収納容器を挟んで対向配置された
投光素子と受光素子とからなる光センサを一体に昇降さ
せる光センサ昇降機構と、各種仕様の基板収納容器の溝
ピッチの最大公約数で表されるピッチで形成された複数
個の被検出部位をもったピッチ部材およびタイミング検
出センサからなり、これらが前記光センサ昇降機構の動
きに連動して相対移動することによって、前記タイミン
グ検出センサからタイミング信号を発するタイミング信
号発生手段と、基板検出対象となる基板収納容器の溝ピ
ッチの情報を設定するピッチ情報設定手段と、前記タイ
ミング信号発生手段から与えられたタイミング信号を計
数し、その計数値が前記ピッチ情報設定手段で設定され
た溝ピッチ情報に応じた値になったときに、前記光セン
サ昇降機構の光センサからの出力を取り込んで基板の有
無を検出する検出タイミング制御手段と、を備えたもの
である。

【００１２】

【作用】本発明の作用は次のとおりである。光センサ昇
降機構は、固定設置された基板収納容器に沿って、基板
検出用の投光素子と受光素子とを一体に連続的に移動さ
せる。このとき、光センサ昇降機構の動きに連動して、
タイミング信号発生手段のピッチ部材とタイミング検出
センサとが相対移動することにより、タイミング検出セ
ンサはピッチ部材の被検出部位の配列ピッチに応じて間
欠的にタイミング信号を出力する。被検出部位は、各種
仕様の基板収納容器の溝ピッチの最大公約数で表される
ピッチで形成されているので、光センサが基板収納容器
内の一つの溝ピッチを進むごとに、一つまたは複数個の
タイミング信号が出力される。そこで、検出タイミング
制御手段は、ピッチ情報設定手段によって設定された基
板収納容器の溝ピッチ情報を参照し、タイミング信号発
生手段から与えられたタイミング信号の計数値が、前記
溝ピッチに応じた値になったとき、すなわち、基板検出
用の光センサが基板収納容器内の溝に対向する位置にな
ったときに、前記光センサからの出力を取り込んで、基
板の有無を検出する。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。本装置の詳細な構成を説明する前に、図４
および図５を参照して、本装置が使用される半導体製造
装置の一例を簡単に説明する。図４に示した装置は、半
導体ウエハ等の基板にフォトレジスト等をコーティング
して熱処理するための装置であり、大きく分けて、カセ
ットＣから基板Ｗを取り出したり、カセットＣ内へ基板
Ｗを搬入するための基板搬入・搬出ユニット１と、カセ
ットＣから取り出された基板Ｗに所要の処理を施すプロ
セスユニット２とから構成されている。

【００１４】図４、および図５の平面図に示すように、
基板搬入・搬出ユニット１のカセット設置台３の上に
は、基板Ｗを多段に収納する複数個のカセットＣが設置
されており、このカセット設置台３の内部に本実施例に
係る基板検出装置の要部が設けられている。基板搬入・
搬出ユニット１には、カセット設置台３に沿って水平移
動する基板取り出し機構４が設けられている。

【００１５】基板取り出し機構４は、昇降および前後動
（図５における上下方向）可能な基板吸着アーム５があ
り、この基板吸着アーム５によって各カセットＣ内の溝
に収納された基板Ｗを取り出したり、あるいはカセット
Ｃ内に処理済みの基板Ｗを収納したりするようになって
いる。

【００１６】基板取り出し機構４には、基板吸着アーム
５によって取り出された基板Ｗを支持する昇降自在な３
本の支持ピン６₁ 〜６₃ 、および前記支持ピン６₁ 〜６
₃ に支持された基板Ｗの中心位置合わせを行う位置合わ
せ板７₁ ，７₂ などが備えられている。位置合わせ板７
₁ ，７₂ の上には、基板Ｗの外径と略同一曲率になるよ
うに配列された複数本の突起８があり、位置合わせ板７
₁ ，７₂ が水平往復動することにより、前記突起８が基
板Ｗの周辺に当接・離間して、基板Ｗの中心位置合わせ
を行うようになっている。

【００１７】基板取り出し機構４によって、カセットＣ
から取り出されて、位置合わせされた基板Ｗは、基板取
り出し機構４によって基板受渡し位置（図４におけるＰ
位置）に移送された後、プロセスユニット２に備えられ
た基板搬送機構９に受け渡される。

【００１８】基板搬送機構９は、Ｕの字状の基板支持ア
ーム10に基板Ｗを載置した状態で基板Ｗを搬送し、プロ
セスユニット２に備えられたスピンナー部11₁ ，11
₂ や、熱処理部12₁ 〜12₃ に基板Ｗを順にセッティング
していく。プロセスユニット２で処理された基板Ｗは、
前記基板受渡し位置Ｐにおいて、基板搬送機構９から基
板取り出し機構４へ受け渡された後、基板取り出し機構
４によってカセットＣ内に戻される。

【００１９】以上のような半導体製造装置に備えられた
基板検出装置の一例を、図１ないし図３を参照して説明
する。図１は基板検出装置の一部破断正面図、図２は図
１のＡ−Ａ矢視断面図、第３図は第２図のＢ−Ｂ矢視断
面図である。

【００２０】カセット設置台３に載置された各カセット
Ｃには、昇降自在なコの字状のブラケット21が付設され
ており、このブラケット21の先端部にカセットＣ内に収
納された基板Ｗを検出するための投光素子22および受光
素子23からなる光センサ24が取り付けられている。な
お、投光素子22および受光素子23は、その光軸が水平方
向に対して若干傾斜した角度（例えば、２〜３度）で取
り付けられることによって、投光素子22からの照射光を
基板Ｗの厚み以下にまで絞り込まなくても、基板Ｗの有
無によって遮光・透光状態が得られるようになってい
る。

【００２１】図２に示すように、カセット設置台３の下
方には、ブラケット21に一体に取り付けられた光センサ
24を昇降させるための光センサ昇降機構25がある。光セ
ンサ昇降機構25は、支持板20に垂直方向に並設支持され
たロッドレスシリンダ26とガイド棒27とを備え、これら
に摺動自在に嵌入された可動部材28をカセット設置台３
を貫通する縦部材29を介してブラケット21に連結した構
成になっている。ロッドレスシリンダ26の上下端からエ
アーを供給してロッドレスシリンダ26内の図示しない磁
石を上下動させると、これに伴って可動部材28が上下動
することにより、ブラケット21に取り付けられた光セン
サ24がカセットＣに沿って昇降するようになっている。
なお、光センサ昇降機構25は、上述のようなロッドレス
シリンダ26に限らず、通常のエアーシリンダや、モータ
による螺子送り機構などで構成することも可能である。

【００２２】可動部材28には、櫛歯状のピッチ部材30が
上下方向に連結されている。ピッチ部材30には、被検出
部位としてのスリット31が、各種仕様のカセットＣの溝
ピッチの最大公約数で表されるピッチで形成されてい
る。例えば、溝ピッチが１／８インチと、３／16インチ
と、１／４インチのカセットＣを用いる場合、ピッチ部
材30のスリット31は１／16インチで形成される。上述し
たピッチ部材30の各スリット31を検出するために、フォ
トインタラプタのようなタイミング検出センサ32が支持
板20に取り付けられている。上述したピッチ部材30およ
びタイミング検出センサ32は、本発明におけるタイミン
グ信号発生手段に相当する。

【００２３】図６は、上述した基板検出装置の制御系の
構成の概略を示したブロック図である。基板検出用の光
センサ24、タイミング検出センサ32、光センサ昇降機構
25、およびピッチ情報設定器40は入出力インターフェイ
ス33を介してＣＰＵ34に接続されている。ピッチ情報設
定器40は、基板検出対象となるカセットＣの溝ピッチの
情報（上述の例で言えば、セットされたカセットＣが１
／８インチ、３／16インチ、あるいは１／４インチの何
れであるかの情報）を設定するためのものである。ピッ
チ情報設定器40の構成は特に限定しないが、例えばオペ
レータがキースイッチを操作することによってピッチ情
報を設定したり、あるいは、ピッチ情報を表したバーコ
ードをカセットＣに貼り付け、このバーコードをバーコ
ードリーダで読み取ることによってピッチ情報を設定し
てもよい。また、図４で説明したような半導体製造装置
では、基板搬送制御系に対して基板の種類を指定する情
報を入力設定するのが普通であるので、このような基板
情報をカセットＣの溝ピッチ情報として利用してもよ
い。

【００２４】また、ＣＰＵ34には、ピッチ情報設定器40
で設定されたカセットＣのピッチ情報と、カセットＣの
１溝ピッチに対してタイミング検出センサ32から何個の
タイミング信号が入力するかという計数情報とを対応付
けたテーブルメモリ41が接続されている。具体的には、
上記の例のように１／16インチのピッチでスリット31が
形成されたピッチ部材30の場合、図７に示すように、カ
セットＣのピッチ情報『１／８インチ』に対して計数情
報が『２』、ピッチ情報『３／16インチ』に対して計数
情報が『３』、ピッチ情報『１／４インチ』に対して計
数情報が『４』というように各情報が対応付けられてい
る。前記ピッチ情報設定器40およびテーブルメモリ41
は、本発明におけるピッチ情報設定手段に相当してい
る。

【００２５】ＣＰＵ34は、後述するように、テーブルメ
モリ41の内容を参照しながら、タイミング検出センサ32
からのタイミング信号を計数することによって、光セン
サ24の検出信号を取り込むタイミングを得て、その検出
信号に基づいて基板の有無を検出し、メモリ35に基板有
り無しの情報を書き込んでいく。このＣＰＵ34は、本発
明における検出タイミング制御手段に相当している。

【００２６】以下、図８に示したフローチャートを参照
して、本実施例装置の動作を説明する。ステップＳ１：
カセットＣ内の基板検出に先立って、ＣＰＵ34は内部カ
ウンタ34ａ, 34ｂの各計数値Ｎ_T ，Ｎ_A をそれぞれ初期
値『０』に設定する。ここで、内部カウンタ34ａは、タ
イミング検出センサ32からのタイミング信号を計数する
ためのカウンタ、内部カウンタ34ｂはカセットＣの溝位
置を検出するためのカウンタである。

【００２７】ステップＳ２：ピッチ情報設定器40で設定
されたピッチ情報を取り込み、それに対応する計数情報
をテーブルメモリ41から読み取る。

【００２８】ステップＳ３：光センサ昇降機構25に光セ
ンサ24の上昇指令を出す。ここでは、光センサ24の初期
位置がカセットＣの下端に設定されている。光センサ24
の上昇指令が出されると、光センサ昇降機構25のロッド
レスシリンダ26が駆動され、光センサ24が取り付けられ
たブラケット21が、カセットＣの下端から上端に向けて
連続的に駆動されるとともに、ピッチ部材30がこれに伴
って上昇する。

【００２９】ステップＳ４：ＣＰＵ34は、光センサ24の
上昇指令を出した後、タイミング検出センサ32が透光状
態になったかどうか、すなわち、ピッチ部材30のスリッ
ト31を検出したかどうかを監視する。

【００３０】ステップＳ５，Ｓ６：スリット31を検出す
ると、計数値Ｎ_T （始動時には初期値「０」）に「１」
を加算し、その計数値Ｎ_TがステップＳ２で読み取った
計数情報に一致しているかどうかを判断する。一致して
いなければステップＳ４に戻って次のスリット31を検出
し、一致していれば次のステップＳ７に進む。例えば、
設定されたピッチ情報が３／16インチであれば、これに
対応した計数情報が『３』であるので、計数値Ｎ_T が
『３』になったときに、ステップＳ７に進む。上述の説
明から明らかなように、計数値Ｎ_T が計数情報に一致し
たということは、光センサ24がカセットＣの溝に対応す
る位置にあることを意味する。

【００３１】ステップＳ７：ここでは、計数値Ｎ_T をク
リアするとともに、計数値Ｎ_A （始動時には初期値
「０」）に「１」を加算し、基板有り無し情報を書き込
むためのメモリ35のアドレスＡを指定する。Ｎ_A ＝ｉの
ときに指定されるアドレスＡ_i は、カセットＣの下から
ｉ段目の基板収納溝に対応している。

【００３２】ステップＳ８，Ｓ９：次に、光センサ24か
らの検出信号を取り込み、現在の計数値Ｎ_A （＝１）に
対応するメモリ35のアドレスＡ₁ 領域に、光センサ24の
検出信号から得られた基板有り無しの情報を書き込む。
ここでは、基板有りの場合、「１」を、基板無しの場
合、「０」が書き込まれる。

【００３３】ステップＳ10：次に、計数値Ｎ_A が、カセ
ットＣの段数に応じて定められた数値Ｎ₀ になっている
かどうかを判断する。計数値Ｎ_A がＮ₀ になっていれ
ば、カセットＣ内の全ての溝について基板の有り無しを
確認したことになるので、処理を終了する。計数値Ｎ_A
がＮ₀ でない場合は、ステップＳ11に進む。

【００３４】ステップＳ11：ここでは、ステップＳ４で
検出されたスリット31を通過したかどうかを確認してい
る。すなわち、タイミング検出センサ32が遮光状態にな
っていれば、ステップＳ４で検出したスリット31を通過
したことになるので、ステップＳ４に戻って、次のスリ
ット31が検出されたかどうかを監視し、以下、同様の処
理を繰り返す。

【００３５】以上のようにして、カセットＣ内の全ての
溝について、基板有り無しの情報が、メモリ35の所定の
アドレス領域に書き込まれる。

【００３６】図４に示した半導体製造装置では、あるカ
セットＣから基板Ｗが取り出されている間に、他のカセ
ットＣについて、上述のような基板検出処理を行うこと
により、各カセットＣ内の基板有り無し情報を予め採取
している。そして、基板取り出し機構４によって、次の
カセットＣ内の基板を取り出すときには、メモリ35に記
憶された当該カセットＣの基板有り無し情報を順に読み
出して、基板Ｗが入っているカセットＣ内の溝を特定
し、その溝の位置にまで基板吸着アーム５を連続的に昇
降させて、基板Ｗの取り出しを行う。

【００３７】このように予め光センサ24を連続的に昇降
させて、カセットＣの基板有り無し情報を採取し、その
採取した情報をもとに基板吸着アーム５を駆動するよう
にすれば、光センサを間欠送りしながらカセットＣ内の
各溝ごとに基板の有り無しを確認して基板を取り出すと
いう従来手法に比較して、基板の取り出しに要する時間
が短縮され、この種の半導体製造装置の処理速度の向上
を図ることができる。

【００３８】なお、本発明は次のように変形実施するこ
とも可能である。（１）実施例では基板Ｗにフォトレジ
ストを塗布する装置を例にとって説明したが、本発明は
その他の半導体製造装置にも適用することができる。ま
た、基板は半導体ウエハに限らず、液晶表示器用の基板
など、カセットに収容される種々の基板の検出に用いる
ことができる。

【００３９】（２）本発明にいう基板収納容器は、実施
例で説明したようなカセットに限らず、熱処理炉に半導
体基板を収納するための熱処理用ボート等も含む。

【００４０】（３）実施例では、光センサ24の昇降に伴
ってピッチ部材30を動かし、固定設置されたタイミング
検出センサ32でピッチ部材30のスリット31を検出した
が、これはピッチ部材30を固定設置し、タイミング検出
センサ32を移動させるものであってもよい。

【００４１】（４）また、本発明におけるタイミング信
号発生手段は、実施例のようなスリット31が形成された
ピッチ部材30に限定されず、例えば、カセットＣの溝に
対応した突起をピッチ部材に形成し、この突起を近接ス
イッチなどで検出するようにしてもよい。

【００４２】（５）さらに、カセットＣが他の装置に移
送される際に、実施例装置のメモリ35に書き込まれた基
板有り無し情報を、前記カッセトＣの移送に伴って、次
の装置に伝送して利用するようにしてもよい。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、固定設置された基板収納容器に沿って、基板
検出用の光センサを連続的に移動させ、この光センサの
動きに連動させて、ピッチ部材とタイミング検出センサ
を相対移動し、しかも、ピッチ部材に形成される被検出
部位は、各種仕様の基板収納容器の溝ピッチの最大公約
数で表されるピッチで形成され、前記被検出部材を検出
することによって得られたタイミング信号の計数値が、
予め設定されたピッチ情報に対応する値になったとき
に、光センサの出力を取り込んで基板の有無を検出する
ようにしたので、溝ピッチの異なる基板収納容器がセッ
トされた場合に、ピッチ情報を設定するだけでよく、従
来装置のようにピッチ部材を取り代えるという煩わしさ
がなく、装置の処理効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る基板収納容器内の基板検出装置の
一実施例を示した一部破断正面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ矢視断面図である。

【図４】実施例装置を使用した半導体製造装置の一例を
示した外観斜視図である。

【図５】図４に示した装置の基板搬入・搬出ユニットの
平面図である。

【図６】実施例装置の制御系の概略構成を示したブロッ
ク図である。

【図７】テーブルメモリの内容を示した模式図である。

【図８】実施例装置の動作フローチャートである。

【符号の説明】

Ｃ…カセット Ｗ…基板 22…投光素子 23…受光素子 24…光センサ 25…光センサ昇降機構 30…ピッチ部材 32…タイミング検出センサ 34…ＣＰＵ 35…メモリ 40…ピッチ情報設定器 41…テーブルメモリ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定設置された基板収納容器に沿って光
   センサを昇降移動させることによって、前記容器の各溝
   内の基板の有無を検出する基板収納容器内の基板検出装
   置であって、 前記基板収納容器を挟んで対向配置された投光素子と受
   光素子とからなる光センサを一体に昇降させる光センサ
   昇降機構と、 各種仕様の基板収納容器の溝ピッチの最大公約数で表さ
   れるピッチで形成された複数個の被検出部位をもったピ
   ッチ部材およびタイミング検出センサからなり、これら
   が前記光センサ昇降機構の動きに連動して相対移動する
   ことによって、前記タイミング検出センサからタイミン
   グ信号を発するタイミング信号発生手段と、 基板検出対象となる基板収納容器の溝ピッチの情報を設
   定するピッチ情報設定手段と、 前記タイミング信号発生手段から与えられたタイミング
   信号を計数し、その計数値が前記ピッチ情報設定手段で
   設定された溝ピッチ情報に応じた値になったときに、前
   記光センサ昇降機構の光センサからの出力を取り込んで
   基板の有無を検出する検出タイミング制御手段と、 を備えたことを特徴とする基板収納容器内の基板検出装
   置。