JP4276440B2

JP4276440B2 - 基板検出方法及び装置並びに基板処理装置

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Publication number: JP4276440B2
Application number: JP2003000572A
Authority: JP
Inventors: 寛樹岡
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-01-06
Filing date: 2003-01-06
Publication date: 2009-06-10
Anticipated expiration: 2023-01-06
Also published as: US7105847B2; KR20050088150A; CN1692487A; WO2004061942A1; US20050242305A1; CN100337318C; JP2004214462A; KR100710925B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カセット内の各段における基板の有無と基板の位置を検出することのできる基板検出方法、及び、その方法の実施に使用する基板検出装置、並びに、該基板検出装置を有する基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば半導体デバイスの製造プロセスにおいては、多数の被処理体である基板（例えば半導体ウエハ）を多段に収容したカセットから１枚ずつ基板を取り出して処理室に搬送するために、カセット内の各段における基板の有無を検出することが行われている。この検出を行う装置（一般にマッピング装置とも呼ばれている）の一例として、従来、透過型光センサを用いて基板を検出するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図９は特許文献１に記載された従来の基板検出装置（マッピング装置）２０の概略構成を示す平面図、図１０は同側面図である。この基板検出装置２０は、基板搬送ロボット３０に搭載されており、水平方向に互いに離間した左右一対のアーム２１Ａ、２１Ｂを有するセンサ支持体２１と、センサ支持体２１の左右のアーム２１Ａ、２１Ｂ間に設けられた２組の光センサ２２、２３とを有する。各光センサ２２、２３は、左右のアーム２１Ａ、２１Ｂのうちの一方の先端に設けられた発光器２２Ａ、２３Ａと、他方の先端に設けられた受光器２２Ｂ、２３Ｂの組み合わせで構成されており、１組の光センサ２２はアーム２１Ａ、２１Ｂの先端側に配置され、もう１組の光センサ２３は反先端側に配置されている。
【０００４】
各光センサ２２、２３は、発光器２２Ａ、２３Ａから受光器２２Ｂ、２３Ｂに向けて水平にビームを照射し、その際の受光器２２Ｂ、２３Ｂの受光信号により、ビームの進路途中の遮光物（この場合は基板）の有無を検出する。ここでは、先端側の光センサ２２のビームと反先端側の光センサ２３のビームは、カセットＣに対するアーム２１Ａ、２１Ｂの挿入方向、つまり、カセットＣの前後方向に所定の間隔を隔てて平行に照射される。そして、先端側の光センサ２２で基板Ｗの有無の検知を行い、反先端側の光センサ２３で、基板ＷがカセットＣから所定距離以上飛び出しているか否かの検知を行う。
【０００５】
また、この基板検出装置２０は、カセットＣの前面の基板出入口からセンサ支持体２１の左右のアーム２１Ａ、２１Ｂの先端を挿入させて位置決めする直動アクチュエータよりなる位置決め機構２４と、左右のアーム２１Ａ、２１ＢをカセットＣの内部に挿入させた状態でセンサ支持体２１を上下方向に移動させることにより、ビームを上下方向に走査させる走査駆動系と、上下方向の走査位置と光センサ２２、２３の受光信号とによりカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無及び所定距離以上の飛び出しを判定する制御演算装置とを有している。この場合、基板検出装置２０が搬送ロボット３０に搭載されていることにより、前記のセンサ支持体２１を上下方向に移動させる走査駆動系は、搬送ロボット３０の昇降駆動機構で兼用されている。
【０００６】
この基板検出装置２０でカセットＣ内の基板検出を行う場合は、直動アクチュエータよりなる位置決め機構２４により、センサ支持体２１をカセットＣの方向へ移動し、センサ支持体２１の左右のアーム２１Ａ、２１Ｂの先端を基板検出のための基準位置までカセットＣ内に挿入して位置決めする。次に、その状態で搬送ロボット３０の昇降駆動機構を動作させることにより、センサ支持体２１を下降させて、センサ支持体２１をカセットＣの最下段へ移動させる。センサ支持体２１がカセットＣの最下段へ移動したら、光センサ２２、２３を作動させながら、センサ支持体２１をカセットＣの最下段から一定速度で最上段まで上昇させる。このときの走査位置の情報と光センサ２２、２３の信号とから各段の基板Ｗの有無と基板Ｗの飛び出しの有無を知ることができる。そして、基板搬送装置の制御部は、このような基板Ｗの収納情報に基づいて、カセットＣ内に搬送ロボット３０のアームの先端のピック（基板保持部）２５を進入させてカセットＣ内の基板Ｗを１枚ずつ取り出す。つまり、基板Ｗのある位置で且つ基板Ｗが飛び出してない位置にだけピック２５を挿入して基板Ｗを取り出す。
【０００７】
このように、基板の取り出しを行う搬送ロボットは、カセットから基板をピック上に受け取った後、次の場所へと基板Ｗを搬送する。ここで、ピックがその上面に単に基板を載せるだけのタイプである場合には、搬送ロボットのアームのスピードを上げた際に基板を落とす可能性がある。そこで、別のタイプのピックとして、ピック本体の上面に、基板のエッジ部を載せるための複数のテーパ突起を設けたものが開発されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
このタイプのピックは、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、ピック本体４０の上面に、基板Ｗの外周エッジ部が載るテーパ面４１ａを有した突起４１を、基板Ｗの外周に沿って複数個突設したものである。このタイプのピックを使用した場合、各突起４１が基板Ｗのエッジ部の位置を規制するので、搬送ロボットのアームのスピードを上げても、基板Ｗがピック上から滑り落ちなくなる。また、このピックの場合、テーパ付き突起４１が基板Ｗの位置ずれ修正機能を果たすことになるので、ある程度の基板Ｗの位置ずれがあっても、テーパ付き突起４１のテーパ面４１ａで基板Ｗを受けた段階で、基板Ｗの位置ずれを修正することができる。
【０００９】
ただし、このピックの場合、図１１（ｃ）に示すように、テーパ面４１ａからエッジ部がはみ出す程度に基板Ｗの位置ずれがあると、基板Ｗが突起４１に乗り上げる現象が起きてしまう可能性がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３６５２８号公報
【特許文献２】
特開２００２−２６１０８（図５、図６）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、カセットＣ内の基板Ｗの位置は、カセットＣの種類や基板Ｗのセッティング誤差などによって多少ともばらつきがあるのが普通である。そのため、基板の中心とピックの中心を常に一致させた状態で基板をピックアップすることは実際上は困難な場合が多い。
【００１２】
そこで、この位置ずれについては、一般的には搬送ロボットでカセットから基板を受け取った後でオリエンタと呼ばれる位置合わせ機構にいったん基板を預けることにより修正する。その後で再び搬送ロボットで基板を受け取って、処理装置に搬入するようにしている。
【００１３】
しかし、搬送スピードを上げるために図１１に示すような落下防止機能を有するピックを使用した場合、基板とピックの位置ずれが許容範囲を超えると、図１１（ｃ）のような状態となり、高速で基板を搬送すると、基板がピックから落下するという問題が生じる。
【００１４】
この点、上記従来の基板検出装置は、各段の基板の有無や所定以上の基板の飛び出しの有無については検出できるものの、基板の前後方向の正確な位置の検出まではできなかった。例えば、図９に示した基板検出装置の場合、２組の光センサ２２、２３のうち、前側（先端側）の光センサ２２で基板Ｗの有無を検出し、後側（反先端側）の光センサ２３で基板Ｗの所定以上の飛び出しを検出しているが、より細かな精度で基板の位置を検出することはできなかった。
【００１５】
受け取り段階である程度の位置精度が要求される前記のテーパ突起付きピックの使用は問題があった。また、ピック上面に単に基板を載せるだけのピックの場合であっても、基板がピック上で位置ずれした状態で搬送することは信頼性等の点で好ましくない。
【００１６】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、カセット内の各段の基板の有無ばかりでなく、基板の前後方向（取り出し方向）の位置検出も可能であり、その検出結果を搬送ロボットのピック（基板保持部）の位置決め制御に反映させることで、位置ずれを小さくしながら基板をピックで受け取ることができるようにし、更に、位置合わせ機能を備えたテーパ突起付きピックであっても、その使用を可能にする基板検出方法、及びその方法の実施に直接使用する基板検出装置、並びに、その基板検出装置を主要部に持つ基板処理装置を提供することを目的とする。尚、基板は左右両端をカセット内のスロットや棚に預けることでカセット内に収容されているので、左右方向の基板の位置ずれは小さい。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１の発明は、上下方向に多段に各々略水平姿勢で基板を収容したカセットの内部に、その前面の基板出入口からセンサ支持体に設けた左右のアームを挿入して、前記左右のアームの一方に設けた発光器から他方に設けた受光器に向けて水平にビームを照射しながら、前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、前記ビームを上下方向に走査させ、その際の前記受光器によるビームの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無を検出する基板検出方法において、前記左右のアームをカセットの前後方向に一定間隔ずつ移動し、前記一定間隔をおいた前後方向の複数の位置で上下方向のビームの走査を行うことにより、そのビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出することを特徴とする。
【００１８】
請求項２の発明は、水平方向に互いに離間した左右一対のアームを有するセンサ支持体と、前記左右のアームのうちの一方の先端に設けられた発光器及び他方の先端に設けられた受光器の組み合わせにより構成され、発光器から受光器に向けて水平に照射されたビームの受光信号によりビームの進路途中の遮光物の有無を検出する光センサと、多数の基板を各々水平姿勢で上下方向に多段に整列させた状態で収納保持するカセットの内部に、カセットの前面の基板出入口から前記センサ支持体の左右アームの先端を挿入させることで、前記発光器と受光器を前記水平姿勢で保持された基板の先端の左右両側に位置決めし、且つ、センサ支持体の前後方向位置を調節することで、発光器から受光器に向けて照射されるビームのカセット前後方向における位置を制御可能な前後駆動系と、カセットの内部に前記左右のアームを挿入した状態で前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、発光器から受光器に向けて照射されるビームを上下方向に走査させる上下駆動系と、前記前後駆動系及び上下駆動系を制御してビームの位置を一定間隔で前後方向にずらしながら各位置で上下方向の走査を行うことにより、ビームの上下方向の各位置と前後方向の各位置における受光信号を取得し、その取得したデータによりカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を割り出す制御演算装置とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３の発明は、前記左右のアームの前後方向の移動間隔が位置検出許容誤差の２倍以内に設定されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明は、前記発光器と受光器の組で構成される光センサを、前記左右のアームの前後方向に複数組配設することで、複数本の前記ビームを一定間隔で同時に照射可能とし、各光センサにおいてビームを同時照射しながら上下方向にビームを走査させるビーム走査を、前記左右のアームをカセットの前後方向に所定の間隔でずらした複数の位置で行うことにより、各ビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出するように構成したことを特徴とする。
【００２１】
請求項５の発明は、前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔を位置検出許容誤差の２倍以内に設定し、その間隔をＡとし、前記同時照射するビームの本数をＮとした場合、前記左右のアームをカセット前後方向にずらす間隔Ｂが、Ｂ＝Ａ×Ｎに設定されていることを特徴とする。
【００２２】
請求項６の発明は、前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔をＡとした場合、前記左右のアームをカセットの前後方向にずらす間隔Ｂが、前記Ａの２以上の整数分の１の値で且つ位置検出許容誤差の２倍以内の値に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項２に係る基板検出装置と、カセット内の基板を取り出して他の場所へ搬送する搬送ロボットとを有し、前記制御演算装置が、前記基板検出装置の検出結果に基づいてカセット内の基板を受け取りに行く位置を補正する手段を有していることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００２６】
＜第１実施形態＞
図１〜図３を用いて第１実施形態の基板検出方法及び基板検出装置について説明する。図１は第１実施形態の基板検出方法の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。また、図２は基板検出装置を備えた搬送ロボットの概略平面図、図３は同概略側面図である。
【００２７】
図２、図３に示すように、この実施形態の基板検出装置５０は、搬送ロボット６０上に搭載されており、水平方向に互いに離間した左右一対のアーム５１Ａ、５１Ｂを有するセンサ支持体５１と、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂのうちの一方の先端に設けられた発光器５２Ａ及び他方の先端に設けられた受光器５２Ｂの組み合わせによって構成された光センサ５２とを備えている。光センサ５２は、発光器５２Ａから受光器５２Ｂに向けて水平にビームＨを照射し、その際の受光器５２Ｂの受光信号により、ビームＨの進路途中の遮光物（この場合は基板Ｗ）の有無を検出するものである。なお、図１（ａ）においては、センサ支持体５１が上方位置にある場合と下方位置にある場合をダブって示してある。
【００２８】
図１に概略を示すように、カセットＣの内部には、カセットＣの両内側壁に形成された溝（図示略）に左右両端を挿入することで、多数の基板Ｗが各々水平姿勢で上下方向に多段に整列させられた状態で収納保持されている。基板検出装置５０は、このカセットＣの内部に、カセットＣの前面の基板出入口Ｃａからセンサ支持体５１の左右のアーム５１Ａ、５１Ｂの先端を挿入させることで、光センサ５２の発光器５２Ａと受光器５２Ｂを基板Ｗの先端の左右両側に位置決めし、且つ、センサ支持体５１の前後方向位置を調節することで、発光器５２Ａから受光器５２Ｂに向けて照射されるビームＨのカセットＣ前後方向における位置を制御可能な前後駆動系５６（図１では便宜的に矢印で示してある）と、カセットＣの内部に左右のアーム５１Ａ、５１Ｂを挿入した状態でセンサ支持体５１を上下方向に移動させることにより、前記ビームＨを上下方向に走査させる上下駆動系５７（図１では便宜的に矢印で示してある）と、前後駆動系５６及び上下駆動系５７を制御してビームＨの位置を一定間隔Ｐで前後方向にずらしながら各位置で上下方向の走査を行うことにより、ビームＨの上下方向の各位置と前後方向の各位置における受光信号を取得し、その取得したデータによりカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板Ｗの先端の位置を割り出す制御演算装置７０とを備えている。
【００２９】
この場合、前後駆動系５６は、搬送ロボット６０に搭載された直動アクチュエータ５６Ａで構成されており、この直動アクチュエータ５６Ａの直線的に前後する移動台５６Ｂの先端に、基板検出装置５０のセンサ支持体５１が取り付けられている。また、基板検出装置５０の上下駆動系５７は、搬送ロボット６０の昇降駆動機構６１（図３において便宜的に矢印で示す）によって兼用されている。搬送ロボット６０の上部には多関節型のアーム６２が設けられており、このアーム６２の先端に基板Ｗを保持するためのピック６３が取り付けられている。
【００３０】
次に基板検出方法について図１を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、動作の「前側（前方）」とは、カセットから基板Ｗが取り出される方向をいう。
【００３１】
カセットＣ内の各段における基板Ｗの有無及び位置を検出するには、まず、カセットＣの正面に搬送ロボット６０（図２、図３参照）を移動し、前後駆動系５６を動作させることにより、カセットＣの内部に、その前面の基板出入口Ｃａから、センサ支持体５１に設けた左右のアーム５１Ａ、５１Ｂを挿入させる。そして、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂの先端（厳密にはビームＨの照射位置）を、カセットＣ内に多段に整列された基板Ｗの左右両側における前後方向の基準位置（基板有無検出位置）に位置決めする。ここでは、基準位置を、基板Ｗの先端の最小突出予想位置から所定距離（例えば、１ｍｍ）だけ奥側の位置に設定してある。
【００３２】
この状態でセンサ支持体５１のアーム５１Ａ、５１Ｂの高さを、最下段の基板収納位置の更に下側（最上段の基板収納位置の上側でも可）の位置に設定する。その最下位置に光センサ５２を位置させたら、その位置で光センサ５２を動作させて水平にビームＨを照射しながら、センサ支持体５１を上方に移動させることにより、ビームＨを上方に走査させる。次に、その第１回目の上向きの走査（Ｓ１）が終わったら、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂ前方に一定間隔Ｐだけずらした上で、その位置で折り返しの下向きの第２回目の走査（Ｓ２）を行う。そして、ビームＨの位置を所定ピッチＰずつ後側にずらしながら、各位置で上下方向の走査（Ｓ３〜Ｓ５）を繰り返すことにより、そのビームＨの走査位置に対応付けられた受光信号を収集する。そして、全走査が終了したら、収集したデータに基づいてカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板Ｗの先端の位置を割り出す。
【００３３】
制御演算装置による「基板Ｗの有無と先端位置の割り出し」は次にように行われる。第１走査Ｓ１は、基板Ｗの先端の最小突出予想位置から所定距離だけ奥側に入った位置で行われるので、ビームＨの走査経路途中に基板Ｗがあれば必ず受光器５２Ｂから「基板有り」の信号が出力され、基板Ｗがなければ「基板無し」の信号が出力される。従って、これらの信号の違いから、各段の基板Ｗの有無が検出される。
【００３４】
次に、各走査Ｓ１〜Ｓ５の間隔は一定値Ｐであるから、引き続いての走査Ｓ２〜Ｓ５により、間隔Ｐごとのどの走査間に基板Ｗの先端が位置しているかが分かる。例えば、図１（ｂ）の下から３番面の基板Ｗ３についてみると、第２走査Ｓ２では「基板有り」と判定されるものの、第３走査Ｓ３では「基板無し」と判定される。従って、両方の判定値により、第２走査Ｓ２と第３走査Ｓ３の間に基板Ｗの先端が位置することが分かる。このようにして、全段の基板Ｗの先端位置を割り出すことができる。但し、第５走査Ｓ５でも「基板有り」と判定された場合は、基板が規定以上に飛び出していると判定することができるが、その先端位置を割り出すことはできない。
【００３５】
この場合、演算制御装置７０は、第２走査Ｓ２と、第３走査Ｓ３の丁度中間の位置を上記基板Ｗ３の先端位置として割り出す。また、基板Ｗの半径は既知の値である。従って、その先端位置のデータから、各基板Ｗの前後方向の中心位置を正確に割り出すことができ、搬送ロボット６０のピック６３の中心を基板Ｗの中心に正確に位置決めすることが可能となる。このため、前述の位置合わせ機能を持つピックを使用した場合にも、ピックの基準位置で基板Ｗを保持することができるので、ずれ落ちの心配なく搬送を行うことができるようになる。上記の各基板Ｗの前後方向の中心位置の割り出しは、以下の実施例でも同様である。
【００３６】
なお、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂの前後方向の移動間隔、つまり、走査位置の移動間隔Ｐは、予め規定される位置検出許容誤差の２倍の値に設定する。ここで、「位置検出許容誤差」とは、本発明により割り出される基板の先端位置と基板の実際の先端位置との誤差であって、その後の基板の搬送に対して悪影響を与えない誤差の最大値である。例えば、位置検出許容誤差が０．５ｍｍの場合、Ｐ＝１．０ｍｍに設定する。そうすることで、位置検出許容誤差を超える基板の位置ずれを確実に、しかも効率良く検出することができる。但し、移動間隔Ｐの値は位置検出許容誤差の２倍以内であれば、位置検出許容誤差を超える基板の位置ずれを確実に検出できる。また、ある走査、例えばＳ４で全ての段について「基板無し」を検出した場合は、その後の走査は中止される。これによりスループットが向上する。このことは、以下の実施例でも同様である。
【００３７】
この基板検出装置５０を備えた搬送ロボット６０は、例えば、半導体製造プロセスに使用する基板処理装置の搬送手段として適用することができる。そうした場合、搬送ロボットの制御装置６０が、基板検出装置５０の検出結果に基づいてカセットＣ内の基板Ｗを受け取りに行く位置を自動的に補正することにより、基板Ｗをピック６３の適正位置で受け取って処理装置に向けて搬送することができる。従って、多少の基板の位置ずれがあってもそれを補償する機能を持ったピック（例えば前述のテーパ突起付きピック）を使用することにより、基板Ｗをオリエンタ等の位置合わせ装置を経由せずとも、ほとんど位置ずれなく処理装置に搬送することも可能となる。
【００３８】
＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態の基板検出方法及び基板検出装置を図４を用いて説明する。本実施形態において、図１の実施形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を加える。本実施形態の基板検出方法では、発光器５２Ａと受光器５２Ｂの組で構成される光センサ５２を、少なくとも３組以上配設した構造の基板検出装置５０Ｂを使用する。即ちこの基板検出装置５０Ｂでは、光センサ５２を構成する発光器５２Ａ及び受光器５２Ｂを、センサ支持体５１の左右のアーム５１Ａ、５１Ｂに、前後方向に等しい間隔Ａで５組配設し、それにより、５本のビームＨを位置検出許容誤差の２倍である一定間隔Ａで同時に照射可能としている。
【００３９】
そして、各光センサ５２においてビームＨを同時照射しながら、上下方向にビームＨを走査させることにより、走査位置における各ビームＨごとの受光信号に基づいて、カセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板Ｗの先端の位置を検出している。この場合、１回のセンサ支持体５１の上下移動により、等間隔で５本のビームＨの走査Ｓ１〜Ｓ５を同時に行うことができる。従って、第１実施形態と同じ原理で、全段の基板Ｗの有無及び基板Ｗの先端位置を割り出すことができる。このように、複数個の光センサ５２を配することにより、一度に多くのポイントで走査できるので、検出時間の短縮が可能となる。なお、複数の光センサ５２を設ける間隔Ａは位置検出許容誤差の２倍以内の値であれば、位置検出許容誤差を超える基板の位置ずれを確実に検出できる。但し、Ａを位置検出許容誤差の２倍の値に設定することで最も効率の良い検出が可能となる。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に本発明の第３実施形態の基板検出方法及び基板検出装置を図５を用いて説明する。本実施形態において、図１及び図４の実施形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明を加える。本実施形態の基板検出方法では、発光器５２Ａと受光器５２Ｂの組で構成される光センサ５２を、予定合計走査数（本例では予定合計走査数６）の複数分の１の複数個（本例では１／２の３個）配設した基板検出装置５０Ｃを使用する。即ち、この基板検出装置５０Ｃでは、光センサ５２を構成する発光器５２Ａ及び受光器５２Ｂを、センサ支持体５１の左右のアーム５１Ａ、５１Ｂに、前後方向に等しい間隔Ａで３組配設し、それにより、３本のビームＨを位置検出許容誤差に等しい一定の間隔Ａで同時に照射可能としている。
【００４１】
そして、各光センサ５２においてビームＨを同時照射しながら上下方向に３本のビームＨを走査させるビーム走査工程を、左右のアーム５１Ａ、５１ＢをカセットＣの前後方向に距離Ｂ（Ｂ＝Ａ×３）だけずらした複数（本例では２つ）の位置で行うことにより、各ビームＨの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板Ｗの先端の位置を検出するようにしている。
【００４２】
この場合、２回のセンサ支持体５１の上下移動により、等間隔で６本のビームＨの走査Ｓ１〜Ｓ６を行うことができる。従って、第１実施形態及び第２実施形態と同じ原理で、全段の基板Ｗの有無及び基板Ｗの先端位置を割り出すことができる。このように、６本の走査Ｓ１〜Ｓ６を行う場合にも、３個の光センサ５２を位置検出許容誤差の２倍である一定の間隔Ａで配することにより、実際にセンサ支持体５１を移動する回数を第１実施例の方式と比較して３分の１に減らすことができるので、検出時間の短縮が可能となる。なお、光センサ５２を設ける個数は２組以上であればよく、また、走査する回数も２回に限定されることなく、それ以上に設定してよい。但し、光センサ５２の間隔をＡとし、同時照射するビームＨの本数をＮ本とした場合、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂをカセット前後方向にずらす間隔Ｂを、Ｂ＝Ａ×Ｎに設定するのが、データ処理する上での効率も良くなるので好ましい。
【００４３】
例えば、上記のように合計６本の走査を行う場合、間隔Ａで配置した２組の光センサ５２でそれを行うには、アーム５１Ａ、５１Ｂを間隔Ｂ（Ａ×２）ずつ２回ずらして全３回の走査を行う必要がある。このように奇数回の走査とする場合は、センサ支持体５１を初期ポジションに戻すために更に１回余分の上下動作を行わなけらればならない場合もあるので、検出時間の短縮を重点に置く場合は、前記のように往復１回の操作で済むようにするのが好ましい。なお、この場合も複数の光センサ５２を設ける間隔Ａは位置検出許容誤差の２倍以内の値であれば、位置検出許容誤差を超える基板の位置ずれを確実に検出できる。但し、Ａを位置検出許容誤差の２倍の値に設定することで最も効率の良い検出が可能となる。
【００４４】
図６は３個の光センサ５２（受光器５２Ｂ）を取り付けたアーム５１Ｂの構成例を示している。複数個の光センサ５２を小さな間隔Ａで取り付ける場合、スペース上の問題で取り付けが困難となるので、光センサ５２をずらしながら取り付けることで、小さな間隔Ａを保っている。また、図７に示す例では、光センサ５２（受光器５２Ｂ）を千鳥配置とすることにより、間隔Ａを小さく保っている。この場合、高さ方向にセンサ５２の位置がずれるが、制御演算装置側で位置の変換を行う。また、光センサ５２の取り付け間隔を広くするために、次の第４実施形態のような方法を採ることもできる。
【００４５】
＜第４実施形態＞
前記第３実施形態では、光センサ５２の間隔Ａを位置検出許容誤差の２倍の値に設定した場合を説明したが、この第４実施形態で使用する基板検出装置５０Ｄでは、光センサ５２の取付間隔Ａを位置検出許容誤差の２ｎ倍（ｎは２以上の整数。図示例では４倍）とし、アーム５１Ａ、５１Ｂを前後方向にずらす間隔Ｂを、位置検出許容誤差の２倍の値に設定している。この実施形態の基板検出方法では、各光センサ５２においてビームＨを同時照射しながら上下方向に３本のビームＨを走査させるビーム走査工程を、左右のアーム５１Ａ、５１ＢをカセットＣの前後方向に距離Ｂ（Ｂ＝Ａ／２）ずつずらした複数（本例では２つ）の位置で行うことにより、各ビームＨの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセットＣ内の各段における基板Ｗの有無と基板Ｗの先端の位置を検出するようにしている。
【００４６】
この場合、２回のセンサ支持体５１の上下移動により、等間隔で６本のビームＨの走査Ｓ１〜Ｓ６を行うことができる。従って、第１実施形態〜第３実施形態と同じ原理で、全段の基板Ｗの有無及び基板Ｗの先端位置を割り出すことができる。このように、６本の走査Ｓ１〜Ｓ６を行う場合にも、３個の光センサ５２を位置検出許容誤差の４倍の間隔Ａで配することにより、実際にセンサ支持体５１を移動する回数を第１実施例の方式と比較して３分の１に減らすことができるので、検出時間の短縮が可能となる。この場合も、光センサ５２を設ける個数は２組以上であればよく、また走査する回数も２回に限定されることなく、それ以上に設定してよい。但し、光センサ５２の間隔をＡとし、左右のアーム５１Ａ、５１Ｂのずらし間隔をＢとした場合、ＢはＡの２以上の整数分の１の値で且つ位置検出許容誤差の２倍以内の値に設定するのがよい。
【００４７】
例えば、上記のように合計で６本の走査Ｓ１〜Ｓ６を行う場合、２組の光センサ５２でそれを行うには、アーム５１Ａ、５１Ｂを間隔Ｂずつ２回ずらして３回の走査を行う必要がある。従って、Ｂを位置検出許容誤差と等しい値に設定する場合には、「Ａ＝Ｂ×３」とする必要がある。なお、第２〜第４実施形態のように複数の光センサ５２を同時に使用する場合は、センサ間の光の干渉防止のために次のようにすることが望ましい。（ａ）隣接するセンサが同時に光を発しないように僅かにタイミングをずらして発光させる。即ち、基板の厚さ分をスキャンする間に全センサが光を発する程度の僅かなタイミングのずれを持たせながら発光させる。例えば、タイミングをずらす時間は１／１０００秒程度とする。この値は、機械的な１枚の基板のビーム通過時間に比べてかなり速い時間である。（ｂ）各光センサの発光波長を変え、受光側に波長選択フィルタを入れておき、各発光器からの光を区別しながら受光する。
【００４８】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、前記の基板は半導体ウェハ以外にＬＣＤ基板やガラス基板等であってもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００５０】
（１）請求項１の発明によれば、上下方向に多段に各々略水平姿勢で基板を収容したカセットの内部に、その前面の基板出入口からセンサ支持体に設けた左右のアームを挿入して、前記左右のアームの一方に設けた発光器から他方に設けた受光器に向けて水平にビームを照射しながら、前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、前記ビームを上下方向に走査させ、その際の前記受光器によるビームの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無を検出する基板検出方法において、左右のアームをカセットの前後方向に一定間隔ずつ移動し、前記一定間隔をおいた前後方向の複数の位置で上下方向のビームの走査を行うことにより、そのビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出するので、その検出結果を搬送ロボットのピック（基板保持部）の位置決め制御に反映させることで、常に基板中心を目標にしてピックの挿入が可能となり、位置ずれを小さくしながら基板をピックで受け取ることができる。
【００５１】
（２）請求項２の発明によれば、水平方向に互いに離間した左右一対のアームを有するセンサ支持体と、前記左右のアームのうちの一方の先端に設けられた発光器及び他方の先端に設けられた受光器の組み合わせにより構成され、発光器から受光器に向けて水平に照射されたビームの受光信号によりビームの進路途中の遮光物の有無を検出する光センサと、多数の基板を各々水平姿勢で上下方向に多段に整列させた状態で収納保持するカセットの内部に、カセットの前面の基板出入口から前記センサ支持体の左右アームの先端を挿入させることで、前記発光器と受光器を前記水平姿勢で保持された基板の先端の左右両側に位置決めし、且つ、センサ支持体の前後方向位置を調節することで、発光器から受光器に向けて照射されるビームのカセット前後方向における位置を制御可能な前後駆動系と、カセットの内部に前記左右のアームを挿入した状態で前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、発光器から受光器に向けて照射されるビームを上下方向に走査させる上下駆動系と、前記前後駆動系及び上下駆動系を制御してビームの位置を一定間隔で前後方向にずらしながら各位置で上下方向の走査を行うことにより、ビームの上下方向の各位置と前後方向の各位置における受光信号を取得し、その取得したデータによりカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を割り出す制御演算装置と、を備えているので、検出結果を搬送ロボットのピック（基板保持部）の位置決め制御に反映させることで、常に基板中心を目標にしてピックの挿入が可能となり、位置ずれを小さくしながら基板をピックで受け取ることができる。
【００５２】
（３）請求項３の発明によれば、前記左右のアームの前後方向の移動間隔を位置検出許容誤差の２倍以内に設定するので、正確に且つ効率良く基板の位置を検出することができる。
【００５３】
（４）請求項４の発明によれば、上下方向に多段に各々略水平姿勢で基板を収容したカセットの内部に、その前面の基板出入口からセンサ支持体に設けた左右のアームを挿入して、左右のアームを基板の左右両側におけるカセット前後方向の基準位置に位置決めし、その状態で前記左右のアームの一方に設けた発光器から他方に設けた受光器に向けて水平にビームを照射しながら、前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、前記ビームを上下方向に走査させ、その際の前記受光器によるビームの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無を検出する基板検出装置において、前記発光器と受光器の組で構成される光センサを、前記左右のアームの前後方向に複数組配設することで、複数本の前記ビームを一定間隔で同時に照射可能とし、各光センサにおいてビームを同時照射しながら上下方向にビームを走査させるビーム走査を、前記左右のアームをカセットの前後方向に所定の間隔でずらした複数の位置で行うことにより、各ビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出するように構成したので、その検出結果を搬送ロボットのピック（基板保持部）の位置決め制御に反映させることで、常に基板中心を目標にしてピックの挿入が可能となり、位置ずれを小さくしながら基板をピックで受け取ることができる。また、少ない回数のセンサ支持体の上下移動により多くのポイントで走査できるので、光センサの個数をあまり増やすことなく、検出時間の短縮を図ることができる。
【００５４】
（５）請求項５の発明によれば、前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔を位置検出許容誤差の２倍以内に設定し、その間隔をＡとし、前記同時照射するビームの本数をＮとした場合、前記左右のアームをカセット前後方向にずらす間隔Ｂを、Ｂ＝Ａ×Ｎに設定するので、光センサを間隔を詰めて配置することができる。
【００５５】
（６）請求項６の発明によれば、前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔をＡとした場合、前記左右のアームをカセットの前後方向にずらす間隔Ｂを、前記Ａの２以上の整数分の１の値で且つ位置検出許容誤差の２倍以内の値に設定するので、光センサを間隔を開けて配置することができる。
【００５７】
（７）請求項７の発明によれば、請求項２に係る基板検出装置と、カセット内の基板を取り出して他の場所へ搬送する搬送ロボットとを有し、前記制御演算装置が、前記基板検出装置の検出結果に基づいてカセット内の基板を受け取りに行く位置を補正する手段を有しているので、基板検出装置の検出結果に応じて搬送ロボットを制御することにより、常に適正な位置で基板をピックアップすることができる。従って、基板の位置合わせ装置（オリエンタ）の省略を図ることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の基板検出方法及び装置の概略説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図でる。
【図２】本発明の第１実施形態の基板検出装置を搭載した搬送ロボットの概略構成を示す平面図である。
【図３】本発明の第１実施形態の基板検出装置を搭載した搬送ロボットの概略構成を示す側面図である。
【図４】本発明の第２実施形態の基板検出方法の概略説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図５】本発明の第３実施形態の基板検出方法の概略説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図６】本発明の第３実施形態の方法を実施する場合の光センサの取付例を示す平面図である。
【図７】本発明の第３実施形態の方法を実施する場合の光センサの取付けの他の例を示す側面図である。
【図８】本発明の第４実施形態の基板検出方法の概略説明図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は側面図である。
【図９】従来の基板検出装置の概略構成を示す平面図である。
【図１０】図９の基板検出装置の側面図である。
【図１１】従来の基板位置合わせ機能を備えたピック（搬送ロボットの基板保持部）の構成図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は不正な状態で基板が載った場合を示す側面図である。
【符号の説明】
５０，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ基板検出装置
５１センサ支持体
５１Ａ，５１Ｂ左右のアーム
５２光センサ
５２Ａ発光器
５２Ｂ受光器
５６前後駆動系
５７上下駆動系
６０搬送ロボット
７０制御演算装置
Ｈビーム
Ｃカセット
Ｃａ前面出入口
Ｗ基板

Claims

上下方向に多段に各々略水平姿勢で基板を収容したカセットの内部に、その前面の基板出入口からセンサ支持体に設けた左右のアームを挿入して、前記左右のアームの一方に設けた発光器から他方に設けた受光器に向けて水平にビームを照射しながら、前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、前記ビームを上下方向に走査させ、その際の前記受光器によるビームの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無を検出する基板検出方法において、前記左右のアームをカセットの前後方向に一定間隔ずつ移動し、前記一定間隔をおいた前後方向の複数の位置で上下方向のビームの走査を行うことにより、そのビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出することを特徴とする基板検出方法。
水平方向に互いに離間した左右一対のアームを有するセンサ支持体と、前記左右のアームのうちの一方の先端に設けられた発光器及び他方の先端に設けられた受光器の組み合わせにより構成され、発光器から受光器に向けて水平に照射されたビームの受光信号によりビームの進路途中の遮光物の有無を検出する光センサと、多数の基板を各々水平姿勢で上下方向に多段に整列させた状態で収納保持するカセットの内部に、カセットの前面の基板出入口から前記センサ支持体の左右アームの先端を挿入させることで、前記発光器と受光器を前記水平姿勢で保持された基板の先端の左右両側に位置決めし、且つ、センサ支持体の前後方向位置を調節することで、発光器から受光器に向けて照射されるビームのカセット前後方向における位置を制御可能な前後駆動系と、カセットの内部に前記左右のアームを挿入した状態で前記センサ支持体を上下方向に移動させることにより、発光器から受光器に向けて照射されるビームを上下方向に走査させる上下駆動系と、前記前後駆動系及び上下駆動系を制御してビームの位置を一定間隔で前後方向にずらしながら各位置で上下方向の走査を行うことにより、ビームの上下方向の各位置と前後方向の各位置における受光信号を取得し、その取得したデータによりカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を割り出す制御演算装置とを備えていることを特徴とする基板検出装置。
前記左右のアームの前後方向の移動間隔が位置検出許容誤差の２倍以内に設定されていることを特徴とする請求項２記載の基板検出装置。
前記発光器と受光器の組で構成される光センサを、前記左右のアームの前後方向に複数組配設することで、複数本の前記ビームを一定間隔で同時に照射可能とし、各光センサにおいてビームを同時照射しながら上下方向にビームを走査させるビーム走査を、前記左右のアームをカセットの前後方向に所定の間隔でずらした複数の位置で行うことにより、各ビームの走査位置ごとの受光信号に基づいてカセット内の各段における基板の有無と基板の先端の位置を検出するように構成したことを特徴とする請求項２記載の基板検出装置。
前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔を位置検出許容誤差の２倍以内に設定し、その間隔をＡとし、前記同時照射するビームの本数をＮとした場合、前記左右のアームをカセット前後方向にずらす間隔Ｂが、Ｂ＝Ａ×Ｎに設定されていることを特徴とする請求項４記載の基板検出装置。
前記同時照射するビームのカセット前後方向における間隔をＡとした場合、前記左右のアームをカセットの前後方向にずらす間隔Ｂが、前記Ａの２以上の整数分の１の値で且つ位置検出許容誤差の２倍以内の値に設定されていることを特徴とする請求項４記載の基板検出装置。
請求項２に係る基板検出装置と、カセット内の基板を取り出して他の場所へ搬送する搬送ロボットとを有し、前記制御演算装置が、前記基板検出装置の検出結果に基づいてカセット内の基板を受け取りに行く位置を補正する手段を有していることを特徴とする基板処理装置。