JPH0677307A - 透明基板検出装置及び基板検出装置 - Google Patents

透明基板検出装置及び基板検出装置

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JPH0677307A
JPH0677307A JP24730492A JP24730492A JPH0677307A JP H0677307 A JPH0677307 A JP H0677307A JP 24730492 A JP24730492 A JP 24730492A JP 24730492 A JP24730492 A JP 24730492A JP H0677307 A JPH0677307 A JP H0677307A
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Shunetsu Endo
俊悦 遠藤
Mitsuo Kato
充男 加藤
Masato Asakawa
正人 浅川
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Tokyo Electron Tohoku Ltd
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Tokyo Electron Ltd
Tokyo Electron Tohoku Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 透明基板の有無、または透明基板及び不透明
基板の有無を非接触で検出すること。 【構成】 キャリアＣ内のウエハＷをカウントするウエ
ハカウンタ３において、発受光センサと受光センサと
を、発受光面及び受光面が互いに向かい合うように対向
させ、これらセンサの組を一組として、例えば合計２５
組となるようにセンサボ−ド３１の長さ方向に配列する
と共に、発受光センサの受光部よりの受光信号及び受光
センサの受光部よりの受光信号の一方が切り替えて入力
される判定部を設ける。透明基板の場合は反射光による
発受光センサの受光部での受光信号の有無により、一
方、不透明基板の場合は入射光による受光センサの受光
部での受光信号の有無により基板の有無を非接触で検出
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は透明基板検出装置及び基
板装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造プロセスにおい
て、熱処理部などの各処理部にてウエハを搬出入する場
合、処理前のウエハを収納した容器（通常「キャリア」
あるいは「カセット」と呼ばれている）を運び込み、こ
こからアーム等の搬送機構によりウエハを取り出して処
理部内に搬入することが多い。ここでキャリアは、底部
が開口していると共に、各ウエハの側縁を夫々ガイドす
る櫛歯状のガイド部を備え、例えば２５枚のウエハを収
納するように構成されている。
【０００３】そして、搬送機構の搬送動作の制御のた
め、あるいは処理部における管理上から、搬出入ポート
に置かれたキャリア内の各ガイド間にウエハが有るか無
いかを検出する必要があり、このためウエハカウンタが
設けられている。半導体ウエハとして一般的に用いられ
ているシリコンウエハは不透明であるため、ウエハカウ
ンタとしては、従来ウエハ配置領域の一面側及び他面側
に夫々発光ダイオードよりなる発光部及びホトトランジ
スタよりなる受光部を設け、この受光部よりの受光信号
にもとずいてウエハの有無を検知する透過型のものが使
用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで最近ではＬＣ
Ｄ基板を配列した透明の石英ウエハが製造されるように
なってきたが、この透明ウエハは発光部よりの光をほと
んど透過してしまうので、上述の透過型のウエハカウン
タでは透明ウエハの有無を検知できない。何故なら透明
ウエハのわずかな光の吸収により受光部の受光量はわず
かに少なくなるが、ウエハが有るときと無いときのいず
れの状態においても受光部が発光部よりの光を受光して
いる。ところで各受光状態に対応する電圧レベルには幅
があり（ホトトランジスタの特性のばらつきや外乱光の
影響など）、しかも「有り」「無し」の各状態の受光量
の差が非常に小さいことから、この差を電気的に区別す
ることは極めて困難であり、実際上区別できない。
【０００５】このためマイクロスイッチ等を使用して透
明ウエハの有無を検知する方法が使用されているが、こ
の場合は接触式となるためマイクロスイッチ等を通じて
ウエハが汚染されるおそれがあり、またウエハの周縁が
損傷されるおそれがある。
【０００６】本発明は、このような事情のもとになされ
たものであり、その目的は、透明基板の有無を非接触で
検出することができる透明基板検出装置を提供すること
にある。また本発明の他の目的は、透明基板及び不透明
基板のいずれについても基板の有無を非接触で検出する
ことのできる基板検出装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、透明
基板の配置領域の一面側に配置された発光部と、前記領
域に透明基板が配置されたときに、当該基板表面で反射
される発光部よりの光の反射光路上に配置された受光部
と、この受光部よりの受光信号にもとずいて、前記透明
基板の有無を判定する判定部と、を備えてなることを特
徴とする。
【０００８】請求項２の発明は、基板の配置領域の一面
側に配置された発光部と、前記領域に透明基板が配置さ
れたときに、当該基板表面で反射される発光部よりの光
の反射光路上に配置された第１の受光部と、この第１の
受光部よりの受光信号にもとずいて透明基板の有無を判
定する第１の判定部と、前記配置領域を透過した発光部
よりの光を受光するように当該配置領域の他面側に配置
された第２の受光部と、この第２の受光部よりの受光信
号にもとずいて不透明基板の有無を判定する第２の判定
部と、を備えてなることを特徴とする。
【０００９】
【作用】例えばパルス電圧を発光部に印加して発光部よ
りパルス発光させ、この光の反射光に対応した受光部よ
りの受光信号にもとづいて判定部で透明基板の有無を判
定する。透明基板が配置領域に無いときには受光部は発
光部よりの光を受光せず、配置領域に有るときには発光
部よりの光を受光するため、受光が有るときと無いとき
との電圧レベルの間の判定レベルを設定することにより
透明基板の有無を判定することができる。
【００１０】また請求項２の発明のように前記配置領域
の両面側に夫々第１の受光部、第２の受光部を設けれ
ば、不透明基板が有るときには第２の受光部にて発光部
よりの光が受光されず、無いときには受光されるので、
不透明基板の有無を判定することができ、従って透明基
板、不透明基板の両方を検出することができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明に係る基板検出装置をウエハカ
ウンタに適用した実施例を説明するための概略斜視図で
ある。図１中１は、中央に長方形状の切欠部１１が形成
されていると共に、この切欠部１１の左右上面に後述の
キャリアを位置設定するためのガイド部１２、１２が夫
々設けられているキャリア載置基台である。このキャリ
ア載置基台１１は、例えば熱処理炉の搬出入ポートに設
置され、図１は、内部に例えば２５枚のウエハＷを収納
すると共に、底部が開口しているキャリアＣがガイド部
１２、１２によりガイドされて載置されている状態を示
している。
【００１２】前記切欠部１１の内方側領域には、左右両
側にローラ２１を備え、このローラ２１の回転によりウ
エハＷのオリフラ（オリエンテーションフラット）を所
定の方向に合わせるオリフラ合わせ装置２が、図示しな
い昇降機構により昇降自在に設けられている。前記ロー
ラ２１は、キャリアＣ内の各ウエハＷの周縁をガイドす
るために、周方向に形成された溝部２１ａがウエハＷの
収納枚数に対応した数例えば２５個形成されている。
【００１３】前記オリフラ合わせ装置２の内方側（ロー
ラ２１、２１の間）には、キャリアＣ内のウエハＷの数
をカウントするためのウエハカウンタ３が設けられてお
り、このウエハカウンタ３は図２に示すようにセンサボ
ード３１と、センサボード３１の下面に連結されてセン
サボード３１を昇降させる昇降機構３２と、センサボー
ド３１の上面左右両側にウエハＷの配列方向に沿って夫
々配列されたセンサＳと、このセンサＳよりの信号によ
りウエハＷの有無を判定する後述の判定部４とから構成
されている。なおこの判定部４はウエハカウンタの計測
結果などにもとずいてシステム全体を制御する制御部５
内に設けられている。
【００１４】前記センサＳには、図３（ａ）、（ｂ）に
示すように発光部と受光部とを備えた発受光センサＳ１
と、受光部のみを備えた受光センサＳ２との２つのタイ
プのものがあり、各列毎に発受光センサＳ１と受光セン
サＳ２とが交互に配列されている。
【００１５】ここでキャリアＣ内のウエハＷとセンサＳ
（Ｓ１、Ｓ２）との配列関係について述べると、図３
（ａ）、（ｂ）に示すように例えば右側の列では手前か
ら発受光センサＳ１、受光センサＳ２が交互に配列され
ると共に、左側の列では、右側の列に対してセンサＳが
１個分だけ奥にずれた位置から（右側の列の手前から２
番目のセンサＳである受光センサＳ２の隣位置から）発
受光センサＳ１，受光センサＳ２が交互に配列されてい
る。そして発受光センサＳ１の発受光面（発光部の発光
面及び受光部の受光面）Ｐは図３中後面側に、受光セン
サＳ２の受光面Ｑは前面側に夫々形成されており、各セ
ンサＳ１、Ｓ２は、発受光面Ｐ及び受光面Ｑが向い合う
センサの組（Ｓ１、Ｓ２）により各ウエハＷの有無を検
出するように位置設定されている。
【００１６】従って図３（ｂ）に示すように例えば１番
手前のウエハＷ１については右の列の一番手前のセンサ
Ｓ１、Ｓ２が検出し、手前から２番目のウエハＷ２につ
いては左の列の一番手前のセンサＳ１、Ｓ２が検出する
ことになる。即ち発受光センサＳ１の発光部は、ウエハ
Ｗの配置領域、この例ではキャリアＣ内の各ウエハＷの
収納領域の一面側に配置されると共に、前記発受光セン
サＳ１の受光部はキャリアＣ内のウエハＷの表面で反射
される、当該発受光センサＳ１の発光部よりの光の反射
光路上に位置するように配置されており、また受光セン
サＳ２の受光部は、発受光センサＳ１の発光部よりの光
の入射光路上にウエハＷの収納領域を介して発光部と対
向するように配置されている。この実施例では発受光セ
ンサＳ１の受光部は第１の受光部に相当し、受光センサ
Ｓ２の受光部は第２の受光部に相当するものである。
【００１７】次に発受光センサＳ１及び受光センサＳ２
の構成と、これらを含む前記ウエハカウンタ３のウエハ
検出回路のハード構成について図４を参照しながら述べ
る。
【００１８】前記発受光センサＳ１は、発光部をなす発
光ダイオード６１と第１の受光部をなすホトトランジス
タ６２とから構成されると共に、前記受光センサＳ２
は、第２の受光部をなすホトトランジスタ６３により構
成されている。前記発受光センサＳ１における発光ダイ
オ−ド６１のアノード側とホトトランジスタ６２のコレ
クタ側とは互いに接続されてその接続点が電圧＋Ｖの電
源部５１に接続されると共に、発光ダイオ−ド６１のカ
ソード側がパルス発生器５２に接続され、更に受光セン
サＳ２のホトトランジスタ６３のコレクタ側が前記電源
部５１に接続されている。
【００１９】一方前記判定部４は、中心周波数が例えば
４０ｋＨｚのバンドパスフィルタ４１の出力側にアンプ
４２を介してコンパレータ４３を接続して構成されてお
り、この判定部４の出力側にはＣＰＵ５４が接続されて
いる。ただしこの例では判定部４の各回路は１個のオペ
アンプ内に組み込まれている。そして前記ホトトランジ
スタ６２、６３のエミッタ側はスイッチ部５３を介して
判定部４の入力側（バンドパスフィルタ４１の入力側）
に接続されており、このスイッチ部５３は、透明な石英
ウエハの有無を検出するモードのときにはＣＰＵ５４か
らの制御信号により判定部４の入力側をホトトランジス
タ６２に接続し、不透明なシリコンウエハの有無を検出
するモードのときにはホトトランジスタ６３に接続する
ように構成されている。
【００２０】なお上述実施例に係るウエハカウンタは、
センサＳ１、Ｓ２の組が２５組あるため、これに対応し
てスイッチ部５３も２５組用いられ、ホトトランジスタ
６２（あるいは６３）のエミッタ側の出力信号が図示し
ないスイッチ回路により順次判定部４に入力されるよう
に構成される。
【００２１】次に上述実施例の作用について述べる。先
ず図１及び図２に示すようにウエハＷを収納したキャリ
アＣをキャリア載置基台１１上に載置した後、オリフラ
合わせ機構２を図示しない昇降機構によって所定の位置
まで上昇させてローラ２１を回転させることによってウ
エハＷのオリフラを所定の方向に合わせ、その後オリフ
ラ合わせ機構２を下降させると共に、ウエハカウンタ３
を昇降機構３２によって所定の位置まで上昇させる。
【００２２】そして透明基板例えば透明な石英ウエハＷ
の有無を判定するときにはＣＰＵ５４よりの制御信号に
よりスイッチ部５３を実線の如く切り替えてホトトラン
ジスタ６２と判定部４とを電気的に接続すると共に、パ
ルス発生部５２を駆動して発光ダイオ−ド６１をパルス
発光させる。
【００２３】透明な石英ウエハＷがセンサＳ１、Ｓ２間
に有るとき、つまりこのセンサＳ１、Ｓ２の組に対応す
るキャリアＣ内の収納位置に収納されているときには、
図４の矢印で示すように発光ダイオ−ド６１よりの光の
一部例えばおよそ４％の光がウエハＷの表面にて反射
し、ホトトランジスタ６２にて受光される。この結果前
記パルス発光に対応してホトトランジスタ６２にパルス
電流が流れ、これに対応して発生したパルス電圧がバン
ドパスフィルタ４１及びアンプ４２を介してコンパレー
タ４３に入力され、その入力電圧は設定電圧を越えるの
でコンパレータ４３がオン状態となる。一方透明な石英
ウエハＷが無いときには発光ダイオ−ド６１よりの光は
ホトトランジスタ６２に受光されないので前記パルス電
圧は判定部４に入力されず、従ってコンパレータ４３は
オフ状態のままであり、従ってＣＰＵ５４は例えばセン
サボ−ド３１の一端側のセンサＳ１から順次検出結果を
取り込むことによりキャリアＣ内のウエハＷの有無を検
出できる、つまりカウントすることができる。
【００２４】一方、不透明基板例えばシリコンウエハＷ
の有無を判定するときにはＣＰＵ５４よりの信号により
スイッチ部５３を図４の点線の如く切り替えてホトトラ
ンジスタ６３と判定部４とを電気的に接続し、ホトトラ
ンジスタ６３よりの受光信号にもとずいて、同様に判定
部４で不透明なシリコンウエハＷの有無が判定される。
【００２５】即ちこの場合には、不透明ウエハＷが無い
ときにホトトランジスタ６３が発光ダイオ−ド６１より
のパルス発光を受光し、これによりコンパレータ４３が
オン状態となり、シリコンウエハＷが有るときにホトト
ランジスタ６３はパルス発光を受光しないので、コンパ
レータ４３がオフ状態となる。従ってＣＰＵ５４ではシ
リコンウエハＷの検出時にはコンパレータ４３の認識を
透明な石英ウエハＷの検出時と逆にすることにより、同
様にキャリアＣ内のウエハＷをカウントできる。
【００２６】このような実施例によれば、透明な石英ウ
エハＷの表面で反射される光を利用してウエハＷの有無
を検出しているため、ホトトランジスタ６２が発光ダイ
オ−ド６１よりの光を受光しているか否かを電気的に捉
えればよいので例えば後述の図５に示すようにホトトラ
ンジスタ６２の出力電圧の落差が大きく、従って確実に
ウエハＷの有無を検出できる。そしてセンサがウエハＷ
に接触することなく透明、不透明を問わずウエハＷの有
無を検出できるので、ウエハＷへのパーティクルの付着
を防止できる。
【００２７】ここで、透明な石英ウエハが有る場合のホ
トトランジスタ６２よりの出力波形と、不透明なシリコ
ンウエハが無い場合のホトトランジスタ６３よりの出力
波形との一例を夫々図５、図６に示す。図５、図６中の
波形にある鋭いノイズは８０ｋＨｚの周期で現われる
が、パルス発生器５２の高調波と考えられる。この結果
からわかるように透明な石英ウエハからの反射光を受光
したときのホトトランジスタ６２の出力レベルは７．５
ｍＶ、発光ダイオ−ド６１からの光を直接受光したとき
のホトトランジスタ６３の出力レベルは３０ｍＶ、ホト
トランジスタ６２、６３が受光しないときの出力レベル
は２ｍＶであり、従ってこの例では２〜７．５ｍＶの間
の電圧とホトトランジスタ６２、６３の出力電圧とを比
較することによりホトトランジスタ６２、６３に対して
共通の判定部を用いることができる。
【００２８】また本発明ではホトトランジスタ６２、６
３よりの受光信号に対して夫々第１の判定部及び第２の
判定部が用いられるが、これらを上述実施例のように共
通化してもよいし、別個のものを用いてもよい。
【００２９】更に、上述実施例に係るウエハカウンタは
発受光センサ及び受光センサを設けているので、透明ウ
エハＷ、不透明ウエハＷのいづれをも検出できるが、発
受光センサのみをセンサボ−ド３１に一列に配列した、
透明ウエハＷの検出のみを行うものであってもよい。
【００３０】ここで発受光センサと反射率４％の透明な
石英ウエハとの離間距離と、ホトトランジスタ６２より
の出力電圧との関係を図７に示す。図より明らかなよう
にホトトランジスタ６２よりの出力電圧は離間距離が４
ｍｍを越えると急激に低下し、このため透明ウエハを確
実に認識することができなくなるおそれがあるので、離
間距離は０ｍｍ〜４ｍｍの範囲内とすることが好まし
く、また０．７〜２．５ｍｍとすることが更に好まし
い。好ましい下限値を０．７ｍｍとしたのは、受光部を
あまりウエハの配置領域に近づけると、そのウエハがな
い場合でも、次のウエハの反射光を拾うおそれがあるか
らである。なお、図５と図７の測定値の相違（図５の出
力レベルが７．５ｍＶであるのに対して図７の出力レベ
ルが６．２ｍＶである）のは測定計器の違いによるもの
である。即ち、図５のデ−タはオシロスコ−プで測定し
たピ−ク値であり、図７のデ−タはデジタルテスタで測
定したパルス波の実効値である。
【００３１】なお、透明基板としては石英ウエハに限ら
れるものではなく例えば透明プラスチック基板等であっ
てもよいし、半透明基板であってもよい。また透明基板
の反射率は４％に限られるものでもない。更に、不透明
基板としてはシリコンウエハに限られるものではなくそ
の他の不透明基板であってもよい。また、本発明はウエ
ハカウンタへの適用に限られるものではなく、その他の
装置に対しても適用することができる。
【００３２】ここでウエハの移し替え及びキャリアの搬
送に関して述べると、ウエハやキャリアは絶縁体である
ため、例えば乾燥空気流などによって帯電することがあ
り、金属製の搬送アームなどに接触したときに急激に電
流が流れ、ウエハに悪影響を及ぼすおそれがある。そこ
でウエハやキャリアの搬送手段を半導体の抵抗値と同等
な抵抗値をもつ抵抗体により構成することが望ましい。
例えばウエハやキャリアについては、静電容量が１００
ｐＦ程度、電圧が２０ｋＶであるからこの状態での電荷
量は２μクーロンであり、従って例えば１ＭΩの抵抗体
を用いれば、０．１ｍｓｅｃで放電を終え、２０ｍＡの
電流が流れ、ウエハへの悪影響を回避できる。
【００３３】
【発明の効果】請求項１の発明によれば、基板検出装置
を透明基板に接触させることなく非接触で透明基板の有
無を検出するので、透明基板へのパーティクルの付着や
基板の損傷のおそれなく、確実に透明基板の有無を検出
することができる。
【００３４】また請求項２の発明によれば、請求項１の
発明の効果に加えて、透明基板及び不透明基板のいづれ
についても同一の装置で基板の有無を検出できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係るウエハカウンタを説明す
るための概略斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係るウエハカウンタの要部を
示す縦断側面図である。
【図３】本発明の実施例に係るウエハカウンタの要部を
示す概略斜視図及び切欠平面図である。
【図４】本発明の実施例に係るウエハカウンタの回路構
成を示す回路図である。
【図５】透明石英ウエハに対する発受光センサのホトト
ランジスタよりの出力波形を示す特性図である。
【図６】シリコンウエハに対する受光センサのホトトラ
ンジスタよりの出力波形を示す特性図である。
【図７】発受光センサと透明石英ウエハとの離間距離
と、ホトトランジスタよりの出力電圧との関係を示す特
性図である。
【符号の説明】
３ ウエハカウンタ ３１ センサボード ３２ 昇降機構 ４ 判定部 ５ 制御部 ６１ 発光ダイオード ６２、６３ ホトトランジスタ Ｓ１ 発受光センサ Ｓ２ 受光センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 透明基板の配置領域の一面側に配置され
    た発光部と、 前記領域に透明基板が配置されたときに、当該基板表面
    で反射される発光部よりの光の反射光路上に配置された
    受光部と、 この受光部よりの受光信号にもとずいて、前記透明基板
    の有無を判定する判定部と、 を備えてなることを特徴とする透明基板検出装置。
  2. 【請求項２】 基板の配置領域の一面側に配置された発
    光部と、 前記領域に透明基板が配置されたときに、当該基板表面
    で反射される発光部よりの光の反射光路上に配置された
    第１の受光部と、 この第１の受光部よりの受光信号にもとずいて透明基板
    の有無を判定する第１の判定部と、 前記配置領域を透過した発光部よりの光を受光するよう
    に当該配置領域の他面側に配置された第２の受光部と、 この第２の受光部よりの受光信号にもとずいて不透明基
    板の有無を判定する第２の判定部と、 を備えてなることを特徴とする基板検出装置。
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