JPH0685042A - ウエハ検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発光部から照射される照射光がウエハにより
乱反射されても受光部において前記反射光に起因する誤
検出を防止するウエハ検出装置を提供するものである。 【構成】 キャリア３内に収納された複数枚のウエハ２
に対して光照射する発光素子１９及びこの発光素子１９
に対向する位置に設けられウエハ２の有無を検出する受
光素子２０をそれぞれ２組備えたウエハ検出装置５０に
おいて、前記それぞれの発光素子１９の発振波長を異波
長にするとともに、前記受光素子２０の入射光路にそれ
ぞれ透過波長の異なる光学フィルタ１００を設けたこと
を特徴とするウエハ検出装置５０。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエハ検出装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ウエハキャリア内に収納されるウ
エハの枚数または位置を検出する手段として、例えば特
開昭６２−１３３２８６号公報が知られている。この検
出手段は前記ウエハキャリアに収納されるウエハの水平
方向でかつ対向する位置にそれぞれ発光部と受光部を設
け、かつ、ウエハの間を透過させることの出来る透過型
の赤外線レーザーを固定箇所に設け、前記ウエハキャリ
アが載置される載置台を上下移動させ、前記赤外線レー
ザー光がウエハにより遮光される遮光の数または位置を
測定することにより、ウエハの枚数または位置を検出す
るものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者の
赤外線レーザー光がウエハにより遮光される遮光の数ま
たは位置を測定することにより、ウエハの枚数または位
置を検出するものにおいては、発光部より照射された赤
外線レーザー光がウエハの垂直面であるエッジに反射
し、この反射光が上方または下方に収納されている他の
ウエハに反射してしまう。さらに、この反射光は多段の
乱反射となり受光部において検出してしまうので、正確
にウエハの枚数または位置の検出が出来ないという問題
点があった。さらに、前記ウエハの枚数の検出が反射光
により正確に検出出来ないと、ウエハをウエハが収納さ
れているキャリアから移載装置により搬入または搬出す
る際、搬入時にはキャリアのポケットに詰めてウエハを
挿入出来なくなる問題が生じ、搬出時には未処理ウエハ
がキャリア内に残留したまま前記キャリアのウエハを空
であると判断してしまうという問題点があった。

【０００４】さらに、前記ウエハの位置の検出が正確に
出来ないと、前記移載装置がウエハを前記キャリアに搬
入または搬出する際、位置ずれを起こしてしまうので前
記キャリアのポケットに挿入できなくなり、このためウ
エハをキャリアに接触させウエハを破損したり、または
キャリアを転倒させてしまうという問題点があった。

【０００５】本発明の目的は、発光部から照射される照
射光がウエハにより乱反射されても受光部において前記
反射光に起因する誤検出を防止するウエハ検出装置を提
供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、キ
ャリア内に収納された複数枚のウエハに対して光照射す
る発光素子及びこの発光素子に対向する位置に設けられ
ウエハの有無を検出する受光素子をそれぞれ２組備えた
ウエハ検出装置において、前記それぞれの発光素子の発
振波長を異波長にするとともに、前記受光素子の入射光
路にそれぞれ透過波長の異なる光学フィルタを設けたこ
とを特徴とするウエハ検出装置。

【０００７】請求項２の発明では、前記発光素子の照射
する光の進行方向をそれぞれ逆に設けたことを特徴とす
るウエハ検出装置。

【０００８】請求項３の発明では、前記発光素子と前記
受光素子の前面に偏光方向を同一方向とした偏光素子を
設けたことを特徴とするウエハ検出装置。

【０００９】

【作用】請求項１の発明では、それぞれの発光素子から
照射される光の波長を異なる波長にするとともに、前記
受光素子の入射光路にそれぞれ透過波長の異なる光学フ
ィルタが設けられたので、発光素子から照射される照射
光がキャリア内に収容されたウエハにより乱反射されて
も、他の受光素子に入光するのを防止し、干渉による誤
検出を防止することができる。請求項２の発明では、発
光素子の照射する光の進行方向をそれぞれ逆に設けたの
で、発光素子から照射される照射光がキャリア内に収容
されたウエハにより乱反射されても、他の受光素子に入
光するのを防止することができる。請求項３の発明で
は、前記発光素子と前記受光素子の前面に偏光方向を同
一方向とした偏光素子を設けたので、発光素子から照射
される照射光がキャリア内に収容されたウエハにより乱
反射されても、他の受光素子に入光するのを防止するこ
とができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明をウエハ移載装置に適用した第
１の実施例について図面に基づいて詳述する。図１，図
２に示す示す如く、このウエハ移載装置１はウエハ、例
えば半導体ウエハ２は、キャリア３内に所定の間隔、例
えば４．７６ｍｍ±０．８ｍｍの間隔（４ａ）で設けら
れた各ポケット４に一枚づつ複数枚前記ウエハ２（厚
み、例えば約０．８ｍｍ）が最大２５枚収納されてい
る。また、前記キャリア３は、エレベータ方式の載置台
５上に載置されており、この載置台５は、モーター、例
えばＡＣサーボモーター６の回転軸にローラ径を変えた
結合ベルト７により係合するとともに、この係合ベルト
７により回転制御される如く直立したボールスクリュウ
８に結合されている。さらに、このボールスクリュウ８
の上方には、前記載置台５が螺合され、前記ボールスク
リュウ８の回転により昇降移動する如く昇降機構が構成
されている。さらに、この昇降機構は、前記ウエハ２の
位置検出情報により制御するように構成されている。

【００１１】また、前記キャリア３の近傍、例えば対向
した位置には、ウエハ２を吸着かつ移載するアーム１０
が設けられ、このアーム１０にはウエハ２をバキューム
するための図示しない吸引パイプに連結したバキューム
孔１０ａが形成されている。また、前記アーム１０はア
ーム搬入出機構１１によりウエハ２を前記キャリア３に
搬入または搬出するように構成され、前記アーム搬入出
機構１１は第一の固定台１２に設置されている。さら
に、前記アーム搬入出機構１１は固定台１２に設けられ
た、モーターの回転軸にベルト結合されたローラに回転
伝達し、この回転はさらに前記アーム１０を矢印方向に
移動させるようにベルト結合機構が設けられている。

【００１２】また、前記アーム１０の走行路でキャリア
３の間にはウエハ２の数または位置を検出するためのウ
エハ位置検出機構が設けられ、このウエハ位置検出機構
は、前記キャリア３内に収納されたウエハ２を介在し
て、例えば前記アーム１０側には、発光部５３と受光部
１４が配設され、前記固定台１２に固定設置されてい
る。また、前記アーム１０と対向する位置の固定台１６
には前記発光部５３と対向する位置に受光部５４と前記
受光部１４と対向する位置に発光部１３が固定設置され
ている。

【００１３】以下、１組のウエハ検出装置５０の光学電
気系の説明をする。図２（ａ）に示すように、前記発光
部１３の内部には発光素子１９、例えば半導体レーザー
で発振波長、例えば８００ｎｍ帯が固定設置されてお
り、この発光素子１９には、図２（ｂ）に示すように、
この発光素子１９を動作制御するための駆動回路２５が
接続されている。また、前記発光素子１９から発光され
るレーザー光１７は、このレーザー光１７を集光するた
めの集光レンズ２１を介して投光開口部２４（例えば高
さ０．５ｍｍ〜３ｍｍで幅２ｍｍ〜１０ｍｍが穿設され
ている。）より前記レーザー光１７が受光部１４に向け
て投光されるように前記発光部１３が構成されている。
また、前記投光開口部２４の開口部全面を被う如く偏光
素子、例えば偏光膜を透明プラスチックシートではさん
だ構造のシート状の偏光板或いは、２枚のガラス板の中
間に偏光膜を接着剤で張り合わせた偏光フィルタ（ポラ
ライザー：商品名）１０１が係着固定されている。

【００１４】また、前記発光部１３より照射される前記
レーザー光１７は前記受光部１４の受光素子２０に受光
するための光検出開口部２３、例えば高さ０．５ｍｍ〜
３ｍｍで幅２ｍｍ〜１０ｍｍが穿設されている。さら
に、この光検出開口部２３にはこの開口部２３全面を被
う如く偏光素子、例えば偏光膜を透明プラスチックシー
トではさんだ構造のシート状の偏光板或いは、２枚のガ
ラス板の中間に偏光膜を接着剤で張り合わせた偏光フィ
ルタ（ポラライザー：商品名）１５が係着固定されてお
り、この偏光フィルタの後面には、所定の波長領域、例
えば８００ｎｍ帯を通過する光学フィルタ、例えば各層
の光学的厚さがいずれも１／４λ（λは使用中心波長）
である高屈折率の膜と低屈折率の膜とを交互に蒸着した
誘電体多層膜で通過波長、例えば８００ｎｍ帯の光学フ
ィルタ１００が設けられ、前記受光素子２０に受光する
ように構成されている。

【００１５】さらに、このレーザー光１７は受光レンズ
２２により集光され、光電素子である受光素子２０に受
光するように構成され、前記受光素子２７より出力され
る光電信号は図２（ｂ）に示すように、この光電信号を
増幅するための信号増幅回路２８に接続されている。さ
らに、この信号増幅回路２８で増幅された光電信号は前
記ウエハ２の有無により位置または数を前記光電信号に
より判断検出するための比較検出回路２９に接続されて
いる。また、もう１組の発光部５３と受光部５４は前述
の発光部１３と受光部１４と同様の構成にされており、
発光部５３の発光素子１９の発振波長、例えば７００ｎ
ｍ帯に設定され、受光部５４の光検出開口部２３に係着
固定された光学フィルタは波長領域、例えば７００ｎｍ
帯を通過する光学フィルタ１０２のみ異なるよう構成さ
れ、以上の如くウエハ移載装置１が構成されている。

【００１６】次に、第一の実施例のウエハ２の検出の作
用を説明する。キャリア３内のウエハ２の位置を検出す
る場合、載置台５を前記昇降機構により昇降または降下
させ、その際に、発光部１３，５３と受光部１４，５４
よりキャリア３内に収納されるウエハ２の位置，数また
は水平状態を検出して図示しない半導体メモリ等に記憶
する。即ち、前記載置台５を前記昇降機構のモーター６
の回転に同期して上昇または降下させ、最初に前記レー
ザー光１７の光路をウエハ２が遮断する位置と、次に開
光する位置を測定することにより位置または数を検出す
ることが出来る。また、この位置を一旦前記半導体メモ
リに記憶し、上記２位置間の距離を常数として演算する
ことにより、前記ウエハ２の傾きを検出する。

【００１７】しかしながら、一方のセンサーの前記発光
部１３から投光したレーザー光１７は、偏光フィルタ１
０１を介して図３の（ａ）に示すように、ビーム角θ１
の広がりで光路を進むことになる。さらに、前記昇降機
構によりこれと同期してウエハ２も昇降移動する。この
ウエハ２の周縁部は図３の（ａ）に示すように、半径Ｒ
の曲面からなる凸状となっており、この凸状周縁部に前
記レーザー光１７が反射、例えば、３０ａ，３０ｂで反
射し角度θ２，θ３の反射光３２，３３となって進行す
ることになる。この反射光３２，３３は、図３の（ｂ）
に示すように、反射を引き起こしたウエハ２の上段に位
置するウエハ２Ｘに反射し、さらにその反射光３２，３
３はウエハ２に反射を繰り返しながら進行し、受光部１
４ａの光検出開口部２３ａに係着固定された透過光、例
えば水平透過光のみを透過させる偏光フィルタ１５に入
光する。さらに、前記偏光フィルタ１５に角度θ３で入
光した乱反射光３２，３３は前記偏光フィルタ１５の偏
光作用と光学フィルタの作用により対向する、発光部の
光だけ入射される。例えば光学フィルタ１００は８００
ｎｍ帯の発振波長のみを、また同様に図２（ｂ）に示す
光学フィルタ１０２は７００ｎｍ帯の発振波長のみを透
過させる作用により抑制または遮断される。

【００１８】このように一方の受光部１４の光検出開口
部２３に偏光フィルタ１５と光学フィルタ１００を係着
固定させた場合において、前記受光素子２０の出力波形
は図４の（ａ）に示すように、ウエハ２の位置検出は、
前記信号増幅回路２８に前記受光素子２０から出力され
たウエハ検出波形４０ａが送信され、例えばｎ枚目の光
路遮光時を３６ａとし、ｎ＋１枚目の光路遮光時を３６
ｂとし、ｎ＋２枚目の光路遮光時を３６ｃとし、ｎ＋３
枚目の光路遮光時を３６ｄのように前記昇降機構の降下
または上昇時において順次ウエハ２の位置を検出する。
また、他方の受光部５４の光検出開口部２３に偏光フィ
ルタ１５と光学フィルタ１０２を係着固定させた場合に
おいて、前記受光素子２０の出力波形は図４の（ａ）に
示すように、ウエハ２の位置検出は、前記信号増幅回路
２８に前記受光素子２０から出力されたウエハ検出波形
４１ａが同様に送信される。さらに、このウエハ検出波
形４１ａと前記ウエハ検出波形４０ａは図２（ｂ）に示
す前記比較検出回路２９に送信されるとともに図４の
（ａ）に示すウエハ２の位置または数の比較検出信号４
２ａとして検出される。

【００１９】しかしながら、前記偏光フィルタ１５と光
学フィルタ１００，１０２が受光部１４，５４の光検出
開口部２３に係着固定されてない場合、受光部１４から
の出力波形４０ｂは、前記反射光３２，３３が前記受光
素子２０に受光レンズ２２を介して入光することにな
り、ウエハ２による光路開光時にエッジ４３が生じるこ
ととなり実際のウエハ２の枚数より１枚多く出力され、
また同様に受光部５４からの出力波形４１ｂは、前述同
様の反射光の影響、または、発光素子１９の発振波長が
同一波長でレーザー光の照射方向が同一進行方向の場
合、それぞれのレーザー光の干渉の影響により、ウエハ
２による光路遮光時にグリッジ４４が生じることとなり
実際のウエハ２の枚数より１枚多く出力される。さら
に、このグリッジ４４が生じる受光部５４からの出力波
形４１ｂと前記エッジ４３が生じる受光部１４からの出
力波形４０ｂが比較検出回路２９にて比較検出信号４２
ｂとして検出された場合、実際のウエハ２の枚数より２
枚多く検出される。また、前記出力波形４０ｂ，４１ｂ
の検出時間４５、例えばｎ＋２枚目の検出時間差ｔと図
１に示す前記載置台５の昇降機構の昇降または降下時間
にて前記ウエハ２の水平状態を検出する場合、前記検出
時間差ｔによりウエハ２が斜めに載置されていると判断
されることになる。

【００２０】前記実施例によれば次の効果が得られる。 （１）前記レーザー光１７の光路がウエハ２により遮光
されることにより、ウエハ２の枚数または位置を検出す
る際、発光部１３，５３より照射されたレーザー光１７
がウエハ２の垂直面であるエッジに反射し、この反射光
３２，３３が上方または下方に収納されているウエハ２
に反射し、この反射光３２，３３は多段の乱反射となり
前記レーザーの受光部１４，５４に入光するのを前記偏
光フィルタ１５で防止または抑制することができ、正確
にキャリア３内のウエハ２の枚数または位置の検出が出
来る。

【００２１】（２）また、発光素子１９の発振波長がそ
れぞれ異波長でかつ、前記光学フィルタ１００，１０２
もそれぞれの異なる発振波長帯のみを透光させるので、
前記ウエハ２の枚数の検出がそれぞれのセンサーが干渉
することなく、また、それぞれのセンサーのレーザー光
が同一進行方向でないので正確に検出することができ、
キャリア３内に収納されているウエハ２を移載装置１１
により搬入または搬出する際、搬入時には正確にキャリ
ア３のポケット４に詰めてウエハ２を挿入でき、搬出時
には未処理ウエハ２がキャリア３内に残留したまま前記
キャリアのウエハ２が空であると判断するのを防止でき
る。

【００２２】（３）さらに、前述のようにウエハ２の位
置の検出が正確に出来るので、前記移載装置１１がウエ
ハ２を前記キャリア３に搬入または搬出する際、位置ず
れを防止するので前記キャリア３のポケット４に正確に
挿入でき、ウエハ２をキャリア３に接触させウエハ２を
破損したり、またはキャリア３を転倒させることなく安
全に搬入搬出することが出来る。

【００２３】（４）さらに、前述のようにウエハ２の位
置の検出が正確に出来るので、受光部１４，５４により
前記ウエハ２の水平状態を検出する場合、前記反射光の
影響がなくなるので、正確にウエハ２の水平状態を検出
でき、移載装置１１による斜め収納されているウエハ２
の搬入搬送を未然に防ぎ、ウエハ２を破損するのを防止
することが出来るので、移載装置１１による搬入搬出の
信頼性を高めることができる。

【００２４】尚、本発明は前記実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。前記偏光フィルタ１５および光学フィルタ１
００，１０２は受光部１４，５４の光検出開口部２３の
内側に係着固定するように構成してもよいことは言うま
でもない。前記実施例では、偏光膜を透明プラスチック
シートではさんだ構造のシート状の偏光板或いは、２枚
のガラス板の中間に偏光膜を接着剤で張り合わせた偏光
フィルターを説明したが斜め入射光を遮光または抑制す
るものであればどのような偏光素子でもよい。さらに、
前述検出装置を半導体製造装置に付設する際、エッチン
グ装置、プラズマＣＶＤ装置やＬＣＤ装置やＥＣＲ装置
等のプラズマ処理装置或いは洗浄装置、拡散装置、熱処
理等にも応用できるのは当然のことである。さらに、半
導体製造装置に限らず、ウエハの検出を光センサーで行
なうものであればいずれにも適用できる。

【００２５】

【発明の効果】請求項１の発明では、それぞれの発光素
子の発振波長を異波長にするとともに、前記受光素子の
入射光路にそれぞれ透過波長の異なる光学フィルタが設
けられたので、発光素子から照射される照射光がキャリ
ア内に収容されたウエハにより乱反射されても、他の受
光素子に入光するのを防止し、干渉による誤検出を防止
することができるという顕著な効果がある。

【００２５】請求項２の発明では、発光素子の照射する
光の進行方向をそれぞれ逆に設けたので、発光素子から
照射される照射光がキャリア内に収容されたウエハによ
り乱反射されても、他の受光素子に入光するのを防止す
ることができるという顕著な効果がある。

【００２６】請求項３の発明では、前記発光素子と前記
受光素子の前面に偏光方向を同一方向とした偏光素子を
設けたので、発光素子から照射される照射光がキャリア
内に収容されたウエハにより乱反射されても、他の受光
素子に入光するのを防止することができるという顕著な
効果がある。

【００２７】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例のウエハ移載装置を
示す縱概斜視図である。

【図２】（ａ）図１のウエハ検出の動作を説明するため
の概略断面図である。 （ｂ）図１のウエハ検出の動作を説明するための概略断
面図である。

【図３】（ａ）図１のセンサー光の反射光を説明するた
めの部分断面図である。 （ｂ）図１のセンサーの受光部に透光する反射光を説明
するための部分断面図である。

【図４】（ａ）図１のセンサーと比較検出回路の出力波
形を時間軸で示す波形図である。 （ｂ）図１のセンサーと比較検出回路の従来の誤検出の
出力波形を時間軸で示す波形図である。

【符合の説明】

１ ウエハ移載装置 ２ ウエハ ３ キャリア １３，５３ 発光部 １４，５４ 受光部 １５，１０１ 偏光フィルタ １７ 光路 １９ 発光素子 ２０ 受光素子 ２３ 受光開口部 ２４ 投光開口部 ３２，３３ 反射光 １００，１０２ 光学フィルタ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャリア内に収納された複数枚のウエハ
   に対して光照射する発光素子及びこの発光素子に対向す
   る位置に設けられウエハの有無を検出する受光素子をそ
   れぞれ２組備えたウエハ検出装置において、 前記それぞれの発光素子の発振波長を異波長にするとと
   もに、 前記受光素子の入射光路にそれぞれ透過波長の異なる光
   学フィルタを設けたことを特徴とするウエハ検出装置。
2. 【請求項２】 前記発光素子の照射する光の進行方向を
   それぞれ逆に設けたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のウエハ検出装置。
3. 【請求項３】 前記発光素子と前記受光素子の前面に偏
   光方向を同一方向とした偏光素子を設けたことを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のウエハ検出装置。