JPH069218B2 - ウェーハ枚数計数装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ウェーハ枚数計数装置特に半導体製造装置で
ある縦型拡散ＣＶＤ装置に於けるウェーハ枚数計数装置
に関するものである。

［従来の技術］ 半導体製造装置の１つに縦型ＣＶＤ装置がある。これ
は、実願昭63-17237号にも見られる様に、カセットに装
填されたウェーハを移載機によってボートに移載し、該
ボートを炉内の反応室へ装入して、加熱反応させるもの
である。

従来、前記移載機によりウェーハを把持する場合、ツイ
ーザが使用されており、このツイーザによりカセット内
のウェーハを吸着して取出し、更に移載機の駆動機構に
よって、ボートに隙間なく並べて装填する。ところで、
ボートに隙間なく移載するには、カセット内にウェーハ
が全部装填されているか、或は歯抜けなく前詰めされて
いなければならず、更にカセットに未挿入部分がある場
合は、予めオペレータが何枚入っているかを数えて、制
御装置にその枚数を入力しておく必要がある。移載機の
制御装置は、これらの情報に基づいて、前記駆動機構を
作動させていた。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、上記した従来のものでは、カセット内にウェ
ーハが全部、或は所要枚数のウェーハが前詰されて装填
されていることが前提となっており、カセットへの誤挿
入により歯抜があった場合には移載機が正しく動作しな
い。

更に、オペレータがウェーハの枚数を数えることは手間
がかかる作業であると共に数を誤ることも考えられる。
数を誤った場合には、ボートでウェーハが２枚重った
り、間があいたりしてやはり移載の正しい機能が果せな
いという問題がある。

本発明は上記実情に鑑み、ウェーハの検出、ウェーハの
枚数を計数し得るウェーハ計数装置を提供し、オペレー
タの誤作業による不具合を解消し、カセット内へのウェ
ーハの装填状態に左右されることなく正しくウェーハ移
載動作が行われる様にしようとするものである。

［課題を解決する為の手段］ 本発明は、ウェーハを移載する移載機を有する縦型拡散
ＣＶＤ装置のウェーハ把持機構部を昇降可能とし、前記
ウェーハ把持機構部にウェーハ有無検知用の反射形セン
サを設け、前記移載機に前記ウェーハ把持機構部の昇降
位置を検出する位置検出部を設け、該位置検出部からの
信号を基にカセットのウェーハ収納ピッチより小さいウ
ェーハ検知範囲を設定し、このウェーハ検知範囲でのみ
前記反射形センサによるウェーハ検知を可能とし、該反
射形センサからの有無信号と前記位置検出部からの昇降
位置信号により、ウェーハの枚数とウェーハのカセット
内での位置を演算する演算処理部とを具備したウェーハ
枚数計数装置に係り、或は前記反射形センサをウェーハ
把持機構部に対して相対移動させることでウェーハ端面
に対峙近接させ、前記反射形センサからの有無信号よ
り、ウェーハの枚数を演算する演算処理部を具備したウ
ェーハ枚数計数装置に係るものである。

［作 用］ 反射形センサをウェーハ面と直角方向に移動させつつ、
反射形センサの位置を検出し、同時に反射形センサから
の有無信号を監視し、位置信号と有無信号の検出対比よ
りウェーハ枚数の計数、ウェーハのカセット内での位置
を検出する。

［実 施 例］ 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明が実施される縦型拡散ＣＶＤ装置の内
部斜視図である。

第１図に於いて１はヒータで、反応室8 内のウェーハを
加熱するものである。4 は反応室8 内へウェーハ2 を載
置したボート3 をロード・アンロードするエレベータ、
5 はウェーハ2 をカセットからボート3 へ及びボート3
からカセットへ移載するウェーハ移載機、6 はウェーハ
2 の移載中に炉口9 からの輻射熱及び空気の巻き込みを
防止する炉口シャッタである。

7 はカセットを複列、多段（図では２列４段）に収納す
るカセットストッカである。

本実施例に係るウェーハ枚数計数装置10は、前記移載機
5 に設けられる。

前記カセットストッカ7 は移載機に対して水平方向に移
動可能であり、又移載機5 はウェーハチャックを水平方
向に移動させる水平動機構部11と昇降させる昇降動機構
部12と更に回転させる為の回転動機構部13とを具備して
いる。

以下、該縦型ＣＶＤ拡散装置の作動の概略を説明する。

上記の構成に於いて先ず、カセットストッカ7 にウェー
ハを装填したカセット14を所要数収納させる。次に、昇
降動機構部12によりウェーハ枚数計数装置10を最下位置
とすると共に前記回転機構部13を駆動し、該ウェーハ枚
数計数装置10をカセットストッカ7 のＩ列に対峙させ、
更に最上位置迄上昇させる。この上昇の過程でカセット
ストッカ7 のどこの棚のカセット14に何枚のウェーハが
装填されているかを測定する（第２図）。

Ｉ列が完了すると、前記カセットストッカ7 を移動さ
せ、カセットストッカ7 のII列にウェーハ枚数計数装置
10を対峙させ、最下位置から最上位置迄移動させ、前記
したと同様にII列についてのウェーハの存在、枚数を測
定する（第３図）。

次に、回転動機構部13でウェーハチャックがウェーハ取
出姿勢となる様回転させる。

ウェーハチャックのウェーハ吸着解放、水平動機構部1
1、昇降動機構部12、回転動機構部13の協働により、カ
セットストッカ7 の所要の位置のセットを選択し、更に
該カセットよりウェーハ2 を取出し、ボート3 へ移載す
る（第４図）。

又、ボート3 からカセット14側への移載については、上
記と逆の作動で行う。

以下、本発明の第１の実施例を説明する。

前記ウェーハ枚数計数装置10の機構部について第５図〜
第７図に於いて説明する。尚、第１図で示したウェーハ
枚数計数装置10の取付け位置は説明を容易にする為、左
右逆の位置で示してある。又、実施例では反射形センサ
として光センサを用いている。

水平方向に延びるスライドガイド15を設け、該スライド
ガイド15にスライドブロック16を摺動自在に設け、該ス
ライドブロック16に基板17を固着する。該基板17の上端
に金具18を介してウェーハ検出ユニット19を取付ける。

該ウェーハ検出ユニット19は、発光素子と受光素子及び
増幅器等を内蔵するセンサ本体20と該センサ本体20から
水平に延出すライトガイド21から成る。更に、該ライト
ガイド21は特に図示しないが、投光光路である１本のオ
プティカルファイバ、と受光光路であるもう１本のオプ
ティカルファイバをプロテクトチューブで囲繞保持した
ものである。

前記スライドガイド15の下方、該スライドガイド15と平
行にドライブシャフト22を設け、該ドライブシャフト22
に可動ブロック23が嵌合されている。該ドライブシャフ
ト22はエアシリンダ、リニアモータ、或はモータによっ
て回転されるリクリューシャフトであって、前記可動ブ
ロック23をドライブシャフト22に沿って移動させるもの
である。又、可動ブロック23と前記基板17とが係合して
おり、前記ドライブシャフト22はウェーハ検出ユット19
を水平方向に移動させる為のアクチュエータとなってい
る。

尚、図中24は行程端位置決め用のストッパ、25は行程端
での衝激を緩衝する為のダンパ、26はカバーである。

而して、ウェーハ枚数計数時にはドライブシャフト22で
ウェーハ検出ユニット19をウェーハ2 の側へ前進させ、
非計数時には後退させておく。尚、前記ウェーハ検出ユ
ニット19を前進させ、更に前記回転機構部13による回転
を加えることで前記ライトガイド21の先端をウェーハ端
面の極近傍に対峙させることができる。

次に、第８図、第９図に於いてウェーハ枚数計数装置の
制御部について説明する。

第８図中12は前記した昇降動機構部を示し、図中では回
転機構部、水平動機構部、ツイーザ等を省略してある
が、ウェーハ枚数計数装置10は第２図〜第４図でも示さ
れる様にツイーザを水平動させる水平動機構部11に一体
に設けてある。

該水平動機構部11は、昇降モータ27によって回転される
スクリューシャフト28に螺合しており、昇降モータ27の
回転によって昇降する様になっている。該昇降モータ27
は駆動部32によって駆動され、該モータ27の回転量はエ
ンコーダ29によって検出され駆動部32へフィードバック
される。

又、第８図中、30はシーケンス制御、同期制御等を行う
主制御部、31は該主制御部からの指令によって前記昇降
モータ27を駆動させるモータ制御部、33は前記ウェーハ
検出ユニット19からのウェーハ検出信号と駆動部32から
の位置パルスにより、カセットの何段目の位置にウェー
ハが有るか、無いかを判別し、その結果を記憶する計数
部、34は操作部である。

第９図は、第８図に於ける計数関係部分の詳細を示して
いる。

前記センサ本体20は、発光素子35，受光素子36及び受光
素子36からの信号を受け増幅、波形整理を行う信号処理
器37から構成され、又計数部33はエンコーダ29からの位
相の異なる信号の増幅等を行う信号処理器38，入力され
る位相の違により方向判別する方向判別器39、方向判別
器39からの信号をカウントするカウンタ40，該カウンタ
40からの信号でウェーハ検出位置を判断し、又センサ本
体20からのウェーハ有無信号で第１１図に示す様なウェ
ーハ有無マップを作成する、演算処理部41を有する。
又、該演算処理部41は、センサ移動信号をドライブシャ
フト駆動部42に発する。該センサ移動信号は計数開始時
と計数終了時に発せられ、計数開始時の信号でドライブ
シャフト駆動部42は、前記ドライブシャフト22を駆動し
てウェーハ検出ユニット19を前進させ、計数終了時の信
号でウェーハ検出ユニット19を後退させる。

以下、上記構成に係るウェーハ枚数計数装置の作用につ
いて第１０図を参照して説明する。

本実施例に係るウェーハ検出ではライトガイド21の先端
をウェーハ2 の端面に接近させた位置（例えば数mmの間
隔）で発光素子35からの光を投光し、ウェーハ2 の端面
から反射された光を受光素子36で感知すれば、該受光素
子36がウェーハ有の信号を発する。而して、ウェーハ検
出ユニット19を昇降モータ27の駆動でカセット14の最下
位置から最上位置迄スキャンさせてカセット14全体につ
いてのウェーハの有無検出を行う。

更に、本実施例では１枚のウェーハ２につき、受光素子
36の検出範囲を△Ｚ_ｓのみとし、ウェーハ2 の収納ピッ
チ△Ｚに対して△Ｚ−△Ｚ_ｓの不感帯を設けている。こ
れは、ある位置のウェーハの有無検出を行っている時に
上下のウェーハの影響で受光素子36が誤感知しない様に
したものであり、前記△Ｚ_ｓの値はウェーハの厚み、カ
セット14の溝14aのピッチ誤差、形状誤差等を勘案し、
実験により或は経験によって定める。

尚、該△Ｚ、△Ｚ_ｓについてはシーケンスプログラム入
力時に設定入力しておく。

ウェーハ検出ユニット19をウェーハ検知しようとするカ
セット14のＺ方向基準位置（例えば最下位置）迄移動す
る。カウンタ40は該基準位置での値を基準値として演算
処理部41に入力する。又、演算処理部41には主制御部30
から前記ウェーハ検知範囲△Ｚ_ｓ及び△Ｚが入力されて
おり、該演算処理部41はウェーハ検出ユニット19が基準
値から△Ｚ_ｓ上昇する間、信号処理器37からの信号（ウ
ェーハの有無信号）を監視する。

ウェーハ検出ユニット19が△Ｚ_ｓの距離を移動中にウェ
ーハの有の信号が入力された場合に、ウェーハ有の判断
をする。尚、ノイズによる誤判断を避ける為、ウェーハ
有の信号が設定した時間以上連続した場合にのみウェー
ハ有の信号を有効としている。

次に、ウェーハ検出ユニット19の移動量が△Ｚ_ｓを越え
△Ｚに到達する以前は、不感帯として信号処理器37から
の信号の有無に拘ず、ウェーハ有無の判断をしない。こ
れは、前記した理由でウェーハの誤検知を避ける為であ
る。

ウェーハ検出ユニット19の移動量が△Ｚに達すると前記
基準値に△Ｚを加えたものを新しい基準値として更新す
る。

この更新された基準より、更に△Ｚ_ｓの範囲をウェーハ
検知範囲としてウェーハの有無の監視をする。

斯かる作動を繰返し、カセット全体についてのウェーハ
の有無検出を行う。又、その時々の基準値はカセット中
のウェーハの位置（例えば下から５段目等）を示すもの
で、各基準値に対応させて、ウェーハの有無を入力記憶
させれば、第１１図に示すウェーハ有無マップが作成で
き、ウェーハ有無マップ中の有の信号を加算すれば、あ
るカセット14に装填されたウェーハの数を求めることが
できる。

尚、第１１図中右肩の数字はカセットの溝番号（番
地）、升中の１、０の数字は１が有、０が無の信号であ
る。

演算処理部41は、１つのカセット全体のウェーハ検知が
完了すると前記作成したウェーハ有無マップを主制御部
30へ入力する。主制御部30は、１つのカセットについて
のウェーハ検知が完了すると他のカセットについてのウ
ェーハ検知を指令する。而して、カセットストッカ７に
収納させた全てのカセットについてのウェーハ検知を行
う（第２図〜第４図）。

主制御部30に全てのカセットについてのウェーハの有
無、各カセットのウェーハの数の情報が入力されると、
ウェーハ移載機5 を入力された情報に基づきウェーハ2
の移載作業を行わせる。

次に、反射形センサとして超音波センサを用いた第２の
実施例を説明する。

第１２図は、反射形センサを超音波センサとした縦型拡
散装置の概要を示している。

又、第１３図〜第１５図は超音波センサを設けたウェー
ハ枚数計数装置の機構部を示しており、前述した第５図
〜第７図に相当するものである。

尚、第１３図〜第１５図中、第５図〜第７図中で示した
ものと同一のものには同符号を付してある。

本実施例に於いても超音波センサを具備するウェーハ検
出ユニット19′はウェーハに対して近接離反し得る様、
水平方向に移動可能にスライドブロック16に金具18′、
基板17を介して取付けてある。

該金具18′はＬ字形状をしており、該金具18′の垂直辺
部に超音波センサ44がその発音面、受音面をウェーハ群
の周端面と対峙する様に固着してある。

而して、ウェーハ2 を検出する場合には、ドライブシャ
フト22を駆動して、ウェーハ検出ユニット19′を前進さ
せた状態とし、計数を行わない場合はウェーハ検出ユニ
ット19′を後退させた状態とする。

ウェーハの有無の検出は発音面より超音波を発し、ウェ
ーハの周端面で反射された超音波を受音面より感知する
ことでウェーハ有の判断をする。

第１６図は超音波センサ44を示すものであり、該超音波
センサ44は送信様振動子45、受信用振動子46、パルス送
信回路47、パルス受信回路48、及び制御回路49から構成
されており、制御回路49からの信号でパルス送信回路47
は送信用振動子45に所定の超音波振動をさせる。送信用
振動子45から発せられた超音波はウェーハ2 が存在する
とウェーハ2 の周端面に当り、反射し、更に受信用振動
子46を振動させる。受信用振動子46の振動は、パルス受
信回路48で電気信号に変換され、増幅されて制御回路49
へ入力される。制御回路49はパルス受信回路48からの信
号に対し、ウェーハ有無の判定をする。ウェーハ有無の
判定信号は前記した計数部33に入力される。

ここで、計数部33の計数作用については前記した第１の
実施例と同様であるので省略する。

超音波センサを用いたことによる特色について以下に説
明する。

超音波センサの特徴として対称物との距離を大きくと
れ、且焦点深度も深い。従って、光反射式センサと比べ
ウェーハとの距離を大きくとれると共にウェーハに多少
不整いがあっても測定が可能である。而して、ウェーハ
との接触を一層回避することがで、ウェーハとの接触に
よるウェーハの破損、ウェーハの汚染等、事故発生の確
率を更に低減する。又、検出の媒体が超音波である為ウ
ェーハ表面の状態に影響を受けない。ウェーハは蒸着等
の表面処理を行うと、表面に透光性の皮膜が生成され
る。この為、光を測定媒体とすると入射光と反射光とが
干渉する場合も考えられる。ところが、超音波を媒体と
するとウェーハの表面状態に影響を受けることがないの
であらゆる場合に確実にウェーハの有無検知を行える。

［発明の効果］ 以上述べた如く本発明によれば、ウェーハの検知をする
ことができるので、カセットにウェーハを装填する作業
で、作業者がウェーハの数を数えたり、更にウェーハの
配置に気を配る必要がなくなり、人出作業に於ける煩雑
さを解消し得ると共に誤作業による損失を解消し得る。
更に、ウェーハの検知をウェーハ端面に極接近した位置
でウェーハ端面からの反射を利用して行うので行路を極
力短くし得、行路途中のノイズが入りにくく、而もウェ
ーハの反り等、ウェーハ検出に於ける種々の不確定要因
の介在を著しく減少させ得、ウェーハの検知を確実に行
え、縦型拡散ＣＶＤ装置の高度な自動化、汎用性を向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るウェーハ計数装置を装備した縦型
拡散装置の概要を示す斜視図、第２図〜第４図はそれぞ
れ該縦型拡散装置の平面図に該当し、ウェーハ検出手順
を示す説明図、第５図は第１の実施例の側面図、第６図
は同前平面図、第７図は同前正面図、第８図は該実施例
の制御ブロック図、第９図は該ブロック図の部分詳細
図、第１０図はウェーハ検知についての説明図、第１１
図はウェーハ有無マップを示す図、第１２図は本発明に
係るウェーハ計数装置を装備した縦型拡散装置の概要を
示す斜視図、第１３図は第２の実施例の側面図、第１４
図は同前平面図、第１５図は同前正面図、第１６図は超
音波センサのブロック図である。 ２はウェーハ、５はウェーハ移載機、10はウェーハ枚数
計数装置、19はウェーハ検出ユニット、33は計数部、34
は操作部、35は発光素子、36は受光素子、41は演算処理
部、44は超音波センサを示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 誠治 東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１ 国際電気株式会社羽村工場内 (72)発明者 松渕 義行 東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１ 国際電気株式会社羽村工場内 (72)発明者 小沢 誠 東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１ 国際電気株式会社羽村工場内 (72)発明者 久島 義一 東京都西多摩郡羽村町神明台２―１―１ 国際電気株式会社羽村工場内 (56)参考文献 特開 昭62−45037（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−5784（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−58946（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−130938（ＪＰ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウェーハを移載機を有する縦型拡散ＣＶＤ
   装置のウェーハ把持機構部を昇降可能とし、前記ウェー
   ハ把持機構部にウェーハ有無検知用の反射形センサを設
   け、前記移載機に前記ウェーハ把持機構部の昇降位置を
   検出する位置検出部を設け、該位置検出部からの信号を
   基にカセットのウェーハ収納ピッチより小さいウェーハ
   検知範囲を設定し、このウェーハ検知範囲でのみ前記反
   射形センサによるウェーハ検知を可能とし、該反射形セ
   ンサからの有無信号と前記位置検出部からの昇降位置信
   号により、ウェーハの枚数とウェーハのカセット内での
   位置を演算する演算処理部とを具備したことを特徴とす
   るウェーハ枚数計数装置。
2. 【請求項２】反射形センサを反射形光センサとした請求
   項第１項記載のウェーハ枚数計数装置。
3. 【請求項３】反射形センサを超音波センサとした請求項
   第１項記載のウェーハ枚数計数装置。
4. 【請求項４】ウェーハを移載する移載機を有する縦型拡
   散ＣＶＤ装置のウェーハ把持機構部を昇降可能とし、前
   記ウェーハ把持機構部にウェーハ有無検知用の反射形セ
   ンサを進退可能に設け、ウェーハ検出時に前記反射形セ
   ンサを前進させウェーハ端面に対峙近接させ、前記反射
   形センサからの有無信号より、ウェーハの枚数を演算す
   る演算処理部を具備したことを特徴とするウェーハ枚数
   計数装置。
5. 【請求項５】ウェーハを移載する移載機を有する縦型拡
   散ＣＶＤ装置のウェーハ把持機構部を昇降可能且回転可
   能とし、該ウェーハ把持機構部にウェーハ有無検知用の
   反射形センサを進退可能に設け、ウェーハ検出時に前記
   反射形センサを前進させると共に所要角度回転させてウ
   ェーハ端面に対峙近接させ、前記反射形センサからの有
   無信号により、ウェーハの枚数を演算する演算処理部を
   具備したことを特徴とするウェーハ枚数計数装置。
6. 【請求項６】反射形センサがウェーハ端面に対して延出
   するライトガイドを有し、該ライトガイドが投光光路、
   及び受光光路を有する請求項４、請求項５のウェーハ枚
   数計数装置。