JPH0722839Y2

JPH0722839Y2 - 光電センサ

Info

Publication number: JPH0722839Y2
Application number: JP1988012472U
Authority: JP
Inventors: 彰土内
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1988-02-01
Filing date: 1988-02-01
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2003-02-01
Also published as: JPH01117032U

Description

【考案の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この考案は、反射形光電センサ、特に半導体ウエハを検
出するための光電センサに関する。

（ロ）従来の技術従来、半導体ウエハを検出する光電センサは、通常、第
４図（Ａ）の光学系原理図で示すように、投光部側及び
受光部側に、それぞれレンズを配備し、投・受光部の光
束を共に絞り込む、所謂限定反射方式に構成されてい
る。この限定反射形光電センサによれば、受光量と検出
距離の関係を示す第４図（Ｂ）の説明図のように、投光
側の焦点距離が受光側に合致し、受光部側では被検出体
により反射した反射光のみを受光する。従って、受光量
が大きい利点がある。

（ハ）考案が解決しようとする問題点半導体ウエハは、公知のように生産ロット毎に表面状態
が異なる。つまり、表面の凹凸粗面状態及び表面の濃淡
色合い状態が、それぞれ異なる。このため、従来のよう
な正反射光のみを受光する所謂限定反射方式による光電
センサ（つまり、投・受光側の光束を共に絞った構成の
もの）を用いて、半導体ウエハを検出した場合は、半導
体ウエハの表面状態によって受光量に大きな影響を受
け、その都度、検出レベルを設定し直さねばならない不
利がある。また、正反射光のみを受光するため、第４図
（Ｂ）で示すように検出距離範囲が狭く、例えば半導体
ウエハ自体が若干傾斜した（傾いた鏡面）状態にある場
合には、全く検出し得ない等の不利があった。

このため、正反射光のみを受光する限定反射形光電セン
サに変えて、例えば第５図（Ａ）或いは第６図（Ａ）に
示すような光学系原理を利用する光電センサも考えられ
ている。第５図（Ａ）では投光部側の光束を絞らず、焦
点距離をぼかして拡散形となし、受光部側の光束のみを
絞る構成である。この場合、受光量と検出距離の関係を
示す第５図（Ｂ）の説明図のように、検出距離が拡大す
るため、仮に半導体ウエハ自体が傾斜した状態（破線で
示す傾いた鏡面状態）にある場合でも検出し得る利点が
ある。また、第６図（Ａ）は、投光部側及び受光部側の
光束を絞らず、共に拡散形に構成する。この場合、受光
量と検出距離の関係を示す第６図（Ｂ）の説明図のよう
に検出距離が一層拡大する利点がある。ところが、この
第５図（Ａ）及び第６図（Ａ）で示す光学系原理を利用
した場合には、検出距離が拡大する反面、共に受光量が
大きく低下する等の不利があり、半導体ウエハ検出用セ
ンサとして最適でない不利がある。

この考案は、以上のような問題点を解消させ、検出距離
範囲が比較的広く、しかも半導体ウエハの表面状態の如
何に拘らず、常に高精度に検出し得る光電センサを提供
することを目的とする。

（ニ）問題点を解決するための手段及び作用この目的を達成させるために、この考案の光電センサで
は、次のような構成としている。

光電センサは、投光用・受光用の光ファイバの先端部
に、それぞれ凸レンズを所定角度を開いて対向配置し、
投光側は投光用光ファイバの先端発光面を凸レンズの焦
点位置より遠方に設定して出射光を合焦させ、受光側は
受光用光ファイバの先端受光面を凸レンズの光ファイバ
側の焦点位置より凸レンズに近接させた構造とし、出射
光の合焦点が受光視野内に包含されるように構成されて
いる。

このような構成を有する光電センサでは、投光部側の光
束を絞りこみ、限定効果を持たせるように設定し、一方
受光部側は焦点をぼかすことで、拡散光をも受光するよ
うに設定してある〔第３図（Ａ）参照〕。従って、この
光電センサでは、投光部側の光束を絞っているため、限
定効果、つまり受光量が低下せず、しかも受光部側は受
光視野が広くなっているため正反射光のみならず、拡散
光をも受光し得る。このため、半導体ウエハの表面状態
（表面の凹凸粗面及び濃淡等の色合い状態）に影響を受
けることなく、常に精度の高い検出が達成できる。ま
た、検出距離も一定の広がりを持つため、仮に半導体ウ
エハ自体が傾斜し、第３図（Ｂ）の破線で示す傾いた鏡
面状態にあっても、正確に検出し得る〔第３図（Ｂ）参
照〕。

（ホ）実施例第１図は、この考案に係る光電センサの具体的な一実施
例を示す一部断面正面図である。

光電センサは、検出用ケース本体１と、この検出用ケー
ス本体１内部に先端が導入された光ファイバ２と、この
光ファイバ２の先端部に対応し、検出用ケース本体１に
配備された投光部３及び受光部４とから成る。

検出用ケース本体１は、例えば合成樹脂材にて成形され
た平面形状がほぼ方形の板状上・下半体11、11からな
り、各上・下半体11、11の裏面外周フランジ部15を合致
させ、上下半体11、11を適所でビス13止めするようにな
っている。各半体11の先端側中央部には、内向きの弯曲
状凹み部12が形成してあり、この弯曲状凹み部12の両側
に、後述する投光部３及び受光部４をそれぞれ対向配置
している。

前記光ファイバ２は、例えばプラスチックファイバで、
一定長さを有する投光部用と受光部用の２本のファイバ
が一対で構成されている。この光ファイバ２は、基端側
を投・受光回路部に接続され、先端側は二股状に分岐さ
せてある。この二股状の先端部が、前記検出用本体ケー
ス１の内部に導入配置され、一方を投光部用2a、他方を
受光部用2bに設定している。また、この二股状先端部2
a、2bは、第２図の要部拡大断面図で示すように、検出
用本体ケース（半体11）１の上面側からネジ込むビス14
にて、押圧固定されている。

上記、投光部３及び受光部４は、検出用本体ケース１の
先端側に配置してある。つまり、弯曲状凹み部12の両側
の一方に、投光用レンズ3a（実施例ではボールレンズ）
を投光用ファイバ2aの先端部に対応して配置し、他方に
受光用レンズ4aを受光用ファイバ2bの先端部に対応して
配置している。検出用本体ケース１より僅かに臨出する
この投光用レンズ3aと受光用レンズ4aは、所定角度を開
いて対向状に配設されている。この所定角度、つまり投
光用レンズ3aと受光用レンズ4aの対向角度Ａは、70乃至
80度に設定することが、半導体ウエハの検出に最適であ
る。

この考案の特徴は、前記投光部（投光用レンズ3a）３の
光束を絞り込み、限定効果を持たせると共に、受光部
（受光用レンズ4a）４は焦点をぼかし拡散光を受光する
ように構成した点にある。

つまり、ボール状の投光用レンズ3aの焦点距離に対応し
て光源を設定し、光束を絞ることで限定効果を持たせ、
一方受光用レンズ4aはレンズの焦点距離より光源を近ず
けて、受光視野が広くなるように設定し、被検出体（半
導体ウエハ）からの正反射光と拡散反射光とを受光する
ようにしている。

このような構成を有する光電センサでは、投光部３側の
光束を絞りこみ、限定効果を持たせるように設定し、一
方受光部４側は焦点をぼかすことで、拡散光をも受光す
るように設定してある〔第３図（Ａ）参照〕。従って、
この光電センサでは、投光部３側の光束を絞っているた
め、限定効果、つまり受光量が低下せず、しかも受光部
４側は受光視野が広くなるように設定してあるから、正
反射光のみならず拡散反射光をも受光し得る。このた
め、半導体ウエハの表面状態（表面の凹凸粗面及び濃淡
等の色合い状態）に対し、全く影響を受けることなく、
常に精度の高い検出が達成できる。また、検出距離も一
定の広がりを持つため、仮に半導体ウエハ自体が傾斜し
た状態にある場合であっても（第３図（Ｂ）における破
線で示す傾いた鏡面状態）を正確に検出し得る〔第３図
（Ｂ）参照〕。

（ヘ）考案の効果この考案では、以上のように、投光側は投光用光ファイ
バの先端発光面を凸レンズの焦点位置より遠方に設定し
て出射光を合焦させ、受光側は受光用光ファイバの先端
受光面を凸レンズの光ファイバ側の焦点位置より凸レン
ズに近接させた構造とし、出射光の合焦点が受光視野内
に包含されるように設定したから、検出距離が拡大し、
且つ受光量が大きくなり高い検出精度を確保することが
できる。

従って、半導体ウエハの表面凹凸粗面状態及び濃淡等の
色合い状態に、全く影響を受けることがないため、従来
のように受光レベルを半導体ウエハ毎に変更調整する等
の不利が解消される。また、受光検出範囲が広がるた
め、仮に半導体ウエハ自体が傾斜した状態にあっても、
常に正確に高精度で検出し得る等、考案目的を達成した
優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例光電センサを示す一部切欠き正面図、
第２図は、実施例光電センサの要部拡大断面図、第３図
（Ａ）は、実施例光電センサの投光部及び受光部の光束
を示す原理図、第３図（Ｂ）は、実施例光電センサの受
光量と検出距離の関係を示す説明図、第４図（Ａ）は、
従来の光電センサの投光部及び受光部の光束を示す原理
図、第４図（Ｂ）は、従来の光電センサの受光量と検出
距離の関係を示す説明図、第５図（Ａ）は、投光部の光
束を拡散形とし受光部の光束を絞った場合を示す原理
図、第５図（Ｂ）は、第５図（Ａ）による受光量と検出
距離の関係を示す説明図、第６図（Ａ）は、投光部及び
受光部の光束を拡散形とした場合を示す原理図、第６図
（Ｂ）は、第６図（Ａ）による受光量と検出距離の関係
を示す説明図である。 1:検出用本体ケース、2:光ファイバ、3:投光部、4:受光
部、3a:投光用レンズ、4a:受光用レンズ。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】投光用・受光用の光ファイバの先端部に、
それぞれ凸レンズを所定角度を開いて対向配置し、投光
側は投光用光ファイバの先端発光面を凸レンズの焦点位
置より遠方に設定して出射光を合焦させ、受光側は受光
用光ファイバの先端受光面を凸レンズの光ファイバ側の
焦点位置より凸レンズに近接させた構造とし、出射光の
合焦点が受光視野内に包含されるようにしたことを特徴
とする光電センサ。