JPH10135306A - 基板検出装置とそれを用いた基板搬送用アーム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 基板搬送用アームに備えられ、アーム上の基
板の有無を光学的に検出する基板検出装置において、反
射率の低い不透明基板や、透過率の高い透明基板に対し
て正確に検出を行う。 【解決手段】 基板２が載置される位置でアーム部３内
に反射板９を設け、基板２が載置されない位置で、かつ
アーム部３上に載置された基板２よりも上側に投光部７
と受光部８を設ける。これにより、不透明な基板２の検
出を行う場合には、基板２の有無により受光量が大きく
変化するので、反射率の極めて低い基板２に対して正確
な検出が可能となる。また、透明な基板２の検出を行う
場合には、光路は往復となるので、受光量には基板２の
有無により大きな変化が出るので、透過率の高い基板２
に対して正確な検出が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基板搬送用アーム
上に基板が有るか否かを光学的に検出する基板検出装置
と、この基板検出装置を備えた基板搬送用アームに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より基板搬送用アーム上の基板の有
無を検出する基板検出装置としては、反射型、透過型、
及び静電容量型がある。例えば、特開昭６２−２６８１
３９号公報には反射型の基板検出装置が記載されてい
る。この基板検出装置は、アーム内に埋め込まれた発光
器より傾斜穴を通して基板に向けて光を照射し、この基
板での反射光を他方の傾斜穴を通して受光器で受光する
ことにより、基板の有無を検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の反射型基板検出装置では、反射率の極めて低
い不透明基板に対しては、十分な反射光が得られず検出
が困難であるという問題や、透過率の高い透明基板に対
しては、反射光が得られず検出が困難であるという問題
があった。また、発光器、受光器といった部品をアーム
内に埋め込んでいるためアームが厚くなり、ウエハトレ
イ内に狭間隔（約５ｍｍ）で重ねられた基板から一枚の
基板を取り出す作業には使用できないという問題があっ
た。また、透過型では、ウエハトレイ内に狭間隔で重ね
られた透明な基板から一枚の基板を取り出す際におい
て、投光部からの広がった出射光が、上方にある基板に
反射し受光部に入射して、誤検出を起こすことがあると
いう問題や、コーティングが施された透過率の高い透明
基板の検出を行う場合には、基板の有無によっても検出
光量が変化せず、検出が困難であるという問題があっ
た。さらに、静電容量型の基板検出装置はノイズに弱い
という問題があった。

【０００４】本発明は、上述した問題点を解決するため
になされたものであり、基板搬送用アームに備えられ、
アーム上の基板の有無を光学的に検出する基板検出装置
において、基板の載置される位置でアーム内に反射板を
埋め込み、この反射板からの反射光により検出を行うこ
とにより、反射率の低い不透明基板や、コーティングが
施された透過率の高い透明基板に対しても正確に検出を
行うことができ、また、アームの薄型化を図ることによ
り、ウエハトレイ内に狭間隔で重ねられた基板から一枚
の基板を取り出し又は挿入する作業に使用でき、さらに
は、ノイズに強い基板検出装置と、それを用いた基板搬
送用アームを得ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の発明は、基板の搬送を行う基板搬送用ア
ームに備えられ、このアーム上に基板が有るか否かを光
学的に検出する基板検出装置において、基板が載置され
る位置でアーム内に設けられた反射板と、基板が載置さ
れない位置で、かつアーム上に載置された基板よりも上
側に位置して、反射板に向けて光を照射する投光部、及
びこの投光部から照射された光の反射板又は基板による
反射光を受光する受光部とを備えたものである。

【０００６】この構成においては、不透明な基板の検出
を行う場合は、投光部から照射された光の基板からの反
射光の光量と、反射板からの反射光の光量との比較によ
り基板の有無検出を行うので、反射率の極めて低い基板
に対しても容易に検出を行うことができる。また、透明
基板の検出を行う場合は、投光部より照射された光は透
明基板を通り反射板において反射され、この反射光は再
度透明基板を通って受光部に受光される。このように、
往復した光により検出を行うので、コーティングが施さ
れた透過率の高い基板の検出を行う場合においても、そ
の反射光の光量変化には基板の有無により大きな差が出
るので、容易に検出を行うことができる。また、投光部
と受光部は基板が載置されない位置に配置されており、
アーム内に埋め込まれるものではないので、アームの薄
型化を図ることができ、ウエハトレイ内に狭間隔で重ね
られた基板の取り出し作業を行う基板搬送装置にも使用
することができる。

【０００７】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、反射板はプリズム角が９０゜のプリズムアレーシー
トであり、さらに、このプリズムアレーシートのプリズ
ムの並び方向が基板に対して垂直となるようにこのプリ
ズムアレーシートが配置されているものである。

【０００８】この構成においては、プリズムアレーシー
トは、プリズムの並び方向に角度をもって入射された光
は入射方向と同方向に光を反射し、このプリズム並び方
向に対して垂直な方向に角度をもって入射された光は鏡
面のように反射する特性がある。従って、プリズムの並
び方向が基板に対して垂直となるようにプリズムアレー
シートを配置することにより、基板垂直方向について光
は投光部とほぼ同位置に反射されるので、ウエハトレイ
内に幾重にも重ねられた基板の中からその一枚を取り出
すようなときに、基板の重なり方向に対する光の広がり
を抑えて誤検出を減少することができる。

【０００９】また、請求項３の発明は、請求項２におい
て、投光部の投光軸と受光部の受光軸とを同軸とし、投
光部による投光と受光部による受光とを互いに直交する
偏光とするとき、投光部から照射された光の偏光方向が
プリズムアレーシートのプリズムの並び方向に対して略
４５゜の角度をなすようにしたものである。この構成に
おいては、投・受光軸が同軸であるので、反射板として
プリズムアレーシートや回帰反射板のように入射方向と
同方向に光を反射する特性が優れているものを用いたと
きに、受光効率が高まり、検出性能の向上と検出距離の
長距離化を図ることができる。また、偏光方向により投
光光線と受光光線を分離して検出を行うので、投光から
の迷光の影響が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が向上し検出性能
が向上する。

【００１０】また、請求項４の発明は、請求項３におい
て、投光軸と受光軸とを偏光分離手段を用いて同軸と
し、この同軸とされた光の投受光を行う投・受光部をア
ーム上に載置された基板よりも高く、かつ基板に近い位
置に設けたものである。この構成においては、偏光分離
手段を用いることにより、偏光方向により投光光線と受
光光線との分離が可能となるので、投光からの迷光の影
響が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が向上し検出性能が向上す
る。また、投・受光部をアーム上に載置された基板より
も高く、かつ載置された基板に近い位置に設けたので、
ウエハトレイ内に重ねられた基板の間隔が狭い時にも、
２枚の基板を同時に光線が通過することがなくなり、誤
検出をさらに防ぐことができる。

【００１１】また、請求項５の発明は、請求項４におい
て、投光部の光源を偏光分離手段の透過光側に配置した
ものである。この構成においては、光源より投光された
光の偏光分離手段等の角度のずれによる影響を除くこと
ができ、安定した検出を行うことができる。

【００１２】また、請求項６の発明は、請求項１乃至請
求項５のいずれかに記載の基板検出装置を備えたことを
特徴とする基板搬送用アームである。この構成において
は、基板がアーム上に載っているか否かを精度良く検出
することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した実施の
形態を図面を参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本実施形態による基板検出装
置を組み込んだ基板搬送用アームの構成を示す図であ
る。基板搬送用アーム１は、ＩＣチップを作るためのウ
エハとなる円板上の基板２を載置するアーム部３と、こ
のアーム部３を支持する支持部４とからなる。支持部４
には基板検出装置５の投受光の基本光学系を備えたセン
サ本体部６が組み込まれており、その投光部７と受光部
８はアーム部３上に載置される基板２よりも上側に位置
している。アーム部３の中央には中空３ａが設けられて
おり、この中空３ａの支持部４と対面する位置には反射
板９が設けられている。この反射板９は投光部７からの
入射光に対して垂直な角度に配置された鏡、回帰反射板
又は液晶のバックライトに用いられるプリズムアレーシ
ートなどである。なお、アーム部３の中空３ａは反射板
９全体に光を当てるために光路を遮らないように設けた
ものである。

【００１４】この基板検出装置５において、透明な基板
２がアーム部３上に載置されている時には、投光部７よ
り照射された光は基板２を通り反射板９において反射さ
れ、この反射光は再度基板２を通って受光部８に受光さ
れる。このように、検出光の光路は投・受光部７，８と
反射板９との往復となるため、基板２の有無により受光
部８の受光量には大きな変化が出るので、コーティング
が施された透過率の高い基板２に対しても、正確な検出
が可能となる。一方、不透明な基板２がアーム部２上に
載置されている時には、基板２の有無により受光部８の
受光量には大きな変化が出るので、反射率が極めて低い
（１％程度）基板２に対しても、正確な検出が可能とな
る。

【００１５】また、従来の反射型の基板検出装置のよう
に、アーム部３内に発光器や投光器などを埋設するもの
ではないので、アーム部３の薄型化を図ることができ
る。これにより、この基板搬送用アーム１をウエハトレ
イ内に狭間隔で重ねられた基板２からその一枚を取り出
す作業を行う基板搬送装置に用いた場合において、アー
ム部３と基板２との隙間が大きいので、基板２にアーム
部３が衝突して基板２を破損したりすることを低減する
ことができる。

【００１６】（第２の実施形態）図２は本実施形態によ
る基板検出装置の構成を示す図、図４は同装置のアーム
部の断面図である。この基板検出装置１１は、上述の第
１の実施形態に示した基板検出装置５におけるセンサ本
体部６の投光部８、受光部９を同軸としたものに相当
し、センサ本体部１２にそのような投・受光部１３が設
けられている。投・受光軸を同軸とすることにより、反
射板９として回帰反射板やプリズムアレーシートの様に
入射方向と同方向に光を反射する特性が優れているもの
を用いる場合には、受光効率が高まるので、検出性能の
向上と検出距離の長距離化を図ることが可能となる。な
お、このセンサ本体部１２には、投光用ファイバ、受光
用ファイバなどと共に、ミラー、ガラス板等が備えられ
ており、これらにより、投・受光部１３による投光軸と
受光軸とを同軸としている。

【００１７】図３は反射板９の一例であるプリズムアレ
ーシートの構成を示す。プリズムアレーシート１４はそ
のプリズム角が９０゜のものであり、このプリズムアレ
ーシート１４の平坦な面１４ａから光を入射させると、
プリズムの並び方向に角度をもった入射光は入射した方
向と同方向に光を反射する。一方、そのプリズム並び方
向に対して垂直な方向に角度をもった入射光は鏡面と同
様の特性で光を反射する。反射板９として鏡面を用いた
場合には、ウエハトレイ内に幾重にも重ねられた基板２
の中から一枚の基板２を取り出すときに、反射板９での
反射光が基板垂直方向に広がり、その広がった光が上方
にある基板２においてさらに反射し、この上方の基板２
における反射光が投・受光部１３に入射して誤検出を起
こすことがある。本実施の形態に係る基板検出装置１１
においては、図４に示すように、プリズムアレーシート
１４をそのプリズムの並び方向が基板２に対して垂直と
なるように配置しているので、基板垂直方向については
投・受光部１３とほぼ同位置に光を反射させることがで
きるので、上記のような誤検出を防ぐことができる。

【００１８】（第３の実施形態）図５は本実施の形態に
よる基板検出装置の構成と、投光光線、受光光線の偏光
方向の関係を示す図、図６（ａ）はセンサ本体部の外形
を示す構成図、図６（ｂ）は図６（ａ）の破線面におけ
る断面図である。この基板検出装置２１は、偏光成分を
もった光を投受光する投・受光部１３を備え、この投・
受光部１３から照射された光の偏光方向がプリズムアレ
ーシート１４のプリズムの並び方向に対して略４５゜の
角度をなすようにしたものである。投受光軸を同軸とし
た場合において、偏光方向により投光光線と受光光線と
を分離すれば、より完全な分離が可能となり、投光から
の迷光の影響が少なくなるので、Ｓ／Ｎ比が向上し検出
性能が向上する。本実施の形態による基板検出装置２１
においては、投光光線の偏光方向がプリズムの並び方向
に対して略４５゜をなすように、互いの角度を定めたの
で、プリズムアレーシート１４からの反射光の偏光成分
を９０゜回転させることができ、偏光方向による投光光
線と受光光線の分離が可能となり、これにより、検出性
能の向上を図ることができる。

【００１９】すなわち、この基板検出装置２１において
は、図６（ｂ）に示すように、投光ファイバ２６の出射
端より出射され、ピンホール２７を経て投光レンズ２８
より平行光とされた光を、偏光フィルタ２９においてＰ
偏光成分に偏光し、このＰ偏光成分の光を透過させる偏
光ビームスプリッタ３０（偏光分離手段）を介してプリ
ズムアレーシート１４に向けて照射する。このプリズム
アレーシート１４からの反射光の偏光方向は９０゜回転
しているので、偏光ビームスプリッタ３０において反射
される。この光はミラー３１において折り返され、偏光
フィルタ３２においてＳ偏光成分に偏光され、受光レン
ズ３３において集光され、受光ファイバ３４に受光され
る。このように、投光ファイバ２６等の光源を偏光ビー
ムスプリッタ３０の透過光側に配置することで、光源よ
り投光された光の偏光ビームスプリッタ３０、ミラー３
１等の角度のずれの影響を除くことができるので、安定
した検出が可能となる。また、ミラー３１の折り返しに
より投受光ファイバ２６，３４の方向を揃えることによ
り、センサ本体部の小形化を図っている。

【００２０】また、図６（ａ）に示すように、光の投受
光を行う投・受光部１３はアーム部３上に載置された基
板２よりも高く、しかも、なるべく基板２に近い位置に
設けられている。これにより、ウエハトレイ内に重ねら
れた基板２の間隔が狭い時にも、２枚の基板２を同時に
光線が通過することがなくなるので、誤検出が減少す
る。

【００２１】（第４の実施形態）図７は第４の実施形態
による半導体製造ライン中の基板搬送装置を示す。この
基板搬送装置４０はライン４２上を移送されるウエハト
レイ４３中に幾重にも重ねられた基板２からその一枚を
取り出し、ウエハ処理装置（不図示）に搬送し、次に、
このウエハ処理装置において処理された基板２をウエハ
トレイ４３中に挿入するものである。基板搬送装置４０
のアーム４４は、上述の第１の実施形態から第３の実施
形態のいずれかの基板検出装置を備えたものであり、こ
の基板検出装置４０により、アーム４４上の基板２の有
無を正確に検出することができるので、誤動作が少なく
なり、基板２を破損するおそれが減少する。また、この
アーム４４を薄型化できるので、アーム４４と基板２と
の隙間が大きくなり、基板２にアーム４４が衝突して基
板２を破損したりすることを抑えることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明の基板検出装置によ
れば、基板が載置される位置でアーム内に反射板を設
け、基板が載置されない位置で、かつアーム上に載置さ
れた基板よりも上側に投光部と受光部を設ける。これに
より、不透明な基板の検出を行う時には、基板の有無に
より反射光量が大きく変化するので、反射率の極めて低
い基板に対する検出が可能となる。また、透明な基板の
検出を行う時には、投光部より投光された光は、２度基
板を通過して受光部に受光されるので、その受光量には
基板の有無により大きな変化が出る。従って、透過率の
高い基板に対する検出が可能となる。さらに、アームの
薄型化を図ることができるので、基板にアームが接触し
て基板を破損することが少なくなる。

【００２３】また、本発明によれば、反射板をプリズム
角が９０゜のプリズムアレーシートとし、さらに、この
プリズムアレーシートのプリズムの並び方向が基板に対
して垂直となるようにプリズムアレーシートを配置する
ことによって、ウエハトレイ内に幾重にも重ねられた基
板の中から一枚の基板を取り出すようなときに、基板の
重なり方向に対する光の広がりを抑え、誤検出を低減す
ることができる。

【００２４】また、本発明によれば、投光部の投光軸と
受光部の受光軸とを同軸とし、投光部による投光と受光
部による受光とを互いに直交する偏光とするときに、投
光部から照射された光の偏光方向がプリズムアレーシー
トのプリズムの並び方向に対して略４５゜の角度とする
ことによって、受光効率が高まり、検出性能の向上と検
出距離の長距離化を図ることができる。また、偏光方向
により、投光光線と受光光線の分離が可能となるので、
投光からの迷光の影響が少なくなり、Ｓ／Ｎ比が向上し
検出性能が向上する。

【００２５】また、本発明によれば、投光軸と受光軸と
を偏光分離手段を用いて同軸とし、この同軸とされた光
の投受光を行う投・受光部をアーム上に載置された基板
よりも高く、かつ基板に近い位置に設けることによっ
て、偏光方向により投光光線と受光光線を分離すること
が可能となるので、投光からの迷光の影響が少なくな
り、Ｓ／Ｎ比が向上し検出性能が向上する。また、２枚
の基板を同時に光線が通過することがなくなるので、誤
検出を防ぐことができる。

【００２６】また、本発明によれば、投光部の光源を偏
光分離手段の透過光側に配置することによって、光源よ
り投光された光の偏光分離手段等の角度のずれによる影
響を除くことができるので、安定した検出を行うことが
できる。

【００２７】また、本発明によれば、上記基板検出装置
を基板搬送用アームに備えることによって、誤検出が少
なくなるので、誤動作が少なくなり、基板を破損するお
それが減少する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による基板検出装置を
組み込んだ基板搬送用アームの構成図である。

【図２】第２の実施形態による基板検出装置を組み込ん
だ基板搬送用アームの構成図である。

【図３】本発明に用いられるプリズムアレーシートの構
成図である。

【図４】第２の実施形態によるプリズムアレーシートを
備えた基板検出装置を組み込んだ基板搬送用アームの断
面図である。

【図５】第３の実施形態による基板検出装置の構成と、
投光光線、受光光線の偏光方向とプリズムアレーシート
のプリズムの並び方向との関係を示す図である。

【図６】（ａ）は第３の実施形態による基板検出装置の
センサ本体部の構成図、（ｂ）はセンサ本体部の内部構
成を示す構成図である。

【図７】半導体製造ライン中の基板搬送装置を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ 基板搬送用アーム ２ 基板 ３ アーム部（アーム） ５ 基板検出装置 ７ 投光部 ８ 受光部 ９ 反射板 １１ 基板検出装置 １３ 投・受光部 １４ プリズムアレーシート ２１ 基板検出装置 ２５ 投光用ファイバ（光源） ３０ 偏光ビームスプリッタ（偏光分離手段） ４４ 基板搬送用アーム

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板の搬送を行う基板搬送用アームに備
   えられ、該アーム上に基板が有るか否かを光学的に検出
   する基板検出装置において、 基板が載置される位置で該アーム内に設けられた反射板
   と、 基板が載置されない位置で、かつ該アーム上に載置され
   た基板よりも上側に位置して、反射板に向けて光を照射
   する投光部、及び該投光部から照射された光の前記反射
   板又は基板による反射光を受光する受光部とを備えたこ
   とを特徴とする基板検出装置。
2. 【請求項２】 前記反射板はプリズム角が９０゜のプリ
   ズムアレーシートであり、さらに、該プリズムアレーシ
   ートのプリズムの並び方向が基板に対して垂直となるよ
   うに該プリズムアレーシートが配置されていることを特
   徴とする請求項１に記載の基板検出装置。
3. 【請求項３】 前記投光部の投光軸と前記受光部の受光
   軸とを同軸とし、前記投光部による投光と前記受光部に
   よる受光とを互いに直交する偏光とするとき、前記投光
   部から照射された光の偏光方向が前記プリズムアレーシ
   ートのプリズムの並び方向に対して略４５゜の角度をな
   すようにしたことを特徴とする請求項２に記載の基板検
   出装置。
4. 【請求項４】 前記投光軸と前記受光軸とを偏光分離手
   段を用いて同軸とし、この同軸とされた光の投受光を行
   う投・受光部を、前記アーム上に載置された基板よりも
   高くかつ基板に近い位置に設けたことを特徴とする請求
   項３に記載の基板検出装置。
5. 【請求項５】 前記投光部の光源を前記偏光分離手段の
   透過光側に配置したことを特徴とする請求項４に記載の
   基板検出装置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の基板検出装置を備えたことを特徴とする基板搬送用ア
   ーム。