JPH10335431A - ウエハ搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ウエハカセット、特にフロントオープンカセ
ット内の特定位置におけるウエハの有無検出、及び正確
な位置検出を行うウエハ搬送装置を提供する。 【解決手段】 特定パターンを照明する照明系と、特定
パターンもしくは光源形状を、ウエハカセット内のウエ
ハとほぼ平行な光軸で、ウエハ断面前端部に投影する光
学系と、上記投影された特定パターン像を１次元センサ
上に投影する光学系と、上記投影された特定パターン像
とウエハの相対位置を変化させる機構部で構成され、上
記ウエハ断面前端部に投影される特定パターン像の検出
位置より、ウエハカセット内の特定位置におけるウエハ
の有無、及び正確な位置を検出することを特徴とするウ
エハ搬送装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明はウエハ搬送装置に関
するものであり、特に、ウエハカセット内の特定位置に
おけるウエハの有無検出、及び正確な位置検出に関する
ものである。さらに、本発明は、フロントオープンカセ
ット内の特定位置におけるウエハの有無検出、正確な位
置検出に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】今後、クリーン化の為に、ウエハカセッ
ト用のミニエンバイロメントとして、図５に示す様なフ
ロントオープンカセットが採用される傾向がある。

【０００３】しかし、このフロントオープンカセット内
の特定位置におけるウエハの有無検出、及び正確な位置
検出の方法が、現在、確立していない。

【０００４】従来のオープンカセット内の特定位置にお
けるウエハの有無検出、及び正確な位置検出の方法を図
８に示す。図８において、４０はオープンカセット、４
１はウエハ、４２は半導体レーザ、４３はコリメータレ
ンズ、４４は平行光レーザビーム、４５はホトセンサ、
４６は上下方向に移動可能な搭載台である。

【０００５】この従来の方法は、搭載台４６を上下方向
に移動させながら、ホトセンサ４５に入射する平行光レ
ーザビームの光量を検出することにより、オープンカセ
ット内の特定位置におけるウエハの有無検出、及び正確
な位置検出を行うものである。ここで、光源として半導
体レーザを使用しているのは、半導体レーザは点光源に
近い光源であり、容易に、かつ、効率良く、平行光を構
成することが可能な為である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】フロントオープンカセ
ット内の特定位置におけるウエハの有無検出、及び正確
な位置検出を考えた場合、従来方法の延長として、フロ
ントオープンカセットのウエハアクセス面の対抗面（以
降、「裏面側」という）に反射板を取り付け、この反射
板から反射してくる光量を検出する方法が考えられる。

【０００７】しかし、この方法では以下の様な欠点があ
る。 （１）フロントオープンカセットは、ほぼ透明な材料で
あり、また、図６に示す様に、半導体製造装置３１の前
面に取り付けられるものである為、上記方法を採用した
場合、平行光レーザビームの散乱光を半導体製造装置外
に出してしまうことになり、安全上問題である。 （２）上記方式では、反射板は搬送装置とは一体のもの
でない為、平行光レーザビームと垂直な位置関係を保証
することが困難である。そのため、反射板に入射する平
行光レーザビームと、反射板から反射する平行光レーザ
ビームにずれが生じてしまう。このずれが生じると、ど
ちらの平行光レーザビームがウエハにより遮られたか判
別がつかない為に、正確な位置検出が困難となる。

【０００８】（３）上記反射板を、フロントオープンカ
セット内に配置した場合、フロントオープンカセットの
洗浄性を損なうことになる。また、もし、上記反射板を
フロントオープンカセットの外に配置した場合には、フ
ロントオープンカセット裏面側の材料内を平行光レーザ
ビームが往復で通過することになり、光路が安定なもの
にならない為、上記（２）と同じ理由で、正確な位置検
出が困難となる。

【０００９】以上、述べた様に、従来の構成の延長、つ
まり、平行光レーザビームの光量検出方法では、フロン
トオープンカセット内の特定位置におけるウエハの有無
検出、及び正確な位置検出を安全に、かつ、精度良く、
また、フロントオープンカセットの洗浄性を損なうこと
なく実施することは困難であった。

【００１０】また、上記従来例とは別に、フロントオー
プンカセットのウエハアクセス面に対し、均一な照明を
行い、かつ、光学系により、ウエハ前端部を２次元セン
サ上に投影して、ウエハ前端部の画像情報を取り込み、
この画像情報から、ウエハの位置を検出するということ
も容易に考えられるが、均一な照明を実施した場合に
は、ウエハ前端部からの散乱光が相対的に弱いものとな
り、確実なウエハ有無検出、及び位置検出は困難なもの
となってしまう。本発明は上記各種問題点を解決するこ
とを課題とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意検討し
た結果、特定パターンもしくは光源形状をウエハ断面前
端部に投影する方法を採用することによって上記課題が
解決されることを見出し本発明に至った。

【００１２】すなわち、本発明は以下の（１）〜（８）
である。 （１）特定パターンを照明する照明系と、特定パターン
を、ウエハカセット内のウエハとほぼ平行な光軸で、ウ
エハ断面前端部に投影する光学系と、上記投影された特
定パターン像を１次元センサ上に投影する光学系と、上
記投影された特定パターン像とウエハの相対位置を変化
させる機構部で構成され、上記ウエハ断面前端部に投影
される特定パターン像の検出位置より、ウエハカセット
内の特定位置におけるウエハの有無、及び正確な位置を
検出することを特徴とするウエハ搬送装置。

【００１３】（２）光源形状を、ウエハカセット内のウ
エハとほぼ平行な光軸で、ウエハ断面前端部に投影する
光学系と、上記投影された特定パターン像を１次元セン
サ上に投影する光学系と、上記投影された特定パターン
像とウエハの相対位置を変化させる機構部で構成され、
上記、ウエハ断面前端部に投影される特定パターン像の
検出位置より、ウエハカセット内の特定位置におけるウ
エハの有無、及び正確な位置を検出することを特徴とす
るウエハ搬送装置。

【００１４】（３）ウエハ断面前端部に特定パターン、
もしくは光源形状を投影する光学系と、上記、投影され
た特定パターン像、もしくは光源形状像を１次元センサ
上に投影する光学系とを同一としたことを特徴とする上
記（１）または（２）に記載のウエハ搬送装置。 （４）ウエハ断面前端部に特定パターン、もしくは光源
形状を投影する位置を、ウエハカセットに対するウエハ
の出し入れ方向に対して移動可能としたことを特徴とす
る上記（１）または（２）に記載のウエハ搬送装置。

【００１５】（５）１次元センサの像のコントラストか
ら、最良結像フォーカス位置を求め、フォーカス合わせ
をすることを特徴とする上記（１）または（２）に記載
のウエハ搬送装置。 （６）上記１次元センサの電気信号出力から、光源強度
を制御することを特徴とする上記（１）または（２）に
記載のウエハ搬送装置。 （７）上記１次元センサの電気信号出力から、１次元セ
ンサ増幅部の増幅率を制御することを特徴とする上記
（１）または（２）に記載のウエハ搬送装置。 （８）上記１次元センサを２次元センサとしたことを特
徴とする上記（１）または（２）に記載のウエハ搬送装
置。

【００１６】本発明において、ウエハが無い場所では、
特定パターン像は１次元センサ上に投影されることはな
く、ウエハが存在する場所では、特定パターン像は１次
元センサ上に投影されることになる。

【００１７】

【発明の実施の態様】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。図１は本発明の一実施例であり、特にウ
エハ位置検出部を示すものである。１はケーラー照明
系、２は特定パターンを有するスリット板、３は投影レ
ンズ、４はハーフミラー、５は特定パターン像、６はフ
ロントオープンカセット、７は搭載台、８、９、１０は
ウエハ、１１は光学フィルター、１２は投影レンズ、１
３は１次元センサ、１４はアンプ、１５はＡＤコンバー
タ、１６はメモリ、１７はＣＰＵである。又、２１は一
体になっているウエハ位置検出部である。

【００１８】図２は、本発明のウエハ位置検出部２１を
実装したウエハ搬送ハンド部であり、２２はフロントオ
ープンカセットに対して、ウエハの出し入れを行う伸縮
ハンド、２３は伸縮ハンド２２、及びウエハ位置検出部
２１を一体で、上下、左右に移動可能なハンド移動台で
ある。ここで、上記、伸縮ハンド２２、及びハンド移動
台２３は図１に示されるＣＰＵ１７により位置制御され
る様になっている。また、８はフロントオープンカセッ
ト６内のウエハを表わしている。図３はスリット板２で
ある。図４は１次元センサ１３上に投影された特定パタ
ーン像の処理に関する説明図である。以上の図１〜図４
を用いて本発明の詳細説明を以下に行う。

【００１９】図１のケーラ照明系１は光源として発光ダ
イオードを用いており、この光源を光学系（図示せず）
により、スリット板２上を均一に照明している。スリッ
ト板２は、その内部に図３に示す様な、ウエハと平行な
方向に、横長の開口部を１個設けている。この横長開口
部を投影レンズ３により、フロントオープンカセット６
内のウエハ断面前端部に投影している。ウエハが存在す
る場所では、このパターン像は光学フィルタ１１を通過
後、投影レンズ１２により、１次元センサ１３上に結像
する。ここで、光学フィルタ１１は光源の発光ダイオー
ドの発光波長のみを通過する様な特性を有するものであ
り、外乱光の影響を軽減する効果がある。１次元センサ
１３上に結像されたパターン像は電気信号に変換され、
アンプ１４により増幅され、ＡＤコンバータ１５により
デジタル信号に変換され、メモリ１６に記憶される様に
なっている。

【００２０】以下に実際の動作順序を示す。図５に示す
様な、フロントオープンカセット６が、その前面に蓋を
された状態で、図６で示す様な半導体製造装置３１前面
の搭載台７上に搭載されると、半導体製造装置３１内部
から、上記蓋をハンド（図示せず）により外して、フロ
ントオープンカセット内部のウエハに対してアクセスが
可能な状態となる。

【００２１】この状態になると、図２の様に、フロント
オープンカセット６の前面にハンド搭載台２３が移動し
てくる。この後、ハンド搭載台２３は上下方向に移動を
行う。この時に、ウエハ検出部２１は、フロントオープ
ンカセット６内のウエハの断面前端部に対して、上記パ
ターン像の投影、及び、そのパターン像の検出を行う。

【００２２】本実施例においては、上下方向について、
０．５ｍｍピッチで、特定パターン像の検出を実行して
おり、上記、上下移動が完了すると、ウエハが存在する
場所では、図４の（ａ）で示す様な特定パターン像のデ
ータが、ウエハが存在しない場所では、図４の（ｂ）で
示す様なデータがメモリ１６内に格納される。

【００２３】本実施例では、１次元センサとして５１２
画素のＣＣＤを使用している為、０．５ｍｍピッチの位
置毎に図４の（ａ）もしくは（ｂ）の様な空中像に対応
する、５１２個のデータを格納することになる。

【００２４】ＣＰＵ１７はメモリ１６内に格納されたデ
ータ群に対して以下の処理を行う。 （１）１ｍｍ離れた位置のデータ群間において差分計算
を行う。この結果を示したものが図４の（ｃ）、または
（ｄ）である。上記処理により、特定パターン以外のオ
フセット成分等を除去できる。この結果、各計測位置毎
に５１２個の差分データができることになる。 （２）上記、各計測位置毎の５１２個の差分データの加
算を行い、その値が、ある一定値以上である位置データ
を抽出する。 （３）上記、求めた位置の１ｍｍ離れた位置の差分デー
タにおいて、特定レベル以上の信号幅を求めて、これを
特定パターンの幅との比較を行い、これが、ある一定許
容値内である位置データを抽出する。 （４）上記、（３）で抽出した位置データの内、１ｍｍ
以内にあるデータについて、それらの位置平均値を求
め、これをウエハの位置データとする。

【００２５】以上の動作により、フロントオープンカセ
ット内の特定位置におけるウエハの有無、及び正確な位
置を検出することが可能になる為、この後、伸縮ハンド
２３は、フロントオープンカセット６内の任意のウエハ
の出し入れが可能となる。

【００２６】以下に本発明の変形例である他の実施例を
説明する。これらは全て本発明に含まれる。 （１）図７は本発明を単純化した変形例であり、３７は
発光ダイオードである。本発明の実施例との違いは以下
の２点である。 （ａ）特定スリットを用いず、光源像そのものを、空中
像として投影。（クリティカル照明の採用） （ｂ）空中像投影用レンズと観察像投影レンズの併用。 以上の変形により単純化が可能となる。 （２）本発明は、ウエハ断面前端部に対する特定パター
ンの投影、及び検出という方法を採用している為、オー
プンカセットに対しても容易に適用可能である。 （３）本発明はウエハ検出部をウエハの出し入れ方向に
対して固定的なものとしていたが、これを、移動可能な
ものとしてもよい。これは、ウエハの大きさが変わった
場合、もしくはウエハカセットの形状が変更になった場
合、自動的に空中像をウエハ前端部に位置させる為に有
効である。

【００２７】（４）本発明は空中像を１次元センサに投
影する投影レンズを固定的なものとしていたがこれにフ
ォーカス機能を追加してもよい。１次元センサの像のコ
ントラストから、最良結像フォーカス位置を求める様に
してフォーカス合わせをすることも容易に可能である。 （５）本発明は光源に発光ダイオードを使用している
が、１次元センサの出力から、この赤外発光ダイオード
の駆動電流を制御することも容易に可能である。又、１
次元センサの出力から、アンプの増幅率を制御すること
も容易に可能である。この操作により、検出精度を向上
可能である。 （６）本発明は光源の発光ダイオードを連続点灯状態で
使用しているが、これを、計測時のみ点灯するようにし
でもよい。又、１回の計測毎に点灯状態計測と、消灯状
態計測を実行し、点灯状態の計測データから、消灯状態
の計測データを減算することにより外乱光の影響、及び
計測系のオフセットを最小にすることが可能である。 （７）本発明は空中像を検出する為に、１次元センサを
用いたが、これを２次元センサにすることも容易に可能
である。２次元センサを使用すれば、ウエハの傾き成分
も検出可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明を用いること
により以下のような効果がある。 （１）光源として平行光を必要としない為、半導体レー
ザの様な安全上注意を有する部品を使う必要がない。そ
の為、原理的に安全である。 （２）ウエハ断面前端部によるパターン像の有無検出を
行っている為、フロントオープンカセットの形状等に影
響を受けない。その為、検出信頼性、検出精度等が良
い。 （３）フロントオープンカセットに特別な細工をする必
要がない為、フロントオープンカセットそのもののコス
トアップにならない。また、洗浄性等を損なうことがな
い。 （４）フロントオープンカセット以外のウエハカセット
の場合でも容易に対応可能である。その為、ウエハ搬送
装置として、ウエハ有無検出、位置検出機構の共通化が
容易に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例であり、特にウエハ位置検出
部を示す説明図。

【図２】 本発明のウエハ位置検出部を実装したウエハ
搬送ハンド部の説明図。

【図３】 スリット板の説明図。

【図４】 特定パターン像の処理に関する説明図。

【図５】 フロントオープンカセットの説明図。

【図６】 フロントオープンカセットを使用した半導体
製造装置の説明図。

【図７】 本発明を単純化した別な実施例の説明図。

【図８】 従来のオープンカセットの場合のウエハの有
無、及び位置検出方法の説明図。

【符号の説明】

１：ケーラー照明系、２：スリット板、３：投影レン
ズ、４：ハーフミラー、５：空中像、６：フロントオー
プンカセット、７：搭載台、８、９、１０：ウエハ、１
１：光学フィルター、１２：投影レンズ、１３：１次元
センサ、１４：アンプ、１５：ＡＤコンバータ、１６：
メモリ、１７：ＣＰＵ、２１：ウエハ位置検出部、２
２：伸縮ハンド、２３：ハンド移動台、３１：半導体製
造装置、３７：発光ダイオード、４０：オープンカセッ
ト、４１：ウエハ、４２：半導体レーザ、４３：コリメ
ータレンズ、４４：平行光レーザビーム、４５：ホトセ
ンサ、４６：塔載台。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定パターンを照明する照明系と、特定
   パターンを、ウエハカセット内のウエハとほぼ平行な光
   軸で、ウエハ断面前端部に投影する光学系と、上記投影
   された特定パターン像を１次元センサ上に投影する光学
   系と、上記投影された特定パターン像とウエハの相対位
   置を変化させる機構部で構成され、上記ウエハ断面前端
   部に投影される特定パターン像の検出位置より、ウエハ
   カセット内の特定位置におけるウエハの有無、及び正確
   な位置を検出することを特徴とするウエハ搬送装置。
2. 【請求項２】 光源形状を、ウエハカセット内のウエハ
   とほぼ平行な光軸で、ウエハ断面前端部に投影する光学
   系と、上記投影された特定パターン像を１次元センサ上
   に投影する光学系と、上記投影された特定パターン像と
   ウエハの相対位置を変化させる機構部で構成され、上
   記、ウエハ断面前端部に投影される特定パターン像の検
   出位置より、ウエハカセット内の特定位置におけるウエ
   ハの有無、及び正確な位置を検出することを特徴とする
   ウエハ搬送装置。
3. 【請求項３】 ウエハ断面前端部に特定パターン、もし
   くは光源形状を投影する光学系と、上記、投影された特
   定パターン像、もしくは光源形状像を１次元センサ上に
   投影する光学系とを同一としたことを特徴とする請求項
   １または２に記載のウエハ搬送装置。
4. 【請求項４】 ウエハ断面前端部に特定パターン、もし
   くは光源形状を投影する位置を、ウエハカセットに対す
   るウエハの出し入れ方向に対して移動可能としたことを
   特徴とする請求項１または２に記載のウエハ搬送装置。
5. 【請求項５】 １次元センサの像のコントラストから、
   最良結像フォーカス位置を求め、フォーカス合わせをす
   ることを特徴とする請求項１または２に記載のウエハ搬
   送装置。
6. 【請求項６】 上記１次元センサの電気信号出力から、
   光源強度を制御することを特徴とする請求項１または２
   に記載のウエハ搬送装置。
7. 【請求項７】 上記１次元センサの電気信号出力から、
   １次元センサ増幅部の増幅率を制御することを特徴とす
   る請求項１または２に記載のウエハ搬送装置。
8. 【請求項８】 上記１次元センサを２次元センサとした
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のウエハ搬送
   装置。