JPH1140648A - 多連式センサおよびウエハセンサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、センサ毎の検知性能にバラツキが
生じる原因を追及した結果、センサから出力した検知光
を完全に遮った場合であっても、ホワイトノイズや受光
回路の持つオフセット電圧等により幾分出力電圧を発生
させることがあり、これがセンサ毎の検知性能にバラツ
キを生じさせる原因であることに着目し、このバラツキ
を解消する真のしきい値をセンサ毎に設定することによ
り不安定なバラツキを解消した高検知性能を有する多連
式センサおよびウエハセンサを提供することを目的とす
る。 【解決手段】この発明は、多数のセンサを並列状に配設
して形成した多連式センサであって、上記センサの完全
入光信号と完全非入光信号との残留偏差を認識するオフ
セット特性を求め、このオフセット特性を加味して物体
の有無を判定する真のしきい値を設定したことを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、整列配置された
多数の透明体、不透明体の物体の有無および位置を一括
して検知する多連式センサに関し、さらに詳しくは高性
能の検知能力を有する多連式センサおよびウエハセンサ
に関する。

【０００２】

【従来の技術】以下、ウエハセンサを例にとって説明す
ると、この種のウエハセンサはウエハカセットに収納さ
れるウエハの収納許容枚数と同数の投受光素子の対を配
設して、ここに収納されたウエハの有無を光電検知して
いる（例えば特開平６ー７７３０７号、特公平６ー１１
０７０号参照）。

【０００３】この光電検知による有無判定は、ウエハの
有無に応じて検知光の遮光度合いが異なることから、こ
の遮光度合いを考慮してウエハの有無判定基準となるし
きい値を定めている。

【０００４】しかし、このしきい値は多数のセンサに対
して一律に定められているため全てのセンサに適応せ
ず、各々のセンサの光軸毎に受光信号が異なって検知性
能にバラツキが発生し、透光性の良好な例えば半透明ウ
エハと透明ウエハとを検知するようにした場合は、その
小さな差を電気的に区別し難い問題を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、セ
ンサ毎の検知性能にバラツキが生じる原因を追及した結
果、センサから出力した検知光を完全に遮った場合であ
っても、ホワイトノイズや受光回路の持つオフセット電
圧等により幾分出力電圧を発生させてしまうことがあ
り、これがセンサ毎の検出能力にバラツキを生じさせる
原因であることに着目し、このバラツキを解消する真の
しきい値をセンサ毎に設定することにより不安定なバラ
ツキを解消した高検知性能を有する多連式センサおよび
ウエハセンサを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
多数のセンサを並列状に配設して形成した多連式センサ
であって、上記センサの完全入光信号と完全非入光信号
との残留偏差を認識するオフセット特性を求め、このオ
フセット特性を加味して物体の有無を判定するための真
のしきい値を設定する。

【０００７】請求項２記載の発明は、オフセット特性を
抽出するための完全非入光信号を取出す抽出手段を備え
たことを特徴とする。

【０００８】請求項３記載の発明は、多連式センサを用
いて整列配置されたウエハを検知するウエハセンサであ
る。

【０００９】

【作用】この発明によれば、物体の有無を判定すると
き、センサの完全入光信号と完全非入光信号との残留偏
差を認識するオフセット特性を求め、この求めたオフセ
ット特性を加味して物体の有無を判定する真のしきい値
を設定し、この真のしきい値に基づいて物体の有無を判
定する。

【００１０】また、オフセット特性を求めるときは、抽
出手段によりオフセット特性を抽出する完全非入光信号
を取出し、これに基づいてオフセット特性を求める。こ
のような多連式センサを用いて構成したウエハセンサで
整列配置されたウエハを検知する。

【００１１】

【発明の効果】この結果、物体の検知に際して、センサ
毎のオフセット特性を考慮した真のしきい値を設定して
いるため、センサ毎に定めた真のしきい値によってバラ
ツキのない安定した検知を行うことができ、また透明体
と半透明体等の僅かな差であっても正確に検出すること
ができる。

【００１２】また、センサ毎に異なる受光回路側の出力
電圧の変動に拘らず、この変動を考慮した検知動作がで
きるため多連式センサの組立誤差による検知性能のバラ
ツキがなくなり、それゆえ多連式センサの生産性が向上
する。

【００１３】さらに、遮光操作や投光オフ操作を施せ
ば、オフセット特性を簡単に求めることができるため、
センサ毎の真のしきい値を容易に設定できる。また、こ
の多連式センサをウエハセンサに適用した場合は、セン
サ毎のバラツキを解消した信頼性の高いウエハの検知管
理ができる。

【００１４】

【実施例】この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳
述する。図１は光電検知形のウエハセンサ１１を示し、
この光電検知形のウエハセンサ１１は横長の長方板状を
有するケース１２と、このケース１２の上面より上方に
突出する多数の検知アーム１３…とを備え、また光電セ
ンサを構成する投光部と受光部との複数対をケース１２
内部に収納し、図２にも示すように、投光部から上向き
に投光された光を検知アーム１３に沿わせて投光させ、
さらにその投光方向を屈折させて並列突出する検知アー
ム１３，１３間を投光させたときの水平方向の検知光路
を検知領域１４に設定し、この検知領域１４を透過した
光を下向きに屈折させて受光部に導くウエハ検知光路１
５を形成している。

【００１５】この場合、検知アーム１３はシート状の一
枚のウエハ１６を立姿で収納許容する間隔を隔てた櫛歯
状に並列配設し、この検知アーム１３，１３間でウエハ
１６の収納部を形成しており、ウエハの収納枚数が例え
ば２５枚であれば、検知領域１４は２５か所のため検知
アーム１３は２６個配設される。また、ケース１２の下
面には制御信号や検知信号を入出力するためのケーブル
１７を垂設し、その端部にはコネクタ１８を有してい
る。

【００１６】図３はウエハセンサ１１の制御回路ブロッ
ク図を示し、ＣＰＵ３１はＲＯＭ３２に格納されたプロ
グラムに沿って各回路装置を制御し、その制御データを
ＲＡＭ３３で読出し可能に記憶する。

【００１７】このＣＰＵ３１にはウエハの収納許容枚数
と同数の投光ＬＥＤ３４…が投光駆動回路３５および投
光ゲート３６を介して接続され、ＣＰＵ３１からの投光
駆動信号CTL1…によって投光制御される。また、これに
対応する受光ＬＥＤ３７は受光ゲート３８を介してＣＰ
Ｕ３１に接続され、ＣＰＵ３１からの受光ゲート信号P1
…によって受光制御され、このときの各受光信号はアナ
ログマスタ３９を介してＣＰＵ３１に入力される。

【００１８】また、ＣＰＵ３１は表示灯４０、スイッチ
操作部４１、チャンネル数セレクト入力部４２、動作モ
ード部４３、外部入力部４４、自己診断出力部４５、制
御出力部４６、発振器４７と接続してセンサ管理がなさ
れる。先ず、表示灯４０にはティーチング表示灯や警告
表示灯を備えてセンサ動作に応じた表示を行い、スイッ
チ操作部４１により外部から各種のスイッチ操作を行
い、チャンネル数セレクト入力部４２によって投受光Ｌ
ＥＤのチャンネル数を切換え操作し、動作モード部４３
によってＯＮ／ＯＦＦ設定表示等の動作モードを切換え
る。さらに、外部入力部４４によって例えば制御出力を
停止する等の制御指令動作を入力操作し、また自己診断
出力部４５で自己性能データを診断し、制御出力部４６
で各々の検知結果に応じた制御データを出力する。ま
た、発振器４７の発振出力によって光電検知動作を実行
させる。

【００１９】ところで、ＣＰＵ３１は投光ＬＥＤ３４か
ら受光ＬＥＤ３７に投受光させて光電検知したとき、こ
の投受光ＬＥＤ３４，３７（例えば1 〜25チャンネル）
毎に検知性能が少しずつ微妙に異なることが認められ
た。

【００２０】これは、図４に示すように、ウエハの介在
しない空間を検知した完全入光状態では、検知領域に入
光量Ｖ1 ，Ｖ2 …に応じた一定の完全入光信号が検知さ
れる。

【００２１】これに対し、図５に示すように、投光を完
全に遮断した完全非入光状態では、入光を完全に遮断し
ているにも拘らず、受光ＬＥＤ側においてホワイトノイ
ズＶａ（例えば0.05ボルトの検知電圧）や受光回路の持
つオフセット電圧Ｖｂ（例えば0.6 ボルトの検知電圧）
によって僅かな出力電圧を発生させることがあり、これ
が投受光ＬＥＤ３４，３７毎の検知能力にバラツキを生
じさせる。

【００２２】それゆえ、図６に示すように、物体の有無
判定時の判定基準となるしきい値（92％）６１を一律に
定めた場合は、１チャンネル（第１の投受光ＬＥＤ）で
は1.70ボルト、２チャンネル（第２の投受光ＬＥＤ）で
は1.79ボルトのように、オフセット特性の影響を受けて
検知能力にバラツキが生じ、このバラツキによって誤判
定を生じる恐れがある。

【００２３】このため、図７に示すように、誤判定を解
消するための真のしきい値７１，７２…を投受光ＬＥＤ
３４，３７毎に設定して解決するものである。これは、
投受光ＬＥＤ毎に完全非入光信号のときの残留偏差とし
て認められるオフセット特性を求め、この求めたオフセ
ット特性を加味してウエハの有無を判定する真のしきい
値を設定する。

【００２４】標準的なしきい値92％のとき、 真のしきい値＝（完全入光信号−完全非入光信号）×0.
92＋完全非入光信号で求められる。これに従って、図７
に示す１チャンネルの真のしきい値７１は1.844 ボル
ト、２チャンネル７２の真のしきい値は1.88ボルトと求
められる。

【００２５】このように投受光ＬＥＤ毎に真のしきい値
を設定すれば、予め定められた真のしきい値によってバ
ラツキのない安定した検知を行うことができ、また透明
ウエハと半透明ウエハ等の検知値が僅かな差であっても
正確に検知することができる。

【００２６】また、受光回路側で生じるオフセット特性
の変動に拘らず、この変動を考慮した検知動作ができる
ため、投受光ＬＥＤ毎に生じる検知誤差を吸収する如く
対処してウエハセンサの組立誤差による検知性能のバラ
ツキを解消することができる。

【００２７】図８はウエハセンサに生じるオフセット特
性の測定例を示し、これはウエハセンサ８１に並列突出
された櫛歯状の検知アーム８２…間に、同櫛歯状を有す
る測定治具８３の遮光板８４…のそれぞれを介在させ
て、検知アーム８２，８２間に形成される検知領域を完
全遮光するものであって、このような測定治具８３を用
いて各々の投受光ＬＥＤに対する完全非入光信号を取出
し、これに基づいてオフセット特性とその真のしきい値
を求めることができる。

【００２８】このようにして求められた真のしきい値は
投受光ＬＥＤ毎にＲＡＭ３３で記憶管理し、ウエハ検知
時にＣＰＵ３１が受光検知した信号とＲＡＭ３３に記憶
した真のしきい値とを比較することに基づいてウエハの
有無を判定する。

【００２９】またこの他、測定治具を用いずにオフセッ
ト特性を求めることもできる。これは、ＣＰＵ３１によ
り投光駆動信号CTL1…を出力制御して投光チャンネルを
切換えることで投光ゲート３６を停止させて完全非入光
状態を作り出し、これに基づいてオフセット特性を測定
する。

【００３０】また、ＣＰＵ３１から投光パルス出力信号
PLS1を停止させて、投光ゲート３６の投光動作を停止さ
せることで完全非入光状態を作り出すことができ、この
ような場合もオフセット特性を測定することができる。

【００３１】さらに、スイッチ操作により投光パルス出
力信号PLS2を強制的に停止させて、投光駆動回路３５の
投光動作を停止させることで完全非入光状態を作り出す
ことができ、このような場合もオフセット特性を測定す
ることができる。

【００３２】上述のように、ウエハの有無検知に際し
て、投受光ＬＥＤ毎のオフセット特性を考慮して真のし
きい値を設定しているため、投受光ＬＥＤ毎に定めた真
のしきい値によって検知誤差のない安定したウエハ検知
を行うことができ、また透明ウエハと半透明ウエハのよ
うに僅かな検知出力の差であっても正確に検知すること
ができる。

【００３３】また、投受光ＬＥＤ毎に異なるオフセット
特性の変動に拘らず、この変動を考慮した検知動作がで
きるため多連式の投受光ＬＥＤの組立誤差による検知性
能のバラツキがなくなり、それゆえ多連式のウエハセン
サの生産性が向上する。さらに、検知アーム間の遮光操
作やＣＰＵによる投光オフ操作を施せば、オフセット特
性を簡単に測定することができるため、投受光ＬＥＤ毎
の真のしきい値が容易に得られ、このオフセット特性を
加味した真のしきい値を用いることで投受光ＬＥＤ毎の
バラツキを解消した信頼性の高いウエハの検知管理がで
きる。

【００３４】この発明と、上述の一実施例の構成との対
応において、この発明の多連式センサは、実施例の光電
検知形のウエハセンサ１１に対応し、以下同様に、セン
サは、投光ＬＥＤ３４と受光ＬＥＤ３７に対応し、オフ
セット特性は、ホワイトノイズＶａやオフセット電圧Ｖ
ｂに対応し、物体は、ウエハ１６に対応し、抽出手段
は、測定治具８３に対応するも、この発明は上述の一実
施例の構成のみに限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の光電検知形のウエハセンサを示す
正面図。

【図２】 この発明の検知アームのウエハ検知光路を示
す要部斜視図。

【図３】 この発明の光電検知形のウエハセンサの制御
回路ブロック図。

【図４】 この発明の光電検知形のウエハセンサの完全
入光状態を示す要部波形図。

【図５】 この発明の光電検知形のウエハセンサの完全
非入光状態を示す要部波形図。

【図６】 この発明の一律なしきい値を用いたときの波
形説明図。

【図７】 この発明の真のしきい値を用いたときの波形
説明図。

【図８】 この発明のウエハセンサのオフセット特性を
測定する測定治具の使用状態を示す正面図。

【符号の説明】

１１，８１…ウエハセンサ １３，８２…検知アーム １４…検知領域 １５…ウエハ検知光路 １６…ウエハ ３１…ＣＰＵ ３４…投光ＬＥＤ ３７…受光ＬＥＤ CTL1〜…投光駆動信号 Ｖ1 ，Ｖ2 …入光量 Ｖａ…ホワイトノイズ Ｖｂ…オフセット電圧 ６１…しきい値 ７１，７２…真のしきい値 ８３…測定治具 ８４…遮光板 PLS1，PLS2…投光パルス出力信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数のセンサを並列状に配設して形成した
   多連式センサであって、上記センサの完全入光信号と完
   全非入光信号との残留偏差を認識するオフセット特性を
   求め、このオフセット特性を加味して物体の有無を判定
   する真のしきい値を設定した多連式センサ。
2. 【請求項２】オフセット特性を抽出するための完全非入
   光信号を取出す抽出手段を備えた請求項１記載の多連式
   センサ。
3. 【請求項３】請求項１または２記載の多連式センサを用
   いて整列配置されたウエハを検知するウエハセンサ。