JPH1154596A - 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、被検出物体のエッジ部分で検出光
量に顕著に変化が表れることに着目し、このエッジ部分
の光量変化からしきい値を設定することにより、非接触
状態で正確な高検出性能が得られると共に、低コストに
構成し得る多連式センサおよびウエハセンサの提供を目
的とする。 【解決手段】この発明は、多数の透過形センサを並列状
に配設し、各センサの光軸を被検出物体が遮ることで該
物体を検出する多連式センサであって、被検出物体のエ
ッジ部分が透過形センサの光軸を通過したとき、同セン
サの検出光量が変化するエッジ検出特性を求め、このエ
ッジ検出特性を加味して被検出物体を判別するしきい値
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、半透明体および不透明体の被検出物体を
一括して検出する多連式センサに関し、さらに詳しくは
被検出物体の種類を正確に判別する高検出能力を有する
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キャリアに収納さ
れるウエハの収納許容枚数と、これと同数の投光素子と
受光素子との一対を配設して、ここに収納されたウエハ
の有無および位置を一括して光電検出している（例えば
特公平６ー１１０７０号参照）。

【０００３】また、この種のウエハは通常、透明、半透
明、不透明の３種類に分類され、石英ガラス、サファイ
アガラス、液晶ガラスのような透明ウエハを検出する場
合は、マイクロスイッチ等を使用した検知方法が知られ
ている。ところが、この場合は透明ウエハに接触して検
出する接触式のため、ウエハの汚染とウエハ接触端面が
破壊される恐れがあった。このため、特開平６ー７７３
０７号の非接触で検出する非接触式のウエハセンサが知
られているが、この場合は一つの投光素子に対して２つ
の受光素子を要してコスト高となる問題を有していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこでこの発明は、被
検出物体のエッジ部分で検出光量に顕著に変化が表れる
ことに着目し、このエッジ部分の光量変化からしきい値
を設定することにより、非接触状態で正確な高検出性能
が得られると共に、低コストに構成し得る多連式センサ
およびウエハセンサの提供を目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
多数の透過形センサを並列状に配設し、各センサの光軸
を被検出物体が遮ったときに物体を検出する多連式セン
サであって、被検出物体のエッジ部分が透過形センサの
光軸を通過したとき、同センサの検出光量が変化するエ
ッジ検出特性を求め、このエッジ検出特性を加味して被
検出物体を判別するしきい値を設定したことを特徴とす
る。

【０００６】請求項２記載の発明は、多数の透過形セン
サを並列状に配設し、各センサの光軸をウエハが遮った
ときにウエハを検出するウエハセンサであって、ウエハ
のエッジ部分が透過形センサの光軸を通過したとき、同
センサの検出光量が変化するエッジ検出特性を求め、こ
のエッジ検出特性を加味してウエハの種類を判別するし
きい値を設定したことを特徴とする。

【０００７】

【作用】この発明によれば、被検出物体の種類を判別す
る際、被検出物体のエッジ部分が透過形センサの光軸を
通過すると、同センサの検出光量が特別に変化し、この
特別な光量変化からエッジ検出特性を求め、これを加味
して設定したしきい値で被検出物体を判別する。

【０００８】同じく、ウエハを判別する際、ウエハのエ
ッジ部分が透過形センサの光軸を通過すると、同センサ
の検出光量が特別に変化し、この特別な光量変化からエ
ッジ検出特性を求め、これを加味して設定したしきい値
でウエハを判別する。

【０００９】

【発明の効果】この結果、エッジ検出特性を加味したし
きい値を備えているため、このしきい値と検出光量とを
比較することにより、例えば遮光か否かによる判定では
困難な透明体、半透明体の被検出物体を確実に検出する
ことができる。さらに、センサは投光素子と受光素子と
の一対で構成し得るので低コストとなり、また被検出物
体に対して非接触状態で検出するので、該被検出物体の
破損が防止でき、ウエハセンサに適用した場合は、信頼
性の高いウエハの検出管理ができる。

【００１０】

【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は半導体集積回路を製造する工程で使用さ
れるウエハ１２に対して処理を施すために該ウエハ１２
を収納搬送するウエハキャリア（またはウエハカセット
と称す）１１を示し、このウエハキャリア１１はウエハ
１２の多数枚を整列収納する容器として使用され、上方
よりウエハ１２…を出入れ可能に上部を開放して一定間
隔毎に配列して収納許容し、下部は開放してウエハ１２
の一部を露出させ、この露出した底部対応位置に多連式
のウエハセンサ１３を対設する。この多連式のウエハセ
ンサ１３は底部より上下動する昇降ベース１４の側面に
取付けられて、ウエハキャリア１１の底部から内部のウ
エハ１２…の下部を検出して、その収納位置、有無を一
括して検出する。

【００１１】図２は多連式のウエハセンサ１３を拡大し
て示し、この多連式のウエハセンサ１３は横長の長方板
状を有するケース１５と、このケース１５の上面より上
方に突出する多数の検出アーム１６…とを備え、また透
過形の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１５の内部に収納している。

【００１２】この場合、多数の検出アーム１６…は円形
シート状の一枚のウエハ１２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、この検出アーム１６，１
６間でウエハ１２の位置決め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、検出領域は２
５か所のため検出アーム１６は２６個配設する。また、
ケース１５の下面には制御信号や検出信号を入出力する
ためのケーブル１７を接続し、その端部にはコネクタ１
８を有している。

【００１３】図３は検出アーム１６のウエハ検出構造を
示し、この検出アーム１６は黒色不透明合成樹脂により
一体形成され、下部両側に素子収納部１９，２０を有す
るケース取付け部２１と、上部側に平行に伸びる２本の
アーム部２２，２３とその頂部間を接続する先端部２４
とから構成される。

【００１４】一方の素子収納部１９には発光ダイオード
等の投光素子（投光部）２５が圧入保持され、他方の素
子収納部２０には筒状のシールド部材２６が嵌められた
フォトダイオード等の受光素子（受光部）２７が圧入保
持される。

【００１５】さらに、検出アーム１６の先端部内面２４
ａの両側には、投光部２５および受光部２７の光軸に対
して４５度傾斜した第１反射面２８と第２反射面２９を
形成している。

【００１６】第１反射面２８は投光部２５からアーム部
２２に沿って上向きに投光された光を水平方向に屈折さ
せて検出領域３０側に投光する往路光路Ｒ1 を形成す
る。第２反射面２９はこの検出アーム１６に対設される
別の検出アーム（図示省略）の反射部で折返し反射され
る折返し光路Ｒ2 を経て再び検出領域３０に水平に導か
れる復路光路Ｒ3 の光をアーム部２３に沿わせて下向き
に屈折させて下方の受光部２７側に導く。

【００１７】このように検出アーム１６と、投光部２５
および受光部２７とで１つの透過形光電センサを形成
し、これらの透過形光電センサを配列してウエハセンサ
１３を構成する。

【００１８】図４は多連式のウエハセンサ１３の制御回
路ブロック図を示し、ＣＰＵ４１はＲＯＭ４２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ＲＡＭ４３で読出し可能に記憶する。

【００１９】ウエハの収納許容枚数と同数設置される各
投光部２５…は投光駆動回路４４および投光ゲート４５
を介してＣＰＵ４１に接続され、このＣＰＵ４１からの
投光駆動信号CTL1…によって投光制御される。また、こ
れに対応する各受光部２７…は受光ゲート４６を介して
ＣＰＵ４１に接続され、ＣＰＵ４１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４７を介してＣＰＵ４１に入力される。

【００２０】また、ＣＰＵ４１は表示灯４８、スイッチ
操作部４９、チャンネル数セレクト入力部５０、動作モ
ード部５１、外部入力部５２、自己診断出力部５３、制
御出力部５４、発振器５５を接続してセンサ管理を施し
ている。

【００２１】表示灯４８はティーチング表示灯や警告表
示灯を備えてしきい値の設定表示やセンサ動作に応じた
警告表示を行い、スイッチ操作部４９によって外部から
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５０によって投受光部２５，２７のチャンネル数を切
換え操作し、動作モード部５１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
５２によって制御出力を停止したり、しきい値を外部入
力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５３で光量劣化等の自己出力性能を診断し、制御出
力部５４で各々の検出結果に応じた制御データを出力す
る。また、発振器５５の発振出力によって多連式の光電
検出動作を実行させる。

【００２２】ところで、ＣＰＵ４１は投受光させてウエ
ハ１２を光電検出するとき、透明ウエハ、半透明ウエ
ハ、不透明ウエハの種類に応じて透過光量が異なり、こ
の３種類のウエハを検出するためのしきい値を設定して
おり、検出の種類に対応して切換えられる。

【００２３】ことに、光があまり減衰しないまま受光検
知されてしまう透過率の高い透明ウエハに対しては、光
電検出性能が低く誤判別しやすい傾向にあるため、これ
を解決すべくウエハの規格化されたエッジ形状からウエ
ハの確かな判別を可能にした。

【００２４】これは、図５に示すように、ウエハ１２の
エッジ部分Ｅが規格通りに面取り形成され、この一定の
傾斜角度を有するエッジ部分Ｅに投光したとき、その光
軸Ｌは面取り角度に応じて反射量が増え、ここで光が十
分に減衰されてしまい検出光量が低下する。なお、エッ
ジ部分Ｅに面取りがない場合でも、エッジ部分Ｅで乱反
射が生じ、これに伴って光の減衰を生じ、この結果、検
出光量の低下を得ることができる。

【００２５】従って、図６に示すように、ウエハのエッ
ジ部分Ｅでは平面部分Ｆに比べて急激に検出光量が低下
し、このウエハのエッジ部分Ｅに特有の光量変化特性の
あることが認められる。このため、検出光量が低下する
エッジ検出信号をオフディレイすることにより、そのと
きの出力レベルが判定できるので、この値を加味して、
ウエハを検出するしきい値、すなわち上述の検出光量低
下時の検出出力をゆとりをもってカットする値Ｈに設定
すれば、このしきい値Ｈによって特に透過率の高い透明
ウエハを安定して検出できる。

【００２６】なお、半透明ウエハであって、その透明度
が透明ウエハに近い場合は、上述のエッジ検出特性を加
味してしきい値を設定する方が正確で安定した検出が得
られる。また、ＣＰＵ４１はウエハセンサ自体の性能を
チェックする自己診断機能を備えて、信頼性の高いセン
サ管理を行っている。

【００２７】図７は自己診断出力部５３がウエハセンサ
を自己診断したときのタイムチャートを示し、この自己
診断出力部５３はウエハが不安定検出領域に置かれたと
き、センサ自身が周囲の温度変化や素子の劣化に伴って
定常的に受光出力が下がったとき、あるいは光量劣化を
検出したときに自己診断出力をＯＮする。

【００２８】通常は、自己診断出力はＯＦＦ状態で待機
し、不安定領域の受光出力があるときは１Ｓ間のタイマ
監視を行い、１Ｓ未満のときは解除し、１Ｓ以上連続し
て不安定領域に受光出力があるときは、警告表示灯をＯ
Ｎして点灯し、自己診断出力をＯＮする。このとき、該
当するチャンネル（投受光部）の制御出力をパルス出力
（0.5 Ｓ）し、不安定領域を越えた場合は通常の計測処
理に戻る。

【００２９】図８は透明ウエハ検出時のタイムチャート
を示し、電源が投入されると、その旨を表示し、またウ
エハセンサは投受光を開始する。このとき、しきい値設
定入力がなされ、またオフディレイタイマがセットされ
て、しきい値設定処理がなされたことをアンサーバック
出力によって確認すると、ウエハセンサを検出位置まで
移動させて、このウエハセンサの移動時にウエハと対応
すると、オフディレイタイマ機能によりウエハのエッジ
部分を光電検出して制御信号を取込む。このエッジ部分
の光量低下に基づいて透明ウエハを正確に検出する。

【００３０】図９は透明ウエハ検出時のフローチャート
を示し、ウエハセンサ１３の電源スイッチを入れて透明
ウエハを検出するとき、ＣＰＵ４１はこのウエハセンサ
１３が待機セットされていることを確認した後、予めオ
フディレイタイマをセットし、続いてアンサーバック出
力により、このセンサのセット完了動作を確認した後
（ステップｎ1 〜ｎ3 ）、ウエハ１２を収納したウエハ
キャリア１１の存在を確認し、このウエハキャリア１１
の存在を確認すると、検出すべき透明ウエハ用のしきい
値をセットし、これをアンサーバック出力により、しき
い値の選択操作が完了したことを確認すると（ステップ
ｎ4 〜ｎ6 ）、ＣＰＵ４１はウエハセンサ１３を上昇移
動させてウエハキャリア１１底部の検出位置まで移動さ
せ、この検出位置で各ウエハ１２…のエッジ部分Ｅの受
光量を検出する。このときの受光検出信号と、しきい値
とを比較することに基づいて透明ウエハの有無、また位
置を検出確認する（ステップｎ7 〜ｎ8 ）。

【００３１】ウエハキャリア１１に収納されたウエハ１
２…の検出が完了すると、ウエハセンサ１３を元の待機
位置に戻して、次の検出動作に備える（ステップｎ9
）。また、アンサーバック出力による確認動作時に、
繰返しエラーが発生すれば、ウエハセンサ１３の異常発
生に伴うエラー処理を行う（ステップｎ10〜ｎ12）。

【００３２】上述のように、エッジ検出特性を加味した
しきい値を備えているため、このしきい値と検出光量と
を比較することにより、例えば遮光か否かによる判定で
は困難な透明ウエハ、半透明ウエハを確実に検出するこ
とができる。さらに、ウエハセンサは投光素子と受光素
子との一対で構成し得るので低コストとなり、またウエ
ハに対して非接触状態で検出するので、ウエハの破損を
防止でき、信頼性の高いウエハの検出管理ができる。

【００３３】なお、この実施例ではＣＰＵ４１は透明ウ
エハ、半透明ウエハ、不透明ウエハの３種類のしきい値
を持っているので、１回の検出動作時に順次しきい値を
切換えることで、ウエハキャリア１１に混在して収納さ
れたウエハ１２の透明、半透明、不透明の種類を識別す
ることができる。

【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、実施例の多連
式のウエハセンサ１３に対応し、以下同様に、透過形セ
ンサは、投光部２５と受光部２７との一対に対応し、被
検出物体は、ウエハ１２に対応するも、この発明は請求
項に示される技術的思想に基づいて応用することがで
き、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】 この発明のウエハキャリアを示す外観斜視
図。

【図２】 この発明の多連式のウエハセンサを示す正面
図。

【図３】 この発明の検出アームを拡大して示す一部分
解斜視図。

【図４】 この発明の多連式のウエハセンサの制御回路
ブロック図。

【図５】 この発明のウエハのエッジ部分の透過状態を
示す要部拡大図。

【図６】 この発明のウエハのエッジ部分の透過出力状
態を示す波形図。

【図７】 この発明のウエハセンサの自己診断出力のタ
イムチャート。

【図８】 この発明の透明ウエハ検出時のタイムチャー
ト。

【図９】 この発明の透明ウエハ検出時のフローチャー
ト。

【符号の説明】

１１…ウエハキャリア １２…ウエハ １３…多連式のウエハセンサ １６…検出アーム ２５…投光部 ２７…受光部 ３０…検出領域 ４１…ＣＰＵ Ｅ…ウエハのエッジ部分 Ｌ…光 軸 Ｈ…しきい値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の透過形センサを並列状に配設し、各
   センサの光軸を被検出物体が遮ることで該物体を検出す
   る多連式センサであって、上記被検出物体のエッジ部分
   が透過形センサの光軸を通過したとき、同センサの検出
   光量が変化するエッジ検出特性を求め、このエッジ検出
   特性を加味して被検出物体を判別するしきい値を設定し
   た多連式センサ。
2. 【請求項２】多数の透過形センサを並列状に配設し、各
   センサの光軸をウエハが遮ることでウエハを検出するウ
   エハセンサであって、上記ウエハのエッジ部分が透過形
   センサの光軸を通過したとき、同センサの検出光量が変
   化するエッジ検出特性を求め、このエッジ検出特性を加
   味してウエハの種類を判別するしきい値を設定したウエ
   ハセンサ。