(57)【要約】      （修正有）【課題】傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくウエハを検出してカセットから取り出すことができるカセット内ウエハ検出方式を提供する。【解決手段】オープンカセット１２の前後に発光素子６ａと受光素子６ｂが配置され受光素子６ｂの受光信号に応じてウエハ１４を検出する検出器６と、この検出器６をオープンカセット１２に対して相対的に上下移動させる移動機構５と、この移動機構５と連動して上下移動してオープンカセット１２の各棚あるいは各棚と棚の間の空間のいずれかに対応した信号を発生する棚位置信号発生器と、検出器６の検出信号と棚位置信号発生器からの信号とに基づいて棚に段違いにセットされたウエハ１４を検出する検出回路８とを備えるものである。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
オープンカセットの棚にウエハがセットされているか否かを検出するカセット内ウエハ検出方式において、
前記オープンカセットの前後に発光素子と受光素子が配置され前記受光素子の受光信号に応じてウエハを検出する検出器と、
この検出器を前記オープンカセットに対して相対的に上下移動させる移動機構と、
この移動機構と連動して相対的に上下移動して前記オープンカセットの各前記棚あるいは各前記棚と前記棚の間の空間のいずれかに対応した信号を発生する棚位置信号発生器と、
前記検出器の検出信号と前記棚位置信号発生器からの信号とに基づいて前記棚に段違いにセットされた前記ウエハを検出する検出回路とを備えるカセット内ウエハ検出方式。
【請求項２】
前記発光素子と前記受光素子とによる光軸は、前記オープンカセットの正面に対して垂直となる中心線に対し、平面からみて１０゜〜２５゜の範囲で傾斜している請求項１記載のカセット内ウエハ検出方式。
【請求項３】
前記移動機構は、所定のレール上を移動するものであり、前記棚位置信号発生器は、前記所定のレール上に設けられあるいはこのレールに固定され各前記棚と前記棚の間の空間に対応するスリットを有するスリットプレートと前記スリットを検出する光学センサとからなり、前記光学センサが前記移動機構と連動して移動する請求項２記載のカセット内ウエハ検出方式。
【請求項４】
前記検出器の受光素子は、前記オープンカセットの棚全体の高さに対応して固定されたイメージセンサであり、前記発光素子が前記移動機構により上下移動する請求項２記載のカセット内ウエハ検出方式。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか記載のカセット内ウエハ検出方式を利用して前記ウエハをハンドリングする局所クリーン化ウエハ搬送装置。
【請求項６】
請求項１乃至４のいずれか記載のカセット内ウエハ検出方式を利用してウエハをハンドリングして所定の処理を行うウエハ処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の局所クリーン化ウエハ搬送装置から前記ウエハを受けてウエハを処理するウエハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カセット内ウエハ検出方式、ウエハ搬送装置およびウエハ処理装置に関し、詳しくは、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率ようウエハを検出してカセットから取り出すことができ、特に、局所クリーン化装置としてのミニエンバイロメントハンドリングシステム（以下ミニエンシステム）におけるＦＯＵＰ方式の密閉型カセットに換えてオープンカセットを使用する場合において、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくそのようなウエハを検出できるカセット内ウエハ検出方式の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハに形成される配線パターンが微細化されて、それが０．２５μｍ以下のプロセスになり、かつ、ウエハの径が１２インチ（３００ｍｍ程度）の大口径になると、異物の影響もそれだけ大きくなる。その分、ウエハ自体、そしてウエハに形成されたチップの歩留まりも低下する。そのため、従来の半導体製造装置が設置されている部屋だけのクリーン化では済まなくなる。いくら室内のクリーン度を上げてもそれには限界があるので、ミニエンシステムで半導体ウエハの処理が行われる。
局所クリーン化装置は、通常、密閉度の高い装置とされ、内部を陽圧に保持することで、外部からの異物の侵入を防止する。そのクリーン度は、クラス０．０１程度まで清浄化される。そして内部の陽圧は、ファンからの空気をフィルタを通して内部に清浄空気を送込むことで行われる。
ウエハ等の処理対象ワークの装置への搬入、装置からの搬出は、通常、密閉されたポッドに収納されて行われ、ポッドは、独立では密閉状態にあって、装置に機密装着されて蓋が開く機構であるＦＯＵＰ（ＦＲＯＮＴ  ＯＰＥＮＩＮＧ  ＵＮＩＦＩＥＤ  ＰＯＤ）が装備されている（特許文献１参照）。
また、オープンカセットにおいてカセット内ウエハの検出技術としてオープンカセットの前面から光を透過させて背面に設けた受光素子で受光する透過型検出方式のものが公知である（特許文献２，３，４）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２８４４２８号公報
【特許文献２】
特開平２−１９８１５２号公報
【特許文献３】
特開平２−１９８９２６号公報
【特許文献４】
特開平４−１０７８４１号公報
【０００４】
図５は、この発明の先行技術として出願しているミニエンシステムのウエハ搬送装置（ウエハハンドリング装置）１の外観図である。上部には、装置内に風を送るファンユニット１１が装備されていて、その空気吹出し側の前面には空気を浄化するフィルタが設けられている。１３は、オープンカセットが載置されるオープンカセットポートであり、１３ａは、ＦＯＵＰオープナが載置されるポートである。２２は、ＦＯＵＰポッドが載置される移動板であり、３は、オープンカセットポート１３に載置されたオープンカセットと装置との間でウエハを受け渡す開閉窓であり、３ａがその開口部となる。
２０は、ウエハ検査装置であって、ウエハ搬送装置１とドッキングして検査装置を構成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
さて、前記の特開平４−１０７８４１号公報（特許文献４）には、棚に段違いにセットされ、斜めになったウエハとフォークアームとの接触問題に対してウエハの間隔と厚みを検出して、その情報を一旦記憶し、この記憶情報に基づいて、間隔の中間になるように、エレベータにより上下移動させてフォークアームを中間位置に挿入することでウエハに接触しないようにウエハをハンドリングする技術が記載されている。
このような技術をオープンカセットポート１３に適用して、オープンカセットに収納されたウエハを従来のような特許文献２〜３に記載された透過型検出方式で棚に段違いにセットされ、斜めになったウエハを検出しようとすると、効率よくウエハが検出できない。
その理由は、第１に、ウエハの厚さが薄くなり、かつ、ウエハの棚間隔が狭くなってきたからである。
第２に、特開平４−１０７８４１号公報の技術では、ウエハカセット全体を一旦走査した上で、ウエハ位置情報と厚さ情報とを検出する必要がある。しかし、カセット走査速度を毎回一定に保持することは難しく、たとえ、カセットを走査してウエハの厚みと間隔とを記憶したとしても、次のカセット走査のときに走査速度が相違し、また、そのときの間隔や厚みとの誤差が大きくなるので傾いたウエハの検出が難しくなるからである。さらに、この技術を適用すると、ウエハの検出のためにカセットの走査を２回行わなければならならず、効率が悪い。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくそのようなウエハを検出できるカセット内ウエハ検出方式を提供することにある。
この発明の他の目的は、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくそのようなウエハを検出でき、ウエハの処理効率を向上させることができるウエハ搬送装置およびウエハ処理装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するためのこの発明のカセット内ウエハ検出方式、ウエハ搬送装置およびウエハ処理装置の特徴は、オープンカセットの前後に発光素子と受光素子が配置され、受光素子の受光信号に応じてウエハを検出する検出器と、この検出器をオープンカセットに対して相対的に上下移動させる移動機構と、この移動機構と連動して相対的に上下移動してオープンカセットの各棚（スロット）あるいは各棚と棚の間の空間のいずれかに対応した信号を発生する棚位置信号発生器と、検出器の検出信号と棚位置信号発生器からの信号とに基づいて棚に段違いにセットされたウエハを検出する検出回路とを備えるものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
このように、この発明においては、移動機構と連動して動作する棚位置信号発生器を設けているので、棚位置信号とウエハ検出信号とを同期して発生させることができる。したがって、検出器によるカセット走査速度に変動があっても同じ変動をもって棚位置信号が発生するので、これを基準信号としてウエハ検出をすることが可能になる。しかも、１回のカセット走査において、検出回路で棚に段違いにセットされたウエハを高い精度に検出することができる。
その結果、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくそのようなウエハを検出でき、ウエハの処理効率を向上させることが可能なウエハ搬送装置およびウエハ処理装置を実現できる。
【０００８】
【実施例】
図１は、この発明のカセット内ウエハ検出方式を局所クリーン化ウエハ検査装置に適用した一実施例のオープンカセットポートの側面図、図２は、その照射方向を説明する平面図、図３は、そのウエハ検出回路ブロックを中心とする説明図、図４は、ウエハ検出器とスリットを検出するホトインタラプタの検出波形の説明図である。
なお、各図において、同一の構成要素は同一の符号で示し、その説明を割愛する。
図１において、１０は、ウエハハンドリング装置１に設けられたオープンカセットポートであり、オープンカセットの載置台２とこれの下側に設けられた昇降枠４とからなる。載置台２は、ウエハハンドリング装置の壁面１ａに固定されている。なお、３は、図５に示す開閉窓である。
２ａ，２ｂは、オープンカセット１２の底面に設けられた孔が嵌合する位置決めピンであり、２ｃ，２ｄは、載置台２に設けられた昇降枠４が貫通する開口（図２参照）である。
オープンカセット１２には、ウエハ１４が所定間隔を置いて積層した状態で収納されている。
【０００９】
昇降枠４は、オープンカセット１２の前後に配置されるプレート４１，４２とこれらの底部でこれらフレームを結合する結合プレート４３、そして、昇降枠４を昇降させる昇降機構５とからなる。
図２に示すように、プレート４１とプレート４２とは、載置台２の中心線Ｏに対して左右方向にずれて配置されている。そして、前側のプレート４１の頭部には、受光素子６ｂが設けられ、後側のプレート４２の頭部には、発光素子６ａが設けられている。発光素子６ａと受光素子６ｂとで光学センサとしてのウエハ検出器６が構成されている。
発光素子６ａと受光素子６ｂとによる光軸Ｌは、図２に示すように、オープンカセット１２が載置されたときの壁面１ａに対して垂直となる（オープンカセット１２の正面に対して垂直となる）中心線に対して平面からみて傾斜角θ＝１０゜〜２５゜の範囲で傾斜している。なお、図では、傾斜角θ＝１６゜〜１７゜に設定されている。また、点線で示すオープンカセット１２のうち１２ａは、１２インチウエハであり、１２ｂが８インチウエハである。なお、１５は、カセット保持爪である。
【００１０】
昇降機構５は、壁面１ａに沿って取り付けられたレール５１と進退駆動シリンダ（以下シリンダ）５２、そしてシリンダ５２のロッド５３とを有し、昇降枠４は、結合プレート４３がこのロッド５３に結合していて、シリンダ５２の駆動でレール５１上をオープンカセット１２の上下方向に移動する。レール５１には、下側にスリットプレート５４が設けられている。ロッド５３の中間位置には、スリットプレート５４に対応してスリットを検出するホトインタラプタ（遮光光学センサ）７が設けられている。
その結果、シリンダ５２のロッド５３が最大伸張したときには、図１の点線の位置に達して、発光素子６ａと受光素子６ｂとの位置がオープンカセット１２の頭部を越える。また、最小位置まで縮小したときには、実線で示すように、発光素子６ａと受光素子６ｂとの位置がオープンカセット１２の底部の下側に達し、この位置がウエハ検出器６の初期位置になる。
このような構成においては、ウエハ検出器６とホトインタラプタ７とが連動して上下動するので、ホトインタラプタ７の検出信号とウエハ検出器６の検出信号とは同期して得られる。
【００１１】
そこで、スリットプレート５４の形状を、図３に示すように、カセットの棚の形状対応させ、棚としての突起部分を遮光とし、棚と棚の間の部分の幅を透過部分として写したものとすれば、これらから得られる信号は、同期し、かつ、その検出信号の幅も棚間隔に対応して等しくなる。すなわち、ホトインタラプタ７の出力波形は、棚そのものの位置を表す信号になる。その結果、ウエハ検出器６側の検出信号は、この棚の位置を示す信号に対応した位置に発生する。これらの信号の関係は、オープンカセット１２の検出器６の走査速度には影響されずに保持される。
ここで、カセットの棚にウエハ１４がある場合の検出信号をインバータで反転させて得れば、ウエハ検出器６側の検出信号は、棚の位置の信号に対応して発生し、段違いの斜めに置かれたウエハは、２つの棚の位置の間で発生し、棚の位置にウエハがなければ、棚の位置の信号に対応して発生するウエハ検出信号はない。このようなことで、ウエハの有無と斜めウエハとを検出することが可能になる。
さらに、ここでは、図２に示すように、投光受光の光軸Ｌ（照射光の角度θ）を斜めに設定することで、段違いの斜めに置かれたウエハの検出信号の幅を大きくすることができる。これにより斜めのウエハをより確実に検出することが可能になる。
【００１２】
その検出処理回路について、図３を参照して説明すると、８は、ウエハ検出回路ブロックであって、ＭＰＵ９とバス９ａを介して接続されている。
ウエハ検出回路ブロック８は、ウエハ検出回路８１と、インバータ８２ａ、バッファアンプ８２ｂ、ウエハ検出メモリ８３、そして制御回路８４とからなる。ウエハ検出回路８１は、波形整形回路８５ａ，８５ｂと、アンドゲート８６ａ，８６ｂ、インバータ８７、カウンタ８８とデータラッチ回路８９からなり、データラッチ回路８９の検出データがウエハ検出メモリ８３に転送されて記憶される。
波形整形回路８５ａは、インバータ８２ａを介して受光素子６ｂから受光信号を受けて、図４（ｂ）に示すパルス波形を発生する。インバータ８２ａを介しているので、Ｈ”（Ｈｉｇｈレベル）がウエハ１４により遮光された検出信号である。
【００１３】
波形整形回路８５ｂは、バッファアンプ８２ｂを介してホトインタラプタ７の信号を受ける。その結果、図４（ａ）に示すパルス波形を発生する。Ｈ”がスリットプレート５４のスリットの部分で発生する。“Ｌ”（Ｌｏｗレベル）が棚の位置（突起部分）に対応した遮光部分である。なお、図４（ａ）における数値は、カウンタ８８のカウント値であり、波形整形回路８５ｂの出力パルスの立上がりでカウンタ８８がインクリメントされて棚の位置がカウントされる。
その結果、波形整形回路８５ａと波形整形回路８５ｂとを受けるアンドゲート８６ａは、両者が“Ｈ”となっているタイミングに応じてパルス信号を発生する（図４（ａ）参照）。一方、アンドゲート８６ｂは、波形整形回路８５ｂの波形をインバータ８７を介して一方の入力に受け、他方の入力に波形整形回路８５ａの入力を受ける。これにより、棚と棚の間の位置でウエハ検出信号が発生したときにそれを検出する。これが斜めウエハの検出信号である。
【００１４】
この図４の波形において、カウント値０２の下から第２番目の棚では、図４（ｂ）に示されるように、棚の空間を示す“Ｈ”の信号位置に、図４（ｂ）のウエハ検出信号“Ｈ”が対応して発生している。この場合には、アンドゲート８６ａから検出パルスが発生する。一方、カウント値０３と０４の下から第３番目と４番目の棚では、図４（ｂ）に示されるように、またがってウエハ検出信号が発生している。これが斜めにセットされたウエハである。この場合には、アンドゲート８６ｂから検出パルスが発生する。このときの波形は幅の広い波形になっている。これは、前記したように発光素子６ａと受光素子６ｂの光軸が１０゜〜２５゜傾斜させたことの効果である。
さらに、カウント値１０の下から第１０番目の棚では、図４（ｂ）に示されるように、ウエハ検出信号が発生していない。そこで、このときには、アンドゲート８６ａ，８６ｂからの検出パルスはない。このときには、棚にウエハが存在しないときである。
【００１５】
これらの検出パルスと、カウント値とは、波形整形回路８５ｂの出力パルスの立下がりでデータラッチ回路８９にセットされる。その結果、データラッチ回路８９には、これらデータが各棚走査に応じて記憶される。このデータラッチ回路８９のデータは、波形整形回路８５ｂの次の出力パルスの立上がりウエハ検出メモリ８３に送出して更新されたアドレスに順次記憶されていく。
制御回路８４は、バス９ａを介してＭＰＵ９からの指令に応じて動作し、シリンダ５２を駆動して、伸張させて発光素子６ａと受光素子６ｂからなるウエハ検出器６をオープンカセット１２を下から上へと走査して最下段から最上段のウエハを順次検出していく。最上段になった後に、ウエハ検出器６を最下段下の初期位置まで降下して走査終了信号をバス９ａを介してＭＰＵ９に送出する。また、この信号でカウンタ８８をリセットする。
これに応じて、ＭＰＵ９は、ウエハ検出メモリ８３に記憶されたウエハ検出結果のデータをバス９ａを介して読み込み、所定の処理を行う。
その結果、ウエハ検出メモリ８３のデータを読み込んだＭＰＵ９は、カウンタ８８のカウント値を棚位置としてアンドゲート８６ｂから検出パルスを記憶する位置に“１”があるときには、斜めウエハがあると判定し、アンドゲート８６ａ，８６ｂから検出パルスを記憶する位置が両方とも“０”のときには、ウエハが棚にないと判定し、アンドゲート８６ａの検出パルスを記憶する位置に“１”があるときには、ウエハは正常に棚にセットされていると判定することができる。
【００１６】
以上説明してきたが、実施例では、スリットプレート５４の形状をカセットの棚の形状に対応させ、棚としての突起部分を遮光とし、棚と棚の間の部分の幅を透過部分としているが、このようなスリット構造ではなく、棚突起位置に対応して信号が得られる、あるいは、棚と棚の間の部分の信号が得られるマーク等であってもよい。
また、実施例では、ウエハ検出器６の発光素子６ａと受光素子６ｂがともに移動するものであるが、この検出器の受光素子は、特許文献３に示されるように、オープンカセット１２の棚全体の高さに対応して固定されたイメージセンサとし、発光素子６ａが昇降機構５によりオープンカセット１２の高さ方向に上下移動するものであってもよい。
さらに、この発明のカセット内ウエハ検出方式は、ミニエンのウエハ搬送装置に限定されることなく、各種のウエハ搬送装置および各種のウエハ処理装置に用いることができることはもちろんである。
【００１７】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、この発明にあっては、移動機構と連動して動作する棚位置信号発生器を設けているので、棚位置信号とウエハ検出信号とを同期して発生させることができる。したがって、検出器によるカセット走査速度に変動があっても同じ変動をもって棚位置信号が発生するので、これを基準信号としてウエハ検出をすることが可能になる。しかも、１回のカセット走査において、検出回路で棚に段違いにセットされたウエハを高い精度に検出することができる。
その結果、傾斜してカセットに収納されたウエハがあっても効率よくそのようなウエハを検出でき、ウエハの処理効率を向上することができるウエハ搬送装置およびウエハ処理装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明のカセット内ウエハ検出方式を局所クリーン化ウエハ検査装置に適用した一実施例のオープンカセットポートの側面図である。
【図２】図２は、その照射方向を説明する平面図である。
【図３】図３は、そのウエハ検出回路ブロックを中心とする説明図である。
【図４】図４は、ウエハ検出器とスリットを検出するホトインタラプタの検出波形の説明図である。
【図５】図５は、従来のミニエンシステムのウエハ搬送装置の外観図である。
【符号の説明】
１，１０…ウエハ搬送装置、
２…載置台、
２ａ，２ｂ…位置決めピン、
３…開閉窓、３ａ…開口部、
４…昇降枠、５…昇降機構、
６…ウエハ検出器、
６ａ…発光素子、６ｂ…受光素子、
７…ホトインタラプタ（遮光光学センサ）、
８…ウエハ検出回路ブロック、９…ＭＰＵ、
９ａ…バス、１２…オープンカセット、
１３…オープンカセットポート、
１３ａ…ＦＯＵＰオープナポート、１４…ウエハ、
１５…カセット保持爪、２０…ウエハ検査装置、
２２…移動板、
４１，４２…プレート、
５１…レール、５２…シリンダ、
５４…スリットプレート、
８１…ウエハ検出回路、８２ａ…インバータ、
８２ｂ…バッファアンプ、８３…ウエハ検出メモリ、
８４…制御回路、８５ａ，８５ｂ…波形整形回路、
８６ａ，８６ｂ…アンドゲート、
８７…インバータ、８８…カウンタ、
８９…データラッチ回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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