(57)【要約】      （修正有）【課題】ポッド内の棚の各段にウェハーが複数枚載置されてしまうと各処理工程で障害が生じる。またウェハーの検出を行う装置では、単純な構成にするために、エアー駆動式のシリンダなど必ずしも速度の安定性がよくない駆動手段を用いてセンサーの移動を行わせる場合がある。このような駆動手段によりセンサを移動させて検出を行うと誤差が大きくなって正確なウェハーの検出が困難になる。【解決手段】ウェハー検出用透過式センサー９と、指標手段を有するドグと、ドグ用透過式センサーとを備えるウェハー処理装置により解決する。ウェハー処理装置はウェハー検出用透過式センサ９からの信号の継続時間と該指標手段に対応した該ドグ用透過式センサからの信号の継続時間との比率を計算し、該比率と予め設定されたしきい値とを比較することによりウェハー１の枚数の判断を実行する。【選択図】  図２
2004165543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーが載置可能な段を含む棚を内部に有するポッドの該棚の各段のウェハーを検出するウェハー処理装置であって、該ウェハー処理装置は、
駆動手段により該棚の段にそって可動な移動手段と、
対向して配置される第一のエミッタと該第一のディテクタとからなり該移動手段によって該棚の段にそって可動な第一の透過式センサであって、該第一のエミッタと該第一のディテクタは該第一の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該棚の段にウェハーがある際には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が該ウェハーに遮られ、該ウェハーが該棚に無い場合には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が通されるように配置される第一の透過式センサと、
第二のエミッタと、該第二のエミッタと対向して配置される第二のディテクタとからなり該移動手段とともに該棚の段にそって可動な第二の透過式センサと、
該第二のエミッタと該第二のディテクタとの間に位置するように配置され該第二の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該第二のエミッタから該第二のディテクタへの光を通しまたは遮ることが可能な指標手段を有するドグと、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率を計算して得られるウェハーの厚さと、該ウェハーの厚さとウェハーの枚数に対応して予め設定されたしきい値とを比較することにより、該棚の段に載置されているウェハーの枚数の判断を実行する演算手段とを備えることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載のウェハー処理装置であって、
前記予め設定されたしきい値は、該棚に載せられているウェハーの枚数および該移動手段の速度に対応して取得された該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率に基づいてウェハー一枚の基準厚さを算出し、該ウェハー一枚の基準厚さに所定の余裕値を加えることにより設定されることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載のウェハー処理装置であって、該棚に載せられているウェハーの枚数および該移動手段の速度に対応して取得された該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間のデータはそれぞれ複数であって、該ウェハー一枚の基準厚さは該第一の信号の継続時間と該第二の信号の継続時間の複数のデータに対して該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率の計算を行うことによって得られる複数の比率のデータに基づくことを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項４】
請求項２乃至３に記載のウェハー処理装置であって、
前記ウェハー一枚の基準厚さは予め一枚のウェハーが該棚の段に置かれている場合において得られた該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率に基づいて算出されることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項５】
請求項２乃至４に記載のウェハー処理装置であって、
該所定の余裕値はウェハーの厚さのほぼ半分の値であることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項６】
請求項１乃至５に記載のウェハー処理装置であって、
前記ウェハーの枚数の判断は、該第一の透過式センサから信号が発生しない場合には棚の段にウェハーが無いと判断し、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率から得られたウェハーの厚さが該しきい値以下である場合にはウェハーが一枚であると判断し、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率から得られたウェハーの厚さが該しきい値よりも大きい場合にはウェハーが二枚以上であると判断することで実行されることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項７】
請求項１乃至６に記載のウェハー処理装置であって、
前記予め設定された基準値を求めるための前記比率の計算は該演算手段が実行することを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至７に記載のウェハー処理装置であって、該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号は該指標手段により遮られていた該第二のエミッタからの光が該指標手段から該第二のディテクタに届くことにより発生する信号であることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項９】
請求項１乃至７に記載のウェハー処理装置であって、該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号は該第二のエミッタからの光が該指標手段により遮られて該第二のディテクタに届かないことにより発生する信号であることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至９に記載のウェハー処理装置であって、該第一のエミッタと該第一のディテクタは該第一のエミッタから該第一のディテクタへの該光の経路が水平面に対して傾斜するように配置されていることを特徴とするウェハー処理装置。
【請求項１１】
ウェハーが載置可能な段を含む棚を内部に有するポッドがウェハー処理装置に載置された際に該棚の各段のウェハーを検出するウェハー検出方法であって、該ウェハー処理装置は、
駆動手段により該棚の段にそって可動な移動手段と、
対向して配置される第一のエミッタと該第一のディテクタとからなり該移動手段によって該棚の段にそって可動な第一の透過式センサであって、該第一のエミッタと該第一のディテクタは該第一の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該棚の段にウェハーがある際には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が該ウェハーに遮られ、該ウェハーが該棚に無い場合には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が通されるように配置される第一の透過式センサと、
第二のエミッタと、該第二のエミッタと対向して配置される第二のディテクタとからなり該移動手段とともに該棚の段にそって可動な第二の透過式センサと、
該第二のエミッタと該第二のディテクタとの間に位置するように配置され該第二の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該第二のエミッタから該第二のディテクタへの光を通しまたは遮ることが可能な指標手段を有するドグとを備え、
該ウェハー検出方法は、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間とを取得する取得工程と、
保存された第一の信号の継続時間と該第二の信号の継続時間との比率を計算する比率計算工程と、
該比率からウェハーの厚さを算出する工程と、
算出された該ウェハーの厚さとウェハーの枚数に対応して予め設定されたしきい値とを比較することにより該棚の段に載置されているウェハーの枚数を判断する判断工程とを備えることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のウェハー検出方法であって、
該判断工程は、該棚に載せられているウェハーの枚数および該移動手段の速度に対応して取得された該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率に基づいてウェハー一枚の基準厚さを算出し、該ウェハー一枚の基準厚さに所定の余裕値を加えることにより前記予め設定されたしきい値を求める工程を備えることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のウェハー検出方法であって、該取得工程では、該棚に載せられているウェハーの枚数および該移動手段の速度に対応して取得された該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間のデータがそれぞれ複数であって、該第一の信号の継続時間と該第二の信号の継続時間の複数のデータに対して該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率の計算を行うことによって得られる複数の比率のデータに基づいて該ウェハー一枚の基準厚さを得ることを含むことを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１４】
請求項１２乃至１３に記載のウェハー検出方法であって、
予め一枚のウェハーが該棚の段に置かれている場合において得られた該第一の信号の継続時間および該第二の信号の継続時間との比率に基づいて前記ウェハー一枚の基準厚さを算出される工程を含むことを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１５】
請求項１２乃至１４に記載のウェハー検出方法であって、該所定の余裕値はウェハーの厚さのほぼ半分の値であることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１６】
請求項１１乃至１５に記載のウェハー検出方法であって、
該判断工程は、該第一の透過式センサから信号が発生しない場合には棚の段にウェハーが無いと判断し、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率が該しきい値以下である場合にはウェハーが一枚であると判断し、
ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率が該しきい値よりも大きい場合にはウェハーが二枚であると判断する工程を含むことを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１７】
請求項１１乃至１６に記載のウェハー検出方法であって、該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号は該指標手段により遮られていた該第二のエミッタからの光が該指標手段から該第二のディテクタに届くことにより発生する信号であることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１８】
請求項１１乃至１６に記載のウェハー検出方法であって、該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号は該第二のエミッタからの光が該指標手段により遮られて該第二のディテクタに届かないことにより発生する信号であることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項１９】
請求項１１乃至１８に記載のウェハー検出方法であって、該第二のエミッタからの指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号は該第二のエミッタからの光が該指標手段により遮られて該第二のディテクタに届かないことにより発生する信号であることを特徴とするウェハー検出方法。
【請求項２０】
請求項１１乃至１９に記載のウェハー検出方法であって、該第一のエミッタと該第一のディテクタは該第一のエミッタから該第一のディテクタへの該光の経路が水平面に対して傾斜するように配置されていることを特徴とするウェハー検出方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体、電子部品関連製品、光ディスク等の製造プロセスで半導体ウェハーを保管するクリーンボックスにおいて、その内部に設けられた各棚上のウェハーの有無を検出するウェハーマッピング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高清浄度を必要とする半導体製品等の製造におけるウェハーの処理工程ではその処理工程に関係する部屋全体を高清浄度環境としない手法がとられている。この手法では高清浄度に保たれたミニエンバイロンメント空間をウェハーの製造工程の各々のウェハー処理装置内に設けるものである。これは処理工程に関係する部屋のように大きい空間の清浄度を上げることなく、ウェハー処理装置内およびそれらのウェハー処理装置間の移動中にウェハーを保管するためのウェハーの保管用容器（以下、ポッドと呼ぶ）内のみの狭い空間を高清浄度に保つことを目的とする。これにより、ウェハーの処理工程に関係する部屋全体を高清浄度環境に保った場合にかかる設備投資や設備維持費を削減して、ウェハーの処理工程に関係する部屋全体を高清浄度環境に保つのと同じ効果を得て効率的な生産工程を実現するものである。
【０００３】
ポッド内部にはウェハーが載置される段を有する棚が配置されている。この棚では、一のウェハーには一の段が割り当てられる状態で格納される。この棚に収められたウェハーはポッドの移動に伴って各ウェハー処理装置を移動する。しかし、各ウェハー処理装置の処理工程において、所定の規格を満足しないウェハーが生じる場合があり、その所定の規格を満足しないウェハーはポッド内の段から除去される。従って、製造開始当初に棚の段はウェハーで満たされていても、ウェハー処理装置の各々の処理工程を経る毎にウェハーが除去された結果ポッド内の棚のうちウェハーが無い段が増加する。
【０００４】
ウェハー処理装置は自動でウェハーの処理を行うため、ウェハー搬送ロボット（以下、単に搬送ロボットと呼ぶ）を備えているのが一般的である。搬送ロボットはポッド内の段にアクセスし、ウェハーを搬送してウェハーの処理工程を実行する。処理すべきウェハーがその段に存在しないにもかかわらず搬送ロボットがウェハーを搬送するためにウェハーの無い段にアクセスするとすれば、搬送ロボットがその段にアクセスして元の位置に戻るまでの無駄な移動プロセスが生じる。さらに、このような無駄な移動プロセスが多くなればなるほど、ウェハーの処理量は全体として低下する。そこで、それぞれのウェハー処理装置においてポッド内の棚の各段のウェハーの有無を検出することにより、それぞれのウェハー処理装置におけるポッド内の棚のどの段にウェハーが格納され、どの段にウェハーが格納されていないかを判断すること（マッピング）が必要となる。
【０００５】
これについて、たとえば特願２００１−１５８４５８号では、エミッタとディテクタとで一対をなすウェハー検出用の透過式センサと、一定の間隔の切り欠きを備えたドグおよびその切り欠きの凹凸を挟むように配置されているドグ用透過式センサとを利用してウェハーのマッピングを行うウェハーマッピング機能を有する半導体ウェハー処理装置が提案されている。ここでは、ウェハー検出用の透過式センサのエミッタとディテクタとを一定の間隔を設けて対向するように配置し、エミッタとディテクタとをウェハーが積み重ねられているそれぞれの段に垂直な方向に移動してウェハーの有無を確認する技術が記載されている。
【０００６】
すなわち、ウェハーがエミッタからの光を遮ることでディテクタがエミッタからの光を検出しないときは非透過信号を発してウェハーが棚に存在すると判断し、一方ウェハーが棚に存在しない場合にはエミッタからの光をディテクタが受光し透過信号を発してウェハーが棚に存在しないと判断するものである。ここで、ドグ用透過式センサがドグの切り欠きにそって移動して切り欠きの凹凸を検出して信号を発するタイミングとウェハー検出用の透過式センサのエミッタとディテクタとがちょうどウェハーを載置するための棚の各段を通り過ぎるタイミングとを同期させることで本来ウェハーがあるべき時にウェハー検出用の透過式センサのディテクタがウェハーの有無を正確に確認することができる。
なお現在のところ、文献公知にかかる先行技術は発見されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
（１）しかし上記の技術はウェハーの存否のみを検出するマッピングの技術であるためポッド内の棚の各段にウェハーが一枚づつ載置されている場合にはウェハーのマッピングを行うことができるが、ポッド内の棚の各段にウェハーが複数枚づつ載置されている場合にはその枚数までを正確に検出することができない。しかしながら、ポッド内の棚の各段にウェハーが複数枚載置されてしまうと各処理工程で障害が生じる。従って、ウェハー処理装置におけるウェハーのマッピングではさらにこれらの段を識別できることが要求される。
（２）またウェハーの検出を行う装置では、単純な構成にするために、エアー駆動式のシリンダなど必ずしも速度の安定性がよくない駆動手段を用いてセンサーの移動を行わせる場合がある。特にエアー駆動式のシリンダではシリンダが駆動された直後の初期段階やエアーシリンダの駆動停止段階では時間に対する速度の変化率が大きく、さらにそれ以外のほぼ等速部においても速度の変動が比較的大きい。このような駆動手段によりセンサを移動させて検出を行うと誤差が大きくなって正確なウェハーの検出が困難になる問題がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ウェハーが載置可能な段を含む棚を内部に有するポッドの該棚の各段のウェハーを検出するウェハー処理装置であって、該ウェハー処理装置は、駆動手段により該棚の段にそって可動な移動手段と、対向して配置される第一のエミッタと第一のディテクタとからなり該移動手段によって該棚の段にそって可動な第一の透過式センサであって、該第一のエミッタと該第一のディテクタは該第一の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該棚の段にウェハーがある際には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が該ウェハーに遮られ、該ウェハーが該棚に無い場合には該第一のエミッタから該第一のディテクタへの光が通されるように配置される第一の透過式センサと、第二のエミッタと、該第二のエミッタと対向して配置される第二のディテクタとからなり該移動手段とともに該棚の段にそって可動な第二の透過式センサと、該第二のエミッタと該第二のディテクタとの間に位置するように配置され該第二の透過式センサが該棚の段にそって移動する際に該第二のエミッタから該第二のディテクタへの光を通しまたは遮ることが可能な指標手段を有するドグと、ウェハーに対応した該第一の透過式センサからの第一の信号の継続時間と該指標手段に対応した該第二の透過式センサからの第二の信号の継続時間との比率を計算し、該比率をウェハの厚さに換算し、該ウェハの厚さとウェハーの枚数に対応して予め設定されたしきい値とを比較することにより、該棚の段に載置されているウェハーの枚数の判断を実行する演算手段とを備えることを特徴とするウェハー処理装置により解決する。
この装置により、透過式センサのスキャン速度に変動が生じても複雑なシステムを構築することなく正確にウェハーの検出を行うことができ、さらには複数のウェハーの検出を行うこともできる。
【０００９】
【実施の形態】
（実施の形態１）
以下、実施の形態について図面を参照して説明する。本発明のウェハー処理装置はウェハーの検出のためのスキャニングを行うための構成部分とウェハーのスキャニングによって得たデータからウェハーの有無と枚数を判断する構成部分とを有している。そこで、まずウェハーの検出のためのスキャニングを行うための構成部分について説明する。
図１は半導体ウェハー処理装置５０の全体部分を示す。半導体ウェハー処理装置５０は、主にロードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とから構成される。ロードポート部５１とミニエンバイロンメント５２とは仕切り５５とカバー５８により区画されている。ミニエンバイロンメント５２の内部はウェハー１を処理するために高清浄度に保たれている。またミニエンバイロンメント５２の内部にはロボットアーム５４が設けられていて、ポッド２の蓋４が開放された後にポッド２内部に収納されているウェハー１を取り出して所定の処理を行う。
【００１０】
ロードポート部５１上には、ポッド２を載置するための台５３が据え付けられている。台５３はポッド２をロードポート部５１上でミニエンバイロンメント５２に接近させまたは離すことができる。ポッド２は内部に空間を有し一部に開口を備える本体２ａと、該開口を塞ぐ蓋４とを備えている。本体２ａの中には一定の方向に並んだ複数の段を有する棚が配置されている。この段にはウェハー１が収納される。各段には通常ウェハー１が一枚載置されるのが原則であるが、重ねて二枚のウェハーが載置される場合もある。ミニエンバイロンメント５２にはロードポート部５１側にポッド２の蓋４より若干大きいミニエンバイロンメント開口部１０が備えられている。
【００１１】
ミニエンバイロンメント５２の内部であってミニエンバイロンメント開口部１０の側には、ポッド２の蓋４を開閉する為のオープナ３が設けられている。ここで図２を参照してオープナ３について説明する。  図２ａは図１におけるロードポート部５１，ポッド２，オープナ３および蓋４部分を拡大した図であり、図２ｂは図２ａをミニエンバイロンメント５２内部側から見た図である。
【００１２】
オ−プナ３は、ミニエンバイロンメント開口部１０を塞げる大きさの板状体であるドア６とドア６の周部に沿って延在するフレーム構造のマッピングフレーム５とを備えている。
ドア６は固定部材４６を介してドアアーム４２の一端に支えられていて、一方、ドアアーム４２の他端はドア開閉用駆動装置たるエアー駆動式のドア開閉用シリンダ３１により結合されている。ドアアーム４２の両端の間の任意の位置でドアアーム４２は支点４１により回転可能に支持されている。ドア６の面には真空吸気孔である保持部１１ａおよび１１ｂが備えられていて、ドア６がミニエンバイロンメント開口部１０を塞いだ際にドア６に蓋４を密着させた上で吸着させることで蓋４を保持する。この構造により、ドア６は蓋４を保持しながらドアアーム４２により回転運動を行ってミニエンバイロンメント開口部１０の開閉を行う。
【００１３】
マッピングフレーム５はミニエンバイロンメント開口部１０に沿い、かつドア６の周囲にドアアームを囲うように配置されたフレーム構造の部材である。マッピングフレーム５はその下側から下方に延在するマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂの一端に取り付けられていて、一方、マッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂの他端はマッピングフレーム駆動用シリンダ３５に結合されている。マッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂの両端の間の任意の位置でマッピングフレームアーム１２ａおよびマッピングフレームアーム１２ｂは支点４１により回転可能に支持されている。マッピングフレーム駆動用シリンダ３５の駆動によりマッピングフレーム５は支点４１を中心に回転運動を行う。なお、マッピングフレーム５はドア６の周辺を囲うように配置されているので、ドア６の回転動作とマッピングフレーム５の回転動作は干渉せずに別々に実行することができる。
【００１４】
マッピングフレーム５の上部には細長いセンサ支持棒１３ａおよびセンサ指示棒１３ｂがミニエンバイロンメント５２からポッド２に向かって突出するように配置されている。センサ指示棒１３ａの先端には第一の透過式センサたるウェハー検出用透過式センサ９の第一のエミッタたるエミッタ９ａが、一方センサ指示棒１３ｂの先端には透過式センサ９の第一のディテクタたるディテクタ９ｂが取り付けられている。エミッタ９ａとディテクタ９ｂは互いに対向するように取り付けられている。エミッタ９ａとディテクタ９ｂはエミッタ９ａからの光がディテクタ９ｂで受光されるようにエミッタ９ａからの光軸が合わせられて配置されている。また、図３ａに示すように、エミッタ９ａおよびディテクタ９ｂはエミッタ９ａとディテクタ９ｂとの間にエミッタ９ａからの光軸上にウェハー１が位置するように配置される。ここでエミッタ９ａとディテクタ９ｂをウェハー１の面と垂直な方向（図３ａの紙面と垂直な方向）に向かって同時に移動させれば、ポッド内の棚の段にウェハー１が存在すればエミッタ９ａからの光はウェハー１の端部でウェハー遮光領域１６により遮られてディテクタ９ｂには届かず、一方ウェハー１が棚の段にない場合にはエミッタ９ａからの光はウェハー１により遮られずにディテクタ９ｂに届く。従って、このようにウェハー検出用透過式センサ９を配置する限り、ウェハー検出用透過式センサ９の信号でウェハーの有無を検出することができる。
【００１５】
なお理論上はエミッタ９ａおよびディテクタ９ｂはエミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光軸（光の経路の中心軸）がウェハー１の面と平行なるように配置してもよい。しかし実際には、図６ｂに示すように、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光軸がウェハー１の面と平行ではなく一定の角度を持つように傾斜して配置することが好ましい。この一定の角度は０度から約１度の間が好ましい。具体的にはたとえば、エミッタ９ａとディテクタ９ｂは水平軸に対してほぼ１度程度の角度の傾斜をつけて取り付ける。これによって、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光がウェハー１の面による乱反射で散乱することを防止することが出来る。
すなわち、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光は現実には約２度ほどの広がりをもっているが、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光軸を水平にするとウェハー１の面で乱反射して、本来ウェハー遮光領域１６により遮られてディテクタ９ｂには届くべきではない状態であるにもかかわらず、散乱した弱い光が間接的にディテクタ９ｂに入射する可能性が生じる。この場合には、本来はエミッタ９ａからの光がウェハー遮光領域１６により遮られてウェハー１が無いと判断すべきところ、これに反してウェハー１が有ると判断してしまう不具合となる。そこで、エミッタ９ａとディテクタ９ｂは水平軸に対して一定の角度を持つように傾斜して配置すればこの不具合を防止することができる。
前記の傾斜の角度の約１度はたとえば次のように決定すれば現実的である。ここで、半導体製造装置材料協会ことＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ  ａｎｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ（ＳＥＭＩ）の規格によれば、ポッド２内の棚の段においてウェハー１は傾き±０．５ｍｍ以内となっている。これを３００ｍｍの直径を有するウェハー１の傾き角度として換算すればウェハー１の傾きは±０．１度以内となる。従って、前記の傾斜の角度を約１度としてもエミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光は常に角度をもってウェハー１に遮られることになり散乱を防止することが出来る。またこの角度で傾斜させれば、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光が水平である場合より遮光領域１６を横切る時間を長く取ることができる。特に本発明では、後述するように、ウェハー検出用透過式センサ９で発生した信号の継続時間を利用するために、ウェハー検出用透過式センサ９で発生した信号の継続時間をなるべく長いとることができれば検出精度が上がる利点がある。すなわち、エミッタ９ａとディテクタ９ｂをウェハー１の面と垂直な方向（図３ａにおいて上から下に向かう方向）に向かって同時に移動させれば、ポッド内の棚の段にウェハー１が存在すればエミッタ９ａからの光はウェハー１の端部でウェハー遮光領域１６内を斜めにスィープするように遮られてディテクタ９ｂには届かず、一方ウェハー１が棚の段にない場合にはエミッタ９ａからの光はウェハー１により遮られずにディテクタ９ｂに届く。
一方、あまりに傾斜の角度を大きくとると、ポッド２内の棚の各段におけるウェハー１の傾きのばらつきによりエミッタ９ａからの光がウェハー遮光領域１６により遮られる時間のばらつきが大きくなる可能性がある。仮に、エミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光がウェハー１の端部から４ｍｍの位置を通過するように設定するとすれば、ウェハー遮光領域１６の長さを約６８．５ｍｍとすることができる。ここでウェハー１が平均的に置かれている位置よりも仮に０．５ｍｍ前に置かれていると仮定すれば、このウェハー遮光領域１６の長さを約６８．５ｍｍは７２．５ｍｍに変わる。これによってエミッタ９ａからディテクタ９ｂへの光がウェハー遮光領域１６によって遮光される時間はウェハー１が水平に平均的な位置に置かれていると仮定したときよりも長くなるため実際よりウェハー１を厚く判断しうることになる。しかしこの場合も厚さは０．０７ｍｍ程度厚く判断される程度であるため、最終判断時にこのばらつきを考慮して判断すれば正確な判断に支障が無い。たとえば、後に説明するウェハー１が一枚か二枚か判断するしきい値を決定する段階で余裕値としてこの値よりも大きい余裕値を考慮すればよい。また、実際にエミッタ９ａおよびディテクタ９ｂとの配置を決定するアライメントを行うにもこの角度であれば十分に実現可能である。従って、前記の傾斜の角度の約１度はポッド２内でウェハー１が置かれている状態のばらつきを考慮した上でウェハー１による散乱を防ぐためには現実的な値である。
なお、エミッタ９ａとディテクタ９ｂを傾斜をつけて取り付けるにあたり、エミッタ９ａとディテクタ９ｂのいずれを上方とするかにつての制限は無い。
【００１６】
このようにウェハー検出用透過式センサ９を移動させるために、半導体ウェハー処理装置５０に、ドア６およびマッピングフレーム５からなるオープナ３を昇降させるための移動手段たる可動部５６が設けることができる。既に説明したマッピングフレーム駆動用シリンダ３５，ドア開閉用シリンダ３１および支点４１は可動部５６に取り付けられている。従って、ドア６およびウェハー透過式センサ９を有するマッピングフレーム５は可動部５６の移動により昇降可能である。可動部５６はレール５７に沿って摺動しながら上下に可動であって、エアー駆動式のロッドレスシリンダ５５の伸縮により可動部５６が上下に移動する。これにより、図４のようにポッド２内の棚の最上部のウェハー１の上方にウェハー検出用透過式センサ９のエミッタ９ａとディテクタ９ｂを待機させた状態から、エアー駆動式シリンダ５５を作動させて可動部５６を移動させることにより、エミッタ９ａとディテクタ９ｂとの間の光線がウェハー１の面と交差しながら、図５に示すようなエミッタ９ａとディテクタ９ｂが棚の最下部のウェハー１の下方の位置までウェハー１をスキャンしながら垂直方向に移動させることが出来る。
【００１７】
続いて、ウェハーのスキャニングによって得たデータからウェハーの有無と枚数を判断する構成部分について説明する。図６はオープナ３の可動部５６をロードポート部５１側から見た図である。
可動部材５６の側部には、可動部材５６の移動方向に沿ってドグ７が備えられている。ドグ７は長い板状体であって、その長手方向には一定間隔で配置した指標手段を有している。本実施例では、指標手段１２は一定間隔で配置された複数の一定の幅の切り欠きである。その指標手段１２の数はポッド内のウェハー配置用棚の段数と対応し、さらにその切り欠きはウェハー透過式センサ９のエミッタ９ａからの光線がウェハー１のウェハー遮光領域１６を横切った時点に対応するように配置されるのが好ましい。
一方、可動部５６には第二の透過式センサたるドグ用透過式センサ８が固定されている。ドグ用透過式センサ８は第二のエミッタたるエミッタ８ａと第二のディテクタたるディテクタ８ｂとからなる。ドグ用透過式センサ８のエミッタ８ａとディテクタ８ｂはエミッタ８ａとディテクタ８ｂとの間にドグ７の指標手段１２が挟まれるように配置されている。
このエミッタ８ａとディテクタ８ｂは互いに対向するように取り付けられ、エミッタ８ａからの光がディテクタ８ｂで受光されるようにエミッタ８ａの光軸が合わせられている。さらにエミッタ８ａおよびディテクタ８ｂへの光軸上に指標手段１２が位置するように配置させることにより、エミッタ８ａとディテクタ８ｂをドグ７に沿って同時に移動させれば、切り欠きたる指標手段１２がないドグ７の板状の部分ではエミッタ８ａからの光はドグ７の板状部分により遮られてディテクタ８ｂには届かず、一方、切り欠きたる指標手段１２がある場合にはエミッタ８ａからの光は指標手段１２によってディテクタ８ｂに届く。従って、指標手段１２の幅ｄを図７ａに示すように既知の一定の幅として一定の間隔で配置する限り、ドグ用透過式センサ８で発生する信号の継続時間を基準とすることができる。
なお、ここでは図７ａに示すように切り欠きたる指標手段１２として説明したが、既知の値の一定の幅で一定の間隔で配置される限り同様の効果を奏する。たとえば、図７ｂに示すようにドグ７に一定の間隔で配置される一定の幅の突起を指標手段１３を配置させたものとしてもよい。また、これにかぎらず、指標手段を既知の値の一定の幅で一定の間隔で配置される様々な形状とすることができる。
【００１８】
続いて、ウェハー検出用透過式センサ９とドグ用透過式センサ８の回路構成について図８を参照して説明する。図８は本願のマッピング機能を有するウェハー処理装置５０の回路構成を示した模式図である。
ウェハー処理装置５０は演算手段たる中央処理装置１５（以下、ＣＰＵとよぶ）を有している。ウェハー検出用透過式センサ９のエミッタ９ａとディテクタ９ｂはそれぞれアンプ９ｃに接続され、ウェハー検出用透過式センサ９の信号を増幅する。アンプ９ｃは入出力ポート１５ａ（以下、Ｉ／Ｏポート１５ｂ）を介してＣＰＵ１５に接続されている。増幅されたウェハー検出用透過式センサ９からの信号はＩ／Ｏポート１５ａからＣＰＵ１５に送られてＣＰＵ１５に一時的に格納された上で処理される。一方、ドグ用透過式センサ８のエミッタ８ａとディテクタ８ｂはそれぞれドグ用透過式センサ８に内蔵されている内臓アンプ８ｃに接続され、ドグ用透過式センサ８の信号を増幅する。内臓アンプ８ｃは入出力ポート１５ｂ（以下、Ｉ／Ｏポート１５ｂ）を介してＣＰＵ１５に接続されている。増幅されたドグ用透過式センサ８からの信号はＩ／Ｏポート１５ｂからＣＰＵ１５に送られてＣＰＵ１５に一時的に格納された上で処理される。
【００１９】
続いて、ＣＰＵ１５におけるウェハー検出用透過式センサ９からの信号とドグ用透過式センサ８からの信号処理の原理と信号処理フローについて説明する。
【００２０】
まず、信号処理の原理について説明する。
本実施例ではウェハー検出用透過式センサ９とドグ用透過式センサ８の可動部５６の移動はエアー駆動式のロッドレスシリンダ５５によっている。エアー駆動式のシリンダは速度の安定性が悪く、特にエアーシリンダが駆動された直後の初期段階やエアーシリンダの駆動停止段階では時間に対する速度の変化率が大きい。従って、ウェハー検出用透過式センサ９がウェハー１の検出を行う範囲とドグ用透過式センサ８が指標手段１２の検出を行う範囲は速度変動が大きい駆動初期段階と駆動停止段階を避けて検出が行われるように設定される。
図９はウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０とドグ用透過式センサ８からの信号２１を示している。ここでは、ウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０ａに対応した時の発生するドグ用透過式センサ８からの信号２１ａとウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０ｂに対応した時の発生するドグ用透過式センサ８からの信号２１ｂとをしめしている。通常、可動部５６の速度が高い精度で常に一定の場合にはウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０ａの信号継続時間ｘ１とウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０ａの信号継続時間ｘ２とは同一になるはずであり、一方、ドグ用透過式センサ８からの信号２１ａの信号継続時間ｙ１とドグ用透過式センサ８からの信号２１ａの信号継続時間ｙ２とは同一になるはずである。しかし、速度の変動が起これば図９に示すとおり、信号２０ａの信号継続時間ｘ１と信号２０ｂの信号継続時間ｘ２が異なり、信号２１ａの信号継続時間ｙ１と信号２１ｂの信号継続時間ｙ２が異なることがありえる。しかし、この場合でもウェハー検出用透過式センサ９およびドグ用透過式センサ８は同一の可動部５６により同一の速度で移動し棚の一段の間ではほぼ等速であるので、信号継続時間の比、すなわちｘ１／ｙ１とｘ２／ｙ２のそれぞれの比の値は同一になる。すなわち、ウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０の信号継続時間をｘ（ｓｅｃ）と、ドグ用透過式センサ８からの信号２１の信号継続時間ｙ（ｓｅｃ）とそれぞれ定義すればその比（ｘ／ｙ）の値は一定になる。
従って、今、ウェハーの一枚の厚さをｔ（ｍ）、ドグの切り欠きたる指標手段１２の幅をｄ（ｍ）とすれば、かならずその間には下記（１）の関係が成立することとなる。
ｄ（ｍ）：ｙ（ｓｅｃ）＝  ｔ（ｍ）：ｘ（ｓｅｃ）  ・・・  （１）
よって、ウェハーの厚さｔ（ｍ）は下記の関係により求められる。
ｔ＝  ｄｘ／ｙ（ｍ）                      ・・・  （２）
従って、測定の結果この値がウェハー１の一枚の厚さにほぼ近ければウェハー１は一枚であったことが判定可能であり、ウェハー１の二枚の厚さにほぼ近ければウェハーは二枚であることが判定可能となる。ただし、実際にはある程度ばらつきが生じるため、この値は必ずしも正確にウェハー１の厚さに対応するとは限らない。その為、ウェハー１が一枚の場合とウェハー１が二枚の場合とにおいてこの値を計算し、ウェハー１の基準厚さの値ｔＲとして設定する。これに、所定の余裕値Ｃを付加して下記のようにしきい値ｔＳを決定する。所定の余裕値としてはたとえば、ウェハー１のほぼ半分の厚さにあたる３．５×１０−４（ｍ）が考えられる。
ｔＳ＝  ｔＲ  ＋  Ｃ                          ・・・  （３）
ここで、測定されたウェハーの厚さｔがしきい値ｔＳよりも大きい場合にはウェハー１が二枚と判定し、測定されたウェハーの厚さｔがしきい値ｔＳ以下であればウェハー１は一枚であると判断すればよい。
実際の測定では、ウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０の信号継続時間をｘ（ｓｅｃ）と、ドグ用透過式センサ８からの信号２１の信号継続時間ｙ（ｓｅｃ）の比（ｘ／ｙ）の値に変動を生じる。従って、複数の測定データから単純平均をとったり、または測定データの変動幅の中間値をとるなどして基準値ｔＲ  を決定することが望ましい。この場合には、実際の測定前に装置のテストランにおいてティーチングを行って基準値ｔＲ  を得た上でしきい値ｔＳを決定する方法１や、または実際の測定の中で得られた値から基準値ｔＲ  を得た上でしきい値ｔＳを決定する方法２が考えられる。しかし、いずれにしてもその原理に変わりはない。さらに、基準値ｔＲ  からしきい値ｔＳを求める計算工程はウェハー処理装置５０に配置されるＣＰＵ１５で行っても良いし、予め計算した値を記憶手段に記憶させた上でＣＰＵ１５がそのしきい値ｔＳを使用して判定する方法をとってもよい。
なお、ウェハー検出用透過式センサ９からの信号２０が発生していない場合にはウェハー１は棚に存在しなかったことを意味することはいうまでもない。
【００２１】
続いて、ＣＰＵ１５におけるウェハー検出用透過式センサ９からの信号とドグ用透過式センサ８からの信号処理フローについて図１０および図１１を用いて説明する。
最も一般的には、実際のウェハー厚さの検出の工程であるマッピング工程（図１１）に先駆けてティーチングの工程（図１０）を行う。ティーチングの工程では、予めポッド内の棚の段に１枚のウェハーを挿入した上でポッドをティーチング工程に供する。なお、棚の段のすべてにウェハーを挿入する必要はない。一枚でも段にウェハーが存在する以上はティーチングの目的を達することができる。
ティーチング工程ではまず可動部５６を移動させてすべての段のウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘを取得し計算し、かつドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙを取得して計算し、これらの継続時間所定の記憶手段に記憶させる（ステップＳ１０１）。続いて、ドグの指標手段の幅ｄとウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘおよびドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙの値からｄ×（ｘ／ｙ）を計算して、すべての段に置かれたウェハーの厚さを算出する（ステップＳ１０２）。これら複数のウェハーの厚さから単純平均をとってその値を基準厚さの値ｔＲとしてとする（ステップＳ１０３）。この基準厚さ値ｔＲに所定の余裕値たるＣを付加してしきい値ｔＳを決定し（ステップＳ１０４）、このしきい値ｔＳを記憶手段に格納して（ステップＳ１０５）、ティーチング工程を終了する。なお、前記の原理のとおりＣは０．３５とするのが良い。
ティーチングが終了した後に、実際のウェハー厚さの測定し判定する工程を実行する。ここでは可動部５６を移動させてウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘを取得し計算し、かつドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙを取得して計算し、これらの継続時間所定の記憶手段に記憶させる（ステップＳ２０１）。ドグの指標手段の幅ｄとウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘおよびドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙの値からｄ×（ｘ／ｙ）を計算して、ウェハーの厚さを算出してウェハー厚さの測定値とする（ステップＳ２０２）。ティーチング工程で保存したしきい値を読み出す（ステップＳ２０３）。ただし、このしきい値の読み出しは信号継続時間ｘおよびｙの取得する工程（ステップＳ２０１）に先駆けて実行しても良いし、ウェハー厚さを算出して測定値とする工程（ステップＳ２０２）に先駆けて実行してもよい。続いてウェハー厚さの測定値としきい値とを比較する比較工程（ステップＳ２０４）を実行して、ウェハー厚さ測定値がしきい値以下である場合にはその段に載置されているウェハーは一枚と判定し（ステップＳ２０５）、一方測定値がしきい値よりも大きい場合には段に載置されたウェハーは二枚と判定する（ステップＳ２０６）。段に載置されたウェハーが二枚の場合にはウェハーが二枚であることを告げるエラーメッセージとしてウェハー二枚重ね報告を表示する（ステップＳ２０７）。棚のすべての段について測定と判定が終了したらマッピング工程を終了する（ステップＳ２０８）。
【００２２】
（実施の形態２）
なお、ティーチング工程を実行せずに、直接マッピング工程を行うこともできる。実施の形態１ではティーチングによってしきい値の算出に用いる基準厚さを算出した。しかしこの実施の形態２では、実際のウェハーの厚さの測定段階でウェハーの基準厚さを同時に得る点で実施の形態１と異なる。この実施の形態では棚の段の少なくとも二段にウェハーが載置されており、かつウェハーが複数枚載置されている棚の段がウェハーが検出された全段数のうちの半数以内であれば実施することができる。現実にポッド内の段に載置されているウェハーが二枚未満である場合はほとんど無く、一方棚の段の半数以上において一の段にウェハーが二枚以上載置されている場合は少ないので、この実施の形態でも同じ効果が得られる。
まず可動部５６を移動させてすべての段のウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘを取得し計算し、かつドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙを取得して計算し、これらの継続時間所定の記憶手段に記憶させる（ステップＳ３０１）。続いて、ドグの指標手段の幅ｄとウェハー用透過式センサ９からの信号継続時間ｘおよびドグ用透過式センサ８からの信号継続時間ｙの値からｄ×（ｘ／ｙ）を計算して、すべての段に置かれたウェハーの厚さを算出する（ステップＳ３０２）。得られたウェハーの厚さの分布の中間値を基準厚さとする。この場合に、得られたウェハーの厚さのデータ数が偶数の場合には中間値を一意に決定できないので、中間値となるウェハーの厚さのデータのうち数値が小さいほうを基準厚さ値として決定する（ステップＳ３０３）。基準厚さ値ｔＲに所定の余裕値たるＣを付加してしきい値ｔＳを決定し（ステップＳ３０４）、このしきい値ｔＳを記憶手段に格納して（ステップＳ３０５）、ティーチング工程を終了する。前記の原理のとおりＣは０．３５とするのが良い。続いてウェハー厚さの測定値としきい値とを比較する比較工程（ステップＳ３０４）を実行して、ウェハー厚さ測定値がしきい値以下である場合にはその段に載置されているウェハーは一枚と判定し（ステップＳ３０５）、一方測定値がしきい値よりも大きい場合には段に載置されたウェハーは二枚と判定する（ステップＳ３０６）。段に載置されたウェハーが二枚の場合にはウェハーが二枚であることを告げるエラーメッセージを表示する（ステップＳ３０７）。棚のすべての段について測定と判定が終了したらマッピング工程を終了する（ステップＳ３０８）。
なお、実施例１および２について、ウェハーが２枚の場合の検出を示したが、ティーチングにおいて載置するウェハーの枚数を変更するのみで、２枚を超えるウェハーの厚さを検出することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明により、速度変動が大きな駆動手段を用いても、単純な構成で、ポッド内のウェハーの存否のみならずウェハーの枚数の検出をも検出できる効果が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なウェハー処理装置の全体図である。
【図２】（ａ）ウェハー処理装置のオープナ付近を拡大した側面図である。
（ｂ）ウェハー処理装置のオープナ付近をミニエンバイロンメント内側から見た拡大図である。
【図３】（ａ）ウェハーを検出するウェハー検出用透過式センサのエミッタおよびディテクタとウェハーとのの配置を示した図であって、特にウェハー検出用透過式センサとウェハーの位置関係をウェハーに垂直な方向から見た図である。
（ｂ）ウェハーを検出するウェハー検出用透過式センサのエミッタおよびディテクタとウェハーとのの配置を示した図であって、特にウェハー検出用透過式センサとウェハーの位置関係をウェハーの面と平行な方向から見た図である。
【図４】ウェハーのマッピングを開始する前の状態を示した図である。
【図５】ウェハーのマッピングを終了した状態を示した図である。
【図６】ウェハー処理装置の可動部を示した図である。
【図７】（ａ）ドグの例を示した図である。
（ｂ）ドグの例を示した図である。
【図８】本願発明のウェハー検出用透過式センサとドグ用透過式センサの回路構成を示した図である。
【図９】ウェハー検出用透過式センサとドグ用透過式センサの信号の関係を示した図である。
【図１０】実施の形態１のティーチング工程における信号処理のフローチャートを示した図である。
【図１１】実施の形態１のマッピング工程における信号処理のフローチャートを示した図である。
【図１２】実施の形態２信号処理のフローチャートを示した図である。
【符号の説明】
１  ウェハー
２  ポッド
３  オープナ
４  蓋
５  マッピングフレーム
６  ドア
７  ドグ
８，９  透過式センサ
１０  ミニエンバイロンメント開口部
５０  半導体処理装置
５１  ロードポート
５２  ミニエンバイロンメント
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
2004165543.tif 000010
【図９】
2004165543.tif 000011
【図１０】
2004165543.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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