(57)【要約】【課題】単一のドグ部材とセンサで複数種類の厚みの基板を検知することができる基板検知装置およびこれを備える基板検査装置を提供することを目的とする。【解決手段】カセット２内の対向する両側面に平行間隔をあけて複数配列された水平な溝に掛け渡された状態に収納されている複数枚の基板１に対して、前記溝の配列方向に移動させられるアーム４と、アーム４に固定され、基板１を検知するウエハセンサ１３と、カセット２に対して固定され、前記溝の配列と等しいピッチで凹凸が設けられたドグ部材１１と、アーム４に対して固定され、ドグ部材１１の凹凸を検知する光センサ１０と、ウエハセンサ１３および光センサ１０の検知信号の周期および位相差に基づいて基板１の収納状態を判定するＣＰＵ２１を備える基板検知装置を採用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カセット内の対向する両側面に平行間隔をあけて複数配列された水平な溝に掛け渡された状態に収納されている複数枚の基板に対して、前記溝の配列方向に移動させられる可動体と、
該可動体に固定され、前記基板を検知する第１のセンサと、
前記カセットに対して固定され、前記溝の配列と等しいピッチで凹凸が設けられたドグ部材と、
前記可動体に対して固定され、前記ドグ部材の凹凸を検知する第２のセンサと、
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの検知信号の周期および位相差に基づいて前記基板の収納状態を判定する判定部を備える基板検知装置。
【請求項２】
前記位相差の設定は、基板に対応して装置使用者により選択される請求項１に記載の基板検知装置。
【請求項３】
前記位相差の設定は、基板の各品種に対し、過去に設定された情報を基に自動設定される請求項１に記載の基板検知装置。
【請求項４】
前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの各信号間の間隔を計測するタイマをさらに備え、
該タイマにより計測された前記各信号間の間隔により、前記基板の収納状態が正常か異常かを判断する請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板検知装置。
【請求項５】
前記タイマは、遅延時間を任意に設定できる請求項４に記載の基板検知装置。
【請求項６】
前記基板を前記カセットから取り出し、前記基板を保持する検査用保持装置に載置する搬送アームと、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の基板検知装置とを備える基板検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板の収納状態を検知する基板検知装置およびこれを備える基板検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程で扱われる基板は、一般的に２５枚又は１３枚が収納できるカセットに入れられている。カセット内には収納基板の枚数分の段が設けられており、この段に基板の端部を引っ掛ける形で基板が収納される。また、基板は処理工程により、７５０ミクロン〜１００数十ミクロンまで各種の厚さの物がある。
【０００３】
このような基板を外観検査や表面処理のために、搬送装置により基板を収納したカセットからの抜き出し及び収納が行われる。
この際、基板はカセットの全ての段に収納されているとは限らず、基板を搬出する際に基板の無い段に対して基板の搬出動作を行うことは、装置のタクトタイムを伸ばすため好ましくない。また、既に基板が収納されている段に基板の収納を行うと基板を破損してしまう恐れがある。さらには、作業ミス等で同じ段に２枚の基板が収納されたり、基板の片側のみ正規の段に入り、反対側が他の段に引っかかったりする場合も起こり得る。
【０００４】
したがって、どの段に基板が収納されているかを搬入、搬出動作を行う前にチェックする必要がある。ここで、基板の収納状況をチェックする方法としては特許文献１のような方法が提案されている。
【０００５】
この技術では、カセット内の基板を検知する為の光センサを、カセットの溝に水平に載置された基板に対して垂直方向に上下動作させると共に、前記光センサの動作にリンクして、カセットの溝に対応するピッチの凹凸を持ったドグ部材を挟んで他の光センサを上下させ、前記ドグ部材の凹の部分又は凸の部分の検出期間内に基板が検知された場合を正常検知としている。
【０００６】
すなわち、同じ段に２枚の基板が収納されている場合には、基板の検出時間が長くなるので、ドグ部材の凹または凸の部分の検出期間を越えて検出される。また、基板が斜めに収容されている場合には、基板の検出位置がドグ部材の検出期間からずれる。したがっていずれの場合も、異常を検出することができる。
【特許文献１】特開平３−２９７１５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、基板が薄い場合には、カセット収納時に撓みが生じ、基板の中央部の位置が下がることがある。この場合において、上記技術によれば、ドグ部材の凹凸のピッチと基板の位置との対応がずれてしまい、基板が正常に収納されているにも関わらず異常として検知してしまう。このような不都合を回避するためには、基板の撓み量に応じた複数のピッチのドグ部材とセンサを必要とし、ドグ部材やセンサを交換する手間がかかるという不都合がある。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、単一のドグ部材とセンサで複数種類の厚みの基板を検知することができる基板検知装置およびこれを備える基板検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明は、カセット内の対向する両側面に平行間隔をあけて複数配列された水平な溝に掛け渡された状態に収納されている複数枚の基板に対して、前記溝の配列方向に移動させられる可動体と、該可動体に固定され、前記基板を検知する第１のセンサと、前記カセットに対して固定され、前記溝の配列と等しいピッチで凹凸が設けられたドグ部材と、前記可動体に対して固定され、前記ドグ部材の凹凸を検知する第２のセンサと、前記第１のセンサおよび前記第２のセンサの検知信号の周期および位相差に基づいて前記基板の収納状態を判定する判定部を備える基板検知装置を採用する。
【００１０】
本発明によれば、第１のセンサおよび第２のセンサの検知信号の周期の一致を確認することにより、基板の抜けを検出することができる。また、ドグ部材の凹凸の検知期間内に基板が検出された場合を正常とするのではなく、位相差に基づいて判定することで、ドグ部材の凹凸の検知期間を越えて基板が検出された場合にも正常判定をすることができる。また、位相差として種々の値を設定することで、ドグ部材やセンサの配置を調節することなく、多種の基板の収納状態を検知することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、単一のドグ部材とセンサで複数種類の厚みの基板を検知することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
〔第１の実施形態〕
以下に、本発明の第１の実施形態に係る基板検知装置およびこれを備える基板検査装置について、図面を参照して説明する。
図１に示すように、基板検査装置は、基板１を水平に収納するカセット２と、カセット２の下部に配置されたカセット載置台３と、カセット載置台３に設けられ、基板１を検知するためのウエハセンサ（第１のセンサ）１３が取り付けられたアーム４とを主な構成要素として備えている。
【００１３】
カセット２は、内部の対向する両側面に平行間隔をあけて複数配列された水平な溝を有しており、各溝に１枚ずつ掛け渡すようにして複数枚の基板１を収納するようになっている。
カセット載置台３は、上面にカセット２を載置すると共に、内部にアーム４を支持または駆動するためのアーム台５、ベース６、ガイド７、ベルト８、モータ９、光センサ（第２のセンサ）１０、ドグ部材１１、およびモータ１２を備えている。
【００１４】
ベース６、ガイド７、およびドグ部材１１は、カセット２内部の溝の配列方向を長手方向として、カセット載置台３に対して固定されている。
アーム台５は、アーム４を支持するとともに、ガイド７の長手方向に動作可能に取り付けられており、ベルト８をモータ９で回転させることによりガイド７の長手方向に動作するようになっている。これにより、アーム４は、カセット２内部の溝の配列方向に動作するようになっている。
【００１５】
また、アーム台５には、ドグ部材１１を挟んで対向して設置された一対の送光素子および受光素子から構成される光センサ１０が固定されており、この光センサ１０により、アーム台５がガイド７の長手方向に動作する際に、カセット載置台３に対して固定されたドグ部材１１に向かって光が射出される。この際、光センサ１０から射出された光がドグ部材１１の凸により遮られた回数をカウントすることで、アーム台５の位置を検知することができる。ここで、ドグ部材１１の凹凸の間隔は、カセット２の基板を載置する溝の配列と等しいピッチとなっている。
【００１６】
図２は、カセット２を上面視した場合のアーム４と基板１との位置関係を表した図である。アーム４の先端には基板１を検知するウエハセンサ１３が固定されており、投光器１３ａより矢印の方向に光が射出され、受光器１３ｂで光を検知するようになっている。
【００１７】
図３は、アーム４をカセット２内部の溝に沿う方向（紙面において上下方向）に動作させる機構を上面視した図である。アーム４は、ガイド１４の長手方向に動作可能な様にアーム台５に固定されている。また、モータ１２の先に取り付けられたローラ部材１５は、アーム４が、バネ１６により引っ張られないように押さえている。このような構成とすることで、モータ１２を回転駆動させることによりローラ部材１５が回転し、バネ１６によりアーム４がガイド１４の長手方向に動作するようになっている。
【００１８】
図４は、基板検査装置の制御を説明する概略構成図である。
装置全体の制御を行うコントローラ２０は、ＣＰＵ（判定部）２１、メモリ２２、Ｉ／Ｏポート２３を有している。ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｏポート２３を介してウエハセンサ１３、光センサ１０、スイッチ２６、表示装置２７、およびモータドライバ２８に接続されており、光センサ１０およびウエハセンサ１３の検知信号の周期および位相差に基づいて基板１の収納状態を判定するようになっている。また、モータドライバ２８にはモータ９およびモータ１２が接続されている。
【００１９】
上記構成を有する基板検査装置の動作について以下に説明する。
電源投入後、ＣＰＵ２１は、Ｉ／Ｏポート２３およびモータドライバ２８を介してモータ９およびモータ１２を回転駆動させ、アーム４を初期位置である基板１から最も遠い位置に移動させる。
装置使用者は、カセット２をカセット載置台３に載せ、スイッチ２６により基板１の厚みを選択した後、基板１の搬送動作を開始させる。
【００２０】
スイッチ２６の設定を読み取ったＣＰＵ２１は、モータドライバ２８を介してモータ９を、アーム４が上昇する方向に回転駆動させる。モータ９によりベルト８が動くことで、アーム台５とその上に固定されたアーム４が上昇を始める。ＣＰＵ２１は、基板１が収納されている一番上の位置を過ぎるまでアーム４を上昇させたらモータ９を停止させる。なお、この上昇動作の最中にウエハセンサ１３が基板１を検知した場合は、基板１がカセット２より飛び出していると判断してエラーを表示する。
【００２１】
次に、ＣＰＵ２１は、モータ１２を図３中の矢印方向に回転駆動させる。これによりローラ部材１５が回転すると、バネ１６に引っ張られてアーム４は基板１に接近する。そして、図２の実線で示す位置までアーム４を動作させたら、モータ１２を停止させる。その後、モータ９を上昇時とは逆方向に回転駆動させてアーム４を最下段の基板１より下の位置まで下ろす。この際、基板１がウエハセンサ１３ａ，１３ｂの光路を横切る毎にウエハセンサ１３の信号が変化する。これと同期してドグ部材１１の凹凸の凸により光センサ１０の光路が遮られることで、光センサ１０の信号も変化する。ＣＰＵ２１は、光センサ１０の信号が変化するタイミングと回数を監視する。このようにすることで、光センサ１０の信号の変化に合わせてウエハセンサ１３の信号が変化した場合、その段に基板１が有ると認識することができる。
【００２２】
この際の各センサの入力信号の波形を図６に示す。
基板１の厚みが厚く、基板１が変形していない場合には、各センサの入力信号の波形は、波形３１および波形３２のようになる。この場合において、波形３１に示す光センサ１０からの信号がＯＮしている間に、波形３２に示すウエハセンサ１３の信号がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦと変化した場合は、ドグ部材１１の凹の部分の位置に対応するカセット２の段に基板１が存在するとみなす。また、波形３３のように、基板１は変形が無いはずの厚みでありながら、光センサ１０からの信号がＯＦＦの区間でウエハセンサ１３からの信号がＯＮになった場合は、基板１が斜めに置かれているか、基板１が重ねて置かれていると判断してエラーを表示する。
【００２３】
一方、カセット２に入っている基板１が、薄い場合は図５の符号１´に示す様に、基板１に比べ下側に撓んだ形になる。このように基板１が下側に撓んでいる場合は、図７に示す波形３４および波形３５のようになる場合が有る。この場合は、光センサ１０からの信号がＯＮの間にウエハセンサ１３からの信号がＯＦＦからＯＮに変化し、光センサ１０がＯＦＦの間にウエハセンサ１３がＯＮからＯＦＦになった場合に正常であると判断される。
【００２４】
図６および図７に示すいずれの場合においても、光センサ１０の連続したＯＮ・ＯＦＦ期間の両方でウエハセンサ１３がＯＮした場合にエラーを表示し、さらに、基板１の種類によって正常と判断する基準を変更する。すなわち、図６に示すように、光センサ１０がＯＮの間にウエハセンサ１３がＯＦＦ→ＯＮ→ＯＦＦと変化する場合、すなわち、位相差０°を正常と判断するか、図７に示すように、光センサ１０がＯＮの間にウエハセンサ１３がＯＦＦ→ＯＮと変化し、光センサ１０がＯＦＦの間にウエハセンサ１３がＯＮ→ＯＦＦと変化する場合、すなわち、位相差９０°を正常と判断するかを基板１の種類によって変更する。
【００２５】
上記のいずれの場合を正常と判断するかは、基板検知動作開始前にスイッチ２６により装置使用者が基板１の種類を選択することにより行う。装置使用者が設定した基板１に対応したパターンでウエハセンサ１３と光センサ１０がＯＮ／ＯＦＦしない場合には、ＣＰＵ２１は、表示装置２７にエラーを表示する。
【００２６】
また、ウエハセンサ１３と光センサ１０の信号を読み取っておき、図６、図７のどちらのパターンに当てはまるかを表示装置２７に表示し、装置使用者に続行の可否を選択させるか、どちらかのパターンに一致した場合は自動的に次のステップに進むようにしても良い。また、ウエハの品種毎の設計情報を基に装置使用者が設定した情報をデータベース化しておき、そのデータを基に同じ品種に対して同様の自動設定を行うようにしてもよい。これにより、装置使用者の判断を不要とし、設定時間を短縮することができる。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態に係る基板検査装置によれば、ウエハセンサ１３および光センサ１０の検知信号の周期の一致を確認することにより、基板１の抜けを検出することができる。また、ドグ部材１１の凹凸の検知期間内に基板１が検出された場合を正常とするのではなく、ドグ部材１１によるＯＮ／ＯＦＦの切り替わりがどの位相からどの位相までの間にウエハが遮っている信号が検出されるかといった位相差に基づいて判定することで、ドグ部材１１の凹凸の検知期間を越えて基板１が検出された場合にも正常判定をすることができる。また、位相差として種々の値を設定することで、ドグ部材１１や光センサ１０の配置を調節することなく、多種の基板１の収納状態を検知することができる。
【００２８】
ここで、図１１に示す基板検査装置に本発明に基板検知装置を用いることもできる。
基板検査装置は、カセット載置台３、アーム４、搬送アーム５０、搬送アーム移動ガイド５１、マクロ検査用保持装置５３、顕微鏡６０等を備えている。カセットからウエハを搬出し検査を行うにあたり、アーム４は搬送アーム５０との干渉がない位置に下げられている。搬送アーム５０は、搬送アーム移動ガイド５１によりＸＹＺの３次元方向に移動可能に構成されている。予め本発明の基板検査装置が、カセットに正常に収納されているウエハのスロットを検知しており、搬送アーム５０は、検知されたスロットのウエハをカセットから取り出して搬送動作を行い、マクロ検査用保持装置５３に載置して下方に退避する。マクロ検査用保持装置５３は、ウエハを検査者に向けて引き起こし、マクロ検査を行えるようにする。マクロ検査用保持装置５３は、検査が終わるとウエハを水平に戻す。その際、顕微鏡ステージ６１が受け渡し位置に移動しており、ウエハは顕微鏡ステージ６１に受け渡されてミクロ検査が行われる。
なお、本発明の基板検知装置は、基板検査装置に限らず、基板を製造処理する基板処理装置に用いることもできる。
【００２９】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態に係る基板検知装置およびこれを備える基板検査装置について図面を参照して説明する。
本実施形態が第１の実施形態と異なる点は、コントローラ２０にタイマ２９を設けた点である。以下、本実施形態に係る基板検査装置について、第１の実施形態と共通する点については説明を省略し、異なる点について主に説明する。
【００３０】
図８は、基板検査装置の制御を説明する概略構成図である。基本構成は図４と同様であるが、光センサ１０およびウエハセンサ１３の検知に遅延時間を持たせるタイマ２９が追加されている。タイマ２９は、遅延時間を任意の時間に設定できるようになっている。上記構成を有する基板検査装置において、ＣＰＵ２１は、基板１のスキャン動作開始時にタイマ２９をスタートする。
【００３１】
図９は、基板１の撓みが無い場合の各センサからの信号波形である。
波形３６に示す光センサ１０からの信号がＯＦＦからＯＮに変化した後、時間ｔ１が経過した後に、波形３７に示すウエハセンサ１３からの信号がＯＦＦからＯＮに変化した場合は、正常に検知できたと判断する。また、波形３７に示すウエハセンサ１３からの信号がＯＮからＯＦＦに変化した時、波形３６に示す光センサ１０からの信号がＯＮで、時間ｔ２が経過した後も光センサ１０の信号が変化しなかった場合も正常と判断する。そして、時間ｔ１，ｔ２内で、各センサの信号が変化した場合はエラーとする。
【００３２】
図１０は、基板の撓みが大きい場合の各センサからの信号波形である。
この場合において、光センサ１０およびウエハセンサ１３が検知を開始するまでに遅延される時間ｔ３，ｔ４は、図９に示す時間ｔ１，ｔ２よりもそれぞれ大きく設定されており、正常かエラーかを判断する際の制御については図９と同様である。このように、タイマ２９に設定される遅延時間を変更することにより多種の基板に対応することができる。
また、タイマ２９を時間計測のために用いるようにしてもよい。図９を例に説明すると、光センサ１０の信号がＯＮに立ち上がってからウエハセンサ１３からの信号がＯＮに立ち上がるまでの時間に時間範囲ｔ１の設定をし、ウエハセンサ１３がＯＦＦになってから光センサ１０の信号がＯＦＦになるまでの時間に時間範囲ｔ２の設定をする。正常ならば設定された時間範囲内で各信号が発生し、ウエハに大きな歪みがあったり、段違いのスロットに斜めに挿入されていた場合に、ｔ１，ｔ２として設定された時間範囲を越えて長くなったり、短くなったりする。これにより、予め設定された範囲の時間内に各信号が発生するかをタイマで計測して管理するのみで、ウエハの収納状態の正常、異常を判断することができる。また、図１０のように、位相が異なるＯＮとＯＦＦとを跨ぐものでも同様にタイマを用いることができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係る基板検査装置によれば、第１の実施形態の周期と位相差に基づいて判定することに加え、タイマ２９を併用し、各センサからの信号のＯＮ／ＯＦＦ時間を監視することにより、さらに正確に基板１の載置状態を検知できる。
【００３４】
以上、本発明の各実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、前述の各実施形態において、基板検査装置が基板を検知する機構を組み込んだ構成であるとして説明したが、基板を検知する基板検知装置を独立して設け、該基板検知装置を他の装置に組み込むことしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る基板検査装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す基板検査装置のアームと基板の配置を示す図である。
【図３】図１に示す基板検査装置のアームの動作機構を示す図である。
【図４】図１に示す基板検査装置の制御を説明する概略構成図である。
【図５】カセット内での基板の撓み方を示す図である。
【図６】図１に示す基板検査装置において、基板の撓みが小さい場合の各センサからの信号波形を示す図である。
【図７】図１に示す基板検査装置において、基板の撓みが大きい場合の各センサからの信号波形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る基板検査装置の制御を説明する概略構成図である。
【図９】図８に示す基板検査装置において、基板の撓みが小さい場合の各センサからの信号波形を示す図である。
【図１０】図８に示す基板検査装置において、基板の撓みが大きい場合の各センサからの信号波形を示す図である。
【図１１】本発明の基板検査装置を備える基板検査装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００３６】
１，１´  基板
２  カセット
３  カセット載置台
４  アーム
１０  光センサ
１１  ドグ部材
１３  ウエハセンサ
２０  コントローラ
２１  ＣＰＵ
５３  マクロ検査用保持装置
６１  顕微鏡ステージ
【図１】
2009200444.tif 000003
【図２】
2009200444.tif 000004
【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】
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【図９】
2009200444.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
2009200444.tif 000013