(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定間隔で配列されるウエハ等複数のシート状被検物の有無等を検出するための装置であって、
複数の検出器と、
前記検出器の下端部が嵌合可能に形成された接続部を被検物の配列方向に所定間隔で複数備えると共に、前記接続部の位置に合わせて投光素子と受光素子が交互に配列された回路基板が収容された本体ケースとを有し、
前記複数の検出器は、
前記投光素子に対応した接続部に着脱自在な投光用の検出器と、前記受光素子に対応した接続部に着脱自在な受光用の検出器とを有すると共に、前記接続部に嵌合された前記投光用の検出器と前記受光用の検出器との間の空間は、被検物の挿入空間であり、
前記検出器は、
一端側が前記投光素子又は前記受光素子のいずれかに接する光ファイバを内部に備え、前記光ファイバの一端側及び他端側の端面を夫々、上下両端の端面と整合させて配置すると共に、上端の両側部に、更に上方に向かって延びる側延長部を形成したファイバホルダと、
前記ファイバホルダ上方において相対する前記側延長部間に配置され、かつ一対の同一型からなるプリズム構体片が互いに背中合わせに重ね合わせて一体化された検出ヘッドとを有し、
前記プリズム構体片が一体化された際には、中間位において略菱形断面の空間が形成されると共に、前記空間の下方に、前記光ファイバの他端側を幾何学的に２区分し、各区分にそれぞれの第１平面が近接・対応するように一対の直角プリズムが平行配置され、
前記直角プリズムは、前記第１平面と略直交する第２平面を有し、
前記第１平面は、前記光ファイバの他端側の端面に接し、
前記第２平面は、前記投光用の検出器である場合、前記投光素子から導入された光を互いに背反する方向に出射するための出射平面となり、前記受光用の検出器である場合、背反する方向から光を入射させるための入射平面となり、
前記接続部は、前記第２平面における入射光軸及び出射光軸が略同軸上に位置するように、前記投光用の検出器及び前記受光用の検出器を保持することを特徴とするウエハ等の検出装置。
【請求項２】
互いに隣り合う２つの前記投光素子の付勢タイミングをずらすことにより、前記２つの投光素子間に位置する受光素子の出力信号がどちらの投光素子に応答したものであるか判別できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のウエハ等の検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエハ等の検出装置、特に両方向型ファイバセンサ用検出ヘッドを用いた検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ウエハ等の検出装置に使用されるサイドオン型ファイバセンサ用検出ヘッドは、原理的には図１に示すとおり、投光用の場合には円筒側面の窓１（図１Ａ）に対応する出射平面を有する反射プリズム２（図１Ｂ）を円筒内に配置し、そのプリズム２の入射平面を光ファイバケーブル３のファイバ先端に対向させたものである。（当然ながら受光用の場合は入射平面と、出射平面との関係が逆になる。）  この型の検出ヘッドを半導体ウエハ等の大量検出に用いる場合には、一般に図２に示すように投光用ヘッドＰｎと、受光用ヘッドＤｎ（但し、ｎ＝１，２，３，…ｚ）とを順次千鳥状に振り分けながら、各２個のヘッド（ここでは投光用と受光用）を光軸と直角な方向に並置することにより、光軸を揃えた投光用ヘッドＰｎと受光用ヘッドＤｎとの間にウエハＷｎの挿入空間を形成し、光軸方向のヘッド配置寸法が大きくならないようにしている。
【０００３】
このように、各２個の検出ヘッドを並置することは、それらの光軸が並置間隔に応じて互いにずれることにより、１直線に配列・保持されたウエハに対して異なった箇所を通ることになるが、現在一般に行われているウエハの整列用切欠（オリエンテーションフラット）の検出においては、整列した各ウエハの切欠円弧の範囲を、前記のごとくずれた２本の光軸の双方が十分に通過しうるため、さほど問題とはならない。
【０００４】
しかしながら、最近ではウエハ整列用として無駄の多いオリエンテーションフラットに代えて、比較的小さいＶ字カットを形成する趨勢にあり、従ってこのＶ字カットを通る光軸は１本の線上になければならない。この場合、各２個の検出ヘッドを順次背中合わせに配置すれば、各光軸を１本の線上に乗せられるが、この配置はウエハ配列方向に余分の空間を要するため、受け入れられない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、２方向に投光もしくは受光することができるコンパクトな両方向性検出ヘッドを交互直列的に配列したウエハ等の検出装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決可能な本発明のウエハ等の検出装置は、所定間隔で配列されるウエハ等複数のシート状被検物の有無等を検出するための装置であって、
複数の検出器と、前記検出器の下端部が嵌合可能に形成された接続部を被検物の配列方向に所定間隔で複数備えると共に、前記接続部の位置に合わせて投光素子と受光素子が交互に配列された回路基板が収容された本体ケースとを有し、前記複数の検出器は、前記投光素子に対応した接続部に着脱自在な投光用の検出器と、前記受光素子に対応した接続部に着脱自在な受光用の検出器とを有すると共に、前記接続部に嵌合された前記投光用の検出器と前記受光用の検出器との間の空間は、被検物の挿入空間であり、前記検出器は、一端側が前記投光素子又は前記受光素子のいずれかに接する光ファイバを内部に備え、前記光ファイバの一端側及び他端側の端面を夫々、上下両端の端面と整合させて配置すると共に、上端の両側部に、更に上方に向かって延びる側延長部を形成したファイバホルダと、前記ファイバホルダ上方において相対する前記側延長部間に配置され、かつ一対の同一型からなるプリズム構体片が互いに背中合わせに重ね合わせて一体化された検出ヘッドとを有し、前記プリズム構体片が一体化された際には、中間位において略菱形断面の空間が形成されると共に、前記空間の下方に、前記光ファイバの他端側を幾何学的に２区分し、各区分にそれぞれの第１平面が近接・対応するように一対の直角プリズムが平行配置され、前記直角プリズムは、前記第１平面と略直交する第２平面を有し、前記第１平面は、前記光ファイバの他端側の端面に接し、前記第２平面は、前記投光用の検出器である場合、前記投光素子から導入された光を互いに背反する方向に出射するための出射平面となり、前記受光用の検出器である場合、背反する方向から光を入射させるための入射平面となり、前記接続部は、前記第２平面における入射光軸及び出射光軸が略同軸上に位置するように、前記投光用の検出器及び前記受光用の検出器を保持することを特徴とするものである。
【０００８】
この場合、前記複数の投光素子において互いに隣あったもの同士の付勢時間をずらせる等の方法により、両者間に位置する各受光素子の出力信号がどちらの投光素子に応答したものであるか弁別することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図３は、本発明の構成原理によるウエハ等検出装置の全体構造を示している。この要部構造は、検出ヘッド本体４をファイバホルダ５によって支持してなる複数の検出ヘッドを横方向において直線状に等間隔で配列し、それぞれ保持ベース部材６により垂直に保持し、この保持ベース部材６の下端部を電気回路収納ケース７により包囲・支持して構成されたものである。このような構造において、直線Ｌに沿った各検出光軸を与える検出ヘッド本体４、４間及びこの下方におけるファイバホルダ５、５間には、例えば被検ウエハＷ等のための比較的狭い間隔Ｎの挿入空間８が順次形成される。
【００１０】
検出ヘッド本体４を支持するためのファイバホルダ５は、図４Ａ及びＢに示すように光ファイバ３を収容するための縦貫孔９を有し、その縦貫孔９の上下両端の開口部に光ファイバの前端面３ａ及び後端面３ｂをそれぞれ整合配置させるようにした樹脂成形体からなり、上端の側延長部１０ａ、１０ｂ間において、検出ヘッド本体４を、その下端部が光ファイバ３の前端に接するように安定に保持するものである。このようにしてファイバホルダ５に保持される検出ヘッド本体４の、中央垂直横断面は図５Ａ及びＢに示すように、重ね合わされた一対のプリズム構体片１１ａ、１１ｂからなり、中間位において形成される略菱形断面の空間１２の下方に、一対のプリズム１３ａ、１３ｂの平行列が固定化されたものである。かくしてプリズム１３ａ、１３ｂの下面は光ファイバ３の前端に接する構体底面としての第１平面となり、各構体片１１ａ、１１ｂの背面と同一面をなす垂直面はそれぞれ光出射面（図５Ａ）及び光入射面（図５Ｂ）としての第２平面となる。この場合、上斜面（内部反射面）は典型的に４５°となっている。
【００１１】
図６Ａ及びＢはそのような検出ヘッド本体として合体される前の、一対のプリズム構体片１１ａ、１１ｂをそれぞれ示す斜視図である。これらのプリズム構体片１１ａ、１１ｂは単に配置上区別されるだけで、両者を観察して分かるとおり実体は全く同一型の透明樹脂成形体であり、実施例ではこれらの成形体を２個用いて一体化する。このように同一であるプリズム構体片１１ａ、１１ｂの下方には直角−反射プリズム１３ａ、１３ｂを、それらの両側から架橋的に形成し、その上方を空間１４としてプリズム境界面（内部反射面）を確保する。プリズム構体片１１ａ、１１ｂの正面両側縁には、対称形状の切欠縁１５ａ、１５ｂと、それらの切欠縁の中間部における内側へのトラップ凹部１６ａ、１６ｂが形成される。プリズム構体片１１ａ、１１ｂにおける、プリズム１３ａ、１３ｂ上方の正面には、左右対称位置において鍵穴１７と、鍵ブロック１８が形成される。ここで図６Ａ及びＢのように対向配置された一対のプリズム構体片１１ａ、１１ｂを、互いに押しつけると、一方の鍵穴１７に他方の鍵ブロック１８が嵌まりこんで互いに係止され且つ一体化される。
【００１２】
図７はこのようにして一体化されたプリズム構体、すなわち検出器本体４が、ファイバホルダ５の上方に対峙し、同ホルダ上部の側延長部１０ａ、１０ｂ間に保持される直前の状態を示している。略楔形断面を有する検出ヘッド本体４の側面には切欠縁１５ａ、１５ｂの合成による縦溝１５と、トラップ凹部１６ａ、１６ｂの合成による深み１６が形成される。これを受け入れるファイバホルダ５の側延長部１０ａ、１０ｂの内側面には縦突条１９が形成され、この縦突条１９の中間部には上傾斜面型のキー２０が形成される。かくして検出ヘッド本体４を図の上方位置から下降させてファイバホルダ５の側延長部１０ａ、１０ｂ間に配置すると、検出ヘッド本体４の前述した縦溝１５と、深み１６が側延長部の縦突条１９及び上傾斜面型のキー２０を受容・係止し、この検出ヘッド本体４をファイバホルダ５に支持せしめる。
【００１３】
再び図３を参照して明らかなとおり、ファイバホルダ５の下部にはそれぞれ細長溝２１ａ、２１ｂを挟んでホルダ本体の両側に位置し、下端を自由端とする両側脚２２ａ、２２ｂを形成し、細長溝２１ａ−２１ｂ間の正面及び裏面は段上げされて、前述の保持ベース部材６に安定に保持されるための肉厚下端部２３を形成している。この肉厚下端部２３の下端面からはファイバ下端保持筒２４が突出している。この肉厚下端部２３の横断面及び下端面は、この場合隣接２角を斜め切りした略矩形状であり、両側脚２２ａ、２２ｂの外側の下端近傍には側方に突出した突起２５ａ、２５ｂが形成され、その下側にはこれらの突起より上方の脚部に等しい厚さを有する脚下端部に向かって凹型に湾曲した曲斜面を形成している。
【００１４】
同じく図３において、保持ベース部材６は上記のようなファイバホルダ５の下端面形状に実質的に対応する形状を持った上部保持構造として、複数の上部保持孔２６を配列・形成している。この上部保持孔２６はファイバホルダ５の肉厚下端部２３、及び両側脚２２ａ、２２ｂを受け入れるだけの深さを有するとともに、肉厚下端部２３の下端を孔底に当接させた状態において、両側脚２２ａ、２２ｂの側方突起２５ａ、２５ｂを受け入れるための側孔２７に連なっている。
【００１５】
図示の通り、側孔２７は保持ベース部材６の側面に開口している。なお、ファイバホルダ５の下部を保持ベース部材６の上部保持孔２６に挿入するためには、前者の両側脚２２ａ、２２ｂを内向き、即ち細長溝２０ａ、２０ｂの幅をなくす方向に押圧して突起２５ａ、２５ｂ間の距離が常時の（突起高さを除く）両側脚２２ａ、２２ｂ間距離に等しくなるようにして上部保持孔２６の開口形状に適合させ、かくして挿入した後は両側脚２２ａ、２２ｂを解放することによりこれらの突起２５ａ、２５ｂを保持ベース部材６の側孔２７中に位置させる。この結果、ファイバホルダ５は直立状態に保持される。
【００１６】
図３の左端において、端板を除去して示した電気回路収納ケース７中には、保持ベース部材６の下面に接して投光素子Ｐ及び受光素子Ｄの交互配列を支持した素子配列回路板２８及び電気回路板２９が収納される。この状態を検出ヘッド本体４及びファイバホルダ５とともに、断面で示したものが図８である。図８から明らかな通り、保持ベース部材６の下部には上部保持孔２６の下端にそれぞれ連通する投光素子収納孔３０及び受光素子収納孔３１の交互配列が形成される。従って素子配列回路板２８上の投光素子Ｐ及び受光素子Ｄは、直接的にはこれらの孔３０及び３１にそれぞれ収納された状態で電気回路収納ケース７中に位置する。各素子の正面はファイバ下端保持筒２４中のファイバ下端面に当接し、素子配列回路板２８の蓋作用により収納孔３０及び３１内の間隙を通る漏光から防護され、対応する検出ヘッドを２方向投光用及び２方向受光用として機能させることになる。（なお、保持ベース部材６に素子収納孔３０及び３１を設けない場合には、収納ケース７自体又は素子配列回路板２８において各素子に対するなんらかの漏光防止手段を装備しなければならない。）
【００１７】
電気回路収納ケース７のスペース７ａ（図３）中には、図示の通り素子配列回路板２８をその上端において水平に保持するとともに、その下方のスペース中において電気回路板２９を垂直に保持したものである。この電気回路板２９は複数の前記投光素子Ｐ及び受光素子Ｄを電気的に付勢するとともにその受光素子Ｄの光電変換信号を増幅するための素子付勢回路及び増幅回路を装備したものである。電気回路板２９は、例えば、前記複数の投光素子Ｐにおいて（受光素子Ｄを挟んで）互いに隣あったもの同士の付勢時間をずらせることにより、両者間に位置する各受光素子Ｄの出力信号がどちらの投光素子Ｐに応答したものであるか、即ち対応する両側のウエハ等挿入空間のどちらが開いているか弁別できるようにしたものである。
【００１８】
また、上記の構造によれば、いずれか１個の検出ヘッド、又は対応する投光素子もしくは受光素子をチェックするために１個の検出ヘッド（本体及びファイバホルダ）のみを保持ベース部材６から容易に抜き出すことができる。これは挿入時とは逆に、保持ベース部材６の上面から出たファイバホルダ５の両側脚部を手で内向きに押さえること等により、突起２５ａ、２５ｂを収納ケース７の側孔２７から逃がし、係止状態を解除してそのまま抜き出せばよい。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたとおり、一対のプリズムを含むプリズム構体を主体として背反する２方向に投光もしくは受光することができるようにしたコンパクトな両方向性検出ヘッドを用い、これらを投光用及び受光用として交互に配列したことにより、１個の投光素子又は受光素子で１直線上における背反した２本の検出光軸に対応させるため、投光素子及び受光素子数を節約し、かつ厳密なウエハ等の位置検出及び制御を可能にしたものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のサイドオン型ファイバ用検出ヘッドの側面（Ａ）及び側断面（Ｂ）を示す図である。
【図２】図１の従来型検出ヘッドの多数配列による薄物検出システムの概念図である。
【図３】本発明の構成原理によるウエハ等検出装置の一実施例を示す斜視図である。
【図４】図３の装置要部の一ヘッド部分を示す一部破断─正面図（Ａ）及びその側断面図（Ｂ）である。
【図５】実施例の検出ヘッド本体の二態様（Ａ、Ｂ）をそのファイバ接触部とともに示す垂直側断面図である。
【図６】実施例の検出ヘッド本体を構成する二片（Ａ、Ｂ）を示す斜視図である。
【図７】一体化された検出ヘッド本体とそれを支持すべきファイバホルダ上部を示す斜視図である。
【図８】実施例装置の内部構造を部分的に示す部分垂直側断面図である。
【符号の説明】
３  光ファイバ
４  検出ヘッド本体
５  ファイバホルダ
６  保持ベース部材
７  電気回路収納ケース
８  ウエハ等挿入空間
９  縦貫孔
１０  プリズム両側延長部
１１ａ、１１ｂ  プリズム構体片
１３ａ、１３ｂ  プリズム
２６  上部保持孔
２７  側孔
２８  素子配列回路板
２９  電気回路板
Ｐ  投光素子
Ｄ  受光素子
【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】
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