JP2001068533A - 光学式基板検出装置、ならびにそれを用いた基板処理装置および基板処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】湿潤な環境においても、光学的基板検出を確実
に行う。 【解決手段】発光部を内蔵した投光部８１および光検出
部を内蔵した受光部８２の外ケース１００には、エアポ
ンプ８６から、エア供給パイプ８７，８８，８９を介し
てクリーンエアが供給されている。投光部８１から受光
部８２に至る光軸Ｌ１は、外ケース１００の開口１１０
を通っている。この開口１１０からは、外ケース１００
の内部からクリーンエアが吹き出ている。光軸Ｌ１を基
板Ｗが遮ることによって、基板Ｗが検出される。 【効果】開口１１０の内部に液滴が入り込むことがない
ので、光軸がずれたり、受光部８２への入射光量が減少
したりすることがない。

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、半導体ウエハ、
液晶表示装置用ガラス基板、プラズマディスプレイ用ガ
ラス基板、フォトマスク用基板、光ディスクまたは光磁
気ディスク用基板などの各種の基板を光学的に検出する
ための光学式基板検出装置、ならびにそれを用いた基板
処理装置および基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程で用いられる基板
処理装置では、様々な場面で、処理対象の基板である半
導体ウエハ（以下単に「ウエハ」という。）の有無や位
置を検出する必要が生じる。この場合に、接触式のセン
サを用いると、ウエハへのダメージやパーティクルの発
生が問題となるので、非接触式のセンサを用いる必要が
あり、一般的には、透過型フォトビームセンサが用いら
れることが多い。

【０００３】透過型フォトビームセンサは、投光部と受
光部とからなり、ウエハ検出位置を通る光軸に沿って投
光部から受光部へとビーム光が投光される。ウエハ検出
位置にウエハがあれば、ビーム光が遮光され、ウエハ検
出位置にウエハがなければ、ビーム光は受光部に入射す
る。したがって、受光部の受光光量の大小に基づいて、
ウエハ検出位置におけるウエハの有無を検出できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ウエハの検出は、水滴
やミストが大量に存在する湿潤な環境においても必要と
される場合がある。たとえば、ウエハの表面（ウエハ自
体の表面またはその表面に形成された薄膜の表面）を化
学的機械的に研磨するＣＭＰ（Chemical Mechanical Po
lishing）処理の後に、ウエハ上に残留する研磨剤（ス
ラリー）を除去するための基板洗浄装置においては、ス
ラリーの乾燥を防止するために、いわゆる水中ローダが
用いられる。水中ローダは、ウエハを収容したカセット
を水槽中に浸漬して待機させておき、洗浄処理の直前
に、必要に応じてカセットを水上に浮上させてウエハを
払い出すものである。水中ローダは、カセットが載置さ
れる昇降ステージと、この昇降ステージを水槽中で上下
させる昇降駆動機構と、水槽の上方においてカセット内
のウエハに純水を供給する純水シャワーノズルとを備え
ている。

【０００５】このような水中ローダでは、昇降ステージ
を下降させてウエハを水中に浸漬させる過程で、ウエハ
の位置の検出が必要になる場合がある。すなわち、たと
えば、カセット内のウエハは必ずしも定位置に収容され
ているとは限らず、カセットからウエハが飛び出ている
場合もある。この飛び出し量が大きいと、昇降ステージ
を下降させる過程で、ウエハが水槽の外壁の上端と干渉
し、破損するおそれがある。そこで、水槽の外壁の上端
付近の位置において、ウエハの飛び出しを検出し、ウエ
ハの飛び出し量が大きいときには、昇降ステージの下降
を停止させることが好ましい。

【０００６】しかし、水中ローダ内のような湿潤な環境
では、上述のような構成の透過型フォトビームセンサを
用いても、必ずしもウエハの検出を良好に行うことがで
きない。すなわち、水滴が投光部に付着すると、水滴が
レンズの作用をして、光軸が拡散し、受光部への入射光
量が減少する。そのため、ウエハの有無に対応した必要
な感度差が得られず、ウエハにより遮光されていない状
態でも、遮光状態と誤検知されるおそれがある。また、
水滴が投光部の中心より偏心している場合には、光軸方
向が変わってしまうから、ウエハによる遮光がない状態
でも、遮光状態と誤検知されるおそれがある。

【０００７】同様に、水滴が受光部に付着すると、水滴
がレンズの作用をして、入射光量が減少するため、必要
な感度差が得られなくなり、ウエハによる遮光がないに
も拘わらず、遮光状態と誤検知されるおそれがある。ま
た、水滴が受光部の中心より偏心して付着している場合
には、受光方向が変わってしまうから、ウエハが無い場
合でも、遮光状態と誤検知されるおそれがある。さら
に、薬液を用いて処理を行う処理ユニットにおいても、
ウエハの位置を検出する必要が生じる場合があるが、こ
の場合には、上述の水滴による問題と同様の問題のほか
に、薬液の液滴による影響もある。すなわち、薬液の液
滴により、投光部や受光部の表面や内部の発光部（発光
素子など）または光検出部（受光素子など）の構成材料
が浸食されて投光部または受光部が破損したり、それら
のの構成材料の溶出成分により、処理対象のウエハが汚
染されたりするおそれがある。

【０００８】また、投光部または受光部の表面や内部の
発光部または光検出部の少なくとも一部が金属材料を含
んでいて、これらが純水およびウエハ処理のための薬液
に対して耐食性を有していない場合には、ＣＭＰ処理後
のウエハ洗浄処理の場合のように、ウエハの金属汚染が
許されないプロセス環境においては、ウエハおよび基板
処理装置に対する金属汚染が問題となる。そこで、この
発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、湿潤な環境
においても、基板の検出を確実に行うことができる光学
式基板検出装置を提供することである。

【０００９】また、この発明の他の目的は、湿潤な環境
においても基板を良好に検出して、基板に対する処理を
良好に行うことができる基板処理装置および基板処理方
法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記の
目的を達成するための請求項１記載の発明は、基板検出
位置における基板の有無を光学的に検出するための基板
検出装置であって、発光部または光検出部を収容すると
ともに、前記発光部から基板検出位置に向かう出射光ま
たは基板検出位置から前記光検出部に向かう入射光が通
る開口が形成されたケースと、このケース内に気体を供
給して、前記ケース内から前記開口を通って外部に吹き
出す気流を生じさせる気体供給手段とを含むことを特徴
とする光学式基板検出装置である。

【００１１】この構成によれば、発光部または光検出部
が収容されたケースには、光を通すための開口が形成さ
れていて、気体供給手段の働きにより、ケース内から当
該開口を通って吹き出す気流が形成される。これによ
り、開口からケース内に液滴やミストが進入するおそれ
がなく、発光部または光検出部の近傍に液滴が付着する
ことがない。これにより、湿潤な環境においても、基板
の光学的検出が妨げられるおそれがない。

【００１２】なお、気体供給手段は、たとえば、クリー
ンエアや不活性ガス（窒素ガスなど）を供給するもので
あることが好ましい。請求項２記載の発明は、基板検出
位置における基板の有無を光学的に検出するための基板
検出装置であって、発光部と、この発光部を収容すると
ともに、前記発光部から基板検出位置に向かう出射光が
通る開口が形成されたケースとを含む投光部と、光検出
部と、この光検出部を収容するとともに、基板検出位置
から前記受光部に向かう入射光が通る開口が形成された
ケースとを含む受光部と、前記投光部および受光部のそ
れぞれのケースに気体を供給し、各ケースの各内方から
それぞれの開口を通って外部に吹き出す気流を生じさせ
る気体供給手段とを含むことを特徴とする光学式基板検
出装置である。

【００１３】なお、投光部から受光部へと光を投光し、
その光軸が基板によって遮られるか否かによって基板の
有無を検出する透過型の光学式基板検出装置が構成され
てもよいし、投光部から発生して基板から反射した反射
光を受光部で検出する反射型の光学式基板検出装置が構
成されてもよい。この発明では、投光部および受光部の
ケースには、光が通る開口が形成されており、この開口
からは、ケース内から気流が吹き出すようになってい
る。したがって、請求項１の発明の場合と同じく、ケー
ス内に収容された発光部または光検出部の近傍に液滴が
付着するおそれがなく、湿潤な環境においても、基板の
光学的検出を確実に行える。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記発光部は、前
記受光部に向かって略線状のビーム光を発生するもので
あることを特徴とする請求項２記載の光学式基板検出装
置である。この構成によれば、投光部から受光部に向か
ってビーム光が発生され、このビーム光が基板に遮光さ
れるか否かで基板の有無を検出する透過型のセンサが構
成される。この場合に、ビーム光を用いていることによ
り、基板検出位置における基板の有無の検出を精度よく
行うことができる。そして、発光部または受光部の近傍
に液滴が付着することがないので、光軸が変化したり、
受光部における受光光量が減少したりすることがないの
で、湿潤な環境下においても、確実に基板を検出でき
る。

【００１５】請求項４記載の発明は、前記ケースは、耐
薬品性材料で構成されていることを特徴とする請求項１
ないし３のいずれかに記載の光学式基板検出装置であ
る。この発明によれば、ケースが耐薬品性材料で構成さ
れているので、浸食性の薬液が存在する環境において
も、基板の検出を良好に行える。なお、発光部や光検出
部は耐薬品性のケース内に収容されており、かつ、開口
からは外向きの気流が吹き出しているので、開口からの
薬液の侵入もない。そのため、発光部（発光素子など）
および光検出部（受光素子など）には、薬液対策のされ
ていない市販の汎用のものを用いても何ら問題がなく、
発光部または受光部が故障したり、これらの構成材料が
溶出したりするおそれはない。

【００１６】請求項５記載の発明は、前記ケースは、金
属を含有しない樹脂材料で構成されていることを特徴と
する請求項１ないし４のいずれかに記載の光学式基板検
出装置である。この発明によれば、ケースは、金属を含
有しない樹脂材料で構成されているので、金属汚染が生
じることがない。そして、請求項４の発明の場合と同じ
く、ケース内に収容される発光部または光検出部の構成
材料が金属を含有していたとしても、これらは外部の雰
囲気による影響を受けないので、その構成材料中の金属
が溶出したりするおそれはない。よって、発光部または
光検出部の構成材料の選択の自由度が大きく、市販の汎
用の発光部または光検出部を使用できる。

【００１７】請求項６記載の発明は、湿潤な環境に置か
れた基板を検出する請求項１ないし５のいずれかに記載
の光学式基板検出装置と、この基板検出装置によって検
出された基板を搬送する基板搬送手段と、この基板搬送
手段によって処理対象の基板が受け渡され、この基板に
対して予め定める処理を施す基板処理手段とを含むこと
を特徴とする基板処理装置である。また、請求項７記載
の発明は、湿潤な環境に置かれた基板を、請求項１ない
し６のいずれかに記載の光学式基板検出装置を用いて検
出する基板検出工程と、この基板検出工程において検出
された基板を基板処理手段に搬送する基板搬送工程と、
この基板搬送工程によって基板処理手段に搬入された基
板に対して、予め定められた処理を施す基板処理工程と
を含むことを特徴とする基板処理方法である。

【００１８】これら発明によれば、湿潤な環境中でも、
非接触の状態で基板の有無を確実に検出することができ
るので、その後の基板処理を良好に行うことができる。
なお、湿潤な環境とは、たとえば、基板に対して液体供
給手段からの液体が供給されるような環境や、基板に液
体が浴びせられた状態で当該基板が所定位置に置かれる
ことにより湿潤になった環境を意味する。この場合、光
学式基板検出装置は、基板への液体の供給が可能な位置
や、基板に供給されている液体の飛沫や基板の表面等か
ら飛び出す液体の飛沫が到達可能な位置において、基板
の検出を行うようになっていてもよい。

【００１９】また、光学式基板検出装置は、基板搬送手
段に対して基板を受け渡す基板受け渡し位置における基
板の位置ずれの検出のために用いられてもよい。この場
合、具体的には、光学式基板検出装置は、基板搬送手段
による基板の搬送に不良が生じるほどの大きな位置ずれ
が生じた基板のみを検出できるように配置されればよ
い。また、基板処理手段は、具体的には、基板の洗浄処
理を行うものであってもよい。より具体的には、基板処
理手段は、ＣＭＰ処理後の基板の洗浄を行うものであっ
てもよい。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下では、この発明の実施の形態
を、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、この
発明の一実施形態に係る基板処理装置の外観を簡略化し
て示す斜視図である。この基板処理装置は、ＣＭＰ処理
後の半導体ウエハなどの基板Ｗの表面の研磨剤（スラリ
ー）を洗浄除去するための基板洗浄装置である。この装
置は、ＣＭＰ処理後の複数枚（たとえば２５枚）の基板
Ｗを一括して収容可能なカセットＣを装填するためのカ
セット投入部２と、洗浄処理後の基板Ｗを収容したカセ
ット（図示せず）を取り出すためのカセット取り出し部
３とを備えている。カセット投入部２には、水平な軸線
まわりに、図１における実線位置と二点鎖線位置との間
で回動可能に取り付けられた開閉ボックス５が設けられ
ており、カセット取り出し部３には、垂直な軸線まわり
に回動可能に取り付けられたドア６が設けられている。
開閉ボックス５の上部（閉状態における上部）には、ラ
ッチ機構付きのハンドル７が設けられており、作業者
は、このハンドル７を操作して開閉ボックス５を開き、
ＣＭＰ処理後の基板Ｗを収容した状態のカセットＣを当
該基板処理装置内へ投入する。

【００２１】基板処理装置の前面において、カセット投
入部２の上方には、操作パネル８および表示装置９が配
置されており、必要な処理条件等を入力でき、また、基
板処理の進行状況等をモニタできるようになっている。
図２は、前記の基板処理装置のカセット投入部２の付近
の内部構成を示す平面図である。カセット投入部２から
投入されるカセットＣは、水中ローダ１０の昇降ステー
ジ１１上に載置される。水中ローダ１０は、カセットＣ
内の基板Ｗを水中に浸漬させた状態で待機させるととも
に、処理の直前に、基板Ｗを１枚ずつ払い出すための基
板受け渡し位置を提供する装置である。

【００２２】この水中ローダ１０に隣接して、搬送ロボ
ット２０（基板搬送手段）が配置されている。この搬送
ロボット２０は、基板Ｗの裏面のほぼ中央を吸着するた
めの吸着部２１ａを先端に有するハンド２１と、このハ
ンド２１の基端部に結合されたベース部２２とを備えて
いる。そして、ベース部２２の回動とともに、その回動
方向とは反対方向に２倍の角度だけハンド２１が回動す
るようになっていて、これにより、搬送ロボット２０
は、水中ローダ１０に向かってハンド２１およびベース
部２２を屈伸させることができ、かつ、水中ローダ１０
とは反対側に配置された洗浄ユニット３０（基板処理手
段）に対してハンド２１およびベース部２２を屈伸させ
ることができる。このような屈伸運動とともに、ベース
部２２は昇降運動をすることができるようになってい
る。これにより、搬送ロボット２０は、水中ローダ１０
のカセットＣから１枚の基板Ｗを取り出して、洗浄ユニ
ット３０に搬入することができる。

【００２３】洗浄ユニット３０は、たとえば、基板Ｗを
保持して回転させる基板保持機構と、この基板保持機構
に保持された基板に対して処理液（薬液または純水）を
供給する処理液供給機構と、基板保持機構に保持された
基板Ｗの表面または裏面をスクラブするスクラブ部材と
を備えている。カセット投入部２の開閉ボックス５の内
部空間には、基板検出ユニット４０が収容されている。
基板検出ユニット４０は、複数本の基板検出プローブＰ
と、これを保持するプローブ保持部材４１と、このプロ
ーブ保持部材４１を水中ローダ１０に保持されたカセッ
トＣに向かって進退させるための進退駆動機構４２とを
備えている。これにより、複数の基板検出プローブＰ
を、開閉ボックス５内に退避した退避位置（実線の位
置）と、カセットＣ内の基板Ｗの位置まで前進した検出
位置（二点鎖線の位置）との間で一括して進退させるこ
とができる。

【００２４】たとえば、カセットＣの奥部（開閉ボック
ス５側）の内壁面に基板Ｗの端面が当接した平面位置
（すなわち、図２において二点鎖線で示す基板Ｗの位
置）が、基板Ｗの正しい収容位置であるが、実際には、
カセットＣ内のすべての基板Ｗが必ずしも正しい基板収
容位置にあるわけではない。すなわち、一部または全部
の基板ＷがカセットＣの前方の開放側（搬送ロボット２
０側）に飛び出している場合、すなわち、基板Ｗの位置
ずれが生じている場合もある。

【００２５】図３は、水中ローダ１０に関連する構成を
簡略化して示す斜視図である。水中ローダ１０は、カセ
ットＣを位置決め部材１５によって位置決めした状態で
載置することができる昇降ステージ１１と、この昇降ス
テージ１１上に載置されたカセットＣを水没させること
ができる水槽１２と、昇降ステージ１１を昇降させるた
めの昇降駆動機構１３（基板移動機構）と、昇降ステー
ジ１１の上方からカセットＣに保持された基板Ｗに純水
を供給するための純水シャワーノズル１４（液体供給手
段）とを備えている。

【００２６】水槽１２には純水が満たされており、昇降
駆動機構１３によって昇降ステージ１１を下降させるこ
とにより、カセットＣ内の基板Ｗを純水中に浸漬するこ
とができる。また、昇降駆動機構１３によって昇降ステ
ージ１１を上昇させることにより、昇降ステージ１１を
水槽１２中の水面よりも上方の上昇位置に導くことがで
きる。昇降駆動機構１３は、たとえば、ボールねじ機構
１３ａと、これに駆動力を与えるモータ１３ｂとを備え
ている。

【００２７】搬送ロボット２０により基板Ｗの取り出し
を行うときには、昇降駆動機構１３は昇降ステージ１１
を上昇させ、取り出し対象の基板Ｗを所定の高さにまで
上昇させる。その後に、搬送ロボット２０のハンド２１
によって、その基板Ｗが取り出されることになる。その
後、昇降駆動機構１３は昇降ステージ１１を下降させ、
次の基板Ｗの取り出しまでの期間中、カセットＣ内の基
板Ｗを水槽１２内の純水中に浸漬させておく。

【００２８】基板処理装置にカセットＣを投入するとき
には、昇降ステージ１１は、水槽１２よりも上方の上昇
位置にある。純水シャワーノズル１４は、開閉ボックス
５を閉じた後に、速やかに純水の供給を開始するように
なっており、これにより、昇降ステージ１１に載置され
たカセットＣ内の基板Ｗの乾燥が防がれる。この状態
で、開閉ボックス５内に収容されている基板検出プロー
ブＰがカセットＣの後方からカセットＣ内に入り込み、
カセットＣ内の各段における基板Ｗの有無を検出する。

【００２９】カセットＣは、その内壁面に複数段の棚が
一定の間隔で形成されており、これにより、複数枚の基
板Ｗを鉛直方向に沿って一定の間隔で積層状態で保持す
ることができるようになっている。カセットＣの後方に
は、鉛直方向に沿う板状の一対の延長部Ｃａが形成され
ており、この一対の延長部Ｃａの間は、基板検出プロー
ブＰをカセットＣ内に差し入れることができる開放状態
となっている。基板検出プローブＰは、プローブ保持部
材４１に複数個保持されている。すなわち、複数の基板
検出プローブＰは、それぞれ、板状に形成されていて、
互いに平行な姿勢でプローブ保持部材４１に保持されて
いる。そして、複数の基板検出プローブＰは、カセット
Ｃから臨む正面視において、いわゆる千鳥配列状態で、
プローブ保持部材４１に保持されている。より具体的に
は、開閉ボックス５の閉状態において、基板検出プロー
ブＰは、鉛直方向に隣接するもの同士は、その進退方向
に直交する水平方向に沿って位置がずらされており、１
つおきの基板検出プローブＰが、鉛直方向に対向するよ
うになっている。これにより、鉛直方向に相対向する基
板検出プローブＰの間には、十分な間隔が確保されてい
る。

【００３０】プローブ保持部材４１は、箱状に形成され
ていて、その側部には、ラック４３が取り付けられてい
る。このラック４３にピニオン４４が噛合しており、こ
のピニオン４４には、ロータリアクチュエータ４６から
の回転力が与えられるようになっている。この構成によ
り、ロータリアクチュエータ４６を駆動することによ
り、プローブ保持部材４１に保持された複数の基板検出
プローブＰをカセットＣに向かって、一括して進退させ
ることができる。このように、ラック４３、ピニオン４
４およびロータリアクチュエータ４６などにより、進退
駆動機構４２が構成されている。

【００３１】詳しくは、図２に示されているように、プ
ローブ保持部材４１の進退を案内するために、開閉ボッ
クス５の内部空間には、スライドシャフト４７が基板検
出プローブＰの進退方向に沿って配置されており、この
スライドシャフト４７上をスライドするスライドブッシ
ュ４８に、ブラケット４９を介してプローブ保持部材４
１が固定されている。そして、このブラケット４９にラ
ック４３が固定されている。

【００３２】図４は、基板検出プローブＰおよびこれに
関連する電気的構成を説明するためのブロック図であ
る。基板検出プローブＰは、非導電性材料である樹脂
（たとえば、ＦＥＰ（四フッ化エチレン・六フッ化プロ
ピレン共重合樹脂）など）からなるプローブケース５５
（非導電性隔壁）と、このプローブケース５５内に埋設
された検出電極５１と、この検出電極５１を取り囲むよ
うに配設されたリング状のガード電極５２とを備えてい
る。検出電極５１は、たとえば矩形に形成されていて、
それに応じて、ガード電極５２は、たとえば、矩形リン
グ形状に形成されている。これらの検出電極５１および
ガード電極５２は、非導電性隔壁として機能するプロー
ブケース５５を介して、基板検出位置に対向することに
なる。

【００３３】検出電極５１には、矩形波発生回路６１か
ら、抵抗Ｒを介して矩形波電圧が印加されている。検出
電極５１の近傍に高周波回路的に接地された被検出誘電
体（この実施形態では基板Ｗ）が存在すれば、検出電極
５１の対接地間容量が大きくなり、検出電極５１の近傍
に被検出誘電体が存在しなければ、検出電極５１の対接
地間容量は無視できるほど小さくなる。したがって、抵
抗Ｒと検出電極５１の対接地間容量とによって形成され
るＲＣ回路の時定数は、検出電極５１の近傍に被検出誘
電体が存在している場合には大きくなり、検出電極５１
に現れる矩形波電圧には、立ち上がりおよび立ち下がり
に遅れ時間が発生する。この遅れ時間が遅れ時間検出回
路６２によって検出されるようになっている。そして、
遅れ時間の大小が比較回路６３によって判定され、大き
な遅れ時間が検出された場合に、被検出物が存在するこ
とを表す信号を出力回路６４を介して出力するようにな
っている。このように、矩形波発生回路６１、遅れ時間
検出回路６２および比較回路６３などにより、基板Ｗの
有無を検出するための基板検出回路が形成されている。

【００３４】一方、ガード電極５２には、矩形波発生回
路６１からの矩形波電圧に基づいてガード電極パルス発
生回路６５（ガード電極用矩形波印加回路）で作成され
た矩形波電圧が印加されている。このガード電極パルス
発生回路６５が生成する矩形波電圧は、検出電極５１に
印加される矩形波電圧と同位相（同周波数）で、かつ、
同電位の電圧信号とされる。したがって、ガード電極５
２の電位は、いずれの時間においても、検出電極５１と
等しく、これらの間に有意な電位差が生じることはな
い。

【００３５】したがって、検出電極５１の面に沿う方向
の電界成分が生じないから、基板検出プローブＰの表面
に水滴が付着していても、この水滴中での電荷の移動が
生じない。そのため、検出電極５１と水滴の表面との間
に電位差が生じることがなく、水滴は、検出電極５１の
厚みが増したのと同じ効果を有するにすぎない。そのた
め、水滴が付着した状況でも、対地間の距離が無限大と
みなせるので、大きな静電容量が生じることがなく、
「基板なし」を表す正しい信号が出力されることにな
る。

【００３６】一方、図２および図３に示されているよう
に、水槽１２の搬送ロボット２０側の外壁１２Ａの上端
付近には、カセットＣの前方の開口からの基板Ｗの飛び
出し（基板の位置ずれ）を検出するためのビームセンサ
８０，９０が配置されている。ビームセンサ８０，９０
は、それぞれ、投光部８１，９１と受光部８２，９２と
を有し、投光部８１，９１から受光部８２，９２に向か
うビーム光の光軸Ｌ１，Ｌ２を基板Ｗが遮光するか否か
により、各所定量だけ飛び出した状態の基板Ｗの有無を
検出する構成となっている。

【００３７】ビームセンサ８０の光軸Ｌ１は、図５に示
すように、水槽１２の外壁１２Ａの若干上方において、
外壁１２Ａの内面よりも水槽１２の内側の位置を通るよ
うに設定されている。また、ビームセンサ９０の光軸Ｌ
２は、ビームセンサ８０の光軸Ｌ１よりも基板Ｗの内方
（開閉ボックス５側）に位置するように設定されてい
る。すなわち、基板ＷがカセットＣから大きく飛び出し
ていて、水槽１２への下降時に、基板Ｗが外壁１２Ａと
干渉するおそれがある場合に、ビームセンサ８０が、こ
のように大きく飛び出した基板Ｗを検出する。

【００３８】これに対して、基板Ｗが外壁１２Ａと干渉
するほど大きくは飛び出していない場合であっても、基
板Ｗが、基板検出プローブＰによって検出されないおそ
れのある位置にまで飛び出した状態（平面視において基
板検出プローブＰの検出電極５１と基板Ｗのいずれかの
部分とが重なり合わないおそれのある状態）のときに、
ビームセンサ９０がそのような基板Ｗを検出する。より
具体的には、基板検出プローブＰの検出電極５１は、基
板検出時において、搬送ロボット２０による搬送不良が
生じる程度よりも若干大きな程度までの飛び出しが生じ
ている基板Ｗ１，Ｗ２の内方の領域（平面視における内
方の領域）に位置するようにカセットＣ内に差し入れら
れる。なお、図５において、符号Ｗ１は、カセットＣか
らの飛び出しが生じていない基板Ｗを表し、符号Ｗ２
は、基板検出プローブＰによる検出限界位置まで飛び出
した基板Ｗを表す。

【００３９】また、ビームセンサ９０の光軸Ｌ２は、基
板検出プローブＰによる検出が可能な限界量の飛び出し
量よりも若干小さな飛び出し量以上の飛び出しが生じて
いる基板Ｗ２を検出できるように設定されている。した
がって、ビームセンサ９０の光軸Ｌ２が基板Ｗで遮光さ
れれば、カセットＣ内のいずれかの棚における基板Ｗ
に、搬送不良が生じるか、基板検出プローブＰによる基
板Ｗの有無の検出が正確に行われていないほどの不所望
な飛び出しが生じていることが検出されることになる。
この場合、搬送不良とは、搬送ロボット２０のハンド２
１が基板Ｗにダメージを与えたり、逆にハンド２１が破
損したり、また、ハンド２１の吸着部２１が基板Ｗの裏
面中央から大きくずれた位置を吸着して、ハンド２１上
で基板Ｗがバランスを失って落下したり、ハンド２１か
ら洗浄ユニット３０の基板保持機構への受け渡しに失敗
するなどの事態を含む。

【００４０】また、ビームセンサ８０の光軸Ｌ１が基板
Ｗで遮光されれば、外壁１２Ａと干渉するおそれのある
基板Ｗ３が存在していることが検出されることになる。
ビームセンサ８０の光軸Ｌ１は、図６に示すように、水
平に配置されることになる基板Ｗの主面を含む平面に対
して傾斜させて設定されており、これにより、光軸Ｌ１
は、飛び出した状態の基板Ｗの主面で遮光されることに
なるから、基板Ｗの飛び出しを確実に検出することがで
きる。ビームセンサ９０の光軸Ｌ２も、同様に、基板Ｗ
の主面を含む平面に対して傾斜させて設定されている。

【００４１】基板検出プローブＰにより各段の基板Ｗの
有無の検出動作が終了し、基板検出プローブＰが開閉ボ
ックス５の内部空間に退避した後には、昇降駆動機構１
３の働きによって、昇降ステージ１１が下降させられ、
カセットＣは水槽１２の内部へと導かれる。この過程
で、ビームセンサ８０，９０は、基板検出動作を行う。
すなわち、固定配置されたビームセンサ８０，９０に対
して、カセットＣが下降していくことにより、カセット
Ｃの各段の棚の基板Ｗの位置が順に走査され、各段の基
板Ｗの飛び出しが検出される。

【００４２】昇降ステージ１１を下降させている過程で
ビームセンサ８０が基板Ｗの飛び出しを検出した場合に
は、それ以上に昇降ステージ１１を下降させれば、基板
Ｗが破損するおそれがある。したがって、昇降駆動機構
１３は、ビームセンサ８０が基板Ｗを検出したことに応
答して、昇降ステージ１１の下降を停止する。これとと
もに、表示装置９には、基板Ｗが飛び出していることを
報知するためのメッセージなどが表示される。この場合
には、作業者が、飛び出している基板ＷをカセットＣ内
に押し込み、処理再開のための指示を操作パネル８から
与えることになる。

【００４３】一方、昇降ステージ１１を下降させている
過程でビームセンサ９０のみが基板Ｗの飛び出しを検出
した場合には、基板Ｗの破損のおそれはないので、昇降
ステージ１１の下降が継続される。そして、表示装置９
には、基板Ｗが飛び出していることを報知するためのメ
ッセージなどが表示される。この場合、昇降ステージ１
１を上昇させて、作業者が飛び出している基板Ｗをカセ
ットＣ内に押し込む作業を行うまでの間、基板Ｗは水槽
１２に貯留された純水中に浸漬された状態に保たれ、基
板Ｗの乾燥が防がれる。基板Ｗが正常な位置に戻された
後には、基板検出プローブＰによる基板Ｗの検出を確実
に行うことができ、かつ、搬送ロボット２０による基板
搬送が不良になることもない。

【００４４】図６および図７を参照して、ビームセンサ
８０の構成についてさらに詳説する。ビームセンサ９０
の構成は、同様であるので、説明を省く。ビームセンサ
８０の投光部８１および受光部８２は、センサアンプ８
３に光ファイバ８４，８５を介して結合されている。セ
ンサアンプ８３は、投光部８１に結合された光ファイバ
８４の端部に光学的に結合された発光素子（図示せず）
と、受光部８２に結合された光ファイバ８５に光学的に
結合された受光素子（図示せず）とを備えている。基板
Ｗの検出を行うときには、発光素子を発光させるととも
に、受光素子の出力信号が監視される。受光素子の受光
光量が減少してその出力信号が小さくなれば、光軸Ｌ１
が基板Ｗにより遮光されたことを意味する。

【００４５】投光部８１および受光部８２には、さら
に、エアポンプ８６（気体供給手段）から、エア供給パ
イプ８７，８８，８９を介して、クリーンエア（また
は、窒素ガスなどの不活性ガスでもよい。）が供給され
ている。図７(a)および(b)は、それぞれ、投光部８１お
よび受光部８２の共通の内部構造を示す斜視図および断
面図である。投光部８１および受光部８２は、円柱状の
外ケース１００（特許請求の範囲における「ケース」に
対応する。）を備えている。外ケース１００には、下方
からエア供給パイプ８８，８９が挿入される気体流通路
１０１と、同じく下方から光ファイバ８４，８５が挿入
されるファイバ挿入孔１０２とが形成されている。光フ
ァイバ８４，８５の先端には、発光部（投光部８１の場
合）または光検出部（受光部８２の場合）としての光学
部品１０３が取り付けられている。光学部品１０３は、
たとえば、ステンレス製の円筒状の内ケース１０４と、
この内ケース１０４内に収容され、光ファイバ８４，８
５に対する光の入出射のためのレンズ１０５と、光の進
行方向を変更するための反射鏡１０６とを有している。
内ケース１０４には、反射鏡１０６の近傍の位置に、光
の入出射のための開口１０７が形成されている。

【００４６】一方、外ケース１００の側壁には、開口１
１０が形成されている。光学部品１０３の内ケース１０
４は、開口１０７を開口１１０に対向させた状態で外ケ
ース１００に取り付けられている。そして、外ケース１
００内の気体流通路１０１は、開口１１０に連通してい
る。この構成により、エア供給パイプ８８，８９から外
ケース１００内にクリーンエアが供給されることによっ
て、気体流通路１０１を通って開口１１０から吹き出す
クリーンエアの気流が発生する。したがって、水中ロー
ダ１０の近傍の湿潤な雰囲気中でも、水滴やミストが光
学部品１０３に達することはない。

【００４７】したがって、光学部品１０３は、開口１１
０からの入射光を光ファイバ８４に良好に導くことがで
き、また、光ファイバ８５からの出射光を開口１１０に
良好に導くことができる。光学部品１０３のいずれの箇
所にも水滴が付着することがないので、光軸がずれた
り、光の不所望な拡散が生じたりするおそれはなく、投
光部８１から発生した光は、基板Ｗに遮られない限り、
確実に受光部８２に入射する。したがって、受光部８２
では、光軸Ｌ１を遮る基板Ｗの有無に応じて、十分な受
光光量の差を確保できる。

【００４８】なお、水中ローダ１０中の雰囲気にさらさ
れることになる外ケース１００は、金属を含まない樹脂
材料（たとえば、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）や
四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン共
重合樹脂（ＰＦＡ）など）からなっていることが好まし
い。これにより、ＣＭＰ処理後の基板Ｗに対して、金属
物質が付着することを防止できる。外ケース１００内に
は水滴などが侵入することはないので、外ケース１００
内に収容されている内ケース１０４は、金属物質を含む
材料で構成されていても問題はない。

【００４９】また、上述のような構成のビームセンサ
は、薬液を用いる基板処理部（たとえば、洗浄ユニット
３０）内において基板Ｗの位置や基板Ｗの有無を検出す
る用途に使用することができるが、このような場合に
は、外ケース１００は、耐薬品性の材料（たとえば、Ｐ
ＴＦＥまたはＰＦＡなど）で構成することが好ましい。
この場合、外ケース１００の内部に収容される各構成部
品は、その開口１１０からのクリーンエアの吹き出しに
より、薬液雰囲気にさらされることがないので、とくに
耐薬品性の材料で構成されている必要はない。

【００５０】以上、この発明の一実施形態について説明
したが、この発明は他の形態でも実施することができ
る。たとえば、上述の実施形態では、ビームセンサ８
０，９０の投光部８１，９２を各別の外ケース１００に
収容し、同じく受光部８２，９２を各別の外ケース１０
０に収容しているが、投光部８１，９２を１つのケース
に収容し、受光部８２，９２を別の１つのケースに収容
するようにしてもよい。また、上述の実施形態では、投
光部および受光部は、別の場所に設けたセンサアンプ８
３内の発光素子および受光素子と光ファイバを介して結
合されているが、投光部または受光部に発光素子または
受光素子を配置する構成としてもよい。この場合に、発
光素子または受光素子には、薬液対策がされているもの
や、金属材料を含有していないものなどを特に用意する
必要はなく、市販の汎用のものを用いることができる。

【００５１】また、上述の実施形態では、反射鏡１０６
を用いて光ファイバ８４，８５に入出射する光の光路を
直角に曲げているが、光ファイバ８４，８５の端面を外
ケース１００に対向させるようにすれば、反射鏡１０６
による光路の偏向は不要である。この場合、外ケース１
００の形状は、必要に応じて変更すればよい。さらに、
上述の実施形態では、投光部から受光部に至る光軸を基
板Ｗが遮光するか否かに応じて基板Ｗの有無を検出する
いわゆる透過型のセンサについて説明したが、投光部か
ら出射して基板Ｗにより反射された反射光を受光部で検
出する形式の反射型のセンサに本発明を適用してもよ
い。

【００５２】また、上述の実施形態では、上昇位置にあ
る昇降ステージ１１上のカセットＣの各段の基板Ｗの有
無を基板検出ユニット４０で検出した後に、昇降ステー
ジ１１を下降させて基板ＷのカセットＣからの飛び出し
を検知するようにしているが、これらの順序を逆にして
も構わない。さらに、上述の実施形態では、ほぼ円形の
基板である半導体ウエハに対する処理を行う場合につい
て説明したが、この発明は、液晶表示装置用ガラス基板
などにおいて一般的な角形基板やその他の任意の形状の
基板を処理する場合にも適用することが可能である。

【００５３】これらの変形のほかにも、特許請求の範囲
に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが
可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態に係る基板処理装置の外
観を簡略化して示す斜視図である。

【図２】前記基板処理装置のカセット投入部付近の内部
構成を示す平面図である。

【図３】前記基板処理装置の水中ローダに関連する構成
を簡略化して示す斜視図である。

【図４】基板検出プローブおよびこれに関連する電気的
構成を説明するためのブロック図である。

【図５】基板の飛び出しの検出原理を説明するための図
解図である。

【図６】基板の飛び出しを検出するビームセンサの構成
を説明するための斜視図である。

【図７】ビームセンサを構成する投光部および受光部の
構成を説明するための図である。

【符号の説明】

２ カセット投入部 ５ 開閉ボックス １０ 水中ローダ １１ 昇降ステージ １２ 水槽 １３ 昇降駆動機構 １４ 純水シャワーノズル ２０ 搬送ロボット ２１ ハンド ３０ 洗浄ユニット ４０ 基板検出ユニット ４１ プローブ保持部材 ４２ 進退駆動機構 ４３ ラック ４４ ピニオン ４６ ロータリアクチュエータ ５１ 検出電極 ５２ ガード電極 ５５ プローブケース ６１ 矩形波発生回路 ６２ 遅れ時間検出回路 ６３ 比較回路 ６４ 出力回路 ６５ ガード電極パルス発生回路 ８０ ビームセンサ ８１ 投光部 ８２ 受光部 ８３ センサアンプ ８４ 光ファイバ ８５ 光ファイバ ８６ エアポンプ ８７ エア供給パイプ ８８ エア供給パイプ ８９ エア供給パイプ ９０ ビームセンサ ９０ 光軸 ９１ 投光部 ９２ 受光部 １００ 外ケース １０１ 気体流通路 １０２ ファイバ挿入孔 １０３ 光学部品 １１０ 開口 Ｃ カセット Ｌ１ 光軸 Ｌ２ 光軸 Ｐ 基板検出プローブ Ｒ 抵抗 Ｗ 基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 麻 籍文 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 (72)発明者 澤田 敦史 京都府京都市上京区堀川通寺之内上る４丁 目天神北町１番地の１ 大日本スクリーン 製造株式会社内 Ｆターム(参考） 5F031 CA01 CA02 CA05 CA07 FA01 FA03 FA11 FA13 GA47 JA05 JA08 JA13 JA14 JA17 JA23 JA25 LA07 LA12 MA13 MA15 MA22

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板検出位置における基板の有無を光学的
   に検出するための基板検出装置であって、 発光部または光検出部を収容するとともに、前記発光部
   から基板検出位置に向かう出射光または基板検出位置か
   ら前記光検出部に向かう入射光が通る開口が形成された
   ケースと、 このケース内に気体を供給して、前記ケース内から前記
   開口を通って外部に吹き出す気流を生じさせる気体供給
   手段とを含むことを特徴とする光学式基板検出装置。
2. 【請求項２】基板検出位置における基板の有無を光学的
   に検出するための基板検出装置であって、 発光部と、この発光部を収容するとともに、前記発光部
   から基板検出位置に向かう出射光が通る開口が形成され
   たケースとを含む投光部と、 光検出部と、この光検出部を収容するとともに、基板検
   出位置から前記受光部に向かう入射光が通る開口が形成
   されたケースとを含む受光部と、 前記投光部および受光部のそれぞれのケースに気体を供
   給し、各ケースの各内方からそれぞれの開口を通って外
   部に吹き出す気流を生じさせる気体供給手段とを含むこ
   とを特徴とする光学式基板検出装置。
3. 【請求項３】前記発光部は、前記受光部に向かって略線
   状のビーム光を発生するものであることを特徴とする請
   求項２記載の光学式基板検出装置。
4. 【請求項４】前記ケースは、耐薬品性材料で構成されて
   いることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記
   載の光学式基板検出装置。
5. 【請求項５】前記ケースは、金属を含有しない樹脂材料
   で構成されていることを特徴とする請求項１ないし４の
   いずれかに記載の光学式基板検出装置。
6. 【請求項６】湿潤な環境に置かれた基板を検出する請求
   項１ないし５のいずれかに記載の光学式基板検出装置
   と、 この基板検出装置によって検出された基板を搬送する基
   板搬送手段と、 この基板搬送手段によって処理対象の基板が受け渡さ
   れ、この基板に対して予め定める処理を施す基板処理手
   段とを含むことを特徴とする基板処理装置。
7. 【請求項７】湿潤な環境に置かれた基板を、請求項１な
   いし６のいずれかに記載の光学式基板検出装置を用いて
   検出する基板検出工程と、 この基板検出工程において検出された基板を基板処理手
   段に搬送する基板搬送工程と、 この基板搬送工程によって基板処理手段に搬入された基
   板に対して、予め定められた処理を施す基板処理工程と
   を含むことを特徴とする基板処理方法。