JPH0964156A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 信頼性が高く、低コスト、省スペースの基板
搬送装置を提供する。 【解決手段】 基板検知センサ３０が反射鏡２８からの
反射光の到達の有無を基板収納部材１４を介して検知す
ることから、実際には、反射光を発光源とした場合の光
ビーム（反射光）の透過の有無を検知することにより、
基板収納部材１４内の目的の空間に基板Ｗが存在するか
否かが検知される。従って、高い信頼性で基板Ｗの有無
を検知することができ、光ビームの強度を小さく設定す
ることが可能になる。また、ロボットアーム２６が上下
動することから基板収納部材１４の上下動機構が不要と
なる。さらに、反射鏡２８は基板収納部材１４が収容さ
れた収納部材収容室１２の扉１６の裏面に設けられてい
ることから、基板収納部材２６の交換の際に、反射鏡２
８が邪魔になることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は基板搬送装置に係
り、特に基板収納部材内の基板の有無を検知する基板検
知機能を備えた基板搬送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板搬送装置、例えばウエハ
搬送装置では、複数枚のウエハ（基板）を上下方向に所
定間隔で積層状態で収納するウエハキャリア（基板収納
部材）内のウエハの有無を検知する手段が、通常設けら
れている。

【０００３】図４には、ウエハキャリア内のウエハの有
無を検知する従来技術の一例として、複数枚のウエハＷ
が上下方向に所定間隔で積層状態で収納されたウエハキ
ャリア６０内のウエハＷ相互間の空隙に出し入れ自在で
かつ上下動可能なロボットアーム６２を備えた基板搬送
装置６４が示されている。この装置６４では、ロボット
アーム６２を上下に駆動する駆動軸６６の上部に、発光
素子と受光素子とから成る基板検知センサ６８が設けら
れている。そして、駆動軸６６を上下させ、ウエハＷが
ウエハキャリア６０内の目的の空間に存在する場合は、
発光素子から射出された光ビーム（通常、レーザビーム
が用いられる）がウエハＷの端縁（エッジ）で反射さ
れ、この反射光が基板検知センサ６８の受光素子で受光
され、これにより、その目的の空間にウエハＷが存在す
ることが検知できるようになっていた。

【０００４】このような反射光を利用するものばかりで
なく、透過光を利用する基板の検知技術も知られてい
る。図５には、この種の基板検知技術の一例が示されて
いる。この例では、ウエハキャリア６０が、キャリア台
上下動機構７０により上下動されるようになっており、
ウエハキャリア６０を挟んで発光素子７２と受光素子７
４とが対峙して配置されている。キャリア台上下動機構
７０により、ウエハキャリア６０を上下させ、発光素子
７２からの光ビーム（通常、レーザビームが用いられ
る）が受光素子７４で高レベルで受光されれば、ウエハ
キャリア６０内の目的の空間にウエハＷが存在せず、光
ビームがウエハＷのエッジで散乱され、受光素子７４の
受光量が殆ど零に近づいた場合には、その目的の空間に
ウエハＷが存在することが検知されるようになってい
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例の反射光を検知する方式（図４）にあっては、発光
した光の内の一部（例えば、１割程度）しかウエハＷの
エッジで反射されず、ウエハの状態（エッジ部の形状、
エッジ部の損傷の有無等）に左右され易く、信頼性が低
いという不都合があった。また、レーザ光の強度を強く
することにより、信頼性を幾分確保できるが、レーザ光
の強度をある程度以上大きく（クラス２以上に）設定す
る場合には、安全上（レーザ安全）の問題を考慮しなけ
らばならない。

【０００６】一方、透過光を検知する方式（図５）では
上記の問題は解決されるが、キャリア台上下動機構７０
がウエハキャリア６０の数だけ必要となり、コストが高
くなってしまうという不都合があった。また、発光素子
７２又は受光素子７４の取付部材がウエハキャリア６０
の交換の際に邪魔になるとともにスペース効率の面でも
問題があった。

【０００７】本発明は、かかる従来技術の有する不都合
に鑑みてなされたもので、その目的は、信頼性が高く、
低コスト、省スペースの基板搬送装置を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数枚の基板を上下方向に所定間隔で積層状態で収
納する基板収納部材内の前記基板相互間の空隙に出し入
れ自在でかつ上下動可能なロボットアームを備えた基板
搬送装置において、前記基板収納部材が収容された収納
部材収容室の扉の裏面に上下方向に延びる反射鏡を設
け、前記基板収納部材を介して前記反射鏡に向けて光ビ
ームを射出すると共に前記光ビームの前記反射鏡からの
反射光の到達の有無を前記基板収納部材を介して検知す
る基板検知手段を設けたことを特徴とする。

【０００９】基板検知手段は、例えば、基板収納部材を
介して反射鏡に向けて光ビームを射出する発光素子と、
前記光ビームの反射鏡からの反射光を基板収納部材を介
して受光する受光素子とを、ロボットアームの駆動軸に
設けることによって構成できる。あるいは、ロボットア
ームの駆動軸に１又は２個の折曲げミラーを設け、発光
素子からの光ビームを折曲げミラーにより反射鏡に向け
て折曲げ、光ビームの反射鏡からの反射光を基板収納部
材を介して折曲げミラーで折曲げ、この折曲げ後の反射
光を受光素子により受光するようにしても、基板検知手
段を構成することができる。この場合において、発光側
の光路、あるいは受光側の光路にのみ折曲げミラーを配
置しても良い。いずれの場合であっても、反射鏡に至る
光ビームの光路と反射光の光路の少なくとも一部同士が
ほぼ同一の水平面上を通り、この面がロボットアームの
上下動に伴って上下動するように反射鏡に至る光ビーム
の光路と反射光の光路が上下動するような構成であれば
良い。

【００１０】上記構成によれば、基板検知手段が反射鏡
からの反射光の到達の有無を基板収納部材を介して検知
することから、実際には、反射光を発光源とした場合の
光ビーム（反射光）の透過の有無を検知することによ
り、基板収納部材内の目的の空間に基板が存在するか否
かが検知される。従って、従来の透過光を検出する方式
と同程度の高い信頼性で基板の有無を検知することがで
き、光ビームの強度を小さく設定することが可能にな
る。また、ロボットアームが上下動することから基板収
納部材は固定でよく、基板収納部材の上下動機構が不要
となる。さらに、反射鏡は基板収納部材が収容された収
納部材収容室の扉の裏面に設けられていることから、基
板収納部材の交換の際に、反射鏡が邪魔になることがな
い。

【００１１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の基板搬送装置において、前記反射鏡は、反射面が上下
方向に延びるコーナキューブ型の反射鏡であることを特
徴とする。これによれば、収納部材収容室の扉が完全に
は閉じられておらず、鉛直面に対して扉が微小角度傾斜
していても、反射鏡に到達した光ビームの反射光は、確
実にほぼ同一水平面上を反対向きに進行するようにな
る。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１に基づいて説
明する。

【００１３】図１には、一実施例に係る基板搬送装置と
してのウエハ搬送装置１０の構成が示されている。図１
において、収納部材収容室としてのウエハキャリア収納
室１２内には、基板収納部材としてのウエハキャリア１
４が収納されている。このウエハキャリア１４内には、
複数枚の基板としてのウエハＷが上下方向に所定間隔で
積層状態で収納されるようになっている。このウエハキ
ャリア１４の前面（図１における右側面と背面（図１に
おける左側面）とは、開口しており、その内部にウエハ
Ｗの両端を保持する図示しないウエハ保持部が上下方向
に所定間隔で設けられている。

【００１４】ウエハキャリア収納室１２には、図１に示
されるように、機械的な安全やレーザ安全の為、ウエハ
キャリア１４全体を覆うように、蝶番１８により矢印Ａ
及びＢ方向に開閉可能（起伏回動可能）な扉１６が設け
られていることが、一般的である。ウエハキャリア１４
を介して扉１６と反対側には、ウエハ搬送ロボット２０
が配置されている。このウエハ搬送ロボット２０は、駆
動部２２と、この駆動部２２によって上下方向及び回転
方向に駆動される駆動軸２４と、この駆動軸２４に一端
が取付けられたロボットアーム２６とを有している。ロ
ボットアーム２６としては、いわゆる多関節の伸縮自在
のロボットアームが使用され、このロボットアーム２６
は駆動軸２４の上下動に伴って上下に駆動されるととも
に、駆動軸２４の回転によって当該駆動軸２４を中心と
して旋回されるようになっている。従って、このロボッ
トアーム２６は、アーム部を最大限伸ばした状態の所定
半径の円内を自在に移動することが可能である。このロ
ボットアーム２６の先端部には、ウエハＷの吸着部（図
示省略）が設けられている。

【００１５】更に、本実施例では、扉１６の裏面にウエ
ハキャリア１４の対向面に反射面が形成された平面鏡か
ら成る反射鏡２８が設けられている。また、前記駆動軸
２４の上端部に、基板検知手段としての基板検知センサ
３０が取り付けられている。この基板検知センサ３０
は、ウエハキャリア１４を介して反射鏡２８に向けて光
ビームを射出する発光素子（通常レーザダイオードが使
用される）と光ビームの反射鏡２８からの反射光をウエ
ハキャリア１４を介して受光する受光素子（例えば、フ
ォトダイオード）とを有し、反射鏡２８からの反射光の
到達の有無によりウエハＷの有無を検知するようになっ
ている。実際には、ウエハ搬送ロボット２０の駆動部２
２内に内蔵された図示しないマイクロコンピュータ（以
下、「マイコン」という）によって基板検知センサ３０
の出力がモニタされるようになっている。ここで、扉１
６が完全に閉じられた図１に示される状態では、間に障
害物が無ければ、発光素子から射出される光ビームの光
路は反射面の法線に対し所定の入射角α（微小角度であ
る）で入射し、反射面で入射角αと同一の反射角で反射
された反射光が受光素子で受光されるように、発光素子
と受光素子の位置関係が設定されている。なお、発光素
子としてのレーザダイオードは、安全性を考慮し、クラ
ス１レベルの低出力のものが使用されている。

【００１６】次に、上述のようにして構成された本実施
例の動作について説明する。

【００１７】駆動部２２内の不図示のマイコンでは発光
素子をＯＮにすると共に受光素子からの出力をモニタし
つつ駆動軸２４を介してロボットアーム２６を上下させ
る。この上下動中に、受光素子の出力が殆ど零になる
と、マイコンではその位置でロボットアーム２６の上下
動及び発光素子の発光を停止し、基板検知センサ３０が
検出しているウエハキャリア１４内の目的の空間にウエ
ハＷが存在すると判断する。これは、ウエハＷが存在す
れば、基板検知センサ３０を構成する発光素子からの光
ビームがウエハＷのエッジで反射、散乱され、受光素子
への反射光の入射光量が著しく低下するためである。次
に、マイコンでは所定量だけロボットアーム２６を下方
に駆動し、発光素子をＯＮにして受光素子の出力が比較
的大きいことを確認する。これは、ウエハＷの存在しな
い基板間の空隙にロボットアーム２６を進入させるため
である。そして、受光素子の出力が比較的大きいことが
確認されると、マイコンではその時点から所定量（基板
検知センサ３０とアームとの上下方向の距離）だけロボ
ットアーム２６を上方に駆動して停止し、ロボットアー
ム２６を伸ばしてその先端をウエハキャリア１４内に進
入させる。これにより、ウエハＷの存在しないウエハキ
ャリア１４内の空間にロボットアーム２６を確実に進入
させることができる。ロボットアーム２６を伸ばしてウ
エハキャリア１４内のウエハＷとウエハＷ相互間の空隙
に進入後、マイコンではロボットアーム２６をわずかに
上昇させて図示しない吸着部によりウエハＷを保持させ
た後、ロボットアーム２６を縮めてウエハＷをウエハキ
ャリア１４外に取り出す。

【００１８】以上説明したように、本実施例によると、
駆動軸２４の上端に設けられた基板検知センサ３０によ
りウエハキャリア１４内の目的の空間にウエハＷが存在
するか否かを確実に検出することができ、これによりウ
エハＷの存在を検知後、ウエハＷが存在しない基板間の
空隙にロボットアーム２６を進入させてウエハＷを容易
に取り出すことができる。また、本実施例では低出力の
レーザを用いるのでレーザ安全上の問題も考慮する必要
がなくなり、上下動可能なロボットアーム２６を用いて
いるので、ウエハキャリア上下動機構が不要となり、コ
スト低減と省スペース化が可能となる。さらに、反射鏡
２８は扉１６の裏面に設けられているので、ウエハキャ
リア１４を交換するときに作業の妨げになることがな
い。

【００１９】なお、上記実施例においては、反射鏡２８
として平面鏡を使用する場合を例示したが、本発明がこ
れに限定されるものではなく、平面鏡に代えて反射鏡と
してコーナキューブ型の反射鏡（例えば、シート状のも
の）を用い、この反射鏡の反射面が上下方向に延びるよ
うにして扉の裏面に付けても良い。このようにすれば、
図２に示されるように、コーナキューブ型の反射鏡５０
のある反射面５０Ａに向かってほぼ４５度の入射角で入
射した光ビームは、当該反射面５０Ａで反射され、反射
面５０Ａに隣接する別の反射面５０Ｂで再び反射され、
この反射光は入射した光ビームと平行に反対向きの光路
を進んでいくようになることから、扉１６が完全には閉
じられていないため、反射鏡５０が鉛直面に対して僅か
に角度をもって配置されている状態であっても、反射光
を発光方向に確実に戻すことが可能となる。従って、扉
１６のガタの発生等による多少の角度誤差を吸収するこ
とができる。

【００２０】また、上記実施例においては、発光素子と
受光素子を有する基板検知センサを駆動軸２４に設ける
場合を例示したが、本発明がこれに限定されるものでは
なく、例えば、図３（Ａ）に示されるように、駆動軸２
４の上面に平面視で見てほぼ直交する第１、第２の折曲
げミラー５２、５４を配置し、外部に配置された発光素
子５６からの光ビームを第１の折曲げミラー５２で反射
鏡に向けて折曲げ、反射鏡で反射された反射光を第２の
折曲げミラー５４で受光素子５８に向けて折曲げるよう
にして、これらの発光素子５６、受光素子５８及び第
１、第２の折曲げミラー５２、５４によって基板検知手
段を構成しても良い。但し、この場合には、駆動軸２４
の上下動に合わせて発光素子５６、受光素子５８を上下
動させる必要がある。

【００２１】あるいは、図３（Ｂ）に示されるように、
側面視で見て４５度傾斜した状態の折曲げミラー５９を
駆動軸２４の紙面手前側に一体的に設け、発光素子５６
を駆動部２２上面に設けて、折曲げミラー５９により発
光素子５６からの光ビームを反射鏡に向けて折曲げ、反
射鏡からの反射光を駆動軸２４の紙面奥側に４５度で斜
設された別の折曲げミラー（図示省略）で鉛直下方に向
けて折曲げ、不図示の受光素子で受光するようにしても
よい。このようにすれば、発光素子、受光素子は固定の
ままでよい。あるいは、駆動軸２４には、発光素子及び
受光素子のいずれか一方のみを設け、他方は駆動部２２
上に配置し、駆動軸上に配置した単一の折曲げミラーを
用いて、発光素子からの光ビームを反射鏡に向けて折曲
げる、あるいは、反射鏡からの反射光を受光素子に向け
て折曲げるようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基板検知手段により透過光を検出する方式と同程度の高
い信頼性で基板の有無を検知することができ、光ビーム
の強度を小さく設定することが可能になり、また、ロボ
ットアームが上下動することから基板収納部材は固定で
よく、基板収納部材の上下動機構が不要となる。従っ
て、信頼性が高く、低コスト、省スペース化が可能であ
るという従来にない優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るウエハ搬送装置の構成を示す図
である。

【図２】変形例を説明するための図である。

【図３】従来例を示す説明図である。

【図４】他の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０ ウエハ搬送装置（基板搬送装置） １２ ウエハキャリア収納室（収納部材収容室） １４ ウエハキャリア（基板収納部材） １６ 扉 ２６ ロボットアーム ２８ 反射鏡 ３０ 基板検知センサ手段（基板検知手段） Ｗ ウエハ（基板）

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【手続補正書】

【提出日】平成７年１２月１１日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例に係るウエハ搬送装置の構成を示す図
である。

【図２】変形例を説明するための図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ他の変形例を説明す
るための図である。

【図４】従来例を示す説明図である。

【図５】他の従来例を示す説明図である。

【符号の説明】 １０ ウエハ搬送装置（基板搬送装置） １２ ウエハキャリア収納室（収納部材収容室） １４ ウエハキャリア（基板収納部材） １６ 扉 ２６ ロボットアーム ２８ 反射鏡 ３０ 基板検知センサ（基板検知手段） Ｗ ウエハ（基板）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数枚の基板を上下方向に所定間隔で積
   層状態で収納する基板収納部材内の前記基板相互間の空
   隙に出し入れ自在でかつ上下動可能なロボットアームを
   備えた基板搬送装置において、 前記基板収納部材が収容された収納部材収容室の扉の裏
   面に上下方向に延びる反射鏡を設け、 前記基板収納部材を介して前記反射鏡に向けて光ビーム
   を射出すると共に前記光ビームの前記反射鏡からの反射
   光の到達の有無を前記基板収納部材を介して検知する基
   板検知手段を設けたことを特徴とする基板搬送装置。
2. 【請求項２】 前記反射鏡は、反射面が上下方向に延び
   るコーナキューブ型の反射鏡であることを特徴とする請
   求項１に記載の基板搬送装置。