JPH02117149A - ウエハ検出用反射型光センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は半導体製造装置に使用され、光の反射を利用し
てウェハの有無及び位置を検出するウェハ検出用反射型
光センサに関する。

［従来の技術］ 第７図は従来のウェハ検出用反射型光センサの構造を示
す断面図である。

センサブラケット２１は中央にＶ字型の溝が設けられて
おり、またその側面上部は面取りされている。そして、
中央の溝の２つの斜面に、この斜面に垂直に設けられた
孔には、夫々投光素子２２及び受光素子２３が配設され
ている。この投光素子２２及び受光素子２３は、投光素
子２２がら出射される光の中心線と、受光素子２３の受
光視野の中心線とがセンサブラケット２１の溝の垂直中
心線上で交差するように配置されている。なお、第７図
中、線Ａ、Ｂ、Ｃはいずれもウェハの裏面位置を示す。

センサブラケット２１の上方にウェハが存在するときは
、投光素子２２から出射された光はウェハの裏面に照射
される。この照射光のうちの一部がウェハ裏面で反射し
て受光素子２３に入射し、受光素子２３により検出され
て電気信号に変換される。

第８図は横軸にウェハの検出位置をとり、縦軸に受光素
子２３の出力をとって、ウェハ検出用反射型光センサの
感度特性を示すグラフ図である。

この第８図から明らかなように、ウェハの位置が変化す
ると受光素子２３の出力は変化する。これはウェハの位
置によりウェハ裏面で反射して受光素子２３に到達する
光量が異なるためである。即ち、投光素子２２から出射
される光の中心線と受光素子２３の受光視野の中心線と
が交差する点にウェハがある場合（Ｂ）に受光素子の出
力は最も大きく、この位置（Ｂ）より高い位置（Ａ）及
び低い位置（Ｃ）にウェハ裏面がある場合は、受光素子
２３の出力は小さくなる。そして、（Ａ）より更に高い
位置又は（Ｃ）より更に低い位置にウェハが移動すると
、いずれの場合も受光素子２３の出力は更に一層小さく
なり、しまいには、ノイズレベル以下となってしまう。

このように、ウェハの位置により受光素子２３の出力が
異なるため、受光素子２３の出力が特定のレベル以上か
否かを判別してウェハの有無及び位置の検出を行ってい
る。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のウェハ検出用反射型光センサにお
いては、ウェハ検出ミス及び検出精度のバラツキ等の不
都合が発生しやすいという欠点がある。

第９図は横軸にウェハ裏面の膜厚をとり、縦軸にウェハ
裏面からの反射率をとって、ピーク波長が７００ｎｍの
投光素子２２を使用した従来の反射型光センサにおける
光の反射特性を示すグラフ図である。この第９図から明
らかなように、ウェハ裏面の膜厚がＫの場合は、ウェハ
裏面からは殆ど反射光が得られない、この状態において
は、反射光のレベルがノイズレベル内に埋もれてしまっ
ているため、受光素子２３に接続されたアンプの検出レ
ベルを下げてもノイズと反射光による信号とを区別する
ことができない。

このように、従来のウェハ検出用光センサは、ウェハ裏
面の膜厚がある特定の厚さの場合には、ウェハ裏面から
の十分な強度を有する反射光を得ることができないため
、ウェハの検出ミスが生じたり、検出精度のバラツキ等
が発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
ウェハ裏面の膜厚に拘らず、常に安定して動作し、信頼
性が高いウェハ検出用反射型光センサを提供することを
目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るウェハ検出用反射型光センサは、２種以上
の波長の光をウェハに向けて照射する投光手段と、前記
ウェハからの前記光の反射光を受光してその強度を電気
信号に変換する受光手段と、前記受光手段により受光さ
れた少なくともいずれかの波長の光の強度を基にウェハ
を検出する検出手段とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、投光手段から２種以上の波長の光を
ウェハに向けて照射する。前述の如く、例えば、７００
ｎｍをピーク波長とする照射光の場合、ウェハ裏面の膜
厚がＫのときには、殆ど反射光を得ることができない。

しかし、このように反射率が極めて低くなるのはウェハ
裏面膜厚が照射光のピーク波長に対応する特定の膜厚の
ときであり、この特定の膜厚はウェハに照射する光の波
長により異なる。従って、本発明に係るウェハ検出用反
射型光センサのように、投光手段から出射された照射光
が２種以上の波長を有する場合は、そのいずれかの波長
の部分がウェハ裏面で反射されなくても、残りの波長の
部分がウェハ裏面で反射して受光手段により検出され、
電気信号に変換される。

このように、２種以上の波長の光をウェハ裏面に照射す
ることにより、特定の膜厚で反射光の光量が著しく減少
してもそれを相互に補うことができ、常に安定してウェ
ハを検出することができる。

なお、２種以上の波長の光とは、ピーク波長を有しない
で波長帯域がブロードな光も含む。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係る反射型光センサの
投光素子及び受光素子の部分（センサ部）を示す平面図
、第２図は第１図の■−■線における断面図、第３図は
本実施例の概略を示す構成図である。

センサブラケット１は中央に７字型の溝が設けられてお
り、またその側面上部は面取りされている。そして、中
央の溝の双方の斜面には、夫々２つの孔が各斜面に垂直
に設けられている。一方の面の番孔には投光素子２ａ及
び２ｂが配設されており、他方の面の番孔には受光素子
３ａ及び３ｂが配設されている。第２図に示すように、
投光素子２ａ又は２ｂから出射された光はセンサブラケ
ット１から距離Ｘ離れたウェハ４を垂直方向に対する傾
斜角度θで照射し、そしてウェハ４から傾斜角度θで反
射されて夫々受光素子３ａ又は３ｂに到達するように配
置されている。この投光素子２ａと受光素子３ａ及び投
光素子２ｂと受光素子３ｂは夫々対をなしており、投光
素子２ａは７００ｎｍ（赤色）、投光素子２ｂは５６５
ｎｍ　（緑色）をピークとする波長の光を出射する。一
方、受光素子３ａは波長が７００ｎｍの光に、受光素子
３ｂは波長が５６５ｎｍの光に対して高い受光感度を有
している。

本実施例に係るウェハ検出用反射型光センサのセンサ部
９は上述した構造を有している。なお、符号５は投光素
子２ａ及び２ｂに接続されたコードであり、符号６は受
光素子３ａ及び３ｂに接続されたコードである。これら
のコード５及び６は、第３図に示すように、２台のアン
プ７と接続されている。そして、各アンプ７の出力はオ
アゲート８の一対の入力端に入力され、オアゲート８の
出力端はコントローラ（図示せず）に接続されている。

次に、上述の如く構成された本実施例のウェハ検出用反
射型光センサの動作について説明する。

投光素子２ａ、２ｂからピーク波長が夫々７００ｎｍ及
び５６５ｎｍの光を出射すると、この光は、ウェハ４の
裏面で反射して夫々ピーク感度波長が７００ｎｍ及び５
６５ｎｍの受光素子３ａ、３ｂに入射する。

第４図は横軸にウェハ４の裏面膜厚をとり、縦軸にウェ
ハ裏面の反射率をとって、本実施例に使用した投光素子
２ａ、２ｂから出射された夫々７００ｎｍ及び５６５ｎ
ｍをピーク波長とする光の反射特性を示すグラフ図であ
る。実線は５６５ｎｍをピーク波長とする光の反射率を
示し、破線は７００ｎｍをピーク波長とする光の反射率
を示している。この第４図から明らかなように、ピーク
波長が５６５ｎｍの光の場合は、ウェハ４の裏面膜厚か
に１近傍のときは殆ど反射されず、Ｋ１近傍から外れな
膜厚のときは反射率が大きい。また、ピーク波長が７０
０ｎｍの光の場合は、ウェハ４の裏面膜厚かに２近傍の
ときは殆ど反射されず、Ｋ２近傍がら外れた膜厚のとき
は反射率が大きい。

このため、例えば、ウェハ４の裏面膜厚かに１のとき、
投光素子２ｂから出射された光は、上述したように、ウ
ェハ４裏面で殆ど反射されず、通常の検出レベルに設定
された受光素子３ｂはこの光を検出できない、アンプ７
の検出レベルを下げても、結局ノイズを検出してしまう
だけである。

しかし、一方の投光素子２ａから放出された光はウェハ
裏面のに１の膜厚により十分な光量が反射される。この
なめ、受光素子３ａは通常の検出レベルのままで、この
光を検出することができる。

このように、ウェハ４の裏面膜厚かに１又はに２近傍の
場合は、投光素子２ａ及び２ｂから出射された光のうち
いずれか一方の反射光が受光素子３ａ又は３ｂに検出さ
れる。そして、この反射光を検出した受光素子３ａ又は
３ｂから検出信号が出力され、この信号がアンプ７によ
り増幅された後、オアゲート８に入力される。オアゲー
ト８は受光素子３ａ又は３ｂのいずれかからの信号が入
力された場合にこの信号をコントローラ８（図示せず）
に出力する。

次に、ウェハ４の裏面膜厚かに１及びに２近傍でない場
合は、投光素子２ａ及び２ｂから出射された光はいずれ
もウェハ４の裏面で反射され、夫々受光素子３ａ及び３
ｂに検出される。そして、各受光素子３ａ及び３ｂから
出力された検出信号がアンプ７により増幅されてオアゲ
ート８に入力される。オアゲート８はこれらの検出信号
を演算してコントローラ（図示せず）に出力する。

そして、このウェハ検出用反射型光センサのセンサ部９
上にウェハ４がない場合は、投光素子２ａ及び２ｂから
出射された光はいずれも受光素子３ａ及び３ｂに検出さ
れないため、オアゲート８には検出信号は入力されず、
オアゲート８からコントローラヘ検出信号が出力される
ことはない。

このようにして、コントローラにはウェハ４が所定位置
にある場合に必ず検出信号が入力されるので、ウェハが
所定位置に存在するか否かを確実に検出することができ
る。

上述の如く、本実施例のウェハ検出用反射型光センサは
、ウェハ裏面の膜厚に拘らず、常に安定して動作するた
め、ウェハの検出ミス及び検出位置ずれ等の不都合が回
避され、信頼性が高いウェハ検出ができる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第５図は本発明の第２の実施例を示す平面図、第６図は
同じくその概略を示す構成図である。

センサ部１つのセンサブラケット１１は第１の実施例と
略々同様の形状であるが、一方の斜面には２個の投光素
子１２ａ及び１２ｂが配設されており、他方の斜面には
１個の受光素子１３のみが配設されている点が異なって
いる。投光素子１２ａ及び１２ｂが受光素子１３と等距
離に、且つ、投光素子１２ａ及び１２ｂが夫々受光素子
１３を望む角度がλとなるように配置されている。

投光素子１２ａは７００ｎｍ　（赤色）、投光素子１２
ｂは５６５ｎｍ　（緑色）をピーク波長とする光を夫々
出射し、受光素子１３は少なくとも５６５ｎｍ及び７０
０ｒ＋＋＋＋の光を含む広い範囲の波長の光を検出でき
るブロードな検出特性を有する。そして、投光素子１２
ａ及び１２ｂ並びに受光素子１３はコード１５及び１６
により１台のアンプ１７に接続されている。このアンプ
１７の出力はコントローラ（図示せず）に与えられる。

次に、本実施例の動作について説明する。

上述の如く構成されているウェハ検出用反射型光センサ
のセンサ部１９上にウェハ４がある場合、投光素子１２
ａ及び１２ｂから出射された光は、第６図に破線で示す
ように、ウェハ４裏面で反射されて受光素子１３に検出
される。そして、この受光素子１３から出力された検出
信号は、アンプ１７により増幅されてコントローラに出
力される。

ウェハ４裏面の膜厚が第４図に示すに１又はに２の場合
は、第１の実施例と同様に、投光素子１２ａ又は１２ｂ
のいずれが一方から出射された光はウェハ４裏面で殆ど
反射されないため検出されないが、他方の光はウェハ４
裏面で十分な光量をもって反射されて受光素子１３に到
達する。

このように、本実施例のウェハ検出用反射型光センサも
、第１の実施例と同様、ウェハ４裏面の膜厚に拘らず、
常に安定して動作し、ウェハ検出ミス及び検出位置ずれ
が回避され、信頼性が高いウェハ検出ができる。更に、
本実施例のセンサ部１つは、検出波長範囲が広い受光素
子１３を１個だけ有しているため、第１の実施例に比し
て、外部にオアゲートのような演算部を設ける煩雑さを
回避できるという効果を奏する。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明に係るウェハ検出用反射型光
センサは、投光手段から複数の異なる波長の光を出射し
、受光手段によりこれらの反射光を受光して、この光の
強度を基にウェハの有無及び位置を検出するから、ウェ
ハ裏面から安定して反射光を得ることができ、常に安定
して動作し、ウェハ検出の信頼性が極めて高いという効
果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す平面図、第２図は
第１図の■−■線の位置における断面図、第３図は第１
の実施例の概略を示す構成図、第４図は第１の実施例に
使用される投光素子から出射される光のウェハ裏面膜厚
に対する反射特性を示すグラフ図、第５図は本発明の第
２の実施例を示す平面図、第６図は同じくその概略を示
す構成図、第７図は従来のウェハ検出用反射型光センサ
の構造を示す断面図、第８図は同じくそのウェハ検出位
置に対する受光素子の感度特性を示すグラフ図、第９図
は同じくその投光素子から出射される光のウェハ裏面膜
厚に対する反射特性を示すグラフ図である。 １．１１．２１；センサブラケット、２ａ、２ｂ、１２
ａ、１２ｂ、２２；投光素子、３ａ、３ｂ、１３，２３
；受光素子、４；ウェハ、５．６゜１５．１６．コード
、７，１７；アンプ、８；オアゲート

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）２種以上の波長の光をウェハに向けて照射する投
   光手段と、前記ウェハからの前記光の反射光を受光して
   その強度を電気信号に変換する受光手段と、前記受光手
   段により受光された少なくともいずれかの波長の光の強
   度を基にウェハを検出する検出手段とを有することを特
   徴とするウェハ検出用反射型光センサ。