JPH0817901A

JPH0817901A - 半導体ウェハ保管装置及びその不良収納検出方法

Info

Publication number: JPH0817901A
Application number: JP14422294A
Authority: JP
Inventors: Chizuko Furuya; 千津子古家
Original assignee: NEC Kyushu Ltd
Current assignee: NEC Kyushu Ltd
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】ハンドリングによるウェハのキャリアへの収
納、キャリアからの取り出し、立て替えの際に、ウェハ
の誤挿入を検出し、ウェハのキズ発生を防止する。【構成】ウェハをキャリア２にハンドリングで収納取出
しする際、キャリアを発光部５０と受光センサ６０を備
えたキャリアカセット５に設置する。発光部５０と受光
センサ６０は、本来ウェハが横切らない場所（キャリア
ミゾの間の凸部２１）に備えられ、この間にウェハ３２
がかかった特にアラーム音が発生させ、ウェハ３２のキ
ズ発生を防止する。これら受光部５０と受光センサ６０
とをキャリア正面の対角線上に備えることでハンドリン
グの支障にならず、かつ早期に異常検出ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハの保管装置
及び半導体ウェハの不良収納検出方法に関し、特に半導
体ウェハの不良収納状態を未然に検出する装置とその検
出方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来の半導体ウェハの保管装置で
あるキャリアと呼ばれる収納箱を上方から見た上面図で
ある。図６において、このキャリア２内には、半導体ウ
ェハを多数平行に配列して収納すべく、各ウェハの周縁
部（端部）を入れる溝２０が、第１のサイド３とこれに
対向した第２のサイド９とに形成され、場合によっては
各ウェハの下方の周縁部にも形成されている。ウェハ１
０とこのとなりのウェハ１３との溝２０の間には凸部２
１が形成され、収納・取出しのハンドリングが難かしく
ならないように、その凸部２１の幅が定められている。
溝２０のみぞ幅及びみぞの深さは、収納されるべきウェ
ハの厚み及び直径から所定の寸法上の余裕を持たせてい
る。

【０００３】キャリア２は、図示されていないカセット
に装着される。このようなキャリア２は、半導体ウェハ
の各製造工程間において、従来から使用されており、不
可欠のものである。ここで、ウェハ１０，１３は正常の
収納状態、ウェハ１２は一方がとなりの溝２０内に入っ
ており誤収納状態示す。

【０００４】一方、誤って収納された半導体ウェハの傾
斜状態を、２位置のセンサを用いて検出する特開昭６３
−３００５２５号公報によれば、半導体ウェハを収納し
たキャリアを上下動させながら計測する構造となってお
り、しかもウェハの傾斜度は、演算・計算することによ
り、得られる装置である。

【０００５】この装置を示す図７を参照すると、アーム
９３の走行路でウェハ９１間にはウェハ位置検出機構が
設けられ、この機構は光センサを用いており、収納され
たキャリア９２を介在して一方、例えばアーム９３側に
は、発光素子を内蔵した発光部９４ａ，９４ｂが２系統
配設され、これらと対を成す受光素子を内蔵した２系統
の受光部９５ａ，９５ｂはキャリア９２を介した反対側
の固定部分９８ｂに設けられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来のキ
ャリア２に、半導体ウェハを順次ハンドリング手段等で
収納する場合、図５のウェハ１２のように、対向した正
しい位置の溝２０に収納されず、一方がとなりの溝に入
ってしまい、傾斜した状態となることがある。

【０００７】これは、溝２０の幅が狭いのに対して、対
向した溝間の距離が大きいことに起因して、発生する事
故である。目視で半導体ウェハを収納する場合に生じ易
いが、機械的なハンドリング手段でも、生じることがあ
る。

【０００８】図６では、右側に傾斜したウェハ１２が示
されており、当然左側に傾斜する場合もありえるが、い
ずれの場合もとなりのウェハ１又は１３と接触してしま
い、この接触によって、ウェハの主表面の端部にすでに
形成されている半導体層等が破壊されるだけでなく、擦
過傷による屑が発生した場合にはこの屑が他のウェハの
主表面に付着し、不良率を著しく低下させる原因とな
る。

【０００９】また、上記公報の技術では、半導体ウェハ
を水平位で取扱っており、収納の一部過程を自然落下に
まかせることができず、また主表面に塵埃が付着し易
く、その点での信頼性が低下する欠点がある。また、こ
の構成は、傾斜収納を未然に防止する構成ではなく、一
旦収納されたウェハの傾斜度を計測するものであり、ま
たその構成も極めて複雑なものになっている。また、上
記２系統のセンサは、半導体ウェハの収納・取出し方向
と平行な光線となっているため、収納取出しの方法が複
雑となる。さらに、一枚一枚半導体ウェハを上下動させ
ながら検出するため、さら判定時間を要する。

【００１０】以上のような従来技術の諸問題を解決すべ
く、本発明は、次のような各課題を掲げる。（Ａ）半導体装置の傾斜収納を未然に防止すること。（Ｂ）半導体ウェハの主表面のうち、特に周囲部分の表
面を破壊しないようにすること。（Ｃ）擦過傷等による屑の発生を防止すること。（Ｄ）半導体ウェハの製造歩留りを向上させること。（Ｅ）比較的簡単な構成でしかも迅速に検出できるよう
にすること。（Ｆ）ハンドリング作業者にも不良収納を未然に知らせ
るようにすること。（Ｇ）一度に同時に多数の半導体ウェハの傾斜収納の検
出ができるようにすること。（Ｈ）作業性を低下させず、製造工程を増加させないよ
うにすること。（Ｉ）バッチ式の立て替え機にも利用できること。（Ｊ）半導体ウェハその主表面を水平位にせず、垂直位
の状態で取扱うようにすること。（Ｋ）直径の大きな半導体ウェハでも、傾斜収納されな
いようにすること。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の構成は、
半導体ウェハの端部が挿入される溝が、所定の幅の凸部
をへだてて多数配列されたキャリアを備えた半導体ウェ
ハの保管装置において、前記凸部の一方からこれと対向
した他方の凸部へ向う平面に沿って、所定の光線を放射
する発光手段と、この発光手段からの光線を感知する受
光手段とを備え、この受光手段で感知した光線を所定の
電気信号として出力する検出手段を有することを特徴と
する。

【００１２】本発明の他の構成は、半導体ウェハをキャ
リアに収納する際に、このウェハが投光された光線を遮
断するか否かで、このウェハの位置ずれを検出する半導
体ウェハ不良収納検出方法において、前記ウェハの収納
する方向と所定の角度をなす斜方向に、前記光線を放射
することを特徴とする。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の第１の実施例の半導体ウェハ
の保管装置の半導体ウェハ不良収納検出手段を示す上面
図であり、図２は図１の発光部−受光センサに沿って切
断してみた断面図である。

【００１４】図１，図２において、この実施例は、多数
の半導体ウェハを収納するキャリア２と、このキャリア
２をセットしたキャリアカセット５と、溝２０の間の凸
部２１のほぼ中央に設けた発光部５０，５１，５２と、
この発光部５０，５１，５２にそれぞれ対向した受光セ
ンサ６０，６１，６２とを備える。

【００１５】ここで、発光部５０等は、発光ダイオード
やレーザ光線等の発光体と、この発光体からの光線を光
学的に収束して投光するためのレンズ系とを備え、キャ
リアカセット５の一端に設けられ、その光線は下方から
斜め上方に放射される光線４０となっており、各凸部２
１にそれぞれ対応して多数配列される。この発光部５０
等からの光線４０，４１等は、キャリア２内に形成した
開口部４８を通過する。この開口部４８には、光透過性
のガラス等や樹脂等が嵌入されていてもよい。ここで、
キャリア２が光線を透過させ得るものであれば、開口部
４８は必要ない。

【００１６】斜め上方に向かう光線４０等は、キャリア
２内から上方へ出て、キャリアカセット５の他端に設け
た受光センサ６０等に入射する。ここで、光線４０の長
さのほぼ半分は、キャリア２の開口部２′のラインから
外に位置していることが好ましく、少なくともこの光線
４０の一部が開口部２′から外にある必要がある。この
構成により、半導体ウェハ３５がキャリア２内に入り切
らないうちに、傾斜収納を検出することができる。

【００１７】光線４０は、ウェハ３５の収納・取出し方
向に対して所定の角度で斜めの光線となっていることが
好ましく、図２では光線４０が上下方向の収納・取出し
方向に対して４５°前後の斜方向として示されており、
最も好ましい実施例である。この光線４０は、正しくキ
ャリア２内に挿入されたウェハ３５の主表面がなす面と
ほぼ平行な面に沿っており、かつ上記斜めとなっている
光線である。

【００１８】この構成は、特にウェハの垂直状態でのハ
ンドリング作業性を確保するためたに、一方の側を開放
しておく必要があるからでもある。即ち、発光部５０と
受光センサ６０とをキャリア２の側面の対角線に備える
ことで、収納・取出し時のハンドリングの支障になら
ず、かつ早期に検出できる。尚、発光部５０と受光セン
サ６０との位置は、互いに入れ換えることができるが、
発光部が下方に位置する方が、照明の影響を受けないと
いう点でより好ましい。

【００１９】図２の光線４０は、図１の相対向する凸部
２１のほぼ中心位置を結ぶことにより得られる平面上に
存在することが最も好ましく、上記中心位置からのずれ
がないことが好ましい。

【００２０】発光部５０，受光センサ６０には、入出力
の配線が必要であるが、この配線はキャリア２とカセッ
ト５との間の空域を利用してもよく、ここでは図示を省
く。この出力配線の処理回路は後述する。キャリア２，
カセット５は、静電気によるウェハ３５内の形成素子の
破壊を防止するため、電気的に絶縁性の低い樹脂が好ま
しい。

【００２１】キャリア２は、下方が半導体ウェハ３５の
直系に沿った半円形上の凸部２１を呈しているが、この
ような半円形でなく、方形であってもよく、また底部に
溝がなくてもよいが、図１に示す如く上面から見て、相
対向する位置に溝２０と凸部２１とを設けることは不可
欠である。光線４０，４１等は、正常位置に半導体ウェ
ハが収納される過程にあれば、さえぎられることがな
く、また実際に収納されている場合でも正常位置にウェ
ハがあれば遮られることがない。

【００２２】キャリア２内に半導体ウェハを収納する作
業において、発光部５０，５１，５２等からの光線は、
対応する受光センサ６０，６１，６２等にそれぞれ入射
しており、どれか一つの受光センサ入射がなければ、直
に警報音を発する手段を設ける。尚、受光センサとして
は、ＣＣＤ素子等の光感知素子が用いられる。警報音の
かわりに警報ランプを点燈又は点滅させるようにしても
よく、あるいはこれらランプと警報音とを並用してもよ
い。

【００２３】今、ハンドリング４９で吸着又は嵌合した
半導体ウェハ３５は、キャリア２の上方から注意深く、
所定の一対の溝２０に入るように下方に移動させられ
る。この際、第１のウェハ３０，第２のウェハ３１は、
光線４０，４１等に触れることなく、すでに正常に収納
されている。

【００２４】次に、第３のウェハ３２をキャリア２内に
上方から下方に近づけてゆくと、この第３のウェハ３２
は一方の溝２０が正規の位置のとなりの溝２０に入って
しまうように傾斜しているため、キャリア２内に収納さ
れる直前に、光線４２はさえぎられて、受光センサ６２
にこの光線４２は届かなくなり、直ちに警報音等が発せ
られ、ウェハ３２の下方移動を中止し、警報音等が消え
るまでウェハ３２の傾斜補正を行うことができる。この
ため、傾斜収納を未然に防止することができる。

【００２５】尚、第３のウェハ３２は一方が右方の溝に
収納される位置にあるが、これとは逆にすでに収納され
ている第２のウェハ３１の一方の溝に収納されてしまう
ような傾斜にある場合もあるが、このような場合も、同
様に作用する。

【００２６】図３は、上記第１の実施例の受光センサで
得られた信号を処理する回路を示したブロック図であ
る。図３において、図１，２と共通する発光部７０，７
１からの発光した光線は各々受光センサ７２，７３に達
し、ここでの信号レベルは必要レベルにまで増幅器７
４，７５で各々増幅され、この出力は各々論理レベル
〔１〕、

〔０〕にまで変換器７６，７７で変換され、こ
の出力をＯＲゲート７８に入力し、その出力は出力処理
部７９で目的に応じて処理される。

【００２７】ここでの処理出力の一つは、警報音を発す
る警報手段８０に接続され、他に目視のできる点灯又は
点滅発光体からなる発光手段８１に接続され、あるいは
コンピュータの入力等や工業用ロボットのハンドリング
手段のストップ信号等として使用する出力端子８２に接
続される。上記各手段８０，８１，８２は、必要に応じ
て一つの手段が選択され、あるいは二つ以上の手段が選
択される。尚、図３の構成において、受光部から変換器
までは二系列についてのみ説明したが、実際には、収納
されるウェハの枚数に応じて、必要数用意される。

【００２８】上記構成において、受光センサ７２，７３
のうち少なくとも一つの入射光がないと、変換器７６，
７７に「１」，又は「０」のレベルとなって出力され、
ＯＲゲート７８にて、少なくともその一つが「入射光
無」の状態になれば、この状態を検出して、出力処理部
７９に送られる。以上の通り、半導体ウェハの傾斜収納
が、未然に防止できる。

【００２９】尚、図３のブロック図の他に、次の態様を
とりうる。即ち、増幅器７４，７５，変換器７６，７７
を共用すべく増幅器の入力部を制御回路でスキャンニン
グし、時分割した形で一つの増幅器に入力させてもよ
い。この場合は、ＯＲゲート７８の入力部分に一時的に
記憶するレジスタを用意する必要があるが、多数のウェ
ハのある場合回路を簡略化する上で有利である。

【００３０】図３のブロック図の他に、さらに次の態様
もとりうる。即ち、発光部−受光センサ−増幅器−発光
体又は警報音体からなる構成を、半導体ウェハ間のキャ
リアに各々設ける。この構成は、極めて簡単な回路で、
しかも遮られた光線の位置が（発光体の場合）直ちに認
識できるという利点がある。

【００３１】図４は、本発明の第２の実施例の半導体ウ
ェハの保管装置を部分的に示す斜視図である。図４にお
いて、この実施例は、受光センサを用いていない点を除
いて、上記第１の実施例を示す図１，図２とほぼ共通す
るため、共通部分は共通の参照数字で示すに留め、その
説明を省略する。

【００３２】この実施例は、図１の受光センサ６０，６
１，６２等が設けられておらず、放射した光線の当たる
受光面６０，６１，６２等を用いるか、これら受光面を
包括する受光部６４に、アルミニウム粉末を表面に固着
した接着シールを貼って、視認性を良好にすることが好
ましい。発光部５０，５１，５２等からの各光線４０，
４１，４２等は、前下方から後上方（図２と共通）に向
って放射され、各光線の直系は３ｍｍ乃至６ｍｍ以上が
好ましいが、特に視認性を良くするためには凸部２１の
幅まで広げることが好ましい。また各光線は、可視光線
に限られる。

【００３３】図４の斜視図は、作業者自信の目の位置か
ら実際に見える図である。この作業者は、第３のウェハ
３２を挟んだ専用グリップ６５を右手５５で掴み、矢印
で示す挿入方向６４に沿って、キャリア２内の溝２０に
挿入しようとしているところである。第３の半導体ウェ
ハ３２の両主表面上には、光線４２，４３がそれぞれ放
射されている。

【００３４】今図示されているように、第３の半導体ウ
ェハ３２が傾斜して所定位置から外れて収納されようと
すると、光線４２は第３の半導体ウェハの一主表面に長
い楕円形状の受光面６２′が形成されると共に、受光面
６２が光らなくなる。これを、作業者は直ちに視認でき
るから、第３のウェハ３２の傾斜を正して正常挿入の位
置にもどして、所定の溝２０に収納することができる。

【００３５】この際、第３の半導体ウェハ３２の傾斜を
正し過ぎ、反対方向に傾斜してしまうと、光線４３がさ
えぎられて今度は受光面６３が光らなくなり、作業者は
直ちに過剰補正であることが視認できるから、適正位置
にもどしながら、挿入を進めることができる。

【００３６】この実施例は、受光手段や電気的に変換す
る回路例えば図３のような検出手段等を用いないで済む
ため、極めて簡単な構成となり、廉価に誤挿入防止手段
を提供できるという効果がある。

【００３７】以上の実施例では、半導体ウェハを一枚づ
つ順次収納する場合について述べたが、一度に二枚づつ
ハンドリング手段で収納する場合でも、上記構成で同様
の効果が得られる。

【００３８】次に、キャリアカセット内に収納された多
数の半導体ウェハを一度に他のキャリアカセットに移し
変えるいわゆるバッチ式処理の場合について説明する。

【００３９】次に本発明の第３の実施例として、バッチ
式の立替え機の例を図５を参照して説明する。図４にお
いて、この第２の実施例は、単独で用いられる他に、ウ
ェット処理装置や拡散処理のボードの立替え等にも広く
使用できるもので、多数の半導体ウェハ１が立て替え機
１００の中にすでに収納されており、キャリア２へ移し
替える場合には、この立て替え機１００は上下を逆にす
るが、チャック部８が設けられているため、ウェハ１は
落下しない。まず、上下逆になった立て替え機１００
を、キャリア２の上に設定する（設定手段は図示してい
ない）。

【００４０】この状態で、まず多数のウェハの位置ずれ
を、受光部７、受光センサ６を用いて、上記第１の実施
例と同様に検出する。仮に、すでに位置ずれがあれば、
立て替え機をもとにもどして、この位置ずれを直し、再
度キャリアカセット５のキャリア２上に設定する。位置
ずれがない場合には、チャック部８を解放して、多数の
半導体ウェハ１を一度にキャリア２内へ落下させる。落
下させた後のウェハ１の位置ずれも、さらに確認する。
以上で移し替えが終了する。

【００４１】以上の通り、バッチ式の立て替え機におい
て、キャリアからキャリアへウェハを立て替える際、立
て替え時のウェハのキャリア溝に対する平行状態を確認
し、隣の溝にわたっているウェハがあればそれを検出で
きる。

【００４２】尚上記第１，第２の実施例ともに、発光器
及び光センサとしては、紫外線、可視光線赤外線だけで
なく、レーザ光線も使用できる。また、第３の実施例に
ついては、アラームだけでなく、特に制御系のフィード
バック機構にも入力することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、半導体ウ
ェハの傾斜収納が未然に検出できるように、少なくとも
発光部を設けたので、上記各課題が解決され、半導体ウ
ェハが傾斜収納されることがなくなり、ウェハのキズ発
生を防止することができる等の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す上面図である。

【図２】図１の光線面に沿って切断して見た断面図であ
る。

【図３】第１の実施例で使用される検出装置を示すブロ
ック図である。

【図４】本発明の第２の実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明の第３の実施例を示す側面図である。

【図６】従来のキャリアを示す上面図である。

【図７】従来の傾斜収納検出装置を示す斜視図である。

【符号の説明】

２，９２キャリア２′ キャリアの収納口３第１のサイド５キャリアカセット９第２のサイド１０乃至１３，３０乃至３２，３５，９１半導体ウ
ェハ２０溝２１凸部４０乃至４２光線４８開口部４９ハンドリング５０，５１，５２，７０，７１発光部６０，６１，６２，７２，７３受光センサ７４，７５増幅器７６，７７変換器７８ＯＲゲート７９出力処理部８０警報手段８１発光手段８２出力端子９３アーム９５ａ，９５ｂ受光部９８ａ固定部分１００立て替え機

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体ウェハの端部が挿入される溝が、
所定の幅の凸部をへだてて多数配列されたキャリアを備
えた半導体ウェハの保管装置において、前記凸部の一方
からこれと対向した他方の凸部へ向う平面に沿って、所
定の光線を放射する発光手段と、この発光手段からの光
線を感知する受光手段とを備え、この受光手段で感知し
た光線を所定の電気信号として出力する検出手段を有す
ることを特徴とする半導体ウェハの保管装置。
【請求項２】前記検出手段に、警報音又は警報光を発
する手段を設けた請求項１記載の半導体ウェハの保管装
置。
【請求項３】前記発光手段からの光線が、前記ウェハ
の挿入方向に対して所定の角度をなす斜め光線となって
いる請求項１記載の半導体ウェハの保管装置。
【請求項４】前記発光手段から前記受光手段にまで達
する光線の一部は、前記キャリアの収納口から外に存在
するように配置されている請求項１記載の半導体ウェハ
の保管装置。
【請求項５】半導体ウェハの端部が挿入される溝が、
所定の幅の凸部をへだてて多数配列されたキャリアを備
えた半導体ウェハの保管装置において、前記凸部の一方
からこれと対向した他方の凸部へ向う平面に沿った可視
光線を所定の角度で放射する発光手段を設けたこと特徴
とする半導体ウェハの保管装置。
【請求項６】半導体ウェハをキャリアに収納する際
に、このウェハが投光された光線を遮断するか否かで、
このウェハの位置ずれを検出する半導体ウェハ不良収納
検出方法において、前記ウェハの収納する方向と所定の
角度をなす斜方向に、前記光線を放射することを特徴と
する半導体ウェハの不良収納検出方法。
【請求項７】第１のキャリア内の多数の半導体ウェハ
を一度に第２のキャリア内に移し替える際に、前記斜方
向の光線を用いる請求項６記載の半導体ウェハの不良収
納検出方法。