CN116056810A - 衬底映射装置及其方法 - Google Patents

Abstract

一种半导体晶圆映射装置包括：框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过晶圆装载开口装载；可移动臂，其可移动地安装到框架以便相对于晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到可移动臂，以便通过晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于公共支承固定，所述公共支承相对于相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在公共支承通过可移动臂定位的情况下通过晶圆装载开口观察。

Description

衬底映射装置及其方法

本申请是2020年6月30日提交的美国临时专利申请号63/046555的正式申请，并要求享有该临时专利申请的权益，该临时专利申请的公开通过引用全部并入到本文中。

技术领域

示范实施例一般涉及半导体制造设备，并且更具体地涉及半导体制造设备中的衬底的识别。

背景技术

存在各种地方，其可以将单个衬底或衬底的堆叠(诸如例如晶圆、标线、膜框架、托盘等)保持在半导体制造设备中。在这些位置的每个位置处的衬底的物理状态可以是许多状态之一，包括但不限于不存在、存在、双槽、相交槽和移位/倾斜。通常，确定位于保持位置处的每个衬底的物理状态(或对其进行映射)，以促进在半导体制造设备内进行衬底处置。

例如位于机器人末端执行器上的单个衬底的衬底映射的一个示例包括真空抽吸技术，其中真空吸盘与衬底的背面接触。通过打开位于末端执行器的真空管路上的阀，吸盘的真空压力水平确定衬底状态，其在这种情况下是存在或不存在(真空抽吸技术不检测衬底移位)。当衬底与真空吸盘的接触没有紧密密封时，真空抽吸技术可能导致错误的读数。另外，在激活真空阀和建立稳态真空压力水平之间要花费几百毫秒的时间以获得对末端执行器上是否存在衬底的确定。如可意识到，多个晶圆上的几百毫秒对通过半导体制造设备的衬底吞吐量具有不利影响。

通常，为了对保持在例如衬底盒或载体中的装载端口(load port)处的衬底堆叠(其具有分离堆叠的衬底中的每个的间隙)进行映射，采用断束技术。这里，光束在平行于衬底平面的方向上从传送器延伸到接收器。传送器和接收器可称为通束传感器。通束传感器沿衬底堆叠的一侧向上或向下移动，使得光束与衬底接合并被衬底断开(光束中的断开指示存在衬底)。虽然断束技术可以检测上面所提到的衬底状态中的许多衬底状态，但是断束技术对光束相对于衬底平面的角度敏感，使得期望光束与衬底平面精确地对准。这里，将通束传感器延伸到衬底保持位置以及从衬底保持位置收缩通束传感器要花费至少几秒钟，并且用于每个衬底位置的束断开和束恢复事件的相关性通常需要通束传感器的控制且缓慢的运动轮廓，所有这些都会负面影响衬底吞吐量。

真空抽吸和断束技术均涉及机械设计中的复杂性。例如，真空抽吸技术对衬底处置设备采用真空供应，并涉及通过衬底运输臂将真空管路布线至末端执行器。断束技术涉及活动部件以及通束传感器的延伸和收缩。这种增加的复杂性增加制造和维修半导体处理设备的成本。

除了以上之外，在先进的半导体制造技术中，衬底提供有变化的厚度。衬底的不同厚度对断束技术在确定衬底保持位置的地图时提出了挑战。例如，薄衬底可能具有不会完全阻挡光束的厚度，从而导致对不存在的衬底的错误识别。

还采用了成像系统来进行衬底映射；然而，在常规的图像映射系统衬底中，比如在通过装载端口开口对衬底进行成像的那些图像映射系统中，朝向衬底堆叠的顶部(或底部)的衬底的图像可能会变形，或者一些衬底可能会被位于上方或下方的衬底遮挡视线。也可能存在光从衬底和/或衬底载体的内部反射的问题，反射光可能会遮掩衬底检测。

此外，在半导体制造设施中，通过具有末端执行器的衬底运输器(例如，机器人)来运输各种类型的衬底(如上所述)，衬底坐落在末端执行器上以进行运输。为了运输衬底，衬底运输器将末端执行器延伸到(例如，位于衬底载体、制程模块或其它合适的衬底保持位置的衬底坐落表面上的)衬底下方(或对于一些应用从上方)的小空间以拾取衬底。在衬底平坦的情况下，利用末端执行器拾取衬底没有问题；然而，如上所述，在先进的半导体制造技术中，衬底提供有变化的厚度，并且可能不是平坦的。例如，在先进的封装中，变薄衬底、重构衬底和扇出衬底可能弯曲/翘曲多达几毫米。这些衬底的翘曲可能阻碍末端执行器延伸到衬底下方(或上方)的小空间中以拾取衬底。

附图说明

在结合附图进行的以下描述中解释所公开的实施例的前述方面和其它特征，其中：

图1A、1B和1C是并入本公开的方面的示范衬底处理装置；

图2A、2B和2C是根据本公开的方面的图1A、1B和1C的衬底处理装置的机器视觉系统和(一个或多个)照明器的示范示意图示；

图3A、3B、3C和3D是根据本公开的方面的图2A、2B和2C的机器视觉系统和(一个或多个)照明器的部分的示范示意图示；

图4A是根据本公开的方面由图2A、2B和2C的机器视觉系统所捕获的衬底的示范图像；

图4B是根据本公开的方面的图4A的图像的示范强度轮廓；

图5是根据本公开的方面由图2A、2B和2C的机器视觉系统成像的成像衬底的原始轮廓和成像衬底的对应的真实轮廓的示范比较；

图6A是根据本公开的方面具有衬底的上边缘边界和下边缘边界和经过光学消隐的背景的衬底堆叠的示范图像；

图6B和6C是根据本公开的方面的衬底堆叠中的衬底的示范图像；

图6D是根据本公开的方面显示对衬底堆叠的图像的优化以便将边缘与图像的背景隔离的图像优化的示例；

图6E是根据本公开的方面在感兴趣的区域中的图6D的隔离边缘的示例；

图6F是根据本公开的方面的图像优化的示例，其中在载体的公共衬底保持槽内的图6D的隔离边缘与相应衬底保持槽的边界连接并呈现；

图7A是根据本公开的方面的图2A、2B和2C的(一个或多个)照明器的示范图示；

图7B是根据本公开的方面的图7A的(一个或多个)照明器中的一个或多个照明器的示范光路的示意图示；

图8A是根据本公开的方面的图1A、1B和1C的衬底处理装置的示范运输臂的示意图示；

图8B是根据本公开的方面的图8A的运输臂的(一个或多个)照明器中的一个或多个照明器的示范光路的示意图示；

图9A、9B、9C和9D是根据本公开的方面从不同的角度成像的衬底的原始边缘轮廓和真实轮廓的示范示意图示；

图10、11、12和13是根据本公开的方面的原始边缘轮廓和经过校正的真实轮廓的示范图示；

图14是根据本公开的方面的方法的示范流程图；

图15A、15B、15C和15D图示根据本公开的方面的衬底载体的示范基线图像；以及

图16A和16B是根据本公开的方面由多个相机拍摄的衬底的原始和真实轮廓图像的示意图示，每个相机捕获衬底载体的相应不同单独区域的图像。

具体实施方式

图1A、1B和1C图示根据本公开的方面的示范衬底处理装置100、150、165。虽然将参考附图描述本公开的方面，但是应该理解，本公开的方面可以用多种形式体现。另外，可使用任何合适大小、形状或类型的元件或材料。

参考图1A、1B、1C和2A，本公开的方面提供一种用于执行衬底映射和/或衬底边缘仿形的衬底映射装置181(在本文中又称为半导体晶圆映射装置)，其包括机器视觉系统200(在本文中又称为图像采集系统)和至少一个照明器220(例如，分布式直接或间接光源，包括但不限于LED、荧光灯、泛光灯、光阵列等，或其组合)。根据本公开的方面，机器视觉系统200包括至少一个相机210(或任何合适的图像采集传感器)。所述至少一个照明器220和机器视觉系统200的所述至少一个相机210放置在一个或多个位置处，以捕获设置在衬底处理装置100、150、165的任何合适位置处的衬底堆叠270的图像。在一些方面中，所述至少一个相机210是如本文所描述的相机阵列277(在本文中又称为相机系统或相机的阵列)。通过对衬底堆叠270中的衬底S(在本文中又称为晶圆)的捕获的图像进行任何合适的分析/处理，从例如衬底堆叠270中的衬底S的真实边缘轮廓500T(见图5)(或在一些方面，经过校正的真实边缘轮廓500TC，如例如图10所示)确定衬底堆叠270中的衬底S的衬底地图280(在本文中称为地图)。如从本公开可意识到，本文所公开的衬底映射装置181克服常规衬底映射器的缺陷，例如上文所提到的那些缺陷。本公开的衬底映射装置181基本上没有活动部件，并且可以集成到任何合适的半导体制造设备(在本文中又称为衬底处理装置)，例如衬底处理装置100、150、165(或其一个或多个组件)，同时提供通过软件来增强衬底映射的机会，基本上不需要硬件升级。如本文中还将描述，本公开的方面提供高级映射应用，包括但不限于测量可能不平坦的衬底边缘轮廓。

本公开的方面还提供对衬底S的边缘轮廓的测量，使得可以调整衬底运输器180(见图1A)的末端执行器180E(也可参见图8A)的衬底保持齿(tine)180ET1、180ET2之间的距离TD(见图1A)，以拾取翘曲/弯曲(warped/bowed)衬底。具有可调齿的末端执行器的合适示例可以参见在2017年9月1日提交的题为“衬底处理装置”的美国专利申请号15/693871，该美国专利申请的公开通过引用全部并入到本文。可以在其中并入具有可调衬底保持齿180ET1、180ET2的末端执行器的衬底运输器180的合适示例如在2015年10月30日提交的题为“晶圆对准器”的美国专利申请号14/928352中所描述，该美国专利申请的公开通过引用全部并入到本文。如本文中将描述，所述至少一个相机210和所述至少一个照明器220设置在跨(一个或多个)衬底S的宽度捕获衬底S或衬底堆叠270的图像的位置。根据处理所捕获的图像来限定每个衬底S的边缘轮廓。基于(一个或多个)衬底的边缘轮廓，以任何合适的方式确定每个衬底S下方跨其宽度的可用空间。在诸如控制器199之类的任何合适的控制器的控制下，衬底运输器180命令调整末端执行器180E的衬底保持齿180TE1、180TE2之间的距离TD(见图1A)，使得齿延伸到翘曲/弯曲衬底S下面的区域中，其具有允许末端执行器180E延伸到衬底S下方的间隙。

通常，如本文中更详细地描述，本公开的方面采用所述至少一个相机210来在通过所述至少一个照明器220照射衬底时捕获衬底的外边缘233的图像。这里，任何合适的控制器(例如控制器199)使用诸如本文所描述的算法之类的任何合适的算法来从所捕获的(一个或多个)图像限定衬底边缘轮廓。通过跨衬底宽度W采用分布式且漫射照明，使由所述至少一个相机210成像的每个衬底的外边缘233上的数据点的数量最大化，其中采用针对衬底宽度的不同区段的多种曝光技术(例如，调整曝光速度、光圈等)。通过算法(例如，其编程到控制器199中)来使每个衬底S的外边缘233上的数据点的精度最大化，该算法捕获并存储标准衬底的边缘轮廓以作为空间校准数据281(如本文中将更详细地描述)。在用于确定地图280和/或边缘轮廓的衬底映射装置181的运行时，将所测量的衬底原始轮廓与空间校准数据281进行比较，以确定衬底S的经过校正的真实轮廓500TC(见图10-13)。原始轮廓是如由相应相机所看到的衬底的边缘轮廓(即，三维衬底边缘在相机视场的二维平面上的投影——参见图5中的左侧，并且也可参见图9B-9D)。真实轮廓500T和/或经过校正的真实轮廓500TC是衬底运输器180的末端执行器180E在拾取衬底S时“看到”什么(即，三维衬底边缘在末端执行器180E的延伸/收缩平面上的直向投影——参见图5的右侧并且也可参见图9A)。

参考图1A、1B和1C，将关于衬底处理装置100、150、165描述本公开的各方面；然而，本公开的方面同样可适用于分拣机，其中，多个载体110耦合到传输室130，并且在传输室130内通过衬底运输器180将衬底从一个载体110移动到另一载体110(例如，以便根据预定的序列/顺序将衬底布置在一个或多个载体中)，其中，在分拣机中不包括衬底制程(例如制程140、160、170)。参考图1A，衬底处理装置100包括装载端口120、运输室130和任何合适的线前端制程140(例如，一般包括使用真空的薄膜制程，比如蚀刻、化学气相沉积、等离子气相沉积、植入、计量、快速热处理、干条原子层、氧化/扩散、形成氮化物、光刻、外延、或用于制造在半导体中图案化的个体半导体结构的其它薄膜制程、一直到但不包括金属互连层的沉积)。装载端口120耦合到运输室130，并且配置成将任何合适的衬底盒或载体110接口连接到运输室130。运输室130耦合到线前端制程140，并且包括任何合适的开口和/或阀，通过所述开口和/或阀，在运输室130和线前端制程140之间传递衬底。

运输室130包括衬底运输器180，其配置成在衬底载体110和线前端制程140之间传输衬底S。在这里，衬底运输器180包括运输臂180TA，其具有末端执行器180E，其用于通过装载端口120的开口888将衬底S装载到衬底载体110中以及从衬底载体110卸载衬底S。如上所述，衬底运输器180的合适示例可以参见在2015年10月30日提交的题为“晶圆对准器”的美国专利申请号14/928352，该美国专利申请的公开通过引用全部并入到本文。例如，也可参考图8A和8B，将关于大气运输器器人180描述所公开的实施例的方面，但是应该理解，所公开的实施例的方面同样可适用于真空运输器器人，比如在线前端制程140、线后端制程160和后端制程170中所找到的那些机器人。如可意识到，衬底运输器180安装到线性滑块850或吊臂(boom arm)BA(例如，在2014年8月11日提交的题为“衬底处理装置”的美国专利申请号14/377987中所描述，该专利申请的公开通过引用全部并入到本文)，以便可在至少X和/或Y方向上移动，而在其它方面中，以便衬底运输器从在X和/或Y方向上的移动固定。所示的配置仅代表描述的目的，并且在不偏离本发明的范围的情况下，所示组件的布置、形状和放置可根据需要改变。

如在图1A-1C和8A中可见，在一个方面中，衬底运输器180可移动地安装到运输室130的框架800，或者在其它方面中，可移动地安装到衬底处理装置100、150、165的任何合适模块的框架。如可意识到，框架800包括一个或多个开口888(在本文中又称为晶圆装载开口)，其与衬底载体110的装载端口120(在本文中又称为装载站)相通，衬底载体110设置在装载端口120上以便按竖直分布的布置(如本文所描述)保持一个或多于一个衬底S，以用于通过开口888装载到衬底处理装置100中(并且类似地，装载到本文所描述的衬底处理装置150、165中)。衬底运输器180包括运输臂180TA(在本文中又称为可移动臂)，在一个方面中，运输臂180TA安装到滑架863，使得运输臂180TA可移动地安装到框架800。在一个方面中，滑架863安装到线性滑块850，以便可在X方向上移动，而在其它方面中，滑架863安装到框架800，以便在X(和/或Y方向)上固定。在一个方面中，任何合适的驱动器867安装到框架800，并通过任何合适的变速器传动地连接到滑架863，以便在X方向上移动运输臂180TA。在这方面中，变速器是皮带和皮带轮变速器，并且驱动器是旋转驱动器，但是在其它方面，驱动器867是线性致动器，该线性致动器利用任何合适的变速器或在没有变速器的情况下(例如，比如在滑架包括线性致动器的传动部分的情况下)传动地连接到滑架863。在这里，运输臂180TA包括旋转驱动器862、Z-驱动柱830、滑块主体820和一个或多个末端执行器180E。旋转驱动器862是安装到滑架863的任何合适的旋转驱动器，并且Z驱动柱830安装到旋转驱动器862的输出端，以便在箭头T的方向上围绕θ轴(例如，θ方向)旋转。滑块主体820可移动地安装到Z驱动柱830，其中，Z-驱动柱830包括用于在Z方向上移动滑块主体820的任何合适的驱动马达和/或变速器。

所述一个或多个(例如，至少一个)末端执行器180E以任何合适的方式可移动地安装到滑块主体820，以便在R方向上延伸和收缩(注意，R方向围绕轴θ旋转，使得(一个或多个)末端执行器180E的延伸可以与X轴或Y轴对准，或在X-Y平面中成任何合适的旋转角度)。虽然出于示范性的目的仅图示两个末端执行器180E，但是应该理解，任何合适数量的末端执行器可安装到滑块主体820。如可意识到，所述一个或多个末端执行器180E与运输臂180TA一起作为一个单元在相对于框架800的第一方向(例如，X、Y和Z方向中的一个或多个方面)上来回移动，并相对于运输臂180TA在不同于第一方向的第二方向(例如，R方向)上线性地来回移动。滑块主体820包括一个或多个线性驱动器825，其配置成在R方向上独立地移动每个末端执行器180E。所述一个或多个线性驱动器825是具有任何合适的变速器的(一个或多个)任何合适的驱动器，在一个方面中，驱动器基本上类似于如在例如2013年12月17日提交的题为“衬底运输装置”的美国临时专利申请号61/917056中所描述的那些，该临时专利申请的公开通过引用全部并入到本文。末端执行器180E布置在滑块主体820上，使得它们一个堆叠在另一个之上，以便具有共同的伸缩轴R。末端执行器还可包括用于调整末端执行器齿180ET1、180ET2之间的距离TD(见图1A)的任何合适的驱动器，如在2017年9月1日提交的题为“衬底处理装置”的美国专利申请号15/693871中所描述，该专利申请的公开通过引用全部并入到本文。

载体110可以是任何合适的载体110，比如前开口载体(在图1A和1B中所示——其合适的示例是前开口统一吊舱(FOUP))或底部开口载体(其合适的示例是标准机械接口(SMIF)吊舱)。在一个方面中，载体110可基本上类似于在2015年8月11日发布的美国专利号9105673(题为“侧开口统一吊舱”)中所描述的载体，该美国专利的公开通过引用全部并入到本文。在一个方面中，运输室130具有与线前端制程140的气氛相同的气氛(例如，真空气氛)；而在其它方面中，运输室具有大气环境，并且线前端制程140包括用于在线前端制程140和运输室130之间传输衬底S的任何合适的装载锁，而不会使线前端制程140的处理气氛降级。

参考图1B，衬底处理装置150包括装载端口120(类似于本文所述的装载端口)、运输室130(类似于本文所述的运输室)以及任何合适的线后端制程160(例如，一般与由线前端制程140所形成的半导体结构的金属互连层的制造相关联，并且包括线前端制程之后一直到并包括最终钝化层制造的任何合适的处理步骤)。装载端口120耦合到运输室130，并且配置成将任何合适的衬底载体110接口连接到运输室130。运输室130耦合到线后端制程160，并且包括任何合适的开口和/或阀，通过这些开口和/或阀，在运输室130和线后端制程160之间传递衬底。运输室130包括衬底运输器180(比如上文所描述的衬底运输器)，所述衬底运输器180配置成在载体110和线后端制程160之间传输衬底。载体110可以是任何合适的载体110，比如前开口载体(在图1A和1B中所示——其合适的示例是前开口统一吊舱(FOUP))或底部开口载体(其合适的示例是标准机械接口(SMIF)吊舱)。在一个方面中，载体110可基本上类似于在2015年8月11日发布的美国专利号9105673(题为“侧开口统一吊舱”)中所描述的载体，该美国专利的公开通过引用全部并入到本文。在一个方面中，运输室130具有与线后端制程160的气氛相同的气氛(例如，真空气氛)；然而，在其它方面中，运输室具有大气环境，并且线后端制程160包括用于在线后端制程160和运输室130之间传输衬底S的任何合适的装载锁，而不会使线后端制程160的处理气氛降级。

参考图1C，衬底处理装置165包括装载端口120(类似于本文所描述的装载端口)、运输室130(类似于本文所描述的运输室)和任何合适的后端制程170(例如，一般包括衬底测试、衬底研磨、芯片分离、芯片测试、IC(集成电路)封装和最终测试)。装载端口120耦合到运输室130，并且配置成将任何合适的衬底载体110接口连接到运输室130。运输室130耦合到后端制程170，并且包括任何合适的开口和/或阀，通过这些开口和/或阀，在运输室130和后端制程170之间传递衬底S。运输室130包括衬底运输器180(比如上文所描述的衬底运输器)，所述衬底运输器180配置成在载体110和后端制程170之间传输衬底。载体110可以是任何合适的载体110，比如如上所述的前开口载体(在图1A和图1B中所示——其合适的示例是前开口统一吊舱(FOUP))或底部开口载体(其合适示例是标准机械接口(SMIF)吊舱)。在一个方面中，载体110可基本上类似于在2015年8月11日发布的美国专利号9105673(题为“侧开口统一吊舱”)中描述的载体，该专利的公开通过引用全部并入到本文。

参考图2A、2B和2C，将关于保持在衬底载体110中的一个衬底S或衬底堆叠270描述衬底映射装置181，其中衬底载体110坐落在装载端口120上并与装载端口120接合；然而，在其它方面中，所述一个衬底S或衬底堆叠270可设置在衬底处理装置100、150、165的任何合适的位置，包括但不限于任何合适的衬底缓冲器、衬底对准器、装载锁以及其中保持一个或多个衬底S的任何其它位置。如上所述，衬底映射装置181包括耦合到任何合适的控制器(例如控制器199)、衬底处理装置100、150、165的至少一个相机210和至少一个照明器220。如本文中将描述，通过所述至少一个照明器220照射衬底S或衬底堆叠270，使得所述至少一个相机捕获由所述至少一个照明器220照射的(一个或多个)衬底边缘的至少一个图像。将体现图像的信号从所述至少一个相机210传送到控制器199，以使用任何合适的图像处理算法来处理图像并从图像中提取(或以其它方式确定)地图280。地图280存储在控制器199的任何合适的存储器199M中或可由控制器199访问，使得控制器199可以基于如由地图280所确定的衬底S或衬底堆叠270中的每个衬底的状态命令衬底运输设备移动。如本文将描述，在一个或多个方面中，采用单个相机和照明器对来对(一个或多个)衬底S进行成像并确定地图，而在其它方面中，使用多于一个相机和/或多于一个照明器。在一些方面中，比如取决于衬底类型(例如，厚度、形状、材料等)以及衬底周围的环境(例如，位于载体110内、位于非封闭机架内等)，拍摄衬底S或衬底堆叠270的多于一个图像，并如本文所描述那样对其进行分析以确定地图280。仅仅出于示范性的目的，本文所提供的描述假设只分析单个图像；然而，如上所述，在不偏离本公开的各方面的情况下，可以对多于一个图像进行比较、叠加等，并以与本文所描述的方式类似的方式对其进行分析。而且，为了便于解释，关于衬底堆叠270的分析描述本公开；然而，单个衬底S的分析基本上类似于本文所描述的分析。

如本文将描述，确定或以其它方式生成地图280以确定衬底堆叠270的每个保持槽中的每个衬底S的状态。利用所述至少一个相机210和所述至少一个照明器220在相对于衬底堆叠270的(一个或多个)任何合适的位置拍摄衬底堆叠270的图像，使得在图像(例如，参见图4中的图像400)中捕获衬底堆叠270中的衬底S的外边缘233。通过控制器199以任何合适的方式(比如本文所描述的方式)来处理图像，以识别衬底S的外边缘233，其中，控制器199基于图像执行外边缘233的至少部分限定。

如上文简短地提及，并且也可参考图5，对于衬底堆叠270的每个保持槽(注意，(一个或多个)保持槽(n,n+1,n+2,…；每个保持槽相对于装载端口参考位置具有预定高度，如在

标准中所规定)由衬底载体110或其它衬底支承限定，并且布置成在衬底堆叠270中支承相应衬底S，其中在衬底S之间具有预定的距离或节距)，每个衬底S的边缘数据(例如，参见图5)基于以下示范性衬底映射规则确定保持槽中的衬底S的状态：

在图像中没有检测到衬底边缘500(图像中的衬底边缘500是衬底堆叠270中的衬底S的外边缘233)的情况下，任何给定的保持槽的衬底S的状态是不存在(即，不存在衬底)；

在图像中检测到单个衬底边缘500或在图像中检测到(指示衬底边缘500的)形状线与保持槽基线510重叠的情况下，任何给定的保持槽中的衬底S的状态是存在(即，在保持槽中存在单个衬底)；

在图像中检测到两个衬底边缘500或在图像中检测到的衬底S的厚度是例如预期衬底厚度的两倍(或任何合适倍数)的情况下，任何给定的保持槽中的衬底S的状态是双重(即，两个衬底S一个在另一个之上地设置在相同的保持槽中)；

在(指示衬底边缘500的)形状线并非平行于保持槽的基线510的情况下，任何给定的保持槽中的衬底S的状态是相交(即，相交槽，其中一个衬底跨两个槽(比如图5中的槽n+2和n+3)放置)；

在(指示衬底边缘500的)形状线平行于槽基线510、但是竖直移位(这样的平行度可在所述至少一个相机210从某个角度(即，从衬底S的上方或下方)观察衬底S时检测)的情况下，任何给定的保持槽中的衬底S的状态是移位或倾斜(即，衬底已经从其在保持槽内的标称位置滑出)。

注意，每个保持槽中的每个衬底S的状态共同形成地图280。

参考图2A、2B、2C和3A，根据本公开的方面，所述至少一个相机210安装在近平面300和远平面301中的一个或多个平面中。近平面300与衬底载体110相邻(例如，坐落在装载端口120上)，而远平面301进一步远离衬底载体110。近平面300是距离衬底载体110的开口399最近的任何合适的距离Y1，其中在装有广角镜头的相机210中捕获堆叠在衬底载体110内的所有衬底S，并且这些衬底S大体上填充相机210的视场FOVW(见图3C)。远平面301是距离衬底载体110的开口399最近的任何合适的距离Y2，其中在装有长焦镜头的相机210中捕获堆叠在衬底载体110内的所有衬底S，并且这些衬底S大体上填充相机210的视场FOVT(见图3D)。如可意识到，距离Y1、Y2可以基于衬底堆叠270的高度以及相应广角镜头和长焦镜头的焦距确定。根据本公开，所述至少一个相机210在X方向上的安装位置基本上沿衬底堆叠270的竖直(Z-轴)中心线371(为清楚起见未在图3A中示出，但是基本上与衬底载体110的竖直中心线重合)；然而，在其它方面中，所述至少一个相机210可以安装在竖直中心线371的一个或多个侧面(例如，左侧或右侧)上。所述至少一个相机210在Z方向上的安装位置可基本上与衬底载体110的水平中心平面370(X-Y平面)齐平；然而，在其它方面中，所述至少一个相机210可以安装在中心平面370的上方或下方。图2B示出与水平中心平面370齐平地安装的单个相机210，而图2C示出安装在水平中心平面370的相机210B、安装在水平中心平面370上方的相机210A和安装在水平中心平面370下方的相机210C(注意，图2B和2C对于近平面300和远平面301是通用的)。在其它方面中，可使用更多或更少的相机。本文所描述的所述一个或多个相机一般称为至少一个相机210(包括单个相机或相机210A、210B、210C的系统/阵列等)。

在一个或多个方面中，所述至少一个相机210中的至少一个相机安装在下中心位置LC，以便沿角度向上的方向对衬底堆叠270进行成像。在下中心位置LC中，所得图像实质地消除由于例如环境反射(比如来自载体110的内部的反射)和/或衬底的顶表面(它们可包括芯片掌握图案(die grip pattern))而导致的背景噪声。在这里，从这些位置(例如，上左UL、上中心UC、上右UR、中间左ML、中间中心MC、中间右MR、下左LL、下中心LC和下右LR)中的一个或多个位置照射衬底。在一个或多个方面中，所述至少一个相机210中的至少一个相机安装在上中心位置UC，其中，从下方位置LL、LC、LR和中间位置ML、MC、MR中的一个或多个位置照射衬底堆叠，使得至少抑制来自衬底的顶表面的背景噪声或成像(例如，以与在2019年9月13日提交的题为“衬底对准的方法和装置”的美国专利申请号16/570453中所描述的方式类似的方式在阴影中投射衬底的顶表面，该专利申请的公开通过引用全部并入到本文)。在一个或多个方面中，所述至少一个相机210中的至少一个相机安装在中间中心位置MC，其中，从下方位置LL、LC、LR中的一个或多个位置照射衬底堆叠270，以至少抑制来自衬底S的顶表面的背景噪声或成像。在仍有的其它方面中，所述至少一个相机210可位于近平面300和/或远平面301上的安装位置UL、UC、UR、ML、MC、MR、LL、LC、LR中的任意数量的位置和位置组合处(比如，在所述至少一个相机210包括多于一个相机的情况下)；然而，在所述至少一个相机210安装在近平面300上的中间中心位置MC的情况下，所述至少一个相机210安装到装载端口的装载端口门120D，使得所述至少一个相机随装载端口门从来往于衬底盒110的衬底传输路径移动。在这里，当装载端口门120D移动以打开和关闭装载端口/衬底载体时，所述至少一个相机210对衬底堆叠270进行成像(具有一个或多个图像)。

参考图1A-1C和2C，所述至少一个相机210安装到衬底处理装置100、150、165的内部内的固定位置(以便相对于衬底堆叠270固定)(见图1A-1C)。所述至少一个相机210还可以安装到衬底处理装置100、150、165的可移动组件(例如，装载端口门120D和/或衬底运输器180)(见图1A-1C)。在这里，可移动组件将所述至少一个相机210定位在近平面300和/或远平面301上的所需位置UL、US、UR、ML、MC、MR、LL、LC、LR中，以便对衬底堆叠270进行成像。图2C示出这样一个示例，其中，包括多于一个相机210A、210B、210C的相机阵列277位于衬底运输器180上。在这里，相机阵列277位于衬底运输器180的公共支承244(在这方面是Z-驱动柱830)上(其中，“公共支承”是指单个支承，相机阵列277中的每个相机都安装到该单个支承，使得这些相机共享该单个支承)；然而，在其它方面中，在固定地安装在传输室130中的情况下，相机阵列277可安装到衬底处理装置100、150、165的任何公共支承，并且在可移动地安装的情况下，相机阵列可以安装到衬底处理装置100、150、165的任何可移动结构。每个相机210A、210B、210C固定在公共支承244上(或相对于公共支承244固定)。公共支承244相对于相机阵列277的每个相机210A、210B、210C静止(即，在相机210A、210B、210C与公共支承之间没有相对运动)。

在一个方面中，任何合适的相机控制器278位于衬底运输器180上，并通过诸如控制器199之类的任何合适的控制器协调；而在其它方面中，相机控制器278并入到控制器199中。在一个或多个方面中，所述至少一个照明器220安装到衬底运输器180，或安装在衬底处理装置100、150、165内的固定位置内。

在所述至少一个相机210并且在一些方面中所述至少一个照明器220安装到衬底运输器180的情况下，衬底运输器180将机器视觉系统200的至少一部分运输到衬底处理装置100、150、165内保持衬底堆叠270的任何所需位置。将所述至少一个相机210并且在一些方面中将所述至少一个照明器220安装到衬底运输器180可减少相机和照明器的数量(比如，在衬底处理装置100、150、165具有用于保持衬底载体110的多个装载端口并对衬底堆叠270进行映射的情况下)，并且可提供所述至少一个相机210和所述至少一个照明器220的最佳定位(例如，在近平面300和/或远平面301上在位置UL、US、UR、ML、MC、MR、LL、LC、LR中的任意一个或多个位置中的无遮挡视场)，而不管机器人环境的构造(即，衬底处理装置100、150、165的内部)。

在如图2C所示的示例中(也可参见图8A和8B)，每个相应相机210A、210B、210C设置在衬底运输器180的Z-驱动柱830上，使得视场FOVA、FOVB、FOVC沿平行于衬底载体110的中心平面370的方向或沿衬底载体110的中心平面370延伸(例如，垂直于衬底运输器的末端执行器的延伸轴)。在这里，视场FOVA、FOVB、FOVC位于Z-驱动柱830(即，公共支承244)上，以便在通过传输臂180TA(图8A)将Z-驱动柱830相对于开口888定位在公共位置CP(见图8B——其中，“公共位置”是指衬底运输器的单个位置，使得安装到公共支承244的相机210A、210B、210C依赖于公共支承244的该单个位置)中的情况下通过开口888观察衬底载体110的不同的单独部分(例如，参见图2C中的区域RA、RB、RC以及图6E中的代表性的感兴趣区域(即，区域RA、RB、RC中的任一区域))。每个不同的单独区域RA、RB、RC具有用于保持至少一个或多于一个衬底S的衬底槽，这些区域与衬底载体110的具有不同的衬底保持槽的部分分离且不同，这些部分的不同的衬底保持槽用于保持与在Z-轴驱动器830位于公共位置CP的情况下由每个其它相机210A、210B、210C所观察的区域/部分中的所述至少一个或多于一个衬底S不同的衬底S。在Z-轴驱动器830位于公共位置CP的情况下通过相机阵列277对保持在衬底载体110中的每个衬底S进行成像。在一些方面中，通过相机阵列277的仅一台相应相机210A、210B、210C来对每个对应的不同的单独部分进行成像(尽管视场可能重叠，但是可对图像进行裁剪，使得通过仅一台相应相机210A、210B、210C对每个对应的不同的单独部分进行成像；而在其它方面中，视场不重叠)。在一些方面中，通过相机阵列277的相应相机210A、210B、210C中的仅一台相机对保持在对应的不同单独部分的对应的晶圆槽中的至少一个衬底S进行成像(同样注意，尽管视场可能重叠，但是可对图像进行裁剪，使得通过仅一台相应相机210A、210B、210C对每个对应的不同单独部分进行成像；而在其它方面中，视场不重叠)。在这里，控制器199可通信耦合到运输臂180TA，以相对于框架800移动运输臂180TA(见图8)并将公共支承244定位在公共位置CP处。

通过相机阵列277的相应相机210A、210B、210C观察的衬底载体110和其中的衬底堆叠270的每个不同的单独部分具有对应于单独部分和相应相机210A、210B、210C的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在通过相应相机210A、210B、210C观察的预定参考高度。预定参考高度是从例如衬底载体110所在的装载端口120的参考位置由

标准为衬底载体建立的对应于不同保持槽编号(在该示例中，针对25槽衬底载体)的高度。例如，相应相机210A、210B、210C的每个视场FOVA、FOVB、FOVC捕获衬底载体110的内部222(以及其中的衬底堆叠270)的相应感兴趣区域RA、RB、RC。在一个或多个方面中，由每个相应相机210A、210B、210C捕获的对应的不同单独部分的图像排除通过每个其它相应相机210A、210B、210C所观察的每个其它不同的单独部分，并且在公共支承244位于公共位置CP的情况下通过相机阵列277对衬底载体110中的每个槽中的每个衬底进行成像。在该示例中，衬底载体110是25衬底载体，并且感兴趣的区域RC对应于保持槽1-8，感兴趣的区域RB对应于保持槽9-17，而感兴趣的区域RA对应于保持槽18-25。视场FOVA、FOVB、FOVC可能重叠任何所需的量，以提供对内部222的基本上完整覆盖(在一些方面中，这可增加图像信息的量，并增加所得地图280的分辨率)；而在其它方面中，如本文所描述，视场可能不重叠或未进行裁剪便用于图像处理。在这方面中，如本文所描述，对由相应相机210A、210B、210C所捕获的每个图像执行图像处理，其中，控制器199将相应经过处理的图像进行组合以生成衬底载体110内的衬底堆叠270的地图280。

虽然在图2C中将相机210A、210B、210C示为一个在另一个之上(例如，在位置UC、MC、LC中)，但是在其它方面(它们也适用于固定安装的相机)中，它们可安装在位置UL、US、UR、ML、MC、MR、LL、LC、LR中的任意数量的位置中，以便形成(在Z方向的)一维竖直相机阵列、(例如，在X方向的)一维水平相机阵列、或二维相机阵列(例如，在X-Z平面中)。如可意识到，一般来说，对于圆形衬底，当通过开口888观察时，随着衬底外边缘233弯曲远离所述至少一个相机210，衬底的最左侧FL和最右侧FR(见图2A)的照明可能会更暗。在由所述至少一个相机210获得的边缘信号下降为低于任何合适的预定阈值的情况下，可以使用更长的曝光时间和/或使用更大的相机光圈来拍摄衬底的额外图像。如可意识到，更长的曝光时间和/或更大的光圈可能会导致图像中的衬底的中心区域WC的过度曝光，其中，使用包括但不限于高动态范围(HDR)算法的任何合适的图像处理算法来组合若干个图像(低曝光和高曝光图像)，或组合不同图像的不同垂直段以产生具有突出衬底边缘233的均匀曝光的所得图像。因此，可利用针对衬底堆叠/衬底载体的不同区域进行优化的不同的光圈大小和/或曝光速度来对位于位置UL、US、UR、ML、MC、MR、LL、LC、LR的不同位置中的相机进行编程。例如，与远离所述至少一个照明器220的相机相比，靠近所述至少一个照明器220的相机可具有较慢的曝光速度和/或较小的光圈，以便实质地防止图像的过度曝光，由此可防止衬底边缘检测。如可意识到，可确定位于不同位置中的相机的曝光速度和/或光圈大小，使得所得组合图像对于大体上遍及整个图像的图像的特征具有一致的曝光和对比度(见图4A)。

参考图2A、3B和7，通过至少一个照明器220(在本文中又称为照明源)照射衬底S，并通过所述至少一个相机210以使得使与衬底边缘500相对应的图像中的信号最大化并使与背景(包括衬底S周围的环境、衬底S的顶部/底部、衬底S上的任何芯片网格图案等)相对应的图像中的信号最小化以便例如产生强调边缘500的高对比度图像的方式捕获图像。高对比度成像的一个示例如在之前以引用的方式并入到本文中的美国专利申请号16/570453中所描述。如本文中还将描述，所述至少一个照明器配置成跨越每个衬底S的宽度W提供漫射照明(当从衬底的较小侧观察时——例如，参见图4A，其中，宽度W是保持在衬底保持位置中的(一个或多个)衬底S的可见宽度)。如可意识到，可采用与本文中关于相机210、210A、210B、210C所描述的方式大体上类似的方式将所述至少一个照明器220定位在衬底处理装置100、150、165内。

作为示例，参考图2A、2B、2C、3B和8A，所述至少一个照明器220连接到公共支承244，并且配置成在公共支承244位于公共位置CP中的情况下通过开口888照射衬底载体110中的每个衬底S的外边缘233(参见图2A-2C)(术语“外”是相对于衬底载体110而言的，并且指通过开口888可见的衬底边缘部分)。外边缘233标示相应衬底S的外边缘233的上边缘边界和下边缘边界233U、233L(见图2A)。所述至少一个照明器220相对于每个相机210、210A、210B、210C设置，使得外边缘233将来自所述至少一个照明器220的反射的边缘照明指向相机210、210A、210B、210C，并在上边缘边界233U和下边缘边界233L处对在公共支承244位于公共位置CP中的情况下由每个相机210、210A、210B、210C通过开口888观察的背景反射光进行光学消隐。所述至少一个照明器220相对于相应相机210A、210B、210C设置，使得在由衬底载体110的不同单独部分的相应相机210A、210B、210C所捕获的每个图像(例如，参见在图4A和6B-6E中所示的图像)中对从插入在(或以其它方式保持在)衬底载体110中的衬底S和每个其它衬底S的平面表面SP1、SP2(例如，顶部和底部主要平面表面)反射的光进行光学消隐。例如，图6E中的感兴趣区域说明了图2C中的区域RA、RB、RC中的任何一个或多个区域(也可参见图16A和16B)，其中，来自每个相机210A、210B、210C的图像对相应视场FOVA、FOVB、FOVC的一部分进行成像(尽管视场可能大于所捕获的图像)，其中，对从衬底载体110中的衬底S(以及载体的任何背景)和每个其它衬底S的平面表面SP1、SP2反射的光进行光学消隐。在这里，衬底S的外边缘233以图像对比度显著限定或以其它方标示上边缘边界和下边缘边界233U、233L(例如，参见图6A-6C)，图像对比度通过由每个相机210、210A、210B、210C配准的边缘反射和光学消隐的背景并且在其之间形成，以便在公共支承244位于公共位置CP的情况下对衬底载体110中的每个衬底S实行边缘检测。

如图2A和3B所示，在一个方面中，所述至少一个照明源220是至少一个成形照明线369。在所示的示例中，成形照明线369设置在近平面300中的上位置和下位置中的一个或多个位置中；然而，在其它方面，成形照明线369可以设置在远平面301中的上位置和下位置中的一个或多个位置中，或设置在近平面300和远平面301中的一个或多个平面的中间位置中。成形照明线369的形状与保持在衬底载体110内的衬底S的外边缘233一致；然而，在其它方面中，成形照明线369可具有用于以本文所描述的方式照射衬底S的任何合适的形状。

参考图8A和8B，所述至少一个照明器220包括至少一个竖直(Z-轴)定向的照明器220V1、220V2和至少一个水平(在X-Y平面中)定向的照明器220H。在这里，相机210A、210B、210C(虽然示出三个，但是可以有2个或更多个相机，以用于对两个或更多个不同的单独载体区域进行成像)布置在上中心位置UC、中间中心位置MC和下中心位置LC中(见图3A和3B)，并由两个照明器220V1、220V2横跨，照明器220V1、220V2分别从上右位置UR延伸到下右位置LR以及从上左位置UL延伸到下左位置LL，以便形成两条照明直线。照明器220H位于相机210A、210B、210C上方，以便从任何合适的角度β(在如图8B所示的示例中，角度β相对于X-Y平面，但是在其它方面，该角度可相对于Z轴)照射每个衬底S的外边缘233。这里，照明器220H布置成照射衬底S，使得相机210A、210B、210C检测从载体110中滑出的衬底S1，而照明器220V1、220V2以使得实质地防止或以其它方式消隐(例如，来自载体的内部、衬底的顶部或衬底的底部的)背景反射的方式照射外边缘233。

在一个方面中，也可参考图7A和7B，照明器220V1、220V2布置成在X-Y平面中沿任何合适的方向(即，以任何合适的角度)引导漫射光，以便通过开口888照射衬底S的边缘233(见图7A)。出于示范性的目的，如图7B所示，照明器220V1、220V1布置成在相对于开口888的平面888P倾斜的一个或多个方向上发出漫射光。在所示的示例中，照明器在相对于衬底载体110的中心线110C向外成任何合适的角度α的方向上发出光。在所示的示例中，角度α对于两个照明器220V1、220V2相同；然而，在其它方面中，照明器220V1的角度α可能不同于照明器220V2的角度α。在这里，来自照明器220V1、220V2的光垂直布置，使得光到达衬底载体110的所有衬底保持槽中的衬底S，并且不会被竖直相邻的衬底阻挡。在这方面中，来自照明器220V1、220V2的光指向传输室130内的反射表面750、751，使得通过反射表面750、751将光反射到衬底S的边缘233(现在是间接光)，从而实质地消除如由相机210A、210B、210C所见的来自衬底载体110的内部的反射。在其它方面中，照明器220V1、220V2配备有漫射器或其它光散射器件，它们以实质地消除如由相机210A、210B、210C所见的来自衬底载体110的内部的反射的方式将间接或漫射光提供给衬底边缘233。由每个相机210A、210B、210C在对应的不同单独区域/部分RA、RB、RC中成像的所得效果是，衬底边缘反射对背景进行了光学消隐，从而用图像对比度显著限定每个衬底边缘的边界。

在一个或多个方面中，照明器220、220V1、220V2、220H、369耦合到控制器199，以便动态地进行控制(例如，打开和关闭)和/或调整(例如，强度调整)。控制器199配置成循环照明器220、220V1、220V2、220H、369或其(一个或多个)部分中的一个或多个，以便单独地或组合地照射正在进行成像的衬底堆叠270的不同部分(例如，单独照射顶部区段、底部区段、中间区段或其任何组合，比如基本上同时照射顶部和中间区段、顶部和底部区段、或以任何合适的序列照射这些不同区段中的一个或多个区段，其中，单独地或组合地照射这些区段)。控制器199配置成将来自照明器220、220V1、220V2、220H、369中的一个或多个照明器的照明的强度维持为静止(例如，基本上恒定的强度)或动态地改变其强度。在动态地改变照明器220、220V1、220V2、220H、369中的一个或多个照明器的强度的情况下，其强度可沿照明器220、220V1、220V2、220H、369的X方向、Y方向和/或Z方向改变，包括在盒110的不同侧面上的不同照明强度。在一个或多个方面中，强度的动态变化可以是有规律的(例如，按诸如高-低之类的有规律的序列，其中，对于盒110的每个槽，在参考线(例如，基线)处的照明是高，而对于每个参考线，在远离槽参考线时降低(例如，低))。在其它方面中，在一系列槽参考线中的相应槽参考线处，照明可以不规律地动态改变，比如高-高-高-低。此外，不同的照明器220、220V1、220V2、220H、369可采用不同类型的光谱(例如，红外光、可见白光、可见彩色光等)来增强图像对比度。针对强度和光谱中的一个或多个，可通过控制器199独立地控制每个照明器220、220V1、220V2、220H、369。

现在参考图5、4A、4B和6A，通过控制器199来处理图像(例如，最终图像、原始图像或重新组合的图像)，以限定外边缘233的边缘轮廓。如可意识到，可以对这些图像应用任何合适的图像处理以增强衬底S的外边缘233相对于背景的对比度。可以应用于图像以增强对比度的图像处理的示例包括但不限于灰度滤波器、对比度拉伸和强度跃迁边缘滤波器。图6A中提供了强度跃迁边缘滤波器的示例应用，其中，利用两个强度跃迁(例如，表示每个衬底的上边缘边界和下边缘边界233U、233L)来识别每个外边缘233。如在图6A中可见，一个设置在另一个之上(即，“双”状态)的两个衬底位于衬底载体110的衬底保持槽13中。

在原始视图/轮廓中(通过(一个或多个)任何合适的边缘构造/图像处理算法)产生衬底边缘轮廓。使用空间校准数据来对原始轮廓应用空间校正算法，以产生独立于所述至少一个相机210的位置的真实衬底边缘轮廓(供控制器在命令定位末端执行器180E以拾取衬底S时采用)。在这里，多个相机光学辨识系统(比如本文所述的系统)从由不同相机所拍摄的图像中的不同原始轮廓产生基本上相同的真实轮廓500T。

编程到控制器199中的边缘限定算法对于衬底映射和边缘轮廓限定是相同的。在一个或多个方面中，对图像的竖直图像切片410-416进行分析，以检测外边缘233。可利用竖直切片410-416中的一个或多个切片来执行衬底映射，其中，利用竖直切片410-416中的多于一个切片来执行边缘轮廓限定。注意，仅出于示范性的目的，在图4A中示出了七个竖直切片，而在其它方面中，可采用多于七个或少于七个切片(或两个或三个切片)。为了限定衬底S的边缘233以进行映射和边缘仿形，将图像499切成竖直切片410-416，这些竖直切片是在相对于图像499的宽度499W的预定位置拍摄的图像499的窄竖直条。对于每个切片410-416，控制器199对沿水平方向495的图像像素的强度求平均(术语水平和竖直仅用于参考并且是为了易于解释)，以作为切片410-416内的竖直位置的函数产生强度轮廓480。在图4B中对于衬底堆叠的一部分示出了例如切片410的强度轮廓480，其中，通过相较于背景水平488的峰489(为了清楚起见，在图4B中只标记了其中一些峰)来识别每个衬底边缘433(对应于外边缘233)。可以基于相应峰基底的宽度来确定每个衬底S的厚度，其中，如在图4B中可见，与衬底堆叠270中的槽13相对应的峰的峰衬底的宽度大约是衬底S的预期厚度的两倍(其中，可以通过控制器199以任何合适的方式(比如通过具有已知大小的衬底盒特征的图像辨识)将图像的像素大小转换为英寸或毫米)，这指示在同一槽中具有两个衬底S，一个在另一个顶上(例如，在图5中所示的“双”状态)。在图4B中还可以看到，与槽13相对应的峰489包括“双峰”，这也指示在同一槽中具有两个衬底S，一个在另一个顶上。

在建立了强度轮廓480并确定了峰489之后，对于每个衬底槽，控制器199搜索/确定哪些峰竖直位置最接近于相应衬底保持槽的预定基线高度(将保持衬底的盒内的预定竖直位置，即，槽高度)。这里，峰与衬底槽高度相互关联，以便确定是否在相应衬底保持槽中保持了衬底。在发现峰且其与衬底保持高度相互关联的情况下，沿强度分布480中的峰的位置形成相应衬底保持槽中的衬底的原始边缘轮廓。例如，在图4B中识别了槽18的高度，其中，峰489A相对于槽18高度大体上居中，使得控制器199将峰489A与槽18相互关联，以指示在槽18中存在衬底。控制器199通过对于强度轮廓480中的(原始轮廓的)每个数据点从原始轮廓的竖直位置(对于给定衬底S在图像切片的水平位置)减去经过校准的基线的竖直位置(在图像切片的相同水平位置)来确定任何给定衬底S的真实边缘轮廓500T(图5)。控制器199确定给定衬底S的厚度是从相应原始轮廓上的所有数据点测量的厚度的平均值。

在一个或多个方面中，参考图6B、6C和6D，边缘限定算法包括(例如，利用控制器199)将来自所述至少一个相机210的原始图像划分为中间区域600M、左区域600L和右区域600R。左区域600L基本上由照明器220V2照射，右区域600R基本上由照明器220V1照射，而中心区域600M基本上由照明器220H照射；然而，在其它方面中，区域600M、600L、600R可由本文所描述的照明器中的任何一个或多个照明器以任何合适的方式照射。在这里，对于中间区域600M、左区域600L和右区域600R中的每个区域，(例如，以与上文关于图像强度轮廓所描述的方式相似的方式)确定上述状态。设置在从衬底载体110中滑出的衬底下方(或上方，这取决于相机和/或照亮角度)的衬底可能会被滑出的衬底隐藏在视场之外，并且可能在中间区域600M中无法检测到，但是那些隐藏的衬底可在左区域600L和右区域600R中检测到(见图6B)。如图6B所示，图像顶部的第四个衬底(或晶圆)(识别为“检测到的晶圆(滑出)”)已滑出衬底载体110，并且在中间区域600M中阻挡光线照耀在滑出的衬底下方的衬底上；但是，位于滑出的衬底下方的衬底在左区域600L和右区域600R中可见。在这里，如图6B所示，当对于任何给定的槽在左区域600L和右区域600R中都检测到衬底时，检测到该给定槽的该衬底(即，识别为存在)。对于任何给定的槽，将在中间区域600M中检测到但在左区域600L和右区域600R中没有检测到的反射映射为不存在(例如，空槽)(见图6C)。如在图6C中可见，将图像中与在中间区域600M存在反射而在左区域600L和右区域600R中都没有对应的反射的衬底保持槽相对应的区域映射为空槽(即，衬底不存在)。

图6D示出了由位于远平面301的中间中心MC中的至少一个相机210所捕获的图像，该图像已经由控制器199进行了优化(使用任何合适的图像处理，比如本文所描述的图像处理)，该图像示出了在中间区域600M、左区域600L和右区域600M中检测到的衬底边缘。控制器199配置成在所捕获的图像内在任何合适的感兴趣区域(包括中间区域600M、左区域600L和右区域600M中的每个区域)中(通过任何合适的图像处理，比如本文所描述的图像处理)检测衬底的边缘，如图6E所示。如在图6F中可见，控制器199配置成连接在中间区域600M、左区域600L和右区域600M中的每个区域中检测的边缘(对应于具有控制器已知的槽边界的衬底载体110的衬底保持槽)，以确定衬底存在。

采用图6B和6C中的中间区域600M、左区域600L和右区域600R中的一个或多个区域来检测如本文所描述的衬底翘曲/弯曲。

此时，在边缘限定算法中，获得足够的数据以通过采用上文所描述的示范性衬底映射规则来执行衬底盒110中的衬底S的状态的衬底映射。

注意，对于衬底的边缘仿形，(除了为映射而获得的数据之外)需要进一步的数据，以确定可能阻碍衬底拾取的衬底的弯曲/翘曲。如上所述，衬底的原始轮廓可取决于对衬底成像的所述至少一个相机210的位置。控制器199配置成通过对原始轮廓(见图5)应用空间校正来将原始轮廓变换为与相机无关的经过校正的真实轮廓500TC(见图10-13)。图9A-9C中提供了原始(边缘)轮廓与真实(边缘)轮廓的比较的示例。图9A示出了衬底堆叠270中的每个衬底S的真边缘轮廓500T。真实边缘轮廓500T实质上等效于定位在远平面301(图3A和3B)上并位于中间中心位置MC的(配备有长焦镜头的)相机210的原始图像。仅出于示范性的目的，长焦镜头是焦距为约100mm或更大并与全画幅相机(即，图像传感器格式与35mm格式电影相同大小的相机)的镜头；但是，在其它方面中，长焦镜头焦距可大于或小于约100mm。在这里，衬底边缘的弯曲形状不明显，因为三维到二维投影的方向大体上平行于衬底平面。图9B示出了位于近平面300的中间中心位置MC处的(配备有广角镜头的)相机210的原始图像。仅出于示范性的目的，广角镜头是具有约28mm或更短焦距并与全画幅相机一起使用的镜头；然而，在其它方面中，广角镜头的焦距可大于或小于约28mm。图9C是位于近平面300上的下中心位置LC处的(配备有广角镜头的)相机210的原始图像的图示，其视场向上(以一定角度)指向衬底堆叠270中的衬底S。图9D是位于近平面300上的上中心位置LC处的(配备有广角镜头的)相机210的原始图像的图示，其视场向下(以一定角度)指向衬底堆叠270中的衬底S。在这里，广角镜头的原始视图(从近平面300)说明了三维物体投射到相机视场的二维图像平面中的效果。如从图9B-9D中显而易见，当由于例如靠近相机210而导致三维到二维投影线不再平行时，衬底的形状变得可见。衬底离相机位置越远，衬底的三维形状越明显。随着衬底定位在进一步远离相机的位置(如在图9B-9D中所示)，视角也发生了变化，其中，相对于相机210，距离更远的衬底看起来比距离更近的衬底小。图9B-9D的原始图像中的衬底也可能会因为广角镜头的特性而变形(例如，桶状失真)。

可以借助于控制器199通过对原始图像应用空间校准数据281来校正以上在图9B-9D中所示的衬底边缘的变形。控制器199配置成利用经验方法来将原始轮廓变换为经过校正的真实轮廓500TC，其中，经过校正的真实轮廓500TC提供衬底翘曲/弯曲确定和末端执行器调整，以拾取和放置翘曲/弯曲的衬底S。经验方法包括在测量衬底轮廓时在运行时进行初始空间校准和空间校正。

控制器199可通信耦合到相机阵列277，并利用每个相应相机校准(在本文中又称为空间校准数据281)进行编程，每个相应相机校准具有针对相应相机210A、210B、210C的基线图像(参见在图5和图10中所示的基线510，其中，相应衬底载体110槽的每个基线510共同形成基线图像)。在图15A、15B、15C和15D中提供了基线图像的示例(注意，仅出于示范性的目的，这些基线图像对应于图9A、9B、9C和9D的原始和真实轮廓)。每个相应相机210A、210B、210C的基线图像(图15A-15D示出了四个相机的基线图像，一个相机位于远平面301中心中间CM，并且三个相机位于近平面中心中间CM、上中心US和下中心LC)不同于每个其它相应相机210A、210B、210C的基线图像(如在图15A-15D中显而易见)，并为由相应相机210A、210B、210C成像的衬底载体110的对应的单独不同部分(见图2C中的区域RA、RB、RC和图6E中的感兴趣区域)的至少一个对应槽的每个槽中的至少一个衬底S中的每个衬底限定预定的基线特性。如本文中将描述，控制器199配置成(比如在任何合适的存储器中)配准每个相应相机210A、210B、210C的空间校准数据281，其中，表征相应相机210A、210B、210C的基线图像的校准晶圆1500设置在对应的单独不同部分的至少一个对应槽的每个槽中，并利用限定由控制器199配准的相应相机210A、210B、210C的基线图像的相应相机210A、210B、210C成像。

也可参考图10-13，通过捕获其真实轮廓500T和在衬底堆叠270内的位置已知的平坦衬底(例如，已知平坦且没有弯曲/翘曲的校准晶圆1500)的原始轮廓，获得初始空间校准。原始基线或校准图像作为每个相应相机210A、210B、210C的空间校准数据281(见图2A)保存在控制器199(或控制器199可访问的存储器199M)中。与每个衬底保持槽相对应的校准晶圆1500的边缘轮廓形成如在例如图5和图10-13中所示的每个衬底的基线图像和基线510位置(即，从基线图像获得的相应衬底在衬底载体中的预期位置)。一般来说，在相机安装后执行空间校准，并且如果在初始安装后相机位置或角度发生了变化，则重新运行空间校准。在一个或多个方面中，校准晶圆1500与校准盒(基本上类似于盒110，但是校准晶圆固定在其中的预定位置中)一体形成或以其它方式固定到校准盒。在这里，校准晶圆1500可以是耦合到载体的部分晶圆，以便形成在校准图像中以本文所描述的方式进行扫描/检测的晶圆的前缘。在这里，校准盒与整体校准晶圆一起形成校准晶圆架，校准晶圆架作为一个单元坐落在装载端口上。在其它方面中，校准晶圆1500可以整体形成为晶圆的堆叠，这些晶圆作为机架单元插入到盒中，其中在整体晶圆堆叠中整体形成的校准晶圆之间具有预定的间距和竖直对准。在这里，整体形成的晶圆堆叠可作为机架单元坐落在盒110的槽上和/或从盒110的槽中取出。

在运行时，在测量衬底边缘轮廓(比如用于映射和/或边缘仿形)的情况下，控制器199对原始图像/轮廓执行空间校正，其中，控制器199应用空间校准数据281以校正衬底的原始轮廓，并通过从给定槽的基线510中减去给定槽中的衬底的原始轮廓来获得经过校正的真实轮廓500TC(例如，其中，所测量的原始轮廓500相对于基线510的任何偏差都表示如在经过校正的真实轮廓500TC中所表示的衬底的弯曲/翘曲(见图10的右侧))。

本文所描述的空间校正至少提供了从近距离投影(例如，在近平面300)的广角镜头到远距离(例如，在远平面301)的长焦镜头的等效的变换、与相机的角度和相对于所成像的衬底的距离相对应的透视效果的校正、由广角镜头引入的桶状变形的校正以及相机安装中的位置和方向的机械变化的校正。在图11-13中示出了通过在边缘仿形中采用空间校正所获得的实验数据，这些图说明了本文所描述的空间校正的有效性。图11示出了跨越衬底盒110的宽度的三个衬底的原始轮廓500。图12示出了图11的中间衬底(例如，槽13衬底)。图13示出了槽13衬底的经过校正的真实轮廓500TC，其展现出了翘曲/弯曲。此外，注意，通过将图像切割为垂直图像切片410-416，可以在处理图像之前或之后应用空间校正。

如上所述，控制器199在命令衬底运输器180拾取衬底时采用衬底轮廓。在这里，控制器199可通过将齿180TE1、180TE2放置在如在图13中所示的示范性位置(比如，其中有足够的空间来在衬底下方插入齿)来命令衬底运输器的末端执行器180E基于衬底的经过校正的真实轮廓510TC加宽/增加尖齿180TE1、180TE2(见图1A)之间的距离TD(见图1A)，以适应衬底中的任何翘曲/弯曲(例如，比如在图13的槽13衬底中)。

参考图1A-1C、2A-2C、8A、8B和14，将描述示范性衬底映射/边缘仿形操作。提供形成开口888(例如，晶圆装载开口)的框架800，开口888与装载端口120相通(图14，方框1400)。如本文中所描述，装载端口120配置成保持衬底载体110，其中，衬底载体110保持竖直分布在衬底载体110内的多于一个衬底S，以通过开口888装载到衬底处理装置100、150、165中。提供运输臂180TA(例如，可移动臂)，并将其安装到框架800(图14，方框1405)，以便相对于开口888移动。如所描述，运输臂180TA包括末端执行器180E，末端执行器180E可移动地安装到运输臂180TA，以通过开口888将衬底从衬底载体110装载到衬底处理装置100、150、165(反之亦然)。

提供机器视觉系统200(例如，图像采集系统)(图14，方框1410)，机器视觉系统200包括至少一个相机210。出于示范性的目的，关于相机阵列277描述该方法，但是应当理解，该方法同样可适用于由单个相机所捕获的图像。如上所述，每个相应相机210A、210B、210C定位成具有视场FOVA、FOVB、FOVC，这些视场设置成在公共支承244被运输臂180TA定位在公共位置CP的情况下通过开口888观察衬底载体110的具有用于保持所述多于一个衬底S中的至少一个衬底S的晶圆槽的不同单独部分，该不同单独部分与衬底载体110的具有不同晶圆槽的部分分离且不同，所述不同晶圆槽用于在公共支承244位于公共位置CP的情况下如由每个其它相机210A、210B、210C所观察用于保持不同于所述至少一个衬底S的衬底S，并且在公共支承244位于公共位置CP的情况下通过相机阵列277对保持在衬底载体110中的每个衬底S进行成像。

提供所述至少一个照明器220(图14，方框1415)，所述至少一个照明器220连接到公共支承244。如上所述，所述至少一个照明器配置成在公共支承244位于公共位置CP的情况下通过开口888照射衬底载体110中的每个衬底S的外边缘233，该边缘标示衬底S的外边缘233的上边缘边界和下边缘边界233U、233L。所述至少一个照明器220相对于每个相应相机210A、210B、210C设置，并且通过每个相应相机210A、210B、210C的对应的单独不同部分(例如，参见图2C中的区域RA、RB、RC和图6E中的感兴趣区域)的图像设置成使得外边缘233将来自所述至少一个照明器220的反射的边缘照射指向相应相机210A、210B、210C，并在公共支承244位于公共位置CP的情况下由相应相机210A、210B、210C通过开口888捕获的衬底载体110的单独不同部分的图像中在上边缘边界233U和下边缘边界233L处对背景反射光进行光学消隐。如本文所描述，利用上边缘边界和下边缘边界233U、233L以图像对比度显著地限定衬底S的外边缘233，图像对比度通过由每个相机210A、210B、210C配准的边缘反射和光学消隐的背景并在其之间形成，以在公共支承244位于公共位置CP的情况下对衬底载体110中的每个衬底S实行边缘检测。

在衬底载体110坐落在装载端口120上时，控制器199命令移动运输臂180TA，使得运输臂180TA相对于开口888定位(图14，方框1420)，以便通过开口888对载体110内的衬底S进行成像。通过所述至少一个照明器220照射衬底S，并通过相机阵列277借助于开口888捕获不同单独区域(例如，参见图2C中的区域RA、RB、RC)中的衬底S的图像(图14，方框1425)。在捕获每个不同单独区域中的衬底的原始图像后，控制器199配置成执行确定衬底地图和确定衬底翘曲/弯曲中的一个或多个动作。如本文所描述，衬底的映射和翘曲/弯曲确定可以用相对于彼此的任何合适的顺序确定，比如在两者都需要确定的情况下。

关于衬底映射，控制器199对于不同单独区域(例如，区域RA、RB、RC)中的每个区域以本文所描述的方式确定强度轮廓480(见图4A和4B)(图14，方框1430)。从强度轮廓480，控制器199以本文所描述的方式确定真实边缘轮廓500T(图14，方框1440)，从而确定每个不同单独区域和整个衬底载体110的衬底地图280(图14，方框1442)。通过采用任何合适的图像处理算法来对真实边缘轮廓480应用衬底映射规则，如本文所描述，控制器199从衬底地图280确定衬底状态(例如，不存在、存在、双重、相交、移位)(图14，方框1445)。简要参考图16B，控制器199配置成比较相邻的不同单独区域的相邻的衬底保持位置，以确定例如横跨在相邻的不同单独区域之间的相交槽衬底。例如，如在图16B中可见，不同单独区域RC和RB的槽8和槽9分别彼此相邻，并且在一些方面，可能存在在槽8和槽9之间相交槽的衬底。控制器199配置成在确定衬底载体110中的衬底S的衬底地图280和状态时，比如在采用多个相机210A、210B、210C来在不同单独区域RA、RB、RC中捕获图像的情况下，在相邻的不同单独区域之间形成边界的槽(在该示例中，指不同的单独区域RC和RB，边界槽是槽8和槽9)中采用本文所描述的晶圆映射规则。

注意，在对衬底S进行成像时，与在单个图像中对整个衬底载体110进行成像相比，在不同的单独区域中捕获图像(例如，来自不同相机的多个图像，它们覆盖不同单独区域中的相应不同单独区域，并经组合以形成衬底地图)提供了衬底S的更少变形。例如，图16A示出了对于每个相应不同单独区域RA、RB、RC从相机210A、210B、210C捕获的衬底S的原始轮廓图像，而图16B示出了对于每个相应不同单独区域RA、RB、RC从相机210A、210B、210C捕获的衬底S的真实轮廓图像。当将不同单独区域RA、RB、RC的每个区域中的衬底轮廓的变形与图9B-9C的原始轮廓进行比较时，可以看到，与单个相机一次对衬底载体110中的所有衬底S进行成像相比，在采用多个相机210A、210B、210C来对相应不同单独区域RA、RB、RC进行成像时，存在更小的衬底变形(即，在原始轮廓和真实轮廓之间)。

关于衬底翘曲/弯曲的确定，在对于衬底盒110所在的装载端口120对于每个相机210A、210B、210C不存在空间校准数据281的情况下，控制器199以本文所描述的方式为每个相机210A、210B、210C获得/确定空间校准数据281(图14，方框1455)。控制器199以本文所描述的方式确定保持在坐落于装载端口210上的衬底载体210中(在每个不同单独区域中)的衬底S的强度轮廓480(见图4A和4B)(图14，方框1430)。将空间校准数据281应用于所捕获的图像(至少通过强度分布480所识别的其成像的衬底)(图14，方框1460)，以使得为成像的衬底S确定经过校正的真实边缘轮廓500TC。例如，相机210A与不同单独区域RA相对应，相机210B与不同单独区域RB相对应，而相机210C与不同单独区域RC相对应。将相机210A的空间校正数据281应用于不同单独区域RA，将相机210B的空间校正数据281应用于不同单独区域RB，并将相机210C的空间校正数据281应用于不同单独区域RC。通过控制器199以任何合适的方式(比如利用本文所描述的图像处理)从衬底S的经过校正的真实边缘轮廓500TC确定不同单独区域RA、RB、RC中的衬底的任何衬底翘曲/弯曲(图14，方框1467)。控制器199采用翘曲/弯曲确定来调整末端执行器尖齿180ET1、180ET2之间的距离TD(或间距)(见图1A)，以拾取翘曲/弯曲的衬底S(图14，方框1470)。

根据本公开的一个或多个方面，一种半导体晶圆映射装置包括：框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在所述衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过晶圆装载开口装载；可移动臂，其可移动地安装到框架以便相对于晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到可移动臂，以便通过晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于公共支承固定，所述公共支承相对于相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在公共支承通过可移动臂定位在公共位置处的情况下通过晶圆装载开口观察衬底载体的具有用于保持所述多于一个晶圆中的至少一个晶圆的晶圆槽的不同的单独部分，所述不同的单独部分与衬底载体的具有不同晶圆槽的部分分离且不同，所述不同晶圆槽用于保持在公共支承位于公共位置处的情况下由每个其它相机观察的与所述至少一个晶圆不同的晶圆，并且在公共支承位于公共位置处的情况下通过相机阵列对保持在衬底载体中的每个晶圆进行成像；以及连接到公共支承的照明源，其被配置，以便在公共支承位于公共位置中的情况下通过晶圆装载开口照射衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述边缘标示晶圆的外边缘的上边缘边界和下边缘边界，所述照明源相对于每个相机设置，使得所述外边缘将来自照明源的反射的边缘照明指向每个相机，并在上边缘边界和下边缘边界处对在公共支承位于公共位置处的情况下由每个相机通过晶圆装载开口观察的背景反射光进行光学消隐；其中，利用上边缘边界和下边缘边界以图像对比度显著(in relief)地限定晶圆的外边缘，所述图像对比度通过由每个相机配准的边缘反射和光学消隐的背景并且在其之间形成，以在公共支承位于公共位置的情况下对衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

根据本公开的一个或多个方面，通过相机阵列的相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由相应相机观察的预定参考高度。

根据本公开的一个或多个方面，半导体晶圆映射装置进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到可移动臂，以便相对于框架移动可移动臂并将公共支承定位在公共位置处。

根据本公开的一个或多个方面，可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过晶圆装载开口将晶圆装载到衬底载体以及从衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

根据本公开的一个或多个方面，所述照明源相对于相应相机设置，使得在由衬底载体的不同单独部分的相应相机所捕获的每个图像中对从插入在衬底载体中的晶圆和每个其它晶圆的平坦表面反射的光进行光学消隐。

根据本发明的一个或多个方面，一种半导体晶圆映射装置包括：框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在衬底载体中的多于一个晶圆，以便通过晶圆装载开口装载；可移动臂，其可移动地安装到框架以便相对于晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到可移动臂，以便通过晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于公共支承固定，所述公共支承相对于相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在公共支承通过可移动臂定位在公共位置处的情况下通过晶圆装载开口观察衬底载体的对应的不同单独部分，每个对应的不同单独部分具有与衬底载体的每个其它对应的不同单独部分中的至少一个其它晶圆槽不同的至少一个对应的晶圆槽，通过每个相应相机借助于晶圆装载开口从公共位置观察对应的不同单独部分中的每个部分，使得由对应的不同单独部分的每个相应相机所捕获的图像排除由每个其它相应相机所观察的每个其它不同的单独部分，并在公共支承位于公共位置处的情况下通过相机阵列对衬底载体的每个槽中的每个晶圆进行成像。

根据本公开的一个或多个方面，半导体晶圆映射装置进一步包括连接到公共支承的照明源，所述照明源配置成在公共支承位于公共位置处的情况下通过晶圆装载开口照射衬底载体中的每个晶圆的外边缘，该外边缘标示晶圆的外边缘的上边缘边界和下边缘边界，其中，照明源相对于每个相应相机设置，并且由每个相应相机所捕获的对应的单独不同部分的图像设置成使得外边缘将来自照明源的反射的边缘照明指向相应相机，并在上边缘边界和下边缘边界处在公共支承位于公共位置处的情况下由相应相机通过晶圆装载开口捕获的单独不同部分的图像中对背景反射光进行光学消隐。

根据本公开的一个或多个方面，利用上边缘边界和下边缘边界以图像对比度显著地限定晶圆的外边缘，所述图像对比度通过由每个相应相机配准的边缘反射和光学消隐的背景并且在其之间形成，以在公共支承位于公共位置处的情况下对衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

根据本公开的一个或多个方面，通过阵列的仅一个相应相机对对应的不同单独部分中的每个部分进行成像。

根据本公开的一个或多个方面，通过相机阵列的相应相机中的仅一个相应相机对保持在对应的不同单独部分的对应的晶圆槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆进行成像。

根据本公开的一个或多个方面，半导体晶圆映射装置进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到相机阵列，并编程有每个相应相机校准，每个相应相机校准具有不同于每个其它相应相机的基线图像的相应相机的基线图像，所述基线图像限定用于由相应相机成像的对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆的预定的基线特性。

根据本公开的一个或多个方面，控制器配置成将每个相应相机的校准进行配准，其中表征相应相机的基线图像的校准晶圆设置在对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个槽中，并利用相应相机进行成像，所述相应相机限定由控制器配准的相应相机的基线图像。

根据本公开的一个或多个方面，一种方法包括：提供框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在衬底载体中的多于一个晶圆，以便通过晶圆装载开口装载；提供可移动臂，其可移动地安装到框架以便相对于晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到可移动臂，以便通过晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；提供图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于公共支承固定，所述公共支承相对于相机阵列的每个相机静止；移动可移动臂，使得每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在公共支承通过可移动臂定位在公共位置处的情况下通过晶圆装载开口观察衬底载体的具有用于保持所述多于一个晶圆中的至少一个晶圆的晶圆槽的不同的单独部分，所述不同的单独部分与衬底载体的具有不同晶圆槽的部分分离且不同，所述不同晶圆槽用于保持在公共支承位于公共位置处的情况下由每个其它相机观察的与所述至少一个晶圆不同的晶圆，并且在公共支承位于公共位置处的情况下通过相机阵列对保持在衬底载体中的每个晶圆进行成像；以及利用连接到公共支承的照明源在公共支承位于公共位置处的情况下通过晶圆装载开口照射衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述边缘标示晶圆的外边缘的上边缘边界和下边缘边界，所述照明源相对于每个相机设置，使得外边缘将来自照明源的反射的边缘照明指向每个相机，并在上边缘边界和下边缘边界处对在公共支承位于公共位置处的情况下由每个相机通过晶圆装载开口观察的背景反射光进行光学消隐；其中，利用上边缘边界和下边缘边界以图像对比度显著地限定晶圆的外边缘，所述图像对比度通过由每个相机配准的边缘反射和光学消隐的背景并且在其之间形成，以在公共支承位于公共位置处的情况下对衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

根据本公开的一个或多个方面，通过相机阵列的相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由相应相机观察的预定参考高度。

根据本公开的一个或多个方面，所述方法进一步包括利用可通信耦合到可移动臂的控制器命令相对于框架移动可移动臂，以便将公共支承定位在公共位置处。

根据本公开的一个或多个方面，可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过晶圆装载开口将晶圆装载到衬底载体以及从衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

根据本公开的一个或多个方面，所述照明源相对于相应相机设置，使得在由衬底载体的不同的单独部分的相应相机所捕获的每个图像中对从插入在衬底载体中的晶圆和每个其它晶圆的平坦表面反射的光进行光学消隐。

应该理解，上述描述仅说明本公开的方面。在不偏离本公开的方面的情况下，本领域技术人员可以设想各种备选和修改。因此，本公开的方面旨在包括属于任何随附权利要求的范围的所有此类备选、修改和变化。此外，在互不相同的从属或独立权利要求中记载了不同特征的纯粹事实并不指示不能有利地使用这些特征的组合，此类组合仍然在本公开的方面的范围内。

Claims (17)

1.一种半导体晶圆映射装置，包括：

框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在所述衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过所述晶圆装载开口装载；

可移动臂，其可移动地安装到所述框架以便相对于所述晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到所述可移动臂，以便通过所述晶圆装载开口从所述衬底载体装载晶圆；

图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于所述公共支承固定，所述公共支承相对于所述相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在所述公共支承通过所述可移动臂定位在公共位置处的情况下通过所述晶圆装载开口观察所述衬底载体的具有用于保持所述多于一个晶圆中的至少一个晶圆的晶圆槽的不同的单独部分，所述不同的单独部分与所述衬底载体的具有不同晶圆槽的部分分离且不同，所述不同晶圆槽用于保持不同于在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由每个其它相机观察的所述至少一个晶圆的晶圆，并且在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下通过所述相机阵列对保持在所述衬底载体中的每个晶圆进行成像；以及

连接到所述公共支承的照明源，其被配置以便在所述公共支承处于所述公共位置中的情况下通过所述晶圆装载开口照射所述衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述边缘标示所述晶圆的所述外边缘的上边缘边界和下边缘边界，所述照明源相对于每个相机设置，使得所述外边缘将来自所述照明源的反射的边缘照明指向每个相机，并在所述上边缘边界和所述下边缘边界处对在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由每个相机通过所述晶圆装载开口观察的背景反射光进行光学消隐；

其中利用所述上边缘边界和所述下边缘边界以图像对比度显著地限定所述晶圆的所述外边缘，所述图像对比度通过由每个相机配准的所述边缘反射和所述光学消隐的背景并在其之间形成，以在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下对所述衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

2.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由所述相应相机观察的预定参考高度。

3.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到所述可移动臂，以便相对于所述框架移动所述可移动臂并将所述公共支承定位在所述公共位置处。

4.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过所述晶圆装载开口将晶圆装载到所述衬底载体以及从所述衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

5.如权利要求1所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述照明源相对于所述相应相机设置，使得在由所述衬底载体的所述不同的单独部分的所述相应相机所捕获的每个图像中对来自插入在所述衬底载体中的所述晶圆和每个其它晶圆的平坦表面的反射的光进行光学消隐。

6.一种半导体晶圆映射装置，包括：

框架，其形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在所述衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过所述晶圆装载开口装载；

可移动臂，其可移动地安装到所述框架以便相对于所述晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到所述可移动臂，以便通过所述晶圆装载开口从所述衬底载体装载晶圆；

图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于所述公共支承固定，所述公共支承相对于所述相机阵列的每个相机静止，其中每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在所述公共支承通过所述可移动臂定位在公共位置处的情况下通过所述晶圆装载开口观察所述衬底载体的对应的不同单独部分，每个对应的不同单独部分具有与所述衬底载体的每个其它对应的不同单独部分中的至少一个其它晶圆槽不同的至少一个对应的晶圆槽，通过每个相应相机借助于所述晶圆装载开口从所述公共位置观察所述对应的不同且单独部分中的每个部分，使得由所述对应的不同单独部分的每个相应相机所捕获的图像排除由每个其它相应相机所观察的每个其它不同单独部分，并在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下通过所述相机阵列对所述衬底载体的每个槽中的每个晶圆进行成像。

7.如权利要求6所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括连接到所述公共支承的照明源，所述照明源被配置以便在所述公共支承位于所述公共位置中的情况下通过所述晶圆装载开口照射所述衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述外边缘标示所述晶圆的所述外边缘的上边缘边界和下边缘边界，其中所述照明源相对于每个相应相机设置，并且由每个相应相机所捕获的所述对应的单独不同部分的所述图像设置成使得所述外边缘将来自所述照明源的反射的边缘照明指向相应相机，并在所述上边缘边界和所述下边缘边界处在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由所述相应相机通过所述晶圆装载开口捕获的所述单独不同部分的所述图像中对背景反射光进行光学消隐。

8.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，利用所述上边缘边界和所述下边缘边界以图像对比度显著地限定所述晶圆的所述外边缘，所述图像对比度通过由每个相应相机配准的所述边缘反射和所述光学消隐的背景并在其之间形成，以在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下对所述衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

9.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述阵列的仅一个相应相机对所述对应的不同单独部分中的每个部分进行成像。

10.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机中的仅一个相应相机对保持在所述对应的不同单独部分的所述对应的晶圆槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆进行成像。

11.如权利要求7所述的半导体晶圆映射装置，进一步包括控制器，所述控制器可通信耦合到所述相机阵列，并编程有每个相应相机校准，所述每个相应相机校准具有不同于每个其它相应相机的所述基线图像的用于所述相应相机的基线图像，所述基线图像为由所述相应相机成像的所述对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个对应槽中的至少一个晶圆中的每个晶圆限定预定的基线特性。

12.如权利要求11所述的半导体晶圆映射装置，其中，所述控制器配置成将每个相应相机的校准进行配准，其中表征所述相应相机的所述基线图像的校准晶圆设置在所述对应的单独不同部分的所述至少一个对应槽的每个对应槽中，并利用所述相应相机进行成像，所述相应相机限定由所述控制器配准的所述相应相机的所述基线图像。

13.一种方法，包括：

提供框架，所述框架形成与用于衬底载体的装载站相通的晶圆装载开口，所述衬底载体设置成保持竖直分布在所述衬底载体中的多于一个晶圆，以用于通过所述晶圆装载开口装载；

提供可移动臂，所述可移动臂可移动地安装到所述框架以便相对于所述晶圆装载开口移动，并且具有至少一个末端执行器，所述至少一个末端执行器可移动地安装到所述可移动臂，以便通过所述晶圆装载开口从衬底载体装载晶圆；

提供图像采集系统，其包括布置在公共支承上的相机阵列，并且每个相机相对于所述公共支承固定，所述公共支承相对于所述相机阵列的每个相机静止；

移动所述可移动臂，使得每个相应相机定位有视场，所述视场设置成在所述公共支承通过所述可移动臂定位在公共位置处的情况下通过所述晶圆装载开口观察所述衬底载体的具有用于保持所述多于一个晶圆中的至少一个晶圆的晶圆槽的不同的单独部分，所述不同的单独部分与所述衬底载体的具有不同晶圆槽的部分分离且不同，所述不同晶圆槽用于保持不同于在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由每个其它相机观察的所述至少一个晶圆的晶圆，并且在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下通过所述相机阵列对保持在所述衬底载体中的每个晶圆进行成像；以及

利用连接到所述公共支承的照明源在所述公共支承处于所述公共位置中的情况下通过所述晶圆装载开口照射所述衬底载体中的每个晶圆的外边缘，所述边缘标示所述晶圆的所述外边缘的上边缘边界和下边缘边界，所述照明源相对于每个相机设置，使得所述外边缘将来自所述照明源的反射的边缘照明指向每个相机，并在所述上边缘边界和所述下边缘边界处对在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下由每个相机通过所述晶圆装载开口观察的背景反射光进行光学消隐；

其中利用所述上边缘边界和所述下边缘边界以图像对比度显著地限定所述晶圆的所述外边缘，所述图像对比度通过由每个相机配准的所述边缘反射和所述光学消隐的背景并在其之间形成，以在所述公共支承位于所述公共位置处的情况下对所述衬底载体中的每个晶圆实行边缘检测。

14.如权利要求13所述的方法，其中，通过所述相机阵列的所述相应相机观察的每个不同的单独部分具有与所述单独部分和所述相应相机相对应的一组不同的晶圆槽，其竖直分布在由所述相应相机观察的预定参考高度。

15.如权利要求13所述的方法，进一步包括利用可通信耦合到所述可移动臂的控制器命令相对于所述框架移动所述可移动臂，以便将所述公共支承定位在所述公共位置处。

16.如权利要求13所述的方法，其中，所述可移动臂是晶圆运输器器人的臂，所述晶圆运输器器人具有用于通过所述晶圆装载开口将晶圆装载到所述衬底载体以及从所述衬底载体中卸载晶圆的末端执行器。

17.如权利要求13所述的方法，其中，所述照明源相对于所述相应相机设置，使得在由所述衬底载体的所述不同单独部分的所述相应相机所捕获的每个图像中对来自插入在所述衬底载体中的所述晶圆和每个其它晶圆的平坦表面反射的光进行光学消隐。

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