JP2010087340A - 基板検出装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カセット内の複数の基板の収納状態を迅速且つ確実に検出すること。
【解決手段】本発明の基板検出装置1は、複数の基板11の傍らに配置されるコリメート反射板4と、コリメート反射板4に向けて面状に光を放射する照明手段2,5であって、その光路内に複数の基板11の端部が位置するように配置される、照明手段2,5と、照明手段から面状に放射された光によってコリメート反射板4上に形成された、複数の基板11の端部を含む照明透過像を撮像する撮像手段3と、撮像手段3により取得された照明透過像の画像を処理して、複数の基板11の収納状態を検出する画像処理手段6と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、カセット内に収納された複数の基板の収納状態を検出するための装置および方法に関する。とりわけ本発明は、ウエハカセット（ＦＯＵＰ）内に収納された複数の半導体ウエハの収納状態を検出するのに適している。

従来、ウエハカセット（ＦＯＵＰ）内に収納された複数のウエハの収納状態を検出する方法として、透過式光スイッチにより、ウエハ端部を機械的にスキャンし、遮光検知によりマッピングを行う方式（遮光式センサスキャン）が知られている。

また、ウエハカセット内に収納されたウエハをカメラで撮影し、その画像を処理してウエハの収納状態を検出する方式も知られている。このような画像を利用したマッピングセンサの手法として、ウエハ面に垂直な２点間の輝度プロファイル線を複数取得して解析する方法がある。
特開２００５−５３４７号公報 特表２００５−５２０３５０号公報

しかしながら、上述した遮光式センサスキャンによるマッピング方式では、簡便なものではあるが、機構部分へのセンサ取付けが必須であり、また、機械式スキャンに比較的長い時間を要する上、飛び出し検知機能については別途専用のセンサを追加設置する必要がある。

ここで、「飛び出し検知」とは、ウエハカセット内に収納されているウエハが、規定の収納位置よりも前方に飛び出している状態を検知することを言う。

また、画像から取得した輝度プロファイル線を解析する方法においては、そのピーク（ウエハ端の反射を捕らえている）の位置および間隔からウエハの有無およびクロスウエハ等を判定しているため、局所的な外乱に弱いという問題がある。

この問題を解決するためには、輝度プロファイル線を増やして加算し、これにより局所的な外乱の影響を取り除く方法が提案されている。

しかし結局のところ、ウエハ端部の反射を利用した画像処理方法においては、ウエハにコーティング剤等の付着物が存在する場合には反射率が低下して、反射像を検知できない場合があり、透過式のウエハ検出方式に比べて信頼性が低いという問題がある。

本発明は、上述した従来の技術の問題点に鑑みてなされたものであって、カセット内の複数の基板の収納状態を迅速且つ確実に検出することができる基板検出装置および方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、カセット内に収納された複数の基板の収納状態を検出するための装置において、前記複数の基板の傍らに配置されるコリメート反射板と、前記コリメート反射板に向けて面状に光を放射する照明手段であって、その光路内に前記複数の基板の端部が位置するように配置される、照明手段と、前記照明手段から面状に放射された光によって前記コリメート反射板上に形成された、前記複数の基板の端部を含む照明透過像を撮像する撮像手段と、前記撮像手段により取得された前記照明透過像の画像を処理して、前記複数の基板の収納状態を検出する画像処理手段と、を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記照明手段は、前記コリメート反射板に向けて光を放射する点光源と、前記コリメート反射板で反射されて平行化された光を、前記コリメート反射板に向けて反射する再帰反射板と、を含む。

好ましくは、前記点光源と前記撮像手段とが互いに略同軸位置に配置されている。

好ましくは、前記照明手段は面光源を含む。

好ましくは、前記点光源又は前記面光源は発光ダイオードを含む。

好ましくは、前記コリメート反射板は、放物線ミラーから成る。

好ましくは、前記コリメート反射板は、複数の平面ミラーを全体として略曲面状に組み合わせて形成された曲面ミラーから成る。

上記課題を解決するために、本発明は、カセット内に収納された複数の基板の収納状態を検出する方法において、前記複数の基板の傍らに配置されたコリメート反射板に向けて、照明手段から面状の光を放射する工程であって、その光路内に前記複数の基板の端部が位置している、照明工程と、前記照明手段から面状に放射された光によって前記コリメート反射板上に形成された、前記複数の基板の端部を含む照明透過像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、前記撮像手段により取得された前記照明透過像の画像を画像処理手段によって処理して、前記複数の基板の収納状態を検出する検出工程と、を備えたことを特徴とする。

好ましくは、前記照明工程において、点光源から前記コリメート反射板に向けて光を放射し、前記コリメート反射板で反射されて平行化された光を、その光路内に前記複数の基板の端部が位置するように前記コリメート反射板に向けて再帰反射板により反射する。

好ましくは、前記点光源と前記撮像手段とが互いに略同軸位置に配置されている。

好ましくは、前記照明手段は面光源を含む。

好ましくは、前記点光源又は前記面光源は発光ダイオードを含む。

好ましくは、前記コリメート反射板は、放物線ミラーから成る。

好ましくは、前記コリメート反射板は、複数の平面ミラーを全体として略曲面状に組み合わせて形成された曲面ミラーから成る。

以下、本発明の一実施形態としての基板検出装置および方法について、図面を参照しながら説明する。

図１に示したように本実施形態による基板検出装置１は、ＦＯＵＰ（ウエハカセット）１０内に収納された複数の半導体ウエハ１１の収納状態を検出するためのものである。

なお、半導体ウエハ１１は円形平板状を成しており、ウエハ搬送用ロボットのアーム先端に取り付けられたハンドによってＦＯＵＰ１０に対して搬出入される。

基板検出装置１においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）から成る高輝度の点光源２が、ＣＣＤカメラ（単眼カメラ）からなる撮像手段３と略同軸位置に配置されている。

点光源２からの光は、放射線ミラーから成るコリメート反射板４に向けて放射され、コリメート反射板４によって反射されて平行化される。

なお、コリメート反射板４は、放物線ミラーに代えて、複数の小型平面ミラーを全体として略曲面状に組み合わせて形成した曲面ミラーで構成することもできる。

コリメート反射板４に対向して再帰反射板５が配置されており、この再帰反射板５は、μＣＣＲプレート（CCR: Corner Cube Reflector）で構成されている。

撮像手段３は伝送ケーブルによって画像処理手段６に接続されており、撮像手段３で取得された画像は、伝送ケーブルを介して画像処理手段６に伝送される。

上記構成を備えた基板検出装置１を用いてウエハ（基板）１１の収納状態を検出する際には、点光源２からの光が放射され、コリメート反射板４によって反射されて平行化される。

さらに、コリメート反射板４により反射された光が、コリメート反射板４に対向して配置された再帰反射板５によって、コリメート反射板４に向けて反射される（照射工程）。

再帰反射板４により反射された光によって、コリメート反射板４上に、複数のウエハ１１の端部を含む照明透過像が形成される。即ち、再帰反射板５により反射されてコリメート反射板４に向かう反射光の光路内に、複数のウエハ１１の端部が位置している。

そして、コリメート反射板４上に映し出された、複数のウエハ１１の端部を含む照明透過像を、ＣＣＤカメラより成る撮像手段３によって撮像する（撮像工程）。

図１（ｂ）に示したように、コリメート反射板４のミラー法線と撮像手段（ＣＣＤカメラ）３のカメラ光軸とが平面図上で互いに平行にされており、これにより、ウエハ像が画像上で平行な像に結像する。

図２は、撮像手段３によって取得されたコリメータ反射板４上の照明透過像２０のイメージ図である。

照明透過像２０においては、複数のウエハ１１の各端部によって遮光された部分が、複数の局所的な遮光部分（低輝度部分）として現れている。このため、照明透過像２０を画像処理手段６によって解析することにより、カセット１０内における複数のウエハ１１の収納状態を検出することができる（検出工程）。

具体的には、遮光画素の画素数・間隔を解析することにより、カセット１０の各スロット内にウエハ１１が存在するか否かの判定、ダブルウエハの有無の判定、クロスウエハの有無の判定、および飛び出しウエハの有無（飛び出し量）の判定を行うことができる。

ここで、「ダブルウエハ」とは、同じスロット内に２枚のウエハが重なって収納されている場合を言う。「クロスウエハ」とは、ウエハが左右のスロットに段違いで収納されている場合を言う。「飛び出しウエハ」とは、ウエハが規定の収納位置よりも前方に飛び出している場合を言う。

図２の照明透過像２０を参照して説明すると、あるスロットにウエハが存在しない場合には、そこに対応する遮光部分が欠落している。また、飛び出しウエハが存在する場合には、そこに対応する遮光部分が、他の遮光部分よりもＹ軸方向に長くなっている。クロスウエハが存在する場合には、そこに対応する遮光部分が、他の遮光部分よりもＸ軸方向に厚くなっており、かつ、２つのスロット位置にまたがっている。ダブルウエハが存在する場合には、そこに対応する部分が、他の遮光部分よりもＸ軸方向に２倍に厚くなっている。

上述の特徴を備えた本実施形態によれば、次に述べるような各種の優れた効果を奏することができる。
・本実施形態は、カメラを利用した画像処理方式を採用するものであるが、原理的には透過式の遮光センサをスキャンする方式に近いため、対象物であるウエハ１１の反射率に左右されず、ウエハ１１の収納状態を確実に検出することができる。
・ウエハ１１の端部において、ある程度の幅（Ｙ軸方向の長さ）について照明透過像２０を得られるため、マッピングセンサの機能に加え、ウエハ１１の飛び出しを確実に検知することができる。これは、従来の透過式の遮光センサを１度スキャンしただけでは実現できない。
・規定位置からのウエハ１１の飛び出しを、遮光部分のＹ軸方向の長さの変化で検出するようにしたので、飛び出し量の定量化を容易に行うことができる。
・従来の透過式の遮光センサのような機械式スキャンが不要であり、機構の簡素化および処理時間の短縮化が可能である。
・ダブルウエハの検出を面積値により判定することにより、ダブルウエハの場合と正常の場合とで検出値が大きく変動する。このため、プロファイルを利用する従来の技術に比べて、ダブルウエハの検出をより確実に行うことができる。
・１台のカメラを用いて全ウエハ１１の照明透過像２０を一度に取得することが可能であり、これにより、小型且つ簡略な基板検出装置１を実現することができる。

次に、本発明の他の実施形態による基板検出装置１Ａについて、図３を参照して説明する。

上述したように図１に示した基板検出装置１においては、点光源２からの光をコリメート反射板４で反射させて平行化し、平行化された光を再帰反射板５で反射させるようにしている。

これに対して、図３に示した基板検出装置１Ａにおいては、図１に示した再帰反射板５の位置に透過型の面光源１２を配置して、この面光源１２からの平行光をコリメート反射板４に向けて放射するように構成されている。

透過型の面光源１２は、ＬＥＤ素子を縦に１列並べて構成されたＬＥＤ光源１３と、このＬＥＤ光源１３から放射された光を透過する拡散透過板１４とを備えている。拡散透過板１４は、例えば曇りガラスで構成される。

ＬＥＤ光源１３から放射された直後の光にはムラがあるが、拡散透過板１４を透過させることにより、ムラのない均質な明るさを持つ面光源とすることができる。

図３に示した基板検出装置１Ａにおいても、コリメート反射板４上に映し出された複数のウエハ１１の端部を含む照明透過像を、ＣＣＤカメラより成る撮像手段３によって撮像し、画像処理手段６によって照明透過像を解析することにより、図１に示した基板検出装置１と同様の効果を奏することができる。

図４は、図３に示した実施形態の一変形例としての基板検出装置１Ｂを示しており、この装置１Ｂにおいては反射型の面光源１５が用いられている。

この反射型の面光源１５は、ＬＥＤ光源１３から放射された光を、拡散反射板１６で反射させるように構成されている。この面光源１５によっても、ムラのない均質な光をコリメート反射板４に向けて放射することができる。

図４に示した基板検出装置１Ｂにおいても、図１に示した基板検出装置１と同様の効果が得られる。

以上、本発明をその実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲に限定されるものではなく、上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができる。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明の一実施形態による基板検出装置の概略構成を、複数のウエハが収納されたＦＯＵＰと共に示した図であり、（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図。 図１に示した基板検出装置により取得された画像のイメージを示した図。 本発明の他の実施形態による基板検出装置を示した平面図。 図３に示した実施形態の一変形例による基板検出装置を示した平面図。

符号の説明

１ 基板検出装置
２ 点光源（発光ダイオード）
３ 撮像手段（ＣＣＤカメラ）
４ コリメート反射板（放物線ミラー）
５ 再帰反射板（μＣＣＲプレート）
６ 画像処理手段
１０ ウエハカセット（ＦＯＵＰ）
１１ ウエハ（基板）
１２ 透過型面光源
１３ ＬＥＤ光源
１４ 拡散透過板
１５ 反射型面光源
１６ 拡散反射板
２０ 照明透過像

Claims (14)

1. カセット内に収納された複数の基板の収納状態を検出するための装置において、
   前記複数の基板の傍らに配置されるコリメート反射板と、
   前記コリメート反射板に向けて面状に光を放射する照明手段であって、その光路内に前記複数の基板の端部が位置するように配置される、照明手段と、
   前記照明手段から面状に放射された光によって前記コリメート反射板上に形成された、前記複数の基板の端部を含む照明透過像を撮像する撮像手段と、
   前記撮像手段により取得された前記照明透過像の画像を処理して、前記複数の基板の収納状態を検出する画像処理手段と、を備えた基板検出装置。
2. 前記照明手段は、前記コリメート反射板に向けて光を放射する点光源と、前記コリメート反射板で反射されて平行化された光を、前記コリメート反射板に向けて反射する再帰反射板と、を含む請求項１記載の基板検出装置。
3. 前記点光源と前記撮像手段とが互いに略同軸位置に配置されている請求項２記載の基板検出装置。
4. 前記照明手段は面光源を含む請求項１記載の基板検出装置。
5. 前記点光源又は前記面光源は発光ダイオードを含む請求項２乃至４のいずれか一項に記載の基板検出装置。
6. 前記コリメート反射板は、放物線ミラーから成る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板検出装置。
7. 前記コリメート反射板は、複数の平面ミラーを全体として略曲面状に組み合わせて形成された曲面ミラーから成る請求項１乃至５のいずれか一項に記載の基板検出装置。
8. カセット内に収納された複数の基板の収納状態を検出する方法において、
   前記複数の基板の傍らに配置されたコリメート反射板に向けて、照明手段から面状の光を放射する工程であって、その光路内に前記複数の基板の端部が位置している、照明工程と、
   前記照明手段から面状に放射された光によって前記コリメート反射板上に形成された、前記複数の基板の端部を含む照明透過像を撮像手段によって撮像する撮像工程と、
   前記撮像手段により取得された前記照明透過像の画像を画像処理手段によって処理して、前記複数の基板の収納状態を検出する検出工程と、を備えた基板検出方法。
9. 前記照明工程において、点光源から前記コリメート反射板に向けて光を放射し、前記コリメート反射板で反射されて平行化された光を、その光路内に前記複数の基板の端部が位置するように前記コリメート反射板に向けて再帰反射板により反射する、請求項８記載の基板検出方法。
10. 前記点光源と前記撮像手段とが互いに略同軸位置に配置されている請求項９記載の基板検出方法。
11. 前記照明手段は面光源を含む請求項８記載の基板検出方法。
12. 前記点光源又は前記面光源は発光ダイオードを含む請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の基板検出方法。
13. 前記コリメート反射板は、放物線ミラーから成る請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の基板検出方法。
14. 前記コリメート反射板は、複数の平面ミラーを全体として略曲面状に組み合わせて形成された曲面ミラーから成る請求項８乃至１２のいずれか一項に記載の基板検出方法。

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