WO2022181042A1 - ウエハ検出システム - Google Patents

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WO2022181042A1
WO2022181042A1 PCT/JP2021/048583 JP2021048583W WO2022181042A1 WO 2022181042 A1 WO2022181042 A1 WO 2022181042A1 JP 2021048583 W JP2021048583 W JP 2021048583W WO 2022181042 A1 WO2022181042 A1 WO 2022181042A1
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WO
WIPO (PCT)
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wafer
lid
unit
predetermined
detection system
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/048583
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
伊久雄 二村
洋介 上岡
晃裕 森山
Original Assignee
Ckd株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Ckd株式会社 filed Critical Ckd株式会社
Publication of WO2022181042A1 publication Critical patent/WO2022181042A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/677—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for conveying, e.g. between different workstations

Definitions

  • the present disclosure relates to a wafer detection system that detects the housing state of wafers housed in a wafer housing container.
  • a wafer storage container that stores a plurality of wafers stacked vertically, an illumination device that irradiates light onto the wafers in the wafer storage container, and an imaging device that receives reflected light from the wafers.
  • a wafer detection system see Patent Document 1.
  • the illumination devices are attached to the left and right sides of the load port of the wafer processing apparatus via attachment members.
  • the imaging device is attached to the hand of a transfer robot that grabs the wafer and moves it back and forth and up and down. The wafer is photographed by the photographing device while the photographing device is lowered by the transfer robot.
  • the intensity of the reflected light incident on the imaging device varies depending on the position within the wafer, making it impossible to stably detect the storage state of the wafer. There is a risk.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and its main purpose is to stably detect the storage state of wafers in a wafer storage container without requiring a special operation by a transfer robot or the like. It is an object of the present invention to provide a wafer detection system capable of
  • the first means for solving the above problems is A wafer detection system that detects the housing state of wafers housed in a wafer housing container in which a plurality of wafers are housed in a predetermined direction at predetermined intervals and whose lid is closed, when the lid is moved in the predetermined direction by an opening/closing mechanism.
  • a first illumination unit attached to a predetermined member that moves in the predetermined direction together with the lid when the lid is moved in the predetermined direction by the opening/closing mechanism, and illuminates a first position on the side surface of the wafer; a second illumination unit attached to the predetermined member and configured to illuminate a second position different from the first position on the side surface of the wafer where the first position is illuminated; a photographing unit that is attached to the predetermined member and acquires a photographed image of a range including the first position and the second position on the wafer in which the first position and the second position are illuminated; a detection unit that detects the housing state of the wafer based on the captured image acquired by the imaging unit; Prepare.
  • the wafer detection system detects the housing state of the wafers housed in the wafer housing container in which a plurality of wafers are housed in a predetermined direction at predetermined intervals and whose lid is closed. Detect when moving in a direction.
  • the first illumination unit is attached to a predetermined member that moves in the predetermined direction together with the lid when the lid is moved in the predetermined direction by the opening/closing mechanism, and illuminates the first position on the side surface of the wafer. . Therefore, when the lid is moved in the predetermined direction by the opening/closing mechanism, the first illumination section can illuminate the first position on the side surface of the wafer while moving in the predetermined direction together with the lid and the predetermined member. .
  • a second illumination unit is attached to the predetermined member and illuminates a second position different from the first position on the side surface of the wafer where the first position is illuminated.
  • the second lighting section moves in the predetermined direction together with the lid, the predetermined member, and the first lighting section, and moves to the first position on the side surface of the wafer.
  • a second position different from the can be illuminated. That is, while illuminating a first position on the side surface of one wafer with the first illumination unit and illuminating a second position with the second illumination unit, the first illumination unit and the second illumination unit are moved in a predetermined direction. can be done.
  • the predetermined member includes the case of one member and the case of a plurality of integrated members.
  • the photographing unit is attached to the predetermined member and obtains a photographed image of a range including the first position and the second position on the wafer on which the first position and the second position are illuminated. For this reason, when the lid is moved in a predetermined direction by the opening/closing mechanism, the photographing unit moves in the predetermined direction together with the lid, the predetermined member, the first lighting unit, and the second lighting unit. A photographed image of a range including the first position and the second position can be obtained. Therefore, without requiring a special operation by a transfer robot or the like, by using the operation of moving the lid in the predetermined direction by the opening and closing mechanism, the photographed images of the plurality of wafers accommodated at predetermined intervals in the predetermined direction are sequentially captured. can be obtained.
  • the photographing unit may photograph only one wafer at a time or photograph a plurality of wafers at a time.
  • the first illumination unit, the second illumination unit, and the photographing unit all move in a predetermined direction together with the lid and the predetermined member, the angle and range of irradiation of the light onto the wafer by the first illumination unit and the second illumination unit , the relationship between the angle and the range at which the imaging unit images the wafer does not change when the imaging unit moves in a predetermined direction.
  • the variations in the intensity of the reflected light incident on the imaging unit caused by the position within the wafer are compared with the variations in the intensity of the reflected light incident on the imaging unit at the first and second positions. Variation in the intensity of incident reflected light can be reduced.
  • the detection unit detects the housing state of the wafer based on the photographed image acquired by the photographing unit. Therefore, it is possible to stably detect the storage state of the wafers in the wafer storage container. Further, the photographing unit acquires a photographed image of a range including the first position and the second position on the wafer. Therefore, the cost of the wafer detection system can be reduced compared to the case where an imaging unit for imaging the first position and an imaging unit for imaging the second position are provided.
  • the optical axis of the photographing unit is deviated from the center of the wafer when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer. Therefore, compared to the case where the optical axis of the imaging unit passes through the center of the wafer when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer, the distance from the wafer to the imaging unit is the same. A wider range of the side surface can be included in the field of view of the imaging unit. Therefore, even if the imaging unit has a narrow field of view, it becomes easy to photograph the range including the first position and the second position.
  • the imaging unit When the optical axis of the imaging unit is deviated from the center of the wafer when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer, the imaging unit is arranged between the first illumination unit and the second illumination unit.
  • the imaging unit When trying to widen the distance between the first position and the second position by using That is, under the condition that the distance from the photographing unit to the first illumination unit and the distance to the second illumination unit are the same, the reflected light that is irradiated in the optical axis direction of one of the illumination units and reflected from the wafer enters the photographing unit. It becomes difficult to let go.
  • the optical axis of the photographing unit when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer, the optical axis of the photographing unit is deviated in the first direction with respect to the center of the wafer, and the optical axis of the photographing unit is shifted from the optical axis of the photographing unit.
  • the first illumination section is arranged in the first direction
  • the second illumination section is arranged in a second direction opposite to the first direction with respect to the optical axis of the photographing section.
  • the distance between the first position and the second position is increased, under the condition that the distance from the imaging unit to the first illumination unit is the same as the distance from the second illumination unit, It becomes difficult for the reflected light, which is irradiated in the axial direction and reflected by the wafer, to enter the imaging unit.
  • the distance from the photographing section to the first lighting section is longer than the distance from the photographing section to the second lighting section. Therefore, while widening the distance between the first position and the second position, it becomes easier for reflected light emitted in the optical axis direction of the first illumination section and reflected by the wafer to enter the photographing section. Therefore, it is possible to suppress the intensity of the reflected light incident on the imaging unit from the first position from being reduced, and it is possible to stably detect the storage state of the wafers in the wafer storage container.
  • the facing portion facing the largest surface of the lid in the wafer storage container is often made of a transparent member so that the inside of the storage container can be easily viewed. Therefore, when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer, if the optical axis of the photographing unit is parallel to the straight line perpendicular to the largest surface of the lid, light enters the container from the facing portion. This makes it easier for the disturbed light to enter directly into the field of view of the imaging unit.
  • the optical axis of the photographing unit intersects a straight line perpendicular to the largest surface of the lid when viewed from the direction perpendicular to the largest surface of the wafer. Therefore, it is possible to suppress the disturbance light that has entered the storage container from the opposing portion from directly entering the field of view of the imaging unit, and it is possible to stably detect the storage state of the wafers in the wafer storage container.
  • the photographing unit photographs a predetermined range including a plurality of the first positions and a plurality of the second positions in the predetermined direction
  • the first illumination unit captures a plurality of images included in the predetermined range
  • the second lighting unit illuminates a plurality of second positions included in the predetermined range.
  • the photographing unit photographs the predetermined range including the plurality of first positions and the plurality of second positions in the predetermined direction. Therefore, the photographing unit can obtain photographed images of a plurality of wafers at once. Then, the detection unit can detect the housing state of the plurality of wafers at once based on the photographed image acquired by the photographing unit.
  • the first illumination section illuminates the plurality of first positions included in the predetermined range
  • the second illumination section illuminates the plurality of second positions included in the predetermined range. Therefore, when the photographing unit photographs the predetermined range, it is possible to clearly photograph the states of the plurality of first positions and the second positions included in the predetermined range. Furthermore, since the first illumination unit, the second illumination unit, and the photographing unit all move in a predetermined direction together with the lid and the predetermined members, the first illumination unit and the second illumination unit irradiate the plurality of wafers with light. The relationship between the angle and range and the angle and range at which the imaging unit images a plurality of wafers does not change when the imaging unit moves in a predetermined direction. Therefore, it is possible to stably detect the accommodation state of the plurality of wafers in the wafer container.
  • the detection unit provides an image of a first area including the first position of the wafer when the wafer is properly accommodated in the captured image acquired by the imaging unit;
  • the storage state of the wafer is detected based on the image of the second region including the second position of the wafer when the wafer storage state is normal. According to such a configuration, since the storage state of the wafer is detected based on the image of the first area and the image of the second area instead of the entire photographed image, the influence of ambient light can be suppressed. Therefore, it is possible to stably detect the storage state of the wafers in the wafer storage container.
  • FIG. 1 is a side view of a wafer detection system
  • FIG. FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of wafers, cameras, and lights
  • 4A and 4B are schematic diagrams showing an imaging range and an illumination range
  • 4 is a schematic diagram showing an enlarged imaging range of FIG. 3
  • FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which wafers are accommodated in an imaging range
  • the schematic diagram which shows a picked-up image Schematic diagram showing a binarized image.
  • the left side (one side) of the partition wall 11 is the preparatory chamber, and the right side (the other side) of the partition wall 11 is the processing chamber.
  • the cleanliness of the processing chamber is higher than that of the pre-chamber.
  • a mounting table 12 is provided on the preliminary chamber side with respect to the partition wall 11 .
  • a FOUP (Front Opening Unified Pod) 20 is mounted on the mounting table 12 .
  • the FOUP 20 (wafer storage container) is a well-known multistage wafer storage container, and accommodates a plurality of wafers W downward (predetermined direction) at equal intervals (predetermined intervals).
  • the degree of cleanliness inside the FOUP 20 is higher than the degree of cleanliness in the spare room.
  • the plurality of wafers W are arranged in the FOUP 20 such that the main surfaces Wm, which are the surfaces with the largest areas of the wafers W, are parallel to each other, and the centers of the plurality of wafers W are aligned on the same straight line (concentrically). ) are placed.
  • the FOUP 20 is formed in a rectangular parallelepiped shape and has a lid 21 on the front surface.
  • the facing portion 20a that faces the main surface 21a, which is the largest surface of the lid 21, is made of a transparent (light-transmitting) member so that the inside of the FOUP 20 can be easily viewed.
  • Side walls of the FOUP 20 other than the facing portion 20a may be made of an opaque member or include an opaque portion.
  • An opening 11 a is formed in the partition wall 11 at a position facing the lid 21 of the FOUP 20 .
  • the opening 11 a is closed by the lid holding portion 31 of the opening/closing mechanism 30 . That is, the preliminary chamber and the processing chamber are separated by the lid holding portion 31 .
  • a load port is configured by the partition wall 11, the mounting table 12, the opening/closing mechanism 30, and the like.
  • the opening/closing mechanism 30 is a well-known mechanism that opens and closes the lid 21 of the FOUP 20 in the semiconductor processing apparatus, holds the lid 21 by the lid holding portion 31, and moves the lid holding portion 31 in the front-rear direction and the vertical direction.
  • the opening/closing mechanism 30 moves the lid holding portion 31 forward (to the right in FIG. 1) while the lid holding portion 31 is holding the lid 21, and then moves it downward.
  • the lid 21 is removed from the FOUP 20, and the inside of the FOUP 20 is opened to the processing chamber. That is, the lid holding portion 31 (predetermined member) moves downward together with the lid 21 when the opening/closing mechanism 30 moves the lid 21 downward.
  • the wafer W in the FOUP 20 can be taken out into the processing chamber by a transfer robot or the like arranged in the processing chamber.
  • the opening/closing mechanism 30 performs the operation opposite to that described above.
  • FIG. 2 is a plan view showing the arrangement of the wafer W, camera 40, and lights 51 and 52. As shown in FIG.
  • the camera 40 (photographing unit) is a two-dimensional image sensor such as a CCD image sensor or a CMOS image sensor.
  • the optical axis C1 of the camera 40 is deviated from the center O of the wafer W when viewed from a direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W (vertical direction). Specifically, the optical axis C1 of the camera 40 is shifted from the center O of the wafer W in the first direction A1 when viewed from a direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W. As shown in FIG.
  • the facing portion 20a (see FIG. 1) Ambient light entering the FOUP 20 from the FOUP 20 is likely to enter the field of view of the camera 40 directly.
  • the optical axis C1 of the camera 40 intersects the straight line C2 perpendicular to the main surface 21a of the lid 21 when viewed from the direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W. Therefore, it is possible to prevent disturbance light that has entered the FOUP 20 from the facing portion 20 a from directly entering the field of view of the camera 40 .
  • the lights 51 and 52 are lighting devices such as LED lights, for example.
  • the light 51 (first illumination unit) illuminates the first position P1 on the side surface of the wafer W.
  • the light 52 (second illumination unit) illuminates a second position P2 on the side surface of the wafer W, which is different from the first position P1.
  • the camera 40 acquires a photographed image of a range including the first position P1 and the second position P2 on the wafer W in which the first position P1 and the second position P2 are illuminated.
  • the optical axis C1 of the camera 40 when viewed from a direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W, the optical axis C1 of the camera 40 is shifted from the center O of the wafer W, and the light 51 is directed in the first direction A1 from the optical axis C1 of the camera 40.
  • a light 52 is arranged in a second direction A2 opposite to the first direction A1 with respect to the optical axis C1 of the camera 40 .
  • the camera 40 is arranged between the light 51 and the light 52 to increase the distance between the first position P1 and the second position P2, the following problems arise.
  • the distance from the camera 40 to the light 51 and the distance to the light 52 are the same, it is difficult for the light reflected by the wafer W to enter the camera 40 when the light 51 is irradiated in the optical axis C3 direction.
  • the reflected light emitted in the direction of the optical axis C ⁇ b>3 of the light 51 and reflected by the wafer W is more likely to travel leftward (direction A ⁇ b>1 ) than the camera 40 .
  • the distance from the camera 40 to the light 51 is set longer than the distance from the camera 40 to the light 52. Accordingly, the distance between the first position P ⁇ b>1 and the second position P ⁇ b>2 is widened, and the reflected light emitted in the direction of the optical axis C ⁇ b>3 of the light 51 and reflected by the wafer W becomes more likely to enter the camera 40 .
  • the light from the light 51 is emitted to the peripheral range around the optical axis C3, and the intensity of the light emitted in the direction of the optical axis C3 is the highest. The same applies to the optical axis C4 of the light 52 and the intensity of the light.
  • the lid 21 of the FOUP 20 is opened by the opening/closing mechanism 30 to move the lid 21 downward. detect when
  • the light 51 illuminates the first position P1 on the side surface of the wafer W while moving downward together with the lid 21 and the lid holder 31 when the lid 21 is moved downward by the opening/closing mechanism 30 .
  • the light 52 illuminates a second position P2 different from the first position P1 on the side surface of the wafer W where the first position P1 is illuminated.
  • the camera 40 moves downward together with the lid 21, the lid holding portion 31, the light 51, and the light 52 while moving downward to the first position P1 on the wafer W. and a captured image of a range including the second position P2. That is, by using the operation of moving the lid 21 downward by the opening/closing mechanism 30, photographed images of a plurality of wafers W accommodated downward at predetermined intervals are sequentially obtained.
  • the lights 51 and 52 simultaneously (collectively) illuminate a predetermined number (a plurality of wafers) of wafers W arranged downward, and the camera 40 detects the first positions P1 and P1 of the predetermined number of wafers W arranged downward.
  • the second position P2 is simultaneously (collectively) photographed. After that, each time a predetermined number (a plurality of wafers) of wafers W that have not been photographed enter the photographing range of the camera 40, the same processing is executed.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the photographing range S by the camera 40 and the illumination ranges L1 and L2 by the lights 51 and 52
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing the photographing range S in FIG. 3 in an enlarged manner. Note that FIG. 3 shows the photographing range S in the middle of downward movement of the lid holding portion 31, the camera 40, and the lights 51 and 52. As shown in FIG.
  • the camera 40 shoots a shooting range S (predetermined range) including a plurality of first positions P11, P12, P13 and a plurality of second positions P21, P22, P23 in the downward direction.
  • the center of the photographing range S is shifted rightward from the center of the wafer W in the horizontal direction (horizontal direction).
  • the lights 51 and 52 respectively illuminate illumination ranges L1 and L2 whose vertical width (vertical width) is wider than their horizontal width (horizontal width).
  • the vertical width of the illumination ranges L1 and L2 is wider than the vertical width of the shooting range S. That is, the light 51 illuminates a plurality of first positions P11, P12, P13 included in the shooting range S.
  • the light 52 illuminates a plurality of second positions P21, P22, P23 included in the shooting range S.
  • the image processing unit 60 (see FIG. 1) is a well-known image processing device composed of a CPU, a ROM, a RAM, an input/output interface, and the like.
  • the image processing unit 60 detects the storage state of the wafer W based on the photographed image acquired by the camera 40 .
  • the image processing unit 60 detects detection areas R11, P12, and P13 of the wafer W in the case where the housing state of the wafer W is normal.
  • the detection areas R11, R12, R13 (first areas) are set to include the first positions P11, P12, P13 and their surroundings, respectively.
  • the detection areas R11, R12, and R13 two wafers W are accommodated overlapping each other, the wafer W is tilted because the left and right ends of the wafer W are supported by one step, or the wafer W protrudes slightly forward.
  • the first positions P11, P12 and P13 illuminated by the light 51 are set to have sizes included in the detection regions R11, R12 and R13, respectively.
  • the image processing unit 60 detects detection areas R21, P22, and P23 of the wafer W in the case where the housing state of the wafer W is normal in the photographed image acquired by the camera 40.
  • R22 and R23 (second area) are set.
  • the image processing unit 60 detects the storage state of the wafer W based on the images of the detection areas R11, R12, R13 and the detection areas R21, R22, R23 in the images captured by the camera 40.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing the housing state of wafers W1 to W4 in the imaging range. This figure shows an example in which the wafer W1 is accommodated normally, the wafer W1 and the wafer W2 are overlapped and accommodated, and the wafer W4 is inclined.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a photographed image acquired by the camera 40.
  • the brightness of the first positions P11, P12, P13 illuminated by the light 51 is high.
  • the brightness of second positions P21, P22, and P23 illuminated by light 52 is high.
  • the first positions P11, P12, P13 are included in the detection regions R11 to R13, respectively.
  • the second positions P21, P22, P23 are included in the detection regions R21 to R23, respectively.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a binarized image.
  • the image processing unit 60 sets the values of the detection regions R11 to R13 and the detection regions R21 to R23 of the captured image to 1 when the luminance is higher than the threshold and 0 when the luminance is equal to or less than the threshold. Execute value processing. In addition, the image processing unit 60 sets the values of the parts other than the detection regions R11 to R13 and the detection regions R21 to R23 in the captured image to 0. That is, the image processing unit 60 detects the detection areas R11, R12, R13 including the first positions P11, P12, P13 of the wafer W when the housing state of the wafer W is normal in the photographed image acquired by the camera 40. The accommodation state of the wafer W is detected based on the image and the images of the detection regions R21, R22, R23 including the second positions P21, P22, P23 of the wafer W when the accommodation state of the wafer W is normal.
  • the image processing unit 60 detects the housing state of the wafer W based on the position, vertical width, inclination, etc. of the portion having the value 1. For example, in the upper part of the photographing range S, the position and the vertical width of the portion whose value is 1 are within the range of normal values, so it is detected that the housing state of wafer W1 is normal. In the middle stage of the photographing range S, the vertical width y of the portion having a value of 1 exceeds the range of normal values, so that it is detected that the wafers W2 and W3 are stacked.
  • the inclination of the portion where the value is 1 or the inclination of the straight line S1 connecting the portions where the value is 1 exceeds the range of normal values, so it is assumed that the wafer W4 is stored tilted. To detect.
  • the light 51 is attached to the lid holding portion 31 that moves downward together with the lid 21 when the opening/closing mechanism 30 moves the lid 21 downward, and illuminates the first position P1 on the side surface of the wafer W. Therefore, when the lid 21 is moved downward by the opening/closing mechanism 30, the light 51 can illuminate the first position P1 on the side surface of the wafer W while moving downward together with the lid 21 and the lid holder 31. can. Further, the light 52 is attached to the lid holding portion 31 and illuminates a second position P2 different from the first position P1 on the side surface of the wafer W where the first position P1 is illuminated.
  • the light 52 moves downward together with the lid 21, the lid holding portion 31, and the light 51, and moves to the first position P1 on the side surface of the wafer W. can illuminate a different second position P2. That is, the light 51 and the light 52 can be moved downward while illuminating the first position P1 with the light 51 and illuminating the second position P2 with the light 52 on the side surface of one wafer W.
  • the camera 40 is attached to the lid holding portion 31 and obtains a photographed image of a range including the first position P1 and the second position P2 on the wafer W in which the first position P1 and the second position P2 are illuminated. Therefore, when the lid 21 is moved downward by the opening/closing mechanism 30, the camera 40 moves downward together with the lid 21, the lid holder 31, the light 51, and the light 52, and moves downward to the first position on the wafer W. A photographed image of a range including P1 and the second position P2 can be acquired.
  • a photographed image of a plurality of wafers W accommodated downward at predetermined intervals can be obtained by using the operation of moving the lid 21 downward by the opening/closing mechanism 30 without requiring a special operation by a transfer robot or the like. Can be obtained sequentially.
  • the angle and range in which the light 51 and the light 52 irradiate the wafer W with light and the camera 40 does not change when the camera 40 moves downward.
  • the image processing unit 60 detects the storage state of the wafer W based on the photographed image acquired by the camera 40 . Therefore, it is possible to stably detect the accommodation state of the wafer W in the FOUP 20 .
  • the camera 40 acquires a photographed image of a range including the first position P1 and the second position P2 on the wafer W. Therefore, the cost of the wafer W detection system can be reduced compared to the case where a camera for photographing the first position P1 and a camera for photographing the second position P2 are separately provided.
  • the optical axis C1 of the camera 40 is shifted from the center O of the wafer W when viewed from the direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W. Therefore, compared to the case where the optical axis C1 of the camera 40 passes through the center O of the wafer W when viewed from the direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W, under the condition that the distance from the wafer W to the camera 40 is the same, A wider range of the sides of the wafer W can be brought into the field of view of the camera 40 . Therefore, even with the camera 40 having a narrow field of view, it becomes easy to photograph the range including the first position P1 and the second position P2.
  • the distance from the camera 40 to the light 51 is longer than the distance from the camera 40 to the light 52 . Accordingly, the distance between the first position P ⁇ b>1 and the second position P ⁇ b>2 is widened, and the reflected light emitted in the direction of the optical axis C ⁇ b>3 of the light 51 and reflected by the wafer W becomes more likely to enter the camera 40 . Therefore, it is possible to suppress the intensity of the reflected light incident on the camera 40 from the first position P1 from being reduced, and it is possible to stably detect the storage state of the wafers W in the FOUP 20 .
  • the optical axis C1 of the camera 40 intersects the straight line C2 perpendicular to the main surface 21a of the lid 21 when viewed from the direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W. Therefore, disturbance light entering the FOUP 20 from the facing portion 20a can be prevented from directly entering the field of view of the camera 40, and the accommodation state of the wafers W in the FOUP 20 can be stably detected.
  • the camera 40 shoots a shooting range S including a plurality of first positions P11, P12, P13 and a plurality of second positions P21, P22, P23 in the downward direction. Therefore, the camera 40 can obtain a photographed image of a plurality of wafers W1 to W4 at once. Then, the image processing unit 60 can detect the housing state of the plurality of wafers W1 to W4 at once based on the photographed images acquired by the camera 40.
  • the light 51 illuminates a plurality of first positions P11, P12, P13 included in the imaging range S
  • the light 52 illuminates a plurality of second positions P21, P22, P23 included in the imaging range S. Therefore, when photographing the photographing range S with the camera 40, the states of the plurality of first positions P11, P12, P13 and the second positions P21, P22, P23 included in the photographing range S can be clearly photographed. .
  • the light 51, the light 52, and the camera 40 all move downward together with the lid 21 and the lid holding portion 31, the angle and range at which the light 51 and the light 52 irradiate the plurality of wafers W are , the relationship between the angle and the range at which the camera 40 photographs a plurality of wafers W does not change when the camera 40 moves downward. Therefore, it is possible to stably detect the accommodation state of the plurality of wafers W in the FOUP 20 .
  • the image processing unit 60 detects images of the detection areas R11, R12, R13 including the first positions P11, P12, P13 of the wafer W when the housing state of the wafer W is normal in the photographed image acquired by the camera 40. and the images of the detection areas R21, R22, R23 including the second positions P21, P22, P23 of the wafer W when the wafer W is properly accommodated.
  • the storage state of the wafer W is detected based on the images of the detection areas R11, R12, R13 and the images of the detection areas R21, R22, R23 instead of the entire photographed image. can be suppressed. Therefore, it is possible to stably detect the accommodation state of the wafer W in the FOUP 20 .
  • the photographing range S of the camera 40 it is also possible to set the photographing range S of the camera 40 to a range including the first position P1 and the second position P2 of one wafer W, and detect the storage state of the wafers W one by one in the multi-stage FOUP 20 .
  • the lights 51 and 52 illuminate the first position P1 and the second position P2 on the side surface of one wafer W, respectively.
  • Both the lights 51 and 52 can be arranged on the left or right side of the optical axis C1 of the camera 40 when viewed from the direction perpendicular to the main surface Wm of the wafer W.
  • the predetermined member to which the lights 51 and 52 and the camera 40 are attached is not limited to the lid holding portion 31, but may be an attachment member attached to the lid holding portion 31, a link connected to the lid holding portion 31, or the like. It may be another member integrated with 31 . Also, the lid holding portion 31 and other members integrated with the lid holding portion 31 can be collectively interpreted as a predetermined member. In short, the predetermined member may be a member that moves downward (predetermined direction) together with the lid 21 when the opening/closing mechanism 30 moves the lid 21 downward (predetermined direction). The wafer detection system 10 moves the lid 21 of the FOUP 20 upward (predetermined direction) in order to close the lid 21 of the FOUP 20 by means of the opening/closing mechanism 30. direction).
  • the lights 51 and 52 are not limited to LED lights, and may be fluorescent lights, halogen lamps, incandescent lamps, or other lighting devices in which the light irradiation range is adjusted with a reflector or a slit.
  • the shape of the wafer W is not limited to a disc shape, and may be a rectangular plate shape, a polygonal plate shape, or the like.
  • the wafer W may be one before the process is performed, or may be the one after the process is performed. Further, the wafer W may be one before the circuit etc. are formed, or may be one after the circuit etc. are formed.
  • SYMBOLS 10 Wafer detection system, 20... FOUP (wafer container), 21... Lid, 30... Opening/closing mechanism, 31... Lid holding part (predetermined member), 40... Camera (photographing part), 51... Light (first illumination part) ), 52...light (second lighting section), 60...image processing section (detection section).

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Abstract

蓋（２１）が閉じられるウエハ収容容器（２０）に収容されたウエハの収容状態を、開閉機構（３０）により蓋を所定方向に移動させる際に検出するウエハ検出システム（１０）であって、開閉機構により蓋を所定方向に移動させる際に蓋と共に所定方向に移動する所定部材（３１）に取り付けられ、ウエハの側面における第１位置を照明する第１照明部と、所定部材に取り付けられ、第１位置が照明されるウエハの側面における第１位置とは異なる第２位置を照明する第２照明部と、所定部材に取り付けられ、ウエハにおける第１位置及び第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する撮影部（４０）と、撮影部により取得された撮影画像に基づいて、ウエハの収容状態を検出する検出部（６０）と、を備える。

Description

ウエハ検出システム 関連出願の相互参照
　本出願は、２０２１年２月２６日に出願された日本出願番号２０２１－０３０３７５号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。
　本開示は、ウエハ収容容器内に収容されたウエハの収容状態を検出するウエハ検出システムに関する。
　従来、複数のウエハを上下方向に積んで収容するウエハ収容容器と、ウエハ収容容器内のウエハに対して光を照射する照明装置と、ウエハからの反射光が入射される撮影装置と、を備えるウエハ検出システムがある（特許文献１参照）。
特許第５８８１００７号公報
　ところで、特許文献１に記載のシステムでは、照明装置は、ウエハ処理装置のロードポートの左右両側に取付部材を介してそれぞれ取り付けられている。一方、撮影装置は、ウエハを掴んで前後及び上下に移動させる搬送ロボットのハンドに取り付けられている。そして、搬送ロボットにより撮影装置を下降させながら、撮影装置によりウエハを撮影している。
　このため、特許文献１に記載のシステムでは、ウエハの収容状態を検出するために、搬送ロボットにより撮影装置を下降させる特別な動作が必要になる。さらに、照明装置がウエハに光を照射する角度及び範囲と、撮影装置がウエハを撮影する角度及び範囲との関係が、撮影装置が下降する際に変化する。したがって、ウエハ収容容器内のウエハの位置によってウエハから撮影装置へ入射する反射光の強度にばらつきが生じ、ウエハの収容状態を安定して検出することができないおそれがある。なお、１つの照明装置により、ウエハの側面全体を照射する場合は、ウエハ内の位置によって撮影装置へ入射する反射光の強度にばらつきが生じ、ウエハの収容状態を安定して検出することができないおそれがある。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、搬送ロボット等による特別な動作を必要とせず、且つウエハ収容容器内のウエハの収容状態を安定して検出することができるウエハ検出システムを提供することにある。
　上記課題を解決するための第１の手段は、
　複数枚のウエハを所定方向に所定間隔で収容して蓋が閉じられるウエハ収容容器に収容されたウエハの収容状態を、開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に検出するウエハ検出システムであって、
　前記開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に前記蓋と共に前記所定方向に移動する所定部材に取り付けられ、前記ウエハの側面における第１位置を照明する第１照明部と、
　前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置が照明される前記ウエハの側面における前記第１位置とは異なる第２位置を照明する第２照明部と、
　前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置及び前記第２位置が照明される前記ウエハにおける前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する撮影部と、
　前記撮影部により取得された前記撮影画像に基づいて、前記ウエハの収容状態を検出する検出部と、
を備える。
　上記構成によれば、ウエハ検出システムは、複数枚のウエハを所定方向に所定間隔で収容して蓋が閉じられるウエハ収容容器に収容されたウエハの収容状態を、開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に検出する。
　ここで、第１照明部は、前記開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に前記蓋と共に前記所定方向に移動する所定部材に取り付けられ、前記ウエハの側面における第１位置を照明する。このため、第１照明部は、前記開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に、蓋及び所定部材と共に所定方向に移動しながら前記ウエハの側面における第１位置を照明することができる。また、第２照明部は、前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置が照明される前記ウエハの側面における前記第１位置とは異なる第２位置を照明する。このため、第２照明部は、前記開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に、蓋、所定部材、及び第１照明部と共に所定方向に移動しながら前記ウエハの側面における第１位置とは異なる第２位置を照明することができる。すなわち、１枚のウエハの側面において第１位置を第１照明部により照明し且つ第２位置を第２照明部により照明しながら、第１照明部及び第２照明部を所定方向に移動させることができる。なお、所定部材は、１つの部材である場合と、一体化されている複数の部材である場合とを含む。
　撮影部は、前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置及び前記第２位置が照明される前記ウエハにおける前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。このため、撮影部は、前記開閉機構により前記蓋を所定方向に移動させる際に、蓋、所定部材、第１照明部、及び第２照明部と共に所定方向に移動しながら、前記ウエハにおける前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得することができる。したがって、搬送ロボット等による特別な動作を必要とせず、開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる動作を利用して、所定方向に所定間隔で収容された複数枚のウエハの撮影画像を順次取得することができる。なお、撮影部は、一度に１枚のウエハのみを撮影する場合と、一度に複数枚のウエハを撮影する場合とを含む。
　さらに、第１照明部、第２照明部、及び撮影部は、いずれも蓋及び所定部材と共に所定方向に移動するため、第１照明部及び第２照明部がウエハに光を照射する角度及び範囲と、撮影部がウエハを撮影する角度及び範囲との関係が、撮影部が所定方向に移動する際に変化しない。しかも、１つの照明装置によりウエハの側面全体を照射する場合にウエハ内の位置によって生じる撮影部へ入射する反射光の強度のばらつきと比較して、第１位置及び第２位置において生じる撮影部へ入射する反射光の強度のばらつきを小さくすることができる。そして、検出部は、前記撮影部により取得された前記撮影画像に基づいて、前記ウエハの収容状態を検出する。したがって、ウエハ収容容器内のウエハの収容状態を安定して検出することができる。また、撮影部は、前記ウエハにおける前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。このため、第１位置を撮影する撮影部と第２位置を撮影する撮影部とをそれぞれ設ける場合と比較して、ウエハ検出システムのコストを低減することができる。
　第２の手段では、前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸は前記ウエハの中心からずれている。このため、前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て前記撮影部の光軸が前記ウエハの中心を通る場合と比較して、ウエハから撮影部までの距離が同一の条件において、ウエハの側面のより広い範囲を撮影部の視野に入れることができる。したがって、視野が狭い撮影部であっても、前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影しやすくなる。
　前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸が前記ウエハの中心からずれている場合に、第１照明部と第２照明部との間に撮影部を配置して第１位置と第２位置との間隔を広くしようとすると、以下の問題が生じる。すなわち、撮影部から第１照明部までの距離と第２照明部までの距離とが同一の条件では、一方の照明部の光軸方向に照射されてウエハで反射する反射光を撮影部へ入射させにくくなる。
　第３の手段では、前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸は前記ウエハの中心に対して第１方向にずれており、前記撮影部の光軸よりも前記第１方向に前記第１照明部が配置され、前記撮影部の光軸よりも前記第１方向と反対の第２方向に前記第２照明部が配置されている。この場合、第１位置と第２位置との間隔を広くしようとすると、撮影部から第１照明部までの距離と第２照明部までの距離とが同一の条件では、第１照明部の光軸方向に照射されてウエハで反射する反射光を撮影部へ入射させにくくなる。この点、前記撮影部から前記第１照明部までの距離は、前記撮影部から前記第２照明部までの距離よりも長い。したがって、第１位置と第２位置との間隔を広くしつつ、第１照明部の光軸方向に照射されてウエハで反射する反射光を撮影部へ入射させやすくなる。したがって、第１位置から撮影部に入射する反射光の強度が小さくなることを抑制することができ、ウエハ収容容器内のウエハの収容状態を安定して検出することができる。
　ウエハ収容容器において蓋の最も大きい面と対向する対向部は、収容容器内を視認しやすくするために、透明な部材で形成されていることが多い。このため、前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸が前記蓋の最も大きい面に垂直な直線と平行になっていると、対向部から収容容器内へ入射した外乱光が撮影部の視野に直接入りやすくなる。
　この点、第４の手段では、前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸は前記蓋の最も大きい面に垂直な直線に交差している。したがって、対向部から収容容器内へ入射した外乱光が撮影部の視野に直接入ることを抑制することができ、ウエハ収容容器内のウエハの収容状態を安定して検出することができる。
　第５の手段では、前記撮影部は、前記所定方向において複数の前記第１位置及び複数の前記第２位置を含む所定範囲を撮影し、前記第１照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第１位置を照明し、前記第２照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第２位置を照明する。
　上記構成によれば、前記撮影部は、前記所定方向において複数の前記第１位置及び複数の前記第２位置を含む所定範囲を撮影する。このため、撮影部は、一度に複数枚のウエハを撮影した撮影画像を取得することができる。そして、検出部は、前記撮影部により取得された前記撮影画像に基づいて、一度に複数枚の前記ウエハの収容状態を検出することができる。
　ここで、前記第１照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第１位置を照明し、前記第２照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第２位置を照明する。このため、撮影部により所定範囲を撮影する際に、前記所定範囲に含まれる複数の前記第１位置及び前記第２位置の状態を明確に撮影することができる。さらに、第１照明部、第２照明部、及び撮影部は、いずれも蓋及び所定部材と共に所定方向に移動するため、第１照明部及び第２照明部が複数枚のウエハに光を照射する角度及び範囲と、撮影部が複数枚のウエハを撮影する角度及び範囲との関係が、撮影部が所定方向に移動する際に変化しない。したがって、ウエハ収容容器内の複数枚のウエハの収容状態を安定して検出することができる。
　第６の手段では、前記検出部は、前記撮影部により取得された前記撮影画像において、前記ウエハの収容状態が正常である場合における前記ウエハの前記第１位置を含む第１領域の画像と、前記ウエハの収容状態が正常である場合における前記ウエハの前記第２位置を含む第２領域の画像とに基づいて、前記ウエハの収容状態を検出する。こうした構成によれば、撮影画像全体ではなく、第１領域の画像と第２領域の画像とに基づいてウエハの収容状態を検出するため、外乱光による影響を抑制することができる。したがって、ウエハ収容容器内のウエハの収容状態を安定して検出することができる。
　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。
ウエハ検出システムの側面図。 ウエハ、カメラ、及びライトの配置を示す平面図。 撮影範囲及び照明範囲を示す模式図。 図３の撮影範囲を拡大して示す模式図。 撮影範囲においてウエハの収容状態を示す模式図。 撮影画像を示す模式図。 ２値化した画像を示す模式図。
　以下、半導体処理装置にウエハを導入する際にウエハ収容容器に収容されたウエハの収容状態を検出するウエハ検出システムに具現化した一実施形態について、図面を参照して説明する。
　図１に示すように、半導体処理装置（処理装置）において、区画壁１１の左側（一方側）が予備室になっており、区画壁１１の右側（他方側）が処理室になっている。処理室のクリーン度は予備室のクリーン度よりも高い。区画壁１１に対して予備室側には、載置台１２が設けられている。載置台１２の上にＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）２０が載置されている。
　ＦＯＵＰ２０（ウエハ収容容器）は、周知の多段式ウエハ収容容器であり、複数枚のウエハＷを下方向（所定方向）に等間隔（所定間隔）で収容する。ＦＯＵＰ２０内のクリーン度は予備室のクリーン度よりも高い。複数枚のウエハＷは、ＦＯＵＰ２０内に、ウエハＷの最も面積が大きい面である主面Ｗｍが互いに平行になり、且つ複数枚のウエハＷの中心が同一直線上に並ぶように（同心状に）配置されている。ＦＯＵＰ２０は、直方体状に形成されており、前面に蓋２１を備えている。ＦＯＵＰ２０において、蓋２１の最も大きい面である主面２１ａと対向する対向部２０ａは、ＦＯＵＰ２０内を視認しやすくするために、透明な（光透過性の）部材で形成されている。なお、ＦＯＵＰ２０において対向部２０ａ以外の側壁は、不透明な部材で形成されていたり、不透明な部分を含んでいたりする。
　区画壁１１には、ＦＯＵＰ２０の蓋２１に対向する位置に開口１１ａが形成されている。開口１１ａは、開閉機構３０の蓋保持部３１により閉じられている。すなわち、蓋保持部３１により、予備室と処理室とが遮断されている。なお、区画壁１１、載置台１２、開閉機構３０等によりロードポートが構成されている。
　開閉機構３０は、半導体処理装置においてＦＯＵＰ２０の蓋２１を開閉する周知の機構であり、蓋保持部３１により蓋２１を保持させるとともに、蓋保持部３１を前後方向及び上下方向へ移動させる。開閉機構３０は、蓋保持部３１により蓋２１を保持させた状態で蓋保持部３１を前方（図１において右方向）へ移動させた後、下方へ移動させる。これにより、ＦＯＵＰ２０から蓋２１が取り外され、ＦＯＵＰ２０内が処理室に開放される。すなわち、蓋保持部３１（所定部材）は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に蓋２１と共に下方向に移動する。そして、処理室内に配置された搬送ロボット等により、ＦＯＵＰ２０内のウエハＷを処理室に取り出し可能となる。なお、ＦＯＵＰ２０の蓋２１を閉じる場合は、開閉機構３０は上記と逆の動作を実行する。
　蓋保持部３１の上端部（所定方向と反対方向の端部）には、カメラ４０、及びライト５１，５２（図２参照）が取り付けられている。図２は、ウエハＷ、カメラ４０、及びライト５１，５２の配置を示す平面図である。
　カメラ４０（撮影部）は、例えばＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等の２次元イメージセンサである。ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向（上下方向）から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１はウエハＷの中心Ｏからずれている。詳しくは、ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１はウエハＷの中心Ｏに対して第１方向Ａ１にずれている。
　なお、ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１が蓋２１の主面２１ａに垂直な直線Ｃ２と平行になっていると、対向部２０ａ（図１参照）からＦＯＵＰ２０内へ入射した外乱光がカメラ４０の視野に直接入りやすくなる。
　この点、ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１は蓋２１の主面２１ａに垂直な直線Ｃ２に交差している。したがって、対向部２０ａからＦＯＵＰ２０内へ入射した外乱光がカメラ４０の視野に直接入ることを抑制することができる。
　ライト５１，５２は、例えばＬＥＤライト等の照明装置である。ライト５１（第１照明部）は、ウエハＷの側面における第１位置Ｐ１を照明する。ライト５２（第２照明部）は、ウエハＷの側面における第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２を照明する。そして、カメラ４０は、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が照明されるウエハＷにおける第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。
　ここで、ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１がウエハＷの中心Ｏからずれており、カメラ４０の光軸Ｃ１よりも第１方向Ａ１にライト５１が配置され、カメラ４０の光軸Ｃ１よりも第１方向Ａ１と反対の第２方向Ａ２にライト５２が配置されている。この場合、ライト５１とライト５２との間にカメラ４０を配置して第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間隔を広くしようとすると、以下の問題が生じる。すなわち、カメラ４０からライト５１までの距離とライト５２までの距離とが同一の条件では、ライト５１の光軸Ｃ３方向に照射されてウエハＷで反射する反射光をカメラ４０へ入射させにくくなる。詳しくは、ライト５１の光軸Ｃ３方向に照射されてウエハＷで反射する反射光が、カメラ４０よりも左方向（Ａ１方向）へ向かいやすくなる。
　この点、カメラ４０からライト５１までの距離は、カメラ４０からライト５２までの距離よりも長く設定されている。したがって、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間隔を広くしつつ、ライト５１の光軸Ｃ３方向に照射されてウエハＷで反射する反射光をカメラ４０へ入射させやすくなる。なお、ライト５１からの光は、光軸Ｃ３を中心として周辺範囲に照射されるが、光軸Ｃ３方向に照射される光の強度が最も大きい。ライト５２の光軸Ｃ４及び光の強度も同様である。
　以上の構成を備えるウエハ検出システム１０は、蓋２１が閉じられているＦＯＵＰ２０に収容されたウエハＷの収容状態を、開閉機構３０によりＦＯＵＰ２０の蓋２１を開いて、蓋２１を下方向に移動させる際に検出する。
　詳しくは、ライト５１は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に、蓋２１及び蓋保持部３１と共に下方向に移動しながらウエハＷの側面における第１位置Ｐ１を照明する。また、ライト５２は、第１位置Ｐ１が照明されるウエハＷの側面における第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２を照明する。そして、カメラ４０は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に、蓋２１、蓋保持部３１、ライト５１、及びライト５２と共に下方向に移動しながら、ウエハＷにおける第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。すなわち、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる動作を利用して、下方向に所定間隔で収容された複数枚のウエハＷの撮影画像を順次取得する。
　本実施形態では、ライト５１，５２は下方向に並ぶ所定枚（複数枚）のウエハＷを同時に（まとめて）照明し、カメラ４０は下方向に並ぶ所定枚のウエハＷの第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を同時に（まとめて）撮影する。その後、撮影していない所定枚（複数枚）のウエハＷがカメラ４０の撮影範囲に入る度に、同様の処理を実行する。
　図３はカメラ４０による撮影範囲Ｓ及びライト５１，５２による照明範囲Ｌ１，Ｌ２を示す模式図であり、図４は図３の撮影範囲Ｓを拡大して示す模式図である。なお、図３は、蓋保持部３１、カメラ４０、及びライト５１，５２が下方向へ移動する途中における撮影範囲Ｓを示している。
　カメラ４０は、下方向において複数の第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３及び複数の第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を含む撮影範囲Ｓ（所定範囲）を撮影する。撮影範囲Ｓの中心は、水平方向（左右方向）においてウエハＷの中心から右方向にずれている。
　ライト５１，５２は、左右幅（横幅）よりも上下幅（縦幅）が広い照明範囲Ｌ１，Ｌ２をそれぞれ照明する。照明範囲Ｌ１，Ｌ２の上下幅は、撮影範囲Ｓの上下幅よりも広い。すなわち、ライト５１は、撮影範囲Ｓに含まれる複数の第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を照明する。ライト５２は、撮影範囲Ｓに含まれる複数の第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を照明する。
　画像処理部６０（図１参照）は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、及び入出力インターフェース等により構成される周知の画像処理装置である。画像処理部６０（検出部）は、カメラ４０により取得された撮影画像に基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。
　詳しくは、画像処理部６０は、カメラ４０より取得された撮影画像に対して、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３をそれぞれ含む検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３を設定する。検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３（第１領域）は、それぞれ第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３及びその周辺を含むように設定される。検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３は、２枚のウエハＷが重なって収容されていたり、ウエハＷの左右両端が１段異なる状態で支持されてウエハＷが傾いたり、ウエハＷが前方に若干飛び出したりした場合でも、ライト５１により照明された第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３がそれぞれ検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３に含まれる大きさに設定されている。同様に、画像処理部６０は、カメラ４０より取得された撮影画像に対して、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３をそれぞれ含む検出領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３（第２領域）を設定する。
　そして、画像処理部６０は、カメラ４０より取得された撮影画像において、検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３及び検出領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の画像に基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。
　図５は、撮影範囲においてウエハＷ１～Ｗ４の収容状態を示す模式図である。同図は、ウエハＷ１が正常に収容されており、ウエハＷ１とウエハＷ２とが重なって収容されており、ウエハＷ４が傾いて収容されている例を示している。
　図６は、カメラ４０により取得された撮影画像を示す模式図である。ウエハＷ１～Ｗ４の側面において、ライト５１により照明された第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の輝度が高くなっている。同様に、ウエハＷ１～Ｗ４の側面において、ライト５２により照明された第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の輝度が高くなっている。第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３は、それぞれ検出領域Ｒ１１～Ｒ１３に含まれている。第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３は、それぞれ検出領域Ｒ２１～Ｒ２３に含まれている。
　図７は、２値化した画像を示す模式図である。画像処理部６０は、撮影画像のうち検出領域Ｒ１１～Ｒ１３及び検出領域Ｒ２１～Ｒ２３について、輝度が閾値よりも高い部分の値を１とし、輝度が閾値以下である部分の値を０とする２値化処理を実行する。また、画像処理部６０は、撮影画像のうち検出領域Ｒ１１～Ｒ１３及び検出領域Ｒ２１～Ｒ２３以外の部分について値を０にする。すなわち、画像処理部６０は、カメラ４０により取得された撮影画像において、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を含む検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の画像と、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を含む検出領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の画像とに基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。
　そして、画像処理部６０は、値が１である部分の位置、上下幅、傾き等に基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。例えば、撮影範囲Ｓの上段では、値が１である部分の位置及び上下幅が正常値の範囲であるため、ウエハＷ１の収容状態が正常であると検出する。撮影範囲Ｓの中段では、値が１である部分の上下幅ｙが正常値の範囲を超えているため、ウエハＷ２，Ｗ３が重なって収容されていると検出する。撮影範囲Ｓの下段では、値が１である部分の傾き又は値が１である部分同士を結ぶ直線Ｓ１の傾きが正常値の範囲を超えているため、ウエハＷ４が傾いて収容されていると検出する。
　以上詳述した本実施形態は、以下の利点を有する。
　・ライト５１は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に蓋２１と共に下方向に移動する蓋保持部３１に取り付けられ、ウエハＷの側面における第１位置Ｐ１を照明する。このため、ライト５１は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に、蓋２１及び蓋保持部３１と共に下方向に移動しながらウエハＷの側面における第１位置Ｐ１を照明することができる。また、ライト５２は、蓋保持部３１に取り付けられ、第１位置Ｐ１が照明されるウエハＷの側面における第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２を照明する。このため、ライト５２は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に、蓋２１、蓋保持部３１、及びライト５１と共に下方向に移動しながらウエハＷの側面における第１位置Ｐ１とは異なる第２位置Ｐ２を照明することができる。すなわち、１枚のウエハＷの側面において第１位置Ｐ１をライト５１により照明し且つ第２位置Ｐ２をライト５２により照明しながら、ライト５１及びライト５２を下方向に移動させることができる。
　・カメラ４０は、蓋保持部３１に取り付けられ、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２が照明されるウエハＷにおける第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。このため、カメラ４０は、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる際に、蓋２１、蓋保持部３１、ライト５１、及びライト５２と共に下方向に移動しながら、ウエハＷにおける第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影した撮影画像を取得することができる。したがって、搬送ロボット等による特別な動作を必要とせず、開閉機構３０により蓋２１を下方向に移動させる動作を利用して、下方向に所定間隔で収容された複数枚のウエハＷの撮影画像を順次取得することができる。
　・ライト５１、ライト５２、及びカメラ４０は、いずれも蓋２１及び蓋保持部３１と共に下方向に移動するため、ライト５１及びライト５２がウエハＷに光を照射する角度及び範囲と、カメラ４０がウエハＷを撮影する角度及び範囲との関係が、カメラ４０が下方向に移動する際に変化しない。しかも、１つの照明装置によりウエハＷの側面全体を照射する場合にウエハＷ内の位置によって生じるカメラ４０へ入射する反射光の強度のばらつきと比較して、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２において生じるカメラ４０へ入射する反射光の強度のばらつきを小さくすることができる。そして、画像処理部６０は、カメラ４０により取得された撮影画像に基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。したがって、ＦＯＵＰ２０内のウエハＷの収容状態を安定して検出することができる。
　・カメラ４０は、ウエハＷにおける第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する。このため、第１位置Ｐ１を撮影するカメラと第２位置Ｐ２を撮影するカメラとをそれぞれ設ける場合と比較して、ウエハＷ検出システムのコストを低減することができる。
　・ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１はウエハＷの中心Ｏからずれている。このため、ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見てカメラ４０の光軸Ｃ１がウエハＷの中心Ｏを通る場合と比較して、ウエハＷからカメラ４０までの距離が同一の条件において、ウエハＷの側面のより広い範囲をカメラ４０の視野に入れることができる。したがって、視野が狭いカメラ４０であっても、第１位置Ｐ１及び第２位置Ｐ２を含む範囲を撮影しやすくなる。
　・カメラ４０からライト５１までの距離は、カメラ４０からライト５２までの距離よりも長い。したがって、第１位置Ｐ１と第２位置Ｐ２との間隔を広くしつつ、ライト５１の光軸Ｃ３方向に照射されてウエハＷで反射する反射光をカメラ４０へ入射させやすくなる。したがって、第１位置Ｐ１からカメラ４０に入射する反射光の強度が小さくなることを抑制することができ、ＦＯＵＰ２０内のウエハＷの収容状態を安定して検出することができる。
　・ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１は蓋２１の主面２１ａに垂直な直線Ｃ２に交差している。したがって、対向部２０ａからＦＯＵＰ２０内へ入射した外乱光がカメラ４０の視野に直接入ることを抑制することができ、ＦＯＵＰ２０内のウエハＷの収容状態を安定して検出することができる。
　・カメラ４０は、下方向において複数の第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３及び複数の第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を含む撮影範囲Ｓを撮影する。このため、カメラ４０は、一度に複数枚のウエハＷ１～Ｗ４を撮影した撮影画像を取得することができる。そして、画像処理部６０は、カメラ４０により取得された撮影画像に基づいて、一度に複数枚のウエハＷ１～Ｗ４の収容状態を検出することができる。
　・ライト５１は、撮影範囲Ｓに含まれる複数の第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を照明し、ライト５２は、撮影範囲Ｓに含まれる複数の第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を照明する。このため、カメラ４０により撮影範囲Ｓを撮影する際に、撮影範囲Ｓに含まれる複数の第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３及び第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の状態を明確に撮影することができる。さらに、ライト５１、ライト５２、及びカメラ４０は、いずれも蓋２１及び蓋保持部３１と共に下方向に移動するため、ライト５１及びライト５２が複数枚のウエハＷに光を照射する角度及び範囲と、カメラ４０が複数枚のウエハＷを撮影する角度及び範囲との関係が、カメラ４０が下方向に移動する際に変化しない。したがって、ＦＯＵＰ２０内の複数枚のウエハＷの収容状態を安定して検出することができる。
　・画像処理部６０は、カメラ４０により取得された撮影画像において、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第１位置Ｐ１１，Ｐ１２，Ｐ１３を含む検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の画像と、ウエハＷの収容状態が正常である場合におけるウエハＷの第２位置Ｐ２１，Ｐ２２，Ｐ２３を含む検出領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の画像とに基づいて、ウエハＷの収容状態を検出する。こうした構成によれば、撮影画像全体ではなく、検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３の画像と検出領域Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３の画像とに基づいてウエハＷの収容状態を検出するため、外乱光による影響を抑制することができる。したがって、ＦＯＵＰ２０内のウエハＷの収容状態を安定して検出することができる。
　なお、上記実施形態を、以下のように変更して実施することもできる。上記実施形態と同一の部分については、同一の符号を付すことにより説明を省略する。
　・撮影画像に対して検出領域Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ２１，Ｒ２２，Ｒ２３を設定せず、撮影画像全体を２値化処理し、２値化した画像に基づいてウエハＷの収容状態を検出することもできる。
　・カメラ４０の撮影範囲Ｓを１枚のウエハＷの第１位置Ｐ１，第２位置Ｐ２を含む範囲とし、多段式のＦＯＵＰ２０において１段ずつウエハＷの収容状態を検出することもできる。この場合、ライト５１，５２は、１枚のウエハＷの側面における第１位置Ｐ１，第２位置Ｐ２を、それぞれ照明すればよい。
　・カメラ４０の光軸Ｃ１を蓋２１の主面２１ａに垂直な直線Ｃ２と平行に設定することもできる。その場合は、ＦＯＵＰ２０の対向部２０ａが、不透明な（光不透過性の）部材で形成されていることが望ましい。
　・ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１がウエハＷの中心Ｏを通るように設定することもできる。
　・カメラ４０からライト５１までの距離と、カメラ４０からライト５２までの距離とを同一に設定することもできる。
　・ウエハＷの主面Ｗｍに垂直な方向から見て、カメラ４０の光軸Ｃ１よりも左側又は右側にライト５１及びライト５２の双方を配置することもできる。
　・ライト５１，５２、及びカメラ４０が取り付けられる所定部材は、蓋保持部３１に限らず、蓋保持部３１に取り付けられた取付部材や、蓋保持部３１に接続されたリンク等、蓋保持部３１に一体化された他の部材であってもよい。また、蓋保持部３１と、蓋保持部３１に一体化された他の部材とをまとめて、所定部材と解釈することもできる。要するに、所定部材は、開閉機構３０により蓋２１を下方向（所定方向）に移動させる際に、蓋２１と共に下方向（所定方向）に移動する部材であればよい。なお、ウエハ検出システム１０は、ＦＯＵＰ２０に上方向（所定方向）に所定間隔で収容されたウエハＷの収容状態を、開閉機構３０によりＦＯＵＰ２０の蓋２１を閉じるために、蓋２１を上方向（所定方向）に移動させる際に検出することもできる。
　・ライト５１，５２は、ＬＥＤライトに限らず、蛍光灯や、ハロゲンランプ、白熱電球等の光照射範囲を反射材やスリットで調節した照明装置であってもよい。
　・ウエハＷの形状は、円板状に限らず、矩形板状、多角形板状等であってもよい。
　・ウエハＷは、処理が実行される前のものでもよいし、処理が実行された後のものでもよい。また、ウエハＷは、回路等が形成される前のものでもよいし、回路等が形成された後のものでもよい。
　・ウエハ検出システム１０と同様の検出システムにより、ウエハＷに代えて、収容容器に所定方向に所定間隔で収容された複数枚の板状ワークの収容状態を検出することもできる。
　なお、上記の各変更例を組み合わせて実施することもできる。
　本開示は、実施形態に準拠して記述されたが、本開示は当該実施形態や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
　１０…ウエハ検出システム、２０…ＦＯＵＰ（ウエハ収容容器）、２１…蓋、３０…開閉機構、３１…蓋保持部（所定部材）、４０…カメラ（撮影部）、５１…ライト（第１照明部）、５２…ライト（第２照明部）、６０…画像処理部（検出部）。

Claims (6)

  1. 　複数枚のウエハを所定方向に所定間隔で収容して蓋が閉じられるウエハ収容容器に収容されたウエハの収容状態を、開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に検出するウエハ検出システムであって、
    　前記開閉機構により前記蓋を前記所定方向に移動させる際に前記蓋と共に前記所定方向に移動する所定部材に取り付けられ、前記ウエハの側面における第１位置を照明する第１照明部と、
    　前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置が照明される前記ウエハの側面における前記第１位置とは異なる第２位置を照明する第２照明部と、
    　前記所定部材に取り付けられ、前記第１位置及び前記第２位置が照明される前記ウエハにおける前記第１位置及び前記第２位置を含む範囲を撮影した撮影画像を取得する撮影部と、
    　前記撮影部により取得された前記撮影画像に基づいて、前記ウエハの収容状態を検出する検出部と、
    を備える、ウエハ検出システム。
  2. 　前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸は前記ウエハの中心からずれている、請求項１に記載のウエハ検出システム。
  3. 　前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、
    　前記撮影部の光軸は前記ウエハの中心に対して第１方向にずれており、
    　前記撮影部の光軸よりも前記第１方向に前記第１照明部が配置され、前記撮影部の光軸よりも前記第１方向と反対の第２方向に前記第２照明部が配置され、
    　前記撮影部から前記第１照明部までの距離は、前記撮影部から前記第２照明部までの距離よりも長い、請求項１又は２に記載のウエハ検出システム。
  4. 　前記ウエハの最も大きい面に垂直な方向から見て、前記撮影部の光軸は前記蓋の最も大きい面に垂直な直線に交差している、請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ検出システム。
  5. 　前記撮影部は、前記所定方向において複数の前記第１位置及び複数の前記第２位置を含む所定範囲を撮影し、
    　前記第１照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第１位置を照明し、
    　前記第２照明部は、前記所定範囲に含まれる複数の前記第２位置を照明する、請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ検出システム。
  6. 　前記検出部は、前記撮影部により取得された前記撮影画像において、前記ウエハの収容状態が正常である場合における前記ウエハの前記第１位置を含む第１領域の画像と、前記ウエハの収容状態が正常である場合における前記ウエハの前記第２位置を含む第２領域の画像とに基づいて、前記ウエハの収容状態を検出する、請求項１～５のいずれか１項に記載のウエハ検出システム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011062138A1 (ja) * 2009-11-17 2011-05-26 シンフォニアテクノロジー株式会社 ウエハ検出装置
JP2019102753A (ja) * 2017-12-07 2019-06-24 Tdk株式会社 ロードポート

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