WO2010038735A1 - 基板検出装置および方法 - Google Patents

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illumination
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鷹取　正夫
中村　洋一
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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    • Y10S414/137—Associated with semiconductor wafer handling including means for charging or discharging wafer cassette
    • Y10S414/138—Wafers positioned vertically within cassette

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and a method for detecting a storage state of a plurality of substrates stored in a cassette.
  • the present invention is suitable for detecting the storage state of a plurality of semiconductor wafers stored in a wafer cassette (FOUP).
  • FOUP wafer cassette
  • a method of detecting the storage state of a plurality of wafers stored in a wafer cassette As a method of detecting the storage state of a plurality of wafers stored in a wafer cassette (FOUP), a method is used in which a wafer end is mechanically scanned by a transmission optical switch and mapping is performed by detection of light shielding (light shielding type). Sensor scan) is known.
  • a mapping sensor method using such an image there is a method of acquiring and analyzing a plurality of luminance profile lines between two points perpendicular to the wafer surface.
  • mapping method based on the light-shielding sensor scan is simple, but it is essential to attach the sensor to the mechanism part, and it takes a relatively long time for the mechanical scan. It is necessary to additionally install a dedicated sensor.
  • jumping detection refers to detecting a state in which the wafer stored in the wafer cassette is protruding forward from the specified storage position.
  • the presence / absence of the wafer and the cross wafer are determined from the position and interval of the peak (capturing the reflection at the wafer edge), so that the local There is a problem of being vulnerable to disturbances.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and provides a substrate detection apparatus and method that can quickly and reliably detect the storage state of a plurality of substrates in a cassette. With the goal.
  • the present invention provides an apparatus for detecting a storage state of a plurality of substrates housed in a cassette, a collimator reflector disposed beside the plurality of substrates, and the collimator reflection.
  • An illuminating unit that emits light in a plane toward a plate, the illuminating unit disposed so that ends of the plurality of substrates are positioned in an optical path thereof, and a plane radiated from the illuminating unit.
  • the illumination means includes a surface light source.
  • the illumination unit includes a point light source that emits light toward the collimator reflector, and a retroreflector that reflects the collimated light reflected by the collimator reflector toward the collimator reflector. And including.
  • the point light source and the image pickup means are disposed substantially coaxially with each other.
  • the surface light source or the point light source includes a light emitting diode.
  • the collimating reflector is a parabolic mirror.
  • the collimating reflector is composed of a curved mirror formed by combining a plurality of flat mirrors as a whole into a substantially curved shape.
  • the present invention provides a method for detecting a storage state of a plurality of substrates stored in a cassette from an illumination unit toward a collimator reflector disposed beside the plurality of substrates.
  • the illumination means includes a surface light source.
  • light emitted from a point light source toward the collimator reflector, and reflected and collimated by the collimator reflector is provided in the optical path so that end portions of the plurality of substrates are in the optical path. Reflected by the retroreflector toward the collimator reflector so as to be positioned.
  • the point light source and the image pickup means are disposed substantially coaxially with each other.
  • the surface light source or the point light source includes a light emitting diode.
  • the collimating reflector is a parabolic mirror.
  • the collimating reflector is composed of a curved mirror formed by combining a plurality of flat mirrors as a whole into a substantially curved shape.
  • the substrate detection apparatus 1 is for detecting the storage state of a plurality of semiconductor wafers (substrates) 11 stored in a FOUP (wafer cassette) 10. .
  • the semiconductor wafer 11 has a circular flat plate shape, and is carried in and out of the FOUP 10 by a hand attached to the tip of the arm of the wafer transfer robot.
  • a high-luminance point light source 2 composed of a light emitting diode (LED) is disposed substantially coaxially with an imaging means 3 composed of a CCD camera (monocular camera).
  • LED light emitting diode
  • the light from the point light source 2 is radiated toward the collimating reflector 4 formed of a radiation mirror, reflected by the collimator reflector 4 and collimated.
  • the collimating reflector 4 can also be constituted by a curved mirror formed by combining a plurality of small flat mirrors in a substantially curved shape as a whole, instead of the parabolic mirror.
  • a retroreflecting plate 5 is disposed so as to face the collimating reflecting plate 4, and the retroreflecting plate 5 is configured by a ⁇ CCR plate (CCR: “Corner” Cube “Reflector”).
  • the imaging means 3 is connected to the image processing means 6 by a transmission cable, and an image acquired by the imaging means 3 is transmitted to the image processing means 6 via the transmission cable.
  • the light from the point light source 2 is radiated, reflected by the collimating reflector 4 and collimated.
  • the light reflected by the collimator reflector 4 is reflected toward the collimator reflector 4 by the retroreflector 5 disposed opposite to the collimator reflector 4 (irradiation step).
  • the illumination transmission image including the ends of the plurality of wafers 11 is formed on the collimator reflector 4 by the light reflected by the retroreflector 4. That is, the ends of the plurality of wafers 11 are positioned in the optical path of the reflected light that is reflected by the retroreflecting plate 5 and directed toward the collimating reflecting plate 4.
  • the illumination transmission image including the ends of the plurality of wafers 11 projected on the collimating reflector 4 is picked up by the image pickup means 3 composed of a CCD camera (image pickup step).
  • the mirror normal of the collimating reflector 4 and the camera optical axis of the image pickup means (CCD camera) 3 are parallel to each other on the plan view. Forms a parallel image.
  • FIG. 2 is an image diagram of the illumination transmission image 20 on the collimator reflection plate 4 acquired by the imaging means 3.
  • the portions shielded by the respective end portions of the plurality of wafers 11 appear as a plurality of local light shielding portions (low luminance portions). Therefore, by analyzing the illumination transmission image 20 by the image processing means 6, it is possible to detect the storage state of the plurality of wafers 11 in the cassette 10 (detection step).
  • the pop-out amount can be determined.
  • double wafer refers to the case where two wafers are stored in the same slot.
  • Cross wafer refers to a case where wafers are stored in different levels in the left and right slots.
  • the “pop-out wafer” refers to a case where the wafer is jumping forward from a specified storage position.
  • the corresponding light-shielding portion when there is no wafer in a certain slot, the corresponding light-shielding portion is missing. Further, when a pop-out wafer is present, the light shielding portion corresponding thereto is longer in the Y-axis direction than the other light shielding portions. When there is a cross wafer, the light shielding portion corresponding to the cross wafer is thicker in the X-axis direction than the other light shielding portions, and extends over two slot positions. When a double wafer is present, a portion corresponding to the double wafer is twice as thick in the X-axis direction as the other light shielding portions.
  • This embodiment employs an image processing method using a camera, but in principle, is close to a method of scanning a transmission type light shielding sensor, and therefore depends on the reflectance of the wafer 11 as an object. Therefore, the storage state of the wafer 11 can be reliably detected.
  • the illumination transmission image 20 can be obtained with a certain width (length in the Y-axis direction) at the edge of the wafer 11, the projection of the wafer 11 can be reliably detected in addition to the function of the mapping sensor. This cannot be realized only by scanning the conventional transmissive light-shielding sensor once.
  • a mechanical scan like a conventional transmissive light-shielding sensor is unnecessary, and the mechanism can be simplified and the processing time can be shortened.
  • the light from the point light source 2 is reflected and collimated by the collimator reflector 4, and the collimated light is reflected by the retroreflector 5. I am doing so.
  • a transmissive surface light source 12 is arranged at the position of the retroreflective plate 5 shown in FIGS. The light is emitted toward the collimating reflector 4.
  • the transmissive surface light source 12 includes an LED light source 13 configured by arranging LED elements in a vertical row, and a diffuse transmission plate 14 that transmits light emitted from the LED light source 13.
  • the diffuse transmission plate 14 is made of, for example, frosted glass.
  • the light immediately after being emitted from the LED light source 13 has unevenness, by transmitting through the diffusion transmission plate 14, a surface light source having uniform brightness without unevenness can be obtained.
  • an illumination transmission image including the ends of the plurality of wafers 11 projected on the collimating reflector 4 is picked up by the image pickup means 3 comprising a CCD camera, and the image processing means 6
  • the image pickup means 3 comprising a CCD camera
  • the image processing means 6 By analyzing the illumination transmission image, the same effects as those of the substrate detection apparatus 1 shown in FIGS. 1A and 1B can be obtained.
  • FIG. 4 shows a substrate detection apparatus 1B as a modification of the embodiment shown in FIG. 3, and a reflective surface light source 15 is used in this apparatus 1B.
  • the reflective surface light source 15 is configured to reflect the light emitted from the LED light source 13 by the diffuse reflector 16.
  • the surface light source 15 can also emit uniform light without unevenness toward the collimating reflector 4.
  • the substrate 11 is generally transported from or to the cassette by a substrate transport robot (hereinafter simply “robot”).
  • robot a substrate transport robot
  • the substrate detection apparatus determines whether or not the substrate 11 can be transferred. If it is determined that the substrate 11 can be transferred, the operation parameters such as the robot operation position are corrected based on the detected value of the storage state of the substrate 11. By doing so, the substrate 11 can be transported by the robot.
  • the robot can carry the substrate 11, so that the throughput of the entire substrate processing apparatus including the robot can be improved.
  • the storage state of the substrate 11 in the cassette 10 is detected by the substrate detection device of the present invention.
  • the robot grasps the substrate 11 based on the detected distance from the substrate 11 to the substrate 11 positioned below the substrate 11. It is determined whether or not it is possible (see FIG. 7).
  • the robot is gripped by correcting the motion parameters such as the robot motion position based on the detected amount of droop. .
  • necessary processing such as operation stop is performed.
  • the processes (2) and (3) are performed in combination.
  • substrate dripping refers to a state in which the substrate housed in the cassette 10 is drooping downward from a specified position (see FIGS. 5 and 6).
  • the criterion for determining whether or not the substrate 11 can be gripped by the robot can be appropriately set according to the structure of the substrate gripping mechanism of the robot.
  • the imaging means 31 and the light source (illumination means) 32 are provided in the robot 30 as shown in FIG. 8 and the robot 30 is moved to the cassette 10 to be detected to detect the storage state of the substrate 11, A set of at least the imaging means 31 and the light source (illumination means) 32 is sufficient for the plurality of cassettes 10, and the apparatus can be made compact and the cost can be reduced.
  • light from the light source 32 provided in the robot 30 is reflected toward the edge of the substrate 11 by the diffusion plate 33 and further reflected toward the imaging means 31 by the reflection plate 34.
  • the processing of the substrate 11 is performed in an automated system, and humans do not always monitor the processing process. Therefore, when the robot 30 has an abnormality such as a conveyance failure or a collision, the cause is investigated. There was a problem that it was difficult.
  • the robot 30 has caused an abnormality such as a conveyance failure or a collision.
  • an abnormality such as a conveyance failure or a collision.
  • the image at the time of occurrence of an abnormality can be confirmed, and the cause of the abnormality can be investigated and a recurrence prevention measure can be investigated using the image as a clue.
  • an image of the cassette 10 or the like obtained by the imaging unit 31 of the substrate detection apparatus of the present invention is stored in the recording unit 35, and a past image can be referred to as necessary.
  • the configuration may be such that only the latest image within the range allowed by the storage capacity of the recording means 35 is left and the old image is deleted (including overwritten).
  • the configuration is such that deletion of an old image (including a case where it is overwritten) is stopped after detecting an abnormality, it is possible to avoid deleting an image for a certain period of time before the occurrence of the abnormality.
  • the imaging means 31 may be provided in the robot 30 as in the second application example (see FIG. 8) or may be provided in a place other than the robot (see FIG. 9). If the image pickup means 31 is provided in the robot 30, an image representing the storage state of the wafer 11 as shown in FIG. 5 can be recorded, and the robot 30 can be operated to move to an arbitrary position from an arbitrary angle. In the latter case, the optimum imaging angle and position can be selected for investigating the cause of the abnormality and examining the recurrence prevention measures.
  • Moving / rotating means for imaging means other than the robot may be provided.
  • the robot 30 if the robot 30 is caused to perform a substrate transfer operation in a state where a frictional fastening portion of the robot 30 is displaced or a member is deformed due to a collision between the robot 30 and an apparatus, the robot 30 fails to transfer the substrate 11. There has been a problem of colliding with a device or the like. In addition, it is necessary to provide a dedicated detection means in order to detect the above-described deviation and deformation, which causes a problem of increasing the size and cost of the apparatus.
  • image information when the robot 30 is in a specific posture during normal operation is acquired and stored in the storage means 35, and then the specific information is stored in the robot 30.
  • image information when the posture is taken and comparing the obtained image information with the image information stored in the storage means 35 it is possible to detect the above-described deviation or deformation. Become.
  • no dedicated detection means is required, it is possible to avoid an increase in size and cost of the apparatus.
  • the image information (reference image information) when the robot 30 is in a specific posture during normal operation is acquired by the imaging unit 3 (see FIGS. 4 and 10) (see FIG. 10).
  • the comparison image information and the reference image information are compared, and if there is a difference between them, it can be determined that the robot 30 is displaced or deformed.
  • the comparison image information and the reference image information are shifted in the vertical direction, it is highly possible that the hand 36 is bent or the bolt is loosened.
  • the cause of the abnormality of the robot 30 can also be estimated so that there is a high possibility that the robot 30 is present.
  • the cause of the abnormality may be automatically estimated by a computer, or the estimation result may be displayed. Further, a threshold value may be provided for the difference between the comparison image information and the reference image information, and it may be determined that the robot 30 is displaced or deformed when the comparison result exceeds the threshold value. Further, such a determination may be performed by each element such as a vertical shift, a horizontal shift, a hand image width, or a combination thereof among the differences between the comparison image information and the reference image information.
  • the operation parameters such as the operation position of the robot 30 may be corrected based on the determination result or the comparison result. In this way, even when the robot 30 is displaced or deformed, the transfer operation can be continued while the transfer operation can be performed by correcting the operation parameter, and the stop time of the apparatus can be reduced. Furthermore, if a plurality of postures are employed as the specific posture, more information can be obtained.

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  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

　本発明の基板検出装置は、複数の基板の傍らに配置されるコリメート反射板と、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、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上に形成された、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、撮像手段により取得された照明透過像の画像を処理して、複数の基板の収納状態を検出する画像処理手段と、を備える。

Description

基板検出装置および方法
　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、前記照明手段は面光源を含む。
　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、前記面光源又は前記点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、前記照明手段は面光源を含む。
　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、前記面光源又は前記点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。
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と共に示した側面図。 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と共に示した平面図。 図１Ａ及び図１Ｂ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。 本発明の第一応用例を説明するための図であり、垂れ及び飛び出し状態の基板を含む複数の基板を収納したカセットを示した側面図。 本発明の第一応用例を説明するための図であり、飛び出し状態にある基板の処理の可否を判断する方法を説明するための図。 本発明の第一応用例を説明するための図であり、垂れ状態にある基板の処理の可否を判断する方法を説明するための図。 本発明の第二応用例を説明するための図であり、基板検出装置の主要構成要素を示した平面図。 本発明の第三応用例を説明するための図であり、基板検出装置の主要構成要素を示した平面図。 本発明の第四応用例を説明するための図であり、基板検出装置の主要構成要素を示した平面図。
　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１Ａ及び図１Ｂ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(基板)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１Ｂ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１Ａ及び図１Ｂ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１Ａ及び図１Ｂ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１Ａ及び図１Ｂ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１Ａ及び図１Ｂ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。
　以下では、本発明の各種の応用例について説明する。
［第一応用例］
　本発明の第一応用例について、図５乃至図７を参照して説明する。
　カセット１０内における基板１１の収納状態が検出された後、基板１１が基板搬送ロボット（以下単に「ロボット」）によってカセットから又はカセットへ搬送されるのが一般的である。
　従来は基板１１の収納状態が正常でなければ、ロボットの動作を停止することでロボットと基板１１との衝突や、ロボットによる基板１１の異常把持を回避していた。しかしこの場合には、収納状態が正常な収納状態から少しずれただけでロボットの動作が停止するため、ロボットを含む基板処理装置全体のスループットが低下するという問題があった。
　これに対して、本発明による基板検出装置によって基板１１の収納状態を検出すれば、基板１１が正常な収納状態からずれている場合でも、ロボットの動作位置等の動作パラメータを補正することによって基板１１の搬送が可能か否かを判定することができ、基板１１の搬送が可能と判定された場合には、基板１１の収納状態の検出値に基づいてロボットの動作位置等の動作パラメータを補正することにより、ロボットによる基板１１の搬送が可能になる。
　このように、従来はロボットの動作を停止させて対応していたような場合においても、ロボットによる基板１１の搬送が可能になるため、ロボットを含む基板処理装置全体のスループットを向上させることができる。
　具体的な処理の一例を以下に示す。
（１）　本発明の基板検出装置によりカセット１０内における基板１１の収納状態を検出する。
（２）　基板１１の飛び出し(図５参照)が検出された場合には、検出された飛び出し量に基づいてロボットによる基板１１の把持が可能であるか否かの判定を行い（図６参照）、把持可能と判定された場合には、検出された飛び出し量に基づいてロボットの動作位置を補正することにより把持を行う。把持不可能と判定された場合には動作停止等の必要な処理を行う。
（３）　基板１１の垂れ(図５参照)が検出された場合には、その基板１１からその基板１１の下方に位置する基板１１までの検出された距離に基づいてロボットによる基板１１の把持が可能であるか否かの判定を行い（図７参照）、把持可能と判定された場合には、検出された垂れ量に基づいてロボットの動作位置等の動作パラメータを補正することにより把持を行う。把持不可能と判定された場合には動作停止等の必要な処理を行う。
（４）　基板１１の飛び出しと垂れが両方検出された場合には、（２）、（３）の処理を組合せて行う。
　ここで、「基板の垂れ」とは、カセット１０内に収納されている基板が規定の位置よりも下方に垂れている状態を言う（図５、図６参照）。
　ロボットによる基板１１の把持が可能であるか否かの判定基準は、ロボットの基板把持機構の構造等に合わせて適宜設定することができる。
［第二応用例］
　本発明の第二応用例について、図８を参照して説明する。
　本発明の基板検出装置の適用に際して、カセット１０が複数存在する場合にはカセット１０毎に基板検出装置を設置することも考えられる。
　しかし、図８に示したようにロボット３０に撮像手段３１と光源（照明手段）３２を設け、検出対象のカセット１０にロボット３０を移動させて基板１１の収納状態を検出するようにすれば、複数のカセット１０に対して少なくとも撮像手段３１と光源（照明手段）３２が一式で済み、装置のコンパクト化やコストの低減を図ることができる。
　この例においては、ロボット３０に設けられた光源３２からの光が、拡散板３３で基板１１の縁部に向けて反射され、さらに反射板３４によって撮像手段３１に向けて反射される。
［第三応用例］
　本発明の第三応用例について、図９を参照して説明する。
　通常、基板１１の処理は自動化システムにおいて行われ、人間が処理工程を常時監視しているわけではないため、ロボット３０が搬送の失敗や衝突等の異常を起こした場合に、その原因を調査することが難しいという問題があった。
　しかし、本発明の基板検出装置の撮像手段３１によって得たカセット１０等の画像を記録手段３５（図９参照）に保存しておけば、ロボット３０が搬送の失敗や衝突等の異常を起こした場合に異常発生時の画像を確認でき、その画像を手掛かりにして異常の原因調査や再発防止策の検討を行うことができる。
　具体的には、本発明の基板検出装置の撮像手段３１によって得たカセット１０等の画像を記録手段３５に保存し、必要に応じて過去の画像を参照可能なように構成する。
　記録手段３５の記憶容量が許す範囲の最新画像のみを残し、古い画像は削除（上書きされる場合を含む）される構成としても良い。また、異常を検出した後に古い画像の削除（上書きされる場合を含む）を中止する構成とすれば、異常発生前の一定時間の画像が削除されることを回避できる。
　更に、撮像手段３１は第二応用例のようにロボット３０に設けられていてもよく（図８参照）、ロボット以外に設けられてもよい（図９参照）。撮像手段３１をロボット３０に設けるようにすれば、図５に示されるようなウエハ１１の収納状態を表す画像を記録することもできるし、ロボット３０を動作させることによって任意の角度から任意の位置を撮像して記録することもでき、後者の場合は撮像角度や位置を、異常の原因調査や再発防止策の検討を行うために最適なものを選択することができる。
　撮像手段３１をロボット以外に設けるようにすれば、ロボット３０の動作とは無関係に定点観測を行うことができる。ロボット以外の撮像手段の移動・回転手段を設けてもよい。
［第四応用例］
　本発明の第四応用例について、図１０（及び図４）を参照して説明する。
　従来、ロボット３０と装置等との衝突によってロボット３０の摩擦締結部のずれや部材の変形等が生じた状態でロボット３０に基板搬送動作を行わせると、ロボット３０が基板１１の搬送に失敗したり装置等に衝突したりするという問題があった。また、上記のずれや変形を検出するためには専用の検出手段を設ける必要があり、装置の大型化や高コスト化を招くことも問題であった。
　本発明の基板検出装置の構成を用いれば、正常時にロボット３０に特定の姿勢をとらせた場合の画像情報を取得してそれを記憶手段３５に記憶させ、その後、そのロボット３０に前記特定の姿勢をとらせた場合の画像情報を取得して、得られた画像情報と前記記憶手段３５に記憶させた画像情報とを比較することにより、上記のずれや変形等を検出することが可能になる。しかも専用の検出手段は不要なので装置の大型化や高コスト化を避けることができる。
　具体的な処理の一例を以下に示す。
（１）　撮像手段３（図４、図１０参照）により、正常時にロボット３０に特定の姿勢をとらせた場合の画像情報（基準画像情報）を取得する（図１０参照）。
（２）　取得した画像情報を記憶手段３５に記憶する。
（３）　ロボット３０のずれや変形等を検出する際に、ロボット３０に前記特定の姿勢をとらせた場合の画像情報（比較画像情報）を取得する。
（４）　比較画像情報と基準画像情報とを比較し、両者に相違がある場合にはロボット３０にずれや変形等が生じていると判定できる。
　比較画像情報と基準画像情報とが上下方向にずれている場合はハンド３６の曲がりやボルトの緩みが生じている可能性が高く、ハンド長手方向にずれている場合は駆動部にガタが生じている可能性が高いというように、ロボット３０の異常の原因を推定することもできる。
　異常の原因はコンピュータによって自動的に推定させてもよく、推定結果を表示させるようにしてもよい。また、比較画像情報と基準画像情報の相違に閾値を設けておき、比較の結果閾値を越えている場合にロボット３０にずれや変形等が生じていると判定するようにしてもよい。また、そのような判定は、比較画像情報と基準画像情報の相違の内、鉛直方向のずれや水平方向のずれ、ハンド像の幅等の各要素あるいはこれらの組合せによって行うようにしてもよい。
　更に、判定結果あるいは比較結果に基づいてロボット３０の動作位置等の動作パラメータを補正するようにしてもよい。このようにすれば、ロボット３０にずれや変形が生じた場合にも動作パラメータの補正によって搬送動作が可能である間は搬送動作を続行することができ、装置の停止時間を縮小させることができる。更に、前記特定の姿勢として複数の姿勢を採用すれば、より多くの情報を得ることができる。

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. 　前記照明手段は面光源を含む請求項１記載の基板検出装置。
  3. 　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。
  4. 　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３記載の基板検出装置。
  5. 　前記面光源又は前記点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. 　前記照明手段は面光源を含む請求項８記載の基板検出方法。
  10. 　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。
  11. 　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１０記載の基板検出方法。
  12. 　前記面光源又は前記点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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