(57)【要約】【課題】半導体基板が格納容器から飛び出しているか否かを高速かつ確実に検出することができるウェーハマッピング装置を提供すること。【解決手段】実施形態のウェーハマッピング装置では、照明光学系が、ウェーハ側面に対して垂直に交わる線状スリット光を、各ウェーハの複数箇所に照射する。第１および第２の撮像部は、前記線状スリット光が照射されているウェーハの側面をそれぞれ第１および第２の撮像画像として撮像する。格納状態検出部は、前記第１および第２の撮像画像が撮像されている場合には、三角測量方法で前記ウェーハの前記格納容器からの飛び出し量を算出し、前記第１および第２の撮像画像の何れか一方のみが撮像されている場合には、前記線状スリット光の反射光が画像面上で結像する結像位置と、基準位置と、を比較することにより、前記ウェーハが前記格納容器から飛び出しているか否かを判定する。【選択図】図１１
2013004927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェーハを格納している格納容器が載置台に載置された状態で前記ウェーハの側面の長手方向に対して垂直に交わる線状スリット光を、前記格納容器の開口部側から各ウェーハの側面の複数箇所に照射する照明光学系と、
第１の位置に配置されるとともに、前記線状スリット光が照射されているウェーハの側面を撮像する第１の撮像部と、
第２の位置に配置されるとともに、前記線状スリット光が照射されているウェーハの側面を撮像する第２の撮像部と、
前記第１の撮像部で撮像された第１の撮像画像および前記第２の撮像部で撮像された第２の撮像画像の少なくとも一方を用いて、前記ウェーハの格納容器内での格納状態を検出する格納状態検出部と、
を備え、
前記格納状態検出部は、
前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方が撮像されている場合には、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方を用いて三角測量方法で前記ウェーハの前記格納容器からの飛び出し量を算出し、
前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の何れか一方のみが撮像されている場合には、撮像された撮像画像に基づいて、前記線状スリット光の反射光が画像面上で結像する結像位置と、前記結像位置の基準位置と、を比較することにより、前記ウェーハが前記格納容器から飛び出しているか否かを判定することを特徴とするウェーハマッピング装置。
【請求項２】
前記格納状態検出部は、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の少なくとも一方を用いて、前記格納容器内の何れのスロットに前記ウェーハが格納されているかを検出することを特徴とする請求項１に記載のウェーハマッピング装置。
【請求項３】
前記格納状態検出部は、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の少なくとも一方を用いて、前記格納容器内で複数のスロットに跨って格納されているウェーハの有無を検出することを特徴とする請求項１に記載のウェーハマッピング装置。
【請求項４】
前記格納状態検出部は、前記第１または第２の撮像画像の画像領域のうち前記線状スリット光の反射光が検出される位置近傍の画像領域に対して画像処理を行うことにより、前記ウェーハの格納容器内での格納状態を検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のウェーハマッピング装置。
【請求項５】
ウェーハを格納している格納容器が載置台に載置された状態で前記ウェーハの側面の長手方向に対して垂直に交わる線状スリット光を、前記格納容器の開口部側から各ウェーハの側面の複数箇所に照射する照明ステップと、
第１の位置に配置された第１の撮像部が、前記線状スリット光が照射されているウェーハの側面を撮像するとともに、第２の位置に配置された第２の撮像部が、前記線状スリット光が照射されているウェーハの側面を撮像する撮像ステップと、
前記第１の撮像部で撮像された第１の撮像画像および前記第２の撮像部で撮像された第２の撮像画像の少なくとも一方を用いて、前記ウェーハの格納容器内での格納状態を検出する格納状態検出ステップと、
を含み、
前記格納状態検出ステップは、
前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方が撮像されている場合には、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方を用いて三角測量方法で前記ウェーハの前記格納容器からの飛び出し量を算出し、
前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の何れか一方のみが撮像されている場合には、撮像された撮像画像に基づいて、前記線状スリット光の反射光が画像面上で結像する結像位置と、前記結像位置の基準位置と、を比較することにより、前記ウェーハが前記格納容器から飛び出しているか否かを判定することを特徴とするウェーハマッピング方法。
【請求項６】
前記飛び出し量が算出された場合に、前記ウェーハの搬送装置が、前記飛び出し量に応じた位置から前記ウェーハを取り出す搬送ステップをさらに含むことを特徴とする請求項５に記載のウェーハマッピング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ウェーハマッピング装置およびウェーハマッピング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では、ウェーハ搬送キャリアである格納容器（ＦＯＵＰ）と半導体製造装置との間でウェーハの受け渡しをする際に、ＦＯＵＰを半導体製造装置に接続した後、搬送ロボットがＦＯＵＰ内のウェーハ格納状態を確認している（マッピング処理）。
【０００３】
このようなマッピング処理では、ＦＯＵＰ内の何れのスロットにウェーハが格納されているか、ウェーハが斜め方向に収まっていないか、ウェーハがＦＯＵＰから飛び出していないかなどが検出される。
【０００４】
従来のウェーハマッピング方法では、ロボットアームのエンドエフェクト先端に取り付けられた１対のフォトセンサを、ウェーハ円弧部分と僅かに重なる位置まで移動させている。その後、ロボットアームをウェーハ積載方向に昇降させることで、各スロット内のウェーハの有無を検出していた。
【０００５】
しかしながら、搬送ロボットが絶えずウェーハの搬送動作を行っている状況下では以下の問題があった。
１．マッピング処理にロボット動作を含むので、ウェーハ格納状態を検出し終えるまでに長時間を要する。
２．ウェーハを１枚ずつしか検出できない。
３．ウェーハ搬送動作と並列してマッピング処理を行うことができない。
【０００６】
また、カメラを用いた画像処理によってウェーハマッピングを行う場合、カメラが故障した場合には、ウェーハがＦＯＵＰから飛び出しているか否かを検出できなくなるという問題があった。このような上記４つの問題により、ウェーハがＦＯＵＰから飛び出しているか否かを高速かつ確実に検出することはできなかった。このため、ウェーハがＦＯＵＰから飛び出しているか否かを高速かつ確実に検出することが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−６４５１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、ウェーハが格納容器から飛び出しているか否かを高速かつ確実に検出することができるウェーハマッピング装置およびウェーハマッピング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
実施形態によれば、ウェーハマッピング装置が提供される。ウェーハマッピング装置は、照明光学系と、第１の撮像部と、第２の撮像部と、格納状態検出部と、を備えている。前記照明光学系は、半導体基板を格納している格納容器が載置台に載置された状態で前記半導体基板の側面の長手方向に対して垂直に交わる線状スリット光を、前記格納容器の開口部側から各半導体基板の側面の複数箇所に照射する。前記第１の撮像部は、第１の位置に配置されるとともに、前記線状スリット光が照射されている半導体基板の側面を撮像する。前記第２の撮像部は、第２の位置に配置されるとともに、前記線状スリット光が照射されている半導体基板の側面を撮像する。前記格納状態検出部は、前記第１の撮像部で撮像された第１の撮像画像および前記第２の撮像部で撮像された第２の撮像画像の少なくとも一方を用いて、前記半導体基板の格納容器内での格納状態を検出する。さらに、前記格納状態検出部は、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方が撮像されている場合には、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の両方を用いて三角測量方法で前記半導体基板の前記格納容器からの飛び出し量を算出する。また、前記格納状態検出部は、前記第１の撮像画像および前記第２の撮像画像の何れか一方のみが撮像されている場合には、撮像された撮像画像に基づいて、前記線状スリット光の反射光が画像面上で結像する結像位置と、前記結像位置の基準位置と、を比較することにより、前記半導体基板が前記格納容器から飛び出しているか否かを判定する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施形態に係る半導体製造装置の一例を示す上面図である。
【図２】図２は、ウェーハロード機構とウェーハマッピング機構の構成例を示す斜視図である。
【図３】図３は、ウェーハマッピング装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、ウェーハマッピングの処理手順を示すフローチャートである。
【図５】図５は、カメラの配置位置とウェーハの測定位置との関係を示す図である。
【図６】図６は、カメラ画像の取得処理を説明するための図である。
【図７】図７は、測定ポイントの抽出処理を説明するための図である。
【図８】図８は、ウェーハ有無情報とクロススロット情報の取得処理を説明するための図である。
【図９】図９は、カメラの配置例を説明するための図である。
【図１０】図１０は、三角測量を用いたウェーハの飛び出し距離算出方法を説明するための図である。
【図１１】図１１は、一方のカメラが故障した場合のウェーハの飛び出し有無判定処理を説明するための図である。
【図１２】図１２は、半導体製造装置の動作タイミングを示す図である。
【図１３】図１３は、ウェーハロード機構に複数のＦＯＵＰがセットされる場合のカメラの配置例を示す図である。
【図１４】図１４は、ウェーハマッピング装置のハードウェア構成を示す図である。
【図１５】図１５は、実施形態に係る半導体製造装置の他の構成例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に添付図面を参照して、実施形態に係るウェーハマッピング装置およびウェーハマッピング方法を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１２】
（実施形態）
図１は、実施形態に係る半導体製造装置の一例を示す上面図である。半導体製造装置１００Ｘは、例えば、ドライエッチング装置などの枚様式装置であり、半導体製造設備内などに配置される。
【００１３】
半導体製造装置１００Ｘは、概略円板状をなすウェーハＷのＦＯＵＰ（Front-Opening  Unified  Pod）８内での格納状態を検出する。そして、半導体製造装置１００Ｘは、ウェーハＷの格納状態（ウェーハマッピングに関する情報）を示す情報として、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報を生成する。ウェーハ有無情報は、ＦＯＵＰ８内にウェーハＷが格納されているか否かを示す情報である。クロススロット情報は、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内のスロットに対して斜め方向に格納されているか否かを示す情報である。ウェーハ飛び出し情報は、ＦＯＵＰ８から飛び出しているウェーハＷの飛び出し距離が許容範囲内であるか否かを示す飛び出し判定情報と、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内からどれだけの距離だけ飛び出しているかを示す飛び出し距離情報と、である。
【００１４】
本実施形態の半導体製造装置１００Ｘは、２台のカメラ２Ｌ，２Ｒによって、ＦＯＵＰ８内におけるウェーハＷの格納状態を検出するとともに、一方のカメラが故障した場合には、他方のカメラでウェーハＷの格納状態を検出する。
【００１５】
半導体製造装置１００Ｘは、２台のカメラ２Ｌ，２ＲによってウェーハＷの格納状態を検出する場合（通常状態の場合）には、ウェーハ飛び出し情報としてウェーハＷがＦＯＵＰ８内からどれだけの距離だけ飛び出しているかを検出する。また、半導体製造装置１００Ｘは、カメラ２Ｌ，２Ｒの何れか一方によってウェーハＷの格納状態を検出する場合（異常状態の場合）には、ウェーハ飛び出し情報としてウェーハＷがＦＯＵＰ８内から飛び出しているか否かを検出する。
【００１６】
半導体製造装置１００Ｘは、ウェーハロード機構３と、ウェーハマッピング機構１Ｘと、プロセス処理機構５と、制御装置３０Ｘと、を備えて構成されている。ウェーハロード機構３は、搬送ロボット４と、ＦＯＵＰ載置台７と、を有している。
【００１７】
ＦＯＵＰ８は、ウェーハ（半導体基板）Ｗを搬送する際にウェーハＷが格納されるキャリアである。ＦＯＵＰ８内のウェーハＷに対して、プロセス処理機構５でエッチングなどの処理を行う際には、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台（ロードポート）７に載置される。各ウェーハＷは、ウェーハＷの中心が同軸方向に並び且つウェーハＷの各主面が略等間隔で平行方向に並ぶようＦＯＵＰ８内に格納される。換言すると、ウェーハＷはＦＯＵＰ８内で同軸方向に並ぶよう積載される。そして、プロセス処理機構５でウェーハ処理される際には、各ウェーハＷの主面が水平方向となるよう、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台７に載置される。半導体製造装置１００Ｘでは、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台７に載置された後、ＦＯＵＰ８内におけるウェーハＷの格納状態を検出する。
【００１８】
搬送ロボット４は、ＦＯＵＰ８内のウェーハＷを１枚ずつ順番にプロセス処理機構５に搬送するとともに、プロセス処理機構５でエッチングなどが終わったウェーハＷを１枚ずつ順番にＦＯＵＰ８内に搬送する。搬送ロボット４は、ロボットアーム４１を備えており、ロボットアーム４１上にウェーハＷを載せた状態で、プロセス処理機構５とＦＯＵＰ８との間でウェーハＷの搬送を行う。
【００１９】
ウェーハマッピング機構１Ｘは、ウェーハマッピング装置１０Ｘと、２台のカメラ２Ｌ，２Ｒと、３台の照明光学系９Ａ，９Ｂ，９Ｃと、を有している。照明光学系９Ａ〜９Ｃは、それぞれ、ＦＯＵＰ８内のウェーハＷに光（後述するスリットライト）を照射する機能を有しており、照明機器やレンズ等を備えている。照明光学系９Ａ〜９Ｃは、カメラ２Ｌ，２Ｒが画像を撮像する際に、ウェーハＷの側面に対してスリットライトを照射する。照明光学系９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、それぞれＦＯＵＰ８内に格納されているウェーハＷの側面（周縁部）の左側、中央部、右側にスリットライトを照射する。なお、１つの照明装置によって３つの照明光学系９Ａ〜９Ｃを構成してもよいし、各照明光学系９Ａ〜９Ｃを別々の構成としてもよい。
【００２０】
カメラ２Ｌは、ウェーハＷの側面を左側から撮像し、カメラ２Ｒは、ウェーハＷの側面を右側から撮像する。カメラ２Ｌ，２Ｒは、ウェーハＷの側面を撮像することにより、ウェーハＷからの反射光を撮像する。
【００２１】
ウェーハマッピング装置１０Ｘは、カメラ２Ｌ，２Ｒが撮像した画像（反射光の位置）を用いて、ウェーハＷのＦＯＵＰ８内での格納状態を判定するコンピュータなどである。ウェーハマッピング装置１０Ｘは、ウェーハＷの格納状態（ウェーハマッピング結果）を、制御装置３０Ｘに送る。
【００２２】
プロセス処理機構５は、搬出入部３８と、３つのプロセスチャンバ３５〜３７と、を有している。搬出入部３８へは、搬送ロボット４によってＦＯＵＰ８から取り出されたウェーハＷが搬入される。
【００２３】
搬出入部３８は、室内の真空引きを行う真空引き部（図示せず）と、ウェーハＷをプロセスチャンバ３５〜３７の何れかに搬送する真空側搬送ロボット（図示せず）と、を備えている。
【００２４】
搬出入部３８へ搬入されたウェーハＷは、搬出入部３８でAir  Lockされ、真空引き部によって真空引きされるとともに、真空側搬送ロボットによってプロセスチャンバ３５〜３７の何れかに搬送される。プロセスチャンバ３５〜３７でエッチングなどが終わったウェーハＷは、真空側搬送ロボットによって搬出入部３８に送られ、搬送ロボット４によって搬出入部３８からＦＯＵＰ８に戻される。
【００２５】
制御装置３０Ｘは、ウェーハロード機構３、ウェーハマッピング機構１Ｘ、プロセス処理機構５を制御するコンピュータなどである。制御装置３０Ｘは、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台７に載置されたことをセンサ（図示せず）などによって検出すると、ウェーハマッピング機構１Ｘにウェーハマッピングの実行を指示する。具体的には、制御装置３０Ｘは、照明光学系９Ａ〜９Ｃに対し、照明光（スリットライト）の照射を指示する。これにより、照明光学系９Ａ〜９ＣからのスリットライトがウェーハＷの側面に照射される。
【００２６】
また、制御装置３０Ｘは、カメラ２Ｌ，２Ｒに対し、画像の撮像を指示する。これにより、カメラ２Ｌ，２Ｒは、全ウェーハＷの側面を撮像する。また、制御装置３０Ｘは、ウェーハマッピング装置１０Ｘに対し、カメラ２Ｌ，２Ｒで撮像された画像に基づいたウェーハマッピングを行うよう指示する。
【００２７】
また、制御装置３０Ｘは、ウェーハマッピング機構１Ｘによるウェーハマッピング結果に基づいて、搬送ロボット４を制御する。例えば、ウェーハＷがＦＯＵＰ８から所定の距離だけ飛び出している場合には、この飛び出し距離に応じた位置にあるウェーハＷを取り出すよう、搬送ロボット４に指示を送る。
【００２８】
図２は、ウェーハロード機構とウェーハマッピング機構の構成例を示す斜視図である。なお、図２では、ウェーハマッピング装置１０Ｘと制御装置３０Ｘとを１つのコンピュータで構成した場合を示している。また、カメラ２Ｌ，２Ｒとコンピュータ（ウェーハマッピング装置１０Ｘ、制御装置３０Ｘ）との接続や、搬送ロボット４とコンピュータとの接続の図示を省略している。
【００２９】
ウェーハマッピング機構１Ｘでは、例えば、カメラ２Ｌ，２Ｒの頭上または、その近傍に照明光学系９Ａ，９Ｂ，９Ｃが、ＦＯＵＰ８と対面するよう配置されている。例えば、カメラ２Ｌと照明光学系９Ａとの組と、カメラ２Ｒと照明光学系９Ｃとの組と、がＦＯＵＰ８に対して左右対称となるよう、カメラ２Ｌ，２Ｒ、照明光学系９Ａ，９Ｃが配置される。そして、カメラ２Ｌとカメラ２Ｒとの間（左右対称の対称軸上）に、照明光学系９Ｂが配置される。
【００３０】
本実施形態では、ウェーハロード機構３によるウェーハＷの搬送とは独立して、ウェーハマッピング機構１ＸがウェーハＷのウェーハマッピングを行う。このため、本実施形態の搬送ロボット４は、ウェーハＷの搬送に専念することができ、ウェーハマッピングのための動作を行う必要がない。
【００３１】
ウェーハＷのロード処理は、ウェーハマッピング機構１Ｘによるウェーハマッピング結果に基づいて行われる。例えば、ＦＯＵＰ８内にウェーハＷが格納されていると判定されたスロットからウェーハＷを取り出すよう、搬送ロボット４を動作させる。
【００３２】
図３は、ウェーハマッピング装置の構成を示すブロック図である。ウェーハマッピング装置１０Ｘは、画像入力部１１、ウェーハ検出方法判定部１２、測定ポイント抽出部１３、ウェーハ有無判定部１５、クロススロット判定部１６、ウェーハ飛び出し距離算出部１７、ウェーハ飛び出し判定部１８、ウェーハマッピング結果出力部１９、設定情報入力部２０、基準画素位置記憶部２１を備えている。
【００３３】
画像入力部１１は、カメラ２Ｌ，２Ｒから送られてくる画像を入力して、ウェーハ検出方法判定部１２、測定ポイント抽出部１３に送る。ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒから送られてくる画像に基づいて、カメラ２Ｌ，２Ｒが故障しているか否かを判定する。ウェーハ検出方法判定部１２は、例えば、カメラ２Ｌからの画像が送られてこない場合にカメラ２Ｌが故障していると判定し、カメラ２Ｒからの画像が送られてこない場合にカメラ２Ｒが故障していると判定する。ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒの一方が故障している場合に、故障しているカメラ２Ｌ，２Ｒを示す故障情報を測定ポイント抽出部１３に送る。
【００３４】
測定ポイント抽出部１３は、カメラ２Ｌ，２Ｒから送られてくる画像からウェーハＷの位置を示す画像（測定ポイント）を抽出する。測定ポイント抽出部１３は、抽出した測定ポイントの位置をウェーハ有無判定部１５、クロススロット判定部１６に送る。
【００３５】
また、測定ポイント抽出部１３は、ウェーハ検出方法判定部１２から故障情報を受け取っていない場合（カメラ２Ｌ，２Ｒが故障していない場合）に、測定ポイントの位置をカメラ２Ｌ，２Ｒに対応付けして、ウェーハ飛び出し距離算出部１７に送る。この場合の測定ポイントの位置は、カメラ２Ｌからの画像に基づいて検出した位置と、カメラ２Ｒからの画像に基づいて検出した位置と、の両方である。
【００３６】
また、測定ポイント抽出部１３は、ウェーハ検出方法判定部１２から故障情報を受け取った場合（カメラ２Ｌ，２Ｒの何れか一方が故障している場合）に、故障していないカメラの画像から抽出した測定ポイントの位置と、故障情報と、をウェーハ飛び出し判定部１８に送る。この場合の測定ポイントの位置は、故障していないカメラからの画像に基づいて検出した位置である。
【００３７】
設定情報入力部２０は、測定ポイントの基準位置を入力して、基準画素位置記憶部２１に記憶させる。測定ポイントの基準位置は、ＦＯＵＰ８内の正常位置にウェーハＷが格納されている場合（飛び出しが無い場合）にカメラ２Ｌ，２Ｒで検出される測定ポイントの画素位置（以下、基準画素位置という）である。例えば、予めウェーハＷをＦＯＵＰ８内の正常位置に格納させた状態で実際に測定ポイントの位置を検出し、この検出結果を基準画素位置として設定しておく。基準画素位置としては、カメラ２Ｌ用の基準画素位置と、カメラ２Ｒ用の基準画素位置と、を設定しておく。なお、基準画素位置は、照明光学系９Ａ〜９Ｃからのスリットライトの照射方向、カメラ２Ｌ，２Ｒの配置位置、ウェーハＷの正常位置などに基づいて算出してもよい。基準画素位置記憶部２１は、基準画素位置を記憶するメモリなどである。
【００３８】
ウェーハ有無判定部１５は、少なくとも一方の測定ポイントの位置に基づいて、ＦＯＵＰ８内にウェーハＷが格納されているか否かをスロット毎に判定する。ウェーハ有無判定部１５は、判定結果をウェーハ有無情報として、ウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００３９】
クロススロット判定部１６は、少なくとも一方の測定ポイントの位置に基づいて、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内のスロットに対して斜め方向に格納されているか否かをウェーハＷ毎に判定する。クロススロット判定部１６は、判定結果をクロススロット情報として、ウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００４０】
ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、カメラ２Ｌ，２Ｒを用いて検出された測定ポイントの各位置に基づいて、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内からどれだけの距離だけ飛び出しているかを飛び出し距離情報として算出する。ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、飛び出し距離情報をウェーハ飛び出し判定部１８に送る。
【００４１】
ウェーハ飛び出し判定部１８は、ウェーハ飛び出し距離算出部１７から飛び出し距離情報を受信した場合には、飛び出し距離の閾値（画素間距離の閾値）と、算出された飛び出し距離（検出した画素間距離）とを比較することにより、飛び出し距離が許容範囲内であるか否かを判定する。飛び出し距離の閾値は、例えば基準画素位置記憶部２１などに格納しておく。
【００４２】
飛び出し距離が許容範囲内である場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、飛び出し距離が許容範囲内であることを示す飛び出し判定情報と、飛び出し距離情報と、をウェーハ飛び出し情報としてウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００４３】
飛び出し距離が許容範囲外である場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、飛び出し距離が許容範囲外であることを示す飛び出し判定情報をウェーハ飛び出し情報としてウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００４４】
また、ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイント抽出部１３から測定ポイントの位置を受信した場合、測定ポイントの位置と基準画素位置とを比較し、位置の差分を算出する。ウェーハ飛び出し判定部１８は、算出した位置の差分と、位置差分の閾値と、を比較することにより、測定ポイントの位置が許容範囲内であるか否かを判定する。位置差分の閾値は、例えば基準画素位置記憶部２１などに格納しておく。
【００４５】
ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイントの位置が許容範囲内であるか否かに基づいて、ウェーハＷが飛び出しているか否かを判定する。ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイントの位置が許容範囲内でない場合に、ウェーハＷが飛び出していると判定し、許容範囲内である場合に、ウェーハＷが飛び出していないと判定する。
【００４６】
ウェーハマッピング結果出力部１９は、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報を、制御装置３０Ｘに送る。なお、ウェーハマッピング装置１０Ｘが液晶モニタなどの表示装置を備えている場合には、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報を表示装置に表示させてもよい。
【００４７】
制御装置３０Ｘは、ウェーハロード機構３を制御するロード制御部３１と、プロセス処理機構５を制御するプロセス制御部３２と、ウェーハマッピング機構１Ｘを制御するマッピング制御部３３と、を有している。
【００４８】
ロード制御部３１は、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報に基づいて、ウェーハＷのロードに関する制御（搬送ロボット４の移動および停止、搬送の中止）を行う。
【００４９】
ロード制御部３１は、ウェーハ取り出し位置制御部３４を有している。ウェーハ取り出し位置制御部３４は、ウェーハ飛び出し情報内の飛び出し距離情報に基づいて、飛び出し距離の位置にあるウェーハＷを取り出すよう、搬送ロボット４に指示を送る。
【００５０】
図４は、ウェーハマッピングの処理手順を示すフローチャートである。プロセス処理機構５でエッチングなどの処理を行う際には、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台７に載置される。制御装置３０Ｘは、ＦＯＵＰ８がＦＯＵＰ載置台７に載置されたことをセンサなどによって検出すると、マッピング制御部３３からウェーハマッピング機構１Ｘにウェーハマッピングの実行を指示する。これにより、照明光学系９Ａ〜９ＣからのスリットライトがウェーハＷの側面に照射される。そして、カメラ２Ｌ，２Ｒは、ウェーハＷの側面を撮像し、これによりカメラ画像（ウェーハ画像）が取得される（ステップＳ１０）。
【００５１】
ウェーハマッピング装置１０Ｘの画像入力部１１は、カメラ２Ｌ，２Ｒから送られてくる画像を入力して、ウェーハ検出方法判定部１２、測定ポイント抽出部１３に送る。ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒから画像が送られてくるか否かに基づいて、カメラ２Ｌ，２Ｒが故障しているか否かを判定する。ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒの一方が故障している場合には、故障していない他方のカメラでウェーハマッピングを行う（ウェーハ飛び出し距離を算出しない）と判断する。また、ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒが両方とも故障していない場合には、両方のカメラ２Ｌ，２Ｒでウェーハマッピングを行う（ウェーハ飛び出し距離を算出する）と判断する。これにより、ウェーハＷの格納状態の検出方法が判定される（ステップＳ２０）。
【００５２】
ウェーハ検出方法判定部１２は、カメラ２Ｌ，２Ｒの少なくとも一方が故障している場合に、故障しているカメラ２Ｌ，２Ｒを示す故障情報を測定ポイント抽出部１３に送る。測定ポイント抽出部１３は、カメラ２Ｌ，２Ｒから送られてくるカメラ画像から測定ポイントを抽出する（ステップＳ３０）。測定ポイント抽出部１３は、抽出した測定ポイントの位置をウェーハ有無判定部１５、クロススロット判定部１６に送る。
【００５３】
また、測定ポイント抽出部１３は、ウェーハ検出方法判定部１２から故障情報を受け取っていない場合に、カメラ２Ｌに対応する測定ポイントの位置と、カメラ２Ｒに対応する測定ポイントの位置と、をウェーハ飛び出し距離算出部１７に送る。このとき、各測定ポイントの位置が、何れのカメラ２Ｌ，２Ｒで撮像されたものであるかを区別できるよう、測定対象ポイントとカメラ２Ｌ，２Ｒとを対応付けしてウェーハ飛び出し距離算出部１７に送られる。
【００５４】
一方、測定ポイント抽出部１３は、ウェーハ検出方法判定部１２から故障情報を受け取った場合に、故障していないカメラの画像から抽出した測定ポイントの位置と、故障情報と、をウェーハ飛び出し判定部１８に送る。
【００５５】
ウェーハ有無判定部１５は、測定ポイントの位置に基づいて、ＦＯＵＰ８内にウェーハＷが格納されているか否か（ウェーハＷの有無）をスロット毎に判定する（ステップＳ４０）。ウェーハ有無判定部１５は、判定結果をウェーハ有無情報として、ウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００５６】
クロススロット判定部１６は、測定ポイントの位置に基づいて、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内のスロットに対して斜め方向に格納されているか否か（クロススロット）をウェーハＷ毎に判定する（ステップＳ５０）。クロススロット判定部１６は、判定結果をクロススロット情報として、ウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００５７】
ウェーハ飛び出し距離算出部１７が、測定ポイント抽出部１３から測定ポイントの位置を受信した場合、ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、カメラ２Ｌ，２Ｒが故障していないと判断する（ステップＳ６０、Ｎｏ）。この場合、ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、カメラ２Ｌ，２Ｒを用いて検出された測定ポイントの各位置に基づいて、ウェーハＷの飛び出し距離として飛び出し距離情報を算出する（ステップＳ７０）。ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、飛び出し距離情報をウェーハ飛び出し判定部１８に送る。
【００５８】
ウェーハ飛び出し判定部１８は、ウェーハ飛び出し距離算出部１７から飛び出し距離情報を受信し、故障情報を受信していない場合には、飛び出し距離の閾値と、算出された飛び出し距離とを比較することにより、飛び出し距離が許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８０）。
【００５９】
飛び出し距離が許容範囲内である場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、飛び出し距離が許容範囲内であることを示す飛び出し判定情報と、飛び出し距離情報と、をウェーハ飛び出し情報としてウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００６０】
飛び出し距離が許容範囲外である場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、飛び出し距離が許容範囲外であることを示す飛び出し判定情報をウェーハ飛び出し情報としてウェーハマッピング結果出力部１９に送る。
【００６１】
一方、ウェーハ飛び出し判定部１８が、測定ポイント抽出部１３から測定ポイントの位置と、故障情報と、を受信した場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、カメラ２Ｌ，２Ｒの何れかが故障していると判断する（ステップＳ６０、Ｙｅｓ）。この場合、ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイントの位置と、基準画素位置と、を比較する（ステップＳ９０）。ウェーハ飛び出し判定部１８は、カメラ２Ｌが故障している場合（故障情報でカメラ２Ｌが指定されている場合）には、カメラ２Ｒの基準画素位置と、カメラ２Ｒから取得した測定ポイントの位置と、を比較する。また、ウェーハ飛び出し判定部１８は、カメラ２Ｒが故障している場合（故障情報でカメラ２Ｒが指定されている場合）には、カメラ２Ｌの基準画素位置と、カメラ２Ｌから取得した測定ポイントの位置と、を比較する。
【００６２】
これにより、ウェーハ飛び出し判定部１８は、故障情報で示されていないカメラを用いて検出された測定ポイントの位置と、基準画素位置と、に基づいて、ウェーハＷの飛び出し判定を行う（ステップＳ８０）。具体的には、ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイントの位置と基準画素位置とを比較し、位置の差分を算出する。そして、ウェーハ飛び出し判定部１８は、算出した位置の差分と、位置差分の閾値と、を比較することにより、測定ポイントの位置が許容範囲内であるか否かを判定する。ウェーハ飛び出し判定部１８は、測定ポイントの位置が許容範囲内であるか否かに基づいて、ウェーハＷが飛び出しているか否かを判定する。
【００６３】
ウェーハマッピング結果出力部１９は、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報を、ウェーハマッピング結果として制御装置３０Ｘに出力する（ステップＳ１００）。制御装置３０Ｘのロード制御部３１は、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報に基づいて、ウェーハＷのロードに関する制御を行う。
【００６４】
具体的には、ウェーハ有無情報で、ＦＯＵＰ８内にウェーハＷが格納されていると判定されたスロットからウェーハＷが取り出される。また、クロススロット情報で、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内のスロットに対して斜め方向に格納されている（複数のスロットに跨って格納されている）と判定された場合には、ウェーハマッピング装置１０Ｘなどからエラー出力などが行われる。また、ウェーハ飛び出し情報で、ＦＯＵＰ８からウェーハＷが飛び出していると判定された場合には、ウェーハＷの飛び出し距離が許容範囲内であれば、ウェーハＷの飛び出し距離に応じたウェーハＷの取り出し処理が行われる。具体的には、ウェーハ取り出し位置制御部３４は、ウェーハ飛び出し情報内の飛び出し距離情報に基づいて、飛び出し距離の位置にあるウェーハＷを取り出すよう、搬送ロボット４に指示を送る。また、ウェーハＷの飛び出し距離が許容範囲外である場合には、ウェーハマッピング装置１０Ｘなどからエラー出力などが行われる。
【００６５】
つぎに、ウェーハＷの格納状態の検出方法（ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報の算出方法）について説明する。本実施形態では、ウェーハ飛び出し情報の飛び出し距離情報を算出する際に、三角測量の原理を用いる。このため、半導体製造装置１００Ｘは、２台のカメラ２Ｌ，２Ｒを備えている。
【００６６】
図５は、カメラの配置位置とウェーハの測定位置との関係を示す図である。図５では、三角測量の幾何学配置を示している。半導体製造装置１００Ｘでは、２台のカメラ２Ｌ，２Ｒがカメラ間距離ｄだけ離れた位置に平行配置される。図５では、カメラ２Ｌ，２Ｒの代わりに、左カメラ視野Ｃｌと右カメラ視野Ｃｒを図示している。図５において、ＦＯＵＰ８の開放面（ウェーハＷの取り出し口の面）のうち横方向をＸ方向、縦方向をＹ方向で示し、ＦＯＵＰ８の奥行き方向をＺ方向で示している。したがって、左カメラ視野Ｃｌと右カメラ視野Ｃｒは、ともにＸＹ平面と平行な方向を向いている。
【００６７】
図２に示したように、カメラ２Ｌ，２Ｒの頭上または、その近傍に照明光学系９Ａ〜９Ｃが、ＦＯＵＰ８と対面するよう配置されている。照明光学系９Ａ〜９Ｃは、例えばＬＥＤ照明と長方形のスリットマスクを用いて構成されている。長方形のスリットマスクは、長方形の照明光をウェーハＷの側面に照射するためのマスクであり、長方形の長手方向がウェーハＷの積み重ね方向（鉛直方向）である。
【００６８】
照明光学系９Ａ〜９Ｃから出射された照明光は、スリットライト（線状スリット光である格子状ライト光）として、それぞれウェーハＷの側面の左側、中央、右側に照射される。照明光学系９Ａからのスリットライトは、ウェーハＷの測定対象ポイントＰのうち、ウェーハＷの左側の測定対象ポイント２６Ａに照射される。同様に、照明光学系９Ｂからのスリットライトは、ウェーハＷの中央の測定対象ポイント２６Ｂに照射され、照明光学系９Ｃからのスリットライトは、ウェーハＷの右側の測定対象ポイント２６Ｃに照射される。
【００６９】
そして、各測定対象ポイントＰでスリットライトが反射されて、焦点距離ｆの位置にある左カメラ視野Ｃｌと右カメラ視野Ｃｒに入射する。例えば、測定対象ポイントＰ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）での反射光２５Ｌは、左カメラ視野Ｃｌで測定ポイントＰｌ（Ｘｌ，Ｙｌ，Ｚｌ）として検出され、測定対象ポイントＰ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）での反射光２５Ｒは、右カメラ視野Ｃｒで測定ポイントＰｒ（Ｘｒ，Ｙｒ，Ｚｒ）として検出される。
【００７０】
つぎに、ウェーハＷの格納状態検出手順について説明する。ウェーハＷの格納状態検出処理は、以下の１〜４の順番で行われる。
１．予めレンズ収差による測定誤差を排除するため、各カメラ２Ｌ，２Ｒを補正しておく。
２．照明光学系９Ａ〜９Ｃから、ＦＯＵＰ８内のウェーハＷ円周部の接線方向に対してスリットライトが垂直に重なるように照射する。この時、ウェーハＷに照射されたスリットライトの内、各ウェーハＷの外周部分から反射された光と周辺の様子が、左カメラ視野Ｃｌと右カメラ視野Ｃｒで結像される。
３．これらのカメラ画像を２値化処理した後、ウェーハＷ外周部で反射した光の部分（画像）のみを抽出し、測定対象ポイントの位置（測定ポイントＰｌ，Ｐｒ）とする。
４．この時に得られるカメラ画像から、ＦＯＵＰ８内のウェーハＷの配置（飛び出し距離）を三角測量で測定する。
【００７１】
つぎに、画像処理を用いた三角測量方法について説明する。画像処理を用いた三角測量方法では、（１）カメラ画像の取得、（２）測定ポイントの抽出、（３）ウェーハ格納情報の取得、の順番で各処理が行われる。
【００７２】
（１）カメラ画像の取得
カメラ画像の取得は、ＦＯＵＰ８内の各ウェーハＷに照明光学系９Ａ〜９Ｃから複数個のスリットライトを照射した際に得られる画像を取得することによって行われる。図６は、カメラ画像の取得処理を説明するための図である。図６の（ａ）では、ウェーハＷとスリットライト５１とを示しており、図６の（ｂ）では、カメラ画像に設定される反射光検出領域を示している。
【００７３】
図６の（ａ）では、ＦＯＵＰ８の開放面（開口部）側から見たウェーハＷ（側面）を示している。ＦＯＵＰ８を開放面側から見た場合、それぞれのウェーハＷは、各主面が対向するようＦＯＵＰ８内に格納されている。カメラ画像を取得する際には、ウェーハＷの側面の長手方向とスリットライト５１Ａ〜５１Ｃの長手方向が垂直になるよう、スリットライト５１Ａ〜５１ＣがウェーハＷに照射される。スリットライト５１Ａ〜５１Ｃは、それぞれ照明光学系９Ａ〜９Ｃから出射された照明光であり、それぞれウェーハＷの側面の左側、中央部、右側を照射する。
【００７４】
ウェーハＷでは外周部分（測定対象ポイントＰ）に当たった光のみが反射され、図６の（ｂ）に示すように、カメラ画像として、ウェーハＷ上の測定対象ポイントに対する測定ポイント５３Ｐが撮像される。なお、ここでの測定ポイント５３Ｐが、図６５に示した測定ポイントＰｌ，Ｐｒの何れかに対応している。
【００７５】
ウェーハＷでは、毎回決まった範囲で反射が起こるので、カメラ視野Ｃｌ，Ｃｒの中で反射光の結像が期待される領域を検出領域５２Ａ〜５２Ｃに設定しておく。検出領域５２Ａ〜５２Ｃは、それぞれスリットライト５１Ａ〜５１Ｃの反射光が検出される領域である。これにより、検出領域５２Ａには、各ウェーハＷの側面の左側にある測定対象ポイントＰに対する測定ポイント５３Ｐが撮像される。同様に、検出領域５２Ｂ，５２Ｃには、各ウェーハＷの側面の中央、右側にある測定対象ポイントＰに対する測定ポイント５３Ｐが撮像される。
【００７６】
（２）測定ポイントの抽出
取得したカメラ画像は、測定ノイズまたは測定物（測定対象ポイントＰ）周辺からの拡散反射光を含んでいるので、そのままの状態で三角測量によるウェーハＷの格納状態を検出することは困難である。そのため、本実施形態では、取得したデータ（カメラ画像）から、測定ポイント抽出部１３が、測定ポイント５３Ｐの２値化・強調処理を行う。
【００７７】
図７は、測定ポイントの抽出処理を説明するための図である。図７の（ａ）では、カメラ画像として、測定ポイント５３Ｐの画像と、測定ノイズ５５の画像と、を示している。カメラ画像内の各カメラ画素５４は、例えば２５６階調またはそれ以上の濃淡値で表されている。このため、各カメラ画素５４に対して閾値以下の濃淡値を０にし、閾値以上の濃淡値を最大値（２５６など）に補正する２値化・強調処理を、測定ポイント抽出部１３がカメラ画像に行なう。これにより、ノイズが除去され、測定ポイント５３Ｐが強調されるので、測定ポイント抽出部１３は、強調された測定ポイントを抽出する。
【００７８】
図７（ｂ）は、２値化・強調処理後のカメラ画像を示している。２値化・強調処理後のカメラ画像では、検出領域５２Ａ〜５２Ｃ内に、各ウェーハＷの測定ポイント５３Ｐが表示されることとなる。
【００７９】
（３）ウェーハ格納情報の取得
ウェーハ格納情報は、ウェーハＷの積載に関する情報（Mapping処理で得られる情報）であり、（３−１）ウェーハ有無情報、（３−２）クロススロット情報、（３−３）ウェーハ飛び出し情報を含んでいる。
【００８０】
（３−１）ウェーハ有無情報と（３−２）クロススロット情報の取得方法
図８は、ウェーハ有無情報とクロススロット情報の取得処理を説明するための図である。図８の（ａ）は、ウェーハ有無情報の取得処理を説明するための図であり、図８の（ｂ）は、クロススロット情報の取得処理を説明するための図である。
【００８１】
各スロット内のウェーハＷの有無の確認は、２値化・強調処理されたカメラ画像に対して行われる。例えば、ウェーハ有無判定部１５は、所定間隔Ｌで並ぶスロット毎に判定領域を設定する。図８の（ａ）では、スロット番号（Ｎ５）に対する判定領域６１を示している。ウェーハ有無判定部１５は、ＦＯＵＰ８内の全てのスロット（スロット番号（Ｎ１）〜（Ｎ２５））に対して、判定領域６１を設定し、各判定領域６１を走査する。そして、ウェーハ有無判定部１５は、判定領域６１の中で３つの光点を横一列で検出できたか否かを、ウェーハ有無判定条件として、スロット毎にウェーハ有無を判定する。
【００８２】
このとき、ウェーハ有無判定部１５は、スリットライトの照射幅を考慮し、一定の面積をもつ反射点のみを測定ポイント５３Ｐの認識対象としてもよい。これにより、２値化・強調処理で取り除けなかったノイズを測定対象から除去できる。
【００８３】
なお、正常な格納状態のウェーハＷを撮像することによって得られるカメラ画像を、基準となるカメラ画像に設定しておき、この基準となるカメラ画像と、撮像されたカメラ画像と、をパターンマッチングすることによって、ウェーハ有無を判定してもよい。
【００８４】
また、クロススロット判定部１６は、ウェーハＷがＦＯＵＰ８内のスロットに対して斜め方向に格納されているか否か（クロススロット）を判定する。図８の（ｂ）に示すように、クロススロットがある場合に判定領域６１内を走査すると、右側と左側の何れか一方のみに測定ポイント５３Ｐが現れる。このため、クロススロット判定部１６は、右側と左側の何れか一方のみから測定ポイント５３Ｐを検出した場合に、このスロット番号の組み合わせでクロススロットを検出する。
【００８５】
例えば、図８の（ｂ）の場合、スロット番号（Ｎ１１）において、右側から測定ポイント５３Ｐが検出され、左側からは測定ポイント５３Ｐが検出されない。また、スロット番号（Ｎ１０）において、左側から測定ポイント５３Ｐが検出され、右側からは測定ポイント５３Ｐが検出されない。このため、クロススロット判定部１６は、スロット番号（Ｎ１０）のスロットとスロット番号（Ｎ１１）のスロットとの間でクロススロットが発生していることを検出する。
【００８６】
（３−３）ウェーハ飛び出し情報の取得
ウェーハ飛び出し距離算出部１７は、各スロット内のウェーハ飛び出し情報を算出するために、三角測量方法を用いる。三角測量方法を適用するにあたり、半導体製造装置１００Ｘでは、カメラ２Ｌ，２Ｒを所定の位置に配置しておく必要がある。
【００８７】
図９は、カメラの配置例を説明するための図である。図９に示すように、カメラ２Ｌの画像面が左画像面７３Ｌであり、カメラ２Ｒの画像面が左画像面７３Ｒである。また、カメラ２Ｌの光軸が光軸７２Ｌであり、カメラ２Ｒの光軸が光軸７２Ｒである。また、カメラ２Ｌの光学中心が光学中心７４Ｌであり、カメラ２Ｒの光学中心が光学中心７４Ｒである。そして、光学中心７４Ｌと光学中心７４Ｒとを結ぶ線が、ベースラインとなる。
【００８８】
本実施形態では、三角測量方法を用いてウェーハＷの飛び出し距離を算出するため、仕様が一致するカメラ２Ｌ，２Ｒを２台配置し、且つ光軸７２Ｌ，７２Ｒが平行となるようカメラ２Ｌ，２Ｒを配置し、且つ光学中心７４Ｌ，７４ＲがＸ方向に距離ｄだけ離れるようカメラ２Ｌ，２Ｒを配置する。
【００８９】
この場合において、カメラ２Ｌ側のエピポーラ線がエピポーラ線７５Ｌであり、カメラ２Ｒ側のエピポーラ線がエピポーラ線７５Ｒである。そして、光学中心７４Ｌと、光学中心７４Ｒと、測定対象ポイントＰと、を結ぶ平面がエピポーラ平面７６となる。
【００９０】
つぎに、三角測量を用いたウェーハＷの飛び出し距離算出方法について説明する。図１０は、三角測量を用いたウェーハの飛び出し距離算出方法を説明するための図である。ここでは、ウェーハＷ上の測定対象ポイントＰ（ｘ、ｚ）に対し、ウェーハＷの飛び出し距離を算出する場合について説明する。ウェーハ位置ｚの算出は、１つの測定対象ポイントＰに対して、２台のカメラ視野それぞれで見たときのカメラ座標から算出する。
【００９１】
図１０では、カメラ２Ｌ，２Ｒの光学中心を、光学中心Ｏ，Ｏ’で示し、光軸とカメラ２Ｌ，２Ｒの画像面との交点を中心点Ｏｉ，Ｏｉ’で示している。また、測定対象ポイントＰと光学中心Ｏとを結ぶ線と，カメラ２Ｌの画像面と、の交点が画素位置Ｌであり、画素位置Ｌから中心点Ｏｉまでの距離がｘｌである。同様に、測定対象ポイントＰと光学中心Ｏ’とを結ぶ線と，カメラ２Ｒの画像面と、の交点が画素位置Ｒであり、画素位置Ｒから中心点Ｏｉ’までの距離が−ｘｒである。
【００９２】
また、光学中心Ｏ，Ｏ’を結ぶ線（ベースライン）からカメラ２Ｌ，２Ｒの画像面までの距離が焦点距離ｆである。そして、カメラ２Ｌ，２Ｒの画像面から見たウェーハＷのＺ方向（奥行き方向）の位置がウェーハ位置ｚである。また、ここでは測定対象ポイントＰからＸ軸方向に延ばした線と、カメラ２Ｌの光軸が交わる点をＰｚで示している。
【００９３】
この場合において、ΔＰＬＲ∽ΔＰＯＯ’である。したがって、以下の関係が成り立つ。すなわち、ΔＰＬＲ∽ΔＰＯＯ’から関係式（Ａ）が成立し、関係式（Ａ）から関係式（Ｂ）が導出され、関係式（Ｂ）から関係式（Ｃ）が導出される。
ＰＬ／ＰＯ＝ＬＲ／ＯＯ’・・・（Ａ）
（ＰＯ−ＬＯ）／ＰＯ＝（ＯＯ’−ＯｉＬ−ＲＯｉ’）／ＯＯ’・・・（Ｂ）
ＬＯ／ＰＯ＝（ｘｌ−ｘｒ）／ｄ・・・（Ｃ）
【００９４】
また、ΔＯＬＯｉ∽ΔＯＰＰｚである。したがって、以下の関係が成り立つ。すなわち、ΔＯＬＯｉ∽ΔＯＰＰｚから関係式（Ｄ）が成立し、関係式（Ｄ）から関係式（Ｅ）が導出される。
ＬＯ／ＰＯ＝ＯｉＯ／ＰｚＯ・・・（Ｄ）
ＬＯ／ＰＯ＝ｆ／ｚ・・（Ｅ）
【００９５】
さらに、関係式（Ｃ），（Ｅ）から、以下の関係が成り立つ。すなわち、関係式（Ｃ），（Ｅ）から、関係式（Ｆ）が成立し、関係式（Ｆ）から関係式（Ｇ）が導出される。
ｆ／ｚ＝（ｘｌ−ｘｒ）／ｄ・・・（Ｆ）
ｚ＝ｆｄ／（ｘｌ−ｘｒ）・・・（Ｇ）
【００９６】
関係式（Ｇ）において、視差Ｄｘ＝ｘｌ−ｘｒであり、ｚが所定値より小さい場合に、ウェーハＷはＦＯＵＰ８から飛び出していると判定される。このように、ウェーハ位置ｚに基づいて、ウェーハＷの飛び出し有無が判定される。
【００９７】
制御装置３０Ｘは、ウェーハＷがＦＯＵＰ８から所定の距離だけ飛び出している場合には、ウェーハ位置ｚに応じた位置にあるウェーハＷを取り出すよう、搬送ロボット４に指示を送る。
【００９８】
なお、ウェーハＷの飛び出し有無を判定する際に、画像上の誤差と距離推定誤差との関係を考慮してもよい。この関係は、距離推定誤差をΔｚとした場合に、以下の式（１）、式（２）によって示される。
【００９９】
【数１】
2013004927.tif 000003
【数２】
2013004927.tif 000004
【０１００】
このように、距離推定誤差をΔｚは、ウェーハ位置ｚの２乗に比例し、ベースラインに反比例する。
【０１０１】
つぎに、カメラ２Ｌ，２Ｒのうちの一方のカメラが故障した場合のウェーハＷの飛び出し有無判定処理について説明する。図１１は、一方のカメラが故障した場合のウェーハの飛び出し有無判定処理を説明するための図である。なお、ここでは、照明光学系９Ｂから照射されるスリットライトの図示を省略している。
【０１０２】
図１１において、ウェーハＷ１は、ＦＯＵＰ８内の正常な位置に格納されているウェーハであり、ウェーハＷ２は、ＦＯＵＰ８内から所定の距離だけ飛び出しているウェーハである。
【０１０３】
例えば、照明光学系９Ａを、カメラ２Ｌの左側（図９で説明したエピポーラ平面７６の外側）に配置し、照明光学系９Ｃを、カメラ２Ｒの右側（図９で説明したエピポーラ平面７６の外側）に配置しておく。なお、照明光学系９Ａ，９Ｃは、カメラ２Ｌ，２Ｒの光軸上以外であれば何れの位置に配置してもよい。
【０１０４】
これにより、ウェーハＷ１の場合、照明光学系９Ａからのスリットライト２７ＬがウェーハＷ１の測定対象ポイント８１Ｌで反射されて、左画像面の画素位置８３Ｌで結像される。同様に、ウェーハＷ１の場合、照明光学系９Ｃからのスリットライト２７ＲがウェーハＷ１の測定対象ポイント８１Ｒで反射されて、右画像面の画素位置８３Ｒで結像される。
【０１０５】
また、ウェーハＷ２の場合、照明光学系９Ａからのスリットライト２７ＬがウェーハＷ２の測定対象ポイント８２Ｌで反射されて、左画像面の画素位置８４Ｌで結像される。同様に、ウェーハＷ２の場合、照明光学系９Ｃからのスリットライト２７ＲがウェーハＷ２の測定対象ポイント８２Ｒで反射されて、右画像面の画素位置８４Ｒで結像される。
【０１０６】
このように、ウェーハＷの位置がウェーハＷ１の位置である場合と、ウェーハＷ２の位置である場合とで、画像面で測定ポイントとなる画素位置がずれる。具体的には、スリットライト２７ＬをウェーハＷ１，Ｗ２に照射した場合、画素位置８３Ｌと画素位置８４Ｌとで画素間距離ａ１だけずれることとなる。同様に、スリットライト２７ＲをウェーハＷ１，Ｗ２に照射した場合、画素位置８３Ｒと画素位置８４Ｒとで画素間距離ａ２だけずれることとなる。
【０１０７】
このため、本実施形態では、画素間距離ａ１または画素間距離ａ２に基づいて、ウェーハＷの飛び出し有無を判定する。具体的には、予め飛び出し距離の閾値として画素間距離の閾値を設定しておくとともに、基準の画素位置を設定しておく。そして、ウェーハ飛び出し判定部１８は、カメラ２Ｌ，２Ｒの何れかによって撮像された画素位置と、基準の画素位置と、を比較することによって画素間距離ａ１，ａ２を算出する。さらに、ウェーハ飛び出し判定部１８は、画素間距離の閾値と、画素間距離ａ１，ａ２に基づいて、飛び出し距離が許容範囲内であるか否かを判定する。
【０１０８】
画素間距離の閾値と基準の画素位置を設定する際には、ウェーハＷがＦＯＵＰ８から飛び出していない状態となるよう、ＦＯＵＰ８とウェーハＷをＦＯＵＰ載置台７にセットする。その後、照明光学系９Ａ，９Ｃから照射されたスリットライトが、ウェーハＷの円周部接線方向（水平方向）に対して垂直方向に入射した場合の反射光を、カメラ２Ｌ，２Ｒで撮像しておく。ここで撮像された反射光の画素位置が基準の画素位置（テスト画像データの位置）となる。基準の画素位置は、カメラ２Ｌ，２Ｒ毎に設定しておく。
【０１０９】
また、飛び出し距離の許容範囲に対応する画素間距離を算出しておく。そして、算出した画素間距離を、画素間距離の閾値に設定する。画素間距離の閾値は、カメラ２Ｌ，２Ｒ毎に設定しておく。
【０１１０】
なお、画素間距離の閾値は、他の方法によって設定してもよい。例えば、許容限界の飛び出し位置にウェーハＷをセットし、この状態でウェーハＷから反射された反射光をカメラ２Ｌ，２Ｒで撮像しておく。ここで撮像された反射光の画素位置が許容限界の画素位置となる。この場合、基準の画素位置と許容限界の画素位置との差を画素間距離の閾値に設定する。
【０１１１】
ウェーハＷの飛び出し有無を判定する際には、画素間距離の閾値を設定した場合と同じ方法によって、カメラ画像を撮像する。具体的には、カメラ２Ｌが故障した場合には、カメラ２Ｒでスリットライトの反射光を撮像する。そして、ウェーハ飛び出し判定部１８は、撮像した反射光の画素位置と、カメラ２Ｒに設定しておいた画素間距離の閾値および基準の画素位置と、を用いて、ウェーハＷの飛び出し有無を判定する。
【０１１２】
同様に、カメラ２Ｒが故障した場合には、カメラ２Ｌでスリットライトの反射光を撮像する。そして、ウェーハ飛び出し判定部１８は、撮像した反射光の画素位置と、カメラ２Ｌに設定しておいた画素間距離の閾値および基準の画素位置と、を用いて、ウェーハＷの飛び出し有無を判定する。
【０１１３】
なお、ウェーハＷの有無判定には検出領域５２Ａ〜５２Ｃのうち何れの検出領域の画像を用いてもよい。例えば、カメラ２Ｌを用いてウェーハＷの有無判定を行う場合には、検出領域５２Ａを用い、カメラ２Ｒを用いてウェーハＷの有無判定を行う場合には、検出領域５２Ｃを用いる。
【０１１４】
ここで、半導体製造装置１００Ｘの動作タイミングについて説明する。図１２は、半導体製造装置の動作タイミングを示す図である。図１２では、プロセスチャンバ３５〜３７、搬出入部３８、搬送ロボット４、ウェーハマッピング機構１Ｘの動作に対するタイミングチャートを示している。
【０１１５】
搬送ロボット４は、大気側の搬送ロボットであり、ＦＯＵＰ８内のウェーハＷをプロセス処理機構５の搬出入部３８に搬送する。このウェーハＷは、搬出入部３８でAir  Lockされる。ウェーハＷがAir  Lockされている間に搬出入部３８では真空引きが行われる。この間は、搬送ロボット４による搬出入部３８へのウェーハＷの搬送は行えない。このため、搬送ロボット４による搬出入部３８へのウェーハＷの搬送と、搬出入部３８でのAir  Lock（真空引き）は、交互に行われる。
【０１１６】
真空引きが完了した後、ウェーハＷは、真空側搬送ロボットによって、プロセスチャンバ３５〜３７の何れかに搬送される。そして、プロセスチャンバ３５〜３７では、ウェーハＷが搬入された後、ウェーハＷへのプロセス（ウェーハ処理）が行われる。
【０１１７】
本実施の形態では、ウェーハマッピングと、ウェーハＷの搬送処理と、を独立したタイミングで行っている。このため、ウェーハマッピングは、何れのタイミングで行ってもよい。換言すると、ウェーハＷの搬送完了を待つことなくウェーハマッピングが行われ、ウェーハマッピングの完了を待つことなくウェーハＷの搬送が行われる。
【０１１８】
ところで、ウェーハＷの搬送中にウェーハマッピングを行えない場合、ウェーハＷの搬送中以外のタイミングでウェーハマッピングを行う必要がある。このため、ウェーハＷの搬送完了を待ってウェーハマッピングが行われる。また、ウェーハマッピング以外のタイミングでウェーハＷの搬送を行う必要がある。このため、ウェーハマッピングの完了を待ってウェーハＷの搬送が行われる。
【０１１９】
なお、ウェーハロード機構３が複数のＦＯＵＰ載置台７を有し、ウェーハロード機構３に複数のＦＯＵＰ８をセットできる場合、１台のカメラで複数のＦＯＵＰ８内を撮像してもよい。
【０１２０】
図１３は、ウェーハロード機構に複数のＦＯＵＰがセットされる場合のカメラの配置例を示す図である。ウェーハロード機構３が複数のＦＯＵＰ載置台７Ａ〜７Ｃを有している場合、ＦＯＵＰ載置台７ＡにはＦＯＵＰ８０Ａが載置され、ＦＯＵＰ載置台７ＢにはＦＯＵＰ８０Ｂが載置され、ＦＯＵＰ載置台７ＣにはＦＯＵＰ８０Ｃが載置される。
【０１２１】
この場合、カメラ１台で２つのＦＯＵＰ内を撮像する。例えば、カメラ２Ａとカメラ２ＢとによってＦＯＵＰ８０Ａ内のウェーハＷを撮像し、カメラ２Ｂとカメラ２ＣとによってＦＯＵＰ８０Ｂ内のウェーハＷを撮像し、カメラ２Ｃとカメラ２ＤとによってＦＯＵＰ８０Ｃ内のウェーハＷを撮像する。
【０１２２】
カメラ２Ａ，２ＢとＦＯＵＰ８０Ａとの配置関係、カメラ２Ｂ，２ＣとＦＯＵＰ８０Ｂとの配置関係、カメラ２Ｃ，２ＤとＦＯＵＰ８０Ｃとの配置関係は、それぞれカメラ２Ｌ，２ＲとＦＯＵＰ８との配置関係と同じである。
【０１２３】
半導体装置（半導体集積回路）を製造する際には、種々の半導体製造装置にＦＯＵＰ８がセットされ、各半導体製造装置でウェーハ処理が行われる。具体的には、成膜装置によってウェーハＷ上に膜が成膜され、レジスト塗布装置によってウェーハＷにレジストを塗布する。そして、露光装置がマスクを用いてウェーハＷに露光を行なう。その後、現像装置がウェーハＷを現像してウェーハＷ上にレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンをマスクとしてエッチング装置がウェーハＷの下層側をエッチングする。これにより、レジストパターンに対応する実パターンがウェーハＷ上に形成される。半導体装置を製造する際には、成膜処理、レジスト塗布処理、露光処理、現像処理、エッチング処理などがレイヤ毎に繰り返される。
【０１２４】
つぎに、ウェーハマッピング装置１０Ｘのハードウェア構成について説明する。図１４は、ウェーハマッピング装置のハードウェア構成を示す図である。ウェーハマッピング装置１０Ｘは、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）９１、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）９２、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）９３、表示部９４、入力部９５を有している。ウェーハマッピング装置１０Ｘでは、これらのＣＰＵ９１、ＲＯＭ９２、ＲＡＭ９３、表示部９４、入力部９５がバスラインを介して接続されている。
【０１２５】
ＣＰＵ９１は、コンピュータプログラムであるウェーハマッピングプログラム９７を用いてパターンの判定を行う。表示部９４は、液晶モニタなどの表示装置であり、ＣＰＵ９１からの指示に基づいて、図７（ｂ）に示したカメラ画像、ウェーハ有無情報、クロススロット情報、ウェーハ飛び出し情報などを表示する。入力部９５は、マウスやキーボードを備えて構成され、使用者から外部入力される指示情報（ウェーハＷの格納状態検出に必要なパラメータ等）を入力する。入力部９５へ入力された指示情報は、ＣＰＵ９１へ送られる。
【０１２６】
ウェーハマッピングプログラム９７は、ＲＯＭ９２内に格納されており、バスラインを介してＲＡＭ９３へロードされる。図１４では、ウェーハマッピングプログラム９７がＲＡＭ９３へロードされた状態を示している。
【０１２７】
ＣＰＵ９１はＲＡＭ９３内にロードされたウェーハマッピングプログラム９７を実行する。具体的には、ウェーハマッピング装置１０Ｘでは、使用者による入力部９５からの指示入力に従って、ＣＰＵ９１がＲＯＭ９２内からウェーハマッピングプログラム９７を読み出してＲＡＭ９３内のプログラム格納領域に展開して各種処理を実行する。ＣＰＵ９１は、この各種処理に際して生じる各種データをＲＡＭ９３内に形成されるデータ格納領域に一時的に記憶させておく。
【０１２８】
ウェーハマッピング装置１０Ｘで実行されるウェーハマッピングプログラム９７は、ウェーハ検出方法判定部１２、測定ポイント抽出部１３、ウェーハ有無判定部１５、クロススロット判定部１６、ウェーハ飛び出し距離算出部１７、ウェーハ飛び出し判定部１８を含むモジュール構成となっており、これらが主記憶装置上にロードされ、これらが主記憶装置上に生成される。
【０１２９】
なお、本実施の形態では、照明光学系９Ａ〜９Ｃを、カメラ２Ｌ，２Ｒの頭上やカメラ２Ｌ，２Ｒの外側に配置する場合について説明したが、照明光学系９Ａ〜９Ｃは、何れの位置に配置してもよい。また、３つの照明光学系９Ａ〜９Ｃを配置する場合について説明したが、２つの照明光学系９Ａ，９Ｃを配置してもよい。
【０１３０】
また、本実施の形態では、カメラ２Ｌ，２Ｒの何れか一方が故障した場合に、測定した画素位置と、基準の画素位置との間の距離である画素間距離に基づいて、ウェーハＷの飛び出し有無を判定したが、画素間距離に基づいてウェーハＷの飛び出し距離を算出してもよい。この場合、予め画素間距離とウェーハＷの飛び出し距離との対応関係を設定しておく。そして、ウェーハ飛び出し距離算出部１７が、算出した画素間距離と、対応関係と、に基づいて、ウェーハＷの飛び出し距離を算出する。また、本実施形態では、スリットライトをウェーハＷに照射することとしたが、スリットを介さない通常の照明光をウェーハＷに照射してもよい。
【０１３１】
また、本実施の形態では、ウェーハマッピング装置１０Ｘと、制御装置３０Ｘと、を別々の構成としたが、制御装置３０Ｘ内にウェーハマッピング装置１０Ｘを設けてもよい。図１５は、実施形態に係る半導体製造装置の他の構成例を示す上面図である。なお、図１５の各構成要素のうち図２に示す半導体製造装置１００Ｘと同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。
【０１３２】
半導体製造装置１００Ｙは、ウェーハロード機構３と、ウェーハマッピング機構１Ｙと、プロセス処理機構５と、制御装置３０Ｙと、を備えて構成されている。ウェーハマッピング機構１Ｙは、カメラ２Ｌ，２Ｒと、照明光学系９Ａ，９Ｂ，９Ｃと、を有しており、制御装置３０Ｙは、ウェーハマッピング装置１０Ｙを有している。また、ウェーハマッピング装置１０Ｙは、ウェーハマッピング装置１０Ｘと同様の機能を有している。
【０１３３】
制御装置３０Ｙにおいて、プロセス処理機構５を制御するプロセス処理制御装置と、ウェーハロード機構３を制御するウェーハロード制御装置と、が別々の構成である場合、ウェーハマッピング装置１０Ｙは、プロセス処理制御装置とウェーハロード制御装置の何れに組み込んでもよい。
【０１３４】
また、制御装置３０Ｙは、プロセス処理機構５を制御するプロセス処理制御ソフトウェア（プログラム）を備えており、ウェーハマッピング装置１０Ｙをプロセス処理制御ソフトウェア内に実装（ソフトウェア実装）してもよい。
【０１３５】
また、制御装置３０Ｙは、ウェーハロード機構３を制御するウェーハロード制御ソフトウェア（プログラム）を備えており、ウェーハマッピング装置１０Ｙをウェーハロード制御ソフトウェア内に実装（ソフトウェア実装）してもよい。
【０１３６】
このように、本実施形態では、半導体製造装置１００Ｘが、２台以上のカメラと、照明光学系と、を備え、画像処理による三角測量を用いてウェーハマッピングを行うので、搬送ロボット４の搬送動作とウェーハマッピング処理とを分けることが可能となる。これにより、ウェーハＷの搬送を止めることなくウェーハマッピングを行うことが可能になる。したがって、半導体製造装置１００Ｘにおいて、ウェーハＷの搬送がウェーハ処理を律速する場合であっても、ウェーハ処理のスループットを向上させることができる。
【０１３７】
また、予めＦＯＵＰ８内に２５枚のウェーハＷが格納された状態で、撮像したカメラ画像（テスト画像データ）を保持しておくことにより、一方のカメラで故障・トラブルが発生した場合であっても、他方のカメラ画像とテスト画像データとの間でパターンマッチングを行うことにより、ウェーハＷの格納状態を取得できる。これにより、三角測量が行えなくなった場合でも、ウェーハ格納状態の取得機能を維持し続けることができ、その結果、半導体製造装置１００Ｘのダウンタイム低下が可能になる。
【０１３８】
また、本実施の形態では、画像処理によってウェーハＷの有無を検出するので、Ｌｏｔ単位で各スロットでのウェーハ有無を高速に検出できる。また、画像処理を用いてウェーハマッピングを行うので、ウェーハＷの有無検出と同時にクロススロットおよびウェーハＷの飛び出し有無を検出できる。
【０１３９】
このように実施形態によれば、画像処理を用いてウェーハマッピングを行うとともに、一方のカメラで故障・トラブルが発生した場合に、他方のカメラを用いてウェーハＷの飛び出し有無を検出するので、ウェーハＷがＦＯＵＰ８から飛び出しているか否かを高速かつ確実に検出することが可能となる。
【０１４０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１４１】
１Ｘ，１Ｙ…ウェーハマッピング機構、２Ｌ，２Ｒ…カメラ、３…ウェーハロード機構、４…搬送ロボット、５…プロセス処理機構、９Ａ〜９Ｃ…照明光学系、１０Ｘ，１０Ｙ…ウェーハマッピング装置、１２…ウェーハ検出方法判定部、１３…測定ポイント抽出部、１５…ウェーハ有無判定部、１６…クロススロット判定部、１７…ウェーハ飛び出し距離算出部、１８…ウェーハ飛び出し判定部、２５Ｌ，２５Ｒ…反射光、２６Ａ〜２６Ｃ，８１Ｌ，８１Ｒ，Ｐ…測定対象ポイント、２７Ｌ，２７Ｒ，５１Ａ〜５１Ｃ…スリットライト、３０Ｘ，３０Ｙ…制御装置、３４…ウェーハ取り出し位置制御部、５２Ａ〜５２Ｃ…検出領域、５３Ｐ，Ｐｌ，Ｐｒ…測定ポイント、６１…判定領域、７３Ｌ，７３Ｒ…左画像面、８３Ｌ，８３Ｒ，８４Ｌ，８４Ｒ，Ｌ，Ｒ…画素位置、１００Ｘ，１００Ｙ…半導体製造装置、ａ１，ａ２…画素間距離、Ｗ，Ｗ１，Ｗ２…ウェーハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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