JP2010226014A - 基板搬送装置 - Google Patents

Abstract

【課題】搬送ロボットにより基板を搬送する際の基板のすべりや、搬送ロボットから基板保持台上への基板受け渡し時に生じる位置ずれを防止する。
【解決手段】処理室８内に設置された基板７の位置を検出するために搬送アーム４の先端に撮像部１２を備えた搬送ロボット４９を有する。処理室８への基板搬送完了後に再び処理室８へ搬送アーム４を伸ばし、基板７と基板保持台１０の各外周縁部の位置を計測し、代数計算により基板７の各中心座標Ｏｓと基板保持台１０の中心座標Ｏｂを求める。両中心座標Ｏｓ、Ｏｂの位置が実質的に一致しなければ、基板７の位置ずれが生じているので、その位置ずれを補正する方向へ基板７を搬送ロボット４９により再度移動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を所定位置まで搬送する基板搬送装置に関する。

半導体や液晶等の製造装置では、処理室内で半導体ウエーハなどの半導体基板（以下、単に基板という）の表面に薄膜を形成し、当該薄膜上にマスクパターンを形成した後、薄膜除去あるいは熱処理を施す等の手法により、基板上に均一なパターン形成がなされる。例えば、成膜工程では、減圧ＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置等が用いられ、薄膜除去工程では、ドライエッチング装置、ウェットエッチング装置、アッシング装置等が使用され、また、熱処理工程では、炉（ファーネス）やＲＴＰ（Rapid Thermal Processing）装置が用いられている。

特に、近年、半導体デバイスの高集積化、配線構造の超微細化により、プラズマを利用したＣＶＤ装置、エッチング装置などが多用されている。プラズマＣＶＤ装置では、例えば、高周波電力を印加した下部電極と接地された上部電極との間でプロセスガスのプラズマを発生させ、このプラズマ中の生成ガスが下部電極上の半導体基板表面に堆積させることで所定の薄膜が形成される。この薄膜の成膜速度には、半導体基板の処理温度が大きな影響を与えるため、プラズマＣＶＤ装置では、基板面内の温度を均一に制御することが非常に重要である。

しかしながら、下部電極へ接触する基板裏面および下部電極表面を完全に平坦な面に加工することは困難であり、それぞれの面には微視的な凹凸が存在する。このような凹凸は、基板と下部電極との密着を阻害し、下部電極表面と基板裏面との間に細隙を形成する。この細隙部分では、下部電極からの熱伝達が接触部分における熱伝達よりも劣るため、基板に対する均一な冷却を行うことができず、基板面内で温度分布にばらつきを生じてことになる。この場合、均一なプラズマ処理を施すことは難しい。

この対策として、従来は、下部電極内に、基板載置面の基板外周縁部および中央部等の複数箇所でそれぞれ開口するガス通路を設けるとともに、当該ガス通路のそれぞれに熱伝導性ガスを給排するガス給排手段を接続した構成が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。この構成では、基板と下部電極間の細隙に熱伝導性ガスを供給し、ガス通路の圧力をそれぞれ個別に制御することにより基板全面を均一に冷却するようになっている。

しかし、当該従来技術を採用する場合でも、基板を搬送する基板搬送装置により処理室に基板が搬入された際に、下部電極の中心位置と基板の中心位置との間で位置ずれが発生することがある。このような位置ずれが生じると、ガス通路に供給した熱伝導性ガスが処理室側に放出されて膜質異常や膜厚異常が発生したり、ガス通路の圧力制御が不可能になるためインターロック機能により装置が停止して処理中の基板に加工不良が発生したりする等の不具合を生じる。

このような不具合を発生させないため、従来、図１９に示すような半導体製造装置が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

図１９に示すように、この半導体製造装置は、前室５０２内のカセット５０３からロードロック室５０６へ基板５０７を搬送する搬送装置５０４と、ロードロック室５０６に接続して処理室５０８へつながる搬送室５１１とを備える。また、当該搬送室５１１は、その内部に、基板５０７を搬送する搬送ロボット５４９と、搬送室５１１内で搬送ロボット５４９が搬送する基板５０７の外周を検出するセンサ５０９とを備える。さらに、当該半導体製造装置は、これらの各部の動作や基板５０７の受け渡しを制御する制御部５０５を備える。

この従来の半導体製造装置は、制御部５０５が搬送ロボット５４９を動作させ、センサ５０９により、搬送ロボット５４９が支持する基板５０７の外周が遮る２点の座標位置を検出する。そして、制御部５０５によってこの２つの座標位置から基板５０７の中心位置の座標を求め、基板５０７が処理室５０８内の適正な位置に設置されるように位置計算を行う構成になっている。
特開２００４−２５９８２６号公報 特開２００５−２９７０７２号公報

しかしながら、上記の特許文献２記載の構成は、基板５０７を処理室５０８に搬入する前に、搬送室５１１内で基板５０７の中心位置座標を予め検出し、当該中心位置の座標の基準座標からのずれ量を補正した後に基板５０７を処理室５０８に搬入する。このため、搬送室５１１内で基板５０７の位置ずれ量を補正した後、処理室５０８へ搬入するまでの間で、搬送ロボット５４９の動作によって基板５０７がスリップする等により新たに位置ずれが生じた場合や、処理室５０８内において基板５０７を図示しない基板保持台上に受け渡しする際に位置ずれが生じた場合には、その位置ずれを適切に補正することができない。

本発明は、上記の従来の課題を鑑みてなされたもので、搬送ロボット上での基板のスリップにより生じる位置ずれや、搬送ロボットから処理室内の基板保持台上へ基板を受け渡しする際に生じる位置ずれを解消して、常に所定の搬送位置へ基板を自動的に精度良く設置することができる基板搬送装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。まず、本発明は、処理室内に設けられた基板保持台に基板を搬送する搬送ロボットを備えた基板搬送装置を前提としている。そして、本発明に係る基板搬送装置は、撮像部、位置情報取得部、判定部および搬送制御部を備える。撮像部は、搬送ロボットが備える基板搬送アームに支持されており、基板保持台に載置された基板を含む光学画像を取得する。位置情報取得部は、撮像部で得られる光学画像に基づいて、基板保持台に載置された基板の外周縁部の位置情報と、基板保持台の外周縁部の位置情報とを取得する。判定部は、取得された各外周縁部の位置情報に基づいて、基板保持台に載置された基板と基板保持台との間に位置ずれが生じているか否かを判定する。判定部が位置ずれが生じていると判定した場合、搬送制御部は、取得された各外周縁部の位置情報に基づいて算出される位置ずれ量に応じて、基板保持台に載置された基板を基板保持台に対して移動させる。

この基板搬送装置では、搬送アームに撮像部が配設されているので、基板と基板保持台の各外周縁部を含む画像を搬送アームに移動により容易に得ることができる。そして、撮像部で得られた光学画像に基づいて、基板の基板保持台に対する位置ずれの有無を検出し、その位置ずれが解消するように搬送ロボットを制御して基板を移動させるので、搬送ロボットにより基板を搬送する際の基板のすべりにより生じる位置ずれや、搬送ロボットから処理室内の基板保持台上への基板受け渡し時に生じる位置ずれを解消することができる。したがって、常に所定の搬送位置へ基板を自動的に精度良く設置することができ、基板の位置ずれによる加工不良の発生を未然に防止することができる。

上記撮像部は搬送アームに断熱構造を介して取り付けられていることが好ましい。この構成により、処理室からの熱が撮像部に直接輻射熱や伝導熱として伝達されるのを防ぐことができ、安定して光学画像を撮像することができる。

また、上記撮像部は、搬送アームの先端部から離れた位置に配設された撮像素子、上記光学画像を含む光を集光するレンズ、当該レンズで集光された光を前記撮像素子へ伝送する光ファイバおよびレンズを通過した光を光ファイバに導く反射鏡を備えてもよい。この構成では、撮像部の撮像素子を搬送アームの熱の影響の小さい領域に設置することができるため、さらに一層安定して画像を得ることができる。

上記位置情報取得部は、例えば、基板保持台に載置された基板と基板保持台の双方の外周縁部を含むそれぞれ異なる２箇所の光学画像を取得し、当該光学画像に基づいて前記基板と前記基板保持台の各外周縁部の位置を検出することができる。

また、上記判定部は、例えば、取得された各外周縁部の位置情報に基づいて、基板保持台に載置された基板の中心座標と、基板保持台の中心座標とを算出し、基板の中心座標と基板保持台の中心座標との間の距離と予め設定された基準値とを比較することにより基板と基板保持台との間に位置ずれが生じているか否かを判定することができる。この場合、搬送制御部は、基板の中心座標と基板保持台の中心座標との間の距離である位置ずれ量に応じて基板を移動させることになる。

なお、上記基板搬送装置は、例えば、基板保持台の基板載置面が円形形状であり、基板の外周形状が円形または多角形である場合の基板の位置ずれを確実に解消することができる。

本発明の基板搬送装置によれば、搬送ロボットにより基板を搬送する際の基板のすべりや、搬送ロボットから処理室内の基板保持台上への基板受け渡し時に生じる位置ずれの発生を解消して、常に所定の搬送位置へ基板を自動的に精度良く設置することができる。このため、基板の位置ずれに起因した加工不良の発生を未然に防止することが可能になる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本実施形態では、高温の処理室内で基板に対する処理が実施される基板処理装置に内蔵された基板搬送装置として本発明を具体化している。

図１は、本発明の第１の実施形態における基板搬送装置を含む基板処理装置の構成を示す平面図である。また、図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿う断面図である。

図１に示すように、基板処理装置は、冷却室１、前室２、位置合わせ室３、２つの処理室８およびこれら各室を接続するとともに、各室へ基板７の搬入出を行うための搬送室１１を有する。冷却室１は、処理後に高温になった基板７を、基板７を収容するカセットの耐熱温度以下の一定温度に冷却する機能を有する。前室２には、前記カセットが収納される。位置合わせ室３は、処理室８への搬入前に基板７の位置合わせを行う機能を有する。処理室８は、熱、プラズマ、化学反応等により基板７へ薄膜を堆積、あるいは薄膜を加工する機能を有する。また、搬送室１１には、基板７を各室へ受け渡す搬送ロボット４９が配置されており、各処理室８には、その内部において基板７を保持する基板保持台１０が配置されている。

搬送ロボット４９は、基板７を各室１、２、３、８へ搬送するために、左右一対の第１アーム５、左右一対の第２アーム６、および単一の板状の第３のアーム９からなる搬送アーム４を有している。各第１アーム５の基端側は搬送アーム４の後述する伸縮駆動軸２１および回転駆動軸２２を回転中心Ｏｃとして個別に回転可能な状態で連結されており、その他端側はそれぞれ第２アーム６の一端側に回転可能な状態で連結されている。第２アーム６の他端側は共に第３アーム９に回転可能な状態で連結されている。そして、第３アーム９の先端には基板７や基板保持台１０の光学画像を取得する撮像部１２が設けられている。

図２に示すように、前室２は、カセット１５と、カセット保持台１６と、カセット昇降装置１７とを有する。カセット昇降装置１７によるカセット保持台１６の上下動作により、カセット１５内にセットされた基板７が搬送ロボット４９へ受け渡しされる。前室２と搬送室１１とは開口部１９を通じて連結されており、この開口部１９は第１ゲート駆動装置２０に駆動される第１ゲート１８により開閉される構成になっている。

搬送室１１に設けられた搬送ロボット４９には、その回転中心Ｏｃを中心として、搬送アーム４の伸縮に作用するアーム伸縮軸２１と、搬送アーム４の回転に作用するアーム回転軸２２が配備されている。アーム伸縮軸２１にはこれを駆動するアーム伸縮駆動装置２３が、また、アーム回転軸２２にはこれを駆動するアーム回転駆動装置２４がそれぞれ連設されている。そして、アーム伸縮軸２１は第１アーム５に連結され、このアーム伸縮軸２１の回転が搬送アーム４の伸縮動作に変換されるようになっている。

一方、搬送室１１と処理室８とは開口部２７を通じて連結されており、この開口部２７は第２ゲート駆動装置２５に駆動される第２ゲート２６により開閉される構成になっている。

本実施形態では、処理室８は、気体導入部３４から導入された反応性気体のプラズマを生成し、当該プラズマに基板７を曝すことで基板７を処理する。当該プラズマは、下部電極として機能する基板保持台１０と、基板保持台１０に対向して配置された上部電極３６とに高周波電力を印加することで生成される。高周波電力は、上部電極整合器３３および下部電極整合器３２により、インピーダンス整合がなされた状態で、上部電極３６および基板保持台１０に印加される。上記反応性気体は、反応性気体の分散により成膜均一性を改善する中間板３５を通過して上部電極３６へ到達し、上部電極３６に設けられた貫通孔を通じて基板保持台１０に向けて噴出される。処理室８内の不要な気体は排出口３１を通じて外部へ排出される。

また、基板保持台１０は、上下動可能に配設されるとともに、基板載置面に対して基板７の設置／非設置を行うリフトピン３０と、このリフトピン３０を支持するリフトピン保持部２９と、リフトピン保持部２９介してリフトピン３０を昇降させるリフトピン昇降装置２８とを備える。搬送ロボット４９の搬送アーム４への基板７の受け渡しは、リフトピン３０の上下動作により行われる。その基板７の受け渡しを行う際の基板保持台１０の位置は、基板保持台１０自身を上下動作させることにより、任意の位置へ設定が可能である。これらの上下動作により基板７と基板保持台１０との距離を０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲で、また、上部電極３６と基板保持台１０との距離を５ｍｍ〜５０ｍｍの範囲でそれぞれ制御することができる。なお、本実施形態では、基板保持台１０の基板載置面は円形形状を有している。

なお、各昇降装置１７、２８および各アーム駆動装置２３、２４は、装置全体を統括するマイクロコンピュータ等で構成された制御部６２からの駆動信号を受けたモータの正回転／逆回転を行うことで駆動される。さらに、制御部６２は、所定のプログラムをインストールすることにより、後述するような位置情報取得部６２１、判定部６２２および搬送制御部６２３が構成されている。

続いて、撮像部１２について詳細に説明する。図３は、搬送アーム４を構成する第３アーム９の断面図である。また、図４は、撮像部１２の詳細な構造を示す図であり、図４（ａ）が縦断面図、図４（ｂ）が図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。

図３に示すように、第３アーム９の先端には撮像部１２が設けられ、また基端側には第２アームとの連結部４８が設けられている。図３および図４に示すように、撮像部１２は、第３アーム９の先端部下面に固定板６５とねじ６６で固定されている。この撮像部１２は、高温、減圧下の条件での利用に適するように、カバー部材６３の内部に、集光用のレンズ５８、熱線遮断用のフィルタ５９、およびＣＣＤやＣＭＯＳイメージセンサなどの撮像素子６１が配置されるとともに、カバー部材６３の内部は真空層６０が形成されて真空封止された断熱構造になっている。そして、画像情報（光）はレンズ５８で集光された後、フィルタ５９を通過して撮像素子６１へ導かれ、撮像素子６１で画像として取得される。なお、第３アーム９には、撮像素子６１に電気的に接続される配線ケーブル等を挿通するための挿通孔７１も形成されている。

上記のレンズ５８は、硼珪酸ガラスを主成分としている。この硼珪酸ガラスは、９００℃〜１２００℃程度の高温耐性があり、急冷による急激な温度変化でも破損しにくいことから、高温に晒される処理室８内での利用に適している。また、レンズ５８の表面には酸化チタン、酸化ケイ素などによる積層膜の表面処理が施されており、撮像素子６１に有害な７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの輻射による熱線（赤外線）を効果的に反射する。そのため、撮像素子６１の熱故障を防止することができる。一方で７５０ｎｍ未満の可視光は透過する設計であるため、撮像素子６１による画像認識が妨げられることはない。また、レンズ５８と撮像素子６１の間に設けられたフィルタ５９は、熱線の透過を妨げるように、レンズ５８と同様の遮断、通過特性を有する。

また、撮像素子６１を覆うカバー部材６３との間に真空層６０を設けることで伝導熱が伝わりにくくなり、伝導熱による撮像素子６１の故障を防止できる。さらに、カバー部材６３の外側の第３アーム９との間には間隙６４が形成されている。この隙間６４によって、撮像部１２と第３アーム９との接触面積が小さくなり、撮像部１２内の真空層６０による断熱構造と相俟って、第３アーム９と基板７との接触等による撮像素子６１への熱伝導を抑制することができる。なお、この隙間６４は、搬送室１１側からの排気により準真空状態に保たれている。この排気は、基板７の搬送および位置測定中に温まった間隙６４内の熱排出の役割も果たす。また、カバー部材６３の内壁や第３アーム９の間隙６４に面する内壁には、レンズ５８と同様の表面処理が施されていて熱線の透過を抑制する。

この構成によれば、第３アーム９の先端に撮像部１２を有しているので、基板７や基板保持台１０の外周縁部の画像を、搬送アーム４を動作させることで容易に得ることができる。しかも、この撮像部１２は、断熱構造が採用されているため、プラズマＣＶＤ装置のように、３５０℃〜４５０℃の温度で基板処理を行う場合でも、処理室８内へ搬送アーム４を導入して基板保持台１０から温まった基板７を受け取る際に、伝導熱を受けても、撮像部１２内の各部品が動作不安定になったり、熱破壊されたりするおそれがなく、動作不安定性を回避することができる。

次に、基板７を処理室８で処理する際の手順の概略について説明する。これらの動作は制御部６２からの指令に基づいて制御される。

まず、搬送ロボット４９を起動して前室２内に載置されている基板７を搬送アーム４の第３アーム９上へ載置して搬送室１１へ引き出した後、位置合わせ室３に搬送する。位置合わせ室３では基板７の中心およびノッチの位置合わせを行い、再び搬送室１１へ引き出した後、処理室８へ搬送する。そして、処理室８で基板７に対して所定の処理を行った後、再び第３アーム９上へ基板７を載せて、処理室８から搬送室１１へ引き出し、冷却室１へ搬送する。冷却室１では前室２内のカセット１５（図２参照）への収納可能な温度まで一定時間冷却し、その後、同じく第３アーム９上へ載せてカセット１５内へ収納する。

さて、本実施形態では、この基板７の搬送過程において、基板７を処理室８へ搬送して基板保持台１０の上に設置した後に、第３アーム９を処理室８内に移動させる。そして、基板７と基板保持台１０の双方の外周縁部を撮像可能な第１の測定領域Ｓｍ１へ撮像部１２を移動し、その測定領域Ｓｍ１の光学画像を撮像する。続いて、基板７と基板保持台１０の双方の外周縁部を撮像可能な第１の測定領域Ｓｍ１とは異なる第２の測定領域Ｓｍ２へ撮像部１２を移動し、その測定領域Ｓｍ２の光学画像を撮像する。このように撮像して得られた基板７および基板保持台１０の双方の外周縁部を含む２つの測定領域Ｓｍ１、Ｓｍ２における各画像情報は、制御部６２へ有線または無線で転送される。そして、制御部６２が後で詳述するようにして基板７の位置ずれ量を代数計算により求め、位置補正が必要な場合には、基板７の置き直し（位置補正）を行う。

図５は上述した基板７の位置補正を行う場合の処理フローを示す図である。上記のように、搬送ロボット４９によって基板７を処理室８へ搬送後、第３搬送アーム９は処理室８の外部である搬送室１１へ一旦移動する。この移動後、基板７はリフトピン３０の下降に伴って基板保持台１０上へ設置される（ステップＳ１）。

基板７が基板保持台１０へ設置された後、第３アーム９は再び処理室８内の基板７上へ移動される。この移動先は、基板７と基板保持台１０の双方の外周縁部を共に撮像できる２つの各測定領域Ｓｍ１、Ｓｍ２である。そして、各測定領域Ｓｍ１、Ｓｍ２で撮像して得られた画像情報から、位置情報取得部６２１が後述の画像認識処理を行って基板７と基板保持台１０の外周縁部の座標を決定する（ステップＳ２）。

続いて、制御部６２の判定部６２２は、こうして位置情報取得部６２１で得られた座標に基づいて基板７の位置ずれの有無を判定する。ここでは、判定部６２２は、基板７の基板保持台１０に対する位置ずれ量を算出し、算出した位置ずれ量を、予め設定された基準値αと比較することで、位置ずれ補正の要否を判定する（ステップＳ３、Ｓ４）。なお、基準値αは、処理室８で実施される処理において許容される基板７の位置ずれ量を、基板保持台１０の構造等に応じて適宜設定することができる。

位置ずれ量が基準値α未満であれば、基板７の位置ずれは小さく、補正の必要がないので、制御部６２は、第３アーム９を処理室８の外部である搬送室１１へ移動して搬送動作を完了する（ステップＳ５）。これに対して、位置ずれ量が基準値α以上であれば補正が必要であるため、判定部６２２は、次に、予め設定された制限値と比較して、既に実行した位置補正回数の確認を行う（ステップＳ６）。

位置補正回数が制限値未満である場合には、判定部６２２は、搬送制御部６２３に、算出した位置ずれ量を入力するとともに、基板７の位置補正を指示する（ステップＳ７）。このとき、搬送制御部６２３は、第３搬送アーム９を処理室８の外部である搬送室１１へ移動した後、リフトピン３０を上昇させて基板７が基板保持台１０から持ち上げられた状態にする。そして、再び第３アーム９を処理室８内の基板７直下へ移動させてからリフトピン３０を下降し、基板７を第３アーム９上へ載置する。その状態で、第３アーム９を動かして先に算出した位置ずれ量に応じた移動を行い、基板７を置き直す。

位置補正を行った後は、再び基板保持台１０上へ設置された基板７に対し、再度、位置情報取得部６２１が座標測定を行い（ステップＳ２）、判定部６２２が位置ずれ量を算出し（ステップＳ３）、位置補正が必要か否かを判定する（ステップＳ４）。再び位置補正が必要であれば、判定部６２２は、既に実施した位置補正回数が制限値を越えているか否かを確認し（ステップＳ６）、位置補正回数が未だ制限値を越えていなければ、位置補正（ステップＳ７）の動作を繰り返す。なお、一連の位置補正の動作を繰り返しても位置ずれ補正を適正に行うことができず、位置補正回数が制限値以上になった場合には、判定部６２２は、補正動作異常として基板搬送を強制終了する（ステップＳ８）。

図６は位置情報取得部６２１が、撮像部１２により取得した光学画像の画像処理（画像認識）を行って、基板７および基板保持台１０の各外周縁部の座標計測手順（図５のステップＳ２）の詳細を示す説明図である。なお、本実施形態では、基板７は円板状としている。

図６に示すように、制御部６２は、第１の測定領域Ｓｍ１の光学画像と、第２の測定領域Ｓｍ２の光学画像とを取得する際、基板保持台１０上に基板７が設置されている状態で、第３搬送アーム９を基板７および基板保持台１０の上面を円弧状の軌跡Ｌｍを描くように左右方向に少なくとも１回走査させる。つまり、搬送アーム４は、その回転中心Ｏｃから動作半径を一定値に保った状態で回転され、撮像部１２で測定可能な測定領域Ｓｍの画像を連続的に取得する。なお、本例では説明を簡易にするために搬送アーム４の動作半径を固定しているが、半径を一定に保つことは必須の要素ではない。

撮像部１２の中心が軌跡Ｌｍに沿って移動する間に、基板７および基板保持台１０の外周付近では、撮像部１２の中心が基板７の外周および基板保持台１０の外周と２回交差する。この場合、交差した際に撮像部１２が撮像した画像が第１の測定領域Ｓｍ１の光学画像および第２の測定領域Ｓｍ２の光学画像になる。そして、後に詳述するように、位置情報取得部６２１が行う画像処理によって測定領域Ｓｍ１、Ｓｍ２について得られた画像に基づいて、輝度変化が検出された箇所を基板７および基板保持台１０の各外周縁部と判断してその座標を算出する。

図７は、図６に示した手順により撮像部１２で撮像された測定領域Ｓｍ内の画像について、位置情報取得部６２１が実行する画像処理を示す説明図である。

ここに、図７（ａ）は撮像部１２が軌跡Ｌｍに沿って移動する途中の測定領域Ｓｍにおいて基板７と基板保持台１０の双方の外周縁部を含むように撮影された場合の画像（当該画像が、上述の測定領域Ｓｍ１またはＳｍ２に相当する。）を、また、図７（ｂ）は図７（ａ）の画像をグレースケール処理した後の画像を、図７（ｃ）は図７（ｂ）のグレースケール処理後の画像をさらに２値化処理した後の画像を、それぞれ示している。

図７（ｂ）に示すグレースケール処理では、画像の赤色成分の信号強度をＲ、緑色成分の信号強度Ｇ、青色成分の信号強度Ｂを使って、例えば、以下の式（１）に示す変換式により輝度変換を行う。

また、図７（ｃ）に示す２値化処理では、予め設定された閾値以下である輝度を全て“０”（８ｂｉｔの１６進表記では０ｘ００）に変換し、当該閾値を超える輝度を全て“２５５”（８ｂｉｔの１６進表記では０ｘＦＦ）に変換して２値化する。例えば、２５６階調で表現される輝度では、閾値は９５程度に設定することができる。

図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、元画像およびグレースケール処理では、基板７の外周縁部の境界線（以下、境界線Ｌｆ１という。）、および基板保持台１０の外周縁部の境界線(以下、境界線Ｌｆ２という。）は共に明瞭に判別できない。これに対し、図７（ｃ）に示すように２値化処理後の画像では、各外周縁部の各境界線Ｌｆ１、Ｌｆ２を明瞭に判別することができる。なお、実際の測定中の画像は、撮像部１２の中心が軌跡Ｌｍに沿って移動するのに伴って変化するが、その際に、リアルタイムで、グレースケール処理と２値化処理とを連続的に行うことで、基板７および基板保持台１０の各外周縁部の境界線Ｌｆ１、Ｌｆ２を明瞭に抽出することができる。

図８は撮像部１２の中心が軌跡Ｌｍを描いて移動される場合、位置情報取得部６２１が基板７と基板保持台１０の各外周縁部の境界線Ｌｆ１、Ｌｆ２が軌跡Ｌｍと交わる各交点の位置Ｐａ、Ｐｂを決定する場合の説明図である。

ここに、図８（ａ）は図７に示した手順で２値化処理された後の基板７と基板保持台１０の双方の外周縁部を含む測定領域Ｓｍ１内の画像を、また図８（ｂ）はその画像の輝度の変化を示している。

ここで、撮像部１２が軌跡Ｌｍに沿って移動していくと、輝度の立ち上がり箇所Ｐａと、輝度の立ち下がり箇所Ｐｂとがそれぞれ出現する。そして、これらの輝度の変化箇所Ｐａ、Ｐｂが、撮像部１２の中心が移動する軌跡Ｌｍが基板７と基板保持台１０の各々の外周縁部の境界線Ｌｆ１、Ｌｆ２と交わる交点の位置に相当する。そこで、輝度がそれぞれ変化した各交点Ｐａ、Ｐｂにおける座標をアーム制御座標とし、これらのアーム制御座標に撮像部１２の取付位置の半径方向オフセット量を加算することで、基板７と基板保持台１０の各外周縁部の位置座標を決定することができる。

続いて、判定部６２２による基板７の中心位置Ｏｓと基板保持台１０の中心位置Ｏｂの各座標を決定する処理および位置ずれ量を算出する処理について、図９を参照してさらに詳しく説明する。図９は、本実施形態における基板７の中心位置Ｏｓと基板保持台１０の中心位置Ｏｂを決定する手順を示す説明図である。

まず、基板７の外周縁部と基板保持台１０の外周縁部を共に確認可能な任意の測定領域Ｓｍ１において、図６ないし図８に示した画像処理に基づいて、基板７の外周縁部Ｐ１３の座標と、基板保持台１０の外周縁部Ｐ１１の座標をそれぞれ検出する。同様に、基板７の外周縁部と基板保持台１０の外周縁部を共に確認可能な他の任意の測定領域Ｓｍ２において、図６ないし図８に示した画像処理に基づいて、基板７の外周縁部Ｐ２４の座標と、基板保持台１０の外周縁部Ｐ２２の座標をそれぞれ決定する。

次に、基板７の２つの外周縁部Ｐ１３、Ｐ２４をそれぞれ中心として基板７と同一の半径を有する円の軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２を描き、これら２つの円の軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２の交点を求め、その交点を現在の基板７の中心位置Ｏｓとする。このとき、搬送アーム４の回転中心軸Ｏｃから基板７の中心位置Ｏｓを結ぶベクトルを＜ｒ１＞とする。

同様に、基板保持台１０の２つの外周縁部Ｐ１１、Ｐ２２をそれぞれ中心として基板保持台１０と同一の半径を有する円の軌跡Ｌｒ２１、Ｌｒ２２を描き、これら２つの円の軌跡Ｌｒ２１、Ｌｒ２２の交点を求め、その交点を現在の基板保持台１０の中心位置Ｏｂとする。このとき、搬送アーム４の回転中心軸Ｏｃから基板保持台１０の中心位置Ｏｂを結ぶベクトルを＜ｒ２＞とする。

そして、ここで基板保持台１０の中心位置Ｏｂに対する基板７の中心位置Ｏｓの位置ずれ量のベクトルを＜ｄ＞とすると、位置ずれ量は、以下の式（２）により表現される。

判定部６２２は、式（２）により算出された位置ずれ量のベクトル＜ｄ＞の大きさと、予め設定された基準値αとを比較することにより位置補正の要否を判定する。

次に、具体的に、判定部６２２が上述の基板７と基板保持台１０の各中心位置Ｏｓ、Ｏを決定し、次に、こうして得られた各中心位置Ｏｓ、Ｏｂに基づいて、位置ずれ量を算出する手法について、さらに詳しく説明する。

ここでは、一例として基板７の中心位置Ｏｓに対応する座標（Ｒ１，Θ１）を決定する具体例を、図１０を参照して説明する。図１０は、本実施形態の基板７の中心位置Ｏｓの座標を決定する手順をより詳細に示す説明図である。

図６ないし図８に示した画像処理によって、測定領域Ｓｍ１で取得した基板７の外周縁部Ｐ１３の座標（極座標表示で（ｒ３，θ３）とする。）と、測定領域Ｓｍ２で取得した基板７の外周縁部Ｐ２４の座標（極座標表示で（ｒ４，θ４）とする。）を、それぞれ直交２軸のＸ−Ｙ座標で表示すると、Ｐ１３（ｘ３，ｙ３）＝（ｒ３・ｃｏｓθ３，ｒ３・ｓｉｎθ３）であり、Ｐ２４（ｘ４，ｙ４）＝（ｒ４・ｃｏｓθ４，ｒ４・ｓｉｎθ４）である。なお、座標系の原点は、搬送アーム４の回転中心Ｏｃであり、本実施形態では、搬送アーム４の回転中心Ｏｃから一方の位置Ｐ１３までの距離ｒ３と、搬送アーム４の回転中心Ｏｃから他方の位置Ｐ２４までの距離ｒ４とは、上述のようにｒ３＝ｒ４の関係にある。また、原点から位置Ｐ１３へ向かうベクトル＜ｒ３＞とＸ軸との成す角が角度θ３であり、原点から位置Ｐ２４へ向かうベクトル＜ｒ４＞とＸ軸との成す角が角度θ４である。

そして、位置Ｐ１３の座標（ｘ３，ｙ３）を中心とする半径ｒの円の軌跡Ｌｒ１１、他方の位置Ｐ２４の座標（ｘ４，ｙ４）を中心とする半径ｒの円の軌跡Ｌｒ１２および両軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２の交点を通る直線は、それぞれ以下の式（３）、式（４）、式（５）で与えられる。なお、各円の軌跡Ｌｒ１の半径ｒは基板７の半径と同一である。

よって、これらの式（３）、式（４）、式（５）から、２つの円の軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２の２つの交点のＸ座標をそれぞれＸ１、Ｘ２とすると、Ｘ１、Ｘ２は以下の式（６）、式（７）により得られる。

式（６）、式（７）によりＸ座標Ｘ１、Ｘ２が求まれば、式（５）から各Ｘ座標Ｘ１、Ｘ２に対応するＹ座標も求めることができる。なお、基板７の中心位置Ｏｓに対応する座標は（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）の一方であるので、以下のようにして中心位置Ｏｓを特定する。

まず、２つの円の軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２の各交点のＸＹ座標系での座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）に対応する極座標で表される半径Ｒと角度Θを、次の式（８）、式（９）を適用してそれぞれ求める。

そして、式（８）、式（９）により求めた各交点の座標（Ｘ１，Ｙ１）、（Ｘ２，Ｙ２）に対応する（Ｒ，Θ）の２組の内、以下の式（１０）、式（１１）を共に満足する座標を、基板７の中心位置Ｏｓに対応する座標（Ｒ１，Θ１）として選択決定する。

以上の説明では、基板７の中心位置Ｏｓに対応する座標（Ｒ１，Θ１）を求める場合の具体例を示したが、本実施形態では基板保持台１０の基板載置面も外周形状が円形である。したがって、基板保持台１０の中心位置Ｏｂに対応した座標（Ｒ２，Θ２）ついても同様の手順で決定することができる。

続いて、上述のようにして得られた基板７と基板保持台１０の各中心位置Ｏｓ、Ｏｂの座標（Ｒ１，Θ１）、（Ｒ２，Θ２）に基づいて位置ずれ量を決定する手法の具体例を、図１１を参照して説明する。図１１は、本実施形態の位置ずれ量を決定する手順を示す説明図である。

搬送アーム４の回転中心Ｏｃと基板７の中心位置Ｏｓの座標（Ｒ１，Θ１）とを結ぶベクトルを＜ｒ１＞、搬送アーム４の回転中心Ｏｃと基板保持台１０の中心位置Ｏｂの座標（Ｒ２，Θ２）を結ぶベクトルを＜ｒ２＞とすると、先の式（２）で示したように、両ベクトル＜ｒ１＞、＜ｒ２＞の成す角度が回転方向の基板７の位置ずれ量ΔΘである。また、両ベクトル＜ｒ１＞、＜ｒ２＞の長さの差分が半径方向の基板７の位置ずれ量ΔＲである。

よって、回転方向の位置ずれ量ΔΘは、以下の式（１２）により求めることができ、半径方向の位置ずれ量ΔＲは、以下の式（１３）により求めることができる。

そして、この位置ずれ量を示すベクトル＜ｄ＞に基づく基板７移動（ステップＳ７）は、判定部６２２がベクトル＜ｄ＞の大きさ｜＜ｄ＞｜と予め設定された基準値αとを比較し、判定部６２２が位置補正が必要と判断した場合に、搬送制御部６２３が位置ずれ量ΔΘ、△Ｒに基づく搬送アーム４の伸縮と回転を実行することにより行われる。

以上のようにして、基板７の位置ずれ補正を行う構成を採用した場合、図１２に示すように、処理室８の基板保持台１０上に基板７を載置する際に生じる位置ずれに起因して発生する加工不良をほぼ完全になくすことができ、加工不良の発生率を従来よりも３７％削減することができた。

（第２の実施形態）
図１３は本発明の第２の実施形態における基板搬送装置の撮像部４２の詳細な構造を示す図であり、図１３（ａ）が縦断面図、図１３（ｂ）が図１３（ａ）に示すＣ−Ｃ線に沿う断面図である。なお、図１３において、第１の実施形態で説明した撮像部１２と同一の作用効果を奏する部位には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。

本実施形態の基板搬送装置の全体構成は、第１の実施形態と基本的に同じであるが、撮像部４２の構造が第１の実施形態の場合と幾分異なっている。すなわち、本実施形態における撮像部４２は、搬送アーム４を構成する第３アーム９の先端部に、第１レンズ５８、反射鏡６７、および第２レンズ６８がカバー部材６３内に収納されており、また、カバー部材６３の内部は真空層６０が形成されて真空封止された断熱構造になっている。また、この撮像部４２は、第３アーム９に形成された挿通孔７１に挿通された光ファイバ６９を有し、光ファイバ６９の一端が第２レンズ６８に対面して配置されている。光ファイバ６９の他端は第３アーム９から離れた位置に配置された第３レンズ７０に対面され、この第３レンズ７０に撮像素子６１が対向配置されている。

これにより、画像情報（光）は、第１レンズ５８で集光された後、反射鏡６７で反射されて第２レンズ６８に向かい、次いで光ファイバ６９、第３レンズ７０を通過して撮像素子６１に導かれ、撮像素子６１で画像として取得される。

ここに、第１レンズ５８は、第１の実施形態と同様に硼珪酸ガラスを主成分としたもので、処理室８の空間に接するように配置されている。この第１レンズ５８の表面は第１の実施形態の場合と同様に、熱線を反射する表面処理が施されている。これにより、有害な７５０ｎｍ〜１０００ｎｍの輻射による熱線（赤外線）を効果的に反射し、一方で７５０ｎｍ未満の可視光は透過する。また、反射鏡６７を覆うカバー部材６３との間に真空層６０を設けることで、伝導熱が伝わり難くなり、急激な温度変化が抑えられるので反射鏡６７の熱伸縮により画像歪が起こるのを防止することができる。

また、光ファイバ６９は、第３アーム９に形成された挿通孔７１内に挿通されて外部に引き出され、第３アーム９とは非接触状態で配置されている。そのため、搬送室１１側からの排気により挿通孔７１内を準真空状態に保つことができ、伝導熱による故障を防止することができる。また、この挿通孔７１の内壁は第１レンズ５８と同様の表面処理が施されているので、熱線の透過による故障も防止できる。

このように、本実施形態では、光ファイバ６９を設けることで、撮像素子６１を第３アーム９の先端から離れた熱影響を受けにくい基点側、あるいは第２アーム６内に設置できるため、安定した画像を得ることができ、第１の実施形態の場合よりも、さらに高温、常圧の条件下での利用に適する。

例えば、高真空下で処理を行うプラズマＣＶＤやドライエッチングなどに比べて、ＲＴＰのような熱処理の場合は、〜１２００℃の超高温の下、ほぼ常圧下で処理が行われるために、対流による熱伝導も加わるが、このように撮像素子６１を第３アーム９の外部に設けておけば、熱影響を極力低減することができて有利である。

その他の構成および作用効果は、第１の実施形態の場合と同様であるからここでの説明は省略する。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、円形形状の基板７を処理対象とした事例について説明したが、本発明は多角形状の基板に対しても適用可能である。そこで、本実施形態では、多角形状の基板に適用した事例について説明する。本実施形態における基板搬送装置の全体構造は、第１の実施形態と基本的に同じであり、制御部６２の位置情報取得部６２１、判定部６２２、搬送制御部６２３の処理内容のみが相違する。そのため、装置構造の説明は省略する。

図１４は、多角形状の基板に対して位置ずれ補正を行う場合の原理を示す説明図である。多角形状の基板である場合も円形状の基板７の場合と同様に、多角形状の基板の中心位置Ｏｓと基板保持台１０の中心位置Ｏｂとの差異を計測し、当該差異に応じて基板の位置補正を行う。多角形状の基板においても、中心位置Ｏｓは基板保持台１０の中心位置Ｏｂに配置されるべき基板内の点である。このような中心位置Ｏｓは、幾何学的に定義可能である。なお、以下では、理解を容易にするため、基板の外周形状が四角形の事例に基づいて説明する。

図１４（ｂ）に示すように、本実施形態では基板４７が四角形であるため、基板４７の中心位置Ｏｓを対角線の交点として定義している。そして、この中心位置Ｏｓの座標は、後述のように基板４７の隣接する２つの角部の位置Ｐ１３、Ｐ２４の座標を検出し、それらの各角部の位置Ｐ１３、Ｐ２４の座標に基づいて求めることができる。また、基板保持台１０の外周形状は円形であるので、その中心位置Ｏｂの座標は、第１の実施形態の場合と同様の手法で２つの外周縁部Ｐ１１、Ｐ２２の座標を検出することで決定できる。

まず、本実施形態における基板４７の角部の座標を求める手順について説明する。第１の実施形態と同様に、位置情報取得部６２１は、搬送アーム４で撮像部１２を走査して得られる基板４７の角部と基板保持台１０の外周縁部とを共に確認可能な任意の一つの測定領域Ｓｍ１において、基板４７の角部と基板保持台１０の外周縁部とを、それぞれ画像処理（画像認識）により決定する。同様に、上記の測定領域Ｓｍ１とは異なる位置にある任意の他の測定領域Ｓｍ２において、基板４７の角部と基板保持台１０の外周縁部とを決定する。この基板４７の角部の座標の決定に際し、位置情報取得部６２１は、基板４７の一辺に沿って撮像部１２を移動させ、撮像部１２の中心を基板４７の角部上に位置させる。そして、当該状態におけるアーム制御座標に基づいて基板４７の角部の座標を取得する。

図１５は、基板４７の一辺に沿って撮像部１２を移動させる手法を説明するための図である。図１５（ａ）は撮像部１２により得られた基板４７の角部Ｔを含む２値化処理後の画像を示す図であり、図１５（ｂ）は図１５（ａ）に基づいて、撮像部１２の移動方向を決定する手法を説明する模式図である。図１５（ａ）、（ｂ）において、Ｘ−Ｙ座標の原点は搬送アーム４の回転中心Ｏｃである。なお、図１５では、説明のため基板４７の角部Ｔを含む画像を示しているが、四角形の基板４７の場合、例えば、回転中心Ｏｃから動作半径を一定値に保った状態での搬送アーム４の回転のみにより、常に、撮像部１２が基板４７の角部Ｔを含む画像が取得できるわけではない。しかしながら、基板４７の一辺を検出した後、当該辺に沿って撮像部１２を移動させることで、撮像部１２は基板４７の角部Ｔを含む画像を取得することができる。

位置情報取得部６２１は、まず、図１５（ａ）に示す２値化処理後の画像に基づいて、撮像部１２の中心が軌跡Ｌｍに沿って移動したときにこの軌跡Ｌｍが基板４７の外周縁部（一辺）の境界線Ｌｆ３と交わる交点Ｓを検出する。この交点Ｓは、図８（ｂ）に示した場合と同様に、輝度変化が生じた箇所により検出することができる。交点Ｓを検出した位置情報取得部６２１は、当該交点Ｓが属する辺に沿う方向を、交点Ｓを通る境界線Ｌｆ３のＸ軸方向からの角度ψとして、以下の式（１４）に基づいて求める。

式（１４）におけるＶＹ、ＶＸは、以下の式（１５）、式（１６）で与えられる。ただし、式中のＱ（ｊ，ｉ）はある注目画素（ｊ，ｉ）（ここでは、交点Ｓの画素）における輝度を表す。なお、式（１５）、式（１６）の演算は、図７（ｂ）に示すようなグレースケール処理された画像に対して実施される。

式（１５）によれば、注目画素（ｊ，ｉ）について、Ｘ軸方向について隣接する各列に属する複数画素の輝度の和の差分が演算される。また、式（１６）によれば、注目画素（ｊ，ｉ）について、Ｙ軸方向について隣接する各行に属する複数画素の輝度の和の差分が演算される。すなわち、ｔａｎ^-1（ＶＹ／ＶＸ）により、輝度が明るくなる方向を求めることができる。

また、以下に示す式（１７）、式（１８）、式（１９）によってそれぞれ規制される全ての条件を満たす場合、その画素（ｊ，ｉ）の位置を一つの角部Ｔにおける座標として決定することができる。なお、式中のＱ（ｊ，ｉ）はある画素（ｊ，ｉ）における輝度を、またＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３は予め設定される各閾値を表す。なお、式（１７）〜式（１９）の演算は、グレースケール処理後に２値化処理された画像に対して実施される。

次に、上記の式（１４）、式（１５）、式（１６）により、交点Ｓを通る境界線Ｌｆ３のＸ軸方向からの角度ψが、また、上記の式（１７）、式（１８）、式（１９）から角部Ｔの座標（ｊ，ｉ）が、それぞれ求まる理由について、図１６、図１７を参照して詳述する。

まず、図１６を参照して、式（１４）〜式（１６）に基づいて交点Ｓを通る境界線Ｌｆ３のＸ軸方向を基準とした角度ψを求める手法について説明する。ここでは、交点Ｓを通る境界線Ｌｆ３に直交する方向のベクトル＜υ＞を考える。そして、このベクトル＜υ＞のＸ軸方向成分を表す量をＶＸ、ベクトル＜υ＞のＹ軸方向成分を表す量をＶＹとすると、ＶＸ、ＶＹを画素の輝度を利用して求めて、ベクトル＜υ＞の方向とＸ軸との成す角βを算出する。

図１６の場合、ベクトル＜υ＞のＹ軸方向成分を表す量ＶＹは、同図中、破線で囲まれた領域Ｓｄ１と破線で囲まれた領域Ｓｄ２にそれぞれ含まれる各３画素分の輝度の差として、式（１５）に基づいて算出される。図１６の事例では、ＶＹ＝（６４＋１２８＋２５５）−（０＋３２＋６４）＝３５１になる。

また、ベクトル＜υ＞のＸ軸方向成分を表す量ＶＸは、同図中、実線で囲まれた領域Ｓｄ４と実線で囲まれた領域Ｓｄ３とにそれぞれ含まれる各３画素分の輝度の差として、式（１６）に基づいて算出される。図１６の事例では、ＶＸ＝（６４＋１２８＋２５５）−（０＋３２＋６４）＝３５１になる。したがって、ベクトル＜υ＞の方向とＸ軸との成す角βは、β＝ｔａｎ^-1（ＶＹ／ＶＸ）＝ｔａｎ^-1（１）＝４５°として求められる。

このようにして成す角βが求まると、ベクトル＜υ＞と直交する境界線Ｌｆ３の方向（角度ψ）は、式（１４）に示すように角βにπ／２（９０°）を加えた値として求まる。図１６に示す例では、ψ＝β＋π／２＝ｔａｎ^-1（１）＋π／２＝４５°＋９０°＝１３５°になる。

このようにして算出した角ψにしたがって交点Ｓから撮像部１２を移動させると、撮像部１２は、基板４７の交点Ｓを含む辺に沿って移動することになる。したがって、図１５（ａ）に示すような、基板４７の角部Ｔを含む画像を含む画像を得ることができる。なお、ここでは３画素分を角度計算に使用しているが、これに限るものではなく、角度ψの検出精度を上げるために、画素数を増加したり（式（１５）、式（１６）におけるｋ、ｍを−２〜２のように変化させる）、交点Ｓ周辺の境界線Ｌｆ３上の画素の平均値を計算するなどの追加処理を実行してもよい。

次に、図１７を参照して、式（１７）〜式（１９）に基づいて基板４７の角部Ｔの座標を決定する手法について説明する。

撮像部１２で得られる測定領域Ｓｍ内の画像について考えた場合、基板４７の平面部分で得られる画像には輝度が同じ値となる画素が多く存在する一方、基板４７の外周縁部や角部で得られる画像には、輝度が異なる画素が多く存在する。この点に着目し、式（１７）では、まず、測定領域Ｓｍ内の所定範囲Ｓｄ５内に存在する中央画素（ｊ，ｉ）と、その周辺画素との輝度Ｑの差を８箇所求め、それらの和を閾値ＳＨ１と比較する。このとき、和が閾値ＳＨ１よりも大きい場合には、輝度が異なる画素が多く存在することになるので、中央画素（ｊ，ｉ）は基板４７の角部Ｔの可能性がある画素であると判断することができる。すなわち、式（１７）は角部Ｔを含む画素選定の１つ目の条件となる。なお、本事例では、角部Ｔの判定条件の閾値ＳＨ１として“１２５０“を設定している。

２値化処理により輝度Ｑが“１１０”より小さい画素は“０”、大きい画素は“２５５”として扱うので、図１７に示す事例では、式（１７）の左辺の値は、（０−０）＋（０−０）＋（２５５−０）＋（０−０）＋（２５５−０）＋（２５５−０）＋（２５５−０）＋（２５５−０）＝１２７５になるため、式（１７）を満足する。

このように、式（１７）において所定範囲Ｓｄ５内に存在する中央画素（ｊ，ｉ）とその周辺画素との輝度Ｑの差の和が閾値ＳＨ１より大きい条件を満たした場合、その中央画素（ｊ，ｉ）は基板４７の角部Ｔの可能性があるが、さらに、基板４７の角部Ｔであることの判定をより一層確実にするため、本実施形態では式（１８）を使用して、中央画素（ｊ，ｉ）が基板４７の角部Ｔであることを確認する。

すなわち、所定範囲Ｓｄ５内に角部Ｔが含まれる場合には、この範囲Ｓｄ５内に含まれる画素よりも、その周囲の範囲Ｓｄ６に含まれる画素の方が、輝度Ｑの高い画素が多く存在する。この点に着目し、式（１８）では、図１７の範囲Ｓｄ５内に存在する画素群（９画素）の輝度Ｑの和と、その周囲の範囲Ｓｄ６内に存在する画素群（１６画素）の輝度Ｑの和とをそれぞれ求め、両者の差を閾値ＳＨ２と比較する。このとき、両者の差が閾値ＳＨ２よりも大きい場合には、内側の範囲Ｓｄ５の箇所が角部Ｔを含む可能性がさらに高いと判断する。したがって、式（１８）は、角部Ｔであることを決定付ける２つ目の条件となる。なお、本実施形態では、閾値ＳＨ２として“１５２５”を設定している。

２値化処理により輝度Ｑが“１１０”より小さい画素は“０”、大きい画素は“２５５”として扱うので、図１７に示す事例では、式（１８）の左辺第１項の値は、（０＋０＋０＋２５５＋２５５＋０＋０＋０＋２５５＋２５５＋０＋０＋０＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５）＝４０８０になる。また、式（１８）の左辺第２項の値は、２×（０＋０＋２５５＋０＋０＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５）＝２５５０になる。したがって、両者の差は、４０８０−２５５０＝１５３０になるため、式（１８）を満足する。

このように、式（１８）の条件を満たせば、所定範囲Ｓｄ５内に存在する中央画素（ｊ，ｉ）は基板４７の角部Ｔである可能性がさらに高まるが、さらに、基板４７の角部Ｔであることの判定をより一層確実にするため、本実施形態では式（１９）を使用して、中央画素（ｊ，ｉ）が基板４７の角部Ｔであることを確認する。

すなわち、所定範囲Ｓｄ５内が角部Ｔが含まれるとすれば、所定範囲Ｓｄ５内に含まれる画素には明るい画素が適度に多めに存在する。この点に着目し、式（１９）では、図１７の範囲Ｓｄ５内の画素群（９画素）の輝度の平均値を求め、その平均値を閾値ＳＨ３と比較する。そして、その平均値が閾値ＳＨ３よりも大きい場合には、この範囲Ｓｄ５の箇所が角部Ｔを含む可能性がさらに高いものと判断する。したがって、式（１９）は、角部Ｔであることを決定付ける３つ目の条件になる。なお、本事例では、閾値ＳＨ３として“１３５”を設定している。

２値化処理により輝度Ｑが“１１０”より小さい画素は“０”、大きい画素は“２５５”として扱うので、図１７に示す事例で、式（１９）の左辺の値は、（０＋０＋２５５＋０＋０＋２５５＋２５５＋２５５＋２５５）／９≒１４２になるため、式（１９）を満足する。

こうして、式（１７）〜式（１９）の規制条件を全て満たした所定範囲Ｓｄ５内の中央画素（ｊ，ｉ）を位置情報取得部６２１は基板４７の角部Ｔに対応する画素位置と認識する。

なお、式（１７）〜式（１９）において角部Ｔの判定に使用する各閾値ＳＨ１、ＳＨ２、ＳＨ３は、必ずしも固定された値である必然性はなく、取り扱う測定画像に合わせて任意の値に設定することが可能である。

続いて、図１５（ａ）に示すような２値化画像が得られた場合、上記の式（１４）〜式（１６）および式（１７）〜式（１９）を利用して、基板４７の境界線Ｌｆ３の角度ψと、基板４７の角部Ｔの画素（ｊ，ｉ）の位置情報を最終的に決定する方法について説明する。

前述のように、撮像部１２の中心が軌跡Ｌｍに沿って移動した場合、この軌跡Ｌｍが基板４７の外周縁部の境界線Ｌｆ３と交わる交点ＳにおけるＶＸ、ＶＹが前述の式（１５）、式（１６）で求まるので、前述の式（１４）によって交点Ｓを通る境界線Ｌｆ３のＸ軸方向からの角度ψが求まる。

そして、この角度ψが求まると、制御部６２は、図１５（ｂ）に示すように、撮像部１２の中心を、交点Ｓを基点として角度ψに沿って移動させる。これにより、撮像部１２の中心が境界線Ｌｆ３に沿って移動させられることになる。そして、撮像部１２の中心を境界線Ｌｆ３に沿って移動させながら、前述の式（１７）〜式（１９）を用いて基板４７の角部Ｔが検出されたかどうかを判定する。

図１８は基板４７の角部Ｔの位置を決定するための説明図である。図１８（ａ）は図１５（ａ）において撮像部１２の中心を境界線Ｌｆ３に沿って移動させる際、撮像部１２の中心が角部Ｔを通過する直前に位置するＰ１−Ｐ２線に沿う輝度の分布を示す。角部Ｔを通過する直前では、基板４７の外周縁部の境界線Ｌｆ３に相当する箇所で輝度の変化点Ｐｃが出現している。

また、図１８（ｂ）は図１５（ａ）において撮像部１２の中心を境界線Ｌｆ３に沿って移動させる際、撮像部１２の中心が角部Ｔを通過した直後に位置するＵ１−Ｕ２線に沿う輝度の分布を示す。角部Ｔを通過した瞬間、基板４７が存在しなくなるため、基板４７の外周縁部の境界線Ｌｆ３に相当する箇所で輝度の変化点は現れなくなる。したがって、撮像部１２の中心を境界線Ｌｆ３に沿って移動させた場合に、このような輝度の変化点の有無と、式（１７）〜式（１９）の判定条件を利用することで基板４７の角部Ｔを検出することができる。そして、撮像部１２の中心が基板４７の角部Ｔと一致したときに、その一致した時点のアーム位置座標を記録し、このアーム制御座標に撮像部１２の取り付け位置の半径方向のオフセット量を加算することで、基板４７の角部Ｔの座標位置を決定する。

以上のようにして基板４７の２箇所の角部Ｔの位置Ｐ１３、Ｐ２４を決定した位置情報取得部６２１は、図１４（ａ）に示すように、それぞれの位置Ｐ１３、Ｐ２４を中心として、基板４７の対角を結ぶ線分の半分の長さａ（図１４（ｂ）参照）を半径とする軌跡Ｌｒ１１、Ｌｒ１２を描き、その交点を基板４７の中心位置Ｏｓとして求める。このとき、この基板４７の中心位置Ｏｓと搬送アーム４の回転中心Ｏｃとを結ぶベクトルを＜ｒ１＞とする。

また、基板保持台１０に関しては、第１の実施形態で説明した場合と同様にして、基板保持台１０の外周縁部の各位置Ｐ１１、Ｐ２２をそれぞれ中心として、基板保持台１０の半径を半径とする軌跡Ｌｒ２１、Ｌｒ２２を描き、この交点を基板保持台１０の中心位置Ｏｂとして求める。このとき、この基板保持台１０の中心位置Ｏｂと搬送アーム４の回転中心Ｏｃとを結ぶベクトルを＜ｒ２＞とする。

すると、位置ずれ量のベクトル＜ｄ＞は、前述の式（２）で示したように、＜ｄ＞＝＜ｒ２＞―＜ｒ１＞により決定することができる。

具体的には、判定部６２２が、前述の式（６）〜式（１１）に基づいて基板４７の中心位置Ｏｓに対応する座標（Ｒ１，Θ１）と、基板保持台１０の中心位置Ｏｂに対応する座標（Ｒ２，Θ２）をそれぞれ求めた後、前述の式（１２）、式（１３）から位置ずれ量ΔＲ、ΔΘを求める。そして、この位置ずれ量を示すベクトル＜ｄ＞に基づく基板４７の移動（ステップＳ７）は、判定部６２２がベクトル＜ｄ＞の大きさ｜＜ｄ＞｜と予め設定された基準値αとを比較し、判定部６２２が、位置補正が必要と判断した場合に、搬送制御部６２３が位置ずれ量ΔΘ、△Ｒに基づく搬送アーム４の伸縮と回転を実行することにより行われる。

以上のようにして、基板４７の位置ずれ補正を行う構成を採用した場合、第１の実施形態と同様に、処理室８の基板保持台１０上に基板４７を載置する際に生じる位置ずれに起因して発生する加工不良をほぼ完全になくすことができる。なお、本実施形態では、第１の実施形態で説明した撮像部１２を備える基板搬送装置に基づいて説明したが、第１の実施形態で説明した撮像部４２を備える基板搬送装置においても同様の効果を得られることは言うまでもない。

以上説明したように、本発明によれば、搬送ロボットにより基板を搬送する際の基板のすべりや、搬送ロボットから処理室内の基板保持台上への基板受け渡し時に生じる位置ずれの発生を解消して、常に所定の搬送位置へ基板を自動的に精度良く設置することができる。このため、基板の位置ずれに起因した加工不良の発生を未然に防止することが可能になる。

本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において各種の変形や応用を加えることができる。例えば、位置情報取得部６２１、判定部６２２および搬送制御部６２３は、マイクロプロセッサ上で動作するソフトウェアに限らず、専用の演算回路により実現することもできる。

本発明は、基板の位置ずれに起因した加工不良を防止する効果を有し、基板搬送装置として有用である。

本発明の第１の実施形態における基板搬送装置の構成を示す平面図 図１の基板搬送装置のＡ−Ａ線に沿う断面図 本発明の第１の実施形態における第３アームを示す断面図 本発明の第１の実施形態における撮像部の詳細な構造を示す断面図 本発明の第１の実施形態における基板の位置補正の手順を示すフロー図 本発明の第１の実施形態における基板と基板保持台の座標計測を示す説明図 本発明の第１の実施形態における画像処理を示す説明図 本発明の第１の実施形態における基板と基板保持台の座標決定を示す説明図 本発明の第１の実施形態において、基板と基板保持台の中心座標決定手順を示す説明図 本発明の第１の実施形態における基板の中心座標決定手順を示す説明図 本発明の第１の実施形態における位置ずれ量決定手順を示す説明図 本発明の第１の実施形態における効果を示す説明図 本発明の第２の実施形態における撮像部の詳細な構造を示す断面図 本発明の第３の実施形態においる基板と基板保持台の中心座標決定手順を示す説明図 本発明の第３の実施形態における基板の角部の座標検出手順を示す説明図 本発明の第３の実施形態における基板の一辺の角度計算手順を示す説明図 本発明の第３の実施形態における基板の角部の座標決定手順を示す説明図 本発明の第３の実施形態における基板の角部の検出手順を示す説明図 従来の基板搬送装置を示す構成図

４ 搬送アーム
７ 基板
８ 処理室
１０ 基板保持台
１１ 搬送室
１２ 撮像部
４２ 撮像部
４７ 基板
４９ 搬送ロボット
５８ レンズ（第１レンズ）
６１ 撮像素子
６２ 制御部
６２１ 位置情報取得部
６２２ 判定部
６２３ 搬送制御部
６７ 反射鏡
６８ レンズ（第２レンズ）
６９ 光ファイバ
７０ レンズ（第３レンズ）
Ｓｍ 測定領域
Ｓｍ１ 測定領域
Ｓｍ２ 測定領域
Ｏｃ 搬送アームの回転中心
Ｏｓ 基板の中心位置
Ｏｂ 基板保持台の中心位置

Claims (7)

1. 処理室内に設けられた基板保持台に基板を搬送する搬送ロボットを備えた基板搬送装置であって、
   前記搬送ロボットが備える基板搬送アームに支持された、前記基板保持台に載置された前記基板を含む光学画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部で得られる光学画像に基づいて前記基板の外周縁部の位置情報と前記基板保持台の外周縁部の位置情報とを取得する位置情報取得部と、
   取得された各外周縁部の位置情報に基づいて、前記基板と前記基板保持台との間に位置ずれが生じているか否かを判定する判定部と、
   位置ずれが生じていると判定された場合に、前記取得された各外周縁部の位置情報に基づいて算出される位置ずれ量に応じて、前記基板を前記基板保持台に対して移動させる搬送制御部と、
   を備えることを特徴とする基板搬送装置。
2. 前記撮像部は、前記搬送アームに断熱構造を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の基板搬送装置。
3. 前記撮像部は、
   前記搬送アームの先端部から離れた位置に配設された撮像素子と、
   前記光学画像を含む光を集光するレンズと、
   前記レンズで集光された光を前記撮像素子へ伝送する光ファイバと、
   前記レンズを通過した光を光ファイバに導く反射鏡と、
   を備えたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の基板搬送装置。
4. 前記位置情報取得部は、前記基板と前記基板保持台の双方の外周縁部を含むそれぞれ異なる２箇所の光学画像を取得し、当該光学画像に基づいて前記基板と前記基板保持台の各外周縁部の位置を検出することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
5. 前記判定部は、前記取得された各外周縁部の位置情報に基づいて前記基板の中心座標と前記基板保持台の中心座標とを算出し、前記基板の中心座標と前記基板保持台の中心座標との間の距離と予め設定された基準値とを比較することにより前記基板と前記基板保持台との間に位置ずれが生じているか否かを判定することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の基板搬送装置。
6. 前記搬送制御部は、前記基板の中心座標と前記基板保持台の中心座標との間の距離である位置ずれ量に応じて、前記基板を移動させることを特徴とする請求項５記載の基板搬送装置。
7. 前記基板保持台の基板載置面が円形形状であり、前記基板は、外周形状が円形または多角形である、ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の基板搬送装置。