JP5409080B2 - 円盤状部材の中心位置推定方法及び画像処理装置 - Google Patents
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Description
図1は、この発明の実施の形態1による画像処理装置及びこれを利用した半導体製造装置の構成を概略的に示す図であり、トランスファチャンバ4を上方から透かしてその内部構成を記載している。図1に示すように、実施の形態1による画像処理装置1は、枚葉式搬送の半導体製造装置において、ウエハ(円盤状部材)3の中心位置を推定する。この半導体製造装置は、トランスファチャンバ(搬送用真空チャンバ)4、プロセスチャンバ(処理チャンバ)5、ロード・アンロード装置6及び制御装置8を備える。
先ず、ロード・アンロード装置6は、制御装置8の制御の下、ロボットアーム10を用いて、例えばウエハ保持棚(不図示)からウエハ3を取り出し、ウエハアライナ7に搬送する。ウエハアライナ7では、エッジセンサを用いてウエハ3のオリフラ部又はノッチ部を検出し、これを基準としたウエハ3の回転位置(回転角)及びウエハ3の中心位置を適正な位置にアライニングする。この後、ロボットアーム10を用いて、ウエハアライナ7からトランスファチャンバ4へウエハ3を搬送する。実施の形態1による画像処理装置1では、トランスファチャンバ4において、以下のようなウエハ3の位置計測を実行する。
(1−1)ウエハ中心を挟んで対向する位置の円弧を撮像した画像を用いる場合
図3は、トランスファチャンバにおけるウエハ位置計測例を説明するための図であり、図1と同様にトランスファチャンバ4を上方から透かしてその内部構成を記載している。また、図4は、図3中のトランスファチャンバの側面図であり、トランスファチャンバ4の内部構成を示すために側壁を透かして記載している。図4に示すように、撮像カメラ2は、ビューポート4aを介したトランスファチャンバ4の外側に取り付ける。また、透過照明11aは、ビューポート4bを介したトランスファチャンバ4の外側に取り付ける。なお、図3及び図4において、図1で示した構成要素に対応するものには同一符号を付している。
なお、第1の円弧3a及び第2の円弧3bを撮像する構成は図5(a)以外の構成であってもよく、例えば図5(b)に示すようにウエハ3の位置は固定したままで撮像カメラ2とその視野aを移動させて撮像するようにしてもよく、あるいは図5(c)に示すように2台の撮像カメラ2で2つの視野aを作り、第1の円弧3a及び第2の円弧3bを一度に撮像するようにしてもよい。
先ず、円推定部16は、画像切り出し部15から第1の円弧画像21a及び第2の円弧画像21bを入力すると、第1の円弧画像21a及び第2の円弧画像21bそれぞれを画素の列ごとに走査して第1の円弧3a及び第2の円弧3bの輪郭を抽出して各円弧情報を作成する(ステップST1)。
このように、ウエハ3のy軸上最大となる点と第1の推定円22aのy軸上最大となる第1の頂点23aとが略一致し、ウエハ3のy軸上最小となる点と第2の推定円22bのy軸上最小となる第2の頂点23bとが略一致するため、ウエハ3の実際の中心位置と推定した中心位置24とが略一致する。
推定円に推定誤差がある場合、円弧画像の範囲内では推定円とウエハ3との形状はよく一致するが、円弧画像から離れるほど推定円の誤差が増大してウエハ3との形状が一致しなくなり、ずれが増大する。そのため、上記(1−1)の図8に示す例では、第1の円弧画像21aにウエハ3の最大点が、第2の円弧画像21bにウエハ3の最小点が含まれるように、予め撮像カメラ2の視野aを調整して、中心位置推定の精度を高めていた。ただし、円弧画像中に最大点及び最小点が含まれないように視野aを調整してもウエハ3の中心位置24を推定することは可能である。
画像処理装置1は、さらに別の方法によってウエハ3の中心位置24を推定することもできる。図11は、ウエハの中心位置推定処理を説明するための図である。図11に示すように、第1の円弧画像21aと第2の円弧画像21bをウエハ3の任意の外周位置から取得した場合には、頂点算出部16aが第1の円弧画像21aの範囲に含まれる円弧上から1点を抽出して第1の頂点23aとする。頂点算出部16aは、続いて、第1の頂点23aから第1の推定円22aの中心(図11中の破線の十字)を通る直線と交わる、第2の推定円22b上の点を第2の頂点23bとする。このように、(1−3)の方法では、頂点がウエハ3の最大点及び最小点になるとは限らず、また、最大点及び最小点にならずとも中心位置の推定精度に影響しない。
中心位置推定部17は上記(1−1)同様に、頂点算出部16aで算出した第1の頂点23aと第2の頂点23bとの中点を求め、この中点をウエハ3の中心位置24の座標と推定する。
さらに別の方法によってウエハ3の中心位置24を推定することもできる。図12は、ウエハの中心位置推定処理を説明するための図である。図12に示すように、第1の円弧画像21aと第2の円弧画像21bをウエハ3の任意の外周位置から取得した場合には、頂点算出部16aが第1の円弧画像21aの範囲に含まれる円弧状から1点を抽出して第1の頂点23aとする。頂点算出部16aは同様に、第2の円弧画像21bの範囲に含まれる円弧状から1点を抽出して第2の頂点23bとする。中心位置推定部17は、第1の頂点23aから第1の推定円22aの中心(図12中の破線の十字)を通る直線と、第2の頂点23bから第2の推定円22bの中心(図12中の一点鎖線の十字)を通る直線との交点を求め、この交点をウエハ3の中心位置24の座標と推定する。
先ず、位置ずれ検査部20は、ロード・アンロード装置6でウエハアライナ7によってアライニングされたウエハ3の中心位置及び回転位置(回転角)を取得し、上記(1)で述べたようにしてトランスファチャンバ4内で計測部14により計測されたウエハ3の中心位置及び回転位置(回転角)を取得する。この後、位置ずれ検査部20は、ウエハアライナ7でアライニングされたウエハ3の位置と計測部14による計測結果とを比較し、ウエハアライナ7でアライニングされたウエハ3の位置から計測部14による計測結果がどれだけ位置ずれしているかを判定する。
ウエハ上の膜形成処理等の真空処理が行われるプロセスチャンバ5にビューポートを設けた場合、プロセスチャンバ5の内部で実行される真空処理によってはビューポートの窓材に処理材が付着したり、ビューポートを介して内部に入射される外乱光により真空処理の結果が影響を受ける場合がある。このため、プロセスチャンバ5にビューポートを設けない構成が趨勢となっている。一方、トランスファチャンバ4からプロセスチャンバ5にウエハ3を搬送するまでの間に位置ずれが生じるかどうかを確認することは、ウエハ3の位置再現性を向上させる上でも重要である。
また、上記実施の形態1では、中心位置推定の対象として半導体ウエハを用いた場合を示したが、これに限定されるものではなく、円盤状部材であればよい。
2,2a 撮像カメラ
3 ウエハ
3a,3b 第1、第2の円弧
4 トランスファチャンバ
4a,4b ビューポート
5 プロセスチャンバ
6 ロード・アンロード装置
7 ウエハアライナ
8 制御装置
9 ロボットアーム
10 ロボットアーム
11 透過照明
12 画像データ取得部(画像入力部)
13 記憶部
14 計測部
15 画像切り出し部(画像入力部)
16 円推定部
16a 頂点算出部
17 中心位置推定部
18 回転角計測部
19 通信制御部
20 位置ずれ検査部
21a,21b 第1、第2の円弧画像
22a,22b 第1、第2の推定円
23a,23b 第1、第2の頂点
24 中心位置
Claims (10)
- 撮像手段により円盤状部材の一部を撮像した円弧画像を用いて、円弧の輪郭を示す円弧情報を抽出して推定円を求め、この推定円を利用して当該円盤状部材の中心位置を推定する中心位置推定方法であって、
前記撮像手段により円盤状部材の任意範囲の円弧が撮像された画像を少なくとも所定方向の1軸を基準にして座標上の位置を規定した第1の円弧画像とし、前記第1の円弧画像から第1の円弧情報を抽出して、前記第1の円弧情報に基づいて第1の推定円を求めると共に、前記撮像手段により円盤状部材の、前記任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧が撮像された画像を前記1軸を基準にして座標上の位置を規定した第2の円弧画像とし、前記第2の円弧画像から第2の円弧情報を抽出して、前記第2の円弧情報に基づいて第2の推定円を求める円推定ステップと、
前記座標上において、前記第1の推定円上の最大点又は前記第2の推定円上の最大点を第1の頂点とする第1頂点算出ステップと、
前記座標上において、前記第1の推定円上の最小点又は前記第2の推定円上の最小点を第2の頂点とする第2頂点算出ステップと、
前記第1の頂点と前記第2の頂点との中点を求め、当該中点を前記円盤状部材の中心位置と推定する中心推定ステップとからなることを特徴とする円盤状部材の中心位置推定方法。 - 請求項1に記載の中心位置推定方法において、
円推定ステップでは、第1の円弧画像及び第2の円弧画像のうち、座標位置が大きい円弧画像から第1の推定円を求めると共に、前記座標位置が小さい円弧画像から第2の推定円を求め、
第1頂点算出ステップでは、前記座標上において、前記第1の推定円上の最大点を第1の頂点とし、
第2頂点算出ステップでは、前記座標上において、前記第2の推定円上の最小点を第2の頂点とすることを特徴とする円盤状部材の中心位置推定方法。 - 請求項1又は請求項2に記載の中心位置推定方法において、
円推定ステップでは、所定方向の1軸をy軸と仮定し、前記所定の1軸と直交する軸をx軸と仮定して、当該x軸上の座標位置を略揃えて撮像された第1の円弧画像及び第2の円弧画像を用いることを特徴とする円盤状部材の中心位置推定方法。 - 請求項3に記載の中心位置推定方法において、
中心推定ステップでは、第1の推定円の中心位置(x1,y1)及び半径r1を算出すると共に、第2の推定円の中心位置(x2,y2)及び半径r2を算出して、位置((x1+x2)/2,(y1+r1+y2−r2)/2)を円盤状部材の中心位置と推定することを特徴とする円盤状部材の中心位置推定方法。 - 撮像手段により円盤状部材の一部を撮像した円弧画像を用いて、円弧の輪郭を示す円弧情報を抽出して推定円を求め、この推定円を利用して当該円盤状部材の中心位置を推定する中心位置推定方法であって、
前記撮像手段により円盤状部材の任意範囲の円弧が撮像された第1の円弧画像を用いて、前記第1の円弧画像から第1の円弧情報を抽出して、前記第1の円弧情報に基づいて第1の推定円を求めると共に、前記撮像手段により円盤状部材の、前記任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧が撮像された第2の円弧画像を用いて、前記第2の円弧画像から第2の円弧情報を抽出して、前記第2の円弧情報に基づいて第2の推定円を求める円推定ステップと、
前記第1の推定円上に存在する前記第1の円弧画像中の1点を抽出して第1の頂点とする第1頂点算出ステップと、
前記第1の頂点から前記第1の推定円の中心を通る直線と交わる、前記第2の推定円上の点を第2の頂点とする第2頂点算出ステップと、
前記第1の頂点と前記第2の頂点との中点を求め、当該中点を前記円盤状部材の中心位置と推定する中心推定ステップとからなることを特徴とする円盤状部材の中心位置推定方法。 - 撮像手段により撮像した円盤状部材の円弧画像を用いて、円弧の輪郭を示す円弧情報を抽出して推定円を求め、この推定円を利用して当該円盤状部材の中心位置を推定する画像処理装置であって、
前記撮像手段により撮像された円盤状部材の任意範囲の円弧画像を、少なくとも所定方向の1軸を基準にして座標上の位置を規定した第1の円弧画像とすると共に、前記撮像手段により撮像された前記円盤状部材の、前記任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧画像を、前記1軸を基準にして座標上の位置を規定した第2の円弧画像として取り込む画像入力部と、
前記第1の円弧画像から第1の円弧情報を抽出して、前記第1の円弧情報に基づいて第1の推定円を求めると共に、前記第2の円弧画像から第2の円弧情報を抽出して、前記第2の円弧情報に基づいて第2の推定円を求める円推定部と、
前記座標上において、前記第1の推定円上の最大点又は前記第2の推定円上の最大点を第1の頂点とすると共に、前記座標上において、前記第1の推定円上の最小点又は前記第2の推定円上の最小点を第2の頂点とする頂点算出部と、
前記第1の頂点と前記第2の頂点との中点を求め、当該中点を前記円盤状部材の中心位置と推定する中心位置推定部とを備えることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項6に記載の画像処理装置において、
円推定部は、第1の円弧画像及び第2の円弧画像のうち、座標位置が大きい円弧画像から第1の推定円を求めると共に、前記座標位置が小さい円弧画像から第2の推定円を求め、
頂点算出部は、前記座標上において、前記第1の推定円上の最大点を第1の頂点とすると共に、前記第2の推定円上の最小点を第2の頂点とすることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項6又は請求項7に記載の画像処理装置において、
円推定部は、所定方向の1軸をy軸と仮定し、前記所定の1軸と直交する軸をx軸と仮定して、当該x軸上の座標位置を略揃えて撮像された第1の円弧画像及び第2の円弧画像を用いることを特徴とする画像処理装置。 - 請求項8に記載の画像処理装置において、
円推定部は、第1の推定円の中心位置(x1,y1)及び半径r1を算出すると共に、第2の推定円の中心位置(x2,y2)及び半径r2を算出し、
中心位置推定部は、位置((x1+x2)/2,(y1+r1+y2−r2)/2)を円盤状部材の中心位置と推定することを特徴とする画像処理装置。 - 撮像手段により撮像した円盤状部材の円弧画像を用いて、円弧の輪郭を示す円弧情報を抽出して推定円を求め、この推定円を利用して当該円盤状部材の中心位置を推定する画像処理装置であって、
前記撮像手段により撮像された円盤状部材の任意範囲の円弧画像を第1の円弧画像とすると共に、前記撮像手段により撮像された前記円盤状部材の、前記任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧画像を第2の円弧画像として取り込む画像入力部と、
前記第1の円弧画像から第1の円弧情報を抽出して、前記第1の円弧情報に基づいて第1の推定円を求めると共に、前記第2の円弧画像から第2の円弧情報を抽出して、前記第2の円弧情報に基づいて第2の推定円を求める円推定部と、
前記第1の推定円上に存在する前記第1の円弧画像中の1点を抽出して第1の頂点とすると共に、前記第1の頂点から前記第1の推定円の中心を通る直線と交わる、前記第2の推定円上の点を第2の頂点とする頂点算出部と、
前記第1の頂点と前記第2の頂点との中点を求め、当該中点を前記円盤状部材の中心位置と推定する中心位置推定部とを備えることを特徴とする画像処理装置。
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