(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ等の円盤状部材の中心位置を高精度に推定する方法の提供。【解決手段】トランスファチャンバ４の外側に設置され、トランスファチャンバ４に設けられたビューポートを介してウエハ３の輪郭線を含む画像を２箇所撮像する撮像カメラ２と、撮像カメラ２で撮像された各画像から抽出したウエハ３の各円弧情報を用いて、ウエハ３の外周を推定した推定円をそれぞれ求めて、２つの推定円からウエハ３の中心位置を推定する計測部とを備える。【選択図】図１
2010238970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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２】
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３】
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４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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２の推定円上に存在する前記第２の円弧画像中の１点を抽出して第２の頂点とする第２頂点算出ステップと、
前記第１の頂点から前記第１の推定円の中心を通る直線と、前記第２の頂点から前記第２の推定円の中心を通る直線との交点を、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７】
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８】
請求項７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９】
請求項７又は請求項８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１０】
請求項９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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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２の推定円上に存在する前記第２の円弧画像中の１点を抽出して第２の頂点とする頂点算出部と、
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、前記第２の頂点から前記第２の推定円の中心を通る直線との交点を、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、真空チャンバ内の半導体ウエハの中心位置を計測する中心位置推定方法及び画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置では半導体を製造する工程で、円盤状のウエハに対して様々な処理が行われるが、そのときウエハの中心位置を装置内で正確に位置決めすることが重要であり、そのためにウエハの中心位置を自動的に求める必要がある。従来は、撮像カメラによりウエハ全体を撮像して、画像処理装置によりその画像のウエハ円周上の全エッジ情報からウエハ形状に最も適合する円を求め、その中心をウエハの中心位置としていた。しかしながら、近年、ウエハサイズは増大の一途をたどっており、従来の手法では撮像のために大きなスペースと大きな照明手段が必要となっていた。そこで、ウエハの全円周ではなくその一部の円弧を撮像して、その円弧画像の円弧情報からウエハ形状に最も適合する円を求め、その中心をウエハの中心位置として推定する技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、周辺部に方向認識切り欠き部を有する円盤状の被処理体の位置ずれを検出する位置ずれ検出装置が開示されている。この装置には、被処理体のオリエンテーションフラット（オリフラ）部、ノッチ部等の方向認識切り欠き部を除いた周辺輪郭の位置を検出するように配置された３つの輪郭検出センサが備えられ、ずれ量演算部がこれら３つの輪郭検出センサの各検出値に基づいて被処理体の中心位置と推定し、基準原点との間のずれ量を求めていた。
【０００４】
また、特許文献２には、搬送装置によって処理ユニットに搬入される円盤状の被処理体をユニット入口で撮像して、撮像した被処理体の外周の円弧形状から複数箇所の位置情報を検出する撮像素子と、複数箇所の位置情報から被処理体の仮想円を求めて中心座標を算出して、搬送装置に対する被処理体の位置ずれ情報を算出する演算部とを備えた処理装置が開示されている。そして、算出した位置ずれ情報に基づいて、搬送装置が被処理体を処理ユニット内の所定位置に位置補正して搬入するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−４３３９４号公報
【特許文献２】特開２００８−３０６１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、円盤状のウエハの輪郭上の３点を検出するための３つの輪郭検出センサが必要である。また、ウエハのノッチ部やオリフラ部を除いた輪郭上の点を検出することから、ウエハの輪郭上に欠け等があった場合、ウエハの輪郭を正確に検出することができず、計測結果の中心位置が大きくずれる可能性がある。
【０００７】
また、特許文献２では、ウエハ円周のうち一部の円弧上の複数の位置情報に基づいて真円を推定し、その推定した真円の中心を直ちにウエハの中心位置に決定するので、円弧上の位置情報のわずかな誤差でも半径値誤差に大きく影響し、高精度にウエハの中心位置を求めることができないという課題があった。また、実際のウエハは真円に近い形状ではあるが完全な真円ではなく歪んでいる場合もあり、さらに、ノッチ部以外にも小さな欠けがある場合もあり、これら様々な要因が仮想円の半径値誤差に影響を与え、中心位置が大きくずれる可能性がある。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ウエハ等の円盤状部材の中心位置を高精度に推定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係る中心位置推定方法は、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、撮像手段により円盤状部材の、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、座標上において、第１の推定円上の最大点又は第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、座標上において、第１の推定円上の最小点又は第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、第１の頂点と第２の頂点との中点を求め、当該中点を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ものである。
【００１０】
請求項２の発明に係る中心位置推定方法は、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、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、座標上において、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、座標上において、第２の推定円上の最小点を第２の頂点とするようにしたものである。
【００１１】
請求項３の発明に係る中心位置推定方法は、円推定ステップでは、所定方向の１軸をｙ軸と仮定し、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ようにしたものである。
【００１２】
請求項４の発明に係る中心位置推定方法は、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ようにしたものである。
【００１３】
請求項５の発明に係る中心位置推定方法は、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、撮像手段により円盤状部材の、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、第１の推定円上に存在する第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、第１の頂点から第１の推定円の中心を通る直線と交わる、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、第１の頂点と第２の頂点との中点を求め、当該中点を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ものである。
【００１４】
請求項６の発明に係る中心位置推定方法は、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、撮像手段により円盤状部材の、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、第１の推定円上に存在する第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、第２の推定円上に存在する第２の円弧画像中の１点を抽出して第２の頂点とする第２頂点算出ステップと、第１の頂点から第１の推定円の中心を通る直線と、第２の頂点から第２の推定円の中心を通る直線との交点を、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ものである。
【００１５】
請求項７の発明に係る画像処理装置は、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、撮像手段により撮像された円盤状部材の、任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧画像を、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、座標上において、第１の推定円上の最大点又は第２の推定円上の最大点を第１の頂点とすると共に、座標上において、第１の推定円上の最小点又は第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、第１の頂点と第２の頂点との中点を求め、当該中点を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ものである。
【００１６】
請求項８の発明に係る画像処理装置は、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、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、座標上において、第１の推定円上の最大点を第１の頂点とすると共に、第２の推定円上の最小点を第２の頂点とするようにしたものである。
【００１７】
請求項９の発明に係る画像処理装置は、円推定部は、所定方向の１軸をｙ軸と仮定し、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ようにしたものである。
【００１８】
請求項１０の発明に係る画像処理装置は、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ようにしたものである。
【００１９】
請求項１１の発明に係る画像処理装置は、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、撮像手段により撮像された円盤状部材の、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、第１の推定円上に存在する第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、第１の頂点から第１の推定円の中心を通る直線と交わる、第２の推定円上の点を第２の頂点とする頂点算出部と、第１の頂点と第２の頂点との中点を求め、当該中点を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ようにしたものである。
【００２０】
請求項１２の発明に係る画像処理装置は、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、撮像手段により撮像された円盤状部材の、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、第１の円弧画像から第１の円弧情報を抽出して、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、第２の円弧画像から第２の円弧情報を抽出して、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、第１の推定円上に存在する第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、第２の推定円上に存在する第２の円弧画像中の１点を抽出して第２の頂点とする頂点算出部と、第１の頂点から第１の推定円の中心を通る直線と、第２の頂点から第２の推定円の中心を通る直線との交点を、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ようにしたものである。
【発明の効果】
【００２１】
請求項１及び請求項７の発明によれば、第１及び第２の円弧画像から第１及び第２の推定円を求め、座標上において、第１又は第２の推定円上の最大点を第１の頂点とすると共に第１又は第２の推定円上の最小点を第２の頂点として第１及び第２の頂点間の中点を円盤状部材の中心位置と推定するようにしたので、推定円の半径値誤差を抑制でき、中心位置を高精度に推定することができる。
【００２２】
請求項２及び請求項８の発明によれば、座標位置が大きい円弧画像から推定した推定円上の最大点を第１の頂点とし、座標位置が小さい円弧画像から推定した推定円上の最小点を第２の頂点として、第１及び第２の頂点間の中点を円盤状部材の中心位置と推定するようにしたので、推定円の半径値誤差をより抑制でき、中心位置をさらに高精度に推定することができる。
【００２３】
請求項３及び請求項９の発明によれば、ｘ軸上の座標位置を略揃えて撮像された第１及び第２の円弧画像を用いるようにしたので、２つの推定円の中心位置のｘ軸方向のずれがほとんど生じることがなくなり、円盤状部材のｘ軸方向の中心位置の推定精度を高めることができる。
【００２４】
請求項４及び請求項１０の発明によれば、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ようにしたので、２つの推定円の中心位置と半径から簡単、且つ、高精度に円盤状部材の中心位置を推定できる。
【００２５】
請求項５及び請求項１１の発明によれば、第１の推定円上に存在する第１の円弧画像中の１点を第１の頂点とし、第２の推定円上に存在する第２の円弧画像中の１点を抽出して第２の頂点とし、第１及び第２の頂点間の中点を円盤状部材の中心位置として推定するようにしたので、推定円の半径値誤差を抑制でき、中心位置を高精度に推定することができる。
【００２６】
請求項６及び請求項１２の発明によれば、第１の推定円上に存在する第１の円弧画像中の１点を第１の頂点とし、第１の頂点から第１の推定円の中心を通る直線と交わる第２の推定円上の点を第２の頂点とし、第１及び第２の頂点間の中点を円盤状部材の中心位置として推定するようにしたので、推定円の半径値誤差を抑制でき、中心位置を高精度に推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】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を概略的に示す図である。
【図２】図１中の画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図３】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る。
【図４】図３中のトランスファチャンバの側面図である。
【図５】ウエハ外周の２箇所を撮像するための構成を説明する図である。
【図６】ウエハ外周の一部の画像を用いた位置計測を説明するための図である。
【図７】実施の形態１の画像処理装置によるウエハの中心位置推定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の画像処理装置による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９】中心位置推定部によるウエハの中心推定処理を説明するための図である。
【図１０】ウエハの中心位置推定処理のその他の例を説明するための図である。
【図１１】ウエハの中心位置推定処理のその他の例を説明するための図である。
【図１２】ウエハの中心位置推定処理のその他の例を説明するための図である。
【図１３】プロセスチャンバの搬送位置でのウエハ位置計測を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
実施の形態１．
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。
【００２９】
トランスファチャンバ４には、ウエハ３搬送用のロボットアーム（搬送機構）９が内部に設けられており、ロボットアーム９を用いてプロセスチャンバ５へのウエハ３の出し入れ、ロード・アンロード装置６との間でのウエハ３の受け渡しが行われる。また、トランスファチャンバ４の上部及び下部には、ビューポートが設けられている。
【００３０】
図１の例では、トランスファチャンバ４の上部に設けたビューポートを介したトランスファチャンバ４の外側に撮像カメラ２が取り付けられる。また、トランスファチャンバ４の下部に設けたビューポートを介したトランスファチャンバ４の外側には、図２で後述する透過照明が取り付けられる。この透過照明は、撮像カメラ２の視野ａ内に位置するウエハ３の外周の一部を、下部のビューポートを介して真下から照らすことができる。これにより、撮像カメラ２は、真下から透過照明で照らされたウエハ３の外周の一部を、上部のビューポートを介して真上から撮像可能である。なお、図１は、トランスファチャンバ４において、撮像カメラ２と透過照明を各プロセスチャンバ５とロード・アンロード装置６に対応して設けた場合を示している。これにより、各撮像カメラ２は、視野ａでウエハ３を撮像することができる。
【００３１】
プロセスチャンバ５は、スパッタ、ＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）、エッチャ、ＣＶＤ等の真空処理の種類ごとに設けられ、トランスファチャンバ４から搬入したウエハ３に対して真空処理が実行される。また、プロセスチャンバ５には、外乱光を避ける等の理由からビューポートは設けられていない。なお、トランスファチャンバ４及びプロセスチャンバ５は、不図示の排気系によって内部が真空状態となっている。
【００３２】
ロード・アンロード装置６は、トランスファチャンバ４との間でウエハ３の受け渡しを行う装置であって、ウエハアライナ（アライナ装置）７、及びウエハ３の搬送用のロボットアーム（搬送機構）１０を備える。ウエハアライナ７は、ウエハ３のエッジ部分を検出するエッジセンサやウエハ３の回転方向を調整する回転保持部を有し、オリフラ部やノッチ部を基準としたウエハ３の回転位置（回転角）や、ウエハ３の中心位置を適正な位置にアライニング（位置合わせ）する。制御装置８は、画像処理装置１の計測結果に応じて、ロボットアーム９，１０によるウエハ３の搬送動作を制御する。
【００３３】
図２は、図１中の画像処理装置の構成を示すブロック図である。図２において、画像処理装置１は、画像データ取得部１２、記憶部１３、計測部１４、通信制御部１９及び位置ずれ検査部２０を備える。画像データ取得部１２は、撮像カメラ２との間におけるインタフェースとして機能する構成要素であり、撮像カメラ２で撮像された画像データを取得する。記憶部１３は、画像データ取得部１２により取得された画像データを格納する。
【００３４】
計測部１４は、撮像カメラ２で撮像されたウエハ３の画像データを用いて、ウエハ３の中心位置及び回転位置（回転角）を計測する構成要素であり、画像切り出し部１５、円推定部１６、頂点算出部１６ａ、中心位置推定部１７及び回転角計測部１８を備える。画像切り出し部１５は、撮像カメラ２で撮像された画像データからウエハ３の位置計測に必要な画像を切り出す。例えば、図１に示す視野ａ内で撮像された画像であれば、撮像画像からウエハ３の外周の一部を含む画像が切り出される。画像入力部としての画像データ取得部１２又は画像切り出し部１５は、撮像画像がウエハ３の存在するｘｙ座標軸平面のどの座標位置に相当するかを示した座標情報を、撮像画像に含めておく。
【００３５】
円推定部１６は、画像切り出し部１５により切り出された位置計測用の画像を用いて、ウエハ３の外周（輪郭）に対応する円を示す関係式を求める。頂点算出部１６ａは、円推定部１６で求められたウエハ３の外周に対応する円を示す関係式を用いて、この円上の頂点を算出する。中心位置推定部１７は、円推定部１６で求められたウエハ３の外周に対応する円を示す関係式を用いて、ウエハ３の中心位置を推定する。回転角計測部１８は、上記位置計測用の画像から特定したウエハ３の外周上のノッチ部又はオリフラ部、円推定部１６で求められた円を示す関係式、及び中心位置推定部１７で計測されたウエハ３の中心位置を用いて、ノッチ部又はオリフラ部を基準としたウエハ３の回転位置（回転角）を計測する。
【００３６】
通信制御部１９は、制御装置８との間におけるインタフェースとして機能する構成要素であり、計測部１４によるウエハ３の位置計測結果や、位置ずれ検査部２０で求められたウエハ３の位置ずれ量を送信する。位置ずれ検査部２０は、計測部１４によるウエハ３の位置計測結果について、ウエハアライナ７でアライニングされたウエハ３の位置からの位置ずれを検査する。
【００３７】
なお、上述した画像データ取得部１２、記憶部１３、計測部１４、通信制御部１９及び位置ずれ検査部２０は、画像処理装置１に搭載されたＣＰＵに本発明の趣旨に従う画像処理用プログラムを実行させてその動作を制御することにより、ソフトウエアとハードウエアとが協働した具体的な手段として実現することができる。
【００３８】
次に動作について説明する。
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。
【００３９】
（１）トランスファチャンバ４におけるウエハ３の位置計測
（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。
【００４０】
先ず、トランスファチャンバ４内でロボットアーム９によってウエハ３を搬送し、ウエハ３の外周の一部を撮像カメラ２の視野ａに入れる。次に、不図示の照明用電源を起動して透過照明１１ａを点灯し、撮像カメラ２の視野ａ内に位置するウエハ３の外周の一部に対して、下部のビューポート４ｂを介した真下から照明を与える。この後、撮像カメラ２によって、透過照明１１ａで照らされたウエハ３の外周の一部を、上部のビューポート４ａを介した真上から撮像する。
【００４１】
画像処理装置１の画像データ取得部１２は、ウエハ３の外周の一部（ウエハ３の輪郭線の一部）を撮像した画像データを撮像カメラ２から取得して記憶部１３に格納する。計測部１４の画像切り出し部１５は、記憶部１３から上記画像データを取り込み、この画像データからウエハ３の位置計測に必要な画像を切り出す。ここでは、視野ａで撮像された画像からウエハ３の外周の一部を含む部分画像が切り出される。
【００４２】
続いて、ロボットアーム９は、先刻撮像したウエハ３の外周の一部と中心位置を挟んで対向する他方の一部を撮像カメラ２の視野ａに入れる。その後、先刻同様に透過照明１１ａで照らされたウエハ３の外周の他方の一部をビューポート４ａを介した真上から撮像して、ウエハ３の外周の他方の一部を含む部分画像が切り出される。
【００４３】
図５は、ウエハ外周の２箇所を撮像するための構成を説明する図である。図５（ａ）は実線で示すウエハ３の視野ａに入った外周の一部（以下、第１の円弧３ａと称す）を撮像カメラ２で撮像し、その後ロボットアーム９によってウエハ３を移動させて、破線で示すウエハ３の視野ａに入った外周の他方の一部（以下、第２の円弧３ｂと称す）を撮像カメラ２で撮像する。なお、ウエハ３を移動させる方向は図中に矢印で示すように、一方向の座標軸上とする。
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。
【００４４】
図６は、ウエハ外周の一部の画像を用いた位置計測を説明するための図であり、図６（ａ）はウエハ３の第１の円弧３ａのエッジ画像を示しており、図６（ｂ）は第１の円弧３ａとウエハ３の中心位置を挟んで対向する第２の円弧３ｂのエッジ画像を示している。透過照明１１ａを用いることにより、視野ａでの画像は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように透過照明１１ａの照明を遮る部分が黒く影となり、透過照明１１ａの照明を通す部分が白く浮かび上がって、ウエハ３外周のエッジ部分が強調された画像となる。
【００４５】
これにより、反射照明のようにウエハ３の材料やウエハ３に形成した回路パターンの影響を受けてエッジ部が不鮮明になることがなく、安定した位置計測を行うことができる。画像切り出し部１５では、視野ａで撮像された画像から、図６（ａ）に示すようなウエハ３外周の第１の円弧３ａを含む第１の円弧画像２１ａを取り出すと共に、図６（ｂ）に示すようなウエハ３外周の第２の円弧３ｂを含む第２の円弧画像２１ｂを取り出して、円推定部１６に出力する。
【００４６】
図７は、実施の形態１の画像処理装置によるウエハの中心位置推定処理の流れを示すフローチャートであり、この図に沿ってウエハの中心位置を推定する処理の詳細を説明する。
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）。
【００４７】
次に、円推定部１６は、得られた各円弧情報を用いて最小二乗法などの近似計算を行い、トランスファチャンバ４のウエハ搬送面に設定した２次元座標系において、ウエハ３の輪郭全体を近似する推定円をそれぞれ求める（ステップＳＴ２）。この後、円推定部１６は、円弧情報と推定円とのずれを求め、ずれ量の最大値が所定値以下であるか否かを判定する（ステップＳＴ３）。このとき、ずれ量の最大値が所定値よりも大きい場合、ステップＳＴ１に戻って、上述の処理を繰り返す。この処理を第１の円弧画像２１ａ及び第２の円弧画像２１ｂそれぞれについて行うことにより、第１の円弧画像２１ａの円弧情報から第１の推定円を、第２の円弧画像２１ｂの円弧情報から第２の推定円を得る。以上のステップＳＴ１〜ステップＳＴ３が円推定ステップである。
【００４８】
円推定部１６は、円弧情報と推定円とのずれ量が最も小さい推定円が求められるまで、ステップＳＴ１からステップＳＴ３までの処理を繰り返すことにより、ウエハ３の外周に対応する円として最も信頼性の高い円を第１及び第２の推定円の２つ推定することができる。このようにして求められたウエハ３の外周に対応する円に関する情報は、円推定部１６から頂点算出部１６ａ及び回転角計測部１８に送られる。
【００４９】
ウエハ３は完全な真円とは限らず、欠け、わずかな歪み等、円推定の誤差要因が存在する場合がある。そのため、本実施の形態１の画像処理装置１では、２箇所の円弧画像から得た２つの推定円を用いてウエハ３の中心位置を推定する。先ず、頂点算出部１６ａでは、ウエハ３の外周に対応する第１及び第２の推定円の式から第１及び第２の頂点の座標を算出する（ステップＳＴ４）。
【００５０】
図８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８では、固定の撮像カメラ２に対してロボットアーム９がウエハ３をｙ軸方向に移動させて、撮像カメラ２がｘ軸上の座標位置を揃えて第１の円弧３ａ及び第２の円弧３ｂを撮像して、第１の円弧画像２１ａ及び第２の円弧画像２１ｂを取得したものと仮定する。また、第１の円弧３ａ及び第２の円弧３ｂを結ぶ直線が、実線で示すウエハ３の、撮像時に想定される中心位置上を通るようにロボットアーム９の移動を制御したものと仮定する。
【００５１】
頂点算出部１６ａは、第１の円弧画像２１ａを基にして推定した第１の推定円２２ａにおいて、ｙ軸上最大となる点を第１の頂点２３ａとし（第１頂点算出ステップ）、第２の円弧画像２１ｂを基にして推定した第２の推定円２２ｂにおいて、ｙ軸上最小となる点を第２の頂点２３ｂとする（第２頂点算出ステップ）。なお、図８では、本実施の形態１の中心位置推定処理を説明し易くするために、円推定の誤差を強調した推定円２２ａ，２２ｂを図示している。
【００５２】
中心位置推定部１７では、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（ステップＳＴ５、中心推定ステップ）。図９は、中心位置推定部１７によるウエハの中心位置推定処理を説明するための図であり、図８のうちの第１の推定円２２ａに関する部分を図９（ａ）として抜き出し、図８のうちの第２の推定円２２ｂに関する部分を図９（ｂ）として抜き出して示す。中心位置推定部１７は先ず、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２２ｂの中心位置（ｘ２，ｙ２）及び半径ｒ２を算出する。このとき、第１の頂点２３ａの座標位置は（ｘ１，ｙ１＋ｒ１）となり、第２の頂点２３ｂの座標位置は（ｘ２，ｙ２−ｒ２）となる。続いて、中心位置推定部１７は、ウエハ３の中心位置２４の座標（（ｘ１＋ｘ２）／２，（ｙ１＋ｒ１＋ｙ２−ｒ２）／２）を算出する。
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。
【００５３】
（１−２）ウエハ中心からずれた位置の円弧を撮像した画像を用いる場合
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。
【００５４】
図１０は、ウエハの中心位置推定処理を説明するための図であり、円弧画像にウエハ３の最大点及び最小点が含まれない場合を示す。図１０に示すように、ウエハ３の最大点及び最小点からわずかに逸れた位置の円弧を撮像した場合、第１の推定円２２ａは第１の円弧画像２１ａから離れるほどウエハ３とのずれが増大する。頂点算出部１６ａは、第１の推定円２２ａの最大点を第１の頂点２３ａとして選択するがウエハ３の最大点とはわずかにずれがあり、同様に、第２の頂点２３ｂとして選択する第２の推定円２２ｂもウエハ３の最小点とはわずかにずれがある。よって、推定した中心位置２４にもずれが生じる。このことから、第１の円弧画像２１ａと第２の円弧画像２１ｂを撮像する視野ａが、ウエハ３の最大点及び最小点に近い位置にあるほど、中心位置２４の推定誤差を抑制できる。
【００５５】
（１−３）ウエハ外周の任意の位置の円弧を撮像した画像を用いる場合１
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。
【００５６】
なお、この推定方法の場合、第１の円弧画像２１ａと第２の円弧画像２１ｂは任意の位置で撮像してよいが、第１の頂点２３ａと第２の頂点２３ｂに挟まれた円弧に対する中心角が９０度以内になるように調整すれば、中心位置２４の推定誤差を抑制できる。また、この推定方法は、第１の円弧画像２１ａと第２の円弧画像２１ｂがウエハ３の中心位置を挟んで対向する位置にある場合には、（１−１）で図８を用いて説明した推定方法と実質的に略同一となる。
【００５７】
（１−３）ウエハ外周の任意の位置の円弧を撮像した画像を用いる場合２
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。
【００５８】
なお、この推定方法の場合、第１の円弧画像２１ａと第２の円弧画像２１ｂは任意の位置で撮像してよいが、第１の頂点２３ａと第２の頂点２３ｂに挟まれた円弧に対する中心角が９０度以内になるように調整すれば、中心位置２４の推定誤差を抑制できる。また、この推定方法では、第１の円弧画像２１ａと第２の円弧画像２１ｂがウエハ３の中心位置を挟んで対向する位置にある場合、即ち（１−１）の図８に示すような場合には、第１の頂点２３ａから第１の推定円２２ａの中心を通る直線と、第２の頂点２３ｂから第２の推定円２２ｂの中心を通る直線とが１点で交わらないので、中心位置２４は推定できない。
【００５９】
ウエハ３の中心位置２４の座標データは、中心位置推定部１７から回転角計測部１８、通信制御部１９及び位置ずれ検査部２０へ送られる。回転角計測部１８は中心位置２４を有する推定円の情報を用いて、ウエハ３の回転角θ（所定の基準位置に対するノッチ部２２を基準としたウエハ３の回転位置）として算出する。回転角θの算出方法は既知の方法を用いればよいため、回転角計測部１８の詳細な説明は省略する。
【００６０】
このようにして求められたウエハ３の回転角θは、計測部１４によるウエハ３の位置計測結果として回転角計測部１８から通信制御部１９及び位置ずれ検査部２０へ送られる。通信制御部１９では、中心位置推定部１７から取得したウエハ３の中心位置に関する情報と回転角計測部１８から取得したウエハ３の回転位置に関する情報を、計測部１４によるウエハ３の位置計測結果として制御装置８へ送信する。
【００６１】
制御装置８には、例えば適正なウエハ位置が予め登録されており、この適正なウエハ位置と計測部１４によるウエハ３の位置計測結果とを比較して、ウエハ３に位置ずれがあるか否かを判定する。ここで、ウエハ３に位置ずれがある場合、制御装置８は、ロボットアーム９（若しくはロボットアーム１０）を制御してウエハ３の中心位置を補正するか、ウエハアライナ７に戻して回転位置を含めた位置をアライニングする。
【００６２】
なお、上記説明では、プロセスチャンバ５に搬入する前のウエハ３について位置計測を行う場合を示したが、プロセスチャンバ５に搬入する前及びプロセスチャンバ５から搬出した後のトランスファチャンバ４の同一位置でウエハ３の中心位置及び回転位置を計測するようにしてもよい。この場合、位置ずれ検査部２０が、プロセスチャンバ５へのウエハ３の搬入前及び搬出後のウエハ位置の計測結果を計測部１４から取得して両者を比較し、位置ずれを検査する。この位置ずれが大きい場合、プロセスチャンバ４内でのウエハ３の中心位置が適正な場所になかった可能性、つまりウエハ３の処理ムラ等が発生した可能性がある。このため、上記位置ずれが大きかった場合、画像処理装置１から警報を制御装置８へ送信するようにしてもよい。
【００６３】
この検査結果（位置ずれ量等）を補正用データとして制御装置８へ送信することにより、プロセスチャンバ５へのウエハ３の搬入前及び搬出後における位置ずれを補正することができる。このように真空処理の前後でウエハ３の位置を計測して位置ずれを補正することで、同一のウエハ３に対して位置の再現性よく各種真空処理を続けて実行できる。
【００６４】
（２）ウエハアライナ７で位置補正したウエハ３の搬送過程での位置ずれ検査
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。
【００６５】
ここで、計測部１４による計測結果がウエハアライナ７によってアライニングされたウエハ３の位置と一致しない場合、位置ずれ検査部２０は、トランスファチャンバ４におけるウエハ搬送過程で位置ずれが生じたものと判定し、その位置ずれ量を算出する。この位置ずれ量の算出結果は、位置ずれ検査部２０から通信制御部１９を介して制御装置８へ送信される。
【００６６】
制御装置８では、画像処理装置１から位置ずれ量の算出結果を受信すると、この位置ずれがなくなるように、ロボットアーム９（若しくはロボットアーム１０）を制御してウエハ３の中心位置を補正するか、ウエハアライナ７に戻して回転位置を含めた位置をアライニングする。このようにすることで、ウエハ３の搬送過程での位置ずれを補正することができる。
【００６７】
（３）プロセスチャンバの搬送位置でのウエハ位置計測
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。
【００６８】
そこで、プロセスチャンバ５を組み上げる前の段階で、実施の形態１による画像処理装置１を用いて、トランスファチャンバ４のロボットアーム９でウエハ３をプロセスチャンバ５の位置に搬送し、この位置でウエハ３の位置計測を行い、プロセスチャンバ５にウエハ３を搬送するまでに位置ずれが生じたか否かを確認する。
【００６９】
図１３は、プロセスチャンバの搬送位置でのウエハ位置計測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。なお、図１３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。図１３に示す例では、プロセスチャンバ５の側壁となる筒状構造部のみをトランスファチャンバ４に接続し、この筒状構造部に対してプロセスチャンバ５内の上部構成が取り付けられる蓋状のフランジと下部構成が取り付けられる底板状のフランジとを取り付ける前の段階でウエハ３の位置計測を行う。
【００７０】
撮像カメラ２は、上記蓋状のフランジを取り付けるプロセスチャンバ５の筒状構造部の上部の開口側に配置し、透過照明は、上記底板状のフランジを取り付ける上記筒状構造部の下部の開口に配置する。
【００７１】
図１３に示すように、ロボットアーム９を用いて、上述した組み上げ前のプロセスチャンバ５にウエハ３を搬送する。この搬送位置で、撮像カメラ２の視野ａにウエハ３の第１の円弧及び第２の円弧に相当する部分を位置させ、上記（１）で説明した処理と同様の手順で、中心位置計測部１７がウエハ３の第１の円弧及び第２の円弧を撮像した画像を用いて中心位置の推定を行う。このようにして求められた位置計測結果は、画像処理装置１から制御装置８へ送られる。これにより、ロボットアーム９の搬送精度を検査することができる。
【００７２】
このように、上記（１）で示したトランスファチャンバ４での位置計測結果とともに、プロセスチャンバ５に搬送した段階での位置計測結果を用いて、ウエハ３が適正な位置に搬送されているかを確認し、位置ずれが大きい場合、搬送系（例えば、ロボットアーム）の不具合を修正することで、半導体製造装置における搬送系で安定した位置精度のウエハ搬送を実現することができ、この半導体製造装置を用いて製造した半導体の品質向上を図ることができる。
【００７３】
以上のように、この実施の形態１によれば、画像処理装置１を、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の任意範囲の円弧画像を、少なくとも所定方向のｙ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２１ａとすると共に、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の、任意範囲と少なくとも一部が異なる範囲の円弧画像を、ｙ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２１ｂとして取り込む画像データ取得部１２及び画像切り出し部１５と、第１の円弧画像２１ａから第１の円弧情報を抽出して、第１の円弧情報に基づいて第１の推定円２２ａを求めると共に、第２の円弧画像２１ｂから第２の円弧情報を抽出して、第２の円弧情報に基づいて第２の推定円２２ｂを求める円推定部１６と、座標上において、第１の推定円２２ａ上の最大点又は第２の推定円上の最大点を第１の頂点２３ａとすると共に、第１の推定円２２ａ上の最小点又は第２の推定円２２ｂ上の最小点を第２の頂点２３ｂとする頂点算出部１６ａと、第１の頂点２３ａと第２の頂点２３ｂとの中点を求め、当該中点をウエハ３の中心位置２４と推定する中心位置推定部１７とを備えるように構成した。このため推定円の半径値誤差を抑制でき、ウエハ３の中心位置２４を高精度に推定することができる。
【００７４】
また、この実施の形態１によれば、円推定部１６が、第１の円弧画像２１ａ及び第２の円弧画像２１ｂのうち、座標位置が大きい円弧画像から第１の推定円２２ａを求めると共に、座標位置が小さい円弧画像から第２の推定円２２ｂを求め、頂点算出部１６ａが、座標上において、第１の推定円２２ａ上の最大点を第１の頂点２３ａとすると共に、第２の推定円２２ｂ上の最小点を第２の頂点２３ｂとするように構成した。このため、推定円の推定誤差が小さい円弧画像中に含まれる最大点及び最小点を第１の頂点及び第２の頂点にするので推定円の半径値誤差をより抑制でき、ウエハ３の中心位置２４をさらに高精度に推定することができる。
【００７５】
また、この実施の形態１によれば、円推定部１６が、ウエハ搬送面に設定された２次元ｘｙ座標において、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２１ａ及び第２の円弧画像２１ｂを用いるように構成した。このため、２つの推定円の中心位置のｘ軸方向のずれがほとんど生じることがなくなり、ウエハ３のｘ軸方向の中心位置２４の推定精度を高めることができる。
【００７６】
また、この実施の形態１によれば、円推定部１６が、第１の推定円２２ａ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２２ｂの中心位置（ｘ２，ｙ２）及び半径ｒ２を算出し、中心位置推定部１７が、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ように構成した。このため、２つの推定円の中心位置と半径から簡単、且つ、高精度にウエハ３の中心位置２４を推定できる。
【００７７】
また、この実施の形態１によれば、画像処理装置１を、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の任意範囲の円弧画像を第１の円弧画像２１ａとすると共に、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の、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２１ｂとして取り込む画像データ取得部１２及び画像切り出し部１５と、第１の円弧画像２１ａから第１の円弧情報を抽出して、第１の円弧情報に基づいて第１の推定円２２ａを求めると共に、第２の円弧画像２１ｂから第２の円弧情報を抽出して、第２の円弧情報に基づいて第２の推定円２２ｂを求める円推定部１６と、第１の推定円２２ａ上に存在する第１の円弧画像２１ａ中の１点を抽出して第１の頂点２３ａとすると共に、第１の頂点２３ａから第１の推定円２２ａの中心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とする頂点算出部１６ａと、第１の頂点２３ａと第２の頂点２３ｂとの中点を求め、当該中点をウエハ３の中心位置２４と推定する中心位置推定部１７とを備えるように構成した。このため、推定円の半径値誤差を抑制でき、ウエハ３の中心位置２４を高精度に推定することができる。
【００７８】
また、この実施の形態１によれば、画像処理装置１を、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の任意範囲の円弧画像を第１の円弧画像２１ａとすると共に、撮像カメラ２により撮像されたウエハ３の、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２１ｂとして取り込む画像データ取得部１２及び画像切り出し部１５と、第１の円弧画像２１ａから第１の円弧情報を抽出して、第１の円弧情報に基づいて第１の推定円２２ａを求めると共に、第２の円弧画像２１ｂから第２の円弧情報を抽出して、第２の円弧情報に基づいて第２の推定円２２ｂを求める円推定部１６と、第１の推定円２２ａ上に存在する第１の円弧画像２１ａ中の１点を抽出して第１の頂点２３ａとすると共に、第２の推定円２２ｂ上に存在する第２の円弧画像２１ｂ中の１点を抽出して第２の頂点２３ｂとする頂点算出部１６ａと、第１の頂点２３ａから第１の推定円２２ａの中心を通る直線と、第２の頂点２３ｂから第２の推定円２２ｂの中心を通る直線との交点を、ウエハ３の中心位置２４と推定する中心位置推定部１７とを備えるように構成した。このため、推定円の半径値誤差を抑制でき、ウエハ３の中心位置２４を高精度に推定することができる。
【００７９】
なお、上記実施の形態１では、ウエハアライナ７を有する半導体製造装置を例に挙げて説明したが、ロボットアーム９で調整可能な範囲内での位置精度が許容される場合は、画像処理装置１による計測結果に基づいてウエハ３を所望の位置を補正することができるので、位置ずれ検査部２０の他、ウエハアライナ７を省略することもできる。
【００８０】
また、上記実施の形態１では、トランスファチャンバ４の上部に設けたビューポート側に撮像カメラ２を取り付け、トランスファチャンバ４の下部に設けたビューポート側に透過照明１１を取り付けた構成について説明したが、トランスファチャンバ４の下部のビューポート側に撮像カメラ２を取り付け、トランスファチャンバ４の上部のビューポート側に透過照明１１を取り付けた構成であってもよい。
【００８１】
さらに、上記実施の形態１では、本発明を枚葉式搬送の半導体製造装置に適用した場合を示したが、本発明の適用は枚葉式半導体製造装置に限定されるものではない。
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。
【符号の説明】
【００８２】
１  画像処理装置
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
【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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