(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状ワークを保持する保持テーブルと、該保持テーブルに保持された板状ワークを撮像する撮像手段と、該板状ワークの撮像時に該板状ワークを照らす撮像用照明と、を備えるワーク撮像装置において、
該撮像手段は、該保持テーブルに保持された板状ワークの上方に配設され該板状ワークの外形を認識する撮像カメラと、該板状ワークの外形から該板状ワークの中心を判断する判断部とで構成され、
該撮像用照明は、該撮像カメラの周囲にリング状に形成され該板状ワークに対して上方から撮像光を照射する第１の照明と、該板状ワークに対して下方から撮像光を照射する第２の照明と、
を備え、
該保持テーブルの下部には、上側のつやなし半透明黒色板と下側の半透明白色拡散板とが貼り合わされて構成される拡散板が配設される
板状ワーク撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の板状ワーク撮像装置を用いて板状ワークを上方から撮像する撮像方法であって、
撮像光が透過可能な板状ワークの撮像時は、該板状ワークの上方から前記第１の照明によって該板状ワークを照らし、
撮像光が透過不可能な板状ワークの撮像時は、該板状ワークの下方から前記第２の照明によって該板状ワークを照らす
撮像方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円形の板状ワークの中心を認識するために板状ワークを撮像するワーク撮像装置及びワークの撮像方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
円形またはほぼ円形の板状ワークを保持テーブルにおいて保持して加工等する装置においては、正確な加工等を行うために、板状ワークの中心と保持テーブルの中心とを位置あわせする必要がある。かかる位置あわせについては、例えば、板状ワークを保持テーブルに搬送する前に、位置あわせテーブルに板状ワークを載置し、円弧状に配置された複数のピンを当該円弧の中心に向けて駆動することにより、板状ワークの中心を位置あわせテーブルの中心に位置あわせする技術が開示されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、シリコンウェーハ等の遮光性材料からなる板状ワークについては、板状ワークとその周囲とのコントラストを明確とするために、板状ワークの下方に照明を配置し、上方から撮像を行って板状ワークの外形（輪郭）を認識し、その認識結果に基づき板状ワークの中心位置を求める技術も開示されている（例えば、特許文献３，４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２１１７６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１３３３９２号公報
【特許文献３】特開２００７−３１７９８２号公報
【特許文献４】特開２０１０−１８６８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１，２に記載された方法では、ピンを駆動するために特別な機構が必要となり、コストが増大するという問題がある。一方、上記特許文献３，４に記載された方法では、透明な材料によって形成される板状ワークについては、板状ワークの下方から光を照射して上方から撮像しても、板状ワークの外形を認識することができないという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、板状ワークが透明であるか否かにかかわらず、板状ワークの外形の認識を可能とし、板状ワークの中心を求めることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第一の発明は、板状ワークを保持する保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークを撮像する撮像手段と、板状ワークの撮像時に板状ワークを照らす撮像用照明とを備えるワーク撮像装置に関するもので、撮像手段は、保持テーブルに保持された板状ワークの上方に配設され板状ワークの外形を認識する撮像カメラと、板状ワークの外形から板状ワークの中心を判断する判断部とで構成され、撮像用照明は、撮像カメラの周囲にリング状に形成され板状ワークに対して上方から撮像光を照射する第１の照明と、板状ワークに対して下方から撮像光を照射する第２の照明とを備え、該保持テーブルの下部には、上側のつやなし半透明黒色板と下側の半透明白色拡散板とが貼り合わされて構成される拡散板が配設される。
【０００８】
第二の発明は、上記ワーク撮像装置を用いて板状ワークを撮像する撮像方法に関するもので、撮像光が透過可能な板状ワークの撮像時は板状ワークの上方から第１の照明によって板状ワークを照らし、撮像光が透過不可能な板状ワークの撮像時は板状ワークの下方から第２の照明によって板状ワークを照らす。
【発明の効果】
【０００９】
本発明では、板状ワークに対して上方から撮像光を照射する第１の照明と、板状ワークに対して下方から撮像光を照射する第２の照明とを備えたため、板状ワークが透明か否かに応じていずれかの照明を選択して撮像を行うことにより、透明な板状ワークと透明でない板状ワークの双方の外形を認識可能となるように撮像を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ワーク撮像装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図２】ワーク撮像装置において透明な板状ワークを撮像する状態を模式的に示す断面図である。
【図３】透明な板状ワークの撮像により取得した画像の例を示す説明図である。
【図４】板状ワークの中心を求める処理を示す説明図である。
【図５】ワーク撮像装置において透明でない板状ワークを撮像する状態を模式的に示す断面図である。
【図６】透明でない板状ワークの撮像により取得した画像の例を示す説明図である。
【図７】オリエンテーションフラットが形成された半導体ウェーハの中心を求める処理を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１に示すワーク撮像装置１は、板状ワークＷを保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された板状ワークＷを撮像する撮像手段３と、撮像手段３による板状ワークＷの撮像時に板状ワークＷを照らす撮像用照明である第１の照明４０と第２の照明４１とを備えている。板状ワークＷは、円形に形成されている。
【００１２】
保持テーブル２は、軸部２０の上端に連結されている。保持テーブル２は板状ワークＷより小径であり、保持テーブル２に保持された板状ワークＷの上方に、撮像手段３が配設されている。撮像手段３は、保持テーブル２に保持された板状ワークＷの上方に配設され板状ワークＷの外形を認識する撮像カメラ３０と、板状ワークＷの外形から板状ワークＷの中心を判断する判断部３１とから構成されている。
【００１３】
軸部２０の下部には、つやなし半透明黒色板５０と半透明白色拡散板５１とが貼り合わされて構成される拡散板５が配設されている。拡散板５は、その面方向が板状ワークＷの面方向と平行になるように固定されている。
【００１４】
つやなし半透明黒色板５０としては、例えば制電塩化ビニルにより形成されたタキロン株式会社製のタキロン制電プレートを使用することができる。このタキロン制電プレートの上面５０ａ、すなわち第１の照明４０に向く面には、例えば＃１００（平均粒径が８５０〜１１８０［μｍ］）の流体を用いてショットブラストを施すことにより凹凸を形成し、光が乱反射するようにしておく。一方、半透明白色拡散板５１としては、例えばアクリルにより形成された三菱レーヨン製の「ALK3-432」を使用することができる。
【００１５】
第１の照明４０は、板状ワークＷの上方から撮像光を照射する照明であり、撮像カメラ３０の光軸３０ａの周囲にリング状に形成されている。第１の照明４０は、リング状に形成され、鉛直方向に貫通する空洞部４００ａを有する基台４００を備えている。基台４００の内周面４００ｂは下方に傾斜しており、内周面４００ｂには多数の発光部（例えばＬＥＤ）４０１がリング状に固定されている。
【００１６】
基台４００の下部には、半透明白色拡散板４０３が固定されている。半透明白色拡散板４０３は、光軸３０ａが通る中心部が貫通したリング状に形成されており、第１の照明４０から発せられた光を白色として拡散させることができる。発光部４０１からの撮像光の照射範囲４０２は、少なくとも保持テーブル２に保持された板状ワークＷの上面全面を照らすことができる範囲となっている。
【００１７】
第２の照明４１は、板状ワークＷに向けて下方から撮像光を照射する照明であり、拡散板５の下方に位置している。第２の照明４１は、円形に形成されており、第２の照明４１から上方に向けて照射される撮像光は、拡散板５を介して照射範囲４１０を照らすことができる。保持テーブル２が板状ワークＷより小径であるため、照射範囲４１０は、少なくとも保持テーブル２に保持された板状ワークＷの外形を照らすことができる範囲となっている。
【００１８】
次に、以上のように構成される板状ワーク撮像装置１において、例えば図２に示すように、サファイアウェーハ等の透明な円形板状ワークＷ１を保持テーブル２において保持し、円形板状ワークＷ１の中心を検出する場合について説明する。
【００１９】
図２に示すように、図１に示した第２の照明４１を取り外すか、または第２の照明４１をオフとしておき、第１の照明４０をオンにして上方から円形板状ワークＷ１に光を照らす。このときの光は、半透明白色拡散板４０３を透過して拡散し、円形板状ワークＷ１の外側の照射範囲４０２を照らす。
【００２０】
このようにして第１の照明４０から照射範囲４０２を照らした状態で、撮像手段３によって撮像を行うと、つやなし半透明黒色板５０において光が乱反射するため、撮像カメラ３０が取得する画像は、図３に示す画像１００のように、円形板状ワークＷ１が白色、その周囲が黒色となり、コントラストが明確となって円形板状ワークＷ１の外形１０が明確となる。なお、第１の照明４０から板状ワークを照らして撮像を行う場合は板状ワークが白く写るとともにその周囲が黒く写るように、第２の照明４１から板状ワークを照らして撮像を行う場合は板状ワークが黒く写るとともにその周囲が白く写るように、あらかじめコントラスト調整がなされている。
【００２１】
撮像カメラ３０によって取得された画像１００は、図２に示した判断部３１に送られる。判断部３１においては、円形板状ワークＷ１の中心位置を検出する。判断部３１における処理内容は以下のとおりである。
【００２２】
判断部３１においては、図４に示すように、直交平面座標系において、撮像された円形板状ワークＷ１の外形１００が描かれる。そして、外形１０を構成するプロットのうち、Ｘ軸方向に対向する２点の中間に位置する中間点ａ１、ａ２、・・・の座標を求めてプロットしていき、すべての中間点を結ぶことによりラインＬ１を描く。同様に、円形板状ワークＷの外形を構成するプロットのうち、Ｙ軸方向に対向する２点の中間に位置する中間点ｂ１、ｂ２、・・・の座標を求めてプロットしていき、すべての中間点を結ぶことによりラインＬ２を描く。円形板状ワークＷ１は円形であるため、ラインＬ１とラインＬ２との交点が、円形板状ワークＷ１の中心ｏ１となる。
【００２３】
このようにして円形板状ワークＷ１の中心ｏ１の座標が求まると、あらかじめ求めた保持テーブル２の中心の座標とのずれを認識することができる。
【００２４】
次に、板状ワーク撮像装置１において、例えば図５に示すように、シリコンウェーハ等の遮光性のある（透明でない）円形板状ワークＷ２を保持テーブル２において保持し、円形板状ワークＷ２の中心を検出する場合について説明する。
【００２５】
図５に示すように、第１の照明４０をオフとし、第２の照明４１をオンとする。第２の照明４１から発せられる光は、半透明白色拡散板５１及びつやなし半透明黒色板５０を透過し、半透明白色拡散板５１によって拡散されて拡散板５全体に光が行き渡り、照射範囲４１０を照らす。
【００２６】
このようにして第２の照明４１から照射範囲４１０を照らした状態で、撮像手段３によって撮像を行うと、図６に示す画像２００のように、円形板状ワークＷ２が黒色、その周囲が白色となり、コントラストが明確となって円形板状ワークＷ２の外形２０が明確となる。第２の照明４１から照射された光は、つやなし半透明黒色板５０によってわずかに遮られるが、明らかに遮光される円形板状ワークＷ２との間で明暗を判別することが可能であるため、円形板状ワークＷ２が黒色、その周囲が白色となり、円形板状ワークＷ２の外形２０が明確となる。
【００２７】
撮像カメラ３０によって取得された画像２００は、判断部３１に送られ、判断部３１においては、円形板状ワークＷ２の中心位置を検出する。中心位置の検出方法は、円形板状ワークＷ１の場合と同様である。
【００２８】
以上のように、円形板状ワークＷ１の如く撮像光が透過可能な板状ワークの撮像時は、板状ワークの上方から第１の照明４０によって板状ワークを照らし、円形板状ワークＷ２のように撮像光が透過不可能な板状ワークの撮像時は、板状ワークの下方から第２の照明４１によって板状ワークを照らすことにより、１台の撮像装置で、透明な板状ワークと透明でない板状ワークの双方の外形を認識可能となる。
【００２９】
第１の照明４０から照射される光を撮像光として円形板状ワークＷ１を撮像した場合は、第１の照明４０の下部には半透明白色拡散板４０３が配設されているために、円形板状ワークＷ１は白色に写る。また、保持テーブル２の下方に配設されたつやなし半透明黒色板５０においては、第１の照明４０に向く面である上面５０ａにあらかじめ凹凸が形成されており、第１の照明４０から照らされた光がつやなし半透明黒色板５０において鏡面反射しないため、円形板状ワークＷ１の周囲は黒色に写る。したがって、円形板状ワークＷ１とその周囲との境界、すなわち円形板状ワークＷ１の外形１０を明確に認識することができる。
【００３０】
第２の照明４１から照射される光を撮像光として円形板状ワークＷ２を撮像した場合は、円形板状ワークＷ２の上面には光が当たらないため、円形板状ワークＷ２は黒色に写る。また、第２の照明４１の上方には半透明白色拡散板５１及びつやなし半透明黒色板５０が配設されているため、円形板状ワークＷ２の外側は白色となり、円形板状ワークＷ２とその周囲との境界が明確となる。したがって、円形板状ワークＷ２とその周囲との境界である円形板状ワークＷ２の外形２０を明確に認識することができる。
【００３１】
なお、板状ワークが完全に円形でなく、例えば図７（ａ）に示す半導体ウェーハＷ３のようにオリエンテーションフラットＯＦが形成されている場合も、判断部３１は、図７（ｂ）に示すように、外形を構成するプロットのうち、Ｘ軸方向に対向する２点の中間に位置する中間点の座標を求めてプロットしていき、すべての中間点を結ぶことによりラインＬ３を描く。同様に、外形を構成するプロットのうち、Ｙ軸方向に対向する２点の中間に位置する中間点の座標を求めてプロットしていき、すべての中間点を結ぶことによりラインＬ４を描く。半導体ウェーハＷ２は円形でないため、ラインＬ３及びラインＬ４が直線にはならない。このため、ラインＬ３とラインＬ４との交点を半導体ウェーハＷ２の中心とすることはできない。
【００３２】
次に、図７（ｃ）に示すように、ラインＬ３を構成するプロットのＸ座標の平均値を算出し、この平均値を通りＹ軸に平行な平均ラインＬ５を描く。そして、ラインＬ３について、平均ラインＬ５の左側に位置するプロットの数と右側に位置するプロットの数とを比較し、ラインＬ３のうちラインＬ５を基準としてプロットの少ない側の線を削除する。図７（ｄ）においては、平均ラインＬ５の右側が削除されている。
【００３３】
同様に、図７（ｃ）に示すように、ラインＬ４を構成するプロットのＹ座標の平均値を算出し、この平均値を通りＸ軸に平行な平均ラインＬ６を描く。そして、ラインＬ４について、平均ラインＬ６の上側に位置するプロットの数と下側に位置するプロットの数とを比較し、ラインＬ４のうちラインＬ６を基準としてプロットの少ない側の線を削除する。図７（ｄ）においては、平均ラインＬ６の上側が削除されている。
【００３４】
次に、図７（ｅ）に示すように、再びラインＬ３を構成する点から、削除した部分以外について平均ラインＬ７を描く。そして、ラインＬ３の残った部分について、平均ラインＬ７の左側に位置するプロットの数と右側に位置するプロットの数とを比較し、ラインＬ３のうちラインＬ７を基準としてプロットの少ない側の線を削除する。
【００３５】
このように、平均ラインを描いてその線を基準としてプロットの少ない方を削除していくことにより、ラインＬ３の平均ラインとラインＬ４平均ラインとの交点が半導体ウェーハＷ３の中心に近づいていくため、半導体ウェーハＷ３の中心を求めることができる。本実施形態では、上記の処理を繰り返した後の平均ラインＬ９、Ｌ１０の交点を半導体ウェーハＷ２の仮の中心としている。
【００３６】
このようにして、オリエンテーションフラットやノッチが形成された半導体ウェーハについても、中心座標を求めることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１：ワーク撮像装置
２：保持テーブル  ２０：軸部
３：撮像手段  ３０：撮像カメラ  ３１：判断部  ３０ａ：光軸
４０：第１の照明
４００：基台  ４００ａ：空洞部  ４００ｂ：内周面
４０１：発光部  ４０２：照射範囲  ４０３：半透明白色拡散板
４１：第２の照明  ４１０：照射範囲
５：拡散板
５０：つやなし半透明黒色板  ５１：半透明白色拡散板
Ｗ１：透明な円形板状ワーク  １０：外形
Ｗ２：透明でない円形板状ワーク  ２０：外形
【図１】
0005898912.tif 000002
【図２】
0005898912.tif 000003
【図３】
0005898912.tif 000004
【図４】
0005898912.tif 000005
【図５】
0005898912.tif 000006
【図６】
0005898912.tif 000007
【図７】
0005898912.tif 000008