CN107093570A - 基板保持状态异常的检查区域自动决定方法及处理装置 - Google Patents

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Abstract

检查基板保持状态异常区域自动决定方法，通过检测基板保持部的旋转开始前后的图像中的浓度变化，在检查基板的保持状态的异常时自动地决定图像中特别重视的检查区域，可减轻工作负担。对于基板保持部的图像中位于被基板保持部适当地保持时的基板的上方的、用于检查基板的保持状态的异常的检查区域，确定被基板保持部正常地保持的状态下的基板的上端面，根据确定的基板的上端面的位置来决定检查区域的上下方向的位置，对决定了上下方向的位置的候选检查区域，求出基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定检查区域的水平位置。

Description

基板保持状态异常的检查区域自动决定方法及处理装置
技术领域
本发明涉及在半导体制造装置等中将基板固定而进行旋转处理的情况下，检查基板是否被基板保持部适当地保持的基板保持检查方法以及使用该基板保持检查方法进行基板处理的基板处理装置，尤其涉及检查基板保持状态异常的检查区域的自动决定方法。
背景技术
作为在半导体制造装置等中对晶片等半导体基板(以下，也简称为基板)实施清洗处理、涂敷处理等各种处理的技术，有一边借助基板保持构件将基板保持为大致水平姿态进行旋转，一边供给处理液进行处理的基板处理装置。对于该基板处理装置，为了能够使基板高速旋转，如图16所示，在与基板W的外周形状对应的圆周上隔开适当的间隔具有多个基板保持构件。该基板保持构件包括：用于将基板保持为固定的状态的固定保持构件101以及用于从装置拆卸基板W时进行开闭的开闭保持构件102。
固定保持构件101具有：固定于基座103的固定轴101a以及固定于固定轴101a的具有鼓状形状且以侧面的凹部支承基板W的周缘部的固定件101b。另外，开闭保持构件102包括：固定于基座103的旋转轴102a以及局部形成有切口102c的鼓状形状的、能够相对于旋转轴102a偏心转动地固定的开闭件102b。
而且，将基板W从装置拆卸时，使该开闭件102b沿旋转轴102a周围转动而使开闭件102b向远离基板W的方向移动，并且使切口部102c成为与基板W相对的状态，从而成为基板保持构件相对于基板W的周缘部的抵接被解除的状态。另一方面，在将基板W固定于装置时，使开闭件102b沿旋转轴102a周围转动而使开闭件102b向靠近基板W的方向移动，并且使切口部102c移动至不与基板W相对的位置。由此，使全部基板保持构件抵接于基板W的周缘部，夹持基板W而保持为水平姿态。
然而，由于基板W搭在开闭件102b的凹部的斜面、固定件101b的凹部的斜面等，存在被基板保持构件保持的基板W的保持变得不充分或者被保持为基板W相对于旋转轴倾斜的状态的情况。在这样的情况下开始基板W的处理时，可能产生基板W由于旋转从基板保持构件脱落而破损或者损坏装置自身等问题。为避免这样的问题，提出了如下的检查装置和检查方法(例如，参照专利文献1)：其用照相机拍摄放置于旋转台的圆盘状的被测定物的至少外周部，对拍摄的图像信号进行处理，将图像信息与预先存储在存储部的标准图像信息进行比较来检查位置。
另外，作为这样的装置，还有如下的系统：通过检测基板W和基板保持构件的旋转开始及其之后的拍摄图像的一部分区域的浓度(或亮度。对下面的“浓度”也相同)变化，检查基板的保持状态。将此情况下的拍摄图像的例子示于图17。图17中，对用于高灵敏度地判定基板W和基板保持构件的旋转开始的旋转开始判定区域121以及用于高灵敏度地判定基板的保持状态的异常的夹持异常判定区域122进行定义，尤其从旋转开始判定区域121和夹持异常判定区域122的浓度变化检测基板W和基板保持构件的旋转开始以及基板W的保持状态的异常。
此处，上述旋转开始判定区域121、夹持异常判定区域122以及用于各自的判定的阈值多数情况下在安装系统时由在场的技术人员进行设定。然而，该技术人员未必具有关于图像处理、照相机调节·光学调节的详细的知识，有时难以适当地设定旋转开始判定区域121、夹持异常判定区域122以及用于各自的判定的阈值。另外，在开始使用系统后，在如拍摄基板W和基板保持构件的图像的照相机的位置改变的情况下，需要再次设定旋转开始判定区域121、夹持异常判定区域122以及用于各自的判定的阈值，在这样的情况下，用户需要每次自己进行再次设定或者派来具有专业技术的技术人员等，从而增加工作负担。
专利文献1：日本特开平10-321705号公报
发明内容
本发明是鉴于如上述那样的情况而发明的，其目的在于，通过检测基板和基板保持构件的旋转开始前后的图像中的浓度变化，在检查基板的保持状态的异常时，自动地决定图像中特别关注的检查区域，由此提供可减轻工作负担的技术。
用于解决上述课题的本发明是检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其用于基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具备：
基板保持部，其使基板在保持为大致水平姿态的状态下旋转；
处理控制部，其在前述基板保持部旋转的状态下对前述基板施加规定的处理；以及
异常检查部，其对被前述基板保持部保持的前述基板的保持状态的异常进行检查，
前述异常检查部具有：
拍摄装置，其从水平方向拍摄被前述基板保持部保持的前述基板而获得第1图像；
截取装置，其从前述第1图像截取第2图像，所述第2图像与位于被前述基板保持部适当地保持时的前述基板上方的检查区域对应；以及
判定装置，其对前述第2图像求出表示被前述基板保持部保持的前述基板的保持状态的特征量，根据该特征量判定前述保持状态的异常，
其中，所述检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法具有：
上端面确定工序，确定前述第1图像中被前述基板保持部正常地保持的状态下的前述基板的上端面；
垂直位置决定工序，根据由前述上端面确定工序确定的前述第1图像中的前述基板的上端面的位置，决定前述检查区域的上下方向的位置；以及
水平位置决定工序，对决定了前述上下方向的位置的候选前述检查区域，求出前述基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与前述基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定前述检查区域的水平位置。
即，本发明中如下地决定位于被基板保持部适当地保持时的基板上方的、用于检查基板的保持状态的异常的检查区域。具体而言，
由上端面确定工序确定第1图像中被基板保持部正常地保持的状态下的基板的上端面；
由垂直位置决定工序，根据确定的基板的上端面的位置来决定检查区域的上下方向的位置；
进而，由水平位置决定工序，对决定了上下方向的位置的候选检查区域，求出基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定检查区域的水平位置。
由此，能够以被基板保持部正常地保持的状态下的基板的上端面为基准，将检查区域自动设定于从基板的上端面高出规定间隔量的地方。其结果，通过预先适当地设定间隔量，能够自动地决定可更高精度地判定基板的保持状态的异常的检查区域。
另外，检查区域优选尽可能设定于基板的面振动以外的因素导致的图像的变化少的地方。因此，对决定了上下方向的位置的候选检查区域，求出基板保持部的旋转开始时的浓度，根据与基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值来决定检查区域的水平位置。由此，能够抑制在因基板的面振动以外的其它的因素而导致图像相对于初始状态大幅变化的位置自动设定检查区域的缺点。
另外，本发明中，在前述水平位置决定工序，也可以将前述检查区域的水平位置设为前述差分图像积分值成为最小的位置。
由此，能够更可靠地降低检查区域的第2图像受到基板保持部旋转时的影子的移动等带来的影响的可能性。另外，能够相对地增大基板的面振动带来的对第2图像的影响的程度，能够高灵敏度地进行基板的保持状态的异常判定。
另外，本发明中，在前述上端面确定工序中，也可以将前述基板的上端面的位置确定为如下的位置：前述第1图像的规定的水平位置中的像素与在垂直方向的相邻像素的浓度差分值成为关于该垂直方向的各像素的浓度的标准偏差的规定倍数以上的位置。由此，能够以更容易的算法来自动地确定被基板保持部正常地保持的基板的上端面。
另外，本发明中，前述特征量也可以根据前述差分图像积分值来决定，根据前述基板保持部的旋转中的前述第1图像的前述检查区域的前述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定用于判定前述基板保持状态异常的前述特征量的阈值。由此，在判定基板的保持状态是否为异常时，能够根据基板保持部的旋转中的第1图像的检查区域的差分图像积分值的统计学的数据来决定与特征量进行比较的阈值。
另外，本发明中，前述基板保持部的旋转开始时的前述第1图像也可以作为：在规定的旋转开始判定区域内的前述差分图像积分值超过规定的第2阈值时，通过前述拍摄装置从水平方向拍摄被前述基板保持部保持的前述基板的图像。
即，作为用于从图像判断基板保持部的旋转开始时的判断标准，着眼于旋转开始判定区域的差分图像积分值。而且，将旋转开始判定区域的差分图像积分值超过第2阈值的时刻判断为旋转开始时刻。由此，能够将来自特定区域的图像的初始状态(停止时的状态)的变化增大一定程度以上的时刻作为旋转开始时刻。即，能够通过捕捉基板保持部旋转而在图像产生的变化来作为旋转开始时刻，因此能够用更简单的算法更精确地判定旋转开始时刻。
另外，本发明中，前述旋转开始判定区域的位置也可以被决定为如下的位置：从前述基板保持部的停止状态至旋转开始后的各规定期间拍摄的多个前述第1图像中、在前述第1图像整体的前述差分图像积分值变成最大的时刻之前拍摄的、来自前一个前述第1图像的前述差分图像积分值的变化即将超过规定的第3阈值的前述第1图像中，前述差分图像积分值变成最大的位置。
由此，首先，能够着眼于差分图像积分值变得最大之前的增加中途的尚未变得过大的时刻、即由于基板保持部的旋转开始而图像开始变化的状态下的第1图像。而且，能够将这样的第1图像中差分图像积分值变成最大的区域、即由于旋转开始图像最显著地变化的区域设定为旋转开始判定区域。其结果，能够高灵敏度地或者更正确地检测基板保持部的旋转开始。
另外，本发明中，前述第2阈值也可以根据前述基板保持部的停止中的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定。
由此，在着眼于图像因如前述那样的基板保持部的旋转而最显著地变化的区域、即旋转开始判定区域之后，由旋转开始判定区域的差分图像积分值超过规定量(第2阈值)而变化能够判定旋转已经开始。而且，能够根据基板保持部的停止中的第1图像的旋转开始判定区域的差分图像积分值的统计数据来适当地决定第2阈值。
例如，若将第2阈值设定为基板保持部的停止中的差分图像积分值的平均值+3*标准偏差，则尽管基板保持部在停止中，但通过差分图像积分值的统计学的偏差而能够抑制误判为基板保持部的旋转开始那样的缺点。
另外，本发明中，前述第2阈值还可以根据前述基板保持部的停止中的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的最大值(MaxV)以及旋转开始时的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的最小值(MinV)来决定。
此处，关于基板以及基板保持部的旋转开始前后的多张第1图像存在多组的情况下，关于多组数据整体，旋转开始时的第1图像的旋转开始判定区域的差分图像积分值的最小值(MinV)有时会小于停止中的差分图像积分值的平均值+3*标准偏差。认为这样的情况是由于停止中或旋转开始时的第1图像的旋转开始判定区域的差分图像积分值的偏差异常大而产生的。
本发明中，在这样的情况下，不用差分图像积分值的平均值+3*标准偏差等来特定第2阈值，例如能够特定为MaxV+(MinV-MaxV)*α(0＜α＜1)。由此，能够将第2阈值设定为停止中的差分图像积分值以上且旋转开始时的差分图像积分值以下的数值，能够更可靠地判定基板和基板保持部的旋转开始。
另外，本发明也可以是一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具备：
基板保持部，其使基板在保持为大致水平姿态的状态下旋转；
处理控制部，其在前述基板保持部旋转的状态下对前述基板施加规定的处理；以及
异常检查部，其对被前述基板保持部保持的前述基板的保持状态异常进行检查，
前述异常检查部具有：
拍摄装置，其从水平方向拍摄被前述基板保持部保持的前述基板而获得第1图像；
截取装置，其从前述第1图像截取第2图像，前述第2图像与位于被前述基板保持部适当地保持时的前述基板上方的检查区域对应；以及
判定装置，其对前述第2图像求出表示被前述基板保持部保持的前述基板的保持状态的特征量，根据该特征量判定前述保持状态的异常，
其中，所述基板处理装置还具备检查区域决定部，其决定用于检查前述基板的保持状态的异常前述检查区域，
前述检查区域决定部具有：
上端面确定装置，其在前述第1图像中确定被前述基板保持部正常地保持的状态下的前述基板的上端面；
垂直位置决定装置，其根据通过前述上端面确定装置确定的前述第1图像中的前述基板的上端面的位置来决定前述检查区域的上下方向的位置；以及
水平位置决定装置，其对决定了前述上下方向的位置的候选前述检查区域，求出前述基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与前述基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定前述检查区域的水平位置。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述水平位置决定装置将前述检查区域的水平位置设为前述差分图像积分值成为最小的位置。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，将前述基板的上端面的位置确定为如下的位置：前述第1图像的规定的水平位置中的像素与在垂直方向的相邻像素的浓度差分值成为关于该垂直方向的各像素的浓度的标准偏差的规定倍数以上的位置。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述特征量根据前述差分图像积分值来决定，
根据前述基板保持部的旋转中的前述第1图像的前述检查区域的前述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定用于判定前述基板的保持状态异常的前述特征量的阈值。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述基板保持部的旋转开始时的前述第1图像是：在规定的旋转开始判定区域内的前述差分图像积分值超过规定的第2阈值时，通过前述拍摄装置从水平方向拍摄被前述基板保持部保持的前述基板的图像。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述旋转开始判定区域的位置被决定为如下的位置：从前述基板保持部的停止状态至旋转开始后的各规定期间拍摄的多个前述第1图像中、在前述第1图像整体的前述差分图像积分值变成最大的时刻之前拍摄的、来自前一个前述第1图像的前述差分图像积分值的变化即将超过规定的第3阈值的前述第1图像中，前述差分图像积分值变成最大的位置。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述第2阈值还根据前述基板保持部的停止中的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定。
另外，本发明也可以是上述基板处理装置，其特征在于，前述第2阈值还根据前述基板保持部的停止中的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的最大值以及旋转开始时的前述第1图像的前述旋转开始判定区域的前述差分图像积分值的最小值来决定。
需要说明的是，上述用于解决课题的装置可适宜地组合而使用。
根据本发明，通过检测基板和基板保持构件的旋转开始前后的图像中的浓度变化，在检查基板的保持状态的异常时，通过自动地决定图像中特别重视的检查区域而能够减轻工作负担。
附图说明
图1是示出本发明的实施例的基板处理装置的系统结构的图。
图2是示出本发明的实施例的基板处理装置的动作的流程图。
图3是本发明的实施例的旋转开始判定区域决定例程的流程图。
图4是用于说明本发明的实施例的MaxSum(n)的概念的图。
图5是关于本发明的实施例的MaxSum(n)以横轴表示帧号、以纵轴表示各帧中的V(n)的图表。
图6是用于说明本发明的实施例的临时旋转开始判定区域的图。
图7是本发明的实施例的旋转开始判定阈值决定例程的流程图。
图8是对于本发明的实施例的从旋转单元的停止状态开始旋转时的3组影像，表示旋转开始判定区域的平均浓度变化值的表。
图9是本发明的实施例的旋转开始位置决定例程的流程图。
图10是本发明的实施例的夹持异常判定区域决定例程的流程图。
图11是用于说明本发明的实施例的检测基板的上端面的算法的图。
图12是用于说明本发明的实施例的检测基板的上端面的算法的第2图。
图13是表示本发明的实施例的夹持异常判定区域的宽度、高度、自晶片上端面的间隔量的图。
图14是用于说明本发明的实施例的决定夹持异常判定区域的算法的图。
图15是本发明的实施例的夹持异常判定阈值决定例程的流程图。
图16是表示现有的基板保持部的基本结构的图。
图17是用于说明旋转开始判定区域和夹持异常判定区域的图。
具体实施方式
＜实施例1＞
下面，边参照附图边对本申请发明的实施例进行说明。下面所示的实施例是本申请发明的一个方式，并非限定本申请发明的技术的范围。
图1示出本实施例的基板处理装置10的系统结构。该系统具备：包括基板保持构件的旋转单元1、照相机2、图像处理部3、装置主体控制部4、显示器5。
本系统中，在基板W由于作为基板保持部的旋转单元1的旋转以规定的旋转速度旋转的状态下，从处理液排出部(未图示)向基板W供给处理液，从而进行基板W的处理。此处，作为基板W的处理，可以举出例如基板W的清洗、表面处理等。供给到基板W的旋转中心附近的处理液由于伴随基板W的旋转的离心力向外周侧扩展，最终从基板W的周端部甩向侧面。
另外，作为拍摄装置的照相机2从水平方向拍摄旋转单元1以及被旋转单元1保持的基板W，从而获得基板W的图像。下面，有时将利用该照相机2拍摄的图像称为“水平图像”。另外，该水平图像相当于本发明的第1图像。通过照相机2获得的水平图像被送至图像处理部3。图像处理部3对水平图像实施规定的图像处理，从而获得用于判定基板W的保持状态所需要的信息。
另外，该基板处理装置10的装置主体控制部4具备CPU4a：其通过执行预定的处理程序来控制各部的动作，从而进行基板W的保持状态的判定以及基板W的处理。另外，装置主体控制部4具备存储器4b：其用于存储通过CPU4a执行的处理程序、处理中产生的数据等。另外，装置主体控制部4连接有显示部5：其用于根据需要向用户报知处理的进展状态、异常的出现等。该装置主体控制部4在本实施例中相当于处理控制部。另外，包括图像处理部3和装置主体控制部4而构成了异常检查部。
图2是示出基板处理装置10的动作的流程图。该动作的至少一部分是通过CPU4a执行预定的处理程序而实现。首先，在步骤S11的处理中，基板W设置于旋转单元1。此处，在基板W正常地设置于旋转单元1的情况下，基板W机械地保持为水平姿态。然而，由于例如被设置成基板W搭在任意的基板保持构件的状态、旋转单元1的基板保持构件的形状因药液引起的腐蚀逐渐发生变化而无法水平地保持基板W或者基板W被保持为偏心的状态的原因，对于旋转单元1的基板W设置有时变得异常。
在这样的状态下，旋转单元1和基板W旋转时，存在基板W从基板保持构件脱落而破损或者与系统内的其它构件碰撞而装置损坏的风险。另外，即使不至于脱落，也存在基板W在倾斜或偏心的状态下旋转，从而装置发生异常振动而导致故障的风险。为预先防止这样的问题，本实施例中要确认基板W借助旋转单元1在正常地旋转。而且，使用通过照相机2拍摄的水平图像来判定旋转单元1的基板W的保持状态、即基板W是否适当地保持于旋转单元1的基板保持构件。
具体而言，如步骤S12所示，一边使旋转单元1低速地旋转，一边通过照相机2以一定的帧率连续地拍摄基板W(步骤S13)。此时，例如将帧率设定为30[fps(＝Frame PerSecond：帧率)]，将旋转单元1从停止状态以500[rpm/s]加速，从而能够在旋转1次期间获得约15张水平图像。
接着，在步骤S14，从第1水平图像截取旋转开始判定区域的图像，将该图像作为旋转判定用标准图像存储在存储器4b中。另外，从第2水平图像截取旋转开始判定区域的图像，对于构成该图像的各个像素，求出该像素与跟该像素对应的旋转判定用标准图像的像素的浓度差的绝对值，算出它们的积分值。进而，将积分值除以旋转开始判定区域的面积，从而将浓度差分的平均值作为旋转判定值算出。
由此求出的旋转判定值为一定的标准值以上，能够判定旋转单元1从停止状态过渡到旋转状态。另外，本实施例中，在步骤S15，在判定旋转判定值为标准值以上的情况下，判定为旋转开始结束而过渡到检查工序(步骤S16)，另一方面，在旋转判定值小于标准值的情况下，判定为旋转停止，返回S14的处理而对第3及其后的水平图像进行旋转判定。
在下一步骤S16，在使旋转单元1继续旋转的状态下，通过照相机2以恒定的帧率连续地拍摄基板W。此处，将帧率设定为30[fps]，在基板W绕一周期间连续地获得15张水平图像。而且，在每次获得水平图像时，从水平图像截取检查区域的图像，求出该检查图像的平均浓度值，进而在步骤S17，将15个检查图像的浓度值的标准偏差作为表示旋转单元1的基板W的保持状态的特征量求出。这利用了检查区域的图像的浓度值的标准偏差因基板W是否被适当地保持而明显不同的事实。需要说明的是，此处被截取的检查区域的图像相当于本发明的第2图像。
而且，在步骤S18判定步骤S17中求出的标准偏差是否在容许范围内。对于在步骤S18判定为在容许范围内的情况，进入清洗工序等原来的基板处理(步骤S19)。另一方面，对于在步骤S18判定为标准偏差超出容许范围的情况，立即停止旋转单元1的旋转，在显示部5显示基板W的保持存在异常的内容，并报知用户(步骤S20)。需要说明的是，上述说明中执行步骤S16的处理的CPU4a相当于本发明的截取装置。另外，执行步骤S18的处理的CPU4a相当于本发明的判定装置。
接着，对自动决定图2示出的旋转开始判定中使用的旋转开始判定区域和旋转开始判定阈值以及基板W的保持状态的判定中使用的作为检查区域的夹持异常判定区域和夹持异常判定阈值的方法进行说明。需要说明的是，本实施例中，旋转开始判定区域、旋转开始判定阈值、夹持异常判定区域、夹持异常判定阈值的自动决定的前提在于，在导入系统时或者在例如照相机2的位置改变时等改变系统的条件时执行。
图3示出本实施例的旋转开始判定区域决定例程的流程图。该例程也是通过装置主体控制部4的CPU4a执行的程序，存储在存储器4b中。
执行该例程时，首先，在步骤S101用照相机2拍摄处于静止状态的旋转单元1开始旋转的过程的影像。此时的条件与图2中说明的拍摄条件相同，将帧率设定为30[fps(＝Frame Per Second)]，也可以将旋转单元1从停止状态以500[rpm/s]加速，从而在旋转1次期间获得约15张水平图像。
而且，生成差分绝对值图像Sub(n)：其是构成获得的影像的多个帧图像中示出初始状态的帧图像Img(0)与第n张帧图像Img(n)的各像素的浓度差的绝对值的图像。步骤S101的处理结束时，进入步骤S102。
在步骤S102求出Sum(n)：其是步骤S101中生成的差分绝对值图像Sub(n)中的各像素的浓度的总和。此处，初始状态的帧图像Img(0)、第n张帧图像Img(n)、差分绝对值图像Sub(n)、以及各像素的浓度的总和Sum(n)的关系如以下(1)式。
Sum(n)＝Σ|Img(n)-Img(0)|＝ΣSub(n)····(1)
步骤S102的处理结束时，进入步骤S103。
在步骤S103，求出步骤S102中求出的Sum(1)～Sum(n)中的最大值、即MaxSum(n)。图4示出用于说明MaxSum(n)的概念的图。图4的横轴是各帧图像的帧号。另外，纵轴是各帧图像中的浓度的差分积分值Sum(n)。而且，由图4可知，本实施例中，帧12处的Sum(n)为最大，帧12处的Sum(n)成为MaxSum(n)。步骤S103的处理结束时，进入步骤S104。
在步骤S104，对各MaxSum(n)还进行以下(2)式的运算，从而求出MaxSum(n)的增量V(n)，进而求出V(n)成为最大的帧号fmax。
V(n)＝MaxSum(n)-MaxSum(n-1)·····(2)
图5示出关于图4示出的MaxSum(n)的例子以横轴表示帧号、以纵轴表示各帧中的V(n)的图表。图5的例子中可知，fmax为12。步骤S104的处理结束时，进入步骤S105。
在步骤S105，对小于步骤S104中求出的fmax的帧号的帧图像，以V(fmax)、V(fmax-1)、V(fmax-2)····的方式依次求出V(k)，求出V(k)为规定值以下的k。而且，将此时的k设为临时旋转开始位置fstr。本实施例中，将规定值设定为700(×1000)、fstr设定为11。本实施例中，为了能够在旋转开始后的尽可能早的阶段检测旋转的开始，求出旋转开始后MaxSum(n)的增量V(n)不过于变大的状态下的帧号、即fstr。对于规定值，预定符合其目的值即可。步骤S105的处理结束时，进入步骤S106。需要说明的是，此处，作为规定值的700(×1000)相当于本发明的第3阈值。
在步骤S106，使用临时旋转开始位置fstr(＝11)处的差分绝对值图像Sub(fstr)来决定临时旋转开始判定区域。更具体而言，调出Sub(11)的图像，如图6所示，对于宽度w、高度h的矩形区域，将该区域中与原点最近的点定义为基准点(x0，y0)。而且，通过改变该基准点(x0，y0)，在Sub(11)的图像整体的范围内对矩形区域进行扫描，求出矩形区域的像素浓度总和成为最大的基准点(x0，y0)。需要说明的是，此时，导出各基准点(x0，y0)处的矩形区域的像素浓度总和/面积[＝平均浓度变化值CutSum(x0，y0)]。而且，将基准点(x0，y0)成为矩形区域的像素浓度总和为最大的点时的矩形区域作为临时旋转开始判定区域Area(11)。步骤S106的处理结束时，进入步骤S107。需要说明的是，平均浓度变化值如上述那样为将矩形区域的像素浓度总和除以面积的值，矩形区域的面积为恒定值，因此，本说明书中将其视为实质上具有与矩形区域的像素浓度总和或者矩形区域的像素浓度的积分值同等含义的物理量。
在步骤S107，将目前为止说明的临时旋转开始判定区域Area(k)的决定工序重复M次(本实施例中M＝3)，取各个决定工序中求出的全部的临时旋转开始判定区域Area(k)的逻辑或，将其设为旋转开始判定区域Area。步骤S107的处理结束时，暂时结束该例程。通过该例程可自动地决定旋转开始判定区域Area。
接着，进行旋转开始判定阈值的自动计算。图7示出本实施例的旋转开始判定阈值决定例程的流程图。该例程也是通过装置主体控制部4的CPU4a来执行的程序，存储在存储器4b中。另外，如在旋转开始判定区域决定例程的步骤S107中说明的那样，本实施例中进行M次步骤S101～S106的处理，其前提在于，用照相机2拍摄M次(本实施例中M＝3)从旋转单元1的停止状态开始旋转时的影像。
而且，执行该例程时，首先在步骤S201，对于从旋转单元1的停止状态开始旋转时的M组(本实施例中M＝3)的影像中的、旋转单元1的旋转开始前后的数帧的图像，截取旋转开始判定区域Area，求出平均浓度变化值CutSum(k)。对其结果，可以如图8的表那样进行例示。图8中，对于临时旋转开始位置fstr的帧图像，偏置为0，对于fstr之前的帧图像，偏置为负数，对于fstr之后的帧图像，偏置为正数。
此处，对于自临时旋转开始位置fstr的偏置为-12～-2的帧图像，平均浓度变化值CutSum(k)显然为小值，因此可以认为旋转单元1确实处于停止中。另外，对于自临时旋转开始位置fstr的偏置为-2～-1的帧图像，也有平均浓度变化值CutSum(k)开始增加的数据，因此是停止中或旋转中的灰色部分。进而，对于自临时旋转开始位置fstr的偏置为0～4的影像，平均浓度变化值CutSum(k)明显为大值或者开始增加，因此可认为确实为旋转中。步骤S201的处理结束时，进入步骤S202。
在步骤S202，对于偏置为-12～-2且确实为停止中的区域的CutSum(k)，求出平均值Ave、标准偏差Stdev、最大值MaxV。另外，求出关于图8示出的3次的测定的CutSum(fstr)的最小值MinV。步骤S202的处理结束时，进入步骤S203。
在步骤S203，对步骤S202中求出的确实为停止中的区域的CutSum(k)的最大值MaxV与CutSum(fstr)的最小值MinV的大小进行比较。而在MinV≤MaxV的情况下，无法进行阈值的设定，因此进入步骤S204。而且，在步骤S204显示错误，暂时结束该例程。此处，作为产生这样的错误的因素，认为是浓度变化、杂散光、无用图像的映入、大噪声等。另一方面，步骤S203中，在判定为MinV＞MaxV的情况下，进入步骤S205。
在步骤S205，判定以下所示的(3)式是否成立。
MaxV＜Ave+3*Stdev≤MinV·····(3)
而且，在步骤S205，在判定(3)式成立的情况下，进入步骤S206。另一方面，在步骤S205，在判定(3)式不成立的情况下，进入步骤S207。
在步骤S206，将推荐阈值Slice设定为Ave+3*Stdev。由此，能够得到略大于旋转单元1停止时的CutSum(k)的偏差的最大值的推荐阈值Slice。步骤S206的处理结束时，进入步骤S208。
在步骤S207，以下所示的(4)式成立，
MinV＜Ave+3*Stdev·····(4)
因此，在此情况下，将推荐阈值Slice设定为MaxV+(MinV-MaxV)*α(0＜α＜1)。由此，能够得到在MaxV与MinV之间存在的推荐阈值Slice。步骤S207的处理结束时，进入步骤S208。
在步骤S208能够判定在步骤S206或步骤S207中设定的推荐阈值Slice是否为1以下。此处，在判定推荐阈值Slice为1以下的情况下，进入步骤S209，推荐阈值Slice被强制地设定为1。步骤S209的处理结束时，暂时结束该例程。步骤S208中，在判定推荐阈值Slice大于1的情况下，直接暂时结束该例程。
如上地，通过执行旋转开始判定阈值决定例程，能够自动地决定与本发明的第2阈值相当的推荐阈值Slice。
接着，本实施例中，再次考虑使用图8对旋转开始时的帧号进一步提高精度。步骤S105中求出的临时旋转开始位置fstr是根据帧图像整体的差分绝对值图像求出的。另一方面，图8是对能够更精确地评价旋转开始时的旋转开始判定区域Area求出的平均浓度变化值CutSum(k)，因此使用图8求出精度更高的旋转开始位置fstr2。
图9示出本实施例的旋转开始位置决定例程的流程图。该例程也是通过装置主体控制部4的CPU4a来执行的程序，存储在存储器4b中。
执行该例程时，首先在步骤S301，对通过旋转开始判定阈值决定例程而决定的推荐阈值Slice，能够判定以下(5)式和(6)式这两者是否成立。
Slice≤CutSum(fstr-1)·····(5)
Slice＞CutSum(fstr-2)·····(6)
而且，在判定(5)式和(6)式这两者成立的情况下，进入步骤S302。另一方面，在判定(5)式或(6)式中的至少一者不成立的情况下，进入步骤S303。
在步骤S302决定旋转开始位置fstr2＝fstr-1。S302的处理结束时，暂时结束该例程。
在步骤S303，对于通过旋转开始判定阈值决定例程而决定的推荐阈值Slice，能够判定以下(7)式和(8)式这两者是否成立。
Slice≤CutSum(fstr-1)·····(7)
Slice≤CutSum(fstr-2)·····(8)
而且，在判定(7)式和(8)式这两者成立的情况下，进入步骤S304。另一方面，在判定(7)式或(8)式中的至少一者不成立判定的情况下，进入步骤S305。
在步骤S304决定旋转开始位置fstr2＝fstr-2。步骤S304的处理结束时，暂时结束该例程。另外，在步骤S305决定旋转开始位置fstr2＝fstr。步骤S304的处理结束时，暂时结束该例程。
由以上能够决定精度更高的旋转开始位置fstr2。
接着，对夹持异常判定区域的自动决定进行说明。图10示出夹持异常判定区域决定例程的流程图。该例程也是通过装置主体控制部4的CPU4a执行的程序，存储在存储器4b中。该例程是如下的例程：(1)对1张帧图像的多处检测晶片的上端面，(2)决定晶片的上端面的位置，(3)决定夹持异常判定区域。即，该例程中设置数点用于检索晶片边缘的检索开始点(X，0)，检测不同X坐标的各点的晶片的上端面的Y坐标。例如，检索开始点的各X坐标也可以在帧图像以20像素间隔设定图像宽度*(0.2～0.8)的范围。
执行该例程时，首先，在步骤S401，在如图11所示的停止中的晶片的图像，为了求出晶片边缘的上端面，由各检索开始点[X(m)，0]沿Y轴方向读取各像素的浓度，求出3相邻平均。步骤S401的处理结束时，进入步骤S402。
在步骤S402，求出各像素的3相邻平均与相邻像素的3相邻平均的差分值以及各像素的3相邻平均的标准偏差。步骤S402的处理结束时，进入步骤S403。
在步骤S403，将成为上述标准偏差*规定增益(本实施例中2.5)≤差分值的最初的Y坐标值作为候选晶片的上端面。步骤S403的处理结束时，进入步骤S404。其中，规定增益(2.5)相当于本发明的规定倍数。
在步骤S404，关于该帧图像的全部X(m)求出上述候选晶片的上端面的Y坐标。而且，求出候选晶片的上端面的Y坐标值的平均和标准偏差。步骤S404的处理结束时，进入步骤S405。
在步骤S405，由步骤S404中求出的候选晶片的上端面的Y坐标值的平均和标准偏差计算平均±标准偏差。而且，对关于帧图像的全部X(m)求出的、候选晶片的上端面的Y坐标中进入平均±标准偏差的范围的数据，算出度数分布。图12A图示了由候选晶片的上端面的Y坐标值的平均和标准偏差求出的平均±标准偏差的范围。
另外，图12B示出关于对帧图像的全部X(m)求出的候选晶片的上端面的Y坐标中进入平均±标准偏差的范围的数据的、度数分布的例子。而且，将图12B的度数分布中度数最大的点处的Y坐标的值作为晶片的上端面的Y坐标。需要说明的是，对于图11示出的如“1”点那样的特殊点，在仅选择如图12A中所示那样的进入平均±标准偏差的范围的Y坐标时将其排除在外，因此根据本实施例的方法能够更精确地求出晶片的上端面的Y坐标。步骤S405的处理结束时，进入步骤S406。需要说明的是，在步骤S401～S402的处理中，取各像素的3相邻平均，着眼于与相邻像素的3相邻平均的差分值，但本发明中不限于必须取各像素的3相邻平均。也可以通过其它方法吸收各像素的偏差。另外，不限于必须将一个像素作为浓度的检测、比较的单元。例如，也可以取各2个像素的浓度的平均，求出与相邻的2个像素的浓度的平均的差分值。在此情况下，将各2个像素视为1个像素即可。
在步骤S406及其后的处理中，决定夹持异常判定区域。作为步骤S406中的处理的前提，如图13所示的那样，将夹持异常判定区域的宽度、高度、自晶片上端面的间隔量预先作为参数决定。另外，在执行步骤S406的处理时，即决定晶片的上端面的Y坐标，因此可根据晶片的上端面的Y坐标和自晶片上端面的夹持异常判定区域的间隔量来决定作为夹持异常判定区域的高度方向的坐标的Y0。步骤S406的处理结束时，进入步骤S407。
在步骤S407可求出夹持异常判定区域的基准点的X坐标。对于夹持异常判定区域的X坐标，与求出旋转开始判定区域时的计算同样地，如图14A所示的那样，一边改变X坐标，一边将关于差分绝对值图像中的矩形区域的像素浓度总和(下面，也称为差分图像的积分值。)为最小的位置作为夹持异常判定区域的标准X坐标。由此，能够将背景未出现基板保持构件的影子等的区域作为夹持异常判定区域，因此能够减少正常时的误报概率、提高夹持异常的检测精度。步骤S407的处理结束时，暂时结束该例程。需要说明的是，步骤S407中的差分绝对值图像也可以是表示初始状态的帧图像中的矩形区域和旋转开始时的帧图像中的矩形区域的各像素的浓度差的绝对值的图像，但不限于此。也可以是表示初始状态的帧图像中的矩形区域和旋转开始前或旋转开始后的规定时期的帧图像中的矩形区域的各像素的浓度差的绝对值的图像。还可以是不限于上述而表示不同的2个时刻的2个帧图像中的矩形区域的各像素的浓度差的绝对值的图像。而且也可以是表示相同时刻的帧图像的例如(x，y0)坐标中的矩形区域和改变X坐标的位置的矩形区域的各像素的浓度差的绝对值的图像。
其中，执行上述夹持异常判定区域决定例程的CPU4a相当于本发明的检查区域决定部。另外，S401～S405的处理相当于本发明的上端面确定工序，执行S401～S405的处理的CPU4a相当于本发明的上端面确定装置。另外，S406的处理相当于本发明的垂直位置决定工序，执行S406的处理的CPU4a相当于本发明的垂直位置决定装置。另外，S407的处理相当于本发明的水平位置决定工序，执行S407的处理的CPU4a相当于本发明的水平位置决定装置。
接着，对用于夹持异常判定的阈值的自动计算进行说明。图15示出夹持异常判定阈值决定例程的流程图。该例程也是通过装置主体控制部4的CPU4a来执行的程序，存储在存储器4b中。
执行该例程时，首先，在步骤S501，使用正常地夹持在旋转单元1的基板W，对用照相机2拍摄M次(本实施例中M＝3)旋转单元1旋转开始的过程的影像的全部影像中的旋转开始后数帧的图像，截取夹持异常判定区域Area2，求出像素浓度总和/面积[＝平均浓度变化值CutSum2(k)]。此处，将按照各帧图像列举平均浓度变化值CutSum2(k)的检测值的表的图示省略。步骤S501的处理结束时，进入步骤S502。
在步骤S502，对于确实为旋转中的期间的夹持异常判定区域Area2的平均浓度变化值CutSum2(k)，求出平均值Ave2、标准偏差Stdev2、最大值MaxV2。步骤S502的处理结束时，进入步骤S503。
在步骤S503，将推荐阈值Slice2设定为Ave2+3*Stdev2。步骤S503的处理结束时，进入步骤S504。
在步骤S504，可判定步骤S503中设定的推荐阈值Slice2是否为1以下。此处，在判定推荐阈值Slice2为1以下的情况下，进入步骤S505，将推荐阈值Slice2强制地设定为1。步骤S505的处理结束时，暂时结束该例程。在步骤S504，在判定推荐阈值Slice2大于1的情况下，直接暂时结束该例程。
如上地，通过执行夹持异常判定阈值决定例程而能够自动地决定推荐阈值Slice2。
其中，附图标记说明如下：
1…旋转单元
2…照相机
3…图像处理部
4…装置主体控制部
5…显示装置

Claims (16)

1.一种检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其用于基板处理装置，其特征在于，
所述基板处理装置具备：
基板保持部，其使基板在保持为大致水平姿态的状态下旋转；
处理控制部，其在所述基板保持部旋转的状态下对所述基板施加规定的处理；以及
异常检查部，其对被所述基板保持部保持的所述基板的保持状态的异常进行检查，
所述异常检查部具有：
拍摄装置，其从水平方向拍摄被所述基板保持部保持的所述基板而获得第1图像；
截取装置，其从所述第1图像截取第2图像，所述第2图像与位于被所述基板保持部适当地保持时的所述基板上方的检查区域对应；以及
判定装置，其对所述第2图像求出表示被所述基板保持部保持的所述基板的保持状态的特征量，根据该特征量判定所述保持状态的异常，
其中，所述检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法具有：
上端面确定工序，确定所述第1图像中被所述基板保持部正常地保持的状态下的所述基板的上端面；
垂直位置决定工序，根据由所述上端面确定工序确定的所述第1图像中的所述基板的上端面的位置，决定所述检查区域的上下方向的位置；以及
水平位置决定工序，对决定了所述上下方向的位置的候选所述检查区域，求出所述基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与所述基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定所述检查区域的水平位置。
2.根据权利要求1所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，
在所述水平位置决定工序中，将所述检查区域的水平位置设为所述差分图像积分值成为最小的位置。
3.根据权利要求1所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，
在所述上端面确定工序中，将所述基板的上端面的位置确定为如下的位置：所述第1图像的规定的水平位置中的像素与在垂直方向的相邻像素的浓度差分值成为关于该垂直方向的各像素的浓度的标准偏差的规定倍数以上的位置。
4.根据权利要求1所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，
所述特征量根据所述差分图像积分值来决定，根据所述基板保持部的旋转中的所述第1图像的所述检查区域的所述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定用于判定所述基板保持状态异常的所述特征量的阈值。
5.根据权利要求1所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，
所述基板保持部的旋转开始时的所述第1图像是：在规定的旋转开始判定区域内的所述差分图像积分值超过规定的第2阈值时，通过所述拍摄装置从水平方向拍摄被所述基板保持部保持的所述基板的图像。
6.根据权利要求5所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，
所述旋转开始判定区域的位置被决定为如下的位置：
从所述基板保持部的停止状态至旋转开始后的各规定期间拍摄的多个所述第1图像中、在所述第1图像整体的所述差分图像积分值变成最大的时刻之前拍摄的、来自前一个所述第1图像的所述差分图像积分值的变化即将超过规定的第3阈值的所述第1图像中，所述差分图像积分值变成最大的位置。
7.根据权利要求5所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，所述第2阈值根据所述基板保持部的停止中的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定。
8.根据权利要求7所述的检查基板保持状态异常的检查区域自动决定方法，其特征在于，所述第2阈值还根据所述基板保持部的停止中的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的最大值以及旋转开始时的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的最小值来决定。
9.一种基板处理装置，其特征在于，所述基板处理装置具备：
基板保持部，其使基板在保持为大致水平姿态的状态下旋转；
处理控制部，其在所述基板保持部旋转的状态下对所述基板施加规定的处理；以及
异常检查部，其对被所述基板保持部保持的所述基板的保持状态异常进行检查，
所述异常检查部具有：
拍摄装置，其从水平方向拍摄被所述基板保持部保持的所述基板而获得第1图像；
截取装置，其从所述第1图像截取第2图像，所述第2图像与位于被所述基板保持部适当地保持时的所述基板上方的检查区域对应；以及
判定装置，其对所述第2图像求出表示被所述基板保持部保持的所述基板的保持状态的特征量，根据该特征量判定所述保持状态的异常，
其中，所述基板处理装置还具备检查区域决定部，其决定用于检查所述基板的保持状态异常的所述检查区域，
所述检查区域决定部具有：
上端面确定装置，其在所述第1图像中确定被所述基板保持部正常地保持的状态下的所述基板的上端面；
垂直位置决定装置，其根据通过所述上端面确定装置确定的所述第1图像中的所述基板的上端面的位置来决定所述检查区域的上下方向的位置；以及
水平位置决定装置，其对决定了所述上下方向的位置的候选所述检查区域，求出所述基板保持部的旋转开始时的浓度，并求出与所述基板保持部的初始状态下的同一区域的浓度之间的差分绝对值的积分值、即差分图像积分值，根据求出的差分图像积分值来决定所述检查区域的水平位置。
10.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，所述水平位置决定装置将所述检查区域的水平位置设为所述差分图像积分值成为最小的位置。
11.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，所述上端面确定装置将所述基板的上端面的位置确定为如下的位置：所述第1图像的规定的水平位置中的像素与在垂直方向的相邻像素的浓度差分值成为关于该垂直方向的各像素的浓度的标准偏差的规定倍数以上的位置。
12.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，所述特征量根据所述差分图像积分值来决定，根据所述基板保持部的旋转中的所述第1图像的所述检查区域的所述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定用于判定所述基板的保持状态异常的所述特征量的阈值。
13.根据权利要求9所述的基板处理装置，其特征在于，所述基板保持部的旋转开始时的所述第1图像是：在规定的旋转开始判定区域内的所述差分图像积分值超过规定的第2阈值时，通过所述拍摄装置从水平方向拍摄被所述基板保持部保持的所述基板的图像。
14.根据权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，
所述旋转开始判定区域的位置被决定为如下的位置：
从所述基板保持部的停止状态至旋转开始后的各规定期间拍摄的多个所述第1图像中、在所述第1图像整体的所述差分图像积分值变成最大的时刻之前拍摄的、来自前一个所述第1图像的所述差分图像积分值的变化即将超过规定的第3阈值的所述第1图像中，所述差分图像积分值变成最大的位置。
15.根据权利要求13所述的基板处理装置，其特征在于，所述第2阈值根据所述基板保持部的停止中的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的平均值以及标准偏差来决定。
16.根据权利要求15所述的基板处理装置，其特征在于，所述第2阈值还根据所述基板保持部的停止中的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的最大值以及旋转开始时的所述第1图像的所述旋转开始判定区域的所述差分图像积分值的最小值来决定。
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