JP2021190515A - ワーク取り残し判定システム - Google Patents

Abstract

【課題】水槽内の液体に浸漬しているワークの取り出し処理後におけるワークの取り残しの有無をより確実に判定する。【解決手段】ワーク取り残し判定システム１において、水槽内を撮影するカメラ及びその画像を処理して判定用データを得るデータ取得部と、判定用データに基づいてワークの取り残しの判定を行う取り残し判定部と、判定結果を出力する出力部とを有する画像処理装置を有する。判定用データは、予め撮影された水槽内にワークが有る状態と無い状態の予備画像から得られた予備画像データと、ワークの取り出し処理後に撮影した取り出し後画像から得られた取り出し後画像データとを含む。予備画像及び予備画像データは、水槽内の液体の液面の波打ちが有る状態と無い状態に分類される。取り残し判定部は、ワークの取り出し処理後における波打ちの有無に応じて、予備画像データの中から比較用のデータを選択して、取り出し後画像データと比較して判定する。【選択図】図１

Description

本発明は、水槽内のワークの取り残しの有無を判定するためのワーク取り残し判定システムに関するものである。

例えば、ウェーハ等の被処理物（ワーク）の表面を洗浄、エッチング、酸化等の処理をする場合などに、一般的な方法として、液体（洗浄液など）を満たした水槽にワークを浸漬して処理する方法が用いられている（特許文献１）。この場合、一度に複数のワークを浸漬して処理した後、全てのワークを水槽から出す取り出し処理を行い、次の複数のワークを浸漬して処理することを繰り返し行う。

しかしながら、ワークの取り出し処理を行った際に、水槽内に取り残したワークがあった場合、次に来るワークと接触しクラッシュしてしまう。これを回避するため、取り出し処理後に水槽内のワークの取り残しの有無を判定する必要がある。

従来、ワークの取り残しの有無を判定する装置１０としては、図５に示すように、レーザセンサを用いてワークの有無を検知する装置がある。水槽２の側面に反射型もしくは透過型のレーザセンサ５を取り付け、レーザ６を水槽２に向かって照射することで、ワークＷがある場合にレーザ６がワークＷに当たりセンサが反応する。

また、カメラを用いてワークの有無を検知する装置もある。この場合は、カメラで水槽内にワークの無い状態の画像を事前に撮影し、取り出し処理後の画像も撮影する。そして、事前に撮影した画像と取り出し処理後の画像の輝度値を比較し、異なる場合はワークが有ると判定する。比較する方法としては、例えば、画像の輝度値の差をとる方法や、画素の微分値を比較する方法がある。

特開２０１６−２１９６７４号公報

しかしながら、レーザセンサを用いてワークの有無を検知する装置では、例えば、シリコンウェーハのような薄いワークの場合、図５（ａ）に示すようにワークＷの主面がレーザ照射方向に対し垂直であれば検知ができるが、図５（ｂ）に示すようにワークＷの主面がレーザ照射方向に対し平行になるトラブルが起きた場合には、レーザ６がワークＷに当たらないため検知ができないという問題があった。また、水槽２が透明でなくては使用できないという問題もあった。

また、カメラを用いてワークの有無を検知する装置では、液面が波打つと輝度値が大きく変化し、ワークの取り残しが無い状態でも事前画像との間に輝度値の差が出てしまったり、水槽の色も波打ちによる屈折で一定とならず、場所によって画素の微分値に差異が出てしまったりするといった問題があった。

そこで本発明は、水槽内からワークを取り出す処理をした際に、ワークの取り残しの有無をより確実に判定することができるワーク取り残し判定システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、水槽内の液体に浸漬しているワークの取り出し処理後における、前記水槽内の前記ワークの取り残しの有無を判定するためのワーク取り残し判定システムであって、前記水槽内を撮影可能なカメラと、該カメラにより撮影された画像を処理して判定用データを得るデータ取得部と、該データ取得部からの前記判定用データに基づいて前記ワークの取り残しの判定を行う取り残し判定部と、該取り残し判定部による判定結果を出力する出力部とを有する画像処理装置と、を有するものであり、前記判定用データは、前記データ取得部において、前記カメラにより、予め撮影しておいた前記水槽内に前記ワークが有る状態と無い状態の予備画像から得られた予備画像データと、前記ワークの取り出し処理後に撮影した取り出し後画像から得られた取り出し後画像データとを含むものであり、前記ワークが有る状態と無い状態の前記予備画像および前記予備画像データは、前記水槽内の前記液体の液面の波打ちが有る状態と無い状態に分類されたものであり、前記取り残し判定部は、前記ワークの取り出し処理後における前記波打ちの有無に応じて、前記波打ちが有る状態と無い状態に分類された前記予備画像データの中から比較用のデータを選択して、前記取り出し後画像データと比較して判定をするものであることを特徴とするワーク取り残し判定システムを提供する。

このようなワーク取り残し判定システムであれば、ワークが有る状態と無い状態、かつ、波打ちが有る状態と無い状態に分類された予備画像からの予備画像データと、取り出し後画像データから、該取り出し処理後における波打ちの有無に応じてワークの取り残しを判定する画像処理装置を有することで、ワークの取り出し処理後の液面が波打った状態でもワークの取り残しの有無を従来よりも確実に判定することができる。

また、前記カメラは、前記水槽の上方に取り付けられているものとすることができる。
このようなものであれば、水槽が透明でない場合であっても、水槽内全体の画像をより確実に撮影することができる。

また、前記予備画像および前記取り出し後画像は、それぞれ、前記カメラにより時間経過に応じて複数回撮影された複数枚で構成される時系列画像からなるものであり、前記データ取得部は、前記予備画像及び前記取り出し後画像の各々に関して、前記複数枚で構成される時系列画像の各枚において、赤、緑、青の色ごとに画面全体の輝度平均を算出する各色の輝度平均演算部と、前記取り出し後画像に基づく前記画面全体の輝度平均においては、時系列画像の輝度平均（取り出し後）を色ごとに算出し、かつ、前記予備画像に基づく前記画面全体の輝度平均においては、前記ワークが有る状態と無い状態の各々についての時系列画像の輝度平均（予備）を色ごとに算出し、該算出した前記ワークが有る状態と無い状態の値の平均値を色ごとに算出する時系列平均演算部とを有しており、前記取り出し後画像データは、前記時系列画像の輝度平均（取り出し後）であり、前記予備画像データは、前記時系列画像の輝度平均（予備）の平均値であるものとすることができる。
このようなものであれば、上記の時系列画像の輝度平均（取り出し後）と時系列画像の輝度平均（予備）の平均値とから、ワークの取り残しの有無をより簡便に判定することができる。

また、前記データ取得部は、さらに、前記取り出し後画像に基づく前記画面全体の輝度平均から、前記ワークの取り出し処理後における前記波打ちの有無を検知する波打ち検知部を有するものとすることができる。
このようなものであれば、ワークの取り出し処理後における波打ちの有無に応じて予備画像データの中から比較用のデータを自動的に選択でき、ワークの取り残しの有無をより簡便に検知することができる。

また、前記出力部は、前記取り残し判定部により前記ワークの取り残しの有無が判定できない場合に、学習要求信号を出力する機能を備えたものであるものとすることができる。
このようなものであれば、例えば操作者が判定システムの判定基準の改善を図ることができ、次に判定を行う際には、ワークの取り残しの有無をより確実に判定することができる。

以上のように、本発明によれば、液面の波打ちの有無によらず、より簡便かつ確実に水槽内のワークの取り残しの有無を判定することができるワーク取り残し判定システムを得ることができる。

本発明のワーク取り残し判定システムの構造の一例を示すブロック図である。 本発明のカメラによる撮影の態様の一例を示す概略図である。 本発明の輝度平均演算部によって算出された、予備画像（ワーク無し／波打ち無し）の画面全体の輝度平均の一例を示すグラフである。 本発明の輝度平均演算部によって算出された、予備画像（ワーク有り／波打ち無し）の画面全体の輝度平均の一例を示すグラフである。 本発明の輝度平均演算部によって算出された、予備画像（ワーク無し／波打ち有り）の画面全体の輝度平均の一例を示すグラフである。 本発明の輝度平均演算部によって算出された、予備画像（ワーク有り／波打ち有り）の画面全体の輝度平均の一例を示すグラフである。 本発明の時系列平均演算部によって算出された、青の時系列画像の輝度平均（予備）の一例を示すグラフである。 本発明の時系列平均演算部によって算出された、赤の時系列画像の輝度平均（予備）の一例を示すグラフである。 本発明の時系列平均演算部によって算出された、緑の時系列画像の輝度平均（予備）の一例を示すグラフである。 従来のレーザセンサによるワーク取り残し判定装置の一例を示す概略図である。

本発明者は、ワークが有る状態と無い状態、かつ、波打ちが有る状態と無い状態に分類された予備画像を予め撮影し、これらから得られた予備画像データに基づきワークの取り残しを判定する画像処理装置を有するワーク取り残し判定システムであれば、ワークの取り出し処理後の液面が波打った状態でもワークの取り残しの有無を従来よりも確実に判定することができることを見出し、本発明を完成させた。

以下、本発明について、実施態様の一例として、図を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は、本発明のワーク取り残し判定システムの構造の一例を示すブロック図である。本発明のワーク取り残し判定システム１は、画像を撮影するカメラと、画像処理装置とを有している。画像処理装置はさらに、カメラにより撮影された画像を処理して判定用データを得るデータ取得部と、判定用データに基づいてワークの取り残しの判定を行う取り残し判定部と、判定結果を出力する出力部とを有している。
以下、各部の役割について詳細に説明する。

（カメラ）
図２は、本発明のカメラによる撮影の態様の一例を示す概略図である。水槽２に液体３が満たされており、液体３にワークＷが浸漬している。この水槽内の画像を撮影するために、カメラ４が取り付けられている。なお、カメラ４の取り付け位置は特に限定されないが、例えば、図２に示すように水槽２の上方に取り付けられているものとすることができる。このようなものであれば、水槽２が透明でない場合であっても、水槽内全体の画像をより確実に撮影することができる。

本発明のワーク取り残し判定システム１においてカメラ４により撮影する画像には、予め撮影しておく予備画像と、ワークの取り出し処理後に撮影する取り出し後画像とがある。

＜予備画像＞
まず、予備画像について説明する。予備画像としては、水槽内にワークが無い状態の画像と、ワークが有る状態の画像があり、さらにそれぞれの画像は、液体３の液面の波打ちが無い状態の画像と、波打ちが有る状態の画像に分類される。すなわち、ワークが無く波打ちが無い画像、ワークが有り波打ちが無い画像、ワークが無く波打ちが有る画像、ワークが有り波打ちが有る画像、の４種類の予備画像がある。波打ちが有る画像については、例えば、意図的に水槽に振動を与えて波打ちを発生させることで撮影することができる。

このとき、それぞれの画像について、カメラ４により時間経過に応じて複数回撮影された複数枚で構成される時系列画像とすることができる。このような複数枚の時系列画像であれば、後述するように波打ちの有無の検知に役立てることができる。

＜取り出し後画像＞
次に、取り出し後画像について説明する。取り出し後画像は、ワークの取り出し処理後にカメラ４により撮影した画像であり、予備画像と同様に、時間経過に応じて複数回撮影された複数枚で構成される時系列画像とすることができる。

（画像処理装置）
画像処理装置は、前述したように、まず、カメラ４で撮影された画像に基づき判定用データを取得するデータ取得部を有している。判定用データは、予備画像から得られる予備画像データと、取り出し後画像から得られる取り出し後画像データとを含んでいる。予備画像データ及び取り出し後画像データについては特に限定されないが、例えば、以下のような画像処理等を行う部位で得られた輝度に関するデータとすることができる。

［データ取得部の輝度平均演算部（赤、緑、青）］
まず、輝度平均演算部について説明する。
データ取得部は、複数枚で構成される時系列画像の各枚において、赤、緑、青の色ごとに画面全体の輝度平均を算出する各色の輝度平均演算部を有することができる。

＜予備画像＞
まず、予備画像に基づく画面全体の輝度平均の処理について説明する。
図３Ａ〜図３Ｄに、各色の輝度平均演算部で算出された画面全体の輝度平均のグラフの一例を示す。これらは、ワーク無し／波打ち無し（図３Ａ）、ワーク有り／波打ち無し（図３Ｂ）、ワーク無し／波打ち有り（図３Ｃ）、ワーク有り／波打ち有り（図３Ｄ）の４種類の予備画像について、それぞれ１０２４枚の時系列画像を撮影し（０．１秒ごとに撮影）、全ての画像について赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の色ごとに画面全体の輝度平均を算出した結果を示している。なお、ここでのワーク有りとは、ワークが水槽内に１枚有る状態を示すが、枚数はこれに限定されない。

なお、波打ちがある状態を示す図３Ｃ及び図３Ｄでは、横軸前半の時系列画像の少ない段階、すなわち時間経過の短い段階で大きく変化するものとなる。これは、液面の波打ちによって輝度が大きく変化することによるものであり、後述する波打ち検知部では、例えば、このようなグラフの変化に基づき波打ちの有無の判定を簡便に行うことができる。

＜取り出し後画像＞
次に、取り出し後画像に基づく画面全体の輝度平均の処理について説明する。
予備画像と同様に、データ取得部のうちの赤、緑、青の各色の輝度平均演算部で、取り出し後画像として得た複数枚の時系列画像の各枚において、色ごとに画面全体の輝度平均を算出する。

［データ取得部のデータ一時格納部］
データ取得部は、上記のように算出した予備画像と取り出し後画像の全ての画面全体の輝度平均のデータを、後の算出に用いるために一時的に格納するデータ一時格納部を有することができる。

［データ取得部の時系列平均演算部］
次に、時系列平均演算部について説明する。
データ取得部は、上記のように算出した各色の画面全体の輝度平均から、時系列画像の輝度平均（予備）と時系列画像の輝度平均（取り出し後）を取得する時系列平均演算部を有することができる。

＜予備画像＞
まず、予備画像に基づく時系列画像の輝度平均（予備）について説明する。
時系列平均演算部で、まず、予備画像の各色の画面全体の輝度平均から、時系列画像の輝度平均（予備）が算出される。すなわち、上記の４種類の画像のそれぞれの色について、１０２４枚分の画面全体の輝度平均を合計し、１０２４で割った値が算出される。
図４Ａ〜図４Ｃに、このようにして算出した時系列画像の輝度平均（予備）のグラフの一例を示す。ここでは、青（図４Ａ）、赤（図４Ｂ）、緑（図４Ｃ）の色ごとに、上記の４種類の画像の時系列画像輝度平均を算出した結果を示している。なお、図４Ｂ及び図４Ｃでは、ワーク有りの数値は波打ち無しと波打ち有りで同じ値となっている。

このようにして得られた時系列画像の輝度平均（予備）から、ワークが有る状態と無い状態の値の平均値（中間値）を色ごとに算出することができる。
例えば、青では図４Ａからワーク無し／波打ち無しの輝度平均が１８４．５、ワーク有り／波打ち無しの輝度平均が１６８であるため、波打ち無しの輝度平均の平均値は１７６．２５となる。同様に、ワーク無し／波打ち有りの輝度平均が１７３、ワーク有り／波打ち有りの輝度平均が１６８．２であるため、波打ち有りの輝度平均の平均値は１７０．６となる。赤及び緑においても同様に輝度平均の平均値を算出することができる。

以上のようにして得られた時系列画像の輝度平均（予備）の平均値を、予備画像データとすることができる。このように、予備画像データが波打ちが有る状態と無い状態に分類されたものであることで、ワークの取り出し処理後の液面が波打った状態でも取り残しの有無を確実に判定することができる。

＜取り出し後画像＞
次に、取り出し後画像に基づく時系列画像の輝度平均（取り出し後）について説明する。
予備画像と同様に、時系列平均演算部で、取り出し後画像の各色の画面全体の輝度平均から、時系列画像の輝度平均（取り出し後）が算出される。
このようにして得られた時系列画像の輝度平均（取り出し後）を、取り出し後画像データとすることができる。

以上のように、予備画像から得られた予備画像データと、取り出し後画像から得られた取り出し後画像データが、ワークの取り残しの判定を行うための判定用データに含まれる。

［データ取得部の波打ち検知部］
なお、データ取得部は、取り出し後画像に基づく画面全体の輝度平均から、ワークの取り出し処理後における液体の液面の波打ちの有無を検知する波打ち検知部を有することができる。このようなものであれば、ワークの取り出し処理後における波打ちの有無をより簡便に検知することができる。
この波打ち検知部での波打ちを検知する方法としては、例えば、波打ちがある場合、予備画像の方で例示した図３Ｃ及び図３Ｄのように、横軸に時系列画像をとったグラフの前半で画面全体の輝度平均が大きく変化する。このようなグラフの変化に基づき波打ちの有無の検知を行うことができる。例えば、輝度平均の最小値と最大値の幅がある数値以上のときに波打ち有りと判定することができるが、これに限定されない。

［取り残し判定部］
画像処理装置は、データ取得部で得られた判定用データに基づいてワークの取り残しの判定を行う取り残し判定部を有している。ワークの取り残しの判定基準については特に限定されないが、例えば上記の時系列画像の輝度平均（予備）の平均値を閾値として、時系列画像の輝度平均（取り出し後）がワークの有る状態と無い状態のどちらに近いかで判定することができる。つまり、閾値より大きければワーク無し、閾値未満ならワーク有りと判定できる。このような判定基準であれば、ワークの取り残しの有無をより簡便に判定することができる。

しかも、上記のように、予備画像データが波打ちが有る状態と無い状態に分類されたものであり、かつ、取り残し判定部は、取り出し後画像データの波打ちの有無（例えば波打ち検知部で検知された有無）に応じて比較用のデータを選択して比較するものである。このようなものであれば、波打ちの有無に関わらずワークの取り残しの有無をより確実に判定することができる。

［出力部］
画像処理装置は、取り残し判定部による判定結果を出力する出力部を有している。このようにして出力された判定結果により、水槽内のワークの取り残しの有無を操作者が知ることができる。

なお、判定基準によっては、取り残し判定部によりワークの取り残しの有無が判定できない場合が考えられる。例えば、上記の例では、時系列画像の輝度平均（予備）の平均値と時系列画像の輝度平均（取り出し後）が等しい場合や、色によってワークの有無の判定が異なった場合等を考慮し、出力部は、学習要求信号を出力する機能を備えたものとすることができる。このようなものであれば、操作者が正しい判定結果をワーク取り残し判定システムに入力することで、改善された新しい判定基準を学習させることができ、次に判定を行う際には、ワークの取り残しの有無をより確実に判定することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１…本発明のワーク取り残し判定システム、 ２…水槽、 ３…液体、 ４…カメラ、
５…レーザセンサ、 ６…レーザ、 １０…従来のワーク取り残し判定装置、
Ｗ…ワーク。

Claims (5)

1. 水槽内の液体に浸漬しているワークの取り出し処理後における、前記水槽内の前記ワークの取り残しの有無を判定するためのワーク取り残し判定システムであって、
   前記水槽内を撮影可能なカメラと、
   該カメラにより撮影された画像を処理して判定用データを得るデータ取得部と、該データ取得部からの前記判定用データに基づいて前記ワークの取り残しの判定を行う取り残し判定部と、該取り残し判定部による判定結果を出力する出力部とを有する画像処理装置と、
   を有するものであり、
   前記判定用データは、前記データ取得部において、
   前記カメラにより、予め撮影しておいた前記水槽内に前記ワークが有る状態と無い状態の予備画像から得られた予備画像データと、前記ワークの取り出し処理後に撮影した取り出し後画像から得られた取り出し後画像データとを含むものであり、
   前記ワークが有る状態と無い状態の前記予備画像および前記予備画像データは、前記水槽内の前記液体の液面の波打ちが有る状態と無い状態に分類されたものであり、
   前記取り残し判定部は、前記ワークの取り出し処理後における前記波打ちの有無に応じて、前記波打ちが有る状態と無い状態に分類された前記予備画像データの中から比較用のデータを選択して、前記取り出し後画像データと比較して判定をするものであることを特徴とするワーク取り残し判定システム。
2. 前記カメラは、前記水槽の上方に取り付けられているものであることを特徴とする請求項１に記載のワーク取り残し判定システム。
3. 前記予備画像および前記取り出し後画像は、それぞれ、前記カメラにより時間経過に応じて複数回撮影された複数枚で構成される時系列画像からなるものであり、
   前記データ取得部は、
   前記予備画像及び前記取り出し後画像の各々に関して、前記複数枚で構成される時系列画像の各枚において、赤、緑、青の色ごとに画面全体の輝度平均を算出する各色の輝度平均演算部と、
   前記取り出し後画像に基づく前記画面全体の輝度平均においては、時系列画像の輝度平均（取り出し後）を色ごとに算出し、かつ、前記予備画像に基づく前記画面全体の輝度平均においては、前記ワークが有る状態と無い状態の各々についての時系列画像の輝度平均（予備）を色ごとに算出し、該算出した前記ワークが有る状態と無い状態の値の平均値を色ごとに算出する時系列平均演算部とを有しており、
   前記取り出し後画像データは、前記時系列画像の輝度平均（取り出し後）であり、
   前記予備画像データは、前記時系列画像の輝度平均（予備）の平均値であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のワーク取り残し判定システム。
4. 前記データ取得部は、さらに、前記取り出し後画像に基づく前記画面全体の輝度平均から、前記ワークの取り出し処理後における前記波打ちの有無を検知する波打ち検知部を有するものであることを特徴とする請求項３に記載のワーク取り残し判定システム。
5. 前記出力部は、
   前記取り残し判定部により前記ワークの取り残しの有無が判定できない場合に、学習要求信号を出力する機能を備えたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワーク取り残し判定システム。

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