JPH08122016A - 物体の位置変動検出装置及び位置変動検出記録装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 物体の状態を高速撮像手段によって撮影し、
この高速撮像手段によって撮影された画像を解析するこ
とにより、数１００分の１秒程度の瞬間的に発生する物
体の停止状態等の位置変動を自動的に検出し、又自動的
に検出して記録することができ、人間が介在することな
く物体に位置変動が発生した瞬間を確実に記録して、産
業用装置に発生した動作異常の原因を解明して生産性の
向上等が可能な物体の位置変動検出装置及び位置変動検
出記録装置を提供することを目的とする。 【構成】 物体を１秒間に多数の画像コマで撮像可能な
高速撮像手段と、この高速撮像手段によって撮像された
物体の画像コマから逐次物体の特定位置を特徴付ける特
徴点を抽出する特徴点抽出手段と、この特徴点抽出手段
によって抽出された物体の特定位置の特徴点が適正なも
のか否かを判別する判別手段とを備えるように構成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置や電
子機器製造装置等の高い精度が要求される製造装置や、
一般の機械製品の製造装置や加工装置等あらゆる産業用
装置に適用され、半導体ウエハーや電子部品あるいは機
械部品等の物体の位置変動を検出する物体の位置変動検
出装置及び、物体の位置変動を検出して記録する物体の
位置変動検出記録装置に関し、特に、産業用装置の動作
上、予め定められた論理的な動作が行われない瞬間とし
て、例えば移動物体に数１００分の１秒程度の瞬間的な
停止状態が発生した場合でも、この物体の瞬間的な停止
状態を検出すること、及び検出して記録することが可能
な物体の位置変動検出装置及び位置変動検出記録装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記半導体製造装置や電子機器製
造装置、あるいは一般の機械製品の製造装置や加工装置
等を含む各種の産業用装置には、一般に、駆動源として
パルス駆動モーター・直流サーボモーター・直流モータ
ー・交流モーター等の各種のモーターが使用されてお
り、特に高い駆動精度が要求される半導体製造装置等の
産業用装置には、例えば、モーター制御管理のための最
低速度に対応する速度として、１秒間に２００パルス程
度のパルス信号によって回転駆動されるパルス駆動モー
ターが使用されている。このためにモーターの速度を対
象とする場合はこの速度が必要となる。

【０００３】さらに、従来技術について上記半導体製造
装置を例に説明すると、この半導体製造装置は、半導体
素子の基板となるシリコンウエハー等の半導体ウエハー
に、マスキングやパターン露光等の種々の処理を施して
半導体素子を製造するものであるため、この半導体製造
装置においては、複数の処理装置間に渡ってシリコンウ
エハー等の半導体ウエハーを搬送する必要があり、半導
体ウエハーを搬送する搬送装置が使用されている。

【０００４】図３１は上記半導体ウエハーの搬送装置を
示すものである。この半導体ウエハー搬送装置では、半
導体ウエハー１００に塵や埃等の異物が付着するのを極
力避けるとともに、半導体ウエハー１００を次の処理装
置に搬送する際の作業性等を考慮して、半導体ウエハー
１００を互いに平行に掛け渡された２本の細い搬送ベル
ト１０１、１０２上に載置した状態で一定の移動速度Ｖ
で搬送するように構成されている。上記半導体ウエハー
搬送装置では、２本の細い搬送ベルト１０１、１０２を
高い精度で駆動するため、これらの２本の細い搬送ベル
ト１０１、１０２を図示しない複数のプーリー間に掛け
渡し、複数のプーリーのうち駆動プーリーにギヤ等を介
して駆動源であるパルス駆動モーターの駆動力を伝達す
ることによって、２本の細い搬送ベルト１０１、１０２
を高い精度で駆動するようになっている。上記パルス駆
動モーターは、例えば、１秒間に２００パルス程度のパ
ルス信号によって回転駆動される。

【０００５】ところで、上記半導体ウエハー搬送装置に
おいては、半導体ウエハー１００を搬送する２本の細い
搬送ベルト１０１、１０２をパルス駆動モーターによっ
て駆動するものであるため、当該パルス駆動モーターを
駆動するパルスジェネレータ等からなる駆動回路にノイ
ズの影響等によって１つのパルス信号の欠落でも発生し
たり、当該パルス駆動モーターの駆動力を駆動プーリー
に伝達するギヤ等に異物が挟まったり、搬送ベルト１０
１、１０２の張力が左右で異なったり、搬送ベルト１０
１、１０２の接続部が不安定な状態でプーリーを通過し
たりするときに、半導体ウエハー１００を搬送する２本
の細い搬送ベルト１０１、１０２に、数１００分の１秒
程度の瞬間的な停止状態が発生する場合がある。このよ
うに、半導体ウエハー１００を搬送する２本の細い搬送
ベルト１０１、１０２に瞬間的な停止状態が発生する
と、２本の細い搬送ベルト１０１、１０２によって搬送
される半導体ウエハー１００は、それまで一定の移動速
度Ｖで搬送されているため、慣性力によってベルト１０
１、１０２上の搬送位置が搬送方向に沿ってずれたり傾
斜が生じてしまい、極端な場合には、半導体ウエハー１
００が搬送ベルト１０１、１０２から脱落して床に落下
するという事故が発生する。また、上記半導体ウエハー
１００の搬送位置に大きな位置ずれが発生すると、２本
の細い搬送ベルト１０１、１０２によって搬送される半
導体ウエハー１００が次の半導体処理装置に適正な姿勢
で搬送されず、半導体ウエハー１００の２次的な脱落や
搬送不良の原因ともなる。

【０００６】そこで、上記半導体ウエハー搬送装置にお
いて、半導体ウエハー１００の脱落や搬送位置の大きな
位置ずれが発生すると、半導体の製造ラインをそのまま
運転することができないため、半導体の製造ラインを一
旦停止させて、半導体ウエハー１００を再度適正な状態
で搬送させる必要がある。

【０００７】その際、半導体ウエハー１００の搬送をた
だ単に適正な状態で再開するのではなく、半導体ウエハ
ー１００の脱落や搬送位置の位置ずれが発生した原因を
究明し、かかる半導体ウエハー１００の搬送不良が発生
した原因を除去することが同時に行われる。

【０００８】そのため、従来は、上記半導体ウエハー搬
送装置による半導体ウエハーの搬送状態を、所定の位置
に配置した高速な現象を抽出可能な高速画像用ビデオカ
メラで常時撮影し、この高速画像用ビデオカメラで撮影
された画像を１度ビデオテープレコーダー（ＶＴＲ）に
記録することが行われている。そして、半導体ウエハー
１００に脱落や搬送位置の位置ずれ等が発生した場合に
は、高速画像用ビデオカメラで撮影されてＶＴＲに記録
された画像をすべて作業員が目視によって観察し、半導
体ウエハー１００に脱落や搬送位置の位置ずれ等が発生
した瞬間を発見することが行われる。その後、上記半導
体ウエハーに脱落や搬送位置の位置ずれ等が発生した瞬
間の高速画像を解析することによって、半導体ウエハー
に脱落等が発生した原因を究明し、適切な保守点検を施
した後に、半導体ウエハー搬送装置による半導体ウエハ
ー１００の搬送を再開して、半導体の生産性の維持向上
をはかっているのが実情である。

【０００９】また、半導体ウエハー１００の搬送状態を
高速画像用ビデオカメラで常時撮影する代わりに、半導
体ウエハー１００の搬送状態を撮影する高速画像用ビデ
オカメラを配置した状態で、半導体ウエハー１００の搬
送状態を常時作業員が目視によって観察し、半導体ウエ
ハー１００に脱落や搬送位置の位置ずれ等が発生した場
合には、その瞬間に作業員が高速画像用ビデオカメラの
収録ボタンを動作させて、撮影された画像を半導体メモ
リー等を使用した高速の画像記録装置に記録し、この半
導体メモリー等を使用した高速の画像記録装置に事故が
発生した瞬間の半導体ウエハー１００の搬送状態を記録
することも行われている。そして、上記半導体メモリー
等を使用した高速の画像記録装置に記録された半導体ウ
エハー１００に脱落や搬送位置の位置ずれ等が発生した
瞬間の高速画像を、やはり作業員が目視によって直接観
察するか、画像処理装置を用いて状況を確認して解析す
ることにより、半導体ウエハー１００に脱落等が発生し
た原因を究明し、適切な保守点検を施した後に、半導体
ウエハー搬送装置による半導体ウエハー１００の搬送を
再開して、半導体の生産性の維持向上をはかっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記従来の方式の場合には、いずれも、半導体
ウエハー搬送装置等の産業用装置に、半導体ウエハー１
００の搬送不良等が発生した場合に、半導体ウエハー１
００の搬送不良等が発生した瞬間の画像を記録して確認
するため、必ず作業員等の人間が介在する必要がある。
そのため、上記ＶＴＲに画像を記録する方式の場合に
は、多くの画像データを人間が解析する際に、人間がＶ
ＴＲの画像を目視により確認する必要があり、ＶＴＲの
画像の確認を行う作業員は、注意力を集中した状態で長
い時間に渡って拘束され、時間的に苦痛を伴うため作業
効率が非常に悪く、長い時間の確認作業には対応するこ
とができないという問題点があった。その間、半導体製
造装置等の運転を停止させる必要があり、生産性が低下
するという別の問題点をも招いていた。

【００１１】そこで、実際には、上記半導体ウエハー搬
送装置等において半導体ウエハー１００の搬送不良等が
発生した原因を究明することが非常に困難であり、所定
の保守点検を行った後に半導体製造装置の運転を再開さ
せているのが現状である。従って、半導体ウエハー１０
０の搬送不良等が発生した原因を本質的に究明すること
ができず、高速画像撮影装置の能力維持と撮影装置の運
用の為の人間の能力から、必ず不良品が発生してしまう
方向での設定となってしまい、そこから半導体ウエハー
搬送装置等の産業用装置において瞬間的な停止状態が発
生する可能性をそのまま残してしまっているのが現状で
ある。

【００１２】また、半導体メモリーを用いた方式では、
長時間の収録が不可能な為に、人間では目視による認識
が不可能な瞬間を人間が確認して収録開始の動作を行う
必要があり、この半導体メモリーを用いた方式の場合に
も、作業員等の人間に非常な注意力等が要求されるた
め、人間に対して多大なストレスを招くという問題点が
あった。さらに、半導体ウエハー１００の搬送不良等が
発生した瞬間を人間が確認して収録開始の動作を行う必
要があるため、肝心な半導体ウエハー１００の搬送不良
等が発生した瞬間の画像を記録することができなかった
り、半導体ウエハー１００の搬送不良等が発生した瞬間
を記録可能とするためには、特別な習熟を必要とし作業
性が非常に悪いという問題点もあった。

【００１３】さらに、上記何れの方式の場合でも、上述
したように、半導体ウエハー搬送装置等の産業用装置で
は、高速画像撮影装置等の能力維持と撮影装置の運用の
為の人間の能力等から、必ず不良品が発生してしまう方
向での設定となってしまい、高速画像撮影装置等の検出
装置からは、異常検知による録画指令に使用するための
信号が出力されないことがあり、実質的な解決策が無い
のが現状であった。また、その結果として、半導体ウエ
ハー搬送装置等の産業用装置の保守管理に対しても、搬
送不良等の事故発生の認識に即時性が得難いために、結
果としての搬送不良等の事故発生の状況が把握できるだ
けで、搬送不良等の本質的な原因究明による生産性の向
上に直接対応することができないという問題点があっ
た。

【００１４】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、物体の状態を高速撮像手段によって撮影し、こ
の高速撮像手段によって撮影された画像を解析すること
により、数１００分の１秒程度の瞬間的に発生する物体
の停止状態等の位置変動を自動的に検出し、又自動的に
検出して記録することができ、人間が介在することなく
物体に位置変動が発生した瞬間を確実に記録して、産業
用装置に発生した動作異常の原因を解明して生産性の向
上等が可能な物体の位置変動検出装置及び位置変動検出
記録装置を提供することにある。

【００１５】ここで、瞬間的に発生する物体の停止状態
等の位置変動とは、一定の速度で移動する半導体ウエハ
ー１００等の物体が瞬間的に完全に停止する場合は勿論
のこと、物体の移動速度が瞬間的に低下又は増加する場
合など、物体の一連の動作の中でその動作の連続性が失
われる場合を広く含むものである。さらに、この発明で
いう瞬間停止状態等の位置変動とは、例えば、物体が等
速度又は等加速度で移動している場合に、その物体の等
速性又は等加速度性が失われる場合や、物体が停止して
いる場合に、その物体の停止状態が失われて物体が移動
を開始する場合をも広く含むものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明の請
求項第１項に記載された物体の位置変動検出装置は、物
体を１秒間に多数の画像コマで撮像可能な高速撮像手段
と、この高速撮像手段によって撮像された物体の画像コ
マから逐次物体の特定位置を特徴付ける特徴点を抽出す
る特徴点抽出手段と、この特徴点抽出手段によって抽出
された物体の特定位置の特徴点が適正なものか否かを判
別する判別手段とを備えるように構成されている。

【００１７】また、この発明の請求項第２項に記載され
た物体の位置変動検出記録装置は、物体を１秒間に多数
の画像コマで撮像可能な高速撮像手段と、この高速撮像
手段によって撮像された物体の画像コマから逐次物体の
特定位置を特徴付ける特徴点を抽出する特徴点抽出手段
と、この特徴点抽出手段によって抽出された物体の特定
位置の特徴点が適正なものか否かを判別する判別手段
と、この判別手段で物体の特徴点が適正なものでないと
判断された場合には前記高速撮像手段によって撮像され
た画像を記録する記録手段とを備えるように構成されて
いる。

【００１８】さらに、この発明の請求項第３項に記載さ
れた発明は、前記高速撮像手段が、１秒間に２００コマ
以上の画像を撮像可能であるように構成されている。

【００１９】また更に、この発明の請求項第４項に記載
された発明は、前記特徴点抽出手段が、物体の形状及び
寸法、又は物体のエッジ、幅及び物体上の特定位置の座
標のうちのいずれか１つ以上を抽出するように構成され
ている。また、上記特徴点抽出手段としては、物体の一
部を特徴付ける直線をベクトルとして求め、このベクト
ルを抽出するように構成したものを用いても良い。

【００２０】さらに又、この発明の請求項第５項に記載
された発明は、前記特徴点抽出手段が、前記高速撮像手
段で撮像される１秒間に多数の画像コマのすべてに対し
て物体の特徴点を抽出するように構成されている。

【００２１】また、この発明の請求項第６項に記載され
た発明は、前記判別手段が、前記高速撮像手段で撮像さ
れて前記特徴点抽出手段で逐次抽出される特徴点の変化
量が常に一定であるか否かを判別するように構成されて
いる。

【００２２】さらに、この発明の請求項第７項に記載さ
れた発明は、前記記録手段が、前記高速撮像手段で撮像
された画像を常時エンドレスな状態で記録し、前記判別
手段で物体の特徴点が適正なものでないと判断された場
合には、当該記録手段にすでに記録された画像のうち、
所定時間だけ遡った画像を開始位置としてエンドレスな
状態の画像記録から１回のみの画像記録に切り替えるよ
うに構成されている。

【００２３】なお、この発明に係る物体の位置変動検出
装置及び位置変動検出記録装置は、半導体製造装置や電
子機器製造装置等の高い精度が要求される製造装置、あ
るいは一般の機械製品の製造装置や加工装置等あらゆる
産業用装置に適用されるものである。

【００２４】また、この発明に係る物体の位置変動検出
装置及び位置変動検出記録装置は、上記産業市場の装置
の動作に係わる特異変化等の抽出以外にも、自然科学の
ような観察で長時間の間に時々動くような変化を抽出し
たりする装置としても有効である。

【００２５】

【作用】この発明の請求項第１項に記載された物体の位
置変動検出装置は、物体を高速撮像手段によって１秒間
に多数の画像コマで撮像し、この高速撮像手段によって
撮像された物体の画像コマから逐次物体の特定位置を特
徴付ける特徴点を特徴点抽出手段によって抽出し、この
特徴点抽出手段によって抽出された物体の特定位置の特
徴点が適正なものか否かを判別手段によって判別し、物
体に位置変動が発生したか否かを検出するようになって
いる。

【００２６】また、この発明の請求項第２項に記載され
た物体の位置変動検出記録装置は、物体を高速撮像手段
によって１秒間に多数の画像コマで撮像し、この高速撮
像手段によって撮像された物体の画像コマから逐次物体
の特定位置を特徴付ける特徴点を特徴点抽出手段によっ
て抽出し、この特徴点抽出手段によって抽出された物体
の特定位置の特徴点が適正なものか否かを判別手段によ
って判別し、この判別手段で物体の特徴点が適正なもの
でないと判断された場合には前記高速撮像手段によって
撮像された画像を記録手段によって記録することによ
り、物体に位置変動が発生したか否かを検出して記録す
るようになっている。

【００２７】さらに、この発明の請求項第３項に記載さ
れた発明は、前記高速撮像手段によって、物体を１秒間
に２００コマ以上の画像で高速撮像可能となっているの
で、物体の位置変動が瞬間的に発生した場合でも、物体
の位置変動を検出可能となっている。

【００２８】また更に、この発明の請求項第４項に記載
された発明は、前記特徴点抽出手段が、物体のエッジ、
幅及び物体上の特定位置の座標のうちのいずれか１つ以
上を抽出するように構成されているので、物体の位置変
動を少ない特徴点で正確に抽出可能となっている。

【００２９】さらに又、この発明の請求項第５項に記載
された発明は、前記特徴点抽出手段が、前記高速撮像手
段で撮像される１秒間に多数の画像コマのすべてに対し
て物体の特徴点を抽出するように構成されているので、
物体の位置変動が瞬間的に発生した場合でも、物体の位
置変動を精度良く検出可能となっている。

【００３０】また、この発明の請求項第６項に記載され
た発明は、前記判別手段が、前記高速撮像手段で撮像さ
れて前記特徴点抽出手段で逐次抽出される特徴点の変化
量が常に一定であるか否かを判別するように構成されて
いるので、物体の移動速度が一定の場合に、物体の位置
変動を瞬時に検出可能となっている。

【００３１】さらに、この発明の請求項第７項に記載さ
れた発明は、前記記録手段が、前記高速撮像手段で撮像
された画像を常時エンドレスな状態で記録し、前記判別
手段で物体の特徴点が適正なものでないと判断された場
合には、当該記録手段にすでに記録された画像のうち、
所定時間だけ遡った画像を開始位置としてエンドレスな
状態の画像記録から１回のみの画像記録に切り替えるよ
うに構成されているので、物体に位置変動が発生した瞬
間の画像を確実に検出して記録することができるように
なっている。

【００３２】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００３３】図２はこの発明に係る物体の位置変動検出
記録装置を適用した半導体ウエハー搬送装置の一実施例
を示すものである。

【００３４】この半導体ウエハー搬送装置は、図２に示
すように、半導体ウエハー１に塵や埃等の異物が付着す
るのを極力避けるとともに、半導体ウエハー１００を次
の処理装置に搬送する際の作業性等を考慮して、半導体
ウエハー１を互いに平行に掛け渡された２本の細い搬送
ベルト２、３上に載置した状態で一定の移動速度Ｖで搬
送するように構成されている。上記半導体ウエハー１の
表面には、各半導体素子に対応した領域を互いに区分す
るため、直線状のパターン４、５がマトリクス状に形成
されている。上記半導体ウエハー搬送装置では、２本の
細い搬送ベルト２、３を図示しない複数のプーリー間に
掛け渡すとともに、これらの複数のプーリーのうち駆動
プーリーにギヤ等を介して駆動源である図示しないパル
ス駆動モーターの駆動力を伝達することによって、２本
の細い搬送ベルト２、３を高い精度でもって一定の移動
速度Ｖで駆動するようになっている。上記パルス駆動モ
ーターは、例えば、モーター制御管理のための最低速度
に対応する速度として、１秒間に２００パルス程度のパ
ルス信号によって回転駆動される。そして、上記半導体
ウエハー搬送装置では、半導体ウエハー１を２本の細い
搬送ベルト２、３上に一定の間隔で載置した状態で、こ
れらの２本の細い搬送ベルト２、３を一定の移動速度Ｖ
で駆動することによって、半導体ウエハー１を所定位置
まで搬送するものである。

【００３５】ところで、この実施例に係る物体の位置変
動検出記録装置では、上記２本の細い搬送ベルト２、３
によって搬送される半導体ウエハー１を、所定の位置に
配置された高速カメラ６によって撮影するようになって
いる。この高速カメラ６は、２本の細い搬送ベルト２、
３によって一定の間隔で搬送される半導体ウエハー１
を、その搬送方向の上流側に配置された図示しない光電
センサー等によって検知し、当該光電センサーが半導体
ウエハー１を検知してから所定時間だけ経過した後に、
当該高速カメラ６の画像領域に入った半導体ウエハー１
を、自動的に連続して撮影するように設定されている。
上記高速カメラ６は、図３に示すように、２本の細い搬
送ベルト２、３によって搬送される半導体ウエハー１
を、上方からハーフミラー７を介してハロゲンランプ等
からなる光源８によって照明し、この光源８によって照
明された半導体ウエハー１の画像をレンズ９及びハーフ
ミラー７を介して撮影するものである。上記高速カメラ
６は、半導体ウエハー１を搬送する駆動源としてのパル
ス駆動モーターの駆動パルスに対応して、１秒間に２０
０コマ以上の多数の画像によって半導体ウエハー１を高
速撮影可能となっており、この高速カメラ４としては、
例えば、（株）菱光社製のＦＡ用高速エリアセンサー
（ＨＡＳ−２００Ｒ）などが用いられる。

【００３６】上記高速カメラ６によって撮影された画像
は、図１に示すように、物体の位置変動検出記録装置の
本体１０へ送られる。この物体の位置変動検出記録装置
本体１０は、大きく分けて、高速カメラ６によって撮影
された画像に所定の画像処理を施す画像処理部１１と、
高速カメラ６によって撮影された画像を記録する画像記
録部１２とから構成されており、高速カメラ６によって
撮影された画像は、外部へも出力可能となっている。

【００３７】図４は上記物体の位置変動検出記録装置本
体１０の画像処理部１１を示すブロック図である。

【００３８】図４において、１３は高速カメラ６によっ
て撮影された画像信号１４に所定のフィルターリング処
理を行うフィルター部、１５は上記フィルター部１３に
よってフィルターリング処理された画像信号１６から所
定の計測を行う計測部である。また、上記計測部１５
は、フィルター部１３によってフィルターリング処理さ
れた画像信号１６から、高速カメラ６によって撮影され
た半導体ウエハー１の寸法を計測する寸法計測部１７
と、同じくフィルター部１３によってフィルターリング
処理された画像信号１６から、高速カメラ６によって撮
影された半導体ウエハー１の画像と、予め設定された計
測枠との交点を計測する計測枠交点計測部１８と、上記
寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１８からの計測結
果に基づいて、２本の細い搬送ベルト２、３によって搬
送される半導体ウエハー１に瞬間停止状態等の位置変動
が発生しているか否かを判定する総合判定部１９とから
構成されている。そして、この総合判定部１９からは、
所定の指令出力２０及び外部指令出力２１が出力され
る。また、上記総合判定部１９には、基本画像データを
予め記憶したＲＯＭ等の基本画像データ記憶部２２が接
続されており、この基本画像データ記憶部２２からは、
総合判定部１９に半導体ウエハー１の理想的な計測結果
等を示す基本画像データ２３が出力されるようになって
いる。上記基本画像データ記憶部２２に記憶された基本
画像データ２３としては、例えば、半導体ウエハー１を
理想的な状態で実際に搬送した場合に、後述するように
寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１８で計測された
データがそのまま用いられる。そのため、上記基本画像
データ記憶部２２には、寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８で計測されたデータが、総合判定部１９を介
して又は直接入力可能となっており、基本画像データ記
憶部２２の基本画像データ２３は、適宜書換え可能とな
っている。

【００３９】上記フィルター部１３には、高速カメラ６
によって撮影された半導体ウエハー１の画像が、図５に
示すように、アナログ量の濃淡画像信号１４として入力
される。上記高速カメラ６では、半導体ウエハー１を１
秒間に２００コマの画像で高速撮影可能であり、この高
速カメラ６からは、５ｍｓｅｃ毎に半導体ウエハー１を
撮影した画像信号１４が逐次出力されるようになってい
る。上記フィルター部１３では、アナログ量の濃淡画像
信号１４が図示しないＡ／Ｄ変換器によって例えば８ｂ
ｉｔ、２５６階調のデジタル信号に変換された後、微分
処理や空間フィルターリング処理などが施される。上記
Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換された画像信
号は、図６に示すように、各画素毎にＸ方向及びＹ方向
に配列された信号となる。その際、上記Ｘ方向及びＹ方
向に配列された画像信号のうち中心部に位置する画素の
信号は、図７（ａ）（ｂ）に示すように、光源８の光量
分布によって相対的に明るくなり、周辺部に位置する画
素の信号は、光源８の光量分布によって相対的に暗くな
る傾向にある。

【００４０】そこで、上記フィルター部１３では、次の
ようにして、光源８の光量分布による画像の明るさを補
正するシェーデイング補正やノイズの影響を除去する平
滑化処理などの微分処理や空間フィルターリング処理が
行われ、画像信号レベルの変位が画像のエッジ検出等に
影響して、実質的に画像のエッジがズレるのを防止する
ようになっている。すなわち、上記高速カメラ６によっ
て撮影された半導体ウエハー１の画像は、図６に示すよ
うに、Ｘ方向及びＹ方向に画素毎に配列されたデジタル
の画像信号となる。上記フィルター部１３では、デジタ
ルの画像信号に矩形状のマスク２４を設定して画像全体
をＸ方向に沿って走査し、平滑化及びシェーデイング補
正が行われる。上記画像信号の画素を拡大すると、図８
に示すようになり、これらの画像信号の画素には、便宜
的に各画素に対応した枡目にＡ、Ｂ、Ｃ……Ｏまで符号
が付けられている。そして、上記デジタルの画像信号に
矩形状のマスク２４を設定し、図９（ａ）に示すよう
に、画素Ｇを中心にしてその周囲の画素を考えると、中
心画素Ｇの画像データを、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｇ＋Ｈ＋
Ｋ＋Ｌ＋Ｍ）：（Ｇ×９）、または、（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｆ
＋Ｈ＋Ｋ＋Ｌ＋Ｍ）÷８：（Ｇ）のような方式で周辺の
画素レベルに対する中心部の画素レベルの比率でレベル
差とする平滑化が行われる。

【００４１】また、上記フィルター部１３では、図９
（ｂ）に示すように、画素Ｈを中心にしてその周囲の画
素を考えると、中心画素Ｈの画像データを、（Ｂ＋Ｃ＋
Ｄ＋Ｇ＋Ｈ＋Ｉ＋Ｌ＋Ｍ＋Ｎ）：（Ｈ×９）、または、
（Ｂ＋Ｃ＋Ｄ＋Ｇ＋Ｉ＋Ｌ＋Ｍ＋Ｎ）÷８：（Ｇ）で比
較レベルとすることによってシェーデイング補正が行わ
れる。

【００４２】図１０は上記の如くフィルター部１３で所
定の処理が施された半導体ウエハー１のある濃淡画像に
ついて所定のＸ軸に平行な水平線に沿う濃度分布を示し
ており、図中、２５は半導体ウエハー１の画像部分を、
２５ａは背景の画像部分を、２５ｂは半導体ウエハー１
のエッジ部分を、２５ｃは半導体ウエハー１の半導体素
子１の直線状パターン４、５の画像部分を、それぞれ示
している。

【００４３】そして、上記フィルター部１３では、図１
０に示すように、所定の処理が施された半導体ウエハー
１の濃淡画像を、所定のスレッショールドレベルで２値
化することにより、半導体ウエハー１の輪郭及び直線状
パターン４、５のみが抽出された１、０の２値化画像デ
ータが得られる。

【００４４】さらに、上記フィルター部１３を経由して
平滑化等の処理が施され２値化された画像データは、図
４に示すように、計測部１５の中に設けられた寸法計測
部１７と計測枠交点計測部１８に送られる。上記寸法計
測部１７では、図１１及び図１２に示すように、半導体
ウエハー１の濃淡画像から、半導体ウエハー１全体の幅
データ２６がエッジ２７とエッジ２８を検出することに
よって計測されるとともに、半導体ウエハー１の最前部
２９の計測基準枠３０からの位置が計測される。ここ
で、計測基準枠３０は、図１１に示すように、高速カメ
ラ６の画像領域の所定の位置に仮想的に設定された計測
用の基準枠である。上記半導体ウエハー１のエッジ２７
とエッジ２８の検出は、図１３に示すように、画像デー
タをＹ方向にスキャンして、画像データ２３の立ち上が
りが最小値Ｙ_min となるＹ座標と立ち下がりが最大値Ｙ
_max となるＹ座標とを検出することによって行われる。
また、半導体ウエハー１の最前部２９の計測基準枠３０
からの位置は、画像データをＸ方向にスキャンして画像
データ２５の立ち下がりが最大値Ｘ_max となるＸ座標を
検出し、画像領域３１の端部３０ａから画像データの立
ち下がりの最大値Ｘ_{ma x} までの距離を求めることによっ
て行われる。この寸法計測部１７で計測された計測位置
のデータは、図１６に示すように、多数の比較画像デー
タである計測位置Ａ、計測位置Ｂ、計測位置Ｃ、計測位
置Ｄ、……のデータ列として逐次的に求められる。

【００４５】一方、上記計測枠交点計測部１８では、図
１４に示すように、画像データに対して予め設定された
計測基準枠３０と交差する半導体ウエハー１の直線状パ
ターン４、５との交点Ａ、Ｂ、Ｃ……にあたるところの
データが計測される。この計測枠３０と交差する半導体
ウエハー１のパターン４、５との交点の検出は、図１４
及び図１５に示すように、例えば、画像データの計測枠
３０に対応したＹ座標の値Ｙ＝Ｙ₁ を固定して、画像デ
ータをＸ方向にスキャンすることにより、画像データ２
５から交点Ａ、Ｂ、Ｃ……のＸ座標を検出することによ
って行われる。なお、図１５の点Ｍに示すように、計測
枠３０と半導体ウエハー１のパターン４、５との交点の
幅が広い場合には、その中点のＸ座標を取ることによっ
て交点ＭのＸ座標が求められる。この計測枠交点計測部
１８で計測された交点Ａ、Ｂ、Ｃ……の座標データは、
図１６に示すように、多数の比較画像データである計測
基準枠Ａ、計測基準枠Ｂ、計測基準枠Ｃ、計測基準枠
Ｄ、……のデータ列として逐次的に求められる。また、
上記計測枠交点計測部１８では、必ずしも、計測枠３０
と交差する半導体ウエハー１のパターン４、５との交点
Ａ、Ｂ、Ｃ……の座標データをすべて計測する必要はな
く、交点Ａ、Ｂ、Ｃ……の座標データのうち代表的な数
点の座標のみを計測するように設定しても勿論よい。こ
うした場合には、画像処理に要する時間を更に短縮する
ことが可能となる。

【００４６】上記寸法計測部１７及び計測枠交点計測部
１８での計測動作について更に説明すると、この寸法計
測部１７等では、図６に示すように、Ｘ方向及びＹ方向
に沿って画素毎に配列された２値化画像データを、シン
クジェネレータから出力されるパルス信号によってスキ
ャンする。そして、Ｘ方向の画像データは、画素クロッ
クによってスキャンしつつ画素クロックの数をカウンタ
ーでカウントするとともに、Ｙ方向の画像データは、Ｈ
ＤパルスによってスキャンしつつＨＤパルスの数をカウ
ンターでカウントし、ゲート回路によってＸ方向及びＹ
方向の画像データに変化があった点を検出し、このＸ方
向及びＹ方向の画像データに変化があった点の座標を、
画素クロック及びＨＤパルスの数として求めることによ
って、半導体ウエハー１のエッジ２７、２８等を検出す
るようになっている。

【００４７】このように、上記寸法計測部１７及び計測
枠交点計測部１８では、高速カメラ６によって１秒間に
２００コマの画像として撮影され、フィルター部１３で
所定のフィルターリング処理が施された１秒間あたり２
００コマの画像に対して、位置及び交点の計測が逐次行
われる。

【００４８】なお、図１７は、計測枠交点計測部１８で
検出されたデータが計測基準枠３０のどの部分に相当す
るかを示している。すなわち、計測基準枠３０は、半導
体ウエハー１の画像信号のうち、Ｘ方向に沿った２つの
基準計測枠３０ａ、３０ｂと、Ｙ方向に沿った２つの基
準計測枠３０ｃ、３０ｄとからなっており、計測枠交点
計測部１８では、基準計測枠３０ａ〜３０ｄと交差する
半導体ウエハー１のパターン４、５との交点Ａ、Ｂ、Ｃ
……の各座標が計測される。

【００４９】次に、上記寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８で計測された１秒間あたり２００コマの画像
に対応したデータは、図４に示すように、総合判定部１
９に送られ、この総合判定部１９では、寸法計測部１７
及び計測枠交点計測部１８での計測結果（図１６）に基
づいて、半導体ウエハー１の搬送状態に瞬間停止状態等
の位置変動が発生しているか否かが判定される。

【００５０】この総合判定部１９では、図１８及び図１
９に示すように、まず、寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８で計測されたデータに対して、基本画像デー
タ記憶部２２から出力される基本画像データ２３との間
で所定の演算が施される。ここで、総合判定部１９で最
初に施される所定の演算としては、例えば、寸法計測部
１７及び計測枠交点計測部１８で計測された比較画像デ
ータと基本画像データとの差を求める演算が行われ、こ
の差分の画像データが枠項目データ及び位置項目データ
として求められる。

【００５１】さらに、上記総合判定部１９では、上記の
如くして求められた枠項目データ及び位置項目データに
対して、図２０及び図２１に示すように、処理対応先切
り替え部３１によって隣合う枠項目データ及び位置項目
データと、１つおきの枠項目データ及び位置項目データ
等所定の項目データとが選択され、これらの隣合う項目
データ及び１つおきの項目データ等との間で更に所定の
演算を行い、半導体ウエハー１の搬送状態に瞬間停止状
態等の位置変動が発生しているか否かが判定される。

【００５２】このようにして、総合判定部１９は、最終
データを抽出するものであるが、視覚的に説明すると、
判定の方法としては、当該総合判定部１９で、基本画像
データとの差の検出及び判定に加えて、１秒間あたり２
００コマの画像に対応した位置データが、各画像コマ毎
に同じ間隔になっていることが基本であり、図１１及び
図１２に示すように、その際の半導体ウエハー１のエッ
ジ２７とエッジ２８から抽出される幅２６が同じデータ
である場合は、半導体ウエハー１の進行方向には問題が
発生していないと判断し、計測基準枠３０との交点Ａ、
Ｂ、Ｃ…の座標データが変化していなければ、半導体ウ
エハー１に回転等の位置変動が発生しておらず、搬送ベ
ルト２及び搬送ベルト３の間での同期が保たれていると
判定される。

【００５３】また、上記各々の判定内容で問題が発生し
ていれば、総合判定部１９は、図４に示すように、画像
記録部３３によって画像記録を開始するために指令信号
２０を出力する。また、装置の外部にも外部装置制御の
ために外部指令信号２１を出力するようになっている。

【００５４】次に、上記総合判定部１９の構成につい
て、更に詳細に説明する。

【００５５】上記総合判定部１９の処理対応先切り替え
部３１は、図２２に示すように、３つの入力データ３
４、３５、３６のうち、隣合う２つのデータ３４、３５
及び３５、３６の組と、１つおきのデータ３４、３６の
組を選択するように切り替える切り替え処理部３７と、
この切り替え処理部３７によって選択された２つのデー
タに対して加減乗除算等のデータ処理を行うデータ処理
部３８とから構成されている。上記切り替え処理部３７
には、入力データ３４、３５、３６を適宜組み替えるた
めの組み替え命令信号３９が入力されている。

【００５６】上記切り替え処理部３８は、図２３に示す
ように、それぞれ入力データ３４、３５、３６が入力さ
れるセレクタ４０、４１、４２を備えており、これらの
セレクタ４０、４１、４２は、所定のタイミングで入力
データ３４、３５、３６を適宜選択するようになってい
る。上記セレクタ４０、４１、４２で選択された入力デ
ータ３４、３５、３６は、データ３４、３５の組と、デ
ータ３５、３６の組と、データ３４、３６の組としてデ
ータ処理部４３に入力されるとともに、同じくデータ３
４、３５の組と、データ３５、３６の組と、データ３
４、３６の組としてデータ処理部４４に入力される。

【００５７】上記データ処理部４３、４４は、図２４に
示すように、切り替え制御部３８のセレクタ４０、４
１、４２のうち選択された２つのセレクタＸ及びセレク
タＸＸから送られてくる入力データを逐次バッファ４
５、４６に取り込み、各入力データを順次４つの演算部
４７〜５０に送り、これらの４つの演算部４７〜５０で
所定の演算を施すようになっている。

【００５８】上記４つの演算部４７〜５０は、すべて同
様に構成されており、１つの演算部は、図２５に示すよ
うに、加算器５１、減算器５２、乗算器５３、除算器５
４を備えている。そして、上記演算部４７〜５０では、
バッファ４５、４６から入力する２つの入力データに対
して逐次所定の加減乗除算が施され、上記加算器５１、
減算器５２、乗算器５３、除算器５４からの演算データ
は、合成処理部５５へと送られる。なお、上記演算部４
７〜５０は、必ずしも加算器５１、減算器５２、乗算器
５３、除算器５４のすべてを備えている必要はなく、総
合判定部１９での判定に必要な演算のみを行うように構
成しても良い。

【００５９】上記合成処理部５５は、図２６に示すよう
に、それぞれ加算器５１、減算器５２、乗算器５３、除
算器５４から演算データが入力される４つのセレクタ５
６〜５９を備えており、これらのセレクタ５６〜５９
は、所定のタイミングで加算器５１、減算器５２、乗算
器５３、除算器５４からの演算データを適宜選択する。
上記セレクタ５６〜５９で選択された演算データは、加
算器６０と、減算器６１にそれぞれ入力される。上記加
算器６０及び減算器６１の出力データは、出力合成部６
２に送られる。なお、上記セレクタ５６〜５９には、演
算データを組み替えるための組み替え命令信号６３が入
力されている。

【００６０】上記出力合成部６２は、図２７に示すよう
に、加算器６０及び減算器６１からの出力データが入力
される比較部６３を備えており、この比較部６３では、
加算器６０及び減算器６１からの出力データと前記基本
画像データ記憶部２２から出力される基本画像データ２
３と、あるいは加算器６０及び減算器６１から１秒間に
２００コマの画像に対応して逐次出力されるデータとの
間で比較が行われる。そして、上記比較部６３からは、
加算器６０及び減算器６１からの出力データと基本画像
データとの比較結果、及び加算器６０及び減算器６１か
ら１秒間に２００コマの画像に対応して逐次出力される
データとの間での比較結果が、前述した指令出力２０又
は外部指令出力２１として出力され、これらの指令出力
２０又は外部指令出力２１によって、図４に示すよう
に、位置変動検出装置本体１０の内部に設けられた画像
記録部３３が動作し、高速カメラ６によって撮影された
画像１４の記録が行われるようになっている。

【００６１】上記画像記録部３３では、高速カメラ６で
撮像された半導体ウエハー１の高速画像１４を常時エン
ドレスな状態で記録し、前記総合判定部１９で半導体ウ
エハー１に瞬間停止等の搬送異常が発生したと判断され
た場合には、図２８に示すように、指令出力２０が入力
されると、当該画像記録部３３にエンドレス状態ですで
に記録された画像のうち、所定時間Ｔだけ遡った画像を
開始位置としてエンドレスな状態の画像記録から１回の
みの画像記録に切り替えるようになっている。その結
果、上記画像記録部３３には、指令出力２０が入力され
た時点から所定時間Ｔだけ遡った時から、画像記録部３
３に一度画像記録が可能な時間だけ、半導体ウエハー１
の搬送状態が１秒間に２００コマの高速画像で記録され
る。

【００６２】以上の構成において、この実施例に係る物
体の位置変動検出記録装置を適用した半導体ウエハー搬
送装置では、次のようにして、半導体ウエハーに発生す
る瞬間的な停止状態等の搬送異常が検出されるととも
に、そのときの画像が自動的に記録されるようになって
いる。すなわち、上記半導体ウエハー搬送装置では、図
２に示すように、半導体ウエハー１が２本の細い搬送ベ
ルト２、３によって搬送される。その際、上記半導体ウ
エハー搬送装置は、半導体ウエハー１を搬送する２本の
細い搬送ベルト２、３をパルス駆動モーターによって駆
動するものであり、この半導体ウエハー搬送装置では、
当該パルス駆動モーターを駆動するパルスジェネレータ
ー等からなる駆動回路にノイズの影響等によって１つで
もパルス信号の欠落が発生したり、当該パルス駆動モー
ターの駆動力を駆動プーリーに伝達するギヤ等に異物が
挟まったり、搬送ベルトの接続部がプーリーを通過した
りすると、半導体ウエハー１を搬送する２本の細いベル
ト２、３のうちの一方又は双方に、数１００分の１秒程
度の瞬間的な停止状態が発生する場合がある。このよう
に、上記半導体ウエハー１を搬送する２本の細いベルト
２、３に瞬間的な停止状態が発生すると、半導体ウエハ
ー１は、それまで一定の移動速度で搬送されているた
め、慣性力によってベルト２、３上の相対的な搬送位置
が前後方向にずれたり回転が生じてしまい、極端な場合
には、半導体ウエハー１が搬送用のベルト２、３から脱
落して床に落下するという事故が発生する。

【００６３】ところで、この実施例に係る物体の位置変
動検出記録装置では、次のようにして、上記半導体ウエ
ハー１に発生する瞬間的な搬送の停止状態等の位置変動
を検出し、自動的に記録するようになっている。この物
体の位置変動検出記録装置では、図３に示すように、２
本の細い搬送ベルト２、３によって搬送される半導体ウ
エハー１が、１秒間に２００コマの画像を撮影可能な高
速カメラ６によって撮影される。この高速カメラ６は、
２本の細い搬送ベルト２、３によって一定の間隔で搬送
される半導体ウエハー１を、その搬送方向の上流側に配
置された図示しない光電センサーによって検知し、当該
光電センサーが半導体ウエハー１を検知してから所定時
間だけ経過し、半導体ウエハー１が図１３に示すように
高速カメラ６の画像領域に入ってから自動的に撮影を開
始するように設定されている。その際、上記半導体ウエ
ハー１は、所定の間隔で連続して搬送されるため、特定
の半導体ウエハー１が図１３に示すように高速カメラ６
の画像領域に入ってから自動的に撮影が開始され、この
半導体ウエハー１が高速カメラ６の画像領域から外れる
まで撮影が継続される。そして、次の半導体ウエハー１
が光電センサーによって検知され、この半導体ウエハー
１が図１３に示すように高速カメラ６の画像領域に入っ
てから、上記と同様に高速カメラ６によって撮影され
る。上記高速カメラ６によって撮影された半導体ウエハ
ー１の画像は、図１に示すように、位置変動検出記録装
置本体１０に送られ、この位置変動検出記録装置本体１
０内の画像処理部１１によって所定の画像処理が施され
る。上記画像処理部１１では、高速カメラ６によって撮
影されたアナログの画像信号をデジタルの画像信号に変
換するとともに、このデジタルの画像信号に対して所定
の画像処理が施される。

【００６４】上記画像処理部１０では、図４に示すよう
に、フィルター部１３において、高速カメラ６によって
撮影された半導体ウエハー１の画像信号１４がデジタル
信号に変換された後、微分処理等により平滑化及びシェ
ーデイング補正などが行われる。その結果、上記フィル
ター部１３からは、図１０に示すような半導体ウエハー
１の濃淡画像の濃度分布を示す画像信号を２値化した２
値化画像データ１６が出力される。

【００６５】また、上記フィルター部１３を経由して平
滑化等の処理が施された２値化画像データ１６は、図４
に示すように、計測部１５の中に設けられた寸法計測部
１７と計測枠交点計測部１８に送られ、これらの寸法計
測部１７及び計測枠交点計測部１８では、半導体ウエハ
ー１の濃淡画像から、半導体ウエハー１の両エッジ２
７、２８の検出に基づく幅データ２６と、半導体ウエハ
ー１の最前部の位置２９と、画像データに対して予め設
定された計測枠３０と交差する半導体ウエハー１の直線
状パターン４、５との交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……のデータ
とが、それぞれ計測される。上記寸法計測部１７及び計
測枠交点計測部１８で計測された各データは、図１６に
示すように、多数の画像データとして逐次的に求められ
る。

【００６６】上記半導体ウエハー１は、例えば、適正な
状態では図１１に示すように搬送される。そして、この
とき、上記寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１８で
計測された半導体ウエハー１の両エッジ２７、２８の検
出に基づく幅データ２６と、半導体ウエハー１の最前部
の位置２９と、画像データに対して予め設定された計測
枠３０と交差する半導体ウエハー１の直線状パターン
４、５との交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……のデータは、図１６
に示すように、基本画像データ２３として基本画像デー
タ記憶部２２（図４）に予め記憶されている。上記基本
画像データ２３としては、例えば、計測枠３０と交差す
る半導体ウエハー１の直線状パターン４、５との交点
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ……の座標を示すデータとして、Ａ
（ｘ、ｙ）＝（１００、２００）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（１
２０、２００）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１４０、２００）、
……の如きデータが記憶される。

【００６７】一方、上記半導体ウエハー１に瞬間的な停
止状態が発生した場合には、例えば、半導体ウエハー１
の搬送位置が適正な位置に対して若干位置が前方にずれ
た状態で搬送される。そして、このとき、上記寸法計測
部１７及び計測枠交点計測部１８で計測された半導体ウ
エハー１の両エッジ２７、２８の検出に基づく幅データ
２６と、半導体ウエハー１の最前部の位置２９と、画像
データに対して予め設定された計測枠３０と交差する半
導体ウエハー１の直線状パターン４、５との交点Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ……のデータは、図１６に示すように、比較
画像データとして逐次的に計測される。上記比較画像デ
ータとしては、例えば、計測枠３０と交差する半導体ウ
エハー１の直線状パターン４、５との交点Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ……の座標を示すデータとして、Ａ（ｘ、ｙ）＝（１
３０、２００）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（１５０、２００）、
Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１７０、２００）、……の如きデータ
が計測される。

【００６８】次に、上記寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８で計測されたデータは、図４に示すように、
総合判定部１９に送られ、この総合判定部１７では、寸
法計測部１７及び計測枠交点計測部１８での計測結果に
基づいて、半導体ウエハー１の搬送状態に瞬間停止状態
等の位置変動がないか否かが判定される。

【００６９】この総合判定部１９では、図１８及び図１
９に示すように、まず、寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８で計測されたデータに対して、基本画像デー
タ２３との差分を求める演算が施され、この基本画像デ
ータと比較画像データとの差分の画像データが、枠項目
データ及び位置項目データとして求められる。

【００７０】上記の例であれば、交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…
…の座標を示す枠項目データとして、基本画像データで
は、Ａ（ｘ、ｙ）＝（１００、２００）、Ｂ（ｘ、ｙ）
＝（１２０、２００）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１４０、２０
０）、……であるのに対し、比較画像データでは、Ａ
（ｘ、ｙ）＝（１３０、２００）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（１
５０、２００）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１７０、２００）、
……となる。そのため、上記総合判定部１９では、基本
画像データと比較画像データとの差分の枠項目データと
して、Ａ（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝
（−３０、０）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、……
が、枠項目データとして得られる。

【００７１】さらに、上記総合判定部１９では、上記の
如くして求められた枠項目データ及び位置項目データに
対して、図２０及び図２１に示すように、処理対応先切
り替え部３１によって隣合う枠項目データ及び位置項目
データと、１つおきの枠項目データ及び位置項目データ
等とを選択し、これらの隣合う項目データ及び１つおき
の項目データとの差分等を更に演算するようになってい
る。

【００７２】上記の例であれば、交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…
…の座標に基づく枠項目データとして、Ａ（ｘ、ｙ）＝
（−３０、０）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、Ｃ
（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、……が得られるため、隣
合う枠項目データ及び１つおきの枠項目データとを選択
し、これらの隣合う項目データ及び１つおきの項目デー
タとの差分を演算すると、Ａ（ｘ、ｙ）−Ｂ（ｘ、ｙ）
＝（０、０）、Ｂ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、ｙ）＝（０、
０）、Ａ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、ｙ）＝（０、０）、……
が、枠項目処理データとして得られる。

【００７３】上記処理対応先切り替え部３１では、図２
２に示すように、３つの入力データＡ、Ｂ、Ｃのうち、
隣合う２つのデータＡ、Ｂ及びＢ、Ｃの組と、１つおき
のデータＡ、Ｃの組が選択されて、これらの各データの
組の差が演算され、当該各データの組の差分データが図
２０及び図２１に示すように、枠項目処理データ及び位
置項目処理データとして求められる。

【００７４】上記枠項目処理データ及び位置項目処理デ
ータは、出力合成部６２の比較部６３によって基本画像
データ２３と比較される。そして、上記枠項目処理デー
タ及び位置項目処理データと基本画像データとを比較し
た結果、その比較値が所定の許容範囲内に入っている場
合には、半導体ウエハー１の搬送状態が適性であると判
断され、比較値が所定の許容範囲を越えている場合に
は、半導体ウエハー１の搬送状態に瞬間停止等の搬送異
常が発生したと判断される。

【００７５】上記の例であれば、交点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ…
…の座標に基づく枠項目データとして、Ａ（ｘ、ｙ）＝
（−３０、０）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、Ｃ
（ｘ、ｙ）＝（−３０、０）、……が得られるため、半
導体ウエハー１の搬送位置が所定量だけ進んだ搬送異常
が発生していたことになるが、基本画像データと高速カ
メラ６によって最初に撮影された半導体ウエハー１の比
較画像データとの間に、かかる枠項目データが得られた
場合には、半導体ウエハー１のそれ以前の搬送状態にお
いて搬送異常が発生していたことになる。そのため、上
記の例の場合には、図２０及び図２１に示すような枠項
目処理データ及び位置項目処理データが、Ａ（ｘ、ｙ）
−Ｂ（ｘ、ｙ）＝（０、０）、Ｂ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、
ｙ）＝（０、０）、Ａ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、ｙ）＝
（０、０）、……に示すように、すべて（０、０）とな
るため、高速カメラ６によって半導体ウエハー１を最初
に撮影した状態では、瞬間的な停止状態は発生していな
いと判断され、指令信号２０は出力されない。

【００７６】また、上記総合判定部１９では、例えば、
半導体ウエハー１のエッジ２７、２８の位置を基本画像
データと比較し、半導体ウエハー１のエッジ２７、２８
の位置が基本画像データに対して所定の許容範囲を越え
てずれている場合には、半導体ウエハー１の搬送位置に
大きくな位置ずれが発生しているとして、画像記録部３
３を動作させる指令信号２０が出力されるか、外部に半
導体ウエハー１の搬送位置に大きな位置ずれが発生して
いることを伝える外部指令信号２１が出力される。

【００７７】さらに、上記総合判定部１９では、例え
ば、半導体ウエハー１が搬送ベルト２、３から既に脱落
しており、高速カメラ６の画像領域に所定時間が経過し
ても到達しない場合には、寸法計測部１７及び計測枠交
点計測部１８で計測されたデータがすべて（０、０）に
なるため、外部に半導体ウエハー１に脱落が発生してい
ることを伝える外部指令信号２１が出力される。

【００７８】その後、上記総合判定部１９では、高速カ
メラ６から１秒間に２００コマの割合で逐次入力される
画像信号１４すべてに対して、寸法計測部１７及び計測
枠交点計測部１８で計測されたデータを求め、これらの
寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１８で逐次計測さ
れたデータと、基本画像データ２３との比較及び判定が
行われる。

【００７９】また、上記総合判定部１９では、高速カメ
ラ６から１秒間に２００コマの割合で逐次入力される画
像信号１４すべてに対して、寸法計測部１７及び計測枠
交点計測部１８で計測されたデータを求め、これらの寸
法計測部１７及び計測枠交点計測部１８で逐次計測され
たデータを基本画像データ２３と比較するとともに、こ
れらの寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１８で逐次
計測されたデータと、その１つ前の画像コマで寸法計測
部１７及び計測枠交点計測部１８で計測されたデータに
対して、図１８及び図１９、更には図２０及び図２１に
示す処理と同様の処理を行って、半導体ウエハー１に瞬
間的な停止状態等の搬送異常が発生したか否かを判定す
るように構成しても良い。

【００８０】この場合の判定方法としては、上記総合判
定部１９で、１秒間あたり２００コマの画像に対応した
位置データが、各画像コマ毎に同じ間隔になっているか
否かが判定され、更に、図１１及び図１２に示すよう
に、その際の半導体ウエハー１のエッジ２７とエッジ２
８から抽出される幅２６が同じデータである場合は、半
導体ウエハー１の進行方向には問題が発生していないと
判断され、計測基準枠３０との交点Ａ、Ｂ、Ｃ…の座標
データが変化していなければ、半導体ウエハー１に回転
等の位置変動が発生しておらず、搬送ベルト２及び搬送
ベルト３の間での同期が保たれていると判定される。

【００８１】いま、半導体ウエハー１の交点Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄ……の座標を示す枠項目データとして、１コマ前
の比較画像データでは、Ａ（ｘ、ｙ）＝（１３０、２０
０）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（１５０、２００）、Ｃ（ｘ、
ｙ）＝（１７０、２００）、……であるのに対し、現在
処理された比較画像データでは、半導体ウエハー１に瞬
間的な停止状態等の搬送異常が発生し、半導体ウエハー
１の搬送位置が若干斜め前方にずれ、Ａ（ｘ、ｙ）＝
（１３２、２０３）、Ｂ（ｘ、ｙ）＝（１５５、２０
６）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１８０、２１０）、……となっ
たと仮定する。すると、上記総合判定部１９では、１コ
マ前の比較画像データと現在の比較画像データとの差分
の枠項目データとして、Ａ（ｘ、ｙ）＝（２、３）、Ｂ
（ｘ、ｙ）＝（５、６）、Ｃ（ｘ、ｙ）＝（１０、１
０）、……が、枠項目データとして得られる。

【００８２】そのため、上記の例の場合には、図２０及
び図２１に示すような枠項目処理データ及び位置項目処
理データが、Ａ（ｘ、ｙ）−Ｂ（ｘ、ｙ）＝（−３、−
３）、Ｂ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、ｙ）＝（−５、−４）、
Ａ（ｘ、ｙ）−Ｃ（ｘ、ｙ）＝（−８、−７）、……と
いった値になる。そこで、上記総合判定部１９では、上
記の如く枠項目処理データ及び位置項目処理データが所
定の値又は所定の許容範囲にないため、高速カメラ６に
よって半導体ウエハー１を現在撮影したときに、瞬間的
な停止状態が発生したと判断され、指令信号２０が出力
される。そして、画像記録部３３では、高速カメラ６に
よって半導体ウエハー１を撮影した高速画像が、そのま
ま記録される。

【００８３】このように、上記総合判定部１９で半導体
ウエハー１の搬送状態に瞬間停止等の搬送異常が発生し
たと判断された場合、総合判定部１９は、画像記録部３
３を制御するために指令信号２０を出力して、半導体ウ
エハー１を高速カメラ６によって撮影した画像を半導体
メモリーからなる高速の画像記録部３３に記録するとと
もに、装置の外部にも外部の高速画像記録装置を制御し
たり、半導体ウエハー１に瞬間停止状態等の搬送異常が
発生したことを知らせるための外部指令信号２１を出力
する。

【００８４】その際、予め、画像記録部３３は、処理し
ない画像データ１４を記録し続けて、指令信号２０によ
り記録停止指令があった場合には、予め、設定した過去
の画像データの数を保持することと、同様に、予め、設
定した数の指令信号入力後の設定画素数を追加記録する
機能を有するために、多少のズレ分も容認できる構造と
なっている。

【００８５】このように、上記実施例に係る物体の位置
変動検出記録装置では、半導体ウエハー１を高速カメラ
６によって１秒間に２００コマの画像で撮影し、この高
速カメラ６によって撮像された半導体ウエハー１の画像
コマから逐次半導体ウエハー１のエッジ及び計測枠との
交点の座標等を寸法計測部１７及び計測枠交点計測部１
８によって計測し、これらの寸法計測部１７及び計測枠
交点計測部１８によって計測された半導体ウエハー１の
エッジ２７、２８及び計測枠３０との交点の座標等が適
正なものか否かを総合判定部１９によって判定し、半導
体ウエハー１に瞬間停止等の位置変動が発生したか否か
を検出するようになっている。

【００８６】また、この実施例に係る物体の位置変動検
出記録装置では、半導体ウエハー１を高速カメラ６によ
って１秒間に２００コマの画像で撮影し、この高速カメ
ラ６によって撮像された半導体ウエハー１の画像コマか
ら逐次半導体ウエハー１のエッジ２７、２８及び計測枠
３０との交点の座標等を寸法計測部１７及び計測枠交点
計測部１８によって計測し、これらの寸法計測部１７及
び計測枠交点計測部１８によって計測された半導体ウエ
ハー１のエッジ２７、２８及び計測枠３０との交点の座
標等が適正なものか否かを総合判定部１９によって判定
し、この総合判定部１９で半導体ウエハー１のエッジ２
７、２８及び計測枠３０との交点の座標等が適正なもの
でないと判断された場合には、前記高速カメラ６によっ
て撮影された画像を画像記録部３３によって記録するこ
とにより、半導体ウエハー１に位置変動が発生したか否
かを自動的に検出して記録するようになっている。

【００８７】さらに、この実施例では、前記高速カメラ
６によって、半導体ウエハー１を１秒間に２００コマ以
上の画像で撮像可能となっているので、半導体ウエハー
１に瞬間停止等の位置変動が発生した場合でも、半導体
ウエハー１の位置変動を検出可能となっている。

【００８８】また更に、この実施例では、前記寸法計測
部１７及び計測枠交点計測部１８が、半導体ウエハー１
のエッジ、幅及び計測基準枠３０と半導体ウエハー１上
の直線状パターン４、５との交点の座標を計測するよう
に構成されているので、半導体ウエハー１の位置変動を
少ない特徴点で正確に抽出可能となっている。

【００８９】さらに又、この実施例では、前記寸法計測
部１７及び計測枠交点計測部１８が、前記高速カメラ６
で撮像される１秒間に２００コマの画像すべてに対して
半導体ウエハー１のエッジ、幅及び計測基準枠３０と半
導体ウエハー１上の直線状パターン４、５との交点の座
標を計測するように構成されているので、半導体ウエハ
ー１の位置変動が瞬間的に発生した場合でも、半導体ウ
エハー１の位置変動を精度良く検出可能となっている。

【００９０】また、この実施例では、前記総合判定部３
３が、前記高速カメラ６で撮像されて前記寸法計測部１
７及び計測枠交点計測部１８で逐次計測される半導体ウ
エハー１のエッジ、幅及び計測基準枠３０と半導体ウエ
ハー１上の直線状パターン４、５との交点の座標の変化
量が常に一定であるか否かを判別するように構成されて
いるので、半導体ウエハー１の移動速度が一定の場合
に、半導体ウエハー１の位置変動を瞬時に検出可能とな
っている。

【００９１】さらに、この実施例では、前記画像記録部
３３が、前記高速カメラ６で撮像された画像を常時エン
ドレスな状態で記録し、前記総合判定部３３で半導体ウ
エハー１の計測結果が適正なものでないと判断された場
合には、当該画像記録部３３にすでに記録された画像の
うち、所定時間だけ遡った画像を開始位置としてエンド
レスな状態の画像記録から１回のみの画像記録に切り替
えるように構成されているので、半導体ウエハー１に位
置変動が発生した瞬間の画像を確実に検出して記録する
ことができるようになっている。

【００９２】図２９及び図３０はこの発明の他の実施例
を示すものであり、この実施例では、物体の位置変動検
出記録装置の判定機能の応用例として、ワイヤーボンダ
ーやマウンターの位置合わせ装置に適合する場合とし
て、図２９及び図３０に基づいて説明する。

【００９３】図２９の配線パターン７０を検出する場合
に、計測設定線ＡＢＣＤＥＦを指定する。Ａ線では、
ａ、ｂ、また、Ｂ線ではｃ、ｄ、Ｃ線ではｅ、ｆ、Ｄ線
ではｇ、ｈ、Ｅ線ではｉ、ｊ、Ｆ線ではｋ、ｌが、輪郭
との交点として扱われるが、ａとｇのＹ軸データとｂと
ｈのＹ軸データで配線パターン７０の幅を抽出し、ｂ・
ｄ・ｆ・ｈは直線として扱うようになっている。この線
とｃ・ｅの幅がパッド対応の幅であり、ｉ・ｋとｊ・ｌ
でパッドの幅と認識するようになっている。

【００９４】図３０では、Ａ線のｍ、ｎとＣ線のｑ、ｒ
でパッドの面積に対応させるが、Ａ線とＣ線のには複数
の検出線を使用することで、より安定した検出が可能と
なる。また、パッドの位置を確定するために、Ｂ線のｏ
・ｐとＤ線のｓ・ｔとの関連で絶対位置を確定すること
が可能となる。

【００９５】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、数１００分の１秒程度の瞬間的に発生する物
体の停止状態等の位置変動を自動的に検出し、又自動的
に検出して記録することができ、産業用装置に発生した
動作異常の原因を解明して生産性の向上等が可能な物体
の位置変動検出装置及び位置変動検出記録装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明に係る物体の位置変動検出記
録装置の一実施例を示すブロック図である。

【図２】 図２はこの発明に係る物体の位置変動検出記
録装置を適用した半導体ウエハー搬送装置の一実施例を
示す平面構成図である。

【図３】 図３はこの発明に係る物体の位置変動検出記
録装置を適用した半導体ウエハー搬送装置の一実施例を
示す側面構成図である。

【図４】 図４はこの発明に係る物体の位置変動検出記
録装置の一実施例を示すブロック図である。

【図５】 図５は高速カメラによって撮影された半導体
ウエハーの画像を示す信号波形図である。

【図６】 図６は高速カメラによって撮影された画像デ
ータの画素を説明図である。

【図７】 図７（ａ）（ｂ）は高速カメラによって撮影
された画像データに施されるシェーデイング補正をそれ
ぞれ示す説明図である。

【図８】 図８は画像データを示す説明図である。

【図９】 図９（ａ）（ｂ）は画像データに施される画
像処理をそれぞれ示す説明図である。

【図１０】 図１０はフィルター処理された画像データ
を示す信号波形図である。

【図１１】 図１１は高速カメラによって撮影される半
導体ウエハーを示す平面図である。

【図１２】 図１２は高速カメラによって撮影される半
導体ウエハーを示す平面図である。

【図１３】 図１３は高速カメラによって撮影される半
導体ウエハーを示す平面図である。

【図１４】 図１４は計測枠測定手段によって計測され
る半導体ウエハーを示す平面図である。

【図１５】 図１５は図１４に示す半導体ウエハーの計
測状態を示す拡大図である。

【図１６】 図１６は寸法計測部及び計測枠交点計測部
によって計測された画像データを示す図表である。

【図１７】 図１７は計測基準枠を示す説明図である。

【図１８】 図１８は計測枠測定手段によって計測され
た画像データに施される処理を示す図表である。

【図１９】 図１９は寸法計測部によって計測された画
像データに施される処理を示す図表である。

【図２０】 図２０は計測枠測定手段によって計測され
た画像データに施される処理を示す図表である。

【図２１】 図２１は寸法計測部によって計測された画
像データに施される処理を示す図表である。

【図２２】 図２２は処理対応先切り替え部を示すブロ
ック図である。

【図２３】 図２３は切り替え処理部を示すブロック図
である。

【図２４】 図２４はデータ処理部を示すブロック図で
ある。

【図２５】 図２５は演算部を示すブロック図である。

【図２６】 図２６は合成処理部を示すブロック図であ
る。

【図２７】 図２７は出力合成部を示すブロック図であ
る。

【図２８】 図２８は画像記録部を示す説明図である。

【図２９】 図２９はこの発明の他の実施例を示す平面
説明図である。

【図３０】 図３０はこの発明の他の実施例を示す平面
説明図である。

【図３１】 図３１は従来例に係る半導体ウエハー搬送
装置を示す平面構成図である。

【符号の説明】

１ 半導体ウエハー、６ 高速カメラ、１０ 物体の位
置変動検出記録装置本体、１３ フィルター部、１４
画像信号、１７ 寸法計測部、１８ 計測枠交点計測
部、１９ 総合判定部、３３ 画像記録部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０６Ｔ 7/60 Ｈ０４Ｎ 7/18 Ｋ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体を１秒間に多数の画像コマで撮像可
   能な高速撮像手段と、この高速撮像手段によって撮像さ
   れた物体の画像コマから逐次物体の特定位置を特徴付け
   る特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、この特徴点抽出
   手段によって抽出された物体の特定位置の特徴点が適正
   なものか否かを判別する判別手段とを備えたことを特徴
   とする物体の位置変動検出装置。
2. 【請求項２】 物体を１秒間に多数の画像コマで撮像可
   能な高速撮像手段と、この高速撮像手段によって撮像さ
   れた物体の画像コマから逐次物体の特定位置を特徴付け
   る特徴点を抽出する特徴点抽出手段と、この特徴点抽出
   手段によって抽出された物体の特定位置の特徴点が適正
   なものか否かを判別する判別手段と、この判別手段で物
   体の特徴点が適正なものでないと判断された場合には前
   記高速撮像手段によって撮像された画像を記録する記録
   手段とを備えたことを特徴とする物体の位置変動検出記
   録装置。
3. 【請求項３】 前記高速撮像手段が、１秒間に２００コ
   マ以上の画像を撮像可能であることを特徴とする請求項
   第１項又は第２項記載の物体の位置変動検出装置又は位
   置変動検出記録装置。
4. 【請求項４】 前記特徴点抽出手段が、物体の形状及び
   寸法、又はエッジ、幅及び物体上の特定位置の座標のう
   ちのいずれか１つ以上を抽出することを特徴とする請求
   項第１項乃至第３項記載のいずれかに記載の物体の位置
   変動検出装置又は位置変動検出記録装置。
5. 【請求項５】 前記特徴点抽出手段が、前記高速撮像手
   段で撮像される１秒間に多数の画像コマのすべてに対し
   て物体の特徴点を抽出することを特徴とする請求項第１
   項乃至第４項記載のいずれかに記載の物体の位置変動検
   出装置又は位置変動検出記録装置。
6. 【請求項６】 前記判別手段が、前記高速撮像手段で撮
   像されて前記特徴点抽出手段で逐次抽出される特徴点の
   変化量が常に一定であるか否かを判別することを特徴と
   する請求項第１項乃至第５項記載のいずれかに記載の物
   体の位置変動検出装置又は位置変動検出記録装置。
7. 【請求項７】 前記記録手段が、前記高速撮像手段で撮
   像された画像を常時エンドレスな状態で記録し、前記判
   別手段で物体の特徴点が適正なものでないと判断された
   場合には、当該記録手段にすでに記録された画像のう
   ち、所定時間だけ遡った画像を開始位置としてエンドレ
   スな状態の画像記録から１回のみの画像記録に切り替え
   ることを特徴とする請求項第２項乃至第６項記載のいず
   れかに記載の物体の位置変動検出記録装置。