WO2024084853A1 - 位置判定方法、および、位置判定装置 - Google Patents

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WO2024084853A1
WO2024084853A1 PCT/JP2023/032642 JP2023032642W WO2024084853A1 WO 2024084853 A1 WO2024084853 A1 WO 2024084853A1 JP 2023032642 W JP2023032642 W JP 2023032642W WO 2024084853 A1 WO2024084853 A1 WO 2024084853A1
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substrate
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image
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PCT/JP2023/032642
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English (en)
French (fr)
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進二 清水
亮 山田
達哉 増井
裕一 出羽
美和 宮脇
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株式会社Ｓｃｒｅｅｎホールディングス
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/68—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for positioning, orientation or alignment

Definitions

  • Substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, substrates for flat panel displays (FPDs) such as organic electroluminescence (EL) display devices, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, glass substrates for photomasks, ceramic substrates, substrates for field emission displays (FEDs), and substrates for solar cells.
  • FPDs flat panel displays
  • EL organic electroluminescence
  • the substrate is held by being attracted to the stage.
  • the positional deviation of the held substrate is detected based on brightness information in an image obtained by an imaging unit.
  • Patent Document 1 may not provide sufficient accuracy in determining the positional misalignment of the board.
  • the technology disclosed in this specification was developed in consideration of the problems described above, and is a technology for determining the positional misalignment of a substrate with high accuracy.
  • a position determination method that is a first aspect of the technology disclosed in the present specification includes the steps of: capturing an image of a substrate held at a reference position of a substrate holding section and not rotating, and outputting the captured image as a reference image; setting an area in the reference image that includes an edge of the substrate as a reference area, and detecting a pixel position of the edge of the substrate in the reference area as a reference pixel position; capturing an image of a substrate placed on the substrate holding section and not rotating, and outputting the captured image as a comparison image; setting an area in the comparison image that includes the edge of the substrate as a comparison area, and detecting a pixel position of the edge of the substrate in the comparison area as a comparison pixel position; and determining whether or not a difference between the reference pixel position and the comparison pixel position exceeds a predetermined threshold value, wherein the step of detecting the reference pixel position includes a step of detecting a pixel position of a pixel that is a target pixel in the reference area.
  • the method includes a step of calculating a standard score, which is a value obtained by accumulating a difference between the luminance of a target pixel and the luminance of an adjacent pixel that is a pixel adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction; and a step of determining as the reference pixel position a position of the target pixel corresponding to the maximum of the standard scores among the multiple standard scores calculated sequentially in the radial direction in the reference region, wherein the step of detecting a comparison pixel position includes a step of calculating a comparison score, which is a value obtained by accumulating a difference between the luminance of a target pixel that is a pixel that is a target in the comparison region and the luminance of an adjacent pixel that is a pixel adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular
  • a position determination method which is a second aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the position determination method which is the first aspect, and the difference between the luminance of the target pixel and the luminance of the adjacent pixel is calculated only when the luminance of the target pixel or the adjacent pixel which is located on the outer side in the radial direction of the substrate is higher.
  • a position determination method which is a third aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the position determination method which is the first or second aspect, and a correction standard score is a value obtained by multiplying the standard score by a distribution coefficient based on the luminance distribution in the reference area, and the reference pixel position is the position of the target pixel which corresponds to the correction standard score which is maximum in the reference area.
  • a position determination method which is a fourth aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the position determination method which is the third aspect, and the reference pixel position is the position of the target pixel corresponding to the correction reference score which is maximum in the reference region only when the average luminance in the inner range of the reference region is lower than the average luminance in the outer radial range of the reference region.
  • a position determination method which is a fifth aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the position determination method which is any one of the first to fourth aspects, and a corrected comparison score is obtained by multiplying the comparison score by a distribution coefficient based on the luminance distribution in the comparison area, and the comparison pixel position is the position of the target pixel which corresponds to the corrected comparison score which is maximum in the comparison area.
  • a position determination method which is a sixth aspect of the technology disclosed in the present specification is related to the position determination method which is the fifth aspect, and the comparison pixel position is the position of the target pixel corresponding to the corrected comparison score which is maximum in the comparison region only when the average luminance in the inner range of the radial direction in the comparison region is lower than the average luminance in the outer range.
  • a position determination method which is a seventh aspect of the technology disclosed in the present specification is related to any one of the position determination methods from the third to sixth aspects, and the distribution coefficient is the average luminance of pixels located radially outside the target pixel.
  • a position determination method which is an eighth aspect of the technology disclosed in the present specification is related to a position determination method which is any one of the first to seventh aspects, and the pixels in the reference region and the comparison region are remapped so as to be arranged along the radial direction.
  • the analysis unit calculates a reference score which is a value obtained by integrating a difference between the luminance of a target pixel which is a pixel that is a target in the reference region and the luminance of an adjacent pixel which is a pixel adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction; furthermore, detects, as the reference pixel position, the position of the target pixel which corresponds to the maximum of the multiple standard scores which are calculated sequentially in the radial direction in the reference region; calculates a comparison score which is a value obtained by integrating a difference between the luminance of a target pixel which is a pixel that is a target in the comparison region and the luminance of an adjacent pixel which is a pixel adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction; and further detects, as
  • the luminance difference can be integrated in a direction perpendicular to the radial direction of the substrate, and the reference pixel position and the comparison pixel position can be detected with high accuracy. Therefore, the positional deviation of the substrate can be determined with high accuracy based on the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position.
  • FIG. 1 is a plan view illustrating an example of the configuration of a substrate processing apparatus according to an embodiment
  • FIG. 2 is a plan view of a processing unit according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a processing unit according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram conceptually illustrating an example of a function of a control unit.
  • 5 is a diagram illustrating a schematic example of a hardware configuration when the control unit illustrated in FIG. 4 is actually operated.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an operation of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an image captured when the spin chuck is properly holding a substrate.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a reference region set in FIG. 7 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a reference region set in FIG. 7 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a reference region set in FIG. 7 .
  • FIG. 8 is a schematic diagram of a reference region set in FIG. 7 .
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of distribution of criteria scores in a criteria region in the radial direction of a substrate.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an image including a reference region.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of distribution of criteria scores in a criteria region in the radial direction of a substrate.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an image including a reference region.
  • 5 is a flowchart showing an example of an operation of the substrate processing apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of an overall image capturing the entire spin chuck for obtaining a reference image in a first state.
  • FIG. 2 shows a spin chuck for obtaining an image of the object.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a distribution of matching coordinates.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating an example of a distribution of matching coordinates.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of extraction of a target image.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of reference coordinates in a reference image.
  • ⁇ Configuration of the Substrate Processing Apparatus> 1 is a plan view that illustrates a schematic configuration example of a substrate processing apparatus 100 according to the present embodiment.
  • the substrate processing apparatus 100 includes a load port 601, an indexer robot 602, a center robot 603, a controller 9, and at least one processing unit 1 (four processing units in FIG. 1).
  • the substrates to be processed include, for example, semiconductor wafers, glass substrates for liquid crystal display devices, substrates for flat panel displays (FPDs) such as organic electroluminescence (EL) display devices, substrates for optical disks, substrates for magnetic disks, substrates for magneto-optical disks, glass substrates for photomasks, ceramic substrates, substrates for field emission displays (FEDs), and substrates for solar cells.
  • FPDs flat panel displays
  • EL organic electroluminescence
  • the substrate processing apparatus 100 performs a cleaning process on the substrate W, which is a circular, thin silicon substrate, using a chemical solution and a rinse solution such as pure water, and then performs a drying process.
  • the above-mentioned chemical liquid may be, for example, a mixture of ammonia and hydrogen peroxide (SC1), a mixed aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide (SC2), or DHF liquid (dilute hydrofluoric acid).
  • SC1 ammonia and hydrogen peroxide
  • SC2 mixed aqueous solution of hydrochloric acid and hydrogen peroxide
  • DHF liquid dilute hydrofluoric acid
  • processing liquid includes not only cleaning processes, but also coating liquids such as photoresist liquids for film formation processes, chemical liquids for removing unnecessary films, and chemical liquids for etching.
  • the processing unit 1 is a single-wafer processing device that can be used for substrate processing, and specifically, is a device that performs processing to remove organic matter adhering to the substrate W.
  • the organic matter adhering to the substrate W is, for example, a used resist film.
  • the resist film has been used, for example, as an implantation mask for an ion implantation process.
  • the processing unit 1 may have a chamber 10.
  • the atmosphere in the chamber 10 may be controlled by the control unit 9, allowing the processing unit 1 to process the substrate in a desired atmosphere.
  • the control unit 9 can control the operation of each component in the substrate processing apparatus 100.
  • the control unit 9 can also determine the position of the held substrate.
  • the carrier C is a container that holds the substrate W.
  • the load port 601 is a container holding mechanism that holds multiple carriers C.
  • the indexer robot 602 can transport the substrate W between the load port 601 and the substrate placement unit 604.
  • the center robot 603 can transport the substrate W between the substrate placement unit 604 and the processing unit 1.
  • the indexer robot 602, the substrate placement unit 604, and the center robot 603 function as a transport mechanism that transports substrates W between each processing unit 1 and the load port 601.
  • the unprocessed substrate W is removed from the carrier C by the indexer robot 602.
  • the unprocessed substrate W is then transferred to the center robot 603 via the substrate placement section 604.
  • the center robot 603 transports the unprocessed substrate W into the processing unit 1.
  • the processing unit 1 then processes the substrate W.
  • the substrate W that has been processed in the processing unit 1 is removed from the processing unit 1 by the center robot 603.
  • the processed substrate W is then passed through other processing units 1 as necessary, and then transferred to the indexer robot 602 via the substrate placement section 604.
  • the indexer robot 602 transports the processed substrate W into the carrier C. In this manner, the substrate W is processed.
  • FIG. 2 is a plan view of the processing unit 1 according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing unit 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 shows a state in which the substrate W is not held by the spin chuck 20
  • FIG. 3 shows a state in which the substrate W is held by the spin chuck 20.
  • the processing unit 1 includes a spin chuck 20 in a chamber 10 that holds the substrate W in a horizontal position (i.e., a position in which the normal to the top surface of the substrate W is aligned vertically), three nozzles 30, nozzle 60 and nozzle 65 for supplying processing liquid to the top surface of the substrate W held on the spin chuck 20, a processing cup 40 that surrounds the spin chuck 20, and a camera 70 that captures images of the spin chuck 20 and the substrate W held on the spin chuck 20.
  • a spin chuck 20 in a chamber 10 that holds the substrate W in a horizontal position (i.e., a position in which the normal to the top surface of the substrate W is aligned vertically)
  • three nozzles 30, nozzle 60 and nozzle 65 for supplying processing liquid to the top surface of the substrate W held on the spin chuck 20
  • a processing cup 40 that surrounds the spin chuck 20
  • a camera 70 that captures images of the spin chuck 20 and the substrate W held on the spin chuck 20.
  • a partition plate 15 is provided around the processing cup 40 inside the chamber 10 to separate the inner space of the chamber 10 into upper and lower sections.
  • the chamber 10 includes a side wall 11 that extends vertically and surrounds the chamber on all four sides, a ceiling wall 12 that closes the upper side of the side wall 11, and a floor wall 13 that closes the lower side of the side wall 11.
  • the space surrounded by the side wall 11, the ceiling wall 12, and the floor wall 13 is the processing space for the substrate W.
  • a part of the side wall 11 of the chamber 10 is provided with a loading/unloading entrance through which the center robot 603 loads and unloads the substrate W into and from the chamber 10, and a shutter for opening and closing the loading/unloading entrance (both not shown).
  • a fan filter unit (FFU) 14 is attached to the ceiling wall 12 of the chamber 10 to further purify the air in the clean room in which the substrate processing apparatus 100 is installed and supply it to the processing space in the chamber 10.
  • the FFU 14 is equipped with a fan and a filter (e.g., a high efficiency particulate air filter (HEPA) filter) to take in air from the clean room and send it out into the chamber 10.
  • a filter e.g., a high efficiency particulate air filter (HEPA) filter
  • the FFU 14 creates a downflow of clean air in the processing space inside the chamber 10.
  • a punching plate with multiple blowing holes may be provided directly below the ceiling wall 12.
  • the spin chuck 20 comprises a spin base 21, a spin motor 22, a cover member 23 and a rotating shaft 24.
  • the spin base 21 has a disk shape and is fixed in a horizontal position to the upper end of the rotating shaft 24 that extends along the vertical direction.
  • the spin motor 22 is provided below the spin base 21 and rotates the rotating shaft 24.
  • the spin motor 22 rotates the spin base 21 in a horizontal plane via the rotating shaft 24.
  • the cover member 23 has a cylindrical shape that surrounds the periphery of the spin motor 22 and the rotating shaft 24.
  • the outer diameter of the disk-shaped spin base 21 is slightly larger than the diameter of the circular substrate W held by the spin chuck 20.
  • the spin base 21 has a holding surface 21a that faces the entire lower surface of the substrate W to be held.
  • Multiple chuck pins 26 are provided on the peripheral portion of the holding surface 21a of the spin base 21.
  • the multiple chuck pins 26 are arranged at equal intervals along a circumference that corresponds to the outer diameter of the peripheral circle of the circular substrate W. In this embodiment, four chuck pins 26 are provided at 90° intervals.
  • the multiple chuck pins 26 are driven in conjunction with each other by a link mechanism (not shown) housed within the spin base 21.
  • the spin chuck 20 grips the substrate W by abutting each of the multiple chuck pins 26 against the outer circumferential edge of the substrate W, thereby holding the substrate W in a horizontal position above the spin base 21 and close to the holding surface 21a (see FIG. 3).
  • the spin chuck 20 also releases the grip of the substrate W by moving each of the multiple chuck pins 26 away from the outer circumferential edge of the substrate W.
  • At least one of the multiple chuck pins 26 is configured to be held at the outer circumferential edge of the substrate W by a magnet or a spring, etc., and can maintain an open state in which it is spaced away from the outer circumferential edge of the substrate W, and a closed state in which it is in contact with the outer circumferential edge of the substrate W.
  • the drive of the chuck pin 26 is controlled by the control unit 9.
  • the other chuck pins 26 may be support pins that support the underside of the substrate W.
  • the cover member 23 that covers the spin motor 22 has its lower end fixed to the floor wall 13 of the chamber 10, and its upper end reaches directly below the spin base 21.
  • a flange-shaped member 25 is provided at the upper end of the cover member 23, which projects outward from the cover member 23 almost horizontally and then bends and extends downward.
  • the spin motor 22 rotates the rotation shaft 24, thereby rotating the substrate W about a rotation axis CX that runs vertically through the center of the substrate W.
  • the drive of the spin motor 22 is controlled by the control unit 9.
  • the nozzle 30 is constructed by attaching an ejection head 31 to the tip of a nozzle arm 32.
  • the base end side of the nozzle arm 32 is fixedly connected to a nozzle base 33. It can be rotated around an axis along the vertical direction by a motor 332 (nozzle movement part) provided on the nozzle base 33.
  • the nozzle 30 moves in an arc along the horizontal direction between a position above the spin chuck 20 and a standby position outside the processing cup 40.
  • the nozzle 30 oscillates above the holding surface 21a of the spin base 21.
  • the processing unit 1 is provided with two more nozzles, a nozzle 60 and a nozzle 65, in addition to the nozzle 30 described above.
  • the nozzles 60 and 65 in the present embodiment have the same configuration as the nozzle 30 described above.
  • the nozzle 60 is configured by attaching an ejection head to the tip of a nozzle arm 62, and is moved in an arc between a processing position above the spin chuck 20 and a standby position outside the processing cup 40 by a nozzle base 63 connected to the base end side of the nozzle arm 62, as shown by arrow AR64.
  • the nozzle 65 is configured with an ejection head attached to the tip of a nozzle arm 67, and is moved in an arc between a processing position above the spin chuck 20 and a standby position outside the processing cup 40 by a nozzle base 68 connected to the base end side of the nozzle arm 67, as shown by arrow AR69.
  • Nozzle 60 and nozzle 65 are also configured to supply multiple types of processing liquid, including at least pure water, and eject the processing liquid onto the top surface of the substrate W held by the spin chuck 20 at the processing position.
  • a lower processing liquid nozzle 28 is provided along the vertical direction so as to pass through the inside of the rotating shaft 24.
  • the upper end opening of the lower processing liquid nozzle 28 is formed in a position facing the center of the lower surface of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the lower processing liquid nozzle 28 is also configured to supply multiple types of processing liquid. The processing liquid ejected from the lower processing liquid nozzle 28 lands on the lower surface of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • nozzle 30, nozzle 60, nozzle 65, and lower processing liquid nozzle 28 is controlled by the control unit 9.
  • the processing cup 40 surrounding the spin chuck 20 includes an inner cup 41, a middle cup 42, and an outer cup 43 that can be raised and lowered independently of each other.
  • the inner cup 41 surrounds the periphery of the spin chuck 20 and has a shape that is almost rotationally symmetrical with respect to the rotation axis CX that passes through the center of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the inner cup 41 is integrally provided with a bottom 44 that is annular in plan view, a cylindrical inner wall portion 45 that rises upward from the inner peripheral edge of the bottom 44, a cylindrical outer wall portion 46 that rises upward from the outer peripheral edge of the bottom 44, a first guide portion 47 that rises between the inner wall portion 45 and the outer wall portion 46 and extends diagonally upward toward the center (in the direction approaching the rotation axis CX of the substrate W held by the spin chuck 20) while drawing a smooth arc, and a cylindrical middle wall portion 48 that rises upward from between the first guide portion 47 and the outer wall portion 46.
  • the inner wall portion 45 is formed to a length that allows the inner cup 41 to be accommodated with an appropriate gap between the cover member 23 and the flange-shaped member 25 when the inner cup 41 is in its most raised state.
  • the middle wall portion 48 is formed to a length that allows the inner cup 41 to be accommodated with an appropriate gap between the second guide portion 52 (described later) of the middle cup 42 and the treatment liquid separation wall 53 when the inner cup 41 and the middle cup 42 are in their closest positions.
  • the first guide portion 47 has an upper end 47b that extends diagonally upward toward the center (closer to the rotation axis CX of the substrate W) while describing a smooth arc. Furthermore, between the inner wall portion 45 and the first guide portion 47 is a disposal groove 49 for collecting and disposing of used processing liquid. Between the first guide portion 47 and the middle wall portion 48 is a circular inner recovery groove 50 for collecting and recovering used processing liquid. Furthermore, between the middle wall portion 48 and the outer wall portion 46 is a circular outer recovery groove 51 for collecting and recovering a different type of processing liquid from the inner recovery groove 50.
  • the middle cup 42 surrounds the periphery of the spin chuck 20 and has a shape that is nearly rotationally symmetrical with respect to the rotation axis CX that passes through the center of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the middle cup 42 has a second guide portion 52 and a cylindrical processing liquid separation wall 53 connected to the second guide portion 52.
  • the second guide portion 52 has a lower end 52a that is cylindrical and coaxial with the lower end of the first guide portion 47 outside the first guide portion 47 of the inner cup 41, an upper end 52b that extends diagonally upward toward the center (approaching the rotation axis CX of the substrate W) while drawing a smooth arc from the upper end of the lower end 52a, and a folded portion 52c that is formed by folding the tip of the upper end 52b downward.
  • the lower end 52a is accommodated in the inner recovery groove 50 with an appropriate gap between the first guide portion 47 and the middle wall portion 48.
  • the upper end 52b is arranged to overlap the upper end 47b of the first guide portion 47 of the inner cup 41 in the vertical direction, and when the inner cup 41 and the middle cup 42 are in the closest position, it is in close proximity to the upper end 47b of the first guide portion 47 with a very small gap.
  • the folded portion 52c overlaps horizontally with the tip of the upper end 47b of the first guide portion 47.
  • the upper end 52b of the second guide portion 52 is formed so that its thickness increases downward.
  • the treatment liquid separation wall 53 has a cylindrical shape that extends downward from the outer peripheral edge of the lower end of the upper end 52b.
  • the treatment liquid separation wall 53 is accommodated in the outer recovery groove 51 with an appropriate gap maintained between the middle wall portion 48 and the outer cup 43 when the inner cup 41 and the middle cup 42 are closest to each other.
  • the outer cup 43 has a shape that is nearly rotationally symmetrical with respect to the rotation axis CX that passes through the center of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the outer cup 43 surrounds the spin chuck 20 outside the second guide portion 52 of the middle cup 42.
  • This outer cup 43 functions as a third guide portion.
  • the outer cup 43 has a lower end portion 43a that is cylindrical and coaxial with the lower end portion 52a of the second guide portion 52, an upper end portion 43b that extends diagonally upward toward the center (in the direction approaching the rotation axis CX of the substrate W) while drawing a smooth arc from the upper end of the lower end portion 43a, and a folded portion 43c that is formed by folding the tip of the upper end portion 43b downward.
  • the lower end 43a is accommodated in the outer recovery groove 51 with an appropriate gap between the processing liquid separation wall 53 of the middle cup 42 and the outer wall 46 of the inner cup 41.
  • the upper end 43b is arranged to overlap the second guide portion 52 of the middle cup 42 in the vertical direction, and when the middle cup 42 and the outer cup 43 are in closest proximity, it is in close proximity to the upper end 52b of the second guide portion 52 with a very small gap.
  • the folded portion 43c overlaps the folded portion 52c of the second guide portion 52 in the horizontal direction.
  • the drive of the processing cup 40 is controlled by the control unit 9.
  • the partition plate 15 is arranged around the processing cup 40 to separate the inner space of the chamber 10 into upper and lower sections.
  • the outer peripheral edge of the partition plate 15 is connected to the side wall 11 of the chamber 10.
  • the outer edge of the partition plate 15 surrounding the processing cup 40 is formed to have a circular shape with a diameter larger than the outer diameter of the outer cup 43.
  • An exhaust duct 18 is provided in part of the side wall 11 of the chamber 10, near the floor wall 13.
  • the exhaust duct 18 is connected to an exhaust mechanism (not shown). Of the clean air supplied from the FFU 14 and flowing down inside the chamber 10, the air that passes between the processing cup 40 and the partition plate 15 is exhausted outside the apparatus through the exhaust duct 18.
  • FIG. 4 is a diagram conceptually illustrating an example of the functions of the control unit 9.
  • the control unit 9 includes an analysis unit 91 and a drive control unit 93.
  • the control unit 9 also functions as a position determination device, along with the spin chuck 20 that holds the substrate W and the camera 70 that images the substrate W in the held state.
  • the analysis unit 91 determines whether the substrate W is properly held by the spin chuck 20. The specific operation of the analysis unit 91 will be described later.
  • the drive control unit 93 controls the drive of the drive unit 190, which includes the chuck pins 26, spin motor 22, nozzle 30, nozzle 60, nozzle 65, lower processing liquid nozzle 28, and processing cup 40 in the processing unit 1.
  • the drive unit 190 for the chuck pins 26 includes a motor (not shown) for moving the magnet or switching between energizing and deenergizing the spring.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic example of the hardware configuration when the control unit 9 shown in FIG. 4 is actually operated.
  • FIG. 5 the hardware configuration for implementing the analysis unit 91 and drive control unit 93 in FIG. 4 is shown, which includes a processing circuit 1102A that performs calculations and a storage device 1103 that can store information.
  • the processing circuit 1102A is, for example, a CPU.
  • the storage device 1103 is, for example, a memory (storage medium) such as a hard disk drive (HDD), RAM, ROM, or flash memory.
  • Normal processing of a substrate W in the substrate processing apparatus 100 includes, in order, a process in which the center robot 603 transports the substrate W to be processed received from the indexer robot 602 into each processing unit 1, a process in which the processing unit 1 performs substrate processing on the substrate W, and a process in which the center robot 603 transports the processed substrate W from the processing unit 1 and returns it to the indexer robot 602.
  • FIG. 6 is a flow chart showing the operation of the substrate processing apparatus 100 according to this embodiment. The following operations are mainly performed under the control of the control unit 9.
  • a chemical solution is supplied to the surface of the substrate W to perform a predetermined chemical treatment (step ST01).
  • pure water is supplied to perform a pure water rinse treatment (step ST02).
  • the substrate W is rotated at high speed to shake off the pure water, thereby drying the substrate W (step ST03).
  • the spin chuck 20 holds the substrate W, and the processing cup 40 moves up and down.
  • the processing unit 1 When the processing unit 1 performs chemical processing, for example, only the outer cup 43 rises, and an opening is formed between the upper end 43b of the outer cup 43 and the upper end 52b of the second guide portion 52 of the middle cup 42, surrounding the periphery of the substrate W held by the spin chuck 20.
  • the substrate W is rotated together with the spin chuck 20, and chemicals are supplied to the upper and lower surfaces of the substrate W from the nozzle 30 and the lower processing liquid nozzle 28.
  • the supplied chemical flows along the upper and lower surfaces of the substrate W due to the centrifugal force caused by the rotation of the substrate W, and is eventually splashed sideways from the outer edge of the substrate W. This allows the chemical processing of the substrate W to proceed.
  • the chemicals splashed from the outer edge of the rotating substrate W are received by the upper end 43b of the outer cup 43, flow down along the inner surface of the outer cup 43, and are collected in the outer collection groove 51.
  • the processing unit 1 When the processing unit 1 performs a pure water rinse process, for example, the inner cup 41, middle cup 42 and outer cup 43 are all raised, and the substrate W held by the spin chuck 20 is surrounded by the first guide portion 47 of the inner cup 41. In this state, the substrate W is rotated together with the spin chuck 20, and pure water is supplied to the upper and lower surfaces of the substrate W from the nozzle 30 and the lower processing liquid nozzle 28. The supplied pure water flows along the upper and lower surfaces of the substrate W due to the centrifugal force caused by the rotation of the substrate W, and is eventually splashed sideways from the outer edge of the substrate W. This allows the pure water rinse process of the substrate W to proceed.
  • the pure water splashed from the outer edge of the rotating substrate W flows down the inner wall of the first guide portion 47 and is discharged from the waste groove 49.
  • the middle cup 42 and the outer cup 43 may be raised to form an opening surrounding the periphery of the substrate W held by the spin chuck 20 between the upper end 52b of the second guide portion 52 of the middle cup 42 and the upper end 47b of the first guide portion 47 of the inner cup 41.
  • the processing unit 1 When the processing unit 1 performs the shake-off drying process, the inner cup 41, middle cup 42 and outer cup 43 all descend, and the upper end 47b of the first guide portion 47 of the inner cup 41, the upper end 52b of the second guide portion 52 of the middle cup 42 and the upper end 43b of the outer cup 43 are all positioned below the substrate W held by the spin chuck 20. In this state, the substrate W is rotated at high speed together with the spin chuck 20, and water droplets adhering to the substrate W are shaken off by centrifugal force, and the drying process is performed.
  • the analysis unit 91 of the control unit 9 sets a reference area and a comparison area in multiple images captured by the camera 70, and further sets the pixel position corresponding to the end of the substrate W in the reference area as the reference pixel position, and sets the pixel position corresponding to the end of the substrate W in the comparison area as the comparison pixel position.
  • the analysis unit 91 of the control unit 9 determines that the substrate W is properly held on the spin chuck 20 if the difference (difference in pixel positions) between the reference pixel position and the comparison pixel position does not exceed a predetermined threshold value. On the other hand, if the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position exceeds a predetermined threshold value, the analysis unit 91 of the control unit 9 determines that the substrate W is not properly held and issues a predetermined warning (such as an alarm display).
  • ⁇ About setting the reference area> 7 is a diagram showing an example of an image captured by a camera 70 of the spin chuck 20 in a state in which the substrate W is appropriately held. As shown in the example in Fig. 7, the substrate W is disposed at a reference position facing the spin base 21 of the spin chuck 20, and its peripheral portion is gripped by a plurality of chuck pins 26.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 sets the areas including the edge of the substrate W in the above image, i.e., the reference image, which is an image showing a state in which the non-rotating substrate W is held in a reference position, as reference areas 320, 321, 322, 323, and 304.
  • Each reference area is an area set at the edge of the substrate W when it is being held appropriately.
  • the reference region it is desirable to set the reference region to an area including the edge of the substrate W where the change in brightness is relatively small. This is because when calculating the brightness difference described below, the change in brightness in areas other than the edge of the substrate W may reduce the detection accuracy of the edge of the substrate W.
  • the change in brightness in areas other than the edge of the substrate W is affected, for example, by the presence or absence of structures placed around the substrate W.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 calculates the luminance of each pixel in the reference region, and further calculates the difference in luminance (luminance difference) between each pixel and its adjacent pixels.
  • the direction in which the pixels are adjacent to each other is along the radial direction of the substrate W.
  • FIG. 8 is a schematic diagram of the reference area 320 set in FIG. 7.
  • the X-axis and Y-axis in FIG. 8 indicate the direction in which the pixels are arranged. As shown in the example in FIG. 8, the direction 311 in which pixels are adjacent to each other is the direction along the radial direction of the substrate W (corresponding to the X-axis direction in FIG. 8).
  • the above brightness difference is calculated only when the brightness of the pixels located radially outward of the substrate W (i.e., the pixels located on the negative X-axis side in FIG. 8) is high, and may not be calculated (or may be set to 0) when the brightness of the pixels located radially outward of the substrate W is low. In this way, it becomes easier to distinguish between an image showing the substrate W, which has a relatively low brightness, and an image showing the peripheral portion surrounding the substrate W, which has a relatively high brightness.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 adds up the brightness differences calculated as described above for each pixel in a direction perpendicular to the radial direction of the substrate W (corresponding to the Y-axis direction in FIG. 8).
  • the difference between the brightness difference of the pixel row in which the end of the substrate W is located and the brightness difference of the other pixel rows becomes more pronounced, thereby improving the detection accuracy of the end of the substrate W.
  • the value of the brightness difference thus added up in the reference area is taken as the reference score.
  • the radial direction of the substrate W may not coincide with the direction in which pixels in the image adjoin.
  • the pixels may be remapped so that the radial direction of the substrate W coincides with the direction in which pixels adjoin.
  • the pixels may also be remapped in a similar manner in the comparison area described below.
  • FIGS. 9 and 10 are schematic diagrams of the reference area 323 set in FIG. 7.
  • the X-axis and Y-axis in FIG. 9 and FIG. 10 indicate the direction in which the pixels are arranged.
  • the direction in which the pixels of the reference area 323 set in FIG. 7 are arranged does not match the direction 311 in which the pixels are adjacent to each other. Therefore, the image corresponding to the reference area 323 is rotated so that the direction 311 matches the direction in which the pixels are arranged (the X-axis or Y-axis directions in FIG. 9), and then the pixels are remapped in the X-axis and Y-axis directions.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 compares the respective standard scores calculated as described above in the radial direction of the substrate W.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of the distribution of the reference scores in the reference region 323 in the radial direction of the substrate W.
  • the vertical axis on the left indicates the magnitude of the score
  • the horizontal axis indicates the pixel position in the radial direction of the substrate W (smaller values indicate the inner side in the radial direction).
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of an image including a reference region 323.
  • FIG. 12 also shows a direction 311 in which the images of the reference region 323 are adjacent to each other.
  • the standard score 409 in FIG. 11 indicates the distribution of values (scores) obtained by adding up the luminance differences between adjacent pixels (a pair of a target pixel and its adjacent pixel) in direction 311 in the reference region 323 in a direction perpendicular to direction 311.
  • a peak 401 of the score of the standard score 409 in FIG. 11 corresponds to pixel position 501 in FIG. 12.
  • a peak 402 of the score of the standard score 409 in FIG. 11 corresponds to pixel position 502 in FIG. 12.
  • the low-luminance image seen between pixel positions 501 and 502 in the reference area 323 is an image corresponding to the shadow of the substrate W.
  • the shadow of the substrate W is inevitably displayed in the image due to the imaging direction of the camera 70, but it may be difficult to clearly identify the edge of the substrate W in an image in which the shadow of the substrate W is displayed. Therefore, the area including the shadow of the substrate W can be regarded as the edge of the substrate W, as it is an edge of the substrate W that is highly reproducible.
  • the value of the reference score 409 is multiplied by a distribution coefficient based on the brightness distribution of the pixels in the reference area 323.
  • the distribution coefficient 600 of the pixels in the reference area 323 is superimposed.
  • the distribution coefficient 600 is represented as a ratio of the brightness levels shown on the right vertical axis.
  • the distribution coefficient 600 is represented as a ratio, normalized from the average brightness of the pixels located radially outward of the substrate W from the pixel of interest.
  • the value of the reference score 409 multiplied by the value of the distribution coefficient 600 is the corrected reference score 410.
  • the peak 412 corresponding to pixel position 502 in FIG. 12 has a higher score than the peak 411 corresponding to pixel position 501, and pixel position 502 in the reference region 323 can be detected as the pixel position (reference pixel position) of the edge of the substrate W.
  • the above distribution coefficient 600 is shown as a ratio to the average luminance value of each pixel in the reference region 323, but the distribution coefficient 600 may be anything that reflects the distribution of luminance in the reference region 323, and may be, for example, the average luminance value of all pixels located radially inward from the target pixel, or may be replaced with the variance or standard deviation of the luminance distribution in the reference region 323.
  • an end that does not include the shadow of the substrate W may be determined as the end of the substrate W.
  • pixel position 501 in FIG. 12 may be detected as the pixel position (reference pixel position) of the end of the substrate W.
  • the above-mentioned reference pixel position corresponds to the position of the single pixel with the highest reference score (or corrected reference score), but in order to improve the accuracy of the reference pixel position, for example, an approximation curve can be generated using the scores of the pixels on either side of the pixel with the highest score (or further adjacent surrounding pixels), and the position of the apex of this approximation curve can be used as the reference pixel position (spline interpolation). This type of processing can improve the positional accuracy of the reference pixel position. The same applies to the comparison pixel position described below.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of the distribution of the reference scores in the reference region 322 in the radial direction of the substrate W.
  • the vertical axis on the left indicates the magnitude of the score
  • the horizontal axis indicates the pixel position in the radial direction of the substrate W (smaller values indicate the inner side in the radial direction).
  • FIG. 14 is a diagram showing an example of an image including a reference region 322.
  • FIG. 14 also shows a direction 311 in which the images of the reference region 322 are adjacent to each other.
  • the reference score 409A in FIG. 13 indicates the distribution of values obtained by adding up the luminance differences between adjacent pixels in the direction 311 in the reference region 322 in a direction perpendicular to the direction 311.
  • the peak score 403 of the reference score 409A in FIG. 13 corresponds to the pixel position 503 in FIG. 14.
  • the distribution coefficient based on the luminance distribution of the pixels in the reference region 322 is multiplied by the value of the reference score 409A.
  • the distribution coefficient 600A of the pixels in the reference region 322 is shown superimposed.
  • the distribution coefficient 600A is shown as a ratio of the luminance level shown on the right vertical axis.
  • the value of the reference score 409A multiplied by the value of the distribution coefficient 600A is the corrected reference score 410A.
  • the peak 413 corresponding to pixel position 504 in FIG. 14 is the peak with the highest score.
  • Pixel position 504 corresponds to a position on the radial inner side of the reference region 322, and is not appropriate as a pixel position for the edge of the substrate W.
  • the cause of the above problem is thought to be high brightness in the area where the substrate W is shown.
  • the high brightness in the area where the substrate W is shown will increase the correction standard score in that area, preventing appropriate detection of the pixel position of the edge of the substrate W.
  • the correction reference score can be used to detect the edge of the substrate W as the reference pixel position only when the luminance of the radially inner side of the substrate W within the reference region is lower than the luminance of the radially outer side of the substrate W. In this way, even if an unintended luminance change occurs in an image showing a substrate W with a relatively low luminance, it is possible to prevent the reference pixel position from being detected based on the change.
  • the boundary line 700 shown in FIG. 14 is a line that divides the reference region 322 in half in the radial direction of the substrate W, and the average luminance of pixels radially inside the boundary line 700 on the substrate W is compared with the average luminance of pixels radially outside the boundary line 700 on the substrate W, and only when the average luminance of pixels radially inside the substrate W is lower (when the average luminance of pixels radially outside the substrate W is higher), the edge of the substrate W is detected as the reference pixel position using the correction reference score.
  • the boundary line 700 for comparing the average brightness is not limited to a line dividing the reference area 322 in half, but considering that the reference area is set so that the pixel position corresponding to the end of the substrate W is near the center of the reference area, by making the boundary line 700 a line dividing the reference area in half, it is possible to easily separate an area with a low average brightness (for example, an area in which the substrate W is shown) from an area with a high average brightness (for example, a peripheral area surrounding the substrate W). This makes it easier to determine whether the brightness of the radially inner side of the substrate W within the reference area is higher or lower than the brightness of the radially outer side of the substrate W.
  • the comparison region is set in the same manner as the reference region. Specifically, the camera 70 or another imaging device captures an image of the substrate W held by the spin chuck 20, and the analysis unit 91 in the control unit 9 sets an area in the obtained image as the comparison region, which has the same range as when the reference region is set.
  • the substrate W in the image in which the comparison region is set is different from the substrate W in the image in which the reference region is set, and it is unclear whether it is properly held by the spin chuck 20 or not.
  • the image in which the comparison region is set i.e., the comparison image (image to be compared with the reference image), which is an image showing a state in which the substrate W is not rotating and is held by the spin chuck 20, shows the substrate W that will be subjected to substrate processing.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 calculates the luminance of each pixel in the comparison region, and further calculates the difference in luminance (luminance difference) between each pixel and its adjacent pixels.
  • the direction in which the pixels are adjacent to each other is along the radial direction of the substrate W.
  • the analysis unit 91 in the control unit 9 adds up the brightness differences calculated as described above for each pixel in a direction perpendicular to the radial direction of the substrate W.
  • the value of the brightness difference thus added up in the comparison region is taken as the comparison score.
  • the analysis section 91 in the control section 9 compares the respective comparison scores calculated as described above in the radial direction of the substrate W.
  • the pixel position corresponding to the peak with the highest comparison score is detected as the comparison pixel position.
  • the comparison pixel position can be detected using the corrected comparison score. In this way, even if an unintended brightness change occurs in an image showing a substrate W with a relatively low brightness, it is possible to prevent the comparison pixel position from being detected based on the change.
  • the corrected comparison score is the comparison score multiplied by the distribution coefficient value based on the luminance distribution of pixels in the comparison area.
  • the analysis unit 91 of the control unit 9 determines that the substrate W is appropriately held on the spin chuck 20.
  • the reference pixel position and the corresponding comparison pixel position refer to the reference pixel position detected in the reference region and the comparison pixel position detected in the comparison region when a reference region and a corresponding comparison region are respectively specified.
  • the substrate W is held shifted overall to the side where reference area 322 is set.
  • the positional deviation in the comparison area corresponding to reference area 321 is radially inward of the substrate W
  • the positional deviation in the comparison area corresponding to reference area 323 is radially outward of the substrate W
  • the analysis unit 91 performs a matching process using an image of the chuck pin captured by the camera 70 and calculates matching coordinates, in addition to determining the holding position of the substrate W. Then, the analysis unit 91 detects the open/closed state of the chuck pin 26 based on the above-mentioned matching coordinates.
  • the analysis unit 91 By operating the analysis unit 91 as described above, it is possible to determine whether the substrate W is being held appropriately while taking into account the open/closed state of the chuck pins 26 in the spin chuck 20 that holds the substrate W. As a result, the holding state of the substrate W can be accurately grasped.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an example of the operation of the substrate processing apparatus according to this embodiment. The operation shown in FIG. 15 is performed by the control unit 9.
  • step ST11 it is determined whether or not the control information transmitted from the drive control unit 93 instructs the chuck pins 26 to be in a closed state. If the control information instructs the chuck pins 26 to be in a closed state, the process proceeds to step ST12. On the other hand, if the control information does not instruct the chuck pins 26 to be in a closed state, step ST11 is repeated.
  • step ST12 the analysis unit 91 determines whether or not the substrate W is on the chuck pin 26 based on the matching coordinates described below. If the substrate W is on the chuck pin 26, the process proceeds to step ST13. On the other hand, if the substrate W is not on the chuck pin 26, the process proceeds to step ST14.
  • step ST13 the drive control unit 93 determines that the substrate W is not being held properly (i.e., the substrate W is not positioned in an appropriate position by the chuck pins 26, or one of the chuck pins is unable to grip the substrate W, etc.), and issues a prescribed warning (such as displaying an alarm or prompting the user to reposition the substrate W).
  • step ST14 the analysis unit 91 determines whether the chuck pin 26 is in a closed state based on the matching coordinates described below. If the chuck pin 26 is in a closed state, the process proceeds to step ST15. On the other hand, if the chuck pin 26 is not in a closed state, the process proceeds to step ST16.
  • step ST15 the analysis unit 91 determines the holding position of the substrate W shown in the first embodiment, and determines whether the difference between the reference pixel position and the corresponding comparison pixel position exceeds a predetermined threshold value. If the difference exceeds the threshold value, the process proceeds to step ST13. On the other hand, if the difference does not exceed the threshold value, the process proceeds to step ST17, and a predetermined display is performed to indicate that the substrate W is being held appropriately.
  • step ST16 the analysis unit 91 determines the holding position of the substrate W shown in the first embodiment, and determines whether the difference between the reference pixel position and the corresponding comparison pixel position exceeds a predetermined threshold value. If the difference exceeds the threshold value, the process proceeds to step ST13. On the other hand, if the difference does not exceed the threshold value, the process proceeds to step ST18, where a predetermined display is performed to indicate that the substrate W is positioned and that the chuck pins 26 are in an open state different from the control information.
  • the drive of the chuck pins 26 is controlled by the drive control unit 93 of the control unit 9, but due to a malfunction of the chuck pins 26 themselves or a malfunction of the substrate W held by the chuck pins 26 (for example, when the substrate W is not positioned at a predetermined position), the chuck pins 26 may not operate as intended by the drive control unit 93 (as per the control information sent from the drive control unit 93).
  • the drive control unit 93 By detecting the open/closed state of the chuck pins 26, it is possible to confirm whether the chuck pins 26 are operating as instructed by the drive control unit 93. Furthermore, depending on the result of this confirmation, the position of the substrate W may be corrected or a control signal may be output again from the drive control unit 93.
  • matching coordinates are coordinates that indicate the relative positional relationship between the images when the matching score between the images is the highest.
  • three types of reference images are prepared according to the open/closed state of the chuck pins 26. Specifically, images showing the chuck pins 26 in a state where the chuck pins 26 are completely closed and not gripping the substrate W (first state), a state where the chuck pins 26 are gripping the substrate W (second state), and a state where the chuck pins 26 are open (third state) are prepared as reference images.
  • FIG. 16 is a diagram showing an example of an overall image capturing the entire spin chuck 20 for obtaining a reference image of the first state.
  • the image captured by a camera 70 or the like includes multiple chuck pins 26 (each chuck pin is also referred to as chuck pin 26a, chuck pin 26b, chuck pin 26c, and chuck pin 26d).
  • a reference image 201 for detecting the open/closed state of the chuck pin 26 is extracted. Specifically, for at least one of the multiple chuck pins 26, a range including at least a portion of the chuck pin 26 (for example, the upper end of the chuck pin 26 that is displaced as the chuck pin 26 opens and closes) is set as the reference image 201.
  • three types of reference images 201 are prepared for each of the multiple chuck pins 26 according to the open/closed state described above, but it is sufficient that at least one type of reference image 201 is prepared for at least one chuck pin 26.
  • the reference image 201 may be extracted from an image obtained by actually capturing an image of the chuck pin 26 with the camera 70, or may be extracted from an image obtained by another method.
  • the image for obtaining the reference image 201 of the second state is not limited to the case where the chuck pin 26 is actually holding the substrate W, but may be realized by disabling the magnet or spring that enables the chuck pin 26 to hold the substrate W, and showing the chuck pin 26 in an image that maintains an opening and closing degree similar to the state where the chuck pin 26 holds the substrate W.
  • the range of the reference image 201 in the second state does not include the substrate W. If the range of the reference image 201 does not include any part other than the chuck pin 26, the accuracy of the matching described below will be improved.
  • the camera 70 is used to capture an image of the spin chuck 20 including the chuck pins 26. Then, a target image is prepared, which is an image for performing pattern matching processing with the reference image.
  • FIG. 17 is a diagram showing a spin chuck 20 for obtaining a target image. As shown in the example in FIG. 17, the overall image captured by a camera 70 or the like includes multiple chuck pins 26.
  • a target image 202 is extracted for performing pattern matching processing with the reference image 201. Specifically, for at least one of the multiple chuck pins 26, a range including at least a portion of the chuck pin 26 is set as the target image 202.
  • the range of the reference image 201 can correspond to a portion of the range of the target image 202.
  • the range of the target image 202 can be set to be wider than the range of the reference image 201.
  • the reference image 201 can be shifted sequentially within the range of the target image 202 to perform pattern matching processing, and the matching coordinates calculated when the matching score is highest can be searched for.
  • FIG. 21 is a diagram showing an example of the reference coordinates in the reference image 201. As shown in the example in FIG.
  • the reference coordinates can be set as the lower left end (origin Z) of the corresponding reference image.
  • the reference coordinates may be set as any point in the reference image (for example, the upper right end of the reference image, or the center of the reference image, etc.).
  • the reference image 201 together with the target image 202, is shown in the coordinate system of the overall image of the chuck pin 26 and is located within the coordinate system of the target image 202.
  • the control unit 9 performs pattern matching between the target image 202 and the reference image 201, assuming that the current open/closed state of the chuck pin 26 is recognized as the first state. Then, the coordinates of the origin Z of the reference image 201 when the matching score is the highest are searched for.
  • the highest matching score corresponds to, for example, the minimum value of the R SSD value, which is the sum of squares of the differences in pixel values indicating the similarity, when SSD (Sum of Squared Difference), which is one of the methods of indicating the similarity between images, is used.
  • SSD Sud of Squared Difference
  • other methods of indicating the similarity between images in pattern matching include SAD (Sum of Absolute Difference) and NCC (Normalized Cross-Correlation), but are not limited to these.
  • the coordinate of the origin Z of the reference image 201 when the matching score is highest is calculated as the matching coordinate (X target , Y target ).
  • the matching coordinate is calculated in the coordinate system of the target image 202.
  • the open/closed state of the chuck pin 26 can be detected based on the matching coordinates when the matching score is high, improving the detection accuracy of the open/closed state of the chuck pin 26.
  • the matching coordinates may be calculated regardless of whether the matching score is within the threshold value or not.
  • the analysis unit 91 detects the open/closed state of the chuck pin 26 based on the matching coordinates. Specifically, if the similarity between the reference coordinates (X basis — pos1 , Y basis — pos1 ) of the first state and the matching coordinates (X target , Y target ) obtained as described above is within a predetermined threshold value, the recognition by the control unit 9 that the chuck pin 26 is in the first state is considered to be correct (i.e., the open/closed state of the chuck pin 26 is detected to be in the first state).
  • the similarity is determined by, for example, calculating the Euclidean distance between the two coordinates and judging whether the value is within the above threshold value.
  • the similarity is not within a predetermined threshold value, it is determined that the control unit 9 has erroneously recognized that the chuck pin 26 is in the first state, and the similarity between the reference coordinates (X basis_pos2 , Y basis_pos2 ) of the second state and the above matching coordinates (X target , Y target ) is calculated. If the similarity between the reference coordinates (X basis_pos2 , Y basis_pos2 ) of the second state is not within a predetermined threshold value, the similarity between the reference coordinates (X basis_pos3 , Y basis_pos3 ) of the third state and the above matching coordinates (X target , Y target ) is further calculated. By this method, the open/closed state of the chuck pin 26 can be accurately detected.
  • FIGS. 18 and 19 are diagrams showing examples of the distribution of matching coordinates.
  • FIG. 18 shows the distribution of matching coordinates for chuck pin 26b in FIGS. 16 and 17.
  • FIG. 19 shows the distribution of matching coordinates for chuck pin 26d in FIGS. 16 and 17.
  • the vertical axis shows an example of the Y coordinate (the numerical values are only an example) of the coordinate system set in the target image
  • the horizontal axis shows an example of the X coordinate (the numerical values are only an example) of the coordinate system set in the target image.
  • ranges 301, 302, and 303 indicate predetermined ranges centered on the reference coordinates of the first state, second state, and third state, respectively.
  • Range 301 contains matching coordinates when the chuck pin 26 in the target image 202 is an image showing the first state (range 301 corresponds to the threshold range used in calculating the similarity of the first state described above).
  • Range 302 contains matching coordinates when the chuck pin 26 in the target image 202 is an image showing the second state (range 302 corresponds to the threshold range used in calculating the similarity of the second state described above).
  • range 303 contains the matching coordinates when the chuck pin 26 in the target image 202 is an image showing the third state (range 303 corresponds to the threshold range used when calculating the similarity of the third state described above).
  • the range in which the matching coordinates are located is clearly divided depending on the open/closed state of the chuck pin 26 in the target image 202 (i.e., the first state, the second state, and the third state).
  • the matching coordinates make it possible to clearly distinguish the open/closed state of the chuck pin 26 in the target image 202 (this also applies to chuck pins other than chuck pins 26b and chuck pins 26d shown in Figures 18 and 19).
  • the analysis unit 91 can detect the open/closed state of the chuck pin 26 by determining which range the calculated matching coordinates belong to.
  • the analysis unit 91 does not detect the open/closed state of the chuck pin 26.
  • the open/closed state of the chuck pin 26 can be detected based on the matching coordinates included in the appropriate range, improving the detection accuracy of the open/closed state of the chuck pin 26.
  • the matching coordinates are located at coordinates not included in any of ranges 301, 302, and 303.
  • the second state of the chuck pin 26 was used as the reference image, but even if another state (i.e., the first state or the third state) is used as the reference image, the range in which the matching coordinates are located is clearly divided according to the open/closed state of the chuck pin 26 in the target image 202 (i.e., the first state, the second state, and the third state), so that, similar to the above example, it is possible to detect the open/closed state of the chuck pin 26 in the target image 202 according to the matching coordinates.
  • another state i.e., the first state or the third state
  • the size or position of ranges 301, 302, and 303 which include matching coordinates, may be changed based on the average value of the calculated matching coordinates.
  • the change in size or position of the range exceeds a predetermined threshold range, there is a possibility that the chuck pin 26 is not operating properly due to deterioration over time, and a warning or the like may be output as necessary.
  • ⁇ Detecting the presence or absence of a board> 18 and 19 correspond to matching coordinates indicating different open/closed states of the chuck pin 26 (a state in which the chuck pin 26 is completely closed and does not grip the substrate W, a state in which the chuck pin 26 grips the substrate W, and a state in which the chuck pin 26 is open regardless of the presence or absence of the substrate W).
  • the state in which the chuck pin 26 is completely closed and does not grip the substrate W is excluded when the chuck pin 26 grips the substrate W
  • the state in which the chuck pin 26 grips the substrate W is excluded when the chuck pin 26 does not grip the substrate W. Therefore, the range in which the matching coordinates can be included is limited depending on whether the chuck pin 26 grips the substrate W or not.
  • the analysis unit 91 performs image analysis (for example, brightness analysis at a position corresponding to the center of the spin base 21) of an image showing the spin chuck 20 as shown in FIG. 17 to detect whether the chuck pin 26 is gripping the substrate W, thereby making it possible to detect the open/closed state of the chuck pin 26 not only when the matching coordinates are limited to any one of ranges 301, 302, and 303, but also within a range (coordinate range) limited depending on whether the chuck pin 26 is gripping the substrate W.
  • the detection of the open/closed state of the chuck pin 26 based on matching coordinates that are not included in the appropriate range is suppressed, thereby improving the detection accuracy of the open/closed state of the chuck pin 26.
  • the extraction range is set to have a longitudinal direction along the outer edge 400 of the substrate W, thereby preventing structures other than the chuck pin 26 from being included in the image (at least reducing the range in which structures other than the chuck pin 26 are included in the image), thereby suppressing mismatching.
  • FIG. 20 is a diagram showing an example of target image extraction. As shown in the example in FIG. 20, the extraction range of the target image 202A is set so that it has a longitudinal direction along the outer edge 400 of the substrate W. This makes it possible to avoid including structures other than the chuck pin 26 in the target image 202A.
  • the extraction range of the reference image 201A can also have a longitudinal direction that runs along the outer edge 400 of the substrate W.
  • the substrate W held at the reference position of the substrate holder (spin chuck 20) and not rotating is imaged, and the imaged image is output as a reference image.
  • an area including the end of the substrate W in the reference image is set as the reference area 320 (or the reference area 321, the reference area 322, the reference area 323), and the pixel position of the end of the substrate W in the reference area is detected as the reference pixel position.
  • the substrate W placed on the spin chuck 20 and not rotating is imaged, and the imaged image is output as a comparison image.
  • an area including the end of the substrate W in the comparison image is set as the comparison area, and the pixel position of the end of the substrate W in the comparison area is detected as the comparison pixel position. Then, it is determined whether the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position exceeds a predetermined threshold value.
  • the step of detecting the reference pixel position includes a step of calculating a reference score, which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the reference region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction, and a step of determining the position of the target pixel corresponding to the maximum reference score among the multiple standard scores calculated sequentially in the radial direction of the reference region as the reference pixel position.
  • a reference score which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the reference region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the
  • the step of detecting the comparison pixel position includes a step of calculating a comparison score, which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the comparison region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction, and a step of determining the position of the target pixel corresponding to the maximum comparison score among the multiple comparison scores calculated sequentially in the radial direction of the comparison region as the comparison pixel position.
  • a comparison score which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the comparison region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the
  • the brightness difference in a direction perpendicular to the radial direction of the substrate W is integrated to calculate a score, and the reference pixel position and comparison pixel position can be detected with high accuracy using this score. Therefore, the positional deviation of the end of the substrate W can be determined with high accuracy based on the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position.
  • the difference between the luminance of the target pixel and the luminance of the adjacent pixel is calculated only when the luminance of the target pixel or the adjacent pixel, whichever is located radially outward of the substrate W, is higher.
  • This configuration makes it easier to distinguish between an image showing the substrate W, which has a relatively low luminance, and an image showing the peripheral portion surrounding the substrate W, which has a relatively high luminance.
  • the correction standard score is determined as a value obtained by multiplying the standard score by a distribution coefficient based on the luminance distribution in the reference area.
  • the reference pixel position is the position of the target pixel corresponding to the maximum correction standard score in the reference area.
  • the reference pixel position is the position of the target pixel corresponding to the maximum correction reference score in the reference region only when the average luminance in the inner range is lower than the average luminance in the outer range in the radial direction of the reference region.
  • the comparison score is multiplied by a distribution coefficient based on the luminance distribution in the comparison area to obtain a corrected comparison score.
  • the comparison pixel position is the position of the target pixel corresponding to the maximum corrected comparison score in the comparison area.
  • the comparison pixel position is the position of the target pixel corresponding to the maximum corrected comparison score in the comparison region only when the average luminance in the inner range is lower than the average luminance in the outer range in the radial direction of the comparison region.
  • the distribution coefficient is the average luminance of pixels located radially outward from the target pixel.
  • the pixels in the reference region and the comparison region are remapped so that they are arranged along the radial direction.
  • the position determination device includes a substrate holding unit that holds the substrate W, an imaging unit, and an analysis unit 91.
  • the substrate holding unit corresponds to, for example, the spin chuck 20.
  • the imaging unit corresponds to, for example, the camera 70.
  • the camera 70 images the substrate W on the spin chuck 20.
  • the analysis unit 91 analyzes the image captured by the camera 70 to detect the pixel position of the end of the substrate W.
  • the image captured by the camera 70 of the substrate W held at the reference position of the spin chuck 20 in the image and in a non-rotating state is set as the reference image.
  • the pixel position of the end of the substrate W is set as the reference pixel position.
  • the image captured by the camera 70 of the substrate W placed on the spin chuck 20 and in a non-rotating state is set as the comparison image.
  • the pixel position of the end of the substrate W is set as the comparison pixel position.
  • the analysis unit 91 detects the reference pixel position and the comparison pixel position, and judges whether or not the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position exceeds a threshold value.
  • the analysis unit 91 calculates a reference score, which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the reference region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction.
  • the analysis unit 91 detects the position of the target pixel corresponding to the maximum standard score among the multiple standard scores sequentially calculated in the radial direction in the reference region, as the reference pixel position.
  • the analysis unit 91 calculates a comparison score, which is a value obtained by accumulating the difference between the luminance of a target pixel, which is a pixel that is a target in the comparison region, and the luminance of an adjacent pixel, which is a pixel that is adjacent to the target pixel in the radial direction of the substrate W, for pixels aligned with the target pixel in a direction perpendicular to the radial direction.
  • the analysis unit 91 detects, as the comparison pixel position, the position of the target pixel corresponding to the maximum comparison score among the multiple comparison scores calculated sequentially in the radial direction in the comparison region.
  • the brightness difference in a direction perpendicular to the radial direction of the substrate W is accumulated to calculate a score, and the reference pixel position and comparison pixel position can be detected with high accuracy using this score. Therefore, the positional deviation of the end of the substrate W can be determined with high accuracy based on the difference between the reference pixel position and the comparison pixel position.
  • the luminance of pixels is added up to calculate the reference score or the comparison score, but instead of the luminance of pixels, for example, the average value of the RGB elements in one pixel may be added up.
  • the adjacent pixel which is a pixel adjacent to the target pixel, is not limited to the one pixel next to the target pixel, but may further include one or two adjacent pixels.
  • each of the components described in the above embodiments is assumed to be software or firmware, and also corresponding hardware, and as software, it is referred to as, for example, a "unit,” and as hardware, it is referred to as, for example, a "processing circuit.”

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Abstract

本願明細書に開示される技術は、高い精度で基板の位置を判定するための技術である。位置判定方法は、基準画像における基板の端部を含む領域を基準領域として設定し、基準領域において基板の端部の画素位置を基準画素位置として検出する工程と、比較画像における基板の端部を含む領域を比較領域として設定し、比較領域において基板の端部の画素位置を比較画素位置として検出する工程と、基準画素位置と比較画素位置との差分が、あらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する工程とを備える。

Description

位置判定方法、および、位置判定装置
　本願明細書に開示される技術は、基板の位置判定技術に関するものである。処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）表示装置などのｆｌａｔ　ｐａｎｅｌ　ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
　基板処理においては、処理対象である基板が適切に保持されていることが重要である。
　たとえば、特許文献１では、ステージに基板が吸着されることで、基板が保持されている。また、特許文献１では、撮像部で得られた画像における輝度情報に基づいて、保持されている基板の位置ずれを検出する。
特開２００７－２５１１４３号公報
　しかしながら、特許文献１に示された方法では基板の位置ずれの判定精度が十分でない場合がある。
　本願明細書に開示される技術は、以上に記載されたような問題を鑑みてなされたものであり、高い精度で基板の位置ずれを判定するための技術である。
　本願明細書に開示される技術の第１の態様である位置判定方法は、基板保持部の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板を撮像し、撮像された画像を基準画像として出力する工程と、前記基準画像における前記基板の端部を含む領域を基準領域として設定し、前記基準領域において前記基板の前記端部の画素位置を基準画素位置として検出する工程と、前記基板保持部に配置され、かつ、回転していない状態である基板を撮像し、撮像された画像を比較画像として出力する工程と、前記比較画像における前記基板の端部を含む領域を比較領域として設定し、前記比較領域において前記基板の前記端部の画素位置を比較画素位置として検出する工程と、前記基準画素位置と前記比較画素位置との差分が、あらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する工程とを備え、前記基準画素位置を検出する工程が、前記基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出する工程と、前記基準領域における前記径方向で順次算出された複数の前記基準スコアのうち、最大となる前記基準スコアに対応する前記対象画素の位置を前記基準画素位置とする工程とを備え、前記比較画素位置を検出する工程が、前記比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出する工程と、前記比較領域における前記径方向で順次算出された複数の前記比較スコアのうち、最大となる前記比較スコアに対応する前記対象画素の位置を前記比較画素位置とする工程とを備える。
  本願明細書に開示される技術の第２の態様である位置判定方法は、第１の態様である位置判定方法に関連し、前記対象画素の輝度と前記隣接画素の輝度との差分が、前記対象画素および前記隣接画素のうち、前記基板の前記径方向で外側に位置する方の輝度が高い場合にのみ算出される。
  本願明細書に開示される技術の第３の態様である位置判定方法は、第１または２の態様である位置判定方法に関連し、前記基準スコアに、前記基準領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正基準スコアとし、前記基準画素位置が、前記基準領域において最大となる前記補正基準スコアに対応する前記対象画素の位置である。
  本願明細書に開示される技術の第４の態様である位置判定方法は、第３の態様である位置判定方法に関連し、前記基準画素位置が、前記基準領域における前記径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、前記基準領域において最大となる前記補正基準スコアに対応する前記対象画素の位置となる。
  本願明細書に開示される技術の第５の態様である位置判定方法は、第１から４のうちのいずれか１つの態様である位置判定方法に関連し、前記比較スコアに、前記比較領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正比較スコアとし、前記比較画素位置が、前記比較領域において最大となる前記補正比較スコアに対応する前記対象画素の位置である。
  本願明細書に開示される技術の第６の態様である位置判定方法は、第５の態様である位置判定方法に関連し、前記比較画素位置が、前記比較領域における前記径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、前記比較領域において最大となる前記補正比較スコアに対応する前記対象画素の位置となる。
  本願明細書に開示される技術の第７の態様である位置判定方法は、第３から６のうちのいずれか１つの態様である位置判定方法に関連し、前記分布係数が、前記対象画素よりも前記径方向の外側に位置する画素の平均輝度である。
  本願明細書に開示される技術の第８の態様である位置判定方法は、第１から７のうちのいずれか１つの態様である位置判定方法に関連し、前記基準領域および前記比較領域における前記画素が、前記径方向に沿って配列されるように再度マッピングされる。
  本願明細書に開示される技術の第９の態様である位置判定装置は、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部における前記基板を撮像する撮像部と、前記撮像部によって撮像された画像を解析して、前記基板の端部の画素位置を検出する解析部とを備え、前記画像における前記基板保持部の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板を前記撮像部で撮像した画像を基準画像とし、前記基準画像における前記基板の端部を含む領域である基準領域において、前記基板の前記端部の画素位置を基準画素位置とし、前記基板保持部に配置され、かつ、回転していない状態である基板を前記撮像部で撮像した画像を比較画像とし、前記比較画像における前記基板の端部を含む領域である比較領域において、前記基板の前記端部の画素位置を比較画素位置とし、前記解析部が、前記基準画素位置と前記比較画素位置とを検出し、かつ、前記基準画素位置と前記比較画素位置との差分がしきい値を超えるか否かを判定し、前記解析部が、前記基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出し、さらに、前記基準領域における前記径方向で順次算出された複数の前記基準スコアのうち、最大となる前記基準スコアに対応する前記対象画素の位置を前記基準画素位置として検出し、前記比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出し、さらに、前記比較領域における前記径方向で順次算出された複数の前記比較スコアのうち、最大となる前記比較スコアに対応する前記対象画素の位置を前記比較画素位置として検出する。
　本願明細書に開示される技術の少なくとも第１、９の態様によれば、基板の径方向と直交する方向において輝度差を積算して、基準画素位置および比較画素位置を高い精度で検出することができる。よって、基準画素位置と比較画素位置との差分に基づいて、基板の位置ずれを高い精度で判定することができる。
　また、本願明細書に開示される技術に関連する目的と、特徴と、局面と、利点とは、以下に示される詳細な説明と添付図面とによって、さらに明白となる。
実施の形態に関する基板処理装置の構成の例を概略的に示す平面図である。 実施の形態に関する処理ユニットの平面図である。 実施の形態に関する処理ユニットの断面図である。 制御部の機能の例を概念的に示す図である。 図４に例が示された制御部を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。 実施の形態に関する基板処理装置の動作を示すフローチャートである。 基板を適切に保持している状態のスピンチャックを撮像した場合の画像の例を示す図である。 図７で設定された基準領域の模式図である。 図７で設定された基準領域の模式図である。 図７で設定された基準領域の模式図である。 基準領域における基準スコアの、基板の径方向における分布の例を示す図である。 基準領域が含まれる画像の例を示す図である。 基準領域における基準スコアの、基板の径方向における分布の例を示す図である。 基準領域が含まれる画像の例を示す図である。 実施の形態に関する基板処理装置の動作の例を示すフローチャートである。 第１の状態の基準画像を得るための、スピンチャック全体を写す全体画像の例を示す図である。 対象画像を得るための、スピンチャックを示す図である。 マッチング座標の分布の例を示す図である。 マッチング座標の分布の例を示す図である。 対象画像の抽出の例を示す図である。 基準画像における基準座標の例を示す図である。
　以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、技術の説明のために詳細な特徴なども示されるが、それらは例示であり、実施の形態が実施可能となるために、それらのすべてが必ずしも必須の特徴ではない。
　なお、図面は概略的に示されるものであり、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化などが図面においてなされる。また、異なる図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は、必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また、断面図ではない平面図などの図面においても、実施の形態の内容を理解することを容易にするために、ハッチングが付される場合がある。
　また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。
　また、本願明細書に記載される説明において、ある構成要素を「備える」、「含む」または「有する」などと記載される場合、特に断らない限りは、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
　また、本願明細書に記載される説明において、「第１の」または「第２の」などの序数が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態の内容はこれらの序数によって生じ得る順序などに限定されるものではない。
　また、本願明細書に記載される説明における、相対的または絶対的な位置関係を示す表現、たとえば、「一方向に」、「一方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」または「同軸」などは、特に断らない限りは、その位置関係を厳密に示す場合と、公差または同程度の機能が得られる範囲において角度または距離が変位している場合とを含むものとする。
　また、本願明細書に記載される説明において、「上」、「下」、「左」、「右」、「側」、「底」、「表」または「裏」などの特定の位置または方向を意味する用語が使われる場合があっても、これらの用語は、実施の形態の内容を理解することを容易にするために便宜上使われるものであり、実施の形態が実際に実施される際の位置または方向とは関係しないものである。
　＜第１の実施の形態＞
　以下、本実施の形態に関する基板処理装置において処理される基板の位置を判定する位置判定装置、および、位置判定方法について説明する。
　＜基板処理装置の構成について＞
　図１は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の構成の例を概略的に示す平面図である。基板処理装置１００は、ロードポート６０１と、インデクサロボット６０２と、センターロボット６０３と、制御部９と、少なくとも１つの処理ユニット１（図１においては４つの処理ユニット）とを備える。
　なお、処理対象となる基板には、たとえば、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、有機ＥＬ(ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ)表示装置などのｆｌａｔ　ｐａｎｅｌ　ｄｉｓｐｌａｙ（ＦＰＤ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板、フォトマスク用ガラス基板、セラミック基板、電界放出ディスプレイ（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｄｉｓｐｌａｙ、すなわち、ＦＥＤ）用基板、または、太陽電池用基板などが含まれる。
　本実施の形態に関する基板処理装置１００は、円形薄板状であるシリコン基板である基板Ｗに対して、薬液および純水などのリンス液を用いて洗浄処理を行った後、乾燥処理を行う。
　上記の薬液としては、たとえば、アンモニアと過酸化水素水との混合液（ＳＣ１）、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液（ＳＣ２）、または、ＤＨＦ液（希フッ酸）などが用いられる。
　以下の説明では、薬液とリンス液とを総称して「処理液」とする。なお、洗浄処理のみならず、成膜処理のためのフォトレジスト液などの塗布液、不要な膜を除去するための薬液、または、エッチングのための薬液なども「処理液」に含まれるものとする。
　処理ユニット１は、基板処理に用いることができる枚葉式の装置であり、具体的には、基板Ｗに付着している有機物を除去する処理を行う装置である。基板Ｗに付着している有機物は、たとえば、使用済のレジスト膜である。当該レジスト膜は、たとえば、イオン注入工程用の注入マスクとして用いられたものである。
　なお、処理ユニット１は、チャンバー１０を有することができる。その場合、チャンバー１０内の雰囲気を制御部９によって制御することで、処理ユニット１は、所望の雰囲気中における基板処理を行うことができる。
　制御部９は、基板処理装置１００におけるそれぞれの構成の動作を制御することができる。また、制御部９は、保持された基板の位置を判定することができる。キャリアＣは、基板Ｗを収容する収容器である。また、ロードポート６０１は、複数のキャリアＣを保持する収容器保持機構である。インデクサロボット６０２は、ロードポート６０１と基板載置部６０４との間で基板Ｗを搬送することができる。センターロボット６０３は、基板載置部６０４および処理ユニット１間で基板Ｗを搬送することができる。
　以上の構成によって、インデクサロボット６０２、基板載置部６０４およびセンターロボット６０３は、それぞれの処理ユニット１とロードポート６０１との間で基板Ｗを搬送する搬送機構として機能する。
　未処理の基板ＷはキャリアＣからインデクサロボット６０２によって取り出される。そして、未処理の基板Ｗは、基板載置部６０４を介してセンターロボット６０３に受け渡される。
　センターロボット６０３は、当該未処理の基板Ｗを処理ユニット１に搬入する。そして、処理ユニット１は基板Ｗに対して処理を行う。
　処理ユニット１において処理済みの基板Ｗは、センターロボット６０３によって処理ユニット１から取り出される。そして、処理済みの基板Ｗは、必要に応じて他の処理ユニット１を経由した後、基板載置部６０４を介してインデクサロボット６０２に受け渡される。インデクサロボット６０２は、処理済みの基板ＷをキャリアＣに搬入する。以上によって、基板Ｗに対する処理が行われる。
　図２は、本実施の形態に関する処理ユニット１の平面図である。また、図３は、本実施の形態に関する処理ユニット１の断面図である。
　図２は、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されていない状態を示しており、図３は、スピンチャック２０に基板Ｗが保持されている状態を示している。
　処理ユニット１は、チャンバー１０内に、基板Ｗを水平姿勢（すなわち、基板Ｗの上面の法線が鉛直方向に沿う姿勢）に保持するスピンチャック２０と、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を供給するための３つのノズル３０、ノズル６０およびノズル６５と、スピンチャック２０の周囲を取り囲む処理カップ４０と、スピンチャック２０およびスピンチャック２０に保持された基板Ｗを撮像するカメラ７０とを備える。
　また、チャンバー１０内における処理カップ４０の周囲には、チャンバー１０の内側空間を上下に仕切る仕切板１５が設けられている。
　チャンバー１０は、鉛直方向に沿うとともに四方を取り囲む側壁１１と、側壁１１の上側を閉塞する天井壁１２、側壁１１の下側を閉塞する床壁１３とを備える。側壁１１、天井壁１２および床壁１３によって囲まれた空間が基板Ｗの処理空間となる。
　また、チャンバー１０の側壁１１の一部には、チャンバー１０に対してセンターロボット６０３が基板Ｗを搬出入するための搬出入口、および、その搬出入口を開閉するシャッターが設けられている（いずれも図示省略）。
　チャンバー１０の天井壁１２には、基板処理装置１００が設置されているクリーンルーム内の空気をさらに清浄化してチャンバー１０内の処理空間に供給するためのファンフィルタユニット（ＦＦＵ）１４が取り付けられている。ＦＦＵ１４は、クリーンルーム内の空気を取り込んでチャンバー１０内に送り出すためのファンおよびフィルタ（たとえば、ｈｉｇｈ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ　ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ　ａｉｒ　ｆｉｌｔｅｒ（ＨＥＰＡ）フィルタ）を備えている。
　ＦＦＵ１４は、チャンバー１０内の処理空間に清浄空気のダウンフローを形成する。ＦＦＵ１４から供給された清浄空気を均一に分散させるために、多数の吹出し孔が形成されたパンチングプレートを天井壁１２の直下に設けてもよい。
　スピンチャック２０は、スピンベース２１、スピンモータ２２、カバー部材２３および回転軸２４を備える。スピンベース２１は、円板形状を有しており、鉛直方向に沿って延びる回転軸２４の上端に水平姿勢で固定されている。スピンモータ２２は、スピンベース２１の下方に設けられており、回転軸２４を回転させる。スピンモータ２２は、回転軸２４を介してスピンベース２１を水平面内において回転させる。カバー部材２３は、スピンモータ２２および回転軸２４の周囲を取り囲む筒状形状を有する。
　円板形状のスピンベース２１の外径は、スピンチャック２０に保持される円形の基板Ｗの径よりも若干大きい。スピンベース２１は、保持すべき基板Ｗの下面の全面と対向する保持面２１ａを有する。
　スピンベース２１の保持面２１ａの周縁部には複数（本実施の形態では４本）のチャックピン２６が設けられている。複数のチャックピン２６は、円形の基板Ｗの外周円の外径に対応する円周上に沿って、均等な間隔をあけて配置されている。本実施の形態では、４個のチャックピン２６が９０°間隔で設けられている。
　複数のチャックピン２６は、スピンベース２１内に収容された図示省略のリンク機構によって連動して駆動される。スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端に当接させて基板Ｗを把持することにより、当該基板Ｗをスピンベース２１の上方で保持面２１ａに近接する水平姿勢で保持する（図３を参照）。また、スピンチャック２０は、複数のチャックピン２６のそれぞれを基板Ｗの外周端から離間させることによって、基板Ｗの把持を解除する。
　複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つは、磁石またはバネなどによって基板Ｗの外周端に保持可能に構成され、基板Ｗの外周端から離間している状態である開状態と基板Ｗの外周端に接触している状態である閉状態とをそれぞれ維持することができる。なお、チャックピン２６の駆動は制御部９によって制御される。
　なお、複数のチャックピン２６のうちの一部のみが基板Ｗを把持するように駆動する場合、他のチャックピン２６は、基板Ｗの下面を支持する支持ピンであってよい。
　スピンモータ２２を覆うカバー部材２３は、その下端がチャンバー１０の床壁１３に固定され、上端がスピンベース２１の直下にまで到達している。カバー部材２３の上端部には、カバー部材２３から外方へほぼ水平に張り出し、さらに下方に屈曲して延びる鍔状部材２５が設けられている。
　複数のチャックピン２６による把持によってスピンチャック２０が基板Ｗを保持している状態で、スピンモータ２２が回転軸２４を回転させることにより、基板Ｗの中心を通る鉛直方向に沿った回転軸線ＣＸまわりに基板Ｗを回転させることができる。なお、スピンモータ２２の駆動は制御部９によって制御される。
　ノズル３０は、ノズルアーム３２の先端に吐出ヘッド３１を取り付けて構成されている。ノズルアーム３２の基端側はノズル基台３３に固定して連結されている。ノズル基台３３に設けられたモータ３３２（ノズル移動部）によって鉛直方向に沿った軸のまわりで回動可能とされている。
　ノズル基台３３が回動することにより、図２中の矢印ＡＲ３４にて示すように、ノズル３０は、スピンチャック２０の上方の位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で水平方向に沿って円弧状に移動させる。ノズル基台３３の回動によって、ノズル３０はスピンベース２１の保持面２１ａの上方において揺動する。
　本実施の形態の処理ユニット１には、上記のノズル３０に加えてさらに２つのノズル６０およびノズル６５が設けられている。本実施の形態のノズル６０およびノズル６５は、上記のノズル３０と同一の構成を備える。
　すなわち、ノズル６０は、ノズルアーム６２の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６２の基端側に連結されたノズル基台６３によって、矢印ＡＲ６４によって示されるように、スピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。
　同様に、ノズル６５は、ノズルアーム６７の先端に吐出ヘッドを取り付けて構成され、ノズルアーム６７の基端側に連結されたノズル基台６８によって、矢印ＡＲ６９によって示されるように、スピンチャック２０の上方の処理位置と処理カップ４０よりも外側の待機位置との間で円弧状に移動する。
　ノズル６０およびノズル６５にも、少なくとも純水を含む複数種の処理液が供給されるように構成されており、処理位置にてスピンチャック２０に保持された基板Ｗの上面に処理液を吐出する。
　回転軸２４の内側を挿通するようにして鉛直方向に沿って、下面処理液ノズル２８が設けられている。下面処理液ノズル２８の上端開口は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面中央に対向する位置に形成されている。下面処理液ノズル２８にも複数種の処理液が供給されるように構成されている。下面処理液ノズル２８から吐出された処理液は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの下面に着液する。
　なお、ノズル３０、ノズル６０、ノズル６５、下面処理液ノズル２８の駆動は制御部９によって制御される。
　スピンチャック２０を取り囲む処理カップ４０は、互いに独立して昇降可能な内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３を備えている。内カップ４１は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。この内カップ４１は、平面視円環状の底部４４と、底部４４の内周縁から上方に立ち上がる円筒状の内壁部４５と、底部４４の外周縁から上方に立ち上がる円筒状の外壁部４６と、内壁部４５と外壁部４６との間から立ち上がり、上端部が滑らかな円弧を描きつつ中心側（スピンチャック２０に保持される基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる第１案内部４７と、第１案内部４７と外壁部４６との間から上方に立ち上がる円筒状の中壁部４８とを一体的に備えている。
　内壁部４５は、内カップ４１が最も上昇された状態で、カバー部材２３と鍔状部材２５との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。中壁部４８は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中カップ４２の後述する第２案内部５２と処理液分離壁５３との間に適当な隙間を保って収容されるような長さに形成されている。
　第１案内部４７は、滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４７ｂを有する。また、内壁部４５と第１案内部４７との間は、使用済みの処理液を集めて廃棄するための廃棄溝４９とされている。第１案内部４７と中壁部４８との間は、使用済みの処理液を集めて回収するための円環状の内側回収溝５０とされている。さらに、中壁部４８と外壁部４６との間は、内側回収溝５０とは種類の異なる処理液を集めて回収するための円環状の外側回収溝５１とされている。
　中カップ４２は、スピンチャック２０の周囲を取り囲み、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。この中カップ４２は、第２案内部５２と、この第２案内部５２に連結された円筒状の処理液分離壁５３とを有する。
　第２案内部５２は、内カップ４１の第１案内部４７の外側において、第１案内部４７の下端部と同軸円筒状である下端部５２ａと、下端部５２ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部５２ｂと、上端部５２ｂの先端部を下方に折り返して形成される折り返し部５２ｃとを有する。下端部５２ａは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７と中壁部４８との間に適当な隙間を保って内側回収溝５０内に収容される。また、上端部５２ｂは、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂと上下方向に重なるように設けられ、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、第１案内部４７の上端部４７ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。折り返し部５２ｃは、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、折り返し部５２ｃが第１案内部４７の上端部４７ｂの先端と水平方向に重なる。
　第２案内部５２の上端部５２ｂは、下方ほど肉厚が厚くなるように形成されている。処理液分離壁５３は、上端部５２ｂの下端外周縁部から下方に延びるように設けられた円筒形状を有する。処理液分離壁５３は、内カップ４１と中カップ４２とが最も近接した状態で、中壁部４８と外カップ４３との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。
　外カップ４３は、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの中心を通る回転軸線ＣＸに対してほぼ回転対称となる形状を有する。外カップ４３は、中カップ４２の第２案内部５２の外側において、スピンチャック２０を取り囲む。この外カップ４３は、第３案内部としての機能を有する。外カップ４３は、第２案内部５２の下端部５２ａと同軸円筒状をなす下端部４３ａと、下端部４３ａの上端から滑らかな円弧を描きつつ中心側（基板Ｗの回転軸線ＣＸに近づく方向）斜め上方に延びる上端部４３ｂと、上端部４３ｂの先端部を下方に折り返して形成される折り返し部４３ｃとを有する。
　下端部４３ａは、内カップ４１と外カップ４３とが最も近接した状態で、中カップ４２の処理液分離壁５３と内カップ４１の外壁部４６との間に適当な隙間を保って外側回収溝５１内に収容される。上端部４３ｂは、中カップ４２の第２案内部５２と上下方向に重なるように設けられ、中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、第２案内部５２の上端部５２ｂに対してごく微小な間隔を保って近接する。中カップ４２と外カップ４３とが最も近接した状態で、折り返し部４３ｃが第２案内部５２の折り返し部５２ｃと水平方向に重なる。
　なお、処理カップ４０の駆動は制御部９によって制御される。
　仕切板１５は、処理カップ４０の周囲においてチャンバー１０の内側空間を上下に仕切るように設けられている。
　仕切板１５の外周端は、チャンバー１０の側壁１１に連結されている。また、仕切板１５の処理カップ４０を取り囲む外縁部は、外カップ４３の外径よりも大きな径の円形状となるように形成されている。
　また、チャンバー１０の側壁１１の一部であり、かつ、床壁１３の近傍には、排気ダクト１８が設けられている。排気ダクト１８は、図示省略の排気機構に連通接続されている。ＦＦＵ１４から供給されてチャンバー１０内を流下した清浄空気のうち、処理カップ４０と仕切板１５との間を通過した空気は、排気ダクト１８から装置外に排出される。
　図４は、制御部９の機能の例を概念的に示す図である。図４に例が示されるように、制御部９は、解析部９１と、駆動制御部９３とを備える。制御部９は、基板Ｗを保持するスピンチャック２０および保持された状態の基板Ｗを撮像するカメラ７０とともに、位置判定装置としての機能も有する。
　解析部９１は、基板Ｗがスピンチャック２０において適切に保持されていることを判定する。なお、解析部９１の具体的な動作については後述する。
　駆動制御部９３は、処理ユニット１におけるチャックピン２６、スピンモータ２２、ノズル３０、ノズル６０、ノズル６５、下面処理液ノズル２８および処理カップ４０を含む駆動部１９０の駆動を制御する。ここで、チャックピン２６に対する駆動部１９０は、磁石の移動またはバネの付勢と消勢とを切り替えるための、不図示のモータを含む。
　図５は、図４に例が示された制御部９を実際に運用する場合のハードウェア構成を概略的に例示する図である。
　図５では、図４中の解析部９１と、駆動制御部９３とを実現するためのハードウェア構成として、演算を行う処理回路１１０２Ａと、情報を記憶することができる記憶装置１１０３とが示される。
　処理回路１１０２Ａは、たとえば、ＣＰＵなどである。記憶装置１１０３は、たとえば、ハードディスクドライブ（Ｈａｒｄ　ｄｉｓｋ　ｄｒｉｖｅ、すなわち、ＨＤＤ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリなどのメモリ（記憶媒体）である。
　＜基板処理装置の動作について＞
　基板処理装置１００における基板Ｗの通常の処理は、順に、センターロボット６０３がインデクサロボット６０２から受け取った処理対象の基板Ｗを各処理ユニット１に搬入する工程、当該処理ユニット１が基板Ｗに基板処理を行う工程、および、センターロボット６０３が当該処理ユニット１から処理済みの基板Ｗを搬出してインデクサロボット６０２に戻す工程を含む。
　次に、図６を参照しつつ、各処理ユニット１における典型的な基板Ｗの基板処理のうちの洗浄処理および乾燥処理の手順について説明する。なお、図６は、本実施の形態に関する基板処理装置１００の動作を示すフローチャートである。下記の動作は、主に制御部９の制御によって行われる。
　まず、基板Ｗの表面に薬液を供給して所定の薬液処理を行う（ステップＳＴ０１）。その後、純水を供給して純水リンス処理を行う（ステップＳＴ０２）。
　さらに、基板Ｗを高速回転させることによって純水を振り切り、それによって基板Ｗを乾燥させる（ステップＳＴ０３）。
　処理ユニット１が基板処理を行う際、スピンチャック２０が基板Ｗを保持するとともに、処理カップ４０が昇降動作を行う。
　処理ユニット１が薬液処理を行う場合、たとえば外カップ４３のみが上昇し、外カップ４３の上端部４３ｂと中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口が形成される。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に薬液が供給される。供給された薬液は、基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの外縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの薬液処理が進行する。回転する基板Ｗの外縁部から飛散した薬液は外カップ４３の上端部４３ｂによって受け止められ、外カップ４３の内面を伝って流下し、外側回収溝５１に回収される。
　処理ユニット１が純水リンス処理を行う場合、たとえば、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが上昇し、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲が内カップ４１の第１案内部４７によって取り囲まれる。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに回転され、ノズル３０および下面処理液ノズル２８から基板Ｗの上面および下面に純水が供給される。供給された純水は基板Ｗの回転による遠心力によって基板Ｗの上面および下面に沿って流れ、やがて基板Ｗの外縁部から側方に向けて飛散される。これにより、基板Ｗの純水リンス処理が進行する。回転する基板Ｗの外縁部から飛散した純水は第１案内部４７の内壁を伝って流下し、廃棄溝４９から排出される。なお、純水を薬液とは別経路にて回収する場合には、中カップ４２および外カップ４３を上昇させ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂと内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂとの間に、スピンチャック２０に保持された基板Ｗの周囲を取り囲む開口を形成するようにしてもよい。
　処理ユニット１が振り切り乾燥処理を行う場合、内カップ４１、中カップ４２および外カップ４３の全てが下降し、内カップ４１の第１案内部４７の上端部４７ｂ、中カップ４２の第２案内部５２の上端部５２ｂおよび外カップ４３の上端部４３ｂのいずれもがスピンチャック２０に保持された基板Ｗよりも下方に位置する。この状態で基板Ｗがスピンチャック２０とともに高速回転され、基板Ｗに付着していた水滴が遠心力によって振り切られ、乾燥処理が行われる。
　＜基板の保持位置の判定について＞
　基板Ｗがスピンチャック２０において適切に保持されていることを判定する動作について、以下説明する。当該判定動作は、基板処理に先立って制御部９において行われる。
　まず、制御部９の解析部９１は、カメラ７０によって撮像された複数の画像において基準領域および比較領域を設定し、さらに、基準領域における基板Ｗの端部に相当する画素位置を基準画素位置とし、比較領域における基板Ｗの端部に相当する画素位置を比較画素位置とする。
　そして、制御部９の解析部９１は、基準画素位置と比較画素位置との差分（画素位置の違い）があらかじめ定められたしきい値を超えない場合に、基板Ｗがスピンチャック２０において適切に保持されていると判定する。一方で、基準画素位置と比較画素位置との差分があらかじめ定められたしきい値を超える場合には、制御部９の解析部９１は、基板Ｗが適切に保持されていないと判定して、所定の警告（アラーム表示など）を行う。
　＜基準領域の設定について＞
　図７は、基板Ｗを適切に保持している状態のスピンチャック２０をカメラ７０によって撮像した場合の画像の例を示す図である。図７に例が示されるように、基板Ｗは、スピンチャック２０のスピンベース２１に対向して基準位置に配置され、その周縁部が複数のチャックピン２６によって把持されている。
　制御部９における解析部９１は、上記の画像、すなわち、回転していない基板Ｗが基準位置に保持されている状態を示す画像である基準画像における基板Ｗの端部を含む領域を基準領域３２０、基準領域３２１、基準領域３２２、基準領域３２３および基準領域３０４として設定する。それぞれの基準領域は、適切に保持されている状態の基板Ｗの端部に設定される領域である。
　ここで、基準領域は、基板Ｗの端部を含む領域のうち、輝度変化が比較的小さい領域に設定されることが望ましい。後述する輝度差を算出する際に、基板Ｗの端部以外の箇所の輝度変化が、基板Ｗの端部の検出精度を低下させてしまう場合があるためである。基板Ｗの端部以外の箇所の輝度変化は、たとえば、基板Ｗの周囲に配置される構造物の有無に影響を受ける。
　次に、制御部９における解析部９１は、基準領域におけるそれぞれの画素の輝度を算出し、さらに、それぞれの画素の、隣接する画素との輝度の差分（輝度差）を算出する。ここで、画素同士が隣接する方向は、基板Ｗの径方向に沿う方向である。
　図８は、図７で設定された基準領域３２０の模式図である。図８におけるＸ軸およびＹ軸は、画素が配列される方向を示している。図８に例が示されるように、画素同士の隣接する方向３１１は、基板Ｗの径方向に沿う方向（図８においては、Ｘ軸方向に相当）である。
　ここで、上記の輝度差は、基板Ｗの径方向の外側に位置する画素（すなわち、図８におけるＸ軸負方向側に位置する画素）の輝度が高い場合にのみ算出するものとし、基板Ｗの径方向の外側に位置する画素の輝度が低い場合には算出しない（または０とする）ものとしてもよい。そのようにすれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像と、輝度が比較的高くなる基板Ｗを囲む周辺部分を示す画像とを区別しやすくなる。
　そして、制御部９における解析部９１は、それぞれの画素について上記のように算出された輝度差を、基板Ｗの径方向と直交する方向（図８においては、Ｙ軸方向に相当）において足し合わせる。基板Ｗの径方向と直交する方向において輝度差を足し合わせることによって、基板Ｗの端部が位置する画素列の輝度差と、他の画素列の輝度差との差異がより顕著となるため、基板Ｗの端部の検出精度が向上する。基準領域においてこのように足し合わせられた輝度差の値を基準スコアとする。
　ここで、図７における基準領域３２２または基準領域３２３のように、画像において傾斜して設定された基準領域では、基板Ｗの径方向が、画像における画素同士の隣接する方向とは一致しない場合がある。そのような場合には、基板Ｗの径方向と画素同士の隣接する方向とが一致するように、画素を再度マッピングしてもよい。後述する比較領域においても同様に再度マッピングしてもよい。
　図９および図１０は、図７で設定された基準領域３２３の模式図である。図９および図１０におけるＸ軸およびＹ軸は、画素が配列される方向を示している。
　図７で設定された基準領域３２３の画素が配列される方向（図９におけるＸ軸方向およびＹ軸方向）は、画素同士の隣接する方向３１１とは一致していない。そこで、方向３１１と画素が配列される方向（図９におけるＸ軸方向またはＹ軸方向）とが一致するように基準領域３２３に対応する画像を回転させて、その後、画素をＸ軸方向およびＹ軸方向に再度マッピングする。このように画像における画素の配列を変更することによって、隣接する画素同士の輝度差およびその足し合わせを容易に算出することができる。
　＜基準画素位置の検出について＞
　次に、制御部９における解析部９１は、上記のように算出されたそれぞれの基準スコアを、基板Ｗの径方向において比較する。
　図１１は、基準領域３２３における基準スコアの、基板Ｗの径方向における分布の例を示す図である。図１１において、左の縦軸がスコアの大きさを示し、横軸が基板Ｗの径方向における画素位置（値が小さい方が径方向の内側）を示す。
　また、図１２は、基準領域３２３が含まれる画像の例を示す図である。図１２には、基準領域３２３の画像同士が隣接する方向３１１が示されている。
　図１１における基準スコア４０９は、基準領域３２３において方向３１１で隣接する画素同士（対象となる画素と、それに隣接する画素とのペア）の輝度差の、方向３１１とは直交する方向において足し合わせられた値（スコア）の分布を示すものである。図１１における基準スコア４０９のスコアのピーク４０１は、図１２における画素位置５０１に対応する。また、図１１における基準スコア４０９のスコアのピーク４０２は、図１２における画素位置５０２に対応する。
　図１２において、基準領域３２３における画素位置５０１と画素位置５０２との間に見える輝度が低い画像は、基板Ｗの影に相当する画像である。基板Ｗの影はカメラ７０の撮像方向によって必然的に画像に表示されるが、基板Ｗの影が表示されている画像において、基板Ｗの端部を明確に識別することは難しい場合がある。そのため、再現性が高い基板Ｗの端部として、基板Ｗの影を含む領域を基板Ｗの端部とすることができる。
　そこで、影を含む基板Ｗを示す輝度が低い領域と、基板Ｗ以外の輝度が高い領域との境界（すなわち、基板Ｗの影によって形成される境界）を精度よく検出するため、基準領域３２３における画素の輝度分布に基づく分布係数を基準スコア４０９の値に掛け合わせる。図１１においては、基準領域３２３における画素の分布係数６００が重ねて示されている。分布係数６００は、右の縦軸に示される輝度の高さの比率で示される。分布係数６００は、対象となる画素よりも基板Ｗの径方向の外側に位置する画素の平均輝度を正規化し、比率で示すものである。
　基準スコア４０９の値に分布係数６００の値を掛け合わせたものが、補正基準スコア４１０である。補正基準スコア４１０では、図１２における画素位置５０２に対応するピーク４１２が、画素位置５０１に対応するピーク４１１よりもスコアが高いピークとなっており、基準領域３２３における画素位置５０２を基板Ｗの端部の画素位置（基準画素位置）として検出することができる。
　なお、上記の分布係数６００は、基準領域３２３におけるそれぞれの画素の輝度の平均値に対する比率として示されているが、分布係数６００としては、基準領域３２３における輝度の分布を反映するものであればよく、たとえば、対象となる画素よりも径方向内側に位置する画素全体の輝度平均値であってもよいし、基準領域３２３における輝度分布の分散値または標準偏差などに置き換えられてもよい。
　また、基板Ｗの影を含まない端部を基板Ｗの端部としてもよい。すなわち、基板Ｗの端部を明確に識別することができる場合には、図１２における画素位置５０１を基板Ｗの端部の画素位置（基準画素位置）として検出してもよい。
　また、上記の基準画素位置は、基準スコア（または補正基準スコア）のスコアが最も高い１つの画素の位置に対応するものであるが、基準画素位置の精度を高めるために、たとえば、スコアが最も高い画素の両隣の画素（またはさらに隣接する周辺の画素）のスコアを用いて近似曲線を生成し、当該近似曲線の頂点の位置を基準画素位置とすることもできる（スプライン補間）。このような処理によって、基準画素位置の位置精度を向上させることができる。後述の比較画素位置についても同様である。
　図１３は、基準領域３２２における基準スコアの、基板Ｗの径方向における分布の例を示す図である。図１３において、左の縦軸がスコアの大きさを示し、横軸が基板Ｗの径方向における画素位置（値が小さい方が径方向の内側）を示す。
　また、図１４は、基準領域３２２が含まれる画像の例を示す図である。図１４には、基準領域３２２の画像同士が隣接する方向３１１が示されている。
　図１３における基準スコア４０９Ａは、基準領域３２２において方向３１１で隣接する画素同士の輝度差の、方向３１１とは直交する方向において足し合わせられた値の分布を示すものである。図１３における基準スコア４０９Ａのスコアのピーク４０３は、図１４における画素位置５０３に対応する。
　ここで、図１１における場合と同様に、基準領域３２２における画素の輝度分布に基づく分布係数を基準スコア４０９Ａの値に掛け合わせる。図１３においては、基準領域３２２における画素の分布係数６００Ａが重ねて示されている。分布係数６００Ａは、右の縦軸に示される輝度の高さの比率で示される。
　基準スコア４０９Ａの値に分布係数６００Ａの値を掛け合わせたものが、補正基準スコア４１０Ａである。補正基準スコア４１０Ａでは、図１４における画素位置５０４に対応するピーク４１３が最もスコアが高いピークとなってしまっている。画素位置５０４は基準領域３２２の径方向内側の位置に相当し、基板Ｗの端部の画素位置として適切ではない。
　上記のような不具合の原因は、基板Ｗが示される領域における輝度が高いことが考えられる。図１４に例が示されるように基板Ｗの表面に他の構造の像が映りこんで輝度が高くなった場合などでは、分布係数６００Ａを掛け合わせて算出される補正基準スコア４１０Ａを用いて基板Ｗの端部の画素位置を検出しようとすると、基板Ｗが示される領域における高い輝度が当該領域における補正基準スコアを増大させてしまい、適切な基板Ｗの端部の画素位置の検出を阻害してしまう。
　そこで、基準領域内における基板Ｗの径方向内側の輝度が、基板Ｗの径方向外側の輝度よりも低い場合にのみ、補正基準スコアを用いて基板Ｗの端部を基準画素位置として検出するものとすることができる。そのようにすれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像において、意図しない輝度変化が生じた場合であっても、当該変化に基づいて基準画素位置が検出されることを抑制することができる。
　たとえば、図１４に示される境界線７００は基準領域３２２を基板Ｗの径方向において半分に分ける線であるが、境界線７００よりも基板Ｗの径方向内側における画素の平均輝度と、境界線７００よりも基板Ｗの径方向外側における画素の平均輝度とを比較し、基板Ｗの径方向内側の画素の平均輝度が低い場合（基板Ｗの径方向外側の画素の平均輝度が高い場合）にのみ、補正基準スコアを用いて基板Ｗの端部を基準画素位置として検出するものとする。
　なお、平均輝度を比較するための境界線７００は基準領域３２２を半分に分ける線に限定されるものではないが、基板Ｗの端部に相当する画素位置が基準領域内の中央付近となるように基準領域が設定されることを鑑みれば、境界線７００を基準領域を半分に分ける線とすることで、平均輝度が低い領域（たとえば、基板Ｗが示される領域）と平均輝度が高い領域（たとえば、基板Ｗを囲む周辺領域）とを容易に分けることができる。よって、基準領域内における基板Ｗの径方向内側の輝度が、基板Ｗの径方向外側の輝度よりも高いか低いかの判定がしやすくなる。
　＜比較領域の設定について＞
　比較領域の設定は、基準領域の設定と同様に行われる。具体的には、スピンチャック２０に保持された状態の基板Ｗの撮像をカメラ７０または他の撮像装置で行い、制御部９における解析部９１が、得られた画像において基準領域が設定された場合と同様の範囲の領域を比較領域として設定する。ここで、比較領域が設定される画像における基板Ｗは、基準領域が設定された画像における基板Ｗとは異なり、スピンチャック２０で適切に保持されているか否かは不明である。比較領域が設定される画像、すなわち、回転していない基板Ｗがスピンチャック２０に保持されている状態を示す画像である比較画像（基準画像と比較される画像）には、これから基板処理が行われる基板Ｗが示されていることが想定される。
　次に、制御部９における解析部９１は、比較領域におけるそれぞれの画素の輝度を算出し、さらに、それぞれの画素の、隣接する画素との輝度の差分（輝度差）を算出する。ここで、画素同士が隣接する方向は、基板Ｗの径方向に沿う方向である。
　そして、制御部９における解析部９１は、それぞれの画素について上記のように算出された輝度差を、基板Ｗの径方向と直交する方向において足し合わせる。比較領域においてこのように足し合わせられた輝度差の値を比較スコアとする。
　＜比較画素位置の検出について＞
　次に、制御部９における解析部９１は、上記のように算出されたそれぞれの比較スコアを、基板Ｗの径方向において比較する。
　そして、比較スコアの最もスコアが高いピークに対応する画素位置を比較画素位置として検出する。ここで、比較領域内における基板Ｗの径方向内側の輝度が、基板Ｗの径方向外側の輝度よりも低い場合に、補正比較スコアを用いて比較画素位置を検出することができる。そのようにすれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像において、意図しない輝度変化が生じた場合であっても、当該変化に基づいて比較画素位置が検出されることを抑制することができる。
　ここで、補正比較スコアとは、比較スコアの値に、比較領域における画素の輝度分布に基づく分布係数の値を掛け合わせたものである。
　＜保持位置の判定について＞
　次に、制御部９の解析部９１が、基準画素位置と対応する比較画素位置との差分（画素位置の違い）があらかじめ定められたしきい値を超えない場合に、基板Ｗがスピンチャック２０において適切に保持されていると判定する。ここで、基準画素位置と、それに対応する比較画素位置とは、基準領域とそれに対応する比較領域とがそれぞれ特定されている場合に、当該基準領域において検出された基準画素位置と、当該比較領域において検出された比較画素位置とを指す。
　この際、基板Ｗの対角に位置する比較領域における位置ずれの結果を合わせて参照することによって、基板Ｗ全体の位置ずれの方向を検出することができる。
　たとえば、基準領域３２０に対応する比較領域における位置ずれが基板Ｗの径方向内向きであり、基準領域３２２に対応する比較領域における位置ずれが基板Ｗの径方向外向きであった場合に、基板Ｗは全体として基準領域３２２が設定された側にずれて保持されていることが分かる。同様に、基準領域３２１に対応する比較領域における位置ずれが基板Ｗの径方向内向きであり、基準領域３２３に対応する比較領域における位置ずれが基板Ｗの径方向外向きであった場合に、基板Ｗは全体として基準領域３２３が設定された側にずれて保持されていることが分かる。
　＜第２の実施の形態＞
　本実施の形態に関する基板処理装置において処理される基板の位置を判定する位置判定装置、および、位置判定方法について説明する。なお、以下の説明においては、以上に記載された実施の形態で説明された構成要素と同様の構成要素については同じ符号を付して図示し、その詳細な説明については適宜省略するものとする。
　＜基板処理装置の構成について＞
　基板処理装置の構成は、図１から図５に示された構成と同様である。
　＜基板処理装置の動作について＞
　本実施の形態において解析部９１は、基板Ｗの保持位置の判定に加えて、カメラ７０によって撮像されたチャックピンの画像を使ってマッチング処理を行い、マッチング座標を算出する。そして、解析部９１は、上記のマッチング座標に基づいて、チャックピン２６の開閉状態を検出する。
　上記のように解析部９１が動作することによって、基板Ｗを保持するスピンチャック２０におけるチャックピン２６の開閉状態を考慮しつつ基板Ｗが適切に保持されているか否かを判定することができる。そのため、基板Ｗの保持状態を正確に把握することができる。
　図１５は、本実施の形態に関する基板処理装置の動作の例を示すフローチャートである。図１５に示される動作は、制御部９によって行われる。
　まず、ステップＳＴ１１において、駆動制御部９３から送信された制御情報が、チャックピン２６の閉状態を指示するものであるか否かを判定する。そして、制御情報がチャックピン２６の閉状態を指示するものである場合には、ステップＳＴ１２へ進む。一方で、制御情報がチャックピン２６の閉状態を指示するものでない場合には、ステップＳＴ１１をやり直す。
　次に、ステップＳＴ１２において、解析部９１が、基板Ｗがチャックピン２６に乗り上げているか否かを、後述のマッチング座標に基づいて判定する。そして、基板Ｗがチャックピン２６に乗り上げている場合には、ステップＳＴ１３へ進む。一方で、基板Ｗがチャックピン２６に乗り上げていない場合には、ステップＳＴ１４へ進む。
　ステップＳＴ１３では、駆動制御部９３が、基板Ｗが適切に保持されていない（すなわち、チャックピン２６によって基板Ｗが適切な位置に配置されていない、いずれかのチャックピンが基板Ｗを把持できていないなど）として、所定の警告（アラーム表示、または、基板Ｗの配置のやり直しを促すなど）を行う。
　ステップＳＴ１４では、解析部９１が、後述のマッチング座標に基づいてチャックピン２６が閉状態であるか否かを判定する。そして、チャックピン２６が閉状態である場合には、ステップＳＴ１５へ進む。一方で、チャックピン２６が閉状態でない場合には、ステップＳＴ１６へ進む。
　ステップＳＴ１５では、解析部９１が、第１の実施の形態に示された基板Ｗの保持位置の判定を行い、基準画素位置と対応する比較画素位置との差分があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する。そして、しきい値を超える場合には、ステップＳＴ１３へ進む。一方で、しきい値を超えない場合には、ステップＳＴ１７へ進み、基板Ｗが適切に保持されていることを示す所定の表示を行う。
　ステップＳＴ１６では、解析部９１が、第１の実施の形態に示された基板Ｗの保持位置の判定を行い、基準画素位置と対応する比較画素位置との差分があらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する。そして、しきい値を超える場合には、ステップＳＴ１３へ進む。一方で、しきい値を超えない場合には、ステップＳＴ１８へ進み、基板Ｗが配置されていることおよびチャックピン２６が制御情報とは異なる開状態であることを示す所定の表示を行う。
　＜チャックピンの開閉状態の検出について＞
　上記の動作のうち、制御部９によって行われるチャックピン２６の開閉状態の検出（状態検出）について説明する。
　チャックピン２６の駆動は制御部９の駆動制御部９３によって制御されるが、チャックピン２６自体の不具合またはチャックピン２６に把持される基板Ｗの不具合（たとえば、基板Ｗが配置される位置が所定の位置から外れている場合）などが原因となって、チャックピン２６が駆動制御部９３において意図されたとおり（駆動制御部９３から送信される制御情報のとおり）の動作をしない場合がある。そこで、チャックピン２６の開閉状態を検出することによって、チャックピン２６が駆動制御部９３において指示されたとおりに動作しているか否かを確認することができる。さらに、当該確認の結果に応じて、基板Ｗの配置を修正したり、駆動制御部９３から再度制御信号を出力させたりすることができる。
　本実施の形態では、チャックピン２６を示す画像を複数用意し、かつ、それらの間でマッチング処理（具体的には、パターンマッチング処理）を行うことによってマッチング座標を算出する。ここで、マッチング座標とは、画像間のマッチングスコアが最も高くなる場合の画像間の相対的な位置関係を示す座標である。
　本実施の形態では、まず、チャックピン２６の開閉状態に応じて３種類の基準画像を用意する。具体的には、チャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態（第１の状態）、チャックピン２６が基板Ｗを把持している状態（第２の状態）、および、チャックピン２６が開いている状態（第３の状態）それぞれの、チャックピン２６を示す画像を基準画像として用意する。
　図１６は、第１の状態の基準画像を得るための、スピンチャック２０全体を写す全体画像の例を示す図である。図１６に例が示されるように、カメラ７０などによって撮像される画像には、複数のチャックピン２６（それぞれのチャックピンを、チャックピン２６ａ、チャックピン２６ｂ、チャックピン２６ｃ、チャックピン２６ｄとも称する）とが含まれる。
　上記のような画像から、チャックピン２６の開閉状態を検出するための基準画像２０１を抽出する。具体的には、複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つについて、チャックピン２６の少なくとも一部（たとえば、チャックピン２６の開閉に伴って変位するチャックピン２６の上端部など）を含む範囲を基準画像２０１として設定する。
　なお、本実施の形態での基準画像２０１は、複数のチャックピン２６それぞれについて上記の開閉状態に応じて３種類ずつ用意されるものとするが、少なくとも１つのチャックピン２６について少なくとも１種類の基準画像２０１が用意されていればよい。
　また、基準画像２０１は、カメラ７０でチャックピン２６を実際に撮像することによって得られた画像から抽出されるものであってもよいし、他の方法で得られた画像から抽出されるものであってもよい。
　また、第２の状態の基準画像２０１を得るための画像は、チャックピン２６が基板Ｗを実際に保持している場合に限られるものではなく、チャックピン２６を保持可能とする磁石またはバネを無効化して、基板Ｗを保持している状態と同様の開閉度が維持されたチャックピン２６が画像に示されることによって実現されてもよい。
　また、第２の状態の基準画像２０１の範囲は、基板Ｗが含まれないほうがよい。基準画像２０１の範囲にチャックピン２６以外の部分が含まれなければ、後述のマッチングで精度が向上する。
　次に、カメラ７０を使ってチャックピン２６を含むスピンチャック２０の画像を撮像する。そして、基準画像との間でパターンマッチング処理を行うための画像である対象画像を用意する。
　図１７は、対象画像を得るための、スピンチャック２０を示す図である。図１７に例が示されるように、カメラ７０などによって撮像される全体画像には、複数のチャックピン２６とが含まれる。
　上記のような画像から、基準画像２０１との間でパターンマッチング処理を行うための対象画像２０２を抽出する。具体的には、複数のチャックピン２６のうちの少なくとも１つについて、チャックピン２６の少なくとも一部を含む範囲を対象画像２０２として設定する。
　ここで、基準画像２０１の範囲は、対象画像２０２における一部の範囲に対応させることができる。すなわち、対象画像２０２の範囲は、基準画像２０１の範囲よりも広く設定することができる。このように対象画像２０２の範囲が設定されることによって、対象画像２０２の範囲内で基準画像２０１を順次ずらしてパターンマッチング処理を行い、マッチングスコアが最も高くなる場合に算出されるマッチング座標を探索することができる。
　具体的には、まず、チャックピン２６の第１の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１）とし、同様に、チャックピン２６の第２の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）とし、チャックピン２６の第３の状態の基準画像２０１のうちの所定画素の座標を基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３）とする。図２１は、基準画像２０１における基準座標の例を示す図である。図２１に例が示されるように、基準座標は、対応する基準画像の左下の端部（原点Ｚ）とすることができる。なお、基準座標は、基準画像内における任意の箇所（たとえば、基準画像の右上の端部、または、基準画像の中央など）としてもよい。
　基準画像２０１は、対象画像２０２とともに、チャックピン２６の全体画像の座標系で示され、対象画像２０２の座標系内に位置する。
　次に、制御部９がチャックピン２６の現在の開閉状態を第１の状態であると認識しているとして、対象画像２０２と基準画像２０１とのパターンマッチングを行う。そして、マッチングスコアが最も高かった場合の基準画像２０１の原点Ｚの座標を探索する。マッチングスコアが最も高い場合とは、たとえば、画像間の類似度を示す手法の１つであるＳＳＤ（Ｓｕｍ　ｏｆ　Ｓｑｕａｒｅｄ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）を用いる場合、類似度を示す画素値の差分の二乗和であるＲＳＳＤ値の最小値が相当する。なお、パターンマッチングにおいて画像間の類似度を示す手法には、他にＳＡＤ（Ｓｕｍ　ｏｆ　Ａｂｓｏｌｕｔｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ）またはＮＣＣ（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ　Ｃｒｏｓｓ－Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）などがあるが、これらに限られない。
　ここで、最も高いマッチングスコアがあらかじめ定められたしきい値以内である（たとえば、ＲＳＳＤ値の最小値がしきい値よりも小さい）場合に、マッチングスコアが最も高かった場合の基準画像２０１の原点Ｚの座標を、マッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）として算出する。マッチング座標は、対象画像２０２の座標系で算出する。
　一方で、最も高いマッチングスコアがあらかじめ定められたしきい値以内でない（たとえば、ＲＳＳＤ値の最小値がしきい値よりも大きい）場合には、マッチング失敗としてマッチング座標を算出しないものとする。その結果、マッチングスコアが高い場合のマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することができるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。なお、マッチングスコアがしきい値以内であるか否かに関わらず、マッチング座標を算出してもよい。
　次に、解析部９１が、マッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出する。具体的には、第１の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ１）と上記のように得られたマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度が所定のしきい値以内であれば、制御部９の、チャックピン２６が第１の状態であるとの認識が正しいと考える（すなわち、チャックピン２６の開閉状態が第１の状態であることを検出する）。ここでの類似度は、たとえば、２つの座標間のユークリッド距離を算出し、当該値が上記のしきい値以内かを判断するものである。
　一方で、上記の類似度が所定のしきい値以内でなければ、制御部９の、チャックピン２６が第１の状態であるとの認識は誤りであると考え、次に、第２の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）と上記のマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度を算出する。そして、第２の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ２）との間の類似度が所定のしきい値以内でなければ、さらに、第３の状態の基準座標（Ｘｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３，Ｙｂａｓｉｓ＿ｐｏｓ３）と上記のマッチング座標（Ｘｔａｒｇｅｔ，Ｙｔａｒｇｅｔ）との間の類似度を算出する。このような方法によって、チャックピン２６の開閉状態を正確に検出することができる。
　図１８および図１９は、マッチング座標の分布の例を示す図である。図１８は、図１６および図１７におけるチャックピン２６ｂのマッチング座標の分布を示す。図１９は、図１６および図１７におけるチャックピン２６ｄのマッチング座標の分布を示す。図１８および図１９において、縦軸は対象画像に設けられた座標系のＹ座標（数値は一例）の例を示し、横軸は対象画像に設けられた座標系のＸ座標（数値は一例）の例を示す。
　図１８および図１９では、異なるチャックピン２６の第２の状態をそれぞれ基準画像とし、それぞれの基準画像に対応して複数の対象画像とのパターンマッチング処理を行った結果が示されている。図１８および図１９において、範囲３０１、範囲３０２、範囲３０３は、それぞれ第１の状態、第２の状態、第３の状態の基準座標を中心とする所定範囲を示す。範囲３０１には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第１の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０１は、上記の第１の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。また、範囲３０２には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第２の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０２は、上記の第２の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。また、範囲３０３には、対象画像２０２におけるチャックピン２６が第３の状態を示す画像であった場合のマッチング座標が位置する（範囲３０３は、上記の第３の状態の類似度算出の際のしきい値範囲に対応する）。
　図１８および図１９に示されるように、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態（すなわち、第１の状態、第２の状態および第３の状態）によってマッチング座標が位置する範囲は明確に分かれる。すなわち、マッチング座標によれば、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態を明確に区別可能である（これは、図１８および図１９に示されたチャックピン２６ｂ、チャックピン２６ｄ以外のチャックピンであっても同様である）。よって、解析部９１は、算出されたマッチング座標がいずれの範囲に属する座標であるかを判定することによって、チャックピン２６の開閉状態を検出することができる。
　ここで、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれにも含まれない場合には、解析部９１は、チャックピン２６の開閉状態を検出しない。その結果、適切な範囲に含まれるマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することができるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。なお、チャックピン２６が第１の状態、第２の状態および第３の状態のいずれにもなっていない場合、すなわち、基板Ｗがチャックピン２６に乗り上げている場合（ステップＳＴ１２に対応）、または、基板Ｗが配置されているにも関わらずチャックピン２６が基板Ｗを把持できずに空掴み状態となっている場合などでは、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれにも含まれない座標に位置する。
　上記の例では、チャックピン２６の第２の状態が基準画像として使われたが、他の状態（すなわち、第１の状態または第３の状態）が基準画像として使われる場合であっても、マッチング座標が位置する範囲は、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態（すなわち、第１の状態、第２の状態および第３の状態）に応じて明確に分かれるため、上記の例と同様に、マッチング座標に応じて、対象画像２０２におけるチャックピン２６の開閉状態を検出可能である。
　また、マッチング座標が含まれる範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３は、算出されるマッチング座標の平均値によって、範囲の大きさまたは位置が変更されてもよい。ただし、範囲の大きさまたは位置の変更があらかじめ定められたしきい値の範囲を超える場合には、経年劣化などによってチャックピン２６が適切に駆動していない可能性があるため、必要に応じて警告などを出力するようにしてもよい。
　＜基板の有無の検出について＞
　図１８および図１９に示された範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３は、チャックピン２６のそれぞれ異なる開閉状態（チャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態、チャックピン２６が基板Ｗを把持している状態、および、基板Ｗの有無に関わらずチャックピン２６が開いている状態）を示すマッチング座標に対応する。上記の３つの開閉状態のうち、チャックピン２６が基板Ｗを把持している場合にはチャックピン２６が基板Ｗを把持せずに完全に閉じている状態が除外され、チャックピン２６が基板Ｗを把持していない場合にはチャックピン２６が基板Ｗを把持している状態が除外されるため、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かによって、マッチング座標が含まれ得る範囲は限定されることとなる。
　よって、たとえば解析部９１が、図１７に示されるようなスピンチャック２０を示す画像を画像解析（たとえば、スピンベース２１の中央部に相当する位置における輝度解析）し、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かを検出することによって、マッチング座標が範囲３０１、範囲３０２および範囲３０３のいずれかに限定する場合だけでなく、さらに、チャックピン２６が基板Ｗを把持しているか否かに応じて限定された範囲内（座標範囲内）で、チャックピン２６の開閉状態を検出することができる。その結果、適切な範囲に含まれないマッチング座標に基づいてチャックピン２６の開閉状態を検出することが抑制されるため、チャックピン２６の開閉状態の検出精度が向上する。
　＜対象画像の抽出範囲について＞
　対象画像２０２の範囲内にチャックピン２６以外の構造物（たとえば、基板Ｗ、または、スピンチャック２０の周辺に付着している水滴など）が含まれると、マッチング精度が低下する場合がある。
　そこで、対象画像２０２を抽出する際に、基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するように抽出範囲を設定することによって、チャックピン２６以外の構造物が画像内に含まれることを避け（少なくとも、チャックピン２６以外の構造物が画像内に含まれる範囲を減少させ）、ミスマッチングを抑制することができる。
　図２０は、対象画像の抽出の例を示す図である。図２０に例が示されるように、対象画像２０２Ａは、基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するように抽出範囲が設定されている。そのため、チャックピン２６以外の構造物が対象画像２０２Ａ内に含まれることを避けることができる。
　なお、上記では対象画像２０２の抽出範囲について説明されたが、基準画像２０１Ａについても同様に、抽出範囲を基板Ｗの外縁部４００に沿う長手方向を有するものとすることもできる。
　＜以上に記載された複数の実施の形態によって生じる効果について＞
　次に、以上に記載された複数の実施の形態によって生じる効果の例を示す。なお、以下の説明においては、以上に記載された複数の実施の形態に例が示された具体的な構成に基づいて当該効果が記載されるが、同様の効果が生じる範囲で、本願明細書に例が示される他の具体的な構成と置き換えられてもよい。すなわち、以下では便宜上、対応づけられる具体的な構成のうちのいずれか１つのみが代表して記載される場合があるが、代表して記載された具体的な構成が対応づけられる他の具体的な構成に置き換えられてもよい。
　また、当該置き換えは、複数の実施の形態に跨ってなされてもよい。すなわち、異なる実施の形態において例が示されたそれぞれの構成が組み合わされて、同様の効果が生じる場合であってもよい。
　以上に記載された実施の形態によれば、位置判定方法において、基板保持部（スピンチャック２０）の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板Ｗを撮像し、撮像された画像を基準画像として出力する。そして、基準画像における基板Ｗの端部を含む領域を基準領域３２０（または、基準領域３２１、基準領域３２２、基準領域３２３）として設定し、基準領域において基板Ｗの端部の画素位置を基準画素位置として検出する。一方で、スピンチャック２０に配置され、かつ、回転していない状態である基板Ｗを撮像し、撮像された画像を比較画像として出力する。そして、比較画像における基板Ｗの端部を含む領域を比較領域として設定し、比較領域において基板Ｗの端部の画素位置を比較画素位置として検出する。そして、基準画素位置と比較画素位置との差分が、あらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する。ここで、基準画素位置を検出する工程は、基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、基板Ｗの径方向で対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、径方向と直交する方向で対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出する工程と、基準領域における径方向で順次算出された複数の基準スコアのうち、最大となる基準スコアに対応する対象画素の位置を基準画素位置とする工程とを備える。また、比較画素位置を検出する工程は、比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、基板Ｗの径方向で対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、径方向と直交する方向で対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出する工程と、比較領域における径方向で順次算出された複数の比較スコアのうち、最大となる比較スコアに対応する対象画素の位置を比較画素位置とする工程とを備える。
　このような構成によれば、基板Ｗの径方向と直交する方向において輝度差を積算してスコアを算出し、当該スコアを使って基準画素位置および比較画素位置を高い精度で検出することができる。よって、基準画素位置と比較画素位置との差分に基づいて、基板Ｗの端部の位置ずれを高い精度で判定することができる。
　なお、特段の制限がない場合には、それぞれの処理が行われる順序は変更することができる。
　なお、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、対象画素の輝度と隣接画素の輝度との差分が、対象画素および隣接画素のうち、基板Ｗの径方向で外側に位置する方の輝度が高い場合にのみ算出される。このような構成によれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像と、輝度が比較的高くなる基板Ｗを囲む周辺部分を示す画像とを区別しやすくなる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、基準スコアに、基準領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正基準スコアとする。そして、基準画素位置が、基準領域において最大となる補正基準スコアに対応する対象画素の位置である。このような構成によれば、基準領域の輝度分布を反映する分布係数を使って補正基準スコアを算出することができるため、基準画素位置の検出精度を高めることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、基準画素位置が、基準領域における径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、基準領域において最大となる補正基準スコアに対応する対象画素の位置となる。このような構成によれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像において、意図しない輝度変化が生じた場合であっても、当該変化に基づいて基準画素位置が検出されることを抑制することができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、比較スコアに、比較領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正比較スコアとする。そして、比較画素位置が、比較領域において最大となる補正比較スコアに対応する対象画素の位置である。このような構成によれば、比較領域の輝度分布を反映する分布係数を使って補正比較スコアを算出することができるため、比較画素位置の検出精度を高めることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、比較画素位置が、比較領域における径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、比較領域において最大となる補正比較スコアに対応する対象画素の位置となる。このような構成によれば、輝度が比較的低くなる基板Ｗを示す画像において、意図しない輝度変化が生じた場合であっても、当該変化に基づいて比較画素位置が検出されることを抑制することができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、分布係数が、対象画素よりも径方向の外側に位置する画素の平均輝度である。このような構成によれば、基準スコアに基準領域における画素の輝度分布を反映させる、または、比較スコアに比較領域における画素の輝度分布を反映させることができるため、基準画素位置または比較画素位置の検出精度を高めることができる。
　また、以上に記載された実施の形態によれば、基準領域および比較領域における画素が、径方向に沿って配列されるように再度マッピングされる。このような構成によれば、画像における画素の配列方向と基板Ｗの径方向とが一致していない場合であっても、再度マッピングして画素の配列を変更することによって、隣接する画素同士の輝度差およびその足し合わせを容易に算出することができる。
　以上に記載された実施の形態によれば、位置判定装置は、基板Ｗを保持する基板保持部と、撮像部と、解析部９１とを備える。ここで、基板保持部は、たとえば、スピンチャック２０などに対応するものである。また、撮像部は、たとえば、カメラ７０などに対応するものである。カメラ７０は、スピンチャック２０における基板Ｗを撮像する。解析部９１は、カメラ７０によって撮像された画像を解析して、基板Ｗの端部の画素位置を検出する。ここで、画像におけるスピンチャック２０の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板Ｗをカメラ７０で撮像した画像を基準画像とする。また、基準画像における基板Ｗの端部を含む領域である基準領域３２０（または、基準領域３２１、基準領域３２２、基準領域３２３）において、基板Ｗの端部の画素位置を基準画素位置とする。また、スピンチャック２０に配置され、かつ、回転していない状態である基板Ｗをカメラ７０で撮像した画像（基準画像と比較される画像）を比較画像とする。また、比較画像における基板Ｗの端部を含む領域である比較領域において、基板Ｗの端部の画素位置を比較画素位置とする。そして、解析部９１は、基準画素位置と比較画素位置とを検出し、かつ、基準画素位置と比較画素位置との差分がしきい値を超えるか否かを判定する。ここで、解析部９１は、基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、基板Ｗの径方向で対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、径方向と直交する方向で対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出する。そして、解析部９１は、基準領域における径方向で順次算出された複数の基準スコアのうち、最大となる基準スコアに対応する対象画素の位置を基準画素位置として検出する。また、解析部９１は、比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、基板Ｗの径方向で対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、径方向と直交する方向で対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出する。そして、解析部９１は比較領域における径方向で順次算出された複数の比較スコアのうち、最大となる比較スコアに対応する対象画素の位置を比較画素位置として検出する。
　このような構成によれば、基板Ｗの径方向と直交する方向において輝度差を積算してスコアを算出し、当該スコアを使って基準画素位置および比較画素位置を高い精度で検出することができる。よって、基準画素位置と比較画素位置との差分に基づいて、基板Ｗの端部の位置ずれを高い精度で判定することができる。
　また、上記の構成に本願明細書に例が示された他の構成を適宜追加した場合、すなわち、上記の構成としては言及されなかった本願明細書中の他の構成が適宜追加された場合であっても、同様の効果を生じさせることができる。
　＜以上に記載された複数の実施の形態の変形例について＞
　以上に記載された複数の実施の形態では、基準スコアまたは比較スコアを算出するために画素の輝度が足し合わせられたが、画素の輝度の代わりに、たとえば、１画素におけるＲＧＢ要素の平均値が足し合わせられてもよい。また、対象画素に隣接する画素である隣接画素は、対象画素の隣の１画素に限られるものではなく、さらに隣の１または２の画素が含まれてもよい。
　また、以上に記載された複数の実施の形態では、それぞれの構成要素の材質、材料、寸法、形状、相対的配置関係または実施の条件などについても記載する場合があるが、これらはすべての局面においてひとつの例であって、限定的なものではない。
　したがって、例が示されていない無数の変形例と均等物とが、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。たとえば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの実施の形態における少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態における構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
　また、以上に記載された少なくとも１つの実施の形態において、特に指定されずに材料名などが記載された場合は、矛盾が生じない限り、当該材料に他の添加物が含まれた、たとえば、合金などが含まれるものとする。
　また、以上に記載された実施の形態で記載されたそれぞれの構成要素は、ソフトウェアまたはファームウェアとしても、それと対応するハードウェアとしても想定され、ソフトウェアとしては、たとえば「部」などを称され、ハードウェアとしては、たとえば「処理回路」（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）などと称される。
　９１　解析部
　２０１　基準画像
　２０１Ａ　基準画像
　３０４　基準領域
　３２０　基準領域
　３２１　基準領域
　３２２　基準領域
　３２３　基準領域
　４０９　基準スコア
　４０９Ａ　基準スコア
　４１０　補正基準スコア
　４１０Ａ　補正基準スコア
　５０１　画素位置
　５０２　画素位置
　５０３　画素位置
　５０４　画素位置
　６００　分布係数
　６００Ａ　分布係数

Claims (9)

  1. 　基板保持部の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板を撮像し、撮像された画像を基準画像として出力する工程と、
    　前記基準画像における前記基板の端部を含む領域を基準領域として設定し、前記基準領域において前記基板の前記端部の画素位置を基準画素位置として検出する工程と、
    　前記基板保持部に配置され、かつ、回転していない状態である基板を撮像し、撮像された画像を比較画像として出力する工程と、
    　前記比較画像における前記基板の端部を含む領域を比較領域として設定し、前記比較領域において前記基板の前記端部の画素位置を比較画素位置として検出する工程と、
    　前記基準画素位置と前記比較画素位置との差分が、あらかじめ定められたしきい値を超えるか否かを判定する工程とを備え、
    　前記基準画素位置を検出する工程が、
    　　前記基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出する工程と、
    　　前記基準領域における前記径方向で順次算出された複数の前記基準スコアのうち、最大となる前記基準スコアに対応する前記対象画素の位置を前記基準画素位置とする工程とを備え、
    　前記比較画素位置を検出する工程が、
    　　前記比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出する工程と、
    　　前記比較領域における前記径方向で順次算出された複数の前記比較スコアのうち、最大となる前記比較スコアに対応する前記対象画素の位置を前記比較画素位置とする工程とを備える、
    　位置判定方法。
  2. 　請求項１に記載の位置判定方法であり、
    　前記対象画素の輝度と前記隣接画素の輝度との差分が、前記対象画素および前記隣接画素のうち、前記基板の前記径方向で外側に位置する方の輝度が高い場合にのみ算出される、
    　位置判定方法。
  3. 　請求項１または２に記載の位置判定方法であり、
    　前記基準スコアに、前記基準領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正基準スコアとし、
    　前記基準画素位置が、前記基準領域において最大となる前記補正基準スコアに対応する前記対象画素の位置である、
    　位置判定方法。
  4. 　請求項３に記載の位置判定方法であり、
    　前記基準画素位置が、前記基準領域における前記径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、前記基準領域において最大となる前記補正基準スコアに対応する前記対象画素の位置となる、
    　位置判定方法。
  5. 　請求項１または２に記載の位置判定方法であり、
    　前記比較スコアに、前記比較領域における輝度分布に基づく分布係数が掛け合わせられた値を補正比較スコアとし、
    　前記比較画素位置が、前記比較領域において最大となる前記補正比較スコアに対応する前記対象画素の位置である、
    　位置判定方法。
  6. 　請求項５に記載の位置判定方法であり、
    　前記比較画素位置が、前記比較領域における前記径方向の外側の範囲における平均輝度よりも内側の範囲における平均輝度が低い場合にのみ、前記比較領域において最大となる前記補正比較スコアに対応する前記対象画素の位置となる、
    　位置判定方法。
  7. 　請求項３に記載の位置判定方法であり、
    　前記分布係数が、前記対象画素よりも前記径方向の外側に位置する画素の平均輝度である、
    　位置判定方法。
  8. 　請求項１または２に記載の位置判定方法であり、
    　前記基準領域および前記比較領域における前記画素が、前記径方向に沿って配列されるように再度マッピングされる、
    　位置判定方法。
  9. 　基板を保持する基板保持部と、
    　前記基板保持部における前記基板を撮像する撮像部と、
    　前記撮像部によって撮像された画像を解析して、前記基板の端部の画素位置を検出する解析部とを備え、
    　前記画像における前記基板保持部の基準位置に保持され、かつ、回転していない状態である基板を前記撮像部で撮像した画像を基準画像とし、
    　前記基準画像における前記基板の端部を含む領域である基準領域において、前記基板の前記端部の画素位置を基準画素位置とし、
    　前記基板保持部に配置され、かつ、回転していない状態である基板を前記撮像部で撮像した画像を比較画像とし、
    　前記比較画像における前記基板の端部を含む領域である比較領域において、前記基板の前記端部の画素位置を比較画素位置とし、
    　前記解析部が、前記基準画素位置と前記比較画素位置とを検出し、かつ、前記基準画素位置と前記比較画素位置との差分がしきい値を超えるか否かを判定し、
    　前記解析部が、
    　　前記基準領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である基準スコアを算出し、さらに、前記基準領域における前記径方向で順次算出された複数の前記基準スコアのうち、最大となる前記基準スコアに対応する前記対象画素の位置を前記基準画素位置として検出し、
    　　前記比較領域において対象となる画素である対象画素の輝度と、前記基板の径方向で前記対象画素と隣接する画素である隣接画素の輝度との差分を、前記径方向と直交する方向で前記対象画素と並ぶ画素同士で積算した値である比較スコアを算出し、さらに、前記比較領域における前記径方向で順次算出された複数の前記比較スコアのうち、最大となる前記比較スコアに対応する前記対象画素の位置を前記比較画素位置として検出する、
    　位置判定装置。
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