JP6329397B2 - 画像検査装置及び画像検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象をカメラで撮影し、その撮影画像を用いて検査対象の損傷の有無を検査する画像検査装置及び画像検査方法に関する。特に、基板搬送ロボットにより液晶基板等の基板を複数のプロセス処理を行う処理チャンバーに順番に搬送して各処理チャンバーにて所定のプロセス処理を行う基板処理システムにおいて、基板の搬送中に当該基板の損傷の有無を検査する場合に最適な画像検査装置及び画像検査方法に関する。

従来、検査対象をカメラで撮影し、その撮影画像を用いて検査対象の損傷の有無を検査する画像検査方法が知られている。

例えば、特開２００１−３４３３３７号公報には、検査対象のプリント基板（以下、「検査対象基板」という。）をカメラで撮影し、その撮影画像を用いて検査対象基板の不良を検査する方法が開示されている。また、特開２０１２−１９４０３０号公報には、検査対象基板をカメラで撮影し、その撮影画像を予め取得された基準画像（欠陥のないプリント基板を撮影した画像）と比較し、両画像の差分のデータから検査対象基板の欠陥部分の画像を抽出することにより、検査対象基板の欠陥の有無を検出する方法が開示されている。

特開２００１−３４３３３７号公報 特開２０１２−１９４０３０号公報

基板搬送ロボットにより液晶基板等の基板を複数のプロセス処理を行う処理チャンバーに順番に搬送して各処理チャンバーにて所定のプロセス処理を行う基板処理システムにおいては、基板搬送ロボットによる基板の搬送中に当該基板が処理チャンバーに接触などして当該基板の側部にヒビ割れや欠損等の損傷が生じることがある。基板に損傷が生じると、その基板は不良品となるので、基板処理システムから速やかに搬出する必要がある。

基板処理システムに従来のパターンマッチングによる基板の検査方法を適用しようとすると、予め損傷のない基板に対して検査領域毎にカメラで撮影して基準画像を用意する必要があり、その作業負担が大きいという問題がある。

例えば、図１４に示すように、ラインセンサを用いたカメラ１０１を処理チャンバー１０２の基板の入り口１０２ａの両側に配置し、基板搬送ロボット２００が基板Ｓを処理チャンバー１０２に出し入れする際に当該基板Ｓの幅方向の両側部を撮影して右領域Ａと左領域Ｂの画像を取得する構成の場合、基板搬送ロボット２００が基板Ｓを搬送する毎に基板Ｓの向きやハンド２０１の移動速度や移動方向が微小変化をするので、図１５に示すように、例えば、右領域Ａを撮影した撮影画像Ｇ_A内の基板Ｓを示す基板画像Ｇ_Sの形状は全て異なることになる。

なお、図１５（ａ）は標準的な撮影画像Ｇ_Aを示し、同図（ｂ）は（ａ）に対してハンド２０１の移動速度が遅くなった場合の撮影画像Ｇ_Aを示し、同図（ｃ）は（ａ）に対してハンド２０１が蛇行した場合の撮影画像Ｇ_Aを示したものである。（ｂ）は（ａ）に対して、撮影画像Ｇ_Aの縦方向の長さＬ_Gが長くなっている。このため基板Ｓの損傷部分を示す損傷画像Ｇ_kについても（ｂ）は（ａ）よりも縦方向の長さが長くなることになる。（ｃ）は、撮影画像Ｇ_Aの右側のエッジＥが直線でなく、蛇行する部分が生じている。

従って、各撮影画像Ｇ_Aを基準画像Ｇ_Rと比較する場合、両画像Ｇ_A，Ｇ_R内の基板Ｓの画像の位置合わせの処理が煩雑になる。特に、ハンド２０１の移動速度や移動方向が変動した場合は、撮影画像Ｇ_A内の基板画像Ｇ_Sの形状やサイズが基準画像Ｇ_R内の基板画像Ｇ_Sの形状やサイズと異なるために、パターンマッチングにより正確に損傷画像Ｇ_kを抽出できないという不都合が生じる。この不都合を回避するため、基板Ｓの搬送条件の異なる複数の基準画像Ｇ_Rを取得することが考えられるが、この方法では、基準画像Ｇ_Rの取得の労力と時間が増大する、基準画像Ｇ_Rのメモリ容量が大きくなる、撮影画像Ｇ_A毎に各撮影画像Ｇ_Aに対応するパターンマッチング用の基準画像Ｇ_Rを選定する処理が煩雑になる、等の問題がある。上記の問題は、左領域Ｂを撮影した撮影画像Ｇ_Bについても同様である。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、検査対象の撮影画像から基準画像を作成し、両画像を用いてパターンマッチングにより検査対象の良否を検査することができる画像検査装置及び画像検査方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の側面で提供される画像検査装置は、検査対象を撮影する撮像手段と、前記検査対象の画像が無地の画像で含まれている基準画像と前記検査対象を撮影した撮影画像との差分を取ることにより前記基準画像の前記検査対象の画像内には含まれていない画像を抽出し、その画像に基づいて前記検査対象の良否を判定する判定手段と、を備えた画像検査装置において、前記撮影画像に含まれる前記検査対象を示す画像を無地の画像にする所定の画像処理を行って前記判定手段に用いられる前記基準画像を生成する基準画像生成手段を備えたことを特徴とする（請求項１）。

上記の画像検査装置の好ましい実施の形態によれば、前記基準画像生成手段が行う所定の画像処理は、前記撮像手段で撮影された撮影画像に含まれる前記検査対象の画像に対するクロージング処理であるとよい（請求項２）。

さらに、上記の画像検査装置の好ましい実施の形態によれば、前記検査対象は、基板搬送ロボットにより搬送される矩形の基板であり、前記撮像手段は、前記基板の左右の両側部を撮影する一対のカメラであり、前記カメラは、センサの配列方向が前記基板搬送ロボットによる前記基板の移動方向に対して直交する方向に設定されたラインセンサを有し、前記基板搬送ロボットにより前記基板が搬送されることによって前記ラインセンサが当該基板の左右の両側部に対して相対移動する期間に撮影動作を行って前記基板の左右の両側部の画像を取り込むとよい（請求項３）。

また、上記の画像検査装置の好ましい実施の形態によれば、前記基準画像生成手段は、前記クロージング処理をした後、更に前記撮影画像内の前記基板の輪郭線に相当する疑似エッジを検出し、その疑似エッジで囲まれた前記基板の画像を無地の画像に変換して前記基準画像を生成するとよい（請求項４）。さらに、前記判定手段は、抽出した画像に対して収縮処理をし、収縮処理後の画像の面積が予め設定された閾値以上の面積を有する場合に前記検査対象の基板は不良と判定するとよい（請求項５）。

本発明の第２の側面で提供される画像検出方法は、撮像手段で検査対象を撮影する第１の工程と、前記第１の工程で撮影された撮影画像に対して、当該撮影画像に含まれる前記検査対象を示す画像を無地の画像にする所定の画像処理を行って基準画像を生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成された前記基準画像と前記第１の工程で撮影された前記撮影画像との差分を取ることにより前記基準画像の前記検査対象の画像内には含まれていない画像を抽出し、その画像に基づいて前記検査対象の良否を判定する第３の工程と、を備えたことを特徴とする（請求項６）。

上記の画像検査方法の好ましい実施の形態によれば、前記検査対象は、基板搬送ロボットにより搬送される矩形の基板であり、前記撮像手段は、前記基板の左右の両側部を撮影する一対のカメラであり、前記カメラは、センサの配列方向が前記基板搬送ロボットによる前記基板の移動方向に対して直交する方向に設定されたラインセンサを有し、前記第１の工程では、前記基板搬送ロボットにより前記基板が搬送されることによって前記ラインセンサが当該基板の左右の両側部に対して相対移動する期間に前記カメラの撮影動作を行って前記基板の左右の両側部の画像を取り込み、前記第２の工程では、前記カメラで取り込まれた画像に含まれる前記検査対象の画像に対してクロージング処理を行うことにより前記基準画像を生成するとよい（請求項７）。

本発明によれば、撮像手段で検査対象を撮影した撮影画像から基準画像を生成するので、予め基準画像を取得する労力と時間が不要になる。また、基準画像を記憶しておくメモリも不要になる。

また、矩形の基板を検査対象とし、その基板を基板搬送ロボットで搬送する期間にラインセンサを有するカメラで撮影を行って当該基板の左右方向の側部の画像を取り込み、その画像を用いて基板の良否を検査する場合、基板搬送ロボットの搬送速度が変動したり、基板搬送ロボットのハンドに載置された基板の位置に変動が生じたりした場合でも撮影画像から基準画像を生成するので、撮影画像内の基板部分の形状と基準画像内の基板部分の形状は同一となり、撮影画像と基準画像との差分を取る際の基板部分の画像の位置合わせを容易に行うことができる。

従って、差分の画像から損傷画像を精度良く検出することができるので、検査対象である基板の良否判定を高い精度で行うことができる。

本発明に係る画像検査装置が適用される基板処理システムの一例を示す斜視図である。 基板搬送ロボットの構成を示す斜視図である。 カメラによって撮影される基板の領域を示す図である。 画像検出処理に関連する電気的な構成を示すブロック図である。 画像検査装置による基板検査の処理手順を示すフローチャートである。 ２値化処理を説明するための図である。 膨張処理を説明するための図である。 収縮処理を説明するための図である。 クロージング処理を説明するための図である。 疑似エッジ検出処理を説明するための図である。 基準画像の生成処理を説明するための図である。 基準画像と撮影画像との差分画像の生成処理を説明するための図である。 損傷画像の抽出処理を説明するための図である。 基板搬送ロボットで基板を処理チャンバーに搬入する際に基板の損傷を検出する構成を示す図である。 基板Ｓの撮影条件が異なった場合の撮影画像の一例を示す図である。

本発明の好ましい実施の形態を、基板処理システムに適用される画像検査装置を例に、添付図面を参照して具体的に説明する。

図１は、本発明に係る画像検査装置が適用される基板処理システムの一例を示す斜視図である。図２は、基板搬送ロボット４の構成を示す斜視図である。

図１に示す基板処理システムＸは、２つのロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂと、４つの処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄと、１つの搬送チャンバー３と、１台の基板搬送ロボット４、画像検査装置５を含む構成である。２つのロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂと４つの処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄは、搬送チャンバー３の回りに放射状に配置されている。搬送チャンバー３は、上面視で、六角形をなし、隣接する２つの側面にロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂが配置され、残りの４つの側面に処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄが配置されている。また、搬送チャンバー３の中央に基板搬送ロボット４が配置されている。搬送チャンバー３の各側面の所定の高さ位置には基板搬送ロボット４により基板Ｓの出し入れを行うための横長長方形の窓３０１が設けられている。

以下の説明で、ロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂを代表する場合は、符号「１」を使用し、処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄを代表する場合は、符号「２」を使用する。

処理チャンバー２は、液晶基板や半導体基板等の基板Ｓの表面に所定の製造プロセス処理を行うチャンバーである。製造プロセス処理は、例えば、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）技術やＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）技術による薄膜形成処理、ドライエッチング技術やリソグラフィ技術による回路のパターン形成処理、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）技術による基板の平坦化処理、ドライ洗浄技術による基板洗浄処理、イオン注入技術による接合形成処理等の処理である。

ロードロックチャンバー１は、搬送チャンバー３内の真空状態を保持して基板処理システムＸの外部から基板Ｓを搬送チャンバー３内に搬入したり、基板Ｓを基板処理システムＸの外部に搬出したりするためのチャンバーである。本実施形態では、ロードロックチャンバー１Ａが基板Ｓの搬入用チャンバーであり、ロードロックチャンバー１Ｂが基板Ｓの搬出用チャンバーである。

図示は省略しているが、ロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂの外側には基板処理システムＸに基板Ｓを搬入したり、基板処理システムＸから基板Ｓを搬出したりするためのインターフェースが設けられている。ロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂの外側の側面には、インターフェースから基板Ｓを出し入れするための横長長方形の窓１０１が設けられている。

インターフェースは、基板搬送ロボットと、複数の基板Ｓが収納された１又は２以上のカセットを含み、基板搬送ロボットによってカセットから基板Ｓを取り出してロードロックチャンバー１Ａの窓１０１から基板処理システムＸ内に搬送したり、基板搬送ロボットによってロードロックチャンバー１Ｂの窓１０１から処理済の基板Ｓを受け取ってカセットに収納したりする機能を果たす。なお、カセットは、自走車によって他の場所から基板処理システムＸのインターフェースに搬送される。

基板搬送ロボット４は、ロードロックチャンバー１Ａに搬入された基板Ｓを受け取って４つの処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに順番に搬送した後、処理済の基板Ｓをロードロックチャンバー１Ｂに搬出する。

基板搬送ロボット４は、図２に示すように、基板Ｓを載置するハンド４０１を有し、そのハンド４０１の位置を多関節アームによって変位させる多関節ロボットである。また、基板搬送ロボット４は、ハンド４０１の位置を円筒座標によって制御する円筒座標型ロボットである。基板搬送ロボット４は、ハンド４０１の位置を制御する機構として、ハンド４０１の水平移動（円筒座標のｒ軸方向の移動）を行う水平駆動部４０２と、その水平駆動部４０２を回転させることによってハンド４０１の回転移動（円筒座標のθ軸方向の移動）を行う回転駆動部４０３と、回転駆動部４０３を上下動させることによってハンド４０１の昇降移動（円筒座標のｚ軸方向の移動）を行う昇降駆動部４０４と、水平駆動部４０２、回転駆動部４０３及び昇降駆動部４０４の動作を制御するロボット制御部４０５と、を備える。

基板搬送ロボット４の昇降駆動部４０４は、回転駆動部４０３を支持する上下動可能なシャフトと、そのシャフトに連結されたモータ（図２では見えていない。）を含み、シャフトがモータの回転力によって上下動する。基板搬送ロボット４の回転駆動部４０３は、ロータを鉛直方向に向けて配置されたモータを含み、そのロータの先端部に水平駆動部４０２が直結されている。

昇降駆動部４０４のモータと回転駆動部４０３のモータは、ＡＣサーボモータで構成され、ロボット制御部４０５は、昇降駆動部４０４のＡＣサーボモータの回転量を制御することによりハンド４０１のｚ軸方向の位置を制御し、回転駆動部４０３のＡＣサーボモータの回転量を制御することによりハンド４０１のθ方向の位置を制御する。なお、円筒座標（ｒ，θ，ｚ）は、例えば、昇降駆動部４０４のシャフトの軸とロードロックチャンバー１Ａの窓１０１の中心を通る水平線とが交差する位置を原点Ｏ（０，０，０）として基板搬送ロボット４に仮想的に設定されている。

ハンド４０１は、図２に示されるように、横長の支持板４０１ａの一方の長辺に一対の縦長の高剛性板材からなるアーム４０１ｂ，４０１ｃを固着した構造を有する。一対のアーム４０１ｂ，４０１ｃは、支持板４０１ａの長手方向の中心に対して対照となる位置に固着され、アーム４０１ｂ，４０１ｃの長手方向と支持板４０１ａの長手方向は互いに直交している。

ハンド４０１は、２つのアーム４０１ｂ，４０１ｃで矩形の基板Ｓの幅方向の両端部を下側から支持することによって当該基板Ｓを保持する。従って、アーム４０１ｂ，４０１ｃの先端部の上面は、基板Ｓが載置される基板載置部となっている。アーム４０１ｂとアーム４０１ｃの間の距離Ｌ₁は、基板Ｓの幅方向のサイズＷ_Sよりも若干短い距離に設定されている。

水平駆動部４０２は、一対のアーム４０２ａ，４０２ｂが回転可能に連結されたリンクで構成され、アーム４０２ｂの先端にハンド４０１が取り付けられている。基板搬送ロボット４は、ハンド４０１を水平に保持した状態で基板載置部に基板Ｓを載置し、この状態でハンド４０１を昇降、水平面内での回転や直進移動などを行うことにより、ロードロックチャンバー１Ａから基板Ｓを受け取ったり、その基板Ｓを処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄに順番にセットしたりする。

画像検査装置５は、２つのカメラ５０１ａ，５０１ｂと、２つのライト５０２ａ，５０２ｂと、画像検査制御部５０３と、を含む。基板Ｓを処理チャンバー２内に収納するとき、基板搬送ロボット４は、図２に示すように、ハンド４０１を処理チャンバー２に通じる搬送チャンバー３の窓３０１に正対させた姿勢で、水平駆動部４０２のアーム４０２ａ，４０２ｂを伸長して当該ハンド４０１に載置された基板Ｓを処理チャンバー２内に水平移動させる。２つのカメラ５０１ａ，５０１ｂは、基板Ｓが水平移動するときの左右のエッジＥ₁，Ｅ₂の移動軌跡Ｒ₁，Ｒ₂の上方の所定の位置（図１，図２では処理チャンバー２に通じる窓３０１側に近い位置）に、カメラ５０１ａ，５０１ｂの各光軸Ｍが移動軌跡Ｒ₁，Ｒ₂側に向くように配置されている。

カメラ５０１ａ，５０１ｂは、モノクロのラインセンサを撮像素子とするラインカメラである。カメラ５０１ａの向きは、ラインセンサの画素の配列方向が移動軌跡Ｒ₁に直交する向きとなっている。同様に、カメラ５０１ｂの向きは、ラインセンサの画素の配列方向が移動軌跡Ｒ₂に直交する向きとなっている。カメラ５０１ａ，５０１ｂは、例えば、基板Ｓが処理チャンバー２内に収納されるとき、当該基板Ｓの前側のエッジＥ₃がカメラ５０１ａ，５０１ｂの視野に入るタイミングで撮影を開始し、当該基板Ｓの後側のエッジＥ₄がカメラ５０１ａ，５０１ｂの視野から出るタイミングで撮影を停止することにより、図３に示すように、基板Ｓの左右の側部の領域Ａ，Ｂの撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bを取り込む。

なお、撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bの取り込みは、基板Ｓが処理チャンバー２から取り出すときに行ってもよい。すなわち、撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bは、基板搬送ロボット４により基板Ｓを処理チャンバー２に出し入れする際の当該基板Ｓの水平移動により、カメラ５０１ａ，５０１ｂを領域Ａ，Ｂに対して相対移動させて撮影される。

本実施形態では、基板Ｓを処理チャンバー２Ｃに出し入れする際に当該基板Ｓの領域Ａ，Ｂを撮影するように、カメラ５０１ａ，５０１ｂを配置しているが、処理チャンバー２Ｃ以外のロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂや処理チャンバー２Ａ，２Ｂ，２Ｄに基板Ｓを出し入れする際に基板Ｓの領域Ａ，Ｂを撮影するように、カメラ５０１ａ，５０１ｂを配置してもよい。また、本実施形態で、１つの処理チャンバー２に対してカメラ５０１ａ，５０１ｂを配置しているが、ロードロックチャンバー１Ａ，１Ｂ及び処理チャンバー２Ａ〜２Ｄの全てにそれぞれカメラ５０１ａ，５０１ｂを配置するようにしてもよい。

ライト５０２ａ，５０２ｂは、複数の発光素子をリング状に配置した円形ライトからなり、ライト５０２ａ，５０２ｂが基板Ｓの領域Ａ，Ｂを撮影する際に当該領域Ａ，Ｂを照明する機能を果たす。ライト５０２ａは、カメラ５０１ａのレンズの前方位置に配置され、ライト５０２ｂは、カメラ５０１ｂのレンズの前方位置に配置されている。

画像検査制御部５０３は、カメラ５０１ａ，５０１ｂによる基板Ｓの領域Ａ，Ｂの撮影とライト５０２ａ，５０２ｂによる基板Ｓの領域Ａ，Ｂの照明を制御するとともに、撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bを用いてパターンマッチングにより基板Ｓの損傷の有無を判定する。本実施形態は、パターンマッチングでの撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bと比較させる基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを当該撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bから生成する構成に特徴を有する。以下では、主としてその特徴的な構成と作用について説明する。

図４は、画像検出処理に関連する電気的な構成を示すブロック図である。図１，図２に示される部材と同一の部材には同一の符号を付している。カメラ５０１とライト５０２は、それぞれカメラ５０１ａ，５０１ｂとライト５０２ａ，５０２ｂを纏めたもので、カメラ５０１ａ，５０１ｂとライト５０２ａ，５０２ｂを代表するブロックである。

ロボット制御部４０５は、昇降駆動部４０４、回転駆動部４０３及び水平駆動部４０２の駆動を制御してハンド４０１の移動（すなわち、ハンド４０１によるロードロックチャンバー１及び処理チャンバー２内への基板Ｓのセットやロードロックチャンバー１及び処理チャンバー２から基板Ｓの取出し）を制御する。ロボット制御部４０５は、例えば、相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを含むマイクロコンピュータを主要な構成要素としている。ロボット制御部４０５は、ＲＯＭに予め記憶された基板搬送プログラムを実行することにより、ハンド４０１による基板Ｓの搬送動作を制御する。

画像検査制御部５０３は、カメラ５０１の撮影動作とライト５０２の照明動作を制御するとともに、カメラ５０１によって撮影された撮影画像Ｇ_A，Ｇ_B（以下、撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bを代表する場合は、「撮影画像Ｇ」と表記する。）を用いたパターンマッチングによる基板Ｓの検査を制御する。画像検査制御部５０３も、例えば、相互に接続されたＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力インターフェースを含むマイクロコンピュータを主要な構成要素としている。画像検査制御部５０３は、ＲＯＭに予め記憶された画像検査プログラムを実行することにより、基板Ｓの良否判定処理を制御する。

上述したように、基板Ｓを処理チャンバー２に搬送する際にカメラ５０１により撮影画像Ｇの取り込みを行うので、カメラ５０１の撮影動作を制御するために、ロボット制御部４０５と画像検査制御部５０３は、相互にデータ通信可能に接続されている。画像検査制御部５０３は、ロボット制御部４０５から入力されるハンド４０１の移動位置の情報に基づいてカメラ５０１の撮影開始と撮影終了のタイミングを制御する（カメラ５０１の撮影動作を制御する）。

ロボット制御部４０５に接続されている水平駆動部４０２、回転駆動部４０３及び昇降駆動部４０４と、画像検査制御部５０３に接続されているカメラ５０１とライト５０２の動作は、図１，図２を用いて上述した通りであるので、ここでは説明を省略する。

次に、図５のフローチャートと図６〜図１３を用いて、画像検査装置５による基板Ｓを検査する（損傷の有無を判定する）処理手順について説明する。以下の説明では、具体例の説明では基板Ｓの右側のエッジＥ₁に損傷があるか否かを判定する場合について説明するが、基板Ｓの左側のエッジＥ₂に損傷があるか否かを判定する場合も処理内容は同じであるので、省略する。

画像検査制御部５０３は、基板搬送ロボット４が基板Ｓが載置されたハンド４０１を伸長して当該基板Ｓを処理チャンバー２内にセットする動作を開始すると、ロボット制御部４０５から入力されるハンド４０１の位置の情報に基づき、基板Ｓの前側のエッジＥ₃がカメラ５０１の視野に入るタイミングでカメラ５０１の撮影を開始し、基板Ｓの後側のエッジＥ₄がカメラ５０１の視野から出るタイミングでカメラ５０１の撮影を停止することにより、基板Ｓの領域Ａ，Ｂの画像Ｇ_A，Ｇ_Bを取り込む（Ｓ１）。

続いて、画像検査制御部５０３は、取り込んだ画像Ｇ_A，Ｇ_Bに対して２値化処理を行う（Ｓ２）。例えば、画像Ｇ_Aは、図６（ａ）に示すように、背景と基板部分の帯状の画像Ｇ_S（以下、「基板画像Ｇ_S」という。）を含む画像である。基板部分と背景部分の濃度は中間調の濃度であるが、背景部分の方が基板部分よりも濃度が濃くなっている。２値化処理は、画像Ｇ_Aを構成する多数の画素ｇ_i（ｉは、画素に付した識別番号。ｉ＝１，２，…Ｎ）について、各画素ｇ_iのレベルＶ_i（０≦Ｖ_i≦１）を所定の閾値Ｖ_th（０＜Ｖ_th＜１）と比較し、Ｖ_th＜Ｖ_iの場合は、画素ｇ_iのレベルを「１」（白色のレベル）に変換し、Ｖ_i＜Ｖ_thの場合は、画素ｇ_iのレベルを「０」（黒色のレベル）に変換する処理である。２値化処理により画像Ｇ_Aは、図６（ｂ）に示すように、黒色の背景に白色の基板画像Ｇ_S’を含む２値画像Ｇ_A’となる。

続いて、画像検査制御部５０３は、２値化処理後の画像Ｇ_A’，Ｇ_B’（以下、これらの画像を「撮影画像Ｇ_A’」、「撮影画像Ｇ_B’」という。）の白画素に対してクロージング処理を行う（Ｓ３）。クロージング処理は、基板画像Ｇ_S’に含まれるノイズ（黒色の画素）や黒色の画素の塊のうち小さいサイズの塊を除去するための処理である。クロージング処理は、膨張処理をｎ回行った後、収縮処理をｎ回行う処理である。

膨張処理は、撮影画像Ｇ_A’内の図形を１画素分膨らませる処理である。従って、白画素に対する膨張処理は、例えば、図７に示すように、処理対象の白画素ｇ_oに対して上下左右の位置にある画素ｇ_a，ｇ_b，ｇ_c，ｇ_dを白画素に変換する処理である。収縮処理は、撮影画像Ｇ_A’内の図形を１画素分縮める処理である。収縮処理は、膨張処理の逆の処理になるので、図８に示すように、処理対象の白画素ｇ_oが上下左右の位置にある黒画素ｇ_a，ｇ_b，ｇ_c，ｇ_dと同一の黒画素に変換される。

例えば、撮影画像Ｇ_A’に含まれる白画素に対してクロージング処理が行われると、クロージング処理後の撮影画像Ｇ_A’は、図９に示すようになる。クロージング処理前では基板画像Ｇ_S’内の損傷部分の画像Ｇ_k’（以下、「損傷画像Ｇ_k’」という。）は三角形の形状をしていたが、クロージング処理後は三角形の頂点部分がなくなり、損傷画像Ｇ_k’の形状は台形となる。

続いて、画像検査制御部５０３は、クロージング処理後の撮影画像Ｇ_A’，Ｇ_B’に対して疑似エッジ検出処理を行う（Ｓ４）。例えば、撮影画像Ｇ_A’では、基板画像Ｇ_S’の前後の横方向のエッジ部分と縦方向のエッジ部分は、それぞれ基板ＳのエッジＥ₃，Ｅ₄，Ｅ₁（図３参照）に相当し、基板画像Ｇ_S’の輪郭線としては直線となるべきであるが、クロージング処理後の撮影画像Ｇ_A’における基板画像Ｇ_S’では画素レベルで見ると、直線になっていない場合がある。疑似エッジ検出処理は、基板画像Ｇ_S’の３つのエッジ部分に対して、疑似的な直線のエッジＥ₃’，Ｅ₄’，Ｅ₁’（図１０（ｅ）参照）を検出する処理である。

画像検査制御部５０３は、図１０（ｂ），（ｃ）の示すように、まず、基板画像Ｇ_S’の基板ＳのエッジＥ₁に相当するエッジ部分（損傷画像Ｇ_k’のあるエッジ部分）を複数のブロックＢＬ₁，ＢＬ₂，…，ＢＬ_nに分割し、各ブロックＢＬ_j（ｊ：ブロックの番号。ｊ＝１，２，…，ｎ）に含まれるエッジ部分の縦方向の中心Ｏ_jを算出する。中心Ｏ_jは、ブロックＢＬ_jに含まれる基板画像Ｇ_S’の縦方向のエッジを構成する複数の画素ｇ_Eを抽出し、これらの画素ｇ_Eの基板画像Ｇ_S’の幅方向における位置の平均値を演算することにより算出される。

画像検査制御部５０３は、ｎ個のブロックＢＬ₁，ＢＬ₂，…，ＢＬ_nについて算出した中心Ｏ₁，Ｏ₂，…，Ｏ_nに対して最小二乗法により、図１０（ｄ）に示すように、疑似エッジＥ₁’を算出する。続いて、画像検査制御部５０３は、基板画像Ｇ_S’の基板ＳのエッジＥ₃とエッジＥ₄に相当するエッジ部分について、疑似エッジＥ₁’の算出方法と同様の方法で疑似エッジＥ₃’と疑似エッジＥ₄’（図１０（ｅ）参照）を算出する。画像検査制御部５０３は、クロージング処理後の撮影画像Ｇ_B’に対しても同様の処理を行い、疑似エッジＥ₃’及び疑似エッジＥ₄’と疑似エッジＥ₂’を算出する。

疑似エッジ検出処理が終了すると、画像検査制御部５０３は、撮影画像Ｇ_A’，Ｇ_B’に対して、図１１に示すように、基板画像Ｇ_S’の疑似エッジＥ₁’，Ｅ₃’，Ｅ₄’で囲まれた部分の黒画素に対して白画素に変換する処理を行って損傷画像Ｇ_k’やノイズを消去し、基準画像Ｇ_RA，基準画像Ｇ_RBを生成する（Ｓ５）。基準画像Ｇ_RAは、疑似エッジＥ₁’，Ｅ₃’，Ｅ₄’で囲まれた縦長長方形の領域が白画素で構成され、他の領域が黒画素で構成された画像であり、白画素で構成された部分が基板画像Ｇ_S’となっている。すなわち、基準画像Ｇ_RAは、基板画像Ｇ_S’が白無地の画像で背景部分が黒無地の画像となっている画像である。基準画像Ｇ_RBも同様で、疑似エッジＥ₂’，Ｅ₃’，Ｅ₄’で囲まれた縦長長方形の領域が白画素で構成され、他の領域が黒画素で構成された画像であり、白画素で構成された部分が基板画像Ｇ_S’となっている。

続いて、画像検査制御部５０３は、図１２に示すように、撮影画像Ｇ_A’と基準画像Ｇ_RAとの対応する画素ｇ_j’，ｇ_j同士でレベルの差分Δｇ_j（＝ｇ_j’−ｇ_j）を算出し、各画素ｇ_jのレベルが差分Δｇ_jである差分画像Ｇ_DEFを生成する（Ｓ６）。基準画像Ｇ_RAと撮影画像Ｇ_A’の背景部分はいずれも黒画素で構成されているから、背景部分の各画素のレベルΔｇ_jは「０」（黒画素）となる。

一方、基準画像Ｇ_RAの基板画像Ｇ_S’は白画素で構成されるが、撮影画像Ｇ_A’の基板画像Ｇ_S’に損傷部分がある場合は、その損傷部分のみが黒画素で構成され、それ以外の部分は白画素で構成されるため、損傷部分を除く領域は「０」（黒画素）となり、損傷部分の領域だけが「１」（白画素）となる。従って、差分画像Ｇ_DEFは、損傷部分がある場合、損傷画像Ｇ_k’が白画像として抽出された画像となっている。損傷部分がない場合は、白画像として抽出される画像がないか、あるいは、微小サイズの画像がノイズとして抽出された画像となる。

続いて、画像検査制御部５０３は、撮影画像Ｇ_A’及び撮影画像Ｇ_B’について、差分画像Ｇ_DEFの白画素に対する収縮処理（図８参照）を行った後（Ｓ７）。差分画像Ｇ_DEFに含まれる白画素が塊となった画像（図１３（ｂ）では損傷画像Ｇ_k’の相当）を抽出し、その画像の面積Ｓ_kを算出する。そして、画像検査制御部５０３は、算出した面積Ｓ_kを予め設定された閾値Ｓ_thと比較し（Ｓ８）、撮影画像Ｇ_A’及び撮影画像Ｇ_B’の両方について、Ｓ_k＜Ｓ_thであれば（Ｓ８：ＮＯ）、基板Ｓは「良」と判定し（Ｓ９）、撮影画像Ｇ_A’及び撮影画像Ｇ_B’の両方若しくはいずれか一方でＳ_th≦Ｓ_kであれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、基板Ｓは「不良」と判定して（Ｓ１０）、画像検出処理を終了する。

本実施形態によれば、基板搬送ロボット４で基板Ｓをロードロックチャンバー１や処理チャンバー２に搬送する際に当該基板Ｓの左右の両側部を撮影した撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bからパターンマッチング用の基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを生成するようにしているので、予め基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを用意しておく必要がなく、基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを取得するための労力と時間が不要になる。また、予め取得した基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを記憶しておくためのメモリも不要になる。

また、基板搬送ロボット４による基板Ｓの水平移動により、当該基板Ｓの側部に対して撮像素子としてラインセンサを有するカメラ５０１を相対的に移動させて撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bを取得する方法では、移動中の基板Ｓの移動速度や移動方向が変動した場合に撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bの内容が変化するが、本実施形態によれば、撮影画像Ｇ_A，Ｇ_Bからパターンマッチング用の基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを生成するので、画像検査で基板Ｓの撮影条件の変動を考慮する負担が少ない。

本実施形態では、基板Ｓの撮影条件が変動した場合、基板画像Ｇ_Sの形状に大きく影響する点、特に、基板画像Ｇ_Sの側部のエッジＥが蛇行する（図１５（ｃ）参照）点が問題となるが、基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを生成する処理手順で撮影画像Ｇ_A，Ｇ_B内の基板画像Ｇ_Sに対して、基板Ｓの前後のエッジＥ₃，Ｅ₄と側部のエッジＥ₁，Ｅ₂に相当する疑似エッジＥ₁’，Ｅ₂’，Ｅ₃’，Ｅ₄’を検出し、その疑似エッジＥ₁’，Ｅ₂’，Ｅ₃’，Ｅ₄’により基板画像Ｇ_Sのエッジ部分の形状を決定するようにしているので、基板Ｓの撮影条件が変動した場合にも簡単に対応することができる。

ハンド４０１の蛇行により基板画像Ｇ_Sのエッジ部分が蛇行した場合でも疑似エッジＥ₁’，Ｅ₂’の検出処理における最小二乗法の次数を挙げることで、十分に対応することができ、損傷画像Ｇ_K’の有無を高い精度で判別することができる。

上記実施形態では、シングルハンドタイプの基板搬送ロボット４について説明したが、デュアルハンドタイプの場合にも本発明を適用できることは言うまでもない。

上記実施形態では、撮像素子としてラインセンサを有するカメラ５０１ａ，５０１ｂを用いて基板Ｓを撮影する構成について説明したが、基板Ｓを撮影する撮像手段はこの構成に限定されるものではない。撮像素子としてエリアセンサを用いたカメラであってもよい。カメラの撮像素子はカラーセンサであってもよい。

また、上記実施形態では、カメラ５０１ａ，５０１ｂをロードロックチャンバー１や処理チャンバー２の入り口部分に配設する構成例を説明したが、基板搬送ロボット４側にカメラを設け、基板Ｓがハンド４０１に載置されている状態で当該基板Ｓの周縁部をカメラで撮影する構成にしてもよい。

上記実施形態では、２値化した撮影画像Ｇ_A’，Ｇ_B’は、背景部分を黒画像とし、基板部分を白画像とした画像であったが、背景部分を白画像とし、基板部部分を黒画像とした画像であってもよい。

上記実施形態では、クロージング処理の後で疑似エッジ検出処理をした後、撮影画像Ｇ_A’，Ｇ_B’の疑似エッジＥ₁’，Ｅ₃’，Ｅ₄’で囲まれた部分の黒画素を白画素に変換して撮影画像Ｇ_A’，Ｇ_B’を無地の画像にする処理をしていたが、損傷の部分のサイズが小さい場合は、クロージング処理だけを行って基準画像Ｇ_RA，Ｇ_RBを生成するようにしてもよい。

上記実施形態では、基板Ｓの損傷例として、基板Ｓの側部が欠損した場合の例を説明したが、基板Ｓの側部にヒビ割れが生じた場合にも適用することができる。また、上記実施形態では、長方形の基板Ｓを例に説明したが、基板Ｓの形状は長方形に限定されるものではない。例えば、円形の基板Ｓの場合でも、当該基板Ｓの周縁に沿ってラインセンサを有するカメラを相対移動させることにより、長尺状の基板画像Ｇ_Sを含む撮影画像を取得することができるので、上述した画像検出方法により基板Ｓの良否を判定することができる。

上記実施形態では、検査対象として基板処理システムＸの基板Ｓについて説明したが、本発明は、検査対象を撮影した撮影画像を基準画像と比較してパターンマッチングにより検査対象の良否を検査する画像検査に広く適用することができるものである。

Ｘ 基板処理システム
１，１Ａ，１Ｂ ロードロックチャンバー
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ 処理チャンバー
３ 搬送チャンバー
４ 基板搬送ロボット
４０１ ハンド
４０１ａ 支持板
４０１ｂ，４０１ｃ アーム
４０１ｄ 支持部材
４０２ 水平駆動部
４０２ａ，４０２ｂ アーム
４０３ 回転駆動部
４０４ 昇降駆動部
４０５ ロボット制御部
５ 画像検査装置
５０１ カメラ（撮像手段）
５０１ａ 第１カメラ
５０１ｂ 第２カメラ
５０２ ライト
５０２ａ 第１ライト
５０２ｂ 第２ライト
５０３ 画像検査制御部（判定手段，基準画像生成手段）
Ｓ 基板（検査対象）

Claims (7)

1. 検査対象を撮影する撮像手段と、
   前記検査対象の画像が無地の画像で含まれている基準画像と前記検査対象を撮影した撮影画像との差分を取ることにより前記基準画像の前記検査対象の画像内には含まれていない画像を抽出し、その画像に基づいて前記検査対象の良否を判定する判定手段と、
   を備えた画像検査装置において、
   前記撮影画像に含まれる前記検査対象を示す画像を無地の画像にする所定の画像処理を行って前記判定手段に用いられる前記基準画像を生成する基準画像生成手段を備えたことを特徴とする、画像検査装置。
2. 前記基準画像生成手段が行う所定の画像処理は、前記撮像手段で撮影された撮影画像に含まれる前記検査対象の画像に対するクロージング処理である、請求項１に記載の画像検査装置。
3. 前記検査対象は、基板搬送ロボットにより搬送される矩形の基板であり、
   前記撮像手段は、前記基板の左右の両側部を撮影する一対のカメラであり、
   前記カメラは、センサの配列方向が前記基板搬送ロボットによる前記基板の移動方向に対して直交する方向に設定されたラインセンサを有し、前記基板搬送ロボットにより前記基板が搬送されることによって前記ラインセンサが当該基板の左右の両側部に対して相対移動する期間に撮影動作を行って前記基板の左右の両側部の画像を取り込む、請求項２に記載の画像検査装置。
4. 前記基準画像生成手段は、前記クロージング処理をした後、更に前記撮影画像内の前記基板の輪郭線に相当する疑似エッジを検出し、その疑似エッジで囲まれた前記基板の画像を無地の画像に変換して前記基準画像を生成する、請求項３に記載の画像検査装置。
5. 前記判定手段は、抽出した画像に対して収縮処理をし、収縮処理後の画像の面積が予め設定された閾値以上の面積を有する場合に前記検査対象の基板は不良と判定する、請求項４に記載の画像検査装置。
6. 撮像手段で検査対象を撮影する第１の工程と、
   前記第１の工程で撮影された撮影画像に対して、当該撮影画像に含まれる前記検査対象を示す画像を無地の画像にする所定の画像処理を行って基準画像を生成する第２の工程と、
   前記第２の工程で生成された前記基準画像と前記第１の工程で撮影された前記撮影画像との差分を取ることにより前記基準画像の前記検査対象の画像内には含まれていない画像を抽出し、その画像に基づいて前記検査対象の良否を判定する第３の工程と、
   を備えたことを特徴とする、画像検査方法。
7. 前記検査対象は、基板搬送ロボットにより搬送される矩形の基板であり、
   前記撮像手段は、前記基板の左右の両側部を撮影する一対のカメラであり、
   前記カメラは、センサの配列方向が前記基板搬送ロボットによる前記基板の移動方向に対して直交する方向に設定されたラインセンサを有し、
   前記第１の工程では、前記基板搬送ロボットにより前記基板が搬送されることによって前記ラインセンサが当該基板の左右の両側部に対して相対移動する期間に前記カメラの撮影動作を行って前記基板の左右の両側部の画像を取り込み、
   前記第２の工程では、前記カメラで取り込まれた画像に含まれる前記検査対象の画像に対してクロージング処理を行うことにより前記基準画像を生成する、請求項６に記載の画像検査方法。