特開 2024-85598 位置検出方法およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024085598

(43)【公開日】2024-06-27

(54)【発明の名称】位置検出方法およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   G01B 11/00 20060101AFI20240620BHJP

   G06T 7/70 20170101ALI20240620BHJP

【ＦＩ】

G01B11/00 H

G06T7/70 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022200193

(22)【出願日】2022-12-15

(71)【出願人】

【識別番号】000207551

【氏名又は名称】株式会社ＳＣＲＥＥＮホールディングス

(74)【代理人】

【識別番号】100110847

【弁理士】

【氏名又は名称】松阪 正弘

(74)【代理人】

【識別番号】100136526

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 勉

(74)【代理人】

【識別番号】100136755

【弁理士】

【氏名又は名称】井田 正道

(72)【発明者】

【氏名】木村 知玄

【テーマコード（参考）】

2F065

5L096

【Ｆターム（参考）】

2F065AA04

2F065AA07

2F065BB15

2F065FF04

2F065PP25

2F065QQ17

2F065QQ31

2F065SS13

2F065UU05

5L096BA03

5L096CA04

5L096CA17

5L096DA02

5L096EA35

5L096FA02

5L096FA69

5L096GA59

5L096HA05

5L096HA08

5L096JA11

(57)【要約】

【課題】検出対象物の位置検出に係る処理量を低減する。
【解決手段】移動中の検出対象物５０の位置を連続的に検出する位置検出方法は、検出対象物５０の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像７１を取得する工程と、検出対象物５０の取得済みの複数の位置に基づいて検査画像７１中における検出対象物５０の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像７２を検査画像７１から抽出する工程と、部分画像７２において検出対象物５０を検出して検出対象物５０の位置を取得する工程と、を備える。これにより、検査画像７１全体から検出対象物５０を検出する場合に比べて、検出対象物５０の位置検出に係る処理量を低減することができる。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

移動中の検出対象物の位置を連続的に検出する位置検出方法であって、
ａ）検出対象物の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像を取得する工程と、
ｂ）前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づいて前記検査画像中における前記検出対象物の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像を前記検査画像から抽出する工程と、
ｃ）前記部分画像において前記検出対象物を検出して前記検出対象物の位置を取得する工程と、
を備えることを特徴とする位置検出方法。

【請求項2】

請求項１に記載の位置検出方法であって、
前記部分画像の大きさは、前記検出対象物の現在位置の予測におけるロバスト性に応じて決定されることを特徴とする位置検出方法。

【請求項3】

請求項２に記載の位置検出方法であって、
前記ｃ）工程において前記部分画像から前記検出対象物を検出することができなかった場合、前記部分画像を前記ロバスト性に基づいて拡大した後に、前記ｃ）工程を再度実施することを特徴とする位置検出方法。

【請求項4】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置検出方法であって、
前記ｂ）工程における前記検出対象物の現在位置の予測は、前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づく多項式フィッティングにより行われることを特徴とする位置検出方法。

【請求項5】

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の位置検出方法であって、
前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程が繰り返し行われる際に、前記ａ）工程は一定の時間間隔にて行われることを特徴とする位置検出方法。

【請求項6】

移動中の検出対象物の位置を連続的に検出するプログラムであって、
コンピュータによって前記プログラムが実行されることにより、
ａ）検出対象物の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像を取得する工程と、
ｂ）前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づいて前記検査画像中における前記検出対象物の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像を前記検査画像から抽出する工程と、
ｃ）前記部分画像において前記検出対象物を検出して前記検出対象物の位置を取得する工程と、
が実行されることを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動中の検出対象物の位置を連続的に検出する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、産業用装置において、対象物が位置する領域を撮像して当該対象物の位置を検出し、当該位置に応じて処理（例えば、ワークやアームの移動、処理内容の変更等）を決定することが行われている。

【0003】

このような装置では、対象物が移動している場合、位置検出の速度が遅いと、検出された位置と実際の位置とが大きくずれて、処理が好適に実施されないおそれがある。例えば、移動中のワークの位置検出が遅れると、ワークが把持できなかったり、ワークへの光照射位置がずれる等の問題が生じる可能性がある。位置検出の速度と精度とはトレードオフの関係にあるため、検出精度を維持しつつ検出速度を向上させるためには、位置検出を行う範囲を小さくすることが必要となる。

【0004】

例えば、特許文献１では、ワークの状態をパターンマッチングにより検出する際に、まず、ワークの下方から光を照射して、ワーク上方のカメラにより透過照明画像が撮像される。続いて、透過照明画像からワークの位置が大まかに求められる。次に、ワークの上方から光を照射して上記カメラにより反射照明画像が撮像される。そして、透過照明画像から求められたワークの大まかな位置に基づいて、反射照明画像中においてパターンマッチングを行う対象範囲が限定される。その後、反射照明画像の当該対象範囲においてパターンマッチングが行われることにより、ワークの状態が検出される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１４－１０８８６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、特許文献１の装置では、ワークの透過照明画像を撮像する構成と、ワークの反射照明画像を撮像する構成との双方が必要になり、装置構造が複雑化する。また、透過照明画像の撮像に適さない対象物（例えば、下方に向かって液体を吐出しつつ移動するノズル等）のパターンマッチングを行う場合、特許文献１の装置を適用することは難しい。

【0007】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、検出対象物の位置検出に係る処理量を低減することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の態様１は、移動中の検出対象物の位置を連続的に検出する位置検出方法であって、ａ）検出対象物の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像を取得する工程と、ｂ）前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づいて前記検査画像中における前記検出対象物の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像を前記検査画像から抽出する工程と、ｃ）前記部分画像において前記検出対象物を検出して前記検出対象物の位置を取得する工程と、を備える。

【0009】

本発明の態様２は、態様１の位置検出方法であって、前記部分画像の大きさは、前記検出対象物の現在位置の予測におけるロバスト性に応じて決定される。

【0010】

本発明の態様３は、態様２の位置検出方法であって、前記ｃ）工程において前記部分画像から前記検出対象物を検出することができなかった場合、前記部分画像を前記ロバスト性に基づいて拡大した後に、前記ｃ）工程を再度実施する。

【0011】

本発明の態様４は、態様１ないし３のいずれか１つの位置検出方法であって、前記ｂ）工程における前記検出対象物の現在位置の予測は、前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づく多項式フィッティングにより行われる。

【0012】

本発明の態様５は、態様１ないし３のいずれか１つ（態様１ないし４のいずれか１つ、であってもよい。）の位置検出方法であって、前記ａ）工程、前記ｂ）工程および前記ｃ）工程が繰り返し行われる際に、前記ａ）工程は一定の時間間隔にて行われる。

【0013】

本発明の態様６は、移動中の検出対象物の位置を連続的に検出するプログラムであって、コンピュータによって前記プログラムが実行されることにより、ａ）検出対象物の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像を取得する工程と、ｂ）前記検出対象物の取得済みの複数の位置に基づいて前記検査画像中における前記検出対象物の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像を前記検査画像から抽出する工程と、ｃ）前記部分画像において前記検出対象物を検出して前記検出対象物の位置を取得する工程と、が実行される。

【発明の効果】

【0014】

本発明では、検出対象物の位置検出に係る処理量を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】基板処理装置の側面図である。

【図2】コンピュータの構成を示す図である。

【図3】制御部の機能を示すブロック図である。

【図4】検出対象物の位置検出の流れの一例を示す図である。

【図5】検査画像の一例を示す図である。

【図6】検出対象物の位置検出の流れの一部を示す図である。

【図7】検出対象物の位置検出の流れの一部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１は、本発明の一の実施の形態に係る位置検出方法が実施される基板処理装置１の構成を示す側面図である。基板処理装置１は、半導体基板９（以下、単に「基板９」という。）を１枚ずつ処理する枚葉式の装置である。基板処理装置１は、基板９に処理液を供給して液処理を行う。図１では、基板処理装置１の構成の一部を断面にて示す。

【0017】

基板処理装置１は、基板保持部３１と、基板回転機構３３と、カップ部４と、処理液供給部５と、撮像部６と、制御部８と、チャンバ１１と、を備える。基板保持部３１、基板回転機構３３、カップ部４、処理液供給部５および撮像部６等は、チャンバ１１の内部空間に収容される。チャンバ１１の天蓋部には、当該内部空間にガスを供給して下方に流れる気流（いわゆる、ダウンフロー）を形成する気流形成部１２が設けられる。気流形成部１２としては、例えば、ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）が利用される。制御部８は、チャンバ１１の外部に配置され、基板保持部３１、基板回転機構３３、処理液供給部５および撮像部６等を制御する。

【0018】

基板保持部３１および基板回転機構３３はそれぞれ、基板９を保持して回転させるスピンチャックの一部である。基板保持部３１は、水平状態の基板９を下側から保持する。基板保持部３１は、例えば、基板９を機械的に支持するメカニカルチャックである。基板保持部３１は、ベース部３１１と、複数のチャック３１２とを備える。ベース部３１１は、上下方向を向く中心軸Ｊ１を中心とする略円板状の部材である。基板９は、ベース部３１１の上方にベース部３１１から離間して配置される。

【0019】

複数のチャック３１２は、ベース部３１１の上面の外周部において、中心軸Ｊ１を中心とする周方向（以下、単に「周方向」とも呼ぶ。）に配置される。複数のチャック３１２は、例えば、周方向において略等角度間隔に配置される。基板保持部３１では、複数のチャック３１２により、基板９の外縁部が保持される。なお、基板保持部３１は、バキュームチャック等、他の構造を有するチャックであってもよい。

【0020】

基板回転機構３３は、基板保持部３１の下方に配置される。基板回転機構３３は、中心軸Ｊ１を中心として基板９を基板保持部３１と共に回転する。基板回転機構３３は、シャフト３３１と、モータ３３２とを備える。シャフト３３１は、中心軸Ｊ１を中心とする略円柱状または略円筒状の部材である。シャフト３３１は、上下方向に延び、基板保持部３１のベース部３１１の下面中央部に接続される。モータ３３２は、シャフト３３１を回転させる電動回転式モータである。なお、基板回転機構３３は、他の構造を有するモータ（例えば、中空モータ等）であってもよい。

【0021】

処理液供給部５は、基板９に対して処理液を供給し、基板９に対する液処理を行う。処理液供給部５は、ノズル５１と、アーム５３と、ノズル移動機構５４とを備える。ノズル５１は、図示省略の配管等を介して基板処理装置１の外部に位置する処理液供給源に接続される。ノズル５１は、基板９の上方から基板９の上側の主面（以下、「上面９１」とも呼ぶ。）に向けて処理液を吐出する。当該処理液は、例えば、基板９のエッチング処理に利用されるエッチング液である。なお、ノズル５１からは、エッチング液以外の薬液が吐出されてもよく、薬液以外の様々な種類の処理液（例えば、リンス液）が吐出されてもよい。また、処理液供給部５は、ノズル５１に加えて、ノズル５１から吐出される処理液とは異なる種類の処理液を基板９に吐出する他のノズルを備えていてもよい。

【0022】

アーム５３は、略水平に延びる棒状の部材である。アーム５３の一方の端部にはノズル５１が取り付けられており、アーム５３の他方の端部はノズル移動機構５４に接続されている。ノズル５１は、基板９の上方においてアーム５３によって支持される。ノズル移動機構５４は、上下方向に沿って延びる略円柱状または略円筒状のアーム支持部５４１と、上下方向に延びる回転軸を中心としてアーム支持部５４１を回転させる回転機構５４２を備える。アーム５３の上記他方の端部は、ノズル移動機構５４のアーム支持部５４１に接続される。回転機構５４２は、例えば、電動リニアモータ、エアシリンダ、または、ボールネジおよび電動回転式モータを備える。

【0023】

処理液供給部５では、アーム支持部５４１が回転機構５４２によって上記回転軸を中心とする周方向の一方側に所定の角度回転し、当該周方向の他方側に同じ角度回転する。そして、アーム支持部５４１の当該動作が繰り返されることにより、ノズル５１が基板９の上方において所定の移動範囲内にて往復移動する。ノズル５１は、例えば、所定の移動経路に沿って移動する。移動中のノズル５１は、当該移動経路上に厳密に位置していてもよく、振動や組立誤差等により当該移動経路から少しずれた位置に位置していてもよい。すなわち、ノズル５１は、当該移動経路に沿って移動するが、当該移動経路上に常に位置するとは限らない。また、ノズル５１の移動速度は常に一定であってもよく、移動中に加速または減速されることにより移動速度が変更されてもよい。

【0024】

撮像部６は、基板９の上方においてノズル５１よりも上側に配置され、下方にて移動するノズル５１およびノズル５１に付属する部品等を撮像する。ノズル５１およびノズル５１に付属する部品等は、後述する位置検出装置８００によって、その位置が検出される対象物である。以下の説明では、ノズル５１およびノズル５１に付属する部品等をまとめて「検出対象物５０」とも呼ぶ。撮像部６は、例えば、フレーム等を介してハウジング１１等に固定されており、撮像部６による撮像範囲もハウジング１１内の所定の位置に固定されている。当該撮像範囲は、検出対象物５０の移動範囲を含んでいる。

【0025】

撮像部６は、例えば、検出対象物５０に対して上方から光を照射する光源６１と、検出対象物５０からの反射光を受光して上記撮像範囲を撮像するカメラ６２と、を備える。カメラ６２は、例えば、ＣＣＤ（Charge Coupled Devices）カメラ、または、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）カメラである。なお、検出対象物５０は、ノズル５１単体であってもよく、ノズル５１に付属する部品のみであってもよい。

【0026】

図２は、制御部８を実現するコンピュータ８０の構成を示す図である。コンピュータ８０は、プロセッサ８１と、メモリ８２と、入出力部８３と、バス８４とを備える通常のコンピュータである。バス８４は、プロセッサ８１、メモリ８２および入出力部８３を接続する信号回路である。メモリ８２は、各種情報を記憶する。メモリ８２は、例えば、記憶媒体９５に予め記憶されているプログラム８９を読み出して記憶する。記憶媒体９５は、例えば、ＵＳＢメモリやＣＤ－ＲＯＭである。

【0027】

プロセッサ８１は、メモリ８２に記憶されるプログラム８９等に従って、メモリ８２等を利用しつつ様々な処理（例えば、数値計算）を実行する。入出力部８３は、操作者からの入力を受け付けるキーボード８５およびマウス８６、プロセッサ８１からの出力等を表示するディスプレイ８７、並びに、プロセッサ８１からの出力等を送信する送信部等を備える。なお、制御部８は、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ：Programmable Logic Controller）、または、回路基板等により実現されてもよい。制御部８は、コンピュータ、ＰＬＣおよび回路基板等のうち、任意の複数の構成により実現されてもよい。

【0028】

図３は、上述のコンピュータ８０によってプログラム８９が実行されることにより実現される制御部８の機能を示すブロック図である。制御部８は、基板処理装置１の各構成の様々な動作を制御する。図３では、制御部８以外の構成も併せて示す。

【0029】

制御部８は、記憶部８０１と、撮像制御部８０２と、部分画像抽出部８０３と、位置検出部８０４と、処理制御部８０５とを備える。記憶部８０１は、主にメモリ８２（図２参照）により実現され、基板処理装置１に係る様々な情報を記憶する。撮像制御部８０２、部分画像抽出部８０３および位置検出部８０４は、主にプロセッサ８１（図２参照）により実現され、検出対象物５０の位置検出に係る様々な演算等を行う。制御部８では、撮像制御部８０２、部分画像抽出部８０３および位置検出部８０４により、移動中の検出対象物５０の位置を連続的に検出する位置検出装置８００が構成される。なお、位置検出装置８００には、記憶部８０１や撮像部６等の他の構成が含まれてもよい。処理制御部８０５は、主にプロセッサ８１により実現され、基板９の処理に係る様々な演算等を行う。

【0030】

次に、位置検出装置８００における検出対象物５０の位置検出の流れについて、図４等を参照しつつ説明する。図１に示す基板処理装置１では、例えば、回転中の基板９の上方にて移動するノズル５１から基板９に対して処理液を供給して液処理が行われている間、移動中の検出対象物５０の位置検出が、比較的短い時間間隔にて複数回繰り返される。当該複数回の位置検出のうち、１回目から所定のｍ回目までの位置検出では、図４中のステップＳ１１～Ｓ１３，Ｓ１７～Ｓ１９が行われ、（ｍ＋１）回目以降の位置検出では、図４中のステップＳ１１～Ｓ１２，Ｓ１４～Ｓ１９が行われる。なお、ｍは２以上の整数であり、例えば５である。以下の説明では、ｍを「初期検出回数」とも呼ぶ。

【0031】

まず、１回目の位置検出では、撮像制御部８０２によって撮像部６が制御され、基板９の上方にて移動中の検出対象物５０が撮像される。具体的には、撮像部６の光源６１から下方の所定領域に光が照射され、カメラ６２により、検出対象物５０の移動範囲を含む所定の大きさの撮像範囲が撮像されて検査画像が取得される（ステップＳ１１）。検査画像は、例えば略矩形の画像であり、検出対象物５０の移動範囲の少なくとも一部を含む。なお、検査画像は、検出対象物５０の移動範囲の全体を含んでいてもよい。ステップＳ１１にて取得された検査画像は、撮像部６から図３に示す記憶部８０１に送られ、記憶部８０１に格納される。

【0032】

続いて、ステップＳ１１にて取得された検査画像を使用する位置検出が、位置検出開始時から何回目の位置検出であるか（すなわち、位置検出の繰り返し数）が位置検出装置８００によって取得される。そして、位置検出の繰り返し数と、上述の初期検出回数ｍとが比較される（ステップＳ１２）。位置検出の繰り返し数がｍ以下である場合はステップＳ１３が行われ、位置検出の繰り返し数がｍよりも大きい場合はステップＳ１４が行われる。

【0033】

１回目の位置検出では、ステップＳ１１にて取得された検査画像の全体が、図３に示す位置検出部８０４によって位置検出の対象画像に設定され（ステップＳ１３）、当該対象画像において検出対象物５０の位置が検出される（ステップＳ１７）。ステップＳ１７では、例えば、パターンマッチングにより検出対象物５０の位置が検出される。ステップＳ１７におけるパターンマッチングは、公知の様々なパターンマッチング法（例えば、幾何学形状パターンマッチングや正規化相関サーチ等）により行われてよい。

【0034】

ステップＳ１７にて取得された検出対象物５０の位置は、位置検出部８０４から記憶部８０１へと送られ、「既検出位置」として記憶部８０１に格納される（ステップＳ１８）。既検出位置は、例えば、平面視における検出対象物５０の中心位置の座標である。当該座標は、例えば、検査画像中の所定の位置（例えば、左下の角）を原点とするＸ－Ｙ座標系における座標である。また、ステップＳ１７にて取得された検出対象物５０の位置は、図３に示す処理制御部８０５へと送られ、基板９に対する液処理に利用される。例えば、処理制御部８０５では、ノズル５１を含む検出対象物５０の位置に基づいて、基板回転機構３３による基板９の回転速度が調節されたり、処理液供給部５のノズル５１から吐出される処理液の流量が調節される。

【0035】

次に、検出対象物５０の位置検出を継続するか終了するかが位置検出装置８００によって確認される（ステップＳ１９）。位置検出終了が指示されている場合、位置検出装置８００による位置検出は終了する。一方、位置検出終了の指示が出されていない場合は、ステップＳ１１に戻って次の位置検出が行われる。２回目からｍ回目までの位置検出では、１回目の位置検出と同様に、ステップＳ１１～Ｓ１３，Ｓ１７～Ｓ１９が行われる。

【0036】

１～ｍ回目の位置検出では、例えば、撮像部６による検査画像の取得は一定の時間間隔にて行われる。当該時間間隔（以下、「サンプリング間隔」とも呼ぶ。）は、例えば、１０ミリ秒～１００ミリ秒である。（ｍ＋１）回目以降の位置検出においても同様に、撮像部６による検査画像の取得は一定のサンプリング間隔にて行われる。

【0037】

１～ｍ回目の位置検出では、ステップＳ１２において、例えば、記憶部８０１に既に記憶されている既検出位置の個数（すなわち、既に行われたステップＳ１８の回数）に１を加えた数が、位置検出の繰り返し数として取得される。（ｍ＋１）回目以降の位置検出においても同様である。

【0038】

（ｍ＋１）回目の位置検出では、１～ｍ回目の位置検出と同様に、検出対象物５０の移動範囲を含む所定の大きさの撮像範囲が、撮像部６によって撮像されて、図５に示す検査画像７１が取得される（ステップＳ１１）。検査画像７１は、上述のように、検出対象物５０の移動範囲の少なくとも一部を含み、当該移動範囲の全体を含んでいてもよい。ステップＳ１１にて取得された検査画像７１は、撮像部６から記憶部８０１に送られ、記憶部８０１に格納される。

【0039】

続いて、１～ｍ回目の位置検出と同様に、位置検出装置８００により位置検出の繰り返し数が取得される。そして、当該位置検出の繰り返し数（すなわち、ｍ＋１）は、初期検出回数ｍよりも大きいと判断される（ステップＳ１２）。

【0040】

次に、部分画像抽出部８０３により、図５に示す検査画像７１において、二点鎖線にて示す部分画像７２の範囲が設定され（ステップＳ１４）、検査画像７１から部分画像７２が抽出（すなわち、クリッピング）される（ステップＳ１５）。部分画像７２は、検査画像７１の一部であり、検査画像７１よりも小さい。部分画像７２は、例えば、Ｘ方向およびＹ方向共に検査画像７１よりも小さい略矩形の画像である。なお、部分画像７２は、Ｘ方向およびＹ方向のうち、少なくとも一方の方向において検査画像７１よりも小さければよい。

【0041】

ステップＳ１４では、まず、記憶部８０１に格納済みのｍ個の既検出位置（すなわち、１～ｍ回目の位置検出の際に取得済みの検出対象物５０の複数の位置）が、部分画像抽出部８０３により読み出される。図５では、１～ｍ回目の位置検出の際に取得された検出対象物５０の中心位置をそれぞれ、符号Ｇ_１～Ｇ_ｍを付した細線の丸印にて示す。

【0042】

続いて、上記ｍ個の既検出位置に基づいて、検査画像７１中における検出対象物５０の大まかな現在位置Ｇ_ｍ＋１が予測される。当該現在位置Ｇ_ｍ＋１は、例えば、検出対象物５０の現在の中心位置の座標である。すなわち、部分画像抽出部８０３により、検出対象物５０の最尤推定中心位置の座標が、上記ｍ個の既検出位置に基づいて求められる。

【0043】

また、部分画像抽出部８０３により、上記ｍ個の既検出位置に基づいて、抽出される予定の部分画像７２の大きさが決定される。部分画像７２の大きさは、例えば、検出対象物５０の現在位置の予測におけるロバスト性に応じて決定される。具体的には、当該ロバスト性が高い場合、検出対象物５０の実際の現在位置は、予測された現在位置Ｇ_ｍ＋１から外乱等により大きくずれる可能性が低いため、部分画像７２は比較的小さくされる。一方、上記ロバスト性が低い場合、検出対象物５０の実際の現在位置は、予測された現在位置Ｇ_ｍ＋１から外乱等により大きくずれる可能性が高いため、部分画像７２は比較的大きくされる。これにより、部分画像７２を過剰に大きくすることなく、検出対象物５０が部分画像７２中に含まれる確率を増大させることができる。そして、予測された検出対象物５０の上記現在位置Ｇ_ｍ＋１を中心として、上述のように決定された大きさの部分画像７２が、検査画像７１上において設定される。

【0044】

部分画像７２の中心（すなわち、予測された検出対象物５０の中心位置）の座標をＣとし、部分画像７２のＸ方向およびＹ方向の大きさをＬ_ＸおよびＬ_Ｙとすると、Ｃ、Ｌ_ＸおよびＬ_Ｙはそれぞれ、以下の式１～式３に示す関数ｆ、ｇ_Ｘおよびｇ_Ｙにて表すことができる。

【0045】

Ｃ＝ｆ（ｒ_１，ｒ_２・・・ｒ_ｍ） ・・・（式１）
Ｌ_Ｘ＝ｇ_Ｘ（ｒ_１，ｒ_２・・・ｒ_ｍ）×α＋Ｗ ・・・（式２）
Ｌ_Ｙ＝ｇ_Ｙ（ｒ_１，ｒ_２・・・ｒ_ｍ）×β＋Ｈ ・・・（式３）
上述のｒ_１～ｒ_ｍはそれぞれ、記憶部８０１に格納された既検出位置（すなわち、取得済みの検出対象物５０の中心位置を示す座標）を示す。既検出位置ｒ_１～ｒ_ｍの添字１～ｍは、当該既検出位置が取得された位置検出が、今回（すなわち、（ｍ＋１）回目）の位置検出よりも添字に等しい回数だけ前に行われた位置検出であることを示す。

【0046】

具体的には、ｒ_１は、今回（（ｍ＋１）回目）の位置検出の１回前に行われた位置検出（すなわち、ｍ回目の位置検出）の際にステップＳ１７にて検出され、ステップＳ１８にて記憶部８０１に格納された既検出位置である。また、ｒ_２は、今回（（ｍ＋１）回目）の位置検出の２回前に行われた位置検出（すなわち、（ｍ－１）回目の位置検出）の際にステップＳ１７にて検出され、ステップＳ１８にて記憶部８０１に格納された既検出位置である。ｒ_３以降についても同様であり、ｒ_ｍは、今回（（ｍ＋１）回目）の位置検出のｍ回前に行われた位置検出（すなわち、１回目の位置検出）の際にステップＳ１７にて検出され、ステップＳ１８にて記憶部８０１に格納された既検出位置である。

【0047】

αおよびβは、検出対象物５０の現在位置の予測におけるロバスト性（すなわち、検出対象物５０の移動や撮像部６による撮像等、当該現在位置の予測に関連する動作の外乱に対する強靭性）に応じて設定されるパラメータであり、０よりも大きい。当該ロバスト性が高い場合、αおよびβは比較的小さく、部分画像７２も比較的小さい。一方、当該ロバスト性が低い場合、αおよびβは比較的大きく、部分画像７２も比較的大きい。αとβとは同じであってもよく、異なっていてもよい。Ｗは、検出対象物５０のＸ方向における大きさ（すなわち、Ｘ方向の最大長）である。Ｈは、検出対象物５０のＹ方向における大きさ（すなわち、Ｙ方向の最大長）である。

【0048】

関数ｇ_Ｘは、ｍ個の既検出位置のＸ方向における標準偏差を求める関数である。関数ｇ_Ｙは、ｍ個の既検出位置のＹ方向における標準偏差を求める関数である。関数ｆは、上述のように、検出対象物５０の最尤推定中心位置を求める関数である。関数ｆ、ｇ_Ｘおよびｇ_Ｙとしては、様々な公知の関数が利用可能である。例えば、関数ｆとして、多項式近似関数が用いられる。換言すれば、ステップＳ１４における検出対象物５０の現在位置の予測は、ｍ個の既検出位置（すなわち、検出対象物５０の取得済みのｍ個の位置）に基づく多項式フィッティングにより行われる。この場合、関数ｇ_Ｘおよびｇ_Ｙはそれぞれ、当該多項式フィッティングにおけるＸ方向およびＹ方向のフィッティングパラメータの誤差範囲を求める関数である。

【0049】

また、関数ｆは、例えば、カルマンフィルタによる予測推定値を求める関数であってもよい。この場合、関数ｇ_Ｘおよびｇ_Ｙはそれぞれ、予測誤差行列におけるＸ方向およびＹ方向に対応する成分を求める関数である。あるいは、関数ｆは、例えば、ガウス過程回帰による平均位置を求める関数であってもよい。この場合、関数ｇ_Ｘおよびｇ_Ｙはそれぞれ、共分散行列におけるＸ方向およびＹ方向に対応する成分を求める関数である。

【0050】

ステップＳ１４～Ｓ１５において部分画像７２が抽出されると、位置検出部８０４によって部分画像７２が位置検出の対象画像に設定され（ステップＳ１６）、当該対象画像において検出対象物５０の位置が検出される（ステップＳ１７）。上述のように、ステップＳ１７では、例えば、パターンマッチングにより検出対象物５０の位置が検出される。ステップＳ１７におけるパターンマッチングは、公知の様々なパターンマッチング法（例えば、幾何学形状パターンマッチングや正規化相関サーチ等）により行われてよい。

【0051】

上述のように、ステップＳ１７にて取得された検出対象物５０の位置は、位置検出部８０４から記憶部８０１へと送られ、「既検出位置」として記憶部８０１に格納される（ステップＳ１８）。また、ステップＳ１７にて取得された検出対象物５０の位置は、処理制御部８０５へと送られ、基板９に対する液処理に利用される。例えば、処理制御部８０５では、ノズル５１を含む検出対象物５０の位置に基づいて、基板回転機構３３による基板９の回転速度が調節されたり、処理液供給部５のノズル５１から吐出される処理液の流量が調節される。

【0052】

次に、検出対象物５０の位置検出を継続するか終了するかが位置検出装置８００によって確認される（ステップＳ１９）。位置検出終了が指示されている場合、位置検出装置８００による位置検出は終了する。一方、位置検出終了の指示が出されていない場合は、ステップＳ１１に戻って次の位置検出が行われる。（ｍ＋２）回目以降の位置検出では、（ｍ＋１）回目の位置検出と同様に、ステップＳ１１～Ｓ１２，Ｓ１４～Ｓ１９が行われる。

【0053】

（ｍ＋２）回目の位置検出では、ステップＳ１４において部分画像７２の範囲が設定される際に、（ｍ＋２）回目よりも１回前～ｍ回前の位置検出にて取得されたｍ個の既検出位置が使用される。換言すれば、（ｍ＋２）回目の位置検出では、２回目～（ｍ＋１）回目の位置検出にて取得されたｍ個の既検出位置に基づいて、部分画像７２の範囲が設定され、１回目の位置検出にて取得された既検出位置は使用されない。したがって、位置検出装置８００では、（ｍ＋１）回目の位置検出におけるステップＳ１８にて新たな既検出位置（すなわち、（ｍ＋１）番目の既検出位置）が記憶部８０１に格納される際等に、１回目の位置検出にて取得された既検出位置が記憶部８０１から削除されてもよい。

【0054】

このように、（ｍ＋２）回目以降の位置検出では、当該位置検出の直近ｍ回の位置検出にて取得されたｍ個の既検出位置に基づいて、部分画像７２の範囲が設定され、当該直近ｍ回の位置検出以前に取得された古い既検出位置は、部分画像７２の設定に使用されない。このため、（ｍ＋１）回目以降の位置検出では、例えば、ステップＳ１８にて新たな既検出位置が記憶部８０１に格納される際に、記憶部８０１に格納されているｍ個の既検出位置から最も古い１つの既検出位置が削除され、記憶部８０１内のｍ個の既検出位置が更新される。

【0055】

以上に説明したように、移動中の検出対象物５０の位置を連続的に検出する位置検出方法は、検出対象物５０の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像７１を取得する工程（ステップＳ１１）と、検出対象物５０の取得済みの複数の位置（上記例では、ｍ個の既検出位置）に基づいて検査画像７１中における検出対象物５０の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像７２を検査画像７１から抽出する工程（ステップＳ１４～Ｓ１５）と、部分画像７２において検出対象物５０を検出して検出対象物５０の位置を取得する工程（ステップＳ１７）と、を備える。これにより、検査画像７１全体から検出対象物５０を検出する場合に比べて、検出対象物５０の位置検出に係る処理量を低減することができる。その結果、上述のコンピュータ８０に代えて、ＰＬＣや回路基板等の低スペックデバイスによって位置検出装置８００を実現することも可能となり、基板処理装置１の低消費電力化や小型化も図ることができる。

【0056】

上述のように、部分画像７２の大きさは、検出対象物５０の現在位置の予測におけるロバスト性に応じて決定されることが好ましい。これにより、部分画像７２が過剰に大きくなって位置検出に係る処理量が増大することを抑制しつつ、部分画像７２中に検出対象物５０が含まれる確率を増大させることができる。

【0057】

上述のように、ステップＳ１４における検出対象物５０の現在位置の予測は、検出対象物５０の取得済みの複数の位置（上記例では、ｍ個の既検出位置）に基づく多項式フィッティングにより行われることが好ましい。これにより、ステップＳ１４における検出対象物５０の現在位置の予測を容易かつ精度良く行うことができる。

【0058】

上述のように、ステップＳ１１，Ｓ１４～Ｓ１５，Ｓ１７が繰り返し行われる際に、ステップＳ１１（すなわち、検査画像７１の取得）は一定の時間間隔にて行われることが好ましい。これにより、ステップＳ１４における検出対象物５０の現在位置の予測を精度良く行うことができる。

【0059】

上述のように、プログラム８９は、移動中の検出対象物５０の位置を連続的に検出するプログラムである。コンピュータ８０によってプログラム８９が実行されることにより、検出対象物５０の移動範囲を含む所定の撮像範囲を撮像して検査画像７１を取得する工程（ステップＳ１１）と、検出対象物５０の取得済みの複数の位置（上記例では、ｍ個の既検出位置）に基づいて検査画像７１中における検出対象物５０の現在位置を予測し、予測された現在位置を中心とする部分画像７２を検査画像７１から抽出する工程（ステップＳ１４～Ｓ１５）と、部分画像７２において検出対象物５０を検出して検出対象物５０の位置を取得する工程（ステップＳ１７）と、が実行される。これにより、上述のように、検査画像７１全体から検出対象物５０を検出する場合に比べて、検出対象物５０の位置検出に係る処理量を低減することができる。

【0060】

位置検出装置８００では、検出対象物５０の位置検出の流れは図４に示すものには限定されず、様々に変更されてよい。例えば、図６に示すように、ステップＳ１７において部分画像７２から検出対象物５０を検出することができなかった場合（ステップＳ１７１）、ステップＳ１３に戻って検査画像７１の全体が位置検出の対象画像に設定され（ステップＳ１３）、当該対象画像において検出対象物５０の位置が検出されてもよい（ステップＳ１７）。これにより、検出対象物５０の検出不可によるエラーを防止することができる。

【0061】

あるいは、図７に示すように、ステップＳ１７において部分画像７２から検出対象物５０を検出することができなかった場合（ステップＳ１７１）、部分画像７２が拡大されてもよい（ステップＳ１７２）。部分画像７２の拡大は、例えば、上述のロバスト性に基づいて行われる。例えば、上述の式２および式３に示す部分画像７２のＸ方向の大きさＬ_Ｘ、および、Ｙ方向の大きさＬ_Ｙが、所定の倍率にて拡大されてもよい。また、式２および式３において、ロバスト性に関するパラメータであるαおよびβが、所定の倍率にて大きくされてもよい。あるいは、部分画像７２のＸ方向の大きさＬ_Ｘ、および、Ｙ方向の大きさＬ_Ｙに、所定の長さがそれぞれ加算されてもよい。

【0062】

部分画像７２の拡大が終了すると、ステップＳ１５～Ｓ１６と略同様に、検査画像７１から拡大された部分画像７２が抽出され（ステップＳ１７３）、当該部分画像７２が位置検出の対象画像に設定される（ステップＳ１７４）。その後、ステップＳ１７に戻って当該対象画像（すなわち、拡大された部分画像７２）において検出対象物５０の位置検出が行われ（ステップＳ１７）、検出対象物５０の位置が検出された場合（ステップＳ１７１）、上述のステップＳ１８～Ｓ１９が行われる。

【0063】

このように、位置検出装置８００では、ステップＳ１７において部分画像７２から検出対象物５０を検出することができなかった場合、部分画像７２を上記ロバスト性に基づいて拡大した後に、ステップＳ１７を再度実施することが好ましい。これにより、図６に示す場合に比べて、位置検出の対象画像の拡大を抑制することができるため、検出対象物５０の位置検出に係る処理量を低減することができる。

【0064】

なお、部分画像７２の拡大後のステップＳ１７１において検出対象物５０の位置が再び検出されなかった場合、部分画像７２がさらに拡大された上で抽出され、位置検出の対象画像に設定されてもよい（ステップＳ１７２～Ｓ１７４）。位置検出装置８００では、部分画像７２から検出対象物５０が検出されるまで、上述のステップＳ１７１～Ｓ１７４，Ｓ１７が繰り返されてもよく、ステップＳ１７１～Ｓ１７４，Ｓ１７が所定回数（例えば、１回または２回）だけ行われても部分画像７２から検出対象物５０が検出されない場合、ステップＳ１３に戻って検査画像７１の全体が位置検出の対象画像に設定され（ステップＳ１３）、当該対象画像において検出対象物５０の位置が検出されてもよい（ステップＳ１７）。

【0065】

上述の位置検出方法およびプログラム８９では、様々な変更が可能である。

【0066】

例えば、撮像部６により取得される検査画像７１、および、検査画像７１から抽出される部分画像７２はそれぞれ、必ずしも略矩形の画像である必要はなく、様々な形状を有していてもよい。

【0067】

ステップＳ１４における部分画像７２の設定方法は、上述の式１～式３にて示す方法には限定されず、様々な方法が採用されてよい。例えば、部分画像７２の大きさは、必ずしも上記ロバスト性に応じて決定される必要はなく、例えば、他の様々なパラメータに基づいて決定されてもよい。

【0068】

上述のサンプリング間隔は、必ずしも一定である必要はなく、検出対象物５０の移動速度の変化等に応じて適宜変更されてよい。

【0069】

上述の例では、（ｍ＋１）回目以降の位置検出において、直近のｍ個の既検出位置（すなわち、当該位置検出の直近ｍ回の位置検出にて取得されたｍ個の既検出位置）を利用して抽出した部分画像７２から検出対象物５０の位置を検出しているが、必ずしもこれには限定されない。例えば、ｍよりも２以上大きい整数をｎとした場合、ｎ回目以降の位置検出では、直近のｍ個の既検出位置を利用して抽出した部分画像７２から検出対象物５０の位置を検出し、ｎ回目よりも前の位置検出では、検査画像７１の全体から検出対象物５０の位置を検出してもよい。

【0070】

検出対象物５０は、必ずしもノズル５１および／またはノズル５１に付属する部品である必要はなく、基板処理装置１において移動する他の構成であってもよい。また、位置検出装置８００は、基板処理装置１以外の様々な装置に設けられてもよく、この場合、検出対象物５０も、当該様々な装置において移動する様々な構成であってよい。位置検出装置８００は、上述の基板処理装置１や他の装置から独立して、移動中の検出対象物５０の位置を連続的に検出する装置として利用されてもよい。

【0071】

位置検出装置８００によって位置検出が行われる検出対象物５０は、必ずしも、所定の移動経路に沿って移動する物体である必要はなく、所定の移動範囲内で連続的に移動する物体であればよい。検出対象物５０の当該連続的な移動は、例えば、検出対象物５０の振動やドリフト等であってもよい。振動する検出対象物５０の位置検出が位置検出装置８００によって行われる場合、上述のサンプリング間隔は、検出対象物５０の振動周期の半分よりも短くされることが好ましい。

【0072】

上記実施の形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。

【符号の説明】

【0073】

５０ 検出対象物
７１ 検査画像
７２ 部分画像
８０ コンピュータ
８９ プログラム
Ｓ１１～Ｓ１９，Ｓ１７１～Ｓ１７４ ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】