(57)【要約】【課題】非透過層の表面上の欠陥のみを判別可能とすることで、歩留り向上につなげることができる外観検査システムおよび外観検査方法を提供することを目的とする。【解決手段】カメラで撮像される画像において波長ごとに焦点距離が異なることを利用して、波長の短い青色成分については光透過層１０２の表面近くで焦点が合い、波長の長い赤色成分については非透過層１０１の表面近くで焦点が合うように、レンズ１１−対象物１００間の距離を設定する。これにより、撮像画像においては、光透過層１０２の表面上の欠陥に関しては赤色成分の方が輪郭がぼやけて面積が大きくなり、非透過層１０１の表面上の欠陥に関しては青色成分の方が輪郭がぼやけて面積が大きくなる。そこで、画像処理装置では、撮像画像の赤色成分と青色成分とを比較することで非透過層１０１上の像か否かを識別し、非透過層１０１の表面上の欠陥のみを判別する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも非透過層の一表面側に光透過層が積層された積層体を対象物として、非透過層の表面上の欠陥を検査する外観検査システムであって、対象物を前記一表面側から撮像する撮像装置と、対象物を前記一表面側から照明する同軸落射照明用の照明装置と、撮像装置で撮像された非透過層の表面上の像から前記欠陥の有無を判定する画像処理装置とを備え、照明装置は、光透過層を透過する少なくとも２種類の異なる波長の照明光を対象物に照射し、撮像装置は、照明光の波長ごとの焦点距離の違いを利用し、一の波長の照明光で撮像される短波長画像と、前記一の波長よりも長波長となる他の波長の照明光で撮像される長波長画像とを比べると、短波長画像よりも長波長画像で非透過層の表面近くに焦点を合わせており、画像処理装置は、短波長画像と長波長画像とを比較した結果、短波長画像に比べて長波長画像でピントが合う部分を非透過層の表面上の像と判断する識別手段を有することを特徴とする外観検査システム。
【請求項２】
前記画像処理装置は、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ濃淡値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段を有し、前記識別手段は、２値化処理後の短波長画像と長波長画像との差をとり、短波長画像の一部分が残れば当該一部分を前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする請求項１記載の外観検査システム。
【請求項３】
前記画像処理装置は、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ各画素の濃淡値に基づき微分画像を生成する微分手段と、各微分画像についてそれぞれ画素値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段とを有し、前記識別手段は、２値化処理後の短波長画像と長波長画像との差をとり、長波長画像の一部分が残れば当該一部分を前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする請求項１記載の外観検査システム。
【請求項４】
前記画像処理装置は、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ濃淡値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段と、２値化処理後の各画像について欠陥の候補となる画素群を結合してランドを形成するラベリング手段とを有し、前記識別手段は、短波長画像および長波長画像の各々に関しランドの重心位置を求め、当該重心位置が両画像間で重なる場合に、長波長画像のランドの面積と短波長画像のランドの面積とを比較し、短波長画像の方が大きければ当該ランドを前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする請求項１記載の外観検査システム。
【請求項５】
前記照明装置は、少なくとも２種類の異なる波長の光を含む白色光を出力する光源を有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の外観検査システム。
【請求項６】
前記照明装置は、互いに異なる波長の単色光をそれぞれ出力する複数の単色光源と、各単色光源の光出力の大きさを個別に調節する調光手段とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の外観検査システム。
【請求項７】
前記照明装置は、前記一の波長の照明光として紫外線を出力する紫外光源と、前記他の波長の照明光として赤外線を出力する赤外光源とを有することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の外観検査システム。
【請求項８】
前記撮像装置はカラー画像を撮像可能であって、前記画像処理装置は、前記照明装置から前記一の波長と前記他の波長との両方の照明光が出力された状態で撮像されたカラー画像から、波長に基づいて前記短波長画像と前記長波長画像とをそれぞれ抽出する抽出手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の外観検査システム。
【請求項９】
少なくとも非透過層の一表面側に光透過層が積層された積層体を対象物として、対象物を前記一表面側から撮像する撮像装置と、光透過層を透過する少なくとも２種類の異なる波長の照明光を前記一表面側から対象物に照射する同軸落射照明用の照明装置と、撮像装置で撮像された非透過層の表面上の像から非透過層の表面上の欠陥の有無を判定する画像処理装置とを使用し、前記欠陥を検査する外観検査方法であって、撮像装置では、照明光の波長ごとの焦点距離の違いを利用し、一の波長の照明光で撮像される短波長画像と、前記一の波長よりも長波長となる他の波長の照明光で撮像される長波長画像とを比べると、短波長画像よりも長波長画像で非透過層の表面近くに焦点を合わせており、短波長画像と長波長画像とを比較した結果、短波長画像に比べて長波長画像でピントが合う部分を非透過層の表面上の像と判断する識別過程を有することを特徴とする外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非透過層の一表面側に光透過層が積層された複層構造の構造体を検査対象に非透過層の表面上の欠陥の有無を検査する外観検査システムおよび外観検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた半導体製造プロセスにより作成されるセンサチップ等の構造体においては、目視での判断が難しい微細な欠陥をも検出可能な外観検査を行い、当該外観検査で良品（欠陥なし）と判断されたもののみを出荷することが一般的である。このような外観検査を行う外観検査システムとしては、対象物を撮像手段にて撮像し、得られた濃淡画像と、予め良品を撮像して得られる良品画像（マスタ画像）とを比較することで、対象物の欠陥の有無を判定するものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
ところで、たとえばＭＥＭＳ技術を用いて製造される構造体の一例として、図２に示すように、非透過層１０１となる半導体（たとえばシリコン）層と、光透過層１０２となるガラス板とを積層した複層構造のものが知られている。なお、図２の例では、半導体層におけるガラス板側の表面に凹凸が付けられており、当該凹凸によってガラス板と半導体層との間に空洞１０３が形成されている。
【０００４】
このように非透過層１０１の一表面側に光透過層１０２が積層された複層構造の構造体を検査の対象物１００とする場合、当該対象物１００を光透過層１０２側から撮像することで、光透過層１０２の表面だけでなく、光透過層１０２を通して非透過層１０１の表面の画像を撮像することもできる。したがって、光透過層１０２の表面上の欠陥１０４（図５（ａ）参照）と、非透過層１０１の表面上（つまり、光透過層１０２の裏面側）の欠陥１０５（図５（ｂ）参照）との両方を検出することができる。
【０００５】
ここで、光透過層１０２の表面上の欠陥（たとえば光透過層１０２表面に付着した埃等の異物）１０４は、後の工程で除去可能であり、対象物１００の動作・機能上の障害となるような致命的な欠陥ではなく、このような欠陥（以下、擬似欠陥という）１０４があっても対象物１００としては良品となる。一方、非透過層１０１の表面上の欠陥（たとえば光透過層１０２と非透過層１０１との間に混入した埃等の異物）１０５は、後の工程で除去できず、対象物１００の動作・機能上の障害となる致命的な欠陥であるから、このような欠陥１０５があると対象物１００としては不良品となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−１５３８０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、対象物１００の画像と良品画像とを比較するだけの従来の外観検査方法では、光透過層１０２を通して非透過層１０１表面の画像を撮像するため、当該撮像画像から光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）か、あるいは非透過層１０１の表面上の欠陥かを識別することはできない。そのため、擬似欠陥があるだけの良品であっても不良品と誤って判断されてしまう無駄はねが生じ、歩留り低下につながるという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、非透過層の表面上の欠陥のみを判別可能とすることで、歩留り向上につなげることができる外観検査システムおよび外観検査方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、少なくとも非透過層の一表面側に光透過層が積層された積層体を対象物として、非透過層の表面上の欠陥を検査する外観検査システムであって、対象物を前記一表面側から撮像する撮像装置と、対象物を前記一表面側から照明する同軸落射照明用の照明装置と、撮像装置で撮像された非透過層の表面上の像から前記欠陥の有無を判定する画像処理装置とを備え、照明装置が、光透過層を透過する少なくとも２種類の異なる波長の照明光を対象物に照射し、撮像装置が、照明光の波長ごとの焦点距離の違いを利用し、一の波長の照明光で撮像される短波長画像と、前記一の波長よりも長波長となる他の波長の照明光で撮像される長波長画像とを比べると、短波長画像よりも長波長画像で非透過層の表面近くに焦点を合わせており、画像処理装置が、短波長画像と長波長画像とを比較した結果、短波長画像に比べて長波長画像でピントが合う部分を非透過層の表面上の像と判断する識別手段を有することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、撮像装置が照明光の波長ごとに焦点距離が異なることを利用して、識別手段により、一の波長の照明光で撮像された長波長画像と他の波長の照明光で撮像された短波長光画像とを比較して、当該比較結果から非透過層の表面上の像を判別することができる。つまり、光透過層の表面上の像については短波長画像に比べ長波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなり、非透過層の表面上の像については長波長画像に比べ短波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなるので、たとえば当該面積の比較結果からいずれの欠陥かを識別することができる。したがって、光透過層の表面上の擬似欠陥があるだけの良品が誤って不良品と判断されてしまうことを防止でき、無駄はねが大幅に低減されて歩留りの向上につながるという利点がある。また、照明光の波長ごとに焦点距離が異なることを利用しているから、光透過層の表面と非透過層の表面とのそれぞれに焦点を合わせるための機械的な可動部は必要なく、システム構成の簡略化並びに検査時間の短縮を図ることができる。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記画像処理装置が、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ濃淡値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段を有し、前記識別手段が、２値化処理後の短波長画像と長波長画像との差をとり、短波長画像の一部分が残れば当該一部分を前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、比較的簡単な演算処理で非透過層の表面上の像を判別できるから、画像処理の高速化によって検査時間の短縮を図ることができる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記画像処理装置が、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ各画素の濃淡値に基づき微分画像を生成する微分手段と、各微分画像についてそれぞれ画素値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段とを有し、前記識別手段が、２値化処理後の短波長画像と長波長画像との差をとり、長波長画像の一部分が残れば当該一部分を前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、２値化処理の前に、各画像のうち焦点が合っていない部分を微分処理により予め除去することができるので、識別手段での判別精度が向上する。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記画像処理装置が、前記短波長画像および前記長波長画像についてそれぞれ濃淡値を所定の閾値で２値化処理を行う２値化手段と、２値化処理後の各画像について欠陥の候補となる画素群を結合してランドを形成するラベリング手段とを有し、前記識別手段が、短波長画像および長波長画像の各々に関しランドの重心位置を求め、当該重心位置が両画像間で重なる場合に、長波長画像のランドの面積と短波長画像のランドの面積とを比較し、短波長画像の方が大きければ当該ランドを前記非透過層の表面上の像と判断することを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、ラベリング手段により欠陥の候補となる画素群を結合してなるランドを形成するので、識別手段では、欠陥の候補となるランドのみを対象として判別を行うことができ、欠陥の検査精度が向上する。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記照明装置が、少なくとも２種類の異なる波長の光を含む白色光を出力する光源を有することを特徴とする。
【００１８】
この構成によれば、複数波長の照明光を１つの光源で実現することができるため、波長ごとに個別の光源を用いる場合に比べてシステム構成が簡単になる。
【００１９】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記照明装置が、互いに異なる波長の単色光をそれぞれ出力する複数の単色光源と、各単色光源の光出力の大きさを個別に調節する調光手段とを有することを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、照明光の波長ごとに光出力の大きさを個別に調節できるので、対象物の構造や撮像装置の各波長別の感度に起因した短波長画像、長波長画像の濃淡値のばらつきを補正することができる。
【００２１】
請求項７の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記照明装置が、前記一の波長の照明光として紫外線を出力する紫外光源と、前記他の波長の照明光として赤外線を出力する赤外光源とを有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、一の波長と他の波長とで波長差が比較的大きくなるため、短波長画像と長波長画像との間の焦点位置の差を広げることができ、より明確に、非透過層の表面上の像を判別可能となる。
【００２３】
請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかの発明において、前記撮像装置がカラー画像を撮像可能であって、前記画像処理装置が、前記照明装置から前記一の波長と前記他の波長との両方の照明光が出力された状態で撮像されたカラー画像から、波長に基づいて前記短波長画像と前記長波長画像とをそれぞれ抽出する抽出手段を有することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、カラー画像を撮像可能な撮像装置を用いたことにより、検査に必要な短波長画像と長波長画像との両画像を１回の撮像で得ることができるから、光透過層の表面と非透過層の表面とのそれぞれに焦点を合わせて２回に分けて撮像する場合に比べて、システム構成の簡略化並びに検査時間の短縮を図ることができる。
【００２５】
請求項９の発明は、少なくとも非透過層の一表面側に光透過層が積層された積層体を対象物として、対象物を前記一表面側から撮像する撮像装置と、光透過層を透過する少なくとも２種類の異なる波長の照明光を前記一表面側から対象物に照射する同軸落射照明用の照明装置と、撮像装置で撮像された非透過層の表面上の像から非透過層の表面上の欠陥の有無を判定する画像処理装置とを使用し、前記欠陥を検査する外観検査方法であって、撮像装置では、照明光の波長ごとの焦点距離の違いを利用し、一の波長の照明光で撮像される短波長画像と、前記一の波長よりも長波長となる他の波長の照明光で撮像される長波長画像とを比べると、短波長画像よりも長波長画像で非透過層の表面近くに焦点を合わせており、短波長画像と長波長画像とを比較した結果、短波長画像に比べて長波長画像でピントが合う部分を非透過層の表面上の像と判断する識別過程を有することを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、識別過程において、一の波長の照明光で撮像された長波長画像と他の波長の照明光で撮像された短波長光画像とを比較して、当該比較結果から非透過層の表面上の像を判別することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、撮像装置のレンズが照明光の波長ごとに焦点位置が異なることを利用して、識別手段により、一の波長の照明光で撮像された長波長画像と他の波長の照明光で撮像された短波長光画像とを比較して、当該比較結果から光透過層の表面上の欠陥と非透過層の表面上の欠陥とを識別する。したがって、光透過層の表面上の擬似欠陥があるだけの良品が誤って不良品と判断されてしまうことを防止でき、無駄はねが大幅に低減されて歩留りの向上につながるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１の原理を説明する説明図である。
【図２】同上の対象物を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。
【図３】同上の概略システム構成図である。
【図４】同上の画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。
【図５】（ａ）は光透過層表面の欠陥を示し、（ｂ）は非透過層表面の欠陥を示す概略断面図である。
【図６】（ａ）は長波長画像、（ｂ）は中波長画像、（ｃ）は短波長画像の一例を示す説明図である。
【図７】同上の差分演算後の画像を示す説明図である。
【図８】（ａ）は長波長画像、（ｂ）は中波長画像、（ｃ）は短波長画像の一例を示す説明図である。
【図９】同上の差分演算後の画像を示す説明図である。
【図１０】同上の動作を示すフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態４の概略システム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（実施形態１）
本実施形態の外観検査システムは、図２に示すように、光を反射する非透過層１０１の一表面側に光透過性を有する光透過層１０２を積層した複層構造の構造体を対象物１００とし、当該対象物１００の外観上の異常の有無を検査するものである。ここでは一例として、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳチップを検査対象とするが、この例に限らず、上述したような複層構造を持つ種々の構造体を検査対象とすることができる。
【００３０】
図２の例では、対象物１００は、半導体材料（ここではシリコンとする）から所定の形状に形成された非透過層１０１の一表面側に、ガラス板からなる光透過層１０２が接合された構造を有している。ここに、非透過層１０１の前記一表面には凹凸が付けられており、当該凹凸によって非透過層１０１と光透過層１０２との間に空洞１０３が形成されている。
【００３１】
本実施形態の外観検査システムは、図３に示すように、対象物１００を光透過層１０２側から撮像するカメラ（撮像装置）１０と、対象物１００に対してカメラ１０の光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明用の照明装置２０と、カメラ１０で撮像された画像を画像処理する画像処理装置３０とを備えている。さらに、外観検査システムは、照明装置２０に電力供給する照明用電源装置２１と、対象物（ＭＥＭＳチップ）１００を載せるステージ５０と、カメラ１０の視野（撮像範囲）内に検査対象が位置するようにステージ５０を移動させる駆動手段５１とを備えている。対象物１００は、光透過層１０２を上方（カメラ１０側）に向けた状態でステージ５０上に複数個並べて配置される。なお、これら複数個のＭＥＭＳチップはウェハから形成されており、ここでは各ＭＥＭＳチップをダイシングにより個片化した後で外観検査が行われるものとするが、ウェハの状態で外観検査を行うようにしてもよい。
【００３２】
カメラ１０は、ステージ５０上面に光軸が直交するようにステージ５０の直上に配置され、その視野はステージ５０上の１個の対象物１００に対応するように設定されている。ここでは、ステージ５０を移動させることによってステージ５０に対するカメラ１０の相対的な位置を変化させながら、各対象物１００の画像をカメラ１０で個別に撮像する。カメラ１０としては、少なくともＲ（＝６００ｎｍ），Ｇ（＝５５０ｎｍ），Ｂ（＝４５０ｎｍ）の３波長の光に対する感度を持つことでカラー画像を撮像可能なカラーカメラを使用する。
【００３３】
照明装置２０は、カメラ１０の光軸と直交する光軸を持つ光源２２を具備し、カメラ１０とステージ５０との間において鏡面をカメラ１０の光軸に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー２３を利用して、光源２２からの光が対象物（ＭＥＭＳチップ）１００側に反射されるように構成されている。すなわち、ハーフミラー２３は、光源２２からの光を対象物１００に向けて反射するとともに、対象物１００での反射光をカメラ１０側に透過させる機能を有している。図３では、光源２２から対象物１００に照射する光を実線矢印で示し、対象物１００での反射光を破線矢印で示す。なお、ハーフミラー２３とステージ５０との間には光学レンズ２４が配設されている。
【００３４】
照明装置２０の光源２２としては、光透過層１０２を透過し、且つ少なくともカメラ１０で撮像可能な３波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を含む白色光を出力する光源を使用する。具体的には、Ｒ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の混色光により白色光を出力する発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いるが、この例に限るものではなく、白熱電球などを用いてもよい。
【００３５】
ここにおいて、カメラ１０は屈折率が光の波長ごとに異なるレンズ１１（図１参照）を有している。これにより、カメラ１０においては光の波長ごとに焦点距離が異なることになる。
【００３６】
すなわち、カメラ１０にてレンズ１１を通して撮像される画像の焦点位置は、図１に示すように光の波長ごとに異なることになる。図１では、上記３波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）のうち、最も波長が短い短波長成分たるＢ（青色）成分（図中、点線で示す）と、最も波長が長い長波長成分たるＲ（赤色）成分（図中、実線で表す）との結像の様子を模式的に表している。要するに、レンズ１１の屈折率は波長の短い光ほど大きくなるため、Ｂ成分とＲ成分とでは、波長の短いＢ成分の方がレンズ１１から焦点位置までの距離は短くなる。上記３波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）で比較したときには、Ｒ成分、Ｇ（緑色）成分、Ｂ成分の順に焦点位置までの距離が短くなる。
【００３７】
そこで、本実施形態では、非透過層１０１の表面（光透過層１０２の裏面）上でＧ成分の焦点が合い、且つ、Ｂ成分とＲ成分とではＢ成分の方が光透過層１０２の表面近くで焦点が合い、Ｒ成分の方が非透過層１０１の表面近くで焦点が合うように、レンズ１１−ステージ５０間の距離を設定してある。その結果、カメラ１０で撮像される画像においては、光透過層１０２の表面上の像に関してはＢ成分と比較してＲ成分あるいはＧ成分の方が輪郭はぼやけ、非透過層１０１の表面上の像に関してはＲ成分あるいはＧ成分と比較してＢ成分の方が輪郭はぼやけることとなる。
【００３８】
ここで、画像処理装置３０は、図４に示すように、カメラ１０で撮像されたカラー画像を取り込む取込手段３１と、取り込んだ画像からＲ成分の画像（以下、長波長画像という）を抽出するＲフィルタ３２と、Ｂ成分の画像（以下、短波長画像という）を抽出するＢフィルタ３３とを備えている。さらに、画像処理装置３０は、取り込んだ画像からＧ成分の画像（以下、中波長画像という）を抽出するＧフィルタ３４と、長波長画像、短波長画像、中波長画像についてそれぞれ２値化処理を行う２値化手段３５，３６，３７とを備えている。さらにまた、この画像処理装置３０は、非透過層１０１の表面上の像か否かを判別する識別手段３８と、対象物１００の良否を判定する判定手段３９と、判定結果を出力する出力手段４０とを備えている。
【００３９】
２値化手段３５，３６，３７は、長波長画像、短波長画像、中波長画像の各画像の所定領域について２値化処理を行う。これらの２値化手段３５，３６，３７は、各画像ごとに欠陥の特徴量抽出に適した所定の閾値を使用し、濃淡値が閾値を超える画素の画素値を「１」、その他の画素の画素値を「０」とする。ここでは、全ての２値化手段３５，３６，３７にて同一の閾値を用いるものとし、当該閾値は、たとえば長波長画像においてぼやけて映る光透過層１０２表面上の像であっても画素値が「１」となるように、比較的低めに設定される。なお、各画素の濃淡値は、反射光の強度が高い部位ほど高くなるものとする。
【００４０】
識別手段３８は、２値化後の長波長画像と短波長画像とを比較することにより、画像中の像が非透過層１０１上の像か否かを識別し、非透過層１０１の表面上の欠陥のみを判別する。つまり、光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）については短波長画像に比べ長波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなり、非透過層１０１の表面上の欠陥については長波長画像に比べ短波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなるので、両画像を比較することにより擬似欠陥か欠陥かを識別することができる。
【００４１】
具体的に説明すると、識別手段３８は、２値化後の長波長画像と短波長画像との差分をとることで擬似欠陥と欠陥とを識別する。ここで、減算により負の画素値「−１」が生じた場合、当該画素の画素値は「０」とみなすものとする。
【００４２】
要するに、図５（ａ）のような光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４があれば、たとえば図６に示すように、長波長画像（図６（ａ））の欠陥部分（画素値「１」）１０４Ｒに比べて短波長画像（図６（ｃ））の欠陥部分（画素値「１」）１０４Ｂの面積が小さくなるため、減算結果は次のようになる。つまり、長波長画像の各画素値から短波長画像の同一画素の画素値を減算すれば、図７に示すように長波長画像における欠陥部分１０４Ｒの一部が残るが、反対に、短波長画像から長波長画像を減算しても、短波長画像の欠陥部分１０４Ｂは残らない。
【００４３】
一方、図５（ｂ）のような非透過層１０１の表面上の欠陥１０５であれば、たとえば図８に示すように、長波長画像（図８（ａ））の欠陥部分（画素値「１」）１０５Ｒに比べて短波長画像（図８（ｃ））の欠陥部分（画素値「１」）１０５Ｂの面積が大きくなるため、減算結果は次のようになる。つまり、長波長画像の各画素値から短波長画像の同一画素の画素値を減算しても、長波長画像の欠陥部分１０５Ｒは残らないが、反対に、短波長画像から長波長画像を減算すれば、図９のように短波長画像における欠陥部分１０５Ｂの一部が残ることとなる。
【００４４】
したがって、差分演算の結果、長波長画像の欠陥部分が残った場合、当該欠陥は光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４と判断され、短波長画像の欠陥部分が残った場合、当該欠陥は非透過層１０１の表面上の欠陥１０５と判断される。なお、差分演算の結果、欠陥部分以外の部分（たとえば、非透過層１０１の表面パターン）が残った場合、この部分が誤って欠陥と判断されないよう、たとえば予め良品を撮像して得られる差分画像と比較し、欠陥以外の部分は除去される。
【００４５】
このとき非透過層１０１の表面上の欠陥１０５があると判断された対象物１００に関しては、判定手段３９にて良否の判定が行われる。この良否の判定には、非透過層１０１の表面上に焦点の合う中波長画像（図８（ｂ））が用いられ、非透過層１０１上の欠陥１０５の面積（大きさ）、幅寸法などの特徴量から、当該対象物１００について良品か不良品かが判断される。
【００４６】
次に、本実施形態の外観検査システムを用いた外観検査方法について図１０のフローチャートを参照して説明する。
【００４７】
カメラ１０で撮像された対象物１００の画像は、取込手段３１にて画像処理装置３０に取り込まれる（Ｓ１）。このとき、画像処理装置３０ではＲフィルタ３２、Ｂフィルタ３３、Ｇフィルタ３４からなる抽出手段にて、長波長画像（Ｒ成分）、短波長画像（Ｂ成分）、中波長画像（Ｇ成分）をそれぞれ抽出する（Ｓ２）。抽出された各画像は２値化手段３５，３６，３７にて２値化される（Ｓ３）。
【００４８】
識別手段３８では、２値化後の長波長画像と短波長画像との差分をとり（Ｓ４）、短波長画像の欠陥部分が残った場合（Ｓ５：Ｙｅｓ）には非透過層１０１表面の欠陥１０５と判断し（Ｓ６）、それ以外は光透過層１０２表面の欠陥（擬似欠陥）１０４と判断する（Ｓ７）。つまり当該Ｓ４〜Ｓ７の処理（識別過程）にて、光透過層１０２の表面上の欠陥１０４と非透過層１０１の表面上の欠陥１０５とが識別される。
【００４９】
ここで、非透過層１０１表面の欠陥（たとえば光透過層１０２と非透過層１０１との間に混入した埃等の異物）１０５は、後の工程で除去できず、対象物１００の動作・機能上の障害となる致命的な欠陥であるから、このような欠陥１０５がある場合には、判定手段３９での良否判定の対象とされる（Ｓ８）。判定手段３９では、対象物１００が不良品（Ｓ９）か良品（Ｓ１０）かの判断がなされる。
【００５０】
一方、光透過層１０２の表面上の欠陥（たとえば光透過層１０２表面に付着した埃等の異物）１０４は、後の工程で除去可能であり、対象物１００の動作・機能上の障害となるような致命的な欠陥ではないから、このような欠陥（擬似欠陥）１０４があっても、判定手段３９での良否判定は為されずに良品と判断される（Ｓ１０）。
【００５１】
以上説明した構成の外観検査システムによれば、波長ごとに焦点距離が異なることを利用して、識別手段３８により、撮像画像から光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４と非透過層１０１の表面上の欠陥１０５とを識別することができる。そのため、致命的ではない擬似欠陥があるだけの良品が不良品と誤って判断されてしまう無駄はねが大幅に低減し、歩留りの向上が期待できる。しかも、識別手段３８は差分演算という簡単な処理を採用しているから、処理にかかる負荷を比較的小さく抑えることができ、検査の高速化を図ることができる。
【００５２】
また、照明装置２０に白色光を出力する光源２２を用いているから、３波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の各成分の画像を得るために波長ごとに個別の光源を用いる場合に比べて、照明装置２０の構造が簡単になるという利点もある。さらに、カメラ１０としても、カラー画像を撮像可能なカラーカメラを用いているから、複数の波長成分を含む画像を１回の撮像で取得することができ、各波長成分の画像を別々に撮像する場合に比べて検査時間を短縮することができる。
【００５３】
ここで、単色の撮像画像の（たとえば中波長画像）のみに着目しても、光透過層１０２の表面上の欠陥１０４と非透過層１０１の表面上の欠陥１０５とで映り方に一応の差がある。ただし、単色の撮像画像のみでは、非透過層１０１の表面上に発生した淡色の欠陥１０５と、光透過層１０２上の濃色の欠陥１０４とでは濃淡値に殆ど差がなく、これらを識別することは困難である。これに対し、本実施形態では長波長画像（Ｒ成分）、短波長画像（Ｂ成分）、中波長画像（Ｇ成分）の焦点位置の違いに着目したことで、欠陥の濃淡にかかわらず、光透過層１０２の表面上の欠陥１０４と非透過層１０１の表面上の欠陥１０５とを確実に識別可能である。
【００５４】
ところで、本実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの３波長間の焦点位置の違いを利用する例を示したが、この例に限らず、任意の互いに異なる波長間の焦点位置の違いを利用しても、同様の効果が期待できる。たとえば、照明装置２０として、紫外線を出力する紫外光源および赤外線を出力する赤外光源を有するものを用い、撮像画像における紫外線成分と赤外線成分とを比較するようにしてもよい。このように波長の差を広げることにより、焦点位置の差も広がることになるため、より明確に、欠陥を識別することが可能となる。
【００５５】
（実施形態２）
本実施形態の外観検査システムは、識別手段３８での差分演算の前に、長波長画像（Ｒ成分）、短波長画像（Ｂ成分）、中波長画像（Ｇ成分）のそれぞれについて微分演算を行う微分手段（図示せず）を画像処理装置３０に付加した点が実施形態１と相違する。
【００５６】
微分手段は、各画像について、各画素の濃淡値に基づき微分値を求め、微分画像を生成する。ここで、各画素の微分値は、隣接する画素との濃淡値の差が大きい画素ほど高くなるものとする。
【００５７】
２値化手段３５，３６，３７は、各波長の微分画像について、それぞれ微分値が所定の閾値を超える画素の画素値を「１」、その他の画素の画素値を「０」として２値画像を生成する。ここでは、全ての２値化手段３５，３６，３７にて同一の閾値を用いるものとし、当該閾値は、たとえば長波長画像においてぼやけて映る光透過層１０２表面の欠陥については画素値が「０」となるように、比較的高めに設定される。これにより、２値画像では、焦点が合わずに輪郭のぼけた部分は除去されることになる。
【００５８】
識別手段３８は、２値化後の長波長画像と短波長画像とを比較することにより、光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）か、あるいは非透過層１０１の表面上の欠陥かを識別する。
【００５９】
要するに、光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４であれば、短波長画像から長波長画像を減算すると、短波長画像における欠陥部分の一部が残るが、反対に、長波長画像から短波長画像を減算しても、長波長画像の欠陥部分は残らない。一方、非透過層１０１の表面上の欠陥１０５があれば、短波長画像から長波長画像を減算しても、短波長画像の欠陥部分は残らないが、反対に、長波長画像から短波長画像を減算すれば、長波長画像における欠陥部分の一部が残ることとなる。
【００６０】
したがって、差分演算の結果、短波長画像の欠陥部分が残った場合、当該欠陥は光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４と判断され、長波長画像の欠陥部分が残った場合、当該欠陥は非透過層１０１の表面上の欠陥１０５と判断される。
【００６１】
以上説明した構成では、２値化処理の前に、各画像のうち焦点が合っていない部分を微分処理により予め除去するため、焦点の合った部分が際立つこととなり、欠陥の識別精度が向上するという利点がある。
【００６２】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００６３】
（実施形態３）
本実施形態の外観検査システムは、２値化処理後に、長波長画像（Ｒ成分）、短波長画像（Ｂ成分）、中波長画像（Ｇ成分）のそれぞれについて欠陥の候補となる画素群を結合してランドを形成するラベリング手段（図示せず）を画像処理装置３０に付加した点が実施形態１と相違する。
【００６４】
ラベリング手段は、２値化後の各画像について、画素値「１」の画素同士が隣接している場合にこれらの画素を１つの塊（ランド）としてナンバリングし、各ランドに番号付けをして各々を識別可能とする。ここで、たとえば予め良品を撮像して得られる良品画像の２値画像と比較することで、欠陥の候補となるランド（以下、欠陥候補ランドという）を抽出することができる。
【００６５】
識別手段３８は、長波長画像、短波長画像、中波長画像のそれぞれに関して、ラベリング手段で抽出された欠陥候補ランドの重心位置を求め、当該重心位置がこれらの画像間で重なる場合に、当該欠陥候補ランド同士で面積を比較する。
【００６６】
要するに、光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４であれば、欠陥候補ランドは、短波長画像に比べて長波長画像や中波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなる。一方、非透過層１０１の表面上の欠陥であれば、欠陥候補ランドは、長波長画像や中波長画像に比べて短波長画像で輪郭がぼけて面積が大きくなる。
【００６７】
したがって、欠陥候補ランドの面積を比較した結果、長波長画像や中波長画像の方が大きければ、当該欠陥は光透過層１０２の表面上の欠陥（擬似欠陥）１０４と判断され、短波長画像の方が大きければ、当該欠陥は非透過層１０１の表面上の欠陥１０５と判断される。
【００６８】
以上説明した構成によれば、画像同士を比較するに当たり、予め各画像から欠陥の候補となる領域（欠陥候補ランド）が抽出されるので、識別手段３８は、欠陥の候補となる領域のみを対象として画像同士の比較を行うことができ、欠陥の識別精度が向上するという利点がある。
【００６９】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００７０】
（実施形態４）
本実施形態の外観検査システムは、図１１に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各波長の単色光をそれぞれ出力する複数の単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを照明装置２０に使用した点が実施形態１の外観検査システムと相違する。
【００７１】
各単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは、それぞれ個別の照明用電源装置２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂに接続される。これら複数の単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂから出力された光は、光ファイバ２５を通して導光され、互いに混色されることで白色光を実現する。ここで、各照明用電源装置２１Ｒ，２１Ｇ，２１Ｂは各単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂからの光出力の大きさをそれぞれ調節する調光手段としての機能を有し、これにより、照明装置２０からの照明光は波長（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ごとに個別に調光制御される。
【００７２】
以上説明した本実施形態の構成によれば、対象物１００の構造（たとえば光透過層１０２の材質）やカメラ１０の各波長別の感度によって、撮像画像において波長ごとに濃淡値のばらつきを生じることがあっても、照明光の光出力を波長ごとに個別に調節することで前記ばらつきを補正することができる。
【００７３】
なお、ここでは複数の単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂは同時に点灯させるものとするが、これに限らず、各単色光源２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂを順次点灯させ、長波長画像（Ｒ成分）、中波長画像（Ｇ成分）、短波長画像（Ｂ成分）を個別に撮像するようにしてもよい。この場合、画像処理装置３０において、Ｒフィルタ３２、Ｂフィルタ３３、Ｇフィルタ３４からなる抽出手段を省略することができる。
【００７４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  カメラ（撮像装置）
１１  レンズ
２０  照明装置
２２  光源
２２Ｒ，２２Ｇ，２２Ｂ  単色光源
３０  画像処理装置
３５，３６，３７  ２値化手段
３８  識別手段
１００  対象物
１０１  非透過層
１０２  光透過層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010256185.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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