(57)【要約】【課題】物体表面の画像に基づいて物体表面の傷をより高感度に検査できる表面傷検査装置を提供すること。【解決手段】ウェハＷの表面を斜めから照らす照明装置３と、ウェハＷの表面に垂直な光軸Ｌ１を有し、ウェハＷの表面を撮像する撮像装置２と、照明装置３及び撮像装置２を制御する制御装置１と、備え、制御装置１は、撮像装置２による撮像の度に、ウェハＷに対する照明装置３の発光する光源の相対位置が変わるように光源３１、３２、３３・・・のうちの１つを発光させ、光源が照らすウェハＷの表面を撮像装置２に撮像させ、撮像装置２が撮像した複数の相対位置に対応する複数の画像に基づいてウェハＷの表面における傷を検査する。【選択図】図４
2014009970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象の表面を斜めから照らす照明手段と、
前記検査対象の表面に垂直な光軸を有し、前記検査対象の表面を撮像する１つの撮像手段と、
前記照明手段及び前記撮像手段を制御する制御手段と、備え、
前記制御手段は、前記撮像手段による撮像の度に、前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変えて前記照明手段を発光させ、前記照明手段が照らす前記検査対象の表面を前記撮像手段に撮像させ、前記撮像手段が撮像した、複数の前記相対位置に対応する複数の画像に基づいて前記検査対象の表面における傷を検査する、
ことを特徴とする表面傷検査装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記複数の画像のそれぞれにおける互いに対応する画素の輝度値から最も高い輝度値を抽出して１の検査対象画像を生成する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表面傷検査装置。
【請求項３】
前記検査対象に対する前記照明手段の隣り合う２つの相対位置は、光軸間の角度が上面視で３度以下となるように決定される、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の表面傷検査装置。
【請求項４】
前記検査対象は、透明であり、或いは、透光性を有し、
前記検査対象の裏面は、前記照明手段からの光を散乱させる粗面である、
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の表面傷検査装置。
【請求項５】
前記照明手段は、前記検査対象の周りに複数設置され、
前記制御手段は、複数の前記照明手段を順次発光させることによって前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変える、
ことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の表面傷検査装置。
【請求項６】
前記検査対象の表面に垂直な軸回りに前記検査対象を回転させる回転機構を備え、
前記制御手段は、前記回転機構により前記検査対象を回転させることによって前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変える、
ことを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表面傷検査装置。
【請求項７】
前記回転機構は、前記検査対象の表面に垂直な軸回りに、前記検査対象と共に、前記撮像手段を回転させる、
ことを特徴とする請求項６に記載の表面傷検査装置。
【請求項８】
前記検査対象は、ニオブ酸リチウム又はタンタル酸リチウムである、
ことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の表面傷検査装置。
【請求項９】
前記撮像手段の光軸と前記照明手段の光軸との間の角度は、４５度以下である、
ことを特徴とする請求項１乃至８の何れか一項に記載の表面傷検査装置。
【請求項１０】
検査対象の表面を斜めから照らす照明手段と、前記検査対象の表面に垂直な光軸を有し、前記検査対象の表面を撮像する１つの撮像手段と備える表面傷検査装置による表面傷検査方法であって、
前記撮像手段による撮像の度に、前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変えて前記照明手段を発光させ、前記照明手段が照らす前記検査対象の表面を前記撮像手段に撮像させるステップと、
前記撮像手段が撮像した、複数の前記相対位置に対応する複数の画像に基づいて前記検査対象の表面における傷を検査するステップと、
を有することを特徴とする表面傷検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体表面の傷を検査する表面傷検査装置及び表面傷検査方法に関し、特に、物体表面に光を当てたときに撮像装置が撮像する物体表面の画像に基づいて物体表面の傷を検査する表面傷検査装置及び表面傷検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶ブランク等の透明基板の平滑な表面にある傷をＣＣＤカメラで撮像し、撮像した画像に基づいてその表面にある傷を検査する傷検査装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この傷検査装置は、リング状照明手段によって、透明基板の表面に対して比較的小さい照射角度で四方八方から同時に光を当て、その表面にある傷を光学的に浮かび上がらせたところをＣＣＤカメラで撮像する。そのため、この傷検査装置は、その透明基板の表面にある傷の方向にかかわらず、その傷を光学的に強調することができ、確実にその傷を検出できるようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２８８０６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の傷検査装置は、透明基板の裏面が粗面である場合に対処することができない。透明基板の裏面が粗面である場合、その裏面がリング状照明手段からの光を散乱し、表面にある傷による散乱光と裏面による散乱光との区別を困難にしてしまうためである。
【０００５】
上述の点に鑑み、本発明は、物体表面の画像に基づいて物体表面の傷をより高感度に検査できる表面傷検査装置及び表面傷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】
【０００６】
上述の目的を達成するために、本発明の実施例に係る表面傷検査装置は、検査対象の表面を斜めから照らす照明手段と、前記検査対象の表面に垂直な光軸を有し、前記検査対象の表面を撮像する１つの撮像手段と、前記照明手段及び前記撮像手段を制御する制御手段と、備え、前記制御手段は、前記撮像手段による撮像の度に、前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変えて前記照明手段を発光させ、前記照明手段が照らす前記検査対象の表面を前記撮像手段に撮像させ、前記撮像手段が撮像した、複数の前記相対位置に対応する複数の画像に基づいて前記検査対象の表面における傷を検査する。
【０００７】
また、本発明の実施例に係る表面傷検査方法は、検査対象の表面を斜めから照らす照明手段と、前記検査対象の表面に垂直な光軸を有し、前記検査対象の表面を撮像する１つの撮像手段と備える表面傷検査装置による表面傷検査方法であって、前記撮像手段による撮像の度に、前記検査対象に対する前記照明手段の相対位置を変えて前記照明手段を発光させ、前記照明手段が照らす前記検査対象の表面を前記撮像手段に撮像させるステップと、前記撮像手段が撮像した、複数の前記相対位置に対応する複数の画像に基づいて前記検査対象の表面における傷を検査するステップと、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
上述の手段により、本発明は、物体表面の画像に基づいて物体表面の傷をより高感度に検査できる表面傷検査装置及び表面傷検査方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施例に係る表面傷検査装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】図１の表面傷検査装置における撮像装置及び照明装置の設置例を示す正面図である。
【図３】最小入射角と限界入射角の関係を示す図である。
【図４】図２に示す撮像装置及び照明装置の設置例の上面図である。
【図５】検査対象としてのウェハの拡大断面図である。
【図６】検査対象画像生成部が検査対象画像を生成する処理を示す図である。
【図７】第１表面傷判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】撮像装置及び照明装置の設置例の別の１例を示す正面図である。
【図９】図８に示す撮像装置及び照明装置の設置例の上面図である。
【図１０】撮像装置及び照明装置の設置例のさらに別の１例を示す正面図である。
【図１１】図１０に示す撮像装置及び照明装置の設置例の上面図である。
【図１２】第２表面傷判定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の実施例に係る表面傷検査装置１００の構成例を示す機能ブロック図である。本実施例において、表面傷検査装置１００は、例えば、透明の検査対象の表面、又は、透光性を有する検査対象の表面にある傷を検査する。検査対象の表面は、例えば、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ３）又はタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ３）でできた片面研磨ウェハの研磨面である。
【００１１】
本実施例において、表面傷検査装置１００は、主に、制御装置１、撮像装置２、照明装置３、及び出力装置４を有する。
【００１２】
制御装置１は、表面傷検査装置１００を制御するための制御手段の１例であり、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＮＶＲＡＭ（Non-volatile ＲＡＭ）等を備えたコンピュータである。制御装置１は、例えば、検査対象画像生成部１０及び傷判定部１１のそれぞれの機能要素に対応するプログラムをＲＯＭから読み出してＲＡＭに展開しながら、各機能要素に対応する処理をＣＰＵに実行させる。
【００１３】
撮像装置２は、制御装置１で処理される画像を取得するための撮像手段の１例であり、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やＣＣＤ(Charge Coupled  Device)等の撮像素子と、撮像素子に結像するための結像レンズとを備えたカメラである。
【００１４】
照明装置３は、検査対象の表面を照らすための照明手段の１例であり、主に、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の点光源と、点光源が発した光を検査対象の表面に向ける集光レンズとで構成される。
【００１５】
出力装置４は、各種情報を出力するための装置であり、例えば、制御装置１による検査対象の表面の検査結果を表示するためのディスプレイ、又は、その検査結果を音声出力するためのスピーカ等である。
【００１６】
図２及び図３は、撮像装置２及び照明装置３の設置例を示す正面図であり、図４は、その上面図である。なお、図２〜図４では、明瞭化のため、制御装置１及び出力装置４の図示を省略する。
【００１７】
図２で示すように、撮像装置２の結像レンズ２ａは、一点鎖線で示す光軸Ｌ１が検査対象であるウェハＷの表面に対してほぼ垂直となり、且つ、光軸Ｌ１がウェハＷの中心を通るように設置される。また、撮像装置２は、制御装置１からの制御信号に応じてウェハＷの表面全体を撮像し、撮像した画像を制御装置１に対して出力する。なお、破線で示す領域Ｒ１は、撮像装置２の撮像範囲を示す。
【００１８】
また、照明装置３の光源は、二点鎖線で示す光軸Ｌ２が撮像装置２の光軸Ｌ１との間で角度（入射角）αを形成するように設置され、ウェハＷの表面全体を照らす。なお、点線で示す領域Ｒ２は、照明装置３の光源の照明範囲を示す。
【００１９】
また、入射角αが大きくなるほど、ウェハＷの表面の傷で反射する光が撮像装置２に入り難くなり、撮像装置２は傷を撮像し難くなる。そのため、入射角αは、４５度以下の角度であることが望ましく、２０度以下の角度であることがより望ましい。
【００２０】
一方、入射角αが小さくなるほど、ウェハWの表面の傷のない平坦部で正反射する光が撮像装置２に入り易くなり、撮像装置２はハレーションを起こし易くなる。また、平坦部で正反射する光は傷で反射する光より強く、平坦部で正反射する光が撮像装置２に入ると、傷で反射する光を検出不能にする。そのため、入射角αは、平坦部で正反射する光が撮像装置２に入らないよう、照明装置３からウェハＷの表面に入射する光の最小入射角が限界入射角よりも大きくなるように設定される。
【００２１】
図３は、最小入射角θＭＩＮと限界入射角θＬＭＴの関係を示す図であり、図２に対応する。また、図３において、距離Ｄａは、結像レンズ２ａの絞りの有効径を表し、距離Ｄｂは、検査対象であるウェハＷの最大径を表し、距離Ｄｃは、ウェハＷと結像レンズ２ａの絞りとの間の距離を表す。また、距離Ｄｄは、ウェハＷと照明装置３との間の距離を表し、距離Ｄｅは、一点鎖線で示す撮像装置２の光軸Ｌ１と照明装置３との間の距離を表す。
【００２２】
最小入射角θＭＩＮは、照明装置３からウェハＷの表面に入射する光の入射角のうちで最小の入射角であり、以下の式（１）で表される。
【００２３】
【数１】
2014009970.tif 000003
また、限界入射角θＬＭＴは、仮想的な照明装置３ＬＭＴからウェハＷの表面に入射する光の入射角のうちで最小の入射角であり、且つ、ウェハＷの表面で正反射して撮像装置２に入る光の入射角のうちで最大の入射角であって、以下の式（２）で表される。
【００２４】
【数２】
2014009970.tif 000004
図３は、照明装置３の光軸Ｌ２（二点鎖線）が入射角αでウェハＷに入射する様子を示す。また、図３は、最小入射角θＭＩＮを有する光（点線）がウェハＷの右端で正反射して撮像装置２の左側を通過する様子、及び、最大入射角θＭＡＸを有する光（破線）がウェハＷの左端で正反射して撮像装置２の左側を通過する様子を示す。なお、最大入射角θＭＡＸは、照明装置３からウェハＷの表面に入射する光の入射角のうちで最大の入射角である。また、図３は、最小入射角θＭＩＮを有する光に対応する正反射光（点線）と、最大入射角θＭＡＸを有する光に対応する正反射光（破線）との間に、反射光が届く範囲が形成される様子を示す。
【００２５】
さらに、図３は、撮像装置３ＬＭＴが発する限界入射角θＬＭＴを有する光がウェハＷの右端で正反射して撮像装置２に入る様子を示す。なお、撮像装置３ＬＭＴの光軸（図示せず。）が形成する入射角は、照明装置３の光軸Ｌ２が形成する入射角αより小さい。
【００２６】
上述の関係より、限界入射角θＬＭＴより大きい入射角を有する光の正反射光は、撮像装置２に入らないことが分かる。すなわち、照明装置３の最小入射角θＭＩＮが限界入射角θＬＭＴより大きければ、照明装置３からの光がウェハＷの表面の傷のない平坦部で正反射して撮像装置２に入ることがないことが分かる。
【００２７】
このようにして、入射角αは、照明装置３からウェハＷの表面に入射する光の最小入射角θＭＩＮが限界入射角θＬＭＴよりも大きくなるように設定される。
【００２８】
また、図４で示すように、照明装置３は、ウェハＷを取り囲む円Ｃを描くように、角度βずつ間隔を空けて設置される複数の光源３１、３２、３３・・・で構成される。角度βは、例えば、３度以下であり、角度βが３度の場合、ウェハＷの周りに１２０個の光源が設置される。
【００２９】
制御装置１は、１２０個の光源のそれぞれに対して順番に制御信号を送信し、１２０個の光源のそれぞれ３を順番に発光させる。また、制御装置１は、光源のそれぞれを発光させるのと同時に撮像装置２に対して制御信号を送信し、１２０個の光源のそれぞれがウェハＷの表面を照らす毎に、ウェハＷの表面を撮像装置２に撮像させる。
【００３０】
図５は、ウェハＷの拡大断面図であり、照明装置３の光源の１つが発する光がウェハＷの表面にある傷Ｆで正反射して撮像装置２の結像レンズ２ａに至る様子を示す。
【００３１】
図５で示すように、ウェハＷは、鏡面で構成される表面Ｗａと、粗面で構成される裏面Ｗｂとを有し、水平面に対して傷角度γを形成する傷面Ｆｓを含む傷Ｆを表面Ｗａ上に有する。
【００３２】
照明装置３の光源の１つが発した光は、傷面Ｆｓの垂線ＰＬに対して傷角度γと同じ角度を形成するように傷面Ｆｓに入射すると、傷面Ｆｓで正反射し、傷面Ｆｓの垂線ＰＬに対して傷角度γと同じ角度を形成する反射光となって撮像装置２の結像レンズ２ａに至る。この場合、撮像装置２の光軸Ｌ１と照明装置３の光軸Ｌ２との間に形成される入射角αは、α＝２γで表される。すなわち、表面傷検査装置１００は、撮像装置２の光軸Ｌ１と照明装置３の光軸Ｌ２との間の入射角αが、傷角度γの２倍の大きさとなる場合に、傷Ｆを強く光らせることができる。正反射光は散乱光に比べ明るいためである。このことは、複数の光源のうち、上述の条件を満たす状態、或いはそれに近い状態をもたらす１つの光源が発光させられた場合に、傷Ｆを強く光らせることができることを意味する。また、１つの光源が強く光らせることのできる傷は限られるとしても、設置位置の異なる多数の光源を順番に発光させることによってそれを補うことができる。また、複数の光源のそれぞれを１つずつ発光させて撮像装置２による撮像を繰り返すことによって、多数の光源を同時に発光させる場合に比べ、撮像した画像におけるノイズを低減させることができる。具体的には、多数の光源を同時に発光させた場合、多数の光源からの光のそれぞれがウェハＷの裏面（粗面）で乱反射し、撮像した画像内のウェハＷの表面における傷のない部分であるバックグラウンドを過度に明るくしてしまう。これに対し、複数の光源のそれぞれを１つずつ発光させた場合には、１つの光源が発する光はウェハＷの裏面（粗面）で乱反射するものの、多数の光源を同時に発光させた場合に比べその頻度が低いため、バックグラウンドを過度に明るくすることがないためである。
【００３３】
次に、制御装置１が有する機能要素である検査対象画像生成部１０及び傷判定部１１にについて説明する。
【００３４】
検査対象画像生成部１０は、撮像装置２が撮像した画像から検査対象画像を生成するための機能要素であり、例えば、撮像装置２が撮像した複数の画像を合成して検査対象画像を生成する。
【００３５】
具体的には、検査対象画像生成部１０は、ウェハＷの周りに設置される光源の数と同じ数の画像を合成して検査対象画像を生成する。撮像装置２が撮像する画像は何れも、撮像時におけるウェハＷに対する光源の相対位置が異なるだけで、ウェハＷの表面全体を含む同じ領域を同じ位置から撮像した画像である。そのため、撮像装置２が撮像した画像のそれぞれにおける互いに対応する画素は、ウェハＷの表面上の同じ位置に対応する。
【００３６】
そこで、検査対象画像生成部１０は、撮像装置２が撮像した画像のそれぞれにおける互いに対応する画素の輝度値のうち最も高い輝度値を抽出し、抽出した輝度値をその画素の代表値として記憶する。以下では、この処理を最大輝度値抽出処理と称する。検査対象画像生成部１０は、この最大輝度値抽出処理を全ての画素に対して実行し、互いに対応する画素のうちで最も高い輝度値を有する画素ばかりを集めた画像を検査対象画像として生成する。
【００３７】
図６は、検査対象画像生成部１０が検査対象画像ＧＥを生成する処理を示す図である。図６で示すように、撮像装置２が撮像した１２０枚の画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ１２０は何れも、ウェハＷの表面全体を含む同じ領域を同じ位置から撮像した画像である。また、画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ１２０のそれぞれにおける互いに対応する画素の輝度値のうちで最も高い輝度値を有する画素は、典型的には、ウェハＷの表面上にある傷Ｆに対応する画素である。図５を参照して説明したように、ウェハＷの表面上に傷Ｆが存在する場合には、照明装置３が発する光が傷Ｆで反射して撮像装置２の結像レンズ２ａに至るのに対し、ウェハＷの表面上に傷が存在しない場合には、照明装置３が発する光は、ウェハＷの表面で反射して撮像装置２の撮像範囲外に至るためである。
【００３８】
また、図６は、光源３１（図４参照。）が発する光がウェハＷの表面を照らしたときに撮像装置２が撮像した画像Ｇ１を示す。なお、画像Ｇ１は、光源３１からの光が傷Ｆ１で反射した状態を捉えている。また、図６は、光源３２（図４参照。）が発する光がウェハＷの表面を照らしたときに撮像装置２が撮像した画像Ｇ２を示す。なお、画像Ｇ２は、光源３２からの光が傷Ｆ２で反射した状態を捉えている。さらに、図６は、光源３１２０（図示せず。）が発する光がウェハＷの表面を照らしたときに撮像装置２が撮像した画像Ｇ１２０を示す。なお、画像Ｇ１２０は、光源３１２０からの光が傷Ｆ１２０で反射した状態を捉えている。なお、図６は、輝度値が高い画素を黒色で示す。
【００３９】
検査対象画像生成部１０は、上述のようにして得られた１２０枚の画像Ｇ１、Ｇ２、・・・、Ｇ１２０のそれぞれにおける互いに対応する画素の輝度値のうち最も高い輝度値を抽出し、抽出した輝度値をその画素の代表値として記憶する。そして、検査対象画像生成部１０は、この最大輝度値抽出処理を全ての画素に対して実行し、互いに対応する画素のうちで最も高い輝度値を有する画素ばかりで構成される画像を検査対象画像ＧＥとして生成する。
【００４０】
その結果、検査対象画像ＧＥは、図６の場合、画像Ｇ１における傷Ｆ１に対応する画素と、画像Ｇ２における傷Ｆ２に対応する画素と、画像Ｇ１２０における傷Ｆ１２０に対応する画素とを含む画像として生成される。
【００４１】
傷判定部１１は、画像中の検査対象の表面に傷が存在するか否かを判定する機能要素である。傷判定部１１は、例えば、検査対象画像生成部１０が生成する検査対象画像ＧＥを構成する画素のそれぞれにおける輝度値と所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る輝度値を有する画素が存在する場合に検査対象であるウェハＷの表面に傷が存在すると判定する。
【００４２】
なお、傷判定部１１は、撮像装置２が撮像する個々の画像（例えば、画像Ｇ１である。）を構成する画素のそれぞれにおける輝度値と所定の閾値とを比較し、所定の閾値を上回る輝度値を有する画素が存在する場合にウェハＷの表面に傷が存在すると判定してもよい。この場合、表面傷検査装置１００は、個々の画像の全ての画素と所定の閾値とを比較する必要があるものの、検査対象画像ＧＥを生成することなく、ウェハＷの表面に傷が存在するか否かを判定することができる。
【００４３】
また、傷判定部１１は、ウェハＷの表面に傷が存在すると判定した場合に、傷の有無の判定に用いた検査対象画像ＧＥを出力装置４としてのディスプレイ上に表示する。この場合、傷判定部１１は、傷に対応する画素を強調表示させてもよく、傷が存在することを表す文字や図形を検査対象画像ＧＥ上に重畳表示させてもよい。また、傷判定部１１は、出力装置４としてのスピーカを用いて、傷を発見した旨を音声出力してもよい。なお、傷判定部１１は、ウェハＷの表面に傷が存在しないと判定した場合にも、傷の有無の判定に用いた検査対象画像ＧＥをディスプレイ上に表示し、傷が存在しないことを表す文字や図形を検査対象画像ＧＥ上に重畳表示させ、或いは、傷を発見しない旨を音声出力してもよい。
【００４４】
次に、図７を参照しながら、表面傷検査装置１００が検査対象としてのウェハWの表面の傷の有無を判定する処理（以下、「第１表面傷判定処理」とする。）について説明する。なお、図７は、第１表面傷判定処理の流れを示すフローチャートであり、表面傷検査装置１００は、新しいウェハＷが撮像装置２の撮像範囲内に配置される毎に自動的にこの第１表面傷判定処理を実行する。なお、表面傷判定装置１００は、操作者による操作入力に応じてこの第１表面傷判定処理を開始させてもよい。
【００４５】
最初に、表面傷検査装置１００の制御装置１は、第１表面傷判定処理で利用するパラメータを初期化する（ステップＳ１）。具体的には、制御装置１は、照明装置３の光源の発光順を表すパラメータＮを値「１」に設定する。また、制御装置１は、最大輝度値抽出処理の対象となる画素を特定する画素番号を表すパラメータＭを値「１」に設定する。
【００４６】
その後、制御装置１は、Ｎ番目（１番目）の光源３Ｎ（光源３１）を発光させ、光源３Ｎ（光源３１）によって照らされたウェハＷの表面を撮像装置２に撮像させて画像ＧＮ（画像Ｇ１）を取得する（ステップＳ２）。
【００４７】
その後、制御装置１は、パラメータＮに値「１」を加算し（ステップＳ３）、パラメータＮの値と光源の総数（例えば、１２０個である。）とを比較する（ステップＳ４）。
【００４８】
パラメータＮの値が光源の総数以下であると判断した場合（ステップＳ４のＮＯ）、制御装置１は、ステップＳ２〜ステップＳ４の処理を繰り返す。
【００４９】
一方、パラメータＮの値が光源の総数を上回ると判断した場合（ステップＳ４のＹＥＳ）、制御装置１は、検査対象画像生成部１０により、１２０枚の画像Ｇ１〜画像Ｇ１２０に基づく検査対象画像ＧＥの生成を開始する。
【００５０】
具体的には、検査対象画像生成部１０は、１２０枚の画像Ｇ１〜画像Ｇ１２０における互いに対応する画素のうちのＭ番目（１番目）の画素に対して最大輝度値抽出処理を実行する（ステップＳ５）。
【００５１】
その後、検査対象画像生成部１０は、パラメータＭに値「１」を加算し（ステップＳ６）、パラメータＭの値と画素の総数とを比較する（ステップＳ７）。
【００５２】
パラメータＭの値が画素の総数以下であると判断した場合（ステップＳ７のＮＯ）、検査対象画像生成部１０は、ステップＳ５〜ステップＳ７の処理を繰り返す。
【００５３】
一方、パラメータＭの値が画素の総数を上回ると判断した場合（ステップＳ７のＹＥＳ）、検査対象画像生成部１０は、全ての画素に対して最大輝度値抽出処理を実行したとしてステップＳ８に進む。
【００５４】
その後、検査対象画像生成部１０は、互いに対応する画素のうちで最も高い輝度値を有する画素ばかりを集めた画像を検査対象画像ＧＥとして生成する（ステップＳ８）。
【００５５】
その後、制御装置１は、傷判定部１１により、検査対象画像生成部１０が生成した検査対象画像ＧＥを用いて、ウェハＷの表面に傷が存在するか否かを判定する。
【００５６】
具体的には、傷判定部１１は、検査対象画像ＧＥを構成する画素のそれぞれにおける輝度値と所定の閾値とを比較し、検査対象画像ＧＥに所定の閾値を上回る輝度値を有する画素が存在するか否かを判定する（ステップ９）。
【００５７】
検査対象画像ＧＥに所定の閾値を上回る輝度値を有する画素が存在すると判定した場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、傷判定部１１は、ウェハＷの表面に傷が存在するとして検査対象画像ＧＥを出力装置４としてのディスプレイに表示する（ステップＳ１０）。なお、傷判定部１１は、傷の存在を知らせる音声メッセージを出力装置４としてのスピーカから音声出力してもよい。
【００５８】
一方、検査対象画像ＧＥに所定の閾値を上回る輝度値を有する画素が存在しないと判定した場合（ステップＳ９のＮＯ）、傷判定部１１は、検査対象画像ＧＥをディスプレイに表示することなく、今回の第１表面傷判定処理を終了させる。
【００５９】
以上の構成により、表面傷検査装置１００は、複数の光源のそれぞれを１つずつ発光させる度に撮像装置２でウェハＷの表面を撮像して得られる複数の画像に基づいてウェハＷの表面の傷の有無を判定する。そのため、表面傷検査装置１００は、多数の光源から同時に発せられる光がウェハＷの裏面（粗面）で乱反射し、撮像した画像におけるバックグラウンドが過度に明るくなってしまうのを防止することができる。すなわち、表面傷検査装置１００は、撮像した画像におけるバックグラウンドが明るくなり過ぎるのを抑えながら、ウェハＷの表面の傷のみを選択的に明るくすることができる。最大輝度値抽出処理を実行したとしても、傷のない部分に対応する画素の輝度値は小さいまま維持されるためである。
【００６０】
また、表面傷検査装置１００は、撮像装置２がウェハＷの表面を撮像する毎に、ウェハＷに対する光源の相対位置を変化させるため、特定の方向から光を照らした場合にしか光らない傷の検出漏れを低減させ或いは防止することができる。この効果は、採用する相対位置の数が多いほど高いものとなる。
【００６１】
なお、表面傷検査装置１００は、バックグラウンドを過度に明るくしない限りにおいて、複数の光源のうちの２つ以上を１組として１組ずつ発光させてもよい。この場合、表面傷検査装置１００は、１組の光源を発光させる度に撮像装置２でウェハＷの表面を撮像して得られる複数の画像に基づいてウェハＷの表面の傷の有無を判定する。なお、１組を構成する光源のそれぞれは、隣り合うものであってもよく、所定の角度間隔を空けて設置されるものであってもよい。
【００６２】
また、表面傷検査装置１００は、照明装置３を構成する光源３１、３２、３３、・・・を円Ｃに沿って時計回りに順番に発光させるが、発光順は任意であり、円Ｃに沿って反時計回りに順番に発光させてもよく、ランダムに発光させてもよい。
【００６３】
次に、図８及び図９を参照しながら、本発明に係る表面傷検査装置の別の構成例１００Ａについて説明する。なお、図８は、表面傷検査装置１００Ａにおける撮像装置２及び照明装置３の設置例を示す正面図である。また、図９は、表面傷検査装置１００Ａにおける撮像装置２及び照明装置３の設置例を示す上面図である。なお、図８及び図９では、明瞭化のため、制御装置１及び出力装置４の図示を省略する。
【００６４】
表面傷検査装置１００Ａは、ウェハＷを取り囲む円Ｃを描くように設置される複数の光源３１、３２、３３・・・で構成される照明装置３と、円Ｃの内側の同心円Ｃａを描くように設置される複数の光源３ａ１、３ａ２、３ａ３・・・で構成される照明装置３ａとを有する点で、照明装置３のみを有する表面傷検査装置１００と相違する。なお、表面傷検査装置１００Ａは、その他の点において、表面傷検査装置１００と共通する。そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。
【００６５】
図８で示すように、照明装置３ａの光源は、二点鎖線で示す光軸Ｌ３が撮像装置２の光軸Ｌ１との間で角度（入射角）δを形成するように設置され、ウェハＷの表面全体を照らす。なお、点線で示す領域Ｒ３は、照明装置３ａの光源の照明範囲を示す。また、入射角δは、照明装置３の光源の光軸Ｌ２が撮像装置２の光軸Ｌ１との間に形成する入射角αと異なる角度であり、本実施例では、入射角αよりも小さい角度である。
【００６６】
表面傷検査装置１００Ａにおいて、検査対象画像生成部１０は、照明装置３を構成する光源３１、３２、３３、・・・を順番に発光させ、発光の度に撮像装置２にウェハＷの表面を撮像させる。そして、照明装置３を構成する光源３１、３２、３３、・・・の全てを発光させた後で、検査対象画像生成部１０は、照明装置３ａを構成する光源３ａ１、３ａ２、３ａ３、・・・を順番に発光させ、発光の度に撮像装置２にウェハＷの表面を撮像させる。
【００６７】
なお、光源の発光順は任意であり、表面傷検査装置１００Ａは、照明装置３に属する光源と、照明装置３ａに属する光源とを混在させて発光順を決めるようにしてもよい。
【００６８】
以上の構成により、表面傷検査装置１００Ａは、入射角αの光に加え、入射角δ（＜α）の光によってウェハＷが照らされるように照明装置３ａを追加的に設置するため、傷角度が傷角度γ（図５参照。）よりも小さい傷面を含む傷をも強く光らせることができる。すなわち、表面傷検査装置１００Ａは、表面傷検査装置１００に比べ、より多くの種類の傷を検出可能となる。
【００６９】
なお、表面傷検査装置１００Ａは、入射角αを有する光と入射角δを有する光とがウェハＷを照らすように照明装置３及び３ａを設置するが、それぞれ異なる入射角を有する３種類以上の光がウェハＷを照らすように照明装置を設置してもよい。
【００７０】
また、表面傷検査装置１００Ａは、照明装置３ａを設置する代わりに、照明装置３の光源３１、３２、３３、・・・の高さを調節する機構を備えるようにしてもよい。
【００７１】
次に、図１０〜図１２を参照しながら、本発明に係る表面傷検査装置のさらに別の構成例１００Ｂについて説明する。なお、図１０は、表面傷検査装置１００Ｂにおける撮像装置２及び照明装置３の設置例を示す正面図である。また、図１１は、表面傷検査装置１００Ｂにおける撮像装置２及び照明装置３の設置例を示す上面図である。また、図１２は、表面傷検査装置１００Ｂが検査対象としてのウェハＷの表面の傷の有無を判定する処理（以下、「第２表面傷判定処理」とする。）の流れを示すフローチャートである。なお、図１０及び図１１では、明瞭化のため、制御装置１及び出力装置４の図示を省略する。
【００７２】
表面傷検査装置１００Ｂは、照明装置３が単一の光源３ｂ１で構成され、且つ、ウェハＷを支持する支持台５ａを回転させる回転機構５ｂと、撮像装置２を回転させる回転機構６とを備える点で、表面傷検査装置１００と相違するが、その他の点において共通する。そのため、共通部分の説明を省略しながら、相違部分を詳細に説明する。
【００７３】
支持台５ａは、撮像装置２がウェハＷの表面を撮像できるようにウェハＷをその上面で支持する台であり、回転機構５ｂに対して回転可能に取り付けられる。
【００７４】
回転機構５ｂは、撮像装置２の光軸Ｌ１回りに支持台５ａを回転させるための機構であり、制御装置１が出力する制御信号に応じて支持台５ａを回転させる。そのため、撮像装置２の光軸Ｌ１と、ウェハＷの中心を通る鉛直軸とが一致するように支持台５ａ上に支持されるウェハＷは、その中心を光軸Ｌ１上に位置させながら光軸Ｌ１回りに回転する。
【００７５】
回転機構６は、撮像装置２の光軸Ｌ１回りに撮像装置２を回転させるための機構であり、制御装置１が出力する制御信号に応じて撮像装置２を回転させる。
【００７６】
なお、本実施例では、制御装置１は、回転機構５ｂによる支持台５ａの回転と、回転機構６による撮像装置２の回転とを同期させる。また、制御装置１は、回転機構５ｂ及び回転機構６のそれぞれを角度εずつ回転させる。そのため、撮像装置２及びウェハＷの回転にかかわらず、撮像装置２が撮像するウェハＷの表面の画像は、常に同じ領域を同じ向きで撮像した画像となる。なお、角度εは、例えば、３度以下であり、角度εが３度の場合、ウェハＷを１回転させるために、回転機構５ｂ及び回転機構６がそれぞれ１２０回駆動されることを意味する。
【００７７】
ここで、図１２を参照すると、図１２の第２表面傷判定処理は、第１表面傷判定処理のステップＳ１〜Ｓ４をステップＳ１１〜Ｓ１４で置き換えたものであり、ステップＳ１５〜Ｓ２０は、第１表面傷判定処理のステップＳ５〜Ｓ１０と共通する。
【００７８】
最初に、表面傷検査装置１００Ｂの制御装置１は、第２表面傷判定処理で利用するパラメータを初期化する（ステップＳ１１）。具体的には、制御装置１は、最大輝度値抽出処理の対象となる画素を特定する画素番号を表すパラメータＭを値「１」に設定する。
【００７９】
その後、制御装置１は、光源３ｂ１を発光させ、光源３ｂ１によって照らされたウェハＷの表面を撮像装置２に撮像させて画像を取得する（ステップＳ１２）。
【００８０】
その後、制御装置１は、回転機構５ｂに対して制御信号を出力し、撮像装置２の光軸Ｌ１回りに、支持台５ａ及びウェハＷを角度εだけ回転させ（ステップＳ１３）、ウェハＷの回転角度の合計と所定の閾値（例えば、３６０度である。）とを比較する（ステップＳ１４）。このとき、制御装置１は、回転機構６に対しても制御信号を出力し、撮像装置２の光軸Ｌ１回りに撮像装置２を角度εだけ回転させる。撮像装置２がウェハＷの表面を同じ条件で撮像できるようにするためである。
【００８１】
ウェハＷの回転角度の合計が所定の閾値以下であると判断した場合（ステップＳ１４のＮＯ）、制御装置１は、ステップＳ１２〜ステップＳ１４の処理を繰り返す。
【００８２】
一方、ウェハＷの回転角度の合計が所定の閾値を上回ると判断した場合（ステップＳ１４のＹＥＳ）、制御装置１は、検査対象画像生成部１０により、ウェハＷが３６０度回転するまでウェハＷを３度回転させる度に撮像した１２０枚の画像に基づく検査対象画像ＧＥの生成を開始する。
【００８３】
なお、ステップＳ１５以降の処理は、第１表面傷判定処理の場合と同様であるため、その説明を省略する。
【００８４】
以上の構成により、表面傷検査装置１００Ｂは、単一の光源３ｂ１で構成される照明装置３を用いた場合であっても、表面傷検査装置１００と同様の効果を実現できる。また、表面傷検査装置１００Ｂは、撮像装置２の光軸Ｌ１との間で入射角δを形成する光軸Ｌ３を有する光源を１つ追加した場合には、表面傷検査装置１００Ａと同様の効果を実現できる。なお、表面傷検査装置１００Ｂは、入射角がそれぞれ異なる３つ以上の光源で構成される照明装置を用いるようにしてもよい。
【００８５】
また、表面傷検査装置１００Ｂは、ウェハＷを回転させる代わりに、撮像装置２の光軸Ｌ１回りに光源３ｂ１を回転させてもよい。
【００８６】
また、表面傷検査装置１００Ｂは、撮像装置２を回転させるための回転機構６を省略してもよい。撮像装置２が撮像する複数の画像におけるウェハＷの向きがそれぞれ異なる場合であっても、画像処理を施すことによってウェハＷの表面上の特定の位置を映す画素同士を対応付けることが可能なためである。
【００８７】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなしに上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００８８】
１・・・制御装置  ２・・・撮像装置  ２ａ・・・結像レンズ  ３、３ａ・・・照明装置  ４・・・出力装置  ５ａ・・・支持台  ５ｂ、６・・・回転機構  １０・・・検査対象画像生成部  １１・・・傷判定部  １００・・・表面傷検査装置
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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