(57)【要約】【課題】凹部深さを高精度に検出できる凹部深さの測定方法及び検査装置を提供する。【解決手段】凹部Ｄが形成された測定対象物Ｗに対して略直交する方向の光Ｌｉｇｈｔを測定対象物Ｗに照射して凹部Ｄの周縁に陰影を生じさせた状態で、測定対象物Ｗの凹部Ｄを濃淡表示した画像を取得する画像取得工程Ｓ１を有する凹部深さの測定方法は、前記画像の凹部Ｄに対応する部分（凹部画像Ｄ'）の略中心から周縁までの階調値に基づいて凹部深さを計算する計算工程Ｓ５を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2011232070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹部が形成された測定対象物に対して略直交する方向の光を測定対象物に照射して凹部の周縁に陰影を生じさせた状態で、測定対象物の凹部を濃淡表示した画像を取得する画像取得工程を有する凹部深さの測定方法であって、前記画像の凹部に対応する部分の略中心から周縁までの階調値に基づいて凹部深さを算出する計算工程を設けたことを特徴とする凹部深さの測定方法。
【請求項２】
前記計算工程では、凹部深さを前記画像の凹部に対応する部分の略中心から互いに異なる少なくとも２方向についてそれぞれ算出したうちの最大値とすることを特徴とする請求項１に記載の凹部深さの測定方法。
【請求項３】
前記計算工程の凹部深さを実測値との相関関係に基づいて実測値に接近させるように修正する補正工程を設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の凹部深さの測定方法。
【請求項４】
凹部が形成された測定対象物を載置可能な載置部を備えた位置決め手段と、前記位置決め手段の前記載置部に対して所定間隔を空けてそれぞれ対向配置され、前記位置決め手段の前記載置部に向かって光を照射する照明手段と、前記位置決め手段の前記載置部側を撮影して濃淡表示した画像を取得する撮像手段とを有する検査装置であって、前記画像に対して請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の凹部深さの測定方法の少なくとも前記計算工程を実行する演算手段を設けたことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
前記撮像手段から前記演算手段まで前記濃淡表示した画像を転送可能な転送手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像から測定対象物に形成された凹部の深さを測定する凹部深さの測定方法及び検査装置に関する。特に、シリコン基板に形成された凹部の深さを検査するのに好適な凹部深さの測定方法及び検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から測定対象物に形成された凹部の深さをその画像から測定する方法が考案されている。この種類の測定方法は例えば特許文献１及び特許文献２に記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載の凹部深さの測定方法は、カード型ハードディスク付きデジタルカメラを用いて測定対象物の凹部を含む部分の画像を取得した後、パソコン（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）によって当該画像から凹部の外径を抽出して、凹部の外径と深さとの相関関係に基づいて凹部深さを検出する方法が記載されている。これにより、ゲージやレーザ変位計等を用いて凹部深さを直接測定する場合に比べて短時間かつ低コストに検出できる。
【０００４】
また、特許文献２に記載の凹部深さの測定方法は、ＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ  Ｃａｍｅｒａ）を用いて半導体装置（測定対象物）のプローブ接触痕（凹部）を含む部分の画像を取得して画像処理部に転送した後、この画像処理部によって当該画像からプローブ接触痕（凹部）の面積や寸法や濃度等の凹部情報を抽出して、この凹部情報とプローブ接触痕の深さ（凹部深さ）との相関関係に基づいてプローブ接触痕の深さ（凹部深さ）を検出する方法が記載されている。これにより凹部深さを簡単かつ短時間に検出できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２１０２８号公報
【特許文献２】特開２００１−３４５３５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１と特許文献２に記載の凹部深さの測定方法は、それぞれ画像から凹部の外径や面積等の凹部情報を抽出して、この凹部情報を凹部深さとの相関関係に照合して対応する凹部深さを検出するので、凹部の外径や面積等が同一の場合には凹部深さが同一になってしまうという問題がある。
【０００７】
そこで、上記問題点を解決するものであり、その課題は、凹部が形成された測定対象物の画像から凹部深さを検出する場合において、凹部の外径や面積等が同一である場合でも、そのそれぞれの凹部の深浅の相違を検出できる凹部深さの測定方法及び検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明の凹部深さの測定方法は、凹部が形成された測定対象物に対して略直交する方向の光を測定対象物に照射して凹部の周縁に陰影を生じさせた状態で、測定対象物の凹部を濃淡表示した画像を取得する画像取得工程を有する凹部深さの測定方法であって、前記画像の凹部に対応する部分の略中心から周縁までの階調値に基づいて凹部深さを算出する計算工程を設けたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、前記計算工程において、前記濃淡表示した画像の凹部に対応する部分の略中心から周縁までの階調値に基づいて凹部深さを算出することにより、前記画像の凹部に対応する部分の外径や面積等が同一であったとしても、前記画像の凹部に対応する部分の略中心から周縁までの階調値がそれぞれ異なるため、前記濃淡表示した画像からそのそれぞれの凹部の深浅の相違を検出できる。
【００１０】
ここで、前記濃淡表示した画像は、画像の輝度又は明度を１６階調以上の階調値で表現されていることが好ましく、２５６階調で表現されていてもよいし、６５，５３６階調で表現されていてもよい。階調が多いほど凹部深さの精度を向上させることができるからである。
【００１１】
なお、前記濃淡表示した画像は、グレースケール（Ｇｒａｙ  Ｓｃａｌｅ）でもよいし、ＲＧＢフルカラー（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ  Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｒ）でもよい。
【００１２】
本発明の態様の１つは、前記計算工程では、凹部深さを前記画像の凹部に対応する部分の略中心から互いに異なる少なくとも２方向についてそれぞれ算出したうちの最大値とすることを特徴とする。
【００１３】
この発明によれば、前記画像の凹部に対応する部分の略中心から一方向について算出した計算値が異物の存在によって、凹部深さを実際に測定した実測値に比べて不適当に小さくなってしまったとしても、当該計算値を凹部深さとして採用することなく、他方向について算出した計算値を凹部深さとして採用するので、前記計算工程の計算値が実測値から乖離してしまうことを低減でき、前記計算工程の信頼性を担保できる。
【００１４】
なお、凹部深さを互いに直交する２方向についてそれぞれ計算してもよいし、互いの方向が反対となる２方向についてそれぞれ計算してもよいし、互いに異なる３方向、４方向、５方向又は６方向についてそれぞれ計算してもよい。前記計算工程の各計算方向が接近していると、全ての計算値が実測値から乖離してしまう可能性があるからである。
【００１５】
本発明の態様に１つは、前記計算工程の凹部深さを実測値との相関関係に基づいて実測値に接近させるように修正する補正工程を設けたことを特徴とする。この発明によれば、前記計算工程の凹部深さを実測値に接近させることができる。
【００１６】
本発明の検査装置は、凹部が形成された測定対象物を載置可能な載置部を備えた位置決め手段と、前記位置決め手段の前記載置部に対して所定間隔を空けてそれぞれ対向配置され、前記位置決め手段の前記載置部に向かって光を照射する照明手段と、前記位置決め手段の前記載置部側を撮影して濃淡表示した画像を取得する撮像手段とを有する検査装置であって、前記画像に対して請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の凹部深さの測定方法の少なくとも前記計算工程を実行する演算手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、凹部が形成された測定対象物を前記位置決め手段の前記載置部上に載置すると、前記照明手段の光が測定対象物の略真上から測定対象物の表面を照射するとともに、前記撮像手段が測定対象物の略真上から測定対象物の表面を撮影して濃淡表示した画像を取得し、前記演算手段が前記濃淡表示した画像に対して前記凹部深さの測定方法の少なくとも前記計算工程を実行するので、測定対象物の凹部の深さを非接触で短時間に検出できる。
【００１８】
ここで、前記撮像手段は、例えば、デジタルカメラ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｃａｍｅｒａ）やデジタルビデオカメラ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃａｍｅｒａ）やＣＣＤカメラ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅｓ  Ｃａｍｅｒａ）である。
【００１９】
また、前記濃淡表示した画像は、画像の輝度又は明度を１６階調以上の階調で表現されていることが好ましく、２５６階調で表現されていてもよいし、６５，５３６階調で表現されていてもよい。
【００２０】
なお、前記濃淡表示した画像は、グレースケール（Ｇｒａｙ  Ｓｃａｌｅ）でもよいし、ＲＧＢフルカラー（Ｒｅｄ、Ｇｒｅｅｎ、Ｂｌｕｅ  Ｆｕｌｌ  Ｃｏｌｏｒ）でもよい。
【００２１】
本発明の態様の１つは、前記撮像手段から前記演算手段まで前記濃淡表示した画像を転送可能な転送手段を備えていることを特徴とする。この発明によれば、記録媒体を介して前記撮像手段から前記演算手段まで前記濃淡表示した画像を移動させる場合に比べて、前記濃淡表示した画像を簡単かつ短時間に移動させることができる。
【００２２】
ここで、前記転送手段は、前記撮像手段と前記演算手段を電線又は光ファイバ等によって電気的又は光学的に接続して前記濃淡表示した画像を転送するように構成されていてもよいし、前記撮像手段から前記演算手段まで無線、赤外線又はレーザ等によって前記濃淡表示した画像を転送するように構成されていてもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上、説明したように本発明によれば、濃淡表示した画像の凹部に対応する部分の略中心から周縁までの階調値に基づいて凹部深さを計算するので、凹部深さを高精度に検出できるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る実施形態の凹部深さの測定方法の工程図である。
【図２】本発明に係る実施形態の検査装置を模式的に示す概略斜視図である。
【図３】測定対象物に形成された凹部を模式的に示す部分拡大縦断面図である。
【図４】図３の測定対象物の表面を撮影した状態を模式的に示す画像図である。
【図５】図４の中心線Ｖに沿って各画素の階調値を測定した一例を示す階調変化グラフである。
【図６】図４を２値化処理した状態を模式的に示す画像図である。
【図７】凹部画像の中心位置の特定方法を示す説明図である。
【図８】凹部深さの計算値の計算方法を示す説明図である。
【図９】凹部の一例を模式的に示す拡大縦断面図である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【図１１】凹部深さの計算方向を示す説明図である。
【図１２】凹部深さの実測値と計算値の相関関係を示す散布図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［凹部深さの測定方法］
まず、図１を参照して、本発明に係る実施形態の凹部深さの測定方法について説明する。図１は凹部深さの測定方法の工程図である。図１に示すように、凹部深さの測定方法は、凹部が形成された測定対象物の画像を取得する画像取得工程Ｓ１と、この画像の中から凹部に対応する部分（以下、凹部画像という。）を抽出する凹部画像抽出工程Ｓ２と、この凹部画像を修正する画像処理工程Ｓ３と、凹部画像の最大階調値等を検出する最大階調取得工程Ｓ４と、凹部深さの計算値を算出する計算工程Ｓ５と、計算工程Ｓ５の計算値を修正する補正工程Ｓ６とを順次実行する方法である。
【００２６】
画像取得工程Ｓ１では、図２に示すように、測定対象物Ｗの表面に対して略直交する光Ｌｉｇｈｔを測定対象物Ｗに照射して、この測定対象物Ｗの表面上に光照射範囲Ｓを形成した状態で、測定対象物Ｗの表面に対向する位置からこの光照射範囲Ｓの内側部分をカメラ１３０（撮像手段）で撮影して濃淡表示した画像を取得する。
【００２７】
この画像取得工程Ｓ１によって取得した画像はグレースケール（モノクロ中間調）であり、画像の各画素の輝度又は明度が２５６階調で濃淡表示されている。この２５６階調は黒色から白色までを０から２５５までの階調値で表現したものである。また、画像の画素数は限定されないが、この画像内の凹部画像が少なくとも２０画素以上であることが好ましい。凹部画像の画素数が少ないと凹部深さの計算値の精度が低下するからである。本実施形態では凹部画像の画素数を２０画素から９０画素までの範囲内に設定している。
【００２８】
また、この画像の画像形式は限定されないが、例えば、ビットマップ（ＢＭＰ：Ｂｉｔ  Ｍａｐ）、ジェイペグ（ＪＰＥＧ：Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｇｒｏｕｐ）、ジフ（ＧＩＦ：Ｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｎｔｅｒｃｈａｎｇｅ  Ｆｏｒｍａｔ）、又はティフ（ＴＩＦＦ：Ｔａｇｇｅｄ  Ｉｍａｇｅ  Ｆｉｌｅ  Ｆｏｒｍａｔ）である。
【００２９】
ここで、図３は測定対象物に形成された凹部を模式的に示す部分拡大縦断面図であり、図４は図３の測定対象物の表面を撮影した状態を模式的に示す画像図であり、図５は図４の中心線Ｖに沿って各画素の階調値を測定した一例を示す階調変化グラフである。
【００３０】
図３及び図４に示すように、測定対象物Ｗに凹部Ｄが形成されていると、画像の凹部Ｄに対応する部分である凹部画像Ｄ'は円環状の陰影として撮影される。この陰影は一般的に楕円形になる。この凹部画像Ｄ'は円環状の暗い部分と、この円環状の内側の明るい部分とを有している。また、画像のうちの凹部画像Ｄ'の外側は明るい部分になっている。
【００３１】
この凹部画像Ｄ'の内側と外側が明るい部分になっているのは、図５の階調値が増加している略中央の山頂が図３の凹部Ｄの一番低い位置である最低位置ＤＬに対応していると考えられるとともに、図５の階調値が増加している両側部分は図３の測定対象物Ｗの平坦部Ｗｓに対応しており、これら２つの位置は略水平、つまり、傾斜角度が略０°であることによって、反射光のうちの測定対象物Ｗの表面に対して直交する方向成分（図３では上方向）の光量が大きくなるからである。
【００３２】
また、図５に示すように、凹部画像Ｄ'の円環状の暗い部分は、より詳細には内側から外側に向かって階調値が漸次減少してから漸次増加するようになっている。これは各位置の傾斜角度によって測定対象物Ｗの反射光のうち測定対象物Ｗの表面に対して直交する方向成分（図３では上方向）の光量が増減するからである。したがって、凹部画像Ｄ'の階調値の増減は、傾斜角度の緩急に対応していることが分かる。
【００３３】
凹部画像抽出工程Ｓ２では、画像取得工程Ｓ１によって取得した濃淡表示した画像を２値化処理して２値化画像を作成してから、この２値化画像の中から凹部画像に対応する部分を抽出し、その後、この２値化処理を解除して濃淡表示した凹部画像を取得する。この２値化処理は、濃淡表示した画像の各画素の階調値を所定の閾値より小さいと黒色にし、所定の閾値より大きいと白色にして白黒の２階調に変換処理することであり、図６に示すように、２値化処理した凹部画像は楕円形の黒色円環として表示されるので、具体的には、２値化画像の中から黒色円環部分を抽出する。これにより、画像の中から凹部画像を容易に抽出できる。
【００３４】
画像処理工程Ｓ３では、凹部画像抽出工程Ｓ２によって抽出した凹部画像に対して平滑化処理を行う。この平滑化処理はフィルタ（ｆｉｌｔｅｒｓ）を用いて凹部画像上のノイズを除去したり、微細な階調変化を低減したりして凹部画像の階調変化を滑らかにすることである。このフィルタは、例えば、平均値フィルタ（ａｖｅｒａｇｅ  ｆｉｌｔｅｒ）やメディアンフィルタ（ｍｅｄｉａｎ  ｆｉｌｔｅｒ）である。また、上記平滑化処理に加えて、一般的なエッジ強調フィルタ等を用いて凹部画像のピンぼけやぶれを補正してもよい。
【００３５】
最大階調取得工程Ｓ４では、凹部画像Ｄ'の最大階調値Ｖｍａｘとその位置（Ｘ＿Ｖｍａｘ，Ｙ＿Ｖｍａｘ）とを取得する。図７に示すように、まず、凹部画像Ｄ'の横幅長ｐを２つの半分長ｐ／２に分割する位置を通過する縦軸線ｐｙと、凹部画像Ｄ'の縦幅長ｑを２つの半分長ｑ／２に分割する位置を通過する横軸線ｑｘとが交差する位置を凹部画像Ｄ'の中心位置Ｃとして特定する。
【００３６】
次に、この中心位置Ｃ及びその近傍における各画素の階調値のうちの最大値を最大階調値Ｖｍａｘとして取得するとともに、この最大階調値Ｖｍａｘの画素位置を最大階調値の位置（Ｘ＿Ｖｍａｘ，Ｙ＿Ｖｍａｘ）として取得する。この場合において、最大階調値の画素が複数存在する場合には、これら最大階調値の画素のうち、これら画素の位置から中心位置Ｃまでの距離が最短となる画素を最大階調値の画素として選択する。凹部画像Ｄ'の中心位置Ｃが最大階調値の画素位置に対応する傾向があるからである（図４及び図５参照）。
【００３７】
計算工程Ｓ５では、最大階調取得工程Ｓ４によって取得した最大階調値Ｖｍａｘとその位置（Ｘ＿Ｖｍａｘ，Ｙ＿Ｖｍａｘ）とを用いて凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈを算出する。図８は凹部深さの計算値の計算方法を示す説明図である。図８に示すように、凹部画像の最大階調値の位置（Ｘ＿Ｖｍａｘ，Ｙ＿Ｖｍａｘ）をｉ＝０とし、凹部画像の周縁位置をｉ＝ｗとし、このｉ＝０からｉ＝ｗまでの間の任意の位置ｉの深さ方向の増加量をＤｅｐ（ｉ）とすると、凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈは最大階調値の位置から凹部画像の周縁位置まで（ｉ＝０〜ｗ）の各位置に対応する深さ方向の増加量（Ｄｅｐ（１）〜Ｄｅｐ（ｗ））を合算して求めることができる。
【００３８】
【数１】
2011232070.tif 000003
【００３９】
ここで、任意の位置ｉに対応する深さ方向の増加量をＤｅｐ（ｉ）とし、任意の位置ｉに対応する凹部の位置における接線の傾斜角度をθiとし、この任意の位置ｉとこれに隣接する位置ｉ＋１までの距離をΔｉとすると、関係式（２）が成立する。
【００４０】
【数２】
2011232070.tif 000004
【００４１】
上記関係式（２）を変形して、任意の位置ｉにおける深さ方向の増加量Ｄｅｐ（ｉ）を求めることができる。この深さ方向の増加量Ｄｅｐ（ｉ）は、tanθｉ・Δｉに近似する。
【００４２】
【数３】
2011232070.tif 000005
【００４３】
この式（３）を上記式（１）に代入すると、式（４）が導き出される。
【００４４】
【数４】
2011232070.tif 000006
【００４５】
ここで、図９及び図１０に示すように、測定対象物Ｗの平坦部Ｗｓに対して略直交する方向（図９及び図１０では下方向）の光Ｌｉｇｈｔにより凹部Ｄを照射すると、凹部Ｄの最低位置ＤＬから所定距離だけ離反した位置ｉでは所定方向に光反射する。この反射光をＲｉとし、この反射光Ｒｉの垂直成分（図１０では上方向）をＲｉｖとし、この位置ｉにおける接線をｔとし、この接線ｔと水平線ｈのなす角度である傾斜角度をθｉとすると、反射光の垂直成分Ｒｉｖと接線ｔのなす角度は、反射光の垂直成分Ｒｉｖと水平線ｈのなす角度が９０°であるので、９０−θｉとなる。
【００４６】
また、接線ｔに直交する法線をｎとすると、反射光の垂直成分Ｒｉｖと法線ｎのなす角度は、法線ｎと接線ｔのなす角度が９０°であるので、９０から反射光の垂直成分Ｒｉｖと接線ｔのなす角度９０−θｉを引くことにより、θｉとなる。
【００４７】
このとき、この反射光の垂直成分Ｒｉｖと法線ｎのなす角度θｉは入射角度であり、反射光Ｒｉと法線ｎのなす角度は反射角度であるので、入射角度と反射角度が互いに等しくなるという反射の法則を適用すると、反射光Ｒｉと法線ｎのなす角度はθｉとなる。したがって、反射光Ｒｉと反射光の垂直成分Ｒｉｖのなす角度は２θｉとなる。
【００４８】
したがって、反射光Ｒｉと、反射光の垂直成分Ｒｉｖと、これら反射光Ｒｉと反射光の垂直成分Ｒｉｖのなす角度２θｉとから、関係式（５）が成立する。
【００４９】
【数５】
2011232070.tif 000007
【００５０】
上記関係式（５）は式（６）に変形できる。
【００５１】
【数６】
2011232070.tif 000008
【００５２】
この式（６）を２で割ると、任意の位置ｉにおける傾斜角度θｉを求めることができる。
【００５３】
【数７】
2011232070.tif 000009
【００５４】
この式（７）を上記式（４）に代入すると、以下の式（８）が導き出される。
【００５５】
【数８】
2011232070.tif 000010
【００５６】
ここで、任意の位置ｉにおける反射光Ｒｉの光量は、凹部Ｄの最低位置ＤＬにおける反射光Ｒ０の光量と同一であり、この反射光Ｒ０の光量は凹部画像Ｄ'の最大階調値Ｖｍａｘとして取得できる。
【００５７】
【数９】
2011232070.tif 000011
【００５８】
また、任意の位置ｉにおける反射光の垂直成分Ｒｉｖの光量は、凹部Ｄの任意の位置ｉに対応する凹部画像Ｄ'の位置における階調値Ｖ（ｉ）として取得できる。
【００５９】
【数１０】
2011232070.tif 000012
【００６０】
これら式（９）と式（１０）を上記式（８）に代入すると、以下の式（１１）が導き出される。なお、この式（１１）から、凹部Ｄの任意の位置ｉにおける傾斜角度θｉは、凹部Ｄの任意の位置ｉに対応する凹部画像Ｄ'の位置における階調値Ｖ（ｉ）と凹部画像Ｄ'の最大階調値Ｖｍａｘとの比率を用いて計算されることが分かる。
【００６１】
【数１１】
2011232070.tif 000013
【００６２】
上記式（１１）を用いて凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈを計算する。このとき、最大階調値Ｖｍａｘは上記最大階調取得工程Ｓ４によって取得した最大階調値Ｖｍａｘであり、階調値Ｖ（ｉ）は上記最大階調取得工程Ｓ４によって取得した凹部画像Ｄ'の最大階調値の位置から周縁位置までの各画素の階調値である。なお、凹部画像Ｄ'の最大階調値の位置から周縁位置まで１画素ずつ計算するとして距離Δｉを１とする。
【００６３】
図１１に示すように、この場合において、凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈは凹部画像Ｄ'の最大階調値の位置から周縁位置まで互いに異なる４方向についてそれぞれ算出する。図示例では、上下左右の４方向について４つの凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（１）、Ｄｅｐｔｈ（２）、Ｄｅｐｔｈ（３）、Ｄｅｐｔｈ（４）をそれぞれ算出する。
【００６４】
次に、これら４つの凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（１）、Ｄｅｐｔｈ（２）、Ｄｅｐｔｈ（３）、Ｄｅｐｔｈ（４）のうちの最大値をこの凹部画像Ｄ'における凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）として選択する。
【００６５】
最後に、補正工程Ｓ６では、この凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）を実測値との相関関係を用いて実測値に接近させるように修正する。具体的には、図１２に示すように、測定対象物Ｗに形成された複数の凹部について、共焦点顕微鏡の如く凹部深さを測定可能な器具を用いて実際に測定した実測値を横軸（Ｘ軸）にとるとともに、上記計算工程Ｓ５によって算出した凹部深さの計算値を縦軸（Ｙ軸）にとって、プロット（打点）して散布図を作成して回帰直線を描く。この回帰直線の傾きａと切片ｂを求めて、凹部深さの実測値Ｄｅｐｔｈ（ａｃｔ）と計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）の相関関係式（１２）を取得する。
【００６６】
【数１２】
2011232070.tif 000014
【００６７】
この相関関係式（１２）を用いて凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）を修正して凹部深さの修正値Ｄｅｐｔｈ（ａｍｄ）を取得する。この凹部深さの修正値Ｄｅｐｔｈ（ａｍｄ）は凹部深さの実測値Ｄｅｐｔｈ（ａｃｔ）に近似する。このため、凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）を実測値Ｄｅｐｔｈ（ａｃｔ）に接近させることができる。
【００６８】
このように、本実施形態の凹部深さの測定方法では、計算工程Ｓ５において凹部画像Ｄ'の最大階調値の座標位置から周縁位置までの階調値に基づいて凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈを算出することにより、凹部画像Ｄ'の外径や面積等が同一であったとしても、その最大階調値の位置から周縁位置までの各画素の階調値がそれぞれ異なるので、凹部画像Ｄ'の外径や面積等の相関関係から凹部深さを求める場合に比べて、凹部深さを高精度に検出できる。
【００６９】
また、計算工程Ｓ５に用いる式（１１）は、凹部Ｄの任意の位置ｉにおける傾斜角度θｉを、凹部Ｄの任意の位置ｉに対応する凹部画像Ｄ'の位置における階調値Ｖ（ｉ）と凹部画像Ｄ'の最大階調値Ｖｍａｘとの比率を用いて計算しているので、凹部深さの計算値は画像取得時の光Ｌｉｇｈｔの輝度の影響を受け難くすることができ、凹部深さの計算値の信頼性を担保できる。
【００７０】
さらに、計算工程Ｓ５において、凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）は、凹部画像Ｄ'の最大階調値の位置から周縁位置まで互いに異なる４方向にそれぞれ計算したうちの最大値であるので、異物等に起因する凹部画像Ｄ'の階調誤差に基づいて計算した凹部深さの計算値を自動的に排除でき、凹部深さの計算値の信頼性をさらに担保できる。
【００７１】
［検査装置］
次に図２を参照して本発明に係る実施形態の検査装置を説明する。図２は本実施形態の検査装置を模式的に示す概略斜視図である。図２に示すように、検査装置１００は、Ｘ−Ｙステ−ジ１１０（位置決め手段）と、Ｘ−Ｙステ−ジ１１０の載置部１１１に対して所定間隔を空けてそれぞれ対向配置された照明装置１２０（照明手段）、カメラ１３０（撮像手段）および拡大鏡１４０と、カメラ１３０に電気的に接続されたパソコン１５０（演算手段）とを有している。
【００７２】
Ｘ−Ｙステ−ジ１１０はシリコン基板の如く測定対象物Ｗを載置可能な平坦な載置部１１１を備えており、この載置部１１１は図示しない駆動機構により前後方向及び左右方向（図２ではＡ方向及びＢ方向）に移動可能に構成されている。これにより、測定対象物Ｗを位置決めできる。
【００７３】
また、照明装置１２０はＸ−Ｙステ−ジ１１０の載置部１１１に対して略直交する光Ｌｉｇｈｔを載置部１１１に向かって照射するものであり、その光源は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）である。カメラ１３０はＸ−Ｙステ−ジ１１０の載置部側を撮影して２５６階調に表現されたグレースケール画像を取得するように構成されており、例えばＣＣＤカメラである。拡大鏡１４０は入射像を所定倍率で拡大可能に構成されており、例えば顕微鏡である。パソコン１５０は上記凹部深さの測定方法のうちの凹部画像抽出工程Ｓ２、画像処理工程Ｓ３、最大階調取得工程Ｓ４、計算工程Ｓ５及び補正工程Ｓ６を順次実行するとともに、これにより算出した凹部深さの修正値Ｄｅｐｔｈ（ａｍｄ）の良否を所定の閾値によって判断する装置である。
【００７４】
カメラ１３０の撮影側（図２ではＸ−Ｙステ−ジ側）に拡大鏡１４０が連結されており、拡大鏡１４０によって拡大された画像をカメラ１３０が取得するようになっている。この拡大鏡１４０の側部には照明装置１２０が連結されている。また、カメラ１３０とパソコン１５０は銅線１６０（転送手段）を介して電気的に接続されており、カメラ１３０からパソコン１５０まで画像を逐次転送するように構成されている。
【００７５】
このように構成された凹部深さの測定装置１００は、Ｘ−Ｙステ−ジ１１０の載置部１１１に測定対象物Ｗを載置してから、照明装置１２０から光Ｌｉｇｈｔを照射すると、測定対象物Ｗの表面上に光照射範囲Ｓが形成され、この状態で、カメラ１３０で撮影すると、測定対象物Ｗの表面のうちの光照射範囲Ｓの内側部分の画像が取得され、その後、当該画像がカメラ１３０からパソコン１５０まで転送される。
【００７６】
この実施形態の検査装置１００においては、パソコン１５０を用いて測定対象物Ｗの画像に対して上記凹部深さの測定方法のうちの凹部画像抽出工程Ｓ２、画像処理工程Ｓ３、最大階調取得工程Ｓ４、計算工程Ｓ５及び補正工程Ｓ６を順次実行するとともに、算出した凹部深さの修正値Ｄｅｐｔｈ（ａｍｄ）の良否を所定の閾値によって判断するので、測定対象物Ｗの外観検査を非接触に短時間に行うことができ、延いては製品コストの低減を図ることができる。
【００７７】
また、カメラ１３０とパソコン１５０は銅線１６０を介して電気的に接続されており、カメラ１３０からパソコン１５０まで画像を逐次転送するように構成されているので、画像を格納可能なハードディスクやＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリ等の如く記憶媒体を介在させてカメラ１３０からパソコン１５０まで画像を移動させる場合に比べて、画像の移動を簡単かつ短時間に行うことができ、測定対象物Ｗの外観検査の高速化を図ることができる。
【００７８】
尚、本実施形態の凹部深さの測定方法及び検査装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは勿論である。例えば、本実施形態の凹部深さの測定方法の画像取得工程Ｓ１によって取得する濃淡表示した画像は、２５６階調で表現されているが、１６階調でもよいし、６５，５３６階調でもよい。
【００７９】
また、本実施形態の凹部深さの測定方法の画像取得工程Ｓ１によって取得する濃淡表示した画像は、グレースケールであるが、ＲＧＢフルカラーでもよい。
【００８０】
なお、本実施形態の凹部深さの測定方法の計算工程Ｓ５では、凹部深さの計算値Ｄｅｐｔｈを凹部画像Ｄ'の最大階調値の位置から周縁位置まで１画素ずつ計算しているが、１画素置きや２画素置きの如く任意の画素数を飛ばしながら計算してもよい。
【００８１】
なお、本実施形態の検査装置では、カメラ１３０とパソコン１５０を銅線１６０によって電気的に接続しているが、カメラ１３０からパソコン１５０まで画像を転送できればよく、カメラ１３０とパソコン１５０を光ファイバによって接続してもよいし、カメラ１３０からパソコン１５０まで画像を無線、レーザ又は赤外線等によって転送するように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【００８２】
Ｓ１…画像取得工程、Ｓ２…凹部画像抽出工程、Ｓ３…画像処理工程、Ｓ４…最大階調取得工程、Ｓ５…計算工程、Ｓ６…補正工程、Ｗ…測定対象物、Ｗｓ…平坦部、Ｄ…凹部、ＤＬ…最低位置、Ｄ'…凹部画像、Ｓ…光照射範囲、Ｖ…中心線、Ｖｍａｘ…最大階調値、（Ｘ＿Ｖｍａｘ，Ｙ＿Ｖｍａｘ）…最大階調値の座標、ｐ…横幅長、ｐ／２…横幅長の半分長、ｐｙ…縦軸線、ｑ…縦幅長、ｑ／２…縦幅長の半分長、ｑｘ…横軸線、Ｃ…中心位置、ｉ…任意の画素、Ｄｅｐ（ｉ）…深さ方向の増加量、θｉ…傾斜角度、Δｉ…距離、Ｒ０、Ｒｉ…反射光、Ｒｉｖ…反射光の垂直成分、ｔ…接線、ｈ…水平線、ｎ…法線、Ｄｅｐｔｈ、Ｄｅｐｔｈ（１）、Ｄｅｐｔｈ（２）、Ｄｅｐｔｈ（３）、Ｄｅｐｔｈ（４）、Ｄｅｐｔｈ（ｍａｘ）…凹部深さの計算値、ａ…傾き、ｂ…切片、Ｄｅｐｔｈ（ａｃｔ）…凹部深さの実測値、Ｄｅｐｔｈ（ａｍｄ）…凹部深さの修正値、１００…検査装置、１１０…Ｘ−Ｙステ−ジ、１１１…載置部、１２０…照明装置、１３０…カメラ、１４０…拡大鏡、１５０…パソコン、１６０…銅線、Ｌｉｇｈｔ…光、Ａ、Ｂ…方向
【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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