(57)【要約】【課題】照明の輝度変化および検査対象物の構造による輝度変化による誤検出を低減し、安定して異物を検出可能な異物検出装置および異物検出方法を提供すること。【解決手段】異物検出装置は、検査対象を撮像した撮像画像に対して各画素の輝度を検出し、この輝度に基づいて全画素から対象画素を抽出する対象画素抽出手段６２１と、前記対象画素と前記対象画素の周辺に位置する複数の周辺画素との輝度差を検出する輝度差検出手段（フィルター処理手段６２２）と、前記輝度差に基づいて異物の有無を判定する異物判定手段６２４と、を備えている。【選択図】図２
2011163804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を撮像した撮像画像に対して各画素の輝度を検出し、この輝度に基づいて全画素から対象画素を抽出する対象画素抽出手段と、
前記対象画素と前記対象画素の周辺に位置する複数の周辺画素との輝度差を検出する輝度差検出手段と、
前記輝度差に基づいて異物の有無を判定する異物判定手段と、を備えた
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の異物検出装置において、
前記輝度差検出手段は、
前記対象画素に対して所定距離だけ離れた左右および上下の４箇所に配置された画素を前記周辺画素として設定し、前記対象画素と前記４つの周辺画素との輝度差をそれぞれ算出し、これらの輝度差のうち絶対値の最小値をフィルター出力値として算出し、
前記異物判定手段は、
前記フィルター出力値に基づいて異物の有無を判定する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項３】
請求項２に記載の異物検出装置において、
前記輝度差検出手段は、
前記撮像画像の全画素に対して処理対象の有無が予め設定されたマスクパターンに応じて、処理対象となる周辺画素のみの前記輝度差を算出する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の異物検出装置において、
前記フィルター出力値を二値化処理し、二値化処理されたデータに対してブロブ処理を行う画像処理手段をさらに備え、
前記異物判定手段は、
サイズが所定以上のブロブを検出した場合は異物ありと判定する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の異物検出装置において、
前記対象画素抽出手段は、
前記撮像画像の全画素に対して、各画素の輝度と各画素を中心として点対称となる位置に所定距離だけ離れた２つの比較画素の輝度とを検出し、前記２つの比較画素のうち小さい輝度と前記各画素の輝度との差分値を抽出用フィルター出力値とし、前記抽出用フィルター出力値が所定閾値以上となる画素を対象画素として抽出する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の異物検出装置において、
前記対象画素抽出手段は、前記各画素の輝度に対して二値化処理を行うことにより対象画素を抽出する
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項７】
検査対象を撮像した撮像画像に対して各画素の輝度を検出し、この輝度に基づいて全画素から対象画素を抽出する対象画素抽出工程と、
前記対象画素と前記対象画素の周辺に位置する複数の周辺画素との輝度差を検出する輝度差検出工程と、
前記輝度差に基づいて異物の有無を判定する異物判定工程手段と、を備えた
ことを特徴とする異物検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク上の異物を検出する異物検出装置および異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウェハー等のワークの欠陥を検出する方法として、ワークの表面に照明を照射し、ワークからの反射光をＣＣＤカメラで撮像し、この撮像した画像における輝度に対して二値化処理を行うことで欠陥部分（異物）を検出する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
照明は、光源素子の劣化や使用環境の影響によりその光源輝度が変動するため、安定した検査を実施できない場合がある。特許文献１では、二値化閾値を動的に設定することにより照明の光源輝度の変動に対応し、より安定した検査を実施している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１５０４８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、撮像した画像中に含まれる異物とその背景との輝度差が小さい場合は、異物の輝度と背景の輝度とを区別する閾値を設定することが困難であり、誤検出が発生するおそれがある。また、ウェハーはその用途に応じて立体的に形成されているために、照明の照射によりウェハー上に影が発生する。撮像画像における影の部分とその影内にある異物との輝度差は小さいため、影内にある異物の検出が困難となる。このように、検査対象物の立体構造により撮像した画像で得られる輝度にばらつきが生じ、安定して異物を検出することができない。
【０００５】
本発明の目的は、照明の輝度変化および検査対象物の構造による輝度変化による誤検出を低減し、安定して異物を検出可能な異物検出装置および異物検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の異物検出装置は、検査対象を撮像した撮像画像に対して各画素の輝度を検出し、この輝度に基づいて全画素から対象画素を抽出する対象画素抽出手段と、前記対象画素と前記対象画素の周辺に位置する複数の周辺画素との輝度差を検出する輝度差検出手段と、前記輝度差に基づいて異物の有無を判定する異物判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
検査対象の構造により、その検査対象を撮像した撮像画像には、明るい領域と影になる暗い領域とが生じる。明るい領域にある異物は、異物とその背景である明るい領域との輝度差が大きいため閾値の設定が容易で、簡単に異物を検出することができる。一方、暗い領域にある異物は、異物とその背景である暗い領域との輝度差が小さいため閾値を設定することが難しい。
【０００８】
この発明では、対象画素抽出手段により撮像画像中の全画素のうち処理対象（例えば、暗い領域）となる画素を対象画素として抽出し、輝度差検出手段により抽出された対象画素に対して周辺画素との輝度差を検出するという２段階の処理を行い、その輝度差に基づいて異物を検出する。すなわち、抽出された対象画素のみに対して輝度差検出手段による処理を実行するものである。
【０００９】
これによれば、撮像画像の輝度に基づいた上述の２段階の処理を行うことで、照明の輝度のばらつきや、検査対象に生じる影（暗い領域）等による輝度のばらつきによる誤検出を低減し、安定して異物を検出することができる。特に、対象画素抽出手段で暗い領域を処理対象として抽出する場合は、輝度差検出手段が暗い領域のみを処理対象とするため、暗い領域とそこに存在する異物との輝度差が小さい場合であっても容易に閾値を設定することができ、異物の判定がしやすい。すなわち、より精度高く異物の判定を行うことができる。
また、撮像画像中の暗い領域に対してのみ輝度差検出手段による上述の処理を実行するので、処理の高速化を図ることができる。
【００１０】
本発明の異物検出装置において、前記輝度差検出手段は、前記対象画素に対して所定距離だけ離れた左右および上下の４箇所に配置された画素を前記周辺画素として設定し、前記対象画素と前記４つの周辺画素との輝度差をそれぞれ算出し、これらの輝度差のうち絶対値の最小値をフィルター出力値として算出し、前記異物判定手段は、前記フィルター出力値に基づいて異物の有無を判定することが好ましい。
【００１１】
この発明では、輝度差検出手段により、撮像画像中の抽出された対象画素、例えば暗い領域の画素に対していわゆるフィルター処理を行う。すなわち、対象画素から所定距離だけ離れた左右および上下の４箇所に配置された周辺画素と対象画素との輝度差に基づいてフィルター出力値を算出し、このフィルター出力値に基づいて異物の有無を判定する。ここで、対象画素と周辺画素との距離は、異物をより正確に検出できるように適宜調整すればよい。
これによれば、対象画素とその四方に位置する周辺画素との比較により、暗い領域に存在する異物のように輝度差が小さい場合であっても精度高く異物を検出することができる。
【００１２】
本発明の異物検出装置において、前記輝度差検出手段は、前記撮像画像の全画素に対して処理対象の有無が予め設定されたマスクパターンに応じて、処理対象となる周辺画素のみの前記輝度差を算出することが好ましい。
【００１３】
この発明では、輝度差検出手段は、処理対象の有無が設定されたマスクパターンを備え、４つの周辺画素においてマスクパターンで処理対象であると設定されている周辺画素と対象画素との輝度差を算出する。
ここで、検査対象には、異物検出の検査を行う必要がない箇所がある場合がある。例えば、検査対象のエッジ等は撮像画像では暗い領域として撮像されるため上述の輝度差検出手段の処理対象となり得るが、このようなエッジ等は異物の検査を行う必要がない。
そこで、撮像画像に対応するマスクを用いる。マスクは、上述のフィルターと同じサイズの画素数を有し、各画素にマスク値（例えば、処理対象である場合０、処理対象外である場合は１を設定する）が設定されたマスクパターンを有する。輝度差検出手段は、マスクとフィルターとを照合して周辺画素に対応するマスク値に基づいて処理を行う。これによれば、計算量を低減させることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００１４】
本発明の異物検出装置において、前記フィルター出力値を二値化処理し、二値化処理されたデータに対してブロブ処理を行う画像処理手段をさらに備え、前記異物判定手段は、サイズが所定以上のブロブを検出した場合は異物ありと判定することが好ましい。
【００１５】
この発明では、上述のフィルター処理により算出されたフィルター出力値に対して、予め設定された閾値を用いて二値化処理を行い、さらに二値化されたデータに対してブロブ処理を行う。ブロブ処理は、画像内で特定の値をもつピクセルのかたまり（ブロブ）の検出を行うものである。ブロブ処理により検出されたブロブにより、画像として異物を検出することができる。これによれば、画像による判定が可能であるため、容易に異物を検出することができる。
また、ブロブ処理により形成されたブロブのサイズに応じて異物の有無を判定している。ブロブ処理で形成されたブロブには微小なものもあり、全てが異物というわけではない。したがって、所定のサイズ以上のブロブを異物として検出する。これによれば、異物の誤検出を低減することができる。
【００１６】
本発明の異物検出装置において、前記対象画素抽出手段は、前記撮像画像の全画素に対して、各画素の輝度と各画素を中心として点対称となる位置に所定距離だけ離れた２つの比較画素の輝度とを検出し、前記２つの比較画素のうち小さい輝度と前記各画素の輝度との差分値を抽出用フィルター出力値とし、前記抽出用フィルター出力値が所定閾値以上となる画素を対象画素として抽出することが好ましい。
【００１７】
この発明では、対象画素抽出手段は、撮像画像中の全画素に対していわゆるフィルター処理を行う。すなわち、ここで処理対象として選択された画素（選択画素）を中心として点対称となる位置に所定距離だけ離れた２つの比較画素と、選択画素と、の輝度差に基づいてフィルター出力値を算出し、このフィルター出力値に基づいて前述の輝度差検出手段で処理対象となる対象画素を抽出する。ここで、選択画素と比較画素との距離は、検査対象における抽出したい領域（例えば、影などの暗い領域）が対象画素として抽出されるように、この領域の幅寸法や延長方向に応じて適宜調整する。例えば、上述の輝度差検出手段のフィルター処理における対象画素と周辺画素との距離の１０倍程度の大きさに設定する。
これによれば、撮像画像内で処理対象となる領域（例えば、暗い領域）を容易に抽出することができる。また、選択画素に対する比較画素は２つしかないので計算量も少なく、処理の高速化を図ることができる。
【００１８】
本発明の異物検出装置において、前記対象画素抽出手段は、前記各画素の輝度に対して二値化処理を行うことにより対象画素を抽出することが好ましい。
【００１９】
この発明では、対象画素抽出手段は、撮像画像中の全画素の輝度を検出し、所定の閾値に基づいて二値化処理を行い、処理対象となる対象画素を抽出する。例えば、撮像画像中の明るい領域と暗い領域とを区別するための閾値は容易に設定可能であるため、暗い領域のみを容易に抽出することができる。
これによれば、全画素の輝度を検出して閾値と比較するだけでよいので計算量が少なく、処理の高速化を図ることができる。
【００２０】
本発明の異物検出方法は、検査対象を撮像した撮像画像に対して各画素の輝度を検出し、この輝度に基づいて全画素から対象画素を抽出する対象画素抽出工程と、前記対象画素と前記対象画素の周辺に位置する複数の周辺画素との輝度差を検出する輝度差検出工程と、前記輝度差に基づいて異物の有無を判定する異物判定工程と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
この発明によれば、対象画素抽出手段により対象画素抽出工程、輝度差検出手段により輝度差検出工程、異物判定手段により異物判定工程を実施できる。したがって、上述の発明と同様に、検査対象から抽出された対象画素のみに対して輝度差検出手段による複雑な処理を実行するものである。
これによれば、撮像画像の輝度に基づいた上述の２段階の処理を行うことで、照明の輝度のばらつきや、検査対象物に生じる影（暗い領域）等による輝度のばらつきによる誤検出を低減し、安定して異物を検出することができる。特に、対象画素抽出工程で暗い領域を処理対象として抽出する場合、暗い領域とそこに存在する異物との輝度差を正確に検出することができる。
また、撮像画像中の暗い領域に対してのみ輝度差検出工程の複雑な処理を実行するので、処理の高速化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施形態にかかる異物検出装置の概略構成を示す斜視図。
【図２】前記実施形態における異物検出手段の構成を示すブロック図。
【図３】前記実施形態における対象画素抽出手段のフィルター処理を説明する図。
【図４】前記実施形態における輝度差検出手段のフィルター処理を説明する図。
【図５】前記実施形態における輝度差検出手段で用いられるマスクパターンを示す図であり、（Ａ）は全画素が処理対象である場合、（Ｂ）は一部が処理対象外である場合を示す。
【図６】前記実施形態において半導体ウェハーの構造を示す斜視図。
【図７】図６の要部を上面から撮像した撮像画像を示す図。
【図８】前記実施形態における異物検出装置の検出方法を示すフローチャート。
【図９】前記実施形態における異物検出工程を示すフローチャート。
【図１０】前記実施形態において撮像画像に対する各処理結果を示す概略説明図であり、（Ａ）は処理前、（Ｂ）は対象画素抽出工程後、（Ｃ）は画像処理工程後を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［１．異物検出装置の構成］
異物検出装置１は、半導体ウェハー２に形成されたインクジェットプリンターヘッド上に異物が付着しているか否かを検出するものである。
異物検出装置１は、図１に示すように、半導体ウェハー２を支持するＸＹステージ３と、半導体ウェハー２を撮像するＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４を設置するＺステージ５と、ＸＹステージ３、ＣＣＤカメラ４、及びＺステージ５に接続される制御装置６とを備えて構成される。
【００２４】
ＸＹステージ３は、ＸＹ方向への移動が可能であり、Ｚステージ５は、Ｚ方向への移動が可能であり、ＣＣＤカメラ４のフォーカスを調整可能に構成されている。したがって、半導体ウェハー２、及びＣＣＤカメラ４の位置を相対的にＸＹＺ方向に移動させることが可能である。
【００２５】
ＣＣＤカメラ４には、対物レンズ７と、対物レンズ７を保持する鏡筒８とが設けられている。従って、ＣＣＤカメラ４は、対物レンズ７を通して半導体ウェハー２を撮影可能に構成されている。
【００２６】
制御装置６は、ＸＹステージ３、ＣＣＤカメラ４、及びＺステージ５を動作させ、半導体ウェハー２の検査領域を撮像して撮像画像を作成する撮像画像作成手段６１と、撮像画像作成手段６１により作成される撮像画像に基づいて異物を検出する異物検出手段６２とを備えて構成される。
異物検出手段６２は、図２に示すように、対象画素抽出手段６２１、輝度差検出手段としてのフィルター処理手段６２２、画像処理手段６２３、異物判定手段６２４を備える。
【００２７】
対象画素抽出手段６２１は、第１のフィルター処理により撮像画像中の全画素のうちフィルター処理手段６２２で処理対象となる画素を対象画素として抽出する。ここで、処理対象となるのは撮像画像中の比較的暗い（輝度の低い）領域である。
具体的には、対象画素抽出手段６２１は、撮像画像中の全画素を順次選択し、各画素に対して第１のフィルター処理を適用する。第１のフィルター処理では、図３に示すフィルター２５を撮像画像に適用する。全画素中から１つの画素を選択し（以降、選択画素ということもある。）、この選択画素をフィルター２５に設定された画素Ａの位置に合わせ、対応する２つの比較画素の輝度を検出し、これらの輝度のうち最小値と選択画素の輝度との差分をフィルター出力値とする。そして、フィルター出力値が所定の閾値以上である画素を対象画素として抽出する。このようにして、比較的暗い領域を抽出することができる。
【００２８】
フィルター処理手段６２２は、画素選択手段６２２１、輝度検出手段６２２２、フィルター出力値算出手段６２２３を備える。
画素選択手段６２２１は、対象画素抽出手段６２１で抽出された対象画素のうち１つの画素を選択する。選択された対象画素は以下の輝度検出手段６２２２およびフィルター出力値算出手段６２２３により処理され、１つの画素に対する処理が終了すると、画素選択手段６２２１は次の対象画素を選択する。画素選択手段６２２１は、全ての対象画素の処理が終了するまで順次選択する。
【００２９】
輝度検出手段６２２２は、選択された画素の輝度を検出する。
フィルター出力値算出手段６２２３は、選択された画素（以降、選択画素ということもある。）に対して第２のフィルター処理を行い、フィルター出力値を算出する。第２のフィルター処理では、図４に示すフィルター２６を撮像画像に適用する。フィルター２６に設定された画素Ａと選択画素とを合わせ、対応する４つの周辺画素の輝度を検出し、これらの周辺画素と選択画素との輝度差をそれぞれ算出し、これらの輝度差の絶対値の最小値をフィルター出力値とする。
また、フィルター出力値算出手段６２２３は、図５に示すマスクパターンに応じて周辺画素の輝度を検出する。マスクパターンには、処理対象領域と処理対象領域外を示すマスク値が予め設定されており、これらのマスク値により周辺画素が処理対象であるか否かを判断する。図５では、処理対象領域にマスク値「０」、処理対象領域外にマスク値「１」が設定されている。そして、処理対象領域である周辺画素についてのみ輝度差を算出する処理を行う。
【００３０】
画像処理手段６２３は、全ての対象画素に対して算出されたフィルター出力値に対し、所定の閾値を用いて二値化処理を行い、二値化されたデータに対してブロブ処理を行う。ブロブ処理は、画像内で特定の値をもつピクセルのかたまり（ブロブ）の検出を行うものである。ブロブ処理により、特定の値をもつピクセルがかたまり（ブロブ）となって画像に表示される。すなわち、このブロブを異物として画像で認識することができる。
異物判定手段６２４は、画像処理手段６２３により生成された画像に基づいて異物の有無を判定する。画像にブロブとして表現された異物は容易に判定可能である。また、ブロブのサイズが所定以上である場合は異物ありと判定し、ブロブのサイズが所定未満（微小）である場合は異物なしと判定する。
【００３１】
［２．半導体ウェハーの構成］
本実施形態において検査対象となる半導体ウェハー２は、インクジェットプリンターのプリンターヘッドを構成するものであり、異方性エッチングなどによってインクや空気などを流通させる様々な流路などが形成されている。図６に示すように、半導体ウェハー２は、流路形成基板２１と、流路形成基板２１の一方の開口面に接着剤や熱溶着フィルムなどを介して固着されたノズルプレート２２と、を備えている。
流路形成基板２１には、隔壁２１１によって区画された複数の圧力発生室（キャビティ）２１２が並設されている。また、圧力発生室２１２の長手方向外側には、各圧力発生室２１２の共通のインク室となるリザーバーの一部を構成する連通部２１３が形成され、この連通部２１３は各圧力発生室２１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路２１４を介して連通されている。すなわち、隔壁２１１の一部は他の部分に比べて肉厚に形成された供給口形成部２１５が設けられている。そして、この供給口形成部２１５と他の隔壁２１１との間には、各圧力発生室２１２の一端に連通する各インク供給路２１４が形成されている。したがって、インク供給路２１４の断面積よりも小さく形成されており、圧力発生室２１２に流通するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００３２】
このような半導体ウェハー２に照明を照射した状態で流路部分を上から撮像すると、図７に示す撮像画像のように、隔壁２１１の上面部分および圧力発生室２１２の底面部分のうち照射光を正反射する部分は明るく撮影され、圧力発生室２１２の供給口形成部２１５により流路が狭くなった部分に影が発生し暗く撮影される。すなわち、撮像画像においては、輝度値が高い明部と、明部に比べて輝度値の低い影部２３が形成される。
【００３３】
ここで、隔壁２１１の上面（明部）に異物が付着している場合、異物の形状は一定ではないため、異物にあたった光は乱反射する。したがって、撮像画像において、異物は、隔壁２１１の上面に比べて暗くなり、周囲の隔壁２１１の上面部分が明るい中に異物の暗い部分が存在することになる。このような場合には、撮像画像において、異物部分と周囲の輝度差が大きいため、画像処理によって比較的容易に異物を検出することができる。一方、図７に示すように、影部２３に異物２４が付着していると、異物２４と周囲（特に暗部２３１）との輝度差が小さいため、これらの判別が難しく、通常の画像処理で検出することが困難となる場合がある。
本実施形態の異物検出装置１は、このように異物部分と周囲の輝度差が小さいような場合、すなわち影部２３に付着した異物２４を検出することができるように構成されている。
【００３４】
［３．検査工程］
次に、制御装置６で実行される異物検査工程について説明する。
異物検査工程は、図８に示すように、撮像画像作成工程Ｓ１、異物検出工程Ｓ２を備える。
【００３５】
（１．撮像画像作成工程Ｓ１）
制御装置６は、検査工程が開始されると、撮像画像作成手段６１を作動する。撮像画像作成手段６１は、ＸＹステージ３、及びＺステージ５を動作させ、ＣＣＤカメラ４を半導体ウェハー２の検査領域に相対的に移動して撮像することにより、撮像画像を作成する（Ｓ１）。
【００３６】
（２．異物検出工程Ｓ２）
撮像画像が作成されると、制御装置６は異物検出手段６２を作動し、異物検出工程を実行する（Ｓ２）。
以下に、異物検出工程Ｓ２の詳細について図９のフローチャートに基づいて説明する。
異物検出工程Ｓ２は、第１の画素選択工程Ｓ２１、第１のフィルター出力値算出工程Ｓ２２、第１の終了判定工程Ｓ２３、第２の画素選択工程Ｓ２４、第２のフィルター出力値算出工程Ｓ２５、第２の終了判定工程Ｓ２６、画像処理工程Ｓ２７、異物判定工程Ｓ２８を備える。
ここで、第１の画素選択工程Ｓ２１、第１のフィルター出力値算出工程Ｓ２２、第１の終了判定工程Ｓ２３は第１のフィルター処理であり、本発明の対象画素抽出工程として機能する。また、第２の画素選択工程Ｓ２４、第２のフィルター出力値算出工程Ｓ２５、第２の終了判定工程Ｓ２６は第２のフィルター処理であり、本発明の輝度差検出工程として機能する。
【００３７】
（２−１．対象画素抽出工程）
制御装置６は、対象画素抽出手段６２１によって撮像画像中の全画素のうち処理対象となる画素を対象画素として抽出する。
ここで、図７には半導体ウェハー２の撮像画像が示されている。影部２３は、比較的影の濃い（輝度が低い）暗部２３１と暗部２３１に比べて影の薄い（輝度が高い）弱暗部２３２とを有している。対象画素抽出工程では、比較的輝度の低い領域を処理対象の領域として抽出する。本実施形態で処理対象となるのは暗部２３１および異物２４である。
【００３８】
本実施形態では、第１のフィルター処理により暗部２３１および異物２４に存在する画素を対象画素として抽出する。以下に第１のフィルター処理を詳述する。
対象画素抽出手段６２１は、まず、撮像画像中の全画素のうち処理を行う１つの画素を選択する（Ｓ２１）。選択する順番は特に限られず、例えば、撮像画像における全画素のうち撮像画像の左上から右下に向かって１ピクセル（画素）ごとに選択する。
【００３９】
次に、対象画素抽出手段６２１は、図３に示すフィルター２５を適用して第１のフィルター出力値を算出する（Ｓ２２）。フィルター２５は、縦および横の画素数（ピクセル数）が設定されており、本実施形態では８１×８１ピクセルが設定されている。フィルター２５は、選択画素の位置を合わせる画素Ａと、この画素Ａの左右に所定距離（フィルター２５では４０画素分）だけ離れた比較画素Ｘ１、Ｘ２を備えている。
【００４０】
対象画素抽出手段６２１は、選択画素と対応する比較画素Ｘ１、Ｘ２の輝度を測定し、比較画素Ｘ１およびＸ２のうち小さい輝度を有する比較画素と選択画素との輝度の差分を第１のフィルター出力値として算出する。
【００４１】
対象画素抽出手段６２１は、さらに第１のフィルター出力値を所定の閾値と比較し、第１のフィルター出力値が閾値以上となる場合は当該画素を対象画素とする。
例えば、選択画素（画素Ａ）の輝度が５０、比較画素Ｘ１の輝度が１８０、比較画素Ｘ２の輝度が１７５である場合は、フィルター出力値は、ｍｉｎ（１８０、１７５）−５０＝１２５となる。所定の閾値を１００とした場合、この選択画素は対象画素となる。
【００４２】
次に、対象画素抽出手段６２１は、撮像画像中の全画素に対してＳ２１〜Ｓ２２の処理が行われたかを判定する（Ｓ２３）。そして、全画素に対する判定が行われていない場合には、第１の画素選択工程Ｓ２１に戻り、次の画素を選択してＳ２１〜Ｓ２２の処理を繰り返し行う。一方、全画素に対する判定が終了している場合には、次の処理へ進む。このようにして、全画素のうち次工程で処理対象となる対象画素が抽出される。
【００４３】
例えば、図１０（Ａ）に示す撮像画像に対して上述の処理により第１のフィルター出力値を算出し、この第１のフィルター出力値に画像処理を施すと、図１０（Ｂ）に示す画像が得られる。すなわち、図１０（Ｂ）に示すように、上述の第１のフィルター処理により、比較的輝度の低い暗部２３１および異物２４の領域の画素が対象画素として抽出される。
【００４４】
（２−２．輝度差検出工程）
制御装置６は、対象画素が抽出されると、フィルター処理手段６２２を作動し、抽出された全ての対象画素に対して以下に示す第２のフィルター処理を行う。
画素選択手段６２２１は、対象画素の中から処理対象となる画素を１つ選択する（Ｓ２４）。選択する順番は特に限られず、例えば、撮像画像における対象画素のうち、撮像画像の左上から右下に向かって１ピクセル（画素）ごとに選択する。
【００４５】
次に、フィルター出力値算出手段６２２３は、図４に示すフィルター２６を適用して第２のフィルター出力値を算出する（Ｓ２５）する。フィルター２６は、縦および横の画素数が設定されており、本実施形態では５×５ピクセルが設定されている。フィルター２６は、選択画素の位置を合わせる画素Ａと、この画素Ａの左右に所定距離（フィルター２６では２画素分）だけ離れた周辺画素Ｘ１，Ｘ２と、対象画素（画素Ａ）の上下に所定距離（フィルタ−２６では２画素分）だけ離れた周辺画素Ｙ１，Ｙ２とを備えている。
そして、フィルター出力値算出手段６２２３は、輝度検出手段６２２２により検出された選択画素および４点の周辺画素の輝度を用いて周辺画素Ｘ１、Ｘ２、Ｙ１、Ｙ２と選択画素との輝度差をそれぞれ算出し、これらの輝度差の絶対値の最小値を第２のフィルター出力値とする。
【００４６】
このとき、フィルター出力値算出手段６２２３は、処理対象領域外となる周辺画素については上記演算を行わない。撮像画像において、半導体ウェハー２の構造により、異物を検出する必要がない領域（例えば、半導体ウェハー２のエッジ等）がある。そこで、このような領域の画素に対して第２のフィルター処理を行わないようにマスクを設定する。具体的には、図５に示すように、フィルター２６と同じサイズ（５×５ピクセル）の画素数が設定されたマスクの各画素に対してマスク値を設定する。例えば、処理対象領域である場合は「０」、処理対象領域外である場合は「１」を設定する。図５（Ａ）は全画素が処理対象領域内となっており、図５（Ｂ）は最下行の１列がマスクされた処理対象領域外となっている。したがって、フィルター出力値算出手段６２２３は、各周辺画素に対応するマスク値を参照し、処理対象領域内の画素についてのみ演算を行い、第２のフィルター出力値を算出する。
【００４７】
ここで、具体的な演算方法について説明する。選択画素（画素Ａ）の輝度が３０、周辺画素Ｘ１の画素が６０、周辺画素Ｘ２の画素が７５、周辺画素Ｙ１の画素が６５、周辺画素Ｙ２の画素が５５であるとする。
図５（Ａ）に示すマスクパターンによれば全画素が処理対象領域内であるため、全ての周辺画素について輝度差を算出する。したがって、フィルター出力値は、ｍｉｎ（｜３０−６０｜、｜３０−７５｜、｜３０−６５｜、｜３０−５５｜）＝２５となる。
一方、図５（Ｂ）に示すマスクパターンによれば周辺画素Ｙ２のみが処理対象領域外であるため、周辺画素Ｙ２については処理を行わない。したがって、フィルター出力値は、ｍｉｎ（｜３０−６０｜、｜３０−７５｜、｜３０−６５｜）＝３０となる。
【００４８】
次に、フィルター出力値算出手段６２２３は、対象画素抽出工程で抽出された全ての対象画素に対してＳ２４〜Ｓ２５の処理が行われたかを判定する（Ｓ２６）。全ての対象画素の判定が行われていない場合には、第２の画素選択工程Ｓ２４に戻り、次の対象画素を選択してＳ２４〜Ｓ２５の処理を繰り返し行う。一方、全ての対象画素の判定が終了している場合には、次の工程へ進む。
（２−３．画像処理工程）
次に、制御装置６は、画像処理手段６２３を作動し、画像処理工程Ｓ２７を実施する。画像処理工程Ｓ２７では、対象画素毎に算出されたフィルター出力値を所定の閾値を用いて二値化処理し、二値化されたデータに対してブロブ処理を行う。ブロブ処理された画像は、図１０（Ｃ）に示すように、異物２４の輪郭がリング状のブロブとして表示され、異物２４を認識可能な状態となる。
【００４９】
（２−４．異物判定工程）
次に、制御装置６は、異物判定手段６２４を作動し、異物判定工程Ｓ２８を実施する。異物判定工程Ｓ２８では、画像処理工程Ｓ２７で処理された画像中のブロブを認識し、このブロブが所定サイズ以上である場合に異物ありと判定し、所定サイズ未満である場合に異物なしと判定する。
具体的には、図１０（Ｃ）に示すように、異物２４の輪郭に沿ってリング状のブロブが表示されるので、異物２４を容易に認識することができる。
【００５０】
そして、制御装置６は、図８の判定工程Ｓ３において半導体ウェハー２の全面の検査が終了したかを判定する。判定工程Ｓ３において、検査が終了していないと判定された場合には、制御装置６は、撮像画像作成工程Ｓ１、異物検出工程Ｓ２を繰り返す。一方、判定工程Ｓ３において、半導体ウェハー２の全面の検査が終了したと判定された場合には、制御装置６は、検査工程を終了する。
【００５１】
なお、本実施形態では、撮像画像作成手段６１は、異物検出手段６２で処理が行われている間に、ＸＹステージ３を動作させ、ＣＣＤカメラ４を半導体ウェハー２の次の検査領域に相対的に移動して撮像し、撮像画像を作成する（Ｓ１）。これにより、撮像画像作成工程Ｓ１と異物検出工程Ｓ２とをほぼ平行して実行でき、半導体ウェハー２全面の検査時間を短縮できる。
【００５２】
［４．本実施形態の作用効果］
以上の実施形態にかかる異物検出装置１によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）対象画素抽出手段６２１により処理対象となる暗部２３１および異物２４の領域の画素を対象画素として抽出し、フィルター処理手段６２２はこの対象画素のみに対して周辺画素との輝度差に基づいたフィルター出力値により異物の有無を判定している。すなわち、複雑な処理を行うフィルター処理手段６２２は、撮像画像の全画素に対して処理を行う必要がない。このため、全体の計算量を低減することができ、処理の高速化を図ることができる。
【００５３】
（２）対象画素抽出手段６２１およびフィルター処理手段６２２の２段階のフィルター処理を行うので、照明の輝度のばらつきや検査対象である半導体ウェハー２に生じる暗い領域（影部２３）による輝度のばらつきによる誤検出を低減することができる。
特に、半導体ウェハー２の暗部２３１に存在する異物２４は、暗部２３１と異物２４との輝度差が小さいために判別が困難であるが、第２のフィルター処理では暗部２３１と異物２４の比較的暗い領域内を処理対象とし、その対象画素とその４つの周辺画素との輝度差に基づいて異物２４の有無を判定する。このように、暗部２３１と異物２４の暗い領域内での比較になるため、閾値の設定がより簡単となり、誤検出を低減することができる。
【００５４】
（３）フィルター処理手段６２２は、第２のフィルター処理で用いるフィルター２６と同じ画素数のマスクパターンに応じて、対象画素と周辺画素との輝度差を算出している。すなわち、マスク値が「１」の場合はその周辺画素は処理対象領域外であるので輝度差を算出せず、他の処理対象領域内の周辺画素の輝度差を用いてフィルター出力値を算出している。
半導体ウェハー２には、異物を検出する必要のない領域が存在するため、このような領域を処理対象領域外としてマスクパターンに予め設定しておくことにより、計算量を低減させることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００５５】
（４）画像処理手段６２３は、各対象画素について算出されたフィルター出力値に対して二値化処理およびブロブ処理を実行する。このため、暗部２３１と区別された異物２４を画像として認識することができ、異物の有無を容易に判定することができる。
【００５６】
［５．変形例］
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の実施形態では、対象画素抽出工程（Ｓ２１〜Ｓ２３）において、第１のフィルター処理を用いて対象画素を抽出したが、対象画素を抽出する方法はこれに限られない。撮像画像全体における影の部分を広い領域で抽出できればよいので、例えば、撮像画像中の全画素の輝度を検出し、この輝度に対して二値化処理を行ってもよい。この場合、所定の閾値以下の輝度を有する画素を対象画素として抽出する。これによれば、簡単な計算で処理を行うことができるので、処理の高速化を図ることができる。
【００５７】
また、上述の実施形態では、対象画素抽出工程（Ｓ２１〜Ｓ２３）の第１のフィルター処理では、フィルター２５の画素Ａから４０ピクセル離れた画素を比較画素Ｘ１またはＸ２としたが、画素Ａと比較画素Ｘ１またはＸ２との距離はこれに限られない。撮像画像のサイズ等に応じて適宜変更することができる。
同様に、フィルター処理工程の第２のフィルター処理では、フィルター２６の画素Ａから２ピクセル離れた画素を周辺画素としたが、画素Ａと周辺画素との距離はこれに限られない。異物のサイズ等に応じて適宜変更することができる。
【００５８】
そして、上述の実施形態では、第２のフィルター処理においてマスクを用いて周辺画素が処理対象であるか否かの判定を行ったが、この処理を省略してもよい。
【００５９】
また、上述の実施形態では、フィルター２５は、画素Ａの左右方向に比較画素Ｘ１、Ｘ２が位置しているが、これに限られず、検出する領域の幅寸法や延長方向に応じて適宜位置を調整すればよい。上述の実施形態では、図７に示す撮像画像において、暗部２３１が図の上下方向に延びて形成されている。したがって、この暗部２３１を検出するためには、フィルター２５のように中心となる画素Ａに対して左右方向に比較画素があることにより輝度差が大きくなり、暗部２３１を検出することができる。一方、画素Ａに対して上下方向に比較画素が配置されたフィルターを用いた場合はその輝度差がほとんどないため、暗部２３１を検出できない場合がある。したがって、検出したい領域の幅寸法や延長方向に応じてフィルターの向きや距離を設定することが好ましい。
【符号の説明】
【００６０】
１…異物検出装置、２…半導体ウェハー、２１…流路形成基板、２２…ノズルプレート、２３…影部、２３１…暗部、２３２…弱暗部、２４…異物、２５…第１のフィルター、２６…第２のフィルター、３…ＸＹステージ、５…Ｚステージ、６…制御装置。
【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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