(57)【要約】【課題】直線を基調とした外周輪郭を有する被検査物に対して、精度よく輪郭形状欠陥を検出可能な欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムを提供する。【解決手段】欠陥検出方法は、被検査物の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、外周輪郭部を１周する輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、輪郭追跡方向に沿って連続する２画素間の画素方向を検出する画素方向検出工程と、画素方向が変化する方向変化点を検出する方向変化点検出工程と、連続する３つの方向変化点から画素方向の差である第一および第二方向差を算出する方向差算出工程と、第一および第二方向差に基づいて形状変化点を抽出する形状変化点抽出工程と、形状変化点間の距離が欠陥閾値以下となる欠陥候補部を抽出する欠陥候補抽出工程と、欠陥候補部のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥部位を検出する欠陥検出工程と、を具備した。【選択図】図１３
2011007728.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項３】
請求項２に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、
前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、
前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する３つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の欠陥検出方法において、
前記欠陥検出工程は、
前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項５】
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項６】
演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、
前記欠陥検出プログラムは、
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検出プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査物を撮像した画像を処理することで、被検査物の輪郭形状欠陥を検出する欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検査物の外周縁の輪郭形状欠陥を検出する処理として、被検査物を撮像して得られる撮像画像と、予め撮像、登録しておいた良品パターンとを画素レベルで比較し、形状に差がある部分を欠陥や異物として切り出す、いわゆるパターンマッチング処理が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像と、設計データより作成した良品パターンとを比較し、不一致部を欠陥として検出する。その際、サイズが異なる複数の良品パターンを用意し、被検査物にサイズが最も近い良品パターンを選択することで、誤検出の低減、検査時間の短縮を図っている。
【０００４】
また、形状のエッジの特徴量パターンを利用して、検査対象の特徴量パターンと良品の特徴量パターンとを比較することで、特徴量パターンに差がある部分を欠陥や異物として検出する検査装置が知られている（特許文献２，３参照）。
【０００５】
特許文献２に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像のエッジ位置から検出される方向コードを検出し、方向コードの変化する特徴点から演算される特徴コードをリスト化して特徴コード列を作成する。そして、被検査物の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較して、配線パターンの不良を検出する処理が実施されている。
【０００６】
特許文献３に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像の輪郭上の点を追跡し、輪郭上の点の座標リストを取得する。そして、この輪郭上の注目点と、その注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される２点とを用い、これら３点で形成される面積を算出する。この面積を輪郭上の全ての点に対して算出し、その遷移パターンを得る。この後、良品に対して予め設定された基準遷移パターンと、被検査物に対して得られた遷移パターンとを比較し、遷移パターンが異なる点を欠陥として検出する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−９４７６１号公報
【特許文献２】特開平６−２８８７３８号公報
【特許文献３】特開２０００−２８３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献１に記載のような、予め設定された良品と被検査物とを比較するパターンマッチング処理は、良品の輪郭形状が変化しない場合や、良品の形状許容マージンが小さい場合において、複数の良品パターンを登録することで、形状サイズが変わる検査対象に対して、最も近い良品パターンを選択して比較し、不一致部を欠陥として検出する。これにより、被検査物における欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
また、上記特許文献２の欠陥検出方法では、形状のエッジをコード化して特徴コード列を作成し、検査対象の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較し、不一致部を不良として検出する。これにより、微細な形状変化の検査対象に対して、精度よく欠陥や異物を検出することが可能となる。
また、特許文献３の欠陥検出方法では、形状のエッジをトレースして、エッジ上の任意の点を注目点として、注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される２点を設定する。そして、これらの３点で形成される面積の遷移パターンと、予め設定された複数の形状の遷移パターンとを比較することで、検査対象の欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
【０００９】
しかしながら、例えばシリコンを異方性エッチング加工することにより、直線を基調とする外周輪郭形状に形成される被検査物では、エッチングの進み具合などによって、外周輪郭形状が大幅に変化する。したがって、このような被検査物に対して、良品パターンや不良品パターンを明確に設定することはできず、上記特許文献１や特許文献２、特許文献３に示すような従来の良品パターンとの比較による欠陥検出を実施することができないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、直線を基調とした外周輪郭を有する被検査物に対して、精度よく輪郭形状欠陥を検出可能な欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラム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】
【００１１】
本発明の欠陥検出方法は、直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
この発明では、被検査物の撮像画像から、まず、輪郭検出工程により外周輪郭部を検出し、追跡方向設定工程において、この外周輪郭部に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する。この追跡方向設定工程では、外周輪郭部上の任意の一点を始点として選定するが、この始点としては、外周輪郭部上の直線部上の一点であってもよく、いずれかの頂点であってもよい。この後、画素方向検出工程により、外周輪郭部上の各画素における画素方向を検出する。この画素方向検出工程では、画素方向検出対象となる画素に対して、輪郭追跡方向の下流側に隣り合って配置される画素を検出し、上流側に配置される検出対象画素から、下流側に配置される方向を検出対象画素の画素方向として検出する。
【００１３】
次に、本発明では、方向変化点検出工程により、画素方向が変化する画素を検出、すなわち、外周輪郭部における頂点を検出する。そして、方向差算出工程では、連続する３つの方向変化点を検出し、これらの方向変化点において、画素方向がどのように変化したかを示す画素方向の差を算出し、３つの方向変化点において最も上流側に配置される方向変化点における第一方向差および第二方向差として設定する。ここで、第一方向差および第二方向差としては、具体的な角度差であってもよく、例えばｘｙ座標における＋ｙ軸方向を０とし、画素方向が時計回り方向に４５度回転する毎に１を加算した０〜７の方向コードを設定し、これらの方向コードの差を第一および第二方向差として設定してもよい。
【００１４】
この後、本発明では、形状変化点抽出工程により、各方向変化点に対して算出された第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点を設定し、欠陥候補抽出工程において、これらの形状変化点間の距離が所定の欠陥閾値以下となる形状変化点、および外周輪郭部を欠陥候補部として検出する。すなわち、被検査物の外周縁に沿って欠陥がある場合、撮像画像では、その欠陥および欠陥周部に頂点が集中して形成され、頂点間の距離が短くなる。したがって、このような形状変化点の距離が欠陥閾値より短い部位を検出することで、輪郭形状欠陥を精度よく検出することが可能となる。また、この欠陥候補抽出工程では、輪郭追跡方向に沿って存在する複数の形状変化点において、各形状変化点間の距離が欠陥閾値以下であり、複数の欠陥候補部が連続して配置される場合では、これらの一連の欠陥候補部を１つの欠陥候補部と見なす。
また、欠陥検出工程では、検出した欠陥候補部のサイズを計測する。このサイズとは、例えば欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅寸法であってもよく、欠陥候補部により囲われる部位の面積であってもよい。欠陥候補部のサイズが小さい場合は、頂点間の距離が短いだけで欠陥でないものや、欠陥であったとしても無視できる程度に十分に小さいものであることが考えられ、一方、これに対して、欠陥候補部のサイズが大きい場合には、形状欠陥または異物である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部のサイズにサイズ閾値を設け、このサイズ閾値以上となる欠陥候補部を検出することで、精度よく欠陥を検出することができる。
【００１５】
以上により、本発明では、良品パターンを用いることなく、撮像される撮像画像を画像処理することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、欠陥候補抽出工程において、適切に設定された欠陥閾値を用いることで、頂点が一部に集中して形成される場合であっても、頂点と欠陥点を適切に振り分け、欠陥候補群のみを抽出することができ、このように抽出された欠陥候補部を、欠陥検出工程において、さらに適切に設定されたサイズ閾値により振り分けることで、高精度に欠陥部位を検出することが可能となる。これにより、エッチング加工などを用いた被検査物のように、良品パターンの外周輪郭形状が定まらない場合であっても、高精度に外周輪郭部に存在する輪郭形状欠陥（形状欠陥や異物など）を検出することができる。
【００１６】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成することが好ましい。
【００１７】
画素方向検出工程では、輪郭追跡方向に沿って連続する画素のうち、上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向として、例えば所定の軸方向に対する角度を検出する処理を実施してもよいが、数値計算の複雑化を招くおそれがある。一方、撮像画像は、複数の画素が水平方向および垂直方向に沿って、マトリクス状に配置されるものであるため、所定の１画素の周囲に配置される画素は、鉛直方向に連続する２画素、垂直方向に連続する２画素、および４５度方向に配置される４画素の合計８画素のみとなる。したがって、画素方向検出工程において設定される画素方向としては、これらの画素に向かう８方向のいずれかとなるため、これらの８方向をそれぞれ数値で表した方向コードを用いることで、演算処理の簡略化を図ることができる。この方向コードとしては、例えば、＋ｙ軸方向に向かう方向を「０」とし、画素方向が時計回り方向に４５°変化する度に方向コードを＋１を加算した「０」〜「７」の数値を用いてもよく、その他の簡単な数値や記号などを用いてもよい。
また、各画素の座標位置とその座標における方向コードを関連付けた画素座標データを生成することで、以降の演算処理をさらに簡単にできる。また、画素座標データを用いた様々なデータ処理に容易に対応することができ、例えば、利用者が各画素の座標位置の表示処理を実施する場合には、画素座標データをそのまま表示装置に出力させることで表示処理を迅速に実施することができ、例えば画素座標の修正処理をする場合などでも、直接画素座標データを編集可能とすることで、利用者の要求に対して容易に対応することができる。
【００１８】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する３つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出することが好ましい。
【００１９】
この発明では、画素方向検出工程は、上記のように生成した画素座標データを輪郭追跡方向に沿って順に記録した画素座標リストを生成し、方向変化点検出工程は、この画素座標リストに記録される画素座標リストに基づいて、方向コードが変化するデータのみを抽出した方向変化点リストを生成する。この時方向変化点検出工程は、輪郭追跡方向に沿う順番に、例えば「１，２，３，４…」や「ａ，ｂ，ｃ，ｄ…」などといった、容易にリスト登録順が認識可能なデータである方向変化点認識番号を付与して方向変化点リストを生成する。そして、方向差算出工程では、方向変化点リストに記録される各画素座標データのうち、この方向変化点認識番号順となる３つのデータを抽出して、これらのデータから第一方向差および第二方向差を方向コードに基づいて算出する。ここで、方向変化点リストに記録される画素座標データとしては、必ずしも座標コードと方向コードが記録されている必要はなく、例えば、画素座標リストに記録される画素座標データのうち、方向変化点に対応する画素座標データを指すリンクデータが記録されるリストであってもよい。
この発明により、画素方向検出工程において、画素座標データをリスト化することで、方向変化点検出工程および方向差算出工程では、このリストから必要な画素座標データを抽出し、簡単なデータ処理により容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。したがって、処理の迅速化、処理負荷の軽減を図ることができる。
【００２０】
本発明の欠陥検出方法では、前記欠陥検出工程は、前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出することが好ましい。
【００２１】
この発明では、検出された欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向の幅寸法に基づいて欠陥部位を検出する。欠陥候補部のうち、慣性主軸方向に沿う長さ寸法のみが大きい場合、頂点が集中する複雑な形状部の一部である場合や、軽微な欠陥の場合が考えられる。これに対して、幅寸法が大きい場合、欠陥候補部の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部は、欠陥候補部の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値を比較することで欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【００２２】
本発明の欠陥検出装置は、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【００２３】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施する欠陥検出装置であり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受でき、被検査物の外周輪郭部の形状異常や異物付着などの輪郭形状欠陥を精度よく検出することができる。
【００２４】
本発明の欠陥検出プログラムは、演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、当該欠陥検出プログラムは、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を１周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する２画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される３つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される３つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を備えることを特徴とする。
【００２５】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施するために用いられるプログラムであり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図。
【図２】撮像画像の画像データの一例を示す図。
【図３】被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図４】被検査物の分割撮像画像に対する輪郭追跡方向を示す図。
【図５】画素方向検出方法の一例を説明する図。
【図６】画素位置と方向コードの関係を示す図。
【図７】図３に示す被検査物の外周輪郭部に対する画素座標リストを示す図。
【図８】図３に示す被検査物の外周輪郭部に対する方向変化点リストを示す図。
【図９】被検査物の分割撮像画像に対する形状変化点を示す図。
【図１０】図３に示す被検査物の外周輪郭部に対する形状変化点リストを示す図。
【図１１】図３の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図１２】他の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図１３】本実施の形態の欠陥検出装置の動作を示すフローチャート。
【図１４】欠陥を有する被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図１５】図１４に示す分割撮像画像に対して設定される輪郭追跡方向を表す図。
【図１６】図１４に示す分割撮像画像に対して抽出される形状変化点を表す図。
【図１７】図１４に示す分割撮像画像に対して検出される欠陥部位を表す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〔欠陥検出装置の構成〕
図１は本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態の欠陥検出装置１００は、フレキシブル基板や、半導体ウェハなどの被検査物１の外周形状部の形状欠陥、すなわち、形状異常や、異物を検出するものである。また、欠陥検出装置１００により、外周形状欠陥を検出可能な被検査物１としては、例えば異方性エッチング処理が施されたシリコンなどにより、直線を基調とした外周形状部が形成される構造物を対象とすることができる。
そして、欠陥検出装置１００は、ＸＹステージ２、顕微鏡４、ＣＣＤカメラ５、制御装置６、表示装置７を備えて構成される。被検査物１は、ＸＹステージ２上に載置され、平面的に移動可能に構成されている。
【００２８】
顕微鏡４は、被検査物１を拡大してＣＣＤカメラ５で撮影するために設けられており、被検査物１の欠陥を検出するために十分な倍率を有するものが用いられている。
ＣＣＤカメラ５は、顕微鏡４を介して被検査物１を撮影する撮像手段である。
制御装置６は、ＣＣＤカメラ５を制御し、被検査物１を検出する画像処理手段である。表示装置７は、制御装置６に接続された液晶ディスプレイなどの表示装置である。
【００２９】
制御装置６は、例えばパーソナルコンピュータなどを用いることができ、ＣＣＤカメラ５により撮像された撮像画像を処理して、被検査物１の欠陥を検出する。そして、この制御装置６は、図１に示すように、画像入力手段６０と、輪郭処理手段６１と、欠陥候補抽出手段６２と、欠陥検出手段６３と、を備えている。
ここで、制御装置６は、ＨＤＤやメモリなどの図示しない記憶手段を備え、この記憶手段に記録されるプログラムとして上記輪郭処理手段６１、欠陥候補抽出手段６２、および欠陥検出手段６３が記憶されている。そして、制御装置６に設けられる図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）により、記憶手段から適宜輪郭処理手段６１、欠陥候補抽出手段６２、および欠陥検出手段６３などのプログラムが読み出され、演算処理されることで、被検査物１における形状欠陥の検出処理が実行される。
なお、本実施の形態では、上記のように、輪郭処理手段６１、欠陥候補抽出手段６２、および欠陥検出手段６３がプログラムとして記憶手段に記憶され、ＣＰＵにより適宜読み出されて処理が実行される構成を例示するが、これに限定されない。すなわち、輪郭処理手段６１、欠陥候補抽出手段６２、および欠陥検出手段６３は、ＩＣチップなどの集積回路、その他ハードウェアにより構成され、画像入力手段６０から入力される撮像画像の画像データを適宜信号処理することで欠陥を検出する構成としてもよい。
【００３０】
画像入力手段６０は、ＣＣＤカメラ５から撮像された図２に示すような撮像画像の画像データが入力され、その画像データを図示しない記憶手段に記憶する。
【００３１】
輪郭処理手段６１は、取得した撮像画像に対して、被検査物１の外周形状部に対応する外周輪郭部を検出、および解析するものである。この輪郭処理手段６１は、図１に示すように、輪郭検出手段６１１と、追跡方向設定手段６１２と、画素方向検出手段６１３と、方向変化点検出手段６１４と、方向差算出手段６１５と、形状変化点抽出手段６１６と、を備えている。
【００３２】
輪郭検出手段６１１は、画像入力手段６０に入力され、記憶手段に記憶された撮像画像を読み出し、被検査物１の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程を実施する。
具体的には、輪郭検出手段６１１は、撮像画像に対して、例えばメディアンフィルターを適用してノイズ成分を除去し、ノイズ成分を除去した画像に対して、所定輝度閾値で二値化処理し、二値化画像を生成する。そして、輪郭検出手段６１１は、二値化画像の輝度値に基づいて、被検査物１に対応する形状形成領域と、背景領域とを認識し、このうち形状形成領域の最外周に配置される画素を外周輪郭部７２として検出する。この時、輪郭検出手段６１１は、図２に示すような撮像画像７０を図３に示すような少領域の分割撮像画像７１に分割し、これらの少領域に対して処理を実施するものであってもよい。なお、本実施の形態では、図３に示すような分割撮像画像７１を用いて欠陥検出処理を実施する構成を以下に説明するが、図２に示す撮像画像７０をそのまま用いて欠陥を検出する構成および欠陥検出処理方法であってもよい。
【００３３】
追跡方向設定手段６１２は、輪郭検出手段６１１により検出された外周輪郭部７２に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する追跡方向設定工程を実施する。
具体的には、追跡方向設定手段６１２は、まず外周輪郭部７２上で始点Ｏを設定する。本実施の形態では、図４に示すように、座標位置が（０，０）で、原点である頂点を始点Ｏとして設定する。なお、始点Ｏの設定としては、これに限定されず、原点（０，０）以外の頂点を始点として設定してもよく、頂点以外の外周輪郭部７２上の点を始点として設定してもよい。そして、追跡方向設定手段６１２は、設定した始点から外周輪郭部７２上を通り、再び始点に戻る一方向を輪郭追跡方向として設定する。また、輪郭追跡方向を時計回り方向として設定したが、反時計回り方向であってもよく、利用者により適宜設定されるものであってもよい。
【００３４】
画素方向検出手段６１３は、追跡方向設定手段６１２により設定された輪郭追跡方向に沿って連続する２画素を検出し、輪郭追跡方向上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向を検出する画素方向検出工程を実施する。
すなわち、上記追跡方向設定手段６１２により設定される輪郭追跡設定方向とは、外周輪郭部７２に対して検出処理を実施する方向を時計回り方向にするか、反時計回り方向にするかを決定するものであるが、この画素方向検出手段６１３は、外周輪郭部７２を構成する各画素単位に対して、輪郭追跡方向に沿って連続する次の画素への詳細な方向を検出する。
ここで、画素方向の検出対象である注目画素に対して、周囲８画素内の外形輪郭部を構成する画素を検出し、その画素座標の関係から画素方向を設定する手法を用いてもよいが、注目画素の周囲８画素内に３画素または４画素の外形輪郭部を構成する画素が検出される場合があり、この場合、画素方向の判別が困難となる。したがって、本実施の形態では、図５に示す画素方向検出方法により画素方向を検出する画素方向検出処理を実施する。図５は、本実施の形態における画素方向の設定を説明するための説明図である。
すなわち、画素方向検出手段６１３は、画素方向の検出対象となる注目画素７３と、前回検出された画素とを用い、次に輪郭追跡方向に沿って隣接する外周輪郭部７２の画素を検出する。例えば、図５に示すように、画素方向検出工程において、先に注目画素となっていた前回注目画素７４により、今回の注目画素７３が検出された場合、この注目画素７３を中心として、前回注目画素７４から輪郭追跡方向である時計回り方向（図５中、白抜き矢印の方向）に注目画素７３の周囲８画素を検査し、次に外周輪郭部７２を構成する画素（検出注目画素７５）を検出する。そして、画素方向検出手段６１３は、注目画素７３から検出注目画素７５に向かう方向を画素方向として検出する。
【００３５】
また、画素方向検出手段６１３は、検出した画素方向に対して、方向コードを設定する。ここで、画素方向としては、注目画素７３から周囲８画素に向かう８方向が設定可能であるため、これら８方向に対応して８個の方向コードが設定される。具体的には、注目画素７３の座標位置を（ａ，ｂ）とした場合、図６に示すように、＋ｙ方向に隣接する座標（ａ，ｂ＋１）に向かう方向の方向コードを「０」、＋ｙ，＋ｘ方向に隣接する座標（ａ＋１，ｂ＋１）に向かう方向の方向コードを「１」、＋ｘ方向に隣接する座標（ａ＋１，ｂ）に向かう方向の方向コードを「２」、＋ｘ、−ｙ方向に隣接する座標（ａ＋１，ｂ−１）に向かう方向の方向コードを「３」、−ｙ方向に隣接する座標（ａ，ｂ−１）に向かう方向の方向コードを「４」、−ｘ，−ｙ方向に隣接する座標（ａ−１，ｂ−１）に向かう方向の方向コードを「５」、−ｘ方向に隣接する座標（ａ−１，ｂ）に向かう方向の方向コードを「６」、−ｘ，＋ｙ方向に隣接する座標（ａ−１，ｂ＋１）に向かう方向の方向コードを「７」が設定される。例えば、図５に示すような注目画素７３では、画素方向が−ｙ方向に隣接して検出注目画素７５が検出されるため、この注目画素７３における画素方向の方向コードは、「４」となる。
そして、画素方向検出手段６１３は、注目画素７３の画素位置（座標）である座標位置データ８３（図７参照）と、設定した方向コードが記録される方向データ８４と、を関連付けた画素座標データ８１を生成し、この画素座標データ８１を始点から順に輪郭追跡方向に沿う順に記録した画素座標リスト８０を生成する。この時、画素方向検出手段６１３は、各画素座標データ８１に画素座標認識番号である座標ＩＤ８２を付与して、図７に示すような画素座標データ８１を画素座標リスト８０に記録する。つまり、画素座標リスト８０には、座標ＩＤ８２順に画素座標データが記録される。
【００３６】
方向変化点検出手段６１４は、外周輪郭部７２の頂点である方向変化点７６を検出する方向変化点検出工程を実施する。この方向変化点検出手段６１４は、画素座標リスト８０に基づいて、座標ＩＤ８２順に画素座標データ８１の方向データ８４を検査し、方向コードが変化する画素座標データ８１を方向変化点７６に対する画素座標データ８１として検出する。
また、方向変化点検出手段６１４は、これらの検出した方向変化点７６をリスト化した、図８に示すような方向変化点リスト８０Ａを生成する。この方向変化点リスト８０Ａの生成では、方向変化点検出手段６１４は、方向変化点７６における方向データ８４と、座標ＩＤ８２とを関連付けた方向変化点データ８５を作成し、前記座標ＩＤ８２が小さい順に方向変化点ＩＤ８６を付与する。そして、方向変化点検出手段６１４は、方向変化点ＩＤ８６が小さい順に方向変化点データ８５を記録した方向変化点リスト８０Ａを生成する。
なお、方向変化点リスト８０Ａとして、方向変化点ＩＤ８６、方向データ８４、および座標ＩＤ８２を関連付けた方向変化点データ８５を例示するが、対応する画素座標データ８１が容易に判別可能なデータ構成に形成されていれば如何なるデータが記録されていてもよく、例えば、方向変化点ＩＤ８６と、座標ＩＤ８２のみが記録されるデータを方向変化点データとしてもよく、方向変化点ＩＤ８６に加えて画素座標データ８１に記録される各データを備えた方向変化点データなどであってもよい。
【００３７】
方向差算出手段６１５は、方向変化点７６における画素方向の方向コードに基づいて、輪郭追跡方向に沿う方向変化点７６の方向推移を判断するための第一方向差および第二方向差を算出する。具体的には、方向差算出手段６１５は、輪郭追跡方向に沿って連続する３つの方向変化点７６を検出し、これらの方向変化点７６間の方向コードの差を算出する。例えば、方向変化点ＩＤ８６がａの方向変化点７６に対しては、方向変化点ＩＤ８６がａ，ａ＋１，ａ＋２である３つの方向変化点データ８５を抽出する。そして、方向変化点ＩＤ８６がｎ＝ａである方向変化点７６の方向コード、および方向変化点ＩＤ８６がａ＋１である方向変化点７６の方向コードの差を、方向変化点ＩＤ８６がａである方向変化点７６での第一方向差とし、方向変化点ＩＤ８６がｎ＝ａである方向変化点７６の方向コード、および方向変化点ＩＤ８６がａ＋２である方向変化点７６の方向コードの差を、方向変化点ＩＤ８６がａである第二方向差として算出する。
ここで、第一方向差および第二方向差として算出される方向コードの差とは、画素方向がどの程度変化するかを示す値であり、時計回り方向および反時計回り方向に対してそれぞれ２通りの差が算出されるが、そのうち値が最小となる一方を第一方向差および第二方向差として用いる。例えば、方向変化点ＩＤがａ，ａ＋１，ａ＋２の方向変化点７６において、それぞれ方向コードが１，２，７である場合、方向変化点ＩＤ８６がａである方向変化点７６と方向変化点ＩＤ８６がａ＋１である方向変化点７６とでは、時計周り方向に４５度、反時計回り方向に対して３１５度の差となるが、この場合、角度差が小さい４５度が画素方向の変化となり、４５度差分に対応する方向コードの差である「１」が第一方向差として採択される。一方、上記例において、方向変化点ＩＤ８６がａである方向変化点７６と，方向変化点ＩＤ８６がａ＋２である方向変化点７６とでは、時計周り方向に２７０度、半時計回り方向に９０度となるが、この場合、角度差が小さい９０度が画素方向の変化となり、９０度差分に対応する方向コードの差である「２」が第二方向差として採択される。
【００３８】
形状変化点抽出手段６１６は、各方向変化点７６の第一方向差および第二方向差に基づいて、第一方向差または第二方向差が所定の角度閾値である形状変化点７７（図９参照）を抽出する形状変化点抽出工程を実施する。図９は、図４に示す検査対象の撮像画像における形状変化点を示す図である。
具体的には、形状変化点抽出手段６１６は、各方向変化点７６における第一方向差および第二方向差を参照し、これらの第一方向差または第二方向差が角度閾値である「２」以上となる方向変化点７６を検出する。そして、形状変化点抽出手段６１６は、第一方向差が「２」以上であり、第二方向差が「２」未満である場合には、その方向変化点７６の次の方向変化点７６を形状変化点７７として抽出する。また、第二方向差が「２」以上である場合には、第一方向差の値に如何なる値であっても、その方向変化点７６の次の方向変化点７６、および、さらにその次の方向変化点７６をそれぞれ形状変化点７７として抽出する。例えば、方向変化点ＩＤ８６がａである方向変化点７６の第一方向差が「２」であり、第二方向差が「１」である場合には、形状変化点抽出手段６１６は、方向変化点ＩＤ８６がａ＋１である方向変化点７６のみを形状変化点７７として抽出する。また、形状変化点抽出手段６１６は、方向変化点ＩＤ８６がａである方向変化点７６の第二方向差が「２」である場合には、第一方向差の値に関わらず、方向変化点ＩＤ８６がａ＋１、ａ＋２である２つの方向変化点７６を形状変化点７７として抽出する。
また、形状変化点抽出手段６１６は、図１０に示すような形状変化点リスト８０Ｂを生成する。すなわち、形状変化点抽出手段６１６は、方向変化点リスト８０Ａに記録される方向変化点データ８５に、さらに、第一方向差データ８７１、第二方向差データ８７２、および形状変化点に対応するか否かを示すフラグデータ８８を付与した形状変化点データ８９を生成し、形状変化点データ８９を方向変化点ＩＤ８６順に並べた形状変化点リスト８０Ｂを生成する。
【００３９】
欠陥候補抽出手段６２は、輪郭処理手段６１により抽出された形状変化点７７に基づいて、欠陥候補部７８を抽出する欠陥抽出工程を実施する。ここで、図１１および図１２に、欠陥候補部を表す図を示す。
具体的には、欠陥候補抽出手段６２は、画素座標リスト８０から、輪郭追跡方向に沿って連続する２つの形状変化点７７に対する座標ＩＤ８２の画素座標データ８１を認識し、これらの画素座標データ８１における座標位置データ８３に基づいて、形状変化点７７間の距離を算出する。そして、これらの距離が所定の欠陥閾値以下となる一対の形状変化点７７を検出する。なお、本実施の形態では、欠陥閾値として５画素を設定し、欠陥候補部位を検出するが、この欠陥閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することが可能であり、例えばより小さい欠陥を検出対象とする場合、より小さい欠陥閾値を設定することで、精度のよい欠陥検出を実施することが可能となる。
そして、欠陥候補抽出手段６２は、欠陥閾値以下となる一対の形状変化点７７間を検出すると、図１１に示すように、これらの形状変化点７７間を欠陥候補部７８として抽出する。また、この時、外周輪郭部７２上で、欠陥候補部７８が輪郭追跡方向に沿って複数連続している場合、これら一連の欠陥候補部７８を関連付け、１つの欠陥候補部７８として認識する。ここで、図１２は、被検査物１の外周輪郭部７２に欠陥がある場合の欠陥候補部を示す図である。図１２に示すように、外周輪郭部７２に欠陥や異物がある場合、形状変化点７７間の距離が短くなる。このような場合、形状変化点７７間でそれぞれ欠陥候補部７８が検出され、これらの欠陥候補部が輪郭追跡方向に沿って連続して配置されるため、欠陥候補抽出手段６２は、これらの一連の欠陥候補部７８を一つの欠陥候補部７８として認識する。
【００４０】
欠陥検出手段６３は、欠陥候補抽出手段６２により抽出された欠陥候補部７８から欠陥部位を検出する欠陥検出工程を実施する。具体的には、欠陥検出手段６３は、欠陥候補部７８の慣性主軸方向を計算し、慣性主軸方向に直交する幅方向の寸法（幅寸法）を計測する。そして、この幅寸法が所定のサイズ閾値以上である場合に、欠陥候補部７８を、欠陥部位として検出する。ここで、前記した図１１は、欠陥がない良品に対する撮像画像に基づいて検出される欠陥候補部７８を示す図であり、幅寸法は１画素分となる。したがって、図１１のような良品の場合、欠陥部位は検出されない。一方、図１２に示すような欠陥候補部７８では、幅寸法が５画素となる。この場合、サイズ閾値として例えば３画素が設定されている場合、欠陥検出手段６３は、この欠陥候補部７８を一連の欠陥部位として検出する。
【００４１】
〔欠陥検出装置の動作〕
次に、本実施の形態の欠陥検出装置による欠陥検出方法について、フローチャートを用いて説明する。図１３は、本実施の形態の欠陥検出装置１００の動作を説明するためのフローチャートである。
【００４２】
まず、被検査物１がＸＹステージ２にセットされると、制御装置６の画像入力手段６０は、被検査物１の画像をＣＣＤカメラ５で撮影し、その撮影画像の画像データを取得する画像取得工程（撮像工程）を行う（ＳＴ１）。このとき撮影画像の画像データは、図示しないＡ／Ｄ変換器により、例えば、２５６階調（８ビット）のデジタルデータとして、制御装置６に取り込まれる。
【００４３】
次に、輪郭処理手段６１は、取得された画像に対して外周輪郭部７２上の欠陥を検出するための前処理であり輪郭処理工程を実施する。この輪郭処理工程では、以下のＳＴ２〜ＳＴ７の処理により実施される。
すなわち、輪郭処理手段６１は、まず、輪郭検出手段６１１により、被検査物１の外周形状に対応する外周輪郭部７２を検出する輪郭検出工程を実施する（ＳＴ２）。このＳＴ２の輪郭検出工程では、輪郭処理手段６１は、撮像画像７０に対してノイズ除去処理を実施させ、この処理された撮像画像７０を、所定の輝度閾値を用いて二値化して、二値化画像を生成する。そして、この二値化された撮像画像７０を小領域の分割した分割撮像画像７１として、この分割撮像画像７１の各画素において、低輝度画素に隣接する高輝度画素を検出することで、被検査物１の外周輪郭部７２を検出する。ここで、欠陥がない良品の一部の二値化画像を示す図３に対し、外周輪郭部７２に欠陥が存在する場合の二値化された分割撮像画像７１を図１４に示す。
【００４４】
次に、輪郭処理手段６１は、追跡方向設定手段６１２により、追跡方向設定工程を実施する（ＳＴ３）。すなわち、追跡方向設定手段６１２は、ＳＴ１において検出された外周輪郭部７２上の一点を始点Ｏとして設定し、この外周輪郭部７２に沿う時計回り方向を輪郭追跡方向として設定する。これにより、図３に示すような良品パターンでは、図４に示すような輪郭追跡方向が設定され、図１４に示すような欠陥パターンでは、図１５に示すような輪郭追跡方向が設定される。
【００４５】
この後、輪郭処理手段６１は、画素方向検出手段６１３により、画素方向検出工程を実施する（ＳＴ４）。この画素方向検出工程では、画素方向検出手段６１３は、外周輪郭部７２上の始点Ｏから順に注目画素７３を切り替え、輪郭追跡方向に沿って注目画素７３に隣接する検出注目画素７５を検出する。そして、注目画素７３から見た検出画素の画素方向を方向コードに変換して取得する。具体的な検出注目画素７５の検出方法は、図５を用いて上記にて説明した通りであり、注目画素７３の周囲８画素と、先に検出された前回注目画素７４から時計回り方向に順次検査する。そして、外周輪郭部７２を形成する画素が検出されると、この画素を検出注目画素７５とし、注目画素７３から検出注目画素７５に向かう方向を画素方向として方向コードを取得する。
また、ＳＴ４の画素方向検出工程では、画素方向検出手段６１３は、取得した方向コードを記録する方向データ８４と、注目画素７３の座標を記録する座標位置データ８３と、座標ＩＤ８２とを関連付けた画素座標データ８１を生成して、図７に示すような画素座標リスト８０を生成する。そして、画素方向検出手段６１３は、生成した画素座標リスト８０を適宜読み出し可能に、記憶手段に記憶する。
【００４６】
そして、輪郭処理手段６１は、ＳＴ４の画素方向検出工程の後、方向変化点７６を検出する方向変化点検出工程を実施する（ＳＴ５）。この方向変化点検出工程では、輪郭処理手段６１は、方向変化点検出手段６１４により、画素座標リスト８０に記録される画素座標データ８１の方向データ８４を座標ＩＤ８２順に読み込み、方向データ８４に記録される方向コードが、１つ先に読み込まれた画素座標データとは異なる画素座標データ８１を検出し、これらの検出された画素座標データ８１から、図８に示すような方向変化点リスト８０Ａを生成する。
【００４７】
その後、輪郭処理手段６１は、ＳＴ５により得られた方向変化点リスト８０Ａに基づいて、各方向変化点７６における第一方向差および第二方向差を算出する方向差算出工程を実施する（ＳＴ６）。この方向差算出工程では、輪郭処理手段６１は、方向差算出手段６１５により、方向変化点リスト８０Ａの方向変化点データを順に３つ読み取り、各方向変化点７６と、１つ先の方向変化点７６との画素方向の差である第一方向差、各方向変化点７６と、２つ先の方向変化点７６との画素方向の差である第二方向差を算出する。
そして、輪郭処理手段６１は、このＳＴ６の方向差算出工程において取得した第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点抽出手段６１６により、形状変化点７７を抽出する形状変化点抽出工程を実施する（ＳＴ７）。すなわち、形状変化点抽出手段６１６は、第一方向差および第二方向差のうち、第一方向差が「２」以上である方向変化点７６に対し、輪郭追跡方向に沿って１つ先の方向変化点７６を形状変化点７７として抽出する。また、第二方向差が「２」以上である方向変化点７６に対し、１つ先の方向変化点７６、および２つ先の方向変化点７６を形状変化点７７として抽出する。これにより、図４に示すようなパターンでは、図９に示すような形状変化点７７が検出され、図１５に示すようなパターンでは、図１６に示すような形状変化点７７が検出される。
【００４８】
以上により、輪郭処理手段６１により形状変化点７７が抽出された後、欠陥候補抽出手段６２は、形状変化点７７に基づいて欠陥候補部７８を抽出する欠陥候補抽出工程を実施する（ＳＴ８）。この欠陥候補抽出工程では、欠陥候補抽出手段６２は、輪郭追跡方向に沿う形状変化点間の距離を算出し、その距離が欠陥閾値（本実施の形態では、例えば５）以下となる形状変化点７７を抽出する。そして、抽出した形状変化点７７間を結ぶ外周輪郭部７２を欠陥候補部７８とし、輪郭追跡方向に沿って欠陥候補部７８が複数連続して配置されている場合は、これらの一連の欠陥候補部７８を１つの欠陥候補部７８として認識する。これにより、図９に示すような方向変化点７６の検出結果画像からは、図１１に示すような形状変化点７７および欠陥候補部７８が検出され、図１６に示すような方向変化点７６の検出結果画像からは、図１２に示すような形状変化点７７および欠陥候補部７８が検出される。
【００４９】
そして、欠陥検出手段６３は、ＳＴ８にて抽出された欠陥候補部７８を解析することで、欠陥候補部７８が欠陥であるか否かを判断し、欠陥部位のみを検出する欠陥検出工程を実施する（ＳＴ９）。
これには、欠陥検出手段６３は、欠陥候補抽出工程により抽出された欠陥候補部７８に対して、面積が最小となる外接矩形を検出し、この外接矩形の短辺寸法を所定のサイズ閾値と比較して欠陥部位か否かを判断する。本実施の形態では、外接矩形の短辺寸法が例えば３画素以上となる場合に、欠陥候補部７８を欠陥部位として検出する。したがって、図１１に示すような場合では、幅寸法が１画素となるため、欠陥部位は検出されず、図１２に示すような場合、幅寸法が５画素となるため、図１７に示すような欠陥候補部７８が欠陥部位として検出される。
【００５０】
〔実施の形態の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態の欠陥検出装置１００では、被検査物１の撮像画像に対して、輪郭検出手段６１１により外周輪郭部７２を検出する輪郭検出工程を実施し、検出された外周輪郭部７２に対して追跡方向設定手段６１２による輪郭追跡方向の設定処理を実施させる。そして、外周輪郭部７２を構成する各画素に対して、画素方向検出手段６１３により画素方向検出工程を実施し、各画素に対する方向コードを検出する。この後、方向コードが変化する点を検出して方向変化点７６を検出し、これらの方向変化点７６の方向コードから、方向差算出工程において、第一方向差および第二方向差を算出する。そして、これらの第一方向差および第二方向差の値が所定の閾値以下となる場合に、第一方向差または第二方向差に対応する方向変化点７６を形状変化点７７として抽出する。また、欠陥候補抽出手段６２は、これらの形状変化点７７間の寸法が欠陥閾値以下となる部分を欠陥候補部７８として抽出し、欠陥検出手段６３は、これらの欠陥候補部７８のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥候補部７８を欠陥として検出する。
【００５１】
以上のような構成により各工程が実施されることで、外周輪郭部７２上の頂点である方向変化点７６が、方向コードに基づいて検出されることとなる。これにより、例えば、１箇所に頂点が集中して配置される場合など、複雑な形状を有する被検査物１を対象とした場合であっても、外周輪郭部７２の形状から方向変化点７６（頂点）を精度よく検出することができる。
また、外周輪郭部７２に沿って、形状欠陥や異物などの欠陥部位が存在する場合、欠陥部位の存在箇所に方向変化点７６が集中し、かつその画素方向も大きく変化して、これらの方向変化点７６が形状変化点７７として抽出され、さらに、形状変化点７７間の距離も短くなる。したがって、上記のように、輪郭追跡方向に沿って配置される３つの方向変化点７６のうち、第一方向差および第二方向差が所定角度閾値以上となるものを形状変化点７７として抽出し、形状変化点７７間の距離が所定の欠陥閾値以下となるものを抽出することで、精度よく欠陥候補部７８を抽出することができる。
さらに、欠陥候補部７８の中には、欠陥でない正常な部位もあり、これらの正常な部位は、外周輪郭部７２に対する変化率が小さく、幅寸法が小さくなる。したがって、欠陥検出手段６３により、このような幅寸法が小さい欠陥候補部７８を省き、幅寸法がサイズ閾値以上となるもののみを抽出することで、精度よく欠陥部位のみを検出することができる。
そして、上記のような欠陥検出を実施することで、良品のパターンと被検査物１の撮像画像とを比較する必要がなく、被検査物１の撮像画像のみに基づいて欠陥部位を精度よく検出することができる。したがって、例えば異方性エッチング加工などにより形成されるシリコン構造体など、良品パターンが１つに定まらないような被検査物１が対象であった場合や、検査を実施する環境により、例えば膨張縮小率が大きく、所定のマージンを用いたパターンマッチング処理が実施できない場合であっても、精度よく欠陥部位を検出することができる。
【００５２】
また、画素方向検出手段６１３は、画素方向を示す方向コードを用いた方向データ８４を生成する。
ここで、画素方向検出手段６１３は、画素方向を例えば水平方向（ｘ軸方向）に対する角度として検出し、方向データ８４としてその角度が入力されるものであってもよいが、この場合、データ量が大きくなり、第一方向差や第二方向差の算出処理に対しても処理負荷が増大する。これに対して、本実施の形態では、画素方向を１桁の数値である方向コードで示すことで、処理負荷をより軽減させることができる。また、１画素に隣接する画素は８画素のみであるため、方向コードとして０〜７のいずれかを設定するだけでよく、方向データ８４として記録されるデータ量も小さくなり、その結果、画素座標データ８１や画素座標リスト８０のトータルデータ量も小さくなる。したがって、画素座標リスト８０を記録する記録スペースの圧迫を防止でき、各工程におけるデータ処理においても処理負荷を軽減させることができる。
また、画素方向検出手段６１３は、画素方向を示す方向データ８４と、画素の位置座標を示す座標位置データ８３と、座標ＩＤ８２と、を関連付けた画素座標データ８１を生成する。このような画素座標データ８１を生成することで、効率よくデータ管理を実施することができる。座標ＩＤ８２を用いて後の工程における各データ処理を実施することができるため、データ処理上、有利となる。
【００５３】
そして、方向変化点検出手段６１４は、画素座標リスト８０を参照し、画素座標リスト８０において、座標ＩＤ８２の先頭から検査して、方向データ８４に、先に検査した画素座標データ８１の方向データ８４と異なる方向コードが記録される画素座標データ８１を検出して、方向変化点７６としている。このような処理を実施することで、例えば撮像画像の画像データを解析する必要がなく、画素座標リスト８０のみから、方向変化点７６を効率よく検出することができる。
また、方向変化点検出手段６１４は、方向変化点データ８５を生成し、方向変化点ＩＤ８６を付して順次方向変化点リスト８０Ａに記録する。したがって、方向差算出手段６１５は、このような方向変化点リスト８０Ａに基づいて、順に方向変化点データ８５を参照し方向コードの差を算出するだけで、容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。
また、画素座標データ８１や方向変化点データ８５をリスト化し、画素座標リスト８０や方向変化点リスト８０Ａとして記録しておくことで、例えば利用者の設定入力により、これらのリストを表示装置７やその他出力装置に容易に出力させることができる。
【００５４】
そして、欠陥検出工程では、欠陥候補部７８の幅寸法を計測し、この幅寸法が所定サイズ閾値以下である場合に欠陥として検出する。
欠陥部位の検出としては例えば欠陥部位により囲われる面積や、外接矩形を形成し、この外接矩形の面積を算出するなどをも考えられるが、本実施の形態では、欠陥候補部７８の慣性主軸方向を求め、この慣性主軸方向に直交する幅方向における寸法である幅寸法とを比較して、欠陥部位を検出する。欠陥候補部７８の幅寸法が大きい場合、欠陥候補部７８の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥検出手段６３は、欠陥候補部７８の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値と比較することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部７８の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【００５５】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前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、上記実施の形態では、画素座標リスト８０、方向変化点リスト８０Ａ、および形状変化点リスト８０Ｂを生成し、これらのリストに基づいて欠陥検出処理を実施したが、これに限定されない。例えば、画素座標リスト８０、方向変化点リスト８０Ａ、および形状変化点リスト８０Ｂの少なくとも１つが生成されず、取得した座標データおよび方向コードのみにより信号処理を実施する構成としてもよい。すなわち、上記画素座標リスト８０は、利用者の操作により、例えば表示装置７への表示や、印刷装置での印刷などの出力処理の際に、画素座標リスト８０をそのまま出力することで、出力処理が容易に実行できる利点があるが、コンピュータによる処理により一連の欠陥検出処理を実施する場合、処理負荷を大きくする要因となる場合がある。これに対して、例えば、画素方向検出手段６１３により、輪郭追跡方向に沿う各画素の座標位置およびその画素方向を示す方向コードを検出し、方向変化点検出手段６１４により方向コードが異なる点、すなわち方向変化点のみを抽出する。そして、方向差算出手段６１５は、順次抽出される方向変化点から、第一方向差および第二方向差を算出し、形状変化点抽出手段６１６は、第一方向差および第二方向差に基づいて形状変化点のみを抽出する。このような構成にすることで、各リスト８０，８０Ａ，８０Ｂを生成することなく、撮像画像から読み取られる各座標データのみで、形状変化点のみを抽出することが可能となる。
【００５６】
また、ＳＴ２の輪郭検出工程において、輪郭検出手段６１１は、撮像画像の二値化画像を生成し、生成した二値化画像において、輝度差がある画素を抽出することで外周輪郭部７２を検出する構成および手法を採ったが、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段６１１は、撮像画像に対して1次微分フィルターやラプラシアンフィルターを適用するなど、微分フィルターによる輪郭抽出処理を実施してもよい。
【００５７】
本発明は、直線を基調とした外周輪郭形状を有する被検査物１を対象とするとし、その一例として上記実施の形態において異方性エッチングにより表面加工されたシリコンを被検査物１の例として挙げたが、これに限定されるものではなく、その他の製造法により製造された直線を基調とする被検査物１であってもよい。
【００５８】
上記実施の形態において、画素座標リスト８０、方向変化点リスト８０Ａ、および形状変化点リスト８０Ｂを生成したが、画素座標リスト８０の各画素座標データ８１に、方向変化点７６であるか否かを示すフラグデータ、第一方向差、第二方向差、および形状変化点７７を示すフラグデータを記録する構成、および処理を実施してもよく、この場合、方向変化点リスト８０Ａおよび形状変化点リスト８０Ｂの生成が不要となり、処理の迅速化、記憶領域圧迫の防止を図ることができる。
【００５９】
さらに、上記実施の形態において、角度閾値として「２」、欠陥閾値として「５画素」、サイズ閾値として「３画素」を設定し、各種処理を実施したが、これに限定されない。すなわち、これらの閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することができるものであり、例えば利用者の設定入力により、設定可能な構成としてもよい。
【００６０】
そして、上記実施の形態では、撮像画像に対してメディアンフィルターを適用した後に二値化画像を生成することで、ノイズを除去した二値化画像を生成したが、ノイズ除去方法としては、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段６１１による外周輪郭部７２の検出の際に、注目画素の周囲に配置される８画素内の、形状形成領域を構成する画素数を計測し、この画素数が３個以下である場合に前記注目画素をノイズとして検出し、外周輪郭部７２から外す処理を実施してもよい。
【００６１】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【００６２】
１…被検査物、６２…欠陥候補抽出手段、６３…欠陥検出手段、７０…撮像画像、７２…外周輪郭部、７６…方向変化点、７７…形状変化点、７８…欠陥候補部、８０…画素座標リスト、８０Ａ…方向変化点リスト、８０Ｂ…形状変化点リスト、８１…画素座標データ、８２…画素座標認識番号である座標ＩＤ、８３…座標位置データ、８４…方向データ、８６…方向変化点認識番号である方向変化点ＩＤ、６１１…輪郭検出手段、６１２…追跡方向設定手段、６１３…画素方向検出手段、６１４…方向変化点検出手段、６１５…方向差算出手段、６１６…形状変化点抽出手段。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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