(57)【要約】【課題】基板に付着した異物のみを確実に検出すること。【解決手段】検査対象となる基板のデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群を設定する。次いで、各画素の輝度値を、当該画素を含む画素群の輝度値と対比する。この対比により、各画素の当該画素群に対する輝度値のばらつき度合を表す量を輝度確認値として前記画素毎に演算する。次いで、この輝度確認値に基づいて、異物の存否を判定する。基板の輝度は、ばらつき度合が小さい。これに対し、異物は、自然に形成された不定形の物体であるため、その輝度は、全体としてグラディエーションを伴ったばらつき度合の高い特性を有している。そこで、輝度確認値を演算することにより、製品と異物の輝度のばらつき度合の相違点を利用し、異物を峻別することができる。【選択図】図１４
2012088199.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷処理を含む表面処理が施された基板の異物の有無を検査する異物検査装置であって、
前記基板を撮像してアナログ信号を出力する撮像手段と、
出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換手段と、
変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群を設定する画素群設定手段と、
前記画素群における輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値として前記画素毎に演算する輝度確認値演算手段と、
前記輝度確認値に基づいて、異物の存否を判定する判定手段と
を備えていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項２】
請求項１記載の異物検査装置において、
前記判定手段は、各画素の輝度確認値を三値化処理するものである
ことを特徴とする異物検査装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の異物検査装置において、
前記基板の画像を表示する表示手段と、
前記判定手段が異物と判定した場合に、前記表示手段が表示した画像のうち、異物に該当する箇所をウィンドウで囲むＧＵＩ処理手段と
を備えていることを特徴とする異物検査装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか１項に記載の異物検査装置において、
前記判定手段は、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊が、所定の面積である場合に異物と判定するものである
ことを特徴とする異物検査装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の異物検査装置において、
前記輝度確認値演算手段は、各画素の輝度値と当該画素に設定された前記画素群の輝度値の平均値との差の絶対値の総和を前記輝度確認値として画素毎に演算するものである
ことを特徴とする異物検査装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか１項に記載の異物検査装置において、
前記輝度確認値演算手段は、前記画素群に係る画素の輝度値の最小値と最大値を無視してばらつき度合を表す量を演算するものである
ことを特徴とする異物検査装置。
【請求項７】
印刷処理を含む表面処理が施された基板の異物の有無を検査する異物検査方法であって、
基板を撮像してアナログ信号を出力する撮像ステップと、
出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換ステップと、
変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群を設定する画素群設定ステップと、
前記画素群における輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値として前記画素毎に演算する輝度確認値演算ステップと、
前記輝度確認値に基づいて、異物の存否を判定する判定ステップと
を備えていることを特徴とする異物検査方法。
【請求項８】
請求項７記載の異物検査方法において、
前記輝度確認値演算ステップは、前記画素群に係る画素の輝度値の最小値と最大値を無視してばらつき度合を表す量を演算するものである
ことを特徴とする異物検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は異物検査装置および異物検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、集積回路のリード間に付着した半田ボール、モールドかす、繊維屑等の異物を検査するにあたり、従来の検査装置は、基板を撮像し、画像処理を施す手法を実行する。例えば、特許文献１に開示されている異物検査装置は、ＡＤ変換されたデジタル画像を微分してから二値化した後、二値化された画像データから、基板のリードの長手方向と平行な方向の“１”の値を計測して、計測データを生成し、この計測データをさらに二値化して投影二値化データを生成するように構成されている。製品の良否判定に際しては、投影二値化データの“０”と“１”の全ての連続数をカウントし、あらかじめ設定した“０”と“１”の連続数のそれぞれの上限値と下限値の範囲外の連続数が一つでもあれば、異物付着と判定する。
【０００３】
ＡＤ変換された画像から直ちに二値化した場合には、反射率の低い異物部分や透過率の高い異物部分の検出が困難になるのに対し、特許文献１に開示された技術では、画像データの微分処理によってエッジを強調しているので、その後の処理で異物部分の検出が高められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１２８２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の構成では、基板のリードも異物と同じ値で評価しているので、異物がリードと重なっている場合や異物の形状がリードと沿っている場合等には、異物のエッジが検出されにくくなり、異物の検出を確実に行うことができなかった。
【０００６】
本発明は、上記不具合に鑑みてなされたものであり、異物をより確実に検出することのできる異物検査装置および異物検査方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、印刷処理を含む表面処理が施された基板の異物の有無を検査する異物検査装置であって、前記基板を撮像してアナログ信号を出力する撮像手段と、出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換手段と、変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群を設定する画素群設定手段と、前記画素群における輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値として前記画素毎に演算する輝度確認値演算手段と、前記輝度確認値に基づいて、異物の存否を判定する判定手段とを備えていることを特徴とする異物検査装置である。
【０００８】
この態様では、輝度確認値演算手段が各画素の輝度値のばらつき度合を表す量を輝度確認値として演算する。各画素が製品のものである場合には、境界の変化量が大きいので、ばらつき量が０に収斂されるのに対し、異物の場合には、当該異物のグラディエーションのために様々な値に発散する。その結果、異物部分のみの画素を抽出しやすくなり、異物を確実に検出することが可能になる。
【０００９】
好ましい態様において、前記判定手段は、各画素の輝度確認値を三値化処理するものである。この態様では、製品部分の輝度確認値が一層０に収斂し、異物の輝度確認値を際立たせることが可能になる。また、演算された輝度確認値をミディアン処理するミディアン処理手段をさらに備えていることが好ましい。
【００１０】
好ましい態様における異物検査装置は、前記基板の画像を表示する表示手段と、前記判定手段が異物と判定した場合に、前記表示手段が表示した画像のうち、異物に該当する箇所をウィンドウで囲むＧＵＩ処理手段とを備えている。この態様では、異物の判定結果を視認しやすく表示することができる。
【００１１】
好ましい態様において、前記判定手段は、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊が、所定の面積である場合に異物と判定するものである。この態様では、ノイズを除去して検出を要する異物のみを判別することが可能になる。本発明では、画素毎に輝度確認値を設定しているので、輝度確認値の態様によっては、ノイズや異物と紛らわしいものも異物と判定する可能性がある。ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊が、所定の面積である場合には、そのようなノイズ等を異物と確実に峻別することが可能になる。面積の評価方法としては、例えば、所定大きさ（５画素×８画素）のエリアが、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊に内接するかどうかで判定することが可能である。或いは、４画素×３画素のエリアが、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊の範囲で移動するか否かで判定し、その移動距離や移動範囲の面積に基づいて良否判定するようにしてもよい。さらに、別の方法として、５画素×８画素のエリアの長方形を傾けて、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊に内接するかどうかを判定してもよい。また、ばらつき度合の大きい輝度確認値を有する画素の塊を評価するための画素のエリアは、長方形に限らない。上述のような方法を採用した場合には、予め異物の形状がわかっている場合に特に有効である。
【００１２】
好ましい態様において、前記輝度確認値演算手段は、各画素の輝度値と当該画素に設定された前記画素群の輝度値の平均値との差の絶対値の総和を前記輝度確認値として画素毎に演算するものである。この態様では、比較的速く演算可能なパラメータを用いて、高精度の輝度確認値を得ることが可能になる。
【００１３】
好ましい態様において、前記輝度確認値演算手段は、前記画素群に係る画素の輝度値の最小値と最大値を無視してばらつき度合を表す量を演算するものである。この態様では、輝度確認値演算ステップの段階で、統計的にノイズの要因となる画素の輝度値の最大値と最小値が無視されるので、判定ステップでの演算が迅速化、簡素化する。
【００１４】
本発明の別の態様は、印刷処理を含む表面処理が施された基板の異物の有無を検査する異物検査方法であって、基板を撮像してアナログ信号を出力する撮像ステップと、出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換ステップと、変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群を設定する画素群設定ステップと、前記画素群における輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値として前記画素毎に演算する輝度確認値演算ステップと、前記輝度確認値に基づいて、異物の存否を判定する判定ステップとを備えていることを特徴とする異物検査方法である。
【００１５】
好ましい態様において、前記輝度確認値演算ステップは、前記画素群に係る画素の輝度値の最小値と最大値を無視してばらつき度合を表す量を演算するものである。この態様では、輝度確認値演算ステップの段階で、統計的にノイズの要因となる画素の輝度値の最大値と最小値が無視されるので、判定ステップでの演算が迅速化、簡素化する。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明では、製品に係る画素の輝度値と異物に係る画素の輝度値のばらつき度合の違いに着目して、極めて高い確率で異物判定を行うことができるので、異物をより確実に検出することができるという顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る異物検査装置の要部を示す断面略図である。
【図２】図１の異物検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】検査対象となる基板の模式図である。
【図４】図１の異物検査装置の動作例を示すフローチャートである。
【図５】図４のフローチャートの合否判定サブルーチンを示すフローチャートである。
【図６】図４のフローチャートの実行結果による表示例を示す概略図である。
【図７】本発明の第１〜第４実施例における基板の模式図である。
【図８】本発明の第１〜第４実施例における輝度平均値の例を示す模式図である。
【図９】図８の要部拡大図である。
【図１０】第１実施例による図４の輝度確認値演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【図１１】図１０のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図１２】図１１の要部拡大図である。
【図１３】図１０のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図１４】輝度平均値（輝度比率）を示すプロファイルのグラフである。
【図１５】輝度平均値の差分を示す差分プロファイルのグラフである。
【図１６】輝度平均値の差分絶対値を示すグラフである。
【図１７】輝度平均値の差分絶対値に三値化を施したグラフである。
【図１８】輝度平均値の差分絶対値に３画素のミディアン処理を施したグラフである。
【図１９】輝度平均値の差分絶対値に３画素のミディアン処理と三値化を施したグラフである。
【図２０】第２実施例による図４の輝度確認値演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【図２１】図２０のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図２２】図２１の要部拡大図である。
【図２３】図２０のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図２４】第３実施例による図４の輝度確認値演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【図２５】図２４のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図２６】図２５の要部拡大図である。
【図２７】図２４のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図２８】第４実施例による図４の輝度確認値演算サブルーチンを示すフローチャートである。
【図２９】図２７のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【図３０】図２９の要部拡大図である。
【図３１】図２７のフローチャートの実行結果による輝度平均値の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態による外観検査装置１００の構造について説明する。なお、本実施形態に係る外観検査装置１００は、本発明の「異物検査装置」の一例である。この外観検査装置１００は、印刷処理を含む表面処理が施された基板としての基板Ｗの表面に、半田ボール、ドロス、部品破片、或いは繊維屑等の異物が付着しているか否かを判定し、異物が存在する場合には、それを表示する機能を有する。
【００２０】
図１を参照して、本実施形態に係る異物検査装置は、ハウジング１０内に検査対象となる基板Ｗを載置するステージ１１を備えている。ステージ１１は、コンベア機構で具体化されており、図略の駆動機構によって、所定の水平方向に沿う搬送方向と、この搬送方向と直交する水平方向とに移動可能になっている。以下の説明では、ステージ１１の搬送方向をＸ方向、これと直角な水平方向をＹ方向という。ステージ１１は、所定の検査位置で基板Ｗを停止させて保持することが可能なように構成されている。また、ステージ１１は、検査が終了した基板Ｗを所定の検査位置からＸ方向に搬送して、外観検査装置１００から基板Ｗを搬出することが可能なように構成されている。
【００２１】
ステージ１１のＸ方向上流側には、基板Ｗをステージ１１に搬入する搬入コンベア１２が設けられている。また、ステージ１１のＸ方向下流側には、基板Ｗをステージ１１から搬出する搬出コンベア１４が設けられている。搬入コンベア１２は、所定の工程を終了した後、基板Ｗを一枚ずつステージ１１上に搬入する。搬出コンベア１４は、外観検査装置１００内で検査処理が終了した基板Ｗをステージ１１から搬出する。
【００２２】
ハウジング１０内には、基板Ｗの表面を撮像し、そのアナログ信号を出力する光学カメラ２０と、光学カメラ２０に撮像されるステージ１１上の基板Ｗに光を照明する照明装置３０とを有している。これら光学カメラ２０、照明装置３０は、図略の駆動機構によって、ステージ１１の上方で、ＸＹ方向に移動可能に構成されている。
【００２３】
光学カメラ２０は、例えば、ＣＣＤカメラなどから構成されている。光学カメラ２０は、検査位置の真上で停止し、その直下にレンズ２１を向けて、ステージ１１上の基板Ｗを撮像するように構成されている。
【００２４】
他方、照明装置３０は、光学カメラ２０のレンズ２１が上方から臨む開口部３２１が頂部に形成されたドーム状形状を呈しており、ドームの内面側には、上下に分割された複数の照明が設けられている。具体的には、開口部３２１の設けられた頂点側から順に、上段照明部３２２と、中段照明部３２３と、下段照明部３２４とが設けられており、それぞれの照明部３２２〜３２４には、複数の白色ＬＥＤが周方向に配設されている。また、上段照明部３２２には、赤外線照明光を照射する赤外線照明が併設されている。従って、照明装置３０から基板Ｗに対して照射された照明光を用いて、光学カメラ２０は、開口部３２１から基板Ｗの上面を撮像し、２次元（平面）に係るアナログ信号を出力するように構成されている。この光学カメラ２０による撮影で、後述する白色ＬＥＤによる照明光の下では赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの各画像が得られ、赤外線照明光の下では、赤外画像が得られる。本実施形態では、光学カメラ２０で撮像後に生成されるデジタル画像の輝度値のうち、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの各輝度値を平均した輝度平均値を演算のパラメータにしている。
【００２５】
図２を参照して、外観検査装置１００は、制御装置４０によって制御されるように構成されている。制御装置４０は、ステージ制御部４１、コンベア制御部４２、カメラ制御部４３、表示制御部４５、並びに照明制御部４６を論理的に備えている。また、後述する検査処理を実行するために、画像処理部４１０、検査判定処理部４２０、ＧＵＩ処理部４３０を論理的に構成している。さらに、制御装置４０は、論理演算を実行するＣＰＵ、ＣＰＵを制御するプログラムなどを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）、装置の動作中に種々のデータを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、並びにフログラムや種々のデータ（パラメータ）を記憶する補助記憶装置などで構成される記憶装置５０を備えている。
【００２６】
各制御部４１〜４６は、記憶装置５０に記憶されているプログラムやデータに従って、マイクロプロセッサが処理を実行することにより、ステージ１１、コンベア１２および１４、光学カメラ２０、照明装置３０並びに表示ユニット６０を制御する論理的なモジュールである。ここで、表示ユニット６０は、例えば、液晶ディスプレイで具体化され、制御装置４０の処理内容を表示するものである。また、表示ユニット６０には、図略のポインティングディバイス等、入力装置が接続されており、オペレータが適宜、記憶装置５０に記憶されたプログラムに従って、必要な設定やデータを入力することができるようになっている。
【００２７】
各処理部４１０〜４３０は、記憶装置５０に記憶されているプログラムやデータに従って、マイクロプロセッサが処理を実行することにより、光学カメラ２０で撮像した際に出力されるアナログ信号に基づいて、当該基板Ｗの異物検査を行うための論理的なモジュールである。
【００２８】
画像処理部４１０は、ＡＤ変換部４１１、画素処理部４１２、画素群設定部４１３、並びに輝度確認値処理部４１４を備えている。ＡＤ変換部４１１は、光学カメラ２０が出力したアナログ信号からデジタル画像を得る機能を奏するものである。画素処理部４１２は、ＡＤ変換部４１１が変換したデジタル画像から、画素毎にアドレスと輝度値とを取得し、記憶装置５０に予め設定された記憶領域に記憶する機能を奏するものである。本実施形態において、輝度値は、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢ毎に記憶される他、それらの各輝度値を平均した「輝度平均値」も記憶されるように構成されている。画素群設定部４１３は、画素処理部４１２に処理された画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群ＧＲを設定する機能を奏する。例えば、Ｘ方向の座標とＹ方向の座標が（１００，１００）の画素については、この画素を中心として、３画素×３画素の小領域が設定され、この（１００，１００）の画素について、開始位置を（９９，９９）とし、終了位置を（１０１，１０１）とする画素群ＧＲが設定される。輝度確認値処理部４１４は、各画素の輝度値のばらつき度合を評価するための値（この値を「輝度確認値」という）を画素毎に演算し、記憶装置５０に記憶する機能を奏する。
【００２９】
検査判定処理部４２０は、画像処理部４１０によって処理された画像データに基づいて、当該画像に異物が含まれているか否かを判定する機能を奏する。
【００３０】
ＧＵＩ処理部４３０は、表示制御部４５の処理内容に基づき、表示ユニット６０に種々のグラフィカルユーザインターフェース（ＧＵＩ）を表示する機能を奏するものである。本実施形態に係るＧＵＩ処理部４３０は、表示ユニット６０が表示した画像に異物がある場合に、検査判定処理部４２０が判定した異物を、例えば、赤色のウィンドウで囲むように機能する。
【００３１】
図３を参照して、基板Ｗは、無地のガラスエポキシ基板にエッチング処理を施して銅箔部分Ａ１を形成し、次いで、レジスト印刷によるレジスト印刷部分Ａ２、シルク印刷によるシルク印刷部分Ａ３を形成したものである。また、Ａ０は、無地部分であり、Ａ４は、銅箔部分Ａ１とレジスト印刷部分Ａ２の重複部分である。各部分Ａ０〜Ａ４は、何れも直線的な境界で区画されているため、輝度のばらつき度合は小さくなる特性を備えている。
【００３２】
この基板Ｗに、異物Ｏｂが付着していた場合を説明する。異物Ｏｂは、半田ボールが圧倒的に多く、次いで、ドロスが多い。また、部品の破片や繊維屑もまれに付着している場合がある。これら異物Ｏｂは、自然に形成された不定形の物体であるため、全体としてグラディエーションを伴った輝度のばらつき度合の高い特性を有している。そこで、本実施形態では、製品と異物の輝度のばらつき度合の相違点を利用し、異物を峻別するような画像処理を施すこととしている。
【００３３】
次に、制御装置４０によって処理される異物検査の一例について説明する。
【００３４】
図１および図４を参照して、制御装置４０は、検査用のプログラムに基づき、製品のデータを読み取る（ステップＳ１）。次いで、製品情報に基づいて、変数Ｎを設定する（ステップＳ２）。ここで変数Ｎは、検査が必要な画像の枚数である。基板Ｗの撮像は、必要に応じて、複数回行う場合があるので、本実施形態では、製品毎に撮像回数を決定できるようにしている。
【００３５】
また、撮像回数に応じて、光学カメラ２０（必要に応じて照明装置３０）を移動することにより、撮像位置を変更するようになっている。
【００３６】
次いで、制御装置４０は、ステージ１１、搬入コンベア１２、並びに（必要に応じて）搬出コンベア１４を駆動し、基板Ｗをステージ１１上の検査位置に止定する（ステップＳ３）。これにより、基板Ｗは、図１に示したように、照明装置３０の直下に固定されるので、光学カメラ２０は、照明装置３０の開口部３２１越しに基板Ｗを撮像することが可能になる。
【００３７】
次いで、制御装置４０は、撮像回数をカウントするための変数Ｊを１に初期化し（ステップＳ４）、Ｊ枚目の撮像位置に光学カメラ２０（並びに必要に応じて照明装置３０）を移動する（ステップＳ５）。次いで、制御装置４０は、光学カメラ２０で基板Ｗを撮像し（ステップＳ６）、撮像データを処理する。
【００３８】
撮像されたアナログ信号は、画像処理部４１０のＡＤ変換部４１１によって、デジタル画像に変換される（ステップＳ７）。
【００３９】
その後、制御装置４０は、詳しくは後述する合否判定サブルーチンＳ８において、撮像した基板Ｗの良否を判定し、変数Ｊをインクリメントして（ステップＳ９）、撮像回数が所要枚数に至ったか否かを判定する（ステップＳ１０）。仮に所要枚数に至らないと判定した場合には、制御装置４０は、ステップＳ５に復帰して、上述した処理を繰り返す。他方、検査された画像が所要枚数に至ったと判定した場合、制御装置４０は、ステージ１１並びに搬出コンベア１４を駆動し、検査の終了した基板Ｗを搬出する（ステップＳ１１）。次いで、制御装置４０は、異物の有無を判定し（ステップＳ１２）、異物があると判断した場合には、ステップＳ６で撮像した画像に異物を囲むウィンドウを表示する（ステップＳ１４）。
【００４０】
次に、図５を参照して、合否判定サブルーチン（ステップＳ８）において、制御装置４０は、デジタル信号から得られた画像データの赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの輝度平均値を画素毎に演算する（ステップＳ８０１）。次いで、制御装置４０は、輝度確認値演算サブルーチンを実行し、画素毎に輝度確認値を演算する（ステップＳ８０２）。上述したように、基板Ｗは、異物がない状態では、輝度のばらつき度合は低くなっており、異物が存在している場合には、その部分の輝度のばらつき度合が高くなっている。そこで、例えば、平均値との差分の絶対値や、分散、偏差平方和、最大値と最小値の差分等を演算して、演算した値を輝度確認値として判定資料にすることとしているのである。
【００４１】
次いで、制御装置４０は、各画素の輝度確認値にフィルタ処理を施し、ノイズを除去する（ステップＳ８０３）。ノイズの除去方法としては、三値化処理を施す、或いは、ミディアン処理を施す等が例示される。ここで三値化処理とは、画素を輝度値の大きさ順に並べた場合に、上限となる値（例えば、３０）と下限となる値（例えば、５）との間の画素の値を１とし、それ以外を０とする処理をいう。また、ミディアン処理とは、複数の画素を輝度値の大きさ順に並べた場合に、中央の画素の輝度値の値を取得する処理をいう。この処理において、複数の画素の個数が奇数である場合には、中央の輝度値の値、偶数である場合には、中央の２つの画素の輝度値の平均値とする。
【００４２】
これらフィルタ処理により、ばらつき度合の小さい部位の判定値は、０となり、ばらつき度合の大きい部位の判定値は、ばらつき度合に応じた値をとることになる。
【００４３】
次いで、制御装置４０は、判定値が０よりも大きい画素のエリアを特定する（ステップＳ８０４）。次いで、制御装置４０は、エリアの個数Ａｃをカウントする（ステップＳ８０５）。その後、制御装置４０は、エリアをカウントする変数Ｋを１に初期化し（ステップＳ８０６）、Ｋ番目のエリアが許容範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ８０７）。
【００４４】
具体的な判定方法は、種々採用することが可能である。
【００４５】
例えば、５画素×８画素の判定枠を設定し、この判定枠が、エリア内に内接するか否かを判定し、内接する場合には、異物と判定する方法を採用することが可能である。この判定に際しては、判定枠を回転させて、内接するか否かを判断するようにしてもよい。検出を要する異物の形状が予め特定できる場合には、このような判定枠を設定し、その角度を変更してエリアを検証することにより、異物の判別が容易且つ確実になるという利点がある。
【００４６】
また、４画素×３画素の判定枠を設定し、この判定枠が、エリア内で移動できるかどうかを検証し、移動できる場合に、その移動可能面積の大きさに基づいて、異物かどうかを判定する方法を採用してもよい。
【００４７】
或いは、４画素×３画素の判定枠が、エリア内で移動できるかどうかを検証し、移動できる場合に、そのＸ方向の移動可能距離と、Ｙ方向の移動可能距離に基づいて、異物かどうかを判定する方法を採用してもよい。
【００４８】
なお、円形または楕円形等、矩形以外の判定枠を採用してもよい。
【００４９】
通常、異物Ｏｂのサイズは、２００μｍ以上であり、画素の一辺の大きさは、１９μｍである。そのため、５画素×８画素の判定枠で判定することにより、極めて高精度な異物検出を行うことになる。
【００５０】
ステップＳ８０７の異物判定の結果、異物ではないと判定した場合、制御装置４０は、Ｋ番目のエリアについて正常判定を下し（ステップＳ８０８）、異物であると判定した場合には、Ｋ番目のエリアについて異物判定を下す（ステップＳ８０９）。次いで、制御装置４０は、変数Ｋの値をインクリメントし（ステップＳ８１０）、全てのエリアを検査したかどうか判定し（ステップＳ８１１）、未判定のエリアが存在する場合には、ステップＳ８０７に復帰して、上述した処理を繰り返す。他方、全てのエリアについて判定が終了した場合には、メインルーチンに復帰する。
【００５１】
図６を参照して、メインルーチン（図４のフローチャート）のステップＳ１４の処理により、制御装置４０は、表示ユニット６０に例えば、図６のような画像を表示させる。図６は、図３のような基板Ｗを撮像した場合の画像の表示例である。図示の例では、赤色の表示ウィンドウＷｄを異物Ｏｂに外接させて、視認を容易にしている。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態に係る外観検査装置１００は、印刷処理を含む表面処理が施された基板Ｗの異物Ｏｂの有無を検査する外観検査装置１００であって、基板Ｗを撮像してアナログ信号を出力する撮像手段としての光学カメラ２０と、出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換部４１１と、変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群ＧＲを設定する画素群設定部４１３と、画素群ＧＲにおける輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値Ｖｐとして画素毎に演算する輝度確認値処理部４１４と、輝度確認値Ｖｐに基づいて、異物Ｏｂの存否を判定する検査判定処理部４２０とを備えている。
【００５３】
本実施形態の別の態様は、印刷処理を含む表面処理が施された基板Ｗの異物Ｏｂの有無を検査する異物検査方法であって、基板Ｗのアナログ信号を出力する撮像ステップ（ステップＳ６）と、出力されたアナログ信号をデジタル画像に変換するＡＤ変換ステップ（ステップＳ７）と、変換されたデジタル画像の画素毎に、当該画素を含む小領域の画素群ＧＲを設定する画素群ＧＲ設定ステップ（ステップＳ８０１）と、前記画素群ＧＲにおける輝度値のばらつき度合を表す量を当該画素の輝度確認値Ｖｐとして画素毎に演算する輝度確認値演算ステップ（ステップＳ８０２）と、輝度確認値Ｖｐに基づいて、異物Ｏｂの存否を判定する判定ステップ（ステップＳ８０８）とを備えている。
【００５４】
このため本実施形態では、輝度確認値演算手段としての輝度確認値処理部４１４が各画素の輝度値のばらつき度合を表す量を輝度確認値Ｖｐとして演算することにより、各画素が製品のものである場合には、境界の変化量が大きいので、ばらつき量が０に収斂されるのに対し、異物Ｏｂの場合には、当該異物Ｏｂのグラディエーションのために様々な値に発散する。その結果、異物Ｏｂ部分のみの画素を抽出しやすくなり、異物Ｏｂを確実に検出することが可能になる。
【００５５】
また、本実施形態に係る外観検査装置１００は、基板の画像を表示する表示手段としての表示ユニット６０と、表示ユニット６０が表示したアナログ信号に異物Ｏｂがある場合に、判定手段としての検査判定処理部４２０が判定した異物Ｏｂをウィンドウで囲むＧＵＩ処理部４３０とを備えている。このため本実施形態では、異物Ｏｂの判定結果を視認しやすく表示することができる。
【００５６】
また、本実施形態では、検査判定処理部４２０は、デジタル画像においてばらつき度合の大きい輝度確認値Ｖｐを有する画素の塊が、所定の面積である場合に異物Ｏｂと判定するものである。このため本実施形態では、ノイズを除去して検出を要する異物Ｏｂのみを判別することが可能になる。本実施形態では、画素毎に輝度確認値Ｖｐを設定しているので、輝度確認値Ｖｐの態様によっては、ノイズや異物Ｏｂらしいと思われるものも異物Ｏｂと判定する可能性がある。ばらつき度合の大きい輝度確認値Ｖｐを有する画素の塊が、所定の面積である場合には、そのようなノイズ等を異物Ｏｂと確実に峻別することが可能になる。
【００５７】
このように本実施形態によれば、異物を確実に検出することが可能になる。
【実施例】
【００５８】
次に、本発明に係る実施例について説明する。
【００５９】
図１および図２で説明した装置を用いて、図３で説明した基板Ｗを撮像した。撮像された基板Ｗのアナログ信号をデジタル画像に変換した後、各部分の輝度値を取得し、輝度平均値を演算した。演算結果は、図７に示す通りであった。図中「Ａｖｅ」と頭記された数値は、画像データの赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの輝度平均値であり、かっこ内は、ＲＧＢの各輝度値である。
【００６０】
図８は、演算された輝度平均値を模式的に示した図であり、図９は、図８の要部拡大図である。図８に示すように、部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２では、左から順に、輝度平均値がそれぞれＡｖｅ１５０、Ａｖｅ１５８、Ａｖｅ２５５、Ａｖｅ１５８となっている。また、異物Ｏｂについては、図９に示すように、中央の輝度平均値が１５０と最も高く、グラディエーションを伴って漸減し、外周部分は、０になっている。
【００６１】
次いで、図５の輝度確認値演算サブルーチンを実行するに当たり、第１〜第４実施例を実施した。
（第１実施例）
第１実施例では、図１０に示すサブルーチンを実行した。
【００６２】
図１０を参照して、このサブルーチンでは、まず、画素をカウントするための変数Ｐを１で初期化し（ステップＳ８０２１）、Ｐ番目の画素を中心とする３画素×３画素の画素群ＧＲを設定した（ステップＳ８０２２）。
【００６３】
次いで、
【００６４】
【数１】
2012088199.tif 000003
【００６５】
を演算し、Ｖｐとした（ステップＳ８０２３）。なお、この演算処理では、画素群を構成する各画素の輝度値のうち、最大値と最小値を無視して演算している。このＶｐをＰ番目の画素の輝度確認値として登録した（ステップＳ８０２４）。次いで、Ｐの値をインクリメントし（ステップＳ８０２５）全ての画素の輝度確認値を設定したかどうかを判定した（ステップＳ８０２６）。未判定の画素が存在する場合には、ステップＳ８０２２に復帰して、上述した処理を繰り返し、全ての画素について判定が終了してから図５のサブルーチンに復帰した。
【００６６】
図１１は、図７のＡｒで囲んだ範囲において、演算された輝度確認値を模式的に示した図であり、図１２は、図１１の要部拡大図である。図１１および図１２に示すように、輝度確認値を演算した結果、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２は、ばらつき度合が低いため、０となり、一部の境界部分のみ、差分が残った。また、異物Ｏｂについては、輝度平均値のばらつき度合が大きいため、輝度確認値も大きな差分を示す値となっている。特に、第１実施例では、輝度確認値を演算する際に、画素群ＧＲの中で、画素の輝度値の最大値と最小値を無視しているので、一層、効率的にばらつき度合の大きい部位のみを抽出することができることがわかった。
【００６７】
次に、図５のサブルーチンを実行するに当たり、ステップＳ８０３のフィルタ処理では、５画素分のミディアンフィルタをかけて、中央値を演算した。その結果、図１３に示すように、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２の境界は、０となり、異物Ｏｂのみが白く浮き出る結果となった。
【００６８】
第１実施例では、輝度確認値処理部４１４は、式（１）で示したように、画素群ＧＲを母集団とする平均値と各画素の輝度値との差の絶対値の総和を輝度確認値Ｖｐとして画素毎に演算するものである。このため本実施形態では、比較的速く演算可能なパラメータを用いて、高精度の輝度確認値Ｖｐを得ることが可能になる。
【００６９】
また、第１実施例では、輝度確認値演算ステップの段階で、統計的にノイズの要因となる画素の輝度値の最大値と最小値が無視されるので、判定ステップでの演算が迅速化、簡素化する。
【００７０】
次に、第１実施例のバリエーションをグラフで説明する。図１４から図１９に示すグラフは、図７におけるライン（異物Ｏｂの真上を通る水平線）Ｌ上の画素の輝度値をプロットし、検証したものである。
【００７１】
図１４を参照して、輝度平均値を演算した段階（図５のステップＳ８０１を実行した段階）では、基板Ｗの各部分に対応する輝度平均値は、フラットにばらつきなく分布し、境界部分は、高いコントラストを示している。これに対して、異物Ｏｂが存在する部分では、グラディエーションを伴った特性のために、輝度平均値が山形にばらついて分布し、コントラストが低くなっている。従って、輝度平均値のばらつき度合は、異物Ｏｂ部分のみが大きくなり、基板Ｗの各部分では、小さくなっていることが確認された。
【００７２】
次いで、図１５に示すように、輝度平均値の差分をとった場合、即ち、
【００７３】
【数２】
2012088199.tif 000004
【００７４】
を演算した段階の差分プロファイルでは、輝度平均値のばらつきの大きい画素が検出されることになる。
【００７５】
図１６に示すように、この式（２）で得られた差分値の絶対値をとった後、ノイズを除去する方法を考察した。
【００７６】
図１７に示すように、式（２）で得られた差分値を下限値５、上限値３０で三値化した場合、僅かなノイズが残るものの、異物部分の画素の値を１とし、残余の部分を０とすることができた。
【００７７】
図１８に示すように、式（２）で得られた差分値に３画素のミディアン処理を施すと、ノイズを綺麗に除去し、異物部分のみ輝度に対応した値を得ることができた。
【００７８】
加えて、図１９に示すように、式（２）で得られた差分値に３画素のミディアン処理を施した後、さらに三値化した場合にも、ノイズを綺麗に除去し、異物部分のみ１となる特性を得ることができた。
【００７９】
このように、第１実施例では、検査判定処理部４２０は、各画素の輝度確認値Ｖｐを三値化処理する態様を含んでいる。この態様では、製品部分の輝度確認値Ｖｐが一層０に収斂し、異物Ｏｂの輝度確認値Ｖｐを際立たせることが可能になる。
【００８０】
特に、第１実施例では、輝度確認値を演算する際に、画素群ＧＲの画素の輝度値の最大値と最小値を無視している。そのため、図１１に示したように、必ずしもフィルタ処理を要することなく、異物の検出可能な輝度特性を得ることが可能になっている。
（第２実施例）
図２０を参照して、図５の輝度確認値演算サブルーチンを実行するに当たり、第２実施例では、（１）式に代えて、
【００８１】
【数３】
2012088199.tif 000005
【００８２】
を用いることにより、分散値を演算した。
【００８３】
図２１に示すように、第２実施例においても、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２は、ばらつき度合が低いため、０となり、一部の境界部分のみ、差分が残った。また、異物Ｏｂについては、図２２に示すように、輝度平均値のばらつき度合が大きいため、輝度確認値も大きなばらつき度合を示す値となっている。
【００８４】
次いで、図５のサブルーチンを実行するに当たり、第２実施例では、ステップＳ８０３のフィルタ処理において、５画素分のミディアンフィルタをかけて、中央値を演算した。その結果、図２３に示すように、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２の境界は、０となり、異物Ｏｂのみが白く浮き出る結果となった。
（第３実施例）
図２４を参照して、図５の輝度確認値演算サブルーチンを実行するに当たり、第３実施例では、（１）式に代えて、
【００８５】
【数４】
2012088199.tif 000006
【００８６】
を用いることにより、偏差平方和を演算した。
【００８７】
図２５および図２６に示すように、第３実施例においても、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２は、ばらつき度合が低いため、０となり、一部の境界部分のみ、差分が残った。また、異物Ｏｂについては、輝度平均値のばらつき度合が大きいため、輝度確認値も大きなばらつき度合を示す値となっている。
【００８８】
次いで、図５のサブルーチンを実行するに当たり、第３実施例では、ステップＳ８０３のフィルタ処理において、５画素分のミディアンフィルタをかけて、中央値を演算した。その結果、図２７に示すように、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２の境界は、０となり、異物Ｏｂのみが白く浮き出る結果となった。
（第４実施例）
図２８を参照して、図５の輝度確認値演算サブルーチンを実行するに当たり、第４実施例では、（１）式に代えて、
Ｖｐ＝ＭＡＸ（ＧＲ）−ＭＩＮ（ＧＲ）        （５）
を用いることにより、画素の輝度値の最大値と最小値の差分を演算した。
【００８９】
図２９および図３０に示すように、輝度確認値を演算した結果、第４実施例においては、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２は、ばらつき度合が低いため、０となり、境界部分のみ、差分が残った。また、異物Ｏｂについては、輝度平均値のばらつき度合が大きいため、輝度確認値も大きな差分を示す値となっていた。
【００９０】
次いで、図５のサブルーチンを実行するに当たり、ステップＳ８０３のフィルタ処理において、３画素分のミディアンフィルタをかけて、中央値を演算した。その結果、図３１に示すように、各部分Ａ４、Ａ２、Ａ３、Ａ２の境界は、０となり、異物Ｏｂのみが白く浮き出る結果となった。
【００９１】
上述した実施の形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。上述した実施形態、或いは実施例以外にも、種々の態様をとることが可能である。
【００９２】
例えば、具体的な態様としては、異なる角度から照射される複数の照明のうち、何れかの照明を選択的に点灯して、照明角度の異なる複数の画像データを取得するようにしてもよい。
【００９３】
また、発光波長の異なる複数の照明のうち、何れかの照明を選択的に点灯して、発光波長の異なる複数の画像データを取得するようにしてもよい。
【００９４】
さらに、基板Ｗを撮像する際のカメラに分光機能を有するフィルタを設け、一つの照明に対し、受光波長の異なる複数の画像データを取得するようにしてもよい。
【００９５】
そして、照明角度の異なる複数の画像データ同士、発光波長の異なる複数の画像データ同士、受光波長の異なる複数の画像データ、或いは、照明角度、発光波長、並びに受光波長の少なくとも２つに跨った複数の画像データ同士に加減乗除等の画像演算処理を施した画像データが検査対象となる。このように、複数の画像データを検査するために、本実施形態では、製品毎に撮像回数を決定できるようにしている。
【００９６】
また、第１実施例では、輝度確認値を演算する際に、画素群ＧＲの画素の輝度値の最大値と最小値を無視することとしているが、これを省略してもよい。或いは反対に、第２、第３実施例において、輝度確認値を演算する際に、画素群ＧＲの画素の輝度値の最大値と最小値を無視することとしてもよい。
【００９７】
各実施例では、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂに対応したＲＧＢの平均値を輝度平均値として演算の基礎にしているが、異物検査の態様によっては、白黒データの輝度値から輝度確認値を演算してもよく、或いは、赤色Ｒ、緑色Ｇ、青色Ｂの何れか一色のみを採用してもよい。また、赤外線データを採用してもよい。
【００９８】
また、図５の輝度確認値演算サブルーチンを実行するに当たり、
【００９９】
【数５】
2012088199.tif 000007
【０１００】
を用いて輝度確認値を演算してもよい。
【０１０１】
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１０２】
２０  光学カメラ
３０  照明装置
４０  制御装置
６０  表示ユニット
１００  外観検査装置（異物検査装置の一例）
４１０  画像処理部
４１１  ＡＤ変換部
４１２  画素処理部
４１３  画素群設定部
４１４  輝度確認値処理部
４２０  検査判定処理部
４３０  ＧＵＩ処理部
Ａ０  無地部分
Ａ１  銅箔部分
Ａ２  レジスト印刷部分
Ａ３  シルク印刷部分
Ａ４  重複部分
Ｏｂ  異物
Ｖｐ  輝度確認値
Ｗ  基板
Ｗｄ  表示ウィンドウ
【図１】
2012088199.tif 000008
【図２】
2012088199.tif 000009
【図４】
2012088199.tif 000010
【図５】
2012088199.tif 000011
【図８】
2012088199.tif 000012
【図９】
2012088199.tif 000013
【図１０】
2012088199.tif 000014
【図１１】
2012088199.tif 000015
【図１２】
2012088199.tif 000016
【図１３】
2012088199.tif 000017
【図２０】
2012088199.tif 000018
【図２１】
2012088199.tif 000019
【図２２】
2012088199.tif 000020
【図２３】
2012088199.tif 000021
【図２４】
2012088199.tif 000022
【図２５】
2012088199.tif 000023
【図２６】
2012088199.tif 000024
【図２７】
2012088199.tif 000025
【図２８】
2012088199.tif 000026
【図２９】
2012088199.tif 000027
【図３０】
2012088199.tif 000028
【図３１】
2012088199.tif 000029
【図３】
2012088199.tif 000030
【図６】
2012088199.tif 000031
【図７】
2012088199.tif 000032
【図１４】
2012088199.tif 000033
【図１５】
2012088199.tif 000034
【図１６】
2012088199.tif 000035
【図１７】
2012088199.tif 000036
【図１８】
2012088199.tif 000037
【図１９】
2012088199.tif 000038