(57)【要約】【課題】精度よく欠陥検出を実施する欠陥検出装置、および欠陥検出方法を提供する。【解決手段】欠陥検出装置１は、検査対象物Ｘを撮像して撮像画像を取得する撮像部３と、撮像画像を複数の検査領域に分割する画像分割手段と、各検査領域の標準偏差を演算する標準偏差演算手段と、標準偏差に基づいて検査対象の検査領域を抽出する影部抽出手段と、検査領域に対して、影方向に沿った走査方向を設定する影方向判定手段と、走査方向に沿う各検査対象画素の輝度変化量を演算するとともに、この輝度変化量が所定の欠陥閾値以上となる検査対象画素を欠陥として検出する欠陥検出手段と、を具備した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象を撮像して撮像画像を取得する撮像手段と、
前記撮像画像を複数の検査領域に分割する画像分割手段と、
各検査領域内の検査対象画素の全ての輝度の標準偏差を演算する標準偏差演算手段と、
前記標準偏差が所定の領域標準偏差閾値以上となる領域を欠陥候補領域として検出する欠陥候補領域検出手段と、
前記欠陥候補領域に対して、影方向に沿った走査方向を設定する走査方向設定手段と、
前記走査方向に沿う各検査対象画素の輝度変化量を演算するとともに、この輝度変化量が所定の欠陥閾値以上となる検査対象画素を欠陥画素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した欠陥検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載に欠陥検出装置において、
前記画像分割手段は、前記撮像画像の検査対象箇所に対して、水平方向および水平方向に直交する垂直方向に等分割し、これらの等分割された各領域を前記検査領域とする
ことを特徴とした欠陥検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の欠陥検出装置において、
前記走査方向設定手段は、前記欠陥候補領域の外周縁に配置される画素のうち、輝度が最大となる最大輝度画素、および輝度が最小となる最小輝度画素を検出し、これらの最大輝度画素および最小輝度画素が前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称位置に位置する場合、これら最大輝度画素および最小輝度画素を結ぶ線方向を前記走査方向に設定する
ことを特徴とした欠陥検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の欠陥検出装置において、
前記欠陥検出手段は、前記最大輝度画素から前記最小輝度画素に向かう前記走査方向に沿って走査して、前記輝度変化量が他の検査対象画素より大きい明欠陥を検出するとともに、前記最小輝度画素から前記最大輝度画素に向かう前記走査方向に沿って走査して、輝度が他の検査対象画素より小さい暗欠陥を検出する
ことを特徴とした欠陥検出装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の欠陥検出装置において、
前記走査方向設定手段は、前記欠陥候補領域の外周縁に配置される画素から検出した前記最大輝度画素および前記最小輝度画素が、前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称とならない場合、前記最大輝度画素の前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称となる最大輝度対称画素、および前記最小輝度画素の前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称となる最小輝度対称画素を検出して、前記最大輝度画素および前記最大輝度対称画素の輝度差、前記最小輝度画素および前記最小輝度対称画素の輝度差を演算し、前記最大輝度画素と前記最大輝度対称画素との画素間、および前記最小輝度画素と前記最小輝度対称画素との画素間のうち、前記輝度差の値が小さくなるいずれか一方の画素間を結ぶ方向を前記走査方向として設定する
ことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項６】
請求項５に記載の欠陥検出装置において、
前記欠陥検出手段は、前記最大輝度画素と前記最大輝度対称画素との画素間、および前記最小輝度画素と前記最小輝度対称画素との画素間のうち、前記輝度差の値が大きくなる画素間に対応する前記最大輝度画素および前記最小輝度画素のうちいずれか一方を欠陥画素として検出する
ことを特徴とした欠陥検出装置。
【請求項７】
検査対象の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
前記検査対象を撮像して撮像画像を取得し、
この撮像画像を複数の検査領域に分割し、
これらの検査領域内の検査対象画素の全ての輝度の標準偏差を演算し、
これらの演算された前記標準偏差が所定の領域標準偏差閾値以上となる領域を欠陥候補領域として検出し、
検出された前記欠陥候補領域に対して、走査方向を設定し、この走査方向に沿う各検査対象画素の輝度の変化を認識して、その輝度変化量を演算し、
この演算された輝度変化量が所定の欠陥閾値以上となる検査対象画素を欠陥画素として検出する
ことを特徴とした欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象の欠陥を検出する欠陥検出装置、および欠陥検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ウエハなどの検査対象を撮像し、撮像画像より異物などの欠陥を検出する検出方法が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００３】
この特許文献１に記載のものは、ＣＣＤカメラにより、ステージ上に載置されて照明により照らされた検査対象物の濃淡画像を撮像し、画像検出部により、この撮像画像に基づいて、各画素の検査対象濃度データを生成する。この後、検査演算処理部は、マスキングデータを用いて検査対象濃度データをマスキングして検査領域以外の濃度データを排除し、検査対象濃度データを複数の局所領域に分割する。そして、各局所領域における平均濃度を演算し、この平均濃度が所定の基準濃度範囲外となる場合、欠陥であると判断する。
【０００４】
また、特許文献２に記載のものは、検査対象画素から走査線方向に沿って前後にそれぞれ等距離だけ離れた画素を比較画素として、検査対象画素とこの比較画素との濃度値から欠陥度を算出し、この欠陥度から欠陥判定を実施する欠陥検出方法が採られている。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２５８３５３号公報
【特許文献２】特開平０８−１０１１３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１に記載のような欠陥検出方法では、照明などの影響により濃度ムラが生じた場合、良品であった場合でも平均濃度と離れた濃度を持つと判断される場合があり、誤検出の要因となるという問題がある。また、特許文献２に記載のような欠陥検出方法では、設定された走査線方向に照明などにより影が現れていた場合、その濃度の違いに反応してしまい、誤検出の要因となるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、精度よく欠陥検出を実施する欠陥検出装置、および欠陥検出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】
【０００８】
本発明の欠陥検出装置は、検査対象を撮像して撮像画像を取得する撮像手段と、前記撮像画像を複数の検査領域に分割する画像分割手段と、各検査領域内の検査対象画素の全ての輝度の標準偏差を演算する標準偏差演算手段と、前記標準偏差が所定の領域標準偏差閾値以上となる領域を欠陥候補領域として検出する欠陥候補領域検出手段と、前記欠陥候補領域に対して、影方向に沿った走査方向を設定する走査方向設定手段と、前記走査方向に沿う各検査対象画素の輝度変化量を演算するとともに、この輝度変化量が所定の欠陥閾値以上となる検査対象画素を欠陥画素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。
【０００９】
この発明によれば、画像分割手段により検査対象を撮像した撮像画像を複数の検査領域に分割し、標準偏差演算手段によりこれらの検査領域における輝度の標準偏差を演算する。そして、欠陥候補領域は、所定の領域標準偏差閾値以下となる標準偏差を有する検査領域を欠陥候補領域として検出する。これにより、検査対象において、エッジ部などにより影が生じる部分を抽出することができる。ここで、これらの抽出された欠陥候補領域において、影の影響がある場合、影の方向に沿って輝度が徐々に変化する。ここで、走査方向設定手段よりこの影の方向に略沿う走査方向を設定することで、欠陥がない範囲では、この走査方向に沿う輝度変化が略一定となる。したがって、欠陥検出手段により、この走査方向に沿う輝度変化量を演算し、この輝度変化量が、影の影響による欠陥閾値以上となる画素を検出することで、影の影響を除外した欠陥検出の実施が可能となる。これにより、検査対象を撮像した際に、撮像画像に影が映り込んだ場合でも、この影の影響を減少させることができ、精度よく欠陥を検出することができる。
【００１０】
そして、本発明の欠陥検出装置では、前記画像分割手段は、前記撮像画像の検査対象箇所に対して、水平方向および水平方向に直交する垂直方向に等分割し、これらの等分割された各領域を前記検査領域とすることが好ましい。
この発明によれば、各検査領域が同一サイズとなるため、標準偏差演算手段による各検査領域内の標準偏差の演算や、輝度変化量の演算、走査方向の設定などの処理を簡単にすることができ、処理負荷を軽減させることができる。また、撮像画像を複数の検査領域に分割することで、影の影響を受ける領域と、影がない領域とを明確に分けることができ、影の影響を受ける領域を適切に抽出しることができる。
【００１１】
また、本発明の欠陥検出装置では、前記走査方向設定手段は、前記欠陥候補領域の外周縁に配置される画素のうち、輝度が最大となる最大輝度画素、および輝度が最小となる最小輝度画素を検出し、これらの最大輝度画素および最小輝度画素が前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称位置に位置する場合、これら最大輝度画素および最小輝度画素を結ぶ線方向を前記走査方向に設定することが好ましい。
この発明によれば、走査方向設定手段は、検査領域の外周縁に配置される各画素の輝度を認識し、最大輝度画素および最小輝度画素を検出し、これらの最大輝度画素および最小輝度画素が検査領域の中心点に対して点対称となる対称位置にある場合、これらの最大輝度画素および最小輝度画素を結ぶ線方向を走査方向とする。すなわち、エッジ部や凹部などにより検査対象に影が生じる場合、これらの影の影方向は一方向に沿ってその輝度が変化する。したがって、一般に検査対象の撮像画像を十分に細分化した検査領域内においては、所定の影方向に沿って影が存在する場合、検査領域における外周縁のいずれかに、影の濃度が最も大きく輝度が最小になる点、および影の濃度が最も小さく輝度が最大となる点が存在する。一般に検査領域の外周縁において、明欠陥や暗欠陥がない場合、これらの最大輝度画素および最小輝度画素は、検査領域の中心点に対して略点対称となる位置に存在するため、これら最大輝度画素および最小輝度画素を結ぶ方向が影方向と略一致する。したがって、この最大輝度画素および最小輝度画素を結ぶ方向を走査方向に設定し、この走査方向に沿って欠陥検出を実施することで、影方向に略沿った欠陥検出を実施することができ、影の濃淡による急激な輝度変化を除外した精度の良い欠陥検出を実施することができる。
【００１２】
この時、本発明の欠陥検出装置では、前記欠陥検出手段は、前記最大輝度画素から前記最小輝度画素に向かう前記走査方向に沿って走査して、前記輝度変化量が他の検査対象画素より大きい明欠陥を検出するとともに、前記最小輝度画素から前記最大輝度画素に向かう前記走査方向に沿って走査して、輝度が他の検査対象画素より小さい暗欠陥を検出することが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、明欠陥の検出では、前記最大輝度画素から前記最小輝度画素に向かう前記走査方向に沿って走査し、例えば、走査方向に沿って互いに隣接する画素において、走査方向の正方向側の画素の輝度値から走査方向の負方向側の画素の輝度値を引いた差分値を演算する。ここで、欠陥が存在していない場合、演算される差分値は、影の影響による輝度差が算出されるため、略一定値となる。
一方、明欠陥が存在している場合、欠陥がない部分に対応する画素（以降、通常画素と称す）と明欠陥との差分値（走査方向の正方向側に明欠陥があり、走査方向の負方向側に通常画素がある場合）がプラスの値となる。さらに、走査方向に沿って画素間の差分値を演算すると、走査方向に沿って明欠陥から通常画素に変わる際には、影輝度変化値に比べてはるかに大きい値の差分値が演算される。したがって、影の影響を受けずに明欠陥の位置を精度よく検出することができる。
暗欠陥の検出においても、同様であり、明欠陥の走査方向とは逆方向に欠陥検出を実施することで、暗欠陥の画素位置においてプラスの差分値が演算され、走査方向において暗欠陥から通常画素への変わり目において、影輝度変化値と比べてはるかに大きい差分値が演算される。したがって、暗欠陥検出においても、影の影響を受けずに容易に、精度よく暗欠陥の位置を検出することができる。
【００１４】
さらに、本発明の欠陥検出装置では、前記走査方向設定手段は、前記欠陥候補領域の外周縁に配置される画素から検出した前記最大輝度画素および前記最小輝度画素が、前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称とならない場合、前記最大輝度画素の前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称となる最大輝度対称画素、および前記最小輝度画素の前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称となる最小輝度対称画素を検出して、前記最大輝度画素および前記最大輝度対称画素の輝度差、前記最小輝度画素および前記最小輝度対称画素の輝度差を演算し、前記最大輝度画素と前記最大輝度対称画素との画素間、および前記最小輝度画素と前記最小輝度対称画素との画素間のうち、前記輝度差の値が小さくなるいずれか一方の画素間を結ぶ方向を前記走査方向として設定することが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、最大輝度画素および最小輝度画素の配置位置が検査領域の中心点に対して点対称とならない場合に、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差を演算する。そして、これらの輝度差のうち値が小さい一方を走査方向として設定する。すなわち、最大輝度画素および最小輝度画素が点対称とならない場合では、例えば検査領域の外周縁に配置される画素のいずれかに明欠陥や暗欠陥があるなどの場合が考えられ、このような欠陥画素に基づいて影方向を決定すると、誤検出の要因となる。これに対し、本発明では、上記したように、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差を演算し、これらのうち輝度差が小さい一方を選択して走査方向とする。すなわち、明欠陥や暗欠陥は、他の欠陥がない部分の画素に比べて輝度値が大きく異なるため、これらの欠陥画素と、これらの欠陥画素と検査領域の中心点に対して点対称となる最小輝度対称画素または最大輝度対称画素との輝度差の値は、影の影響による輝度差に比べてはるかに大きな値となる。したがって、輝度差の小さい一方を選択して走査方向として設定することで、適切に影方向に沿った走査方向を設定することができ、影の影響を除外した正確な欠陥検出を実施することができる。
【００１６】
ここで、本発明は、前記欠陥検出手段は、前記最大輝度画素と前記最大輝度対称画素との画素間、および前記最小輝度画素と前記最小輝度対称画素との画素間のうち、前記輝度差の値が大きくなる画素間に対応する前記最大輝度画素および前記最小輝度画素のうちいずれか一方を欠陥画素として検出することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、上記発明のように、前記最大輝度画素および前記最小輝度画素が、前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称とならない場合、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差と、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差とのうち、大きいほうの一方の最大輝度画素または最小輝度画素を欠陥画素として認識する。例えば、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差が、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差よりも大きい場合、最大輝度画素を他の通常画素に比べて輝度が大きい明欠陥として認識する。また、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差が、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差よりも大きい場合、最小輝度画素を他の通常画素に比べて輝度が小さい暗欠陥として認識する。
上記したように、欠陥検出時において、走査方向に沿って隣接する画素間の輝度の差分値を算出し、その値に基づいて欠陥画素を認識する。この時、検査領域の外周縁に配置される画素は、隣接する画素が１つのみであるため、例えば走査方向における最終端に位置する画素となった場合、差分値を算出するための比較画素がなく、正常な欠陥検出が実施できない。これに対して、本発明では、上記したように、前記最大輝度画素および前記最小輝度画素が、前記欠陥候補領域の中心点に対して点対称とならない場合、最大輝度画素および最大輝度対称画素の輝度差と、最小輝度画素および最小輝度対称画素の輝度差とのうち、値と大きい一方の最大または最小輝度画素を欠陥画素とする。このため、検査領域の外周縁においても、精度よく欠陥画素を検出することができる。
【００１８】
そして、本発明の欠陥検出方法では、検査対象の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、前記検査対象を撮像して撮像画像を取得し、この撮像画像を複数の検査領域に分割し、これらの検査領域内の検査対象画素の全ての輝度の標準偏差を演算し、これらの演算された前記標準偏差が所定の領域標準偏差閾値以上となる領域を欠陥候補領域として検出し、検出された前記欠陥候補領域に対して、走査方向を設定し、この走査方向に沿う各検査対象画素の輝度の変化を認識して、その輝度変化量を演算し、この演算された輝度変化量が所定の欠陥閾値以上となる検査対象画素を欠陥画素として検出することを特徴とする。
【００１９】
この発明によれば、上記発明と同様に、検査対象における影方向にそって走査方向を設定することで、影の影響を除外した欠陥検出を実施することができ、精度よく画素欠陥を検出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明に係る一実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る一実施の形態の欠陥検出装置の概略を示すブロック図である。
図２は、欠陥検出装置のＣＰＵにて展開される各種プログラムの概略を示すブロック図である。
図３は、検査対象物の撮像画像を複数の検査領域に分割した状態を示す図である。
図４は、検査領域内における最小輝度画素、最大輝度画素、および影方向を示す図である。
図５は、他の検査領域内における最小輝度画素、最大輝度画素、および影方向を示す図である。
【００２１】
図１において、１は、欠陥検出装置であり、この欠陥検出装置１は、検査対象を撮像し、その撮像画像から検査対象に付着した異物などを検出する装置である。なお、検査対象としては、例えば半導体ウエハなど精密部品などを対象とすることができる。
そして、この欠陥検出装置１は、図１に示すように、ステージ２と、撮像部３と、検出制御装置１０と、を備えている。
【００２２】
ステージ２は、略板状に形成され、上面に検査対象物Ｘを載置可能な載置面２Ａを備えている。また、ステージ２は、図示しない移動機構を備えている。この移動機構は、検出制御装置１０から入力される制御信号により、載置面２Ａの面方向であるＸＹ方向にステージ２を移動させる。
【００２３】
撮像部３は、ステージ２の載置面２Ａに対向して設けられ、載置面２Ａに対向する対物レンズ３１と、対物レンズ３１を通過した画像光を撮像するＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラ３２と、フォーカス駆動部３３と、を備えている。
フォーカス駆動部３３は、撮像部３全体をステージ２の載置面２Ａに対して直交するＺ軸方向に進退可能に保持し、検出制御装置１０から撮像部３をＺ軸方向に移動させる旨の制御信号が入力されると、撮像部３を制御信号に応じた方向に進退移動させる。
そして、この撮像部３では、対物レンズ３１から入射する検査対象物Ｘの画像光をＣＣＤカメラ３２にて撮像し、撮像画像の画像データを検出制御装置に出力する。
【００２４】
検出制御装置１０は、図１に示すように、入出力部１１と、入力部１２と、メモリ１３と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１４と、を備えている。この検出制御装置１０としては、例えば汎用パーソナルコンピュータなどを利用してもよく、欠陥検出処理専用の処理装置を用いてもよい。
【００２５】
入出力部１１は、ステージ２の移動機構や撮像部３に接続され、これらのステージ２や撮像部３に所定の制御信号を出力する。また、入出力部１１は、撮像部３から撮像画像の画像データが入力されると、この画像データをＣＰＵ１４に出力する。また、入出力部１１は、例えばモニタやプリンタなどの出力手段やその他外部機器とも接続することができ、例えば欠陥検出結果などのデータをこれら外部機器に出力することができる。なお、本実施の形態では、入出力部１１を介してモニタやプリンタなどの出力手段が接続される例を示すが、例えば、これらの出力手段が一体的に設けられる構成などとしてもよい。
【００２６】
入力部１２は、例えばキーボードやマウスなどの入力手段を備え、これら入力手段から入力される入力信号をＣＰＵに出力する。この入力信号としては、例えば、欠陥検出装置１による欠陥検出処理を開始させる旨の開始要求信号や、ステージ２を所定位置に移動させる旨のステージ移動要求信号、撮像部３を移動させてフォーカス調整を実施する旨のフォーカス要求信号などが挙げられる。
【００２７】
メモリ１３は、検出制御装置１０の全体動作を制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなどを記憶している。また、メモリ１３は、各種プログラムで使用される各種データが記録されている。
【００２８】
ＣＰＵ１４は、メモリ１３に記録される各種プログラムを展開し、各種演算処理を実施する。このＣＰＵ１４にて実施されるプログラムとして、図２に示すように、画像認識手段１４１と、画像分割手段としての領域分割手段１４２と、標準偏差演算手段１４３と、欠陥候補領域検出手段としての影部抽出手段１４４と、走査方向設定手段としても機能する影方向判定手段１４５と、欠陥検出手段１４６と、出力制御手段１４７と、などが挙げられる。
【００２９】
画像認識手段１４１は、撮像部３から入力される撮像画像の画像データを認識する。
【００３０】
領域分割手段１４２は、撮像画像における撮像画像における検査対象となる範囲Ａを設定し、さらに、範囲Ａ内を複数の検査領域１００に分割する処理をする。具体的には、領域分割手段１４２は、例えば利用者による入力部１２の入力操作により設定入力された範囲情報に基づいて、図３に示すような検査対象範囲Ａを設定する。なお、例えば撮像画像における外周縁から所定画素だけ内部の範囲を検査対象範囲Ａとして設定してもよい。
そして、領域分割手段１４２は、図３に示すように、画像認識手段１４１により認識された撮像画像を複数の検査領域に分割する。具体的には、領域分割手段１４２は、撮像画像におけるＸ方向およびＸ方向に直交するＹ方向にそれぞれ均等に複数の仮想線を引き、これらの仮想線にて囲われる正方形領域をそれぞれ検査領域１００として設定する。
【００３１】
標準偏差演算手段１４３は、各検査領域１００における輝度の標準偏差を演算する。具体的には、標準偏差演算手段１４３は、各検査領域１００内の検査対象画素の全ての輝度値を認識し、これら全ての検査対象画素の標準偏差を演算する。
【００３２】
影部抽出手段１４４は、標準偏差演算手段１４３により演算された各検査領域１００における標準偏差と、予め設定された輝度閾値とを比較し、演算された標準偏差が輝度閾値よりも小さい検査領域１００（図３において太線で示される検査領域１００）を影部がある領域として抽出する。ここで輝度閾値としては、例えば検査対象物Ｘ毎にそれぞれ設定される値であり、予めメモリ１３に適宜読み出し可能に記憶されているものであってもよく、利用者の入力部１２の入力操作により欠陥検出処理の実施時に設定入力される値であってもよい。
【００３３】
影方向判定手段１４５は、影部抽出手段１４４により抽出された各検査領域１００における、影部の方向を判定し、欠陥検出処理を実施する方向である走査方向ｄを設定する。
具体的には、影方向判定手段１４５は、図４に示すように、影部抽出手段１４４により抽出された各検査領域１００における外周縁に配置される検査対象画素のうち、輝度値が最小となる最小輝度画素１０２、および輝度値が最大となる最大輝度画素１０１を認識する。
ここで、影方向判定手段１４５は、最小輝度画素１０２および最大輝度画素１０１が、検査領域１００における中心点Ｏに対して点対称となる位置に配置されている場合、最大輝度画素１０１から最小輝度画素１０２に向かう方向が影方向（影が徐々に濃くなる方向）として認識し、この影方向を走査方向ｄとして設定する。
【００３４】
一方、影方向判定手段１４５は、最小輝度画素１０２および最大輝度画素１０１の位置が、検査領域１００における中心点Ｏに対して点対称とならないと判断した場合、図５に示すように、検査領域１００の中心点Ｏに対して、最小輝度画素１０２と点対称となる最小輝度対称画素１０４、および最大輝度画素１０１と点対称となる最大輝度対称画素１０３を認識する。そして、影方向判定手段は、最大輝度画素１０１および最大輝度対称画素１０３の輝度差、最小輝度画素１０２および最小輝度対称画素１０４の輝度差（第一輝度差、第二輝度差）をそれぞれ演算し、これらのうち、値が小さい一方の画素間を影方向と判定する。例えば、最大輝度画素１０１および最大輝度対称画素１０３の輝度値の差である第一輝度差が、最小輝度画素１０２および最小輝度対称画素１０４の輝度値の差である第二輝度差よりも小さい場合、最大輝度画素１０１から最大輝度対称画素１０３に向かう方向を影方向として認識し、この影方向を走査方向ｄとして設定する。また、第二輝度差が第一輝度差よりも小さい場合、最小輝度対称画素１０４から最小輝度画素１０２に向かう方向を影方向として認識し、この影方向を走査方向ｄとして設定する。
すなわち、撮像画像を微小な複数の検査領域１００に分割すると、影部は、検査領域１００内で常に一定の影方向に形成されると見なすことができる。したがって、影部の影響により輝度差が生じる場合は、検査領域１００の最外部である外周縁のいずれかに、影の濃度が濃い最も輝度が小さい最小輝度画素１０２が存在し、検査領域１００の中心点Ｏに対して最小輝度画素１０２と対称となる画素が影の濃度が最も薄い最大輝度画素１０１が存在する。したがって、最大輝度画素１０１と最小輝度画素１０２とが点対称とならない場合、いずれか一方が明欠陥または暗欠陥であると判断でき、これらの明欠陥や暗欠陥や他の欠陥がない画素や影の影響量に比べて、輝度値が明確に異なる。よって、上記のように、第一輝度差および第二輝度差を比較し、値が小さい一方を走査方向ｄに設定することで、この走査方向ｄを影方向に略一致させることができる。
【００３５】
欠陥検出手段１４６は、検査領域１００内の各画素（検査対象画素）を影方向判定手段１４５にて設定された走査方向ｄまたは走査方向ｄとは反対方向となる逆走査方向−ｄに沿って走査し、欠陥画素を検出する。
具体的には、欠陥検出手段１４６は、明欠陥を検出する明欠陥検出処理および暗欠陥を検出する暗欠陥検出処理を実施する。以下、欠陥検出手段の明欠陥検出処理および暗欠陥検出処理を図６および図７に基づいて説明する。図６は、走査方向ｄに沿う検査対象画素内の一部に明欠陥がある場合の、各検査対象画素の輝度値、走査方向ｄに沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差、および逆走査方向−ｄに沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差を示す図である。図７は、走査方向ｄに沿う検査対象画素内の一部に暗欠陥がある場合の、各検査対象画素の輝度値、走査方向ｄに沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差、および逆走査方向−ｄに沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差を示す図である。
【００３６】
明欠陥検出処理では、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿って検査対象画素を走査する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄの正方向側の検査対象画素の輝度値から走査方向ｄの負方向側の検査対象画素の輝度値を引いた輝度差を算出する。ここで、図６に示す画素Ｍ１〜Ｍ３、およびＭ５〜Ｍ６に示すように、明欠陥が無い場合、この差分値は、影の濃淡差による輝度の変化量（以下、影部影響量と称す）となり、上記のように走査方向ｄに沿って走査することで、負の略一定値となる。
【００３７】
一方、明欠陥がある場合、走査方向ｄに沿って通常画素、明欠陥画素が連続すると、例えば図６における画素Ｍ３および画素Ｍ４間に示されるように、これらの画素間の輝度差が正の値となる。さらに、走査方向ｄに沿って、明欠陥、通常画素の順で連続すると、例えば図６における画素Ｍ４および画素Ｍ５間に示されるように、これらの画素間の輝度差が、影部影響量に比べてはるかに小さく（絶対値が大きく）なる。
欠陥検出手段１４６は、上記のように、検査対象画素間の輝度差が負の値である影部影響量から正の値に転じた場合、これらの検査対象画素のうち、走査方向ｄの正方向側の画素を明欠陥として検出する。また、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿う明欠陥と、明欠陥の直後の検査対象画素との間の輝度差が影部影響量と略一致する場合、この明欠陥の直後の検査対象画素も明欠陥として検出する。さらに、欠陥検出手段１４６は、明欠陥と、明欠陥の直後の検査対象画素との間の輝度差が、影部影響量より所定値を越える小さい値となる場合、明欠陥の直後の検査対象画素を通常画素として認識する。
【００３８】
また、この明欠陥検出処理において、図７における画素Ｍ３〜Ｍ４に示すように、走査方向ｄに沿って、通常画素の直後に暗欠陥が存在する場合、これらの画素間の輝度差は、影部影響量より所定の閾値を越える小さい値（絶対値が大きい値）が算出される。また、走査方向ｄに沿って暗欠陥の直後に通常画素が存在する場合、正の値が算出される。
欠陥検出手段１４６は、上記のように、画素間の輝度差が負の値である影部影響量から、影部影響量よりも所定閾値を越える小さい負の値に転じた場合、これらの検査対象画素間のうち、走査方向ｄの正方向側の画素を、暗欠陥候補として認識する。また、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿う暗欠陥候補と、暗欠陥候補の直後の検査対象画素との間の輝度差が影部影響量と略一致する場合、この暗欠陥候補の直後の検査対象画素も暗欠陥候補として認識する。さらに、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥候補と、暗欠陥候補の直後の検査対象画素との間の輝度差が、正の値となる場合、暗欠陥候補の直後の検査対象画素を通常画素として認識する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、検査対象画素間の輝度差が正の値となる場合でも、走査方向ｄの負方向側の画素が暗欠陥候補であるときには走査方向ｄの正方向側の画素を明欠陥として検出しないため、誤検出を防止することが可能となる。
【００３９】
暗欠陥検出処理では、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄとは逆方向となる逆走査方向−ｄに沿って検査対象画素を走査する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、逆走査方向−ｄの正方向側（走査方向ｄの負方向）の検査対象画素の輝度値から逆走査方向−ｄの負方向（走査方向ｄの正方向）の検査対象画素の輝度値を引いた差分値を算出する。ここで、図７に示す画素Ｍ１〜Ｍ３、およびＭ５〜Ｍ６に示すように、暗欠陥が無い場合、この差分値は、影の濃淡差による影部影響量となり、上記のように逆走査方向−ｄに沿って走査することで、正の略一定値となる。
【００４０】
一方、暗欠陥がある場合、逆走査方向−ｄに沿って通常画素、暗欠陥が連続すると、例えば図７における画素Ｍ５および画素Ｍ４間に示されるように、これらの検査対象画素間の輝度差が負の値となる。さらに、逆走査方向−ｄに沿って暗欠陥、通常画素の順で連続する場合、例えば図７における画素Ｍ４および画素Ｍ３間に示されるように、これらの画素間の輝度差が、影部影響量に比べてはるかに大きく（絶対値が大きく）なる。
従って、欠陥検出手段１４６は、検査対象画素間の輝度差が正の値である影部影響量から負の値に転じた場合、この検査対象画素間のうち、逆走査方向−ｄの正方向側の検査対象画素を暗欠陥として検出する。また、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥、この暗欠陥の直後の検査対象画素との間の輝度差が影部影響量と略一致する場合、この暗欠陥の直後の検査対象画素も暗欠陥として検出する。さらに、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥と、暗欠陥の直後の検査対象画素との間の輝度差が、影部影響量より所定の閾値を越える大きい（絶対値が大きい）値となる場合、暗欠陥の直後の検査対象画素を通常画素として認識する。
【００４１】
また、この暗欠陥検出処理において、図６における画素Ｍ５〜Ｍ４に示すように、逆走査方向−ｄに沿って、通常画素の直後に明欠陥が存在する場合、これらの画素間の輝度差は、影部影響量より所定の閾値を越える大きい値（絶対値が大きい値）が算出される。また、走査方向に沿って明欠陥の直後に通常画素が存在する場合、負の値が算出される。
したがって、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥検出処理時に、上記のように、検査対象画素間の輝度差が正の値である影部影響量から、影部影響量よりも所定閾値を越える大きい正の値に転じた場合、この検査対象画素間の逆走査方向−ｄの正方向側の画素を、明欠陥候補として認識する。また、欠陥検出手段１４６は、逆走査方向−ｄに沿う明欠陥候補と、明欠陥候補の直後の検査対象画素との間の輝度差が影部影響量と略一致する場合、この明欠陥候補の直後の検査対象画素も明欠陥候補として認識する。さらに、欠陥検出手段１４６は、明欠陥候補と、明欠陥候補の直後の検査対象画素との間の輝度差が、負の値となる場合、明欠陥候補の直後の検査対象画素を通常画素として認識する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥検出処理時において、検査対象画素間の輝度差が負の値となる場合でも、逆走査方向−ｄの負方向側の画素が明欠陥候補であるときには逆走査方向−ｄの正方向側の検査対象画素を暗欠陥として検出せず、誤検出を防止することが可能となる。
【００４２】
また、欠陥検出手段１４６は、影方向判定手段１４５により、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が検査領域１００の中心点Ｏに対して点対称となる位置にないと判断された場合、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２のいずれか一方を欠陥画素として認識する。具体的には、影方向判定手段１４５により、第一輝度差が第二輝度差よりも小さいと判断された場合、欠陥検出手段１４６は、最小輝度画素１０２を暗欠陥として検出する。また、影方向判定手段により、第二輝度差が第一輝度差よりも小さいと判断された場合、欠陥検出手段１４６は、最大輝度画素１０１を明欠陥として検出する。
【００４３】
さらには、欠陥検出手段１４６は、撮像画像における欠陥画素と通常画素とを二値化により分離した図８に示すような二値化画像を生成する。具体的には、欠陥検出手段１４６は、明欠陥検出処理により検出される明欠陥、および暗欠陥検出処理により検出される暗欠陥を「＋１」とし、他の通常画素を「０」とした二値化画像を生成する。
【００４４】
出力制御手段１４７は、欠陥検出手段１４６により検出された欠陥画素の画素位置や、二値化画像を例えば入出力部１１に接続された出力手段に出力する制御をする。
【００４５】
〔欠陥検出動作〕
次に、上記したような欠陥検出装置１における欠陥検出動作について、図面に基づいて説明する。
図９は、欠陥検出装置１の欠陥検出動作のフローチャートである。
【００４６】
欠陥検出装置１における欠陥検出動作では、先ず、検出制御装置１０は、撮像部３およびステージ２に制御信号を出力し、検査対象物Ｘの検査領域が撮像可能な状態にステージ２および撮像部３を移動させ、ピントを合わせる動作を実施する。この後、撮像部３は、検査対象物Ｘの検査対象領域を撮像し、撮像画像の画像データを検出制御装置１０に出力する（ステップＳ１０１）。
【００４７】
検出制御装置１０は、画像認識手段１４１により撮像部３から画像データの入力を認識されると、領域分割手段１４２によりこの画像データの撮像画像から、検査対象範囲Ａを設定する。また、領域分割手段１４２は、撮像画像に複数の仮想線を引き、複数の検査領域１００に分割する（ステップＳ１０２）。
【００４８】
この後、標準偏差演算手段１４３は、各検査領域１００内の検査対象画素の輝度値を認識し、検査領域１００毎の輝度値の標準偏差を演算する（ステップＳ１０３）。そして、影部抽出手段１４４は、ステップＳ１０３にて演算された各検査領域１００の標準偏差と、予め設定された輝度閾値とを比較し、輝度閾値よりも小さい標準偏差を有する検査領域１００を影の影響を受けた検査領域１００として抽出する（ステップＳ１０４）。
【００４９】
このステップＳ１０４の後、影方向判定手段１４５は、各検査領域１００の外周縁に配置される検査対象画素の輝度値を計測するとともに、これらの検査対象画素のうちで輝度値が最大となる最大輝度画素１０１、および輝度値が最小となる最小輝度画素１０２をそれぞれ認識する。
そして、影方向判定手段１４５は、これらの最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２の位置関係を認識し、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が検査領域１００の中心点Ｏに対して点対称となる位置に位置しているか否かを判断する（ステップＳ１０６）。
【００５０】
このステップＳ１０６において、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が中心点Ｏに対して点対称に位置すると判断した場合、影方向判定手段１４５は、最大輝度画素１０１から最小輝度画素１０２に向かう影方向の影部があると判断し、この影方向と平行に走査方向ｄを設定する（ステップＳ１０７）。
【００５１】
一方、ステップＳ１０６において、影方向判定手段１４５は、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が中心点Ｏに対して点対称とならない位置にあると判断すると、中心点Ｏに対して最大輝度画素１０１と点対称となる最大輝度対称画素、および中心点Ｏに対して最小輝度画素１０２と点対称となる最小輝度対称画素１０４を認識する。そして、影方向判定手段１４５は、最大輝度画素１０１の輝度値および最大輝度対称画素１０３の輝度値の差である第一輝度差、最小輝度画素１０２の輝度値および最小輝度対称画素１０４の輝度値の差である第二輝度差を演算する（ステップＳ１０８）。
さらに、影方向判定手段１４５は、このステップＳ１０８にて演算した第一輝度差および第二輝度差を比較する（ステップＳ１０９）。このステップＳ１０９において、影方向判定手段１４５は、第一輝度差が第二輝度差よりも小さいと判断した場合、最大輝度画素１０１から最大輝度対称画素１０３に向かう方向が影方向であると判断し、この影方向と平行な走査方向ｄを設定する（ステップＳ１１０）。
この時、欠陥検出手段１４６は、最小輝度画素１０２を暗欠陥として検出する（ステップＳ１１１）。
【００５２】
また、ステップＳ１０９において、影方向判定手段１４５は、第二輝度差が第一輝度差よりも小さいと判断した場合、最小輝度対称画素１０４から最小輝度画素１０２に向かう方向が影方向であると判断し、この影方向と平行な走査方向ｄを設定する（ステップＳ１１２）。
この場合では、欠陥検出手段１４６は、最大輝度画素１０１を明欠陥として検出する（ステップＳ１１３）。
【００５３】
この後、検出制御装置１０の欠陥検出手段１４６は、各検査領域１００に対して、それぞれ、明欠陥検出処理（ステップＳ１１４）および暗欠陥検出処理（ステップＳ１１５）を実施し、各検査領域１００における明欠陥および暗欠陥を検出する。また、欠陥検出手段１４６は、これらの明欠陥および暗欠陥を＋１とし、その他の通常画素を０とした二値化画像を生成する（ステップＳ１１６）。
【００５４】
この後、出力制御手段１４７は、予め設定された出力手段に、ステップＳ１１６にて生成された二値化画像や、欠陥画素の画素位置を示すアドレスなどを出力し、欠陥検出結果を出力する制御をする（ステップＳ１１７）。
【００５５】
〔明欠陥検出処理〕
ここで、欠陥検出装置１の欠陥検出動作におけるステップＳ１１４の明欠陥検出処理について説明する。図１０は、明欠陥検出処理のフローチャートである。
【００５６】
ステップＳ１１４の明欠陥検出処理の説明にあたり、図１１に示すように、検査領域１００の各検査対象画素の画素位置を定義する。図１１は、検査領域１００の画素位置を示す図である。
すなわち、検査領域１００を走査方向ｄと直交する走査直交方向ｄ’に沿って順にｍmax本の仮想走査線Ｄを引き、走査直交方向ｄ’の負方向側から順に１〜ｍmaxまでの番号を割り振り、検査対象となる画素と重畳する仮想走査線Ｄがｍ番目にあるとする。また、ｍ番目の仮想走査線Ｄ（仮想走査線Ｄｍ）上の画素に対して、走査方向の負方向側から１〜ｎmaxまで番号を割り振り、検査対象となる画素がｎ番目にあるとする。上記のような検査領域１００では、図１１に示すように、検査対象画素の画素位置は、走査変数ｎ、走査軸変数ｍを用いてＭ（ｎ，ｍ）で表示することが可能となる。
そして、明欠陥検出処置では、欠陥検出手段１４６は、走査変数ｎおよび走査軸変数ｍを初期化し、ｎ＝１，ｍ＝１を設定する（ステップＳ２０１）。
【００５７】
そして、欠陥検出手段１４６は、Ｍ（ｎ，ｍ）に位置する画素Ｍｎと、Ｍ（ｎ＋１，ｍ）に位置する画素Ｍｎ＋１との輝度差Ｐを算出する（ステップＳ２０２）。すなわち、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ＋１の輝度値から、画素Ｍｎの輝度値を減算した輝度差Ｐを算出する。
【００５８】
ここで、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが、例えば予め設定された影部影響量Ｑと略一致するか否かと判断する（ステップＳ２０３）。このステップＳ２０３において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐと影部影響量Ｑとの差が所定閾値以内である場合、略一致すると判断し、画素Ｍｎ＋１は通常画素であると判断する。
【００５９】
一方、ステップＳ２０３において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致しない場合、輝度差Ｐが正値か否かを判断する（ステップＳ２０４）。
このステップＳ２０４において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが正の値であると判断すると、画素Ｍｎ＋１を明欠陥として検出する（ステップＳ２０５）。
また、ステップＳ２０５の後、欠陥検出手段１４６は、走査変数ｎに１を加算して（ステップＳ２０６）、検査対象画素を移動させ、ステップＳ２０２の処理と同様に、輝度差Ｐを演算する（ステップＳ２０７）。
【００６０】
このステップＳ２０７の後、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致するか否かと判断し（ステップＳ２０８）、略一致すると判断した場合、ステップＳ２０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この明欠陥の画素と略同一の輝度値を有するため、この明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素をも明欠陥であると判断する。
【００６１】
また、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ２０８において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと略一致しないと判断した場合、輝度差Ｐが負の値であるか否かと判断する（ステップＳ２０９）。そして、このステップＳ２０９において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが正の値であると判断した場合、ステップＳ２０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この明欠陥画素よりも大きい値となるため、この明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素をも明欠陥であると判断する。
【００６２】
さらに、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ２０９において、輝度差Ｐが負の値であると判断した場合、輝度差Ｐの絶対値が、影部影響量Ｑの絶対値よりも十分に大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ２１０）。具体的には、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となるか否かを判断する。このステップＳ２１０において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ２０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、明欠陥となる画素よりも小さい値となるが、通常画素と比べると輝度値が高い値となるため、この明欠陥となる画素に隣接する検査対象画素をも明欠陥であると判断する。
一方、ステップＳ２１０にて、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となると判断した場合、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ＋１が通常画素であると判断する。
【００６３】
ステップＳ２０４の処理の説明に戻り、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断すると、画素Ｍｎ＋１を暗欠陥候補として検出する（ステップＳ２１１）。
このステップＳ２１１の後、欠陥検出手段１４６は、走査変数ｎに１を加算して（ステップＳ２１２）、検査対象画素を移動させ、ステップＳ２０２の処理と同様に、輝度差Ｐを演算する（ステップＳ２１３）。
【００６４】
このステップＳ２１３の後、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致するか否かを判断し（ステップＳ２１４）、略一致すると判断した場合、ステップＳ２１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この暗欠陥候補の画素と略同一の輝度値を有するため、この検査対象画素をも暗欠陥候補であると判断する。
【００６５】
また、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ２１４において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと略一致しないと判断した場合、輝度差Ｐが正の値であるか否かと判断する（ステップＳ２１５）。そして、このステップＳ２１５において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断した場合、ステップＳ２１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この暗欠陥画素よりも小さい値となるため、この検査対象画素をも暗欠陥候補であると判断する。
【００６６】
さらに、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ２１５において、輝度差Ｐが正の値であると判断した場合、輝度差Ｐの絶対値が、影部影響量Ｑの絶対値よりも十分に大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ２１６）。具体的には、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となるか否かを判断する。このステップＳ２１６において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ２１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、暗欠陥候補となる画素よりも大きい値となるが、通常部分に対応する画素と比べると輝度値が小さくなるため、この検査対象画素をも暗欠陥候補であると判断する。
一方、ステップＳ２１６にて、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ２０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となると判断した場合、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ＋１が通常画素であると判断する。
【００６７】
そして、欠陥検出手段１４６は、ステップＳ２０３、ステップＳ２１０、およびステップＳ２１６の後、画素Ｍｎ＋１が、欠陥がない正常な部分に対応する画素であると判断すると、走査変数ｎに１を加算し（ステップＳ２１７）、走査変数ｎがｎmaxとなったか否かを判断する（ステップＳ２１８）。このステップＳ２１８において、ｎ＝ｎmaxではないと判断された場合、ステップＳ２０２の処理を実施する。これにより、走査方向に沿って隣接する検査対象画素に対して順次ステップＳ２０２〜ステップＳ２１６の欠陥検出処理を実施する。
そして、検査対象となる検査対象画素が検査領域１００の端部に達し、ステップＳ２０５において、走査変数ｎ＝ｎmaxと判断されると、走査軸変数ｍに１を加算し（ステップＳ２１９）、走査軸変数ｍがｍmaxになったか否かを判断する（ステップＳ２２０）。このステップＳ２２０において、ｍ＝ｍmaxではないと判断された場合、走査変数ｎを初期化し、すなわち走査変数ｎに１を設定して（ステップＳ２２１）、再びステップＳ２０２の処理を実施する。これにより、検査領域１００内の全仮想走査線Ｄ上の検査対象○に対して、順次ステップＳ２０２〜ステップＳ２１６の欠陥検出処理を実施する。なお、欠陥処置手段○は、このステップＳ２２０の処理において、走査軸変数ｍがｍmaxに達したと判断すると、一連の明欠陥検出処理を終了させる。
【００６８】
〔暗欠陥検出処理〕
次に、上記欠陥検出装置１の欠陥検出方法におけるステップＳ１１５の暗欠陥検出処理について図面に基づいて説明する。図１２は、欠陥検出装置１の欠陥検出動作における暗欠陥検出処理のフローチャートである。
なお、暗欠陥検出処理は、明欠陥検出処理と略同様の処理を実施するため、その説明を簡略化する。
【００６９】
暗欠陥検出処理では、欠陥検出手段１４６は、先ず、走査変数ｎ、走査軸変数ｍを初期化し、ｎ＝ｎmax、ｍ＝１を設定する（ステップＳ３０１）。
そして、欠陥検出手段１４６は、Ｍ（ｎ，ｍ）に位置する画素Ｍｎと、Ｍ（ｎ-１，ｍ）に位置する画素Ｍｎ−１との輝度差Ｐを算出する（ステップＳ３０２）。すなわち、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ―１の輝度値から、画素Ｍｎの輝度値を減算した輝度差Ｐを算出する。
【００７０】
ここで、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが、例えば予め設定された影部影響量Ｑと略一致するか否かと判断する（ステップＳ３０３）。このステップＳ３０３において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐと影部影響量Ｑとの差が所定閾値以内である場合、略一致すると判断し、画素Ｍｎ-１は通常画素であると判断する。
【００７１】
一方、ステップＳ３０３において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致しない場合、輝度差Ｐが負の値か否かを判断する（ステップＳ３０４）。
このステップＳ３０４において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断すると、画素Ｍｎ−１を暗欠陥として検出する（ステップＳ３０５）。
また、ステップＳ３０５の後、欠陥検出手段１４６は、走査変数ｎに１を減算して（ステップＳ３０６）、検査対象画素を移動させ、ステップＳ３０２の処理と同様に、輝度差Ｐを演算する（ステップＳ３０７）。
【００７２】
このステップＳ３０７の後、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致するか否かと判断し（ステップＳ３０８）、略一致すると判断した場合、ステップＳ３０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この暗欠陥の画素と略同一の輝度値を有するため、この検査対象画素をも暗欠陥であると判断する。
【００７３】
また、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ３０８において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと略一致しないと判断した場合、輝度差Ｐが正の値であるか否かと判断する（ステップＳ３０９）。そして、このステップＳ３０９において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断した場合、ステップＳ３０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この暗欠陥よりも小さい値となるため、この検査対象画素をも暗欠陥であると判断する。
【００７４】
さらに、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ３０９において、輝度差Ｐが負の値であると判断した場合、輝度差Ｐの絶対値が、影部影響量Ｑの絶対値よりも十分に大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ３１０）。具体的には、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となるか否かを判断する。このステップＳ３１０において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ３０５の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、暗欠陥となる画素よりも大きい値となるが、通常画素と比べると輝度値が小さい値となるため、この検査対象画素をも暗欠陥であると判断する。
一方、ステップＳ３１０にて、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となると判断した場合、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ−１が通常画素であると判断する。
【００７５】
ステップＳ３０４の処理の説明に戻り、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断すると、画素Ｍｎ−１を明欠陥候補として検出する（ステップＳ３１１）。
このステップＳ３１１の後、欠陥検出手段１４６は、走査変数ｎに１を減算して（ステップＳ３１２）、検査対象画素を移動させ、ステップＳ３０２の処理と同様に、輝度差Ｐを演算する（ステップＳ３１３）。
【００７６】
このステップＳ３１３の後、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと一致するか否かを判断し（ステップＳ３１４）、略一致すると判断した場合、ステップＳ３１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この明欠陥候補の画素と略同一の輝度値を有するため、この検査対象画素をも明欠陥候補であると判断する。
【００７７】
また、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ３１４において、輝度差Ｐが影部影響量Ｑと略一致しないと判断した場合、輝度差Ｐが負の値であるか否かと判断する（ステップＳ３１５）。そして、このステップＳ３１５において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐが負の値であると判断した場合、ステップＳ３１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、この明欠陥画素よりも大きい値となるため、この検査対象画素をも明欠陥候補であると判断する。
【００７８】
さらに、欠陥検出手段１４６は、このステップＳ３１５において、輝度差Ｐが正の値であると判断した場合、輝度差Ｐの絶対値が、影部影響量Ｑの絶対値よりも十分に大きい値であるか否かを判断する（ステップＳ３１６）。具体的には、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となるか否かを判断する。このステップＳ３１６において、欠陥検出手段１４６は、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値よりも小さいと判断した場合、ステップＳ３１１の処理を実施する。すなわち、欠陥検出手段１４６は、明欠陥候補となる画素に隣接する検査対象画素の輝度値が、明欠陥候補となる画素よりも小さい値となるが、通常部分に対応する画素と比べると輝度値が大きくなるため、この検査対象画素をも明欠陥候補であると判断する。
一方、ステップＳ３１６にて、輝度差Ｐの絶対値が、ステップＳ３０２にて演算された輝度差Ｐの絶対値を中心とした所定範囲内の値となると判断した場合、欠陥検出手段１４６は、画素Ｍｎ−１が通常画素であると判断する。
【００７９】
そして、欠陥検出手段１４６は、ステップＳ３０３、ステップＳ３１０、およびステップＳ３１６の後、画素Ｍｎ−１が、欠陥がない正常な部分に対応する通常画素であると判断すると、走査変数ｎに１を減算し（ステップＳ３１７）、走査変数ｎが１となったか否かを判断する（ステップＳ３１８）。このステップＳ３１８において、ｎ＝１ではないと判断された場合、ステップＳ３０２の処理を実施する。これにより、走査方向に沿って隣接する検査対象画素に対して順次ステップＳ３０２〜ステップＳ３１６の欠陥検出処理を実施する。
そして、検査対象となる検査対象画素が検査領域１００の端部に達し、ステップＳ３０５において、走査変数ｎ＝１と判断されると、走査軸変数ｍに１を加算し（ステップＳ３１９）、走査軸変数ｍがｍmaxになったか否かを判断する（ステップＳ３２０）。このステップＳ３２０において、ｍ＝ｍmaxではないと判断された場合、走査変数ｎを初期化し、すなわち走査変数ｎにｎmaxを設定して（ステップＳ３２１）、再びステップＳ３０２の処理を実施する。これにより、検査領域１００内の全仮想走査線Ｄ上の検査対象○に対して、順次ステップＳ３０２〜ステップＳ３１６の欠陥検出処理を実施する。なお、欠陥処置手段○は、このステップＳ３２０の処理において、走査軸変数ｍがｍmaxに達したと判断すると、一連の明欠陥検出処理を終了させる。
【００８０】
なお、上記欠陥検出装置１では、影部がないと判断された検査領域１００に対して欠陥検出処理を実施する構成および欠陥検出方法についての説明は省略するが、実際は、これら影部がない検査領域１００に対しても明欠陥および暗欠陥の検出処理を実施する。なお、この欠陥検出処理については、影の影響による輝度値の変化がないため、従来の欠陥検出方法により実施することが可能となる。
【００８１】
〔欠陥検出装置の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態の欠陥検出装置１では、撮像画像を複数の微小な検査領域１００に分割し、これらの検査領域１００の標準偏差を求め、この標準偏差が輝度閾値以下となる影部を有する検査領域１００を検出する。そして、これらの検査領域１００に影方向に沿った走査方向を設定し、この走査方向に沿って輝度値を比較し、欠陥に対応する画素（明欠陥、暗欠陥）を検出する。
影部の影方向と走査方向とを平行にすることで、影部の濃淡の変化に伴う輝度変化量を略一定にすることができる。したがって、この輝度変化量を差し引くことで、容易に影の濃淡の影響を除外できるので、影の影響による誤検出を防止でき、欠陥検出精度を向上させることができる。よって、ウエハなどに付着する異物などを良好に検出することができ、生産管理や製造性をより向上させることができる。
【００８２】
また、領域分割手段１４２は、撮像画像に均等に水平線および垂直線を引き、微小な正方形状の複数の検査領域１００に分割する。このため、各検査領域１００における標準偏差の演算などの各種演算が容易に実施でき、処理負荷を軽減させることができる。また、複数の微小領域に分割することにより、各検査領域１００内の影方向を一定方向に設定することができるため、影方向の認識や走査方向ｄの設定が容易に実施でき、各検査領域１００内における影部の影響量も微小となるため、影部の影響をより適切に除外することができ、精度の良い欠陥検出を実施することができる。
【００８３】
そして、影方向判定手段１４５は、検査領域１００の外周縁において、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２を検出し、これらの最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が検査領域１００の中心点Ｏに対して点対称となる位置に存在すると判断すると、この最大輝度画素１０１から最小輝度画素１０２に向かう方向を影方向（影が徐々に濃くなる方向）とし、この影方向に沿って走査方向ｄを設定する。
検査対象物Ｘにおいて、エッジ部や凹部などがあり検査対象範囲に影が生じている場合、この検査対象範囲を微小な領域に分割すると、上記したように、影は所定の影方向に沿って濃淡が変化する。したがって、検査領域１００内において、検査領域１００の外周縁に配置される画素のいずれかに最も影の濃度が濃い部分（輝度も最も小さい画素）、影の濃度が淡い部分（輝度が最も大きい画素）が生じる。したがって、この最大輝度画素から最小輝度画素に向かう方向を走査方向ｄに設定することで、容易に影方向と略一致する走査方向ｄを設定することができ、走査方向ｄにおける影部影響量を略一定にすることができる。
【００８４】
また、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿って、走査方向の正方向側の画素Ｍｎ＋１の輝度値から負方向側の画素Ｍｎの輝度値を減算した輝度差を演算することで明欠陥を検出し、逆走査方向の正方向側の画素の輝度値から負方向側の画素の輝度値を減算した輝度差を演算することで暗欠陥を検出する。
このため、明欠陥の検出において上記のように画素Ｍｎ＋１の輝度値から画素Ｍｎの輝度値を減算すると、影部の影響により徐々に輝度値が小さくなる傾向にある。これにより、通常画素では、輝度差は負の値となる。これに対して、明欠陥が存在する場合、明欠陥の輝度値が大きく正値側に変動するため、輝度差が正の値となる。したがって、欠陥検出手段１４６は、この輝度差が正の値となる画素を検出することで、容易に明欠陥を検出することができる。
また、暗欠陥の検出時も同様であり、暗欠陥の検出時では、画素Ｍｎの輝度値から画素Ｍｎ−１の輝度値を減算すると、影部の影響により徐々に輝度差が大きくなる傾向にある。したがって、通常画素では、輝度差は正の値となる。これに対して、暗欠陥が存在する場合、暗欠陥の輝度値が大きく負値側に変動するため、輝度差が負の値となる。これにより、欠陥検出手段１４６は、この輝度差が負の値となる画素を検出することで、容易に暗欠陥を検出することができる。
【００８５】
そして、影方向判定手段１４５は、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が点対称とならない位置に存在すると判断した場合、最大輝度対称画素１０３および最小輝度対称画素１０４を認識し、最大輝度画素１０１の輝度値および最大輝度対称画素１０３の輝度値の差分である第一輝度差、最小輝度画素１０２の輝度値および最小輝度対称画素１０４の輝度値の差分である第二輝度差を算出する。そして、影判定手段○は、第一輝度差が第二輝度差より小さい場合に、最大輝度画素１０１から最大輝度対称画素１０３に向かう方向を走査方向ｄとして設定し、第二輝度差が第一輝度差よりも小さい場合に、最小輝度対称画素１０４から最小輝度画素１０２に向かう方向を走査方向ｄとして設定する。
このため、検査領域１００の外周縁に配置される検査対象画素のいずれかに明欠陥や暗欠陥がある場合、これらの欠陥部位に対応する画素では通常画素に比べて輝度値が著しく異なる値となる。一方、上述したように、微小な検査領域１００内では、影方向が一定となるため、欠陥が無い場合は最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２は、互いに点対称となる位置に配置される。したがって、最大輝度画素１０１および最小輝度画素１０２が中心点Ｏに対して点対称関係とならない場合、一方が欠陥であると見なすことができる。よって、上記のように、第一輝度差および第二輝度差を演算すると、第一輝度差および第二輝度差のうち、欠陥画素により演算された一方は、影部の影響による輝度差を越える大きな値となる。すなわち、本発明のように、第一輝度差および第二輝度差のうち、値が小さい一方の画素間を影方向とし、走査方向を設定することで、影方向と略一致する方向に走査方向を設定することができ、影部の影響を除外した良好な欠陥検出を実施することができる。
【００８６】
また、この時、欠陥検出手段１４６は、第一輝度差および第二輝度差のうち、値が大きい一方における最大輝度画素１０１または最小輝度画素１０２を欠陥として検出する。
このため、検査領域１００の外周縁に欠陥画素がある場合でも、精度よく検出することができる。すなわち、上記したように、走査方向に沿って、隣接する画素との輝度差を演算する場合、欠陥画素が走査方向ｄの一端部（検出走査開始位置の端部）に位置していると、例えば画素の輝度値を閾値と比較するなど、別途欠陥検出方法が必要となる。これに対して、上記のような構成では、検査領域１００の外周縁に存在する欠陥部位を容易に検出することができる。
【００８７】
さらに、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿って明欠陥検出を実施する際、輝度差Ｐが影部影響量Ｑから影部影響量Ｑより小さい値に転じた場合、暗欠陥候補と見なし、その次の画素における明欠陥検出時に正の値が演算された場合でも、明欠陥として検出しない。同様に、逆走査方向−ｄに沿って、暗欠陥検出処理を実施する際、輝度差Ｐが影部影響量Ｑから影部影響量Ｑより大きい値に転じた場合、明欠陥候補とみなし、その次の画素における暗欠陥検出時に負の値が演算された場合でも、暗欠陥として検出しない。
このため、明欠陥検出処理時に、暗欠陥候補の影響により正の値が出る場合には、明欠陥として検出しないため、誤検出を防止できる。同様に、暗欠陥検出処理時に、明欠陥候補の影響により負の値が出る場合には、暗欠陥として検出せず、誤検出を防止することができる。したがって、影部の影響を除外したより正確な欠陥検出処理を実施できる。
【００８８】
さらには、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿って明欠陥検出を実施する際、輝度差Ｐが影部影響量Ｑから影部影響量Ｑより小さい値に転じた場合、暗欠陥候補と見なし、その次の画素における明欠陥検出時に影部影響量Ｑが演算された場合でも、この画素を暗欠陥候補として認識する。同様に、逆走査方向−ｄに沿って、暗欠陥検出処理を実施する際、輝度差Ｐが影部影響量Ｑから影部影響量Ｑより大きい値に転じた場合、明欠陥候補とみなし、その次の画素における暗欠陥検出時に影部影響量Ｑが演算された場合、明欠陥候補として認識する。
このため、輝度差Ｐとして影部影響量Ｑが演算された場合でも、上記ように、前の画素が明欠陥候補や暗欠陥候補と認識された場合は、これらの明欠陥候補や暗欠陥候補が連続すると認識することができる。したがって、暗欠陥候補の次の画素における明欠陥検出時において、輝度差Ｐとして正の値が演算された場合、明欠陥として認識せず、誤検出をより良好に防止することができる。同様に明欠陥候補の次の画素における暗欠陥検出時に輝度差Ｐとして負の値が演算された場合でも、暗欠陥として検出せず、誤検出をより良好に防止することができる。
【００８９】
そして、欠陥検出手段１４６は、明欠陥検出処理時に、輝度差Ｐとして、明欠陥を示す正の値が演算された後、次の画素の検出時に影部影響量Ｑが演算されると、この画素も明欠陥として検出する。同様に、欠陥検出手段１４６は、暗欠陥検出処理時に、輝度差Ｐとして、暗欠陥を示す負の値が演算された後、次の画素の検出時に影部影響量Ｑが演算されると、この画素も暗欠陥として検出する。このため、明欠陥や暗欠陥が連続する場合でも、正確にこれらの欠陥を検出することができ、欠陥検出精度をより向上させることができる。
【００９０】
［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、改良などは本発明に含まれるものである。
【００９１】
例えば、上記実施の形態の欠陥検出装置１では、検査対象物Ｘとして、半導体ウエハなどの構造物を例示したが、例えば、液晶プロジェクタからスクリーン上に画像を投影させ、スクリーン上の画像を撮像部で撮像して液晶の欠陥画素を検出する構成としてもよい。この場合、スクリーン上の折り目や皺、撓みなどによる影部の影響を軽減させることができる。
【００９２】
また、欠陥検出手段１４６は、走査方向ｄに沿って通常画素における影部影響量を演算し、この影部影響量に基づいて、各画素における理想輝度値を演算する構成などとしてもよい。この構成では、演算された理想輝度値と、実際に各画素の輝度値との差分値を演算し、この差分値が理想輝度値よりも予め設定された所定値以上となる場合に明欠陥として検出し、差分値が理想輝度値よりも予め設定された所定値以下となる場合に暗欠陥として検出する。この場合でも、上記実施の形態と同様に、影部の影響を除外した欠陥検出を実施することができるとともに、明欠陥および暗欠陥の検出を同時に実施できるため、より効率よく欠陥を検出することができる。また、走査方向ｄに沿って、明欠陥と暗欠陥が隣接している場合や、検査領域１００の外周縁の画素に対しても、欠陥を精度よく検出することができる。
【００９３】
また、欠陥検出手段１４６は、明欠陥検出処理時、走査方向ｄに沿って各検査対象画素の欠陥検出を実施し、暗欠陥検出処理時、逆走査方向−ｄに沿って検査対象画素の欠陥検出を実施したが、例えば明欠陥検出処理時に逆走査方向−ｄ、暗欠陥検出処理時に走査方向ｄに沿って処理する構成としてもよく、さらには、双方において同一方向に欠陥検出を実施する構成としてもよい。
暗欠陥検出処理を走査方向ｄに沿って検出する場合、輝度差Ｐが負の値であり、その絶対値が影部影響量Ｑの絶対値よりも所定値以上大きい場合に暗欠陥として検出する。このような構成にすることで、上記実施の形態と同様に暗欠陥を検出することができる。
【００９４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】本発明に係る一実施の形態の欠陥検出装置の概略を示すブロック図である。
【図２】前記実施の形態の欠陥検出装置のＣＰＵにて展開される各種プログラムの概略を示すブロック図である。
【図３】前記実施の形態において、検査対象物の撮像画像を複数の検査領域に分割した状態を示す図である。
【図４】前記実施の形態において、検査領域内における最小輝度画素、最大輝度画素、および影方向を示す一例を示す図である。
【図５】前記実施の形態において、他の検査領域内における最小輝度画素、最大輝度画素、および影方向を示す図である。
【図６】走査方向に沿う検査対象画素内の一部に明欠陥がある場合の、各検査対象画素の輝度値、走査方向に沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差、および逆走査方向に沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差の一例を示す図である。
【図７】走査方向に沿う検査対象画素内の一部に暗欠陥がある場合の、各検査対象画素の輝度値、走査方向に沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差、および逆走査方向に沿って走査した際の隣接する画素間の輝度差を示す図である。
【図８】欠陥部位を表す二値化画像の例を示す図である。
【図９】前記実施の形態の欠陥検出装置の欠陥検出動作のフローチャートである。
【図１０】前記実施の形態の欠陥検出動作における明欠陥検出処理のフローチャートである。
【図１１】検査領域の画素位置を示す図である。
【図１２】前記実施の形態の欠陥検出動作における暗欠陥検出処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００９６】
１…欠陥検出装置、３…撮像手段としての撮像部、１００…検査領域、１０１…最大輝度画素、１０２…最小輝度画素、１０３…最大輝度対称画素、１０４…最小輝度対称画素、１４２…画像分割手段としての領域分割手段、１４３…標準偏差演算手段、１４４…欠陥候補領域検出手段としても機能する影部抽出手段、１４５…走査方向設定手段としても機能する影方向判定手段、１４６…欠陥検出手段、ｄ…走査方向、−ｄ…逆走査方向、O…検査領域の中心点、Ｘ…検査対象物。
【図１】
2009222513.tif 000003
【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】
2009222513.tif 000009
【図８】
2009222513.tif 000010
【図９】
2009222513.tif 000011
【図１０】
2009222513.tif 000012
【図１１】
2009222513.tif 000013
【図１２】
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