(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査物上において所定方向に沿って所定の繰り返し周期で配列されている複数の規則的パターンの欠陥を検査する装置であって、
前記規則的パターンを撮像し、この規則的パターンの画像情報を取得する撮像部と、
前記画像情報に基づいて、画像上において前記規則的パターンの繰り返し周期の整数倍の周期で前記規則的パターンの配列方向に沿って配列された３個の領域の画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を取得し、これらの画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を比較することで前記規則的パターンの欠陥を検出する欠陥検出部と、
を備え、
前記欠陥検出部は、前記画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、２×Ｓ２−Ｓ１−Ｓ３の演算を行い、この演算結果に基づいて前記規則的パターンの欠陥を検出する、規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項２】
前記欠陥検出部は、前記演算により生じる疑似欠陥信号を除去して欠陥を検出することを特徴とする請求項１記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項３】
前記被検査物を所定方向に沿って移動させる搬送ステージをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項４】
前記搬送ステージは、前記被検査物を継続的に移動させるものであり、
前記撮像部は、前記画像情報を所定の時間間隔で前記欠陥検出部に送出することを特徴とする請求項３記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項５】
前記搬送ステージは、前記被検査物を継続的に移動させるものであり、
前記撮像部は、前記被検査物が所定距離を移動するごとに前記画像情報を前記欠陥検出部に送出することを特徴とする請求項３記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項６】
前記撮像部は、所定方向に沿った１次元の画像情報を取得するものであることを特徴とする請求項１記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項７】
前記欠陥検出部は、前記規則的パターンの配列方向と直交する方向に沿った複数ラインの前記１次元画像情報を同時に処理することにより、前記３個の領域であってこの複数ラインにわたるものの画像濃度を比較することを特徴とする請求項６記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項８】
前記撮像部は、前記規則的パターンの配列方向に延びた発光部を有するライン光源であってこの発光部から出射する検査光を前記被検査物に照射するものと、所定方向に延びる受光部を有する１次元撮像素子であって前記検査光のうち前記被検査物を透過したものを受光するものとを備えることを特徴とする請求項６記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項９】
前記１次元撮像素子の配置を調整する手段をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項１０】
前記撮像部は、前記被検査物に検査光を照射するとともにこの検査光を前記規則的パターンの配列方向に沿って走査する投光手段と、前記規則的パターンの配列方向に沿って延びる受光面を有する光検出手段であって前記検査光のうち前記被検査物を透過したものを受光するものとを備えることを特徴とする請求項６記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項１１】
前記欠陥検出部は、前記画像情報に対しシェーディング補正を行う手段を備え、これにより補正された画像情報に基づいて欠陥を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【請求項１２】
前記欠陥検出部は、前記画像情報に対し暗電流補正を行う手段を備え、これにより補正された画像情報に基づいて欠陥を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の規則的パターンの欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、規則的パターン、特に光学的な規則的パターンの欠陥を検査する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光学的な規則的パターンの欠陥を検査する欠陥検査装置としては、検査すべき規則的パターンを移送しながら２次元のカメラやラインセンサカメラによって規則的パターンを撮像し、得られた規則的パターンの画像をメモリに蓄えた後、各規則的パターンの画像を比較処理して欠陥の検査を行う装置が知られている。
【０００３】
また、検査すべき規則的パターンをＣＣＤ（Charge Coupled Device)ラインセンサで撮像してパターンに対応した画像を得ると共に、その画像を規則的パターンの１周期の画素（絵素）の整数倍に相当する画素分だけ遅延させ、更に画像信号の１周期ごとの画素情報と比較して各周期におけるパターンを認識するようにした欠陥検査装置（特開昭５５−７４４０９号；「繰り返しパターンの欠陥検査方式」参照）や、検査すべき規則的パターンをパターンの配列方向に移送しながらＣＣＤラインセンサで撮像してその繰り返し周期ごとの画素数の総和に対応した信号を取得し、この１周期分の総画素数に対応した信号を標準の画素数に対応した信号と比較することにより欠陥の有無を判別するようにした欠陥検査装置（特開昭５５−８７４３１号；「繰り返しパターンの欠陥検査方式」参照）が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、２次元のカメラを用いた欠陥検査装置においては、画像蓄積処理を行ってから比較処理を行うという２段階の処理を要するため、検査に長時間を要するという問題があった。また、撮像のためには規則的パターンの移送を一時停止しなくてはならないため、そのための機構が必要となり、また、２次元でデータを取得するためには光源や搬送機等の装置も大きくせざるを得ないので、装置全体が大型化すると共にコストがかかるという問題があった。
【０００５】
また、ラインセンサカメラを用いた欠陥検査装置においては、市販のラインセンサカメラではダイナミックレンジが十分に高いとはいえないため、微小な規則的パターンの欠陥を検出する装置としては十分なものとならないという問題があった。
【０００６】
また、ＣＣＤラインセンサカメラを用いた装置では、撮像対象が規則的パターンであることから規則的パターンとＣＣＤチップとの間で干渉縞（モアレ）が発生し、これにより欠陥の誤認率が高くなるという問題があった。
【０００７】
また、上記特開昭５５−７４４０９号の「繰り返しパターンの欠陥検査方式」では、画素ごとに比較を行っているため、入力系に混在するノイズの影響を受け易く、このノイズを欠陥と誤認識し易いという問題があった。また、規則的パターンとＣＣＤチップとの間で発生する干渉縞の影響を受けた場合にも、欠陥と誤認識し易いという問題があった。
【０００８】
こうした誤認識を回避しようとして、ノイズ等を軽減させるために平滑処理等を行った場合、疑似欠陥の誤認識は減少するが、欠陥の不認識を起こし易くなる。また、撮像時間を長くしてノイズを減少させた場合も、疑似欠陥の誤認識は減少するが、欠陥検出時間が長くなる。しかも、検査ライン速度を撮像時間に合わせて遅くしなければならなくため、ライン速度を遅くできない場合には実現することができない。
【０００９】
また、上記特開昭５５−８７４３１号の「繰り返しパターンの欠陥検査方式」では、規則的パターンの画素数の総和が対象となるため、規則的パターン中に部分的張りのあるようなプラスの欠陥と部分的欠けのあるようなマイナスの欠陥とが同時に存在する場合には、欠陥の検出が難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みなされたもので、規則的パターンの欠陥を詳細かつ精度良く検出することのできる装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の規則的パターンの欠陥検査装置は、被検査物上において所定方向に沿って所定の繰り返し周期で配列されている複数の規則的パターンの欠陥を検査する装置であって、（ａ）この規則的パターンを撮像し、この規則的パターンの画像情報を取得する撮像部と、（ｂ）この画像情報に基いて、画像上において規則的パターンの繰り返し周期の整数倍の周期で規則的パターンの配列方向に沿って配列された３個の領域の画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を取得し、これらの画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を比較することで規則的パターンの欠陥を検出する欠陥検出部とを備えている。
【００１２】
欠陥検出部は、画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を用いて、２×Ｓ２−Ｓ１−Ｓ３の演算を行い、この演算結果に基づいて規則的パターンの欠陥を検出するものであると良い。この欠陥検出部は、上記演算により生じる疑似欠陥信号を除去して欠陥を検出するものであるとさらに良い。
【００１３】
本発明の欠陥検査装置は、（ｃ）被検査物を所定方向に沿って移動させる搬送ステージをさらに備えていると良い。このとき、搬送ステージは被検査物を継続的に移動させるものであり、撮像部は上記画像情報を所定の時間間隔で欠陥検出部に送出するものであっても良い。また、搬送ステージは被検査物を継続的に移動させるものであり、撮像部は被検査物が所定距離を移動するごとに上記画像情報を欠陥検出部に送出するものであっても良い。
【００１４】
本発明の欠陥検査装置が備える撮像部は、所定方向に沿った１次元の画像情報を取得するものであっても良い。このとき、欠陥検出部は、規則的パターンの配列方向と直交する方向に沿った複数ラインの１次元画像情報を同時に処理することにより、冒頭で述べた３個の領域であってこの複数ラインにわたるものの画像濃度を比較するものであると良い。
【００１５】
この撮像部の第１の態様としては、▲１▼規則的パターンの配列方向に延びた発光部を有するライン光源であってこの発光部から出射する検査光を被検査物に照射するものと、▲２▼所定方向に延びる受光部を有する１次元撮像素子であって検査光のうち被検査物を透過したものを受光するものとを備えるものが考えられる。このとき、１次元撮像素子の配置を調整する手段をさらに備えていると好適である。また、第２の態様としては、▲１▼被検査物に検査光を照射するとともにこの検査光を規則的パターンの配列方向に沿って走査する光源と、▲２▼規則的パターンの配列方向に沿って延びる受光面を有する光検出手段であって検査光のうち被検査物を透過したものを受光するものとを備えるものが考えられる。
【００１６】
欠陥検出部は、上記の画像情報に対しシェーディング補正を行う手段を備え、これにより補正された画像情報に基づいて欠陥を検出するものであると良い。また、欠陥検出部は、上記の画像情報に対し暗電流補正を行う手段を備え、これにより補正された画像情報に基づいて欠陥を検出するものであると良い。
【００１７】
【作用】
本発明の欠陥検査装置は、上述したような周期で配列された３個の領域の画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を比較し、これによって画像上の規則的パターンのうちこれらの領域の近傍に位置する第１、第２及び第３のパターンを比較する。この比較により欠陥の検出が行われる。この比較は、例えば、２×Ｓ２−Ｓ１−Ｓ３の演算を行うことで達成され、この場合は第２のパターンの欠陥が検出される。上記領域と同様に配列された別の３個の領域の画像濃度について同様の比較を繰り返すことで、これらの領域と同一周期で配列された様々な３個のパターンについて比較を行うことができる。
【００１８】
３個のパターンを比較することで、欠陥の有無のみならず、欠陥の種類、位置、大きさ等を検出することが容易になる。例えば、２×Ｓ２−Ｓ１−Ｓ３の演算を行った場合、この演算値の符号から欠陥の種類が検出される。これにより、被検査物の規則的パターンにプラスの欠陥（張り欠陥）とマイナスの欠陥（欠け欠陥）とが同時に存在してもそれぞれを識別し、検出することが可能である。欠陥の位置は、欠陥が検出されたときの第２の領域がどのパターンについての画像濃度を表しているかに応じて求まる。欠陥の大きさは、パターン全体を包含する領域同士の画像濃度を比較した場合は上記演算値の絶対値から、また、画像上のパターンを複数に分割した領域同士の画像濃度を比較した場合は、一つのパターンについて欠陥が検出された領域の数から求められる。
【００１９】
本発明の欠陥検査装置のうち演算により生じる疑似欠陥信号を除去して欠陥を検出するものによれば、疑似欠陥が真の欠陥であると誤認されることが防止されるので、検出精度の高い欠陥検査が行われる。
【００２０】
本発明の欠陥検査装置のうち搬送ステージを備えるものは、規則的パターンを有する被検査物をこの搬送ステージによって継続的に移動させながら撮像を行う。これにより取得された画像情報は順次に欠陥検出部へ送出され、欠陥検出部はこの画像情報に基づいて欠陥を検出する。したがって、この装置によれば、効率良く欠陥が検出される。ここで、撮像部が所定の時間間隔で画像情報を送出する場合は、高速で画像情報を取得することができる。また、撮像部が、被検査物が所定距離を移動するごとに画像情報を欠陥検出部に送出する場合は、搬送ステージによる被検査物の移動速度が時間的に不均一な場合でも、一定の距離間隔で画像のサンプリングを行うことができる。
【００２１】
本発明の欠陥検査装置において、撮像部が規則的パターンの配列方向に沿った１次元の画像情報を取得するものである場合は、撮像部の構成を簡略なものとすることができる。
【００２２】
欠陥検出部が複数ラインにわたる領域の画像濃度を比較する装置では、１次元の画像情報を取得する方向と規則的パターンの配列方向とが一致しない場合にも、各パターンを包含するようなライン数にわたる領域の画像濃度を比較するように設定することで、好適に欠陥を検出することができる。
【００２３】
撮像部が、ライン光源及び１次元撮像素子を備えるものである場合、１次元撮像素子の受光部が延びる方向を規則的パターンの配列方向に一致させて撮像を行うことで上述の欠陥検出が行われる。このとき、１次元撮像素子の配置を調整する手段をさらに備えていると、検査すべき規則的パターンの態様に応じて撮像条件を容易に設定することができる。
【００２４】
また、撮像部が、検査光を規則的パターンの配列方向に沿って走査する光源と光検出手段とを備えるものである場合、光検出手段の出力信号をサンプリングして画像情報を取得することで上述の欠陥検出が行われる。
【００２５】
次に、欠陥検出部がシェーディング補正を行う手段を備えている場合、撮像に用いられる検査光の照射むらや検査光を受光する手段の感度むらに起因するシェーディングが画像情報に与える影響が低減されるので、誤検出が防止され、検出精度の高い欠陥検査が行われる。
【００２６】
同様に、欠陥検出部が暗電流補正を行う手段を備えている場合、撮像部の暗電流が画像情報に与える影響が低減されるので、誤検出が防止され、検出精度の高い欠陥検査が行われる。
【００２７】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は説明のものと必ずしも一致していない。
【００２８】
図１は、本実施例に係る規則的パターンの欠陥検査装置の構成を示す概略図である。この装置は、被検査物１０上において、所定方向に沿って所定の繰り返し周期で配列された規則的パターンの欠陥を検査するものである。
【００２９】
複数の被検査物１０は、規則的パターンの配列方向と直交する方向、即ち図中の矢印で示す搬送方向に沿って一定の間隔をおいて搬送用の１軸ステージ１２上に搭載されている。この１軸ステージ１２は、被検査物１０を図１の搬送方向に沿って所定の速度で継続的に移動させるものである。１軸ステージ１２は、ステージコントローラ１４を介して制御部１６に接続されており、このステージコントローラ１４によって搬送速度等が調整されるようになっている。また、１軸ステージ１２にはエンコーダ４８が付設されており、このエンコーダ４８は制御部１６に接続されていて、被検査物１０の移動距離を表示するデータ信号を制御部１６に出力するようになっている。
【００３０】
１軸ステージ１２の下方には、規則的パターンの配列方向に沿って延びる１次元のライン光源１８が設置され、所定の速度で移動する被検査物１０に対し、検査ビーム光を下方から照射するようになっている。本実施例では、ライン光源１８として日本ピー・アイ株式会社製の伝送ライトを用いたが、直流点灯の蛍光灯等を用いることもできる。
【００３１】
図１では図示しないが、ライン光源１８と１軸ステージ１２との間には、照射光を拡散する拡散板が設置されており、被検査物１０を透過する透過光にむらが生じないようになっている。この拡散板としては、アクリル板又はガラス板を用いることができる。
【００３２】
１軸ステージ１２の上方には、ライン光源１８に対向してラインセンサカメラを含む受光装置２０が設置されており、被検査物１０を透過してきた透過光を受光して被検査物１０上の規則的パターンを撮像する。これにより取得された画像データは、規則的パターンの配列方向に沿った１次元の画像信号として出力される。このように、本実施例では、ライン光源１８と受光装置２０とが一つの撮像部を構成している。なお、拡散板にアクリルを使用した場合などはライン光源１８からの赤外光が透過してしまうため、ラインセンサ素子６０ａの分光感度が赤外域まである場合は赤外カットフィルタを装着したほうがＳ／Ｎを高めることができる。
【００３３】
受光装置２０は、マンマシンイターフェイスの機能をも有する制御部１６に接続されており、制御部１６によって撮像条件が設定されるようになっている。また、受光装置２０は、制御部１６からのクロック信号及びスタート信号に応じて、規則的パターンの撮像を開始するようになっている。
【００３４】
受光装置２０には欠陥検出部２８が接続されており、この欠陥検出部２８は受光装置２０から転送されてきた画像データに基づいて、規則的パターンの欠陥を検出する。
【００３５】
欠陥検出部２８には制御部１６が接続されており、欠陥検出部２８から制御部１６に規則的パターンの欠陥に関する情報が入力されるようになっている。制御部１６には検出した規則的パターンの欠陥情報を表示するモニタ等の表示装置３０ａ、検出データを記録するＦＤ（フロッピーディスク）、ＨＤ（ハードディスク）、ＭＯ（光磁気ディスク）等の記録装置３０ｂ、検出データを受けとるホストコンピュータ等の外部機器３０ｃがそれぞれ接続されている。
【００３６】
図２は、被検査物１０上の規則的パターンに含まれている欠陥パターンの態様を示す模式図である。図２（ａ）に示すパターンを標準となる正常パターンとすると、図２（ｂ）〜図２（ｅ）に示されているものは、いずれも欠陥を有するパターンである。図２（ｂ）のパターンは全体的な大きさが相対的に大きいパターンであり、図２（ｃ）に示すパターンは全体的な大きさが相対的に小さいパターンであり、図２（ｄ）に示すパターンは部分的な張りを有するパターンであり、図２（ｅ）に示すパターンは部分的な欠けを有するパターンである。
【００３７】
図３は、受光手段２０の構成と制御部１６による制御を説明するための図である。以下では、この図を参照しながら、受光手段２０の構成について詳細に説明する。なお、図３では、制御部１６から受光装置２０へのクロック信号及びスタート信号の入力は省略されている。
【００３８】
図３に示されるように、受光手段２０は、シャッタ５６、レンズ５８、ＣＣＤ形のラインセンサカメラ６０、回転ステージ６１、高さ調整用ステージ６４、レンズフォーカス・コントローラ６２及びラインセンサ・コントローラ６６から構成されている。
【００３９】
シャッタ５６及びレンズ５８は、レンズフォーカス・コントローラ６２を介して制御部１６に接続されている。そしてこのレンズフォーカス・コントローラ６２が、シャッタ５６を駆動制御すると共に、レンズ５８を駆動してそのレンズ位置を調整し、レンズフォーカスを制御する。
【００４０】
高さ調整用ステージ６４は、ラインセンサカメラ６０に付設されており、自らの駆動によりラインセンサカメラ６０の高さを調整する。回転ステージ６１も、ラインセンサカメラ６０に付設されており、自らの駆動によりラインセンサカメラ６０の向きの補正を行う。この回転ステージ６１は、ラインセンサカメラ６０を高さ調整用ステージ６４へ取り付けるための部材としても機能している。回転ステージ６１及び高さ調整用ステージ６４は、ラインセンサ・コントローラ６６を介して制御部１６に接続されており、ラインセンサ・コントローラ６６が回転ステージ６１及び高さ調整用ステージ６４の駆動を制御するようになっている。
【００４１】
図４は、ラインセンサカメラ６０及び欠陥検出部２８の構成を示すブロック図である。この図に示されるように、ラインセンサカメラ６０は、被検査物１０上の規則的パターンを撮像して画像信号を出力するラインセンサ素子６０ａと、この画像信号のアナログフィルタ処理を行うアナログフィルタ回路６０ｂと、アナログフィルタ処理を行った画像信号のＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路６０ｃとから構成されている。
【００４２】
ラインセンサ素子６０ａは、撮像により得られた規則的パターンの画像データを規則的パターンの配列方向に沿った１次元データを表す画像信号に変換し、これをアナログフィルタ回路６０ｂに入力する。なお、通常、ラインセンサ素子６０ａとアナログフィルタ回路６０ｂとの間には画像信号増幅回路等を有するプロセス回路（図示せず）が設置され、ラインセンサ素子６０ａが出力する画像信号を画像信号増幅回路で増幅してからアナログフィルタ回路６０ｂに入力するようにしている。
【００４３】
アナログフィルタ回路６０ｂは、この画像信号に対しアナログフィルタ（ローパスフィルタ又はバンドパスフィルタ）処理を施す。これは、規則的パターンとラインセンサ素子６０ａとの間に発生する干渉縞を除去あるいは抑制するためのものである。すなわち、画像信号のうち規則的パターンに対応する信号の周波数帯と干渉縞に対応する信号の周波数帯は異なるため、アナログフィルタ処理によって干渉縞の周波数帯のみを除去することが可能となる。これにより、干渉縞は除去あるいは抑制される。
【００４４】
アナログフィルタ処理後の画像信号は、Ａ／Ｄ変換回路６０ｃに入力され、ここでＡ／Ｄ（Analog-to-Digital ；アナログ／デジタル）変換処理が施される。これは、ラインセンサカメラ６０から欠陥検出部２８に画像データを転送する際に生じる誘導ノイズ等が画像データに影響を与えることを防止するためのものである。こうしてデジタル化された画像データは、デジタル信号として欠陥検出部２８に転送される。
【００４５】
この欠陥検出部２８は、図４に示されるように、ラインセンサカメラ６０のシェーディング（shading)補正を行うシェーディング補正回路２８ａ、ラインセンサカメラ６０の暗電流補正を行う暗電流補正回路２８ｂ、これらの補正のためにデータの加算処理を行う加算器２８ｃ、２次微分等の空間フィルタ処理を行う空間フィルタ回路２８ｄ、予め設定したレベルによる３値化を行うＬＵＴ(Look Up Table；ルックアップテーブル）２８ｅ、及びエッジ検出を行うエッジ検出回路２８ｆから構成されている。
【００４６】
図５は、本実施例の欠陥検出部２８の回路図である。本実施例の欠陥検出部２８は、撮像データとシェーディングデータメモリ６８に予め記憶させた補正データとの掛算を行うＡＬＵ７０、シェーディング補正後のデータと暗電流データメモリ７２に予め記憶させた暗電流データとの引算を行うＡＬＵ７４、シェーディング補正回路２８ａ及び暗電流補正回路２８ｂをスルーしたデータの積和演算を行うＡＬＵ７１、ＡＬＵ７１の演算結果を記憶する７３、暗電流補正後のデータの積和演算を行うＡＬＵ７８、予め設定したレベルによる３値化を行うＬＵＴ２８ｅ、ＬＵＴ２８ｅの出力信号に対してエッジ検出を行うエッジ検出回路２８ｆを備えており、エッジ検出回路２８ｆの出力データが制御部１６に転送されるようになっている。
【００４７】
空間フィルタ回路２８ｄは、ラインセンサカメラ６０の走査方向に沿って数画素の空間フィルタ処理を行うものである。具体的には、空間フィルタ回路２８ｄは、ＡＬＵ７８（Arithmetic and Logic Unit ；演算機）を使用してラインセンサカメラ６０の走査方向に沿って数画素のライン処理を行うものである。
【００４８】
次に、本実施例の欠陥検査装置の動作、及び本実施例の装置を用いた欠陥検査方法について説明する。
【００４９】
まず、検査を開始するに先立って、検査条件の設定を行う。初めに、ラインセンサカメラ６０の向きの補正を行う。これは、図６に示すように、ラインセンサカメラ６０に付設されている回転ステージ６１を駆動させ、規則的パターンの配列方向とラインセンサカメラ６０の走査方向とが一致するようにラインセンサカメラ６０の向きを補正するものである。具体的には、まず、検査すべき規則的パターンと同一の疑似パターンを作成し、その疑似パターン上に規則的パターンと平行で規則的パターンより若干大きめの目印孔を作成しておく。次いで、１軸ステージ１２により規則的パターンを疑似パターンの目印孔の位置へ移動させて画像データを取得し、このデータから求められる疑似パターン上の目印孔の濃度が全て同一となるように回転ステージを駆動させて、位置合わせを行う。
【００５０】
次いで、ラインセンサカメラ６０の高さの調整を行う。具体的には、規則的パターンの繰り返し周期がラインセンサカメラ６０の画素の整数倍となるように高さを調整する。このためには、まず、幅が既知でコントラストが鮮明な治具をラインセンサカメラ６０で撮像し、データを取得する。そしてこのデータを欠陥検出回路２８のＬＵＴ２８ｅで２値化し、幅を計測して１画素の長さの実寸値を算出する。なお、ＬＵＴ２８ｅは、制御部１６によって検査条件の設定用に書き替えられており、検査時においてデータの３値化を行う場合とは設定が異なっている。この後、制御部１６は、ラインセンサ・コントローラ６６にデータを送り、規則的パターンの繰り返し周期が１画素の長さの整数倍となるように高さ調整用ステージ６４を駆動させてラインセンサカメラ６０の高さを調整する。なお、このときのラインセンサカメラ６０の高さは制御部１６によって記憶されるため、次回に同一の規則的パターンを検査する際には、ラインセンサカメラ６０はその高さ位置に自動的に移動するようになる。なお、本実施例では、規則的パターンの繰り返し周期がラインセンサカメラ６０の３画素分の長さとなるように設定する。
【００５１】
次いで、ラインセンサカメラ６０のフォーカス制御を行う。具体的には、レンズフォーカス・コントローラ６２によりレンズ５８の位置を調整してラインセンサカメラ６０がジャストフォーカスよりも微小量デフォーカスとなるように調節する。デフォーカス量はラインセンサカメラ６０に取り込まれた光波形データに基づいて制御部１６により設定される。レンズフォーカス・コントローラ６２は、このデフォーカス量に応じてレンズ５８の位置を調整する。
【００５２】
ラインセンサカメラ６０を微小量デフォーカスとすることで、規則的パターンとラインセンサカメラ６０との間に発生する干渉縞（モアレ）を除去あるいは抑制することができる。この干渉縞はジャストフォーカス時において強く現れ、デフォーカス時においては弱くなるので、意識的にラインセンサカメラ６０を微小量デフォーカスとすれば、干渉縞が除去あるいは抑制される。干渉縞が画像データに含まれていると、干渉縞の濃度変位が欠陥と誤認され、検査精度が低下する可能性があるが、上記のようにして干渉縞を除去あるいは抑制すれば欠陥検査の精度を高めることができる。レンズ５８のフォーカス位置は、制御部１６によって記憶されるため、次回に同一の規則的パターンを検査する際には、レンズ５８はその位置に自動的に移動するようになる。なお、干渉縞の影響が生じないような規則的パターンやアナログフィルタ回路６０ｂで干渉縞の影響をほぼ完全に除去できるような規則的パターンを検査する場合は、ラインセンサカメラ６０を微少量デフォーカスに調節しなくても良い。
【００５３】
次いで、ラインセンサカメラ６０のシェーディング補正データを取得する。具体的には、ライン光源１８を点灯させシャッタ５６を開いた状態でシェーディング補正回路２８ａ及び暗電流補正回路２８ｂをスルーにし、加算器２８ｃにより、データを安定させるために設定された回数分の加算平均を行う。得られたデータは、制御部１６に送出されるが、制御部１６は、このデータからシェーディング補正データを作成し、これをシェーディングデータメモリ６８（図５）に送出して記憶させる。
【００５４】
後述するように、検査中は、シェーディングデータメモリ６８に記憶させたシェーディング補正データと撮像データとの掛算がシェーディング補正回路２８ａ内のＡＬＵ７０（図５）によって行われ、シェーディング補正がなされる。
【００５５】
次いで、ラインセンサカメラ６０の暗電流補正データを取得する。具体的には、レンズフォーカス・コントローラ６２を通じてシャッタ５６を閉じ、シェーディング補正回路２８ａ及び暗電流補正回路２８ｂをスルーにし、加算器２８ｃにより、データを安定させるために設定した回数分の加算平均を行う。得られたデータは制御部１６に送出されるが、制御部１６は、このデータを暗電流補正データとして暗電流データメモリ７２（図５）に送り、記憶させる。
【００５６】
後述するように、検査中は、シェーディング補正後の撮像データから暗電流データメモリ７２に記憶させた暗電流補正データを引く引算が暗電流補正回路２８ｂ内のＡＬＵ７４（図５）によって行われ、暗電流補正がなされる。
【００５７】
以上の設定作業が終了したら、検査を開始する。まず、搬送ステージ１２を駆動させておき、ライン光源１８を点灯させる。これにより、搬送ステージ１２上を移動する被検査物１０に、ライン光源１８からの検査光が下方から照射される。被検査物１０を透過した光は、レンズ５８を通してラインセンサカメラ６０に受光される。これにより、被検査物１０上の規則的パターンが１ラインずつ撮像されることになる。
【００５８】
規則的パターンを透過した検査光は、ラインセンサカメラ６０のラインセンサ素子６０ａに受光され、このラインセンサ素子６０ａから規則的パターンの配列方向に沿った１次元の画像信号が出力される。この画像信号は、アナログフィルタ回路６０ｂに入力され、ここでアナログフィルタ処理を施される。これにより、演算上の疑似欠陥（これについては、後述する）の原因となるノイズが低減されるとともに干渉縞も低減され、Ｓ／Ｎの低下を抑制することができる。アナログフィルタ処理を施した画像信号はＡ／Ｄ変換回路６０ｃに入力され、Ａ／Ｄ変換される。これにより、アナログフィルタ処理を施した画像信号のデジタル化が行われる。こうして得られたデジタル画像信号は、欠陥検出部２８に転送される。
【００５９】
撮像された画像データの欠陥検出部２８への転送タイミングは、制御部１６から出力されるクロック信号及びスタート信号に基づいて制御される。すなわち、ラインセンサカメラ６０に制御部１６からのクロック信号及びスタート信号が入力されることにより、ラインセンサカメラ６０は画像信号を欠陥検出部２８に送出する。
【００６０】
クロック信号は、常に制御部１６から出力される。また、検査開始の信号は、予め１軸ステージ１２上において検査光照射領域の前後にわたる検査領域なるものを設定しておき、１軸ステージ１２に付設したセンサ（図示せず）がこの検査領域内に被検査物１０が入ってきたことを検出することにより出力される。検査開始信号の出力から検査終了までの間は、被検査物１０が所定距離を移動するたびにスタート信号が出力される。具体的には、１軸ステージ１２に付設したエンコーダ４８が被検査物１０の移動距離を測定し、被検査物１０が所定距離を移動する度に信号を制御部１６に出力するようになっており、制御部１６はこの信号をトリガとしてスタート信号をラインセンサカメラ６０に出力する。
【００６１】
この方式には、１軸ステージ１２の搬送スピードにある程度のむらがあっても、一定の距離間隔で１次元画像をサンプリングすることができるという利点がある。但し、サンプリング時間が一定ではない場合もあるので、各サンプリング時間にラインセンサカメラ６０のフォトセル上に蓄積される電荷量が異なり、画像輝度データがばらつくおそれがある。また、高速のクロック信号でラインセンサカメラ６０を駆動させると、エンコーダ４８の出力をカウントすることができなくなるおそれがあるので注意する必要がある。
【００６２】
なお、画像データの転送タイミングを決定する方式としては、上記方式以外のものも考えられる。以下では、各種の転送タイミング方式を、ラインセンサカメラ６０を含むラインセンサ系３２、欠陥検出部２８を含む制御系３４、並びにステージ・コントローラ１４を含む搬送系３６という概念を用いて一般的に説明する。
【００６３】
図７（ａ）〜（ｃ）は、各方式に関してラインセンサ系３２、制御系３４及び搬送系３６の関係を示すブロック図である。第１の方式は、図７（ａ）に示すように、搬送系３６と同期を取らない方式である。この方式では、ラインセンサ系３２を駆動する制御系３４内においてスタート信号を作成し、搬送系３６とは非同期にデータを取得する。検査開始信号は、搬送系３６内に設置したセンサ等が搬送系３６内の検査領域に被検査物１０が入ってきたことを検出することで出力される。その後のスタート信号は、一定の時間間隔で出力される。
【００６４】
この方式は、高速にデータ取得が可能となるという利点がある。また、被検査物１０を継続的に移動させながら検査を行うので、移動を停止する機構を必要とせず、このため、装置の小型化や製造コストの低減を行うことが容易となる。ただし、搬送系３６の搬送スピードが一定でないと、一定の距離間隔で画像のサンプリングを行うことが困難になる。
【００６５】
第２の方式は、図７（ｂ）に示すように、制御系３４が主となって同期を取る方式である。この方式では、搬送系３６内にエンコーダ等を設置し、このエンコーダ等が被検査物１０の移動距離を測定し、被検査物１０が一定距離を移動する度に信号を制御系３４に出力するようにしておく。制御系３４は、この信号をトリガとしてスタート信号をラインセンサ系３２に出力する。以上の動作が繰り返されることで、スタート信号が継続的にラインセンサ系３２に出力される。
【００６６】
この方式には、搬送系３６の搬送スピードにある程度のむらがあっても、一定の距離間隔で画像のサンプリングを行うことができるという利点がある。また、この方式でも、被検査物１０を継続的に移動させながら検査を行うので、移動を停止する機構を必要とせず、このため、装置の小型化や製造コストの低減を行うことが容易となる。ただし、サンプリング時間が一定ではない場合もあるので、各サンプリング時間にラインセンサ系３２のフォトセル上に蓄積される電荷量が異なり、画像輝度データがばらつくおそれがある。また、高速のクロック信号でラインセンサ系３２を駆動させると、搬送系３６内のエンコーダの出力をカウントすることができなくなるおそれがある。
【００６７】
第３の方式は、図７（ｃ）に示すように、ラインセンサ系３２が主となって同期を取る方式である。この方式では、ラインセンサ系３２が１ラインのデータを取得した後、制御系３４から搬送系３６へ移動開始の信号が出力され、搬送系３６が一定の移動を行う。また、制御系３４は、搬送系３６から移動完了の信号を受信して、ラインセンサ系３２にスタート信号に出力する。以上の動作が繰り返されることで、スタート信号が継続的にラインセンサ系３２に出力される。
【００６８】
この方式には、被検査物１０が移動していない状態で撮像するため、ラインセンサ系３２が確実にデータを取得することができるという利点がある。また、同一ワーク上でのデータの加算を行うことが可能となるという利点もある。その反面、１ラインごとにワークを停止する必要があるため、インライン上では実用的でない可能性がある。また、サンプリングに時間がかかる場合もある。
【００６９】
このように、上記３つの方式にはそれぞれ利点と欠点があるので、本発明の装置に関してどの方式を採用するかは、これらの利点及び欠点を比較考量し、検査ライン等の条件に応じてどの方式が最適であるかを考えて決定すればよい。本実施例では、第２及び第３の方式を組み合わせた方式を採用している。
【００７０】
次に、上述のタイミングで欠陥検出部２８に転送されたデジタル画像信号の処理について説明する。まず、このデジタル画像信号は、最初にシェーディング補正回路２８ａに入力される。シェーディング補正回路２８ａでは、ＡＬＵ７０（図５）がデジタル画像信号が表す撮像データとシェーディングデータメモリ６８に記憶させておいた上述の補正データとの掛算を行う。これにより、ラインセンサカメラ６０のシェーディング補正が行われる。これにより、照明むらやラインセンサカメラ６０の感度むらに起因するシェーディングの撮像データへの影響を除去することができる。
【００７１】
シェーディング補正後の、画像信号は暗電流補正回路２８ｂに入力される。暗電流補正回路２８ｂでは、ＡＬＵ７４（図５）がシェーディング補正後の撮像データから暗電流データメモリ７２に記憶させた補正データを引く引算を行う。これにより、撮像データに加算されている暗電流成分を除去することができ、ラインセンサカメラ６０の暗電流補正を行うことができる。
【００７２】
暗電流補正後の画像信号は、加算器２８ｃをスルーして空間フィルタ回路２８ｄに入力される。空間フィルタ回路２８ｄは、この画像信号に対し所定の空間フィルタ処理を施し、欠陥部を強調するとともにオフセットレベルを一定にする。空間フィルタ回路２８ｄから出力された画像信号はＬＵＴ２８ｅに入力されて３値化され、この後、エッジ検出回路２８ｆに入力される。エッジ検出回路２８ｆは、この画像信号に基づいてエッジ検出を行い、そのデータを制御部１６に転送する。
【００７３】
以下では、上記のデータ処理についてより詳細に説明する。図８は、規則的パターンと画素との関係を示す図である。上述したように、本実施例では、規則的パターンの繰り返し周期が３画素に相当するようにラインセンサカメラ６０の高さが調整されている。この図において、一つの「行」がラインセンサカメラ６０により一時に取得されるラインデータとなる。被検査物１０の搬送に伴って、Ａ、Ｂ、Ｃ…の各行のラインデータが順次に取得される。なお、この図では、検査すべき規則的パターンが模式的に図示されているが、実際は、各画素には、画像の明るさの度合いである輝度値あるいは濃度値が入力されている。
【００７４】
本実施例の装置は、各規則的パターンの近傍に位置する１画素であって規則的パターンの繰り返し周期と同一周期で配列されたものの濃度値を比較することで、規則的パターンの欠陥を検出する。
【００７５】
比較のための演算は、空間フィルタ回路２８ｄによる空間フィルタ処理として行われる。本実施例の空間フィルタ回路２８ｄのフィルタパターンは、図９（ａ）のような二次微分のパターンである。図８における各画素の濃度値を行Ａ、Ｂ、Ｃ…と列１，２，３，…とを組み合わせた記号A1,A2,…A12…、B1,B2,…B12…、C1,C2,…C12…のように表すと、図９（ａ）のフィルタパターンで表される空間フィルタ処理は、次の演算式で表される。
【００７６】
2×A4-A1-A7，2×A5-A2-A8，2×A6-A3-A9，2×B4-B1-B7，2×B5-B2-B8，…2×C6-C3-C9，…
2×A4-A1-A7の演算は、第２の規則的パターン１０２の左上に位置する画素の濃度値を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の左上に位置する画素の濃度値を減算したものである。各画素を［行，列］のように表記すると、［Ａ，１］、［Ａ，４］、［Ａ，７］の各画素は、規則的パターンの繰り返し周期と同一の周期で配列されており、これらは各パターンに対して共通の位置関係を有している。したがって、2×A4-A1-A7の演算により、第２の規則的パターン１０２が、その前後に位置する第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３と比較されることになる。他の演算もこれと同様であり、各パターンの近傍にある一つの画素の濃度値に関して、連続した３個のパターンに着目し、これらのパターンのうち中央に位置するパターンについての濃度値と、その前後のパターンについての濃度値とを比較するものである。
【００７７】
上記の演算結果は、比較対象となる画素の位置においてパターンに欠陥がない場合には０となる。一方、図１０（ａ）に示すように、［Ａ，４］の画素位置においてパターンに張り欠陥がある場合には、図１０（ｂ）に示すように、2×A4-A1-A7の演算値はプラスの値となる。また、図１１（ａ）に示すように、［Ａ，４］の画素位置において規則的パターンに欠け欠陥がある場合には、図１１（ｂ）に示すように、2×A4-A1-A7の演算値はマイナスの値となる。
【００７８】
但し、比較される３個の画素が被検査物１０上の規則的パターンの部分（透光性）とその周辺部分（不透光性）との境界にまたがった場合は、比較演算の性質上、疑似欠陥ともいうべき演算値が算出されてしまう。具体的に、画素［Ａ，４］及び［Ａ，７］がパターン部分にあり、画素［Ａ，１］がその周辺部分にある場合を考えてみると、第２の規則的パターン１０２及び第３の規則的パターン１０３に欠陥がなくA4とA7が等しいときでも、画素［Ａ，１］が不透光性の部分にある結果A1は殆ど０であり、従って2×A4-A1-A7の演算結果は０にはならない。通常、このような疑似欠陥は、規則的パターン部分の左右の端部に対応して１個ずつ発生する。
【００７９】
このようなパターン周辺の不透光性部分に起因する疑似欠陥の除去は、次のように行われる。すなわち、検査前に被検査物１０を撮像し、シェーディング補正回路２８ａ及び暗電流補正回路２８ｂにより撮像データの補正を行った後、空間フィルタ回路２８ｄをスルーにしてＬＵＴ２８ｅにより２値化を行ってから、エッジ検出回路２８ｆによりエッジ検出を行う。空間フィルタ回路２８ｄをスルーにしたため、ここで検出されるエッジは規則的パターン部分（透光性）とその周辺部分（不透光性）との境界における画像濃度差に対応したものである。このエッジ位置データは、制御部１６に送出され、保存される。検査中は、制御部１６が規則的パターン部分の左右の端部に対応する二つのエッジ位置の間に現れる欠陥のみを有効と判断し、これに基づいて上記の比較演算を行う。このようにして検査開始前に予め計測範囲を適切に設定しておくことで、上記の疑似欠陥を除去することができる。
【００８０】
また、上記の演算においては、欠陥パターンの前後のパターンについても、演算上の疑似欠陥が発生する。例えば、図１０（ｂ）に示されるように、欠陥パターンの後方に位置する正常パターンについての 2×A7-A4-A10の演算値は０ではなくマイナスの値となる。また、図１１（ｂ）の場合、欠陥パターンの後方に位置する正常パターンについての 2×A7-A4-A10の演算値は０ではなくプラスの値となる。
【００８１】
すなわち、図１２（ａ）に示すように、パターンに張り欠陥がある場合は、張り欠陥を示すプラスの演算値の前後にマイナスの演算値が生ずる。これらのマイナスの演算値は、張り欠陥のある規則的パターンとその１周期前後の正常な規則的パターンとの比較演算の結果生ずるものであり、その絶対値は張り欠陥を示すプラスの演算値の１／２である。また、図１２（ｂ）に示すように、欠け欠陥がある場合には、欠け欠陥を示すマイナスの演算値の１周期前後にプラスの演算値が生ずる。これらのプラスの演算値も、欠け欠陥のある規則的パターンとその前後の正常な規則的パターンとの比較演算の結果生ずるものであり、その絶対値は欠け欠陥を示すマイナスの演算値の絶対値の１／２である。これらの疑似欠陥は制御部１６が判別して除去する。
【００８２】
なお、張り欠陥が連続して存在している場合も考えられるが、この場合は、図１２（ｃ）に示すように、張り欠陥を示すプラスの演算値が数周期分の間隔をおいて生じ、前方のプラスの演算値の１周期前、及び後方のプラスの演算値の１周期後にそれぞれマイナスの演算値が生ずる。これらのマイナスの演算値も、図１２（ａ）の場合と同様に演算上の疑似欠陥である。この場合、制御部１６は、マイナスの演算値を示す疑似欠陥を除去し、２つの張り欠陥を示すプラスの演算値の間は張り欠陥が連続して存在しているものと判断する。
【００８３】
欠け欠陥が連続して存在している場合も同様で、図１２（ｄ）に示すように、欠け欠陥を示すマイナスの演算値が−定間隔をおいて生じ、前方のマイナスの演算値の１周期前と後方のマイナスの演算値の１周期後にそれぞれプラスの演算値が生ずる。これらのプラスの演算値も、図１２（ｂ）の場合と同様に、演算上の疑似欠陥である。この場合、制御部１６は、プラスの演算値を示す疑似欠陥を除去し、２つの欠け欠陥を示すマイナスの演算値の間は欠け欠陥が連続して存在しているものと判断する。
【００８４】
次に、空間フィルタ処理後のデータは、ＬＵＴ２８ｅで３値化された後、エッジ検出回路２８ｆに入力され、ここでエッジ検出の対象となる。エッジ検出回路２８ｆにて検出されたエッジの種類及びデータ信号中のエッジ位置のデータは、制御部１６に転送される。このデータは上記の演算値を表すものなので、エッジの種類から欠陥の有無及び種類（張り欠陥であるか欠け欠陥であるか等）を判定し、エッジの位置からどのパターンに欠陥が存在しているかを判定することができる。また、欠陥を表すエッジが連続している場合などは、連続した一連の画素にわたって欠陥が存在していることになり、それだけ欠陥が大きいものと判断される。このようにして、制御部１６は、エッジ検出回路２８ｆから転送されたデータに基づき、パターン欠陥の種類、位置、大きさを検出する。
【００８５】
また、制御部１６は、これらの検出結果に基づき、必要に応じて、表示装置３０ａに規則的パターンの欠陥を表示したり、記録装置３０ｂに検出データを記録したり、外部機器３０ｃに検出データを出力したり、また記録・出力の際にデータを加工する。
【００８６】
このように、本実施例の欠陥検査装置では、３個の規則的パターンについてその近傍に位置する画素濃度を比較することで、欠陥の有無のみならず、欠陥の種類、位置、大きさ等を検出することができ、詳細な欠陥検査が可能である。また、比較の際、検査すべき規則的パターンについての画素濃度を２倍してから、その前後のパターンについての画素濃度を減算するので、これにより欠陥が強調され、Ｓ／Ｎが向上する。これにより、検査精度を高めることができる。
【００８７】
また、本実施例の装置では、受光装置としてラインセンサカメラ６０が用いられ、さらに光源や搬送手段等として１次元のライン光源１８や１軸ステージ１２を用いられているなど、比較的小型の装置が構成要素として用いられているので、装置全体のコンパクト化や製造コストの低減を図ることも容易である。
【００８８】
なお、本実施例においては、ラインセンサとしてＣＣＤ形のラインセンサカメラ６０を使用したが、これに限らず、例えばＭＯＳ形やＰＣＤ形のラインセンサカメラを使用してもよい。また、本実施例の制御部１６は、各種のコントローラ（６２、６６）及び外部機器（３０ａ、３０ｂ、３０ｃ）の制御を行う第１の役割と、エッジ検出回路２８ｆの出力データに基づいて所定の判断及び制御を行う第２の役割とを同時に果たすものであるが、各機能ごとに別個の制御部を用意して装置を構成しても良い。
【００８９】
上述のように、本実施例では図９（ａ）に示されるフィルタパターンで空間フィルタ処理を行ったが、このフィルタパターンは、制御部１６により書き替えることが可能であり、これによって別の空間フィルタ処理を行うことができる。
【００９０】
以下では、様々な空間フィルタ処理を表す演算例を示す。規則的パターンと画素との関係は、図８に示されるものとする。また、実施例の場合と同様に、各画素の濃度値を行Ａ、Ｂ、Ｃ…と列１，２，３，…とを組み合わせた記号A1,A2,…A12…、B1,B2,…B12…、C1,C2,…C12…のように表し、各画素を［行，列］のように表記する。
【００９１】
例１
2×(A4+A5)-(A1+A2)-(A7+A8），2×(A5+A6)-(A2+A3)-(A8+A9），2×(A6+A7)-(A3+A4)-(A9+A10)，2×(B4+B5)-(B1+B2)-(B7+B8），…2×(C6+C7)-(C3+C4)-(C9+C10)，…
これは、各パターンについて２画素の濃度値の総和を比較するものである。2×(A4+A5)-(A1+A2)-(A7+A8）の演算は、第２の規則的パターン１０２の左上部の２画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の２画素の総濃度を減算するものである。［Ａ，１］及び［Ａ，２］からなる局所領域、［Ａ，４］及び［Ａ，５］からなる局所領域、並びに［Ａ，７］及び［Ａ，８］からなる局所領域は、規則的パターンの繰り返し周期と同一の周期で配列されており、各領域は各パターンに対して共通の位置関係を有している。したがって、2×(A4+A5)-(A1+A2)-(A7+A8）の演算により、第２の規則的パターン１０２が、その前後に位置する第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３と比較されることになる。他の演算もこれと同様である。本実施例で行った１画素の比較の場合と同様に、上記局所領域においてパターンに欠陥がない場合には、演算結果は０となり、一方、パターンに欠陥がある場合には、演算結果は０とならない。
【００９２】
例２
2×(A4+A5+A6)-(A1+A2+A3)-(A7+A8+A9)，2×(B4+B5+B6)-(B1+B2+B3)-(B7+B8+B9)，2×(C4+C5+C6)-(C1+C2+C3)-(C7+C8+C9)，…
これは、図９（ｂ）のフィルタパターンによる演算例であり、各パターンについて３画素の濃度値の総和を比較するものである。2×(A4+A5+A6)-(A1+A2+A3)-(A7+A8+A9)の演算は、第２の規則的パターン１０２の左上部の３画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の３画素の総濃度を減算するものである。この場合も、比較の対象となる局所領域（上記の３画素）は、規則的パターンの繰り返し周期と同一の周期で配列されており、各領域は各パターンに対して共通の位置関係を有している。したがって、2×(A4+A5+A6)-(A1+A2+A3)-(A7+A8+A9)の演算により、第２の規則的パターン１０２が、その前後に位置する第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３と比較される。他の演算も同様である。上記局所領域においてパターンに欠陥がない場合には、演算結果は０となり、一方、パターンに欠陥がある場合には、演算結果は０とならない。
【００９３】
例３
2×{(A4+A5+A6)+(B4+B5+B6)+(C4+C5+C6)}-{(A1+A2+A3)+(B1+B2+B3)+(C1+C2+C3)}-{(A7+A8+A9)+(B7+B8+B9)+(C7+C8+C9)}，…
これは、図９（ｃ）のフィルタパターンによる演算例であり、各パターンについて９画素の濃度値の総和を比較するものである。上式の演算は、第２の規則的パターン１０２の近傍の９画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の９画素の総濃度を減算したものである。この場合も、比較の対象となる局所領域（上記の９画素）は、規則的パターンの繰り返し周期と同一の周期で配列されており、各領域は各パターンに対して共通の位置関係を有している。したがって、上記演算により、第２の規則的パターン１０２が、その前後に位置する第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３と比較される。上記局所領域においてパターンに欠陥がない場合には、演算結果は０となり、一方、パターンに欠陥がある場合には、演算結果は０とならない。
【００９４】
１次元のラインセンサにより取得したデータを用いて例３の演算を行う場合は、図１３に示すような回路構成の欠陥検出部２８を用いると良い。この欠陥検出部２８における空間フィルタ回路２８ｄ′は、パイプライン形の回路構成を有している。すなわち、空間フィルタ回路２８ｄ′は、暗電流補正後のデータの遅延処理を行う１Ｈ（１水平走査期間）遅延回路７６ａと、１Ｈ遅延回路７６ａにより遅延したデータの遅延処理を行う１Ｈ遅延回路７６ｂと、暗電流補正後のデータ及び１Ｈ遅延回路７６ａ及び７６ｂにより順次遅延させた各データの積和演算を行うＡＬＵ７８とから構成されている。
【００９５】
この空間フィルタ回路２８ｄ′は、数ラインから数十ラインのバッファを有し、ＡＬＵ７８（Arithmetic and Logic Unit ；演算機）及びＤＤＬ（Digital Delay Line；デジタルディレーライン）７６ａ及び７６ｂを使用して被検査物１０の移動方向に沿って３ライン、ラインセンサカメラ６０の走査方向に沿って９画素の２次元のパイプライン処理を行うパイプライン処理機である。
【００９６】
この空間フィルタ回路２８ｄが２次元の空間フィルタ処理を行うことで、１次元のラインセンサカメラ６０を使用してリアルタイムの２次元画像処理を行うことが可能となる。その結果、欠陥検出部２８に転送された画像データに対し、Ｓ／Ｎ向上のための移動積算処理や欠陥検出のための強調処理を行うこと可能になる。また、被検査物１０が若干斜めに搬送された場合でもその影響を軽減しながら欠陥を検査することができ、被検査物１０の規則的パターンが一様でない場合等にも高い精度で欠陥を検査することができる。また、２次元のカメラを用いて２次元のデータを得る場合と比較すると、光源や搬送手段等が１次元のライン光源１８や１軸ステージ１２のように比較的小型の装置で済むため、装置全体のコンパクト化を実現することも容易になる。
【００９７】
さらに、パイプライン処理機により空間フィルタ処理を行って複数のライン  （図１４の場合は、３ライン）にわたる比較演算を行っているため、図１４に示すように規則的パターンの配列方向がラインセンサカメラ６０の走査方向に対して傾いている場合でも、好適に欠陥を検出することができる。
【００９８】
なお、本例のように複数ラインの局所領域について画像濃度の比較を行うときは、検査を開始するに先立って１軸ステージ１２の搬送速度を調節し、規則的パターンの搬送方向（移動方向）に沿った局所領域の長さが画素の長さの整数倍となるように設定すると良い。
【００９９】
また、ここでの空間フィルタとは、原画像上にある局所領域の濃度値の組み合わせにより構成されるフィルタをいう。例えばマスクサイズ３×３の２次元の空間フィルタは、
【０１００】
【表１】
0003751660.tif 000002
【０１０１】
のように示される。この場合の２次元空間フィルタ処理とは、ある点（ｉ，ｊ）を中心としたマスクサイズ３×３の領域の各点の濃度値を、重みＮ
【０１０２】
【数１】
0003751660.tif 000003
【０１０３】
で演算して、新しい濃度ｆ（ｉ，ｊ）、即ち、
【０１０４】
【数２】
0003751660.tif 000004
【０１０５】
を求める処理をいう。
【０１０６】
例４
2×(A4+B4)-(A1+B1)-(A7+B7），2×(A5+B5)-(A2+B2)-(A8+B8），2×(A6+B6)-(A3+B3)-(A9+B9），2×(B4+C4)-(B1+C1)-(B7+C7），2×(B5+C5)-(B2+C2)-(B8+C8），2×(B6+C6)-(B3+C3)-(B9+C9），…
これは、各パターンについて２画素の濃度値を総和を比較する他の例である。例えば、2×(A4+B4)-(A1+B1)-(A7+B7）の演算は、第２の規則的パターン１０２の左側部の２画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の２画素の総濃度を減算するものである。なお、１次元のラインセンサにより取得したデータを用いて上記の演算を行う場合は、例３の場合と同様に、パイプライン処理機を空間フィルタ回路として用いると良い。
【０１０７】
本例の場合も、複数のライン（２ライン）にわたる比較演算を行っているため、規則的パターンの配列方向がラインセンサカメラ６０の走査方向に対して傾いている場合でも、好適に欠陥を検出することができる。
【０１０８】
例５
2×(A4+A5+B4+B5)-(A1+A2+B1+B2)-(A7+A8+B7+B8），2×(A5+A6+B5+B6)-(A2+A3+B2+B3)-(A8+A9+B8+B9），2×(A6+A7+B6+B7)-(A3+A4+B3+B4)-(A9+A10+B9+B10）
，…  これは、各パターンについて４画素（２行２列）の濃度値の総和を比較するものである。例えば、2×(A4+A5+B4+B5)-(A1+A2+B1+B2)-(A7+A8+B7+B8）の演算は、第２の規則的パターン１０２を包含する４画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の４画素の総濃度を減算するものである。この演算も、例４と同様に、パイプライン処理機を用いて行うことができる。
【０１０９】
例６
2×(A4+B4+C4)-(A1+B1+C1)-(A7+B7+C7)，2×(A5+B5+C5)-(A2+B2+C2)-(A8+B8+C8)，2×(A6+B6+C6)-(A3+B3+C3)-(A9+B9+C9)，…
これは、各パターンについて、３ラインにわたる３画素、すなわち被検査物１０の移動方向に沿った３画素の濃度値の総和を比較するものである。例えば、2×(A4+B4+C4)-(A1+B1+C1)-(A7+B7+C7)の演算は、第２の規則的パターン１０２の左側部の３画素の総濃度を２倍し、これから第１及び第３の規則的パターン１０１及び１０３の同様の３画素の総濃度を減算するものである。なお、１次元のラインセンサにより取得したデータを用いて上記の演算を行う場合は、図１３の欠陥検出部２８を用いると良い。また、本例の演算によっても、図１４のようなパターンの欠陥を好適に検出することができる。
【０１１０】
以上のように、画面上の同一形状の局所領域であって規則的パターンの繰り返し周期の整数倍の周期で配列された領域における画像濃度を比較することで、各領域の近傍に位置する規則的パターンを比較し、規則的パターンの欠陥を検出する。比較する各領域の幅は、相互の領域が重複しないように、領域の配列周期の画素数（本実施例では、３画素）以内とすると良い。
【０１１１】
本実施例の欠陥検出方法には、比較する局所領域を構成する画素数や比較する局所領域の幅を規定する画素数に応じて次のような特徴がある。
【０１１２】
例えば、局所領域が１画素の場合、部分欠陥の検出感度が良好であるという利点がある。ただし、この場合は、ノイズの影響を受けやすくノイズが欠陥と認識される誤検出が比較的発生しやすい。
【０１１３】
局所領域の幅を規定する画素数が中程度の数ｎ（１＜ｎ＜繰り返し周期の画素数）である場合は、複数の画素の濃度を加算して比較するため、ノイズとのレベル差が大きくなりＳ／Ｎが向上する。このため、部分的な欠陥であってもその検出感度を低下させることなく誤検出を抑制することができる。また、規則的パターンの配列方向とラインセンサカメラ６０の走査方向とに多少のずれがある場合にも、複数のラインで比較することにより好適に欠陥を検出することができる。ただし、局所領域の画素数を決定することはあまり容易でない。
【０１１４】
局所領域の幅を規定する画素数が規則的パターンの繰り返し周期の画素数（本実施例では、３画素）である場合も、複数画素の濃度を加算する結果、Ｓ／Ｎが高く誤検出が少ない。また、規則的パターンの配列方向とラインセンサカメラ６０の走査方向とに多少のずれがある場合にも、複数のラインで比較することで好適に欠陥を検出することができる。ただし、部分的な欠陥を検出するには多少不向きな面がある。
【０１１５】
なお、一般的には、比較する局所領域の構成画素数をｎとし、このｎ個の画素濃度を加算することでＳ／Ｎは√ｎ倍となる。これにより、ノイズの影響が低減され誤検出が抑制される。
【０１１６】
このように、局所領域の選択によって欠陥検査の特徴が異なることになる。したがって、規則的パターンの態様や欠陥の態様に応じて、また要求される欠陥検出の程度や精度、検出所要時間などに応じて、局所領域の幅や局所領域を構成する画素数を選択すると良い。
【０１１７】
次に、比較すべき局所領域の配列周期は規則的パターンの繰り返し周期を規定する画素数の整数倍であれば良いが、図１４のように規則的パターンの配列方向がラインセンサカメラ６０の走査方向に対して傾いている場合を考慮すると、局所領域の配列周期は小さい方が好ましい。これは、配列周期が大きい程、各局所領域と各パターンとの位置関係のずれが大きくなり、正確な比較が難しくなるためである。
【０１１８】
実施例２
図１５は、本実施例の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。本実施例では、検査すべき規則的パターンを撮像する装置が、スキャナ８０及び長尺ＰＭＴ（Photomultiplier tube；光電子増倍管）８６から構成されている。
【０１１９】
スキャナ８０は、半導体レーザを光源とする検査光を照射するもので、１軸ステージ１２の上方に配置されている。このスキャナ８０は、規則的パターンの配列方向に沿って所定の速度で規則的パターンを走査する。また、スキャナ８０は、スキャナ・コントローラ８２を介して欠陥検出部２８に接続されており、このスキャナ・コントローラ８２によって駆動制御されている。
【０１２０】
長尺ＰＭＴ８６は、規則的パターンの配列方向に沿って延びる受光面を有するもので、スキャナ８０に対向して１軸ステージ１２の下方に設置されており、被検査物１０を透過したスキャナ８０からの検査光を受光するようになっている。
【０１２１】
長尺ＰＭＴ８６と１軸ステージ１２との間には、被検査物１０を透過した検査光を拡散する拡散板が設置されており、被検査物１０を透過した光にむらが生じないようにされている。
【０１２２】
また、長尺ＰＭＴ８６には、長尺ＰＭＴ８６の出力信号に対しＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換回路９０が接続されており、このＡ／Ｄ変換回路９０には欠陥検出部２８が接続されている。
【０１２３】
図１６は、本実施例の欠陥検出部２８の構成を示すブロック図である。この欠陥検出部２８は、長尺ＰＭＴ８６のシェーディング補正を行うシェーディング補正回路２８ａ、長尺ＰＭＴ８６の暗電流補正を行う暗電流補正回路２８ｂ、これらの補正のためにデータの加算処理を行う加算器２８ｃと、２次微分等の空間フィルタ処理を行う空間フィルタ回路２８ｄと、予め設定したレベルによる３値化を行うＬＵＴ２８ｅと、及びエッジ検出を行うエッジ検出回路２８ｆから構成されている。
【０１２４】
欠陥検出部２８は、マンマシンイターフェイスの機能をも有する制御部１６に接続されており、制御部１６により統括制御されるようになっている。この制御部１６には、図示はしないが、規則的パターンの欠陥を表示するモニタ等の表示装置、検出データを記録するＦＤ、ＨＤ、ＭＯ等の記録装置、検出データを受けとるホストコンピュータ等の外部機器がそれぞれ接続されている。
【０１２５】
次に、本実施例の欠陥検査装置の動作、及び本実施例の装置を用いた欠陥検査方法について説明する。
【０１２６】
まず、検査を開始するに先立って、検査条件の設定を行う。具体的には、実施例１と同様にして、長尺ＰＭＴ８６及びスキャナ８０からなる撮像装置のシェーディング補正データ、並びに長尺ＰＭＴ８６の暗電流補正データを取得する。シェーディング補正データを取得する際は、スキャナ８０を駆動させ、検査光を出射させておく。暗電流補正データを取得する際は、スキャナ８０を停止させ、検査光が出射しないようにしておく。
【０１２７】
また、検査前に被検査物１０を撮像し、１ラインずつ取り込んだデジタル画像信号に対してシェーディング補正回路２８ａ及び暗電流補正回路２８ｂにより撮像データの補正を行った後、空間フィルタ回路２８ｄをスルーにしてＬＵＴ２８ｅにより２値化を行ってから、エッジ検出回路２８ｆによりエッジ検出を行う。エッジ検出回路２８ｆにより検出された疑似欠陥に対応するエッジ位置データは、制御部１６に送出され、保存される。これにより、検査中は、制御部１６が疑似欠陥に対応するエッジ位置の間に現れる欠陥のみを有効とし、その範囲以外は比較演算の対象から除外するようになる。
【０１２８】
以上の設定作業が終了したら、検査を開始する。まず、搬送ステージ１２を駆動させておき、スキャナ８０を動作させる。これにより、搬送ステージ１２上を移動する被検査物１０に、スキャナ８０からの検査光が照射される。
【０１２９】
図１７に示されるように、被検査物１０を透過した光は、拡散板を通過して長尺ＰＭＴ８６に受光される。スキャナ８０が規則的パターンを１ラインスキャンする間、長尺ＰＭＴ８６がサンプリングを行うことで、１ラインの画像データが取得される。この画像データ信号は、Ａ／Ｄ変換回路９０でデジタル信号に変換された後、欠陥検出回路２８に転送される。
【０１３０】
１ラインずつ取り込んだデジタル画像信号は、シェーディング補正回路２８ａによってシェーディング補正が施され、暗電流補正回路２８ｂによって暗電流補正が施された後、加算器２８ｃをスルーして空間フィルタ回路２８ｄに入力される。空間フィルタ回路２８ｄは、実施例１と同様の空間フィルタ処理を施し、欠陥部を強調するとともにオフセットレベルを一定にする。空間フィルタ回路２８ｄから出力された画像データはＬＵＴ２８ｅに入力されて３値化され、この後、エッジ検出回路２８ｆに入力される。エッジ検出回路２８ｆは、この画像信号に基づいてエッジ検出を行い、そのデータを制御部１６に転送する。制御部１６は、エッジ検出回路２８ｆから転送されたデータに基づき、パターン欠陥の種類、位置、大きさを検出する。制御部１６は、これらの検出結果に基づき、必要に応じて、表示装置３０ａに規則的パターンの欠陥を表示したり、記録装置３０ｂに検出データを記録したり、外部機器３０ｃに検出データを出力したり、また記録・出力の際にデータを加工する。
【０１３１】
本実施例の欠陥検査装置も、３個の規則的パターンについてその近傍に位置する画素濃度を比較することで、欠陥の有無のみならず、欠陥の種類、位置、大きさ等を検出することができ、詳細な欠陥検査が可能である。また、比較の際、検査すべき規則的パターンについての画素濃度を２倍してから、その前後のパターンについての画素濃度を減算するので、これにより欠陥が強調され、Ｓ／Ｎが向上する。これにより、検査精度を高めることができる。
【０１３２】
さらに、本実施例の欠陥検査装置では、長尺ＰＭＴ８６というポイントセンサにより検査光を受光するので、ラインセンサを用いる場合に比べて干渉縞（モアレ）が発生しないという利点があり、高精度の欠陥検査が一層容易である。また、検査条件の設定がラインセンサを用いる場合に比べて容易であり、このため、効率の良い欠陥検査が可能である。
【０１３３】
【発明の効果】
本発明の欠陥検査装置によれば、所定の３個の領域の画像濃度Ｓ１、Ｓ２及びＳ３を比較し、これによって画像上の規則的パターンのうちこれらの領域の近傍に位置する第１、第２及び第３のパターンを比較するので、欠陥の有無のみならず、欠陥の種類、位置、大きさ等を容易に検出することできる。
【０１３４】
本発明の欠陥検査装置のうち演算により生じる疑似欠陥信号を除去して欠陥を検出するものによれば、疑似欠陥が真の欠陥であると誤認されることを防止されるので、検出精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【０１３５】
本発明の欠陥検査装置のうち搬送ステージを備えるものによれば、規則的パターンを有する被検査物をこの搬送ステージによって継続的に移動させながら撮像を行うことで画像情報が順次に欠陥検出部に送出され、効率良く欠陥を検出することができる。
【０１３６】
本発明の欠陥検査装置において、撮像部が規則的パターンの配列方向に沿った１次元の画像情報を取得するものであると、撮像部の構成を簡略なものとすることができ、装置全体の小型化や製造コストの低減を達成することができる。
【０１３７】
欠陥検出部が複数ラインにわたる領域の画像濃度を比較する場合は、１次元の画像情報を取得する方向と規則的パターンの配列方向とが一致しない場合にも、各パターンを包含するようなライン数にわたる領域の画像濃度を比較するように設定することで、好適に欠陥を検出することができる。
【０１３８】
欠陥検出部がシェーディング補正を行う手段を備えていると、撮像に用いられる検査光の照射むらや検査光を受光する手段の感度むらに起因するシェーディングが画像情報に与える影響が低減され、誤検出を防止することができるので、検出精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【０１３９】
同様に、欠陥検出部が暗電流補正を行う手段を備えていると、撮像部の暗電流が画像情報に与える影響が低減され、誤検出を防止することができるので、検出精度の高い欠陥検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１に係る規則的パターンの欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図２】被検査物１０上の規則的パターンの態様を示す模式図である。
【図３】受光手段２０の構成と制御部１６による制御を説明するための図である。
【図４】ラインセンサカメラ６０及び欠陥検出部２８の構成を示すブロック図である。
【図５】実施例１の欠陥検出部２８の回路図である。
【図６】規則的パターンの配列方向とラインセンサカメラ６０の走査方向との関係を示す図である。
【図７】各種の画像データ転送タイミング方式に関し、ラインセンサ系３２、制御系３４及び搬送系３６の関係を示すブロック図である。
【図８】規則的パターンと画素との関係を示す図である。被検査物の規則的パターンが傾いている場合の被検査物の規則的パターンとラインセンサカメラの画素との関係を説明するための模式図である。
【図９】空間フィルタ回路２８ｄのフィルタパターンを示す図である。
【図１０】規則的パターンに張り欠陥がある場合の欠陥検出部２８における演算結果を説明するための図である。
【図１１】規則的パターンに欠け欠陥がある場合の欠陥検出部２８における演算結果を説明するための図である。
【図１２】規則的パターンに各種の欠陥がある場合の欠陥検出部２８における演算結果を模式的に示す図である。
【図１３】パイプライン形の空間フィルタ回路２８ｄ′を示す回路図である。
【図１４】規則的パターンの配列方向がラインセンサカメラ６０の走査方向に対して傾いている様子を示す図である。
【図１５】実施例２の欠陥検査装置の構成を示す概略図である。
【図１６】本実施例２の欠陥検出部２８の構成を示すブロック図である。
【図１７】スキャナ８０と長尺ＰＭＴ８６との関係を示す模式図である。
【符号の説明】
１０…被検査物、１２…１軸ステージ、１４…ステージ・コントローラ、１６…制御部、１８…ライン光源、２０…受光手段、２８…欠陥検出部、２８ａ…シェーディング補正回路、２８ｂ…暗電流補正回路、２８ｃ…加算器、２８ｄ…空間フィルタ回路、２８ｅ…ＬＵＴ、２８ｆ…エッジ検出回路、３０ａ…表示装置、３０ｂ…記録装置、３０ｃ…外部機器、３２…ラインセンサ系、３４…制御系、３６…搬送系、４４…ステージ・コントローラ、４８…エンコーダ、５６…シャッタ、５８…レンズ、６０…ラインセンサカメラ、６０ａ…ラインセンサ素子、６０ｂ…アナログフィルタ回路、６０ｃ…Ａ／Ｄ変換回路、６１…回転ステージ、６２…レンズフォーカス・コントローラ、６４…高さ調整用ステージ、６６…ラインセンサ・コントローラ、６８…シェーディングデータメモリ、７０…ＡＬＵ、７１…ＡＬＵ、７２…暗電流データメモリ、７３…メモリ、７４…ＡＬＵ、７６ａ及び７６ｂ…１Ｈ遅延回路、７８…ＡＬＵ、８０…スキャナ、８２…スキャナ・コントローラ、８６…長尺ＰＭＴ、９０…Ａ／Ｄ変換回路。
【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】
0003751660.tif 000018
【図１５】
0003751660.tif 000019
【図１６】
0003751660.tif 000020
【図１７】
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