JP2011080932A - 表面検査装置及び表面検査方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光が正反射する被検体の表面欠陥を検査する際に、光源が映り込んで発生する光の影響を抑制できる表面検査装置及び表面検査方法を提供する。
【解決手段】
第１照明光を発生させる第１光源と、第２照明光を発生させる第２光源と、被検体が照らされるように第１照明光及び第２照明光を反射するハーフミラーと、第１照明光が被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び第２照明光が被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を撮像する撮像部と、第１画像、及び第２画像を分離する画像分離部と、第１画像及び第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を特定する画素特定部と、第１画像において特定された前記画素を、第２画像の対応画素で補完し、第２画像において特定された画素を、第１画素の対応画素で補完する画素補完部と、を含む。
【選択図】図１
【解決手段】
第１照明光を発生させる第１光源と、第２照明光を発生させる第２光源と、被検体が照らされるように第１照明光及び第２照明光を反射するハーフミラーと、第１照明光が被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び第２照明光が被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を撮像する撮像部と、第１画像、及び第２画像を分離する画像分離部と、第１画像及び第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を特定する画素特定部と、第１画像において特定された前記画素を、第２画像の対応画素で補完し、第２画像において特定された画素を、第１画素の対応画素で補完する画素補完部と、を含む。
【選択図】図１
Description
本発明は、表面検査装置及び表面検査方法に関し、特に被検体の表面の凹凸、傷、及び撓み（以下、「表面欠陥」と総称する）を検出する表面検査装置及び表面検査方法に関する。
近年、電子機器の筐体の表面欠陥を高精度に検出する需要が増加している。このような表面欠陥を検出するためには、暗視野照明を備えた表面検査装置が知られている。
表面検査装置は、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ (ＣＣＤ）カメラ等の受光素子、及び、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光を照射するＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を備える。そこで、ＬＥＤからの放射光によって、被検体である筐体の表面に対し斜め方向から光が照射されると、表面欠陥からの散乱光がＣＣＤに受光され、暗視野照明による表面欠陥の検出が可能となる。
表面検査装置は、Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ (ＣＣＤ）カメラ等の受光素子、及び、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光を照射するＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を備える。そこで、ＬＥＤからの放射光によって、被検体である筐体の表面に対し斜め方向から光が照射されると、表面欠陥からの散乱光がＣＣＤに受光され、暗視野照明による表面欠陥の検出が可能となる。
このような電子機器の筐体において、表面が金属又は光沢を有する塗料など、光が正反射する材料で形成されている場合がある。ここで、そのような表面の表面欠陥を検出する際、検査の対象となる表面欠陥のサイズが数ミクロン程度となる場合がある。このような表面欠陥は凹凸変化が少ない。凹凸変化が少ない表面欠陥から発生する散乱光の垂直方向における光強度を大きくするためには、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光を、被検体に対して垂直に近い角度で照射する必要がある。被検体に対して、指向性に優れ、且つ広がり角を有する光を垂直に近い角度で照明する方法の一つとして、被検体の表面とＣＣＤカメラとの間、且つ被検体の表面の上方に傾斜させて配置したハーフミラーを用いる方法がある。
このようなハーフミラーを用いた照明において、ハーフミラーから反射した放射状の光では、被検体の表面に光が映り込んでしまう。被検体表面に照明が映り込んだ領域に表面欠陥が存在するとき、表面欠陥から反射して発生する散乱光は、光源の映り込み領域からの光と重なる。そのため、光源の映り込み領域では、被検体の表面に表面欠陥が存在しても、ＣＣＤカメラによって検出することができない。
一方、このような被検体の表面欠陥を検出する他の方法として、複数の点光源によって被検体の表面を照明し、表面欠陥から発生する散乱光を、複数の点光源の光軸からずらした位置から検出することにより、光源の映り込みの影響を抑制して表面欠陥を検出する方法がある。
しかしながら、このような方法においては、検査対象となる表面欠陥が小さい場合、表面欠陥に反射して発生する反射光の光強度が小さくなる。反射光の光強度を大きくするためには、表面欠陥に照射される光源の光強度を大きくする必要がある。表面欠陥に照射される光源の光強度を大きくすると、被検体の表面に光源が映り込む領域が大きくなる。光源が映り込む領域は、反射光の光強度が、表面欠陥から発生する散乱光の光強度よりも大きくなる。従って、表面欠陥に照射される光源の光強度を大きくすると、表面欠陥から発生する散乱光を検出できる領域が小さくなる問題があった。
本発明は、光が正反射する被検体の表面欠陥を検査する際に、光源が映り込んで発生する光の影響を抑制できる表面検査装置及び表面検査方法を提供することを目的とする。
本発明の課題を解決するため、本発明の第１の側面によれば、
第１照明光を発生させる第１光源と、
第２照明光を発生させる第２光源と、
被検体が照らされるように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射するハーフミラーと、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像、及び前記第２画像を分離する画像分離部と、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を特定する画素特定部と、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記第１画素の対応画素で補完する画素補完部と、
を含むことを特徴とする表面検査装置を提供する。
第１照明光を発生させる第１光源と、
第２照明光を発生させる第２光源と、
被検体が照らされるように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射するハーフミラーと、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像、及び前記第２画像を分離する画像分離部と、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を特定する画素特定部と、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記第１画素の対応画素で補完する画素補完部と、
を含むことを特徴とする表面検査装置を提供する。
本発明の第２の側面によれば、
第１光源、第２光源、ハーフミラー、撮像部、画像分離部、画素特定部、及び画素補完部を備える表面検査装置によって被検体を検査する表面検査方法であって、
前記第１光源によって第１照明光、及び前記第２光源によって第２照明光を発生させ、
前記ハーフミラーによって前記被検体を照らすように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射させ、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を前記撮像部によって撮像し、
前記第１画像、及び前記第２画像を前記画像分離部によって分離し、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を前記画素特定部によって特定し、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第１画素の対応画素で補完することを含むことを特徴とする表面検査方法を提供する。
第１光源、第２光源、ハーフミラー、撮像部、画像分離部、画素特定部、及び画素補完部を備える表面検査装置によって被検体を検査する表面検査方法であって、
前記第１光源によって第１照明光、及び前記第２光源によって第２照明光を発生させ、
前記ハーフミラーによって前記被検体を照らすように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射させ、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を前記撮像部によって撮像し、
前記第１画像、及び前記第２画像を前記画像分離部によって分離し、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を前記画素特定部によって特定し、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第１画素の対応画素で補完することを含むことを特徴とする表面検査方法を提供する。
本発明によれば、被検体表面に映り込んだ照明の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する画素を含む。第１画像及び第２画像において、閾値以上の光強度を含む画素を特定し、特定された画素を、第１画像及び第２画像が有する画素を用いて補完することにより、光源の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
以下、本発明の実施例１及び実施例２に係る表面検査装置、及び表面検査方法が説明される。ただし、本発明は本実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例１において、図１から図９は、表面検査装置１０、及び表面検査装置１０を用いた表面検査方法が説明される。
図１は、表面検査装置１０の概略構成図を示す。図１に示す表面検査装置１０は、照明制御部１１、光源Ａ１２、光源Ｂ１３、カラーカメラ１４、結像レンズ１４Ａ、ハーフミラー１５、制御部１６、及びステージ１８を備える。図１の被検体１７は、検査対象である。なお、図１における矢印は、Ｘ方向の光源Ａ１２から照射される光Ｌ１の光軸、及び光源Ｂ１３から照射される光Ｌ２の光軸を示す。図１における一点鎖線は、カラーカメラ１４、結像レンズ１４Ａの中心軸を示す。
照明制御部１１は、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に接続されている。照明制御部１１は、例えば、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に出力する電圧を増幅するための不図示のアンプを備える。照明制御部１１は、光源Ａ１２から発する光Ｌ１、及び光源Ｂ１３から発する光Ｌ２の強度を調節するために設けられている。
光源Ａ１２及び光源Ｂ１３は、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２を発生させることが望ましい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３は、例えばＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を用いることができる。光源Ａ１２は、例えば赤色の発光色を有することが望ましい。光源Ｂ１３は、例えば青色の発光色を有することが望ましい。
光源Ａ１２から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ１、及び光源Ｂ１３から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ２は、ハーフミラー１５によってＺ方向に反射し、被検体１７の表面に照射される。被検体１７の表面でＺ方向に反射する光Ｌ１及び光Ｌ２は、ハーフミラー１５及び結像レンズ１４Ａを介してカラーカメラ１４によって撮像される。
なお、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の発光色が有する波長は、異なるものであることが望ましい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を被検体１７に対して照射して形成される暗視野画像を分離するときに、各光源が有する波長に基づく画像分離ステップを行うためである。各光源が有する波長が異なるものであれば、カラーカメラ１４が備える波長分別用のフィルターにより、光源Ａ１２に対する画像と、光源Ｂ１３に対する画像とを容易に分離することが可能となるからである。光源Ａ１２の発光色である赤色は、例えば６６０ｎｍの波長を有する。光源Ｂ１３の発光色である青色は、例えば４５０ｎｍの波長を有する。
カラーカメラ１４は、結像レンズ１４Ａを備える。カラーカメラ１４において、入射光は、例えば、光の三原色である赤色、青色、又は緑色がＢａｙｅｒ配列されたカラーフィルタを通過し、１枚のＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）センサにより受光され、被検体１７のカラー画像として撮像される。このようなカラーカメラ１４を、単板式カラーカメラという。結像レンズ１４Ａは、カラーカメラ１４と被検体１７との間に配置されている。
ハーフミラー１５は、結像レンズ１４Ａと被検体１７との間に配置されている。ハーフミラー１５は、被検体１７の表面の上方に傾斜させて配置されている。ハーフミラー１５における光の反射率及び透過率の比率は、例えば１：１である。
制御部１６は、カラーカメラ１４の制御、及び表面検査処理を行う。また、制御部１６は、照明制御部１１の制御を行う。また、制御部１６は、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動する制御を行う。表面検査処理については後述する。
被検体１７は、例えばノートパソコン、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ（ＰＤＡ）又は携帯電話の筐体として用いられる。被検体１７は、光が正反射する表面を有する。被検体１７は、例えば金属又は透明膜からなる表面を有することが望ましい。また、被検体１７は、表面に凹凸、傷、及び撓みからなる表面欠陥１７Ａを有する。検出対象となる表面欠陥１７Ａのサイズは、例えば数μｍである。
ステージ１８は、被検体１７を載置するために備えられている。ステージ１８は、不図示の駆動部によってＸ方向又はＹ方向に移動される。
照明制御部１１は、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に接続されている。照明制御部１１は、例えば、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に出力する電圧を増幅するための不図示のアンプを備える。照明制御部１１は、光源Ａ１２から発する光Ｌ１、及び光源Ｂ１３から発する光Ｌ２の強度を調節するために設けられている。
光源Ａ１２及び光源Ｂ１３は、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２を発生させることが望ましい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３は、例えばＬｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ（ＬＥＤ）を用いることができる。光源Ａ１２は、例えば赤色の発光色を有することが望ましい。光源Ｂ１３は、例えば青色の発光色を有することが望ましい。
光源Ａ１２から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ１、及び光源Ｂ１３から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ２は、ハーフミラー１５によってＺ方向に反射し、被検体１７の表面に照射される。被検体１７の表面でＺ方向に反射する光Ｌ１及び光Ｌ２は、ハーフミラー１５及び結像レンズ１４Ａを介してカラーカメラ１４によって撮像される。
なお、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の発光色が有する波長は、異なるものであることが望ましい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を被検体１７に対して照射して形成される暗視野画像を分離するときに、各光源が有する波長に基づく画像分離ステップを行うためである。各光源が有する波長が異なるものであれば、カラーカメラ１４が備える波長分別用のフィルターにより、光源Ａ１２に対する画像と、光源Ｂ１３に対する画像とを容易に分離することが可能となるからである。光源Ａ１２の発光色である赤色は、例えば６６０ｎｍの波長を有する。光源Ｂ１３の発光色である青色は、例えば４５０ｎｍの波長を有する。
カラーカメラ１４は、結像レンズ１４Ａを備える。カラーカメラ１４において、入射光は、例えば、光の三原色である赤色、青色、又は緑色がＢａｙｅｒ配列されたカラーフィルタを通過し、１枚のＣｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ（ＣＣＤ）センサにより受光され、被検体１７のカラー画像として撮像される。このようなカラーカメラ１４を、単板式カラーカメラという。結像レンズ１４Ａは、カラーカメラ１４と被検体１７との間に配置されている。
ハーフミラー１５は、結像レンズ１４Ａと被検体１７との間に配置されている。ハーフミラー１５は、被検体１７の表面の上方に傾斜させて配置されている。ハーフミラー１５における光の反射率及び透過率の比率は、例えば１：１である。
制御部１６は、カラーカメラ１４の制御、及び表面検査処理を行う。また、制御部１６は、照明制御部１１の制御を行う。また、制御部１６は、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動する制御を行う。表面検査処理については後述する。
被検体１７は、例えばノートパソコン、Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ（ＰＤＡ）又は携帯電話の筐体として用いられる。被検体１７は、光が正反射する表面を有する。被検体１７は、例えば金属又は透明膜からなる表面を有することが望ましい。また、被検体１７は、表面に凹凸、傷、及び撓みからなる表面欠陥１７Ａを有する。検出対象となる表面欠陥１７Ａのサイズは、例えば数μｍである。
ステージ１８は、被検体１７を載置するために備えられている。ステージ１８は、不図示の駆動部によってＸ方向又はＹ方向に移動される。
図２は、実施例１に係る制御部１６の機能ブロックを示す図である。図２に示す制御部１６は、照射部１６Ａ、カラー画像取得部１６Ｂ、信号処理部１６Ｃ、及びステージ動作部１６Ｄを備える。
照射部１６Ａは、照明制御部１１に備えられた光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を用いて被検体１７を照射する。
カラー画像取得部１６Ｂは、カラーカメラ１４を制御し、結像レンズ１４Ａを介して入射される光Ｌ１、及び光Ｌ２によって照射された被検体１７の画像データを取得する。
信号処理部１６Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部１６Ｃは、光源画像分離部１６１Ｃ、膨張処理部１６２Ｃ、閾値処理部１６３Ｃ、画像合成部１６４Ｃ、収縮処理部１６５Ｃ、表面欠陥検出部１６６Ｃ、及び良否判定部１６７Ｃを備える。
光源画像分離部１６１Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データを、不図示の分光データ処理によって赤色、青色、又は緑色からなる、濃淡を有する単色の画像データに分離する。分離された画像データは、後述するメモリ１６０Ｂに格納される。
膨張処理部１６２Ｃは、抽出されたそれぞれの画像データにおいて、光源の映り込み領域を抽出する処理部である。膨張処理部１６２Ｃについては、図５の膨張処理ステップ及び図７を用いて説明する。
閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ１未満の領域を残す信号処理を行う。その結果、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域２３Ｂに対する画像データが除去され、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対する閾値処理済の画像データが得られる。
画像合成部１６４Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データを合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う。
収縮処理部１６５Ｃは、画像合成処理がなされた画像データを、元の画素のサイズにするためＸ方向に収縮する信号処理を行う。
表面欠陥検出部１６６Ｃは、収縮処置がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う。
即ち、光源の映り込み領域が除去された画像において、被検体１７の表面欠陥１７Ａからの散乱光による信号強度が検出される。そのような信号強度を検出することにより、表面欠陥検出部１６６Ｃは、被検体１７の表面欠陥１７Ａを検出することができる。
良否判定部１６７Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上の合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部１６７Ｃは、信号強度が所定値未満の合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号強度の閾値は、不具合と判定する表面欠陥１７Ａのサイズにより決定される。
ステージ動作部１６Ｄは、カラー画像取得処理が始まる前、又は良否判定処理が終了した時に、ステージ１８に載置された被検体１７を、不図示の駆動部を駆動することによってＸ方向又はＹ方向に移動させる。そして、ステージ動作部１６Ｄは、被検体１７に対する光照射位置を変更する処理を行う。
照射部１６Ａは、照明制御部１１に備えられた光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を用いて被検体１７を照射する。
カラー画像取得部１６Ｂは、カラーカメラ１４を制御し、結像レンズ１４Ａを介して入射される光Ｌ１、及び光Ｌ２によって照射された被検体１７の画像データを取得する。
信号処理部１６Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部１６Ｃは、光源画像分離部１６１Ｃ、膨張処理部１６２Ｃ、閾値処理部１６３Ｃ、画像合成部１６４Ｃ、収縮処理部１６５Ｃ、表面欠陥検出部１６６Ｃ、及び良否判定部１６７Ｃを備える。
光源画像分離部１６１Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データを、不図示の分光データ処理によって赤色、青色、又は緑色からなる、濃淡を有する単色の画像データに分離する。分離された画像データは、後述するメモリ１６０Ｂに格納される。
膨張処理部１６２Ｃは、抽出されたそれぞれの画像データにおいて、光源の映り込み領域を抽出する処理部である。膨張処理部１６２Ｃについては、図５の膨張処理ステップ及び図７を用いて説明する。
閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ１未満の領域を残す信号処理を行う。その結果、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域２３Ｂに対する画像データが除去され、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対する閾値処理済の画像データが得られる。
画像合成部１６４Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データを合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う。
収縮処理部１６５Ｃは、画像合成処理がなされた画像データを、元の画素のサイズにするためＸ方向に収縮する信号処理を行う。
表面欠陥検出部１６６Ｃは、収縮処置がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う。
即ち、光源の映り込み領域が除去された画像において、被検体１７の表面欠陥１７Ａからの散乱光による信号強度が検出される。そのような信号強度を検出することにより、表面欠陥検出部１６６Ｃは、被検体１７の表面欠陥１７Ａを検出することができる。
良否判定部１６７Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上の合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部１６７Ｃは、信号強度が所定値未満の合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号強度の閾値は、不具合と判定する表面欠陥１７Ａのサイズにより決定される。
ステージ動作部１６Ｄは、カラー画像取得処理が始まる前、又は良否判定処理が終了した時に、ステージ１８に載置された被検体１７を、不図示の駆動部を駆動することによってＸ方向又はＹ方向に移動させる。そして、ステージ動作部１６Ｄは、被検体１７に対する光照射位置を変更する処理を行う。
図３は、実施例１に係る制御部１６のハードウェア構成を示す図である。図３に示すように、制御部１６は、Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）１６０Ａ、及びメモリ１６０Ｂを備える。ＣＰＵ１６０Ａは、制御部１６の動作の制御を行う。メモリ１６０Ｂは、ＣＰＵ１６０Ａにより使用され、データの読み出し、又は書き込みが行われる。図２に示す照射部１６Ａ、カラー画像取得部１６Ｂ、信号処理部１６Ｃ、及びステージ動作部１６Ｄからなる機能ブロックは、メモリ１６０Ｂに格納されているプログラムをＣＰＵ１６０Ａが読み出し、実行することで実現される。
図４は、実施例１に係る表面検査処理の動作を示すフローチャートである。先ず、表面検査処理の開始の指示を受けると、照射部１６Ａは、照明制御部１１に備えられた光源Ａ１２からの光Ｌ１、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２によって、被検体１７を照射する（Ｓ１、光照射ステップ）。被検体１７が光Ｌ１及び光Ｌ２によって照射された後、カラー画像取得部１６Ｂは、カラーカメラ１４によって被検体１７のカラー画像を撮像し、画像データの取得を行う（Ｓ２、カラー画像取得ステップ）。画像データの取得後、信号処理部１６Ｃは、取得された画像データに基づく信号処理を行う（Ｓ３、信号処理）。信号処理については後述する。信号処理の終了後、良否判定部１６７Ｃは、被検体１７の全検査領域に対し検査が完了したか判定を行う（Ｓ４）。被検体１７の検査が完了している場合（Ｓ４、ＹＥＳ）、実施例１に係る表面検査処理は終了となる。
一方、ステップＳ４において、被検体１７の検査が完了していない場合（Ｓ４、ＮＯ）、ステージ動作部１６Ｄは、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動させ、被検体１７における光Ｌ１及び光Ｌ２の照射位置の変更が行われる（Ｓ５、光照射位置の変更ステップ）。光Ｌ１及び光Ｌ２の照射位置の変更後、再度ステップＳ１における被検体１７に対する光の照射が行われる。
一方、ステップＳ４において、被検体１７の検査が完了していない場合（Ｓ４、ＮＯ）、ステージ動作部１６Ｄは、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動させ、被検体１７における光Ｌ１及び光Ｌ２の照射位置の変更が行われる（Ｓ５、光照射位置の変更ステップ）。光Ｌ１及び光Ｌ２の照射位置の変更後、再度ステップＳ１における被検体１７に対する光の照射が行われる。
次に、信号処理について説明する。図５は、実施例１に係る表面検査装置１０における１つの検査領域で取得された画像データの信号処理の動作を示すフローチャートである。
先ず、カラー画像取得部１６Ｂは、被検体１７のカラー画像データを取得する（Ｓ１１、カラー画像取得ステップ）。このカラー画像データについては、図６Ａを用いて説明する。次いで、光源画像分離部１６１Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データを、不図示の分光データ処理によって赤色、青色、又は緑色からなる、濃淡を有する単色の画像データに分離する（Ｓ１２Ａ、光源Ａ画像分離ステップ、及びＳ１２Ｂ、光源Ｂ画像分離ステップ）。これらの濃淡を有する単色の画像データについては、図６Ｂ及び図６Ｃを用いて説明する。実施例１において、光源Ａ１２は赤色の発光色を備える。そのため、光源Ａ画像は赤色の画像データとなる。又、実施例１において、光源Ｂ１３は青色の発光色を備える。そのため、光源Ｂ画像は青色の画像データとなる。
次いで、膨張処理部１６２Ｃは、抽出されたそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データにおいて、各画像データの信号を、例えば数画素分だけＸ方向に拡大する（Ｓ１３Ａ、膨張処理ステップ、及びＳ１３Ｂ、膨張処理ステップ）。
次いで、閾値処理部１６３Ｃは、膨張処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データにおいて、予め設定された光の強度信号の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ１未満の画素を含む領域を残す信号処理を行う（Ｓ１４Ａ、閾値処理ステップ、及びＳ１４Ｂ、閾値処理ステップ）。
次いで、画像合成部１６４Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データを、それぞれの画像が有する信号強度に基づいて合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う（Ｓ１５、画像合成ステップ）。この画像データについては、図６Ｄを用いて説明する。
次いで、収縮処理部１６５Ｃは、画像合成処理がなされた合成画像データに対して収縮処理を行い、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う（Ｓ１６、収縮処理ステップ）。
次いで、表面欠陥検出部１６６Ｃは、収縮処理がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う（Ｓ１７、表面欠陥検出ステップ）。
次いで、良否判定部１６７Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、合成画像データの照射位置において信号強度が所定値以上の合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ１８、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部１６７Ｃは、抽出画像の照射位置において信号強度が所定値未満の合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ１８、良否判定ステップ）。
先ず、カラー画像取得部１６Ｂは、被検体１７のカラー画像データを取得する（Ｓ１１、カラー画像取得ステップ）。このカラー画像データについては、図６Ａを用いて説明する。次いで、光源画像分離部１６１Ｃは、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データを、不図示の分光データ処理によって赤色、青色、又は緑色からなる、濃淡を有する単色の画像データに分離する（Ｓ１２Ａ、光源Ａ画像分離ステップ、及びＳ１２Ｂ、光源Ｂ画像分離ステップ）。これらの濃淡を有する単色の画像データについては、図６Ｂ及び図６Ｃを用いて説明する。実施例１において、光源Ａ１２は赤色の発光色を備える。そのため、光源Ａ画像は赤色の画像データとなる。又、実施例１において、光源Ｂ１３は青色の発光色を備える。そのため、光源Ｂ画像は青色の画像データとなる。
次いで、膨張処理部１６２Ｃは、抽出されたそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データにおいて、各画像データの信号を、例えば数画素分だけＸ方向に拡大する（Ｓ１３Ａ、膨張処理ステップ、及びＳ１３Ｂ、膨張処理ステップ）。
次いで、閾値処理部１６３Ｃは、膨張処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データにおいて、予め設定された光の強度信号の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部１６３Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ１未満の画素を含む領域を残す信号処理を行う（Ｓ１４Ａ、閾値処理ステップ、及びＳ１４Ｂ、閾値処理ステップ）。
次いで、画像合成部１６４Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データ、即ち光源Ａ画像データ及び光源Ｂ画像データを、それぞれの画像が有する信号強度に基づいて合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う（Ｓ１５、画像合成ステップ）。この画像データについては、図６Ｄを用いて説明する。
次いで、収縮処理部１６５Ｃは、画像合成処理がなされた合成画像データに対して収縮処理を行い、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う（Ｓ１６、収縮処理ステップ）。
次いで、表面欠陥検出部１６６Ｃは、収縮処理がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う（Ｓ１７、表面欠陥検出ステップ）。
次いで、良否判定部１６７Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、合成画像データの照射位置において信号強度が所定値以上の合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ１８、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部１６７Ｃは、抽出画像の照射位置において信号強度が所定値未満の合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ１８、良否判定ステップ）。
図６は、図５に係るフローチャートの各ステップによって得られる画像データを示す図である。
図６Ａは、図５におけるカラー画像取得ステップ（ステップＳ１１）で取得された画像データ２０Ａを示す。図６Ａに示すように、画像データ２０Ａは、カメラ視野２１、照明領域２２Ａ、照明領域２２Ｂ、光源の映り込み領域２３Ａ、光源の映り込み領域２３Ｂ、表面欠陥領域２４、及び照明領域２５Ａを含む。
カメラ視野２１は、図１に係るカラーカメラ１４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
照明領域２２Ａは、図１に係る光源Ａ１２を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
照明領域２２Ｂは、図１に係る光源Ｂ１３を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域２３Ａは、図１に係る光源Ａ１２が映り込んだ中心領域である。
光源の映り込み領域２３Ｂは、図１に係る光源Ｂ１３が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域２４は、被検体１７が有する表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ａ１２からの光Ｌ１、又は光源Ｂ１３からの光Ｌ２が反射して形成された領域である。
照明領域２５Ａは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１、又は光源Ｂ１３からの光Ｌ２の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
カメラ視野２１は、図１に係るカラーカメラ１４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
照明領域２２Ａは、図１に係る光源Ａ１２を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
照明領域２２Ｂは、図１に係る光源Ｂ１３を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域２３Ａは、図１に係る光源Ａ１２が映り込んだ中心領域である。
光源の映り込み領域２３Ｂは、図１に係る光源Ｂ１３が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域２４は、被検体１７が有する表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ａ１２からの光Ｌ１、又は光源Ｂ１３からの光Ｌ２が反射して形成された領域である。
照明領域２５Ａは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１、又は光源Ｂ１３からの光Ｌ２の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
図６Ｂは、図５における光源Ａ画像分離ステップ（ステップＳ１２Ａ）で取得された画像データ２０Ｂを示す。図６Ｂに示すように、画像データ２０Ｂは、カメラ視野２１、照明領域２２Ａ、光源の映り込み領域２３Ａ、表面欠陥領域２４Ａ、及び照明領域２５Ｂを含む。なお、図６Ｂに示す画像データ２０Ｂにおいて、図６Ａに係る画像データ２０Ａで説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
表面欠陥領域２４Ａは、照明領域２２Ａの表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ａ１２からの光Ｌ１が反射して形成された画素を含む領域である。そのため、表面欠陥領域２４Ａは、図６Ａに係る表面欠陥領域２４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域２５Ｂは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
表面欠陥領域２４Ａは、照明領域２２Ａの表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ａ１２からの光Ｌ１が反射して形成された画素を含む領域である。そのため、表面欠陥領域２４Ａは、図６Ａに係る表面欠陥領域２４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域２５Ｂは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
図６Ｃは、図５における光源Ｂ画像分離ステップ（ステップＳ１２Ｂ）で取得された画像データ２０Ｃを示す。図６Ｃに示すように、画像データ２０Ｃは、カメラ視野２１、照明領域２２Ｂ、光源の映り込み領域２３Ｂ、表面欠陥領域２４Ｂ、及び照明領域２５Ｃを含む。なお、図６Ｃに示す画像データ２０Ｃにおいて、図６Ａに係る画像データ２０Ａで説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
表面欠陥領域２４Ｂは、照明領域２２Ｂの表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ｂ１３からの光Ｌ２が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域２４Ｂは、図６Ａに係る表面欠陥領域２４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域２５Ｃは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
表面欠陥領域２４Ｂは、照明領域２２Ｂの表面欠陥１７Ａに対し、図１に係る光源Ｂ１３からの光Ｌ２が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域２４Ｂは、図６Ａに係る表面欠陥領域２４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域２５Ｃは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
図６Ｄは、図５における画像合成ステップ（ステップＳ１５）で取得された画像データ２０Ｄを示す。図６Ｄに示すように、画像データ２０Ｄは、カメラ視野２１、照明領域２２Ｃ、表面欠陥領域２４、及び照明領域２５Ｄを含む。なお、図６Ｄに示す画像データ２０Ｄにおいて、図６Ａに係る画像データ２０Ａで説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
照明領域２２Ｃは、図６Ｂに係る画像データ２０Ｂに対し図５における閾値処理（ステップＳ１４Ａ）を行った画像データを形成し、且つ図６Ｃに係る画像データ２０Ｃに対し図５における閾値処理（ステップＳ１４Ｂ）を行った画像データを形成した後、閾値処理された各画像データを合成して得られる領域である。
照明領域２５Ｄは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
なお、照明領域２２Ｃは、図５における閾値処理（ステップＳ１４Ａ及びステップＳ１４Ｂ）を行っているため、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに係る光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂが除去されている。表面欠陥領域２４は照明領域２２Ｃに形成されるため、光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂの影響を抑制することができる。そのため、光が正反射する被検体１７の表面に対して表面欠陥１７Ａを高精度に検出することができる。
照明領域２２Ｃは、図６Ｂに係る画像データ２０Ｂに対し図５における閾値処理（ステップＳ１４Ａ）を行った画像データを形成し、且つ図６Ｃに係る画像データ２０Ｃに対し図５における閾値処理（ステップＳ１４Ｂ）を行った画像データを形成した後、閾値処理された各画像データを合成して得られる領域である。
照明領域２５Ｄは、被検体１７において、光源Ａ１２からの光Ｌ１の強度、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
なお、照明領域２２Ｃは、図５における閾値処理（ステップＳ１４Ａ及びステップＳ１４Ｂ）を行っているため、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃに係る光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂが除去されている。表面欠陥領域２４は照明領域２２Ｃに形成されるため、光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂの影響を抑制することができる。そのため、光が正反射する被検体１７の表面に対して表面欠陥１７Ａを高精度に検出することができる。
図７は、実施例１に係る表面検査装置１０によって取得された画像データの信号強度と照射位置との関係を示す図である。
図７Ａは、図６Ｂと同様に、図５に係る光源Ａ画像分離ステップ（ステップＳ１２Ａ）で取得された画像データ２０Ｂを示す図である。
図７Ｂは、図６Ｃと同様に、図５に係る光源Ｂ画像分離ステップ（ステップＳ１２Ｂ）で取得された画像データ２０Ｃを示す図である。
図７Ｃは、図７Ａの画像データ２０ＢのＡ−Ｂ線上における、画像データ２０Ｂの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データ２０Ｂに係る信号強度、即ち光源Ａ１２により照明される画像の階調値を示す。横軸は、光源Ａ１２からの光Ｌ１の照射位置を示す。
図７Ｃに示すように、左側の小さな信号強度のピークは、図１の表面欠陥１７Ａに光Ｌ１が反射して形成された表面欠陥領域２４Ａの信号強度を示す。又、右側の大きな信号強度のピークは、図１に係る被検体１７の表面に光源Ａ１２が映り込んだ光源の映り込み領域２３Ａの信号強度を示す。図７Ｃに示すように、光源の映り込み領域２３Ａにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域２４Ａにおける散乱光の信号強度のピークよりもはるかに大きい。
図７Ｃに示すように、左側の小さな信号強度のピークは、図１の表面欠陥１７Ａに光Ｌ１が反射して形成された表面欠陥領域２４Ａの信号強度を示す。又、右側の大きな信号強度のピークは、図１に係る被検体１７の表面に光源Ａ１２が映り込んだ光源の映り込み領域２３Ａの信号強度を示す。図７Ｃに示すように、光源の映り込み領域２３Ａにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域２４Ａにおける散乱光の信号強度のピークよりもはるかに大きい。
図７Ｄは、図７Ｂの画像データ２０Ｃに係るＡ−Ｂ線における、画像データ２０Ｃの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データ２０Ｃに係る光Ｌ２の信号強度、即ち光源Ｂ１３からの光Ｌ２の階調値を示す。横軸は、光源Ｂ１３からの光Ｌ２の照射位置を示す。
図７Ｄに示すように、中央の大きな信号強度のピークは、図１に係る被検体１７の表面に光源Ｂ１３が映り込んだ光源の映り込み領域２３Ｂの信号強度を示す。なお、図７Ｂに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂの照射位置、及び図１の表面欠陥１７Ａに光Ｌ２が反射して形成される表面欠陥領域２４Ｂの照射位置が重なっている。しかし、光源の映り込み領域２３Ｂにおける信号強度は、表面欠陥領域２４Ｂにおける信号強度のピークよりもはるかに大きい。そのため、表面欠陥領域２４Ｂによる小さな信号強度のピークは、光源の映り込み領域２３Ｂによる大きなピークにより検出することができない。
図７Ｄに示すように、中央の大きな信号強度のピークは、図１に係る被検体１７の表面に光源Ｂ１３が映り込んだ光源の映り込み領域２３Ｂの信号強度を示す。なお、図７Ｂに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂの照射位置、及び図１の表面欠陥１７Ａに光Ｌ２が反射して形成される表面欠陥領域２４Ｂの照射位置が重なっている。しかし、光源の映り込み領域２３Ｂにおける信号強度は、表面欠陥領域２４Ｂにおける信号強度のピークよりもはるかに大きい。そのため、表面欠陥領域２４Ｂによる小さな信号強度のピークは、光源の映り込み領域２３Ｂによる大きなピークにより検出することができない。
図７Ｅは、図５の膨張処理ステップ（ステップＳ１３Ａ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る光Ｌ１の階信号強度、即ち光源Ａ１２からの光Ｌ１の階調値を示す。横軸は、光源Ａ１２からの光Ｌ１の照射位置を示す。
図７Ｅに示すように、表面欠陥領域２４Ａによる左側の小さな信号強度のピーク、及び光源の映り込み領域２３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。ここで、膨張処理とは、抽出されたそれぞれの画像データにおいて、例えばＸ方向に数画素分のサイズだけ大きめに光源の映り込み領域を抽出する処理のことをいう。
図７Ｅに示すように、表面欠陥領域２４Ａによる左側の小さな信号強度のピーク、及び光源の映り込み領域２３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。ここで、膨張処理とは、抽出されたそれぞれの画像データにおいて、例えばＸ方向に数画素分のサイズだけ大きめに光源の映り込み領域を抽出する処理のことをいう。
図７Ｆは、図５の膨張処理ステップ（ステップＳ１３Ｂ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｂ１３からの光Ｌ２の階調値を示す。横軸は、光源Ｂ１３からの光Ｌ２の照射位置を示す。
図７Ｆに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂによる中央の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。
図７Ｆに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂによる中央の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。
図７Ｇは、図５の閾値処理ステップ（ステップＳ１４Ａ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ａ１２からの光Ｌ１の階調値を示す。横軸は、光源Ａ１２からの光Ｌ１の照射位置を示す。破線は、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ１を示す。閾値ＳＬ１は、表面欠陥領域２４Ａによる信号強度以上、且つ光源の映り込み領域２３Ａによる信号強度以下に設定することが望ましい。
図７Ｇに示すように、光源の映り込み領域２３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。そのため、表面欠陥領域２４Ａによる左側の小さな信号強度のピークのみ残る。ここで、閾値処理とは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理のことをいう。
図７Ｇに示すように、光源の映り込み領域２３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。そのため、表面欠陥領域２４Ａによる左側の小さな信号強度のピークのみ残る。ここで、閾値処理とは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ１を用いて、信号強度が閾値ＳＬ１以上の画素を含む領域を除去する信号処理のことをいう。
図７Ｈは、図５の閾値処理ステップ（ステップＳ１４Ｂ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｂ１３からの光Ｌ２の階調値を示す。横軸は、光源Ｂ１３からの光Ｌ２の照射位置を示す。破線は、図７Ｇに示す閾値ＳＬ１と同様に、予め設定された光の信号強度の閾値である。
図７Ｈに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂによる信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。
図７Ｈに示すように、光源の映り込み領域２３Ｂによる信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。
図７Ｉは、図５の画像合成ステップ（ステップＳ１５）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ａ１２からの光Ｌ１、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２をそれぞれの光が有する階調値に基づいて合成して得られた信号強度を示す。横軸は、光源Ａ１２からの光Ｌ１の照射位置、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２の照射位置を示す。
図７Ｉに示すように、図７Ｇ及び図７Ｈにおいて除去された光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂの信号強度が補完される。そのため、表面欠陥領域２４Ａ又は表面欠陥領域２４Ｂに係る信号強度のピークのみ存在する合成画像を形成することができる。
図７Ｉに示すように、図７Ｇ及び図７Ｈにおいて除去された光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂの信号強度が補完される。そのため、表面欠陥領域２４Ａ又は表面欠陥領域２４Ｂに係る信号強度のピークのみ存在する合成画像を形成することができる。
図７Ｊは、図５の収縮処理ステップ（ステップＳ１６）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ａ１２からの光Ｌ１、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２をそれぞれの光が有する階調値に基づいて合成して得られた信号強度を示す。横軸は、光源Ａ１２からの光Ｌ１の照射位置、及び光源Ｂ１３からの光Ｌ２の照射位置を示す。
図７Ｊに示すように、合成処理がなされた画像は、収縮処理により、照射位置方向に縮小された元の画素サイズに戻る。以上より、図７Ｅ及び図７Ｆの膨張処理、ならびに図７Ｇ及び図７Ｈの閾値処理により、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対する光源の映り込み領域の画像データが確実に除去される。
図７Ｊに示すように、合成処理がなされた画像は、収縮処理により、照射位置方向に縮小された元の画素サイズに戻る。以上より、図７Ｅ及び図７Ｆの膨張処理、ならびに図７Ｇ及び図７Ｈの閾値処理により、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対する光源の映り込み領域の画像データが確実に除去される。
図８は、実施例１に係る表面検査装置１０の光源Ａ１２と光源Ｂ１３との関係を示す概略構成図である。図８に示す表面検査装置１０は、光源Ａ１２、光源Ｂ１３、及びハーフミラー１５を備える。図８の被検体１７は、検査対象である。なお、図１に係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
図８における矢印は、光源Ａ１２からＸ方向に照射される光Ｌ１、及び光源Ｂ１３からＸ方向に照射される光Ｌ２の光を示す。光源Ａ１２の虚像１２Ａは、ハーフミラー１５による光源Ａ１２の虚像である。
なお、前述した図６Ａに係る光源の映り込み領域２３Ａは、虚像１２Ａが被検体１７の表面に映り込むことによって形成される。光源Ｂ１３の虚像１３Ｂは、光源Ｂ１３がハーフミラー１５に反射して形成される。なお、前述した図６Ａに係る光源の映り込み領域２３Ｂは、虚像１３Ｂが被検体１７の表面に映り込むことによって形成される。
図８における矢印は、光源Ａ１２からＸ方向に照射される光Ｌ１、及び光源Ｂ１３からＸ方向に照射される光Ｌ２の光を示す。光源Ａ１２の虚像１２Ａは、ハーフミラー１５による光源Ａ１２の虚像である。
なお、前述した図６Ａに係る光源の映り込み領域２３Ａは、虚像１２Ａが被検体１７の表面に映り込むことによって形成される。光源Ｂ１３の虚像１３Ｂは、光源Ｂ１３がハーフミラー１５に反射して形成される。なお、前述した図６Ａに係る光源の映り込み領域２３Ｂは、虚像１３Ｂが被検体１７の表面に映り込むことによって形成される。
指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ１及び光Ｌ２は、被検体１７の表面の上方に傾斜させて配置したハーフミラー１５に対して照射される。ハーフミラー１５の傾斜角度は、光源Ａ１２から照射され、且つ光軸がＸ方向の光Ｌ１、及び光源Ｂ１３から照射され、且つ光軸がＸ方向の光Ｌ２が、被検体１７の表面に対して垂直方向に照射されるように設定されている。放射状の光Ｌ１及び光Ｌ２は、ハーフミラー１５で反射し、被検体１７の表面を照射する。虚像１２Ａ及び虚像１３Ｂは、光が正反射する被検体１７表面に映り込み、ハーフミラー１５を通して、カラーカメラ１４により映り込み領域１１Ａ及び映り込み領域２２Ｂとして撮像される。
被検体１７の表面に対して照射される放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２の光軸の傾斜角度は、被検体１７の表面の垂直方向に対し光軸から外周方向に向かうにつれて大きくなる。ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２が被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａに照射されると、表面欠陥１７Ａから光が反射し、散乱光が発生する。表面欠陥１７Ａから発生した散乱光のうち、Ｚ方向の散乱光はハーフミラー１５を透過し、図１に示すカラーカメラ１４により受光される。
一方、表面欠陥が存在しない正常な被検体１７の表面から発生する反射光はＺ方向に対して斜め方向となる。Ｚ方向に対して斜め方向の反射光は、結像レンズ１４Ａに入射しないため、図１に示すカラーカメラ１４に受光されない。そのため、図１に示すカラーカメラに受光された光を利用して、表面欠陥を検出することが可能になる。
被検体１７の表面に対して照射される放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２の光軸の傾斜角度は、被検体１７の表面の垂直方向に対し光軸から外周方向に向かうにつれて大きくなる。ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ１、及び光Ｌ２が被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａに照射されると、表面欠陥１７Ａから光が反射し、散乱光が発生する。表面欠陥１７Ａから発生した散乱光のうち、Ｚ方向の散乱光はハーフミラー１５を透過し、図１に示すカラーカメラ１４により受光される。
一方、表面欠陥が存在しない正常な被検体１７の表面から発生する反射光はＺ方向に対して斜め方向となる。Ｚ方向に対して斜め方向の反射光は、結像レンズ１４Ａに入射しないため、図１に示すカラーカメラ１４に受光されない。そのため、図１に示すカラーカメラに受光された光を利用して、表面欠陥を検出することが可能になる。
次に、実施例１に係る表面検査装置１０の光源Ａ１２と光源Ｂ１３との関係を説明する。距離ａ１は光源Ａ１２と光源Ｂ１３との間隔を示す。距離ａ２は被検体１７の表面上における光Ｌ２の照射範囲を示す。距離ｂは、被検体１７の表面から、光源Ａ１２及び光源Ａ１３までの距離、即ち光源Ａ１２の虚像１２Ａ及び光源Ｂ１３の虚像１３Ｂまでの距離である。角度θは、光源Ｂ１３からの光Ｌ２の広がり角、及び光源Ｂ１３の鏡像１３Ｂからの光Ｌ２の広がり角を示す。距離ａ２が距離ａ１以下となるとき、光源Ａ１２の虚像１２Ａは、光源Ｂ１３の照射領域内となる。距離ａ１以下となる距離ａ２を満足する距離ａ１、距離ｂ、及び角度θの関係は次式で示すことができる。
（数１）
ａ１≦ｂｔａｎθ
ａ１≦ｂｔａｎθ
距離ａ１、距離ｂ、及び角度θがこのような関係であれば、図６Ａに示すように、光源Ａ１２に係る光源の映り込み領域２３Ｂを、光源Ｂ１３に係る照明領域２２Ａの範囲内に形成することができる。その結果、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域における光源の映り込み領域の位置が異なるものとなり、且つ、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域は十分に重なりあうため、一方の光源の映り込み領域を、他方の光源の照明領域による画像によって補完することができる。そのため、光源の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
また、このようなハーフミラー１５を用いた照明において、ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ１及び光Ｌ２では、光が正反射する被検体１７の表面に光が映り込んでしまう。被検体１７の表面に、光源Ａ１２が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域２３Ａ、及び、光源Ｂ１３が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域２３Ｂに表面欠陥が存在するとき、表面欠陥から反射して発生する散乱光は、光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂからの光と重なる。そのため、光源の映り込み領域２３Ａ及び光源の映り込み領域２３Ｂでは、被検体１７の表面に表面欠陥が存在しても、カラーカメラ１４によって検出することができない。
ハーフミラー１５における光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する。所定の閾値以上の光強度を含む画素を含む領域の画像を上述した方法によって除去し、他の暗視野画像から画像を補完することにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
ハーフミラー１５における光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する。所定の閾値以上の光強度を含む画素を含む領域の画像を上述した方法によって除去し、他の暗視野画像から画像を補完することにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
図９は、実施例１に係る表面検査装置１０の変形実施例を示す図である。図９は、被検体１７、カメラ視野３１Ａ、照明領域３２Ａ１、照明領域３２Ａ２、照明領域３２Ａ３、照明領域３２Ａ４、照明領域３２Ｂ１、照明領域３２Ｂ２、照明領域３２Ｂ３、照明領域３２Ｂ４、光源の映り込み領域３３Ａ１、光源の映り込み領域３３Ａ２、光源の映り込み領域３３Ａ３、光源の映り込み領域３３Ａ４、光源の映り込み領域３３Ｂ１、光源の映り込み領域３３Ｂ２、光源の映り込み領域３３Ｂ３、及び光源の映り込み領域３３Ｂ４を示す。図９に係る実線で示す円は、光源Ａによる照射範囲を示す。図９に係る点線で示す円は、光源Ｂによる照射範囲を示す。なお、図９に示す上面図において、図１Ａに係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
図１に示すように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３がそれぞれ１つずつ備えられた表面検査装置１０では、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域の重なり合う面積を十分確保する必要があるため、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野照明による照射面積が制限される。しかし、図９に示すように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域が、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域に対しＸ方向及びＹ方向に交互に連続して重なるように、複数の光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を配置することにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の照明による照射面積を拡大することができる。そのため、被検体１７の表面検査領域を大きくすることができる。
カメラ視野３１Ａは、図１に係るカラーカメラ１４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
光源Ａ及び光源Ｂは、被検体１７のＸＹ平面上に配置されている。光源Ａは、例えば赤色の発光色を有することが望ましい。光源Ｂは、例えば青色の発光色を有することが望ましい。
光源の映り込み領域３３Ａ１は、照明領域３２Ｂ１の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ１は、照明領域３２Ａ１の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ２は、照明領域３２Ｂ２の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ２は、照明領域３２Ａ２の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ３は、照明領域３２Ｂ３の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ３は、照明領域３２Ａ３の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ４は、照明領域３２Ｂ４の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ４は、照明領域３２Ａ４の範囲内に形成されることが望ましい。
このような構成にすれば、光源の映り込みによる影響を抑制することができる。そのため、光が正反射する被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａを高精度に検出することができる。
なお、図９において、矩形のカメラ視野３１Ａが、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対応した照明の範囲内となるように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３をＸ方向及びＹ方向に連続して配置する例を示した。しかし、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の配置例はこれに限定されず、カメラ視野、検査領域、及び表面欠陥の様々な形状に応じて適宜変更可能である。
図１に示すように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３がそれぞれ１つずつ備えられた表面検査装置１０では、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域の重なり合う面積を十分確保する必要があるため、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野照明による照射面積が制限される。しかし、図９に示すように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域が、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野領域に対しＸ方向及びＹ方向に交互に連続して重なるように、複数の光源Ａ１２及び光源Ｂ１３を配置することにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の照明による照射面積を拡大することができる。そのため、被検体１７の表面検査領域を大きくすることができる。
カメラ視野３１Ａは、図１に係るカラーカメラ１４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
光源Ａ及び光源Ｂは、被検体１７のＸＹ平面上に配置されている。光源Ａは、例えば赤色の発光色を有することが望ましい。光源Ｂは、例えば青色の発光色を有することが望ましい。
光源の映り込み領域３３Ａ１は、照明領域３２Ｂ１の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ１は、照明領域３２Ａ１の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ２は、照明領域３２Ｂ２の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ２は、照明領域３２Ａ２の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ３は、照明領域３２Ｂ３の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ３は、照明領域３２Ａ３の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ａ４は、照明領域３２Ｂ４の範囲内に形成されることが望ましい。光源の映り込み領域３３Ｂ４は、照明領域３２Ａ４の範囲内に形成されることが望ましい。
このような構成にすれば、光源の映り込みによる影響を抑制することができる。そのため、光が正反射する被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａを高精度に検出することができる。
なお、図９において、矩形のカメラ視野３１Ａが、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３に対応した照明の範囲内となるように、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３をＸ方向及びＹ方向に連続して配置する例を示した。しかし、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の配置例はこれに限定されず、カメラ視野、検査領域、及び表面欠陥の様々な形状に応じて適宜変更可能である。
このような表面検査装置１０の構造によれば、被検体１７の表面に映り込んだ光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する画素を含む。所定の閾値以上の光強度を含む画素を除去し、他の暗視野画像の画素を用いて補完することにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
さらに、複数の光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野画像を組み合わせることにより、被検体１７の表面検査領域を大きくすることができる。さらに、１つの画像データから光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域の影響を除去できるため、表面検査処理を高速化することができる。
さらに、複数の光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の暗視野画像を組み合わせることにより、被検体１７の表面検査領域を大きくすることができる。さらに、１つの画像データから光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の映り込み領域の影響を除去できるため、表面検査処理を高速化することができる。
なお、以上の説明では、光源画像分離部１６１Ｃを用いて、カラー画像取得部１６Ｂが取得した画像データを、不図示の分光データ処理によって赤色、青色、又は緑色からなる濃淡を有する単色の画像データに分離することとした。しかし、カラーカメラ１４に、単枚式カラーカメラの代わりに３枚式カラーカメラを用いることにより、３枚式カラーカメラに入射する入射光をダイクロイックミラーによって光の三原色である赤色、青色、又は緑色に分離し、各色に対応した３枚のＣＣＤセンサに受光させることにより、三原色に分離されたそれぞれの濃淡を有する単色の画像データを取得してもよい。
また、照明制御部１１は、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を切り替えるための不図示のスイッチを備えることにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えてもよい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えることにより、光源Ａ画像分離ステップ及び光源Ｂ画像分離ステップが不要となるため、表面検査処理の合理化を図ることができる。
また、照明制御部１１は、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を切り替えるための不図示のスイッチを備えることにより、光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えてもよい。光源Ａ１２及び光源Ｂ１３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えることにより、光源Ａ画像分離ステップ及び光源Ｂ画像分離ステップが不要となるため、表面検査処理の合理化を図ることができる。
本発明の実施例２において、図１０から図１５は、表面検査装置４０、及び表面検査装置４０を用いた表面検査方法が説明される。
図１０は、表面検査装置４０の概略構成図を示す。図１０に示す表面検査装置４０は、照明制御部４１、光源Ｃ４２、光源Ｃ４３、モノクロカメラ４４、結像レンズ４４Ａ、ハーフミラー１５、制御部４６、及びステージ１８を備える。図１０の被検体１７は、検査対象である。なお、図１０における矢印は、光源Ｃ４２からＸ方向に照射される光Ｌ３、及び光源Ｃ４３からＸ方向に照射される光Ｌ４の光軸を示す。図１０における一点鎖線は、モノクロカメラ４４、結像レンズ４４Ａの中心軸を示す。なお、図１０に示す表面検査装置４０において、図１に係る表面検査装置１０で説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
照明制御部４１は、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に接続されている。照明制御部４１は、例えば、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に出力する電圧を増幅するための不図示のアンプ、及び光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を切り替えるための不図示のスイッチを備える。照明制御部４１は、光源Ｃ４２から発する光Ｌ３，及び光源Ｃ４３から発する光Ｌ４の強度を調節し、且つ光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えるために設けられる。
光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４を発生させることが望ましい。光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、例えばＬＥＤを用いることができる。光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、発光色が同じＬＥＤを用いることができる。
光源Ｃ４２から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ３、及び光源Ｃ４３から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ４は、ハーフミラー１５によってＺ方向に反射し、被検体１７の表面に照射される。被検体１７の表面でＺ方向に反射する光Ｌ３及び光Ｌ４は、ハーフミラー１５及び結像レンズ４４Ａを介してモノクロカメラ４４によって撮像される。
モノクロカメラ４４は、結像レンズ４４Ａを備える。モノクロカメラ４４は、不図示のＣＣＤセンサによって単色画像を抽出する。
結像レンズ４４Ａは、モノクロカメラ４４と被検体１７との間に配置されている。結像レンズ４４Ａは、不図示の絞りが設けられている。結像レンズ４４Ａは、不図示の絞りを介し、モノクロカメラ４４に対しＺ方向の光の入射を受ける。Ｚ方向に対して斜め方向に反射した光は、絞りによって遮光されるため、モノクロカメラ４４に入射されない。
ハーフミラー１５は、結像レンズ４４Ａと被検体１７との間に配置されている。
制御部４６は、モノクロカメラ４４の制御、及び表面検査処理を行う。また、制御部４６は、照明制御部４１の制御を行う。また、制御部４６は、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動する制御を行う。表面検査処理については後述する。
照明制御部４１は、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に接続されている。照明制御部４１は、例えば、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に出力する電圧を増幅するための不図示のアンプ、及び光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を切り替えるための不図示のスイッチを備える。照明制御部４１は、光源Ｃ４２から発する光Ｌ３，及び光源Ｃ４３から発する光Ｌ４の強度を調節し、且つ光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替えるために設けられる。
光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４を発生させることが望ましい。光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、例えばＬＥＤを用いることができる。光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３は、発光色が同じＬＥＤを用いることができる。
光源Ｃ４２から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ３、及び光源Ｃ４３から照射され、且つ光軸がＸ方向である光Ｌ４は、ハーフミラー１５によってＺ方向に反射し、被検体１７の表面に照射される。被検体１７の表面でＺ方向に反射する光Ｌ３及び光Ｌ４は、ハーフミラー１５及び結像レンズ４４Ａを介してモノクロカメラ４４によって撮像される。
モノクロカメラ４４は、結像レンズ４４Ａを備える。モノクロカメラ４４は、不図示のＣＣＤセンサによって単色画像を抽出する。
結像レンズ４４Ａは、モノクロカメラ４４と被検体１７との間に配置されている。結像レンズ４４Ａは、不図示の絞りが設けられている。結像レンズ４４Ａは、不図示の絞りを介し、モノクロカメラ４４に対しＺ方向の光の入射を受ける。Ｚ方向に対して斜め方向に反射した光は、絞りによって遮光されるため、モノクロカメラ４４に入射されない。
ハーフミラー１５は、結像レンズ４４Ａと被検体１７との間に配置されている。
制御部４６は、モノクロカメラ４４の制御、及び表面検査処理を行う。また、制御部４６は、照明制御部４１の制御を行う。また、制御部４６は、ステージ１８をＸ方向又はＹ方向に移動する制御を行う。表面検査処理については後述する。
図１１は、実施例２に係る制御部４６の機能ブロックを示す図である。図１１に示す制御部４６は、照射部４６Ａ、モノクロ画像取得部４６Ｂ、信号処理部４６Ｃ、及びステージ動作部４６Ｄを備える。
照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた光源Ｃ４２からの光Ｌ３、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４によって、被検体１７を照射する。また、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた不図示のスイッチにより、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替える。
モノクロ画像取得部４６Ｂは、モノクロカメラ４４を制御し、結像レンズ４４Ａを介して入射される光Ｌ３、及び光Ｌ４によって照射された被検体１７のモノクロ画像データを取得する。
信号処理部４６Ｃは、モノクロ画像取得部４６Ｂが取得した画像データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部４６Ｃは、膨張処理部４６１Ｃ、閾値処理部４６２Ｃ、画像合成部４６３Ｃ、収縮処理部４６４Ｃ、表面欠陥検出部４６５Ｃ、及び良否判定部４６６Ｃを備える。
膨張処理部４６１Ｃは、取得された画像データにおいて、光源の映り込み領域を抽出する処理部である。膨張処理部４６１Ｃについては、図１３の膨張処理ステップ及び図１５を用いて説明する。
閾値処理部４６２Ｃは、取得された画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上である領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部４６２Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ２未満である領域を残す信号処理を行う。その結果、各光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する光源の映り込み領域の画像データが除去され、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する閾値処理済の画像データが得られる。
画像合成部４６３Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データを合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う。
収縮処理部４６４Ｃは、画像合成処理がなされた画像データを、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う。
表面欠陥検出部４６５Ｃは、収縮処置がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う。
即ち、光源の映り込み領域が除去された画像データにおいては、被検体１７の表面欠陥１７Ａによって発生する散乱光による信号強度が検出される。そのような信号強度を検出することにより、表面欠陥検出部４６５Ｃは、被検体１７の表面欠陥１７Ａを検出することができる。
良否判定部４６６Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上である合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部４６６Ｃは、信号強度が所定値未満である合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号強度の閾値は、不具合と判定する表面欠陥１７Ａのサイズにより決定される。
ステージ動作部４６Ｄは、モノクロ画像取得処理が始まる前、又は良否判定処理が終了した時に、ステージ１８に載置された被検体１７を、不図示の駆動部を駆動することによってＸ方向又はＹ方向に移動させる。そして、ステージ動作部４６Ｄは、被検体１７に対する光照射位置を変更する処理を行う。
照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた光源Ｃ４２からの光Ｌ３、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４によって、被検体１７を照射する。また、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた不図示のスイッチにより、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の点灯及び消灯を所定のタイミングで切り替える。
モノクロ画像取得部４６Ｂは、モノクロカメラ４４を制御し、結像レンズ４４Ａを介して入射される光Ｌ３、及び光Ｌ４によって照射された被検体１７のモノクロ画像データを取得する。
信号処理部４６Ｃは、モノクロ画像取得部４６Ｂが取得した画像データに基づいて後述する信号処理を行う。信号処理部４６Ｃは、膨張処理部４６１Ｃ、閾値処理部４６２Ｃ、画像合成部４６３Ｃ、収縮処理部４６４Ｃ、表面欠陥検出部４６５Ｃ、及び良否判定部４６６Ｃを備える。
膨張処理部４６１Ｃは、取得された画像データにおいて、光源の映り込み領域を抽出する処理部である。膨張処理部４６１Ｃについては、図１３の膨張処理ステップ及び図１５を用いて説明する。
閾値処理部４６２Ｃは、取得された画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上である領域を除去する信号処理を行う。また、閾値処理部４６２Ｃは、それぞれの画像データにおいて、信号強度が閾値ＳＬ２未満である領域を残す信号処理を行う。その結果、各光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する光源の映り込み領域の画像データが除去され、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する閾値処理済の画像データが得られる。
画像合成部４６３Ｃは、閾値処理済みのそれぞれの画像データを合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う。
収縮処理部４６４Ｃは、画像合成処理がなされた画像データを、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う。
表面欠陥検出部４６５Ｃは、収縮処置がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う。
即ち、光源の映り込み領域が除去された画像データにおいては、被検体１７の表面欠陥１７Ａによって発生する散乱光による信号強度が検出される。そのような信号強度を検出することにより、表面欠陥検出部４６５Ｃは、被検体１７の表面欠陥１７Ａを検出することができる。
良否判定部４６６Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上である合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う。且つ、良否判定部４６６Ｃは、信号強度が所定値未満である合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う。なお、予め設定された信号強度の閾値は、不具合と判定する表面欠陥１７Ａのサイズにより決定される。
ステージ動作部４６Ｄは、モノクロ画像取得処理が始まる前、又は良否判定処理が終了した時に、ステージ１８に載置された被検体１７を、不図示の駆動部を駆動することによってＸ方向又はＹ方向に移動させる。そして、ステージ動作部４６Ｄは、被検体１７に対する光照射位置を変更する処理を行う。
図１２は、実施例２に係る表面検査処理の動作を示すフローチャートである。先ず、表面検査処理の開始の指示を受けると、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた不図示のスイッチを用い所定のタイミングで光源Ｃ４２を点灯し、光源Ｃ４３を消灯する。次いで、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた光源Ｃ４２からの光Ｌ３によって被検体１７を照射する（Ｓ５１、光照射ステップ）。被検体１７が光Ｌ３及び光Ｌ４によって照射された後、モノクロ画像取得部４６Ｂは、モノクロカメラ４４によって被検体１７のモノクロ画像を撮像し、画像データの取得を行う（Ｓ５２、モノクロ画像取得ステップ）。次いで、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた不図示のスイッチを用い所定のタイミングで光源Ｃ４３を点灯し、光源Ｃ４２を消灯する。次いで、照射部４６Ａは、照明制御部４１に備えられた光源Ｃ４３からの光Ｌ４によって被検体１７を照射する（Ｓ５３、光照射ステップ）。被検体１７が光Ｌ３及び光Ｌ４によって照射された後、モノクロ画像取得部４６Ｂは、モノクロカメラ４４によって被検体１７のモノクロ画像を撮像し、画像データの取得を行う（Ｓ５４、モノクロ画像取得ステップ）。画像データの取得後、信号処理部４６Ｃは、光Ｌ３が照射されて取得された画像データ、及び光Ｌ４が照射されて取得された画像データに基づく信号処理を行う（Ｓ５５、信号処理）。信号処理については後述する。信号処理の終了後、良否判定部４６６Ｃは、被検体１７の表面に係る全検査領域に対し検査が完了したか判定を行う（Ｓ５６）。被検体１７の検査が完了している場合（Ｓ５６、ＹＥＳ）、実施例２に係る表面検査処理は終了となる。
一方、ステップＳ５６において、被検体１７の検査が完了していない場合（Ｓ５６、ＮＯ）、被検体１７における光Ｌ３及び光Ｌ４の照射位置の変更が行われる（Ｓ５７、光照射位置の変更ステップ）。光Ｌ３及び光Ｌ４の照射位置の変更後、再度ステップＳ５１における被検体１７に対する光の照射が行われる。
一方、ステップＳ５６において、被検体１７の検査が完了していない場合（Ｓ５６、ＮＯ）、被検体１７における光Ｌ３及び光Ｌ４の照射位置の変更が行われる（Ｓ５７、光照射位置の変更ステップ）。光Ｌ３及び光Ｌ４の照射位置の変更後、再度ステップＳ５１における被検体１７に対する光の照射が行われる。
次に、信号処理について説明する。図１３は、実施例２に係る表面検査装置４０における１つの検査領域で取得された画像データの信号処理の動作を示すフローチャートである。
先ず、モノクロ画像取得部４６Ｂは、光源Ｃ４２によって照明された被検体１７の画像データ、及び光源Ｃ４３によって照明された被検体１７の画像データを取得する（Ｓ６１Ａ、光源Ｃ４２画像取得ステップ、及びＳ６１Ｂ、光源Ｃ４３画像取得ステップ）。これらのモノクロ画像データについては、図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。次いで、膨張処理部４６１Ｃは、取得したそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ、及び光源Ｃ４３画像データにおいて、各画像データの信号を、例えば数画素分だけＸ方向に拡大する（Ｓ６２Ａ、膨張処理ステップ、及びＳ６２Ｂ、膨張処理ステップ）。
次いで、閾値処理部４６２Ｃは、膨張処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ及び光源Ｃ４３画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上である画素を含む領域を除去する。また、閾値処理部４６２Ｃは、それぞれの画像データにおいて、抽出画像で信号強度が閾値ＳＬ２未満である画素を含む領域を残す信号処理を行う（Ｓ６３Ａ、閾値処理ステップ、及びＳ６３Ｂ、閾値処理ステップ）。
次いで、画像合成部４６３Ｃは、閾値処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ及び光源Ｃ４３画像データを、それぞれの画像データが有する信号強度に基づいて合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う（Ｓ６４、画像合成ステップ）。この画像データについては、図１４Ｃを用いて説明する。
次いで、収縮処理部４６４Ｃは、画像合成処理がなされた画像データに対して収縮処理を行い、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う（Ｓ６５、収縮処理ステップ）。
次いで、表面欠陥検出部４６５Ｃは、収縮処理がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う（Ｓ６６、表面欠陥検出ステップ）。
次いで、良否判定部４６６Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上である合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ６７、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部４６６Ｃは、信号強度が所定値未満である合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ６７、良否判定ステップ）。
先ず、モノクロ画像取得部４６Ｂは、光源Ｃ４２によって照明された被検体１７の画像データ、及び光源Ｃ４３によって照明された被検体１７の画像データを取得する（Ｓ６１Ａ、光源Ｃ４２画像取得ステップ、及びＳ６１Ｂ、光源Ｃ４３画像取得ステップ）。これらのモノクロ画像データについては、図１４Ａ及び図１４Ｂを用いて説明する。次いで、膨張処理部４６１Ｃは、取得したそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ、及び光源Ｃ４３画像データにおいて、各画像データの信号を、例えば数画素分だけＸ方向に拡大する（Ｓ６２Ａ、膨張処理ステップ、及びＳ６２Ｂ、膨張処理ステップ）。
次いで、閾値処理部４６２Ｃは、膨張処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ及び光源Ｃ４３画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上である画素を含む領域を除去する。また、閾値処理部４６２Ｃは、それぞれの画像データにおいて、抽出画像で信号強度が閾値ＳＬ２未満である画素を含む領域を残す信号処理を行う（Ｓ６３Ａ、閾値処理ステップ、及びＳ６３Ｂ、閾値処理ステップ）。
次いで、画像合成部４６３Ｃは、閾値処理がなされたそれぞれの画像データ、即ち光源Ｃ４２画像データ及び光源Ｃ４３画像データを、それぞれの画像データが有する信号強度に基づいて合成し、光源の映り込み領域が除去された画像データを形成する信号処理を行う（Ｓ６４、画像合成ステップ）。この画像データについては、図１４Ｃを用いて説明する。
次いで、収縮処理部４６４Ｃは、画像合成処理がなされた画像データに対して収縮処理を行い、元の画素サイズに戻すためＸ方向に縮小する信号処理を行う（Ｓ６５、収縮処理ステップ）。
次いで、表面欠陥検出部４６５Ｃは、収縮処理がなされた合成画像データに対し、例えば信号強度に基づいた表面欠陥１７Ａを検出する信号処理を行う（Ｓ６６、表面欠陥検出ステップ）。
次いで、良否判定部４６６Ｃは、表面欠陥１７Ａを検出する信号処理がなされた合成画像データに対し、予め設定された信号強度の閾値を用いて、信号強度が所定値以上である合成画像が撮像された被検体１７を不具合と判定する信号処理を行う（Ｓ６７、良否判定ステップ）。且つ、良否判定部４６６Ｃは、信号強度が所定値未満である合成画像が撮像された被検体１７を合格と判定する信号処理を行う（Ｓ６７、良否判定ステップ）。
図１４は、図１３に係るフローチャートの各ステップによって得られる画像データを示す図である。
図１４Ａは、図１３における画像取得ステップ（ステップＳ６１Ａ）で取得された画像データ７０Ａを示す図である。図１４Ａに示すように、画像データ７０Ａは、カメラ視野７１、照明領域７２Ａ、光源の映り込み領域７３Ａ、表面欠陥領域７４Ａ、及び照明領域７５Ａを含む。
カメラ視野７１は、図１０に係るモノクロカメラ４４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
照明領域７２Ａは、図１０に係る光源Ｃ４２を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域７３Ａは、図１０に係る光源Ｃ４２が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域７４Ａは、照明領域７２Ａの表面欠陥１７Ａに対し、図１０に係るハーフミラー１５によって光源Ｃ４２からの光Ｌ３が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域７４Ａは、図１４Ｃに係る表面欠陥領域７４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域７５Ａは、被検体１７において、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
カメラ視野７１は、図１０に係るモノクロカメラ４４を用いて被検体１７を撮像できる視野領域である。
照明領域７２Ａは、図１０に係る光源Ｃ４２を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域７３Ａは、図１０に係る光源Ｃ４２が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域７４Ａは、照明領域７２Ａの表面欠陥１７Ａに対し、図１０に係るハーフミラー１５によって光源Ｃ４２からの光Ｌ３が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域７４Ａは、図１４Ｃに係る表面欠陥領域７４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域７５Ａは、被検体１７において、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
図１４Ｂは、図１３における画像取得ステップ（ステップＳ６１Ｂ）で取得された画像データ７０Ｂを示す図である。図１４Ｂに示すように、画像データ７０Ｂは、カメラ視野７１、照明領域７２Ｂ、光源の映り込み領域７３Ｂ、表面欠陥領域７４Ｂ、及び照明領域７５Ｂを含む。なお、図１４Ｂに示す画像データ７０Ｂにおいて、図１４Ａに係る画像データ７０Ａで説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
照明領域７２Ｂは、図１０に係る光源Ｃ４３を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域７３Ｂは、図１０に係る光源Ｃ４３が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域７４Ｂは、照明領域７２Ｂが有する表面欠陥１７Ａに対し、図１０に係る光源Ｃ４３からの光Ｌ４が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域７４Ｂは、図１４Ｃに係る表面欠陥領域７４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域７５Ｂは、被検体１７において、光源Ｃ４３からの光Ｌ４の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
照明領域７２Ｂは、図１０に係る光源Ｃ４３を用いて被検体１７を照明して得られた領域である。
光源の映り込み領域７３Ｂは、図１０に係る光源Ｃ４３が映り込んだ中心領域である。
表面欠陥領域７４Ｂは、照明領域７２Ｂが有する表面欠陥１７Ａに対し、図１０に係る光源Ｃ４３からの光Ｌ４が反射して形成された領域である。そのため、表面欠陥領域７４Ｂは、図１４Ｃに係る表面欠陥領域７４のうち一部の領域にのみ形成されている。
照明領域７５Ｂは、被検体１７において、光源Ｃ４３からの光Ｌ４の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
図１４Ｃは、図１３における画像合成ステップ（ステップＳ６４）で取得された画像データ７０Ｃを示す。図１４Ｃに示すように、画像データ７０Ｃは、カメラ視野７１、照明領域７２Ｃ、表面欠陥領域７４、及び照明領域７５Ｃを含む。なお、図１４Ｃに示す画像データ７０Ｃにおいて、図１４Ａに係る画像データ７０Ａで説明した構成と同様の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
照明領域７２Ｃは、図１４Ａに係る画像データ７０Ａに対し図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ａ）を行った画像データを形成し、且つ図１４Ｂに係る画像データ７０Ｂに対し図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ｂ）を行った画像データを形成した後、閾値処理された各画像データを合成して得られる。
照明領域７５Ｃは、被検体１７において、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の強度、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
なお、照明領域７２Ｃは、図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ａ及びステップＳ６３Ｂ）を行っているため、図１４Ａ、及び図１４Ｂに係る光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂが除去されている。そのため、表面欠陥領域７４は照明領域７２Ｃに形成されるため、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂの影響が抑制された表面検査方法を実現することができる。
照明領域７２Ｃは、図１４Ａに係る画像データ７０Ａに対し図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ａ）を行った画像データを形成し、且つ図１４Ｂに係る画像データ７０Ｂに対し図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ｂ）を行った画像データを形成した後、閾値処理された各画像データを合成して得られる。
照明領域７５Ｃは、被検体１７において、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の強度、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４の強度が小さいため、表面欠陥１７Ａの検出を行うことが出来ない領域である。
なお、照明領域７２Ｃは、図１３における閾値処理（ステップＳ６３Ａ及びステップＳ６３Ｂ）を行っているため、図１４Ａ、及び図１４Ｂに係る光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂが除去されている。そのため、表面欠陥領域７４は照明領域７２Ｃに形成されるため、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂの影響が抑制された表面検査方法を実現することができる。
図１５は、実施例２に係る表面検査装置４０によって取得された画像データの信号強度と照射位置との関係を示す図である。
図１５Ａは、図１４Ａと同様に、図１３に係る光源Ｃ４２画像分離ステップ（ステップＳ６１Ａ）で取得された画像データ７０Ａを示す図である。
図１５Ｂは、図１４Ｂと同様に、図１３に係る光源Ｃ４３画像分離ステップ（ステップＳ６１Ｂ）で取得された画像データ７０Ｂを示す図である。
図１５Ｃは、図１５Ａの画像データ７０ＡのＡ−Ｂ線における、画像データ７０Ａの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データ７０Ａに係る光Ｌ３の信号強度、即ち光源Ｃ４２からの光Ｌ３の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の照射位置を示す。
図１５Ｃに示すように、左側の小さな信号強度のピークは、図１０の表面欠陥１７Ａに係る散乱光によって発生する表面欠陥領域７４Ａの信号強度を示す。又、右側の大きな信号強度のピークは、図１０に係る被検体１７の表面に光源Ｃ４２が映り込んだ光源の映り込み領域７３Ａの信号強度を示す。図１５Ｃに示すように、光源の映り込み領域７３Ａにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域７４Ａにおける散乱光の信号強度のピークよりもはるかに大きい。
図１５Ｃに示すように、左側の小さな信号強度のピークは、図１０の表面欠陥１７Ａに係る散乱光によって発生する表面欠陥領域７４Ａの信号強度を示す。又、右側の大きな信号強度のピークは、図１０に係る被検体１７の表面に光源Ｃ４２が映り込んだ光源の映り込み領域７３Ａの信号強度を示す。図１５Ｃに示すように、光源の映り込み領域７３Ａにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域７４Ａにおける散乱光の信号強度のピークよりもはるかに大きい。
図１５Ｄは、図１５Ｂの画像データ７０ＢのＡ−Ｂ線上における、画像データ７０Ｂの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データ７０Ｂに係る光Ｌ４の信号強度、即ち光源Ｃ４３からの光Ｌ４の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４３からの光Ｌ４の照射位置を示す。
図１５Ｄに示すように、中央の大きな信号強度のピークは、図１０に係る被検体１７の表面に対し、光源Ｃ４３が映り込んだ光源の映り込み領域７３Ｂの信号強度のピークを示す。なお、図１５Ｂに示すように、光源の映り込み領域７３Ｂの照射位置、及び図１０の表面欠陥１７Ａに係る散乱光によって発生する表面欠陥領域７４Ｂの照射位置が重なっている。しかし、光源の映り込み領域７３Ｂにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域７４Ｂにおける信号強度のピークよりもはるかに大きい。そのため、表面欠陥領域７４Ｂによる小さな信号強度のピークは、光源の映り込み領域７３Ｂによる大きな信号強度のピークにより飽和されてしまうため、検出することができない。
図１５Ｄに示すように、中央の大きな信号強度のピークは、図１０に係る被検体１７の表面に対し、光源Ｃ４３が映り込んだ光源の映り込み領域７３Ｂの信号強度のピークを示す。なお、図１５Ｂに示すように、光源の映り込み領域７３Ｂの照射位置、及び図１０の表面欠陥１７Ａに係る散乱光によって発生する表面欠陥領域７４Ｂの照射位置が重なっている。しかし、光源の映り込み領域７３Ｂにおける信号強度のピークは、表面欠陥領域７４Ｂにおける信号強度のピークよりもはるかに大きい。そのため、表面欠陥領域７４Ｂによる小さな信号強度のピークは、光源の映り込み領域７３Ｂによる大きな信号強度のピークにより飽和されてしまうため、検出することができない。
図１５Ｅは、図１３の膨張処理ステップ（ステップＳ６２Ａ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４２からの光Ｌ３の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の照射位置を示す。
図１５Ｅに示すように、表面欠陥領域７４Ａによる左側の小さな信号強度のピーク、及び光源の映り込み領域７３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。
図１５Ｅに示すように、表面欠陥領域７４Ａによる左側の小さな信号強度のピーク、及び光源の映り込み領域７３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。
図１５Ｆは、図１３の膨張処理ステップ（ステップＳ６２Ｂ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４３からの光Ｌ４の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４３からの光Ｌ４の照射位置を示す。図１５Ｆに示すように、光源の映り込み領域７３Ｂによる中央の大きな信号強度のピークは、膨張処理によって照射位置方向に例えば数画素分だけ膨張している。ここで、膨張処理とは、抽出されたそれぞれの画像データにおいて、例えばＸ方向に数画素分のサイズだけ大きめに光源の映り込み領域を抽出する処理のことをいう。
図１５Ｇは、図１３の閾値処理ステップ（ステップＳ６３Ａ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４２からの光Ｌ３の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の照射位置を示す。破線は、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を示す。閾値ＳＬ２は、表面欠陥領域７４Ａによる信号強度以上、及び光源の映り込み領域７３Ａによる信号強度以下に設定することが望ましい。
図１５Ｇに示すように、光源の映り込み領域７３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。そのため、表面欠陥領域７４Ａによる左側の小さな信号強度のピークのみ残る。ここで、閾値処理とは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上の画素を含む領域を除去する信号処理のことをいう。
図１５Ｇに示すように、光源の映り込み領域７３Ａによる右側の大きな信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。そのため、表面欠陥領域７４Ａによる左側の小さな信号強度のピークのみ残る。ここで、閾値処理とは、それぞれの画像データにおいて、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を用いて、信号強度が閾値ＳＬ２以上の画素を含む領域を除去する信号処理のことをいう。
図１５Ｈは、図１３の閾値処理ステップ（ステップＳ６３Ｂ）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４３からの光Ｌ４の階調値を示す。横軸は、光源Ｃ４３からの光Ｌ４の照射位置を示す。破線は、図１５Ｇに示す閾値ＳＬ１と同様に、予め設定された光の信号強度の閾値ＳＬ２を示す。
図１５Ｈに示すように、光源の映り込み領域７３Ｂによる信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。
図１５Ｈに示すように、光源の映り込み領域７３Ｂによる信号強度のピークは、閾値処理によって除去される。
図１５Ｉは、図１３の画像合成ステップ（ステップＳ６４）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４２からの光Ｌ３、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４をそれぞれの光が有する階調値に基づいて合成して得られた信号強度を示す。横軸は、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の照射位置、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４の照射位置を示す。
図１５Ｉに示すように、図１５Ｇ及び図１５Ｈにおいて除去された光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂの信号強度が補完される。そのため、表面欠陥領域７４Ａ又は表面欠陥領域７４Ｂに係る信号強度のピークのみ存在する合成画像を形成することができる。
図１５Ｉに示すように、図１５Ｇ及び図１５Ｈにおいて除去された光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂの信号強度が補完される。そのため、表面欠陥領域７４Ａ又は表面欠陥領域７４Ｂに係る信号強度のピークのみ存在する合成画像を形成することができる。
図１５Ｊは、図１３の収縮処理ステップ（ステップＳ６５）によって得られた画像データの信号強度と照射位置の関係を示す図である。縦軸は、画像データに係る信号強度、即ち光源Ｃ４２からの光Ｌ３、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４をそれぞれの光が有する階調値に基づいて合成して得られた信号強度を示す。横軸は、光源Ｃ４２からの光Ｌ３の照射位置、及び光源Ｃ４３からの光Ｌ４の照射位置を示す。
図１５Ｊに示すように、合成処理がなされた画像データは、収縮処理により、照射位置方向に縮小され、元の画素サイズに戻る。以上より、図１５Ｅ及び図１５Ｆの膨張処理、ならびに図１５Ｇ及び図１５Ｈの閾値処理により、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する光源の映り込み領域の画像データが確実に除去される。
図１５Ｊに示すように、合成処理がなされた画像データは、収縮処理により、照射位置方向に縮小され、元の画素サイズに戻る。以上より、図１５Ｅ及び図１５Ｆの膨張処理、ならびに図１５Ｇ及び図１５Ｈの閾値処理により、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３に対する光源の映り込み領域の画像データが確実に除去される。
指向性に優れ、且つ広がり角を有する放射状の光Ｌ３及び光Ｌ４は、被検体１７の表面の上方に傾斜させて配置したハーフミラー１５に対して照射される。ハーフミラー１５の傾斜角度は、光源Ｃ４２から照射され、且つ光軸がＸ方向の光Ｌ３、及び光源Ｃ４３から照射され、且つ光軸がＸ方向の光Ｌ４を、被検体１７の表面に対して垂直方向に照射されるように設定されている。放射状の光Ｌ３及び光Ｌ４は、ハーフミラー１５で反射し、被検体１７の表面を照射する。光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の虚像は、光が正反射する被検体１７表面に映り込み、ハーフミラー１５を通して、モノクロカメラ４４により映り込み領域７３Ａ及び映り込み領域７３Ｂとして撮像される。
被検体１７の表面に対して照射される放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４の光軸の傾斜角度は、被検体１７の表面の垂直方向に対し光軸から外周方向に向かうにつれて大きくなる。ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４が被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａに照射されると、表面欠陥１７Ａから光が反射し、散乱光が発生する。表面欠陥１７Ａから発生した散乱光のうち、Ｚ方向の散乱光はハーフミラー１５を透過し、モノクロカメラ４４により受光される。
一方、表面欠陥が存在しない正常な被検体１７の表面から発生する反射光はＺ方向に対して斜め方向となる。Ｚ方向に対して斜め方向の反射光は、結像レンズ４４Ａに入射しないため、モノクロカメラ４４に受光されない。そのため、モノクロカメラ４４に受光された光を利用して、表面欠陥を検出することが可能になる。
このようなハーフミラー１５を用いた照明において、ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ３及び光Ｌ４では、光が正反射する被検体１７の表面に光が映り込んでしまう。被検体１７の表面に、光源Ｃ４２が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域７３Ａ、及び、光源Ｃ４３が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域７３Ｂに表面欠陥が存在するとき、表面欠陥から反射して発生する散乱光は、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂからの光と重なる。そのため、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂでは、被検体１７の表面に表面欠陥が存在しても、モノクロカメラ４４によって検出することができない。
ハーフミラー１５における光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する画素を含む。所定の閾値以上の光強度を含む領域の画像を除去し、他の画像から画像を補完することにより、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
被検体１７の表面に対して照射される放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４の光軸の傾斜角度は、被検体１７の表面の垂直方向に対し光軸から外周方向に向かうにつれて大きくなる。ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ３、及び光Ｌ４が被検体１７の表面にある表面欠陥１７Ａに照射されると、表面欠陥１７Ａから光が反射し、散乱光が発生する。表面欠陥１７Ａから発生した散乱光のうち、Ｚ方向の散乱光はハーフミラー１５を透過し、モノクロカメラ４４により受光される。
一方、表面欠陥が存在しない正常な被検体１７の表面から発生する反射光はＺ方向に対して斜め方向となる。Ｚ方向に対して斜め方向の反射光は、結像レンズ４４Ａに入射しないため、モノクロカメラ４４に受光されない。そのため、モノクロカメラ４４に受光された光を利用して、表面欠陥を検出することが可能になる。
このようなハーフミラー１５を用いた照明において、ハーフミラー１５から反射した放射状の光Ｌ３及び光Ｌ４では、光が正反射する被検体１７の表面に光が映り込んでしまう。被検体１７の表面に、光源Ｃ４２が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域７３Ａ、及び、光源Ｃ４３が映り込んだ中心領域である光源の映り込み領域７３Ｂに表面欠陥が存在するとき、表面欠陥から反射して発生する散乱光は、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂからの光と重なる。そのため、光源の映り込み領域７３Ａ及び光源の映り込み領域７３Ｂでは、被検体１７の表面に表面欠陥が存在しても、モノクロカメラ４４によって検出することができない。
ハーフミラー１５における光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する画素を含む。所定の閾値以上の光強度を含む領域の画像を除去し、他の画像から画像を補完することにより、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
このような表面検査装置４０の構造によれば、被検体１７の表面に映り込んだ光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域は、所定の閾値以上の光強度を有する画素を含む。所定の閾値以上の光強度を含む領域の画素を除去し、他の暗視野画像の画素を用いて補完することにより、光源Ｃ４２及び光源Ｃ４３の映り込み領域に存在する表面欠陥を検出することができる。
又、１種類の発光色を有する光源を使用し、且つモノクロカメラ４４を使用することができるため、実施例１と比較して検査コストの抑制を図ることができる。
又、１種類の発光色を有する光源を使用し、且つモノクロカメラ４４を使用することができるため、実施例１と比較して検査コストの抑制を図ることができる。
１０ 表面検査装置
１１ 照明制御部
１２ 光源Ａ
１２Ａ 光源Ａ１２の虚像
１３ 光源Ｂ
１３Ｂ 光源Ｂ１３の虚像
１４ カラーカメラ
１４Ａ 結像レンズ
１５ ハーフミラー
１６ 制御部
１６Ａ 照射部
１６Ｂ カラー画像取得部
１６Ｃ 信号処理部
１６１Ｃ 光源画像分離部
１６２Ｃ 膨張処理部
１６３Ｃ 閾値処理部
１６４Ｃ 画像合成部
１６５Ｃ 収縮処理部
１６６Ｃ 表面欠陥検出部
１６７Ｃ 良否判定部
１６Ｄ ステージ動作部
１６０Ａ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｉｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）
１６０Ｂ メモリ
１７ 被検体
１７Ａ 表面欠陥
１８ ステージ
２０Ａ 画像データ
２０Ｂ 画像データ
２０Ｃ 画像データ
２０Ｄ 画像データ
２１ カメラ視野
２２Ａ 照明領域
２２Ｂ 照明領域
２２Ｃ 照明領域
２３Ａ 光源の映り込み領域
２３Ｂ 光源の映り込み領域
２４ 表面欠陥領域
２４Ａ 表面欠陥領域
２４Ｂ 表面欠陥領域
２５Ａ 照明領域
２５Ｂ 照明領域
２５Ｃ 照明領域
２５Ｄ 照明領域
３１Ａ カメラ視野
３２Ａ１ 照明領域
３２Ａ２ 照明領域
３２Ａ３ 照明領域
３２Ａ４ 照明領域
３２Ｂ１ 照明領域
３２Ｂ２ 照明領域
３２Ｂ３ 照明領域
３２Ｂ４ 照明領域
３３Ａ１ 光源の映り込み領域
３３Ａ２ 光源の映り込み領域
３３Ａ３ 光源の映り込み領域
３３Ａ４ 光源の映り込み領域
３３Ｂ１ 光源の映り込み領域
３３Ｂ２ 光源の映り込み領域
３３Ｂ３ 光源の映り込み領域
３３Ｂ４ 光源の映り込み領域
４０ 表面検査装置
４１ 照明制御部
４２ 光源Ｃ
４３ 光源Ｃ
４４ モノクロカメラ
４４Ａ 結像レンズ
４６ 制御部
４６Ａ 照射部
４６Ｂ モノクロ画像取得部
４６Ｃ 信号処理部
４６１Ｃ 膨張処理部
４６２Ｃ 閾値処理部
４６３Ｃ 画像合成部
４６４Ｃ 収縮処理部
４６５Ｃ 表面欠陥検出部
４６６Ｃ 良否判定部
４６Ｄ ステージ動作部
７０Ａ 画像データ
７０Ｂ 画像データ
７０Ｃ 画像データ
７１ カメラ視野
７２Ａ 照明領域
７２Ｂ 照明領域
７２Ｃ 照明領域
７３Ａ 光源の映り込み領域
７３Ｂ 光源の映り込み領域
７４ 表面欠陥領域
７４Ａ 表面欠陥領域
７４Ｂ 表面欠陥領域
７５Ａ 照明領域
７５Ｂ 照明領域
７５Ｃ 照明領域
１１ 照明制御部
１２ 光源Ａ
１２Ａ 光源Ａ１２の虚像
１３ 光源Ｂ
１３Ｂ 光源Ｂ１３の虚像
１４ カラーカメラ
１４Ａ 結像レンズ
１５ ハーフミラー
１６ 制御部
１６Ａ 照射部
１６Ｂ カラー画像取得部
１６Ｃ 信号処理部
１６１Ｃ 光源画像分離部
１６２Ｃ 膨張処理部
１６３Ｃ 閾値処理部
１６４Ｃ 画像合成部
１６５Ｃ 収縮処理部
１６６Ｃ 表面欠陥検出部
１６７Ｃ 良否判定部
１６Ｄ ステージ動作部
１６０Ａ Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｉｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ（ＣＰＵ）
１６０Ｂ メモリ
１７ 被検体
１７Ａ 表面欠陥
１８ ステージ
２０Ａ 画像データ
２０Ｂ 画像データ
２０Ｃ 画像データ
２０Ｄ 画像データ
２１ カメラ視野
２２Ａ 照明領域
２２Ｂ 照明領域
２２Ｃ 照明領域
２３Ａ 光源の映り込み領域
２３Ｂ 光源の映り込み領域
２４ 表面欠陥領域
２４Ａ 表面欠陥領域
２４Ｂ 表面欠陥領域
２５Ａ 照明領域
２５Ｂ 照明領域
２５Ｃ 照明領域
２５Ｄ 照明領域
３１Ａ カメラ視野
３２Ａ１ 照明領域
３２Ａ２ 照明領域
３２Ａ３ 照明領域
３２Ａ４ 照明領域
３２Ｂ１ 照明領域
３２Ｂ２ 照明領域
３２Ｂ３ 照明領域
３２Ｂ４ 照明領域
３３Ａ１ 光源の映り込み領域
３３Ａ２ 光源の映り込み領域
３３Ａ３ 光源の映り込み領域
３３Ａ４ 光源の映り込み領域
３３Ｂ１ 光源の映り込み領域
３３Ｂ２ 光源の映り込み領域
３３Ｂ３ 光源の映り込み領域
３３Ｂ４ 光源の映り込み領域
４０ 表面検査装置
４１ 照明制御部
４２ 光源Ｃ
４３ 光源Ｃ
４４ モノクロカメラ
４４Ａ 結像レンズ
４６ 制御部
４６Ａ 照射部
４６Ｂ モノクロ画像取得部
４６Ｃ 信号処理部
４６１Ｃ 膨張処理部
４６２Ｃ 閾値処理部
４６３Ｃ 画像合成部
４６４Ｃ 収縮処理部
４６５Ｃ 表面欠陥検出部
４６６Ｃ 良否判定部
４６Ｄ ステージ動作部
７０Ａ 画像データ
７０Ｂ 画像データ
７０Ｃ 画像データ
７１ カメラ視野
７２Ａ 照明領域
７２Ｂ 照明領域
７２Ｃ 照明領域
７３Ａ 光源の映り込み領域
７３Ｂ 光源の映り込み領域
７４ 表面欠陥領域
７４Ａ 表面欠陥領域
７４Ｂ 表面欠陥領域
７５Ａ 照明領域
７５Ｂ 照明領域
７５Ｃ 照明領域
Claims (5)
- 第１照明光を発生させる第１光源と、
第２照明光を発生させる第２光源と、
被検体が照らされるように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射するハーフミラーと、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を撮像する撮像部と、
前記第１画像、及び前記第２画像を分離する画像分離部と、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を特定する画素特定部と、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記第１画素の対応画素で補完する画素補完部と、
を含むことを特徴とする表面検査装置。 - 前記第１照明光と前記第２照明光とは波長が異なることを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 前記第１光源が点灯するときに前記第２光源が消灯し、前記第１光源が消灯するときに前記第２光源が点灯することを特徴とする請求項１記載の表面検査装置。
- 前記第１照明光と前記第２照明光とは同じ波長を有することを特徴とする請求項３記載の表面検査装置。
- 第１光源、第２光源、ハーフミラー、撮像部、画像分離部、画素特定部、及び画素補完部を備える表面検査装置によって被検体を検査する表面検査方法であって、
前記第１光源によって第１照明光、及び前記第２光源によって第２照明光を発生させ、
前記ハーフミラーによって前記被検体を照らすように前記第１照明光及び前記第２照明光を反射させ、
前記第１照明光が前記被検体から反射した第１反射光を受光して得られた第１画像、及び前記第２照明光が前記被検体から反射した第２反射光を受光して得られた第２画像を前記撮像部によって撮像し、
前記第１画像、及び前記第２画像を前記画像分離部によって分離し、
前記第１画像及び前記第２画像のそれぞれに対し、閾値以上の光強度を有する画素を前記画素特定部によって特定し、
前記第１画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第２画像の対応画素で補完し、前記第２画像において特定された前記画素を、前記画素補完部によって前記第１画素の対応画素で補完することを含むことを特徴とする表面検査方法。
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