JP2015040796A - 欠陥検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好に欠陥の検出をおこなうことができる欠陥検出装置を提供する。【解決手段】２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて欠陥検出対象面を照明する際に、ハレーション領域と検査可能領域と受光データに含まれるにように光照射方向毎の照明光量を設定する。このとき、欠陥検出対象面の全ての領域について、各光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の検査可能領域が対応するように構成されている。【選択図】図４

Description

本発明は被検査物の外観を検査して欠陥を検出する欠陥検出装置に関し、より詳細には、分割照明による外観検査をおこなう欠陥検出装置に関する。

被検査物を撮像装置によって撮像し、得られた画像に基づいて被検査物を検査する外観検査装置が種々提案されている。例えば、半導体装置等の製造工程におけるパッケージの外観検査では、パッケージ表面に存在するピンホール等の欠陥の存在有無や大きさを認識し、所定の基準に満たないものを不良品として除外する判別をおこなう。

このような外観検査をおこなう外観検査装置には、被検査物表面に光を照射するための照明と、被検査物表面に照射された光の反射光を取り込むためのＣＣＤカメラ等から成る光学読み取り機構と、光学読み取り機構にて取り込んだ画像に対して所定の処理をおこない欠陥部分の画像抽出をおこなう画像処理装置とを備えて構成されるものが知られている。

特許文献１には、そのような外観検査装置の一つが記載されている。図１２に示す特許文献１の外観検査装置１００は、主として、被検査物である例えば半導体装置の上方に配置した光学読み取り機構１０２と、パッケージ１１０表面に対して所定の入射角度で光を照射する第１照明１０３と、第１照明１０３による光の入射角度よりも小さい入射角度で光を照射する第２照明１０４とを備えており、光学読み取り機構１０２にて取り込んだ反射光に基づく画像を画像処理装置１０５にて処理している。第１照明１０３によって、パッケージ１１０表面の全体を照明して、パッケージ１１０の外形位置を認識して、画面上での検査領域を決定することができる。そして、検査領域の決定後に、第１照明１０３および第２照明１０４の光量を調節して欠陥の陰影のコントラストを変化させ、光学読み取り機構１０２にて取り込んだ反射光に基づく画像を画像処理装置１０５にて処理して欠陥部分の検出をおこなう。

特許文献２には、被検査物に対する光源の照射方向を変えて得られた複数の画像データから被検査物の３次元データを得る照度差ステレオ法を用いて欠陥検出をおこなう外観検査装置が記載されている。外観検査装置に具備された図１３に示す外観検査用照明装置２１６には、複数の光源が配置された第３の環状の領域を備えた第３の光源部２４２が設けられている。第３の環状の領域は周方向において複数の点灯領域２５４Ａ，２５４Ｂ，２５４Ｃ，……に分割されており、被検査物を照明する際には、各点灯領域２５４Ａ，２５４Ｂ，２５４Ｃ，……に位置する複数の光源が選択的に点灯される毎に、図示しない撮像装置により撮像がなされ、画像処理部によって被撮像物の二次元画像データがそれぞれ生成される。そして、これら複数の二次元画像データを従来公知の方法、例えば、照度差ステレオ法を用いて合成することにより、三次元画像データが生成され、被検査物の立体的な形状が得られて、この立体的な形状を検査することにより、欠陥の検出がおこなわれる。

特許文献３には、被検査物の傷部分の凹凸が凹か凸かの識別をする外観検査装置が記載されている。図１４に示す特許文献３の外観検査装置は、深さ方向に角度の異なる複数の光源３０１を具備しており、異なる１個の光源を使用して撮影した複数の画像情報の排他的論理和の演算処理を演算部３１２にておこない、その画像を表示することにより、被検査物３０６の表面に傷が存在する場合には、その傷を強調して画像検査部３０５に表示させて検出する。

特開第３２５４８７３号（２００１年１１月３０日登録） 特開２０１０−２３７０３４号公報（２０１０年１０月２１日公開） 特開２００９−９７９７７号公報（２００９年５月７日公開）

しかしながら、上述のような特許文献１の技術の場合は、被検査物全体を照明することから、背景輝度と欠陥部の輝度とのコントラストが少ないため、輝度値が高いキズは検出可能である一方、輝度値が小さいキズはコントラストのマージンが取れないため、精度よく検出することが困難な場合がある。

また、上述のような特許文献２および３の技術であっても、被検査物がすり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している場合に輝度値が小さいキズを精度よく検出するこができない虞があることを本願発明者は見出した。

具体的には、特許文献２および３の技術を用いて、すり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している被検査物の傾斜面に対して順次点灯させた光を照射して欠陥を検出する場合、照明の光量を落とさなければ、傾斜面の一部で反射光が極端に強くなって測定輝度範囲を超えたハレーション（白潰れ）が発生して欠陥検出が不可能になる場合があることを本願発明者は見出した。すなわち、特許文献２および３においてハレーションが考慮されていないということは、これらの外観検査装置では照明の光量が比較的低いことが予想され、よって、輝度値が小さいキズを精度よく検出することができないと予想される。

そこで、本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、すり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している被検査物の傾斜面であっても良好に欠陥の検出をおこなうことができる欠陥検出装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る欠陥検出装置は、
２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて欠陥検出対象面を照明する光照射部と、
上記欠陥検出対象面からの反射光を受光するイメージセンサを有し、イメージセンサが生成する受光データの輝度を測定輝度範囲内の階調値に変換した輝度値情報を含む撮像画像データを、各上記光照射方向から上記反射光を受光する毎に生成する撮像部と、
を備え、
上記光照射部における上記光照射方向毎の照明光量は、上記受光データに、上記測定輝度範囲よりも高い輝度を有するハレーション領域と、上記測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれるように設定されており、
上記欠陥検出対象面の全ての領域について、上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応しており、
上記撮像画像データ毎に、上記欠陥検出対象面に欠陥が有るか否かを検出する欠陥検出部を備えていることを特徴としている。

本発明によれば、２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて照明することから背景輝度と欠陥部の輝度とのコントラストのマージンを確保することができる。また、ハレーション領域を生じさせつつも、欠陥検出対象面の全ての領域について、各上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応していることから、光照射部の光量を下げなくとも、欠陥検出対象面の全ての領域の欠陥検出が可能であり、輝度の小さいキズであっても検出することができる。また、欠陥検出対象面の全ての領域について、各上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応していることから、ハレーションが発生するようなすり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している傾斜面を欠陥検出対象面としたであっても、良好に欠陥の検出をおこなうことができる欠陥検出装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態１に係る欠陥検出装置の検査対象であるワークの上面図と断面図である。 本発明の実施形態１に係る欠陥検出装置の構成を示す図である。 図２に示す欠陥検出装置に具備された照明器の上面図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法のフロー図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法において撮像された撮像画像データの模式図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法のなかの或る処理を説明する図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法のなかの或る処理を説明する図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法のなかの或る処理を説明する図である。 図２に示す欠陥検出装置においておこなわれる欠陥検出方法のなかの或る処理を説明する図である。 本発明の実施形態２に係る欠陥検出装置に具備された照明器の上面図である。 実施形態２の欠陥検出方法において撮像された撮像画像データの模式図である。 従来構成を示す図である。 従来構成を示す図である。 従来構成を示す図である。

〔実施形態１〕
（１）欠陥検出装置
以下に、本発明に係る欠陥検出装置の一実施形態について、図１から図９に基づいて説明する。

図１は、本実施形態１の欠陥検出装置によって欠陥部の有無が検出されるワーク１０を示し、図１の（ａ）はワークの上面図であり、図１の（ｂ）は（ａ）に示す切断線Ａ−Ａにおける断面図である。ワーク１０の具体例としては、半導体部品等がある。

本実施形態１の欠陥検出装置は、図１に示すすり鉢状の凹部を有したワーク１０を欠陥検出の対象物（検査対象物）として、その凹部内に形成されているリング状を有する傾斜面１１（欠陥検出対象面）を検査範囲として当該傾斜面の外観を検査することにより、当該傾斜面内の欠陥部の有無を検出するための装置として用いることができる。

ここで、すり鉢状とは、（凹部の）底面１２から開口端に向かって拡径した構造の凹部のことであり、リング状の傾斜面１１とは、当該凹部の底面１２の外周に沿って環形を有した凹部の側面として構成される傾斜面のことである。なお、以下では、この傾斜面のことを単にワーク１０と記載することがある。

なお、本発明に係る欠陥検出装置は、この用途に限定されるものではなく、その他のものを検査する装置、たとえばフラットなリングのワークを検査する装置として用いることも可能である。

本願発明者は、先述のように、従来構成による光照射方向を切り替えるタイプの欠陥検出方法では、輝度値が小さいキズを精度よく検出することができないという課題を想起し、背景輝度と欠陥部の輝度とのコントラストのマージンを十分に確保するために、ハレーションが発生する程度に光量を上げて照明した場合に精度よく欠陥検査をおこなうことができる方法を鋭意検討した。そして、本願発明者は、分割して照射した方向にハレーションさせ、ハレーション領域付近の背景輝度とキズの輝度のコントラスト差分が大きくなるという知見を得て、その性質を利用して欠陥を精度よく検出することができることを見出し、本発明を完成させるに至った。

図２は、本実施形態１の欠陥検出装置１の構成を示す図である。本実施形態１の欠陥検出装置１は、図１に示すように、ステージ２と、照明器３（光照射部）と、カメラ４（撮像部）と、画像処理部５（欠陥検出部）と、装置制御部６（欠陥検出部）とを備えている。

上記ステージ２は、ワーク１０を載置する載置面２１を上面に有し、載置したワーク１０の上面とカメラ４との間の距離が適切な撮像距離を有するようにカメラ４との距離を可変する機構が設けられていても良い。また、ステージ２には、載置面２１内で互い直交する２方向に移動可能な機構が設けられていても良い。

上記照明器３は、図２のようにワーク１０に対してある角度で、２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えてワーク１０の表面、具体的にはリング状の傾斜面１１（以下、単にワーク１０と記載する）を照明する照明器である。ここで、図３は、照明器３の上面図である。照明器３は、図３のようにワーク１０の周方向に沿って円周状に配置された複数のＬＥＤ３０（光源）を備え、これらを分割して発光させることにより、ワーク１０に対して、２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて照明することができる。なお、本実施形態１では、図３に示すように、複数のＬＥＤ３０が円周方向に八つのブロックに分割されている。なお、ワーク１０に対して全方向照射することができるのであれば分割数は何個でも構わない。

照明器３の照明光量は、ブロック毎において、カメラ４のイメージセンサから生成される受光データに、測定輝度範囲よりも大きい輝度を有するハレーション領域と、測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれるように設定されている。すなわち、当該ハレーションを生じさせる程度の光量が各ブロックにおいてワーク１０に照射される。これは、比較的高い光量であり、これにより、輝度値の小さいキズの検出を可能にして、欠陥の検出精度の向上に寄与している。

上記カメラ４は、図示しないイメージセンサを有しており、このイメージセンサに、ＬＥＤ３０から照射された光がワーク１０において反射した反射光が、入射する。イメージセンサは、その受光データを生成する。先述したように、この受光データには、イメージセンサの測定輝度範囲よりも大きい輝度を有するハレーション領域と、測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれる。イメージセンサとしては、ＣＣＤイメージセンサを用いることができる。

更に、カメラ４は、当該イメージセンサの受光データの輝度を測定輝度範囲内の階調値に変換する変換部を有している。例えば、本実施形態１の欠陥検出装置が検査対象とするワーク１０は３６０°全ての角度に対応した傾斜面を持つため、一周する傾斜面の一部で反射光が極端に強くなり、この光がイメージセンサに受光されると受光データの一部分に白潰れしたハレーション領域が形成されることになる。このようなハレーション領域は、上記変換部において、輝度が測定輝度範囲内の階調値に変換される。例えば、輝度分解能が２５６階調のカメラ４の場合、変換部はハレーション領域の輝度を２５６階調に変換する。

上記装置制御部６は、外部から入力される指示に基づいて、あるいは予め定められた条件が成立する場合に、照明制御信号を照明器３に送信し、照明器３を制御する。また、装置制御部６は、画像処理制御信号を画像処理部５に送信し、画像処理部５を制御する。

上記画像処理部５は、装置制御部６からの制御を受けて、カメラ４により出力される撮像画像データに対して後述する画像処理を実行し、その結果を装置制御部６に出力する。なお、画像処理部５の結果を受け取った装置制御部６は次の検査開始に向けて制御を実行する。

（２）欠陥検出方法
本実施形態１に係る欠陥検出方法は、カメラ４を用いて、イメージセンサが生成する受光データの輝度を測定輝度範囲内の階調値に変換した輝度値情報を含む撮像画像データを、各光照射方向から反射光を受光する毎に生成し、画像処理部５および装置制御部６によって、撮像画像データ毎に、ワーク１０に欠陥が有るか否かを検出するというものである。

以下に、図４を参照して、本実施形態１に係る欠陥検出方法の手順を説明する。図４は欠陥検出装置１によっておこなわれる欠陥検査方法のフロー図である。

まず、ワーク１０が図１に示すステージ２の載置面２１に載置され、図２のようにカメラ４の中心と、図３のように円周上に配置されたＬＥＤ３０の中心にワーク１０の中心が位置するように位置決めされたところから、フローを開始する。

フロー開始後、ステップＳ１として、装置制御部６に基づいて照明器３からワーク１０に対して光（ＬＥＤ光）を分割照射する。本実施形態１では、上述のように照明器３を八つのブロックに分割して、点灯するブロックを円周方向に切り替えて照射する。

ステップＳ２では、ステップＳ１において分割照射されている間に、ブロック毎に、ワーク１０からの反射光がカメラ４に入射して、上述したように輝度が測定輝度範囲内の階調値に変換された撮像画像データを生成する。ここで、図５にブロック毎（分割照射方向毎）に撮像した撮像画像データの概略図を示す。本実施形態１では、照明器３が八つのブロックに分割されてブロック毎に照明されるため、撮像画像データは、八枚形成される。図５の各撮像画像データには、リング状の傾斜面１１の一部に、カメラ４のイメージセンサが受光したハレーション領域に対応する高輝度領域１１´が形成されている。

カメラ４は、分割した回数分の撮像画像データを取得するまで、撮像処理を実施する（ステップＳ３）。本実施形態１では、照明器３の分割数が八つであるので、八回の撮像が完了するとステップＳ４に進み、完了していないければ点灯するブロックを切り替えて更なる撮像をおこなう。

次に、ステップＳ４では、ステップＳ３において生成した撮像画像データを用いて、検査領域を決定する。本実施形態１のようにワーク１０がすり鉢状のリング形状を有している場合やフラットなリングをワークとする場合、図１に示した底面１２を除くリング状の傾斜面１１の領域のみを検査領域とする必要があり、ステップＳ３において生成された撮像画像データから例えば目視などにより画像の座標を指定することによって検査領域を判別することができる場合は、撮像画像データ毎に検査領域を特定すれば良い。一方、そのような判別が不適切あるいは困難である場合には、画像処理部５による検査領域の決定がおこなれる。

画像処理部５による検査領域の決定がおこなれるステップＳ４は、以下のステップＳ４１〜Ｓ４３によって構成される。

まず、ステップＳ４１では、画像処理部５により、カメラ４が生成した撮像画像データを取得して、分割照射して取得した撮像画像データを全て合成して、合成画像の輝度値を平均化させる。この平均化処理は、分割して撮像した画像データの各画素の輝度値を、取得した画像枚数分平均化するという処理である。図５のように高輝度領域１１´が発生しているため、各画像の輝度値を平均化させることによって高輝度領域１１´を無くすことができる。そして、この平均化処理をおこなうことによってエッジ検出が安定化する。

続いて、ステップＳ４２として、合成画像内にリング状の傾斜面１１のエッジを検出する。具体的には、画像処理部５は、輝度値が平均化された画像データを用いて、図６のようにリング状の傾斜面１１の中心から矢印方向に輝度値を探索していく。そして、輝度値が大きく差がある所をリング内側のエッジ点とし、６点以上のエッジ点を用いて楕円近似処理を実施する。

そして、ステップＳ４２の処理により作成された楕円を内側の楕円１１ａとし、図７のように内側の楕円から所定の距離ほど外側に広げた楕円を作成し、このとき作成された楕円を外側の楕円１１ｂとする。ここで、所定の距離とは、ワーク１０のリング状の傾斜面１１の幅を予め計測し、その幅に対応する画像データ上の距離である。そして、この処理で作成された内側の楕円と外側の楕円の間の部分を検査領域とする（ステップＳ４３）。なお、本実施形態１では、楕円としているが、真円であっても良い。

以上が、合成画像を用いてリング状の検査領域を決定するステップＳ４である。なお、目視等により検査領域が予め判別できる場合は、このステップＳ４は省略することができる。

ステップＳ５では、ステップＳ２において撮影した光照射方向毎の撮像画像データに対して極座標変換処理をおこなう。この極座標変換処理は、画像処理部５においておこなわれ、撮像画像データ毎におこなわれる。この極座標変換処理は、各撮像画像データに対して、ステップＳ４において決定した検査領域の範囲においておこなわれる。図８は、極座標変換処理によって作成された極座標変換画像を模式的に示したものである。

そして、更にステップＳ５では、極座標変換画像に、カメラ４のイメージセンサが受光したハレーション領域に対応する高輝度領域１１´が発生してしまうため、装置制御部６が、極座標変換画像内の高輝度領域１１´の座標を指定し、この指定領域を非検査領域ＮＧとする。この非検査領域ＮＧの指定も撮像画像データ毎におこなわれる。各撮像画像データは、このステップＳ５によって、非検査領域ＮＧを除く検査可能領域Ｇに対応した画像データとなる。なお、本実施形態１では、この非検査領域ＮＧを、画像データから排除する処理を実施する。しかしながら、非検査領域の特徴データを使って、疑似欠陥判定処理で排除できる方法も可能である。

次に、ステップＳ６として、検査可能領域が特定された撮像画像データを用いて、周辺三点水平比較処理を実施して、背景輝度と欠陥部の輝度のコントラスト値を算出する。この周辺三点水平比較処理は、画像処理部５においておこなわれ、撮像画像データ毎におこなわれる。周辺三点水平比較処理は、図９のように予め定められた条件距離に応じて、ある一点（一画素）と、その左右の二点（ある一点から予め定められた画素数分離れた位置にある画素）との輝度値を比較して、コントラスト値を算出する。

次に、ステップＳ７として、前記処理で取得した、算出したコントラスト値データ（輝度差）を元に予め定められた２値化閾値に基づいて２値化処理を実施する。この２値化処理は、画像処理部５においておこなわれ、撮像画像データ毎におこなわれる。

２値化処理は、ステップＳ６において前記左右の二点とのコントラスト値が大きかった上記ある一点と、ステップＳ６において前記左右の二点とのコントラスト値が小さかった上記ある一点とを差別化することができる。ここで、前記左右の二点とのコントラスト値が大きかった前記ある一点は結果的には真欠陥のことであり、前記左右の二点とのコントラスト値が小さかった前記ある一点は結果的には疑似欠陥のことである。

次に、ステップＳ８として、ステップＳ７において２値化処理された撮像画像データを元に、特徴量計算を実施する。この特徴量計算処理は、画像処理部５においておこなわれ、撮像画像データ毎におこなわれる。特徴量計算とは、周辺三点水平比較処理を実施した画像データを元に、２値化面積、平均コントラスト値等の特徴量を計算することである。

次に、ステップＳ９として、ステップＳ８によって算出した平均コントラスト値と２値化面積を、予め定められた平均コントラスト閾値と２値化面積閾値と比較することによって、平均コントラスト値が小さい（キズがうすい）画像領域、および、２値化面積が小さい画像領域は疑似欠陥として差別化し、閾値条件をクリアしたものを、真欠陥として抽出する。この真欠陥抽出処理は、画像処理部５においておこなわれ、撮像画像データ毎におこなわれる。

なお、ステップＳ４〜ステップＳ９の画像処理は、先述したように撮像画像データ毎に実施するが、タクト短縮のため、スレッドによる並列処理をおこなっても良い。

〔変形例〕
本実施形態１では、照明器３は複数のＬＥＤ３０が周方向に配列しており、点灯させるＬＥＤ３０を切り替える構成であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述した八つの領域を一つの光照射器（ここに複数のＬＥＤが搭載されていてもよい）が位置を移動することによって順次光照射方向を切り替えてもよい。この場合には、当該一つの光照射器の位置を変えるための機構を欠陥検出装置に搭載する必要がある。

あるいは、当該一つの光照射部の位置ではなく、当該一つの光照射器の姿勢を変えることによって順次光照射方向を切り替えてもよい。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について、図１０および図１１に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。

上述の実施形態１では、照明器３を八つのブロックに分割してブロックを一つずつ順次点灯させ、ブロック毎に撮像画像データを取得している。これに対して、本実施形態２では、照明器３を八つのブロックに分割している点では実施形態１と同様であるが、点灯毎に二つのブロックを同時に点灯させる点で実施形態１と異なる。

図１０は、照明器３の上面図であり、実施形態１の図３に対応している。本実施形態２では、図１０に示すように、周方向に配列した複数のＬＥＤ３０を、八つのブロックに分割して、周の中心点を挟んで対称となる二つのブロックを同時に点灯させ、点灯させるブロックを順次周方向に移動する。このように点灯させるブロックの箇所や点灯ブロック数は、装置制御部６の照明制御信号によって制御される。

なお、照明器３の各ブロックの照明光量は、上述の実施形態１と同一である。すなわち、照明器３の照明光量は、ブロック毎において、カメラ４のイメージセンサから生成される受光データに、測定輝度範囲よりも大きい輝度を有するハレーション領域と、測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれるように設定されている。

図１１に、上述の点灯方法によって点灯する度にカメラ４で撮像した画像を示す。本実施形態２では、八つのブロックに分割した照明器３を２ブロックずつ点灯させるため、撮像画像データは、四枚形成される。図５の各撮像画像データには、リング状の傾斜面１１の二箇所に、カメラ４のイメージセンサが受光したハレーション領域に対応する高輝度領域１１´が形成されている。これ以降の処理については、上記実施形態１と同一である。

本実施形態２によれば、実施形態１に比べ、検査タクトが短縮することができる。

〔実施形態３〕
本発明の他の実施形態について説明する。なお、以下では、上述の実施形態１との相違点のみを説明する。

上述の実施形態１では、合成画像に基づいて検査領域を特定した後は、各光照射方向毎にカメラ４が生成した撮像画像データ毎に、欠陥検出の処理をおこなっている。これに対して、本実施形態３では、撮像画像データ毎に検出した特徴量データを全て統合して、各上記撮像画像データより検出した欠陥であって、且つ、座標が同じ欠陥は、同一の欠陥であるとみなす点において実施形態１と異なる。

特徴量データを統合する処理は、マルチスレット化処理によって、複数毎同時に「白黒欠陥コントラスト算出」から「特徴量計算」まで実施する。つまり、上述の実施形態１のステップＳ８からステップＳ９の間におこなわれる処理である。特徴量計算を実施したあと統合して、真欠陥、疑似欠陥を切り分ける。真欠陥、疑似欠陥の切り分けは、特徴量計算を実施したあと予め定められた基準（レシピによって変更可能）以上の特徴量を真欠陥とみなす。例えば、「平均コントラスト値が３０以上」と設定すれば、平均コントラスト値３０以上の特徴量をもったデータを真欠陥とする。他の基準として２値化面積（２値化処理を実施したあとにつながっている画素数を元の計算したデータ）がある。

撮像画像データ毎に欠陥を検出する場合、同一の欠陥を異なる撮像画像で拾ってダブルカウントする場合があるが、本実施形態３によれば、特徴量データを統合して同一座標の欠陥を同一欠陥であるとみなすことによって、当該ダブルカウントを防ぐことができる。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る欠陥検出装置は、
２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて欠陥検出対象面を照明する光照射部と、
上記欠陥検出対象面からの反射光を受光するイメージセンサを有し、イメージセンサが生成する受光データの輝度を測定輝度範囲内の階調値に変換した輝度値情報を含む撮像画像データを、各上記光照射方向から上記反射光を受光する毎に生成する撮像部と、
を備え、
上記光照射部における上記光照射方向毎の照明光量は、上記受光データに、上記測定輝度範囲よりも高い輝度を有するハレーション領域と、上記測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれるように設定されており、
上記欠陥検出対象面の全ての領域について、上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応しており、
上記撮像画像データ毎に、上記欠陥検出対象面に欠陥が有るか否かを検出する欠陥検出部を備えていることを特徴としている。

上記の構成によれば、２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて照明することから背景輝度と欠陥部の輝度とのコントラストのマージンを確保することができる。また、ハレーション領域を生じさせつつも、欠陥検出対象面の全ての領域について、各上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応していることから、光照射部の光量を下げなくとも、欠陥検出対象面の全ての領域の欠陥検出が可能であり、輝度の小さいキズであっても検出することができる。

また、上記の構成によれば、欠陥検出対象面の全ての領域について、各上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応していることから、ハレーションが発生するようなすり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している傾斜面を欠陥検出対象面としたであっても、良好に欠陥の検出をおこなうことができる欠陥検出装置を提供することができるという効果を奏する。

特に本発明の欠陥検出装置はキズ欠陥の検出を想定しており、測定可能範囲の中でもハレーション部分の近くの領域で検出感度が高くなることが、本発明の完成に至る経緯において本願発明者によって明らかとなった。これは次のキズ欠陥の原理によるものである。キズ欠陥、すなわち溝状の傾斜構造は、光を当てた時に通常の傾斜面とは光に対する角度が若干異なるため、通常よりも強い光が反射される性質をキズ検出原理に利用する必要がある。よって、角度が変化したときに極端に輝度が増加するハレーション領域の近傍を含むように検査領域を設定することが望ましい。よって、本発明は、光照射角度を変化させながら複数の撮像画像を取得することにより、ハレーション部分でキズ欠陥が検出できなくなる死角を防ぐと同時に、ハレーション領域近傍の高検出感度領域を広い領域に適用できるため、キズ欠陥の検出精度を向上させることができる。

合成画像を用いて欠陥検出を実施する場合はキズの輝度値が平均化されて平均コントラストが分割毎の画像データによって若干輝度が下がることが懸念されるところ、合成画像を用いて欠陥検出を実施するのではなく、各撮像画像データを用いて欠陥検出をおこなうことにより、そのような輝度低下がなく、精度のよい欠陥検出をおこなうことができる。

なお、「測定輝度範囲」の測定は、カメラ４で画像データ（受光データ）を取得し、画像処理部５（欠陥検出部）で、周辺三点水平比較処理によって、図９のようにある一点（一画素）とその指定された距離の左右の二点（画素）の輝度値を比較し、各画素の輝度差を測定することをいう。

また、本発明の態様２に係る欠陥検出装置は、上記態様１において、
上記欠陥検出部は、上記撮像画像データ毎に、上記欠陥検出対象面のうち、（上記ハレーション領域を除く）上記検査可能領域に対応した領域の画像データを画像処理することにより、上記欠陥検出対象面に欠陥が有るか否かを検出する。

上記の構成によれば、２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて照明することから背景輝度と欠陥部の輝度とのコントラストのマージンを確保することができる。また、ハレーション領域を生じさせつつも欠陥検出には当該領域を除いた検出可能領域を用いる。以上のことから、光照射部の光量を下げることなく欠陥検出をおこなうことができ、輝度の小さいキズであっても検出することができ、すり鉢の形状や山型に隆起しているような形状を有している被検査物の傾斜面であっても良好に欠陥の検出をおこなうことができる欠陥検出装置を提供することができるという効果を奏する。

また、欠陥検出対象面に照明が写りこんでハレーションを生じた場合であっても、欠陥検出には当該領域を除いた検出可能領域を用いることから、良好に欠陥の検出をおこなうことができる。

また、本発明の態様３に係る欠陥検出装置は、上記態様１または２において、
上記欠陥検出部は、上記撮像画像データ毎に検出した上記欠陥のデータを全て統合して、各上記撮像画像データより検出した欠陥であって、且つ、座標が同じ欠陥は、同一の欠陥であるとみなすことが好ましい。

上記の構成によれば、欠陥を統合して同一座標の欠陥を同一欠陥であるとみなすことによって、当該ダブルカウントを防ぐことができる。

また、本発明の態様４に係る欠陥検出装置は、上記態様１から３において、
上記光照射部は、複数の光源からなり、
上記複数の光源のうちの光出射する光源を切り替えることにより、上記光照射方向を切り替えることが好ましい。

上記の構成によれば、簡易な構成によって上記光照射方向の切り替えを実現することができる。

また、本発明の態様５に係る欠陥検出装置は、上記態様１から４において、
上記欠陥検出対象面は、環形であり、
上記光照射部は、円周状に配された複数の光源からなることが好ましい。

上記の構成によれば、欠陥検出対象面は、環形（リング状）で対称性をもっているため、それに対応させて光照明部も円状の対称性を持たせることにより各光照射領域に対して対称的な光を当てることができる。

また、上記の構成によれば、複数の撮像画像データそれぞれに対して、基本的に同一の検出基準でキズ欠陥を検出することを想定している。そのような場合は照明方向を変えても対称な光が出射できることが望ましいため、上記の構成は有効である。

また、本発明の態様６に係る欠陥検出装置は、上記態様１から５において、
上記欠陥検出部は、各上記光照射方向の上記撮像画像データを全て合成して合成画像を作成して、当該合成画像内における上記欠陥検出対象面を特定する。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

本発明は、半導体部品の欠陥検査に利用することができる。

１ 欠陥検出装置
２ ステージ
３ 照明器（光照明部）
４ カメラ（撮像部）
５ 画像処理部（欠陥検出部）
６ 装置制御部（欠陥検出部）
１０ ワーク
１１ 傾斜面（欠陥検出対象面）
１１ａ 内側の楕円
１１ｂ 外側の楕円
１１´ 高輝度領域
１２ 底面
２１ 載置面
３０ ＬＥＤ（光源）

Claims (5)

1. ２以上の異なる光照射方向から光照射方向を切り替えて欠陥検出対象面を照明する光照射部と、
   上記欠陥検出対象面からの反射光を受光するイメージセンサを有し、イメージセンサが生成する受光データの輝度を測定輝度範囲内の階調値に変換した輝度値情報を含む撮像画像データを、各上記光照射方向から上記反射光を受光する毎に生成する撮像部と、
   を備え、
   上記光照射部における上記光照射方向毎の照明光量は、上記受光データに、上記測定輝度範囲よりも高い輝度を有するハレーション領域と、上記測定輝度範囲内の輝度を有する検査可能領域とが含まれるように設定されており、
   上記欠陥検出対象面の全ての領域について、上記光照射方向の少なくとも一つの光照射方向の上記検査可能領域が対応しており、
   上記撮像画像データ毎に、上記欠陥検出対象面に欠陥が有るか否かを検出する欠陥検出部を備えていることを特徴とする欠陥検出装置。
2. 上記欠陥検出部は、上記撮像画像データ毎に、上記欠陥検出対象面のうち、上記検査可能領域に対応した領域の画像データを画像処理することにより、上記欠陥検出対象面に欠陥が有るか否かを検出することを特徴とする請求項１に記載の欠陥検出装置。
3. 上記欠陥検出部は、上記撮像画像データ毎に検出した上記欠陥のデータを全て統合して、各上記撮像画像データより検出した欠陥であって、且つ、座標が同じ欠陥は、同一の欠陥であるとみなすことを特徴とする請求項１または２に記載の欠陥検出装置。
4. 上記光照射部は、複数の光源からなり、
   上記複数の光源のうちの光出射する光源を切り替えることにより、上記光照射方向を切り替えることを特徴とする請求項１から３までの何れか１項に記載の欠陥検出装置。
5. 上記欠陥検出対象面は、環形であり、
   上記光照射部は、円周状に配された複数の光源からなることを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の欠陥検出装置。

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