JP2017037055A - 欠陥測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 短時間にかつ的確に欠陥を判別できる欠陥検出装置を提供する。
【解決手段】 複数個の光源のうちの一の光源で被撮像体を照明し撮像対象領域を撮像する第１照明撮像処理と、
第１照明撮像処理で得られた撮像結果に基づいて、欠陥について許容できる範囲内であるか否かを判断する欠陥許容判断処理と、
許容できる範囲内であると判別したことを条件に、複数個の光源のうちの一の光源とは異なる他の光源で被撮像体を照明し撮像対象領域を撮像する第２照明撮像処理と、
許容できる範囲内でないと判別したことを条件に、処理を中止する中止処理と、を含む。
【選択図】 図５

Description

本発明は、被撮像体に存在する欠陥を測定する装置に関し、特に、金型などに存在する欠陥を発見して測定する装置に関する。

従来、欠陥を検出したり欠陥の大きさや形状や測定したり装置が知られている。特に、欠陥の深さや高さを正確に測定するために共焦点位置で測定するものがある（例えば、特許文献１参照）。この装置は、焦点の合った部分だけを検出できるため、不要な散乱光の影響を受けずに高解像度で高コントラストの画像を得ることができる。

また、異なる角度から光を照射することで、方向性を有する欠陥を正確に検出できる装置も提案されている（例えば、特許文献２参照）。この装置も、欠陥を正確に検出できるが、欠陥を発見しながら欠陥を検出するたびに欠陥を測定するので、被撮像体の全体の欠陥を取得するためには時間が長くならざるを得なかった。

さらに、第１の受光素子で撮像したパターンと第２の受光素子で撮像したパターンとを比較する装置も提案されている（例えば、特許文献３参照）。

特開平５−１６４５２７号公報 特開２０１０−１８１３１７号公報 特開２０００−１３７００３号公報

上述した特許文献１に開示されている装置は、高解像度で欠陥を撮影できるので欠陥の位置や形状を正確に取得することができる。しかしながら、被撮像体が大きい場合には、被撮像体の全てを走査するのに時間が長くならざるを得なかった。

また、特許文献２に開示されている装置は、方向性を有する欠陥であっても、互いに異なる２方向からの光を照明することで欠陥の存在を正確に検出できる。しかしながら、欠陥を発見しつつ欠陥を測定する被撮像体の全体の欠陥を取得するためには時間が長くならざるを得なかった。さらに、特許文献３に開示されている装置は、互いに異なる２つの受光素子でパターンを撮像して撮像結果を比較する装置である。これも同様に、欠陥の存在を正確に検出できるが、被撮像体の全体を判断するためには同様に時間が長くならざるを得なかった。

本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、短時間にかつ的確に欠陥を測定したり判別したりできる欠陥検出装置を提供することにある。

本発明による欠陥測定装置の実施態様は、
被撮像体を撮像する撮像系を有する撮像装置と、
前記被撮像体を照明するための複数個の光源と、
前記撮像装置によって前記被撮像体の撮像対象領域を撮像した撮像結果に基づいて前記被撮像体の欠陥の位置を取得する取得処理を実行する欠陥情報取得装置と、を備え、
前記取得処理は、
前記複数個の光源のうちの一の光源で前記被撮像体を照明し前記撮像対象領域を撮像する第１照明撮像処理と、
前記第１照明撮像処理で得られた撮像結果に基づいて、欠陥について許容できる範囲内であるか否かを判断する欠陥許容判断処理と、
許容できる範囲内であると判別したことを条件に、前記複数個の光源のうちの前記一の光源とは異なる他の光源で前記被撮像体を照明し前記撮像対象領域を撮像する第２照明撮像処理と、
許容できる範囲内でないと判別したことを条件に、処理を中止する中止処理と、を含む。

上記の実施態様によれば、複数個の光源のうちの一の光源で被撮像体を照明し撮像対象領域を撮像し、撮像結果に基づいて欠陥について許容できる範囲内であるか否かを判断し、許容できる範囲内である場合には、異なる他の光源で被撮像体を照明し撮像対象領域を撮像し、許容できる範囲内でない場合には処理を中止する。すなわち、許容できる範囲内である場合には、異なる他の光源で被撮像体を照明し撮像対象領域を撮像するので、的確に欠陥を測定したり判別することができ、許容できる範囲内でない場合には、処理を中止するので、短時間に処理を済ませることができる。

短時間にかつ的確に欠陥を測定したり判別したりできる。

本実施の形態による欠陥測定装置１００の全体の構成を示すブロック図である。 本実施の形態による欠陥測定装置１００の全体の概略を示す斜視図である。 本実施の形態による撮像系２００及び照明系４００の概略を示す斜視図である。 本実施の形態による欠陥測定装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。 欠陥検査動作処理を示すフローチャートである。 画像取得処理を示すフローチャートである。 欠陥検出処理を示すフローチャートである。 顕微鏡高さ測定処理を示すフローチャートである。 金型Ｄの上面を示す平面図である。 第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々を点灯して検出できる欠陥の種類を示す図である。 第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々について抽出された欠陥のＸ座標及びＹ座標を示すテーブルである。 第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄを照明して検出した欠陥の全てをマップ状に示す図である。 検出した欠陥に関して処理をした結果を示すテーブルである。

以下に、実施の形態について図面に基づいて説明する。

本発明の第１の実施態様によれば、
被撮像体を撮像する第１の撮像系を有する第１の撮像装置（例えば、後述するラインセンサカメラ２１０など）と、
前記第１の撮像系と異なる第２の撮像系を有し前記被撮像体を撮像する第２の撮像装置（例えば、後述する共焦点顕微鏡２５０など）と、
前記第１の撮像装置によって前記被撮像体の撮像対象領域を撮像した撮像結果に基づいて前記被撮像体の欠陥の位置を取得する第１の取得処理（例えば、後述する図７の欠陥検出処理など）と、位置を取得した欠陥の高さ方向の情報を前記第２の撮像装置によって取得する第２の取得処理（例えば、後述する図８の顕微鏡高さ測定処理など）とを実行する欠陥情報取得装置（例えば、後述する制御システム１００Ａ及び顕微鏡システム１００Ｂなど）と、を備える欠陥測定装置が提供される。

欠陥測定装置は、第１の撮像装置と第２の撮像装置と欠陥情報取得装置とを備える。第１の撮像装置は第１の撮像系を有する。第１の撮像系は被撮像体を撮像する。

第２の撮像装置は第２の撮像系を有する。第２の撮像系は第１の撮像系とは異なる。第２の撮像系は被撮像体を撮像する。

欠陥情報取得装置は、第１の取得処理と第２の取得処理とを実行する。第１の取得処理は、被撮像体の欠陥の位置を取得する処理である。すなわち、第１の取得処理では、欠陥の高さ方向の情報を取得する処理は実行せずに、被撮像体の欠陥の位置を取得する処理のみを実行する。第１の取得処理では、第１の撮像装置で撮像した撮像結果を用いる。

第２の取得処理は、第２の撮像装置を用いて欠陥の高さ方向の情報を取得する。第２の取得処理では、第１の取得処理で得られた欠陥の位置を利用して、欠陥の高さ方向の情報を取得する。例えば、第１の取得処理で取得した欠陥の位置に第２の撮像装置を位置づける。高さ方向の情報は、高さや深さのほかに、山（凸状の欠陥）や谷（凹状の欠陥）が広がる傾向や度合いなども含まれる。第２の取得処理では、欠陥の位置という第１の取得処理の結果を利用して、欠陥の高さ方向の情報を取得する。

このように、第１の取得処理と第２の取得処理とを別個に実行する。第１の取得処理の処理結果について判断ができるとともに、第１の取得処理での判断とは別個に、第２の取得処理の処理結果について判断ができる。

第１の取得処理の段階で許容できない結果が得られた場合には、第２の取得処理を開始する前の時点で処理を中止できる。また、第２の取得処理の段階で許容できない結果が得られた場合には、第２の取得処理を終了する前の段階で処理を中止できる。このように、処理を中止できるタイミングを増やすことができ、許容できない結果が生じた場合には、直ちに処理を中止することで、早い段階で処理を終え、次の被撮像体の処理を開始することができる。

また、第１の撮像装置の撮像の分解能と、第２の撮像装置の撮像の分解能とが異なるものが好ましい。例えば、第１の撮像装置の分解能を低くし、第２の撮像装置の分解能を高くすることで、第１の取得処理を速くするとともに、第２の取得処理の精度を高めることができる。第１の取得処理を速くできるので、早い段階で処理を中止するか否かを決定できる。また、各々の処理に必要な分解能にすることで処理を最適化することができる。

本発明の第２の実施態様は、本発明の第１の実施態様において、
前記被撮像体を照明するための複数個の光源をさらに備え、
前記第１の取得処理は、
前記複数個の光源を別個に点灯して前記被撮像体を照明し前記撮像対象領域を撮像する点灯撮像処理と、
前記点灯撮像処理で別個に撮像した撮像結果に基づいて前記被撮像体の欠陥の位置を取得する欠陥位置取得処理と、を含む。

被撮像体を照明するための複数個の光源をさらに備える。第１の取得処理は、点灯撮像処理と欠陥位置取得処理とを含む。

点灯撮像処理は、複数個の光源を別個に点灯し、点灯させた光源ごとに撮像対象領域を撮像する処理である。光源ごとに撮像対象領域を撮像するので、欠陥の種類に適した光を被撮像体に照射して撮像することができる。欠陥の種類には、凸状の欠陥やスジ状の欠陥のほかに、凹状の欠陥や打痕などがある。

欠陥位置取得処理は、別個に撮像した撮像結果に基づいて被撮像体の欠陥の位置を取得する。別個に撮像した撮像結果に基づいて欠陥の位置を取得するので、光源に対応する種類の欠陥を的確に検出できる。

本発明の第３の実施態様は、本発明の第２の実施態様において、
前記欠陥情報取得装置は、前記第１の取得処理で取得した撮像結果に基づいて欠陥の数を種類ごとに計数し、計数した欠陥の数が所定の数より多いと判別したことを条件に、前記第２の取得処理を実行せずに処理を中止する。

第１の取得処理の段階で、欠陥の数が所定の数より多い場合には、第２の取得処理を開始するよりも前の時点で処理を中止するので、第１の取得処理の段階で許容できないと判断した場合には、第２の取得処理を実行することなく処理を終えることができる。

本発明の第４の実施態様は、本発明の第１の実施態様において、
前記第１の撮像装置は、ラインセンサカメラを有し、前記撮像対象領域の少なくとも一部を前記ラインセンサカメラで撮像し、
前記第２の撮像装置は、共焦点顕微鏡と、前記被撮像体との距離を変更可能に前記共焦点顕微鏡を移動する顕微鏡移動装置と、を有し、前記顕微鏡移動装置によって前記共焦点顕微鏡を移動して欠陥の高さ方向の情報を取得する。

第１の撮像装置は、ラインセンサカメラで撮像対象領域の少なくとも一部を撮像するので処理を速くすることができる。第１の撮像装置は、撮像対象領域の少なくとも一部を撮像すればよく、撮像対象領域の全体を一度に撮像してもよい。また、共焦点顕微鏡で欠陥の高さ方向の情報を取得するので、高さ方向の情報を正確に取得することができる。

本発明の第５の実施態様は、本発明の第４の実施態様において、
前記第２の撮像装置は、前記欠陥の高さ方向の情報が所定の大きさを超えたことを条件に前記第２の取得処理を中止する。

第２の取得処理を開始した後に、許容できない欠陥が存在する場合であっても、直ちに、第２の取得処理を中止するので、処理を早めに終えることができる。

＜＜＜欠陥測定装置１００＞＞＞

図１は、欠陥測定装置１００の全体的な構成を示すブロック図である。図２は、欠陥測定装置１００の全体を示す斜視図である。図３は、駆動系３００及び照明系４００を拡大した拡大斜視図である。図４は、欠陥測定装置１００の電気的な構成を示すブロック図である。図５は、欠陥検査動作処理を示すフローチャートである。図６は、画像取得処理を示すフローチャートである。図７は、欠陥検出処理を示すフローチャートである。図８は、顕微鏡高さ測定処理を示すフローチャートである。図９は、金型Ｄの上面を示す平面図である。

欠陥測定装置１００は、被撮像体Ｔ、例えば金型Ｄ（図９参照）を撮像し、被撮像体Ｔの表面に存在する欠陥を検出し、欠陥の大きさや形状を測定する装置である。特に、欠陥測定装置１００は、金型Ｄに存在する凸状の欠陥の高さを測定する装置である。

図１に示すように、欠陥測定装置１００は、主に、撮像系２００と駆動系３００と照明系４００とを有する。撮像系２００は、主に、ラインセンサカメラ２１０と共焦点顕微鏡２５０とを有する。駆動系３００は、主に、Ｘステージ３１０ＸとＹステージ３１０ＹとＺステージ３１０Ｚとを有する。照明系４００は、主に、第１の光源４００Ａと第２の光源４００Ｂと第３の光源４００Ｃと第４の光源４００Ｄとを有する。

駆動系３００は、金型Ｄと撮像系２００との双方を所定の位置まで移動して位置づける。照明系４００は、金型Ｄの表面を照明し、撮像系２００は、金型Ｄの表面を撮像する。

第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄは、ラインセンサカメラ２１０が金型Ｄを撮像するときに用いられる光源であり、共焦点顕微鏡２５０が金型Ｄを撮像するときには、別のハロゲン光源（図示せず）が用いられる。

＜＜撮像系２００＞＞
図１に示すように、撮像系２００はラインセンサカメラ２１０と共焦点顕微鏡２５０とを有する。ラインセンサカメラ２１０は、金型Ｄの全体（上面の全面）を走査して金型Ｄに存在する欠陥の位置を検出し記憶する。共焦点顕微鏡２５０は、ラインセンサカメラ２１０によって検出された各々の欠陥の高さを測定する。このように、欠陥測定装置１００は、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０という互いに異なる２種類の機能の撮像装置が搭載されている。ラインセンサカメラ２１０は、制御システム１００Ａで制御される。共焦点顕微鏡２５０は、顕微鏡システム１００Ｂで制御される。

図２に示すように、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０は、共に、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚに搭載されている。このようにすることで、Ｙステージ３１０Ｙを移動させると、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０が共に移動し、Ｚステージ３１０Ｚを移動させると、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０が共に移動する。

なお、ラインセンサカメラ２１０及びＺステージ３１０ＺをＹステージ３１０Ｙに搭載し、Ｚステージ３１０Ｚには共焦点顕微鏡２５０のみを搭載してもよい。このようにした場合には、Ｙステージ３１０Ｙによって、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０を共に移動させることができる。Ｚステージ３１０Ｚによって、共焦点顕微鏡２５０のみを移動させる。

＜ラインセンサカメラ２１０＞
ラインセンサカメラ２１０は、所定の数の画素、例えば、７０００画素×１画素のＣＣＤリニアイメージセンサ（図示せず）を有する。ＣＣＤリニアイメージセンサの１画素は、約５μｍ×約５μｍの大きさを有する。図９に示すように、ラインセンサカメラ２１０によって、撮像エリアＳで定まる範囲の金型Ｄの表面を撮像できる。撮像エリアＳは、ラインセンサカメラ２１０のＣＣＤリニアイメージセンサの大きさと形状に対応する。撮像エリアＳの長手方向の長さΔＹが、ＣＣＤリニアイメージセンサの７０００画素に対応する実際の長さである。撮像エリアＳの短手方向の長さΔＸが、ＣＣＤリニアイメージセンサの１画素に対応する実際の長さである。

図２に示すように、ラインセンサカメラ２１０には対物レンズ２１２が設けられている。撮像に必要な分解能に応じて対物レンズ２１２の倍率を定めることで、対物レンズ２１２の倍率に応じて撮像エリアＳのΔＸ及びΔＹを決定できる。分解能は、欠陥の大きさや種類や処理速度などによって適宜に決定すればよい。このように、撮像エリアＳは、ＣＣＤリニアイメージセンサの形状及び大きさと対物レンズ２１２の倍率とに応じた大きさ及び形状を有する。

図９は、金型Ｄの上面を示す平面図である。本実施の形態では、金型Ｄの上面は、図９に示すように四角形の形状を有する。図９では、紙面の下方向が＋Ｘ方向であり、上方向が−Ｘ方向であり、右方向が＋Ｙ方向であり、左方向が−Ｙ方向である。金型Ｄには、図９に示すように、基準マークＭが形成されている。基準マークＭは、金型Ｄの基準位置や基準角度を示すためのマークである。基準マークＭをともに撮像することで撮像データの位置や角度を揃えることができる。

図２に示すように、金型Ｄは、Ｘステージ３１０Ｘに載置される。なお、振動や衝撃などで金型ＤがＸステージ３１０Ｘ上で移動しないように、保持装置（図示せず）によって、例えば、磁石などによってＸステージ３１０Ｘに金型Ｄを載置するのが好ましい。保持装置は、金型ＤをＸステージ３１０Ｘに係止できるものであればよい。

Ｘステージ３１０Ｘを移動させることで、金型ＤをＸ方向に移動させることができる。また、Ｙステージ３１０Ｙを移動させることで、撮像系２００（ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０）をＹ方向に移動させることができる。Ｘステージ３１０Ｘ及びＹステージ３１０Ｙを移動させることで、金型Ｄの所望する位置を撮像できる。

ラインセンサカメラ２１０による金型Ｄの撮像は、以下の手順で行う。まず、Ｘステージ３１０Ｘ及びＹステージ３１０Ｙを移動させて、領域Ａ１の上端部ＵＴ（図９参照）の上方にラインセンサカメラ２１０を位置づける。さらに、Ｚステージ３１０Ｚを移動させて、金型Ｄの表面にピントが合う位置にラインセンサカメラ２１０を位置づける。

ラインセンサカメラ２１０の１回の撮像処理によって、撮像エリアＳで定まる範囲（ΔＸ×ΔＹ）の金型Ｄの表面が撮像される。ラインセンサカメラ２１０によって撮像された撮像データは制御装置３５０のＲＡＭ３５６（図４参照）に記憶される。

１回分の撮像処理が終了すると、Ｘステージ３１０Ｘを−Ｘ方向にΔＸだけ移動させて、金型ＤをΔＸだけ移動させる。金型ＤをΔＸだけ移動させることで、＋Ｘ方向に隣接する撮像エリアＳ（ΔＸ×ΔＹ）の金型Ｄの表面をラインセンサカメラ２１０で撮像できる。

例えば、Ｘステージ３１０ＸのＸステージ駆動モータ３１４Ｘ（図４参照）には、エンコーダ（図示せず）が設けられている。Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘの位置を示すエンコーダ信号がエンコーダから出力される。受信したエンコーダ信号に基づいてラインセンサカメラ２１０による撮像エリアＳの撮像処理を実行する。ラインセンサカメラ２１０の撮像処理が終了するとＸステージ３１０Ｘを移動させる制御信号をＸステージコントローラ３１２Ｘ（図４参照）に出力する。この動作を繰り返すことで、図９に示す領域Ａ１の全体を撮像エリアＳごとに順次に撮像できる。

金型Ｄの＋Ｘ方向（図９の紙面の下方向）の下端部ＤＴまでＸステージ３１０Ｘを移動させたことを条件に撮像を終了する。これにより、金型Ｄの長尺な形状の領域Ａ１の全体を撮像し記憶することができる。

次に、Ｙステージ３１０Ｙによって撮像系２００（ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０）を＋Ｙ方向にΔＹだけ移動させて、領域Ａ１の右隣りの領域Ａ２の上端部ＵＴの上方にラインセンサカメラ２１０を位置づける。領域Ａ１のときと同様に金型Ｄを撮像することで、領域Ａ２の全体を撮像し記憶することができる。

撮像系２００を右隣りの領域に移動するときには、隣り合う２つの領域の一部が重複するように位置づけるのが好ましい。例えば、領域Ａ１の端辺と領域Ａ２の端辺とが若干重複するように位置づけるのが好ましい。具体的には、領域Ａ１を撮像したときの撮像データには領域Ａ２の左側の端辺の全てが必ず撮像されるとともに、領域Ａ２を撮像したときの撮像データには領域Ａ１の右側の端辺の全てが必ず撮像されるようにし、領域Ａ１の右側の端辺と領域Ａ２の左側の端辺とが、重複して撮像されるようにする。このようにすることで、撮像しない空白の領域が生ずることを防止でき、金型Ｄの全面を必ず撮像することができる。

上述した処理を繰り返すことで、金型Ｄの領域Ａ１→Ａ２→・・・→Ａ６→Ａ７を次々に撮像でき、金型Ｄの表面の全体を撮像できる。金型Ｄの表面の全体を撮像することで、金型Ｄに欠陥が存在するか否かを判断することができる。欠陥が存在する場合には、欠陥の位置（Ｘ、Ｙ）を記憶する。具体的な処理の詳細は後述する。

上述した処理では、領域Ａ１の上端部ＵＴから下端部ＤＴまでを撮像し、次いで、隣りの領域Ａ２の上端部ＵＴから下端部ＤＴまでを撮像するように、必ず、上端部ＵＴから一方向に撮像を開始する場合を示した。このほかに、領域Ａ１の上端部ＵＴから下端部ＤＴまでを撮像した後に、隣りの領域Ａ２の下端部ＤＴから上端部ＵＴまでを撮像するように、双方向に（往復しながら）撮像するようにしてもよい。ステージの移動時間を少なくして、処理を短時間にすることができる。

＜共焦点顕微鏡２５０＞
共焦点顕微鏡２５０は、点光源から発せられた照明光を被撮像体に照射し、焦点位置の情報がピンホールを通過して検出器に到達するようにし、焦点位置以外の光をピンホールでカットして、深さ方向に分解能を生じさせて光学的な断層像を得ることができる顕微鏡である。共焦点顕微鏡２５０は、被撮像体で焦点が合った部分の画像情報のみを取得し、不要な散乱光などの影響を受けることなく、高解像度で高コントラストの画像を得ることができる。

図２に示すように、共焦点顕微鏡２５０は、対物レンズ２５４を有する。対物レンズ２５４は、２０倍の対物レンズと１００倍の対物レンズとの２種類のレンズからなる。まず、２０倍の対物レンズを用いて、撮像領域の中央に欠陥が位置するように調整（粗調整）した後に、１００倍の対物レンズに切り替えて、欠陥を拡大して撮像し、共焦点顕微鏡２５０の撮像領域の中央に欠陥が位置するように調整（微調整）する。

後述するように、Ｚステージ３１０Ｚには、ピエゾ素子３３０を介して共焦点顕微鏡２５０が搭載されている。ピエゾ素子３３０によって共焦点顕微鏡２５０を±Ｚ方向（上下方向）に微動させることができる。欠陥に焦点を合わせ、共焦点顕微鏡２５０を微動させることで焦点が合う位置を徐々に変える。欠陥と焦点が合う最下位置及び欠陥と焦点が合う最上位置を検出することができ、欠陥の最下位置に対応するピエゾ素子３３０の位置と、欠陥の最上位置に対応するピエゾ素子３３０の位置との差に基づいて欠陥の高さを測定することができる。

共焦点顕微鏡２５０には、エリアカメラであるＣＣＤカメラ３４０が設けられており、欠陥の像をＣＣＤカメラ３４０で撮像することができる。

＜＜駆動系３００＞＞
図１に示すように、駆動系３００は、制御システム１００Ａの駆動系３００Ａと、顕微鏡システム１００Ｂの駆動系３００Ｂとを有する。制御システム１００Ａと顕微鏡システム１００Ｂとは、通信回線（図示せず）によって互いに通信可能に接続されている。

＜駆動系３００Ａ＞
制御システム１００Ａの駆動系３００Ａは、図１に示すように、主に、制御装置３５０と、Ｘステージコントローラ３１２Ｘと、Ｙステージコントローラ３１２Ｙと、Ｚステージコントローラ３１２Ｚと、Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘと、Ｙステージ駆動モータ３１４Ｙと、Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚとを有する。

制御装置３５０は、図４に示すように、主に、ＣＰＵ３５２、ＲＯＭ３５４、ＲＡＭ３５６、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３５８を有する。ＣＰＵ３５２、ＲＯＭ３５４、ＲＡＭ３５６、Ｉ／Ｆ３５８は、アドレスバスやデータバス（図示せず）によって接続されている。ＣＰＵ３５２、ＲＯＭ３５４、ＲＡＭ３５６は、後述する図５〜図７に示すフローチャートに従ったプログラムを実行する。これらのプログラムは、ＲＯＭ３５４に予め記憶されている。

Ｉ／Ｆ３５８には、Ｘステージコントローラ３１２Ｘと、Ｙステージコントローラ３１２Ｙと、Ｚステージコントローラ３１２Ｚとが接続されている。Ｘステージコントローラ３１２Ｘと、Ｙステージコントローラ３１２Ｙと、Ｚステージコントローラ３１２Ｚとは、モータドライバを含み、ＣＰＵ３５２から出力された制御信号から駆動信号を生成し、Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘと、Ｙステージ駆動モータ３１４Ｙと、Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚとに駆動信号を送信する。Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘと、Ｙステージ駆動モータ３１４Ｙと、Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚとは、駆動信号に応じた回転方向や回転速度などで駆動される。

Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚは、いわゆるリニアステージであり、ガイドレールに移動可能に置いたテーブルを直線移動させることができればよい。Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚの駆動方式は、リニアモータによる駆動や、回転モータ及びボールねじによる駆動のほか、エア駆動などでもよい。いずれも、ガイドレールに沿ってテーブルを移動させることができればよい。なお、測定する対象物に応じて、回転可能な回転ステージを含めてもよい。

Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘを駆動することでＸステージ３１０Ｘを所定の速度で＋Ｘ方向又は−Ｘ方向に移動することができる。Ｘステージ３１０Ｘに金型Ｄが載置され、Ｘステージ３１０Ｘの移動により金型Ｄを移動させることができる。

Ｙステージ駆動モータ３１４Ｙを駆動することでＹステージ３１０Ｙを所定の速度で＋Ｙ方向又は−Ｙ方向に移動することができる。Ｙステージ３１０Ｙには、Ｚステージ３１０Ｚが搭載されており、Ｚステージ３１０Ｚを所望する位置に位置づけることができる。

Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚを駆動することでＺステージ３１０Ｚを所定の速度で＋Ｚ方向又は−Ｚ方向に移動することができる。Ｚステージ３１０Ｚには、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０が搭載されており、Ｚステージ３１０Ｚを移動することで、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０の各々を所望する位置に位置づけることができる。

＜駆動系３００Ｂ＞
顕微鏡システム１００Ｂの駆動系３００Ｂは、図１に示すように、主に、制御装置３７０と、ピエゾ素子３３０と、対物レンズ駆動モータ３２０とを有する。

制御装置３７０は、図４に示すように、主に、ＣＰＵ３７２、ＲＯＭ３７４、ＲＡＭ３７６、Ｉ／Ｆ（インターフェース）３７８を有する。ＣＰＵ３７２、ＲＯＭ３７４、ＲＡＭ３７６、Ｉ／Ｆ３７８は、アドレスバスやデータバス（図示せず）によって接続されている。ＣＰＵ３７２、ＲＯＭ３７４、ＲＡＭ３７６は、後述する図８に示すフローチャートに従ったプログラムを実行する。プログラムはＲＯＭ３７４に予め記憶されている。

Ｉ／Ｆ３７８には、ピエゾ素子３３０、対物レンズ駆動モータ３２０及び共焦点顕微鏡２５０に接続されているＣＣＤカメラ３４０が接続されている。

ピエゾ素子３３０は、ＣＰＵ３７２から出力された制御信号によって駆動される。Ｚステージ３１０Ｚには、ピエゾ素子３３０を介して共焦点顕微鏡２５０が搭載されている。ピエゾ素子３３０の駆動によって、Ｚステージ３１０Ｚ上で共焦点顕微鏡２５０を上下方向（±Ｚ方向）に移動させる。共焦点顕微鏡２５０が下方向（−Ｚ方向）に移動することで、共焦点顕微鏡２５０はＸステージに載置されている金型Ｄに近づく。共焦点顕微鏡２５０が上方向（＋Ｚ方向）に移動することで、共焦点顕微鏡２５０はＸステージに載置されている金型Ｄから離れる。

Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚの移動により、共焦点顕微鏡２５０のＸ方向、Ｙ方向及びＺの位置を粗調整及び微調整することができる。粗調整及び微調整については、後で詳述する。ピエゾ素子３３０を駆動することで、共焦点顕微鏡２５０をＺ方向の位置に微動させて欠陥の高さを測定できる。

ピエゾ素子３３０の駆動で共焦点顕微鏡２５０を微動させ、欠陥と焦点が合う位置を徐々に変える。共焦点顕微鏡２５０を微動させることで、欠陥と焦点が合う最下位置と最上位置とを決定できる。欠陥の最下位置に対応するピエゾ素子３３０の位置と、欠陥の最上位置に対応するピエゾ素子３３０の位置との差に基づいて欠陥の高さを決定することができる。

対物レンズ駆動モータ３２０は、ＣＰＵ３７２から出力された制御信号によって駆動される。対物レンズ駆動モータ３２０の駆動によって対物レンズ２５４が選択される。対物レンズ２５４は、２０倍の対物レンズと１００倍の対物レンズとからなる。ＣＰＵ３７２から出力された制御信号によって、２０倍の対物レンズ又は１００倍の対物レンズのいずれか一方が選択されて、共焦点顕微鏡２５０の撮像可能な状態に位置づけられる。

２０倍の対物レンズが選択されている状態では、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚの位置の粗調整をする。１００倍の対物レンズが選択されている状態では、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚの位置の微調整をする。

Ｘステージ３１０Ｘ及びＹステージ３１０Ｙの粗調整及び微調整によって、共焦点顕微鏡２５０の撮像領域の中央に欠陥が位置づけられる。さらに、Ｚステージ３１０Ｚの粗調整及び微調整によって、欠陥に焦点を合わせることができる範囲に共焦点顕微鏡２５０を位置づける。

エリアカメラであるＣＣＤカメラ３４０は、共焦点顕微鏡２５０に設けられており、焦点信号や撮像信号を出力する。ＣＣＤカメラ３４０から出力される焦点信号や撮像信号は、Ｉ／Ｆ３７８を介して制御装置３７０に入力される。制御装置３７０は、入力された焦点信号に基づいて制御信号を出力し、ピエゾ素子３３０を駆動する。また、制御装置３７０は、入力された撮像信号によって、金型Ｄを撮像した撮像データを生成し、ＲＡＭ３７６に記憶させる。

＜＜照明系４００＞＞
図１に示すように、照明系４００は、第１の照明系と第２の照明系と第３の照明系と第４の照明系とを有する。これらの第１の照明系〜第４の照明系は、ラインセンサカメラ２１０で金型Ｄの表面を撮像するときに使用される。

第１の照明系は、第１の光源４００Ａ及び第１のライトガイド４１０Ａを有する。第１のライトガイド４１０Ａはストレートライトガイドである。第１の照明系は、主に、凸状の欠陥を検出するための照明系である。

第２の照明系は、第２の光源４００Ｂ及び第２のライトガイド４１０Ｂを有する。第２のライトガイド４１０Ｂはストレートライトガイドである。第３の照明系は、第３の光源４００Ｃ及び第３のライトガイド４１０Ｃを有する。第４の照明系は、第４の光源４００Ｄ及び第４のライトガイド４１０Ｄを有する。第３のライトガイド４１０Ｃ及び第４のライトガイド４１０Ｄは、ライン型のライトガイドである。第２〜第４の照明系は、主に、スジ状の欠陥や金型Ｄの上面内に広がる欠陥を検出するための照明系である。例えば、第２〜第４の照明系によって、異方性を有する欠陥などを検出することができる。

第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄは、例えば、メタルハライドランプからなる。第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々には、光を出射する出射部（図示せず）が形成されている。第１の光源４００Ａの出射部には、第１のライトガイド４１０Ａの入射面（図示せず）が連結される。第２の光源４００Ｂの出射部には、第２のライトガイド４１０Ｂの入射面（図示せず）が連結される。第３の光源４００Ｃの出射部には、第３のライトガイド４１０Ｃの入射面（図示せず）が連結される。第４の光源４００Ｄの出射部には、第４のライトガイド４１０Ｄの入射面（図示せず）が連結される。

図３に示すように、第１のライトガイド４１０Ａの出射面４１２Ａ、第２のライトガイド４１０Ｂの出射面４１２Ｂ、第３のライトガイド４１０Ｃの出射面４１２Ｃ、第４のライトガイド４１０Ｄの出射面４１２Ｄは、Ｘステージ３１０Ｘ（金型Ｄ）に向かって配置されている。図３では、第１のライトガイド４１０Ａの出射面４１２Ａ〜第４のライトガイド４１０Ｄの出射面４１２Ｄの近傍のみを示し、第１のライトガイド４１０Ａ〜第４のライトガイド４１０Ｄの出射面４１２Ｄに接続されている光ファイバを省略して示した。

第１の光源４００Ａから発せられた光は、第１のライトガイド４１０Ａに案内され出射面４１２Ａから出射されて金型Ｄを照明する。第２の光源４００Ｂから発せられた光は、第２のライトガイド４１０Ｂに案内され出射面４１２Ｂから出射されて金型Ｄを照明する。第３の光源４００Ｃから発せられた光は、第３のライトガイド４１０Ｃに案内され出射面４１２Ｃから出射されて金型Ｄを照明する。第４の光源４００Ｄから発せられた光は、第４のライトガイド４１０Ｄに案内され出射面４１２Ｄから出射されて金型Ｄを照明する。

上述したように、第１のライトガイド４１０Ａ及び第２のライトガイド４１０Ｂは、ストレートライトガイドであり、出射面は略円状に形成され、略円状の領域を照明する。第３のライトガイド４１０Ｃ及び第４のライトガイド４１０Ｄは、ライン型のライトガイドであり、出射面は長尺な長方形状に形成され、スリット光を発して略長方形状の領域を照明する。

金型Ｄを照明する方向や領域の形状や大きさなどの照明条件は、欠陥の種類や大きさや形状に応じて第１のライトガイド４１０Ａ〜第４のライトガイド４１０Ｄの各々に割り当てられる。また、欠陥の種類や大きさや形状に応じて、光の波長や強度などの照明条件は、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々に割り当てることができる。上述したように、欠陥には、凸状の欠陥やスジ状の欠陥や金型Ｄの上面内に広がる欠陥のほかに、凹状の欠陥や打痕などがある。第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄ及び第１のライトガイド４１０Ａ〜第４のライトガイド４１０Ｄによって決定できる照明条件は、欠陥の種類や大きさや形状に応じて定めればよい。第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄを順次に切り替えて金型Ｄを照明して、金型Ｄを撮像することで、各種の欠陥を検出することができる。

光源の数や光の波長やライトガイドの出射面の形状などは、検出すべき欠陥の種類や大きさや形状によって適宜に決定すればよい。

＜＜＜制御処理＞＞＞
以下では、欠陥測定装置１００の初期化などの起動処理は完了し、欠陥測定装置１００は、定常に動作しているものとする。また、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ、Ｚステージ３１０Ｚのホームポジションを示す位置情報は、ＲＯＭ３５４やＲＡＭ３５６などに予め記憶されている。また、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０のＹステージ３１０Ｙ上における位置情報（オフセット情報など）もＲＯＭ３５４やＲＡＭ３５６などに予め記憶されている。例えば、オフセット情報は、ラインセンサカメラ２１０の中心と、共焦点顕微鏡２５０のＣＣＤカメラ３４０の中心との相対的な位置関係を示す情報である。

図５は、欠陥検査動作処理を示すフローチャートである。図６は、画像取得処理を示すフローチャートである。図７は、欠陥検出処理を示すフローチャートである。図８は、顕微鏡高さ測定処理を示すフローチャートである。

図５〜図７は、制御装置３５０によって実行される。この処理によって、ラインセンサカメラ２１０で金型Ｄの全面の欠点が検出され、検出された全ての欠点の位置がＲＡＭ３５６に記憶される。図８は、制御装置３７０によって実行される。この処理よって、ＲＡＭ３５６に記憶されている位置に共焦点顕微鏡２５０を位置づけ、欠陥の高さを測定する。

上述したように、ラインセンサカメラ２１０及び共焦点顕微鏡２５０は、互いに異なる機能を有する別個の撮像装置である。図５〜図７の処理は、ラインセンサカメラ２１０で金型Ｄの欠点を検出して全ての欠点の位置を記憶する処理である。また、図８の処理は、図５〜図７の処理の結果を利用して、共焦点顕微鏡２５０で欠陥の高さを測定する処理である。このように、共焦点顕微鏡２５０を用いる処理（図８）は、ラインセンサカメラ２１０を用いる処理に従属する処理（図５〜図７）である。

＜＜欠陥検査動作処理＞＞
最初に、図６の画像取得処理を呼び出して、第１の光源４００Ａを点灯して金型Ｄを照明し、画像を取得して欠陥を検出する処理を実行する（ステップＳ４１１）。第１の光源４００Ａを点灯することで、主に、凸状の欠陥を検出できる。第１の光源４００Ａを点灯することで、例えば、図１０Ａに示すような凸状の欠陥を検出できる。図１０Ａに示す例では、５つの凸状の欠陥が金型Ｄの上面に存在することを示す。

次に、ステップＳ４１１の処理で検出した欠陥の数が許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４１３）。この許容範囲とは、第１の光源４００Ａで検出できる種類の欠陥の数を判断するための条件である。ステップＳ４１３の判断処理で、許容範囲を超えない場合には適切な金型Ｄと判別され、許容範囲を超えた場合には不適切な金型Ｄと判別される。

ステップＳ４１３の判断処理で、欠陥の数が許容範囲内であると判別したときには、図６の画像取得処理を呼び出して、第２の光源４００Ｂを点灯して金型Ｄを照明し、画像を取得して欠陥を検出する処理を実行する（ステップＳ４１５）。第２の光源４００Ｂを点灯することで、主に、スジ状の欠陥を検出できる。第２の光源４００Ｂを点灯することで、例えば、図１０Ｂに示すような縦方向（±Ｘ方向）に延びるスジ状の欠陥を検出できる。図１０Ｂに示す例では、金型Ｄの上面の左端部ＬＴ（図９参照）の近くに、縦方向（±Ｘ方向）に延びる１本のスジ状の欠陥が存在することを示す。

次に、ステップＳ４１５の処理で検出した欠陥の数及びサイズが許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４１７）。この許容範囲とは、第２の光源４００Ｂで検出できる種類の欠陥の数及びサイズを判断するための条件である。サイズは、長さや面積などである。ステップＳ４１７の判断処理で、許容範囲を超えない場合には適切な金型Ｄと判別され、許容範囲を超えた場合には不適切な金型Ｄと判別される。

ステップＳ４１７の判断処理で、欠陥の数及びサイズが許容範囲内であると判別したときには、図６の画像取得処理を呼び出して、第３の光源４００Ｃを点灯して金型Ｄを照明し、画像を取得して欠陥を検出する処理を実行する（ステップＳ４１９）。第３の光源４００Ｃを点灯することで、主に、広がった欠陥を検出できる。第３の光源４００Ｃを点灯することで、例えば、図１０Ｃに示すような金型Ｄの上面内（Ｘ−Ｙ面内）に広がる欠陥を検出できる。図１０Ｃに示す例では、金型Ｄの上面の左下側の領域に、金型Ｄの上面内（Ｘ−Ｙ面内）に延在する欠陥が存在することを示す。

次に、ステップＳ４１９の処理で検出した欠陥の数及びサイズが許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４２１）。この許容範囲とは、第３の光源４００Ｃで検出できる種類の欠陥の数及びサイズを判断するための条件である。サイズは、長さや面積などである。ステップＳ４２１の判断処理で、許容範囲を超えない場合には適切な金型Ｄと判別され、許容範囲を超えた場合には不適切な金型Ｄと判別される。

ステップＳ４２１の判断処理で、欠陥の数及びサイズが許容範囲内であると判別したときには、図６の画像取得処理を呼び出して、第４の光源４００Ｄを点灯して金型Ｄを照明し、画像を取得して欠陥を検出する処理を実行する（ステップＳ４２３）。第４の光源４００Ｄを点灯することで、主に、スジ状の欠陥を検出できる。第４の光源４００Ｄを点灯することで、例えば、図１０Ｄに示すような横方向（±Ｙ方向）に延びるスジ状の欠陥を検出できる。図１０Ｄに示す例では、金型Ｄの上端部ＵＴの近くに、横方向（±Ｙ方向）に延びる１本のスジ状の欠陥が存在することを示す。

次に、ステップＳ４２１の処理で検出した欠陥の数及びサイズが許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４２５）。この許容範囲とは、第４の光源４００Ｄで検出できる種類の欠陥の数及びサイズを判断するための条件である。サイズは、長さや面積などである。ステップＳ４２５の判断処理で、許容範囲を超えない場合には適切な金型Ｄと判別され、許容範囲を超えた場合には不適切な金型Ｄと判別される。

上述したステップＳ４１３、Ｓ４１７、Ｓ４２１及びＳ４２５の各々の許容範囲は、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄから発せられた光を照明して検出できる欠陥の種類や大きさなどによって定めればよい。

上述したステップＳ４１３の判断処理で欠陥の数が許容範囲を超えていると判別した場合や、ステップＳ４１７、Ｓ４２１又はＳ４２５の判断処理で欠陥の数及びサイズが許容範囲を超えていると判別した場合には、直ちに本サブルーチンを終了して、欠陥の検査を中止する。このようにすることで、欠陥の数が多すぎる場合や、欠陥のサイズが大きい場合には、後述する図８の共焦点顕微鏡２５０の処理を実行するよりも前の時点で処理を中断し、全体の処理時間を短くすることができる。すなわち、欠陥の数が多すぎる場合や、欠陥のサイズが大きい場合には、欠陥の高さを測定するまでもなく不適切な金型Ｄであり、共焦点顕微鏡２５０で欠陥の高さを測定することなく、処理を中断して全体の処理時間を短くできる。

次に、図７に示す欠陥検出処理のサブルーチンを呼び出して、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄで撮像したデータを結合した結合データを生成し、結合データから欠陥の位置を取得する（ステップＳ４２６）。欠陥検出処理の詳細は、後述する。

次に、ステップＳ４２６の処理で取得した欠陥の位置データをＲＡＭ３５６から読み出し、位置データに基づいてＸステージ３１０ＸとＹステージ３１０Ｙとを移動させて、共焦点顕微鏡２５０を欠陥の場所に位置づける（ステップＳ４２７）。

次に、図８に示す顕微鏡高さ測定処理を呼び出して実行し欠陥の高さを測定する（ステップＳ４２９）。顕微鏡高さ測定処理の詳細は、後述する。

次に、欠陥の高さが許容範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ４３１）。

欠陥の高さが許容範囲内であると判別したときには、全ての欠陥の高さを測定し終わったか否かを判断する（ステップＳ４３３）。全ての欠陥の高さを測定し終わっていない判別したときには、ステップＳ４２７に処理を戻す。

全ての欠陥の高さを測定し終わったと判別したときには、全ての欠陥の位置及び種類をマップ状に、制御装置３５０のディスプレイ（図示せず）に表示し（ステップＳ４３５）、本サブルーチンを終了する。金型に存在する欠陥の位置及び種類をディスプレイに表示することができる。

例えば、図１２に示すように、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄを照明して検出した欠陥をディスプレイに表示することができる。図１２は、金型Ｄの上面の全面の状態を示す図であり、四角が金型Ｄの輪郭を示す。図１２に示した例は、図１０Ａ〜図１０Ｄの各々に示した欠陥の全てを重ね合わせて表示したものである。このように表示することで、金型Ｄの上面に存在する欠陥の種類と位置と大きさや方向などを視認可能にマップ状に表示することができる。なお、欠陥の種類に応じて色を異ならしめて欠陥をディスプレイに表示するのが好ましい。欠陥の種類と位置と大きさや方向などを明瞭に視認させることができる。

＜＜画像取得処理＞＞
図６は、画像取得処理を示すフローチャートである。この処理は、ラインセンサカメラ２１０で金型Ｄを撮像して欠陥を検出し、検出した欠陥の位置を特定するための処理である。この処理は、図５のステップＳ４１１、Ｓ４１５、Ｓ４１９及びＳ４２３で呼び出されて実行されるサブルーチンである。

最初に、点灯する光源を指定する（ステップＳ５１１）。本実施の形態では、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄのいずれか１つの光源を指定する。ステップＳ４１１の処理で本サブルーチンが呼び出されたときには第１の光源４００Ａを指定する。ステップＳ４１５の処理で本サブルーチンが呼び出されたときには第２の光源４００Ｂを指定する。ステップＳ４１９の処理で本サブルーチンが呼び出されたときには第３の光源４００Ｃを指定する。ステップＳ４２３の処理で本サブルーチンが呼び出されたときには第４の光源４００Ｄを指定する。照明に用いる光源の数に応じて決定することができる。

次に、ステップＳ５１１で指定した光源を点灯する（ステップＳ５１３）。この処理により、点灯した光源に対応する領域で金型Ｄを照明する。

第１の光源４００Ａを点灯した場合には、第１のライトガイド４１０Ａの出射面から光が出射され、金型Ｄの略円状の領域を照明する。第２の光源４００Ｂを点灯した場合には、第２のライトガイド４１０Ｂの出射面から光が出射され、金型Ｄの略円状の領域を照明する。第３の光源４００Ｃを点灯した場合には、第３のライトガイド４１０Ｃの出射面から光が出射され、金型Ｄの略長方形状の領域を照明する。第４の光源４００Ｄを点灯した場合には、第４のライトガイド４１０Ｄの出射面から光が出射され、金型Ｄの略長方形状の領域を照明する。

次に、Ｙステージ３１０Ｙによってラインセンサカメラ２１０を撮像位置に位置づける（ステップＳ５１５）。具体的には、まず、領域Ａ１の上端部ＵＴの上方にラインセンサカメラ２１０を位置づける。

ステップＳ５１５の処理は、ラインセンサカメラ２１０を画像取得開始位置に位置づける処理である。画像取得開始位置は、ラインセンサカメラ２１０で画像の取得（撮像）を開始する位置である。上述した例では、上端部ＵＴを画像取得開始位置とした。画像取得開始位置は、金型Ｄの上面の全体をラインセンサカメラ２１０で余すところなく撮像できる位置であればよい。

金型Ｄは、様々な大きさや形状を有することが想定される。このため、金型Ｄの大きさや形状に応じて画像取得開始位置を適宜に設定するのが好ましい。例えば、画像取得開始位置をユーザが手動で入力して予め記憶させておくのが好ましい。金型Ｄの大きさや形状に応じて画像取得開始位置を読み出せるように構成することで操作を簡便にすることができる。

次に、ラインセンサカメラ２１０で撮像エリアＳを撮像し撮像データをＲＡＭ３５６に記憶させる（ステップＳ５１７）。次に、領域Ａ１でＸステージ３１０ＸをΔＸだけ移動させて、Ｘステージ３１０Ｘに載置されている金型Ｄを移動させる（ステップＳ５１９）。

具体的には、上述したように、Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘの位置を示す信号がエンコーダから出力される。この信号を受信したことを契機にラインセンサカメラ２１０による撮像エリアＳの撮像処理を実行する。ラインセンサカメラ２１０の撮像処理が終了するとＸステージ３１０Ｘを移動させる制御信号をＸステージコントローラ３１２Ｘに出力する。ステップＳ５１７及びＳ５１９の処理では、このような処理が実行される。

次に、Ｘステージ３１０Ｘが＋Ｘ方向の下端部ＤＴに達したか否かを判断する（ステップＳ５２１）。Ｘステージ３１０Ｘが＋方向の下端部ＤＴに達していないと判別したときには、ステップＳ５１７に処理を戻す。

Ｘステージ３１０Ｘが＋方向の下端部ＤＴに達したと判別したときには、ラインセンサカメラ２１０の撮像を終了する（ステップＳ５２３）。このようにして、領域Ａ１の全面を撮像することができる。

上述したステップＳ５１７〜Ｓ５２１の処理を繰り返し実行することによって、１つの領域の全面を撮像できる。

次に、Ｙステージ３１０Ｙが＋Ｙ方向の右端部ＲＴに達したか否かを判断する（ステップＳ５２５）。すなわち、Ｙステージ３１０ＹがＡ７まで到達したか否かを判断する。Ｙステージ３１０Ｙが＋Ｙ方向の右端部ＲＴに達していないと判別したときには、ステップＳ５１５に処理を戻して、ラインセンサカメラ２１０をΔＹだけ移動させるとともに、上端部ＵＴの上方に位置づける。すなわち、隣接する領域の上端部ＵＴの上方にラインセンサカメラ２１０を位置づける。

ステップＳ５１５〜Ｓ５２５の処理を繰り返し実行することによって、ラインセンサカメラ２１０を領域Ａ１→Ａ２→・・・→Ａ６→Ａ７の順に位置づけて、各々の領域を撮像することができる。

Ｙステージ３１０Ｙが＋Ｙ方向の右端部ＲＴに達したと判別したときには、本サブルーチンを終了する。

＜欠陥検出処理＞
図７は、欠陥検出処理を示すフローチャートである。この処理は、図５のステップＳ４２６で呼び出されて実行される。この処理は、撮像データから欠陥を検出し欠陥の位置情報を取得する処理である。

最初に、撮像データから金型Ｄの基準マークＭを検索する（ステップＳ５２７）。この時点で、Ａ１〜Ａ７の各々に対して、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々で照明した撮像データがあり、合計で７×４個の撮像データがある。これらの全ての撮像データが適切に撮像されていれば、金型Ｄの基準位置及び基準角度を示す基準マークＭが撮像されている。

次に、全ての撮像データに金型Ｄの基準マークＭが撮像されているか否かを判断する（ステップＳ５２９）。金型Ｄの基準マークＭが撮像されていない撮像データが含まれている場合には、直ちに本サブルーチンを終了する。金型Ｄの基準マークＭが撮像されていない場合には、画像データを適切に結合することができないので、本サブルーチンを終了する。

上述したように７×４個の撮像データがＲＡＭ３５６に記憶されている。ステップＳ５２９の判断処理で、全ての撮像データに金型Ｄの基準マークＭが撮像されていると判別したときには、これらの撮像データをＲＡＭ３５６から読み出し、基準マークＭから角度及び位置の補正をして、全ての撮像データを結合して、金型Ｄの全体の表面を示す画像データを生成する（ステップＳ５３１）。

ステップＳ５３１の処理では、撮像されている基準マークＭが整合するように、撮像データの角度や位置の補正をして撮像データを結合した画像データを生成する。７×４個の撮像データの各々は、撮像開始の位置がずれていたり傾いて撮像されていたりする場合がある。このため、撮像されている基準マークＭを用いて、全ての撮像データが揃うように、撮像データの角度や位置を補正して撮像データを結合する。

上述したように、４種類の第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄがあり、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄごとに撮像データを結合する。すなわち、第１の光源４００Ａを照明したときの７つの撮像データを結合して単一の画像データ（image_data_A）を生成し、第２の光源４００Ｂを照明したときの７つの撮像データを結合して単一の画像データ（image_data_B）を生成し、第３の光源４００Ｃを照明したときの７つの撮像データを結合して単一の画像データ（image_data_C）を生成し、第４の光源４００Ｄを照明したときの７つの撮像データを結合して単一の画像データ（image_data_C）を生成する。このようにして、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々に対応する４つの画像データ（image_data_A〜image_data_D）を生成する。

なお、第１の光源４００Ａを照明したときの単一の画像データ（image_data_A）によって、図１０Ａに示すような画像を表示することができ、第２の光源４００Ｂを照明したときの単一の画像データ（image_data_B）によって、図１０Ｂに示すような画像を表示することができ、第３の光源４００Ｃを照明したときの単一の画像データ（image_data_C）によって、図１０Ｃに示すような画像を表示することができ、第４の光源４００Ｄを照明したときの単一の画像データ（image_data_D）によって、図１０Ｄに示すような画像を表示することができる。図１０Ａ〜図１０Ｄは、金型Ｄの上面の全面の状態を示す図であり、四角が金型Ｄの輪郭を示す。

結合した画像データには、撮像された全ての種類の欠陥の情報が含まれる。上述したように、欠陥には、凸状の欠陥やスジ状の欠陥などがあり、これらの種類の欠陥の情報が画像データに含まれる。

次に、結合した画像データから欠陥を検出する（ステップＳ５３３）。欠陥は、画像データの色（色相、彩度、明度）が変化する箇所や、周囲と色が異なる範囲の大きさや形状などによって検出することができる。

次に、検出した欠陥の位置を記憶する（ステップＳ５３５）。例えば、検出した欠陥の重心の位置を算出し、重心の位置を欠陥の代表的な位置として記憶する。ここで、欠陥の位置は、画像データから取得できる画素数を単位にしても、実際の長さを単位にしてもよい。

次に、結合した画像データから金型Ｄの全面の検査を完了したか否かを判断する（ステップＳ５３７）。金型Ｄの全面の検査を完了していないと判別した場合には、ステップＳ５３３に処理を戻す。

ステップＳ５３７の判断処理で金型Ｄの全面の検査を完了したと判別した場合には、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々に対応する４つの画像データ（image_data_A〜image_data_D）について検査をしたか否かを判断する（ステップＳ５３９）。全ての画像データ（image_data_A〜image_data_D）について検査をしていないと判別したときには、ステップＳ５３３に処理を戻す。全ての画像データ（image_data_A〜image_data_D）について検査をしたと判別したときには、本サブルーチンを終了する。

この処理により、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々に対応する４つの画像データ（image_data_A〜image_data_D）のそれぞれについて、金型Ｄの全面に存在する欠陥を抽出し、抽出した欠陥の位置を取得することができる。例えば、図１１に示すように、第１の光源４００Ａ〜第４の光源４００Ｄの各々について抽出された欠陥のＸ座標とＹ座標とが制御装置３５０のＲＡＭ３５６に記憶される。

＜＜顕微鏡高さ測定処理＞＞
図８は、顕微鏡高さ測定処理を示すフローチャートである。この処理は、共焦点顕微鏡２５０を用いて、欠陥の高さ方向の情報、例えば、欠陥の高さを測定するための処理である。

なお、共焦点顕微鏡２５０で金型Ｄを撮像する場合には、同軸落射照明光（図示せず）によってハーフミラーを介して金型Ｄを照明する。例えば、同軸落射照明光の光源としてハロゲン光源を用いることができる。また、共焦点顕微鏡２５０には、エリアカメラとしてＣＣＤカメラ３４０が撮像可能に設けられている。

最初に、共焦点顕微鏡２５０の対物レンズ駆動モータ３２０を駆動して２０倍の対物レンズを選択する（ステップＳ６１１）。この時点では、共焦点顕微鏡２５０は通常の顕微鏡として機能する。２０倍の対物レンズによって、ＣＣＤカメラ３４０（エリアカメラ）で撮像できる領域が決定される。例えば、約２００μｍ×１５０μｍの領域を撮像することができる。対物レンズの倍率は、対象とする欠陥の大きさや形状に応じて決定すればよい。

次に、Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘ及びＹステージ駆動モータ３１４Ｙを駆動してＸステージ３１０Ｘ及びＹステージ３１０Ｙを移動させることでセンタリングをする（ステップＳ６１３）。センタリングは、測定対象の１つの欠陥を、共焦点顕微鏡２５０のＣＣＤカメラ３４０の撮像領域の中央に位置づける処理である。

次に、Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚを駆動してＺステージ３１０Ｚを移動させることで、欠陥に焦点を合わせる（フォーカシング）（ステップＳ６１５）。この処理は、ＣＣＤカメラ３４０から出力される焦点信号に基づいてＺステージ３１０Ｚを移動させることで焦点を欠陥に合わせる。このフォーカシングは、共焦点顕微鏡２５０の焦点が欠陥に合う範囲に共焦点顕微鏡２５０を位置づけるように、Ｚステージ３１０Ｚを移動させる処理である。

上述したように、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚの移動は、制御システム１００Ａの駆動系３００Ａによって制御される。ステップＳ６１３及びＳ６１５の処理は、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚを移動させるためのコマンドを顕微鏡システム１００Ｂから制御システム１００Ａに送信し、駆動系３００ＡによってＸステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚを移動させる。

次に、動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ６１７）。この処理は、センタリング及びフォーカシングが完了したか否かの判断である。動作が完了していないと判別したときには、ステップＳ６１３に処理を戻す。

次に、動作が完了したと判別したときには、欠陥が存在するか否かを判断する（ステップＳ６１９）。欠陥が存在しないと判別した場合には、直ちに本サブルーチンを終了する。

欠陥が存在しないと判別する場合とは、ラインセンサカメラ２１０で撮像した時点では欠陥と判別されたが、２０倍の対物レンズでセンタリング及びフォーカシングをしたときには、欠陥はでないと判別される場合である。例えば、ラインセンサカメラ２１０ではごみが欠陥として撮像されたが、その後にごみが移動し２０倍の対物レンズではごみが検出されない場合などである。

上述したステップＳ６１１〜Ｓ６１９の処理を実行することで粗調整が行われる。

ステップＳ６１９の処理で欠陥が存在すると判別した場合には、共焦点顕微鏡２５０の対物レンズ駆動モータ３２０を駆動して１００倍の対物レンズを選択する（ステップＳ６２１）。この時点では、共焦点顕微鏡２５０は通常の顕微鏡として機能する。倍率を高くすることで欠陥を拡大して撮像することができる。

次に、Ｘステージ駆動モータ３１４Ｘ及びＹステージ駆動モータ３１４Ｙを駆動してＸステージ３１０Ｘ及びＹステージ３１０Ｙを移動させることでセンタリングをする（ステップＳ６２３）。１００倍の対物レンズで欠陥を撮像してセンタリングをすることで、測定対象の１つの欠陥を、共焦点顕微鏡２５０のＣＣＤカメラ３４０の撮像領域の中央により正確に位置づけることができる。

次に、Ｚステージ駆動モータ３１４Ｚを駆動してＺステージ３１０Ｚを移動させることで、欠陥に焦点を合わせる（フォーカシング）（ステップＳ６２５）。この処理は、ステップＳ６１５と同様の処理である。このようにすることで、Ｚ方向の所定の範囲内で常に欠陥に焦点を合わせることができる。

上述したステップＳ６２３及びＳ６２５の処理は、ステップＳ６１３及びＳ６１５の処理と同様に、Ｘステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚを移動させるためのコマンドを顕微鏡システム１００Ｂから制御システム１００Ａに送信し、駆動系３００ＡによってＸステージ３１０Ｘ、Ｙステージ３１０Ｙ及びＺステージ３１０Ｚを移動させる。

次に、動作が完了したか否かを判断する（ステップＳ６２７）。動作が完了していないと判別したときには、ステップＳ６２３に処理を戻す。

動作が完了したと判別したときには、再び欠陥が存在するか否かを判断する（ステップＳ６２９）。欠陥が存在しないと判別した場合には、直ちに本サブルーチンを終了する。

欠陥が存在しないと判別する場合とは、２０倍の対物レンズでセンタリング及びフォーカシングをした時点では欠陥と判別されたが、１００倍の対物レンズでセンタリング及びフォーカシングをしたときには、欠陥はでないと判別される場合である。例えば、２０倍の対物レンズではごみが欠陥として撮像されたが、その後にごみが移動し１００倍の対物レンズではごみが検出されない場合などである。このように、実際の欠陥の高さを測定する直前まで欠陥が存在するか否かを判断することで、欠陥の高さを適切に測定することができる。

上述したステップＳ６２１〜Ｓ６２９の処理を実行することで微調整が行われる。

欠陥が存在すると判別した場合には、共焦点顕微鏡２５０を、共焦点顕微鏡として機能させて、ピエゾ素子３３０を駆動して焦点が合う位置を探して高さを測定し（ステップＳ６３１）、本サブルーチンを終了する。

具体的には、撮像された画像のコントラストを検出しながら、ピエゾ素子３３０を往復移動させる。例えば、ピエゾ素子３３０を１００μｍの範囲内で徐々に微動させる。焦点が合う最も低い位置が欠陥の最低位置であり、焦点が合う最も高い位置が欠陥の最高位置である。最高位置と最低位置との差を欠陥の高さと算出する。

１つの欠陥の高さの測定が終了するたびに、欠陥の外観を示す画像と、欠陥の断面の形状を示すデータとが、顕微鏡システム１００Ｂから制御システム１００Ａに送信される。制御システム１００Ａは、欠陥の高さに関するデータを順次に蓄積する。欠陥の種類や傾向を分類し、欠陥の原因の解析を容易にできる。

＜＜＜その他＞＞＞
上述した例では、欠陥の高さを測定するために共焦点顕微鏡２５０を用いる場合を示したが、欠陥の高さ方向の情報を得るものであればよく、光干渉を用いて測定する装置やレーザ光を用いて測定する装置のほか、触針で測定する装置でもよい。欠陥を検出するための装置とは別個に、欠陥の高さを測定する装置が設けられていればよい。欠陥の高さを測定する装置は、測定する対象の材料や速度や精度に応じて適宜に定めればよい。

上述した例では、欠陥の高さを測定する場合を示したが、欠陥の高さ方向の情報を取得するもの、例えば、欠陥の深さを測定するものでもよい。

また、上述した例では、金型Ｄの形状として四角形の形状を有するものを示したが、他の形状、例えば、多角形や円状のほかに不規則な形状などの物体を対象にすることができる。いずれの場合も、基準マークＭが撮像可能に形成されていればよい。

欠陥の位置や高さのほかに、欠陥の面積や、欠陥が異方的な形状を有する場合には欠陥の長さや向きや、谷又は山の傾きなどを記憶してもよい。このような欠陥の位置や高さや、欠陥の面積や長さや向きや、谷又は山の傾きなどの情報で欠陥を分類したり（例えば、図１３参照）、欠陥の大きさや形状や向きや分布などの統計的な処理をしたりして保存しておくのが好ましい。統計的な処理をすることで欠陥の原因究明を容易にすることができる。

例えば、被撮像体Ｔが金型Ｄである場合には、原型になる親の金型から子供の金型を複製し、さらに、子供の金型から孫の金型を複製するようにして、複数の世代に亘る金型を生成する場合がある。このように、複数の世代の金型が存在する場合に、欠陥の数や位置などの情報を世代ごとに保存しておくことで、どの世代で欠陥が生じたのかの検証や管理を容易にすることができる。

また、金型Ｄを定期的に検査し、データベースに登録した過去のデータを比較することにより、金型Ｄの経時変化を検出して金型Ｄの管理を容易にすることもできる。

１００ 欠陥測定装置
１００Ａ 制御システム
１００Ｂ 顕微鏡システム
２００ 撮像系
３００ 駆動系
４００ 照明系

Claims (1)

1. 被撮像体を撮像する撮像系を有する撮像装置と、
   前記被撮像体を照明するための複数個の光源と、
   前記撮像装置によって前記被撮像体の撮像対象領域を撮像した撮像結果に基づいて前記被撮像体の欠陥の位置を取得する取得処理を実行する欠陥情報取得装置と、を備え、
   前記取得処理は、
   前記複数個の光源のうちの一の光源で前記被撮像体を照明し前記撮像対象領域を撮像する第１照明撮像処理と、
   前記第１照明撮像処理で得られた撮像結果に基づいて、欠陥について許容できる範囲内であるか否かを判断する欠陥許容判断処理と、
   許容できる範囲内であると判別したことを条件に、前記複数個の光源のうちの前記一の光源とは異なる他の光源で前記被撮像体を照明し前記撮像対象領域を撮像する第２照明撮像処理と、
   許容できる範囲内でないと判別したことを条件に、処理を中止する中止処理と、を含む欠陥測定装置。

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