JP2023140822A

JP2023140822A - 検査装置、検査方法及びプログラム

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Publication number: JP2023140822A
Application number: JP2022046854A
Authority: JP
Inventors: 千夏森; Chinatsu Mori
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2022-03-23
Filing date: 2022-03-23
Publication date: 2023-10-05

Abstract

【課題】スループットの向上が可能な検査装置、検査方法及びプログラムを提供する。
【解決手段】実施形態に係る検査装置は、照明部によって照らされ撮像部によって撮像された検査対象物の表面の画像を処理する処理部を含む。検査対象物の表面は、第１領域を含む複数の領域を含む。照明部は、表面を第１、２方向から照らす第１、２照明を含む。撮像部は、第１、２照明によって照らされた複数の領域の第１、２撮像画像の情報を取得する。処理部は、第１撮像画像に基づく第１領域の第１領域画像と、第２撮像画像に基づく第１領域の第２領域画像と、に基づいて、第１領域画像と第２領域画像との差に対応する第１差分画像を算出する。処理部は、第１差分画像に基づいて第１領域における欠陥領域を判定する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、検査装置、検査方法及びプログラムに関する。

例えば基板などの検査対象物の外観を検査する検査装置、検査方法及びプログラムがある。検査により、検査対象物の表面の凹凸などの欠陥が検出される。

特開２０１７－１５６２１２号公報

本発明の実施形態は、スループットの向上が可能な検査装置、検査方法及びプログラムを提供する。

実施形態に係る検査装置は、照明部によって照らされ撮像部によって撮像された検査対象物の表面の画像を処理する処理部を含む。前記検査対象物の前記表面は、第１領域を含む複数の領域を含む。前記照明部は、前記表面を第１方向から照らす第１照明と、前記表面を第２方向から第２照明と、を含む。前記撮像部は、少なくとも前記第１照明によって照らされた前記複数の領域の第１撮像画像の情報と、少なくとも前記第２照明によって照らされた前記複数の領域の第２撮像画像の情報と、を含む撮像データを取得する。前記処理部は、前記第１撮像画像に基づく前記第１領域の第１領域画像と、前記第２撮像画像に基づく前記第１領域の第２領域画像と、に基づいて、前記第１領域画像と前記第２領域画像との差に対応する第１差分画像を算出する。前記処理部は、前記第１差分画像に基づいて前記第１領域における欠陥領域を判定する。

第１の実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。検査対象物を例示する模式的平面図である。第１の実施形態に係る検査装置の一部を例示する模式的平面図である。第１の実施形態に係る検査装置における検査方法を例示するフローチャートである。第１の実施形態に係る検査装置における、欠陥領域を判定する工程を例示するフローチャートである。図６（ａ）～図６（ｅ）は、第１の実施形態に係る検査装置における画像を例示する模式図である。第１の実施形態に係る検査装置における画像を例示する模式図である。第１の実施形態に係る検査装置における、複数の領域画像を算出する工程を例示するフローチャートである。図９（ａ）～図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る検査装置における、複数の領域画像を検出する工程を例示する模式図である。図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る検査装置における、輝度を補正する工程を例示する模式図である。第１の実施形態に係る検査装置における検査方法を例示するフローチャートである。第２の実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。第２の実施形態に係る検査装置における撮像画像を例示する模式図である。第２の実施形態に係る検査装置における撮像画像の組合せを例示する表である。

以下に、本発明の各実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既に説明したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。
実施形態に係る検査装置１００（検査システム）は、処理部３０を含む。検査装置１００は、撮像部１０と、照明部２０と、出力部４０とをさらに含んでもよい。
検査装置１００は、検査対象物Ｗ（ワーク）の表面の画像を取得し、得られた画像に基づいて検査対象物Ｗの表面の凹凸などの表面形状の欠陥を検出する。

照明部２０は、検査対象物Ｗの表面Ｗｆを照らす。図１に表したように、照明部２０は、例えば、表面Ｗｆの斜め上方に位置し、斜方から表面Ｗｆに照明光Ｌを照射する。照明部２０は、例えばローアングル照明である。後述するように、この例において照明光Ｌは、偏光である。

撮像部１０は、検査対象物Ｗの表面Ｗｆを撮像する。例えば、撮像部１０は、検査対象物Ｗの上方に配置されるカメラである。後述するように、この例において撮像部１０は、偏光カメラである。

処理部３０は、撮像部１０によって撮像された画像を処理する。処理部３０は、例えば、コンピュータなどの演算装置を含む。処理部３０は、通信インターフェースを含み、撮像部１０及び照明部２０と有線または無線により接続され、撮像部１０及び照明部２０と通信可能である。例えば、処理部３０は、撮像部１０及び照明部２０の動作を制御可能である。ただし、実施形態において、撮像部１０及び照明部２０の動作は、必ずしも処理部３０によって制御されなくてもよい。

処理部３０は、記憶部３１と、演算部３２と、を含む。撮像部１０によって撮像された画像（撮像データ）は、処理部３０に入力され、演算部３２において演算処理される。具体的には、演算部３２は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの電子回路を含む。

記憶部３１は、検査装置１００が実施する検査方法を、コンピュータに実行させるプログラム１００ｐを記憶する。また、記憶部３１は、取得した画像や、その計算結果を記憶する。処理部３０（演算部３２）は、記憶部３１に記憶されたデータを適宜読み出すことができる。例えば、処理部３０（演算部３２）は、記憶部３１に記憶されたプログラム１００ｐを逐次読み出して、プログラム１００ｐを逐次処理することにより、検査装置１００における画像処理を行ったり、撮像部１０等を制御したりする。記憶部３１には、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）やＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等の記憶装置を用いることができる。

処理部の各ブロックの一部、又は全部には、例えば、ＬＳＩ（Large Scale Integration）等の集積回路またはＩＣ（Integrated Circuit）チップセットを用いることができる。各ブロックに個別の回路を用いてもよいし、一部又は全部を集積した回路を用いてもよい。各ブロック同士が一体として設けられてもよいし、一部のブロックが別に設けられてもよい。また、各ブロックのそれぞれにおいて、その一部が別に設けられてもよい。集積化には、ＬＳＩに限らず、専用回路又は汎用プロセッサを用いてもよい。

処理部３０は、出力部４０と有線又は無線により接続され、出力部４０と通信可能である。処理部３０は、表面Ｗｆの検査結果（欠陥の判定結果）を出力部４０に出力可能である。具体的には、出力部４０は、例えば、画像等を表示可能なディスプレイ装置である。これにより、使用者は、検査結果を確認することができる。処理部３０は、取得した画像や、その計算結果などの任意のデータを出力部４０に出力して表示してもよい。または、出力部４０は、取得した画像や検査結果を記憶可能な装置であってもよい。具体的には、出力部４０は、サーバまたはデータベースであってもよい。

図２は、検査対象物を例示する模式的平面図である。
図２は、検査対象物Ｗの一例であり、その表面Ｗｆを上方から見た様子を表す。
検査対象物Ｗの表面Ｗｆは、複数の領域Ｒを含む。例えば、表面Ｗｆは、複数の領域Ｒに分割されたパターンを有する。

この例では、複数の領域Ｒのそれぞれは、互いに同じパターン（形状）を有する。つまり、表面Ｗｆは、複数の領域Ｒを平面上にアレイ状に並べた繰り返しパターンを有する。

例えば、複数の領域Ｒは、第１～第９領域Ｒ１～Ｒ９を含む。第１～第９領域Ｒ１～Ｒ９のうちの１つのパターンと、第１～第９領域Ｒ１～Ｒ９のうちの別の１つのパターンとは、互いに同じである。なお、パターンが同じとは、実質的に同じであればよく、例えば製造ばらつき等の範囲で異なることや、細部の設計が異なることを含んでもよい。

一例としては、検査対象物Ｗは、電池が形成された基板であり、領域Ｒは電池のセルである。上方から見たときに、検査対象物Ｗ及び領域Ｒの平面形状は、矩形である。例えば、検査対象物Ｗは、その一辺の長さ（幅）が５０ｃｍ程度の大型のワークである。

ただし、検査対象物Ｗは、上記に限らず、例えば複数のワークを並べたものであってもよい。この場合、各ワークは、１以上の領域Ｒを含む。複数のワークを並べることで、平面上に（表面Ｗｆ上に）複数の領域Ｒが配置される。例えば、トレー上に複数個のワークを並べて、トレー単位で、複数のワークをまとめて検査してもよい。

図３は、第１の実施形態に係る検査装置の一部を例示する模式的平面図である。
図３は、検査対象物Ｗ、撮像部１０、及び照明部２０を上方から見た様子を表す。照明部２０は、複数の照明２ｎを含む。上方から見たときに、複数の照明２ｎは、検査対象物Ｗの周囲に、検査対象物Ｗを囲むように配置される。複数の照明２ｎのそれぞれは、検査対象物Ｗの表面Ｗｆを、複数の方向のそれぞれから照らす。

例えば、複数の照明２ｎは、第１～第４照明２１～２４を含む。第１照明２１は、検査対象物Ｗの奥側に配置され、表面Ｗｆを奥側（第１方向）から照らす。第２照明２２は、検査対象物Ｗの手前側に配置され、表面Ｗｆを手前側（第２方向）から照らす。第３照明２３は、検査対象物Ｗの右側に配置され、表面Ｗｆを右側（第３方向）から照らす。第４照明２４は、検査対象物Ｗの左側に配置され、表面Ｗｆを左側（第４方向）から照らす。なお、実施形態において、照明２ｎの数は、４つに限らず任意である。

第１方向（奥側）と第２方向（手前側）とは、互いに逆向きの方向である。第３方向（右側）は、第１方向（奥側）と直交する。第３方向（右側）と第４方向（左側）とは、互いに逆向きの方向である。

この例では、照明部２０は、偏光照明である。すなわち、複数の照明２ｎのそれぞれは、複数の偏光方向のそれぞれに偏光した照明光を照射する。
第１照明２１の光源には、第１偏光方向に偏光した光を透過する偏光フィルム２１ｆ（フィルタ）が設けられる。これにより、第１照明２１は、第１偏光方向に偏光した第１照明光Ｌ１を表面Ｗｆに照射する。例えば、第１偏光方向は、０°であり、第１照明光Ｌ１は、０°の直線偏光である。
第２照明２２の光源には、第２偏光方向に偏光した光を透過する偏光フィルム２２ｆ（フィルタ）が設けられる。これにより、第２照明２２は、第２偏光方向に偏光した第２照明光Ｌ２を表面Ｗｆに照射する。例えば、第２偏光方向は、９０°であり、第２照明光Ｌ２は、９０°の直線偏光である。
第３照明２３の光源には、第３偏光方向に偏光した光を透過する偏光フィルム２３ｆ（フィルタ）が設けられる。これにより、第３照明２３は、第３偏光方向に偏光した第３照明光Ｌ３を表面Ｗｆに照射する。例えば、第３偏光方向は、１３５°であり、第３照明光Ｌ３は、１３５°の直線偏光である。
第４照明２４の光源には、第４偏光方向に偏光した光を透過する偏光フィルム２４ｆ（フィルタ）が設けられる。これにより、第４照明２４は、第４偏光方向に偏光した第４照明光Ｌ４を表面Ｗｆに照射する。例えば、第４偏光方向は、４５°であり、第４照明光Ｌ４は、４５°の直線偏光である。

撮像部１０は、照明部２０によって照らされた表面Ｗｆを撮像する。これにより、撮像部１０は、複数の撮像画像Ｃの情報を含む撮像データを取得する。各撮像画像Ｃは、例えば各照明によって照らされた表面Ｗｆの画像であり、複数の領域Ｒの像を含む。撮像部１０は、撮像した複数の撮像画像Ｃ（撮像データ）を処理部３０に出力する。

より具体的には、撮像部１０が取得する撮像データは、少なくとも第１照明２１によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ１（第１撮像画像）の情報と、少なくとも第２照明２２によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ２（第２撮像画像）の情報と、少なくとも第３照明２３によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ３の情報と、少なくとも第４照明２４によって照らされた表面の撮像画像Ｃ４の情報と、を含む。

複数の撮像画像Ｃの情報を含む撮像データは、複数回の撮像によって取得された複数のデータでもよいし、１回の撮像によって取得された１つのデータでもよい。偏光カメラを用いた場合には、撮像回数を少なくすることができる。

偏光カメラは、例えば、異なる偏光方向の偏光フィルタが設けられた画素がアレイ状に配列された構造を有する。例えば、第１偏光方向の偏光フィルタが設けられた第１画素、第２偏光方向の偏光フィルタが設けられた第２画素、第３偏光方向の偏光フィルタが設けられた３画素、及び第４偏光方向の偏光フィルタが設けられた第４画素が、周期的に格子状に配列される。

偏光照明及び偏光カメラを用いる本実施例においては、撮像画像Ｃ１は、第１偏光方向に偏光した光による像であり、撮像画像Ｃ２は、第２偏光方向に偏光した光による像であり、撮像画像Ｃ３は、第３偏光方向に偏光した光による像であり、撮像画像Ｃ４は、第４偏光方向に偏光した光による像である。

例えば、撮像部１０は、複数の偏光方向のそれぞれに偏光した複数の照明光のそれぞれを同時に表面Ｗｆに照射した状態における一度の撮像によって、撮像データを取得する。そして、複数の撮像画像Ｃは、その一度の撮像によって得られた撮像データから作成される。

より具体的には、撮像部１０は、第１～第４照明２１～２４のそれぞれから第１～第４照明光Ｌ１～Ｌ４のそれぞれを同時に表面Ｗｆに照射した状態における１度の表面Ｗｆの撮像によって撮像データを取得する。この撮像データには、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の情報が含まれている。撮像データから、上記の第１～第４画素のそれぞれのデータを抽出することで、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４のそれぞれを作成することができる。すなわち、撮像部１０は、上記の１度の撮像によって得られた撮像データから、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を作成する。このように、偏光カメラを用いることで、１つのカメラによる１回の撮像で、複数の偏光方向の光の像を同時に撮像することができる。

図４は、第１の実施形態に係る検査装置における検査方法を例示するフローチャートである。
処理部３０（コンピュータ）は、例えば、プログラム１００ｐに基づいて、以下に表す検査方法の各処理を実行する。但し、以下に表す検査方法の各処理の一部又は全部は、プログラムを必要としないハードウェアの動作に基づいて実行してもよい。
図４に表したように、実施形態に係る検査装置における検査方法は、撮像データを取得する工程Ｓ１と、複数の領域画像を算出する工程Ｓ２と、欠陥領域を判定する工程Ｓ３と、を含む。

工程Ｓ１において、例えば、撮像部１０は、表面Ｗｆの撮像によって撮像データを取得する。撮像部１０は、撮像データに含まれる複数の撮像画像Ｃを処理部３０に送る。例えば、撮像部１０は、１度の撮像で得られた撮像データに基づいて撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を作成し、処理部３０は、撮像部１０で作成された撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を取得する。なお、処理部３０において、撮像データに基づいて撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を作成してもよい。

工程Ｓ２において、処理部３０（演算部３２）は、複数の撮像画像Ｃのうちの少なくとも一部に基づき、複数の領域画像Ａ（図５参照）を算出する。領域画像Ａは、複数の領域Ｒの１つの像を含む画像である。領域画像Ａは、例えば、撮像画像Ｃ（又は後述する偏光画像）から１つの領域Ｒの部分を抽出した画像である。例えば、撮像画像Ｃ（又は偏光画像）を、分割することで複数の領域画像Ａが得られる。例えば、処理部３０は、複数の撮像画像Ｃ（又は後述する偏光画像）において、複数の領域Ｒの像を検出して、複数の領域画像Ａを算出する。領域画像Ａは、例えば少なくとも１つの領域Ｒの像を含む。

具体的には、第１領域Ｒ１が検査対象である場合、処理部３０は、撮像画像Ｃ１に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１（第１領域画像）、撮像画像Ｃ２に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ２（第２領域画像）、撮像画像Ｃ３に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ３、及び、撮像画像Ｃ４に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ４を算出する。これら領域画像Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４は、それぞれ、少なくとも第１領域Ｒ１の像を含む画像である。

工程Ｓ３において、処理部３０（演算部３２）は、工程Ｓ２で算出した複数の領域画像Ａに基づいて、欠陥領域を判定する。例えば、図５に関して後述するように、処理部３０は、複数の領域画像Ａと、複数の領域画像Ａの少なくとも一部を平均した平均画像と、に基づいて、複数の領域画像Ａ同士の差に対応する差分画像を生成する。そして、処理部３０は、その差分画像に基づいて複数の領域Ｒの１つにおける欠陥領域を判定する。

処理部３０は、検査対象である複数の領域Ｒのそれぞれについて、上記の工程Ｓ２及び工程Ｓ３を実施する。これにより、表面Ｗｆの全体を検査することができる。

図５は、第１の実施形態に係る検査装置における、欠陥領域を判定する工程を例示するフローチャートである。
図５に表したように、処理部３０は、撮像画像Ｃ１に基づく領域画像Ａ１、撮像画像Ｃ２に基づく領域画像Ａ２、撮像画像Ｃ３に基づく領域画像Ａ３、及び撮像画像Ｃ４に基づく領域画像Ａ４を算出する。

工程Ｓ３０１において、処理部３０は、少なくとも領域画像Ａ１と領域画像Ａ２とを平均した平均画像を算出する。この例では、処理部３０は、領域画像Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４を平均した平均画像Ｍを算出する。

工程Ｓ３０２において、処理部３０は、領域画像Ａ１と領域画像Ａ２との差に対応する差分画像Ｄ１（第１差分画像）を算出する。具体的には、領域画像Ａ１の画素値を平均画像Ｍの画素値で割った画像と、領域画像Ａ２の画素値を平均画像Ｍの画素値で割った画像と、の差が差分画像Ｄ１となる。

工程Ｓ３０３において、処理部３０は、第１差分画像Ｄ１と、第１差分画像Ｄ１を平滑化した画像との差の画像を算出する（工程Ｓ３０３）。そして、工程Ｓ３０３で得られた画像の絶対値を２値化した画像（２値画像）を算出する（工程Ｓ３０４）。

同様に、工程Ｓ３０５において、処理部３０は、領域画像Ａ３と領域画像Ａ４との差に対応する差分画像Ｄ２を算出する。具体的には、領域画像Ａ３の画素値を平均画像Ｍの画素値で割った画像と、領域画像Ａ４の画素値を平均画像Ｍの画素値で割った画像と、の差が差分画像Ｄ２となる。

工程Ｓ３０６において、処理部３０は、差分画像Ｄ２と、差分画像Ｄ２を平滑化した画像との差の画像を算出する（工程Ｓ３０６）。そして、工程Ｓ３０６で得られた画像の絶対値を２値化した画像（２値画像）を算出する（工程Ｓ３０７）。

例えば、２値画像において、画素値が２値のうちの一方の領域（例えば画素値が白の画素）は、欠陥に対応する。なお、２値化するときの画素値の閾値は、欠陥を検出できるように適宜定められた所定値でよい。

工程Ｓ３０４で得られた２値画像と工程Ｓ３０７で得られた２値画像とを積算する（工程Ｓ３０８）。積算した２値画像において、適宜ノイズを除去する。具体的には、２値画像において、欠陥に対応する領域（例えば白の領域）を所定の画素数分、縮小した後（工程Ｓ３０９）、所定の画素数分、膨張させる（工程Ｓ３１０）。なお、上記の所定の画素数は、ノイズを除去できるように適宜定められた所定値でよい。例えば、所定の画素数は、１ピクセルであり、欠陥に対応する領域を一回り縮小・膨張させる。

ノイズを除去した２値画像において、欠陥に対応する領域のうち、所定のサイズ閾値以上の広さを有する領域を欠陥領域と判定する（工程Ｓ３１１）。欠陥領域は、画素値が周囲と異なる異変領域である。処理部３０は、欠陥領域の判定結果を出力部４０に出力してもよい。なお、所定のサイズ閾値は、所望の大きさの欠陥を検出できるように適宜定められた値でよい。

図５は、４枚の撮像画像（領域画像）を用いる場合の一例であり、実施形態においては、欠陥領域の判定に用いる撮像画像の枚数は特に制限されない。例えば、２枚の撮像画像を用いるものでもよい。その場合、例えば、平均画像Ｍは２枚の平均でよく、工程Ｓ３０２～Ｓ３０４、Ｓ３０９～Ｓ３１１が実行され、工程Ｓ３０５～工程Ｓ３０８等は、適宜省略できる。

図６（ａ）～図６（ｅ）は、第１の実施形態に係る検査装置における画像を例示する模式図である。
図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図６（ｄ）は、それぞれ、領域画像Ａ４、領域画像Ａ３、領域画像Ａ１、領域画像Ａ２の一部を拡大して表す。図６（ｅ）は、図６（ａ）～図６（ｄ）の領域画像に基づいて、前述の工程Ｓ３によって欠陥領域が判定された２値画像の一例を表す。

図６（ｅ）に示す画像のうち、矢印でマーキングされた白の領域が欠陥領域に対応する。図６（ｅ）のような画像を、出力部４０において出力してもよい。出力部４０は、欠陥領域の位置や範囲等を示す、表面Ｗｆ上の座標等を出力してもよい。出力される欠陥領域の判定結果は、各欠陥領域が凹及び凸のいずれであるかの情報を含んでもよい。

以上説明したようにして、処理部３０は、複数の領域画像Ａに基づく差分画像（例えば差分画像Ｄ１）に基づいて、第１領域Ｒ１における欠陥領域を判定する。

なお、画像の算出（演算）は、各画素において、例えば輝度値又は階調値などの画素値について行われる。画像間の演算は、表面Ｗｆ上の同じ座標に対応する画素ごとに行えばよい。上記において算出される各画像（平均画像、差分画像、及び２値画像など）は、画素値を計算したデータでよく、必ずしも画像として視覚的に出力されなくてもよいものである。

図７は、第１の実施形態に係る検査装置における画像を例示する模式図である。
図７は、複数の領域画像（又は撮像画像）における欠陥領域の凹凸の判定を説明する模式図である。図７の上段は、欠陥領域Ｕが凸部である場合の、各領域画像を表す模式図である。図７の下段は、欠陥領域Ｕが凹部である場合の、各領域画像を表す模式図である。

図７の上段に表したように、欠陥領域Ｕが凸部である場合には、右から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの右部が欠陥領域Ｕの左部よりも明るく、左から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの左部が欠陥領域Ｕの右部よりも明るく、奥から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの奥部が欠陥領域Ｕの手前部よりも明るく、手前から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの手前部が欠陥領域Ｕの奥部よりも明るい。

一方、図７の下段に表したように、欠陥領域Ｕが凹部である場合には、右から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの左部が欠陥領域Ｕの右部よりも明るく、左から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの右部が欠陥領域Ｕの左部よりも明るく、奥から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの手前部が欠陥領域Ｕの奥部よりも明るく、手前から光を照射したときの画像において欠陥領域Ｕの奥部が欠陥領域Ｕの手前部よりも明るい。

したがって、処理部３０は、各領域画像（又は撮像画像）において、光を照射した方向と、欠陥領域Ｕ中のコントラスト（画素値の分布）と、に基づいて、当該欠陥領域Ｕが凹部であるか凸部であるかを判定することができる。すなわち、例えば、処理部３０は、欠陥領域Ｕのうち、光を照射する照明に近い照射側領域の画素値（輝度）と、照射側領域よりも光を照射する照明から遠い反対側領域の画素値（輝度）と、を比較する。処理部３０は、照射側領域の画素値が反対側領域の画素値よりも大きい場合、その欠陥領域Ｕは凸部であると判定する。処理部３０は、照射側領域の画素値が反対側領域の画素値よりも小さい場合、その欠陥領域Ｕは凹部であると判定する。

次に、複数の撮像画像に基づいて複数の領域画像を算出する工程Ｓ２の一例について説明する。
図８は、第１の実施形態に係る検査装置における、複数の領域画像を算出する工程を例示するフローチャートである。
図８に表したように、この例においては、工程Ｓ２は、複数の偏光画像を算出する工程Ｓ２０１、複数の領域Ｒを検出する工程Ｓ２０２、輝度の補正を行う工程Ｓ２０３、及び領域画像を算出する工程Ｓ２０４を含む。

上述したように、この例では、偏光照明及び偏光カメラが用いられる。また、第１～第４照明２１～２４をすべて点灯した状態における１度の表面Ｗｆの撮像によって、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を取得する。このような場合には、処理部３０は、複数の撮像画像Ｃに基づいて、複数の偏光画像を算出する（工程Ｓ２０１）。この例では、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４に基づいて、第１～第４偏光画像を算出する。

ここで、第１～第４偏光画像は、それぞれ、第１～第４照明光Ｌ１～Ｌ４による像である。第１偏光画像の画素値をａ、第２偏光画像の画素値をｂ、第３偏光画像の画素値をｃ、第４偏光画像の画素値をｄとする。すなわち、ａ、ｂ、ｃ、ｄは、それぞれ、第１～第４照明光Ｌ１～Ｌ４による成分である。

一方、既に述べたように、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４は、それぞれ、第１～第４偏光方向に偏光した光による像である。撮像データを各偏光方向に分解することで、撮像画像Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４を生成できる。撮像画像Ｃ１の画素値をＩＡ、撮像画像Ｃ２の画素値をＩＢ、撮像画像Ｃ３の画素値をＩＣ、撮像画像Ｃ４の画素値をＩＤと表す。

撮像を各偏光方向に分解した画像（ＩＡ、ＩＢ、ＩＣ、及びＩＤ）のそれぞれには、直交しない偏光成分が混ざる。
例えば、ＩＡには、第１照明光Ｌ１による成分だけでなく、第３照明光Ｌ３及び第４照明光Ｌ４による成分が含まれる。すなわち、例えば、ＩＡ＝ａ＋（ｃ＋ｄ）／２^１／２である。
例えば、ＩＢには、第２照明光Ｌ２による成分だけでなく、第３照明光Ｌ３及び第４照明光Ｌ４による成分が含まれる。すなわち、例えば、ＩＢ＝ｂ＋（ｃ＋ｄ）／２^１／２である。
例えば、ＩＣには、第３照明光Ｌ３による成分だけでなく、第１照明光Ｌ１及び第２照明光Ｌ２による成分が含まれる。すなわち、例えば、ＩＣ＝ｃ＋（ａ＋ｂ）／２^１／２である。
例えば、ＩＤには、第４照明光Ｌ４による成分だけでなく、第１照明光Ｌ１及び第２照明光Ｌ２による成分が含まれる。すなわち、例えば、ＩＤ＝ｄ＋（ａ＋ｂ）／２^１／２である。

従って、第１偏光画像は、ａ＝（ＩＣ＋ＩＤ）／２^１／２－ＩＢにより算出される。第２偏光画像は、ｂ＝（ＩＣ＋ＩＤ）／２^１／２－ＩＡにより算出される。第３偏光画像は、ｃ＝（ＩＡ＋ＩＢ）／２^１／２－ＩＤにより算出される。第４偏光画像は、ｄ＝（ＩＡ＋ＩＢ）／２^１／２－ＩＣにより算出される。このようにして、複数の撮像画像から複数の偏光画像を算出できる。画像演算により、偏光した４方向の照射光を一括で取得することができる。

図８に示した工程Ｓ２０２において、処理部３０は、複数の撮像画像（又は偏光画像）において複数の領域Ｒを検出する。
図９（ａ）～図９（ｃ）は、第１の実施形態に係る検査装置における、複数の領域画像を検出する工程を例示する模式図である。
例えば、処理部３０は、図９（ａ）に表したように、取得した撮像画像の全部または一部を平均した平均画像を算出する。

その後、処理部３０は、図９（ｂ）に表したように、図９（ａ）の平均画像においてエッジを抽出した画像を算出する。

その後、処理部３０は、図９（ｃ）に表したように、図９（ｂ）の画像に基づいて、複数の領域Ｒを検出する。この際、例えば、処理部３０は、図９（ｂ）の画像と、予め記憶した検査対象物の品種ごとのレイアウトと、を比較する。これにより、処理部３０は、図９（ｂ）の画像の検査対象物の品種を特定する。例えば、検査対象物の品種には、図９（ｃ）の例のように領域Ｒの数が９の品種や、領域Ｒの数が１６、２０または２５の品種などがある。例えば、領域（セル）の個数等に基づいて、検査対象物の品種を判別することができる。予め記憶した検査対象物のレイアウトには、複数の領域Ｒの座標が含まれる。処理部３０は、特定した品種のレイアウトにおける領域Ｒの座標に基づいて、各領域Ｒの検査を実施することができる。

但し、工程Ｓ０２において複数の領域Ｒを検出する方法は、上記に限らない。例えば、上記の例で図９（ｂ）に例示したエッジを抽出した画像の代わりに、平均画像を２値化した画像を用いてもよい。平均画像のエッジを抽出した画像、または、平均画像を２値化した画像において、特定の面積及び縦横比を有する領域を抽出することで、領域Ｒを検出してもよい。検出した領域Ｒの座標を基準にして、検査を実施することができる。
または、図９（ａ）に例示した平均画像と参照画像とのパターンマッチングによって、領域Ｒを検出してもよい。参照画像は、予め取得した領域Ｒの標準的な画像であり、例えば良品の画像、または複数の良品の画像を平均した画像である。図９（ａ）に例示した平均画像のうち、参照画像との類似度が高い領域を、領域Ｒとして検出することができる。

図８に示した工程Ｓ２０３において、処理部３０は、複数の偏光画像において輝度の補正を行う。
図１０（ａ）～図１０（ｃ）は、第１の実施形態に係る検査装置における、輝度を補正する工程を例示する模式図である。
図１０（ａ）は、例えば第１偏光画像を示す。図１０（ａ）の画像において、紙面の上方から下方へ向かう方向をｙ方向としている。図１０（ａ）の例は、－ｙ方向に向かって（すなわち紙面の下方から上方に向かって）第１照明光Ｌ１が照射された場合の画像である。

図１０（ｂ）は、図１０（ａ）に示した画像における、ｙ方向に沿った輝度の分布を例示するグラフ図である。偏光画像（又は撮像画像）のうち、照明に比較的近い領域は輝度が高く、照明に比較的遠い領域は、輝度が低いことがある。すなわち、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に表したように、＋ｙ側の領域の輝度は、－ｙ側の領域の輝度よりも高い。工程Ｓ２０３においては、このような輝度の分布を補正する。

処理部３０は、偏光画像を複数の区域に区分し、当該複数の区域のコントラスト（区域内の輝度の最大値と最小値の差）が互いに等しくなるように複数の区域の輝度を補正する。この例では、処理部３０は、第１偏光画像を第１～第３区域Ｚ１～Ｚ３に区分する。処理部３０は、第１区域Ｚ１の輝度、第２区域Ｚ２の輝度、及び第３区域Ｚ３の輝度が互いに等しくなるように、補正する。

具体的には、第１～第３区域Ｚ１～Ｚ３は、ｙ方向に区切られた区域である。第１区域Ｚ１、第２区域Ｚ２、第３区域Ｚ３は、この順に、第１照明から遠い。第１～第３区域Ｚ１～Ｚ３は、アレイ状に並べられた複数の領域Ｒの行ごとに、第１偏光画像が区切られた区域である。この例では、第１区域Ｚ１は、第１領域Ｒ１、第４領域Ｒ４及び第７領域Ｒ７を含み、第２区域Ｚ２は、第２領域Ｒ２、第５領域Ｒ５及び第８領域Ｒ８を含み、第３区域Ｚ３は、第３領域Ｒ３、第６領域Ｒ６及び第９領域Ｒ９を含む。

図１０（ｃ）は、複数の区域のコントラスト（輝度）が互いに等しくなるように補正された第１偏光画像における、ｙ方向に沿った輝度の分布を例示するグラフ図である。なお、複数の区域のコントラストが互いに等しいとは、複数の区域のコントラストが完全に一致することだけでなく、複数の区域のコントラストが同程度であればよい。例えば、第１区域Ｚ１における輝度の最大値と最小値との差、第２区域Ｚ２における輝度の最大値と最小値との差、第３区域Ｚ３における輝度の最大値と最小値との差が、互いに等しくなるように、各区域において輝度を定数倍する。このように、区域毎にパラメータ変更し、同コントラストに輝度を補正する。

図８に示した工程Ｓ２０４において、処理部３０は、偏光画像から領域画像Ａを算出する。処理部３０は、工程Ｓ２０３において補正された第１偏光画像に基づき、工程Ｓ２０２において検出された複数の領域Ｒの座標を用いて、複数の領域画像Ａを算出する。例えば、処理部３０は、補正された偏光画像から、検査対象の領域Ｒを含む部分を抽出する。より具体的には、処理部３０は、補正された第１偏光画像から、第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１を算出する。

処理部３０は、同様の処理を、複数の偏光画像（第１～第４偏光画像）のそれぞれについて行う。すなわち、処理部３０は、輝度を補正した第２偏光画像から第１領域Ｒ１の領域画像Ａ２を算出し、輝度を補正した第３偏光画像から第１領域Ｒ１の領域画像Ａ３を算出し、輝度を補正した第４偏光画像から第１領域Ｒ１の領域画像Ａ４を算出する。

なお、図８に示した工程は一例であり、その一部を適宜省略したり、順番を入れ替えたりしてもよい。例えば、実施形態においては、必ずしも偏光を用いなくてもよい。後述するように、非偏光の照明を表面Ｗｆに照射して通常のカメラで表面Ｗｆを撮像することで、複数の撮像画像を取得してもよい。この場合には、工程Ｓ２０１を省略し、以降の計算において、偏光画像の代わりに撮像画像を用いてもよい。また、例えば、偏光画像に対してではなく、撮像画像に対して輝度の補正を行ってもよい。または、輝度の補正の代わりに、照明の明るさを変更して複数の撮像画像を取得してもよい。輝度の補正を行う場合には、撮像部１０は、ＨＤＲ（High Dynamic Range）で撮像して撮像データを取得することが望ましい。

また、実施形態の説明においては、主に第１領域Ｒ１についての検査を例に挙げて説明している。必要に応じて、複数の領域Ｒのそれぞれについても、同様にして検査を行うことができる。例えば、処理部３０は、撮像画像Ｃ１に基づく第２領域Ｒ２の領域画像と、撮像画像Ｃ２に基づく第２領域Ｒ２の領域画像と、を用いて、第１領域Ｒ１の検査と同様の処理により、第２領域Ｒ２における欠陥領域を判定してもよい。

以上説明したように、実施形態においては、撮像部は、少なくとも第１照明２１によって照らされた複数の領域Ｒの第１撮像画像（撮像画像Ｃ１）の情報と、少なくとも第２照明２２によって照らされた複数の領域Ｒの第２撮像画像（撮像画像Ｃ２）の情報と、を含む撮像データを取得する。そして、処理部３０は、第１撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第１領域画像（領域画像Ａ１）と、第２撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第２領域画像（領域画像Ａ２）と、少なくとも第１領域画像と第２領域画像とを平均した平均画像Ｍと、に基づいて、第１領域画像と第２領域画像との差に対応する第１差分画像（差分画像Ｄ１）を算出し、第１差分画像に基づいて第１領域Ｒ１における欠陥領域を判定する。これにより、検査のスループットを向上させることができる。
検査対処物の表面において、複数の領域ごとに撮像を行う参考例の方法がある。この参考例の方法は、例えばワークが大型の場合に用いられる。参考例の方法では、撮像する領域にあわせて、検査対象物が載置されるステージを移動したり、光学系をロボットアーム等によって移動させたりする。すなわち、参考例においては、第１領域の撮像をした後に、ステージまたは光学系を移動させて、第２領域の撮像を行う。このような移動に時間が掛かると、スループットの低下に繋がる。これに対して、実施形態においては、第１撮像画像及び第２撮像画像は、それぞれ複数の領域を含み、処理部３０は、第１撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第１領域画像と、第２撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第２領域画像と、に基づいて欠陥領域を判定する。実施形態においては、撮像においてステージや光学系を移動させなくてもよい。したがって、参考例に比べて、スループットを向上させることが可能である。また、ステージや光学系を移動させる機構を設けなくてもよいため、比較的シンプルで安価な装置で大型ワークを検査することが可能となる。

また、この例では、上述したように偏光照明及び偏光カメラが用いられる。すなわち、第１照明２１は、第１偏光方向に偏光した第１照明光Ｌ１を照射し、第２照明２２は、第２偏光方向に偏光した第２照明光Ｌ２を照射する。第１撮像画像は、第１偏光方向に偏光した光による像であり、第２撮像画像は、第２偏光方向に偏光した光による像である。これにより、第１方向から偏光を照射した画像と、第２方向から偏光を照射した画像と、を同時に取得することができる。上述の例では、一度に４方向から照射した画像を同時に取得することができる。これにより、撮像回数を減らすことができるため、検査のスループットをより向上させることができる。

図７に関して説明したように、複数の方向から検査対象物を照らすことで欠陥領域の凹凸を判定することができる。ただし、この場合には、図１０（ｂ）に関して説明したように、照度ムラ（画像中の輝度のムラ）が生じることがある。特に、ワークが大型の場合には、ワークの一端が照明に近くなり、ワークの他端が照明から遠くなるため、照度ムラが生じやすい。

照度ムラが生じる場合、例えば手前側から光を照射した画像中のある領域の輝度と、奥側から光を照射した画像中の当該領域の輝度とが大きく異なることとなる。例えば、手前側から光を照射した画像及び奥側から光を照射した画像の一方の画像においては、欠陥領域が照明から遠くなり、欠陥領域周辺の輝度が低くなる。そのため、欠陥領域とその周辺との間のコントラストも低下し、欠陥領域の検出精度が低下する恐れがある。

これに対して、実施形態においては、処理部３０は、第１偏光画像を複数の区域に区分し、複数の区域の輝度が互いに等しくなるように複数の区域の輝度を補正し、補正された第１偏光画像に基づき第１領域画像を算出する。輝度の補正（例えば工程Ｓ２０３）により、領域画像におけるコントラストを調整することができる。従って、欠陥領域の検出精度の低下を抑制することができる。

後述するように、コントラストの低下を抑制するように、検査対象の領域Ｒごとに撮像条件を変更して撮像を行ってもよい。この場合には、撮像条件の変更にともなって、複数回の撮像を行うこととなる。一方、輝度の補正を行う場合には、撮像条件を変更しなくてもコントラストを調整できるため、撮像の回数をより減らすことができる。

また、この例では、第１撮像画像と第２撮像画像とは、第１照明光Ｌ１を第１照明２１から表面Ｗｆに照射し、かつ、第２照明光Ｌ２を第２照明２２から表面Ｗｆに照射した状態における一度の撮像によって得られた撮像データから作成される。これにより、撮像回数をさらに減らすことができるため、検査のスループットをより向上させることができる。具体的には、例えば、偏光照明及び偏光カメラを用い、かつ、偏光画像（又は撮像画像）の輝度の補正を行うことで、一度の撮像で複数の照射方向の画像を一括で取得しつつ、検査の精度低下を抑制することができる。

図１１は、第１の実施形態に係る検査装置における検査方法を例示するフローチャートである。
図１１は、図４～図１０に関して述べた工程Ｓ１～Ｓ３と、判定工程（工程Ｓ４０１～Ｓ４０４）と、を含む検査全体のフローの一例を表す。
図１１に表したように、工程Ｓ４０１は、複数の領域Ｒを検出する工程Ｓ２０２の後に行われる。工程Ｓ４０１は、工程Ｓ２０２で検出した領域Ｒの数Ｎが指定の数であるか否かを判定する。指定の数は、例えば検査対象物の品種によって決まる所定数である。検出した領域Ｒの数Ｎが指定の数ではない場合（工程Ｓ４０１：Ｎｏ）、エラーとして検査は終了する（工程Ｓ４０２）。つまり、検出した領域Ｒの数が予め想定した品種における領域Ｒの数と異なる場合（指定の数より少ない等）、エラーとして検査が終了する。エラーが生じる理由としては、例えば、対象外の品種を検査していること、ワークの位置がずれて検査範囲外に停止していること、または、照明やカメラの不具合によって適切な撮像や領域検出ができていないことなどが挙げられる。工程Ｓ４０１は、このような作業員の確認が必要なエラーを検知する。検出した領域Ｒの数Ｎが指定の個数であった場合は、後の工程（例えば工程Ｓ２０３）が実行される。

工程Ｓ４０３は、欠陥領域を判定する工程Ｓ３の後に行われる。上述したように、工程Ｓ３においては、１つの領域Ｒ内においての欠陥領域が検出される。そして工程Ｓ４０３は、その領域Ｒの合否判定を行う。工程Ｓ４０３においては、工程Ｓ３において検出した各欠陥領域が、所定の区分（条件）に該当するか否かを判定する。各区分は、例えば欠陥領域のサイズ（直径等）、面積および欠陥種（凹か凸か等）の少なくともいずれかによって定められる。工程Ｓ４０３は、各区分に該当した欠陥領域の数を計測し、その数が基準値を超える場合、その領域Ｒを不合格と判定する。基準値は、区分毎に定められた所定値であり、任意である。

例えば、「欠陥種が凸であり、サイズがＬ以上である」という区分に該当した欠陥領域の数が１以上の場合、その領域Ｒを不合格と判定する。
例えば、「欠陥種が凸であり、サイズがＬ未満である」という区分に該当した欠陥領域の数が２以上である場合、その領域Ｒを不合格と判定する。
例えば、「欠陥種が凹であり、面積がＳ以上である」という区分に該当した欠陥領域の数が１以上の場合、その領域Ｒを不合格と判定する。
例えば、「欠陥種が凹であり、面積がＳ未満である」という区分に該当した欠陥領域の数が５以上の場合、その領域Ｒを不合格と判定する。

図１１に表したように、工程Ｓ２０４、工程Ｓ３及び工程Ｓ４０３は、検出したＮ個の領域Ｒのそれぞれにおいて実行される。その後、工程Ｓ４０４（総合合否判定）を実行する。工程Ｓ４０４は、工程Ｓ４０３で判定された領域Ｒごとの合否判定結果に基づいて、検査対象物に対しての合否判定を行う。例えば、Ｎ個の領域Ｒのうち、工程Ｓ４０３で不合格となった領域Ｒの数が所定値以上の場合、検査対象物を不合格（ＮＧ）と判定する。工程Ｓ４０３で不合格となった領域Ｒの数が所定値未満の場合、検査対象物を合格（ＯＫ）と判定する。

以上の検査終了後、検査結果（ＯＫ、ＮＧまたはエラー）に応じて、合格した検査対象物を次の工程に流したり、不合格の検査対象物をＮＧ品として排出したりする。エラーの場合は、作業員の確認を促す等、装置を制御する。検査結果、工程４０３の判定結果、及び欠陥の情報（欠陥種、サイズ、面積、座標）を、モニタに表示したり、データベース等に記録したりする。これにより、適宜、検査結果等を参照することができる。

（第２の実施形態）
図１２は、第２の実施形態に係る検査装置を例示する模式図である。
本実施形態においては、検査対象の領域Ｒごとに撮像条件（露光時間や照明の照度など）を変更して撮像を取得し、検査処理を行う。本実施形態においては、偏光を用いなくてもよい。これ以外については、第２の実施形態に係る検査装置１０１の構成は、前述の検査装置１００と同様である。すなわち、検査装置１０１においても、撮像部１０と、照明部２０（複数の照明２ｎ）と、処理部３０と、出力部４０と、が設けられる。

本実施形態においては、複数の照明２ｎ（例えば第１～第４照明２１～２４）には、偏光フィルムが設けられなくてよい。すなわち、複数の照明２ｎは、非偏光（無偏光）の光を検査対象物Ｗの表面Ｗｆに照射するものでよい。撮像部１０は偏光カメラでなく、通常のカメラでよい。すなわち、例えば、撮像部１０の画素アレイには、偏光フィルタが設けられなくてもよい。

この例においても、撮像部１０は、複数の撮像画像Ｃの情報を含む撮像データを取得する（工程Ｓ１）。例えば、撮像部１０が取得する撮像データは、第１照明２１によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ１１～Ｃ１３の情報と、第２照明２２によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ２１～Ｃ２３の情報と、第３照明２３によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ３１～Ｃ３３の情報と、第４照明２４によって照らされた表面Ｗｆの撮像画像Ｃ４１～Ｃ４３の情報と、を含む。この例では、撮像データは、複数回の撮像によって得られる。

図１３は、第２の実施形態に係る検査装置における撮像画像を例示する模式図である。

撮像部１０は、３つの撮像条件で検査対象物Ｗの表面Ｗｆを撮像する。具体的には、露光時間が互いに異なる第１～３撮像条件の３つの撮像条件が用いられる。第２撮像条件の露光時間は、第１撮像条件の露光時間よりも長い。第３撮像条件の露光時間は、第１撮像条件の露光時間よりも長く、第２撮像条件の露光時間よりも短い。例えば、第１撮像条件の露光時間は、７８ミリ秒であり、第２撮像条件の露光時間は２５２ミリ秒であり、第３撮像条件の露光時間は、６００ミリ秒である。

なお、露光時間は、撮像中において表面Ｗｆが露光される時間（照明に照らされる時間）であり、撮像中における照明の点灯時間に対応する。露光時間は、照明の点灯時間でなく、カメラの露光時間であってもよい。また、撮像条件は３条件でなくてもよく、例えば２条件でもよいし、４条件以上でもよい。撮像条件は、露光時間に限定されず、例えば照明の照度等を変化させてもよい。

撮像部１０は、複数の照明のそれぞれが点灯した状態において、３つの撮像条件のそれぞれで撮像を行う。１回の撮像においては、１つの照明のみが点灯し、それ以外の照明が消灯した状態で、いずれかの撮像条件で１つの撮像画像が取得される。

例えば、第１照明２１が点灯し、それ以外の照明が消灯した状態において、撮像部１０は、第１照明２１によって第１撮像条件で照射された表面Ｗｆを撮像して、撮像画像Ｃ１１（第１撮像画像）を取得する。撮像画像Ｃ１１は、第１照明２１により照射された表面Ｗｆを第１撮像条件で撮像した画像である。

例えば、第２照明２２が点灯し、それ以外の照明が消灯した状態において、撮像部１０は、第２照明２２によって第２撮像条件で照射された表面Ｗｆを撮像して、撮像画像Ｃ２２（第２撮像画像）を取得する。撮像画像Ｃ２２は、第２照明２２により照射された表面Ｗｆを第２撮像条件で撮像した画像である。

同様にして、撮像部１０は、複数の撮像画像Ｃを撮像する。複数の撮像画像Ｃのそれぞれは、例えば複数の照明２ｎのそれぞれが互いに異なる照明条件で表面Ｗｆを照射した画像である。この例では、４つの照明のそれぞれに対して３つの撮像条件のそれぞれで撮像が行われるため、合計で１２回の撮像を行い、１２の撮像画像を取得する。すなわち、撮像画像Ｃ１１～Ｃ１３、Ｃ２１～Ｃ２３、Ｃ３１～Ｃ３３、Ｃ４１～Ｃ４４が撮像される。

撮像画像Ｃ１１～Ｃ１３のそれぞれは、第１照明２１により照射された表面Ｗｆを、第１～第３撮像条件のそれぞれで撮像した画像である。
撮像画像Ｃ２１～Ｃ２３のそれぞれは、第２照明２２により照射された表面Ｗｆを、第１～第３撮像条件のそれぞれで撮像した画像である。
撮像画像Ｃ３１～Ｃ３３のそれぞれは、第３照明２３により照射された表面Ｗｆを、第１～第３撮像条件のそれぞれで撮像した画像である。
撮像画像Ｃ４１～Ｃ４３のそれぞれは、第４照明２４により照射された表面Ｗｆを、第１～第３撮像条件のそれぞれで撮像した画像である。

その後、処理部３０は、複数の撮像画像Ｃのうちの少なくとも一部に基づき、複数の領域画像Ａを算出する（工程Ｓ２）。本実施形態においては、処理部３０は、検査する領域に応じて、別々の画像を組み合わせて検査する。

具体的には、第１領域Ｒ１が検査対象である場合、撮像画像Ｃ１１に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１１（第１領域画像）、撮像画像Ｃ２２に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１２（第２領域画像）、撮像画像Ｃ３１に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１３、及び、撮像画像Ｃ４２に基づく第１領域Ｒ１の領域画像Ａ１４を算出する。

図８等に関して上述した工程Ｓ２０２と同様の方法によって、処理部３０は、各撮像画像において複数の領域Ｒを検出する。そして、図８等に関して上述した工程Ｓ２０４と同様の方法によって、処理部３０は、撮像画像Ｃ１１、Ｃ２２、Ｃ３１、Ｃ４２のそれぞれに基づき、複数の領域画像Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４を算出する。図１３においては、複数の領域画像Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４に対応する領域を示している。なお、この例では、複数の偏光画像を算出する工程Ｓ２０１、及び、輝度の補正を行う工程Ｓ２０３は、省略される。

処理部３０は、算出された領域画像Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４に基づいて、第１領域Ｒ１における欠陥領域を判定する（工程Ｓ３）。欠陥領域を判定する方法は、図５等に関して上述した方法と同様である。

すなわち、処理部３０は、領域画像Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３、Ａ１４を平均した平均画像Ｍ１（図５の画像Ｍに対応）を算出する。処理部３０は、領域画像Ａ１１と領域画像Ａ１２と平均画像Ｍ１とに基づいて、領域画像Ａ１１と領域画像Ａ１２との差に対応する差分画像Ｄ１１（図５の画像Ｄ１に対応）を算出する。処理部３０は、領域画像Ａ１３と領域画像Ａ１４と平均画像Ｍ１とに基づいて、領域画像Ａ１３と領域画像Ａ１４との差に対応する差分画像Ｄ１２（図５の画像Ｄ２に対応）を算出する。処理部３０は、差分画像Ｄ１１、Ｄ１２に基づいて第１領域Ｒ１における欠陥領域を判定する。

処理部３０は、第１領域Ｒ１以外の領域Ｒについても、同様にして検査することができる。ただし、処理部３０は、検査する領域Ｒに応じて、組み合わせる撮像画像（撮像条件）を適宜変更する。

図１４は、第２の実施形態に係る検査装置における撮像画像の組合せを例示する表である。
図１４において、「セル番号」は、検査対象となる領域Ｒを表す。セル番号１～９は、それぞれ、第１～第９領域Ｒ１～Ｒ９に対応する。

セル番号１の場合、すなわち第１領域Ｒ１が検査対象である場合には、既に説明したように、「奥」の照明（第１照明２１）を用いて「短」の条件（第１撮像条件）で撮像された撮像画像Ｃ１１、「手前」の照明（第２照明２２）を用いて「長」の条件（第２撮像条件）で撮像された撮像画像Ｃ２２、「右」の照明（第３照明２３）を用いて「短」の条件で撮像された撮像画像Ｃ３１、及び、「左」の照明（第４照明２４）を用いて「長」の条件で撮像された撮像画像Ｃ４２、が組み合わされる。

セル番号２の場合、すなわち第２領域Ｒ２が検査対象である場合には、「奥」の照明を用いて「中」の条件（第３撮像条件）で撮像された撮像画像Ｃ１３（第３撮像画像）、「手前」の照明を用いて「中」の条件で撮像された撮像画像Ｃ２３（第４撮像画像）、「右」の照明を用いて「短」の条件で撮像された撮像画像Ｃ３１、及び、「左」の照明を用いて「長」の条件で撮像された撮像画像Ｃ４２、が組み合わされる。
処理部３０は、撮像画像Ｃ１３に基づく第２領域Ｒ２の領域画像Ａ２１（第３領域画像）、撮像画像Ｃ２３に基づく第２領域Ｒ２の領域画像Ａ２２（第２領域画像）、撮像画像Ｃ３１に基づく第２領域Ｒ２の領域画像Ａ２３、及び、撮像画像Ｃ４２に基づく第２領域Ｒ２の領域画像Ａ２４を算出する。
処理部３０は、領域画像Ａ２１、Ａ２２、Ａ２３、Ａ２４を平均した平均画像Ｍ２（図５の画像Ｍに対応）を算出する。処理部３０は、領域画像Ａ２１と領域画像Ａ２２と平均画像Ｍ２とに基づいて、領域画像Ａ２１と領域画像Ａ２２との差に対応する差分画像Ｄ２１（図５の画像Ｄ１に対応）を算出する。処理部３０は、領域画像Ａ２３と領域画像Ａ２４と平均画像Ｍ２とに基づいて、領域画像Ａ２３と領域画像Ａ２４との差に対応する差分画像Ｄ２２（図５の画像Ｄ２に対応）を算出する。処理部３０は、差分画像Ｄ２１、Ｄ２２に基づいて第２領域Ｒ２における欠陥領域を判定する。

処理部３０は、セル番号３～９についても、同様にして図１４に表した撮像画像の組合せにより、欠陥領域を判定する。例えば、照明２ｎと検査対象の領域Ｒとの距離が短いほど、露光時間は短い（または照明照度は低い）。例えば、照明２ｎと検査対象の領域Ｒとの距離が長いほど、露光時間は長い（または照明照度は高い）。

上記の説明では、撮像データを取得する工程Ｓ１において、全ての照明と撮像条件との組合せ（１２通り）の画像を撮像した。そして、検査対象の領域Ｒに応じて、取得した画像の中から一部を選択して欠陥領域の判定に用いた。ただし、これに限らず、実施形態においては、必要に応じて、一部の照明と撮像条件との組合せのみで撮像を行ってもよい。

以上説明したように、本実施形態においても、撮像部１０は、少なくとも第１照明２１によって照らされた複数の領域Ｒの第１撮像画像（撮像画像Ｃ１１）の情報と、少なくとも第２照明２２によって照らされた複数の領域Ｒの第２撮像画像（撮像画像Ｃ２２）の情報と、を含む撮像データを取得する。そして、処理部３０は、第１撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第１領域画像（領域画像Ａ１１）と、第２撮像画像に基づく第１領域Ｒ１の第２領域画像（領域画像Ａ１２）と、少なくとも第１領域画像と第２領域画像とを平均した平均画像Ｍ１と、に基づいて、第１領域画像と第２領域画像との差に対応する第１差分画像（差分画像Ｄ１１）を算出し、第１差分画像に基づいて第１領域Ｒ１における欠陥領域を判定する。これにより、第１の実施形態と同様にして、検査のスループットを向上させることができる。

また、第１撮像画像は、第１照明２１により照射された表面Ｗｆを第１撮像条件で撮像した画像である。第２撮像画像は、第２照明２２により照射された表面Ｗｆを、第１撮像条件とは異なる第２撮像条件で撮像した画像である。このように、照明によって撮像条件を変更することにより、検査対象の領域Ｒの画像におけるコントラスト（照度）を調整することができる。例えば、照度ムラを抑制することができ、検査精度の低下を抑制することができる。

また、上記の例では、撮像条件を適宜変更することにより、図８に関して説明した工程Ｓ２０３のような輝度の補正を適宜省略することができる。ただし、本実施形態においても、必要に応じて輝度の補正を行ってもよい。すなわち、例えば、処理部３０は、第１撮像画像を複数の区域に区分し、当該複数の区域の輝度が互いに等しくなるように当該複数の区域の輝度を補正し、補正された第１撮像画像に基づき第１領域画像を算出してもよい。

また、撮像部１０は、第１照明２１により照射された表面Ｗｆを第１撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第３撮像画像（撮像画像Ｃ１３）と、第２照明２２により照射された表面Ｗｆを第２撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第４撮像画像（Ｃ２３）と、を含む撮像データを取得する。そして、処理部３０は、第３撮像画像に基づく第２領域Ｒ２の第３領域画像（領域画像Ａ２１）と、第４撮像画像に基づく第２領域Ｒ２の第４領域画像（領域画像Ａ２２）と、少なくとも第１領域画像と第２領域画像とを平均した平均画像Ｍ２と、に基づいて、第３領域画像と第４領域画像との差に対応する第２差分画像（差分画像Ｄ２１）を算出し、第２差分画像に基づいて第２領域Ｒ２における欠陥領域を判定する。このように、検査対象の領域ごとに撮像条件を変更することにより、検査対象の領域Ｒの画像におけるコントラスト（照度）を調整することができる。例えば、照度ムラを抑制することができ、検査精度の低下を抑制することができる。

上述の実施形態の中で示した処理手順に示された指示は、ソフトウェアであるプログラムに基づいて実行されることが可能である。汎用の計算機システムが、このプログラムを予め記憶しておき、このプログラムを読み込むことにより、上述した実施形態の装置による効果と同様な効果を得ることも可能である。上述の実施形態に記載された指示は、コンピュータに実行させることのできるプログラムとして、磁気ディスク（フレキシブルディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ－ＲＯＭ、ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－ＲＷ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ±Ｒ、ＤＶＤ±ＲＷなど）、半導体メモリ、またはこれに類する記録媒体に記録される。コンピュータまたは組み込みシステムが読み取り可能な記録媒体であれば、その記憶形式は何れの形態であってもよい。コンピュータは、この記録媒体からプログラムを読み込み、このプログラムに基づいてプログラムに記述されている指示をＣＰＵで実行させれば、上述した実施形態の情報処理装置と同様な動作を実現することができる。もちろん、コンピュータがプログラムを取得する場合または読み込む場合はネットワークを通じて取得または読み込んでもよい。

また、記録媒体からコンピュータや組み込みシステムにインストールされたプログラムの指示に基づきコンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）や、データベース管理ソフト、ネットワーク等で動作するＭＷ（ミドルウェア）などが実施形態を実現するための各処理の一部を実行してもよい。

さらに、実施形態における記録媒体は、コンピュータあるいは組み込みシステムと独立した記録媒体に限らず、ＬＡＮやインターネット等により伝達されたプログラムをダウンロードして記憶または一時記憶した記録媒体も含まれる。また、記録媒体は１つに限らず、複数の記録媒体から実施形態における処理が実行される場合も、実施形態における記録媒体に含まれる。記録媒体の構成は何れの構成であってもよい。

なお、実施形態におけるコンピュータまたは組み込みシステムは、記録媒体に記憶されたプログラムに基づき、実施形態における各処理を実行するためのものであって、パーソナルコンピュータ、マイクロコンピュータ等の１つからなる装置、あるいは、複数の装置がネットワーク接続されたシステム等の何れの構成であってもよい。

また、実施形態におけるコンピュータとは、パーソナルコンピュータに限らず、情報処理機器に含まれる演算処理装置、マイクロコンピュータ等も含み、プログラムによって実施形態における機能を実現することが可能な機器、装置を総称している。

実施形態によれば、スループットの向上が可能な検査装置、検査方法及びプログラムが提供できる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を例示したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更などを行うことができる。これら実施形態やその変形例は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。また、前述の各実施形態は、相互に組み合わせて実施することができる。

１０撮像部、２０照明部、２１～２４第１～第４照明、２１ｆ～２４ｆ偏光フィルム、３０処理部、３１記憶部、３２演算部、４０出力部、１００検査装置、１００ｐプログラム、１０１検査装置、Ａ、Ａ１～Ａ４、Ａ１１～Ａ１４、Ａ２１～Ａ２４領域画像、Ｃ、Ｃ１～Ｃ４、Ｃ１１～Ｃ１３、Ｃ２１～Ｃ２３、Ｃ３１～Ｃ３３、Ｃ４１～Ｃ４３撮像画像、Ｄ１、Ｄ２差分画像、Ｌ照明光、Ｌ１～Ｌ４第１～第４照明光、Ｍ平均画像、Ｒ領域、Ｒ１～Ｒ９第１～第９領域、Ｓ１～Ｓ３、Ｓ２０１～Ｓ２０４、Ｓ３０１～Ｓ３１１、Ｓ４０１～Ｓ４０４工程、Ｕ欠陥領域、Ｗ検査対象物、Ｗｆ表面、Ｚ１～Ｚ３第１～第３区域

Claims

照明部によって照らされ撮像部によって撮像された検査対象物の表面の画像を処理する処理部を備え、
前記検査対象物の前記表面は、第１領域を含む複数の領域を含み、
前記照明部は、前記表面を第１方向から照らす第１照明と、前記表面を第２方向から第２照明と、を含み、
前記撮像部は、少なくとも前記第１照明によって照らされた前記複数の領域の第１撮像画像の情報と、少なくとも前記第２照明によって照らされた前記複数の領域の第２撮像画像の情報と、を含む撮像データを取得し、
前記処理部は、
前記第１撮像画像に基づく前記第１領域の第１領域画像と、前記第２撮像画像に基づく前記第１領域の第２領域画像と、に基づいて、前記第１領域画像と前記第２領域画像との差に対応する第１差分画像を算出し、
前記第１差分画像に基づいて前記第１領域における欠陥領域を判定する、検査装置。
前記第１照明は、第１偏光方向に偏光した第１照明光を照射し、
前記第２照明は、第２偏光方向に偏光した第２照明光を照射し、
前記第１撮像画像は、前記第１偏光方向に偏光した光による像であり、
前記第２撮像画像は、前記第２偏光方向に偏光した光による像である、請求項１に記載の検査装置。
前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とは、前記第１照明光を前記第１照明から前記表面に照射し、かつ、前記第２照明光を前記第２照明から前記表面に照射した状態における一度の撮像によって得られた前記撮像データから作成される、請求項２に記載の検査装置。
前記第１撮像画像は、前記第１照明により照射された前記表面を第１撮像条件で撮像した画像であり、
前記第２撮像画像は、前記第２照明により照射された前記表面を前記第１撮像条件とは異なる第２撮像条件で撮像した画像である、請求項１または２に記載の検査装置。
前記複数の領域は、第２領域を含み、
前記撮像部は、前記第１照明により照射された前記表面を前記第１撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第３撮像画像と、前記第２照明により照射された前記表面を前記第２撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第４撮像画像と、を取得し、
前記処理部は、
前記第３撮像画像に基づく前記第２領域の第３領域画像と、前記第４撮像画像に基づく前記第２領域の第４領域画像と、に基づいて、前記第３領域画像と前記第４領域画像との差に対応する第２差分画像を算出し、
前記第２差分画像に基づいて前記第２領域における欠陥領域を判定する、請求項４に記載の検査装置。
前記処理部は、前記第１照明が、第１偏光方向に偏光した第１照明光を照射する場合には、前記第１撮像画像に基づいて、前記第１照明光による像である第１偏光画像を算出し、
前記処理部は、前記第１撮像画像及び前記第１偏光画像の一方を複数の区域に区分し、前記複数の区域のコントラストが互いに等しくなるように前記複数の区域の前記輝度を補正し、補正された前記第１撮像画像及び前記第１偏光画像の前記一方に基づき前記第１領域画像を算出する、請求項１～５のいずれか１つに記載の検査装置。
第１領域を含む複数の領域を含む検査対象物の表面の検査方法であって、
少なくとも第１照明によって第１方向から照らされた前記複数の領域の第１撮像画像と、少なくとも第２照明によって第２方向から照らされた前記複数の領域の第２撮像画像と、を取得し、
前記第１撮像画像に基づく前記第１領域の第１領域画像と、前記第２撮像画像に基づく前記第１領域の第２領域画像と、に基づいて、前記第１領域画像と前記第２領域画像との差に対応する第１差分画像を算出し、
前記第１差分画像に基づいて前記第１領域における欠陥領域を判定する、検査方法。
前記第１照明は、第１偏光方向に偏光した第１照明光を照射し、
前記第２照明は、第２偏光方向に偏光した第２照明光を照射し、
前記第１撮像画像は、前記第１偏光方向に偏光した光による像であり、
前記第２撮像画像は、前記第２偏光方向に偏光した光による像である、請求項７に記載の検査方法。
前記第１撮像画像と前記第２撮像画像とは、前記第１照明光を前記第１照明から前記表面に照射し、かつ、前記第２照明光を前記第２照明から前記表面に照射した状態における一度の撮像によって得られる、請求項８に記載の検査方法。
前記第１撮像画像は、前記第１照明により照射された前記表面を第１撮像条件で撮像した画像であり、
前記第２撮像画像は、前記第２照明により照射された前記表面を前記第１撮像条件とは異なる第２撮像条件で撮像した画像である、請求項７に記載の検査方法。
前記複数の領域は、第２領域を含み、
前記第１照明により照射された前記表面を前記第１撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第３撮像画像と、前記第２照明により照射された前記表面を前記第２撮像条件とは異なる撮像条件で撮像した第４撮像画像と、を取得し、
前記第３撮像画像に基づく前記第２領域の第３領域画像と、前記第４撮像画像に基づく前記第２領域の第４領域画像と、に基づいて、前記第３領域画像と前記第４領域画像との差に対応する第２差分画像を算出し、
前記第２差分画像に基づいて前記第２領域における欠陥領域を判定する、請求項１０に記載の検査方法。
前記第１照明が、第１偏光方向に偏光した第１照明光を照射する場合には、前記第１撮像画像に基づいて、前記第１照明光による像である第１偏光画像を算出し、
前記第１撮像画像及び前記第１偏光画像の一方を複数の区域に区分し、前記複数の区域のコントラストが互いに等しくなるように前記複数の区域の前記輝度を補正し、補正された前記第１撮像画像及び前記第１偏光画像の前記一方に基づき前記第１領域画像を算出する、請求項７～１１のいずれか１つに記載の検査方法。
第１領域を含む複数の領域を含む検査対象物の表面を検査するプログラムであって、
コンピュータに、
少なくとも第１照明によって第１方向から照らされた前記複数の領域の１撮像画像に基づく前記第１領域の第１領域画像と、少なくとも第２照明によって第２方向から照らされた前記複数の領域の第２撮像画像に基づく前記第１領域の第２領域画像と、に基づいて、前記第１領域画像と前記第２領域画像との差に対応する第１差分画像を算出させ、
前記第１差分画像に基づいて前記第１領域における欠陥領域を判定させる、プログラム。