JP4538135B2 - 欠陥検査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ラインセンサを用いて検査対象物上に存在する欠陥を検出し、検出した欠陥の大きさや濃度等から欠陥の種別を判定する欠陥検査装置および欠陥検査方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のラインセンサを用いた欠陥検査装置で、濃度の異なる欠陥を区別して検出する場合には、センサの出力を各画素毎に複数の閾値を用いて２値化していた。
【０００３】
また、検出した欠陥の濃度を測定するには、欠陥を検出する処理と同時に、欠陥を有する検査対象物全体の画像をフレームメモリ等に記録し、検出された欠陥の位置情報をたよりにフレームメモリ等の内部を検索し、検査対象物全体の画像中の該当箇所から欠陥の濃度データを取得していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来技術では、濃度の異なる欠陥を区別するために各画素毎に複数の閾値が必要になるので、これらの閾値を記憶する記憶装置や、これらの閾値を用いて２値化を行う２値化回路が大型化し、従って欠陥検査装置全体も大型化するという問題がある。
【０００５】
また、このように複数の閾値を用いると、濃度の薄い大きな欠陥の中に、濃度の濃い小さな欠陥が存在する場合に、それぞれが独立した欠陥として検出さてしまうという問題もある。
【０００６】
さらに、検出する欠陥の濃度を細かく分類しようとすると、分類する数だけ閾値が必要となり、これらの閾値を記憶する記憶装置や、これらの閾値を用いて２値化を行う２値化回路がさらに大型化し、従って欠陥検出装置全体もさらに大型化するという問題がある。
【０００７】
また、検出された欠陥の濃度を測定するために、欠陥の位置情報をたよりにフレームメモリ等の内部を検索し、検査対象物全体の画像中の該当箇所を参照すると、検査対象物全体の画像中から該当箇所を検索する処理に時間がかかり、その結果、この処理を含む検査工程全体のスループットが上がらないという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、装置を小型化でき、また検査を高速化できる欠陥検査装置および欠陥検査方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、検査対象物上の各点の濃度レベルを検出するセンサエレメントが一直線上に並べられ、前記検査対象物上の１ライン分の領域における濃度レベルを検出し、出力するラインセンサと、このラインセンサまたは前記検査対象物を、前記ラインセンサのセンサエレメントが並べられた方向と交差する方向に移動させる移動装置と、各画素毎に一つの閾値を記憶する閾値記憶装置と、この閾値記憶装置が記憶する閾値を用いて、前記ラインセンサが出力する濃度レベルを２値化し、２値データを出力する２値化回路と、この２値化回路が出力する２値データが所定の値である場合にのみ、前記ラインセンサが出力する濃度レベルを保持し、保持した濃度レベルから、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の情報である１次元欠陥情報を生成するランレングス化装置と、このランレングス化装置が生成する各１次元欠陥情報を連結し、前記検査対象物上の２次元方向に広がる欠陥の情報である２次元欠陥情報を生成する連結処理装置とを有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１０】
また、本発明の要旨は、前記連結処理装置が生成する２次元欠陥情報に基づいて、前記検査対象物上に存在する欠陥の種別を判定する判定処理装置を有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１１】
また、本発明の要旨は、前記ラインセンサは濃度レベルをアナログデータとして出力し、前記ラインセンサと２値化回路との間に、前記ラインセンサが出力するアナログデータを多値のデジタルデータに変換し、変換したデジタルデータを前記２値化回路へ送るラインセンサインタフェースを有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１２】
また、本発明の要旨は、前記検査対象物を照明する照明装置を有することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１３】
また、本発明の要旨は、前記ランレングス化装置は、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の始点位置を記憶する始点レジスタと、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の終点位置を記憶する終点レジスタと、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥領域の各画素の濃度レベルの積算値を記憶する積算レジスタと、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥領域の各画素の濃度レベルのピーク値を記憶するピークレジスタとを有し、前記ランレングス化装置が生成する１次元欠陥情報は、前記始点レジスタが記憶する欠陥の始点位置と、前記終点レジスタが記憶する欠陥の終点位置と、前記積算レジスタが記憶する濃度レベルの積算値と、前記ピークレジスタが記憶する濃度レベルのピーク値とを含むことを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１４】
また、本発明の要旨は、前記連結処理装置が生成する２次元欠陥情報は、前記検査対象物の２次元方向に広がる各欠陥の位置、幅、高さおよび面積と、各欠陥領域の各画素の濃度レベルの積算値およびピーク値と、前記濃度レベルの積算値を欠陥の面積で割った各欠陥における濃度レベルの平均値とを含むことを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１５】
また、本発明の要旨は、前記閾値記憶装置は、前記検査対象物上の各点に対して個別に定められた閾値を記憶することを特徴とする欠陥検査装置である。
【００１６】
また、本発明の要旨は、検査対象物上の１ライン分の領域における濃度レベルを検出し、検出を行う領域を前記ラインと交差する方向に移動させ、各画素毎に一つの閾値を用いて、前記濃度レベルを２値化して２値データとし、この２値データが所定の値である場合にのみ、前記濃度レベルを保持し、保持した濃度レベルから、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の情報である１次元欠陥情報を生成し、生成した各１次元欠陥情報を連結し、前記検査対象物上の２次元方向に広がる欠陥の情報である２次元欠陥情報を生成することを特徴とする欠陥検査方法である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態における欠陥検査装置の構成を図１を参照して説明する。符号１は、本発明の欠陥検査装置によって欠陥が検査される検査対象物である。検査対象物１の下には、この検査対象物１を下側から照明する照明装置２が配置されている。なお、本発明においては、本実施形態のように透過光を用いる他、反射光、散乱光等を用いたものでもよい。また、複数個の照明装置を用いることもできる。
【００１８】
検査対象物１の上側には、この検査対象物１の画像を撮像するカメラ３が配置されている。カメラ３の内部には、撮像された画像を画像信号に変換するラインセンサ４が内蔵されている。このラインセンサ４は、画像の各画素における明るさ、すなわち濃度レベルを検出するセンサエレメントを一直線上に並べたものである。ラインセンサ４は、一回の撮像で検査対象物１上の１ライン分の領域における濃度レベルを検出し、検出結果を画像信号として出力する。このラインセンサ４が出力する画像信号は、アナログ信号であるものとする。なお、別の実施形態として、画像信号をデジタル信号の形式で出力するラインセンサを用いてもよい。
【００１９】
検査対象物１は、図示しない移動装置によって、カメラ３内のラインセンサ４の長手方向、すなわちセンサエレメントが並べられた方向と直交する方向に移動可能となっている。この移動装置を用いて、検査対象物１を移動させながら検査対象物１の撮像を１ラインづつ行うことによって、検査対象物１の全面を撮像する。なお、本発明においては、検査対象物１に代えてカメラ３を移動するようにしてもよいし、双方を移動するようにしてもよい。
【００２０】
前記ラインセンサ４が出力する画像信号は、ラインセンサインタフェース５に入力される。ラインセンサインタフェース５は、ラインセンサ４から入力されたアナログ信号である画像信号をＡ／Ｄ変換して多値のデジタル信号である多値データに変換し、変換した多値データを出力する。この多値データは、ラインセンサ４の各センサエレメントから得られる、各画素における濃度レベル毎に出力される。ラインセンサインタフェース５が出力する多値データは、２値化回路６およびランレングス化装置７に入力される。
【００２１】
閾値記憶装置８には、検査対象物１の検査に先だって、各画素毎に予め定めた一つの閾値が記憶される。検査対象物１上の各画素のうち、この閾値を超える濃度データが得られる画素に相当する箇所は、欠陥と認識される。閾値記憶装置８は、記憶された所定の閾値を２値化回路６へ送る。
【００２２】
２値化回路６は、ラインセンサインタフェース５から入力された、ラインセンサ４の各センサエレメントから得られる濃度データに基づく、各画素の多値データを、閾値記憶装置８から送られた閾値と比較し、各画素の多値データが閾値を超えていれば１を出力し、各画素の多値データが閾値以下であれば０を出力することによって、ラインセンサインタフェース５から送られた多値データを２値データに変換する。ここで、閾値記憶装置８から送られる閾値は、全画素に共通の一定値であっても、画素毎に異なる値であってもよい。また、２値データは、多値データが閾値未満であれば１、閾値以上であれば０としてもよい。
【００２３】
ランレングス化装置７は、２値化回路６から送られる２値データに基づいて、この２値データが０から１へ変化する位置、すなわち検査対象物１上の欠陥の始点位置、および、２値データが１から０へ変化する位置、すなわち検査対象物１上の欠陥の終点位置を検出する。
【００２４】
これと同時に、ランレングス化装置７は、２値データが１である間、すなわち欠陥が存在する位置で、ラインセンサインタフェース５が出力する多値データに基づいて、２値データが１である間の多値データのピーク値を検出し、また、２値データが１である間の多値データの積算値を算出する。
【００２５】
そして、ランレングス化装置７は、１つのライン上で、２値データが０から１へ変化する位置すなわち欠陥の始点位置を記録する終点レジスタ、１から０へ変化する位置すなわち欠陥の終点位置を記録する終点レジスタ、欠陥内の多値データのピーク値を記録するピークレジスタ、欠陥内の多値データの積算値を記録する積算レジスタを含み、これら各データを含むランレングスデータを出力する。このランレングスデータは、１ライン分のデータを１単位とする。このとき、多値データから生成する最大値および積算値を、多値データと閾値との差分の最大値および積算値としてもよい。ランレングス化装置７が出力するランレングスデータは、連結処理装置９に入力される。
【００２６】
連結処理装置９は、ランレングス化装置７が出力する各ランレングスデータ（１ライン分の欠陥データ）を入力し、入力した各ランレングスデータに基づいて、検査対象物１上に存在する欠陥が、ラインセンサ４の長手方向と直交する方向に広がっているか否かを判断し、広がっているのであれば、ランレングスデータどうしを同一の欠陥に関する情報として連結し、検査対象物１の２次元方向に広がる１つの欠陥に関する情報として２次元欠陥情報を出力する。
【００２７】
すなわち、連結処理装置９は、検査対象物１の２次元方向に広がる１つの欠陥に含まれる全画素の多値データの総積算値を算出する。具体的には、各ランレングスデータに含まれる、１ライン毎の積算値を総合計する。また、各ランレングスデータに含まれる多値データのピーク値どうしを比較し、ピーク値の最大値を抽出し、２次元方向に広がる１つの欠陥に含まれる全画素の濃度データのピーク値を抽出する。
【００２８】
また、連結処理装置９は、各ランレングスデータに含まれる欠陥の始点位置および終点位置から、検査対象物１の２次元方向における欠陥の位置、幅、高さおよび面積を算出する。ここで、欠陥の位置とは、１つの欠陥の中心位置である。また、欠陥の幅とは、ラインセンサ４の長手方向における、１つの欠陥の長さである。また、欠陥の高さとは、ラインセンサ４の長手方向と直交する方向における、１つの欠陥の長さである。
【００２９】
また、連結処理装置９は、前記多値データの総積算値を欠陥の面積で割り、１つの欠陥における多値データの平均値を算出する。そして、連結処理装置９は、欠陥の位置、幅、高さ、面積および多値データの最大値、積算値、平均値を含む２次元欠陥情報を出力する。
【００３０】
判定処理装置１０は、前記連結処理装置９が出力する２次元欠陥情報に含まれる個々の欠陥の大きさおよび濃度から、個々の欠陥の種別を判定し、この判定結果に基づいて適切な処理を行う。
【００３１】
【実施例】
本発明の実施例を図２を参照して説明する。検査対象物１は、照明装置２によって照明される。カメラ３は、検査対象物１の画像を撮像する。カメラ３内のラインセンサ４は、５０ＭＨｚで駆動される。すなわち、ラインセンサ４は、５０ＭＨｚの周波数でラインセンサ４中の各センサエレメントの検出値（アナログ値）を順次出力する。これらの検出値の列が画像信号である。
【００３２】
検査対象物１は、移動装置によって、カメラ３内のラインセンサ４の長手方向と直交する方向に移動され、カメラ３によって１ラインづつの画像が撮像される。これにより、カメラ３内のラインセンサ４は、検査対象物１の全面の画像を撮像する。
【００３３】
ラインセンサ４が出力するアナログ信号である画像信号は、Ａ／Ｄ変換器５ａへ送られ、ここでラインセンサ４の駆動周波数である５０ＭＨｚに同期してＡ／Ｄ変換され、１画素当たり８ビットの多値データとされる。
【００３４】
２値化回路６も、ラインセンサ４の駆動周波数である５０ＭＨｚに同期して、各画素の多値データを、あらかじめ閾値メモリ８ａに記憶されていた各画素の閾値と比較し、多値データが閾値を超えていれば１を出力し、多値データが閾値以下であれば０を出力することによって、多値データを２値データに変換する。
【００３５】
閾値メモリ８ａは、各画素毎に一つの閾値を記憶している。この閾値は、検査に先立って、各画素毎にあらかじめ定められ、閾値メモリ８ａに記憶される。閾値メモリ８ａに記憶される閾値は、１ライン中の各画素に共通の一定値であっても、各画素毎に異なる値であってもよい。
【００３６】
ランレングス化装置７は、ＡＮＤ回路７ａと、ランレングス化回路７ｂとを内蔵している。ＡＮＤ回路７ａは、Ａ／Ｄ変換器５ａが出力する多値データと、２値化回路６が出力する２値データとの論理積をとり、２値データを用いて多値データをマスクする。すなわち、ＡＮＤ回路７ａが出力するマスクデータ内には、２値化回路６で閾値を超えると判定された画素の多値データのみが残っており、閾値以下と判定された画素の多値データは０とされる。すなわち、欠陥が検出された画素の多値データのみが残り、欠陥が検出されなかった画素の多値データは廃棄される。ＡＮＤ回路７ａが出力するマスクデータは、前記ランレングス化回路７ｂに入力される。
【００３７】
ランレングス化回路７ｂは、図示していない画素カウンタ、始点レジスタ、積算レジスタ、ピークレジスタを内蔵している。
【００３８】
画素カウンタは、１６ビットのアップカウンタであり、処理中の画素位置を特定するためのものである。この画素カウンタの値は、検査対象物１の走査開始時に１に初期化され、ラインセンサ４の駆動周波数である５０ＭＨｚをクロックとして１づつカウントアップされる。
【００３９】
始点レジスタは、１６ビットのレジスタであり、１つの欠陥の先頭画素位置より一つ前の画素の画素カウンタ値を保持する。この始点レジスタ値は、マスクデータが０であれば、その時点での画素カウンタの値に更新され、マスクデータが０でなければ、以前から保持していた値のままとされる。
【００４０】
積算レジスタは、２４ビットのレジスタであり、１つの欠陥内の多値データを順次加算した積算値を保持する。この積算レジスタ値は、マスクデータが０であれば０とされ、マスクデータが０でなければ、その時点での積算値にマスクデータの値を加算した値とされる。
【００４１】
ピークレジスタは、８ビットのレジスタであり、１つの欠陥内の多値データのピーク値を保持する。このピークレジスタ値は、マスクデータが０であれば０とされ、マスクデータが０でなければ、その時点でのピークレジスタ値とマスクデータ値とが比較され、その時点でのピークレジスタ値がマスクデータ値未満であれば、マスクデータの値に更新され、その時点でのピークレジスタ値がマスクデータ値以上であれば、以前から保持していた値のままとされる。
【００４２】
ランレングス化回路７ｂは、マスクデータが０ではない状態から０へ変化したとき、すなわち欠陥の終点位置で、マスクデータが０へ変化した直後の画素カウンタ値（欠陥の終点位置）と、マスクデータが０へ変化する直前の始点レジスタ値、積算レジスタ値、ピークレジスタの値とを、ランレングスデータとして出力する。画素カウンタは１６ビット、始点レジスタは１６ビット、積算レジスタは２４ビット、ピークレジスタは８ビットなので、ランレングスデータは合計で６４ビットとなる。
【００４３】
図３に、ランレングスデータ生成の一例を示す。この場合、ランレングス化回路７ｂは、画素カウンタ値が７になったとき、ランレングスデータを出力する。このランレングスデータにおける画素カウンタ値は７、始点レジスタ値は３、積算レジスタ値は３５３、ピークレジスタ値は１３２である。
【００４４】
連結処理装置９は、各ランレングスデータに含まれる、欠陥の始点位置および終点位置に関する情報を基に、欠陥が、ラインセンサ４の長手方向と直交する方向に続いているか否かを判断する。そして、２次元方向に連続する１つの欠陥の情報を１つの２次元欠陥情報として出力する。この２次元欠陥情報は、欠陥の位置、幅、高さ、面積、欠陥に含まれる画素の濃度レベルの積算値、平均値、最大値を含む。ここで、欠陥の位置とは、ラインセンサ４の長手方向および長手方と直交する方向における、１つの欠陥の中心位置である。また、欠陥の幅とは、ラインセンサ４の長手方向における、１つの欠陥の長さである。また、欠陥の高さとは、ラインセンサ４の長手方向と直交する方向における、１つの欠陥の長さである。
【００４５】
図４に、連結処理装置９が出力する２次元欠陥情報の一例を示す。ｘ軸方向位置とは、１つの欠陥の、ラインセンサ４の長手方向での中心位置、すなわち連結された個々のランレングスデータにおける、欠陥の始点位置（始点座標）の最小値（始点レジスタ値の最小値）と終点位置（終点座標）の最大値（画素カウンタ値の最大値）との中間である。ｙ軸方向位置とは、１つの欠陥の、ラインセンサ４の長手方向と直交する方向での中心位置、すなわちランレングスデータが出力されるラインの中心位置である。
【００４６】
幅とは、１つの欠陥のｘ軸方向での長さ、すなわち連結された個々のランレングスデータにおける、欠陥の終点位置（画素カウンタ値）の最大値と始点位置（始点レジスタ値）の最小値との差から１を引いた値である。高さとは、１つの欠陥のｙ軸方向での長さ、すなわち連続してランレングスデータが出力されるライン数である。
【００４７】
面積とは、１つの欠陥の面積、すなわち連結された個々のランレングスデータにおける、欠陥の終点位置（画素カウンタ値）と始点位置（始点レジスタ値）との差から１を引いた値を積算した値である。
【００４８】
濃度レベルの積算値とは、１つの欠陥に含まれる全画素の多値データを積算した値である。具体的には、各ラインにおけるランレングスデータに含まれる積算レジスタ値を総合計した値である。濃度レベルの平均値とは、濃度レベルの積算値を欠陥の面積、すなわち１つの欠陥に含まれる全画素数で割った値である。濃度レベルの最大値とは、一つの欠陥に含まれる全画素のなかでの最大の多値データである。具体的には、各ラインにおけるランレングスデータのピーク値の中で最も大きいものである。
このような連結処理装置９から出力される２次元欠陥情報に基づいて、判定処理装置によって個々の欠陥の種別を判定する。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、各画素に対して１つの閾値のみを用いて２値化を行うので、閾値を記憶する記憶装置や、閾値を用いて２値化を行う２値化回路を小型化することができ、従って欠陥検査装置全体を小型化することができる。
【００５０】
また、本発明によれば、検出された欠陥の濃度を測定する際に、欠陥部のみの濃度データ中から該当箇所を検索すればよいので、該当箇所を高速で検索することができ、その結果、この検索処理を含む検査工程全体を高速化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態における欠陥検査装置の構成図。
【図２】 本発明の実施例における欠陥検査装置の構成図。
【図３】 ランレングスデータ生成の一例を示す図。
【図４】 連結処理装置９が出力する２次元欠陥情報の一例を示す図。
【符号の説明】
１ 検査対象物 ２ 照明装置
３ カメラ
４ ラインセンサ ５ ラインセンサインタフェース
５ａ Ａ／Ｄ変換器 ６ ２値化回路
７ ランレングス化装置 ７ａ ＡＮＤ回路
７ｂ ランレングス化回路 ８ 閾値記憶装置
８ａ 閾値メモリ ９ 連結処理装置
１０ 判定処理装置

Claims (1)

1. 検査対象物上の各点の濃度レベルを検出する画素が一直線上に並べられ、前記検査対象物上の１ライン分の領域における濃度レベルを検出し、出力するラインセンサと、
   前記ラインセンサまたは前記検査対象物を、前記ラインセンサの画素が並べられた方向と交差する方向に移動させる移動装置と、
   各画素毎に一つの閾値を記憶する閾値記憶装置と、
   前記閾値記憶装置が記憶する閾値を用いて、前記ラインセンサの各画素から出力する濃度レベルを２値化し、２値データを出力する２値化回路と、
   前記２値化回路が出力する２値データが所定の値である場合にのみ、前記ラインセンサが出力する濃度レベルを保持し、保持した濃度レベルから、前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の情報である１次元欠陥情報を生成するランレングス化装置と、
   前記ランレングス化装置が生成する各１次元欠陥情報を連結し、前記検査対象物上の２次元方向に広がる欠陥の情報である２次元欠陥情報を生成する連結処理装置とを有し、
   前記ランレングス化装置は、
   前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の始点位置を記憶する始点レジスタと、
   前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥の終点位置を記憶する終点レジスタと、
   前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥領域の各画素の濃度レベルの積算値を記憶する積算レジスタと、
   前記検査対象物上の１ライン分の領域に存在する欠陥領域の各画素の濃度レベルのピーク値を記憶するピークレジスタとを有し、
   前記ランレングス化装置が生成する１次元欠陥情報は、前記始点レジスタが記憶する欠陥の始点位置と、前記終点レジスタが記憶する欠陥の終点位置と、前記積算レジスタが記憶する濃度レベルの積算値と、前記ピークレジスタが記憶する濃度レベルのピーク値とを含むことを特徴とする欠陥検査装置。

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