JP5678737B2 - 欠陥検出方法及び欠陥検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、欠陥検出方法及び欠陥検出装置に関する。

従来、エリアカメラ等の撮像装置を用いて構造面を撮影し、撮影した画像上にある構造面の形状欠陥、あるいは構造に接する異物を検出する欠陥検出装置が用いられていた。欠陥の検出方法として、予め用意してあった良品パターンと被検査物とを重ね合わせることで欠陥を検出するパターンマッチング法が知られている。しかしながら、製造工程の揺らぎにより被検査物の形状に一定のばらつきが存在する場合等、被検査物の形状が一意に定まらない場合には、パターンに合致しない形状を総て欠陥として検出してしまうおそれがあり、誤検出の原因となっていた。これに対して、例えば、特許文献１に記載されているように、被検査物の外周エッジを追跡し、欠陥を検出する方法が知られている。

この特許文献１に記載の欠陥検出方法では、外周エッジがつながっている方向をベクトルで算出し、エッジ追跡により、ベクトルの方向変化量を取得する。そして、その変化量が閾値以上の点を、検査する構造の頂点として検出する。次に、検出した構造の各頂点を繋ぐ線を描きこれを近似エッジ線とする。最後に、実際の外周エッジと近似エッジとの距離を特徴量として算出し、その特徴量から欠陥を検出していた。

特開平９−２８１０５５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の欠陥検出方法では、被検査物の形状の頂点でエッジがなす角度と、欠陥が存在する点でエッジがなす角度が同等の場合、頂点と欠陥を分離できないという問題がある。すなわち、特許文献１に記載の欠陥検出方法では、被検査構造の形状認識と欠陥検出とを同じ角度特徴量を用いて行なってしまっているために、角度変化点において、それが形状の頂点なのか、欠陥なのかを識別できず、検出精度が落ちてしまう問題がある。そこで、構造の形状欠陥、あるいは構造に接する異物を精度良く検出できる方法が望まれていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］本適用例にかかる欠陥検出方法は、複数の膜が段差を形成する被検査物を撮像し、その撮像画像データに基づいて、欠陥を検出する欠陥検出方法であって、前記被検査物を撮像し、前記撮像画像データを取得する撮像工程と、前記撮像画像データを用いて前記膜の形状を示す構造パターンの外周形状を線分にて示すエッジを検出するエッジ検出工程と、前記エッジの最外周に位置する画素の集合であるラインを検出するライン検出工程と、前記ラインがどの前記エッジに属するかの情報と前記ラインがどの前記構造パターンと隣り合うかの情報とを備えた前記ラインである構造ラインを演算する構造ライン取得工程と、前記構造ラインのうち１つの前記エッジを挟む場所に位置する一対の前記構造ラインを第１構造ラインと第２構造ラインとするとき、前記第１構造ライン上の所定の場所から前記第２構造ラインまでの最も近い場所までの距離であるエッジ幅を取得するエッジ幅取得工程と、前記第１構造ライン上に始点及び終点を設定し、前記始点から前記終点までの前記エッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得する平均エッジ幅算出工程と、前記平均エッジ幅と、前記第１構造ライン上の所定の場所の前記エッジ幅と、を比較して前記エッジ上の欠陥を検出する欠陥検出工程と、を有することを特徴とする。

本適用例によれば、被検査物には複数の膜が段差を形成されている。撮像工程では、被検査物を撮像し、撮像画像データを取得している。エッジ検出工程では、撮像画像データを用いて膜の形状を示す構造パターンの外周形状を線分にて示すエッジを検出している。ライン検出工程では、エッジの最外周に位置する画素の集合であるラインを検出している。

構造ライン取得工程では、ラインがどのエッジに属するかの情報とラインがどの構造パターンと隣り合うかの情報とを備えたラインである構造ラインを演算している。エッジ幅取得工程では、構造ラインのうち１つのエッジを挟む場所に位置する一対の構造ラインを第１構造ラインと第２構造ラインとするとき、第１構造ライン上の所定の場所から第２構造ラインまでの最も近い場所までの距離であるエッジ幅を取得している。

平均エッジ幅算出工程では、第１構造ライン上に始点及び終点を設定し、始点から終点までのエッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得している。欠陥検出工程では、平均エッジ幅と、第１構造ライン上の所定の場所のエッジ幅と、を比較してエッジ上の欠陥を検出している。

構造ラインはラインがどのエッジに属するかの情報とラインがどの構造パターンと隣り合うかの情報とを備えている。このため、対向する場所の構造ラインである第１構造ラインと第２構造ラインとの組合せを容易に選択することができる。

そして、構造パターンが複雑な形状をしていても撮像画像データ上で構造パターン間の境界となるエッジ幅は、エッジごと同じ幅となっている。このため、エッジ幅が変化する点は欠陥が存在する場合のみとなる。従って、エッジ幅を取得し、エッジ幅と、平均エッジ幅算出工程にて計算されたラインの平均エッジ幅と、を比較することにより、構造の頂点と、欠陥とを簡単に識別することができる。その結果、構造の形状欠陥、あるいは構造に接する異物を精度良く検出することができる。

［適用例２］上記適用例に記載の欠陥検出方法において、前記ライン検出工程は、前記エッジに対して、一画素膨張した膨張画像を生成する膨張画像生成工程と、前記エッジと前記膨張画像との差分を演算し前記ラインを算出する差分工程と、を有し、前記構造ライン取得工程は、前記ラインに対してラベルを付与して、前記構造ラインを演算し、前記エッジ幅取得工程では、前記ラベルの情報を用いて、対向する前記構造ライン間の前記エッジ幅を取得することが好ましい。

本適用例によれば、膨張画像生成工程にて、エッジが存在する領域を膨張した結果である膨張画像を作成している。そして、差分工程にて、エッジと膨張画像の差分画像を演算することにより、ラインを検出している。

エッジが１画素の線で構成されている場合、ある構造パターンに接するラインとその対になるラインは同じ画素上に存在する。しかし、エッジを膨張することによりエッジに接する周辺の画素もエッジとなることで、ラインは構造パターンの最外周の画素で構成されることになる。構造パターンと別の構造パターンは必ずエッジにて分離されているため、ある構造パターンの最外周の画素が別の構造パターンの最外周の画素になることはない。よって、あるラインを構成する画素（構造パターンの最外周の画素）と、その対となるラインを構成する画素（別の構造パターンの最外周の画素）は、必ず別の画素から構成される。すなわち、構造パターンに接するラインに含まれる画素が、同時に別の構造パターンに接するラインに含まれる可能性はない。従って、構造ラインを選定してエッジ幅を取得する処理を単純化することができる。その結果、生産性よくエッジ幅を取得することができる。

また、構造ライン取得工程にて、ラインにラベルを付与する処理を行なっている。ここで、ラインはエッジで分割された各構造パターンの境界線であるため、１つの構造パターンに対する構造ラインは一本の線となり、途切れや交わりが存在しない。これによって、各ラベルを各ラインに割り当てることで、容易に対向する場所に位置する構造ラインの対を取得できる。

［適用例３］本適用例にかかる欠陥検出装置は、複数の膜が段差を形成する被検査物を撮像し、その撮像画像データに基づいて、欠陥を検出する欠陥検出装置であって、前記被検査物を撮像し、前記撮像画像データを取得する撮像手段と、前記撮像画像データを用いて前記膜の形状を示す構造パターンの外周形状を線分にて示すエッジを検出するエッジ検出手段と、前記エッジの最外周に位置する画素の集合であるラインを検出するライン検出手段と、前記ラインがどの前記エッジに属するかの情報と前記ラインがどの前記構造パターンと隣り合うかの情報とを備えた前記ラインである構造ラインを演算する構造ライン取得手段と、前記構造ラインのうち１つの前記エッジを挟む場所に位置する一対の前記構造ラインを第１構造ラインと第２構造ラインとするとき、前記第１構造ライン上の所定の場所から前記第２構造ラインまでの最も近い場所までの距離であるエッジ幅を取得するエッジ幅取得手段と、前記第１構造ライン上に始点及び終点を設定し、前記始点から前記終点までの前記エッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得する平均エッジ幅算出手段と、前記平均エッジ幅と、前記第１構造ライン上の所定の場所の前記エッジ幅と、を比較して前記エッジ上の欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有することを特徴とする。

本適用例によれば、被検査物には複数の膜が段差が形成されている。撮像手段は被検査物を撮像し、撮像画像データを取得する。エッジ検出手段は撮像画像データを用いて膜の形状を示す構造パターンの外周形状を線分にて示すエッジを検出する。ライン検出手段は、エッジの最外周に位置する画素の集合であるラインを検出している。

構造ライン取得手段は、ラインがどのエッジに属するかの情報とラインがどの構造パターンと隣り合うかの情報とを備えたラインである構造ラインを演算する。エッジ幅取得手段は、構造ラインのうち１つのエッジを挟む場所に位置する一対の構造ラインを第１構造ラインと第２構造ラインとするとき、第１構造ライン上の所定の場所から第２構造ラインまでの最も近い場所までの距離であるエッジ幅を取得している。

平均エッジ幅算出手段は、第１構造ライン上に始点及び終点を設定し、始点から終点までのエッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得する。そして、欠陥検出手段は、平均エッジ幅算出手段において算出される平均エッジ幅と、第１構造ライン上の所定の場所のエッジ幅と、を比較してエッジ上の欠陥を検出している。

構造ラインはラインがどのエッジに属するかの情報とラインがどの構造パターンと隣り合うかの情報とを備えている。このため、対向する場所の構造ラインである第１構造ラインと第２構造ラインとの組合せを容易に選択することができる。

そして、構造パターンが複雑な形状をしていても撮像画像データ上で構造パターン間の境界となるエッジ幅は、エッジごと同じ幅となっている。このため、エッジ幅が変化する点は欠陥が存在する場合のみとなる。従って、エッジ幅を取得し、エッジ幅と、平均エッジ幅算出手段にて計算されたラインの平均エッジ幅と、を比較することにより、構造の頂点と、欠陥とを簡単に識別することができる。その結果、構造の形状欠陥、あるいは構造に接する異物を精度良く検出することができる。

実施形態にかかる欠陥検出装置の構成を示す概略斜視図。 被検査物の一例を示す概略斜視図。 撮像画像データの一例を示す図。 構造パターンのエッジを説明するための図。 ライン画像を説明するための図。 欠陥検出方法の手順を示すフローチャート。 ライン画像の要部拡大図。 構造パターン、エッジ、構造ラインの各リストを示す図。 構造ライン画像を示す要部拡大図。 画素毎の評価値を示すグラフ。 欠陥位置表示画像の例を示す図。 変形例にかかる欠陥検出方法の手順を示すフローチャート。 欠陥検出方法を説明するための図。 欠陥検出方法を説明するための図。

以下本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。尚、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。

（実施形態）
図１は、欠陥検出装置の構成を示す概略斜視図である。図１に示すように、欠陥検出装置１０は、フレキシブル基板や、液晶パネル（ＴＦＴパネル）、半導体ウェハー等の被検査物１の欠陥や、付着した異物等を検出するものである。被検査物１は、ＸＹステージ２上に載置され、平面的に移動可能になっている。欠陥検出装置１０は、被検査物１と対向する場所に顕微鏡３を備えている。そして、顕微鏡３には撮像手段としてのＣＣＤカメラ４が設置されている。ＣＣＤカメラ４には検査制御装置５が接続され、検査制御装置５には表示装置６が接続されている。

顕微鏡３は、被検査物１を拡大してＣＣＤカメラ４で撮影するために設けられており、被検査物１の欠陥を検出するために十分な倍率を有するものが用いられている。そして、顕微鏡３には落射照明装置が内蔵されており、被検査物１に顕微鏡３側から光を照射することができる。ＣＣＤカメラ４は、顕微鏡３を介して被検査物１を撮像し撮像画像データを取得する撮像手段である。検査制御装置５は、ＣＣＤカメラ４を制御し、被検査物１を検出する画像処理手段である。表示装置６は、検査制御装置５に接続された液晶ディスプレイ等の表示装置である。

検査制御装置５は、中央演算プロセッサーやメモリー、ハードディスク等の記憶装置を備えている。他にも、検査制御装置５はインターフェイスを備え、ＣＣＤカメラ４及び表示装置６と接続している。そして、記憶装置には各種のプログラムを有するソフトウェアが記憶されている。そして、検査制御装置５は記憶装置に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより各種の機能を実現している。そして、検査制御装置５が備える機能として、画像入力手段５０、エッジ検出手段５１、ライン検出手段５２、構造ライン取得手段５３、エッジ幅取得手段５４、平均エッジ幅算出手段５５、欠陥検出手段５６、等の機能がある。

図２は、被検査物１の一例を示す概略斜視図である。図２に示すように、被検査物１は、半導体プロセスで作成されたウェハー等、多層の膜を備える構造物を有している。この多層の構造物のうち重なった層には段差が形成され、段差を外周とする膜の形状を構造パターン７１と称す。従って、被検査物１は複数の構造パターン７１から形成され、各構造パターン７１間には段差が存在している。本実施形態での欠陥検出対象７２は、構造パターン７１の外周に接する欠陥である。この欠陥検出対象７２は、構造パターン７１に予定外の異物が付着した物を称す。

図３は撮像画像データの一例を示す図である。図３に示すように、ＣＣＤカメラ４は被検査物１を撮像して撮像画像データ７を取得する。そして、画像入力手段５０にはＣＣＤカメラ４で撮像された取込画像の撮像画像データ７が入力される。本実施形態の被検査物１は構造パターン７１間に段差が存在し、段差の部分が膜の外周形状７３となっている。段差に照射される光は顕微鏡３側に反射しないため、外周形状７３は周辺に比べ暗くなる。また、外周形状７３に欠陥検出対象７２が付着するとき、欠陥検出対象７２も斜面を有するため周辺に比べ暗くなる。画像入力手段５０は、この入力された撮像画像データ７を、図示しない記憶手段に記憶する。すなわち、画像入力手段５０によってＣＣＤカメラ４を用いて検査対象を撮像する画像取得工程（撮像工程）が実施される。

図４は、構造パターンのエッジを説明するための図である。図４に示すように、エッジ検出手段５１は、外周形状７３に相当する場所を白くし、外周形状７３以外の場所を黒くする。このように、エッジ検出手段５１は、撮像画像データ７に基づいて、エッジ８ａを強調したエッジ画像８を作成する処理を実施する。ここで、エッジ８ａとは、被検査物１の構造パターン７１に沿う外周形状７３に相当する場所を示す。

具体的には、エッジ検出手段５１は、例えば、二値化処理によりエッジ検出を行う。本実施形態では、判定値以上の輝度値を有する画素の輝度値を例えば０（黒色）に設定し、判定値未満の輝度値を有する画素の輝度値を例えば２５５（白色）として設定し、エッジ画像８を生成する。そして、輝度値の判定値は、外周形状７３の場所より大きくし、膜の上面の輝度値より小さくする。

図５は、ライン画像を説明するための図である。図５に示すように、ライン検出手段５２は、エッジ画像８を用いて、エッジ８ａの外周を強調したライン画像９を作成する処理を実施する。ここで、ライン９ａとは、エッジ画像８のエッジ８ａの外周に沿う境界線である。具体的には、ライン検出手段５２は、例えば、微分値計算によりライン検出を行い、検出されたライン９ａを表したライン画像９を生成する。本実施形態では、ライン９ａに含まれる画素を例えば２５５（白色）に設定し、ライン９ａに含まれない画素を例えば０（黒色）として設定しライン画像９を生成する。

構造ライン取得手段５３は、ライン画像９に基づいて、ライン９ａが撮像画像データ７の構造パターン７１のいずれに接しているかを示した、構造ライン画像を作成する処理を実施する。具体的には、構造ライン取得手段５３は、例えば、ライン画像９において、ライン９ａに含まれる画素に注目して、その画素の周囲の４画素がいずれの構造パターン７１に含まれるかを確認する。そして、その画素に構造パターン識別番号を付与することにより、各画素がどの構造パターン７１に属するかを管理する。また、注目している画素がいずれのエッジ８ａに含まれるかを確認し、各画素にエッジ識別番号を付与することにより、各画素がどのエッジ８ａに属するかを管理する。

そして、ライン画像９の同座標の画素に対して、構造パターン識別番号とエッジ識別番号からライン識別番号を作成し、入力することで、構造ライン画像１１を生成する。尚、ライン画像９と構造ライン画像１１との差はライン９ａの名前が異なる点にある。ここで、構造パターン識別番号とは、各構造パターン７１を識別するための番号であり、構造パターン７１に固有の値である。エッジ識別番号とは、各エッジ８ａを識別するための番号であり、エッジ８ａに固有の値である。ライン識別番号とはライン９ａを識別するための番号であり、ライン９ａに固有の値である。

つまり、ライン９ａはエッジ８ａを挟む線となる。そして、１つのエッジ８ａを挟むライン９ａの一方を第１構造ライン１１ａとし、他方を第２構造ライン１１ｂとする。エッジ８ａは隣合う構造パターン７１の間の線である。従って、第１構造ライン１１ａは１つの構造パターン７１に相当する画像と接し、第２構造ライン１１ｂは別の構造パターン７１に相当する画像と接する。

エッジ幅取得手段５４は、構造ライン画像に基づいて、第１構造ライン１１ａ上の各画素に対して、第２構造ライン１１ｂ上の各画素までの距離を取得しエッジ幅とする処理を実施する。ここで、総ての第１構造ライン１１ａ及び第２構造ライン１１ｂ上の総ての画素に対する距離を取得する。具体的には、エッジ幅取得手段５４は、例えば、ライン画像９において、ラインに含まれる画素に対して、その注目画素から最も近いラインに含まれる画素で、かつ、注目画素とライン識別番号が異なる画素までの距離をエッジ幅として取得する。

平均エッジ幅算出手段５５は、構造ライン画像１１に基づいて、同じライン識別番号における任意の個数の画素を抽出し、そのエッジ幅の平均を算出する処理を実施する。具体的には、平均エッジ幅算出手段５５は、例えば、所定のライン識別番号をもつ総ての画素のエッジ幅の平均値を計算し、その結果を平均エッジ幅として取得する。

欠陥検出手段５６は、エッジ幅取得手段５４により算出されたエッジ幅と、平均エッジ幅算出手段５５により取得された平均エッジ幅と、に基づいて、欠陥候補を抽出する。具体的には、欠陥検出手段５６は、例えば、平均エッジ幅から判定値範囲を設定し、エッジ幅が判定値範囲から外れた画素のある場所を、欠陥候補として抽出する。

次に、本発明の実施の形態による欠陥検出装置１０の動作について説明する。図６は、欠陥検出方法の手順を示すフローチャートである。欠陥検出方法の手順に示す動作は検査制御装置５上で実行されるプログラムによって実現されている。

まず、被検査物１がＸＹステージ２にセットされると、検査制御装置５の画像入力手段５０は、被検査物１の画像をＣＣＤカメラ４に撮影させる。そして、画像入力手段５０は図３に示す撮像画像データ７を取り込む撮像工程を実施する（ＳＴ１）。このとき撮像画像データ７は、図示しないＡ／Ｄ変換器により、例えば、４０９６階調（１２ビット）のデジタルデータとして、検査制御装置５の記憶装置に取り込まれる。

次に、エッジ検出手段５１は、取得された撮像画像データ７を用いてエッジ画像８を生成するエッジ検出工程を実施する（ＳＴ２）。具体的には、このエッジ検出工程では、エッジ検出手段５１は、撮像画像データ７の各画素がエッジ８ａに含まれるか否かを判断する。本実施形態において、エッジ８ａに含まれる画素は、構造パターン７１に含まれる画素と比較し、輝度が低くなる。すなわち、各画素の輝度値を検出し、これらの輝度値が閾値未満であればエッジ領域として「１」を、閾値以上であればエッジ領域外として「０」を設定する。そして、エッジ検出手段５１は、「１」が設定された画素の輝度を高輝度画素（例えば２５５）に設定し、「０」が設定された画素の輝度を低輝度画素（例えば０）に設定した図４に示すエッジ画像８を生成する。

次に、ライン検出手段５２は、エッジ画像８を用いて、図５に示すライン画像９を生成するライン検出工程を実施する（ＳＴ３）。具体的には、このライン検出工程では、ライン検出手段５２は、エッジ画像８のエッジ領域として認識された各画素がエッジ８ａと構造パターン７１との境に存在するか否かを判断する。すなわち、エッジ８ａとして認識された各画素の周囲４画素を確認し、周囲４画素のうち一画素でもエッジ８ａの外の画素であれば、ライン領域として「１」を、４画素総てがエッジ８ａの画素であればライン領域外として「０」を設定する。そして、ライン検出手段５２は、「１」が設定された画素の輝度を高輝度画素（例えば２５５）に設定し、「０」が設定された画素の輝度を低輝度画素（例えば０）に設定したライン画像９を生成する。そして、「１」が設定された画素の集合体をライン９ａとする。

次に、構造ライン取得手段５３は、ライン画像９に基づいて、各ライン９ａを構成する各画素にライン識別番号を割り振る構造ライン取得工程を実施する（ＳＴ４）。図７は、ライン画像の要部拡大図である。図７において、ライン９ａに設定されている画素を高輝度画素（白）で示しライン９ａが占める領域をライン領域１１１とする。ライン領域１１１の外に設定されている画素を低輝度画素（網掛）で表現している。

ライン領域１１１に挟まれた場所はエッジ８ａの領域の１つであるエッジＡ領域１１３である。ライン領域１１１の図中右上の領域を構造パターンＡ領域１１２とし、ライン領域１１１の図中左下の領域を構造パターンＢ領域１１４とする。構造パターンＡ領域１１２と構造パターンＢ領域１１４とでライン領域１１１を挟む形態となっている。

具体的には、この構造ライン取得工程では、構造ライン取得手段５３は、ライン画像９の各画素（Ｐ０，０〜Ｐｍ，ｎ）からライン領域１１１に属する画素を取得する。次に取得した画素の周囲４画素を確認し、ライン領域外の画素である場合に、その画素が所属する構造パターン７１の構造パターン識別番号、またはその画素が所属するエッジのエッジ識別番号を取得する。すなわち、ライン画像９の任意の画素Ｐｉ，ｊがライン領域１１１として設定されている場合、その左の画素Ｐｉ−１，ｊ、右の画素Ｐｉ＋１，ｊ、上の画素Ｐｉ，ｊ−１、下の画素Ｐｉ，ｊ＋１の４点から、ライン領域１１１の外に設定されている画素を抽出する。

図８は、構造パターン、エッジ、構造ラインの各リストを示す図である。図８に示す構造パターンリスト１２、エッジリスト１３、構造ラインリスト１４は検査制御装置５の記憶部に記憶されているリストである。構造ライン取得手段５３は、構造パターンリスト１２、エッジリスト１３を用いて、ライン領域１１１の外に設定されている画素の識別番号を取得する。

例えば、画素Ｐｉ，ｊ−１は構造パターンＡ領域１１２に所属しているため、構造パターンリスト１２の構造パターンＡの識別番号である「１」を取得する。同様に、画素Ｐｉ−１，ｊはエッジＡ領域１１３に所属しているため、エッジリスト１３のエッジＡの識別番号である「１」を取得する。ここで、構造ラインリスト１４は、構造パターン識別番号と、エッジ識別番号から一意に定まるライン識別番号を管理するリストである。さらに、ライン画像９に対して、ライン領域１１１として設定されている画素が持つ、構造パターン識別番号と、エッジ識別番号との組み合わせの総てを包含するリストである。これにより、ライン領域１１１の画素が第１構造ライン１１ａに属するか第２構造ライン１１ｂに属するかを明確にすることができる。

次に、構造ライン取得手段５３は、ライン領域１１１に位置する画素の輝度を設定する。画素の輝度は、構造パターン識別番号と、エッジ識別番号との組み合わせを示す、ライン識別番号が示す輝度に設定する。そして、ライン領域１１１外として設定されている画素の輝度を０に設定した構造ライン画像を生成する。これより、構造ライン画像を見ると線の輝度をみるだけで、どの第Ｎ構造ラインに属するかを容易に認識することができる。

次に、エッジ幅取得手段５４は、構造ライン画像に基づいて、ライン領域１１１として設定されている各画素のエッジ幅を取得するエッジ幅取得工程を実施する（ＳＴ５）。

図９は、構造ライン画像を示す要部拡大図である。図９で示すように、ここで、同じライン識別番号である画素を同じ網掛で表現している。具体的には、このエッジ幅取得工程では、エッジ幅取得手段５４は、ライン識別番号が与えられている画素から、別のライン識別番号が与えられている画素のうち、最も距離が近い画素までの距離ｄを取得する。

次に、平均エッジ幅算出手段５５は、構造ライン画像に基づいて、同じライン識別番号として設定されている各画素のエッジ幅の平均値を算出する、平均エッジ幅算出工程を実施する（ＳＴ６）。具体的には、この平均エッジ幅算出工程では、欠陥検出手段５６は、所定のライン識別番号を持つ画素から任意の２点を抽出し、その２点間の所定のライン識別番号を持つ総ての画素のエッジ幅の平均値を計算し、その結果を平均エッジ幅として取得する。例えば、第１構造ライン１１ａ上に始点及び終点を設定し、始点から終点までのエッジ幅の平均を演算して平均エッジ幅を取得する。

そして、欠陥検出手段５６は、エッジ幅取得手段５４により算出されたエッジ幅と平均エッジ幅算出手段５５により取得された平均エッジ幅とを用いて欠陥候補を抽出する欠陥検出工程を実施する（ＳＴ７）。具体的には、この欠陥検出工程では、欠陥検出手段５６は、所定のライン識別番号を持つ各画素（ポイント）のエッジ幅を評価値とする。図１０は、各画素毎の評価値を示すグラフである。

図１０に示すように、予め上側判定値１１５ａと下側判定値１１５ｂとが設定されている。ここで示された評価値のうち、上側判定値１１５ａ（図中の評価値６．１）以上である点、あるいは下側判定値１１５ｂ（図中評価値２．１）以下である点を欠陥として検出する。ここで判定値は平均エッジ幅（図中評価値４．１）を基準とし、上側判定値１１５ａ＝平均エッジ幅＋上域許容範囲（Ｒｕ）、下側判定値１１５ｂ＝平均エッジ幅−下域許容範囲（Ｒｄ）から計算される（本実施形態では、例えば、Ｒｕ＝Ｒｄ＝２に設定した）。

また、欠陥検出手段５６は、検出した欠陥を適宜記憶部に記憶する。検査制御装置５は欠陥の検出結果を表示装置６に表示する。図１１は、欠陥位置表示画像の例を示す図である。図１１に示すように、欠陥検出手段５６は、上記のように検出された欠陥を、例えば、白で表している。これにより、操作者は容易に、結果の場所を認識することができる。

（作用効果）
以上述べたように、本実施形態にかかる欠陥検出装置１０によれば、以下の効果を得ることができる。

（１）構造パターン７１が複雑な形状をしていても、撮像画像データ７上の構造パターン７１の外周形状７３となるエッジ幅は、エッジ８ａごと一定であるため、エッジ幅が変化する点は欠陥が存在する場合のみとなる。従って、欠陥検出手段５６では、エッジ幅と、平均エッジ幅算出工程にて計算されたラインの平均エッジ幅と、を用いて、構造パターン７１の外形形状と欠陥とを簡単に識別することができる。したがって、構造の形状欠陥、あるいは構造に接する異物を精度良く検出することができる。

（２）構造ライン取得手段５３において、接する構造パターン７１とエッジ８ａを識別するために、ライン９ａの各画素に対してライン識別番号を付加している。これにより、エッジ幅取得手段５４において、距離ｄを計算するための各画素を単純な処理で認識できるため、良好にエッジ幅を取得できる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良等を加えることが可能である。変形例を以下に述べる。

（変形例）
上記実施形態では、ライン検出手段５２において、微分値計算によりライン検出を行い、ライン画像９を生成するライン検出工程を実施しているが、これに限定されない。例えば、図１２に示す、この変形例の欠陥検出方法の手順を示すフローチャートに従った処理を実施してもよい。図１３及び図１４は、欠陥検出方法を説明するための図である。図１３に示すように、例えば、ライン検出手段５２は、エッジ画像８を膨張して、膨張画像１６を生成する膨張画像生成工程（ＳＴ３１）を行う。次に、ライン検出手段５２は、エッジ画像８と膨張画像１６との差分処理を実施して、図１４に示す差分画像１７を生成する差分工程（ＳＴ３２）を実施する。その結果、第１構造ライン１１ａ及び第２構造ライン１１ｂのライン９ａが算出される。

具体的には、この膨張画像生成工程では、エッジ画像８のエッジ８ａとして設定されている高輝度画素に対して、その画素と周囲の４画素あるいは周囲の８画素とを、共に高輝度画素１６ａに設定する。そして、高輝度画素１６ａに設定されなかった画素を低輝度画素１６ｂに設定した膨張画像１６を生成する。また、この差分工程では、エッジ画像８と、膨張画像１６の同座標の画素同士を比較し、その値が異なる画素を高輝度画素１７ａに設定し、値が等しい画素を低輝度画素１７ｂに設定した差分画像１７を生成し、これをライン画像９として後工程で使用する。

また、上記実施形態では、構造ライン取得手段５３において、周囲４画素が属する構造パターン７１の領域、またはエッジの領域を用いて、構造ラインリスト１４を作成し、構造ライン画像を生成する構造ライン取得工程（ＳＴ４）を実施しているが、これに限定されない。例えば、ライン画像９にラベルを付与するラベリング処理を実施し、各ラベルが付与されたライン９ａを個々の構造ラインとし構造ラインリスト１４を作成しても良い。

具体的には、この構造ライン取得工程（ＳＴ４）では、ライン画像９のライン９ａとして設定されている高輝度画素に対して、その周囲８点、あるいは４点に存在する画素を同じライン９ａに属する高輝度画素と同じライン９ａとして設定する。これにより、隣同士の画素として繋がっているライン領域を１つの構造ラインとして設定した構造ラインリスト１４を作成し、構造ライン画像を生成する。

そして、エッジ幅取得工程（ＳＴ５）では、付与されたラベルの情報を用いて、対向する構造ラインを選択し構造ライン間のエッジ幅を取得する。

（変形例の効果）
以上述べたように、本変形例にかかる欠陥検出装置１０によれば、実施形態での効果に加えて、以下の効果を得ることができる。

エッジ８ａが１画素の線で構成されている場合、ある構造パターン７１に接するライン９ａとその対になるライン９ａは同じ画素上に存在する。しかし、エッジ８ａを膨張することによりエッジ８ａに接する周辺の画素もエッジ８ａとなることで、ライン９ａは、構造パターン７１の最外周の画素で構成されることになる。構造パターン７１と別の構造パターン７１は必ずエッジ８ａにて分離されているため、ある構造パターン７１の最外周の画素が別の構造パターン７１の最外周の画素になることはない。よって、あるライン９ａを構成する画素（構造パターン７１の最外周の画素）と、その対となるライン９ａを構成する画素（別の構造パターン７１の最外周の画素）は、必ず別の画素から構成される。すなわち、構造パターン７１に接するライン９ａに含まれる画素が、同時に別の構造パターン７１に接するラインに含まれる可能性はない。よって、構造ライン検出処理を単純化することができ、処理時間を短縮することができる。

また、ライン９ａはエッジ８ａで分割された各構造パターン７１の外周形状７３の最外周画素である。このため、同じ構造パターン７１に対する構造ラインはただ一本の線となる（途切れ、交わりが存在しない）。そのため、ラベリング処理を行なって各ラベルを各領域パターンに割り当てることにより、そのラインが接している構造パターン７１の領域あるいはエッジ８ａの領域を考慮することなく、構造ラインリストを容易に作成できる。

以上、本発明を実施するための最良の構成について具体的に説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想及び、目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施の形態に対し、当業者が様々な変形及び改良を加えることができるものである。

１…被検査物、４…撮像手段としてのＣＣＤカメラ、８ａ…エッジ、９ａ…ライン、１１ａ…第１構造ライン、１１ｂ…第２構造ライン、５１…エッジ検出手段、５２…ライン検出手段、５３…構造ライン取得手段、５４…エッジ幅取得手段、５５…平均エッジ幅算出手段、５６…欠陥検出手段、７１…構造パターン、７３…外周形状。

Claims (3)

1. 被検査物を撮像して取得した画像データに基づいて、欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
   前記被検査物を撮像し、前記撮像画像データを取得する撮像工程と、
   前記撮像画像データを用いて前記被検査物の形状を線分にて示すエッジを検出するエッジ検出工程と、
   前記エッジに位置する画素の集合であるラインを取得するライン取得工程と、
   １つの前記エッジに対する前記ラインの一方を第１ラインとし、前記ラインの他方を第２ラインとする場合、前記第１ラインから前記第２ラインまでの距離であるエッジ幅を取得するエッジ幅取得工程と、
   前記第１ラインに始点及び終点を設定し、前記始点から前記終点までの前記エッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得する平均エッジ幅算出工程と、
   前記平均エッジ幅と、前記エッジ幅と、に基づいて、前記エッジの欠陥を検出する欠陥検出工程と、を有することを特徴とする欠陥検出方法。
2. 請求項１に記載の欠陥検出方法において、
   前記エッジ幅取得工程では、前記ラインに対して付与したラベルの情報を用いて、前記エッジ幅を取得することを特徴とする欠陥検出方法。
3. 被検査物を撮像して取得した画像データに基づいて、欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
   前記被検査物を撮像し、前記撮像画像データを取得する撮像手段と、
   前記撮像画像データを用いて前記被検査物の形状を線分にて示すエッジを検出するエッジ検出手段と、
   前記エッジに位置する画素の集合であるラインを取得するライン取得手段と、
   １つの前記エッジに対する前記ラインの一方を第１ラインとし、前記ラインの他方を第２ラインとする場合、前記第１ラインから前記第２ラインまでの距離であるエッジ幅を取得するエッジ幅取得手段と、
   前記第１ラインに始点及び終点を設定し、前記始点から前記終点までの前記エッジ幅の平均である平均エッジ幅を取得する平均エッジ幅算出手段と、
   前記平均エッジ幅と、前記エッジ幅と、に基づいて、前記エッジの欠陥を検出する欠陥検出手段と、を有することを特徴とする欠陥検出装置。