JPH03295408A - 凹凸面の検査方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、はぼ平坦な被検査面に形成されている凹凸を
非接触で検査する凹凸面の検査方法およびその装置に閏
するものである。

【従来の技術】

従来より、はぼ平坦な被検査面に形成されている凹凸を
非接触で検査する方法として、特開昭６２−６２２０５
号公報、特開昭６２−１３２１５４号公報、特開昭６３
−２４１３４５号公報などに記載されたものが知られて
いる。 特開昭６２−６２２０５号公報に開示された物体の表面
凹凸検査方法では、非検査物体に対してスリット光を０
〜１５゛の角度で照射し、表面反射光が、凹凸のない面
ではスリット光にほぼ平行な直線状のパターンになり、
凹凸面では幅の広いパターンになることを利用して凹凸
面の存否を検出している。すなわち、狭幅のスリット光
による表面反射光が凹凸面で反射されたきに広幅になる
ことを利用しているのである。 一方、特開昭６２−１３２１５４号公報に開示された突
起物判別方法では、レーザ光により波面が円弧の一部を
なす発散光線束を複数形成し、各発散光線束を所定間隔
ずつ離間して平行に配列した光線束群を非検査面に照射
し、その反射光をスクリーンに投映したときの像の歪み
に基づいて被検査面上の突起物の形状を判別するように
している。すなわち、被検査面が平坦であれば各発散光
線束の反射光の間隔は一定に保たれるが２被検査面に凹
凸が存在すると各発散光線束の反射光の間隔が変化する
から、各発散光線束の反射光の間隔に基づいて被検査面
の凹凸形状を判別するようにしているのである。 また、特開昭６３−２４１３４５号公報に開示された欠
陥検出装置は、レーザ光である光ビームが被検査面の上
の一直線上で走査されるように光ビームを被検査面に対
して一点から照射し、その反射光をエリアセンサに入力
して、反射光による像の面積を測定することにより凹凸
の有無を検出するものである。すなわち、被検査面に凹
凸が存在すると、光ビームが散乱して像の大きさが変化
することを利用し、像の面積を測定することによって凹
凸の検出を行うようにしている。 したがって、特開昭６２−６２２０５号公報、特開昭６
２−１３２５４号公報、特開昭６３−２４１３５号公報
のいずれに開示された方法も、基本的には、凹凸による
光ビームの散乱を利用しているといえる。

【発明が解決しようとする課題】

ところで、金属単板の表面の研磨きず、圧延模様、電解
により形成される模様、金属単板を基材と重ねてプレス
する際に基材となるクロスによって金属単板の表面に形
成されるクロス目など、製造時に必然的に形成され全面
に互ってほぼ一様に形成されている微小な凹凸は欠陥に
はならない。 一方、打痕や異物など、局所的に存在する凹凸は微小で
あっても欠陥となる。 上記従来構成では、凹凸面での光の散乱による像の変化
を検出していたものであるから、被検査面のほぼ全面に
亙って非欠陥の凹凸が存在しているような被検査面では
、欠陥となる凹凸が存在していても識別しにくいという
問題があった。 本発明は上記問題点の解決を目的とするものであり、非
欠陥である凹凸と欠陥である凹凸とが混在しているよう
な被検査面において、欠陥を確実に識別できるようにし
た凹凸面の検査方法およびその装置を提供しようとする
ものである。

【課題を解決するための手段】

請求項１の方法では、上記目的を達成するために、被検
査面の上の一直線に沿って所定幅を有する帯状に設定さ
れた検査領域に対して、干渉性を有し少なくとも上記直
線に直交する面内で平行な光線束を被検査面と所定角度
をなすように照射し、被検査面での反射光の干渉による
回折像が、検査領域のほぼ全面に存在する非欠陥とみな
せる凹凸に対しては上記直線にほぼ平行なパターンにな
り、検査領域内で局所的に存在し欠陥になる凹凸に対し
ては上記直線にほぼ直交するパターンになるように、上
記光線束を被検査面に対して照射する角度を設定し、上
記回折像を画像入力装置に入力し、画像処理を施すこと
により被検査面の凹凸形状を検出するのである。 請求項２の方法では、画像処理において、各画素の近傍
での濃度の変化方向と上記直線に沿う方向での濃度の変
化率とを求め、濃度の変化率が所定値より大きく、かつ
、濃度の変化方向が上記直線に沿う方向である画素が所
定個数以上存在しているときに欠陥が存在すると判定す
る。 請求項３の方法では、画像内に所定の大きさを有したマ
スクを設定し、マスクを上記直線に沿う方向に所定画素
ずつ移動させながら、濃度の変化率が所定値より大きく
、かつ、濃度の変化方向が上記直線に沿う方向である画
素のマスク内での個数を計数し、個数と個数の変化率と
の少なくとも一方が所定値より大きいときに欠陥が存在
すると判定する。 請求項４の方法では、回折像のうち上記直線にほぼ平行
なパターンの上の各点について上記直線と平行に設定し
た基準線からの偏差を求め、この偏差に基づいて被検査
面の変形を検出するのである。 請求項５の装置では、被検査面の上の一直線に沿って所
定幅を有する帯状に設定された検査領域に対して、干渉
性を有し少なくとも上記直線に直交する面内で平行な光
線束を被検査面と所定角度をなすように照射する照射源
と、被検査面での反射光の干渉による回折像の強度分布
に対応した画像が得られる画像入力装置と、画像入力装
置の出力に基づいて被検査面の凹凸形状を検出する画像
処理装置とを具備し、上記回折像が、検査領域のほぼ全
面に存在する非欠陥とみなせる凹凸に対しては上記直線
にほぼ平行なパターンになり、検査領域内で局所的に存
在し欠陥になる凹凸に対しては上記直線にほぼ直交する
パターンになるように、上記光線束を上記照射源から被
検査面に対して照射する角度を設定している。 請求項６の装置では、被検査面を有する部材を、照射源
からの光線束と被検査面との角度を一定に保った状態で
上記直線に直交する方向に移動させるテーブルを設けて
いる。 請求１ｒ４７の装置では、回折像を投映するスクリーン
を設け、スクリーン上の回折像を画像入力装置に入力す
る。 請求項８の装置では、照射源は、光ビームを発生させる
レーザ発生器と、光ビームより発散光線束を形成するロ
ッドレンズと、発散光線束より平行光線束を形成する投
光用シリンドリカルレンズとを備えている。 請求項９の装置では、照射源は、光ビームを発生させる
レーザ発生器と、光ビームより発散光線束を形成するロ
ッドレンズと、発散光線束より平行光線束を形成する放
物面鏡とを備えている。 請求項】Ｏの装置では、照射源は、光ビームを発生させ
るレーザ発生器と、光ビームを上記直線に沿う方向に走
査させる走査鏡と、走査鏡による反射光を上記直線に直
交する面に平行な方向に屈折させる受光用シリンドリカ
ルレンズとを備えている。 請求項１１の装置では、画像入力装置は、リニアイメー
ジセンサであって、上記直線に直交する方向の光の強度
分布が検出できるように配置されている。 請求項１２の装置では、走査鏡は、回転駆動されるポリ
ゴンミラーである。 請求項１３の装置では、走査鏡は、反射面が揺動する振
動ミラーである。

【作用】

上述したように、被検査面の表面に製造過程で必然的に
形成された非欠陥の凹凸は、被検査面のほぼ全面に互っ
て形成され、打痕のような欠陥となる凹凸は被検査面に
局所的に形成されるものである。また、欠陥となる凹凸
であっても表面には非欠陥である凹凸が残されるのが普
通である。 本発明者らは、このような被検査面の上の一直線に沿っ
て所定幅を有する帯状に設定された検査領域に対して、
干渉性を有し少なくとも上記直線に直交する面内で平行
な光線束を被検査面と所定角度をなすように照射したと
きに、被検査面に対する光線束の照射角度を適宜設定す
ることによって、被検査面での反射光の干渉による回折
像が、検査領域のほぼ全面に存在する非欠陥とみなせる
凹凸に対しては上記直線にほぼ平行なパターンになり、
検査領域内で局所的に存在し欠陥になる凹凸に対しては
上記直線にほぼ直交するパターンになるという知見を得
た。 請求項１の方法では、上述のような回折像が得られるよ
うに、上記光線束の被検査面に対する照射角度を設定し
ていることによって、欠陥と非欠陥とを回折像に基づい
て容易に識別することができるのである。また、回折像
を画像入力装置に入力し、画像処理によって凹凸形状を
検出するので、凹凸形状の検査が自動化できる。 請求項２および請求項３の方法によれば、画像処理によ
って回折像の特徴を抽出するから、欠陥の有無が自動的
に判定できる。 とくに、請求項３の方法では、濃度の変化率が所定値よ
り大きく、濃度の変化方向が所定方向である画素を抽出
した画像に対して、画像内に所定の大きさを有したマス
クを設定し、マスクを移動させるとともに、マスク内で
の画素の個数を計数し、個数と個数の変化率との少なく
とも一方が所定値より大きいときに欠陥が存在すると判
定するようにしているから、個数や個数の変化率に対す
る判定条件を与える値を適宜選択すれば、画像内にノイ
ズ成分が多く含まれている場合であっても欠陥の有無を
精度よく検出することができるのである。 請求項４の方法によれば、回折像のうち上記直線にほぼ
平行なパターンの上の各点について上記直線と平行に設
定した基準線からの偏差を求め、この偏差に基づいて被
検査面の変形を検出するようにしているので、回折像で
は上記直線に対してほぼ直交するパターンとしては得ら
れないような比較的大きなうねりや反りなどの変形を検
出することが可能になるのである。 請求項５の装置は、請求項１の方法を実現する装置であ
る。 請求項６ないし請求項１３の装置は、望ましい実施例で
ある。

【実施例】

本実施例では、銅張積層板の表面の凹凸を検査する場合
について例示するが、セラミック基板、シリコンウェハ
、フィルム等の他の部材に対する本発明技術の適用を制
限する主旨ではない。 銅張積層板は、通常、基板の表面に銅箔を接着して形成
される。銅箔は電解や圧延によって形成されるのであっ
て、形成過程で銅箔の表面には深さが０．５〜ＩＩＪｊ
で微細な（ミクロンオーダ）ピッチを有する多数の溝が
いろいろな向きに形成される。また、銅箔を基板に接着
する際には、銅箔に基材を重ねて熱盤によってプレスす
るから、基材を形成するクロスの痕跡として深さが１〜
２１１Ｍでピッチが１〜２ｘｍのクロス目が形成される
ことになる。すなわち、第２図に示すように、銅張積層
板２０の表面には全面に亙って、いろいろな向きの微細
な清２１と、溝２１に比較して大きなピッチで形成され
たクロス目２２（被検査面では十文字になる）とが形成
されるのである。溝２１やクロス目２２は銅張積層板２
０の製造過程で必然的に生じるものであるから欠陥では
ない、一方、欠陥となる典型的な打痕２３は、深さが数
μ〜数十ｐｉで直径０．３〜ＩＩＭのすり林状に形成さ
れるから、被検査面４を表面から見ただけではクロス目
２２との識別が難しい、すなわち、クロス目２２と打痕
２３とは、一方が被検査面４のほぼ全面に存在し他方が
局所的に存在する点、および深さが異なる点を除いては
差異がほとんどないから、従来のように、被検査面４で
の反射光の散乱を利用した凹凸面の検査方法では、両者
の識別ができないのである。ここに、打痕２３について
も漬２１は残される。 本発明では、被検査面４の上の一直線に沿って所定幅を
有する帯状に設定された検査領域に対して、干渉性を有
した光線束を所定角度で照射したときに、非欠陥である
渭２１やクロス目２２で反射された反射光の干渉による
回折像が、上記直線にほぼ平行なパターンになり、欠陥
である打痕２３や異物による回折像が上記直線にほぼ直
交するパターンになることに着目して、欠陥と非欠陥と
を識別するのである。したがって、被検査面４での反射
光が干渉するように、単一波長で干渉性を有する光線を
、被検査面４の上の一直線に沿って所定幅の帯状に設定
された検査領域に照射源より照射し、検査領域での反射
光の干渉による回折像の変化を検出する。また、検査領
域に照射する光線束は、少なくとも上記直線に直交する
面内で平行な光線束にする。 このような光線束を得るために、照射源の光源にはレー
ザ発生器を用いる。第１図に示すように、レーザ発生器
１からは直径１■程度の光ビームが出力され、光ビーム
は、円柱状のロッドレンズ２を円柱の軸に直交する形で
通過することにより、円柱の軸方向では平行を保ち円柱
の軸方向と直交する面内では扇形に広がる発散光線束に
なる。この発散光線束を平行光線束にするために、投光
用シリンドリカルレンズ３がロッドレンズ２に離間して
光軸を一致させる形で配設される。投光用シリンドリカ
ルレンズ３の出射光線束は、厚みｄがレーザ発生器１か
ら出力される光ビームの直径に等しく、幅が被検査面４
の幅にほぼ等しい平行光線束になる。このようにして得
られた平行光線束は被検査面４に対して１〜１０°の角
度θをなすように照射される。ここにおいて、角度θが
１゜より小さいときには、クロス目の凹凸により平行光
線束に対して影になる部分が生じるという不都合があり
、角度θが１０°を越えると、欠陥と非欠陥とでの回折
像の変化が識別しにくくなる（この理由については後述
する）、また、平行光線束は所定の厚みｄを有し、被検
査面に対して所定の角度θで照射されるから、被検査面
の上の一直線に沿う所定幅Ｗ（＝ｄ／ｓｉｎθ）を有す
る帯状の領域に照射されるのであって、この領域が検査
領域になる。銅張積層板２０は、Ｘ−Ｙテーブルなどの
テーブル２４の上に載置されており、検査領域に直交す
る方向（第１図矢印方向）に一定速度で搬送される。 被検査面４での反射光は、被検査面４に対してほぼ直交
する面を有したスクリーン５に投映される。スクリーン
５に投映されたパターンはＣＣＤイメージセンサなとよ
りなる画像入力装置６により撮像され、画像処理装置７
により後述する所定の画像処理を施すことによって、被
検査面４の一トでの欠陥の有無が識別される。 ここにおいて、ｆＲ張荷積層板２０表面に形成されてい
る渭２１は微細であるから被検査面４に照射される平行
光線束は回折を生じ、回折光が互いに干渉する。このよ
うな回折光の干渉による回折像は、クロス目２２のよう
に被検査面４の全面に互って形成されている欠陥にはな
らない凹凸に対１７ては、スクリーン５の上で検査領域
にほぼ平行なパターンになり、打痕２３のように被検査
面４に局所的に存在する欠陥である凹凸に対しては、ス
クリーンらの上で検査領域にほぼ直交したパターンにな
る。 要するに、欠陥が存在しないときには、第３図（ａ）に
示すように、横方向の回折像ａ、ｂのみが形成され、欠
陥が存在しているときには、第３図（ｂ）に示すように
、欠陥に対応する位置で縦方向の回折像Ｃが生じるので
ある。ここに、横線のうちｂで示した部分は正反射光に
対応する位置に生じた回折像であり、ａで示した部分は
他の位置に生じた回折像である。被検査面４に対して平
行光線束を照射する角度θが大きいほど回折像ａ、ｂの
間隔が狭くなり、欠陥に対する回折像Ｃが短くなるから
、パターンの変化が識別しにくくなる。１７たかって、
上述したように、角度θに１−０°という上限を設けて
いるのである。また、角度θが小さいほど回折像ａ、ｂ
の間隔は広がるが、クロス目の凹凸による影を形成せず
に被検査面４の全面に互って平行光線束が照射できるよ
うに角度θには１°という下限が設けられているのであ
る。角度θは、通常の銅張積層板２０に対しては、望ま
しくは３〜４°に設定される。 画像処理装置７では所定の処理を施すことにより、スク
リーン５に形成されている回折像が、横方向（検査領域
に平行な方向）のパターンのみであるか、縦方向のパタ
ーンが発生しているかの識別が行われる。 すなわち、画像処理装置７の基本構成は第４図に示すよ
うなものであって、画像入力装置６から出力される各画
素の濃度をディジタル信号に変換するアナログ−ディジ
タル変換部１１と、微分処理を行う微分処理部１２と、
微分処理によって得られた微分値画像や微分方向値画像
を原画像とともに格納するフレームメモリ１３と、フレ
ームメモリ］３に格納された画像に基づいてスクリーン
５に縦線が発生しているかどうかを判定する演算処理部
１４とを備えている。 すなわち、スクリーン５を撮像して得られる原画像は濃
淡画像であって、ここでの画像処理では、濃度を空間微
分することによってスクリーン５の上の線の方向を認識
するようにしている。微分処理は、第５図（ａ）に示す
ように、原画像Ｑを３×３画素の局所並列ウィンドウＷ
に分割して行なう。 つまり、注目する画素Ｅと、その画素Ｅの周囲の８画素
（８近傍）Ａ〜Ｄ、Ｆ〜Ｉとで局所並列ウィンドウＷを
形成しく第５図（ｂ）参照）、局所並列ウィンドウＷ内
の画素Ａ−Ｉの濃度の縦方向の濃度変化ＡＶと横方向の
濃度変化ΔＨとを次式によって求め、 ΔＶ＝（Ａ＋Ｂ＋Ｃ）−（Ｇ＋Ｈ＋　Ｉ）ΔＨ＝（Ａ＋
Ｄ＋Ｇ）−（Ｃ＋Ｆ＋　Ｉ）さらに、画素Ｅについての
微分方向値ｄｅｇ（Ｅ）を次式によって求める。 ただし、Ａ〜■は対応する画素の濃度を示している。微
分方向値ｄｅｇ（Ｅ）は、画素Ｅの近傍領域における濃
度変化の方向に直交する方向を表している１以上の演算
を原画像Ｑの全画素について行なうことにより、検査対
象物の輪郭縁のような濃度変化が大きい部分と、その変
化の方向とを抽出することができるのである。ここに、
各画素の値が、横方向の濃度変化ΔＨにより表されてい
る画像を微分値画像、微分方向値ｄｅｇ（Ｅ）である画
像を微分方向値画像とし、原画像、微分値画像、微分方
向値画像を、それぞれフレームメモリ１３内に設けた原
画像メモリ１３ａ、微分値画像メモリ１３ｂ、方向値画
像メモリ１３ｃに格納する。 このような微分処理を施せば、原画像Ｑ、が第６図（ａ
）に示すようなものであるとすると、横線の部分では横
方向の濃度変化が少なく、縦線の部分では横方向の濃度
変化が多いから、微分値画像Ｑ２では第６図（ｂ）に示
すように縦線が強調された形になる。この微分値画像Ｑ
２について所定の閾値を用いて２値化すれば、第６図（
ｅ）に示すように、縦線がさらに強調された画像Ｑ、が
得られることになる。次に、２値化処理によって残され
た画素について、微分方向値が縦方向であるものを残し
、他の画素を消去すれば、第６図（ｄ）に示すように、
縦方向の微分方向値をもつ画素のみが残され、縦線以外
の画素はほとんど消去された画像Ｑ４が得られることに
なる。ここにおいて、微分方向値をたとえば第７図に示
すように１６段階で表しているとすれば、’３Ｊ、ｒ４
ｇ、ＩＮ　ＩＪ、’１２Ｊの各方向の範囲に含まれるも
のを、微分方向値が縦方向であるとみなせばよい、最後
に、残された画素について画素のかたまりごとに面積（
連続してつながっている画素の個数）を求め、この面積
が所定値以下であるものを除去すれば、第６図（ｅ）に
示すように縦線のみが残された画像Ｑ、が得られるので
ある。こうして得られた画像について、残された画素の
個数を計数して面積を求め、面積が所定の閾値より大き
ければ欠陥が存在すると判定すればよいのである。 以上の構成によれば、たとえば、光ビームの直径が１１
１厘であって、被検査面４と入射光線束とのなす角度が
３°であるとすれば、被検査面４の上で入射光線束によ
り照射される検査領域の幅Ｗは、Ｗ＝１ｉ＋ｉ＋÷ｓｉ
ｎ　３°＃１９ｍｍとなる。銅張積層板の表面などの被
検査面４を全面に互って検査するには、検査領域の長手
方向の幅を銅張積層板の幅程度に設定し、長手方向に直
交する方向に移動させなければならない、しかるに、１
画面の画像を取り込む際に銅張積層板を移動させ、各画
面について検査領域がオーバラップする幅を４ｗｘとし
、画像入力装置６の読出時間（ＣＯＤイメージセンサを
用いている場合の電荷蓄積時間）が１６ｚ秒（すなわち
、６０Ｈｚ）、画像処理装置７による処理時間が５００
１秒であるとすれば、銅張積層板の移動速度を、１５［
１１］÷（１６＋５００）［を秒］＃２９［ＩＩＭ７秒
］に設定することによって、銅張積層板を等速度で連続
的に移動させながら、検査が行えることになる。また、
画像入力装置６による画像の取り込みは５１６Ｍ秒に１
回行えばよいことになる。 なお、画像入力袋Ｗ６では、読出時間が１６ｉ＋秒であ
るから、この間に画像入力装置６ではスクリーン５の上
の回折像が積分されることになるが、２９　［ｚｍ／秒
］Ｘ１６［ｍ秒コζ０．４６　［ｉｖ］であって、欠陥
の検出精度にはほとんど影響がない、ただし、移動速度
が大きいときには、画像入力装置６の読出時間の間に被
検査面４が大きく移動するから、この場合には、検査領
域がオーバラップする幅を大きくとるようにして、検出
精度を高める必要がある。 ところで、第８図（ａ）に示すように、被検査面４に反
りやうねりのような変形があると、第８図（ｂ）に示す
ように、回折像は横方向の直線状にはならずうねりが生
じることになる。銅張積層板２０をテーブル２４に載置
するときには、銅張積層板の裏面をテーブル２４に吸着
することによって固定するから、被検査面４に変形がな
ければ、テーブル２４の表面と被検査面４とが平行にな
るが、被検査面４に、緩やかな凹み、折れ、膨れなどが
あるときには、テーブル２４の表面から被検査面４まで
の高さが変化することになって、回折像にうねりを生じ
るのである。 すなわち、被検査面４が第９図（１）のように、テーブ
ル２４の表面に対してφだけ傾斜しているとすれば、テ
ーブル２４の表面に対して角度θをなすように入射する
光線は、テーブルの表面に対して角度〈θ＋２φ）をな
すように反射される。スクリーン５はテーブル２４の表
面に対して垂直に設置されているから、被検査面４にお
ける反射位置からスクリーン５までの距離を■−とすれ
ば、スクリーン５の上での回折像の偏位Δｙ１は、Δｙ
　＋　＝　Ｌ　（ｔａｎ（θ＋２φ）−ｔａｎθ）とな
る、したがって、θ＝３°、Ｌ−５００ｚｚとし、テー
ブル２４の移動方向について２０νｌ進んで５０ｐｚ上
がるような傾斜面では、Δ３’＋ζ２．５１１となる。 また、第９図（ｂ）のように、被検査面４について非欠
陥部分よりもｈだけ高くなった部分が存在しているとす
れば、スクリーン５の上での回折像の偏位Δｙ２は、 Δｙ　ｔ　＝　２　ｈ となる、したがって、ｈ＝５０ｕｉとすれば、Δｙ２＝
０．１ｍｍとなる。 一般には、スクリーン５の上での回折像の偏位Δｙは、
テーブル２４に対する被検査面４の傾斜角度と、非欠陥
部分からの高さの偏位とに起因するから、 Δｙ−Δｙ、＋Δｙ２ になるのであり、回折像にうねりが形成されることにな
るのである。逆に、このようなうねりが回折像に形成さ
れている場合には、被検査面４が変形しでいることを示
しているから、被検査面４に欠陥があるとして除去しな
ければならない、被検査面４の変形の有無の判定は以下
の手順によって行う。 まず、検査領域を設定している直線に平行な方向く以下
、Ｘ方向と称する）について検査範囲を限定する０次に
、正反射光に対応する位置における回折像〈第３図にお
けるｂ）に着目してＸ方向の基準線を設定しく基準線の
設定方法は後述する）、上記検査範囲内で設定された各
測定位置について回折像の基準線からの偏位を求める。 この偏位に基づいて被検査面に変形があるかどうかを判
定するのである。 基準線の設定には、Ｊず、第】０図（ａ）に示すように
、Ｘ方向における複数箇所で、それぞれ正反射光に対応
する位置における回折像すを通るＹ方向（スクリーン５
の上でＸ方向に直交する方向）の検査ラインｌ、〜１０
を設定し、各検査ラインＬ〜１７の上で濃度が最大にな
る点のＹ座標を求める。 各検査ライン！、〜ムに対して求めた濃度が最大になる
点のＹ座標をそれぞれｙｌ〜ｙ、とじ、出現度数が最大
であるＹ座標の値をｔとする。このようにして得られた
Ｙ＝ｔの直線を基準線に設定するのである。 上述の方法では、回折像の濃度変化が比較的少ないとき
に有効であるが、濃度変化の激しい回折像に対しては、
各検査ラインｌ、〜ｒｏの上で濃度が最大になる点を求
めるのが難しい、そこで、濃度の最大値を求める代わり
に、各検査ラインｌ、〜１゜の上の濃度の重心を求めて
もよい、すなわち、とする、ただし、Σはｊについての
総和であって、ｊ　＝　１．２、−−−−・−、ｍとす
る。また、ｆ（ＸＩ、ｙＪ）は点（ＸＩ、３’Ｊ）の濃
度である。このようにして求めた３’　Ｉ””−３’−
について、出現頻度が最大になるＹ座標の値をｔとすれ
ば、基準線Ｙ＝ｔを設定することができる。この方法に
よれば、処理時間は若干増加するが、どのような回折像
に対しても安定した値を得ることができる。 次に、第１０図（ｂ）に示すように、基準線Ｙｔに対し
て（ｔ＋α）と（ｔ−β）との間で許容範囲を設定し、
上述のようにして求めたＹ座標ｙ１〜ｙ７が許容範囲内
であるかどうかを調べる。 すなわち、基準線Ｙ＝ｔを求めた後、良否の判定を次の
ように行う、まず、許容範囲外の値に対して、ｙｔ＞（
ｔ＋α）である点（開部分）については、（ｙｉ　　ｔ
）の総和Ｓ、を求め、ｙ　ｔ　＜　（ｔ−β）である点
（画部分）については、（ｔ　　ｙｔ＞の総和Ｓ２を求
める。各総和Ｓ、、Ｓ２をそれぞれ設定されたしきい値
と比較し、しきい値を越えていれば不良と判定する。 また、良否の判定方法としては、上述したように、基準
線からの偏差の総和を求めるほかに、許容範囲外の点の
総数を、ｙ　＋　＞　（ｔ＋α）の点、およびｙ　ｌ＜
（ｔ−β）の点に対してそれぞれ求めてＮ、、Ｎ２とし
、各総数Ｎ　＋　、　Ｎ　２をそれぞれ設定されたしき
い値と比較し、しきい値を越えていれば不良と判定する
方法でもよい。

【実施例２】 実施例１では、被検査面４に照射する平行光線束を、レ
ーザ発生器１とロッドレンズ２と投光用シリンドリカル
レンズ３とによって得るようにしていたが、本実施例で
は、第１１図に示すように、ロッドレンズ２と放物面鏡
８とを用いて被検査面４への平行光線束を得るようにし
ている。すなわち、レーザ発生器１からの光ビームを口
・ンドレンズ２に通すことによって発散光線束を得た後
、放物面鏡８に反射させて平行光線束を得るようにして
いる。他の構成は、実施例１と同様である。

【実施例３】 上記各実施例では、被検査面４を帯状の入射光線束で照
射するようにしていたが、本実施例では、レーザ発生器
１からの光ビームを被検査面４上で走査するようにして
いる。すなわち、レーザ発生器１からの光ビームは、第
１２図に示すよう番こ、投光用シリンドリカルレンズ３
と平行な軸の回りで回転駆動されるポリゴンミラー９（
こより反射され、投光用シリンドリカルレンズ３を通し
て被検査面４に照射される。ポリゴンミラー９は、投光
用シリンドリカルレンズ３の入射面の範囲で光ビームを
左右に振るのであって、投光用シリンドリカルレンズ３
から出射される光ビームは、どの位置でも投光用シリン
ドリカルレンズ３の光軸に平行な光ビームとなるように
設定されている。ここにおいて、１ラインの走査に要す
る時間を、画像入力装置６の１画面の取り込み時間に同
期させておけば、スクリーンらの上に形成される１ライ
ン分の回折像を画像入力装Ｗ６で取り込むこと力（でき
るのであり、実施例１と同様に処理すること力（できる
。 光ビームの走査には、ポリゴンミラー９に代えて、平面
鏡を左右に揺動させるいわゆる振動ミラー形の走査鏡を
用いてもよい。

【実施例４］ 実施例３のように光ビームを被検査面４の上で走査する
場合には、第１３図に示すように、画像入力装Ｗ６’と
してリニアイメージセンサを用塾）ることができる、フ
ォトダイオードアレイやＣｏＤｌ次元イメージセンサな
どを画像入力装置６′として用いるのである。 すなわち、被検査面４からの回折光や反射光は、受光用
シリンドリカルレンズ１０を通して画像入力装置６′に
収束される０画像入力装置６’は受光用シリンドリカル
レンズ１０の円柱の軸方向についての１次元イメージを
検出することができるように配置される０画像入力装置
６′の出力はドライバ回路１５に入力され順次格納され
る。したがって、光ビームが被検査面４の上を走査され
ると、１ライン分のイメージがドライバ回路１５に蓄積
されるのであり、ドライバ回路１５の出力は、２次元の
イメージセンサを用いた出力と同等になる。 その結果、上述した画像処理装置７を用いて同様の処理
が可能になる。また、この構成では、スクリーンは不要
であり、受光用シリンドリカルレンズ１０を通った光は
画像入力装置６′に直接入力される。 【実施例５】 本実施例では、第６図（ｄ）として示した縦方向の微分
方向値をもつ画像Ｑ４について、背景ノイズが多い場合
の処理方法を示す。 この場合には、第１４図に示すように、濃度の変化率が
所定値より大きく、かつ濃度の変化方向が縦方向に沿う
方向である画素を抽出した画像（すなわち、画像Ｑ、）
に対し、欠陥に対応する縦線（ｃで示した領域付近に存
在していると仮定している）を囲むことができる程度の
マスクＭを設定し、マスクＭを左端より右端（逆でもよ
い）に所定画素ずつ移動させながら（第１４図中矢印方
向）、マスクＭ内の画素の個数を計数する。ここに、マ
スクＭの移動距離は１画素としてもよいが、判定結果に
支障がなければ複数画素ずつ移動させるほうが処理時間
を短縮することができて効率がよい。 計数したマスクＭ内の画素の個数をｍ、とするとき、画
素の個数の変化率に、を次式のように定義する。 ただし、Σはｉについての総和であって、ｉ−１゜２、
・・・・・・、ｊとする。また、ｎはマスクＭを先行さ
せる画素数である０以上のようにして求めた変化率に、
が、あらかじめ設定された閾値ｋｓよりも大きいときに
は欠陥が存在し不良であると判定する。ここに、閾値ｋ
ｓは、ノイズの変化率より十分に大きく、欠陥の変化率
よりは小さく設定することが必要である。 欠陥部での個数の変化が緩やかであって変化率に、が欠
陥部でも小さい場合には、個数ｍｌに対して閾値ｍｓを
設定し、個数ｍｌと閾値ｍｓとを比較して、ｍ＋−ｍｓ
＞０を満たすマスクＭの個数ｌ、もしくは、Σｍ１−ｍ
５（Σはｉについての総和であり、ｉ＝１．２．・・・
・・・、ｊ）が、あらかじめ設定された閾値ｌｓよりも
大きいときには欠陥が存在し不良であると判定する。こ
こに、閾値ｒｎｓは画素のうちのノイズ成分を除去でき
る程度の大きさに設定される。 上述した判定方法では、マスク内の画素の個数と個数の
変化率とのいずれか一方のみを利用して欠陥の有無を判
定しているが５両者を組み合わせて判定するようにして
もよいのはもちろんのことである。 マスクＭの各位置における画素数は、縦線に対応する部
分では他の部分に比較して大きくなるから、マスクＭ内
の画素の個数に閾値を設けてノイズ成分を除去しなり、
画素の個数の変化率を検出することによって、画像内の
全体に分布しているノイズ成分の影響を除去することが
できるのである。したがって、上述のような判定方法を
用いれば、背景ノイズが多い場合でも、欠陥の有無を正
確に判定することができるのである。

【発明の効果】

本発明は上述のように、被検査面の一直線に沿って所定
幅を有する帯状に設定された検査領域での反射光の干渉
による回折像が、検査領域のほぼ全面に存在する非欠陥
とみなぜる凹凸に対しては上記直線にほぼ平行なパター
ンになり、検査領域内で局所的に存在し欠陥になる凹凸
に対しては上記直線にほぼ直交するパターンになるよう
に、平行光線束の被検査面に対する照射角度を設定して
いることによって、欠陥と非欠陥とを回折像の変化に基
づいて容易に識別することができるという利点がある。 すなわち、被検査面の表面に製造過程で必然的に形成さ
れた非欠陥の凹凸と、打痕のような欠陥である凹凸とを
回折像のパターンの変化によって識別できるという効果
を奏する。また、回折像を画像入力装置に入力し、画像
処理を施すことによって被検査面の凹凸形状を検出する
ので、凹凸形状の検査を自動化できるという利点を有す
る。 さらに、画像処理によって、回折像のパターンの特徴抽
出を行うことにより、被検査面の良否の判定が自動化で
きるのである。 しかも、請求項３の方法によれば、ノイズ成分の多い画
像であっても欠陥の有無を精度よく検出することができ
るという効果がある。 また、回折像のうち上記直線にほぼ平行なパターンの上
の各点について上記直線と平行に設定した基準線からの
偏差を求め、この偏差に基づいて被検査面の変形を検出
するようにしているので、回折像では上記直線に対して
ほぼ直交するパターンとしては得られないような比較的
大きなうねりや反りなどの変形を検出することが可能に
なるという効果を奏するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例１を示す概略構成図、第２図は
同上における被検査面の形状を示す拡大斜視図、第３図
は同上のスクリーンに投映されたパターン例を示す動作
説明図、第４図は同上に用いる画像処理装置の概略構成
図、第５図は同上における画像処理で用いる局所並列ウ
ィンドウの概念を示す説明図、第６図は同上の画像処理
の動作説明図、第７図は同上における微分方向値の設定
例を示す説明図、第８図（ａ）は同上において被検査面
に比較的大きな凹凸が存在するときの動作説明図、第８
図（ｂ）は第８図（ａ）に対応する回折像を示す動作説
明図、第９図（ａ）（ｂ）はそれぞれ同上において被検
査面の比較的大きな凹凸が存在するときの反射光の偏位
を示す動作説明図、第１０図（ａ）は同上の検査ライン
の設定状態を示す動作説明図、第１０図（ｂ）は同上に
おける基準線の求め方を示す動作説明図、第１１図は本
発明の実施例２を示す要部概略構成図、第１２図は本発
明の実施例３を示す概略構成図、第１３図は本発明の実
施例４を示す概略構成図、第１４図は本発明の実施例ら
を示す動作説明図である。 １・・・レーザ発生器、２・・・ロッドレンズ、３・・
・投光用シリンドリカルレンズ、４・・・被検査面、５
・・・スクリーン、６・・・画像入力装置、７・・・画
像処理装置、８・・・放物面鏡、９・・・ポリゴンミラ
ー、１０・・・受光用シリンドリカルレンズ。

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. （１）被検査面の上の一直線に沿って所定幅を有する帯
   状に設定された検査領域に対して、干渉性を有し少なく
   とも上記直線に直交する面内で平行な光線束を被検査面
   と所定角度をなすように照射し、被検査面での反射光の
   干渉による回折像が、検査領域のほぼ全面に存在する非
   欠陥とみなせる凹凸に対しては上記直線にほぼ平行なパ
   ターンになり、検査領域内で局所的に存在し欠陥になる
   凹凸に対しては上記直線にほぼ直交するパターンになる
   ように、上記光線束を被検査面に対して照射する角度を
   設定し、上記回折像を画像入力装置に入力し、画像処理
   を施すことにより被検査面の凹凸形状を検出することを
   特徴とする凹凸面の検査方法。
2. （２）上記画像処理では、各画素の近傍での濃度の変化
   方向と上記直線に沿う方向での濃度の変化率とを求め、
   濃度の変化率が所定値より大きく、かつ、濃度の変化方
   向が上記直線に沿う方向である画素が所定個数以上存在
   しているときに欠陥が存在すると判定することを特徴と
   する請求項１記載の凹凸面の検査方法。
3. （３）画像内に所定の大きさを有したマスクを設定し、
   上記マスクを上記直線に沿う方向に所定画素ずつ移動さ
   せながら、濃度の変化率が所定値より大きく、かつ、濃
   度の変化方向が上記直線に沿う方向である画素の上記マ
   スク内での個数を計数し、個数と個数の変化率との少な
   くとも一方が所定値より大きいときに欠陥が存在すると
   判定することを特徴とする請求項２記載の凹凸面の検査
   方法。
4. （４）上記回折像のうち上記直線にほぼ平行なパターン
   の上の各点について上記直線と平行に設定した基準線か
   らの偏差を求め、上記偏差に基づいて被検査面の変形を
   検出することを特徴とする請求項１記載の凹凸面の検査
   方法。
5. （５）被検査面の上の一直線に沿って所定幅を有する帯
   状に設定された検査領域に対して、干渉性を有し少なく
   とも上記直線に直交する面内で平行な光線束を被検査面
   と所定角度をなすように照射する照射源と、被検査面で
   の反射光の干渉による回折像の強度分布に対応した画像
   が得られる画像入力装置と、画像入力装置の出力に基づ
   いて被検査面の凹凸形状を検出する画像処理装置とを具
   備し、上記回折像が、検査領域のほぼ全面に存在する非
   欠陥とみなせる凹凸に対しては上記直線にほぼ平行なパ
   ターンになり、検査領域内で局所的に存在し欠陥になる
   凹凸に対しては上記直線にほぼ直交するパターンになる
   ように、上記光線束を上記照射源から被検査面に対して
   照射する角度が設定されることを特徴とする凹凸面の検
   査装置。
6. （６）被検査面を有する部材を、照射源からの光線束と
   被検査面との角度を一定に保った状態で上記直線に直交
   する方向に移動させるテーブルを設けたことを特徴とす
   る請求項５記載の凹凸面の検査装置。
7. （７）上記回折像を投映するスクリーンが設けられ、上
   記画像入力装置にはスクリーン上の回折像が入力されて
   成ることを特徴とする請求項５または請求項６記載の凹
   凸面の検査装置。
8. （８）照射源は、光ビームを発生させるレーザ発生器と
   、光ビームより発散光線束を形成するロッドレンズと、
   発散光線束より平行光線束を形成する投光用シリンドリ
   カルレンズとを備えて成ることを特徴とする請求項５〜
   ７のいずれかに記載の凹凸面の検査装置。
9. （９）照射源は、光ビームを発生させるレーザ発生器と
   、光ビームより発散光線束を形成するロッドレンズと、
   発散光線束より平行光線束を形成する放物面鏡とを備え
   て成ることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載
   の凹凸面の検査装置。
10. （１０）照射源は、光ビームを発生させるレーザ発生器
    と、光ビームを上記直線に沿う方向に走査させる走査鏡
    と、走査鏡による反射光を上記直線に直交する面に平行
    な方向に屈折させる受光用シリンドリカルレンズとを備
    えて成ることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記
    載の凹凸面の検査装置。
11. （１１）画像入力装置は、リニアイメージセンサであっ
    て、上記直線に直交する方向の光の強度分布が検出でき
    るように配置されて成ることを特徴とする請求項１０記
    載の凹凸面の検査装置。
12. （１２）走査鏡は、回転駆動されるポリゴンミラーであ
    ることを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の
    凹凸面の検査装置。
13. （１３）走査鏡は、反射面が揺動する振動ミラーである
    ことを特徴とする請求項１０または請求項１１記載の凹
    凸面の検査装置。