TWI415014B

TWI415014B - Appearance inspection device

Info

Publication number: TWI415014B
Application number: TW99145229A
Authority: TW
Inventors: Masakazu Kajita; Eiji Takahashi
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2010-02-08
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2013-11-11
Also published as: TW201135609A; JP2011163852A; CN102192713A

Description

外觀檢查裝置

本發明係關於一種檢查太陽電池晶圓的外觀的外觀檢查裝置。

近年來，太陽能發電作為可再生能源而備受矚目，太陽電池的市場規模急速擴大。作為太陽電池的原材料的太陽電池晶圓係可利用線鋸對矽錠作切片而得，但是在作切片時會形成被稱為鋸切痕(saw mark)的條狀溝槽已為人所知。其中，在太陽電池晶圓的表面以長度方向朝向大致一定方向的方式形成有多數個鋸切痕。

接著，存在多數溝槽較深的鋸切痕而表面粗糙的太陽電池晶圓係成為不合格品而無法作為商品出貨。因此，必須檢查太陽電池晶圓的表面粗糙度，進行太陽電池晶圓是否為不合格品的外觀檢查。

以往，太陽電池晶圓的外觀檢查一直由人進行目視檢查，但是，基於近年來太陽電池市場規模的擴大和太陽電池晶圓檢查時的人為晶圓破損的減低等各種理由，硏究嘗試利用專用的檢查裝置來進行外觀檢查。

作為這樣的檢查裝置已知有例如使用雷射位移計來測定晶圓表面的一條線部分的截面形狀者。

另外，在專利文獻1中揭示出如下技術：拍攝多結晶半導體晶圓的兩面，並對所拍攝到的各面的圖像的圖像資料在兩個面相對向的位置按每個像素進行比較，在比較結果滿足預先設定的污損條件時，判定兩個面中的任一個面存在污損。

在專利文獻2中，係以檢查薄型面板所使用的玻璃基板所包含的線狀缺陷為目的，揭示出如下技術：將作為檢查對象的被拍攝體的圖像資料分割成長條狀，按每個分割圖像算出投影出濃淡的一維資料即第1資料，根據該第1資料，按每個分割圖像確定包含線狀缺陷候選的缺陷候選範圍，使用與所確定的缺陷候選範圍的圖像相對應的圖像資料，算出強調出缺陷候選範圍的第2資料，根據對該第2資料進行積算所得到的資料來確定線狀的缺陷。

在專利文獻3中，以檢測LCD面板的條狀缺陷為目的，選擇作為檢查對象的關注像素，以關注像素為中心選擇預定尺寸的區域，在所選擇的區域內，按照亮度值由大而小的順序，抽出預定數量的預先設定的臨限值以上的亮度值的像素，求出所抽出的各像素與通過關注像素的角度基準線的距離的積算最小值，將根據所求出的積算最小值的投票值，在與像素相對應的投票空間中對與關注像素相對應的部分進行投票，根據投票結果來檢測條狀缺陷。

(先前技術文獻) (專利文獻)

專利文獻1：日本特開2007-67102號公報

專利文獻2：日本特開2008-134196號公報

專利文獻3：日本特開2005-345290號公報

但是，在上述使用雷射位移計的方法中，僅測定晶圓上的一條線部分的截面形狀，還存在有在所測定的一條線上凹凸雖不顯眼但在其他部分凹凸明顯的晶圓，此時，不合格品的晶圓出貨的可能性會提高。

另外，在專利文獻1中，藉由對所拍攝到的多結晶半導體晶圓的各面的圖像的圖像資料進行比較來判定有無污損，但是並未求出多結晶半導體晶圓的表面的三維形狀資料。

此外，在專利文獻2中，雖然從藉由拍攝作為檢查對象的被拍攝體所得到的圖像資料確定出線狀缺陷，但是該技術亦與專利文獻1同樣地，並未求出被拍攝體的表面的三維形狀資料。

此外，在專利文獻3中，藉由拍攝LCD面板並對所得到的圖像資料進行圖像處理，而檢測條狀缺陷，但是，該技術亦與專利文獻1、2同樣地，末並求出被拍攝體的表面的三維形狀資料。

因此，在專利文獻1～3的技術中，並無法測定形成於太陽電池晶圓上的鋸切痕的三維形狀。

本發明之目的在於提供一種可正確且高速地判定太陽電池晶圓的三維形狀的外觀檢查裝置。

(1)本發明之一方面的外觀檢查裝置，係檢查太陽電池晶圓的外觀的外觀檢查裝置，其具備有：輸送部，其係沿著在前述太陽電池晶圓所形成的鋸切痕的長度方向，以一定速度輸送前述太陽電池晶圓；照射部，其係對由前述輸送部所輸送的太陽電池晶圓，朝向與輸送方向交叉的方向照射光切斷線；攝像手段，其係以一定週期連續地拍攝光切斷線圖像，該光切斷線圖像包括由前述照射部所照射的光切斷線；及形狀算出手段，其係根據藉由前述攝像手段所拍攝到的複數幅光切斷線圖像的圖像資料，算出前述太陽電池晶圓的三維形狀資料，前述形狀算出手段與由前述攝像手段所進行的前述光切斷線圖像的連續攝像處理並行地執行前述太陽電池晶圓的三維形狀資料的算出處理。

根據該構成，由輸送部以一定速度所輸送的太陽電池晶圓係藉由朝向與輸送方向交叉的方向照射光切斷線，而以與鋸切痕交叉的方式照射光切斷線，並且藉由攝像手段以一定週期連續拍攝作為光切斷線圖像。因此，攝像手段可在光切斷線被照射到前一次光切斷線圖像的拍攝時所被照射的光切斷線的緊鄰位置的時序拍攝下一光切斷線圖像。因此，可以高精度算出太陽電池晶圓的三維形狀資料。

此外，由於由攝像手段所進行的光切斷線圖像的連續拍攝處理和由形狀算出手段所進行的太陽電池晶圓的三維形狀資料的算出處理並行執行，因此可高速獲得太陽電池晶圓的三維形狀。

(2)較佳為，在由前述攝像手段所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像期間，前述形狀算出手段對在前述目前圖框之前所被拍攝到的圖框執行用於算出與前述光切斷線的照射位置相對應的前述太陽電池晶圓的高度資料的處理。

根據該構成，同時進行：由攝像手段所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像處理、和用於對目前圖框之前所被拍攝到的圖框算出與光切斷線的照射位置相對應的1列份的太陽電池晶圓的高度資料的處理。因此，可高速獲得太陽電池的三維形狀。

(3)較佳為，前述形狀算出手段具備有第1形狀算出部，該第1形狀算出部執行搜索處理和重心算出處理，前述搜索處理是在藉由前述攝像手段所拍攝到的各光切斷線圖像中，與前述輸送方向平行地設定複數條線，以搜索各線的最大亮度像素；前述重心算出處理是根據藉由前述搜索處理所搜索到的各線的最大亮度像素，以次像素單位來算出各線的最大亮度的重心座標，前述第1形狀算出部在由前述攝像手段所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像期間，對於前述目前圖框的前1個圖框的光切斷線圖像執行前述搜索處理，同時對於前述目前圖框的前2個圖框的光切斷線圖像執行前述重心算出處理。

根據該構成，在由攝像手段所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像期間，同時執行搜索處理和重心算出處理，每次拍攝1幅光切斷線圖像，即可得各條線的最大亮度的重心位置。亦即，可以管線式(pipeline)得到各條線的最大亮度的重心位置。

因此，可在太陽電池晶圓的拍攝中即時地得到各條線的最大亮度的重心位置，可高速地得到太陽電池晶圓的三維形狀。

(4)較佳為，前述形狀算出手段具備第2形狀算出部，該第2形狀算出部藉由反覆執行如下處理來算出前述太陽電池晶圓的三維形狀資料，該處理為：根據由前述第1形狀算出部所算出的各線的重心座標和前述攝像手段及照射部的仰角，算出與前述光切斷線的照射位置相對應的1列份的前述太陽電池晶圓的高度資料。

根據該構成，根據由重心算出處理所算出的各條線的重心座標和攝像手段及照射手段的仰角，算出與1幅光切斷線圖像的照射位置相對應的1列份的太陽電池晶圓的高度資料，藉由對各光切斷線圖像進行該處理，來算出太陽電池晶圓的三維形狀資料。因此，可高精度地求出太陽電池晶圓的全面的三維形狀。

(5)較佳為，前述攝像手段係從上方拍攝前述太陽電池晶圓，前述照射部係從斜向照射前述太陽電池晶圓。

根據該構成，照射部係從斜向照射太陽電池晶圓的寬度方向的整個區域，並且攝像手段係從上方對太陽電池晶圓的寬度方向的整個區域進行拍攝，因此可在提高高度資料的解析度的同時，取得太陽電池晶圓的全面的三維形狀資料。另外，由於攝像手段從上方對太陽電池晶圓進行拍攝，因此可使攝像手段容易設置。

(6)較佳為，為了將前述太陽電池晶圓劃分成複數個部分區域進行攝像，前述攝像手段具有複數個，前述形狀算出手段分別算出各部分區域的三維形狀資料，對於部分區域中與相鄰的部分區域重複的區域，藉由使一個部分區域的三維形狀資料與另一個部分區域的三維形狀資料相疊合，而算出前述太陽電池晶圓的三維形狀資料。

根據該構成，藉由複數個攝像手段對太陽電池晶圓劃分成複數個部分區域進行攝像，並分別算出各部分區域的三維形狀資料。並且，對於部分區域之中與相鄰的部分重複的區域，藉由使一個部分區域的三維形狀資料與另一個部分區域的三維形狀資料相疊合而得到太陽電池晶圓全面的三維形狀資料。因此，與藉由1台攝像手段對太陽電池晶圓進行攝像的情況相比，可得高解析度的光切斷線圖像。結果，可算出高解析度的三維形狀資料。

(7)較佳為，前述形狀算出手段使用最小二乘法對各部分區域的三維形狀資料進行平面補正，對於前述重複的區域，將一個部分區域的平面補正後的三維形狀資料與另一個部分區域的平面補正後的三維形狀資料進行加權相加。

根據該構成，使用最小二乘法對各部分區域的三維形狀資料進行平面補正。由此，可求出各部分區域的三維形狀資料，俾以減低因各據像手段的受光面的凹凸所導致的三維形狀資料的誤差。

此外，對於部分區域中與相鄰的部分區域重複的區域，對一個部分區域的平面補正後的三維形狀資料與另一個部分區域的平面補正後的三維形狀區域進行加權相加，因此可順利地將部分區域彼此結合而算出太陽電池晶圓全面的三維形狀資料。

(8)較佳為，前述外觀檢查裝置另外具備有：評估值算出手段，其係由藉由前述形狀算出手段所算出的三維形狀資料來算出表示前述太陽電池晶圓的粗糙度的評估值；及判定手段，其係根據前述評估值來判定前述太陽電池晶圓是否合格。

根據該構成，從高解析度的太陽電池晶圓的全面的三維形狀資料算出表示太陽電池晶圓的粗糙度的評估值，利用該評估值來判定太陽電池晶圓是否合格，因此可正確地判定太陽電池晶圓是否為不合格品。

(9)較佳為，前述評估值算出手段執行從前述三維形狀資料去除低頻成分的處理，並由去除後的三維形狀資料來算出前述評估值。

根據該構成，在評估太陽電池晶圓的粗糙度的基礎上從三維形狀資料中去除不需要的低頻成分，因此可得到正確地反映太陽電池晶圓的粗糙度的評估值，可正確地判定太陽電池晶圓是否為不合格品。

(10)較佳為，前述評估值算出手段對各列的三維形狀資料使用高斯濾波器而抽出低頻成分，並從原本的各列三維形狀資料減去所抽出的各列的低頻成分，而去除低頻成分。

根據該構成，以1列為單位，進行使用高斯濾波器從三維形狀資料中抽出低頻成分，並從原本的三維形狀資料減去所被抽出的低頻成分的處理，而從三維形狀資料中去除低頻成分，因此可高精度地去除低頻成分。

(11)較佳為，若前述評估值大於臨限值，則前述判定手段判定為不合格品，若小於臨限值，則前述判定手段判定為合格品。

根據該構成，藉由將評估值與臨限值進行比較，可進行是合格品還是不合格品的判定，因此可迅速地進行合格品判定處理。

藉由本發明，可正確且高速地測定太陽電池晶圓的全面的三維形狀。

以下，對本發明之一實施形態的外觀檢查裝置進行說明。第1圖是示出本發明之實施形態的外觀檢查裝置的整體構成圖。如第1圖所示，本外觀檢查裝置具備有：照射部10、攝像部20、控制部30、及輸送部40。在第1圖中，Y方向表示利用輸送部40輸送太陽電池晶圓50的輸送方向。另外，X方向表示與Y方向正交且與水平面平行的方向。Z方向表示與X方向和Y方向分別正交的高度方向。以下，將太陽電池晶圓50記作晶圓50。

照射部10例如由3個光源11～13所構成。光源11例如朝向攝影機21拍攝光切斷線圖像的部分區域內，並以擴散成扇狀的方式照射光。並且，光源12例如朝向攝影機22拍攝光切斷線圖像的部分區域內，並以擴散成扇狀的方式照射光。並且，光源13例如朝向攝影機23拍攝光切斷線圖像的部分區域內，以擴散成扇狀的方式照射光。

此外，光源11～13分別照射的光與藉由輸送部40所被輸送的晶圓50的交線成為光切斷線CL1、CL2、CL3。在本實施形態中，光切斷線CL1、CL3例如形成為Y方向的座標位於預定的位置Y1，長度方向與X方向大致平行。另外，光切斷線CL2例如設定為Y方向的座標位於比位置Y1更為上游側的位置Y2，長度方向與X方向大致平行。亦即，由於藉由光切斷線CL1、CL2、CL3對晶圓50的寬度方向(X方向)的整個區域照射光切斷線，因此可得晶圓50的全面的三維形狀資料。

如上所示之光切斷線CL1～CL3的設定係可藉由調節光源11～13的設置位置或射出的光的方向而容易實現。其中，光切斷線CL1、CL2、CL3在沒有特別區別的情形下記述為光切斷線CL。

光源11～13分別具備圓筒狀的框體，在框體的內部設置有例如半導體雷射和光學系統。光學系統設置在半導體雷射的射出側，從半導體雷射射出的雷射以擴散成扇狀的方式射出。

此外，光源11～13分別經由大致L字狀的支承構件15而被安裝在基台14的下表面，俾以從斜向照射晶圓50。

攝像部20例如由3個攝影機21～23所構成。攝影機21～23例如按該順序朝向X方向配置，且配置為從上側拍攝晶圓50。在此，攝影機21～23分別安裝在基台25的下表面，以使受光面為z方向的同一位置。攝影機21～23的x方向及y方向的攝影角度相同，受光面的z方向的位置亦相同，因此作為各自的拍攝區域的部分區域的縱向及橫向的寬度相同。此外，將攝影機21～23分別所拍攝的包含光切斷線的圖像記述為光切斷線圖像。另外，攝影機21～23的受光面為矩形，受光面的一側的邊與Y方向平行，另一側的邊與X方向平行。

在此，攝影機21～23係藉由可以預定的圖框率(例如250fps)來拍攝圖像的CMOS攝影機所構成，將所拍攝到的光切斷線圖像的類比的圖像資料轉換為數位的圖像資料，並以預定的圖框率輸出至控制部30。其中，攝影機21～23的拍攝時序係藉由控制部30來實現同步控制，俾以例如成為同一時序。

其中，在本實施形態中，第1形狀算出部24以外的攝影機21～23相當於攝像手段的一例。

控制部30例如由一般的電腦所構成，經由線纜與光源11～13及攝影機21～23的各個相連接，負責本外觀檢查裝置的整體控制。

輸送部40具備有：例如輸送晶圓50的輸送帶、及朝向X方向驅動輸送帶的電動機。在此，以輸送帶而言，係採用例如藉由2個滾筒所架設的環形帶。2個滾筒中的一側的滾筒為驅動滾筒，另一側的滾筒為被動滾筒。並且，電動機藉由使驅動滾筒旋動而使輸送帶向第1圖所示的順時針方向旋轉，使晶圓50向Y方向以一定的輸送速度輸送。

在此，以輸送速度而言，若將光切斷線CL的Y方向的寬度設為α，攝影機21～23的週期為1/250=0.004s，若設定為α/0.004，由於可無間隙地掃描晶圓50，因此若設定為例如α/0.004即可。其中，晶圓50係以鋸切痕的方向成為輸送方向的方式被載置於輸送部40者。因此，晶圓50係沿著鋸切痕的方向被輸送，且朝向與鋸切痕的方向大致正交的方向照射光切斷線。

第2圖是示出第1圖所示的外觀檢查裝置的電性構成的區塊圖。攝影機21～23各自具備有第1形狀算出部24(形狀算出手段的一例)。此外，控制部30具備有輸送控制部31、照射控制部32、攝像控制部33、第2形狀算出部34(形狀算出手段的一例)、評估值算出部35及判定部36。其中，輸送控制部31～判定部36係藉由例如CPU執行用於使電腦作為控制部30而發揮功能的控制程式予以實現。

輸送控制部31例如藉由操作部60而由操作人員接收到檢查開始的指示時，向構成輸送部40的電動機輸出驅動信號，使輸送部40以一定的輸送速度輸送晶圓50。

照射控制部32例如在藉由操作部60而由操作人員接收到檢查開始的指示時，使構成照射部10的光源11～13亮燈。

攝像控制部33在藉由操作部60而由操作人員接收到檢查開始的指示時，向攝像部20輸出拍攝開始的指令，使攝像部20開始光切斷線圖像的拍攝。

在此，由第1形狀算出部24及第2形狀算出部34構成形狀算出手段。形狀算出手段與藉由攝像部20所進行的光切斷線圖像的連續拍攝處理並行，執行晶圓50的三維形狀資料的算出處理。詳而言之，形狀算出手段係在藉由攝像部20所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像期間，對目前圖框之前所被拍攝到的圖框執行用於算出與光切斷線的照射位置相對應的一列份的晶圓50的高度資料的處理。

第1形狀算出部24執行搜索處理和重心算出處理，前述搜索處理是在藉由攝影機21～23所拍攝到的各光切斷線圖像中設定與輸送方向平行的複數條線，以搜索各線的最大亮度像素，前述重心算出處理是根據藉由搜索處理所搜索到的各線的最大亮度像素而以次像素(sub pixel)單位算出各線的最大亮度的重心座標。

在此，第1形狀算出部24在由攝影機21～23所進行的目前圖框的光切斷線圖像的攝像期間，在執行對於目前圖框之前1個圖框的光切斷線圖像的搜索處理的同時，執行對於目前圖框之前2個圖框的光切斷線圖像的重心算出處理。

此外，第1形狀算出部24分別執行與攝影機21～23相對應的各部分區域的搜索處理和重心算出處理。

第2形狀算出部34根據由第1形狀算出部24所算出的各線的重心座標和攝影機21～23及光源11～13的仰角，算出與光切斷線的照射位置相對應的1列份的前述太陽電池晶圓的高度資料，藉由反覆行上述處理，而算出晶圓50的全面的三維形狀資料。

此外，第2形狀算出部34分別算出與攝影機21～23相對應的各部分區域的三維形狀資料，對於部分區域中與相鄰的部分區域重複的區域，藉由使一個部分區域的三維形狀資料與另一個部分區域的三維形狀資料相疊合，而算出晶圓50全面的三維形狀資料。

在此，第2形狀算出部34使用最小二乘法對各部分區域的三維形狀資料進行平面補正，對於部分區域中與相鄰的部分區域重複的區域，藉由對一個部分區域的平面補正後的三維形狀資料和另一個部分區域的平面補正後的三維形狀資料進行加權相加，而算出晶圓50全面的三維形狀資料。

評估值算出部35根據藉由第2形狀算出部34所算出的三維形狀資料來算出表示晶圓50的粗糙度的評估值。在此，評估值算出部35執行從藉由形狀算出部34所算出的三維形狀資料去除低頻成分的處理，並由去除後的三維形狀資料算出評估值。

具體而言，評估值算出部35係使用高斯濾波器對各列的三維形狀資料抽出低頻成分，並從原來的各列的三維形狀資料中減去所抽出的各列的低頻成分，藉此去除低頻成分。

判定部36係根據藉由評估值算出部35所算出的評估值來判定晶圓50是否合格。在此，若評估值大於規定的臨限值，則判定部36判定晶圓50為不合格品，若評估值小於臨限值，則判定部36判定晶圓50為合格品。

操作部60例如由鍵盤及滑鼠所構成，接收從操作人員所被輸入的各種指令。顯示部70例如由液晶面板所構成，顯示各種操作圖像、或第2形狀算出部34所算出的三維形狀資料、或示出判定部36的判定結果的圖像等。

接下來，使用流程圖對本外觀檢查裝置的處理的詳細流程進行說明。第3圖是示出本發明之實施形態的外觀檢查裝置的主程序的流程圖。其中，以下處理係對在各個攝影機21～23中所拍攝到的光切斷線圖像的圖像資料分別執行。此外，在第3圖中，攝影機21～23係設為分別拍攝X個圖框的光切斷線圖像者。首先，藉由輸送控制部31驅動輸送部40，開始晶圓50的輸送(步驟S1)。

接下來，攝影機21～23對晶圓50進行拍攝，取得第1個圖框的光切斷線圖像的圖像資料(步驟S2(1))。

第8圖是示出光切斷線圖像的一例圖。其中，第8圖所示的光切斷線圖像中，X方向(垂直方向)的像素數為M個，Y方向(輸送方向)的像素數為N個，亦即，是M行×N列的圖像資料者。此外，各像素的像素值例如以0～255的256色階表示。以下，將像素值記述為亮度值。

如第8圖所示，可知沿著X方向出現線狀的光切斷線CL。返回第3圖，在步驟S2(2)中，攝影機21～23對晶圓50進行拍攝，取得第2個圖框的光切斷線圖像的圖像資料。與此同時，第1形狀算出部24對第1個圖框的光切斷線圖像的圖像資料執行搜索處理。

在步驟S2(3)中，攝影機21～23對晶圓50進行拍攝，取得第3個圖框的光切斷線圖像的圖像資料。與此同時，第1形狀算出部24對第2個圖框的光切斷線圖像的圖像資料執行搜索處理，搜索光切斷線圖像的各線的最大亮度像素。與此同時，第1形狀算出部24對第1個圖框的光切斷線圖像執行重心算出處理，並以次像素單位算出各線的最大亮度的重心座標。

在步驟S2(3)結束的時點，可得到與在第1個圖框所出現的光切斷線相對應的第1列的重心座標。

以後，至步驟S2(4)～S2(X)為止，反覆執行與步驟S2(3)同樣的處理。在步驟S2(X)結束的時點，可得到第1列～第X-2列的重心座標。

在步驟S2(X+1)中，由於藉由攝影機21～23所進行的拍攝已結束，因此僅執行搜索處理及重心處理，可得到第X-1列的重心座標。

在步驟S2(X+2)中，由於搜索處理亦已結束，因此僅執行重心算出處理，可得到第X列的重心座標。

從以上的管線式處理，每次經過攝影機21～23拍攝1圖框的光切斷線圖像的期間，就可得到一列份的重心座標。

第4圖是示出搜索處理的詳細流程的流程圖。首先，第1形狀算出部24將攝影機21～23目前所拍攝的目前圖框的前1個圖框的光切斷線圖像設定作為處理對象的光切斷線圖像(步驟S211)。

接下來，第1形狀算出部24將0代入在光切斷線圖像上所設定的用於表示各線的線編號的變數i中，將i初始化(步驟S212)。此時，如第8圖所示，可知在光切斷線圖像上沿著Y方向設定有一條線。其中，以i=0表示第8圖所示的光切斷線圖像的第1行，i=1表示第8圖所示的光切斷線圖像的第2行的方式，1條線係與光切斷線圖像的1行相對應，變數i係與光切斷線圖像的各行相對應。

接下來，第1形狀算出部24在第i條線中搜索亮度為最大的像素即亮度最大像素(步驟S213)。此時，第1形狀算出部24在第8圖所示的第i條線中，藉由將例如從左端的像素至右端的像素依次設定作為關注像素來搜索亮度最大像素。具體而言，首先將左端的像素設定作為關注像素，將其亮度值及座標儲存到省略圖示的緩衝器中。在此，以座標而言，係可以採用表示自左端的像素算起為第幾個像素的整數值。

接下來，將右側相鄰的像素設定作為關注像素，在關注像素的亮度值為儲存於緩衝器的亮度值以上的情況下，將緩衝器以關注像素的亮度值及座標進行更新。另一方面，在關注像素的亮度值小於儲存於緩衝器的亮度值的情況下，並不更新儲存於緩衝器的亮度值及座標。反覆進行這樣的處理，將最終儲存到緩衝器中的座標決定為最大亮度像素的座標Xp，搜索到第i條線的最大亮度像素。

其中，使所求出的第i條線的最大亮度像素的座標Xp與變數i相對應儲存到省略圖示的緩衝器中。

接下來，第1形狀算出部24在對全部線求出最大亮度像素的座標Xp的處理結束的情況下(步驟S214中為“是”)使處理返回，在對全部線求出最大亮度像素的座標Xp的處理未結束的情況下(步驟S214中為“否”)，使i加1(步驟S215)，並使處理返回步驟S213。

亦即，第1形狀算出部24藉由重複步驟S213～S215的處理來求出第8圖所示的光切斷線圖像的全部線的最大亮度像素的座標Xp。

第5圖是示出重心算出處理的詳細流程的流程圖。首先，第1形狀算出部24將攝影機21～23目前正在拍攝的目前圖框之前2個圖框的光切斷線圖像設定作為處理對象的光切斷線圖像(步驟S221)。

接下來，第1形狀算出部24與搜索處理同樣地將0代入變數i，將i初始化(步驟S222)。接下來，第1形狀算出部24以在第i條線中所搜索到的最大亮度像素作為中心，在左右抽出n個周邊像素，並使用最大亮度像素和2n個周邊像素來求出第i條線的最大亮度的重心座標Xsub(步驟S223)。

第9圖是示出以第i條線中最大亮度像素為中心時的亮度值的分佈的圖表。第9圖中，座標Xp為最大亮度像素的座標，示出右側8個、左側8個而合計17個像素的亮度值的分佈。

並且，第1形狀算出部24使用例如下述的公式求出最大亮度的重心座標。

其中，Xsub表示最大亮度的重心座標，Xj表示第i條線上的第j號像素的座標，Kj表示Xj的亮度值，Xp表示最大亮度像素的座標，Kp表示最大亮度像素的亮度值，n是用於確定周邊像素的標號(index)。

由此，在第i條線中，最大亮度的重心座標Xsub為1像素以下的帶小數點的值，亦即以次像素單位求出。其中，第1形狀算出部24係可預先確定將最大亮度的重心座標Xsub求出到小數點的第幾位，若最大亮度的重心座標Xsub超過該位數，則進行四捨五入、捨去或進位等處理即可。

在第9圖的例中，由實線表示的圖表的峰值的X值成為最大位亮度的重心座標Xsub。其中，在第9圖的例中，使周邊像素的個數為n=8，但這僅為一例，只要為1以上則亦可在計算量不龐大的範圍內適當採用其他值。

返回第5圖進行說明，第1形狀算出部24在對全部線求出最大亮度的重心座標Xsub的處理結束的情況下(步驟S224中為“是”)，使處理返回，在對全部線求出重心座標Xsub的處理未結束的情況下(步驟S224中為“否”)，使i加1(步驟S225)，並使處理返回步驟S223。

亦即，第1形狀算出部24藉由反覆進行步驟S223～S225的處理，求出第8圖所示的光切斷線圖像的全部線的最大亮度的重心座標Xsub。

其中，使全部線的最大亮度的重心座標Xsub與光切斷線圖像的圖框號和變數i相對應儲存到省略圖示的緩衝器。

第6圖是以時間序列示出第3圖的流程圖的處理的時序圖。第6圖所示的期間T1～T(X+1)分別表示攝影機21～33拍攝1個圖框的光切斷線圖像所需時間、亦即圖框週期。

在期間T1中，執行第3圖所示的步驟S2(1)，拍攝第1個圖框的光切斷線圖像。在期間T2中，執行第3圖所示的步驟S2(2)，第2個圖框的光切斷線圖像的拍攝和第1個圖框的光切斷線圖像的搜索處理同時進行。

在期間T3中，執行第3圖所示的步驟S2(3)，第3個圖框的光切斷線圖像的拍攝、第2個圖框的光切斷線圖像的搜索處理和第1個圖框的光切斷線圖像的重心算出處理同時進行。

以後，至期間T(X)，目前圖框的光切斷線圖像的拍攝、前1個圖框的光切斷線圖像的搜索處理和前2個圖框的光切斷線圖像的重心算出處理同時進行，每經過一期間，則算出1列份的最大亮度的重心座標Xsub。

第7圖是示意性地示出搜索處理和重心算出處理的處理的流程的圖。第7圖所示的縱軸表示時間軸，按照攝影機21～23的每個圖框週期刻有刻度。其中，如上前述，攝影機21～23的圖框率為250fps，因此圖框週期為4msec。其中，在第7圖中，在1個圖框的光切斷線圖像所被設定的線數為i=0～479的480條。

在期間T(n)中，拍攝晶圓50，取得第n個圖框的光切斷線圖像。接下來，在期間T(n+1)中，對無停止地以一定速度朝向左側輸送的晶圓50進行拍攝，取得第n+1個圖框的光切斷線圖像。接下來，在期間T(n+2)，對無停止地以一定速度朝向左側輸送的晶圓50進行拍攝，取得第n+2個圖框的光切斷線圖像。

並且，在期間T(n)中，對第n-1個圖框的光切斷線圖像設定i=0～479條線，在搜索各線的最大亮度像素的同時，對第n-2個圖框的光切斷線圖像設定i=0～279條線，並算出各線的最大亮度的重心座標Xsub。

此外，在期間T(n+1)、T(n+2)中亦執行與期間T(n)同樣的處理。由此，每經過期間T(n)，可得i=0～479的最大亮度的重心座標Xsub。

返回第3圖進行說明，在步驟S3中，第2形狀算出部34將藉由第1形狀算出部24所算出的對於1個圖框的光切斷線圖像所算出的一列份的最大亮度的重心座標Xsub分別代入下式，算出高度資料，將所算出的高度資料按照變數i的順序排列，算出截面形狀資料。

h(μm)=R‧Xsub‧cosθ/sin(θ+Φ )

其中，h表示高度資料，R表示視野解析度，θ表示光源11～13的仰角，Φ 表示攝影機的仰角。

第10圖是算出高度資料的處理的說明圖。第11圖是模式性地示出光源11～13與攝影機21～23的設置狀態的圖。第10圖所示的四邊形表示光切斷線圖像，四邊形內所示的粗線表示藉由全部線的最大亮度的重心座標Xsub所描繪的光切斷線CL’。

如第11圖所示，光源11～13的各自的仰角以Z方向為基準設定為θ，攝影機21～23的各自的仰角以Z方向為基準設定為Φ 。並且，從光源11～13所被照射的光入射到攝影機21～23的位置係根據晶圓50的高度而在第10圖所示的Y方向的前後。由此，藉由將最大亮度的重心座標Xsub代入上式，可求出晶圓50的各位置處的高度資料。

其中，在第10圖中，若使光切斷線圖像的縱向的長度為ML(μm)，橫向的長度為NL(μm)，使縱向的像素數為M，橫向的像素數為N，則視野解析度R為R=NL/N。

並且，第2形狀算出部34將對光切斷線CL’上的各Xsub所求出的M個高度資料h排列成一列。由此，可得晶圓50的截面形狀資料。

其中，在第11圖中，較佳為θ+Φ 為90度。此外，θ例如為45度～82度，較佳為60度～82度。此外，Φ 為例如45度～8度，較佳為30度～8度。由此，光源11～13從斜向照射晶圓50，攝影機21～23可從上方拍攝晶圓50，可得高解析度的高度資料。

第12圖是示出藉由第2形狀算出部34所算出的截面形狀資料的圖表，縱軸以μm單位表示高度，橫軸表示光切斷線方向，亦即以mm單位表示第10圖所示的縱向。如第12圖所示，可知已正確地算出晶圓50的截面形狀資料的微小凹凸。

返回第3圖進行說明，在步驟S4中，第2形狀算出部34藉由將所求出的截面形狀資料按照圖框編號依序排列，而算出部分區域的全面的三維形狀資料。

在第3圖的例中，由於光切斷線圖像的圖框數為X幅，因此可得到截面形狀資料以X列排列的部分區域的三維形狀資料。此外，攝影機的台數為3台，因此可得相對於3個部分區域的三維形狀資料。

第13圖是模擬並模式性地示出藉由第2形狀算出部34所算出的晶圓50的某部分區域的三維形狀資料的圖。如第13圖所示，藉由將第12圖所示的截面形狀資料作排列，可重現晶圓50的部分區域的三維形狀。此外，如第13圖所示，可知沿著Y方向出現複數個溝槽，真實地重現鋸切痕。

接下來，返回第3圖進行說明，第2形狀算出部34執行將每個部分區域所得的三維形狀資料相結合而求出晶圓50全面的三維形狀資料的全面三維形狀資料生成處理(步驟S5)。第14圖是示出全面三維形狀資料生成處理的流程圖。

首先，第2形狀算出部34將1代入表示攝影機21～23的變數k，將k初始化(步驟S31)。在本實施形態中，由於攝影機為3台，因此k取k=1～3中的某一整數值，k=1～3分別與攝影機21～23相對應。

接下來，第2形狀算出部34取得與第k台、第k+1台攝影機的部分區域相對應的三維形狀資料(步驟S32)。接下來，第2形狀算出部34使用最小二乘法而對與各部分區域相對應的三維形狀資料分別進行平面補正(步驟S33)。

具體而言，第2形狀算出部34使部分區域的平面的式為z=ax+by+c，求出使下述的E為最小的a、b、c，將所得的a、b、c代入上述平面的式從而求出部分區域的平面的式。

其中，x、y、z與第1圖所示的X、Y、Z方向相對應。

然後，第2形狀算出部34若以(x’，y’，z’)表示第k台攝影機的部分區域的三維形狀資料，則藉由z’-z對部分區域的三維形狀資料進行平面補正。

其中，z’-z的z是藉由z=ax’+by’+c所得的值。

由此，可求出部分區域的三維形狀資料，俾以消除因攝影機的受光面的凹凸所引起的三維形狀資料的誤差。

接下來，第2形狀算出部34對於第k台攝影機的部分區域與第k+1台攝影機的部分區域相重複的區域，藉由將兩部分區域的三維資料進行加權相加來進行補正(步驟S34)。

第15圖是說明進行加權相加的處理的圖。如第15圖所示，第k台攝影機的部分區域Dk的X座標的範圍為p～r，第k+1台攝影機的部分區域Dk+1的X座標的範圍為q～s，存在p＜q＜r＜s的關係。因此，部分區域Dk與部分區域Dk+1的x在q≦x≦r的範圍內相重疊。其中，如第1圖所示，p～s的值可以預先由攝影機21～23的仰角及攝影角度等求出，採用該值即可。

因此，第2形狀算出部34使用下式對於相重疊的區域將部分區域Dk與部分區域Dk+1的平面補正後的三維形狀資料進行加權相加。

f_new (x,y)=((f_k (x,y)‧(r-x)+f_k+1 (x,y)‧(x-q))/(r-q)(q≦x≦r)

其中，f_new (x，y)表示加權相加後的高度資料，f_k (x，y)表示部分區域Dk的平面補正後的高度資料，f_k+1 (x，y)表示部分區域Dk+1的平面補正後的高度資料。

亦即，隨著x愈接近q，以使部分區域Dk的高度資料的成分增大到比部分區域Dk+1大的方式進行加權相加，隨著x愈接近r，以使部分區域Dk+1的高度資料的成分增大到比部分區域Dk大的方式進行加權相加。

接下來，第2形狀算出部34在對所有攝影機的部分區域的三維形狀資料的處理結束的情況下(步驟S35中為“是”)，使處理返回，在對所有攝影機的部分區域的三維形狀資料的處理未結束的情況下(步驟S35中為“否”)，使處理前進至步驟S36。

在步驟S36中，第2形狀算出部34將部分區域Dk與部分區域Dk+1的三維形狀資料相結合(步驟S36)。此時，第2形狀算出部34對於部分區域Dk中與部分區域Dk+1未重疊的區域(p≦x＜q)，如下式所示直接採用部分區域Dk的平面補正後的三維形狀資料，對於部分區域Dk+1中與部分區域Dk未重疊的區域(r＜x≦s)，如下式所示，直接採用部分區域Dk+1的平面補正後的三維形狀資料，對於部分區域Dk與部分區域Dk+1重疊的區域(q≦x≦r)，採用上述的加權相加所得的三維形狀資料。

f_new (x，y)=f_k (x，y)　(p≦x＜q)

f_new (x，y)=f_k+1 (x，y)　(r＜x≦s)

接下來，第2形狀算出部34使k加1(步驟S37)，並使處理返回至步驟S32。由此，得到晶圓50全面的三維形狀資料。

返回第3圖進行說明，在步驟S6中，評估值算出部35及判定部36執行評估處理。第16圖是示出評估處理的流程圖。首先，評估值算出部35取得晶圓50全面的三維形狀資料(步驟S41)。接下來，評估值算出部35將0代入用於指定三維形狀資料的列的變數y，將y初始化(步驟S42)。

接下來，評估值算出部35從第y列的截面形狀資料去除低頻成分(步驟S43)。在此，評估值算出部35首先對構成第y列的截面形狀資料的各高度資料利用高斯濾波器抽出低頻成分。

具體而言，評估值算出部35使用下式抽出低頻成分。

w(x)=∫-∞^∞ p(x’)‧s(x-x’)dx’

其中，w(x)表示第y列的截面形狀資料的低頻成分，p(x)表示第y列的截面形狀資料。

此外，s(x)是由下式表示的常態分佈。

s(x)=(1/α‧λc)‧exp(-π(x/α‧λc)² )

其中，α==0.4679。

亦即，評估值算出部35在第y列的截面形狀資料中將從第1號的高度資料至最後1號的高度資料依序設定為關注高度資料，藉由以各關注高度資料為中心對截面形狀資料p(x)乘以s(x)並積分，而求出各關注高度資料的低頻成分。

並且，評估值算出部35若得到各關注高度資料的低頻成分w(x)時，藉由r(x)=p(x)-w(x)，從截面形狀資料p(x)去除低頻成分w(x)。由此，得到截面形狀資料p(x)的高頻成分r(x)。

第17圖示出去除低頻成分後的截面形狀資料。如第17圖所示，可知第12圖中所出現的大的曲折被平坦化，截面形狀資料以某一高度水準為基準而變化。

接下來，評估值算出部35在對晶圓50的全面的三維形狀資料去除低頻成分的處理結束的情況下(步驟S44中為“是”)，使處理前進至步驟S46，在對晶圓50的全面的三維形狀資料去除低頻成分的處理未結束的情況下(步驟S44中為“否”)，使處理前進至步驟S45。

在步驟S45中，評估值算出部35使y加1，並使處理返回步驟S43。亦即，藉由反覆步驟S43～S45的處理，反覆進行從1列三維形狀資料去除低頻成分的處理，最終從晶圓50的全面的三維形狀資料去除低頻成分。

第18圖是模擬或模式性地示出去除低頻成分後的三維形狀資料的圖。如第18圖所示，可知第13圖中出現的大的曲折被平坦化，三維形狀資料以與X-Y平面平行的某一高度水準為基準而變化。

在步驟S46中，評估值算出部35求出去除低頻成分後的高度資料的絕對值的總和，將該總和除以全部高度資料的個數，由此算出表示晶圓50的粗糙度的評估值。

接下來，判定部36在評估值大於臨限值的情況下(步驟S47中為“是”)，判定晶圓50為不合格品(步驟S48)，在評估值為臨限值以下的情況下(步驟S47中為“否”)，判定晶圓50為合格品(步驟S49)。由此，結束本外觀檢查裝置的處理。其中，以臨限值而言，採用預先設定的表示晶圓50為不合格品的值即可。

如此，根據本外觀檢查裝置，由輸送部40以一定速度所被輸送的晶圓50藉由沿與輸送方向交叉的方向被照射光切斷線，而以與鋸切痕交叉的方式照射光切斷線，並且藉由攝像部20以一定週期連續地拍攝作為光切斷線圖像。因此，攝像部20可在使光切斷線照射到前一次光切斷線圖像拍攝時所被照射的光切斷線的緊鄰位置的時序，拍攝下一光切斷線圖像。

由此，可利用光切斷法從各光切斷線圖像得到光切斷線的照射位置處的晶圓50的截面形狀資料，藉由排列該截面形狀資料而可得晶圓50的全面的三維形狀資料。

此外，藉由複數個攝影機21～23對晶圓50分成多個部分區域進行拍攝，並分別算出各部分區域的三維形狀資料。並且，對於部分區域中與相鄰的部分重複的區域，藉由使一個部分區域的三維形狀資料與另一個部分區域的三維形狀資料相疊合而得到晶圓50全面的三維形狀資料。因此，與藉由1台攝影機對晶圓50進行拍攝的情況相比，可得高解析度的光切斷線圖像。其結果是可算出高解析度的三維形狀資料。

並且，由如此得到的高解析度的晶圓50的全面的三維形狀資料算出表示晶圓50的粗糙度的評估值，並使用該評估值來判定晶圓50是否合格，因此可正確地判定晶圓50是否為不合格品。

其中，在上述實施形態中將光源設定為3台，但本發明並非限定於此，亦可為1台光源。此外，亦可由1個光源和複數個射出部來構成照射部10，使來自光源的光從射出部射出。此時，從照射部10所照射的光切斷線係必須向晶圓50的寬度方向的整個區域照射。此外，將攝影機的台數設為3台，但本發明並非限定於此，亦可由2台或4台以上的複數個攝影機所構成。此外，藉由使各攝影機與光源或照射部一對一對應，且使各攝影機與各光源或照射部的配置關係全部恒定，由此可使藉由各攝影機所拍攝到的光切斷線圖像的解析度完全相同。

第19圖示出光源及攝影機為1台時的外觀檢查裝置的整體構成圖。該態樣例如適用於以尺寸較小的晶圓50為檢查對象的情況。此外，根據該態樣，由於不存在部分區域，因此不需要在部分區域中與相鄰的部分區域相重疊的區域進行的上述的加權相加處理，可實現處理的簡化。

其中，在上述說明中，第1形狀算出部24與第2形狀算出部34分開設置，但亦可一體構成。此時，可設於各攝影機21～23，亦可設於控制部30。此外，在上述說明中，使拍攝處理、搜索處理和重心算出處理以三級管線式處理來並行處理，但亦可在該並行處理中包括求出1列份的截面形狀資料的處理。此時，使拍攝處理、搜索處理、重心算出處理和求出1列份的截面形狀資料的處理以四級管線式處理實現即可。

10．．．照射部

11～13．．．光源

14、25．．．基台

15．．．支承構件

20．．．攝像部

21～23．．．攝影機

24．．．第1形狀算出部(形狀算出手段)

30．．．控制部

31．．．輸送控制部

32．．．照射控制部

33．．．攝像控制部

34．．．第2形狀算出部(形狀算出手段)

35．．．評估值算出部(評估值算出手段)

36．．．判定部(判定手段)

40．．．輸送部

50．．．晶圓

60．．．操作部

70．．．顯示部

CL、CL1、CL2、CL3．．．光切斷線

Dk、Dk+1．．．部分區域

Y1、Y2．．．位置

第1圖是示出本發明之實施形態的外觀檢查裝置的整體構成圖。

第2圖是第1圖所示的外觀檢查裝置的電氣構成的區塊圖。

第3圖是示出本發明之實施形態的外觀檢查裝置的主程序(main routine)的流程圖。

第4圖是示出搜索處理的詳細流程的流程圖。

第5圖是示出重心算出處理的詳細流程的流程圖。

第6圖是按時間序列示出第4圖的流程圖的處理的時序圖。

第7圖是概念性地示出搜索處理與重心算出處理的處理流程圖。

第8圖是示出光切斷線圖像的一例圖。

第9圖是示出以i線上的最大亮度像素為中心時的亮度值的分佈的圖表。

第10圖是算出高度資料的處理的說明圖。

第11圖是模式性地示出光源與攝影機的設置狀態圖。

第12圖是示出藉由形狀算出部所算出的截面形狀資料的圖表。

第13圖是模擬或模式性地示出藉由形狀算出部所算出的晶圓的某部分區域的三維形狀資料的圖。

第14圖是示出全面三維形狀資料生成處理的流程圖。

第15圖是說明進行加權相加的處理的圖。

第16圖是示出評估處理的流程圖。

第17圖是示出去除低頻成分後的截面形狀資料。

第18圖是模擬或模式性地示出去除低頻成分後的三維形狀資料的圖。

第19圖是示出光源及攝影機為1台時的外觀檢查裝置的整體構成圖。