WO2021261302A1 - 欠陥検査装置 - Google Patents

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WO2021261302A1
WO2021261302A1 PCT/JP2021/022398 JP2021022398W WO2021261302A1 WO 2021261302 A1 WO2021261302 A1 WO 2021261302A1 JP 2021022398 W JP2021022398 W JP 2021022398W WO 2021261302 A1 WO2021261302 A1 WO 2021261302A1
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WO
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images
defect
inspection
image
work
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PCT/JP2021/022398
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English (en)
French (fr)
Inventor
知宏 舘
Original Assignee
株式会社安永
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination

Definitions

  • the technology disclosed here belongs to the technical field related to defect inspection equipment for inspecting defects in workpieces.
  • Patent Document 1 describes a detection optical system that acquires image data of a sample (work) under a plurality of imaging conditions, an image storage unit that stores a plurality of acquired image data, and defects of each image data.
  • a defect inspection device including a cutout unit and an integrated post-processing unit that classifies defect candidates by integrating processing the cut out partial image is disclosed.
  • image data of a sample is acquired using a plurality of detection optical systems, and the integrated post-processing unit performs image alignment and image brightness shift correction for each partial image data. And so on.
  • the defect inspection apparatus described in Patent Document 1 uses a plurality of detection optical systems having different optical axis angles of the detection optical systems with respect to the work, when comparing the images acquired by each detection optical system, the images are compared with each other. Image alignment is required.
  • the defect inspection apparatus described in Patent Document 1 requires cutting out a partial image for different image data, and therefore requires highly accurate alignment. Therefore, the defect inspection apparatus described in Patent Document 1 takes a relatively long time to inspect the defect.
  • the time required for defect inspection can be shortened.
  • the inspection accuracy may deteriorate.
  • the technique disclosed herein has been made in view of these points, and its purpose is to maintain inspection accuracy when inspecting defects in the work based on an image of the work.
  • the purpose is to shorten the inspection time as much as possible.
  • the technique disclosed here includes an image acquisition device for acquiring a plurality of images for the same inspection area in the work, and the work, for the defect inspection device for inspecting defects in the work.
  • a lighting device that irradiates the inspection area with light
  • an image acquisition device that is electrically connected to the lighting device.
  • the control device includes a plurality of image acquisition devices obtained by the image acquisition device. For each of the defect candidate extraction unit that extracts the defect candidate region from each of the images and the feature quantity of the region corresponding to each defect candidate region extracted by the defect candidate extraction unit for at least two images out of the plurality of images, respectively.
  • the plurality of images include an image having different lighting conditions by the lighting device, and the image acquisition device captures all the images when acquiring the plurality of images. Until it is acquired, it is fixed so as not to move relative to the work.
  • the image acquisition device is fixed so as not to move relative to the work until all the images are acquired, so that each image acquired by the image acquisition device has a fixed coordinate system. It becomes a state. Therefore, when the feature amount calculation unit calculates the feature amount of the defect candidate region, the alignment between the images becomes unnecessary. As a result, the inspection time can be shortened.
  • the inspection is performed based on a plurality of images, so that the inspection accuracy can be maintained.
  • the inspection time can be shortened as much as possible while maintaining the inspection accuracy.
  • the feature amount calculation unit is a feature amount of a region corresponding to each defect candidate region extracted by the defect candidate extraction unit for all images related to the same inspection region acquired by the image acquisition device. May be configured to calculate each.
  • the feature amount of the defect candidate region is calculated for all the images, so that the inspection accuracy can be improved.
  • the plurality of images acquired by the image acquisition device may include a two-dimensional image of the inspection area of the work and a three-dimensional image of the inspection area.
  • control device may be configured not to perform alignment correction between the plurality of images for a plurality of images related to the same inspection area.
  • the inspection time can be effectively shortened.
  • the inspection time can be shortened as much as possible while maintaining the inspection accuracy.
  • the defect inspection device 1 is, for example, an apparatus for inspecting defects such as a semiconductor chip as a work W.
  • the "defect” here means scratches, dents, adhesion of impurities, and the like.
  • FIG. 3 the description of the arm 8 described later is omitted.
  • the defect inspection device 1 has a box-shaped housing 2.
  • Three tray storage units 4, 5 and 6 and one inspection unit 3 are provided in the housing 2.
  • the tray storage units 4, 5 and 6 are the pre-inspection tray storage unit 4 for storing the tray in which the work W before inspection is arranged, and the good tray storage for storing the tray in which the work W determined to have no defect is arranged.
  • a unit 5 and a defective tray storage unit 6 for storing a tray in which work W determined to have a defect are arranged are included. The details of the inspection unit 3 will be described later.
  • the arrangement of the three tray storage units 4, 5 and 6 and the one inspection unit 3 is not particularly limited.
  • a rail 7 extending along the direction in which the tray storage sections 4, 5, 6 and the inspection section 3 are arranged is provided on the upper side of each tray storage section 4, 5, 6 and the inspection section 3, a rail 7 extending along the direction in which the tray storage sections 4, 5, 6 and the inspection section 3 are arranged.
  • An arm 8 for holding the work W is slidably supported on the rail 7 along the rail 7.
  • the arm 8 has a holding portion 8a at its tip (here, a lower end) that actually holds the work W.
  • the holding portion 8a sucks and holds the work W by vacuum suction.
  • the holding portion 8a is configured to be movable in the vertical direction.
  • the arm 8 conveys the work W held by the holding portion 8a to the inspection unit 3, the non-defective tray storage unit 5, or the defective tray storage unit 6.
  • the arm 8 is controlled by the arm control unit 101 of the controller 100, which will be described later.
  • the trays stored in the tray storage units 4, 5 and 6 are configured to be movable in the directions orthogonal to both the rail 7 and the vertical direction by a conveyor (not shown).
  • This conveyor allows the arm 8 to be aligned with the tray.
  • the rail 7 may be configured to be movable in a direction orthogonal to both the rail 7 and the vertical direction, and the arm 8 and the tray may be aligned by moving the rail 7.
  • the inspection unit 3 has a cylindrical wall portion 3a.
  • the inspection unit 3 includes one camera 10 for acquiring an image of the work W and a plurality of (here, four) lighting devices 20 for irradiating the inspection area in the work W in the wall portion 3a.
  • the inspection unit 3 of the defect inspection device 1 includes a single camera as an image acquisition device.
  • the camera 10 is placed on the stage 11 in a state of facing the work W side (here, the upper side).
  • the camera 10 photographs the lower portion of the work W held by the arm 8.
  • the camera 10 acquires a plurality of images for the same inspection area in the work W.
  • the camera 10 is configured to be communicable with the controller 100.
  • the camera 10 is controlled by the optical system control unit 103 of the controller 100.
  • the stage 11 on which the camera 10 is placed is configured to be able to move, rotate, and move in the vertical direction in a horizontal plane.
  • the operation of the stage 11 is controlled by the stage control unit 102 of the controller 100.
  • each illuminating device 20 is configured to irradiate light in the visible light region. Specifically, each lighting device 20 irradiates light having different wavelengths such as white light, red light, and blue light in a single color or in combination. As shown in FIG. 2, each lighting device 20 is supported by a wall portion 3a. The angle of incidence of the light emitted by each lighting device 20 on the work W and the amount of light are independently adjusted by the optical system control unit 103 of the controller 100. That is, the controller 100 may operate only a part of the lighting devices 20 and stop the other lighting devices 20, or operate all the lighting devices 20 and make the light amount of each lighting device 20 different. can.
  • the number and arrangement of the lighting devices 20 are not particularly limited as long as two or more lighting devices 20 are provided.
  • the lighting device 20 may be arranged in the entire circumferential direction of the inner peripheral surface of the wall portion 3a so as to surround the entire periphery of the camera 10.
  • the defect inspection device 1 includes a display device 30 capable of displaying an image taken by the camera 10 and the result of the defect inspection described later.
  • the display device 30 displays an image or the like sent via the controller 100.
  • the display device 30 may be configured to display icons for operating the camera 10, the stage 11, and the lighting device 20.
  • the defect inspection device 1 is operated and controlled by the controller 100.
  • the controller 100 has a processor having a CPU, a memory in which a plurality of modules are stored, and the like.
  • the controller 100 has a function of inspecting a defect of the work W based on the image taken by the camera 10. Such functions are stored as software in memory modules.
  • the number of processors and memory is not limited to one, and the controller 100 may have two or more processors and memory.
  • the controller 100 controls an arm control unit 101 that controls the operation of the arm 8, a stage control unit 102 that controls the operation of the stage 11, and an optical system control that controls the camera 10 and each lighting device 20.
  • a unit 103 an image processing unit 104 that performs predetermined processing on an image acquired by the camera 10, a defect candidate extraction unit 105 that extracts a defect candidate region from each of a plurality of images obtained by the camera 10, and a defect candidate.
  • Defect determination to determine the presence or absence of defects in the work W based on the calculation results of the feature amount calculation unit 106 that calculates the feature amount of each region corresponding to each defect candidate region extracted by the extraction unit 105 and the feature amount calculation unit 106. It has a part 107 and.
  • the arm control unit 101, the stage control unit 102, the optical system control unit 103, the image processing unit 104, the defect candidate extraction unit 105, the feature amount calculation unit 106, and the defect determination unit 107 are examples of modules stored in the memory, respectively. And each function is executed by the processor.
  • the controller 100 transmits the control signals generated by the arm control unit 101, the stage control unit 102, and the optical system control unit 103 to the arm 8, the stage 11, the camera 10, and the lighting device 20, respectively.
  • the arm control unit 101 controls the movement of the arm 8, the operation of the holding unit 8a, and the like.
  • the arm control unit 101 acquires information regarding the position of the arm 8 by a position sensor (not shown) provided on the arm 8.
  • the arm control unit 101 moves the arm 8 so that the arm 8 is positioned at a desired position based on the information from the position sensor.
  • the arm control unit 101 controls the vertical movement and suction operation of the holding unit 8a so that the work W is appropriately conveyed.
  • the stage control unit 102 controls the position of the stage 11 in the horizontal plane, the rotation position in the horizontal plane (position in the ⁇ direction), the position in the vertical direction, and the like.
  • the stage control unit 102 may move the stage 11 according to a preset program, or may move the stage 11 according to the designation of the operator.
  • the optical system control unit 103 adjusts the focus of the camera 10 and adjusts the position, angle, amount of light, and the like of each lighting device 20.
  • the camera 10 acquires an image of the work W based on the control signal from the optical system control unit 103. As will be described in detail later, the camera 10 acquires a plurality of images with different lighting conditions by each lighting device 20 based on the control signal of the optical system control unit 103. Further, the optical system control unit 103 controls the camera 10 and each lighting device 20 so as to acquire at least one two-dimensional image and at least one three-dimensional image for the inspection area of the work W.
  • the image processing unit 104 performs preprocessing such as shading correction, dark level correction, bit compression, and coordinate setting on the image acquired by the camera 10. In the present embodiment, the image processing unit 104 does not perform alignment correction between images for a plurality of images taken for the same inspection area.
  • the defect candidate extraction unit 105 extracts defect candidate regions from each image based on the image for which preprocessing has been completed by the image processing unit 104.
  • the defect candidate extraction unit 105 extracts the defect candidate region by calculating the brightness difference, the shade difference, the contrast, etc. from the other regions for each region set by the coordinates set by the image processing unit 104.
  • the area information (coordinates indicating the area, etc.) of the extracted defect candidate area is stored in the storage unit of the controller 100.
  • the storage unit may be provided separately from the controller 100 and may be configured to be communicable with the controller 100.
  • the feature amount calculation unit 106 acquires information on the defect candidate area extracted from the previous period storage unit.
  • the feature amount calculation unit 106 calculates the feature amount of the area corresponding to each defect candidate area for all the images taken for the same inspection area. That is, the feature amount calculation unit 106 calculates the feature amount for the area corresponding to each defect candidate area even for the image in which the same inspection area is photographed and the defect candidate area is not extracted.
  • the feature amount is a difference in brightness, a difference in shade, a contrast, and the like.
  • the defect determination unit 107 determines the presence or absence of defects in the work W based on the feature amount calculated by the feature amount calculation unit 106. For example, the defect determination unit 107 sets a threshold value for each feature amount, and determines the presence or absence of a defect based on the number of feature amounts exceeding the threshold value and the combination of the feature amounts exceeding the threshold value. That is, even if the defect determination unit 107 is regarded as a defect candidate in one image, when it cannot be regarded as a defect from the feature amount of the corresponding defect candidate region in another image, the defect candidate is not a defect. It may be determined that there is no such thing.
  • the criteria for determining a defect by the defect determination unit 107 and the criteria for extracting the defect candidate region by the defect candidate extraction unit 105 may be different.
  • the controller 100 outputs a control signal to the display device 30 so as to display the determination result of the defect determination unit 107.
  • the controller 100 causes the display device 30 to display the defective portion of the work W so that it can be seen.
  • defect inspection may be performed automatically based on a program stored in advance, or may be performed by an operator's operation. Further, a part may be operated by an operator and the other part may be automatically performed by a program.
  • the controller 100 After the work W is conveyed from the tray of the pre-inspection tray storage unit 4 to the inspection unit 3 by the arm 8, the controller 100 operates the stage 11 in step S101 to align the camera 10.
  • the controller 100 aligns the first inspection area (hereinafter referred to as the specific inspection area SA1) so as to be in the field of view of the camera 10.
  • step S102 the controller 100 acquires a plurality of images by the camera 10 and each lighting device 20.
  • the controller 100 acquires a 2D image of the specific inspection area SA1 while changing the lighting conditions of each lighting device 20.
  • the lighting conditions include the angle of the lighting device 20, the amount of light, the number of lighting devices 20 to be operated, and the like.
  • a first 2D image 51 and a second 2D image 52 two two-dimensional images having different lighting conditions are acquired.
  • the controller 100 operates the camera 10 and each lighting device 20 to acquire a three-dimensional image of the specific inspection area SA1.
  • a method for acquiring a three-dimensional image a known method can be adopted, and for example, a phase shift method can be adopted.
  • FIG. 6 it is assumed that one three-dimensional image (hereinafter referred to as 3D image 53) is acquired.
  • step S102 the camera 10 moves relative to the work W until all of the first 2D image 51, the second 2D image 52, and the 3D image 53, which are images related to the specific inspection region SA1, are acquired. do not do. That is, the stage 11 remains fixed until all of the images 51, 52, and 53 required for the inspection of the specific inspection region SA1 are acquired.
  • step S103 the controller 100 performs predetermined preprocessing as described above for the data of each image (first and second 2D images 51, 52, and 3D image 53) transmitted from the camera 10. I do.
  • step S104 the controller 100 extracts a defect candidate region from each of the images 51, 52, and 53.
  • the controller 100 stores the area information regarding the extracted defect candidate area in the storage unit.
  • two defect candidate regions hereinafter referred to as first defect candidate region A1 and second defect candidate region A2 are extracted from the first 2D image 51, and the second 2D is extracted.
  • the defect candidate region is not detected from the image 52 and one defect candidate region (hereinafter referred to as a third defect candidate region C1) is extracted from the 3D image 53. That is, as shown in FIG. 6B, it is assumed that the second 2D image 52 has a portion where a slight difference in brightness occurs, but is not regarded as a defect candidate.
  • step S105 the controller 100 reads out the stored defect candidate regions A1, A2, and C1, and the defect candidate extraction unit 105 extracts all the images related to the specific inspection region SA1 acquired by the camera 10.
  • Each defect candidate area A1, A2, C1 is applied.
  • FIG. 7 shows a state in which the defect candidate regions A1, A2, and C1 are applied to the first 2D image 51.
  • the camera 10 since the camera 10 is single and does not move relative to the work W, the coordinates of the images 51, 52, and 53 are common. Therefore, accurate fitting of the defect candidate regions A1, A2, and C1 is possible without aligning the images 51, 52, and 53 in the preprocessing stage.
  • step S106 the controller 100 calculates the feature amounts of the regions corresponding to the defect candidate regions A1, A2, and C1 for each of the images 51, 52, and 53, respectively.
  • the controller 100 refers to the entire specific inspection area SA1 for each image 51, 52, 53, and compares each image with other areas in the specific inspection area SA1 to make each defect candidate area A1, A2, C1. Calculate the feature amount of the area corresponding to.
  • the calculated features are summarized in the table 110 as shown in FIG.
  • the coordinate information (particularly the coordinate information in the horizontal plane) as the area information of each defect candidate area A1, A2, C1 and the features of each defect candidate area A1, A2, C1 in each of the images 51, 52, 53.
  • the amounts (brightness difference k, shade difference m, contrast l, etc.) are summarized.
  • step S107 the controller 100 refers to the table 110 and determines whether or not there is a defect.
  • the controller 100 proceeds to step S108 when it is determined that there is no defect, and proceeds to step S109 when it is determined that there is no defect.
  • step S108 the controller 100 notifies the display device 30 that there is no defect, then returns and prepares to execute the inspection of the next inspection area.
  • step S109 the controller 100 displays an image on which the defective portion can be seen by the display device 30 to notify that there is a defect. After that, the controller 100 returns and prepares to execute the inspection of the next inspection area.
  • the controller 100 ends the defect inspection for the work W.
  • the controller 100 operates the arm 8 to convey the work W to the tray of the non-defective tray storage unit 5.
  • the controller 100 operates the arm 8 to convey the work W to the tray of the defective product tray storage unit 6.
  • the camera 10 that acquires a plurality of images for the same inspection area in the work W, the lighting device 20 that irradiates the inspection area of the work W with light, and the plurality of images obtained by the camera 10 are used.
  • the defect candidate extraction unit 105 that extracts the defect candidate region from each, and the feature amount calculation unit 106 that calculates the feature amount of the region corresponding to each defect candidate region extracted by the defect candidate extraction unit 105 for all of the plurality of images.
  • the plurality of images include images with different lighting conditions by the lighting device 20, and when the camera 10 acquires a plurality of images, the camera 10 moves relative to the work W until all the images are acquired. It is fixed so as not to.
  • the inspection time for defect inspection can be shortened as much as possible.
  • the inspection accuracy can be maintained at a high state. Therefore, when performing defect inspection based on the image of the work W, the inspection time can be shortened as much as possible while maintaining the inspection accuracy.
  • the plurality of images acquired by the camera 10 are a two-dimensional image of the inspection area of the work W (for example, the first 2D image 51 and the second 2D image 52) and the inspection area. Includes a three-dimensional image (eg, 3D image 53).
  • a three-dimensional image eg, 3D image 53.
  • the camera 10 is arranged so as to shoot the work W from the lower side
  • the lighting device 20 is arranged so as to irradiate the work W from the lower side.
  • the camera 10 and the lighting device 20 may be arranged so as to photograph the work W from above. This is done, for example, with the camera 10 and the lighting device 20 facing downward, respectively, separated from the stage 11 and arranged above the stage 11, and the work W is placed on the stage 11 using the arm 8. It may be transported as follows.
  • two two-dimensional images (first 2D image 51 and second 2D image 52) and one three-dimensional image (3D image 53) are used.
  • was inspected using not limited to this, three or more two-dimensional images may be used, or two or more three-dimensional images may be used.
  • the defect inspection may be performed only on the two-dimensional image without using the three-dimensional image. However, when it is necessary to inspect the dents and warpage of the work W, it is preferable to use at least one three-dimensional image.
  • the controller 100 has a defect determination unit 107, and the defect determination unit 107 determines a defect based on each defect candidate.
  • the final determination of the defect may be performed by the operator with reference to the feature amount in the defect candidate region of each image.
  • the technology disclosed here is useful as a defect inspection device for inspecting defects in workpieces.

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Abstract

同一の検査領域について複数の画像を取得するカメラ（１０）と、複数の画像のそれぞれから欠陥候補領域を抽出する欠陥候補抽出部（１０５）、及び複数の画像のうち少なくとも２つの画像について、各画像の全体に対して、各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部（１０６）を有するコントローラ（１００）と、を備え、複数の画像は、照明条件がそれぞれ異なる画像を含み、カメラ（１０）は、複数の画像を取得するときには、全ての画像を取得するまで、ワーク（Ｗ）に対して相対移動しないように固定されている。

Description

欠陥検査装置
　ここに開示された技術は、ワークの欠陥を検査する欠陥検査装置に関する技術分野に属する。
　従来より、ワークの画像から該ワークの欠陥を検査する欠陥検査装置が知られている。
　例えば、特許文献１には、複数の撮像条件にて試料（ワーク）の画像データを取得する検出光学系と、取得した複数の画像データを格納する画像記憶部と、各画像データのそれぞれより欠陥候補を検出する欠陥候補検出部と、画像記憶部に格納された少なくとも２つの撮像条件の画像データから、複数の画像データのいずれかで検出した欠陥候補位置とその周辺を含む部分画像を切り出す画像切り出し部と、切り出された部分画像を統合処理することで欠陥候補を分類する統合後処理部と、を備える欠陥検査装置が開示されている。
　特許文献１の欠陥検査装置では、複数の検出光学系を用いて試料の画像データを取得しており、統合後処理部は、各部分画像データに対して、画像位置合わせや画像明るさずれ補正などを実施している。
特開２０１２－１１２９１５号公報
　特許文献１に記載の欠陥検査装置では、ワークに対する検出光学系の光軸角度が異なる複数の検出光学系を用いているため、各検出光学系で取得された各画像同士を比較する際に、画像の位置合わせ等が必要になる。特に、特許文献１に記載の欠陥検査装置は、異なる画像データに対して部分画像の切り出しが必要となるため、精度の高い位置合わせが必要となる。このため、特許文献１に記載の欠陥検査装置は、欠陥の検査に比較的長い時間を要してしまう。
　単一の画像からワークの欠陥を判定するようにすれば、欠陥の検査にかかる時間を短縮することができる。しかし、この場合には、検査精度が悪化するおそれがある。
　ここに開示された技術は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするとこは、ワークの画像に基づいて該ワークの欠陥を検査する際に、検査精度を維持しつつ、検査時間を出来る限り短縮することにある。
　前記課題を解決するために、ここに開示された技術では、ワークの欠陥を検査する欠陥検査装置を対象として、前記ワークにおける同一の検査領域について複数の画像を取得する画像取得装置と、前記ワークの前記検査領域に光を照射する照明装置と、前記画像取得装置及び前記照明装置と電気的に接続された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記画像取得装置により得られた複数の画像のそれぞれから欠陥候補領域を抽出する欠陥候補抽出部と、前記複数の画像のうち少なくとも２つの画像について、前記欠陥候補抽出部が抽出した前記各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、を有し、前記複数の画像は、前記照明装置による照明条件がそれぞれ異なる画像を含み、前記画像取得装置は、前記複数の画像を取得するときには、全ての画像を取得するまで、前記ワークに対して相対移動しないように固定されている、という構成とした。
　この構成によると、画像取得装置は、全ての画像を取得するまで、ワークに対して相対移動しないように固定されているため、画像取得装置により取得される各画像は、座標系が固定された状態となる。このため、特徴量算出部が欠陥候補領域の特徴量を算出する際に、画像間の位置合わせが不要になる。これにより、検査時間を短縮することができる。
　また、照明装置による照射条件が異なる画像を用いるため、複数の画像に基づいて検査を行うため、検査精度については維持することが可能である。
　したがって、検査精度を維持しつつ、検査時間を出来る限り短縮することができる。
　前記欠陥検査装置において、前記特徴量算出部は、前記画像取得装置が取得した同一の検査領域に関する全ての画像について、前記欠陥候補抽出部が抽出した前記各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する、という構成でもよい。
　この構成によると、全ての画像について欠陥候補領域の特徴量を算出するため、検査精度を向上させることができる。
　前記欠陥検査装置において、前記画像取得装置により取得される複数の画像は、前記ワークの前記検査領域の２次元画像と、該検査領域の３次元画像とを含む、という構成でもよい。
　この構成によると、２次元画像に加えて、３次元画像を用いることで、欠陥候補領域の特徴量をより精度良く算出することが可能である。したがって、検査精度をより向上させることができる。
　前記欠陥検査装置において、前記制御装置は、同一の検査領域に関する複数の画像については、該複数の画像間の位置合わせ補正を行わない、という構成でもよい。
　この構成によると、検査時間を効果的に短縮することができる。
　以上説明したように、ここに開示された技術によると、ワークの画像に基づいて該ワークの欠陥を検査する際に、検査精度を維持しつつ、検査時間を出来る限り短縮することができる。
例示的な実施形態に係る欠陥検査装置の概略図である。 欠陥検査装置のカメラ周辺を示す概略図である。 欠陥検査装置のカメラ周辺を上側から見た概略平面図である。 欠陥検査装置の制御系を示すブロック図である。 コントローラにより実行される欠陥検査のフローチャートである。 カメラにより撮影された検査領域の画像を表し（ａ）は第１の２Ｄ画像であり、（ｂ）は第２の２Ｄ画像であり、（ｃ）は３Ｄ画像である。 第１の２Ｄ画像に対して各欠陥候補領域を当てはめた状態を示す模式図である。 各欠陥候補領域の特徴量を示すテーブルである。
　以下、例示的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
　〈装置構成〉
　図１～図３は、本実施形態に係る欠陥検査装置１を概略的に示す。この欠陥検査装置１は、例えば、ワークＷとしての半導体チップ等の欠陥を検査する装置である。ここでいう「欠陥」とは、傷、凹み、不純物の付着等である。尚、図３では、後述のアーム８の記載を省略している。
　欠陥検査装置１は、箱状の筐体２を有する。筐体２内には、３つのトレー収納部４，５，６と、１つの検査部３とが設けられている。トレー収納部４，５，６は、検査前のワークＷが並べられたトレーを収納する検査前トレー収納部４と、欠陥無しと判定されたワークＷが並べられたトレーを収納する良品トレー収納部５と、欠陥有りと判定されたワークＷが並べられたトレーを収納する欠陥品トレー収納部６とを含む。検査部３の詳細については後述する。尚、３つのトレー収納部４，５，６及び１つの検査部３の配置については、特に限定されない。
　各トレー収納部４，５，６及び検査部３の上側には、各トレー収納部４，５，６及び検査部３が並ぶ方向に沿って延びるレール７が設けられている。レール７には、ワークＷを保持するアーム８が、該レール７に沿ってスライド可能に支持されている。アーム８は、その先端（ここでは下側端）に、実際にワークＷを保持する保持部８ａを有する。保持部８ａは、ワークＷを真空吸着により吸着保持する。保持部８ａは、上下方向に移動可能に構成されている。アーム８は、レール７に沿って移動することで、保持部８ａに保持されたワークＷを、検査部３、良品トレー収納部５若しくは欠陥品トレー収納部６に搬送する。アーム８は、後述するコントローラ１００のアーム制御部１０１により制御される。
　各トレー収納部４，５，６に収納されたトレーは、コンベヤ（図示省略）により、レール７及び上下方向の両方に直交する方向に移動可能に構成されている。このコンベヤにより、アーム８とトレーとの位置合わせができるようになっている。尚、レール７が、該レール７及び上下方向の両方に直交する方向に移動可能に構成されていて、レール７を移動させることで、アーム８とトレーとの位置合わせをする構成でもよい。
　検査部３は、円筒状の壁部３ａを有する。検査部３は、壁部３ａ内に、ワークＷの画像を取得する１つのカメラ１０と、ワークＷにおける検査領域に光を照射する複数（ここでは４つ）の照明装置２０とを備える。
　本実施形態では、カメラ１０は、１つの検査部３に対して１つだけ設けられている。つまり、欠陥検査装置１の検査部３は、画像取得装置として単一のカメラを備える。カメラ１０は、ワークＷ側（ここでは上側）を向いた状態で、該ステージ１１上に載置されている。カメラ１０は、アーム８に保持されたワークＷの下側部分を撮影する。カメラ１０は、ワークＷにおける同一の検査領域について複数の画像を取得する。カメラ１０は、図２及び図４に示すように、コントローラ１００と通信可能に構成されている。カメラ１０は、コントローラ１００の光学系制御部１０３により制御される。
　カメラ１０が載置されるステージ１１は、水平面内での移動、回転、及び上下方向への移動が可能に構成されている。ステージ１１の作動は、コントローラ１００のステージ制御部１０２により制御される。
　図３に示すように、複数の照明装置２０は、カメラ１０を囲むようにそれぞれ配置されている。各照明装置２０は、可視光領域の光を照射するように構成されている。具体的には、各照明装置２０は、白色光、赤色光、青色光等の波長の異なる光を、単色で照射したり、組み合わせて照射したりする。各照明装置２０は、図２に示すように、それぞれ壁部３ａに支持されている。各照明装置２０が照射する光のワークＷへの入射角度、及び光量は、コントローラ１００の光学系制御部１０３により、それぞれ独立して調整される。すなわち、コントローラ１００は、一部の照明装置２０のみを作動させかつ他の照明装置２０を停止させたり、全ての照明装置２０を作動させかつ各照明装置２０の光量をそれぞれ異ならせたりすることができる。尚、照明装置２０の数や配置は、照明装置２０が２つ以上設けられるのであれば、特に限定されない。特に、照明装置２０は、カメラ１０の周囲全体を囲むように、壁部３ａの内周面の周方向全体に配置されてもよい。
　欠陥検査装置１は、カメラ１０により撮影された画像や、後述する欠陥検査の結果を表示することができる表示装置３０を備える。表示装置３０は、コントローラ１００を経由して送られてきた画像等を表示する。表示装置３０は、カメラ１０、ステージ１１、及び照明装置２０を操作するためのアイコンが表示されるように構成されていてもよい。
　〈制御系〉
　欠陥検査装置１は、コントローラ１００により作動制御される。コントローラ１００は、ＣＰＵを有するプロセッサ、複数のモジュールが格納されたメモリ等を有する。コントローラ１００は、カメラ１０により撮影された画像に基づいて、ワークＷの欠陥を検査する機能を有する。このような機能は、メモリのモジュールにソフトウェアとして格納されている。プロセッサ及びメモリの数は１つに限定されず、コントローラ１００は２つ以上のプロセッサ及びメモリを有していてもよい。
　図４に示すように、コントローラ１００は、アーム８の動作を制御するアーム制御部１０１と、ステージ１１の動作を制御するステージ制御部１０２と、カメラ１０及び各照明装置２０を制御する光学系制御部１０３と、カメラ１０により取得された画像に所定の処理を施す画像処理部１０４と、カメラ１０により得られた複数の画像のそれぞれから欠陥候補領域を抽出する欠陥候補抽出部１０５と、欠陥候補抽出部１０５が抽出した各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部１０６と、特徴量算出部１０６の算出結果に基づいてワークＷの欠陥の有無を判定する欠陥判定部１０７と、を有する。アーム制御部１０１、ステージ制御部１０２、光学系制御部１０３、画像処理部１０４、欠陥候補抽出部１０５、特徴量算出部１０６、及び欠陥判定部１０７は、それぞれ、メモリに格納されたモジュールの一例であって、プロセッサによりそれぞれの機能が実行される。コントローラ１００は、アーム制御部１０１、ステージ制御部１０２、及び光学系制御部１０３を用いて生成された制御信号を、アーム８、ステージ１１、カメラ１０、及び照明装置２０にそれぞれ送信する。
　アーム制御部１０１は、アーム８の移動、保持部８ａの動作等を制御する。アーム制御部１０１は、アーム８に設けられた位置センサ（図示省略）によりアーム８の位置に関する情報を取得する。アーム制御部１０１は、位置センサからの情報に基づいて、アーム８が所望の位置に位置するように、アーム８を移動させる。アーム制御部１０１は、ワークＷが適切に搬送されるように、保持部８ａの上下動及び吸着動作を制御する。
　ステージ制御部１０２は、前述のようにステージ１１の水平面内での位置、水平面内での回転位置（θ方向の位置）、及び上下方向の位置等を制御する。ステージ制御部１０２は、予め設定されたプログラムに従ってステージ１１を移動させてもよいし、作業者の指定によりステージ１１を移動させてもよい。
　光学系制御部１０３は、カメラ１０のピント調整をしたり、各照明装置２０の位置、角度、及び光量等を調整したりする。カメラ１０は、光学系制御部１０３からの制御信号に基づいて、ワークＷの画像を取得する。詳しくは後述するが、カメラ１０は、光学系制御部１０３の制御信号に基づいて、各照明装置２０による照明条件がそれぞれ異なる複数の画像を取得する。また、光学系制御部１０３は、ワークＷの検査領域について、少なくとも１つの２次元画像と、少なくとも１つの３次元画像とを取得するように、カメラ１０及び各照明装置２０を制御する。
　画像処理部１０４は、カメラ１０により取得した画像に対して、シェーディング補正、暗レベル補正、ビット圧縮、座標設定等の前処理を行う。本実施形態では、画像処理部１０４は、同一の検査領域に対して撮影された複数の画像については、画像間の位置合わせ補正を行わない。
　欠陥候補抽出部１０５は、画像処理部１０４により前処理が完了した画像に基づいて、各画像から欠陥候補領域をそれぞれ抽出する。欠陥候補抽出部１０５は、画像処理部１０４で設定された座標により設定された領域ごとに、他の領域との明暗差、濃淡差、コントラスト等を算出して欠陥候補領域を抽出する。抽出された欠陥候補領域の領域情報（領域を示す座標等）は、コントローラ１００の記憶部に記憶される。尚、該記憶部は、コントローラ１００とは別に設けられて、コントローラ１００と通信可能に構成されていてもよい。
　特徴量算出部１０６は、前期記憶部から抽出された欠陥候補領域の情報を取得する。特徴量算出部１０６は、同一の検査領域に対して撮影された全ての画像について、各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する。すなわち、特徴量算出部１０６は、同一の検査領域が撮影されかつ欠陥候補領域が抽出されなかった画像に対しても、各欠陥候補領域に対応する領域について特徴量を算出する。特徴量は、明暗差、濃淡差、コントラスト等である。
　欠陥判定部１０７は、特徴量算出部１０６が算出した特徴量に基づいてワークＷの欠陥の有無を判定する。欠陥判定部１０７は、例えば、各特徴量に対して閾値をそれぞれ設定し、閾値を超える特徴量の数や閾値を超える特徴量の組み合わせに基づいて欠陥の有無を判定する。すなわち、欠陥判定部１０７は、１つの画像で欠陥候補とみなされたとしても、他の画像における対応する欠陥候補領域の特徴量からすると、欠陥とはみなせないときには、当該欠陥候補については欠陥ではないと判定することがある。欠陥判定部１０７が欠陥と判定する基準と、欠陥候補抽出部１０５が欠陥候補領域を抽出する基準とは、異なる基準であってよい。
　コントローラ１００は、欠陥判定部１０７の判定結果を表示するように表示装置３０に制御信号を出力する。コントローラ１００は、欠陥判定部１０７が欠陥ありと判定したときには、ワークＷの欠陥箇所が分かるように表示装置３０に表示させる。
　〈欠陥検査〉
　次に、欠陥検査装置１によるワークＷの欠陥検査について、図５のフローチャート、及び図６～図８を参照しながら詳細に説明する。この欠陥検査は予め記憶されたプログラムに基づいて自動で行われてもよいし、作業者の操作により行われてもよい。また、一部を作業者が操作し、その他の部分をプログラムにより自動で行ってもよい。
　ワークＷが、アーム８により検査前トレー収納部４のトレーから検査部３に搬送された後、コントローラ１００は、ステップＳ１０１において、ステージ１１を操作して、カメラ１０の位置合わせを行う。コントローラ１００は、最初の検査領域（以下、特定検査領域ＳＡ１という）がカメラ１０の視野に入るように位置合わせを行う。
　次に、ステップＳ１０２において、コントローラ１００は、カメラ１０及び各照明装置２０により複数の画像を取得する。コントローラ１００は、まず、各照明装置２０による照明条件を変更しながら、特定検査領域ＳＡ１の２Ｄ画像を取得する。照明条件は、照明装置２０の角度、光量、作動させる照明装置２０の数等である。ここでは、例として、図６に示すように、照明条件の異なる２つの２次元画像（以下、第１の２Ｄ画像５１、第２の２Ｄ画像５２という）を取得したとする。
　また、コントローラ１００は、カメラ１０及び各照明装置２０を操作して特定検査領域ＳＡ１の３次元画像を取得する。３次元画像を取得する方法は、既知の方法を採用することができ、例えば、位相シフト法を採用することができる。ここでは、図６に示すように、１つの３次元画像（以下、３Ｄ画像５３という）を取得したとする。
　このステップＳ１０２において、特定検査領域ＳＡ１に関する画像である、第１の２Ｄ画像５１、第２の２Ｄ画像５２、及び３Ｄ画像５３の全てを取得するまで、カメラ１０は、ワークＷに対して相対移動しない。つまり、特定検査領域ＳＡ１の検査に必要な各画像５１，５２，５３の全てを取得するまでは、ステージ１１は固定されたままである。
　次いで、ステップＳ１０３において、コントローラ１００は、カメラ１０から送信された各画像（第１及び第２の２Ｄ画像５１，５２、並びに３Ｄ画像５３）のデータに対して、前述したような所定の前処理を行う。
　次に、ステップＳ１０４において、コントローラ１００は、各画像５１，５２，５３のそれぞれにから欠陥候補領域を抽出する。コントローラ１００は、抽出した欠陥候補領域に関する領域情報を前記記憶部に記憶する。ここでは、図６に示すように、第１の２Ｄ画像５１からは、２つの欠陥候補領域（以下、第１欠陥候補領域Ａ１、第２欠陥候補領域Ａ２という）が抽出され、第２の２Ｄ画像５２からは欠陥候補領域が検出されず、３Ｄ画像５３からは１つの欠陥候補領域（以下、第３欠陥候補領域Ｃ１という）が抽出されたとする。すなわち、図６（ｂ）に示すように、第２の２Ｄ画像５２には、僅かに明暗差が生じる部分があるが、欠陥候補とはみなされなかったとする。
　次いで、ステップＳ１０５において、コントローラ１００は、記憶した各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１を読み出して、カメラ１０が取得した特定検査領域ＳＡ１に関する全ての画像に対して、欠陥候補抽出部１０５が抽出した各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１を当てはめる。図７には、第１の２Ｄ画像５１に対して、各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１を当てはめた状態を示す。本実施形態では、カメラ１０が単一でありかつワークＷに対して相対移動しないため、各画像５１，５２，５３の座標は共通している。このため、前処理段階で各画像５１，５２，５３の位置合わせをせずとも各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１の正確な当てはめが可能となる。
　続いて、ステップＳ１０６において、コントローラ１００は、各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１に対応する領域の特徴量を、各画像５１，５２，５３毎にそれぞれ算出する。このとき、コントローラ１００は、各画像５１，５２，５３毎に、特定検査領域ＳＡ１の全体を参照して、該特定検査領域ＳＡ１における他の領域との比較により各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１に対応する領域の特徴量を算出する。算出された特徴量は、図８に示すようなテーブル１１０にまとめられる。このテーブル１１０には、各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１の領域情報としての座標情報（特に水平面内における座標情報）、各画像５１，５２，５３における各欠陥候補領域Ａ１，Ａ２，Ｃ１の特徴量（明暗差ｋ、濃淡差ｍ、コントラストｌ等）がまとめられている。
　次いで、ステップＳ１０７において、コントローラ１００は、テーブル１１０を参照して、欠陥がないか否かを判定する。コントローラ１００は、欠陥がないと判定されるＹＥＳのときには、ステップＳ１０８に進む一方で、欠陥があると判定されるＮＯのときにはステップＳ１０９に進む。
　前記ステップＳ１０８において、コントローラ１００は、欠陥がないことを表示装置３０により報知した後、リターンして、次の検査領域の検査を実行する準備を行う。
　一方で、前記ステップＳ１０９では、コントローラ１００は、表示装置３０により、欠陥箇所が分かるような画像を表示して欠陥があることを報知する。その後、コントローラ１００は、リターンして、次の検査領域の検査を実行する準備を行う。
　そして、コントローラ１００は、ワークＷの全ての領域において欠陥検査が完了したときには、当該ワークＷについての欠陥検査を終了する。欠陥検査の結果、欠陥無しと判定されたときには、コントローラ１００は、アーム８を操作して、該ワークＷを良品トレー収納部５のトレーまで搬送する。一方で、欠陥有りと判定されたときには、コントローラ１００は、アーム８を操作して、該ワークＷを欠陥品トレー収納部６のトレーまで搬送する。
　したがって、本実施形態は、ワークＷにおける同一の検査領域について複数の画像を取得するカメラ１０と、ワークＷの検査領域に光を照射する照明装置２０と、カメラ１０により得られた複数の画像のそれぞれから欠陥候補領域を抽出する欠陥候補抽出部１０５と、複数の画像の全てについて、欠陥候補抽出部１０５が抽出した各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部１０６と、を備え、複数の画像は、照明装置２０による照明条件がそれぞれ異なる画像を含み、カメラ１０は、複数の画像を取得するときには、全ての画像を取得するまで、ワークＷに対して相対移動しないように固定されている。このように、単一のカメラ１０を固定した状態で、照明条件を変更しながら同一の検査領域の画像を取得すれば、検査に用いる画像間の位置合わせ補正を行う必要がなくなる。これにより、欠陥検査の検査時間を出来る限り短くすることができる。また、照明条件の異なる複数の画像により、同一の検査領域に関する欠陥検査を行うため検査精度は高い状態を維持することができる。したがって、ワークＷの画像に基づいて欠陥検査を行う際に、検査精度を維持しつつ、検査時間を出来る限り短縮することができる。
　特に、本実施形態では、カメラ１０により取得される複数の画像は、ワークＷの検査領域の２次元画像（例えば、第１の２Ｄ画像５１、第２の２Ｄ画像５２）と、該検査領域の３次元画像（例えば、３Ｄ画像５３）とを含む。これにより、２次元画像では検出しにくいワークＷの凹みやそりを３次元画像により検出することができる。この結果、欠陥候補領域の特徴量をより精度良く算出することが可能である。したがって、検査精度をより向上させることができる。
　（その他の実施形態）
　ここに開示された技術は、前述の実施形態に限られるものではなく、請求の範囲の主旨を逸脱しない範囲で代用が可能である。
　例えば、前述の実施形態において、カメラ１０は、ワークＷを下側から撮影するように配置されており、照明装置２０は、ワークＷを下側から照射するように配置されていた。これに限らず、カメラ１０及び照明装置２０は、ワークＷを上側から撮影するように配置されていてもよい。これは、例えば、カメラ１０及び照明装置２０の向きをそれぞれ下向きにして、ステージ１１と離間して該ステージ１１よりも上側に配置し、アーム８を用いてワークＷをステージ１１上に載置するように搬送すればよい。
　また、前述の実施形態おいて、特定検査領域ＳＡ１の欠陥検査において、２つの２次元画像（第１の２Ｄ画像５１、第２の２Ｄ画像５２）と１つの３次元画像（３Ｄ画像５３）とを用いて検査を行っていた。これに限らず、３つ以上の２次元画像を用いてもよく、２つ以上の３次元画像を用いてもよい。また、３次元画像を用いずに、２次元画像のみで欠陥検査を行ってもよい。しかし、ワークＷの凹みやそりについても検査する必要があるときには、少なくとも１つの３次元画像を用いることが好ましい。
　また、前述の実施形態において、コントローラ１００は、欠陥判定部１０７を有し、欠陥判定部１０７は、各欠陥候補に基づく欠陥の判定を行っていた。これに限らず、最終的な欠陥の判定は、作業者が各画像の欠陥候補領域における特徴量を参照して行ってもよい。
　前述の実施形態は単なる例示に過ぎず、本開示の範囲を限定的に解釈してはならない。本開示の範囲は請求の範囲によって定義され、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本開示の範囲内のものである。
　ここに開示された技術は、ワークの欠陥を検査する欠陥検査装置として有用である。
１　　　欠陥検査装置
１０　　カメラ（画像取得装置）
２０　　照明装置
５１　　２Ｄ画像（２次元画像）
５２　　２Ｄ画像（２次元画像）
５３　　３Ｄ画像（３次元画像）
１０５　欠陥候補抽出部
１０６　特徴量算出部
Ｗ　　　ワーク

Claims (4)

  1. 　ワークの欠陥を検査する欠陥検査装置であって、
    　前記ワークにおける同一の検査領域について複数の画像を取得する画像取得装置と、
    　前記ワークの前記検査領域に光を照射する照明装置と、
    　前記画像取得装置及び前記照明装置と電気的に接続された制御装置と、を備え、
    　前記制御装置は、
    　　前記画像取得装置により得られた複数の画像のそれぞれから欠陥候補領域を抽出する欠陥候補抽出部と、
    　　前記複数の画像のうち少なくとも２つの画像について、前記欠陥候補抽出部が抽出した前記各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、
    を有し、
    　前記複数の画像は、前記照明装置による照明条件がそれぞれ異なる画像を含み、
    　前記画像取得装置は、前記複数の画像を取得するときには、全ての画像を取得するまで、前記ワークに対して相対移動しないように固定されていることを特徴とする欠陥検査装置。
  2. 　請求項１に記載の欠陥検査装置において、
    　前記特徴量算出部は、前記画像取得装置が取得した同一の検査領域に関する全ての画像について、前記欠陥候補抽出部が抽出した前記各欠陥候補領域に対応する領域の特徴量をそれぞれ算出するよう構成されていることを特徴とする欠陥検査装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の欠陥検査装置において、
    　前記画像取得装置により取得される複数の画像は、前記ワークの前記検査領域の２次元画像と、該検査領域の３次元画像とを含むことを特徴とする欠陥検査装置。
  4. 　請求項１に記載の欠陥検査装置において、
    　前記制御装置は、同一の検査領域に関する複数の画像については、該複数の画像間の位置合わせ補正を行わないことを特徴とする欠陥検査装置。
     
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