欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラム
【課題】直線を基調とした外周輪郭を有する被検査物に対して、精度よく輪郭形状欠陥を検出可能な欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムを提供する。
【解決手段】欠陥検出方法は、被検査物の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、外周輪郭部を1周する輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、輪郭追跡方向に沿って連続する2画素間の画素方向を検出する画素方向検出工程と、画素方向が変化する方向変化点を検出する方向変化点検出工程と、連続する3つの方向変化点から画素方向の差である第一および第二方向差を算出する方向差算出工程と、第一および第二方向差に基づいて形状変化点を抽出する形状変化点抽出工程と、形状変化点間の距離が欠陥閾値以下となる欠陥候補部を抽出する欠陥候補抽出工程と、欠陥候補部のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥部位を検出する欠陥検出工程と、を具備した。
【解決手段】欠陥検出方法は、被検査物の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、外周輪郭部を1周する輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、輪郭追跡方向に沿って連続する2画素間の画素方向を検出する画素方向検出工程と、画素方向が変化する方向変化点を検出する方向変化点検出工程と、連続する3つの方向変化点から画素方向の差である第一および第二方向差を算出する方向差算出工程と、第一および第二方向差に基づいて形状変化点を抽出する形状変化点抽出工程と、形状変化点間の距離が欠陥閾値以下となる欠陥候補部を抽出する欠陥候補抽出工程と、欠陥候補部のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥部位を検出する欠陥検出工程と、を具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、被検査物を撮像した画像を処理することで、被検査物の輪郭形状欠陥を検出する欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被検査物の外周縁の輪郭形状欠陥を検出する処理として、被検査物を撮像して得られる撮像画像と、予め撮像、登録しておいた良品パターンとを画素レベルで比較し、形状に差がある部分を欠陥や異物として切り出す、いわゆるパターンマッチング処理が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像と、設計データより作成した良品パターンとを比較し、不一致部を欠陥として検出する。その際、サイズが異なる複数の良品パターンを用意し、被検査物にサイズが最も近い良品パターンを選択することで、誤検出の低減、検査時間の短縮を図っている。
【0004】
また、形状のエッジの特徴量パターンを利用して、検査対象の特徴量パターンと良品の特徴量パターンとを比較することで、特徴量パターンに差がある部分を欠陥や異物として検出する検査装置が知られている(特許文献2,3参照)。
【0005】
特許文献2に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像のエッジ位置から検出される方向コードを検出し、方向コードの変化する特徴点から演算される特徴コードをリスト化して特徴コード列を作成する。そして、被検査物の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較して、配線パターンの不良を検出する処理が実施されている。
【0006】
特許文献3に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像の輪郭上の点を追跡し、輪郭上の点の座標リストを取得する。そして、この輪郭上の注目点と、その注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される2点とを用い、これら3点で形成される面積を算出する。この面積を輪郭上の全ての点に対して算出し、その遷移パターンを得る。この後、良品に対して予め設定された基準遷移パターンと、被検査物に対して得られた遷移パターンとを比較し、遷移パターンが異なる点を欠陥として検出する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平11−94761号公報
【特許文献2】特開平6−288738号公報
【特許文献3】特開2000−28330号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記特許文献1に記載のような、予め設定された良品と被検査物とを比較するパターンマッチング処理は、良品の輪郭形状が変化しない場合や、良品の形状許容マージンが小さい場合において、複数の良品パターンを登録することで、形状サイズが変わる検査対象に対して、最も近い良品パターンを選択して比較し、不一致部を欠陥として検出する。これにより、被検査物における欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
また、上記特許文献2の欠陥検出方法では、形状のエッジをコード化して特徴コード列を作成し、検査対象の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較し、不一致部を不良として検出する。これにより、微細な形状変化の検査対象に対して、精度よく欠陥や異物を検出することが可能となる。
また、特許文献3の欠陥検出方法では、形状のエッジをトレースして、エッジ上の任意の点を注目点として、注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される2点を設定する。そして、これらの3点で形成される面積の遷移パターンと、予め設定された複数の形状の遷移パターンとを比較することで、検査対象の欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
【0009】
しかしながら、例えばシリコンを異方性エッチング加工することにより、直線を基調とする外周輪郭形状に形成される被検査物では、エッチングの進み具合などによって、外周輪郭形状が大幅に変化する。したがって、このような被検査物に対して、良品パターンや不良品パターンを明確に設定することはできず、上記特許文献1や特許文献2、特許文献3に示すような従来の良品パターンとの比較による欠陥検出を実施することができないという問題がある。
【0010】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、直線を基調とした外周輪郭を有する被検査物に対して、精度よく輪郭形状欠陥を検出可能な欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の欠陥検出方法は、直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、を具備したことを特徴とする。
【0012】
この発明では、被検査物の撮像画像から、まず、輪郭検出工程により外周輪郭部を検出し、追跡方向設定工程において、この外周輪郭部に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する。この追跡方向設定工程では、外周輪郭部上の任意の一点を始点として選定するが、この始点としては、外周輪郭部上の直線部上の一点であってもよく、いずれかの頂点であってもよい。この後、画素方向検出工程により、外周輪郭部上の各画素における画素方向を検出する。この画素方向検出工程では、画素方向検出対象となる画素に対して、輪郭追跡方向の下流側に隣り合って配置される画素を検出し、上流側に配置される検出対象画素から、下流側に配置される方向を検出対象画素の画素方向として検出する。
【0013】
次に、本発明では、方向変化点検出工程により、画素方向が変化する画素を検出、すなわち、外周輪郭部における頂点を検出する。そして、方向差算出工程では、連続する3つの方向変化点を検出し、これらの方向変化点において、画素方向がどのように変化したかを示す画素方向の差を算出し、3つの方向変化点において最も上流側に配置される方向変化点における第一方向差および第二方向差として設定する。ここで、第一方向差および第二方向差としては、具体的な角度差であってもよく、例えばxy座標における+y軸方向を0とし、画素方向が時計回り方向に45度回転する毎に1を加算した0〜7の方向コードを設定し、これらの方向コードの差を第一および第二方向差として設定してもよい。
【0014】
この後、本発明では、形状変化点抽出工程により、各方向変化点に対して算出された第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点を設定し、欠陥候補抽出工程において、これらの形状変化点間の距離が所定の欠陥閾値以下となる形状変化点、および外周輪郭部を欠陥候補部として検出する。すなわち、被検査物の外周縁に沿って欠陥がある場合、撮像画像では、その欠陥および欠陥周部に頂点が集中して形成され、頂点間の距離が短くなる。したがって、このような形状変化点の距離が欠陥閾値より短い部位を検出することで、輪郭形状欠陥を精度よく検出することが可能となる。また、この欠陥候補抽出工程では、輪郭追跡方向に沿って存在する複数の形状変化点において、各形状変化点間の距離が欠陥閾値以下であり、複数の欠陥候補部が連続して配置される場合では、これらの一連の欠陥候補部を1つの欠陥候補部と見なす。
また、欠陥検出工程では、検出した欠陥候補部のサイズを計測する。このサイズとは、例えば欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅寸法であってもよく、欠陥候補部により囲われる部位の面積であってもよい。欠陥候補部のサイズが小さい場合は、頂点間の距離が短いだけで欠陥でないものや、欠陥であったとしても無視できる程度に十分に小さいものであることが考えられ、一方、これに対して、欠陥候補部のサイズが大きい場合には、形状欠陥または異物である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部のサイズにサイズ閾値を設け、このサイズ閾値以上となる欠陥候補部を検出することで、精度よく欠陥を検出することができる。
【0015】
以上により、本発明では、良品パターンを用いることなく、撮像される撮像画像を画像処理することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、欠陥候補抽出工程において、適切に設定された欠陥閾値を用いることで、頂点が一部に集中して形成される場合であっても、頂点と欠陥点を適切に振り分け、欠陥候補群のみを抽出することができ、このように抽出された欠陥候補部を、欠陥検出工程において、さらに適切に設定されたサイズ閾値により振り分けることで、高精度に欠陥部位を検出することが可能となる。これにより、エッチング加工などを用いた被検査物のように、良品パターンの外周輪郭形状が定まらない場合であっても、高精度に外周輪郭部に存在する輪郭形状欠陥(形状欠陥や異物など)を検出することができる。
【0016】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成することが好ましい。
【0017】
画素方向検出工程では、輪郭追跡方向に沿って連続する画素のうち、上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向として、例えば所定の軸方向に対する角度を検出する処理を実施してもよいが、数値計算の複雑化を招くおそれがある。一方、撮像画像は、複数の画素が水平方向および垂直方向に沿って、マトリクス状に配置されるものであるため、所定の1画素の周囲に配置される画素は、鉛直方向に連続する2画素、垂直方向に連続する2画素、および45度方向に配置される4画素の合計8画素のみとなる。したがって、画素方向検出工程において設定される画素方向としては、これらの画素に向かう8方向のいずれかとなるため、これらの8方向をそれぞれ数値で表した方向コードを用いることで、演算処理の簡略化を図ることができる。この方向コードとしては、例えば、+y軸方向に向かう方向を「0」とし、画素方向が時計回り方向に45°変化する度に方向コードを+1を加算した「0」〜「7」の数値を用いてもよく、その他の簡単な数値や記号などを用いてもよい。
また、各画素の座標位置とその座標における方向コードを関連付けた画素座標データを生成することで、以降の演算処理をさらに簡単にできる。また、画素座標データを用いた様々なデータ処理に容易に対応することができ、例えば、利用者が各画素の座標位置の表示処理を実施する場合には、画素座標データをそのまま表示装置に出力させることで表示処理を迅速に実施することができ、例えば画素座標の修正処理をする場合などでも、直接画素座標データを編集可能とすることで、利用者の要求に対して容易に対応することができる。
【0018】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する3つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出することが好ましい。
【0019】
この発明では、画素方向検出工程は、上記のように生成した画素座標データを輪郭追跡方向に沿って順に記録した画素座標リストを生成し、方向変化点検出工程は、この画素座標リストに記録される画素座標リストに基づいて、方向コードが変化するデータのみを抽出した方向変化点リストを生成する。この時方向変化点検出工程は、輪郭追跡方向に沿う順番に、例えば「1,2,3,4…」や「a,b,c,d…」などといった、容易にリスト登録順が認識可能なデータである方向変化点認識番号を付与して方向変化点リストを生成する。そして、方向差算出工程では、方向変化点リストに記録される各画素座標データのうち、この方向変化点認識番号順となる3つのデータを抽出して、これらのデータから第一方向差および第二方向差を方向コードに基づいて算出する。ここで、方向変化点リストに記録される画素座標データとしては、必ずしも座標コードと方向コードが記録されている必要はなく、例えば、画素座標リストに記録される画素座標データのうち、方向変化点に対応する画素座標データを指すリンクデータが記録されるリストであってもよい。
この発明により、画素方向検出工程において、画素座標データをリスト化することで、方向変化点検出工程および方向差算出工程では、このリストから必要な画素座標データを抽出し、簡単なデータ処理により容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。したがって、処理の迅速化、処理負荷の軽減を図ることができる。
【0020】
本発明の欠陥検出方法では、前記欠陥検出工程は、前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出することが好ましい。
【0021】
この発明では、検出された欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向の幅寸法に基づいて欠陥部位を検出する。欠陥候補部のうち、慣性主軸方向に沿う長さ寸法のみが大きい場合、頂点が集中する複雑な形状部の一部である場合や、軽微な欠陥の場合が考えられる。これに対して、幅寸法が大きい場合、欠陥候補部の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部は、欠陥候補部の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値を比較することで欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【0022】
本発明の欠陥検出装置は、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【0023】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施する欠陥検出装置であり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受でき、被検査物の外周輪郭部の形状異常や異物付着などの輪郭形状欠陥を精度よく検出することができる。
【0024】
本発明の欠陥検出プログラムは、演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、当該欠陥検出プログラムは、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を備えることを特徴とする。
【0025】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施するために用いられるプログラムであり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図。
【図2】撮像画像の画像データの一例を示す図。
【図3】被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図4】被検査物の分割撮像画像に対する輪郭追跡方向を示す図。
【図5】画素方向検出方法の一例を説明する図。
【図6】画素位置と方向コードの関係を示す図。
【図7】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する画素座標リストを示す図。
【図8】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する方向変化点リストを示す図。
【図9】被検査物の分割撮像画像に対する形状変化点を示す図。
【図10】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する形状変化点リストを示す図。
【図11】図3の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図12】他の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図13】本実施の形態の欠陥検出装置の動作を示すフローチャート。
【図14】欠陥を有する被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図15】図14に示す分割撮像画像に対して設定される輪郭追跡方向を表す図。
【図16】図14に示す分割撮像画像に対して抽出される形状変化点を表す図。
【図17】図14に示す分割撮像画像に対して検出される欠陥部位を表す図。
【発明を実施するための形態】
【0027】
〔欠陥検出装置の構成〕
図1は本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態の欠陥検出装置100は、フレキシブル基板や、半導体ウェハなどの被検査物1の外周形状部の形状欠陥、すなわち、形状異常や、異物を検出するものである。また、欠陥検出装置100により、外周形状欠陥を検出可能な被検査物1としては、例えば異方性エッチング処理が施されたシリコンなどにより、直線を基調とした外周形状部が形成される構造物を対象とすることができる。
そして、欠陥検出装置100は、XYステージ2、顕微鏡4、CCDカメラ5、制御装置6、表示装置7を備えて構成される。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構成されている。
【0028】
顕微鏡4は、被検査物1を拡大してCCDカメラ5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。
CCDカメラ5は、顕微鏡4を介して被検査物1を撮影する撮像手段である。
制御装置6は、CCDカメラ5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7は、制御装置6に接続された液晶ディスプレイなどの表示装置である。
【0029】
制御装置6は、例えばパーソナルコンピュータなどを用いることができ、CCDカメラ5により撮像された撮像画像を処理して、被検査物1の欠陥を検出する。そして、この制御装置6は、図1に示すように、画像入力手段60と、輪郭処理手段61と、欠陥候補抽出手段62と、欠陥検出手段63と、を備えている。
ここで、制御装置6は、HDDやメモリなどの図示しない記憶手段を備え、この記憶手段に記録されるプログラムとして上記輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63が記憶されている。そして、制御装置6に設けられる図示しないCPU(Central Processing Unit)により、記憶手段から適宜輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63などのプログラムが読み出され、演算処理されることで、被検査物1における形状欠陥の検出処理が実行される。
なお、本実施の形態では、上記のように、輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63がプログラムとして記憶手段に記憶され、CPUにより適宜読み出されて処理が実行される構成を例示するが、これに限定されない。すなわち、輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63は、ICチップなどの集積回路、その他ハードウェアにより構成され、画像入力手段60から入力される撮像画像の画像データを適宜信号処理することで欠陥を検出する構成としてもよい。
【0030】
画像入力手段60は、CCDカメラ5から撮像された図2に示すような撮像画像の画像データが入力され、その画像データを図示しない記憶手段に記憶する。
【0031】
輪郭処理手段61は、取得した撮像画像に対して、被検査物1の外周形状部に対応する外周輪郭部を検出、および解析するものである。この輪郭処理手段61は、図1に示すように、輪郭検出手段611と、追跡方向設定手段612と、画素方向検出手段613と、方向変化点検出手段614と、方向差算出手段615と、形状変化点抽出手段616と、を備えている。
【0032】
輪郭検出手段611は、画像入力手段60に入力され、記憶手段に記憶された撮像画像を読み出し、被検査物1の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程を実施する。
具体的には、輪郭検出手段611は、撮像画像に対して、例えばメディアンフィルターを適用してノイズ成分を除去し、ノイズ成分を除去した画像に対して、所定輝度閾値で二値化処理し、二値化画像を生成する。そして、輪郭検出手段611は、二値化画像の輝度値に基づいて、被検査物1に対応する形状形成領域と、背景領域とを認識し、このうち形状形成領域の最外周に配置される画素を外周輪郭部72として検出する。この時、輪郭検出手段611は、図2に示すような撮像画像70を図3に示すような少領域の分割撮像画像71に分割し、これらの少領域に対して処理を実施するものであってもよい。なお、本実施の形態では、図3に示すような分割撮像画像71を用いて欠陥検出処理を実施する構成を以下に説明するが、図2に示す撮像画像70をそのまま用いて欠陥を検出する構成および欠陥検出処理方法であってもよい。
【0033】
追跡方向設定手段612は、輪郭検出手段611により検出された外周輪郭部72に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する追跡方向設定工程を実施する。
具体的には、追跡方向設定手段612は、まず外周輪郭部72上で始点Oを設定する。本実施の形態では、図4に示すように、座標位置が(0,0)で、原点である頂点を始点Oとして設定する。なお、始点Oの設定としては、これに限定されず、原点(0,0)以外の頂点を始点として設定してもよく、頂点以外の外周輪郭部72上の点を始点として設定してもよい。そして、追跡方向設定手段612は、設定した始点から外周輪郭部72上を通り、再び始点に戻る一方向を輪郭追跡方向として設定する。また、輪郭追跡方向を時計回り方向として設定したが、反時計回り方向であってもよく、利用者により適宜設定されるものであってもよい。
【0034】
画素方向検出手段613は、追跡方向設定手段612により設定された輪郭追跡方向に沿って連続する2画素を検出し、輪郭追跡方向上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向を検出する画素方向検出工程を実施する。
すなわち、上記追跡方向設定手段612により設定される輪郭追跡設定方向とは、外周輪郭部72に対して検出処理を実施する方向を時計回り方向にするか、反時計回り方向にするかを決定するものであるが、この画素方向検出手段613は、外周輪郭部72を構成する各画素単位に対して、輪郭追跡方向に沿って連続する次の画素への詳細な方向を検出する。
ここで、画素方向の検出対象である注目画素に対して、周囲8画素内の外形輪郭部を構成する画素を検出し、その画素座標の関係から画素方向を設定する手法を用いてもよいが、注目画素の周囲8画素内に3画素または4画素の外形輪郭部を構成する画素が検出される場合があり、この場合、画素方向の判別が困難となる。したがって、本実施の形態では、図5に示す画素方向検出方法により画素方向を検出する画素方向検出処理を実施する。図5は、本実施の形態における画素方向の設定を説明するための説明図である。
すなわち、画素方向検出手段613は、画素方向の検出対象となる注目画素73と、前回検出された画素とを用い、次に輪郭追跡方向に沿って隣接する外周輪郭部72の画素を検出する。例えば、図5に示すように、画素方向検出工程において、先に注目画素となっていた前回注目画素74により、今回の注目画素73が検出された場合、この注目画素73を中心として、前回注目画素74から輪郭追跡方向である時計回り方向(図5中、白抜き矢印の方向)に注目画素73の周囲8画素を検査し、次に外周輪郭部72を構成する画素(検出注目画素75)を検出する。そして、画素方向検出手段613は、注目画素73から検出注目画素75に向かう方向を画素方向として検出する。
【0035】
また、画素方向検出手段613は、検出した画素方向に対して、方向コードを設定する。ここで、画素方向としては、注目画素73から周囲8画素に向かう8方向が設定可能であるため、これら8方向に対応して8個の方向コードが設定される。具体的には、注目画素73の座標位置を(a,b)とした場合、図6に示すように、+y方向に隣接する座標(a,b+1)に向かう方向の方向コードを「0」、+y,+x方向に隣接する座標(a+1,b+1)に向かう方向の方向コードを「1」、+x方向に隣接する座標(a+1,b)に向かう方向の方向コードを「2」、+x、−y方向に隣接する座標(a+1,b−1)に向かう方向の方向コードを「3」、−y方向に隣接する座標(a,b−1)に向かう方向の方向コードを「4」、−x,−y方向に隣接する座標(a−1,b−1)に向かう方向の方向コードを「5」、−x方向に隣接する座標(a−1,b)に向かう方向の方向コードを「6」、−x,+y方向に隣接する座標(a−1,b+1)に向かう方向の方向コードを「7」が設定される。例えば、図5に示すような注目画素73では、画素方向が−y方向に隣接して検出注目画素75が検出されるため、この注目画素73における画素方向の方向コードは、「4」となる。
そして、画素方向検出手段613は、注目画素73の画素位置(座標)である座標位置データ83(図7参照)と、設定した方向コードが記録される方向データ84と、を関連付けた画素座標データ81を生成し、この画素座標データ81を始点から順に輪郭追跡方向に沿う順に記録した画素座標リスト80を生成する。この時、画素方向検出手段613は、各画素座標データ81に画素座標認識番号である座標ID82を付与して、図7に示すような画素座標データ81を画素座標リスト80に記録する。つまり、画素座標リスト80には、座標ID82順に画素座標データが記録される。
【0036】
方向変化点検出手段614は、外周輪郭部72の頂点である方向変化点76を検出する方向変化点検出工程を実施する。この方向変化点検出手段614は、画素座標リスト80に基づいて、座標ID82順に画素座標データ81の方向データ84を検査し、方向コードが変化する画素座標データ81を方向変化点76に対する画素座標データ81として検出する。
また、方向変化点検出手段614は、これらの検出した方向変化点76をリスト化した、図8に示すような方向変化点リスト80Aを生成する。この方向変化点リスト80Aの生成では、方向変化点検出手段614は、方向変化点76における方向データ84と、座標ID82とを関連付けた方向変化点データ85を作成し、前記座標ID82が小さい順に方向変化点ID86を付与する。そして、方向変化点検出手段614は、方向変化点ID86が小さい順に方向変化点データ85を記録した方向変化点リスト80Aを生成する。
なお、方向変化点リスト80Aとして、方向変化点ID86、方向データ84、および座標ID82を関連付けた方向変化点データ85を例示するが、対応する画素座標データ81が容易に判別可能なデータ構成に形成されていれば如何なるデータが記録されていてもよく、例えば、方向変化点ID86と、座標ID82のみが記録されるデータを方向変化点データとしてもよく、方向変化点ID86に加えて画素座標データ81に記録される各データを備えた方向変化点データなどであってもよい。
【0037】
方向差算出手段615は、方向変化点76における画素方向の方向コードに基づいて、輪郭追跡方向に沿う方向変化点76の方向推移を判断するための第一方向差および第二方向差を算出する。具体的には、方向差算出手段615は、輪郭追跡方向に沿って連続する3つの方向変化点76を検出し、これらの方向変化点76間の方向コードの差を算出する。例えば、方向変化点ID86がaの方向変化点76に対しては、方向変化点ID86がa,a+1,a+2である3つの方向変化点データ85を抽出する。そして、方向変化点ID86がn=aである方向変化点76の方向コード、および方向変化点ID86がa+1である方向変化点76の方向コードの差を、方向変化点ID86がaである方向変化点76での第一方向差とし、方向変化点ID86がn=aである方向変化点76の方向コード、および方向変化点ID86がa+2である方向変化点76の方向コードの差を、方向変化点ID86がaである第二方向差として算出する。
ここで、第一方向差および第二方向差として算出される方向コードの差とは、画素方向がどの程度変化するかを示す値であり、時計回り方向および反時計回り方向に対してそれぞれ2通りの差が算出されるが、そのうち値が最小となる一方を第一方向差および第二方向差として用いる。例えば、方向変化点IDがa,a+1,a+2の方向変化点76において、それぞれ方向コードが1,2,7である場合、方向変化点ID86がaである方向変化点76と方向変化点ID86がa+1である方向変化点76とでは、時計周り方向に45度、反時計回り方向に対して315度の差となるが、この場合、角度差が小さい45度が画素方向の変化となり、45度差分に対応する方向コードの差である「1」が第一方向差として採択される。一方、上記例において、方向変化点ID86がaである方向変化点76と,方向変化点ID86がa+2である方向変化点76とでは、時計周り方向に270度、半時計回り方向に90度となるが、この場合、角度差が小さい90度が画素方向の変化となり、90度差分に対応する方向コードの差である「2」が第二方向差として採択される。
【0038】
形状変化点抽出手段616は、各方向変化点76の第一方向差および第二方向差に基づいて、第一方向差または第二方向差が所定の角度閾値である形状変化点77(図9参照)を抽出する形状変化点抽出工程を実施する。図9は、図4に示す検査対象の撮像画像における形状変化点を示す図である。
具体的には、形状変化点抽出手段616は、各方向変化点76における第一方向差および第二方向差を参照し、これらの第一方向差または第二方向差が角度閾値である「2」以上となる方向変化点76を検出する。そして、形状変化点抽出手段616は、第一方向差が「2」以上であり、第二方向差が「2」未満である場合には、その方向変化点76の次の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、第二方向差が「2」以上である場合には、第一方向差の値に如何なる値であっても、その方向変化点76の次の方向変化点76、および、さらにその次の方向変化点76をそれぞれ形状変化点77として抽出する。例えば、方向変化点ID86がaである方向変化点76の第一方向差が「2」であり、第二方向差が「1」である場合には、形状変化点抽出手段616は、方向変化点ID86がa+1である方向変化点76のみを形状変化点77として抽出する。また、形状変化点抽出手段616は、方向変化点ID86がaである方向変化点76の第二方向差が「2」である場合には、第一方向差の値に関わらず、方向変化点ID86がa+1、a+2である2つの方向変化点76を形状変化点77として抽出する。
また、形状変化点抽出手段616は、図10に示すような形状変化点リスト80Bを生成する。すなわち、形状変化点抽出手段616は、方向変化点リスト80Aに記録される方向変化点データ85に、さらに、第一方向差データ871、第二方向差データ872、および形状変化点に対応するか否かを示すフラグデータ88を付与した形状変化点データ89を生成し、形状変化点データ89を方向変化点ID86順に並べた形状変化点リスト80Bを生成する。
【0039】
欠陥候補抽出手段62は、輪郭処理手段61により抽出された形状変化点77に基づいて、欠陥候補部78を抽出する欠陥抽出工程を実施する。ここで、図11および図12に、欠陥候補部を表す図を示す。
具体的には、欠陥候補抽出手段62は、画素座標リスト80から、輪郭追跡方向に沿って連続する2つの形状変化点77に対する座標ID82の画素座標データ81を認識し、これらの画素座標データ81における座標位置データ83に基づいて、形状変化点77間の距離を算出する。そして、これらの距離が所定の欠陥閾値以下となる一対の形状変化点77を検出する。なお、本実施の形態では、欠陥閾値として5画素を設定し、欠陥候補部位を検出するが、この欠陥閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することが可能であり、例えばより小さい欠陥を検出対象とする場合、より小さい欠陥閾値を設定することで、精度のよい欠陥検出を実施することが可能となる。
そして、欠陥候補抽出手段62は、欠陥閾値以下となる一対の形状変化点77間を検出すると、図11に示すように、これらの形状変化点77間を欠陥候補部78として抽出する。また、この時、外周輪郭部72上で、欠陥候補部78が輪郭追跡方向に沿って複数連続している場合、これら一連の欠陥候補部78を関連付け、1つの欠陥候補部78として認識する。ここで、図12は、被検査物1の外周輪郭部72に欠陥がある場合の欠陥候補部を示す図である。図12に示すように、外周輪郭部72に欠陥や異物がある場合、形状変化点77間の距離が短くなる。このような場合、形状変化点77間でそれぞれ欠陥候補部78が検出され、これらの欠陥候補部が輪郭追跡方向に沿って連続して配置されるため、欠陥候補抽出手段62は、これらの一連の欠陥候補部78を一つの欠陥候補部78として認識する。
【0040】
欠陥検出手段63は、欠陥候補抽出手段62により抽出された欠陥候補部78から欠陥部位を検出する欠陥検出工程を実施する。具体的には、欠陥検出手段63は、欠陥候補部78の慣性主軸方向を計算し、慣性主軸方向に直交する幅方向の寸法(幅寸法)を計測する。そして、この幅寸法が所定のサイズ閾値以上である場合に、欠陥候補部78を、欠陥部位として検出する。ここで、前記した図11は、欠陥がない良品に対する撮像画像に基づいて検出される欠陥候補部78を示す図であり、幅寸法は1画素分となる。したがって、図11のような良品の場合、欠陥部位は検出されない。一方、図12に示すような欠陥候補部78では、幅寸法が5画素となる。この場合、サイズ閾値として例えば3画素が設定されている場合、欠陥検出手段63は、この欠陥候補部78を一連の欠陥部位として検出する。
【0041】
〔欠陥検出装置の動作〕
次に、本実施の形態の欠陥検出装置による欠陥検出方法について、フローチャートを用いて説明する。図13は、本実施の形態の欠陥検出装置100の動作を説明するためのフローチャートである。
【0042】
まず、被検査物1がXYステージ2にセットされると、制御装置6の画像入力手段60は、被検査物1の画像をCCDカメラ5で撮影し、その撮影画像の画像データを取得する画像取得工程(撮像工程)を行う(ST1)。このとき撮影画像の画像データは、図示しないA/D変換器により、例えば、256階調(8ビット)のデジタルデータとして、制御装置6に取り込まれる。
【0043】
次に、輪郭処理手段61は、取得された画像に対して外周輪郭部72上の欠陥を検出するための前処理であり輪郭処理工程を実施する。この輪郭処理工程では、以下のST2〜ST7の処理により実施される。
すなわち、輪郭処理手段61は、まず、輪郭検出手段611により、被検査物1の外周形状に対応する外周輪郭部72を検出する輪郭検出工程を実施する(ST2)。このST2の輪郭検出工程では、輪郭処理手段61は、撮像画像70に対してノイズ除去処理を実施させ、この処理された撮像画像70を、所定の輝度閾値を用いて二値化して、二値化画像を生成する。そして、この二値化された撮像画像70を小領域の分割した分割撮像画像71として、この分割撮像画像71の各画素において、低輝度画素に隣接する高輝度画素を検出することで、被検査物1の外周輪郭部72を検出する。ここで、欠陥がない良品の一部の二値化画像を示す図3に対し、外周輪郭部72に欠陥が存在する場合の二値化された分割撮像画像71を図14に示す。
【0044】
次に、輪郭処理手段61は、追跡方向設定手段612により、追跡方向設定工程を実施する(ST3)。すなわち、追跡方向設定手段612は、ST1において検出された外周輪郭部72上の一点を始点Oとして設定し、この外周輪郭部72に沿う時計回り方向を輪郭追跡方向として設定する。これにより、図3に示すような良品パターンでは、図4に示すような輪郭追跡方向が設定され、図14に示すような欠陥パターンでは、図15に示すような輪郭追跡方向が設定される。
【0045】
この後、輪郭処理手段61は、画素方向検出手段613により、画素方向検出工程を実施する(ST4)。この画素方向検出工程では、画素方向検出手段613は、外周輪郭部72上の始点Oから順に注目画素73を切り替え、輪郭追跡方向に沿って注目画素73に隣接する検出注目画素75を検出する。そして、注目画素73から見た検出画素の画素方向を方向コードに変換して取得する。具体的な検出注目画素75の検出方法は、図5を用いて上記にて説明した通りであり、注目画素73の周囲8画素と、先に検出された前回注目画素74から時計回り方向に順次検査する。そして、外周輪郭部72を形成する画素が検出されると、この画素を検出注目画素75とし、注目画素73から検出注目画素75に向かう方向を画素方向として方向コードを取得する。
また、ST4の画素方向検出工程では、画素方向検出手段613は、取得した方向コードを記録する方向データ84と、注目画素73の座標を記録する座標位置データ83と、座標ID82とを関連付けた画素座標データ81を生成して、図7に示すような画素座標リスト80を生成する。そして、画素方向検出手段613は、生成した画素座標リスト80を適宜読み出し可能に、記憶手段に記憶する。
【0046】
そして、輪郭処理手段61は、ST4の画素方向検出工程の後、方向変化点76を検出する方向変化点検出工程を実施する(ST5)。この方向変化点検出工程では、輪郭処理手段61は、方向変化点検出手段614により、画素座標リスト80に記録される画素座標データ81の方向データ84を座標ID82順に読み込み、方向データ84に記録される方向コードが、1つ先に読み込まれた画素座標データとは異なる画素座標データ81を検出し、これらの検出された画素座標データ81から、図8に示すような方向変化点リスト80Aを生成する。
【0047】
その後、輪郭処理手段61は、ST5により得られた方向変化点リスト80Aに基づいて、各方向変化点76における第一方向差および第二方向差を算出する方向差算出工程を実施する(ST6)。この方向差算出工程では、輪郭処理手段61は、方向差算出手段615により、方向変化点リスト80Aの方向変化点データを順に3つ読み取り、各方向変化点76と、1つ先の方向変化点76との画素方向の差である第一方向差、各方向変化点76と、2つ先の方向変化点76との画素方向の差である第二方向差を算出する。
そして、輪郭処理手段61は、このST6の方向差算出工程において取得した第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点抽出手段616により、形状変化点77を抽出する形状変化点抽出工程を実施する(ST7)。すなわち、形状変化点抽出手段616は、第一方向差および第二方向差のうち、第一方向差が「2」以上である方向変化点76に対し、輪郭追跡方向に沿って1つ先の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、第二方向差が「2」以上である方向変化点76に対し、1つ先の方向変化点76、および2つ先の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。これにより、図4に示すようなパターンでは、図9に示すような形状変化点77が検出され、図15に示すようなパターンでは、図16に示すような形状変化点77が検出される。
【0048】
以上により、輪郭処理手段61により形状変化点77が抽出された後、欠陥候補抽出手段62は、形状変化点77に基づいて欠陥候補部78を抽出する欠陥候補抽出工程を実施する(ST8)。この欠陥候補抽出工程では、欠陥候補抽出手段62は、輪郭追跡方向に沿う形状変化点間の距離を算出し、その距離が欠陥閾値(本実施の形態では、例えば5)以下となる形状変化点77を抽出する。そして、抽出した形状変化点77間を結ぶ外周輪郭部72を欠陥候補部78とし、輪郭追跡方向に沿って欠陥候補部78が複数連続して配置されている場合は、これらの一連の欠陥候補部78を1つの欠陥候補部78として認識する。これにより、図9に示すような方向変化点76の検出結果画像からは、図11に示すような形状変化点77および欠陥候補部78が検出され、図16に示すような方向変化点76の検出結果画像からは、図12に示すような形状変化点77および欠陥候補部78が検出される。
【0049】
そして、欠陥検出手段63は、ST8にて抽出された欠陥候補部78を解析することで、欠陥候補部78が欠陥であるか否かを判断し、欠陥部位のみを検出する欠陥検出工程を実施する(ST9)。
これには、欠陥検出手段63は、欠陥候補抽出工程により抽出された欠陥候補部78に対して、面積が最小となる外接矩形を検出し、この外接矩形の短辺寸法を所定のサイズ閾値と比較して欠陥部位か否かを判断する。本実施の形態では、外接矩形の短辺寸法が例えば3画素以上となる場合に、欠陥候補部78を欠陥部位として検出する。したがって、図11に示すような場合では、幅寸法が1画素となるため、欠陥部位は検出されず、図12に示すような場合、幅寸法が5画素となるため、図17に示すような欠陥候補部78が欠陥部位として検出される。
【0050】
〔実施の形態の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態の欠陥検出装置100では、被検査物1の撮像画像に対して、輪郭検出手段611により外周輪郭部72を検出する輪郭検出工程を実施し、検出された外周輪郭部72に対して追跡方向設定手段612による輪郭追跡方向の設定処理を実施させる。そして、外周輪郭部72を構成する各画素に対して、画素方向検出手段613により画素方向検出工程を実施し、各画素に対する方向コードを検出する。この後、方向コードが変化する点を検出して方向変化点76を検出し、これらの方向変化点76の方向コードから、方向差算出工程において、第一方向差および第二方向差を算出する。そして、これらの第一方向差および第二方向差の値が所定の閾値以下となる場合に、第一方向差または第二方向差に対応する方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、欠陥候補抽出手段62は、これらの形状変化点77間の寸法が欠陥閾値以下となる部分を欠陥候補部78として抽出し、欠陥検出手段63は、これらの欠陥候補部78のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥候補部78を欠陥として検出する。
【0051】
以上のような構成により各工程が実施されることで、外周輪郭部72上の頂点である方向変化点76が、方向コードに基づいて検出されることとなる。これにより、例えば、1箇所に頂点が集中して配置される場合など、複雑な形状を有する被検査物1を対象とした場合であっても、外周輪郭部72の形状から方向変化点76(頂点)を精度よく検出することができる。
また、外周輪郭部72に沿って、形状欠陥や異物などの欠陥部位が存在する場合、欠陥部位の存在箇所に方向変化点76が集中し、かつその画素方向も大きく変化して、これらの方向変化点76が形状変化点77として抽出され、さらに、形状変化点77間の距離も短くなる。したがって、上記のように、輪郭追跡方向に沿って配置される3つの方向変化点76のうち、第一方向差および第二方向差が所定角度閾値以上となるものを形状変化点77として抽出し、形状変化点77間の距離が所定の欠陥閾値以下となるものを抽出することで、精度よく欠陥候補部78を抽出することができる。
さらに、欠陥候補部78の中には、欠陥でない正常な部位もあり、これらの正常な部位は、外周輪郭部72に対する変化率が小さく、幅寸法が小さくなる。したがって、欠陥検出手段63により、このような幅寸法が小さい欠陥候補部78を省き、幅寸法がサイズ閾値以上となるもののみを抽出することで、精度よく欠陥部位のみを検出することができる。
そして、上記のような欠陥検出を実施することで、良品のパターンと被検査物1の撮像画像とを比較する必要がなく、被検査物1の撮像画像のみに基づいて欠陥部位を精度よく検出することができる。したがって、例えば異方性エッチング加工などにより形成されるシリコン構造体など、良品パターンが1つに定まらないような被検査物1が対象であった場合や、検査を実施する環境により、例えば膨張縮小率が大きく、所定のマージンを用いたパターンマッチング処理が実施できない場合であっても、精度よく欠陥部位を検出することができる。
【0052】
また、画素方向検出手段613は、画素方向を示す方向コードを用いた方向データ84を生成する。
ここで、画素方向検出手段613は、画素方向を例えば水平方向(x軸方向)に対する角度として検出し、方向データ84としてその角度が入力されるものであってもよいが、この場合、データ量が大きくなり、第一方向差や第二方向差の算出処理に対しても処理負荷が増大する。これに対して、本実施の形態では、画素方向を1桁の数値である方向コードで示すことで、処理負荷をより軽減させることができる。また、1画素に隣接する画素は8画素のみであるため、方向コードとして0〜7のいずれかを設定するだけでよく、方向データ84として記録されるデータ量も小さくなり、その結果、画素座標データ81や画素座標リスト80のトータルデータ量も小さくなる。したがって、画素座標リスト80を記録する記録スペースの圧迫を防止でき、各工程におけるデータ処理においても処理負荷を軽減させることができる。
また、画素方向検出手段613は、画素方向を示す方向データ84と、画素の位置座標を示す座標位置データ83と、座標ID82と、を関連付けた画素座標データ81を生成する。このような画素座標データ81を生成することで、効率よくデータ管理を実施することができる。座標ID82を用いて後の工程における各データ処理を実施することができるため、データ処理上、有利となる。
【0053】
そして、方向変化点検出手段614は、画素座標リスト80を参照し、画素座標リスト80において、座標ID82の先頭から検査して、方向データ84に、先に検査した画素座標データ81の方向データ84と異なる方向コードが記録される画素座標データ81を検出して、方向変化点76としている。このような処理を実施することで、例えば撮像画像の画像データを解析する必要がなく、画素座標リスト80のみから、方向変化点76を効率よく検出することができる。
また、方向変化点検出手段614は、方向変化点データ85を生成し、方向変化点ID86を付して順次方向変化点リスト80Aに記録する。したがって、方向差算出手段615は、このような方向変化点リスト80Aに基づいて、順に方向変化点データ85を参照し方向コードの差を算出するだけで、容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。
また、画素座標データ81や方向変化点データ85をリスト化し、画素座標リスト80や方向変化点リスト80Aとして記録しておくことで、例えば利用者の設定入力により、これらのリストを表示装置7やその他出力装置に容易に出力させることができる。
【0054】
そして、欠陥検出工程では、欠陥候補部78の幅寸法を計測し、この幅寸法が所定サイズ閾値以下である場合に欠陥として検出する。
欠陥部位の検出としては例えば欠陥部位により囲われる面積や、外接矩形を形成し、この外接矩形の面積を算出するなどをも考えられるが、本実施の形態では、欠陥候補部78の慣性主軸方向を求め、この慣性主軸方向に直交する幅方向における寸法である幅寸法とを比較して、欠陥部位を検出する。欠陥候補部78の幅寸法が大きい場合、欠陥候補部78の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥検出手段63は、欠陥候補部78の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値と比較することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部78の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【0055】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施の形態では、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bを生成し、これらのリストに基づいて欠陥検出処理を実施したが、これに限定されない。例えば、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bの少なくとも1つが生成されず、取得した座標データおよび方向コードのみにより信号処理を実施する構成としてもよい。すなわち、上記画素座標リスト80は、利用者の操作により、例えば表示装置7への表示や、印刷装置での印刷などの出力処理の際に、画素座標リスト80をそのまま出力することで、出力処理が容易に実行できる利点があるが、コンピュータによる処理により一連の欠陥検出処理を実施する場合、処理負荷を大きくする要因となる場合がある。これに対して、例えば、画素方向検出手段613により、輪郭追跡方向に沿う各画素の座標位置およびその画素方向を示す方向コードを検出し、方向変化点検出手段614により方向コードが異なる点、すなわち方向変化点のみを抽出する。そして、方向差算出手段615は、順次抽出される方向変化点から、第一方向差および第二方向差を算出し、形状変化点抽出手段616は、第一方向差および第二方向差に基づいて形状変化点のみを抽出する。このような構成にすることで、各リスト80,80A,80Bを生成することなく、撮像画像から読み取られる各座標データのみで、形状変化点のみを抽出することが可能となる。
【0056】
また、ST2の輪郭検出工程において、輪郭検出手段611は、撮像画像の二値化画像を生成し、生成した二値化画像において、輝度差がある画素を抽出することで外周輪郭部72を検出する構成および手法を採ったが、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段611は、撮像画像に対して1次微分フィルターやラプラシアンフィルターを適用するなど、微分フィルターによる輪郭抽出処理を実施してもよい。
【0057】
本発明は、直線を基調とした外周輪郭形状を有する被検査物1を対象とするとし、その一例として上記実施の形態において異方性エッチングにより表面加工されたシリコンを被検査物1の例として挙げたが、これに限定されるものではなく、その他の製造法により製造された直線を基調とする被検査物1であってもよい。
【0058】
上記実施の形態において、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bを生成したが、画素座標リスト80の各画素座標データ81に、方向変化点76であるか否かを示すフラグデータ、第一方向差、第二方向差、および形状変化点77を示すフラグデータを記録する構成、および処理を実施してもよく、この場合、方向変化点リスト80Aおよび形状変化点リスト80Bの生成が不要となり、処理の迅速化、記憶領域圧迫の防止を図ることができる。
【0059】
さらに、上記実施の形態において、角度閾値として「2」、欠陥閾値として「5画素」、サイズ閾値として「3画素」を設定し、各種処理を実施したが、これに限定されない。すなわち、これらの閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することができるものであり、例えば利用者の設定入力により、設定可能な構成としてもよい。
【0060】
そして、上記実施の形態では、撮像画像に対してメディアンフィルターを適用した後に二値化画像を生成することで、ノイズを除去した二値化画像を生成したが、ノイズ除去方法としては、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段611による外周輪郭部72の検出の際に、注目画素の周囲に配置される8画素内の、形状形成領域を構成する画素数を計測し、この画素数が3個以下である場合に前記注目画素をノイズとして検出し、外周輪郭部72から外す処理を実施してもよい。
【0061】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【0062】
1…被検査物、62…欠陥候補抽出手段、63…欠陥検出手段、70…撮像画像、72…外周輪郭部、76…方向変化点、77…形状変化点、78…欠陥候補部、80…画素座標リスト、80A…方向変化点リスト、80B…形状変化点リスト、81…画素座標データ、82…画素座標認識番号である座標ID、83…座標位置データ、84…方向データ、86…方向変化点認識番号である方向変化点ID、611…輪郭検出手段、612…追跡方向設定手段、613…画素方向検出手段、614…方向変化点検出手段、615…方向差算出手段、616…形状変化点抽出手段。
【技術分野】
【0001】
本発明は、被検査物を撮像した画像を処理することで、被検査物の輪郭形状欠陥を検出する欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、被検査物の外周縁の輪郭形状欠陥を検出する処理として、被検査物を撮像して得られる撮像画像と、予め撮像、登録しておいた良品パターンとを画素レベルで比較し、形状に差がある部分を欠陥や異物として切り出す、いわゆるパターンマッチング処理が知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
特許文献1に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像と、設計データより作成した良品パターンとを比較し、不一致部を欠陥として検出する。その際、サイズが異なる複数の良品パターンを用意し、被検査物にサイズが最も近い良品パターンを選択することで、誤検出の低減、検査時間の短縮を図っている。
【0004】
また、形状のエッジの特徴量パターンを利用して、検査対象の特徴量パターンと良品の特徴量パターンとを比較することで、特徴量パターンに差がある部分を欠陥や異物として検出する検査装置が知られている(特許文献2,3参照)。
【0005】
特許文献2に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像のエッジ位置から検出される方向コードを検出し、方向コードの変化する特徴点から演算される特徴コードをリスト化して特徴コード列を作成する。そして、被検査物の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較して、配線パターンの不良を検出する処理が実施されている。
【0006】
特許文献3に記載の検査装置では、被検査物の撮像画像の輪郭上の点を追跡し、輪郭上の点の座標リストを取得する。そして、この輪郭上の注目点と、その注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される2点とを用い、これら3点で形成される面積を算出する。この面積を輪郭上の全ての点に対して算出し、その遷移パターンを得る。この後、良品に対して予め設定された基準遷移パターンと、被検査物に対して得られた遷移パターンとを比較し、遷移パターンが異なる点を欠陥として検出する方法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開平11−94761号公報
【特許文献2】特開平6−288738号公報
【特許文献3】特開2000−28330号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
上記特許文献1に記載のような、予め設定された良品と被検査物とを比較するパターンマッチング処理は、良品の輪郭形状が変化しない場合や、良品の形状許容マージンが小さい場合において、複数の良品パターンを登録することで、形状サイズが変わる検査対象に対して、最も近い良品パターンを選択して比較し、不一致部を欠陥として検出する。これにより、被検査物における欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
また、上記特許文献2の欠陥検出方法では、形状のエッジをコード化して特徴コード列を作成し、検査対象の特徴コード列と、良品に基づいて予め生成される特徴コード列とを比較し、不一致部を不良として検出する。これにより、微細な形状変化の検査対象に対して、精度よく欠陥や異物を検出することが可能となる。
また、特許文献3の欠陥検出方法では、形状のエッジをトレースして、エッジ上の任意の点を注目点として、注目点の前後に任意の距離だけ離れて配置される2点を設定する。そして、これらの3点で形成される面積の遷移パターンと、予め設定された複数の形状の遷移パターンとを比較することで、検査対象の欠陥や異物を精度よく検出することが可能となる。
【0009】
しかしながら、例えばシリコンを異方性エッチング加工することにより、直線を基調とする外周輪郭形状に形成される被検査物では、エッチングの進み具合などによって、外周輪郭形状が大幅に変化する。したがって、このような被検査物に対して、良品パターンや不良品パターンを明確に設定することはできず、上記特許文献1や特許文献2、特許文献3に示すような従来の良品パターンとの比較による欠陥検出を実施することができないという問題がある。
【0010】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、直線を基調とした外周輪郭を有する被検査物に対して、精度よく輪郭形状欠陥を検出可能な欠陥検出方法、欠陥検出装置、および欠陥検出プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の欠陥検出方法は、直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、を具備したことを特徴とする。
【0012】
この発明では、被検査物の撮像画像から、まず、輪郭検出工程により外周輪郭部を検出し、追跡方向設定工程において、この外周輪郭部に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する。この追跡方向設定工程では、外周輪郭部上の任意の一点を始点として選定するが、この始点としては、外周輪郭部上の直線部上の一点であってもよく、いずれかの頂点であってもよい。この後、画素方向検出工程により、外周輪郭部上の各画素における画素方向を検出する。この画素方向検出工程では、画素方向検出対象となる画素に対して、輪郭追跡方向の下流側に隣り合って配置される画素を検出し、上流側に配置される検出対象画素から、下流側に配置される方向を検出対象画素の画素方向として検出する。
【0013】
次に、本発明では、方向変化点検出工程により、画素方向が変化する画素を検出、すなわち、外周輪郭部における頂点を検出する。そして、方向差算出工程では、連続する3つの方向変化点を検出し、これらの方向変化点において、画素方向がどのように変化したかを示す画素方向の差を算出し、3つの方向変化点において最も上流側に配置される方向変化点における第一方向差および第二方向差として設定する。ここで、第一方向差および第二方向差としては、具体的な角度差であってもよく、例えばxy座標における+y軸方向を0とし、画素方向が時計回り方向に45度回転する毎に1を加算した0〜7の方向コードを設定し、これらの方向コードの差を第一および第二方向差として設定してもよい。
【0014】
この後、本発明では、形状変化点抽出工程により、各方向変化点に対して算出された第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点を設定し、欠陥候補抽出工程において、これらの形状変化点間の距離が所定の欠陥閾値以下となる形状変化点、および外周輪郭部を欠陥候補部として検出する。すなわち、被検査物の外周縁に沿って欠陥がある場合、撮像画像では、その欠陥および欠陥周部に頂点が集中して形成され、頂点間の距離が短くなる。したがって、このような形状変化点の距離が欠陥閾値より短い部位を検出することで、輪郭形状欠陥を精度よく検出することが可能となる。また、この欠陥候補抽出工程では、輪郭追跡方向に沿って存在する複数の形状変化点において、各形状変化点間の距離が欠陥閾値以下であり、複数の欠陥候補部が連続して配置される場合では、これらの一連の欠陥候補部を1つの欠陥候補部と見なす。
また、欠陥検出工程では、検出した欠陥候補部のサイズを計測する。このサイズとは、例えば欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅寸法であってもよく、欠陥候補部により囲われる部位の面積であってもよい。欠陥候補部のサイズが小さい場合は、頂点間の距離が短いだけで欠陥でないものや、欠陥であったとしても無視できる程度に十分に小さいものであることが考えられ、一方、これに対して、欠陥候補部のサイズが大きい場合には、形状欠陥または異物である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部のサイズにサイズ閾値を設け、このサイズ閾値以上となる欠陥候補部を検出することで、精度よく欠陥を検出することができる。
【0015】
以上により、本発明では、良品パターンを用いることなく、撮像される撮像画像を画像処理することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、欠陥候補抽出工程において、適切に設定された欠陥閾値を用いることで、頂点が一部に集中して形成される場合であっても、頂点と欠陥点を適切に振り分け、欠陥候補群のみを抽出することができ、このように抽出された欠陥候補部を、欠陥検出工程において、さらに適切に設定されたサイズ閾値により振り分けることで、高精度に欠陥部位を検出することが可能となる。これにより、エッチング加工などを用いた被検査物のように、良品パターンの外周輪郭形状が定まらない場合であっても、高精度に外周輪郭部に存在する輪郭形状欠陥(形状欠陥や異物など)を検出することができる。
【0016】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成することが好ましい。
【0017】
画素方向検出工程では、輪郭追跡方向に沿って連続する画素のうち、上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向として、例えば所定の軸方向に対する角度を検出する処理を実施してもよいが、数値計算の複雑化を招くおそれがある。一方、撮像画像は、複数の画素が水平方向および垂直方向に沿って、マトリクス状に配置されるものであるため、所定の1画素の周囲に配置される画素は、鉛直方向に連続する2画素、垂直方向に連続する2画素、および45度方向に配置される4画素の合計8画素のみとなる。したがって、画素方向検出工程において設定される画素方向としては、これらの画素に向かう8方向のいずれかとなるため、これらの8方向をそれぞれ数値で表した方向コードを用いることで、演算処理の簡略化を図ることができる。この方向コードとしては、例えば、+y軸方向に向かう方向を「0」とし、画素方向が時計回り方向に45°変化する度に方向コードを+1を加算した「0」〜「7」の数値を用いてもよく、その他の簡単な数値や記号などを用いてもよい。
また、各画素の座標位置とその座標における方向コードを関連付けた画素座標データを生成することで、以降の演算処理をさらに簡単にできる。また、画素座標データを用いた様々なデータ処理に容易に対応することができ、例えば、利用者が各画素の座標位置の表示処理を実施する場合には、画素座標データをそのまま表示装置に出力させることで表示処理を迅速に実施することができ、例えば画素座標の修正処理をする場合などでも、直接画素座標データを編集可能とすることで、利用者の要求に対して容易に対応することができる。
【0018】
本発明の欠陥検出方法では、前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する3つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出することが好ましい。
【0019】
この発明では、画素方向検出工程は、上記のように生成した画素座標データを輪郭追跡方向に沿って順に記録した画素座標リストを生成し、方向変化点検出工程は、この画素座標リストに記録される画素座標リストに基づいて、方向コードが変化するデータのみを抽出した方向変化点リストを生成する。この時方向変化点検出工程は、輪郭追跡方向に沿う順番に、例えば「1,2,3,4…」や「a,b,c,d…」などといった、容易にリスト登録順が認識可能なデータである方向変化点認識番号を付与して方向変化点リストを生成する。そして、方向差算出工程では、方向変化点リストに記録される各画素座標データのうち、この方向変化点認識番号順となる3つのデータを抽出して、これらのデータから第一方向差および第二方向差を方向コードに基づいて算出する。ここで、方向変化点リストに記録される画素座標データとしては、必ずしも座標コードと方向コードが記録されている必要はなく、例えば、画素座標リストに記録される画素座標データのうち、方向変化点に対応する画素座標データを指すリンクデータが記録されるリストであってもよい。
この発明により、画素方向検出工程において、画素座標データをリスト化することで、方向変化点検出工程および方向差算出工程では、このリストから必要な画素座標データを抽出し、簡単なデータ処理により容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。したがって、処理の迅速化、処理負荷の軽減を図ることができる。
【0020】
本発明の欠陥検出方法では、前記欠陥検出工程は、前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出することが好ましい。
【0021】
この発明では、検出された欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向の幅寸法に基づいて欠陥部位を検出する。欠陥候補部のうち、慣性主軸方向に沿う長さ寸法のみが大きい場合、頂点が集中する複雑な形状部の一部である場合や、軽微な欠陥の場合が考えられる。これに対して、幅寸法が大きい場合、欠陥候補部の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥候補部は、欠陥候補部の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値を比較することで欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【0022】
本発明の欠陥検出装置は、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を具備したことを特徴とする。
【0023】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施する欠陥検出装置であり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受でき、被検査物の外周輪郭部の形状異常や異物付着などの輪郭形状欠陥を精度よく検出することができる。
【0024】
本発明の欠陥検出プログラムは、演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、当該欠陥検出プログラムは、被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、を備えることを特徴とする。
【0025】
この発明は、上述した欠陥検出方法を実施するために用いられるプログラムであり、上記欠陥検出方法の発明と同様の作用および効果を享受できる。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1】本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図。
【図2】撮像画像の画像データの一例を示す図。
【図3】被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図4】被検査物の分割撮像画像に対する輪郭追跡方向を示す図。
【図5】画素方向検出方法の一例を説明する図。
【図6】画素位置と方向コードの関係を示す図。
【図7】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する画素座標リストを示す図。
【図8】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する方向変化点リストを示す図。
【図9】被検査物の分割撮像画像に対する形状変化点を示す図。
【図10】図3に示す被検査物の外周輪郭部に対する形状変化点リストを示す図。
【図11】図3の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図12】他の被検査物の欠陥候補部を示す図。
【図13】本実施の形態の欠陥検出装置の動作を示すフローチャート。
【図14】欠陥を有する被検査物の分割撮像画像を示す図。
【図15】図14に示す分割撮像画像に対して設定される輪郭追跡方向を表す図。
【図16】図14に示す分割撮像画像に対して抽出される形状変化点を表す図。
【図17】図14に示す分割撮像画像に対して検出される欠陥部位を表す図。
【発明を実施するための形態】
【0027】
〔欠陥検出装置の構成〕
図1は本発明の一実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示すブロック図である。
本実施の形態の欠陥検出装置100は、フレキシブル基板や、半導体ウェハなどの被検査物1の外周形状部の形状欠陥、すなわち、形状異常や、異物を検出するものである。また、欠陥検出装置100により、外周形状欠陥を検出可能な被検査物1としては、例えば異方性エッチング処理が施されたシリコンなどにより、直線を基調とした外周形状部が形成される構造物を対象とすることができる。
そして、欠陥検出装置100は、XYステージ2、顕微鏡4、CCDカメラ5、制御装置6、表示装置7を備えて構成される。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構成されている。
【0028】
顕微鏡4は、被検査物1を拡大してCCDカメラ5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。
CCDカメラ5は、顕微鏡4を介して被検査物1を撮影する撮像手段である。
制御装置6は、CCDカメラ5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7は、制御装置6に接続された液晶ディスプレイなどの表示装置である。
【0029】
制御装置6は、例えばパーソナルコンピュータなどを用いることができ、CCDカメラ5により撮像された撮像画像を処理して、被検査物1の欠陥を検出する。そして、この制御装置6は、図1に示すように、画像入力手段60と、輪郭処理手段61と、欠陥候補抽出手段62と、欠陥検出手段63と、を備えている。
ここで、制御装置6は、HDDやメモリなどの図示しない記憶手段を備え、この記憶手段に記録されるプログラムとして上記輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63が記憶されている。そして、制御装置6に設けられる図示しないCPU(Central Processing Unit)により、記憶手段から適宜輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63などのプログラムが読み出され、演算処理されることで、被検査物1における形状欠陥の検出処理が実行される。
なお、本実施の形態では、上記のように、輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63がプログラムとして記憶手段に記憶され、CPUにより適宜読み出されて処理が実行される構成を例示するが、これに限定されない。すなわち、輪郭処理手段61、欠陥候補抽出手段62、および欠陥検出手段63は、ICチップなどの集積回路、その他ハードウェアにより構成され、画像入力手段60から入力される撮像画像の画像データを適宜信号処理することで欠陥を検出する構成としてもよい。
【0030】
画像入力手段60は、CCDカメラ5から撮像された図2に示すような撮像画像の画像データが入力され、その画像データを図示しない記憶手段に記憶する。
【0031】
輪郭処理手段61は、取得した撮像画像に対して、被検査物1の外周形状部に対応する外周輪郭部を検出、および解析するものである。この輪郭処理手段61は、図1に示すように、輪郭検出手段611と、追跡方向設定手段612と、画素方向検出手段613と、方向変化点検出手段614と、方向差算出手段615と、形状変化点抽出手段616と、を備えている。
【0032】
輪郭検出手段611は、画像入力手段60に入力され、記憶手段に記憶された撮像画像を読み出し、被検査物1の外周輪郭部を検出する輪郭検出工程を実施する。
具体的には、輪郭検出手段611は、撮像画像に対して、例えばメディアンフィルターを適用してノイズ成分を除去し、ノイズ成分を除去した画像に対して、所定輝度閾値で二値化処理し、二値化画像を生成する。そして、輪郭検出手段611は、二値化画像の輝度値に基づいて、被検査物1に対応する形状形成領域と、背景領域とを認識し、このうち形状形成領域の最外周に配置される画素を外周輪郭部72として検出する。この時、輪郭検出手段611は、図2に示すような撮像画像70を図3に示すような少領域の分割撮像画像71に分割し、これらの少領域に対して処理を実施するものであってもよい。なお、本実施の形態では、図3に示すような分割撮像画像71を用いて欠陥検出処理を実施する構成を以下に説明するが、図2に示す撮像画像70をそのまま用いて欠陥を検出する構成および欠陥検出処理方法であってもよい。
【0033】
追跡方向設定手段612は、輪郭検出手段611により検出された外周輪郭部72に沿う一方向を輪郭追跡方向として設定する追跡方向設定工程を実施する。
具体的には、追跡方向設定手段612は、まず外周輪郭部72上で始点Oを設定する。本実施の形態では、図4に示すように、座標位置が(0,0)で、原点である頂点を始点Oとして設定する。なお、始点Oの設定としては、これに限定されず、原点(0,0)以外の頂点を始点として設定してもよく、頂点以外の外周輪郭部72上の点を始点として設定してもよい。そして、追跡方向設定手段612は、設定した始点から外周輪郭部72上を通り、再び始点に戻る一方向を輪郭追跡方向として設定する。また、輪郭追跡方向を時計回り方向として設定したが、反時計回り方向であってもよく、利用者により適宜設定されるものであってもよい。
【0034】
画素方向検出手段613は、追跡方向設定手段612により設定された輪郭追跡方向に沿って連続する2画素を検出し、輪郭追跡方向上流側の画素から下流側の画素に向かう画素方向を検出する画素方向検出工程を実施する。
すなわち、上記追跡方向設定手段612により設定される輪郭追跡設定方向とは、外周輪郭部72に対して検出処理を実施する方向を時計回り方向にするか、反時計回り方向にするかを決定するものであるが、この画素方向検出手段613は、外周輪郭部72を構成する各画素単位に対して、輪郭追跡方向に沿って連続する次の画素への詳細な方向を検出する。
ここで、画素方向の検出対象である注目画素に対して、周囲8画素内の外形輪郭部を構成する画素を検出し、その画素座標の関係から画素方向を設定する手法を用いてもよいが、注目画素の周囲8画素内に3画素または4画素の外形輪郭部を構成する画素が検出される場合があり、この場合、画素方向の判別が困難となる。したがって、本実施の形態では、図5に示す画素方向検出方法により画素方向を検出する画素方向検出処理を実施する。図5は、本実施の形態における画素方向の設定を説明するための説明図である。
すなわち、画素方向検出手段613は、画素方向の検出対象となる注目画素73と、前回検出された画素とを用い、次に輪郭追跡方向に沿って隣接する外周輪郭部72の画素を検出する。例えば、図5に示すように、画素方向検出工程において、先に注目画素となっていた前回注目画素74により、今回の注目画素73が検出された場合、この注目画素73を中心として、前回注目画素74から輪郭追跡方向である時計回り方向(図5中、白抜き矢印の方向)に注目画素73の周囲8画素を検査し、次に外周輪郭部72を構成する画素(検出注目画素75)を検出する。そして、画素方向検出手段613は、注目画素73から検出注目画素75に向かう方向を画素方向として検出する。
【0035】
また、画素方向検出手段613は、検出した画素方向に対して、方向コードを設定する。ここで、画素方向としては、注目画素73から周囲8画素に向かう8方向が設定可能であるため、これら8方向に対応して8個の方向コードが設定される。具体的には、注目画素73の座標位置を(a,b)とした場合、図6に示すように、+y方向に隣接する座標(a,b+1)に向かう方向の方向コードを「0」、+y,+x方向に隣接する座標(a+1,b+1)に向かう方向の方向コードを「1」、+x方向に隣接する座標(a+1,b)に向かう方向の方向コードを「2」、+x、−y方向に隣接する座標(a+1,b−1)に向かう方向の方向コードを「3」、−y方向に隣接する座標(a,b−1)に向かう方向の方向コードを「4」、−x,−y方向に隣接する座標(a−1,b−1)に向かう方向の方向コードを「5」、−x方向に隣接する座標(a−1,b)に向かう方向の方向コードを「6」、−x,+y方向に隣接する座標(a−1,b+1)に向かう方向の方向コードを「7」が設定される。例えば、図5に示すような注目画素73では、画素方向が−y方向に隣接して検出注目画素75が検出されるため、この注目画素73における画素方向の方向コードは、「4」となる。
そして、画素方向検出手段613は、注目画素73の画素位置(座標)である座標位置データ83(図7参照)と、設定した方向コードが記録される方向データ84と、を関連付けた画素座標データ81を生成し、この画素座標データ81を始点から順に輪郭追跡方向に沿う順に記録した画素座標リスト80を生成する。この時、画素方向検出手段613は、各画素座標データ81に画素座標認識番号である座標ID82を付与して、図7に示すような画素座標データ81を画素座標リスト80に記録する。つまり、画素座標リスト80には、座標ID82順に画素座標データが記録される。
【0036】
方向変化点検出手段614は、外周輪郭部72の頂点である方向変化点76を検出する方向変化点検出工程を実施する。この方向変化点検出手段614は、画素座標リスト80に基づいて、座標ID82順に画素座標データ81の方向データ84を検査し、方向コードが変化する画素座標データ81を方向変化点76に対する画素座標データ81として検出する。
また、方向変化点検出手段614は、これらの検出した方向変化点76をリスト化した、図8に示すような方向変化点リスト80Aを生成する。この方向変化点リスト80Aの生成では、方向変化点検出手段614は、方向変化点76における方向データ84と、座標ID82とを関連付けた方向変化点データ85を作成し、前記座標ID82が小さい順に方向変化点ID86を付与する。そして、方向変化点検出手段614は、方向変化点ID86が小さい順に方向変化点データ85を記録した方向変化点リスト80Aを生成する。
なお、方向変化点リスト80Aとして、方向変化点ID86、方向データ84、および座標ID82を関連付けた方向変化点データ85を例示するが、対応する画素座標データ81が容易に判別可能なデータ構成に形成されていれば如何なるデータが記録されていてもよく、例えば、方向変化点ID86と、座標ID82のみが記録されるデータを方向変化点データとしてもよく、方向変化点ID86に加えて画素座標データ81に記録される各データを備えた方向変化点データなどであってもよい。
【0037】
方向差算出手段615は、方向変化点76における画素方向の方向コードに基づいて、輪郭追跡方向に沿う方向変化点76の方向推移を判断するための第一方向差および第二方向差を算出する。具体的には、方向差算出手段615は、輪郭追跡方向に沿って連続する3つの方向変化点76を検出し、これらの方向変化点76間の方向コードの差を算出する。例えば、方向変化点ID86がaの方向変化点76に対しては、方向変化点ID86がa,a+1,a+2である3つの方向変化点データ85を抽出する。そして、方向変化点ID86がn=aである方向変化点76の方向コード、および方向変化点ID86がa+1である方向変化点76の方向コードの差を、方向変化点ID86がaである方向変化点76での第一方向差とし、方向変化点ID86がn=aである方向変化点76の方向コード、および方向変化点ID86がa+2である方向変化点76の方向コードの差を、方向変化点ID86がaである第二方向差として算出する。
ここで、第一方向差および第二方向差として算出される方向コードの差とは、画素方向がどの程度変化するかを示す値であり、時計回り方向および反時計回り方向に対してそれぞれ2通りの差が算出されるが、そのうち値が最小となる一方を第一方向差および第二方向差として用いる。例えば、方向変化点IDがa,a+1,a+2の方向変化点76において、それぞれ方向コードが1,2,7である場合、方向変化点ID86がaである方向変化点76と方向変化点ID86がa+1である方向変化点76とでは、時計周り方向に45度、反時計回り方向に対して315度の差となるが、この場合、角度差が小さい45度が画素方向の変化となり、45度差分に対応する方向コードの差である「1」が第一方向差として採択される。一方、上記例において、方向変化点ID86がaである方向変化点76と,方向変化点ID86がa+2である方向変化点76とでは、時計周り方向に270度、半時計回り方向に90度となるが、この場合、角度差が小さい90度が画素方向の変化となり、90度差分に対応する方向コードの差である「2」が第二方向差として採択される。
【0038】
形状変化点抽出手段616は、各方向変化点76の第一方向差および第二方向差に基づいて、第一方向差または第二方向差が所定の角度閾値である形状変化点77(図9参照)を抽出する形状変化点抽出工程を実施する。図9は、図4に示す検査対象の撮像画像における形状変化点を示す図である。
具体的には、形状変化点抽出手段616は、各方向変化点76における第一方向差および第二方向差を参照し、これらの第一方向差または第二方向差が角度閾値である「2」以上となる方向変化点76を検出する。そして、形状変化点抽出手段616は、第一方向差が「2」以上であり、第二方向差が「2」未満である場合には、その方向変化点76の次の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、第二方向差が「2」以上である場合には、第一方向差の値に如何なる値であっても、その方向変化点76の次の方向変化点76、および、さらにその次の方向変化点76をそれぞれ形状変化点77として抽出する。例えば、方向変化点ID86がaである方向変化点76の第一方向差が「2」であり、第二方向差が「1」である場合には、形状変化点抽出手段616は、方向変化点ID86がa+1である方向変化点76のみを形状変化点77として抽出する。また、形状変化点抽出手段616は、方向変化点ID86がaである方向変化点76の第二方向差が「2」である場合には、第一方向差の値に関わらず、方向変化点ID86がa+1、a+2である2つの方向変化点76を形状変化点77として抽出する。
また、形状変化点抽出手段616は、図10に示すような形状変化点リスト80Bを生成する。すなわち、形状変化点抽出手段616は、方向変化点リスト80Aに記録される方向変化点データ85に、さらに、第一方向差データ871、第二方向差データ872、および形状変化点に対応するか否かを示すフラグデータ88を付与した形状変化点データ89を生成し、形状変化点データ89を方向変化点ID86順に並べた形状変化点リスト80Bを生成する。
【0039】
欠陥候補抽出手段62は、輪郭処理手段61により抽出された形状変化点77に基づいて、欠陥候補部78を抽出する欠陥抽出工程を実施する。ここで、図11および図12に、欠陥候補部を表す図を示す。
具体的には、欠陥候補抽出手段62は、画素座標リスト80から、輪郭追跡方向に沿って連続する2つの形状変化点77に対する座標ID82の画素座標データ81を認識し、これらの画素座標データ81における座標位置データ83に基づいて、形状変化点77間の距離を算出する。そして、これらの距離が所定の欠陥閾値以下となる一対の形状変化点77を検出する。なお、本実施の形態では、欠陥閾値として5画素を設定し、欠陥候補部位を検出するが、この欠陥閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することが可能であり、例えばより小さい欠陥を検出対象とする場合、より小さい欠陥閾値を設定することで、精度のよい欠陥検出を実施することが可能となる。
そして、欠陥候補抽出手段62は、欠陥閾値以下となる一対の形状変化点77間を検出すると、図11に示すように、これらの形状変化点77間を欠陥候補部78として抽出する。また、この時、外周輪郭部72上で、欠陥候補部78が輪郭追跡方向に沿って複数連続している場合、これら一連の欠陥候補部78を関連付け、1つの欠陥候補部78として認識する。ここで、図12は、被検査物1の外周輪郭部72に欠陥がある場合の欠陥候補部を示す図である。図12に示すように、外周輪郭部72に欠陥や異物がある場合、形状変化点77間の距離が短くなる。このような場合、形状変化点77間でそれぞれ欠陥候補部78が検出され、これらの欠陥候補部が輪郭追跡方向に沿って連続して配置されるため、欠陥候補抽出手段62は、これらの一連の欠陥候補部78を一つの欠陥候補部78として認識する。
【0040】
欠陥検出手段63は、欠陥候補抽出手段62により抽出された欠陥候補部78から欠陥部位を検出する欠陥検出工程を実施する。具体的には、欠陥検出手段63は、欠陥候補部78の慣性主軸方向を計算し、慣性主軸方向に直交する幅方向の寸法(幅寸法)を計測する。そして、この幅寸法が所定のサイズ閾値以上である場合に、欠陥候補部78を、欠陥部位として検出する。ここで、前記した図11は、欠陥がない良品に対する撮像画像に基づいて検出される欠陥候補部78を示す図であり、幅寸法は1画素分となる。したがって、図11のような良品の場合、欠陥部位は検出されない。一方、図12に示すような欠陥候補部78では、幅寸法が5画素となる。この場合、サイズ閾値として例えば3画素が設定されている場合、欠陥検出手段63は、この欠陥候補部78を一連の欠陥部位として検出する。
【0041】
〔欠陥検出装置の動作〕
次に、本実施の形態の欠陥検出装置による欠陥検出方法について、フローチャートを用いて説明する。図13は、本実施の形態の欠陥検出装置100の動作を説明するためのフローチャートである。
【0042】
まず、被検査物1がXYステージ2にセットされると、制御装置6の画像入力手段60は、被検査物1の画像をCCDカメラ5で撮影し、その撮影画像の画像データを取得する画像取得工程(撮像工程)を行う(ST1)。このとき撮影画像の画像データは、図示しないA/D変換器により、例えば、256階調(8ビット)のデジタルデータとして、制御装置6に取り込まれる。
【0043】
次に、輪郭処理手段61は、取得された画像に対して外周輪郭部72上の欠陥を検出するための前処理であり輪郭処理工程を実施する。この輪郭処理工程では、以下のST2〜ST7の処理により実施される。
すなわち、輪郭処理手段61は、まず、輪郭検出手段611により、被検査物1の外周形状に対応する外周輪郭部72を検出する輪郭検出工程を実施する(ST2)。このST2の輪郭検出工程では、輪郭処理手段61は、撮像画像70に対してノイズ除去処理を実施させ、この処理された撮像画像70を、所定の輝度閾値を用いて二値化して、二値化画像を生成する。そして、この二値化された撮像画像70を小領域の分割した分割撮像画像71として、この分割撮像画像71の各画素において、低輝度画素に隣接する高輝度画素を検出することで、被検査物1の外周輪郭部72を検出する。ここで、欠陥がない良品の一部の二値化画像を示す図3に対し、外周輪郭部72に欠陥が存在する場合の二値化された分割撮像画像71を図14に示す。
【0044】
次に、輪郭処理手段61は、追跡方向設定手段612により、追跡方向設定工程を実施する(ST3)。すなわち、追跡方向設定手段612は、ST1において検出された外周輪郭部72上の一点を始点Oとして設定し、この外周輪郭部72に沿う時計回り方向を輪郭追跡方向として設定する。これにより、図3に示すような良品パターンでは、図4に示すような輪郭追跡方向が設定され、図14に示すような欠陥パターンでは、図15に示すような輪郭追跡方向が設定される。
【0045】
この後、輪郭処理手段61は、画素方向検出手段613により、画素方向検出工程を実施する(ST4)。この画素方向検出工程では、画素方向検出手段613は、外周輪郭部72上の始点Oから順に注目画素73を切り替え、輪郭追跡方向に沿って注目画素73に隣接する検出注目画素75を検出する。そして、注目画素73から見た検出画素の画素方向を方向コードに変換して取得する。具体的な検出注目画素75の検出方法は、図5を用いて上記にて説明した通りであり、注目画素73の周囲8画素と、先に検出された前回注目画素74から時計回り方向に順次検査する。そして、外周輪郭部72を形成する画素が検出されると、この画素を検出注目画素75とし、注目画素73から検出注目画素75に向かう方向を画素方向として方向コードを取得する。
また、ST4の画素方向検出工程では、画素方向検出手段613は、取得した方向コードを記録する方向データ84と、注目画素73の座標を記録する座標位置データ83と、座標ID82とを関連付けた画素座標データ81を生成して、図7に示すような画素座標リスト80を生成する。そして、画素方向検出手段613は、生成した画素座標リスト80を適宜読み出し可能に、記憶手段に記憶する。
【0046】
そして、輪郭処理手段61は、ST4の画素方向検出工程の後、方向変化点76を検出する方向変化点検出工程を実施する(ST5)。この方向変化点検出工程では、輪郭処理手段61は、方向変化点検出手段614により、画素座標リスト80に記録される画素座標データ81の方向データ84を座標ID82順に読み込み、方向データ84に記録される方向コードが、1つ先に読み込まれた画素座標データとは異なる画素座標データ81を検出し、これらの検出された画素座標データ81から、図8に示すような方向変化点リスト80Aを生成する。
【0047】
その後、輪郭処理手段61は、ST5により得られた方向変化点リスト80Aに基づいて、各方向変化点76における第一方向差および第二方向差を算出する方向差算出工程を実施する(ST6)。この方向差算出工程では、輪郭処理手段61は、方向差算出手段615により、方向変化点リスト80Aの方向変化点データを順に3つ読み取り、各方向変化点76と、1つ先の方向変化点76との画素方向の差である第一方向差、各方向変化点76と、2つ先の方向変化点76との画素方向の差である第二方向差を算出する。
そして、輪郭処理手段61は、このST6の方向差算出工程において取得した第一方向差および第二方向差に基づいて、形状変化点抽出手段616により、形状変化点77を抽出する形状変化点抽出工程を実施する(ST7)。すなわち、形状変化点抽出手段616は、第一方向差および第二方向差のうち、第一方向差が「2」以上である方向変化点76に対し、輪郭追跡方向に沿って1つ先の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、第二方向差が「2」以上である方向変化点76に対し、1つ先の方向変化点76、および2つ先の方向変化点76を形状変化点77として抽出する。これにより、図4に示すようなパターンでは、図9に示すような形状変化点77が検出され、図15に示すようなパターンでは、図16に示すような形状変化点77が検出される。
【0048】
以上により、輪郭処理手段61により形状変化点77が抽出された後、欠陥候補抽出手段62は、形状変化点77に基づいて欠陥候補部78を抽出する欠陥候補抽出工程を実施する(ST8)。この欠陥候補抽出工程では、欠陥候補抽出手段62は、輪郭追跡方向に沿う形状変化点間の距離を算出し、その距離が欠陥閾値(本実施の形態では、例えば5)以下となる形状変化点77を抽出する。そして、抽出した形状変化点77間を結ぶ外周輪郭部72を欠陥候補部78とし、輪郭追跡方向に沿って欠陥候補部78が複数連続して配置されている場合は、これらの一連の欠陥候補部78を1つの欠陥候補部78として認識する。これにより、図9に示すような方向変化点76の検出結果画像からは、図11に示すような形状変化点77および欠陥候補部78が検出され、図16に示すような方向変化点76の検出結果画像からは、図12に示すような形状変化点77および欠陥候補部78が検出される。
【0049】
そして、欠陥検出手段63は、ST8にて抽出された欠陥候補部78を解析することで、欠陥候補部78が欠陥であるか否かを判断し、欠陥部位のみを検出する欠陥検出工程を実施する(ST9)。
これには、欠陥検出手段63は、欠陥候補抽出工程により抽出された欠陥候補部78に対して、面積が最小となる外接矩形を検出し、この外接矩形の短辺寸法を所定のサイズ閾値と比較して欠陥部位か否かを判断する。本実施の形態では、外接矩形の短辺寸法が例えば3画素以上となる場合に、欠陥候補部78を欠陥部位として検出する。したがって、図11に示すような場合では、幅寸法が1画素となるため、欠陥部位は検出されず、図12に示すような場合、幅寸法が5画素となるため、図17に示すような欠陥候補部78が欠陥部位として検出される。
【0050】
〔実施の形態の作用効果〕
上述したように、上記実施の形態の欠陥検出装置100では、被検査物1の撮像画像に対して、輪郭検出手段611により外周輪郭部72を検出する輪郭検出工程を実施し、検出された外周輪郭部72に対して追跡方向設定手段612による輪郭追跡方向の設定処理を実施させる。そして、外周輪郭部72を構成する各画素に対して、画素方向検出手段613により画素方向検出工程を実施し、各画素に対する方向コードを検出する。この後、方向コードが変化する点を検出して方向変化点76を検出し、これらの方向変化点76の方向コードから、方向差算出工程において、第一方向差および第二方向差を算出する。そして、これらの第一方向差および第二方向差の値が所定の閾値以下となる場合に、第一方向差または第二方向差に対応する方向変化点76を形状変化点77として抽出する。また、欠陥候補抽出手段62は、これらの形状変化点77間の寸法が欠陥閾値以下となる部分を欠陥候補部78として抽出し、欠陥検出手段63は、これらの欠陥候補部78のサイズがサイズ閾値以上となる欠陥候補部78を欠陥として検出する。
【0051】
以上のような構成により各工程が実施されることで、外周輪郭部72上の頂点である方向変化点76が、方向コードに基づいて検出されることとなる。これにより、例えば、1箇所に頂点が集中して配置される場合など、複雑な形状を有する被検査物1を対象とした場合であっても、外周輪郭部72の形状から方向変化点76(頂点)を精度よく検出することができる。
また、外周輪郭部72に沿って、形状欠陥や異物などの欠陥部位が存在する場合、欠陥部位の存在箇所に方向変化点76が集中し、かつその画素方向も大きく変化して、これらの方向変化点76が形状変化点77として抽出され、さらに、形状変化点77間の距離も短くなる。したがって、上記のように、輪郭追跡方向に沿って配置される3つの方向変化点76のうち、第一方向差および第二方向差が所定角度閾値以上となるものを形状変化点77として抽出し、形状変化点77間の距離が所定の欠陥閾値以下となるものを抽出することで、精度よく欠陥候補部78を抽出することができる。
さらに、欠陥候補部78の中には、欠陥でない正常な部位もあり、これらの正常な部位は、外周輪郭部72に対する変化率が小さく、幅寸法が小さくなる。したがって、欠陥検出手段63により、このような幅寸法が小さい欠陥候補部78を省き、幅寸法がサイズ閾値以上となるもののみを抽出することで、精度よく欠陥部位のみを検出することができる。
そして、上記のような欠陥検出を実施することで、良品のパターンと被検査物1の撮像画像とを比較する必要がなく、被検査物1の撮像画像のみに基づいて欠陥部位を精度よく検出することができる。したがって、例えば異方性エッチング加工などにより形成されるシリコン構造体など、良品パターンが1つに定まらないような被検査物1が対象であった場合や、検査を実施する環境により、例えば膨張縮小率が大きく、所定のマージンを用いたパターンマッチング処理が実施できない場合であっても、精度よく欠陥部位を検出することができる。
【0052】
また、画素方向検出手段613は、画素方向を示す方向コードを用いた方向データ84を生成する。
ここで、画素方向検出手段613は、画素方向を例えば水平方向(x軸方向)に対する角度として検出し、方向データ84としてその角度が入力されるものであってもよいが、この場合、データ量が大きくなり、第一方向差や第二方向差の算出処理に対しても処理負荷が増大する。これに対して、本実施の形態では、画素方向を1桁の数値である方向コードで示すことで、処理負荷をより軽減させることができる。また、1画素に隣接する画素は8画素のみであるため、方向コードとして0〜7のいずれかを設定するだけでよく、方向データ84として記録されるデータ量も小さくなり、その結果、画素座標データ81や画素座標リスト80のトータルデータ量も小さくなる。したがって、画素座標リスト80を記録する記録スペースの圧迫を防止でき、各工程におけるデータ処理においても処理負荷を軽減させることができる。
また、画素方向検出手段613は、画素方向を示す方向データ84と、画素の位置座標を示す座標位置データ83と、座標ID82と、を関連付けた画素座標データ81を生成する。このような画素座標データ81を生成することで、効率よくデータ管理を実施することができる。座標ID82を用いて後の工程における各データ処理を実施することができるため、データ処理上、有利となる。
【0053】
そして、方向変化点検出手段614は、画素座標リスト80を参照し、画素座標リスト80において、座標ID82の先頭から検査して、方向データ84に、先に検査した画素座標データ81の方向データ84と異なる方向コードが記録される画素座標データ81を検出して、方向変化点76としている。このような処理を実施することで、例えば撮像画像の画像データを解析する必要がなく、画素座標リスト80のみから、方向変化点76を効率よく検出することができる。
また、方向変化点検出手段614は、方向変化点データ85を生成し、方向変化点ID86を付して順次方向変化点リスト80Aに記録する。したがって、方向差算出手段615は、このような方向変化点リスト80Aに基づいて、順に方向変化点データ85を参照し方向コードの差を算出するだけで、容易に第一方向差および第二方向差を算出することができる。
また、画素座標データ81や方向変化点データ85をリスト化し、画素座標リスト80や方向変化点リスト80Aとして記録しておくことで、例えば利用者の設定入力により、これらのリストを表示装置7やその他出力装置に容易に出力させることができる。
【0054】
そして、欠陥検出工程では、欠陥候補部78の幅寸法を計測し、この幅寸法が所定サイズ閾値以下である場合に欠陥として検出する。
欠陥部位の検出としては例えば欠陥部位により囲われる面積や、外接矩形を形成し、この外接矩形の面積を算出するなどをも考えられるが、本実施の形態では、欠陥候補部78の慣性主軸方向を求め、この慣性主軸方向に直交する幅方向における寸法である幅寸法とを比較して、欠陥部位を検出する。欠陥候補部78の幅寸法が大きい場合、欠陥候補部78の長さ寸法および幅寸法の双方がある程度の大きさを有することを意味し、この場合、欠陥である可能性が高くなる。したがって、欠陥検出手段63は、欠陥候補部78の幅方向における幅寸法を所定のサイズ閾値と比較することで容易に欠陥部位を検出することができる。また、このような欠陥検出方法では、欠陥候補部78の面積により欠陥の有無を判断する場合に比べて、処理が簡単となり、容易に欠陥部位の検出処理を実施することができる。
【0055】
〔他の実施の形態〕
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上記実施の形態では、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bを生成し、これらのリストに基づいて欠陥検出処理を実施したが、これに限定されない。例えば、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bの少なくとも1つが生成されず、取得した座標データおよび方向コードのみにより信号処理を実施する構成としてもよい。すなわち、上記画素座標リスト80は、利用者の操作により、例えば表示装置7への表示や、印刷装置での印刷などの出力処理の際に、画素座標リスト80をそのまま出力することで、出力処理が容易に実行できる利点があるが、コンピュータによる処理により一連の欠陥検出処理を実施する場合、処理負荷を大きくする要因となる場合がある。これに対して、例えば、画素方向検出手段613により、輪郭追跡方向に沿う各画素の座標位置およびその画素方向を示す方向コードを検出し、方向変化点検出手段614により方向コードが異なる点、すなわち方向変化点のみを抽出する。そして、方向差算出手段615は、順次抽出される方向変化点から、第一方向差および第二方向差を算出し、形状変化点抽出手段616は、第一方向差および第二方向差に基づいて形状変化点のみを抽出する。このような構成にすることで、各リスト80,80A,80Bを生成することなく、撮像画像から読み取られる各座標データのみで、形状変化点のみを抽出することが可能となる。
【0056】
また、ST2の輪郭検出工程において、輪郭検出手段611は、撮像画像の二値化画像を生成し、生成した二値化画像において、輝度差がある画素を抽出することで外周輪郭部72を検出する構成および手法を採ったが、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段611は、撮像画像に対して1次微分フィルターやラプラシアンフィルターを適用するなど、微分フィルターによる輪郭抽出処理を実施してもよい。
【0057】
本発明は、直線を基調とした外周輪郭形状を有する被検査物1を対象とするとし、その一例として上記実施の形態において異方性エッチングにより表面加工されたシリコンを被検査物1の例として挙げたが、これに限定されるものではなく、その他の製造法により製造された直線を基調とする被検査物1であってもよい。
【0058】
上記実施の形態において、画素座標リスト80、方向変化点リスト80A、および形状変化点リスト80Bを生成したが、画素座標リスト80の各画素座標データ81に、方向変化点76であるか否かを示すフラグデータ、第一方向差、第二方向差、および形状変化点77を示すフラグデータを記録する構成、および処理を実施してもよく、この場合、方向変化点リスト80Aおよび形状変化点リスト80Bの生成が不要となり、処理の迅速化、記憶領域圧迫の防止を図ることができる。
【0059】
さらに、上記実施の形態において、角度閾値として「2」、欠陥閾値として「5画素」、サイズ閾値として「3画素」を設定し、各種処理を実施したが、これに限定されない。すなわち、これらの閾値は、検出すべき欠陥のサイズにより適宜変更することができるものであり、例えば利用者の設定入力により、設定可能な構成としてもよい。
【0060】
そして、上記実施の形態では、撮像画像に対してメディアンフィルターを適用した後に二値化画像を生成することで、ノイズを除去した二値化画像を生成したが、ノイズ除去方法としては、これに限定されない。例えば、輪郭検出手段611による外周輪郭部72の検出の際に、注目画素の周囲に配置される8画素内の、形状形成領域を構成する画素数を計測し、この画素数が3個以下である場合に前記注目画素をノイズとして検出し、外周輪郭部72から外す処理を実施してもよい。
【0061】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【0062】
1…被検査物、62…欠陥候補抽出手段、63…欠陥検出手段、70…撮像画像、72…外周輪郭部、76…方向変化点、77…形状変化点、78…欠陥候補部、80…画素座標リスト、80A…方向変化点リスト、80B…形状変化点リスト、81…画素座標データ、82…画素座標認識番号である座標ID、83…座標位置データ、84…方向データ、86…方向変化点認識番号である方向変化点ID、611…輪郭検出手段、612…追跡方向設定手段、613…画素方向検出手段、614…方向変化点検出手段、615…方向差算出手段、616…形状変化点抽出手段。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項2】
請求項1に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項3】
請求項2に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、
前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、
前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する3つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の欠陥検出方法において、
前記欠陥検出工程は、
前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項5】
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項6】
演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、
前記欠陥検出プログラムは、
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検出プログラム。
【請求項1】
直線を基調とする外周縁形状を有する被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出工程と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出工程と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出工程において検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出工程と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出工程と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出工程と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項2】
請求項1に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記外周輪郭部上の画素の座標位置、および画素方向に応じて設定される方向コードを関連付けた画素座標データを生成する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項3】
請求項2に記載の欠陥検出方法において、
前記画素方向検出工程は、前記輪郭追跡方向に沿う順に、各画素の前記画素座標データに画素座標認識番号を付与し、この画素座標認識番号順に前記画素座標データを記録した画素座標リストを生成し、
前記方向変化点検出工程は、前記画素座標リストに記録される前記画素座標データを、画素座標認識番号順に参照し、前記方向コードが変化する前記画素座標データを順に抽出し、抽出した順に方向変化点認識番号を付与し、この方向変化点認識番号順に前記画素座標データを記録した方向変化点リストを生成し、
前記方向差算出工程は、前記方向変化点リストにおいて、方向変化点識別番号が連続する3つの画素座標データを読み出し、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が次に小さい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第一方向差と、方向変化点認識番号が最も小さい画素座標データに記録される方向コード、および方向変化点認識番号が最も大きい画素座標データに記録される方向コードに基づいた第二方向差とを算出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項4】
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の欠陥検出方法において、
前記欠陥検出工程は、
前記欠陥候補部の慣性主軸方向に直交する幅方向に対する幅寸法を計測し、この幅寸法が前記サイズ閾値以上となる欠陥候補部を欠陥部位として検出する
ことを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項5】
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って、前記方向変化点を順に参照し、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を具備したことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項6】
演算手段により読み込まれて演算処理される欠陥検出プログラムであって、
前記欠陥検出プログラムは、
被検査物を撮像した撮像画像から、外周輪郭部を検出する輪郭検出手段と、
前記外周輪郭部の任意の始点から前記外周輪郭部を1周して前記始点に戻る輪郭追跡方向を設定する追跡方向設定手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素において、前記輪郭追跡方向に対して上流側に配置される画素から下流側に配置される画素に向かう方向を、前記上流側に配置される画素における画素方向として検出する画素方向検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する2画素の前記画素方向を比較し、上流側に配置される画素の前記画素方向と、下流側に配置される画素の前記画素方向とが異なる場合に、下流側に配置される画素を方向変化点として検出する方向変化点検出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って順に配置される3つの前記方向変化点を検出するとともに、最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と中間に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第一方向差、および最も上流側に位置する前記方向変化点の画素方向と最も下流側に位置する前記方向変化点の画素方向との差である第二方向差を算出する方向差算出手段と、
前記第一方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点を形状変化点として抽出し、前記第二方向差が所定の角度閾値以上である場合に、前記方向差算出手段により検出される3つの前記方向変化点のうち、中間に位置する前記方向変化点および下流側に位置する方向変化点の双方を形状変化点として抽出する形状変化点抽出手段と、
前記輪郭追跡方向に沿って連続する前記形状変化点間の距離を算出するとともに、この距離が所定の欠陥閾値以下である場合に、これらの前記形状変化点間の外周輪郭部を欠陥候補部として抽出する欠陥候補抽出手段と、
前記欠陥候補部のサイズが所定のサイズ閾値以上となるものを欠陥部位として検出する欠陥検出手段と、
を備えることを特徴とする欠陥検出プログラム。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【公開番号】特開2011−7728(P2011−7728A)
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−153658(P2009−153658)
【出願日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年1月13日(2011.1.13)
【国際特許分類】
【出願日】平成21年6月29日(2009.6.29)
【出願人】(000002369)セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Fターム(参考)】
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