JP5559508B2 - 外観検査システムおよび外観検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、複層構造の対象物の外観検査に用いられる外観検査システムおよび外観検査方法に関するものである。

従来から、たとえばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）技術を用いた半導体製造プロセスにより作成されるセンサチップ等の構造体においては、目視での判断が難しい微細な欠陥をも検出可能な外観検査を行い、当該外観検査で良品（欠陥なし）と判断されたもののみを出荷することが一般的である。このような外観検査を行う外観検査システムとしては、対象物を撮像手段にて撮像し、得られた検査画像と、予め良品を撮像して得られる良品画像（マスタ画像）とを比較することで、対象物の欠陥の有無を判定するものが提案されている（たとえば特許文献１参照）。

ＭＥＭＳ技術を用いて製造される構造体の一例として、図２に示すように、たとえば第１層となる半導体（たとえばシリコン）層の一表面上に、第２層となる電極層を積層した複層構造のものもある。図２の例では、第２層は第１層の一表面（図２（ｂ）の上面）側に接合されるガラス基板における第１層側の面に設けられている。ここで、第２層の外形寸法は第１層に比べて小さく、第２層は第１層の一表面の一部に重ねて配置されることになる。

この種の複層構造の対象物の外観検査方法として、実際に第１層の一表面側に第２層を積層した状態で対象物を前記一表面側から撮像することにより第１層と第２層との両方を含む検査画像を撮像し、得られた検査画像から良否判断を行うことが考えられている。すなわち、得られた検査画像を良品画像と比較して、相違する箇所を欠陥候補点として抽出し、抽出された欠陥候補点について、その特徴量（面積、幅、形状など）をもとに良否判定を行うことが可能である。

この方法では、第１層における第２層との非重複部位のみが対象物の性質に影響するような場合において、検査画像上で第１層の一表面から第２層に対応するマスク領域を除いた領域のみを検査領域とし、当該検査領域内の欠陥の有無により良否判定を行うことができる。したがって、画像処理の対象となる領域（検査領域）が比較的狭い範囲に限定され、外観検査処理の高速化を図ることができる。

ところで、この種の複層構造の構造体では、その構造上、異なる層間で相対的に位置ずれを生じる場合がある。ただし、この種の異なる層間での位置ずれは、各層についた傷ほどの致命的な欠陥ではなく、僅かな位置ずれであれば、対象物としては機能上の問題がなく、良品とできることが少なくない。

特開平７−１５３８０４号公報

しかし、従来の外観検査システムにおいては、良品画像と検査画像との比較により欠陥候補点を抽出するため、異なる層間にたとえ僅かでも位置ずれが生じていれば、検査画像と良品画像との間には少なからず差異を生じることになり、対象物が不良品と判定される可能性がある。すなわち、第１層と第２層との間に相対的な位置ずれが生じると、検査領域に第２層の一部が食み出すこととなり、第２層の食み出した部分が欠陥と判断されることがある。そのため、異なる層間に僅かな位置ずれが生じているだけの良品が、誤って不良品と誤って判断されてしまうことで無駄はねが生じ、歩留りの低下につながる。

また、上述の無駄はねを防止しようとすると、良品画像と検査画像との相違点について欠陥候補点と判断する判断基準を緩くするか（つまり、多少の相違であれば許容する）、あるいは検査画像のうち層間の位置ずれが影響する部分について良否判定を行わないようにする必要があるので、良否判定の精度が著しく低下する。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであって、良否判定の精度を低下させることなく、層間の位置ずれによって生じる無駄はねを防止することができる外観検査システムおよび外観検査方法を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、複層構造の構造体からなりいずれかの層である第１層の一表面の一部に重なるように別の層である第２層が配置された対象物を対象とし、前記対象物を前記第１層の前記一表面側から撮像して得られる検査画像から前記第１層の前記一表面上の欠陥を検査する外観検査システムであって、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上から少なくとも前記第２層に対応するマスク領域を除いた領域に検査領域を設定する領域設定手段と、前記検査領域内の欠陥の有無により良否判定を行う良否判定手段と、前記検査画像における前記第１層と前記第２層との各位置を個別に求め、求めた前記第１層および前記第２層の各位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正する位置補正手段とを備え、前記領域設定手段が、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上に、前記マスク領域全域を包含する範囲で検査対象領域を設定し、当該検査対象領域から前記マスク領域を除いた領域を前記検査領域としており、前記位置補正手段が、前記検査画像における前記第１層の位置に基づき前記検査対象領域の位置を補正するとともに、前記検査画像における前記第２層の位置に基づき前記マスク領域の位置を補正することを特徴とする。

この構成によれば、位置補正手段が、第１層と第２層との各位置を個別に求め、求めた第１層および第２層の各位置に基づいて検査領域の範囲を補正するので、第１層と第２層との間の相対的な位置ずれの影響を受けずに検査領域を設定することができる。すなわち、たとえ第１層と第２層との間に位置ずれが生じていても、実際の第２層の位置に基づいてマスク領域の位置を補正することで、検査領域の範囲を正確に設定することができる。そのため、第１層と第２層との間の位置ずれに起因して検査領域に第２層の一部が食み出すようなことはなく、第２層の食み出した部分が欠陥と判断されることを回避できる。結果的に、良否判定の精度を低下させることなく、異なる層間に僅かな位置ずれが生じているだけの良品が誤って不良品と判断されてしまうことで無駄はねが生じることを防止できるという利点がある。

また、この構成によれば、検査対象領域からマスク領域を除いた領域を検査領域としており、検査領域の外周側の範囲についても設定することで、第１層の一表面のうち必要な部分のみ外観検査の対象とすることができ、外観検査処理の高速化が図れる。しかも、検査対象領域の位置は第１層の位置に基づいて補正されるので、検査画像内での第１層の位置にばらつきがあっても、検査対象領域の位置を正確に設定することが可能である。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記対象物が前記第１層の一表面の一部に重なるように、前記第２層を含む複数のマスク層が配置された構造体からなり、前記位置補正手段が、各マスク層の位置を個別に求め、求めた各マスク層の位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正することを特徴とする。

この構成によれば、第１層の一表面の一部に重なるように複数のマスク層が配置された対象物を対象とする場合には、個別に求めた各マスク層の位置に基づいて検査領域の範囲を補正するので、第１層と各マスク層との間に相対的な位置ずれが生じても、検査領域にいずれかのマスク層の一部が食み出すようなことはなく、マスク層の食み出した部分が欠陥と判断されることを回避できる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２の発明において、前記検査画像内に占める前記第１層と前記第２層とのそれぞれの大きさを個別に求め、求めた第１層および第２層の各大きさに基づいて前記検査領域の範囲を補正するサイズ補正手段が設けられていることを特徴とする。

この構成によれば、サイズ補正手段が、第１層および第２層の各大きさに基づいて検査領域の範囲を補正するので、製造誤差により各層の大きさにばらつきが生じても、検査領域を正確に設定でき、無駄はねを抑制して精度よく外観検査を行うことができる。

請求項４の発明は、複層構造の構造体からなりいずれかの層である第１層の一表面の一部に重なるように別の層である第２層が配置された対象物を対象とし、前記対象物を前記第１層の前記一表面側から撮像して得られる検査画像から前記第１層の前記一表面上の欠陥を検査する外観検査方法であって、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上から少なくとも前記第２層に対応するマスク領域を除いた領域に検査領域を設定する領域設定過程と、前記検査領域内の欠陥の有無により良否判定を行う良否判定過程と、前記検査画像における前記第１層と前記第２層との各位置を個別に求め、求めた前記第１層および前記第２層の各位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正する位置補正過程とを有し、前記領域設定過程では、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上に、前記マスク領域全域を包含する範囲で検査対象領域を設定し、当該検査対象領域から前記マスク領域を除いた領域を前記検査領域としており、前記位置補正過程では、前記検査画像における前記第１層の位置に基づき前記検査対象領域の位置を補正するとともに、前記検査画像における前記第２層の位置に基づき前記マスク領域の位置を補正することを特徴とする。

この発明によれば、位置補正過程において求めた第１層および第２層の各位置に基づいて検査領域の範囲を補正するので、第１層と第２層との間の相対的な位置ずれの影響を受けずに検査領域を設定することができる。また、この発明によれば、検査対象領域からマスク領域を除いた領域を検査領域としており、検査領域の外周側の範囲についても設定することで、第１層の一表面のうち必要な部分のみ外観検査の対象とすることができ、外観検査処理の高速化が図れる。しかも、検査対象領域の位置は第１層の位置に基づいて補正されるので、検査画像内での第１層の位置にばらつきがあっても、検査対象領域の位置を正確に設定することが可能である。

本発明は、位置補正手段が、第１層と第２層との各位置を個別に求め、求めた第１層および第２層の各位置に基づいて検査領域の範囲を補正するので、第１層と第２層との間の相対的な位置ずれの影響を受けずに検査領域を設定することができる。したがって、良否判定の精度を低下させることなく、異なる層間に僅かな位置ずれが生じているだけの良品が誤って不良品と判断されてしまうことで無駄はねが生じることを防止できるという利点がある。

本発明の実施形態１で用いる検査画像の説明図である。 同上で用いる対象物を示し、（ａ）は概略平面図、（ｂ）は概略断面図である。 同上の概略システム構成図である。 同上で用いる良品画像の説明図である。 同上の画像処理装置の構成を示す概略ブロック図である。 同上で用いる検査画像の説明図である。 同上の検査対象領域の補正方法を示す説明図である。 同上のマスク領域の補正方法を示す説明図である。 同上の画像処理装置の動作を示すフローチャートである。 同上のシステムで他の対象物の外観検査を行う場合の検査画像の説明図である。 本発明の実施形態２で用いる検査画像の説明図である。 同上で用いる良品画像の説明図である。

（実施形態１）
本実施形態の外観検査システムは、複層構造の構造体であって、いずれかの層である第１層（ここでは半導体層とする）の一表面の一部に、別の層である第２層（ここでは電極層）を積層した構造体を対象物とし、当該対象物の外観上の異常の有無を検査するものである。

ここでは一例として、ＭＥＭＳ技術を用いて製造されるＭＥＭＳチップを検査対象とするが、この例に限らず、上述したような複層構造を持つ種々の構造体を検査対象とすることができる。図２に例示する対象物１００では、第２層１０２は第１層１０１の一表面（図２（ｂ）の上面）側に接合される透明のガラス基板１０３における第１層１０１側の一面に蒸着により設けられている。ここで、第１層１０１とガラス基板１０３との間には、第１層１０１の表面外周部に全周に亘って立設されたスペーサ１０４によって空洞１０５が形成され、第２層１０２は当該空洞１０５内に収まるように第１層１０１に比べて外形寸法が小さく形成される。

この対象物１００は、第２層１０２が平面視において略正方形状であって、対向する一対の各辺（図２（ａ）の左右の各辺）の略対角線上となる位置に、それぞれ平面視矩形状に切り欠かれた切欠部１０６を有する形状に形成されている。第１層１０１においては、外形は第２層１０２よりも大きい正方形状であって、厚み方向（図２（ｂ）の上下方向）に貫通した溝部１０７が、図２（ａ）中の右上角部分を除いて第２層１０２の外周縁に沿って連続的に形成される。溝部１０７は第２層１０２の外周縁よりも一回り大きく形成されている。この構成により、対象物１００は第１層１０１のうち溝部１０７で囲まれた領域が可動部となり、可動部が厚み方向に可動することで電極層たる第２層１０２との間の静電容量が変化するセンサを構成する。具体的には、厚み方向への加速度を検出する一軸型の加速度センサを構成する。

ここにおいて、本実施形態では、第１層１０１の一表面側に第２層１０２を積層した状態で対象物１００を前記一表面側から撮像することにより、第１層１０１と第２層１０２との両方を含む検査画像を撮像し、得られた検査画像から良否判断を行う。ここで、検査画像のうち良否の判定を行うのは、第１層１０１における第２層１０２との非重複部位に設定された検査領域１１０（図４参照）のみであって、第１層１０１のうち第２層１０２との重複部分等、対象物１００の性質に影響がない部分については良否判定を行わない。そのため、画像処理の対象となる領域（検査領域１１０）が比較的狭い範囲に限定され、外観検査処理の高速化を図ることができる。

本実施形態の外観検査システムは、図３に示すように、対象物１００を第２層１０２の側（第１層１０１の一表面側）から撮像するカメラ２０と、対象物１００に光を照射する照明装置３０と、カメラ２０で撮像された画像を画像処理する画像処理装置１０とを備えている。ここで、照明装置３０は、対象物１００に対してカメラ２０の光軸と同軸方向から光を照射する同軸落射照明用の照明装置からなる。

さらに、外観検査システムは、照明装置３０に電力供給する照明用電源装置４０と、対象物（ＭＥＭＳチップ）１００を載せるステージ５０と、カメラ２０の視野（撮像範囲）内に対象物１００が位置するようにステージ５０を移動させる駆動手段６０とを備えている。対象物１００は、第１層１０１を上方（カメラ２０側）に向けた状態でステージ５０上に複数個並べて配置される。なお、これら複数個のＭＥＭＳチップはウェハから形成されており、ここでは各ＭＥＭＳチップをダイシングにより個片化した後で外観検査が行われるものとするが、ウェハの状態で外観検査を行うようにしてもよい。

カメラ２０は、ステージ５０上面に光軸が直交するようにステージ５０の直上に配置され、その視野はステージ５０上の１個の対象物１００に対応するように設定されている。ここでは、ステージ５０を移動させることによってステージ５０に対するカメラ２０の相対的な位置を変化させながら、各対象物１００の画像をカメラ２０で個別に撮像する。カメラ２０は濃淡画像を撮像可能なものであればよい。ここでいう濃淡画像は、反射光の強度が高い部位（白く映る部位）ほど高くなる濃淡値を画素値とする画像である。

照明装置３０は、カメラ２０の光軸と直交する光軸を持つ光源３１を具備し、カメラ２０とステージ５０との間において鏡面をカメラ２０の光軸に対して４５度傾けて配置されたハーフミラー７０を利用して、光源３１からの光が対象物（ＭＥＭＳチップ）１００側に反射されるように構成されている。すなわち、ハーフミラー７０は、光源３１からの光を対象物１００に向けて反射するとともに、対象物１００での反射光をカメラ２０側に透過させる機能を有している。図３では、光源３１から対象物１００に照射する光を実線矢印で示し、対象物１００での反射光を破線矢印で示す。ハーフミラー７０とステージ５０との間には光学レンズ８０が配設されている。

以上説明した構成により、カメラ２０では、たとえば図４に示すように第１層１０１と第２層１０２との両方の画像を含む濃淡画像が検査画像として得られる。すなわち、カメラ２０は透明のガラス基板１０３の側から対象物１００を撮像するので、ガラス基板１０３を通して第１層１０１および第２層１０２の画像が撮像されることになる。ここに、図４では良品であって且つ第１層１０１と第２層１０２との相対的な位置に僅かなずれもない対象物（以下、「完全良品」という）１００を撮像した画像を表している。このような完全良品を撮像した画像では、第１層１０１に形成された溝部１０７が第２層１０２の外周縁より一回り大きく形成されていることから、第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間に所定の隙間が介在することになる。

画像処理装置１０は、図５に示すように、カメラ２０で得られた検査画像を取り込んで保存する画像取込部１１と、取り込んだ検査画像について欠陥の有無を判断することにより対象物１００の良否を判定する判定処理部１２と、判定結果を出力する出力部１３とを有している。

ここでは、判定処理部１２は、検査画像上の第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間の隙間に対応する部分に検査領域１１０を設定する領域設定手段１４と、当該検査領域内の欠陥の有無によって対象物１００の良否を判定する良否判定手段１５とを有するものとする。具体的には、領域設定手段１４では、図４のように検査画像のうち第１層１０１における溝部１０７で囲まれた領域（つまり、可動部に対応する領域）を検査対象領域１１１とするとともに、第２層１０２の外周縁で囲まれた領域（つまり、第２層１０２に対応する領域）をマスク領域１１２とし、検査対象領域１１１からマスク領域１１２を除いた領域に検査領域１１０を設定する。良否判定手段１５では、検査領域１１０内の画像から対象物１００の良否を判断する際の評価を表す特徴量（たとえば傷、異物等の欠陥の大きさ）を抽出し、当該特徴量に基づいて対象物１００の良否判定を行う。

ところで、複層構造の対象物１００においては、その構造上、第１層１０１と第２層１０２との間に相対的な位置ずれが生じることがある。この種の異なる層１０１，１０２間での位置ずれは、各層１０１，１０２についた傷ほどの致命的な欠陥ではなく、僅かな位置ずれであれば、対象物１００としては機能上の問題がなく、良品とできることが少なくない。ただし、対象物１００の検査画像上では、異なる層１０１，１０２間で位置ずれが生じると、第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間に設定される検査領域１１０の形状が変化するので、完全良品を撮像した良品画像と検査画像との間には少なからず差異を生じることになる。そのため、判定処理部１２において検査画像と良品画像とを単純に比較して対象物１００の良否（欠陥の有無）を判定するものとすると、層１０１，１０２間の位置ずれに起因して、良品とできる対象物１００に関しても不良品と判定されてしまうことで無駄はねを生じるという問題がある。

この問題を解決するため、本実施形態では、第１層１０１と第２層１０２との各々に設定した代表点の位置から、第１層１０１−第２層１０２間の位置ずれ分を補正する位置補正手段１６としての機能を判定処理部１２に設けてある。ここでは、図６に示すように、検査画像上の第１層１０１の一の角部（図６の左上角部）を第１層１０１の代表点Ｐａ１とし、第２層１０２の一の角部（図６の左上角部）を第２層１０２の代表点Ｐｂ１とする。検査画像は図６の左右方向をＸ軸、上下方向をＹ軸とするＸ−Ｙ平面の画像であるものとし、当該画像を構成する各画素の位置座標は（ｘ，ｙ）で表されるものとする。

判定処理部１２には、良品画像における第１層１０１の代表点（以下、「第１層１０１の基準点」という）Ｐａ０の位置座標（Ｘａ０，Ｙａ０）と、良品画像における第２層１０２の代表点（以下、「第２層１０２の基準点」という）Ｐｂ０の位置座標（Ｘｂ０，Ｙｂ０）とが予め登録されている。さらに、判定処理部１２には、良品画像における検査対象領域１１１の位置および形状と、マスク領域１１２の位置および形状とが予め登録されている。

そのため、位置補正手段１６では、検査画像における第１層１０１の代表点Ｐａ１の位置座標と第１層の基準点Ｐａ０の位置座標（Ｘａ０，Ｙａ０）との差から、良品画像に対する第１層１０１の位置ずれ量を求めることができる。同様に、位置補正手段１６では、検査画像における第２層１０２の代表点Ｐｂ１の位置座標と第２層１０２の基準点Ｐｂ０の位置座標（Ｘｂ０，Ｙｂ０）との差から、良品画像に対する第２層１０２の位置ずれ量を求めることができる。このようにして求めた第１層１０１と第２層１０２との各位置ずれ量に基づいて、検査画像における検査対象領域１１１およびマスク領域１１２の各位置を、それぞれ基準となる良品画像の検査対象領域１１１およびマスク領域１１２の各位置から平行移動させるように補正する。これにより、検査対象領域１１１は、検査画像における良品画像に対する第１層１０１の位置ずれを考慮して第１層１０１の溝部１０７に囲まれた領域に補正されることになり、マスク領域１１２については、第２層１０２の位置ずれを考慮して第２層１０２の外周縁に囲まれた領域に補正されることになる。

具体的に説明すると、図７に示すように、検査画像において最も外側に位置するエッジが第１層１０１の外周縁に相当するので、検査画像から当該エッジの左辺の座標Ｘａ１と上辺の座標Ｙａ１を求め、これらの座標から第１層１０１の代表点（左上角部）Ｐａ１の位置座標（Ｘａ１，Ｙａ１）が求められる。求まった第１層１０１の代表点Ｐａ１の位置座標（Ｘａ１，Ｙａ１）から、良品画像に対する第１層１０１の位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）＝（Ｘａ１−Ｘａ０，Ｙａ１−Ｙａ０）を求め、当該位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）を補正量として用いて検査画像に設定される検査対象領域１１１の位置を補正する。

一方、図８に示すように、検査画像において対象物１００の最も内側に位置するエッジが第２層１０２の外周縁に相当するので、検査画像から当該エッジの左辺の座標Ｘｂ１と上辺の座標Ｙｂ１を求め、これらの座標から第２層１０２の代表点（左上角部）Ｐｂ１の位置座標（Ｘｂ１，Ｙｂ１）が求まる。求まった第２層１０２の代表点Ｐｂ１の位置座標（Ｘｂ１，Ｙｂ１）から、良品画像に対する第２層１０２の位置ずれ量（ΔＸｂ，ΔＹｂ）＝（Ｘｂ１−Ｘｂ０，Ｙｂ１−Ｙｂ０）を求め、当該位置ずれ量（ΔＸｂ，ΔＹｂ）を補正量として用いて検査画像に設定されるマスク領域１１２の位置を補正する。

領域設定手段１４は、位置補正手段１６による補正後の検査対象領域１１１から同じく補正後のマスク領域１１２を除いた領域を、検査領域１１０として検査画像上に設定する。しかして、検査画像上には、第１層１０１と第２層１０２との間の相対的な位置ずれに関わらず、第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間となる領域に正確に検査領域１１０を設定することができる。そのため、検査画像に設定される検査領域１１０は、図４のような良品画像の検査領域１１０と常に同一形状になるのではなく、第１層１０１−第２層１０２間の位置ずれに応じてその形状が変化する。

たとえば図１（ａ）に示すように第２層１０２が第１層１０１の中心に対し図の右方に片寄っている場合、マスク領域１１２が検査対象領域１１１内でやや右寄りに設定されることにより、検査領域１１０の幅はマスク領域１１２の左側で広く右側で狭くなる。また、図１（ｂ）に示すように第２層１０２が第１層１０１の中心に対し図の上方に片寄っている場合、マスク領域１１２が検査対象領域１１１内でやや上寄りに設定されることにより、検査領域１１０の幅はマスク領域１１２の下側で広く上側で狭くなる。

良否判定手段１５は、上述のように異なる層１０１，１０２間の相対的な位置ずれに関わらず正確に設定された検査領域１１０について、特徴量の抽出および対象物１００の良否判定を行う。そのため、仮に第１層１０１−第２層１０２間に僅かな位置ずれが生じていたとしても、良否判定手段１５では、当該位置ずれに関わらず、第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間となる領域内の欠陥の有無に基づいて対象物１００の良否を判定することができる。

以下に、上述した構成の画像処理装置１０の動作について図９のフローチャートを参照して説明する。

画像取込部１１によりカメラ２０から検査画像が取り込まれると（Ｓ１）、まず、位置補正手段１６にて第１層１０１の代表点Ｐａ１を抽出し（Ｓ２）、第１層１０１の代表点Ｐａ１について基準点Ｐａ０からの位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）＝（Ｘａ１−Ｘａ０，Ｙａ１−Ｙａ０）を算出する（Ｓ４）。さらに、位置補正手段１６は、算出した位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）を用いて検査対象領域１１１の位置を補正する（Ｓ５：位置補正過程）。

次に、位置補正手段１６は第２層１０２の代表点Ｐｂ１を抽出し（Ｓ６）、第２層１０２の代表点Ｐｂ１について基準点Ｐｂ０からの位置ずれ量（ΔＸｂ，ΔＹｂ）＝（Ｘｂ１−Ｘｂ０，Ｙｂ１−Ｙｂ０）を算出する（Ｓ８）。さらに、位置補正手段１６は、算出した位置ずれ量（ΔＸｂ，ΔＹｂ）を用いてマスク領域の位置を補正する（Ｓ９：位置補正過程）。

領域設定手段１４は、補正後の検査対象領域１１１およびマスク領域１１２に基づいて、検査画像に対して検査領域１１０を設定する（Ｓ１０：領域設定過程）。なお、第１層１０１あるいは第２層１０２の代表点Ｐａ１，Ｐｂ１が抽出されなければ（Ｓ３：Ｙｅｓ、またはＳ４：Ｙｅｓ）、対象物（ワーク）１００がないものと判断して（Ｓ１６）、検査領域１１０を設定することなく処理を終了する。

検査領域１１０が設定されると、良否判定手段１５は、検査画像のうち検査領域１１０内の画像についてそれぞれ閾値以上の濃淡値を持つ画素を「１」、閾値未満の濃淡値を持つ画素を「０」として２値化する２値化処理を行う（Ｓ１１）。さらに、良否判定手段１５では、２値化後の検査領域１１０内の画像について、欠陥の候補となる画素群を結合してランドを形成するラベリング処理を行う（Ｓ１２）。当該ラベリング処理では、画素値「０」の画素同士が隣接している場合に、これらの画素を１つの塊（ランド）としてナンバリングし、各ランドに番号付けをして各々を識別可能とする。良否判定手段１５は、ラベリングされた各ランドについて、その大きさ（特徴量）が規定値以下か否かによって対象物１００の良否を判断する（Ｓ１３：良否判定過程）。つまり、ランドの大きさが規定値以下であれば（Ｓ１３：Ｙｅｓ）良品と判定し（Ｓ１４）、規定値以下でなければ（Ｓ１３：Ｎｏ）不良品と判定する（Ｓ１５）。

以上説明した本実施形態の外観検査システムによれば、良否判定手段１５が、第１層１０１−第２層１０２間の位置ずれに関わらず正確に設定された検査領域１１０に基づいて、特徴量の抽出および対象物１００の良否判定を行うので、層１０１，１０２間の位置ずれに起因した無駄はねを防止することができる。すなわち、異なる層１０１，１０２間で位置ずれが生じていたとしても、当該位置ずれの影響を受けずに対象物１００の欠陥の有無を判断できるから、異なる層１０１，１０２間に僅かな位置ずれが生じているだけの良品とできる対象物１００が不良品と判定されてしまうことによる無駄はねを回避できる。

また、ここでは第１層１０１における第２層１０２との非重複部位に設定された検査領域１１０についての外観検査の説明をしたが、同一の検査画像から、第２層１０２についての外観検査も行われる。つまり、上記検査領域１１０の良否判定の後、判定処理部１２では、第２層１０２に対応するマスク領域１１２内を新たに検査領域とし、当該検査領域内について検査画像について欠陥の有無を判断する。このように、実際には、第１層１０１、第２層１０２の各層について順次、外観検査が行われることになる。

ところで、本実施形態の外観検査システムを用いることで、第１層１０１、第２層１０２のみからなる２層構造の対象物だけでなく、３層以上の多層構造の対象物１００について外観検査を行うことも可能である。ここでは、図１０（ａ）に示すように、第１層１０１の一表面側に第２層１０２ａ、第３層１０２ｂ、第４層１０２ｃからなる複数のマスク層が積層された複層構造物を対象物１００とする場合を例として説明する。なお、図１０では、右上から左下に向けて斜線を引いた部分が検査対象領域を表し、左上から右下に向けて斜線を引いた部分がマスク領域を表す（マスク領域のうち検査対象領域との重複部分は両方の斜線が交差する）。

このような対象物１００であっても、第１層１０１上に全てのマスク層を積層した状態で対象物１００を前記一表面側から撮像し、得られた検査画像から良否判断を行う。具体的には、まずは最下層となる第１層１０１について、第２〜４層１０２ａ〜１０２ｃとの非重複部位の検査を行う。そのため、図１０（ｂ）のように第１層１０１全域に検査対象領域を設定するとともに、第２〜４層１０２ａ〜１０２ｃの全域にマスク領域を設定し、検査対象領域からマスク領域を除いた領域を検査領域に設定する。このとき、検査対象領域およびマスク領域の位置は、位置補正手段１６にて各層の位置ずれ量に基づき補正されるので、正確な検査領域が設定されることになる。

第１層１０１の検査が終わると、次に、図１０（ｃ）のように第２層１０２ａ全域に検査対象領域を設定するとともに、第３〜４層１０２ｂ〜１０２ｃの全域にマスク領域を設定し、検査対象領域からマスク領域を除いた領域を検査領域に設定する。この状態では第２層１０２ａにおける第３〜４層１０２ｂ〜１０２ｃとの非重複部位の検査が行われる。第２層１０２ａの良否判定が終わると、図１０（ｄ）のように第３層１０２ｂ全域に検査対象領域を設定するとともに、第４層１０２ｃの全域にマスク領域を設定し、検査対象領域からマスク領域を除いた領域を検査領域に設定する。この状態で第３層１０２ｂにおける第４層１０２ｃとの非重複部位の検査が行われる。その後、第４層１０２ｃの全域に検査対象領域を設定し当該検査対象領域を検査領域として、最上層たる第４層１０２ｃの検査が行われることになる。

（実施形態２）
本実施形態の外観検査システムは、検査画像内に占める各層の大きさの変化に対応して、検査領域の補正を行うサイズ補正手段（図示せず）としての機能を画像処理装置に付加した点が実施形態１の外観検査システムと相違する。

本実施形態では、第１層１０１と第２層１０２との各々にそれぞれ複数点（ここでは２点）ずつ代表点が設定される。ここでは、図１１に示すように、検査画像上において第１層１０１の対角線上の一対の角部（図１１の左上角部と右下角部）を第１層１０１の代表点Ｐａ１，Ｐａ１’とし、第２層１０２の対角線上の一対の角部（図１１の左上角部と右下角部）を第２層１０２の代表点Ｐａ２，Ｐａ２’とする。判定処理部１２には、図１２に示すような良品画像における第１層１０１の基準点Ｐａ０，Ｐａ０’の各位置座標（Ｘａ０，Ｙａ０），（Ｘａ０’，Ｙａ０’）が予め登録され、第２層１０２の基準点Ｐｂ０，Ｐｂ０’の各位置座標（Ｘｂ０，Ｙｂ０），（Ｘｂ０’，Ｙｂ０’）が予め登録されている。

上述のように第１層１０１、第２層１０２の各々に２点ずつの代表点を定めることにより、サイズ補正手段では、検査画像内に占める各層１０１，１０２の大きさの変化を認識することができる。すなわち、良品画像に関しては第１層１０１のＸ軸方向の幅寸法はＨｘａ０＝（Ｘａ０’−Ｘａ０）、Ｙ軸方向の幅寸法はＨｙａ０＝（Ｙａ０’−Ｙａ０）でそれぞれ表される。同様に、良品画像における第２層１０２のＸ軸方向の幅寸法はＨｘｂ０＝（Ｘｂ０’−Ｘｂ０）、Ｙ軸方向の幅寸法はＨｙｂ０＝（Ｙｂ０’−Ｙｂ０）でそれぞれ表される。一方、検査画像に関しては、第１層１０１のＸ軸方向の幅寸法はＨｘａ１＝（Ｘａ１’−Ｘａ１）、Ｙ軸方向の幅寸法はＨｙａ１＝（Ｙａ１’−Ｙａ１）でそれぞれ表され、第２層１０２のＸ軸方向の幅寸法はＨｘｂ１＝（Ｘｂ１’−Ｘｂ１）、Ｙ軸方向の幅寸法はＨｙｂ０＝（Ｙｂ１’−Ｙｂ１）でそれぞれ表される。

したがって、良品画像と比較した場合の検査画像内に占める第１層１０１の大きさの比率は、Ｘ軸方向に関しては（Ｈｘａ１／Ｈｘａ０）倍、Ｙ軸方向に関しては（Ｈｙａ１／Ｈｙａ０）倍と表される。同様に、良品画像と比較した場合の検査画像内に占める第２層１０２の大きさの比率は、Ｘ軸方向に関しては（Ｈｘｂ１／Ｈｘｂ０）倍、Ｙ軸方向に関しては（Ｈｙｂ１／Ｈｙｂ０）倍と表される。

そこで、本実施形態における画像処理装置１０は、位置補正手段１６にて、まず第１層１０１、第２層１０２の各一方の代表点Ｐａ１，Ｐｂ１の基準点Ｐａ０，Ｐｂ１からの位置ずれ量（ΔＸａ，ΔＹａ）（＝（Ｘａ１−Ｘａ０，Ｙａ１−Ｙａ０）），（ΔＸｂ，ΔＹｂ）（＝（Ｘｂ１−Ｘｂ０，Ｙｂ１−Ｙｂ０））を求める。さらに、求めた位置ずれ量に基づいて、検査対象領域１１１およびマスク領域１１２を、良品画像の検査対象領域１１１およびマスク領域１１２の各位置から平行移動させるように補正する。その上で、サイズ補正手段にて、上述した第１層１０１の大きさの比率（Ｈｘａ１／Ｈｘａ０），（Ｈｙａ１／Ｈｙａ０）を用いて、良品画像中の第１層１０１を拡大・縮小することにより、検査対象領域１１１の大きさを補正する。さらに、サイズ補正手段は、第２層１０２の大きさの比率（Ｈｘｂ１／Ｈｘｂ０），（Ｈｙｂ１／Ｈｙｂ０）を用いて、良品画像中の第２層１０２を拡大・縮小することにより、マスク領域１１２の大きさを補正する。

以上説明した構成によれば、異なる層１０１，１０２間の相対的な位置ずれだけでなく、検査画像内に占める各層１０１，１０２の大きさの変化にも対応して、検査対象領域１１１およびマスク領域１１２の位置および大きさを補正することができる。これにより、検査対象領域１１１は、良品画像に対する検査画像の第１層１０１の位置および大きさのずれを考慮して第１層１０１の溝部１０７に囲まれた領域に補正されることになり、マスク領域１１２は、第２層１０２の位置および大きさのずれを考慮して第２層１０２の外周縁に囲まれた領域に補正されることになる。

したがって、領域設定手段１４では、検査画像上には、第１層１０１と第２層１０２との間の相対的な位置ずれや各層１０１，１０２の大きさの変化に関わらず、第２層１０２の外周縁と第１層１０１の溝部１０７との間となる領域に正確に検査領域１１０を設定することができる。その結果、良否判定手段１５は、正確に設定された検査領域１１０に基づいて特徴量の抽出および対象物１００の良否判定を行うので、異なる層１０１，１０２間の位置ずれだけでなく、各層１０１，１０２の大きさの変化に起因した無駄はねをも防止することができる。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

１０ 画像処理装置
１１ 画像取込部
１４ 領域設定手段
１５ 良否判定手段
１６ 位置補正手段
１００ 対象物
１０１ 第１層
１０２ 第２層
１１０ 検査領域
１１１ 検査対象領域
１１２ マスク領域
Ｐａ１，Ｐｂ１ 代表点

Claims (4)

1. 複層構造の構造体からなりいずれかの層である第１層の一表面の一部に重なるように別の層である第２層が配置された対象物を対象とし、前記対象物を前記第１層の前記一表面側から撮像して得られる検査画像から前記第１層の前記一表面上の欠陥を検査する外観検査システムであって、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上から少なくとも前記第２層に対応するマスク領域を除いた領域に検査領域を設定する領域設定手段と、前記検査領域内の欠陥の有無により良否判定を行う良否判定手段と、前記検査画像における前記第１層と前記第２層との各位置を個別に求め、求めた前記第１層および前記第２層の各位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正する位置補正手段とを備え、
   前記領域設定手段は、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上に、前記マスク領域全域を包含する範囲で検査対象領域を設定し、当該検査対象領域から前記マスク領域を除いた領域を前記検査領域としており、前記位置補正手段は、前記検査画像における前記第１層の位置に基づき前記検査対象領域の位置を補正するとともに、前記検査画像における前記第２層の位置に基づき前記マスク領域の位置を補正する
   ことを特徴とする外観検査システム。
2. 前記対象物は前記第１層の一表面の一部に重なるように、前記第２層を含む複数のマスク層が配置された構造体からなり、前記位置補正手段は、各マスク層の位置を個別に求め、求めた各マスク層の位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正することを特徴とする請求項１記載の外観検査システム。
3. 前記検査画像内に占める前記第１層と前記第２層とのそれぞれの大きさを個別に求め、求めた第１層および第２層の各大きさに基づいて前記検査領域の範囲を補正するサイズ補正手段が設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の外観検査システム。
4. 複層構造の構造体からなりいずれかの層である第１層の一表面の一部に重なるように別の層である第２層が配置された対象物を対象とし、前記対象物を前記第１層の前記一表面側から撮像して得られる検査画像から前記第１層の前記一表面上の欠陥を検査する外観検査方法であって、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上から少なくとも前記第２層に対応するマスク領域を除いた領域に検査領域を設定する領域設定過程と、前記検査領域内の欠陥の有無により良否判定を行う良否判定過程と、前記検査画像における前記第１層と前記第２層との各位置を個別に求め、求めた前記第１層および前記第２層の各位置に基づいて前記検査領域の範囲を補正する位置補正過程とを有し、
   前記領域設定過程では、前記検査画像における前記第１層の前記一表面上に、前記マスク領域全域を包含する範囲で検査対象領域を設定し、当該検査対象領域から前記マスク領域を除いた領域を前記検査領域としており、前記位置補正過程では、前記検査画像における前記第１層の位置に基づき前記検査対象領域の位置を補正するとともに、前記検査画像における前記第２層の位置に基づき前記マスク領域の位置を補正する
   ことを特徴とする外観検査方法。

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