JP4160593B2 - 欠陥検出方法及び欠陥検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、検査対象物の表面状態の欠陥を検出するための欠陥検出方法及び欠陥検査装置に関する。

従来から、基板表面にレーザ変位計等によりレーザ光を照射して、基板上に存在する突起物の高さを測定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−２８３２０６号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたような方法を用いて検査対象物の表面状態の欠陥を検出しようとする場合、レーザ変位計等によって測定された検査対象物の表面高さを単純に比較しただけでは、研磨不良等により生じた欠陥の凹凸であるのか、それとも検査対象物の表面自体の曲面による凹凸であるのかが判別できず、欠陥であるか否かを評価することができないという問題があった。

本発明は、検査対象物の表面状態の欠陥を極めて高精度に検出することが可能な欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供することを目的とする

本発明に係る欠陥検出方法は、検査対象物の表面状態の欠陥を検出するための欠陥検出方法であって、検査対象物の表面高さを測定する測定手段によって検査対象物を一定方向に走査することで、検査対象物の表面高さを所定の区間において所定の測定点毎に測定して、複数の表面高さデータを抽出する工程と、所定の区間の両端における表面高さデータを示す２点を通る直線を求めることにより第１基準線を算出する工程と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点において第１基準線が示す値との差である第１の差を各測定点毎に算出する工程と、所定の区間の中央から一端までの第１区間及び所定の区間の中央から他端までの第２区間の各区間において、第１の差が最大となる表面高さデータを示す点である第１のピーク点をそれぞれ算出する工程と、各第１のピーク点を通る直線を求めることにより第２基準線を算出する工程と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点において第２基準線が示す値との差である第２の差を各測定点毎に算出する工程と、各区間において、第２の差が最大となる表面高さデータを示す点である第２のピーク点をそれぞれ算出する工程と、各第２のピーク点を通る直線を求めることにより第３基準線を算出する工程と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点において第３基準線が示す値とその測定点における表面高さデータの値との差である第３の差を各測定点毎に算出する工程と、各第３の差に基づいて欠陥評価のための評価値を算出する工程とを備えることを特徴とする。

本発明に係る欠陥検出方法では、所定の区間において、第１基準線、第２基準線及び第３基準線を算出している。このように、第１基準線及び第２基準線から第３基準線を算出しているのは、所定の区間において検査対象物を平面に接地させたときの検査対象物と平面との接線を算出するためである。すなわち、第１〜第３基準線を算出する過程において、所定の区間における検査対象物と平面との接点を示す２点がそれぞれ算出され、この２つの接点を通る直線が第３基準線となっている。その結果、任意の測定点において第３基準線が示す値とその測定点における表面高さデータとの第３の差に基づいて算出された評価値が、第３基準線と表面高さデータとに囲まれた領域の面積の大きさを表すこととなるから、評価値を比較することで検査対象物に生じている欠陥の大きさを比較することができ、検査対象物の表面状態の欠陥を極めて高精度に検出することが可能となる。

また、評価値を算出する工程では、各第３の差のうち予め設定された評価値算出用閾値以上となる値のみに基づいて欠陥評価のための評価値を算出することが好ましい。このようにすると、研磨不良等による欠陥は生じていないが、検査対象物の表面自体が波打っていて、小さな凹凸を複数有しているような検査対象物を検査する場合には、第３の差が評価値算出用閾値によって評価値として加算されないので、誤検出が行われることなくより高精度に欠陥を検出することができる。

また、第１基準線を算出する工程の前に、各表面高さデータについての移動平均値である第１移動平均値を各測定点毎に算出する工程と、各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点における第１移動平均値との差の絶対値である第１の絶対値を各測定点毎に算出する工程と、第１の絶対値が予め設定された第１補正閾値よりも小さな値を示す測定点における表面高さデータの値を保持し、第１の絶対値が第１補正閾値以上の値を示す測定点における表面高さデータの値をその測定点における第１移動平均値に置換した第１補正データを各測定点毎に算出する工程と、各第１補正データについての移動平均値である第２移動平均値を各測定点毎に算出する工程と、各測定点のうち任意の測定点における第１補正データの値とその測定点における第２移動平均値との差の絶対値である第２の絶対値を各測定点毎に算出する工程と、第２の絶対値が第１補正閾値より小さい値で予め設定された第２補正閾値よりも小さな値を示す測定点における第１補正データの値を保持し、第２の絶対値が第２補正閾値以上の値を示す測定点における第１補正データの値をその測定点における第２移動平均値に置換した第２補正データを各測定点毎に算出する工程とを更に備え、各第２補正データを新たな表面高さデータとして用いることが好ましい。ところで、検査対象物の表面に研磨による研磨筋が形成されているような検査対象物を高速移動させて、検査対象物の表面高さを測定したような場合、研磨筋の影響によって測定された表面高さデータの値にパルス状のノイズが発生することがある。しかしながら、第１及び第２補正閾値によって表面高さデータの値からノイズを除去することができるので、測定された表面高さのばらつきを抑制することができる。その結果、研磨不良等による欠陥を更に高精度に検出することができると共に、短時間で多数の検査対象物の欠陥検出が可能となる。

また、複数の表面高さデータを抽出する工程では、所定の区間として、検査対象物において欠陥検査の対象として予め指定した領域である検査対象領域に対応し且つ各表面高さデータのうち検査対象物に欠陥が生じているか否かの欠陥評価が行われる表面高さデータを含む区間を算出することが好ましい。このようにすると、検査対象物において欠陥を検査したい区間に対応した表面高さデータを用いて欠陥検査を行うことができるため、欠陥を更により高精度に検出することができる。

一方、本発明に係る欠陥検査装置は、検査対象物の表面状態の欠陥を検出するための欠陥検出装置であって、検査対象物を一定方向に走査することで、検査対象物の表面高さを所定の区間において所定の測定点毎に測定する測定手段と、測定手段によって各測定点毎に測定された検査対象物の表面高さについて複数の表面高さデータを抽出する手段と、所定の区間の両端における表面高さデータを示す２点を通る直線を求めることにより第１基準線を算出する手段と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点において第１基準線が示す値との差である第１の差を各測定点毎に算出する手段と、所定の区間の中央から一端までの第１区間及び所定の区間の中央から他端までの第２区間の各区間において、第１の差が最大となる表面高さデータを示す点である第１のピーク点をそれぞれ算出する手段と、各第１のピーク点を通る直線を求めることにより第２基準線を算出する手段と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点において第２基準線が示す値との差である第２の差を各測定点毎に算出する手段と、各区間において、第２の差が最大となる表面高さデータを示す点である第２のピーク点をそれぞれ算出する手段と、各第２のピーク点を通る直線を求めることにより第３基準線を算出する手段と、所定の区間内の各測定点のうち任意の測定点において第３基準線が示す値とその測定点における表面高さデータの値との差である第３の差を各測定点毎に算出する手段と、各第３の差に基づいて欠陥評価のための評価値を算出する手段とを備えることを特徴とする。

本発明に係る欠陥検査装置では、算出された所定の区間において、第１基準線、第２基準線及び第３基準線を算出している。このように、第１基準線及び第２基準線から第３基準線を算出しているのは、所定の区間において検査対象物を平面に接地させたときの検査対象物と平面との接線を算出するためである。すなわち、第１〜第３基準線を算出する過程において、所定の区間における検査対象物と平面との接点を示す２点がそれぞれ算出され、この２つの接点を通る直線が第３基準線となっている。その結果、任意の測定点において第３基準線が示す値とその測定点における表面高さデータとの第３の差に基づいて算出された評価値が、第３基準線と表面高さデータとに囲まれた領域の面積の大きさを表すこととなるから、評価値を比較することで検査対象物に生じている欠陥の大きさを比較することができ、検査対象物の表面状態の欠陥を極めて高精度に検出することが可能となる。

また、評価値を算出する手段は、各第３の差のうち予め設定された評価値算出用閾値以上となる値のみに基づいて欠陥評価のための評価値を算出することが好ましい。このようにすると、研磨不良等による欠陥は生じていないが、検査対象物の表面自体が波打っていて、小さな凹凸を複数有しているような検査対象物を検査する場合には、第３の差が評価値算出用閾値によって評価値として加算されないので、誤検出が行われることなくより高精度に欠陥を検出することができる。

また、第１基準線を算出する手段により第１基準線が算出される前に、各表面高さデータについての移動平均値である第１移動平均値を各測定点毎に算出する手段と、各測定点のうち任意の測定点における表面高さデータの値とその測定点における第１移動平均値との差の絶対値である第１の絶対値を各測定点毎に算出する手段と、第１の絶対値が予め設定された第１補正閾値よりも小さな値を示す測定点における表面高さデータの値を保持し、第１の絶対値が第１補正閾値以上の値を示す測定点における表面高さデータの値をその測定点における第１移動平均値に置換した第１補正データを各測定点毎に算出する手段と、各第１補正データについての移動平均値である第２移動平均値を各測定点毎に算出する手段と、各測定点のうち任意の測定点における第１補正データの値とその測定点における第２移動平均値との差の絶対値である第２の絶対値を各測定点毎に算出する手段と、第２の絶対値が第１補正閾値より小さい値で予め設定された第２補正閾値よりも小さな値を示す測定点における第１補正データの値を保持し、第２の絶対値が第２補正閾値以上の値を示す測定点における第１補正データの値をその測定点における第２移動平均値に置換した第２補正データを各測定点毎に算出する手段とを更に備え、各第２補正データを新たな表面高さデータとして用いることが好ましい。ところで、検査対象物の表面に研磨による研磨筋が形成されているような検査対象物を高速移動させて、検査対象物の表面高さを測定したような場合、研磨筋の影響によって測定された表面高さデータの値にパルス状のノイズが発生することがある。しかしながら、第１及び第２補正閾値によって表面高さデータの値からノイズを除去することができるので、測定された表面高さのばらつきを抑制することができる。その結果、研磨不良等による欠陥を更に高精度に検出することができると共に、短時間で多数の検査対象物の欠陥検出が可能となる。

また、複数の表面高さデータを抽出する手段は、所定の区間として、検査対象物において欠陥検査の対象として予め指定した領域である検査対象領域に対応し且つ各表面高さデータのうち検査対象物に欠陥が生じているか否かの欠陥評価が行われる表面高さデータを含む区間を算出することが好ましい。このようにすると、検査対象物において欠陥を検査したい区間に対応した表面高さデータを用いて欠陥検査を行うことができるため、欠陥を更により高精度に検出することができる。

本発明によれば、検査対象物の表面状態の欠陥を極めて高精度に検出することが可能な欠陥検出方法及び欠陥検出装置を提供することができる。

本発明の好適な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

（欠陥検出装置の構成）
図１を参照して、本実施形態に係る欠陥検出装置１０の構成について説明する。図１は、（ａ）が欠陥検出装置の構成を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）がレーザ変位計によって検査対象物を走査する様子を示す図であり、（ｃ）が検査対象物の斜視図である。

欠陥検出装置１０は、後述する検査対象物１８に生じた研磨不良等による欠陥を検出するための装置である。そのために、欠陥検出装置１０は、レーザ変位計１２と、データ処理部１４とを有している。

レーザ変位計１２は、図示しない半導体レーザと受光素子とを有している。レーザ変位計１２では、半導体レーザから発せられるレーザ光Ｂの反射光を受光素子によって受光することで、レーザ変位計１２と測定対象物との距離を測定する。本実施形態では、このレーザ変位計１２を３つ用いており、検査対象物１８が載置された載置板１６を図１（ａ）の矢印Ａ方向に一定の速度で移動させることで、図１（ｂ）に示されるように検査対象物１８の中央部分及び両端部分の表面高さを測定している。なお、検査対象物１８の表面高さを測定できるものであれば、レーザ変位計１２に限らず用いることができる。

データ処理部１４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random AccessMemory）等を含む図示しないＥＣＵ（Electronic Control Unit）等を有し、各レーザ変位計１２から出力された検査対象物１８の表面高さデータの処理を行うものである。

ここで、検査対象物１８は、図１（ｃ）に示されるように、本実施形態において、曲面を呈する中央部１８ａと、傾斜面となっている周縁部１８ｂと、円弧状の側面１８ｃとを有している。検査対象物１８における中央部１８ａの外周面１８ｄ及び内周面１８ｅは、検査対象物１８を製造する工程において研磨されており、各検査対象物１８毎に異なると共に図１（ｃ）の手前から奥方向に向かって形成された研磨筋を有している。また、検査対象物１８の中央部１８ａには、研磨不良等による欠陥を検出するための領域として、検査対象領域Ｗが予め設定されている。検査対象物２２は、例えば、クーラー等のモータ用のマグネットとして用いられる。

（欠陥検出装置による欠陥検出方法）
次に、図２〜図９を参照して、上記の構成を有する欠陥検出装置１０を用いた検査対象物１８の欠陥検出方法について説明する。なお、ここでは特に、検査対象物１８のうち曲面状となっている外周面１８ａ又は内周面１８ｂにおける欠陥を検出する場合について説明する。

図２は、欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。図３は、測定開始から経過した時間とそのときの検査対象物の表面高さとの関係を示すグラフである。図４は、測定開始から経過した時間とそのときの第１移動平均値との関係を示すグラフである。図５は、測定開始から経過した時間とそのときの第１の絶対値との関係を示すグラフである。図６は、測定開始から経過した時間とそのときの第１補正データとの関係を示すグラフである。図７は、第１及び第２基準線の算出方法を説明するための図である。図８は、第３基準線の算出方法を説明するための図である。図９は、評価値の算出方法を説明するための図である。なお、図２に示されるフローチャートでは、ステップをＳと略記している。

欠陥検出装置１０によって欠陥検出処理が開始されると、図２に示されるステップ１に進んで、検査対象物１８が各レーザ変位計１２の下を通過するように、検査対象物１８が載置された載置板１６を一定の速度ｖ（本実施形態では、１．０ｍ／ｓｅｃ）で移動させ、各レーザ変位計１２によって検査対象物１８の中央部分及び両端部分についての表面高さを一定周期（サンプリング周期ΔＴ）毎（例えば、２ｍｓｅｃ毎）に測定し、データ処理部１４によって複数の表面高さデータＶ（ｔ）を抽出する（図３参照）。ここで、図３において、Ｎ（自然数）番目に表面高さが測定された時間ｔはＮとサンプリング周期ΔＴとの積で表され（ｔ＝ＮΔＴ）、そのときの表面高さデータＶ（ｔ）はＶ（ＮΔＴ）となる。また、図３に示されるように、抽出された表面高さデータＶ（ｔ）には、検査対象物１８の表面に形成された研磨筋の影響により、パルス状のノイズが発生している。なお、以下に述べる各処理は、抽出された表面高さデータＶ（ｔ）に基づいて、データ処理部１４により行われる。また、本実施形態では、検査対象物１８の表面高さを各レーザ変位計１２によって３箇所測定しているが、各箇所における表面高さデータＶ（ｔ）について同じ処理が行われるため、以降の説明ではある１箇所で測定された表面高さデータＶ（ｔ）について行われる処理について述べ、それ以外の箇所については省略する。

続いて、ステップ２に進むと、Ｎ番目の測定点と、この測定点を中心とする前後２つの測定点であるＮ−２番目の測定点、Ｎ−１番目の測定点、Ｎ＋１番目の測定点及びＮ＋２番目の測定点とにおける各表面高さデータＶについて、下記の式（１）から、第１移動平均値Ｖ_ｍａ１（ＮΔＴ）を各測定点毎に算出する（図４参照）。

そして、表面高さデータＶ（ＮΔＴ）と第１移動平均値Ｖ_ｍａ１（ＮΔＴ）との差の絶対値である第１の絶対値を算出する（図５参照）。さらに、図５に示されるように、第１の絶対値が第１補正閾値ＴＨ_１（本実施形態では、ＴＨ_１＝０．１０）以上である場合、すなわち第１の絶対値が下記の式（２）を満たすような場合に、表面高さデータＶ（ＮΔＴ）の値をその測定点における第１移動平均値Ｖ_ｍａ１（ＮΔＴ）に置換する処理を各測定点毎に行って、第１補正データＶ_１（ＮΔＴ）を算出する（図６参照）。

なお、第１補正閾値ＴＨ_１及び後述する各閾値は、事前に実験を行うことによって得られた値となっている。ここで、第１補正閾値ＴＨ_１は、検査対象物１８の検査対象領域Ｗにおける全ての測定点について、下記の式（３）を満たすように予め設定されていることが好ましい。下記の式（３）の右辺は、Ｎ番目の測定点における表面高さデータが、Ｎ番目の測定点を中心とする前後２つの測定点における表面高さデータに対して与えうる変動量の平均値を表している。そのため、第１補正閾値ＴＨ_１を全ての測定点における変動量の平均値よりも大きく設定することで、パルス状のノイズとなっている表面高さデータのみを除去することができることとなる。

続いて、ステップ３では、第１補正データＶ_１（ＮΔＴ）を用いて、ステップ２と同様に、第２移動平均値Ｖ_ｍａ２（ＮΔＴ）及び第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）を算出する。具体的には、Ｎ番目の測定点と、この測定点を中心とする前後２つの測定点であるＮ−２番目の測定点、Ｎ−１番目の測定点、Ｎ＋１番目の測定点及びＮ＋２番目の測定点とにおける各第１補正データＶ_１について、下記の式（４）から、第２移動平均値Ｖ_ｍａ２（ＮΔＴ）を各測定点毎に算出する。

そして、第１補正データＶ_１（ＮΔＴ）と第２移動平均値Ｖ_ｍａ２（ＮΔＴ）との差の絶対値である第２の絶対値を算出する。さらに、第２の絶対値が予め設定された第２補正閾値ＴＨ_２（本実施形態では、ＴＨ_２＝０．０３）以上である場合、すなわち第２の絶対値が下記の式（５）を満たすような場合に、第１補正データＶ_１（ＮΔＴ）の値をその測定点における第２移動平均値Ｖ_ｍａ２（ＮΔＴ）に置換する処理を各測定点毎に行って、第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）を算出する。

なお、以降の処理では、算出された第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）を新たな表面高さデータとして取り扱っている。また、第２補正閾値ＴＨ_２は、第１補正閾値ＴＨ_１よりも小さな値に設定されている。ここで、第２補正閾値ＴＨ_２についても第１補正閾値ＴＨ_１と同じく、検査対象物１８の検査対象領域Ｗにおいて、下記の式（６）を満たすように予め設定されていることが好ましい。

続いて、ステップ４に進むと、検査対象物１８の検査対象領域Ｗに基づいて、第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）において欠陥を検査するための区間である検査区間Ｓ_ｅを算出する。具体的には、まず、第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）が立ち上がる（検査対象物１８の測定が開始される）点であるＮ_ｒ番目の測定点と、第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）が立ち下がる（検査対象物１８の測定が終了する）点であるＮ_ｆ番目の測定点との中央に位置する測定点である中央点Ｎ_ｃを、下記の式（７）から算出する。そして、算出された中央点Ｎ_ｃと検査対象領域Ｗとに基づいて、下記の式（８）及び（９）から、検査区間Ｓ_ｅの開始を示す測定点である開始点Ｎ_{ｓｔａｒｔ}及び検査区間Ｓ_ｅの終了を示す測定点である終了点Ｎ_ｓｔｏｐを算出する（図７参照）。

ここで、検査対象領域Ｗを載置板１６が移動する速度ｖとサンプリング周期ΔＴとの積によって除することで、長さの次元を示す検査対象領域Ｗを測定点の数に換算している。

続いて、ステップ５に進むと、検査区間Ｓ_ｅの開始点Ｎ_{ｓｔａｒｔ}における第２補正データＶ_２（Ｎ_{ｓｔａｒｔ}ΔＴ）と、検査区間Ｓ_ｅの終了点Ｎ_ｓｔｏｐにおける第２補正データＶ_２（Ｎ_ｓｔｏｐΔＴ）とを通る直線を求めることで、下記の式（１０）で表される第１基準線Ｌ_１を算出する（図７参照）。

続いて、ステップ６に進むと、任意の測定点であるＮ番目の測定点における第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）からそのＮ番目の測定点において第１基準線Ｌ_１が示す値Ｙ_１（Ｎ）との差である第１の差を、検査区間Ｓ_ｅにおける各測定点について算出する。そして、検査区間Ｓ_ｅの中央点Ｎ_ｃから開始点Ｎ_{ｓｔａｒｔ}までの第１区間Ｓ_１及び検査区間Ｓ_ｅの中央点Ｎ_ｃから終了点Ｎ_ｓｔｏｐまでの第２区間Ｓ_２の各区間において、第１の差が最大となる測定点である第１ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ１ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ１ｂ}をそれぞれ算出する。さらに、これらの各第１ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ１ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ１ｂ}における第２補正データＶ_２（Ｎ_{ｐｅａｋ１ａ}ΔＴ），Ｖ_２（Ｎ_{ｐｅａｋ１ｂ}ΔＴ）を通る直線を求めることで、下記の式（１１）で表される第２基準線Ｌ_２を算出する（図７参照）。

続いて、ステップ７に進むと、任意の測定点であるＮ番目の測定点における第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）からそのＮ番目の測定点において第２基準線Ｌ_２が示す値Ｙ_２（Ｎ）との差である第２の差を、検査区間Ｓ_ｅにおける各測定点について算出する。そして、第１区間Ｓ_１及び第２区間Ｓ_２の各区間において、第２の差が最大となる測定点である第２ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}をそれぞれ算出する。さらに、これらの各第２ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}における第２補正データＶ_２（Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}ΔＴ），Ｖ_２（Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}ΔＴ）を通る直線を求めることで、下記の式（１２）で表される第３基準線Ｌ_３を算出する（図８参照）。

続いて、ステップ８に進むと、任意の測定点であるＮ番目の測定点において第３基準線Ｌ_３が示す値Ｙ_３（Ｎ）とそのＮ番目の測定点における第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）との差である第３の差を、検査区間Ｓ_ｅにおける各測定点について算出する。そして、算出された第３の差が予め設定された評価値算出用閾値ＴＨ_３以上（本実施形態では、３０μｍ以上）となる第３の差の値に基づいて、下記の式（１３）から欠陥評価のための評価値Ｅ_ｖを算出する。従って、この評価値Ｅｖは、第３基準線Ｌ_３と第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）とに囲まれた領域のうち、図９において斜線で示される領域Ａの面積を近似的に表すこととなる、

続いて、ステップ９に進むと、ステップ８で算出された評価値と予め設定された欠陥評価閾値とを比較して、評価値（図９における領域Ａの面積）が欠陥評価閾値よりも小さいか否かを判定する。その結果、評価値が欠陥評価閾値よりも小さいと判定された場合には、ステップ１０に進んで、現在欠陥検出が行われている検査対象物１８に欠陥がないと判定して、欠陥検出処理が終了する。一方、評価値が欠陥評価閾値以上であると判定された場合には、ステップ１１に進んで、現在欠陥検出が行われている検査対象物１８に欠陥があると判定して、外観検査処理が終了する。

ところで、検査対象物１８の欠陥検出を行う際、多数の検査対象物１８を処理しようとして検査対象物１８が載置された載置板１６の移動速度を速めると、検査対象物１８の中央部１８ａの外周面１８ｄ及び内周面１８ｅに形成された研磨筋の凹凸によって、表面高さデータＶ（ＮΔＴ）にパルス状のノイズが発生してしまうという問題があった。また、検査対象物１８の中央部１８ａが曲面状となっているため、レーザ変位計１２によって測定された表面高さデータＶ（ＮΔＴ）を単純に比較しただけでは、その表面高さデータＶ（ＮΔＴ）の大小が研磨不良等により生じた欠陥の凹凸であるのか、それとも検査対象物１８の表面自体の曲面による凹凸であるのかが判別できず、欠陥であるか否かの評価をすることができなかった。

しかしながら、本実施形態においては、検査区間Ｓ_ｅにおいて、第１基準線Ｌ_１、第２基準線Ｌ_２及び第３基準線Ｌ_３を算出している。このように、第１基準線Ｌ_１及び第２基準線Ｌ_２から第３基準線Ｌ_３を算出しているのは、検査区間Ｓ_ｅにおいて検査対象物１８を平面に接地させたときの検査対象物１８とその平面との接線を算出するためである。すなわち、第１〜第３基準線Ｌ_１〜Ｌ_３を算出する過程において、検査区間Ｓ_ｅにおける検査対象物１８と平面との接点を示す第２ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}，Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}がそれぞれ算出され、これらの第２ピーク点Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}を通る直線が第３基準線Ｌ_３となっている。その結果、任意の測定点であるＮ番目の測定点において第３基準線Ｌ_３が示す値Ｙ_３（Ｎ）とそのＮ番目の測定点における表面高さデータとしての第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）との差である第３の差に基づいて算出された評価値Ｅ_ｖが、第３基準線Ｌ_３と第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）とに囲まれた領域Ａの面積の大きさを表すこととなるから、評価値Ｅ_ｖを比較することで検査対象物１８に生じている研磨不良等により生じた欠陥の凹部の大きさを比較することができ、欠陥を極めて高精度に検出することが可能となる。

また、本実施形態においては、第３の差が予め設定された評価値算出用閾値ＴＨ_３以上となる第３の差の値に基づいて、評価値Ｅ_ｖを算出している。そのため、研磨不良等による欠陥は生じていないが、検査対象物１８の表面自体が波打っていて、小さな凹凸を複数有しているような検査対象物１８を検査する場合には、評価値算出用閾値ＴＨ_３によって第３の差が評価値Ｅ_ｖとして加算されないので、誤検出が行われることなくより高精度に欠陥を検出することができる。

また、本実施形態においては、第１及び第２移動平均値Ｖ_ｍａ１，Ｖ_ｍａ２を算出することで第１及び第２補正データＶ_１（ＮΔＴ），Ｖ_２（ＮΔＴ）を算出し、第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）を新たな表面高さデータとしている。そのため、検査対象物１８が載置された載置板１６を高速移動させても、検査対象物１８における中央部１８ａの外周面１８ｄ及び内周面１８ｅに形成されている研磨筋の影響によって表面高さデータＶ（ＮΔＴ）に発生するパルス状のノイズが、第１及び第２補正閾値ＴＨ_１，ＴＨ_２によって除去されることとなる。その結果、測定された表面高さデータＶ（ＮΔＴ）のばらつきを抑制することができるため、研磨不良等による欠陥を更に高精度に検出することができると共に、短時間で多数の検査対象物１８の欠陥検出が可能となる。

また、本実施形態においては、研磨不良等による欠陥を検出するための領域として予め設定された検査対象物１８の検査対象領域Ｗに基づいて、検査区間Ｓ_ｅを算出している。ところで、検査対象物１８の周縁部１８ｂが傾斜面となっているので、周縁部１８ｂを含めた表面高さデータＶ（ＮΔＴ）に基づいて欠陥検査を行った場合には、周縁部１８ｂを欠陥として誤検出してしまうことがある。しかしながら、算出された検査区間Ｓ_ｅを用いることで、周縁部１８ｂの表面高さデータＶ（ＮΔＴ）を除いて検査対象物１８の欠陥検査を行うことができるため、欠陥を更により高精度に検出することができる。

以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、本実施形態では予め設定された評価値算出用閾値ＴＨ_３以上となる第３の差の値に基づいて評価値Ｅ_ｖを算出したが、この評価値算出用ＴＨ_３を用いずに、全ての第３の差に基づいて上記の式（１３）により評価値Ｅ_ｖを算出してもよい。なお、このときの評価値Ｅ_ｖは、第３基準線Ｌ_３と第２補正データＶ_２（ＮΔＴ）とに囲まれた全領域の面積の近似値を表すこととなる。

また、本実施形態ではより欠陥を検出しやすくするため、上記の式（１３）に示されるように、第３の差を二乗した値を累積的に加算して評価値Ｅ_ｖを算出しているが、第３の差を二乗せずに、第３の差を累積的に加算して評価値Ｅ_ｖを算出してもよい。

また、本実施形態では第１移動平均値Ｖ_ｍａ１（ＮΔＴ）を算出し、その後第２移動平均値Ｖ_ｍａ２（ＮΔＴ）を算出して、移動平均値の算出を２回行っているが、移動平均値の算出は１回のみでもよいし、３回以上行ってもよい。移動平均値の算出を２回以上行う場合には、移動平均値の算出回数を重ねる毎に段階的に閾値を小さくすることで、ノイズである表面高さデータあるいは補正データを含んで移動平均値が算出されたために、ノイズでない表面高さデータあるいは補正データの移動平均値が大きく変動してノイズと判定されてしまうことが防止されるようになる。

また、本実施形態では第１及び第２移動平均値Ｖ_ｍａ１，Ｖ_ｍａ２を算出し、第１及び第２補正閾値ＴＨ_１，ＴＨ_２に基づいてパルス状のノイズを除去していたが、これに限られない。例えば、Ｎ番目の測定点及びこの測定点を中心とする前後２つの測定点における各表面高さデータあるいは補正データの中央値（メジアン）を算出し、この中央値とＮ番目の測定点における表面高さデータあるいは補正データとの差の絶対値が予め設定された閾値を超えたときにその表面高さデータあるいは補正データを中央値に置換することによって、パルス状のノイズを除去してもよい。このようにすると、移動平均値を利用したノイズ除去の場合と比較して、１度目の処理から閾値を小さく設定してノイズ除去を行うことができる。また、移動平均値を利用したノイズ除去の場合と比較して、検査対象物１８の外周面１８ｄの部分をより正確に再現できるから、補正データが立ち上がる（検査対象物１８の測定が開始される）測定点と、補正データが立ち下がる（検査対象物１８の測定が終了する）測定点とがより明確に検出される。

また、レーザ変位計１２によって測定された表面高さデータＶ（ＮΔＴ）にパルス状のノイズが発生しないように、検査対象物１８が載置された載置板１６をゆっくりと等速移動させれば、移動平均値等を算出することによりノイズを除去する処理を行わなくてもよい。

また、検査対象物１８の検査対象領域Ｗのみについて検査対象物１８の表面高さを測定すれば、検査区間Ｓ_ｅを算出する処理を行わなくてもよい。

（ａ）は欠陥検出装置の構成を概略的に示す斜視図であり、（ｂ）はレーザ変位計によって検査対象物を走査する様子を示す図であり、（ｃ）は検査対象物の斜視図である。 欠陥検出処理の開始から終了までの手順を示すフローチャートである。 測定開始から経過した時間とそのときの検査対象物の表面高さとの関係を示すグラフである。 測定開始から経過した時間とそのときの第１移動平均値との関係を示すグラフである。 測定開始から経過した時間とそのときの第１の絶対値との関係を示すグラフである。 測定開始から経過した時間とそのときの第１補正データとの関係を示すグラフである。 第１及び第２基準線の算出方法を説明するための図である。 第３基準線の算出方法を説明するための図である。 評価値の算出方法を説明するための図である。

符号の説明

１０…欠陥検出装置、１２…レーザ変位計、１４…データ処理部、１８…検査対象物、Ｌ_１…第１基準線、Ｌ_２…第２基準線、Ｌ_３…第３基準線、Ｎ_{ｐｅａｋ１ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ１ｂ}…第１ピーク点、Ｎ_{ｐｅａｋ２ａ}，Ｎ_{ｐｅａｋ２ｂ}…第２ピーク点、Ｎ_{ｓｔａｒｔ}…開始点、Ｎ_ｓｔｏｐ…終了点、Ｓ_ｅ…検査区間、Ｓ_１…第１区間、Ｓ_２…第２区間、ＴＨ_１…第１補正閾値、ＴＨ_２…第２補正閾値、ＴＨ_３…評価値算出用閾値、Ｖ…表面高さデータ、Ｖ_１…第１補正データ、Ｖ_２…第２補正データ、Ｖ_ｍａ１…第１移動平均値、Ｖ_ｍａ２…第２移動平均値、Ｗ…検査対象領域、ΔＴ…サンプリング周期。

Claims (8)

1. 検査対象物の表面状態の欠陥を検出するための欠陥検出方法であって、
   前記検査対象物の表面高さを測定する測定手段によって前記検査対象物を一定方向に走査することで、前記検査対象物の表面高さを所定の区間において所定の測定点毎に測定して、複数の表面高さデータを抽出する工程と、
   前記所定の区間の両端における前記表面高さデータを示す２点を通る直線を求めることにより第１基準線を算出する工程と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点において前記第１基準線が示す値との差である第１の差を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記所定の区間の中央から一端までの第１区間及び前記所定の区間の中央から他端までの第２区間の各区間において、前記第１の差が最大となる表面高さデータを示す点である第１のピーク点をそれぞれ算出する工程と、
   前記各第１のピーク点を通る直線を求めることにより第２基準線を算出する工程と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点において前記第２基準線が示す値との差である第２の差を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記各区間において、前記第２の差が最大となる表面高さデータを示す点である第２のピーク点をそれぞれ算出する工程と、
   前記各第２のピーク点を通る直線を求めることにより第３基準線を算出する工程と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点において前記第３基準線が示す値と該測定点における前記表面高さデータの値との差である第３の差を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記各第３の差に基づいて欠陥評価のための評価値を算出する工程とを備えることを特徴とする欠陥検出方法。
2. 評価値を算出する前記工程では、前記各第３の差のうち予め設定された評価値算出用閾値以上となる値のみに基づいて欠陥評価のための評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載された欠陥検出方法。
3. 前記第１基準線を算出する前記工程の前に、
   前記各表面高さデータについての移動平均値である第１移動平均値を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点における前記第１移動平均値との差の絶対値である第１の絶対値を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記第１の絶対値が予め設定された第１補正閾値よりも小さな値を示す測定点における表面高さデータの値を保持し、前記第１の絶対値が前記第１補正閾値以上の値を示す測定点における表面高さデータの値を該測定点における第１移動平均値に置換した第１補正データを前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記各第１補正データについての移動平均値である第２移動平均値を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記各測定点のうち任意の測定点における前記第１補正データの値と該測定点における前記第２移動平均値との差の絶対値である第２の絶対値を前記各測定点毎に算出する工程と、
   前記第２の絶対値が前記第１補正閾値より小さい値で予め設定された第２補正閾値よりも小さな値を示す測定点における第１補正データの値を保持し、前記第２の絶対値が前記第２補正閾値以上の値を示す測定点における第１補正データの値を該測定点における第２移動平均値に置換した第２補正データを前記各測定点毎に算出する工程とを更に備え、
   前記各第２補正データを新たな表面高さデータとして用いることを特徴とする請求項１又は２に記載された欠陥検出方法。
4. 前記複数の表面高さデータを抽出する前記工程では、前記所定の区間として、前記検査対象物において欠陥検査の対象として予め指定した領域である検査対象領域に対応し且つ前記各表面高さデータのうち前記検査対象物に欠陥が生じているか否かの欠陥評価が行われる表面高さデータを含む区間を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載された欠陥検出方法。
5. 検査対象物の表面状態の欠陥を検出するための欠陥検出装置であって、
   前記検査対象物を一定方向に走査することで、前記検査対象物の表面高さを所定の区間において所定の測定点毎に測定する測定手段と、
   前記測定手段によって各測定点毎に測定された前記検査対象物の表面高さについて複数の表面高さデータを抽出する手段と、
   前記所定の区間の両端における前記表面高さデータを示す２点を通る直線を求めることにより第１基準線を算出する手段と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点において前記第１基準線が示す値との差である第１の差を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記所定の区間の中央から一端までの第１区間及び前記所定の区間の中央から他端までの第２区間の各区間において、前記第１の差が最大となる表面高さデータを示す点である第１のピーク点をそれぞれ算出する手段と、
   前記各第１のピーク点を通る直線を求めることにより第２基準線を算出する手段と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点において前記第２基準線が示す値との差である第２の差を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記各区間において、前記第２の差が最大となる表面高さデータを示す点である第２のピーク点をそれぞれ算出する手段と、
   前記各第２のピーク点を通る直線を求めることにより第３基準線を算出する手段と、
   前記所定の区間内の前記各測定点のうち任意の測定点において前記第３基準線が示す値と該測定点における前記表面高さデータの値との差である第３の差を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記各第３の差に基づいて欠陥評価のための評価値を算出する手段とを備えることを特徴とする欠陥検出装置。
6. 評価値を算出する前記手段は、前記各第３の差のうち予め設定された評価値算出用閾値以上となる値のみに基づいて欠陥評価のための評価値を算出することを特徴とする請求項５に記載された欠陥検出装置。
7. 前記第１基準線を算出する前記手段により前記第１基準線が算出される前に、
   前記各表面高さデータについての移動平均値である第１移動平均値を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記各測定点のうち任意の測定点における前記表面高さデータの値と該測定点における前記第１移動平均値との差の絶対値である第１の絶対値を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記第１の絶対値が予め設定された第１補正閾値よりも小さな値を示す測定点における表面高さデータの値を保持し、前記第１の絶対値が前記第１補正閾値以上の値を示す測定点における表面高さデータの値を該測定点における第１移動平均値に置換した第１補正データを前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記各第１補正データについての移動平均値である第２移動平均値を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記各測定点のうち任意の測定点における前記第１補正データの値と該測定点における前記第２移動平均値との差の絶対値である第２の絶対値を前記各測定点毎に算出する手段と、
   前記第２の絶対値が前記第１補正閾値より小さい値で予め設定された第２補正閾値よりも小さな値を示す測定点における第１補正データの値を保持し、前記第２の絶対値が前記第２補正閾値以上となる測定点における第１補正データの値を該測定点における第２移動平均値に置換した第２補正データを前記各測定点毎に算出する手段とを更に備え、
   前記各第２補正データを新たな表面高さデータとして用いることを請求項５又は６に記載された欠陥検出装置。
8. 前記複数の表面高さデータを抽出する前記手段は、前記所定の区間として、前記検査対象物において欠陥検査の対象として予め指定した領域である検査対象領域に対応し且つ前記各表面高さデータのうち前記検査対象物に欠陥が生じているか否かの欠陥評価が行われる表面高さデータを含む区間を算出することを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載された欠陥検出装置。
   

Images