CN111323423A - 缺陷检测装置及缺陷检测方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供缺陷检测装置及缺陷检测方法，能够检测比像素更小的缺陷的位置以及缺陷的大小。缺陷检测装置具备对测定对象照射照明光的照明部、对由所述测定对象反射后的所述照明光进行拍摄的拍摄部、以及基于由所述拍摄部拍摄所述照明光而得到的拍摄图像对所述测定对象的表面的缺陷进行检测的检测部，所述拍摄图像包括分光波长分别不同的多个分光图像，所述检测部基于多个所述分光图像对所述照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到所述扩散反射区域的所述分光图像的分光波长来判定缺陷尺寸。

Description

缺陷检测装置及缺陷检测方法
技术领域
本发明涉及缺陷检测装置及缺陷检测方法。
背景技术
以往，对存在于测定对象的表面的凹凸、异物等缺陷进行检测的缺陷检测装置被人们所知(例如参照专利文献1)。
专利文献1所记载的缺陷检测装置从照明部对测定对象照射光，并由拍摄部对在测定对象的表面反射的光进行拍摄。从照明部照射的光经由照明部滤波器照射到测定对象。照明部滤波器具有第一滤波器和第二滤波器。第一滤波器是以第一周期交替形成有遮挡第一波长的光的区域和使第一波长的光透射的区域的滤波器。第二滤波器是以与第一周期不同的第二周期交替形成有遮挡与第一波长不同的第二波长的光的区域和使第二波长的光透射的区域的滤波器。并且，在该缺陷检测装置中，将由拍摄部拍摄的图像分离成第一波长的光成分的图像和第二波长的光成分的图像，而对测定对象的表面的缺陷进行检测。
专利文献1：日本特开2011-226814号公报
发明内容
但是，像在专利文献1所记载的现有的缺陷检测装置及缺陷检测方法中，能够检测的缺陷的最小尺寸为拍摄部中的像素单位。即，当存在比像素更小的缺陷时，虽然只要检测到像素信号值的异常就能够检测到缺陷的位置，但是却无法检测到该缺陷的大小。
第一应用例涉及的缺陷检测装置具备：向测定对象照射照明光的照明部；对由所述测定对象反射的所述照明光进行拍摄的拍摄部；以及基于由所述拍摄部拍摄所述照明光而得到的拍摄图像对所述测定对象的表面的缺陷进行检测的检测部，所述拍摄图像包括分光波长分别不同的多个分光图像，所述检测部基于多个所述分光图像对所述照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到所述扩散反射区域的所述分光图像的分光波长来判定缺陷尺寸。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述照明部向所述测定对象照射包含多个所述分光波长的光成分的所述照明光，所述拍摄部包括：透射预定波长的光且能够变更透射的光的波长的分光元件；以及接收透射了所述分光元件的光的拍摄元件，并且通过将透射所述分光元件的光的波长切换为多个所述分光波长来对与多个所述分光波长对应的多个所述分光图像进行拍摄。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述照明部将所述照明光的波长切换为多个所述分光波长而向所述测定对象照射，每当从所述照明部照射的所述照明光的波长被切换时，所述拍摄部对由所述测定对象反射后的所述照明光进行拍摄，并对与多个所述分光波长对应的多个所述分光图像进行拍摄。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述检测部通过对各所述分光图像实施边缘检测处理来对所述扩散反射区域进行检测，并生成合成图像，所述合成图像是使多个所述分光图像叠加并根据所述缺陷尺寸使所述扩散反射区域的显示方式不同的合成图像。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述拍摄部配置于与由所述测定对象将来自所述照明部的所述照明光规则反射的规则反射方向分离的位置。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述照明部也可以是形成为环状的环形照明。
在本应用例的缺陷检测装置中，所述照明部也可以是对所述测定对象照射扩散光的扩散照明。
第二应用例涉及的缺陷检测方法实施向测定对象照射照明光的照明步骤、对由所述测定对象反射的所述照明光进行拍摄的拍摄步骤、以及基于拍摄图像对所述测定对象的表面的缺陷进行检测的检测步骤，在所述拍摄步骤中，对包括分光波长分别不同的多个分光图像的所述拍摄图像进行拍摄，在所述检测步骤中，基于多个所述分光图像对所述照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到所述扩散反射区域的所述分光图像的所述分光波长来判定缺陷尺寸。
附图说明
图1是示出第一实施方式的缺陷检测装置的简要构成的示意图。
图2是对存在于测定对象的100nm的缺陷照射500nm的波长的照明光时的示意图。
图3是对存在于测定对象的100nm的缺陷照射1000nm的波长的照明光时的示意图。
图4是示出第一实施方式的缺陷检测方法的流程图。
图5是示出针对第一实施方式中的各分光图像的边缘检测结果、以及所生成的合成图像的一例的图。
图6是示出第二实施方式的缺陷检测装置的简要构成的示意图。
图7是示出第三实施方式中的缺陷检测装置的照明部以及拍摄部的配置关系的图。
图8是示出第四实施方式中的缺陷检测装置的照明部以及拍摄部的示意图。
附图标记说明
10、10A、10B、10C：照明部；11：光源；12：分光滤波器(分光元件)；13：滤波器驱动电路；14：光源；15：圆顶；16：孔部；20、20A、20B、20C：拍摄部；21：入射光学系统；22：分光滤波器；23：拍摄元件；24：驱动器电路；30：控制部；31：光源控制部；32：分光控制部；33：拍摄控制部；34：检测部；100、100A、100B、100C：缺陷检测装置；121、122、221、222：反射膜；123、223：间隙变更部；241：滤波器驱动电路；242：照相机驱动电路；341：反射率计算部；342：缺陷区域检测部；343：检测结果输出部；W：测定对象。
具体实施方式
第一实施方式
下面对第一实施方式进行说明。
缺陷检测装置100的整体构成
图1是示出第一实施方式所涉及的缺陷检测装置100的简要构成的示意图。
如图1所示，缺陷检测装置100具备照明部10、拍摄部20、以及对照明部10和拍摄部20进行控制的控制部30。
该缺陷检测装置100是对测定对象W的表面的缺陷进行定量测定的装置。需要说明的是，这里所描述的缺陷包括测定对象W的表面的微小的创伤、附着于测定对象W的表面的微小的异物等，是指使测定对象W的表面产生微小的凹凸的缺陷。
照明部10的构成
照明部10具有光源11，光源11向测定对象W照射预定的发光波长区域的照明光。
在本实施方式的缺陷检测装置100中，通过对由测定对象W的表面的缺陷扩散反射的照明光进行检测来检测缺陷。详细后述，是否为由缺陷扩散反射是根据缺陷尺寸与照明光的波长之间的关系而不同的。因而，光源11照射包括与检测对象的缺陷的尺寸对应的多个波长的光成分的照明光。例如，在对50nm至100nm的尺寸的缺陷进行检测的情况下，使用以400nm至800nm的可见光区域为发光波长区域的光源11。
另外，在本实施方式中，如图1所示，在缺陷检测装置100中，照明部10以相对于测定对象W的表面为45°的角度照射照明光。需要说明的是，在图1中，虽然照明部10的数量是一个，但是也可以设置两个以上的照明部10。
拍摄部20的构成
拍摄部20对由测定对象W反射后的照明光进行拍摄，即，对被照明光照明后的测定对象W进行拍摄。该拍摄部20设置在测定对象W的表面的法线方向上，并对从测定对象W在法线方向上反射后的照明光进行拍摄。即，拍摄部20设置于相对于照明光的规则反射方向分离的位置。
如图1所示，本实施方式的拍摄部20构成为包括入射光学系统21、分光滤波器22、拍摄元件23以及驱动器电路24。
入射光学系统21例如由远心光学系统等构成，通过分光滤波器22将由测定对象W反射后的照明光引导至拍摄元件23。
分光滤波器22是从由测定对象W反射后的照明光分光出预定波长的光并将其输出至拍摄元件23的分光元件。该分光滤波器22构成为能够将分光的光的波长切换为多个波长。例如，在本实施方式中，分光滤波器22由包括彼此相对的一对反射膜221、222以及能够变更该反射膜221、222之间的距离的间隙变更部223的法布里-珀罗标准具元件构成。需要说明的是，作为间隙变更部223例如可以使用静电致动器等。在这样的法布里-珀罗标准具元件中，通过控制施加于间隙变更部223的施加电压，能够对反射膜221、222之间的间隙尺寸进行变更，从而对透射分光滤波器22的光的波长进行变更。
拍摄元件23是对透射分光滤波器22后的图像光进行拍摄的装置，例如由CCD(Charge Coupled Device：电荷耦合器件)、CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor：互补金属氧化物半导体)等图像传感器构成。
驱动器电路24构成为包括驱动分光滤波器22的滤波器驱动电路241、以及驱动拍摄元件23的照相机驱动电路242。
滤波器驱动电路241基于来自控制部30的指令信号向分光滤波器22的间隙变更部223施加驱动电压，而使预定的分光波长的照明光从分光滤波器22透射。
照相机驱动电路242由I-V转换电路、放大电路、AD转换电路、以及FPGA(field-programmable gate array：现场可编程门阵列)等构成。I-V转换电路将从拍摄元件23的各像素输入的电荷信号转换为电压信号。放大电路对从I-V转换电路输出的电压信号的电压进行放大。放大电路由应用了运算放大器的反相放大电路或者非反相放大电路构成，并且构成为能够使用复用器等元件来进行增益切换。例如，放大电路的增益构成为能够切换1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、24倍、32倍以及50倍这八种。
AD转换电路将从放大电路输出的模拟形式的电压信号转换为数字形式的电压信号。
FPGA对从拍摄元件23通过I-V转换机、放大电路、AD转换电路输入的各像素的电压信号进行数据处理以生成拍摄图像的图像数据，并输出到控制部30。在本实施方式中，拍摄部20将透射分光滤波器22的照明光的波长切换为多个分光波长，并通过拍摄元件23对与该多个分光波长对应的多个分光图像进行拍摄。因此，FPGA将包括由拍摄元件23拍摄的多个分光图像的拍摄图像输出至控制部30。
控制部30的构成
控制部30与照明部10和拍摄部20连接，并对照明部10和拍摄部20进行控制而实施针对测定对象W的表面的缺陷检测处理。
该控制部30具备存储各种数据和各种程序的存储装置、以及通过读取并执行存储于存储装置的程序来实施各种处理的运算电路。而且，如图1所示，控制部30通过运算电路读取并执行存储于存储装置的程序来作为光源控制部31、分光控制部32、拍摄控制部33、检测部34发挥作用。
光源控制部31控制照明部10的光源11的点亮和灭灯。
分光控制部32对拍摄部20的分光滤波器22的驱动进行控制。在本实施方式中，存储装置存储有表示透射分光滤波器22的光的分光波长与施加于间隙变更部223的施加电压之间的关系的驱动表。分光控制部32向滤波器驱动电路241输出发出与透射分光滤波器22的照明光的分光波长对应的施加电压的指令的指令信号。此时，分光控制部32使透射分光滤波器22的照明光的波长依次切换为预先设定的多个分光波长。需要说明的是，虽然在这里示出了将驱动表存储于控制部30的存储装置的例子，但是也可以设为将存储器等存储部设置于驱动器电路24以事先对驱动表进行保存的构成。
拍摄控制部33对拍摄部20的拍摄元件23的驱动进行控制。即，拍摄控制部33对照相机驱动电路242发出由拍摄元件23对拍摄图像进行拍摄的拍摄时刻的指令。
如上所述，在本实施方式中，分光控制部32依次切换分光滤波器22的分光波长。拍摄控制部33在分光波长被分光滤波器22切换之后，通过发出由拍摄元件23进行拍摄的指令来获取与各分光波长对应的分光图像。
检测部34基于由拍摄部20拍摄的多个分光图像对测定对象W的缺陷进行检测。具体地，检测部34作为反射率计算部341、缺陷区域检测部342以及检测结果输出部343发挥作用。
反射率计算部341针对通过拍摄而获得的与多个分光波长对应的分光图像中的每一个，将各像素的信号值转换为反射率。即，通过拍摄部20拍摄获得的各分光图像的各像素的信号值是与由拍摄元件23接收的光的光量相应的256灰度的灰度值，基于预先测定的基准值将该灰度值转换为反射率。
缺陷区域检测部342基于将各像素的信号值转换为反射率的分光图像对测定对象W中的缺陷的位置以及该缺陷的大小(缺陷尺寸)进行检测。在本实施方式中，缺陷区域检测部342实施在各分光图像中的边缘检测处理，并将被检测到的边缘区域的像素作为存在缺陷的像素来检测。作为边缘检测方法可以使用公知技术，例如可以使用索贝尔(Sobel)法、拉普拉斯(Laplace)法、坎尼(Canny)法等边缘检测方法。
通过针对各分光图像的边缘检测进行检测的边缘区域的像素是与周围像素之间的反射率差为预定的阈值以上的像素，这表示是在测定对象W中由于照明光被扩散反射从而入射到拍摄元件23的光的光量增大的扩散反射区域。
在这里，对在测定对象W的表面存在缺陷时的缺陷尺寸以及由测定对象W的表面反射的照明光进行说明。
图2是对存在于测定对象W的100nm的缺陷照射500nm的波长的照明光时的示意图。图3是对存在于测定对象W的100nm的缺陷照射1000nm的波长的照明光时的示意图。
当在测定对象W的表面存在缺陷时，小于预定波长的照明光在缺陷中被扩散反射，预定波长以上的照明光在缺陷中被规则反射。例如，在图2和图3的例子中，当对测定对象W的100nm的缺陷照射1000nm的波长的照明光时，照明光被规则反射，若照射500nm的波长的照明光，照明光则被扩散反射。
一般，测定对象W的表面粗糙度的标准偏差Rh与由测定对象W规则反射的照明光的波长λ之间的关系为下式(1)(参考文献：高井信勝、「レーザ光散乱による表面粗さ計測」、精密工学会誌、公益社団法人精密工学会、1998年9月5日、64巻、9号、p.1304-1307(高井信勝、“通过激光散射进行的表面粗糙度测量”、精密工学会志、公益社团法人精密工学会、1998年9月5日、64卷、9号、第1304-1307页))。
0＜Rh＜λ/8…(1)
即，当向测定对象W照射波长λ的照明光时，在表面粗糙度的标准偏差Rh为λ/8以上的缺陷中发生扩散反射，并且能够通过拍摄部20进行观察。
在本实施方式中，以上述方式对与多个分光波长对应的分光图像实施边缘检测处理来检测缺陷的位置，并且由此还能够同时对各缺陷的缺陷尺寸进行判别。
检测结果输出部343输出由缺陷区域检测部342检测的各缺陷区域。对于检测结果输出部343的缺陷输出方式无特别限定，例如，生成将通过各分光图像得到的扩散反射区域按照分光波长分类合成的合成图像并进行输出。
使用缺陷检测装置100的缺陷检测方法
接下来，对使用上述缺陷检测装置100的缺陷检测方法进行说明。
图4是示出本实施方式的缺陷检测方法的流程图。
在缺陷检测装置100中，当对测定对象W的表面进行测定时，首先，光源控制部31点亮照明部10的光源11(步骤S1：照明步骤)。由此，从光源11向测定对象W照射包括与检测对象的缺陷尺寸相应的多个波长的照明光。
接下来，分光控制部32向滤波器驱动电路241输出指令信号，并将透射分光滤波器22的照明光的波长依次切换为多个分光波长。另外，拍摄控制部33对照相机驱动电路242进行控制，以在每当切换分光滤波器22的分光波长时，对入射至拍摄元件23的照明光进行拍摄。即，分光控制部32以及拍摄控制部33对与多个分光波长对应的多个分光图像进行拍摄(步骤S2：拍摄步骤)。
然后，反射率计算部341对各分光图像的各像素的反射率进行计算，并将各像素的信号值替换为计算出的反射率(步骤S3)。即，在通过拍摄部20进行拍摄而得到的各分光图像中，各像素的信号值是与照明光的受光量相应的值，例如通过256灰度的灰度值表示。但是，通过拍摄元件23接收照明光时的受光量是未考虑包括在照明光中的各波长的光量等的值，无法恰当地判定是否为接收了在测定对象W的表面进行的扩散反射的光。所以，反射率计算部341为了恰当判定是否有扩散反射，将各像素的灰度值转换为反射率。
在反射率的计算中，事先将多个分光波长针对白色基准板的分光图像作为基准分光图像进行拍摄，根据在步骤S2中拍摄而得到的各分光图像的各像素的灰度值与基准分光图像的各像素的灰度值的比来进行计算。需要说明的是，白色基准板的测定既可以通过在测定对象W的测定之前实施的校准处理预先进行测定，也可以将白色基准板的测定结果存储于存储装置。
然后，缺陷区域检测部342对各分光波长的分光图像实施边缘检测处理，并对边缘区域进行检测(步骤S4：检测步骤)。
如上所述，由于被缺陷扩散反射的照明光的波长因缺陷尺寸而不同，所以根据在各分光图像检测的边缘区域不仅能够判别测定对象W的表面的缺陷位置，还能够对缺陷尺寸进行判别，从而对缺陷的定量测定成为可能。
然后，检测结果输出部343将合成了在步骤S4中检测出的各分光图像的合成图像生成并输出(步骤S5)。
在存在于测定对象W的表面的缺陷中，缺陷尺寸小的缺陷只能通过短波长的照明光来观察扩散反射，反之缺陷尺寸大的缺陷能够通过从短波长至长波长的照明光来观察扩散反射。由此，除了存在于测定对象W的表面的缺陷之外，还能够对该缺陷尺寸进行定量测定。
图5是示出针对各分光图像的边缘检测结果以及所生成的合成图像的一例的图。
在图5所示的例子中，使用可见光区域的照明光，对从400nm至800nm的间隔80nm的分光图像进行拍摄，并实施针对各分光图像的边缘检测处理。
即，在400nm的分光图像D1中检测的边缘区域示出50nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。在480nm的分光图像D2中检测的边缘区域示出存在60nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。在560nm的分光图像D3中检测的边缘区域示出70nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。在640nm的分光图像D4中检测的边缘区域示出80nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。在720nm的分光图像D5中检测的边缘区域示出90nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。在800nm的分光图像D6中检测的边缘区域示出100nm以上的缺陷尺寸的缺陷的位置。
在这种情况下，仅在400nm的分光图像D1检测到而未在其他的分光图像D2～D6检测到的缺陷是50nm以上且不足60nm的缺陷尺寸的缺陷。在400nm和480nm的分光图像D1、D2检测到而未在其他的分光图像D3～D6检测到的缺陷是60nm以上且不足70nm的缺陷尺寸的缺陷。后续若同样地对缺陷进行判定，则能够以10nm的间隔对从50nm至100nm的缺陷的缺陷尺寸进行判别。需要说明的是，虽然在本实施方式中不能对不足50nm以及100nm以上的缺陷尺寸进行判别，但是若对不足400nm的紫外区域、800nm以上的近红外区域或者红外区域的分光图像进行拍摄，则能够进一步扩大可判别的缺陷尺寸的范围。
然后，在步骤S5中，检测结果输出部343生成使各分光图像D1～D6叠加并使边缘区域根据缺陷尺寸以分别不同的显示方式显示的合成图像D7。
作为根据缺陷尺寸显示的显示方式例如也可以如图5所示，设为缺陷尺寸越小颜色的浓淡越淡的灰度图像。另外，也可以根据缺陷尺寸使边缘区域的颜色分别不同。进而，在缺陷尺寸不同的两个缺陷相邻的情况下，既可以在其边界显示边界线，也可以显示根据缺陷尺寸显示的等高线。
本实施方式的作用效果
本实施方式的缺陷检测装置100具备向测定对象W照射照明光的照明部10、对由测定对象W反射的照明光进行拍摄的拍摄部20以及控制部30。控制部30作为检测部34发挥作用，所述检测部34基于由拍摄部20通过对照明光进行拍摄而获得的拍摄图像，对测定对象W的表面的缺陷进行检测。并且，由拍摄部20进行拍摄而得到的拍摄图像包括分光波长分别不同的多个分光图像，检测部34就与各分光波长对应的分光图像对照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到扩散反射区域的分光图像的分光波长对缺陷的缺陷尺寸进行判定。
即，当表面粗糙度的标准偏差Rh为Rh≥λ/8时，波长λ的照明光被扩散反射，为0＜Rh＜λ/8时，波长λ的照明光被规则反射(全反射)。因此，只要针对各分光图像检测扩散反射区域，就能够对具有λ/8以上的缺陷尺寸的缺陷进行检测。因此，就对应各分光波长的各分光图像，只要对作为扩散反射区域的边缘区域进行检测，即便是拍摄元件23的像素尺寸以下的缺陷，也能够对缺陷尺寸进行定量测定。
在本实施方式中，从照明部10向测定对象W照射与缺陷尺寸相应的波长区域的照明光。即，照明部10向测定对象W照射具有与缺陷尺寸相应的多个波长的光成分的照明光。
并且，拍摄部20具有能够切换分光波长的分光滤波器22，依次切换由分光滤波器22分光的分光波长，以通过拍摄元件23对被切换后的分光波长的光进行拍摄，从而对与多个分光波长对应的多个分光图像进行拍摄。
即，在本实施方式中，对由测定对象W反射的光进行分光，并对分光图像进行拍摄。这时，与向测定对象W照射预定的分光波长的光并通过拍摄元件23对其反射光进行拍摄的情况相比，能够抑制成为测定对象的分光波长以外的光入射至拍摄元件23的不利情况。因此，能够得到精度高的分光图像，能够提高缺陷检测精度。
在本实施方式中，检测部34针对各分光波长的分光图像实施边缘检测处理，并将扩散反射区域作为边缘区域进行检测。然后，生成叠加被检测的边缘区域并使边缘区域的显示方式按照各缺陷尺寸不同的合成图像。
由此，测定者能够容易地确认存在于测定对象W的缺陷以及该缺陷的缺陷尺寸。
在本实施方式中，拍摄部20配置于与由测定对象W规则反射来自照明部10的照明光的规则反射方向分离的位置处。例如，如图1所示，照明部10以相对于测定对象W的表面为45°的角度照射照明光，拍摄部20配置在测定对象W的表面的法线方向上。
由此，拍摄部20不对由测定对象W规则反射的照明光进行拍摄，能够高精度地对由测定对象W扩散反射的照明光进行拍摄。
第二实施方式
接下来，就第二实施方式进行说明。
在上述第一实施方式中，实施所谓的后分光处理，即，通过设置在拍摄部20的内部的分光滤波器22对由测定对象W反射后的光进行分光，并由此对与多个分光波长对应的多个分光图像进行拍摄。相对于此，也可以实施所谓的前分光处理，即，使来自照明部的照明光入射至分光元件，并使预定的分光波长的照明光透射以向测定对象W照射。在第二实施方式中，就采用前分光处理的缺陷检测装置进行说明。需要说明的是，在进行后续的说明时，就已经说明过的事项标注相同的附图标记，并省略或者简化其说明。
图6是示出第二实施方式中的缺陷检测装置100A的简要构成的示意图。
在本实施方式中，如图6所示，具备照明部10A、拍摄部20A以及控制部30。
照明部10A具备光源11、使预定的分光波长的光从自光源11射出的照明光透射的分光滤波器12、以及滤波器驱动电路13。
分光滤波器12是使预定的分光波长的光从自光源11射出的照明光透射的分光元件。该分光滤波器12与第一实施方式的分光滤波器22同样，能够应用例如具备一对反射膜121、122以及间隙变更部123的法布里-珀罗标准具。另外，滤波器驱动电路13与第一实施方式的滤波器驱动电路241同样，对分光滤波器12的驱动进行控制。
然而，在本实施方式中，由于对测定对象W照射预定的分光波长的照明光，所以在外光不入射的环境下，不需要对其反射光进一步进行分光的分光滤波器。因此，如图6所示，本实施方式的拍摄部20A未设置有分光滤波器22。
另外，在本实施方式中，照明部10A设置在测定对象W的法线方向上，通过拍摄部20A对以相对于测定对象W的表面为45°的角度反射后的照明光进行拍摄。在该情况下，也与第一实施方式同样，由于由测定对象W规则反射后的光不入射至拍摄部20A，所以能够高精度地对被扩散反射的光进行检测。
在以上这样的第二实施方式的缺陷检测装置100A中，分光滤波器12设置于照明部10A，并将预定的分光波长的照明光向测定对象W照射并由测定对象W反射的反射光通过拍摄部20A进行拍摄。在这种情况下，也与第一实施方式同样，能够对与多个分光波长对应的分光图像进行拍摄，能够对测定对象W的表面的缺陷的缺陷尺寸进行定量测定。
第三实施方式
接下来，对第三实施方式进行说明。
在上述的第一实施方式中，是使用光源11为点光源的照明部10、10A并且将拍摄部20、20A配置于与照明光的规则反射方向分离的位置的例子。
与此相对，在第三实施方式中，将环形照明用作照明部，这一点与上述的第一和第二实施方式不同。
图7是示出第三实施方式中的缺陷检测装置100B的照明部10B以及拍摄部20B的配置关系的图。
如图7的上图所示，从测定对象W的法线方向观察时，本实施方式的照明部10B是形成为圆环形状的环形照明，并且如图7的下图所示，朝向测定中心、即拍摄部20B的拍摄轴与测定对象W之间的交点照射照明光。
需要说明的是，虽然在图7示出了照明部10B是圆环形状的例子，但是只要照明部10B形成为环状即可，例如可以是多边形的环状。在将照明部10B的环形状设为多边形的情况下，更优选的是正方形、正六边形、正八边形等偶数的正多边形状。即，从测定对象W的法线方向观察时，形成以拍摄轴与测定对象W之间的交点为中心点的点对称形状，由此能够对测定对象W均匀地照射光。
在以上这样的本实施方式中，是环形照明的照明部10B能够从周向对测定对象W的测定中心照射照明光。在这种情况下，通过照明光发生扩散反射时的光量增大。因而，在通过检测部34进行的边缘检测处理中，在扩散反射区域与未发生扩散反射的区域的亮度差增大，能够高精度地对缺陷位置和缺陷尺寸进行检测。
第四实施方式
接下来，就第四实施方式进行说明。
在上述的第三实施方式，示出了将环形照明用作照明部10B的例子。与此相对，在第四实施方式中，使用扩散照明(圆顶照明)。
图8是示出第四实施方式中的缺陷检测装置100C的照明部10C以及拍摄部20C的示意图。
如图8所示，本实施方式的照明部10C通过具有半球状的反射曲面的圆顶15对从沿圆环状的框体配置的多个光源14射出的光进行反射以形成扩散光，并向测定对象W照射。
另外，在圆顶15的测定对象W的法线方向上，设置有使由测定对象W反射后的光通过的孔部16，并通过拍摄部20C对通过孔部16的由测定对象W反射的反射光进行拍摄。
在这样的本实施方式中，照明部10C是圆顶照明，对测定对象W照射光量分布均匀的照明光。在这种情况下，能够抑制因照明光的光量分布不均匀而产生的分光图像的亮度不均匀，并且能够实现缺陷检测精度的提高。
变形例
需要说明的是，本发明不限于前述的实施方式，在能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等包括在本发明中。
变形例1
例如，在上述的第一实施方式，检测部34对各分光图像的边缘区域进行检测，并在该边缘区域设为测定对象W的表面中的扩散反射区域的情况下，对缺陷的位置和尺寸进行检测。相对于此，也可以使用从多个分光图像获得的各像素的灰度值或反射率来实施对分光频谱信息进行解析的分光分析处理，并基于分析结果对缺陷的位置以及缺陷尺寸进行判定。
作为分光分析处理例如可以例示出主成分分析、基于马氏距离的分光分析、根据波长对像素值进行微分的微分分析、基于各像素的频谱差的分析等。
在主成分分析、基于马氏距离的分光分析中，通过对各像素中的分光频谱进行计算来判定扩散反射光的有无。即，在主成分分析、基于马氏距离的分光分析中，能够通过分别对预定波长区域内的各波长的光成分的光量进行分析以估算出精度高的分光频谱。在这里，当发生扩散反射时，在小于与缺陷尺寸相应的预定的波长的波长区域中光量为阈值以上，而在该预定的波长以上的波长区域中光量小于阈值。因而，能够根据计算出的分光频谱信息对包括在扩散反射区域中的像素进行检测。另外，该预定的波长为产生扩散反射的光的最小波长，在对扩散反射区域进行检测的同时，还能够对缺陷尺寸进行检测。在这样的分光分析处理中，能够进行基于分光频谱的波形信息的缺陷检测，能够更详细地对缺陷尺寸进行判定。
当使用微分分析时，将根据波长对像素值进行微分得到的微分值、即像素值相对于波长变化的变化量为预定值以上的像素设为产生扩散反射光的缺陷的位置。像素值既可以是通过拍摄部20进行拍摄而获得的各像素的灰度值，也可以是通过步骤S3计算的反射率。或者，也可以在将像素值以最大像素值或最小像素值进行标准化之后，计算微分值。
由于当发生扩散反射时，在与缺陷尺寸相应的预定的波长前后，像素值的变化量变大，所以微分值也变大。因此，能够将微分值为预定值以上的像素作为与缺陷对应的像素进行检测，并且能够根据该波长对缺陷尺寸进行检测。
在基于各像素的频谱差的分析结果中，通过对相邻的像素的分光频谱信息进行比较，来对扩散反射区域进行检测。当测定对象W存在缺陷并且发生了扩散反射时，在相邻的像素中频谱信息变化，而在与缺陷对应的像素中，在与缺陷尺寸相应的波长以下光量增大。因此，在相邻的像素中，计算频谱差，当在特定的波长以下中一个像素的光量较大时，能够判定为是扩散反射，并且能够根据该特定的波长对缺陷尺寸进行判定。
变形例2
在第一实施方式中，示出了在拍摄部20设置分光滤波器22以实施后分光处理的例子，在第二实施方式中，示出了在照明部10A设置分光滤波器12以实施前分光处理的例子，不过也可以实施后分光处理以及前分光处理两者。
该情况下，除了通过前分光处理缩短向测定对象W照射的照明光的波长外，还能够通过后分光处理抑制外光的影响，从而能够以更高的精度对针对所期望的分光波长的分光图像进行拍摄。
变形例3
在第二实施方式例示了前分光处理，但是照明部也可以分别具有与拍摄对象的分光图像的分光波长对应的发光波长的光源。也可以设置有将例如400nm、480nm、560nm、640nm、720nm、800nm的光分别作为单一波长光进行输出的多个光源。这时，只要根据拍摄对象的分光图像的分光波长依次切换并点亮多个光源即可，并且不再需要分光滤波器12。

Claims (8)

1.一种缺陷检测装置，其特征在于，具备：
照明部，向测定对象照射照明光；
拍摄部，对由所述测定对象反射后的所述照明光进行拍摄；以及
检测部，基于由所述拍摄部拍摄所述照明光而获得的拍摄图像对所述测定对象的表面的缺陷进行检测，
所述拍摄图像包括分光波长分别不同的多个分光图像，
所述检测部基于多个所述分光图像对所述照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到所述扩散反射区域的所述分光图像的所述分光波长来判定缺陷尺寸。
2.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述照明部向所述测定对象照射包括多个所述分光波长的光成分的所述照明光，
所述拍摄部包括：使预定波长的光透射并且能够变更透射的光的波长的分光元件；以及接收透射所述分光元件后的光的拍摄元件，所述拍摄部通过将透射所述分光元件的光的波长切换为多个所述分光波长，对与多个所述分光波长对应的多个所述分光图像进行拍摄。
3.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述照明部将所述照明光的波长切换为多个所述分光波长而向所述测定对象照射，
每当从所述照明部照射的所述照明光的波长被切换时，所述拍摄部对由所述测定对象反射后的所述照明光进行拍摄，并对与多个所述分光波长对应的多个所述分光图像进行拍摄。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述检测部通过对各所述分光图像实施边缘检测处理，对所述扩散反射区域进行检测，并生成合成图像，所述合成图像是使多个所述分光图像叠加并根据所述缺陷尺寸使所述扩散反射区域的显示方式不同的合成图像。
5.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述拍摄部配置于与由所述测定对象将来自所述照明部的所述照明光规则反射的规则反射方向分离的位置。
6.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述照明部是形成为环状的环形照明。
7.根据权利要求1所述的缺陷检测装置，其特征在于，
所述照明部是对所述测定对象照射扩散光的扩散照明。
8.一种缺陷检测方法，其特征在于，实施：
照明步骤，对测定对象照射照明光；
拍摄步骤，对由所述测定对象反射后的所述照明光进行拍摄；以及
检测步骤，基于拍摄图像对所述测定对象的表面的缺陷进行检测，
在所述拍摄步骤中，对包括分光波长分别不同的多个分光图像的所述拍摄图像进行拍摄，
在所述检测步骤中，基于多个所述分光图像对所述照明光被扩散反射的扩散反射区域进行检测，并基于检测到所述扩散反射区域的所述分光图像的所述分光波长来判定缺陷尺寸。
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