JP2009300287A - Surface defect inspection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板やミラーやマスクなどの被検査物の表面の欠陥を自動的に検出したりあるいは前記欠陥を検査者に検出させたりする表面欠陥検査装置に関するものである。 The present invention relates to a surface defect inspection apparatus that automatically detects defects on the surface of an object to be inspected such as a substrate, a mirror, and a mask, or allows an inspector to detect the defects.
従来から、微分干渉法を利用して試料面上に付着した微小異物を検出する手法が知られている(例えば、下記特許文献1)。この従来の手法では、照明光を微分干渉光学系を介して試料面上に照射し、試料面上に凹凸の変化が存在する時に発生する微分干渉光の強度を受光素子により検出し、その強度が所定閾値を越えた時に異物と判定することにより、試料面上に付着した微小異物を検出している。
微分干渉法を利用して試料面上に付着した微小異物(凸)を検出する前記従来の手法に鑑みれば、微分干渉法を利用して被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹部)を検出することができることは、自明である。そして、微分干渉法を利用して被検査物表面上の欠陥であるキズ(凹)を検出すれば、微分干渉法によると平面に対する凹と凸とを区別することができることから、凹の形状を持つキズを凸の形状を持つゴミから区別することが可能であるため、誤検出を低減して欠陥検出の精度を高めることができる。しかしながら、微分干渉法を利用したこのような欠陥検出手法において、前記従来の手法と同様に微分干渉光学系のシア方向(「シャー方向」と呼ばれる場合もある。)に関して何ら配慮しないとすれば、被検査物の表面の欠陥を高い精度で検出することはできない。 In view of the above-described conventional method of detecting minute foreign matter (convex) adhering to the sample surface using differential interference, scratches (recesses) that are defects on the surface of the inspection object are detected using differential interference. It is obvious that it can be detected. And if the defect (depression) which is a defect on the surface of the object to be inspected is detected using the differential interference method, the concave shape and the convex shape can be distinguished from each other according to the differential interference method. Since it is possible to distinguish a scratch from a dust having a convex shape, it is possible to reduce false detection and increase the accuracy of defect detection. However, in such a defect detection method using the differential interference method, if no consideration is given to the shear direction of the differential interference optical system (sometimes referred to as “shear direction”) as in the conventional method, A defect on the surface of the inspection object cannot be detected with high accuracy.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、被検査物の表面の欠陥を高い精度で検出することができる表面欠陥検査装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a surface defect inspection apparatus capable of detecting defects on the surface of an object to be inspected with high accuracy.
前記課題を解決するため、本発明の第1の態様による表面欠陥検査装置は、被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、を備えたものである。前記処理部は、前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記撮像部により得られた前記微分干渉画像又はこれに対して所定の前処理を行った画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段を、有する。 In order to solve the above problem, a surface defect inspection apparatus according to a first aspect of the present invention captures a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an inspection object and the differential interference optical image to obtain a differential interference image. A differential interference image acquisition unit having an imaging unit to be obtained; and a processing unit that processes the differential interference image to detect a defect on the surface of the inspection object. The processing unit is configured to determine the differential interference image obtained by the imaging unit or a predetermined value for the differential interference image according to a shift between a shear direction of the differential interference optical system and one arrangement direction of pixels in the imaging unit. Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the image subjected to the pre-processing.
本発明の第2の態様による表面欠陥検査装置は、前記第1の態様において、前記処理部は、前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ画素列のデータに基づいて、前記被検査物の表面における欠陥を検出するものである。 The surface defect inspection apparatus according to a second aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the first aspect, wherein the processing unit is arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing by the image rotation processing means. A defect on the surface of the object to be inspected is detected based on the data of the aligned pixel columns.
本発明の第3の態様による表面欠陥検査装置は、前記第2の態様において、前記処理部は、前記画素列のデータに基づいて凹部であると判定されることを必要条件として、前記被検査物の表面における欠陥を検出するものである。 The surface defect inspection apparatus according to a third aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the second aspect, wherein the processing unit is determined to be a concave portion based on data of the pixel column, as a necessary condition. It detects defects on the surface of an object.
本発明の第4の態様による表面欠陥検査装置は、被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部とを備えたものである。前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像をローパスフィルタでフィルタリングして得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ画素列の元データから当該画素列の処理後データを得る処理後データ取得手段であって、前記画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、を有する。前記処理部は、前記処理後データ取得手段により得られた前記画素列の処理後データに基づいて凹部であると判定されることを必要条件として、前記被検査物の表面における欠陥を検出する。 A surface defect inspection apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and a differential having an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image. An interference image acquisition unit and a processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object. (I) differential image acquisition means for obtaining a differential image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained by filtering the differential interference image with a low-pass filter; (Ii) noise reduction processing means for performing noise reduction processing for reducing the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in the difference image; and (iii) shear direction of the differential interference optical system and the imaging Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a shift between one arrangement direction of pixels in the unit, and (iv) the image rotation processing means The post-processing data acquisition unit obtains post-processing data of the pixel row from the original data of the pixel row arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing. The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. And a post-processing data acquisition means for making the sum of the post-processing data value of the pixel adjacent to one side and the original data value of the pixel. The processing unit detects a defect on the surface of the inspection object on the condition that it is determined to be a recess based on post-processing data of the pixel column obtained by the post-processing data acquisition unit.
本発明の第5の態様による表面欠陥検査装置は、被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、前記微分干渉画像に対して所定処理を行う処理部と、前記処理部により得られた前記所定処理の後の画像を表示する表示部とを備えたものである。前記処理部は、前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記撮像部により得られた前記微分干渉画像又はこれに対して所定の前処理を行った画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段を、有する。 A surface defect inspection apparatus according to a fifth aspect of the present invention includes a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and a differential having an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image. An interference image acquisition unit, a processing unit that performs a predetermined process on the differential interference image, and a display unit that displays an image after the predetermined process obtained by the processing unit. The processing unit is configured to determine the differential interference image obtained by the imaging unit or a predetermined value for the differential interference image according to a shift between a shear direction of the differential interference optical system and one arrangement direction of pixels in the imaging unit. Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the image subjected to the pre-processing.
本発明の第6の態様による表面欠陥検査装置は、前記第5の態様において、前記処理部は、前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列のデータ毎に処理する手段を有し、前記表示部は、前記処理する手段により処理された前記各画素列のデータからなる画像を表示するものである。 The surface defect inspection apparatus according to a sixth aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the fifth aspect, wherein the processing unit is arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing by the image rotation processing means. It has a means for processing for each data of each pixel row arranged, and the display section displays an image composed of the data of each pixel row processed by the means for processing.
本発明の第7の態様による表面欠陥検査装置は、前記第5の態様において、前記処理部は、前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列のデータ毎に処理する手段と、前記処理する手段により処理された前記各画素列のデータからなる画像を、前記画像回転処理と同じ角度だけ逆方向に回転させる画像逆回転処理を行う画像逆回転処理手段と、を有し、前記表示部は、前記画像逆回転処理が行われた画像を表示するものである。 The surface defect inspection apparatus according to a seventh aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the fifth aspect, wherein the processing unit is arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing by the image rotation processing means. Means for processing each data of each pixel row arranged, and image reverse rotation processing for rotating an image composed of the data of each pixel row processed by the processing means in the reverse direction by the same angle as the image rotation processing The image reverse rotation processing means for performing the image reverse rotation processing means, and the display unit displays the image subjected to the image reverse rotation processing.
本発明の第8の態様による表面欠陥検査装置は、被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部とを備えたものである。前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像から得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列の元データから当該各画素列の処理後データをそれぞれ得る処理後データ取得手段であって、前記各画素列について、当該画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、を有する。前記表示部は、前記処理後データ取得手段により得られた前記各画像列の前記処理後データからなる画像を表示する。 A surface defect inspection apparatus according to an eighth aspect of the present invention includes a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected and a differential imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image. An interference image acquisition unit and a processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object. The processing unit includes: (i) a difference image acquisition unit that obtains a difference image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained from the differential interference image; and (ii) the difference Noise reduction processing means for performing noise reduction processing for setting the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in an image; (iii) the shear direction of the differential interference optical system and one of the pixels in the imaging unit Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a deviation from the arrangement direction; and (iv) the image rotation processing is performed by the image rotation processing means. Post-processing data acquisition means for obtaining post-processing data of each pixel column from the original data of each pixel column arranged in a direction corresponding to the shear direction in the performed image, and for each pixel column The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is determined by the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. And a post-processing data acquisition means for making the sum of the post-processing data value of the pixel adjacent to one side and the original data value of the pixel. The display unit displays an image composed of the post-processing data of each image sequence obtained by the post-processing data acquisition unit.
本発明の第9の態様による表面欠陥検査装置は、被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部とを備えたものである。前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像から得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列の元データから当該各画素列の処理後データをそれぞれ得る処理後データ取得手段であって、前記各画素列について、当該画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、(v)前記処理後データ取得手段により得られた前記各画像列の前記処理後データからなる画像を、前記画像回転処理と同じ角度だけ逆方向に回転させる画像逆回転処理を行う画像逆回転処理手段とを有する。前記表示部は、前記逆回転処理手段により得られた画像を表示する。 A surface defect inspection apparatus according to a ninth aspect of the present invention includes a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected and a differential imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image. An interference image acquisition unit and a processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object. The processing unit includes: (i) a difference image acquisition unit that obtains a difference image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained from the differential interference image; and (ii) the difference Noise reduction processing means for performing noise reduction processing for setting the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in an image; (iii) the shear direction of the differential interference optical system and one of the pixels in the imaging unit Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a deviation from the arrangement direction; and (iv) the image rotation processing is performed by the image rotation processing means. Post-processing data acquisition means for obtaining post-processing data of each pixel column from the original data of each pixel column arranged in a direction corresponding to the shear direction in the performed image, and for each pixel column The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is determined by the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. Post-processing data acquisition means for making the sum of the value of the post-processing data of the pixel adjacent to one side and the value of the original data of the pixel, and (v) each of the obtained by the post-processing data acquisition means Image reverse rotation processing means for performing image reverse rotation processing for rotating an image composed of the processed data of the image sequence in the reverse direction by the same angle as the image rotation processing. The display unit displays an image obtained by the reverse rotation processing unit.
本発明の第10の態様による表面欠陥検査装置は、(i)被検査物の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系と前記微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部とを有する微分干渉画像取得部と、(ii)前記微分干渉光学系のシア方向と、予め検出された前記被検査物の表面における欠陥の候補の方向とが垂直をなす状態となるように、前記微分干渉画像取得部の少なくとも一部及び/又は前記被検査物を回転させる回転部と、(iii)前記垂直をなす状態において前記微分干渉画像取得部により撮像された微分干渉画像に基づいて、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、を備えたものである。 A surface defect inspection apparatus according to a tenth aspect of the present invention includes: (i) a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an inspection object; and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image. (Ii) the shear direction of the differential interference optical system and the defect candidate direction on the surface of the inspection object detected in advance are in a state of being perpendicular to each other. A rotation unit that rotates at least a part of the differential interference image acquisition unit and / or the inspection object; and (iii) based on the differential interference image captured by the differential interference image acquisition unit in the vertical state, And a processing unit for detecting defects on the surface of the inspection object.
本発明の第11の態様による表面欠陥検査装置は、前記第10の態様において、予め前記微分干渉画像取得部により撮像された微分干渉画像に基づいて、前記候補及びその方向を検出する手段を備えたものである。 A surface defect inspection apparatus according to an eleventh aspect of the present invention includes, in the tenth aspect, means for detecting the candidate and its direction based on a differential interference image previously captured by the differential interference image acquisition unit. It is a thing.
本発明の第12の態様による表面欠陥検査装置は、前記第10又は第11の態様において、前記処理部は、前記垂直をなす状態において前記微分干渉画像取得部により撮像された微分干渉画像における前記候補の前記シア方向に沿ったコントラストに応じた指標値を得る指標値取得手段と、前記指標値に基づいて当該候補が前記被検査物の表面における欠陥であるか否かを判定する判定手段とを有するものである。 The surface defect inspection apparatus according to a twelfth aspect of the present invention is the surface defect inspection apparatus according to the tenth or eleventh aspect, wherein the processing unit in the differential interference image captured by the differential interference image acquisition unit in the vertical state. Index value acquisition means for obtaining an index value corresponding to the contrast of the candidate along the shear direction, and determination means for determining whether the candidate is a defect on the surface of the inspection object based on the index value; It is what has.
前記第1乃至第12の態様において、被検査物が透明体の場合には、透明体の表面の、微分干渉画像取得部に近い面および微分干渉画像取得部から遠い面のいずれの表面の欠陥を検出することも可能である。 In the first to twelfth aspects, when the object to be inspected is a transparent body, any surface defect on the surface of the transparent body, the surface near the differential interference image acquisition unit and the surface far from the differential interference image acquisition unit. Can also be detected.
本発明によれば、被検査物の表面の欠陥を高い精度で検出することができる表面欠陥検査装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the surface defect inspection apparatus which can detect the defect of the surface of a to-be-inspected object with high precision can be provided.
以下、本発明による表面欠陥検査装置について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a surface defect inspection apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[第1の実施の形態] [First Embodiment]
図1は、本発明の第1の実施の形態による表面欠陥検査装置を模式的に示す概略構成図である。説明の便宜上、図1に示すように、互いに直交するX軸、Y軸、Z軸を定義する。被検査物1の表面がXY平面と平行となっている。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically showing a surface defect inspection apparatus according to a first embodiment of the present invention. For convenience of explanation, as shown in FIG. 1, an X axis, a Y axis, and a Z axis that are orthogonal to each other are defined. The surface of the
本実施の形態による表面欠陥検査装置は、ガラス基板等の基板やミラーやマスクなどの被検査物1の+Z側の表面の欠陥を検査するように構成され、被検査物1の微分干渉画像を得る微分干渉画像取得部2と、処理部3と、制御部4と、移動機構5と、表示部6と、操作部7とを備えている。
The surface defect inspection apparatus according to the present embodiment is configured to inspect defects on the surface on the + Z side of an
本実施の形態では、微分干渉画像取得部2は、微分干渉顕微鏡として構成され、光源11と、照明光学系12と、ポラライザー13と、ノマルスキープリズム14と、対物レンズ15と、ハーフミラー16と、アナライザー17と、結像レンズ18、CCD等の撮像素子19とを有している。微分干渉画像取得部2のうち撮像素子19を除く部分によって、被検査物1の微分干渉光学像を形成する微分干渉光学系が構成されている。撮像素子19は、前記微分干渉光学系により形成される微分干渉光学像を撮像して微分干渉画像を得る撮像部を構成している。
In the present embodiment, the differential interference
光源11からの光は、例えば、単色光でもよいし、ある程度限定された所定波長幅を持つ光でもよい。光源11からの光は、照明光学系12を経由してポラライザー13により直線偏光とされた後に、ハーフミラー16で折り曲げられ、更にノマルスキープリズム14で2本の光束に分けられる。ノマルスキープリズム14は、周知のように、複屈折性結晶からなり、偏光方向により屈折角が異なるプリズムである。これらの2本の光束は、対物レンズ15により被検査物1の+Z側の表面上のわずかに異なる点に入射し、その表面での反射光がノマルスキープリズム14により再び合流し、ハーフミラー16及びアナライザー17を通過し、結像レンズ18により撮像素子19上に被検査物1の微分干渉光学像を形成する。この微分干渉光学像が撮像素子19により電気信号に変換されて撮像される。図面には示していないが、本実施の形態では、撮像素子19の画素の1つの並び方向がX軸方向で、撮像素子19の画素のもう1つの並び方向がY軸方向となっている。撮像素子19による撮像動作は、制御部4からの指令によって行われる。この微分干渉光学系では、わずかに離れた2点間の光の位相差を検出することになるため、得られる微分干渉光学像は、段差に対して非常に感度の高いものとなる。なお、前記2点間の方向は、ノマルスキープリズム14の向きによって定まり、シア方向あるいはシャー方向と呼ばれる。本実施の形態では、この微分干渉光学系のシア方向は、撮像素子19の画素の1つの並び方向(X軸方向)からずれている。光源11からの光が単色光やある程度限定された所定波長幅を持つ光である場合、被検査物1の表面の凹と凸の形状差は、微分干渉光学像における明暗の付き方により区別することができる。
The light from the
本実施の形態では、移動機構5は、制御部4の制御下で、微分干渉画像取得部2の全体をXY平面と平行な面内において2次元に移動させるようになっている。表示部6は、液晶パネル等からなり、検査結果等を表示する。操作部7は、人の操作により動作開始指令等を制御部4に供給する。処理部3は、制御部4の制御下で、微分干渉画像取得部2により得られた微分干渉画像を処理して、被検査物1の表面における結果を検出する。
In the present embodiment, the moving
図2は、本実施の形態による表面欠陥検査装置の具体的な動作の一例を示す概略フローチャートである。 FIG. 2 is a schematic flowchart showing an example of a specific operation of the surface defect inspection apparatus according to the present embodiment.
操作部7により動作開始が指令されると、図2に示すように、制御部4は、移動機構5を制御して、微分干渉画像取得部2の全体を、その視野が被検査物1の最初の被検査領域となるように、移動させる(ステップS1)。
When the operation start is instructed by the
次いで、制御部4は、微分干渉画像取得部2の撮像素子19に被検査物1の最初の被検査領域の微分干渉光学像を撮像させ、微分干渉画像取得部2から微分干渉画像を得る(ステップS2)。微分干渉画像取得部2から得られる微分干渉画像の一部の領域(線状のキズ(凹部)の付近の領域)の例を、図3に模式的に示している。図3中の斜めの線状図形が、線状のキズ(凹部)に相当している。図3に示すように、この微分干渉画像において、シア方向100は、X軸方向(画素の1つの並び方向)に対して角度θ1だけずれている。この例では、キズの方向(キズの延びる方向)101はシア方向100と直交しているものとしているが、勿論、キズの方向は当該キズによって種々に異なる。
Next, the
次に、処理部3は、ステップS2で得られた微分干渉画像に対して例えばガウスフィルタを適用して、ローパス画像を得る(ステップS3)。引き続いて、処理部3は、ステップS2で得られた微分干渉画像とステップS3で得られたローパス画像との差分をとった差分画像を得る(ステップS4)。ステップS4で得られた差分画像において所定閾値thよりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行う(ステップS5)。これにより、ランダムノイズの影響が低減される。本実施の形態では、ステップS3〜S5の処理は、ステップS2で得られた微分干渉画像に対して行われる前処理となっている。
Next, the
その後、処理部3は、ステップS5のノイズ低減処理が行われた差分画像を、微分干渉画像取得部2の微分干渉光学系のシア方向100と撮像素子19の1つの並び方向(X軸方向)とのずれ(角度θ1)に応じて、シア方向100がX軸方向と一致するように、アフィン変換等で回転させる画像回転処理を行う(ステップS6)。図4は、ステップS6の画像回転処理が行われた画像の一部の領域の例(図3に対応する例)を、図3に模式的に示している。ただし、理解を容易にするため、図4では、ステップS3〜S5の処理を経ていない微分干渉画像を回転させたものとして示している。図3の例の場合には、図4に示すように、画像を反時計方向に角度θ1だけ回転させる処理が行われる。この画像回転処理の際には、バイリニア補間等の方法で補間を行い、元の画像(回転前の画像)の形状を極力変えないようにすることが望ましい。なお、ステップS2の後に、ステップS2で得た微分干渉画像に対して先に画像回転処理を行った後に、その回転処理後の画像に対してステップS3〜S5の処理を行ってもよい。
Thereafter, the
次いで、処理部3は、ステップS6の画像回転処理が行われた画像におけるシア方向100に相当する方向(X軸方向)に並んだ画素列の元データから当該画素列の処理後データを得る処理を行う(ステップS7〜S11)。この処理では、当該画素列(Y座標がyの画素行)の各画素(その画素のXY座標を(x,y)とする。)の前記処理後データの値Valb(x,y)を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲x−r≦x≦x+r内で連続した複数(ここでは、2r+1個)の画素のうち前記元データの値(ステップS6で得た画像における値)がゼロではない画素の数が所定数n以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数(ここでは、2r+1個)の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数nよりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値Valb(x−1,y)と当該画素の前記元データの値Vala(x,y)との和Valb(x−1,y)+Vala(x,y)にする。
Next, the
すなわち、処理部3は、ステップS6の後に、X座標値xを最初は最小値に設定しその後は順次最大値まで設定していき(ステップS10,S11)、X座標値xがその各値のときにステップS7〜S9の処理をそれぞれ行う。ステップS7では、処理部3は、現在処理対象とするY座標値yにおけるX座標値がx−rからx+rまでの連続した2r+1個の画素のうち元データの値がゼロではない画素の数が所定数n以下であるかを判定する。所定数n以下であれば、処理部3は、ステップS9において、処理後データの値Valb(x,y)をゼロにし、ステップS10へ移行する。一方、所定数n以下でなければ(所定数nよりも多ければ)、処理部3は、ステップS8において、処理後データの値Valb(x,y)を、左隣の処理後データの値Valb(x−1,y)と当該画素(x,y)の元データの値Vala(x,y)との和Valb(x−1,y)+Vala(x,y)にし、ステップS10へ移行する。
That is, after step S6, the
図5は、キズ(凹部)の付近における、あるY座標値における画素列の元データ(ステップS6で得られた画像におけるデータ)の例を模式的に示している。図6は、図5に示すあるY座標値における画素列の元データから得た、処理後データを示している。この例では、図5に示す元データから図6に示す処理後データを得る際には、r=1及びn=1としている。ステップS8によってX軸方向に並んだ画素の値が累積的に加算されているので、図6に示す処理後データは、あたかも微分画像が積分されて元の画像に戻されたかのように、キズ(凹部)の形状(高さ)を擬似的に表したものとなっている。本実施の形態では、常にステップS8を行うのではなく、ステップS7の判定を行ってn個以下の場合にはステップS9を行っているので、微分干渉画像の量子化誤差等に起因するノイズの影響を低減することができる。常にステップS9を行わずにステップS8を行うとすれば、各画素が含む量子化誤差が右側の画素に行けば行くほど大きく影響を受けてしまう現象が生じる。実際のキズ(凹部)やゴミ(凸部)は解像度に対してそれほど大きくなく、高さが一定の領域は殆ど存在しない。そこで、ステップS7の判定を行ってn個以下の場合にはステップS9を行うこととし、値が「0」、即ち高さ変化が「0」の領域が続いている場合などには「0」とみなすこととしているのである。図5ではx=3の画素の値及びx=29の画素の値はノイズの影響を受けていてゼロになっていないが、それらの場合はステップS7でyesと判定されてステップS9の処理がなされるので、図6の処理後データにはそのノイズの影響は現れていない。前述したr,nの値は、検出すべきキズの大きさ等を考慮して適宜設定すればよい。 FIG. 5 schematically shows an example of original data (data in the image obtained in step S6) of a pixel column at a certain Y coordinate value in the vicinity of a scratch (concave portion). FIG. 6 shows post-processing data obtained from the original data of the pixel column at a certain Y coordinate value shown in FIG. In this example, when the post-processing data shown in FIG. 6 is obtained from the original data shown in FIG. 5, r = 1 and n = 1. Since the values of the pixels arranged in the X-axis direction are cumulatively added in step S8, the processed data shown in FIG. 6 is scratched (as if the differential image was integrated and returned to the original image). It is a pseudo representation of the shape (height) of the recess. In the present embodiment, step S8 is not always performed, but step S7 is performed when the determination in step S7 is performed and the number is n or less. Therefore, noise caused by the quantization error of the differential interference image or the like is eliminated. The influence can be reduced. If step S8 is performed without always performing step S9, a phenomenon occurs in which the quantization error included in each pixel is greatly influenced as it goes to the right pixel. Actual scratches (concave portions) and dust (convex portions) are not so large with respect to the resolution, and there is almost no region having a constant height. Therefore, if the determination in step S7 is performed and n or less, step S9 is performed. If the value is “0”, that is, if the region where the height change is “0” continues, “0”. It is supposed to be considered. In FIG. 5, the pixel value of x = 3 and the pixel value of x = 29 are affected by noise and are not zero, but in those cases, it is determined as yes in step S7, and the process of step S9 is performed. Therefore, the influence of the noise does not appear in the processed data in FIG. The values of r and n described above may be set as appropriate in consideration of the size of the scratch to be detected.
図7は、ゴミ(凸部)の付近における、あるY座標値における画素列の元データ(ステップS6で得られた画像におけるデータ)の例を模式的に示している。図8は、図7に示すあるY座標値における画素列の元データから得た、処理後データを示している。この例では、図7に示す元データから図6に示す処理後データを得る際には、図6の場合と同じく、r=1及びn=1としている。ステップS8によってX軸方向に並んだ画素の値が累積的に加算されているので、図6に示す処理後データは、あたかも微分画像が積分されて元の画像に戻されたかのように、ゴミ(凸部)の形状(高さ)を擬似的に表したものとなっている。 FIG. 7 schematically illustrates an example of original data (data in the image obtained in step S6) of a pixel column at a certain Y coordinate value in the vicinity of dust (convex portion). FIG. 8 shows post-processing data obtained from the original data of the pixel column at a certain Y coordinate value shown in FIG. In this example, when the post-process data shown in FIG. 6 is obtained from the original data shown in FIG. 7, r = 1 and n = 1, as in the case of FIG. Since the values of the pixels lined up in the X-axis direction are cumulatively added in step S8, the processed data shown in FIG. 6 is treated as dust (as if the differential image was integrated and returned to the original image). It is a pseudo representation of the shape (height) of the convex portion.
なお、図5乃至図8は、微分干渉画像取得部2における微分干渉光学系の設定等が、凹の場合にはステップS6で得られた画像において−X側から+X側へいくに従って暗くなって明るくなり、凸の場合にはステップS6で得られた画像において−X側から+X側へいくに従って明るくなって暗くなる設定になっている例を示している。微分干渉光学系の設定等によっては、明暗の状況が逆転する。
5 to 8, when the setting of the differential interference optical system in the differential interference
そして、処理部3は、ステップS7〜S11の処理を、全ての行(y)について(すなわち、シア方向100に相当する方向の全ての画素列について)行い(ステップS12,S13)、各画素列の前記処理後データからなる画像を得る。
Then, the
その後、処理部3は、このようにして得た各画素列の前記処理後データからなる画像から、当該画像において画素値が負(図5乃至図8のような場合。ただし、明暗の状況が逆転する設定の場合は、正。)である領域を、被検査物1の欠陥としてのキズ(凹部)として検出する(ステップS14)。凹の形状を持つキズと凸の形状を持つゴミとは画素値の正負が異なることから両者は区別されて、凹の形状を持つキズのみが欠陥であるとして検出されることになる。
After that, the
本実施の形態では、このようにして、ステップS6の画像回転処理が行われた画像における前記シア方向100に相当する方向に並んだ画素列のデータに基づいて、凹部である(すなわち、ここでは負である)と判定されることを必要条件として、被検査物1の表面における欠陥が検出される。
In the present embodiment, in this manner, the concave portions are formed based on the data of the pixel columns arranged in the direction corresponding to the
その後、処理部3は、被検査物1の全ての被検査領域の検査を終えたか(すなわち、全ての被検査領域についてステップS2〜S14の処理が終了したか)否かを判定する(ステップS15)。終了してなければ、制御部4は、移動機構5を制御して、微分干渉画像取得部2の全体を、その視野が被検査物1の次の被検査領域となるように、移動させ(ステップS16)、その後、ステップS2へ戻る。一方、全ての被検査領域の検査が終了していれば、ステップS17へ移行する。
Thereafter, the
ステップS17において、処理部3は、欠陥の有無、欠陥の数や位置などを、検査結果として外部へ出力するとともに表示部6に表示させる。これにより、一連の動作を終了する。なお、検査結果としては、欠陥の有無のみを出力してもよい。また、本実施の形態では、必ずしも検査結果を表示部6に表示させる必要はない。
In step S <b> 17, the
本実施の形態では、特に前述したステップS6,S8,S14から理解できるように、微分干渉画像におけるシア方向100に沿った明暗の状況を調べることで、凹の形状を持つキズを凸の形状を持つゴミから区別して被検査物1の表面の欠陥として検出している。したがって、本実施の形態によれば、このようにシア方向100を勘案した欠陥検出が行われているので、被検査物1の表面を高い精度で検出することができる。
In this embodiment, as can be understood from Steps S6, S8, and S14 described above, a defect having a concave shape can be obtained by examining the state of light and darkness along the
そして、本実施の形態では、微分干渉画像におけるシア方向100に沿った処理を、ステップS6の画像回転処理を行った上で行うので、シア方向100に沿った処理がステップS8のような単純な加算処理ですみ、その処理が極めて簡単となり処理速度を高めることができる。もし、ステップS6を行わずに、ステップS8に匹敵するシア方向100に沿った処理を行うとすれば、極めて複雑な演算を行わなければならなくなり、処理速度が低下せざるを得ない。
In the present embodiment, the process along the
ところで、微分干渉画像取得部2の微分干渉光学系のシア方向100に対するキズの方向に依存して、微分干渉画像におけるシア方向100に沿ったキズのコントラストが変化する。したがって、例えば、本実施の形態において、微分干渉画像取得部2をXY平面と平行な面内において2次元に移動させるだけでなく、微分干渉画像取得部2を対物レンズ15の光軸の回りに回転させ得るように、移動機構5を構成しておき、微分干渉画像取得部2を複数の回転位置にそれぞれ位置させた各状態で、前述したステップS1〜S16の処理を行ってもよい。これにより、各回転位置でそれぞれステップS14の欠陥(キズ)の検出結果を取得し、得られたそれらの結果の論理和を求めることで、キズ(凹部)の取りこぼしを回避することが可能となり、より高い精度で欠陥を検出することができる。更に、ゴミ(凸部)を検出したい場合には、微分干渉画像取得部2を複数の回転位置にそれぞれ位置させた各状態で、ステップS7〜S12の処理により得た各画素列の処理後データからなる画像において画素値が正(図5乃至図8のような場合。ただし、明暗の状況が逆転する設定の場合は、負。)である領域を、被検査物1の欠陥としてのゴミ(凹部)として検出し、得られたそれらの検出結果の論理積を求めると良い。ゴミは見る方向に殆ど影響を受けないので、回転しても同じようなコントラストとなる。これにより、ゴミ以外の要因を削除することが可能になる。なお、微分干渉画像取得部2を回転させる代わりに、被検査物1を回転させてもよいことは、言うまでもない。
By the way, depending on the direction of the scratch with respect to the
[第2の実施の形態] [Second Embodiment]
前記第1の実施の形態による表面欠陥検査装置は、先の説明からわかるように、検査者の判断によらずに、被検査物1の表面の欠陥を自動的に検出するように構成されている。
As can be seen from the above description, the surface defect inspection apparatus according to the first embodiment is configured to automatically detect defects on the surface of the
本発明の第2の実施の形態による表面欠陥検査装置は、微分干渉画像に対して所定処理を行った後の画像を表示して、被検査物1の表面の欠陥の検出の判断をその表示を見た検査者に委ねるように、前記第1の実施の形態による表面欠陥検査装置を改変したものである。具体的には、本実施の形態による表面欠陥検査装置が前記第1の実施の形態による表面欠陥検査装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。
The surface defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention displays an image after performing predetermined processing on the differential interference image, and displays the determination of the detection of the defect on the surface of the
本実施の形態では、移動機構5は、微分干渉画像取得部2をXY平面と平行な面内において2次元に移動させるだけでなく、微分干渉画像取得部2を対物レンズ15の光軸の回りに回転させ得るように、構成されている。なお、微分干渉画像取得部2を回転させ得るようにする代わりに、被検査物1を回転させ得るようにしてもよいことは、言うまでもない。
In the present embodiment, the moving
図9は、本発明の第2の実施の形態による表面欠陥検査装置の具体的な動作の一例を示す概略フローチャートである。図9において、図2中のステップと同一又は対応するステップには同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 9 is a schematic flowchart showing an example of a specific operation of the surface defect inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention. 9, steps that are the same as or correspond to steps in FIG. 2 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
本実施の形態では、処理部3は、ステップS7〜S12の処理により得た各画素列の処理後データからなる画像を、ステップS6の画像回転処理と同じ角度だけ逆方向に回転させる画像逆回転処理を行う(ステップS21)。
In the present embodiment, the
次に、ステップS21の画像逆回転処理が行われた画像が表示部6に表示される(ステップS22)。このとき、ステップS2で取得した微分干渉画像も併せて表示部6に表示させてもよい。この場合、検査者は、元の微分干渉画像とステップS3〜S21の処理の後の画像とを比較することができるので、より高い精度で被検査物1の表面の欠陥(キズ)を検出することができる。本実施の形態では、ステップS7〜S12の処理により得た各画素列の処理後データからなる画像そのものではなく、ステップS21の画像逆回転処理が行われた画像が表示されるので、元の微分干渉画像も画像逆回転処理が行われた画像も同じ回転位置の画像となり、両者を比較し易くなる。もっとも、ステップS21の画像逆回転処理を行うことなく、ステップS7〜S12の処理により得た各画素列の処理後データからなる画像をそのまま表示部6に表示させてもよい。
Next, the image subjected to the image reverse rotation process of step S21 is displayed on the display unit 6 (step S22). At this time, the differential interference image acquired in step S <b> 2 may also be displayed on the
検査者は、ステップS22で表示部6に表示された画像を見て、被検査物1の表面の欠陥(キズ)の有無や位置等を検出する。このとき、ステップS7〜S12の処理によって、その表示画像は、キズ(凹部)やゴミ(凸部)の形状(高さ)を擬似的に表したものとなっているので、検査者は、凹の形状を持つキズを凸の形状を持つゴミから区別して被検査物1の表面の欠陥として精度良く検出することができる。
The inspector looks at the image displayed on the
その後、処理部3は、操作部7によって、当該被検査領域の検査を終了した旨の操作が検査者によりなされるのを待つ(ステップS23)。その操作がなされると、ステップS15へ移行する。
Thereafter, the
本実施の形態によれば、微分干渉画像におけるシア方向100に沿った処理(特にステップS8)を経た画像が表示部6に表示され、シア方向100を勘案した処理画像が検査者に提示されるので、検査者は高い精度で被検査物1の表面の結果を検出することができる。
According to the present embodiment, an image that has undergone processing along the shear direction 100 (particularly step S8) in the differential interference image is displayed on the
そして、本実施の形態では、微分干渉画像におけるシア方向100に沿った処理を、ステップS6の画像回転処理を行った上で行うので、シア方向100に沿った処理がステップS8のような単純な加算処理ですみ、その処理が極めて簡単となり処理速度を高めることができる。もし、ステップS6を行わずに、ステップS8に匹敵するシア方向100に沿った処理を行うとすれば、極めて複雑な演算を行わなければならなくなり、処理速度が低下せざるを得ない。
In the present embodiment, the process along the
なお、例えば、本実施の形態において、微分干渉画像取得部2をXY平面と平行な面内において2次元に移動させるだけでなく、微分干渉画像取得部2を対物レンズ15の光軸の回りに回転させ得るように、移動機構5を構成しておき、微分干渉画像取得部2を複数の回転位置にそれぞれ位置させた各状態で、図9に示すステップの処理をそれぞれ行ってもよい。これにより、検査者は、各回転位置でそれぞれ欠陥(キズ)の検出結果を取得し、得られたそれらの結果の論理和を求めることで、キズ(凹部)の取りこぼしを回避することが可能となり、より高い精度で欠陥を検出することができる。
For example, in the present embodiment, not only the differential interference
[第3の実施の形態] [Third Embodiment]
本発明の第3の実施の形態による表面欠陥検査装置が前記第1の実施の形態による表面欠陥検査装置と異なる所は、以下に説明する点のみである。 The surface defect inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention is different from the surface defect inspection apparatus according to the first embodiment only in the points described below.
本実施の形態では、移動機構5は、微分干渉画像取得部2をXY平面と平行な面内において2次元に移動させるだけでなく、微分干渉画像取得部2を対物レンズ15の光軸の回りに回転させ得るように、構成されている。なお、微分干渉画像取得部2を回転させ得るようにする代わりに、被検査物1を回転させ得るようにしてもよいことは、言うまでもない。
In the present embodiment, the moving
図10及び図11は、本発明の第3の実施の形態による表面欠陥検査装置の具体的な動作の一例を示す概略フローチャートである。図10において、図2中のステップと同一又は対応するステップには同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 10 and 11 are schematic flowcharts showing an example of specific operation of the surface defect inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention. 10, steps that are the same as or correspond to steps in FIG. 2 are given the same reference numerals, and redundant descriptions thereof are omitted.
本実施の形態では、ステップS40において、処理部3は、前述した図2中のステップS14と全く同じ検出処理を行うが、ステップS14で被検査物1の欠陥(キズ)として検出したものを、被検査物1の欠陥(キズ)の候補として検出する。
In the present embodiment, in step S40, the
その後、処理部3は、ステップS40で検出された欠陥候補があるか否かを判定する(ステップS41)。欠陥候補があれば、処理部3は、ステップS40で検出された欠陥候補のうちの最初の欠陥候補を処理対象として設定する(ステップS42)一方、欠陥候補がなければ、ステップS51へ移行する。
Thereafter, the
ステップS42の後、処理部3は、現在処理対象として設定されている欠陥候補の方向(欠陥候補の延びる方向)101を計算する(ステップS43)。処理部3は、この欠陥候補の方向101として、例えば、モーメント特徴(慣性の主軸方向)を計算する。ここで、ステップS2で取得された微分干渉画像におけるX軸方向(画素の1つの並び方向)と、Y軸方向(画素のもう1つの並び方向)と、欠陥候補の方向101と、微分干渉画像取得部2の微分干渉光学系のシア方向100との関係の一例を、図12(a)に模式的に示す。図12(a)に示す例では、この微分干渉画像において、欠陥候補の方向101が、シア方向100に対して垂直をなす角度から角度θ2だけずれている。また、図12(a)に示す例では、この微分干渉画像において、シア方向100は、X軸方向(画素の1つの並び方向)に対して角度θ1だけずれている。
After step S42, the
次に、制御部4は、シア方向100とステップS43で得られた欠陥候補の方向101とが垂直をなす状態となるように、移動機構5を制御して微分干渉画像取得部2の全体を回転させる(ステップS44)。ステップS2に示す微分干渉画像が図12(a)に示す関係を有している場合、ステップS44において、微分干渉画像取得部2を角度θ2だけ回転させて、図12(b)に示すように、シア方向100と欠陥候補の方向101とを直交させる。なお、微分干渉画像取得部2の全体を回転させる代わりに、被検査物1を回転させてもよいし、微分干渉光学系の一部であるノマルスキープリズム14及びアナライザーの向きを代えることでシア方向100を回転させてもよい。次いで、制御部4は、この状態で、微分干渉画像取得部2の撮像素子19に被検査物1の微分干渉光学像を撮像させ、微分干渉画像取得部2から微分干渉画像を得る(ステップS45)。図12(b)は、ステップS45で取得された微分干渉画像におけるX軸方向(画素の1つの並び方向)と、Y軸方向(画素のもう1つの並び方向)と、欠陥候補の方向101と、微分干渉画像取得部2の微分干渉光学系のシア方向100との関係の一例を、模式的に示す図である。なお、図12(b)は、図面表記の便宜上、図12(a)に対して欠陥候補の方向101の方を角度θ2だけ回転させたかのように記載している。
Next, the
その後、処理部3は、ステップS45で得られた微分干渉画像において、現在処理対象となっている欠陥候補の領域(この領域は、ステップS40の処理によって既知である。)について、欠陥候補の方向101にプロジェクション(射影)を行うことで、シア方向100の一次元信号取得する(ステップS46)。ここで、この一次元信号の最大値をmaxとし最小値をminとする。次に、処理部3は、ステップS46で得られた一次元信号のコントラストを(max−min)/(max+min)の式によって算出する(ステップS47)。
Thereafter, the
前述したように、微分干渉画像取得部2の微分干渉光学系のシア方向100に対するキズの方向101に依存して、微分干渉画像におけるシア方向100に沿ったキズのコントラストが変化する。また、このコントラストは、キズの深さに依存して変化し、キズの深さが深いほど大きくなる。このように、前記コントラストは、キズの深さとシア方向100に対するキズの方向101の両方に依存して変化する。したがって、シア方向100に対してキズの方向101が種々に異なっている状態では、キズの深さが同じであっても、前記コントラストは種々に異なってしまい、前記コントラストを評価することでキズの深さを評価することはできない。これに対し、本実施の形態では、ステップS45で得られた微分干渉画像は、シア方向100と欠陥候補の方向101とが直交した状態で得たものであるので、ステップS45で得られた微分干渉画像におけるシア方向100に沿ったキズのコントラストは、キズの深さを適切に反映したものとなり、このコントラストによって、キズの深さを適切に評価することができる。ステップS46で得られた一次元信号のコントラスト=(max−min)/(max+min)は、ステップS45で得られた微分干渉画像におけるシア方向100に沿ったキズのコントラストに応じた指標値となっている。よって、ステップS46で得られた一次元信号のコントラストを評価することで、キズの深さを適切に評価することができる。
As described above, the scratch contrast along the
ステップS47の後、処理部3は、ステップS46で得られた一次元信号のコントラストに基づいて、当該欠陥候補が欠陥であるか否かを判定する(ステップS48)。具体的には、例えば、処理部3は、ステップS46で得られた一次元信号のコントラストが所定閾値以下である場合は、キズの深さが所定値よりも浅いものと評価することができるので、当該欠陥候補は欠陥ではないと判定すればよい。一方、処理部3は、ステップS46で得られた一次元信号のコントラストが所定閾値以上である場合は、キズの深さが所定値よりも深いものと評価することができるので、当該欠陥候補は欠陥であると判定すればよく、当該欠陥候補が被検査物1の表面の欠陥であるとして検出される。
After step S47, the
次に、処理部3は、ステップS40で検出された欠陥候補のうちステップS48の判定が未だ行われていない欠陥候補があるか否かを判定する(ステップS49)。未判定の欠陥候補があれば、処理部3は、ステップS40で検出された欠陥候補のうちの次の欠陥候補を処理対象として設定し(ステップS50)、その後、ステップS43へ戻る。一方、未判定の欠陥候補がなければ、ステップS51へ移行する。
Next, the
ステップS51において、処理部3は、被検査物1の全ての被検査領域の検査を終えたか(すなわち、全ての被検査領域についてステップS2〜S49の処理が終了したか)否かを判定する(ステップS51)。終了してなければ、制御部4は、移動機構5を制御して、微分干渉画像取得部2の全体を、その視野が被検査物1の次の被検査領域となるように、移動させ(ステップS52)、その後、ステップS2へ戻る。一方、全ての被検査領域の検査が終了していれば、ステップS53へ移行する。
In step S51, the
ステップS53において、処理部3は、欠陥の有無、欠陥の数や位置などを、検査結果として外部へ出力するとともに表示部6に表示させる。これにより、一連の動作を終了する。なお、検査結果としては、欠陥の有無のみを出力してもよい。
In step S <b> 53, the
本実施の形態では、前述したように、予め得た欠陥候補について、本実施の形態では、シア方向100と欠陥候補の方向101とが直交した状態でステップS45で得られた微分干渉画像における、シア方向100に沿ったキズのコントラストに応じた指標値を求め(ステップS47)、これに基づいて欠陥候補が欠陥であるか否かを判定して欠陥を検出するので、高い精度で被検査物1の表面の欠陥を検出することができる。
In the present embodiment, as described above, for the defect candidates obtained in advance, in the present embodiment, in the differential interference image obtained in step S45 with the
[第4の実施の形態] [Fourth Embodiment]
図13は、本発明の第4の実施の形態による表面欠陥検査装置の具体的な動作の一例を示す概略フローチャートである。図13において、図10及び図11中のステップと同一又は対応するステップには同一符号を付し、その重複する説明は省略する。 FIG. 13 is a schematic flowchart showing an example of a specific operation of the surface defect inspection apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 13, steps that are the same as or correspond to steps in FIGS.
本実施の形態による表面欠陥検査装置が前記第3の実施の形態による表面欠陥検査装置と異なる所は、前記第3の実施の形態では、ステップS2で得られた微分干渉画像から、前述した図10中のステップS3〜S40の処理を行うことで、被検査物1の表面の欠陥候補を検出しているのに対し、本実施の形態では、ステップS2で得られた微分干渉画像から、前記第3の実施の形態のその処理とは異なる処理によって、被検査物1の表面の欠陥候補を検出する点のみである。
The surface defect inspection apparatus according to the present embodiment is different from the surface defect inspection apparatus according to the third embodiment in the third embodiment described above from the differential interference image obtained in step S2. In the present embodiment, the defect candidates on the surface of the
本実施の形態では、処理部3は、ステップS60において、例えば、ステップS2で得られた微分干渉画像を2値化処理してラベリングし、そのラベリング領域の形状の特徴抽出を行い、その特徴を予め設定した特徴と比較するとで、被検査物1の表面の欠陥候補を検出する。
In the present embodiment, in step S60, for example, the
本実施の形態によっても、前記第3の実施の形態と同様に、予め得た欠陥候補について、本実施の形態では、シア方向100と欠陥候補の方向101とが直交した状態でステップS45で得られた微分干渉画像における、シア方向100に沿ったキズのコントラストに応じた指標値を求め(ステップS47)、これに基づいて欠陥候補が欠陥であるか否かを判定して欠陥を検出するので、高い精度で被検査物1の表面の欠陥を検出することができる。
Also in the present embodiment, as in the third embodiment, defect candidates obtained in advance are obtained in step S45 in the present embodiment in a state where the
なお、本実施の形態において、ステップS2で得られる微分干渉画像における各方向の関係は図12(a)と同様であるとともにステップS45で得られる微分干渉画像における各方向の関係は図12(b)と同様であってもよい。また、本実施の形態では、これに代えて、例えば、ステップS2で得られる微分干渉画像における各方向の関係は図14(a)と同様であるとともにS45で得られる微分干渉画像における各方向の関係は図14(b)と同様であってもよい。図12では、シア方向100がX軸方向(画素の1つの並び方向)に対して角度θ1だけずれているのに対し、図14では、シア方向100がX軸方向と一致している。なお、図14において、図12中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付している。
In the present embodiment, the relationship between the directions in the differential interference image obtained in step S2 is the same as that in FIG. 12A, and the relationship between the directions in the differential interference image obtained in step S45 is as shown in FIG. ). In the present embodiment, instead of this, for example, the relationship between the directions in the differential interference image obtained in step S2 is the same as that in FIG. 14A, and the direction of each direction in the differential interference image obtained in S45. The relationship may be the same as in FIG. In FIG. 12, the
以上、本発明の各実施の形態について説明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these embodiments.
1 被検査物
2 微分干渉画像取得部
3 処理部
4 制御部
5 移動機構
6 表示部
7 操作部
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記撮像部により得られた前記微分干渉画像又はこれに対して所定の前処理を行った画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段を、有することを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
A processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object;
With
The processing unit is configured to determine the differential interference image obtained by the imaging unit or a predetermined value for the differential interference image according to a shift between a shear direction of the differential interference optical system and one arrangement direction of pixels in the imaging unit. An apparatus for inspecting a surface defect, comprising image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating an image subjected to the preprocessing.
前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像をローパスフィルタでフィルタリングして得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ画素列の元データから当該画素列の処理後データを得る処理後データ取得手段であって、前記画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、を有し、
前記処理部は、前記処理後データ取得手段により得られた前記画素列の処理後データに基づいて凹部であると判定されることを必要条件として、前記被検査物の表面における欠陥を検出する、
ことを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
A processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object;
With
(I) differential image acquisition means for obtaining a differential image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained by filtering the differential interference image with a low-pass filter; (Ii) noise reduction processing means for performing noise reduction processing for reducing the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in the difference image; and (iii) shear direction of the differential interference optical system and the imaging Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a shift between one arrangement direction of pixels in the unit, and (iv) the image rotation processing means The post-processing data acquisition unit obtains post-processing data of the pixel row from the original data of the pixel row arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing. The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. A post-processing data acquisition means for making the sum of the value of the post-processing data of a pixel adjacent to one side and the value of the original data of the pixel,
The processing unit detects a defect on the surface of the inspection object on the condition that it is determined to be a recess based on the post-processing data of the pixel row obtained by the post-processing data acquisition unit,
A surface defect inspection apparatus.
前記微分干渉画像に対して所定処理を行う処理部と、
前記処理部により得られた前記所定処理の後の画像を表示する表示部と、
を備え、
前記処理部は、前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記撮像部により得られた前記微分干渉画像又はこれに対して所定の前処理を行った画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段を、有することを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
A processing unit that performs a predetermined process on the differential interference image;
A display unit for displaying an image after the predetermined processing obtained by the processing unit;
With
The processing unit is configured to determine the differential interference image obtained by the imaging unit or a predetermined value for the differential interference image according to a shift between a shear direction of the differential interference optical system and one arrangement direction of pixels in the imaging unit. An apparatus for inspecting a surface defect, comprising image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating an image subjected to the preprocessing.
前記表示部は、前記処理する手段により処理された前記各画素列のデータからなる画像を表示することを特徴とする請求項5記載の表面欠陥検査装置。 The processing unit includes means for processing each pixel row data arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing by the image rotation processing means,
The surface defect inspection apparatus according to claim 5, wherein the display unit displays an image including data of each pixel column processed by the processing unit.
前記表示部は、前記画像逆回転処理が行われた画像を表示することを特徴とする請求項5記載の表面欠陥検査装置。 The processing section is processed by means for processing each pixel row data arranged in a direction corresponding to the shear direction in the image subjected to the image rotation processing by the image rotation processing means, and by the processing means. Image reverse rotation processing means for performing image reverse rotation processing for rotating an image composed of data of each pixel column in the reverse direction by the same angle as the image rotation processing,
The surface defect inspection apparatus according to claim 5, wherein the display unit displays an image on which the image reverse rotation process has been performed.
前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像から得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列の元データから当該各画素列の処理後データをそれぞれ得る処理後データ取得手段であって、前記各画素列について、当該画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、を有し、
前記表示部は、前記処理後データ取得手段により得られた前記各画像列の前記処理後データからなる画像を表示することを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
A processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object;
With
The processing unit includes: (i) a difference image acquisition unit that obtains a difference image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained from the differential interference image; and (ii) the difference Noise reduction processing means for performing noise reduction processing for setting the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in an image; (iii) the shear direction of the differential interference optical system and one of the pixels in the imaging unit Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a deviation from the arrangement direction; and (iv) the image rotation processing is performed by the image rotation processing means. Post-processing data acquisition means for obtaining post-processing data of each pixel column from the original data of each pixel column arranged in a direction corresponding to the shear direction in the performed image, and for each pixel column The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is determined by the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. A post-processing data acquisition means for making the sum of the value of the post-processing data of a pixel adjacent to one side and the value of the original data of the pixel,
The surface defect inspection apparatus, wherein the display unit displays an image composed of the post-processing data of each image sequence obtained by the post-processing data acquisition unit.
前記微分干渉画像を処理して、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備え、
前記処理部は、(i)前記撮像部により得られた前記微分干渉画像と当該微分干渉画像から得たローパス画像との差分をとった差分画像を得る差分画像取得手段と、(ii)前記差分画像において所定閾値よりも絶対値が小さい値の画素の値をゼロにするノイズ低減処理を行うノイズ低減処理手段と、(iii)前記微分干渉光学系のシア方向と前記撮像部における画素の1つの並び方向との間のずれに応じて、前記ノイズ低減処理が行われた前記差分画像を回転させる画像回転処理を行う画像回転処理手段と、(iv)前記画像回転処理手段により前記画像回転処理が行われた画像における前記シア方向に相当する方向に並んだ各画素列の元データから当該各画素列の処理後データをそれぞれ得る処理後データ取得手段であって、前記各画素列について、当該画素列の各画素の前記処理後データの値を、当該画素を含む当該画素列中の所定範囲内で連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が所定数以下である場合にゼロにするとともに、前記連続した複数の画素のうち前記元データの値がゼロではない画素の数が前記所定数よりも多い場合に、当該画素列において当該画素に対して一方の側に隣り合う画素の前記処理後データの値と当該画素の前記元データの値との和にする処理後データ取得手段と、(v)前記処理後データ取得手段により得られた前記各画像列の前記処理後データからなる画像を、前記画像回転処理と同じ角度だけ逆方向に回転させる画像逆回転処理を行う画像逆回転処理手段と、を有し、
前記表示部は、前記逆回転処理手段により得られた画像を表示することを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
A processing unit that processes the differential interference image and detects defects on the surface of the inspection object;
With
The processing unit includes: (i) a difference image acquisition unit that obtains a difference image obtained by taking a difference between the differential interference image obtained by the imaging unit and a low-pass image obtained from the differential interference image; and (ii) the difference Noise reduction processing means for performing noise reduction processing for setting the value of a pixel having an absolute value smaller than a predetermined threshold to zero in an image; (iii) the shear direction of the differential interference optical system and one of the pixels in the imaging unit Image rotation processing means for performing image rotation processing for rotating the difference image on which the noise reduction processing has been performed in accordance with a deviation from the arrangement direction; and (iv) the image rotation processing is performed by the image rotation processing means. Post-processing data acquisition means for obtaining post-processing data of each pixel column from the original data of each pixel column arranged in a direction corresponding to the shear direction in the performed image, and for each pixel column The value of the post-processing data of each pixel in the pixel column is determined by the number of pixels in which the value of the original data is not zero among a plurality of continuous pixels within a predetermined range in the pixel column including the pixel. If the number of pixels in which the original data value is not zero among the plurality of consecutive pixels is greater than the predetermined number, the number of pixels in the pixel row is less than the predetermined number. Post-processing data acquisition means for making the sum of the value of the post-processing data of the pixel adjacent to one side and the value of the original data of the pixel, and (v) each of the obtained by the post-processing data acquisition means Image reverse rotation processing means for performing image reverse rotation processing for rotating an image composed of the processed data of the image sequence in the reverse direction by the same angle as the image rotation processing;
The surface defect inspection apparatus, wherein the display unit displays an image obtained by the reverse rotation processing means.
前記微分干渉光学系のシア方向と、予め検出された前記被検査物の表面における欠陥の候補の方向とが垂直をなす状態となるように、前記微分干渉画像取得部の少なくとも一部及び/又は前記被検査物を回転させる回転部と、
前記垂直をなす状態において前記微分干渉画像取得部により撮像された微分干渉画像に基づいて、前記被検査物の表面における欠陥を検出する処理部と、
を備えたことを特徴とする表面欠陥検査装置。 A differential interference image acquisition unit having a differential interference optical system that forms a differential interference optical image of an object to be inspected, and an imaging unit that captures the differential interference optical image and obtains a differential interference image;
At least a part of the differential interference image acquisition unit and / or so that the shear direction of the differential interference optical system and a direction of a defect candidate on the surface of the inspection object detected in advance are perpendicular to each other. A rotating unit for rotating the object to be inspected;
Based on the differential interference image captured by the differential interference image acquisition unit in the vertical state, a processing unit that detects defects on the surface of the inspection object;
A surface defect inspection apparatus comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008156053A JP2009300287A (en) | 2008-06-14 | 2008-06-14 | Surface defect inspection device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
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2008
- 2008-06-14 JP JP2008156053A patent/JP2009300287A/en active Pending
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