(57)【要約】【課題】パターンの境界近傍における欠陥の検出精度の低下を抑制した画像処理装置を提供する。【解決手段】所定のパターン１６が形成された被検査物１を撮像して得られた撮像画像において、検査対象画素と、前記検査対象画素から所定距離離れた比較画素とを設定し、前記検査対象画素の輝度値と、前記比較画素の輝度値と、の差分に基づいて欠陥を抽出する欠陥抽出手段１４を備え、前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向は、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターン１６の境界が延在する方向に応じて設定されたことを特徴とする欠陥検出装置１０。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のパターンが形成された被検査物を撮像して得られた撮像画像において、検査対象画素と、前記検査対象画素から所定距離離れた比較画素とを設定し、前記検査対象画素の輝度値と、前記比較画素の輝度値と、の差分に基づいて欠陥を抽出する欠陥抽出手段を備え、
前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向は、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向に応じて設定されたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向と、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向と、のなす角は４５度以内であることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向は、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向に沿って設定されたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記撮像画像における前記パターンの境界を含む領域を複数の検査領域に分割し、それぞれの検査領域において、欠陥を抽出することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記比較画素は、前記検査対象画素を中心として点対称に配置されたことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記検査対象画素に対する前記配置方向の両側にそれぞれ前記比較画素が複数配置されたことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被検査物に形成された配線やマーク等のパターンの欠陥を検査する画像処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像処理装置は、被検査物を撮像し、この撮像した画像に基づいてパターンの欠陥を抽出する装置である。このような装置では、例えば、撮像した画像（検査画像）と比較画像とを比較し、輝度値の差分が所定の閾値（欠陥検出閾値）よりも大きい箇所がある場合、当該箇所を欠陥として抽出する。また、輝度値の変化が大きいパターンの境界近傍における欠陥の誤検出を抑制するために、比較画像のパターンエッジからの距離に応じて比較画像を複数の領域に区分けし、パターンエッジに近い領域ほど輝度値の差分出力から欠陥を検出するための欠陥検出閾値が大きくなるように設定された画像処理装置が開示されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−０５７０６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した特許文献１のような画像処理装置においては、パターンの境界近傍における欠陥検出閾値が大きく設定されるため、輝度値の差分が小さい欠陥は検出できない虞がある。このため、パターンの境界近傍の欠陥検出感度（又は精度）が落ちてしまうという課題があった。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、パターンの境界近傍における欠陥の検出精度の低下を抑制した画像処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の画像処理装置は、上記目的を達成するために提案されたものであり、所定のパターンが形成された被検査物を撮像して得られた撮像画像において、検査対象画素と、前記検査対象画素から所定距離離れた比較画素とを設定し、前記検査対象画素の輝度値と、前記比較画素の輝度値と、の差分に基づいて欠陥を抽出する欠陥抽出手段を備え、
前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向は、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向に応じて設定されたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、パターンの境界近傍における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【０００８】
また、上記構成において、前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向と、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向と、のなす角は４５度以内であることが望ましい。
【０００９】
この構成によれば、欠陥の検出精度を更に向上させることができる。
【００１０】
さらに、上記構成において、前記検査対象画素に対する前記比較画素の配置方向は、前記検査対象画素が設定された位置における前記パターンの境界が延在する方向に沿って設定されたことが望ましい。
【００１１】
この構成によれば、欠陥の検出精度を一層向上させることができる。
【００１２】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記撮像画像における前記パターンの境界を含む領域を複数の検査領域に分割し、それぞれの検査領域において、欠陥を抽出することが望ましい。
【００１３】
この構成によれば、各領域における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００１４】
さらに、上記各構成の何れかにおいて、前記比較画素は、前記検査対象画素を中心として点対称に配置されたことが望ましい。
【００１５】
この構成によれば、欠陥の誤検出を抑制できる。
【００１６】
また、上記各構成の何れかにおいて、前記検査対象画素に対する前記配置方向の両側にそれぞれ前記比較画素が複数配置されたことが望ましい。
【００１７】
この構成によれば、欠陥の誤検出を一層抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】欠陥検出装置の構成を説明するブロック図である。
【図２】被検査物のパターンを撮像した画像の一例である。
【図３】検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。
【図４】暗欠陥成分の検出を説明する撮像画像の拡大図である。
【図５】明欠陥成分の検出を説明する撮像画像の拡大図である。
【図６】パターンの境界が斜め方向に延在した領域における検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。
【図７】パターンの境界が斜め方向に延在した領域における検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。
【図８】パターンの境界が湾曲した領域における検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。
【図９】その他のパターンにおける検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照して説明する。なお、以下に述べる実施の形態では、本発明の好適な具体例として種々の限定がされているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。
【００２０】
図１は、本発明に係る画像処理装置の一形態である欠陥検出装置１０の構成を示すブロック図である。本実施形態における欠陥検出装置１０は、ＸＹステージ２、撮影装置３、コンピューター６、表示装置７、および入力装置８等を備えており、フレキシブル基板、液晶パネル（ＴＦＴパネル）、半導体ウエハ、あるいは金属加工品等の被検査物１の表面に形成されたパターンの欠陥を画像処理により検出する。被検査物１は、ＸＹステージ２上に載置され、第１の方向（Ｘ方向）と当該第１の方向に直交する第２の方向（Ｙ方向）に移動可能に構成されている。
【００２１】
撮影装置３は、被検査物１を光学的に拡大して欠陥を検出するのに十分な倍率を備えたレンズあるいは顕微鏡からなる光学系や、当該光学系により拡大された被検査物１の像を受光して電気信号に変換するＣＣＤ等を備えている。この撮影装置３は、ＸＹステージ２上の被検査物１を撮影し、画像データに変換してコンピューター６に出力する。コンピューター６は、撮影装置３を制御し、当該撮影装置３から得られた画像データに基づいて被検査物１の欠陥を検出する処理（フィルター処理）を行う画像処理装置である。表示装置７は、コンピューター６に接続された液晶ディスプレイなどの表示装置である。入力装置８は、例えば、キーボードやマウス等からなり、ユーザーの操作を受けて操作信号をコンピューター６に出力する。
【００２２】
本実施形態におけるコンピューター６は、演算部１１および記憶部１２を備えている。記憶部１２は、例えばハードディスクドライブから構成され、この記憶部１２には、オペレーションシステム、各種アプリケーションプログラム、画像処理用データ等が記憶されている。そして、演算部１１は、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有しており、記憶部１２に記憶されたオペレーションシステムに従い、画像処理などの各種の処理を行う。また、演算部１１は、画像入力手段１３及び欠陥抽出手段１４を備えている。画像入力手段１３には、撮影装置３で撮像された被検査物１の撮影画像データ（以下、単に撮影画像と称する）が入力される。この撮影画像は、記憶部１２に記憶される。欠陥抽出手段１４は、撮影画像に対して後述するフィルター処理を行うことにより所定の範囲内の欠陥を検出（抽出）する。なお、欠陥には、他の画素部分（比較画素）に対して輝度値が高い（大きい）明欠陥と、輝度値が低い（小さい）暗欠陥とがある。
【００２３】
次に、本実施形態における欠陥検出装置１０の動作について説明する。まず、被検査物１がＸＹステージ２にセットされると、撮影装置３により被検査物１の画像が撮影されて撮影画像のデータがコンピューター６における演算部１１の画像入力手段１３に取り込まれる。このとき撮影画像は、図示しないＡ／Ｄ変換器により所定階調（例えば、４０９６階調（１２ビット））のデジタルデータとして画像入力手段１３に取り込まれ、記憶部１２に一旦保存される。そして、この撮影画像に対して欠陥抽出手段１４がフィルター処理を行うことにより欠陥を検出する。
【００２４】
欠陥抽出手段１４が行うフィルター処理について図２〜図８を参照して説明する。フィルター処理は、検査対象画素の輝度値と、比較画素の輝度値と、の差分に基づいて欠陥を抽出する処理である。検査対象画素に対する比較画素の配置は、撮像画像のパターン１６の形状に応じて予め設定されている。なお、検査対象画素及び比較画素の配置に関しては、後述する。図２は、パターン１６が形成された被検査物１を撮像して得られた撮像画像、すなわちコンピューター６に取り込まれた撮影画像の一例を示している。図３〜図８は、検査対象画素と比較画素の配置を説明する撮像画像の拡大図である。なお、各図において、ハッチング部分が、パターン１６の無い部分であり、輝度が低い部分である。また、白抜き部分が、パターン１６のある部分であり、輝度が高い部分である。
【００２５】
フィルター処理は、撮影画像のパターン１６の形状に応じて決定される、当該パターン１６の境界を含む複数の境界領域（本発明における検査領域に相当）と、それ以外の領域とに撮像画像を分割し、各領域でそれぞれ行う。本実施形態においては、図２に示すように、撮像画像のパターン１６の境界近傍の領域を境界領域Ａ１〜Ａ７に分割し、各境界領域でフィルター処理を行っている。境界領域Ａ１は、パターン１６の左側の端部における上辺の湾曲したパターン１６の境界を含む領域である。境界領域Ａ２は、パターン１６の左側の端部における下辺の左右方向に直線状に延在したパターン１６の境界を含む領域である。境界領域Ａ３は、パターン１６の略中央部における左右方向に延在した細長い部分を含む領域である。この境界領域Ａ３には、パターン１６の上辺及び下辺の境界が含まれる。境界領域Ａ４は、境界領域Ａ３の右側に隣接する拡幅した部分における上辺の斜め上方に延在したパターン１６の境界を含む領域である。境界領域Ａ５は、境界領域Ａ３の右側に隣接する拡幅した部分における下辺の斜め下方に延在したパターン１６の境界を含む領域である。境界領域Ａ６は、パターン１６の右側の端部における上辺の左右方向に直線状に延在したパターン１６の境界を含む領域である。境界領域Ａ７は、パターン１６の右側の端部における下辺の左右方向に直線状に延在したパターン１６の境界を含む領域である。
【００２６】
このように設定された境界領域においては、検査対象画素が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向に応じて、検査対象画素に対する比較画素の配置方向が設定される。具体的には、図３に示す境界領域Ａ３におけるフィルター処理の例を参照して説明する。図３に示すように検査対象画素Ｏ１をパターン１６上における当該パターン１６の上方の境界（図３におけるパターン１６の上辺部分）に設定した場合、検査対象画素Ｏ１からパターン１６の境界が延在する方向に沿った方向における所定の画素距離だけ離れた位置に比較画素Ｓ１，Ｓ２を配置する。なお、検査対象画素Ｏ１と比較画素Ｓ１，Ｓ２との距離は、想定する欠陥の大きさ、すなわち、検出したい欠陥の大きさに応じて決定される。また、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向は、必ずしもパターン１６の境界が延在する方向に沿っている必要は無く、多少ずれていても良い。この点については、後述する。本実施形態においては、比較画素Ｓ１，Ｓ２は、検査対象画素Ｏ１を中心として点対称に２つ配置されている。
【００２７】
また、図３に示すように検査対象画素Ｏ１をパターン１６上における当該パターン１６の下方の境界（図３におけるパターン１６の下辺部分）に設定した場合も、上記と同様に比較画素Ｓ１，Ｓ２を配置する。なお、パターン１６の境界以外、すなわちパターン１６の境界から外れた領域におけるパターン１６上に検査対象画素Ｏ１を設定した場合は、検査対象画素Ｏ１から最も近い位置にあるパターン１６の境界が延在する方向に沿って比較画素Ｓ１，Ｓ２を配置する。また、パターン１６から外れた領域に検査対象画素Ｏ１を設定した場合も、検査対象画素Ｏ１から最も近い位置にあるパターン１６の境界が延在する方向に沿って比較画素Ｓ１，Ｓ２を配置する。さらに、境界領域Ａ１〜Ａ７以外の領域におけるパターン１６上に検査対象画素Ｏ１を設定した場合、比較画素Ｓ１，Ｓ２は任意の方向（例えば、左右方向）に沿って配置されると共に、検査対象画素Ｏ１を中心として点対称の位置におけるパターン１６上に配置される。同様に、境界領域Ａ１〜Ａ７以外の領域におけるパターン１６以外の部分に検査対象画素Ｏ１を設定した場合、比較画素Ｓ１，Ｓ２は任意の方向（例えば、左右方向）に沿って配置されると共に、検査対象画素Ｏ１を中心として点対称の位置におけるパターン１６以外の部分に配置される。
【００２８】
上記のように、検査対象画素Ｏ１に対して比較画素Ｓ１，Ｓ２を配置したならば、検査対象画素Ｏ１の輝度値と、比較画素Ｓ１，Ｓ２の輝度値と、の差分に基づいて欠陥を抽出する。具体的には、検査対象画素Ｏ１の輝度値をＩ（ｘ，ｙ）、検査対象画素Ｏ１の座標（ｘ，ｙ）からｘ方向に−ａ離れた比較画素Ｓ１の輝度値をＩ（ｘ−ａ，ｙ）、検査対象画素Ｏ１の座標（ｘ，ｙ）からｘ方向に＋ａ離れた比較画素Ｓ２の輝度値をＩ（ｘ＋ａ，ｙ）としたとき、検査対象画素Ｏ１における暗欠陥成分の輝度値Ｉｒ１（ｘ，ｙ）は、以下の式（１）を用いて計算される。
Ｉｒ１（ｘ，ｙ）  ＝  ｍｉｎ(Ｉ（ｘ−ａ，ｙ）,Ｉ（ｘ＋ａ，ｙ）)
−Ｉ（ｘ，ｙ）  …（１）
上記式（１）における「ｍｉｎ」はその後に続く（）内の輝度値のうち最小の輝度値が選択されることを意味する。したがって、２つの比較画素Ｓ１，Ｓ２の輝度値のうちの小さい方から検査対象画素Ｏ１の輝度値を差し引くことで、暗欠陥成分の輝度値が計算される。なお、式（１）の結果として、負の値が生じる場合、負の値は０で置き換えられる。
【００２９】
また、検査対象画素Ｏ１における明欠陥成分の輝度値Ｉｒ２（ｘ，ｙ）は、以下の式（２）を用いて計算される。
Ｉｒ２（ｘ，ｙ）  ＝  Ｉ（ｘ，ｙ）
−ｍａｘ(Ｉ（ｘ−ａ，ｙ），Ｉ（ｘ＋ａ，ｙ）)  …（２）
上記式（２）における「ｍａｘ」はその後に続く（）内の輝度値のうち最大の輝度値が選択されることを意味する。したがって、検査対象画素Ｏ１の輝度値から２つの比較画素Ｓ１，Ｓ２の輝度値のうちの大きい方を差し引くことで、明欠陥成分の輝度値が計算される。なお、上記式（２）においても、負の結果となった場合は、０で置き換えられる。
【００３０】
図４は、境界領域Ａ３におけるパターン１６の一部に欠けがある場合を例示した図であり、図５は、境界領域Ａ３において本来パターン１６が無い箇所に不要なパターン１６′が形成された場合を例示した図である。例えば、図４に示すように、パターン１６が欠けた部分に検査対象画素Ｏ１が設定された場合、検査対象画素Ｏ１の輝度値は、その他のパターン１６がある領域の輝度値よりも低くなる。このため、検査対象画素Ｏ１の輝度値は、パターン１６上に設定された比較画素Ｓ１，Ｓ２よりも輝度値が低くなり、式（１）により暗欠陥成分が検出される。一方、式（２）においては、負の結果となるため、０で置き換えられ、明欠陥成分は検出されない。また、例えば、図５に示すように、不要なパターン１６が形成された部分に検査対象画素Ｏ１が設定された場合、検査対象画素Ｏ１の輝度値は、パターン１６が無い領域の輝度値よりも高くなる。このため、検査対象画素Ｏ１の輝度値は、パターン１６が無い領域に設定された比較画素Ｓ１，Ｓ２よりも輝度値が高くなり、式（２）により明欠陥成分が検出される。一方、式（１）においては、負の結果となるため、０で置き換えられ、暗欠陥成分は検出されない。
【００３１】
以上の処理が、撮影画像全体に適用されることで、つまり、撮影画像を構成する全画素について暗欠陥成分の輝度値および明欠陥成分の輝度値がそれぞれ求められることにより、暗欠陥成分が検出された暗欠陥成分検出画像、及び、明欠陥成分が検出された明欠陥成分検出画像がそれぞれ作成されて、記憶部１２に記憶される。なお、処理対象画像における端部において画素数が不足して検査対象画素Ｏ１を中心として点対称に比較画素Ｓ１，Ｓ２を設定できない場合には、一方の比較画素と重ならない任意の位置に他方の比較画素を配置する。或いは、比較画素Ｓ１，Ｓ２を設定できるように画素領域を仮想的に広げるパディング処理を行っても良い。そして、暗欠陥成分検出画像に所定の閾値を設定し、この閾値以上のものを暗欠陥として検出（抽出）する。同様に、明欠陥成分検出画像に所定の閾値を設定し、この閾値以上のものを明欠陥として検出（抽出）する。
【００３２】
このように、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向を、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向に応じて設定したので、パターン１６の境界近傍における欠陥検出のための閾値を大きく設定する必要が無い。このため、パターン１６の境界近傍における欠陥の検出精度を向上させることができる。特に、本実施形態においては、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向を、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向に沿って設定したので、パターン１６の境界近傍における欠陥の検出精度を一層向上させることができる。また、撮像画像におけるパターン１６の境界を含む領域を複数の境界領域Ａ１〜Ａ７に分割したので、それぞれの領域における比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向を、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向に合わせ易くなる。その結果、各領域における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００３３】
ここで、画像処理で使用する画素の座標位置は連続値でなく離散値を取るため、画素の配列に対してパターン１６の境界が斜めに延在している場合（例えば、境界領域Ａ１，Ａ４，Ａ５におけるパターン１６の境界）では、パターン１６の境界が延在する方向と、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向とを合わせることが困難である。パターン１６の境界が延在する方向と配置方向とがずれて比較画素の一方がパターン１６上に配置され、比較画素の他方がパターン１６から外れた配置された場合、従来技術のフィルター処理のように、検査対象画素と比較画素群の平均値やメディアン値との比較により欠陥成分を検出する方法では、欠陥ではないところを欠陥として誤検出してしまう虞がある。しかしながら、本実施形態においては、比較画素Ｓ１，Ｓ２が検査対象画素Ｏ１を中心として点対称に２つ配置され、上記した式により欠陥成分を検出するため、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向が、パターン１６の境界が延在する方向からずれていたとしても、欠陥の誤検出を抑制できる。この点に関し、図６および図７に示す境界領域Ａ４におけるフィルター処理の例を参照して、以下に説明する。
【００３４】
図６は、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａが、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向Ｌｂに略合致している場合である。図７は、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａが、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向Ｌｂに対して角度θだけずれている場合である。なお、欠陥を抽出する計算式は上記した式と同様である。すなわち、検査対象画素Ｏ１の輝度値をＩ（ｘ，ｙ）、検査対象画素Ｏ１の座標（ｘ，ｙ）からｘ方向に−ａ、ｙ方向に−ｂ離れた比較画素Ｓ１の輝度値をＩ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）、検査対象画素Ｏ１の座標（ｘ，ｙ）からｘ方向に＋ａ、ｙ方向に＋ｂ離れた比較画素Ｓ２の輝度値をＩ（ｘ＋ａ，ｙ＋ｂ）としたとき、検査対象画素Ｏ１における暗欠陥成分の輝度値Ｉｒ１（ｘ，ｙ）は、以下の式（３）を用いて計算される。
Ｉｒ１（ｘ，ｙ）  ＝  ｍｉｎ(Ｉ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ）,Ｉ（ｘ＋ａ，ｙ＋ｂ）)
−Ｉ（ｘ，ｙ）  …（３）
また、明欠陥成分の輝度値Ｉｒ２（ｘ，ｙ）は、以下の式（４）を用いて計算される。
Ｉｒ２（ｘ，ｙ）  ＝  Ｉ（ｘ，ｙ）
−ｍａｘ(Ｉ（ｘ−ａ，ｙ−ｂ），Ｉ（ｘ＋ａ，ｙ＋ｂ）)  …（４）
なお、上記式（３）及び式（４）においても、負の結果となった場合は、０で置き換えられる。
【００３５】
図６に示すように、比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａと、パターン１６の境界の延在方向Ｌｂとが略合致している場合には、検査対象画素Ｏ１における輝度値、比較画素Ｓ１における輝度値，及び、比較画素Ｓ２における輝度値は略同じ値になる。このため、上記した式（３）及び式（４）から導かれる計算の結果は共に略０となる。すなわち、暗欠陥成分及び明欠陥成分はほとんど検出されない。一方、図７に示すような、比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａと、パターン１６の境界の延在方向Ｌｂとがずれている場合では、比較画素Ｓ２はパターン１６から外れて輝度が低くなる。すなわち、検査対象画素Ｏ１における輝度値及び比較画素Ｓ１における輝度値は略同じ値になり、比較画素Ｓ２における輝度値はこれらの輝度値よりも低くなる。このため、式（３）による計算の結果が負の値となるが、上記したように負の値の場合は０で置き換えられるため、暗欠陥成分は検出されない。また、式（４）による計算の結果は略０となり、明欠陥成分はほとんど検出されない。このように、比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａと、パターン１６の境界が延在する方向Ｌｂとがずれている場合でも、欠陥の誤検出を抑制できる。
【００３６】
要するに、比較画素を検査対象画素に対して点対称に配置することで、検査対象画素がパターン１６上にある場合において一方の比較画素がパターン１６から外れたとしても、他方の比較画素がパターン１６上にあるため、欠陥成分の誤検出を抑制できる。また、検査対象画素がパターン１６から外れた位置にある場合において一方の比較画素がパターン１６内に入っていたとしても、他方の比較画素がパターン１６から外れるため、欠陥成分の誤検出を抑制できる。なお、検査対象画素Ｏ１に対する比較画素Ｓ１，Ｓ２の配置方向Ｌａと、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向Ｌｂとのなす角θは、小さければ小さいほど良いが、少なくとも４５度以内であることが望ましい。これにより、パターン１６の境界近傍における欠陥の検出精度を向上させることができる。
【００３７】
また、画素の配列に対してパターン１６の境界が湾曲している場合（例えば、境界領域Ａ１におけるパターン１６の境界）では、パターン１６の境界の延在方向と、検査対象画素に対する比較画素の配置方向とを合わせることは一層困難である。このため、パターン１６の境界が湾曲している部分においては、検査対象画素に対する比較画素の配置方向を異ならせて、複数回欠陥成分を検出することが望ましい。この点に関し、図８に示す境界領域Ａ１におけるフィルター処理の例を参照して、以下に説明する。
【００３８】
図８は、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が円弧状に湾曲している場合である。本実施形態では、図８に示すように、検査対象画素Ｏ１に対して配置方向Ｌａ１に配置された比較画素Ｓ１，Ｓ２と、配置方向Ｌａ１と傾きが異なる配置方向Ｌａ２に配置された比較画素Ｓ３，Ｓ４との両方を用いて欠陥成分を抽出する。具体的には、式（３）を用いて検査対象画素Ｏ１の輝度値、比較画素Ｓ１の輝度値、及び、比較画素Ｓ２の輝度値から１つ目の暗欠陥成分の輝度値を計算する。また、式（３）を用いて検査対象画素Ｏ１の輝度値、比較画素Ｓ３の輝度値、及び、比較画素Ｓ４の輝度値から２つ目の暗欠陥成分の輝度値を計算する。そして、それぞれで計算された暗欠陥成分の輝度値のうち大きい方を検査対象画素Ｏ１における暗欠陥成分の輝度値として抽出する。同様に、式（４）を用いて検査対象画素Ｏ１の輝度値、比較画素Ｓ１の輝度値、及び、比較画素Ｓ２の輝度値から１つ目の明欠陥成分の輝度値を計算する。また、式（４）を用いて検査対象画素Ｏ１の輝度値、比較画素Ｓ３の輝度値、及び、比較画素Ｓ４の輝度値から２つ目の明欠陥成分の輝度値を計算する。そして、それぞれで計算された明欠陥成分の輝度値のうち大きい方を検査対象画素Ｏ１における明欠陥成分の輝度値として抽出する。このように、検査対象画素に対する配置方向が異なる比較画素Ｓ１，Ｓ２と比較画素Ｓ３，Ｓ４とで欠陥成分の検出を行うことで欠陥成分の検出精度が向上する。そして、配置方向Ｌａ１及び配置方向Ｌａ２が、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向（パターン１６の接線方向）に対してずれていた場合でも、上記で説明したように欠陥成分の誤検出を抑制される。なお、検査対象画素に対する配置方向は、２つに限られない。検査対象画素に対する配置方向を複数設定し、それぞれの配置方向における比較画素を用いて、複数回計算を行ってもよい。この場合、複数の計算結果から最も大きい値を暗欠陥成分の輝度値及び明欠陥成分の輝度値として抽出する。
【００３９】
ところで、上記した実施形態では、比較画素が検査対象画素を中心として点対称に２つ配置されたが、これには限られない。検査対象画素に対する配置方向の両側にそれぞれ比較画素が複数配置されてもよい。具体的には、図９に例示するその他のパターン１６の撮像画像の拡大図を用いて、検査対象画素と比較画素の配置を説明する。なお、図９に例示するようなパターン１６において、上記と同様に、検査対象画素を中心として点対称に配置された２つの比較画素を用いたフィルター処理を行うと、明欠陥が誤検出される虞がある。具体的には、円弧状に湾曲したパターン１６の境界における当該パターン１６上に検査対象画素Ｏ１を配置し、検査対象画素Ｏ１が設定された位置におけるパターン１６の境界が延在する方向（パターン１６の接線方向）と、比較画素Ｓ１０及び比較画素Ｓ２０の配置方向Ｌａとがなるべく揃うように設定する。図９に示すように、比較画素Ｓ１０及び比較画素Ｓ２０はパターン１６から外れるため、輝度値が検査対象画素Ｏ１における輝度値よりも低くなる。その結果、検査対象画素Ｏ１の輝度値、比較画素Ｓ１０の輝度値、及び、比較画素Ｓ２０の輝度値から式（４）を用いて計算すると、明欠陥成分の輝度値が検出され、明欠陥が誤検出される。
【００４０】
このような誤検出を抑制するため、本実施形態においては、配置方向Ｌａにおける検査対象画素Ｏ１の両側にそれぞれ複数の比較画素を配置している。具体的には、配置方向Ｌａに沿って検査対象画素Ｏ１の一側に配置された比較画素Ｓ１０の上下左右に隣接する画素に比較画素Ｓ１１，Ｓ１２，Ｓ１３，Ｓ１４を設定し、配置方向Ｌａに沿って検査対象画素Ｏ１の他側に配置された比較画素Ｓ２０の上下左右に隣接する画素に比較画素Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２３，Ｓ２４を設定している。そして、欠陥を抽出する計算式としては、例えば、以下の式になる。検査対象画素Ｏ１の輝度値をＩ１、比較画素Ｓ１０の輝度値をＩ１０、比較画素Ｓ１１の輝度値をＩ１１、比較画素Ｓ１２の輝度値をＩ１２、比較画素Ｓ１３の輝度値をＩ１３、比較画素Ｓ１４の輝度値をＩ１４、比較画素Ｓ２０の輝度値をＩ２０、比較画素Ｓ２１の輝度値をＩ２１、比較画素Ｓ２２の輝度値をＩ２２、比較画素Ｓ２３の輝度値をＩ２３、比較画素Ｓ２４の輝度値をＩ２４としたとき、検査対象画素Ｏ１における暗欠陥成分の輝度値Ｉｒ１は、以下の式（５）を用いて計算される。
Ｉｒ１  ＝  ｍｉｎ(Ｉ１０,Ｉ１１,Ｉ１２,Ｉ１３,Ｉ１４,Ｉ２０,Ｉ２１,Ｉ２２,
Ｉ２３,Ｉ２４)  −Ｉ１  …（５）
また、明欠陥成分の輝度値Ｉｒ２は、以下の式（６）を用いて計算される。
Ｉｒ２  ＝  Ｉ１  −ｍａｘ(Ｉ１０,Ｉ１１,Ｉ１２,Ｉ１３,Ｉ１４,Ｉ２０,Ｉ２１,
Ｉ２２,Ｉ２３,Ｉ２４)  …（６）
なお、上記式（５）及び式（６）においても、負の結果となった場合は、０で置き換えられる。
【００４１】
図９に示すように、比較画素Ｓ１３，Ｓ１４以外の比較画素はパターン１６から外れた位置に設定されるため、輝度値が検査対象画素Ｏ１における輝度値よりも低くなる。このため、上記した式（５）による計算の結果が負の値となり、０で置き換えられる。その結果、暗欠陥成分は検出されない。また、図９に示すように、比較画素Ｓ１３，Ｓ１４はパターン１６上に設定されるため、輝度値が高くなる。特に、比較画素Ｓ１３における輝度値は、検査対象画素Ｏ１における輝度値と略同じ値になる。このため、上記した式（６）から導かれる計算の結果は略０となる。その結果、明欠陥成分はほとんど検出されない。このように、配置方向Ｌａにおける検査対象画素Ｏ１の両側にそれぞれ複数の比較画素を配置したので、欠陥の誤検出を一層抑制できる。なお、検査対象画素Ｏ１の一側に配置される比較画素は５つに限られない。少なくとも２つ以上配置されていれば良い。また、比較画素の配置は例示したものに限られず、任意の位置に配置し得る。
【００４２】
なお、上記したような比較画素の設定、すなわち、検査対象画素からの距離、配置方向、比較画素の数等は、予め被検査物１に形成されたパターン１６の形状に応じて設定し、当該パターン１６と共に記憶部１２に記憶しておく。そして、被検査物１を検査する際には、撮影装置３により撮影された被検査物１の撮影画像のパターン１６と、記憶部１２に記憶されたパターン１６とを照合する。この照合の結果、撮影画像に位置ずれ（具体的には、ｘ方向、ｙ方向、θ方向等のずれ）があった場合には、この位置ずれに応じて比較画素の設定、或いは、撮影画像の位置を補正し、フィルター処理を行う。
【００４３】
ところで、本発明は、被検査物としてのＭＥＭＳデバイスや半導体デバイス等のパターン欠陥の検出のほか、被検査物としてのフレキシブル基板などにおける異物欠陥検出や、被検査物の表面の傷や汚れの検出、被検査物としての各種表示装置の輝度シミ欠陥や色シミ欠陥の検出等に広く適用することができる。
【符号の説明】
【００４４】
１…被検査物，２…ＸＹステージ，３…撮影装置，６…コンピューター，７…表示装置，８…入力装置，１０…欠陥検出装置，１１…演算部，１２…記憶部，１３…画像入力手段，１４…欠陥抽出手段，１６…パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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