(57)【要約】【課題】局所的な位置ずれを考慮した対象物の欠陥検出を効率よく行う。【解決手段】欠陥検出装置１は、予め準備される参照画像を記憶する参照画像メモリ５１、撮像部３により取得される被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める位置ずれ量取得部６、位置ずれ量に基づいて被検査画像に対して参照画像の位置を合わせる位置補正部５２、および、被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部５３を備える。欠陥検出部５３では、位置補正後の被検査画像の局所領域を、参照画像の対応する位置から２次元的に移動しつつ局所領域に含まれる画素値と参照画像の対応する画素値とを比較することにより、被検査画像中の欠陥が局所的に検出される。このように、欠陥検出装置１では全体的な位置ずれを補正することにより局所領域の最大移動距離を小さくすることができ、局所的な位置ずれを考慮した基板９上の欠陥検出を効率よく行うことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物上の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、
対象物を撮像して被検査画像を取得する撮像部と、
前記被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める位置ずれ量取得部と、
前記位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせる位置補正部と、
位置補正後の前記被検査画像および前記参照画像のうち一の画像の局所領域を、他の画像の対応する位置から２次元的に移動しつつ前記局所領域と前記他の画像とを比較することにより、前記被検査画像中の欠陥を局所的に検出する欠陥検出部と、
を備えることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の欠陥検出装置であって、
前記局所領域が、前記一の画像を分割して得られる同じ大きさの複数の分割領域のそれぞれであることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、
前記位置ずれ量取得部が、前記被検査画像に対して前記参照画像を相対的に移動して実質的に前記被検査画像と前記参照画像との間の相関が最大となる時の前記被検査画像と前記参照画像との間のずれ量を前記位置ずれ量として求める電気回路であることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記欠陥検出部が、前記局所領域を移動しつつ前記他の画像との差分絶対値画像を求めることにより複数の差分絶対値画像を取得し、前記複数の差分絶対値画像に膨張処理を施した後、各画素位置における前記複数の差分絶対値画像の画素値の最小値を画素値として有する最小値画像を欠陥検出結果として生成することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記被検査画像および前記参照画像が多階調画像であり、
前記位置ずれ量取得部が、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、隣接する少なくとも１つの画素の値との大小関係を示す符号から導かれる値に置き換えて新たな被検査画像および新たな参照画像を生成し、前記新たな被検査画像および前記新たな参照画像に基づいて前記位置ずれ量を求めることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記欠陥検出部における前記局所領域の前記対応する位置からの最大移動距離が、前記位置ずれ量取得部において想定される最大位置ずれ量よりも小さいことを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、
前記位置ずれ量取得部が、実質的に前記被検査画像および前記参照画像を縮小して前記位置ずれ量を求めることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の欠陥検出装置であって、前記位置補正部と前記欠陥検出部との間に、
前記位置ずれ量取得部にて求められた前記位置ずれ量による位置補正後の前記被検査画像と前記参照画像とに基づいてより正確な位置ずれ量を求めるもう１つの位置ずれ量取得部と、
前記より正確な位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせるもう１つの位置補正部と、
をさらに備えることを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項９】
対象物上の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、
被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める工程と、
前記位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせる工程と、
位置補正後の前記被検査画像および前記参照画像のうち一の画像の局所領域を、他の画像の対応する位置から２次元的に移動しつつ前記局所領域と前記他の画像とを比較することにより、前記被検査画像中の欠陥を局所的に検出する工程と、
を備えることを特徴とする欠陥検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物上の欠陥を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板、プリント配線基板、フォトマスク、あるいは、リードフレーム等の外観を検査する分野において、従来より様々な検査手法が用いられている。例えば、特許文献１では、２値の被検査画像を２値の参照画像に対して相対的に移動した複数の位置における画素値の不一致数をそれぞれカウントし、その最小値をとる相対位置を被検査画像と参照画像との間の位置ずれ量として両画像の位置ずれを補正することにより、被検査画像中の欠陥を検出する手法が開示されている。
【０００３】
また、特許文献２では、２値の被検査画像の位置を２値の参照画像に対して移動しつつ両画像の対応する局所的な領域の画素値を比較し、被検査画像がいずれの位置に位置してもこの局所的な領域に欠陥が検出される場合に欠陥が存在すると判定する手法が提案されている。さらに、特許文献３では、多階調の被検査画像を多階調の参照画像に対して複数の位置へと移動しつつ差分絶対値画像を求めて複数の差分絶対値画像を取得し、複数の差分絶対値画像に膨張処理を施して得られる複数の画像の各画素位置における最小画素値を抽出して最小値画像を生成し、この画像に基づいて欠陥を検出する手法が開示されている。
【０００４】
なお、２つの画像の位置合わせに関して、非特許文献１では、画像中の一方向における画素値の増減の符号に着目して画像を照合する手法（増分符号相関法）が記載されており、非特許文献２では、低解像度での位置合わせを行った後に高解像度にて位置合わせを行う手法について記載されている。
【特許文献１】特公平５−１７４８１号公報
【特許文献２】特開昭６２−１４０００９号公報
【特許文献３】特開２００２−３１０９２８号公報
【非特許文献１】村瀬一朗、外２名、「増分符号相関によるロバスト画像照合」、電子情報通信学会論文誌、２０００年５月、Ｊ８３−Ｄ−ＩＩ巻、第５号、ｐ．１３２３−１３３１
【非特許文献２】高木幹雄、下田陽久監修、「画像解析ハンドブック」、東京大学出版会、１９９１年１月、ｐ．７０９−７１２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年では各種パターンの微細化に伴って多階調画像による比較検査が多く行われており、特許文献１および２の手法をそのまま利用することは困難である。また、画素値の差分絶対値の総和をカウントする等して特許文献１の手法を多階調画像に拡張することも考えられるが、例えば、電子顕微鏡を用いて取得された微細パターンの画像中に、電子顕微鏡のチャージアップ現象により局所的なパターンの歪み等が生じている場合には欠陥を正確に検出することができない。
【０００６】
一方、特許文献２および３の手法であれば、局所的な位置ずれが生じている場合であっても欠陥の検出が可能であるが、被検査画像と参照画像との間の全体的な位置ずれ量が大きい場合にも欠陥の検出を実現するには、大規模な回路が必要になってしまう。特に、特許文献３の手法では、膨張処理を施す最大値フィルタが設けられるが、欠陥検出が可能な位置ずれ量の最大値をｗ（すなわち、位置合わせ範囲を±ｗ）とした場合に、（２ｗ＋１）以上のフィルタサイズが必要となってしまう。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、局所的な位置ずれを考慮した対象物の欠陥検出を効率よく行うことを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、対象物上の欠陥を検出する欠陥検出装置であって、対象物を撮像して被検査画像を取得する撮像部と、前記被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める位置ずれ量取得部と、前記位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせる位置補正部と、位置補正後の前記被検査画像および前記参照画像のうち一の画像の局所領域を、他の画像の対応する位置から２次元的に移動しつつ前記局所領域と前記他の画像とを比較することにより、前記被検査画像中の欠陥を局所的に検出する欠陥検出部とを備える。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の欠陥検出装置であって、前記局所領域が、前記一の画像を分割して得られる同じ大きさの複数の分割領域のそれぞれである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の欠陥検出装置であって、前記位置ずれ量取得部が、前記被検査画像に対して前記参照画像を相対的に移動して実質的に前記被検査画像と前記参照画像との間の相関が最大となる時の前記被検査画像と前記参照画像との間のずれ量を前記位置ずれ量として求める電気回路である。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記欠陥検出部が、前記局所領域を移動しつつ前記他の画像との差分絶対値画像を求めることにより複数の差分絶対値画像を取得し、前記複数の差分絶対値画像に膨張処理を施した後、各画素位置における前記複数の差分絶対値画像の画素値の最小値を画素値として有する最小値画像を欠陥検出結果として生成する。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記被検査画像および前記参照画像が多階調画像であり、前記位置ずれ量取得部が、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、隣接する少なくとも１つの画素の値との大小関係を示す符号から導かれる値に置き換えて新たな被検査画像および新たな参照画像を生成し、前記新たな被検査画像および前記新たな参照画像に基づいて前記位置ずれ量を求める。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記欠陥検出部における前記局所領域の前記対応する位置からの最大移動距離が、前記位置ずれ量取得部において想定される最大位置ずれ量よりも小さい。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれかに記載の欠陥検出装置であって、前記位置ずれ量取得部が、実質的に前記被検査画像および前記参照画像を縮小して前記位置ずれ量を求める。
【００１５】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の欠陥検出装置であって、前記位置補正部と前記欠陥検出部との間に、前記位置ずれ量取得部にて求められた前記位置ずれ量による位置補正後の前記被検査画像と前記参照画像とに基づいてより正確な位置ずれ量を求めるもう１つの位置ずれ量取得部と、前記より正確な位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせるもう１つの位置補正部とをさらに備える。
【００１６】
請求項９に記載の発明は、対象物上の欠陥を検出する欠陥検出方法であって、被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める工程と、前記位置ずれ量に基づいて前記被検査画像に対して前記参照画像の位置を相対的に合わせる工程と、位置補正後の前記被検査画像および前記参照画像のうち一の画像の局所領域を、他の画像の対応する位置から２次元的に移動しつつ前記局所領域と前記他の画像とを比較することにより、前記被検査画像中の欠陥を局所的に検出する工程とを備える。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１ないし９の発明では、全体的な位置ずれを補正することにより、局所的な位置ずれを考慮した対象物上の欠陥検出を効率よく行うことができる。
【００１８】
また、請求項２の発明では、被検査画像全体に対して効率よく欠陥を検出することができる。
【００１９】
また、請求項３の発明では、位置ずれ量を求める電気的回路を容易に構築することができ、請求項４の発明では、欠陥検出をより適切に行うことができる。
【００２０】
また、請求項５の発明では、位置ずれ量を求める際の演算量の削減または演算回路の簡素化を図ることができ、請求項６の発明では欠陥検出の処理をさらに効率よく行うことができる。
【００２１】
また、請求項７の発明では、位置ずれ量を容易に取得することができ、請求項８の発明では、被検査画像と参照画像との間の相対的な位置ずれをより効率よく補正することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る欠陥検出装置１の構成を示す図である。欠陥検出装置１は、半導体基板（以下、「基板」という。）９を保持するステージ２、基板９を撮像して基板９上の多階調の画像データを取得する撮像部３、撮像部３に対してステージ２を相対的に移動するステージ駆動部２１、および、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されたコンピュータ４を備え、コンピュータ４は欠陥検出装置１の各構成を制御する制御部としての役割を果たす。
【００２３】
撮像部３は、照明光を出射する照明部３１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系３２、および、光学系３２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像デバイス３３を有し、撮像デバイス３３から画像データが出力される。ステージ駆動部２１はステージ２を図１中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構２２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構２３を有する。Ｘ方向移動機構２２はモータ２２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ２２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構２３がガイドレール２２２に沿って図１中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構２３もＸ方向移動機構２２と同様の構成となっており、モータ２３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ２がガイドレール２３２に沿ってＹ方向に移動する。
【００２４】
欠陥検出装置１は、予め準備される参照画像を記憶する参照画像メモリ５１、撮像部３により取得される基板９上の所定の検査領域の画像（すなわち、被検査画像）と参照画像との間の相対的な位置ずれ量を求める電気回路である位置ずれ量取得部６、位置ずれ量に基づいて被検査画像に対して参照画像の位置を合わせる位置補正部５２、および、位置補正後の被検査画像と参照画像とを比較することにより被検査画像中の欠陥を検出する欠陥検出部５３をさらに備え、これらの構成は、例えば、コンピュータ４に追加された専用の回路基板上に設けられる。
【００２５】
位置ずれ量取得部６には撮像部３から被検査画像の画素値が順次入力されるとともに、参照画像メモリ５１から参照画像の対応する画素値も入力される。また、参照画像メモリ５１と位置補正部５２との間、および、撮像部３と欠陥検出部５３との間には遅延回路５４１，５４２がそれぞれ設けられる。遅延回路５４１では参照画像メモリ５１から入力される参照画像の画素値が所定の画素数（被検査画像または参照画像の画素数よりも多い画素数）だけ遅延されて位置補正部５２に出力され、遅延回路５４２では撮像部３から入力される被検査画像の画素値が、遅延回路５４１による遅延量よりも多い画素数だけ遅延されて欠陥検出部５３に出力される。なお、欠陥検出装置１では被検査画像を記憶するメモリが設けられ、メモリから読み出された被検査画像の画素値が位置ずれ量取得部６および遅延回路５４２に順次入力されてもよい。
【００２６】
図２は、位置ずれ量取得部６の構成を示す図である。位置ずれ量取得部６は、被検査画像および参照画像にローパスフィルタを作用させるフィルタ回路６１、フィルタ回路６１による処理後の被検査画像および参照画像の各画素の画素値を後述する増分符号化手法にて変換した値（以下、「変換値」という。）に置き換える符号化回路６２、および、被検査画像および参照画像の各画素の変換値が入力されるずれ量算出部６０を有し、ずれ量算出部６０は、２つの値の比較結果を加算する複数の比較加算回路を配列して有する比較加算回路マトリクス６３（二次元展開回路とも呼ばれる。）、および、比較加算回路マトリクス６３からの出力に基づいて被検査画像と参照画像との間の位置ずれ量を決定するずれ量決定回路６４を有する。図２では符号化回路６２から出力される参照画像の各画素の変換値および被検査画像の対応する画素の変換値をそれぞれ符号ｂ１，ｂ２を付して示している。
【００２７】
また、位置ずれ量取得部６は、被検査画像および参照画像の画素の間引き数に係るダウンサンプリングサイズＤＳＳを示す信号がコンピュータ４からそれぞれ入力される加算器選択回路６５および加算タイミング選択回路６６をさらに有する。ここで、ＤＳＳとは被検査画像および参照画像の画素のうち位置ずれ量取得部６における処理の対象として設定される画素の間隔のことである。加算器選択回路６５はＤＳＳに基づいて比較加算回路マトリクス６３の複数の比較加算回路のうち能動化する比較加算回路を選択する加算回路イネーブル信号ＡＥＮＡを生成し、加算タイミング選択回路６６は選択された比較加算回路を実際に能動化する画像イネーブル信号ＩＥＮＡを生成する。
【００２８】
図３は、ずれ量算出部６０の構成を示す図である。図３に示す比較加算回路マトリクス６３は、符号化回路６２から参照画像の変換値ｂ１が順次入力されるラインバッファ６３２ａ、および、所定の２つの行方向および列方向に関してｓ行ｓ列に配列された複数の比較加算回路６３１を有する。
【００２９】
行方向に並ぶ比較加算回路６３１の列においてラインバッファ６３２ａ側の先頭の比較加算回路６３１には、その行番号に応じて遅延された変換値ｂ１がラインバッファ６３２ａから入力される。すなわち、参照画像の一の注目画素の変換値ｂ１が最上段の行（第１行）の先頭の比較加算回路６３１ａに入力される際には、次の行（第２行）の先頭の比較加算回路６３１には参照画像において注目画素より１ライン分だけ先行して入力された画素の変換値ｂ１が入力され、再下段の行（第ｓ行）の先頭の比較加算回路６３１には注目画素より（ｓ−１）ライン分だけ先行して入力された画素の変換値ｂ１が入力される。
【００３０】
行方向に並ぶ複数の比較加算回路６３１のそれぞれでは、ラインバッファ６３２ａ側の比較加算回路６３１またはラインバッファ６３２ａから一の変換値ｂ１が入力されると、次のクロックのパルスに応じてラインバッファ６３２ａとは反対側に（すなわち、下流側に）隣接する比較加算回路６３１へとこの変換値ｂ１を出力する（ただし、下流側に隣接する比較加算回路６３１が存在する場合に限る。）。したがって、比較加算回路マトリクス６３全体では、参照画像の一部の領域に含まれる各画素の変換値ｂ１が同時に対応する比較加算回路６３１に入力されることとなる。
【００３１】
比較加算回路マトリクス６３は、さらに、符号化回路６２から被検査画像の各画素の変換値ｂ２が順次入力されるラインバッファ６３２ｂを有する。ラインバッファ６３２ｂでは、比較加算回路６３１の配列における中央の位置（以下、「基準位置」という。）の比較加算回路６３１に入力される変換値ｂ１の画素に対応する被検査画像の画素の変換値ｂ２を各比較加算回路６３１に同時に出力する。言い換えると、被検査画像の一の画素の変換値ｂ２が各比較加算回路６３１に入力される際には、一の画素に対応する参照画像の画素およびその周囲の複数の画素の変換値ｂ１が比較加算回路６３１にそれぞれ入力されることとなる。なお、後述するように変換値ｂ１，ｂ２は、それぞれ２ビットの値である。
【００３２】
図４は１つの比較加算回路６３１の構成を示す図である。比較加算回路６３１は、順次入力される被検査画像の各画素の変換値ｂ２と参照画像の対応する画素またはその周囲の画素の変換値ｂ１との比較結果を示す値を出力する比較回路（コンパレータ）６３３、比較回路６３３から出力される値を加算する加算回路６３４、並びに、加算回路イネーブル信号ＡＥＮＡおよび画像イネーブル信号ＩＥＮＡが入力されるＡＮＤ回路６３５を有する。ＡＮＤ回路６３５では、例えばＡＥＮＡおよびＩＥＮＡが共に加算回路６３４を能動化すべきことを示す値「１」である場合にイネーブル信号ＥＮＡを加算回路６３４に出力する。加算回路６３４はＥＮＡが１とされる毎に能動化されて比較回路６３３からの値を順次加算し、その後、加算結果を図３のずれ量決定回路６４に出力する。
【００３３】
図５は欠陥検出装置１が基板９上の欠陥を検出する処理の流れを示す図である。図１の欠陥検出装置１では、例えば、検査対象となる基板９と同じパターンが形成された基板である参照基板を撮像部３により撮像することにより参照画像が取得され、参照画像メモリ５１に記憶されて準備される（ステップＳ１１）。なお、参照画像は基板９上に形成されるパターンの設計データ等から生成されてもよく、基板９上の別の箇所を撮像して取得されてもよい。続いて、基板９がステージ２上に載置され、ステージ駆動部２１により基板９上の検査領域が撮像部３による撮像位置に合わせられて被検査画像が取得される（ステップＳ１２）。なお、既述のように実際には被検査画像の画素値が位置ずれ量取得部６に順次入力され、後述する演算処理が並行して行われる。
【００３４】
図６は参照画像７１および被検査画像７２の一例を示す図であり、図６では参照画像７１および被検査画像７２の一部を上下に並べて図示している。参照画像７１には２つの矩形パターン７１１，７１２が含まれており、被検査画像７２にも参照画像７１の矩形パターン７１１，７１２とそれぞれほぼ同じ大きさの矩形パターン７２１，７２２が含まれている。
【００３５】
図６に示すように、参照画像７１中の矩形パターン７１１に対して被検査画像７２中の矩形パターン７２１の位置が（＋Ｘ）方向に距離ｄ１だけずれており、参照画像７１中の矩形パターン７１２に対して被検査画像７２中の矩形パターン７２２の位置は、（＋Ｘ）方向に距離（ｄ１＋ｄ２）だけずれている。すなわち、図６の参照画像７１と被検査画像７２との間には、例えば被検査画像７２を取得する際におけるステージ駆動部２１の位置決め精度に起因する全体的な位置ずれが距離ｄ１だけ生じており、矩形パターン７１２と矩形パターン７２２との間には、例えば基板９上にパターンを形成する際に利用されるフォトマスクの伸縮や電子ビームを利用したパターン描画装置における描画対象のチャージアップによる電子ビームのずれ等に起因する局所的な位置ずれが距離ｄ２だけさらに生じている。なお、一般的には、全体的な位置ずれは局所的な位置ずれよりも大きい。
【００３６】
図１の欠陥検出装置１では、撮像部３から被検査画像７２の各画素値が順次出力され、参照画像メモリ５１から参照画像７１の対応する画素値が出力され、位置ずれ量取得部６により、参照画像７１と被検査画像７２との間の全体的な位置ずれ量（上記説明における距離ｄ１に相当する位置ずれ量）が求められる（ステップＳ１３）。
【００３７】
図７は被検査画像７２における検査の有効領域７２３を示す図である。ここで、位置ずれ量取得部６において想定される参照画像７１と被検査画像７２との間の全体的な最大位置ずれ量はＸ方向およびＹ方向に関してｎ画素（ｎは正の整数）とされ、この場合、図７に示す被検査画像７２では外縁からｎ画素だけ内側の部分が、検査の有効領域７２３とされる。なお、位置ずれ量を求める処理については欠陥検出処理の全体説明の終了後に詳述する。
【００３８】
位置ずれ量取得部６において位置ずれ量が取得されると、図１の遅延回路５４１から遅延された参照画像７１の画素値が位置補正部５２へと順次入力される。位置補正部５２は、例えば、図３に示す比較加算回路マトリクス６３における複数の比較加算回路６３１がそれぞれが１つの画素値を１画素分遅延する複数のシフトレジスタに置き換えられた回路を有しており（ただし、被検査画像７２の画素値は入力されず、シフトレジスタの数は（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１）とされる。）、複数のシフトレジスタのうち取得された位置ずれ量に対応する位置のシフトレジスタからの画素値が選択されて欠陥検出部５３へと出力される。
【００３９】
一方、遅延回路５４２では位置補正部５２の基準位置に位置するシフトレジスタから出力される参照画像７１の画素値に合わせて遅延して被検査画像７２の画素値を欠陥検出部５３に入力する。したがって、欠陥検出部５３には、順次入力される被検査画像７２の画素値に対して取得された位置ずれ量だけずれた位置の参照画像７１の画素値が入力されることとなる。このようにして、位置補正部５２では被検査画像７２に対して参照画像７１の位置が実質的に合わせられて、参照画像７１と被検査画像７２との間の全体的な位置ずれが補正される（ステップＳ１４）。このとき、シフトレジスタの数は（（２ｎ＋１）×（２ｎ＋１））とされるため、位置補正部５２における位置合わせ可能な範囲はＸ方向およびＹ方向に±ｎ画素内となる。なお、位置補正部５２における両画像７１，７２の位置ずれの補正は、上記の例のように画素値の遅延量を調整する以外に、例えば、参照画像メモリ５１から欠陥検出部５３に画素値が直接出力されるようにしておき、参照画像メモリ５１から読み出すアドレスを調整することにより実現されてもよい。
【００４０】
続いて、欠陥検出部５３では、位置補正後の参照画像７１の一部の領域（以下、「局所領域」という。）を、被検査画像７２上の対応する位置から２次元的に移動しつつ局所領域に含まれる画素値と被検査画像７２の対応する画素値とを比較することにより、被検査画像７２中の欠陥が局所的に検出される（ステップＳ１５）。欠陥検出の手法としては、例えば、上述の特許文献３に記載された手法が利用される。これにより、より適切に欠陥を検出することができる。
【００４１】
具体的には、まず、被検査画像７２を分割して得られる同じ大きさの複数の局所領域が設定される。続いて、位置補正後の参照画像７１において被検査画像７２の一の局所領域に対応する局所領域をＸ方向およびＹ方向に移動し、複数の位置（そのままの位置を含む）への移動後の参照画像７１の局所領域と被検査画像７２との差分絶対値画像を求めることにより複数の差分絶対値画像が取得される。このとき、参照画像７１の局所領域が位置補正後の位置から移動する際の最大移動距離は、位置ずれ量取得部６において想定される最大位置ずれ量ｎよりも小さく設定される。
【００４２】
続いて、各差分絶対値画像に対して膨張処理が施され、各画素位置における複数の差分絶対値画像の画素値の最小値を画素値として有する最小値画像が欠陥検出結果として生成される。その際、欠陥検出部５３では被検査画像７２の有効領域７２３に含まれる画素値のみが欠陥検出に有効な画素値として取り扱われる。なお、必要に応じて、最小値画像が所定のしきい値にて２値化されて欠陥部分と非欠陥（正常）部分とが明確に区別されてもよい。
【００４３】
欠陥検出部５３では、複数の局所領域のそれぞれに対して上記処理が繰り返される。これにより、図６に示す被検査画像７２のように参照画像７１に対して全体的な位置ずれに加えて局所的な位置ずれが生じている場合であっても、被検査画像７２の全体に対して適切にかつ効率よく欠陥が検出される。すなわち、仮に、全体的な位置補正を行うことなく欠陥検出部５３にて欠陥を検出する場合、被検査画像７２に対して参照画像７１を移動させる範囲を広くする必要が生じ、多値の画素値を保存するハードウェアリソースが非常に大きくなってしまう。これに対し、欠陥検出装置１では全体的な位置合わせが予め行われるため、参照画像７１を移動させる範囲を大幅に縮小することができ、少ないハードウェアリソースにて効率よく欠陥を検出することが実現される。特に、欠陥検出部５３における参照画像７１の最大移動距離を位置ずれ量取得部６において想定される最大位置ずれ量よりも小さくすることにより、欠陥検出の処理をさらに効率よく行うことができる。
【００４４】
欠陥検出結果はコンピュータ４に出力されてコンピュータ４の記憶部に記憶され、必要に応じて表示部に表示される。なお、位置補正後の参照画像７１を分割することにより複数の局所領域が設定され、各局所領域を被検査画像７２の対応する位置からＸ方向およびＹ方向に揺すらせつつ比較して局所的な欠陥検出が行われてもよい。
【００４５】
また、欠陥検出部５３における局所的な欠陥検出の他の手法として、上述の特許文献２における２値の被検査画像および２値の参照画像に対する欠陥検出手法を多値画像に応用したものが採用されてもよい。具体的には、まず、位置補正後の参照画像の一の局所領域を被検査画像に対してＸ方向およびＹ方向に移動し、各位置（そのままの位置を含む）への移動後の参照画像の局所領域と被検査画像との差分絶対値画像を求めることにより複数の差分絶対値画像を取得する。そして、いずれかの差分絶対値画像から欠陥が検出されなかった場合に（例えば、差分絶対値画像を２値化した場合にいずれかの２値画像が画素値が１の所定の大きさの領域を有さない場合に）、参照画像のこの局所領域に対応する被検査画像の局所領域が欠陥を含まないと判定される。
【００４６】
以上のように、図１の欠陥検出装置１では、位置ずれ量に基づいて位置補正部５２により位置ずれが補正された被検査画像７２および参照画像７１において、一の画像の局所領域を他の画像の対応する位置から揺すらせつつ局所領域と他の画像とを比較することにより被検査画像７２中の欠陥が局所的に検出される。このとき、欠陥検出装置１では全体的な位置ずれが予め補正されることにより局所領域の最大移動距離を小さくすることができるため、局所的な位置ずれを考慮した基板９上の欠陥検出を効率よく行うことができる。
【００４７】
次に、図５のステップＳ１３における位置ずれ量を求める処理について説明する。図８は位置ずれ量を求める処理の流れを示す図である。欠陥検出装置１では、欠陥検出処理を開始する前にダウンサンプリングサイズＤＳＳがコンピュータ４から図２の位置ずれ量取得部６に予め入力され、位置ずれ量取得部６における処理対象の画素が特定される。以下、位置ずれ量を求める処理の基本的な例としてＤＳＳが１の場合について最初に説明し、その後、ＤＳＳが１以外の場合について説明する。
【００４８】
図９はＤＳＳが１の場合の被検査画像７２中の画素を示す図であり、処理対象の画素を平行斜線を付して図示している。また、図９では有効領域７２３のコーナー部分を示している。図９に示すように、ＤＳＳが１の場合には全ての画素が処理対象の画素として設定される。
【００４９】
ＤＳＳが１として設定された図２の位置ずれ量取得部６に参照画像７１および被検査画像７２の各画素値が入力されると、フィルタ回路６１は実質的に参照画像７１および被検査画像７２に対して平均値フィルタ等のローパスフィルタを作用させ、処理後の参照画像７１の画素値および被検査画像７２の画素値が符号化回路６２へと順次出力される（ステップＳ２１）。
【００５０】
図１０は符号化回路６２において変換値を算出する際に利用される画素の位置を説明するための図である。符号化回路６２では、参照画像７１および被検査画像７２の各画素について周囲の画素値を利用して変換値が算出され、画素値が変換値に置き換えられる。例えば、図１０において符号７３を付して示す画素が処理される際には、画素７３に対して互いに垂直な２つの画素配列方向（すなわち、Ｘ方向およびＹ方向）および２つの画素配列方向に対して傾斜した方向にそれぞれ隣接する３つの画素７３１の画素値を用いて変換値が算出される。より具体的には、参照画像７１の変換値ｂ１（ｘ，ｙ）は参照画像７１の画素値ｇ１（ｘ，ｙ）を用いて数１により求められ、同様に被検査画像７２の変換値ｂ２（ｘ，ｙ）は被検査画像７２の画素値ｇ２（ｘ，ｙ）を用いて数２により求められる。なお、数１および数２において、ｘはＸ方向の位置を示し、ｙはＹ方向の位置を示す。また、（？１：０）は直前の不等式が真である場合に１を返し、偽である場合には０を返すことを表している。
【００５１】
【数１】
2005292016.tif 000003
【００５２】
【数２】
2005292016.tif 000004
【００５３】
符号化回路６２では数１および数２に従って演算を行うことにより、多階調の参照画像７１および多階調の被検査画像７２の各画素の画素値ｇ１（ｘ，ｙ），ｇ２（ｘ，ｙ）を、異なる方向に隣接する複数の画素の画素値ｇ１（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ），ｇ２（ｘ＋ｉ，ｙ＋ｊ）（ただし、ｉ，ｊは０または１）との大小関係を示す符号から導かれる変換値ｂ１（ｘ，ｙ），ｂ２（ｘ，ｙ）（２次元的な増分を符号化した値）に置き換える処理が行われ、２次元的な増分符号化がなされた画像として実質的に新たな参照画像および新たな被検査画像が生成される（ステップＳ２２）。このとき、変換値ｂ１，ｂ２は１〜４の値であり、位置ずれ量取得部６では２ビットデータとして取り扱われる。なお、実際には数１および数２におけるｉ，ｊが共に０である場合の演算は行われずに、変換値ｂ１，ｂ２が０〜３の値として出力される。
【００５４】
２ビットの変換値ｂ１，ｂ２は図３の比較加算回路マトリクス６３へと順次出力され、複数の比較加算回路６３１には、被検査画像７２の一の位置（以下、「注目位置」という。）の画素の変換値ｂ２が入力されると同時に、参照画像７１の注目位置の周囲（注目位置を含む。）の複数の画素の変換値ｂ１もそれぞれ入力される。そして、図４に示す比較回路６３３において、被検査画像７２の注目位置の画素の変換値ｂ２と参照画像７１の注目位置の周囲の一の画素の変換値ｂ１とが比較され、変換値ｂ１，ｂ２の双方の値が一致する場合には比較結果として、例えば「１」が加算回路６３４に出力され、一致しない場合には「０」が出力される。
【００５５】
加算器選択回路６５ではダウンサンプリングサイズＤＳＳが１とされるため、全ての加算回路６３４を能動化するための加算回路イネーブル信号ＡＥＮＡが生成され、加算タイミング選択回路６６では変換値ｂ１，ｂ２が比較加算回路マトリクス６３に入力される毎に加算回路６３４を能動化する１ビットの画像イネーブル信号ＩＥＮＡが生成される。これにより、変換値ｂ１，ｂ２が入力される毎にＡＮＤ回路６３５から加算回路６３４を能動化するイネーブル信号ＥＮＡが出力され、全ての加算回路６３４において対応する比較回路６３３から出力される値が加算される。なお、正確には、被検査画像７２の有効領域７２３に含まれない画素の変換値ｂ２に係る比較結果が入力される際には、全ての加算回路６３４が能動化されず、加算は行われない。
【００５６】
比較加算回路マトリクス６３では、参照画像７１および被検査画像７２の全ての画素の変換値ｂ１，ｂ２が順次入力され、変換値ｂ１，ｂ２の比較および比較結果を示す値の加算が繰り返される。このとき、比較回路６３３から出力される比較結果の値が１ビットであるため、例えば、被検査画像７２の有効領域７２３に（１０２４×１０２４）個の画素が含まれる場合には、加算回路６３４に必要なレジスタのビット数は２０ビット（２１０×２１０×２０＝２２０）となる。
【００５７】
参照画像７１および被検査画像７２の全ての画素の変換値ｂ１，ｂ２の入力が完了すると、最終的な加算結果を示す値（以下、「加算値」という。）は図３のずれ量決定回路６４に出力されて複数の加算値のうちの最大値が検出され、最大値を出力した比較加算回路６３１が特定される。比較加算回路６３１の配列の行方向および列方向はそれぞれＸ方向およびＹ方向に対応しており（回路は、実際に幾何学的に行方向および列方向に配列されるとは限らない）、基準位置は位置ずれ量が０の位置であるため、ずれ量決定回路６４では特定された比較加算回路６３１の基準位置に対するＸ方向およびＹ方向の相対位置を被検査画像７２に対する参照画像７１の位置ずれ量として決定する（ステップＳ２３）。そして、求められた位置ずれ量は位置補正部５２に入力され、被検査画像７２および参照画像７１の位置ずれの補正に利用される。
【００５８】
なお、各加算回路６３４では単なる加算値が参照画像７１と被検査画像７２との（または、これらを符号化した画像の）相関値として求められるのではなく、例えば、入力される比較結果を示す正規化された値が算出されてもよい。具体的には、加算回路６３４において数３に示す演算が行われて参照画像７１および被検査画像７２の画素数に依存しない濃淡の変化の相関値Ｒｉｓｃが算出されてもよい。この場合も、相関値が最大となる比較加算回路６３１の位置に基づいて位置ずれ量が決定される。なお、数３では有効領域７２３に（Ｎ×Ｎ）個の画素が含まれているものとしている。また、（？１：０）は直前の不等式が真である場合に１を返し、偽である場合には０を返すことを表している。
【００５９】
【数３】
2005292016.tif 000005
【００６０】
このように、専用の電気回路である位置ずれ量取得部６では、符号化回路６２により新たな被検査画像および新たな参照画像が生成され、ずれ量算出部６０（比較加算回路マトリクス６３およびずれ量決定回路６４）により新たな被検査画像に対して新たな参照画像を相対的に移動して実質的に新たな被検査画像と新たな参照画像との間の相関が最大となる時の新たな被検査画像と新たな参照画像との間のずれ量が位置ずれ量として求められる。これにより、適切な位置ずれ量を高速に求めることができる。なお、比較回路６３３において変換値ｂ１，ｂ２の双方の値が一致する場合には「０」が出力され、一致しない場合には「１」が出力されることにより、加算回路６３４による加算値が相違を示す値として出力され、新たな被検査画像と新たな参照画像との間の相違が最小となる時の位置ずれ量がずれ量決定回路６４により決定されてもよい。
【００６１】
次に、ＤＳＳが１以外の例として、ＤＳＳが２である場合について説明する。図１１はＤＳＳが２の場合の被検査画像７２中の画素を示す図であり、処理対象の画素を平行斜線を付して図示している。図１１に示すように、ＤＳＳが２の場合にはＸ方向およびＹ方向に関して１画素おきに処理対象の画素（以下、「対象画素」という。）が設定される。
【００６２】
位置ずれ量取得部６では、ＤＳＳが１の場合と同様に、フィルタ回路６１にて参照画像７１および被検査画像７２に対してローパスフィルタを作用させ、処理後の参照画像７１の画素値および被検査画像７２の画素値が符号化回路６２へと順次入力される（図８：ステップＳ２１）。
【００６３】
符号化回路６２では、例えば、図１０において画素７３の画素値が処理される際には、参照画像７１および被検査画像７２の画素７３の画素値が、Ｘ方向およびＹ方向並びにこれらの方向に対して傾斜した方向に関してそれぞれ１画素分だけ離れて隣接する３つの画素７３２の画素値との大小関係を示す符号から導かれる変換値ｂ１，ｂ２に置き換えられて比較加算回路マトリクス６３に出力される（ステップＳ２２）。各比較回路６３３では、被検査画像７２の一の位置（注目位置）の画素の変換値ｂ２と参照画像７１の注目位置の周囲のいずれかの画素の変換値ｂ１とが比較され、比較結果を示す値が加算回路６３４に出力される。
【００６４】
図１２は比較加算回路マトリクス６３において能動化される加算回路６３４を概念的に示す図であり、想定される最大位置ずれ量が２である比較加算回路マトリクス６３においてＤＳＳが２とされた場合を示している。図１２に示すように、加算器選択回路６５では参照画像７１の複数の画素のうちＤＳＳに基づいて設定された間隔で存在する対象画素に対応する加算回路６３４のみを実質的に能動化するための加算回路イネーブル信号ＡＥＮＡが生成される。具体的には、参照画像７１の対象画素に対応する比較加算回路６３１にはＥＮＡＢＬＥを示すＡＥＮＡが入力され、他の比較加算回路６３１にはＤＩＳＡＢＬＥを示すＡＥＮＡが入力される。
【００６５】
また、加算タイミング選択回路６６（図２参照）から画像イネーブル信号ＩＥＮＡが各比較加算回路６３１に順次入力され、被検査画像７２中の対象画素の変換値ｂ２が注目位置の画素の変換値として入力される際には加算器選択回路６５により選択された加算回路６３４が能動化され、被検査画像７２中の対象画素以外の画素の変換値が入力される際には全ての加算回路６３４が能動化されない。これにより、被検査画像７２の一の位置の対象画素の変換値と、参照画像７１の一の位置の周囲の複数の対象画素の変換値との比較結果を示す値のみが加算回路６３４において加算される。
【００６６】
そして、参照画像７１および被検査画像７２の全ての画素の変換値が比較加算回路マトリクス６３に入力された後、ずれ量決定回路６４では複数の加算回路６３４からそれぞれ入力される複数の加算値のうちの最大値を出力した加算回路６３４が特定される。これにより、実質的に縮小（すなわち、リサイズ）された新たな被検査画像および新たな参照画像に基づいて、ずれ量算出部６０により被検査画像と参照画像との間の位置ずれ量が決定される（ステップＳ２３）。
【００６７】
図１３．Ａおよび図１３．Ｂは、それぞれＤＳＳが３および４の場合の被検査画像７２中の画素を示す図であり、処理対象の画素を平行斜線を付して図示している。ＤＳＳが３の場合には図１３．Ａに示すようにＸ方向およびＹ方向に２画素おきに対象画素が設定され、図１０中の画素７３の変換値が算出される際には符号７３３を付す３つの画素の画素値が用いられる。また、ＤＳＳが４の場合には図１３．Ｂに示すようにＸ方向およびＹ方向に３画素おきに対象画素が設定され、図１０中の画素７３の変換値が算出される際には符号７３４を付す３つの画素の画素値が用いられる。そして、ＤＳＳに基づいてＡＥＮＡ、ＩＥＮＡが生成され、対象画素の変換値のみに基づく加算値が算出され、位置ずれ量が特定される。
【００６８】
以上のように、図２の位置ずれ量取得部６では、被検査画像７２の一の位置の画素の値と参照画像７１の対応する位置の周囲の複数の画素の値との比較結果をそれぞれ出力する複数の比較回路６３３が設けられ、複数の比較回路６３３に複数の加算回路６３４がそれぞれ接続される。そして、ダウンサンプリングサイズＤＳＳに基づいて選択された加算回路６３４が能動化されて比較結果が加算され、加算値に基づいて位置ずれ量が求められる。これにより、ダウンサンプリングサイズＤＳＳを変更して比較加算回路マトリクス６３のサイズを自在に変更することができ、実質的に被検査画像７２および参照画像７１を任意に縮小して位置ずれ量を容易に取得することが実現される。
【００６９】
また、位置ずれ量取得部６では、被検査画像７２および参照画像７１の各画素の画素値が、異なる方向に隣接する複数の画素の値との大小関係を示す符号から導かれる２ビットの値に置き換えられることにより、位置ずれ量を求める際の演算量が削減されるとともに、ラインバッファおよびシフトレジスタを有する比較加算回路マトリクス６３やずれ量決定回路６４を簡素化してハードウェアリソースを削減することもできる。
【００７０】
なお、上述の非特許文献１では、画像中の一方向における画素値の増減の符号に着目して画像を照合する手法（増分符号相関法）が記載されているが、この手法では１次元での画素値の変化のみが考慮されているだけであり、被検査画像と参照画像との間の一致の度合いを精度よく求めることができない可能性がある。これに対して、符号化回路６２では被検査画像７２および参照画像７１の各画素の値が、異なる方向に隣接する複数の画素の画素値を用いて変換値に置き換えられて加算値（すなわち、相関値）が算出されるため、被検査画像７２と参照画像７１との間の適切な位置ずれ量を容易に求めることができる。その結果、欠陥検出装置１では被検査画像７２中の欠陥を効率よく検出することができる。
【００７１】
図１４は本発明の第２の実施の形態に係る欠陥検出装置の位置ずれ量取得部６ａを示す図である。位置ずれ量取得部６ａでは、図２の位置ずれ量取得部６と比較して、加算器選択回路６５および加算タイミング選択回路６６に代えてサンプリングクロック生成部６７および画像縮小回路６８が設けられるとともに、ずれ量算出部６０ａの比較加算回路の構成が相違する。他の構成は同様であり、同符号を付している。
【００７２】
図１４のサンプリングクロック生成部６７にはコンピュータ４からダウンサンプリングサイズＤＳＳが入力されるとともに、図示省略のクロック生成部から画像処理クロックＰＣＬＫが入力される。サンプリングクロック生成部６７では、ＤＳＳに基づいて後述のサンプリングクロックＳＰＣＬＫが生成されて画像縮小回路６８、符号化回路６２、比較加算回路マトリクス６３ａおよびずれ量決定回路６４に入力され、これらの回路がＳＰＣＬＫに同期して作動する。
【００７３】
図１５は比較加算回路マトリクス６３ａの比較加算回路６３１ａの構成を示す図である。図１５に示す比較加算回路６３１ａでは、図４の比較加算回路６３１からＡＮＤ回路６３５が省かれ、比較回路６３３および加算回路６３４にはそれぞれサンプリングクロック生成部６７からＳＰＣＬＫが入力される。
【００７４】
図１６は被検査画像７２の一部を示す図であり、対象画素を平行斜線を付して示している。また、図１７は画像処理クロックＰＣＬＫおよびサンプリングクロックＳＰＣＬＫを説明するための図であり、図１７の上段は画像処理クロックＰＣＬＫを示し、図１７の下段はサンプリングクロックＳＰＣＬＫを示している。図１６に示すようにＤＳＳが２として対象画素が設定されている場合には、サンプリングクロック生成部６７では、図１７の上段に示すＰＣＬＫに対して、図１７の下段に示すＳＰＣＬＫが生成される。具体的には、被検査画像７２のある１ライン分の範囲（図１７中において符号８１を付して示す範囲）におけるＰＣＬＫに対しては１周期おきにパルスが間引かれ、次の１ライン分の範囲８１におけるＰＣＬＫに対しては全てのパルスが間引かれる。これにより、図１７の下段に示すＳＰＣＬＫが生成される。
【００７５】
位置ずれ量取得部６ａでは、フィルタ回路６１による処理（図８：ステップＳ２１）の後の被検査画像７２および参照画像７１の各画素値が画像縮小回路６８にてサンプリングクロックＳＰＣＬＫに応じて間引かれ、対象画素の画素値のみが符号化回路６２に出力される。符号化回路６２では、被検査画像７２および参照画像７１の各対象画素の画素値が、異なる方向に隣接する複数の対象画素の値との大小関係を示す符号から導かれる変換値ｂ１，ｂ２に置き換えられて比較加算回路マトリクス６３ａに出力され（ステップＳ２２）、比較回路６３３における比較結果を示す値が加算回路６３４にて加算される。そして、ずれ量決定回路６４により加算回路６３４の加算値に基づいて位置ずれ量が決定された後（ステップＳ２３）、被検査画像７２に対して参照画像７１の位置が合わせられ（図５：ステップＳ１４）、位置補正後の被検査画像７２および参照画像７１に基づいて被検査画像７２中の欠陥が局所的に検出される（ステップＳ１５）。
【００７６】
以上のように、図１４の位置ずれ量取得部６ａでは、リアルタイム処理においてサンプリングクロックＳＰＣＬＫを生成することにより、ダウンサンプリングサイズＤＳＳを自在に変更して実質的に被検査画像７２および参照画像７１を縮小し、欠陥検出に際して被検査画像７２と参照画像７１との間の位置ずれ量が容易に求められる。そして、位置ずれ量に基づいて全体的な位置ずれを補正することにより、欠陥検出装置では局所的な位置ずれを考慮した基板９上の欠陥検出を効率よく行うことができる。
【００７７】
図１８は、本発明の第３の実施の形態に係る欠陥検出装置１ｂの構成を示す図である。図１８の欠陥検出装置１ｂでは、第２の実施の形態に係る欠陥検出装置に対して位置ずれ量取得部６ｂ、遅延回路５４１ｂ，５４２ｂ、および、位置補正部５２ｂが付加される。
【００７８】
例えば、サンプリングクロック生成部６７を有する位置ずれ量取得部６ａ（図１４参照）におけるダウンサンプリングサイズＤＳＳが２以上とされ、実質的に被検査画像７２および参照画像７１を縮小して画素数を減少させる（すなわち、解像度を粗くする）ことにより、Ｘ方向およびＹ方向に関してＤＳＳに応じて間引かれた画素数分の誤差を含む位置ずれ量が取得され（図５：ステップＳ１３）、この位置ずれ量に基づいて位置補正部５２にて被検査画像７２および参照画像７１の位置ずれが補正される（ステップＳ１４）。
【００７９】
続いて、位置ずれ量取得部６ｂでは、ＤＳＳが１とされることにより位置補正後の被検査画像７２と参照画像７１とに基づいてより正確な位置ずれ量が求められる（ステップＳ１３）。このとき、位置ずれ量取得部６ｂでは、位置ずれ量取得部６ａにてＸ方向およびＹ方向に間引かれた画素数が最大位置ずれ量とされる。位置補正部５２ｂでは、入力される位置ずれ量に基づいて被検査画像７２に対して参照画像７１の位置が合わせられ、より正確に位置ずれが補正された被検査画像７２および参照画像７１を局所的に比較することにより、欠陥検出部５３において被検査画像７２中の欠陥が検出される。このように、欠陥検出装置１ｂでは位置ずれ量を求めて位置ずれを補正する処理が実質的に２階層化される。
【００８０】
具体例として、想定される最大位置ずれ量が１０画素（すなわち、位置合わせ範囲が±１０画素）である場合に、図１８の欠陥検出装置１ｂにおいて前段の位置ずれ量取得部６ａには１１行１１列に配列された１２１個の比較加算回路６３１ａが設けられてダウンサンプリングサイズＤＳＳが２とされ、後段の位置ずれ量取得部６ｂには３行３列に配列された９個の比較加算回路６３１ａが設けられるとともにＤＳＳが１とされる。したがって、位置ずれ量取得部６ａ全体では、合計で１３０個の比較加算回路６３１ａが設けられる。これに対して、２階層化せずに同じ精度にて位置ずれを補正する場合には、２１行２１列に配列された４４１個の比較加算回路が必要となる。
【００８１】
以上のように、欠陥検出装置１ｂでは階層化を用いてよりロバストなパターンマッチングを実現することができるとともに、少ない比較加算回路６３１ａにて広範囲における位置ずれ量を精度よく求めることができ、被検査画像７２と参照画像７１との間の位置ずれをより効率よく補正することができる。なお、後段の位置ずれ量取得部６ｂにおけるＤＳＳが１よりも大きくても（すなわち、最下層での処理を行わなくても）、欠陥検出部５３における局所領域の最大移動距離を考慮すれば、欠陥検出装置１ｂでは精度よく欠陥を検出することが可能である。
【００８２】
上記の欠陥検出装置では符号化回路６２が省略されて比較加算回路マトリクス６３，６３ａの各比較加算回路６３１，６３１ａに被検査画像７２および参照画像７１の画素値が直接入力されてもよい。この場合は、画像照合の手法として一般的に知られている残差検定法（Similarity detection algorithm）が採用されることが回路設計上好ましい。
【００８３】
図１９は残差検定法が採用される場合の比較加算回路６３１ｃの構成を示す図である。図１９の比較加算回路６３１ｃでは図４または図１５の比較加算回路６３１，６３１ａにおける比較回路６３３に代えて差分絶対値算出回路６３６が設けられ、差分絶対値算出回路６３６には被検査画像７２および参照画像７１の画素値が入力される。差分絶対値算出回路６３６では入力される被検査画像７２の画素値と参照画像７１の画素値との差分絶対値が算出され、加算回路６３４では差分絶対値が加算される。そして、被検査画像７２の全ての画素値が処理されると、複数の加算回路６３４からずれ量決定回路６４に複数の加算値が入力され、加算値が最小となる加算回路６３４（すなわち、差分残差が最小となる位置）が特定されてその位置に基づいて位置ずれ量が決定される。
【００８４】
また、他の手法としては、所定の式を用いて相関値を算出する回路が図４または図１５の比較加算回路６３１，６３１ａに代えて設けられてもよい。例えば、画像照合の手法として一般的に知られている正規化相関法が採用される場合には、参照画像７１を移動しつつ参照画像７１と被検査画像７２との相互相関係数が求められ、最も相関係数が大きくなるときの被検査画像７２に対する参照画像７１の相対位置が位置ずれ量として求められる。
【００８５】
このように、被検査画像７２に対して参照画像７１を相対的に移動して実質的に被検査画像７２と参照画像７１との間の相関が最大（または、相違が最小）となる時の被検査画像７２と参照画像７１との間のずれ量が位置ずれ量として求められるのであれば、位置ずれ量取得部として様々な電気回路を適用することが可能である。また、被検査画像７２に対して参照画像７１を移動しつつ相関または相違を求めるという手法を採用することにより、シフトレジスタを用いて容易に専用の電気回路として位置ずれ量取得部を構築することができる。
【００８６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００８７】
上記実施の形態では、位置ずれ量に基づいて被検査画像７２に対して参照画像７１の位置が合わせられるが、参照画像７１に対して被検査画像７２の位置が合わせられてもよい。すなわち、位置補正部５２，５２ｂでは被検査画像７２に対して参照画像７１の位置が相対的に合わせられる。
【００８８】
また、符号化回路６２では隣接する１または２の画素の画素値を用いて一の画素の変換値が算出されてもよい。特に、幾何学的なパターンの検査が行われる場合には、互いに垂直な２方向に隣接する２つの画素の画素値を用いて変換値を算出するだけでも十分に位置合わせを行うことができる。すなわち、被検査画像７２および参照画像７１の各画素に対して隣接する少なくとも１つの画素の画素値を用いて変換値が算出されることにより、位置ずれ量を求める際の演算量の削減または演算回路の簡素化を図ることができる。
【００８９】
上記第３の実施の形態では、２つの位置ずれ量取得部６ａ，６ｂ、および、２つの位置補正部５２，５２ｂが設けられることにより、位置ずれ量を求めて位置ずれを補正する処理が実質的に２階層化されるが、もちろん、３以上に階層化されてもよい。
【００９０】
欠陥検出装置における欠陥検出の対象物は半導体基板に限定されず、例えばプリント配線基板、フォトマスク、あるいは、リードフレーム等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図である。
【図２】位置ずれ量取得部の構成を示す図である。
【図３】ずれ量算出部の構成を示す図である。
【図４】比較加算回路の構成を示す図である。
【図５】基板上の欠陥を検出する処理の流れを示す図である。
【図６】参照画像および被検査画像の一例を示す図である。
【図７】被検査画像における検査の有効領域を示す図である。
【図８】位置ずれ量を求める処理の流れを示す図である。
【図９】ＤＳＳが１の場合の被検査画像中の処理対象の画素を示す図である。
【図１０】変換値を算出する際に利用される画素の位置を説明するための図である。
【図１１】ＤＳＳが２の場合の被検査画像中の処理対象の画素を示す図である。
【図１２】能動化される加算回路を概念的に示す図である。
【図１３．Ａ】ＤＳＳが３の場合の被検査画像中の処理対象の画素を示す図である。
【図１３．Ｂ】ＤＳＳが４の場合の被検査画像中の処理対象の画素を示す図である。
【図１４】第２の実施の形態に係る位置ずれ量取得部を示す図である。
【図１５】比較加算回路の構成を示す図である。
【図１６】被検査画像の一部を示す図である。
【図１７】画像処理クロックおよびサンプリングクロックを示す図である。
【図１８】第３の実施の形態に係る欠陥検出装置の構成を示す図である。
【図１９】比較加算回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ｂ    欠陥検出装置
３    撮像部
６，６ａ，６ｂ    位置ずれ量取得部
９    基板
５２，５２ｂ    位置補正部
５３    欠陥検出部
７１    参照画像
７２    被検査画像
Ｓ１３〜Ｓ１５    ステップ
【図１】
2005292016.tif 000006
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３．Ａ】
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【図１３．Ｂ】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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