検査装置、プログラム及び画像の位置合わせ方法
【課題】画像化の際に誤差が空間的に分散しやすい要素と、誤差があってもそれが局所にとどまる要素とが被検査対象領域内に混在する場合にも、位置合わせ精度を高くできる技術を提供する。
【解決手段】検査装置１は対象画像及び基準画像を複数のブロック領域に分割する。この対象画像及び基準画像のブロック領域がずらされつつ画素毎に比較されて、類似度マップＭＢが作成される。類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）を表す各マップ点ＵＲが包含されることで最小矩形領域Ｓminが類似度マップＭＢにおいて設定される。最小矩形領域ＳminのＸ方向及びＹ方向の幅として特定される分布指標値Ｄx，Ｄyが閾値Ｄx0，Ｄy0と比較され、当該最小矩形領域Ｓminを有する対象ブロック領域が有効ブロックであるか否かが判定される。位置合わせのための確定ずらせ位置の算出には有効ブロックのみが使用される。
【解決手段】検査装置１は対象画像及び基準画像を複数のブロック領域に分割する。この対象画像及び基準画像のブロック領域がずらされつつ画素毎に比較されて、類似度マップＭＢが作成される。類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）を表す各マップ点ＵＲが包含されることで最小矩形領域Ｓminが類似度マップＭＢにおいて設定される。最小矩形領域ＳminのＸ方向及びＹ方向の幅として特定される分布指標値Ｄx，Ｄyが閾値Ｄx0，Ｄy0と比較され、当該最小矩形領域Ｓminを有する対象ブロック領域が有効ブロックであるか否かが判定される。位置合わせのための確定ずらせ位置の算出には有効ブロックのみが使用される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物上に形成されたパターンをカメラで撮像することによって、外観検査を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）、又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などで基板に形成されるパターンの微細化が益々進んでいる。従って、パターンの欠陥として検出しなければならない寸法はきわめて小さくなっており、高精度な基板の検査が望まれている。
【０００３】
パターンの欠陥は、基板上に形成されたパターンをＣＣＤカメラ、又はＴＤＩカメラなどでスキャン撮像して取得された対象画像と、設計データあるいは基板上の同一パターン領域に基づいて取得された基準画像との比較検査によって検出される。この結果、対象画像と基準画像とに差異が認められる場合、対象画像に対応する領域のパターンが欠陥を有していると判定される。
【０００４】
このような比較検査を行うには、基準画像と対象画像との高精度な位置合わせを行う必要がある。特許文献１には、基準画像と対象画像との位置合わせに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０７１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、パターン領域が画像としての検出誤差が空間的に広く分散しやすい要素（以下「分散誤差要素」と総称）を多く含むと、分散誤差要素の影響が相対的に大きくなって、対象画像と基準画像との位置合わせのための座標位置が誤検出されてしまう問題を有している。
【０００７】
即ち、対象画像と基準画像との位置合わせにおいて、分散誤差要素による位置合わせ結果からの寄与の方が、局所的に形成された矩形パターンや円形パターンなどのような、画像上の誤差が空間的に分散しない要素（以下「局在画像要素」と総称）での位置合わせ結果からの寄与よりも大きくなる。このため、それらを総合的に評価して位置合わせ結果を求めたときに、位置合わせの誤差が大きくなる。
【０００８】
このような分散誤差要素の代表例としては、斜め線のパターンがある。斜め線のパターンにおいては、そのエッジが伸びる方向が画素配列の縦横方向のいずれとも異なる。このため、それを撮像して得たパターンのエッジは画素配列として階段状に分散する。そして、斜め線の撮像位置が少し変化するだけでその階段の各段差の位置が大きく変化するため、各段差の誤差が段差の数だけ累積されてしまい、大きな誤差要因となる。
【０００９】
このようにして、広い範囲にわたって形成された斜め線のパターンを多く含む対象画像は誤検出された座標位置で位置合わせされやすい。この結果、本来ならば欠陥を有していないにもかかわらず、擬似欠陥が検出される。
【００１０】
また、比較的広い面積を持つ無地領域部での画像ノイズも分散誤差要素となりやすい。画像ノイズはランダムかつ広範囲に分散して発生する。このため、無地領域部以外に存在する局在画像要素についての位置合わせ結果からの寄与よりも、ノイズによる誤った位置合わせ結果からの寄与の方が大きくなり、位置合わせの精度低下につながる。
【００１１】
つまり、このような問題は、局在画像要素と分散誤差要素とが被検査対象物の領域内に混在する場合、特に分散誤差要素の割合が多い場合に一般に生じうる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像化の際に誤差が空間的に分散しやすい要素（分散誤差要素）と、誤差があってもそれが局所にとどまる要素（局在画像要素）とが被検査対象領域内に混在する場合にも、位置合わせ精度を高くできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明に係る検査装置は、検査対象物を撮像し、対象画像を取得する撮像部と、前記対象画像に対する基準画像を予め記憶しておく記憶部と、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行い、前記対象画像と前記基準画像とを比較し、差異を欠陥として検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定し、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成し、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求め、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得て、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明に係る検査装置であって、前記検出部が、前記類似度マップにおいて、所定の幾何学的形状を有するとともに、前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置各々を包含する最小包含領域を前記空間的分布として設定し、前記最小包含領域の２次元的なサイズを表現した値を前記分布指標値とする。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明に係る検査装置であって、前記幾何学的形状は矩形であり、前記最小包含領域が最小矩形領域である。
【００１６】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記検出部が、前記複数のブロック領域のうち、前記有効ブロックの前記類似度マップのみを用いて、前記評価用指標値を得る。
【００１７】
第５の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記検出部が、前記集中度をウエイトとして、少なくとも前記複数のブロック領域の一部に前記ウエイトによる重み付けを行って得られた類似度を反映させて前記評価用指標値を得る。
【００１８】
第６の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記類似度マップ中に前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置が存在しないブロック領域は、前記評価用指標値の生成の基礎としては除外される。
【００１９】
第７の発明に係るプログラムは、対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得ステップと、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定ステップと、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成ステップと、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出ステップと、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得ステップと、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせステップと、を備える。
【００２０】
第８の発明に係る画像の位置合わせ方法は、対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得工程と、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定工程と、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成工程と、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出工程と、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得工程と、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせ工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
第１ないし第６の発明によれば、有効ブロックが優先的に用いられて、画像が位置合わせされるずらせ位置の算出が行われる。このため、画像が位置合わせされるずらせ位置は、有効ブロックに基づく集中度の高い位置で検出され、位置合わせのミスが生じることを抑えられる。
【００２２】
この発明での有効ブロックは、誤差があってもそれが局所にとどまる要素（局在画像要素）に対応する。このため、画像化の際に誤差が空間的に分散しやすい要素（分散誤差要素）の影響が抑制され、局在画像要素と分散誤差要素とが被検査対象領域内に混在する場合にも、位置合わせ精度が高くなり、欠陥検査の精度を向上させることができる。
【００２３】
特に、第３の発明によれば、最小包含領域は矩形であるため、分布指標値の算出が容易である。
【００２４】
特に、第４の発明によれば、有効ブロックの類似度マップのみを用いて評価用指標値が得られる。このため、複数のブロック領域のうち、有効ブロックを除くブロック領域の影響は完全に排除することができる。
【００２５】
特に、第５の発明によれば、複数のブロック領域のうち、集中度をウエイトとして少なくとも一部のブロック領域に重み付けを行って得られた類似度を反映させて評価用指標値が得られる。従って、有効ブロックが複数のブロック領域に存在していなくとも、評価用指標値が得られる。
【００２６】
特に、第６の発明によれば、類似度マップ中に閾値よりも大きい類似度を持つずらせ位置が存在しないブロック領域は評価用指標値の生成の基礎としては除外される。このため、評価用指標値の計算にかかる処理の負担が軽減される。
【００２７】
また、第７および第８の発明によれば、検査目的に限らず、互いに対応する２つの画像の重ね合わせのための位置ずれの特定において第１の発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置１の概略側面図である。
【図２】検査装置１が備える制御部４０のハードウエア構成が示された図である。
【図３】検査の流れが示されたフローチャートである。
【図４】カメラ１０による基板Ｗ上のパターンの撮像の様子が示された図である。
【図５】位置合わせ処理の流れが示されたフローチャートである。
【図６】対象画像の一例が示された図である。
【図７】対象ブロック領域に分割された対象画像の一例が示された図である。
【図８】ＳＳＤマップＭＡの一例が示された図である。
【図９】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１０】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１１】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１２】類似度マップＭＢの一例が示された図である。
【図１３】有効ブロックの各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１４】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１５】比較例でのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１６】比較例での評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１７】変形例における被検査対象物が示された図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００３０】
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．検査装置１＞
図１に示される検査装置１について説明する。検査装置１は、半導体基板、又はフラットパネルディスプレイ用基板などの各種基板Ｗの表面に形成されたパターンの外観検査を行う装置である。図１に示される検査装置１は、カメラ１０、ステージ２０、ステージ移動機構３０、及び制御部４０を、主たる構成として備えている。
【００３１】
ステージ２０は、基台６０の上に載置された、いわゆるＸＹθステージであって、主走査方向及び副走査方向、さらには回転方向に移動可能である。このようなステージ２０は平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する。ステージ２０の上面には複数の図示しない吸引孔が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ２０上に載置された基板Ｗが固定保持される。
【００３２】
ステージ移動機構３０は、ステージ２０を移動させる機構であり、例えばステージ２０のＸＹθ各軸に設けられたモータで構成されている。ステージ移動機構３０は、後述する制御部４０からの信号に応じて駆動する。従って、ステージ２０は制御部４０によって、移動方向及び移動距離が制御される。
【００３３】
カメラ１０は、基板Ｗの表面を撮像する検査装置１の部分であり、本実施形態における撮像部に相当する。カメラ１０は所定の位置に固定設置されており、ステージ２０に保持された基板Ｗがカメラ１０の直下を主走査方向及び副走査方向に搬送されることで、基板Ｗの表面に形成されているパターン領域が光学画像として制御部４０に取り込まれる。この実施形態でのカメラ１０は２次元イメージセンサであるが、１次元イメージセンサを用いてもよい。
【００３４】
制御部４０は図１に示される各機能ブロックを有する。具体的に制御部４０が有する機能ブロックとして、画像処理部５１、位置合わせ処理部５２、パターン検査部５３、全体制御部５４、及び駆動制御部５５が挙げられる。
【００３５】
駆動制御部５５はステージ移動機構３０と電気的に接続されている。駆動制御部５５は、後述する全体制御部５４から受ける制御信号に基づいて、ステージ移動機構３０を特定の移動方向及び距離に移動させる。
【００３６】
また、画像処理部５１は、カメラ１０がスキャン撮影して取り込んだ画像を対象画像に設定する部分である。画像処理部５１は、取り込んだ画像を単位検査領域の画像に分割し、分割された各画像を対象画像として、位置合わせ処理部５２、又はパターン検査部５３に送信する。
【００３７】
位置合わせ処理部５２は、対象画像と、対象画像の比較対象となる基準画像との位置合わせ処理が行われるずらせ位置を決定する部分である。位置合わせ処理は、制御部４０に記憶された、後述するプログラムに則って行われる。基準画像は、対象画像のパターンの製造の基礎となった設計データ（ＣＡＤなどで作製された設計データ）に基づいて、又は基板Ｗ上で対象画像と同じパターン分布を持つ領域（例えば対象画像をひとつのユニット領域としたとき、当該ユニット領域に隣接して形成された別のユニット領域）を撮像して得られる画像である。このような基準画像は位置合わせ処理が開始される前に、後記の記憶装置４２に予め記憶されている。
【００３８】
この位置合わせ処理部５２にて位置合わせされた対象画像と基準画像との比較検査がパターン検査部５３で行われる。パターン検査部５３が、位置合わせが行われた対象画像と基準画像とを比較検査し、画像の差異の有無について判定を行う。
【００３９】
全体制御部５４は、パターン検査部５３における比較検査、及び駆動制御部５５によるステージ２０の移動について制御を行う。
【００４０】
図２には、制御部４０のハードウエア構成が示されている。制御部４０のハードウエアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。即ち、制御部４０は、各種演算処理を行うＣＰＵ４１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、及び各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭなどの記憶装置４２、又はデータなどを記憶しておく記憶メディアドライブ４３が、インターフェイス４４に接続されて構成されている。また、表示装置であるディスプレイ４５、及びキーボード及びマウスなどの操作入力装置４６が入力手段としてインターフェイス４４に接続されている。
【００４１】
このような制御部４０が、カメラ１０及びステージ移動機構３０と、ＬＡＮケーブルなどを介して電気的に接続されている。記憶装置４２には、図１の各機能ブロック５１〜５５に対応して後述する各動作を実行するためのプログラムが予めインストールされており、それに基づいてＣＰＵ４１等が各動作を実行する。
【００４２】
＜１−２．実施の流れ＞
＜１−２−１．検査の流れ＞
本実施形態における検査装置１が行う基板Ｗのパターン検査の流れについて、図３に示されるフローチャートに基づいて説明する。最初に、制御部４０が、基板Ｗの表面に形成されたパターン領域の被検査画像を取得する（ステップＳ１１）。
【００４３】
図４に示されるように、基板Ｗは円形基板である。また、基板Ｗ上の複数の矩形領域が各々集積回路のダイ１５０に相当する。図４の点線矢印で示されるように、ステージ２０が、スキャン撮像が行われる主走査方向と、主走査方向に直交する副走査方向とに移動することによって、カメラ１０が基板Ｗの表面を相対的に往復走査する。従って、カメラ１０は、基板Ｗ上のパターン領域を、スキャン幅を有する短冊状の複数のストライプ（部分画像）として連続的に撮像していく。撮像された部分画像は画像処理部５１に連続的に入力される。なお、第１の部分画像が取得された後で取得される第２の部分画像は、カメラ１０が第１の部分画像を撮影する場合とは逆方向に相対的に走査することでスキャン撮像された画像である。カメラ１０は、主走査方向を交互に逆向きの方向としながら、基板Ｗの表面に形成されたパターン領域の全域をスキャン撮像する。このようにして、取り込まれた複数の部分画像が被検査画像として記憶される。
【００４４】
画像処理部５１は、取り込んだ被検査画像を分割して、単位検査領域である複数の対象画像を設定する（ステップＳ１２）。対象画像は、例えば、被検査画像のダイ１５０に相当する部分を９分割した画像のうちの１つである。このような複数の対象画像のうちの１つの対象画像が位置合わせ処理部５２に送信される。そして、位置合わせ処理部５２が、送られてきた対象画像の位置情報に基づいて、対象画像に隣接するパターン画像から、対応する位置、大きさの基準画像を設定する（ステップＳ１３）。なお、基準画像は設計データであるＣＡＤデータ等に基づいて作製されてもよい。
【００４５】
対象画像及び基準画像が設定されると、位置合わせ処理が開始される（ステップＳ１４）。具体的な位置合わせ処理については後に詳述する。この位置合わせ処理が行われることによって、画像が位置合わせされる確定ずらせ位置が特定される。
【００４６】
比較検査は、対象画像と基準画像とが確定ずらせ位置に位置合わせされた状態で行われる（ステップＳ１５）。パターン検査部５３は、位置合わせされた対象画像と基準画像との外観を比較し、差異が存在するか否かについて、所定の判定基準に則って検査を行う。検査結果は制御部４０にて保存される。
【００４７】
未処理の対象画像が存在する場合、上述のパターン検査が未処理の対象画像に対して順次行われる。そして、全ての対象画像のパターン検査が行われた段階で検査は終了する（ステップＳ１６）。
【００４８】
＜１−２−２．位置合わせ処理＞
続いて、対象画像と基準画像との位置合わせ処理について説明する。図５には、位置合わせ処理の一連の流れを表したフローチャートが示されている。
【００４９】
図６には対象画像の一例が示されている。図６に示される対象画像は、三隅において局所的に形成されたパターンＶ１、中央部分において斜め線として形成されたパターンＷ１、及びパターンが形成されていない無地の領域Ｚ１を有している。なお、図６に示される対象画像に対応する基準画像についても同様の画像である。
【００５０】
最初に基準画像と対象画像とが各々複数のブロック領域に分割される（ステップＳ２１）。図７に、複数のブロック領域に分割された対象画像の一例が示されている。基準画像についても、図７に示される対象画像と同様に複数のブロック領域に分けられる。
【００５１】
図７に示される対象画像のブロック領域は３種類に分類される。ブロック領域Ｖ２は、対象画像の三隅において、局所的に形成されていたパターンを含むブロック領域である。ブロック領域Ｗ２は、対象画像において、斜め線として形成されていたパターンを含むブロック領域である。ブロック領域Ｚ２は、対象画像において、無地の領域であった部分のブロック領域である。後に理解されるように、ブロック領域Ｖ２は局在画像要素によって形成されているブロック領域であり、ブロック領域Ｗ２は分散誤差要素を多く含む領域である。ブロック領域Ｚ２はノイズが多いときには分散誤差要素を多く含む領域となる。ただし、ここではノイズの影響は小さいものとし、ブロック領域Ｚ２は位置合わせ処理に寄与しない領域とする（ノイズがある場合については他の適用例として後述する）。
【００５２】
対象画像を構成する複数のブロック領域の中から、ひとつのブロック領域が選択される（以下において、「対象ブロック領域」と称する）（ステップＳ２２）。また、基準画像のうち対象ブロック領域に対応する領域を以下において「基準ブロック領域」と称する。
【００５３】
選択された対象ブロック領域が、基準ブロック領域に対して相対的に、Ｘ方向における長さΔｘ、及びＹ方向における長さΔｙずつずらされる。このとき、長さΔｘ、長さΔｙはともに単位長さの整数倍の値である。なお、単位長さは、例えば、一画素の長さに相当する（図では便宜上、縦横とも１５分割として示している）。
【００５４】
対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的にずらされる都度、対象ブロック領域における対象画像の画素値と、その時点での対象ブロック領域に重なっている基準ブロック領域の画素値とが相互に比較される。種々のずらせ位置のそれぞれにおいて、対象ブロック領域と重なっている基準画像中の領域を以下において「対応ブロック領域」と称する。
【００５５】
対象画像と基準画像との相互比較を定量的に行うために、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において、対象ブロック領域内の各画素の画素値（対象画素値）と、基準画像のうちそれらの画素にそれぞれ重なっている対応ブロック領域の画素値（対応画素値）との残差二乗和の値（ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ））が計算される（ステップＳ２３）。残差二乗和の値は、対象ブロック領域の各画素について、対象画素値と対応画素値との残差（差異）を二乗して、対象ブロック領域の全体についてそれらの和をとることによって算出される。
【００５６】
なお、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における対象ブロック領域の画素値と対応ブロック領域の画素値との差異は、例えば、差の絶対和（ＳＡＤ値Ｄ（Δｘ，Δｙ））、又は正規化相関による方法で算出された値が採用されても構わない。
【００５７】
続いて、算出されたＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされる。図８には、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）のＳＳＤマップＭＡが示されている。具体的に、図８（ａ）は対象ブロック領域Ｖ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。また、図８（ｂ）は対象ブロック領域Ｗ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。さらに、図８（ｃ）は対象ブロック領域Ｚ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。
【００５８】
各マップ点ＵＲはずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する２次元座標点である。ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は多階調表現されたデータとして、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するマップ点ＵＲに付与される。つまり、図８中では、各マップ点ＵＲの画素の濃淡がＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の値の大きさを表している。より具体的には、ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が小さいほど、マップ点ＵＲの画素は黒く示されている。
【００５９】
図８（ａ）から図８（ｃ）における中央のマップ点ＵＲが、ずらせ位置Ｐ（０，０）の場合、即ち、対象ブロック領域と基準ブロック領域とが相対的にずらされることなく重ね合わされた場合のＳＳＤ値Ｆ（０，０）を表している。このような中央のマップ点ＵＲを、以下において基準点ＣＲと称する場合がある。例えば、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的に（＋Ｘ）方向に１画素ずらされた場合のＳＳＤ値Ｆ（＋１，０）が、基準点ＣＲの１単位右側のマップ点ＵＲに付与される。また、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して（−Ｙ）方向に３画素ずらされた場合のＳＳＤ値Ｆ（０，−３）が、基準点ＣＲから３単位だけ下側のマップ点ＵＲに付与される。図８（ｃ）に対応する対象ブロック領域Ｚ２は無地の領域であり、対象ブロック領域と対応ブロック領域との間で残差が生じることはない。このため、図８（ｃ）に示されるいずれのマップ点ＵＲにおいてもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は０である。
【００６０】
このように、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的にずらされて、ＸおよびＹの正負方向に単位間隔の整数倍ずつ移動させた場合のそれぞれのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされる。
【００６１】
図９は、ＳＳＤマップＭＡにおける各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）との関係を便宜的に１次元化して概念的に表した図である。各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のうち、位置Ｐａは、対象ブロック領域と対応ブロック領域との画素値の差異が最も小さいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）である。
【００６２】
次に、このような各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の中から最大値Ｆmaxが抽出される（ステップＳ２４）。
【００６３】
抽出された最大値Ｆmaxに基づいて、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が、（式１）によって算出される（ステップＳ２５）。
【００６４】
Ｇ（Δｘ，Δｙ）＝Ｆmax／Ｆ（Δｘ，Δｙ） …（式１）
なお、所定のずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において残差が生じない場合、即ちＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が０である場合は、（式１）の分母が０となってＧ（Δｘ，Δｙ）の値が定まらない。このため、そのような場合には、０でない所定の下限値Ｆminが（式１）の分母として与えられ、
Ｇ（Δｘ，Δｙ）＝Ｆmax／Ｆmin …（式２）
とされる。このときの類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、類似度指標値の最大値：
Ｇmax＝Ｆmax／Ｆmin …（式３）
になる。
【００６５】
また、図８（ｃ）に示されるようなＳＳＤマップＭＡの場合、いずれのずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）においてもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が０になるため、最大値Ｆmaxは０である。このような場合、すべてのずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において、類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が０に設定される。
【００６６】
図１０は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）との関係を、図９に対応して概念的に例示した図である。
【００６７】
次に、各類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、閾値Ｇ0と値の大小を比較され、２値化される（ステップＳ２６）。従って、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）は１又は０の値をとる。なお、閾値Ｇ0は類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）の最大値Ｇmaxよりも小さく、０よりも大きい値として予め設定されている。
【００６８】
図１１は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）との関係を概念的に表した図である。本実施形態では、図１０に示されるように、閾値Ｇ0よりも大きい類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）の値が１である。また、閾値Ｇ0よりも小さい類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）の値が０である。このように類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、閾値Ｇ0との比較によって、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）に転換される。
【００６９】
このような２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされて、類似度マップＭＢが生成される（ステップＳ２７）。
【００７０】
図１２（ａ）から図１２（ｃ）には、図８（ａ）から図８（ｃ）に対応する類似度マップＭＢが示されている。本実施形態では、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が１であるとき、当該ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するマップ点ＵＲが黒く示されている。つまり、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のマップ点ＵＲが黒く示されている。
【００７１】
このような類似度マップＭＢ（図１２（ａ）から図１２（ｃ））が用いられて、黒く示されたマップ点ＵＲ、つまり予め設定された閾値Ｇ0よりも高い類似度を有するマップ点ＵＲの空間的分布の２次元的な集中度（逆に言えば分散度）が特定される。具体的に、類似度マップＭＢにおいて、黒く示されたマップ点ＵＲ（つまり類似度が高いマップ点ＵＲ）を包含するような、所定の幾何学的形状を持つ包含領域が設定される。
【００７２】
本実施形態では、包含領域の幾何学的形状として矩形が採用される。従って、２値化された類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１であるすべてのマップ点ＵＲを包含するような最小矩形領域Ｓminが、その対象ブロック領域の類似度マップＭＢにおいて特定される。なお、包含領域は必ずしも矩形領域に限らず、矩形以外の多角形などであってもよいが、矩形領域であるほうが後述する有効ブロック領域の判定作業が容易に行える。
【００７３】
このような最小矩形領域Ｓminを設定するために、まず２値化された類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが表すずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のうち、最大のΔｘ，Δｙの値であるΔｘmax，Δｙmaxが特定される。また、同様に、最小のΔｘ，Δｙの値であるΔｘmin，Δｙminが特定される（ステップＳ２８、図１２参照）。
【００７４】
このような最大値Δｘmax，Δｙmaxと最小値Δｘmin，Δｙminとによって、最小矩形領域Ｓminが設定される（ステップＳ２９）。具体的に、最大値Δｘmaxに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙ）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙmax））の（＋Ｘ）側の一辺を含むＹ方向の縦線と、最小値Δｘminに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙ）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙmin））の（−Ｘ）側の一辺を含むＹ方向の縦線とが、最小矩形領域ＳminのＹ方向における外縁を構成する。また、最大値Δｙmaxに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙmax）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙmax））の（＋Ｙ）側の一辺を含むＸ方向の横線と、最小値Δｙminに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙmin）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙmin））の（−Ｙ）側の一辺を含むＸ方向の横線とが最小矩形領域ＳminのＸ方向における外縁を構成する。
【００７５】
このような最小矩形領域ＳminのＸ方向及びＹ方向における幅は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）での類似度が空間的に集中しているかどうかを表現する分布指標値として利用できる。そこで、対象ブロック領域についての分布指標値Ｄx，Ｄyを、
Ｄx＝Δｘmax−Δｘmin …（式４）
Ｄy＝Δｙmax−Δｙmin …（式５）
のように、（式４）及び（式５）より算出する（ステップＳ３０）。
【００７６】
これらの分布指標値Ｄx，Ｄyが小さい程、最小矩形領域Ｓminの面積は小さくなる。つまり、類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが、類似度マップＭＢの２次元領域内に集中している。一方、分布指標値Ｄx，Ｄyが大きい程、最小矩形領域Ｓminの面積は大きくなる。つまり、類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが類似度マップＭＢの２次元領域内に分散し、広がりを有している。このように、分布指標値Ｄx，Ｄyは、一定の閾値Ｇ0以上の類似度を有する各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度を反映する。
【００７７】
算出された分布指標値Ｄx，Ｄyは、それぞれＸ方向に対応する所定の閾値Ｄx0、Ｙ方向に対応するＤy0と比較される（ステップＳ３１）。これによって、当該分布指標値Ｄx，Ｄyを有する対象ブロック領域が「有効ブロック」であるか、それとも「無効ブロック」であるか判定される（ステップＳ３２）。
【００７８】
有効ブロックは、
０＜ Ｄx ≦ Ｄx0 及び ０＜ Ｄy ≦ Ｄy0
の有効ブロック条件を満たす対象ブロック領域である。つまり、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が２次元的に集中していれば、幅Ｄx，Ｄyがそれぞれ閾値Ｄx0，Ｄy0以下となるため、そのような対象ブロック領域に基づく位置合わせ情報は信頼度が高い。そのような対象ブロック領域が「有効ブロック」とされる。本実施形態では図１２（ａ）に示された類似度マップＭＢに対応する対象ブロック領域Ｖ２が有効ブロックと判定されるものとする。
【００７９】
「無効ブロック」は上記有効ブロック条件を満たさない対象ブロック領域である。従って、「無効ブロック」には、所定の長さ以上の縦線、横線、及び斜め線などのパターンを有する対象ブロック領域、及びパターンが形成されていない無地の対象ブロック領域が含まれる。
【００８０】
図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示された類似度マップＭＢに基づく最小矩形領域Ｓminは上記有効ブロック条件を満たさない。従って、これらの最小矩形領域Ｓminに対応する対象ブロック領域Ｗ２，Ｚ２は無効ブロックであると判定される。特に、図１２（ｃ）には、閾値Ｇ0よりも大きい類似度を有するずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が存在しない類似度マップＭＢが示されている。このような類似度マップＭＢに対応する対象ブロック領域は、有効ブロックの判定処理が行われるまでもなく、無効ブロックと判定される。無効ブロックである対象ブロック領域Ｗ２，Ｚ２は、後述するように、本実施形態における評価用指標値算出の基礎としては除外される。
【００８１】
このような有効ブロックの判定処理は、対象画像を構成するすべての対象ブロック領域に対して行われ、未処理の対象ブロック領域が存在する場合は上記工程が繰り返される（ステップＳ３３）。
【００８２】
すべての対象ブロック領域の判定処理が終了すると、有効ブロックと判定された対象ブロック領域のＳＳＤマップＭＡのみが用いられ、各ＳＳＤマップＭＡの中で同じ位置のマップ点ＵＲのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が加算合成される。このような加算合成されたＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）に相当する（ステップＳ３４）。評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）は、複数の対象ブロック領域の全体的な類似度を表現している。
【００８３】
このような評価用指標値算出処理について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３（ａ）、図１３（ｂ）には、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）、ＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。同じずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）とＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されて、図１４で示される評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が得られる。
【００８４】
有効ブロックに対応する類似度マップＭＢは、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度が高くなる。このため、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）におけるＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）及びＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）では、類似度の高さを示す、値の小さいＳＳＤ値が局所的に集中している。従って、有効ブロックに基づくこれらのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が加算合成された評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）についても、図１４で示されるように、値の小さい評価用指標値Ｑが一部分に集中する。
【００８５】
なお、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）は、必ずしもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の加算合成により算出される形態に限られない。例えば、各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、最小矩形領域Ｓminの面積に応じて加重平均されることにより算出される形態であってもよい。
【００８６】
この評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が最小となるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が、最も類似度が大きくなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）として特定される。つまり、当該ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が、画像の位置合わせが行われる確定ずらせ位置に相当する（ステップＳ３５）。
【００８７】
このようにして制御部４０の位置合わせ処理部５２は、特定のプログラムに則って、上述の位置合わせ処理を行い、対象画像と基準画像とが位置合わせされる確定ずらせ位置を決定する。
【００８８】
確定ずらせ位置が定まると、パターン検査部５３は、対象画像と基準画像とをその確定ずらせ位置にずらせて重ね合わせ、その状態でのそれぞれの画像の差分（差異）を欠陥として検出する。そのような欠陥検査としては、例えば線切れ検査や短絡検査などがあり、その検査アルゴリズムは公知の手法を種々利用可能である。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る検査装置１は、対象画像を構成するブロック領域と基準画像を構成するブロック領域とをずらせつつ、対象画像と基準画像とを相互に比較して各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）での画素ごとの類似度を表現した類似度マップＭＢを作成する。この類似度マップＭＢで表される類似度の高いずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度に基づいて、集中度が所定程度以上に大きいブロック領域が有効ブロックとされる。そして、このような有効ブロックのみが用いられ、対象画像と基準画像との位置合わせが行われる確定ずらせ位置が算出される。
【００９０】
ここで、有効ブロックだけでなく、無効ブロックと有効ブロックとが同じウエイトで用いられて位置合わせ処理が行われる比較例について、図１５、図１６を用いて説明する。一例として、図１５（ａ）には、局所的に形成されたパターンを有する対象ブロック領域（有効ブロック）に対応するＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。また、図１５（ｂ）には、例えば斜め線で広い範囲にわたって形成されたパターンを有する対象ブロック領域（無効ブロック）に対応するＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。ＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）と、ＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されて、図１６に示される評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出される。
【００９１】
広い範囲にわたって縞状に形成された斜め線パターンを有する対象ブロック領域のように、分散誤差要素を多く含む領域では、類似度マップＭＢにおいて、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が拡散している。従って、図１５（ｂ）に示されるように、値の小さいＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は、局所的に集中することなく、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において比較的満遍なく広がっている。このため、ＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）とＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されたときには、斜め線パターンの影響によって、正しいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）とは異なる位置で評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が最小値をとる。つまり、分散誤差要素の位置情報と局在画像要素の位置情報とが混ざり合ってしまい、正しいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）をとらえることができずに誤検出が起きる（図１６参照）。
【００９２】
また、比較的広い範囲を占める縦線、又は横線のように形成されたパターンを有する無効ブロックについても、値の小さいＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は局所的に集中することはない。このため、このような無効ブロックを有効ブロックと同じウエイトで参酌する比較例では、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）がばらついて算出され、同様の誤検出が生じやすい。
【００９３】
これに対して、本実施形態では、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の類似度マップＭＢにおける集中度、換言すれば広がり具合に応じて、各対象ブロック領域が有効ブロック、又は無効ブロックに分類される。これによって、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が類似度マップＭＢにおいて拡散するような対象ブロック領域は除外されて、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）の算出処理が行われる。このため、確定ずらせ位置が誤検出されることを抑えることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、類似度の高い領域を包含する包含領域が矩形領域で表されている。従って、分布指標値の算出が比較的容易であり、閾値Ｄx0，Ｄy0との比較が容易に行える。
【００９５】
また、本実施形態では、無効ブロックの影響は完全に排除されるため、位置合わせの精度はより高くなる。
【００９６】
また、本実施形態では、類似度マップＭＢ中に閾値よりも大きい類似度を持つずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が存在しないブロック領域は評価用指標値の生成の基礎から除外される。このため、評価用指標値の計算にかかる処理の負担が軽減される。
【００９７】
＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、無効ブロックに対応する対象ブロック領域が除外されて、確定ずらせ位置が算出されていたが、このような形態に限られない。評価用指標値算出工程は、無効ブロックでの位置ずれ評価結果を有効ブロックよりも低いウエイトで反映させて行われてもよい。
【００９８】
その場合、例えば、無効ブロックに対応する類似度マップＭＢで特定された最小矩形領域Ｓminの面積に応じて重み係数（ウエイト）が算出される。矩形面積が大きくなるほど、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の集中度は小さくなる。このため、重み係数は矩形面積の逆数に比例する値とする。
【００９９】
このような重み係数に基づいて、重み係数算出の基準となった無効ブロックの各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）に重み付けが行われる。そして、重み付けされた各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、加算合成された有効ブロックの各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）に合算される。このようにして、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出されても構わない。
【０１００】
また、複数の有効ブロックについても同じウエイトとするのではなく、有効ブロックの中で類似度の空間的な集中度がより大きいものについての評価結果を相対的に重視してもよい。例えば、すべての有効ブロック及びすべての無効ブロックにおいて最小矩形領域Ｓminの面積に基づく重み係数が算出され、その値を用いて算出された各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の加重平均が評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）とされてもよい。
【０１０１】
このように、最小矩形領域Ｓminの面積に対して負の相関を持つ量が集中度を反映するから、そのような集中度のパラメータをウエイトとして、少なくとも複数のブロック領域の一部（例えば無効ブロック）に、ウエイトによる重み付けを行った類似度を反映させて評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）を得てもよい。
【０１０２】
これによって、無効ブロックの影響を完全に排除することなく、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出される。既述した第１実施形態では、対象画像が無効ブロックのみを有するような特殊な場合には評価用指標値が定まらない。このため、例外ルーチンなどによって、例えばデフォルトの位置決め値を用いるなどの対応をとることが必要となる。それに対して、この第２実施形態では、そのような特殊な場合にも、位置合わせ処理のための評価用指標値生成工程を単一のルーチンで進行させることができる。
【０１０３】
＜３．変形例＞
本発明は、上記実施形態のように、半導体基板、又はフラットパネルディスプレイ用基板などの各種基板Ｗに形成されたパターンが比較検査される際に用いられる形態に限られない。例えば、印刷物の表面に形成された印刷パターンが基準画像と比較検査される際に、本発明を用いることも可能である。具体的に、特定の印刷パターンが全体の印刷領域の一部のみに局所的に記載されている印刷物の検査に本発明は利用できる。
【０１０４】
図１７（ａ）は、印刷パターン２００として文字が印刷物１００の印刷領域に局所的に形成されており、それ以外の部分が無地の領域２５０である印刷物１００が示されている。このような印刷物１００の印刷領域が画像として取り込まれ、当該画像（対象画像）が基準画像と比較検査される際に、ノイズが対象画像の無地領域の全体から検出される場合がある。この場合、当該無地領域部分のノイズに基づいて、同程度の値の大きさを有するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において満遍なく算出される。このため、正確な位置での基準画像と対象画像との位置合わせが行われず、印刷パターン２００が擬似欠陥として検出される。なお、図１７（ａ）ではノイズを表すために無地の領域２５０全体に模様を付けて表しているが、実際は無地の領域である。
【０１０５】
また、ノイズによる影響に限らず、例えば、図１７（ｂ）に示されるような、局所的に形成された文字などの特定の印刷パターン２００と、網掛けのような広い範囲にわたって繰り返された印刷パターン３００とで構成される印刷物４００についても、同様の問題が生じる。つまり、広い範囲を占める網掛けの印刷パターンによって、同程度の値の大きさを有するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において満遍なく算出される。このため、正確な位置での画像の位置合わせが行われず、局所的に形成された印刷パターンが擬似欠陥として検出される。
【０１０６】
上述のような印刷物についても、本発明に係る位置合わせ処理を行うことによって、画像の位置合わせが行われるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の誤検出を抑えることが可能である。このように、本発明は、特定の印刷領域内に、部分的に記載された印刷パターンと、それ以外の広範囲にわたって繰り返し形成されたパターン、又は無地の領域と、で構成された印刷物の外観検査を行う際の位置合わせ処理にも有効である。
【０１０７】
また、この発明の原理は、画像の検査目的だけでなく、互いに対応する２つの画像を互いに重ね合わせるにあたっての位置合わせの目的で広く利用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 検査装置
１０ カメラ
２０ ステージ
３０ ステージ移動機構
４０ 制御部
ＣＲ 基準点
ＵＲ マップ点
Ｄx，Ｄy 分布指標値
Ｓmin 最小矩形領域
Ｗ 基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検査対象物上に形成されたパターンをカメラで撮像することによって、外観検査を行う技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模集積回路（ＬＳＩ）、又はフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）などで基板に形成されるパターンの微細化が益々進んでいる。従って、パターンの欠陥として検出しなければならない寸法はきわめて小さくなっており、高精度な基板の検査が望まれている。
【０００３】
パターンの欠陥は、基板上に形成されたパターンをＣＣＤカメラ、又はＴＤＩカメラなどでスキャン撮像して取得された対象画像と、設計データあるいは基板上の同一パターン領域に基づいて取得された基準画像との比較検査によって検出される。この結果、対象画像と基準画像とに差異が認められる場合、対象画像に対応する領域のパターンが欠陥を有していると判定される。
【０００４】
このような比較検査を行うには、基準画像と対象画像との高精度な位置合わせを行う必要がある。特許文献１には、基準画像と対象画像との位置合わせに関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−０７１６３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、パターン領域が画像としての検出誤差が空間的に広く分散しやすい要素（以下「分散誤差要素」と総称）を多く含むと、分散誤差要素の影響が相対的に大きくなって、対象画像と基準画像との位置合わせのための座標位置が誤検出されてしまう問題を有している。
【０００７】
即ち、対象画像と基準画像との位置合わせにおいて、分散誤差要素による位置合わせ結果からの寄与の方が、局所的に形成された矩形パターンや円形パターンなどのような、画像上の誤差が空間的に分散しない要素（以下「局在画像要素」と総称）での位置合わせ結果からの寄与よりも大きくなる。このため、それらを総合的に評価して位置合わせ結果を求めたときに、位置合わせの誤差が大きくなる。
【０００８】
このような分散誤差要素の代表例としては、斜め線のパターンがある。斜め線のパターンにおいては、そのエッジが伸びる方向が画素配列の縦横方向のいずれとも異なる。このため、それを撮像して得たパターンのエッジは画素配列として階段状に分散する。そして、斜め線の撮像位置が少し変化するだけでその階段の各段差の位置が大きく変化するため、各段差の誤差が段差の数だけ累積されてしまい、大きな誤差要因となる。
【０００９】
このようにして、広い範囲にわたって形成された斜め線のパターンを多く含む対象画像は誤検出された座標位置で位置合わせされやすい。この結果、本来ならば欠陥を有していないにもかかわらず、擬似欠陥が検出される。
【００１０】
また、比較的広い面積を持つ無地領域部での画像ノイズも分散誤差要素となりやすい。画像ノイズはランダムかつ広範囲に分散して発生する。このため、無地領域部以外に存在する局在画像要素についての位置合わせ結果からの寄与よりも、ノイズによる誤った位置合わせ結果からの寄与の方が大きくなり、位置合わせの精度低下につながる。
【００１１】
つまり、このような問題は、局在画像要素と分散誤差要素とが被検査対象物の領域内に混在する場合、特に分散誤差要素の割合が多い場合に一般に生じうる。
【００１２】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、画像化の際に誤差が空間的に分散しやすい要素（分散誤差要素）と、誤差があってもそれが局所にとどまる要素（局在画像要素）とが被検査対象領域内に混在する場合にも、位置合わせ精度を高くできる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の発明に係る検査装置は、検査対象物を撮像し、対象画像を取得する撮像部と、前記対象画像に対する基準画像を予め記憶しておく記憶部と、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行い、前記対象画像と前記基準画像とを比較し、差異を欠陥として検出する検出部と、を備え、前記検出部は、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定し、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成し、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求め、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得て、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明に係る検査装置であって、前記検出部が、前記類似度マップにおいて、所定の幾何学的形状を有するとともに、前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置各々を包含する最小包含領域を前記空間的分布として設定し、前記最小包含領域の２次元的なサイズを表現した値を前記分布指標値とする。
【００１５】
第３の発明は、第２の発明に係る検査装置であって、前記幾何学的形状は矩形であり、前記最小包含領域が最小矩形領域である。
【００１６】
第４の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記検出部が、前記複数のブロック領域のうち、前記有効ブロックの前記類似度マップのみを用いて、前記評価用指標値を得る。
【００１７】
第５の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記検出部が、前記集中度をウエイトとして、少なくとも前記複数のブロック領域の一部に前記ウエイトによる重み付けを行って得られた類似度を反映させて前記評価用指標値を得る。
【００１８】
第６の発明は、第１ないし第３の発明のいずれかに係る検査装置であって、前記類似度マップ中に前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置が存在しないブロック領域は、前記評価用指標値の生成の基礎としては除外される。
【００１９】
第７の発明に係るプログラムは、対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得ステップと、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定ステップと、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成ステップと、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出ステップと、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得ステップと、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせステップと、を備える。
【００２０】
第８の発明に係る画像の位置合わせ方法は、対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得工程と、前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定工程と、前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成工程と、前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出工程と、前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得工程と、前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせ工程と、を備える。
【発明の効果】
【００２１】
第１ないし第６の発明によれば、有効ブロックが優先的に用いられて、画像が位置合わせされるずらせ位置の算出が行われる。このため、画像が位置合わせされるずらせ位置は、有効ブロックに基づく集中度の高い位置で検出され、位置合わせのミスが生じることを抑えられる。
【００２２】
この発明での有効ブロックは、誤差があってもそれが局所にとどまる要素（局在画像要素）に対応する。このため、画像化の際に誤差が空間的に分散しやすい要素（分散誤差要素）の影響が抑制され、局在画像要素と分散誤差要素とが被検査対象領域内に混在する場合にも、位置合わせ精度が高くなり、欠陥検査の精度を向上させることができる。
【００２３】
特に、第３の発明によれば、最小包含領域は矩形であるため、分布指標値の算出が容易である。
【００２４】
特に、第４の発明によれば、有効ブロックの類似度マップのみを用いて評価用指標値が得られる。このため、複数のブロック領域のうち、有効ブロックを除くブロック領域の影響は完全に排除することができる。
【００２５】
特に、第５の発明によれば、複数のブロック領域のうち、集中度をウエイトとして少なくとも一部のブロック領域に重み付けを行って得られた類似度を反映させて評価用指標値が得られる。従って、有効ブロックが複数のブロック領域に存在していなくとも、評価用指標値が得られる。
【００２６】
特に、第６の発明によれば、類似度マップ中に閾値よりも大きい類似度を持つずらせ位置が存在しないブロック領域は評価用指標値の生成の基礎としては除外される。このため、評価用指標値の計算にかかる処理の負担が軽減される。
【００２７】
また、第７および第８の発明によれば、検査目的に限らず、互いに対応する２つの画像の重ね合わせのための位置ずれの特定において第１の発明と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態に係る検査装置１の概略側面図である。
【図２】検査装置１が備える制御部４０のハードウエア構成が示された図である。
【図３】検査の流れが示されたフローチャートである。
【図４】カメラ１０による基板Ｗ上のパターンの撮像の様子が示された図である。
【図５】位置合わせ処理の流れが示されたフローチャートである。
【図６】対象画像の一例が示された図である。
【図７】対象ブロック領域に分割された対象画像の一例が示された図である。
【図８】ＳＳＤマップＭＡの一例が示された図である。
【図９】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１０】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１１】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１２】類似度マップＭＢの一例が示された図である。
【図１３】有効ブロックの各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１４】各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１５】比較例でのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１６】比較例での評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が概念的に示された図である。
【図１７】変形例における被検査対象物が示された図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定する事例ではない。
【００３０】
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．検査装置１＞
図１に示される検査装置１について説明する。検査装置１は、半導体基板、又はフラットパネルディスプレイ用基板などの各種基板Ｗの表面に形成されたパターンの外観検査を行う装置である。図１に示される検査装置１は、カメラ１０、ステージ２０、ステージ移動機構３０、及び制御部４０を、主たる構成として備えている。
【００３１】
ステージ２０は、基台６０の上に載置された、いわゆるＸＹθステージであって、主走査方向及び副走査方向、さらには回転方向に移動可能である。このようなステージ２０は平板状の外形を有し、その上面に基板Ｗを水平姿勢に載置して保持する。ステージ２０の上面には複数の図示しない吸引孔が形成されており、この吸引孔に負圧（吸引圧）を形成することによって、ステージ２０上に載置された基板Ｗが固定保持される。
【００３２】
ステージ移動機構３０は、ステージ２０を移動させる機構であり、例えばステージ２０のＸＹθ各軸に設けられたモータで構成されている。ステージ移動機構３０は、後述する制御部４０からの信号に応じて駆動する。従って、ステージ２０は制御部４０によって、移動方向及び移動距離が制御される。
【００３３】
カメラ１０は、基板Ｗの表面を撮像する検査装置１の部分であり、本実施形態における撮像部に相当する。カメラ１０は所定の位置に固定設置されており、ステージ２０に保持された基板Ｗがカメラ１０の直下を主走査方向及び副走査方向に搬送されることで、基板Ｗの表面に形成されているパターン領域が光学画像として制御部４０に取り込まれる。この実施形態でのカメラ１０は２次元イメージセンサであるが、１次元イメージセンサを用いてもよい。
【００３４】
制御部４０は図１に示される各機能ブロックを有する。具体的に制御部４０が有する機能ブロックとして、画像処理部５１、位置合わせ処理部５２、パターン検査部５３、全体制御部５４、及び駆動制御部５５が挙げられる。
【００３５】
駆動制御部５５はステージ移動機構３０と電気的に接続されている。駆動制御部５５は、後述する全体制御部５４から受ける制御信号に基づいて、ステージ移動機構３０を特定の移動方向及び距離に移動させる。
【００３６】
また、画像処理部５１は、カメラ１０がスキャン撮影して取り込んだ画像を対象画像に設定する部分である。画像処理部５１は、取り込んだ画像を単位検査領域の画像に分割し、分割された各画像を対象画像として、位置合わせ処理部５２、又はパターン検査部５３に送信する。
【００３７】
位置合わせ処理部５２は、対象画像と、対象画像の比較対象となる基準画像との位置合わせ処理が行われるずらせ位置を決定する部分である。位置合わせ処理は、制御部４０に記憶された、後述するプログラムに則って行われる。基準画像は、対象画像のパターンの製造の基礎となった設計データ（ＣＡＤなどで作製された設計データ）に基づいて、又は基板Ｗ上で対象画像と同じパターン分布を持つ領域（例えば対象画像をひとつのユニット領域としたとき、当該ユニット領域に隣接して形成された別のユニット領域）を撮像して得られる画像である。このような基準画像は位置合わせ処理が開始される前に、後記の記憶装置４２に予め記憶されている。
【００３８】
この位置合わせ処理部５２にて位置合わせされた対象画像と基準画像との比較検査がパターン検査部５３で行われる。パターン検査部５３が、位置合わせが行われた対象画像と基準画像とを比較検査し、画像の差異の有無について判定を行う。
【００３９】
全体制御部５４は、パターン検査部５３における比較検査、及び駆動制御部５５によるステージ２０の移動について制御を行う。
【００４０】
図２には、制御部４０のハードウエア構成が示されている。制御部４０のハードウエアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。即ち、制御部４０は、各種演算処理を行うＣＰＵ４１、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、及び各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭなどの記憶装置４２、又はデータなどを記憶しておく記憶メディアドライブ４３が、インターフェイス４４に接続されて構成されている。また、表示装置であるディスプレイ４５、及びキーボード及びマウスなどの操作入力装置４６が入力手段としてインターフェイス４４に接続されている。
【００４１】
このような制御部４０が、カメラ１０及びステージ移動機構３０と、ＬＡＮケーブルなどを介して電気的に接続されている。記憶装置４２には、図１の各機能ブロック５１〜５５に対応して後述する各動作を実行するためのプログラムが予めインストールされており、それに基づいてＣＰＵ４１等が各動作を実行する。
【００４２】
＜１−２．実施の流れ＞
＜１−２−１．検査の流れ＞
本実施形態における検査装置１が行う基板Ｗのパターン検査の流れについて、図３に示されるフローチャートに基づいて説明する。最初に、制御部４０が、基板Ｗの表面に形成されたパターン領域の被検査画像を取得する（ステップＳ１１）。
【００４３】
図４に示されるように、基板Ｗは円形基板である。また、基板Ｗ上の複数の矩形領域が各々集積回路のダイ１５０に相当する。図４の点線矢印で示されるように、ステージ２０が、スキャン撮像が行われる主走査方向と、主走査方向に直交する副走査方向とに移動することによって、カメラ１０が基板Ｗの表面を相対的に往復走査する。従って、カメラ１０は、基板Ｗ上のパターン領域を、スキャン幅を有する短冊状の複数のストライプ（部分画像）として連続的に撮像していく。撮像された部分画像は画像処理部５１に連続的に入力される。なお、第１の部分画像が取得された後で取得される第２の部分画像は、カメラ１０が第１の部分画像を撮影する場合とは逆方向に相対的に走査することでスキャン撮像された画像である。カメラ１０は、主走査方向を交互に逆向きの方向としながら、基板Ｗの表面に形成されたパターン領域の全域をスキャン撮像する。このようにして、取り込まれた複数の部分画像が被検査画像として記憶される。
【００４４】
画像処理部５１は、取り込んだ被検査画像を分割して、単位検査領域である複数の対象画像を設定する（ステップＳ１２）。対象画像は、例えば、被検査画像のダイ１５０に相当する部分を９分割した画像のうちの１つである。このような複数の対象画像のうちの１つの対象画像が位置合わせ処理部５２に送信される。そして、位置合わせ処理部５２が、送られてきた対象画像の位置情報に基づいて、対象画像に隣接するパターン画像から、対応する位置、大きさの基準画像を設定する（ステップＳ１３）。なお、基準画像は設計データであるＣＡＤデータ等に基づいて作製されてもよい。
【００４５】
対象画像及び基準画像が設定されると、位置合わせ処理が開始される（ステップＳ１４）。具体的な位置合わせ処理については後に詳述する。この位置合わせ処理が行われることによって、画像が位置合わせされる確定ずらせ位置が特定される。
【００４６】
比較検査は、対象画像と基準画像とが確定ずらせ位置に位置合わせされた状態で行われる（ステップＳ１５）。パターン検査部５３は、位置合わせされた対象画像と基準画像との外観を比較し、差異が存在するか否かについて、所定の判定基準に則って検査を行う。検査結果は制御部４０にて保存される。
【００４７】
未処理の対象画像が存在する場合、上述のパターン検査が未処理の対象画像に対して順次行われる。そして、全ての対象画像のパターン検査が行われた段階で検査は終了する（ステップＳ１６）。
【００４８】
＜１−２−２．位置合わせ処理＞
続いて、対象画像と基準画像との位置合わせ処理について説明する。図５には、位置合わせ処理の一連の流れを表したフローチャートが示されている。
【００４９】
図６には対象画像の一例が示されている。図６に示される対象画像は、三隅において局所的に形成されたパターンＶ１、中央部分において斜め線として形成されたパターンＷ１、及びパターンが形成されていない無地の領域Ｚ１を有している。なお、図６に示される対象画像に対応する基準画像についても同様の画像である。
【００５０】
最初に基準画像と対象画像とが各々複数のブロック領域に分割される（ステップＳ２１）。図７に、複数のブロック領域に分割された対象画像の一例が示されている。基準画像についても、図７に示される対象画像と同様に複数のブロック領域に分けられる。
【００５１】
図７に示される対象画像のブロック領域は３種類に分類される。ブロック領域Ｖ２は、対象画像の三隅において、局所的に形成されていたパターンを含むブロック領域である。ブロック領域Ｗ２は、対象画像において、斜め線として形成されていたパターンを含むブロック領域である。ブロック領域Ｚ２は、対象画像において、無地の領域であった部分のブロック領域である。後に理解されるように、ブロック領域Ｖ２は局在画像要素によって形成されているブロック領域であり、ブロック領域Ｗ２は分散誤差要素を多く含む領域である。ブロック領域Ｚ２はノイズが多いときには分散誤差要素を多く含む領域となる。ただし、ここではノイズの影響は小さいものとし、ブロック領域Ｚ２は位置合わせ処理に寄与しない領域とする（ノイズがある場合については他の適用例として後述する）。
【００５２】
対象画像を構成する複数のブロック領域の中から、ひとつのブロック領域が選択される（以下において、「対象ブロック領域」と称する）（ステップＳ２２）。また、基準画像のうち対象ブロック領域に対応する領域を以下において「基準ブロック領域」と称する。
【００５３】
選択された対象ブロック領域が、基準ブロック領域に対して相対的に、Ｘ方向における長さΔｘ、及びＹ方向における長さΔｙずつずらされる。このとき、長さΔｘ、長さΔｙはともに単位長さの整数倍の値である。なお、単位長さは、例えば、一画素の長さに相当する（図では便宜上、縦横とも１５分割として示している）。
【００５４】
対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的にずらされる都度、対象ブロック領域における対象画像の画素値と、その時点での対象ブロック領域に重なっている基準ブロック領域の画素値とが相互に比較される。種々のずらせ位置のそれぞれにおいて、対象ブロック領域と重なっている基準画像中の領域を以下において「対応ブロック領域」と称する。
【００５５】
対象画像と基準画像との相互比較を定量的に行うために、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において、対象ブロック領域内の各画素の画素値（対象画素値）と、基準画像のうちそれらの画素にそれぞれ重なっている対応ブロック領域の画素値（対応画素値）との残差二乗和の値（ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ））が計算される（ステップＳ２３）。残差二乗和の値は、対象ブロック領域の各画素について、対象画素値と対応画素値との残差（差異）を二乗して、対象ブロック領域の全体についてそれらの和をとることによって算出される。
【００５６】
なお、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における対象ブロック領域の画素値と対応ブロック領域の画素値との差異は、例えば、差の絶対和（ＳＡＤ値Ｄ（Δｘ，Δｙ））、又は正規化相関による方法で算出された値が採用されても構わない。
【００５７】
続いて、算出されたＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされる。図８には、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）のＳＳＤマップＭＡが示されている。具体的に、図８（ａ）は対象ブロック領域Ｖ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。また、図８（ｂ）は対象ブロック領域Ｗ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。さらに、図８（ｃ）は対象ブロック領域Ｚ２に対応するＳＳＤマップＭＡである。
【００５８】
各マップ点ＵＲはずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する２次元座標点である。ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は多階調表現されたデータとして、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するマップ点ＵＲに付与される。つまり、図８中では、各マップ点ＵＲの画素の濃淡がＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の値の大きさを表している。より具体的には、ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が小さいほど、マップ点ＵＲの画素は黒く示されている。
【００５９】
図８（ａ）から図８（ｃ）における中央のマップ点ＵＲが、ずらせ位置Ｐ（０，０）の場合、即ち、対象ブロック領域と基準ブロック領域とが相対的にずらされることなく重ね合わされた場合のＳＳＤ値Ｆ（０，０）を表している。このような中央のマップ点ＵＲを、以下において基準点ＣＲと称する場合がある。例えば、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的に（＋Ｘ）方向に１画素ずらされた場合のＳＳＤ値Ｆ（＋１，０）が、基準点ＣＲの１単位右側のマップ点ＵＲに付与される。また、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して（−Ｙ）方向に３画素ずらされた場合のＳＳＤ値Ｆ（０，−３）が、基準点ＣＲから３単位だけ下側のマップ点ＵＲに付与される。図８（ｃ）に対応する対象ブロック領域Ｚ２は無地の領域であり、対象ブロック領域と対応ブロック領域との間で残差が生じることはない。このため、図８（ｃ）に示されるいずれのマップ点ＵＲにおいてもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は０である。
【００６０】
このように、対象ブロック領域が基準ブロック領域に対して相対的にずらされて、ＸおよびＹの正負方向に単位間隔の整数倍ずつ移動させた場合のそれぞれのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされる。
【００６１】
図９は、ＳＳＤマップＭＡにおける各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）との関係を便宜的に１次元化して概念的に表した図である。各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のうち、位置Ｐａは、対象ブロック領域と対応ブロック領域との画素値の差異が最も小さいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）である。
【００６２】
次に、このような各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の中から最大値Ｆmaxが抽出される（ステップＳ２４）。
【００６３】
抽出された最大値Ｆmaxに基づいて、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が、（式１）によって算出される（ステップＳ２５）。
【００６４】
Ｇ（Δｘ，Δｙ）＝Ｆmax／Ｆ（Δｘ，Δｙ） …（式１）
なお、所定のずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において残差が生じない場合、即ちＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が０である場合は、（式１）の分母が０となってＧ（Δｘ，Δｙ）の値が定まらない。このため、そのような場合には、０でない所定の下限値Ｆminが（式１）の分母として与えられ、
Ｇ（Δｘ，Δｙ）＝Ｆmax／Ｆmin …（式２）
とされる。このときの類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、類似度指標値の最大値：
Ｇmax＝Ｆmax／Ｆmin …（式３）
になる。
【００６５】
また、図８（ｃ）に示されるようなＳＳＤマップＭＡの場合、いずれのずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）においてもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が０になるため、最大値Ｆmaxは０である。このような場合、すべてのずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において、類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）が０に設定される。
【００６６】
図１０は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）との関係を、図９に対応して概念的に例示した図である。
【００６７】
次に、各類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、閾値Ｇ0と値の大小を比較され、２値化される（ステップＳ２６）。従って、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）は１又は０の値をとる。なお、閾値Ｇ0は類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）の最大値Ｇmaxよりも小さく、０よりも大きい値として予め設定されている。
【００６８】
図１１は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）と、ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応する２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）との関係を概念的に表した図である。本実施形態では、図１０に示されるように、閾値Ｇ0よりも大きい類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）の値が１である。また、閾値Ｇ0よりも小さい類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）の値が０である。このように類似度指標値Ｇ（Δｘ，Δｙ）は、閾値Ｇ0との比較によって、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）に転換される。
【００６９】
このような２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が２次元領域にマッピングされて、類似度マップＭＢが生成される（ステップＳ２７）。
【００７０】
図１２（ａ）から図１２（ｃ）には、図８（ａ）から図８（ｃ）に対応する類似度マップＭＢが示されている。本実施形態では、２値化された類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ）が１であるとき、当該ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するマップ点ＵＲが黒く示されている。つまり、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のマップ点ＵＲが黒く示されている。
【００７１】
このような類似度マップＭＢ（図１２（ａ）から図１２（ｃ））が用いられて、黒く示されたマップ点ＵＲ、つまり予め設定された閾値Ｇ0よりも高い類似度を有するマップ点ＵＲの空間的分布の２次元的な集中度（逆に言えば分散度）が特定される。具体的に、類似度マップＭＢにおいて、黒く示されたマップ点ＵＲ（つまり類似度が高いマップ点ＵＲ）を包含するような、所定の幾何学的形状を持つ包含領域が設定される。
【００７２】
本実施形態では、包含領域の幾何学的形状として矩形が採用される。従って、２値化された類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１であるすべてのマップ点ＵＲを包含するような最小矩形領域Ｓminが、その対象ブロック領域の類似度マップＭＢにおいて特定される。なお、包含領域は必ずしも矩形領域に限らず、矩形以外の多角形などであってもよいが、矩形領域であるほうが後述する有効ブロック領域の判定作業が容易に行える。
【００７３】
このような最小矩形領域Ｓminを設定するために、まず２値化された類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが表すずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）のうち、最大のΔｘ，Δｙの値であるΔｘmax，Δｙmaxが特定される。また、同様に、最小のΔｘ，Δｙの値であるΔｘmin，Δｙminが特定される（ステップＳ２８、図１２参照）。
【００７４】
このような最大値Δｘmax，Δｙmaxと最小値Δｘmin，Δｙminとによって、最小矩形領域Ｓminが設定される（ステップＳ２９）。具体的に、最大値Δｘmaxに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙ）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙmax））の（＋Ｘ）側の一辺を含むＹ方向の縦線と、最小値Δｘminに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙ）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙmin））の（−Ｘ）側の一辺を含むＹ方向の縦線とが、最小矩形領域ＳminのＹ方向における外縁を構成する。また、最大値Δｙmaxに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙmax）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmax，Δｙmax））の（＋Ｙ）側の一辺を含むＸ方向の横線と、最小値Δｙminに対応するマップ点ＵＲ（図１２（ａ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙmin）、図１２（ｂ）におけるずらせ位置Ｐ（Δｘmin，Δｙmin））の（−Ｙ）側の一辺を含むＸ方向の横線とが最小矩形領域ＳminのＸ方向における外縁を構成する。
【００７５】
このような最小矩形領域ＳminのＸ方向及びＹ方向における幅は、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）での類似度が空間的に集中しているかどうかを表現する分布指標値として利用できる。そこで、対象ブロック領域についての分布指標値Ｄx，Ｄyを、
Ｄx＝Δｘmax−Δｘmin …（式４）
Ｄy＝Δｙmax−Δｙmin …（式５）
のように、（式４）及び（式５）より算出する（ステップＳ３０）。
【００７６】
これらの分布指標値Ｄx，Ｄyが小さい程、最小矩形領域Ｓminの面積は小さくなる。つまり、類似度指標値Ｈ（Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが、類似度マップＭＢの２次元領域内に集中している。一方、分布指標値Ｄx，Ｄyが大きい程、最小矩形領域Ｓminの面積は大きくなる。つまり、類似度指標値Ｈ(Δｘ，Δｙ)＝１のマップ点ＵＲが類似度マップＭＢの２次元領域内に分散し、広がりを有している。このように、分布指標値Ｄx，Ｄyは、一定の閾値Ｇ0以上の類似度を有する各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度を反映する。
【００７７】
算出された分布指標値Ｄx，Ｄyは、それぞれＸ方向に対応する所定の閾値Ｄx0、Ｙ方向に対応するＤy0と比較される（ステップＳ３１）。これによって、当該分布指標値Ｄx，Ｄyを有する対象ブロック領域が「有効ブロック」であるか、それとも「無効ブロック」であるか判定される（ステップＳ３２）。
【００７８】
有効ブロックは、
０＜ Ｄx ≦ Ｄx0 及び ０＜ Ｄy ≦ Ｄy0
の有効ブロック条件を満たす対象ブロック領域である。つまり、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が２次元的に集中していれば、幅Ｄx，Ｄyがそれぞれ閾値Ｄx0，Ｄy0以下となるため、そのような対象ブロック領域に基づく位置合わせ情報は信頼度が高い。そのような対象ブロック領域が「有効ブロック」とされる。本実施形態では図１２（ａ）に示された類似度マップＭＢに対応する対象ブロック領域Ｖ２が有効ブロックと判定されるものとする。
【００７９】
「無効ブロック」は上記有効ブロック条件を満たさない対象ブロック領域である。従って、「無効ブロック」には、所定の長さ以上の縦線、横線、及び斜め線などのパターンを有する対象ブロック領域、及びパターンが形成されていない無地の対象ブロック領域が含まれる。
【００８０】
図１２（ｂ）、図１２（ｃ）に示された類似度マップＭＢに基づく最小矩形領域Ｓminは上記有効ブロック条件を満たさない。従って、これらの最小矩形領域Ｓminに対応する対象ブロック領域Ｗ２，Ｚ２は無効ブロックであると判定される。特に、図１２（ｃ）には、閾値Ｇ0よりも大きい類似度を有するずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が存在しない類似度マップＭＢが示されている。このような類似度マップＭＢに対応する対象ブロック領域は、有効ブロックの判定処理が行われるまでもなく、無効ブロックと判定される。無効ブロックである対象ブロック領域Ｗ２，Ｚ２は、後述するように、本実施形態における評価用指標値算出の基礎としては除外される。
【００８１】
このような有効ブロックの判定処理は、対象画像を構成するすべての対象ブロック領域に対して行われ、未処理の対象ブロック領域が存在する場合は上記工程が繰り返される（ステップＳ３３）。
【００８２】
すべての対象ブロック領域の判定処理が終了すると、有効ブロックと判定された対象ブロック領域のＳＳＤマップＭＡのみが用いられ、各ＳＳＤマップＭＡの中で同じ位置のマップ点ＵＲのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が加算合成される。このような加算合成されたＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）における評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）に相当する（ステップＳ３４）。評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）は、複数の対象ブロック領域の全体的な類似度を表現している。
【００８３】
このような評価用指標値算出処理について、図１３及び図１４を用いて説明する。図１３（ａ）、図１３（ｂ）には、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）に対応するＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）、ＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。同じずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）におけるＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）とＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されて、図１４で示される評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が得られる。
【００８４】
有効ブロックに対応する類似度マップＭＢは、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度が高くなる。このため、図１３（ａ）又は図１３（ｂ）におけるＳＳＤ値Ｆ１（Δｘ，Δｙ）及びＳＳＤ値Ｆ２（Δｘ，Δｙ）では、類似度の高さを示す、値の小さいＳＳＤ値が局所的に集中している。従って、有効ブロックに基づくこれらのＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が加算合成された評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）についても、図１４で示されるように、値の小さい評価用指標値Ｑが一部分に集中する。
【００８５】
なお、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）は、必ずしもＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の加算合成により算出される形態に限られない。例えば、各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、最小矩形領域Ｓminの面積に応じて加重平均されることにより算出される形態であってもよい。
【００８６】
この評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が最小となるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が、最も類似度が大きくなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）として特定される。つまり、当該ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が、画像の位置合わせが行われる確定ずらせ位置に相当する（ステップＳ３５）。
【００８７】
このようにして制御部４０の位置合わせ処理部５２は、特定のプログラムに則って、上述の位置合わせ処理を行い、対象画像と基準画像とが位置合わせされる確定ずらせ位置を決定する。
【００８８】
確定ずらせ位置が定まると、パターン検査部５３は、対象画像と基準画像とをその確定ずらせ位置にずらせて重ね合わせ、その状態でのそれぞれの画像の差分（差異）を欠陥として検出する。そのような欠陥検査としては、例えば線切れ検査や短絡検査などがあり、その検査アルゴリズムは公知の手法を種々利用可能である。
【００８９】
以上のように、本実施形態に係る検査装置１は、対象画像を構成するブロック領域と基準画像を構成するブロック領域とをずらせつつ、対象画像と基準画像とを相互に比較して各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）での画素ごとの類似度を表現した類似度マップＭＢを作成する。この類似度マップＭＢで表される類似度の高いずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の２次元的な集中度に基づいて、集中度が所定程度以上に大きいブロック領域が有効ブロックとされる。そして、このような有効ブロックのみが用いられ、対象画像と基準画像との位置合わせが行われる確定ずらせ位置が算出される。
【００９０】
ここで、有効ブロックだけでなく、無効ブロックと有効ブロックとが同じウエイトで用いられて位置合わせ処理が行われる比較例について、図１５、図１６を用いて説明する。一例として、図１５（ａ）には、局所的に形成されたパターンを有する対象ブロック領域（有効ブロック）に対応するＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。また、図１５（ｂ）には、例えば斜め線で広い範囲にわたって形成されたパターンを有する対象ブロック領域（無効ブロック）に対応するＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）が概念的に示されている。ＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）と、ＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されて、図１６に示される評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出される。
【００９１】
広い範囲にわたって縞状に形成された斜め線パターンを有する対象ブロック領域のように、分散誤差要素を多く含む領域では、類似度マップＭＢにおいて、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が拡散している。従って、図１５（ｂ）に示されるように、値の小さいＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は、局所的に集中することなく、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において比較的満遍なく広がっている。このため、ＳＳＤ値Ｆ５（Δｘ，Δｙ）とＳＳＤ値Ｆ６（Δｘ，Δｙ）とが加算合成されたときには、斜め線パターンの影響によって、正しいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）とは異なる位置で評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が最小値をとる。つまり、分散誤差要素の位置情報と局在画像要素の位置情報とが混ざり合ってしまい、正しいずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）をとらえることができずに誤検出が起きる（図１６参照）。
【００９２】
また、比較的広い範囲を占める縦線、又は横線のように形成されたパターンを有する無効ブロックについても、値の小さいＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）は局所的に集中することはない。このため、このような無効ブロックを有効ブロックと同じウエイトで参酌する比較例では、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）がばらついて算出され、同様の誤検出が生じやすい。
【００９３】
これに対して、本実施形態では、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の類似度マップＭＢにおける集中度、換言すれば広がり具合に応じて、各対象ブロック領域が有効ブロック、又は無効ブロックに分類される。これによって、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が類似度マップＭＢにおいて拡散するような対象ブロック領域は除外されて、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）の算出処理が行われる。このため、確定ずらせ位置が誤検出されることを抑えることができる。
【００９４】
また、本実施形態では、類似度の高い領域を包含する包含領域が矩形領域で表されている。従って、分布指標値の算出が比較的容易であり、閾値Ｄx0，Ｄy0との比較が容易に行える。
【００９５】
また、本実施形態では、無効ブロックの影響は完全に排除されるため、位置合わせの精度はより高くなる。
【００９６】
また、本実施形態では、類似度マップＭＢ中に閾値よりも大きい類似度を持つずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）が存在しないブロック領域は評価用指標値の生成の基礎から除外される。このため、評価用指標値の計算にかかる処理の負担が軽減される。
【００９７】
＜２．第２の実施形態＞
上記第１の実施形態では、無効ブロックに対応する対象ブロック領域が除外されて、確定ずらせ位置が算出されていたが、このような形態に限られない。評価用指標値算出工程は、無効ブロックでの位置ずれ評価結果を有効ブロックよりも低いウエイトで反映させて行われてもよい。
【００９８】
その場合、例えば、無効ブロックに対応する類似度マップＭＢで特定された最小矩形領域Ｓminの面積に応じて重み係数（ウエイト）が算出される。矩形面積が大きくなるほど、類似度が高くなるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の集中度は小さくなる。このため、重み係数は矩形面積の逆数に比例する値とする。
【００９９】
このような重み係数に基づいて、重み係数算出の基準となった無効ブロックの各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）に重み付けが行われる。そして、重み付けされた各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、加算合成された有効ブロックの各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）に合算される。このようにして、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出されても構わない。
【０１００】
また、複数の有効ブロックについても同じウエイトとするのではなく、有効ブロックの中で類似度の空間的な集中度がより大きいものについての評価結果を相対的に重視してもよい。例えば、すべての有効ブロック及びすべての無効ブロックにおいて最小矩形領域Ｓminの面積に基づく重み係数が算出され、その値を用いて算出された各ＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）の加重平均が評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）とされてもよい。
【０１０１】
このように、最小矩形領域Ｓminの面積に対して負の相関を持つ量が集中度を反映するから、そのような集中度のパラメータをウエイトとして、少なくとも複数のブロック領域の一部（例えば無効ブロック）に、ウエイトによる重み付けを行った類似度を反映させて評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）を得てもよい。
【０１０２】
これによって、無効ブロックの影響を完全に排除することなく、評価用指標値Ｑ（Δｘ，Δｙ）が算出される。既述した第１実施形態では、対象画像が無効ブロックのみを有するような特殊な場合には評価用指標値が定まらない。このため、例外ルーチンなどによって、例えばデフォルトの位置決め値を用いるなどの対応をとることが必要となる。それに対して、この第２実施形態では、そのような特殊な場合にも、位置合わせ処理のための評価用指標値生成工程を単一のルーチンで進行させることができる。
【０１０３】
＜３．変形例＞
本発明は、上記実施形態のように、半導体基板、又はフラットパネルディスプレイ用基板などの各種基板Ｗに形成されたパターンが比較検査される際に用いられる形態に限られない。例えば、印刷物の表面に形成された印刷パターンが基準画像と比較検査される際に、本発明を用いることも可能である。具体的に、特定の印刷パターンが全体の印刷領域の一部のみに局所的に記載されている印刷物の検査に本発明は利用できる。
【０１０４】
図１７（ａ）は、印刷パターン２００として文字が印刷物１００の印刷領域に局所的に形成されており、それ以外の部分が無地の領域２５０である印刷物１００が示されている。このような印刷物１００の印刷領域が画像として取り込まれ、当該画像（対象画像）が基準画像と比較検査される際に、ノイズが対象画像の無地領域の全体から検出される場合がある。この場合、当該無地領域部分のノイズに基づいて、同程度の値の大きさを有するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において満遍なく算出される。このため、正確な位置での基準画像と対象画像との位置合わせが行われず、印刷パターン２００が擬似欠陥として検出される。なお、図１７（ａ）ではノイズを表すために無地の領域２５０全体に模様を付けて表しているが、実際は無地の領域である。
【０１０５】
また、ノイズによる影響に限らず、例えば、図１７（ｂ）に示されるような、局所的に形成された文字などの特定の印刷パターン２００と、網掛けのような広い範囲にわたって繰り返された印刷パターン３００とで構成される印刷物４００についても、同様の問題が生じる。つまり、広い範囲を占める網掛けの印刷パターンによって、同程度の値の大きさを有するＳＳＤ値Ｆ（Δｘ，Δｙ）が、各ずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）において満遍なく算出される。このため、正確な位置での画像の位置合わせが行われず、局所的に形成された印刷パターンが擬似欠陥として検出される。
【０１０６】
上述のような印刷物についても、本発明に係る位置合わせ処理を行うことによって、画像の位置合わせが行われるずらせ位置Ｐ（Δｘ，Δｙ）の誤検出を抑えることが可能である。このように、本発明は、特定の印刷領域内に、部分的に記載された印刷パターンと、それ以外の広範囲にわたって繰り返し形成されたパターン、又は無地の領域と、で構成された印刷物の外観検査を行う際の位置合わせ処理にも有効である。
【０１０７】
また、この発明の原理は、画像の検査目的だけでなく、互いに対応する２つの画像を互いに重ね合わせるにあたっての位置合わせの目的で広く利用できる。
【符号の説明】
【０１０８】
１ 検査装置
１０ カメラ
２０ ステージ
３０ ステージ移動機構
４０ 制御部
ＣＲ 基準点
ＵＲ マップ点
Ｄx，Ｄy 分布指標値
Ｓmin 最小矩形領域
Ｗ 基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象物を撮像し、対象画像を取得する撮像部と、
前記対象画像に対する基準画像を予め記憶しておく記憶部と、
前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行い、前記対象画像と前記基準画像とを比較し、差異を欠陥として検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定し、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成し、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求め、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得て、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う、検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記検出部が、
前記類似度マップにおいて、所定の幾何学的形状を有するとともに、前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置各々を包含する最小包含領域を前記空間的分布として設定し、前記最小包含領域の２次元的なサイズを表現した値を前記分布指標値とする、検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置であって、
前記幾何学的形状は矩形であり、前記最小包含領域が最小矩形領域である、検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出部が、前記複数のブロック領域のうち、前記有効ブロックの前記類似度マップのみを用いて、前記評価用指標値を得る、検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出部が、前記集中度をウエイトとして、少なくとも前記複数のブロック領域の一部に前記ウエイトによる重み付けを行って得られた類似度を反映させて前記評価用指標値を得る、検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記類似度マップ中に前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置が存在しないブロック領域は、前記評価用指標値の生成の基礎としては除外される、検査装置。
【請求項７】
対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得ステップと、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定ステップと、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成ステップと、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出ステップと、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得ステップと、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせステップと、
を備えるプログラム。
【請求項８】
対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得工程と、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定工程と、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成工程と、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出工程と、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得工程と、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を備える画像の位置合わせ方法。
【請求項１】
検査対象物を撮像し、対象画像を取得する撮像部と、
前記対象画像に対する基準画像を予め記憶しておく記憶部と、
前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行い、前記対象画像と前記基準画像とを比較し、差異を欠陥として検出する検出部と、
を備え、
前記検出部は、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定し、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成し、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求め、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得て、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う、検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置であって、
前記検出部が、
前記類似度マップにおいて、所定の幾何学的形状を有するとともに、前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置各々を包含する最小包含領域を前記空間的分布として設定し、前記最小包含領域の２次元的なサイズを表現した値を前記分布指標値とする、検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の検査装置であって、
前記幾何学的形状は矩形であり、前記最小包含領域が最小矩形領域である、検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出部が、前記複数のブロック領域のうち、前記有効ブロックの前記類似度マップのみを用いて、前記評価用指標値を得る、検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記検出部が、前記集中度をウエイトとして、少なくとも前記複数のブロック領域の一部に前記ウエイトによる重み付けを行って得られた類似度を反映させて前記評価用指標値を得る、検査装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の検査装置であって、
前記類似度マップ中に前記閾値よりも大きい類似度を持つ前記ずらせ位置が存在しないブロック領域は、前記評価用指標値の生成の基礎としては除外される、検査装置。
【請求項７】
対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得ステップと、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定ステップと、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成ステップと、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出ステップと、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得ステップと、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせステップと、
を備えるプログラム。
【請求項８】
対象画像と、前記対象画像に対して基準となる基準画像とを取得する画像取得工程と、
前記対象画像及び前記基準画像に対して、画像内における位置が対応するように複数のブロック領域をそれぞれ設定する領域設定工程と、
前記対象画像のブロック領域と前記基準画像のブロック領域との位置をずらせつつ前記対象画像と前記基準画像とを相互に比較して、各ずらせ位置での画素ごとの類似度を表現した類似度マップを生成するマップ生成工程と、
前記類似度マップにおいて、あらかじめ設定した閾値よりも大きい類似度が算出された前記ずらせ位置の空間的分布を求め、前記空間的分布の２次元的な集中度を反映した分布指標値を求める分布指標値算出工程と、
前記分布指標値と所定の基準値とを比較することによって、前記複数のブロック領域の中で前記集中度が所定程度以上に大きいブロック領域を有効ブロックとして特定し、前記複数のブロック領域の中で前記有効ブロックでの前記類似度マップを優先して用いつつ、前記複数のブロック領域の全体的な類似度を表現した評価用指標値を得る評価用指標値取得工程と、
前記対象画像と前記基準画像との複数の前記ずらせ位置のうち、前記評価用指標値によって表現された類似度が最大となる前記ずらせ位置で、前記対象画像と前記基準画像との位置合わせを行う位置合わせ工程と、
を備える画像の位置合わせ方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１２−２０８０２５（Ｐ２０１２−２０８０２５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７４１５１（Ｐ２０１１−７４１５１）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（０００２０７５５１）大日本スクリーン製造株式会社 (2,640)
【Ｆターム（参考）】
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