欠陥検出装置及び欠陥検出方法
【課題】複数の撮像画素を配列した撮像素子によって反復パターンが形成された試料の表面を撮像して取得した撮像画像に、反復パターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内の画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素との間のグレイレベル差を検出し、グレイレベル差が検出閾値を超えるときこのグレイレベル差を検出した画素を欠陥であると検出する欠陥検出において、撮像画素のそれぞれのＳ／Ｎ比に応じて、これら撮像画素からそれぞれ得られた画像信号を用いて行う欠陥検出の検出感度を調整する。
【解決手段】グレイレベル差を、このグレイレベル差が検出されたグレイレベル値をそれぞれ生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。またはグレイレベル差と比較される検出閾値を、このグレイレベル差が検出されたグレイレベル値をそれぞれ生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。
【解決手段】グレイレベル差を、このグレイレベル差が検出されたグレイレベル値をそれぞれ生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。またはグレイレベル差と比較される検出閾値を、このグレイレベル差が検出されたグレイレベル値をそれぞれ生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象である互いに同一であるべきパターンを撮像して得た検査画像と参照画像とを比較して、相違する箇所を前記パターンの欠陥として検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
より詳しくは、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像して取得した撮像画像において、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる複数の単位パターンのうちの２つの単位パターン間の、互いに対応し合う画素同士のグレイレベル差を検出し、検出されたグレイレベル差が所定の検出閾値を超えるとき、このグレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検査装置及び欠陥検査方法において、検出されたグレイレベル差又は検出閾値を補正することにより欠陥検出感度を調節する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネルなどの半導体装置等の製造は多数の工数から成り立っており、最終及び途中の工程での欠陥の発生具合を検査して製造工程にフィードバックすることが歩留まり向上の上からも重要である。製造工程の途中で欠陥を検出するために、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査が広く行われている。
以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用欠陥検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスク用基板や、液晶デバイス用基板、液晶表示パネル用基板などの半導体装置を検査する欠陥検査装置にも広く適用可能である。
【０００３】
図１に、本願の出願人が特願２００３−１８８２０９（下記特許文献１）にて提案するものと同様の欠陥検査装置のブロック図を示す。欠陥検査装置１には、３次元方向に移動可能なステージ１１が設けられており、ステージ１１の上面には試料台（チャックステージ）１２が設けられている。この試料台１２の上に検査対象となる試料であるウエハ２を載置して固定する。
また試料台１２の上方には、ウエハ２の表面の光学像を撮像するための撮像部１４が設けられる。撮像部１４には、１次元又は２次元のＣＣＤセンサ（好適には１次元ＴＤＩセンサ）といったイメージセンサ（撮像素子）が使用され、その受光面に結像されたウエハ２の表面の光学像を電気信号に変換する。ここででは撮像部１４は１次元のＴＤＩセンサを撮像素子として使用するものとして、以下図１の構成例について説明する。
【０００４】
ステージ１１の移動により撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、ウエハ２に対して撮像部１４をＸ方向又はＹ方向に走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。ウエハ２を照明する照明光学系として、明視野照明光学系又は暗視野照明光学系が使用される。
【０００５】
撮像部１４から出力される画像信号は、多値のディジタル信号（グレイレベル値）に変換された後に画像記憶部２１に記憶される。
ウエハ２上には、図２に示すように複数のダイ（チップ）３がＸ方向とＹ方向にそれぞれ繰返しマトリクス状に配列されている。いま図３に示すように、図示の「ライン方向」にＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮが一次元的に配列された１次元ＴＤＩセンサ１４１を備えた撮像部１４で、ウエハ２の表面を図示の「走査方向」に沿って走査することにより、ウエハ３ａ及び３ｂを含む領域１０１の画像を取得する場合を想定する。以下、本明細書において１次元ＴＤＩセンサ１４１について使用する用語「走査方向」とはＴＤＩセンサで撮影対象を走査する方向をいい、「ライン方向」とは「走査方向」と直交する方向を意味する。
【０００６】
ウエハ２上の各ダイ３ａ、３ｂ…には同じパターンが形成される。そのためウエハ２を撮像すると、各ダイを撮像した領域にそれぞれ生じるパターンを単位パターンとし、これら単位パターンが繰り返し現れる反復パターンが、ウエハ２の撮像画像に現れる。したがって、各ダイの撮像画像の対応する部分同士のグレイレベル値は本来同様の値となる。図３の例では、ダイ３ａとダイ３ｂを撮像した撮像画像内において互いに対応する画素、すなわちダイ３ａとダイ３ｂの同じ箇所の像が結像する画素１１１及び１１２のグレイレベル値は本来同様の値となる。
したがって２つのダイの撮像画像内の本来同一となるべき対応する箇所（画素１１１及び１１２）同士のグレイレベル値の差分（グレイレベル差）を検出すると、両方のダイに欠陥がない場合に比べて一方のダイに欠陥がある場合にグレイレベル差が大きくなる。このような大きなグレイレベル差を検出することによりダイ上に存在する欠陥を検出できる（ダイトゥダイ比較）。
【０００７】
また、１つのダイ内にメモリセルのような繰り返しパターンが形成されている場合には、この繰り返しパターン内の本来同一となるべき対応箇所を撮像した画像同士のグレイレベル差を検出しても欠陥を検出できる（セルトゥセル比較）。
なお、ダイトゥダイ比較では、隣り合う２つのダイ同士を撮像した画像を比較するのが一般的である（シングルティテクション）。これではどちらのダイに欠陥があるか分からない。したがって、更に異なる側に隣接するダイとの比較を行い、再び同じ部分のグレイレベル差が閾値より大きくなった場合にそのダイに欠陥があると判定する（ダブルディテクション）。セルトゥセル比較でも同様である。
【０００８】
図１に戻り、欠陥検査装置１は差分検出部２２を備える。差分検出部２２には、画像記憶部２１に記憶された撮像画像において本来互いに同一となる箇所のグレイレベル信号が入力され、差分検出部２２はこれらのグレイレベル信号同士の差信号（グレイレベル差）を算出する。
【０００９】
撮像部１４をウエハ２に対して相対的に走査される間に、１次元ＴＤＩカメラである撮像部１４の出力信号を取り込むと、画像記憶部２１にウエハ２の２次元画像が蓄積される。
ダイトゥダイ比較を行う場合には、隣接する２つのダイの互いに対応する部分の各々の画像が画像記憶部２１から取り出されて、差分検出部２２に入力される。これら２つの画像の一方は検査画像、他方は参照画像とされ、差分検出部２２は、検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を各々算出する。グレイレベル差信号は検出閾値決定部２３と欠陥検出部２４に入力される。
セルトゥセル比較を行う場合には、検査画像及び参照画像として、隣接する２つのセルの互いに対応する部分の各々の画像が画像記憶部２１から取り出され、差分検出部２２は、これら検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を各々算出する。
検査速度を向上させるため、画像比較処理では並列処理が行われるのが通常である。この場合には、ウエハ２を撮像して得た撮像画像を「フレーム」と呼ばれる所定サイズの小さな部分画像に分割し、本来互いに同一となる２箇所のフレームをそれぞれ検査画像及び参照画像として使用する。
【００１０】
検出閾値決定部２３は、差分検出部２２が検出したグレイレベル差の分布に基づいて、所定の統計処理により検出閾値を決定して欠陥検出部２４に出力する。欠陥検出部２４は、差分検出部２２から入力したグレイレベル差と検出閾値決定部２３が決定した検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥を検出する。すなわち欠陥検出部２４は、グレイレベル差信号が検出閾値を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このようなグレイレベル差信号を算出した画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
そして欠陥検出部２４は、検出した欠陥の位置、大きさ、検査画像と参照画像との間のグレイレベル差、これらの画像のグレイレベル値等の情報を含む欠陥情報を検出した欠陥毎に作成し出力する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１７７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のパターン欠陥検査では試料表面の撮像画像を用いるが、試料表面の撮像のために、配列された複数の撮像画素を備え１次元画像信号又は２次元画像信号を生成する撮像素子が使用される。
一般に、１つの撮像素子に設けられた複数の撮像画素の間には出力信号のＳ／Ｎ比にバラツキがある。この様子を図４を参照して説明する。１次元ＴＤＩセンサ１４１はＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備えている。いま上述のパターン欠陥検査と同様に、１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ上を走査して得た２次元画像を取得し、２つのダイの互いに対応する画素同士のグレイレベル差ΔＧＬを検出し、これを検出閾値と比較して、グレイレベル差ΔＧＬが検出閾値を超える画素を欠陥として検出することを考える。
【００１３】
図４に示す参照符号１２０は、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きい撮像画素Ｐ２により得られたグレイレベル値同士のグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラムであり、参照符号１２１は、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）により得られたグレイレベル値同士のグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラムである。Ｓ／Ｎ比が比較的小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差のヒストグラム１２１は、Ｓ／Ｎ比が比較的大きな撮像画素Ｐ２のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差のヒストグラム１２０よりも分布が広がっており、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）のグレイレベル値のノイズレベルが撮像画素Ｐ２のグレイレベル値よりも大きいことが示されている。
【００１４】
欠陥検出処理においてグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値は、疑似欠陥（すなわち試料の当該箇所には真の欠陥がないにも関わらず欠陥検査において検出された欠陥）をできるだけ発生させないように、かつ真の欠陥をできるだけ見逃さないように決定される。
したがって、ヒストグラム１２１に示されるようなノイズレベルが大きなグレイレベル値から得られたグレイレベル差ΔＧＬと対比される検出閾値は、できるだけ疑似欠陥が検出されないように、図示検出閾値Ｔｈのような比較的大きな値に設定されるべきであり、ヒストグラム１２０に示されるようなノイズレベルが小さなグレイレベル値から得られたグレイレベル差ΔＧＬと対比される検出閾値は、できるだけ真欠陥を見逃さないように、図示検出閾値Ｔｈ’のような比較的小さな値に設定されるべきである。
【００１５】
従来のパターン欠陥検査においては、疑似欠陥の発生を抑えるために、出力信号のＳ／Ｎ比が小さな撮像画素から出力されるグレイレベル値のノイズレベルに合わせた検出閾値Ｔｈを、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きな小さな撮像画素からグレイレベル値が得られる画素領域における欠陥検出にも使用していた。このため、本来ならばより高感度の検出閾値Ｔｈ’を用いて欠陥検出をおこなうことができたはずの画素領域において、欠陥検出感度が犠牲になっていた。
【００１６】
上記問題点に鑑み、本発明は、パターン欠陥検出に使用する撮像素子を構成する各々の撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、これら撮像画素からそれぞれ得られた画像信号を用いて行う欠陥検出の検出感度を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明では、複数の撮像画素を配列した撮像素子によって繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像して取得した撮像画像に、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、このグレイレベル差と所定の検出閾値とを比較して、グレイレベル差が所定の検出閾値を超えるとき、このグレイレベル差を検出した画素を欠陥候補であると検出する欠陥検出において、検出されたグレイレベル差を、このグレイレベル差が検出された２つのグレイレベル値をそれぞれ生成した各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。または、検出されたグレイレベル差と比較される所定の検出閾値をこのグレイレベル差が検出された２つのグレイレベル値をそれぞれ生成した各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。
【００１８】
このとき、Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほど、より低減されるようにグレイレベル差を補正する。これによって、Ｓ／Ｎ比が比較的小さな（すなわちノイズレベルが高い）撮像画素のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差が低減されるように補正され検出閾値を超えにくくなるので、ノイズレベルが比較的高いグレイレベル値を持つ画素領域では検出感度が相対的に低くなる。反対にノイズレベルが比較的低いグレイレベル値を持つ画素領域では検出感度が相対的に高くなる。
【００１９】
検出閾値を補正する場合には、Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より増加するように検出閾値を補正する。これによって、Ｓ／Ｎ比が比較的小さな（すなわちノイズレベルが高い）撮像画素のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差が検出閾値を超えにくくなるので、ノイズレベルが比較的高いグレイレベル値を持つ画素領域の検出感度が相対的に低くなる。反対にノイズレベルが比較的低いグレイレベル値を持つ画素領域の検出感度が相対的に高くなる。
【００２０】
複数の撮像画素を配列した上記の撮像素子として、１次元ＴＤＩセンサのようなラインセンサが用いられる場合や、２次元ＣＣＤセンサのような２次元撮像素子が用いられる場合がある。ラインセンサの場合には、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の各グレイレベル値が、両方とも同じ撮像画素によって得られる場合がある。例えば、試料を走査する際の１次元ＴＤＩセンサを移動方向と、単位パターンの配列方向が同じ場合には、このようなことが起こる。
このような場合には、この撮像画素の出力のＳ／Ｎ比に応じて、この撮像画素から得られた２つの画素の各々のグレイレベル値のグレイレベル差、又はこのグレイレベル差と対比される検出閾値を補正すればよい。
【００２１】
また、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の各グレイレベル値が、異なる撮像画素によって得られる場合がある。
このような場合には、異なる２つの撮像画素の出力のＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値などの値に応じて、これら撮像画素からそれぞれ得られた２つの画素の各々のグレイレベル値のグレイレベル差、又はこのグレイレベル差と対比される検出閾値を補正すればよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、パターン欠陥検出に使用する撮像素子を構成する複数の撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比にバラツキがある場合に、これら撮像画素からそれぞれ得られた画像信号を用いて行う欠陥検出の検出感度を、各画素毎に撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて適切に設定することが可能となるため、Ｓ／Ｎ比が大きい撮像画素から画像信号が得られた画素の部分において、従来よりも高い検出感度で欠陥検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図５は、本発明の第１実施例による欠陥検査装置のブロック図である。欠陥検査装置１は、図１を参照して説明した構成と類似の構成を有しており、同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
欠陥検査装置１の撮像部１４は、図４を参照して説明した１次元ＴＤＩセンサ１４１を有しており、１次元ＴＤＩセンサ１４１はＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを直線上に配列した撮像素子である。
【００２４】
欠陥検査装置１には、１次元ＴＤＩセンサ１４１の各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部３０と、各撮像画素Ｐ１〜ＰＮについてそれぞれ測定されたＳ／Ｎ比を記憶しておくＳ／Ｎ比記憶部３１と、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、差分検出部２２が検出したグレイレベル差を補正するグレイレベル差補正部４０とが設けられる。
【００２５】
グレイレベル差補正部４０は、補正値計算部４２と、補正パラメータ決定部４１とを備える。
補正値計算部４２は、差分検出部２２が出力するグレイレベル差を、そのグレイレベル差が検出されたグレイレベル値を生成した撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比に基づいて、所定の補正式に従って補正する。
補正パラメータ決定部４１は、補正値計算部４２が使用する所定の補正式を定めるパラメータ（補正パラメータ）を、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素Ｐ１〜ＰＮのそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて定める。
【００２６】
図６は、図５に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。
ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０は、欠陥検査装置１によるウエハ２の欠陥検出処理が始まる前に、予め、所定の試験パターンを撮像部１４で撮像した撮像画像の信号強度とノイズ強度を、各画素毎に検出することによって、各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定する。
ステップＳ１２において、Ｓ／Ｎ比測定部３０により各撮像画素Ｐ１〜ＰＮ毎に測定された出力信号のＳ／Ｎ比はＳ／Ｎ比記憶部３１に記憶される。
【００２７】
ステップＳ１３において、図７に示すように１次元ＴＤＩセンサ１４１を有する撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査すると、１次元ＴＤＩセンサ１４１の幅と同じ幅を有する参照番号１０１で示す点線で囲った帯状領域の画像が取得され、かかる帯状領域にはウエハ３ａ〜３ｃが存在している。
帯状領域１０１を撮像した撮像画像を１０２にて示す。撮像画像１０２には、ウエハ２に繰り返し形成されたダイ３ａ〜３ｃのそれぞれに対応して、単位パターン３ｓ〜３ｕが現れる。撮像画像１０２は画像記憶部２１に記憶される。
【００２８】
ステップＳ１４では、画像記憶部２１から、撮像画像１０２内の隣接する２つの単位パターン３ｓ及び３ｔの互いに対応するフレーム１０３及び１０４が取り出されて差分検出部２２に入力される。これら２つの画像の一方は検査画像とされ他方は参照画像とされる。差分検出部２２は、検査画像に含まれる各画素１１１とこれに対応する参照画像内の画素１１２との間のグレイレベル差を各々算出する。
【００２９】
図７に示すとおり、本構成例ではダイ３ａ〜３ｃの配列方向に沿って１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査し、この走査方向に沿って配列されたウエハ３ａ及び３ｂを撮像して取得した単位パターン画像３ｓ及び３ｔ間の対応する画素同士のグレイレベル差を検出する。したがってグレイレベル差を検出した２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得されそのノイズレベルは等しくなる。
【００３０】
グレイレベル差は、グレイレベル差補正部４０の補正値計算部４２に入力され、補正値計算部４２は、後のステップＳ１６において所定の補正式に従って、グレイレベル差を補正する。そこでステップＳ１５では、この所定の補正式を定義する補正パラメータを補正パラメータ決定部４１が決定する。
いま図８に示すように、撮像画素１４１の、ある撮像画素Ｐ２はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きく、他のある撮像画素Ｐ（Ｎ−１）はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さいと仮定する。このため差分検出部２２が、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１３１は分散が小さく、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１３２は分散が大きくなる。
【００３１】
補正パラメータ決定部４１は、上記所定の補正式にしたがってグレイレベル差ΔＧＬを補正すると、出力信号のＳ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出したグレイレベル差ΔＧＬほど、補正によってより低減されるように、補正式の補正パラメータを決定する。
したがって、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差を補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２のヒストグラム１３３の分散と、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差を補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２のヒストグラム１３４の分散との間の差を、ヒストグラム１３１の分散とヒストグラム１３２の分散との間の差よりも小さくすることができる。
【００３２】
したがって、図８の補正グレイレベル差のヒストグラム１３３及び１３４に示すように、撮像画素Ｐ２及びＰ（Ｎ−１）について得た補正グレイレベル差ΔＧＬ２を、同一の検出閾値Ｔｈと比較して、検出閾値Ｔｈを補正グレイレベル差ΔＧＬ２が超えた画素を欠陥候補として検出したとき、撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られた画素において疑似欠陥が発生する確率と、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）によりグレイレベル値が得られた画素において疑似欠陥が発生する確率との間の差を、従来よりも小さくすることができる。これは出力信号のＳ／Ｎ比がより大きな撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られる画素における検出感度を従来よりも高めることができることを意味する。
【００３３】
補正値計算部４２が、撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬを補正するために使用する所定の補正式は例えば次式（１）のように定義してよい。
ΔＧＬ２＝αｉ×ΔＧＬ＋βｉ （ｉ＝１〜Ｎ） （１）
ここで、ΔＧＬ２は補正後のグレイレベル差であり、αｉ及びβｉは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
ここで、補正パラメータαｉ及びβｉは、撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）の関数として定められる。補正パラメータαｉ及びβｉを定める関数のグラフの例を図９の（Ａ）及び図９の（Ｂ）に示す。撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）がより小さいとき、補正前のグレイレベル差ΔＧＬから補正後のグレイレベル差ΔＧＬ２への低減量が大きくなるように、本例の補正パラメータαｉ及びβｉは、その定義域においてＳ／Ｎ比（ＳＮ）に対して単調増加関数となるように定義される。
【００３４】
ステップＳ１６では、補正値計算部４２は、ステップＳ１４において差分検出部２２が検出したグレイレベル差ΔＧＬを、ステップＳ１５において決定された補正パラメータαｉ及びβｉにより定義される式（１）により補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２を決定する。補正グレイレベル差ΔＧＬ２は、検出閾値決定部２３及び欠陥検出部２４へ入力される。
【００３５】
ステップＳ１７において検出閾値決定部２３は、１フレーム分の検査画像の各画素及び参照画像の各画素との間で検出した各グレイレベル差を補正した各補正グレイレベル差に所定の統計処理を施して、検出閾値を決定して欠陥検出部２４に出力する。図１０は、図６の検出閾値決定ステップＳ１７の処理内容を説明するフローチャートであり、図１１は、図１０に示す検出閾値決定処理の説明図である。なお、図１０及び図１１を参照して以下に説明する検出閾値決定処理はあくまでも例示であり、本発明に使用する検出閾値決定処理がこれに限定されるものではない。
【００３６】
ステップＳ２１において検出閾値決定部２３はグレイレベル差を入力し、ステップＳ２２においてグレイレベル差のヒストグラムを、図１１の（Ａ）に示すように作成する。ステップＳ２３において検出閾値決定部２３は、このヒストグラムからグレイレベル差の累積頻度を算出する。
ステップＳ２４において検出閾値決定部２３は、入力されたグレイレベル差がある所定の分布に従うと仮定した上でグレイレベル差に対して累積頻度が直線関係となるように、ステップＳ２３で算出した累積頻度を変換する。このとき、グレイレベル差が正規分布、ポアソン分布、又はχ二乗分布などのある分布に従うと仮定して累積頻度を変換する。この変換累積頻度を図１１の（Ｂ）に示す。
【００３７】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で変換した変換累積頻度に応じて、グレイレベル差と変換累積頻度との関係を示す近似直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を導出する（図１１の（Ｃ）参照）。
ステップＳ２６では、近似直線のパラメータａ、ｂ及び感度設定パラメータ（固定値）から検出閾値Ｔｈを決定する。
【００３８】
ここでは、グレイレベル差と変換累積頻度の近似直線において、固定の感度設定パラメータとしてＶＯＰとＨＯを設定しておき、累積確率（ｐ）に相当する累積頻度Ｐ１（ｐにサンプル数を乗じて求める。）になる直線上の点を求め、その点から縦軸方向にＶＯＰ、横軸方向にＨＯ移動したグレイレベル差を検出閾値Ｔｈとする。従って、検出閾値Ｔｈは、所定の計算式
Ｔｈ＝（Ｐ１−ｂ＋ＶＯＰ）／ａ＋ＨＯ …（２）
により算出される。
【００３９】
ステップＳ１８において、欠陥検出部２４は、グレイレベル差補正部４０から出力された補正グレイレベル差ΔＧＬ２と検出閾値決定部２３が決定した検出閾値とを比較して、補正グレイレベル差信号ΔＧＬ２が検出閾値を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このような補正グレイレベル差ΔＧＬ２が検出された画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
【００４０】
上記の説明では、欠陥検査装置１の撮像部１４が備える撮像素子がラインセンサであり、かつ差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得される場合について説明した。しかし、撮像部１４には、撮像素子として２次元撮像素子を採用してよい。このような場合において、差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素により生成される場合がある。
【００４１】
また、撮像部１４が備える撮像素子がラインセンサであっても、差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素により生成される場合がある。これは例えば、撮像部１４によるウエハ２の走査方向が、ダイ３の配列方向と異なる場合や、以下に例示するような、差分検出部２２によりグレイレベル差が検出される対応する画素が、撮像部１４による走査方向と同じ方向に並んでいない場合にも生じる。
例えば図１２に示すように１次元ＴＤＩセンサ１４１を有する撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、撮像部１４でウエハ２を走査させて、参照番号１０１で示す点線で囲った帯状領域の画像が取得する場合を考える。この帯状領域１０１にはウエハ３ａ〜３ｄが存在している。帯状領域１０１を撮像した撮像画像を１０２にて示す。撮像画像１０２には、ウエハ２に繰り返し形成されたダイ３ａ〜３ｄのそれぞれに対応して、単位パターン３ｓ〜３ｖが現れる。
ここで、走査方向に並ぶ２つのダイ３ａ及び３ｂではなく、走査方向と直交する方向に並ぶ２つのダイ３ａ及び３ｄを撮像した２つの単位パターン３ｓ及び３ｖの対応する画素１１１及び１１２同士のグレイレベル差を、差分検出部２２が検出するように検査手順が定められていると、これら画素１１１及び１１２のグレイレベル値を得る撮像画素が異なることになる。
【００４２】
撮像部１４の撮像素子が、配列された複数の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備え、差分検出部２２がグレイレベル差ΔＧＬを検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素Ｐｉ、Ｐｊ（ｉ，ｊ＝１〜Ｎ）により生成される場合には、補正値計算部４２が、このようなグレイレベル差ΔＧＬを補正するために使用する所定の補正式は例えば次式（３）のように定義してよい。
ΔＧＬ２＝αｉｊ×ΔＧＬ＋βｉｊ （ｉ，ｊ＝１〜Ｎ） （３）
ここで、ΔＧＬ２は補正後のグレイレベル差であり、αｉｊ及びβｉｊは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉ、ｊは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００４３】
ここで、補正パラメータαｉｊ及びβｉｊは、撮像画素Ｐｉ及びＰｊの各々の出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）の平均値（（ＳＮｉ＋ＳＮｊ）／２）や、二乗平均値、
【００４４】
【数１】
【００４５】
の関数として定められる。そして撮像画素ＰｉやＰｊの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）がより小さいとき、補正前のグレイレベル差ΔＧＬから補正後のグレイレベル差ΔＧＬ２への低減量が大きくなるように、補正パラメータαｉｊ及びβｉｊは、その定義域においてＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値に対して単調増加関数となるように定義してよい。
【００４６】
図１３は、本発明の第２実施例による欠陥検査装置のブロック図である。撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比が変わらなければ、検査対象のウエハ２の種類が変わっても、補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを変える必要はない。したがって、図１３に示す第２実施例では、Ｓ／Ｎ比測定部３０が検査前に予め撮像部１４の撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比を測定したときに、補正パラメータ決定部４１にて補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを決定する。そして決定した補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを補正パラメータ記憶部４３に記憶しておき、後の検査のときに補正パラメータ記憶部４３から読み出して使用する。
【００４７】
差分検出部２２が、異なる撮像画素から取得されるグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する場合には、検査対象のウエハ２の種類が変わることによって、グレイレベル差が検出される２つの画素のグレイレベル値を生成する撮像画素の画素番号ｉ，ｊの組合せが変化する。このため予め全ての画素番号ｉ，ｊの組合せについて補正パラメータαｉｊ及びβｉｊを決定しておき、補正パラメータ記憶部４３に記憶しておいてもよい。
【００４８】
図１４は図１３に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。図６に示す動作フローチャートと同じ処理のステップには同じ参照符号を付し説明を省略する。ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０が各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定した後に、ステップＳ３１において補正パラメータ決定部４１は、測定したＳ／Ｎ比に基づいて補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを決定する。補正パラメータの決定方法自体は図６のステップＳ１５にて行った決定方法と同様である。ステップＳ３２では、ステップＳ３１において決定した補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを、補正パラメータ記憶部４３に記憶する。
【００４９】
以下ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６〜Ｓ１８が、図６に示したステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６〜Ｓ１８と同様に実行されることにより欠陥検出処理が行われる。但し、ステップＳ１６において、補正値計算部４２は、ステップＳ３２において補正パラメータ記憶部４３に記憶された補正パラメータαｉ及びβｉ、αｉｊ及びβｉｊにより定義される補正式により補正グレイレベル差ΔＧＬ２を決定する。
【００５０】
図１５は、本発明の第３実施例による欠陥検査装置のブロック図である。欠陥検査装置１もまた、図１を参照して説明した構成と類似の構成を有しており、同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
本実施例による欠陥検査装置１は、撮像部１４が備える撮像素子の各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部３０と、各撮像画素についてそれぞれ測定されたＳ／Ｎ比を記憶しておくＳ／Ｎ比記憶部３１と、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、検出閾値決定部２３が決定した検出閾値を補正する検出閾値補正部５０が設けられる。Ｓ／Ｎ比測定部３０とＳ／Ｎ比記憶部３１の機能は、図５及び図１３に示した実施例のものと同様の機能でよい。
【００５１】
検出閾値補正部５０は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を補正した補正検出閾値を計算する補正値計算部５２と、補正パラメータ決定部５１と、を備える。
補正値計算部５２は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を、差分検出部２２が順次出力する各グレイレベル差毎に補正して、それぞれのグレイレベル差と欠陥検出部２４においてそれぞれ比較される補正検出閾値を計算する。補正値計算部５２は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を、各グレイレベル差を検出したグレイレベル値を生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に基づいて、所定の補正式に従って補正することにより、各グレイレベル差と比較される補正検出閾値のそれぞれを算出する。
補正パラメータ決定部５１は、補正値計算部５２が使用する所定の補正式を定めるパラメータ（補正パラメータ）を、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素のそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて定める。
【００５２】
図１６は、図１５に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。
ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０は、撮像部１４の撮像素子に設けられた複数の撮像画素のそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比を測定し、ステップＳ１２において、測定された出力信号のＳ／Ｎ比がＳ／Ｎ比記憶部３１に記憶される。
ステップＳ１３において、撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、撮像部１４でウエハ２を走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。ステップＳ１４では、差分検出部２２により、対応する２つの画素の間のグレイレベル差を各々算出する。
ステップＳ１７では、検出閾値決定部２３は、１フレーム分の検査画像の各画素及び参照画像の各画素との間で検出した各グレイレベル差に所定の統計処理を施して、検出閾値を決定する。ステップＳ１１〜Ｓ１４及びＳ１７の処理は、図６を参照して上述した処理と同様の処理である。
【００５３】
いま、撮像部１４が図４に示すような１次元ＴＤＩセンサ１４１を備えていることとし、ステップＳ１３において、図７に示すように、１次元ＴＤＩセンサ１４１でダイ３ａ〜３ｃの配列方向に沿ってウエハ２を走査して画像１０２を取得したものとする。またステップＳ１４で得られるグレイレベル差は、この走査方向に沿って配列されたウエハ３ａ及び３ｂを撮像して取得した単位パターン画像３ｓ及び３ｔ間の対応する画素同士の差分を検出して得られたものとする。この場合、グレイレベル差を検出した２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得されそのノイズレベルは等しい。
【００５４】
また図１７に示すように、撮像画素１４１の、ある撮像画素Ｐ２はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きく、他のある撮像画素Ｐ（Ｎ−１）はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さいと仮定する。撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１４０の分散は小さく、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１４１の分散は大きくなる。
【００５５】
補正値計算部５２は、後のステップＳ４２において所定の補正式に従って、検出閾値決定部２３が決定した検出閾値を補正する。そこでステップＳ４１では、この所定の補正式を定義する補正パラメータを補正パラメータ決定部５１が決定する。
補正パラメータ決定部５１は、上記所定の補正式にしたがって検出閾値を補正すると、比較的Ｓ／Ｎ比が小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出したグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値ほど、補正によってより増大されるように補正式の補正パラメータを決定する。
【００５６】
したがって図１７のヒストグラム１４０及び１４１に示すように、比較的Ｓ／Ｎ比が大きな撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差と対比される検出閾値Ｔｈ１は、比較的Ｓ／Ｎ比が小さな撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差と対比される検出閾値Ｔｈ２よりも小さくなるように補正されるので、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値が得られる画素領域において欠陥の検出感度が比較的高くなる。
したがって従来は、比較的Ｓ／Ｎ比が小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）によりグレイレベル値が得られる画素における検出感度と同じ検出感度で欠陥検出を検出していた、撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られる画素において、従来よりも高い検出感度で欠陥検出が行われる。
【００５７】
撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値Ｔｈを補正するために、補正値計算部５２が使用する所定の補正式は例えば次式（４）のように定義してよい。
Ｔｈ２＝γｉ×Ｔｈ＋δｉ （ｉ＝１〜Ｎ） （４）
ここで、Ｔｈ２は補正後の検出閾値であり、γｉ及びδｉは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００５８】
ここで、補正パラメータγｉ及びδｉは、撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）の関数として定められる。補正パラメータγｉ及びδｉを定める関数のグラフの例を図１８の（Ａ）及び図１８の（Ｂ）に示す。撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）がより小さいとき、補正前の検出閾値Ｔｈから補正後の検出閾値Ｔｈ２への増大量が大きくなるように、本例の補正パラメータγｉ及びδｉは、その定義域においてＳ／Ｎ比（ＳＮ）に対して単調減少関数となるように定義される。
【００５９】
ステップＳ４２では、補正値計算部５２は、ステップＳ１７において検出閾値決定部２３が決定した検出閾値Ｔｈを、ステップＳ４１において決定された補正パラメータγｉ及びδｉにより定義される式（４）により補正した補正検出閾値Ｔｈ２を決定する。補正検出閾値Ｔｈ２は欠陥検出部２４へ入力される。
ステップＳ４３において、欠陥検出部２４は、差分検出部２２から出力されるグレイレベル差ΔＧＬと、補正値計算部５２から出力される補正検出閾値Ｔｈ２とを比較して、グレイレベル差ＧＬが補正検出閾値Ｔｈ２を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このようなグレイレベル差ＧＬが検出された画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
【００６０】
上記第３実施例及び以下の第４実施例の欠陥検出装置１において、撮像部１４の撮像素子が、配列された複数の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備え、差分検出部２２がグレイレベル差ΔＧＬを検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素Ｐｉ、Ｐｊ（ｉ，ｊ＝１〜Ｎ）により生成される場合には、補正値計算部５２が、このようなグレイレベル差ΔＧＬと比較する検出閾値Ｔｈを補正するために使用する所定の補正式は、例えば次式（５）のように定義してよい。
Ｔｈ２＝γｉｊ×Ｔｈ＋δｉｊ （ｉ，ｊ＝１〜Ｎ） （５）
Ｔｈ２は補正後の検出閾値であり、γｉｊ及びδｉｊは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉ，ｊは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００６１】
ここで、補正パラメータγｉｊ及びδｉｊは、撮像画素Ｐｉ及びＰｊの各々の出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）の平均値（（ＳＮｉ＋ＳＮｊ）／２）や、二乗平均値、
【００６２】
【数２】
【００６３】
の関数として定められる。そして撮像画素ＰｉやＰｊの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）がより小さいとき、補正前の検出閾値Ｔｈから補正後の検出閾値Ｔｈ２への増大量が大きくなるように、補正パラメータγｉｊ及びδｉｊは、その定義域においてＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値に対して単調減少関数となるように定義してよい。
【００６４】
図１９は、本発明の第４実施例による欠陥検査装置のブロック図である。図１９に示す第４実施例では、Ｓ／Ｎ比測定部３０が検査前に予め撮像部１４の撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比を測定したときに、補正パラメータ決定部５１にて補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを決定する。そして決定した補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを補正パラメータ記憶部５３に記憶しておき、後の検査のときに補正パラメータ記憶部５３から読み出して使用する。
差分検出部２２が、異なる撮像画素から取得されるグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する場合には、予め全ての画素番号ｉ，ｊの組合せについて補正パラメータγｉｊ及びδｉｊを決定しておき、補正パラメータ記憶部５３に記憶しておいてもよい。
【００６５】
図２０は、図１９に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。図１６に示す動作フローチャートと同じ処理のステップには同じ参照符号を付し説明を省略する。ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０が各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定した後に、ステップＳ５１において補正パラメータ決定部５１は、測定したＳ／Ｎ比に基づいて補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを決定する。補正パラメータの決定方法自体は図１６のステップＳ４１にて行った決定方法と同様である。ステップＳ５２では、ステップＳ５１において決定した補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを、補正パラメータ記憶部５３に記憶する。
【００６６】
以下ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ４２及びＳ４３が、図１６に示したＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ４２及びＳ４３と同様に実行されることにより欠陥検出処理が行われる。但し、ステップＳ４２において、補正値計算部５２は、ステップＳ５２において補正パラメータ記憶部５３に記憶された補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊにより定義される補正式により補正検出閾値Ｔｈ２を決定する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、検査対象である互いに同一であるべきパターンを撮像して得た検査画像と参照画像とを比較して、相違する箇所を前記パターンの欠陥として検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に利用可能である。
好適には、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来の欠陥検査装置のブロック図である。
【図２】半導体ウエハ上のダイの配列を示す図である。
【図３】欠陥検出処理においてグレイレベル差を検出する対応する２つの画素を示す図である。
【図４】出力信号のＳ／Ｎ比が異なる撮像画素を有する撮像素子の説明図である。
【図５】本発明の第１実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図６】図５に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図７】撮像部１４によるウエハ２の撮像画像の第１例を示す図である。
【図８】グレイレベル差補正部４０によるグレイレベル差の補正の説明図である。
【図９】（Ａ）は補正パラメータαｉの例を示すグラフであり、（Ｂ）は補正パラメータβｉの例を示すグラフである。
【図１０】検出閾値決定処理を説明するフローチャートである。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は図１０に示す検出閾値決定処理の説明図である。
【図１２】撮像部１４によるウエハ２の撮像画像の第２例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図１４】図１３に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図１６】図１５に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図１７】検出閾値補正部５０による検出閾値の補正の説明図である。
【図１８】（Ａ）は補正パラメータγｉの例を示すグラフであり、（Ｂ）は補正パラメータδｉの例を示すグラフである。
【図１９】本発明の第４実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図２０】図１９に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１ 欠陥検出装置
２ ウエハ
３、３ａ〜３ｄ ダイ
３ｓ〜３ｖ 単位パターン
１０２ 撮像画像
１１１、１１２ 画素
１４１ 撮像素子
Ｐ１〜ＰＮ 撮像画素
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象である互いに同一であるべきパターンを撮像して得た検査画像と参照画像とを比較して、相違する箇所を前記パターンの欠陥として検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に関する。
より詳しくは、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像して取得した撮像画像において、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる複数の単位パターンのうちの２つの単位パターン間の、互いに対応し合う画素同士のグレイレベル差を検出し、検出されたグレイレベル差が所定の検出閾値を超えるとき、このグレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検査装置及び欠陥検査方法において、検出されたグレイレベル差又は検出閾値を補正することにより欠陥検出感度を調節する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネルなどの半導体装置等の製造は多数の工数から成り立っており、最終及び途中の工程での欠陥の発生具合を検査して製造工程にフィードバックすることが歩留まり向上の上からも重要である。製造工程の途中で欠陥を検出するために、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査が広く行われている。
以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用欠陥検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスク用基板や、液晶デバイス用基板、液晶表示パネル用基板などの半導体装置を検査する欠陥検査装置にも広く適用可能である。
【０００３】
図１に、本願の出願人が特願２００３−１８８２０９（下記特許文献１）にて提案するものと同様の欠陥検査装置のブロック図を示す。欠陥検査装置１には、３次元方向に移動可能なステージ１１が設けられており、ステージ１１の上面には試料台（チャックステージ）１２が設けられている。この試料台１２の上に検査対象となる試料であるウエハ２を載置して固定する。
また試料台１２の上方には、ウエハ２の表面の光学像を撮像するための撮像部１４が設けられる。撮像部１４には、１次元又は２次元のＣＣＤセンサ（好適には１次元ＴＤＩセンサ）といったイメージセンサ（撮像素子）が使用され、その受光面に結像されたウエハ２の表面の光学像を電気信号に変換する。ここででは撮像部１４は１次元のＴＤＩセンサを撮像素子として使用するものとして、以下図１の構成例について説明する。
【０００４】
ステージ１１の移動により撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、ウエハ２に対して撮像部１４をＸ方向又はＹ方向に走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。ウエハ２を照明する照明光学系として、明視野照明光学系又は暗視野照明光学系が使用される。
【０００５】
撮像部１４から出力される画像信号は、多値のディジタル信号（グレイレベル値）に変換された後に画像記憶部２１に記憶される。
ウエハ２上には、図２に示すように複数のダイ（チップ）３がＸ方向とＹ方向にそれぞれ繰返しマトリクス状に配列されている。いま図３に示すように、図示の「ライン方向」にＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮが一次元的に配列された１次元ＴＤＩセンサ１４１を備えた撮像部１４で、ウエハ２の表面を図示の「走査方向」に沿って走査することにより、ウエハ３ａ及び３ｂを含む領域１０１の画像を取得する場合を想定する。以下、本明細書において１次元ＴＤＩセンサ１４１について使用する用語「走査方向」とはＴＤＩセンサで撮影対象を走査する方向をいい、「ライン方向」とは「走査方向」と直交する方向を意味する。
【０００６】
ウエハ２上の各ダイ３ａ、３ｂ…には同じパターンが形成される。そのためウエハ２を撮像すると、各ダイを撮像した領域にそれぞれ生じるパターンを単位パターンとし、これら単位パターンが繰り返し現れる反復パターンが、ウエハ２の撮像画像に現れる。したがって、各ダイの撮像画像の対応する部分同士のグレイレベル値は本来同様の値となる。図３の例では、ダイ３ａとダイ３ｂを撮像した撮像画像内において互いに対応する画素、すなわちダイ３ａとダイ３ｂの同じ箇所の像が結像する画素１１１及び１１２のグレイレベル値は本来同様の値となる。
したがって２つのダイの撮像画像内の本来同一となるべき対応する箇所（画素１１１及び１１２）同士のグレイレベル値の差分（グレイレベル差）を検出すると、両方のダイに欠陥がない場合に比べて一方のダイに欠陥がある場合にグレイレベル差が大きくなる。このような大きなグレイレベル差を検出することによりダイ上に存在する欠陥を検出できる（ダイトゥダイ比較）。
【０００７】
また、１つのダイ内にメモリセルのような繰り返しパターンが形成されている場合には、この繰り返しパターン内の本来同一となるべき対応箇所を撮像した画像同士のグレイレベル差を検出しても欠陥を検出できる（セルトゥセル比較）。
なお、ダイトゥダイ比較では、隣り合う２つのダイ同士を撮像した画像を比較するのが一般的である（シングルティテクション）。これではどちらのダイに欠陥があるか分からない。したがって、更に異なる側に隣接するダイとの比較を行い、再び同じ部分のグレイレベル差が閾値より大きくなった場合にそのダイに欠陥があると判定する（ダブルディテクション）。セルトゥセル比較でも同様である。
【０００８】
図１に戻り、欠陥検査装置１は差分検出部２２を備える。差分検出部２２には、画像記憶部２１に記憶された撮像画像において本来互いに同一となる箇所のグレイレベル信号が入力され、差分検出部２２はこれらのグレイレベル信号同士の差信号（グレイレベル差）を算出する。
【０００９】
撮像部１４をウエハ２に対して相対的に走査される間に、１次元ＴＤＩカメラである撮像部１４の出力信号を取り込むと、画像記憶部２１にウエハ２の２次元画像が蓄積される。
ダイトゥダイ比較を行う場合には、隣接する２つのダイの互いに対応する部分の各々の画像が画像記憶部２１から取り出されて、差分検出部２２に入力される。これら２つの画像の一方は検査画像、他方は参照画像とされ、差分検出部２２は、検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を各々算出する。グレイレベル差信号は検出閾値決定部２３と欠陥検出部２４に入力される。
セルトゥセル比較を行う場合には、検査画像及び参照画像として、隣接する２つのセルの互いに対応する部分の各々の画像が画像記憶部２１から取り出され、差分検出部２２は、これら検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を各々算出する。
検査速度を向上させるため、画像比較処理では並列処理が行われるのが通常である。この場合には、ウエハ２を撮像して得た撮像画像を「フレーム」と呼ばれる所定サイズの小さな部分画像に分割し、本来互いに同一となる２箇所のフレームをそれぞれ検査画像及び参照画像として使用する。
【００１０】
検出閾値決定部２３は、差分検出部２２が検出したグレイレベル差の分布に基づいて、所定の統計処理により検出閾値を決定して欠陥検出部２４に出力する。欠陥検出部２４は、差分検出部２２から入力したグレイレベル差と検出閾値決定部２３が決定した検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥を検出する。すなわち欠陥検出部２４は、グレイレベル差信号が検出閾値を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このようなグレイレベル差信号を算出した画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
そして欠陥検出部２４は、検出した欠陥の位置、大きさ、検査画像と参照画像との間のグレイレベル差、これらの画像のグレイレベル値等の情報を含む欠陥情報を検出した欠陥毎に作成し出力する。
【００１１】
【特許文献１】特開２００４−１７７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
上述のパターン欠陥検査では試料表面の撮像画像を用いるが、試料表面の撮像のために、配列された複数の撮像画素を備え１次元画像信号又は２次元画像信号を生成する撮像素子が使用される。
一般に、１つの撮像素子に設けられた複数の撮像画素の間には出力信号のＳ／Ｎ比にバラツキがある。この様子を図４を参照して説明する。１次元ＴＤＩセンサ１４１はＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備えている。いま上述のパターン欠陥検査と同様に、１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ上を走査して得た２次元画像を取得し、２つのダイの互いに対応する画素同士のグレイレベル差ΔＧＬを検出し、これを検出閾値と比較して、グレイレベル差ΔＧＬが検出閾値を超える画素を欠陥として検出することを考える。
【００１３】
図４に示す参照符号１２０は、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きい撮像画素Ｐ２により得られたグレイレベル値同士のグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラムであり、参照符号１２１は、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）により得られたグレイレベル値同士のグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラムである。Ｓ／Ｎ比が比較的小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差のヒストグラム１２１は、Ｓ／Ｎ比が比較的大きな撮像画素Ｐ２のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差のヒストグラム１２０よりも分布が広がっており、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）のグレイレベル値のノイズレベルが撮像画素Ｐ２のグレイレベル値よりも大きいことが示されている。
【００１４】
欠陥検出処理においてグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値は、疑似欠陥（すなわち試料の当該箇所には真の欠陥がないにも関わらず欠陥検査において検出された欠陥）をできるだけ発生させないように、かつ真の欠陥をできるだけ見逃さないように決定される。
したがって、ヒストグラム１２１に示されるようなノイズレベルが大きなグレイレベル値から得られたグレイレベル差ΔＧＬと対比される検出閾値は、できるだけ疑似欠陥が検出されないように、図示検出閾値Ｔｈのような比較的大きな値に設定されるべきであり、ヒストグラム１２０に示されるようなノイズレベルが小さなグレイレベル値から得られたグレイレベル差ΔＧＬと対比される検出閾値は、できるだけ真欠陥を見逃さないように、図示検出閾値Ｔｈ’のような比較的小さな値に設定されるべきである。
【００１５】
従来のパターン欠陥検査においては、疑似欠陥の発生を抑えるために、出力信号のＳ／Ｎ比が小さな撮像画素から出力されるグレイレベル値のノイズレベルに合わせた検出閾値Ｔｈを、出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きな小さな撮像画素からグレイレベル値が得られる画素領域における欠陥検出にも使用していた。このため、本来ならばより高感度の検出閾値Ｔｈ’を用いて欠陥検出をおこなうことができたはずの画素領域において、欠陥検出感度が犠牲になっていた。
【００１６】
上記問題点に鑑み、本発明は、パターン欠陥検出に使用する撮像素子を構成する各々の撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、これら撮像画素からそれぞれ得られた画像信号を用いて行う欠陥検出の検出感度を適切に設定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明では、複数の撮像画素を配列した撮像素子によって繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像して取得した撮像画像に、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、このグレイレベル差と所定の検出閾値とを比較して、グレイレベル差が所定の検出閾値を超えるとき、このグレイレベル差を検出した画素を欠陥候補であると検出する欠陥検出において、検出されたグレイレベル差を、このグレイレベル差が検出された２つのグレイレベル値をそれぞれ生成した各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。または、検出されたグレイレベル差と比較される所定の検出閾値をこのグレイレベル差が検出された２つのグレイレベル値をそれぞれ生成した各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する。
【００１８】
このとき、Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほど、より低減されるようにグレイレベル差を補正する。これによって、Ｓ／Ｎ比が比較的小さな（すなわちノイズレベルが高い）撮像画素のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差が低減されるように補正され検出閾値を超えにくくなるので、ノイズレベルが比較的高いグレイレベル値を持つ画素領域では検出感度が相対的に低くなる。反対にノイズレベルが比較的低いグレイレベル値を持つ画素領域では検出感度が相対的に高くなる。
【００１９】
検出閾値を補正する場合には、Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より増加するように検出閾値を補正する。これによって、Ｓ／Ｎ比が比較的小さな（すなわちノイズレベルが高い）撮像画素のグレイレベル値から検出されたグレイレベル差が検出閾値を超えにくくなるので、ノイズレベルが比較的高いグレイレベル値を持つ画素領域の検出感度が相対的に低くなる。反対にノイズレベルが比較的低いグレイレベル値を持つ画素領域の検出感度が相対的に高くなる。
【００２０】
複数の撮像画素を配列した上記の撮像素子として、１次元ＴＤＩセンサのようなラインセンサが用いられる場合や、２次元ＣＣＤセンサのような２次元撮像素子が用いられる場合がある。ラインセンサの場合には、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の各グレイレベル値が、両方とも同じ撮像画素によって得られる場合がある。例えば、試料を走査する際の１次元ＴＤＩセンサを移動方向と、単位パターンの配列方向が同じ場合には、このようなことが起こる。
このような場合には、この撮像画素の出力のＳ／Ｎ比に応じて、この撮像画素から得られた２つの画素の各々のグレイレベル値のグレイレベル差、又はこのグレイレベル差と対比される検出閾値を補正すればよい。
【００２１】
また、繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の各グレイレベル値が、異なる撮像画素によって得られる場合がある。
このような場合には、異なる２つの撮像画素の出力のＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値などの値に応じて、これら撮像画素からそれぞれ得られた２つの画素の各々のグレイレベル値のグレイレベル差、又はこのグレイレベル差と対比される検出閾値を補正すればよい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によって、パターン欠陥検出に使用する撮像素子を構成する複数の撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比にバラツキがある場合に、これら撮像画素からそれぞれ得られた画像信号を用いて行う欠陥検出の検出感度を、各画素毎に撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて適切に設定することが可能となるため、Ｓ／Ｎ比が大きい撮像画素から画像信号が得られた画素の部分において、従来よりも高い検出感度で欠陥検出を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図５は、本発明の第１実施例による欠陥検査装置のブロック図である。欠陥検査装置１は、図１を参照して説明した構成と類似の構成を有しており、同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
欠陥検査装置１の撮像部１４は、図４を参照して説明した１次元ＴＤＩセンサ１４１を有しており、１次元ＴＤＩセンサ１４１はＮ個の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを直線上に配列した撮像素子である。
【００２４】
欠陥検査装置１には、１次元ＴＤＩセンサ１４１の各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部３０と、各撮像画素Ｐ１〜ＰＮについてそれぞれ測定されたＳ／Ｎ比を記憶しておくＳ／Ｎ比記憶部３１と、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、差分検出部２２が検出したグレイレベル差を補正するグレイレベル差補正部４０とが設けられる。
【００２５】
グレイレベル差補正部４０は、補正値計算部４２と、補正パラメータ決定部４１とを備える。
補正値計算部４２は、差分検出部２２が出力するグレイレベル差を、そのグレイレベル差が検出されたグレイレベル値を生成した撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比に基づいて、所定の補正式に従って補正する。
補正パラメータ決定部４１は、補正値計算部４２が使用する所定の補正式を定めるパラメータ（補正パラメータ）を、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素Ｐ１〜ＰＮのそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて定める。
【００２６】
図６は、図５に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。
ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０は、欠陥検査装置１によるウエハ２の欠陥検出処理が始まる前に、予め、所定の試験パターンを撮像部１４で撮像した撮像画像の信号強度とノイズ強度を、各画素毎に検出することによって、各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定する。
ステップＳ１２において、Ｓ／Ｎ比測定部３０により各撮像画素Ｐ１〜ＰＮ毎に測定された出力信号のＳ／Ｎ比はＳ／Ｎ比記憶部３１に記憶される。
【００２７】
ステップＳ１３において、図７に示すように１次元ＴＤＩセンサ１４１を有する撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査すると、１次元ＴＤＩセンサ１４１の幅と同じ幅を有する参照番号１０１で示す点線で囲った帯状領域の画像が取得され、かかる帯状領域にはウエハ３ａ〜３ｃが存在している。
帯状領域１０１を撮像した撮像画像を１０２にて示す。撮像画像１０２には、ウエハ２に繰り返し形成されたダイ３ａ〜３ｃのそれぞれに対応して、単位パターン３ｓ〜３ｕが現れる。撮像画像１０２は画像記憶部２１に記憶される。
【００２８】
ステップＳ１４では、画像記憶部２１から、撮像画像１０２内の隣接する２つの単位パターン３ｓ及び３ｔの互いに対応するフレーム１０３及び１０４が取り出されて差分検出部２２に入力される。これら２つの画像の一方は検査画像とされ他方は参照画像とされる。差分検出部２２は、検査画像に含まれる各画素１１１とこれに対応する参照画像内の画素１１２との間のグレイレベル差を各々算出する。
【００２９】
図７に示すとおり、本構成例ではダイ３ａ〜３ｃの配列方向に沿って１次元ＴＤＩセンサ１４１でウエハ２を走査し、この走査方向に沿って配列されたウエハ３ａ及び３ｂを撮像して取得した単位パターン画像３ｓ及び３ｔ間の対応する画素同士のグレイレベル差を検出する。したがってグレイレベル差を検出した２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得されそのノイズレベルは等しくなる。
【００３０】
グレイレベル差は、グレイレベル差補正部４０の補正値計算部４２に入力され、補正値計算部４２は、後のステップＳ１６において所定の補正式に従って、グレイレベル差を補正する。そこでステップＳ１５では、この所定の補正式を定義する補正パラメータを補正パラメータ決定部４１が決定する。
いま図８に示すように、撮像画素１４１の、ある撮像画素Ｐ２はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きく、他のある撮像画素Ｐ（Ｎ−１）はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さいと仮定する。このため差分検出部２２が、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１３１は分散が小さく、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１３２は分散が大きくなる。
【００３１】
補正パラメータ決定部４１は、上記所定の補正式にしたがってグレイレベル差ΔＧＬを補正すると、出力信号のＳ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出したグレイレベル差ΔＧＬほど、補正によってより低減されるように、補正式の補正パラメータを決定する。
したがって、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差を補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２のヒストグラム１３３の分散と、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差を補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２のヒストグラム１３４の分散との間の差を、ヒストグラム１３１の分散とヒストグラム１３２の分散との間の差よりも小さくすることができる。
【００３２】
したがって、図８の補正グレイレベル差のヒストグラム１３３及び１３４に示すように、撮像画素Ｐ２及びＰ（Ｎ−１）について得た補正グレイレベル差ΔＧＬ２を、同一の検出閾値Ｔｈと比較して、検出閾値Ｔｈを補正グレイレベル差ΔＧＬ２が超えた画素を欠陥候補として検出したとき、撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られた画素において疑似欠陥が発生する確率と、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）によりグレイレベル値が得られた画素において疑似欠陥が発生する確率との間の差を、従来よりも小さくすることができる。これは出力信号のＳ／Ｎ比がより大きな撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られる画素における検出感度を従来よりも高めることができることを意味する。
【００３３】
補正値計算部４２が、撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬを補正するために使用する所定の補正式は例えば次式（１）のように定義してよい。
ΔＧＬ２＝αｉ×ΔＧＬ＋βｉ （ｉ＝１〜Ｎ） （１）
ここで、ΔＧＬ２は補正後のグレイレベル差であり、αｉ及びβｉは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
ここで、補正パラメータαｉ及びβｉは、撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）の関数として定められる。補正パラメータαｉ及びβｉを定める関数のグラフの例を図９の（Ａ）及び図９の（Ｂ）に示す。撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）がより小さいとき、補正前のグレイレベル差ΔＧＬから補正後のグレイレベル差ΔＧＬ２への低減量が大きくなるように、本例の補正パラメータαｉ及びβｉは、その定義域においてＳ／Ｎ比（ＳＮ）に対して単調増加関数となるように定義される。
【００３４】
ステップＳ１６では、補正値計算部４２は、ステップＳ１４において差分検出部２２が検出したグレイレベル差ΔＧＬを、ステップＳ１５において決定された補正パラメータαｉ及びβｉにより定義される式（１）により補正した補正グレイレベル差ΔＧＬ２を決定する。補正グレイレベル差ΔＧＬ２は、検出閾値決定部２３及び欠陥検出部２４へ入力される。
【００３５】
ステップＳ１７において検出閾値決定部２３は、１フレーム分の検査画像の各画素及び参照画像の各画素との間で検出した各グレイレベル差を補正した各補正グレイレベル差に所定の統計処理を施して、検出閾値を決定して欠陥検出部２４に出力する。図１０は、図６の検出閾値決定ステップＳ１７の処理内容を説明するフローチャートであり、図１１は、図１０に示す検出閾値決定処理の説明図である。なお、図１０及び図１１を参照して以下に説明する検出閾値決定処理はあくまでも例示であり、本発明に使用する検出閾値決定処理がこれに限定されるものではない。
【００３６】
ステップＳ２１において検出閾値決定部２３はグレイレベル差を入力し、ステップＳ２２においてグレイレベル差のヒストグラムを、図１１の（Ａ）に示すように作成する。ステップＳ２３において検出閾値決定部２３は、このヒストグラムからグレイレベル差の累積頻度を算出する。
ステップＳ２４において検出閾値決定部２３は、入力されたグレイレベル差がある所定の分布に従うと仮定した上でグレイレベル差に対して累積頻度が直線関係となるように、ステップＳ２３で算出した累積頻度を変換する。このとき、グレイレベル差が正規分布、ポアソン分布、又はχ二乗分布などのある分布に従うと仮定して累積頻度を変換する。この変換累積頻度を図１１の（Ｂ）に示す。
【００３７】
ステップＳ２５では、ステップＳ２４で変換した変換累積頻度に応じて、グレイレベル差と変換累積頻度との関係を示す近似直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を導出する（図１１の（Ｃ）参照）。
ステップＳ２６では、近似直線のパラメータａ、ｂ及び感度設定パラメータ（固定値）から検出閾値Ｔｈを決定する。
【００３８】
ここでは、グレイレベル差と変換累積頻度の近似直線において、固定の感度設定パラメータとしてＶＯＰとＨＯを設定しておき、累積確率（ｐ）に相当する累積頻度Ｐ１（ｐにサンプル数を乗じて求める。）になる直線上の点を求め、その点から縦軸方向にＶＯＰ、横軸方向にＨＯ移動したグレイレベル差を検出閾値Ｔｈとする。従って、検出閾値Ｔｈは、所定の計算式
Ｔｈ＝（Ｐ１−ｂ＋ＶＯＰ）／ａ＋ＨＯ …（２）
により算出される。
【００３９】
ステップＳ１８において、欠陥検出部２４は、グレイレベル差補正部４０から出力された補正グレイレベル差ΔＧＬ２と検出閾値決定部２３が決定した検出閾値とを比較して、補正グレイレベル差信号ΔＧＬ２が検出閾値を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このような補正グレイレベル差ΔＧＬ２が検出された画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
【００４０】
上記の説明では、欠陥検査装置１の撮像部１４が備える撮像素子がラインセンサであり、かつ差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得される場合について説明した。しかし、撮像部１４には、撮像素子として２次元撮像素子を採用してよい。このような場合において、差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素により生成される場合がある。
【００４１】
また、撮像部１４が備える撮像素子がラインセンサであっても、差分検出部２２がグレイレベル差を検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素により生成される場合がある。これは例えば、撮像部１４によるウエハ２の走査方向が、ダイ３の配列方向と異なる場合や、以下に例示するような、差分検出部２２によりグレイレベル差が検出される対応する画素が、撮像部１４による走査方向と同じ方向に並んでいない場合にも生じる。
例えば図１２に示すように１次元ＴＤＩセンサ１４１を有する撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、撮像部１４でウエハ２を走査させて、参照番号１０１で示す点線で囲った帯状領域の画像が取得する場合を考える。この帯状領域１０１にはウエハ３ａ〜３ｄが存在している。帯状領域１０１を撮像した撮像画像を１０２にて示す。撮像画像１０２には、ウエハ２に繰り返し形成されたダイ３ａ〜３ｄのそれぞれに対応して、単位パターン３ｓ〜３ｖが現れる。
ここで、走査方向に並ぶ２つのダイ３ａ及び３ｂではなく、走査方向と直交する方向に並ぶ２つのダイ３ａ及び３ｄを撮像した２つの単位パターン３ｓ及び３ｖの対応する画素１１１及び１１２同士のグレイレベル差を、差分検出部２２が検出するように検査手順が定められていると、これら画素１１１及び１１２のグレイレベル値を得る撮像画素が異なることになる。
【００４２】
撮像部１４の撮像素子が、配列された複数の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備え、差分検出部２２がグレイレベル差ΔＧＬを検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素Ｐｉ、Ｐｊ（ｉ，ｊ＝１〜Ｎ）により生成される場合には、補正値計算部４２が、このようなグレイレベル差ΔＧＬを補正するために使用する所定の補正式は例えば次式（３）のように定義してよい。
ΔＧＬ２＝αｉｊ×ΔＧＬ＋βｉｊ （ｉ，ｊ＝１〜Ｎ） （３）
ここで、ΔＧＬ２は補正後のグレイレベル差であり、αｉｊ及びβｉｊは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉ、ｊは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００４３】
ここで、補正パラメータαｉｊ及びβｉｊは、撮像画素Ｐｉ及びＰｊの各々の出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）の平均値（（ＳＮｉ＋ＳＮｊ）／２）や、二乗平均値、
【００４４】
【数１】
【００４５】
の関数として定められる。そして撮像画素ＰｉやＰｊの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）がより小さいとき、補正前のグレイレベル差ΔＧＬから補正後のグレイレベル差ΔＧＬ２への低減量が大きくなるように、補正パラメータαｉｊ及びβｉｊは、その定義域においてＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値に対して単調増加関数となるように定義してよい。
【００４６】
図１３は、本発明の第２実施例による欠陥検査装置のブロック図である。撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比が変わらなければ、検査対象のウエハ２の種類が変わっても、補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを変える必要はない。したがって、図１３に示す第２実施例では、Ｓ／Ｎ比測定部３０が検査前に予め撮像部１４の撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比を測定したときに、補正パラメータ決定部４１にて補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを決定する。そして決定した補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを補正パラメータ記憶部４３に記憶しておき、後の検査のときに補正パラメータ記憶部４３から読み出して使用する。
【００４７】
差分検出部２２が、異なる撮像画素から取得されるグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する場合には、検査対象のウエハ２の種類が変わることによって、グレイレベル差が検出される２つの画素のグレイレベル値を生成する撮像画素の画素番号ｉ，ｊの組合せが変化する。このため予め全ての画素番号ｉ，ｊの組合せについて補正パラメータαｉｊ及びβｉｊを決定しておき、補正パラメータ記憶部４３に記憶しておいてもよい。
【００４８】
図１４は図１３に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。図６に示す動作フローチャートと同じ処理のステップには同じ参照符号を付し説明を省略する。ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０が各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定した後に、ステップＳ３１において補正パラメータ決定部４１は、測定したＳ／Ｎ比に基づいて補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを決定する。補正パラメータの決定方法自体は図６のステップＳ１５にて行った決定方法と同様である。ステップＳ３２では、ステップＳ３１において決定した補正パラメータαｉ、βｉ、αｉｊ及びβｉｊを、補正パラメータ記憶部４３に記憶する。
【００４９】
以下ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６〜Ｓ１８が、図６に示したステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１６〜Ｓ１８と同様に実行されることにより欠陥検出処理が行われる。但し、ステップＳ１６において、補正値計算部４２は、ステップＳ３２において補正パラメータ記憶部４３に記憶された補正パラメータαｉ及びβｉ、αｉｊ及びβｉｊにより定義される補正式により補正グレイレベル差ΔＧＬ２を決定する。
【００５０】
図１５は、本発明の第３実施例による欠陥検査装置のブロック図である。欠陥検査装置１もまた、図１を参照して説明した構成と類似の構成を有しており、同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
本実施例による欠陥検査装置１は、撮像部１４が備える撮像素子の各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比を測定するＳ／Ｎ比測定部３０と、各撮像画素についてそれぞれ測定されたＳ／Ｎ比を記憶しておくＳ／Ｎ比記憶部３１と、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、検出閾値決定部２３が決定した検出閾値を補正する検出閾値補正部５０が設けられる。Ｓ／Ｎ比測定部３０とＳ／Ｎ比記憶部３１の機能は、図５及び図１３に示した実施例のものと同様の機能でよい。
【００５１】
検出閾値補正部５０は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を補正した補正検出閾値を計算する補正値計算部５２と、補正パラメータ決定部５１と、を備える。
補正値計算部５２は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を、差分検出部２２が順次出力する各グレイレベル差毎に補正して、それぞれのグレイレベル差と欠陥検出部２４においてそれぞれ比較される補正検出閾値を計算する。補正値計算部５２は、検出閾値決定部２３により決定された検出閾値を、各グレイレベル差を検出したグレイレベル値を生成した撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に基づいて、所定の補正式に従って補正することにより、各グレイレベル差と比較される補正検出閾値のそれぞれを算出する。
補正パラメータ決定部５１は、補正値計算部５２が使用する所定の補正式を定めるパラメータ（補正パラメータ）を、Ｓ／Ｎ比記憶部３１に記憶された各撮像画素のそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比に応じて定める。
【００５２】
図１６は、図１５に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。
ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０は、撮像部１４の撮像素子に設けられた複数の撮像画素のそれぞれの出力信号のＳ／Ｎ比を測定し、ステップＳ１２において、測定された出力信号のＳ／Ｎ比がＳ／Ｎ比記憶部３１に記憶される。
ステップＳ１３において、撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させることによって、撮像部１４でウエハ２を走査させてウエハ２の表面の２次元画像を得る。ステップＳ１４では、差分検出部２２により、対応する２つの画素の間のグレイレベル差を各々算出する。
ステップＳ１７では、検出閾値決定部２３は、１フレーム分の検査画像の各画素及び参照画像の各画素との間で検出した各グレイレベル差に所定の統計処理を施して、検出閾値を決定する。ステップＳ１１〜Ｓ１４及びＳ１７の処理は、図６を参照して上述した処理と同様の処理である。
【００５３】
いま、撮像部１４が図４に示すような１次元ＴＤＩセンサ１４１を備えていることとし、ステップＳ１３において、図７に示すように、１次元ＴＤＩセンサ１４１でダイ３ａ〜３ｃの配列方向に沿ってウエハ２を走査して画像１０２を取得したものとする。またステップＳ１４で得られるグレイレベル差は、この走査方向に沿って配列されたウエハ３ａ及び３ｂを撮像して取得した単位パターン画像３ｓ及び３ｔ間の対応する画素同士の差分を検出して得られたものとする。この場合、グレイレベル差を検出した２つの画素のグレイレベル値は、同一の撮像画素から取得されそのノイズレベルは等しい。
【００５４】
また図１７に示すように、撮像画素１４１の、ある撮像画素Ｐ２はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的大きく、他のある撮像画素Ｐ（Ｎ−１）はその出力信号のＳ／Ｎ比が比較的小さいと仮定する。撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１４０の分散は小さく、撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬのヒストグラム１４１の分散は大きくなる。
【００５５】
補正値計算部５２は、後のステップＳ４２において所定の補正式に従って、検出閾値決定部２３が決定した検出閾値を補正する。そこでステップＳ４１では、この所定の補正式を定義する補正パラメータを補正パラメータ決定部５１が決定する。
補正パラメータ決定部５１は、上記所定の補正式にしたがって検出閾値を補正すると、比較的Ｓ／Ｎ比が小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出したグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値ほど、補正によってより増大されるように補正式の補正パラメータを決定する。
【００５６】
したがって図１７のヒストグラム１４０及び１４１に示すように、比較的Ｓ／Ｎ比が大きな撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差と対比される検出閾値Ｔｈ１は、比較的Ｓ／Ｎ比が小さな撮像画素Ｐ（Ｎ−１）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差と対比される検出閾値Ｔｈ２よりも小さくなるように補正されるので、撮像画素Ｐ２から得られたグレイレベル値が得られる画素領域において欠陥の検出感度が比較的高くなる。
したがって従来は、比較的Ｓ／Ｎ比が小さい撮像画素Ｐ（Ｎ−１）によりグレイレベル値が得られる画素における検出感度と同じ検出感度で欠陥検出を検出していた、撮像画素Ｐ２によりグレイレベル値が得られる画素において、従来よりも高い検出感度で欠陥検出が行われる。
【００５７】
撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）から得られたグレイレベル値同士の差分を検出して得たグレイレベル差ΔＧＬと比較される検出閾値Ｔｈを補正するために、補正値計算部５２が使用する所定の補正式は例えば次式（４）のように定義してよい。
Ｔｈ２＝γｉ×Ｔｈ＋δｉ （ｉ＝１〜Ｎ） （４）
ここで、Ｔｈ２は補正後の検出閾値であり、γｉ及びδｉは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００５８】
ここで、補正パラメータγｉ及びδｉは、撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）の関数として定められる。補正パラメータγｉ及びδｉを定める関数のグラフの例を図１８の（Ａ）及び図１８の（Ｂ）に示す。撮像画素Ｐｉの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮ）がより小さいとき、補正前の検出閾値Ｔｈから補正後の検出閾値Ｔｈ２への増大量が大きくなるように、本例の補正パラメータγｉ及びδｉは、その定義域においてＳ／Ｎ比（ＳＮ）に対して単調減少関数となるように定義される。
【００５９】
ステップＳ４２では、補正値計算部５２は、ステップＳ１７において検出閾値決定部２３が決定した検出閾値Ｔｈを、ステップＳ４１において決定された補正パラメータγｉ及びδｉにより定義される式（４）により補正した補正検出閾値Ｔｈ２を決定する。補正検出閾値Ｔｈ２は欠陥検出部２４へ入力される。
ステップＳ４３において、欠陥検出部２４は、差分検出部２２から出力されるグレイレベル差ΔＧＬと、補正値計算部５２から出力される補正検出閾値Ｔｈ２とを比較して、グレイレベル差ＧＬが補正検出閾値Ｔｈ２を超える場合には、検査画像及び参照画像のうちどちらかが、このようなグレイレベル差ＧＬが検出された画素の位置に欠陥を含んでいると判断する。
【００６０】
上記第３実施例及び以下の第４実施例の欠陥検出装置１において、撮像部１４の撮像素子が、配列された複数の撮像画素Ｐ１〜ＰＮを備え、差分検出部２２がグレイレベル差ΔＧＬを検出する２つの画素のグレイレベル値が異なる撮像画素Ｐｉ、Ｐｊ（ｉ，ｊ＝１〜Ｎ）により生成される場合には、補正値計算部５２が、このようなグレイレベル差ΔＧＬと比較する検出閾値Ｔｈを補正するために使用する所定の補正式は、例えば次式（５）のように定義してよい。
Ｔｈ２＝γｉｊ×Ｔｈ＋δｉｊ （ｉ，ｊ＝１〜Ｎ） （５）
Ｔｈ２は補正後の検出閾値であり、γｉｊ及びδｉｊは各撮像画素毎に定める補正パラメータであり、添字ｉ，ｊは撮像画素Ｐ１〜ＰＮの画素番号を示す。
【００６１】
ここで、補正パラメータγｉｊ及びδｉｊは、撮像画素Ｐｉ及びＰｊの各々の出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）の平均値（（ＳＮｉ＋ＳＮｊ）／２）や、二乗平均値、
【００６２】
【数２】
【００６３】
の関数として定められる。そして撮像画素ＰｉやＰｊの出力信号のＳ／Ｎ比（ＳＮｉ及びＳＮｊ）がより小さいとき、補正前の検出閾値Ｔｈから補正後の検出閾値Ｔｈ２への増大量が大きくなるように、補正パラメータγｉｊ及びδｉｊは、その定義域においてＳ／Ｎ比の平均値や二乗平均値に対して単調減少関数となるように定義してよい。
【００６４】
図１９は、本発明の第４実施例による欠陥検査装置のブロック図である。図１９に示す第４実施例では、Ｓ／Ｎ比測定部３０が検査前に予め撮像部１４の撮像画素Ｐｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の出力信号のＳ／Ｎ比を測定したときに、補正パラメータ決定部５１にて補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを決定する。そして決定した補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを補正パラメータ記憶部５３に記憶しておき、後の検査のときに補正パラメータ記憶部５３から読み出して使用する。
差分検出部２２が、異なる撮像画素から取得されるグレイレベル値間のグレイレベル差を検出する場合には、予め全ての画素番号ｉ，ｊの組合せについて補正パラメータγｉｊ及びδｉｊを決定しておき、補正パラメータ記憶部５３に記憶しておいてもよい。
【００６５】
図２０は、図１９に示す欠陥検査装置１の動作フローチャートである。図１６に示す動作フローチャートと同じ処理のステップには同じ参照符号を付し説明を省略する。ステップＳ１１において、Ｓ／Ｎ比測定部３０が各撮像画素Ｐ１〜ＰＮの出力信号のＳ／Ｎ比を測定した後に、ステップＳ５１において補正パラメータ決定部５１は、測定したＳ／Ｎ比に基づいて補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを決定する。補正パラメータの決定方法自体は図１６のステップＳ４１にて行った決定方法と同様である。ステップＳ５２では、ステップＳ５１において決定した補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊを、補正パラメータ記憶部５３に記憶する。
【００６６】
以下ステップＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ４２及びＳ４３が、図１６に示したＳ１３、Ｓ１４、Ｓ１７、Ｓ４２及びＳ４３と同様に実行されることにより欠陥検出処理が行われる。但し、ステップＳ４２において、補正値計算部５２は、ステップＳ５２において補正パラメータ記憶部５３に記憶された補正パラメータγｉ、δｉ、γｉｊ及びδｉｊにより定義される補正式により補正検出閾値Ｔｈ２を決定する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、検査対象である互いに同一であるべきパターンを撮像して得た検査画像と参照画像とを比較して、相違する箇所を前記パターンの欠陥として検出する欠陥検査装置及び欠陥検査方法に利用可能である。
好適には、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】従来の欠陥検査装置のブロック図である。
【図２】半導体ウエハ上のダイの配列を示す図である。
【図３】欠陥検出処理においてグレイレベル差を検出する対応する２つの画素を示す図である。
【図４】出力信号のＳ／Ｎ比が異なる撮像画素を有する撮像素子の説明図である。
【図５】本発明の第１実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図６】図５に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図７】撮像部１４によるウエハ２の撮像画像の第１例を示す図である。
【図８】グレイレベル差補正部４０によるグレイレベル差の補正の説明図である。
【図９】（Ａ）は補正パラメータαｉの例を示すグラフであり、（Ｂ）は補正パラメータβｉの例を示すグラフである。
【図１０】検出閾値決定処理を説明するフローチャートである。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は図１０に示す検出閾値決定処理の説明図である。
【図１２】撮像部１４によるウエハ２の撮像画像の第２例を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図１４】図１３に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図１５】本発明の第３実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図１６】図１５に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【図１７】検出閾値補正部５０による検出閾値の補正の説明図である。
【図１８】（Ａ）は補正パラメータγｉの例を示すグラフであり、（Ｂ）は補正パラメータδｉの例を示すグラフである。
【図１９】本発明の第４実施例による欠陥検査装置のブロック図である。
【図２０】図１９に示す欠陥検査装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１ 欠陥検出装置
２ ウエハ
３、３ａ〜３ｄ ダイ
３ｓ〜３ｖ 単位パターン
１０２ 撮像画像
１１１、１１２ 画素
１４１ 撮像素子
Ｐ１〜ＰＮ 撮像画素
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の撮像画素を配列した撮像素子を備える撮像部と、
繰り返しパターンが形成された試料の表面を、前記撮像部により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出するグレイレベル差検出部と、
前記グレイレベル差検出部により検出された前記グレイレベル差を、該グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正するグレイレベル差補正部と、
前記グレイレベル差補正部により補正されたグレイレベル差が、所定の検出閾値を超えるとき、該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検出部と、を備え、
前記グレイレベル差補正部は、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほどより低減されるように、前記グレイレベル差を補正することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
複数の撮像画素を配列した撮像素子を備える撮像部と、
繰り返しパターンが形成された試料の表面を、前記撮像部により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出するグレイレベル差検出部と、
前記グレイレベル差と所定の検出閾値とを比較し、前記グレイレベル差が前記所定の検出閾値を超えるとき該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検出部と、
前記グレイレベル差検出部により検出された各前記グレイレベル差とそれぞれ比較される前記所定の検出閾値を、各グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する検出閾値補正部と、を備え、
前記検出閾値補正部は、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より増加するように前記検出閾値を補正することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
グレイレベル差検出部は、同じ撮像画素により生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
グレイレベル差検出部は、異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、２次元画像信号を出力する２次元撮像素子であって、
グレイレベル差検出部は、異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項６】
複数の撮像画素を配列した撮像素子により、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像し、
前記撮像素子により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、
検出された前記グレイレベル差を、該グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正し、
補正されたグレイレベル差が、所定の検出閾値を超えるとき、該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定し、
前記グレイレベル差を前記Ｓ／Ｎ比に応じて補正するとき、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほどより低減されるように、前記グレイレベル差を補正することを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項７】
複数の撮像画素を配列した撮像素子により、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像し、
前記撮像素子により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、
前記グレイレベル差と所定の検出閾値とを比較し、前記グレイレベル差が前記所定の検出閾値を超えるとき該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定し、
各前記グレイレベル差とそれぞれ比較される前記所定の検出閾値を、各グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より大きくなるように決定することを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項８】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
同じ撮像画素により生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【請求項９】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【請求項１０】
前記撮像素子は、２次元画像信号を出力する２次元撮像素子であって、
異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【請求項１】
複数の撮像画素を配列した撮像素子を備える撮像部と、
繰り返しパターンが形成された試料の表面を、前記撮像部により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出するグレイレベル差検出部と、
前記グレイレベル差検出部により検出された前記グレイレベル差を、該グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正するグレイレベル差補正部と、
前記グレイレベル差補正部により補正されたグレイレベル差が、所定の検出閾値を超えるとき、該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検出部と、を備え、
前記グレイレベル差補正部は、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほどより低減されるように、前記グレイレベル差を補正することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項２】
複数の撮像画素を配列した撮像素子を備える撮像部と、
繰り返しパターンが形成された試料の表面を、前記撮像部により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出するグレイレベル差検出部と、
前記グレイレベル差と所定の検出閾値とを比較し、前記グレイレベル差が前記所定の検出閾値を超えるとき該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定する欠陥検出部と、
前記グレイレベル差検出部により検出された各前記グレイレベル差とそれぞれ比較される前記所定の検出閾値を、各グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正する検出閾値補正部と、を備え、
前記検出閾値補正部は、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より増加するように前記検出閾値を補正することを特徴とする欠陥検出装置。
【請求項３】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
グレイレベル差検出部は、同じ撮像画素により生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項４】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
グレイレベル差検出部は、異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項５】
前記撮像素子は、２次元画像信号を出力する２次元撮像素子であって、
グレイレベル差検出部は、異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の欠陥検出装置。
【請求項６】
複数の撮像画素を配列した撮像素子により、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像し、
前記撮像素子により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、
検出された前記グレイレベル差を、該グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて補正し、
補正されたグレイレベル差が、所定の検出閾値を超えるとき、該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定し、
前記グレイレベル差を前記Ｓ／Ｎ比に応じて補正するとき、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差ほどより低減されるように、前記グレイレベル差を補正することを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項７】
複数の撮像画素を配列した撮像素子により、繰り返しパターンが形成された試料の表面を撮像し、
前記撮像素子により撮像して取得した撮像画像に前記繰り返しパターンに対応して繰り返し現れる単位パターンのうちの２つの、一方の単位パターン内のある画素とこの画素に対応する他の単位パターン内の画素の、各々のグレイレベル値の差分であるグレイレベル差を検出し、
前記グレイレベル差と所定の検出閾値とを比較し、前記グレイレベル差が前記所定の検出閾値を超えるとき該グレイレベル差が検出された画素が示す部分に欠陥候補が存在すると判定し、
各前記グレイレベル差とそれぞれ比較される前記所定の検出閾値を、各グレイレベル差が検出された２つの前記グレイレベル値をそれぞれ生成した各前記撮像画素の出力信号のＳ／Ｎ比に応じて、前記Ｓ／Ｎ比がより小さな撮像画素が生成したグレイレベル値から検出されたグレイレベル差と対比される検出閾値ほど、より大きくなるように決定することを特徴とする欠陥検出方法。
【請求項８】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
同じ撮像画素により生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【請求項９】
前記撮像素子は、１次元画像信号を出力するラインセンサであって、
異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【請求項１０】
前記撮像素子は、２次元画像信号を出力する２次元撮像素子であって、
異なる撮像画素によりそれぞれ生成される２つのグレイレベル値の差分を前記グレイレベル差として検出することを特徴とする請求項６又は７に記載の欠陥検出方法。
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【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１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００９−９７９５９（Ｐ２００９−９７９５９Ａ）
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６９０２４（Ｐ２００７−２６９０２４）
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月７日（２００９．５．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月１６日（２００７．１０．１６）
【出願人】（０００１５１４９４）株式会社東京精密 (592)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]