画像検査方法および画像検査装置
【課題】高精度の検査を実現する。
【解決手段】画像検査装置は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成部４０２と、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成部４０４と、検査対象を撮影するＣＣＤカメラ３と、検査対象を撮影して得られた検査画像と上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段（位置合わせ部４０６、膨張収縮処理部４０７、欠陥箇所抽出部４０８、判定部４０９）とを備える。
【解決手段】画像検査装置は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成部４０２と、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成部４０４と、検査対象を撮影するＣＣＤカメラ３と、検査対象を撮影して得られた検査画像と上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段（位置合わせ部４０６、膨張収縮処理部４０７、欠陥箇所抽出部４０８、判定部４０９）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセンサチップなどの微細チップの表面に形成された回路パターンのような検査対象の欠陥（割れ、剥離、変形等の形状欠陥や異物の存在等）を画像で検査する画像検査方法および画像検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術を応用して作成されるセンサチップなどの微細チップは、例えば１〜２ｍｍ程度の角辺で、一枚のシリコンウェハ上に多数のチップが作成される。各チップ上には、様々な回路パターンが形成され、そのパターンは高集積化と微細化の傾向にある。このようなパターンの欠陥を検出することは、チップの良否を判定する上での重要な要素となっている。パターンの欠陥は、そのチップ上に付着したゴミなどの異物、パターンの割れ、変形、剥離など多岐に亘るとともに、検査対象のチップが微小であり数も多いため、目視では欠陥の検出が困難である。したがって、このような欠陥を自動的に検出する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された従来の検査装置では、検査対象となるチップ表面の回路パターンをＣＣＤカメラ等で撮像し、その撮像した画像（検査画像）と予め用意した基準画像とを比較して、パターンの欠陥を検出するようにしていた。
【０００４】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は従来の検査装置における基準画像の作成方法を説明するための図である。図１２（Ａ）は複数枚の正常画像の画素毎の輝度値Ｌを示し、図１２（Ｂ）は基準画像の画素毎の輝度値Ｌｒｅｆを示している。基準画像の作成方法は、まず３０枚程度の正常なチップを撮像して、３０枚程度の正常画像を用意し、これらの画像の全画素について輝度値を算出し、全正常画像について画素毎の輝度値の平均値を求める。これにより、平均画像、すなわち各画素が当該画素について算出された輝度平均値を有する基準画像が得られる（図１２（Ｂ））。
【０００５】
さらに、全正常画像の画素毎の輝度値の標準偏差を算出し、この標準偏差を定数倍した値を当該画素の上限閾値および下限閾値とする。これにより、各画素が当該画素について算出された上限閾値を有する上限閾値画像と、各画素が当該画素について算出された下限閾値を有する下限閾値画像が得られる。図１３において、Ｌｕは上限閾値画像の画素毎の輝度値を示し、Ｌｄは下限閾値画像の画素毎の輝度値を示している。
そして、従来の検査装置では、検査画像の各画素の輝度値が当該画素の上限閾値以下でかつ下限閾値以上である場合に、検査対象のチップを良品としていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９５９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された従来の検査装置では、複数枚の正常画像の平均画像を基準画像としているため、基準画像のパターンエッジ箇所（図１２（Ｂ）のＥ１）が平滑化され、検査画像に比べて輪郭がぼけるので、パターンの欠陥を過剰に抽出する原因となり、誤判定が発生する可能性があった。
【０００８】
また、特許文献１に開示された従来の検査装置では、画素毎の輝度値の標準偏差を定数倍した値を、当該画素の上限閾値および下限閾値としているが、複数枚の正常画像の位置合わせの誤差やパターンの公差等の要因でパターンエッジ箇所（図１３のＥ２）の閾値が過大となり、上限閾値はより大きな値に、下限閾値はより小さな値になってしまう。このため、上限閾値と下限閾値の間隔が大きく広がり、本来不良品と判定すべき輝度がこの広い間隔の中に収まってしまうので、不良品を良品と判断する原因となり、誤判定が発生する可能性があった。
【０００９】
さらに、特許文献１に開示された検査装置では、複数枚の正常画像を選定するのに時間がかかるという問題点があった。正常画像を選定するには、ＣＣＤカメラで撮像したチップの画像をモニターで確認して、良品か不良品かを判断し、良品を正常画像として採用するので、選定に時間がかかる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高精度の検査を実現することができる画像検査方法および画像検査装置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】
【００１１】
本発明の画像検査方法は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手順と、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手順と、検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査方法の１構成例において、前記基準画像作成手順は、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手順を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査方法の１構成例において、前記検査手順は、前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手順と、前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の画像検査装置は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手段と、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手段と、検査対象を撮影する撮影手段と、検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査装置の１構成例は、さらに、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査装置の１構成例において、前記検査手段は、前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手段と、前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手段とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、予め良品と判定された１枚の正常画像を基準画像として採用することにより、従来の検査装置のように複数枚の正常画像の平均画像を基準画像とする場合に比べて、基準画像の輪郭のぼけ等の不正常を改善することができる。また、本発明では、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成することにより、パターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みを抑えることができる。その結果、本発明では、検査対象の欠陥箇所を過不足なく抽出することができ、高精度の検査を実現することができる。また、本発明では、基準画像を作成するために１枚の正常画像を選定すればよいので、従来の検査装置のように複数枚の正常画像を選定する場合に比べて、基準画像の作成時間を短縮することができる。
【００１４】
また、本発明では、基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換することにより、基準画像のノイズ成分を除去することができるので、正常画像に存在する小さな異常箇所が基準画像に反映されることはなく、より適切な基準画像を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像検査装置の構成を示すブロック図である。
画像検査装置は、検査対象のウェハ１を載せるＸＹＺテーブル２と、ウェハ１のチップを撮像する撮影手段となるＣＣＤカメラ３と、ＣＣＤカメラ３で撮影された検査画像を処理してチップの良否判定を行う画像処理装置４と、検査結果等を表示する表示装置５と、キーボードやマウス等の入力装置６とから構成される。
【００１６】
画像処理装置４は、Ａ／Ｄ変換器４００と、記憶部４０１と、基準画像作成部４０２と、ノイズ除去部４０３と、閾値画像作成部４０４と、検査画像作成部４０５と、位置合わせ部４０６と、膨張収縮処理部４０７と、欠陥箇所抽出部４０８と、判定部４０９と、撮像制御部４１０と、表示制御部４１１と、操作入力部４１２とを有する。位置合わせ部４０６と膨張収縮処理部４０７と欠陥箇所抽出部４０８と判定部４０９とは、検査手段を構成している。
【００１７】
図２は図１の画像検査装置の動作を示すフローチャートである。まず、基準画像作成部４０２は、予め良品と判定されたチップの正常画像を基準画像として採用し（図２ステップＳ１）、閾値画像作成部４０４は、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成し（ステップＳ２）、検査手段は、チップを撮影して得られた検査画像と上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較してチップの良否判定を行う（ステップＳ３）。
【００１８】
以下、図２の各処理について詳細に説明する。まず、基準画像の作成方法について説明する。図３は本実施の形態の画像検査装置による基準画像の作成方法を示すフローチャートである。
基準画像作成部４０２は、撮像制御部４１０を介してＸＹＺテーブル２とＣＣＤカメラ３を制御し、ＣＣＤカメラ３にウェハ１の中心近傍のチップの画像を撮影させる（図３ステップＳ１００）。ＣＣＤカメラ３によって得られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４００によって画像データに変換され、記憶部４０１に格納される。
【００１９】
続いて、表示制御部４１１は、基準画像作成部４０２の指示により、記憶部４０１に格納されたチップ画像を表示装置５に表示させる（ステップＳ１０１）。
【００２０】
画像検査装置のオペレータは、表示装置５に表示されたチップ画像を見て、大きな異常箇所がないかどうかを確認する（ステップＳ１０２）。特に細かいパターンについては後述するノイズ除去が困難なので、細かいパターンに異常箇所がないかどうかを確認する。明らかな異常箇所が存在する場合には（ステップＳ１０２において判定ＮＯ）、基準画像として不適切なので、オペレータは入力装置６を操作して、「不良品」を示す判定結果を入力する。操作入力部４１２を介して判定結果を受け取った基準画像作成部４０２は、ステップＳ１００に戻って別のチップを撮影する。大きな異常箇所がない場合、オペレータは入力装置６を操作して、「良品」を示す判定結果を入力する。これで、基準画像の選定が終了したことになる。
【００２１】
次に、ノイズ除去部４０３は、選定された基準画像に存在する小さな異常箇所（ノイズ成分）を除去する（ステップＳ１０３）。図４は基準画像のノイズ除去処理を説明するための図である。ノイズ除去処理は、基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換（マスキング処理）するようにしたものである。
【００２２】
図４（Ａ）の例では、基準画像５０の箇所Ａに、例えばパターンの厚さ不足等の原因により輝度値が局所的に低下しているノイズ成分が存在する。そこで、箇所Ａの画像データを、ノイズ成分を含まない箇所Ｂの画像データで置換することにより、図４（Ｂ）に示すように箇所Ａのノイズ成分を除去することができる。ノイズ成分を含まない箇所Ｂとしては、箇所Ａの本来の輝度値と同じ明るさを有する箇所（図４（Ａ）の例では箇所Ａに隣接する箇所）を選定すればよい。ノイズ成分を含む箇所およびノイズ成分を含まない箇所の指定は、オペレータが入力装置６を操作して行う。以上で、基準画像の作成が終了する。作成された基準画像は、記憶部４０１に格納される。
【００２３】
なお、図３では、チップの画像を１枚ずつ撮影しているが、これに限るものではなく、複数枚のチップの画像を同時に撮影し、これらの撮影した画像の中から基準画像を選定するようにしてもよい。
【００２４】
次に、上限閾値画像および下限閾値画像の作成方法について説明する。図５は本実施の形態の画像検査装置による閾値画像の作成方法を示すフローチャートである。
閾値画像作成部４０４は、基準画像の全画素の輝度値を検出する（ステップＳ２００）。続いて、閾値画像作成部４０４は、予め設定された上限閾値（例えば＋１０）を記憶部４０１から取得し（ステップＳ２０１）、基準画像の各画素の輝度値に上限閾値を加算することにより、上限閾値画像を作成する（ステップＳ２０２）。基準画像の画素ｉの輝度値をＬｒｅｆ（ｉ）、上限閾値をＴＨｕとすると、上限閾値画像の画素ｉの輝度値Ｌｕ（ｉ）は次式のようになる。
Ｌｕ（ｉ）＝Ｌｒｅｆ（ｉ）＋ＴＨｕ ・・・（１）
【００２５】
また、閾値画像作成部４０４は、予め設定された下限閾値（例えば−１０）を記憶部４０１から取得し（ステップＳ２０３）、基準画像の各画素の輝度値に下限閾値を加算することにより、下限閾値画像を作成する（ステップＳ２０４）。下限閾値をＴＨｄとすると、下限閾値画像の画素ｉの輝度値Ｌｄ（ｉ）は次式のようになる。
Ｌｄ（ｉ）＝Ｌｒｅｆ（ｉ）＋ＴＨｄ ・・・（２）
【００２６】
以上で、閾値画像の作成が終了する。作成された上限閾値画像および下限閾値画像は、記憶部４０１に格納される。図６に基準画像、上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す。上限閾値ＴＨｕおよび下限閾値ＴＨｄは、パターンの欠陥を過不足なく抽出できるように予め設定しておけばよい。具体的には、ロット内の輝度バラツキを予め測定し、測定した輝度バラツキに基づいて上限閾値ＴＨｕおよび下限閾値ＴＨｄを設定すればよい。
【００２７】
次に、ウェハ１のチップの検査方法について説明する。図７は本実施の形態の画像検査装置によるチップの検査方法を示すフローチャートである。
検査画像作成部４０５は、撮像制御部４１０を介してＸＹＺテーブル２とＣＣＤカメラ３を制御し、ＣＣＤカメラ３にウェハ１のチップの画像を撮影させる（図７ステップＳ３００）。ＣＣＤカメラ３によって得られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４００によって検査画像の画像データに変換され、記憶部４０１に格納される。こうして、検査画像が作成される。
【００２８】
次に、位置合わせ部４０６は、記憶部４０１に格納された上限閾値画像および下限閾値画像と検査画像との位置合わせを行う（ステップＳ３０１）。この位置合わせ処理において、位置合わせ部４０６は、上限閾値画像および下限閾値画像に存在する所定の位置決めマーク（あるいは位置決めマークに相当するパターン）の位置が、対応する検査画像に存在する位置決めマーク（あるいは位置決めマークに相当するパターン）の位置と一致するように、検査画像を移動、回転させればよい。上限閾値画像および下限閾値画像を移動、回転させてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
続いて、膨張収縮処理部４０７は、上限閾値画像に８近傍の膨張処理を施し（ステップＳ３０２）、下限閾値画像に８近傍の収縮処理を施す（ステップＳ３０３）。図８は８近傍の画素を説明するための図、図９は上限閾値画像の膨張処理を説明するための図である。図８、図９の枡目は画素を表し、図９の枡目中の数値は画素の輝度を表している。
【００３０】
８近傍とは、図８に示すように注目画素９０に隣接する８つの近傍の画素を表す。上限閾値画像の膨張処理は、注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較し、最大値を近傍画素の輝度値とする処理である。図９（Ａ）の中央の注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較した結果として、明るい領域が膨張しているように見える（図９（Ｂ））。
一方、下限閾値画像の収縮処理は、注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較し、最小値を近傍画素の輝度値とする処理である。収縮処理を行うと、結果として明るい領域が収縮しているように見える。
【００３１】
上限閾値画像の膨張処理および下限閾値画像の収縮処理を行う理由は、位置合わせの１画素分の誤差を吸収し、後述する比較処理を行う際に位置合わせの誤差が結果に影響を与えないようにするためである。
なお、ステップＳ３０２，Ｓ３０３の処理では、閾値画像の全域にわたって１画素分の処理を行っているが、画像の領域によっては位置ずれがより大きいと考えられる場合には、特定の箇所についてのみ、より大きい膨張量と収縮量で処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
次に、欠陥箇所抽出部４０８は、膨張処理後の上限閾値画像および収縮処理後の下限閾値画像と検査画像とを比較し、欠陥箇所を抽出する（ステップＳ３０４）。この比較処理において、欠陥箇所抽出部４０８は、膨張処理後の上限閾値画像と検査画像とを対応する画素毎に比較すると共に、収縮処理後の下限閾値画像と検査画像とを対応する画素毎に比較し、検査画像の画素の輝度値が上限閾値画像の画素の輝度値を上回るか、あるいは下限閾値画像の画素の輝度値を下回る場合に、検査画像の当該画素を「１」（白色）とし、検査画像の画素の輝度値が上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ下限閾値画像の画素の輝度値以上である場合に、検査画像の当該画素を「０」（黒色）とする。これにより、欠陥箇所が白色で、欠陥がない箇所が黒色となる２値化画像が得られる。この２値化画像は、記憶部４０１に格納される。
【００３３】
判定部４０９は、２値化画像の白書画素のエッジを追跡するラベリング処理によって、白色画素が連続した領域を一括りにしてまとめる処理を行い、この領域の面積、すなわち画素数を計測する（ステップＳ３０５）。
判定部４０９は、ステップＳ３０５の計測結果を所定の判定基準と比較し、画素数が判定基準を超えている領域があるかどうかを判定する（ステップＳ３０６）。判定部４０９は、画素数が判定基準を超えている領域があれば、検査画像のチップを不良品として判定し、全ての領域の画素数が判定基準内であれば、検査画像のチップを良品として判定する。
【００３４】
続いて、判定部４０９は、結果画像を生成する。表示制御部４１１は、判定部４０９の指示により、結果画像を表示装置５に表示させる（ステップＳ３０７）。結果画像は、欠陥箇所を目視で容易に把握できるように、検査画像上に欠陥箇所を例えば円で囲んで表示すると同時に、判定結果（良品／不良品）を表示するものである。
そして、判定部４０９は、ウェハ１の全てのチップを検査したかどうかを判定する（ステップＳ３０８）。ウェハ１に検査していないチップが存在する場合には、ステップＳ３００に戻る。全てのチップについてステップＳ３００〜Ｓ３０７の処理が終わった時点で、検査が終了する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、予め良品と判定された１枚の正常画像を基準画像として採用することにより、従来の検査装置のように複数枚の正常画像の平均画像を基準画像とする場合に比べて、基準画像の輪郭のぼけ等の不正常を改善することができる。また、本実施の形態では、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成することにより、パターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みを抑えることができる。その結果、本実施の形態では、検査対象の欠陥箇所を過不足なく抽出することができ、高精度の検査を実現することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、基準画像を作成するために１枚の正常画像を選定すればよいので、従来の検査装置のように複数枚の正常画像を選定する場合に比べて、基準画像の作成時間を短縮することができる。また、本実施の形態では、基準画像のノイズ成分を除去することができるので、正常画像に存在する小さな異常箇所が基準画像に反映されることはなく、より適切な基準画像を作成することができる。
【００３７】
図１０は特許文献１に開示された従来の検査装置と本実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像を比較した図であり、図１０（Ａ）は検査画像の１例を示す図、図１０（Ｂ）は従来の検査装置で作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示す図、図１０（Ｃ）は本実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示す図である。図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の検査画像のＩ−Ｉ’線の位置について作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示している。Ｌｒｅｆは基準画像の輝度値、Ｌｕは上限閾値画像の輝度値、Ｌｄは下限閾値画像の輝度値である。
【００３８】
図１０（Ｂ）と図１０（Ｃ）の比較から明らかなように、本実施の形態によれば、基準画像の輪郭のぼけ（パターンエッジ箇所の鈍り）が改善され、またパターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みが抑えられていることが分かる。
【００３９】
図１１は特許文献１に開示された従来の検査装置と本実施の形態の画像検査装置の欠陥箇所抽出結果を比較した図である。図１１（Ａ）はパターンの線状の欠陥１２１が発生しているチップの検査画像、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の検査画像から従来の検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）の検査画像から本実施の形態の画像検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果である。
【００４０】
図１１（Ｄ）は基板の欠損１２２が発生しているチップの検査画像、図１１（Ｅ）は図１１（Ｄ）の検査画像から従来の検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果、図１１（Ｆ）は図１１（Ｄ）の検査画像から本実施の形態の画像検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果である。
【００４１】
欠陥箇所抽出結果の比較から明らかなように、本実施の形態によれば、背景とのコントラスト差がより小さい欠陥箇所も抽出することができ、欠陥箇所の輪郭もよりはっきりしていることが分かる。
【００４２】
なお、図７では、チップの画像を１枚ずつ撮影しているが、これに限るものではなく、複数枚のチップの検査画像を同時に撮影し、これらの検査画像を順番にもしくは並行して検査してもよいことは言うまでもない。
また、本実施の形態では、ウェハに形成されたセンサチップを検査対象としているが、これに限るものではなく、本発明は、ロット内で輝度バラツキが安定（輝度バラツキ＜抽出したい欠陥と背景との輝度差）しているものであれば様々な検査対象に適用可能である。
【００４３】
なお、本実施の形態の画像処理装置４は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて本発明の画像検査方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、記録媒体から読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、プログラムに従って本実施の形態で説明したような処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、微細な検査対象の欠陥を画像で検査する技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像検査装置による基準画像の作成方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における基準画像のノイズ除去処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像検査装置による閾値画像の作成方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における基準画像、上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る画像検査装置によるチップの検査方法を示すフローチャートである。
【図８】膨張処理および収縮処理における８近傍の画素を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態における上限閾値画像の膨張処理を説明するための図である。
【図１０】従来の検査装置と本発明の実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像を比較した図である。
【図１１】従来の検査装置と本発明の実施の形態の画像検査装置の欠陥箇所抽出結果を比較した図である。
【図１２】従来の検査装置における基準画像の作成方法を説明するための図である。
【図１３】従来の検査装置における上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ウェハ、２…ＸＹＺテーブル、３…ＣＣＤカメラ、４…画像処理装置、５…表示装置、６…入力装置、４００…Ａ／Ｄ変換器、４０１…記憶部、４０２…基準画像作成部、４０３…ノイズ除去部、４０４…閾値画像作成部、４０５…検査画像作成部、４０６…位置合わせ部、４０７…膨張収縮処理部、４０８…欠陥箇所抽出部、４０９…判定部、４１０…撮像制御部、４１１…表示制御部、４１２…操作入力部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばセンサチップなどの微細チップの表面に形成された回路パターンのような検査対象の欠陥（割れ、剥離、変形等の形状欠陥や異物の存在等）を画像で検査する画像検査方法および画像検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロマシニング技術を応用して作成されるセンサチップなどの微細チップは、例えば１〜２ｍｍ程度の角辺で、一枚のシリコンウェハ上に多数のチップが作成される。各チップ上には、様々な回路パターンが形成され、そのパターンは高集積化と微細化の傾向にある。このようなパターンの欠陥を検出することは、チップの良否を判定する上での重要な要素となっている。パターンの欠陥は、そのチップ上に付着したゴミなどの異物、パターンの割れ、変形、剥離など多岐に亘るとともに、検査対象のチップが微小であり数も多いため、目視では欠陥の検出が困難である。したがって、このような欠陥を自動的に検出する技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に開示された従来の検査装置では、検査対象となるチップ表面の回路パターンをＣＣＤカメラ等で撮像し、その撮像した画像（検査画像）と予め用意した基準画像とを比較して、パターンの欠陥を検出するようにしていた。
【０００４】
図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）は従来の検査装置における基準画像の作成方法を説明するための図である。図１２（Ａ）は複数枚の正常画像の画素毎の輝度値Ｌを示し、図１２（Ｂ）は基準画像の画素毎の輝度値Ｌｒｅｆを示している。基準画像の作成方法は、まず３０枚程度の正常なチップを撮像して、３０枚程度の正常画像を用意し、これらの画像の全画素について輝度値を算出し、全正常画像について画素毎の輝度値の平均値を求める。これにより、平均画像、すなわち各画素が当該画素について算出された輝度平均値を有する基準画像が得られる（図１２（Ｂ））。
【０００５】
さらに、全正常画像の画素毎の輝度値の標準偏差を算出し、この標準偏差を定数倍した値を当該画素の上限閾値および下限閾値とする。これにより、各画素が当該画素について算出された上限閾値を有する上限閾値画像と、各画素が当該画素について算出された下限閾値を有する下限閾値画像が得られる。図１３において、Ｌｕは上限閾値画像の画素毎の輝度値を示し、Ｌｄは下限閾値画像の画素毎の輝度値を示している。
そして、従来の検査装置では、検査画像の各画素の輝度値が当該画素の上限閾値以下でかつ下限閾値以上である場合に、検査対象のチップを良品としていた。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１９５９５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に開示された従来の検査装置では、複数枚の正常画像の平均画像を基準画像としているため、基準画像のパターンエッジ箇所（図１２（Ｂ）のＥ１）が平滑化され、検査画像に比べて輪郭がぼけるので、パターンの欠陥を過剰に抽出する原因となり、誤判定が発生する可能性があった。
【０００８】
また、特許文献１に開示された従来の検査装置では、画素毎の輝度値の標準偏差を定数倍した値を、当該画素の上限閾値および下限閾値としているが、複数枚の正常画像の位置合わせの誤差やパターンの公差等の要因でパターンエッジ箇所（図１３のＥ２）の閾値が過大となり、上限閾値はより大きな値に、下限閾値はより小さな値になってしまう。このため、上限閾値と下限閾値の間隔が大きく広がり、本来不良品と判定すべき輝度がこの広い間隔の中に収まってしまうので、不良品を良品と判断する原因となり、誤判定が発生する可能性があった。
【０００９】
さらに、特許文献１に開示された検査装置では、複数枚の正常画像を選定するのに時間がかかるという問題点があった。正常画像を選定するには、ＣＣＤカメラで撮像したチップの画像をモニターで確認して、良品か不良品かを判断し、良品を正常画像として採用するので、選定に時間がかかる。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、高精度の検査を実現することができる画像検査方法および画像検査装置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】
【００１１】
本発明の画像検査方法は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手順と、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手順と、検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手順とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査方法の１構成例において、前記基準画像作成手順は、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手順を含むことを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査方法の１構成例において、前記検査手順は、前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手順と、前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手順とを含むことを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の画像検査装置は、予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手段と、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手段と、検査対象を撮影する撮影手段と、検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査装置の１構成例は、さらに、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の画像検査装置の１構成例において、前記検査手段は、前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手段と、前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手段とを含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、予め良品と判定された１枚の正常画像を基準画像として採用することにより、従来の検査装置のように複数枚の正常画像の平均画像を基準画像とする場合に比べて、基準画像の輪郭のぼけ等の不正常を改善することができる。また、本発明では、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成することにより、パターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みを抑えることができる。その結果、本発明では、検査対象の欠陥箇所を過不足なく抽出することができ、高精度の検査を実現することができる。また、本発明では、基準画像を作成するために１枚の正常画像を選定すればよいので、従来の検査装置のように複数枚の正常画像を選定する場合に比べて、基準画像の作成時間を短縮することができる。
【００１４】
また、本発明では、基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換することにより、基準画像のノイズ成分を除去することができるので、正常画像に存在する小さな異常箇所が基準画像に反映されることはなく、より適切な基準画像を作成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態に係る画像検査装置の構成を示すブロック図である。
画像検査装置は、検査対象のウェハ１を載せるＸＹＺテーブル２と、ウェハ１のチップを撮像する撮影手段となるＣＣＤカメラ３と、ＣＣＤカメラ３で撮影された検査画像を処理してチップの良否判定を行う画像処理装置４と、検査結果等を表示する表示装置５と、キーボードやマウス等の入力装置６とから構成される。
【００１６】
画像処理装置４は、Ａ／Ｄ変換器４００と、記憶部４０１と、基準画像作成部４０２と、ノイズ除去部４０３と、閾値画像作成部４０４と、検査画像作成部４０５と、位置合わせ部４０６と、膨張収縮処理部４０７と、欠陥箇所抽出部４０８と、判定部４０９と、撮像制御部４１０と、表示制御部４１１と、操作入力部４１２とを有する。位置合わせ部４０６と膨張収縮処理部４０７と欠陥箇所抽出部４０８と判定部４０９とは、検査手段を構成している。
【００１７】
図２は図１の画像検査装置の動作を示すフローチャートである。まず、基準画像作成部４０２は、予め良品と判定されたチップの正常画像を基準画像として採用し（図２ステップＳ１）、閾値画像作成部４０４は、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成し（ステップＳ２）、検査手段は、チップを撮影して得られた検査画像と上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較してチップの良否判定を行う（ステップＳ３）。
【００１８】
以下、図２の各処理について詳細に説明する。まず、基準画像の作成方法について説明する。図３は本実施の形態の画像検査装置による基準画像の作成方法を示すフローチャートである。
基準画像作成部４０２は、撮像制御部４１０を介してＸＹＺテーブル２とＣＣＤカメラ３を制御し、ＣＣＤカメラ３にウェハ１の中心近傍のチップの画像を撮影させる（図３ステップＳ１００）。ＣＣＤカメラ３によって得られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４００によって画像データに変換され、記憶部４０１に格納される。
【００１９】
続いて、表示制御部４１１は、基準画像作成部４０２の指示により、記憶部４０１に格納されたチップ画像を表示装置５に表示させる（ステップＳ１０１）。
【００２０】
画像検査装置のオペレータは、表示装置５に表示されたチップ画像を見て、大きな異常箇所がないかどうかを確認する（ステップＳ１０２）。特に細かいパターンについては後述するノイズ除去が困難なので、細かいパターンに異常箇所がないかどうかを確認する。明らかな異常箇所が存在する場合には（ステップＳ１０２において判定ＮＯ）、基準画像として不適切なので、オペレータは入力装置６を操作して、「不良品」を示す判定結果を入力する。操作入力部４１２を介して判定結果を受け取った基準画像作成部４０２は、ステップＳ１００に戻って別のチップを撮影する。大きな異常箇所がない場合、オペレータは入力装置６を操作して、「良品」を示す判定結果を入力する。これで、基準画像の選定が終了したことになる。
【００２１】
次に、ノイズ除去部４０３は、選定された基準画像に存在する小さな異常箇所（ノイズ成分）を除去する（ステップＳ１０３）。図４は基準画像のノイズ除去処理を説明するための図である。ノイズ除去処理は、基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換（マスキング処理）するようにしたものである。
【００２２】
図４（Ａ）の例では、基準画像５０の箇所Ａに、例えばパターンの厚さ不足等の原因により輝度値が局所的に低下しているノイズ成分が存在する。そこで、箇所Ａの画像データを、ノイズ成分を含まない箇所Ｂの画像データで置換することにより、図４（Ｂ）に示すように箇所Ａのノイズ成分を除去することができる。ノイズ成分を含まない箇所Ｂとしては、箇所Ａの本来の輝度値と同じ明るさを有する箇所（図４（Ａ）の例では箇所Ａに隣接する箇所）を選定すればよい。ノイズ成分を含む箇所およびノイズ成分を含まない箇所の指定は、オペレータが入力装置６を操作して行う。以上で、基準画像の作成が終了する。作成された基準画像は、記憶部４０１に格納される。
【００２３】
なお、図３では、チップの画像を１枚ずつ撮影しているが、これに限るものではなく、複数枚のチップの画像を同時に撮影し、これらの撮影した画像の中から基準画像を選定するようにしてもよい。
【００２４】
次に、上限閾値画像および下限閾値画像の作成方法について説明する。図５は本実施の形態の画像検査装置による閾値画像の作成方法を示すフローチャートである。
閾値画像作成部４０４は、基準画像の全画素の輝度値を検出する（ステップＳ２００）。続いて、閾値画像作成部４０４は、予め設定された上限閾値（例えば＋１０）を記憶部４０１から取得し（ステップＳ２０１）、基準画像の各画素の輝度値に上限閾値を加算することにより、上限閾値画像を作成する（ステップＳ２０２）。基準画像の画素ｉの輝度値をＬｒｅｆ（ｉ）、上限閾値をＴＨｕとすると、上限閾値画像の画素ｉの輝度値Ｌｕ（ｉ）は次式のようになる。
Ｌｕ（ｉ）＝Ｌｒｅｆ（ｉ）＋ＴＨｕ ・・・（１）
【００２５】
また、閾値画像作成部４０４は、予め設定された下限閾値（例えば−１０）を記憶部４０１から取得し（ステップＳ２０３）、基準画像の各画素の輝度値に下限閾値を加算することにより、下限閾値画像を作成する（ステップＳ２０４）。下限閾値をＴＨｄとすると、下限閾値画像の画素ｉの輝度値Ｌｄ（ｉ）は次式のようになる。
Ｌｄ（ｉ）＝Ｌｒｅｆ（ｉ）＋ＴＨｄ ・・・（２）
【００２６】
以上で、閾値画像の作成が終了する。作成された上限閾値画像および下限閾値画像は、記憶部４０１に格納される。図６に基準画像、上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す。上限閾値ＴＨｕおよび下限閾値ＴＨｄは、パターンの欠陥を過不足なく抽出できるように予め設定しておけばよい。具体的には、ロット内の輝度バラツキを予め測定し、測定した輝度バラツキに基づいて上限閾値ＴＨｕおよび下限閾値ＴＨｄを設定すればよい。
【００２７】
次に、ウェハ１のチップの検査方法について説明する。図７は本実施の形態の画像検査装置によるチップの検査方法を示すフローチャートである。
検査画像作成部４０５は、撮像制御部４１０を介してＸＹＺテーブル２とＣＣＤカメラ３を制御し、ＣＣＤカメラ３にウェハ１のチップの画像を撮影させる（図７ステップＳ３００）。ＣＣＤカメラ３によって得られた画像信号は、Ａ／Ｄ変換器４００によって検査画像の画像データに変換され、記憶部４０１に格納される。こうして、検査画像が作成される。
【００２８】
次に、位置合わせ部４０６は、記憶部４０１に格納された上限閾値画像および下限閾値画像と検査画像との位置合わせを行う（ステップＳ３０１）。この位置合わせ処理において、位置合わせ部４０６は、上限閾値画像および下限閾値画像に存在する所定の位置決めマーク（あるいは位置決めマークに相当するパターン）の位置が、対応する検査画像に存在する位置決めマーク（あるいは位置決めマークに相当するパターン）の位置と一致するように、検査画像を移動、回転させればよい。上限閾値画像および下限閾値画像を移動、回転させてもよいことは言うまでもない。
【００２９】
続いて、膨張収縮処理部４０７は、上限閾値画像に８近傍の膨張処理を施し（ステップＳ３０２）、下限閾値画像に８近傍の収縮処理を施す（ステップＳ３０３）。図８は８近傍の画素を説明するための図、図９は上限閾値画像の膨張処理を説明するための図である。図８、図９の枡目は画素を表し、図９の枡目中の数値は画素の輝度を表している。
【００３０】
８近傍とは、図８に示すように注目画素９０に隣接する８つの近傍の画素を表す。上限閾値画像の膨張処理は、注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較し、最大値を近傍画素の輝度値とする処理である。図９（Ａ）の中央の注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較した結果として、明るい領域が膨張しているように見える（図９（Ｂ））。
一方、下限閾値画像の収縮処理は、注目画素の輝度値を近傍画素の輝度値と比較し、最小値を近傍画素の輝度値とする処理である。収縮処理を行うと、結果として明るい領域が収縮しているように見える。
【００３１】
上限閾値画像の膨張処理および下限閾値画像の収縮処理を行う理由は、位置合わせの１画素分の誤差を吸収し、後述する比較処理を行う際に位置合わせの誤差が結果に影響を与えないようにするためである。
なお、ステップＳ３０２，Ｓ３０３の処理では、閾値画像の全域にわたって１画素分の処理を行っているが、画像の領域によっては位置ずれがより大きいと考えられる場合には、特定の箇所についてのみ、より大きい膨張量と収縮量で処理を行うようにしてもよい。
【００３２】
次に、欠陥箇所抽出部４０８は、膨張処理後の上限閾値画像および収縮処理後の下限閾値画像と検査画像とを比較し、欠陥箇所を抽出する（ステップＳ３０４）。この比較処理において、欠陥箇所抽出部４０８は、膨張処理後の上限閾値画像と検査画像とを対応する画素毎に比較すると共に、収縮処理後の下限閾値画像と検査画像とを対応する画素毎に比較し、検査画像の画素の輝度値が上限閾値画像の画素の輝度値を上回るか、あるいは下限閾値画像の画素の輝度値を下回る場合に、検査画像の当該画素を「１」（白色）とし、検査画像の画素の輝度値が上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ下限閾値画像の画素の輝度値以上である場合に、検査画像の当該画素を「０」（黒色）とする。これにより、欠陥箇所が白色で、欠陥がない箇所が黒色となる２値化画像が得られる。この２値化画像は、記憶部４０１に格納される。
【００３３】
判定部４０９は、２値化画像の白書画素のエッジを追跡するラベリング処理によって、白色画素が連続した領域を一括りにしてまとめる処理を行い、この領域の面積、すなわち画素数を計測する（ステップＳ３０５）。
判定部４０９は、ステップＳ３０５の計測結果を所定の判定基準と比較し、画素数が判定基準を超えている領域があるかどうかを判定する（ステップＳ３０６）。判定部４０９は、画素数が判定基準を超えている領域があれば、検査画像のチップを不良品として判定し、全ての領域の画素数が判定基準内であれば、検査画像のチップを良品として判定する。
【００３４】
続いて、判定部４０９は、結果画像を生成する。表示制御部４１１は、判定部４０９の指示により、結果画像を表示装置５に表示させる（ステップＳ３０７）。結果画像は、欠陥箇所を目視で容易に把握できるように、検査画像上に欠陥箇所を例えば円で囲んで表示すると同時に、判定結果（良品／不良品）を表示するものである。
そして、判定部４０９は、ウェハ１の全てのチップを検査したかどうかを判定する（ステップＳ３０８）。ウェハ１に検査していないチップが存在する場合には、ステップＳ３００に戻る。全てのチップについてステップＳ３００〜Ｓ３０７の処理が終わった時点で、検査が終了する。
【００３５】
以上のように、本実施の形態では、予め良品と判定された１枚の正常画像を基準画像として採用することにより、従来の検査装置のように複数枚の正常画像の平均画像を基準画像とする場合に比べて、基準画像の輪郭のぼけ等の不正常を改善することができる。また、本実施の形態では、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成することにより、パターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みを抑えることができる。その結果、本実施の形態では、検査対象の欠陥箇所を過不足なく抽出することができ、高精度の検査を実現することができる。
【００３６】
また、本実施の形態では、基準画像を作成するために１枚の正常画像を選定すればよいので、従来の検査装置のように複数枚の正常画像を選定する場合に比べて、基準画像の作成時間を短縮することができる。また、本実施の形態では、基準画像のノイズ成分を除去することができるので、正常画像に存在する小さな異常箇所が基準画像に反映されることはなく、より適切な基準画像を作成することができる。
【００３７】
図１０は特許文献１に開示された従来の検査装置と本実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像を比較した図であり、図１０（Ａ）は検査画像の１例を示す図、図１０（Ｂ）は従来の検査装置で作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示す図、図１０（Ｃ）は本実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示す図である。図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）は、図１０（Ａ）の検査画像のＩ−Ｉ’線の位置について作成した基準画像および閾値画像の輝度値を示している。Ｌｒｅｆは基準画像の輝度値、Ｌｕは上限閾値画像の輝度値、Ｌｄは下限閾値画像の輝度値である。
【００３８】
図１０（Ｂ）と図１０（Ｃ）の比較から明らかなように、本実施の形態によれば、基準画像の輪郭のぼけ（パターンエッジ箇所の鈍り）が改善され、またパターンエッジ箇所における上限閾値および下限閾値の過剰な歪みが抑えられていることが分かる。
【００３９】
図１１は特許文献１に開示された従来の検査装置と本実施の形態の画像検査装置の欠陥箇所抽出結果を比較した図である。図１１（Ａ）はパターンの線状の欠陥１２１が発生しているチップの検査画像、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）の検査画像から従来の検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果、図１１（Ｃ）は図１１（Ａ）の検査画像から本実施の形態の画像検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果である。
【００４０】
図１１（Ｄ）は基板の欠損１２２が発生しているチップの検査画像、図１１（Ｅ）は図１１（Ｄ）の検査画像から従来の検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果、図１１（Ｆ）は図１１（Ｄ）の検査画像から本実施の形態の画像検査装置によって求めた欠陥箇所抽出結果である。
【００４１】
欠陥箇所抽出結果の比較から明らかなように、本実施の形態によれば、背景とのコントラスト差がより小さい欠陥箇所も抽出することができ、欠陥箇所の輪郭もよりはっきりしていることが分かる。
【００４２】
なお、図７では、チップの画像を１枚ずつ撮影しているが、これに限るものではなく、複数枚のチップの検査画像を同時に撮影し、これらの検査画像を順番にもしくは並行して検査してもよいことは言うまでもない。
また、本実施の形態では、ウェハに形成されたセンサチップを検査対象としているが、これに限るものではなく、本発明は、ロット内で輝度バラツキが安定（輝度バラツキ＜抽出したい欠陥と背景との輝度差）しているものであれば様々な検査対象に適用可能である。
【００４３】
なお、本実施の形態の画像処理装置４は、ＣＰＵ、記憶装置および外部とのインタフェースを備えたコンピュータによって実現することができる。このようなコンピュータにおいて本発明の画像検査方法を実現させるためのプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカードなどの記録媒体に記録された状態で提供される。ＣＰＵは、記録媒体から読み込んだプログラムを記憶装置に書き込み、プログラムに従って本実施の形態で説明したような処理を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明は、微細な検査対象の欠陥を画像で検査する技術に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像検査装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態に係る画像検査装置による基準画像の作成方法を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における基準画像のノイズ除去処理を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る画像検査装置による閾値画像の作成方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態における基準画像、上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る画像検査装置によるチップの検査方法を示すフローチャートである。
【図８】膨張処理および収縮処理における８近傍の画素を説明するための図である。
【図９】本発明の実施の形態における上限閾値画像の膨張処理を説明するための図である。
【図１０】従来の検査装置と本発明の実施の形態の画像検査装置で作成した基準画像および閾値画像を比較した図である。
【図１１】従来の検査装置と本発明の実施の形態の画像検査装置の欠陥箇所抽出結果を比較した図である。
【図１２】従来の検査装置における基準画像の作成方法を説明するための図である。
【図１３】従来の検査装置における上限閾値画像および下限閾値画像の輝度値の１例を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１…ウェハ、２…ＸＹＺテーブル、３…ＣＣＤカメラ、４…画像処理装置、５…表示装置、６…入力装置、４００…Ａ／Ｄ変換器、４０１…記憶部、４０２…基準画像作成部、４０３…ノイズ除去部、４０４…閾値画像作成部、４０５…検査画像作成部、４０６…位置合わせ部、４０７…膨張収縮処理部、４０８…欠陥箇所抽出部、４０９…判定部、４１０…撮像制御部、４１１…表示制御部、４１２…操作入力部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手順と、
前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手順と、
検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手順とを備えることを特徴とする画像検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像検査方法において、
前記基準画像作成手順は、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手順を含むことを特徴とする画像検査方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像検査方法において、
前記検査手順は、
前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手順と、
前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手順とを含むことを特徴とする画像検査方法。
【請求項４】
予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手段と、
前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手段と、
検査対象を撮影する撮影手段と、
検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段とを備えることを特徴とする画像検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像検査装置において、
さらに、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手段を備えることを特徴とする画像検査装置。
【請求項６】
請求項４記載の画像検査装置において、
前記検査手段は、
前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手段と、
前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手段とを含むことを特徴とする画像検査装置。
【請求項１】
予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手順と、
前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手順と、
検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手順とを備えることを特徴とする画像検査方法。
【請求項２】
請求項１記載の画像検査方法において、
前記基準画像作成手順は、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手順を含むことを特徴とする画像検査方法。
【請求項３】
請求項１記載の画像検査方法において、
前記検査手順は、
前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手順と、
前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手順とを含むことを特徴とする画像検査方法。
【請求項４】
予め良品と判定された検査対象の正常画像を基準画像として採用する基準画像作成手段と、
前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された上限閾値を加算して上限閾値画像を作成すると共に、前記基準画像の各画素の輝度値に予め設定された下限閾値を加算して下限閾値画像を作成する閾値画像作成手段と、
検査対象を撮影する撮影手段と、
検査対象を撮影して得られた検査画像と前記上限閾値画像および下限閾値画像とを画素毎に比較して検査対象の良否判定を行う検査手段とを備えることを特徴とする画像検査装置。
【請求項５】
請求項４記載の画像検査装置において、
さらに、前記基準画像のノイズ成分を含む箇所の画像データを、ノイズ成分を含まない箇所の画像データで置換するノイズ除去手段を備えることを特徴とする画像検査装置。
【請求項６】
請求項４記載の画像検査装置において、
前記検査手段は、
前記検査画像の画素のうち、前記上限閾値画像の画素よりも高い輝度値を有する画素および前記下限閾値画像の画素よりも低い輝度値を有する画素を第１の輝度値の画素とし、前記上限閾値画像の画素の輝度値以下かつ前記下限閾値画像の画素の輝度値以上の画素を第２の輝度値の画素として２値化画像を生成する欠陥箇所抽出手段と、
前記２値化画像について所定の判定基準に基づいて検査を行い、検査対象の良否判定を行う判定手段とを含むことを特徴とする画像検査装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１２】
【図１３】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１０−９１３６０（Ｐ２０１０−９１３６０Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６０４３１（Ｐ２００８−２６０４３１）
【出願日】平成２０年１０月７日（２００８．１０．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月７日（２００８．１０．７）
【出願人】（０００００６６６６）株式会社山武 (1,808)
【Ｆターム（参考）】
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