(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を拡大観察して得た観察画像と参照画像を比較して前記試料上の観察位置を決定するテンプレートマッチング処理を行う画像判定方法において、
前記画像の比較領域を複数の領域に分割して各分割領域毎に観察画像と参照画像を比較して相関値を算出し、
算出した相関値が予め定めたしきい値を越えているときには該分割領域は観察画像と参照画像が一致していると判断し、しきい値を越えていないときには該分割領域は観察画像と参照画像が不一致であると判断し、
不一致であると判断した分割領域が互いに隣接しているときには不一致と判断した分割領域に異物が混入していると判断し、不一致と判断した分割領域を除いた残りの分割領域の相関値を総合的に算出して観察画像と参照画像の一致、不一致を判定し、
不一致と判断された分割領域が観察画像の隣接しない離れた領域に位置するように分かれて分布する場合には、異物の混入ではなく参照画像とは別のパターンであると判断して観察画像を分別することを特徴とする画像判定方法。
【請求項２】
試料を拡大観察して得た観察画像と参照画像を比較して前記試料上の観察位置を決定するテンプレートマッチング処理を行う演算装置を備えた欠陥検査装置において、
前記演算装置は、前記画像の比較領域を複数の領域に分割して各分割領域毎に観察画像と参照画像を比較して相関値を算出し、
算出した相関値が予め定めたしきい値を越えているときには該分割領域は観察画像と参照画像が一致していると判断し、しきい値を越えていないときには該分割領域は観察画像と参照画像が不一致であると判断し、
不一致であると判断した分割領域が互いに隣接しているときには不一致と判断した分割領域に異物が混入していると判断し、不一致と判断した分割領域を除いた残りの分割領域の相関値を総合的に算出して観察画像と参照画像の一致、不一致を判定し、
不一致と判断された分割領域が観察画像の隣接しない離れた領域に位置するように分かれて分布する場合には、異物の混入ではなく参照画像とは別のパターンであると判断して観察画像を分別することを特徴とする欠陥検査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像判定方法および欠陥検査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開昭６２−２１０５９６号公報においては、テンプレートマッチング処理の高速化のために、テンプレートをモザイク状に分割し、各々分割されたテンプレートでパターンマッチング処理を行い、各々分割されたテンプレートによる処理結果を合成することにより、テンプレート全体で行うテンプレートマッチング処理と等価な処理を行うことを可能にしている。
【０００３】
また、分割されたテンプレートのうちで、特に特徴のある複数の部分を選択してテンプレートマッチング処理をすることにより、テンプレート全体で行うときと略等価なテンプレートマッチング処理をより短い処理時間で行うことを可能にしている。
【０００４】
しかし、この従来の技術においては、サーチ対象となる画像における欠陥は考慮されていないために、半導体検査装置のように観察対象を高倍率の顕微鏡等で拡大して観察するときに、実際には数μメートルという小さな異物が付着している場合には、この異物が拡大されることによって観察対象が大きく変わって見え、テンプレートマッチング処理で別の形状と判断してしまう場合がある。
【０００５】
また、特開平６−２４２２５１号公報には、画像を複数のブロックに分割して各分割ブロック毎に基準画像と入力画像の一致、不一致を判定し、各分割ブロックに対する判定結果を総合的に見た一致、不一致を判定を行う画像識別装置が開示されている。しかしながら、この従来の技術は、試料を拡大して観察する場合には、異物が付着しているブロックがあると該ブロックが不一致と判定されてしまうことから、全体的には不一致という判定結果になってしまう不都合がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前述したような従来の画像識別方法および装置では、半導体製造過程などにおいて、サーチ対象となる形状を示す画像として定義されたテンプレート画像と同じ形状を半導体ウェハを拡大観察して取得した観察画像上でサーチすることにより観察位置を決めるとき、半導体製造中にウェハ表面に異物が付着したりパターンが正常に形成されていない場合には、付着した異物や正常に形成されなかったパターンを拡大観察して取得した拡大観察画像の形状を本来の形状と異なるものと誤認し、サーチ処理においてテンプレート画像とは別のパターンと判断して該サーチ処理を失敗することがあった。
【０００７】
本発明の目的は、試料を拡大観察して生成した観察画像（検査画像）をテンプレート画像（参照画像）と比較して観察位置を決めるときに、試料に異物が付着したりパターンが正常に形成されていない場合でも確実に該当位置をサーチ（抽出）することができる画像判定方法および欠陥検査装置を提案することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、試料を拡大観察して得た観察画像と参照画像を比較して前記試料上の観察位置を決定するテンプレートマッチング処理を行う画像判定方法または欠陥検査装置において、
前記画像の比較領域を複数の領域に分割して各分割領域毎に観察画像と参照画像を比較して相関値を算出し、
算出した相関値が予め定めたしきい値を越えているときには該分割領域は観察画像と参照画像が一致していると判断し、しきい値を越えていないときには該分割領域は観察画像と参照画像が不一致であると判断し、
不一致であると判断した分割領域が互いに隣接しているときには不一致と判断した分割領域に異物が混入していると判断し、不一致と判断した分割領域を除いた残りの分割領域の相関値を総合的に算出して観察画像と参照画像の一致、不一致を判定し、
不一致と判断された分割領域が観察画像の隣接しない離れた領域に位置するように分かれて分布する場合には、異物の混入ではなく参照画像とは別のパターンであると判断して観察画像を分別することを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の画像判定方法の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【００１１】
１０１は参照画像であり、画像入力装置により入力された検査対象の観察画像から特定の観察位置を検出するテンプレートマッチング処理を行うために、検出すべき形状を示すテンプレート画像を作成するために画像入力装置から入力された画像である。
【００１２】
１０２はテンプレート画像であり、検査対象の観察画像１０４から検出する形状を特定するために前記参照画像１０１の一部または全部を選択して作成した画像である。ここで、テンプレート画像１０２は、複数（この例では４つ）の領域に分割したテンプレート分割画像領域（分割テンプレート画像）１０３として管理できるように設定する。
【００１３】
１０４は、前述した検査対象の観察画像（検査画像）であり、試料を検査するために該試料を拡大観察して画像入力装置により入力した画像である。
【００１４】
このように参照画像１０１から選択して作成したテンプレート画像１０２と同じ形状を示す位置を検査対象の試料の観察画像上からテンプレートマッチング処理によって検出するために、試料を拡大観察して画像入力装置により検査対象の観察画像１０４として入力する。そして、この検査対象画像１０４の端から矢印１０５で示すサーチ方向に少しずつテンプレート画像１０２の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行い、テンプレート画像１０２と同じ形状の部分を観察画像１０４上で検索する。
【００１５】
ここで、テンプレートマッチング処理とは、観察画像１０４上から位置を特定したい形状を定義したテンプレート画像１０２とサーチ対象となる観察画像１０４の任意の位置の相関値（評価値＝両画像の一致の度合い）を計算し、この相関値が予め定められたしきい値を越えていたときに、観察画像との相関値を計算した位置とテンプレート画像の形状が一致したと判断する方法である。
【００１６】
異物１０６は、半導体製造過程でウェハ表面上に付着した異物または正常にウェハにパターンが形成されなかったために該ウェハ表面に生じた形状の欠陥である。
【００１７】
観察画像１０４上に本来は存在しない異物１０６が存在する場合には、観察画像１０４上で本来はテンプレート画像１０２と形状が一致する位置においても、異物１０６の存在によって観察画像１０４の形状が変わってしまうことから、テンプレートマッチング処理における相関値が小さくなり、観察画像１０４上でテンプレート画像１０２で示される形状を検出することができなくなる。
【００１８】
そこで、この実施の形態においては、テンプレート画像１０２を複数の領域に分割した各テンプレート画像分割領域１０３毎に観察画像１０４との相関値を計算して各領域毎に一致、不一致を判定し、その後、不一致と判定した画像領域を除いた各テンプレート画像分割領域１０３の相関値を総合的に計算してテンプレート画像１０２と観察画像１０４の一致、不一致を判定するようにした。
【００１９】
具体的には、テンプレートマッチング処理を行うときには、観察画像１０４の端にテンプレート画像１０２を対応させて相関値を計算するが、相関値の計算は各テンプレート画像分割領域１０３毎に行う。それぞれの相関値を判定すると、それぞれのテンプレート画像分割領域１０３が観察画像１０４と形状が一致するかどうかを判定することができる。このとき、異物１０６が観察画像１０４上に存在する場合には、本来、テンプレート画像の全体が一致を示す位置においては、この異物１０６が存在するテンプレート画像分割領域１０３の相関値は不一致を示すが、この不一致を示したテンプレート画像分割領域１０３を除いた他の領域では一致を示すことになる。
【００２０】
そこで、このテンプレート画像１０２を使用して少しずつ該テンプレート画像１０２の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行うことにより、観察画像１０４に異物１０６が混入している場合でもサーチを行うことができるようになる。
【００２１】
そして、テンプレート画像１０２から不一致を示したテンプレート画像分割領域１０３の領域を除いた領域の全体の相関値を計算してテンプレート画像１０２と観察画像１０４の一致、不一致（一致の程度）を判定するようにすることにより、テンプレートマッチング処理の精度を高めることができる。
【００２２】
ここで、不一致を示したテンプレート画像分割領域１０３は、試料の表面上に付着した異物または欠陥が存在する領域となる。
【００２３】
なお、参照画像１０１は、繰り返し行う検査における前回の検査における観察画像１０４を次の検査における前記参照画像１０１として使用するようにしても良い。
【００２４】
図２は、本発明の欠陥検査装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【００２５】
顕微鏡２０１は、参照画像１０１または検査対象の観察画像１０５を生成するために試料を拡大して観察する顕微鏡であり、光学式顕微鏡や電子顕微鏡を使用する。
【００２６】
画像入力装置２０２は、前記顕微鏡２０１により拡大して取り込んだ観察画像を記憶装置２０３に格納するための電気的な画像データに変換する装置である。
【００２７】
記憶装置２０３は、画像入力装置２０２や演算装置２０４と連係し、画像データ（参照画像データや観察画像データ）やテンプレートマッチング処理の手順（処理プログラム）を格納する装置である。
【００２８】
演算装置２０４は、前記画像データおよび入力装置２０５から入力された演算条件を用いてテンプレート画像を作成し、このテンプレート画像を使用して観察画像に対してテンプレートマッチング処理を行い、このテンプレートマッチング処理において検出した位置においてテンプレート画像と観察画像の不一致の領域を観察画像（試料）上に異物または欠陥が含まれる領域と推定する処理を行う演算装置である。
【００２９】
入力装置２０５は、演算装置２０４が演算を行う条件を入力するための入力装置である。
【００３０】
表示装置２０６は、演算装置２０４で行う演算処理の条件や処理結果を表示する装置である。テンプレートマッチング処理によって検出した位置における異物や欠陥の領域も表示する。
【００３１】
図３は、本発明の画像判定方法の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【００３２】
参照画像は１０１は、画像入力装置より入力された検査対象の観察画像から特定の位置を検出するテンプレートマッチング処理を行うために、検出すべき形状を示すテンプレート画像を作成するために画像入力装置から入力された画像である。
【００３３】
テンプレート画像１０２は、検査対象の観察画像１０４から検出する形状を特定するために前記参照画像１０１の一部または全部を選択して作成した画像である。
【００３４】
観察画像１０４は、試料を検査するために該試料を拡大観察して画像入力装置により入力した画像である。
【００３５】
参照画像１０１から選択して作成したテンプレート画像１０２と同じ形状を示す位置を観察画像１０４上からテンプレートマッチング処理によって検出するために、観察画像１０４の端から矢印１０５で示すサーチ方向に少しずつテンプレート画像１０２の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行い、テンプレート画像１０２と同じ形状を観察画像１０４上で検索する。
【００３６】
観察画像１０４上に本来は存在しない異物が存在する場合には、観察画像１０４上で本来はテンプレート画像１０２と形状が一致する位置においても、異物の存在によって観察画像１０４の形状が変わっていることから、テンプレートマッチング処理による相関値が小さくなり、観察画像１０４上でテンプレート画像１０２で示される形状を検出することができなくなる。
【００３７】
そこで、この実施の形態においては、テンプレート画像１０２を複数の領域１０３に分割し、分割したテンプレート画像１０２の１つをテンプレート画像分割領域１０３として管理するようにする。そして、テンプレートマッチング処理を行うときには、観察画像１０４の端にテンプレート画像１０２を対応させて相関値を計算するが、この相関値の計算は、各分割領域１０３毎に行う。そして、それそれの相関値を計算して判定することにより、それぞれの画像分割領域１０３が観察画像１０４と形状が一致するかどうかを判定する。
【００３８】
このとき、前述したように、異物が観察画像１０４上に存在すると想定した場合には、本来、テンプレート画像の全体が一致を示す位置において、この異物が存在する画像分割領域１０３の相関値は不一致を示すが、その他の画像分割領域で一致を示すようになる。
【００３９】
このようなテンプレート画像１０２を使用して少しずつ該テンプレート画像１０２の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行うことにより、観察画像１０４に異物が混入している場合でもサーチを行うことができるようになるが、異物が存在しなかった場合には、不一致を示すテンプレート画像分割領域１０３が発生しないために、異物が存在しない観察画像１０４に対しても問題なくテンプレートマッチング処理を行うことができる。そして、テンプレート画像１０２の全体の相関値を計算することにより、テンプレートマッチング処理の精度を高めることができる。
【００４０】
ここで、不一致を示したテンプレート画像分割領域１０３があれば、この画像分割領域領域１０３は、試料の表面上に付着した異物または欠陥が存在する領域となる。
【００４１】
なお、観察画像１０４を次のテンプレートマッチング処理における参照画像１０１として使用することができることは勿論である。
【００４２】
図４は、本発明の画像判定方法の第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【００４３】
参照画像は１０１は、画像入力装置より入力された検査対象の観察画像から特定の位置を検出するテンプレートマッチング処理を行うために、検出すべき形状を示すテンプレート画像を作成するために画像入力装置より入力された画像である。
【００４４】
テンプレート画像４０１は、検査対象の観察画像１０４から検出する形状を特定するために前記参照画像１０１の一部または全部を選択して作成した画像である。
【００４５】
検査画像１０４は、試料を検査するために該試料を拡大観察して画像入力装置により入力した画像である。
【００４６】
参照画像１０１より抽出して作成したテンプレート画像４０１と同じ形状を示す位置を観察画像１０４上からテンプレートマッチング処理によって検出するために、観察画像１０４の端から矢印１０５で示すサーチ方向に少しずつ該テンプレート画像４０１の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行い、テンプレート画像４０１と同じ形状を観察画像１０４上で検索する。
【００４７】
異物１０６は、半導体製造過程でウェハ表面上に付着した異物または正常にウェハにパターンが形成されなかったために該ウェハ表面に生じた形状の欠陥である。
【００４８】
観察画像１０４上に本来は存在しない異物１０６が存在する場合には、観察画像１０４上で本来はテンプレート画像４０１と形状が一致する位置においても、異物１０６の存在によって観察画像１０４の形状が変わってしまうことから、テンプレートマッチング処理における相関値が小さくなり、観察画像１０４上でテンプレート画像４０１が示す形状として検出することができなくなる。
【００４９】
そこで、この実施の形態においては、テンプレート画像４０１を複数（この例では１６個）の領域に分割してテンプレート画像分割領域４０２として管理できるように設定する。そして、テンプレートマッチング処理を行うときには、観察画像１０４の端にテンプレート画像４０１を対応させて相関値を計算するが、この相関値の計算は、各画像分割領域４０２毎に行う。そして、それそれの相関値を判定することにより、それぞれの画像分割領域４０２が観察画像１０４の形状と一致するかどうかを判定することができる。
【００５０】
このテンプレートマッチング処理において、異物１０６が観察画像１０４上に存在する場合には、本来はテンプレート画像４０１の全体が一致を示す位置において、幾つかの画像分割領域４０２の相関値は不一致を示すが、この不一致領域を除いた領域では一致を示す。
【００５１】
そこで、予め、テンプレート画像４０１中で一致を示しても良い画像分割領域４０２の割合を決めておき、テンプレートマッチング処理において、予め決めた割合よりも多い領域で相関値が一致を示した場合には両パターンが一致を示したと判断するようにする。
【００５２】
このようなテンプレート画像４０１を使用して少しずつ該テンプレート画像４０１の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行うことにより、観察画像１０４に異物１０８が混入した場合でもサーチを行うことができるようになる。
【００５３】
そして、テンプレート画像４０１から不一致を示した領域を除いた部分の全体の相関値を計算することにより、テンプレートマッチング処理の精度を高めることができる。
【００５４】
ここで、不一致を示したテンプレート画像分割領域４０２は、試料の表面上に付着した異物または欠陥が存在する領域となる。
【００５５】
なお、観察画像１０４を次のテンプレートマッチング処理における参照画像１０１として使用することができることは勿論である。
【００５６】
図５は、本発明の画像判定方法の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【００５７】
参照画像は１０１は、画像入力装置より入力された画像から特定の位置を検出するテンプレートマッチング処理を行うために、検出すべき形状を示すテンプレート画像を作成するために画像入力装置より入力された画像である。
【００５８】
テンプレート画像４０１は、観察画像１０４から検出する形状を特定するために前記参照画像１０１の一部または全部を選択して作成した画像である。
【００５９】
観察画像１０４は、試料を検査するために該試料を拡大観察して画像入力装置より入力した画像である。
【００６０】
観察画像１０４上からテンプレート画像４０１と同じ形状を示す位置をテンプレートマッチング処理によって検出するために、観察画像１０４の端から矢印１０５で示すサーチ方向に少しずつテンプレート画像４０１の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行い、テンプレート画像４０１と同じ形状を観察画像１０４上で検索する。
【００６１】
観察画像１０４上に本来は存在しない異物が存在した場合には、観察画像１０４上で本来はテンプレート画像４０１と形状が一致する位置においても異物によって観察画像１０４の形状が変わっているためにテンプレートマッチング処理における相関値が小さくなることから、観察画像１０４上でテンプレート画像４０１が示す形状を検出することができなくなる。
【００６２】
そこで、テンプレート画像４０１を複数の領域に分割してテンプレート画像分割領域４０２として管理するように設定し、テンプレートマッチング処理においては、観察画像１０４の端にテンプレート画像４０１を対応させて相関値を計算するが、この相関値の計算は、各画像分割領域４０２毎に行う。このようにして相関値を判定すると、それぞれの画像分割領域４０２が観察画像１０４と形状が一致するかどうかを判定することができる。このとき、観察画像１０４上に異物が存在すると想定した場合には、本来、テンプレート画像４０１の全体が一致を示す位置において、一部の画像分割領域４０２の相関値は不一致を示すようになるが、この不一致を示した領域を除いた他の領域では一致を示すようになる。
【００６３】
そこで、予め、テンプレート画像４０１中で不一致を示しても良い画像分割領域４０２の割合を決めておき、テンプレートマッチング処理において、予め決めておいた割合よりも多い画像分割領域４０２で相関値が一致を示した場合には、両パターンが一致を示したと判断するようにする。
【００６４】
このようなテンプレート画像４０１を使用して少しずつ該テンプレート画像４０１の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行うことにより、観察画像１０４に異物が混入した場合でもサーチを行うことができるようになるが、観察画像上に異物が存在しない場合には、不一致を示すテンプレート画像分割領域４０２が発生しないので、予め設定した割合より多い領域の相関値が一致を示すことになり、異物が存在しない観察画像においても問題なくテンプレートマッチング処理を行うことができる。
【００６５】
そして、テンプレート画像４０１の全体の相関値を計算することにより、テンプレートマッチング処理の精度を高めることができる。
【００６６】
ここで、不一致を示したテンプレート画像分割領域４０２があれば、この画像分割領域領域４０２は、試料の表面上に付着した異物または欠陥が存在する領域となる。
【００６７】
なお、観察画像１０４を次のテンプレートマッチング処理のための参照画像１０１として使用することができることは勿論である。
【００６８】
図６は、本発明の画像判定方法の第５の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【００６９】
参照画像は１０１は、画像入力装置より入力された画像から特定の位置を検出するテンプレートマッチング処理を行うために、検出すべき形状を示すテンプレート画像を作成するために画像入力装置より入力された画像である。
【００７０】
テンプレート画像４０１は、観察画像１０４から検出する形状を特定するために前記参照画像１０１の一部または全部を選択して作成した画像である。
【００７１】
観察画像１０４は、試料を検査するために該試料を拡大観察して画像入力装置より入力した画像である。
【００７２】
テンプレート画像４０１と同じ形状の位置を観察画像１０４上からテンプレートマッチング処理によって検出するために、観察画像１０４の端から矢印１０５で示すサーチ方向に少しずつテンプレート画像４０１の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行い、テンプレート画像４０１と同じ形状を観察画像１０４上で検索する。
【００７３】
観察画像１０４上に本来は存在しない異物が存在する場合には、観察画像１０４上で本来はテンプレート画像４０１と形状が一致する位置においても前記異物によって該観察画像１０４の形状が変わっているためにテンプレート画像４０１とのテンプレートマッチング処理における相関値が小さく、従って、観察画像１０４上でテンプレート画像４０１が示す形状を検出することができなくなる。
【００７４】
そこで、テンプレート画像４０１を複数の領域に分割してテンプレート画像分割領域４０２として管理するように設定し、テンプレートマッチング処理を行うときには、観察画像１０４の端にテンプレート画像４０１を対応させて相関値を計算するが、この相関値の計算は、各画像分割領域４０２毎に行う。このようにして相関値を判定すると、それぞれの画像分割領域４０２と観察画像１０４の形状が一致するかどうかを判定することができる。このとき、観察画像１０４上に異物が存在すると想定した場合には、本来、テンプレート画像４０１の全体が一致を示す位置において、一部の画像分割領域４０２の相関値は不一致を示すことになるが、その他の領域では一致を示す。
【００７５】
そこで、予め、テンプレート画像４０１中で不一致を示してもよい画像分割領域４０２の割合を決めておき、テンプレートマッチング処理のときに、予め決めた割合よりも多い画像分割領域４０２で相関値が一致を示した場合にはパターンが一致を示したと判断するようにする。
【００７６】
このようなテンプレート画像４０１を使用して少しずつ該テンプレート画像４０２の位置をずらしながらテンプレートマッチング処理を行うことにより、観察画像１０４に異物が混入した場合でもサーチを行うことができるようになるが、観察画像１０４上に異物が存在しない場合には、不一致を示す画像分割領域４０２が発生しないが、予め設定した割合より多い画像分割領域４０２の相関値が一致を示すことになり、異物が存在しない観察画像１０４においても問題なくテンプレート画像とのテンプレートマッチング処理を行うことができる。
【００７７】
そして、テンプレート画像４０１の全体の相関値を計算することにより、テンプレートマッチング処理の精度を高めることができる。
【００７８】
しかし、１つのテンプレート画像４０１の範囲内に複数の異物が含まれることは希である。そのために、テンプレートマッチング処理において不一致と判断した画像分割領域４０２が隣接しない離れた領域４０２ａ，４０２ｂに位置するように分布することは極めて希である。そこで、不一致と判断された画像分割領域４０２が隣接しない複数のグループに別れて分布する場合には、異物の混入ではなく別のパターンであると判断して分別するようにすることにより、パターンが一致したと誤認識することを回避することができるようになる。
【００７９】
なお、観察画像１０４を次のテンプレートマッチング処理のための参照画像１０１として使用することができることは勿論である。
【００８０】
図７は、テンプレート画像分割領域４０２における不一致の領域の隣接について説明する図である。テンプレート画像４０１内の分割された各画像分割領域４０２のうちで不一致と判定された領域４０２ａ，４０２ｂ，４０２ｃ，４０２ｄ、４０２ｅが存在するときに、領域４０２ａ，４０２ｃは隣接する１つのグループを形成する。また、領域４０２ｂ，４０２ｄ，４０２ｅは、同様に、隣接する１つのグループを形成する。しかし、領域４０２ａ，４０２ｃのグループと４０２ｂ，４０２ｄ，４０２ｅのグループは、その間に一致と判定された領域４０２ｆが存在して隣接していないために、別のグループとなる。
【００８１】
図８は、本発明の前述したような各画像判定方法を実現する処理手順の一実施の形態を示すフローチャートである。この処理は、図２に示した欠陥検査装置における演算装置２０４によって実行する。
【００８２】
ステップ８０１
処理を開始する。
【００８３】
ステップ８０２
しきい値１，２，３を入力装置２０５より入力する。
【００８４】
ステップ８０３
顕微鏡２０１，画像入力装置２０２を使用して参照画像１０１を入力し、記憶装置２０３に格納する。
【００８５】
ステップ８０４
テンプレートマッチング処理のためのテンプレート画像１０２を作成する。
【００８６】
ステップ８０５
ステップ８０４で作成したテンプレート画像１０２を複数の領域に分割して、テンプレート画像分割領域１０３を定義する。
【００８７】
ステップ８０６
顕微鏡２０１，画像入力装置２０２を使用して試料を拡大観察した観察画像１０４を入力し、記憶装置２０３に格納する。
【００８８】
ステップ８０７
観察画像１０４上で、テンプレートマッチング処理を開始する座標を設定する。通常開始座標は、観察画像１０４の左上端または予め観察画像１０４上に設定したサーチ領域の左上端に設定する。
【００８９】
ステップ８０８
ステップ８０７で設定した座標における各テンプレート画像分割領域１０３のテンプレートマッチングの評価値を計算する。
【００９０】
ステップ８０９
ステップ８０８で計算した各画像分割領域１０３の評価値とステップ８０２で入力したしきい値１，２，３におけるしきい値１を比較して評価値＞しきい値１となる画像分割領域１０３を選択する。
【００９１】
ステップ８１０
評価値＞しきい値１となる画像分割領域１０３の数がしきい値２より多いときにはステップ８１１へ移り、しきい値２以下のときにはステップ８１４へ移る。
【００９２】
ステップ８１１
評価値＞しきい値１となる画像分割領域１０３の領域全体のテンプレートマッチングの評価値（選択領域評価値）を改めて計算する。
【００９３】
ステップ５１２
選択領域全体の評価値（選択領域評価値）としきい値３を比較して次の処理に分岐する。選択領域評価値＞しきい値３となったときにはステップ８１３に移り、選択領域全体の評価値＞しきい値３とならなかったときは、テンプレート画像１０２と観察画像１０４が一致しなかったものとしてステップ８１４に移る。
【００９４】
ステップ８１３
選択領域評価値＞しきい値３となったときは、このときのサーチ座標でテンプレート画像１０２が観察画像１０４と一致したものとして該サーチ座標を検出位置として登録する。
【００９５】
ステップ８１４
観察画像１０４上の全領域に対してテンプレートマッチング処理を行ったかどうかを判断し、全領域のテンプレートマッチング処理を終了していないときは、ステップ８１５へ移り、終了しているときにはステップ８１６に移る。
【００９６】
ステップ８１５
サーチ座標を少し移動して新たなサーチ座標としてステップ８０８に戻る。
【００９７】
ステップ８１６
テンプレートマッチング処理を行う別の観察画像１０４があるかどうかを判断し、別の観察画像１０４があるときにはステップ８０６に戻り、テンプレートマッチング処理を行う別の観察画像１０４がないときはステップ８１７に移る。
【００９８】
ステップ８１７
各テンプレートマッチング処理により検出した位置において、テンプレート画像１０２と観察画像１０４の不一致の画像分割領域１０３の位置を観察画像（試料）上に異物または欠陥が含まれる領域と推定して表示装置２０６によって表示する。
【００９９】
図９は、本発明の前述したような各画像判定方法を実現する処理手順の他の実施の形態を示すフローチャートである。図８に示した処理手順と同一の処理ステップについては同一の参照符号を付し、一部の処理ステップは図示説明を省略する。この処理は、図２に示した欠陥検査装置における演算装置２０４によって実行する。
【０１００】
ステップ８０８
設定した座標における各テンプレート画像分割領域１０３のテンプレートマッチングの評価値を計算する。
【０１０１】
ステップ８０９
ステップ８０８で計算した各画像分割領域１０３の評価値としきい値１，２，３におけるしきい値１を比較して評価値＞しきい値１となる画像分割領域１０３を選択する。
【０１０２】
ステップ８１０
評価値＞しきい値１となる分割テンプレート１０３の数がしきい値２より多いときにはステップ９０１へ移り、しきい値２以下のときにはステップ了８１４へ移る。
【０１０３】
ステップ９０１
ステップ８０９において選択されなかった領域の中で隣接している領域のグループ数を、図７を用いて説明したように、計算する。
【０１０４】
ステップ９０２
ステップ９０１で計算した不一致領域グループ数が１より大きい、つまり複数あるかどうかを判定する。不一致領域グループ数が１より大きい、つまり複数あるときは、サーチ座標でテンプレート画像１０２と観察画像１０４が一致しなかったものとしてステップ８１４に移る。不一致領域グループ数が１以下、つまり不一致を示した領域が１グループもしくは存在しない場合にはテンプレート画像１０２と観察画像１０４が一致したものとしてステップ８１１へ移る。
【０１０５】
ステップ８１１
評価値＞しきい値１となる画像分割領域１０３の領域の全体のテンプレートマッチングの評価値を改めて計算する。
【０１０６】
ステップ８１２
選択領域全体の評価値としきい値３を比較して、選択領域全体の評価値＞しきい値３となったときはステップ８１３に移り、選択領域全体の評価値＞しきい値３とならなかったときはステップ８１４に移る。
【０１０７】
以上に述べた各実施の形態は、相関値を計算する複数の画像分割領域をテンプレート画像を分割して管理するように設定したが、観察画像を同様に分割して管理するように設定しても良い。結局、観察画像と参照画像を比較して相関値を計算することにより一致の度合い判定する領域を複数の領域に分割して各分割領域毎に判定し、その後、不一致と判定した分割領域を除く他の領域の全体的な相関値を計算して全体としての一致の度合いを判定することにより、異物や欠陥により一致する位置を検出することができなくなるのを防止するようにすれば良い。
【０１０８】
そして、本発明は、半導体ウェハやマスク，レチクルなどの観察画像を入力し入力された画像より位置検出のためのサーチ処理を行う光学式またはＳＥＭ式のウェハ外観検査装置などの欠陥検査装置として適用することができる。
【０１０９】
【発明の効果】
本発明によれば、参照画像（テンプレート画像）を使用して観察画像内をテンプレートマッチング処理して観察画像の特定の位置を検出するときに、画像の比較領域を複数の領域に分割して各分割領域毎に観察画像と参照画像を比較し、不一致と判断された分割領域が隣接しない複数のグループに分かれて分布する場合には、異物の混入ではなく別のパターンであると判断して分別するようにしてパターンが一致したと誤認識することを回避するようにしたことにより、観察画像内に異物が混入している場合でも特定の位置を検出することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像判定方法の第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【図２】本発明の欠陥検査装置の一実施の形態を示すブロック図である。
【図３】本発明の画像判定方法の第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【図４】本発明の画像判定方法の第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【図５】本発明の画像判定方法の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【図６】本発明の画像判定方法の第５の実施の形態を示す図であり、（ａ）は参照画像とテンプレート画像を示す図、（ｂ）はテンプレートマッチング処理動作を示す図である。
【図７】テンプレート画像分割領域における不一致の領域の隣接について説明する図である。
【図８】本発明の画像判定方法を実現する処理手順の一実施の形態を示すフローチャートである。
【図９】本発明の画像判定方法を実現する処理手順の他の実施の形態を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０１…参照画像、１０２…テンプレート画像、１０３…テンプレート画像分割領域、１０４…観察画像（検査画像）、１０６…異物、２０１…顕微鏡、２０２…画像入力装置、２０３…記憶装置、…２０４…演算装置、２０５…入力装置、２０６…表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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