(57)【要約】【課題】基板上のパターンの膜厚の変化によりパターンの明暗が変化しても、複数のリファレンス画像を登録することなく、パターンの明暗の変化に対してロバスト性の高いパターン・マッチング処理が可能な基板検査装置及び基板検査方法を提供する。【解決手段】基板検査装置１では、検査対象である基板Ｓをカメラ１４ｃにより撮像して得られた対象画像ＰＩから外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとに対してパターン・マッチング処理を実行し（Ｓ１）、そのパターン・マッチング処理において対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしなかったときに、エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値ｔｈよりも低い評価値の部品のエッジ情報の極性を反転して、パターン・マッチング処理を実行する（Ｓ７，Ｓ８）。【選択図】図４
2014109846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象である基板を撮像装置により撮像して得られた対象画像から外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、前記対象画像とリファレンス画像とに対してパターン・マッチング処理を実行する第１のパターン・マッチング処理部と、
前記第１のパターン・マッチング処理部による前記パターン・マッチング処理において前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしなかったときに、前記エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、前記パターン・マッチング処理を実行する第２のパターン・マッチング処理部と、
を有することを特徴とする基板検査装置。
【請求項２】
前記第１のパターン・マッチング処理部は、前記パターン・マッチング処理における評価値が第１の閾値未満のときに、前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定し、
前記第２のパターン・マッチング処理部は、前記評価値が前記第１の閾値未満でかつ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値を超える場合に、前記エッジ群の部品のうち、前記所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、前記パターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項１に記載の基板検査装置。
【請求項３】
前記第２のパターン・マッチング処理部において、前記パターン・マッチング処理により前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定されたとき、前記第１の閾値を下げて前記パターン・マッチング処理を実行する第３のパターン・マッチング処理部を有することを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項４】
前記第２のパターン・マッチング処理部において、前記パターン・マッチング処理により前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定されたとき、パターン・マッチング評価のための閾値を下げて前記パターン・マッチング処理を実行する第３のパターン・マッチング処理部を有することを特徴とする請求項２に記載の基板検査装置。
【請求項５】
前記第１のパターン・マッチング処理部は、前記パターン・マッチング処理における評価値が第１の閾値未満のときに、前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定し、さらに、前記評価値が前記第１の閾値未満でかつ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の場合に、前記リファレンス画像の前記エッジ情報の全ての極性を反転して、前記パターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の基板検査装置。
【請求項６】
前記基板は、フラットパネル用基板又は半導体ウエハであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の基板検査装置。
【請求項７】
検査対象である基板を撮像装置により撮像して得られた対象画像から外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、
前記対象画像とリファレンス画像とに対して第１のパターン・マッチング処理を実行し、
前記第１のパターン・マッチング処理において前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしなかったときに、前記エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、第２のパターン・マッチング処理を実行する、
ことを特徴とする基板検査方法。
【請求項８】
前記第１のパターン・マッチング処理における評価値が第１の閾値未満のときに、前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定し、
前記評価値が前記第１の閾値未満でかつ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値を超える場合に、前記エッジ群の部品のうち、前記所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、前記第２のパターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項７に記載の基板検査方法。
【請求項９】
前記第２のパターン・マッチング処理により前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定されたとき、前記第１の閾値を下げて第３のパターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項８に記載の基板検査方法。
【請求項１０】
前記第２のパターン・マッチング処理により前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定されたとき、パターン・マッチング評価のための閾値を下げて第３のパターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項８に記載の基板検査装置。
【請求項１１】
前記第１のパターン・マッチング処理における評価値が第１の閾値未満のときに、前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしないと判定し、さらに、前記評価値が前記第１の閾値未満でかつ前記第１の閾値よりも低い第２の閾値以下の場合に、前記リファレンス画像の前記エッジ情報の全ての極性を反転して、前記第１のパターン・マッチング処理を実行することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１つに記載の基板検査方法。
【請求項１２】
前記基板は、フラットパネル用基板又は半導体ウエハであることを特徴とする請求項７から１１のいずれか１つに記載の基板検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板検査装置及び基板検査方法に関し、特に、基板上に形成されるパターンの検査を行う基板検査装置及び基板検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶ディスプレイ等のフラットパネル用ガラス基板、半導体ウエハなどの基板は、製造工程において各種検査が行われている。例えば、製造工程で基板上に形成されたパターンの寸法を測定したり、ある製造工程で基板上に形成されたパターンとその製造工程よりも前の工程で形成されたパターンとの位置ずれ量を測定するなどの基板検査が行われている。
【０００３】
このような検査では、顕微鏡などの光学系によりパターン部を拡大撮像し、画像処理を用いて所望の測定が行われる。  
画像処理では、まず測定する箇所やパターン位置を特定するためにパターン・マッチング処理により各パターンの位置を検出し、その位置を基準にして測定対象パターンのエッジ部を検出して、上述した寸法測定などの各種測定が行われる。パターン・マッチング処理では、公知の技術である外形抽出サーチ、正規化相関サーチなどが用いられる。
【０００４】
また、基板上に形成されるパターンには透明なものもあるため、パターンのエッジ検出では、測定用照明光源の照明光の波長を特定の波長範囲に絞り、その波長範囲の照明光を検査対象に照射するようにして、エッジのコントラストを向上させ、パターンの所謂見えを良くするなどの工夫も行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１９４５８４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、照明光源の照明光の波長を特定の波長範囲に狭くした場合、同一基板内でも、生成されたパターンの膜厚によって所謂見えが異なる場合がある。例えば、基板中央と周辺部とで色合いが変化したり、パターン部とパターン周辺部の明暗が反転したりする。
【０００７】
パターン・マッチングの外形抽出サーチは、サーチ時間が短い高速処理として広く用いられており、一般的に、登録されているリファレンス・パターンのエッジ情報を予め取得しておく。そして、撮像して得られたパターンから取得したエッジ情報と、そのリファレンス・パターンのエッジ情報と比較して、２つのパターンが同一パターンかどうかが評価される。
【０００８】
エッジ検出処理では、画像上の決められた一方向に沿って隣接する画素間の輝度変化を調べ、コントラスト変化のあった部分がエッジとして認識される。そのエッジには極性符号があり、例えば、画素値の低（暗）から高（明）の変化を＋（プラス）極性、画素値の高（明）から低（暗）への変化を−（マイナス）極性としている。一般的な外形抽出サーチでは、マッチング精度を高めるためにこの極性もエッジ情報に含まれている。
【０００９】
従って、基板中央と周辺部とで色合いが変化したり、あるいはパターンの明暗が反転してしまうと、対象のエッジの極性も反転してしまうため、画像処理において、撮像して得られたパターンとそのリファレンス・パターンは互いに異なるパターンと認識されてしまう。
【００１０】
そのため、例えば、従来装置では、同一基板内でパターンの明暗が変わってしまう場合を考慮して、明暗の反転のないリファレンス画像と明暗が反転したリファレンス画像とを登録しておき、２つのリファレンス画像を切り替えて画像処理を行ったり、あるいは、互いに波長の異なる２つの照明光を出射可能にしておき、撮像して得られた対象画像がリファレンス画像と同等の明暗になるように２つの照明光を切り替えることが出来るようにして、パターンの明暗の反転に対応できるようにする工夫も行われる場合がある。
【００１１】
しかし、パターンの明暗は、製造装置のばらつきや製造条件の変化によりパターンの膜厚が変化すると、さらに変わってしまう。そのため、上述したような構成では、製造装置のばらつきや製造条件の変化に対応し切れないという問題がある。
【００１２】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、基板上のパターンの膜厚の変化によりパターンの明暗が変化しても、複数のリファレンス画像を登録することなく、パターンの明暗の変化に対してロバスト性の高いパターン・マッチング処理が可能な基板検査装置及び基板検査方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一態様の基板検査装置は、検査対象である基板を撮像装置により撮像して得られた対象画像から外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、前記対象画像とリファレンス画像とに対してパターン・マッチング処理を実行する第１のパターン・マッチング処理部と、前記第１のパターン・マッチング処理部による前記パターン・マッチング処理において前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしなかったときに、前記エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、前記パターン・マッチング処理を実行する第２のパターン・マッチング処理部と、を有する。
【００１４】
本発明の一態様の基板検査方法は、検査対象である基板を撮像装置により撮像して得られた対象画像から外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、前記対象画像とリファレンス画像とに対して第１のパターン・マッチング処理を実行し、前記第１のパターン・マッチング処理において前記対象画像と前記リファレンス画像とがパターンマッチしなかったときに、前記エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値よりも低い評価値の部品の前記エッジ情報の極性を反転して、第２のパターン・マッチング処理を実行する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基板上のパターンの膜厚の変化によりパターンの明暗が変化しても、複数のリファレンス画像を登録することなく、パターンの明暗の変化に対してロバスト性の高いパターン・マッチング処理が可能な基板検査装置及び基板検査方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態に係わる基板検査装置１の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係わるリファレンス画像の例を示す図である。
【図３】図２のリファレンス画像のリファレンス・エッジ情報を説明するための図である。
【図４】本発明の実施の形態のパターン・マッチング処理の流れの例を示すフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態に係わる、パターンの明暗が変わった対象画像ＰＩの例を示す図である。
【図６】図５の対象画像ＰＩの対象画像エッジ情報ＰＥを説明するための図である。
【図７】本発明の実施の形態に係わる、２つの所定の閾値ＴＨ１とＴＨ２の関係を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態に係わる、一部の部品のエッジ極性の反転とパターン・マッチングの例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。  
図１は、本実施の形態に係わる基板検査装置１の構成図である。基板検査装置１は、本体装置１１と、記憶装置１２と、表示装置１３とを含んで構成されている。本体装置１１は、中央処理装置（以下、ＣＰＵという）１１ａと、バッファメモリ１１ｂとを有しているコンピュータ装置である。
【００１８】
本体装置１１には、検査対象である基板Ｓを撮像するための撮像装置１４が接続されている。撮像装置１４は、対物レンズ１４ａと、顕微鏡１４ｂと、顕微鏡１４ｂにより得られた被写体像を撮像するＣＣＤ等を有するカメラ１４ｃとを含んで構成されている。カメラ１４ｃからの撮像信号は、信号線１４ｄを介して、本体装置１１へ供給されている。
【００１９】
また、撮像装置１４は、支持部材１５に固定されて支持されている。その支持部材１５は、駆動装置１６によって移動可能となっている。駆動装置１６は、信号線１６ａにより本体装置１１と接続され、本体装置１１の制御の下、撮像装置１４の鉛直方向（Z方向）の昇降を行う。
【００２０】
基板Ｓは、Z方向に直交する平面内（XY平面内）で基板Ｓを移動させることができる基台１７上に搭載されている。ここでは図示しないが、基台１７は、基台１７をXY平面内で移動させる駆動装置（図示せず）に接続されており、その駆動装置は、本体装置１１により制御される。すなわち、基台１７の動作は、点線で示すように、本体装置１１により制御される。
【００２１】
記憶装置１２は、例えばハードディスク装置であり、CPU１１ａが実行する各種プログラムと各種データを記憶している。記憶装置１２には、後述するパターン・マッチング処理プログラム１２ａを含む各種機能のためのプログラム、及びリファレンス情報１２ｂを含む各種データが記憶されている。
【００２２】
本体装置１１には、ユーザである検査者が指示を入力する入力装置（図示せず）が接続されており、本体装置１１は、ユーザにより指定された機能に対応するプログラムを、記憶装置１２から読み出して実行し、撮像装置１４により撮像して得られた基板Ｓの画像を表示装置１３に表示し、検査結果を表示装置１３に表示し、画像データや検査結果データを記憶装置１２に記録する。
【００２３】
基板Ｓは、例えば、大型液晶基板などの大型フラットパネルに用いられる大型のガラス基板である。基板Ｓ上には、複数の製造工程により、各種パターンが形成される。  
なお、ここでは、基板Sがフラットパネル用基板として説明するが、半導体ウエハ等の基板でもよい。
【００２４】
基板検査装置１は、基板Ｓ上に形成されたパターンを、パターン・マッチング処理により検出し、その検出されたパターンから、線幅測定などの各種検査を行う。  
次に、リファレンス情報について説明する。
【００２５】
図２は、リファレンス画像の例を示す図である。図３は、図２のリファレンス画像のリファレンス・エッジ情報を説明するための図である。ここでは、説明を簡単にするために、簡単なリファレンス画像で説明する。
【００２６】
図２に示すリファレンス画像ＲＩには、周辺部に存在する画素値が低い矩形の領域Ｒ１と、中央部に存在する画素値が低い矩形の領域Ｒ２と、領域Ｒ１とＲ２の間の画素値が高い矩形の領域Ｒ３とが含まれている。すなわち、図２のリファレンス画像ＲＩは、暗い領域Ｒ２の周りを、明るい領域Ｒ３が囲み、その領域Ｒ３の周りをさらに暗い領域Ｒ１が囲んでいる画像である。
【００２７】
図２は、例えば、基板Ｓの製造工程において、ある工程において領域Ｒ１上に領域Ｒ３が形成され、その後の工程において領域Ｒ３上に領域Ｒ２が形成された場合を示す。  
リファレンス画像ＲＩを左上から右下へ向かって走査するようにして、エッジ情報は抽出される。図３に示すように、領域Ｒ１とＲ３の境界で画素値が変化しており、その画素値の変化は、＋（プラス）極性であり、さらに、領域Ｒ３とＲ２の境界でも画素値が変化しており、その画素値の変化は、−（マイナス）極性である。
【００２８】
従って、図２の場合、２つのリファレンス・エッジ情報が得られ、１つは、領域Ｒ１とＲ３の境界に対応する＋（プラス）極性のエッジ情報であり、他方は、領域Ｒ３とＲ２の境界に対応する−（マイナス）極性のエッジ情報である。図３では、−（マイナス）極性のエッジＢＤは、実線で示され、＋（プラス）極性のエッジは、点線で示されている。
【００２９】
記憶装置１２には、リファレンス画像ＲＩと、そのリファレンス画像ＲＩから抽出されたエッジ情報を含むリファレンス・エッジ情報ＲＥとが、リファレンス情報１２ｂとして予め記憶されている。よって、ユーザがリファレンス情報１２ｂを登録できるように、所謂レシピ情報としてのリファレンス情報１２ｂを記憶装置１２に登録するためのプログラム（すなわちレシピ登録部）が、記憶装置１２には記憶されており、ＣＰＵ１１ａにより、実行可能となっている。
【００３０】
製造工程では、基板Ｓ上にリファレンス画像ＲＩと同様の所定のパターンを形成する工程が実行され、その形成されたパターンが正しい寸法を有するかの検査が行われる。そのために、基板Ｓの画像を取得して、リファレンス画像との一致を判定するパターン・マッチング処理が行われる。
【００３１】
次に、パターン・マッチング処理について説明する。  
図４は、本実施の形態のパターン・マッチング処理の流れの例を示すフローチャートである。なお、パターン・マッチング処理は、記憶装置１２に記憶されたパターン・マッチング処理プログラム１２ａをＣＰＵ１１ａが読み出して実行することによって行われる。
【００３２】
基板検査装置１は、本体装置１１が基板Ｓの所定の領域を正しく撮像できるように、基台１７の位置制御と共に、駆動装置１６によるＺ方向の位置制御を行い、その後、撮像装置１４により、基板Ｓの画像を取得する。基板Ｓの画像は、本体装置１１内のＲＡＭなどのバッファメモリ１１ｂに記憶される。
【００３３】
ＣＰＵ１１ａは、その取得された検査対象の画像（以下、対象画像という）ＰＩとリファレンス画像ＲＩとのパターン・マッチング処理を実行する（Ｓ１）。すなわち、Ｓ１の処理は、検査対象である基板Ｓを撮像装置であるカメラ１４ｃにより撮像して得られた対象画像ＰＩから外形のエッジを抽出して極性を含むエッジ情報を取得し、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとに対してパターン・マッチング処理を実行するパターン・マッチング処理部を構成する。
【００３４】
パターン・マッチング処理では、対象画像ＰＩと、候補パターンとしての複数のリファレンス画像との一致の判定が行われ、各リファレンス画像との評価値Ｅが、予め設定された所定の閾値ＴＨ１以上であるか否かが比較される。
【００３５】
このパターン・マッチング処理では、対象画像ＰＩがリファレンス画像ＲＩと一致したか否かが判定するために、所定のマッチング演算が行われる。マッチング演算では、対象画像ＰＩについての形状、エッジの極性、コントラスト等の複数のパラメータについて評価演算が行われる。よって、パターン・マッチング処理プログラム１２ａは、パターン・マッチングの結果を評価する評価部を含む。
【００３６】
エッジに関しては、対象画像から抽出された１以上のエッジのエッジ情報（以下、対象画像エッジ情報という）ＰＥと、リファレンス情報に含まれるリファレンス・エッジ情報ＲＥとを比較し、両者の一致度を示すエッジに関する所定の評価値が、所定のマッチング演算により算出される。  
検出されたエッジで連続するエッジ群は一つの部品とされ、部品毎の形状、エッジ極性、コントラスト等について、それぞれの閾値との比較、極性一致判定などが行われて評価されて、各部品の評価値ｅが算出され、その算出された各部品の評価値ｅが合計あるいは平均されて、対象画像ＰＩについての全体の評価値Ｅが算出される。  
従って、撮像装置１４により撮像して得られた対象画像ＰＩが図２に示すリファレンス画像ＲＩと同じであれば、パターン・マッチング処理において、高い評価値Ｅが得られる。
【００３７】
しかし、上述したように、製造装置のばらつきや製造条件の変化によりパターンの膜厚が変化して、パターンの明暗が変わってしまう場合がある。  
図５は、パターンの明暗が変わった対象画像ＰＩの例を示す図である。図６は、図５の対象画像ＰＩの対象画像エッジ情報ＰＥを説明するための図である。図５は、対象画像ＰＩ中に、明暗の反転が発生し、領域Ｐ１とＰ３の境界での画素値の変化は、−（マイナス）極性であり、さらに、領域Ｐ３とＰ２の境界での画素値の変化も、−（マイナス）極性になっていることを示している。よって、図６に示すように、図５の対象画像ＰＩから、２つの−（マイナス）極性のエッジＢＤが抽出される。
【００３８】
撮像装置１４により撮像して得られた対象画像ＰＩが図２に示すリファレンス画像ＲＩと同じであれば、パターン・マッチング処理において高い評価値Ｅが得られるが、図６に示すように、対象画像ＰＩが明暗の反転により、エッジの極性が変わってしまうと、パターン・マッチング処理において、高い評価値Ｅは得られず、対象画像ＰＩはリファレンス画像と一致しないと判定される。
【００３９】
そこで、まず、ＣＰＵ１１ａは、Ｓ１の後、所定のマッチング演算の結果から、対象画像ＰＩがリファレンス画像ＲＩとパターンマッチしたかを判定する（Ｓ２）。Ｓ２の判定は、上述したように、エッジの極性も含めて、所定の複数のパラメータについての評価値Ｅが、所定の閾値ＴＨ１以上であるか否かによって、行われる。そして、対象画像ＰＩがリファレンス画像ＲＩとパターンマッチしたとき、すなわちパターン・マッチングが成功したとき（Ｓ２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１ａは、図４の処理を終了して、寸法測定などの次の検査処理へ移行する。
【００４０】
しかし、対象画像ＰＩに明暗の反転が発生し、エッジの極性が変わってしまうと、評価値Eは低くなり、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとパターンマッチしない、すなわちパターン・マッチングが不成功、と判定される場合がある。
【００４１】
対象画像ＰＩがリファレンス画像ＲＩとパターンマッチしないとき（Ｓ２：ＮＯ）、ＣＰＵ１１ａは、評価値Ｅが、所定の閾値ＴＨ２よりも大きいか否かを判定する（Ｓ３）。所定の閾値ＴＨ２は、所定の閾値ＴＨ１よりも小さい。
【００４２】
図７は、２つの所定の閾値ＴＨ１とＴＨ２の関係を説明するための図である。所定の閾値ＴＨ１は、Ｓ２における判定基準値であり、所定の閾値ＴＨ２は、その所定の閾値ＴＨ１よりも低い。すなわち、Ｓ３では、Ｓ１で実行するパターン・マッチング処理においてパターンの一致判定に用いる判定基準値である所定の閾値ＴＨ１よりも低い所定の閾値ＴＨ２を、評価値Ｅが超えているか否かが、判定される。
【００４３】
評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２以下の場合（Ｓ３：ＮＯ）、リファレンス画像ＲＩについてのリファレンス・エッジ情報ＲＥに含まれる全てのエッジ情報のエッジ極性がＳ５の実行により既に反転されているか否かを判定し（Ｓ４）、反転されていなければ（Ｓ４：ＮＯ）、リファレンス・エッジ情報ＲＥに含まれる全てのエッジ情報のエッジ極性を反転する（Ｓ５）。そして、ＣＰＵ１１ａは、Ｓ１に戻って、再度パターン・マッチング処理を実行する。
【００４４】
すなわち、対象画像ＰＩと候補パターンである各リファレンス画像との評価値Ｅが、予め設定された所定の閾値ＴＨ２と比較され、１つでも評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２を超えるリファレンス画像（候補パターン）がなければ、Ｓ３でＮＯとなる。
【００４５】
Ｓ５でリファレンス・エッジ情報ＲＥに含まれる全てのエッジ情報のエッジ極性を反転し、Ｓ１で再度パターン・マッチング処理を実行する理由は、明暗の反転によって、全てあるいは多くのエッジ極性が逆になっている場合に、全てのエッジの極性を反転して、再度のパターン・マッチング処理を行えば、評価値Ｅが高くなって、パターン・マッチング処理によって一致と判定される可能性があるからである。
【００４６】
以上のように、Ｓ１のパターン・マッチング処理における評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１未満のときに、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしないと判定され、さらに、評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１未満でかつ所定の閾値ＴＨ１よりも低い所定の閾値ＴＨ２以下の場合に、リファレンス画像ＲＩのエッジ情報の全ての極性を反転して、パターン・マッチング処理を再度実行される。
【００４７】
再度のパターン・マッチング処理によってもパターンマッチせず（Ｓ２：ＮＯ）かつ評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２以下であるとき（Ｓ３：ＮＯ）、リファレンス・エッジ情報ＲＥに含まれる全てのエッジ情報のエッジ極性が反転してもパターン・マッチングしなかったので（Ｓ４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１ａは、パターン不一致と判定する（Ｓ６）。
【００４８】
評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２を超える場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１ａは、対象画像ＰＩから抽出されたエッジ中、部品についての評価値ｅが低い部品を抽出し、抽出した部品のみのエッジ極性を反転する（Ｓ７）。
【００４９】
具体的には、対象画像ＰＩから抽出されたエッジには、複数の部品が含まれ、各部品について評価値ｅが算出される。各部品の評価値ｅは、形状、エッジの極性、コントラストなどの複数のパラメータについて算出されて求められた総合的な評価値である。
【００５０】
そこで、ＣＰＵ１１ａは、Ｓ７において、全部品の中から、部品についての評価値ｅが予め決められた閾値ｔｈよりも低い部品を抽出し、その抽出した部品のみのエッジの極性を反転する。抽出される部品の数は、１以上である。
【００５１】
なお、図６の場合、部品数が２で、極性を反転した部品数は１であるが、抽出された部品数が複数ある場合、評価値ｅが所定の閾値ｔｈよりも低い全ての部品の極性を反転してもよいし、抽出された部品の中から所定の数あるいは所定の割合の部品のみの極性を反転するようにしてもよい。
【００５２】
そして、ＣＰＵ１１ａは、その抽出した部品のみのエッジの極性を判定した対象画像ＰＩと、リファレンス画像ＲＩとのパターン・マッチング処理を再度実行する（Ｓ８）。すなわち、Ｓ７とＳ８の処理は、Ｓ１のパターン・マッチング処理において対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしなかったときに、エッジ情報のうち、連続したエッジからなるエッジ群の部品のうち、所定の閾値ｔｈよりも低い評価値ｅの部品のエッジ情報の極性を反転して、パターン・マッチング処理を実行するパターン・マッチング処理部を構成する。
【００５３】
より具体的には、Ｓ１のパターン・マッチング処理における評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１未満のときに、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしないと判定され、評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１未満でかつ所定の閾値ＴＨ１よりも低い所定の閾値ＴＨ２を超える場合に、エッジ群の部品のうち、所定の閾値ｔｈよりも低い評価値ｅの部品のエッジ情報の極性を反転して、Ｓ８において、パターン・マッチング処理が実行される。
【００５４】
一部の部品のエッジ極性の反転とパターン・マッチングについて、具体的な例を用いて説明する。  
図８は、一部の部品のエッジ極性の反転とパターン・マッチングの例を説明するための図である。図８において、リファレンス画像ＲＩのリファレンス・エッジ情報ＲＥは、２つの部品ＲＥ１、ＲＥ２を含んでおり、図３のリファレンス・エッジ情報と同じで、部品ＲＥ１は＋（プラス）極性で、部品ＲＥ１を取り囲む部品ＲＥ２は−（マイナス）極性である。対象画像ＰＩの対象画像エッジ情報ＰＥは、２つの部品ＰＥ１、ＰＥ２を含んでいるが、部品ＰＥ１は＋（プラス）極性で、部品ＰＥ１を取り囲む部品ＰＥ２も＋（プラス）極性である。
【００５５】
図２のリファレンス画像ＲＩと図５の対象画像ＰＩのパターン・マッチング処理が行われるとき、エッジの極性に関しては、図８に示すように、図３のリファレンス・エッジ情報ＲＥと図６の対象画像エッジ情報ＰＥとの一致度が演算され、２つの部品の一部がマッチする。具体的には、図３と図６の場合、一致するのは、内側の部品ＰＥ１と、リファレンス・エッジ情報ＲＥの内側の部品ＲＥ１である。
【００５６】
図６のように、部品ＰＥ２のエッジの極性が反転しているために、Ｓ２においてパターンマッチせずと判定され、かつ評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１と所定の閾値ＴＨ２の間にある場合、ＣＰＵ１１ａは、部品についての評価値ｅが予め決められた閾値ｔｈよりも低い部品ＰＥ２のみを抽出し、その抽出した部品ＰＥ２のみの極性を反転して、反転した部品ＰＥ２ｎを生成する。そして、その生成した部品ＰＥ２ｎと部品ＰＥ１を合成した対象画像エッジ情報ＰＥｎと、リファレンス・エッジ情報ＲＥとを用いて、パターン・マッチング処理を再度実行する。
【００５７】
パターン・マッチング処理の結果、対象画像ＰＩの評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１以上にあって、パターンマッチしたと判定される場合（Ｓ９：ＹＥＳ）は、明暗の反転のあった部品ＰＥ２のエッジの極性を反転したためである。
【００５８】
すなわち、パターン・マッチング処理においてパターンマッチせず、かつ評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２を超えるときは、部品の評価値ｅが所定の閾値ｔｈよりも低い部品を抽出して、その部品のみのエッジの極性を反転して、再度パターン・マッチング処理を実行する。膜厚の違いにより一部の部品のエッジの極性が変化した場合、その部品のみのエッジの極性を反転して、パターン・マッチング処理を再度実行することにより、パターンマッチしたと判定されて（Ｓ９：ＹＥＳ）、パターン・マッチングの確率を高くすることができる。
【００５９】
さらに、Ｓ９における再度のパターン・マッチング処理においても、パターンマッチしたと判定されないときは（Ｓ９：ＮＯ）、ＣＰＵ１１ａは、所定の閾値ＴＨ１を所定値ｄだけ下げて（Ｓ１０）、パターン・マッチング処理を再度実行する（Ｓ１１）。このときは、評価値ｅが低い部品のエッジの極性は、変更しないで、パターン・マッチング処理が実行される。
【００６０】
すなわち、Ｓ１０とＳ１１の処理は、Ｓ８のパターン・マッチング処理により対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしないと判定されたとき、所定の閾値ＴＨ１を下げて、パターン・マッチング処理を実行するパターン・マッチング処理部を構成する。
【００６１】
このＳ１１のパターン・マッチング処理は、比較する対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとの違いが、例えばわずかな形状の差によりパターンマッチしないと判定されたような場合に、パターン・マッチングの確率を高くするためである。
【００６２】
Ｓ１１の後、パターンマッチしたか否かが判定され（Ｓ１２）、パターンマッチした場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）は、次の処理へ移行し、パターンマッチしたと判定されない場合は（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ１１ａは、パターン不一致と判定する。
【００６３】
なお、上述したＳ１０では、対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとのパターン・マッチング処理における全体の閾値（ＴＨ１）を下げているが、部品についての評価値ｅの低い部品のみ、その部品のパターン・マッチング評価のための所定の閾値ｔｈｘを下げるようにしてもよい。すなわち、Ｓ８のパターン・マッチング処理により対象画像ＰＩとリファレンス画像ＲＩとがパターンマッチしないと判定されたとき、Ｓ１０においてパターン・マッチング評価のための所定の閾値ｔｈｘを下げて、パターン・マッチング処理を実行するようにしてもよい。
【００６４】
例えば、対象画像ＰＩのパターン・マッチングの評価値が低い理由が、形状の評価値によるときもある。そこで、Ｓ９でパターン・マッチングしなかったときは、すなわちマッチングの評価値が所定の閾値ＴＨ１未満で、所定の閾値ＴＨ２を超えているときは、評価値ｅの低い部品のみマッチング評価のための所定の閾値ｔｈｘを下げる。その結果、対象画像ＰＩの画像全体の評価値Ｅは、上がる。  
このように、評価値の低い部品のみのパターン・マッチング評価のための所定の閾値ｔｈｘを下げることによって、パターンの一部だけが崩れているような場合にも、パターン・マッチングの確率を高くすることができる。
【００６５】
以上のように、上述した実施の形態に係る基板検査装置１は、パターン・マッチング処理において、評価値Ｅが予め設定した所定の閾値ＴＨ１に満たない場合で、かつ評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１よりも低い所定の閾値ＴＨ２を超えないときは（Ｓ３：ＮＯ）、リファレンス・エッジ情報の全てのエッジ極性を判定して、パターン・マッチングを再度行う。
【００６６】
さらに、パターン・マッチング処理（Ｓ１）において、評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ１に満たない場合で、かつ評価値Ｅが所定の閾値ＴＨ２を超えたときは（Ｓ３：ＹＥＳ）、評価値ｅの低い部品のみのエッジの極性を反転して、パターン・マッチングを再度行う（Ｓ８）。これは、膜厚の変化により明暗が判定して部品のエッジの極性が変わってしまっても、パターンマッチの判定を正しく行えるようにするためである。
【００６７】
さらに、パターン・マッチング処理（Ｓ８）において、パターンマッチしない場合は、所定の閾値ＴＨ１の値を下げて、すなわちパターンマッチし易くなるように所定の閾値ＴＨ１を調整して、パターン・マッチングを再度行う（Ｓ１１）。これは、形状などのパラメータのわずかな違いにより、パターンマッチしない場合を考慮して、パターンマッチの判定を正しく行えるようにするためである。
【００６８】
以上のように、上述した本実施の形態の基板検査装置によれば、基板上のパターンの膜厚の変化によりパターンの明暗が変化しても、複数のリファレンス画像を登録することなく、パターンの明暗の変化に対してロバスト性の高いパターン・マッチング処理が可能な基板検査装置及び基板検査方法を実現することができる。
【００６９】
また、従来のように、製造装置のばらつきや条件変化に応じて、全てのあり得る反転パターンを用意して、パターン・マッチング処理を全ての反転パターンに対して行うと、すべての反転パターンについてパターン・マッチング処理が行われるので、処理時間も長くなるが、上述した本実施の形態によれば、多くのリファレンス情報を登録して、多くの回数のパターン・マッチング処理を実行することがないので、高速に処理を行うことができる。
【００７０】
本明細書における各「部」は、実施の形態の各機能に対応する概念的なもので、必ずしも特定のハードウエアやソフトウエア・ルーチンに１対１には対応しない。従って、本明細書では、以下、実施の形態の各機能を有する仮想的回路ブロック（部）を想定して実施の形態を説明した。また、本実施の形態における各手順の各ステップは、その性質に反しない限り、実行順序を変更し、複数同時に実行し、あるいは実行毎に異なった順序で実行してもよい。
【００７１】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１  基板検査装置、１１  本体装置、１１ａ  ＣＰＵ、１１ｂ  バッファメモリ、１２  記憶装置、１３  表示装置、１４  撮像装置、１４ａ  対物レンズ、１４ｂ  顕微鏡、１４ｃ  カメラ、１４ｄ  信号線、１５  支持部材、１６  駆動装置、１６ａ  信号線、１７  基台。
【図１】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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