(57)【要約】      （修正有）【課題】誤り欠陥や未検出の欠陥を効率的に抑制する。【解決手段】欠陥候補検出画像３００を並び順に沿って順次移動させながら、欠陥候補画像３００と欠陥候補画像の前後それぞれに位置する第１，第２の参照画像４１０，４２０との間でリアルゴースト処理比較を行い、欠陥候補画像内の欠陥部３０を検出する欠陥検査方法にあって、欠陥部３０を検出した場合には、第１，第２の参照画像を差分処理して参照差分画像７００を生成し、参照差分画像の画素が所定のグレイレベル差からなるステイン閾値以下であるか否かに応じて、第１，第２の参照画像の中のいずれもが欠陥部４０の無いピュア参照画像４００ｐであるか、いずれかが欠陥部のあるステイン参照画像４００ｓであるかを判別し、この判別結果に応じて、参照画像を、欠陥候補画像の前後それぞれに位置する第１，第２の参照画像から予め保管されている欠陥部の無いピュア参照画像に変更する。【選択図】図５
2014025763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査対象試料の、同じパターンが位置を異ならせて周期構造により複数配置されてなる所定領域の光学画像又は走査電子画像を撮像する顕微鏡装置部と、
前記所定領域の光学画像又は走査電子画像を前記同じパターンの周期構造に合わせて複数の検出画像に分割し、欠陥候補画像になる一の検出画像を当該複数の検出画像の並び順に沿って順次移動させながら、欠陥候補画像と当該欠陥候補画像の前後それぞれに位置する検出画像からなる第１，第２の参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行い、当該欠陥候補画像内の欠陥部を検出する欠陥判定部と、
前記欠陥判定部が前記リアルゴースト処理比較で用いる第１，第２の参照画像を管理する参照画像管理部と
を備え、
前記参照画像管理部は、
欠陥部の無いピュア参照画像を保管している参照画像保管部と、
前記欠陥判定部が欠陥候補画像内における欠陥部を検出した場合には、当該欠陥候補画像のリアルゴースト処理比較に用いられた第１，第２の参照画像を差分処理して参照差分画像を生成し、当該参照差分画像の画素が所定のグレイレベル差からなるステイン閾値以下のであるか否かに応じて、第１，第２の参照画像の中のいずれもが欠陥部の無いピュア参照画像であるか、いずれかが欠陥部のあるステイン参照画像であるかを判別する参照画像判定部と
を有し、
前記参照画像判定部がステイン参照画像を判別した場合には、当該欠陥候補画像を前記欠陥判定部に前記参照画像保管部に保管されているピュア参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行わせ、当該欠陥候補画像内の欠陥部を検出し直しさせる
ことを特徴とする検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の検査装置において、
前記参照画像管理部は、
前記欠陥判定部に前記欠陥部を検出し直しさせた後、欠陥候補画像になる一の検出画像が次の検出画像に移動された場合は、前記第１，第２の参照画像に換えて前記参照画像保管部に保管されているピュア参照画像との間でリアルゴースト処理比較を前記欠陥判定部に行わせ、その後、前記欠陥判定部が当該欠陥候補画像内の欠陥部を検出しなくなるまで、前記参照画像保管部に保管されているピュア参照画像との間でリアルゴースト処理比較を前記欠陥判定部に行わせ、
当該欠陥候補画像内の欠陥部を検出しなくなったときには、次の欠陥候補画像から、前記参照画像保管部に保管されているピュア参照画像に換えて前記第１，第２の参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行わせる
ことを特徴とする検査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の検査装置において、
前記ステイン閾値は、検査を実行するために必要な装置動作の設定情報の集合であるレシピに含まれ、ピュア参照画像としてバックグラウンドノイズレベルが低い参照画像のみを選別するための所定のグレイレベル差である
ことを特徴とする検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置において、
前記参照画像管理部は、前記欠陥判定部が、欠陥候補画像と当該欠陥候補画像の前後それぞれに位置する検出画像からなる第１，第２の参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行った際に、前記欠陥判定部が当該判定に用いた第１の参照画像をピュア参照画像として前記参照画像保管部に保管する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の検査装置において、
前記参照画像管理部は、前記欠陥判定部が欠陥候補画像と当該欠陥候補画像の前後それぞれに位置する検出画像からなる第１，第２の参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行った際に、それまで続いた欠陥候補画像内に欠陥部を検出しなかった各判定で用いられた第１の参照画像を合成したものを、ピュア参照画像として前記参照画像保管部に保管する
ことを特徴とする検査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の検査装置において、
前記参照画像保管部には、当初ピュア参照画像として、検査を実行するために必要な装置動作の設定情報の集合であるレシピに含まれている、予め設定されたピュア参照画像が保管されている
ことを特徴とする検査装置。
【請求項７】
欠陥候補画像になる一の検出画像を複数の検出画像の並び順に沿って順次移動させながら、欠陥候補画像と当該欠陥候補画像の前後それぞれに位置する検出画像からなる第１，第２の参照画像との間でリアルゴースト処理比較を行い、欠陥候補画像内の欠陥部を検出する欠陥検査方法であって、
欠陥候補画像内における欠陥部を検出した場合には、当該欠陥候補画像のリアルゴースト処理比較に用いられた第１，第２の参照画像を差分処理して参照差分画像を生成し、当該参照差分画像の画素が所定のグレイレベル差からなるステイン閾値以下であるか否かに応じて、第１，第２の参照画像の中のいずれもが欠陥部の無いピュア参照画像であるか、いずれかが欠陥部のあるステイン参照画像であるかを判別し、
該判別結果に応じて、欠陥候補画像とのリアルゴースト処理比較に用いる参照画像を、欠陥候補画像の前後それぞれに位置する第１，第２の参照画像から、予め保管されている欠陥部の無いピュア参照画像に変更する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製品の回路パターンが形成されたウェーハ等、基板の表面に発生した物理的又は電気的不良からなる欠陥を検出する欠陥検査方法、及び欠陥検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体装置や液晶装置等といった製品の製造プロセスでは、各種の基板上に微細な回路パターンが形成される。そのため、これら回路パターンが形成された基板の製造工程で、基板上に、歩留りに影響する興味欠陥(ＤＯＩ；Defect of Interest）が存在し、そのＤＯＩが致命欠陥であれば、製品不良の原因になる。そこで、回路パターンが形成された基板の歩留りを向上させるためには、基板上に存在する欠陥をその製造工程で検出し、欠陥の発生原因を迅速に特定して、後続して製造される基板に同じ欠陥を発生させないような対策を講じることが望まれている。
【０００３】
回路パターンが形成された基板上の欠陥検出には、基板表面の光学画像や走査電子画像を撮像して欠陥位置を検出する外観検査装置が用いられる。また、欠陥の発生原因の特定には、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ；Scanning Electron Microscope）が搭載され、欠陥検出機能を備えるレビュー装置が用いられる。
【０００４】
レビュー装置は、外観検査装置で検出した欠陥の特徴量（例えば、座標，サイズ，形態，輝度，輝度差，極性（Polarity），信号量，等）の結果情報に基づいて、欠陥を高倍率で撮像する装置である。欠陥レビューは、手動レビュー（ＭＤＲ；Manual Defect Review）又は自動レビュー（ＡＤＲ；Auto Defect Review）で実行される。この欠陥レビューで取得した欠陥の撮像結果を基に、自動欠陥分類 (ＡＤＣ；Automatic Defect Classification)による欠陥分類等の分析が行われる。この種の基板の製造プロセスで発生する欠陥種は、そのプロセス毎に或る傾向があり、このような欠陥分類等の分析を行うことで、プロセス条件の変動を監視することができる。
【０００５】
その一方、外観検査装置は、暗視野外観検査装置，明視野外観検査装置，ＳＥＭ式外観検査装置等の種類がある。検査で使用する外観検査装置の種類は、検出したい欠陥に応じて決める場合が多く、例えば、サイズが大きい異物の検出には暗視野外観検査装置を、サイズが小さいパターン不良の検出には明視野外観検査装置を、電気的不良や微細パターン不良の検出にはＳＥＭ式外観検査装置を使用する。
【０００６】
ところで、外観検査装置、或いは欠陥検出機能を搭載したレビュー装置では、撮像された検出画像に所定アルゴリズムの演算処理を行って、欠陥を検出する。欠陥の代表的な検出手法としては、ＣＴＣ検査（Cell-to-Cell検査、セル比較検査、又はArray検査とも称する）やＤＴＤ検査（Die-to-Die検査、ダイ比較検査、又はRandom検査とも称する）、或いは検出画像を適当な参照画像と比較して欠陥を検出するＧＰ検査（Golden Pattern検査、ゴールデンパターン検査とも称する）がある。ＣＴＣ検査は、所定の配列パターンが周期的に連続して存在する領域内の欠陥を検査するのに適し、ＤＴＤ検査は、回路パターンが形成された基板としての半導体ウェーハのチップ領域のダイ（Die）のような、ランダムパターンが存在する領域内の欠陥を検査するのに適している。ＧＰ検査は、チップ内の注視特定領域（ＲＯＩ；Region Of Interest）を検査するのに適している。
【０００７】
ＣＴＣ検査、ＤＴＤ検査で使用される欠陥の抽出方法は、基本的に、それぞれ基板上での位置が異なる同じ配列パターン又は同じチップ領域を撮像して得た３枚の画像を用い、その中の１枚の欠陥候補画像と２枚の参照画像それぞれとの間で差分画像を生成し、この差分画像を適当な閾値で二値化して、差分画像それぞれのバックグランドとの差が生じている共通画素位置を欠陥として抽出するもので、いわゆるリアルゴースト処理比較（ダブルディテクション処理比較とも称する）が用いられている。
【０００８】
上述した欠陥検査方法では、欠陥候補画像と各参照画像との差分画像上で、バックグランドとの差が生じている画素部分を欠陥（欠陥部）とみなす考え方であるため、参照画像の質（欠陥の有無、ノイズレベル、明るさ、コントラスト等）によって、或る画素のシグナルが強調又は減少されてしまうと、欠陥候補画像上で、実際には欠陥でない画素を欠陥として検出してしまったり、実際には欠陥である画素を欠陥として検出できなくなってしまう可能性が常に存在する。そこで、リアルゴースト処理比較には、参照画像に欠陥が有るか否かを検出した欠陥分布情報から判定する処理（以下、チェイン欠陥処理と称す）が基本的に含まれているが、良質の参照画像の選別及び比較はできない制限がある。そのため、本来の欠陥のみを精度良く抽出できるようにする欠陥検出アルゴリズムが種々工夫されている。
【０００９】
例えば、特開２００６−３８５４３号公報（特許文献１）には、半導体基板上のパターンの検査において、被検査画像（検出画像）中の欠陥候補画像に該当する所定の検査領域における画素値のヒストグラムと比較されるテンプレートヒストグラムの生成方法が記載されている。その生成方法によれば、まず、準備された複数の参照画像のそれぞれから検査領域の画素値の参照ヒストグラムが生成される。続いて、各画素値における複数の参照ヒストグラムの複数の頻度に対して所定の演算が行われ、各画素値に対応する１つの頻度であって、複数の頻度の最小値以上最大値以下のものを求めることにより、１つのテンプレートヒストグラムが取得される。半導体基板のパターンの検査では、テンプレートヒストグラムは、被検査画像中の所定の検査領域における画素値のヒストグラム、すなわち欠陥候補画像の画素値のヒストグラムと比較され、これにより、半導体基板上のパターンの検査が精度良く行われる。
【００１０】
また、特開２００８−７１９８８号公報（特許文献２）には、欠陥候補画像に該当する検査対象の検出画像と比較用の参照画像とから得られる差分画像にフィルタ処理を行う半導体ウェーハの欠陥検査方法が記載されている。その欠陥検査方法によれば、フィルタ処理を行う際に、フィルタ処理前後の差分画像それぞれについて、グレイレベルに関する情報を表示して、これを参照してフィルタ処理を行う。グレイレベルに関する情報として、フィルタ処理前後の差分画像に対するグレイレベルと画素数に関するヒストグラムが含まれる。欠陥検出装置としては、検出画像、参照画像、差分画像、フィルタ処理後差分画像、フィルタ処理前後の差分画像それぞれについてのヒストグラムが表示される。フィルタを設定する毎にヒストグラムは、更新表示される。
【００１１】
このような欠陥検出方法にあっては、欠陥の検出精度を高めるためには、検出信号におけるノイズ信号量に対する欠陥信号量の割合（信号対ノイズ比:Ｓ／Ｎ）を大きくするとともに、参照画像の画質の適合性が必須である。しかし、回路パターンの微細化と共に、パターン形成プロセスでの欠陥発生数が増加し、参照画像に欠陥画素が含まれる頻度が高くなり、その結果、参照画像としての適合性が低下する。この傾向は、検査対象試料が半導体デバイスや液晶デバイスである場合に特に顕著であり、後述する各種の誤り欠陥や未検出の欠陥が発生する。したがって、真の欠陥検出の精度を向上させるためには、何らかの工夫を行うことが必要となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−３８５４３号公報
【特許文献２】特開２００８−７１９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
回路パターンの微細化に伴う参照画像の適合性の低下によって、欠陥部を含んだ参照画像を用いて検出画像と参照画像とを比較してしまうと、各種の誤り欠陥や未検出の欠陥が発生し、欠陥検査結果の信頼性が低下してしまうので、外観検査装置を用いた製造プロセス管理が難しくなっている。そのため、例えば、検査後に保存された参照画像と欠陥画像とを１つずつ目視で改めてレビュー観察しないと、検出した欠陥が真の欠陥（リアル欠陥）であるか又は誤り欠陥であるかの区分が付かず、かつその作業には長時間を要する。さらに、検出するべき欠陥が検出されずに未検出のままになることも発生し、そのような場合には、欠陥座標情報を得ることができず、かつレビュー観察もできない。結果として、製品の製造管理の業務効率及び信頼性に大幅な悪影響を与える。
【００１４】
本発明は、欠陥検出方法や欠陥検出装置の上述した問題点を鑑みてなされたものであり、欠陥検出において、各種の誤り欠陥や未検出の欠陥を効率的に抑制することができる欠陥検査方法、及び欠陥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】
【００１５】
上述した課題を達成するために、本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置では、欠陥候補画像の検出画像から欠陥部に該当する画素の存在有無を判定するためのリアルゴースト処理比較で用いる２つの参照画像は、お互いに差分処理してもその差分画像には欠陥部の画素が含まれていないので、バックグラウンドのノイズレベルに相当する閾値を定め、この２つの参照画像同士を差分処理（ＲＴＲ検査；Reference to Reference検査）をすることで、参照画像に高い輝度差を持つ画素部が存在しているか否か、つまり、参照画像が実際に欠陥部が無いピュア参照画像なのか、或いは実際には欠陥部が有るステイン参照画像なのかを判定できる。このように、参照画像同士によるＲＴＲ検査アルゴリズムを活用することで、欠陥候補画像は、ステイン参照画像との比較を避け、最寄のピュア参照画像との比較演算のみを行うことができようになり、欠陥検査装置は、リアルタイムで真のリアル欠陥を検出できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、例えばフェイク欠陥，ハイド欠陥，アブノーマル欠陥といった各種の誤り欠陥や未検出の欠陥の発生を抑え、欠陥検出の精度の向上を容易にする欠陥検査方法及び欠陥検査装置を実現できる。
【００１７】
上記した以外の、課題、構成及び効果は、以下の実施の形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る欠陥検査装置の一実施の形態としてのＳＥＭ式外観検査装置の概略全体構成図である。
【図２】本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置が実行する、ウェーハ上に生じた欠陥を検出する欠陥検査方法に係り、通常欠陥検査工程の説明図である。
【図３】図２（Ｄ）に示した通常欠陥検査工程において、誤り欠陥が発生する状況の説明図である。
【図４】図２（Ｄ）に示した通常欠陥検査工程において、欠陥の未検出が発生する状況の説明図である。
【図５】通常欠陥検査工程による誤り欠陥の検出を防ぐためのステイン参照画像の選別工程についての説明図である。
【図６】図１に示したＳＥＭ式外観検査装置における画像処理部が備える機能部構成の一実施例の構成図である。
【図７】図６に示したＳＥＭ式外観検査装置の画像処理部によって実行される欠陥検査方法の一実施例のフローチャートである。
【図８】或る所定のスワスに含まれるダイの欠陥検査に対して、図７に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【図９】図６に示したＳＥＭ式外観検査装置の画像処理部によって実行される欠陥検査方法の別な実施例のフローチャートである。
【図１０】或る所定のスワスに含まれるダイの欠陥検査に対して、図９に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【図１１】画質と代表性を向上させたゴールデンピュア参照画像の作成例を示した図である。
【図１２】レシピを作成する際に、初期ピュア参照画像をレシピ情報に設定するフローチャートである。
【図１３】欠陥検出閾値とステイン閾値の説明図である。
【図１４】検査初期段階でピュア参照画像の不在の際も含めた欠陥検査処理のフローチャートである。
【図１５】図１４に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置の実施の形態について、図面に基づいて説明する。以下では、欠陥検査装置として、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって撮像して取得した検査対象試料のＳＥＭ画像を基に、検査対象試料の欠陥検査を行うＳＥＭ式外観検査装置を例に説明を行う。
【００２０】
なお、本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置は、検査対象試料を撮像して取得した欠陥候補画像と参照画像との画像比較演算に基づき、検査対象試料に生じた欠陥を画像上から検出する欠陥検査機能を備えた装置であれば、本発明に係る欠陥検査方法及び欠陥検査装置は、以下に説明するＳＥＭ式外観検査装置に限らず、光学照射顕微鏡式等の他の形式の外観検査装置や、欠陥検出機能を搭載したレビュー装置にも適用可能である。
【００２１】
また、以下では、検査対象試料として、ウェーハ表面に複数チップが格子状に配置形成されている半導体ウェーハを例に説明するが、検査対象試料としては、基板上に微細なパターンが形成されたものであれば、その基板上に生じた欠陥の検出にも適用可能である。
【００２２】
［ＳＥＭ式外観検査装置の構成］
まず、本発明に係る欠陥検査方法の一実施の形態が適用され、本発明に係る欠陥検査装置の一実施の形態としてのＳＥＭ式外観検査装置の概略構成について説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る欠陥検査装置の一実施の形態としてのＳＥＭ式外観検査装置の概略全体構成図である。
【００２４】
ＳＥＭ式外観検査装置１００は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）１１０、ＳＥＭ制御部１２０、コンソール１３０、ＧＵＩユニット１４０、ハブ１５０、画像サーバ１６０、画像処理部１７０を備えている。
【００２５】
走査電子顕微鏡１１０は、電子銃１１１や各種レンズを含む電子光学系と、電子検出器１１５を含む検出光学系とを有する。検査に当たり、走査電子顕微鏡１１０は、電子銃１１１から放出され、集束レンズ１１２で集束された一次電子線（１次荷電粒子ビーム）２１を、走査偏向器１１３で偏向し、対物レンズ１１４で集束して、検査対象試料である半導体ウェーハ１０のウェーハ上に照射する。
【００２６】
その際、半導体ウェーハ１０は、試料室１１６内に配置されたステージ１１７に搭載されている。ステージ１１７に搭載された半導体ウェーハ１０は、図示せぬ移動機構の作動によって、試料室１１６内で、例えば電子光学系の光軸と垂直な面内でステージ１１７ごと移動可能になっている。試料室１１６内は、真空ポンプ１１８を含む真空系によって、検査中（観察中）は所定の真空状態に保持されている。
【００２７】
ウェーハ上における一次電子線２１の照射位置は、例えば、走査偏向器１１３による一次電子線の偏向走査、及び電子光学系の光軸と垂直な面内でのステージ１１７の移動によって、ウェーハ上の所望の検査領域内で走査される。走査電子顕微鏡１１０は、この検査領域への一次電子線２１の照射走査により得られる、二次電子或いは反射電子等といった２次荷電粒子２２を電子検出器１１５により検出して、半導体ウェーハ１０の回路パターンが形成されたウェーハ表面の観察を行う。
【００２８】
ＳＥＭ制御部１２０は、走査電子顕微鏡１１０の各部を作動制御して、走査電子顕微鏡１１０に検査対象試料の観察を行わせる。そのため、図示の例では、ＳＥＭ制御部１２０は、電子光学系制御ユニット１２１，偏向追従系制御ユニット１２２，ステージ制御ユニット１２３，真空系制御ユニット１２４，検出器制御ユニット１２５を有する構成になっている。
【００２９】
電子光学系制御ユニット１２１は、電子銃１１１や、集束レンズ１１２，対物レンズ１１４といった各種レンズの作動制御を行い、半導体ウェーハ１０に検査ビームとして照射する一次電子線２１の照射制御を行う。
【００３０】
偏向追従系制御ユニット１２２は、走査偏向器１１３を作動制御し、ウェーハ上における一次電子線２１の照射位置の走査制御を行う。
【００３１】
ステージ制御ユニット１２３は、ステージ１１７に備えられた図示せぬ移動機構を作動制御し、半導体ウェーハ１０の電子光学系に対する配置を移動調整する。
【００３２】
真空系制御ユニット１２４は、真空ポンプ１１８を含む真空系を作動制御し、観察時における試料室１１６内の圧力状態を所定の真空状態に制御する。
【００３３】
検出器制御ユニット１２５は、検出器１１５を構成する検出画素素子の出力信号を取り込んでその信号強度を反映した検出信号を生成し、Ａ／Ｄ変換器１２６を介して、画像処理部１７０に順次転送する。Ａ／Ｄ変換器１２６は、その際、検出器制御ユニット１２５から順次供給される検出信号を、逐次ディジタル画素信号に変換する。
【００３４】
コンソール１３０は、検査及びその結果分析等といった各種ユーザ作業のためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示するためのモニタ１３１と、これらのＧＵＩに含まれるアイコンや入力欄といった被操作部を操作するための入力デバイス１３２とを有する。入力デバイス１３２は、例えばマウスのようなポインティングデバイスや、キーボード等を含む。コンソール１３０は、ＧＵＩユニット１４０と接続され、モニタ１３１に表示されるＧＵＩは、ＧＵＩユニット１４０によって制御される。
【００３５】
ＧＵＩユニット１４０は、検査，結果分析等の各種ユーザ作業に伴って必要なＧＵＩの画面編集処理を行い、コンソール１３０のモニタ１３１に表示制御する。ＧＵＩユニット１４０は、コンソール１３０のモニタ１３１に表示されているＧＵＩ上でのユーザの設定やデータ入力に基づいて、該当のユーザ作業を実行するためのコマンド等を、ＳＥＭ制御部１２０，画像サーバ１６０，画像処理部１７０といった装置各部に対して発行する。
【００３６】
その一方で、ＧＵＩユニット１４０は、該当のユーザ作業の設定や実行に伴って、ＧＵＩの画面処理に必要な情報及びデータを他の各部から取得する。この取得情報や取得データには、レシピの検査情報や、欠陥部等の画像データも含まれる。ここで、レシピは、検査を実行するために必要な装置動作の設定情報の集合のことを指す。そのため、ＧＵＩユニット１４０は、ハブ１５０を介して、ＳＥＭ制御部１２０，画像サーバ１６０，画像処理部１７０と接続されている。
【００３７】
画像サーバ１６０は、画像処理部１７０によって処理された検査対象試料である半導体ウェーハ１０の欠陥部等の画像をデータベース１６１に保存する一方、データベース１６１に保存されているこれら欠陥部等の画像の中から、検査，結果分析等の各種ユーザ作業に必要な画像を検索抽出して、ＧＵＩユニット１４０や画像処理部１７０に供給する。
【００３８】
画像処理部１７０は、走査電子顕微鏡１１０による半導体ウェーハ１０の観察に伴って、ＳＥＭ制御部１２０の検出器制御ユニット１２５からＡ／Ｄ変換器１２６を介して順次供給されるディジタル画素信号を基に、欠陥部の検出に利用される欠陥候補画像３００，参照画像４００を作成し、これら欠陥候補画像３００、参照画像４００を基にして、後述する参照画像の状況に応じた欠陥検査処理を行って、ウェーハ上に生じた欠陥部の有無の検出を後述するようにして行う。
【００３９】
画像処理部１７０は、走査電子顕微鏡１１０からのディジタル画素信号を取り込む入力部１７１と、各種情報やデータ，後述する参照画像の状況に応じた欠陥検査処理を実行するためのプログラム等が記憶される記憶部１７２と、ハブ１５０を介してＧＵＩユニット１４０や画像サーバ１６０に対してコマンドや情報，データの送受を行う入出力部１７３と、これら各部を制御して後述する各種の欠陥検査処理を実行する制御部１７４とを有する。
【００４０】
ここで、上記説明したＳＥＭ式外観検査装置１００における、ＳＥＭ制御部１２０、コンソール１３０、ＧＵＩユニット１４０、画像サーバ１６０、画像処理部１７０については、１台のコンピュータ装置、又は相互に通信接続された複数台のコンピュータ装置によって構成可能である。この場合、ハブ１５０は、適宜省略することも可能である。
【００４１】
次に、上述した本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置１００が実行する、ウェーハ上に生じた欠陥を検出する欠陥検査方法について説明する。
【００４２】
本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置１００が実行する欠陥検査方法には、通常欠陥検査工程，ステイン参照画像の選別工程，検査済ピュア参照画像の保管工程，ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程，通常欠陥検査復帰工程が含まれている。
【００４３】
［通常欠陥検査工程］
図２は、本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置が実行する、ウェーハ上に生じた欠陥を検出する欠陥検査方法に係り、通常欠陥検査工程の説明図である。
【００４４】
図２（Ａ）は、ＳＥＭ式外観検査装置によるウェーハ表面に配置形成されたチップ並びにチップ列の撮像方法を模式的に示した説明図である。
【００４５】
図２（Ｂ）は、半導体ウェーハのウェーハ表面に格子状に配置されている一のチップの一実施例の拡大図である。
【００４６】
図２（Ｃ）は、チップ内に構成されている半導体デバイスのメモリセルマット部とその周辺部との拡大図である。
【００４７】
図２（Ｄ）は、平時における欠陥検査の通常欠陥検査での、ＤＴＤ検査の画像比較演算の方式についての説明図である。
【００４８】
図２（Ａ）に示すように、検査対象試料としての半導体ウェーハ１０は、ウェーハ表面に、半導体デバイスのチップ１１が格子状に複数配置された構成になっている。
【００４９】
通常欠陥検査工程では、検査ビームである１次電子線２１のウェーハ上における照射位置を、図２（Ａ）中に矢印１０ｘで示した、格子状に複数配置されたチップ１１の一方のチップ配列方向に該当する１次元走査方向（スキャン(Scan)方向）に沿って、所定の幅１２ｘ分だけ繰り返し走査する。また、この１次電子線２１の１次元走査（スキャン）の繰り返しと同期を取りながら、その１次電子線２１のウェーハ上における１次元走査領域（スキャン領域）を、図２（Ａ）中に矢印１０ｙで示した、１次元走査方向１０ｘに垂直な、他方のチップ配列方向に該当する検査方向に沿って、所定の距離１２ｙ分を移動させる。
【００５０】
その際、半導体ウェーハ１０はステージ１１７に搭載されている。走査電子顕微鏡１１０では、１次電子線２１の１次元走査の繰り返しを、偏向追従系制御ユニット１２２による走査偏向器１１３の偏向制御で行い、その１次元走査領域の検査方向に沿っての移動を、走査偏向器１１３による１次元走査の繰り返しと同期を取った、ステージ制御ユニット１２３による検査方向１０ｙに沿ったステージ１１７の移動制御で相対的に行う。
【００５１】
この場合、検査方向１０ｙに沿った所定の距離１２ｙは、所望の検査領域の検査方向１０ｙに沿って配列された所定個数ｎ分のチップ１１を含む距離である。その所定個数ｎは、例えば検査領域を半導体ウェーハ１０のウェーハ全面とした場合等は、ウェーハ上の１次元走査方向１０ｘに沿った位置に応じて変化する。
【００５２】
１次元走査領域の検査方向１０ｙに沿った移動を伴った１次元走査の繰り返しの都度、１次電子線２１が照射されたウェーハ表面から発生する反射電子、散乱電子といった２次荷電粒子２２は、走査電子顕微鏡１１０の電子検出器１１５によって検出される。これにより、走査電子顕微鏡１１０では、スワス（swath）１２と呼ばれる、例えば、１次元走査方向に幅１２ｘを有して、検査方向１０ｙに長さ１２ｙを有したウェーハ上の帯状領域の回路パターン画像を撮像することができる。１次元走査領域の１次元走査方向１０ｘに沿った長さ１２ｘのことをスワス幅と称し、この１次元走査領域の検査方向１０ｙに沿った移動距離１２ｙのことをスワス距離と称する。
【００５３】
ウェーハ１０上の所望の検査領域の回路パターン画像を撮像する場合、走査電子顕微鏡１１０では、検査領域内で、一のスワス１２に対しての１次電子線２１の照射走査が完了したならば、一のスワス１２の１次元走査方向１０ｘに隣接して、１次電子線２１の照射走査が行われておらず、未だ回路パターン画像が撮像されていない別のスワス１２が検査領域内にあるか否かを確認し、隣接する別のスワス１２が有る場合は、一のスワス１２に対する１次荷電粒子ビーム２１の照射走査の完了後に、１次元走査方向１０ｘに沿って所定ピッチ（例えば、スワス幅１２ｘ分）だけステージ１１７の移動を行って、この隣接する別のスワス１２の回路パターン画像を、同様にして連続取得する。このようにして、走査電子顕微鏡１１０は、検査対象試料としての半導体ウェーハ１０の所望の検査領域の回路パターン画像を、複数のスワス１２の回路パターン画像の集合として取得する。
【００５４】
半導体ウェーハ１０のウェーハ表面に格子状に複数配置された半導体デバイスのチップ１１それぞれは、検査後に欠陥が無ければ、それぞれ切り離される。図２（Ｂ）は、検査方向１０ｙに沿って複数個（ｎ個）配列された半導体デバイスのチップ１１の中のｍ番目（１＜ｍ＜ｎ）の個別チップ１１ｍの構成を示したもので、すなわち、この個別チップ１１ｍに対応するダイ１３ｍの構成に該当する。
【００５５】
通常、半導体デバイスの個別チップ１１ｍ、すなわちダイ１３ｍは、回路パターンとして、複数のメモリセル１４が行列形状に配列され、かつ複数のエントリに分割されるメモリセルマット部１５と、それ以外の、ロジック回路領域１６を含む周期性が低い周辺部１７とを有する構成になっている。
【００５６】
図２（Ｃ）に示すように、半導体ウェーハ１０に生じた欠陥の通常欠陥検査工程では、回路パターンの周期性が低い周辺部１７のロジック回路領域１６の欠陥を検出する場合は、上記撮像した或るスワス１２内の検査方向１０ｙのｍ番目のチップ１１ｍ（すなわち、ダイ１３ｍ）の周辺部１７におけるロジック回路領域１６ｍの画像と、同じく検査方向１０ｙの“ｍ−１”番目のチップ１１m-1（すなわち、ダイ１３m-1）の周辺部１７における対応位置のロジック回路領域１６m-1の画像、及び“ｍ＋１”番目のチップ１１m+1（すなわち、ダイ１３m+1）の周辺部１７における対応位置のロジック回路領域１６m+1の画像それぞれとの間で、ダイ単位で画像比較演算（ＤＴＤ検査）を行う。
【００５７】
これに対し、チップ１１ｍ（すなわち、ダイ１３ｍ）内のメモリセルマット部１５内で、回路パターンの周期性を有して配列されたメモリセル１４の欠陥を検出する場合は、行列形状に配列されたメモリセル１４の配列方向に沿って、Ｎ倍のセル寸法単位、すなわち符号１８で示すセルピッチ単位で、ｍ番目（１＜ｍ＜ｎ）のメモリセル１４ｍの画像と、“ｍ−１”番目のメモリセル１４m-1の画像、及び“ｍ＋１”番目メモリセル１４m+1の画像それぞれとの間で、セル単位で画像比較演算（ＣＴＣ検査）を行う。
【００５８】
そのため、通常欠陥検査工程で行われる画像比較演算は、ＤＴＤ検査を例に説明すると、図２（Ｄ）に示すようなる。ここでは、撮像したスワス１２中のｍ番目のダイ１３ｍの“ｍ”検出画像を欠陥候補画像３００として示し、検査方向１０ｙに隣り合う“ｍ−１”番目のダイ１３m-1の“ｍ−１”検出画像及び“ｍ＋１”番目のダイ１３m+1の“ｍ＋１”検出画像を、第１の参照画像４１０及び第２の参照画像４２０として取り扱う。
【００５９】
欠陥候補画像３００の中に含まれている欠陥部３０の検出は、欠陥候補画像３００（ｍ”検出画像）を、第１及び第２の参照画像４１０，４２０それぞれと差分処理して、第１の差分画像（“ｍ−１”差分画像）５１０及び第２の差分画像（“ｍ＋１”差分画像）５２０を得て、第１の差分画像５１０と第２の差分画像５２０同士の論理積演算を行って比較することにより、欠陥候補画像３００と第１，第２の参照画像４１０，４２０とのリアルゴースト処理比較を行い、その比較結果を基に行われる。
【００６０】
その際、欠陥候補画像３００として取得したｍ番目のダイ１３ｍに欠陥部３０が含まれている場合、通常は、図２（Ｄ）に示すように、欠陥部３０の正しい特徴量（例えば、座標，サイズ，形態，輝度，輝度差，極性(Polarity)，信号量等）を反映した欠陥部６０を欠陥部画像６００の画像上で検出することができ、欠陥候補画像３００の中に欠陥部３０が含まれていない場合は、欠陥部画像６００の画像上には欠陥部６０は現れない。
【００６１】
ここで、欠陥部３０の特徴量としての輝度は、画像の明るさを示す指標としてのグレイレベル(ＧＬ:Gray Level)であり、欠陥部３０の特徴量を反映した欠陥部画像６００の画像上で、欠陥部６０を構成する各画素の信号強度を適当な最大値で規格化して、２値化の階調で表現した値である。輝度差は、差分画像５００を得たときの、欠陥部５０の明るさの絶対値（最大グレーレベル差）に該当する。また、極性(Polarity)は、欠陥部６０が参照画像４００におけるこの欠陥部６０と同じ部分に比べて明るいか暗いかを、「＋」「−」で示したものである。信号量は、走査電子顕微鏡１１０の電子検出器１１５から出力される、欠陥部５０に該当する部分の信号強度、すなわち画素のシグナルの値である。
【００６２】
ＣＴＣ検査の欠陥検出の原理も、ｍ番目のダイ１３ｍのメモリセルマット部１５におけるｍ番目のメモリセル１４ｍの“ｍ”検出画像を欠陥候補画像３００とし、検査方向１０ｙに隣り合う“ｍ−１”番目のメモリセル１４m-1の“ｍ−１”検出画像を第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０とし、“ｍ＋１”番目のメモリセル１４m+1の“ｍ＋１”検出画像を第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０とすることが相違するだけで、そのリアルゴースト処理比較を用いた欠陥検出の原理については、上述したＤＴＤ検査の場合と同様である。
【００６３】
ところで、上述したリアルゴースト処理比較を含む通常欠陥検査工程では、欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０の特徴量（座標，サイズ，形態，輝度，輝度差，極性(Polarity)，信号量等）を、欠陥部画像６００上で欠陥部３０の特徴を正しく反映した欠陥部６０として検出するためには、欠陥候補画像３００とリアルゴースト処理比較される第１，第２の参照画像４１０，４２０それぞれに欠陥部４０（４１，４２）が含まれていないことが必要である。
【００６４】
その理由につき、上述したリアルゴースト処理比較を含む通常欠陥検査工程で発生する、欠陥検出の誤り事例を基に説明しておく。説明に当たって、実際の欠陥部が含まれていない検出画像のことをピュア画像、実際の欠陥部が含まれている検出画像のことをステイン画像と称し、両者を区別する。したがって、第１，第２の参照画像４１０，４２０それぞれからなる参照画像４００についても、参照画像４００が欠陥部４０の含まれていない参照画像である場合は、その参照画像４００をピュア参照画像４００ｐと称する。これに対し、参照画像４００が欠陥部４０の含まれている参照画像である場合は、その参照画像４００をステイン参照画像４００ｓと称する。これにより、参照画像４００を欠陥部４０が有るか否かに応じて区別する。
【００６５】
通常欠陥検査工程では、図２（Ｄ）に示したように、欠陥候補画像３００は、欠陥部４０が無いピュア参照画像４００ｐとしての第１及び第２のピュア参照画像４１０ｐ，４２０ｐそれぞれと画像比較演算され、これら第１及び第２のピュア参照画像４１０ｐ，４２０ｐそれぞれとの差分画像５００である第１及び第２の差分画像５１０，５２０が取得される。その際、欠陥候補画像３００に欠陥部３０が含まれている場合は、参照画像４００が欠陥部４０の無いピュア参照画像４００ｐ（４１０ｐ，４２０ｐ）であるので、第１及び第２の差分画像５１０，５２０それぞれの画像上には、欠陥部３０の正しい特徴量を備えた欠陥部５１，５２がそれぞれ現れる。その結果、この第１及び第２の差分画像５１０，５２０同士の論理積演算を行って比較することにより、欠陥部画像６００では、欠陥部６０として、欠陥部３０の正しい特徴量を備えたリアル欠陥部６０ｒを検出できる。
【００６６】
図３は、図２（Ｄ）に示した通常欠陥検査工程において、誤り欠陥が発生する状況の説明図である。
【００６７】
図４は、図２（Ｄ）に示した通常欠陥検査工程において、欠陥の未検出が発生する状況の説明図である。
【００６８】
例えば、図３（Ａ）に示すように、欠陥候補画像３００自体が実際に欠陥部の無いピュア画像３００ｐであっても、参照画像４００である第１及び第２の参照画像４１０，４２０それぞれが互いの同じ部分に欠陥部４１-５（４０），４２-５（４０）を有するステイン参照画像４００ｓであった場合には、そのピュア画像３００ｐである欠陥候補画像３００と第１及び第２のステイン参照画像４１０ｓ，４２０ｓそれぞれとを差分処理した第１及び第２の差分画像５１０，５２０それぞれには、同じ部分に第１及び第２の参照画像４１０，４２０それぞれの欠陥部４１-５（４０），４２-５（４０）の特徴量を備えた欠陥部５１-５（５０），５２-５（５０）が現れる。そのため、この第１及び第２の差分画像５１０，５２０同士の論理積演算を行って比較することにより得た欠陥部画像６００の画像上では、欠陥候補画像３００には実際に含まれていないにもかかわらず、欠陥部６０として、第１及び第２のステイン参照画像４１０ｓ，４２０ｓそれぞれの欠陥部４１-５（４０），４２-５（４０）に共通する特徴量を備えた欠陥部６０-５が現れることになる。この結果、欠陥部画像６００の画像上では、欠陥候補画像３００には本来含まれていないにもかかわらず、欠陥部６０-５（６０）を欠陥候補画像３００における欠陥部３０として誤り検出してしまうことになる。
【００６９】
以下では、このような欠陥部画像６００上で誤り検出された、欠陥候補画像３００には実際にはない欠陥部６０のことをフェイク欠陥部６０ｆと称して、図２（Ｄ）に示した、本来の欠陥候補画像３００に含まれた欠陥部３０の特徴量を備えたリアル欠陥部６０ｒと区別する。
【００７０】
また、図３（Ｂ）に示すように、欠陥候補画像３００自体が実際に欠陥部３０-５（３０）を有するステイン画像３００ｓであって、参照画像４００の第１及び第２の参照画像４１０，４２０の中のいずれか一方、例えば第２の参照画像４２０が、欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０-５（３０）と同じ部分に、欠陥部３０-５（３０）とはサイズ又は形状等の特徴量が異なる欠陥部４２-５（４０）を有したステイン参照画像４２０ｓであった場合には、そのステイン画像３００ｓである欠陥候補画像３００と第２のステイン参照画像４２０ｓとを差分処理した第２の差分画像５２０には、欠陥候補画像３００に含まれている欠陥部３０-５（３０）とはサイズ又は形状等の特徴量が変質されて異なる欠陥部５２-５（５０）が現れる。そのため、この第１及び第２の差分画像５１０，５２０同士の論理積演算を行って比較することにより得た欠陥部画像６００の画像上では、仮に第１の差分画像５１０の欠陥部５１-５（５０）が欠陥候補画像３００に含まれている欠陥部３０-５（３０）の特徴量を備えたものであっても、欠陥部３０とはサイズ又は形状等の特徴量が変質されて異なる欠陥部６０-５（６０）が現れることになる。この結果、欠陥部画像６００の画像上では、欠陥候補画像３００における欠陥部３０-５（３０）とはサイズ又は形状等の特徴量が異なる欠陥部６０-５（６０）を、欠陥候補画像３００における欠陥部３０として誤り検出してしまうことになる。
【００７１】
以下では、このような欠陥部画像６００上で誤り検出された、欠陥候補画像３００における実際の欠陥部３０とはサイズ又は形状等の特徴量が変化してしまった欠陥部６０のことをアブノーマル欠陥部６０ａと称して、同様に、図２（Ｄ）に示した、本来の欠陥候補画像３００に含まれた欠陥部３０の特徴量を反映したリアル欠陥部６０ｒと区別する。
【００７２】
また、図４（Ａ）に示すように、欠陥候補画像３００自体が実際の欠陥部３０として欠陥部３０-１を有するステイン画像３００ｓであって、参照画像４００の第１及び第２の参照画像４１０，４２０のいずれにも、欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０-１（３０）と同じ部分に、欠陥部３０-１（３０）と同じ特徴量を備えた欠陥部４１-１（４０），４２-１（４０）を有するステイン参照画像４１０ｓ，４２０ｓである場合や、図４（Ｂ）に示すように、第１及び第２の参照画像４１０，４２０の中のいずれか一方の参照画像、例えば第２の参照画像４２０が欠陥部３０-５（３０）と同じ特徴量を備えた欠陥部４２-５（４０）を含むステイン参照画像４２０ｓである一方、他方の参照画像である第１の参照画像４１０がピュア参照画像４１０ｐである場合は、ステイン画像３００ｓである欠陥候補画像３００と第１及び第２のステイン参照画像４１０，４２０それぞれとを差分処理した第１及び第２の差分画像５１０，５２０には、そのいずれにも、又はいずれか一方の差分画像（図示の例では第１の差分画像５１０）にだけにしか、欠陥部３０-５（３０）の特徴量を備えた欠陥部５１-５（５０）が現れない。そのため、この第１及び第２の差分画像５１０，５２０同士の論理積演算を行って比較することにより得た欠陥部画像６００の画像上では、欠陥候補画像３００には実際に欠陥部３０-１（３０），３０-５（３０）が含まれているにもかかわらず、欠陥部３０-１（３０），３０-５（３０）の特徴量を備えた欠陥部６０-１（６０），６０-５（６０）が現れない。この結果、欠陥部画像６００の画像上では、欠陥候補画像３００に実際に含まれている欠陥部３０-１（３０），３０-５（３０）を検出することができず、未検出として取り扱われてしまう。
【００７３】
以下では、このような欠陥部画像６００上では欠陥部６０として検出することができずに見逃されてしまった、欠陥候補画像３００における実際の欠陥部３０に対応する未検出の欠陥部６０のことをハイド欠陥部６０ｈと称して、同様に、図２（Ｄ）に示した、本来の欠陥候補画像３００に含まれた欠陥部３０の特徴量を反映したリアル欠陥部６０ｒと区別する。
【００７４】
したがって、図２に示した通常欠陥検査工程による欠陥検査だけでは、フェイク欠陥部６０ｆやアブノーマル欠陥部６０ａに基づく欠陥部の誤り検出や、ハイド欠陥部６０ｈに基づく欠陥部の見逃しが生じると、外観検査装置に搭載されている自動欠陥分類機能（ＡＤＣ機能）に対して悪影響を及ぼす。
【００７５】
具体的に、ＡＤＣ機能は、検査結果としての欠陥部画像６００に現れた欠陥部６０から、その欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０の分類，コード付けや、虚報欠陥削除等を自動処理できるが、欠陥部画像６００の欠陥部６０がフェイク欠陥部６０ｆ又はアブノーマル欠陥６０ａである場合は、その欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０の本来の特徴量（座標，サイズ，形態，輝度，輝度差，極性(Polarity)、信号量等）が上述したように変質してしまっているので、ＡＤＣでの分類，コード付けや、虚報欠陥削除が困難になる。未検出のハイド欠陥部６０ｈについても、本来有るべき欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０が欠陥部画像６００では欠陥部６０として現れないので、ＡＤＣ機能を活用できない。
【００７６】
この結果、外観検査装置を用いて検査した結果に対しての、ＡＤＣのアキュラシー（Accuracy）及びピュリティ（Purity）の精度が低下する。アキュラシーは、レビュー観察で確認した特定欠陥の数の中、ＡＤＣで分類した特定欠陥の数の割合に該当するもので、ピュリティは、ＡＤＣで分類した特定欠陥の数の中、レビュー観察で確認した特定欠陥数の割合に該当するものである。
【００７７】
そこで、本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置１００は、上述した欠陥の誤り検出や見逃しといった誤り欠陥の検出を防ぐため、その欠陥検査方法は、上述した通常欠陥検査工程に、ステイン参照画像の選別工程、検査済ピュア参照画像の保管更新工程、ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程、通常欠陥検査復帰工程が付加されている。
【００７８】
［ステイン参照画像の選別工程］
ステイン参照画像の選別工程について、図５を用いて説明する。
【００７９】
図５は、通常欠陥検査工程による誤り欠陥の検出を防ぐためのステイン参照画像の選別工程についての説明図である。
【００８０】
ステイン参照画像の選別工程では、ウェーハ１０内の指定された検査領域の検査を実施し、或るチップ１１内の欠陥部３０を通常欠陥検査工程の実行によって欠陥部画像６００の画像上で欠陥部６０として検出したときに、その検出に用いた参照画像４００が欠陥部４０を有するステイン参照画像４００ｓであるか否かを選別する。
【００８１】
ステイン参照画像の選別工程は、欠陥候補画像３００とそれぞれ画像比較演算した第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０と第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０とを用い、これら第１、第２の参照画像４１０，４２０同士で差分処理（ＲＴＲ検査）を行って参照差分画像７００を取得することにより行われる。
【００８２】
なお、上述した第１、第２の参照画像４１０，４２０同士で差分処理（ＲＴＲ検査）では、図３（Ａ）に示した、欠陥部３０が本来無い欠陥候補画像３００に対して欠陥部画像６００に欠陥部６０が現れるフェイク欠陥部６０ｆ、図４（Ａ）に示した、欠陥候補画像３００が本来有する欠陥部３０が欠陥部画像６００に欠陥部６０として現れないハイド欠陥６０ｈについては、第１、第２の参照画像４１０，４２０同士で差分処理を行って得た参照差分画像７００には、ステイン画素部７０ｓとして現れない。
【００８３】
しかし、図３（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に単数欠陥４１-５，４２-５のみ発生したケースでのフェイク欠陥６０ｆの発生は、Ｓｈｏｔが２×２のレチクル(Reticle)デバイスウェーハ検査でＤＴＤ検査を実施したときにのみ発生する場合があるもので、通常は、図５（Ｂ）に示したように検査領域に複数種類の欠陥部４１-５，４２-３，４２-５が欠陥候補画像３００及び欠陥参照画像４１０，４２０に発生するところで、偶然、欠陥参照画像４１０，４２０の両方に同じ座標で欠陥部４１-５，４２-５が有り、フェイク欠陥部６０ｆも生じてしまうものである。
【００８４】
また、図４（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に加えて、さらに欠陥候補画像３００にも単数欠陥３０-１のみ発生したケースでのハイド欠陥６０ｈの発生についても同様で、通常は、図５（Ｂ）に示したように検査領域に複数の欠陥部３０，４０が欠陥候補画像３００及び欠陥参照画像４１０，４２０に発生するところで、偶然、欠陥候補画像３００及び欠陥参照画像４１０，４２０のそれぞれに同じ座標で欠陥部が有り、ハイド欠陥６０ｈも生じてしまうものである。
【００８５】
したがって、第１、第２の参照画像４１０，４２０同士で差分処理（ＲＴＲ検査）を行って取得した参照差分画像７００を基にステイン参照画像４００ｓの判別を行うだけでも、大多数のステイン参照画像４００ｓの判別が行えることになる。
【００８６】
この結果、この取得した参照差分画像７００内の各画素が持つグレイレベル（ＧＬ）差がバックグラウンドノイズＧＬ差と比べて小さければ、第１，第２の参照画像４１０，４２０には、欠陥部４０がなく、図５（Ａ）に示すように、検出した欠陥部画像６００の欠陥部６０-１（６０）は、欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０-１（３０）の本来の特徴量を備えたリアル欠陥部６０ｒであると判定することができる。
【００８７】
これに対し、もし、図５（Ｂ）に示すように、第１、第２の参照画像４１０，４２０同士で差分処理を行って得た参照差分画像７００内にバックグラウンドノイズＧＬ差以上のＧＬ差を持つステイン画素部７０-１（７０ｓ）が有る場合は、第１，第２の参照画像４１０，４２０のいずれかに、参照差分画像７００のステイン画素部７０-１（７０ｓ）に対応した欠陥部４２-３（４０）が含まれていると判定することができる。
【００８８】
換言すれば、本実施の形態に係るＳＥＭ式外観検査装置１００が実行する欠陥検査方法では、通常欠陥検査工程の実行によって、その欠陥部画像６００の画像上に現れた欠陥部６０が、欠陥候補画像３００に本来含まれている欠陥部３０の特徴量を反映したリアル欠陥部６０ｒだけであるか、又は、欠陥候補画像３００に本来含まれている欠陥部３０の特徴量を反映していないフェイク欠陥６０ｆ，アブノーマル欠陥部６０ａ，ハイド欠陥部６０ｈを含むものであるかを、このステイン参照画像の選別工程の実行結果に基づいて判断することが可能になる。
【００８９】
［検査済ピュア参照画像の保管更新工程］
上述したステイン参照画像の選別工程によって、図５（Ｂ）に示したように、参照差分画像７００内にステイン画素部７０ｓが現れた場合は、欠陥部画像６００の画像上に現れる欠陥部６０（６０-３，６０-５）は、欠陥候補画像３００に本来含まれている対応する欠陥部３０（３０-１）の特徴量を反映したものではなく、さらには欠陥候補画像３００に対応する欠陥部３０（３０-１）が本来含まれているのかも不明である。
【００９０】
さらに、図５（Ｂ）に示したように、参照差分画像７００内にステイン画素部７０ｓが現れても、ステイン参照画像４００ｓが第１、第２の参照画像４１０，４２０の中のいずれであるかも不明である。
【００９１】
そこで、検査済ピュア参照画像の保管工程の実行によって、欠陥候補画像３００の近傍の、欠陥検査で既に欠陥部４１（４０）が無いことが確認されている一又は複数の画像を、実際に欠陥部４０が無いピュア参照画像４００ｐとして適宜保管及び更新するようになっている。
【００９２】
これにより、ステイン参照画像の選別工程で参照差分画像７００内にステイン画素部７０ｓ（７０-１）が現れても、次に述べるステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程の実行によって、欠陥候補画像３００に本来含まれている欠陥部３０（３０-１）の特徴量を実際に反映した欠陥部６０（６０-１）を含む欠陥部画像６００を取得することができるようになっている。
【００９３】
［ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程］
上述したように、ステイン参照画像の選別工程の実行で、参照画像４００（４１０，４２０）がステイン参照画像４００ｓであった場合に、通常欠陥検査工程によって、図４（Ａ）（Ｂ）に示したような、欠陥候補画像３００に本来含まれている欠陥部３０（３０-１）の特徴量を実際に反映していない欠陥部６０（６０-５）を含む欠陥部画像６００を取得してしまうのに代えて、欠陥候補画像３００に本来含まれている欠陥部３０（３０-１）の特徴量を実際に反映した欠陥部６０（６０-１）だけからなる欠陥部画像６００を取得する。
【００９４】
そのために、ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程は、いずれがステイン参照画像４００ｓであるか不明の、欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像に隣接する“ｍ−１”検出画像及び“ｍ＋１”検出画像を第１及び第２の参照画像４１０，４２０として利用することに代えて、前述した検査済ピュア参照画像の保管更新工程で保管更新されている、欠陥候補画像３００の最寄の１つ又は２つのピュア参照画像４００ｐを参照画像４００として利用して、欠陥候補画像３００と画像比較演算を行う。これにより、欠陥候補画像３００に欠陥部３０が本来含まれている場合にはその欠陥部３０の特徴量を反映したリアル欠陥部６０ｒだけを有する欠陥部画像６００を取得し、欠陥候補画像３００に欠陥部３０が本来は含まれていない場合には欠陥部６０が現れていない欠陥部画像６００を取得する。この変更欠陥検査工程は、通常欠陥検査工程を行っても、第１の参照画像４１０となる“ｍ−１”検出画像がピュア参照画像４１０ｐであることが保証されるまで、通常欠陥検査工程に代えて行われるのが好ましい。
【００９５】
この場合、欠陥候補画像３００は、その欠陥部３０の有無の判定及び特定を、欠陥部４０が含まれている恐れがある第１、第２の参照画像４１０，４２０を用いた通常欠陥検査工程の実施によって得られた欠陥部画像６００の欠陥部６０によらずに、この第１、第２の参照画像４１０，４２０とは別の、既に欠陥部が無いことが確認されているピュア参照画像４００ｐとの画像比較演算することによって得られた欠陥部画像６００の欠陥部６０を基に行い、フェイク欠陥６０ｆ，アブノーマル欠陥６０ａといった欠陥部３０の誤り検出や、ハイド欠陥６０ｈといった欠陥部３０の未検出を抑え、欠陥候補画像３００に含まれる欠陥部３０の本来の特徴量を反映したリアル欠陥部６０ｒのみを検出する。
【００９６】
［通常欠陥検査復帰工程］
通常欠陥検査復帰工程は、ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程で、欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像の欠陥検査が行われている状況で、その“ｍ”検出画像が実際に欠陥部３０が含まれていない検出画像３００ｐであることを確認することによって、その次の“ｍ＋１”検出画像の欠陥検査から変更欠陥検査工程から通常欠陥検査工程への復帰を行う。これにより、通常欠陥検査工程に復帰しても、第１の参照画像４１０となる“ｍ−１”検出画像が第１のピュア参照画像４１０ｐになることが、その復帰前の変更欠陥検査工程で保証される。
【００９７】
通常欠陥検査復帰工程は、ステイン参照画像の選別工程でのステイン参照画像４００ｓの選別によって行われていた変更欠陥検査工程を通常欠陥検査工程に戻すことで、欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像と隣り合う“ｍ−１”検出画像及び“ｍ＋１”検出画像を参照画像４００（４１０，４２０）として利用できるようにして、欠陥候補画像３００と参照画像４００とを再び近づけ、欠陥候補画像３００に実際に含まれている欠陥部３０についての検査精度の向上をはかる。
【００９８】
そこで、図１に示したＳＥＭ式外観検査装置１００では、上述した通常欠陥検査工程，ステイン参照画像の選別工程，検査済ピュア参照画像の保管更新工程，ステイン参照画像選別後の変更欠陥検査工程，通常欠陥検査復帰工程を実行するために、画像処理部１７０は、図６に示すような機能部を備えている。
【００９９】
［画像処理部の機能部構成］
図６は、図１に示したＳＥＭ式外観検査装置における画像処理部が備える機能部構成の一実施例の構成図である。
【０１００】
図示の例では、画像処理部１７０は、画像入力部１８１と、検査画像メモリ１８２と、位置ずれ検出部１８３と、位置ずれ調整部１８４と、欠陥判定部１８５と、取得画像格納メモリ１８６と、参照画像管理部１８７と、シーケンス制御部１８８とを有する構成になっている。さらに、参照画像管理部１８７は、参照画像判定部１８７-１と、参照画像保管部１８７-２と、参照画像処理部１８７-３とを有する構成になっている。これら各部は、画像処理部１７０に含まれる図１に示した入力部１７１，記憶部１７２，入出力部１７３，制御部１７４によって実現されている。
【０１０１】
画像入力部１８１は、半導体ウェーハ１０の走査電子顕微鏡１１０による観察に伴って、ＳＥＭ制御部１２０の検出器制御ユニット１２５からＡ／Ｄ変換器１２６を介して順次供給される、検査領域内のスワス１２のディジタル画素信号を取り込み、検査画像メモリ１８２に検査領域の検査画像として格納する。ここでは、ディジタル画素信号が検査領域内のスワス１２分集まったものがいわゆる検査画像であり、これを均等に面積分割してダイ画像を得るとともに、欠陥候補画像３００及び参照画像４００（４１０，４２０）を得る。
【０１０２】
以下では、検査画像メモリ１８２に格納された検査領域の検査画像を基に、半導体ウェーハ１０の回路パターンが形成されたチップ１１のＤＴＤ検査を実行する場合を例に、画像入力部１８１，検査画像メモリ１８２以外の各部の構成及び作用について説明する。
【０１０３】
位置ずれ検出部１８３は、後述の欠陥判定部１８５によってダイ画像の中に含まれている欠陥を分離するため、検査領域内のスワス１２の検出画像から欠陥候補画像３００、参照画像４００（４１０，４２０）としてそれぞれ取り込んだ各ダイ画像の画像ズレを測定する。
【０１０４】
位置ずれ調整部１８４は、位置ずれ検出部１８３によって測定された欠陥候補画像３００と参照画像４００（４１０，４２０）としてそれぞれ取り込んだ各ダイ画像の画像ズレ量を基に、欠陥候補画像３００と参照画像４００（４１０，４２０）との画像ズレを補正する。
【０１０５】
欠陥判定部１８５は、位置ずれ調整部１８４により画像ズレを補正された欠陥候補画像３００と参照画像４００（４１０，４２０）とを差分処理比較演算して、ユーザが例えばレシピにおいて予め定めた欠陥検出閾値以上の画像のグレイレベル（ＧＬ）差がある欠陥部画像６００の画素部分を欠陥部６０として検出する。
【０１０６】
取得画像格納メモリ１８６は、検査画像メモリ１８２から取り込んだダイ画像や、欠陥判定部１８５での処理結果画像である欠陥部画像６００等が一時的に格納される。また、この取得画像格納メモリ１８６に格納されたこれらダイ画像や欠陥部画像６００等を基に、検出した欠陥部６０を中心とした検査結果画像が切り出され、図１に示した、ハブ１５０を介して、画像サーバ１６０のデータベース１６１に保存される。
【０１０７】
参照画像管理部１８７は、上述した欠陥判定部１８５が欠陥候補画像３００と参照画像４００（４１０，４２０）との差分処理比較演算において、その差分処理比較演算に利用される参照画像４００（４１０，４２０）を管理して、欠陥判定部１８５による差分処理比較演算を制御する。
【０１０８】
参照画像判定部１８７-１は、欠陥判定部１８５が通常欠陥検査を行って欠陥部判定処理を行っている際に、その差分処理比較演算に利用された参照画像４００（４１０，４２０）が欠陥部４０を有するステイン参照画像４００ｓであるか否かを選別する。
【０１０９】
参照画像保管部１８７-２は、欠陥判定部１８５が通常欠陥検査を行って欠陥部判定処理を行っている際、欠陥検査で既に欠陥部４１（４０）が無いことが確認されている１つ又は２つの画像を、実際に欠陥部４０が無いピュア参照画像４００ｐとして保管する。具体的に、参照画像保管部１８７-２には、欠陥判定部１８５が通常欠陥検査により欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像の欠陥部判定処理を行った際に、その欠陥候補画像３００が欠陥部３０のないピュア画像３００ｐであることが確認された場合には、その際に第１の参照画像４１０として利用された“ｍ−１”検出画像をピュア参照画像４００ｐとして蓄積又は更新する。
【０１１０】
参照画像処理部１８７-３は、欠陥判定部１８５が通常欠陥検査を行っている場合に、参照画像判定部１８７-１がステイン参照画像４００ｓを選別判定したときには、参照画像保管部１８７-２に保管されている欠陥候補画像３００近傍のピュア参照画像４００ｐを欠陥判定部１８５に供給し、欠陥判定部１８５の欠陥判定処理を、欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像に隣り合う“ｍ−１”検出画像及び“ｍ＋１”検出画像を参照画像４００（第１、第２の参照画像４１０，４２０）とする通常欠陥検査処理から、参照画像保管部１８７-２に保管されているピュア参照画像４００ｐを参照画像４００とする変更欠陥検査処理に、その差分処理比較演算処理を切り替える。
【０１１１】
また、参照画像処理部１８７-３は、欠陥判定部１８５が変更欠陥検査処理を行っている場合に、欠陥判定部１８５により欠陥候補画像３００が実際に欠陥部３０が無いことを欠陥部画像６００に欠陥部６０が現れないことから判定したならば、欠陥判定部１８５の欠陥判定処理を、次の欠陥候補画像３００の欠陥判定処理から変更欠陥検査処理を通常欠陥検査処理に戻す。
【０１１２】
シーケンス制御部１８８は、ＧＵＩユニット１４０や画像サーバ１６０からハブ１５０を介して供給される、該当のユーザ作業を実行するためのコマンド等を基に、画像処理部１７０の上述した各部の作動制御を行う。    
【０１１３】
次に、本実施の形態のＳＥＭ式外観検査装置１００に適用され、画像処理部１７０によって実行される欠陥検査方法の実施例について、ＤＴＤ検査を例に説明する。
【０１１４】
［欠陥検査方法の第１の実施例］
図７は、図６に示したＳＥＭ式外観検査装置の画像処理部によって実行される欠陥検査方法の一実施例のフローチャートである。
【０１１５】
本実施例では、ＳＥＭ式外観検査装置１００の画像処理部１７０は、或る所定のスワスのＤＴＤ検査に係り、リアルタイムで欠陥候補画像と最も近い２つのピュア参照画像それぞれとのリアルゴースト処理比較演算を行って検査する。
【０１１６】
ここでは、説明にあたって、スワス１２の１番目（ｉ＝１）のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００は、欠陥部３０の無いことが確認されているピュア画像３００ｐであることが既に確認されているものとし、欠陥候補画像３００が、スワス１２の２番目（ｉ＝２）以降のダイ１３から選択される場合を例に説明する。
【０１１７】
なお、欠陥候補画像３００がスワス１２の１番目（ｉ＝１）のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００の欠陥検査処理については、後述する。
【０１１８】
図７において、外観検査装置１００は、走査電子顕微鏡１１０による半導体ウェーハ１０の検査領域に含まれた或る所定のスワス１２のＤＴＤ検査を開始すると（ステップＳ１００）、画像処理部１７０では、画像入力部１８１が検査領域を構成する所定のスワス１２の画像を検査画像メモリ１８２に取得してこれをダイ単位に分割し、その２番目（ｉ＝２）のダイ１３から欠陥候補画像３００を選択し、リアルゴースト処理比較演算による通常欠陥検査処理を行って（ステップＳ１１０）、欠陥部３０の有無の確認を行う（ステップＳ１２０）。
【０１１９】
ステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理では、画像処理部１７０によって、検査が未だ済んでいないｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３から欠陥候補画像３００の選択が行われるとともに、この欠陥候補画像３００とスワス距離方向に沿って隣り合う“ｉ−１”番目のダイ１３から第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０の選択が、“ｉ＋１”番目のダイ１３から第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０の選択が行われる。
【０１２０】
画像処理部１７０では、欠陥判定部１８５が、選択した欠陥候補画像３００について、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０それぞれとの差分処理を行って、第１の差分画像（“ｍ−１”差分画像）５１０、第２の差分画像（“ｍ＋１”差分画像）５２０を取得する。そして、第１の差分画像（“ｍ−１”差分画像）５１０と第２の差分画像５２０（“ｍ＋１”差分画像）との論理積演算を行って比較することにより、欠陥部画像６００を得る。
【０１２１】
その上で、欠陥判定部１８５は、この取得した欠陥部画像６００の画像上における欠陥部６０の有無に応じて、欠陥候補画像３００における欠陥部３０の有無を確認する（ステップＳ１２０）。これによって、スワス１２のｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００に生じた欠陥部３０の有無が確認されることになる。
【０１２２】
画像処理部１７０は、ｉ番目のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００が、欠陥部画像６００の画像上において欠陥部６０の無い、すなわち欠陥部３０の無いピュア画像３００ｐであると確認した場合は、参照画像管理部１８７によって、自動的に、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管する（ステップＳ１３０）。
【０１２３】
なお、その保管にあたっては、その欠陥検査に用いられた第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に係り、参照画像管理部１８７の参照画像判定部１８７-１に、第１の参照画像４１０と第２の参照画像４２０との同士での差分処理によるＲＴＲ比較を行わせることはしない。
【０１２４】
ここで、ステップＳ１２０で欠陥部３０が無いと判定された、ｉ番目のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００ではなく、“ｉ−１”番目のダイ１３から選択された第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をピュア参照画像４００ｐとして保管するのは、“ｉ−１”番目のダイ１３から選択された第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０が、“ｉ−１”番目の欠陥候補画像３００としても欠陥部３０が実際に無いピュア画像３００ｐであることが検査処理によって直接的に保証され、かつ、引き続いて行われた欠陥部３０がないことが確認されたｉ番目のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００の通常欠陥検査処理における第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０としても、欠陥部４０が実際に無いピュア参照画像４００ｐであることが間接的に保証されていることによる。
【０１２５】
その後、画像処理部１７０は、シーケンス制御部１８８が、第１の参照画像４１０，欠陥候補画像３００，第２の参照画像４２０それぞれをそれぞれ次のダイ１３に移動して検査領域に含まれるか否か、すなわち検査領域の有無の確認を行う（ステップＳ１４０）。そして、この移動したダイ１３が検査領域に含まれ、検査が未だ済んでいない検査領域が残っている場合には、今度は、この移動したダイ１３から選択された欠陥候補画像３００について、ステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理を行う。一方、画像処理部１７０は、この或る所定のスワス１２において未だ検査が済んでいないダイ１３が残っておらず、この或る所定のスワス１２の全てのｎ個のダイ１３それぞれの欠陥検査が済んでいる場合は、この或る所定のスワス１２に対しての欠陥検査を終了する（ステップＳ１５０）。
【０１２６】
したがって、通常欠陥検査処理を行って（ステップＳ１１０）、スワス１２の欠陥候補画像３００のダイ１３に実際に欠陥部の無いことが欠陥部画像６００の画像上で上述のようにして確認される都度、画像処理部１７０では、第１のピュア参照画像４１０ｐの蓄積又は更新が参照画像保管部１８７-２に対して行われる。
【０１２７】
ところで、上述したステップＳ１４０における第１の参照画像４１０，欠陥候補画像３００，第２の参照画像４２０それぞれの移動によって、ステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理（ステップＳ１１０）では、移動前の“ｉ”番目のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００が移動後の第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０に、移動前の“ｉ＋１”番目のダイ１３から選択された第２の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４２０が移動後の欠陥候補画像３００に、移動前の“ｉ＋２”番目のダイ１３からは移動後の第２の参照画像（“ｍ＋２”参照画像）４２０が選択されることになる。
【０１２８】
その際、移動後の第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０は、移動前の“ｉ”番目のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００として、ステップＳ１２０に示す通常欠陥検査で、又は後述するステップＳ１９０に示すステイン参照画像選別後の変更欠陥検査処理で、欠陥部３０が無いことが確認されている欠陥候補画像３００ｐであるので、欠陥部４０の無い第１のピュア参照画像４１０ｐになっている。
【０１２９】
したがって、前述したステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理では、その実行に当たって、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０は、それ自身が欠陥部４０の無い第１のピュア参照画像４１０ｐになっている。その結果、図３（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に単数欠陥４１-５，４２-５のみ発生したケースでのフェイク欠陥６０ｆや、図４（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に加えて、さらに欠陥候補画像３００にも単数欠陥３０-１のみ発生したケースでのハイド欠陥６０ｈは通常では起きにくいものであるが、本実施例では、ステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理で、その第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０は上述したように第１のピュア参照画像４１０ｐであることが保証されているので、これら図３（Ａ）に示したフェイク欠陥６０ｆや図４（Ａ）に示したハイド欠陥６０ｈさえも生じさせないようになっている。
【０１３０】
一方、前述したステップＳ１１０に示す通常欠陥検査処理で、欠陥判定部１８５が取得した欠陥部画像６００の画像上に欠陥部６０が有ることを確認した場合は（ステップＳ１２０）、その欠陥検査に用いられた第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０，第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に係り、参照画像管理部１８７の参照画像判定部１８７-１が、第１の参照画像４１０，第２の参照画像４２０同士での差分処理によるＲＴＲ比較を行い、参照差分画像７００を取得する（ステップＳ１６０）。
【０１３１】
そして、この参照差分画像７００について、その画素毎の輝度を予めユーザが設定したステイン閾値と比較することによって、参照差分画像７００のグレイレベル差（ＧＬ差）がステイン閾値よりも小さいか否かに応じて、参照差分画像７００にステイン画素部７０の有無を確認する（ステップＳ１７０）。これにより、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０がステイン参照画像４００ｓであるか否かを確認できる。
【０１３２】
画像処理部１７０は、この参照画像判定部１８７-１によるＲＴＲ比較演算の結果、参照差分画像７００のグレイレベル差がステイン閾値よりも小さく、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが無ければ（ステップＳ１７０）、先のステップＳ１１０の通常欠陥検査処理の結果、ステップＳ１２０で欠陥部３０が有ると判定した所定のスワス１２のｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３は欠陥部を有するものであって、その欠陥候補画像３００の欠陥部３０はリアル欠陥部３０ｒであり、欠陥画像６００の欠陥部６０はそのリアル欠陥部３０ｒの特徴量だけを反映したリアル欠陥部６０ｒであることを判定できる。すなわち、欠陥画像６００の欠陥部６０には、前述の図３に示したフェイク欠陥やアブノーマル欠陥が含まれておらず、図４に示したハイド欠陥の見逃しもない、リアル欠陥部６０ｒであることを判定できる。
【０１３３】
そこで、画像処理部１７０では、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが無ければ（ステップＳ１７０）、シーケンス制御部１８８が、第１の参照画像４１０，欠陥候補画像３００，第２の参照画像４２０それぞれをそれぞれ次のダイ１３に移動して検査領域に含まれるか否か、すなわち検査領域の有無の確認を行う（ステップＳ２００）。そして、この移動したダイ１３が検査領域に含まれ、検査が未だ済んでいない検査領域が残っている場合には、今度は、この移動したダイ１３から選択された欠陥候補画像３００について、通常欠陥検査処理ではなく、次に説明するステイン参照画像選別後の変更検査処理によって検査を行う。
【０１３４】
これに対し、前述したステップＳ１７０で、参照画像判定部１８７-１によるＲＴＲ比較演算の結果、参照差分画像７００のグレイレベルＧＬ差がステイン閾値よりも大きければ（ステップＳ１７０）、図５（Ｂ）に示したように、参照差分画像７００にバックグラウンドノイズＧＬ差以上のＧＬ差を持つステイン画素部７０ｓ（７０-１，７０-５）が有ることになる。本実施例では、前述したとおり、ステップＳ１１０に示した通常欠陥検査処理では、その第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０は第１のピュア参照画像４１０ｐになっているので、これらステイン画素部７０ｓ（７０-１，７０-５）は、第２の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４２０に生じたものであり、図３（Ｂ）に示したアブノーマル欠陥６０ａや図４（Ｂ）に示したハイド欠陥６０ｈに関係するものである。したがって、先の通常欠陥検査処理（ステップＳ１１０）で得られた欠陥画像６００の欠陥部６０には、図３（Ｂ）に示したアブノーマル欠陥６０ａが含まれ、図４（Ｂ）に示したハイド欠陥６０ｈの見逃しが含まれていることになる。
【０１３５】
そこで、画像処理部１７０では、欠陥判定部１８５による欠陥判定処理を、通常欠陥検査処理から変更欠陥検査処理に切り換える。
【０１３６】
この変更欠陥検査処理では、参照画像管理部１８７の参照画像処理部１８７-３が参照画像保管部１８７-２に保管されている欠陥候補画像３００を取得したｉ番目のダイ１３に最寄りの、欠陥部が無いことが検査済みのダイ１３の検出画像からなるピュア参照画像４００ｐを欠陥判定部１８５に供給する。これにより、欠陥判定部１８５の欠陥判定処理も、欠陥候補画像３００としての“ｍ”検出画像に隣り合う“ｍ−１”検出画像及び“ｍ＋１”検出画像を参照画像４００（第１、第２の参照画像４１０，４２０）とする通常欠陥検査処理から、参照画像保管部１８７-２に保管されているピュア参照画像４００ｐを参照画像４００とする変更欠陥検査処理に切り換わる。
【０１３７】
画像処理部１７０では、欠陥判定部１８５は、変更欠陥検査処理に切り換えられると、参照画像保管部１８７-２に保管されているピュア参照画像４００ｐとの間でのリアルゴースト処理比較演算を行い、欠陥部画像６００に欠陥部６０が無ければ、欠陥候補画像３００は欠陥部３０を含んでいないと判定し、欠陥部画像６００に欠陥部６０が有れば、欠陥候補画像３００はリアル欠陥部３０ｒを含んでいると判定する。
【０１３８】
これにより、画像処理部１７０では、先のステップＳ１１０の通常欠陥検査処理の結果、ステップＳ１２０で欠陥部３０が有ると判定された、或る所定のスワス１２の同じｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３の欠陥候補画像３００に対し、今度は、欠陥判定部１８５が、選別後の変更欠陥検査処理を行うことになる。ここでは、欠陥判定部１８５は、同じｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３の欠陥候補画像３００と、参照画像保管部１８７-２に保管されているこのｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３ｉに最寄りの欠陥部が無いダイ１３のピュア参照画像４００ｐとの間でリアルゴースト処理比較演算を行い（ステップＳ１８０）、このｉ番目（２≦ｉ≦ｎ）のダイ１３ｉの欠陥候補画像３００における欠陥部３０の有無を確認（再確認）する（ステップＳ１９０）。
【０１３９】
この結果、上述したような図３（Ｂ）に示したアブノーマル欠陥６０ａが含まれ、図４（Ｂ）に示したハイド欠陥６０ｈの見逃しが含まれている欠陥画像に対しては、変更欠陥検査処理では、欠陥部３０の正しい特徴量（例えば、座標、サイズ、形態、輝度、輝度差、極性(Polarity)、信号量、等）だけを反映した欠陥部６０を有する欠陥部画像６００を取得することができる。
【０１４０】
この後、画像処理部１７０では、欠陥判定部１８５が変更欠陥検査処理によって、欠陥候補画像３００がリアル欠陥部３０ｒを含んでいると欠陥判定部１８５が判定した場合には（ステップＳ１９０）、シーケンス制御部１８８がこの或る所定のスワス１２において未だ検査が済んでいない検査領域のダイ１３が残っているか否かを確認する（ステップＳ２００）。未だ検査が済んでいない検査領域のｉ＋１番目のダイ１３が残っている場合は、シーケンス制御部１８８による制御指示に従い、未だ検査が済んでいないｉ＋１番目のダイ１３に対して、ステップＳ１８０に示した変更欠陥検査処理によってピュア参照画像４００ｐとの間のリアルゴースト処理比較演算を行って、その欠陥検査を行う。一方、未だ検査が済んでいない検査領域のダイ１３が残っていない場合は、この或る所定のスワス１２に対しての欠陥検査を終了する（ステップＳ１５０）。
【０１４１】
これに対し、画像処理部１７０の参照画像管理部１８７では、欠陥候補画像３００は欠陥部３０を含んでいないと欠陥判定部１８５が変更欠陥検査処理によって判定した場合には（ステップＳ１９０）、欠陥判定部１８５の欠陥判定処理を、次の欠陥候補画像３００の欠陥判定処理から通常欠陥検査処理に戻す。そして、シーケンス制御部１８８がこの或る所定のスワス１２において未だ検査が済んでいないダイ１３が残っているか否かを確認し（ステップＳ１４０）、画像処理部１７０は、未だ検査が済んでいないダイ１３に対して、ステップＳ１１０で説明したのと同様な通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較を行って、その欠陥検査を行う。
【０１４２】
以上のように、一のスワス１２における欠陥候補画像３００に対しての欠陥検査の開始後は、選択された欠陥候補画像３００が欠陥部３０を有するものであることが判別されるまでの間、画像処理部１７０は、欠陥候補画像３００が欠陥部３０を有するものである否かを、通常欠陥検査処理を実行してリアルタイムで欠陥検査する。そして、欠陥候補画像３００が欠陥部３０を有するものであることが判別されると、画像処理部１７０は、欠陥候補画像３００が欠陥部３０を有するものである否かを、変更欠陥検査処理を実行してリアルタイムで欠陥検査する。この変更欠陥検査処理の実行による欠陥検査は、欠陥部３０が無い欠陥候補画像３００が新たに判別されるまで続けられ、欠陥部３０が無い欠陥候補画像３００が新たに判別され、通常欠陥検査処理を行う際のピュア参照画像４００ｐが確保されると、再び、通常欠陥検査方法を実行してリアルタイムで欠陥検査するようになる。これにより、リアルタイムで検査精度の向上をはかった欠陥検査を行うことができる。
【０１４３】
また、或る所定のスワス１２のＤＴＤ検査中は、参照画像管理部１８７の参照画像保管部１８７-２には、通常欠陥検査方法の実行によって欠陥部３０が無い欠陥候補画像３００が判別される毎に、その欠陥検査において用いられた第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０がピュア参照画像４００ｐとして、蓄積又は更新されて保管される。これにより、参照差分画像７００にバックグラウンドノイズＧＬ差以上のＧＬ差を持つステイン画素部７０ｓが生じて変更欠陥検査処理に切り替わったときでも、その欠陥検査に利用されるピュア参照画像４００ｐは、欠陥候補画像３００に対し最寄りのピュア参照画像４００ｐになる。これにより、欠陥候補画像３００に係るダイ１３の生成時と参照画像４００に係るダイ１３の生成時との間での生成環境等の変化による影響を抑えて、欠陥候補画像３００に係るダイ１３の欠陥検査の精度を向上できるようになっている。
【０１４４】
図８は、或る所定のスワスに含まれるダイの欠陥検査に対して、図７に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【０１４５】
図において、或る所定のスワス１２にはｎ個のダイ、若しくはｎ個のダイそれぞれの共通構成部分がスワス距離方向に並んで含まれているものとして説明する。
【０１４６】
図中、符号Ｓt１０で示した欠陥検査作業の流れは、実際に欠陥部が無い２番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、それぞれ実際に欠陥部が無い両隣の１番目、３番目のダイ１３のそれぞれ検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された場合の、検査作業の様子を示す。
【０１４７】
この検査作業の流れＳt１０では、欠陥候補画像３００としての２番目のダイ１３の検出画像と、第１、第２の参照画像としての１番目、３番目のダイ１３のそれぞれ検出画像との間で、通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算が行われる（ステップＳ１１０）。この通常欠陥検査処理では、その得られた欠陥部画像６００（図示省略）には欠陥部６０が現れないことから、欠陥候補画像３００としての２番目のダイ１３には欠陥部３０が無いことが確認される（ステップＳ１２０）。これにより、その確認の基となった第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０としての、実際に欠陥部が無い１番目のダイ１３の検出画像が、ピュア参照画像４００ｐとして保管される（ステップＳ１３０）。３番目以降のダイ１３の検査作業は未だ済んでいないので（ステップＳ１４０）、引き続き、３番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、両隣の２番目、４番目のダイ１３のそれぞれ検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択され、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算が行われる。
【０１４８】
図中、符号Ｓt２０で示した検査作業の流れは、実際に欠陥部が有るｊ番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、それぞれ実際に欠陥部が無い両隣の“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された場合の、検査作業の流れを示す。この検査作業Ｓt２０では、図７においてステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算処理が行われ、ｊ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０が確認される（ステップＳ１２０）。そこで、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像同士でＲＴＲ比較処理を行って参照差分画像７００を生成し（ステップＳ１６０）、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが有るか否かが確認される（ステップＳ１７０）。この場合、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３それぞれは実際に欠陥部が無いので、参照差分画像７００でステイン画素部７０ｓは検出されない。これにより、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって得られた欠陥部画像６００（図示省略）は、欠陥候補画像３００としてのｊ番目のダイ１３の、欠陥部も含めた特徴を反映したものとして確定されることになる。
【０１４９】
そして、“ｊ＋１”番目以降のダイ１３の検査作業は済んでいないので（ステップＳ２００）、続いて、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、変更欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算処理が行われる（ステップＳ１８０）。この場合、ｊ＋１”番目のダイ１３は、実際に欠陥部が無いので（ステップＳ１９０）、“ｊ＋２”番目のダイ１３の検査作業は、再び通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算によって行われることになる（ステップＳ１４０）。
【０１５０】
図中、符号Ｓt３０で示した検査作業では、“ｋ−２”番目のダイの検出画像が欠陥候補画像３００に選択されて、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって検査作業を行われた際に、“ｋ−２”番目のダイは実際に欠陥部が無いので（ステップＳ１２０）、その際の第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０である“ｋ−３”番目のダイの検出画像は、ピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管される（ステップＳ１３０）。同様に“ｋ−１”番目のダイの検出画像が欠陥候補画像３００に選択されて、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって検査作業を行われた際に、“ｋ−１”番目のダイは実際に欠陥部が無いので（ステップＳ１２０）、その際の第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０である“ｋ−２”番目のダイの検出画像は、ピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管される（ステップＳ１３０）。
【０１５１】
次に、ｋ番目のダイの検出画像が欠陥候補画像３００に選択されて、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって検査作業を行われた際は、ｋ番目のダイは実際に欠陥部が有るので（ステップＳ１２０）、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０が確認される（ステップＳ１２０）。そして、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｋ−１”番目、“ｋ＋１”番目のダイ１３の検出画像同士でＲＴＲ比較処理を行って参照差分画像７００を生成し（ステップＳ１６０）、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが有るか否かが確認される（ステップＳ１７０）。この場合、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｋ＋１”番目のダイ１３は実際に欠陥部が有るので、参照差分画像７００でステイン画素部７０ｓが検出される。これにより、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって得られた欠陥部画像６００（図示省略）の欠陥部６０は、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０だけで特徴量を反映したものではなく、“ｋ＋１”番目の実際に欠陥部が有るダイ１３の欠陥部の影響を受けたものである。
【０１５２】
そこで、この場合は、参照画像保管部１８７-２にピュア参照画像４００ｐとしてそれぞれ保管されている “ｋ−３”番目のダイの検出画像，“ｋ−２”番目のダイの検出画像を、それぞれ第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０，第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０とし、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０の検査が行われる（ステップＳ１８０）。そして、この“ｋ−３”番目のダイの検出画像，“ｋ−２”番目のダイの検出画像を、それぞれ第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０，第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０とするリアルゴースト処理比較演算処理は、実際に欠陥部が無い“ｋ＋３”番目のダイ１３まで続けられる。
【０１５３】
［欠陥検査方法の第２の実施例］
図９は、図６に示したＳＥＭ式外観検査装置の画像処理部によって実行される欠陥検査方法の別な実施例のフローチャートである。
【０１５４】
本実施例では、ＳＥＭ式外観検査装置１００の画像処理部１７０は、或る所定のスワスのＤＴＤ検査に係り、リアルタイムで欠陥候補画像と最も近い２つのピュア参照画像それぞれとのリアルゴースト処理比較演算で検査する。
【０１５５】
なお、説明に当たって、図７に示した第１の実施例の欠陥検査方法と手順が変わらない部分については、同一符号を付し、その説明は省略する。
【０１５６】
図７に示した第１の実施例の欠陥検査方法では、画像処理部１７０の欠陥判定部１８５がステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって、欠陥候補画像３００が欠陥部３０の無いピュア画像３００ｐであると確認した場合に（ステップＳ１２０）、自動的に、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管する（ステップＳ１３０）。
【０１５７】
これに対し、本実施例では、図９に示すように、画像処理部１７０の欠陥判定部１８５がステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって、欠陥候補画像３００が欠陥部３０の有るステイン画像であると確認した場合に（ステップＳ１２０）、自動的に、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をゴールデンピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管するようになっている（ステップＳ１３５）。
【０１５８】
ここで、ゴールデンピュア参照画像４００ｐは、欠陥部４０が無い参照画像４００である点で、ピュア参照画像４００ｐと変わりはない。しかし、第１の実施例の欠陥検査方法によるピュア参照画像４００ｐは、欠陥候補画像としても、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０としても、欠陥部３０，４０が無いことが直接的かつ間接的に確認されているのに対し、ゴールデンピュア参照画像４００ｐは、欠陥候補画像として欠陥部３０がないことが直接的に確認されているだけの点で異なる。しかしながら、そのため、欠陥候補画像３００に対し、ピュア参照画像４００ｐよりも、近接させることができるようになっている。
【０１５９】
また、これに伴い、図７に示した第１の実施例の欠陥検査方法では、ステップＳ１８０に示した変更欠陥検査処理では、参照画像保管部１８７-２に保管されている２つのピュア参照画像４００ｐとの間のリアルゴースト処理比較演算を行って、その欠陥検査を行っていた。本実施例では、ステップＳ１８５に示した変更欠陥検査処理では、参照画像保管部１８７-２に保管されている１つのゴールデンピュア参照画像４００ｐとの間で比較演算を行って、直接欠陥検査を行う構成になっている。
【０１６０】
以上のように、本実施例の場合は、或る所定のスワス１２のＤＴＤ検査中に、通常欠陥検査方法の実行によって欠陥部６０が有る欠陥候補画像３００が判別されると、その欠陥検査において用いられた第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０がゴールデンピュア参照画像４００ｐとして、蓄積又は更新されて保管される。これにより、参照差分画像７００にバックグラウンドノイズＧＬ差以上のＧＬ差を持つステイン画素部７０ｓが生じて変更欠陥検査処理に切り替わったときでも、その欠陥検査に利用されるピュア参照画像４００ｐは、欠陥候補画像３００に対して隣接するゴールデンピュア参照画像４００ｐになる。これにより、欠陥候補画像３００に係るダイ１３の生成時と参照画像４００に係るダイ１３の生成時との間での生成環境等の変化による影響を抑えて、欠陥候補画像３００に係るダイ１３の欠陥検査の精度を向上できるようになっている。
【０１６１】
図１０は、或る所定のスワスに含まれるダイの欠陥検査に対して、図９に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【０１６２】
図において、或る所定のスワス１２にはｎ個のダイ、若しくはｎ個のダイそれぞれの共通構成部分がスワス距離方向に並んで含まれているものとして説明する。
【０１６３】
図中、符号Ｓt１０で示した欠陥検査作業の流れは、実際に欠陥部が無い２番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、それぞれ実際に欠陥部が無い両隣の１番目、３番目のダイ１３のそれぞれ検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された場合の、検査作業の様子を示す。
【０１６４】
この検査作業の流れＳt１０では、欠陥候補画像３００としての２番目のダイ１３の検出画像と、第１、第２の参照画像としての１番目、３番目のダイ１３のそれぞれ検出画像との間で、通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算が行われる（ステップＳ１１０）。この通常欠陥検査処理では、その得られた欠陥部画像６００（図示省略）には欠陥部６０が現れないことから、欠陥候補画像３００としての２番目のダイ１３には欠陥部が無いことが確認される（ステップＳ１２０）。３番目以降のダイ１３の検査作業は未だ済んでいないので（ステップＳ１４０）、引き続き、３番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、両隣の２番目、４番目のダイ１３のそれぞれ検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択され、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算が行われる。
【０１６５】
図中、符号Ｓt２０で示した検査作業の流れは、実際に欠陥部が有るｊ番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、それぞれ実際に欠陥部が無い両隣の“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像が第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された場合の、検査作業の流れを示す。この検査作業Ｓt２０では、図７においてステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較処理が行われ、ｊ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０が確認される（ステップＳ１２０）。これにより、その確認の基となった第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０としての、実際に欠陥部が無い“ｊ−１”番目のダイ１３の検出画像が、ゴールデンピュア参照画像４００ｐとして保管される（ステップＳ１３５）。また、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像同士でＲＴＲ比較処理を行って参照差分画像７００を生成し（ステップＳ１６０）、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが有るか否かが確認される（ステップＳ１７０）。この場合、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｊ−１”番目、“ｊ＋１”番目のダイ１３それぞれは実際に欠陥部が無いので、参照差分画像７００でステイン画素部７０ｓは検出されない。これにより、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって得られた欠陥部画像６００（図示省略）は、欠陥候補画像３００としてのｊ番目のダイ１３の、欠陥部も含めた特徴を反映したものとして確定されることになる。
【０１６６】
そして、“ｊ＋１”番目以降のダイ１３の検査作業は済んでいないので（ステップＳ２００）、続いて、“ｊ＋１”番目のダイ１３の検出画像が欠陥候補画像３００に選択され、変更欠陥検査処理によるゴールデンピュア参照画像４００ｐとの差分比較処理が行われる（ステップＳ１８５）。この場合、ｊ＋１”番目のダイ１３は、実際に欠陥部が無いので（ステップＳ１９０）、“ｊ＋２”番目のダイ１３の検査作業は、再び通常欠陥検査処理によるリアルゴースト処理比較演算によって行われることになる（ステップＳ１４０）。
【０１６７】
図中、符号Ｓt３０で示した検査作業では、ｋ番目のダイの検出画像が欠陥候補画像３００に選択されて、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって検査作業を行われた際は、ｋ番目のダイは実際に欠陥部が有るので（ステップＳ１２０）、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０が確認される（ステップＳ１２０）。これにより、その確認の基となった第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０としての、実際に欠陥部が無い“ｋ−１”番目のダイ１３の検出画像が、ゴールデンピュア参照画像４００ｐとして保管される（ステップＳ１３５）。また、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｋ−１”番目、“ｋ＋１”番目のダイ１３の検出画像同士でＲＴＲ比較処理を行って参照差分画像７００を生成し（ステップＳ１６０）、参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが有るか否かが確認される（ステップＳ１７０）。この場合、第２の参照画像（“ｍ＋１”参照画像）４２０に選択された“ｋ＋１”番目のダイ１３は実際に欠陥部が有るので、参照差分画像７００でステイン画素部７０ｓが検出される。これにより、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって得られた欠陥部画像６００（図示省略）の欠陥部６０は、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００の欠陥部３０だけの特徴量を反映したものではなく、“ｋ＋１”番目の実際に欠陥部が有るダイ１３の欠陥部の影響を受けたものである。
【０１６８】
そこで、変更欠陥検査処理により、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００と、“ｋ−１”番目のダイ１３の検出画像からなるゴールデンピュア参照画像４００ｐとの差分比較処理が行われる（ステップＳ１８５）そして、この“ｋ−１”番目のダイの検出画像をゴールデンピュア参照画像４００ｐとする比較演算処理は、実際に欠陥部が無い“ｋ＋３”番目のダイ１３まで続けられる。
【０１６９】
なお、本実施例では、画像処理部１７０の欠陥判定部１８５がステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって、欠陥候補画像３００が欠陥部３０の有るステイン画像であると確認した場合に（ステップＳ１２０）、自動的に、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をゴールデンピュア参照画像４００ｐとして参照画像保管部１８７-２に保管するようになっている（ステップＳ１３５）。その場合、ステップＳ１３５において、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０がゴールデンピュア参照画像として更新する前、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０と既存のゴールデンピュア参照画像のＲＴＲ比較を行い、その参照差分画像にステイン閾値以上のステイン画素部が有るか否かを判定し、その判定結果に基づいて、ステイン閾値以上のステイン画素部が無ければ、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０を既存のゴールデンピュア参照画像に置き換えるようにしてもよい。
【０１７０】
このようにすれば、前述したように、図３（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に単数欠陥４１-５，４２-５のみ発生したケースでのフェイク欠陥６０ｆや、図４（Ａ）に示したような第１，第２の参照画像４１０，４２０に加えて、さらに欠陥候補画像３００にも単数欠陥３０-１のみ発生したケースでのハイド欠陥６０ｈは通常では起きにくいことから、例えば、スワス１２の１番目（ｉ＝１）のダイ１３の欠陥候補画像３００についてのピュア画像３００ｐであることの担保が不要であるような場合でも、１番目（ｉ＝１）のダイ１３を既存のゴールデンピュア参照画像に置き換えてしまうことを防止することができる。
【０１７１】
また、上述した欠陥検査方法の第２の実施例では、ゴールデンピュア参照画像の指定は、画像処理装置の負担の最小化を考慮して、欠陥候補画像３００が欠陥部３０の有るステイン画像であると確認した場合の（ステップＳ１２０）、第１の参照画像（“ｍ−１”参照画像）４１０をそのままゴールデンピュア参照画像４００ｐとして指定する構成としたが、例えば図１１に示すように、ゴールデンピュア参照画像の画質と代表性を向上させることも可能である。
【０１７２】
図１１は、画質と代表性を向上させたゴールデンピュア参照画像の作成例を示した図である。
【０１７３】
例えば、図１１に示すように、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００に欠陥部３０が検出された場合に、それ以前の通常欠陥検査処理で欠陥候補画像３００に欠陥部３０が無いと連続して確認されていた“ｋ−ｘ” 番目のダイ１３から“ｋ−１”番目のダイ１３までのピュア欠陥候補画像を用いて新たなゴールデンピュア参照画像４００を合成し、ステップＳ１３５において更新保管するようにすれば、ゴールデンピュア参照画像の画質と代表性を向上させることができる。
【０１７４】
また、このゴールデンピュア参照画像の画質と代表性を向上させる方法は、図７に示した欠陥検査方法の第１の実施例で、ステップＳ１１０で示した通常欠陥検査処理によって、ｋ番目のダイ１３の欠陥候補画像３００に欠陥部３０が検出されなかった場合に、それ以前の通常欠陥検査処理で欠陥候補画像３００に欠陥部３０が無いと連続して確認されていた“ｋ−ｘ” 番目のダイ１３から“ｋ−２”番目のダイ１３までのピュア欠陥候補画像を用いて新たなピュア参照画像４００ｐを合成し、ステップＳ１３０において更新保管するようにすれば、第１の実施例にも適用可能である。
【０１７５】
以上のように、これら第１，第２の検査方法によれば、リアルタイムで自動的に、欠陥候補画像３００はステイン画素部７０ｓが無いピュア参照画像４００ｐのみと比較演算し、欠陥検出画像６００には欠陥候補画像３００の欠陥部３０の特徴量のみを反映した欠陥部６０しか現れないので、フェイク欠陥、ハイド欠陥、アブノーマル欠陥の発生を効果的に避けられる。
【０１７６】
［検査の初期段階で用いる初期ピュア参照画像］
図１２は、レシピを作成する際に、初期ピュア参照画像をレシピ情報に設定するフローチャートである。
【０１７７】
検査初期段階の時点では、ピュア参照画像が無いので、検査初期段階で参照画像４００にステイン画素部４０ｓが有ると、前述した欠陥検査方法の自動ピュア参照画像比較方式だけでは、従来の欠陥検査方式と同様に各種の誤り欠陥や未検出の欠陥が発生する恐れがある。
【０１７８】
そこで、検査を実施する前、初期ピュア参照画像を設けることで前記課題を解決できるようになっている。例えば、本実施の形態に係る欠陥検査装置では、初期ピュア参照画像を図１２に示したようにして設定する構成になっている。
【０１７９】
通常、ユーザは、半導体デバイスの自動検査（以下、ロット（Lot）検査と称する）を実施する前、そのロット検査を実行するために必要な装置動作の設定情報を予め設定しておくためにレシピを作成する。
【０１８０】
コンソール１３０のモニタ１３１に表示されているＧＵＩ画面上で、ロット検査用のレシピの作成作業を行うための操作子を、ユーザが入力デバイス１３２を操作した際に、ユーザは、各種の検査条件の設定入力を行うとともに、所定のチップ列（スワス１２）の領域画像を取得して試し検査を実施する（ステップＳ210）。
【０１８１】
ユーザは、この試し検査の開始に際し、図１３に示すように、或る欠陥候補画像３００内に欠陥部３０の画素を判定するためのＧＬ差値（欠陥検出閾値）Ｔｈｄ、及びバックグラウンドノイズＮｂｇを判断するためのＧＬ差値（ステイン閾値）Ｔｈｓを定める。
図１３は、欠陥検出閾値とステイン閾値の説明図である。
【０１８２】
そして、この試し検査の際は、ユーザの試し検査の開始コマンドの入力に基づき（ステップＳ210）、画像処理部１７０のシーケンス制御部１８８は、試し検査のための所定のチップ列（スワス１２）の領域画像をチップ単位すなわちダイ単位に均等に面積分割して複数のダイ画像を得るとともに、この複数のダイ画像の並び順に、第１の参照画像４１０，欠陥候補画像３００，第２の参照画像４２０それぞれを順次移動させながら、第１，第２の参照画像同士の差分処理によるＲＴＲ比較処理を実行し（ステップＳ230）、参照差分画像７００にステイン閾値Ｔｈｓを越えるステイン画素部７０ｓが有るか否かを参照画像判定部１８７-１によって判定し、ステイン画素部７０ｓも含めた参照差分画像７００をモニタ１３１に表示する（ステップＳ240）。
【０１８３】
ユーザは、この参照差分画像７００の表示を基に、単数又は複数のピュア参照画像４００ｐを、ＧＵＩユニット１４０によりコンソール１３０のモニタ１３１で観察することができる。そして、ユーザは、ステイン閾値Ｔｈｓ以下のＧＬ差しか有していない参照画像（ダイ画像）４００をＧＵＩ画面上でピュア参照画像４００ｐして指定し、参照画像管理部１８７では、当該指定されたピュア参照画像４００ｐを初期ピュア参照画像として、参照画像保管部１８７-２に保存する（ステップＳ250）。ここで、参照画像管理部１８７は、指定されたピュア参照画像４００ｐを初期ピュア参照画像として保存するに当たっては、参照画像処理部１８７-３で指定されたピュア参照画像４００ｐに対して合成又はフィルタを適用し、初期ピュア参照画像の画質を向上してから、参照画像保管部１８７-２にこの改善した初期ピュア参照画像を保管する。この初期ピュア参照画像は、ダイ原点からの座標情報とペアで、参照画像保管部１８７-２に保管される。
【０１８４】
これにより、ロット検査用レシピに、新規ピュア参照画像と画像座標及びステイン閾値等の情報が含まれる。
【０１８５】
なお、ロット検査用レシピには、欠陥検査に使用する図７又は図８に示した欠陥検査方法も、レシピ内の検査情報としてユーザに選択させ、ロット検査用レシピへ保存するようにしてもよい。
【０１８６】
ここで、上述の初期ピュア参照画像の設定は、ＣＴＣ検査を行う場合のセルメモリマット領域は問題にならないが、ＤＴＤ検査を行う場合に、検査スワス領域の変更で、ロット検査の初期段階で得た画像が、当初設定した初期ピュア参照画像と異なることが起きる可能性がある。
【０１８７】
そこで、ユーザがロット検査用レシピの検査スワス領域の設定を変更する際、初期ピュア参照画像の更新を要請するメッセージをＧＵＩ上に表示したり、又は、ロット検査を開始する際、参照画像保管部１８７-２に保管されている初期参照画像の座標情報と、スワス検査領域の座標が同一か否かを確認する等のチェック機能を設けて、誤り検査を実施しないようにすることも可能である。
【０１８８】
［検査の初期段階での初期ピュア参照画像を用いた欠陥検査］
ここでは、上述したようなロット検査用レシピに使用して量産検査を行う場合の、検査開始の初期段階での欠陥検査について、図１４及び図１５に基づいて説明する。
【０１８９】
図１４は、検査初期段階でピュア参照画像の不在の際も含めた欠陥検査処理のフローチャートである。
【０１９０】
図１５は、図１４に示した欠陥検査方法を適用した場合の、欠陥検査の流れの一例を示した説明図である。
【０１９１】
ユーザが事前に作成したロット（Ｌｏｔ）検査用レシピを用いて、図１に示したＳＥＭ式外観検査装置１００の装置内部へ検査対象のロットのウェーハ２がロードされ、そのロット検査用レシピに基づいて、アラインメントが行われ、所定の検査領域の画像が取得される。
【０１９２】
これに伴い、所定のスワス領域の検査が開始されると、図１４に示したようにして、所定のスワス領域の欠陥検査が行われる。
【０１９３】
ロット検査用レシピを用いて所定のスワス領域の検査を開始した、ロット検査の初期段階では（ステップＳ300）、欠陥候補画像３００がスワス１２の１番目（ｉ＝１）のダイ１３から選択された欠陥候補画像３００の欠陥検査処理については、欠陥候補画像３００と初期ピュア参照画像４００ｐとのＲＴＲ比較処理を実施し（ステップＳ310）、参照差分画像７００を欠陥部画像６００として扱い、ステイン画素部７０ｓが有ればステイン画素部７０ｓを欠陥部６０として扱う。参照差分画像７００にステイン画素部７０ｓが有ると（ステップＳ320）、ステイン画素部７０ｓが無くなるまで、欠陥候補画像３００を移動させながら、欠陥候補画像３００と初期ピュア参照画像４００ｐとのＲＴＲ比較処理を繰り返し実施する（ステップＳ330，Ｓ340）。
【０１９４】
そして、欠陥候補画像３００と初期ピュア参照画像４００ｐとのＲＴＲ比較処理でステイン画素部７０ｓが無い場合は（ステップＳ320，Ｓ340）、図７又は図９に示した検査方法によって検査領域が無くなるまで検査を続け（ステップＳ350）、検査領域が無くなった場合は（ステップＳ360）、検査を終了する（ステップＳ370）。
【０１９５】
ＳＥＭ式外観検査装置１００は、検査を終了すると、ウェーハはＳＥＭ式外観検査装置１００の装置内部から自動にアンロードされる。
【０１９６】
そして、上述した検査処理は、ロット検査用レシピで定められた検査対象の半導体ウェーハ１０それぞれに対して繰り返して行われ、検査対象の全部ウェーハ１０が終了すると、ロット検査が終了する。
【０１９７】
なお、上述したロット検査等においては、参照画像保管部１８７-２の容量を考慮し、スワス１２の検査終了時、又はロット検査の終了時には、新規ピュア参照画像及び限れた数のピュア参照画像以外の画像は自動に削除する機能も追加しておくことも可能である。
【０１９８】
以上説明した本実施の形態に係る欠陥検査方法又は欠陥検査装置によれば、フローにより、欠陥候補画像はステイン参照画像との比較を効率良く避けることができ、かつ検査した欠陥の特徴精度が上がり、検査結果の信頼性が高まる。これにより、ＡＤＣによる欠陥分類精度が向上し、オペレータのレビュー作業量が減少し、量産デバイスの工程管理の作業効率は大幅に向上する。
【符号の説明】
【０１９９】
１０  半導体ウェーハ、  １１  チップ、  １２  スワス、  １３  ダイ、
１４  メモリセル、  １５  メモリセルマット部、  １６  ロジック回路領域、
１７  周辺部、  １８  セルピッチ、  ２１  一次電子線（１次荷電粒子ビーム）、
２２  ２次荷電粒子、  
１００  ＳＥＭ式外観検査装置（外観検査装置）、
１１０  走査電子顕微鏡、  １１１  電子銃、  １１２  集束レンズ、
１１３  走査偏向器、  １１５  電子検出器、  １１６  試料室、
１１７  ステージ、  １１８  真空ポンプ、  １２０  ＳＥＭ制御部、
１２１  電子光学系制御ユニット、  １２２  偏向追従系制御ユニット、
１２３  ステージ制御ユニット、  １２４  真空系制御ユニット、
１２５  検出器制御ユニット、  １２６  Ａ／Ｄ変換器、
１３０  コンソール、  １３１  モニタ、  １３２  入力デバイス、
１４０  ＧＵＩユニット、  １５０  ハブ、  １６０  画像サーバ、
１６１  データベース、  １７０  画像処理部、  １７１  入力部、
１７２  記憶部、  １７３  入出力部、  １７４  制御部、
１８１  画像入力部、  １８２  検査画像メモリ、  １８３  位置ずれ検出部、
１８４  位置ずれ調整部、  １８５  欠陥判定部、  １８６  取得画像格納メモリ、
１８７  参照画像管理部、  １８７-１  参照画像判定部、
１８７-２  参照画像保管部、  １８７-３  参照画像処理部、
１８８  シーケンス制御部、  
３００  欠陥候補画像（検出画像）、  ４００  参照画像、
４００ｐ  ピュア参照画像、  ４００ｓ  ステイン参照画像、
４１０  第１の参照画像、  ４２０  第２の参照画像、
３０，４０，６０  欠陥部、  ６０ｒ  リアル欠陥部、  ６０ｆ  フェイク欠陥部、
６０ｈ  ハイド欠陥部、  ６０ａ  アブノーマル欠陥部、  ５００  差分画像、
５１０  第１の差分画像、  ５２０  第２の差分画像、  ６００  欠陥部画像、
１０ｘ  スキャン方向、  １０ｙ  検査方向、  ２０ｘ  スワス幅、
２０ｙ  スワス距離、  ３０  欠陥部、
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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