(57)【要約】【課題】撮像画像のみで検出でき、かつ異物やムラに影響されずに正確なエッジ座標を検出して形状変化を精度よく検出できるパターン変化検出方法を提供すること。【解決手段】パターン変化検出工程Ｓ２は、検査領域設定工程Ｓ２１と、エッジ検出基準データ取得工程Ｓ２２と、基準データを求めるパターン領域基準データ検出工程Ｓ２３と、基準データから設定したエッジ検出用輝度値に一致するエッジ位置を取得するエッジ位置取得工程Ｓ２４と、検査領域全体のエッジデータを取得するエッジデータ取得工程Ｓ２５と、エッジ位置が基準から所定閾値以上離れたパターン変化領域候補を検出するパターン変化領域候補検出工程Ｓ２６と、領域候補がエッジ方向に所定幅以上連続するかを判定するパターン変化領域幅判定工程Ｓ２７と、所定幅以上連続する領域を輝度微分処理してパターン変化箇所を判別するパターン変化箇所判別工程Ｓ２８とを備える。【選択図】図６
2008171179.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像画像における連続するパターンのエッジに沿って検査領域を設定する検査領域設定工程と、
前記エッジに沿ったエッジ方向に直交するエッジ直交方向に伸び、かつ前記エッジ部分の画素を含む切出領域を設定し、この切出領域において前記エッジ直交方向に並ぶ各画素のエッジ直交方向の位置と輝度値データとを含むエッジ検出基準データを取得するエッジ検出基準データ取得工程と、
前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データから選択した所定数の輝度値データに基づいて前記パターン領域の基準データを求めるパターン領域基準データ検出工程と、
前記パターン領域基準データ検出工程で得られたパターン領域基準データに基づいてエッジ検出用輝度値を設定し、前記エッジ検出基準データから前記エッジ検出用輝度値に一致するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得するエッジ位置取得工程と、
前記検査領域における前記エッジ方向の全画素に対して、前記エッジ検出基準データ取得工程、パターン領域基準データ検出工程、エッジ位置取得工程を行うことで検査領域全体のエッジデータを取得するエッジデータ取得工程と、
前記エッジデータ取得工程で取得された各エッジ位置が、基準のエッジ位置から所定の閾値以上離れているパターン変化領域候補を検出するパターン変化領域候補検出工程と、
前記パターン変化領域候補検出工程で検出されたパターン変化領域候補において、前記所定の閾値以上離れている部分が、エッジ方向に所定幅以上連続しているか否かを判定するパターン変化領域幅判定工程と、
前記パターン変化領域幅判定工程で所定幅以上連続している領域に対し、前記エッジ方向の輝度変化を強調する輝度微分処理を行い、その結果に基づいてパターン変化箇所を判別するパターン変化箇所判別工程と、
を備えることを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン変化検出方法において、
前記エッジ検出基準データ取得工程は、前記切出領域のエッジ方向の幅寸法を所定画素数分に設定し、切出領域において、エッジ方向に並ぶ各画素の輝度値を積算してエッジ直交方向に並ぶ各画素の輝度値データとすることを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のパターン変化検出方法において、
前記パターン領域基準データ検出工程は、前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データを値が大きい順にソートし、その上位の所定数の輝度値データの平均値で前記パターン領域の基準データを求めることを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のパターン変化検出方法において、
前記エッジ検出基準データ取得工程は、前記切出領域を、前記検査領域のエッジ位置を基準にしてエッジ直交方向のパターン領域側および非パターン領域側の両方向にそれぞれ同じ高さ寸法分の領域で設定し、かつ、前記高さ寸法は前記パターンの基準幅寸法よりも小さい値に設定し、
前記エッジ位置取得工程は、前記エッジ検出基準データにおけるパターン領域側の端部から前記高さ寸法よりも小さい所定寸法位置の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と比較し、前記輝度値データがエッジ検出用輝度値よりも大きい場合には、エッジ直交方向に並ぶ各画素において、輝度値データが小さくなる側にある次の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と順次比較し、前記輝度値データがエッジ検出用輝度値よりも小さい場合には輝度値データが大きくなる側にある次の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と順次比較し、隣接する２つの画素の輝度値間に前記エッジ検出用輝度値が存在する場合に、前記２つの画素のエッジ直交方向の各位置データと、前記エッジ検出用輝度値および各画素の輝度値とに基づいてエッジ検出用輝度値に対応するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得することを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載のパターン変化検出方法において、
前記パターン変化領域候補検出工程は、前記エッジデータ取得工程で得られたエッジデータにおいて、前記エッジ方向の所定位置のエッジ位置と、前記所定位置からエッジ方向に所定間隔離れた位置のエッジ位置との差を差分データとして算出し、この差分データが所定の閾値以上となる領域をパターン変化領域候補とすることを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のパターン変化検出方法において、
前記撮像画像は、ウェハ上でかつ互いに平行に形成された隔壁の上面を撮像して得られた隔壁上面の連続するパターンを含む画像であり、
前記パターン変化箇所判別工程は、前記隔壁のエッジの変化を判別して隔壁のエッジ直交方向の幅寸法の変化である壁細り箇所を判別することを特徴とするパターン変化検出方法。
【請求項７】
撮像画像における連続するパターンのエッジに沿って検査領域を設定する検査領域設定手段と、
前記エッジに沿ったエッジ方向に直交するエッジ直交方向に伸び、かつ前記エッジ部分の画素を含む切出領域を設定し、この切出領域において前記エッジ直交方向に並ぶ各画素のエッジ直交方向の位置と輝度値データとを含むエッジ検出基準データを取得するエッジ検出基準データ取得手段と、
前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データから選択した所定数の輝度値データに基づいて前記パターン領域の基準データを求めるパターン領域基準データ検出手段と、
前記パターン領域基準データ検出手段で得られたパターン領域基準データに基づいてエッジ検出用輝度値を設定し、前記エッジ検出基準データから前記エッジ検出用輝度値に一致するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得するエッジ位置取得手段と、
前記検査領域における前記エッジ方向の全画素に対して、前記エッジ検出基準データ取得手段、パターン領域基準データ検出手段、エッジ位置取得手段によって検査領域全体のエッジデータを取得するエッジデータ取得手段と、
前記エッジデータ取得手段で取得された各エッジ位置が、基準のエッジ位置から所定の閾値以上離れているパターン変化領域候補を検出するパターン変化領域候補検出手段と、
前記パターン変化領域候補検出手段で検出されたパターン変化領域候補において、前記所定の閾値以上離れている部分が、エッジ方向に所定幅以上連続しているか否かを判定するパターン変化領域幅判定手段と、
前記パターン変化領域幅判定手段で所定幅以上連続している領域に対し、前記エッジ方向の輝度変化を強調する輝度微分処理を行い、その結果に基づいてパターン変化箇所を判別するパターン変化箇所判別手段と、
を備えることを特徴とするパターン変化検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン変化検出方法およびパターン変化検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコン単結晶基板を異方性エッチングすることによって、インクジェット式記録ヘッド（プリンタヘッド）の流路形成基板を形成する製造方法が知られている（例えば特許文献１）。
この流路形成基板には、隔壁で区画される流路が形成されている。この流路形状は、インク吐出性能を大きく左右するため、外観の形状変化を高精度に検査する必要がある。外観欠陥の1つとして、流路の一部で幅寸法が変化してしまう欠陥がある。これは、各隔壁の厚さ寸法が変化する壁細りと呼ばれる欠陥によるものであり、この厚さ寸法の変化が０．５μｍ程度と非常に微細であっても、１〜４ピコリットル程度と極小のインク滴を吐出する近年のインクジェットプリンタにおいては、インク吐出量に影響を与えてしまうため、一定以上の壁細りは検出する必要がある。
【０００３】
このような微細な外観形状の変化を検出する方法として、予め基準画像を用意しておき、この基準画像と検査対象の測定画像とを比較し、両画像間の差異を検出する比較方法が知られている。
しかし、カメラの撮像素子と対象物との位置関係は微妙に変化するので、上記のような微細な変化つまりピクセル以下の壁細り変化を検出するのは難しい。
上記問題を解決するため、基準画像における濃度勾配情報と、撮像画像における濃度勾配情報を利用して、基準画像と撮像画像との比較を行うことで精度を高める技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２７１３６８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２８０６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２による方法においても、画像周辺部ではレンズ歪の影響を受け、マッチング精度が悪いため、画像全面を使用した検査が難しいという問題があった。さらに、基準画像を精度良く作成する必要があるという問題もあった。
【０００６】
そこで、本発明者は、撮像画像から流路（隔壁）のエッジ座標を検出して壁細りを検出することで基準画像を利用しない検査方法を試みた。
しかしながら、エッジ座標検出時にエッジ付近の異物やエッジ周辺のムラに影響され、正確なエッジ座標を検出することができず、誤検出が発生してしまうという問題があった。
【０００７】
さらに、上記インクジェットプリンタの流路検査だけでなく、ウェハ上の配線パターンの幅形状の変化や、前記流路のように、ウェハ上にマイクロマシニング技術で形成される構造物における形状変化を高精度に検出する場合も、同様の問題が発生していた。
【０００８】
本発明の目的は、撮像画像のみから検査対象のパターン部分の形状変化を検出することができ、かつ、パターンのエッジ付近の異物やエッジ周辺のムラに影響されず、正確なエッジ座標を検出して検査対象の形状変化を精度よく検出することができるパターン変化検出方法およびパターン変化検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のパターン変化検出方法は、撮像画像における連続するパターンのエッジに沿って検査領域を設定する検査領域設定工程と、前記エッジに沿ったエッジ方向に直交するエッジ直交方向に伸び、かつ前記エッジ部分の画素を含む切出領域を設定し、この切出領域において前記エッジ直交方向に並ぶ各画素のエッジ直交方向の位置と輝度値データとを含むエッジ検出基準データを取得するエッジ検出基準データ取得工程と、前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データから選択した所定数の輝度値データに基づいて前記パターン領域の基準データを求めるパターン領域基準データ検出工程と、前記パターン領域基準データ検出工程で得られたパターン領域基準データに基づいてエッジ検出用輝度値を設定し、前記エッジ検出基準データから前記エッジ検出用輝度値に一致するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得するエッジ位置取得工程と、前記検査領域における前記エッジ方向の全画素に対して、前記エッジ検出基準データ取得工程、パターン領域基準データ検出工程、エッジ位置取得工程を行うことで検査領域全体のエッジデータを取得するエッジデータ取得工程と、前記エッジデータ取得工程で取得された各エッジ位置が、基準のエッジ位置から所定の閾値以上離れているパターン変化領域候補を検出するパターン変化領域候補検出工程と、前記パターン変化領域候補検出工程で検出されたパターン変化領域候補において、前記所定の閾値以上離れている部分が、エッジ方向に所定幅以上連続しているか否かを判定するパターン変化領域幅判定工程と、前記パターン変化領域幅判定工程で所定幅以上連続している領域に対し、前記エッジ方向の輝度変化を強調する輝度微分処理を行い、その結果に基づいてパターン変化箇所を判別するパターン変化箇所判別工程と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明では、エッジ検出基準データ取得工程において切出領域内の輝度値データを取得しているので、エッジ部分だけでなく、エッジ周辺部分の輝度値データも取得できる。また、パターン領域基準データ検出工程においてパターン領域の基準データを求める際に、前記複数の輝度値データから選択した所定数の輝度値データを用いているので、異物の影響を受けた輝度値データを排除して基準データを求めることができる。そして、エッジ位置を求める際に、前記基準データに基づくエッジ検出用輝度値を設定し、このエッジ検出用輝度値に一致する位置を求めてエッジ位置としているので、エッジ付近に異物が存在している場合でも、正確なエッジ位置を検出することができる。
すなわち、エッジ部分を撮像すると、パターン上に比べてエッジ部分の輝度値は通常所定割合（例えば１０％減衰）で小さくなる。従って、撮像画像においてパターン領域側から各画素の輝度値をチェックし、前記所定割合以上低下した位置をエッジ位置とする処理も考えられる。しかしながら、パターン上に異物が存在する場合、異物部分は輝度値が低下するため、この異物部分をエッジ位置と判定するおそれがある。
これに対し、本発明では、基準データを求める際に、異物に影響された輝度値を排除しているので、パターン自体の平均輝度値に基準データを設定することができ、この基準データの所定割合の値（例えば１０％減衰時においては基準データの輝度値の９０％の値）のエッジ検出用輝度値を求め、この輝度値に一致する位置を算出してエッジ位置としているので、異物部分のようにより低い輝度値部分をエッジ位置と誤検出する可能性を低減でき、エッジ位置を正確に検出することができる。
このようなエッジ検出基準データ取得工程、パターン領域基準データ検出工程、エッジ位置取得工程によって、エッジ周辺に異物が存在していても、その異物に影響されずに正確なエッジ位置（座標）を検出する異物中央処理が行われる。
【００１１】
さらに、前記異物がエッジに接している場合は、前記異物中央処理を行っても正確なエッジ位置を検出することができない可能性がある。このため、本発明では、パターン変化領域候補検出工程において、エッジ位置が基準エッジ位置から所定距離離れたパターン変化領域候補を検出し、さらに、パターン変化領域幅判定工程において、前記パターン変化領域候補がエッジ方向に所定幅（所定長さ）以上連続している場合にパターン変化領域であると判定しているので、エッジに接している異物が存在している場合でも、異物であるかパターンの形状変化（幅寸法変化）が生じているのかを高精度に判別できる。
このようなパターン変化領域候補検出工程およびパターン変化領域幅判定工程によって、エッジに接する異物が存在していても、その異物に影響されずにパターン変化領域を判定する異物幅処理が行われる。
【００１２】
また、撮像画像においてムラがある場合、ムラによる輝度値変化をパターン変化と誤検出してしまうおそれがある。このため、本発明では、所定幅以上で連続するパターン変化領域候補に対しエッジ方向の輝度変化を強調する輝度微分処理を行うパターン変化箇所判別工程を備えている。この輝度微分処理を行うと、パターン変化領域はムラに比べて輝度変化が大きいために強調され、ムラと判別することができる。このようなパターン変化箇所判別工程によって、パターン変化領域をムラと区別して判別する輝度微分処理が行われる。
【００１３】
本発明では、前記エッジ検出基準データ取得工程は、前記切出領域のエッジ方向の幅寸法を所定画素数分に設定し、切出領域において、エッジ方向に並ぶ各画素の輝度値を積算してエッジ直交方向に並ぶ各画素の輝度値データとすることが好ましい。
【００１４】
切出領域のエッジ方向の幅を1画素分に設定した場合、その位置の輝度値データにノイズが含まれている場合にはノイズの影響を大きく受けてしまう。これに対し、切出領域をエッジ方向に複数の画素が含まれるように設定し、エッジ方向の画素の輝度値を積算して輝度値データとしていれば、一部の画素の輝度値データにノイズが含まれていても、他の輝度値データを積算していることでそのノイズの影響を低減できる。
ここで、切出領域のエッジ方向の幅寸法は、例えば、測定対象位置の１画素の前後に２画素分の領域を設定し、全体で５画素（ピクセル）分の幅寸法に設定すればよい。
【００１５】
本発明では、前記パターン領域基準データ検出工程は、前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データを値が大きい順にソートし、その上位の所定数の輝度値データの平均値で前記パターン領域の基準データを求めることが好ましい。
【００１６】
パターン領域上に異物が存在する場合、通常、異物表面は凹凸などがあって光が乱反射するため、異物部分の輝度値は他のパターン領域部分に比べて低くなる。このため、パターン領域内の輝度値データを抽出して値が大きい順にソートすれば、異物が存在している部分の輝度値データは下位データに含まれることになる。従って、上位の所定数、例えば、１４ピクセル分の輝度値データをソートした場合、上位５ピクセル分の輝度値データを選択し、その平均値を求めれば、異物の影響を排除したパターン領域部分の基準データを容易に求めることができる。
なお、前記所定数は、パターン領域に含まれる画素数に応じて設定すればよいが、通常は、４〜６個程度に設定すればよい。
【００１７】
本発明では、前記エッジ検出基準データ取得工程は、前記切出領域を、前記検査領域のエッジ位置を基準にしてエッジ直交方向のパターン領域側および非パターン領域側の両方向にそれぞれ同じ高さ寸法分の領域で設定し、かつ、前記高さ寸法は前記パターンの基準幅寸法よりも小さい値に設定し、前記エッジ位置取得工程は、前記エッジ検出基準データにおけるパターン領域側の端部から前記高さ寸法よりも小さい所定寸法位置の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と比較し、前記輝度値データがエッジ検出用輝度値よりも大きい場合には、エッジ直交方向に並ぶ各画素において、輝度値データが小さくなる側にある次の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と順次比較し、前記輝度値データがエッジ検出用輝度値よりも小さい場合には輝度値データが大きくなる側にある次の画素の輝度値データを前記エッジ検出用輝度値と順次比較し、隣接する２つの画素の輝度値間に前記エッジ検出用輝度値が存在する場合に、前記２つの画素のエッジ直交方向の各位置データと、前記エッジ検出用輝度値および各画素の輝度値とに基づいてエッジ検出用輝度値に対応するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得することが好ましい。
【００１８】
本発明のエッジ検出基準データ取得工程では、例えば、パターン領域の基準幅寸法が２０ピクセル分であった場合、前記切出領域は、エッジ位置からパターン領域側に１７ピクセル分の高さで設定し、非パターン領域側に１７ピクセル分の高さで設定すればよい。この場合、切出領域の高さ寸法は３４ピクセル分となる。このように設定すれば、切出領域において、パターン領域側のエリアがパターン領域の反対側まで延長されてそのエッジ部分まで含んでしまうことがなく、検査領域であるパターン領域の片側のエッジ部分のみを確実に含むように設定できる。さらに、パターン領域側の比較的広い範囲の画素輝度値を基準データ算出用に使用できるため、パターン領域の基準データの精度を向上できる。
また、本発明のエッジ位置取得工程では、前記エッジ検出基準データにおけるパターン領域側の端部から前記高さ寸法よりも小さい所定寸法位置の画素の輝度値データを最初に前記エッジ検出用輝度値と比較しているので、エッジ位置に近い画素から比較することができ、迅速にエッジ位置を取得できる。例えば、切出領域のパターン領域側の高さ寸法が前述の例示のように１７ピクセル分である場合に、その端部位置から例えば１４ピクセル分の位置にある画素を最初の比較対象にすればよい。この場合、通常であれば２〜３箇所の画素の輝度値をエッジ検出用輝度値と比較することでエッジ位置を取得できる。
さらに、各画素の輝度値がエッジ検出用輝度値と一致せず、隣接する２つの画素の輝度値間に前記エッジ検出用輝度値がある場合でも、各画素間の輝度差に対する一方の画素の輝度値とエッジ検出用輝度値の差の割合と、各画素間の距離からエッジ位置を正確に検出できる。
【００１９】
本発明では、前記パターン変化領域候補検出工程は、前記エッジデータ取得工程で得られたエッジデータにおいて、前記エッジ方向の所定位置のエッジ位置と、前記所定位置からエッジ方向に所定間隔離れた位置のエッジ位置との差を差分データとして算出し、この差分データが所定の閾値以上となる領域をパターン変化領域候補とすることが好ましい。
【００２０】
前記一定間隔とは、例えば１０ピクセル間隔などに設定すればよい。エッジデータには、検査領域の開始位置から終了位置までのエッジ方向にならぶ各画素位置と、その直交方向の位置であるエッジ位置とが含まれているが、パターン変化領域候補検出工程では、前記開始位置の画素のエッジ位置と、その画素から例えば１０ピクセル離れた画素のエッジ位置との差分を求める。そして、前記開始位置の画素を１ピクセル分移動し、その画素および画素から１０ピクセル離れた画素のエッジ位置の差分を求める。以上の処理を繰り返すことで、検査領域における差分データを求めることができる。隣接する画素同士のエッジ位置の差分データでは、エッジ位置が徐々に変化している場合には各差分データはあまり大きな値にならず、検出精度が低下する。これに対し、本発明のように、一定間隔離れた画素同士のエッジ位置の差分データを求めれば、エッジ位置が徐々に変化している場合でも差分データは比較的大きな値になるため、パターンの形状変化を精度よく検出できる。
【００２１】
本発明では、前記撮像画像は、ウェハ上でかつ互いに平行に形成された隔壁の上面を撮像して得られた隔壁上面の連続するパターンを含む画像であり、前記パターン変化箇所判別工程は、前記隔壁のエッジの変化を判別して隔壁のエッジ直交方向の幅寸法の変化である壁細り箇所を判別するものでもよい。
【００２２】
このような構成の場合、ウェハ上に形成された隔壁の形状変化を高精度に検出することができる。このため、インクジェットプリンタの流路形成基板における流路形状の変化を高精度にかつ容易に検査できる。
【００２３】
本発明のパターン変化検出装置は、撮像画像における連続するパターンのエッジに沿って検査領域を設定する検査領域設定手段と、前記エッジに沿ったエッジ方向に直交するエッジ直交方向に伸び、かつ前記エッジ部分の画素を含む切出領域を設定し、この切出領域において前記エッジ直交方向に並ぶ各画素のエッジ直交方向の位置と輝度値データとを含むエッジ検出基準データを取得するエッジ検出基準データ取得手段と、前記エッジ検出基準データから前記パターン領域内の輝度値データを抽出し、それらの輝度値データから選択した所定数の輝度値データに基づいて前記パターン領域の基準データを求めるパターン領域基準データ検出手段と、前記パターン領域基準データ検出手段で得られたパターン領域基準データに基づいてエッジ検出用輝度値を設定し、前記エッジ検出基準データから前記エッジ検出用輝度値に一致するエッジ直交方向の位置を求めてエッジ位置を取得するエッジ位置取得手段と、前記検査領域における前記エッジ方向の全画素に対して、前記エッジ検出基準データ取得手段、パターン領域基準データ検出手段、エッジ位置取得手段によって検査領域全体のエッジデータを取得するエッジデータ取得手段と、前記エッジデータ取得手段で取得された各エッジ位置が、基準のエッジ位置から所定の閾値以上離れているパターン変化領域候補を検出するパターン変化領域候補検出手段と、前記パターン変化領域候補検出手段で検出されたパターン変化領域候補において、前記所定の閾値以上離れている部分が、エッジ方向に所定幅以上連続しているか否かを判定するパターン変化領域幅判定手段と、前記パターン変化領域幅判定手段で所定幅以上連続している領域に対し、前記エッジ方向の輝度変化を強調する輝度微分処理を行い、その結果に基づいてパターン変化箇所を判別するパターン変化箇所判別手段と、を備えることを特徴とする。
【００２４】
このような構成によれば、前述したパターン変化検出方法の作用および効果と同様の作用および効果を享受することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［Ａ．パターン変化検出装置の構成］
図１は、本発明のパターン変化検出装置１を示す図である。
パターン変化検出装置１は、半導体ウェハ２に形成されたインクジェットプリンタヘッドの流路用隔壁のパターン変化を検出し、その肉厚変化（壁細り）を検出するものである。パターン変化検出装置１は、半導体ウェハ２を支持するＸＹステージ３と、半導体ウェハ２を撮像するＣＣＤカメラ４と、ＣＣＤカメラ４を設置するＺステージ５と、ＸＹステージ３、ＣＣＤカメラ４、及びＺステージ５に接続される制御装置６とを備えて構成される。
【００２６】
ＸＹステージ３は、図１に示すように、ＸＹ方向への移動が可能であり、Ｚステージ５は、Ｚ方向への移動が可能であり、ＣＣＤカメラ４のフォーカスを調整可能に構成されている。したがって、半導体ウェハ２、及びＣＣＤカメラ４の位置を相対的にＸＹＺ方向に移動させることが可能である。
【００２７】
ＣＣＤカメラ４には、対物レンズ７と、対物レンズ７を保持する鏡筒８とが設けられている。従って、ＣＣＤカメラ４は、対物レンズ７を通して半導体ウェハ２を撮影可能に構成されている。
【００２８】
制御装置６は、ＸＹステージ３、ＣＣＤカメラ４、及びＺステージ５を動作させ、半導体ウェハ２の検査領域を撮像して撮像画像を作成する撮像画像作成手段６１と、撮像画像作成手段６１により作成される撮像画像に基づいてパターン変化を検出するパターン変化検出手段６２とを備えて構成される。
【００２９】
パターン変化検出手段６２は、図２に示すように、検査領域設定手段６２１、エッジ検出基準データ取得手段６２２、パターン領域基準データ検出手段６２３、エッジ位置取得手段６２４、エッジデータ取得手段６２５、パターン変化領域候補検出手段６２６、パターン変化領域幅判定手段６２７、パターン変化箇所判別手段６２８を備える。
【００３０】
［Ｂ．半導体ウェハの構成］
本実施形態において検査対象となる半導体ウェハ２は、図３に示すように、流路形成基板１０を形成している。流路形成基板１０は、面方位（１１０）のシリコン単結晶基板からなる。この流路形成基板１０には、異方性エッチングすることにより形成され、隔壁１１によって区画された複数の圧力発生室（キャビティ）１２が並設されている。また、圧力発生室１２の長手方向外側には、各圧力発生室１２の共通のインク室となるリザーバの一部を構成する連通部１３が形成され、この連通部１３は各圧力発生室１２の長手方向一端部とそれぞれインク供給路１４を介して連通されている。
すなわち、隔壁１１の一部は他の部分に比べて肉厚に形成された供給口形成部１１１が設けられている。そして、この供給口形成部１１１と他の隔壁１１との間には、各圧力発生室１２の一端に連通する各インク供給路１４が形成されている。従って、インク供給路１４の断面積は、圧力発生室１２の断面積よりも小さく形成されており、圧力発生室１２に流入するインクの流路抵抗を一定に保持している。
【００３１】
また、流路形成基板１０の一方の開口面（図３においては下面）には、ノズルプレート２０が接着剤や熱溶着フィルムなどを介して固着される。ノズルプレート２０にはノズル開口２１が穿設されている。このノズル開口２１は、各圧力発生室１２のインク供給路１４とは反対側の端部近傍に連通する位置に形成されている。
流路形成基板１０の他方の開口面（図３においては上面）には、振動板およびこの振動板を変位させる圧電素子からなる圧電アクチュエータ（図示略）が各圧力発生室１２毎に配置される。
この流路形成基板１０においては、圧力発生室１２の内部にリザーバからインクを供給した状態で、圧電アクチュエータで振動板を変位させると、圧力発生室１２の圧力が高まり、ノズル開口２１からインクが吐出する。
【００３２】
従って、圧力発生室１２を形成する隔壁１１の形状は、インク吐出性能に影響を与えるため、隔壁１１の形状変化を高精度に検査する必要がある。この形状変化を検出するため、本実施形態のパターン変化検出装置１が用いられる。
【００３３】
［Ｃ．検査工程］
次に、制御装置６で実行される検査工程について説明する。なお、本実施形態では、具体的には、隔壁１１の肉厚が変化すること、つまり壁細りの検査を、パターン変化の検出で行っている。
壁細り検査工程は、図４に示すように、撮像画像作成工程Ｓ１、パターン変化を検出するパターン変化検出工程（壁細り検査工程）Ｓ２を備える。
【００３４】
（１．撮像画像作成工程Ｓ１）
制御装置６は、検査工程が開始されると、撮像画像作成手段６１を作動する。撮像画像作成手段６１は、ＸＹステージ３、及びＺステージ５を動作させ、ＣＣＤカメラ４を半導体ウェハ２の検査領域に相対的に移動して撮像することにより、撮像画像を作成する（Ｓ１）。
【００３５】
（２．パターン変化検出工程Ｓ２）
撮像画像が作成されると、制御装置６はパターン変化検出手段６２を作動し、パターン変化検出工程を実行する（Ｓ２）。
そして、制御装置６は、半導体ウェハ２の全面の検査が終了したかを判定する（Ｓ３）。判定工程Ｓ３において、検査が終了していないと判定された場合には、制御装置６は、撮像画像作成工程Ｓ１、パターン変化検出工程Ｓ２を繰り返す。一方、判定工程Ｓ３において、半導体ウェハ２の全面の検査が終了したと判定された場合には、制御装置６は、検査工程を終了する。
【００３６】
なお、本実施形態では、撮像画像作成手段６１は、パターン変化検出手段６２で処理が行われている間に、ＸＹステージ３を動作させ、ＣＣＤカメラ４を半導体ウェハ２の次の検査領域に相対的に移動して撮像し、撮像画像を作成する（Ｓ１）。これにより、撮像画像作成工程Ｓ１とパターン変化検出工程Ｓ２とをほぼ平行して実行でき、半導体ウェハ２全面の検査時間を短縮できる。
ここで、本実施形態では、１つの圧力発生室（キャビティ）１２毎に検査を行うため、少なくとも１回の撮像時に１つの圧力発生室１２を区画形成する並設された２つの隔壁１１を撮影して撮像画像としている。なお、複数の圧力発生室１２をまとめて撮像し、パターン変化検出処理において各圧力発生室１２毎に検出してもよい。
【００３７】
次に、図５に示すように、隔壁１１のエッジ部分に生じた壁細り部１１０のようなパターン形状変化を検出するために行われるパターン変化検出手段６２におけるパターン変化検出工程Ｓ２の詳細について図６のフローチャートに基づいて説明する。なお、図５に２点鎖線で囲まれた切出領域５１に関しては後述する。
【００３８】
（２−１．検査領域設定工程Ｓ２１）
パターン変化検出手段（壁細り検査手段）６２の検査領域設定手段６２１は、入力された撮像画像からパターン変化検査（壁細り検査）の開始、終了位置を取得して検査領域を設定する（Ｓ２１）。
圧力発生室１２をＣＣＤカメラ４で上方から撮像し、図７に示すような撮像画像が得られた場合、パターン変化検出手段６２は、検査対象となる１つの圧力発生室１２を選択し、その圧力発生室１２部分と隔壁１１部分のコントラストの差などによって検査開始位置および終了位置を取得する。
【００３９】
例えば、図７の圧力発生室１２を区画する２つの隔壁１１のうち、図７中上側にある隔壁１１Ａの下面には、円３１〜３３で示される３箇所の検査開始終了位置が設定される。一方、図７中下側にある隔壁１１Ｂの上面には、円３４〜４０で示される７箇所の検査開始終了位置が設定される。なお、上側、下側の表記は、図面を参照して説明する際の便宜上利用しているだけであり、実際に流路形成基板１０を利用する場合に、各隔壁１１が上側および下側に位置することを意味するものではない。以下の説明においても同様である。
【００４０】
ここで、円３１，３３，３４，４０は、それぞれ隔壁１１の長手方向に沿った端部であり、撮像画像において隔壁１１部分と圧力発生室１２部分とで輝度差があるため、その輝度差に基づいて画像処理することで位置を特定できる。
また、円３６，３７，３８，３９も、供給口形成部１１１が形成されているため、図７中左右方向の輝度差が変化する位置であるため、同様に画像処理によって位置を特定できる。
さらに、円３２，３５は、圧力発生室１２において、ノズル開口２１が形成されるノズルキャビティ１２Ａと、その他のキャビティ１２Ｂとの境界部分である。ノズルキャビティ１２Ａ部分は、面が粗く光が乱反射するため、キャビティ１２Ｂの輝度に比べて暗くなる。その輝度差に基づいて画像処理することで前記円３２，３５の位置を特定できる。
【００４１】
パターン変化検出手段６２は、上記各円３１〜４０で設定された検査開始終了位置に基づいて、図８に示すように、６箇所の検査領域を設定する。すなわち、円３１から３２までをノズルキャビティ上側検査領域４１とし、円３２から３３までをキャビティ上側検査領域４２とする。また、円３４から３５までをノズルキャビティ下側検査領域４３とし、円３５から３６までをキャビティ下側検査領域４４とする。さらに、円３７から３８までをヒレ検査領域４５とし、円３９から４０までは供給口検査領域４６とする。なお、円３６から３７および円３８から３９までの領域は、インクの供給方向つまり連通部１３からノズル開口２１側に向かう方向に対して傾斜されており、各隔壁１１間の距離がそもそも傾斜によって変化しているため、段差などがあってもインク吐出精度に殆ど影響しないため、本実施形態では検査対象としていない。
【００４２】
（２−２．エッジ検出基準データ取得工程Ｓ２２）
パターン変化検出手段６２のエッジ検出基準データ取得手段６２２は、上記の各検査領域４１〜４６においてエッジ検出基準データ取得工程を実行する（Ｓ２２）。
エッジ検出基準データ取得手段６２２は、各検査領域において検査開始位置から終了位置に向かう方向をＸ方向（エッジ方向）とし、このＸ方向に直交する方向をＹ方向（エッジ直交方向）とした際に、Ｘ方向に１ピクセル（画素）毎に移動しながらエッジ検出基準データを取得する。
この際、エッジ部分のノイズ影響を低減するため、図９に示すように、所定サイズの切出領域５１を設定し、Ｘ方向に１ピクセル分の測定対象画素だけでなく、測定対象画素の輝度値及び周辺の輝度データも使用してエッジの検出を行う。すなわち、上記検査領域のＸ，Ｙ座標を基準に、切出領域５１の幅は測定領域上の所定のＸ座標（１ピクセル）を中心に左右２ピクセルの幅としている。また、切出領域５１の高さは測定領域上のＹ座標を中心に上下１７ピクセル分、計３４ピクセルの高さとしている。すなわち、切出領域５１のＸ方向の幅寸法は５ピクセル、Ｙ方向の高さは３４ピクセルである。
【００４３】
そして、エッジ検出基準データ取得手段６２２は、切出領域５１内の輝度値をＸ方向に積算する。切出領域５１内の各画素の座標を、図９に示すように、Ｘ０〜Ｘ４、Ｙ０〜Ｙ３３とすると、Ｙ座標がＹ０におけるＸ０〜Ｘ４までの各画素の輝度値を積算する。同様に、Ｙ座標がＹ１〜Ｙ３３においても、各Ｙ座標におけるＸ０〜Ｘ４までの各画素の輝度値を積算する。そして、積算値を、Ｘ２座標でかつＹ０〜Ｙ３３座標における輝度値データとしている。各画素のエッジ直交方向の位置（Ｙ座標）と、各画素の前記積算値（輝度値データ）とを含むエッジ検出基準データの一例を図１０のグラフに示す。
なお、本実施形態において、Ｙ座標を上下１７ピクセルに設定したのは、隔壁１１の幅寸法が約２０ピクセルであり、３ピクセルの余裕を持たせるためである。すなわち、Ｙ座標を２０ピクセル程度にしてしまうと、隔壁１１の上下の各エッジ部分が検出されて正確な基準データの取得が行えない可能性がある。このため、本実施形態では、隔壁１１の圧力発生室１２側のエッジ部分のみが切出領域５１内に含まれるようにするため、３ピクセルの余裕を持たせている。
【００４４】
（２−３．パターン領域基準データ検出工程Ｓ２３）
次に、パターン変化検出手段６２のパターン領域基準データ検出手段６２３は、エッジ検出基準データ取得工程Ｓ２２において取得された各切出領域５１の積算データ（エッジ検出基準データ）から、Ｘ方向の１ピクセル毎の隔壁１１部分の輝度値の基準データを検出する（Ｓ２３）。
パターン領域基準データ検出手段６２３は、まず、上記積算データにおいて、隔壁１１側の端部座標から所定範囲内の輝度積算値を抽出する。隔壁１１側の端部座標とは、切出領域５１の上側に隔壁１１が位置するノズルキャビティ上側検査領域４１、キャビティ上側検査領域４２においては、Ｙ座標が０（つまり基準データの先頭側）であり、切出領域５１の下側に隔壁１１が位置するノズルキャビティ下側検査領域４３、キャビティ下側検査領域４４、ヒレ検査領域４５、供給口検査領域４６においては、Ｙ座標が３３（つまり基準データの末端側）である。
【００４５】
さらに、前記抽出用の所定範囲は、本実施形態では、１４ピクセルに設定している。これは、幅寸法が２０ピクセルの隔壁１１の場合、１４ピクセルの範囲で抽出すれば、図１１に示すように、両端部に３ピクセル分の余裕を持たせることができ、隔壁１１以外の領域が含まれることがないためである。
【００４６】
次に、パターン領域基準データ検出手段６２３は、抽出された１４ピクセル分の輝度積算値を、値の大きい順にソートし、上位の所定数（本実施形態では５ピクセル分）の輝度積算値の平均値を求める。これにより、隔壁１１上に異物がある場合に、異物の輝度値の影響を無くし、隔壁１１部分の基準の輝度値（基準データ）を求めることができる。すなわち、隔壁１１に異物がある場合、異物にあたった光は乱反射するため、その輝度値は低くなり、他の隔壁１１部分の輝度値よりも小さくなる。従って、輝度積算値が大きい上位所定数の輝度積算値のみを用いて平均値を求めれば、異物が含まれている輝度積算値は排除されるため、異物の影響を無くすことができる。
【００４７】
（２−４．エッジ位置取得工程Ｓ２４）
次に、パターン変化検出手段６２のエッジ位置取得手段６２４は、パターン領域基準データ検出手段６２３で検出された隔壁１１部分の基準データ（上記５ピクセルの輝度積算値平均値）の所定割合の輝度値のＹ座標をエッジ位置として取得する処理を行う（Ｓ２４）。具体的には、基準データの９０％の輝度値（以下エッジ検出用輝度値という）のＹ座標をエッジ位置としている。これは、エッジ部分の輝度値は、エッジ部分で光が散乱などするために隔壁１１表面の輝度値に比べて僅かに低下しているためである。隔壁１１の基準データに比べてエッジ部分は１０％程度減衰することが多いため、前記エッジ検出用輝度値は基準データの９０％としている。
エッジ位置取得手段６２４は、エッジ検出用輝度値のＹ座標を求めるため、まず、パターン領域基準データ検出工程Ｓ２３で抽出した１４ピクセル範囲において前記隔壁側の端部側とは反対側であるエッジ側の端部から所定のＹ方向にスキャンして上記座標を求める。具体的には、切出領域５１の上側に隔壁１１が位置するノズルキャビティ上側検査領域４１、キャビティ上側検査領域４２においては、前記１４ピクセル範囲はＹ座標が０〜１３となるため、Ｙ座標が１３のピクセルからスキャンを開始する。一方、切出領域５１の下側に隔壁１１が位置するノズルキャビティ下側検査領域４３、キャビティ下側検査領域４４、ヒレ検査領域４５、供給口検査領域４６においては、前記１４ピクセル範囲はＹ座標が２０〜３３となるため、Ｙ座標が２０のピクセルからスキャンを開始する。
【００４８】
そして、エッジ位置取得手段６２４は、スキャン開始座標の輝度値が前記エッジ検出用輝度値以上であるか否かを判断する。そして、スキャン開始座標の輝度値がエッジ検出用輝度値以上であれば、その座標よりも圧力発生室１２側の座標（領域４１，４２であればＹ座標が大きくなる側つまりＹ座標と輝度積算値のグラフにおいては右側であり、領域４３〜４６ではＹ座標が小さくなる側つまり前記グラフにおいては左側）に移動し、その座標の輝度値を前記エッジ検出用輝度値と比較する。
例えば、図１２に示す例では、スキャン開始座標Ｙ２０の輝度値がエッジ検出輝度値以上であるため、圧力発生室１２側の領域の座標、つまり左側にスキャンし、座標Ｙ１９の輝度値をエッジ検出輝度値と比較する。
一方、図１３に示す例では、スキャン開始座標Ｙ２０の輝度値がエッジ検出輝度値未満であるため、隔壁１１側の領域の座標、つまり右側にスキャンし、座標Ｙ２１の輝度値をエッジ検出輝度値と比較する。
【００４９】
そして、エッジ位置取得手段６２４は、スキャンした次の座標の輝度値がエッジ検出輝度値であれば、そのＹ座標をエッジ位置として取得する。
また、スキャンした各座標の輝度値がエッジ検出輝度値と一致しない場合には、エッジ位置取得手段６２４は、エッジ検出輝度値を挟む２つの座標の輝度値の勾配を利用してエッジ位置を検出する。
例えば、図１２に示すように、座標Ｙ１９の輝度値をＡ、座標Ｙ１８の輝度値をＣとし、エッジ検出輝度値Ｂが各輝度値Ａ，Ｃ間にある場合、エッジ検出輝度値Ｂの座標ＹＢは以下の式１の比例計算により求められる。
【００５０】
ＹＢ＝Ｙ１８＋（Ｙ１９−Ｙ１８）×（｜Ｂ−Ｃ｜／｜Ａ−Ｃ｜）…式１
【００５１】
以上のエッジ検出基準データ取得工程Ｓ２２、パターン領域基準データ検出工程Ｓ２３、エッジ位置取得工程Ｓ２４を行うことで、隔壁１１のパターン領域内に異物が存在していてもエッジ位置を高精度に検出できる。このような異物の影響を排除してエッジ位置を検出するＳ２２〜Ｓ２４の処理を異物中央処理と呼ぶ。
【００５２】
（２−５．エッジデータ取得工程Ｓ２５）
次に、パターン変化検出手段６２のエッジデータ取得手段６２５は、各検査領域４１〜４６毎に、その検査開始位置から検査終了位置までエッジ位置取得手段６２４によるエッジ位置の取得を１ピクセルずつＸ方向にシフトしてエッジ位置を取得し、圧力発生室１２のエッジデータを取得する（Ｓ２５）。すなわち、エッジ検出基準データ取得工程Ｓ２２では、切出領域５１を１ピクセルずつＸ方向にシフトし、Ｘ方向の各画素位置毎のエッジ検出基準データを取得し、パターン領域基準データ検出工程Ｓ２３では、各エッジ検出基準データからＸ方向の各画素位置毎の基準データを求め、エッジ位置取得工程Ｓ２４では、Ｘ方向の各画素位置毎のエッジ位置を取得しているので、エッジデータ取得手段６２５はこれらのデータに基づいて図１４に例示するようなエッジデータを取得する。
図１４において、横軸はＸ方向の座標位置であり、縦軸は所定のＹ座標を基準値０とした際に、その基準値に対する変位をピクセル値で示すものである。従って、図１４においては、Ｘ座標が４１０あたりから４７０あたりまでは、Ｙ座標が基準値に対して約０．７ピクセル分だけ離れていること、つまりパターン形状が変化していることが示されている。
【００５３】
（２−６．パターン変化領域候補検出工程Ｓ２６）
次に、パターン変化検出手段６２のパターン変化領域候補検出手段６２６は、エッジデータ取得工程Ｓ２５で取得されたエッジデータにおいて、所定間隔離れた各エッジデータの差分を検出し、この差分値が閾値以上の位置を壁細り位置として判断する（Ｓ２６）。
本実施形態では、前記所定間隔は１０ピクセルとし、閾値は０．５５μｍとしている。なお、閾値の設定は単位μｍで入力しているが、上記差分値の結果はピクセル値のため、前記閾値をピクセル値に変換して差分値と比較している。例えば、１ピクセルが０．７５μｍであれば、閾値（ピクセル値）は、０．５５μｍ／０．７５μｍ＝約０．７３３ピクセルである。
具体的には、パターン変化領域候補検出手段６２６は、座標（Ｘ１＋１０）の変位値Ｙ１から座標Ｘの変位値Ｙ２を引いた差分値を求めている。
図１５は、図１４のエッジデータと、このエッジデータに基づき、パターン変化領域候補検出手段６２６において算出された差分データとを表している。そして、図１５においては、Ｘ座標値が４０５近辺と、４６０近辺に閾値０．７３３ピクセルを超える部分があり、その部分がパターン変化位置（壁細り位置）として検出される。
【００５４】
（２−７．パターン変化領域幅判定工程Ｓ２７）
次に、パターン変化検出手段６２のパターン変化領域幅判定手段６２７は、パターン変化領域候補検出工程Ｓ２６の差分値が閾値を超えたことで壁細り位置として検出されたパターン変化領域の高さ、幅を検証する（Ｓ２７）。
すなわち、パターン変化領域幅判定手段６２７は、前記検証のため、まずスキャン開始位置を検出する。具体的には、図１６，１７に示すように、壁細りの発生分布を下記の４パターンに分類し、スキャン開始位置を検出する。
【００５５】
すなわち、検査領域４１、４２つまり隔壁１１が圧力発生室１２の上側にある場合、図１６の円７１に示すように、エッジデータがプラス方向（上側）に変化している場合、壁細り変化が増加するパターンＡに分類し、円７２に示すように、エッジデータがマイナス方向（下側）に変化している場合、壁細り変化が減少するパターンＢに分類する。
また、検査領域４３〜４６つまり隔壁１１が圧力発生室１２の下側にある場合、図１７の円７３に示すように、エッジデータがマイナス方向（下側）に変化している場合、壁細り変化が減少するパターンＣに分類し、円７４に示すように、エッジデータがプラス方向（上側）に変化している場合、壁細り変化が増加するパターンＤに分類する。
【００５６】
そして、検出されたパターン変化位置（壁細り反応位置）がパターンＡ、Ｃに該当する場合、パターン変化領域幅判定手段６２７は、図１８に示すように、差分値が閾値０．５５μｍ以上変化した初期位置（１）を、高さ及び幅を検証するためのスキャン開始位置とする。従って、初期位置（１）は、そのＸ座標におけるＹ座標値と、１０ピクセル先のＸ座標におけるＹ座標値との差分が０．５５μｍ以上変化する位置である。
そして、パターン変化領域幅判定手段６２７は、この初期位置（１）のエッジＹ座標を基準とした際の、位置（２）〜（１０）の差分を検出する。なお、位置（２）は、Ｘ座標が初期位置（１）から１０ピクセル分離れた位置であり、位置（３）〜（１０）は、位置（２）から所定ピクセルずつ離れた位置である。
【００５７】
パターン変化領域幅判定手段６２７は、各位置（２）〜（１０）のＹ座標値と、初期位置（１）のＹ座標値（基準値）との差分を、パターン変化領域候補（壁細り部分）の高さと定義する。また、パターン変化領域幅判定手段６２７は、前記各位置（２）〜（１０）の高さが、閾値０．２μｍ以上で連続しているピクセル数を幅と定義する。
この幅が１０ピクセル以上の時は、壁細り欠陥の可能性があるため次の処理へ進む。１０ピクセル以上の連続性がない場合、壁細り欠陥ではなく、異物が存在していると判断し、次の処理は行わない。
【００５８】
一方、検出された壁細り反応位置がパターンＢ、Ｄに該当する場合、パターン変化領域幅判定手段６２７は、図１９（Ａ）に示すように、差分値が閾値０．５５μｍ以上変化した初期位置（１’）が、Ｙ座標値が約１．４程度である領域の右端、つまり（１）の位置まで到達していない可能性がある。
このため、パターンＢ，Ｄの時は、パターン変化領域候補検出手段６２６で、パターン変化領域候補検出処理を行い、図１９（Ａ）に示すように、エッジ右端（１）を検出する。そして、このエッジ右端（１）から１０ピクセル移動した位置（２）を求める。
【００５９】
次に、パターン変化領域幅判定手段６２７は、図１９（Ｂ）に示すように、高さ、幅を検証するスキャン方向が逆となるため、図１９（Ｂ）の（２）の位置を新たなスキャン開始位置（１）とする。そして、パターンＡ，Ｃの場合と同様に、パターン変化領域幅判定手段６２７は、（１）のエッジＹ座標を基準とし、（２）〜（１０）の差分を検出し、壁細り部分の高さと定義し、閾値０．２μｍ以上で連続しているピクセル数を幅と定義する。そして、この幅が１０ピクセル以上の時は、壁細り欠陥の可能性があると判定し、１０ピクセル以上の連続性がない場合、壁細り欠陥ではないと判定する。
以上のパターン変化領域候補検出工程Ｓ２６、パターン変化領域幅判定工程Ｓ２７を行うことで、エッジ部分に異物が接していても、異物の影響を排除してパターン形状の変化（壁細り）を精度よく検出できる。このＳ２６，Ｓ２７の処理を異物幅処理と呼ぶ。
【００６０】
（２−８．パターン変化箇所判別工程Ｓ２８）
次に、パターン変化検出手段６２のパターン変化箇所判別手段６２８は、パターン変化領域幅判定工程Ｓ２７でパターン変化領域候補（壁細り欠陥候補）として出力した結果をさらに判別するパターン変化箇所判別処理を行う（Ｓ２８）。すなわち、前記パターン変化領域候補として出力された結果は、隔壁１１部分の輝度ムラに影響した誤検出が含まれている可能性がある。従って、パターン変化箇所判別工程Ｓ２８では、これらの誤検出箇所を除外するための判別処理を行う。
具体的には、パターン変化箇所判別手段６２８は、図２０（Ａ）に示すような生画像に、１次元のフィルター処理｛-1,-1,-1,-1,-1,0,0,0,1,1,1,1,1｝を適用する。これは、水平方向（Ｘ方向）の輝度変化を強調するため、パターン変化領域（壁細り部）に反応し、輝度ムラには反応しない処理である。このようなムラの影響を排除してパターン形状変化を検出するＳ２８の処理を輝度微分処理と呼ぶ。この処理結果を図２０（Ｂ）に示す。図２０（Ｂ）から判るように、輝度微分処理により、エッジ部分において段差となった壁細り部が反応している。
【００６１】
そして、パターン変化箇所判別手段６２８は、パターン変化領域幅判定工程Ｓ２７において、パターン変化領域候補として判定された位置において、以下に説明する手順によって前記輝度微分処理の出力値を参照する。
まず、パターン変化箇所判別手段６２８は、パターン変化領域の閾値（０．５５μｍ）以上の初期位置（パターン変化領域幅判定工程Ｓ２７の処理で検出したスキャン開始位置）を検出する。図２１（Ａ）では、初期位置を円８１で示す。
【００６２】
次に、パターン変化箇所判別手段６２８は、図２１（Ａ）における輝度微分反応エリア８２を検出する。輝度微分反応エリア８２は、次のようにして設定されている。すなわち、輝度微分反応エリア８２のＸ方向領域は、円８１からＸ方向に対してオフセット分として６ピクセル移動した位置をスキャン開始位置とし、１ピクセルずつＸ方向にスキャンし、１０ピクセル間の差分値が０．５５μｍ以上の領域で設定する。
また、輝度微分反応エリア８２のＹ方向領域は、検出したエッジＹ座標を基準に、固定幅を設定して設定する。固定幅は以下のように設定した。
検査領域４１、４２の場合、輝度微分反応エリア８２のＹ方向領域の下限Ｙ１＝エッジＹ座標＋０、つまりエッジＹ座標と同じ位置とし、Ｙ方向領域の上限Ｙ２＝エッジＹ座標＋２、つまりエッジＹ座標から２ピクセル離れた位置とした。
検査領域４３〜４６の場合、輝度微分反応エリア８２のＹ方向領域の下限Ｙ１＝エッジＹ座標−１とし、Ｙ方向領域の上限Ｙ２＝エッジＹ座標＋１とした。
【００６３】
そして、パターン変化箇所判別手段６２８は、このように設定された輝度微分反応エリア８２内の輝度微分処理結果から、前記一次元フィルター処理後の値の最大値を検出する。そして、この最大値が所定の閾値（例えば１５）以上の場合、パターン変化領域（壁細り欠陥）として出力する。
【００６４】
以上の処理を、各検査領域４１〜４６において行うことで、半導体ウェハ２上に形成された隔壁１１のパターン形状の変化部分つまり壁細り部分を高精度に検出することができる。
【００６５】
前記実施形態に係るパターン変化検出装置１によれば、次のような効果がある。
（１）隔壁１１の壁細りを検査するために隔壁１１のエッジを検出しているが、このエッジ検出時に、エッジ検出基準データ取得手段６２２、パターン領域基準データ検出手段６２３、エッジ位置取得手段６２４（異物中央処理）を用いているため、エッジ周辺部に異物が存在していても、異物に影響されずに正確なエッジ座標を検出することができる。
すなわち、エッジ検出基準データ取得手段６２２は、エッジ部分だけでなく、エッジ周辺部分の輝度値データも取得し、パターン領域基準データ検出手段６２３は、隔壁１１部分の平均輝度値を算出する際に、輝度値データを大きい順にソート処理し、上位５ピクセルの輝度値で平均値を求めているので、隔壁１１部分に異物が存在していても、その部分の輝度値は小さく、前記ソート処理で下位となって平均値算出には利用されないため。異物の輝度値に影響されることなく、平均輝度値を算出することができる。
さらに、エッジ位置取得手段６２４は、上記パターン領域基準データ検出手段６２３で求められた平均輝度値に対して一定割合（前記実施形態では１０％）減衰した輝度値部分をエッジ位置と判定しているので、エッジ周辺部に異物が存在していてもその異物部分をエッジ位置と誤検出することがなく、正確にエッジ位置を取得することができる。
そして、エッジデータ取得手段６２５により、各検査領域４１〜４６の検査開始位置から終了位置まで１ピクセルずつシフトして得られた各エッジ位置を取得できるので、各検査領域４１〜４６の検査開始位置から終了位置まで正確なエッジ位置を取得することができる。
【００６６】
（２）また、エッジ検出基準データ取得手段６２２は、切出領域５１を設定し、切出領域５１内でＸ方向に輝度値を積算しているので、ノイズの影響を低減することができる。
従って、上記パターン領域基準データ検出手段６２３、エッジ位置取得手段６２４で得られるエッジ位置の精度をより向上できる。
【００６７】
（３）さらに、エッジ検出基準データ取得手段６２２、上記パターン領域基準データ検出手段６２３、エッジ位置取得手段６２４、エッジデータ取得手段６２５によってエッジ位置を表すエッジ座標データを取得し、パターン変化領域候補検出手段６２６でＸ方向に対して一定間隔（前記実施形態では１０ピクセル）のエッジＹ座標の差の絶対値を検出し、差分データを検出しているので、従来のように基準画像を用意して対比する必要がない。このため、正確なエッジ座標データの検出や、壁細りの検出を容易に行うことができる。また、撮像画像のみからエッジ欠陥を検出することができ、検査対象物の設計変更があっても新たに基準画像を作成する必要がなく検査時間を短縮することができる。
【００６８】
（４）また、エッジに接する異物が存在する場合、正確なエッジ座標を検出できないが、パターン変化領域幅判定手段６２７によって、エッジ座標の変化の高さ変化の連続性を検出しているので、エッジに接する異物が存在する場合でも、それらを区別して壁細り部を正確に検出することができる。
すなわち、パターン変化領域幅判定手段６２７において、閾値以上の高さ変化が所定幅（前記実施形態では１０ピクセル）以上、連続していれば、パターン変化領域（壁細り）と判断できる。一方、異物は、閾値以上の高さ変化が所定幅連続しないので、パターン変化領域幅判定手段６２７において壁細りと、異物とを精度良く分別することができる。
【００６９】
（５）さらに、半導体ウェハ２上にムラがある場合も正確なエッジ座標が検出できないが、
パターン変化箇所判別手段６２８によって、予め撮像画像に対して水平方向（Ｘ方向）の輝度変化を強調した処理画像において、壁細り暫定位置の処理値を検出し、処理が閾値以上の場合、壁細りとして判別しているので、ムラがあっても壁細りを正確に検出することができる。すなわち、壁細り部は、半導体ウェハ２上のムラよりＸ方向の輝度変化が大きいため、輝度変化を強調する輝度微分処理によって、壁細りとムラとの分類を正確にでき、壁細りを精度良く検出することができる。
【実施例】
【００７０】
図２２に示すように、各条件を設定して壁細り、異物などの検出数をチェックした。条件１は、本発明の異物中央処理、異物幅処理、輝度微分処理をいずれも行わなかった場合である。この条件１では、壁細り検出数は８６であり、異物検出数は３１０５であり、その他の誤検出数は１３４５であった。従って、これらの総数である外観Ｍ／Ｃ総検出数は４５３６である。
【００７１】
条件２は、異物幅処理を追加して行ったものである。条件２では、壁細り検出数は８６であり、異物検出数は３６３であり、その他の誤検出数は７２８と減少した。従って、これらの総数である外観Ｍ／Ｃ総検出数は１１７７である。
条件３は、異物中央処理、異物幅処理、輝度微分処理を追加して行ったものである。条件３では、壁細り検出数は８７であり、異物検出数は２１７であり、その他の誤検出数は１７と大幅に減少した。従って、これらの総数である外観Ｍ／Ｃ総検出数は３２１である。
条件４は、条件３に対して壁細り閾値を０．５５μｍに変更したものである。条件４では、壁細り検出数は１３５であり、異物検出数は２４８であり、その他の誤検出数は２４である。従って、これらの総数である外観Ｍ／Ｃ総検出数は４０７である。
【００７２】
以上のように、異物中央処理、異物幅処理、輝度微分処理を行うことで、壁細り部や異物を検出でき、かつ誤検出を大幅に少なくでき、本発明の有効性を確認できた。
【００７３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、本発明によって検査される対象は、前記実施形態の流路形成基板における隔壁１１の形状変化に限らず、例えば、半導体ウェハ２上などに形成される配線パターンの幅形状の変化を検査する場合に用いてもよい。また、マイクロマシニング技術によって半導体ウェハ２上に形成される構築物の形状検査に用いてもよい。本発明は、微細な形状変化でも高精度に検出することができるため、このような用途が必要な各種検査に利用できる。
【００７４】
パターン変化領域候補検出手段６２６によるパターン変化領域候補検出工程Ｓ２６では、所定位置離れた各画素のエッジ位置の差分データを算出してパターン変化領域候補を検出していたが、例えば、図１４のエッジデータに対して、例えば０．６ピクセルの閾値以上の領域をパターン変化領域候補とするような他の処理を行ってもよい。
【００７５】
また、切出領域５１の幅寸法や高さ寸法は前記実施形態のものに限らない。例えば、前記実施形態の切出領域５１では、エッジ位置から上下両方に１７ピクセル分の範囲で設定されていたが、例えば、エッジ位置からパターン領域側のみの範囲に設定してもよい。さらに、切出領域５１の幅寸法は１画素分でもよいし、複数画素分でもよい。
【００７６】
パターン領域基準データ検出手段６２３によるパターン領域基準データ検出工程Ｓ２３では、輝度値データを大きい順にソートして上位の輝度値データの平均値を求めていたが、例えば、所定の閾値以上の輝度値データで平均値を求めても良い。要するに、異物が存在して輝度値が他の部分に比べて低くなっている輝度値データを排除できればよい。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の実施形態におけるパターン変化検出装置を示す図である。
【図２】本実施形態におけるパターン変化検出手段の構成を示すブロック図である。
【図３】本実施形態の検査対象である流路形成基板の一部を示す斜視図である。
【図４】パターン変化検出装置の検出方法を示すフローチャートである。
【図５】検査対象である隔壁の一部の画像を拡大した図である。
【図６】壁細り検査工程を示すフローチャートである。
【図７】検査対象である圧力発生室の隔壁の撮像画像を示す模式図である。
【図８】検査対象領域を示す図である。
【図９】切出領域を示す図である。
【図１０】エッジ検出基準データ取得工程で取得されたエッジ検出基準データを示すグラフである。
【図１１】隔壁とエッジ検出基準データとの位置関係を示す図である。
【図１２】エッジ位置取得工程の一例を説明するグラフである。
【図１３】エッジ位置取得工程の他の例を説明するグラフである。
【図１４】エッジデータ取得工程で取得されたエッジデータの一例を示すグラフである。
【図１５】パターン変化領域候補検出工程で算出される差分データの一例を示すグラフである。
【図１６】パターン変化領域幅判定工程におけるパターンの一例を説明する図である。
【図１７】パターン変化領域幅判定工程におけるパターンの他の例を説明する図である。
【図１８】パターン変化領域幅判定工程における処理例を説明する図である。
【図１９】（Ａ）はパターン変化領域幅判定工程における他の処理例の背景を説明する図であり、（Ｂ）は前記他の処理例を説明する図である。
【図２０】（Ａ）はパターン変化箇所判別工程で処理される生画像を示す図であり、（Ｂ）は輝度微分処理結果を示す図である。
【図２１】（Ａ）は生画像における輝度微分反応エリアを示す図であり、（Ｂ）は輝度微分処理結果における輝度微分反応エリアを示す図である。
【図２２】実験例における条件および検出数を示す図である。
【符号の説明】
【００７８】
１…パターン変化検出装置、２…半導体ウェハ、３…ＸＹステージ、４…ＣＣＤカメラ、５…Ｚステージ、６…制御装置、７…対物レンズ、８…鏡筒、１０…流路形成基板、１１，１１Ａ，１１Ｂ…隔壁、１２…圧力発生室、２０…ノズルプレート、２１…ノズル開口、４１…ノズルキャビティ上側検査領域、４２…キャビティ上側検査領域、４３…ノズルキャビティ下側検査領域、４４…キャビティ下側検査領域、４５…ヒレ検査領域、４６…供給口検査領域、５１…切出領域、６１…撮像画像作成手段、６２…パターン変化検出手段、８２…輝度微分反応エリア、６２１…検査領域設定手段、６２２…エッジ検出基準データ取得手段、６２３…パターン領域基準データ検出手段、６２４…エッジ位置取得手段、６２５…エッジデータ取得手段、６２６…パターン変化領域候補検出手段、６２７…パターン変化領域幅判定手段、６２８…パターン変化箇所判別手段。
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２２】
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【図２０】
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【図２１】
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