(57)【要約】【課題】外観検査において、全体の欠陥捕捉率を高く維持しながら虚報を抑制することにより実質感度を向上する技術を提供することにある。【解決手段】外観検査において、予備検査を行って、欠陥候補の検出と同時に少なくとも１ダイ分の画像情報（背景情報）を取得し、該取得した画像情報と検出された欠陥候補のダイ内座標位置情報を重ねて表示し、それらの情報（背景の類似と欠陥候補の密集状態）を基に虚報のグループを推定して非検査領域あるいは感度低下領域を設定することを特徴とする。【選択図】図１
2008004863.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検査基板上に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板から得られる光または電子を検出して画像信号を取得する検出光学系と、該取得される画像信号に対して所定の判定しきい値で判定して欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記欠陥検出部から検出される欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報を取得する予備検査過程と、
該予備検査過程で取得される欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報に基づいて前記被検査基板上に領域を設定し、該設定された領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の検出信号に対して前記領域別感度設定過程で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項２】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記検出光学系により取得される少なくとも１ダイ分の背景情報を表す背景画像及び前記欠陥検出部から検出される欠陥候補のダイ内座標情報を取得する予備検査過程と、
該予備検査過程で取得される前記背景画像と前記欠陥候補のダイ内座標情報とを重ねて表示し、該表示された情報に基づいて前記ダイ内に領域を設定し、該設定されたダイ内の領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定過程で設定したダイ内の領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項３】
前記予備検査過程において取得される前記背景画像は、前記検出光学系により取得される前記検査画像であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項４】
前記予備検査過程において取得される背景画像は、前記検出光学系により取得される前記検査画像を画素マージ若しくはサンプリングをおこなって、データサイズを小さくしたものであることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項５】
前記予備検査過程において取得される背景画像は、前記欠陥検出部において用いる判定しきい値画像であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項６】
前記予備検査過程において取得される背景画像は、予めレイアウトデータをもとに算出したパターン密度分布を表す画像であることを特徴とする請求項２記載の外観検査方法。
【請求項７】
前記予備検査過程は、前記欠陥検出部から検出される欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報を取得する過程を含み、
前記領域別感度設定過程は、前記予備検査過程において得られた欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報に基づいて前記ダイ内に領域を設定することを特徴とする請求項２記載の外観検査方法
【請求項８】
前記領域別感度設定過程は、
前記予備検査過程において取得された欠陥候補を、前記ダイ内座標情報に基づいて分類し、該分類されたグループ毎に、グループ内の欠陥候補の中で前記背景情報の類似していない欠陥候補をグループからはずす分類過程と、
該分類過程で分類されたグループ毎にグループ内の欠陥候補を囲む矩形領域を設定し、該設定された矩形領域内で前記背景情報が類似していない部分を該矩形領域から除き、更に背景情報が矩形領域内の背景情報と類似している隣接領域を前記矩形領域に統合する矩形領域設定過程と、
該領域設定過程で設定された前記矩形領域に予め決められた低感度の感度パラメータを設定する低感度設定過程とを含むことを特徴とする請求項７記載の外観検査方法。
【請求項９】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた高感度予備検査において前記欠陥検出部から高感度判定しきい値に基づく欠陥候補を検出してその欠陥候補のダイ内座標情報を取得する高感度予備検査過程と、
前記外観検査装置を用いた低感度予備検査において前記欠陥検出部から低感度判定しきい値に基づく欠陥候補を検出してその欠陥候補のダイ内座標情報を取得する低感度予備検査過程と、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記検出光学系から少なくとも１ダイ分の背景情報を表す背景画像を取得する背景画像取得過程と、
該背景画像取得過程で取得した背景画像に重ねて、高感度予備検査過程のみで取得される欠陥候補のダイ内座標情報と、高感度及び低感度の両方の予備検査過程で取得される欠陥候補のダイ内座標情報とを区別できるように表示し、該表示された情報に基づいて領域を設定し、領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定過程で設定したダイ内の領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１０】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記欠陥検出部から欠陥候補の位置情報を取得する予備検査過程と、
該予備検査過程で取得された欠陥候補の位置情報に基づいて欠陥候補を分類し、該分類されたグループのうち欠陥候補数の多いグループについて少数の欠陥候補を選択して虚報か欠陥かを確認し、該確認の結果虚報が多く含まれるグループの欠陥候補のダイ内座標情報とそれ以外の欠陥候補のダイ内座標情報とを区別できるように表示し、該表示された情報に基づいて領域を設定し、領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定過程で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１１】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の背景情報を表す特徴量または該特徴量と欠陥候補の位置情報の両方を算出する予備検査過程と、
該予備検査過程で算出された欠陥候補の背景情報を表す特徴量または該背景情報を表す特徴量と欠陥候補の位置情報の両方に基づいて欠陥候補を分類し、該分類されたグループのうち欠陥数の多いグループについて少数の欠陥を選択して虚報か欠陥かを確認し、該確認の結果虚報が多く含まれるグループの欠陥のダイ内座標情報とそれ以外の欠陥のダイ内座標情報とを区別できるように表示し、該表示された情報に基づいて領域を設定し、領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定過程で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１２】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いた予備検査において前記検出光学系から少なくとも１ダイ分の背景情報を表す背景画像を取得する背景画像取得過程と、
該背景画像取得過程で取得された背景画像を該背景画像の特徴に基づいて領域分割し、該分割された領域毎に前記予備検査において前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の密度を算出し、該算出された欠陥候補の密度において前記領域間に有意差があるか否か検定し、該検定の結果有意差がある場合には欠陥候補の密度の高い領域について少数の欠陥を選択して虚報か欠陥かを確認し、該確認の結果虚報が多く含まれる領域については非検査または低感度となるように感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定過程で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１３】
被検査基板上に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板から得られる光または電子を検出して画像信号を取得する検出光学系と、該取得される画像信号に対して所定の判定しきい値で判定して欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置を用いて被検査基板上の欠陥を検査する外観検査方法であって、
前記外観検査装置を用いて予備検査を行って前記欠陥検出部から欠陥候補を検出する予備検査過程と、
前記被検査基板を同心円または正方格子によって領域分割し、該分割された領域毎に前記予備検査過程で検出された欠陥候補の密度を算出し、該算出された欠陥候補の密度において前記領域間に有意差があるか否か検定し、該検定の結果有意差がある場合には欠陥密度の高い領域について少数の欠陥を選択して虚報か欠陥かを確認し、該確認の結果虚報が多く含まれる領域については非検査または低感度となるように感度パラメータを設定する領域別感度設定過程と、
前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の検出信号に対して前記領域別感度設定過程で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定過程とを有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１４】
被検査基板上に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板から得られる光または電子を検出して画像信号を取得する検出光学系と、該取得される画像信号に対して所定の判定しきい値で判定して欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置であって、
更に、予備検査において前記欠陥検出部から検出される欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報を取得する取得手段と、
該取得手段で取得される欠陥候補の被検査基板上の位置情報及び背景情報に基づいて前記被検査基板上に領域を設定し、該設定された領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定部と、
前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の検出信号に対して前記領域別感度設定部で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項１５】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置であって、
更に、予備検査において前記検出光学系により取得される少なくとも１ダイ分の背景情報を表す背景画像及び前記欠陥検出部から検出される欠陥候補のダイ内座標情報を取得する取得手段と、
該取得手段で取得される前記背景画像と前記欠陥候補のダイ内座標情報とを重ねて表示し、該表示された情報に基づいて前記ダイ内に領域を設定し、該設定されたダイ内の領域別に感度パラメータを設定する領域別感度設定部と、
前記欠陥検出部で検出された前記欠陥候補の差画像に対して前記領域別感度設定部で設定したダイ内の領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【請求項１６】
被検査基板上に配列された複数のダイの各々に光または電子線を照射する照射光学系と、該照射された前記被検査基板上に配列した複数のダイの各々から得られる光または電子を検出して比較対象の検査画像と参照画像とを取得する検出光学系と、該取得される比較対象の検査画像と参照画像との間の差画像に対して判定しきい値を用いて欠陥候補を検出する欠陥検出部とを備えた外観検査装置であって、
更に、前記被検査基板を同心円または正方格子によって領域分割し、該分割された領域毎に予備検査を行って前記欠陥検出部から検出された欠陥候補の密度を算出し、該領域毎に算出された欠陥候補の密度に応じて領域毎の感度パラメータを設定する領域別感度設定部と、
前記欠陥検出部で検出された欠陥候補の検出信号に対して前記領域別感度設定部で設定した領域別感度パラメータに基づいて欠陥判定する領域別欠陥判定部とを備えたことを特徴とする外観検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハ、ＴＦＴ、ホトマスクなどの薄膜デバイスを対象とした、ランプ光もしくはレーザ光、或いは電子線などを用いて得られた被検査対象基板の画像に基づいて微細なパターン欠陥や異物等の欠陥検出および欠陥分類を行う外観検査方法および装置に関し、特に半導体ウェハの外観検査を行うのに好適な外観検査方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハ、液晶ディスプレイ、ハードディスク磁気ヘッドなどの薄膜デバイスは多数の加工工程を経て製造される。このような薄膜デバイスの製造においては、歩留まり向上及び安定化を目的として、いくつかの一連の工程毎に外観検査が実施される。外観検査では本来同一形状となるように形成された２つのパターンの対応する領域を、ランプ光、レーザ光または電子線などを用いて得られた参照画像と検査画像を元に、パターン欠陥あるいは異物などの欠陥を検出する。すなわち、参照画像と検査画像の位置合せを行った上で差を算出し、別途定めたしきい値と比較して差が大きくなる部分を欠陥あるいは異物として検出する。
【０００３】
しきい値算出方法として、特開２０００−１０５２０３号公報（特許文献１）には、本来同一形状となるように形成された箇所またはその近傍の検出信号のばらつき（標準偏差）に対して例えば虚報の発生確率に対応する倍数ｍ１を掛算して、算出する方法が開示されている。
【０００４】
このような検査において、微小な欠陥を検出するためには、しきい値を低く設定して判定を行う必要がある。しかし、しきい値を低くするとサンプリング誤差やラフネスやグレインといったパターンの微小な相違、あるいは膜厚むらによる明るさむらなどに起因する、虚報が多く発生してしまう。検査の目的から考えれば虚報はまったく余計なものであるため、ウェハ全体で虚報の比率が十分小さくなる程度にしきい値を高く設定し、感度を犠牲にして検査を行うことが多い。
【０００５】
ここで感度を向上するための方法として、特開２００４−７９５９３号公報（特許文献２）には、ウェハ全体あるいはダイを領域に分割して、領域毎に異なるしきい値を用いて欠陥判定を行う方法が開示されている。本手法によれば、ウェハ全体で感度を低下させることなく、虚報の発生を抑制することが可能である。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０５２０３号公報
【特許文献２】特開２００４−７９５９３号公報
【特許文献３】特開２００４−１１７２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に開示された方法を用いる場合には、予備検査を行い、その予備検査の結果をレビューして実欠陥と虚報とに分類し、虚報の密度に応じて領域を分割する必要があった。そのため、レビューに長時間かかるという課題があった。
【０００８】
また、レビューを行わないで領域を分割し、領域毎に異なるしきい値を用いて欠陥判定を行うことも可能だが、その場合は指針のない状態で領域を決める必要があり、適切な領域設定が困難であるという課題があった。
【０００９】
本発明の第一の目的は、予備検査の結果に基づいて短時間で虚報を推定し、その結果をもとに適切な非検査領域あるいは感度低下領域を設定することができるようにした外観検査方法及びその装置を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の第二の目的は、予備検査の結果に基づいて、人手を介することなしに適切な非検査領域あるいは感度低下領域を設定することができるようにした外観検査方法及びその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、外観検査装置を用いた外観検査方法および外観検査装置において、予備検査を行って、欠陥候補の検出と同時に少なくとも１ダイ分の画像情報（検査画像やしきい値画像等を含む背景画像を表す背景情報）を取得し、該取得した画像情報（背景情報）と欠陥候補のダイ内座標情報とを重ねて表示し、該表示されたそれらの情報（背景の類似と欠陥候補の密集状態）を基に虚報のグループを推定して非検査領域あるいは感度低下領域を設定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、外観検査装置を用いた外観検査方法および外観検査装置において、予備検査を異なる感度で二度行い、欠陥候補の検出と同時に少なくとも１ダイ分の画像情報（検査画像やしきい値画像等を含む背景画像を表す背景情報）を取得し、該取得した画像情報（背景情報）と感度を高くしたときに増加する欠陥候補の位置情報とを重ねて表示し、該表示されたそれらの情報（感度を高くしたときに増加する欠陥候補には虚報が多く含まれる情報）を基に虚報のグループを推定して非検査領域あるいは感度低下領域を設定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、外観検査装置を用いた外観検査方法および外観検査装置において、予備検査を行って、欠陥候補の検出と同時に少なくとも１ダイ分の画像情報（検査画像やしきい値画像等を含む背景画像を表す背景情報）を取得し、欠陥候補のダイ内座標情報に基づいて分類を行い、該分類されたグループ毎に少数の欠陥候補を選んでそれらが虚報か否かを確認し、前記取得した画像情報と前記確認された虚報を多く含むグループについての欠陥候補のダイ内座標情報を重ねて表示し、該表示されたそれらの情報を基に非検査領域あるいは感度低下領域を設定することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、外観検査装置を用いた外観検査方法および外観検査装置において、予備検査を行って、欠陥候補の検出と同時に少なくとも１ダイ分の画像情報（検査画像等）を取得し、同時に背景情報を表す特徴量を算出し、該算出した特徴量に基づいて分類を行い、該分類されたグループ毎に少数の欠陥を選んでそれらが虚報か否かを確認し、前記取得した画像情報と前記確認された虚報を多く含むグループについての欠陥候補のダイ内座標情報を重ねて表示し、該表示されたそれらの情報を基に虚報のグループを推定して非検査領域あるいは感度低下領域を設定することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、外観検査装置を用いた外観検査方法および外観検査装置において、ウェハ全面に亘って予備検査を行い、同心円または正方格子により分割された領域毎に欠陥候補の密度を算出し、該算出された欠陥候補の密度において領域間に有意差があるか否か検定し、該検定の結果有意差がある場合には高密度の領域から少数の欠陥候補を選んでそれらが虚報か否かを確認し、該確認の結果虚報が多く含まれていればその領域を非検査領域あるいは感度低下領域とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、虚報のグループまたは虚報の多い領域を容易に推定できるため、適切な非検査領域あるいは感度低下領域を設定することが可能となり、その結果ウェハ全体あるいはダイ全体で欠陥捕捉率を低下させることなく虚報の発生を抑制することができ、実質的に高感度検査が可能となる。
【００１７】
また、本発明によれば、虚報領域推定に基づいて自動で領域別感度を設定することにより、人手を介することなく適切な非検査領域あるいは感度低下領域を設定することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る半導体ウェハ、ＴＦＴ、ホトマスクなどの薄膜デバイスを対象とした、ランプ光もしくはレーザ光、或いは電子線などを用いて得られた対象物の画像に基づいて微細なパターン欠陥や異物等の欠陥検出および欠陥分類を行う外観検査方法およびその装置の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００１９】
［第１の実施の形態］
本発明に係る外観検査方法およびその装置の第１の実施の形態について図１から１３を用いて詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明に係る外観検査装置の第１の実施の形態を示す構成図である。外観検査装置の第１の実施の形態としては、半導体ウェハを被検査対象とした光学式外観検査装置の場合について説明する。勿論、外観検査装置としては光学式に限定されるものではなく、電子線式外観検査装置にも適用することは可能である。光学式外観検査装置は、半導体ウェハなどの被検査物（被検査基板）１１を搭載し、メカニカルコントローラ１２０によって移動制御されるステージ１２を備え、照射光を出射する光源１０１及び該光源１０１から出射した照射光を集光して被検査物１１に照射する集光光学系１０２を有して構成される照射光学系と、該照射光学系の集光光学系１０２で集光された照射光で照射された被検査物１１から反射して得られる光学像を集光する対物レンズ１０３、対物レンズ１０３で集光された光学像を結像させる結像レンズ（図示せず）及び該結像レンズで結像された光学像を明るさ（濃淡）に応じて画像信号に変換するイメージセンサ１０４を有して構成される検出光学系とからなる検出部１３を構成される。ここで、光源１０１は、例えばランプ光源やレーザ光源から構成され、イメージセンサ１０４は、例えばＣＣＤリニアセンサやＴＤＩセンサ、あるいはフォトマルなどから構成される。
【００２１】
なお、本発明においては、照射光学系として被検査物１１の法線方向に対して４０度以下の高角度照射（明視野照射）であっても、被検査物１１の法線方向に対して４０度以上の低角度照射（暗視野照射）であっても良く、照射角度に限定されるものではない。また、検出光学系における被検査物１１に対する検出角度も限定させるものではない。
【００２２】
画像処理部１４は、検出部１３のイメージセンサ１０４からの入力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部１０５と、該ＡＤ変換されたデジタル信号に対してシェーディング補正、暗レベル補正等の画像補正を行う前処理部１０６と、隣接するダイの対応する位置（ｉ，ｊ）から検出された参照画像ｇｎ（ｉ，ｊ）と検出画像ｆｎ（ｉ，ｊ）との比較を行い、該比較の差の値が別途設定されたしきい値ＴＨ（ｉ，ｊ）より大きい部分を欠陥候補として出力する欠陥判定部１０７と、該欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補の位置をウェハ座標及びダイ座標に変換する座標変換部１０８と、上記欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補の背景情報を表わす特徴量（明るさ（濃淡値）、コントラスト及びパターンのエッジ密度等）を算出する背景情報を表わす特徴量算出部１１９と、上記座標変換部１０８でウェハ座標及びダイ座標に変換された欠陥候補の位置情報、上記背景情報を表わす特徴量算出部１１９で算出された欠陥候補の背景情報を表わす特徴量、上記欠陥判定部１０７での比較の結果である差分値ΔＳｎ-1（ｉ，ｊ）、ΔＳｎ（ｉ，ｊ）のうち絶対値の小さい方、上記欠陥判定部１０７で算出されたダイ間のばらつきを示す標準偏差σ（ｉ，ｊ）、上記設定されたしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）及び検出された欠陥候補が含まれるダイのＩＤ等を記憶するデータ記憶部１０９と、上記欠陥判定部１０７で判定された検出欠陥の座標をもとに被検査物内の領域別に定められた基準によりしきい値を再設定し、前記欠陥判定部１０７での比較の差の値が再設定されたしきい値より大きい部分を欠陥として出力する領域別欠陥判定部１１１と、該領域別欠陥判定部１０８で判定された検出欠陥の位置を中心とし、予め定められたサイズでデータ記憶部１０９に保存（記憶）されている検出画像と参照画像としきい値画像とを切出す画像切出部１１２と、切出した画像から欠陥の特徴量（濃淡値（諧調値）、検出画素数（面積）、及び各軸方向への最大若しくは最小投影長など）を算出する特徴抽出部１１３と、該算出された欠陥の特徴量に基づいて欠陥を分類する欠陥分類部１１４と、予備検査等において、ユーザインターフェース部（ＧＵＩ部）１１７や検査レシピ入力部１１６を用いて指定があった場合に該指定された被検査物内の領域の画像を保存する画像保存部１１５とを有して構成される。
【００２３】
全体制御部１５は、本発明の特徴とする、予備検査を行ってデータ記憶部１０９に得られる欠陥候補の位置情報および背景情報の少なくとも一方に基づいて、ウェハ全体またはダイを領域に分割し、それぞれに異なる感度となるよう、領域別しきい値算出の基準を設定する領域別感度設定用のＧＵＩを有する領域別感度設定部１１０を接続し、検査レシピ（品種及び工程毎に作成され、少なくとも、品種名、工程名、ウェハサイズ、検査方向、ダイサイズ、ダイマトリックス情報と、しきい値パラメータ（ｓ，ｋ，ｏ）並びに照射光学系の照射条件（照射角度、照射強度、照射波長又は照射偏光条件等を含む）及び検出光学系の検出条件（検出角度、検出倍率、検出波長、検出偏光条件又は空間フィルタ条件等を含む）を入力する検査レシピ入力部（ＧＵＩ部１１７で実行しても良い。）１１６を接続し、上記検査レシピを記憶する検査レシピ記憶部１１８ａと、検出欠陥の情報（例えば領域別欠陥判定部１１１で判定された欠陥の位置情報（位置座標）、画像切出部１１２で切出された画像情報、特徴抽出部１１３で抽出された欠陥の特徴量情報、欠陥分類部１１４で分類された分類クラス情報など）を記憶する検出欠陥の情報記憶部１１８ｂとを有する記憶装置１１８を接続し、ユーザからの検査レシピの変更を受け付けたり、検出された欠陥情報を表示したりするユーザインターフェース部１１７を接続し、画像処理部１４との間で様々な情報の送受信を行うと共に各種制御を行うＣＰＵで構成される。メカニカルコントローラ１２０は、全体制御部１５からの制御指令に基づいてステージ１２等を駆動するものである。なお、図示していないが、画像処理部１４、検出部１３等も全体制御部１５からの指令により駆動される。
【００２４】
次に、図１に示す光学式外観検査装置による欠陥検出方法について説明する。
【００２５】
被検査物である半導体ウェハ１１は、図２に示すように同一であるはずのパターンのダイ２１が多数、規則的に並んでいる。隣接する２つのダイの同じ位置、例えば図２の領域２２とそれに隣接するチップの領域２３との間で検出画像を比較し、両者の間に差異がある部分を欠陥として検出する。
【００２６】
その作用を説明すると、全体制御部１５では、被検査物である半導体ウェハ１１をステージ１２により、例えば図２に示すスキャンＡの方向と反対の方向へ連続的に移動させる。このステージ１２の連続的な移動に同期して、検出部１３のイメージセンサ１０４でスキャンＡの方向に順次被検査物（被検査基板）１１の光学像が検出されて、チップの像が検出部１３より画像処理部１４に取り込まれる。画像処理部１４は、まず入力されたアナログ信号をＡＤ変換部１０５でデジタル信号に変換し、前処理部１０６にてシェーディング補正、暗レベル補正などを行う。欠陥判定部１０７では後述する方法により、欠陥候補の判定を行う。
【００２７】
本発明の特徴とする領域別欠陥判定部１１１は、欠陥判定部１０７で検出された欠陥候補の各々について、座標変換部１０８で変換されたウェハ座標及びダイ座標が予め領域別感度設定部１１０で設定された領域のどこに含まれるかを判定し、その領域について予め領域別感度設定部１１０で設定された基準（例えば領域別しきい値パラメータ（Ａ（ｓ），Ａ（ｋ），Ａ（ｏ）））に従って領域別しきい値をＡ（Ｔｈ（ｘ，ｙ））として再設定し、欠陥判定部１０７で判定してデータ記憶部１０９に記憶した欠陥候補についての参照画像と検査画像との差の値が、次の（１）式で得られる再設定した領域別しきい値Ａ（Ｔｈ（ｘ，ｙ））より大きい領域を欠陥として出力する。領域別しきい値Ａ（Ｔｈ（ｘ，ｙ））は、ウェハ上の領域に応じて再設定されるため、基本的にはウェハ座標系（ｘ、ｙ）を有することになる。一方、明るさのばらつき示す標準偏差σ（ｉ，ｊ）は、後述するように、ダイ座標（ｉ，ｊ）で表わされることになる。ここで、Ａ（ｓ）は領域別最低しきい値、Ａ（ｋ）は領域別σ（ｉ，ｊ）を定数倍する係数、Ａ（ｏ）は領域別オフセットである。
【００２８】
【数１】
2008004863.tif 000003
画像切出部１０９では、データ記憶部１０９に記憶された欠陥候補の検出画像、参照画像及びしきい値画像から、領域別欠陥判定部１０８で検出された欠陥の位置を中心として予め定められたサイズで、該欠陥と判定した検出画像、参照画像およびしきい値画像を切出す。特徴抽出部１１０では、複数の欠陥候補各々について、切出した検出画像および参照画像に基づいて欠陥のサイズを表す特徴量、欠陥の明るさを表す特徴量、欠陥の形状を表す特徴量、背景の情報を表わす特徴量などの欠陥分類向けの特徴量を算出する。欠陥分類部１１１では、予め設定された条件を用いて分類を行い各欠陥のクラス情報を出力する。分類方法としては、公知の識別方法のどれを用いてもよい。領域別欠陥判定部１０８から出力される欠陥の位置情報、画像切出部１０９から出力される画像情報、特徴抽出部１１０から出力される欠陥の特徴量および欠陥分類部１１１から出力される欠陥クラス情報は、記憶装置１１８の検出欠陥の情報記憶部１１８ｂに保存され、また、ユーザインターフェース部１１７を介して、ユーザに提示される。
【００２９】
欠陥判定部１０７の第１の実施例１０７ａについて図３を用いて説明する。特許文献１に記載されているように、欠陥判定部１０７ａには、前処理部１０６から出力される検査対象ダイの画像信号すなわち検出画像信号ｆｎ（ｉ，ｊ）と検査対象ダイの１つ前のダイの画像信号すなわち参照画像信号ｇｎ（ｉ，ｊ）がセットで入力される。ここでｎはダイ番号、（ｉ，ｊ）はダイ内座標とする。参照画像信号ｇｎ（ｉ，ｊ）は、遅延メモリ３０１によってステージが１ダイ分移動する時間遅延されて得られる。位置ずれ検出部３０２では連続的に入力される２つの画像間のステージの振動などに起因する位置ずれ量を算出する。この時、検出画像信号ｆｎ（ｉ，ｊ）、参照画像信号ｇｎ（ｉ，ｊ）は連続して入力されるが、位置ずれ量の算出は特定の長さを一処理単位とし、処理単位毎に順次行う。差分算出部３０３では、算出された位置ずれ量を用いて検出画像と参照画像の位置合せを行った上で差分画像ΔＳｎ（ｉ，ｊ）を算出する。差分画像ΔＳｎ（ｉ，ｊ）は一旦データ記憶部３０４に格納される。次に、複数ダイに亘る差分画像を用いて画素毎にしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）を算出する。複数ダイに亘る差分画像ΔＳｎ（ｉ，ｊ）は、最大・最小除去部３０５に入力される。最大・最小除去部３０５は複数個の入力データから最大値と最小値を求め、取り除く。それらの入力データから、二乗和算出部３０６で差分信号の二乗値の和（ΣΔＳｎ２）、データカウント部３０７で入力データ数ｍが算出される。しきい値算出部３０８では二乗和ΣΔＳｎ２と入力データ数ｍを用いて複数ダイに亘る明るさのばらつきを示す標準偏差σ（ｉ，ｊ）＝√（ΣΔＳｎ（ｉ，ｊ）２／ｍ）を算出し、しきい値パラメータｓ、ｋ、ｏを用いて次に示す（２）式によりしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）を算出する。
【００３０】
【数２】
2008004863.tif 000004
ここでｓは最低しきい値、ｋはσ（ｉ，ｊ）を定数倍する係数、ｏはオフセットである。σ（ｉ，ｊ）を計算する時に最大と最小を除外するのは、欠陥が存在するときにその影響でばらつきが大きく算出されるのを防ぐためである。また、異なるダイの同じ画素に欠陥が複数の欠陥が存在する確率は非常に低いため、これ以上除外する必要はない。以上の処理によりダイ間の対応する位置（ｉ，ｊ）毎にσ（ｉ，ｊ）、すなわち明るさのばらつきに応じたしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）が設定される。このようにしきい値を設定することにより、ばらつきの大きい箇所にあわせてしきい値を設定する必要がなくなり、ばらつきの小さいところでは高感度に欠陥検出できることになる。
【００３１】
比較部３０９では、データ記憶部３０４から順次差分画像ΔＳｎ-1（ｉ，ｊ）及びΔＳｎ（ｉ，ｊ）を入力し、しきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）と比較して差分の絶対値が両方とも大きい領域を欠陥候補として出力する。ΔＳｎ（ｉ，ｊ）のみを比較するとｆｎ（ｉ，ｊ）とｇｎ（ｉ，ｊ）のどちらに欠陥があるか判定できないためである。
【００３２】
以上説明したように、欠陥判定部１０７ａは、ダイ比較で得られる差分画像ΔＳｎ-1（ｉ，ｊ）及びΔＳｎ（ｉ，ｊ）をしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）と比較することによって欠陥候補を検出するものである。
【００３３】
そして、欠陥判定部１０７ａで欠陥判定後、検出された欠陥候補の位置は座標変換部１０８でウェハ座標（ｘ，ｙ）及びダイ座標（ｉ，ｊ）に変換されてデータ記憶部１０９に記憶しておくとともに、差分値ΔＳｎ-1（ｉ，ｊ）、ΔＳｎ（ｉ，ｊ）のうち絶対値の小さい方と、標準偏差σ（ｉ，ｊ）と、しきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）とを、欠陥候補が含まれるダイのＩＤと共にデータ記憶部１０９に記憶しておく。さらに、データ記憶部１０９には、欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補の位置を中心とし、予め定められたサイズで検出画像と参照画像としきい値画像とが記憶される。
【００３４】
なお、差分算出部３０３において、差分絶対値｜ΔＳｎ（ｉ，ｊ）｜を算出するようにしてもよい。その場合は、欠陥が存在するときにその影響を除外するために、最大・最小除去部３０５において最大値、及び最小値ではなく二番目に高い値を除去するようにする。
【００３５】
また、しきい値算出部３０８は、記憶装置１１８の検査レシピ記憶部１１８ａに記憶されたしきい値パラメータ（ｓ，ｋ，ｏ）を用いることになる。
【００３６】
次に、本発明の特徴とする領域別感度設定用のＧＵＩを有する領域別感度設定部１１０における動作について図４〜図８を用いて説明する。図４は、領域別感度設定用のＧＵＩ４０１のウェハ１１の領域を同心円によって分割する第１の実施例（Ａ１）を示す。領域別感度設定用のＧＵＩ４０１を有する領域別感度設定部１１０は、予め項目が設定済みである検査レシピ（少なくとも、品種名、工程名、ウェハサイズ、検査方向、ダイサイズ、ダイマトリックス情報、並びに照射光学系の照射条件及び検出光学系の検出条件）が選択されており、以降説明する画面にはその情報が反映されているものとする。ＧＵＩ４０１を有する領域別感度設定部１１０において設定する領域設定別感度設定方法には、ウェハ座標系（ｘ，ｙ）で与えられるウェハ１１上の領域を同心円によって分割する方法（Ａ１）、ウェハ座標系（ｘ，ｙ）で与えられるウェハ１１上に矩形領域を指定する方法（Ａ２）、ダイＩＤ（ｘ，ｙ）で与えられるダイ毎に指定する方法（Ａ３）、ダイ座標（ｘ，ｙ）で与えられるダイ２１上に矩形領域を指定する方法（Ａ４）の４種類がある。なお、（ｘ，ｙ）はマトリックスにおける位置座標を示す。それら４種類は領域別感度設定画面４０１の中のタブ４０２ａ〜４０２ｄによって選択される。マップ４０３にはウェハ座標系で与えられるウェハ１１上の領域分割が表示される。ここでは同心円によって領域を分割する実施例（Ａ１）を示している。ところで、通常ウェハ上に形成される膜厚分布が半径方向に変化し、欠陥判定部１０７において検出される差分値ΔＳｎ-1（ｉ，ｊ）において半径方向に変化することが多いため、このように領域分割して感度（しきい値パラメータ）を変えることは有効である。表４０５は領域番号、ウェハ座標系で与えられる半径（ｒ）、第１の領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）で構成され、領域１〜４はそれぞれ領域４０４ａ〜４０４ｄに対応する。たとえば４０４ｂは半径ｒ１以上ｒ２未満の領域である。（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）の入力により対応する領域の感度を設定できる。領域の範囲を変更したい場合はマップ４０３で領域の境界線をクリックして移動させるか、表４０５の半径欄の数値を変更する。マップ４０３と表４０５は、どちらかを変更すればもう一方も対応づけて変更される。領域の分割を追加したい場合は、新規ボタン４０６を押した後マップ４０３上の分割を追加したい位置をクリックする。マップ４０３に同心円の境界線が追加され、表４０５には半径が小さい順に並ぶよう行が追加され、半径の数値が表示される。（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）にはウェハ全体の領域別設定値がまず表示されるので、必要に応じて変更する。領域の分割を削除したい場合は、削除ボタン４０７を押した上でマップ４０３上の境界線をクリックする。マップ４０３から対応する境界線が削除され、表４０５から対応する行が削除される。自動ボタン４０８は、後で説明する方法で予備検査結果に基づいて自動的に領域設定するためのものであり、戻るボタン４０９は自動設定する前の状態に戻すためのものである。なお、本実施例は領域別感度設定の途中の状態を表しているが、初期状態では、マップ４０３上に境界線は一つも表��されておらず、表４０５には領域１の行に半径の最大値とウェハ全体に設定した第１の領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）が表示されるのみである。
【００３７】
領域別感度設定画面４０１で、検査結果重ね合せボタン４１０を押すと領域別欠陥判定部１１１で判定された直前の検査結果をマップ４０３に反映させる。すなわち図５に示すように、領域別欠陥判定部１１１で判定された欠陥位置にマークをプロットする。他のタブ４０２ｂ〜４０２ｄによって選択される領域別感度設定画面においても同時に領域別欠陥判定部１１１で判定された結果が反映されている。なお、ここでは反映する検査結果は直前のものとしたが、検査結果の一覧を表示してその中から選択するようにしてもよい。
【００３８】
登録ボタン４１１を押すと、領域別感度設定画面４０１において前述の４種類の方法で設定された領域別感度（領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）〜（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)））の情報すべてが編集中の検査レシピに追加され、記憶装置１１８の検査レシピ記憶部１１８ａに保存される。即ち、各方法について設定を行ったか否かを検査レシピ記憶部１１８ａに保存し、この方法では、領域数と領域数分の半径、領域別感度（領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)））を保存する。検査レシピ保存後、画面４０１は閉じられる。また、キャンセルボタン４１２を押すと、検査レシピの変更保存は行わないで画面４０１が閉じられる。
【００３９】
図６は、領域別感度設定用のＧＵＩ４０１のウェハ１１上に矩形領域を指定する方法の第２の実施例（Ａ２）を示す。領域別感度設定画面４０１においてタブ４０２ｂによって選択される画面である。マップ４０３にはウェハ座標系で与えられるウェハ１１と感度設定する矩形領域６０１ａ、６０１ｂが表示されている。表６０２は、領域番号、ウェハ座標系で与えられる矩形領域の始点、終点、第２の領域別しきい値パラメータ（Ａ２(ｓ)，Ａ２(ｋ)，Ａ２(ｏ)）で構成され、領域の１、２は矩形領域６０１ａ、６０１ｂにそれぞれ対応している。ここで始点は左下コーナーのウェハ座標（ｘｓ，ｙｓ）、終点は右上コーナーのウェハ座標（ｘｅ，ｙｅ）とする。初期状態では、マップ４０３にはウェハ１１のみ表示され、表６０２には何も表示されない。矩形領域を追加したい場合は、新規ボタン４０６を押した後マップ４０３上に矩形を描く。矩形領域を削除したい場合は、削除ボタン４０７を押した後削除したい矩形の線上をクリックする。矩形領域を変更したい場合はマップ４０３上で矩形のコーナーあるいは辺をクリックして移動させるか、表６０２の始点あるいは終点の数値を変更する。マップ４０３と表６０２は、どちらかを変更するともう一方も対応づけて変更される。感度設定は表６０２のＡ２(ｓ)，Ａ２(ｋ)，Ａ２(ｏ)欄に数値を入力することによって行う。自動ボタン４０８と戻るボタン４０９の働きは、上記と同様である。登録ボタン４１１を押したとき、この方法では、領域数と領域数分の矩形の始点、終点、Ａ２(ｓ)，Ａ２(ｋ)，Ａ２(ｏ)が検査レシピ記憶部１１８ａに保存される。
【００４０】
図７は、領域別感度設定用のＧＵＩ４０１のダイ毎に感度設定する方法の第３の実施例（Ａ３）を示す。領域別感度設定画面４０１においてタブ４０２ｃによって選択される画面である。マップ４０３にはウェハ座標系でのウェハ１１とダイＩＤで与えられるダイマトリクス７０１が表示されている。表７０２は領域番号、表示色、第３の領域別しきい値パラメータ（Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)）で構成される。マップ４０３のダイは無色または表７０２に示された表示色で表示されるが、各ダイの感度は表示色に対応する第３の領域別しきい値パラメータ（Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)）により決定される。ただし、無色はウェハ全体に設定した領域別しきい値パラメータに対応するものとする。初期状態ではマップ４０３で全てのダイが無色で表示され、表７０２のＡ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)欄には何も表示されない。各ダイの指定を変更するには、表７０２においてパラメータ（Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)）が設定されている行または新規ボタン４０６または削除ボタン４０７を押して選択状態を変更したのち、変更したいダイをクリックする。表７０２をクリックした場合、対応する表示色が選択された状態となり、次に選択状態が変更されるまでの間にマップ４０３でクリックされたダイは、選択された表示色で表示される。新規ボタン４０６を押した場合、表７０２の領域別パラメータが未設定の行のうち一番上（図の例では領域３）に対応する表示色が選択された状態となる。そのとき、Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)欄にはウェハ全体に設定したしきい値パラメータが仮に設定される。削除ボタン４０７を押した場合、次に選択状態が変更されるまでの間にマップ４０３でクリックされたダイは無色で表示される。その作業によって、ある表示色に対応するダイがなくなってしまった場合は、その行のパラメータを削除し、パラメータが上詰めになるようにシフトして、パラメータと表示色の対応付けが変化しないようにマップ４０３の表示色を変更する。
【００４１】
登録ボタン４１１を押したとき、この方法では、領域数と領域数分の（Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)）と領域に含まれるダイの情報が検査レシピ記憶部１１８ａに保存される。ダイの情報は領域に含まれるダイ数とダイ数分のダイのＩＤからなる。ダイのＩＤはマトリクスの（ｘ，ｙ）アドレスなど、ダイの位置がユニークに特定できる情報とする。
【００４２】
図８は、領域別感度設定用のＧＵＩ４０１のダイ２１上に矩形領域を指定する方法の第４の実施例（Ａ４）を示す。領域別感度設定画面４０１においてタブ４０２ｄによって選択される画面である。マップ４０３にはダイ２１とダイ座標系で与えられるダイ内の矩形領域８０１ａ〜８０１ｅが表示される。表８０２は領域番号、ダイ座標系で与えられる矩形領域の始点（ｘｓ，ｙｓ）、終点（ｘｅ，ｙｅ）、第４の領域別しきい値パラメータ（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)）で構成され、領域の１〜５は矩形領域８０１ａ〜８０１ｅにそれぞれ対応している。ここで始点は左下コーナーのダイ座標、終点は右上コーナーのダイ座標とする。検査結果重ね合せボタン４１０が押されている場合は、領域別欠陥判定部１１１において領域別しきい値パラメータ（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)）に基いて判定された欠陥位置をダイ座標で表し、全ダイについて重ねて表示する。矩形領域の変更方法はウェハ１１上に矩形領域を指定する場合と同様である。自動ボタン４０８と戻るボタン４０９の働き、登録ボタン４１１を押したときの保存内容もまた、ウェハ１１上に矩形領域を指定する場合と同様である。
【００４３】
以上説明した４種類の方法で領域を設定し、領域毎に領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）〜（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)）を設定することによって部分的に感度を下げることが可能であるが、例えば図７に示す領域１での領域別最低しきい値Ａ（ｓ）を２５５に著しく高めることによって非検査領域にすることも可能である。
【００４４】
次に、領域別感度設定部１１５で設定した領域別しきい値パラメータにもとづいて、領域別欠陥判定部１１６において欠陥判定する方法について図９を用いて詳細に説明する。
【００４５】
即ち、領域別欠陥判定部１１６では、欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補毎に処理を行う（Ｓ９１）。まず、領域別欠陥判定部１１６は、欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補のダイのＩＤ（ｘ，ｙ）、ウェハ座標（ｘ，ｙ）、ダイ座標（ｉ，ｊ）、差分値ΔＳ（ｉ，ｊ）、明るさばらつきσ（ｉ，ｊ）、しきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）をデータ記憶部１０９から読み出す（Ｓ９２）。
【００４６】
次に、領域別欠陥判定部１１６は、欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補毎について、領域別感度設定部１１５で設定した４種類の領域別感度設定方法毎にチェックを行う（Ｓ９３）。一回目は最初の欠陥候補の位置座標（ｘ，ｙ）が、第１の実施例（Ａ１）であるウェハ上の同心円により領域別感度設定をしている場合には（Ｓ９４）、座標変換部１０８で変換されたウェハ座標（ｘ，ｙ）をもとに欠陥候補が含まれる半径領域を調べ、該半径領域に対応する第１の領域別しきい値パラメータ（Ａ１(ｓ)，Ａ１(ｋ)，Ａ１(ｏ)）とそのダイ座標（ｉ，ｊ）における明るさばらつきσ（ｉ，ｊ）とを用いて上記（１）式により第１の領域別しきい値Ａ１（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を計算する（Ｓ９５）。この第１の領域別しきい値が欠陥判定部１０７でのしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）より大きい場合には（Ｓ９６）、この第１の領域別しきい値を再設定第１の領域別しきい値とする（Ｓ９７）。あらたな再設定第１の領域別しきい値Ａ１（Ｔｈ（ｘ，ｙ））が欠陥候補の差分値ΔＳ（ｉ，ｊ）の絶対値より大きい場合には（Ｓ９８）、上記最初の欠陥候補を欠陥ではないと判定して欠陥候補から除外する（Ｓ９９）。
【００４７】
２回目は上記最初の欠陥候補の位置座標（ｘ，ｙ）が、第２の実施例（Ａ２）であるウェハ上の矩形指定により領域別感度設定をしている場合には（Ｓ９４）、上記欠陥候補のウェハ座標（ｘ，ｙ）が指定された矩形領域に含まれるかどうかを調べ、含まれているならば、対応する第２の領域別しきい値パラメータ（Ａ２(ｓ)，Ａ２(ｋ)，Ａ２(ｏ)）を用いて上記（１）式により第２の領域別しきい値Ａ２（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を計算する（Ｓ９５）。もし上記欠陥候補のウェハ座標が複数の矩形領域に含まれている場合は、対応する複数の第２の領域別しきい値パラメータの組を用いて複数の第２の領域別しきい値を計算し、その中で最大のものを選択する。上記と同様に大きい場合には領域別しきい値Ａ２（Ｔｈ（ｉ，ｊ））を更新し（Ｓ９６、Ｓ９７）、該更新された領域別しきい値が上記欠陥候補の差分値ΔＳ（ｉ，ｊ）の絶対値より大きい場合には（Ｓ９８）、上記最初の欠陥候補を欠陥ではないと判定して欠陥候補から除外する（Ｓ９９）。
【００４８】
３回目は上記最初の欠陥候補の位置座標（ｘ，ｙ）が、第３の実施例（Ａ３）であるダイ毎の指定により領域別感度設定を行っている場合には（Ｓ９４）、上記欠陥候補のダイのＩＤに対応する第３の領域別しきい値パラメータ（Ａ３(ｓ)，Ａ３(ｋ)，Ａ３(ｏ)）を用いて上記（１）式により第３の領域別しきい値Ａ３（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を計算する（Ｓ９５）。上記と同様に大きい場合には領域別しきい値Ａ３（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を更新し（Ｓ９６、Ｓ９７）、該更新された領域別しきい値が上記差分値ΔＳの絶対値より大きい場合には（Ｓ９８）、上記最初の欠陥候補を欠陥ではないと判定して欠陥候補から除外する（Ｓ９９）。
【００４９】
４回目は上記最初の欠陥候補の位置座標（ｘ，ｙ）が、第４の実施例（Ａ４）であるダイ内の矩形指定により領域別感度設定を行っている場合には（Ｓ９４）、ダイ座標が指定された矩形領域に含まれるかどうかを調べ、含まれているならば、対応する第４の領域別しきい値パラメータ（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)）を用いて上記（１）式により第４の領域別しきい値Ａ４（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を計算する。複数の矩形領域に含まれている場合の処理もウェハ上の矩形指定により領域別感度設定をしている場合と同様とする（Ｓ９５）。上記と同様に大きい場合には領域別しきい値Ａ４（Ｔｈ（ｘ，ｙ））を更新し（Ｓ９６、Ｓ９７）、該更新された領域別しきい値が上記差分値ΔＳの絶対値より大きい場合には（Ｓ９８）、上記最初の欠陥候補を欠陥ではないと判定して欠陥候補から除外する（Ｓ９９）。
【００５０】
以上説明したように、領域別欠陥判定部１１６は、欠陥判定部１０７で判定された最初の欠陥候補について４種類の領域別しきい値に基づいて欠陥でないと判定されなかった場合には、最初の欠陥候補は欠陥であると判定し、最初の欠陥候補の位置座標およびそのサイズ（面積又は各軸への投影長さなど）を画像切出部１１２に送信する（Ｓ１０１）。
【００５１】
さらに、領域別欠陥判定部１１６は、欠陥判定部１０７で欠陥判定された欠陥候補の全てに亘ってＳ９１〜Ｓ９９の処理を繰返し、４種類の領域別しきい値に基づいて欠陥でないと判定されなかった場合には、欠陥候補は欠陥であると判定し、欠陥候補の位置座標およびそのサイズ（面積又は各軸への投影長さなど）を画像切出部１１２に送信する（Ｓ１０１）。そして、領域別欠陥判定部１１６は、欠陥判定部１０７で欠陥判定された全ての欠陥候補について処理したら終了となる（Ｓ１００）。
【００５２】
次に、本発明に係る外観検査方法およびその装置において、ダイ内の矩形領域指定による領域別感度設定方法（Ａ４）について説明する。基本的には、予備検査で得られる欠陥情報に基づいて虚報の多い領域を推定し、非検査あるいは感度が低くなるよう第４の領域別しきい値パラメータを設定する。虚報の多い領域の推定方法としては、大きく分けて以下に説明する５つの方法が考えられる。
【００５３】
次に、第１の方法のフローについて図１０を用いて説明する。まず、予備検査を行いながら少なくとも１ダイ分の検査画像ｆ（ｉ，ｊ）を画像保存部１１５に取得する（Ｓ１１１）。予備検査の方法は前述の欠陥検出方法とほぼ同じであり、半導体ウェハ１１をステージ１２により移動させながらイメージセンサ１０４で取得した画像を入力として、ＡＤ変換部１０５、前処理部１０６を介して欠陥判定部１０７で欠陥判定を行って欠陥候補の位置情報をデータ記憶部１０９に記憶する。同時に画像保存部１１５で１ダイ分の画像（検査画像等の背景画像を表す背景情報）を保存しておく。画像保存の対象とするダイは予め指定しておくか、最初のダイあるいは検査領域の中心に最も近いダイとする。検査レシピとして、品種名、工程名、ウェハサイズ、検査方向、ダイサイズ、ダイマトリックス情報と、ウェハ全体に設定するしきい値パラメータ（ｓ，ｋ，ｏ）並びに照射光学系の照射条件及び検出光学系の検出条件を設定済みのものを用いる。ただし検査範囲はウェハ全体としてもよいし、ステージスキャン方向の一列ないし数列のみにしてもよい。次に、領域別感度設定部１１０において、領域別感度設定画面４０１を表示し、図８に示すダイ内の矩形領域指定による方法を選択する。そこで、検査結果重ね合せボタン４１０を押して、マップ４０３に予備検査結果を重ねて表示するが、図１１（ａ）に示すように取得した検査画像と欠陥判定部１０７で欠陥判定された欠陥候補の位置情報を重ねて表示する（Ｓ１１２）。次に図１１（ｂ）に示すように虚報と推定される部分に矩形領域を設定し、対応する領域の感度が低くなるようにあるいは非検査領域となるように表８０２で第４の領域別しきい値パラメータ（Ａ４(ｓ)，Ａ４(ｋ)，Ａ４(ｏ)）を調整する（Ｓ１１３）。これは人手による作業となる。そして、登録ボタン４１１を押すことにより、検査レシピ記憶部１１８ａに保存される検査レシピにダイ内矩形領域別感度設定情報を出力して処理を終了する（Ｓ１１４）。本実施例によれば、領域別感度設定部１１０において、欠陥候補の位置情報と検査画像（背景画像を表す背景情報）を重ねて表示しているため、虚報の推定が容易にできる。例えば、同じような背景に並んで発生している場合は経験的に虚報であると考えられるため、そのような部分に矩形領域を設定して感度が低くなるようにすればよい。また、欠陥発生していなくても、同じ背景が続くところまで矩形領域を広げて設定することができ、より緻密な感度設定が可能である。
【００５４】
なお、欠陥候補の位置情報と重ねて表示する画像は、背景情報つまりパターン密度（パターンのエッジ密度（パターンのエッジ間距離））や明るさの分布がわかるものであれば検査画像でなくてもよい。例えば、欠陥判定部１０７において算出するしきい値Ｔｈ（ｉ，ｊ）を１ダイ分保存しておくことが考えられる。また、検査画像をもとに画素マージ（複数画素の平均をとって１画素にする）あるいは処理時間が確保できない場合はサンプリングして画像のデータ量を減らした上で保存しておく方法、あるいは、レイアウトデータからダイのパターン密度の分布を表す画像を作成しておく方法も考えられる。
【００５５】
次に、第２の方法のフローについて図１２を用いて説明する。第２の方法では予備検査を、感度を変えて２回行う。まず１回目の予備検査を高感度の第４の領域別しきい値パラメータを用いて欠陥判定部１０７において欠陥候補の欠陥判定を行いながらその欠陥候補の位置情報をデータ記憶部１０９に記憶し、更に少なくとも１ダイ分の検査画像を取得して画像保存部１１５に保存する（Ｓ１２１）。次に、２回目の予備検査を低感度の第４の領域別しきい値パラメータを用いて行って欠陥候補の位置情報をデータ記憶部１０９に記憶し、更に少なくとも１ダイ分の検査画像を取得して画像保存部１１５に保存する（Ｓ１２２）。２回目は、実際にウェハをスキャンしてもよいし、１回目に検出した欠陥のバラツキσから２回目の第４の領域別しきい値パラメータを用いて、第４の領域別しきい値を再計算し、欠陥の差分値ΔＳと比較して判定してもよい。次に、領域別感度設定部１１０は、２回の予備検査によって検出された欠陥候補の位置情報と検査画像を重ねて表示する（Ｓ１２３）。このとき、１回目に検出されて２回目に検出されなかった欠陥候補と、２回目に検出された欠陥候補は異なる色またはマークで表示する。表示された情報に基づいて、人手により虚報発生領域を推定し、その部分に矩形領域を設定し、領域別しきい値を高くして感度が低くなるように第４の領域別しきい値パラメータを調整する（Ｓ１２４）。そして、登録ボタン４１１を押すことにより、該調整された検査レシピを検査レシピ記憶部１１８ａに保存して処理を終了する（Ｓ１２５）。本実施例によれば、感度を変えて２回検査を行うことにより、感度を高くしたときに増加する欠陥候補に含まれる虚報の割合が通常より大きいことを利用して、虚報推定を高い信頼度で行うことが可能となる。
【００５６】
次に、第３及び第４の方法のフローについて図１３を用いて説明する。第３の方法では、予備検査を行い（Ｓ１３１）、欠陥判定部１０７で欠陥判定された欠陥候補の位置情報に基づいて領域別感度設定部１１０は分類（繰り返し欠陥、密集欠陥、円弧状分布欠陥、放射状分布欠陥、線状分布欠陥、環・塊状分布欠陥、及びランダム欠陥などにグループ分け）を行う（Ｓ１３２）。さらに、領域別感度設定部１１０は例えばＧＵＩ画面上において、グループ毎に少数の欠陥を選択し、レビューまたは検査画像の目視により欠陥か虚報かを確認して例えばデータ記憶部１０９に記憶する（Ｓ１３３）。レビューする場合には、選択された少数の欠陥をレビュー装置（図示せず）で実行し、その結果を例えばデータ記憶部１０９に記憶することになる。次に、領域別感度設定部１１０は、予備検査によって検出された欠陥候補の位置情報を表示するが、ステップＳ１３３で虚報の多かったグループと欠陥の多かったグループの欠陥候補を異なる色またはマークで表示する（Ｓ１３４）。さらに、領域別感度設定部１１０は、表示された情報に基づいて虚報と推定される場所に矩形領域を設定し、領域別しきい値を高くして感度が低くなるように第４の領域別しきい値パラメータを調整する（Ｓ１３５）。そして、登録ボタン４１１を押すことにより、該調整された検査レシピを検査レシピ記憶部１１８ａに保存して処理を終了する（Ｓ１３６）。
【００５７】
なお、領域別感度設定部１１０における欠陥候補の位置情報に基づく分類方法としては、例えばダイ上のほぼ同じ位置に発生する欠陥が虚報らしいという考えの下、特許文献３に開示された方法により欠陥間の距離が予め指定されたしきい値以下である欠陥をつなげてグルーピングする、ということが考えられる。あるいは、１列に並んだ欠陥が虚報らしいという考えの下、ｘ座標順、あるいはｙ座標順にソートし、予め指定された距離パラメータｈ、個数パラメータｎを用いて幅ｈの内側にｎ個以上欠陥が存在する場合は順次接続していくことによりグルーピングする、ということも考えられる。
【００５８】
ここで、領域別感度設定部１１０において、検査画像の目視により欠陥か虚報かを確認する場合、マップ４０３上でクリックした欠陥が拡大表示されるようにしておくとよい。あるいは、選択した欠陥の検査画像をグループ別に一覧表示されるようにしておいてもよい。
【００５９】
第４の方法では、背景情報を表わす特徴量算出部１１９において、予備検査を行いながら欠陥判定部１０７で欠陥判定し、該判定された欠陥候補の背景情報を表す特徴量を算出してデータ記憶部１０９に記憶する（Ｓ１３１）。背景情報とは例えば明るさ、コントラスト、パターンのエッジ密度などである。領域別感度設定部１１０は、データ記憶部１０９に記憶された背景情報を表わす特徴量に基づいて類似したものを同じグループとする分類を行う（Ｓ１３２）。以下の処理は第３の実施例と同様である。分類方法としては、予めテストサンプルを用いて学習しておき、何らかのパターン認識手法を利用して分類する方法が考えられる。また、特徴量軸に沿ってしきい値によって特徴量空間を分割し、それぞれに１グループずつ割り当てる方法が考えられる。その際、一つの特徴量軸を用いて等分割してもよいし、２ないし３の特徴量軸についてそれぞれ判別分析で二値化しきい値を決め、４分割ないし８分割してもよい。また第３の方法で示した欠陥候補の位置情報による分類を組み合わせてもよい。
【００６０】
以上説明したように、領域別感度設定部１１０において、欠陥判定部１０７において判定された欠陥候補の位置情報や背景情報を用いて欠陥を分類することにより、少数の欠陥を確認するのみで、虚報と欠陥の推定を高い信頼度で行うことができる。予備検査の時には欠陥判定部１０７において判定された欠陥候補の全てについて画像取得を行わなくてよいので、第１及び第２の方法と比べて画像処理部のメモリが少なくてすむ。また、予備検査の時に欠陥判定部１０７において判定された欠陥候補の全てについてデータ記憶部１０９に画像取得を行ってもよく、その場合虚報と欠陥の推定がさらに容易になる。
【００６１】
次に、第５の方法のフローについて図１４を用いて説明する。第５の方法では、予備検査を行いながら少なくとも１ダイ分の検査画像を画像保存部１１５に取得する（Ｓ１４１）。次に、領域別感度設定部１１０は、画像保存部１１５に保存された１ダイ分の領域を、データ記憶部１０９に記憶された背景情報に基づいてセグメンテーションする（Ｓ１４２）。そして、領域別感度設定部１１０は、該セグメンテーションされた領域別に欠陥密度を算出し、領域間に有意差があるか否か検定する（Ｓ１４３）。さらに、領域別感度設定部１１０は、有意差がある場合（Ｓ１４４）、高密度の領域から少数の欠陥を選んでそれらが虚報か否かを確認する（Ｓ１４５）。該確認方法は、第３及び第４の方法と同様である。虚報が多く含まれている場合には（Ｓ１４６）、その領域を非検査領域あるいは感度低下領域とするよう予め決められた低感度の第４の領域別しきい値パラメータを設定するか、虚報グループの欠陥密度が予め設定した許容値より低くなるよう第４の領域別しきい値パラメータを調整する（Ｓ１４７）。登録ボタン４１１を押すことにより、該調整されたダイ内矩形領域別感度設定情報を検査レシピとして検査レシピ記憶部１１８ａに出力して処理を終了する（Ｓ１４８）。ここで、すべての高密度の領域を非検査領域あるいは感度低下領域とするよう感度設定するように構成することもできる。その場合、虚報か否かを確認するステップＳ１４５を省略することができ、人手を介さずに領域別感度設定が可能となる。
【００６２】
なお、図１０のステップＳ１１３、図１２のステップＳ１２４、図１３のステップＳ１３５は、人手によるダイ内矩形領域設定と領域毎のパラメータ設定であるが、ここで自動ボタン４０８を押して自動設定することも可能である。その場合、領域別感度設定部１１０において実行される処理の実施例について図１５及び図１６を用いて説明する。図１６は、検査画像に欠陥位置１５０１を重ねて表示したものの一部分を示す実施例である。
【００６３】
領域別感度設定部１１０は、予備検査を１回行う場合、まず、欠陥候補の位置情報に基づいて、欠陥間の距離が予め指定されたしきい値以下である欠陥をつなげたり、一列に並んでいること検出したりしてグルーピングする（Ｓ１５１）。一列に並んでいることの検出方法は例えばｘ座標順、あるいはｙ座標順にソートし、予め指定された距離パラメータｈ、個数パラメータｎを用いて幅ｈの内側にｎ個以上欠陥が存在する場合は順次接続していく。欠陥候補の背景情報を用いる場合には（Ｓ１５２）、欠陥のグループ毎に、グループ内の欠陥の背景が類似しているか否かを特徴量空間上の距離等を使って確認し、類似していないものをグループからはずす（Ｓ１５３）。次に、領域別感度設定部１１０は、図１６に示すように、欠陥数の十分多いグループについてグループ毎にグループ内の全欠陥を囲む矩形領域１５０２を自動設定する（Ｓ１５４）。欠陥候補の背景情報を用いる場合には（Ｓ１５５）、矩形領域内で背景が類似していない部分が含まれる場合は、矩形領域から除く（Ｓ１５６）。２個以上に分かれてしまった場合、以降は別の領域として扱う。次に、領域別感度設定部１１０は、仮に設定した矩形領域毎に隣接する領域の背景が矩形内の背景と類似しているかどうかを調べ、類似している場合は矩形領域を広げる（Ｓ１５７）。ここで隣接する領域とは矩形領域１５０２の長手方向に同じ幅で接している小領域１５０３のことである。隣接する領域の背景が矩形内の背景と類似しなくなるまで、この実施例では点線で示した領域１５０４まで、同様の処理を繰り返して領域を広げる。最後に、領域別感度設定部１１０は、設定された領域について感度を調整する第４の領域別しきい値パラメータを設定する（Ｓ１５８）。第４の領域別しきい値パラメータとしては、ウェハ全体に設定したしきい値パラメータをデフォルトで設定しておく。あるいは、予め決められた低感度のしきい値パラメータを設定するようにしても良い。
【００６４】
なお、領域別感度設定部１１０は、図１２に示すように予備検査を２回行う場合には、感度を高くしたときに増加する欠陥のみを対象として上記と同様の処理を行う。
【００６５】
また、領域別感度設定部１１０は、図１３に示すようにグループ毎に少数の欠陥について虚報か欠陥かの確認を行った場合、虚報が多く含まれるグループの欠陥のみを対象として、上記と同様の処理を行う。
【００６６】
以上説明した方法により、領域別感度設定部１１０において、自動設定された領域は、領域別感度設定画面４０１上のマップ４０３に表示される。したがってマップ４０３上の操作による領域の修正、削除ボタン４０７による削除、新規ボタン４０６による領域追加が可能である。
【００６７】
ここで、領域別感度設定部１１０は、自動ボタン４０８を押して領域を設定し、確認・修正してから登録ボタン４１１を押してレシピ出力するという手順を踏まずに、予備検査１回ないし２回の結果をもとに得られる欠陥候補の背景情報と位置情報のみから虚報のグループを推定し、グループ毎にグループ内の欠陥を囲む矩形領域を設定し、予め決められた低感度の第４の領域別しきい値パラメータを設定するよう構成しても良い。また、虚報グループの欠陥密度が予め設定した許容値より低くなるように第４の領域別しきい値パラメータを調整するよう構成してもよい。このようにすれば、人手を介さずに、高い信頼度で領域別に感度設定することが可能となる。
【００６８】
また、これまで予備検査を行うことを前提として説明してきたが、通常の検査をウェハ全体に設定したしきい値パラメータ（ｓ，ｋ，ｏ）を適用して行い、領域別感度設定部１１０は、欠陥判定部１０７で検出された欠陥の背景情報と位置情報から虚報のグループを推定し、グループ毎にグループ内の欠陥を囲む矩形領域を設定し、低感度になるよう第４の領域別しきい値パラメータを設定した上で、欠陥判定部１０７で検出された欠陥に、領域別に設定した第４の領域別しきい値パラメータを適用して領域別欠陥判定部１０８で再判定を行っても良い。このようにすれば、領域別感度が検査レシピに設定されていない場合でも、虚報を抑制しながら高感度に検査することが可能となる。
【００６９】
次に、本発明に係る外観検査方法およびその装置において、領域別感度設定部１１０におけるウェハ上の同心円領域指定あるいは矩形領域指定による領域別感度設定方法（Ａ１）（Ａ２）について図１７および図１８を用いて説明する。まず、ウェハ全面に亘って予備検査を行う（Ｓ１８１）。次に、領域別感度設定部１１０は、図１７に示すように、同心円または正方格子により分割された領域毎に欠陥密度を算出する（Ｓ１８２）。そして、領域別感度設定部１１０は、領域間に有意差があるか否かカイ２乗検定などの方法で検定し、有意差がある場合には（Ｓ１８３）、高密度の領域から少数の欠陥を選んでそれらが虚報か否かを確認する（Ｓ１８４）。虚報が多く含まれている場合には（Ｓ１８５）、その領域を非検査領域あるいは感度低下領域とするよう予め決められた低感度の第１または第２の領域別しきい値パラメータを設定するか、虚報グループの欠陥密度が予め設定した許容値より低くなるように第１または第２の領域別しきい値パラメータを調整する（Ｓ１８６）。登録ボタン４１１を押すことにより、該調整されたウェハ内同心円領域別または矩形領域別の感度設定情報を検査レシピとして検査レシピ記憶部１１８ａに出力して処理を終了する（Ｓ１８７）。ここで、すべての高密度の領域を非検査領域あるいは感度低下領域とするよう感度設定するように構成することもできる。その場合、虚報か否かを確認するステップＳ１８４を省略することができ、人手を介さずに領域別感度設定が可能となる。
【００７０】
［第２の実施の形態］
本発明に係る外観検査方法およびその装置は、第１の実施の形態において説明した外観検査装置に限定されるものではない。
【００７１】
例えば、検出系１３を暗視野式あるいはＳＥＭ式とした場合にも同様の構成として、領域別感度設定が可能である。
【００７２】
本発明に係る第２の実施の形態について図１９を用いて説明する。図１９は、検出系１３を斜方から光を照射して被検査物１１からの散乱光を上方で検出する暗視野光学系とした場合の構成を示す図である。レーザ光源１８０１から射出された光を凹レンズ１８０２と凸レンズ１８０３により構成されるビーム拡大光学系と円錐に近似した曲面レンズ１８０４、ミラー１８０５によってスリット状に形成し、斜方からウェハである被検査物１１に照射する。照射光をスリット状にするのは、高速に検査するためである。被検査物１１表面上の散乱光を検出する検出光学系は、フーリエ変換レンズ１８０６、空間フィルタ１８０７、逆フーリエ変換レンズ１８０８、ＮＤフィルタ１８０９、偏光板等の光学フィルタ１８１０、イメージセンサ１０４から構成される。空間フィルタ１８０７はフーリエ変換面に置かれ、被検査物上の繰り返しパターンからの回折光を遮光する。一方欠陥からの散乱光はフーリエ変換面で不規則に広がるため大部分が遮光されることなくイメージセンサ１０４に受光される。したがってＳ／Ｎが向上し、高感度で欠陥検出することが可能となる。イメージセンサ１０４で検出された信号は、画像処理部１４の入力となり、第１の実施の形態と同様の処理方法及び処理部で欠陥検出を行う。領域別感度設定方法も第１の実施の形態と同様である。
【００７３】
［第３の実施の形態］
また、欠陥判定方式が異なる場合にも、本発明に係る領域別感度設定方法が適用可能である。本発明に係る第３の実施の形態について図２０を用いて説明する。図２０は、欠陥判定部１０７の第２の実施例１０７ｂを示す図である。欠陥判定部１０７ｂには、前処理部１０６から出力される検査対象ダイの画像信号すなわち検出画像信号ｆ（ｉ，ｊ）と検査対象ダイの１つ前のダイの画像信号すなわち参照画像信号ｇ（ｉ，ｊ）がセットで入力される。（ｉ，ｊ）はダイ内座標とする。参照画像信号ｇ（ｉ，ｊ）は、遅延メモリ３０１によってステージが１ダイ分移動する時間遅延されて得られる。位置ずれ検出部３０２では連続的に入力される２つの画像間のステージの振動などに起因する位置ずれ量を算出する。この時、検出画像信号ｆ（ｉ，ｊ）、参照画像信号ｇ（ｉ，ｊ）は連続して入力されるが、位置ずれ量の算出は特定の長さを一処理単位とし、処理単位毎に順次行う。明るさ補正部３１０では、算出された位置ずれ量を用いて検出画像と参照画像の位置合せを行った上で、明るさの合せこみを行う。その方法について簡単に説明すると、まず参照画像の画素の特徴量に基づいて画像をいくつかのカテゴリに分解する。その中で画素数の多いものを正常カテゴリとみなす。分解したカテゴリ毎に、横軸に参照画像信号ｇ、縦軸に検出画像信号ｆをプロットした散布図を作成し、参照画像の明るさを検出画像に合わせこむための補正係数を算出する。正常カテゴリについてはそのカテゴリで算出した補正係数を、その他のカテゴリについては特徴量空間での距離が近い正常カテゴリで算出した補正係数を用いて参照画像信号を補正し検出画像に明るさを合わせこむ。差分算出部３０３では、検出画像ｆ（ｉ，ｊ）と位置合せおよび明るさ補正後の参照画像ｇ（ｉ，ｊ）の差分画像ΔＳ（ｉ，ｊ）を算出する。一方、しきい値算出部３1１では、すべての正常カテゴリの明るさ補正後の散布図に基づいて、正常部が欠陥と判定されることがないようなしきい値Ｔｈを算出する。例えば検出画像と参照画像の差の絶対値の最大値とする、散布図を包み込む包絡線を算出するなどの方法が考えられる。比較部３０９では差分値ΔＳの絶対値がしきい値Ｔｈより大きい画素を欠陥候補として検出する。本実施例では、検出画像と参照画像の明るさの合わせこみを行うことにより、正常部の差分値が小さく抑えられるため、しきい値を低く設定することができ、高感度な欠陥検出が可能となる。したがって、しきい値算出部３1１がない構成とし、ウェハ全域にわたって一定のしきい値としても、高感度化の効果は得られ、その場合計算量が抑えられる。
【００７４】
そして、欠陥判定部１０７ｂで欠陥判定後、検出された欠陥候補の位置は座標変換部１０８でウェハ座標（ｘ，ｙ）及びダイ座標（ｉ，ｊ）に変換されてデータ記憶部１０９に記憶しておくとともに、差分値ΔＳ（ｉ，ｊ）としきい値Ｔｈとを、欠陥候補が含まれるダイのＩＤと共にデータ記憶部１０９に記憶しておく。さらに、データ記憶部１０９には、欠陥判定部１０７で判定された欠陥候補の位置を中心とし、予め定められたサイズで検出画像と参照画像としきい値画像とが記憶される。
【００７５】
次に、領域別欠陥判定部１０８は、予め領域別感度設定部１１５で設定された情報に従って領域別しきい値Ａ（Ｔｈ）を再計算し、記憶してあった差分値の方が大きい場合は欠陥として検出する。
【００７６】
さらに、画像切出部１０９は、領域別欠陥判定部１０８で検出された欠陥の位置を中心としてデータ記憶部１０９に記憶された検出画像と参照画像を切出し、特徴抽出部１１０は検出した画像から欠陥分類向けの特徴量を算出する。欠陥分類部１１１は、予め設定された条件を用いて分類を行い各欠陥のクラス情報を出力する。
【００７７】
本第３の実施の形態における領域別感度設定方法も、第１の実施の形態とほぼ同様である。ただし、感度調整は、しきい値パラメータ（ｓ、ｋ、ｏ）を用いるのではなく、領域別最低しきい値Ｓと領域別係数Ｋ（１以上）を用いて行う。すなわち、領域別最低しきい値Ｓとデータ記憶部１０９に記憶してあったしきい値Ｔｈの定数倍（Ｔｈ×Ｋ）のうち大きい方を、新たな領域別しきい値とする。最低しきい値Ｓを画素値の最大値にすることにより、対応する領域を非検査とすることが可能である。
【００７８】
［第４の実施の形態］
また、これまで同一の形状となるパターンが形成されたウェハの比較による外観検査を例にとって説明してきたが、本発明に係るウェハ上の同心円による領域別感度設定方法は、パターンなしウェハの検査にも適用可能である。即ち、本発明に係る第４の実施の形態について図２１を用いて説明する。
【００７９】
図２１はパターンなしウェハを対象とした外観検査装置の構成の一実施例を示す図である。即ち、被検査物である半導体ウェハ１１は回転ステージ２００１に保持されている。照明光学系２００２は、レーザ光源２００３、ビームエキスパンダー２００４、ミラー２００５、２００６、集光レンズ２００７から構成される。検出光学系２００８は、集光レンズ２００９ａ、２００９ｂ、光電変換素子２０１０ａ、２０１０ｂから構成される。信号処理系２０１１はしきい値処理部２０１２ａ、２０１２ｂ、欠陥判別部２０１３、領域別しきい値設定部２０１４からなる。
【００８０】
次に、図２１に示す検査装置による、検査方法について説明する。レーザ光源２００３から射出されたレーザビーム光はビームエキスパンダー２００４でビーム径を拡大されたあと、ミラー２００５、２００６を介し、集光レンズ２００７によってビーム径を絞られ、ウェハ１１上に照射される。ウェハ１１表面のビーム照射位置に異物などの欠陥が存在すると、強い散乱光が発生する。この散乱光を集光レンズ２００９ａで光電変換素子２０１０ａの受光面に集光し、光電変換素子２０１０ａにより光電変換する。異なる角度に配置した集光レンズ２００９ｂと光電変換素子２０１０ｂにより同様に散乱光を検出する。欠陥の大きさ、形状によって強い散乱光が発生する方向が異なるため、このように複数の角度から検出することにより感度向上を図れる。さらに検出系を増やし、全方位をカバーするように構成するとなおよい。
【００８１】
光電変換素子２００９ａ、２００９ｂの出力は、それぞれしきい値処理部２０１２ａ、２０１２ｂにおいてしきい値と比較され、しきい値より大きい場合は欠陥として検出する。両者の検出信号は欠陥判別部２０１３に入力され、それぞれの信号の大きさと比率に基づいて凹凸判定および欠陥サイズ判定がなされる。ウェハ１１全面の検査を行うために、レーザビームの照射位置をウェハ１１に対して相対的に走査させる必要がある。回転ステージ２００１によりウェハ１１を回転しながら回転軸を照射位置に近づくよう直進移動させることにより、スパイラル状の走査が可能となる。図示していないがレーザビームをウェハ１１の半径方向に走査することを組み合わせると、一回転の間にレーザビームの走査幅分直進移動させられるため、ウェハ全面検査する時間を短縮できる。レーザビームを走査するかわりに、図示していないがシリンドリカルレンズや円錐に近似する曲面レンズを用いてウェハ１１の半径方向に長いスリット状のビームを形成して照射してもよい。
【００８２】
しきい値処理部２０１２ａ、２０１２ｂで用いられるしきい値は、予め領域別しきい値設定部２０１４で領域毎に設定されている。パターンなしウェハの場合ｘ方向、ｙ方向に信号強度が変動する要因はないため、図４に示した同心円により領域設定する方法を適用するとよい。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、半導体ウェハ、ＴＦＴ、ホトマスクなどの薄膜デバイスを対象とした、外観検査装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明に係る外観検査装置の第１の実施の形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明に係る被検査対象となる半導体ウェハの平面図である。
【図３】本発明に係る欠陥判定処理方法の一実施例を説明するための図である。
【図４】本発明に係る外観検査装置における、領域別感度設定ＧＵＩの第１の実施例（ウェハ上の領域を同心円によって分割する方法）の説明図である。
【図５】図４に示す第１の実施例において同心円領域に欠陥候補の位置情報を重ねて表示した実施例を示す図である。
【図６】本発明に係る外観検査装置における、領域別感度設定ＧＵＩの第２の実施例（ウェハ上の矩形領域指定による方法）の説明図である。
【図７】本発明に係る外観検査装置における、領域別感度設定ＧＵＩの第３の実施例（ウェハ上のダイ指定による方法）の説明図である。
【図８】本発明に係る外観検査装置における、領域別感度設定ＧＵＩの第４の実施例（ダイ上の矩形領域指定による方法）の説明図である。
【図９】本発明に係る領域別感度設定部で設定した領域別しきい値パラメータに基づいて領域別欠陥判定部での領域別欠陥判定の一実施例を示すフロー図である。
【図１０】本発明に係るダイ内矩形領域別感度設定方法の第１の方法を示すフロー図である。
【図１１】本発明に係るダイ上の検査画像と欠陥候補の位置情報及び設定する矩形領域を重ねて表示した実施例を示す図である。
【図１２】本発明に係るダイ内矩形領域別感度設定方法の第２の方法を示すフロー図である。
【図１３】本発明に係るダイ内矩形領域別感度設定方法の第３および第４の方法を示すフロー図である。
【図１４】本発明に係るダイ内矩形領域別感度設定方法の第５の方法を示すフロー図である。
【図１５】本発明に係るダイ内矩形領域別感度設定方法の第１乃至第４の方法におけるダイ内矩形領域別感度設定の具体的処理の一実施例を説明するためのフロー図である。
【図１６】本発明に係る背景情報を用いて矩形領域を自動設定する方法の説明図である。
【図１７】本発明に係るウェハを同心円により領域分割し、欠陥候補の密度を算出する実施例を示す図である。
【図１８】本発明に係るウェハ内同心円または矩形領域別感度設定方法の一実施例を示すフロー図である。
【図１９】本発明に係る外観検査装置の第２の実施の形態である検出系を示す図である。
【図２０】本発明に係る外観検査装置の第３の実施の形態である欠陥判定部を示す図である。
【図２１】本発明に係る外観検査装置の第４の実施の形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００８５】
１１…被検査物（被検査基板、半導体ウェハ）、１２…ステージ、１３…検出部、１４…画像処理部、１５…制御部、１０１…光源、１０２…集光光学系、１０３…対物レンズ、１０４…イメージセンサ、１０５…ＡＤ変換部、１０６…前処理部、１０７、１０７ａ、１０７ｂ…欠陥判定部、１０８…座標変換部、１０９…データ記憶部、１１０…領域別感度設定部、１１１…領域別欠陥判定部、１１２…画像切出部、１１３…特徴抽出部、１１４…欠陥分類部、１１６…検査レシピ入力部、１１７…ユーザインターフェース部、１１８…記憶装置、１１８ａ…検査レシピ記憶部、１１８ｂ…検出欠陥の情報記憶部、１１９…背景情報を表す特徴量算出部、１２０…メカニカルコントローラ、３０１…遅延メモリ、３０２…位置ずれ検出部、３０３…差分算出部、３０４…データ記憶部、３０５…最大・最小除去部、３０６…二乗和算出部、３０７…データカウント部、３０８…しきい値算出部、３０９…比較部、３１０…明るさ補正部、３１１…しきい値算出部、４０１…領域別感度設定用ＧＵＩ、４０３…マップ、４０２ａ〜４０２ｄ…タブ、４０５、６０２、７０２、８０２…表、１８０１…レーザ光源、１８０２…凹レンズ、１８０３…凸レンズ、１８０４…円錐曲面レンズ、１８０５…ミラー、１８０６…フーリエ変換レンズ、１８０７…空間フィルタ、１８０８…逆フーリエ変換レンズ、１８０９…ＮＤフィルタ、１８１０…光学フィルタ、２００１…回転ステージ、２００２…照明光学系、２００３…レーザ光源、２００４…ビームエキスパンダー、２００５，２００６…ミラー、２００７…集光レンズ、２００８…検出光学系、２００９ａ、ｂ…集光レンズ、２０１０ａ、ｂ…光電変換素子、２０１１ａ、ｂ…信号処理系、２０１２ａ、ｂ…しきい値処理部、２０１３…欠陥判別部、２０１４…領域別しきい値設定部。
【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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【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２０】
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【図２１】
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