(57)【要約】【課題】光学条件や欠陥の検出条件等といった、外観検査装置及び外観検査方法に用いられる検査条件を、実際の検査対象の試料に応じて適切に設定する。【解決手段】外観検査装置１を、所定の光学条件で試料２の表面を撮像した画像を検査することにより試料２の表面に存在する欠陥を検出するように構成し、かつ外観検査装置１に、画像に現れる欠陥を所定の検出条件で検出する欠陥検出部２４と、所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方を検査対象である試料２の被検査面に予め設けられた既知の標準欠陥９を欠陥検出部２４にて検出しうる条件に定める検査条件決定部５０と、を設ける。【選択図】図５
2008039743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の光学条件で試料表面を撮像した画像を検査することにより前記試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査装置であって、
前記画像に現れる欠陥を所定の検出条件で検出する欠陥検出部と、
前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方を、検査対象である前記試料の被検査面に予め設けられた既知の標準欠陥を前記欠陥検出部にて検出しうる条件に定める検査条件決定部と、
を備えることを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
前記欠陥検出部は、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士のグレイレベル差が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出するように構成され、
前記検査条件決定部は、前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方を、前記所定の光学条件の下で撮像した前記標準欠陥が設けられた前記試料の表面画像において前記標準欠陥の箇所と他の箇所との間に生じるグレイレベル差である標準欠陥グレイレベル差が、前記所定の検出条件を満たしうる条件に定めるように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項３】
前記検査条件決定部は、前記標準欠陥グレイレベル差に基づいて前記所定の検出条件を決定することを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項４】
前記試料の表面を、前記所定の光学条件としての所定光量で照明する照明部と、
前記照明部により照明された前記試料の表面を撮像する撮像部と、を備え、
前記検査条件決定部は、前記標準欠陥が設けられた前記試料を前記撮像部で撮像した画像において検出された前記標準欠陥グレイレベル差と前記所定の検出閾値とに応じて、所定の決定方法に従って前記所定光量を決定するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項５】
前記試料の表面を、所定の照明光で照明する照明部と、
前記照明部により照明された前記試料の表面を撮像する撮像部と、を備え、
前記検査条件決定部は、前記撮像部により前記標準欠陥が設けられた前記試料が繰り返し撮像される間に、前記標準欠陥グレイレベル差が前記所定の検出条件を満たすまで前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を変更することによって、この少なくとも一方の条件を決定するように構成されることを特徴とする請求項２に記載の外観検査装置。
【請求項６】
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記照明部の光量であることを特徴とする請求項５に記載の外観検査装置。
【請求項７】
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記撮像部のフォーカス状態であることを特徴とする請求項５に記載の外観検査装置。
【請求項８】
前記欠陥検出部は、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出して、検出した該欠陥候補について所定の欠陥情報を出力するように構成され、
前記所定の欠陥情報は、前記対応箇所同士の比較結果を示す所定の評価値であって所定の閾値と比較することにより該対応箇所が欠陥候補であるか否かを判定可能な評価値を含み、
前記検査条件決定部は、所定の決定方法に従い、前記欠陥検出部が前記標準欠陥について出力した前記欠陥情報に含まれる前記所定の評価値に応じて前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を決定するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項９】
前記所定の評価値は、前記標準欠陥が一方に設けられた前記対応箇所同士のグレイレベル差であって、
前記検査条件決定部は、前記グレイレベル差に基づいて前記所定の検出条件を決定するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の外観検査装置。
【請求項１０】
前記試料の表面を、前記所定の光学条件としての所定光量で照明する照明部と、
前記照明部により照明された前記試料の表面を撮像する撮像部と、を備え、
前記所定の評価値は、前記標準欠陥が設けられた前記試料を前記撮像部で撮像した画像における前記標準欠陥が一方に設けられた前記対応箇所同士のグレイレベル差であって、
前記検査条件決定部は、前記グレイレベル差と前記所定の検出閾値とに応じて、所定の決定方法に従って前記所定光量を決定するように構成されることを特徴とする請求項８に記載の外観検査装置。
【請求項１１】
前記欠陥検出部は、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出するように構成され、
前記検査条件決定部は、前記欠陥検出部により繰り返し前記標準欠陥が検出される間に、前記標準欠陥の検出結果が所定の目標状態に至るまで前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を変更することによって、この少なくとも一方の条件を決定するように構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の外観検査装置。
【請求項１２】
前記試料の表面を照明する照明部と、
前記照明部により照明された前記試料の表面を撮像する撮像部と、を備え、
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記照明部の光量であることを特徴とする請求項１１に記載の外観検査装置。
【請求項１３】
前記試料の表面を撮像する撮像部を備え、
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記撮像部のフォーカス状態であることを特徴とする請求項１１に記載の外観検査装置。
【請求項１４】
所定の光学条件で試料表面を撮像した画像を検査することにより前記試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査方法であって、
前記画像に現れる欠陥を所定の検出条件で検出する欠陥検出ステップと、
前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方を、検査対象である前記試料の被検査面に予め設けられた既知の標準欠陥を前記欠陥検出ステップにて検出しうる条件に定める検査条件決定ステップと、
を有することを特徴とする外観検査方法。
【請求項１５】
前記欠陥検出ステップは、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士のグレイレベル差が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出し、
前記検査条件決定ステップは、前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方を、前記所定の光学条件の下で撮像した前記標準欠陥が設けられた前記試料の表面画像において前記標準欠陥の箇所と他の箇所との間に生じるグレイレベル差である標準欠陥グレイレベル差が、前記所定の検出条件を満たしうる条件に定める、
ことを特徴とする請求項１４に記載の外観検査方法。
【請求項１６】
前記検査条件決定ステップは、前記標準欠陥グレイレベル差に基づいて前記所定の検出条件を決定することを特徴とする請求項１５に記載の外観検査方法。
【請求項１７】
前記試料の表面を、前記所定の光学条件としての所定光量で照明して、前記欠陥検出ステップにより欠陥を検出する前記試料の表面の画像を撮像する撮像ステップを有し、
前記検査条件決定ステップは、前記標準欠陥が設けられた前記試料を前記撮像ステップで撮像した画像において検出された前記標準欠陥グレイレベル差と前記所定の検出閾値とに応じて、所定の決定方法に従って前記所定光量を決定することを特徴とする請求項１５に記載の外観検査方法。
【請求項１８】
前記試料の表面を所定の照明光により照明して、前記欠陥検出ステップにより欠陥を検出する前記試料の表面の画像を撮像する撮像ステップを有し、
前記検査条件決定ステップは、前記撮像ステップが繰り返して実行される間に、前記標準欠陥グレイレベル差が前記所定の検出条件を満たすまで前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を変更することによって、この少なくとも一方の条件を決定する、
ことを特徴とする請求項１５に記載の外観検査方法。
【請求項１９】
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記照明光の光量であることを特徴とする請求項１８に記載の外観検査方法。
【請求項２０】
前記検査条件決定部により決定される光学条件は、前記撮像ステップにて使用される撮像装置のフォーカス状態であることを特徴とする請求項１８に記載の外観検査装置。
【請求項２１】
前記欠陥検出ステップは、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出して、検出した該欠陥候補について所定の欠陥情報を生成し、
前記所定の欠陥情報は、前記対応箇所同士の比較結果を示す所定の評価値であって所定の閾値と比較することにより該対応箇所が欠陥候補であるか否かを判定可能な評価値を含み、
前記検査条件決定ステップは、所定の決定方法に従い、前記欠陥検出ステップにて前記標準欠陥について生成した前記欠陥情報に含まれる前記所定の評価値に応じて前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の外観検査方法。
【請求項２２】
前記所定の評価値は、前記標準欠陥が一方に設けられた前記対応箇所同士のグレイレベル差であって、
前記検査条件決定ステップは、前記グレイレベル差に基づいて前記所定の検出条件を決定することを特徴とする請求項２１に記載の外観検査方法。
【請求項２３】
前記試料の表面を、前記所定の光学条件としての所定光量で照明して、前記欠陥検出ステップにより欠陥を検出する前記試料の表面の画像を撮像する撮像ステップを有し、
前記所定の評価値は、前記標準欠陥が設けられた前記試料を前記撮像ステップで撮像した画像における前記標準欠陥が一方に設けられた前記対応箇所同士のグレイレベル差であって、
前記検査条件決定ステップは、前記グレイレベル差と前記所定の検出閾値とに応じて、所定の決定方法に従って前記所定光量を決定することを特徴とする請求項２１に記載の外観検査方法。
【請求項２４】
前記欠陥検出ステップは、前記試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が前記所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出し、
前記検査条件決定ステップは、前記欠陥検出ステップが繰り返して実行される間に、前記欠陥検出ステップにより前記標準欠陥を検出した結果が所定の目標状態に至るまで前記所定の光学条件及び前記所定の検出条件の少なくとも一方の条件を変更することによって、この少なくとも一方の条件を決定する、
ことを特徴とする請求項１４に記載の外観検査方法。
【請求項２５】
前記試料の表面を所定の照明光により照明して、前記欠陥検出ステップにより欠陥を検出する前記試料の表面の画像を撮像する撮像ステップを有し、
前記検査条件決定ステップにより決定される光学条件は、前記照明光の光量であることを特徴とする請求項２４に記載の外観検査方法。
【請求項２６】
前記欠陥検出ステップにより欠陥を検出する前記試料の表面の画像を撮像する撮像ステップを有し、
前記検査条件決定ステップにより決定される光学条件は、前記撮像ステップにて使用される撮像装置のフォーカス状態であることを特徴とする請求項２４に記載の外観検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検査対象となる試料表面を撮像した画像を検査することによりこの試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査装置及び外観検査方法に関する。特に、半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの表面の撮像画像に基づき、これらの表面に形成されたパターンの欠陥を検出する外観検査装置及び外観検査方法に関する。より詳しくはこのような外観検査装置及び外観検査方法において、撮像画像から欠陥を検出する際に使用する検出条件や、この撮像画像を得る際の光学条件といった、外観検査装置及び外観検査方法の検査条件を決定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネルなどの半導体装置等の製造は多数の工数から成り立っており、最終及び途中の工程での欠陥の発生具合を検査して製造工程にフィードバックすることが歩留まり向上の上からも重要である。製造工程の途中で欠陥を検出するために、半導体ウエハ、フォトマスク用基板、液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの試料の表面に形成されたパターンを撮像し、これにより得られた画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出するパターン欠陥検査などの外観検査が広く行われている。
以下の説明では、半導体ウエハ上に形成されたパターンの欠陥を検査する半導体ウエハ用外観検査装置を例として説明する。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体メモリ用フォトマスク用基板や、液晶デバイス用基板、液晶表示パネル用基板などの半導体装置を検査する外観検査装置にも広く適用可能である。
【０００３】
図１に、本願の出願人が特願２００３−１８８２０９（下記特許文献１）にて提案するものと同様の外観検査装置のブロック図を示す。一般に外観検査装置１は、半導体ウエハ２（以下、単に「ウエハ２」と示す）の撮像画像を得るための顕微鏡部１０と、取得した画像を検査してウエハ２の表面に現れる欠陥を検出する画像処理部２０とを備えて構成される。
【０００４】
顕微鏡部１０には、２次元方向に自在に移動可能なステージ１１が設けられており、ステージ１１の上面には試料台（チャックステージ）１２が設けられている。この試料台１２の上に検査対象となる試料であるウエハ２を載置して固定する。ステージ１１は、ステージ制御部１８からの制御信号に従ってＸ方向及びＹ方向の２次元方向に移動し、また試料台１２をＺ方向に昇降させることでウエハ２を３次元方向に移動させることが可能である。
また顕微鏡部１０は、ウエハ２の表面の光学像を投影する対物レンズ１３と、対物レンズ１３により投影されたウエハ２の表面の光学像を撮像する撮像部１４と、を備える。撮像部１４には１次元又は２次元のＣＣＤカメラ、好適にはＴＤＩカメラなどのイメージセンサが使用され、その受光面に結像するウエハ２の表面の光学像を電気信号に変換する。
本構成例では撮像部１４として１次元のＴＤＩカメラを使用する。そしてステージ制御部１８がステージ１１を移動させて撮像部１４とウエハ２とを相対的に移動させ、ウエハ２に対して撮像部１４をＸ方向又はＹ方向に走査させることによってウエハ２の表面の２次元画像を得る。
【０００５】
さらに顕微鏡部１０は、ウエハ２を照明するための光源１５及び集光レンズ１６と、対物レンズ１３の投影光路上に設けられた半透鏡（ビームスプリッタ）１７を備える。半透鏡１７は、集光レンズ１６により集光された照明光を対物レンズ１３に向けて反射させるとともに、対物レンズ１３が撮像部１４の受光面上に投影するウエハ２の表面の光学像の投影光を透過する。
【０００６】
このような照明はケラー照明と呼ばれ、対物レンズ１３の光軸を含む垂直方向からウエハ２の表面を照明する明視野照明光を与え、撮像部１４は照明されたウエハ２の正反射光の像を捉える。
以下、説明の簡単のために明視野照明光学系を備える外観検査装置を例として説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではない。外観検査装置には、照明光を直接捉えない暗視野照明光学系も採用されており、暗視野照明光学系を有する外観検査装置も本発明の対象である。暗視野照明の場合、ウエハを斜め方向又は垂直方向から照明して正反射は検出しないようにセンサを配置し、照明光の照射位置を順次走査することにより対象表面の暗視野像を得る。このため暗視野装置ではイメージセンサを使用しない場合もあるが、これも当然発明の対象である。
【０００７】
撮像部１４から出力される画像信号は、多値のディジタル信号（グレイレベル信号）に変換された後に画像処理部２０内の信号記憶部２１に記憶される。
ウエハ２上には、図２に示すように複数のダイ（チップ）３がＸ方向とＹ方向にそれぞれ繰返しマトリクス状に配列されている。各ダイには同じパターンが形成されるので、これらのダイを撮像した画像同士は本来同一となるはずであり、各ダイの撮像画像の対応する部分同士の画素値は本来同様の値となる。
【０００８】
したがって２つのダイの撮像画像内の本来同一となるべき対応箇所同士の画素値の差分（グレイレベル差信号）を検出すると、両方のダイに欠陥がない場合に比べて一方のダイに欠陥がある場合にグレイレベル差信号が大きくなり、このような大きなグレイレベル差を検出することによりダイ上に存在する欠陥を検出できる（ダイトゥダイ比較）。
また、１つのダイ内にメモリセルのような繰り返しパターンが形成されている場合には、この繰り返しパターン内の本来同一となるべき対応箇所を撮像した画像同士のグレイレベル差を検出しても欠陥を検出できる（セルトゥセル比較）。
なお、ダイトゥダイ比較では、隣り合う２つのダイ同士を撮像した画像を比較するのが一般的である（シングルティテクション）。これではどちらのダイに欠陥があるか分からない。したがって、更に異なる側に隣接するダイとの比較を行い、再び同じ部分のグレイレベル差が閾値より大きくなった場合にそのダイに欠陥があると判定する（ダブルディテクション）。セルトゥセル比較でも同様である。
【０００９】
図１に戻り、画像処理部２０は、信号記憶部２１に記憶されたウエハ２の画像において、２つのダイの撮像画像の対応箇所同士のグレイレベル差を算出するための差分検出部２２を備える。
ステージ制御部１８がウエハ２に対して撮像部１４を相対的に走査する間に、１次元ＴＤＩカメラである撮像部１４の出力信号を取り込むと、信号記憶部２１にウエハ２の２次元画像が蓄積される。
ダイトゥダイ比較を行う場合には、差分検出部２２は、ステージ制御部１８から入力されるステージ１１の位置情報に基づいて、隣接する複数のダイの対応箇所の部分画像を信号記憶部２１から取り出し、その一つを検査画像とし他方を参照画像とする。そして検査画像と参照画像との間の対応箇所の画素同士のグレイレベル差信号を算出して、検出閾値計算部２３と欠陥検出部２４に出力する。
セルトゥセル比較を行う場合には、差分検出部２２は、同様に、隣接する複数のセルの対応箇所の部分画像を信号記憶部２１から取り出し、その一つを検査画像とし他方を参照画像として上記グレイレベル差を算出する。
【００１０】
検出閾値計算部２３は、差分検出部２２が検出したグレイレベル差の分布に基づいて検出閾値を決定して欠陥検出部２４に出力する。
欠陥検出部２４は、差分検出部２２から入力したグレイレベル差と検出閾値計算部２３が決定した検出閾値とを比較して、検査画像に含まれる欠陥を検出する。すなわち欠陥検出部２４は、グレイレベル差信号が検出閾値を超える場合には、このようなグレイレベル差信号を算出した画素の位置に、検査画像が欠陥を含んでいると判断する。
そして欠陥検出部２４は、検出した欠陥の位置、大きさ、検査画像と参照画像との間のグレイレベル差、これらの画像のグレイレベル値等の情報を含む欠陥情報を検出した欠陥毎に作成し、出力する。
【００１１】
図３は、検出閾値計算部２３の構成例を示すブロック図である。
図示するように、検出閾値計算部２３は、差分検出部２２が出力するグレイレベル差を入力して、その累積頻度を算出する累積頻度算出部３１と、この累積頻度を入力して、グレイレベル差に対してリニアな関係になるように累積頻度を変換し変換累積頻度を算出する変換累積頻度算出部３２と、この変換累積頻度全体を直線近似して、近似直線を算出する近似直線算出部３３と、この近似直線に基づいて所定の累積頻度の値から所定の算出方法に従って閾値を決定する閾値決定部３４とを備える。
このように構成された検出閾値計算部２３及び上記各構成要素の動作を、図４の（Ａ）〜図４の（Ｃ）を参照して説明する。ここに、図４の（Ａ）〜図４の（Ｃ）は、図３に示す検出閾値計算部２３による検出閾値計算処理の説明図である。
【００１２】
図１に示す差分検出部２２が算出した各画素（ピクセル）毎のグレイレベル差は、図３の累積頻度算出部３１に入力される。累積頻度算出部３１は、検査画像及び参照画像に含まれる全画素について各々算出されたグレイレベル差のヒストグラムを、図４の（Ａ）に示すように作成する。なお、対象となる画素数が多い場合には、ヒストグラムはすべての画素のグレイレベル差を使用して作成する必要はなく、サンプリングした一部の画素のグレイレベル差を使用して作成される。
そして累積頻度算出部３１は、このヒストグラムからグレイレベル差の累積頻度を算出する。
【００１３】
変換累積頻度算出部３２は、検出閾値計算部２３に入力されるグレイレベル差がある所定の分布に従うと仮定した上で、累積頻度算出部３１が算出した累積頻度を、グレイレベル差に対して累積頻度が直線関係となるように変換する。このとき、変換累積頻度算出部３２は、グレイレベル差が正規分布、ポアソン分布、又はχ二乗分布などのある分布に従うと仮定して累積頻度を変換する。この変換累積頻度を図４の（Ｂ）に示す。
【００１４】
近似直線導出部３３は、変換累積頻度算出部３２が変換した変換累積頻度に応じて、グレイレベル差と変換累積頻度との関係を示す近似直線（ｙ＝ａｘ＋ｂ）を導出する（図４の（Ｃ）参照）。
閾値決定部３４は、近似直線のパラメータａ、ｂ及び感度設定パラメータ（固定値）から閾値を決定する。ここでは、グレイレベル差と変換累積頻度の近似直線において、固定の感度設定パラメータとしてＶＯＰとＨＯを設定しておき、累積確率（ｐ）に相当する累積頻度Ｐ１（ｐにサンプル数を乗じて求める。）になる直線上の点を求め、その点から縦軸方向にＶＯＰ、横軸方向にＨＯ移動したグレイレベル差を閾値とする。従って、閾値Ｔは、所定の計算式、
Ｔ＝（Ｐ１−ｂ＋ＶＯＰ）／ａ＋ＨＯ      …（１）
により算出される。このようにして、被検査画像のグレイレベル差のヒストグラムに応じて閾値を適切に設定することができる。
【００１５】
【特許文献１】特開２００４−１７７３９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
近年における半導体装置等の回路パターンの微細化に伴い、外観検査装置も微細な欠陥でも正確に検出できるように欠陥検出感度の向上が求められている。
外観検査装置の欠陥検出感度は、顕微鏡部１０のような光学系の光学条件（例えば照明光の強さや結像光学系のフォーカス位置など）や、欠陥検出部２４の欠陥の検出条件（例えば欠陥の検出に用いる上記検出閾値など）を含む外観検査装置自身の検査条件に依存する。
検査条件が適切に設定されていない状態で検査を行った場合、本来その外観検査装置の性能で検出できるはずの欠陥も検出できない。この場合、試料上に本当に欠陥が存在しないのか、それとも条件が適切に設定されていないのか、のかが不明となる。
【００１７】
ところが、従来行われている装置状態の確認作業は、例えば一日１回といった定期的な頻度で、検査作業の前に毎回同じダミーウエハを使用してその外観検査を行い、前回確認を行ったときから装置状態が変化しないことを確認するだけにとどまっていた。これは検出感度に影響する外観検査装置の設定箇所が多岐に及ぶため、調整部位の全てに亘ってかつ頻繁に調整を行うのは煩雑すぎるからである。
しかしながら、外観検査を行う際には検査対象ウエハによって検査の際に使用される条件が異なる。このような条件の相違の例として、照明光に使用する光の波長や検査対象とする層の違いがある。このために検査作業の前にダミーウエハを使用して設定した、上記光学条件や検出条件を含む検査条件が、個々の検査対象のウエハにとって適切なものであるか否か不明なまま外観検査を行っていた。
【００１８】
上記問題に鑑み、本発明は、実際の検査対象の試料に応じた適切な検査条件を設定することが可能な外観検査装置及び外観検査方法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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明では、実際に検査の対象となる試料に予め既知の欠陥を設けておき、この試料の外観検査を実行する際に使用する検査条件をこの既知の欠陥を検出できる条件に決定する。このように実際に検査の対象となる試料に予め設ける既知の欠陥を「標準欠陥」と記す。
すなわち、外観検査に使用する検査条件として、真の検査対象である試料の表面に予め設けられた標準欠陥を検出可能な条件を定めることにより、このような検査条件を用いて当該試料の外観検査を行えば、その検査は少なくともその標準欠陥を検出できる検出感度で行われたことを保証することができる。
【００２０】
本発明の第１形態によれば、所定の光学条件で試料表面を撮像した画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査装置であって、画像に現れる欠陥を所定の検出条件で検出する欠陥検出部と、所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方を検査対象である試料の被検査面に予め設けられた既知の標準欠陥を欠陥検出部にて検出しうる条件に定める検査条件決定部と、を備える外観検査装置が提供される。
検査条件決定部は、所定の光学条件として、試料表面を撮像する際に試料表面を照明する照明光の光量を決定してよく、また試料表面を撮像する撮像光学系のフォーカス状態を決定してもよい。
【００２１】
本発明の一つの態様において、欠陥検出部は、試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士のグレイレベル差が所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出するように構成してよい。
このとき検査条件決定部は、所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方を、所定の光学条件の下で撮像した標準欠陥が設けられた試料の表面画像において標準欠陥の箇所と他の箇所との間に生じるグレイレベル差（以下、「標準欠陥グレイレベル差」と示す）が、所定の検出条件を満たしうる条件に定めるように構成される。
このように所定の光学条件及び検出条件の少なくとも一方を決定することにより、かかる条件の下で外観検査を行えば標準欠陥と同程度の欠陥を必ず検出することが可能となる。
【００２２】
本発明の他の態様において、欠陥検出部は、試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出して、検出した該欠陥候補について所定の欠陥情報を出力するように構成してよい。このとき所定の欠陥情報は、対応箇所同士の比較結果を示す所定の評価値であって所定の閾値と比較することにより該対応箇所が欠陥候補であるか否かを判定可能な評価値を含むものであってよい。このような評価値は例えば、対応箇所同士のグレイレベル差であってよい。
【００２３】
このとき検査条件決定部は、所定の決定方法に従い、上記の所定の評価値に応じて所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方の条件を決定するように構成される。
標準欠陥についての上記の評価値を得ることによって、この標準欠陥と同程度の欠陥を有する対応箇所に生じうる評価値を知ることが可能となる。
そして所定の決定方法によって上記光学条件及び検出条件の少なくとも一方を決定する。例えばこのように得られた評価値よりも閾値が小さくなるように検出条件を求める、または、今回得られた評価値を基準にして、以後に撮像された撮像画像から得られる評価値が与えられた閾値よりも大きくなるように光学条件を決定する。
【００２４】
本発明のさらに他の態様において、欠陥検出部は、試料の表面を撮像した画像において本来同一となるべき対応箇所同士を比較した比較結果が所定の検出条件を満たすとき該対応箇所を欠陥候補として検出するように構成される。
このとき、検査条件決定部は、欠陥検出部により繰り返し標準欠陥が検出される間に、標準欠陥の検出結果が所定の目標状態に至るまで所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方の条件を変更することによって、この少なくとも一方の条件を決定するように構成される。
例えば、欠陥検出部が、同じ面積を有する複数の領域であってかつ同じ密度で標準欠陥が分布する領域のそれぞれにおいて欠陥検出を行う際に、検査条件決定部は、それぞれの領域で検出された標準欠陥数が所望の個数になるまで、光学条件及び検出条件の少なくとも一方の条件を変えることによって、この少なくとも一方の条件を決定してもよい。
【００２５】
さらに本発明の第２形態によれば、所定の光学条件で試料表面を撮像した画像を検査することにより試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査方法であって、画像に現れる欠陥を所定の検出条件で検出する欠陥検出ステップと、所定の光学条件及び所定の検出条件の少なくとも一方を検査対象である試料の被検査面に予め設けられた既知の標準欠陥を欠陥検出ステップにて検出しうる条件に定める検査条件決定ステップと、を有する外観検査方法が提供される。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、光学条件や欠陥の検出条件等といった外観検査装置及び外観検査方法に用いられる検査条件を、実際の検査対象の試料に応じて適切に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】
【００２７】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。図５は、本発明の第１実施例による外観検査装置の全体ブロック図である。外観検査装置１は、実際に検査を行う試料であるウエハ２の表面の光学像を撮像して撮像画像を得るための光学系である顕微鏡部１０と、顕微鏡部１０による撮像画像を入力しこの現れる欠陥を検出する画像処理部２０と、検査条件決定部５０と、を備えて構成される。
ここで検査条件決定部５０は、顕微鏡部１０がウエハ２の表面を撮像する光学系の光学条件と、画像処理部２０により実行される欠陥検出処理にて欠陥を検出する際に使用する検出条件と、を決定する機能を有する。これら画像処理部２０及び検査条件決定部５０は、コンピュータ等のデータ処理及び演算を行う計算機で実現することとしてよい。
【００２８】
図５に示す顕微鏡部１０の構成例を示すブロック図を図６に示し、同じく画像処理部２０の構成例を示すブロック図を図７に示す。図６及び図７にそれぞれ示した顕微鏡部１０及び画像処理部２０は、図１を参照して説明した外観検査装置に類似する構成を有しており、したがって同様の構成要素には同じ参照番号を付すこととし同様の機能については説明を省略する。
以下の説明では、検査条件決定部５０が決定する顕微鏡部１０の光学条件の例として、図６に示す光源１５の光量を考える。また同じく光学条件の例として、ステージ１１により試料台１２を昇降させ対物レンズ１３を含む結像光学系とウエハ２との間の相対距離を変更することによって調整可能なフォーカス状態を考える。
さらに、検査条件決定部５０が決定する画像処理部２０の検出条件の例として、図７に示す欠陥検出部２４による欠陥検出の際に、差分検出部２２から出力されるグレイレベル差（ΔＧＬ）と比較される検出閾値Ｔを考える。
また、上記の顕微鏡部１０の光学条件や画像処理部２０の検出条件のような、検査条件決定部５０により決定される条件を総称する場合には、以下本明細書において「検査条件」と記すことがある。
【００２９】
検査条件決定部５０は、検査面上に所定の標準欠陥が設けられたウエハが検査対象として外観検査装置１に入力されると、この試料の検査面を顕微鏡部１０で撮像した撮像画像に基づいて、外観検査装置１に使用する検査条件を設定する。
図８に標準欠陥の設置例を示す。ウエハ２の表面には複数のダイ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ…がＸ方向とＹ方向にそれぞれ繰返しマトリクス状に配列されている。例えば標準欠陥９は繰返し配列されたダイの１つおき、或いは複数個おきに標準欠陥９を配置する。
このように標準欠陥９を設けると、隣接するダイ同士の間でダイトゥダイ比較を行った場合に、隣接するダイの組の一方のダイ３ａに設けた標準欠陥９の箇所と、他方のダイ３ｂ内における対応箇所（すなわち、標準欠陥９のダイ３ａにおけるダイ内位置と同じダイ内位置を有するダイ３ｂ内の位置）と、を各々撮像した撮像画像のグレイレベル同士の差が大きくなり、通常の欠陥と同様に検出することが可能となる。
同様にセルトゥセル比較を行う場合の検査条件を決定する場合には、標準欠陥９を繰返し配列されたセルの１つおき、或いは複数個おきに標準欠陥９を配置することとしてよい。
【００３０】
図９の（Ａ）はウエハ２の表面に形成されるパターンを示す拡大図であって、標準欠陥を含まない本来のパターンを示す図であり、図９の（Ｂ）は、図９の（Ａ）のパターン上に標準を設けた様子を示す図である。
図９の（Ａ）に示すように、ウエハ２の表面上の所定の領域１００に形成されるパターンは、複数の線状の導体回路パターン１０１〜１０４から成り、かつそのうちライン１０２は図示１０５の箇所において切断部を有し、ライン１０４は図示１０６の箇所において切断部を有する。
【００３１】
標準欠陥は、例えば図９の（Ｂ）の図示９１部分及び９２部分に示すように、それぞれ本来のライン１０１領域及びライン１０２領域から導体が突出した微小部分として形成してよい。また標準欠陥は、図示９３部分に示すように、本来のライン１０３の領域から導体が浸食された微小部分として形成してもよい。
あるいは、図示９４部分及び９５部分に示すように、本来のライン長を伸長し或いは短縮して形成してもよい。
これら標準欠陥９１〜９５は、その幅及び長さといった寸法が、外観検査装置１が検出可能な最小の寸法となるような態様でウエハ２に設けられることが望ましい。また標準欠陥９１〜１５は、ウエハ２表面に形成された検査対象となるパターンを形成した製造プロセスにおいて形成してよい。或いは検査対象となるパターンを形成する前または形成した後にウエハ２の表面上に形成してもよい。
【００３２】
図５に戻り外観検査装置１は、すなわちウエハ２の検査のために使用する検査条件を指定する検査条件データや、外観検査装置１の動作に必要なその他の各種データを入力するためのデータ入力部４を備える。
データ入力部４を介して入力された検査条件データは検査条件決定部５０に入力及び記憶され、検査条件決定部５０はこのデータに指定される光学条件を顕微鏡部１０に設定し、同様に欠陥検出条件を画像処理部２０に設定する。
【００３３】
データ入力部４は、オペレータがデータを入力するためのキーボード、マウス、タッチパネル等のユーザインターフェース、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭやメモリーカードなどの各種リムーバブルメディアに記憶されて提供されるデータを読み込むためのフレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、メモリ読み取り装置などのリムーバブルメディア読み取り装置、及びデータをオンラインで入力するためのインタフェース装置等の、任意の入力装置のいずれかを含んで構成してよい。
【００３４】
かかるデータ入力部４を介して、ウエハ２に設けられた標準欠陥９に関する標準欠陥データの一部分または全部が検査条件決定部５０に入力される。標準欠陥データは、標準欠陥９が設けられているダイを指定するダイ指定情報及びそのダイ内のどの位置に設けられているか等を示す標準欠陥９の位置情報を少なくとも含む。また、標準欠陥データに複数の標準欠陥９に関するデータが含まれる場合には、個々の標準欠陥９を識別するための識別子情報を含めてよい。
【００３５】
図５に戻り、標準欠陥９が設けられたウエハ２の表面を顕微鏡部１０で撮像し、この撮像画像を画像処理部２０に入力すると、図７に示す画像処理部２０は、図１〜図４を参照して上述した外観検査方法と同様に、信号記憶部２１、差分検出部２２、検出閾値計算部２３及び欠陥検出部２４によって、ウエハ２の表面に現れる欠陥を検出し、検出した欠陥に関する欠陥情報を各欠陥毎に作成して画像処理部２０から出力する。出力される欠陥情報には標準欠陥９を検出した結果作成された欠陥情報も含まれる。
【００３６】
図５に戻り画像処理部２０から出力された欠陥情報は、データ出力部５を介して外観検査装置１の外部に出力される。
データ出力部５は、出力すべきデータをオペレータに表示するＣＲＴや液晶表示パネル等のディスプレイ装置や、紙媒体などに印字するプリンタ装置、出力すべきデータを記憶してフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭやメモリーカードなどの各種リムーバブルメディアに書き込むためのフレキシブルディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、メモリ書き込み装置などのリムーバブルメディア書き込み装置、及びデータをオンラインで出力するためのインタフェース装置等の、任意の出力装置のいずれかを含んで構成してよい。
【００３７】
図１０は、図５に示す検査条件決定部５０の第１構成例を示すブロック図である。
図示するように検査条件決定部５０は、検査条件記憶部５１と、検査条件設定部５２と、光学条件制御部５３と、を備える。
ウエハ２の検査のための検査条件を示す検査条件データは、入力部４から検査条件決定部５０へ入力されると検査条件記憶部５１に入力される。
検査条件設定部５２は検査の都度、検査条件記憶部５１から検査条件データを読み出して、画像処理部２０が欠陥検出に使用する検出条件、例えば画像処理部内の欠陥検出部２４で使用する検出閾値Ｔを、画像処理部２０に対して指定する。また検査条件設定部５２は、検査条件データに含まれる光学条件を次の光学条件制御部５３に対して指定する。
【００３８】
光学条件制御部５３は、図６に示す顕微鏡部１０の光源１５の光量を増減する光量制御信号を生成し、またはステージ制御部１８を介してステージ１１を駆動して試料台１２を昇降させ、結像光学系とウエハ２との間の相対距離を変更することによってフォーカス状態を制御するフォーカス制御信号を生成する。光学条件制御部５３は、検査条件設定部５２から光学条件を指定されると、これに応じた光量制御信号及びフォーカス制御信号を生成して、それぞれ光源１５及びステージ制御部１８に出力する。
【００３９】
また図１０に示すように検査条件設定部５０は、標準欠陥データ記憶部５４を備える。
標準欠陥データ記憶部５４は、入力部４から入力された標準欠陥データを記憶する。標準欠陥データ記憶部５４に記憶される標準欠陥データは少なくとも上記の標準欠陥が設けられた位置の位置情報を含む。
さらに検査条件設定部５０は検査条件算出部６０を備える。検査条件算出部６０は、標準欠陥が設けられたウエハ２の表面を撮像した撮像画像を撮像部１４から入力する。そして、この撮像画像に基づき以下に示す決定方法に従うことによって、顕微鏡部１０の光量及び画像処理部２０の検出閾値Ｔを算出する。
【００４０】
検査条件算出部６０によって算出されたこれら光量及び検出閾値Ｔは各々検査条件記憶部５１に記憶され、検査の際に検査条件設定部５２によって読み出されて検査条件として使用される。
またこれら算出された光量及び検出閾値Ｔは、検査条件データ作成部５６に入力され、ここでオペレータ又は他のシステムにて理解可能な検査条件データに変換されて、データ出力部５から出力される。
【００４１】
以下、図１１〜図１４を参照して、検査条件算出部６０が検出閾値Ｔを算出する際の動作を説明する。図１１は、図１０に示す検査条件算出部６０の構成例を示すブロック図である。
図示するとおり検査条件算出部６０は、グレイレベル差検出部６１と、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２と、バックグランドノイズレベル算出部６３と、条件決定部６４とを備えている。
グレイレベル差検出部６１は、標準欠陥が設けられたウエハ２の表面を撮像した撮像画像を撮像部１４から入力し、この撮像画像において本来同一となるべき対応箇所同士のグレイレベル差を検出する。
【００４２】
標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、グレイレベル差検出部６１が検出したグレイレベル差のうち、標準欠陥が設けられた箇所で検出されたグレイレベル差、すなわち標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓを抽出する。
バックグランドノイズレベル算出部６３は、グレイレベル差検出部６１が検出したグレイレベル差のうち、標準欠陥の箇所以外で検出されたグレイレベル差すなわちバックグラウンドのグレイレベル差だけを抽出し、検査条件算出部６０に入力された撮像画像のバックグランドのノイズレベルＮを算出する。
条件決定部６４は、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２が抽出した標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓと、バックグランドノイズレベル算出部６３が算出したノイズレベルＮとに応じて、検出閾値Ｔを算出する。
【００４３】
図１２は、本発明の第１実施例による検査条件決定方法のフローチャートであって、図１１に示す検査条件算出部６０が検出閾値Ｔを決定する方法を示す。
ステップＳ１において、標準欠陥が設けられたウエハ２の表面を撮像した撮像画像が、撮像部１４からグレイレベル差検出部６１へ入力される。そしてステップＳ２において、グレイレベル差検出部６１は、撮像画像において本来同一となるべき対応箇所同士のグレイレベル差を検出する。このときグレイレベル差検出部６１は、例えば上述のダイトゥダイ比較やセルトゥセル比較において、図７の差分検出部２２がパターン比較を行う際の検査画像とこれに対応する参照画像との間のグレイレベル差を検出してよい。
【００４４】
ステップＳ３において、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、グレイレベル差検出部６１が検出したグレイレベル差のうち、標準欠陥が設けられた箇所で検出されたグレイレベル差、すなわち標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓを抽出する。
このとき標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、標準欠陥データ記憶部５４に記憶されている標準欠陥の位置情報を読み出し、グレイレベル差検出部６１がグレイレベル差を検出した画素のうち、標準欠陥が存在する画素について検出したグレイレベル差だけを検出する。この様子を図１３の（Ａ）及び図１３の（Ｂ）を参照して説明する。
【００４５】
図１３の（Ａ）は、図示の領域９に標準欠陥９１〜９９が設けられたダイ３ａを示す図である。このダイ３ａと、このダイに隣接する他のダイであって標準欠陥が設けられていないダイと、の間のグレイレベル差を検出したとき、標準欠陥９１〜９９が設けられた領域９において検出されるグレイレベル差ΔＧＬの分布を求めると図１３の（Ｂ）に示すとおりとなる。
グレイレベル差の分布のうち、グレイレベル差ΔＧＬ＝０を含む範囲に生じる図示１２０の部分は領域９内の各画素のうち標準欠陥９１〜９９以外の画素で生じたバックグランドのグレイレベル差の分布を示し、図示１２０の部分のグレイレベル差と比べてグレイレベル差の絶対値が大きい図示１２１及び１２２の部分は、標準欠陥９１〜９９で生じたグレイレベル差の分布を示す。
標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、標準欠陥が存在する画素について検出したグレイレベル差だけ抽出することにより、図示１２１及び１２２の部分のグレイレベル差の分布を得ることができる。
【００４６】
ステップＳ４において、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、図示１２１及び１２２の部分の分布を有するグレイレベル差の代表値を決定し、これを標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓとする。
ここで標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓは、以後のステップにおいて検出閾値Ｔを決定する基準として使用される。かかる検出閾値Ｔは標準欠陥９１〜９９の全てを検出できるように設定する必要がある。したがって標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、例えば図示１２１及び１２２の部分の分布のうち最も絶対値が小さいグレイレベル差を、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓとして決定する。
【００４７】
撮像画像の各画素は撮像画像のノイズレベルに従って変動し、検出閾値Ｔにはノイズレベルに応じたマージンを設けるのが好適である。またノイズレベルはバックグラウンドの分散に比例する量と仮定することができる。
このため、ステップＳ５において、バックグランドノイズレベル算出部６３は、グレイレベル差検出部６１が検出したグレイレベル差のうち、標準欠陥の箇所以外で検出されたグレイレベル差すなわちバックグラウンドのグレイレベル差だけを抽出する。このグレイレベル差の分布は、図１３の（Ｂ）における図示１２０の部分のとおりとなる。
【００４８】
ステップＳ６において、検査条件算出部６０に入力された撮像画像のバックグランドのノイズレベルＮを算出する。ノイズレベルＮは、例えばステップＳ５で抽出したバックグラウンドのグレイレベル差の分散値として決定してよく、または簡単に標準欠陥の箇所以外で検出されたグレイレベル差の分布の幅として決定してもよい。
ステップＳ７において、条件決定部６４は、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２が抽出した標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓに、バックグランドノイズレベル算出部６３が算出したノイズレベルＮに応じたマージン（α×Ｎ）＋βを加えた検出閾値Ｔ１、
Ｔ１＝ΔＧＬｓ−（α×Ｎ）−β        （１）
を算出して検出閾値Ｔとして決定する。ここでα及びβは所定の定数である。または条件決定部６４は、より簡単に所定のマージンβだけを加えた検出閾値Ｔ２、
Ｔ２＝ΔＧＬｓ−β                    （２）
を算出して検出閾値Ｔとして決定する。
【００４９】
図１４は、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓの決定方法の一例の説明図である。上記ステップＳ４において標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓを決定するとき、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓの決定に用いる複数の標準欠陥９１〜９９のそれぞれについて、これらの標準欠陥について検出されたグレイレベル差の代表値をそれぞれ求め、これら代表値のうち最も小さい値を標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓとしてよい。
図１４の例では、３つの標準欠陥についてそれぞれ検出されたグレイレベル差の分布１２１〜１２３の最大値をそれぞれの代表値ΔＧＬ１、ΔＧＬ２及びΔＧＬ３として定め、このうち最も小さいΔＧＬ１を標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓとして決定する。
【００５０】
以下、図１５及び図１６を参照して、図１１の検査条件算出部６０が顕微鏡部１０の光源１５の光量を算出する際の動作を説明する。図１５は、本発明の第２実施例による検査条件決定方法のフローチャートであって、図１１に示す検査条件算出部６０が光源１５の光量を決定する方法を示す。
光源１５の光量を決定する場合には、検査条件算出部６０は、使用する検出閾値Ｔｈを予め想定しておき、かかる検出閾値Ｔｈで欠陥検出を行うのに適するように光源１５の光量を決定する。例えば検査条件算出部６０は、検査条件算出部６０により決定された光量でウエハ２を照明すると、このとき得られる撮像画像に対して図１３を参照して説明した閾値Ｔ１又はＴ２と同様に算出される検出閾値が、予め想定された検出閾値Ｔｈと等しくなるように光源１５の光量を決定する。
【００５１】
図１５に示すフローチャートを参照して、光源１５の光量の設定方法を以下に説明する。まずステップＳ１１において、検査条件算出部６０は、予め検出閾値Ｔｈを定めておくために、例えば図１１に示すように検査条件設定部５２から現在使用している検出閾値Ｔｈを入力する。入力された検出閾値Ｔｈは条件決定部６４に入力される。
その後ステップＳ１〜Ｓ６において、図１２に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ６と同様にして、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓとノイズレベルＮを決定する。
【００５２】
ステップＳ１２において、条件決定部６４は、図１２に示すフローチャートのＳ７において算出される閾値Ｔ１又はＴ２と同様の算出方法、すなわち次式、
Ｔａ＝ΔＧＬｓ−（α×Ｎ）−β        （３）
又は、
Ｔａ＝ΔＧＬｓ−β                    （４）
に従って仮検出閾値Ｔａを算出する。ここでα及びβは所定の定数である。
仮検出閾値Ｔａは、現在の光源１５の光量の下で欠陥を検出する際に好適な検出閾値を示すものである。したがって図１６に示すとおり、現在の光源１５の光量と無関係に決定されたＴｈと仮検出閾値Ｔａとは相違する。
【００５３】
そこで、ステップＳ１３において、条件決定部６４は仮検出閾値Ｔａが与えたれた検出閾値Ｔｈと等しくなるように光源１５の光量を決定する。
ここでグレイレベル差検出部６１が検出するグレイレベル差は、光源１５の光量に比例する。したがって現在の光源１５の光量をＬ１とし、目標とする光量をＬ２として、光量Ｌ２の下で照明された試料の撮像画像について上記と同様に決定した仮検出閾値Ｔａが検出閾値Ｔｈと等しくなるとすると、現在の仮検出閾値Ｔａと与えたれた検出閾値Ｔｈとの間には次の関係が成り立つ。
Ｌ１／Ｌ２＝Ｔａ／Ｔｈ              （５）
したがって、条件決定部６４は、目標とすべき光源１５の光量Ｌ２を次式、
Ｌ２＝Ｌ１×Ｔｈ／Ｔａ              （６）
により算出する。
【００５４】
図１７は、図５に示す検査条件決定部５０の第２構成例を示すブロック図である。図１７に示す検査条件決定部５０は、図１０に示す検査条件決定部５０と同様の構成を有しており、類似の構成要素について同一の参照符号を有することし、類似の構成要素が有する同じ機能については説明を省略する。
本構成の検査条件設定部５０は検査条件判定部７０を備える。検査条件判定部７０は、ある光学条件、すなわち顕微鏡部１０の光源１５の光量及び顕微鏡部１０のフォーカス状態等の下で撮影された撮像画像について、図１２に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ４と同様にして求めた標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが、与えられた検出条件を満たすか否か、例えば検査条件設定部５２から与えられた検出閾値Ｔｈを超えるか否かを判定する。
【００５５】
検査条件設定部５２は、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に、検査条件の少なくとも１つの条件を変更する。ここで「撮像を繰り返す」には、例えば撮像部１４が同じウエハ２について複数回撮像することも含まれ、また同様の標準欠陥が形成された異なるウエハ２のそれぞれを撮像することも含まれる。特に順次ウエハを交換しながらこれらの外観検査を行う間、外観検査装置１に順次入力される異なるウエハ２について１回以上撮像する行為も含む。
また「撮像を繰り返す」には、例えば撮像部１４でウエハ２上を走査しながら撮像する場合のように、１つのウエハの１回の撮像中にウエハ２上の異なる領域を異なる時刻において撮像する行為も含む。
【００５６】
そして、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に検査条件設定部５２が光学状態を変更する場合には、検査条件判定部７０は、検査条件設定部５２によって変更された各光学条件の下で撮像された撮像画像を各々入力し、それぞれの撮像画像について求めた標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが、与えられた検出条件を満たすか否かを判定する。
また、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に検査条件設定部５２が検出条件を変更する場合には、検査条件判定部７０は、撮像部１４から入力される撮像画像について求めた標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが、検査条件設定部５２によって変更された各検出条件を満たすか否かをについて各々判定する。
【００５７】
そして上記の判定において標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが検出条件を満たすに至ると、検査条件判定部７０は、検査条件設定部５２に検査条件の変更の停止を命令する検査条件変更停止信号を出力する。この結果として検査条件は、ウエハ２に設けられた標準欠陥を検出できる条件に設定される。
【００５８】
図１８は、図１７に示す検査条件判定部７０の構成例を示すブロック図である。検査条件判定部７０の構成は、図１１に示す検査条件算出部６０の構成と類似しているため、同様の構成要素について同じ参照符号を付することとし同様の機能については説明を省略する。
検査条件判定部７０は判定部６５を有する。判定部６５は、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２が図１２に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ４と同様にして求めた標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが、検査条件設定部５２から与えられた検出閾値Ｔｈを超えるか否かを判定し、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓが検出閾値Ｔｈを超える場合には、検査条件設定部５２に検査条件変更停止信号を出力する。
【００５９】
より具体的には検査条件判定部７０は、図１５に示すフローチャートＳ１〜Ｓ６及びＳ１２と同様に仮検出閾値Ｔａを決定し、この仮検出閾値Ｔａと検査条件設定部５２から与えられた検出閾値Ｔｈとの差が所定値Δ未満となったときに、検査条件変更停止信号を出力して検査条件設定部５２による検査条件の変更を停止する。
図１９の（Ａ）は、図５に示す検査条件決定部５０によって実行される本発明の第３実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【００６０】
ステップＳ２１において、検査条件設定部５２は、検査条件、すなわち顕微鏡部１０の光学条件及び画像処理部の検出閾値Ｔｈを所定の状態に初期化する。なおステップＳ２１による検査条件の初期化は必須ではなく、現在の検査条件を用いてステップＳ２２に進んでもよい。
ステップＳ２２において検査条件判定部７０は、仮検出閾値Ｔａを決定する。図１９の（Ｂ）は図１９の（Ａ）に示すフローチャートで呼び出される仮検出閾値決定ルーチンのフローチャートである。
ステップＳ３１及びＳ３２において、グレイレベル差検出部６１は、図１５に示すフローチャートのステップＳ１及びＳ２と同様にグレイレベル差を検出する。
ステップＳ３３及びＳ３４において、標準欠陥グレイレベル差抽出部６２は、図１５に示すフローチャートのステップＳ３及びＳ４と同様に、標準欠陥グレイレベル差ΔＧＬｓを決定する。
ステップＳ３５及びＳ３６において、バックグラウンドノイズレベル算出部６３は、図１５に示すフローチャートのステップＳ５及びＳ６と同様に、ノイズレベルＮを決定する。
ステップＳ３７において判定部６５は、図１５に示すステップＳ１２と同様に仮検出閾値Ｔａを決定する。判定部６５は、決定した仮検出閾値Ｔａを検査条件設定部５２に出力し、検査条件設定部５２はこれを図示しない記憶手段に一次記憶する。
【００６１】
図１９の（Ａ）に戻りステップＳ２３において、検査条件設定部５２は検査条件の少なくとも一つを変更する。検査条件変更後のステップＳ２４において、検査条件判定部７０は、仮検出閾値Ｔａを決定し検査条件設定部５２に出力する。
ステップＳ２５において、検査条件設定部５２は、ステップＳ２２で決定した仮検出閾値ＴａとステップＳ２４で決定した仮検出閾値Ｔａのどちらが、現在の検出閾値Ｔｈにより近いかを判定することによって、検査条件を変更させるべき方向を決定する。
例えば検査条件設定部５２は、ステップＳ２２で決定した仮検出閾値ＴａよりもステップＳ２４で決定した仮検出閾値Ｔａの方が現在の検出閾値Ｔｈに近ければ、以後の変更ステップ（Ｓ２６）による検出閾値の変更方向をステップＳ２３における変更方向と同じ方向に決定する。
反対にステップＳ２４で決定した仮検出閾値ＴａよりもステップＳ２２で決定した仮検出閾値Ｔａの方が現在の検出閾値Ｔｈに近ければ、以後の変更ステップによる検出閾値の変更方向をステップＳ２３における変更方向と反対方向に決定する。
【００６２】
そしてステップＳ２６において、検査条件設定部５２は検査条件をステップＳ２５で決定した方向に変更する。ステップＳ２７において、検査条件判定部７０は仮検出閾値Ｔａを決定する。
ステップＳ２８において、検査条件判定部７０は仮検出閾値Ｔａと現在の検出閾値Ｔｈとの差が所定の値Δより小さいか否かを判定し、ＴａとＴｈとの差（｜Ｔｈ−Ｔａ｜）が所定の値Δより小さいときには検査条件変更停止信号を出力して検査条件設定部５２による検査条件の変更を停止させ、そうでないときはステップＳ２６に戻りステップＳ２６〜ステップＳ２８を繰り返す。
【００６３】
図２０は、本発明の第２実施例による外観検査装置の全体ブロック図である。図２０の外観検査装置１の構成は、図５に示す外観検査装置５の構成と類似しているため、同様の構成要素について同じ参照符号を付することとし同様の機能については説明を省略する。
本構成では、画像処理部２０がウエハ２に形成された標準欠陥を検出し、検査条件決定部５０は、画像処理部２０が生成した欠陥情報を用いて顕微鏡部１０の光学条件及び画像処理部２０の検出条件を決定する。
図２１及び図２２は、それぞれ図２０に示す顕微鏡部１０及び画像処理部２０の構成例を示すブロック図である。これら顕微鏡部１０及び画像処理部２０は、図６及び図７にそれぞれ示す顕微鏡部１０及び画像処理部２０と類似する構成を有するため、同様の構成要素について同じ参照符号を付することとし同様の機能については説明を省略する。
【００６４】
図２３は、図２０に示す検査条件決定部５０の第１構成例を示すブロック図である。検査条件決定部５０の構成は、図１０に示す検査条件決定部５０の構成と類似するため、同様の構成要素について同じ参照符号を付することとし同様の機能については説明を省略する。本構成では検査条件算出部６０は、図２２に示す画像処理部２０の欠陥検出部２４から欠陥情報を入力し、この欠陥情報を用いて顕微鏡部１０の光学条件として光源１５の光量を決定し、又は画像処理部２０の検出条件として検出閾値Ｔを決定する。
【００６５】
検査条件決定部５０による光源１５の光量及び検出閾値Ｔの決定に供するため、欠陥検出部２４は、差分検出部２２によって比較される検査画像と参照画像の間、すなわち撮像画像中の本来同一であるべき対応箇所同士の間で比較した結果を示す所定の評価値を欠陥条件に含めて出力する。
ここでは評価値として、ある検査画像とこれに対応する参照画像との比較結果として生じた場合に、この評価値を所定の閾値と比較することによって、これら検査画像及び参照画像のどちらか一方に欠陥が有るか否かを判定することができる評価値を選択する。
このような評価値として欠陥検出部２４は、例えば検査画像と参照画像の間において当該欠陥の検出位置で生じたグレイレベル差を欠陥情報に含めてよい。
【００６６】
図２４は、図２３に示す検査条件算出部６０の構成例を示すブロック図である。検査条件算出部６０は評価値抽出部６６と条件決定部６４とを備える。
評価値抽出部６６は、欠陥検出部２４から入力される欠陥情報のうち標準欠陥に関する欠陥情報のみを選び、標準欠陥に関する欠陥情報に含められた評価値としてのグレイレベル差を抽出する。
条件決定部６４は、評価値抽出部６６が抽出した評価値に応じて、以下に示す決定方法に従って光源１５の光量及び検出閾値Ｔを決定する。
【００６７】
図２５は、本発明の第４実施例による検査条件決定方法のフローチャートであって、図２３に示す検査条件算出部６０が検出閾値Ｔを決定する方法を示す。
ステップＳ４１において、欠陥検出部２４から評価値抽出部６６に欠陥情報が入力されると、評価値抽出部はステップＳ４２において、入力された欠陥情報のうちから標準欠陥に関する欠陥情報だけを抽出する。このとき評価値抽出部６６は、標準欠陥データ記憶部５４に記憶されている標準欠陥の位置情報を読み出し、読み出した標準欠陥の位置において検出された欠陥情報を抽出する。
ステップＳ４３において、評価値抽出部６６は、ステップＳ４２で抽出した欠陥情報に含まれる評価値を抽出する。ここでは評価値として、検査画像と参照画像の間において標準欠陥を検出した箇所で生じたグレイレベル差を欠陥情報に含めてよい。
【００６８】
ステップＳ４４において、条件決定部６４は評価値抽出部６６が抽出した評価値、すなわち標準欠陥の検出箇所で生じたグレイレベル差に応じて検出閾値Ｔを決定する。
ここで、評価値抽出部６６が、全ての標準欠陥に関してその検出箇所で生じたグレイレベル差を抽出できるようにするために、評価値抽出部６６へ入力する欠陥情報を作成する際には、欠陥検出部２４が使用する検出閾値をやや低めにし欠陥検出部２４の検出感度を高く設定しておく。
そして条件決定部６４は、評価値抽出部６６が抽出したグレイレベル差のうち最も低い値を選び、この最小グレイレベル差よりも所定のマージンだけ小さなグレイレベル差を新たな検出閾値Ｔとして決定する。このような検出閾値Ｔを使用することによって、少なくともウエハ２に設けられた標準欠陥と同程度の欠陥は、すべて検出可能となる。
【００６９】
図２６は、本発明の第５実施例による検査条件決定方法のフローチャートであって、図２３に示す検査条件算出部６０が光源１５の光量を決定する方法を示す。本方法では、検査条件算出部６０は、図１５と図１６を参照して説明した決定方法と同様に、使用する検出閾値Ｔｈを予め想定しておき、かかる検出閾値Ｔｈで欠陥検出を行うのに適するように光源１５の光量を決定する。例えば検査条件算出部６０は、検査条件算出部６０により決定された光量でウエハ２を照明して欠陥検出を行ったときに生成された欠陥情報を用いて、図２５を参照して説明した検出閾値Ｔと同様に算出される仮検出閾値Ｔａが、予め想定された検出閾値Ｔｈと等しくなるように光源１５の光量を決定する。
【００７０】
まずステップＳ５１において、検査条件算出部６０は、予め検出閾値Ｔｈを定めておくために、検査条件設定部５２から現在使用している検出閾値Ｔｈを入力する。入力された検出閾値Ｔｈは条件決定部６４に入力される。その後ステップＳ４１〜Ｓ４３において評価値抽出部６６は、図２５に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ３と同様に評価値を決定する。ステップＳ５２において条件決定部６４は、現在の光源１５の光量をＬ１の下で欠陥を検出するのに好適な検出閾値として、図２５に示すフローチャートのＳ４４にて決定した検出閾値Ｔと同様の仮検出閾値Ｔａを決定する。
ここで、評価値、すなわち検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じたグレイレベル差は、光源１５の光量に比例する。したがって条件決定部６４はステップＳ５３において、目標とすべき光源１５の光量Ｌ２を上記式（６）により算出する。
【００７１】
図２７は、本発明の第６実施例による検査条件決定方法のフローチャートであって、図２３に示す検査条件算出部６０が光源１５の光量を決定する方法を示す。本方法では、まず予め測定またはシミュレーションによって、ウエハ２が好適な光量で照明されている場合に検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じるグレイレベル差を、目標評価値として決定しておく。そして、図２５を参照して説明した方法と同様に欠陥情報から抽出される評価値が目標評価値と同じ値になるように光源１５の光量を決定する。
【００７２】
このため、図２３に示す標準欠陥データ記憶部５４には、標準欠陥データとして、上記目標評価値、本例ではウエハ２が好適な光量で照明されている場合に検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じるグレイレベル差を記憶する。このような目標評価値は、データ入力部４を介して外部から検査条件設定部５０に与えてもよいが、外観検査装置１内の顕微鏡部１０で撮像した撮像画像を用いて画像処理部２０で算出してもよい。図２３に示す検査条件設定部５０は、図２２に示す欠陥検出部２４から出力される欠陥情報を入力して、このような目標評価値を含む標準欠陥データを作成する標準欠陥データ作成部５５を備える。
【００７３】
ウエハ２が好適な光量で照明されている場合に検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じるグレイレベル差を、目標評価値として標準欠陥データに含める場合には、まず外観検査装置１の検査条件を変えながら何度か欠陥検出を行い、標準欠陥を良好に検出できる状態に設定しておく。そしてこの状態で、図２２に示す欠陥検出部２４から出力される欠陥情報を標準欠陥データ作成部５５に入力する。
標準欠陥データ作成部５５は、入力した欠陥情報のうちから、標準欠陥データ記憶部５４に記憶された標準欠陥の位置情報に基づいて、標準欠陥に係る欠陥情報を抽出する。
上述の通り欠陥検出部２４から出力される欠陥情報には、検出した欠陥の位置における検査画像と参照画像との間で検出されたグレイレベル差が含まれている。標準欠陥データ作成部５５は、抽出した標準欠陥の欠陥情報に含まれる、標準欠陥の位置において検査画像と参照標準との間で検出されたグレイレベルを取得して、それぞれの標準欠陥に関する標準欠陥データとして標準欠陥データ記憶部５３に記憶する。
【００７４】
図２７に戻り、評価値抽出部６６は、ステップＳ４１〜Ｓ４３において図２５に示すフローチャートのＳ１〜Ｓ３と同様に、評価値として欠陥情報に含まれる検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じるグレイレベル差ΔＧＬｓを決定する。
ステップＳ５４において条件決定部６４は、標準欠陥データ記憶部５４から、目標評価値として、ウエハ２が好適な光量で照明されている場合に検査画像と参照画像の間において標準欠陥の検出位置で生じるグレイレベル差ΔＧＬｔを入力する。
【００７５】
ステップＳ５５において条件決定部６４は、欠陥情報に含まれる評価値ΔＧＬｓと、目標評価値ΔＧＬｔとに応じて光源１５の光量Ｌ２を決定する。ここで検査画像と参照画像の間のグレイレベル差は光量に応じて比例するから、上記光量Ｌ２は次式、
Ｌ２＝Ｌ１×ΔＧＬｔ／ΔＧＬｓ        （７）
によって算出できる。上式（７）においてＬ１は、ステップＳ４１にて入力した欠陥情報を検出した時の現在の光源１５の光量を示す。
【００７６】
図２８は、図２０に示す検査条件決定部５０の第２構成例を示すブロック図である。図２８に示す検査条件決定部５０は、図２３に示す検査条件決定部５０と同様の構成を有しており、類似の構成要素について同一の参照符号を有することし、類似の構成要素が有する同じ機能については説明を省略する。
本構成の検査条件設定部５０は検査条件判定部７０を備える。検査条件判定部７０は、ある光学条件、すなわち顕微鏡部１０の光源１５の光量及び顕微鏡部１０のフォーカス状態等の下で撮影された撮像画像において、図２２に示す欠陥検出部２４により検出した標準欠陥の検出結果ＤＲが、与えられた検出目標値ＤＴと等しいか否かを判定する。
【００７７】
ここで標準欠陥の検出結果ＤＲとして、例えばウエハ２上の所定の領域において欠陥検出をした場合に検出された標準欠陥の数を使用してよい。
そして検査条件判定部７０にて、このような検出結果ＤＲが検出目標値ＤＴを満たすか否かを判定するために、標準欠陥データ記憶部５４には、検出目標値ＤＴとして上記所定の領域に設けられた標準欠陥の数を記憶してよい。標準欠陥データ記憶部５４に記憶される標準欠陥の数は、データ入力部４を介して外部から与えられてもよい。
【００７８】
また標準欠陥の検出結果ＤＲや検出目標値として標準欠陥の欠陥サイズを使用してよい。標準欠陥データ記憶部５４に記憶される標準欠陥の欠陥サイズの情報は、データ入力部４を介して外部から与えられてもよい。また図２２に示す欠陥検出部２４が、検出した欠陥のサイズを決定して欠陥情報に含めて出力する機能を有する場合には、かかる欠陥情報に基づいて、標準欠陥データ作成部５５にて標準欠陥の欠陥サイズの情報を作成して、これを標準欠陥データ記憶部５４に記憶してもよい。
標準欠陥データ作成部５５により標準欠陥の欠陥サイズの情報を作成する場合には、まず外観検査装置１の検査条件を変えながら何度か欠陥検出を行い、標準欠陥を良好に検出できる状態に設定しておく。そしてこの状態で、図２２に示す欠陥検出部２４から出力される欠陥情報を標準欠陥データ作成部５５に入力する。標準欠陥データ作成部５５は、入力した欠陥情報のうちから、標準欠陥データ記憶部５４に記憶された標準欠陥の位置情報に基づいて、標準欠陥に係る欠陥情報を抽出する。
標準欠陥データ作成部５５は、抽出した標準欠陥の欠陥情報に含まれる標準欠陥の欠陥サイズを取得して、それぞれの標準欠陥に関する標準欠陥データとして標準欠陥データ記憶部５３に記憶する。
【００７９】
検査条件設定部５２は、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に、検査条件の少なくとも１つの条件を変更する。上述のとおり「撮像を繰り返す」には、例えば撮像部１４が同じウエハ２について複数回撮像することも含まれ、また同様の標準欠陥が形成された異なるウエハ２のそれぞれを撮像することも含まれる。特に順次ウエハを交換しながらこれらの外観検査を行う間、外観検査装置１に順次入力される異なるウエハ２について１回以上撮像する行為も含む。さらに１つのウエハの１回の撮像中にウエハ２上の異なる領域を異なる時刻において撮像する行為も含む。
【００８０】
そして、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に検査条件設定部５２が光学状態を変更する場合には、検査条件判定部７０は、検査条件設定部５２によって変更された各光学条件の下で撮像された撮像画像において生成された欠陥情報を各々入力し、それぞれの撮像画像における検出結果ＤＲが、与えられた検出目標値ＤＴに等しいか否かを判定する。
また、撮像部１４がウエハ２の表面の撮像を繰り返す間に検査条件設定部５２が検出条件を変更する場合には、検査条件判定部７０は、検査条件設定部５２によって変更された検出条件で検出された欠陥の欠陥情報を各々入力し、撮像部１４から入力される撮像画像について生成された欠陥情報を入力し、この欠陥情報が示す検出結果ＤＲが、それぞれの撮像画像における検出結果ＤＲが、与えられた検出目標値ＤＴに等しいか否かを判定する。
【００８１】
そして上記の判定において欠陥情報から求めた検出結果ＤＲが、与えられた検出目標値ＤＴが至ったと判定すると、検査条件判定部７０は、検査条件設定部５２に検査条件の変更の停止を命令する検査条件変更停止信号を出力する。この結果として検査条件は、ウエハ２に設けられた標準欠陥を検出できる条件に設定される。
【００８２】
図２９は、図２８に示す検査条件判定部７０の構成例を示すブロック図である。検査条件判定部７０は検出結果取得部６７と判定部６５とを有する。
検出結果取得部６７は、図２２に示す欠陥検出部２４から検査条件判定部７０に入力される欠陥情報に基づいて、上記例示した検出結果ＤＲ、すなわち所定領域内で検出した標準欠陥の数や標準欠陥の欠陥サイズを取得する。
判定部６５は、検出結果取得部６７が取得した検出結果ＤＲが、標準欠陥データ記憶部５４に予め記憶された検出目標値ＤＴと等しいか否かを判定する。そして検出結果ＤＲが検出目標値ＤＴと等しい場合には、検査条件設定部５２に検査条件変更停止信号を出力する。
【００８３】
図３０の（Ａ）は、本発明の第７実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
ステップＳ６１において、判定部６５は標準欠陥データ記憶部５４に記憶された標準欠陥データに含まれる検出目標値ＤＴを入力する。
ステップＳ６２において、検査条件設定部５２は、検査条件、すなわち顕微鏡部１０の光学条件及び画像処理部の検出閾値Ｔｈを所定の状態に初期化する。なおステップＳ６２による検査条件の初期化は必須ではなく、現在の検査条件を用いてステップＳ６３に進んでもよい。
ステップＳ６２で設定された検査条件の下で、外観検査装置１による欠陥検査が行われると、その欠陥情報が検査条件判定部７０に入力される。検査条件判定部７０は入力された欠陥情報に基づいてステップＳ６３において検出結果ＤＲを取得する。図３０の（Ｂ）は図３０の（Ａ）に示すフローチャートで呼び出される検出結果取得ルーチンのフローチャートである。
【００８４】
ステップＳ７１において検査欠陥取得部６７は、図２２に示す欠陥検出部２４から欠陥情報を取得し、この中に含まれる標準欠陥にかかる欠陥情報だけをステップＳ７２において抽出する。このとき検査欠陥取得部６７は、標準欠陥データ記憶部５４に記憶された標準欠陥の位置情報を読み出し、読み出した標準欠陥の位置において検出された欠陥情報を抽出する。そしてステップＳ７３において検査欠陥取得部６７は抽出した標準欠陥の欠陥情報に基づいて検出結果ＤＲを決定する。
例えば、ウエハ２上の所定領域内において検出した標準欠陥の数を検出結果ＤＲとして使用する場合には、検査欠陥取得部６７は所定の領域内に検出された標準欠陥に関する欠陥情報の数をカウントすることにより検出結果ＤＲを決定する。
また標準欠陥の欠陥サイズを検出結果ＤＲとして使用する場合には、または抽出した標準欠陥の欠陥情報に含まれている当該標準欠陥の欠陥サイズを抽出する。
検査条件判定部７０は取得した検出結果ＤＲを検査条件設定部５２に出力し、検査条件設定部５２はこれを図示しない記憶手段に一次記憶する。
【００８５】
図３０の（Ａ）に戻りステップＳ６４において、検査条件設定部５２は検査条件の少なくとも一つを変更する。検査条件変更後のステップＳ６５において、検査条件判定部７０は、検出結果ＤＲを取得し検査条件設定部５２に出力する。
ステップＳ６６において、検査条件設定部５２は、ステップＳ６３で決定した検出結果ＤＲとステップＳ６５で決定した検出結果ＤＲのどちらが、検出目標値ＤＴにより近いかを判定することによって、検査条件を変更させるべき方向を決定する。
例えば検査条件設定部５２は、ステップＳ６３で決定した検出結果ＤＲよりもステップＳ６５で決定した検出結果ＤＲの方が検出目標値ＤＴに近ければ、以後の変更ステップ（Ｓ６７）による検出閾値の変更方向をステップＳ６４における変更方向と同じ方向に決定する。
反対にステップＳ６５で決定した検出結果ＤＲよりもステップＳ６３で決定した検出結果ＤＲの方が検出目標値ＤＴに近ければ、以後の変更ステップによる検出閾値の変更方向をステップＳ６４における変更方向と反対方向に決定する。
【００８６】
そしてステップＳ６７において、検査条件設定部５２は検査条件をステップＳ６６で決定した方向に変更する。ステップＳ６８において、検査条件判定部７０は検出結果ＤＲを取得する。
ステップＳ６９において、検査条件判定部７０は検出結果ＤＲと検出目標値ＤＴとの差が所定の値Δより小さいか否かを判定し、ＤＲとＤＴとの差（｜ＤＴ−ＤＲ｜）が所定の値Δより小さいときには検査条件変更停止信号を出力して検査条件設定部５２による検査条件の変更を停止させ、そうでないときはステップＳ６７に戻りステップＳ６７〜ステップＳ６９を繰り返す。
【００８７】
以上、本発明の実施例を、照明光を用いた光学式撮像手段により得た試料表面の撮像画像に現れる欠陥を検出する外観検査装置について説明した。しかし本発明はこれに限定されず、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などの電子線を用いた電子光学式撮像手段を用いて取得した試料表面の撮像画像に現れる欠陥を検出する外観検査装置にも適用可能である。
この場合、図５や図２０に示す検査条件決定部５０は、顕微鏡１０の光学条件の補正と同様に、電子光学式撮像手段に用いられる電子ビーム電流、電子銃への印加電圧、電子ビームの非点調整、フォーカス条件などの、電子光学系の設定条件を決定するために使用してよい。
同様に検査条件決定部５０は、電子光学式撮像手段により得られた電子線画像に現れる欠陥を検出する際に使用される欠陥の検出条件を決定するために使用してよい。
したがって、特許請求の範囲に記載される「光学系」およびその「光学条件」は、電磁波である光を扱う光学系及びその光学条件のほか、電子線を扱う電子光学系及びその電子光学系の設定条件も含まれるものとして使用される。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
本発明は、検査対象となる試料表面を撮像した画像を検査することによりこの試料表面に存在する欠陥を検出する外観検査装置及び外観検査方法に利用可能である。特に、半導体ウエハや、フォトマスク用基板、並びに液晶表示パネル用基板、液晶デバイス用基板などの表面の撮像画像に基づき、これらの表面に形成されたパターンの欠陥を検出する外観検査装置及び外観検査方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】従来の外観検査装置のブロック図である。
【図２】半導体ウエハ上のダイの配列を示す図である。
【図３】検出閾値計算部２３の構成例を示すブロック図である。
【図４】図３に示す検出閾値計算部による検出閾値計算処理の説明図である。
【図５】本発明の第１実施例による外観検査装置の全体ブロック図である。
【図６】図５に示す顕微鏡部の構成例を示すブロック図である。
【図７】図５に示す画像処理部の構成例を示すブロック図である。
【図８】標準欠陥の設置例を示す図である。
【図９】（Ａ）はウエハ２の表面に形成される本来のパターンを示す拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）のパターン上に標準を設けた様子を示す図である。
【図１０】図５に示す検査条件設定部の第１構成例を示すブロック図である。
【図１１】図１０に示す検査条件算出部の構成例を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第１実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【図１３】図１２における検出閾値決定方法の説明図である。
【図１４】標準欠陥グレイレベル差の決定方法の一例の説明図である。
【図１５】本発明の第２実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【図１６】図１５における検出閾値決定方法の説明図である。
【図１７】図５に示す検査条件設定部の第２構成例を示すブロック図である。
【図１８】図１７に示す検査条件判定部の構成例を示すブロック図である。
【図１９】（Ａ）は本発明の第３実施例による検査条件決定方法のフローチャートであり、（Ｂ）は（Ａ）に示すフローチャートで呼び出される仮検出閾値決定ルーチンのフローチャートである。
【図２０】本発明の第２実施例による外観検査装置の全体ブロック図である。
【図２１】図２０に示す顕微鏡部の構成例を示すブロック図である。
【図２２】図２０に示す画像処理部の構成例を示すブロック図である。
【図２３】図２０に示す検査条件設定部の第１構成例を示すブロック図である。
【図２４】図２３に示す検査条件算出部の構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明の第４実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【図２６】本発明の第５実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【図２７】本発明の第６実施例による検査条件決定方法のフローチャートである。
【図２８】図２０に示す検査条件設定部の第２構成例を示すブロック図である。
【図２９】図２８に示す検査条件判定部の構成例を示すブロック図である。
【図３０】（Ａ）は本発明の第７実施例による検査条件決定方法のフローチャートであり、（Ｂ）は（Ａ）に示すフローチャートで呼び出される検出結果取得ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１    外観検査装置
２    ウエハ
３、３ａ〜３ｄ    ダイ（チップ）
９、９１〜９９    標準欠陥
【図１】
2008039743.tif 000003
【図２】
2008039743.tif 000004
【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】
2008039743.tif 000019
【図１８】
2008039743.tif 000020
【図１９】
2008039743.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2008039743.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
2008039743.tif 000025
【図２４】
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【図２５】
2008039743.tif 000027
【図２６】
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【図２７】
2008039743.tif 000029
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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