(57)【要約】【課題】欠陥を適切に検出する検査装置を提供する。【解決手段】検査装置は、基板を撮像する撮像部２、撮像部２から画像信号が入力される検査出力部４およびコンピュータ５を有する。検査出力部４の画像メモリ４１は撮像部２が取得した被検査画像を記憶し、コンピュータ５において、画素値の変換に利用されるＬＵＴが画素値変換曲線に基づいて作成される。画素値変換曲線は、画像内の２つの領域の画素値の代表値にて極大および極小となる連続曲線とされ、画素値のばらつきの大きい領域の代表値における広がり角が他の領域の代表値における広がり角よりも大きくされる。被検査画像の画素値と対応する参照画像の画素値がそれぞれ画素値変換部４４ａ，４４ｂに入力されて変換され、比較検査部４５において変換後の被検査画像の画素値と変換後の参照画像の画素値とが比較されて欠陥判定が行われる。【選択図】　　　　図３
2004053337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有する対象物上のパターンの検査を行うパターン検査装置であって、
対象物を撮像して多階調の被検査画像のデータを取得する撮像部と、
参照画像のデータを記憶する記憶部と、
被検査画像または参照画像に基づいて第１の領域および第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する画素値変換手段と、
変換後の被検査画像の各画素の値と変換後の参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う判定手段と、
を備え、
前記画素値変換手段における変換曲線が、２つの代表値において極大および極小となる連続曲線であり、第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が第１の領域の代表値における広がり角よりも大きいことを特徴とするパターン検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のパターン検査装置であって、
前記画素値変換手段が、第１および第２の領域の画素値の分散をそれぞれ求め、変換曲線の各代表値における広がり角が前記分散に基づいて決定されることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項３】
請求項２に記載のパターン検査装置であって、
前記画素値変換手段における変換曲線が、折れ線であることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項４】
請求項３に記載のパターン検査装置であって、
前記画素値変換手段が、各代表値からのマハラノビス距離を示す折れ線を合成することにより変換曲線を生成することを特徴とするパターン検査装置。
【請求項５】
請求項１に記載のパターン検査装置であって、
前記画像値変換手段において、変換曲線の各代表値における広がり角が、第１および第２の領域における画素値のヒストグラムに基づいて決定されることを特徴とするパターン検査装置。
【請求項６】
第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有する対象物上のパターンの検査の際に画像を表示する画像表示装置であって、
多階調の被検査画像のデータを記憶する記憶部と、
第１の領域および第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する画素値変換手段と、
変換後の被検査画像を表示する表示部と、
を備え、
前記画素値変換手段における変換曲線が、２つの代表値において極大および極小となる連続曲線であり、第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が第１の領域の代表値における広がり角よりも大きいことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】
第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有するパターンの検査を行うパターン検査方法であって、
多階調の被検査画像のデータおよび参照画像のデータを準備する工程と、
前記被検査画像または前記参照画像に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する工程と、
変換後の前記被検査画像の各画素の値と変換後の前記参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う工程と、
を有し、
前記変換曲線が、２つの前記代表値において極大および極小となる連続曲線であり、前記第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が前記第１の領域の代表値における広がり角よりも大きいことを特徴とするパターン検査方法。
【請求項８】
第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有するパターンの検査をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、
多階調の被検査画像のデータおよび参照画像のデータを準備する工程と、
前記被検査画像または前記参照画像に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する工程と、
変換後の前記被検査画像の各画素の値と変換後の前記参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う工程と、
を実行させ、
前記変換曲線が、２つの前記代表値において極大および極小となる連続曲線であり、前記第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が前記第１の領域の代表値における広がり角よりも大きいことを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、対象物のパターンの検査を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体基板、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成されたパターンを検査する分野において、従来より主として多値画像による比較検査方式が用いられている。例えば、被検査画像と参照画像との画素値の差の絶対値を示す差分絶対値画像（以下、「差分画像」という。）を求め、差分画像において所定のしきい値よりも大きな画素値を有する領域が欠陥として検出される。また、被検査画像と参照画像の明るさ等の変動の影響を取り除くために、各画像を正規化する等して欠陥の判定を行う手法も実施されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、半導体基板上において比較的平坦な領域（以下、「背景領域」という。）に表面が粗い配線が形成されたパターンを検査する場合に、例えば、図１（ａ）に示す被検査画像９１（１ライン分の画素値のみを示している。）に対して、図１（ｂ）に示す参照画像９２が取得されたとすると、図１（ｃ）に示す差分画像９３が求められる。
【０００４】
ところが、通常、配線領域の画素値のばらつきは背景領域の画素値のばらつきよりも大きいことから、差分画像９３において、配線領域での画素値のばらつきにより生じる差分絶対値のばらつきが符号９３ｂにて例示するように大きくなることがある。その結果、被検査画像９１上の符号９１ａを付す位置の欠陥画素に対応する差分絶対値（図１（ｃ）において符号９３ａを付す。）よりも符号９３ｂを付す位置の差分絶対値が大きくなり、符号９３ａを付す位置の欠陥を検出するようにしきい値を設定すると、符号９３ｂを付す位置も欠陥として疑似検出されることとなる。一方、欠陥の疑似検出を避けるためにしきい値を高く設定すると、真欠陥の検出漏れが生じる恐れがある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、欠陥を適切に検出する方法を提供することを主たる目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有する対象物上のパターンの検査を行うパターン検査装置であって、対象物を撮像して多階調の被検査画像のデータを取得する撮像部と、参照画像のデータを記憶する記憶部と、被検査画像または参照画像に基づいて第１の領域および第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する画素値変換手段と、変換後の被検査画像の各画素の値と変換後の参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う判定手段とを備え、前記画素値変換手段における変換曲線が、２つの代表値において極大および極小となる連続曲線であり、第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が第１の領域の代表値における広がり角よりも大きい。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のパターン検査装置であって、前記画素値変換手段が、第１および第２の領域の画素値の分散をそれぞれ求め、変換曲線の各代表値における広がり角が前記分散に基づいて決定される。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のパターン検査装置であって、前記画素値変換手段における変換曲線が、折れ線である。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のパターン検査装置であって、前記画素値変換手段が、各代表値からのマハラノビス距離を示す折れ線を合成することにより変換曲線を生成する。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項１に記載のパターン検査装置であって、前記画像値変換手段において、変換曲線の各代表値における広がり角が、第１および第２の領域における画素値のヒストグラムに基づいて決定される。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有する対象物上のパターンの検査の際に画像を表示する画像表示装置であって、多階調の被検査画像のデータを記憶する記憶部と、第１の領域および第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する画素値変換手段と、変換後の被検査画像を表示する表示部とを備え、前記画素値変換手段における変換曲線が、２つの代表値において極大および極小となる連続曲線であり、第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が第１の領域の代表値における広がり角よりも大きい。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有するパターンの検査を行うパターン検査方法であって、多階調の被検査画像のデータおよび参照画像のデータを準備する工程と、前記被検査画像または前記参照画像に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する工程と、変換後の前記被検査画像の各画素の値と変換後の前記参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う工程とを有し、前記変換曲線が、２つの前記代表値において極大および極小となる連続曲線であり、前記第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が前記第１の領域の代表値における広がり角よりも大きい。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、第１の領域と前記第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域とを有するパターンの検査をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記プログラムのコンピュータによる実行は、前記コンピュータに、多階調の被検査画像のデータおよび参照画像のデータを準備する工程と、前記被検査画像または前記参照画像に基づいて前記第１の領域および前記第２の領域の画素値の代表値をそれぞれ算出し、前記被検査画像および前記参照画像の各画素の値を、前記代表値に基づく変換曲線を用いて変換する工程と、変換後の前記被検査画像の各画素の値と変換後の前記参照画像の対応する画素の値とを比較することにより前記各画素の判定を行う工程とを実行させ、前記変換曲線が、２つの前記代表値において極大および極小となる連続曲線であり、前記第２の領域の代表値における前記変換曲線の広がり角が前記第１の領域の代表値における広がり角よりも大きい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の一の実施の形態に係る検査装置１の構成を示す図である。検査装置１は、半導体基板（以下、「基板」という。）９上のパターンを検査する装置であり、基板９上の所定の領域を撮像して多階調の対象物画像のデータを取得する撮像部２、基板９を保持するステージ３、および、撮像部２に対してステージ３を相対的に移動するステージ駆動部３１を有する。
【００１５】
撮像部２は、照明光を出射する照明部２１、基板９に照明光を導くとともに基板９からの光が入射する光学系２２、および、光学系２２により結像された基板９の像を電気信号に変換する撮像デバイス２３を有する。ステージ駆動部３１はステージ３を図２中のＸ方向に移動するＸ方向移動機構３２、および、Ｙ方向に移動するＹ方向移動機構３３を有する。Ｘ方向移動機構３２はモータ３２１にボールねじ（図示省略）が接続され、モータ３２１が回転することにより、Ｙ方向移動機構３３がガイドレール３２２に沿って図２中のＸ方向に移動する。Ｙ方向移動機構３３もＸ方向移動機構３２と同様の構成となっており、モータ３３１が回転するとボールねじ（図示省略）によりステージ３がガイドレール３３２に沿ってＹ方向に移動する。
【００１６】
検査装置１は、電気的回路により構成される検査出力部４、および、各種演算処理を行うＣＰＵや各種情報を記憶するメモリ等により構成されたコンピュータ５をさらに有する。検査出力部４は撮像部２から対象物画像を示すデータを取得して画素毎に欠陥の判定を行い、コンピュータ５は、欠陥の判定に利用される画素値変換曲線を生成するとともに検査装置１の他の構成を制御する制御部としての役割を担う。さらに、検査出力部４およびコンピュータ５は画素値変換曲線を利用した画像表示装置としての機能を果たす。
【００１７】
図３は検査出力部４の構成およびコンピュータ５により実現される演算部５０の機能構成を示す図である。なお、演算部５０に接続されたディスプレイ５５はコンピュータ５が有する構成である。以下、検査出力部４の構成および演算部５０の機能構成について説明しつつ、検査装置１が欠陥の判定を行う処理について説明を行う。
【００１８】
検査装置１では、コンピュータ５がステージ駆動部３１を制御して撮像部２の撮像位置を基板９上の所定の位置へと相対的に移動し、撮像部２によって撮像された対象物画像のデータが検査出力部４の画像メモリ４１に記憶されて準備される。
【００１９】
図４（ａ）は、対象物画像中の１ラインの画素値により被検査画像６１１，６１２（以下、「被検査画像６１」と総称する。）を例示する図であり、図４（ａ）の被検査画像６１が画像メモリ４１において対象物画像の一部として記憶されている。対象物画像は、例えば、基板９上のパターンが周期的に配列された領域を撮像して得られる画像であり、パターンの周期毎に対象物画像の一部が被検査画像６１として取り扱われる。図４（ａ）では被検査画像６１１からパターンの周期の整数倍だけ離れた領域が被検査画像６１２として特定されている。
【００２０】
また、被検査画像６１は、図４（ａ）において符号６１ａを付した暗い領域および符号６１ｂを付した明るい領域を有し、暗い領域６１ａと比べて明るい領域６１ｂの画素値のばらつきが大きくなっている（例えば、表面粗さやノイズが大きくなっている。）。明るい領域６１ｂは例えば、基板９上に形成された配線の領域に対応し、暗い領域６１ａはその他の領域（背景領域）に対応する。
【００２１】
対象物画像のデータが準備されると、続いて、演算部５０の各機能構成がルックアップテーブル（以下、「ＬＵＴ」という。）を作成する処理を行う。この処理では、画素値の変換に利用される画素値変換曲線が生成され、演算部５０のメモリ５３１に画素値変換曲線を離散化したデータがＬＵＴデータ８１として記憶される。なお、ＬＵＴ作成処理については、欠陥判定処理の説明後に詳述する。
【００２２】
ＬＵＴデータ８１が作成されると、被検査画像６１の画素値が画像メモリ４１から画素値変換部４４ａおよび遅延処理回路４２に順次出力される。遅延処理回路４２は入力された画素値を適宜遅延して参照画像メモリ４３へと出力し、参照画像メモリ４３にはパターン周期の整数倍に相当する画素数の画素値が記憶される。これにより、画像メモリ４１から画素値変換部４４ａに出力された被検査画像６１の画素値に対して、パターンの周期の整数倍だけ先行して出力された被検査画像６１の画素値が参照画像メモリ４３から画素値変換部４４ｂに入力される。
【００２３】
具体的には、図４（ａ）の被検査画像６１において右側の画素値から出力されるとすると、被検査画像６１２の各画素が画像メモリ４１から出力される際には、パターンの周期の整数倍だけ先行して出力された被検査画像６１１の対応する画素値が参照画像メモリ４３から出力される。すなわち、被検査画像６１２の各画素が検査される際には、参照画像メモリ４３に記憶された被検査画像６１１が参照画像として取り扱われる。以下、被検査画像６１１を参照画像６１１と呼ぶ。なお、参照画像中に存在する欠陥を低減するために、参照画像は被検査画像６１２からパターンの整数倍離れた複数の被検査画像に基づいて（例えば、平均値画像が参照画像として）求められてもよい。
【００２４】
画素値変換部４４ａ，４４ｂでは、ＬＵＴデータ８１に従って入力された画素値を変換し、変換後の画素値が比較検査部４５へとそれぞれ出力される。また、画素値変換部４４ａにて変換された被検査画像６１２の画素値は演算部５０にも出力される。詳細については後述するが、画素値変換部４４ａ，４４ｂではＬＵＴに基づいて、暗い領域６１ａのコントラストを高め、明るい領域６１ｂのコントラストを相対的に低下させる変換が行われる。
【００２５】
比較検査部４５は、変換後の被検査画像６１２の画素値と変換後の参照画像６１１の対応する画素値とから差分絶対値を求め、予め設定されたしきい値に基づいて欠陥または非欠陥（すなわち、正常）の判定が行われる。判定結果は演算部５０へと出力され、メモリ５３１に記憶される。
【００２６】
以上の処理が画像メモリ４１から順次出力される各画素値に対して繰り返され、検査装置１では被検査画像６１２の各画素に対する欠陥の判定結果が検査結果データ８２としてメモリ５３１に記憶される。また、画素値変換部４４ａよる変換後の被検査画像６１２のデータも変換画像データ８３としてメモリ５３１に記憶され、変換画像データ８３に基づく画像信号がディスプレイ５５に入力されることにより変換後の被検査画像６１２が表示される。検査結果についても欠陥または非欠陥を示す２値化画像としてディスプレイ５５に表示されてよい。
【００２７】
次に、画素値の変換に用いられるＬＵＴを作成する処理について説明を行う。ＬＵＴ作成処理は主として図３中の演算部５０において行われる。なお、前述のように演算部５０の機能はコンピュータ５のＣＰＵ等により実現されるが、これらの機能は専用の電気的回路により実現されてもよく、部分的に電気的回路が用いられてもよい。
【００２８】
図５はコンピュータ５がＬＵＴを作成する処理の流れを示す図である。まず、画像メモリ４１から被検査画像６１（すなわち、被検査画像６１２および被検査画像（参照画像）６１１）のデータがコンピュータ５の領域分割部５０１へと出力され、被検査画像６１の各画素が属すべき領域の種類（例えば、背景領域と配線領域）を特定するためのしきい値（以下、「領域判定しきい値」という。）が求められる（ステップＳ１１）。なお、図５に示すＬＵＴを作成する処理は、原則として各被検査画像６１（被検査画像６１２および被検査画像（参照画像）６１１のそれぞれ）に対して実行される。
【００２９】
領域判定しきい値を求める手法としては様々な手法が用いられてもよいが、例えば、ＮＯＢＵＹＵＫＩ　ＯＴＳＵによる「Ａ　Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ　Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　Ｍｅｔｈｏｄ　ｆｒｏｍ　Ｇｒａｙ−Ｌｅｖｅｌ　Ｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ」（ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ　ＯＮ　ＳＹＳＴＥＭＳ，　ＭＡＮ，　ＡＮＤ　ＣＹＢＥＲＮＥＴＩＣＳ，　ＶＯＬ．ＳＭＣ−９，　ＮＯ．１，　ＪＡＮＵＲＡＲＹ　１９７９，　ｐｐ．６２−６６）に開示された手法が用いられる。この手法では、しきい値の適切さを評価する値として、クラス（しきい値により分離される画素値群）内分散およびクラス間分散に基づくクラス分離度を採用し、クラス分離度が最大となるようにしきい値が求められる。この手法により、画像を２つの領域に分ける際に、画素値のヒストグラムが双峰性を有しない場合であってもノンパラメトリックに最適なしきい値を安定して求めることができる。
【００３０】
領域判定しきい値が求められると、領域分割部５０１において、被検査画像６１の各画素の属する領域種別が特定される（ステップＳ１２）。図４（ａ）の被検査画像６１では、領域判定しきい値により、暗い領域６１ａに属する画素値と明るい領域６１ｂに属する画素値とが特定され、領域を特定するデータが付与された被検査画像６１のデータが統計値算出部５０２へと出力される。
【００３１】
統計値算出部５０２では、各領域６１ａ，６１ｂ毎の画素値の代表値および分散が算出され（ステップＳ１３）、ＬＵＴ作成部５０３において、ＬＵＴが代表値および分散に基づいて作成される（ステップＳ１４）。
【００３２】
ＬＵＴを作成する際には、まず、各領域６１ａ，６１ｂにおける画素値の代表値と画素値ｉとの間のマハラノビス距離が求められる。マハラノビス距離は、各領域の画素値の標準偏差により正規化した空間での距離（画素値の差）であり、代表値として領域に属する画素の値の平均値を採用することにより、ある画素値と平均値との間のマハラノビス距離は、領域内の画素値のばらつきの影響を受けない自然な距離となる。
【００３３】
具体的には、統計値算出部５０２において求められた暗い領域６１ａに関する平均値および分散がμａ，σａ２であり、明るい領域６１ｂに関する平均値および分散がμｂ，σｂ２であるとすると、暗い領域６１ａにおける平均値μａと画素値ｉとの間のマハラノビス距離Ｄａ（ｉ）は数１で示され、明るい領域６１ｂにおける平均値μｂと画素値ｉとの間のマハラノビス距離Ｄｂ（ｉ）は数２で示される。なお、ここでは代表値として平均値μａ，μｂが利用されているが、代表値は中央値等であってもよい。以下の説明では、平均値μａ，μｂをそれぞれ代表値μａ，μｂと呼ぶ。
【００３４】
【数１】
2004053337.tif 000003
【００３５】
【数２】
2004053337.tif 000004
【００３６】
図６（ａ）ないし（ｅ）は画素値変換曲線が生成される様子を説明するための図であり、図６（ａ）および（ｂ）はそれぞれ数１および数２により示されるマハラノビス距離Ｄａ（ｉ），Ｄｂ（ｉ）と画素値ｉとの関係を示す図である。図６（ａ）および（ｂ）が示すように、代表値μａ，μｂと画素値ｉとの差が大きくなるに従ってマハラノビス距離Ｄａ（ｉ），Ｄｂ（ｉ）は大きくなるが、その割合は数１および数２が示すように分散σａ２，σｂ２の平方根である標準偏差σａ，σｂに反比例する。
【００３７】
マハラノビス距離Ｄａ（ｉ），Ｄｂ（ｉ）が求められると、被検査画像６１の全体（すなわち、暗い領域６１ａおよび明るい領域６１ｂを合わせた全体の領域）における距離Ｄ（ｉ）が、Ｄ（ｉ）＝ｍｉｎ（Ｄａ（ｉ），Ｄｂ（ｉ）））として図６（ｃ）のように求められる。図６（ｃ）において、代表値μａ，μｂ間でＤａ（ｉ）とＤｂ（ｉ）とが交わる点の画素値をｔとすると、画素値ｔは数３のように代表値μａ，μｂ間を標準偏差σａおよびσｂで内分する値となる。
【００３８】
【数３】
2004053337.tif 000005
【００３９】
続いて、図６（ｃ）に基づいて「暗い領域６１ａらしさ」または「明るい領域６１ｂらしさ」を示す指標となる寄与確率Ｐ（ｉ）を求める。具体的には、図６（ｃ）において、距離Ｄ（ｉ）が０となる代表値μａ，μｂが、最も暗い領域６１ａまたは最も明るい領域６１ｂらしい画素値ｉであるといえるため、画素値μａ，μｂにおける寄与確率Ｐ（ｉ）が１とされる。また、画素値ｔにおける寄与確率Ｐ（ｉ）が０とされ、画素値（μａ−（ｔ−μａ）），（μｂ＋（μｂ−ｔ））（以下、それぞれ「画素値ｔ１」、「画素値ｔ２」という。）における寄与確率Ｐ（ｉ）も０とされる。
【００４０】
そして、画素値ｔ１，μａ，ｔ，μｂ，ｔ２における点を結ぶことにより、寄与確率Ｐ（ｉ）を示す曲線が図６（ｄ）のように作成される。すなわち、点（μａ，１）および点（ｔ，０）を結ぶ線分を直線（ｉ＝μａ）を中心として対称に配置し、点（ｔ，０）および点（μｂ，１）を結ぶ線分を直線（ｉ＝μｂ）を中心として対称に配置することにより、図６（ｄ）に示す折れ線が得られる。なお、画素値ｔ１より小さい範囲および画素値ｔ２より大きい範囲が存在する場合には、これらの範囲における寄与確率Ｐ（ｉ）は０とされる。
【００４１】
前述のように画素値ｔは代表値μａ，μｂ間を標準偏差σａ対σｂで内分する値であるため、図６（ｄ）の寄与確率Ｐ（ｉ）を示す曲線において、点（μａ，１）および点（ｔ，０）を結ぶ線の傾きが、点（ｔ，０）および点（μｂ，１）を結ぶ傾きの（−σｂ／σａ）倍となる。すなわち、各代表値μａ，μｂにおける点と画素値ｔにおける点とを結んだ線の傾きは各領域の分散σａ２，σｂ２に基づいて決定されることとなる。
【００４２】
寄与確率Ｐ（ｉ）が求められると、画素値ｉがｔより小さい範囲の寄与確率Ｐ（ｉ）の符号を反転し、さらに、範囲（−１〜１）を所望の画素値の範囲（例えば、０〜２５５）に変換することにより、図６（ｅ）に示す画素値変換曲線ｆ（ｉ）が生成される。そして、画素値ｉと画素値変換曲線ｆ（ｉ）の値とが対応付けられたＬＵＴがＬＵＴデータ８１としてメモリ５３１に記憶され、前述のように画素値変換部４４ａ，４４ｂにおいて、求められたＬＵＴに基づいて画素値の変換が行われる。
【００４３】
次に、図４（ａ）の被検査画像６１２および参照画像６１１が変換される様子について説明を行う。図４（ｂ）および（ｃ）に被検査画像６１２および参照画像６１１の変換後の画像を示す。なお、実際には、検査出力部４の画素値変換部４４ａ，４４ｂでは画素値毎にＬＵＴに基づく変換が行われるが、説明の便宜上、図４（ｂ）および（ｃ）では画像（画像中の１ライン分の画素値）として示している。
【００４４】
ここで、図４（ａ）中の被検査画像６１２の暗い領域６１ａにおいて符号６１２ａを付した位置の欠陥画素（以下、「欠陥画素６１２ａ」という。）の画素値ｉ１、および、明るい領域６１ｂにおいて符号６１２ｂを付した位置の非欠陥画素（以下、「非欠陥画素６１２ｂ」という。）の画素値ｉ２について注目する。図４（ａ）において、変換前の画素値ｉ１と暗い領域６１ａの代表値μａとの差ｄ１と、変換前の画素値ｉ２と明るい領域６１ｂの代表値μｂとの差ｄ２とが同じであると仮定すると、図４（ｂ）に示すように、画素値ｉ１の変換後の画素値ｆ（ｉ１）と変換後の代表値ｆ（μａ）との差ｄ３が、画素値ｉ２の変換後の画素値ｆ（ｉ２）と変換後の代表値ｆ（μｂ）との差ｄ４よりも大きくなる。
【００４５】
なぜならば、明るい領域６１ｂの画素値のばらつき（分散σｂ２）が暗い領域６１ａの画素値のばらつき（分散σａ２）よりも大きい場合、図６（ｅ）に示す画素値変換曲線ｆ（ｉ）により、暗い領域６１ａの欠陥画素６１２ａの画素値ｉ１が変換される（コントラスト強調される）度合いが、明るい領域６１ｂの非欠陥画素６１２ｂの画素値ｉ２の変換よりも相対的に大きくなるからである。
【００４６】
ここで、図６（ｅ）において、広がり角θ１を、暗い領域６１ａの代表値μａと画素値ｉ１（ただし、ｔ１≦ｉ１≦ｔ）との差ｄ１の、変換後の代表値ｆ（μａ）と変換後の画素値ｆ（ｉ１）との差ｄ３に対する割合（すなわち、θ１＝｜ｄ１／ｄ３｜）と定義し、広がり角θ２を、明るい領域６１ｂの代表値μｂと画素値ｉ２（ただし、ｔ≦ｉ２≦ｔ２）との差ｄ２の、変換後の代表値ｆ（μｂ）と変換後の画素値ｆ（ｉ２）との差ｄ４に対する割合（すなわち、θ２＝｜ｄ２／ｄ４｜）と定義した場合、差ｄ１と差ｄ２とが同じであれば、極大値（すなわち、明るい領域６１ｂの代表値μｂにおける値）側の広がり角θ２が極小値（すなわち、暗い領域６１ａの代表値μａにおける値）側の広がり角θ１よりも大きくすることにより、上記変換特性を有する画素値変換曲線が得られると一般的に表現することができる。
【００４７】
図６（ｅ）では画素値変換曲線が簡素化された折れ線であるため、広がり角と折れ線の傾きの逆数の絶対値とが一致するが、画素値変換曲線が互いに等しい任意の大きさの差ｄ１，ｄ２に対して（θ１＜θ２）が成り立つ限り、画素値変換曲線が折れ線でない曲線であっても、上記変換特性を得ることができる。なお、互いに等しい任意の大きさの差ｄ１，ｄ２に対して極大値側の広がり角θ２が常に極小値側の広がり角θ１よりも大きいという条件が満たされる場合、画素値変換曲線の極小点近傍を上下反転して極小点と極大点とを一致させると、極小点近傍が極大点近傍に包含されることとなる。ただし、広がり角は極値近傍の曲線の広がりを示す指標値であるならば、他の指標値が用いられてもよい。
【００４８】
以上に説明した画素値変換曲線により、画素値のばらつきが小さい暗い領域６１ａにおける代表値μａとの差に応じたコントラスト強調の度合いが、画素値のばらつきが大きい明るい領域６１ｂにおける代表値μｂとの差に応じたコントラスト強調の度合いよりも相対的に大きくなるような変換が行われる。その結果、各領域６１ａ，６１ｂにおいて画素値のばらつきに応じた適切な画素値の変換が実現される。
【００４９】
ＬＵＴにより被検査画像６１２および参照画像６１１が適切に変換されると、変換後の被検査画像６１２の画素値および参照画像６１１の画素値から、図４（ｄ）に示すような差分絶対値の画像（欠陥画素６１２ａに対応するピーク６３ａが非欠陥画素６１２ｂに対応するピーク６３ｂよりも大きい画像）が得られる。そして、所定のしきい値により、欠陥画素６１２ａは欠陥として判定されるとともに、画素値のばらつきの影響を受けた非欠陥画素６１２ｂは非欠陥として判定され、各領域における画素値のばらつきに応じた適切な欠陥検査が実現される。また、検査出力部４およびコンピュータ５は画像表示装置としても機能し、適切に変換された被検査画像がディスプレイ５５に表示される。
【００５０】
以上のように、検査装置１では、各領域における代表値からのマハラノビス距離を示す折れ線を合成することにより画素値変換曲線ｆ（ｉ）が生成される。画素値変換曲線ｆ（ｉ）は、第１の領域（領域６１ａ）および第１の領域と比べて画素値のばらつきが大きい第２の領域（領域６１ｂ）の２つの代表値において極小および極大となる連続曲線であり、第２の領域の代表値における画素値変換曲線ｆ（ｉ）の広がり角が、第１の領域の代表値における広がり角よりも大きくされる。これにより、第１の領域における代表値との差に応じたコントラスト強調の度合いが、第２の領域における代表値との差に応じたコントラスト強調の度合いよりも相対的に大きくなるような変換が実現される。その結果、領域毎に画素値のばらつきが異なる被検査画像６１２であっても適切に画素値の変換が行われ、欠陥の疑似検出や真欠陥の検出漏れが抑制され、欠陥を適切に検出することができる。また、検査出力部４およびコンピュータ５により、適切に変換された被検査画像６１２を表示することも実現される。
【００５１】
次に、ＬＵＴ作成処理の他の例について説明を行う。なお、図５のステップＳ１１〜Ｓ１３の動作は上述した例と同様であり、以下、ステップＳ１４の動作から説明を行う。
【００５２】
ステップＳ１３において求められた第１の領域および第２の領域の代表値μａ，μｂ（ただし、μａ＜μｂ）並びに分散σａ２，σｂ２から、数３を利用して画素値ｔを求め、画素値ｔにおける値を０とし、画素値μａにおける値を１とした正規分布にほぼ比例した分布Ｐａ（ｉ）（ただし、画素値ｔにおいて０となるように適宜修正される。）と、画素値ｔにおける値を０とし、画素値μｂにおける値を１とした正規分布にほぼ比例した分布Ｐｂ（ｉ）とが作成される。そして、分布Ｐａ（ｉ），Ｐｂ（ｉ）を合成することにより、図７（ａ）に示す寄与確率Ｐ（ｉ）が取得される。続いて、図７（ａ）において、分布Ｐａ（ｉ）に対応する部分の符号を反転し、寄与確率Ｐ（ｉ）の範囲を所望の画素値の範囲に変換することにより、図７（ｂ）に示す画素値変換曲線ｆ（ｉ）が作成される。
【００５３】
これにより、画素値変換曲線ｆ（ｉ）の代表値μａ，μｂにおける広がり角（画素値ｉと代表値との差の値に応じて変化する広がり角となる。）が第１の領域および第２の領域における正規分布を示す画素値のヒストグラムの形状に基づいて決定される。すなわち、（σａ２＜σｂ２）の場合には、画素値ｉと代表値との任意の差の値に対して、代表値μｂにおける広がり角が代表値μａにおける広がり角よりも大きくなり、第１の領域における代表値μａとの差に応じたコントラスト強調の度合いが、第２の領域よりも相対的に大きくなる変換が行われ、（σａ２＞σｂ２）の場合には、画素値ｉと代表値との任意の差の値に対して、代表値μａにおける広がり角が代表値μｂにおける広がり角よりも大きくなり、第２の領域における代表値μｂとの差に応じたコントラスト強調の度合いが、第１の領域よりも相対的に大きくなる変換が行われる。その結果、適切に画素値の変換および欠陥の検出が行われる。なお、画素値変換曲線ｆ（ｉ）は実際の被検査画像や参照画像の画素値のヒストグラムから作成されてもよい。
【００５４】
以上、検査装置１について説明を行ってきたが、検査装置１の検査出力部４の機能はコンピュータ５により実現されてもよい。以下、コンピュータ５が演算部５０に加えて検査出力部４としての動作を行う場合について説明を行う。
【００５５】
コンピュータ５は、図８に示すように、各種演算処理を行うＣＰＵ５１、基本プログラムを記憶するＲＯＭ５２および各種情報を記憶するＲＡＭ５３（図３のメモリ５３１に対応する。）をバスラインに接続した一般的なコンピュータシステムの構成となっている。バスラインにはさらに、情報記憶を行う固定ディスク５４、画像等の各種情報の表示を行うディスプレイ５５、操作者からの入力を受け付けるキーボード５６ａおよびマウス５６ｂ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体８から情報の読み取りを行う読取装置５７、並びに、検査装置１の他の構成との間で信号を送受信する通信部５８が、適宜、インターフェイス（Ｉ／Ｆ）を介する等して接続される。
【００５６】
コンピュータ５には、事前に読取装置５７を介して記録媒体８からプログラム８０が読み出され、固定ディスク５４に記憶される。そして、プログラム８０がＲＡＭ５３にコピーされるとともにＣＰＵ５１がＲＡＭ５３内のプログラムに従って演算処理を実行することにより（すなわち、コンピュータがプログラムを実行することにより）、コンピュータ５が演算部５０に加えて検査出力部４としての動作を行う。
【００５７】
図９は、コンピュータ５が欠陥判定の処理を行う動作の流れを示す図である。コンピュータ５では、まず、撮像部２からの信号を受けて対象物画像のデータが固定ディスク５４に記憶され（予め記憶されていてもよい。）、対象物画像中の被検査画像および参照画像がＣＰＵ５１により特定されてアクセスが可能な状態で準備される（ステップＳ２１）。続いて、被検査画像および参照画像のデータが演算部５０へと出力され、演算部５０においてＬＵＴが作成される（ステップＳ２２）。なお、ＬＵＴが作成される処理については、図５のステップＳ１１〜Ｓ１４と同様である。
【００５８】
ＬＵＴが作成されると、ＣＰＵ５１により被検査画像および参照画像の各画素がＬＵＴに基づいて変換され、変換後の被検査画像および変換後の参照画像が求められる（ステップＳ２３）。そして、変換後の被検査画像の１つの画素が特定され（ステップＳ２４）、対応する変換後の参照画像の画素値との差分絶対値が求められるとともに所定のしきい値と比較され、欠陥画素であるか否かが判定される（ステップＳ２５）。ステップＳ２４，Ｓ２５が変換後の被検査画像の各画素について繰り返されることにより、変換後の被検査画像の全画素に対する欠陥判定が完了する（ステップＳ２６）。これにより、適切に変換された被検査画像と参照画像とが求められ、被検査画像の各画素に関する欠陥の検出を適切に行うことができる。なお、コンピュータ５では被検査画像の全画素がまとめて変換されるものとして説明したが、１つの画素の値の変換が行われるごとに１つの画素について判定が行われてもよい。
【００５９】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００６０】
上記実施の形態では、被検査画像６１２および参照画像６１１のそれぞれからＬＵＴ（すなわち、画素値変換曲線）が生成されると説明したが、ＬＵＴは被検査画像６１２のみから、あるいは、参照画像６１１のみから生成されてもよい。
【００６１】
別途準備された参照画像（例えば、基板９上の欠陥が存在しない検査対象領域を撮像することにより準備されたり、予め参照画像メモリ４３に記憶された画像等）が利用される場合は、被検査画像は必ずしも周期性を有する画像である必要はない。さらに、画素値のばらつきのない参照画像（例えば、設計データから生成された画像）が準備され、変換後の参照画像が実質的に元の参照画像と同等とされる場合には、被検査画像の画素値のみがＬＵＴに基づいて変換されてもよい。
【００６２】
対象物画像の全体において、被検査画像の各領域における代表値や分散等の特徴量が類似していることが既知であるならば、ＬＵＴが一部の被検査画像から作成され、対象物画像内の全ての被検査画像に対して、作成されたＬＵＴが利用されてもよい。また、局所的に画素値のばらつきが異なる領域が存在する場合には、その領域が分割されて、別途、ＬＵＴが作成されて欠陥判定処理が行われてもよい。
【００６３】
検査装置１は必ずしも撮像部２において取得された被検査画像に対して欠陥判定処理を行う必要はなく、別途準備された被検査画像に対して欠陥判定処理が行われてもよい。
【００６４】
寄与確率Ｐ（ｉ）の値が０とされる画素値ｔは、必ずしも数３から算出される必要はなく、例えば、検査結果に基づいて決定された他の値が利用されてもよい。
【００６５】
上記実施の形態では、半導体の基板９に対して欠陥検査が行われるが、検査装置１は、カラーフィルタ、シャドウマスク、プリント配線基板等に形成されたパターンの検査にも利用することができる。すなわち、検査装置１はパターンが形成された基板の検査に適している。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１ないし５、並びに、請求項７および８の発明では、被検査画像を各領域の画素値のばらつきに応じて適切に変換することができ、欠陥を適切に検出することができる。
【００６７】
また、請求項６の発明では、適切に変換された被検査画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は被検査画像を示す図であり、（ｂ）は参照画像を示す図であり、（ｃ）は差分画像を示す図である。
【図２】検査装置の概略構成を示す図である。
【図３】検査出力部の構成および演算部の機能構成を示す図である。
【図４】（ａ）は被検査画像および参照画像を示す図であり、（ｂ）は変換後の被検査画像を示す図であり、（ｃ）は変換後の参照画像を示す図であり、（ｄ）は差分画像を示す図である。
【図５】ＬＵＴを作成する処理の流れを示す図である。
【図６】（ａ）ないし（ｅ）は画素値変換曲線が生成される様子を説明するための図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）はＬＵＴ作成処理の他の例を説明するための図である。
【図８】コンピュータの構成を示す図である。
【図９】欠陥判定の処理の流れを示す図である。
【符号の説明】
１　検査装置
２　撮像部
４　検査出力部
５　コンピュータ
９　基板
４３　参照画像メモリ
４４ａ，４４ｂ　画素値変換部
４５　比較検査部
５５　ディスプレイ
６１，６１２　被検査画像
６１ａ　暗い領域
６１ｂ　明るい領域
８０　プログラム
６１１　参照画像
Ｓ２１〜Ｓ２３，Ｓ２５　ステップ
μａ，μｂ　代表値
【図１】
2004053337.tif 000006
【図２】
2004053337.tif 000007
【図３】
2004053337.tif 000008
【図４】
2004053337.tif 000009
【図５】
2004053337.tif 000010
【図６】
2004053337.tif 000011
【図７】
2004053337.tif 000012
【図８】
2004053337.tif 000013
【図９】
2004053337.tif 000014