(57)【要約】【課題】従来、深紫外光による照明光を用いた観察画像は単一色の画像であるため、カラー化を図ったが、特定領域を特徴化する手法として独自に色を与えるカラー化であったため被検体の元色とは異なったり、可視画像と濃淡画像における色強度信号を記憶するための複数の色強度メモリが必要となり構成が複雑となっている。【解決手段】本発明は、被検体の観察領域における可視光によるカラー画像と同観察領域における深紫外光による画像の輝度値による回帰曲線を利用した深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式によるルックアップテーブルを作成し、このテーブルにより深紫外光画像をカラー画像化して表示し、被検体の外観検査を行う外観検査装置である。【選択図】    図１
2005274142.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光の照明される被検体の観察領域を観察する可視光観察部と、
可視光照明下の前記観察領域を撮像する可視光撮像部と、
深紫外光で照明される前記観察領域の一部を検査領域として観察する深紫外光観察部と、
深紫外光照明下の前記検査領域を撮像する深紫外光撮像部と、
前記深紫外光画像の検査領域における各画素の輝度情報と、これらの各画素と前記可視光画像における観察領域内で座標的に略同じ位置の各画素の色情報とを関連づけた深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換を行うルックアップテーブルと、を具備し、
前記観察画像内の前記検査領域の単一色の深紫外光画像に対して、前記ルックアップテーブルによる変換を可視光画像の色情報を与え、カラー化された観察画像を生成して、このカラー観察画像により外観検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項２】
可視光の照明される被検体の観察領域を観察する可視光観察部と、
可視光照明下の前記観察領域を撮像する可視光撮像部と、
深紫外光で照明される前記観察領域の一部を検査領域として観察する深紫外光観察部と、
深紫外光照明下の前記検査領域を撮像する深紫外光撮像部と、
撮像された前記検査領域の深紫外光画像を構成する各画素に対して、隣同士の画素の輝度値を比較し、輝度値の変化による境界線を検出するエッジ検出部と、
前記深紫外光画像の検査領域において前記境界線で囲まれた領域内の第１の画素の輝度情報と、前記可視光画像の観察領域内で前記第１の画素と座標的に略同じ位置の第２の画素の色情報とを関連づけた深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式からなるルックアップテーブルと、を具備し、
前記検査領域の深紫外光画像でエッジ検出された境界線に囲まれた領域毎に、前記ルックアップテーブルの深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換を行う際に、変換対象の画素が深紫外光画像内の検査領域のいずれの領域に含まれるか判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換してカラー化された観察画像を生成し、このカラー観察画像により外観検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項３】
可視光の照明される被検体の観察領域を観察する可視光観察部と、
可視光照明下の前記観察領域を撮像する可視光撮像部と、
深紫外光で照明される前記観察領域の一部を検査領域として観察する深紫外光観察部と、
深紫外光照明下の前記検査領域を撮像する深紫外光撮像部と、
前記可視光撮像部により撮像された前記観察領域の可視光画像を構成する各画素に対して、隣同士の画素の色度値を比較し、色度値の変化による境界線を検出するエッジ検出部と、
前記可視光画像の前記境界線に対応する深紫外光画像内の位置に境界線を設定し、その境界線に囲まれた領域毎に、深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式からなるルックアップテーブルと、を具備し、
前記ルックアップテーブルにて、前記深紫外光画像における前記検査領域の画素の輝度値をＲＧＢ輝度値を変換する際に、該検査領域の画素が前記エッジ検出部による境界線で囲まれた領域のいずれに含まれているかを画素位置情報から判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換してカラー化された観察画像を生成し、このカラー観察画像により外観検査を行うことを特徴とする外観検査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３に記載の前記外観検査装置における前記ルックアップテーブルの深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式は、
Ｒ＝Ｓｒ（Ｉ）、Ｇ＝Ｓｇ（Ｉ）、Ｂ＝Ｓｂ（Ｉ）からなる。
但し、Ｉ：深紫外光画像（画素）の輝度、Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ：各回帰曲線の式、Ｒ，Ｇ，Ｂ：変換後のＲＧＢの可視光画像（画素）の輝度値とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単波長の光例えば、深紫外光により照明光された被検体の外観検査を行う外観検査装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、被検体となる半導体ウエハに形成された微細な回路パターンやメモリセル構造の外観を観察する場合、顕微鏡が搭載された外観検査装置を用いている。通常、この顕微鏡で微細な回路パターンやメモリセル構造を観察する際には、照明光として可視光領域では分解能が不足するため、深紫外光が用いられている。
【０００３】
この深紫外光のような単波長の照明光による観察像は、モノクロ画像しか作成することはできない。通常、モノクロ画像による観察においは、形状と輝度差（一色における階調）による情報が得られるが、色彩に関する情報は得ることはできない。従って、観察で得られる情報量が少なく、例えば、観察面上の傷やゴミの判別などの詳細な判別が難しい場合がある。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば、特許文献１には、輝度と色情報の対応表から成るルックアップテーブル（ＬＵＴ）を設けて、輝度に応じた疑似カラーを作成する方法が提案されている。  
また、同様に特許文献２には、可視光によるカラー画像とレーザ光によるモノクロ画像の重なった領域に対して、画素毎に可視光による色情報にモノクロ画像の輝度情報を乗じて、カラー画像を作成する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−０２３０６２公報
【特許文献２】特開平１１−０１４９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１は、単に画像の特定領域を特徴化することが目的であるため、原画像とはまったく異なるカラー画像となってしまう。つまり、取り込まれた画像信号の輝度値に基づき、輝度値の高い部分から低い部分即ち、明るい部分から暗い部分への変化に従い、「赤」、「緑」、「青」と割り付けている。従って、検体の元々の色とは全く異なったカラー画像が作成されている。
【０００６】
また、前述した特許文献２では、可視画像と濃淡画像における色強度信号を記憶するための複数の色強度メモリが必要となり、これらを使用して内部演算した結果を画像メモリに出力することにより、カラー画像化を実現している。このため、画面の大きさに準じて多数のメモリが必要となっている。
【０００７】
そこで本発明は、単波長の単色照明光を用いて被検体を観察する場合、予め撮像した可視光によるカラー画像の色情報によるルックアップテーブルに基づき、単色照明光による被検体像の領域に対応づけたカラー化処理を施した観察像を生成して、被検体の原色に忠実な観察像により外観検査を行う外観検査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するために、可視光の照明される被検体の観察領域を観察する可視光観察部と、可視光照明下の前記観察領域を撮像する可視光撮像部と、深紫外光で照明される前記観察領域の一部を検査領域として観察する深紫外光観察部と、深紫外光照明下の前記検査領域を撮像する深紫外光撮像部と、前記深紫外光画像の検査領域における各画素の輝度情報と、これらの各画素と前記可視光画像における観察領域内で座標的に略同じ位置の各画素の色情報とを関連づけた深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換を行うルックアップテーブルとを具備し、前記観察画像内の前記検査領域の単一色の深紫外光画像に対して、前記ルックアップテーブルによる変換を可視光画像の色情報を与え、カラー化された観察画像を生成し、このカラー観察画像により外観検査を行う外観検査装置を提供する。
【０００９】
この外観検査装置は、さらに、前記深紫外光撮像部により撮像された前記検査領域の深紫外光画像を構成する各画素に対して、隣同士の画素の輝度値を比較し、輝度値の変化による境界線を検出するエッジ検出部と、前記深紫外光画像の検査領域に配置される前記境界線が囲まれた領域の各画素の輝度情報と、前記可視光画像の観察領域内の略同じ位置の画素の色情報とを関連づけた深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式からなるルックアップテーブルとを具備し、前記検査領域の深紫外光画像でエッジ検出された境界線に囲まれた領域毎に、前記ルックアップテーブルの深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換を行う際に、変換対象の画素が深紫外光画像内の検査領域のいずれの領域に含まれるか判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換してカラー化された観察画像を生成し、このカラー観察画像により外観検査を行う。
【００１０】
また、この外観検査装置は、前記可視光撮像部により撮像された前記観察領域の可視光画像を構成する各画素に対して、隣同士の画素の色度値を比較し、色度値の変化による境界線を検出するエッジ検出部と、前記可視光画像の前記境界線に対応する深紫外光画像内の位置に境界線を設定し、その境界線に囲まれた領域毎に、深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式からなるルックアップテーブルとを具備し、前記ルックアップテーブルにて、前記深紫外光画像における前記検査領域の画素の輝度値をＲＧＢ輝度値を変換する際に、該検査領域の画素が前記エッジ検出部による境界線で囲まれた領域のいずれに含まれているかを画素位置情報から判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換してカラー化された観察画像を生成し、このカラー観察画像により外観検査を行う。
【００１１】
以上のように構成された本発明は、被検体の観察領域における可視光によるカラー画像と同観察領域における深紫外光による画像の輝度値による回帰曲線を利用した深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式によるルックアップテーブルを作成し、このテーブルにより深紫外光画像をカラー画像化して表示し、被検体の外観検査を行う外観検査装置である。また、深紫外光画像の画素の輝度変化によるエッジ検出又は、可視光画像の画素の色度変化によるエッジ検出により境界線を抽出し、この境界線に囲まれた領域毎に深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式を作成しＲＧＢ輝度値に変換する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、単波長の単色照明光を用いて被検体を観察する場合、予め撮像した可視光によるカラー画像の色情報によるルックアップテーブルに基づき、単色照明光による被検体像の領域に対応づけたカラー化処理を施した観察像を生成して、被検体の原色に忠実なカラー観察像により外観検査を行う外観検査装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。  
図１は、本発明の外観検査装置に係る一実施形態として、半導体ウエハ（以下、ウエハと称する）を被検体とするウエハ外観検査装置の全体構成を示している。
【００１４】
このウエハ外観検査装置１は、複数のウエハ２を収納可能なカセット３を着脱自在に載置するウエハ供給収納部４と、カセット３のウエハ２の取り出し又は回収を含むウエハ搬送を行う搬送系５と、外観検査を行うための周知な顕微鏡装置６と、可視光による照明下でウエハ２を撮像するＣＣＤ等の撮像素子を備える可視光撮像部７と、深紫外光をウエハ２に照射して、ウエハ画像（輝度情報）を撮像する深紫外光撮像部８と、構成部全体を制御し後述する画像処理により観察画像を生成するパソコン等から成る制御処理部９と、可視光撮像部７に撮像された可視光画像や深紫外光画像による輝度情報等を記録し、後述するルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０を構築する記憶部１１と、観察画像等を表示する例えば液晶ディスプレイ等から成る表示部１２とから構成される。
【００１５】
この顕微鏡装置６は、可視光ウエハ画像を観察するための可視光観察部１３と、深紫外光ウエハ画像を観察するための深紫外光観察部１４とからなり、観察者自身が直視するための図示しない接眼レンズを備えている。また、本実施形態では、制御処理部９内に内蔵されるメモリに後述するルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０が構築される。またＬＵＴ１０は、記憶部１１内に構築してもよい。
【００１６】
図２には、制御処理部９の構成例を示す。  
この制御処理部９は、顕微鏡装置６に装着された被検体となるウエハ２を可視光下で可視光撮像部７により撮像されたウエハ画像（可視光画像）を入力する可視光画像入力ボード２１と、深紫外光下で深紫外光撮像部１４により得られたウエハ２の深紫外光画像（輝度情報）を入力する深紫外光画像入力ボード２２と、これらのボードの切り替えを行う切り替えスイッチ２３と、入力された画像に対して、後述するカラー画像処理を行う画像処理部２４と、予め設定されたシーケンスプログラム等を有し、各構成部位を駆動制御するための制御部２５と、後述するルックアップテーブル（ＬＵＴ）１０とを備えている。
【００１７】
次に図３に示すフローチャートを参照して、このように構成されたウエハ外観検査装置１におけるウエハ２の観察画像の生成について説明する。  
まず、搬送系５により観察対象となるウエハ２を取り出し、顕微鏡装置６の観察ステージに装填する（ステップＳ１）。観察者は、観察ステージをＸ−Ｙ方向に移動させて可視光観察部１３によりウエハ２の観察したいおおよその位置にセットして、自然光又は可視光による照明を行い、ウエハ２上の観察部位を図示しない対物レンズを介して接眼部で直視又は接眼部に設けられた可視光撮像部７により撮像して表示部１２に表示させる（ステップＳ２）。このときに、手動によりピント合わせや輝度調整等を行う。勿論、自動焦点調整（ＡＦ）機能や自動露出調整（ＡＥ）機能を備えて自動的にピント合わせや輝度設定を行えるようにしてもよい。
【００１８】
そして、表示部１２を見ながら図４（ａ）に示すように、深紫外光観察を行う検査領域３２をカバーする観察領域（視野範囲）３１が視野範囲となるように顕微鏡装置６の対物レンズの倍率を設定する。この倍率設定の後、観察領域３１に相当する可視光画像を可視光撮像部７で撮像し、記憶部１１に記憶する（ステップＳ３）。このとき、可視光撮像部７で撮像された可視光画像は、図２に示した可視光画像入力ボード２１、切り替えスイッチ２３を通じて、記憶部１１へ可視光画像データとして記憶される。この際に、画像処理部２４は、必要に応じて可視光画像データに各種処理を施してもよい。
【００１９】
次に、顕微鏡装置６を可視光観察部１３から深紫外光観察部１４に切り換えてウエハ２の検査領域３２を深紫外光撮像部８により撮像する。この時、切り替えスイッチ２３を取り込む画像データを可視光画像（入力ボート２１）から深紫外光画像（入力ボード２２）へ切り替えて、深紫外光観察部１４により撮像した画像を取り込む（ステップＳ４）。制御部２５は、この切り替えにより入力される深紫外光画像の各画素の輝度値（輝度情報）に対して、先に記憶部１１内に格納されている可視光画像における同じ位置付近のＲＧＢ輝度値を対応付ける（ステップＳ５）。
【００２０】
次に、ルックアップテーブルを作成する（ステップＳ６）。
【００２１】
例えば、図４（ａ）に示すように、可視光画像の視野３１と深紫外光画像の視野３２が面積比４：１の関係にあるとき、図４（ｂ）に示すように、深紫外光画像の隣り合う４画素３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ（斜線部）に対し、可視光画像の１画素３４（太枠部）が対応付けられる。通常、可視光撮像部７における撮像素子の画素は、深紫外光観察部８の画素よりも大きい面積を有している。
【００２２】
この対応付けを深紫外光画像の各画素について行うと、図５（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色毎に横軸に深紫外光画像の輝度値を取り、縦軸に可視光画像の各ＲＧＢの輝度値をプロットした散布図が得られる。この散布図により、以下のようにして擬似的な回帰曲線を求める。  
横軸の深紫外光画像における輝度値に対して、任意に等間隔の幅で区切る。これらの区切られた各区間内に存在する座標値（輝度値のプロットの位置）に対して、回帰直線式を求め、区間の中点に対応する回帰直線上の点を求める。
【００２３】
これをすべての区間に対してその点を求めた後、座標原点（グラフの［０，０］）と求められた各点を通るスプライン曲線を設定する。そして、ＲＧＢについて求められた回帰曲線に基づく以下の演算式によりルックアップテーブル（ＬＵＴ）を作成する。  
Ｒ＝Ｓｒ（Ｉ）  
Ｇ＝Ｓｇ（Ｉ）  
Ｂ＝Ｓｂ（Ｉ）  
但し、Ｉ：深紫外光画像（画素）の輝度、Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ：各回帰曲線の式、Ｒ，Ｇ，Ｂ：変換後のＲＧＢの可視光画像（画素）の輝度値とする。
【００２４】
次に、このＬＵＴに基づいて、深紫外光撮像部８により得られたウエハ２の深紫外光画像を１枚取り込む毎に、深紫外光画像の輝度−ＲＧＢ輝度変換を行い、カラー画像からなる観察画像を生成し、記憶部１１へ変換結果を書き込む（ステップＳ７）。制御処理部９は、適宜、記憶部１１から記憶された観察画像を表示部１２にカラー表示する（ステップＳ８）。  
本実施形態によれば、深紫外光画像の輝度−ＲＧＢ輝度変換を行うルックアップテーブルを作成し、取り込まれた深紫外光画像の輝度情報に対して、カラー画像（可視光画像）の色情報を与えることにより、従来、単一色（モノクロ）の観察画像であったものを元の被検体の色に沿った再現性の高いカラー画像として表示することができる。
【００２５】
次に、第２の実施形態について説明する。  
前述した第１の実施形態における観察画像（被検体像）のカラー画像化は、色の再現性が高い一方、被検体の色が多い場合には、可視光画像に対して乖離が多くなってしまうという問題が生じることがある。そこで、この問題を解決するものとして、画像内のエッジを利用してカラー化処理を行う、第１のカラー化処理及び第２のカラー化処理について説明する。
【００２６】
（１）第１のカラー化処理は、制御処理部９の画像処理部２４により深紫外光画像において、隣同士の画素の輝度値を比較し、輝度値が大きく変化する画素近辺を境界線とみなし、エッジ検出の画像処理を行う。検出された境界線に囲まれた領域毎に、前述した深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式を作成する。
【００２７】
そして、深紫外光画像の画素の輝度値を変換する際に、変換対象の画素が深紫外光画像内の前述した領域のいずれの領域に含まれるか判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換する。
【００２８】
（２）第２のカラー化処理は、制御処理部９により可視光画像において、隣同士の画素の色度を比較し、色度が大きく変化する画素近辺を境界線とみなし、エッジ検出の画像処理を行う。そして、検出された境界線に対応する深紫外光画像内の位置に境界線を設定し、その境界線に囲まれた領域毎に、前述した深紫外光輝度値−ＲＧＢ輝度値変換式を作成する。
【００２９】
深紫外光画像の画素の輝度値を変換する際に、変換対象の画素が深紫外光画像内の前述した領域のいずれの領域に含まれているかを画素の位置情報から判断し、その領域用に作成された輝度値変換式を用いて、ＲＧＢ輝度値に変換する。
【００３０】
この実施形態によれば、従来、単一光照明によるモノクロ画像では、判断できなかった欠陥や輝度差がなく見いだせなかった欠陥に対して、色情報を基にした視認性が向上されて、それらの欠陥を見つけだしやすくなり、適正な検査による生産性の向上に寄与することが可能となる。
【００３１】
また、観察画像内でエッジ検出により領域毎に分割し、それらの領域毎にＬＵＴを作成することにより、従来のように単純に、可視光画像と深紫外光画像との画素の位置を対比して、色を当てはめるようなカラー化の際に問題となる境界線付近での惨みが発生せず、明確な境界を有する色変換が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の外観検査装置による第１の実施形態に係るウエハ外観検査装置の全体構成例を示す図である。
【図２】第１の実施形態における制御処理部の構成例を示す図である。
【図３】第１の実施形態における観察画像の生成について説明するためのフローチャートである。
【図４】第１の実施形態の観察画像における可視光画像の視野と深紫外光画像の視野とを示す図である。
【図５】第１の実施形態に用いるルックアップテーブル（ＬＵＴ）の作成について説明するための可視光画像の画素の輝度値と深紫外光画像の画素の輝度値との散布状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…ウエハ外観検査装置、２…ウエハ、３…カセット、４…ウエハ供給収納部、５…搬送系、６…顕微鏡装置、７…可視光撮像部、８…深紫外光撮像部、９…制御処理部、１０…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１１…記憶部、１２…表示部、２１…可視光画像入力ボード、２２…深紫外光画像入力ボード、２３…切り替えスイッチ、２４…画像処理部、２５…制御部。
【図１】
2005274142.tif 000003
【図２】
2005274142.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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