(57)【要約】【課題】  ２画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、この差分が検出閾値を超えるとき画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置及び方法において、比較する２画像に明度差がある場合の疑似欠陥の発生を低減する。【解決手段】  画像欠陥検査装置１０を、本発明では対比される２画像の差画像とこれら２画像のうちの少なくとも一方との間の相関値を算出する相関値算出手段（２０）を備えて構成し、この相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制する。【選択図】      図３
2007047020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、前記差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置において、
前記検査画像と前記基準画像との差画像を生成する差画像生成部と、
前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関値を算出する相関値算出部と、を備え、
前記相関値の増加に応じて前記欠陥の検出を抑制することを特徴とする画像欠陥検査装置。
【請求項２】
前記相関値に応じて前記検出閾値を補正する検出閾値補正部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項３】
検出される前記欠陥の出力可否を前記相関値に応じて判断する欠陥出力可否判断部を、さらに備えることを特徴とする請求項１に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項４】
前記相関値算出部は、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項５】
前記相関値算出部は、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像に所定の画像処理を施した画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項６】
前記相関値算出部は、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、２値化した前記差画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項５に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項７】
前記相関値算出部は、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方に所定の画像処理を施した画像と、前記差画像に前記所定の画像処理を施した画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項８】
前記相関値算出部は、前記検査画像の微分画像及び前記基準画像の微分画像の少なくとも一方と、前記差画像の微分画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項７に記載の画像欠陥検査装置。
【請求項９】
検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、前記差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置において、
前記検査画像と前記基準画像との差画像を生成する差画像生成部と、
前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関値を算出する相関値算出部と、を備え、
検出される前記欠陥と共に前記相関値を出力することを特徴とする画像欠陥検査装置。
【請求項１０】
検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、前記差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置であって、前記検査画像と前記基準画像との差画像を生成する差画像生成部と、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と前記差画像との間の相関値を算出する相関値算出部と、を備え、検出される前記欠陥と共に前記相関値を出力する画像欠陥検査装置、及び
該画像欠陥検査装置により出力された前記相関値に基づいて、出力された前記欠陥を分類する自動欠陥分類装置、
を備えることを特徴とする画像欠陥検査システム。
【請求項１１】
検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、前記差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査方法において、
前記検査画像と前記基準画像との差画像を生成し、
前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関値を算出し、
前記相関値の増加に応じて前記欠陥の検出を抑制することを特徴とする画像欠陥検査方法。
【請求項１２】
前記相関値に応じて前記検出閾値を補正することを特徴とする請求項１１に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１３】
検出される前記欠陥の出力可否を前記相関値に応じて判断することを特徴とする請求項１１に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１４】
前記相関値として、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１５】
前記相関値として、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像に所定の画像処理を施した画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１６】
前記相関値として、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、２値化した前記差画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１５に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１７】
前記相関値として、前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方に所定の画像処理を施した画像と、前記差画像に前記所定の画像処理を施した画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１８】
前記相関値として、前記検査画像の微分画像及び前記基準画像の微分画像の少なくとも一方と、前記差画像の微分画像との間の相関係数を算出することを特徴とする請求項１７に記載の画像欠陥検査方法。
【請求項１９】
検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、前記差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査方法において、
前記検査画像と前記基準画像との差画像を生成し、
前記検査画像及び前記基準画像の少なくとも一方と、前記差画像との間の相関値を算出し、
前記相関値に基づいて、検出された前記欠陥を分類する、
ことを特徴とする画像欠陥検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの画像の対応する部分のグレイレベル差を検出し、検出したグレイレベル差を閾値と比較して、グレイレベル差が閾値より大きい場合に欠陥であると判定する画像欠陥検査装置、画像欠陥検査システム及び画像欠陥検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、同一であるべき２つの画像の対応する部分を比較して、差が大きな部分を欠陥と判定する画像処理方法及び装置を対象とする。ここでは半導体製造工程で半導体ウエハ上に形成した半導体回路パターンの欠陥を検出する外観検査装置（インスペクションマシン）を例として説明を行なうが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００３】
一般の外観検査装置は、対象表面を垂直方向から照明してその反射光の像を捕らえる明視野検査装置であるが、照明光を直接捕らえない暗視野検査装置も使用されている。暗視野検査装置の場合、対象表面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。従って、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。このように、本発明は、同一であるべき２つの画像（信号）の対応する部分を比較して、差が大きな部分を欠陥と判定する画像処理方法及び装置であれば、どのような方法及び装置にも適用可能である。
【０００４】
半導体製造工程では、半導体ウエハ上に多数のチップ（ダイ）を形成する。各ダイには何層にも渡ってパターンが形成される。完成したダイは、プローバとテスタにより電気的な検査が行われ、不良ダイは組み立て工程から除かれる。半導体製造工程では、歩留まりが非常に重要であり、上記の電気的な検査の結果は製造工程にフィードバックされて各工程の管理に使用される。しかし、半導体製造工程は多数の工程で形成されており、製造を開始してから電気的な検査が行われるまで非常に長時間を要するため、電気的な検査により工程に不具合があることが判明した時には既に多数のウエハは処理の途中であり、検査の結果を歩留まりの向上に十分に生かすことができない。そこで、途中の工程で形成したパターンを検査して欠陥も検出するパターン欠陥検査が行われる。全工程のうちの複数の工程でパターン欠陥検査を行なえば、前の検査の後で発生した欠陥を検出することができ、検査結果を迅速に工程管理に反映することができる。
【０００５】
図１に、本特許出願の出願人が、特願２００３−１８８２０９（下記特許文献１）にて提案する外観検査装置のブロック図を示す。図示するように、２次元又は３次元方向に自在に移動可能なステージ１の上面に試料台（チャックステージ）２が設けられている。この試料台の上に、検査対象となる半導体ウエハ３を載置して固定する。ステージの上部には１次元又は２次元のＣＣＤカメラなどを用いて構成される撮像装置４が設けられており、撮像装置４は半導体ウエハ３上に形成されたパターンの画像信号を発生させる。
【０００６】
図２に示すように、半導体ウエハ３上には、複数のダイ３Ａ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、隣接するダイの対応する部分の画像を比較するのが一般的である。両方のダイに欠陥がなければグレイレベル差は閾値より小さいが、一方に欠陥があればグレイレベル差は閾値より大きくなる（シングルディテクション）。これではどちらのダイに欠陥があるか分からないので、更に異なる側に隣接するダイとの比較を行ない、同じ部分のグレイレベル差が閾値より大きくなればそのダイに欠陥があることが分かる（ダブルディテクション）。
【０００７】
撮像装置４は１次元のＣＣＤカメラを備え、カメラが半導体ウエハ３に対してＸ方向又はＹ方向に一定速度で相対的に移動（スキャン）するようにステージ１を移動する。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、差分検出部６に入力されると共に、信号記憶部５に記憶される。スキャンにより隣のダイのグレイレベル信号（検査画像信号）が生成されると、それに同期して信号記憶部５に記憶された前のダイのグレイレベル信号（基準画像信号）を読み出し、差分検出部６に入力する。実際には微小な位置合わせ処理などが行われるがここでは詳しい説明は省略する。
【０００８】
差分検出部６には隣接する２個のダイのグレイレベル信号が入力され、２つのグレイレベル信号の差（グレイレベル差）が演算されて検出閾値計算部７と欠陥検出部８に出力される。
ここでは、差分検出部６は、対比される２個のダイの撮像画像に含まれる各画素のグレイレベル差の絶対値を算出し、それをグレイレベル差として出力する。検出閾値計算部７は、グレイレベル差の分布に応じて検出閾値を決定し、欠陥検出部８に出力する。欠陥検出部８は、グレイレベル差を決定された閾値と比較し、欠陥かどうかを判定する。半導体パターンは、メモリセル部、論理回路部、配線部、アナログ回路部などのパターンの種類に応じてノイズレベルが異なるのが一般的である。半導体パターンの部分と種類の対応関係は設計データにより分かる。そこで、例えば、検出閾値計算部７は部分毎に閾値決定処理を行って閾値を決定し、欠陥検出部８は部分毎に決定された閾値で判定を行なう。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−１７７３９７号公報
【特許文献２】特開平４−１０７９４６号公報
【特許文献３】特許第２９９６２６３号公報
【特許文献４】特開２００２−２２４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、ウエハ上に配置された各ダイを撮像した実際の撮像画像では、本来同一であるべき２つのダイ同士の撮像画像間に明度差（いわゆる「色ムラ」）が生じることがしばしば起こる。
このような色ムラの大きい２画像を用いて欠陥検査を行なうと、色ムラの少ない画像を使用した場合と比べて、概してグレイレベル差が大きめに出るので疑似欠陥を生じやすい。このため上記特許文献１では、２画像のグレイレベル差の平均や、グレイレベル差の累積頻度が５０％となるグレイレベル差を用いて、又は正負の２つの閾値を別個に算出し、その平均を補正値として求め、２画像のグレイレベル差を、ゼロの画素が最も多くなるように補正している。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献１に記載の方法では２画像の全体のグレイレベル差の分布の偏りに応じてグレイレベル差を補正しているので、２画像間のグレイレベル信号に色ムラが生じた面積が占める割合が小さい場合には、色ムラが生じていない場合と同じように処理が行われ、色ムラが生じた部分において疑似欠陥が発生する。これを避けるために局所的に発生した色ムラを検出して検出閾値を高めに設定する等の処置を講ずる必要がある。
【００１２】
上記問題点に鑑みて、本発明は、２画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、この差分が検出閾値を超えるとき画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置及び方法において、比較する２画像に明度差がある場合の疑似欠陥の発生を低減することを目的とする。
特に本発明は上記の画像欠陥検査装置及び方法において、検査画像や基準画像に、これら画像に含まれるパターンに依存する局所的な明度差が有る場合に、疑似欠陥の発生を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明では対比される２画像の差画像と、これら２画像のうちの少なくとも一方との間の相関値を算出して、この相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制する。
これはすなわち、対比される２画像間に明度差（色ムラ）がある場合、後述するとおりそれらの差画像と元の２画像間との間の相関値が大きくなるため、この相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制すれば、２画像間の色ムラにより生じる疑似欠陥を低減することができることによる。
一方で、上記差画像には元画像に含まれる真欠陥に起因するパターンも発生するが、この欠陥パターンは元画像に元来含まれるパターンとは相関が少なく、差画像と元画像との相関値に影響を与えくい。したがって真欠陥の存在によって欠陥検出が抑制する事態を防止することができる。
【００１４】
すなわち、本発明の第１形態による画像欠陥検査装置は、検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、この差分が検出閾値を超えるとき画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置であって、検査画像と基準画像との差画像を生成する差画像生成部と、検査画像及び基準画像の少なくとも一方と差画像との間の相関値を算出する相関値算出部とを備えて構成され、相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制する。
なお、画像欠陥検査装置は、検出される欠陥と共に相関値を出力することとしてよい。
【００１５】
また、本発明の第２形態による画像欠陥検査システムは、検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査装置であって、検査画像と基準画像との差画像を生成する差画像生成部と、検査画像及び基準画像の少なくとも一方と差画像との間の相関値を算出する相関値算出部と、を備え、検出される欠陥と共に相関値を出力する画像欠陥検査装置、及びこの画像欠陥検査装置により出力された相関値に基づいて、出力された欠陥を分類する自動欠陥分類装置、を備えて構成される。
【００１６】
さらに、本発明の第３形態による画像欠陥検査方法は、検査画像及び基準画像の対応する各画素同士の画素値の差分を検出して、差分が検出閾値を超えるとき当該画素部分を欠陥として検出する画像欠陥検査方法であって、検査画像と基準画像との差画像を生成し、検査画像及び基準画像の少なくとも一方と、差画像との間の相関値を算出し、相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制する。
なお画像欠陥検査方法は、上記の相関値に基づいて検出された欠陥を分類することとしてもよい。
【００１７】
欠陥の検出を抑制する手段及び方法は様々なものが考えられるが、例えば、上記相関値に応じて欠陥の検出閾値を補正してもよく、または検出された欠陥の出力の可否を相関値に応じて判断してもよい。または検出された欠陥と共に相関値を出力して、後に相関値に基づいて欠陥を分類して削除してもよい。
【００１８】
検査画像及び基準画像の少なくとも一方と差画像との間の相関値を算出する手段及び方法も様々なものが考えられるが、例えば、検査画像及び基準画像の少なくとも一方と、差画像との間で相関係数を算出して相関値としてよい。
または、検査画像及び基準画像の少なくとも一方と、差画像に所定の画像処理（例えば２値化）を施した画像との間で相関係数を算出して相関値としてもよい。
さらに、検査画像及び基準画像の少なくとも一方に所定の画像処理を施した画像（例えば微分画像）と、差画像に所定の画像処理を施した画像（例えば微分画像）との間で相関係数を算出しても相関値としてもよい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明により、検査画像とこれに対比される基準画像との間に明度差がある場合でも、疑似欠陥の発生を低減され、もって検出精度の向上に資する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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３は、本発明の第１実施例による半導体回路用の外観検査装置のブロック図である。図３に示す外観検査装置は、図１を参照して説明した従来の外観検査装置に類似する構成を有しており、したがって同一の構成要素には同じ参照符号を付して示し、説明を省略する。
差分検出部６は、２つダイを撮像した撮像画像（一方を検査画像、他方を基準画像とする）の対応する部分から、２画像の対応する各画素同士の画素値（グレイレベル信号）の差分（グレイレベル差）をそれぞれ検出して、これら差分信号を各画素値とする差画像を作成する。
【００２１】
外観検査装置１０は、この差分検出部６が作成した差画像と、元画像である検査画像又は基準画像のいずれかとの間の相関値を算出する相関値算出部２０と、検出閾値計算部７が算出した検出閾値を補正することによって相関値算出部２０が算出した相関値の増加に応じて欠陥の検出を抑制する検出閾値補正部２１と、これらの処理の間、差画像を記憶しておく差画像記憶部１１と、検査画像を記憶しておく第１元画像記憶部１２と、基準画像を記憶しておく第２元画像記憶部１３と、を備える。
【００２２】
以下、図４〜図７に、実際の検査画像及び基準画像、ならびにこれらから算出した差画像を参照して、本発明の原理を説明する。図４の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ検査画像に色ムラが生じていない場合の検査画像、基準画像及びこれらの間の差画像であり、図５の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ検査画像に色ムラが生じている場合の検査画像、基準画像及びこれらの間の差画像である。
【００２３】
検査画像に色ムラがない場合（図４の（Ａ））には、検査画像と基準画像にはほぼ差が無いため、図４の（Ｃ）に示すように差画像は画素値の小さいほぼ一様な画像となる。
一方で検査画像に色ムラがある場合（図５の（Ａ））、特に検査画像に元来存在しているパターン（例えばダイ３Ａ上の回路パターンなど）に依存性があるような局所的な色ムラがある場合には、色ムラによって検査画像と基準画像との間に微妙な明度差が生じ、これに起因してその差画像（図５の（Ｃ））は元画像内に元来存在するパターンと相関を有する画像となる。
【００２４】
以下に示す表１は、色ムラが無い場合の差画像（図４の（Ｃ））及び色ムラが有る場合の差画像（図５の（Ｃ））と、これらを生成する基となったそれぞれの検査画像及び基準画像との間の相関係数を対比する表である。
【００２５】
【表１】
2007047020.tif 000003
【００２６】
ここで、相関係数Ｒ１は、一方の画像の各画素値をPixel1(x,y)、他方の画像の各画素値をPixel2(x,y)、nを総画素数として、正規化された相関係数を求める次式（１）によって算出した。
【００２７】
【数１】
2007047020.tif 000004
【００２８】
表１に示す検査画像と差画像との間の相関値から明らかなように、差画像と元画像との相関値は、色ムラが無い場合と比較して色ムラが有る場合に増大し、差画像と元画像との間の相関が強くなっていることが分かる。
一方、図６の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ検査画像に欠陥を含まない場合の検査画像、基準画像及びこれらの間の差画像であり、図７の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ検査画像に欠陥を含む場合の検査画像、基準画像及びこれらの間の差画像である。
【００２９】
検査画像に欠陥がある場合の差画像には、図７の（Ｃ）に示すように欠陥に対応するパターンが生じるが、これは元画像内に元来存在するパターンと無関係に発生するものであり、元画像との相関が弱いと考えられる。
実際に、欠陥を含まない場合の差画像（図６の（Ｃ））及び欠陥を含む場合の差画像（図７の（Ｃ））と、これらを生成する基となったそれぞれの検査画像及び基準画像との間の相関係数を表１に付記する。
【００３０】
表１に示す検査画像と差画像との間の相関値から明らかなように、色ムラが無い場合と色ムラが有る場合との間の増加割合（約９倍）に比べて、欠陥を含む場合と欠陥を含まない場合の増加割合（約１／２）は少なく、予想通り欠陥パターンが存在しても元画像との相関に与える影響は少ない。
そこで、外観検査装置１０の相関値算出部２０は、上記の差画像と元画像である検査画像又は基準画像のいずれかとの間の相関係数Ｒ１を相関値として算出する。ここで、検査画像及び基準画像の双方について相関係数Ｒ１を算出してその大きい値を出力することとしてよい。
【００３１】
そして検出閾値補正部２１は、検出閾値計算部７が算出した検出閾値を、相関計数Ｒ１の増加に応じて大きくなるように補正し、これによって検出感度を低下せしめ欠陥の検出数を抑制する。
相関値算出部２０が算出する相関値は、上述の正規化された相関係数Ｒ１のほかに、２種類の多変量間の相関を示す様々な計算値を使用することが可能である。例えば相関値算出部２０は、次式（２）に示すような、画素値の分散値で正規化されていない相関係数Ｒ２を使用することとしてもよい。
【００３２】
【数２】
2007047020.tif 000005
【００３３】
上記相関係数Ｒ２について、色ムラがない場合及びある場合、並びに欠陥を含まない場合及び欠陥を含む場合の差画像と、これらを生成する基となったそれぞれの検査画像及び基準画像との間の相関係数を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2007047020.tif 000006
【００３５】
さて、元画像に色ムラがある場合には、差画像に上述の通り元画像に元来存在するパターンに起因するパターンが発生するために、元画像との相関が強まってその相関値を増加させる。
しかしながら、元画像である検査画像及び基準画像に含まれる局所的な色ムラによって、差画像にも局所的な明度差のムラが生じる。この明度差のムラは検査画像及び基準画像の双方の明度差によって生じるために、検査画像及び基準画像のいずれか一方との相関値を算出した場合に相関値の増大を阻害することが生じうる。
【００３６】
そこで、図８に示す本発明の第２実施例による外観検査装置では、差分検出部６が出力する差画像に対して、エッジ検出処理や２値化など画像処理を施して、差画像に存在する明度差のムラを除去する差画像画像処理部３１を備える。
下記表３に、上記画像処理の例として差画像を２値化することとして、色ムラがない場合及びある場合、並びに欠陥を含まない場合及び欠陥を含む場合の差画像の２値化画像と、これらを生成する基となったそれぞれの検査画像及び基準画像との間で算出した相関係数Ｒ１を示し、下記表４には同様に算出した相関係数Ｒ２を示す。
【００３７】
【表３】
2007047020.tif 000007
【００３８】
【表４】
2007047020.tif 000008
【００３９】
表３及び表４から分かる通り、表１及び表２で算出した相関係数Ｒ１及びＲ２に比べて、色ムラが無い場合の相関係数に対する色ムラがある場合の相関係数の増加割合が大きくなり色ムラの検出をより正確に行うことが可能となる。
一方で表３及び表４から分かる通り、欠陥有無による相関係数の変化割合は、色ムラの有無による相関係数の変化割合に比べて小さく保っており、欠陥有無によって相関係数に与える影響を防止することも可能としている。
【００４０】
さらに、図９に示す本発明の第３実施例による外観検査装置では、元画像である検査画像及び基準画像についても、エッジ検出処理などの画像処理を施して差画像に存在する明度差のムラを除去する。これによって元画像の色ムラ及び差画像の色ムラを除去した状態で相関係数を算出して、色ムラの検出がより正確に行われる。このため検査画像に画像処理を施す第１元画像画像処理部３２と、基準画像に画像処理を施す第２元画像画像処理部３３とを備える。
【００４１】
元画像の色ムラを除去することにより、検査画像及び基準画像のいずれを使用して差画像との相関値を算出しても、それぞれの相関値間の相違を低減することも可能となる。これによって上記第１及び第２実施例において相関値算出部２０が行っていた検査画像との相関値と基準画像との相関値と両方を算出してそのいずれか大きい方を選択するといった処理を省略することが可能となる。
【００４２】
差画像、検査画像及び基準画像に施す画像処理の例として、例えば微分化などのエッジ処理を施す処理を採用してよい。図１０の（Ａ）に図４の（Ａ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１０の（Ｂ）に図４の（Ｂ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１０の（Ｃ）に図４の（Ｃ）の画像にエッジ処理を施した画像を示す。また、図１１の（Ａ）に図５の（Ａ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１１の（Ｂ）に図５の（Ｂ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１１の（Ｃ）に図５の（Ｃ）の画像にエッジ処理を施した画像を示す。
さらに、図１２の（Ａ）に図６の（Ａ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１２の（Ｂ）に図６の（Ｂ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１２の（Ｃ）に図６の（Ｃ）の画像にエッジ処理を施した画像を示す。またさらに、図１３の（Ａ）に図７の（Ａ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１３の（Ｂ）に図７の（Ｂ）の画像にエッジ処理を施した画像を示し、図１３の（Ｃ）に図７の（Ｃ）の画像にエッジ処理を施した画像を示す。
【００４３】
そして、表５に、色ムラがない場合及びある場合、並びに欠陥を含まない場合及び欠陥を含む場合の差画像の微分画像（エッジ処理済み画像）と、これらを生成する基となったそれぞれの検査画像の微分画像及び基準画像の微分画像との間で算出した相関係数Ｒ１を示し、下記表６には同様に算出した相関係数Ｒ２を示す。
【００４４】
【表５】
2007047020.tif 000009
【００４５】
【表６】
2007047020.tif 000010
【００４６】
欠陥検出を抑制する方法は、上述のように検出閾値を補正する方法に限定されるものではない。例えば、欠陥検出部８で検出された欠陥それぞれについて、その周辺（欠陥部分を含む）の部分画像に関して上記相関値を求めて、当該欠陥について求められた相関値が大きいとき（すなわち色ムラが大きいとき）にはこの欠陥の出力を禁止しても、相関値の増加に応じて検出欠陥数を抑制することが可能となる。このような本発明の第４実施例による外観検査装置を図１４に示す。
【００４７】
外観検査装置１０において、差画像記憶部１１は、差分検出部６が出力する差画像を少なくとも欠陥検出部８による欠陥検出処理の間だけ一時的に記憶しており、また第１元画像記憶部１２は検査画像を少なくとも欠陥検出処理の間だけ一時的に記憶し、第２元画像記憶部１３は基準画像を少なくとも欠陥検出処理の間だけ一時的に記憶する。
そして、外観検査装置１０は、欠陥検出部８が検出した欠陥の位置や大きさなどを含む欠陥情報に基づいて、差画像記憶部１１に記憶される差画像からこの欠陥部分を含んだ所定の大きさの部分画像を選択して差画像画像処理部３１を介して後段の相関値算出部２０に出力する差画像選択部４１と、欠陥情報に基づいて、第１元画像記憶部１２に記憶される検査画像からこの欠陥部分を含んだ所定の大きさの部分画像を選択して第１元画像画像処理部３２を介して後段の相関値算出部２０に出力する第１元画像選択部４２と、欠陥情報に基づいて、第２元画像記憶部１３に記憶される基準画像からこの欠陥部分を含んだ所定の大きさの部分画像を選択して第２元画像画像処理部３３を介して後段の相関値算出部２０に出力する第２元画像選択部４３と、を備える。
【００４８】
そして相関値算出部２０は、差画像選択部４１によって選択され差画像画像処理部３１によって処理された差画像の部分画像と、第１元画像選択部４２及び第２元画像選択部４３によってそれぞれ選択され、第１元画像画像処理部３２及び第２元画像画像処理部３３によってそれぞれ処理された各元画像の部分画像の少なくともいずれか一方と、の間の相関値を算出して、欠陥出力可否判断部２２に出力する。
【００４９】
欠陥出力可否判断部２２は、例えば当該欠陥について算出された相関値が所定の閾値以下のときには当該欠陥に関する欠陥情報の出力を許可し、反対に相関値が所定の閾値を超えるときには欠陥情報の出力を禁止することによって、前記相関値に応じて欠陥の出力可否を判断して、相関値の増加に応じて検出欠陥数を抑制する。
【００５０】
なお、図１４に示す構成では、外観検査装置１０は、差画像画像処理部３１、第１元画像画像処理部３２及び第２元画像画像処理部３３を備え、相関値算出部２０は画像処理された差画像と元画像との間の相関値を算出することとした。
しかし、図３に示す構成のように、差画像画像処理部３１、第１元画像画像処理部３２及び第２元画像画像処理部３３を省いて、相関値算出部２０が画像処理されない差画像と元画像との間の相関値を算出することとしてもよい。または図８に示す構成のように、差画像画像処理部３１のみを設けて、画像処理された差画像と画像処理されない元画像との間の相関値を算出することとしてもよい。
【００５１】
また欠陥検出数を抑制するに際して、図１５に示すように外観検査装置１０と、この外観検査装置１０により検出され出力される欠陥情報を分類する自動欠陥分類（ＡＤＣ）装置５０と、を備えて外観検査システムを構成し、外観検査装置１０側から上述の相関値情報を欠陥情報と併せて自動欠陥分類装置５０に出力し、この自動欠陥分類装置５０側において、相関値情報に基づいて（例えば相関値の大きさに応じて）欠陥情報を分類し、相関値が（所定の閾値よりも）大きい欠陥情報を削除することにより実現してもよい。
【００５２】
このため、図１６及び図１７に示す本発明による画像欠陥検査装置の第５及び第６実施例に係る外観検査装置１０においては、相関値算出部２０は、算出した相関値情報を、欠陥情報に併せて自動欠陥分類装置５０へ出力する。
なお、図１６及び図１７に示す外観検査装置は、図９及び図１４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、したがって同一の構成要素には同じ参照符号を付して示し、説明を省略する。
【００５３】
さらに、図１６及び図１７に示す構成では、外観検査装置１０は、差画像画像処理部３１、第１元画像画像処理部３２及び第２元画像画像処理部３３を備え、相関値算出部２０は画像処理された差画像と元画像との間の相関値を算出することとした。
しかし、図３に示す構成のように、差画像画像処理部３１、第１元画像画像処理部３２及び第２元画像画像処理部３３を省いて、相関値算出部２０が画像処理されない差画像と元画像との間の相関値を算出することとしてもよい。または図８に示す構成のように、差画像画像処理部３１のみを設けて、画像処理された差画像と画像処理されない元画像との間の相関値を算出することとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、２つの画像の対応する部分のグレイレベル差を検出し、検出したグレイレベル差を閾値と比較して、グレイレベル差が閾値より大きい場合に欠陥であると判定する画像欠陥検査装置、画像欠陥検査システム及び画像欠陥検査方法に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の半導体回路用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】本発明による画像欠陥検査装置の第１実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【図４】（Ａ）は色ムラがない検査画像であり、（Ｂ）は基準画像であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す画像と（Ｂ）に示す画像との間の差画像である。
【図５】（Ａ）は色ムラがある検査画像であり、（Ｂ）は基準画像であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す画像と（Ｂ）に示す画像との間の差画像である。
【図６】（Ａ）は欠陥を含まない検査画像であり、（Ｂ）は基準画像であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す画像と（Ｂ）に示す画像との間の差画像である。
【図７】（Ａ）は欠陥を含む検査画像であり、（Ｂ）は基準画像であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す画像と（Ｂ）に示す画像との間の差画像である。
【図８】本発明による画像欠陥検査装置の第２実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【図９】本発明による画像欠陥検査装置の第３実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【図１０】（Ａ）は、図４の（Ａ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｂ）は、図４の（Ｂ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｃ）は図４の（Ａ）に示す画像と図４の（Ｂ）に示す画像との間の差画像にエッジ処理を施した画像である。
【図１１】（Ａ）は、図５の（Ａ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｂ）は、図５の（Ｂ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｃ）は図５の（Ａ）に示す画像と図５の（Ｂ）に示す画像との間の差画像にエッジ処理を施した画像である。
【図１２】（Ａ）は、図６の（Ａ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｂ）は、図６の（Ｂ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｃ）は図６の（Ａ）に示す画像と図６の（Ｂ）に示す画像との間の差画像にエッジ処理を施した画像である。
【図１３】（Ａ）は、図７の（Ａ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｂ）は、図７の（Ｂ）に示す画像にエッジ処理を施した画像であり、（Ｃ）は図７の（Ａ）に示す画像と図７の（Ｂ）に示す画像との間の差画像にエッジ処理を施した画像である。
【図１４】本発明による画像欠陥検査装置の第４実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【図１５】本発明による画像欠陥検査システムの実施例に係る外観検査システムのブロック図である。
【図１６】本発明による画像欠陥検査装置の第５実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【図１７】本発明による画像欠陥検査装置の第６実施例に係る外観検査装置のブロック図である。
【符号の説明】
【００５６】
１    ステージ
２    試料台
３    ウエハ
４    撮像装置
５    信号記憶部
６    差分検出部
７    検出閾値計算部
８    欠陥検出部
１１    差画像記憶部
１２    第１元画像記憶部
１３    第２元画像記憶部
２０    相関値算出部
２１    検出閾値補正部
【図１】
2007047020.tif 000011
【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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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４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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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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