(57)【要約】【課題】多値画像を比較するパターン検査において、２枚の画像が高周波領域にある場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止して、欠陥検出精度を高くする。【解決手段】特徴量算出部２１は、参照画像と被検査画像について着目画素の近傍における画素値の空間的変化量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪを画素ごとに求める。２つの空間的変化量の比較結果に応じて、被検査画像の着目画素と参照画像の着目画素のうち一方が許容画素、他方がターゲット画素として選択される。比較部２７は、許容画素に対して設定された許容範囲を考慮して、許容画素とターゲット画素の間で画素値の差分値ＶＴＭを求める。比較結果補正部２８は、２つの空間的変化量に基づき、差分値ＶＴＭを補正する。欠陥判定部３２は、補正後の差分値ＳＵＢに基づき被検査物における欠陥を検出する。【選択図】図１
2009229332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定パターンが形成された被検査物を撮影した多値の被検査画像と、前記被検査画像の基準となる多値の参照画像とを画素ごとに比較することにより、前記被検査物における欠陥を検出するパターン検査装置であって、
前記被検査画像の各画素と当該画素の対応位置にある前記参照画像の画素とに順次着目し、前記被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量と、前記参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量とを求める特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段で求めた２つの量を比較し、比較結果に応じて、前記被検査画像の着目画素と前記参照画像の着目画素のうち一方を許容画素として他方をターゲット画素として選択する選択手段と、
前記許容画素に対して、誤差として許容できる画素値の範囲を示す許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
前記許容範囲を考慮して、前記許容画素と前記ターゲット画素の間で画素値の差分値を求める比較手段と、
前記特徴量算出手段で求めた２つの量に基づき、前記比較手段で求めた差分値を補正する補正手段と、
補正後の差分値に基づき、前記被検査物における欠陥を検出する欠陥判定手段とを備えた、パターン検査装置。
【請求項２】
前記補正手段は、前記特徴量算出手段で求めた２つの量が大きいときほど、前記比較手段で求めた差分値をよりゼロに近づける補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項３】
前記補正手段は、前記比較手段で求めた差分値に対する補正の程度を切り替える機能を有することを特徴とする、請求項２に記載のパターン検査装置。
【請求項４】
前記補正手段は、補正係数ρを切り替え可能に構成され、前記比較手段で求めた差分値から前記特徴量算出手段で求めた２つの量の積の平方根のρ倍を引くことを特徴とする、請求項３に記載のパターン検査装置。
【請求項５】
前記補正手段は、前記特徴量算出手段で求めた２つの量がそれぞれの閾値よりも大きいときには、前記比較手段で求めた差分値をゼロにする補正を行うことを特徴とする、請求項１に記載のパターン検査装置。
【請求項６】
所定パターンが形成された被検査物を撮影した多値の被検査画像と、前記被検査画像の基準となる多値の参照画像とを画素ごとに比較することにより、前記被検査物における欠陥を検出するパターン検査方法であって、
前記被検査画像の各画素と当該画素の対応位置にある前記参照画像の画素とに順次着目し、前記被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量と、前記参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量とを求める特徴量算出工程と、
前記特徴量算出工程で求めた２つの量を比較し、比較結果に応じて、前記被検査画像の着目画素と前記参照画像の着目画素のうち一方を許容画素として他方をターゲット画素として選択する選択工程と、
前記許容画素に対して、誤差として許容できる画素値の範囲を示す許容範囲を設定する許容範囲設定工程と、
前記許容範囲を考慮して、前記許容画素と前記ターゲット画素の間で画素値の差分値を求める比較工程と、
前記特徴量算出工程で求めた２つの量に基づき、前記比較工程で求めた差分値を補正する補正工程と、
補正後の差分値に基づき、前記被検査物における欠陥を検出する欠陥判定工程とを備えた、パターン検査方法。
【請求項７】
前記補正工程は、前記特徴量算出工程で求めた２つの量が大きいときほど、前記比較工程で求めた差分値をよりゼロに近づける補正を行うことを特徴とする、請求項６に記載のパターン検査方法。
【請求項８】
前記補正工程は、前記比較工程で求めた差分値に対する補正の程度を切り替える機能を有することを特徴とする、請求項７に記載のパターン検査方法。
【請求項９】
前記補正工程は、補正係数ρを切り替え可能に構成され、前記比較工程で求めた差分値から前記特徴量算出工程で求めた２つの量の積の平方根のρ倍を引くことを特徴とする、請求項８に記載のパターン検査方法。
【請求項１０】
前記補正工程は、前記特徴量算出工程で求めた２つの量がそれぞれの閾値よりも大きいときには、前記比較工程で求めた差分値をゼロにする補正を行うことを特徴とする、請求項６に記載のパターン検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種対象物の外観形状に現れるパターンを検査して欠陥を検出するパターン検査装置に関し、例えば、高精細プリント基板、リードフレーム、半導体ウェハー、および、それらのフォトマスクなどのパターンを検査して微細な欠陥を検出するパターン検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高精細プリント基板、リードフレーム、半導体ウェハー、および、それらのフォトマスクなどのパターンを検査するための方法として比較法がある。比較法によれば、所定パターンが形成された被検査物を撮影した被検査画像と、被検査画像の基準となる参照画像とを画素ごとに比較することにより、被検査物における欠陥を検出することができる。
【０００３】
多値画像を用いた比較法については、例えば特許文献１に開示されている。この文献には、被検査画像と参照画像を比較するときに、画素ごとにいずれか一方を許容画像として他方をターゲット画像として選択し、許容画像に対して誤差の許容範囲を設定することが記載されている。この方法によれば、画像取得時のサンプリング位置の誤差に起因する擬似欠陥の誤検出（実際には欠陥ではない部分を欠陥として検出すること）を防止しながら、微小な欠陥を検出することができる。
【特許文献１】特開２００３−５７０１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の方法には、参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合に、擬似欠陥を誤検出することがあるという問題がある。以下、図７を参照して、この点について説明する。比較対象となる画素の近傍において、参照画像と被検査画像の両方が低周波領域にある場合（図７（ａ））、参照画像が低周波領域にあり、被検査画像が高周波領域にある場合（図７（ｂ））、および、参照画像が高周波領域にあり、被検査画像が低周波領域にある場合（図７（ｃ））には、参照画像と被検査画像の間で同じ精度の画素値の差分値が得られるので、欠陥の検出精度はほぼ同じになる。
【０００５】
ところが、比較対象となる画素の近傍において参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合には、図７（ｄ）に示すように、参照画像では１画素幅のパターンが、被検査画像では２画素幅になることがある。この場合に参照画像と被検査画像を比較すると、図７（ｄ）に示す差分Ｄを含む評価結果が得られる。ところが、実際には参照画像と被検査画像の両方にパターン（黒い部分）は存在するので、この部分に欠陥があると判断することは適切ではない。このように従来の方法には、参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合に擬似欠陥を誤検出するために、欠陥の検出精度が低下することがあるという問題がある。
【０００６】
それ故に、本発明は、参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止して、従来よりも高い欠陥検出精度を有するパターン検査装置およびパターン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】
【０００７】
第１の発明は、所定パターンが形成された被検査物を撮影した多値の被検査画像と、前記被検査画像の基準となる多値の参照画像とを画素ごとに比較することにより、前記被検査物における欠陥を検出するパターン検査装置であって、
前記被検査画像の各画素と当該画素の対応位置にある前記参照画像の画素とに順次着目し、前記被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量と、前記参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量とを求める特徴量算出手段と、
前記特徴量算出手段で求めた２つの量を比較し、比較結果に応じて、前記被検査画像の着目画素と前記参照画像の着目画素のうち一方を許容画素として他方をターゲット画素として選択する選択手段と、
前記許容画素に対して、誤差として許容できる画素値の範囲を示す許容範囲を設定する許容範囲設定手段と、
前記許容範囲を考慮して、前記許容画素と前記ターゲット画素の間で画素値の差分値を求める比較手段と、
前記特徴量算出手段で求めた２つの量に基づき、前記比較手段で求めた差分値を補正する補正手段と、
補正後の差分値に基づき、前記被検査物における欠陥を検出する欠陥判定手段とを備える。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、前記特徴量算出手段で求めた２つの量が大きいときほど、前記比較手段で求めた差分値をよりゼロに近づける補正を行うことを特徴とする。
【０００９】
第３の発明は、第２の発明において、
前記補正手段は、前記比較手段で求めた差分値に対する補正の程度を切り替える機能を有することを特徴とする。
【００１０】
第４の発明は、第３の発明において、
前記補正手段は、補正係数ρを切り替え可能に構成され、前記比較手段で求めた差分値から前記特徴量算出手段で求めた２つの量の積の平方根のρ倍を引くことを特徴とする。
【００１１】
第５の発明は、第１の発明において、
前記補正手段は、前記特徴量算出手段で求めた２つの量がそれぞれの閾値よりも大きいときには、前記比較手段で求めた差分値をゼロにする補正を行うことを特徴とする。
【００１２】
第６の発明は、所定パターンが形成された被検査物を撮影した多値の被検査画像と、前記被検査画像の基準となる多値の参照画像とを画素ごとに比較することにより、前記被検査物における欠陥を検出するパターン検査方法であって、
前記被検査画像の各画素と当該画素の対応位置にある前記参照画像の画素とに順次着目し、前記被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量と、前記参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量とを求める特徴量算出工程と、
前記特徴量算出工程で求めた２つの量を比較し、比較結果に応じて、前記被検査画像の着目画素と前記参照画像の着目画素のうち一方を許容画素として他方をターゲット画素として選択する選択工程と、
前記許容画素に対して、誤差として許容できる画素値の範囲を示す許容範囲を設定する許容範囲設定工程と、
前記許容範囲を考慮して、前記許容画素と前記ターゲット画素の間で画素値の差分値を求める比較工程と、
前記特徴量算出工程で求めた２つの量に基づき、前記比較工程で求めた差分値を補正する補正工程と、
補正後の差分値に基づき、前記被検査物における欠陥を検出する欠陥判定工程とを備える。
【００１３】
第７の発明は、第６の発明において、
前記補正工程は、前記特徴量算出工程で求めた２つの量が大きいときほど、前記比較工程で求めた差分値をよりゼロに近づける補正を行うことを特徴とする。
【００１４】
第８の発明は、第７の発明において、
前記補正工程は、前記比較工程で求めた差分値に対する補正の程度を切り替える機能を有することを特徴とする。
【００１５】
第９の発明は、第８の発明において、
前記補正工程は、補正係数ρを切り替え可能に構成され、前記比較工程で求めた差分値から前記特徴量算出工程で求めた２つの量の積の平方根のρ倍を引くことを特徴とする。
【００１６】
第１０の発明は、第６の発明において、
前記補正工程は、前記特徴量算出工程で求めた２つの量がそれぞれの閾値よりも大きいときには、前記比較工程で求めた差分値をゼロにする補正を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
上記第１または第６の発明によれば、２枚の画像の画素値の空間的変化量の比較結果に応じて許容画素とターゲット画素が選択され、許容画素に対して設定された許容範囲を考慮して２個の画素間の画素値の差分値が求められる。その後、差分値は２つの空間的変化量に基づき補正され、補正後の差分値に基づき被検査物における欠陥が検出される。このように誤差を許容する側の画像を画素ごとに切り替えて２枚の画像を比較することにより、画像取得時のサンプリング位置の誤差に起因する擬似欠陥の誤検出を防止しながら、微小な欠陥を検出することができる。また、２つの空間的変化量に基づき画素値の差分値を補正することにより、２枚の画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を低くしてこの場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、それ以外の場合には従来と同じ検査感度を維持して、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。
【００１８】
上記第２または第７の発明によれば、２枚の画像の画素値の空間的変化量が大きいときほど、画素値の差分値をよりゼロに近づける補正を行うことにより、２枚の画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を低くしてこの場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。
【００１９】
上記第３または第８の発明によれば、画素値の差分値に対する補正の程度を切り替えることにより、画像の特性などに応じて好適な補正を行い、種々の状況下で好ましい欠陥検出を行うことができる。
【００２０】
上記第４または第９の発明によれば、２枚の画像の画素値の空間的変化量が大きいときほど、画素値の差分値をよりゼロに近づける補正を補正係数を調整して行うことにより、種々の状況下において、２枚の画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を低くしてこの場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。
【００２１】
上記第５または第１０の発明によれば、２枚の画像の画素値の空間的変化量がそれぞれの閾値よりも大きいときには、画素値の差分値をゼロにする補正を行うことにより、２枚の画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を十分に低くして、この場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の実施形態に係るパターン検査装置の構成を示すブロック図である。図１に示すパターン検査装置１０は、画像入力部１１、バッファメモリ１２、２５、３１、参照画像記憶部１３、特徴量算出部２１、選択信号生成部２２、許容画像生成選択部２３、ターゲット画像選択部２４、許容画像生成部２６、比較部２７、比較結果補正部２８、欠陥判定部３２、検査結果保存部３３、および、検査結果表示部３４を備えている。パターン検査装置１０は、プリント基板や半導体ウェハーなど、表面にパターンが形成された被検査物を撮影した多値の被検査画像と、被検査画像の基準となる多値の参照画像とを画素ごとに比較することにより、被検査物における欠陥を検出する。
【００２３】
画像入力部１１は、被検査物を撮影し、デジタルの被検査画像を出力する。画像入力部１１は、例えば、被検査物などが載置され駆動手段によって主走査方向および副走査方向に移動するステージと、ステージ上の被検査物を撮影するＣＣＤなどの撮像素子と、撮像素子から出力された画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とから構成される。バッファメモリ１２は、画像入力部１１を用いて入力した被検査画像を記憶する。
【００２４】
参照画像記憶部１３は、被検査画像と比較すべき参照画像を記憶する。参照画像とは、良品の被検査物（欠陥のない被検査物）の画像である。参照画像は、例えば、画像入力部１１を用いて良品の被検査物を撮影することにより生成される。あるいは、被検査物に形成されるべきパターンを示す設計データに基づき、参照画像を生成してもよい。
【００２５】
特徴量算出部２１は、被検査画像の画素と当該画素の対応位置にある参照画像の画素とに順次着目し、参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量ΔＲＥＦと、被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量ΔＯＢＪとを求める。
【００２６】
選択信号生成部２２は、特徴量算出部２１で画素ごとに求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪを比較し、比較結果に応じた選択信号ＳＥＬを画素ごとに生成する。許容画像生成選択部２３は、選択信号ＳＥＬに従い、被検査画像の着目画素の値および参照画像の着目画素の値のいずれかを出力する。ターゲット画像選択部２４は、選択信号ＳＥＬに従い、上記２つの画素値のうち、許容画像生成選択部２３で選択されなかった画素値を出力する。
【００２７】
以下、選択信号生成部２２は、ΔＲＥＦ＞ΔＯＢＪのときにはハイレベルの選択信号ＳＥＬを出力し、ΔＲＥＦ≦ΔＯＢＪのときにはローレベルの選択信号ＳＥＬを出力するものとする。許容画像生成選択部２３は、選択信号ＳＥＬがローレベルのときには参照画像の着目画素の値を出力し、選択信号ＳＥＬがハイレベルのときには被検査画像の着目画素の値を出力する。ターゲット画像選択部２４は、選択信号ＳＥＬがローレベルのときには被検査画像の着目画素の値を出力し、選択信号ＳＥＬがハイレベルのときには参照画像の着目画素の値を出力する。
【００２８】
バッファメモリ２５は、ターゲット画像選択部２４から順次出力された画素値を記憶する。以下、バッファメモリ２５に記憶される画像をターゲット画像といい、ターゲット画像の画素をターゲット画素という。一方、許容画像生成選択部２３から順次出力された画素値は、画像生成のための元データとして許容画像生成部２６の内部に記憶される。許容画像生成部２６は、記憶した元データに基づき、画素ごとに画素値ではなく画素値の範囲（誤差として許容できる画素値の範囲）を有する画像を生成する。以下、許容画像生成部２６で生成される画像を許容画像といい、許容画像の画素を許容画素という。
【００２９】
比較部２７は、許容範囲を考慮して、許容画素とターゲット画素の間で画素値の差分値ＶＴＭを求める。比較部２７は、ターゲット画像の着目画素の値Ｔが許容画像の着目画素の許容範囲内にあるときには差分値ＶＴＭとして０を出力し、画素値Ｔが許容範囲外にあるときには画素値Ｔと許容範囲の一端（画素値Ｔに近いほうの端）の画素値との差を差分値ＶＴＭとして出力する。
【００３０】
比較結果補正部２８は、特徴量算出部２１で求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪに基づき、比較部２７で求めた差分値ＶＴＭを補正し、補正後の差分値ＳＵＢを出力する。比較結果補正部２８は、２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪが大きいときほど、差分値ＶＴＭをより０に近づける補正を行う。
【００３１】
バッファメモリ３１は、比較結果補正部２８で求めた補正後の差分値ＳＵＢを記憶する。ターゲット画像のすべての画素について補正後の差分値ＳＵＢを求めることにより、許容画像とターゲット画像の差異を示す差分マップがバッファメモリ３１内に作成される。欠陥判定部３２は、作成された差分マップに基づき閾値を選定し、差分マップ内で差分値が閾値以上である部分には欠陥が存在すると判定し、欠陥部分を特定するデータを検査結果として出力する。検査結果保存部３３は、例えばハードディスク装置や半導体メモリなどで実現され、欠陥判定部３２で求めた検査結果を保存する。検査結果表示部３４は、例えばＣＲＴや液晶パネルなどで実現され、欠陥判定部３２で求めた検査結果を表示する。
【００３２】
このように構成されたパターン検査装置１０では、選択信号生成部２２、許容画像生成選択部２３およびターゲット画像選択部２４は、特徴量算出部２１で求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪを比較し、比較結果に応じて、被検査画像の着目画素と参照画像の着目画素のうち一方を許容画素として他方をターゲット画素として選択する選択手段として機能する。また、許容画像生成部２６は、許容画素に対して、誤差として許容できる画素値の範囲を示す許容範囲を設定する許容範囲設定手段として機能する。
【００３３】
図２は、図１の破線部の具体例を示すブロック図である。図２に示す最大最小探索部２１１、２１２および減算器２１３、２１４は、図１では特徴量算出部２１に相当する。また、比較器２２１、選択回路２３１、選択回路２４１、許容値生成回路２６１、誤差許容比較回路２７１および補正演算回路２８１は、それぞれ、選択信号生成部２２、許容画像生成選択部２３、ターゲット画像選択部２４、許容画像生成部２６、比較部２７および比較結果補正部２８に相当する。なお、図２では、バッファメモリ２５は省略されている。
【００３４】
最大最小探索部２１１は、参照画像の着目画素とその８近傍の画素について最大画素値ＭＡＸｒと最小画素値ＭＩＮｒを求め、着目画素値ＣＥＮｒと共に出力する。最大最小探索部２１２は、被検査画像の着目画素とその８近傍の画素について最大画素値ＭＡＸｏと最小画素値ＭＩＮｏを求め、着目画素値ＣＥＮｏと共に出力する。減算器２１３は最大画素値ＭＡＸｒと最小画素値ＭＩＮｒの差を求め、減算器２１４は最大画素値ＭＡＸｏと最小画素値ＭＩＮｏの差を求める。減算器２１３で求めた差は、参照画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量ΔＲＥＦとして使用され、減算器２１４で求めた差は、被検査画像の着目画素の近傍における画素値の空間的変化量ΔＯＢＪとして使用される。
【００３５】
比較器２２１は、上記２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪを比較し、ΔＲＥＦ＞ΔＯＢＪのときにはハイレベルの選択信号ＳＥＬを出力し、ΔＲＥＦ≦ΔＯＢＪのときにはローレベルの選択信号ＳＥＬを出力する。選択回路２３１は、選択信号ＳＥＬがローレベルのときには最大最小探索部２１１から出力された値（ＭＡＸｒ、ＣＥＮｒ、ＭＩＮｒ）を出力し、選択信号ＳＥＬがハイレベルのときには最大最小探索部２１２から出力された値（ＭＡＸｏ、ＣＥＮｏ、ＭＩＮｏ）を出力する。選択回路２４１は、選択信号ＳＥＬがローレベルのときには最大最小探索部２１２から出力された着目画素値ＣＥＮｏを出力し、選択信号ＳＥＬがハイレベルのときには最大最小探索部２１１から出力された着目画素値ＣＥＮｒを出力する。以下、選択回路２３１から出力された値をＭＡＸｓ、ＣＥＮｓ、ＭＩＮｓといい、選択回路２４１から出力された値をターゲット画素値Ｔｇｔという。
【００３６】
許容値生成回路２６１は、選択回路２３１から出力された値（ＭＡＸｓ、ＣＥＮｓ、ＭＩＮｓ）と与えられた補間スケールｓｃａｌｅ（ただし、０≦ｓｃａｌｅ≦１）とに基づき、次式（１）（２）により最大許容値Ａｍａｘと最小許容値Ａｍｉｎを求める。
Ａｍａｘ＝ＣＥＮｓ×ｓｃａｌｅ＋ＭＡＸｓ×（１−ｓｃａｌｅ）  …（１）
Ａｍｉｎ＝ＣＥＮｓ×ｓｃａｌｅ＋ＭＩＮｓ×（１−ｓｃａｌｅ）  …（２）
最小許容値Ａｍｉｎを下限値、最大許容値Ａｍａｘを上限値とする許容範囲Ａｍｉｎ〜Ａｍａｘは、許容画素（すなわち、選択信号ＳＥＬがローレベルのときには参照画像の着目画素、選択信号ＳＥＬがハイレベルのときには被検査画像の着目画素）に対して設定される。
【００３７】
誤差許容比較回路２７１は、最大許容値Ａｍａｘ、最小許容値Ａｍｉｎおよびターゲット画素値Ｔｇｔに基づき、許容範囲を考慮して許容画素とターゲット画素との間で画素値の差分値ＶＴＭを求める。具体的には、誤差許容比較回路２７１は、差分値ＶＴＭとして、Ａｍｉｎ＜Ｔｇｔ＜Ａｍａｘのときには０を出力し、Ｔｇｔ≦Ａｍｉｎのときには（Ａｍｉｎ−Ｔｇｔ）を出力し、Ｔｇｔ≧Ａｍａｘのときには（Ｔｇｔ−Ａｍａｘ）を出力する。
【００３８】
補正演算回路２８１は、特徴量算出部２１で求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪと与えられた補正係数ρ（ただし、０≦ρ≦１）とに基づき、次式（３）により差分値ＶＴＭを補正し、補正後の差分値ＳＵＢを求める。
ＳＵＢ＝ＶＴＭ−ρ×√（ΔＲＥＦ×ΔＯＢＪ）  …（３）
【００３９】
また、補正演算回路２８１は、式（３）で求めた補正後の差分値ＳＵＢが０未満のときには、補正後の差分値を０にする処理を行う。このように補正演算回路２８１は、補正係数ρを設定可能に構成され、誤差許容比較回路２７１で求めた差分値ＶＴＭから特徴量算出部２１で求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪの積の平方根のρ倍を引く処理と、補正後の差分値を０以上に制限する処理とを行う。
【００４０】
図３は、パターン検査装置１０の動作例を示す図である。図３に示す例では、参照画像ＲＥＦは２つの微小パターン１Ａ、２Ａを含み、被検査画像ＯＢＪは２つの微小パターン１Ｂ、３Ｂを含んでいる。微小パターン１Ｂは、微小パターン１Ａに対応する。微小パターン３Ｂは微小欠陥に相当し、微小パターン２Ａに対応するパターンは被検査画像ＯＢＪでは欠損している。
【００４１】
この場合、微小パターン１Ａの近傍では、参照画像ＲＥＦの画素値と被検査画像ＯＢＪの画素値はほぼ等しいので、最大許容値Ａｍａｘ、最小許容値Ａｍｉｎおよびターゲット画素値Ｔｇｔはほぼ一致する。微小パターン２Ａの近傍では、ΔＲＥＦ＞ΔＯＢＪとなり、許容画像は被検査画像ＯＢＪの画素値に基づき生成されるので、最大許容値Ａｍａｘと最小許容値Ａｍｉｎは共にほぼ０になる。微小パターン３Ｂの近傍では、ΔＲＥＦ＜ΔＯＢＪとなり、許容画像は参照画像ＲＥＦの画素値に基づき生成されるので、最大許容値Ａｍａｘと最小許容値Ａｍｉｎは共にほぼ０になる。
【００４２】
このため、最大許容値Ａｍａｘに基づく最大許容画像４１は、微小パターン１Ａに対応する微小パターン１Ｃを含むが、微小パターン２Ａ、３Ｂに対応するパターンを含まない（あるいは、値がほぼ０のパターンを含む）。最小許容値Ａｍｉｎに基づく最小許容画像４２は、微小パターン１Ａに相当する微小パターン１Ｄを含むが、微小パターン２Ａ、３Ｂに相当するパターンを含まない（あるいは、値がほぼ０のパターンを含む）。ターゲット画素値Ｔｇｔに基づくターゲット画像４３は、微小パターン１Ａ、１Ｂに対応する微小パターン１Ｅ、微小パターン２Ａに対応する微小パターン２Ｅ、および、微小パターン３Ｂに対応する微小パターン３Ｅを含む。
【００４３】
したがって、差分マップ４４には、微小パターン１Ａ、１Ｂの差は現れない（あるいは、ほぼ０の差が現れる）が、微小パターン２Ａに対応する微小パターン２Ｆ、および、微小パターン３Ｂに対応する微小パターン３Ｆが現れる。よって、得られた差分マップ４４に基づき、被検査物について、微小パターン２Ａの欠損と微小パターン３Ｂが示す微小欠陥の両方を検出することができる。
【００４４】
以下、比較結果補正部２８を設けることによる効果を説明する。図４は、参照画像と被検査画像の画素値の例を示す図である。この例では、参照画像のパターン部の画素値は１００であり、被検査画像のパターン部の画素値は０〜１００まで１０刻みの値を取るものとする。なお、ここでは説明を容易にするために、画素値の一次元的な変化について説明するが、画素値の２次元的な変化についても同じことが言える。
【００４５】
図５は、図４に示す各場合について、参照画像と被検査画像の間の画素値の差分値を示すテーブルである。図５には、従来の方法による差分値、本実施形態に係るパターン検査装置１０において補正係数ρを１とした場合の差分値、および、同じく補正係数を０．５とした場合の差分値が記載されている。なお、従来の方法は、パターン検査装置１０において補正係数ρを０とした場合に相当する。
【００４６】
従来の方法では、参照画像のパターン部と被検査画像のパターン部の間で画素値にわずかでも差があると、参照画像と被検査画像の比較結果を示す差分マップにはその差が現れる。例えば、参照画像のパターン部の画素値が１００で、被検査画像のパターン部の画素値が７０である場合には、両者の差３０が差分マップに現れる。ところが、実際のパターン検査（特に、微細なラインパターンの検査）では、パターン部にある程度のレベル差がある場合でも、その差を無視して欠陥判定を行うほうが好ましいことが多い。
【００４７】
そこで、本実施形態に係るパターン検査装置１０は、補正演算回路２８１において、式（３）に従い、特徴量算出部２１で求めた２つの量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪが大きいときほど、画素値の差分値ＶＴＭをより０に近づける補正を行う。このため、例えば、補正係数ρを１に設定した場合において、参照画像のパターン部の画素値が１００で、被検査画像のパターン部の画素値が７０である場合には、補正後の差分値ＳＵＢは０になる。また、被検査画像のパターン部の画素値が３０である場合には、補正後の差分値ＳＵＢは１５になる。このように画素値の差分値ＶＴＭを０に近づける補正を行うことにより、パターン部にある程度のレベル差がある場合でも、その差を無視する（あるいは、その差の影響を小さくする）ことにより、好ましい欠陥判定結果を得ることができる。
【００４８】
図６は、パターン検査装置１０における検査感度を示すテーブルである。参照画像と被検査画像の両方が低周波領域にある場合、参照画像が低周波領域にあり、被検査画像が高周波領域にある場合、および、参照画像が高周波領域にあり、被検査画像が低周波領域にある場合には、参照画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＲＥＦおよび被検査画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＯＢＪのうち少なくとも一方がほぼ０になる。このため、これら３つの場合には、比較結果補正部２８で得られる補正後の差分値ＳＵＢは補正前の差分値ＶＴＭにほぼ等しくなるので、検査感度は差分値の補正を行わないときと同じになる（図６では高感度と記載）。
【００４９】
これに対して、参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合、参照画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＲＥＦと被検査画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＯＢＪは両方とも非０となる。このため、この場合には、比較結果補正部２８で得られる補正後の差分値ＳＵＢは補正前の差分値ＶＴＭよりも０に近づくので、検査感度は差分値の補正を行わない場合よりも低くなる（図６では低感度と記載）。これにより、参照画像と被検査画像の両方が高周波領域にある場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止することができる。
【００５０】
以上に示すように、本実施形態に係るパターン検査装置１０によれば、参照画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＲＥＦと被検査画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＯＢＪとの比較結果に応じて許容画素とターゲット画素が選択され、許容画素に対して設定された許容範囲を考慮して２個の画素間の画素値の差分値ＶＴＭが求められる。その後、差分値ＶＴＭは２つの空間的変化量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪに基づき補正され、補正後の差分値ＳＵＢに基づき被検査物における欠陥が検出される。
【００５１】
このように誤差を許容する側の画像を画素ごとに切り替えて参照画像と被検査画像を比較することにより、画像取得時のサンプリング位置の誤差に起因する擬似欠陥の誤検出を防止しながら、微小な欠陥を検出することができる。また、２つの空間的変化量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪに基づき画素値の差分値ＶＴＭを補正することにより、参照画像と被検査画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を低くしてこの場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、それ以外の場合には従来と同じ検査感度を維持して、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。また、比較部２７において画素値の差分値ＶＴＭに対する補正の程度を切り替えることにより、画像の特性などに応じて好適な補正を行い、種々の状況下で好ましい欠陥検出を行うことができる。
【００５２】
なお、以上の説明では、パターン検査装置１０は、式（３）に示す補正演算を行う比較結果補正部２８を備えることとしたが、本発明のパターン検査装置はこれ以外の補正演算を行う比較結果補正部を備えていてもよい。例えば、比較結果補正部は、式（４）や式（５）に示す補正演算を行ってもよい。
ＳＵＢ＝ＶＴＭ−ΔＲＥＦ×ΔＯＢＪ        …（４）
ＳＵＢ＝ＶＴＭ−√（ΔＲＥＦ×ΔＯＢＪ）  …（５）
これら変形例に係るパターン検査装置はパターン検査装置１０と同様の効果を奏する。
【００５３】
あるいは、比較結果補正部は、参照画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＲＥＦに関する閾値ＴＨｒと、被検査画像から求めた画素値の空間的変化量ΔＯＢＪに関する閾値ＴＨｏとを有し、ΔＲＥＦ＞ＴＨｒかつΔＯＢＪかつＴＨｏとなるときには補正後の差分値ＳＵＢを０にする補正を行ってもよい。この変形例に係るパターン検査装置によれば、２枚の画像が両方とも高周波領域にある場合には検査感度を十分に低くして、この場合に発生しやすい擬似欠陥の誤検出を防止し、従来よりも欠陥検出精度を高くすることができる。
【００５４】
また、パターン検査装置１０では、着目画素とその８近傍の画素についての最大画素値と最小画素値の差を画素値の空間的変化量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪとして使用することとしたが、これ以外の方法で画素値の空間的変化量を求めてもよい。例えば、着目画素とその８近傍の画素について画素値の分散を求め、求めた分散を画素値の空間的変化量として使用してもよい。あるいは、画素値の空間的変化量ΔＲＥＦ、ΔＯＢＪを求めるときに参照する画素の個数を９個ではなく、例えば５×５＝２５個にしてもよい。
【００５５】
また、パターン検査装置１０を専用ハードウェアで実現することに代えて、コンピュータに所定のプログラムを実行させることにより、パターン検査装置１０の一部（例えば、図２の全部または一部）を実現してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の実施形態に係るパターン検査装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の破線部の具体的を示すブロック図である。
【図３】図１に示すパターン検査装置の動作例を示す図である。
【図４】参照画像と被検査画像の画素値の例を示す図である。
【図５】図４に示す各場合について画素値の差分値を示すテーブルである。
【図６】図１に示すパターン検査装置における検査感度を示すテーブルである。
【図７】参照画像と被検査画像の例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…パターン検査装置
１１…画像入力部
１２、２５、３１…バッファメモリ
１３…参照画像記憶部
２１…特徴量算出部
２２…選択信号生成部
２３…許容画像生成選択部
２４…ターゲット画像選択部
２６…許容画像生成部
２７…比較部
２８…比較結果補正部
３２…欠陥判定部
３３…検査結果保存部
３４…検査結果表示部
２１１、２１２…最大最小探索部
２１３、２１４…減算器
２２１…比較器
２３１、２４１…選択回路
２６１…許容値生成回路
２７１…誤差許容比較回路
２８１…補正演算回路
ＲＥＦ…参照画像
ＯＢＪ…被検査画像
ΔＲＥＦ…参照画像から求めた画素値の空間的変化量
ΔＯＢＪ…被検査画像から求めた画素値の空間的変化量
ＳＥＬ…選択信号
ＶＴＭ…画素値の差分値
ＳＵＢ…補正後の差分値
ρ…補正係数
【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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