JP4038442B2 - 外観検査用画像処理装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は被検査物の外観検査における画像データを処理する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被検査物の外観検査装置の代表例として、半導体ウエハーに形成された回路パターンの欠陥を検出するために、回路パターンの画像を取得し、検査の基準となる参照画像と比較して差違がある部分を欠陥として抽出する外観検査装置が知られている。また、参照画像として検査する画像のひとつ前の画像を用いて、順番にこれを繰返す方法も知られている。この場合、検査対象となる回路パターンが検査画像毎に同じ繰返しパターンであることが必要である。半導体ウエハーに形成されるチップ同士は同じ繰返しパターンであるが、ひとつのチップの中に同じ繰返しパターンが形成される場合もある。前者の場合の比較検査をダイ比較検査、後者の場合をセル比較検査とよぶ。
【０００３】
外観検査装置は、被検査物の画像を取得し、画像処理装置により欠陥抽出などの外観検査を行う装置である。図１７は、半導体ウエハーの欠陥検査用の外観検査装置の画像処理部の構成を示す機能ブロック図である。
【０００４】
図１７において、被検査物であるウエハー１７０２はステージ１７０１の上に固定され、Ｘ方向，Ｙ方向へとステージ１７０１を移動させながら、センサ1703，ＡＤ回路１７０４を通して、ディジタルの画像データを取得する。ディジタルの画像入力データは、画像処理装置１７０５内で欠陥検出を行い、検出した欠陥情報を全体制御コンピュータ１７０６に格納する。
【０００５】
図１８は半導体ウエハーの上面図で、外観検査装置の画像処理装置１７０５で処理されるダイ比較検査方式とセル比較検査方式を説明するものである。なお、ダイとチップは同じ意味で使われているが本明細書では方式をさす場合のみダイ、その他はチップと表現する。
【０００６】
検査対象のウエハー１７０２上には、製造工程で加工された複数のダイ1801、すなわちそのひとつひとつが半導体装置であるチップが格子状に配置されている。図１８（ａ）では理解しやすいためにｎ−１，ｎ，ｎ＋１，ｎ＋２番目のチップを表示してある。装置はスキャン方向に、ある幅をもった連続的な画像入力データを取得する。ダイ比較検査方式とは、ウエハー１７０２上のチップの格子状の配置を利用して隣同士のチップを比較するものである。例えばｎ番目のチップが検査画像の場合はｎ−１番目のチップが比較されるべき参照画像となる。これを図に示すように繰返して全面スキャンすることにより、ウエハー上のすべての欠陥を検出できる。
【０００７】
一方、セル比較検査方式とは、図１８（ｂ）に示すように、ひとつのチップ内のメモリマット部のようなセルと呼ばれる繰返しパターン同士を比較するものである。例えば、ｎ番目のチップ内の特定のセルが検査画像の場合、そのひとつ前のセルが比較されるべき参照画像となる。
【０００８】
ウエハーのメモリマット部の全面を検査対象領域にするように検査条件を設定することで、ダイ比較検査ばかりでなくセル比較検査も可能となる。
【０００９】
ダイ比較検査方式はロジックチップなどに適用され、セル比較検査方式はメモリチップなどに適用される。近年は、メモリ混載ロジックなどを対象としたセル比較とダイ比較の同時検査の要求もあらわれてきている。
【００１０】
図１９は図１７に示した外観検査装置の画像処理装置１７０５の構成を示す機能ブロック図であり、セルダイ混合比較検査の場合の従来技術に基づく構成である。
【００１１】
センサ１９０３，ＡＤ回路１９０４を通して取得された画像データは、ダイ比較ユニット１９０１，セル比較ユニット１９０２にそれぞれ入力される。ダイ比較ユニット１９０１のチップ遅延回路１９０５は現在取得した検査画像よりも１チップ前の参照画像を用意し、位置補正明るさ補正回路１９０６は検査画像と参照画像の位置関係を合わせる位置補正や２つの画像の間の明るさの違いを補正する。差画像演算ユニット１９０７は２つの画像の間の明るさの差を抽出し、特徴量演算ユニット１９０８では明るさの差のデータと位置データとから抽出された欠陥の明るさ，大きさ，形状などの特徴量を検出し、これらを欠陥情報として全体制御コンピュータ１９０９に格納する。
【００１２】
セル比較ユニット１９０２もほぼ同様の構成であるが、セル遅延回路１９１０により１セル分前の参照画像を用意する点が異なる。
【００１３】
外観検査装置での、撮像した検査画像と参照画像のメモリへの記録，比較，欠陥抽出などの一連の工程は、画像信号をディジタル化して行われる。しかしながら、画像データの量が多いこととプロセッサの能力が十分でないこととから、欠陥抽出の速度の向上が課題となっている。
【００１４】
最近プロセッサの処理性能向上により、複数のプロセッサエレメント（図ではＰＥと略す）を備えた並列データ処理型の画像処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１５】
図２０は従来の画像処理装置の構成図である。２００１はデータ入力部、2002は処理分配部、２００３は状態管理部、２００４は出力部、２００５は通信バス、２００６から２００９はプロセッサエレメント（ＰＥ（０）〜（ｎ））である。このような回路における画像データの並列処理については、複数のプロセッサに入力データを分配する順序を設定する方法が知られている。図２１はプロセッサの動作シーケンス図で、４個のプロセッサの例を示している。画像データは単位画像データ毎に夫々のプロセッサに順番に分配処理されるように動作する。すなわち、画像データ２１０１に対して、プロセッサエレメントＰＥ（０）は４個目毎の単位画像データＤ１，Ｄ５，…，Ｄ９が分配されて、演算処理する。図２１のハッチング部が単位画像データの処理時間を表現している。プロセッサエレメントＰＥ（１）は単位画像データＤ２，Ｄ６，…，Ｄ１０が分配され、プロセッサエレメントＰＥ（２）は単位画像データＤ３，Ｄ７，…が分配され、プロセッサエレメントＰＥ（３）は単位画像データＤ４，Ｄ８，…が分配される。
【００１６】
この場合、各プロセッサエレメントが単位画像データを何回おきに処理するかは、単位画像データの処理時間と入力画像のスループットで決まる。一般に画像入力の取り込み速度が高速になるほど、単位画像データの取り込み間隔が短くなり、その分使用するプロセッサエレメントの個数も多くなる。
【００１７】
画像データを単位画像データに分割した場合、単位画像データの周縁部については、微分処理や位置補正処理による入力画像をずらした処理などを行うため、画像中の各分割領域の境界位置に演算処理不可能領域が発生するおそれが大きい。この具体的な対策として、お互いの境界部が重複した複数の領域のデータに分割することが考えられる（例えば、特許文献２参照）。分割したときの隣り合う境界、例えば図２１中の単位画像データＤ１とＤ２の間は、演算処理から予測できる演算不可能な領域の画素数分だけＤ２側もＤ３側も重複するようにすることで、演算処理不可能領域の発生を防止できる。
【００１８】
このように、画像分配の境界位置に重複分を持たせ、演算処理不可能領域を無くすることで、単位画像データをすべてダイ比較検査することができる。しかし、セル比較検査の場合は、検査できない領域が生じてしまう。なぜならば、セル比較検査の場合、検査画像である単位画像データの検査セルのほかに、参照画像である一つ前の検査セルが必要であるが、例えば、図２１のプロセッサエレメントＰＥ（１）が処理する単位画像データＤ２内の先頭セルの参照画像となるセルがなく、この先頭セルの検査ができなくなるので、検査不可能領域が発生してしまう。
【００１９】
【特許文献１】
特開平１１−２５９４３４号公報（第６頁、図５）
【特許文献２】
特開平６−３２５１６２号公報（第３頁、図２）
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、複数のプロセッサを使ってセル比較検査，ダイ比較検査，セルダイ混合比較検査が連続的に検査できる外観検査用画像処理装置を提供することである。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前述の問題点を解決するために、本発明の実施態様は、複数のプロセッサで並列処理するプロセッサ群と、連続データを所定の画像サイズに分割するために分割境界の前端オーバーラップと後端オーバーラップを含んで画像データを切出す手段と、切出した画像をプロセッサ群に分配する手段と、プロセッサ群で処理した結果を集計する手段を有し、前端オーバーラップは、演算処理オーバーラップとセル比較検査における複数セルピッチの中の最大セルピッチとの和、前記後端オーバーラップは演算処理オーバーラップにすることで分割境界の検査が連続的に実行できる。
【００２２】
さらに、連続画像データを切出す手段は、切出すべき先頭のラインアドレスと切出し幅より前端オーバーラップと後端オーバーラップを含んだ画像を切出す機能を有し、切出すべき先頭のラインアドレスは分割境界より前端オーバーラップだけ小さい値であり、幅は分割画像に前端オーバーラップと後端オーバーラップを加えた値にすることで分割境界の検査が連続的に実行できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施例を示し、画像処理装置１００の構成図である。センサ１０１は２次元の画像データ（例えば、６４０画素幅のラインセンサで取得した画像データ）を検出する検出器であって、ＡＤ回路１０２を通してデジタル化された連続の画像データとして画像処理装置１００に入力される。画像処理装置１００は複数のプロセッサで構成され、連続画像データを基本画像単位に所定の画像切出しを行い、複数のプロセッサに割付けることで欠陥検査を行う。全体制御コンピュータ１０３は、検出した欠陥情報を格納したり、検査前に検査条件（レシピ情報）を画像処理装置に設定，表示，解析したり、他の装置とのデータ交換などを行うものである。
【００２５】
画像処理装置１００の内部構成は、チャンネル分割ユニット１０８，チャンネル分割された画像を処理するチャンネル１画像処理ユニット１０４，チャンネル２画像処理ユニット１０５，チャンネル３画像処理ユニット１０６，チャンネル４画像処理ユニット１０７で構成する。
【００２６】
図２は各チャンネルと画像データとの画素の関係を示す模式図であり、図１中のチャンネル分割ユニット１０８は、図２に示すように入力幅６４０画素に対して２５６画素、４チャンネルに分割する機能を持つ。１２８画素はオーバーラップさせる。入力画像データ６４０画素の画像データ２０１は、１番目から２５６番目の２５６画素幅の連続データとしてチャンネル１画像処理ユニット１０４に、１２９番目から３８４番目の２５６画素幅の連続データとしてチャンネル２画像処理ユニット１０５に、２５７番目から５１２番目の２５６画素幅の連続データとしてチャンネル３画像処理ユニット１０６に、３８５番目から６４０番目の２５６画素幅の連続データとしてチャンネル４画像処理ユニット１０７に送信する。
【００２７】
図１に戻って、チャンネル１画像処理ユニット１０４，チャンネル２画像処理ユニット１０５，チャンネル３画像処理ユニット１０６，チャンネル４画像処理ユニット１０７は、２５６画素幅の連続した画像データを入力として、同一機能をもつ。チャンネル１画像処理ユニット１０４，チャンネル２画像処理ユニット１０５，チャンネル３画像処理ユニット１０６，チャンネル４画像処理ユニット１０７では、分割回路１１１で基本画像データ単位に分割して切出した画像を４つのプロセッサエレメントＰＥ（０），ＰＥ（１），ＰＥ（２），ＰＥ（３）へ分配する機能を持つ。各プロセッサエレメントは基本画像データ単位に分割して切出した画像について、それぞれ欠陥判定処理を行いその中で検出された欠陥情報をバス１１０を通して全体制御コンピュータに格納する。
【００２８】
基本画像データ単位に処理するすべてのプロセッサエレメントからの欠陥情報をまとめると、２５６画素幅の連続した画像データの欠陥情報になる。
【００２９】
図３は連続画像データの分割を示す模式図、図４はプロセッサの動作シーケンス図である。図３において、３０１は２５６画素幅をもつ連続的な画像データであって、基本画像データ単位が２５６画素幅×１０２４ラインのときの分割された単位画像データＤｎ−１，Ｄｎ，Ｄｎ＋１の近傍を拡大した図である。単位画像データＤｎを切出す場合、すでに知られているように演算処理オーバーラップが必要でる。チャンネル方向のオーバーラップは図２でも説明したように十分オーバーラップしているので省略することとし、分割方向について考える。単位画像データＤｎ−１とＤｎとのオーバーラップを前端オーバーラップＯＦ、単位画像データＤｎとＤｎ＋１とのオーバーラップを後端オーバーラップＯＲと定義すると、単位画像データＤｎの切出し画像は、２５６画素幅×（前端オーバーラップＯＦ＋単位画像データＤｎ＋後端オーバーラップＯＲ）となる。前端オーバーラップＯＦは演算処理オーバーラップとセルピッチサイズとの和、後端オーバーラップＯＲは演算オーバーラップとする。
【００３０】
具体的な数値例として、基本画像サイズを１０２４画素、既に知られている演算処理オーバーラップを３２画素、セル比較のセルピッチサイズを２５６画素とすると、前端オーバーラップＯＦは３２＋２５６から２８８画素、後端オーバーラップＯＲは３２画素となるため、切出し画像は２５６画素幅×（２８８＋1024＋３２）で求められる。
【００３１】
本実施例でわかるように、基本画像サイズの前端オーバーラップＯＦは演算処理オーバーラップに必要なオーバーラップよりもセルピッチサイズだけ多く重複させているところが特徴である。また、ウエハーごとに検査条件であるレシピが異なっているため、検査レシピごとにセルピッチに基づく前端オーバーラップＯＦの値を、装置仕様で決まる最大セルピッチサイズに基づいて計算することも可能である。
【００３２】
ライン方向の連続画像は、チップ境界を原点にしたラインカウンタで座標管理しており、この切出し画像は、図３に示すように切出しラインポインタＬＰと切出し幅Ｗで表現することができる。単位画像データＤｎの切出し画像は、切出しラインポインタＬＰの値がＤｎ×１０２４−前端オーバーラップＯＦ、切出し幅Ｗの値が前端オーバーラップＯＦ＋１０２４＋後端オーバーラップＯＲとなる。具体的な数字例としては、例えば、ｎ＝３の場合の切出し画像は、切出しラインポインタＬＰが３×１０２４−２８８＝２７８４、切出し幅Ｗが１３４４となり、ｎ＝４の場合の切出し画像は、切出しラインポインタＬＰが４×１０２４−２８８＝３８０８、切出し幅Ｗが１３４４となる。
【００３３】
図４は、プロセッサの動作シーケンス図で、連続画像と基本画像データ単位の切出し画像とプロセッサへの分配の関係を表すタイムチャートである。３０１は２５６画素幅を持つ連続した画像データであり、単位画像データをＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…で示す。３０２は各プロセッサエレメントＰＥごとに分割した切出し画像データ３０２であり、前端オーバーラップＯＦや後端オーバーラップＯＲを含んだ画像となる。単位画像データＤ１を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ２を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ３を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ４を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（３）に、単位画像データＤ５を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ６を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ７を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ８を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（３）に、単位画像データＤ９を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ１０を含んだ切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ(１)に…というように、図４に示すタイミングで分配するように動作する。このように連続した画像データ３０１を各切出し画像データに切出すには各切出し画像データの先頭ラインである切出しラインポインタＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３，…と切出し幅Ｗとから切出すことができる。
【００３４】
図５は分割回路の構成図である。分割回路１１１は連続した画像データを切出し画像データとして切出し、所定のプロセッサに分配する機能を有する。１０９は連続画像データが入力されるパスであり、各プロセッサエレメントに対応した切出し回路５２０，５２１，５２２，５２３に同時に入力される。各切出し回路は切出し起動信号５１０，５１１，５１２，５１３と切出し幅設定メモリ５０９に設定された切出し幅Ｗが入力され、切出し起動信号５１０，５１１，５１２，５１３がアサートされた画像データから切出し幅Ｗだけを出力する機能を有する。
【００３５】
検査前に演算処理オーバーラップ情報とレシピ情報とセルピッチ情報とから切出しラインポインタＬＰ１，ＬＰ２，ＬＰ３，…を既に説明した考え方で計算する。次に切出した画像データをどのプロセッサエレメントに割付けるかを決め、各プロセッサエレメントのメモリに格納する。例えば、切出しラインポインタＬＰ１はメモリ５０１，切出しラインポインタＬＰ２はメモリ５０２，切出しラインポインタＬＰ３はメモリ５０３，切出しラインポインタＬＰ４はメモリ504，切出しラインポインタＬＰ５はメモリ５０１，切出しラインポインタＬＰ６はメモリ５０２，切出しラインポインタＬＰ７はメモリ５０３，切出しラインポインタＬＰ８はメモリ５０４，…のように検査前に格納する。ラインカウンタ530はチップ先頭からカウントアップするカウンタであり、検査が始まると、ラインカウンタ５３０の値と各メモリの値とが一致するたびに起動信号がアサートするように動作する。
【００３６】
プロセッサエレメントＰＥ(０)に着目した動作を説明する。予めメモリ５０１には切出しラインポインタＬＰ１，ＬＰ５，…が、切出し幅設定メモリ５０９には切出し幅Ｗが格納されている。検査が始まるとラインカウンタ５３０がカウントアップし、ラインカウンタ５３０の値が切出しラインポインタＬＰ１の値と一致したとき、切出し起動信号５１０はアサートする。切出し回路５２０はパス１０９から連続的に入力される画像データより、切出し起動信号５１０がアサートされたタイミングから切出し幅設定メモリ５０９に設定された切出し幅Ｗの値分だけの画像データを切出し、プロセッサエレメントＰＥ（０）に出力する。続いて、ラインカウンタ５３０の値が切出しラインポインタＬＰ５の値と一致したとき、切出し信号５１０は再びアサートし、そのタイミングから切出し幅設定メモリ５０９に設定された切出し幅Ｗの値分だけの画像データを切出して、プロセッサエレメントＰＥ（０）に出力する。
【００３７】
これはまさに、図４で示したプロセッサエレメントＰＥ（０）への単位画像データＤ１，Ｄ５に相当する動きとなる。次のチップの検査が始まるとラインカウンタ５３０はクリアされてカウントアップを始めるので、同一ロケーションの画像データは同一プロセッサに送信することができる。
【００３８】
以上、図１から図５を使って本発明の画像分割方法の一実施例について述べてきたが、続いて、本画像処理における欠陥検査についてダイ比較，セル比較，ダイセル混合比較の各検査毎に説明する。
【００３９】
図６から図９によりダイ比較による欠陥検査を説明する。図６は４つのプロセッサエレメントＰＥ(０)６２１，ＰＥ(１)６２２，ＰＥ(２)６２３，ＰＥ(３)６２４の構成図である。各プロセッサエレメントはＣＰＵ６０１,６０２,６０３，６０４とメモリ６１１，６１２，６１３，６１４を内蔵している。特にメモリの一部には切出された画像データを格納する領域が存在する。
【００４０】
図７は図６に示したプロセッサエレメントのメモリの構成図であり、本実施例での画像メモリ構成は４バンクのリングバッファ方式をとる。例えば、現在ｎ番目のチップの処理が実行中の場合、それ以前のｎ−１，ｎ−２，ｎ−３番目のチップの画像データが格納されているように制御する。図６に戻って、メモリ上の４バンクについて、その中身は各プロセッサエレメントに有り当てられた単位画像データが格納されている。例えば、単位画像データＤ１はプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ２はプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ３はプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ４はプロセッサエレメントＰＥ（３）に、単位画像データＤ５はプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ６はプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ７はプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ８はプロセッサエレメントＰＥ（３）に…というように配置される。
【００４１】
図８はプロセッサの動作シーケンス図である。８０１は連続する画像データで、ｎ−１，ｎ，ｎ＋１番目のチップを中心に記述している。さらに、８０２はｎ番目のチップを拡大した画像データであり、単位画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…が示してある。単位画像データＤ１を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に送信されると直ちにダイ比較演算を始め、単位画像データＤ２を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）に送信されると直ちにダイ比較演算を始め、以下同様に動作を行う。プロセッサエレメントＰＥ（０）を着目すると、ダイ比較検査の演算処理は次の単位画像データＤ５を含む切出し画像データが入ってくるまでに処理完了すればよい。プロセッサエレメントの数と演算処理確保時間には関係があり、プロセッサエレメントの数を増加することによりダイ比較検査の演算処理時間を確保できる。
【００４２】
図９はダイ比較検査におけるプロセッサの処理のフローチャートである。ステップ９０１は検査画像取得、ステップ９０２は参照画像取得、ステップ９０３は各種補正、ステップ９０４は欠陥判定、ステップ９０５は特徴量抽出、ステップ９０６は欠陥情報出力を行う。このプログラムは、すべてのプロセッサエレメントに同じ物が格納されており、画像転送が終了した時点で動作を開始する。送信タイミングは、図８に示すとおり時間的にずれており、そのため各ＣＰＵのプログラム実行タイミングもずれて動作することになる。プログラムの具合的な例として、例えばｎ番目のチップの単位画像データＤ５についてプログラムの動きを説明すると、単位画像データＤ５の画像データはプロセッサエレメントＰＥ(０)のメモリ上に配置されており、単位画像データＤ５の画像データが送信終了した時点でプロセッサエレメントＰＥ（０）のＣＰＵ上のプログラムが動作を開始する。
【００４３】
始めに、ステップ９０１で検査画像取得としてｎ番目のチップの画像データＤ５のデータをワーク領域ＷＫＦにコピーする。次に、ステップ９０２で参照画像取得として、ｎ−１番目のチップが格納されているバンクの単位画像データＤ５のデータをワーク領域ＷＫＧにコピーする。次に、ステップ９０３でｎ番目の単位画像データＤ５のデータの入ったＷＫＦ、ｎ−１番目の単位画像データＤ５のデータの入ったＷＦＧを用いて位置補正、明るさ補正などの処理を行う。次に、ステップ９０４で上記補正された２つの画像データを用いて差画像演算を行い欠陥を特定する。次に、ステップ９０５で各欠陥ごとに中心座標、欠陥面積などの特徴量演算を行う。次に、ステップ９０６で各欠陥ごとに求めた特徴量を含む欠陥情報とｎ番目の単位画像データＤ５であることを示すＩＤを付けて出力するように動作する。その後、アイドル状態になり、次の単位画像データＤ９のデータが送信終了された時点で、またこのプログラムは動作を開始するように動く。
【００４４】
図１０から図１２により、セル比較による欠陥検査を説明する。図１０は、４つのプロセッサエレメントＰＥ(０）６２１，ＰＥ(１）６２２，ＰＥ(２)６２３，ＰＥ（３）６２４の構成図である。各プロセッサエレメントはＣＰＵ６０１，６０２，６０３，６０４とメモリ６１１，６１２，６１３，６１４とを内蔵している。特にメモリの一部の画像データ領域には、切出された単位画像データＤｎを格納する領域が存在する。例えば、単位画像データＤ１はプロセッサエレメントＰＥ8０）に、単位画像データＤ２はプロセッサエレメントＰＥ(１）に、単位画像データＤ３はプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ４はプロセッサエレメントＰＥ（３）に、単位画像データＤ５はプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ６はプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ７はプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ８はプロセッサエレメントＰＥ（３）に…というように格納される。
【００４５】
セル比較は、後述するように、単位画像データＤｎの情報から検査を実施するので、そのとき、対象の単位画像データだけを格納しておけばよい。例えば、プロセッサエレメントＰＥ（０）の単位画像データＤ１の処理が完了し、続いて処理する単位画像データＤ５が送信される際、単位画像データＤ１の上書きを行ってもよい。
【００４６】
図１１はプロセッサの動作シーケンス図である。図１１を用いてセル比較検査の動作を説明する。１１０１は連続する画像データで、ｎ−１，ｎ，ｎ＋１番目のチップを中心に記述している。１１０２はｎ番目のチップを拡大した画像データであり、単位画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…が示してある。単位画像データＤ１を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に送信されると直ちにセル比較演算を始め、単位画像データＤ２を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）に送信されると直ちにセル比較演算を始め、以下同様に動作を行う。
【００４７】
１１０３は単位画像データＤ２，Ｄ３の切出し画像を中心に拡大した画像データである。セルとはメモリマット部のメモリセルのように繰返しパターンの領域を呼ぶ名称で、説明上、図１１のセル１１０４に示す図形の領域をセルの領域と仮定する。また、１１０５は前端オーバーラップＯＦ，後端オーバーラップＯＲ，単位画像データＤ２を含む切出し画像データ、１１０６は前端オーバーラップＯＦ，後端オーバーラップＯＲ，単位画像データＤ３を含む切出し画像データである。
【００４８】
プロセッサエレメントＰＥ（０）に着目すると、単位画像データＤ１のセル比較検査の演算処理は、次の単位画像データＤ５を含む切出し画像データが入ってくるまでに処理完了する。プロセッサエレメントの数と演算処理確保時間との間には関係があり、プロセッサエレメントの数を増加することによりセル比較の演算処理時間を確保できる。
【００４９】
図１２はセル比較検査におけるプロセッサの処理のフローチャートである。ステップ１２０１はセル検査画像取得、ステップ１２０２はセル参照画像取得、ステップ１２０３は各種補正、ステップ１２０４は欠陥判定、ステップ１２０５は複数セル処理判定、ステップ１２０６は特徴量抽出、ステップ１２０７は欠陥情報出力を行う。このプログラムは、すべてのプロセッサエレメントに同じプログラムが格納されており、画像転送が終了した時点で動作を開始する。送信タイミングは図１１に示すとおり、時間的にずれており、そのため各ＣＰＵのプログラム実行タイミングもずれて動作することになる。
【００５０】
プログラムの具合的な例として、例えばｎ番目のチップの単位画像データＤ２についてプログラムの動きを図１１，図１２を使って説明すると、単位画像データＤ２の画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）のメモリ上に配置されており、単位画像データＤ２のデータが転送終了した時点でプロセッサエレメントＰＥ（１）のＣＰＵ上のプログラムが動作を開始する。
【００５１】
始めに、ステップ１２０１で検査画像取得として単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域ＷＫＦにコピーする。次に、ステップ１２０２で参照画像データ取得のため、単位画像データＤ２のセル３の画像データをワーク領域ＷＫＧにコピーする。次に、ステップ１２０３で単位画像データＤ２のセル４の画像データの入ったワーク領域ＷＫＦ、単位画像データＤ２のセル３の画像データの入ったワーク領域ＷＦＧを用いて位置補正、明るさ補正などの処理を行う。次に、ステップ１２０４で上記補正された２つの画像を用いて差画像演算を行い、欠陥を特定する。次に、ステップ１２０５でセル数判定を行う。今回検査対象はセル４からセル７までの４つのセルが含まれているので、ステップ１２０１からステップ１２０４までのループを４回動作する。ワーク領域ＷＫＦ，ワーク領域ＷＫＧに着目してループを観測すると、１回目は単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル３の画像データをワーク領域ＷＫＧに、２回目は単位画像データＤ２のセル５の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域WKGに、３回目は単位画像データＤ２のセル６の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル５の画像データをワーク領域ＷＫＧに、４回目は単位画像データＤ２のセル７の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル６の画像データをワーク領域ＷＫＧに格納する。
【００５２】
必要セル数分のループが完了すると、ステップ１２０５で各欠陥ごとに中心座標，欠陥面積などの特徴量演算を行う。次に、ステップ１２０６で各欠陥ごとに求めた特徴量を含む欠陥情報とｎ番目のチップの単位画像データＤ２であることを示すＩＤを付けて出力するように動作する。その後、アイドル状態になり、次の単位画像データＤ６の画像データが送信終了した時点で、再びこのプログラムは同様の動作を開始する。
【００５３】
もし前端オーバーラップＯＦをセルピッチサイズ分だけとらない構成にすると、セル４の検査のときにその一つ前のセルであるセル３の画像データがプロセッサエレメントＰＥ（１）上に存在せず、検査禁止エリアが発生して連続的な検査ができないという問題が発生する。この問題は、プロセッサエレメントＰＥ(０)のメモリ上にある画像データをプロセッサ間通信でもらうことで解決できるが、新たにプロセッサ間通信の構成を設けなければならず、構成の簡略化にならない。
【００５４】
本発明では、前端オーバーラップＯＦにセルピッチサイズを含んでいることから、プロセッサエレメントＰＥ（１）は、切出された画像データからセル４を含むすべてのセル、すなわちセル４からセル７までのセル比較検査が可能になり、続くプロセッサ２についても同様に、セル８からセル１１までの検査が可能になる。これは、連続する画像データ１１０３に対して、分割することによる切れ目ができず、連続的な検査ができるという効果を得ることができる。
【００５５】
次に、図１３および図１４により、セルダイ混合比較による欠陥検査を説明する。図１３はプロセッサの動作シーケンス図、図１４はセルダイ混合比較におけるプロセッサの処理のフローチャートである。セルダイ混合比較検査をする場合、各プロセッサの処理量が増加するため、プロセッサエレメントは８個を用いた構成とする。プロセッサエレメントのメモリの構成は、図６および図７で説明したように、４バンクのリングバッファ方式をとる。メモリ上の４バンクについて、各プロセッサエレメントに割り当てられた単位画像データが格納されている。例えば、単位画像データＤ１はプロセッサエレメントＰＥ（０）に、単位画像データＤ２はプロセッサエレメントＰＥ（１）に、単位画像データＤ３はプロセッサエレメントＰＥ（２）に、単位画像データＤ４はプロセッサエレメントＰＥ（３）に、単位画像データＤ５はプロセッサエレメントＰＥ（４）に、単位画像データＤ６はプロセッサエレメントＰＥ（５）に、単位画像データＤ７はプロセッサエレメントＰＥ（６）に、単位画像データＤ８はプロセッサエレメントＰＥ（７）に、単位画像データＤ９はプロセッサエレメントＰＥ（０）に…というように配置される。
【００５６】
続いて、図１３により動作を説明する。１３０１は連続する画像データで、ｎ−１，ｎ，ｎ＋１番目のチップを中心に記述している。また、１３０２はｎ番目のチップの画像データを拡大したものであり、単位画像データＤ１，Ｄ２，Ｄ３，…が示してある。単位画像データＤ１を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（０）に送信されると直ちにセルダイ混合比較演算を始め、単位画像データＤ２を含む切出し画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）に送信されると直ちにセルダイ混合比較演算を始め、以下同様に動作を行う。プロセッサエレメントＰＥ（０）に着目すると、セルダイ混合比較検査の演算処理は次の単位画像データＤ９を含む切出し画像データが入ってくるまでに処理完了すればよい。
【００５７】
プロセッサエレメントの数と演算処理確保時間との間には関係があり、プロセッサエレメントの数を増加することによりセルダイ混合比較の演算処理時間を確保できる。セルダイ混合比較の場合、ダイ有効検査エリア，セル有効検査エリアがあり、それぞれの有効検査エリアの欠陥情報だけを演算、または、出力すればよいので、局所的にみるとある基本画像データ単位ではセル比較検査のみ、または、ダイ比較検査のみを実行すればよい。しかしながら、本実施例では、セルダイ混合比較プログラムが演算処理する最大時間分の演算処理時間を確保するようにプロセッサエレメントの数を決定している。
【００５８】
図１４において、ステップ１４０１はダイ検査画像取得、ステップ１４０２はダイ参照画像取得、ステップ１４０３は各種補正、ステップ１４０４は欠陥判定、続いて、ステップ１４０５はセル検査画像取得、ステップ１４０６はセル参照画像取得、ステップ１４０７はセル各種補正、ステップ１４０８はセル欠陥判定、ステップ１４０９はセル数判定、ステップ１４１０は特徴量抽出、ステップ１４１１は欠陥情報出力を行う。このプログラムは、すべてのプロセッサエレメントに同じ物が格納されており、画像データの送信が終了した時点で動作を開始する。送信タイミングは図１３に示すとおり時間的にずれており、そのため各ＣＰＵのプログラム実行タイミングもずれて動作することになる。
【００５９】
プログラムの具合的な例として、例えばｎ番目のチップの単位画像データＤ２についてプログラムの動きを図１３，図１４、および図１１を用いて説明する。単位画像データＤ２の画像データはプロセッサエレメントＰＥ（１）のメモリ上に配置されており、単位画像データＤ２のデータが送信終了した時点でプロセッサエレメントＰＥ（１）のＣＰＵ上のプログラムが動作を開始する。始めに、ステップ１４０１で検査画像取得としてｎ番目のチップの単位画像データＤ２の画像データをワーク領域ＷＫＦにコピーする。次に、ステップ１４０２で参照画像取得として、ｎ−１番目のチップが格納されているバンクの単位画像データＤ２の画像データをワーク領域ＷＫＧにコピーする。次に、ステップ１４０３でｎ番目のチップの単位画像データＤ２の画像データの入ったワーク領域ＷＫＦ，ｎ−１番目のチップの単位画像データＤ２の画像データの入ったワーク領域ＷＦＧを用いて位置補正，明るさ補正などの処理を行う。
【００６０】
次に、ステップ１４０４で上記補正された２つの画像を用いて差画像演算を行い欠陥を特定する。続いてステップ１４０５でセル検査画像取得として単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域ＷＫＦにコピーする。次に、ステップ１４０６でセル参照画像取得として、単位画像データＤ２のセル３の画像データをワーク領域ＷＫＧにコピーする。次に、ステップ１４０７で単位画像データＤ２のセル４の画像データの入ったＷＫＦ，単位画像データＤ２のセル３の画像データの入ったワーク領域ＷＦＧを用いて位置補正，明るさ補正などの処理を行う。
【００６１】
次に、ステップ１４０８で上記補正された２つの画像を用いて差画像演算を行い欠陥を特定する。次に、ステップ１４０９でセル数判定を行う。今回、検査対象はセル４からセル７までの４つのセルが含まれているので、ステップ１４０５からステップ１４０８までのループを４回動作する。ワーク領域ＷＫＦ，ワーク領域ＷＫＧに着目してループを観測すると、１回目は単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル３の画像データをワーク領域ＷＫＧに、２回目はＤ２のセル５の画像データをワーク領域WKFに、単位画像データＤ２のセル４の画像データをワーク領域ＷＫＧに、３回目は単位画像データＤ２のセル６の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル５の画像データをワーク領域ＷＫＧに、４回目は単位画像データＤ２のセル７の画像データをワーク領域ＷＫＦに、単位画像データＤ２のセル６の画像データをワーク領域ＷＫＧに格納する。必要セル数分のループが完了すると、ステップ１４１０で各欠陥ごとに中心座標，欠陥面積などの特徴量演算を行う。
【００６２】
次に、ステップ１４１１で各欠陥ごとに求めた特徴量を含む欠陥情報とｎ番目のチップの単位画像データＤ２であることを示すＩＤを付けて出力するように動作する。その後、アイドル状態になり、次の単位画像データＤ９のデータが送信終了した時点で再度このプログラムは同様の動作を開始する。
【００６３】
このように、本発明の実施例によれば、各プロセッサエレメントに分割された単位画像データについて、各ＣＰＵは独立にダイ比較検査，セル比較検査，セルダイ混合比較検査を行って欠陥情報まで求めることができる。例えば、機能分散している複数のプロセッサ構成のように、処理途中の画像データや起因する情報をプロセッサ間でやり取りする方式の場合、プロセッサ間の同期，データコヒーレンシなどの問題を解決しなければならないが、本方式によればこれらの問題がなく、高速処理が可能であり、リアルタイム制御ができるという効果がある。
【００６４】
本実施例では、データを均一に分割しており、またダイ比較は切出した画像を全面的に処理して欠陥を見つけるため、データ量，演算処理量とも均一になり、演算処理時間もほぼ均一になるという効果がある。別の観点から見ると、複数プロセッサへの処理分散において、プロセッサの処理状態を監視しながら分割分配をダイナミックに制御することが不要で、データを均一に分割し、各プロセッサに連続した順序で分配することができるため、プロセッサ制御のオーバーヘッドが少なく、リアルタイム制御ができるという効果がある。
【００６５】
図１５はプロセッサの動作シーケンス図であり、すでに説明した図１１の実施例に対する他の実施例である。その違いは、異なるセルピッチサイズが存在する場合の切出し方法にある。単位画像データＤ２の画像分割領域では、セル1501のセルピッチが存在し、単位画像データＤ１０の画像分割領域では、セル１５０２のセルピッチが存在する。このケースでの切出し画像の前端オーバーラップＯＦは、チップ内の複数セルピッチの中の最大セルピッチから前端オーバーラップＯＦの値を決めることである。この場合の単位画像データＤ２，Ｄ１０は、切出し画像データ１５０３，１５０４に示す通り、同じ前端オーバーラップＯＦ，ＯＲを持つ。このため、単位画像データＤ１０の切出し画像データ１５０４の前端オーバーラップＯＦにはセル２とセル３が含まれる。なお、検査対象セル４からセル８についてセル比較するには、セル２は不要である。
【００６６】
本実施例のように、チップ全体の最大セルピッチを検査前に求め、検査中は最大セルピッチから求まる前端オーバーラップＯＦですべての画像データを切出していくことにより、高速動作が可能となる。
【００６７】
図１６は連続画像データの分割を示す模式図であり、本発明の他の実施例を示す。図３ですでに説明した実施例に対する違いは、検査有効領域を画像分割領域より広げて検査することにある。図１６において、３０１は２５６画素幅をもつ連続的な画像データであって、単位画像データが２５６画素幅×１０２４ラインのときの単位画像データＤｎ−１，Ｄｎ，Ｄｎ＋１の近傍を拡大した図である。単位画像データＤｎを切出す場合、すでに説明したように、演算処理のためのオーバーラップが必要である。チャンネル方向のオーバーラップは図２での説明と同様なので、ここでは省略する。分割方向について以下説明する。単位画像データＤｎ−１と、単位画像データＤｎとの間のオーバーラップを前端オーバーラップＯＦ，単位画像データＤｎと、単位画像データＤｎ＋１との間のオーバーラップを後端オーバーラップＯＲと定義すると、単位画像データＤｎの切出し画像データは、２５６画素幅×（前端オーバーラップＯＦ＋単位画像データＤｎ＋後端オーバーラップＯＲ）となる。前端オーバーラップＯＦは、演算処理オーバーラップと２倍のセルピッチサイズとの和、後端オーバーラップＯＲは演算オーバーラップとセルピッチサイズとの和となる。
【００６８】
具体的な数値例として、単位画像データのサイズを１０２４画素，演算処理オーバーラップを３２画素，セル比較時のセルピッチサイズを２５６画素とすると、前端オーバーラップＯＦは、３２＋２×２５６から５４４画素、後端オーバーラップＯＲは、３２＋２５６から２８８画素となるため、切出し画像データは２５６画素幅×（５４４＋１０２４＋２８８）になる。
【００６９】
図３に示した実施例の方法では、検査有効領域が図１６に示すＡになるが、上記の方法により検査有効領域をＢまで広げることができる。検査有効領域Ｂはセル２の先頭境界からセル６の後端境界までであり、画像分割境界に含まれるセル２，セル６の全領域の検査が可能になる。
【００７０】
このように、被検査物の外観検査装置の欠陥検出を行うために複数プロセッサを用いて連像する画像データを分割並列処理するシステムにおいて、高速かつ大量の処理を必要とするリアルタイム処理を満足させながら、セル比較検査，ダイ比較検査，セルダイ混合比較検査を連続的に検査できる。
【００７１】
【発明の効果】
本発明によれば、複数のプロセッサを使ってセル比較検査，ダイ比較検査，セルダイ混合比較検査が連続的に検査できる外観検査用画像処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像処理装置の構成図。
【図２】各チャンネルと画像データとの画素の関係を示す模式図。
【図３】連続画像データの分割を示す模式図。
【図４】プロセッサの動作シーケンス図。
【図５】分割回路の構成図。
【図６】プロセッサエレメントの構成図。
【図７】プロセッサエレメントのメモリの構成図。
【図８】プロセッサの動作シーケンス図。
【図９】ダイ比較検査におけるプロセッサの処理のフローチャート。
【図１０】プロセッサエレメントの構成図。
【図１１】プロセッサの動作シーケンス図。
【図１２】セル比較検査におけるプロセッサの処理のフローチャート。
【図１３】プロセッサの動作シーケンス図。
【図１４】セルダイ混合比較検査におけるプロセッサの処理のフローチャート。
【図１５】プロセッサの動作シーケンス図。
【図１６】連続画像データの分割を示す模式図。
【図１７】外観検査装置の画像処理部の構成を示す機能ブロック図。
【図１８】半導体ウエハーの上面図。
【図１９】画像処理装置の構成を示す機能ブロック図。
【図２０】従来の画像処理装置の構成図。
【図２１】プロセッサの動作シーケンス図。
【符号の説明】
１００，１７０５…画像処理装置、１０３，１７０６…全体制御コンピュータ、１０８…チャンネル分割ユニット、１１１…分割回路、５０９…切出し幅設定メモリ、５３０…ラインカウンタ、６２１…プロセッサエレメントＰＥ（０）、６２２…プロセッサエレメントＰＥ（１）、６２３…プロセッサエレメントＰＥ（２）、６２４…プロセッサエレメントＰＥ（３）、１７０２…ウエハー。

Claims (7)

1. それぞれに同一パターンが形成された複数のダイ、またはひとつのダイの中であってそれぞれに同一パターンが形成された複数のセルを有する被検査物から取得した連続画像データを用い、ダイ同士およびセル同士を比較して被検査物の外観検査を行う外観検査用画像処理装置において、
   複数のプロセッサで並列処理するプロセッサ群と、連続した画像データを所定の画像サイズの画像データに分割するために画像データの分割境界の前端オーバーラップと後端オーバーラップとを含んで画像データを切出す手段と、切出した画像データをプロセッサ群に分配する手段と、プロセッサ群で処理した結果を集計する手段を有し、前記前端オーバーラップは、演算処理オーバーラップとセル比較検査における複数セルピッチの中の最大セルピッチとの和、前記後端オーバーラップは演算処理オーバーラップであることを特徴とした外観検査用画像処理装置。
2. 請求項１の記載において、
   前記画像データを切出す手段は、切出すべき先頭のラインアドレスと切出し幅より前端オーバーラップと後端オーバーラップとを含んだ画像を切出す機能を有し、切出すべき画像データの先頭のラインアドレスは分割境界より前端オーバーラップだけ小さい値であり、切出すべき画像データの幅は分割された画像データに前端オーバーラップと後端オーバーラップを加えた値としたことを特徴とした外観検査用画像処理装置。
3. 請求項２の記載において、
   あらかじめ計算された切出すべき先頭のラインアドレスと切出し幅をメモリに格納する手段と、検査中に前記メモリと現在処理しているラインアドレスとを比較する手段とを有することを特徴とした外観検査用画像処理装置。
4. 請求項１の記載において、
   前記各プロセッサの機能プログラムは、それぞれに分配された画像データを使ってセル比較検査を実行するように構成したことを特徴とした外観検査用画像処理装置。
5. 請求項１の記載において、
   前記各プロセッサの機能プログラムは、それぞれに分配された画像データを使ってダイ比較検査を実行するように構成したことを特徴とした外観検査用画像処理装置。
6. 請求項１の記載において、
   前記各プロセッサの機能プログラムは、それぞれに分配された画像データを使ってセルダイ混合比較検査を実行するように構成したことを特徴とした外観検査用画像処理装置。
7. それぞれに同一パターンが形成された複数のダイ、またはひとつのダイの中であってそれぞれに同一パターンが形成された複数のセルを有する被検査物から取得した連続画像データを用い、ダイ同士およびセル同士を比較して被検査物の外観検査を行う外観検査用画像処理装置において、
   複数のプロセッサで並列処理するプロセッサ群と、連続した画像データを所定の画像サイズの画像データに分割するために画像データの分割境界の前端オーバーラップと後端オーバーラップとを含んで画像データを切出す手段と、切出した画像データをプロセッサ群に分配する手段と、プロセッサ群で処理した結果を集計する手段を有し、
   前記前端オーバーラップは、演算処理オーバーラップとセル比較検査におけるセルのピッチサイズの２倍との和、前記後端オーバーラップは演算処理オーバーラップとセルのピッチサイズとの和であることを特徴とした外観検査用画像処理装置。

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