專利名稱：特征分析裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及對在拍攝半導體晶片的表面進行檢查時使用的攝影圖像等檢查體的 特征進行分析的特征分析裝置。
背景技術：
以往，提出了針對半導體晶片中的缺陷部的類利用其圖像進行分類的裝置(參照 專利文獻1)。在該裝置中，對拍攝半導體晶片(檢查對象物)而得到的圖像進行分析，對表 現(xiàn)在該圖像中的半導體晶片的缺陷等進行分類。具體而言，對表示圖像中所表現(xiàn)的缺陷部 的形狀、顏色、圖像亮度等特征的多個參數(shù)進行數(shù)值化，將由這些多個參數(shù)的組所定義的矢 量生成為表示該缺陷部的特征的特征量矢量。此外，根據(jù)在特征量空間中與該特征量矢量 對應的點(特征點)的位置，對包含在該圖像中的缺陷部進行分類。這樣，采用對表示圖像(檢查體)的圖像數(shù)據(jù)(檢查體信息例如，像素單位的亮 度值)進行分析，從而得到表示該圖像的特征的特征量矢量的特征分析裝置，能夠根據(jù)該 特征量矢量，對該圖像所表現(xiàn)的、例如半導體晶片的缺陷等檢查對象進行分類。專利文獻1 日本特開2001-256480號公報但是，在上述現(xiàn)有的特征分析裝置中，在為了提高分析精度而使用較多的特征參 數(shù)時，由這些較多的特征參數(shù)構成的特征量矢量成為三維以上的多維矢量。因此，難以提供 能夠視覺確認檢查體的特征和分布狀態(tài)的適當?shù)挠脩艚缑?。此外，將檢查體的特征與特征量空間內的一個點對應，因此限制了其分類的自由度。

發(fā)明內容
本發(fā)明正是鑒于這種情況而完成的，其提供一種如下的特征分析裝置能夠容易 提供在視覺上能確認檢查體的特征的用戶界面，能夠比較少地進行基于特征的分類的自由 度限制。本發(fā)明所涉及的特征分析裝置，其將表示由預定形式的檢查體信息定義的檢查體 的特征的多個類設定為多個層級，并且設定分別屬于所述多個類的多個特征參數(shù)，對該多 個特征參數(shù)分別分配同一平面上的方向，其中，該特征分析裝置構成為具有取得成為分析 對象的檢查體的檢查體信息的單元；參數(shù)值確定單元，其分析所取得的所述檢查信息，確定 所述多個層級各自的特征參數(shù)的值；參數(shù)矢量生成單元，其針對所述多個層級，分別根據(jù)所 述多個特征參數(shù)各自的值和對應的方向生成單一的參數(shù)矢量；矢量轉換單元，其將分別針 對所述多個層級得到的參數(shù)矢量轉換成作為預定的三維空間中的三維矢量的層級矢量；以 及特征信息生成單元，其生成多個節(jié)在所述三維空間中的坐標值的組，作為表示成為分析 對象的所述檢查體的特征的特征信息，其中所述多個節(jié)是將針對所述多個層級得到的多個 層級矢量按該層級的順序進行連接而得到的。根據(jù)這種結構，能夠用將與三維空間的多個層級分別對應的三維矢量的層級矢量按該層級的順序連接而得到的多個節(jié)的坐標點的組來表現(xiàn)檢查體的特征。此外，在本發(fā)明所涉及的特征分析裝置中，能夠設為以下結構所述矢量轉換單元 生成預定長度、且所述參數(shù)矢量的方向的分量與該參數(shù)矢量的大小一致的層級矢量。根據(jù)這種結構，能夠生成長度相同的多個層級矢量，連接生成為特征信息的多個 層級矢量而得到的多個節(jié)的間隔成為恒定。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有特征顯示控制單元， 該特征顯示控制單元根據(jù)所述特征信息，將與所連接的所述多個層級矢量對應的節(jié)和臂的 連接體顯示在顯示單元上。根據(jù)這種結構，能夠用節(jié)和臂的連接體使檢查體的特征可視化。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有相似度生成單元，該 特征分析裝置具有相似度生成單元，該相似度生成單元根據(jù)第一特征信息中包含的坐標值 組中的各坐標值所確定的節(jié)、和與第二特征信息中包含的坐標值組對應的坐標值所確定的 節(jié)之間的位置關系，生成表示所述第一特征信息和所述第二特征信息的相似程度的相似度 fn息ο根據(jù)這種結構，在將用包含在第一特征信息中的坐標值的組的各坐標值確定的 節(jié)、和用包含在第二特征信息中的坐標值的組所對應的坐標值確定的節(jié)顯示在三維空間內 時，能夠根據(jù)與第一特征信息對應的節(jié)組、和與第二特征信息對應的節(jié)組之間的位置關系， 判斷用所述第一特征信息和所述第二特征信息表現(xiàn)其特征的兩個檢查體的相似程度。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有相似度信息顯示控 制單元，該相似度信息顯示控制單元將所述相似度信息顯示在所述顯示單元上。根據(jù)這種結構，能夠定量得知用所述第一特征信息和所述第二特征信息表現(xiàn)其特 征的兩個檢查體的相似程度。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有組設定單元，該組設 定單元針對多個檢查體分別將所述特征信息保持為訓練信息，并根據(jù)關于該多個檢查體的 訓練信息的分布狀態(tài)，設定各檢查體應被分類的多個組。根據(jù)這種結構，將實際的檢查體的特征信息設為訓練信息，并根據(jù)該訓練信息的 分布狀態(tài)，設定檢查體應被分類的多個組，因此能夠進行與檢查體具有的特征的實際情況 對應的分類。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有特征登記單元，該特 征登記單元將所述檢查體的特征信息登記為所指定的組的訓練信息。根據(jù)這種結構，能夠在所指定的組中將檢查體的特征信息登記為訓練信息。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構該特征分析裝置具有以 下單元，該單元根據(jù)針對成為分析對象的檢查體得到的特征信息中包含的坐標值組中的各 坐標值所確定的節(jié)、和與組中包含的至少一個訓練信息中包含的坐標值組對應的坐標值所 確定的節(jié)之間的位置關系，判定成為所述分析對象的檢查體是否屬于所述組。根據(jù)這種結構，能夠通過用包含在組所包含的至少一個訓練信息中的坐標值的組 的各坐標值來確定的節(jié)，將與包括確定較近的節(jié)的坐標值的組的特征信息對應的檢查體判 定為屬于所述組。所述訓練信息可以為包含在所述組中的任意的單一訓練信息，也可以是多個訓練信息。在多個訓練信息的情況下，可以根據(jù)與各個訓練信息之間的位置關系來判定是否屬 于所述組，也可以根據(jù)與由多個訓練信息生成的代表性訓練信息之間的位置關系來判定是 否屬于所述組。此外，本發(fā)明所涉及的特征分析裝置能夠設為以下結構具有分類評價單元，該分 類評價單元根據(jù)被設定為與第一組對應的多個訓練信息中分別包含的坐標值組中的各坐 標值所確定的節(jié)的分布范圍、以及被登記為與第二組對應的多個訓練信息中分別包含的坐 標值組中的各坐標值所確定的節(jié)的分布范圍，進行所述第一組和所述第二組的訓練信息的 分類是否適當?shù)脑u價。根據(jù)這種結構，在用包含在被確定為與第一組對應的多個訓練信息的每個中的坐 標值的組的各坐標值來確定的節(jié)的分布范圍、和用包含在被登記為與第二組對應的多個訓 練信息的每個中的坐標值的組的各坐標值來確定的節(jié)的分布范圍在三維空間中明確分離 的情況下，能夠判斷為這些第一組和第二組的訓練信息的分類適當。此外，在本發(fā)明所涉及的特征分析裝置中，能構成為所述檢查體是待檢查表面狀 態(tài)的物體的該表面的攝影圖像的至少一部分。根據(jù)這種結構，能夠根據(jù)該攝影圖像分析形成在半導體晶片的表面上的缺陷等特 征。此外，在本發(fā)明所涉及的特征分析裝置中，優(yōu)選的是，被設定為所述多個層級的多 個類具有表示與圖像的顏色相關的特征的類，表示與圖像的頻率特性相關的特征的類，表 示與圖像的濃度或亮度的分布狀態(tài)相關的特征的類，以及表示與包括圖像內特征部位的形 狀、大小和明亮度的物理量相關的特征的類。此外，在本發(fā)明所涉及的特征分析裝置中，優(yōu)選所述表示與圖像的顏色相關的特 征的類被設定為最下層級(第一層)，所述表示與圖像的頻率特性相關的特征的類被設定 為第二層級，所述表示與圖像的濃度或亮度的分布狀態(tài)相關的特征的類被設定為第三層 級，表示與包括圖像內特征部位的形狀、大小和明亮度在內的物理量相關的特征的類被設 定為第四層級。根據(jù)本發(fā)明所涉及的特征分析裝置，能夠用按該層級的順序連接與三維空間的多 個層級分別對應的三維矢量的層級矢量而得到的多個節(jié)的坐標點的組來表現(xiàn)檢查體的特 征，因此能夠容易地提供可視覺確認檢查體的特征的用戶界面。此外，檢查體的特征不象以 往那樣用特征量空間的一個點來表現(xiàn)，而是表現(xiàn)為三維空間中的多個節(jié)的坐標點的組，因 此能夠比較少地進行基于特征的分類的自由度限制。


圖1是示出應用了本發(fā)明一個實施方式所涉及的特征分析裝置的半導體晶片的 表面檢查裝置的機構系統(tǒng)的基本結構的圖。圖2是示出應用了本發(fā)明一個實施方式所涉及的特征分析裝置的半導體晶片的 表面檢查裝置的處理系統(tǒng)的基本結構的框圖。圖3是示出在特征分析裝置中設定的層級結構的類、和與各類對應設定的特征參 數(shù)的圖。圖4是示出由特征參數(shù)pi pn生成的參數(shù)矢量PV丨的圖。
圖5是示出特征分析所涉及的處理步驟的流程圖。圖6A是示出由參數(shù)矢量PVl丨生成的層級矢量LV丨的圖。圖6B是示出由參數(shù)矢量PV2丨生成的層級矢量LV2丨的圖。圖7是示出連接了與兩個相鄰的層級有關的層級矢量LVl丨和LV2丨的狀態(tài)的 圖。圖8是示出連接了與四個層級有關的層級矢量LVl丨 LV4丨的狀態(tài)的圖。圖9是示出連接四個層級矢量而成的節(jié)和臂的連接體的圖。圖IOA是示出用兩個特性數(shù)據(jù)表現(xiàn)的兩個連接體的第一位置關系的圖。圖IOB是示出用兩個特性數(shù)據(jù)表現(xiàn)的兩個連接體的第二位置關系的圖。圖IOC是示出用兩個特性數(shù)據(jù)表現(xiàn)的兩個連接體的第三位置關系的圖。圖IOD是示出用兩個特性數(shù)據(jù)表現(xiàn)的兩個連接體的第四位置關系的圖。圖11是一覽示出圖IOA 圖IOD所示的兩個連接體的位置關系的圖。圖12是示出生成相似度的處理步驟的流程圖。圖13是示出作為用戶界面的顯示畫面(⑶I畫面)的一個例子的圖。圖14是示出將特征數(shù)據(jù)顯示為四個層級的連接體的顯示畫面的一個例子的圖。圖15是示出劃分為組的訓練數(shù)據(jù)的狀態(tài)的圖。圖16是示出判定組的訓練數(shù)據(jù)的分類是否適當?shù)奶幚淼脑淼膱D。圖17是示出作為判定組的訓練數(shù)據(jù)的分類是否適當時的用戶界面的顯示畫面 (⑶I畫面)的一個例子的圖。標號說明10:晶片(半導體晶片)；100:工作臺；110:旋轉驅動電動機；130:相機單元； 200 處理單元；210 操作單元；220 顯示單元；220a,220b,220c 畫面(GUI畫面)；221 整 體顯示窗口 ；222 指定區(qū)域顯示窗口 ；223 選擇圖像顯示窗口 ；224 登記缺陷圖像顯示窗 口 ；225 數(shù)據(jù)顯示窗口 ；226 連接體顯示按鈕；227 檢索按鈕；228 登記按鈕；230 缺陷 種類輸入部；231 選擇開關部；232 適當條件設定部；233 第一評價基礎顯示部；234 第 一評價顯示部；235 第二評價基礎顯示部；234 第二評價顯示部；237 參數(shù)顯示部；238 更新按鈕；239 =OK按鈕。
具體實施例方式以下，使用

本發(fā)明的實施方式。應用了本發(fā)明一個實施方式所涉及的特征分析裝置的半導體晶片的檢查裝置如 圖1所示那樣構成。在圖1中，工作臺100保持在旋轉驅動電動機110的旋轉軸IlOa上，能夠在一個 方向上旋轉。在工作臺100上將成為圓盤狀基板的半導體晶片(以下簡稱作晶片)10設置 為水平狀態(tài)。此外，在工作臺100上設置了校準機構(省略圖示)，以晶片10的中心與工 作臺100的旋轉中心(旋轉軸IlOa的軸芯)盡可能一致的方式將該晶片10設置在工作臺 100 上。在工作臺100的大致中央部的上方預定位置上設置了拍攝晶片10的表面的相機 單元130。相機單元130例如以將載置在處于停止狀態(tài)的工作臺100上的晶片10的表面的大致整個區(qū)域包含在其攝影視野范圍中的方式構成攝像元件(面?zhèn)鞲衅?和光學系統(tǒng)，拍 攝晶片10的表面并輸出圖像信號。此外，雖然未圖示，但是設置了針對載置在工作臺100上 的晶片10的表面照射光的照明裝置。此外，通過旋轉驅動電動機110使工作臺100旋轉， 由此相機單元130能夠在任意的旋轉位置上拍攝晶片10的表面。具有前述結構的機構系統(tǒng)的檢查裝置的處理系統(tǒng)如圖2所示那樣構成。在圖2中，相機單元130的圖像信號被輸入到處理單元200。處理單元200以依照 來自操作單元210的預定操作信號使工作臺100旋轉的方式進行旋轉驅動電動機110的驅 動控制，并且如后所述處理來自相機單元130的圖像信號。此外，處理單元200能夠將在該 處理的過程中得到的信息顯示在顯示單元220上。該檢查裝置包括了將拍攝晶片10的表面而得到的攝影圖像(檢查體)設為分析 對象的特征分析裝置。該特征分析裝置根據(jù)表示攝影圖像的圖像數(shù)據(jù)(例如，像素單位的 亮度值)來分析該攝影圖像的特征，其功能通過處理單元200實現(xiàn)。通過分析這種攝影圖 像的特征，能夠對位于攝入到該攝像圖像中的晶片10的表面上的損傷或缺陷等進行分析、 分類。在該特征分析裝置(處理單元200)中，將表示用基于相機單元130拍攝并輸出的 圖像信號的圖像數(shù)據(jù)(例如，像素單位的亮度值)表現(xiàn)(定義)的攝影圖像的特征的多個 類設定為多個層級。具體而言，如圖3所示，將表示與圖像的顏色相關的特征(色調特性的 特征量)的類設定為第一層級(第一條件層最下層)，將表示與圖像的頻率特性相關的特 征(頻率特性的特征量)的類設定為第二層級(第二條件層)，將表示與圖像的亮度 的分布狀態(tài)(表示像素數(shù)量相對于亮度值的關系的直方圖)相關的特征(直方圖的特征 量)的類設定為第三層級(第三條件層)，并且，將表示與包括圖像內的特征部分(能夠視 作損傷或缺陷)的形狀、大小和亮度、像素密度等在內的物理量相關的特征(單位量的特征 量)的類設定為第四層級(第四條件層最上層)。針對各類(層級)，設定了屬于各類的多個特征參數(shù)。具體而言，針對第一層級 (色調特性的特征量的類)，設定了表示紅一紫的顏色、RGB、HSV等顏色分量的多個特征參 數(shù)Pl ph。針對第二層級(頻率特性的特征量的類)，設定了包括圖像的二維快速傅里葉 變換(Fast FourierTransform)數(shù)據(jù)等在內的多個特征參數(shù)pi pi。針對第三層級(直 方圖的特征量的類)，設定了表示像素數(shù)量相對于亮度值的關系的直方圖的峰值、谷值或其 數(shù)量等，以及數(shù)值化表示直方圖的形狀特征的多個特征參數(shù)Pl pj。此外，針對第四層級 (單位量的特征量的類)，設定了表示圖像內的特征部分(能夠視作損傷或缺陷)的形狀 (點狀、線狀、面狀)，大小(面積、長度)等的多個特征參數(shù)Pl pk。此外，如圖4所示，針對在各層級中設定的多個特征參數(shù)pi pn，分配了同一平面 上的方向。該方向的分配能夠通過用戶對操作單元210進行操作來進行。構筑在處理單元200內的特征分析裝置依照圖5所示的處理，執(zhí)行特征分析所涉 及的處理。此外，處理單元200從對晶片10進行拍攝而得到的攝影圖像中提取能夠視作損 傷或缺陷的部位的圖像(以下，稱作分析對象圖像)，并進行登記。在該狀態(tài)下，處理單元 200執(zhí)行所述特征分析所涉及的處理。在圖5中，處理單元200依照用戶在操作單元210中的操作，從所登記的多個分析
8對象圖像中選擇待處理的1個分析對象圖像(用像素單位的亮度值表現(xiàn))(Si)。并且，處理 單元200對該選擇的分析對象圖像進行分析，生成與各層級對應的層級矢量(層矢量)(參 照S2 S5)。具體而言，確定各層級中的特征參數(shù)的值(例如，如果為色調特性的特征量的 類，則為RGB分量的值等)，對用該值(大小)和如圖4所示針對各特征參數(shù)而設定的方向 來定義的矢量Pl丨 Pn丨(丨表示矢量。以下同樣)進行合成(例如，矢量和)，生成單 一的參數(shù)矢量PV丨(二維矢量)。在針對各層級生成單一的參數(shù)矢量PV丨時，將成為該二維矢量的參數(shù)矢量PV 轉換成作為三維空間中的三維矢量的層級矢量LV丨。具體而言，如圖6Α和圖6Β所示，生 成長度為預定值R、參數(shù)矢量PVl丨、PV2丨的方向的分量與該參數(shù)矢量PVl丨、PV2丨自身 的大小相一致那樣的層級矢量LVl丨、LV2丨。即，層級矢量LV丨的長度為R且恒定，對應 的參數(shù)矢量PV丨越大，Z分量(參照圖6A、圖6B中的H1、H2)越小，對應的參數(shù)矢量PV個 越小，其Z分量(參照圖6A、圖6B中的H1、H2)越大。由此(S2 S5)，針對第一層級，生成基于第一參數(shù)矢量PVl丨的第一層級矢量 LVl丨；與第二層級對應地，生成基于第二參數(shù)矢量PV2丨的第二層級矢量LV2丨；針對第 三層級，生成基于第三參數(shù)矢量PV3丨的第三層級矢量LV3丨；并且，針對第四層級，生成基 于第四參數(shù)矢量PV4丨的第四層級矢量LV4 。接著，處理單元200以層級的順序連接針對各層級得到的四個(多個)層級矢量 LVl丨 LV4丨，將該連接的節(jié)Ql Q4在三維空間上的坐標值生成為表示分析對象圖像的 特征的特征數(shù)據(jù)(S6)。具體而言，如圖7所示，首先，在針對第一層級生成的第一層級矢量 LVl丨的前端連接針對第二層級生成的第二層級矢量LV2丨。此外，如圖8所示，在第二層 級矢量LV2丨的前端連接針對第三層級所生成的第三層級矢量LV3丨，并且，在第三層級矢 量LV3丨的前端連接針對第四層級生成的第四層級矢量LV4丨。將如此連接的四個層級矢 量LVl丨 LV4丨的節(jié)Q1、Q2、Q3、Q4在預定坐標系(例如，與生成了第一層級矢量LVl 的坐標系Xl-Yl-Zl相同的坐標系Χ-Υ-Ζ)上的坐標值(xl，yl, zl)、(x2, y2, z2)、(x3, y3, z3)、(x4,y4,z4)的組生成為表示所述分析對象圖像的特征、即表示能夠視作攝入到該分析 對象圖像中的缺陷等的部分的特征的特征數(shù)據(jù)。處理單元200能夠根據(jù)由所述四個節(jié)Ql Q4的坐標值的組構成的特征數(shù)據(jù)，將 圖9所示的、與所連接的所述四個層級矢量LVl丨 LV4丨對應的節(jié)Ql Q4和恒定長度 R的臂Al A4的連接體CB顯示在顯示單元220上。通過該連接體CB，能夠在視覺上表現(xiàn) 分析對象圖像(缺陷部分)的特征。例如，在針對兩個分析對象圖像得到的兩個連接體CB1、CB2(所連接的層級矢 量LVl丨 LV4丨)成為例如圖10A、圖10B、圖10C、圖IOD所示的情況下，對應的節(jié)對 Q11-Q21、Q12-Q22、Q13-Q23、Q14-Q24 的位置關系(距離)Π、f2、f3、f4 如圖 11 所示。此 外，在圖11中，F(xiàn)1 F4是用于按照各層級對基于兩個連接體CB1、CB2對應的節(jié)對的距離的 相似度進行評價的閾值。此時，用處于圖IOB所示的位置關系的連接體CB1、CB2表現(xiàn)的兩 個分析對象圖像(圖11中的B的情況)，對應的節(jié)對的距離全部較近，因此能夠明確判斷 為相似。此外，用處于圖IOD所示的位置關系的連接體CB1、CB2表現(xiàn)的兩個分析對象圖像 (圖11中的D的情況)，對應的節(jié)對的距離全部較遠，因此能夠明確判斷為不相似。此外，對于用處于圖IOA所示的位置關系的連接體CB1、CB2表現(xiàn)的兩個分析對象圖像(圖11中的A的情況)，在綜合判斷從第一層級到第四層級的特征參數(shù)(所連接的矢 量整體)時，可以說相似(前端節(jié)Q14和前端節(jié)Q24較近)，但是在用從第一層級到第二層 級(節(jié)Q12和節(jié)Q22的位置關系)，從第一層級到第三層級(節(jié)Q13和節(jié)Q23的位置關系) 進行判斷時，未必能說相似(能夠判斷為相似，但是屬性不同)。此外，對于用處于圖IOC所 示的位置關系的連接體CB1、CB2表現(xiàn)的兩個分析對象圖像(圖11中的C的情況)，相反地， 在綜合判斷從第一層級到第四層級的特征參數(shù)時，不能說相似(前端節(jié)Q14和前端節(jié)Q24 較遠)，但是在用從第一層級到第二層級(節(jié)Q12和節(jié)Q22的位置關系)，從第一層級到第 三層級(節(jié)Q13和節(jié)Q23的位置關系)進行判斷時，未必能說不相似(能夠判斷為不相似， 但是屬性相似)。分析對象圖像的特征用構成為連接作為三維矢量的四個層級矢量LVl丨 LV4 而得到的節(jié)的坐標值的組的特征數(shù)據(jù)來表現(xiàn)，因此如前所述(參照圖IOA 圖10D、圖11)， 能夠用比較高的自由度進行基于該特征的分類。此外，在圖5所示的處理中，通過操作單元210中的預定操作，能夠將所得到的特 征數(shù)據(jù){Q1 (xl，yl，zl)、Q2 (x2, y2，z2)、Q3 (x3, y3，z3)、Q4(x4，y4，z4)}，與對應的圖像(分 析對象圖像)一起登記為用于評價分類的組的訓練數(shù)據(jù){Qtl (X，Y，Z)、Qt2(X，Y，Z)、Qt3(X， Y，Z)、Qt4(X，Y，Ζ)} (S7)。接著，說明前述的特征分析裝置的運用例。處理單元200能夠依照圖12所示的步驟，生成表示兩個分析對象圖像的相似程度 的相似度。在圖12所示的處理中，作為兩個分析對象圖像，使用了所選擇的登記圖像和成 為訓練數(shù)據(jù)(特征數(shù)據(jù))起源的圖像這兩個圖像。即，根據(jù)登記圖像的特征數(shù)據(jù)(S11、S12) 和訓練數(shù)據(jù)(S13)，運算這兩個圖像的相似度(S14)，并將該相似度顯示在顯示單元210上 (S15)。例如，使用表示兩個分析對象圖像的特征的特征數(shù)據(jù){Qla(xla，yla, ζ la), Q2a(x2a, y2a, z2a)、Q3a(x3a, y3a, z3a)、Q4a(x4a, y4a, z4a)}、禾口 {Qlb(xlb, ylb, zlb)、 Q2b (x2b, y2b，z2b)、Q3b (x3b, y3b，z3b)、Q4b (x4b, y4b，ζ4b)}，根據(jù)對應的節(jié)的距離來運算 相似度。具體而言，各節(jié)的距離按照下式進行運算α = {(xna-xnb)2+ (yna-ynb)2+ (zna-znb)2}1/2η是1、2、3、4中的任意一個。此外，將4組節(jié)間距離的平均值αΑνΕ運算為最終的 相似度。此外，例如，在生成表示分析對象圖像的特征的特征數(shù)據(jù)時，還能夠使用針對各層 級生成的參數(shù)矢量(參照圖5的S2 S5中的處理)來生成相似度。具體而言，能夠用在 兩個分析對象圖像的各層級中結合對應的兩個參數(shù)矢量的始點時的終點間距離、和該終點 間距離的最大值之間的比例來表現(xiàn)。在對應的兩個參數(shù)矢量的大小為層級矢量的預定長度 R、對應的兩個參數(shù)矢量為相反的方向時，所述終點間距離成為最大的2R(最大值)。在各層級中將對應的參數(shù)矢量表現(xiàn)為PVna丨、PVnb丨，將其分量設為(pxna， pyna)、(pxnb, pynb)時，針對各層級的相似度α n成為:an = 100_ {對應的兩個參數(shù)矢量的終點間距離/最大值} X 100= 100- [ {(pxna-pxnb)2+ (pyna-pynb)2} 1/2/2R] XlOO0如果對應的兩個參數(shù)矢量相似，則該相似度α η成為接近100的值，如果不相似，
10則成為接近0的值。此外，能夠將針對各層級得到的相似度的平均值αΑνΕ用作最終的相似 度。如前所述得到的相似度α AVE能夠用作將相似度較高的分析對象圖像(攝入的半 導體晶片10的缺陷等)分類為相同組等、用于分類的基礎信息。此外，例如，通過將包括半導體晶片10的缺陷在內的圖像作為分析對象圖像，并 將該圖像與其缺陷的種類(損傷、刮痕等)對應起來，由此能夠根據(jù)半導體10的缺陷的種 類對從該圖像(分析對象圖像)得到的特征數(shù)據(jù)(用四個層級矢量構成的三維矢量來表 現(xiàn))進行分類。即，能夠根據(jù)特征數(shù)據(jù)對半導體晶片10的缺陷進行分類。進一步說，能夠 由該特征數(shù)據(jù)確定攝入到圖像中的缺陷。例如，在處理單元200的控制下，將圖13所示的作為用戶界面的畫面220a(GUI畫 面)顯示在顯示單元220上。該畫面220a具有整體顯示窗口 221，其對所拍攝的半導體 晶片10的整體進行顯示；指定區(qū)域顯示窗口 222，其對通過操作單元210的操作在整體顯 示窗口 221內指定的矩形區(qū)域進行放大顯示；選擇圖像顯示窗口 223，其根據(jù)指定區(qū)域顯示 窗口 222內的圖像對通過操作單元210的操作而選擇的圖像進行顯示，并且對根據(jù)該圖像 得到的特征參數(shù)(亮度值的直方圖、頻率特性(FFT數(shù)據(jù))等)進行顯示；登記缺陷圖像顯 示窗口 224，其對登記在所指定的組中的缺陷圖像的縮略圖像進行一覽顯示；以及數(shù)據(jù)顯 示窗口 225，其對各種數(shù)據(jù)進行顯示。此外，在選擇圖像顯示窗口 223上，設置有用于輸入缺 陷名稱(分類名稱)的區(qū)域。此外，在畫面220a上具有用于將特征數(shù)據(jù)顯示為與四個層 級(Layer 層)對應的節(jié)的連接體(參照圖9)的連接體顯示按鈕226，用于指示檢索處理 的檢索按鈕227，以及用于將特征數(shù)據(jù)登記為訓練數(shù)據(jù)的登記按鈕228。在這種畫面220a中，將從放大顯示在指定區(qū)域顯示窗口 222上的半導體晶片10 的部分圖像中選擇為缺陷部分(損傷、刮痕等)的圖像顯示在選擇圖像顯示窗口 223上。在 這樣從半導體晶片10的部分圖像中選擇出作為缺陷部分的圖像時，處理單元200生成與該 選擇的圖像有關的特征數(shù)據(jù)(參照圖5中的S2 S6)，并將在生成該特征數(shù)據(jù)的過程中得 到的特征數(shù)據(jù)(亮度值的直方圖、頻率特性(FFT數(shù)據(jù))等)追加顯示到選擇圖像顯示窗口 223 上。在該狀態(tài)下例如操作了檢索按鈕227時，處理單元200對與顯示在選擇圖像顯示 窗口 223上的圖像有關的特征數(shù)據(jù)、和已經存儲為缺陷圖像的多個圖像的特征數(shù)據(jù)之間的 相似度進行運算(參照圖12)，將與相對于顯示在選擇圖像顯示窗口 223上的圖像的特征數(shù) 據(jù)處于預定相似度范圍內的特征數(shù)據(jù)對應起來的缺陷圖像(表示缺陷的圖像)的ID與其 相似度一起顯示在數(shù)據(jù)顯示窗口 225上。由此，用戶能夠得知已經存儲了與所選擇的圖像 相似的缺陷圖像、即與所指定的半導體晶片10的缺陷(損傷、刮痕等)相似的缺陷。此外，在選擇圖像顯示窗口 223上輸入了缺陷的名稱(損傷、刮痕等)的狀態(tài)下操 作了登記按鈕228時，處理單元200將顯示在選擇圖像顯示窗口 223上的圖像登記為用所 輸入的所述缺陷名稱來確定的組的缺陷圖像，并且將其特征數(shù)據(jù)登記為該組的訓練數(shù)據(jù)。 此外，處理單元200將已經登記在用該缺陷名稱確定的組中的缺陷圖像、與新登記的缺陷 圖像(顯示在選擇圖像顯示窗口 223上的圖像)一起作為縮略圖像顯示在登記缺陷圖像顯 示窗口 224上。由此，用戶能夠確認這樣的情況在相同種類的缺陷圖像的組中登記了所選 擇的缺陷圖像。此外，例如，在通過操作單元210選擇該縮略圖像中的任意一個進行了刪除操作時，從該缺陷圖像的組去除與該選擇的縮略圖像對應的缺陷圖像及其特征數(shù)據(jù)(訓練 數(shù)據(jù))(其中，該缺陷圖像和特征數(shù)據(jù)在關聯(lián)的狀態(tài)下持續(xù)保存在處理單元200內)。在該狀態(tài)下進一步操作了連接體顯示按鈕226時，處理單元200將圖13所示的畫 面220a切換為圖14所示的畫面220b。此外，處理單元200根據(jù)登記在用該缺陷名稱確定 的組中的訓練數(shù)據(jù)，將與所連接的所述四個層級矢量LVl丨 LV4丨對應的節(jié)Ql Q4和 恒定長度R的臂的連接體CB顯示在該畫面220b上。在該畫面220b上，以在視覺上能區(qū)分 (通過節(jié)的顏色、臂線的種類等)的狀態(tài)顯示出與已經登記的訓練數(shù)據(jù)對應的連接體CB1、 CB2(為了簡便，只顯示兩個連接對CB1、CB2)、以及與本次登記的訓練數(shù)據(jù)(特征數(shù)據(jù))對 應的連接體CBn。用戶能夠根據(jù)與本次登記的訓練數(shù)據(jù)對應的連接體CBn和與已經登記的 訓練數(shù)據(jù)對應的連接體CB1、CB2在畫面220b上的遠離情況、或者接近情況，判斷本次的訓 練數(shù)據(jù)的登記是否適當。表示缺陷圖像(分析對象圖像)的特征的連接體(特征數(shù)據(jù)、訓練數(shù)據(jù))如圖15 所示，在分為三個組Gl、G2、G3的情況下，能夠根據(jù)各節(jié)的分布范圍的狀態(tài)，評價兩個組的 訓練數(shù)據(jù)(特征數(shù)據(jù))的分類是否適當。例如，在觀察組Gl和組G2時，如圖16例示的與第四層級對應的節(jié)的分布范圍(以 下，稱作節(jié)分布范圍)E4ei、E4e2所示，在根據(jù)節(jié)分布范圍E4ei、E4e2(例如球狀的范圍)的中心 點之間的距離D4，兩個節(jié)分布范圍E4ei、E4e2的邊緣間距離D3，以及各節(jié)分布范圍E4ei、E4e2 的直徑Dl、D2的關系，判斷為這些節(jié)分布范圍E4ei、E4G2過于靠近的情況下，能夠評價為這 兩個組的訓練數(shù)據(jù)(特征數(shù)據(jù))的分類不適當。另一方面，在判斷為兩個節(jié)分布范圍E4ei、 E4e2充分遠離的情況下，能夠評價為這兩個組的訓練數(shù)據(jù)(特征數(shù)據(jù))的分類適當。關于這種訓練數(shù)據(jù)分類的評價，處理單元200能夠將圖17所示的作為用戶界面的 畫面220c (⑶I畫面)顯示在顯示單元220上。該畫面220c具有用于輸入確定組的缺陷 的種類(名稱)的缺陷種類輸入部230、和用于切換選擇成為與該確定的缺陷的種類(例如 刮痕)對應的組(以下稱作指定組)的比較對象的組(比較對象組)的選擇開關部231。 選擇開關部231的編號“1”、“2”、“3”表示比較對象組相對于指定組的距離的順序，在指定 “ 1，，時，將與指定組最近的組選擇為比較對象組。此外，兩個組之間的距離可以是各節(jié)之間 的距離的平均值，并且可以是其最小值或最大值，還可以是反映特征整體的第四層級的前 端節(jié)之間的距離。畫面220c還具有適當條件設定部232、第一評價基礎顯示部233、第一評價顯示部 234、第二評價基礎顯示部235、第二評價顯示部236以及參數(shù)顯示部237。參數(shù)顯示部237 對用于判定指定組和比較對象組的訓練數(shù)據(jù)的分類是否適當所需的參數(shù)(與圖16所示的 情況同樣地，兩個節(jié)分布范圍的中心點之間的距離D4、兩個節(jié)分布范圍的邊緣間距離D3以 及各節(jié)分布范圍的直徑D1、D2)進行顯示。在適當條件設定部232上，顯示出用于使通過操 作單元210設定的兩個組的訓練數(shù)據(jù)的分類為適當?shù)臈l件(良條件)。此外，Dl表示指定 組內的連接體的各層級的節(jié)分布范圍的直徑，D2表示比較對象組中的連接體的各層級的節(jié) 分布范圍的直徑。此時，將以下的條件設定為用于使兩個組的訓練數(shù)據(jù)的分類為適當(良)的條件，關于第二層級(Layerf)和第三層級(Layerf)，
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D4/D1 > 1(兩個節(jié)分布范圍的中心點間距離D4大于指定組的節(jié)分布范圍的直徑Dl)D4/D2 > 1(兩個節(jié)分布范圍的中心點間距離D4大于比較對象組的節(jié)分布范圍的直徑D2)D3/D4 > 0(兩個節(jié)分布范圍的邊緣間距離D3不為“0”兩個節(jié)分布范圍不重合)關于第四層級(Layer)，D4/D1 > 1. 5(兩個節(jié)分布范圍的中心點間距離D4大于指定組的節(jié)分布范圍的直徑Dl的1.5 倍)D4/D2 > 1. 5(兩個節(jié)分布范圍的中心點間距離D4大于比較對象組的節(jié)分布范圍的直徑D2的 1. 5 倍)D3/D4 > 0. 2(兩個節(jié)分布范圍的邊緣間距離D3大于兩個節(jié)分布范圍的中心點間距離D4的 20% )此外，關于第一層級，沒有設定條件。在第一評價基礎顯示部233上，針對各層級，將針對指定組內的連接體的各層級 的節(jié)分布范圍而設定的參數(shù)D1、D2、D3、D4的值、以及根據(jù)這些值運算出的條件參數(shù)D4/D1、 D4/D2、D3/D4的值作為評價的基礎信息進行顯示。此外，此時，關于第一層級，由于沒有設定 條件(參照適當條件設定部232)，因此不顯示各參數(shù)和條件參數(shù)的值。此外，在第一評價顯 示部234上，關于各層級顯示評價結果。如果適當，則顯示“良”，如果不適當，則顯示“次”。在第二評價基礎顯示部235上，顯示在上次的評價中設定的參數(shù)(D1、D2、D3、D4) 的值以及條件參數(shù)(D4/D1、D4/D2、D3/D4)的值，并且在第二評價顯示部236上顯示上次的 評價結果。在圖17所示的畫面220c上，還形成有用于在今后反映本次登記的訓練數(shù)據(jù)的更 新按鈕238、以及用于確定適當條件設定部232的內容的OK按鈕239。處理單元200在缺陷種類輸入部230中輸入缺陷的種類時，將該指定組、以及利用 選擇開關部231選擇的組(默認為“1”)指定為比較對象組，根據(jù)屬于指定組的所有訓練數(shù) 據(jù)計算各層級的節(jié)分布范圍的直徑Dl的值，并根據(jù)屬于所選擇的比較對象組的所有訓練 數(shù)據(jù)計算各層級的節(jié)分布范圍的直徑D2的值，并且運算其他的參數(shù)D3、D4的值以及各條件 參數(shù)D4/D1、D4/D2、D3/D4的值。此外，處理單元200將這些值顯示在畫面220c的第一評價 基礎顯示部233上。然后，此前所保持的上次得到的參數(shù)Dl、D2、D3、D4的值、以及上次得 到的條件參數(shù)D4/D1、D4/D2、D3/D4的值分別轉移到第二評價基礎顯示部235的對應區(qū)域。 此時，此前顯示在第一評價顯示部234上的評價結果(適當(良)、不適當(次))也轉移到 第二評價顯示部236的對應區(qū)域。在該狀態(tài)下，處理單元200對顯示在第一評價基礎顯示部233上的各條件參數(shù)D4/ DU D4/D2、D3/D4的值，和表示在適當條件設定部232中所設定的條件的閾值進行比較，對 于滿足該條件的層級，將適當(良)顯示在第一評價顯示部234上，對于不滿足該條件的層級，將不適當(次)顯示在第一評價顯示部234上。在圖17所示的畫面220c的例子中，在 上次，指定組(缺陷種類為刮痕)和比較對象組的訓練數(shù)據(jù)的分類在各層級中為適當(良) (參照第二評價顯示部236)，但是在本次，該指定組和比較對象組的訓練數(shù)據(jù)的分類由于 第四層級的前端節(jié)的分布范圍變得過近(D3/D4 = 0. 03 < 0. 2)，因此不適當(次)。例如，如前所述(參照圖13)，在登記訓練數(shù)據(jù)時，能夠對追加登記的指定組和比 較對象組的訓練數(shù)據(jù)的分類是否適當進行判定。與追加訓練數(shù)據(jù)之前(上次)的評價結果 為適當(良)無關，在追加該訓練數(shù)據(jù)后(本次)的評價結果變?yōu)椴贿m當(次)的情況下， 能夠判斷為所追加的訓練數(shù)據(jù)作為訓練數(shù)據(jù)是不適當?shù)?。此外，在依次登記訓練?shù)據(jù)的過 程中，在具有評價結果逐漸接近不適當(次)(節(jié)分布區(qū)域逐漸接近)的傾向的情況下，能 夠判斷為相同種類(例如損傷、刮痕)的缺陷的傾向改變。還能夠根據(jù)該判斷逐一檢查半 導體晶片10的制造工藝。在評價結果為不適當(次)的情況下，即便特征參數(shù)(參照圖3)、分配給該特征參 數(shù)的方向或層級是不合適的，也能夠實現(xiàn)這些的適當化。此外，在圖17所示的畫面220c上，操作了更新按鈕238時，確定并登記本次的訓 練數(shù)據(jù)，成為與從下次開始的分類相關的訓練數(shù)據(jù)。此外，在操作了 OK按鈕239時，將顯示 在適當條件設定部232上的值確定為新的良條件并存儲在處理單元200中，還反映為第一 評價基礎顯示部233、第二評價基礎顯示部235的新的顯示條件。如上所述，在判定為訓練數(shù)據(jù)的組劃分適當?shù)臓顟B(tài)下，處理單元200能夠根據(jù)針 對表示任意缺陷的圖像(缺陷圖像)得到的特征數(shù)據(jù)(參照圖5所示的處理)、和包含在各 組中的至少一個訓練數(shù)據(jù)，判定該缺陷的種類。具體而言，能夠運算成為對象的缺陷圖像的 特征數(shù)據(jù)、和包含在各組中的訓練數(shù)據(jù)的相似度(參照圖12的處理)，判斷為相似度最高的 訓練數(shù)據(jù)所屬的組的缺陷。此外，能夠判斷為將根據(jù)成為對象的缺陷圖像的特征數(shù)據(jù)得到 的連接體的各節(jié)包含在訓練數(shù)據(jù)的連接體對應的節(jié)分布范圍中的組的缺陷。在上述的例子中，將半導體晶片的攝影圖像作為檢查體，但是檢查體不限于此，能 夠將其他物體的攝影圖像設為檢查體，并且只要通過預定形式的檢查體信息進行了定義， 則不限于攝影圖像，無論是怎樣的物體都能夠作為檢查體。產業(yè)上的可利用性本發(fā)明能容易提供在視覺上能確認檢查體的特征的用戶界面，并且能夠比較少地 進行基于特征的分類的自由度限制，因此作為在拍攝半導體晶片的表面來進行檢查時使用 的攝影圖像等檢查體的特征進行分析的特征分析裝置是有用的。
權利要求
一種特征分析裝置，其將表示由預定形式的檢查體信息定義的檢查體的特征的多個類設定為多個層級，并且設定分別屬于所述多個類的多個特征參數(shù)，對該多個特征參數(shù)分別分配同一平面上的方向，其中，該特征分析裝置具有取得成為分析對象的檢查體的檢查體信息的單元；參數(shù)值確定單元，其分析所取得的所述檢查體信息，確定所述多個層級各自的特征參數(shù)的值；參數(shù)矢量生成單元，其針對所述多個層級，分別根據(jù)所述多個特征參數(shù)各自的值和對應的方向生成單一的參數(shù)矢量；矢量轉換單元，其將分別針對所述多個層級得到的參數(shù)矢量轉換成作為預定的三維空間中的三維矢量的層級矢量；以及特征信息生成單元，其生成多個節(jié)在所述三維空間中的坐標值的組，作為表示成為分析對象的所述檢查體的特征的特征信息，其中所述多個節(jié)是將針對所述多個層級得到的多個層級矢量按該層級的順序進行連接而得到的。
2.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，所述矢量轉換單元生成預定長度、且所 述參數(shù)矢量的方向的分量與該參數(shù)矢量的大小一致的層級矢量。
3.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有特征顯示控制單 元，該特征顯示控制單元根據(jù)所述特征信息，將與所連接的所述多個層級矢量對應的節(jié)和 臂的連接體顯示在顯示單元上。
4.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有相似度生成單元， 該相似度生成單元根據(jù)第一特征信息中包含的坐標值組中的各坐標值所確定的節(jié)、和與第 二特征信息中包含的坐標值組對應的坐標值所確定的節(jié)之間的位置關系，生成表示所述第 一特征信息和所述第二特征信息的相似程度的相似度信息。
5.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有相似度信息顯示 控制單元，該相似度信息顯示控制單元將所述相似度信息顯示在所述顯示單元上。
6.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有組設定單元，該組 設定單元針對多個檢查體分別將所述特征信息保持為訓練信息，并根據(jù)關于該多個檢查體 的訓練信息的分布狀態(tài)，設定各檢查體應被分類的多個組。
7.根據(jù)權利要求6所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有特征登記單元，該 特征登記單元將所述檢查體的特征信息登記為所指定的組的訓練信息。
8.根據(jù)權利要求6所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有以下單元該單元 根據(jù)針對成為分析對象的檢查體得到的特征信息中包含的坐標值組中的各坐標值所確定 的節(jié)、和與組中包含的至少一個訓練信息中包含的坐標值組對應的坐標值所確定的節(jié)之間 的位置關系，判定成為所述分析對象的檢查體是否屬于所述組。
9.根據(jù)權利要求6所述的特征分析裝置，其中，該特征分析裝置具有分類評價單元，該 分類評價單元根據(jù)被設定為與第一組對應的多個訓練信息中分別包含的坐標值組中的各 坐標值所確定的節(jié)的分布范圍、以及被登記為與第二組對應的多個訓練信息中分別包含的 坐標值組中的各坐標值所確定的節(jié)的分布范圍，進行所述第一組和所述第二組的訓練信息 的分類是否適當?shù)脑u價。
10.根據(jù)權利要求1所述的特征分析裝置，其中，所述檢查體是待檢查表面狀態(tài)的物體的該表面的攝影圖像的至少一部分。
11.根據(jù)權利要求10所述的特征分析裝置，其中，被設定為所述多個層級的多個類具 有表示與圖像的顏色相關的特征的類，表示與圖像的頻率特性相關的特征的類，表示與圖 像的濃度或亮度的分布狀態(tài)相關的特征的類，以及表示與包括圖像內特征部位的形狀、大 小和明亮度在內的物理量相關的特征的類。
12.根據(jù)權利要求11所述的特征分析裝置，其中，所述表示與圖像的顏色相關的特征 的類被設定為最下層級(第一層)，所述表示與圖像的頻率特性相關的特征的類被設定為 第二層級，所述表示與圖像的濃度或亮度的分布狀態(tài)相關的特征的類被設定為第三層級， 表示與包括圖像內特征部位的形狀、大小和明亮度在內的物理量相關的特征的類被設定為 第四層級。全文摘要
提供一種能夠在視覺上確認檢查體的特征，能夠比較少地進行基于特征的分類的自由度限制的特征分析裝置。成為以下結構取得檢查體的檢查體信息的單元(S1)，分析所述檢查信息，確定多個層級各自的特征參數(shù)的值(S2～S5)，針對多個層級，分別根據(jù)多個特征參數(shù)各自的值和對應的方向生成單一的參數(shù)矢量(S2～S5)，將所述參數(shù)矢量轉換成作為預定的三維空間中的三維矢量的層級矢量(S2～S5)，生成多個節(jié)在所述三維空間中的坐標值的組，作為表示所述檢查體的特征信息，其中多個節(jié)是針對所述多個層級得到的多個層級矢量按該層級的順序連接得到的(S6)。
文檔編號G06T7/00GK101889196SQ20088011940
公開日2010年11月17日 申請日期2008年12月1日 優(yōu)先權日2007年12月5日
發(fā)明者宮園浩一, 小野洋子, 林義典, 森秀樹, 若葉博之 申請人:芝浦機械電子裝置股份有限公司