JP2001084379A - Method and device for inspecting pattern - Google Patents

Method and device for inspecting pattern

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JP2001084379A JP26191299A JP26191299A JP2001084379A JP 2001084379 A JP2001084379 A JP 2001084379A JP 26191299 A JP26191299 A JP 26191299A JP 26191299 A JP26191299 A JP 26191299A JP 2001084379 A JP2001084379 A JP 2001084379A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device capable of reducing noise for the position deviation of one pixel or less and detecting the defect of a fine lightness difference. SOLUTION: A comparing operation is performed for a detection image of a body to be inspected, the reference image of a reference body and plural pattern data for which the reference image is shifted for one pixel or less respectively, a difference value at a position of a smallest difference is obtained and the value is provided only in the case of being larger than a maximum value or the case of being smaller than a minimum value possible to occur at the time of shifting the reference image for one pixel or less.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造に関係す
るパターンが形成されたマスク、レチクル、半導体ウエ
ハ、半導体チップ、半導体回路あるいはプリント基板、
液晶表示デバイス用基板などの如き試料を検査するパタ
ーンの検査方法および装置にかかわり、特にパターンの
欠陥や付着ダストの有無などの検査をおこなうパターン
検査方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a mask, a reticle, a semiconductor wafer, a semiconductor chip, a semiconductor circuit or a printed circuit board on which a pattern related to semiconductor manufacturing is formed,
The present invention relates to a method and an apparatus for inspecting a pattern for inspecting a sample such as a substrate for a liquid crystal display device, and more particularly to a pattern inspection method and an apparatus for inspecting a pattern for defects or the presence or absence of attached dust.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、高密度実装技術の進歩により半導
体素子を基板に直接貼り付けるCOB(Chip On
Board)やCOG(Chip On Glas
s)等の実装方式が増えている。したがって、半導体チ
ップをモールドしたパッケージではなく、ウエハが完成
した段階やダイシングした段階での形態で製品を出荷す
ることも多くなっている。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of high-density packaging technology, a COB (Chip On) for directly attaching a semiconductor element to a substrate has been developed.
Board or COG (Chip On Glass)
s) and the like are increasing. Therefore, products are often shipped not in a package in which a semiconductor chip is molded but in a stage in which a wafer is completed or diced.

【0003】これらの半導体チップのパターンの欠陥や
傷、ダストの付着の有無等の検査は半導体チップの不良
を低減させるために極めて重要な技術になってきてい
る。
[0003] Inspection of these semiconductor chips for defects such as pattern defects, flaws, and presence of dust has become an extremely important technique for reducing defects of the semiconductor chips.

【0004】パターンの検査方法は大別すると、比較法
と特徴抽出法の2つに大きく分けることができる。比較
法はさらに隣接比較法、基準画像比較法、設計値との比
較法の3つに分類できる、本発明は基準画像比較法の一
種なので、従来の技術についても基準画像比較法につい
て説明する。
[0004] Pattern inspection methods can be broadly classified into two methods, a comparison method and a feature extraction method. The comparison method can be further classified into three methods: an adjacent comparison method, a reference image comparison method, and a comparison method with a design value. Since the present invention is a kind of the reference image comparison method, the conventional image comparison method will be described.

【0005】基準画像比較法の基本原理は、入力した検
査画像とあらかじめ記憶しておいた基準画像(例えば良
品チップを用いて作製した良品画像)との比較を演算
し、差画像から欠陥部を抽出し良不良を判定する。ただ
し、一般に、入力した検査画像は不良が無い場合でも明
るさが変化したり、位置ずれが生じている場合が多い。
このため、比較に際しては、検出画像の明度を補正した
り位置ずれ量を検出して、それにより補正を行って比較
している。
The basic principle of the reference image comparison method is to calculate a comparison between an input inspection image and a reference image stored in advance (for example, a non-defective image produced using a non-defective chip), and detect a defective portion from the difference image. Extract and determine good or bad. However, in general, the input inspection image often has a change in brightness or a positional shift even when there is no defect.
For this reason, upon comparison, the brightness of the detected image is corrected or the amount of positional deviation is detected, and the correction is performed based on the correction to perform the comparison.

【0006】位置ずれに関しては通常、画素単位で演算
を行っているために、1画素以下のずれをどう扱うかが
問題となる。図5(a)〜(c)に1画素以下のずれに
よって生じるノイズの様子の説明図を示す。図5(a)
に説明図を示すように、1画素以下のずれがない場合に
差分演算したときは、基準画像と検査画像は同じ位置で
の明度が等しい。すなわち、基準画像の明度が100の
箇所では検査画像の明度も100である。また、同様
に、基準画像の明度が200の箇所では検査画像の明度
も200である。したがって、両者の明度の差分は0に
なりノイズは発生しないが、図5(b)に示すように、
1画素以下のずれがある場合には、検査画像にエッジの
影響により、明度が150の箇所が存在するので、図5
(c)に示すように、基準画像と検査画像との明度の差
は50となって、その箇所でノイズが発生する。
[0006] Since the calculation is usually performed on a pixel-by-pixel basis, there is a problem in how to handle a displacement of one pixel or less. FIGS. 5A to 5C are explanatory diagrams of the state of noise caused by a shift of one pixel or less. FIG. 5 (a)
As shown in FIG. 7, when the difference calculation is performed when there is no shift of one pixel or less, the reference image and the inspection image have the same brightness at the same position. That is, where the brightness of the reference image is 100, the brightness of the inspection image is also 100. Similarly, when the brightness of the reference image is 200, the brightness of the inspection image is also 200. Therefore, the difference in brightness between the two becomes 0 and no noise occurs, but as shown in FIG.
In the case where there is a shift of one pixel or less, a portion having a brightness of 150 exists due to the influence of the edge in the inspection image.
As shown in (c), the difference in brightness between the reference image and the inspection image is 50, and noise occurs at that location.

【0007】次に、この1画素以下のずれによって生じ
るノイズの問題を解決するために、いくつかの方法が公
開されているので、代表的な3つの方法について説明す
る。
Next, several methods have been disclosed to solve the problem of noise caused by the displacement of one pixel or less. Three typical methods will be described.

【0008】(1)近傍の最大値−最小値を参照する方
法 図6(a)〜(c)に、近傍の最大値−最小値を参照す
る方法を1次元データに適用した場合の説明図を示す。
図6(a)のように基準画像の注目画素および近傍画素
の明度の最大値と最小値を求め、検査画像の注目画素の
値が最大値より大きい場合、または、最小値より小さい
場合にのみ値をもつようにする。図の例の場合、明度の
最大値は200であり、また、明度の最小値は100で
ある。したがって、図6(b)に示すように、検査画像
の明度が150の箇所では、その値が明度の最大値より
小さく、また、明度の最小値よりも大きいので、図6
(c)に示すように値を持たない。
(1) Method of referring to maximum-minimum value of neighborhood FIG. 6 (a) to FIG. 6 (c) are explanatory diagrams when a method of referring to maximum-minimum value of neighborhood is applied to one-dimensional data. Is shown.
As shown in FIG. 6A, the maximum value and the minimum value of the brightness of the target pixel and the neighboring pixels of the reference image are obtained, and only when the value of the target pixel of the inspection image is larger than the maximum value or smaller than the minimum value. Have a value. In the illustrated example, the maximum value of the brightness is 200, and the minimum value of the brightness is 100. Therefore, as shown in FIG. 6B, at a position where the brightness of the inspection image is 150, the value is smaller than the maximum value of the brightness and larger than the minimum value of the brightness.
It has no value as shown in (c).

【0009】(2)統計画像を用いる方法 図7(a)〜(c)に統計画像を用いる方法を1次元デ
ータに適用した場合についての説明図を示す。まず、図
7(a)に示すように、あらかじめ、実際に検査するシ
ステムで複数枚の画像を撮り込み、平均の画像を基準画
像とする。さらに各画素での分散値(ばらつき範囲)を
算出する。検査画像と基準画像の差分演算後、差分値が
注目画素の分散値に比例する値より大きい場合にのみ値
を持つようにする。すなわち、図7(b)に示すよう
に、検査画像が分散値の中に収まっている場合は、図7
(c)に示すように、注目画素は値を持たない。
(2) Method Using Statistical Image FIGS. 7A to 7C are explanatory diagrams showing a case where a method using a statistical image is applied to one-dimensional data. First, as shown in FIG. 7A, a plurality of images are captured in advance by a system for actual inspection, and an average image is set as a reference image. Further, a variance value (variation range) at each pixel is calculated. After the difference calculation between the inspection image and the reference image, a value is provided only when the difference value is larger than a value proportional to the variance value of the pixel of interest. That is, as shown in FIG. 7B, when the inspection image is within the variance,
As shown in (c), the target pixel has no value.

【0010】(3)局所摂動法 図8(a)〜(e)に局所摂動法を1次元データに適用
した場合の説明図を示す。図8(a)に示す基準画像
と、図8(b)および(c)に示すような基準画像を1
画素以下(例えば1/2画素)だけずらした複数画像に
ついて、図8(d)に示す検査画像の注目画素および近
傍画素と、基準画像および画素ずらし画像について、対
応画素同士の差分の総和を演算する。その結果、最も一
致した場合の差分結果を値とする。この場合は、検査画
像と図8(b)に示した画像とが最も一致したものであ
るので、その差分は図8(e)に示すように値を持たな
い。
(3) Local perturbation method FIGS. 8A to 8E are explanatory diagrams when the local perturbation method is applied to one-dimensional data. The reference image shown in FIG. 8A and the reference image shown in FIGS.
For a plurality of images shifted by a pixel or less (for example, 画素 pixel), the sum of the differences between corresponding pixels in the target image and the neighboring pixels of the inspection image shown in FIG. I do. As a result, the difference result in the case of the best match is taken as the value. In this case, the difference between the inspection image and the image shown in FIG. 8B has no value as shown in FIG.

【0011】なお、基準画像比較法については、例え
ば、特開平10−160681号公報及び特開平10−
222673号公報にも開示されている。
The reference image comparison method is described in, for example, JP-A-10-160681 and JP-A-10-160681.
It is also disclosed in Japanese Patent Publication No. 222673.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
近傍の最大値−最小値を参照する方法では、エッジの近
くでは微少な明度差の欠陥を検出できないという問題が
ある。
However, the method of referring to the maximum value-minimum value in the vicinity described above has a problem that a defect having a small brightness difference cannot be detected near the edge.

【0013】また、統計画像を利用する方法は基準画像
を作成するのに手間がかかり、かつ、必ずしも統計によ
る結果が正しいという保証はできない。
In the method using a statistical image, it takes time and effort to create a reference image, and it cannot always be guaranteed that the statistical result is correct.

【0014】また、局所摂動法は例えば、1/2画素単
位でずらした時には1/4画素ずれたときに最も大きな
ノイズが出る。このため画像全体に対してしきい値を大
きめにとる必要があり、微少な明度差の欠陥を検出でき
ない。
[0014] In the local perturbation method, for example, when the pixel is shifted in units of 1/2 pixel, the largest noise appears when the pixel is shifted by 1/4 pixel. For this reason, it is necessary to increase the threshold value for the entire image, and it is not possible to detect a defect having a slight difference in brightness.

【0015】つまり、エッジの存在する部分でノイズを
出さないようにしきい値を設定すると、平坦な部分では
位置ずれによる誤差が生じにくいにも関わらず、しきい
値以上の明度差の欠陥のみを検出してしまう。
That is, if the threshold value is set so as not to generate noise in a portion where an edge exists, only defects having a brightness difference equal to or larger than the threshold value are detected in a flat portion even though an error due to positional displacement hardly occurs. Will be detected.

【0016】本発明はこれらの事情にもとづいて成され
たもので、1画素以下の位置ずれに対してノイズが少な
く、かつ、微少な明度差の欠陥を検出できる方法および
装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these circumstances, and it is an object of the present invention to provide a method and an apparatus capable of detecting a defect having a small noise and a minute difference in brightness with respect to a displacement of one pixel or less. is there.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明による手
段によれば、基準画像のパターンデータと、被検査体を
撮像装置で撮像して得た被検査体パターンデータとを比
較し、前記被検査体のパターンを検査するパターン検査
方法において、前記基準画像のパターンデータと前記被
検査体のパターンデータとの比較は、前記被検査体のパ
ターンデータと、前記基準画像および前記基準画像を1
画素以下だけ複数の方向にずらした複数のパターンデー
タの各々について比較演算を行って、最も差が少ない位
置における差分値を求め、当該差分値が前記基準画像を
1画素以下だけずらした際に求められる最大値から最小
値の範囲内の場合にはノイズであると判断するようにし
たことを特徴とするパターン検査方法である。
According to the first aspect of the present invention, the pattern data of the reference image is compared with the pattern data of the inspection object obtained by imaging the inspection object with the imaging device. In the pattern inspection method for inspecting a pattern of an inspection object, a comparison between the pattern data of the reference image and the pattern data of the inspection object is performed by comparing the pattern data of the inspection object with the reference image and the reference image by one.
A comparison operation is performed for each of a plurality of pattern data shifted in a plurality of directions by a pixel or less to obtain a difference value at a position where the difference is the smallest, and the difference value is obtained when the reference image is shifted by one pixel or less. The pattern inspection method is characterized in that it is determined that the noise is within a range of a maximum value to a minimum value.

【0018】また請求項2の発明による手段によれば、
前記差分値が、前記最大値よりも大きい場合又は最小値
よりも小さい場合にのみ前記パターン検査に必要な情報
として利用することを特徴とするパターン検査方法であ
る。
According to the second aspect of the present invention,
A pattern inspection method characterized in that it is used as information necessary for the pattern inspection only when the difference value is larger than the maximum value or smaller than the minimum value.

【0019】また請求項3の発明による手段によれば、
前記前記基準画像のパターンデータと前記被検査体のパ
ターンデータとの比較演算は、それぞれのパターンデー
タの明度により行うことを特徴とするパターン検査方法
である。
According to the third aspect of the present invention,
The pattern inspection method is characterized in that a comparison operation between the pattern data of the reference image and the pattern data of the inspection object is performed based on the brightness of each pattern data.

【0020】また請求項4の発明による手段によれば、
前記前記基準画像のパターンデータと前記被検査体のパ
ターンデータとの比較により、前記被検査体のパターン
欠陥を抽出することを特徴とするパターン検査方法であ
る。
Further, according to the means of the present invention,
A pattern inspection method characterized by extracting pattern defects of the inspection object by comparing pattern data of the reference image with pattern data of the inspection object.

【0021】また請求項5の発明による手段によれば、
基準体および被検査体を撮像する撮像装置と、この撮像
装置により撮像されたパターンデータをそれぞれ記憶す
る各記憶部と、この各記憶部にに記憶されている基準の
パターンデータと被検査体のパターンデータとを比較す
る差分演算部とを有するパターン検査装置において、前
記差分演算部では、前記被検査体のパターンデータと、
前記基準画像および前記基準画像を1画素以下だけ複数
の方向にずらした複数のパターンデータの各々について
比較演算を行って、最も差が少ない位置における差分値
を求め、当該差分値が前記基準画像を1画素以下だけず
らした際に求められる最大値よりも大きい場合又は最小
値よりも小さい場合のみ値を持つようにしていることを
特徴とするパターン検査装置である。
According to the fifth aspect of the present invention,
An imaging device for imaging the reference body and the object to be inspected, storage units for respectively storing pattern data imaged by the imaging device, and reference pattern data stored in each of the storage units and the image data for the object to be inspected; In a pattern inspection apparatus having a difference calculation unit that compares pattern data, the difference calculation unit includes:
A comparison operation is performed for each of the reference image and a plurality of pattern data obtained by shifting the reference image by one pixel or less in a plurality of directions to obtain a difference value at a position where the difference is the smallest, and the difference value is obtained by comparing the reference image with the reference image. A pattern inspection apparatus characterized in that it has a value only when it is larger than a maximum value obtained when it is shifted by one pixel or less or when it is smaller than a minimum value.

【0022】また請求項6の発明による手段によれば、
前記差分演算部では、比較演算をそれぞれのパターンデ
ータの明度により行うことを特徴とするパターン検査装
置である。
According to the means of the invention of claim 6,
In the pattern inspection apparatus, the difference operation unit performs the comparison operation based on the brightness of each pattern data.

【0023】また請求項7の発明による手段によれば、
前記差分演算部では、比較演算により前記被検査体のパ
ターン欠陥を検出することを特徴とするパターン検査装
置である。
According to the means of the invention of claim 7,
In the pattern inspection apparatus, the difference operation unit detects a pattern defect of the inspection object by a comparison operation.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図1はパターン検査装置の構成図
である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of the pattern inspection apparatus.

【0025】撮像装置1は、例えばCCDラインセンサ
等が用いられ、半導体ウエハに形成された半導体チップ
等の被検査体2の画像を入力してその画像信号を出力す
る機能を有している。この撮像装置1の出力端子には、
A/D変換器3を介して検査パターンメモリ4と良品パ
ターンメモリ6とが接続されている。したがって、撮像
装置1が被検査体2を撮像した際には、撮像装置から出
力された画像信号がA/D変換器3でデイジタル化され
て検査パターンデータとして検査パターンメモリ4に記
憶される。一方、撮像装置1が予め選択されている良品
半導体ウエハを用いた良品体2aを撮像した際には、撮
像装置から出力された画像信号がA/D変換器3でデイ
ジタル化されて良品パターンデータとして良品パターン
メモリ6に記憶される。
The imaging device 1 uses, for example, a CCD line sensor or the like, and has a function of inputting an image of a device under test 2 such as a semiconductor chip formed on a semiconductor wafer and outputting an image signal thereof. The output terminal of the imaging device 1 includes:
The inspection pattern memory 4 and the non-defective pattern memory 6 are connected via the A / D converter 3. Therefore, when the imaging device 1 captures an image of the inspection object 2, the image signal output from the imaging device is digitized by the A / D converter 3 and stored in the inspection pattern memory 4 as inspection pattern data. On the other hand, when the imaging device 1 images a non-defective body 2a using a pre-selected non-defective semiconductor wafer, the image signal output from the imaging device is digitized by the A / D converter 3 to obtain non-defective pattern data. Is stored in the non-defective pattern memory 6.

【0026】これら検査パターンメモリ4及び良品パタ
ーンメモリ6には、それぞれウインドウ抽出部7、8が
接続され、このうち一方のウインドウ抽出部7には各デ
イレイ部9、10を介して差分演算部11が接続され、
他方のウインドウ抽出部8にはずれ方向演算部12及び
選択部13を介して差分演算部11が接続されている。
The inspection pattern memory 4 and the non-defective pattern memory 6 are connected to window extraction units 7 and 8, respectively. One of the window extraction units 7 is connected to the difference calculation unit 11 via the delay units 9 and 10. Is connected,
The other window extraction unit 8 is connected to a difference calculation unit 11 via a shift direction calculation unit 12 and a selection unit 13.

【0027】ウインドウ抽出部7は、検査パターンメモ
リ4に記億されている検査パターンデータから局部検査
を行うために、例えば、注目画素を中心とする5×5画
素のウインドウ(以下、5×5ウインドウ)の検査パタ
ーンデータを抽出してディレイ部9に送出する機能を有
している。
The window extracting unit 7 performs, for example, a 5 × 5 pixel window (hereinafter referred to as 5 × 5 pixel) centered on the target pixel in order to perform a local inspection from the inspection pattern data stored in the inspection pattern memory 4. Window), and has a function of extracting the inspection pattern data and sending it to the delay unit 9.

【0028】このディレイ部9は、ずれ方向演算部12
における処理時間に相当する時間だけ、ウインドウ抽出
部7により抽出された画像データを遅延するものであ
り、次のディレイ部10は、ディレイ部9からの画像デ
ータを選択部13における処理時間に相当する時間だけ
遅延して差分演算部11に送出する機能を有している。
The delay unit 9 includes a shift direction calculating unit 12
The image data extracted by the window extracting unit 7 is delayed by a time corresponding to the processing time in the above. The next delay unit 10 corresponds to the processing time in the selecting unit 13 of the image data from the delay unit 9. It has a function of delaying the time and sending it to the difference calculation unit 11.

【0029】ウインドウ抽出部8は、良品パターンメモ
リ6に記憶されている良品パターンデータから局部検査
を行うために、例えば、7×7画素のウインドウ(以
下、7×7ウインドウ)の良品パターンデータを抽出し
て、ずれ方向演算部12に送出する機能を有している。
The window extracting section 8 converts the non-defective pattern data of, for example, a window of 7 × 7 pixels (hereinafter referred to as a 7 × 7 window) in order to perform a local inspection from the non-defective pattern data stored in the non-defective pattern memory 6. It has a function of extracting and sending it to the deviation direction calculation unit 12.

【0030】このずれ方向演算部12は、ウインドウ抽
出部8により抽出された7×7ウインドウの良品パター
ンデータを受け取り、この良品パターンデータから注目
画素を中心とする5×5ウインドウと、このウインドウ
の良品パターンデータを例えば角度0°、45°、90
°、135°、180°、225°、270°、315
°の8方向にそれぞれ2分の1画素だけずらした、8つ
の5×5ウインドウとの計9通りのウインドウの良品パ
ターンデータを作成し、これら良品パターンデータと検
査パターンデータとの各差分データを求める機能を有し
ている。この場合、ずれ方向演算部12は、良品パター
ンデータのウインドウを0°、45°、90°、135
°、180°、225°、270°、315°の8方向
にずらす場合、隣り合った画素間の和の比率から2分の
1画素だけずらすものとなっている。
The shift direction calculating unit 12 receives the non-defective pattern data of the 7 × 7 window extracted by the window extracting unit 8 and, based on the non-defective pattern data, a 5 × 5 window centered on the pixel of interest and a window of the window. Non-defective pattern data is converted to, for example, angles 0 °, 45 °, 90 °
°, 135 °, 180 °, 225 °, 270 °, 315
The non-defective pattern data is created for a total of nine windows of eight 5 × 5 windows shifted by a half pixel in each of the eight directions of °, and the difference data between the non-defective pattern data and the inspection pattern data is calculated. Has the required function. In this case, the shift direction calculation unit 12 sets the window of the non-defective pattern data to 0 °, 45 °, 90 °, 135 °.
In the case of shifting in eight directions of °, 180 °, 225 °, 270 °, and 315 °, it is shifted by a half pixel from the ratio of the sum between adjacent pixels.

【0031】選択部13は、ずれ方向演算部12により
求められた各差分データのうち、画素の総和が最小すな
わち画素の総和が0に最も近い方向の良品パターンデー
タ、すなわち検査パターンデータに対して位置補正され
た良品パターンデータを選択する機能を有している。
The selection unit 13 determines, among the difference data obtained by the shift direction calculation unit 12, the non-defective pattern data in the direction in which the sum of the pixels is minimum, that is, the sum of the pixels is closest to 0, that is, the inspection pattern data. It has a function of selecting non-defective pattern data whose position has been corrected.

【0032】差分演算部11は、選択部13により選択
された良品パターンデータのウインドウの中心画素とデ
ィレイ部10からの、検査パターンデータのウインドウ
の中心画素との差分を求める機能を有している。
The difference calculation unit 11 has a function of calculating a difference between the center pixel of the window of the non-defective pattern data selected by the selection unit 13 and the center pixel of the window of the inspection pattern data from the delay unit 10. .

【0033】欠陥判定部14は、差分演算部11からの
差分と予め設定されたしきい値とを比較して、被検査体
2の欠陥判定を行う機能を有している。
The defect judging section 14 has a function of comparing the difference from the difference calculating section 11 with a preset threshold value to judge the defect of the inspection object 2.

【0034】繰り返し実行部15は、ずれ方向演算手段
12、選択部13、差分演算部11及び欠陥判定部14
による被検査体2のパターン検査を行う位置連の処理を
検査パターンデータの全画素について繰り返し実行させ
る機能を有している。
The repetition execution unit 15 includes a shift direction calculation unit 12, a selection unit 13, a difference calculation unit 11, and a defect determination unit 14.
Has a function of repeatedly executing the position consecutive processing for performing the pattern inspection of the object 2 to be inspected for all the pixels of the inspection pattern data.

【0035】次に、これらの構成の装置の作用について
説明する。
Next, the operation of the device having such a configuration will be described.

【0036】撮像装置1は、まず、被検査体として良品
体2aの半導体ウエハを用いて、その半導体ウエハに形
成された回路パターン等の被検査対象の画像を入力して
その画像信号を出力する。この撮像装置1から出力され
た画像信号は、A/D変換器3によりディジタル化され
て良品パターンデータとして良品パターンメモリ4に記
憶される。
The image pickup apparatus 1 first uses a semiconductor wafer of a non-defective body 2a as an object to be inspected, inputs an image of an object to be inspected such as a circuit pattern formed on the semiconductor wafer, and outputs an image signal thereof. . The image signal output from the imaging device 1 is digitized by the A / D converter 3 and stored in the non-defective pattern memory 4 as non-defective pattern data.

【0037】この状態で、被検査体2である一般の半導
体チップの検査にはいる。すなわち、撮像装置1は、被
検査体2に形成された回路パターン等の画像を入力して
その画像信号を出力する。この撮像装置1から出力され
た画像信号は、A/D変換器3によりディジタル化され
て検査パターンデータとして検査パターンメモリ4に記
憶される。
In this state, an inspection of a general semiconductor chip which is the inspection object 2 is started. That is, the imaging device 1 inputs an image such as a circuit pattern formed on the device under test 2 and outputs an image signal thereof. The image signal output from the imaging device 1 is digitized by the A / D converter 3 and stored in the inspection pattern memory 4 as inspection pattern data.

【0038】これらの検査パターンデータと、良品パタ
ーンデータとを比較することにより被検査体2の検査を
行う。
The inspection object 2 is inspected by comparing these inspection pattern data with non-defective pattern data.

【0039】以下、図2に示すフロー図にもとづいて順
次説明する。すなわち、上述のように、あらかじめ、被
検査体2として良品体2aの半導体チップを用いて、そ
の半導体チップに形成された回路パターン等の被検査対
象を撮像装置1で撮像して、その画像をA/D変換器3
を介して良品パターンメモリ4にディジタル化して入力
し、その画像信号を良品パターンデータとして良品パタ
ーンメモリ4に記憶している状態で、撮像装置1により
被検査体2の画像を撮像して、検査画像としてA/D変
換器3を介して検査パターンメモリ4にデイジタル化し
て入力する(S1)。
Hereinafter, description will be made sequentially with reference to the flowchart shown in FIG. That is, as described above, a semiconductor chip of a non-defective body 2a is used as the object 2 to be inspected, an object to be inspected such as a circuit pattern formed on the semiconductor chip is imaged by the imaging device 1, and the image is taken. A / D converter 3
In a state where the image signal is digitized and input to the non-defective pattern memory 4 via the non-defective pattern memory 4 and the image signal is stored in the non-defective pattern memory 4 as non-defective pattern data, an image of the inspection object 2 is picked up by the imaging device 1 and inspected. The image is digitized and input to the inspection pattern memory 4 via the A / D converter 3 (S1).

【0040】続いて、この検査パターンメモリ4に入力
された検査パターンデータに対して、良品パターンメモ
リ6に記憶されている基準画像である良品パターンデー
タに対する位置補正を行う(S2)。さらに、検査パタ
ーンデータの輝度を測定して輝度の正規化を行う(S
3)。次に、基準画像の良品パターンデータと検査パタ
ーンデータとの比較を行い差分検出を行う(S4)。
Subsequently, the inspection pattern data input to the inspection pattern memory 4 is subjected to position correction with respect to the non-defective pattern data which is the reference image stored in the non-defective pattern memory 6 (S2). Further, the luminance of the inspection pattern data is measured to normalize the luminance (S
3). Next, the non-defective pattern data of the reference image is compared with the inspection pattern data to detect a difference (S4).

【0041】この差分検出については、図3(a)〜
(e)の説明図により、1次元データに適用した場合の
説明を行う。なお、この場合のずらし量は1/2画素と
してある。
This difference detection is described with reference to FIGS.
The case where the present invention is applied to one-dimensional data will be described with reference to FIG. Note that the shift amount in this case is 1/2 pixel.

【0042】すなわち、図3(a)に示した基準画像
と、図3(b)および(c)に示した基準画像を1/2
画素ずらした基準画像について、図3(d)に示した検
査パターンデータである検査画像の注目画素および近傍
画素と、基準画像および画素ずらし基準画像に対する対
応画素同士の差分の総和を演算する。すなわち、例え
ば、3×3画素のウインドウの場合は、9個の画像に対
して、それぞれ対応画素同士の差分を算出し、それらの
総和を演算する。それにより、最も一致した場合の差分
結果を求めておく。同時に、基準画像の注目画素および
近傍画素から、基準画像をずらした場合に注目画素位置
において取りうる最大値および最小値を求める。この場
合1/2画素ずらした基準画像であるので、1/2の半
分である1/4画素ずれた場合に最大および最小の誤差
が生じる。
That is, the reference image shown in FIG. 3A and the reference image shown in FIGS.
For the pixel-shifted reference image, the sum of the differences between the target pixel and neighboring pixels of the test image, which is the test pattern data shown in FIG. 3D, and the corresponding pixels for the reference image and the pixel-shifted reference image is calculated. That is, for example, in the case of a 3 × 3 pixel window, the differences between the corresponding pixels are calculated for nine images, and the sum thereof is calculated. As a result, a difference result at the time of the best match is obtained. At the same time, the maximum value and the minimum value that can be taken at the target pixel position when the reference image is shifted from the target pixel and the neighboring pixels of the reference image are obtained. In this case, since the reference image is shifted by 画素 pixel, a maximum and minimum error occurs when the reference image is shifted by 半 分 pixel which is half of の.

【0043】これらにより、検査画像との差分結果がず
らした際に取りうる最大値より大きな場合、または、最
小値よりも小さな値の場合に、差分結果から最大値また
は最小値を減算した値を出力する。したがって、最も一
致した場合の差分演算結果は、図3(d)に示した検査
画像については、演算結果は図3(e)に示したように
値を持たない。つまり、差分結果が最大値から最小値の
範囲内である場合には、位置ずれによるノイズであると
判断し、値を出力しないものである。
Accordingly, when the difference result from the inspection image is larger than the maximum value that can be obtained when the image is shifted or smaller than the minimum value, the value obtained by subtracting the maximum value or the minimum value from the difference result is obtained. Output. Therefore, the difference calculation result in the case of the best match does not have a value for the inspection image shown in FIG. 3D, as shown in FIG. 3E. In other words, when the difference result is within the range from the maximum value to the minimum value, it is determined that the noise is due to positional deviation, and no value is output.

【0044】次に上述の差分結果を2値化し(S5)、
サイズ判定を行い(S6)、結果画像の表示を行う(S
7)。
Next, the difference result is binarized (S5).
The size is determined (S6), and the resulting image is displayed (S6).
7).

【0045】なお、1枚の被検査体2が終了したら、繰
返し実行部15により、次の被検査体2の撮像を行い、
同様なプロセスを繰返すことによって被検査体2を検査
することができる。その際、良品パターンデータは、そ
の都度、良品体2aを撮像して作成する必要はなく、良
品パターンメモリ6に記憶されている良品パターンデー
タを用いればよい。
When one inspection object 2 is completed, the next execution object 2 is imaged by the repetition execution unit 15.
The subject 2 can be inspected by repeating the same process. At this time, it is not necessary to create the non-defective pattern data by imaging the non-defective body 2a each time.

【0046】また、本発明の方法を2次元画像でずらし
量を1/2画素、近傍範囲を3×3画素とし、画素間を
1次補間した場合の計算式は次のようになる。ここで、
基準画像はR(x、y)、検査画像はP(x、y)、演
算結果の画像はQ(x、y)である。
Further, the following formula is used when the method of the present invention uses a two-dimensional image with a shift amount of 1/2 pixel, a neighborhood range of 3 × 3 pixels, and primary interpolation between pixels. here,
The reference image is R (x, y), the inspection image is P (x, y), and the image of the calculation result is Q (x, y).

【数1】 上述のように、本発明の方法では1画素以下の範囲で微
少な位置決めを行っているのと等価であるので、取りう
る誤差を小さくすることができ、その結果、微少な明度
差の欠陥を抽出することができる。したがって、従来の
近傍の最大値−最小値を参照する方法では、1画素以下
の位置ずれにより取りうる誤差が大きく、このため微少
な明度差の欠陥を抽出できなかったが、その欠点を解消
している。
(Equation 1) As described above, since the method of the present invention is equivalent to performing fine positioning in a range of one pixel or less, possible errors can be reduced, and as a result, a defect with a slight difference in brightness is reduced. Can be extracted. Therefore, in the conventional method of referring to the maximum value-minimum value in the vicinity, an error that can be taken due to a positional shift of one pixel or less is large, and a defect of a minute brightness difference cannot be extracted. ing.

【0047】また、本発明の方法では1枚の画像から最
大取りうる誤差を計算するので、簡便で、かつ、基準画
像の与え方によらず正しい検出が可能である。そのた
め、従来の統計による方法では必要としていた、あらか
じめ処理しておく大量の画像が不用になった。
In the method of the present invention, the maximum possible error is calculated from one image, so that simple and correct detection is possible irrespective of how the reference image is given. For this reason, a large amount of images to be processed in advance, which is required by the conventional statistical method, becomes unnecessary.

【0048】また、本発明の方法ではエッジの部分と平
坦な部分で、しきい値が変化することと等価であるの
で、基準画像のパターンによらず、最適なしきい値で欠
陥を抽出できて、微少な明度差の欠陥まで抽出できる。
したがって、従来の局所摂動法ではエッジの存在する部
分でノイズを出さないようにしきい値を設定すると、平
坦な部分では位置ずれによる誤差が生じにくいにも関わ
らず、しきい値以上の明度差の欠陥のみ検出してしまう
弊害を除去できる。
Further, in the method of the present invention, the threshold value is equivalent to a change in the threshold value between the edge portion and the flat portion, so that the defect can be extracted with the optimum threshold value regardless of the pattern of the reference image. , It is possible to extract even a defect having a slight difference in brightness.
Therefore, in the conventional local perturbation method, if a threshold value is set so as not to generate noise in a portion where an edge exists, an error due to positional deviation is less likely to occur in a flat portion, but a brightness difference equal to or larger than the threshold value is obtained. The disadvantage of detecting only defects can be eliminated.

【0049】次に、上述の検査技術をチップ外観検査装
置に用いた場合について説明する。図4はチップ外観検
査処置の概要を示すブロック図である。
Next, a case where the above-described inspection technique is used in a chip appearance inspection apparatus will be described. FIG. 4 is a block diagram showing an outline of the chip appearance inspection treatment.

【0050】被検査体22を載置する検査テーブル23
は、XYステージ24上にθステージ25が形成されて
いる。この検査テーブル23には被検査体22である半
導体ウエハを搬入するローダ26と排出を行うアンロー
ダ27とが連接して設けられている。一方、検査テーブ
ル23の上方にはZステージ28が設けられ、このZス
テージ28には同軸・暗視野照明29、接眼レンズ30
および観察用カラーカメラ31へ反射光軸を導くハーフ
ミラー32a、32b、32cが設けられている。ま
た、リング照明33が検査テーブル23面を照射する位
置に配設されている。
Inspection table 23 on which inspection object 22 is placed
Has a θ stage 25 formed on an XY stage 24. The inspection table 23 is provided with a loader 26 for loading a semiconductor wafer, which is the inspection object 22, and an unloader 27 for discharging the semiconductor wafer 22. On the other hand, a Z stage 28 is provided above the inspection table 23, and a coaxial / dark field illumination 29, an eyepiece 30
Further, half mirrors 32a, 32b, 32c for guiding the reflected light axis to the observation color camera 31 are provided. Further, a ring illumination 33 is provided at a position for irradiating the inspection table 23 surface.

【0051】Zステージ28の光軸上の後方には高解像
度のCCDカメラ34が設置されている。このCCDカ
メラ34には画像処理ユニット35が接続されており、
また、この画像処理ユニット35は制御部36に接続さ
れている。なお、制御部36には、XYステージ24、
θステージ25およびZステージ28を駆動する各モー
タ(不図示)を制御するドライバ37とモニタ38が接
続されている。
A high-resolution CCD camera 34 is provided behind the Z stage 28 on the optical axis. An image processing unit 35 is connected to the CCD camera 34,
The image processing unit 35 is connected to the control unit 36. The control unit 36 includes the XY stage 24,
A driver 37 for controlling each motor (not shown) for driving the θ stage 25 and the Z stage 28 and a monitor 38 are connected.

【0052】これらの構成による装置の動作を説明する
と、まず、図示しないマガジンから被検査体22である
半導体ウエハを取出してローダ26によって搬送し、検
査テーブル23上に載置する。載置された半導体ウエハ
の位置ずれに関し、回転ずれはθステージ25により、
また、中心ずれはXYステージ24により補正を行う。
また、必要に応じて、レンズ系をオートフォーカスでフ
ァインアライメントの補正を行う。
The operation of the apparatus having the above configuration will be described. First, a semiconductor wafer, which is the inspection object 22, is taken out of a magazine (not shown), transported by the loader 26, and placed on the inspection table 23. Regarding the displacement of the mounted semiconductor wafer, the rotational displacement is caused by the θ stage 25.
The center shift is corrected by the XY stage 24.
If necessary, fine alignment is corrected by auto-focusing the lens system.

【0053】次に、指定された照明を点灯し、検査テー
ブル23を最初の測定位置に移動する。それにより、数
チップ分又は1チップの一部の画像を拡大して画像処理
ユニット35に取込む。画像処理ユニット35には、予
め、良品の半導体ウエハ(不図示)による良品画像のデ
ータが検査前に学習パターン機能を用いて作成されてお
り、そのデータが記憶されているので、そのデータを用
いて被検査体22である半導体ウエハの画像の位置決め
を行った後に、CCDカメラ34で画像を撮像して画像
処理ユニット35にそのデータを取込み、良品画像のデ
ータと比較して、被検査体22の良否判定を行う。画像
処理ユニット35での処理は上述の検査方法を用いて行
っている。
Next, the designated illumination is turned on, and the inspection table 23 is moved to the first measurement position. Thereby, an image of several chips or a part of one chip is enlarged and taken into the image processing unit 35. In the image processing unit 35, data of a non-defective image from a non-defective semiconductor wafer (not shown) is created beforehand using a learning pattern function before inspection, and the data is stored. After positioning the image of the semiconductor wafer as the inspection object 22 by using the CCD camera 34, an image is taken, the data is taken into the image processing unit 35, and the data is compared with the non-defective image data. Is determined. The processing in the image processing unit 35 is performed using the above-described inspection method.

【0054】以下同様な作用を繰り返し、全ての測定が
終了したら検査テーブル23上の半導体ウエハをアンロ
ーダ27で排出し、図示しないマガジンに収納する。
Thereafter, the same operation is repeated, and when all the measurements are completed, the semiconductor wafer on the inspection table 23 is discharged by the unloader 27 and stored in a magazine (not shown).

【0055】したがって、本装置によれば、半導体チッ
プの検査をノイズが少なく、かつ、微小な明度差の欠陥
を確実に検出することができる。
Therefore, according to the present apparatus, the inspection of the semiconductor chip can be reliably detected with little noise and a defect having a minute difference in brightness.

【0056】なお、上述の実施の形態では、本発明のパ
ターン検査装置を半導体チップ検査装置に適用した例を
示したが、これに限定されることなく、マスクあるいは
レチクル検査装置、あるいはプリント基板や液晶基板等
の検査装置にも本発明を適用できるものである。
In the above-described embodiment, an example is shown in which the pattern inspection apparatus of the present invention is applied to a semiconductor chip inspection apparatus. However, the present invention is not limited to this, and a mask or reticle inspection apparatus, a printed circuit board, The present invention can be applied to an inspection device for a liquid crystal substrate or the like.

【0057】[0057]

【発明の効果】本発明によれば、1画素以下の位置ずれ
がある検査画像でも、ノイズが少なく、かつ、微少な明
度差の欠陥を確実に検出を行うことができる。
According to the present invention, it is possible to reliably detect a defect having a small noise and a slight difference in brightness even in an inspection image having a displacement of one pixel or less.

【0058】また、基準画像は1枚の画像から最大取り
うる誤差を計算するので、簡便で、かつ、基準画像の与
え方によらず正確な欠陥の検出を行うことができる。
In addition, since the maximum error that can be taken from one image is calculated for the reference image, simple and accurate defect detection can be performed regardless of how the reference image is given.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】パターン検査装置の構成図。FIG. 1 is a configuration diagram of a pattern inspection apparatus.

【図2】パターン検査装置の動作を示すフロー図。FIG. 2 is a flowchart showing the operation of the pattern inspection apparatus.

【図3】(a)から(e)は、本発明の差分検出につい
ての説明図。
FIGS. 3A to 3E are diagrams illustrating difference detection according to the present invention.

【図4】チップ外観検査処置の概要を示すブロック図。FIG. 4 is a block diagram showing an outline of a chip appearance inspection process.

【図5】(a)〜(c)は、1画素以下のずれによって
生じるノイズの様子の説明図。
FIGS. 5A to 5C are explanatory diagrams of noise generated by a shift of one pixel or less.

【図6】(a)〜(c)は、近傍の最大値−最小値を参
照する方法を1次元データに適用した場合の説明図。
FIGS. 6A to 6C are explanatory diagrams in a case where a method of referring to a nearby maximum value-minimum value is applied to one-dimensional data.

【図7】(a)〜(c)は、統計画像を用いる方法を1
次元データに適用した場合についての説明図。
FIGS. 7A to 7C show one method using a statistical image.
Explanatory drawing about the case applied to dimensional data.

【図8】(a)〜(e)に局所摂動法を1次元データに
適用した場合の説明図。
FIGS. 8A to 8E are explanatory diagrams when the local perturbation method is applied to one-dimensional data.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…撮像装置、2、22…被検査体、2a…良品体、4
…検査パターンメモリ、6…良品パターンメモリ、7…
ウインドウ抽出部、8…ウインドウ抽出部、11…差分
演算部、14…欠陥判定部、23…検査テーブル、34
…CCDカメラ、35…画像処理ユニット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image pick-up device, 2, 22 ... Inspection object, 2a ... Good-quality body, 4
... Inspection pattern memory, 6 ... Good pattern memory, 7 ...
Window extraction unit, 8 window extraction unit, 11 difference operation unit, 14 defect determination unit, 23 inspection table, 34
... CCD camera, 35 ... Image processing unit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基準画像のパターンデータと、被検査体
を撮像装置で撮像して得た被検査体パターンデータとを
比較し、前記被検査体のパターンを検査するパターン検
査方法において、 前記基準画像のパターンデータと前記被検査体のパター
ンデータとの比較は、前記被検査体のパターンデータ
と、前記基準画像および前記基準画像を1画素以下だけ
複数の方向にずらした複数のパターンデータの各々につ
いて比較演算を行って、最も差が少ない位置における差
分値を求め、当該差分値が前記基準画像を1画素以下だ
けずらした際に求められる最大値から最小値の範囲内の
場合にはノイズであると判断するようにしたことを特徴
とするパターン検査方法。
1. A pattern inspection method for comparing pattern data of a reference image with pattern data of an object to be inspected obtained by imaging an object to be inspected by an imaging device, and inspecting a pattern of the object to be inspected. The comparison between the pattern data of the image and the pattern data of the test object is performed by comparing the pattern data of the test object with the reference image and the plurality of pattern data obtained by shifting the reference image by one pixel or less in a plurality of directions. Is performed, and a difference value at a position where the difference is smallest is obtained. When the difference value is within a range from a maximum value obtained when the reference image is shifted by one pixel or less to a minimum value, noise is generated. A pattern inspection method characterized in that it is determined that there is a pattern.
【請求項2】 前記差分値が、前記最大値よりも大きい
場合又は最小値よりも小さい場合にのみ前記パターン検
査に必要な情報として利用することを特徴とする請求項
1記載のパターン検査方法。
2. The pattern inspection method according to claim 1, wherein only when said difference value is larger than said maximum value or smaller than said minimum value is used as information necessary for said pattern inspection.
【請求項3】 前記前記基準画像のパターンデータと前
記被検査体のパターンデータとの比較演算は、それぞれ
のパターンデータの明度により行うことを特徴とする請
求項1記載のパターン検査方法。
3. The pattern inspection method according to claim 1, wherein the comparison operation between the pattern data of the reference image and the pattern data of the inspection object is performed based on the brightness of each pattern data.
【請求項4】 前記前記基準画像のパターンデータと前
記被検査体のパターンデータとの比較により、前記被検
査体のパターン欠陥を抽出することを特徴とする請求項
1記載のパターン検査方法。
4. The pattern inspection method according to claim 1, wherein a pattern defect of the inspection object is extracted by comparing pattern data of the reference image with pattern data of the inspection object.
【請求項5】 基準体および被検査体を撮像する撮像装
置と、この撮像装置により撮像されたパターンデータを
それぞれ記憶する各記憶部と、この各記憶部にに記憶さ
れている基準のパターンデータと被検査体のパターンデ
ータとを比較する差分演算部とを有するパターン検査装
置において、 前記差分演算部では、前記被検査体のパターンデータ
と、前記基準画像および前記基準画像を1画素以下だけ
複数の方向にずらした複数のパターンデータの各々につ
いて比較演算を行って、最も差が少ない位置における差
分値を求め、当該差分値が前記基準画像を1画素以下だ
けずらした際に求められる最大値よりも大きい場合又は
最小値よりも小さい場合のみ値を持つようにしているこ
とを特徴とするパターン検査装置。
5. An image pickup device for picking up an image of a reference body and an object to be inspected, respective storage units each storing pattern data picked up by the image pickup device, and reference pattern data stored in each storage unit. And a difference operation unit for comparing the pattern data of the object to be inspected with the pattern data of the object to be inspected. A comparison operation is performed for each of the plurality of pattern data shifted in the direction of, and a difference value at a position where the difference is the smallest is calculated. The difference value is larger than a maximum value obtained when the reference image is shifted by one pixel or less. A pattern inspection device having a value only when the value is larger than the minimum value or when the value is smaller than the minimum value.
【請求項6】 前記差分演算部では、比較演算をそれぞ
れのパターンデータの明度により行うことを特徴とする
請求項5記載のパターン検査装置。
6. The pattern inspection apparatus according to claim 5, wherein the difference calculation unit performs a comparison calculation based on brightness of each pattern data.
【請求項7】 前記差分演算部では、比較演算により前
記被検査体のパターン欠陥を検出することを特徴とする
請求項5記載のパターン検査装置。
7. The pattern inspection apparatus according to claim 5, wherein the difference calculation unit detects a pattern defect of the inspection object by a comparison operation.
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