JP3182517B2 - Defect detection apparatus and method - Google Patents
Defect detection apparatus and methodInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばＬＳＩウエ
ハやＴＦＴなどのパターンを比較してパターンの欠陥等
を認識する欠陥検出装置及びその方法に関するものであ
る。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a defect detection apparatus and method for recognizing pattern defects and the like by comparing patterns of, for example, LSI wafers and TFTs.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来欠陥検出装置、方法は、特開昭５７
−１９６３７７号公報に記載のように、パターンを検出
する手段と、検出したパターンを記憶しておく手段と、
一つ前に検出・記憶しておいたパターンと検出したパタ
ーンとを画素単位に位置合わせする手段と、位置合わせ
した２つのパターンの誤差を抽出・比較する手段とを設
け、これによって比較してパターンの欠陥を認識するよ
うになっていた。ここで、認識対象は、図２に示すよう
なメモリー用ＬＳＩなどのパターンや、ＴＦＴ（Ｔhin
Ｆilm Ｔransistor）のパターンや、プリント配線板の
パターンや、セラミック基板のパターンや、それらを製
造する工程で用いるマスクやレチクルなどのパターンで
ある。ここでは、一例として半導体ウエハのパターンに
ついて説明するが、他のパターンについても同じことが
成り立つ。半導体ウエハのパターンは、最終的に切り離
されて個別製品となるチップが数十個一枚のウエハに載
っており、これらは互いに同じパターンを持っている。2. Description of the Related Art A conventional defect detection apparatus and method are disclosed in
Means for detecting a pattern, means for storing the detected pattern, as described in -196377,
A means for aligning the previously detected and stored pattern with the detected pattern in pixel units and a means for extracting and comparing an error between the two aligned patterns are provided. It was designed to recognize pattern defects. Here, the recognition target is a pattern such as a memory LSI as shown in FIG.
These are a pattern of a film transistor, a pattern of a printed wiring board, a pattern of a ceramic substrate, and a pattern of a mask or a reticle used in a process of manufacturing them. Here, a pattern on a semiconductor wafer will be described as an example, but the same holds for other patterns. In the pattern of the semiconductor wafer, dozens of chips that are finally separated and become individual products are mounted on a single wafer, and these chips have the same pattern.
【０００３】上記のようなパターンの欠陥を認識する原
理を図２を用いて説明する。すなわち、各チップが全く
同一のパターンを持っていることに着目し、あるパター
ンを検出して記憶しておき、それと同一であるはずの別
のパターンを次に検出して、画素単位に位置合わせ（検
出パターンと記憶しておいたパターンとの各画素ごとの
差の画像全面での総和をとる。検出パターンに対して記
憶しておいたパターンを画素単位でシフトさせながらこ
れを行い、最も差の総和の小さい位置、すなわち最も２
つの画像が一致している位置に合わせること）を行い、
位置合わせした２つのパターンの誤差を抽出して比較す
る。そして、いずれのパターンにも欠陥が存在しない場
合には、パターンの差はほとんどないが、いずれかのパ
ターンに欠陥が存在する場合には、欠陥部分でパターン
に差があるため、パターンの比較により誤差を生じる場
所を検出することによってパターン欠陥を認識すること
ができる。The principle of recognizing a pattern defect as described above will be described with reference to FIG. In other words, paying attention to the fact that each chip has exactly the same pattern, detect and store a certain pattern, then detect another pattern that should be the same, and align it in pixel units. (Calculate the sum of the difference of each pixel between the detected pattern and the stored pattern over the entire image. This is performed while shifting the stored pattern with respect to the detected pattern on a pixel-by-pixel basis. Where the sum of
Matching the two images))
The error between the two aligned patterns is extracted and compared. When there is no defect in any of the patterns, there is almost no difference between the patterns, but when there is a defect in any of the patterns, there is a difference in the pattern at the defective portion. A pattern defect can be recognized by detecting a place where an error occurs.
【０００４】このとき、比較して差があれば、いずれか
のパターンに欠陥があると言えるが、いずれのパターン
に欠陥があるかを判別することはできない。これを判別
する手段としては種々のものがあるが、本発明に係わる
技術とは直接関係がないので、ここでは特に説明しな
い。At this time, if there is a difference in comparison, it can be said that one of the patterns has a defect, but it cannot be determined which pattern has a defect. There are various means for judging this, but they are not specifically described here because they have no direct relation to the technology according to the present invention.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の欠陥検出装置及びその方法においては、検査対象の
ウエハの正常部パターンは、各種誤差要因によって場所
により異なったパターンとなっている。このため、パタ
ーンに差があっても必ずしも欠陥とは限らず、小さい欠
陥と正常部の誤差との識別が困難になる。このことを以
下に説明する。However, in such a conventional defect detection apparatus and method, a normal part pattern of a wafer to be inspected differs depending on the location due to various error factors. For this reason, even if there is a difference in the pattern, it is not necessarily a defect, and it becomes difficult to distinguish a small defect from an error in a normal part. This will be described below.
【０００６】まず、欠陥と正常部の誤差との違いを定義
する。正常部の誤差は、着目場所の近傍でも同一のパタ
ーンでは同じように誤差を持っているものとする。これ
に対し、欠陥は局所的な違いで、近傍の同一のパターン
では誤差を持っていないとする。また、正常部の許容寸
法誤差は、認識すべき最小欠陥寸法より大きいものとす
る。もちろん例外はあるが、それらは対象外とする。First, a difference between a defect and an error of a normal part is defined. It is assumed that the error of the normal part has the same error in the same pattern even in the vicinity of the point of interest. On the other hand, it is assumed that the defect is a local difference, and the same pattern in the vicinity has no error. Also, the allowable dimensional error of the normal part is larger than the minimum defect size to be recognized. Of course, there are exceptions, but they are out of scope.
【０００７】上記のような定義の場合、パターンに差が
あれば欠陥とする方式では、図３に示すような問題があ
る。すなわち、図３は説明を簡単にするため２値画像と
して、図３(ａ)は記憶パターンと検出パターンで許容寸
法誤差を持った正常部を比較した場合、同図(ｂ)は正常
なパターンと欠陥を持った検出パターンで認識すべき最
小寸法の欠陥を持ったパターンを比較した場合、同図
(ｃ)、(ｄ)はそれぞれ同図(ａ)、(ｂ)のパターンの差を
示したものである。図３(ｃ)と(ｄ)とを比較すると、正
常部のパターンの違う面積が欠陥部のパターンの違う面
積より大きくなっており、欠陥の識別は困難となる。In the case of the above definition, the method of determining a defect if there is a difference between the patterns has a problem as shown in FIG. That is, FIG. 3 shows a binary image for simplicity of explanation, FIG. 3A shows a case where a normal part having an allowable dimensional error is compared between a storage pattern and a detection pattern, and FIG. When comparing a pattern with a defect with the smallest dimension to be recognized with a detection pattern with a defect,
(c) and (d) show the differences between the patterns in (a) and (b) of FIG. Comparing FIG. 3C and FIG. 3D, the area of the pattern of the normal portion is different from that of the pattern of the defective portion, and it is difficult to identify the defect.
【０００８】上記の例では、誤差を持った正常部パター
ンと欠陥との識別を容易にする方式が必要である。ま
た、パターンのずれや変形量などのパターンの性質を認
識する場合にも、発明の実施の形態の欄で説明するよう
に、同様の方法で問題を解決することができる。In the above example, a method is required that facilitates discrimination between a normal part pattern having an error and a defect. Also, when recognizing pattern characteristics such as pattern shift and deformation amount, the problem can be solved by the same method as described in the section of the embodiment of the invention.
【０００９】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、誤差を持った正常部パターンと欠陥との識
別を容易にしうる欠陥検出装置及びその方法を提供する
ことを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a defect detecting apparatus and a method thereof which can easily distinguish a normal part pattern having an error from a defect.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、試料を載置するテーブルを少なくとも
一軸方向に連続的に移動させる駆動部を備えたテーブル
手段と、該テーブル手段で前記テーブルに載置した試料
を前記一軸方向に連続的に移動させながら前記試料上に
形成されたパターンを撮像して前記パターンの画像を得
る画像取得手段と、該画像取得手段で得た前記試料上に
形成された第１のパターンの画像を記憶する記憶手段
と、該記憶手段に記憶された前記第１のパターンの画像
と本来該第１のパターンと同じ形状になるように前記試
料上に形成された第２のパターンを前記画像取得手段で
撮像して得た第２のパターンの画像との情報に基づいて
前記第１のパターンの画像と前記第２のパターンの画像
との位置合わせするための相対的なずらし量の範囲を求
める演算手段と、該演算手段で求めて相対的なずらし量
の範囲で前記第１のパターンの画像と前記第２のパター
ンの画像とを相対的に順次ずらして両画像の差画像を求
め該求めた差画像から前記パターンの欠陥を検出する欠
陥検出手段とを備える。In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a table means provided with a drive unit for continuously moving a table on which a sample is placed at least in one axial direction, and the table means comprises: An image acquisition unit that images a pattern formed on the sample while continuously moving the sample placed on the table in the uniaxial direction to obtain an image of the pattern, and an image acquisition unit that acquires an image of the pattern. Storage means for storing an image of the first pattern formed on the sample; and forming the image of the first pattern stored in the storage means on the sample so as to have the same shape as the first pattern. The position of the image of the first pattern and the image of the second pattern are aligned based on the information of the image of the second pattern obtained by imaging the obtained second pattern by the image acquisition means. Calculating means for obtaining a range of the relative shift amount of the first pattern, and relatively sequentially shifting the image of the first pattern and the image of the second pattern within the range of the relative shift amount obtained by the calculating means. Defect detecting means for obtaining a difference image between the two images and detecting a defect of the pattern from the obtained difference image.
【００１１】この場合、前記画像取得手段は、前記試料
上に形成されたパターンの拡大光学像を形成する光学系
と、該光学系で拡大された前記パターンの光学像を検出
するイメージセンサとを備える。In this case, the image acquiring means includes an optical system for forming an enlarged optical image of the pattern formed on the sample, and an image sensor for detecting an optical image of the pattern enlarged by the optical system. Prepare.
【００１２】また、本来同一形状である複数のパターン
が形成された基板の前記パターンの欠陥を検出する欠陥
検出方法において、前記複数のパターンのうちの第１の
パターンを撮像して第１の画像を得、該第１の画像を記
憶し、前記複数のパターンのうちの第２のパターンを撮
像して第２の画像を得、前記第１の画像と前記第２の画
像とのずれ量を求め、該求めたずれ量に基づいて前記第
１の画像と前記第２の画像とのずれを補正し、該ずれを
補正した前記第１の画像と前記第２の画像とを前記ずれ
量よりも狭い範囲で相対的にずらして前記第１の画像と
前記第２の画像との差画像を複数求め、該複数求めた差
画像から前記パターンの欠陥を検出する方法を用いる。In a defect detecting method for detecting a defect of the pattern on a substrate on which a plurality of patterns having the same shape are formed, a first image of the plurality of patterns is taken and a first image is formed. And storing the first image, capturing a second pattern of the plurality of patterns to obtain a second image, and calculating a shift amount between the first image and the second image. Calculating a shift between the first image and the second image based on the calculated shift amount, and calculating the corrected first image and the second image based on the shift amount. Also, a method is used in which a plurality of difference images between the first image and the second image are obtained by being relatively shifted in a narrow range, and a defect of the pattern is detected from the plurality of obtained difference images.
【００１３】この場合、前記検出する欠陥が、前記パタ
ーンの許容誤差よりも小さい欠陥を含む。In this case, the defect to be detected includes a defect smaller than an allowable error of the pattern.
【００１４】また、前記第１のパターンの撮像と前記第
２のパターンの撮像とを、前記基板を連続的に移動させ
ながら行う。The imaging of the first pattern and the imaging of the second pattern are performed while the substrate is continuously moved.
【００１５】[0015]
【発明の実施の形態】図１に、本発明の欠陥検出装置及
びその方法の原理図を示す。すなわち、検査対象である
ウエハ１のパターンを検出する検出手段２と、検出した
パターンを記憶しておく記憶手段３と、一つ前に検出・
記憶しておいたパターンと検出したパターンとを位置合
わせする位置合わせ手段４と、位置合わせした２つのパ
ターンに対して一致度の高い画像として複数個の位置合
わせシフトの候補を選択する位置合わせ候補選択手段５
と、選択したすべての候補より各画素ごとに候補の値と
その画素近傍の値とを用いて計算して誤差画像を作成す
る誤差画像抽出手段６と、誤差画像からパターンの欠陥
を認識する欠陥認識手段７からなっている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a principle diagram of a defect detection apparatus and method according to the present invention. That is, a detecting unit 2 for detecting a pattern of a wafer 1 to be inspected, a storage unit 3 for storing the detected pattern,
A positioning unit 4 for positioning the stored pattern and the detected pattern; and a positioning candidate for selecting a plurality of positioning shift candidates as an image having a high degree of coincidence with the two aligned patterns. Selection means 5
An error image extracting means 6 for calculating an error image by calculating a candidate value for each pixel from all selected candidates and a value near the pixel, and a defect for recognizing a pattern defect from the error image. It consists of recognition means 7.
【００１６】また、誤差画像抽出手段６は、例えば候補
の値の最小値をとる方式がある。The error image extracting means 6 has a method of taking the minimum value of a candidate value, for example.
【００１７】図１の構成の作用を、前述の図３(ａ)、
(ｂ)に適用した場合を例として説明する。The operation of the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
The case where the method is applied to (b) will be described as an example.
【００１８】まず、図３(ａ)の場合、最良位置合わせ位
置の近傍±２画素の画像シフトの範囲で複数個の位置合
わせシフトの候補を探す。各シフト位置における画像全
体での差の総和の例を表１に示す。First, in the case of FIG. 3A, a plurality of alignment shift candidates are searched for within a range of an image shift of ± 2 pixels near the best alignment position. Table 1 shows an example of the sum of the differences in the entire image at each shift position.
【００１９】[0019]
【表１】 [Table 1]
【００２０】ここで、（０,０)、(１,０）の差の総和は
小さく、位置合わせシフトの候補となり、２つの候補で
の差画像はそれぞれ図４(ａ)、(ｂ)のようになり、２つ
の候補の最小誤差はすべての画素で０となる。Here, the sum of the differences of (0,0) and (1,0) is small and becomes a candidate for the alignment shift, and the difference images of the two candidates are shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), respectively. And the minimum error between the two candidates is 0 for all pixels.
【００２１】[0021]
【表２】 [Table 2]
【００２２】これに対して、図３(ｂ)の場合、差の総和
の例を表２に示してあるが、（０,０）以外の差の総和
は大きく、（０,０）しか位置合わせ候補とならず、誤
差画像は図３(ｄ)と同一となる。これらのことから、差
の面積が大きい場所として欠陥を認識できる。On the other hand, in the case of FIG. 3B, an example of the sum of the differences is shown in Table 2, but the sum of the differences other than (0,0) is large, and only the position (0,0) is located. It is not a matching candidate, and the error image is the same as in FIG. From these, the defect can be recognized as a place where the area of the difference is large.
【００２３】以上の例で示したように、着目点の近傍で
同じように誤差を持っている正常部の場合、その誤差を
なくす位置は位置合わせシフトの候補となり、また、着
目点の近傍で誤差のない場合は位置合わせシフトの候補
とならず、誤差画像には欠陥のみが現われる。As shown in the above example, in the case of a normal part having the same error near the point of interest, the position where the error is eliminated is a candidate for the alignment shift. If there is no error, it is not a candidate for alignment shift, and only a defect appears in the error image.
【００２４】なお、位置合わせシフト候補の決定方法と
しては、例えば最良位置合わせ位置での差の総和の２倍
より小さい差の総和の持つ位置とするなどの方式で一致
度の高い画像を選択する。また、位置合わせ手段４を省
略して、複数個所の位置合わせシフト候補を選択する位
置合わせ候補選択手段５において同時に最良位置合わせ
位置を探すこともできる。As a method of determining the alignment shift candidate, an image having a high degree of coincidence is selected, for example, by using a position having a sum of differences smaller than twice the sum of differences at the best alignment position. . Further, the positioning means 4 can be omitted, and the positioning candidate selection means 5 for selecting a plurality of positioning shift candidates can simultaneously search for the best positioning position.
【００２５】以下、本発明の第１の実施の形態を図５に
より説明する。本実施の形態は、本発明の欠陥検出装置
及びその方法をＬＳＩウエハのパターンの欠陥検査に適
用した例であるが、ＴＦＴなどのパターンにも適用でき
ることは言うまでもない。図５は、その実施に用いるＬ
ＳＩウエハの欠陥検出装置（以下の説明では装置と略
す）の構成図である。装置は、ウエハ１を走査するＸ−
Ｙステージ８（テーブル手段）、ウエハを照明する照明
光源９と照明光学系１０、照明されたウエハの光学像を
検出する対物レンズ１１と一次元イメージセンサ１２か
らなる検出部２Ａ（画像取得手段）、および一次元イメ
ージセンサ１２の信号をデジタル化して記憶するための
Ａ／Ｄ変換器１３と画像メモリ部１４とからなる画像入
力部１５（記憶手段）、および画像入力部１５に入力さ
れた検出画像１６（第１のパターンの画像）と画像メモ
リ部１４からの比較画像１７（第２のパターンの画像）
より、後記する数１式で表わされるマッチング値を計算
するマッチング部１８、マッチング部１８からのマッチ
ング値より最良位置合わせ位置および複数の位置合わせ
候補シフトを求める演算部１９（演算手段）、演算部１
９からの位置合わせ候補シフト量を用いて検出画像１６
と比較画像１７とより誤差画像２０を抽出する誤差画像
抽出部２１、誤差画像２０を二値化して差の存在する場
所の各種特徴量を抽出し、欠陥判定を行う欠陥判定部２
２からなる画像処理部２３（欠陥検出手段）、およびＸ
−Ｙステージ８の制御と画像処理部２３から出力される
欠陥情報の記憶や表示と全体シーケンスの管理を行う計
算機で構成された全体制御部２４からなる。Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment is an example in which the defect detection apparatus and method according to the present invention are applied to a defect inspection of an LSI wafer pattern, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a pattern such as a TFT. FIG. 5 shows the L
FIG. 2 is a configuration diagram of an SI wafer defect detection apparatus (abbreviated as an apparatus in the following description). The apparatus scans the wafer 1 with an X-
Y stage 8 (table means), illumination light source 9 and illumination optical system 10 for illuminating the wafer, detection unit 2A including objective lens 11 for detecting an optical image of the illuminated wafer and one-dimensional image sensor 12 (image acquisition means) , And an image input unit 15 (storage means) including an A / D converter 13 for digitizing and storing the signal of the one-dimensional image sensor 12 and an image memory unit 14, and detection input to the image input unit 15. Image 16 (image of the first pattern) and comparison image 17 (image of the second pattern) from image memory unit 14
More specifically, a matching unit 18 for calculating a matching value represented by the following equation (1), an arithmetic unit 19 (arithmetic means) for calculating the best alignment position and a plurality of alignment candidate shifts from the matching values from the matching unit 18, and an arithmetic unit 1
Detected image 16 using the registration candidate shift amount from
An error image extraction unit 21 for extracting an error image 20 from the comparison image 17 and the comparison image 17, a defect determination unit 2 for binarizing the error image 20 to extract various feature amounts of a place where a difference exists, and performing a defect determination
Image processing unit 23 (defect detection means) comprising
And-an overall control unit 24 configured by a computer for controlling the Y stage 8, storing and displaying defect information output from the image processing unit 23, and managing the entire sequence.
【００２６】装置の各部は、以下のように動作してパタ
ーン欠陥を検出する。すなわち、全体制御部２４からの
指令により各部のイニシャライズを行った後、Ｘ−Ｙス
テージ８の走査に同期して、照明光源９で照明されたウ
エハ１のパターンを対物レンズ１１を介して一次元イメ
ージセンサ１２で光電変換することにより二次元のパタ
ーンを検出し、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル化した二次
元の検出画像１６とし、得られた検出画像を画像メモリ
部１４に記憶する。検出画像１６と画像メモリ部１４に
記憶しておいた比較画像１７とから、マッチング部１８
でマッチング値を求める。この動作を図６を用いて以下
に説明する。Each part of the apparatus operates as follows to detect a pattern defect. That is, after initializing each unit according to a command from the overall control unit 24, the pattern of the wafer 1 illuminated by the illumination light source 9 is one-dimensionally passed through the objective lens 11 in synchronization with the scanning of the XY stage 8. The two-dimensional pattern is detected by photoelectric conversion by the image sensor 12, and is converted into a two-dimensional detection image 16 digitized by the A / D converter 13, and the obtained detection image is stored in the image memory unit 14. From the detected image 16 and the comparison image 17 stored in the image memory unit 14, a matching unit 18
To find the matching value. This operation will be described below with reference to FIG.
【００２７】図６はマッチング部１８の動作原理を示し
た図である。検出画像１６と比較画像１７より、比較画
像１７をΔＸ、ΔＹ方向に位置ずれ許容量の±δ画素
（本実施の形態ではδ＝１として説明するが、これは検
出対象の寸法精度と欠陥検出装置の位置決め精度で決ま
る値であり、必要な値を適宜設定するものとする。）だ
けシフトしたときの検出画像１６と比較画像１７との画
像の差を数１式で計算し、各シフト量に対応した画像の
差をマッチング値Ｓ１として出力する。FIG. 6 is a diagram showing the principle of operation of the matching unit 18. Based on the detected image 16 and the comparative image 17, the comparative image 17 has a positional deviation of ± δ pixels in the ΔX and ΔY directions (in the present embodiment, it is assumed that δ = 1. The value is determined by the positioning accuracy of the apparatus, and a necessary value is appropriately set.) The difference between the image of the detection image 16 and the image of the comparison image 17 when shifted by only one is calculated by Expression 1, and each shift amount is calculated. Is output as the matching value S1.
【００２８】[0028]
【数１】Ｓ１(Δｉ,Δｊ)＝ΣΣ|ｆ(ｉ,ｊ)−ｇ(ｉ＋Δ
ｉ,ｊ＋Δｊ)| ここで、ｆ(ｉ,ｊ)は検出画像１６の画素（ｉ,ｊ）にお
ける値、ｇ(ｉ,ｊ)は比較画像１７の画素（ｉ,ｊ）にお
ける値、Ｓ１(Δｉ,Δｊ)は画素シフト量（Δｉ,Δｊ）
における画像の差である。ΣΣは位置ずれを計算する画
像全面における加算、Δｉ，Δｊは図６の場合は−１か
ら１である。S1 (Δi, Δj) = ΣΣ | f (i, j) −g (i + Δ
i, j + Δj) | where f (i, j) is the value at pixel (i, j) of detected image 16, g (i, j) is the value at pixel (i, j) of comparative image 17, and S1 ( Δi, Δj) is the pixel shift amount (Δi, Δj)
Is the difference between the images. ΣΣ is the addition over the entire image for calculating the displacement, and Δi and Δj are from −1 to 1 in FIG.
【００２９】演算部１９では、Ｓ１(Δｉ,Δｊ)の最小
値Ｓminと、その最小値をとる（Δｉ,Δｊ）の組である
最良位置合わせ位置（Δｉm,Δｊm）を求める。次に、
数２式を満足する（Δｉ,Δｊ）の組として複数の位置
合わせ候補シフト（Δｉs,Δｊs)，ｓ＝１，２，…を求
める。[0029] The arithmetic unit 19, S1 (Δi, Δj) obtaining the minimum value S min of taking the minimum value (.DELTA.i, .DELTA.j) best registration position is a set of (Δi m, Δj m). next,
A plurality of alignment candidate shifts (Δi s , Δj s ), s = 1, 2,... Are obtained as a set of (Δi, Δj) satisfying Expression 2.
【００３０】[0030]
【数２】Ｓ１(Δｉ,Δｊ）＜Ｓmin×Ｔh ここで、Ｔhはあらかじめ設定しておくしきい値で、２
程度の値をとる。[Number 2] S1 (Δi, Δj) <where S min × Th, Th is a threshold value set in advance, 2
Take the value of the degree.
【００３１】誤差画像抽出部２１では、演算部１９より
の複数の位置合わせ候補シフト（Δｉs,Δｊs）から、
数３式で誤差画像２０を求める。The error image extracting unit 21 calculates a plurality of alignment candidate shifts (Δi s , Δj s ) from the arithmetic unit 19 and calculates
The error image 20 is obtained by Expression 3.
【００３２】[0032]
【数３】ｈ(ｉ,ｊ)＝Ｍin(ｓ＝１,２,…) {|ｆ(ｉ,ｊ)−ｇ(ｉ＋Δｉs,ｊ＋Δｊs)|} 欠陥判定部２２では、誤差画像２０を欠陥判定のしきい
値Ｖthで二値化して、差の存在する場所の面積、幅、投
影長などの各種特徴量を抽出して欠陥判定を行う。Equation 3] h (i, j) = Min (s = 1,2, ...) {| f (i, j) -g (i + Δi s, j + Δj s) |} In the defect determination unit 22, the error image 20 Binarization is performed using a threshold value V th for defect determination, and various feature amounts such as an area, a width, and a projection length of a location where a difference exists are extracted to perform a defect determination.
【００３３】本実施の形態によれば、誤差を持った正常
部パターンと欠陥との識別を容易にできるため、正常部
許容誤差寸法より小さい欠陥を認識することができると
いう効果がある。According to the present embodiment, it is possible to easily distinguish between a normal part pattern having an error and a defect, so that there is an effect that a defect smaller than the normal part allowable error dimension can be recognized.
【００３４】また、本実施の形態の変形として次のもの
がある。すなわち、第１に、数２式のＳmin×Ｔhの代り
にＳmin×Ｓmin×ＴhなどＳminの関数とするものがあ
る。本変形例によれば、自由度を大きくでき、本例の場
合Ｓminが小さく一致度の高い場合には基準を低くし、
逆の場合は高くするという画質に合わせたしきい値をと
ることができる。The following are modifications of the present embodiment. That is, first, there is one in place of equation (2) of S min × Th as a function of S min × S min × Th etc. S min. According to this modification, the degree of freedom can be increased. In this example, when S min is small and the degree of coincidence is high, the reference is lowered,
In the opposite case, it is possible to set a threshold value corresponding to the image quality to be increased.
【００３５】第２に、まず記憶パターンと検出パターン
とを位置合わせした後、位置合わせ範囲より狭い範囲で
複数の位置合わせ候補を求めるようにするものがある。
この場合は、位置合わせ候補シフトを求める範囲が狭い
ので、この部分の回路の規模は小さくなる。また、位置
合わせは一般的に行われており、そのような装置へ最小
限の追加で本発明の方法を導入できる効果がある。Second, there is a method in which a storage pattern and a detection pattern are first aligned, and then a plurality of alignment candidates are obtained in a range narrower than the alignment range.
In this case, since the range for obtaining the alignment candidate shift is narrow, the size of the circuit in this part is small. In addition, alignment is generally performed, and there is an effect that the method of the present invention can be introduced with a minimum addition to such an apparatus.
【００３６】第３に、数３式において、最小値を求める
代りに数４式を用いるものがある。すなわち、もし、
｛ｆ(ｉ,ｊ)−ｇ(ｉ＋Δｉs,ｊ＋Δｊs)｝に符号の違う
ものが存在すればThirdly, there is a formula that uses formula 4 instead of finding the minimum value in formula 3. That is, if
{F (i, j) -g (i + Δi s, j + Δj s)} If there is one of different sign
【００３７】[0037]
【数４】 ｈ(ｉ,ｊ)＝Ｍin(ｓ＝１,２,…) {|ｆ(ｉ,ｊ)−ｇ(ｉ＋Δｉs,ｊ＋Δｊs)|} ＝０ この場合、符号が違うものがあるということは、画素以
下の単位でみたときにどこかに０という値があるという
ことで、これを正確に評価できる効果がある。Equation 4] h (i, j) = Min (s = 1,2, ...) {| f (i, j) -g (i + Δi s, j + Δj s) |} = 0 In this case, those codes are different The presence of a value means that there is a value of 0 somewhere in units of pixels or less, which has the effect of accurately evaluating this.
【００３８】第４に、Ｘ−Ｙステージ８の走査に同期し
て一次元イメージセンサ１２で光電変換することにより
二次元のパターンを検出する代りに、Ｘ−Ｙステージ８
をステップ移動させてＴＶカメラで光電変換することに
より、二次元のパターンを検出するものがある。また
は、一次元イメージセンサ１２の代りに、フォトマルな
どのポイント型センサと走査機構を用いるなど、他の型
のセンサを用いることができる。Fourth, instead of detecting the two-dimensional pattern by photoelectrically converting the one-dimensional image sensor 12 in synchronization with the scanning of the XY stage 8, the XY stage 8
There is a type in which a two-dimensional pattern is detected by performing step-by-step movement and performing photoelectric conversion with a TV camera. Alternatively, instead of the one-dimensional image sensor 12, another type of sensor such as a point type sensor such as a photomultiplier and a scanning mechanism may be used.
【００３９】第５に、検出画像１６と比較画像１７のマ
ッチング値を数１式で計算する代りに、検出画像１６と
比較画像１７にそれぞれフィルタをかけてエッジを抽出
し、そのエッジ画像に対してマッチング値を数１式で計
算するものがある。または、検出画像１６と比較画像１
７にそれぞれフィルタをかけてエッジを二値化し、その
エッジ二値画像に対してマッチング値を数１式で計算す
る。この変形例によれば、エッジを用いているため、検
出画像と比較画像のパターンの明るさの違いなどによる
影響を受けにくい利点がある。Fifth, instead of calculating the matching value between the detected image 16 and the comparative image 17 by the equation 1, the detected image 16 and the comparative image 17 are respectively filtered to extract edges. In some cases, the matching value is calculated by equation (1). Alternatively, the detection image 16 and the comparison image 1
7 are respectively filtered to convert the edge into a binary value, and a matching value is calculated for the edge binary image by Expression 1. According to this modified example, since the edge is used, there is an advantage that it is hardly affected by a difference in brightness between the pattern of the detected image and the pattern of the comparative image.
【００４０】次に、本発明の第２の実施の形態を図７に
より説明する。本実施の形態は、本発明の欠陥検出装置
及びその方法をＬＳＩウエハのパターンのずれ量測定に
適用した例であるが、ＴＦＴなどのパターンにも適用で
きることは言うまでもない。図７は、その実施に用いる
ＬＳＩウエハの欠陥検出装置（以下の説明では装置と略
す）の構成図である。装置は、ウエハ１を走査するＸ−
Ｙステージ８（テーブル手段）、ウエハを照明する照明
光源９と照明光学系１０、照明されたウエハの光学像を
検出する対物レンズ１１とＴＶカメラ２５からなる検出
部２Ｂ（画像取得手段）、およびＴＶカメラ２５の信号
をデジタル化して記憶するためのＡ／Ｄ変換器１３と画
像メモリ部１４とからなる画像入力部１５（記憶手
段）、および画像入力部１５に入力された検出画像１６
と画像メモリ部１４からの比較画像１７より、数１式で
表わされるマッチング値を計算するマッチング部１８、
マッチング部１８からのマッチング値より最良位置合わ
せ位置および複数の位置合わせ候補シフトを求める演算
部１９（演算手段）、ずれ量を求めるずれ量抽出部２６
からなる画像処理部２３Ａ（欠陥検出手段）、およびＸ
−Ｙステージ８の制御と画像処理部２３Ａから出力され
るずれ量情報の記憶や表示と全体シーケンスの管理を行
う計算機で構成された全体制御部２４からなる。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Although the present embodiment is an example in which the defect detection apparatus and method according to the present invention are applied to the measurement of the pattern shift amount of an LSI wafer, it goes without saying that the present invention can also be applied to a pattern such as a TFT. FIG. 7 is a configuration diagram of an LSI wafer defect detection apparatus (hereinafter, abbreviated as an apparatus) used in the embodiment. The apparatus scans the wafer 1 with an X-
Y stage 8 (table means), illumination light source 9 and illumination optical system 10 for illuminating the wafer, detection unit 2B (image acquisition means) including objective lens 11 and TV camera 25 for detecting an optical image of the illuminated wafer, and An image input unit 15 (storage means) including an A / D converter 13 and an image memory unit 14 for digitizing and storing a signal from the TV camera 25, and a detection image 16 input to the image input unit 15
A matching unit 18 that calculates a matching value represented by Expression 1 from the comparison image 17 from the image memory unit 14 and
The calculating unit 19 (calculating means) for obtaining the best alignment position and a plurality of alignment candidate shifts from the matching value from the matching unit 18, and the shift amount extracting unit 26 for obtaining the shift amount
Image processing unit 23A (defect detection means), and X
And-an overall control unit 24 composed of a computer for controlling the Y stage 8, storing and displaying the shift amount information output from the image processing unit 23A, and managing the entire sequence.
【００４１】装置の各部は、以下のように動作してパタ
ーンの位置ずれ量を測定する。すなわち、全体制御部２
４からの指令により各部のイニシャライズを行った後、
Ｘ−Ｙステージ８を位置決めして、照明光源９で照明さ
れたウエハ１のパターンを対物レンズ１１を介してＴＶ
カメラ２５で光電変換することにより二次元のパターン
を検出し、Ａ／Ｄ変換器１３でデジタル化した二次元の
検出画像１６とし、得られた検出画像は画像メモリ部１
４に記憶する。検出画像１６と画像メモリ部１４に記憶
しておいた比較画像１７とから、マッチング部１８でマ
ッチング値を求める。マッチング値を求める動作は、第
１の実施の形態で説明したものと同じであり、前出の数
１式を用いて行う。Each part of the apparatus operates as follows to measure the amount of pattern displacement. That is, the overall control unit 2
After initializing each part according to the command from 4,
The XY stage 8 is positioned, and the pattern of the wafer 1 illuminated by the illumination light source 9 is transmitted through the objective lens 11 to the TV.
A two-dimensional pattern is detected by photoelectric conversion by the camera 25 and is converted into a two-dimensional detection image 16 digitized by the A / D converter 13. The obtained detection image is stored in the image memory unit 1.
4 is stored. From the detected image 16 and the comparison image 17 stored in the image memory unit 14, the matching unit 18 obtains a matching value. The operation of obtaining the matching value is the same as that described in the first embodiment, and is performed by using the above equation (1).
【００４２】演算部１９では、第１の実施の形態と同様
に、数１式でのＳ１(Δｉ,Δｊ)の最小値Ｓminと、その
最小値をとる（Δｉ,Δｊ）の組である最良位置合わせ
位置（Δｉm，Δｊm）を求める。次に、前出の数２式を
満足する（Δｉ,Δｊ）の組として複数の位置合わせ候
補シフト（Δｉs,Δｊs)，ｓ＝１，２，…を求める。As in the first embodiment, the arithmetic unit 19 is a set of the minimum value S min of S1 (Δi, Δj) in the equation (1) and (Δi, Δj) taking the minimum value. the best alignment position (Δi m, Δj m) obtained. Next, a plurality of alignment candidate shifts (Δi s , Δj s ), s = 1, 2,... Are determined as a set of (Δi, Δj) that satisfies the above equation (2).
【００４３】ずれ量抽出部２６では、Ｓ１(Δｉ,Δｊ）
の小さい方から順番をつけて出力する。In the shift amount extracting section 26, S1 (Δi, Δj)
Output in order from the smaller of.
【００４４】本実施の形態によると、テグなどの情報を
用いないで、重なった位置ずれ量の違う複数のパターン
のずれや変形量などのパターンの性質を認識できるとい
う効果がある。According to the present embodiment, there is an effect that the properties of the patterns such as the displacement and the deformation of a plurality of patterns having different overlapping displacements can be recognized without using information such as the segment.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る欠陥
検出装置及びその方法においては、誤差を持った正常部
パターンと欠陥との識別を容易に行うことができ、また
パターンのずれや変形量などのパターンの性質を認識す
ることができるという効果がある。As described above, in the defect detecting apparatus and method according to the present invention, it is possible to easily distinguish a normal part pattern having an error from a defect, and to displace or deform a pattern. There is an effect that the properties of the pattern such as the amount can be recognized.
【図１】本発明の欠陥検出装置及びその方法の原理図で
ある。FIG. 1 is a principle diagram of a defect detection apparatus and method according to the present invention.
【図２】一般的なパターン比較方式によるパターン欠陥
検出方法の原理図である。(ａ)は記憶パターン、(ｂ)は
欠陥を有する検出パターン、(ｃ)は(ａ)と(ｂ)との差を
とったパターンを示す。FIG. 2 is a principle diagram of a pattern defect detection method using a general pattern comparison method. (a) shows a memory pattern, (b) shows a detection pattern having a defect, and (c) shows a pattern obtained by taking the difference between (a) and (b).
【図３】パターン例で、(ａ)は許容寸法の誤差を持った
正常部、(ｂ)は欠陥部であり、(ｃ)は(ａ)の差画像、
(ｄ)は(ｂ)の差画像を示す。FIG. 3 is a pattern example, (a) shows a normal part having an error of an allowable dimension, (b) shows a defective part, (c) shows a difference image of (a),
(d) shows the difference image of (b).
【図４】位置合わせ候補のシフト位置での差画像であ
る。FIG. 4 is a difference image at a shift position of an alignment candidate.
【図５】本発明の第１の実施の形態の構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram of the first embodiment of the present invention.
【図６】マッチング部を説明するためのシフト位置での
差画像である。FIG. 6 is a difference image at a shift position for explaining a matching unit.
【図７】本発明の第２の実施の形態の構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a second embodiment of the present invention.
１…ウエハ ２…検出手段２Ａ 、２Ｂ…検出部 ３…記憶手段 ４…位置合わせ手段 ５…位置合わせ候補選択手
段 ６…誤差画像抽出手段 ７…欠陥認識手段 ８…Ｘ−Ｙステージ ９…照明光源 １０…照明光学系 １１…対物レンズ １２…一次元イメージセンサ １３…Ａ／Ｄ変換器 １４…画像メモリ部１５ …画像入力部 １６…検出画像 １７…比較画像 １８…マッチング部 １９…演算部 ２０…誤差画像 ２１…誤差画像抽出部 ２２…欠陥判定部２３ 、２３Ａ…画像処理部 ２４…全体制御部 ２５…ＴＶカメラ ２６…ずれ量抽出部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Wafer 2 ... Detection means 2A , 2B ... Detection part 3 ... Storage means 4 ... Alignment means 5 ... Alignment candidate selection means 6 ... Error image extraction means 7 ... Defect recognition means 8 ... XY stage 9 ... Illumination light source DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Illumination optical system 11 ... Objective lens 12 ... One-dimensional image sensor 13 ... A / D converter 14 ... Image memory unit 15 ... Image input unit 16 ... Detection image 17 ... Comparative image 18 ... Matching unit 19 ... Operation unit 20 ... Error image 21 ... Error image extraction unit 22 ... Defect determination unit 23 , 23A ... Image processing unit 24 ... Overall control unit 25 ... TV camera 26 ... Displacement amount extraction unit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 窪田 仁志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭63−32666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65444（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−290843（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/66 G01N 21/956 G06T 7/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hitoshi Kubota 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Pref. Hitachi, Ltd. Production Engineering Laboratory (56) References 61-65444 (JP, A) JP-A-3-290843 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/66 G01N 21/956 G06T 7/00
Claims (5)
方向に連続的に移動させる駆動部を備えたテーブル手段
と、該テーブル手段で前記テーブルに載置した試料を前
記一軸方向に連続的に移動させながら前記試料上に形成
されたパターンを撮像して前記パターンの画像を得る画
像取得手段と、該画像取得手段で得た前記試料上に形成
された第１のパターンの画像を記憶する記憶手段と、該
記憶手段に記憶された前記第１のパターンの画像と本来
該第１のパターンと同じ形状になるように前記試料上に
形成された第２のパターンを前記画像取得手段で撮像し
て得た第２のパターンの画像との情報に基づいて前記第
１のパターンの画像と前記第２のパターンの画像との位
置合わせするための相対的なずらし量の範囲を求める演
算手段と、該演算手段で求めて相対的なずらし量の範囲
で前記第１のパターンの画像と前記第２のパターンの画
像とを相対的に順次ずらして両画像の差画像を求め該求
めた差画像から前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出
手段とを備えたことを特徴とする欠陥検出装置。1. A table means provided with a drive section for continuously moving a table on which a sample is placed in at least one axis direction, and a sample placed on the table by the table means is continuously moved in the one axis direction. Image obtaining means for capturing an image of the pattern formed on the sample while obtaining the image of the pattern, and storage means for storing an image of the first pattern formed on the sample obtained by the image obtaining means Capturing the second pattern formed on the sample by the image obtaining means so that the image of the first pattern stored in the storage means and the original pattern have the same shape as the first pattern. Calculating means for calculating a range of a relative shift amount for aligning the image of the first pattern and the image of the second pattern based on the obtained information on the image of the second pattern; Calculation The image of the first pattern and the image of the second pattern are relatively sequentially shifted within the range of the relative shift amount obtained in the step, and a difference image between the two images is obtained. And a defect detecting means for detecting the defect.
れたパターンの拡大光学像を形成する光学系と、該光学
系で拡大された前記パターンの光学像を検出するイメー
ジセンサとを備えていることを特徴とする請求項１記載
の欠陥検出装置。2. An image acquisition means comprising: an optical system for forming an enlarged optical image of a pattern formed on the sample; and an image sensor for detecting an optical image of the pattern enlarged by the optical system. 2. The defect detection device according to claim 1, wherein:
された基板の前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出方
法において、前記複数のパターンのうちの第１のパター
ンを撮像して第１の画像を得、該第１の画像を記憶し、
前記複数のパターンのうちの第２のパターンを撮像して
第２の画像を得、前記第１の画像と前記第２の画像との
ずれ量を求め、該求めたずれ量に基づいて前記第１の画
像と前記第２の画像とのずれを補正し、該ずれを補正し
た前記第１の画像と前記第２の画像とを前記ずれ量より
も狭い範囲で相対的にずらして前記第１の画像と前記第
２の画像との差画像を複数求め、該複数求めた差画像か
ら前記パターンの欠陥を検出することを特徴とする欠陥
検出方法。3. A defect detection method for detecting a defect of a pattern on a substrate on which a plurality of patterns having the same shape is originally formed, wherein a first image of the plurality of patterns is imaged to obtain a first image. And storing the first image,
A second image of the plurality of patterns is captured to obtain a second image, a shift amount between the first image and the second image is obtained, and the second image is obtained based on the obtained shift amount. 1 and the second image are corrected, and the first image and the second image, which have been corrected, are relatively shifted in a range narrower than the shift amount. A plurality of difference images between the first image and the second image, and detecting a defect of the pattern from the plurality of obtained difference images.
誤差よりも小さい欠陥を含むことを特徴とする請求項３
に記載の欠陥検出方法。4. The apparatus according to claim 3, wherein the detected defect includes a defect smaller than an allowable error of the pattern.
3. The defect detection method according to 1.
ターンの撮像とを、前記基板を連続的に移動させながら
行うことを特徴とする請求項３に記載の欠陥検出方法。5. The defect detection method according to claim 3, wherein the imaging of the first pattern and the imaging of the second pattern are performed while continuously moving the substrate.
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