JP3182517B2 - 欠陥検出装置及びその方法 - Google Patents
欠陥検出装置及びその方法Info
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Description
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ーンの許容誤差よりも小さい欠陥を含む。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の値の最小値をとる方式がある。
【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。
(b)に適用した場合を例として説明する。
【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。
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。
【0019】
【表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。
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。
【0021】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
程度の値をとる。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
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
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
の小さい方から順番をつけて出力する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ある。
【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。
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。
【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。
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。
【図4】位置合わせ候補のシフト位置での差画像であ
る。
る。
【図5】本発明の第1の実施の形態の構成図である。
【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。
差画像である。
【図7】本発明の第2の実施の形態の構成図である。
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
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (5)
- 【請求項1】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
手段とを備えたことを特徴とする欠陥検出装置。 - 【請求項2】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
ジセンサとを備えていることを特徴とする請求項1記載
の欠陥検出装置。 - 【請求項3】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ことを特徴とする欠陥
検出方法。 - 【請求項4】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ことを特徴とする請求項3
に記載の欠陥検出方法。 - 【請求項5】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
行うことを特徴とする請求項3に記載の欠陥検出方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03230699A JP3182517B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 欠陥検出装置及びその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03230699A JP3182517B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 欠陥検出装置及びその方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP811490A Division JP2926118B2 (ja) | 1988-12-23 | 1990-01-19 | 欠陥検出方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11317432A JPH11317432A (ja) | 1999-11-16 |
JP3182517B2 true JP3182517B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=12355274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03230699A Expired - Fee Related JP3182517B2 (ja) | 1999-02-10 | 1999-02-10 | 欠陥検出装置及びその方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3182517B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114283324B (zh) * | 2021-12-30 | 2024-06-14 | 杭州电子科技大学 | 一种基于N-cut算法的陶瓷茶壶图像分割识别方法及装置 |
-
1999
- 1999-02-10 JP JP03230699A patent/JP3182517B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH11317432A (ja) | 1999-11-16 |
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