JP3683827B2 - パターン欠陥検査方法およびパターン欠陥検査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査方法およびパターン欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、半導体ウエハや液晶表示パネル用ガラス基板あるいは半導体製造装置用マスク基板、さらには、プリント配線基板等の基板等におけるパターンの欠陥を検査するためには、参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置が使用される。このようなパターン欠陥検査装置においては、参照画像と被検査画像とのパターンマッチングにより位置合わせを行った上でこれらの画像の差の絶対値を測定し、この差の絶対値がある閾値を越えた場合に、これを欠陥として検出するようにしている。
【0003】
しかしながら、参照画像と被検査画像とをその全ての位置で位置合わせすることは困難である。特に、参照画像または被検査画像に局所的な歪みが存在する場合等においては、参照画像と被検査画像とをその全ての位置で位置合わせすることが不可能となる。
【0004】
このため、本出願人は、参照画像と被検査画像とをいくつかの検査ブロックに分割し、分割後の参照画像を被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置した上で、各揺すらせ位置において参照画像と被検査画像との差の絶対値を測定し、各揺すらせ位置毎のこの差の絶対値の差違が一定の閾値以上となったときにのみ、その検査ブロック内に欠陥が存在すると判断することにより、上述した問題を解消しうるパターン欠陥検査装置を提案している(特開昭62−140009号、特開2000−028333号)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭62−140009号や特開2000−028333号に記載されたパターン欠陥検査装置は、参照画像と被検査画像とをその全ての位置で位置合わせすることなく欠陥を検出できる点で優れたものではあるが、検査ブロック単位でしか欠陥を検出できないことから、欠陥画素の特定が困難になるという問題がある。
【0006】
また、特開昭62−140009号や特開2000−028333号に記載されたパターン欠陥検査装置においては、参照画像側に微細な欠陥が存在した場合や、検査すべきパターンが微細な場合においては、検査ブロックの境界部分において、参照画像側の微細な欠陥や被検査画像の微細な欠陥を見逃しやすいという問題がある。
【0007】
この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、微細な欠陥をも、その位置を特定した上で正確に検出することができるパターン欠陥検査方法およびパターン欠陥検査装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、参照画像を記憶する参照画像記憶工程と、被検査画像を読み取る被検査画像読取工程と、前記参照画像記憶工程で記憶した参照画像を前記被検査画像読取工程で読み取った被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置した上で、各揺すらせ位置において前記参照画像と前記被検査画像との差の絶対値を測定することにより各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得る差の絶対値測定工程と、前記差の絶対値測定工程で測定した各揺すらせ位置における差の絶対値画像に対し、最大値フィルター処理を行うことにより、各揺すらせ位置における最大値画像を得る最大値フィルター処理工程と、前記最大値フィルター処理工程で得た各揺すらせ位置における最大値画像に対し、同一位置の画素値の最小値を検出することにより欠陥画像を得る最小値検出工程と、を備えたことを特徴とする。
【0009】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記参照画像と前記被検査画像とは多値画像であり、前記最小値検出工程の後に、前記欠陥画像を二値化する二値化工程を有する。
【0010】
請求項3に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記参照画像と前記被検査画像とは多値画像であり、前記差の絶対値測定工程の後に、前記差の絶対値画像を二値化する二値化工程を有する。
【0011】
請求項4に記載の発明は、参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、参照画像を記憶する画像メモリと、被検査画像を読み取るカメラと、前記画像メモリに記憶した参照画像を前記カメラで読み取った被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置する揺すらせ回路と、前記各揺すらせ位置において前記参照画像と前記被検査画像との差の絶対値を測定することにより、各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得る差の絶対値測定回路と、各揺すらせ位置における差の絶対値画像に対し、最大値フィルター処理を行うことにより、各揺すらせ位置における最大値画像を得る最大値フィルター処理回路と、各揺すらせ位置における最大値画像に対し、同一位置の画素値の最小値を検出することにより欠陥画像を得る最小値検出回路と、を備えたことを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図1はこの発明に係るパターン欠陥検査装置の概要図である。
【0013】
このパターン欠陥検査装置は、半導体ウエハからなる基板Wを支持する基板支持テーブル11と、この基板支持テーブル11をX方向に移動させるためのアクチュエータ12と、基板支持テーブル11をY方向に移動させるためのアクチュエータ13と、これらのアクチュエータ12、13を介して基板支持テーブル11を駆動するためのテーブル駆動部14と、基板支持テーブル11に支持された基板Wの画像を撮影するカメラ15と、カメラ15における画像信号をA/D変換するA/D変換器16と、後述する画像処理部20と、パターン検査装置全体を制御する制御部17とを備える。また、制御部17には、キーボード18とCRT19とが接続されている。
【0014】
また、画像処理部20は、参照画像を記憶するための画像メモリ21と、画像メモリ21に記憶した参照画像をカメラ15で読み取った被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置するための揺すらせ回路22と、各揺すらせ位置において参照画像と被検査画像との差の絶対値を測定することにより各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得るための差の絶対値測定回路23と、各揺すらせ位置における差の絶対値画像に対し最大値フィルター処理を行うことにより各揺すらせ位置における最大値画像を得る最大値フィルター処理回路24と、各揺すらせ位置における最大値画像に対し同一位置の画素値の最小値を検出することにより欠陥画像を得る最小値検出回路25と、欠陥画像を一定の閾値で二値化することにより欠陥を特定する二値化処理回路26とを備える。
【0015】
次に、このパターン欠陥検査装置による欠陥検査動作について説明する。図2はパターン欠陥検査工程を示すフローチャートである。
【0016】
パターン欠陥検査を実行する際には、予め、参照画像を画像メモリ21に記憶しておく(ステップS1)。この参照画像記憶工程においては、欠陥検査のマスターパターンとなるべき参照画像をカメラ15により多値画像として読み取り、この画像データを画像メモリ21に記憶する。
【0017】
次に、パターン欠陥検査を行うべき被検査画像をカメラ15により多値画像として読み取る(ステップS2)。この被検査画像読取工程において読み取られた画像は、差の絶対値測定回路23に送信される。なお、被検査画像を画像メモリ21に一旦記憶するようにしてもよい。
【0018】
図3は、画像メモリ21に記憶された参照画像31と、カメラ15により読み取られた被検査画像32とを示す模式図である。
【0019】
この図に示すように、この実施形態においては、参照画像31は18×18の画素から構成され、被検査画像32は16×16の画素から構成されている。そして、参照画像31中には、4画素に相当する欠陥またはパターン33が存在しているものとする。
【0020】
次に、参照画像記憶工程で記憶した参照画像31を被検査画像読取工程で読み取った被検査画像32に対して二次元的に1画素に相当するずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置した上で、各揺すらせ位置において参照画像31と被検査画像32との差の絶対値を測定する(ステップS3)。
【0021】
すなわち、この差の絶対値測定工程においては、揺すらせ回路22により、図4に示すように、参照画像31の上辺と左辺とが被検査画像32の上辺と左辺とに一致する位置、参照画像31の上辺のみが被検査画像32の上辺と一致する位置、参照画像31の上辺と右辺とが被検査画像32の上辺と右辺とに一致する位置、参照画像31の左辺のみが被検査画像32の左辺と一致する位置、参照画像31のいずれの辺も被検査画像32のいずれかの辺と一致しない位置、参照画像31の右辺のみが被検査画像32の右辺と一致する位置、参照画像31の左辺と下辺とが被検査画像32の左辺と下辺とに一致する位置、参照画像31の下辺のみが被検査画像32の下辺と一致する位置、参照画像31の右辺と下辺とが被検査画像32の右辺と下辺とに一致する位置の9個の揺すらせ位置に配置する。
【0022】
そして、差の絶対値測定回路23により、これらの9個の揺すらせ位置において、参照画像記憶工程で記憶した参照画像31と被検査画像読取工程で読み取った被検査画像32とを比較することにより、各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得る。図4は、このようにして得られた9個の差の絶対値画像34a〜34iを示している。
【0023】
なお、この実施形態においては、参照画像31を被検査画像32に対して二次元的に1画素に相当するずらせ量だけずらせて9個の揺すらせ位置に配置しているが、この揺すらせ量は1画素に相当するものでなくともよい。なお、例えば、この揺すらせ量を2画素とした場合には、25個の揺すらせ位置が存在することになり、この揺すらせ量をn画素とした場合には、(2n+1)×(2n+1)個の揺すらせ位置が存在することになる。
【0024】
また、この揺すらせ量は、必ずしも画素の整数倍である必要はなく、例えば、特開2000−028333号に記載されているように、1画素以下の単位であってもよい。
【0025】
また、この実施形態においては、参照画像31と被検査画像32とを多値画像としているが、これらが二値画像の場合においては、この差の絶対値測定工程にでは、各揺すらせ位置における参照画像31と被検査画像32との排他的論理和をとることになる。
【0026】
再度、図2を参照して、次に、差の絶対値測定工程で測定した各揺すらせ位置における差の絶対値画像34a〜34iに対し、最大値フィルター処理(膨張処理)を実行する(ステップS4)。この最大値フィルター処理工程においては、例えば、絶対値画像34a〜34iにおける各画素を、例えば3行3列の最大値フィルター領域の各位置に配置した場合に、その最大値フィルター領域内の画像の最大値を、その中央部の値として設定することにより、各揺すらせ位置における最大値画像を得る。図5は、このようにして得られた9個の差の最大対値画像35a〜35iを示している。
【0027】
なお、上述した説明では、最大値フィルター処理として、3×3のウインドウによる最大値フィルター処理を採用しているが、3×3以上のN×Nのものを採用するようにしてもよい。このとき、上述した揺すらせ量をnとしたとき、Nの値は[2n+1]以上である必要がある。
【0028】
また、上下左右対称な形状であれば、例えば円形等の、矩形状以外の形状のウインドウを使用してもよい。このようなウインドウとして円形のウインドウを使用した場合においては、円形状のウインドウを円状に揺すらせることになる。このような場合においては、円形のウインドウの揺すらせ量をnとしたとき、円形のウインドウの直径が上述したNに相当することになる。
【0029】
次に、最大値フィルター処理工程で得た各揺すらせ位置における最大値画像35a〜35iに対し、同一位置の画素値の最小値を検出する(ステップS5)。すなわち、この最小値検出工程においては、各揺すらせ位置に対応する9個の差の最大対値画像35a〜35iにおける、同一位置にある画素値の内の最小値を選択することにより、欠陥画像を得る。図6は、このようにして得られた欠陥画像36を示している。
【0030】
図3(a)および図6に示すように、検出された欠陥画像36は、参照画像31中の欠陥またはパターン33と同一サイズとなっている。すなわち、上述した条件の下、このパターン欠陥検査装置を使用した場合においては、揺すらせ量をnとし、最大値フィルターのサイズを[2n+1]×[2n+1]とした場合に、欠陥サイズと同一サイズの欠陥画像36を得ることができることになる。
【0031】
再度、図2を参照して、この欠陥画像36を所定の閾値で二値化することにより、最終的な欠陥情報を得る(ステップS6)。
【0032】
なお、上述した説明においては、最小値検出工程(ステップS5)の後に、二値化処理を実行しているが、差の絶対値測定工程(ステップS3)に続いて二値化処理を実行するようにしてもよい。このような場合においては、最大値フィルター処理工程(ステップS4)においては、最大値フィルター領域内のいずれかに「1」が存在すれば、その中央部に「1」を設定することになる。また、最小値検出工程(ステップS5)においては、各揺すらせ位置における最大値画像に対して「AND」をとることになる。
【0033】
上述した図3〜図6に示す実施形態は、参照画像31中には4画素に相当する欠陥33が存在している場合、もしくは、参照画像31中に4画素に相当するパターン33が存在し、かつ、被検査画像32にはこのようなパターン33が存在しない場合のものである。しかしながら、この発明に係るパターン欠陥検査装置によれば、被検査画像に欠陥がある場合にも、同様の工程によりこの欠陥を検出することができる。
【0034】
図7は、上述した参照画像記憶工程(ステップ1)により画像メモリ21に記憶された参照画像41と、上述した被検査画像読取工程(ステップS2)においてカメラ15により読み取られた被検査画像42とを示す模式図である。
【0035】
この図に示すように、この実施形態においては、被検査画像42中には、4画素に相当する欠陥またはパターン43が存在している。
【0036】
このような条件の下、参照画像41を被検査画像42に対して二次元的に1画素に相当するずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置した上で、各揺すらせ位置において参照画像41と被検査画像42との差の絶対値を測定する差の絶対値測定工程(ステップS3)を実行した場合には、図8に示す9個の差の絶対値画像44a〜44iが得られる。なお、この絶対値画像44a〜44iは、図4に示す絶対値画像34a〜34iに比べ、各絶対値画像44a〜44iの位置が互いに一致している点が異なっている。
【0037】
そして、これらの差の絶対値画像44a〜44iに対し、3×3の最大値フィルター処理を実行することにより(ステップS4)。図9に示す9個の差の最大対値画像45a〜45iを得る。
【0038】
しかる後、これらの最大値画像45a〜45iに対し、同一位置の画素値の最小値を検出することにより(ステップS5)、図10に示す欠陥画像46を得る
【0039】
図7(a)および図10に示すように、検出された欠陥画像46は、被検査画像41中の欠陥43を最大値フィルターのサイズだけ膨張したサイズとなっている。すなわち、上述した条件の下、このパターン欠陥検査装置を使用した場合においては、揺すらせ量をnとし、最大値フィルターのサイズを[2n+1]×[2n+1]とした場合に、欠陥サイズを最大値フィルターのサイズ分だけ膨張させたサイズの欠陥画像46を得ることができることになる。
【0040】
最後に、図2を参照して、この欠陥画像46を所定の閾値で二値化することにより、最終的な欠陥情報を得る(ステップS6)。
【0041】
なお、上述した実施形態においては、参照画像31、41と被検査画像32、42とをそのまま比較しているが、エッジ部分のサンプリングによる誤差が問題となる場合においては、例えば、特開2000−065545号に記載されたように、参照画像31、41側に許容値を設けた上で差分を計算するようにしてもよい。
【0042】
【発明の効果】
請求項1乃至請求項4に記載の発明によれば、欠陥が微細であった場合にも、その欠陥を、欠陥の位置をある程度特定した上で検出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係るパターン欠陥検査装置の概要図である。
【図2】パターン欠陥検査工程を示すフローチャートである。
【図3】参照画像31と被検査画像32とを示す模式図である。
【図4】絶対値画像34a〜34iを示す模式図である。
【図5】差の最大対値画像35a〜35iを示す模式図である。
【図6】欠陥画像36を示す模式図である。
【図7】参照画像41と被検査画像42とを示す模式図である。
【図8】絶対値画像44a〜44iを示す模式図である。
【図9】差の最大対値画像45a〜45iを示す模式図である。
【図10】欠陥画像46を示す模式図である。
【符号の説明】
11 基板支持テーブル
12 アクチュエータ
13 アクチュエータ
14 テーブル駆動部
15 カメラ
16 A/D変換器
17 制御部
20 画像処理部
21 画像メモリ
22 揺すらせ回路
23 差の絶対値測定回路
24 最大値フィルター処理回路
25 最小値検出回路
26 二値化処理回路
W 基板
Claims (4)
- 参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検査するパターン欠陥検査方法であって、
参照画像を記憶する参照画像記憶工程と、
被検査画像を読み取る被検査画像読取工程と、
前記参照画像記憶工程で記憶した参照画像を前記被検査画像読取工程で読み取った被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置した上で、各揺すらせ位置において前記参照画像と前記被検査画像との差の絶対値を測定することにより各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得る差の絶対値測定工程と、
前記差の絶対値測定工程で測定した各揺すらせ位置における差の絶対値画像に対し、最大値フィルター処理を行うことにより、各揺すらせ位置における最大値画像を得る最大値フィルター処理工程と、
前記最大値フィルター処理工程で得た各揺すらせ位置における最大値画像に対し、同一位置の画素値の最小値を検出することにより欠陥画像を得る最小値検出工程と、
を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査方法。 - 請求項1に記載のパターン欠陥検査方法において、
前記参照画像と前記被検査画像とは多値画像であり、
前記最小値検出工程の後に、前記欠陥画像を二値化する二値化工程を有するパターン欠陥検査方法。 - 請求項1に記載のパターン欠陥検査方法において、
前記参照画像と前記被検査画像とは多値画像であり、
前記差の絶対値測定工程の後に、前記差の絶対値画像を二値化する二値化工程を有するパターン欠陥検査方法。 - 参照画像と被検査画像とを比較することによりパターンの欠陥を検出するパターン欠陥検査装置であって、
参照画像を記憶する画像メモリと、
被検査画像を読み取るカメラと、
前記画像メモリに記憶した参照画像を前記カメラで読み取った被検査画像に対して二次元的に一定のずらせ量だけ各周辺方向にずらせた揺すらせ位置に配置する揺すらせ回路と、
前記各揺すらせ位置において前記参照画像と前記被検査画像との差の絶対値を測定することにより、各揺すらせ位置における差の絶対値画像を得る差の絶対値測定回路と、
各揺すらせ位置における差の絶対値画像に対し、最大値フィルター処理を行うことにより、各揺すらせ位置における最大値画像を得る最大値フィルター処理回路と、
各揺すらせ位置における最大値画像に対し、同一位置の画素値の最小値を検出することにより欠陥画像を得る最小値検出回路と、
を備えたことを特徴とするパターン欠陥検査装置。
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