JPH10222673A - Pattern inspecting method and inspecting device - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the influence of noise by permitting a fluctuation in manufacturing process. SOLUTION: An inspecting picture (a) and a comparing picture (b) are aligned (c). The aligned inspecting picture and the comparing picture are correlatively shifted in a prescribed shift direction for a prescribed portion of shift quantities (e), density difference between the inspecting picture and the comparing picture after shifting is calculated at every picture element and the binary difference pictures are obtained (f). Then, the binary difference pictures are obtained in a same way (h) as against a different shift (g). At last, the logical products of two difference pictures (f) and (f) are calculated at every picture element so as to obtain the picture expressing defect (i).

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、微細なパターンを
比較し、パターン形状の相違を検査するパターン検査方
法及び検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern inspection method and an inspection apparatus for comparing fine patterns and inspecting differences in pattern shape.

【０００２】[0002]

【従来の技術】従来のパターン検査は、検査対象パター
ンと比較用パターンとをパターンマッチング器等により
位置合わせし、位置合わせされた２つのパターンの間の
相違を抽出、比較することにより不一致部分を検出し、
その不一致部分をもって欠陥としていた。しかし、この
検査方法で微細パターンの検査を行うと、パターン撮像
系が精密高倍率になるにつれ、検査画像と比較画像との
位置合わせが困難になり、虚報が避けられないという問
題があった。2. Description of the Related Art In a conventional pattern inspection, a pattern to be inspected and a pattern for comparison are aligned by a pattern matching device or the like, and a difference between the two aligned patterns is extracted and compared to identify a mismatched portion. Detect
The mismatched portion was regarded as a defect. However, when a fine pattern is inspected by this inspection method, there is a problem that as the pattern imaging system becomes higher in precision and magnification, it becomes more difficult to align the inspection image with the comparative image, and a false report cannot be avoided.

【０００３】また、製造プロセスの揺らぎ等によりパタ
ーンの大きさが検出分解能の数画素程度変動した場合、
製造上の許容値内にあるパターンでも欠陥として判定し
てしまう可能性があった。これらの問題の解決を図った
ものとして、特開平７−０４３３０９号公報に示されて
いるパターン検査方法がある。このパターン検査方法
は、検査対象のパターンと比較パターンとの位置合わせ
を類似性評価関数を用いて行うことで、製造プロセスの
揺らぎを許容し、欠陥を判別するものである。Further, when the pattern size fluctuates by several pixels of the detection resolution due to fluctuations in the manufacturing process, etc.
There is a possibility that even a pattern that is within the allowable range in manufacturing may be determined as a defect. As a solution to these problems, there is a pattern inspection method disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-043309. In this pattern inspection method, the alignment of a pattern to be inspected and a comparison pattern is performed using a similarity evaluation function, thereby allowing fluctuations in the manufacturing process and determining a defect.

【０００４】[0004]

【発明が解決しようとする課題】類似性評価関数を用い
た前記の方法では、製造プロセスの許容値を高精度に設
定しようとすると、評価関数の設定が難しいという問題
があった。また、従来の検査装置は利用者が望む最適解
を得るために検査を繰り返すことが困難であるという問
題があった。In the above-described method using the similarity evaluation function, there is a problem that it is difficult to set the evaluation function when setting the allowable value of the manufacturing process with high accuracy. Further, the conventional inspection apparatus has a problem that it is difficult to repeat the inspection to obtain an optimum solution desired by the user.

【０００５】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたもので、高度に精密な位置合わせを必要
とせず、かつ高分解能時（高拡大倍率を含む）において
も製造プロセス上の揺らぎを許容する、雑音の影響の少
ないパターン検査方法及び検査装置を提供することを目
的とする。また、本発明は、欠陥判別のためのパラメー
タを、表示装置に表示された２次元画像を見ながらリア
ルタイムで再設定可能なパターン検査方法及び検査装置
を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and does not require highly precise alignment and has a high manufacturing resolution even at high resolution (including high magnification). It is an object of the present invention to provide a pattern inspection method and an inspection apparatus which allow a fluctuation of the pattern and are less affected by noise. It is another object of the present invention to provide a pattern inspection method and an inspection apparatus capable of resetting parameters for defect determination in real time while viewing a two-dimensional image displayed on a display device.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明によるパターン検
査方法は、検査対象パターンを記録した検査用画像と、
比較用のパターンを記録した比較用画像とを位置合わせ
するステップと、前記位置合わせされた検査用画像と比
較用画像を所定のシフト方向に所定のシフト量だけ相対
的にシフトさせるステップと、シフトした後の検査用画
像と比較用画像の濃度差を各画素毎に演算するステップ
と、異なるシフトに対して演算された前記濃度差の論理
積を画素毎に演算するステップとを含むことを特徴とす
る。According to the present invention, there is provided a pattern inspection method, comprising: an inspection image recording a pattern to be inspected;
Aligning the comparison image on which the comparison pattern is recorded, relatively shifting the aligned inspection image and the comparison image by a predetermined shift amount in a predetermined shift direction, Calculating the density difference between the inspection image and the comparison image after each pixel, and calculating the logical product of the density differences calculated for different shifts for each pixel. And

【０００７】画像のシフト方向はプロセス上の許容方向
と相関を有し、そのシフト方向と直交する方向に延びる
パターン形状の違いをプロセス上の許容として検査す
る。シフト方向と平行な方向は高精度に欠陥を検出する
検出方向となる。したがって、シフト方向を八方向に設
定することにより、全ての方向に延びるパターン形状の
違いをプロセス上の許容内と設定できる。The shift direction of the image has a correlation with the allowable direction in the process, and a difference in the pattern shape extending in a direction orthogonal to the shift direction is inspected as the allowable in the process. A direction parallel to the shift direction is a detection direction for detecting a defect with high accuracy. Therefore, by setting the shift directions to eight directions, it is possible to set the difference in the pattern shape extending in all directions within the allowable range in the process.

【０００８】また、シフト量は検出される欠陥のサイズ
に関係し、検出される欠陥の最低サイズとシフト量とは
ほぼ対応する。したがって、画像シフト量を製造プロセ
スの許容値と同程度に設定することにより、製造プロセ
スの許容値内でパターンの変形があってもそれを欠陥と
して検出しないようにすることができる。また、画像シ
フト量を大きく設定することで検査精度を低下させて大
雑把な検査を行ったり、画像シフト量を小さく設定して
精密なパターン検査を行ったりと、検査の精度を自由に
設定することが可能となる。The shift amount is related to the size of the defect to be detected, and the minimum size of the detected defect substantially corresponds to the shift amount. Therefore, by setting the image shift amount to be substantially equal to the allowable value of the manufacturing process, even if the pattern is deformed within the allowable value of the manufacturing process, it can be prevented from being detected as a defect. In addition, the inspection accuracy can be freely set by setting a large image shift amount to reduce the inspection accuracy and performing a rough inspection, or by setting a small image shift amount and performing a precise pattern inspection. Becomes possible.

【０００９】なお、前記異なるシフトは、シフト方向が
逆でシフト量が同じである２種類のシフトを含むことが
望ましい。また、一方を他方に対してシフトした検査用
画像と比較用画像の対応画素の濃度差を２値化し、この
２値化した値を用いて画素毎に論理積をとり、その結果
から欠陥を判定するのが好ましい。このとき、一方の画
像をあるシフト方向へシフトしたときと、他のシフト方
向（先のシフト方向と逆方向であることが好ましい）へ
シフトしたときとで、いずれの場合にも濃度差が生じた
画素部分を欠陥と判定することになる。It is preferable that the different shifts include two types of shifts in which the shift direction is opposite and the shift amount is the same. Also, the density difference between the corresponding pixel of the inspection image and the comparison image, which is shifted one from the other, is binarized, and a logical product is obtained for each pixel using the binarized value. It is preferable to determine. At this time, a density difference occurs when one image is shifted in a certain shift direction and when the image is shifted in another shift direction (preferably in a direction opposite to the previous shift direction). The determined pixel portion is determined to be defective.

【００１０】欠陥判定結果に応じて、前記シフト方向及
び／又はシフト量を再設定するステップを含むこともで
きる。たとえば、許容値内のパターン変形が欠陥と判定
される場合にはシフト量をより大きな値に再設定し、欠
陥と判定されるべきパターンの変形が欠陥として判定さ
れないような場合にはシフト量をより小さな値に再設定
してパターン検査を行えばよい。The method may further include the step of resetting the shift direction and / or the shift amount in accordance with the result of the defect judgment. For example, when the pattern deformation within the allowable value is determined to be a defect, the shift amount is reset to a larger value. When the pattern deformation to be determined to be a defect is not determined to be a defect, the shift amount is reset. The pattern inspection may be performed by resetting the value to a smaller value.

【００１１】また、本発明のパターン検査装置は、検査
対象パターンを記憶する検査用画像メモリと、比較用の
パターンを記憶する比較用画像メモリと、検査用画像メ
モリに記憶された画像と比較用画像メモリに記憶された
画像の位置合わせを行う位置合わせ手段と、検査用画像
メモリの画像又は比較用画像メモリの画像を位置合わせ
手段による位置合わせ位置から所定のシフト方向に所定
のシフト量だけシフトするように座標を変換する画像シ
フト手段と、前記シフトした後の検査用画像メモリと比
較用画像メモリの対応する画素間の濃度差を演算する濃
度差演算手段と、異なるシフトに対して濃度差演算手段
によって演算された濃度差の論理積を画素毎に演算する
論理積演算手段とを備えることを特徴とする。Further, the pattern inspection apparatus of the present invention comprises an inspection image memory for storing an inspection target pattern, a comparison image memory for storing a comparison pattern, and an image memory for comparing the image stored in the inspection image memory. Positioning means for positioning the images stored in the image memory; and shifting the image in the inspection image memory or the image in the comparison image memory by a predetermined shift amount in a predetermined shift direction from the position of the alignment by the positioning means. Image shift means for converting coordinates so as to perform the above operation; density difference operation means for calculating the density difference between corresponding pixels in the inspection image memory and the comparison image memory after the shift; A logical product calculating means for calculating a logical product of the density differences calculated by the calculating means for each pixel.

【００１２】ここで、濃度差演算手段によって演算され
た濃度差を各画素毎に２値化する濃度２値化手段と、濃
度２値化手段の出力を一時保管しておくための一時保管
用画像メモリと、論理積演算手段の演算結果から欠陥を
判定する欠陥判定手段とを備え、論理積演算手段は一時
保管用画像メモリと前記濃度２値化手段の出力との論理
積を画素毎に演算するようにすることができる。Here, a density binarizing means for binarizing the density difference calculated by the density difference calculating means for each pixel, and a temporary storage for temporarily storing an output of the density binarizing means. An image memory; and a defect determining unit for determining a defect based on a calculation result of the logical product calculating unit. The logical product calculating unit calculates a logical product of the temporary storage image memory and the output of the density binarizing unit for each pixel. It can be calculated.

【００１３】本発明によるパターン検査装置は欠陥判定
手段の判定結果を2次元画像として表示する表示手段を
備えることができ、この表示手段は、検査対象パターン
と欠陥判定手段による判定結果とを同時に表示するのが
好ましい。また、本発明によるパターン検査装置は、検
出すべき最低の欠陥サイズ及び欠陥検出方向を設定する
設定手段、並びに再実行を指示する手段を備えることが
できる。[0013] The pattern inspection apparatus according to the present invention can include display means for displaying the judgment result of the defect judgment means as a two-dimensional image, and this display means simultaneously displays the pattern to be inspected and the judgment result by the defect judgment means. Is preferred. Further, the pattern inspection apparatus according to the present invention can include a setting unit for setting a minimum defect size and a defect detection direction to be detected, and a unit for instructing re-execution.

【００１４】前記設定手段は、設定された最低欠陥サイ
ズから画像シフト手段によるシフト量を演算する機能を
備えることができる。シフト量の演算は画像メモリの１
画素に対応する実寸法の情報に基づいて、最低欠陥サイ
ズに相当する距離だけ画像をシフトさせるには画像メモ
リを何画素分シフトさせる必要があるかを演算すること
で行われる。[0014] The setting means may have a function of calculating a shift amount by the image shifting means from the set minimum defect size. The calculation of the shift amount is 1 in the image memory.
This is performed by calculating how many pixels the image memory needs to be shifted in order to shift the image by the distance corresponding to the minimum defect size, based on the information of the actual size corresponding to the pixel.

【００１５】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１は本発明によるパター
ン検査装置の一例を説明するブロック図、図２は本発明
による検査方法の手順の一例を示すフローチャートであ
る。図１に示すパターン検査装置は、電子顕微鏡等によ
りパターンに電子線を照射して得られた映像信号（二次
電子像、Ｘ線像等）は、検出Ａ/Ｄ変換器１によりデジ
タル信号に変換される。検出Ａ/Ｄ変換器１からの画像
情報は、検査用画像メモリ２及び比較用画像メモリ３に
記憶される。まず、映像信号が表す画像の中から欠陥の
ないパターンを探し、それを欠陥判定のための比較用画
像として比較用メモリ３に取り込む（図２，ステップ１
０）。ただし、比較用画像メモリ３には、検査用画像と
は別の画像を比較用の画像として記録してもよい。続い
て、同様にして検査用画像を検査用画像メモリ２に取り
込む（ステップ１１）。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a pattern inspection apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a procedure of an inspection method according to the present invention. The pattern inspection apparatus shown in FIG. 1 converts a video signal (secondary electron image, X-ray image, etc.) obtained by irradiating a pattern with an electron beam with an electron microscope or the like into a digital signal by a detection A / D converter 1. Is converted. Image information from the detection A / D converter 1 is stored in the inspection image memory 2 and the comparison image memory 3. First, a pattern having no defect is searched for from the image represented by the video signal, and the pattern is taken into the comparison memory 3 as a comparison image for defect determination (FIG. 2, step 1).
0). However, an image different from the inspection image may be recorded in the comparison image memory 3 as an image for comparison. Subsequently, the inspection image is similarly loaded into the inspection image memory 2 (step 11).

【００１６】次に、ステップ１２において、検査用画像
メモリ２に記録された検査用画像と比較用画像メモリ３
に記録された比較用画像をマッチング器４により位置合
わする。マッチング器４からは両画像の位置誤差情報が
出力される。Next, in step 12, the inspection image recorded in the inspection image memory 2 and the comparison image memory 3 are stored.
Are registered by the matching unit 4. The matching unit 4 outputs position error information of both images.

【００１７】ステップ１３において、シフト器５は、マ
ッチング器４から出力された位置誤差情報に基づいて比
較用画像メモリ３の画像を前記位置合わせで得られた２
つの画像が一致する座標を中心に任意の量、任意の方向
にシフトさせる。なお、この例では、シフト器５は比較
用画像メモリの画像をシフトさせているが、検査用画像
メモリ２の画像の方をシフトさせてもよい。In step 13, the shifter 5 obtains the image of the comparison image memory 3 based on the position error information output from the matching unit 4 and obtains the image 2
The image is shifted by an arbitrary amount and in an arbitrary direction around the coordinates where the two images match. In this example, the shifter 5 shifts the image of the comparison image memory, but may shift the image of the inspection image memory 2.

【００１８】ステップ１４において、画素間濃度差分器
６は、検査用画像メモリ２の画像とシフト器５によって
シフトされた比較用画像メモリ３の画像との濃度差を、
画像座標が同じ対応する画素毎に演算する。ステップ１
５において、濃度変換器７は画素間濃度差分器６によっ
て演算された画素毎の濃度差を２値化する。最初の画像
シフトの時は、ステップ１６からステップ１８に進み、
濃度変換器７から発生された２値化画像を一時保管用画
像メモリ８に記憶する。In step 14, the inter-pixel density differentiator 6 calculates the density difference between the image in the inspection image memory 2 and the image in the comparison image memory 3 shifted by the shifter 5.
The calculation is performed for each corresponding pixel having the same image coordinates. Step 1
At 5, the density converter 7 binarizes the density difference for each pixel calculated by the inter-pixel density differentiator 6. At the time of the first image shift, the process proceeds from step 16 to step 18,
The binarized image generated by the density converter 7 is stored in the temporary storage image memory 8.

【００１９】続いて、ステップ１９からステップ１３に
戻り、シフト器５によるシフトの設定を変更し、比較用
画像メモリ３の画像を前回とは異なる方向及び／又は量
だけシフトし、ステップ１４において画素間濃度差分器
６により検査用画像メモリ２の画像との濃度差を対応す
る画素毎に演算する。ステップ１５において、濃度変換
器７により画素毎の濃度差を２値化する。Subsequently, returning from step 19 to step 13, the shift setting by the shifter 5 is changed, and the image in the comparison image memory 3 is shifted by a different direction and / or amount from the previous time. An inter-density difference device 6 calculates a difference in density from an image in the inspection image memory 2 for each corresponding pixel. In Step 15, the density converter 7 binarizes the density difference for each pixel.

【００２０】今度はステップ１６からステップ１７に進
み、論理積演算器９により、一時保管用画像メモリ８に
記憶されている２値化画像と濃度変換器７から出力され
ている２値化画像との論理積を計算する。結果は、ステ
ップ１８において一時保管用画像メモリ８に記憶され
る。Next, the process proceeds from step 16 to step 17, where the AND operation unit 9 compares the binarized image stored in the temporary storage image memory 8 with the binarized image output from the density converter 7. Calculate the logical product of The result is stored in the temporary storage image memory 8 in step 18.

【００２１】ステップ１９では、予め設定されている比
較用画像メモリ３の画像シフト及び検査用画像メモリ２
の画像との演算操作が終了したかどうか判定し、終了し
ていない場合には再びステップ１３に戻って同様の操作
を反復する。In step 19, the image shift and the inspection image memory 2 of the comparative image memory 3 are set in advance.
It is determined whether the calculation operation with the image has been completed. If not, the process returns to step 13 to repeat the same operation.

【００２２】予め設定されている画像シフト及び演算操
作が終了していれば、ステップ１９からステップ２０に
進み、一時保管画像メモリ８に記憶されている２値化画
像に基づいて、欠陥判定器１０により検査用画像メモリ
２に記憶されているパターンの欠陥判定を行う。If the preset image shift and arithmetic operation have been completed, the process proceeds from step 19 to step 20, where the defect judging device 10 is operated based on the binarized image stored in the temporary storage image memory 8. To judge the defect of the pattern stored in the inspection image memory 2.

【００２３】欠陥判定器１０による判定結果は、２次元
の画像として表示器１１に表示される。表示器１１は、
検査用画像メモリ２に記憶されている検査対象パターン
と判定結果、すなわちそのパターンにおける欠陥部分を
並べて、あるいは重ねて画像表示するようにすることが
できる。また、表示器１１は、シフト器５による画像シ
フトのシフト距離（シフト画素数）、シフト方向を利用
者が入力できる入力部を備える。利用者は、画像表示さ
れた欠陥判定結果を見て、入力部によりシフト器５のシ
フト距離（画素数）、シフト方向を再設定することがで
き、処理を繰り返すことができる。The result of the judgment by the defect judgment unit 10 is displayed on the display unit 11 as a two-dimensional image. The display 11 is
The image to be inspected stored in the inspection image memory 2 and the determination result, that is, the defective portion in the pattern can be displayed side by side or in an overlapping manner. The display 11 includes an input unit that allows a user to input a shift distance (the number of shift pixels) of the image shift by the shifter 5 and a shift direction. The user can reset the shift distance (the number of pixels) and the shift direction of the shifter 5 by using the input unit while seeing the defect determination result displayed on the image, and can repeat the processing.

【００２４】次に、図３のパターン波形図を参照して、
本発明のパターン検査装置で製造プロセスの揺らぎを許
容しながらパターンの欠陥検出を行う方法について説明
する。ここでは、簡単のため検査画像及び比較画像はあ
るパターンの断面に相当する１次元の信号波形とし、図
３（ａ）に示した検査画像を、図３（ｂ）に示した比較
画像を基準に検査する例を説明する。Next, referring to the pattern waveform diagram of FIG.
A method for detecting a pattern defect while allowing the fluctuation of the manufacturing process by the pattern inspection apparatus of the present invention will be described. Here, for the sake of simplicity, the inspection image and the comparison image are one-dimensional signal waveforms corresponding to a cross section of a certain pattern, and the inspection image shown in FIG. 3A is used as a reference with the comparison image shown in FIG. An example of inspection will be described.

【００２５】図３（ａ）の検査画像と図３（ｂ）の比較
画像とに対して画像に適応される一般的な画素間での位
置合わせを行うと、図３（ｃ）のようになる。図３
（ｃ）において、検査画像と比較画像が重なり合わない
部分をハッチングで示している。いま、図３（ｃ）にハ
ッチングで示した部分の中で欠陥として検出したいの
は、線幅がテーパの上下ともに異なるの部分のみであ
るとする。When alignment between general pixels applied to the inspection image of FIG. 3A and the comparison image of FIG. 3B is performed, as shown in FIG. 3C. Become. FIG.
In (c), the portion where the inspection image and the comparison image do not overlap is indicated by hatching. Now, it is assumed that, of the hatched portions in FIG. 3 (c), only the portions whose line widths are different in the upper and lower portions of the taper are to be detected as defects.

【００２６】検査画像と比較画像とでは、対応する線素
Ａと線素Ｂでそれぞれ比較画像を基準にしてテーパ下の
長さがＸ画素、Ｙ画素の違いがあり（Ｘ画素＜Ｙ画
素）、このテーパ下部の長さを欠陥の判定基準とした場
合、類似性の評価範囲内にＸ画素があると設定すると、
製造のゆらぎ内にあるの部分のみを欠陥として評価し
てしまう。また、類似性の評価として図３（ｃ）のハッ
チング部の面積（この例の場合、面積＜面積）を採
用すると、図３（ｄ）に示すような結果となり、やはり
製造のゆらぎ内にあるを欠陥として評価してしまう。In the inspection image and the comparison image, there is a difference between the length of the corresponding line element A and the line element B under the taper of X pixels and Y pixels based on the comparison image (X pixel <Y pixel). When the length of the lower portion of the taper is used as a criterion for determining a defect, if it is set that there are X pixels within the similarity evaluation range,
Only the part within the manufacturing fluctuation is evaluated as a defect. Further, when the area of the hatched portion in FIG. 3C (in this example, area <area) is adopted as the similarity evaluation, the result shown in FIG. 3D is obtained, which is also within the manufacturing fluctuation. Is evaluated as a defect.

【００２７】これを本発明のパターン検査方法により検
査する場合について考える。まず図３（ｃ）での位置合
わせの状態から比較画像を右に数画素シフトして図３
（ｅ）の状態とする。このときシフトする画素数は、製
造の許容値を考慮して決める。たとえば左右方向へのパ
ターンの許容製造誤差が画素換算で５画素であるとする
と、このときの比較画像のシフト量を５画素に設定す
る。Consider a case in which this is inspected by the pattern inspection method of the present invention. First, the comparison image is shifted to the right by several pixels from the state of alignment in FIG.
(E). The number of pixels to be shifted at this time is determined in consideration of an allowable value of manufacturing. For example, if the allowable manufacturing error of the pattern in the horizontal direction is 5 pixels in pixel conversion, the shift amount of the comparison image at this time is set to 5 pixels.

【００２８】この状態で、検査画像と右に５画素シフト
した比較画像との差画像を形成すると、図３（ｆ）のよ
うになる。この差画像では、欠陥部分であるの部分は
強調されている。一方、テーパ角度の違いにより差異が
生じている欠陥でないの部分は、比較画像をシフトし
たことにより画像の差が弱められており、判定基準値で
２値化すると、の部分のみが取り出される。In this state, when a difference image between the inspection image and the comparison image shifted right by 5 pixels is formed, the result is as shown in FIG. In this difference image, a portion that is a defect portion is emphasized. On the other hand, in the part which is not a defect in which a difference occurs due to the difference in the taper angle, the difference in the image is weakened by shifting the comparative image, and only the part which is binarized by the determination reference value is extracted.

【００２９】また、図３（ｃ）に示した位置合わせ状態
から図３（ｇ）に示すように、比較画像を図３（ｅ）の
時とは逆に左に数画素（この例の場合、５画素）シフト
し、検査画像と比較画像の差画像を形成すると、図３
（ｈ）のようになる。図３（ｈ）に示す差画像では、
の部分は弱められてはいるが、もともと許容誤差（５画
素）以上のずれがあったため未だ消失するには至ってい
ない。一方、の部分は強調される。したがって、図３
（ｈ）の差画像を判定基準値によって２値化すると、
との両方の部分が取り出される。Also, as shown in FIG. 3 (g) from the alignment state shown in FIG. 3 (c), the comparative image is shifted several pixels to the left (in this case, in the case of FIG. 3 (e)). , 5 pixels) to form a difference image between the inspection image and the comparison image.
(H). In the difference image shown in FIG.
Although the portion is weakened, it has not yet disappeared because there was originally a deviation of more than the allowable error (5 pixels). On the other hand, the part is emphasized. Therefore, FIG.
When the difference image of (h) is binarized by the determination reference value,
And both parts are retrieved.

【００３０】次に、判定基準値によって２値化した図３
（ｆ）の差画像と図３（ｈ）の差画像の位置に関する論
理積をとると、図３（ｉ）のようになる。図３（ｉ）を
見ると明らかなように、は欠陥として正しく評価され
ており、他方は欠陥として検出されていない。このよ
うに、本発明のパターン検査方法によると、製造のゆら
ぎに影響されずに、かつ線幅がわずかに異なる欠陥の検
査を行うことができる。Next, FIG.
FIG. 3 (i) shows the logical product of the difference image of FIG. 3 (f) and the position of the difference image of FIG. 3 (h). As is clear from FIG. 3 (i), is correctly evaluated as a defect, and the other is not detected as a defect. As described above, according to the pattern inspection method of the present invention, it is possible to inspect for defects having slightly different line widths without being affected by manufacturing fluctuations.

【００３１】ここでは、一次元方向（左右方向）への画
像シフトについて説明したが、一般には検査パターンは
２次元の広がりを持っているため、画像のシフト方向は
複数方向とするのが有利である。そして、その各方向に
ついて＋方向に画像シフトしたときの差画像と−方向に
画像シフトしたときの差画像の論理積によって欠陥の評
価を行う。この画像のシフト方向は、それによって欠陥
検出が行われるパターンの方向性と関係し、画像のシフ
ト量は検出される欠陥の最小サイズと関係する。複数の
方向に画像シフトを行い、そのときの画像シフト量を画
像シフトの方向に応じて変化させると、欠陥検出感度に
方向性をもたせることもできる。Here, the image shift in the one-dimensional direction (left-right direction) has been described. However, since the inspection pattern generally has a two-dimensional spread, it is advantageous to shift the image in a plurality of directions. is there. Then, in each direction, the defect is evaluated by the logical product of the difference image when the image is shifted in the + direction and the difference image when the image is shifted in the − direction. The shift direction of the image is related to the directionality of the pattern by which the defect is detected, and the shift amount of the image is related to the minimum size of the detected defect. If the image shift is performed in a plurality of directions and the amount of image shift at that time is changed according to the direction of the image shift, it is possible to give directionality to the defect detection sensitivity.

【００３２】次に、図４により、本発明による雑音の影
響の少ないパターン欠陥検出について説明する。図４
（ａ）は雑音の多い検査画像を表し、図４（ｂ）は雑音
の多い比較画像を表す。図４（ａ）、（ｂ）中の線素Ａ
が対応するパターンであり、図４（ａ）の検査画像は本
来のパターンに異物が付加したためにパターン幅が太く
なっているものとする。Next, with reference to FIG. 4, a description will be given of pattern defect detection according to the present invention which is less affected by noise. FIG.
4A shows a noisy inspection image, and FIG. 4B shows a noisy comparative image. Line element A in FIGS. 4 (a) and 4 (b)
Are the corresponding patterns. It is assumed that the inspection image in FIG. 4A has a large pattern width due to the foreign matter added to the original pattern.

【００３３】この検査画像と比較画像に、画像に適応さ
れる一般的な画素間での位置合わせを行うと、図４
（ｃ）に示すようになる。図４（ｄ）は、図４（ｃ）で
の位置合わせ状態で検査画像と比較画像の差画像をと
り、その差画像を２値化した２値化差画像を表す。この
２値化画像によると、異物が存在している位置以外に雑
音が原因の擬似欠陥を検出してしまう。When the inspection image and the comparison image are aligned between general pixels adapted to the image, FIG.
The result is as shown in FIG. FIG. 4D illustrates a binarized difference image obtained by taking a difference image between the inspection image and the comparison image in the alignment state in FIG. 4C and binarizing the difference image. According to the binarized image, a pseudo defect caused by noise is detected at a position other than the position where the foreign matter exists.

【００３４】次に、図４（ａ）に示した検査画像を本発
明のパターン検査方法により検査する場合について考え
る。まず、図４（ｃ）での位置合わせ状態から比較画像
を数画素シフトすると、図４（ｅ）のようになる。図４
（e）での２値化差画像は、図４（ｆ）のようになる。
そして、図４（ｄ）に示した２値化差画像と、図４
（ｆ）に示した２値化差画像の位置について論理積を取
る。その結果、図４（ｇ）に示すように、虚報を拾うこ
となく本来の欠陥のみを抽出することができる。このよ
うに、本発明のパターン検査方法によると、雑音の影響
を受けずに欠陥の検査を行うことができる。Next, consider a case where the inspection image shown in FIG. 4A is inspected by the pattern inspection method of the present invention. First, when the comparison image is shifted by several pixels from the alignment state in FIG. 4C, the result is as shown in FIG. FIG.
The binarized difference image in (e) is as shown in FIG.
Then, the binarized difference image shown in FIG.
The logical product is calculated with respect to the position of the binarized difference image shown in (f). As a result, as shown in FIG. 4G, only the original defect can be extracted without picking up a false alarm. As described above, according to the pattern inspection method of the present invention, a defect can be inspected without being affected by noise.

【００３５】ここでは、比較画像をシフトしない状態で
の検査画像と比較画像との差画像の２値化画像である図
４（ｄ）と、比較画像を一方向にシフトした状態での検
査画像と比較画像の差画像の２値化画像である図４
（ｆ）との論理積をとってパターンの欠陥を評価した。
しかし、比較画像を一方向にシフトした状態での検査画
像との差画像の２値化画像と、比較画像を逆方向にシフ
トした状態での検査画像との差画像の２値化画像との論
理積によって欠陥評価を行っても勿論構わない。また、
シフトする画像を比較画像に代えて検査画像としても構
わない。Here, FIG. 4D, which is a binarized image of a difference image between the inspection image and the comparison image in a state where the comparison image is not shifted, and an inspection image in a state where the comparison image is shifted in one direction FIG. 4 which is a binarized image of the difference image of the comparison image and the comparison image
The defect of the pattern was evaluated by taking the logical product with (f).
However, the binarized image of the difference image with the inspection image in the state where the comparison image is shifted in one direction and the binarized image of the difference image with the inspection image in the state where the comparison image is shifted in the opposite direction are shown. Of course, defect evaluation may be performed by AND. Also,
The shifted image may be used as the inspection image instead of the comparison image.

【００３６】図５は、表示器１１の表示画面の一例を示
す略図である。図５（ａ）は処理前の表示画面を表し、
図５（ｂ）は処理後の表示画面を表す。表示画面２０の
左上方には比較用画像２１が表示され、左下方には検査
用画像２２が表示される。右上には検査結果として欠陥
２３のみを画像表示する領域２４が設けられている。右
下部分は検出方向（画像シフト方向）を指示する入力部
２５、欠陥の最低検出サイズを入力する入力部２６、及
び再実行を指示する入力部２７が設けられている。この
表示器により、利用者は欠陥の分布状況を把握すること
ができる。FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the display screen of the display device 11. FIG. 5A shows a display screen before processing.
FIG. 5B shows the display screen after the processing. A comparison image 21 is displayed at the upper left of the display screen 20, and an inspection image 22 is displayed at the lower left. At the upper right, there is provided an area 24 for displaying only the defect 23 as an inspection result. The lower right portion is provided with an input unit 25 for instructing a detection direction (image shift direction), an input unit 26 for inputting a minimum defect detection size, and an input unit 27 for instructing re-execution. With this display, the user can grasp the state of distribution of defects.

【００３７】この例では検査結果として欠陥部分２３の
みを独立した１つの画像２４として表示しているが、欠
陥検出結果を表示する他の方法として、検査用画像上の
欠陥位置に十字マーク等のマークを表示したり、検査画
像上に欠陥位置を色づけして重ねて表示する方法等を採
用することもできる。欠陥位置を検査画像上に重ねて表
示する方法によれば、検査画像上の欠陥位置をすばやく
認識できる効果がある。更に、欠陥の個数、欠陥個々の
重心、面積など、利用者の知りたい付帯情報を同時に表
示するようにしてもよい。In this example, only the defective portion 23 is displayed as an independent image 24 as the inspection result. However, as another method of displaying the defect detection result, a cross mark or the like is displayed at the defect position on the inspection image. It is also possible to adopt a method of displaying a mark, coloring a defect position on an inspection image and displaying it in a superimposed manner. According to the method of superimposing and displaying the defect position on the inspection image, there is an effect that the defect position on the inspection image can be quickly recognized. Further, additional information that the user wants to know, such as the number of defects, the center of gravity of each defect, and the area, may be displayed simultaneously.

【００３８】また、表示器１１で利用者が設定可能であ
るシフト方向を８方向に選択することにより、パターン
の形状に依存しない処理が可能となる。最低欠陥検出サ
イズを寸法入力すると、表示器が画像メモリの１画素に
対応する実寸法の情報に基づいてシフト器のシフト量を
自動的に計算するので、利用者は最低欠陥検出サイズの
みを設定するだけで欠陥検出感度を自由に設定すること
ができる。Further, by selecting eight shift directions that can be set by the user on the display 11, processing that does not depend on the pattern shape can be performed. When the minimum defect detection size is input, the display automatically calculates the shift amount of the shifter based on the information of the actual size corresponding to one pixel of the image memory, so that the user sets only the minimum defect detection size. The defect detection sensitivity can be freely set by simply performing the above operation.

【００３９】図６は、シフト器の代わりに遅延回路を用
いた本発明のパターン検査装置を示す説明図である。比
較用の画像は比較用画像メモリ３３に記憶されている。
電子顕微鏡等から発生されたパターンの映像信号は、検
出Ａ／Ｄ変換器３１によってデジタル信号に変換された
のち、遅延回路３２に入力される。遅延回路３２は、検
出Ａ／Ｄ変換器３１の出力する画像を一定の方向に全体
としてシフトさせる作用をする。こうして、シフト量が
少しずつ異なる複数の検査用画像がレジスタ３４ａ，３
４ｂ，…，３４ｎに格納される。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a pattern inspection apparatus of the present invention using a delay circuit instead of a shifter. The comparison image is stored in the comparison image memory 33.
A video signal of a pattern generated from an electron microscope or the like is converted into a digital signal by a detection A / D converter 31 and then input to a delay circuit 32. The delay circuit 32 functions to shift the image output from the detection A / D converter 31 as a whole in a certain direction. In this way, a plurality of inspection images having slightly different shift amounts are stored in the registers 34a and 3a.
4b,..., 34n.

【００４０】減算器３５ａ，３５ｂ，…，３５ｎは、比
較用画像メモリ３３に記憶されている比較用画像と、各
レジスタ３４ａ，３４ｂ，…，３４ｎに格納されている
検査用画像の画素毎の減算を行い、その差画像が時系列
信号として出力される。各差画像を表す時系列信号は論
理積回路３６ｂ〜３６ｎに供給され、画素毎に全ての減
算結果の論理積が演算される。その結果は欠陥判定器３
７に供給され、判定器３７は、全ての減算器３５ａ，３
５ｂ，…，３５ｎで閾値より大きな画像差が指示された
部分を欠陥と判定する。欠陥判定器３７の判定結果は表
示器３８に表示される。The subtracters 35a, 35b,..., 35n are provided for each of the comparison image stored in the comparison image memory 33 and the inspection image stored in each of the registers 34a, 34b,. The subtraction is performed, and the difference image is output as a time-series signal. The time series signal representing each difference image is supplied to AND circuits 36b to 36n, and the AND of all the subtraction results is calculated for each pixel. The result is the defect judgment unit 3
7 and the determiner 37 outputs all the subtracters 35a, 3
A portion where an image difference larger than the threshold value is designated in 5b,..., 35n is determined as a defect. The judgment result of the defect judging device 37 is displayed on the display 38.

【００４１】すなわち、繰り返しパターン検査時には、
検査用画像メモリをパイプライン処理に置き換え、遅延
回路３２を通すことでシフト効果を持たせ、比較用画像
メモリ３３に格納した画像と比較することができる。こ
の例によれば一時保管用画像メモリが不要になり、少な
いメモリで高速に本発明を実施できるようになる。That is, at the time of repetitive pattern inspection,
The inspection image memory is replaced with pipeline processing, and a shift effect is provided by passing through the delay circuit 32, so that the image can be compared with the image stored in the comparison image memory 33. According to this example, the image memory for temporary storage becomes unnecessary, and the present invention can be implemented at high speed with a small memory.

【００４２】[0042]

【発明の効果】本発明によると、製造プロセス上の許容
範囲内のパターンの相違を欠陥と誤判定することなく、
高精度にパターン検査を行うことができる。また、画像
シフトの方向やシフト量を変更するだけで、検査精度を
簡単に変更することができる。According to the present invention, a difference between patterns within an allowable range in a manufacturing process can be determined without being erroneously determined as a defect.
Pattern inspection can be performed with high accuracy. Further, the inspection accuracy can be easily changed only by changing the direction and the shift amount of the image shift.

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

【図１】本発明によるパターン検査装置の一例を説明す
るブロック図。FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a pattern inspection apparatus according to the present invention.

【図２】本発明による検査方法の手順の一例を示すフロ
ーチャート。FIG. 2 is a flowchart illustrating an example of a procedure of an inspection method according to the present invention.

【図３】本発明のパターン検査装置で製造プロセスの揺
らぎを許容しながらパターンの欠陥検出を行う方法につ
いて説明するパターン波形図。FIG. 3 is a pattern waveform diagram for explaining a method for performing pattern defect detection while allowing fluctuations in the manufacturing process by the pattern inspection apparatus of the present invention.

【図４】本発明による雑音の影響の少ないパターン欠陥
検出について説明するパターン波形図。FIG. 4 is a pattern waveform diagram for explaining pattern defect detection with little influence of noise according to the present invention.

【図５】表示器の一例を示す図。FIG. 5 illustrates an example of a display device.

【図６】シフト器の代わりに遅延回路を用いた本発明の
パターン検査装置の一部を示す説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a part of the pattern inspection apparatus of the present invention using a delay circuit instead of a shifter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１…検出Ａ／Ｄ変換器、２…検査用画像メモリ、３…比
較用画像メモリ、４…マッチング器、５…シフト器、６
…画素間濃度差分器、７…濃度変換器、８…一時保管用
画像メモリ、９…論理積演算器、１０…欠陥判定器、１
１…表示器、２０…表示画面、２１…比較用画像、２２
…検査用画像、２３…欠陥、２４…欠陥画像表示領域、
２５…検出方向入力部、２６…最低検出サイズ入力部、
２７…再実行指示部、３１…検出Ａ／Ｄ変換器、３２…
遅延回路、３３…比較用画像メモリ、３４ａ〜３４ｎ…
レジスタ、３５ａ〜３５ｎ…減算器、３６ｂ〜３６ｎ…
論理積回路、３７…欠陥判定器、３８…表示器DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Detection A / D converter, 2 ... Image memory for inspection, 3 ... Image memory for comparison, 4 ... Matching device, 5 ... Shifter, 6
... Differentiator between pixels, 7 ... Density converter, 8 ... Image memory for temporary storage, 9 ... Logic product calculator, 10 ... Defect determinator, 1
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Display, 20 ... Display screen, 21 ... Comparative image, 22
... inspection image, 23 ... defect, 24 ... defect image display area,
25: detection direction input section; 26: minimum detection size input section;
27 ... re-execution instructing unit, 31 ... detection A / D converter, 32 ...
Delay circuit, 33 ... image memory for comparison, 34a to 34n ...
Registers, 35a to 35n ... subtractors, 36b to 36n ...
AND circuit, 37: defect determiner, 38: display

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 検査対象パターンを記録した検査用画像
と比較用のパターンを記録した比較用画像とを位置合わ
せするステップと、 前記位置合わせされた検査用画像と比較用画像を所定の
シフト方向に所定のシフト量だけ相対的にシフトさせる
ステップと、 シフトした後の検査用画像と比較用画像の濃度差を各画
素毎に演算するステップと、異なるシフトに対して演算
された前記濃度差の論理積を画素毎に演算するステップ
とを含むことを特徴とするパターン検査方法。A step of aligning an inspection image on which an inspection target pattern is recorded with a comparison image on which a comparison pattern is recorded; and shifting the aligned inspection image and comparison image in a predetermined shift direction. Relatively shifting by a predetermined shift amount, calculating a density difference between the shifted inspection image and the comparison image for each pixel, and calculating the density difference calculated for different shifts. Calculating a logical product for each pixel. 【請求項２】 前記異なるシフトは、シフト方向が逆で
シフト量が同じである２種類のシフトを含むことを特徴
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 the different shifts include two types of shifts in which a shift direction is opposite and a shift amount is the same. 【請求項３】 前記濃度差を２値化するステップと、前
記論理積を用いて欠陥を判定する欠陥判定ステップとを
さらに含むことを特徴とする請求項１又は２記載のパタ
ーン検査方法。3. The pattern inspection method according to claim 1, further comprising a step of binarizing the density difference and a step of determining a defect using the logical product. 【請求項４】 欠陥判定結果に応じて、前記シフト方向
及び／又はシフト量を再設定するステップを含むことを
特徴とする請求項１，２又は３記載のパターン検査方
法。4. The pattern inspection method according to claim 1, further comprising the step of resetting the shift direction and / or the shift amount in accordance with a defect determination result. 【請求項５】 検査対象パターンを記憶する検査用画像
メモリと、比較用のパターンを記憶する比較用画像メモ
リと、 前記検査用画像メモリに記憶された画像と前記比較用画
像メモリに記憶された画像の位置合わせを行う位置合わ
せ手段と、 前記検査用画像メモリの画像又は前記比較用画像メモリ
の画像を前記位置合わせ手段による位置合わせ位置から
所定のシフト方向に所定のシフト量だけシフトするよう
に座標を変換する画像シフト手段と、 前記シフトした後の前記検査用画像メモリと前記比較用
画像メモリの対応する画素間の濃度差を演算する濃度差
演算手段と、 異なるシフトに対して前記濃度差演算手段によって演算
された前記濃度差の論理積を画素毎に演算する論理積演
算手段とを備えることを特徴とするパターン検査装置。5. An image memory for inspection for storing a pattern to be inspected, an image memory for comparison for storing a pattern for comparison, an image stored in the image memory for inspection, and an image stored in the image memory for comparison. Positioning means for performing image positioning, wherein the image in the inspection image memory or the image in the comparison image memory is shifted by a predetermined shift amount in a predetermined shift direction from a position to be aligned by the positioning means. Image shift means for converting coordinates; density difference calculation means for calculating a density difference between corresponding pixels of the inspection image memory and the comparison image memory after the shift; and a density difference for different shifts. And a logical product calculating means for calculating, for each pixel, a logical product of the density differences calculated by the calculating means. 【請求項６】 前記濃度差演算手段によって演算された
前記濃度差を各画素毎に２値化する濃度２値化手段と、
前記濃度２値化手段の出力を一時保管しておくための一
時保管用画像メモリと、前記論理積演算手段の演算結果
から欠陥を判定する欠陥判定手段とを備え、前記論理積
演算手段は前記一時保管用画像メモリと前記濃度２値化
手段の出力との論理積を画素毎に演算することを特徴と
する請求項５記載のパターン検査装置。6. A density binarizing means for binarizing the density difference calculated by the density difference calculating means for each pixel,
A temporary storage image memory for temporarily storing an output of the density binarization unit; and a defect determination unit for determining a defect from a calculation result of the logical product calculation unit. 6. The pattern inspection apparatus according to claim 5, wherein a logical product of an image memory for temporary storage and an output of said density binarizing means is calculated for each pixel. 【請求項７】 前記欠陥判定手段の判定結果を2次元画
像として表示する表示手段を備えることを特徴とする請
求項６記載のパターン検査装置。7. The pattern inspection apparatus according to claim 6, further comprising display means for displaying a result of the judgment by the defect judgment means as a two-dimensional image. 【請求項８】 前記表示手段は、前記検査対象パターン
と前記欠陥判定手段による判定結果とを同時に表示する
ことを特徴とする請求項７記載のパターン検査装置。8. The pattern inspection apparatus according to claim 7, wherein the display unit simultaneously displays the inspection target pattern and a determination result by the defect determination unit. 【請求項９】 検出すべき最低の欠陥サイズ及び欠陥検
出方向を設定する設定手段、並びに再実行を指示する手
段を備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１
項記載のパターン検査装置。9. The apparatus according to claim 5, further comprising setting means for setting a minimum defect size and a defect detection direction to be detected, and means for instructing re-execution.
The pattern inspection device according to the item. 【請求項１０】 前記設定手段は、設定された最低欠陥
サイズから前記画像シフト手段によるシフト量を演算す
る機能を備えることを特徴とする請求項９記載のパター
ン検査装置。10. The pattern inspection apparatus according to claim 9, wherein said setting means has a function of calculating a shift amount by said image shifting means from a set minimum defect size.