JPH01255073A - パターン検査方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はパターンの欠陥を検出する方法及び装置に関し
、更に詳述すれば、ＩＣ基板等にプリントされたパター
ンの検査方法及びこれに使用する装置に関する。

〔従来の技術〕　　、 ＩＣ（集積回路）基板は、たとえばシリコン基板上にレ
ジストを塗布した後、予め配線パターン等が形成されて
いるフォトマスクを密着させた上で露光し、これを現像
して作成するが、近年のＩＣの高密度化、多層化等に伴
って上述のフォトマスクのパターン、あるいはこれによ
りシリコン基板上に形成されたウェハパターンの欠陥検
査が成品の品質管理及び生産性管理等の面から重要な課
題になっている。

ところで、上述のようなパターン欠陥の検査は従来−船
釣には人間の目視により行われていた。

しかし、このような方法では、パターン欠陥の見落とし
が皆無とは言えず、このため成品の歩留りの低下及び信
頼性の低下を招来し、更に検査能率及び生産性も高いと
は言い龍い。

このような事情から、本願出願人は先に本願発明者らの
発明に係る特開昭６０−２００３８２号公報の発明「パ
ターン検査方法及び装置」を提案している。

この発明は端的には、欠陥の無いパターンを基準パター
ンとし、これの２値化画像と検査対象のパターンの２値
化画像との差分を求めることにより検査対象パターンの
欠陥を検出するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上述の発明では、画像の２値化はパターン部
分と背景の基板部分との間の濃度を表す閾値にて行われ
るため、２値化閾値より濃度が高い部分に存在する２硫
化閾値より濃度が低い欠陥及びその逆の欠陥は容易に検
出可能である。しかし、フォトマスクパターンあるいは
ウェハパターン上には、２値化閾値より濃度が低い部分
により濃度が低い欠陥が存在する場合、あるいは２値化
閾値より濃度が高い部分により濃度が高い欠陥が存在す
る場合もしばしば有り得るが、このような欠陥は上述の
発明では検出することが出来ない。

具体的には第９図に示す如くである。即ち、検査対象パ
ターンＤＰにはやや濃度が高い基板５１上にやや濃度が
低い配線パターン５２が形成されており、この配線パタ
ーン５２が正確に形成されているか否かが検査の対象と
なる。この検査対象パターンＤＰを基板５１の濃度と配
線パターン５２の濃度との中間の濃度を閾値として２値
化した画像は第９図にＤＰＯにて示す如くになる。

一方、欠陥が無い標準パターンｓｐを検査対象パターン
ＤＰと同様に２値化した画像は第９図のＳＰｏの如くに
なる。この標準パターンＳＰの２値化画像ｓｐｏの各画
素の論理和をとった画像は第９図にＳＰ７！にて示す如
き拡大画像に、また論理積をとった画像は第９図にＳＰ
ｓにて示す如き縮小画像になる。

そして、検査対象パターンＤＰの２値化画像ＤＰＯから
標準パターンｓｐの拡大２値化画像ｓｐｚを差引くと第
９図にＷｌにて示す如き余剰画像が得られるが、これが
余剰欠陥、たとえば配線間の短絡あるいは突起等を表し
ている。また、標準パターンＳＰの縮小２値化画像ＳＰ
ｓから検査対象パターンＤＰの２値化画像ＤＰＯを差引
くと第９図に−２にて示す如き欠落画像が得られるが、
これが欠落欠陥、たとえば配線の断線あるいは欠損等を
表している。

このような従来の方法では、基板５１上に存在する基板
５１より更に濃度が高い欠陥５３及び配線パターン５２
上に存在する配線パターン５２より更に濃度が低い欠陥
５４は検査対象パターンＤＰを２値化する際に基板５１
または配線パターン５２とそれぞれ同一の値に２値化さ
れるため区別がつかなくなってしまう。従ってこのよう
な従来の方法では、基［５１上に存在する基板５１より
更に濃度が高い欠陥５３及び配線パターン５２上に存在
する配線パターン５２より更に濃度が低い欠陥５４は検
出不可能である。

本発明はこのようなフォトマスクパターンあるいはうエ
バパターンの欠陥の内、単純な２値化による検査対象パ
ターンと標準パターンとの比較によっては検出不可能な
濃度が高い部分の中に存在するより濃度が高い欠陥、あ
るいは濃度が低い部分の中に存在するより濃度が低い欠
陥を容易に且つ正確に検出し得るパターン検査方法及び
装置の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のパターン検査方法及び装置は、従来は単純に２
値化されていた検査対象パターンの画像を、基板部分よ
り更に濃度が高い部分（又は低い部分）及びパターン部
分より更に濃度が低い部分（又は高い部分）を画像とし
て得ることが出来るようにしている。

本発明は、基板上に該基板に比して濃度が低い（又は高
い）パターンが形成された検査対象パタ−ンの欠陥を検
出するパターン検査方法において、前記検査対象パター
ンをパターン部分より低い（又は高い）４度を表す閾値
にて２値化した画像により検出された部分及び前記検査
対象パターンを基板部分より高い（又は低い）濃度を表
す閾値にて２値化した画像により得られた部分を欠陥と
して検出することを特徴とする。

〔作用〕

本発明のパターン検査方法及び装置では、濃度が高い部
分の中で更に濃度が高い部分及び濃度が低い部分の中で
更に濃度が低い部分が画像として得られるので、これら
の部分を欠陥として検出出来る。

〔発明の原理〕

たとえば、第２図に示す如く、比較的濃度が高い基板５
１上に比較的濃度が低い配線パターン５２が形成され、
基板５１上に基板５１より更に濃度が高い欠陥５３が、
また配線パターン５２上に配線パターン５２より更に濃
度が低い欠陥５４が存在する検査対象パターンＤＰと第
３図に示す如き標準パターンＳＰとがある場合、それぞ
れの濃度のヒストグラムは第４図及び第５図に示す如（
になる。

即ち、第２図に示す如き検査対象パターンＤＰの濃度分
布は、最も濃度が低い欠陥５４に対応するピークＰ５４
、比較的濃度が低い配線パターン５２に対応するピーク
Ｐ５２、比較的濃度が高い基板５１に対応するピークＰ
５１、最も濃度が高い欠陥５３に対応するピークＰ５３
の４つのピークを示す。一方、第３図に示す如き標準パ
ターンｓｐの濃度分布は、比較的濃度が低い配線パター
ン５２に対応するピークＰ５２、比較的濃度が高い基板
５１に対応するピークＰ５１の２つのピークを示す。

従来は、配線パターン５２に対応するピークＰ５２と基
板５１に対応するピークＰ５１との間の値を閾値↑■０
として２値化していたため、第４図に示されているよう
な欠陥５４及び５３に対応するピークＰ５４及びＰ５３
はそれぞれ配線パターン５２あるいは基板５１と同一値
として検出され、欠陥としての検出は不可能であった。

しかし、第４図において、欠陥５４に対応するピークＰ
５４と配線パターン５２に対応するピークＰ５２との間
の値を第１の閾値ＴＨＩとして２値画像を得れば、配線
パターン５２とこれより更に濃度が低い欠陥５４との判
別が可能であり、また欠陥５３に対応するピークＰ５３
と基板５１に対応するピークＰ５１との間の値を第２の
閾値ＴＨ２として２値画像を得れば、基板５１とこれよ
り更に濃度が高い欠陥５３との判別が可能になる。

以上が本発明の原理であるが、基板５１と配線パターン
５２との濃度の関係は上述の説明とは逆、即ち比較的濃
度が低い基板５１上に比較的濃度が高い配線パターン５
２が形成されている場合にも原理的には同様にそれぞれ
の欠陥を検出することが可能である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。但し、以下に詳述する実施例では、検査対象パター
ンＤＰの基板５１は配線パターン５２に比して相対的に
濃度が高いものとする。

第６図は本発明に係るパターン検査方法の実施に使用さ
れる装置の構成を示すブロック図である。

図中１は検査台であり、図示しない基盤上に水平に固定
されている固定台ＩＢと、この固定台ＩＢ上に支持され
ていて図上で奥行き方向（Ｘ方向）へ移動するＸステー
ジＩＸと、このＸステージＩＸに支持されていて図上で
Ｘ方向と直交する左右方向（Ｙ方向）へ移動するＹステ
ージＩＹと、更には固定台ＩＢに固定されていてＸステ
ージＩＸを固定台ＩＢに対してＸ方向に移動させるため
のＸステージ駆動モータＭＸと、ＸステージＩＸに固定
されていてＹステージＩＹをＹ方向へ移動させるための
Ｙステージ駆動モータＭＹ等にて構成され、Ｙステージ
ＩＹ上に被検体である検査対象パターンＤＩ’が載置さ
れている。

従って、ＹステージＩＹ上に載置されている検査対象パ
ターンＤＰは２次元方向への移動が可能である。

なお、Ｘステージ駆動モータＭＸ及びＹステージ駆動モ
ータＭＹはそれぞれの駆動回路ＤＸ及びＤＹにより駆動
される。

検査台１の上方には２次元撮像装置、たとえばテレビジ
ョンカメラ２がそのレンズ系の光軸を垂直下方向きとし
て図示しない適宜の除振装置を介して固定されている。

このテレビジョンカメラ２にはオートフォーカス（ＡＰ
）センサ２Ｓ及びＡＰ駆動モータ２Ｍが備えられており
、ＡＦセンサ２Ｓの検出信号が針制御装置２Ｃに与えら
れることにより制御信号がこの針制御装置２Ｃから駆動
回路２Ｄに出力され、これによりＡＰ駆動モータ２Ｍが
駆動されてオートフォーカス制御が実行される。

テレビジョンカメラ２により撮像された画像信号は画像
処理装置３に与えられる。

画像処理装置３は、画像メモリ３１、拡大・縮小回路３
２、画像演算回路３３、画像処理コントローラ３４及び
スライサ４１〜４３　　等に構成されている。

この画像処理装置３は、テレビジョンカメラ２により撮
像された検査対象パターンＤＰの画像を画像メモリ３１
に一旦蓄え、この画像をそれぞれ異なる閾値をスライス
レベルとする第１〜第３のスライサ４１〜４３により２
値化し、それぞれの２値化画像を画像メモリ３１に格納
する。この際の第１〜第３のスライサ４１〜４３のスラ
イスレベルは、前述の〔発明の原理〕の項で既述した第
１の閾値ＴＨＩ、第２の閾値ＴＨ２，基準の閾値ＴＨＯ
である。

第１のスライサ４１のスライスレベルは前述の第１の閾
値Ｔｌ＋　１　、即ち配線パターン５２とこれより濃度
が低い欠陥５４との間の濃度を表す値に設定されており
、この第１のスライサ４１による２値化画像ＤＰＩは配
線パターン５２とこの配線パターン５２中に存在するよ
り濃度が低い欠陥５４とを表す。また、第２のスライサ
４２のスライスレベルは前述の第２の閾値ＴＩ（２、即
ち基板５１とこれより濃度が高い欠陥５３との間の濃度
を表す値に設定されており、この第２のスライ＋４２に
よる２値化画像ＤＰ２は基板５１とこの基板５１中に存
在するより濃度が高い欠陥５３とを表す。更に、第３の
スライサ４３のスライスレベルは前述の基準閾値ＴＨＯ
に設定されており、この第３のスライサ４３による２値
化画像ＤＰＯは基板５１と配線パターン５２とを表す。

三方、標準パターンＳＰも予め画像メモリ３１に格納さ
れており、画像処理装置３は標準パターンｓｐを第３の
スライサ４３にて２値化した２値化画像ＳＰＯを更に拡
大・縮小回路３２により標準パターンｓｐを拡大及び縮
小し、この標準パターンｓｐの拡大２値化画像ＳＰ７！
及び縮小２値化画像ＳＰｓと検査対象パターンＤＰの基
準の閾値ＴＨＯによる２値化画像ＤＰＯとを画像演算回
路３３にて演算することにより検査対象パターンＤＰの
欠陥を検出するものである。

また制御装置５は上述の画像処理に先立って画像演算回
路３３に指令を与えて検査対象パターンＤＰのテレビジ
ョンカメラ２の視野内における位置補正を行い、また検
査台制御装置６を介して前述のＸステージ駆動モータＭ
Ｘ及びＹステージ駆動モータＭＹの駆動回路ＤＸ及びＤ
Ｙを駆動制御することにより、検査対象パターンＤＰを
ｘ、ｙ両方向へ順次移動させつつテレビジョン男メラ２
に検査対象パターンＤＰを撮像させる。そして、更に制
御装置５は前述の画像処理装置３に指令を与えてテレビ
ジョンカメラ２が撮像した画像の処理を行わせる。

なお、制御装置５は上述のような種々の制御のためのデ
ータを内蔵されているＲＯＭ等の記憶装置に予め格納し
ている。

また、画像表示装置７は画像メモリ３１に格納されてい
る各種の画像を適宜表示し、また表示装置８はその他の
種々の表示を行う。

次に、以上の如く構成された本発明装置の動作について
、検査手順を示す第７図のフローチャート及び第８図の
各種のパターンの模式図を参照して以下に説明する。

まず、制御装置５は検査台１のトラバースデータを読出
し、これに基づいて検査台１を初期位置に移動させる。

次に制御装置５は画像メモリ３１に予め格納されている
標準パターンＳＰのテレビジョン画像を読出し、その時
点でテレビジョンカメラ２の視野内にある検査対象パタ
ーンＤＰの範囲に対応する部分を第３のスライサ４３１
ごより２値化した標準パターンｓｐの２値化画像ｓｐｏ
を画像メ３す３１に格納する。

この後、制御装置５は種々の制御データをＲＯＭから読
出し、検査対象パターン叶の撮像をテレビジジンカメラ
２に行わせる。この撮像により得られた画像信号は一旦
画像メモリ３１に格納され、順次各スライサ４１〜４３
により２値化画像に変換されてそれぞれ画像メモリ３１
に再格納される。

ところで、いま検査対象パターンＤＰが第８図に示す如
き状態であるとする。即ち、この検査対象パターンＤＰ
は、基板５１の右端部から中央部へかけて棒状の配線パ
ターン５２が位置し、この配線パターン５２上に配線パ
ターン５２より更に濃度が低い欠陥５４が存在し、また
配線パターン５２と重畳しない基板５１上に基板５１よ
り濃度が高い欠陥５３が存在している。更に、配線パタ
ーン５２にはその上側に欠損欠陥５５及び下側に余剰欠
陥５６がそれぞれ存在している。

このような検査対象パターンＤＰでは、基板５１と基板
５１より更に濃度が高い欠陥５３のみを通る直線Ａ−Ａ
及び配線パターン５２とこれより更に濃度が低い欠陥５
４とを通る直線ａ−ａでの濃度分布は第１図に示す如く
になる。即ち、Ｂ−Ｂにて示す基板５１の濃度を基準と
すれば、直線Ａ−Ａでの欠陥５３の濃度は基準の直線Ｂ
−Ｂから更に濃度が高い側へ突出しており、直線ａ−ａ
での欠陥５４は基準の直線Ｂ−Ｂから濃度が低い側へ突
出した配線パターン５２の濃度のピークを示す直線ｂ−
ｂより更に突出している。

従って、基板５１の濃度Ｂ−Ｂと配線パターン５２の濃
度ｂ−ｂとの中間値を基準閾値Ｔｌｌ０とし、この基準
閾値ＴＨＯをスライスレベルとする第３のスライサ４３
にて検査対象パターンＤＰの画像を２値化した画像ＤＰ
Ｏを得て、前述した従来技術同様に標準パターンｓｐの
縮小２値化画像ＳＰｓ及び拡大２値化画像５ＰＩ２との
差分をとれば、検査対象パターン検査上の配線パターン
５２の欠損欠陥５５及び余剰欠陥５６が欠陥として検出
出来る。

一方、配線パターン５２の濃度のピークｂ−ｂとこれよ
り濃度が低い欠陥５４の濃度のピークＣ−Ｃとの中間の
濃度を第１の閾値ＴＨＩとし、この閾値Ｔ１目をスライ
スレベルとする第１のスライサ４１により検査対象パタ
ーンＤＰを２値化した画像ＤＰＩを得れば、配線パター
ン５２上にあってより濃度が低い欠陥５４が検出される
。

更に、基板５１のピークＢ−Ｂとこれより濃度が高い欠
陥５３のピークＩ）−Ｄとの中間の濃度を第２の閾値Ｔ
）＋２とし、この第２の閾値ＴＨ２をスライスレベルと
する第２のスライサ４２により検査対象パターンＤＰを
２値化した画像叶２を得れば、基板５１上にあってより
濃度が高い欠陥５３が検出される。

実際の手順としては、第１のスライサ４１及び第２のス
ライサ４２によりそれぞれ２値化画像を得て両欠陥５３
．５４を検出し、この後第３のスライサ５３にて基準閾
値ＴＨＯによる検査対象パターンＤＰの２値化ｉｉ！ｉ
ｉ像ＤＰＩを得、これを画像演算回路３３による位置補
正の後、標準パターンｓｐの拡大２値化画像ｓｐρ及び
縮小２値化画像ＳＰｓとの差分をそれぞれ求めた画像町
及び−２を得、欠陥判定を行う。

この後、制御装置５はトラバースデータに従ってＸステ
ージＩＸ及びＹステージＩＹを移動させてテレビジョン
カメラ２に次の視野を撮像させ、上述同様の画像処理及
び結果判定を反復する。

なお、上記実施例では、基板５１の濃度が配線パターン
５２の濃度より相対的に高い場合の実施例について説明
したが、この濃度の関係は全く逆の場合にも本発明は通
用可能である。

また上記実施例では相ことなる３つの閾値により検査対
象パターンＤＰの２値化画像を得るようにしているが、
同時に３つの閾値にて４値化画像を得るようにしてもよ
いことは勿論である。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、単に配線パターンの欠損
部分及び余剰部分を欠陥として検出するのみならず、従
来は検出不可能であった基板上のより濃度が高い（又は
低い）欠陥及び配線パターン上のより濃度が低い（又は
高い）欠陥をも検出可能になり、より厳密なパターン検
査が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による検査対象としての検査対象パター
ンの模式図とその２値化の際の３つの閾値を示す濃度の
グラフ、第２図は同じく検査対象パターンの模式図、第
３図は第２図の検査対象パターンに対応する標準パター
ンの模式図、第４図は第２図の検査対象パターンの濃度
分布を示すグラフ、第５図は第３図の標準パターンの濃
度分布を示すグラフ、第６図は本発明装置の構成を示す
ブロック図、第７図はその動作手順を示すフローチャー
ト、第８図は同じくその動作手順を示す各種の画像の模
式図、第９図は従来技術の説明図である。 ２・・・テレビジョンカメラ　　３・・・画像処理装置
４１、４２・・・スライサ　　５１・・・基板　　５２
・・・配線パターン　　５３・・・より濃度が高い欠陥
　　５４・・・より濃度が低い欠陥

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基板上に該基板に比して濃度が低い（又は高い）パ
   ターンが形成された検査対象パターンの欠陥を検出する
   パターン検査方法において、 前記検査対象パターンをパターン部分より 低い（又は高い）濃度を表す閾値にて２値化した画像に
   より検出された部分及び前記検査対象パターンを基板部
   分より高い（又は低い）濃度を表す閾値にて２値化した
   画像により得られた部分を欠陥として検出することを特
   徴とするパターン検査方法。 ２、基板上に該基板に比して濃度が低い（又は高い）パ
   ターンが形成された検査対象パターンを撮像する撮像装
   置と、 該撮像装置にて撮像された検査対象パター ンの画像を、前記パターン部分より低い（又は高い）濃
   度を表す第１の閾値にて２値化する第１の画像２値化回
   路と、 前記撮像装置にて撮像された検査対象パタ ーンの画像を、前記基板部分より高い（又は低い）濃度
   を表す第２の閾値にて２値化する第２の画像２値化回路
   とを備え、 前記両画像２値化回路により得られた２値 化画像から前記検査対象パターンの欠陥を検出すべくな
   したことを特徴とするパターン検査装置。