JPH0722173B2 - パターン欠陥検査装置 - Google Patents

パターン欠陥検査装置

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JPH0722173B2
JPH0722173B2 JP2094701A JP9470190A JPH0722173B2 JP H0722173 B2 JPH0722173 B2 JP H0722173B2 JP 2094701 A JP2094701 A JP 2094701A JP 9470190 A JP9470190 A JP 9470190A JP H0722173 B2 JPH0722173 B2 JP H0722173B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明はパターンが形成された被検査体の欠陥を判定す
るパターン欠陥検査装置に関する。
(従来の技術) 第17図はパターン欠陥検査装置の構成図である。XYステ
ージ1上には被検査体2が載置されている。この被検査
体2は半導体マスクのパターンが形成されている。XYス
テージ1の上方には例えば固体撮像素子から成るセンサ
3が配置されている。このセンサ3は被検査体2を撮像
してその濃淡画像信号を出力する。この画像信号はA/D
変換回路4によりディジタル変換されて微分回路5及び
比較回路6に送られる。一方、設計データから求められ
る半導体マスクパターンの設計画像データが濃淡変換回
路7に入力される。ここで、設計画像データは白及び黒
の2値レベルとなっている。濃淡変換回路7は設計画像
データをセンサ3等の特性に合わせたぼけ関数(インパ
ルス応答)により濃淡レベルの参照画像データに変換す
る。この参照画像データは微分回路8及び比較回路6に
送られる。なお、前記XYテーブル1はレーザ測長装置9
によりXY位置が測定され、このXY位置が比較回路6及び
10に送られている。
前記各微分回路5,8はそれぞれ画像データをX及びY方
向において微分処理する機能を有するもので、このうち
微分回路5は検査画像データをX及びY方向において微
分処理し、微分回路8は参照画像データをX及びY方向
において微分処理する。これら微分処理された各画像デ
ータは共に比較回路10に送られる。
この比較回路10はレーザ測長装置9からのXY位置に従っ
て微分処理された検査画像データと参照画像データとを
比較して濃淡レベルの差を求める。この場合、濃淡レベ
ルの比較は微分処理の各方向X,Yの各画像データごとで
かつ各画素ごとに行われる。この比較回路10の比較結果
は最大値検出回路11に送られ、この最大値検出回路11は
各画像データの濃淡レベル差の絶対値のうち大きい値の
濃淡レベル差を検出して判定回路12に送る。この判定回
路12は濃淡レベル差と予め設定された閾値S1とを比較
し、濃淡レベル差が閾値S1よりも大きければ欠陥と判定
する。
一方、比較回路6はレーザ測長装置9からのXY位置に従
って微分処理される前の検査画像データと参照画像デー
タとを直接比較して濃淡レベル差を判定回路13に送る。
この判定回路13は濃淡レベル差と予め設定された閾値S2
とを比較し、濃淡レベル差が閾値S2よりも大きければ欠
陥と判定する。
ところが、上記装置ではそれぞれ微分処理した参照画像
データと検査画像データとを比較する際に1画素程度の
位置ずれが生じている。この位置ずれはA/D変換回路4
においてディシタル変換する際のサンプリング誤差や半
導体ウエハのパターンの描画精度,半導体ウエハのパタ
ーンの現像プロセスにおいて生じる誤差による。この位
置ずれは欠陥検査において補正されず、この位置ずれが
欠陥として判定される。例えば、半導体ウエハのパター
ンのエッジやコーナにおいて位置ずれが生じやすく、こ
れらエッジやコーナの部分が欠陥として判定される。
(発明が解決しようとする課題) 以上のように参照画像データと検査画像データとの比較
において位置ずれが生じ、正常パターン部分を欠陥とし
て検出している。
そこで本発明は、参照画像データと検査画像データとに
位置ずれが生じていても確実に欠陥のみを判定できる信
頼性を向上させたパターン欠陥検査装置を提供すること
を目的とする。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明は、被検査体を撮像する撮像装置と、この撮像装
置の撮像により得られる検査画像データを少なくとも2
方向で微分処理する第1微分処理手段と、被検査体に対
する参照画像データを前記第1微分処理手段と同一の少
なくとも2方向で微分処理する第2微分処理手段と、こ
の第2微分処理手段の各微分処理画像データのうち最も
微分値の小さい微分処理画像データの微分方向を検出
し、かつこの微分方向となる第1微分処理手段の微分処
理画像データを選択する選択手段と、この選択手段によ
り選択された微分処理画像データと閾値とを比較して欠
陥を判定する判定手段とを備えて上記目的を達成しよう
とするパターン欠陥検査装置である。
(作用) このような手段を備えたことにより、撮像装置の撮像に
より得られる検査画像データが第1微分処理手段により
少なくとも2方向で微分処理され、参照画像データが第
2微分処理手段により第1微分処理手段と同一方向で微
分処理される。そして、第2微分処理手段の各微分処理
画像データのうち最も微分値の小さい微分処理画像デー
タの微分方向が検出され、かつ同微分方向の第1微分処
理手段の微分処理画像データが選択され、この微分処理
画像データと閾値とが比較されて欠陥が判定される。
(実施例) 以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。なお、第16図と同一部分には同一符号を付してその
詳しい説明は省略する。
第1図はパターン欠陥検査装置の構成図である。A/D変
換回路4には第1微分処理回路20が接続され、又濃淡変
換回路7には第2微分処理回路21が接続されている。こ
れら第1及び第2微分処理回路20,21はそれぞれXY方向
及び±45°方向で各微分処理する機能を持ったもので、
第2図〜第5図に示す各空間微分オペレータを有してい
る。これら空間微分オペレータのうち第2図はX方向の
空間微分オペレータ、第3図はY方向の空間微分オペレ
ータ、第4図は+45°方向の空間微分オペレータ、第5
図は−45°方向の空間微分オペレータである。これら第
1及び第2微分処理回路20,21の各微分処理画像データ
は選択回路22に送られている。
この選択回路22は、第2微分処理回路21の各微分処理画
像データのうち絶対値で最も微分値の小さい微分処理画
像データの微分方向を検出し、かつこの微分方向と同一
方向となる第1微分処理回路20の微分処理画像データを
選択する機能を有するものである。具体的には最小微分
値検出回路23及びセレクタ24から構成されている。最小
微分値検出回路23は第2微分処理回路21の各微分処理画
像データのうち絶対値で最も微分値の小さい微分処理画
像データの微分方向を検出する機能を有している。又、
セレクタ24は第1微分処理回路20の各微分処理画像デー
タのうち最小微分値検出回路23により検出された微分方
向となる微分処理画像データを選択する機能を有してい
る。このセレクタ24により選択された微分処理画像デー
タは判定回路25に送られている。
この判定回路25はセレクタ24により選択された微分処理
画像データと閾値S10とを比較し、閾値S10よりも濃淡レ
ベルが高い部分を欠陥として判定する機能を有するもの
である。
次に上記の如く構成された装置の作用について説明す
る。
濃淡変換回路7から出力される参照画像データは第6図
に示すように中央で黒レベルと白レベルとに2分された
パターンとなっている。この参照画像データは第2微分
処理回路21に送られる。この第2微分処理回路21は第2
図〜第5図に示す各空間微分オペレータによりXY方向及
び±45°方向で参照画像データを微分処理する。第7図
はX方向の微分処理画像データであり、第8図はY方向
の微分処理画像データである。この場合、参照画像デー
タのパターンはY方向に延びているので、Y方向の微分
処理画像データはその値がほぼ零となっている。又、第
9図は+45°方向の微分処理画像データであり、第10図
は−45°方向の微分処理画像データである。これら微分
処理画像データは最小微分値検出回路23に送られる。
この最小微分値検出回路23は、第2微分処理回路21の各
微分処理画像データのうち絶対値で最も微分値の小さい
微分処理画像データ、つまり第8図に示す微分処理画像
データの微分方向であるY方向を検出する。
一方、検査画像データは第1微分処理回路20に送られ
る。ここで、検査画像データは第11図に示すように参照
画像データのパターンとの位置ずれHが生じているとと
もに欠陥Gがある。第1微分処理回路20は第2図〜第5
図に示す各空間微分オペレータによりXY方向及び±45°
方向で検査画像データを微分処理する。第12図はX方向
の微分処理画像データであり、第13図はY方向の微分処
理画像データ、又、第14図は+45°方向の微分処理画像
データであり、第15図は−45°方向の微分処理画像デー
タである。
以上の各微分処理が行われると、セレクタ24は最小微分
値検出回路23からY方向の微分方向を受け、第1微分処
理回路20の各微分処理画像データのうちY方向で微分処
理された第13図に示す微分処理画像データを選択し、判
定回路25に送る。
この判定回路25はセレクタ24からの微分処理画像データ
と閾値S10とを比較し、閾値S10よりも濃淡レベルが高い
部分G1,G2を欠陥として判定する。なお、これら欠陥部
分G1,G2の位置は画素位置から検出される。
ところで、参照画像データのパターンが第16図に示すよ
うに+45°方向で白レベルと黒レベルとに2分されてい
れば、第2微分処理回路8での微分処理結果は、+45°
方向で微分処理した微分処理画像データの微分値の絶対
値が最も小さい値となる。従って、かかる参照画像デー
タでは、セレクタ24において+45°方向で微分処理した
微分処理画像データが選択される。
このように上記一実施例においては、検査画像データを
第1微分処理回路5によりXY及び±45°方向で微分処理
するとともに参照画像データを第2微分処理回路8によ
りXY及び±45°方向で微分処理し、参照画像データの各
微分処理画像データのうち最も微分値の小さい微分処理
画像データの微分方向を検出して同微分方向の検査画像
データの微分処理画像データを選択し、この微分処理画
像データと閾値S10とを比較して欠陥を判定するように
したので、参照画像データの最も微分値の小さい微分処
理画像データはその微分値が零となり、同微分方向で検
査画像データを微分処理すれば欠陥部分のみが現れる。
従って、参照画像データのパターンと検査画像データの
パターンとがずれていても、このずれによる誤欠陥とな
る濃淡レベルを低減又は全く無くすことができて確実に
欠陥のみを検出できる。
なお、本発明は上記一実施例に限定されるものでなくそ
の主旨を逸脱しない範囲で変形してもよい。例えば、被
検査体は半導体マスクのパターンに限ることはない。
又、各微分処理回路20,21の各微分方向は被検査体のパ
ターンに合わせて任意に設定してよい。
[発明の効果] 以上詳記したように本発明によれば、参照画像データと
検査画像データとにずれが生じていても確実に欠陥のみ
を判定できる信頼性を向上させたパターン欠陥検査装置
を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第15図は本発明に係わるパターン欠陥検査装
置の一実施例を説明するための図であって、第1図は構
成図、第2図乃至第5図は空間微分パターンの模式図、
第6図は参照画像データの模式図、第7図乃至第10図は
第2微分処理回路の微分処理画像データを示す模式図、
第11図は検査画像データを示す模式図、第12図乃至第15
図は第1微分処理回路の微分処理画像データを示す模式
図、第16図は他の参照画像データを示す模式図、第17図
は従来装置の構成図である。 1…XYテーブル、2…被検査体、3…センサ、4…A/D
変換回路、7…濃淡変換回路、20…第1微分処理回路、
21…第2微分処理回路、22…選択回路、23…最小微分値
検出回路、24…セレクタ、25…判定回路。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被検査体を撮像する撮像装置と、この撮像
    装置の撮像により得られる検査画像データを少なくとも
    2方向で微分処理する第1微分処理手段と、前記被検査
    体に対する参照画像データを前記第1微分処理手段と同
    一の少なくとも2方向で微分処理する第2微分処理手段
    と、この第2微分処理手段の各微分処理画像データのう
    ち最も微分値の小さい微分処理画像データの微分方向を
    検出し、かつこの微分方向となる前記第1微分処理手段
    の微分処理画像データを選択する選択手段と、この選択
    手段により選択された微分処理画像データと閾値とを比
    較して欠陥を判定する判定手段とを具備したことを特徴
    とするパターン欠陥検査装置。
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