JPH0777495A - パターン検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シェーディング等の影響を減少させて欠陥検
出の精度を向上しうるパターン検査方法を提供する。 【構成】 同期性のあるパターンが形成された被検査物
の画像をテレビカメラによって左右の画面に取り込む
（ステップ）。この取り込んだ各多値画像５，６につ
いて全方向微分処理を行った（ステップ）後に所定の
しきい値で２値化してパターンの輪郭部分を抽出する
（ステップ）。これら２値画像７，８間の同座標画素
同士の排他的論理和演算を行う（ステップ）。その結
果得られた排他的論理画像９の所定基準以下の微小な差
異に係る部分９ｂをもとの２値画像７，８から削除する
（ステップ）。これにより得られた２値画像１０，１
１同士を比較演算してパターンの不整を検出する（ステ
ップ）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体装置のパ
ターン形成に用いられるレチクル等のパターンの欠陥を
検査するパターン検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のパターン検査方法として
は、２つの被検査物に対し２つのテレビカメラでそれぞ
れ画像を取り込み、この取り込んだ多値画像を縦、横、
斜め方向に微分及び２値化し、エッジ成分を取り出して
比較演算するものが知られている。しかし、この方法で
は微分によりエッジ部が強調されるため、パターンが密
集していたり、入りくんだ形状の場合、画像微分を行っ
た際に欠陥部が周辺のエッジ成分に埋もれてしまい、欠
陥の検出が困難であるという問題があった。そこで、本
出願人は、このような問題を解決するため、取り込んだ
２つの画像を単純２値化してパターンの輪郭を抽出し、
これらの２値画像について排他的論理和演算を行い、そ
の結果得られた排他的論理和画像の所定基準以下の微小
差異部分をもとの２値画像から削除し、これにより得ら
れた２値画像同士を比較演算してパターンの不整を検出
するという方法を提案した（特願平３−２９１６５２号
参照）。そして、この方法によれば、入りくんだ形状や
近接、密集したパターンの欠陥を確実に検出することが
できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
方法を用いた場合、次のような問題があった。すなわ
ち、テレビカメラで画像を取り込む場合には、取り込ん
だ画像にある程度のシェーディングが生ずることは避け
られず、また２つの異なる光学系を用いているため、１
画面内を均一に２値化すること及び比較すべき２つの画
面を同様に２値化することは困難である。そして、その
結果、擬似欠陥の発生を抑えるために検出感度を下げて
検査を行わなければならなかった。

【０００４】本発明は従来例のかかる点に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、シェーディング等
の影響を減少させて欠陥検出の精度を向上しうるパター
ン検査方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、例えば図１及
び図２に示すように、同期性のあるパターンが形成され
た２つの被検査物１の画像をそれぞれ対応する画面に取
り込み（ステップ）、この取り込んだ各画像５，６に
ついて全方向微分処理を行った（ステップ）後に所定
のしきい値で２値化してパターンの輪郭部分を抽出し
（ステップ）、これら２値画像７，８間の同座標画素
同士の排他的論理和演算を行い（ステップ）、その結
果得られた排他的論理和画像９の所定基準以下の微小差
異部分９ｂをもとの２値画像７，８から削除し（ステッ
プ）、これにより得られた２値画像１０，１１同士を
比較演算してパターンの不整を検出する（ステップ）
ものである。

【０００６】

【作用】かかる構成を有する本発明にあっては、各画面
上に取り込んだ各画像５，６について全方向微分処理を
行った後に所定のしきい値で２値化することから、シェ
ーディング等の画面全体に渡るゆるやかな輝度の変化の
影響を受けることなくパターンの輪郭部分を抽出するこ
とができる。そして、かかる処理を施した後に排他的論
理和によって２値画像７，８間の微小な差異９ｂを抽出
してこれをもとの各２値画像７，８から削除すれば、高
感度で欠陥検出を行った場合であっても、不均一に２値
化された部分や画像間の位置ずれによる擬似欠陥の発生
を抑えることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明に係るパターン検査方法の実施
例について図１〜図７を参照して説明する。

【０００８】図２は本実施例に用いられる装置の概略構
成を示すものである。同図に示すように、この装置は、
被検査物たるレチクル１を撮像するための１対のテレビ
カメラ２を備えている。このテレビカメラ２は顕微鏡付
のＣＣＤカメラで、同じパターンが形成されたレチクル
１の同じ部分の画像をそれぞれ取り込めるように構成さ
れている。そして、各テレビカメラ２は、取り込まれた
画像信号を演算処理するためのＡ／Ｄコンバータ、メモ
リ等を含むＣＰＵ３に接続されている。さらに、ＣＰＵ
３には、検出された欠陥の位置を表示するための表示手
段４が接続されている。

【０００９】次に、本実施例のパターン検査方法を図１
に基づいて説明する。ここで、ステップ〜ステップ
の画像は、レチクル１上のパターンについて同一画面上
に画像を取り込み、ディジタル画像処理を行う過程を示
すものである。

【００１０】本実施例の方法においては、まずテレビカ
メラ２によって各レチクル１の画像を取り込み、多値画
像５，６を得る（ステップ）。この場合、右画面に取
り込まれた多値画像６の突出した部分６ａが検出すべき
欠陥である。

【００１１】次に、これらの多値画像５，６について以
下の方法により、全方向微分処理を行う（ステップ
）。本実施例においては、図３に示すようなマスクテ
ーブル（微分オペレータ）を用いて画像全体にマスク演
算を施すことにより、縦、横、斜め方向について近似的
にラプラシアン（２次微分）処理を行い、その結果を２
値化する。すなわち、図４に示される３×３画素エリア
の中心画素（Ｅ）に対し、 Ｅ′＝｛Ｅ−（Ａ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｆ＋Ｉ＋Ｈ＋Ｇ＋Ｄ）／
８｝ で表わされる演算を行う。そして、この演算を画面内の
全画素について行う。ただし、この演算が２次微分であ
ることに鑑み、次の２値化に備えて各演算結果を絶対値
化しておく（図４、ステップ）。

【００１２】このような微分（差分）処理により得られ
たデータは、シェーディング等の画面全体に渡るような
ゆるやかな輝度の変化の影響を受けにくく、特に輪郭部
が細いパターンの場合には、シェーディングがない画面
に対し単純２値化を施して得られるデータとほぼ同様の
データが得られる。

【００１３】次に、上述の処理によってエッジが強調さ
れた多値画像５，６について所定のしきい値で単純２値
化し、パターンの輪郭のみを抽出する（ステップ）。
これにより、２値画像７，８を得る。

【００１４】ところで、一般に多値画像を取り込み２値
化する際には、光学系の構成に起因する画像の歪み、画
面上での照明光量の不均一さ、Ａ／Ｄ変換による量子化
などの影響により、もとのパターンを忠実に２値化する
ことは困難で、ほとんどの場合、ぎざぎざした画像が抽
出される。ことに本実施例のように別々の光学系から別
々の画像を取り込んで比較するような場合には、そのぎ
ざぎざが画像間の差異として発生し、擬似的な微小欠陥
となる。そこで、本実施例においては、このような２値
画像のぎざぎざによる影響を低減するために次に述べる
ような微小差異削除の処理を加えている。すなわち、パ
ターンの欠陥は画像間比較を行った場合塊状として出る
ことが多いのに対し、２値化によるぎざぎざは細かな点
状や細い線状に出る傾向にあることに鑑み、所定の基準
より小さな差異を一種のフィルタリングにより削除する
処理を行う。

【００１５】具体的には、まずステップにおいて、２
値化された左右の画面の同座標画素間の２値データにつ
いて排他的論理和演算を行い、２値画像７，８間の差異
を抽出する。この場合、同図から理解されるように排他
的論理和画像９は、欠陥として抽出すべき部分９ａのほ
かに、上述の理由による微小な差異に係る部分９ｂがあ
らわれる。そして、この部分９ｂが予め定めた量以下で
あれば、２値化された左右の２値画像７，８からそれぞ
れその部分９ｂを削除する処理を行う（ステップ）。
この処理により、例えば図５に示すように、パターンの
輪郭として抽出されたデータが１の部分のうち、微小な
差異に係る部分９ｂの画素のデータは０となり、結果と
して欠陥部分１１ａ以外はほとんど差異がない２値画像
１０，１１が得られる。

【００１６】ここで、排他的論理和画像９の微小差異を
削除する条件は、次のようなものである。すなわち、図
６に示すように、任意の５×５画素の中心に位置する１
つの画素Ｉに注目したときに、その周辺の画素が式
（１）〜（１２）のいずれかの条件を満たす場合にその
画素Ｉを削除する。この場合、式（１）〜（４）によれ
ば、縦、横、斜め方向に１画素幅の画素が削除され、ま
た、式（５）〜（１２）によれば、縦、横、斜め方向に
２画素幅の画素が削除される。尚、この削除は、左右の
２値画面上において該当する画素を両方ともに０（又は
１）に書き換えることにより行う。

【００１７】そして、このような処理を画面上の全ての
範囲について行えば、２値画像７，８間の差異が２画素
幅以内のものが削除されることになる。この結果、排他
的論理和をとったときに差異が塊状に出る欠陥部は残
り、擬似欠陥の要因となる位置ずれ等の微小な差異は除
かれる。

【００１８】その後、上述の処理によって得られた左右
の２値画像１０，１１について次のような比較演算を行
い、欠陥１２を抽出する（ステップ）。すなわち、図
７に示すように、左右の画面から任意の８×８画素エリ
アを切り出し、同じ座標の各画素を比較する。ここで、
“１”の部分はパターンの輪郭として抽出された部分で
ある。この場合、左右の各画素同士の値の組合せとして
は、（０，０）、（０，１）、（１，０）、（１，１）
の４通りが考えられる。通常、左右の値が等しい（０，
０）、（１，１）であれば正常、左右の値が異なる
（０，１）、（１，０）であれば異常と考えるが、以下
に示す２式で得られる値のどちらかが所定のしきい値以
上であればこのエリア内に異常があり、そうでなければ
正常と判断する。

【００１９】

【数１】

【００２０】そして、この８×８画素のエリアを画面全
範囲にわたって縦横に１画素ずつずらして順次切り出
し、最終的に１画面分の判断を行う。尚、検出された欠
陥は図２の装置の表示手段４上に表示される。

【００２１】以上述べたように本実施例によれば、シェ
ーディング等の影響を大幅に低減できるので、欠陥検出
の際に感度を上げても擬似欠陥が出にくく、その結果、
欠陥検出の精度を向上させることができる。

【００２２】尚、本発明は上述の実施例に限られること
なく、例えば全方向微分処理の際のマスクテーブルの値
を変えることもできる。ただし、その際の重みづけは通
常の微分処理より小さいことが好ましい。

【００２３】また、上述の実施例においては半導体装置
のパターン形成に用いられるレチクルを例にとって説明
したが、本発明はこれに限られるものではなく、種々の
パターンの検査に適用することができる。

【００２４】

【発明の効果】以上述べたように本発明にあっては、各
画面上に取り込んだ各画像について全方向微分処理を行
った後に所定のしきい値で２値化してパターンの輪郭部
分を抽出し、さらに排他的論理和による微小な差異の削
除を行った後に２値画像同士を比較演算してパターンの
不整を検出することから、シェーディング等の影響を大
幅に低減でき、その結果、高感度の欠陥検出が可能にな
り欠陥検出の精度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の処理手順を示す説明図である。

【図２】同実施例に用いられる装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図３】同実施例に用いられるマスクテーブルの例を示
す説明図である。

【図４】同実施例の全方向微分処理の説明図である。

【図５】同実施例における２値画像間の微小差異の削除
処理を示す説明図である。

【図６】同実施例における排他的論理和画像の微小差異
を削除する条件を示す説明図である。

【図７】同実施例において欠陥抽出のために切り出した
画素を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 被検査物 ５，６ 多値画像 ７，８，１０，１１ ２値画像 ９ 排他的論理和画像 １２ 欠陥

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 同期性のあるパターンが形成された２つ
   の被検査物の画像をそれぞれ対応する画面に取り込み、
   この取り込んだ各画像について全方向微分処理を行った
   後に所定のしきい値で２値化してパターンの輪郭部分を
   抽出し、これら２値画像間の同座標画素同士の排他的論
   理和演算を行い、その結果得られた排他的論理和画像の
   所定基準以下の微小差異部分をもとの２値画像から削除
   し、これにより得られた２値画像同士を比較演算してパ
   ターンの不整を検出することを特徴とするパターン検査
   方法。