JPS5821108A - パタ−ン欠陥検査装置 - 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】 本発明はＩＣ製造工程における、マスクあるいはレチク
ルに転写されたパターンが、そのパターン全形成する設
計データと比較し、正常に転写されているかどうかを検
査するパターンの欠陥検査装置に関するものである。

従来この種の装置は、同一マスク上に同じパターン群を
持つチップ同志の比較による検査方法であるとか、設計
データ全画像メモリ上にビットパターンとして展開しマ
スク又はレチクルから得られた１面像データとを、画素
単位で比較する検査方法が考えられていた。

しかし前者の方法によると、チップ毎に同一の欠陥（共
通欠陥）ヲ有していた場会には欠陥と認識することは不
可能であり、又マスクを作成する原版となるレチクルで
は、単独のパターンである場会が多く、チップ比較法の
ような検査は不可能であった。一方、後者の方法によれ
ば、パターンを作成した設計データとの比較であるから
、チップ同志の共通欠陥でも認識することは可能であり
、レチクル、でも検査することはできる。しかし、設計
データを画像メモリ上に画素単位に変換して用意してお
くデータ量、すなわち、画像メモリの容量は膨大になり
、計算機がそれを入出力させるためにも時間がかかりす
ぎ、装置も大型、複雑になるという欠点があった。

本発明はこれらの欠点を解決し、膨大な情報量を記憶す
る装置を必要とせす設計データ全参照して、パターンの
欠陥の有無を高速にしかも確実に判定可能な欠陥検査装
置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の要旨は、設計情報に
基づいて被検査物上に形成されたパターンが設計通り作
成されているか否かを検査する装置において、 前記パターンを走査して、パターンに応じ（３） た画像２値信＋−ｊ全出力する走を手段と：該画像２値
悟号の入力に基づいて、被検査物上の局所領域に対応し
１こ２１１ｐ情報を順次切り出す切出手段と；該２値情
報に基づいて前記局所領域中のパターンが所定の幾何学
的な形状金偏えていること音検知するパターン検知手段
と：前記切出手段の２値情報に基づいて、前記局所領域
中のパターンのエツジ部全検知するエツジ検知手段と；
前記設計情報に含まれる幾何学的な形状に関する情報と
、前記パターン検知手段によって検知される情報とが同
じときは、前記エツジ検知手段の検知出力に基づいて、
前記局所領域中のパターンに欠隔が存在するか否かを表
わす欠陥情報を発生する検査手段と全備えること全特徴
とするパターン欠陥検査装置を提供することになる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。

（４） 第１図は、本発明の実施例を示すブロック図である。移
動ステージ１４に載置されると共に、パターンが描かれ
た被検査物、例えばレチクル１は、撮像装置２によって
、レチクル１上の所定の小領域のみが撮像される。この
領域が検査すべき１画面になる。またレチクル１は、ス
トロボ装置１５によって透過照明される。撮像装置２の
アナログ映像信号は次の２値化回路３によって２値画像
信号に変換されると共に、必要に応じてスムージング等
の雑音除去処理が行なわれる。

切出回路４は２値画像信号の入力に基づいて、検査すべ
き１画面中の局所的な領域、例えば矩形領域に対応した
２値情報を切出す。

この局所的な矩形領域は、−例として画像中の１６Ｘ１
６画素に相当する領域で構成されている。これを第２図
によυ、さらに詳しく説明する。第２図において、検査
すべき１画面の画像１００は、撮像装置２の走査線１０
１によってラスク走査される。尚、実施例では、画像１
００内の走査線の本数は垂直方向に１０２４本であるも
のとする。

レチクル１上のパターンは一般にガラス板上にクロムに
よって描画されているので、アナログ映像信号は、明暗
、すなわち、白黒画像に応じた時系列信号になる。制御
回路５は画像１００中の１走査線につき、１０２４回ク
ロックパルスを発生し、２値化回路３は各クロックパル
ス毎に、アナログ映像信号をサンプリングして、画素化
した２値画像信号を出力する。

切出回路４は、１６ビツトのシフトレジスタ１０４と１
０２４ビツトのシフトレジスタ１０５を直列接続にした
ものを１５段分直列に接続し、最後に１６ビツトのシフ
トレジスタ１０４を接続した直列レジスタ列で構成され
ている。２値画像信号は、一番初めの１６ビツトシフト
レジスタ１０４に入力されると共に、制御回路５が発生
するクロックパルスに同期して、直列レジスタ列内に順
次転送されていく。前述のように、１走査線分のアナロ
グ映像信号は１０２４回のサンプリングによって２値化
されているから、２値画像信号は画像１００を１０２４
Ｘ１０２４画素に分割して、１画素を１０」か「１」の
２値論理で表わした時系列信号となる。２値化回路３で
１回サンプリングが行なわれると、直列レジスタ列は１
回シフトされ、各画素に応じた論理値が次のビットに転
送される。何、実施例において、２値化回路３は１走査
線を１０２４クロツクでサンプリングし、その後の帰線
期間中は１６クロツクでサンプリングし、さらに切出口
路４も、帰線期間中、１６回シフトされる。そして、１
６個のシフトレジスタ１０４から成る切出部１０３は、
画像１００中、１６Ｘ１６画素の局所的な矩形領域（以
下、窓と呼ぶ）１０２の２値画素情報を保持する。また
窓１０２は、走査が進むにつれて画像１００中を１画素
単位（１クロツクパルス毎）に移動して、画像１００の
全面から順（７） 次２値画素情報を切出す。さて、この窓１０２で切出さ
れた１６Ｘ１６画素の２値情報は、第１図に示す角検出
回路６とエツジ検出回路７に入力する。角検出回路６は
、窓１０２内の明暗のエツジ（これはレチクル１上のパ
ターンエツジに対応する）が、あらかじめ用意された所
定の角パターンのとき、その角に応じて４つに分類した
４種類の情報を出力する。

エツジ検出回路７は、例えば撮像したレチクル１上のパ
ターンの角が撮像光学系の影響で丸みをおびて、角検出
回路６では検出されないときにも、窓１０２内に角らし
きエツジが存在することを検出する１、 一方、磁気テープ（以下ＭＴとする）９に保存されたレ
チクル１のパターン作成時の設計データは、計算機１０
に読み込まれる。

ＭＴ９の設計データは一例として、第３図に示すよう々
矩形パターンの集合として、レチクル全面分を保存して
いる。実際の回路パターンは、これら矩形パターンを複
雑に組み合（Ｉ） わせて作成される。ここで１つの矩形パターンは幅Ｗ、
高さＨ，レチクル上の所定のｘｙ座標系における中心座
標値（ｘ　、　ｙ　）　、及び回転角θの５つのパラメ
ータで表わされる。

第１図において、計算機１０は、撮像装置２によって撮
像されるレチクル１上の１画面の領域に相当する設計デ
ータを出力する。その設計データの入力に基づいて記憶
回路１１は、前述の角検出回路６と同時に設計上のパタ
ーンエツジの角のみを検出し、４種類の角情報を抽出し
て、記憶する。

伺、記憶回路１１は、この時、設計データ中から、前述
の窓１０２の移動に従う順序で設計上１画面中に存在す
べき角情報を順次記憶する。そして記憶回路１１には、
例えば１画面に存在するパターンエツジの全ての角情報
が保持される。１画面分の角情報は、計算機１０の不図
示の記憶装置に、１画面分の情報として記憶される。こ
の間に、計算機１０は、次の１画面分の設計データを出
力する。

以上、設計データから角情報を抽出し、記憶回路１１か
ら計算機１０の中の記憶装置にレチクル１のすべての画
面に対応する角情報を記憶する寸での操作は、実際Ｑ比
較検査の前に行なわれる。

とのようにして、計３’ｌ！１０の記憶装置に角情報が
蓄積されると、次に実際の検査が開始される。このとき
計算機１０は、ステージ１４を２次元的に移動する駆動
手段１３を制御して、撮像すべきレチクル１上の１画面
分の領域に位置を合わせる。同時に、計算機１０は記憶
装置から、その１画面分の角情報を記憶回路１１に転送
する。

そして、制御回路５のクロックパルスに応じて、記□憶
回路１１の角情報は、角情報切出回路１２に順次送られ
る。角情報切出回路１２（以下単に角□切出回路１２と
する）の切出領域は、前述の窓１０２よシも小さく定め
られている。角切出回路ト２は、設計データに基づく角
情報をクロックパルスに同期して順次切出す。

先にも述べたように、制御回路５のクロックパルスは、
窓１０２を１画面中で移動させるから、角切出回路１２
の切出領域（以下、参照窓とする）と窓１０２は、クロ
ックパルスに同期して同方向に移動する。

比較回路８は、角検出回路６が出力する角情報と、エツ
ジ検出回路７が出力する検出結果、及び角切出回路１２
の情報を入力とし、レチクル上のパターンと設計データ
上のパターンが異なるときは、計算機１０に欠陥情報を
出力する。

具体的には、参照窓の情報中に角検出回路６の角情報と
同じ種類の角情報が１つでもあれば欠陥なしとする。又
、参照窓の中心部にある角情報が位置したとき、エツジ
検出回路Ｔが窓１０２中に角エツジらしきもの、又、単
なる直線エツジを検出していれば欠陥なしとする。

以上のように、比較回路８は、撮像された（／／） に保持された角情報とを順次比較して、計算機１０にリ
アルタイムに欠陥情報を出力する。

そして、このような操作をレチクル全面に行なうことに
より、レチクル１枚の欠陥検査が完了する。

同、第１図において、ストロボ装置１５の制御について
は後述する。

次に、角検出回路６について、具体的に説明するが、そ
の前に、ＩＣパターンの特徴について述べる。一般に、
ＩＣパターンは、第３図に示したような矩形パターンを
多数組合わせて作られている。

また、ＩＣパターンは、レチクル上のｘｙ座標系に対し
て、矩形パターンの回転角θが４５°又は１３５°にな
るように決められている。回転角θがその他の場合は極
めてまれである。従って・−、ここではこれら矩形パタ
ーンを組合わせてできる設計上あるいはレチクル１上の
パターンエツジの角として９ｏ０と（／、？　） １３５°を考えることにする。

、第４図は、パターンエツジの角の分類を示す図である
。図において、Ａ−ＦＦｔでの３２個の正方形は、切出
回路４によって切出される窓１０２に相当する領域を示
す。そして各正方形において、斜線部は例えばクロム面
に対応した論理「１」の領域を、山部は、ガラス面に対
応した論理ｒＯＪの領域を示す。パターンエツジの角を
９０°と１３５°の角度に限れば、窓１０２内に表われ
る角は、第４図の３２種類に限られる。角の分類の方法
として、この３２種類をそのまま３２に分類すること、
すなわち３２の異表る符号を与えることも考えられるが
、そのようにすると、３２の分類のために２進数表現で
５ビツト（２５＝３２）が必要となる。そこで、第４図
のように、この３２種類を４つに分類する。

まず、パターンエツジの角が９０°と１３５゜の角度に
よシ２分類し、その２分類についてさらに、窓１０２中
の中心点（切出された１６Ｘ１６画素のほぼ中央の画素
）に対し°て点対称の関係にあるものが同一グループに
入らないように２分類して、その４つの分類に各々異な
る符号を与える。まだ、同一角度の反転パターンは同一
グループに入れる。すなわち、同図中、例えば角ＡとＢ
は反転関係にあり、この２つの角は同一グループとする
。

こうして、９０°の角のうち、角Ａ−１（は２進数で０
０とし、角工〜Ｐは２進数で０１として分類し、１３５
°の角のうち、角Ｑ−Ｘは２進数で１０とし、角Ｙ−Ｆ
Ｆは１１として、４つに分類して２ビツトで表わす。伺
、以下４つの分類を表わす２進数（００，０１゜１０．
１１）をコードと呼ぶ。例えば、角のＢとＬは共に９０
°角であるが、点対称の関係にあるので、異なるコード
を与える。同一角度でも点対称によって分類するのは、
角の欠陥の様子と、比較回路８の比較動作に関連してい
る。このことについては、後述する。

角検出回路６は、この３２種類の角のパタ−ンを参照パ
ターン、いわゆるテンプレート、として備えていて、窓
１０２中に現われるパターン（ビットパターン）とのマ
ツチングを行なう。

第５図は、第２図で述べだ切出回路４によって切出され
る窓１０２に対応した、１６段のレジスタ１０４による
１６Ｘ１６ビツトを示す。

ここで、例えば第４図に示したＡ又はＢの角を検出する
には、１６Ｘ１６ビツト中、■〜■のビットと■〜Ｇ　
のビットの論理値を調べればよい。

第６図は、この人又はＢのうち、Ａの角を検出するアン
ド回路でアシ、入力■〜■が全て「１」であシ、入力■
〜Ｇが全て「０」のとき、「１」を出力する。同、Ｂの
角を検出するには、入力■〜０のインバータを取シのぞ
き、入力■〜■の各々にインバータを通せばよい。

このようなアンド回路は、第４図の３２種（／ｆ） 類の角のパターン毎に３２個用意されていて切出回路４
の１６Ｘ１６ビツト中の参照パターンに応じた所定のビ
ットからの２値情報を各々入力する。１ 上述のようなアンド回路で角を検出して、２ビツトのコ
ードを出力する角検出回路６の構成を第７図に示す。マ
ツチング回路１０６は、第４図で示したＡ−ＺＺの３２
種類の角を検出したとき、それぞれ論理「１」を出力す
る３２個のアンド回路から構成される。岡谷アンド回路
は、第２図に示した切出回路４の切出部１０３からの２
値情報を入力する。

マツチング回路１０６の３２個の出力信号は４つにグル
ープ分けされる。すなわち、第４図に示したＡ−Ｈを検
出する８つのアンド回路の出力を８ビツトのデータＤ、
、Ｉ−Ｐを検出する８つのアンド回路の出力を８ビツト
のＶ１１□　′１゜ データＤ２、Ｑ　”　Ｘを検出する８つのアンド回路の
出力を８ビツトのデータＤ３、そして、Ｙ〜ＦＦを検出
する８つのアンド回路の出力を（／〆） ８ビツトのデータＤ４として、各々、４つの８ビツト入
力のオア回路１０７，１０８，１０９゜１１０に入力す
る。エンコーダ１１１は、各オア回路の４つの出力信号
を入力し、その４ビツトの２値化号をエンコードして、
コードｃ、　ｔ　ｃ、　　として出力する。

次に、この回路の動作を説明する。

例えば第４図に示しだＣの角が窓１０２中に表われると
、マツチング回路１０６中の３２個のアンド回路のうち
Ｃの角を検出するアンド回路のみが論理「１」を出力し
、他のアンド回路は「０」を出力する。そこで、データ
Ｄ１の８ビツトのうち、１ビツトが「１」、７ビツトが
「０」となるから、オア回路１０７の出力が「１」を出
力し、他の３つのオア回路１０８，１０９．１１０は共
にｒＯＪを出力する。この時エンコーダ１１１は、入力
Ｂ。

が「１」で入力Ｂ２　＋　Ｂ３　＋　Ｂ４が「０」の２
値化号をエンフードした２進数から１を引いた２進数を
２ビツトのコードＣ１，Ｃ，として出力する。すなわち
、上述の場合ｃ、　ｃ、　＝ｏｏとなる。

また、第４図に示したＦＦの角が窓１０２中に表われる
と、エンコーダ１１１の入力は入力Ｂ、〜Ｂ３が「ｏ」
、入力Ｂ４が「１」となるので、コードはＣ，Ｃ，＝１
１　となる。伺、エンコーダ１１１は、入力Ｂ１〜Ｂ４
のいずれか１つが「１」になったとき、すなわち角が検
出されたとき、フラグＦを出力する。フラグＦは角が検
出されれば「１」が、検出されなければ「０」が立てら
れる。

次に、第１図に示したエツジ検出回路７について説明す
る。第８図は、エツジ検出のために設定された、９×９
画素の矩形領域を示す。この領域は前述の１６Ｘ１６画
素中のほぼ中央部に位置する。従って、第２図に示した
１６Ｘ１６画素の情報を切出す、１６　Ｘ　１６′ビツ
トの切出部１０３のうち、９×９ビツトで構成された領
域１２０からの情報に基づいてエツジ検出を行なう。閘
９×９ビット誌領域１２０の中心ビット（中央画素に相
当する）の位置は、第５図に示しだ１６Ｘ１６ビツトの
ウチ縦横で（Ｈ，９）のビットに定められている。仙１
、エツジ検出のために着目するビットは、９×９ビツト
中の周囲に４ビツト毎に位置したビット■〜■の８つで
ある。

第９図は、エツジ検出回路７の構成を具体的に示した回
路図である。８つの排他的論理和回路（以下、ＥＸ−Ｏ
Ｒとする。）１２１は９×９ビツト領域１２０の周辺の
８ビツト■〜■から２値化号を入力する。そして、この
８ビツトのうち、ひとつでも論理値が異なれば、オア回
路１２２が論理値「１」を出力して、何らかのエツジが
検出されたことを示す。

８つのＥＸ−ＯＲ１２１の入力のそれぞれは、９×９ビ
ツト領域１２０中で着目した８つのビットのうち、互い
に隣シに位置する２つのビットから取り出される。

例えば第１０図のよう外角らしきものが９×９ビツト領
域１２０中に現われたとする。

斜線部は論理値「１」の領域である。すると（／ハ エツジ検出回路７の入力■と■、及び入力（１）と■は
互に論理値が異なるから、オア回路１２２は論理値「１
」を出力する。−まだ、単に領域１２０中に、直線状の
エツジが表われた場合でも、」−述の動作により、オア
回路１２２は論理値「１」を出力する。

以上に述べたエツジ検出回路７は、レチクルの検査時に
撮像装置２の走査と共に、実時間で動作する。伺、この
９×９ビツトの領域１２０中に、何らかのパターンエツ
ジが現われたことをより確実に検出するには、９×９ビ
ツトの周囲に位置する３２ビツトの全ての２値化号を入
力して、その状態を前述のように調べればよい。この場
合、周囲３２ビツトが全て同−論理値であれば、パター
ンのエツジではなく、３２ビツトのうち、１つでも論理
値が異なれば、エツジを検出したことになる。

次に、第１図で示しだＭＴ９から設計データを読み込ん
で、角情報を保持する記憶回路（之θ） １１について第１１図により説明する。

、記憶回路１１には設計データから、１画面に対応する
設計上のパターンとして、「０」、「１」の２値画像に
変換する１０２４Ｘ１０２４ビツトのフレームメモリ１
３０と、そのフレームメモリ１３０から、撮像装置２の
走査の順番に応じて時系列的な２値化号を読み出す読出
回路１３１が設けられている。スイッチＳｌは、非検査
時にａ側に、検査時にｂ側に切換えられる。ｂ側には、
第２図で示しだ２値化回路３の２値画像信号が入力する
。読出回路１３１の出力信号から、前述の切出回路４に
よって、フレームメモリ１３０中の局所的な矩形領域の
２値情報１３３が取り出される。

ただし、その矩形領域は、フレームメモリ１３０中に生
成されたビットパターンが設計データに基づいているた
め、「１」、「０」の境界の直線性がよく、角もはっき
りし、ていて切出回路４の１６Ｘ１６ビツトよシも小さ
な領域から取り出すことができる。取シ出された２値情
報１３３は前述の角検出回路６と同様の検出回路１３５
に入力し、４種類に角を分類する。検出回路１３５の出
力１３４は分類を表わすコード（００，０１，１０゜１
１）と、角を検出したか否かのフラグからなる。入出力
制御回路（以下、１１０回路という）１３６は出力１３
４の入力に基づいて、コードは参照データメモリ１３７
に格納し、フラグは、フラグメモリ１３８に格納する。

以上の格納の操作は非、検査時に行なわれる。

検査時には、スイッチＳ１がｂ側になシ、切出回路４の
出力情報は、前述した角検出回路６とエツジ検出回路７
の入力となる。同時にＩｌｏ　回路１３６は、参照デー
タメモリ１３７とフラグメモリ１３８に格納されたコー
ドとフラグを参照情報１３９として、出力する。

伺、読出回路１３１、ｒｌｏ　回路１３６、切出回路４
は、第１図で示した制御回路５のクロックパルスに基づ
いて動作する。また参照データメモリ１３７は、フレー
ムメモリ１３０中で角が存在する水平方向（走査方向）
のビット列のみの角情報を保持し、フラグメモリ１３８
は、フレームメモリ１３０の垂直方向のビット数、ここ
では１０２４ビツトと同じビット数から構成され、フレ
ームメモリ１３０の水平方向のビット列（１０２４列分
）に角があれば、対応するフラグメモリ１３８のビット
に「１」が、なければ「０」が保持される。この操作は
、全て■１０回路１３６によって行なわれる。

次に、第１２図を用いて、参照データメモリ１３７が角
情報を保持する動作について述べる。

第１２図において、切出回路４によって切出された２値
情報１３３は、図中矩形領域１４０（以下、窓１４０と
する。）に相当する。この窓１４０は、矢印のように、
フレームメモリ１３０中を走査する。参照データメモリ
１３７は、窓１４０の水平方向の１走査分に対して、５
１２ビツトが用意されている。

＜ｇ＞ （以下、この５１２ビツトを１ライン分のメモリと呼ぶ
。）窓１４０が、図のように角のある部分を水平に走査
すると、走査の初めのところでは、角がないので、検出
回路１３５のフラグは「０」であり、１ライン分のメモ
リの初めの部分には「０」が書き込まれる。

伺、窓１４０の走査が２ビツト行なわれる毎に、１ライ
ン分のメモリでは１ビツトづれた隣シのビットに２値論
理を格納していく。従って、１ライン分のメモリは、フ
レームメモリ１３０の水平方向の１０２４ビツトの情報
を１／２に圧縮して保持することになる。

さらに走査が進み、窓１４０がパターン１３２の左上の
角をとらえると、１ライン分のメモリ中の対応するビッ
トに角の存在を示す「１」が保持され、そのビットに続
く２ビツトに、検出回路１３５が出力するコードＣ，Ｃ
，が保持される′。そして、角の存在しないところは、
１ライン分のメモリの対応するビットにｒＯＪが書き込
まれる。このように＜ｚ’ｔ＞ 窓１４０が角の存在する部分を１走査すると、第１２図
のように１ライン分の参照データが作られる。

そこで、実際のパターンとして、第１１図に示すフレー
ムメモリ１３０中に設計データに基づいて２値画像化さ
れたビットパターン１３２が存在した場合、参照データ
メモリ１３７と、フラグメモリ１３８には、第１３図の
ような情報が保持される。ビットパターン１３２上で角
は４つあシ、それぞれの角のコードは、第４図の分類に
従って、検出回路１３５が出力する。溝、フレームメモ
リ１３０中のビットパターンに角が存在するのは、２本
の水平ビット列上のみであるので、参照データメモリ１
３７には、２ライン分のメモリＬＩ、Ｌ２のみに参照デ
ータが保持される。一方、フラグメモリ１３８には、１
０２４ビツトのうち、フレームメモリ１３０の２本の水
平ビット列に対応した２つのビットに「１」を、他のビ
ットには全て「０」を立てた１画面分のフラグデータが
作成される。伺、以上の説明で、参照データメモリ１３
７とフラグメモリ１３８は、１０２４Ｘ１０２４ビツト
の１画面に相当する領域のみを保持するが、実際にはレ
チクルの欠陥を撮像装置２の映像信号の入力に基づいて
検査する前に、レチクル上の１画面分毎に設計データか
ら、参照データとフラグデータが作成され、前述の計算
機１０の記憶装置に保持される。例えばレチクル全面を
１０×１０、すなわち１００画面に分けて、検査すると
すれば、その記憶装置はフラグデータの記憶用として、
１０２４Ｘ１００ビツトの固定されたビット長のメモリ
容量が必要となる。一方、参照データの記憶用として、
フラグメモリ１３８中の論理「１」のビット数だけ５１
２ビツトの１ライン分のメモリ容量が必要となる。従っ
て、例えばフラグメモリ１３８中の１０２４Ｘ１００ビ
ツトに「１」の数が１０００あれば、参照データの記憶
用として、５１２ビツトＸ　１０００ライン分の容量が
必要となる。

ところで、Ｉ１０回路１３６は、参照データメモリ１３
７とフラグメモリ１３Ｂに検出回路１３５の出力１３４
に基づいて、上述のようにデータを格納する。また、検
査時には格納されたデータを、各々のメモリから順番に
参照情報１３９として出力するように制御する。参照情
報１３９は、フラグメモリ１３８のフラグが「０」なら
ば、時系列の論理信号トシて、「Ｏ」を５１２ビツト分
出力し、フラグが「１」ならば、そのフラグに対応した
参照データメモリ１３７の１ライン分のデータを時系列
的に出力する。

次に、第１図で示した検査時に働く角切出回路１２と比
較回路８について第１４図により説明する。

角切出回路１２は、直列シフトレジスタ列から構成され
ている。直列シフトレジスタ列のうち、１０ビツトレジ
スタ１６０が９段並んだととろを参照窓１５０とする。

各１０ビ（２ン） ットレジスタ１６０には、５１２ビツトのレジスタ１６
１が直列に接続されている。

工１０　回路１３６からの参照情報１３９は、１０ビツ
トのレジスタ１６０から、制御回路５のクロックパルス
に同期して、１ビツトずつ直列シフトレジスタ列に転送
され、シフトされる。尚、シフトするタイミングは、実
際には、クロックパルスの２クロツクで１回シフトする
ようになっている。参照窓１５０の１０×９ビツトの９
０ビツト分の２値情報１５１は、そのまま比較回路８に
入力する。

ここで、■１０　回路１３６と角切出回路１２及び比較
回路８の動作について説明する。

制御回路５が、第２図で示した１水平走査線の初めの１
クロツクを出力する前に、Ｉ１０回路１３６は、フラグ
メモリ１３８中のその走査線に対応したビットのフラグ
が「ｏ」か１１」かを調べて、それが「１」ならば、参
照データメモリ１３７中のその１ライン分の参照データ
（５１２ビツト）を、２クロツク＜４＋ パルス毎に１ビツトずつ参照情報１３９として出力する
。もしフラグが「０」ならば、その水平走査の期間中（
１０２４クロツク）は、参照情報１３９として５１２ビ
ツト分の「０」を２クロツクパルス毎に出力する。それ
ら出力は、直列シフトレジスタ列によって、順次シフト
されていく。また撮像装置２の帰線時間中は、１０ビッ
ト分の「０」を参照情報１３９として発生し、直列シフ
トレジスタ列も１０回シフトされる。このように、検査
の開始に応答して、参照データメモリ１３８の参照デー
タは、順次、参照窓１５０によって切出される。伺、検
査の開始から、角検出回路６、エツジ検出回路７も作動
し、レチクル上のパターンの角情報を出力する。

第１５図（、）は、参照窓１５０に表われる角情報を示
した一例である。矩形状の参照窓１５０の１０×９ビツ
トのビット位置を（Ｘ。

ｙ）で表わすと、Ｙ＝４とｙ＝８のＸ方向のビット列は
、参照データから取り込まれた論理値であシ、他のｙ列
は、フラグ「０」により、論理値「０」が取り込−まれ
ている。伺、これは図中「・」印で表わす。

前述のように、角切出回路１２の切出動作に同期して、
第２図で示した、レチクルのパターンを撮像した一画面
中の窓１０２も移動する。このとき、窓１０２が第１５
図Ｃｂ）のようなパターンの角をとらえると、角検出回
路６は、フラグＦを「１」にし、コードとしてｃ、ｃ２
＝ｏｏを出力する。

比較回路８はフラグＦの「１」を検出したとき、参照窓
１５０の２値情報１５１を（ｘ、ｙ　）−（１，１）か
ら（ｘ、ｙ）＝（１０，９）まで１ビツト毎に調べて、
「１」になっているビットを見つけたら、それに続く２
ビツトの論理値と、角検出回路６が出力するコードとを
比較する。もし、そのコードが参照窓１５０中に１つも
存在しなければ、比較回路８は欠陥ありとする情報ＥＲ
Ｒを出力する。この比較は、レチクル上に設計データ通
シのパターンの角が形成されているときに行なわれる。

、ととるが、パターンの角が不確実に形成されていて、
角検出回路６がフラグＦを出力し力ければ、この比較は
行なわれないから、レチクル上の該当する位置に角自体
が存在しなかったものとみなされる。このような場合を
考慮して、第１５図（８）の参照窓１５０の中央のビッ
ト、例えば（ｘ、ｙ）＝（６，５）のビットが「１」に
なったとき、すなわち、設計データ上で角があるとき、
エツジ検出回路７が何らかのエツジを検出して、その結
果が「１」であれば、比較回路８は欠陥なしとする情報
ＥＲＲを出力する。伺、この情報ＥＲＲは、欠陥の有無
のみではなく、その欠陥の位置に関する情報も含んでい
る。これは、制御回路５のクロックを計数すれば容易に
得られる。

また、角検出回路６の４′つの分類方法は、上述の比較
の方法に関連する。このことを第１６図により説明する
。図中、斜線部は参照（Ｓハ 窓１５０の領域に応対したレチクル上のパターンを示し
、点線は、設計データ上の角Ｄ１を示す。レチクル上の
パターンの角は、欠陥として一部が欠落している。角検
出回路６によって、レチクル上のパターンの角Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３を分類すると、コードは、Ｒ１（０１）、　Ｒ
２（００）。

Ｒ３（Ｏｌ）になる。一方、参照窓１５０中にはコード
としてＤｌ（Ｏｌ）のみが存在する。

上述の比較回路８の動作からパターンの角Ｒ２が検知さ
れたとき、参照窓１５０中には、同じコードが１つも存
在しないから、これは欠陥として検出される。

このように、し≠クル上のパターンの角の一部が参照窓
１５０に対応した領域内で欠落または変形が生じた場合
、Ｒ１，Ｒ，のような角とＲ７のような角とを別の分類
、すなわち異々るコードにすることによって、少ないコ
ードでも欠陥が検出できる。

このように、比較回路８は角検知回路６がコードを出力
したとき、参照窓１５Ｇ中に存（りＺ） 在するフラグやコードを調べているので、撮像装置２が
撮像する１画面が、あらかじめ設計データから定められ
た設計上の領域と微小にずれたときでも、そのずれを何
ら修正することなく検査可能となる。

また、本発明の実施例において、角検出回路６中のマツ
チング回路は、１つの角パターンを検出するのに、例え
ば第５図のように１６Ｘ１６ビツト中の■〜Ｏの１３ビ
ツトから２値化号を取シ出している。この図で示したよ
うに、１６Ｘ１６ビツト中、ビットパターンのエツジが
通過する取り出しビット、例えばビット■と０、ビット
■と■の間は、１ビツトの余裕がある。一般に、ＩＴＶ
等によって、撮像され、ｚ値化されたビットパターンは
、直線が滑らかではｋく凹凸が生じやすい。そこで、こ
の凹凸を許容して、角検出ができなく左るのを防ぐため
に、その余裕が設けられている。

以上の実施例の説明で不図示ではあるが、ステージ１４
の２次元的な位置は、光波干渉計等によって常に座標値
として計測されている。このステージ１４の座標値は、
計算機１０へ入力されている。撮像装置として、例えば
ＩＴＶ２がレチクル１を撮像して実際の検査を開始する
とき、計算機１０は、駆動手段１３を、ステージ１４の
座標値に応じて制御する。

すなわち、ステージ１４は、ＩＴＶ２がレチクル１の１
画面分の領域を撮像して、前述のような比較動作が完了
すると、隣りの１画面分の領域を撮像するように移動す
る。このとき第１図に示したストロボ装置１５０発光に
よって、ＩＴＶ２は１画面を入力する。このことについ
て、第１７図に基づいて説明する。

第１７図において、波形（４）はストロボ装置１５の発
光タイミングを、波形（Ｂ）は、前述したような、比較
検査の動作タイミングを、波形（Ｃ）は、計算機１０の
記憶装置から１画面分の参照データとフラグデータとを
記憶回路１１へ転送する動作タイミングを、及びＩＴＶ
２の受光面に画像に応じて放電した電荷を充電する、い
わゆる残像消去のタイミングを表わす。

今、レチクル１上の検査すべき１画面分の領域がＩＴＶ
２の直下に位置すると、すなわち計算機１０が、ステー
ジ１４の座標値を所定値と判断すると、時刻ｔ、におい
て、ストロボ装置１５に発光開始信号を出力する。そし
て時刻ｔ２においてＩＴＶ２の受光面には、検査すべき
レチクル１上の領域のパターン像に応じて荷電が生じる
。時刻ｔ２から、ＩＴｖ２は走査を開始すると共に、前
述のように、記憶回路１１の参照データ中のコードと、
角検知回路６が出力するコードとを比較回路８によって
比較し、検査を始める。そして、時刻ｔ３において、１
画面分の検査が完了する。時刻ｔ３以後に、計算機１０
の記憶装置に蓄積された、次の１画面分のデータ（参照
及びフラグ）が記憶回路１１の参照デーダメモリ１３７
、フラグメモリ１３８に転送される。時刻ｔ４で転送が
完了すると、計算機１０は、再び発光量（杓 始信号をストロボ装置１５に出力する。時刻ｔ３とｔ４
の間、いわゆる転送期間中に、ＩＴｖ２の残像消去が行
なわれる。ここで、レチクル１を動かすステージ１４は
、時刻ｔ２からｔ４の間に、次の１画面をＩＴＶ２が撮
像するように駆動手段１３によって移動される。

以上の動作は、レチクル１の全面に渡ってくり返し行な
われる。

このように、ストロボ装置１５の閃光発光時にのみ、Ｉ
Ｔｖ２が画像を入力しているので、実際には、ステージ
１４を歩進移動させるのではなく、連続的に速度制御を
行ない移動させておくことができる。そして、干渉計に
よって計測されるステージ１４の座標値が、レチクル１
の次の１画面に対応する値のとき、計算機１０が発光開
始信号を出力するようにしてもよい。また、ステージ１
４を等速度で移動させ、その速度に応じて一定時間毎に
ストロボ装置１５の閃光発光を行なうようにして、発光
間隔中に、上述の比較検査、転送及（ｊｏ び残像消去の動作を行なうこともできる。このようにす
れば、ステージ１４を歩進移動するよシも高速に検査で
きる。

また、前述の実施例で、ＩＴｖ２がレチクル１を単信す
る１画面は、設計データに基づいて、あらかじめ１画面
分として用意された設計上の領域と一致させる必要があ
る。このため、レチクル１を、ステージ１４に載置する
際に、レチクルの回転ずれの補正やステージ１４の座標
の原点を設定する。このことについて第１８図によシ説
明する。

第１８図（、）は、レチクル１中のパターン描画領域２
０１を、マトリックス状に細分した様子を示す図である
。同図中、マトリックスの１つの正方形は、ＩＴＶ２が
撮像する１画面の領域に対応する。レチクル１が、第１
図に示したステージ１４上に簡単な位置合わせによって
載置されると、ステージ１４の２次元的な移動、すなわ
ち座標の基準となる原点を設定する。この原点の設定は
、駆動手段１３中の不図示のカウンタを零にクリアする
ことによって行なわれる。このカウンタはステージ１４
の座標値を表わすようになっていて、ステージ１４の移
動に伴って、計数値が増減する。

この原点は、描画領域２０１上の角部分に位置した、例
えば３×３画面分の領域２０２から決められる。本来な
らば、左上角の１画面領域ａだけで原点を設定できるが
、領域ａに、パターンが形成されていないと、原点が定
まらないので、一応３×３画面の９つの領域ａｙｉを考
慮し、この９つの領域のうち、いずれか１つを選んで原
点設定に用いる。

今、この９つの領域のうち、１画面領域ｉに、何らかの
パターン２０６が形成されているとすると、１画面領域
１を原点として定める。第１８図（ｂ）に示した実線は
領域１１すなわち、ＩＴ■２で撮像される１画面を表わ
す。

そこで、１画面領域ｉに対応した針設データを、前述の
ように計算機１０から、読み出して、第１１図に示した
記憶回路１１中のフレームメモリ１３０に、設計上存在
すべきパターンをビットパターンとして展開する。そし
て、読出回路１３１が出力する時系列の２値化号を、画
像再生装置、すなわち、モニタテレビに入力して、１画
面領域ｉに対応した設計上のパターンをテレビ画面に再
生する。このテレビ画面の領域は、第１８図（ｂ）に破
線で示す設計領域２０５で表わす。このテレビ画面にＩ
ＴＶ２の画像信号を同時に再生すると、レチクル１上の
パターン２０６と、設計上のパターン２０７との重ね合
わせ状態が観察できる。

レチクル１上のパターン２０６は、ステージ１４の移動
忙伴って、テレビ画面中を移動するから、実際に原点を
定めるには、ステージ１４を動かして、テレビ画面中の
設計上のパターン２０７と重ね合わせ・たところで、前
述のカウンタをクリアすればよい。

次に、レチクル１の微小な回転誤差を補正（４） 辺側に離れだ２ケ所に位置する領域２０３と２０４中の
１画面に対応した領域を用いる。

ここで、レチクル１に、第１８図（ａ）に示した仮想的
なｘｙ座標を考えてみると、マトリックス状に細分され
た各１画面領域は、このＸｙ座標に従っている。このｘ
ｙ座標の各軸を、ステージ１４０２次元的な移動方向と
一致させないと、ステージ１４の移動に伴って、Ｉ　Ｔ
　Ｖｄｆ取込む１画面が設計上の領域とずれてし捷う。

そこで、第１８図（ｂ）で説明したのと同様にまず、領
域２０３中の、１画面領域ｊに、Ｘ軸と平行な特定のエ
ツジ（第１水平エツジとする。）を有するパターンをＩ
ＴＶ　によって見つける。このとき、設計データから、
エツジのｙ座標値も求めておく。水平エツジが見つかる
と、この１　””ｍ””面領域ｊを、前述のようにテレ
ビ画面」二に再生する。そして、領域２０４中の１画面
領域ｍに対応した設計デー肉）　゛ 夕から、１画面領域ｊで見つけた第１水平ニジと同じｙ
座標値の第２水平エツジを有する設計上のパターンを見
つける。伺、この操作は計算機１０により行なわれる。

そのパターンが見つかれば、ステージ１４をＸ軸と平行
に移動する。そして、１画面領域ｍをＩＴＶで撮像し、
テレビ画面上に再生して、第１水平エツジと、第２水平
エツジを重ね合わせる。

もし、同−ｙ座標値の第２水平エツジがなければ、領域
２０３中の１画面領域ｋについて第１水平エツジを見つ
けることから繰返される。閏、この重ね合わせは、ステ
ージ１４に設けられた不図示の微小回転機構によって、
レチクル１をステージ１４に対して微小回転して行なわ
れる。この際、その回転中心は、レチクル１の領域２０
３の近傍が望ましい。

また、上述したように、原点鰻定では、パターンが形成
されている１画面の領域を９つの領域ａ　ｘ　ｉから選
ぶ必要があるが、これは、非検査時に用意された各領域
の設計上の特徴情報、すなわち実施例における角情報を
調べれば、極めて簡単にできる。

、／ また、第１１図の説明で述べたように、実際の検査時に
は、フレームメモリ１３ｏ１読゛出回路１３１は動作し
ないが、第１９図のように接続することによって、撮像
装置２の受光面に付着したゴミや傷に対して比較回路８
の比較動作を禁止することができる。第１９図は、実際
の検査時の接続を示し、スイッチＳ、はｂ側に切替えら
れている。実際の比較検査の前に、撮像装置２は、パタ
ーンのない無地の画像、すなわち、受光面のゴミや傷の
みの画像を走査する。このとき出力される２値画像信号
を、フレームメモリ１３０に入力して、ゴミや傷に対応
した２値画像を生成する。

ゴミや傷が存在すると、フレームメモリ１３０の対応す
るビットには、例えば論理「１」が入力し、存在しなけ
れば、論理「ｏ」が入力する。次に、撮像装置２がパタ
ーンの原画像を走査し始めると、こΩ走査に同期して、
読出回路１３１はフレームメモリ１３０がら、走査して
いる１画素に対応したビットの論理（幻） 値を時系列に出力する。この時系列の２値信号を禁止信
号ＩＮＨとして、比較回路８に入力する。比較回路８は
、前述のように比較検査を行なうわけであるが、このと
き、禁止信号ＩＮＨが例えば論理「１」であれば、比較
動作を禁止するか、比較動作は行なっても欠陥ありとす
る欠陥情報ＥＲＲは出力しないようにする。

フレームメモリ１３０をこのように用いることによって
、受光面のゴミや傷によって、あたかも欠陥ありとして
検査されることを、実時間で防止することができる。ま
た、ゴミや傷による禁止だけではなく、フレームメモリ
１３０に生成される２値画像を操作して、検査する１画
面中の任意の領域を比較禁止領域に設定することもでき
る。

伺、フレームメモリ１３０の受光面のゴミや傷の２値画
像は、１画面の検査毎に撮像装置２で撮像して生成する
必要はない。それはゴミや傷の受光面上の位置が短時間
に変化す餡グ） ることがないからである。従って、フレームメモリ１３
０のゴミや傷の２値画像のデータを、計算機１０の記憶
装置に入れておき、必要なときに、フレームメモリ１３
０へ転送すればよい。ゴミは、時間と共に多くなるから
そのデータを時々更新してやればよい。

以上、本発明の実施例は半導体ＩＣ製造用のレチクルや
マスクを被検査物としたが、その他にプリント基板を作
るためのマスクにもわずかな変更によυ本発明を応用で
きる。この際、プリント基板のパターンがＣＡＤ　（コ
ンピュータ・エイデツド・デザイン）によるパターン作
成データによシ設計されているなら、そのデータを本装
置の設計情報として扱えるようにフォーマット（形式）
変換すればよい。また、レチクルやマスクのパターンは
ＩＴＶの如き撮像装置で像走査を行なって画像化されて
いるが、レーザ光等のスポットで直接パターンを走査し
て、パターンによって変化する反射光又は透過光等を検
出して、画像信号を発生するようにしてもよい。

ｆた、本発明で、パターンの幾何：学嶋な形状とは、実
施例の他に、パターンの幅に関する特徴や、円形、三角
形及びその大きさ等に関する特徴も含むものである。

以上、本発明の詳細な説明したが、要するに本発明は、
レチクルやマスクの如き被検査物上のパターンを走査手
段としての撮像装置２により走査して、画素化された画
像２値信号を得る。この画像２値信号を切出手段として
の切出回路４に入力して、被検査物上の局所領域に対応
した２値情報を順次切出す。

さらにこの２値情報に基づいて、パターン検知手段とし
ての角検出回路６により、局所領域中のパターンが所足
の幾何学的な形状又は特徴、例えば所足角度の角かどう
かを検出する。まに切出手段の２値情報に基づいて、エ
ツジ検知手段としてのエツジ検出回路７により、局所領
域中にパターンのエツジ部が現われたかどうか全検出す
る。そして、被検査物上のパターンが設計上備えるべき
幾何学的な（勿） 形状や特徴に関連した設計情報に含まれる情報と、パタ
ーン検知手段の検知情報とに基づいて、検査手段として
の角切用トラ１路１２、比較回路８によって、検査する
。この際検査手段は、パターン検知手段の検知情報が設
計上の幾何学的な形状や特徴に関１−る情報と同じとき
は、エツジ検知手段の検知情報に基づいて、パターンに
欠陥が存在するか否かを表わす欠陥情報を発生するよう
に動作する。

以−ヒのように本発明においては、パターン検知手段は
設計上の幾何学的な形状に関連した設計情報と照合する
、いわゆる厳格な検査に使われ、一方エッジ検知手段は
設計情報中に幾何学的な形状、特徴に関して同じ情報が
含まれている状態に動作するいわゆる緩慢な検査に使わ
れる。このように２つの検知手段金相補的に使って検査
することによって、パターンのエツジ部での微妙な形状
変形に対しても確実に検査することができる。特にＩＴ
Ｖ等によって画素化されたパターンの画像を得（ｆ） るとき、角が丸く画像化されてしまい、厳格な検査が行
なわれない場仕にも、緩慢な検査の方が働（ので、欠陥
等の検出精度はきわめて高くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示すブロック図、第２図は第
１図の一部、特に切出回路４をより詳細だ示す図、 第３図は第１図の磁気ヂープ９に読み込まれる設計デー
タの一例としての矩形パターンをｘｙ座標を用いて示す
図、 第４図はパターンエツジの角の分類を示す図、 第５図は第２図に示す切出回路４によって切出される窓
に対応した１６Ｍ１６ビツト図、第６図は第４図に示す
Ａの角全検出するアンド回路を示す図、 第７図は第６図の如きアンド回路で角を検出して２ビツ
トのコードを出力する角検出回路を示す図、 Ｋ８図はエツジ検出のために設定された９×９画素の矩
形領域を示す図、 第９図はエツジ検出回路の構成を示す回路図、 第１０図は９×９ビツト領域を示す図、第１１図は記憶
回路の詳細を示す図、 第１２図は記憶回路中のフレームメモリを示す図、 第１３図はフレームメモリ中に設計データに基づいて２
値画像化されたビットパターン１３２が存在した場合、
参照データメモリ１３７とフラグメモリ１３８に保持さ
れる情報を示す図、 第１４図は検査時に働ら〈角切出回路１２と比較回路８
とについて説明するための図、第１５図（ａ）は参照窓
１５０に表われる角情報の一例を示す図、第１５図（ｂ
）は窓１０２がパターンの角をとらえた状態を示す図、
第１６図は参照窓１５０の領域に応対したレチクル上の
パターンＣ斜線部）と設計データ上の角（点線）を示す
図、 第１７図はストロボ装置の発光タイミング（波形（Ａ）
）と比較検査の動作タイミング（波形（Ｂ））と、記憶
装置から１画面分の参照デー作タイミング（波形（Ｃ）
）を示す図、第１８図（、）はレチクル中のパターン描
画領域をマトリックス状に細分した様子を示す図、第１
８図（ｂ）は第１８図（ａ）に示す１画面領域ｌとこれ
に対応する設計データがテレビ画面に再生された状態の
図、 第１９図は撮像装置＃２、フレームメモリ１３０、読出
回路１３１、比較回路８等の実際の検査時の接続を示す
図である。 （主要部分の符号の説明） １　　　　被検査物 ２　　　　撮像装置 ３　　　２値化回路 ４　　　　切出回路 ６　　　　角検出回路 Ｔ　　　　エツジ検出回路 ８　　　　比較回路 ９　　　　磁気テープ １０　　　　計算機 １１　　　　記憶回路 １２　　　　角切出回路 ロ・囮・ヱ２困臣 図・閃〜旧ｌ田 困・ｍ＝■・トｇ 凶・【・詔＝閣Ｌ ■−■・閑・ゾセ 円・固・囲・Ｆ妥 霞・詭・困・置・ １く、１日・爾］・閂司・ 口同日日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 設計情報に基づいて被検査物上に形成されたパターンが
   設計通り作成されているか否かを検査する装置において
   、 前記パターンを走査して、パターンに応じた画像２値信
   号を出力する走査手段と；該画像２値信号の入力に基づ
   いて被検査物上の局所領域に対応した２値情報を順次切
   り出す切出手段と；該２値情報に基づいて前記局所領域
   中のパターンが所定の幾何学的な形状を備えていること
   を検知するパターン検知手段と：前記切出手段の２値情
   報に基づいて、前記局所領域中のパターンのエツジ部を
   検知するエツジ検知手段と：前記設計情報に含まれる幾
   何学的な形状に関する情報と、前記パターン検知手段に
   よって検知される情報とが同じときは、前記エツジ検知
   手段の検知出力に基づいて、前記局所領域中のパターン
   に欠陥が存在するか否かを表わす欠陥情報を発生する検
   査手段とを備えることを特徴とするパターン欠陥検査装
   置。