JPH0674972B2 - Pattern defect detector - Google Patents

Pattern defect detector

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JPH0674972B2
JPH0674972B2 JP61110719A JP11071986A JPH0674972B2 JP H0674972 B2 JPH0674972 B2 JP H0674972B2 JP 61110719 A JP61110719 A JP 61110719A JP 11071986 A JP11071986 A JP 11071986A JP H0674972 B2 JPH0674972 B2 JP H0674972B2
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circuit
pattern
defect
detection
alignment
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仁志 窪田
隆典 二宮
坦 牧平
泰夫 中川
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Hitachi Ltd
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    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G01N21/956Inspecting patterns on the surface of objects
    • G01N21/95607Inspecting patterns on the surface of objects using a comparative method

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  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Image Input (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像情報の2値化を再現性よく高精度に行う技
術に関連し、例えばLSIウエハ等の半導体素子上に形成
されたパターンの外観を自動的に検査する方法及び装置
に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a technique for binarizing image information with high reproducibility and high accuracy. For example, a pattern formed on a semiconductor element such as an LSI wafer can be used. The present invention relates to a method and apparatus for automatically inspecting appearance.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

LSIなどの集積回路は高集積化と小形化の傾向にある。
かかる微細な配線パターンの形成にあっては欠陥の検出
が当該形成の良否を判定する上で重要である。
Integrated circuits such as LSI tend to be highly integrated and miniaturized.
In forming such a fine wiring pattern, the detection of defects is important in determining the quality of the formation.

欠陥の検出は最早、多数の人員を配置して目視で行う段
階では困難となり、欠陥検出の自動化が急務となってい
る。
Detecting defects is no longer possible at the stage of allocating a large number of personnel and performing visual inspection, and automation of defect detection is an urgent task.

そこで光学顕微鏡又は電子顕微鏡等から得られた半導体
素子表面の画像情報を、撮像管や撮像素子等により電気
情報に変換した後、所定の信号処理を施して欠陥の検出
が行われるべく構成された装置並びに方法が公開されて
いる。例えば特開昭57−196377号公報,特開昭58−4663
6号公報,特開昭57−34402号公報に詳述されている。
Therefore, the image information of the semiconductor element surface obtained from an optical microscope or an electron microscope is converted into electrical information by an image pickup tube, an image pickup element, or the like, and then predetermined signal processing is performed to detect a defect. The device and method are open to the public. For example, JP-A-57-196377 and JP-A-58-4663.
No. 6, JP-A-57-34402.

これらの技術に共通し、かつ必須の構成要素は、第20図
で示される従来装置を参照すれば、半導体のチップ2上
に形成されたパターンを、定位置から2次元パターンと
して再現性良く電気信号に変換することである。
The common and indispensable constituent elements of these technologies are as follows. By referring to the conventional device shown in FIG. 20, the pattern formed on the semiconductor chip 2 can be reproducibly converted into a two-dimensional pattern from a fixed position with good electrical characteristics. It is to convert into a signal.

従来装置を用いて動作を簡単に説明する。The operation will be briefly described using a conventional device.

リニアイメージセンサ5a,5bは自己走査機能をもってお
り、1次元にパターンを検出する。そしてXYテーブル7
によりLSIウエハ1をリニアイメージセンサ走査と直角
方向に移動させることにより、チップ2の2次元パター
ンを検出する構成となっている。4a,4bは照明光3a,3bを
チップ上に集光させ、かつチップのパターンを拡大して
イメージセンサ上に結像する対物レンズであり、イメー
ジセンサからの電気信号はA/Dコンバータ11a,11bにより
ディジタル信号に変換される。更にディジタル信号は2
値化回路12a,12bによりバイナリ信号に変換されて判定
回路13に至る。
The linear image sensors 5a and 5b have a self-scanning function and detect a pattern one-dimensionally. And XY table 7
The two-dimensional pattern of the chip 2 is detected by moving the LSI wafer 1 in the direction perpendicular to the scanning of the linear image sensor. 4a, 4b is an objective lens that collects the illumination light 3a, 3b on the chip, and expands the pattern of the chip to form an image on the image sensor, the electrical signal from the image sensor is A / D converter 11a, Converted to digital signal by 11b. Furthermore, the digital signal is 2
The binarization circuits 12a and 12b convert the binary signals to reach the determination circuit 13.

このような従来装置では、イメージセンサ5a,5bでそれ
ぞれ検出される回路パターン等が所定の座標に対して位
置ずれが無いことが理想であるが、少くともイメージセ
ンサ5a,5bで検出される2箇所の回路パターンに位置ず
れが無いことが要求される。
In such a conventional device, it is ideal that the circuit patterns and the like detected by the image sensors 5a and 5b have no positional deviation with respect to the predetermined coordinates, but at least the image sensors 5a and 5b detect them. It is required that the circuit pattern at the location has no displacement.

しかし、実際には検査対象を載置したXYテーブルの精
度,チップ配列精度,光学系・機械系の熱変形等により
入力パターン間に位置ずれが生ずることは免れ得ないの
で位置ずれを測定して入力パターン間の位置ずれを補正
して欠陥判定を行っていた。
However, in reality, it is inevitable that the input patterns will be displaced due to the accuracy of the XY table on which the inspection object is placed, the chip arrangement accuracy, and the thermal deformation of the optical and mechanical systems. The defect determination is performed by correcting the positional deviation between the input patterns.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来技術には次のような問題があった。即ち、第21図
(a),(b)に示すように、検討対象多層パターンの
例えば第1層と第2層のパターン間に位置ずれ(アライ
メント誤差)があるとき、従来技術による位置合せを行
った後、不一致検出を行うと第21図(c)に示すように
なり欠陥のみ検出することは不可能であった。即ち、ア
ライメント誤差が存在する場合には、層間アライメント
誤差より小さな欠陥はそれが致命的な欠陥であっても欠
陥だけを弁別して検出することはできない。層間アライ
メント誤差はパターンを形成する場合、避けることがで
きない位置ずれであり、従来の方法で不一致検出を行う
と層間アライメント誤差に覆われてしまい微細な欠陥検
出は不可能である。また、パターンには微小な凹凸や幅
の偏差がある場合もあり、これらを許容して欠陥のみを
検出しなければならない。
The conventional technology has the following problems. That is, as shown in FIGS. 21 (a) and 21 (b), when there is a positional deviation (alignment error) between, for example, the patterns of the first layer and the second layer of the multilayer pattern to be studied, the alignment by the conventional technique is performed. After that, when the mismatch detection is performed, the result is as shown in FIG. 21 (c), and it is impossible to detect only the defect. That is, if an alignment error exists, a defect smaller than the interlayer alignment error cannot be detected by discriminating only the defect, even if it is a fatal defect. The interlayer alignment error is an unavoidable positional deviation when forming a pattern, and if mismatch detection is performed by the conventional method, it is covered by the interlayer alignment error, and it is impossible to detect fine defects. In addition, the pattern may have minute irregularities and width deviations, and it is necessary to allow these to detect only defects.

更に、2次元パターンを撮像する際に、イメージセンサ
からのアナログ信号をサンプリングしてA/D変換を行う
が、サンプリングに伴う量子化誤差の対策が成されてお
らず、同一のアナログ信号について2回以上サンプリン
グを行う時に誤差が発生していた。
Furthermore, when capturing a two-dimensional pattern, the analog signal from the image sensor is sampled and A / D converted. However, no measure is taken against the quantization error due to sampling, and the same analog signal is An error occurred when sampling more than once.

本発明の目的は、自動化に適した多層パターンの外観検
査方法及び装置を提供することである。
An object of the present invention is to provide a visual inspection method and apparatus for a multilayer pattern suitable for automation.

より具体的には上記した従来技術の課題をなくし、比較
する2組の多層パターン間に層間アライメント誤差,微
小な凹凸やパターンの線幅の違いがあっても高精度に検
出できる方法及び装置を提供することである。
More specifically, there is provided a method and apparatus for eliminating the above-mentioned problems of the prior art and capable of detecting with high accuracy even if there is an interlayer alignment error, minute unevenness or difference in pattern line width between two sets of multilayer patterns to be compared. Is to provide.

また撮像素子から入力された同一のアナログ信号につい
て、2回以上サンプリングを行う時に誤差の発生を激減
させる方法及び装置を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a method and apparatus for drastically reducing the occurrence of an error when the same analog signal input from the image sensor is sampled twice or more.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記の目的は下記の技術的要素を組合せることにより達
成される。即ち、多層パターンの外観検査技術におい
て、 (1) コントラストが小さい多層パターンを2値化せ
ず濃淡の多値として隣接チップと比較する。
The above object is achieved by combining the following technical elements. That is, in the appearance inspection technique of a multilayer pattern, (1) a multilayer pattern having a small contrast is not binarized but is compared with an adjacent chip as a multi-valued shade.

(2) 層間アライメント誤差を許容するための各層ご
とに位置合せを行い、一層ずつ2チップ間を比較する。
(2) Positioning is performed for each layer to allow an interlayer alignment error, and two chips are compared one by one.

(3) 検査済みのチップ間で一致した部分を不感帯化
(don′t care)することでマスキングを行い、一層ず
つ直列的に(シリアルに)検査し、全層を検査する。
(3) Masking is performed by making the matched portions between the inspected chips into a dead zone (don't care), and inspecting serially (serially) layer by layer, and inspecting all layers.

(4) 不一致部分についてはウィンドを設定し、ウィ
ンド内の複数の画素について明暗の勾配を比較する。
(4) A window is set for the non-coincidence portion, and light and dark gradients are compared for a plurality of pixels in the window.

(5) 入力した濃淡のアナログ信号をデジタル化し、
単位画素相互間の補間を行い、補間した画素間で比較を
行う。
(5) Digitize the input dark and light analog signals,
Interpolation between unit pixels is performed, and comparison is performed between interpolated pixels.

〔作用〕[Action]

(1) 撮像素子からのアナログ信号を直接サンプリン
グしてデジタル化し、かつ、デジタル化した画素データ
の補間結果を比較するので、1画素未満の位置ずれが無
視でき、比較の精度が極めて向上する。
(1) Since the analog signal from the image sensor is directly sampled and digitized, and the interpolation results of the digitized pixel data are compared, a positional deviation of less than one pixel can be ignored and the accuracy of comparison is significantly improved.

(2) 2チップ間を各層ごとに位置合せをしては比較
し、不一致部分について位置合せと比較をくり返すこと
になるので、一層ずつパターンを剥ぐようにして欠陥判
定ができる。この結果、層間アライメント誤差による支
障が発生しない。またパターンの微小凹凸,線幅の違い
を克服して欠陥のみを検出できる。
(2) The two chips are aligned and compared for each layer, and the alignment and comparison are repeated for the non-matching portions, so that the defect can be determined by peeling the pattern one by one. As a result, no trouble occurs due to the interlayer alignment error. In addition, it is possible to detect only defects by overcoming minute unevenness of patterns and differences in line width.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。多層
パターンの光学像を電気信号に変換する光電変換器とし
てはリニアイメージセンサ,TVカメラ等いかなるもので
も使用可能であるが、本実施例ではリニアイメージセン
サを用いており、当該リニアイメージセンサの自己走査
及びそれと直角方向に移動するXYテーブルによりLSIウ
エハの2次元パターンを検出する。第1図はパターン外
観検査装置のブロック図である。リニアイメージセンサ
5の出力はA/D変換器11によりディジタル信号に変換さ
れ、エッジ検出回路15aに入力される。A/D変換器出力は
画素メモリ14にも入力され、入力されると同時に画素メ
モリに記憶されている隣接チップの対応するパターンを
画素メモリから読み出し、エッジ検出回路15bに入力す
る。画素メモリを用いることにより1つのイメージセン
サで隣接チップのパターンを比較検査できる。エッジ検
出回路15a,15bでは、パターンのエッジが検出される。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. As a photoelectric converter for converting an optical image of a multilayer pattern into an electric signal, any of a linear image sensor, a TV camera and the like can be used, but in the present embodiment, a linear image sensor is used, and the linear image sensor itself is used. A two-dimensional pattern of an LSI wafer is detected by scanning and an XY table that moves in the direction perpendicular to it. FIG. 1 is a block diagram of a pattern visual inspection device. The output of the linear image sensor 5 is converted into a digital signal by the A / D converter 11 and input to the edge detection circuit 15a. The A / D converter output is also input to the pixel memory 14, and at the same time, the corresponding pattern of the adjacent chip stored in the pixel memory is read from the pixel memory and input to the edge detection circuit 15b. By using the pixel memory, the pattern of the adjacent chip can be compared and inspected by one image sensor. The edge detection circuits 15a and 15b detect the edges of the pattern.

位置ずれ検出回路18では、エッジ検出回路15a,15bの出
力である2値化パターンをシフトし、シフトした位置で
の不一致画素数をカウントし2つの2値化パターン間の
不一致量を検出し、直交する2方向の移動量を最小とす
る2つのカウント値を出力する。
The misregistration detection circuit 18 shifts the binary pattern output from the edge detection circuits 15a and 15b, counts the number of mismatched pixels at the shifted position, and detects the amount of mismatch between the two binary patterns. Two count values that minimize the amount of movement in two orthogonal directions are output.

またリニアイメージセンサ5のA/D変換されたディジタ
ル信号出力及び画素メモリの出力は遅延回路19a,19bに
より遅延させる。遅延時間はリニアイメージセンサ画素
数M(例えば1024)と位置合せに要するイメージセンサ
自己走査回数N(例えば256)により決定され、遅延回
路19a,19bは各々M×Nのビット数のシフトレジスタに
より構成される。
Also, the A / D converted digital signal output of the linear image sensor 5 and the output of the pixel memory are delayed by delay circuits 19a and 19b. The delay time is determined by the number M (for example, 1024) of pixels of the linear image sensor and the number N (for example, 256) of image sensor self-scanning required for alignment, and each of the delay circuits 19a and 19b is composed of a shift register having a bit number of M × N. To be done.

位置合せ回路20では、位置ずれ検出回路18で決定した最
適な位置合せ状態、即ち不一致量が最小となるように遅
延回路19a,19bの出力を位置合せ回路20でシフトし位置
合せを行う。そして、一致部消去回路21で位置合せされ
た検出画素の明るさの比較を行い、実質的に一致する領
域を消去する。
The alignment circuit 20 performs alignment by shifting the outputs of the delay circuits 19a and 19b by the alignment circuit 20 so that the optimal alignment state determined by the displacement detection circuit 18, that is, the amount of mismatch is minimized. Then, the matching portion erasing circuit 21 compares the brightness of the detected pixels aligned with each other, and erases a substantially matching area.

一致部消去回路21では、明るさの一致しない領域につい
てA/D変換器出力が画素メモリ出力よりも暗い領域であ
る“暗欠陥”候補と明るい領域である“明欠陥”候補を
出力し、勾配比較回路30に入力する。勾配比較回路30で
は、一致部消去回路21で不一致となったこれらの領域に
ついて明るさの勾配を比較し、欠陥判定を行い不一致を
出力する。また一致部消去回路21の出力は、2段目以降
の位置ずれ検出回路18及び遅延回路31a,31bを通して2
段目以降の一致部消去回路21に入力される。
The coincidence portion erasing circuit 21 outputs a "dark defect" candidate in which the A / D converter output is darker than the pixel memory output and a "bright defect" candidate in a bright area for the area where the brightness does not coincide, and outputs the gradient. Input to the comparison circuit 30. The gradient comparison circuit 30 compares the brightness gradients of these areas that have become inconsistent in the coincidence part erasing circuit 21, determines a defect, and outputs an inconsistency. In addition, the output of the coincidence portion erasing circuit 21 is output to the second stage through the positional deviation detection circuit 18 and the delay circuits 31a and 31b of the second and subsequent stages.
It is input to the coincidence portion erasing circuit 21 on and after the second stage.

位置ずれ検出回路18では前段の一致部消去回路21の出力
でエッジ検出回路15a,15bの出力のEXORをマスキング
し、また一致部消去回路21では前段の一致部消去回路の
出力で現在の一致部消去回路出力をマスキングする。
The misregistration detection circuit 18 masks the EXOR of the outputs of the edge detection circuits 15a and 15b with the output of the matching section erasing circuit 21 in the previous stage, and the matching section erasing circuit 21 outputs the current matching section with the output of the matching section erasing circuit in the previous stage Mask the erase circuit output.

以上が一層分のパターンについての不一致検出回路であ
り、これと同一構成の回路がパターン層数だけシリアル
に接続される。そして、最終段の勾配比較回路30の出力
が真の欠陥として採用される。第1図は2つの層パター
ンからなる多層パターンを対象とするものであり、2組
の一層パターン用不一致検出回路によって構成される。
なお遅延回路31a,31bは遅延回路19a,19bと同一の時間だ
け遅延させる回路であり、同一のハード構成である。
The above is the mismatch detection circuit for the pattern of one layer, and the circuits of the same configuration are serially connected by the number of pattern layers. Then, the output of the gradient comparison circuit 30 at the final stage is adopted as a true defect. FIG. 1 is intended for a multi-layer pattern composed of two layer patterns, and is composed of two sets of single-layer pattern mismatch detection circuits.
The delay circuits 31a and 31b are circuits that delay the same time as the delay circuits 19a and 19b, and have the same hardware configuration.

また第1図の構成で1層パターン或いは層間アライメン
ト誤差のない2層パターンを検査対象としたときは、第
1段目の勾配比較回路出力の不一致が欠陥として採用さ
れる。
Further, when the one-layer pattern or the two-layer pattern having no interlayer alignment error in the configuration of FIG. 1 is to be inspected, the mismatch of the outputs of the first-stage gradient comparison circuit is adopted as a defect.

次に各部の詳細を説明する。Next, the details of each part will be described.

第2図(a)を参照して第1図のエッジ検出回路15a,15
bとして用いることができる構成例を説明する。同図に
おいて参照番号150はA/D変換器11または画像メモリ14か
らの、例えば8bitのディジタル映像信号を受ける3段の
シフトレジスタで、初段および第3段の加算器151に、
第2段の出力は利得2の増幅器152にそれぞれ供給され
る。加算器151の出力および増幅器152の出力は減算器15
3に加えられ、その差信号出力は2値化回路154において
2値化され、エッジ検出信号として位置ずれ検出回路18
に供給される。シフトレジスタ150,加算器151,増幅器15
2および減算器153で“1,−2,1"オペレータが構成されて
いる。
Referring to FIG. 2 (a), the edge detection circuits 15a, 15 of FIG.
A configuration example that can be used as b will be described. In the figure, reference numeral 150 is a three-stage shift register that receives, for example, an 8-bit digital video signal from the A / D converter 11 or the image memory 14, and a first-stage and a third-stage adder 151
The outputs of the second stage are supplied to the gain-2 amplifiers 152, respectively. The output of the adder 151 and the output of the amplifier 152 are the subtractor 15
3 and the difference signal output thereof is binarized in the binarization circuit 154, and the positional deviation detection circuit 18 is used as an edge detection signal.
Is supplied to. Shift register 150, adder 151, amplifier 15
The 2 and the subtractor 153 form a “1, −2,1” operator.

第2図(b)は縦,横,斜めの8方向でエッジを検出す
るためのエッジ検出回路で、A/D変換器11または画素メ
モリ14の出力を3×3切出し回路24に加え、エッジオペ
レーションを4つのエッジオペレータOP1〜OP4により行
う。各エッジオペレータは第2図(a)に図示したもの
と同一でよい。オペレータOP1〜OP4の出力は2値化回路
154−1〜154−4で2値化され、論理和回路25にすべて
供給される。回路25の出力は位置ずれ検出回路18のシフ
トレジスタ181a,180aまたはシフトレジスタ182a(第3
図)に加えられる。
FIG. 2 (b) shows an edge detection circuit for detecting edges in eight directions of vertical, horizontal, and diagonal. The output of the A / D converter 11 or the pixel memory 14 is added to the 3 × 3 cutout circuit 24, and the edge is added. The operation is performed by four edge operators OP1 to OP4. Each edge operator may be the same as illustrated in Figure 2 (a). The output of operators OP1 to OP4 is a binarization circuit.
It is binarized by 154-1 to 154-4 and is all supplied to the OR circuit 25. The output of the circuit 25 is the shift registers 181a, 180a or the shift register 182a (the third
Figure) added.

第1図の位置ずれ検出回路18として用いる構成例を第3
図に示す。2値化回路154の出力から、リニアイメージ
センサ5のA/D変換出力円1走査分遅延させるシフトレ
ジスタ180a〜180f及びリニアルイン・パラレルアウトの
シフトレジスタ181a〜181gからなる7×7画素(他の
例:9×9画素でもよい)の2次元局部メモリにより7×
7画素を切出す。一方、他の2値化回路154の出力は同
様のシフトレジスタ182a〜182c,及び183を用いて遅延さ
せ、出力を上記局部メモリの中心位置と同期させる。
Third configuration example used as the positional deviation detection circuit 18 in FIG.
Shown in the figure. From the output of the binarization circuit 154, 7 × 7 pixels composed of shift registers 180a to 180f for delaying the A / D conversion output of the linear image sensor 5 by one scanning circle and shift registers 181a to 181g of linear-in / parallel-out (other Example: 7x with 2D local memory of 9x9 pixels)
Cut out 7 pixels. On the other hand, the output of the other binarization circuit 154 is delayed by using the same shift registers 182a to 182c and 183 to synchronize the output with the central position of the local memory.

シフトレジスタ183の出力と局部メモリ各ビット出力をE
XOR回路184a〜184nで排他的論理和をとり、不一致画素
数を検出する。ただし、2段目以降の位置ずれ検出回路
ではEXOR回路184と次に説明するカウンタ185の間にマス
キング回路189を設け、これにより前段の一致部消去回
路21(第1図)において不一致となった領域についての
み不一致画素数を検出する。カウンタ185a〜185nでこの
不一致画素数の個数を計数する。カウンタ185a〜185n
は、リニアイメージセンサN走査毎にゼロクリアし、そ
の直前に値を読出してやれば、M画素×N走査のエリア
内の不一致画素数がわかる。局部メモリの各ビット出力
は、シフトレジスタ183の出力に対してXY方向(直交す
る2方向)に±3画素の範囲で、1画素毎にシフトされ
たものであるので、カウンタ185a〜185nではXY方向によ
る画素入力パターンをシフトしたときの各シフト量にお
ける不一致画素数がカウントされる。従って、最小値を
もつカウンタがどれかを調べれば、不一致画素数が最小
となるX及びY方向のシフト量がわかり、各層に最適な
位置合せが可能となる。
The output of the shift register 183 and the local memory bit output are E
The XOR circuits 184a to 184n take an exclusive OR to detect the number of mismatched pixels. However, a masking circuit 189 is provided between the EXOR circuit 184 and the counter 185 described below in the misregistration detection circuit of the second and subsequent stages, which causes a mismatch in the matching portion erasing circuit 21 (FIG. 1) of the preceding stage. The number of mismatched pixels is detected only for the area. The counters 185a to 185n count the number of unmatched pixels. Counter 185a-185n
Is cleared to zero every N scans of the linear image sensor, and the value is read out immediately before that, the number of mismatched pixels in the area of M pixels × N scans can be known. Since each bit output of the local memory is shifted for each pixel in the range of ± 3 pixels in the XY direction (two directions orthogonal to each other) with respect to the output of the shift register 183, the counters 185a to 185n have XY values. The number of mismatched pixels in each shift amount when the pixel input pattern by the direction is shifted is counted. Therefore, by checking which counter has the minimum value, the shift amount in the X and Y directions that minimizes the number of non-matching pixels can be found, and optimum alignment can be performed for each layer.

最小値検出回路186(例えば比較回路で構成される)で
はカウンタ185a〜185nの値を読出し、最小値をもつカウ
ンタを選択して、リニアイメージセンサ走査方向(Y方
向)のシフト量188とそれと直角方向(X方向)のシフ
ト量187を出力する。
The minimum value detection circuit 186 (for example, composed of a comparison circuit) reads out the values of the counters 185a to 185n, selects the counter having the minimum value, and shifts 188 in the linear image sensor scanning direction (Y direction) and the right angle. The shift amount 187 in the direction (X direction) is output.

第4図に第1図の位置合せ回路20として用いられる構成
例を示す。選択回路201では、シフト量187により遅延回
路19a及び一走査分遅延させるシフトレジスタ200a〜200
fの出力から最適なシフト位置を選択し、シフトレジス
タ202に入力する。また、選択回路203ではシフト量188
により走査方向の最適なシフト位置を選択する。従っ
て、選択回路203の出力には、不一致量が最小となるシ
フト位置の局部メモリが抽出される。
FIG. 4 shows a structural example used as the alignment circuit 20 of FIG. In the selection circuit 201, the delay circuit 19a and the shift registers 200a to 200 for delaying one scan by the shift amount 187.
The optimum shift position is selected from the output of f and input to the shift register 202. In addition, in the selection circuit 203, the shift amount 188
The optimum shift position in the scanning direction is selected by. Therefore, the local memory at the shift position where the mismatch amount is minimized is extracted from the output of the selection circuit 203.

一方、遅延回路19bの出力からも一走査分遅延させるシ
フトレジスタ204a〜204c及びシフトレジスタ205を用い
て、第3図のシフトレジスタ183の出力と同じ量だけ遅
延させた位置の局部メモリの画素を抽出する。この状態
で選択回路203から出力される局部メモリの画素出力は
シフトレジスタ205から出力される局部メモリの画素出
力に対し、位置ずれのない最適なシフト位置になってい
る。
On the other hand, by using the shift registers 204a to 204c and the shift register 205 which delay the output of the delay circuit 19b by one scanning, the pixel of the local memory at the position delayed by the same amount as the output of the shift register 183 of FIG. Extract. In this state, the pixel output of the local memory output from the selection circuit 203 is at the optimum shift position without displacement with respect to the pixel output of the local memory output from the shift register 205.

第1図の一致部消去回路21は、位置合せ回路20の出力に
対し差の2値化を行う回路であり、第5図にその構成例
を示す。位置合せされたパターン信号の差を引算器210
で発生し、差信号211を2値化回路212aにより閾値−th0
で2値化し、−th0より大ならば実質的に一致し欠陥が
ないので不感信号(don′t care信号)を出力する。同
様に2値化回路212bにより閾値th0で2値化し、th0より
小なられば実質的に一致し欠陥がないので不感信号(do
n′t care信号)を出力する。一致しない場合は前者が
“暗欠陥”候補、後者が“明欠陥候補”となる。ただ
し、2段目以降の一致部消去回路では、2値化回路212
a,212bの後にマスキング回路214a,214bを設け、前段の
一致部消去回路で一致したと判断された領域については
2値化回路212a,212bの出力に拘らず不感(don′t car
e)とする。
The coincidence portion erasing circuit 21 in FIG. 1 is a circuit for binarizing the difference from the output of the alignment circuit 20, and FIG. 5 shows an example of its configuration. The difference between the aligned pattern signals is subtracted 210
Generated by the threshold value −th 0
If the value is greater than -th 0 , there is substantially no match and there is no defect, so a dead signal (don't care signal) is output. Similarly, the binarization circuit 212b binarizes with a threshold value th 0 , and if it is smaller than th 0 , there is substantially no defect and there is no defect signal.
n't care signal) is output. If they do not match, the former is a “dark defect” candidate and the latter is a “bright defect candidate”. However, in the coincidence part erasing circuit of the second and subsequent stages, the binarizing circuit 212
Masking circuits 214a and 214b are provided after a and 212b, and a region which is determined to be matched by the matching section erasing circuit in the preceding stage is insensitive (don't car) regardless of the outputs of the binarizing circuits 212a and 212b.
e).

第6図に第1図の勾配比較回路30の詳細ブロック図、第
7図に勾配比較回路30として用いられる具体的構成例を
示す。第6図において、論理和回路32により一致部消去
回路の出力である暗欠陥候補303明欠陥候補303の論理和
をとることによって位置合せされたディジタル信号300,
301の差の絶対値の2値化回路を得る。検出した欠陥候
補から、3×3ウィンド処理回路33により、3画素未満
の欠陥候補は除去する。ウィンド処理回路33の出力は、
信号300,301の不一致量が大きく、かつ3×3画素以上
のものとなる。次に、これらの欠陥候補について信号30
0,301のウィンド内勾配を勾配検出回路34,35により求め
る。こうして求めた勾配を比較回路36により互いに比較
することにより、勾配が大きく異なる場合には欠陥とし
て検出する。
FIG. 6 shows a detailed block diagram of the gradient comparison circuit 30 of FIG. 1, and FIG. 7 shows a concrete configuration example used as the gradient comparison circuit 30. In FIG. 6, a digital signal 300 aligned by taking the logical sum of the dark defect candidate 303, the bright defect candidate 303, which is the output of the coincidence portion erasing circuit by the logical sum circuit 32,
Obtain a binarization circuit for the absolute value of the difference of 301. From the detected defect candidates, the 3 × 3 window processing circuit 33 removes defect candidates with less than 3 pixels. The output of the window processing circuit 33 is
The amount of mismatch between the signals 300 and 301 is large, and the number of pixels is 3 × 3 pixels or more. Then signal 30 for these defect candidates.
The in-window gradient of 0,301 is obtained by the gradient detection circuits 34,35. By comparing the thus obtained gradients with each other by the comparison circuit 36, when the gradients are significantly different, it is detected as a defect.

次に第6図の各部に用いることができる構成例を第7図
により説明する。リニアイメージセンサの1走査分遅延
させるシフトレジスタ330,331と、シリアルインパラレ
ルアウトのシフトレジスタ332とにより構成した3×3
画素の切出し回路、及びAND回路334により、3×3のウ
ィンド内の画素の明るさの差がいずれもth0(第5図の
2値化閾値)以上ならば、AND回路335を可能(enable)
に、そうでなければ不可能(disable)にする。一方、
シフトレジスタ340,341,シリアルインパラレルアウトの
シフトレジスタ342により構成した3×3画素の切出し
回路により、信号300,301からAND回路出力335と同期し
て3×3画素を切出す。AND回路出力335は、信号300,30
1の差の絶対値が3×3画素にわたり、th0以上ならば可
能(enable)となり、3×3画素の切出し回路を有効に
する。3×3画素の切出し回路から明るさを取り出し、
引算器343に入力し、勾配(明るさの傾き)を検出す
る。検出した勾配は、比較回路36により信号300,301に
対応する勾配を比較し、勾配が大きく異なる場合には欠
陥として検出する。比較回路36の内部は、引算器とコン
バレータで構成されている。
Next, a configuration example that can be used for each unit in FIG. 6 will be described with reference to FIG. 3 × 3 composed of shift registers 330 and 331 for delaying one scan of the linear image sensor and serial-in / parallel-out shift register 332.
The AND circuit 335 is enabled by the pixel cutout circuit and the AND circuit 334 if the difference in brightness of the pixels in the 3 × 3 window is at least th 0 (binarization threshold value in FIG. 5). )
, Otherwise disable. on the other hand,
The 3 × 3 pixel cutout circuit configured by the shift registers 340 and 341 and the serial-in / parallel-out shift register 342 cuts out 3 × 3 pixels from the signals 300 and 301 in synchronization with the AND circuit output 335. AND circuit output 335 outputs signals 300, 30
If the absolute value of the difference of 1 extends over 3 × 3 pixels and is equal to or greater than th 0, it is possible to enable the clipping circuit for 3 × 3 pixels. Extract the brightness from the 3x3 pixel clipping circuit,
Input to the subtractor 343 to detect the gradient (brightness gradient). The detected slope is compared with the slopes corresponding to the signals 300 and 301 by the comparison circuit 36, and is detected as a defect when the slopes are significantly different. The inside of the comparison circuit 36 is composed of a subtractor and a converter.

勾配の1例を第8図(a),(b)に示す。3×3画素
の切出し回路のそれぞれの画素をA,B,…,Iとすると、第
8図(b)に示すような差の列挙から成る勾配テーブル
を作ることができる。勾配テーブルの値を比較し、その
値が信号300と301の間で1つでも大きく異なれば、そこ
には信号300と301に差を生じせしめた欠陥が存在する。
An example of the gradient is shown in FIGS. 8 (a) and 8 (b). Letting each pixel of the 3 × 3 pixel cutout circuit be A, B, ..., I, a gradient table consisting of a list of differences as shown in FIG. 8B can be created. If the values in the gradient tables are compared and there is even one significant difference between the signals 300 and 301, then there is a defect that causes the signals 300 and 301 to differ.

勾配の他の例を第8図(c)に示すような勾配テーブル
で示すことができる。勾配テーブルの値を比較し、その
値が信号300と301の間で実質的に一致しなければ、そこ
には信号300と301に差を生ぜしめた欠陥が存在する。勾
配テーブルの比較は次のように行う。
Another example of the gradient can be shown by a gradient table as shown in FIG. If the values in the gradient tables are compared and the values do not substantially match between the signals 300 and 301, then there is a defect that has caused the signals 300 and 301 to differ. The comparison of the gradient tables is performed as follows.

Δ1=|(A−2E+I)−(A′−2E′+I′)| Δ2=|(B−2E+H)−(B′−2E′+H′)| Δ3=|(C−2E+G)−(C′−2E′+G′)| Δ4=|(D−2E+F)−(D′−2E′+F′)| とすると min(Δ1,Δ2,Δ3,Δ4)th0 …… により欠陥が存在するかどうか判定する。ここで、A′
〜I′のようにダッシュを付したのは、信号301の画素
信号であることを表わし、A〜Iは信号300の画素信号
であることを表わす。式は、信号300と301の間に、勾
配(2次微分)が1つでも近い値をとれば欠陥とみなさ
ず、これを許容するものであり、逆に勾配が1つも近い
値をとらないならば、欠陥が存在すると判定する。
Δ1 = | (A-2E + I)-(A'-2E '+ I') | Δ2 = | (B-2E + H)-(B'-2E '+ H') | Δ3 = | (C-2E + G)-(C ' −2E ′ + G ′) | Δ4 = | (D−2E + F) − (D′−2E ′ + F ′) | If min (Δ1, Δ2, Δ3, Δ4) th 0 …… determines whether a defect exists. To do. Where A '
Dashes such as ~ I 'indicate that the pixel signal is the signal 301, and A to I indicate that it is the pixel signal of the signal 300. The formula does not consider it as a defect if even one slope (second derivative) takes a value between the signals 300 and 301, and tolerates this, and conversely, does not take even one slope value. If so, it is determined that there is a defect.

式は次のようにも書ける。The formula can also be written as

ただし ここで、∩はANDを表わす。 However Here, ∩ represents AND.

勿論、式は、勾配テーブル第8図(b)にも適用でき
る。この場合、 Δ1=|(B−H)−(B′−H′)| Δ2=|(D−F)−(D′−F′)| Δ3=|(G−C)−(G′−C′)| Δ4=|(I−A)−(I′−A′)| とすればよい。
Of course, the equation can also be applied to the gradient table FIG. 8 (b). In this case, Δ1 = | (B−H) − (B′−H ′) | Δ2 = | (D−F) − (D′−F ′) | Δ3 = | (G−C) − (G′−) C ′) | Δ4 = | (I−A) − (I′−A ′) |

勾配の他の例を第8図(d)の画素間の補間(内挿)に
示す。同図に示すように画素Eと画素Aとを補間した新
たに画素AEを作る。同様に画素BE,CE,…,DEを作る。こ
れらの画素を用いて欠陥判定を行う。即ち、 Δ1=|E−E′| Δ2=|AE−E′| Δ3=|EB−E′| Δ4=|CE−E′| Δ5=|FE−E′| Δ6=|IE−E′| Δ7=|HE−E′| Δ8=|GE−E′| Δ9=|DE−E′| min(Δ1,Δ2,…,Δ9)th0 …… ここで、画素の補間は例えば次のように行う。
Another example of the gradient is shown in interpolation (interpolation) between pixels in FIG. As shown in the figure, a new pixel AE is created by interpolating the pixel E and the pixel A. Similarly, pixels BE, CE, ..., DE are created. Defect determination is performed using these pixels. That is, Δ1 = | E-E '| Δ2 = | AE-E' | Δ3 = | EB-E '| Δ4 = | CE-E' | Δ5 = | FE-E '| Δ6 = | IE-E' | Δ7 = | HE-E '| Δ8 = | GE-E' | Δ9 = | DE-E '| min (Δ1, Δ2, ..., Δ9) th 0 ...... Here, pixel interpolation is performed as follows, for example. To do.

AE=(A+B+D+E)/4 CE=(B+C+EzF)/4 IE=(E+F+H+I)/4 GE=(D+E+G+H)/4 BE=(B+E)/2 FE=(F+E)/2 HE=(H+E)/2 DE=(D+E)/2 式によれば、第1図のイメージセンサ5及びA/D変換
器11によるサンプリング誤差を許容して、極めて激密な
欠陥判定を行うことができる。
AE = (A + B + D + E) / 4 CE = (B + C + EzF) / 4 IE = (E + F + H + I) / 4 GE = (D + E + G + H) / 4 BE = (B + E) / 2 FE = (F + E) / 2 HE = (H + E) / 2 DE According to the equation = (D + E) / 2, it is possible to allow a sampling error by the image sensor 5 and the A / D converter 11 in FIG.

第8図(e)に示すように、画像信号して得られる値
は、サンプリングされディジタル化された明るさであ
り、画素D,E,F…である。従って、画素DとEの間の位
置の明るさ情報は失われている。そして、サンプリング
点はたとえ同一の検出系で同一のウエハを撮像しても、
同一になることはなく、2回目のサンプリング点は1回
目とは異なる。従って第8図(e)に示すように1回目
のサンプリング点は〇印となり、2回目のサンプリング
点は×印となる。即ち、 画素以内の誤差が生じることになる。このように、サン
プリングのタイミングは微妙にずれるため、第1図の位
置ずれ検出回路18及び位置合せ回路20で画像信号を位置
合せしても、サンプリングの時間間隔T(画素間隔)の
1/2以下の位置ずれは原理上免れられない。従って、信
号300の画素E′と信号301の画素Eを位置合せし比較す
る場合、E′を更に補間画素DE,FEと比較してやれば正
しく1画素未満(サブビクセル)の単位で位置合せが行
える。従って、式によれば、サンプリングによって生
ずる位置合せ誤差を完全に排除した状態で欠陥判定を行
うことができ、検査の信頼性を格段に向上させることが
できる。
As shown in FIG. 8 (e), the value obtained by the image signal is the brightness sampled and digitized, and is the pixel D, E, F ... Therefore, the brightness information of the position between the pixels D and E is lost. And even if the same wafer is imaged by the same detection system at the sampling point,
The sampling points of the second sampling are different from those of the first sampling. Therefore, as shown in FIG. 8 (e), the first sampling point is marked with a circle and the second sampling point is marked with a cross. That is, An error within a pixel will occur. As described above, the sampling timing is slightly deviated, so that even if the image signals are aligned by the positional deviation detection circuit 18 and the alignment circuit 20 in FIG. 1, the sampling time interval T (pixel interval)
In principle, a displacement of less than 1/2 is inevitable. Therefore, when the pixel E ′ of the signal 300 and the pixel E of the signal 301 are aligned and compared, if E ′ is further compared with the interpolated pixels DE and FE, the alignment can be correctly performed in units of less than one pixel (sub-vixel). Therefore, according to the formula, the defect determination can be performed in a state in which the alignment error caused by the sampling is completely eliminated, and the reliability of the inspection can be significantly improved.

第8図(d)の補間勾配を用いない勾配検出回路34,35
(第6図)の構成例を第9図(a)に示す。同図は3×
3画素の明るさ勾配を、対応するパターン上の対応点の
周囲2画素を拡大した範囲内で比較するものである。同
図では例えば斜線の部分の明るさ勾配を比較した様子を
表わしているが、7×7画素の範囲内で最も明るさ勾配
の近い箇所を探し、そのとき局所的位置合せがなされる
とみなし、その勾配の値を比較することによって欠陥か
どうか判定するものである。参照符号351,354はシフト
レジスタであり、その他の部材は第7図と同じでよい。
Gradient detection circuits 34, 35 shown in FIG.
An example of the structure (Fig. 6) is shown in Fig. 9 (a). The figure is 3 ×
The brightness gradient of 3 pixels is compared within a range in which 2 pixels around the corresponding point on the corresponding pattern are enlarged. In the figure, for example, the brightness gradients in the shaded areas are compared, but it is assumed that local alignment is performed by searching for the closest brightness gradient within a range of 7 × 7 pixels. By comparing the gradient values, it is determined whether or not there is a defect. Reference numerals 351 and 354 are shift registers, and other members may be the same as those in FIG. 7.

また、第9図(a)の特別な場合として、ウインド351,
354をそれぞれ1×1画素,3×3画素とし、ウインド351
内の画素の明るさがウインド354内の3×3画素の範囲
内の明るさに近い箇所を探し、そのとき局所的位置合せ
がなされるとみなし、その明るさを比較することによっ
て欠陥かどうか判定することもできる。
Further, as a special case of FIG. 9 (a), a window 351,
Each 354 has 1 x 1 pixel and 3 x 3 pixels, and the window 351
If the brightness of the pixel inside is close to the brightness within the range of 3 × 3 pixels in the window 354, it is considered that the local alignment is performed at that time, and the brightness is compared to determine whether it is a defect. It can also be determined.

このことは微小欠陥を検出したい場合に、1×1画素の
ウインドでも本発明が適用できることを示すものであ
り、3×3画素のウインドによって定義した明るさ勾配
を1×1画素のウインドに適用した例に該当する。
This indicates that the present invention can be applied to a 1 × 1 pixel window when detecting a minute defect, and the brightness gradient defined by the 3 × 3 pixel window is applied to a 1 × 1 pixel window. It corresponds to the example.

第9図(b)に第8図(d)の補間勾配を用いる勾配検
出回路の構成を示す。同図では積算回路により補間画素
を得、この補間画素AE〜DE及びEと、Eに対応する画素
E′との差の絶対値も検出する。そして、これらの差の
絶対値から最小値を検出し、この最小値を2値化回路で
2値化している。
FIG. 9 (b) shows the configuration of a gradient detection circuit using the interpolation gradient of FIG. 8 (d). In the figure, an interpolation pixel is obtained by an integration circuit, and the absolute value of the difference between the interpolation pixels AE to DE and E and the pixel E'corresponding to E is also detected. Then, the minimum value is detected from the absolute value of these differences, and this minimum value is binarized by the binarization circuit.

第10図に、異なる閾値、例えばth1で2値化して得た不
一致領域について勾配比較を行う例を示す。第6図では
第1図の一致部消去回路21で検出された不一致領域につ
いて勾配比較が行われた。即ち、信号300,301の差を閾
値th0で2値化し、得られる暗欠陥候補と明欠陥候補の
論理和をとったが、異なる閾値で2値化して得た不一致
領域について勾配比較を行ってもよい。位置合せがされ
た信号300,301(ここでは8ビット)は、引算器311に入
力され、EXOR回路312により、300と301の差の絶対値が
検出される。差の絶対値は、コンパレータ320により、
閾値th1で2値化され、ウインド処理回路33に入力され
る。
FIG. 10 shows an example in which the gradient comparison is performed on the non-coincidence regions obtained by binarizing with different threshold values, for example, th 1 . In FIG. 6, the slope comparison is performed on the non-coincidence region detected by the coincidence part erasing circuit 21 of FIG. That is, the difference between the signals 300 and 301 is binarized by the threshold value th 0 , and the logical sum of the obtained dark defect candidate and the bright defect candidate is calculated. Good. The aligned signals 300 and 301 (here, 8 bits) are input to the subtractor 311, and the EXOR circuit 312 detects the absolute value of the difference between 300 and 301. The absolute value of the difference is calculated by the comparator 320.
It is binarized by the threshold value th 1 and input to the window processing circuit 33.

第10図では、2つの信号300,301の差の絶対値を2値化
回路320で2値化したが、第11図に示すように、300と30
1の差の絶対値からシフトレジスタ321、シリアルインパ
ラレルアウトのシフトレジスタ322により構成した3×
3画素の切出し回路、及び加算回路323により、3×3
画素の明るさの差の絶対値の和を求め、これをコンパレ
ータ324で2値化してもよい。
In FIG. 10, the absolute value of the difference between the two signals 300 and 301 is binarized by the binarization circuit 320, but as shown in FIG.
3 × composed of a shift register 321 and a serial-in / parallel-out shift register 322 from the absolute value of the difference of 1 ×
3 × 3 by 3 pixel cutout circuit and adder circuit 323
The sum of the absolute values of the differences in the brightness of the pixels may be calculated and binarized by the comparator 324.

以上、第1図を実現する構成例を具体的に説明した。こ
れらのうち、位置ずれ検出回路18と一致部消去回路21は
1段目と2段目以降ではマスキング回路189(第3図)
及び214(第5図)の有無により異なる。これらは、マ
スキング回路189では21からの出力(暗欠陥候補302)
を、214では31a,31bからの出力を1段目だけそれぞれ強
制的にLowとすることによっても実現できる。
The configuration example for realizing FIG. 1 has been specifically described above. Among these, the misregistration detection circuit 18 and the coincidence portion erasing circuit 21 are masking circuits 189 (FIG. 3) in the first and second stages.
And 214 (Fig. 5). These are outputs from 21 in the masking circuit 189 (dark defect candidate 302).
In 214, the outputs from 31a and 31b can also be realized by forcibly setting the outputs of the first stage to Low.

なお、第3図の位置ずれ検出回路において、2次元局部
メモリにより7×7画素を切出し、位置ずれ検出に用い
た。これは一般的にはn×n画素でよく、検出画像の位
置ずれの状態、層間アライメント誤差の大小から決めて
よい。
In the position shift detection circuit of FIG. 3, 7 × 7 pixels were cut out by a two-dimensional local memory and used for position shift detection. In general, this may be n × n pixels, and may be determined based on the positional deviation state of the detected image and the magnitude of interlayer alignment error.

次に、本発明により多層パターンが実際にどのように検
査されるかを具体的に説明する。
Next, how the multi-layer pattern is actually inspected according to the present invention will be described in detail.

近接した2チップを比較する場合、第12図(a),
(b)に示すように、2つのチップ上の対応する第1層
パターン及び第2層パターンからなる二層パターンf2,g
2が検出される。パターンf2とg2の間には、層間アライ
メント誤差が存在する。第1図に位置合せ回路20によ
り、第1層パターン同志の位置合せを行い、第12図
(c)を得る。
When comparing two chips close to each other, FIG. 12 (a),
As shown in (b), two-layer patterns f 2 and g composed of corresponding first-layer patterns and second-layer patterns on two chips.
2 is detected. There is an interlayer alignment error between the patterns f 2 and g 2 . The alignment circuit 20 in FIG. 1 aligns the first layer patterns with each other to obtain FIG. 12 (c).

次に一致部消去回路21により明るさの一致した領域即ち
第1層パターンを消去するが、この第1層パターン消去
を検出パターンf2について行う。検出パターンg2につい
ては手を加えない。そして第12図(d)のようにパター
ンf2における第1層パターン消去に伴ない。第2層パタ
ーンも一部消去される。第1層パターン位置合せ後消去
した領域を不感帯(don′t care)としてマスキング回
路によりマスクし、消去した第2層パターンの一部が第
2層パターンの位置合せ時に不一致として検出されるこ
とを避ける。従って、第12図(d)の場合、実線以外は
マスクされる。そして、2段目の位置合せ回路20、一致
部消去回路21によりこれらのパターンと検出パターンg2
(第12図(e))の位置合せを行い、残された第2層パ
ターンの検査を行う。これにより第12図(f)に示すよ
うに欠陥だけが検出できる。
Next, the coincidence portion erasing circuit 21 erases the area having the same brightness, that is, the first layer pattern. This first layer pattern erasing is performed for the detection pattern f 2 . No change is made to the detection pattern g 2 . Then, as shown in FIG. 12D, the first layer pattern in the pattern f 2 is erased. The second layer pattern is also partially erased. After the first layer pattern is aligned, the erased area is masked by a masking circuit as a dead zone, and a part of the erased second layer pattern is detected as a mismatch when the second layer pattern is aligned. avoid. Therefore, in the case of FIG. 12 (d), the portions other than the solid line are masked. Then, these patterns and the detection pattern g 2 are set by the alignment circuit 20 and the coincidence part erasing circuit 21 in the second stage.
(Fig. 12 (e)) is aligned and the remaining second layer pattern is inspected. As a result, only defects can be detected as shown in FIG.

このように多層パターンを構成する層パターンごとに位
置合せを行い、明るさを比較して一致している領域を消
去することを層パターン数だけシリアルに繰返すことに
より、欠陥だけを検出することが可能になる。
In this way, alignment is performed for each layer pattern that constitutes the multilayer pattern, and by comparing the brightness and erasing the matching area serially by the number of layer patterns, it is possible to detect only defects. It will be possible.

次に第13図及び第14図を用いて、一致部消去回路21の動
作をさらに詳しく説明する。第13図(a),(b)は2
つの半導体IG構造体の多層パターンf3及びg3の多値信号
波形の一例である。これを位置合せし重ね合せて(位置
合せは第15図,第16図を参照して後で説明する)表示す
ると、第13図(c)の状態となる。例えば、欠陥は正常
部より暗いのでf3−g3>−th0ならばf3を消去すると第1
3図(d)を得る。ここで、斜線部はf3−g3>−th0を満
たす領域を表わし、f3とg3が実質的に一致したとみなし
て不感帯(don′t care)とした領域である。th0はパタ
ーンfとgが一致するかどうかを判定する閾値である。
第13図(d)から第1層パターンについては欠陥が存在
しなかったことがわかる。しかし、第2層パターンにつ
いては層間アライメント誤差のために位置合せが不完全
となり消去することができない。
Next, the operation of the coincidence section erasing circuit 21 will be described in more detail with reference to FIGS. 13 and 14. Figure 13 (a), (b) is 2
It is an example of the multilevel signal waveform of the multilayer patterns f 3 and g 3 of one semiconductor IG structure. When this is aligned and superimposed (positioning will be described later with reference to FIGS. 15 and 16) and displayed, the state shown in FIG. 13 (c) is obtained. For example, first a defect erases the dark since f 3 -g 3> -th 0 if f 3 from the normal portion
Figure 3 (d) is obtained. Here, the shaded portion represents a region that satisfies f 3 −g 3 > −th 0 , and is a dead zone (don't care) because it is considered that f 3 and g 3 substantially match. th 0 is a threshold value for determining whether the patterns f and g match.
It can be seen from FIG. 13 (d) that no defect was present in the first layer pattern. However, the second layer pattern cannot be erased because the alignment is incomplete due to an interlayer alignment error.

次に第14図(a)(第13図(d)と同じ)と第14図
(b)(第13図(b)と同じ)を位置合せし重ね合せて
表示すると、第2層パターンの位置合せがなされ第14図
(c)となる。再びf3−g3>−th0の判定を行うと、第
1層パターン間に不一致が発生するが第5図のマスキン
グ回路214aによりこれぞれ不一致はマスキングされ、第
14図(d)のように求める欠陥だけが検出される。第13
図,第14図では暗欠陥候補を例にとり説明したが、f3
g3<th0なる判定も可能であり、これは第5図の2値化
回路212b、マスキング回路214bにより実行される。この
ようにしてパターンf3〜g3から欠陥候補が抽出される。
Next, when FIG. 14 (a) (same as FIG. 13 (d)) and FIG. 14 (b) (same as FIG. 13 (b)) are aligned and displayed in superposition, the second layer pattern Alignment is done and it becomes FIG. 14 (c). When the determination of f 3 −g 3 > −th 0 is made again, a mismatch occurs between the first layer patterns, but the mismatch is masked by the masking circuit 214a of FIG.
Only the desired defect is detected as shown in FIG. Thirteenth
Figure, has been described as a dark defect candidates example in Figure 14, f 3 -
It is also possible to determine g 3 <th 0 , which is executed by the binarizing circuit 212b and the masking circuit 214b in FIG. Such defect candidates are extracted from the pattern f 3 to g 3 in the.

次に、第15図及び第16図を用いて、エッジ検出回路15a,
15b、位置ずれ検出回路18(いずれも第1図参照)の動
作を説明する。第15図(a),(d)はパターンf4及び
g4の信号波形である。これらの信号波形に第2図(a)
で示した回路により|−2|なるオペレータを適用する
と、暗い低レベルのエッジだけを検出でき、第15図
(b),(e)を得、これをある2値化閾値th3で2値
化するとパターンのエッジの最も暗くなる点を“1"に、
それ以外を“0"にすることができ、第15図(c),
(f)を得る。従って、これらのエッジパターンを表わ
す2値化パターンを用いて、パターンマッチングの手法
により位置合せができる。第3図の位置ずれ検出回路
は、これを実現するもので、2値化エッジパターンをf
,gとすると、 なるS(u,v)を測定し、S(u,v)が最小となるu,vの
量を求めるものである。ただし、一致部消去回路21と同
様に、第13図,第14図で示した斜線部は、第3図のマス
キング回路189a〜nによりマスキングし、前段までの一
致部消去回路21において不一致となった領域についての
み、S(u,v)を算出する。ここで(i,j)はパターンの
画素の座標を表わす。
Next, using FIG. 15 and FIG. 16, the edge detection circuit 15a,
The operation of 15b and the positional deviation detection circuit 18 (see FIG. 1 for both) will be described. FIGS. 15A and 15D show patterns f 4 and
This is the signal waveform of g 4 . These signal waveforms are shown in Fig. 2 (a).
Circuit by indicated by | -2 | becomes Applying operator, dark low level of only edges can be detected, FIG. 15 (b), (e) to obtain a binary binarization threshold th 3 in this The darkest point on the edge of the pattern when converted to "1",
Other than that can be set to “0”, as shown in FIG.
Obtain (f). Therefore, the alignment can be performed by the pattern matching method using the binarized patterns representing these edge patterns. The misregistration detection circuit of FIG. 3 realizes this, and the binarized edge pattern is f
If we say e , g e , Then, S (u, v) is measured, and the amount of u, v that minimizes S (u, v) is obtained. However, like the coincidence portion erasing circuit 21, the shaded portions shown in FIGS. 13 and 14 are masked by the masking circuits 189a to 189a in FIG. 3, and the coincidence portion erasing circuit 21 up to the preceding stage does not coincide. S (u, v) is calculated only for the region where Here, (i, j) represents the coordinates of the pixel of the pattern.

パターンf4及びg4は本来2次元の信号であるから、第16
図に示すような2次元的広がりを持ったパターンのエッ
ジを検出するためのオペレータを用いる。これは第2図
(b)に示した回路構成により実現できる。
Since the patterns f 4 and g 4 are originally two-dimensional signals, the 16th pattern
An operator is used to detect edges of a pattern having a two-dimensional spread as shown in the figure. This can be realized by the circuit configuration shown in FIG.

次に第17図〜第19図を用いて、勾配比較回路30がどのよ
うに欠陥候補からの真の欠陥のみ抽出するかを説明す
る。第17図及び第18図において、2つのチップ上の対応
する多層パターンf5,g5を位置合せし(第17図
(a))、一致部消去回路21で明るさの差をとると(第
17図(b))、明るさの差の絶対値が2値化閾値th0
り大きい所では、次のようになる。即ち、層間アライメ
ント誤差が小さい場合や、パターンの微小凹凸が存在す
る場合、またはパターンの線幅がチップによって若干異
なる場合には、第17図(c)に示すようにもとのパター
ンf5,g5の明るさ勾配はほぼ同じ値をもつか、同じ値を
もたない場合でも大きな差はないという傾向がある。し
かし、これらが大きい場合には第18図(a)〜(c)に
示すようにパターンf5とg5の明るさ勾配(c)はまった
く異なる値になる。
Next, how the gradient comparison circuit 30 extracts only true defects from defect candidates will be described with reference to FIGS. 17 to 19. In FIGS. 17 and 18, when the corresponding multilayer patterns f 5 and g 5 on the two chips are aligned (FIG. 17 (a)), the matching portion erasing circuit 21 takes the difference in brightness ( First
17 (b)), where the absolute value of the brightness difference is larger than the binarization threshold th 0 , the following is obtained. That is, when the inter-layer alignment error is small, when the fine irregularities of the pattern are present, or when the line width of the pattern is slightly different depending on the chip, as shown in FIG. 17 (c), the original pattern f 5 , The brightness gradient of g 5 tends to have almost the same value, or there is no big difference even if they do not have the same value. However, when these are large, the brightness gradient (c) of the patterns f 5 and g 5 has completely different values, as shown in FIGS. 18 (a) to 18 (c).

層間アライメント誤差,パターンの凹凸,線幅の違い
は、それがある基準値より大きければ欠陥と見なし検出
しなければならないが、ある基準値より小さければ正常
と見なし許容しなければならない。このうち、層間アラ
イメント誤差の大小は第1図の位置ずれ検出回路18の出
力u,vから判断でき、しかも層間アライメント誤差は各
層ごとに位置合せ、一致部消去を繰返すことから許容で
きるものである。
Interlayer alignment errors, pattern irregularities, and differences in line width must be detected as defects if they are larger than a certain reference value, but must be regarded as normal if they are smaller than a certain reference value. Of these, the magnitude of the inter-layer alignment error can be judged from the outputs u and v of the misregistration detection circuit 18 of FIG. 1, and the inter-layer alignment error can be tolerated by repeating the alignment and erasing the coincident portion for each layer. .

パターンの凹凸、線幅の違いが勾配比較回路30で許容で
きることを次に示す。第19図に示すように、パターン
f6,g6を位置合せした場合、パターンの微小凹凸(ある
いは線幅の違い)により、位置合せが完全になされず、
第19図(b)のように1画素の位置合せ誤差、第19図
(c)のように2画素の位置合せ誤差、第19図(d)の
ように3画素の位置合せ誤差がそれぞれあるとき、不一
致量の大きな領域に第6図のウインド処理回路33により
3×3のウインドを当てはめる。
It will be shown below that the unevenness in the pattern and the difference in the line width can be tolerated by the gradient comparison circuit 30. As shown in Figure 19, the pattern
When f 6 and g 6 are aligned, the alignment may not be complete due to the minute unevenness of the pattern (or the difference in line width),
There is a one-pixel alignment error as shown in FIG. 19 (b), a two-pixel alignment error as shown in FIG. 19 (c), and a three-pixel alignment error as shown in FIG. 19 (d). At this time, a 3 × 3 window is applied by the window processing circuit 33 shown in FIG. 6 to a region having a large amount of mismatch.

このウインドは2次元であるが、説明の都合上、1次元
で以下説明する。このウインドにより3×3画素の大き
さの不一致の欠陥を検出する。第19図(b)の場合に
は、パターンの不一致量が小さいため問題はない。第19
図(c)の場合は、図示の画素の不一致量が大きくな
り、欠陥候補となる。曲線により囲まれた領域の形状に
注目すれば、この欠陥候補に3×3のウインドを当ては
め、第6図の勾配検出回路34,35によりウインド内の2
つのパターンの明るさ勾配を求め、比較回路36により明
るさ勾配を比較すると、それらはほぼ一致し、従って局
所的な小さな位置ずれであることがわかる。第19図
(d)の場合は、図示の画素の不一致量が大きくなり欠
陥候補となる。そして3×3のウインド内の明るさ勾配
は互いに値が若干異なり、位置ずれが第19図(c)の場
合よりも大きいことがわかる。この勾配の値によって、
欠陥かどうか判断できる。
Although this window is two-dimensional, for convenience of explanation, it will be described below in one dimension. With this window, a mismatch defect having a size of 3 × 3 pixels is detected. In the case of FIG. 19B, there is no problem because the amount of pattern mismatch is small. 19th
In the case of FIG. 6C, the amount of mismatch of the illustrated pixels becomes large and the pixel becomes a defect candidate. Focusing on the shape of the area surrounded by the curve, a 3 × 3 window is applied to this defect candidate, and the gradient detection circuits 34 and 35 shown in FIG.
When the brightness gradients of the two patterns are obtained and the brightness gradients are compared by the comparison circuit 36, it is found that they are almost the same, and therefore there is a small local displacement. In the case of FIG. 19 (d), the mismatch amount of the pixels shown in the figure becomes large and the pixel becomes a defect candidate. It can be seen that the brightness gradients within the 3 × 3 window have slightly different values, and the positional deviation is larger than in the case of FIG. 19 (c). By the value of this gradient,
You can judge whether it is defective.

以上説明したように、第1図の実施例によれば層間アラ
イメント誤差、パターンの微小凹凸、線幅の微小な寸法
差によらず欠陥だけを確実に検出することができる。
As described above, according to the embodiment shown in FIG. 1, only defects can be reliably detected regardless of the interlayer alignment error, the minute unevenness of the pattern, and the minute dimensional difference of the line width.

なお第1図は2つの層パターンからなる多層パターンを
対象とするものであり、2組の一層パターン用不一致検
出回路によって構成した。しかし、実際には多層パター
ンといえども層間アライメント誤差が全ての層パターン
について存在するわけではなく、不一致検出回路を層数
以下の個数シリアルに接続することによって欠陥判定を
行うこともできる。また、一層パターンが検査できるこ
とは言うまでもない。
It should be noted that FIG. 1 is intended for a multi-layer pattern consisting of two layer patterns, and is constituted by two sets of single-layer pattern mismatch detection circuits. However, actually, even in the case of a multi-layer pattern, the interlayer alignment error does not exist in all the layer patterns, and the defect determination can be performed by serially connecting the number of mismatch detection circuits equal to or less than the number of layers. Needless to say, the pattern can be inspected further.

また第12図の説明において、位置合せが第1層パターン
から行われるとしたが、実際には第1層パターンから行
われるのか第2層パターンから行われるかの選択はでき
ない。エッジ画像の不一致画素数を最少とする制約か
ら、太いエッジをもつ層パターンから位置合せがなされ
るはずであるが、これらの順序は欠陥判定の原理上どち
らが先でも構わない。
Further, in the explanation of FIG. 12, it is assumed that the alignment is performed from the first layer pattern, but it is actually impossible to select whether the alignment is performed from the first layer pattern or the second layer pattern. Due to the restriction that the number of non-matching pixels in the edge image is minimized, the alignment should be performed from the layer pattern having the thick edge, but either order may be given first on the basis of the defect determination principle.

また、第1図は1つのイメージセンサと画像メモリによ
り比較検査を実現したが、第20図に示すような2つのイ
メージセンサを用いて比較検査を行う装置にも本発明が
適用できることは言うまでもない。
Further, although the comparison inspection is realized by one image sensor and the image memory in FIG. 1, it goes without saying that the present invention can be applied to an apparatus for performing the comparison inspection using two image sensors as shown in FIG. .

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、コントラストの低い検査対象から欠陥
を検出することが可能になる。具体的には、層間アライ
メントの誤差、パターンの微小な凹凸、線幅の微小な差
によらず、欠陥だけを検出することが可能である。従っ
て、パターン検査の自動化に貢献できる。
According to the present invention, it becomes possible to detect a defect from an inspection target having a low contrast. Specifically, it is possible to detect only defects regardless of the error of interlayer alignment, the minute unevenness of the pattern, and the minute difference of the line width. Therefore, it can contribute to the automation of the pattern inspection.

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

第1図は本発明の一実施例のブロック図、第2図(a)
の第1図のエッジ検出回路の一構成例を示す図、第2図
(b)は第2図(a)のエッジ検出回路を用いて構成し
た8方向のエッジを検出する回路の一構成例を示す図、
第3図は第1図の位置ずれ検出回路の一構成例を示す
図、第4図は第1図の位置合せ回路の一構成例を示す
図、第5図は第1図の一致部消去回路の一構成例を示す
図、第6図は第1図の勾配比較回路の詳細なブロック
図、第7図は第1図の勾配比較回路の一構成例を示す
図、第8図(a)は3画素×3画素の検出ウインドを示
す図、第8図(b)は2画素の差から成る勾配テーブル
を示す図、第8図(c)は3画素を用いて2次微分を成
分とする勾配テーブルを示す図、第8図(d)は2画素
間を補間した値を検出ウインドとする補間を示す図、第
8図(e)はサンプリングの相違により1画素未満の誤
差が生じることを示す図、第9図(a)は第8図(d)
の補間勾配を用いない第6図の勾配検出回路の一構成例
を示す図、第9図(b)は第8図(d)の補間勾配を用
いる第6図の勾配検出回路の一構成例を示す図、第10図
は異なる閾値で2値化をして不一致領域を得るための第
5図の一部分を示す図、第11図は第10図に対応する他の
構成例を示す図、第12図は多層パターンの比較手順の1
例を示す図であって、(a)は比較の一方の対象である
検出パターンf2を示す図、(b)は比較の他方の対象で
ある検出パターンg2を示す図、(c)は第1図の位置合
せ回路により第1層のパターン相互の位置合せが行われ
た結果を示す図、(d)は(a)の一致した領域を消去
した結果を示す図、(e)は説明の便宜のため描かれた
(b)と同じパターンを示す図、(f)は第2層のパタ
ーンである(d)と(c)の位置合せを行った結果を示
す図、第13図は多層パターンの比較手順の1列を多値信
号波形を用いて示す図であって、(a)は比較の一方の
対象である検出パターンの信号波形f3を示す図、(b)
は比較の他方の対象である検出パターンの信号波形g3
示す図、(c)は第1層パターンの位置合せを行った結
果を示す図、(d)は第1層パターンの一致部を消去し
た結果を示す図、第14図は多層パターンの比較手順の1
例を多値信号波形を用いて示す図であって、(a)は第
13図(d)と同様、第1層パターンの一致部を消去した
結果を示す図、(b)は第13図(b)と同様、比較の他
方の対象である検出パターンの信号波形g3を示す図、
(c)は第2層パターンの位置合せを行った結果を示す
図、(d)はマスキング回路が不一致をマスクするため
欠陥のみを検出した結果を示す図、第15図はエッジ検出
の手順の1例を示す図であって、(a)及び(d)は各
々、比較の一方及び他方の対象である検出パターンの信
号波形f4及びg4を示す図、(b)及び(e)は各々、エ
ッジ検出オペレータを適用した結果を示す図、(c)及
び(f)は各々、2値化閾値を用いて2値化した結果を
示す図、第16図はエッジ検出オペレータが2次元的に適
用されることを示す図、第17図は許容できる不一致パタ
ーンが第1図の勾配比較回路によって処理される1例を
示す図であって、(a)は比較の対象である2つの多層
パターンの位置合せを行った結果を信号波形f5,g5で示
す図、(b)は第1図の一致部消去回路で(a)の差の
絶対値をとった結果を示す図、(c)は(a)の信号波
形f5及びg5各々の傾きを示す図、第18図は許容できない
不一致パターンが第1図の勾配比較回路によって処理さ
れる1例を示す図であって、(a)は比較の対象である
2つの多層パターンの位置合せを行った結果を信号波形
f5,g5で示す図、(b)は第1図の一致部消去回路で
(a)の差の絶対値をとった結果を示す図、(c)は
(a)の信号波形f5及びg5各々の傾きを示す図、第19図
は第1図の勾配比較回路によってパターンの凹凸,線幅
の違いが許容できることを示す図であって、(a)は比
較の対象である2つのパターンの平面図、(b)は1画
素の位置合せ誤差が生じている場合を信号波形f6,g6
示す図、(c)は2画素の位置合せ誤差が生じている場
合を信号波形f6,g6で示す図、(d)は3画素の位置合
せ誤差が生じている場合を信号波形f6,g6で示す図、第2
0図は2つのイメージセンサを用いて比較を行う装置の
概略を示す図、第21図はアライメント誤差がある比較対
象を従来技術で位置合せを行った場合に欠陥の検出精度
が低下することを示す図であって、(a)は比較の一方
の対象である多層パターンf1の平面図、(b)は比較の
他方の対象である多層パターンg1の平面図、(c)は第
2層のパターンを相互に位置合せした結果を示す図であ
る。 5……イメージセンサ,11……A/D変換器, 14……画素メモリ,18……位置ずれ検出回路, 21……一致部消去回路,30……勾配比較回路。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (a).
2 is a diagram showing a configuration example of the edge detection circuit of FIG. 1, and FIG. 2 (b) is a configuration example of a circuit for detecting edges in eight directions configured using the edge detection circuit of FIG. 2 (a). Showing the figure,
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the position shift detection circuit of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the alignment circuit of FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the circuit, FIG. 6 is a detailed block diagram of the gradient comparison circuit of FIG. 1, FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of the gradient comparison circuit of FIG. 1, and FIG. ) Is a diagram showing a detection window of 3 pixels × 3 pixels, FIG. 8 (b) is a diagram showing a gradient table composed of the difference of 2 pixels, and FIG. 8 (c) is a component of the second derivative using 3 pixels. 8D shows a gradient table, FIG. 8D shows interpolation using a value obtained by interpolating between two pixels as a detection window, and FIG. 8E shows an error of less than one pixel due to the difference in sampling. Fig. 9 (a) shows Fig. 8 (d).
6 is a diagram showing a configuration example of the gradient detection circuit of FIG. 6 not using the interpolation gradient of FIG. 6, and FIG. 9 (b) is a configuration example of the gradient detection circuit of FIG. 6 using the interpolation gradient of FIG. 8 (d). FIG. 10, FIG. 10 is a view showing a part of FIG. 5 for obtaining a mismatch area by binarizing with different thresholds, FIG. 11 is a view showing another configuration example corresponding to FIG. 10, Figure 12 shows the comparison procedure of multilayer patterns 1
A diagram showing an example, (a) shows the diagram showing a detection pattern f 2 which is one subject of comparison, (b) is a diagram showing a detection pattern g 2 is the other object of comparison, (c) is The figure which shows the result of having performed mutual alignment of the pattern of the 1st layer by the alignment circuit of FIG. 1, the figure which shows the result of erasing the area | region where (a) corresponded, (e) is description. FIG. 13 is a diagram showing the same pattern as (b) drawn for the sake of convenience, FIG. 13 (f) is a diagram showing the result of aligning the patterns (d) and (c) of the second layer, and FIG. a row of comparison procedure of the multi-layer pattern a diagram illustrating using a multi-level signal waveforms, (a) shows a signal waveform f 3 of the detection pattern which is one subject of comparison, (b)
Is a diagram showing the signal waveform g 3 of the detection pattern which is the other target of the comparison, (c) is a diagram showing the result of alignment of the first layer pattern, and (d) is the matching portion of the first layer pattern. Figure 14 shows the result of erasing, and Figure 14 shows the comparison procedure of multilayer patterns.
It is a figure which shows an example using a multilevel signal waveform, (a) is a 1st figure.
Similar to FIG. 13 (d), a diagram showing the result of erasing the coincident portion of the first layer pattern, (b) similar to FIG. 13 (b), the signal waveform g 3 of the detection pattern which is the other target of comparison. Showing the figure,
(C) is a diagram showing the result of aligning the second layer pattern, (d) is a diagram showing the result of detecting only defects because the masking circuit masks the mismatch, and FIG. 15 is a diagram showing the edge detection procedure. FIGS. 3A and 3B are diagrams showing an example, FIGS. 5A and 5D are diagrams showing signal waveforms f 4 and g 4 of a detection pattern which is one of the comparison targets and the other, respectively, and FIGS. FIGS. 16 (c) and 16 (f) are diagrams showing the result of applying the edge detection operator, respectively, and FIGS. 16 (c) and 16 (f) are the results of binarizing using the binarization threshold. FIG. 17 is a diagram showing an example in which an acceptable mismatch pattern is processed by the gradient comparison circuit of FIG. 1, and FIG. 17A is a diagram showing two multilayers to be compared. shows the results of alignment of the pattern in the signal waveform f 5, g 5, (b ) the first Shows the result of taking the absolute value of the difference between a match portion erase circuits (a), (c) is a diagram showing a signal waveform f 5 and g 5 each slope of (a), FIG. 18 not acceptable FIG. 6 is a diagram showing an example in which a mismatch pattern is processed by the gradient comparison circuit of FIG. 1, in which (a) shows a signal waveform obtained by aligning two multilayer patterns to be compared.
f 5 and g 5 are shown, (b) is a diagram showing the result of taking the absolute value of the difference of (a) in the coincidence part erasing circuit of FIG. 1, (c) is the signal waveform f 5 of (a) And FIG. 19 are graphs showing inclinations of g 5 respectively, and FIG. 19 is a graph showing that the gradient comparison circuit of FIG. 1 can tolerate the unevenness of the pattern and the difference in the line width. FIG. 6B is a plan view of two patterns, FIG. 9B is a diagram showing signal waveforms f 6 and g 6 when there is a 1-pixel alignment error, and FIG. 8C is a signal when there is a 2-pixel alignment error. FIG. 2D is a diagram showing waveforms f 6 and g 6 , FIG. 2D is a diagram showing signal waveforms f 6 and g 6 when there is an alignment error of three pixels,
FIG. 0 is a diagram showing an outline of an apparatus for comparison using two image sensors, and FIG. 21 shows that the defect detection accuracy decreases when the comparison target having an alignment error is aligned by the conventional technique. a diagram showing, (a) is a plan view of a multi-layer pattern f 1 which is one subject of comparison, (b) is a plan view of a multilayer pattern g 1 which is the other object of comparison, (c) the second FIG. 6 is a diagram showing the result of aligning layer patterns with each other. 5 ... Image sensor, 11 ... A / D converter, 14 ... Pixel memory, 18 ... Misregistration detection circuit, 21 ... Matching section erasing circuit, 30 ... Gradient comparison circuit.

フロントページの続き (72)発明者 牧平 坦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 中川 泰夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−212708(JP,A) 特開 昭61−151410(JP,A) 特開 昭59−159005(JP,A) 特公 平1−60766(JP,B2) 特公 平3−45762(JP,B2) 特公 平4−53253(JP,B2) 特公 昭61−4174(JP,B2)Front page continuation (72) Inventor Makidaira Tan 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama, Kanagawa Pref., Institute of Industrial Science, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A-61-212708 (JP, A) JP-A-61-151410 (JP, A) JP-A-59-159005 (JP, A) JP-B 1-60766 (JP, B2) JP-B 3-45762 (JP, B2) JP-B 4-53253 (JP, B2) JP-B 61-4174 (JP, B2)

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同一となるように形成された回路パターン
であって該パターン面に垂直に複数層の重ね合せから成
るものを、該パターン面に沿う2次元平面に複数個有す
る試料について、2つの前記回路パターンの相互に対応
する部分の画像信号を入力して、位置ずれ検出、位置合
せ及び比較を行うことで前記回路パターンの欠陥を検出
するパターン欠陥検出装置において、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号か
ら前記パターンのエッジを検出して2値化した信号を入
力し、位置ずれ量を出力する位置ずれ検出回路、及び、
該デジタル信号を遅延させた後、該位置ずれ量に基づい
て位置合せを行う回路を少くとも2組有するパターン欠
陥検出装置。
1. A sample having a plurality of circuit patterns formed so as to be the same and consisting of a plurality of superposed layers perpendicular to the pattern surface on a two-dimensional plane along the pattern surface. In a pattern defect detection device for detecting a defect of the circuit pattern by inputting image signals of portions corresponding to each other of the two circuit patterns and performing positional deviation detection, alignment and comparison, the image signal is converted. A misregistration detection circuit that detects the edge of the pattern from the obtained multivalued digital signal, inputs the binarized signal, and outputs the misregistration amount; and
A pattern defect detection device having at least two sets of circuits for performing alignment based on the amount of displacement after delaying the digital signal.
【請求項2】同一となるように形成された回路パターン
を複数有する試料について、2つの前記回路パターンの
相互に対応する部分の画像信号を入力して、位置ずれ検
出、位置合せ及び比較を行うことで前記回路パターンの
欠陥を検出するパターン欠陥検出装置において、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号か
ら前記パターンのエッジを検出して2値化する回路であ
って、該デジタル信号に該エッジを顕在化させる演算子
を作用させる回路構成を採るエッジ検出回路を有するパ
ターン欠陥検出装置。
2. With respect to a sample having a plurality of circuit patterns formed to be the same, the image signals of the portions corresponding to the two circuit patterns are input to perform the positional deviation detection, the positional alignment and the comparison. In the pattern defect detecting device for detecting a defect of the circuit pattern, a circuit for detecting the edge of the pattern from a multi-valued digital signal obtained by converting the image signal and binarizing the detected edge, A pattern defect detection device having an edge detection circuit having a circuit configuration in which an operator for causing the edge to appear is applied to a digital signal.
【請求項3】同一となるように形成された回路パターン
を複数有する試料について、2つの前記回路パターンの
相互に対応する部分の画像信号を入力して、位置ずれ検
出、位置合せ及び比較を行うことで前記回路パターンの
欠陥を検出するパターン欠陥検出装置において、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号を
遅延させて位置合せを行った後、前記2つの回路パター
ンの相互に対応する画素の差の絶対値を採り、該絶対値
を比較する領域で論理和を採った後、2値化する回路を
有するパターン欠陥検出装置。
3. A sample having a plurality of circuit patterns formed so as to be identical to each other is input with image signals of portions of the two circuit patterns corresponding to each other to perform misregistration detection, alignment and comparison. In the pattern defect detecting device for detecting the defect of the circuit pattern, the multi-valued digital signal obtained by converting the image signal is delayed for alignment, and then the two circuit patterns are mutually A pattern defect detection apparatus having a circuit for taking an absolute value of a difference between corresponding pixels, taking a logical sum in a region where the absolute values are compared, and then binarizing it.
【請求項4】同一となるように形成された回路パターン
を複数有する試料について、2つの前記回路パターンの
相互に対応する部分の画像信号を入力して、位置ずれ検
出,位置合せ及び比較を行うことで前記回路パターンの
欠陥を検出するパターン欠陥検出装置において、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号か
ら検出された前記パターンのエッジを2値化した信号を
入力し、位置ずれ量を出力する位置ずれ検出回路、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号を
遅延させた後、前記位置ずれ量に基づいて位置合せを行
う回路、 前記位置合せ後の多値のデジタル信号と、該デジタル信
号を2値化した信号とを入力し、前記2つの回路パター
ンの相互に対応する画素の近傍を補間して比較する回路
を有するパターン欠陥検出装置。
4. A sample having a plurality of circuit patterns formed so as to be identical to each other is inputted with image signals of portions of the two circuit patterns corresponding to each other, to perform positional deviation detection, alignment and comparison. In the pattern defect detecting device for detecting the defect of the circuit pattern, a signal obtained by binarizing the edge of the pattern detected from the multi-valued digital signal obtained by converting the image signal is inputted, and the position A displacement detection circuit that outputs a displacement amount, a circuit that delays a multi-valued digital signal obtained by converting the image signal, and then performs alignment based on the displacement amount, Pattern having a circuit for inputting a digital signal of a value and a signal obtained by binarizing the digital signal and interpolating and comparing the vicinity of pixels corresponding to each other of the two circuit patterns Recessed detection device.
【請求項5】同一となるように形成された回路パターン
を複数有する試料について、2つの前記回路パターンの
相互に対応する部分の画像信号を入力して、位置ずれ検
出,位置合せ及び比較を行うことで前記回路パターンの
欠陥を検出するパターン欠陥検出装置において、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号か
ら検出された前記パターンのエッジを2値化した信号を
入力し、位置ずれ量を出力する位置ずれ検出回路、 前記画像信号を変換して得られた多値のデジタル信号を
遅延させた後、前記位置ずれ量に基づいて位置合せを行
う回路、 前記位置合せ後の多値のデジタル信号と、該デジタル信
号を2値化した信号とを入力し、前記2つの回路パター
ンの相互に対応する画素の近傍の勾配を比較する回路を
有するパターン欠陥検出装置。
5. With respect to a sample having a plurality of circuit patterns formed to be the same, image signals of portions of the two circuit patterns corresponding to each other are input to perform misregistration detection, alignment and comparison. In the pattern defect detecting device for detecting the defect of the circuit pattern, a signal obtained by binarizing the edge of the pattern detected from the multi-valued digital signal obtained by converting the image signal is inputted, and the position A displacement detection circuit that outputs a displacement amount, a circuit that delays a multi-valued digital signal obtained by converting the image signal, and then performs alignment based on the displacement amount, Pattern defect having a circuit for inputting a digital signal of a value and a signal obtained by binarizing the digital signal and comparing the gradients in the vicinity of pixels corresponding to each other of the two circuit patterns. Detection device.
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