JPH0723845B2 - Defect detection method - Google Patents

Defect detection method

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JPH0723845B2
JPH0723845B2 JP61054742A JP5474286A JPH0723845B2 JP H0723845 B2 JPH0723845 B2 JP H0723845B2 JP 61054742 A JP61054742 A JP 61054742A JP 5474286 A JP5474286 A JP 5474286A JP H0723845 B2 JPH0723845 B2 JP H0723845B2
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area
defect
pattern
signal
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洋三 大内
晴夫 依田
裕 酒匂
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • 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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  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Investigating Materials By The Use Of Optical Means Adapted For Particular Applications (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、同一なパターンの繰返しで構成される被検査
パターン中の欠陥を検出する方法に係り半導体素子及び
その製造に用いられるマスク等の検査に好適な欠陥検出
方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of detecting a defect in a pattern to be inspected which is formed by repeating the same pattern, and inspects a semiconductor device and a mask used for manufacturing the same. The present invention relates to a suitable defect detection method.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

従来、半導体素子等の微細で複雑なパターンを自動的に
外観検査する方法として、特願昭58−065420に見られる
ように、被検査パターンを撮像して映像信号に変換する
手段によつて、二つの同種パターンの映像信号を得、こ
れらの映像信号の差から被検査パターンの欠陥を検出す
る欠陥検査方法が一般的である。すなわち、2枚の入力
映像を、映像間で減算した後、一定の閾値で2値化し、
“1"領域を欠陥として検出する方法である。しかし、こ
のような単純な2パターン比較法には、本来一つである
べき欠陥が、複数の領域に分割されて抽出されるという
欠点がある。
Conventionally, as a method for automatically inspecting a fine and complicated pattern of a semiconductor element or the like, as seen in Japanese Patent Application No. 58-065420, by means of imaging a pattern to be inspected and converting it into a video signal, A defect inspection method is generally used in which two image signals of the same pattern are obtained and a defect of the pattern to be inspected is detected from the difference between these image signals. That is, two input images are subtracted from each other, and then binarized with a certain threshold,
This is a method of detecting a "1" area as a defect. However, such a simple two-pattern comparison method has a drawback that a defect that should be one originally is extracted by being divided into a plurality of regions.

これを第2図(a)に示すような一定幅の線パターン
と、第2図(b)に示すような第2図(a)と同一の線
パターンの一部が突出しているパターンとを比較する場
合を例に説明する。入力映像は被検査パターンを真上か
ら照明し、その反射光を撮像することによつて得られる
ものとし、線パターンと背景との物理的特性がほぼ等し
いと仮定すると、入力映像は、第2図(c),第2図
(d)に示したように、線パターンの境界部が暗い線と
なつて現れる。この2枚の映像間で明るさの差をとり、
差の大きな領域を検出すると、第2図(e)に示した映
像が得られる。なお、図(c)〜(e)は、濃淡映像の
レベル(明るさ)を3段階に分けて概略的に示したもの
であり、これらの図において、黒く塗り潰した領域が暗
い領域、白抜きの領域が明るい領域、ハツチング領域が
両者の中間の明るさを持つ領域である。この図から分か
るように、差の大きな領域は、負の値で大きい領域と正
の値で大きい領域とに分割されて検出される。
A line pattern having a constant width as shown in FIG. 2 (a) and a pattern in which a part of the same line pattern as in FIG. 2 (a) is projected as shown in FIG. 2 (b). The case of comparison will be described as an example. It is assumed that the input image is obtained by illuminating the pattern to be inspected from directly above and capturing the reflected light, and assuming that the physical characteristics of the line pattern and the background are substantially the same, the input image is As shown in FIGS. 2C and 2D, the boundary portion of the line pattern appears as a dark line. Take the difference in brightness between these two images,
When an area with a large difference is detected, the image shown in FIG. 2 (e) is obtained. It is to be noted that FIGS. (C) to (e) schematically show the level (brightness) of a grayscale image in three stages. In these figures, a black-painted area is a dark area and a white area is white. The area of is a bright area, and the hatched area is an area having a brightness intermediate between them. As can be seen from this figure, the region having a large difference is detected by being divided into a region having a large negative value and a region having a large positive value.

2パターン比較法の別の欠点として、第2図(e)の例
からも分るように、欠陥の境界部だけが差の大きな領域
として検出され、本来の欠陥の領域(図中、破線で囲ま
れた領域)が検出されないことがある。
As another drawback of the two-pattern comparison method, as can be seen from the example of FIG. 2 (e), only the boundary portion of the defect is detected as a region with a large difference, and the original defect region (indicated by a broken line in the figure). The enclosed area) may not be detected.

以上の問題によつて、従来の方法では、欠陥検出結果か
ら、欠陥の種類や致命度などの判定を行うなどの精密な
欠陥検査ができない。
Due to the above problems, the conventional method cannot perform a precise defect inspection such as the determination of the type of defect and the criticality from the defect detection result.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、上記のような問題が無く、被検査パタ
ーン上に存在する欠陥を正確な形状で検出する方法を提
供することにある。
An object of the present invention is to provide a method for detecting a defect existing on a pattern to be inspected with an accurate shape without the above problems.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

この目的を達成するために、本発明では、被検査パター
ンを撮像して映像信号に変換する手段と、二つの同種パ
ターンの映像信号を比較する手段を持ち、映像信号の差
から被検査パターンの欠陥を検出する欠陥検査方法にお
いて、比較によつて得られた濃淡画像に対して閾値処理
を施し、正の一定閾値以上の領域を“1"、それ以外の領
域を“0"とする2値画像を生成すると共に、別に設定し
た負の一定閾値以下の領域を“1"、それ以外の領域を
“0"とする2値画像を生成する。さらに、これらの2枚
の2値画像間で“1"領域の接続処理を行い、複数の領域
に分割されて抽出される本来一つであるべき欠陥領域を
接続する。さらに、“1"領域に囲まれた“0"領域の“0"
の値を“1"に変換することによつて、本来欠陥の一部で
ある内側の領域を欠陥として検出する。
In order to achieve this object, the present invention has a means for capturing an image of a pattern to be inspected and converting it into a video signal, and a means for comparing two video signals of the same type pattern. In a defect inspection method for detecting defects, threshold values are applied to a grayscale image obtained by comparison, and a binary value in which a positive threshold value or more is "1" and other areas are "0" An image is generated, and a binary image in which a region equal to or less than a separately set negative fixed threshold is “1” and the other region is “0” is generated. Further, the connection processing of the "1" area is performed between these two binary images to connect the defective area which should be originally one and is divided into a plurality of areas and extracted. Furthermore, "0" in "0" area surrounded by "1" area
By converting the value of 1 into “1”, the inner area, which is originally a part of the defect, is detected as a defect.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明を実施例によつて説明する。第3図は本発
明を用いた半導体ウエハパターン外観検査装置の全体構
成図である。移動台1上のウエハパターン2は、対物レ
ンズを介して拡大され、TVカメラ3の撮像面に結像す
る。TVカメラ3によつて結像面を電気的に走査し、ウエ
ハパターンの像をアナログ画像信号に変換する。このア
ナログ画像信号はA/D変換器4でデジタル画像信号に変
換した後、デジタル画像として画像メモリ5に格納す
る。さらに、計算機6は、画像メモリ5に格納したパタ
ーンデータを入力データとして、欠陥検出処理を行う。
本発明の主眼は、計算機6による欠陥検出処理に関する
ので、以下、この部分を第1図に示した処理手順にした
がつて、詳細に説明する。
Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples. FIG. 3 is an overall configuration diagram of a semiconductor wafer pattern appearance inspection apparatus using the present invention. The wafer pattern 2 on the movable table 1 is magnified through the objective lens and forms an image on the image pickup surface of the TV camera 3. The image plane is electrically scanned by the TV camera 3 to convert the wafer pattern image into an analog image signal. This analog image signal is converted into a digital image signal by the A / D converter 4, and then stored in the image memory 5 as a digital image. Further, the computer 6 uses the pattern data stored in the image memory 5 as input data to perform defect detection processing.
Since the main object of the present invention is the defect detection processing by the computer 6, this portion will be described below in detail according to the processing procedure shown in FIG.

ステツプ101……第3図における移動台1を移動するこ
とによつて、被検査パターン2表面の部分領域を撮像
し、画像メモリに格納する。このときの入力画像を{f
ij}とする。ここで入力画像は、TVカメラからの映像信
号を縦imax列、横jmax行に標本化し、明るさを複数ビ
ツトで量子化した画像であり、i行j列の画素値がfij
となる画像を{fij}と記述する。
Step 101 ... By moving the movable table 1 in FIG. 3, a partial area on the surface of the pattern 2 to be inspected is imaged and stored in the image memory. The input image at this time is {f
ij }. Here, the input image is an image in which the video signal from the TV camera is sampled in vertical i max columns and horizontal j max rows, and the brightness is quantized by a plurality of bits, and the pixel value in the i row and j column is f ij.
The image that becomes is described as {f ij }.

ステツプ102……第3図における移動台1を移動するこ
とによつて、被検査パターン2の中で、ステツプ101で
得たパターンと同一のパターン形状を持つ部分領域を撮
像し、画像メモリに格納する。このときの入力画像を
{gij}とする。
Step 102 ... By moving the movable table 1 in FIG. 3, a partial area of the pattern 2 to be inspected having the same pattern shape as the pattern obtained in Step 101 is imaged and stored in the image memory. To do. The input image at this time is {g ij }.

ステツプ103……比較対象となる2枚の入力画
{fij},{gij}について、次式にて、両者の画像間
の減算処理を行う。
Step 103 ... With respect to the two input images {f ij }, {g ij } to be compared, the subtraction process between the two images is performed by the following equation.

ij=gij−fij (1) ステツプ104……閾値t1(>0)を用いて、(2)式に
よつて、減算処理画像{hij}の2値画像{hB+ ij
を生成する。
h ij = g ij −f ij (1) Step 104 ... Binary image {h B + ij } of the subtraction processed image {h ij } according to the equation (2) using the threshold value t 1 (> 0).
To generate.

これは、入力画像{gij}の明るさと比較して入力する
{fij}がとくに明るい領域を“1"とする画像であり、
“1"領域は、欠陥存在領域と考える。得られた2値画像
{hB+ ij}を、仮に、「正」領域画像と呼ぶ。
This is an image in which the area where {f ij } is particularly bright compared with the brightness of the input image {g ij } is "1",
The "1" area is considered to be a defect existing area. The obtained binary image {h B + ij } is tentatively referred to as a “normal” area image.

ステツプ105……閾値t2(<0)を用いて、(3)式に
よつて、減算処理画像{hij}の2値画像{hB− ij
を生成する。
Step 105 ... Using the threshold value t 2 (<0), the binary image {h B− ij } of the subtraction processed image {h ij } is calculated according to the equation (3).
To generate.

これは、入力画像{gij}の明るさと比較して入力画像
{fij}がとくに暗い領域を“1"とする画像であり、
“1"領域は、欠陥存在領域と考える。得られた2値画像
{hB− ij}を、仮に、「負」領域画像と呼ぶ。
This is an image in which a region where the input image {f ij } is particularly dark is “1” in comparison with the brightness of the input image {g ij },
The "1" area is considered to be a defect existing area. The obtained binary image { hB- ij } is tentatively called a "negative" region image.

2値画像{hB+ ij},{hB− ij}で“1"となる領域
は、ともに、入力画像間で、明るさの差が大きい領域で
あり、欠陥存在領域とする。しかし、このようにして抽
出した欠陥領域は、本来、一つの欠陥が複数の領域に分
割されてしまうという問題がある。この様子を、第2図
(a)に示した被検査パターンを撮像して得た第2図
(c)に示す入力画像を{fij}とし、第2図(b)に
示した被検査パターンを撮像して得た第2図(d)に示
す入力画像を{gij}とした場合について説明する。こ
のとき「正」領域画像{hB+ ij}は、第4図(a)に
示したように、被検査パターンの異常突起の一部が“1"
領域として抽出された画像となる。また、「負」領域画
像{hB− ij}は、第4図(b)に示したように、被検
査パターンの異常突起部の一部分が“1"領域として抽出
された画像となる。しかし、第4図(a),(b)に示
す二つの画像の論理演算を行つただけでは、被検査パタ
ーンの異常突起部が二つの領域に分かれて抽出されると
いう問題がある。そこで、検出する欠陥の個数、形状を
正しく検出するためには、分割された領域の接続が必要
となる。
The areas where "1" is present in the binary images {hB + ij } and { hB- ij } are both areas in which there is a large difference in brightness between the input images and are assumed to be defect existing areas. However, the defect area thus extracted has a problem that one defect is originally divided into a plurality of areas. In this state, the input image shown in FIG. 2 (c) obtained by imaging the pattern to be inspected shown in FIG. 2 (a) is designated as {f ij } and the inspection image shown in FIG. 2 (b) is obtained. A case will be described in which the input image shown in FIG. 2D obtained by imaging the pattern is {g ij }. At this time, in the “correct” area image {h B + ij }, as shown in FIG. 4A, a part of the abnormal protrusion of the pattern to be inspected is “1”.
The image is extracted as a region. The "negative" area image { hB- ij } is an image in which a part of the abnormal protrusion of the pattern to be inspected is extracted as the "1" area, as shown in FIG. 4 (b). However, there is a problem in that the abnormal projection portion of the pattern to be inspected is divided into two regions and extracted only by performing the logical operation of the two images shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). Therefore, in order to correctly detect the number and shape of defects to be detected, it is necessary to connect the divided areas.

この接続処理は、分割された領域、すなわち、接続すべ
き領域は、必ず「正」領域画像{h ij}で抽出される
領域と「負」領域画像{hB− ij}で抽出される領域と
に挟まれる、という事実に着目することにより,ステツ
プ106〜ステツプ109によつて実現できる。
The connection process is divided regions, i.e., regions to be connected is extracted with always "positive" area image region extracted by {h B ij} and "negative" area image {h B- ij} By focusing on the fact that it is sandwiched between regions, it can be realized by steps 106 to 109.

ステツプ106……「正」領域{hB+ ij}について、拡
大処理をM回行い、“1"領域をM画素膨張させる。な
お、拡大回数Mは「正」領域画像と「負」領域とを接続
させるために最低必要な画素数に対応した値とする。拡
大処理の具体的な方法は(4)式に示したとおりであ
り、{hB(O)+ ij}≡{hB+ ij}を初期画像とし
て、この拡大処理をM回行い、拡大画像{hB(m)+
ij}(m=M)を得る。すなわち、m=1,…,Mに対し
て、 ステツプ107……「負」領域画像{hB− ij}につい
て、拡大処理をM回行い、“1"領域をM画素膨張させ
る。なお、拡大回数Mについては、ステツプ106の場合
と同様である。拡大処理の具体的な方法は、(5)式に
示したとおりであり、{hB(O)− ij}≡
{hB− ij}を初期画像として、この拡大処理をM回行
い、拡大画像{hB(m)− ij}(m=M)を得る。す
なわち、 m=1,…,Mに対して ステツプ108……「正」領域画像{hB+ ij},「負」
領域画像{hB− ij}の拡大処理画像
{hB(m)+ ij},{hB(m)− ij}(m=M)間
で、(6)式に示すように、論理積を取ることによつ
て、「正」領域画像,「負」領域画像の接続領域を“1"
領域として抽出した{hc ij}を生成する。
Step 106: Enlargement processing is performed M times for the “normal” area {h B + ij } to expand the “1” area by M pixels. The enlargement number M is set to a value corresponding to the minimum number of pixels required to connect the “positive” area image and the “negative” area. The specific method of the enlargement processing is as shown in the equation (4), and the enlargement processing is performed M times using {h B (O) + ij } ≡ {h B + ij } as the initial image, and the enlarged image { h B (m) +
ij } (m = M). That is, for m = 1, ..., M, Step 107 ... Enlargement processing is performed M times on the "negative" area image {h B- ij } to expand the "1" area by M pixels. The number of expansions M is the same as in step 106. The concrete method of the enlargement processing is as shown in the equation (5), and {h B (O) − ij } ≡
Using {h B- ij } as the initial image, this enlargement processing is performed M times to obtain an enlarged image {h B (m) -ij } (m = M). That is, for m = 1, ..., M Step 108 ... "Positive" area image {h B + ij }, "Negative"
As shown in the equation (6), the logical product is obtained between the enlarged image {hB (m) + ij } and {hB (m) -ij } (m = M) of the area image { hB- ij }. Therefore, the connection area of the "positive" area image and the "negative" area image is set to "1".
Generate {hc B ij } extracted as a region.

{hc ij}={hB(m)+ ij}∧
{hB(m)− ij},m=M (6) ステツプ109……「正」領域画像,「負」領域画像,接
続領域画像を用いて、分割された欠陥の融合処理を行
う。すなわち、(7)式により「正」領域画像,「負」
領域画像,接続領域画像の論理和演算を行う。
{Hc B ij } = {h B (m) + ij } ∧
{HB (m) -ij }, m = M (6) Step 109 ... Fusion processing of the divided defects is performed using the "positive" area image, the "negative" area image, and the connection area image. That is, according to the equation (7), the "positive" region image and the "negative"
Performs the logical sum operation of the area image and the connected area image.

{h ij}{hc ij}∨hB+ ij∨hB− ij} (7) さて、ステツプ104〜ステツプ109の処理を、第4図
(a),(b)に示した「正」領域画像,「負」領域画
像を例として、第4図(c)〜(f)にて説明する。
「正」領域画像,「負」領域画像を複数回拡大処理する
と、第4図(c),(d)に示した画像が得られる。ま
た、この二枚の画像間の論理積演算をすることにより、
第4図(e)に示したように、「正」領域画像,「負」
領域画像の接続領域を“1"領域として抽出した画像{hc
ij}が得られる。さらに、第4図(a)に示した
「正」領域画像,第4図(b)に示した「負」領域画
像,第4図(e)に示した接続領域画像を論理和演算す
ることによつて、第4図(f)に示したような欠陥抽出
画像が得られる。ここでの欠陥領域は、被検査パターン
の異常突起部を正しく反映したものとなる。なお、提案
した欠陥領域の接続処理方法と比較して、単純な拡大縮
小法(正領域画像、負領域画像間で論理和を取つた後、
指定画素だけ拡大,縮小する)では、(1)検出欠陥領
域が変形する。(2)異なる欠陥領域と接続することが
ある。(3)拡大処理で、一旦接続されても、縮小処理
によつて、再度分割されてしまうことがある。などの欠
点をもつ。提案した方法は、このような問題を解消した
ものである。
{H B ij} {hc B ij} ∨h B + ij ∨h B- ij} (7) Now, the processing of step 104 to step 109, 4 (a), "positive" as shown in (b) The area image and the “negative” area image will be described as an example with reference to FIGS. 4 (c) to 4 (f).
When the "positive" area image and the "negative" area image are enlarged several times, the images shown in FIGS. 4 (c) and 4 (d) are obtained. Also, by performing a logical product operation between these two images,
As shown in FIG. 4 (e), "positive" region image, "negative"
Image {hc extracted from the connection area of the area image as "1" area
B ij } is obtained. Further, logically ORing the "positive" area image shown in FIG. 4 (a), the "negative" area image shown in FIG. 4 (b), and the connection area image shown in FIG. 4 (e). Thus, the defect extraction image as shown in FIG. 4 (f) is obtained. The defective area here correctly reflects the abnormal protrusion of the pattern to be inspected. In addition, compared to the proposed defective area connection processing method, a simple scaling method (after taking the logical sum between the positive area image and the negative area image,
When the designated pixel is enlarged or reduced, (1) the detected defect area is deformed. (2) It may be connected to different defect areas. (3) Even if they are once connected in the enlargement processing, they may be divided again by the reduction processing. It has drawbacks such as. The proposed method solves such a problem.

一方、欠陥と背景との明るさの差が小さくエツジの暗い
部分によつて、検出されるような欠陥は、例え領域接続
処理を行つたとしても、環状の欠陥として抽出される。
第2図の例からも分かるように、多くの場合、環状の内
側の領域も欠陥の一部である。すなわち、欠陥領域内の
穴部を埋めることによつて、始めて欠陥形状を正しく再
現できる。穴埋め処理は、次のようにして行う。
On the other hand, a defect which is detected due to a portion where the difference in brightness between the defect and the background is small and the edge is dark is extracted as an annular defect even if the region connecting process is performed.
As can be seen from the example of FIG. 2, in many cases, the area inside the ring is also a part of the defect. That is, the defect shape can be correctly reproduced for the first time by filling the hole in the defect area. The filling processing is performed as follows.

ステツプ110……欠陥抽出画像{bBij}に対した、輪廓
追跡処理を行い、欠陥境界部の追跡方向から穴境界か、
背景境界かを識別する。輪廓追跡処理については、例え
ばエイ ローゼンフエルトとエイ シー カークの著に
なる「デイジタル映像処理」(アカデミツクプレス社発
行)(A.Rosenfeld and A.C.Kak:digital Picture Proc
essing;Academic Press)第8章に詳しく述べられてい
る。ここで、境界とは、“1"領域内部に属し、かつ、
“1"領域外部に隣接する画素の集合である。以上の追跡
処理を行うと、欠陥領域境界部の始点座標と方向コード
列を得ることができる。なお、方向コードとは、着目す
る画素に対する近傍画素の方向を表すもので、第5図に
示したように、0〜7の8種類のコードを持つ。また、
方向コード列は、始点座標に対応した画素を起点とし
て、境界画素の連なりを方向コードの列として表現した
もので、これをチエインコードと呼ぶ。境界部は、背景
領域との境界部と、穴内部との境界部があり、上記文献
記載の方法に従えば、背景境界部では、時計回り方向に
追跡が行われ、内部境界部では、反時計回り方向に追跡
が行われる。この追跡方向は、チエインコードから簡単
に識別できるチエインコードの最初の値、すなわち、始
点座標に対応した画素から、それ連結する画素への方向
コード値を求め、この値が“3"ならば、追跡方向は、反
時計回り、それ以外の方向コード値の場合の追跡方向
は、時計回りとする。なお、この背景境界部チエインコ
ードを用いることにより、検出した欠陥領域についての
特徴量(位置,面積,長さなど)を容易に求めることが
できる。
Step 110 ... Performs the edge tracking processing on the defect extraction image {b B ij} to determine whether it is a hole boundary from the tracking direction of the defect boundary.
Identify if it is a background border. For example, A. Rosenfeld and ACKak: digital Picture Proc, "Digital Image Processing" (published by Academic Press Press) written by A. Rosenfeld and A.C. Kirk.
essing; Academic Press) Chapter 8 Here, the boundary belongs to the inside of the “1” area, and
It is a set of pixels adjacent to the outside of the "1" area. By performing the above tracking processing, the starting point coordinates and the direction code string of the defect area boundary can be obtained. The direction code indicates the direction of the neighboring pixel with respect to the pixel of interest, and has eight types of codes 0 to 7 as shown in FIG. Also,
The directional code string is a string of directional codes in which a series of boundary pixels is represented by a pixel corresponding to the start point coordinates as a starting point, and this is called a chain code. The boundary portion has a boundary portion with the background area and a boundary portion with the inside of the hole. According to the method described in the above literature, tracking is performed in the clockwise direction at the background boundary portion and at the inner boundary portion, the Tracking is done in a clockwise direction. This tracking direction is the first value of the chain code that can be easily identified from the chain code, that is, the direction code value from the pixel corresponding to the start point coordinates to the connected pixel is obtained. If this value is "3", The tracking direction is counterclockwise, and the tracking direction for other direction code values is clockwise. By using this background boundary chain code, the feature amount (position, area, length, etc.) of the detected defect area can be easily obtained.

さて、領域の穴埋め処理を、行うためには、穴境界部を
無視して、背景境界部に対して、その内部を塗潰せばよ
い。チエインコードから境界内部を塗り潰す方法につい
ては、例えば、李,他:交差点記述法による2値図形の
輪郭追跡と復元,電子通信学会論文誌(D)J65−D,10,
pp1203−1210(昭57−10)に述べられている。このよう
にして得られた{h ij}の穴埋め処理画像{Z ij
が最終的な欠陥抽出画像であり、欠陥形状をかなり忠実
に再現したものとなる。
Now, in order to perform the area filling processing, it is sufficient to ignore the hole boundary portion and paint the inside of the background boundary portion. For the method of filling the inside of the boundary from the chain code, see, for example, Li, et al .: Contour tracking and restoration of binary figures by intersection description method, IEICE Transactions (D) J65-D, 10,
pp1203-1210 (Sho 57-10). The {h B ij } padded image {Z B ij } thus obtained
Is the final defect extraction image, which is a faithful reproduction of the defect shape.

穴埋め対象領域の例を第4図(f)にて示すとともに、
穴埋め処理結果画像の例を第4図(g)にて示す。ここ
で示した例では被検査パターンの異常突起部が正確に検
出されることが分かる。
An example of the area to be filled in is shown in FIG. 4 (f),
An example of the hole-filling processing result image is shown in FIG. In the example shown here, it can be seen that the abnormal protrusion of the pattern to be inspected is accurately detected.

なお、こうして得られた欠陥領域は、欠陥の境界部を含
んで検出したものとなる。しかし、場合によつては、境
界部を除いて欠陥抽出することが重要となる。例えば、
欠陥の重要な性質の一つとして、欠陥の明るさがある。
欠陥が暗いか明るいかを知ることによつて、反射特性の
強い金属性欠陥か、光吸収特性が顕著な欠陥かを推定す
ることができる。さらに、背景領域とで明るさに差がな
いとき、透明度の高い欠陥と推定することができる。こ
のような欠陥の明るさ判定は、欠陥の発生原因や致命度
を知るための手がかりとして利用できる。さて、欠陥の
性質を考えると、欠陥の明るさは、光の反射特性などの
欠陥固有の物理的性質によつて決めるべきものであり、
照明方向に依存する境界領域の明暗変化は本質的でな
い。第2図の例で説明すると、比較画像(e)において
欠陥自身の明るさは、その内部領域がもつ中間レベルの
明るさであり、境界領域がもつ明るい領域,暗い領域
は、直接欠陥の明るさとは関係がない。そこで、検出欠
陥領域から境界部分を取除く。そして、この境界部分を
含まない領域を欠陥領域とする。検出欠陥領域から境界
領域を取除く方法は、次の通りである。
The defect area thus obtained is detected including the boundary portion of the defect. However, in some cases, it is important to extract the defect excluding the boundary portion. For example,
One of the important properties of defects is the brightness of the defects.
By knowing whether the defect is dark or bright, it is possible to estimate whether the defect is a metallic defect having a strong reflection property or a defect having a remarkable light absorption property. Furthermore, when there is no difference in brightness between the background area and the background area, it can be estimated that the defect has high transparency. Such brightness determination of the defect can be used as a clue to know the cause of the defect and the degree of fatality. Now, considering the nature of the defect, the brightness of the defect should be determined by the physical properties peculiar to the defect such as light reflection characteristics,
The light-dark change of the boundary area depending on the illumination direction is not essential. Explaining in the example of FIG. 2, the brightness of the defect itself in the comparative image (e) is the intermediate level brightness of the internal area, and the bright and dark areas of the boundary area are the brightness of the direct defect. It has nothing to do with. Therefore, the boundary portion is removed from the detected defect area. Then, a region that does not include this boundary portion is defined as a defect region. The method of removing the boundary area from the detected defect area is as follows.

ステツプ601……第1図に示した欠陥穴埋め処理後の、
欠陥領域抽出画像{Z ij}に対して、縮小処理をN回
行い“1"領域をN画素縮退させる。なお、縮小回数Nは
境界領域のエツジ線幅に対応した画素数とする。縮小処
理の具体的方法は、(8)式に示すように{ZB(O)
ij}≡{Z ij}を初期画像として、縮小処理をN回行
い、縮小画像{ZB(N) ij}を得る。
Step 601 ... After the defect filling processing shown in FIG.
The reduction processing is performed N times on the defective area extraction image {Z B ij } to reduce the “1” area by N pixels. The reduction number N is the number of pixels corresponding to the edge line width of the boundary area. A specific method of the reduction processing is {Z B (O) as shown in Expression (8 ).
ij } ≡ {Z B ij } is used as an initial image to perform reduction processing N times to obtain a reduced image {Z B (N) ij }.

n=1,…,Nに対して、 こうして得られた縮小画像を欠陥領域抽出画像{ZB′
ij}(≡{ZB(N) ij})とする。
For n = 1, ..., N, The reduced image thus obtained is used as a defect area extraction image {Z B '
ij } (≡ {Z B (N) ij }).

ステツプ602……次にこの欠陥領域抽出画像に基づい
て、欠陥の明るさを求める方法について説明する。まず
欠陥領域抽出画像中の欠陥領域(画素値“1"の連結領
域)を欠陥単位に区別可能とするためにラベル付け処理
を行う、すなわち、欠陥領域ごとに一連の異なる画素値
を割当てた画像{Zcij}を得る。ここで、欠陥領域の数
がm個のとき、欠陥領域単位に、1〜mの値が割当てら
れる。なお、ラベル付け処理については、例えばジヤー
ナル オブ ダ アソシエーシヨン フオ コンピユー
テイング マシーナリ(Journal of the Association f
or Computing Machinery)第13巻4号(1966.10)pp471
−494参照。
Step 602 ... Next, a method of obtaining the brightness of the defect based on the defect area extraction image will be described. First, a labeling process is performed in order to make it possible to distinguish defect areas (connected areas with a pixel value of "1") in the defect area extraction image into defect units, that is, an image in which a series of different pixel values is assigned to each defect area. Get {Zc ij }. Here, when the number of defective areas is m, a value of 1 to m is assigned to each defective area unit. For the labeling process, refer to, for example, the Journal of the Association f.
or Computing Machinery) Volume 13 Issue 4 (1966.10) pp471
See -494.

ステツプ603……このラベル付け画像{Zcij}を参照す
ることによつて、入力画像{fij}から欠陥領域を切出
し、この切出し領域の平均画素値を求めることによつ
て、欠陥領域単位に欠陥の明るさを求める。すなわち、
各欠陥領域の明るさL(k=1,…,m)は、 にて求めることができる。
Step 603 ... By referring to this labeled image {Zc ij }, the defective area is cut out from the input image {f ij }, and the average pixel value of this cut-out area is obtained to determine the defective area unit. Find the brightness of the defect. That is,
The brightness L k (k = 1, ..., m) of each defect area is You can ask at.

なお、欠陥がもう一方の入力画像{gij}に存在すると
きは、入力画像{gij}から欠陥領域を切出せばよい。
Incidentally, when a defect is present in the other input image {g ij} can be cut out a defective area from the input image {g ij}.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したごとく本発明によれば、被検査対象物上に
存在する欠陥を、正確な形で検出することができる。こ
のため、検出領域についての正確な特徴計測が可能とな
り精密な欠陥検査が実現できる。
As described above, according to the present invention, it is possible to accurately detect a defect existing on the inspection object. Therefore, it is possible to accurately measure the characteristics of the detection area and realize a precise defect inspection.

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

第1図は、本発明の欠陥検出方法の処理手順の説明図、
第2図は、従来の欠陥検出方法の説明図、第3図は、本
発明を採用した半導体ウエハ外観検査装置の構成図、第
4図は、欠陥検出手順の画像による説明図、第5図は、
方向コードの説明図、第6図は、欠陥領域の明るさ判定
方法の処理手順の説明図。 1……検査対象物である半導体ウエハ、2……移動可能
資料台、3……TVカメラ、4……A/D変換器、5……画
像メモリ、6……計算機。
FIG. 1 is an explanatory view of a processing procedure of the defect detection method of the present invention,
FIG. 2 is an explanatory diagram of a conventional defect detection method, FIG. 3 is a configuration diagram of a semiconductor wafer appearance inspection apparatus adopting the present invention, FIG. 4 is an explanatory diagram of an image of a defect detection procedure, and FIG. Is
FIG. 6 is an explanatory diagram of the direction code, and FIG. 6 is an explanatory diagram of a processing procedure of the brightness determination method of the defective area. 1 ... Semiconductor wafer to be inspected, 2 ... Movable data stand, 3 ... TV camera, 4 ... A / D converter, 5 ... Image memory, 6 ... Computer.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被検査パターンを撮像して映像信号に変換
する手段と、二つの同種パターンの映像信号を比較する
手段をもち、映像信号の差から被検査パターンの欠陥を
検出する欠陥検査方法において、差信号が正の一定値以
上の値のとき“1"、それ以外のとき“0"とする2値映像
を生成すると共に、差信号が、別の負の一定値以下のと
き“1"、それ以外のとき“0"とする2値映像を生成し、
さらに、これら二つの2値映像について、“1"領域を拡
大した後、両者の映像間で論理積を取り、こうして得ら
れた信号と2枚の拡大前の2値画像との論理和を取った
信号において、“1"領域を欠陥とすることを特徴とする
欠陥検出方法。
1. A defect inspection method for detecting a defect in a pattern to be inspected from a difference between the image signals, which has a means for capturing an image of the pattern to be inspected and converting the image signal into a video signal and a means for comparing two video signals of the same type pattern. , The binary signal is set to "1" when the difference signal is a positive constant value or more and "0" otherwise, and when the difference signal is another negative constant value or less, "1" is generated. Generates a binary image that is "0" in all other cases,
Furthermore, for these two binary images, after enlarging the "1" area, the logical product is taken between the two images, and the signal thus obtained and the two unenlarged binary images are ORed. In the signal, the defect detection method is characterized in that the "1" region is a defect.
【請求項2】“1"領域に囲まれた“0"領域の“0"の値を
“1"に変換し“1"領域を欠陥とすることを特徴とする第
1項記載の欠陥検出方法。
2. The defect detection according to claim 1, wherein the value of "0" in the "0" area surrounded by the "1" area is converted into "1" to make the "1" area a defect. Method.
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