JP2001077165A

JP2001077165A - 欠陥検査方法及びその装置並びに欠陥解析方法及びその装置

Info

Publication number: JP2001077165A
Application number: JP25098499A
Authority: JP
Inventors: Akira Nakagaki; 亮中垣; Yuji Takagi; 裕治高木; Toshifumi Honda; 敏文本田; Shunji Maeda; 俊二前田; Atsushi Yoshida; 敦志吉田; Takanori Ninomiya; 隆典二宮; Shizushi Isogai; 静志磯貝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-09-06
Filing date: 1999-09-06
Publication date: 2001-03-23

Abstract

(57)【要約】【課題】検査部位を撮像した検査画像と、検査部位と同
一の回路パターンが形成されていることが期待される他
の部位を撮像した参照画像との間で局所的な階調値むら
等がある場合でも、それらの影響を受けずに欠陥検出を
行うことのできる欠陥検査方法及びその装置並びに欠陥
解析方法及びその装置を提供することにある。【解決手段】検査画像内を複数の領域に分割し、各領域
毎に検査画像の画素値と参照画像の画素値（階調値）と
の第１の相関関係を求める。次に、検査画像の各画素毎
にその画素の階調値と、その画素と対応する参照画像内
の画素の画素値との第２の相関関係を求める。検査画像
内の各画素について、第１の相関関係と第２の相関関係
を基にその画素が欠陥を構成しているか否かを判定す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、紫外線や電子線等
を用いて半導体ウエハ等の被検査検査対象部位の物理的
性質を現した画像を得、該画像と、検査対象部位と同一
の回路パターンを有する他の部位から同様の方法により
得られた画像とを比較することにより回路パターン上の
欠陥を検査する欠陥検査方法及びその装置並びに欠陥解
析方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体ウエハのパターン検査方法
としては、特開平６―２９４７５０号公報に記載されて
いるように、ウエハ上の隣接チップ同士では同一のパタ
ーンを持っていることが期待できるという性質を利用し
て、隣接チップ同士でパターンを比較して、差があれば
いずれかのチップのパターンに欠陥があると判定する第
１の方式と、特開昭５７―１９６５３０号公報記載のよ
うにチップ内のメモリセルでは、そのパターンが同一で
あることが期待できるという性質を利用して隣接セル同
士でパターンを比較して、差があればいずれかのセルの
パターンに欠陥があると判定する第２の方式とが知られ
ている。更に、特開平３−２３２２５０号公報に記載さ
れているように、チップ内のパターン配置情報をもと
に、一次元センサの走査方向およびチップの開始点から
のステージ走査方向各々につき、チップ比較検査領域と
繰返しパターン（メモリセルのパターン）比較検査領域
のデータを記憶する記憶部を有し、センサ走査位置、ス
テージ検査位置に同調して、チップ比較検査の欠陥出力
および繰返しパターン比較検査の欠陥出力の出力可否を
制御する第３の方式が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の第１、第
２、第３の方式では、いずれも検査対象となる部位と、
その部位と同一パターンを有していると期待される部位
とを比較し、それらに差異が生じている部分を欠陥とし
て認識するものである。これらの従来の手法では、検査
部位を撮像した画像（以後、検査画像）とその検査部位
と同一のパターンを有していると期待される部位を撮像
した画像（以後、参照画像）を比較した場合、両部位と
も正常に回路パターンが形成されていれば、両者の画像
上での階調値がほとんど一致しているということを期待
したものであり、階調値が一致していない部分を欠陥と
判定すれば、確実に欠陥を認識できることを前提として
いる。一方、近年の半導体デバイスの微細化に伴い、よ
り微細な欠陥を確実に検出することが、パターン検査装
置に望まれている。より微細な欠陥を検出するために
は、検査画像と参照画像をこれまでと比較して高解像度
で撮像する必要があり、そのための一手法として、短波
長（例えば紫外線より短い波長を持つ光）の光を照明光
としてウエハに照射し、画像を撮像する方法がある。

【０００４】しかし、短波長の照明光を用いて検査及び
参照画像を撮像した場合、半導体ウエハ表面に形成され
る薄膜の膜厚と照明光の波長が近接するため、薄膜によ
って生じる干渉が顕著となるという問題がある。検査部
位と他の部位とでは、ウエハ表面に形成される薄膜の厚
さが同一であることはなく、微妙に異なるのが通常であ
る。そのため、両部位において正常に回路パターンが形
成されている場合であっても、その表面で起こる干渉の
程度が異なり、結果として、検査画像と参照画像の階調
値に差が生じることとなる。このため、従来技術によ
り、これらの画像を単純に比較した場合には、正常部位
を欠陥部位と誤認識するおそれがある。

【０００５】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
微細な欠陥を検査するために、様々な回路パターンが形
成された半導体ウエハ等の被検査対象基板に対して短波
長の照明光等を用いて照射して画像を検出した場合にお
いても、誤認識を生じることなく、高信頼度で微細な欠
陥を誤認識することなく検査や解析をできるようにした
欠陥検査方法及びその装置並びに欠陥解析方法及びその
装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、
前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検
出された２次元検査画像または前記参照画像準備過程に
おいて準備された２次元参照画像をその階調値のむらの
発生度合いの異なる複数の領域に分割し、該分割された
領域毎に、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像と
の間の対応する各画素における階調値の相関関係を算出
する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出さ
れた領域毎の階調値の相関関係と、前記２次元参照画像
内の各画素に対応する前記２次元検査画像内の画素にお
ける階調値との対応関係を用いて、前記２次元検査画像
と前記２次元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥
候補を検査する比較判定過程とを有することを特徴とす
る欠陥検査方法である。また、本発明は、被検査対象基
板における検査部位の外観を２次元検査画像として検出
する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パ
ターンを有することが期待される参照部位の外観を２次
元参照画像として準備する参照画像準備過程と、前記検
査画像検出過程において検出された２次元検査画像また
は前記参照画像準備過程において準備された２次元参照
画像をその階調値のむらの発生度合いの異なる複数の領
域に分割し、該分割された領域毎に、前記２次元検査画
像と前記２次元参照画像との間の対応する各画素におけ
る階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該
相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関関
係を用いて前記２次元参照画像内の各画素の階調値を補
正する参照画像補正過程と、前記２次元検査画像と該参
照画像補正過程で補正された２次元参照画像とを比較判
定して欠陥または欠陥候補を検査する比較判定過程とを
有することを特徴とする欠陥検査方法である。

【０００７】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として準備する参照画像準備過程と、前記検査画像検出
過程において検出された２次元検査画像または前記参照
画像準備過程において準備された２次元参照画像をその
階調値のむらの発生度合いの異なる複数の領域に分割
し、該分割された領域毎に、前記２次元検査画像と前記
２次元参照画像との間の対応する各画素における階調値
の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係
算出過程で算出された領域毎の階調値の相関関係を用い
て前記２次元検査画像内の各画素の階調値を補正する検
査画像補正過程と、該検査画像補正過程で補正された２
次元検査画像と前記２次元参照画像とを比較判定して欠
陥または欠陥候補を検査する比較判定過程とを有するこ
とを特徴とする欠陥検査方法である。また、本発明は、
被検査対象基板における検査部位の外観を２次元検査画
像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と
同一の回路パターンを有することが期待される参照部位
の外観を２次元参照画像として準備する参照画像準備過
程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元
検査画像と前記参照画像準備過程において準備された２
次元参照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出する
欠陥候補部位算出過程と、前記検査画像検出過程におい
て検出された２次元検査画像または前記参照画像準備過
程において準備された２次元参照画像をその階調値のむ
らの発生度合いの異なる複数の領域に分割し、該分割さ
れた領域毎に、前記欠陥候補部位算出過程で算出された
欠陥候補部位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を
示す欠陥候補参照画像との間の対応する各画素における
階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該相
関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関関係
と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記欠陥
候補検査画像の画素における階調値との対応関係を用い
て、前記欠陥候補検査画像と前記欠陥候補参照画像とを
比較判定して欠陥を検査する比較判定過程とを有するこ
とを特徴とする欠陥検査方法である。

【０００８】また、本発明は、前記欠陥検査方法の検査
画像検出過程において、被検査対象基板に対して照明光
を照射し、被検査対象基板からの紫外線の反射光を受光
して反射光の強度に応じた信号に変換して２次元検査画
像を得ることを特徴とする。また、本発明は、前記欠陥
検査方法の相関関係算出過程において、２次元検査画像
および／または２次元参照画像の内少なくとも一つの画
像より、平均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、お
よび検査画像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れ
か一つ以上を算出し、この算出された特徴に基いて前記
２次元検査画像または前記２次元参照画像を複数の領域
に分割することを特徴とする。また、本発明は、被検査
対象基板における検査部位の外観を２次元検査画像とし
て検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の
回路パターンを有することが期待される参照部位の外観
を２次元参照画像として準備する参照画像準備過程と、
前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像準備過程において準備さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記２
次元検査画像と前記２次元参照画像との間の多次元空間
に対応する各画素における階調値の相関関係を算出する
相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された
多次元空間における階調値の相関関係と、前記２次元参
照画像内の各画素に対応する前記２次元検査画像内の画
素における階調値との対応関係を用いて、前記２次元検
査画像と前記２次元参照画像とを比較判定して欠陥また
は欠陥候補を検査する比較判定過程とを有することを特
徴とする欠陥検査方法である。

【０００９】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として準備する参照画像準備過程と、前記検査画像検出
過程において検出された２次元検査画像および／または
前記参照画像準備過程において準備された２次元参照画
像の内少なくとも一つの画像より、平均値特徴、テクス
チャ特徴、エッジ特徴、および検査画像と参照画像との
差画像の平均値特徴の何れか一つ以上の特徴画像を算出
し、この算出された特徴画像と前記２次元検査画像と前
記２次元参照画像との間の多次元空間に対応する各画素
における階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程
と、該相関関係算出過程で算出された多次元空間の階調
値の相関関係を用いて前記２次元参照画像内の各画素の
階調値を補正する参照画像補正過程と、前記２次元検査
画像と該参照画像補正過程で補正された２次元参照画像
とを比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する比較判
定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法であ
る。また、本発明は、被検査対象基板における検査部位
の外観を２次元検査画像として検出する検査画像検出過
程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有すること
が期待される参照部位の外観を２次元参照画像として準
備する参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程にお
いて検出された２次元検査画像および／または前記参照
画像準備過程において準備された２次元参照画像の内少
なくとも一つの画像より、平均値特徴、テクスチャ特
徴、エッジ特徴、および検査画像と参照画像との差画像
の平均値特徴の何れか一つ以上の特徴画像を算出し、こ
の算出された特徴画像と前記２次元検査画像と前記２次
元参照画像との間の多次元空間に対応する各画素におけ
る階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該
相関関係算出過程で算出された多次元空間の階調値の相
関関係を用いて、前記２次元検査画像内の各画素の階調
値を補正する検査画像補正過程と、該検査画像補正過程
で補正された２次元検査画像と前記２次元参照画像とを
比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する比較判定過
程とを有することを特徴とする欠陥検査方法である。

【００１０】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として準備する参照画像準備過程と、前記検査画像検出
過程において検出された２次元検査画像と前記参照画像
準備過程において準備された２次元参照画像とを比較判
定して欠陥候補部位を算出し、この算出された欠陥候補
部位から所望の欠陥候補部位を選択する欠陥候補部位選
択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２
次元検査画像または前記参照画像準備過程において準備
された２次元参照画像を複数の領域に分割し、該分割さ
れた領域毎に、前記欠陥候補部位選択過程で選択された
欠陥候補部位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を
示す欠陥候補参照画像との間の対応する各画素における
階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該相
関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関関係
と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記欠陥
候補検査画像の画素における階調値との対応関係を用い
て、少なくとも前記欠陥候補検査画像について調べて欠
陥候補について解析する解析過程とを有することを特徴
とする欠陥解析方法である。

【００１１】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として準備する参照画像準備過程と、前記検査画像検出
過程において検出された２次元検査画像と前記参照画像
準備過程において準備された２次元参照画像とを比較判
定して欠陥候補部位を算出し、この算出された欠陥候補
部位から所望の欠陥候補部位を選択する欠陥候補部位選
択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２
次元検査画像および／または前記参照画像準備過程にお
いて準備された２次元参照画像の内少なくとも一つの画
像より、平均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、お
よび検査画像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れ
か一つ以上の特徴画像を算出し、この算出された特徴画
像と前記欠陥候補部位選択過程で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の多次元空間に対応する各画素におけ
る階調値の相関関係を算出する相関関係算出過程と、該
相関関係算出過程で算出された多次元空間における階調
値の相関関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応
する前記欠陥候補検査画像の画素における階調値との対
応関係を用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像につ
いて調べて欠陥候補について解析する解析過程とを有す
ることを特徴とする欠陥解析方法である。

【００１２】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として作成する参照画像作成手段と、前記検査画像検出
手段において検出された２次元検査画像または前記参照
画像作成手段において作成された２次元参照画像をその
階調値のむらの発生度合いの異なる複数の領域に分割
し、該分割された領域毎に、前記２次元検査画像と前記
２次元参照画像との間の対応する各画素における階調値
の相関関係を算出する相関関係算出手段と、該相関関係
算出手段で算出された領域毎の階調値の相関関係と、前
記２次元参照画像内の各画素に対応する前記２次元検査
画像内の画素における階調値との対応関係を用いて、前
記２次元検査画像と前記２次元参照画像とを比較判定し
て欠陥または欠陥候補を検査する比較判定手段とを備え
たことを特徴とする欠陥検査装置である。また、本発明
は、被検査対象基板における検査部位の外観を２次元検
査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部
位と同一の回路パターンを有することが期待される参照
部位の外観を２次元参照画像として作成する参照画像作
成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２
次元検査画像と前記参照画像作成手段において作成され
た２次元参照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出
する欠陥候補部位算出手段と、前記検査画像検出手段に
おいて検出された２次元検査画像または前記参照画像作
成手段において作成された２次元参照画像を複数の領域
に分割し、該分割された領域毎に、前記欠陥候補部位算
出手段で算出された欠陥候補部位を示す欠陥候補検査画
像と欠陥候補部位を示す欠陥候補参照画像との間の対応
する各画素における階調値の相関関係を算出する相関関
係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された領域毎
の階調値の相関関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素
に対応する前記欠陥候補検査画像の画素における階調値
との対応関係を用いて、前記欠陥候補検査画像と前記欠
陥候補参照画像とを比較判定して欠陥を検査する比較判
定手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置であ
る。

【００１３】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として作成する参照画像作成手段と、前記検査画像検出
手段において検出された２次元検査画像および／または
前記参照画像作成手段において作成された２次元参照画
像の内少なくとも一つの画像より、平均値特徴、テクス
チャ特徴、エッジ特徴、および検査画像と参照画像との
差画像の平均値特徴の何れか一つ以上の特徴画像を算出
し、この算出された特徴画像と前記２次元検査画像と前
記２次元参照画像との間の多次元空間に対応する各画素
における階調値の相関関係を算出する相関関係算出手段
と、該相関関係算出手段で算出された多次元空間におけ
る階調値の相関関係と、前記２次元参照画像内の各画素
に対応する前記２次元検査画像内の画素における階調値
との対応関係を用いて、前記２次元検査画像と前記２次
元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を検査
する比較判定手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査
装置である。また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として作成する参照画像作成手段と、前記検査画像検出
手段において検出された２次元検査画像と前記参照画像
作成手段において作成された２次元参照画像とを比較判
定して欠陥候補部位を算出し、この算出された欠陥候補
部位から所望の欠陥候補部位を選択する欠陥候補部位選
択手段と、前記検査画像検出手段において検出された２
次元検査画像または前記参照画像作成手段において作成
された２次元参照画像を複数の領域に分割し、該分割さ
れた領域毎に、前記欠陥候補部位選択手段で選択された
欠陥候補部位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を
示す欠陥候補参照画像との間の対応する各画素における
階調値の相関関係を算出する相関関係算出手段と、該相
関関係算出手段で算出された領域毎の階調値の相関関係
と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記欠陥
候補検査画像の画素における階調値との対応関係を用い
て、少なくとも前記欠陥候補検査画像について調べて欠
陥候補について解析する解析手段とを備えたことを特徴
とする欠陥解析装置である。

【００１４】また、本発明は、被検査対象基板における
検査部位の外観を２次元検査画像として検出する検査画
像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有
することが期待される参照部位の外観を２次元参照画像
として作成する参照画像作成手段と、前記検査画像検出
手段において検出された２次元検査画像と前記参照画像
作成手段において作成された２次元参照画像とを比較判
定して欠陥候補部位を算出し、この算出された欠陥候補
部位から所望の欠陥候補部位を選択する欠陥候補部位選
択手段と、前記検査画像検出手段において検出された２
次元検査画像および／または前記参照画像作成手段にお
いて作成された２次元参照画像の内少なくとも一つの画
像より、平均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、お
よび検査画像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れ
か一つ以上の特徴画像を算出し、この算出された特徴画
像と前記欠陥候補部位選択手段で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の多次元空間に対応する各画素におけ
る階調値の相関関係を算出する相関関係算出手段と、該
相関関係算出手段で算出された多次元空間における階調
値の相関関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応
する前記欠陥候補検査画像の画素における階調値との対
応関係を用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像につ
いて調べて欠陥候補について解析する解析手段とを備え
たことを特徴とする欠陥解析装置である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明に係る半導体ウエハ等の被
検査対象基板の欠陥検査方法および欠陥検査装置並びに
欠陥検査システムの実施の形態について図面を用いて説
明する。ところで、半導体デバイスの近年の微細化に伴
い、微細な欠陥検出の実現が検査装置に要求されてい
る。画像処理によって欠陥を認識するためには、検出す
べき欠陥と同程度以上の解像度で画像撮像する必要があ
る。検出すべき欠陥とは、回路パターンの膨れや欠損と
いった回路パターン形成の不具合の他、回路パターンの
上部または下部に付着した異物などがある。画像の撮像
は、図１に示すように、ステージ１０２上に載置された
半導体ウエハ１０１の表面からの反射光やウエハ表面か
らの放射２次電子、反射電子などの強度をセンサ１０５
によって物理量として検出し、その強度をＡ／Ｄ変換部
１０６でＡ／Ｄ変換することによって階調値情報に変換
することにより行われるが、その反射光や２次電子等の
検出光の波長をλ、それらの検出光を結像するための対
物レンズ１０４の開口数をＮＡとすると、センサ（例え
ば１次元センサやＴＤＩイメージセンサ）１０５で撮像
される画像の解像度は、次に示す（数１）式で表わされ
る関数を有する。

【００１６】解像度 ∝ λ／（２×ＮＡ）（数１）上記（数１）式より、解像度を上げるためには、検出光
の波長λを小さな値にするか、もしくは開口数を上げる
ことが必要であることいえる。しかし、開口数を上げた
場合には、その焦点深度が浅くなる傾向があり、ウエハ
の微妙なそりの影響を受けて、画像がぼけて撮像される
恐れがあるため、検査装置への適用を考えた場合適当で
はない。よって、画像の解像度を上げるためには、検出
光の波長λを小さくすることが必要になる。検出光の波
長λを小さくするためには、照明光１０３として、短波
長の光を照射してもよいし、対物レンズ１０４を通して
検出される反射光の中から短波長成分のみをフィルタリ
ングした後に、これをセンサ１０５で検出しても良い。

【００１７】なお、半導体ウエハ１０１の検査では、検
出すべき欠陥の寸法が０．１μｍ程度以下であることか
ら、ここでいう短波長光とは、紫外線（波長が１００〜
４００ｎｍ）でよく、更に好ましくは例えば１７３ｎｍ
程度の波長を有するエキシマレーザ光やエキシマランプ
等の遠紫外線（３１４ｎｍよりも短い）がよい。

【００１８】しかし、短波長の光を検出して高解像度の
画像を撮像した場合、半導体デバイスの表面の薄膜によ
って生じる干渉の影響を受けるという問題がある。半導
体ウエハの表面にはさまざまな薄膜が形成されており、
正常に薄膜が形成されている場合であっても、その膜厚
を場所毎で比較すると、薄膜形成プロセスの様々な誤差
に起因して微妙な差異がある。短波長の光を検出する場
合、薄膜の膜厚とその波長が近接してくるため、膜厚の
微妙な変化分が、その波長に対して占める割合が増加す
る。そのため、微妙な膜厚の差異により、受ける干渉の
程度に大きな差が生じる。この影響は、半導体ウエハ上
のパターン検査を、検査部位と参照部位（例えば検査部
位に対して１チップ隣りの参照部位）の比較により行う
場合には、大きな問題となる。なぜなら、検査部位と参
照部位における薄膜の膜厚に差があるために、両者とも
正常にパターン形成されている場合であっても、図１に
示す検査画像データ１１０と参照画像データ１１１の階
調値に差が生じることになり、単純な比較方式では、正
常部位を欠陥部位と誤認識するからである。この、画像
内の階調値の差は、その画像がカラー画像である場合に
は、色むらとなって現れ、また画像が白黒画像であれ
ば、明るさむらとなって現れる。

【００１９】図３に短波長光を検出して撮像した検査画
像と参照画像の階調値の対応を示した散布特性図を載せ
る。この図によれば、図２に示した散布特性図と違い、
プロット点がｙ＝ｘの直線上に集中しておらず散在して
いることがわかる。これは、階調値むらの影響を受ける
ことにより、検査画像内の欠陥が存在しない部分の画素
であっても、その画素に対応する参照画像内の画素と階
調値が大きく異なる場合があるからである。検査画像内
の欠陥部位である部分の画素も、その階調値が対応する
参照画像内の画素の階調値と異なることから、欠陥部に
相当する画素と正常部に相当する画素のプロット点を、
ｙ＝ｘの直線からの距離等を用いて、弁別することは困
難であり、もしもそのような手法を用いた場合は、正常
な部位を誤って欠陥部位と判断してしまうことになる。

【００２０】そこで、本発明は、これらの階調値むらの
影響を受けることなく正確に欠陥を認識することのでき
る半導体ウエハ等の欠陥検査方法および欠陥検査装置で
ある。

【００２１】次に、本発明に係る半導体ウエハ等の被検
査対象基板の欠陥検査方法および欠陥検査装置の実施の
形態について説明する。まず、本発明に係る半導体ウエ
ハ等の欠陥検査方法および欠陥検査装置の第１の実施例
について図１を用いて説明する。即ち、半導体ウエハ１
０１などでは、一枚の基板上に、設計上同一の半導体回
路パターンを有する多数のチップが配列されている。ま
た、半導体ウエハ１０１がメモリ製品である場合には、
各チップの内部には、設計上同一の形状を持つメモリセ
ルが２次元上に規則正しく配列されている。このよう
に、半導体ウエハ１０１にチップとして形成される半導
体デバイスでは、その部位例えば、被検査対象がメモリ
製品である場合、メモリセル部であるか配線部であるか
といった部位ごとで形成される回路パターンの種類が異
なる。また、被検査対象がシステムＬＳＩ製品である場
合、各種メモリ部と、各種ロジック部とで構成され、そ
れぞれ回路パターンの種類が異なることになる。

【００２２】また、半導体ウエハ１０１上に形成される
薄膜の膜厚はその下地にある回路パターンの種類に影響
される。そこで、本発明は、これから、薄膜の膜厚の状
態とその回路パターンの種類との間には相関関係がある
と考えることができ、膜厚の変動の状態と干渉の程度に
も相関があることから、回路パターンの種類と階調値む
らの間に相関があると着目して創成したものである。

【００２３】そこで、まず、ステージ１０２上に載置さ
れた半導体ウエハ１０１に対して短波長の照明光（例え
ば紫外光）１０３を斜め方法（暗視野照明）もしくは垂
直方向（明視野照明）から照射し、対物レンズ１０４で
結像されたパターン像を１次元センサやＴＤＩセンサ１
０５で撮像して画像信号に変換され、この変換された画
像信号がＡ／Ｄ変換部１０６で階調値を示すデジタル画
像信号に変換される。そして、位置合わせ部１０８にお
いて、Ａ／Ｄ変換部１０６から得られる検査画像データ
１１０と１チップ分遅延メモリ１０９で１チップ分遅延
された参照画像データ１１１との間の位置ずれ量を画素
単位もしくは画素単位以下で検出し、この検出された位
置ずれ量に基いて検査画像データ１１０と参照画像デー
タ１１１との間において位置ずれが補正されて出力され
る。統計的特徴量算出部１２０において、位置合わせさ
れた参照画像階調値データ１１３または検査画像階調値
データ１１２を基に、図５に示すように局所領域５０１
（図５ではセンサ１０５の長さに対して２分した実施例
を示す。）毎に切り出し、この切り出された領域毎に参
照画像または検査画像の階調値データについて統計的特
徴量を計算し、それらの値が近いものを同一種類のパタ
ーンが形成された領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・として分
割して認識する（図７におけるステップＳ７１）。とこ
ろで、検出すべき欠陥の寸法が０．１μｍ程度以下であ
ることから、半導体ウエハ１０１上で０．２μｍ程度以
下の画素サイズで検出する必要があり、１次元センサま
たはＴＤＩセンサ１０５の視野は、図５に示すように、
半導体ウエハ１０１上に形成された各チップについて所
定の幅でもってステージ走査に基いて走査されることに
なる。

【００２４】図４では、統計的特徴量算出部１２０が参
照画像階調値データ１１３を用いてこの処理を行った一
実施例を示したものである。統計的特徴量算出部１２０
は、メモリセル部４０２と配線部４０３が撮像されてい
る参照画像データ４０１（１１３）に対し、その各画素
の上下左右方向のある範囲を近傍エリアと定義し、各画
素について、その近傍エリアの階調値の平均値を計算す
る。今、一実施例として、参照画像データ４０１中のメ
モリセル部４０２においては、その階調値の平均値が小
さく、配線部４０３では平均値が大きい場合を仮定し、
その平均値を画像階調値として表現したものを平均値画
像４０４と呼ぶこととすると、平均値画像４０４におい
ては、メモリセル部４０２と配線部４０３とがそれぞ
れ、平均小エリア４０５と、平均値大エリア４０６の、
異なる階調値で表される別領域として認識することがで
きる。そして、統計的特徴量算出部１２０は、この平均
値画像４０４のそれぞれの領域に対応する検査画像デー
タ５０１（１１２）の領域を求めることで、検査画像デ
ータ５０１（１１２）からの分割された複数個の画素群
からなる領域を認識することができる。ところで、図４
では、統計的特徴量算出部１２０における領域分割手法
の実施例として、平均値画像を扱ったが、これはその他
の方法を用いて分割してもかまわない。その他の例とし
ては、例えば類似する回路パターンを認識する手法とし
て知られるテクスチャ解析や、テキスチャ解析よりもハ
ードウェア化が容易であり同様の効果が期待できるエッ
ジ画像解析、あるいは参照画像と検査画像の差の平均値
画像等、様々な手法が適用可能であり、またこれらのコ
ンビネーションを適用することも可能である。また、本
実施例では、参照画像のみを用いて領域分割を行った
が、これに限定されることなく、検査画像のみから、も
しくは両者を用いて処理を行っても良い。

【００２５】そこで、統計的特徴量算出部１３０は、パ
ターンの種類の異なる複数個の画素群からなる領域Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・に分割する指令１３１を、選択回路
１３２、１３３に与え、選択回路１３２では１チップ分
遅延メモリ１１４で１チップ分遅延された検査画像デー
タ（ｙ）１１６に対して上記指令１３１に基いて複数個
の画素群からなる領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、・・・に分割し
て同一種類のパターンで示される領域毎に設けられた画
像メモリ１３４ａ〜１３４ｎに記憶させ、選択回路１３
３では１チップ分遅延メモリ１１５で１チップ分遅延さ
れた参照画像データ（ｘ）１１７に対して上記指令１３
１に基いて複数個の画素群からなる領域Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄ、・・・に分割して同一種類のパターンで示される領
域毎に設けられた画像メモリ１３５ａ〜１３５ｎに記憶
させる。演算部１３６は、分割された画素群からなる領
域毎に記憶された画像メモリ１３４ａと画像メモリ１３
５ａ、画像メモリ１３４ｂと画像メモリ１３５ｂ、・・
・画像メモリ１３４ｎと画像メモリ１３５ｎ同士におい
て、対応する画素同士の階調値（画素値）の相関関係
［ｙ＝ｆａ（ｘ）、ｆｂ（ｘ）、〜、ｆｎ（ｘ）］、即
ち、階調値むらの発生程度を算出し（図７に示すステッ
プＳ７２）、分割された画素群からなる領域毎の各相関
関係テーブル（検査画像の画素値（ｙ）と参照画像の画
素値（ｘ）との散布特性テーブルｙ＝ｆ（ｘ））１３７
ａ〜１３７ｎに記憶させる。図６（ａ）には、視野内に
メモリセル部５０２と配線部５０３が含まれる検査画像
データ５０１を示し、図６（ｂ）にはメモリセル部５０
２における検査画像データ５０１（１１６）の画素値
（画素階調値）（ｙ）と参照画像データ４０１（１１
７）の画素値（画素階調値）（ｘ）の散布特性図５０５
を示し、図６（ｃ）には配線部における検査画像データ
５０１（１１６）の画素値（ｙ）と参照画像データ４０
１（１１７）の画素値（ｘ）の散布特性図５０６を示
す。検査画像データ５０１においては、セル部と配線部
に、欠陥部５０４が存在するものとする。

【００２６】図６（ｂ）に示す如く参照画像データと検
査画像データとの相関関係を示す散布特性図５０５は、
メモリセル部についてであり、その階調値むらは小さい
ものの、そのむらの発生程度が検査画像データの階調値
（ｙ）と強い相関（ｙ＝ｘ）を持つという傾向を持つ。
なお、５０７は、メモリセル部において発生した欠陥部
位についての画素のプロット点である。

【００２７】図６（ｃ）に示す如く参照画像データと検
査画像データとの相関関係を示す散布特性図５０６は、
配線部についてであり、その階調値むらは大きいもの
の、そのむらの発生程度が検査画像データの階調値
（ｙ）に対して無関係であるという傾向を持つ。このよ
うに配線部の場合、表面の膜厚の変動に伴って、参照画
像データ（ｘ）において階調値が大きくなっても、検査
画像データ（ｙ）においては階調値がそれほど大きくな
らず、ｙ＝ｘから大きく外れることになる。なお、５０
８は、配線部において発生した欠陥部位についての画素
のプロット点である。以上説明したように、欠陥がある
ことによって生じる、検査画像データ（ｙ）と参照画像
データ（ｘ）での階調値の違いは、膜厚の変動による干
渉の結果で生じる検査画像データと参照画像データとで
の階調値の違いと異なる性質を示すため、欠陥部位につ
いての画素のプロット点５０７、５０８は、それぞれの
散布図上において、欠陥部位でない画素のプロット点か
ら離れた位置にプロットされる。

【００２８】そこで、閾値設定部１３８は、検査画像デ
ータ内のある画素が欠陥部位を表しているかを判定する
ためには、判定しきい値を、分割された画素群からなる
領域毎の各相関関係テーブル１３７ａ〜１３７ｎに記憶
された欠陥部位でない画素の散布特性図（相関関係テー
ブル）上のプロット点を用いて設定する。この判定しき
い値は、分割された画素群からなる領域毎の、例えば、
各散布特性図（相関関係テーブル）１３７ａ〜１３７ｎ
上において、参照画像データでの階調値（ｘ）毎に、プ
ロットされる点の検査画像データの階調値（ｙ）の平均
値（ｙ_mean（ｘ））を求め、その平均値（ｙ
_mean（ｘ））に対し、ある一定の値（Ｔｈ）を加減して
求めることが出来る（図７に示すステップＳ７３）。な
お、ある一定の値（Ｔｈ）としては、参照画像データの
階調値（ｘ）に応じて変化させてもよい。従って、閾値
設定部１３８は、１チップ分遅延画像メモリ１１９から
得られて入力される分割された画素群からなる領域を示
す信号１４０に基づく領域毎に参照画像階調値データ
（ｘ）１２１に応じて設定される判定しきい値（ｙ_mean
（ｘ）±Ｔｈ）１４１を画像比較部１２４に入力する。
なお、判定しきい値の設定を閾値設定部１３８で行わず
に、演算部１３６によって、分割された画素群からなる
領域毎の各相関関係テーブル１３７ａ〜１３７ｎに記憶
された欠陥部位でない画素の散布特性図（相関関係テー
ブル）を基に実行してもよい。

【００２９】１チップ分遅延画像メモリ１１８および１
１９の各々は、判定しきい値を設定できるまでの期間、
検査画像データ１１６および参照画像データ１１７並び
に分割された画素群からなる領域を示す信号１３１を１
チップ分遅延させるためのメモリである。このように、
閾値設定部１３８もしくは画像比較部１２４は、１チッ
プ分遅延画像１１９から得られる分割された画素群から
なる領域を示す信号１４０に基いて、検査画像データ内
の各画素が、分割された画素群からなる領域の何れに属
するかを算出することになる（図７に示すステップＳ７
４）。従って、画像比較部１２４において、分割された
画素群からなる領域毎における参照画像データの階調値
（ｘ）１２１に応じて設定される判定しきい値（ｙ_me _an
（ｘ）±Ｔｈ）１４１に基いて、１チップ分遅延メモリ
１１６から出力される検査画像データの階調値（ｙ）１
２０と比較され、検査画像データの階調値（ｙ）１２０
が判定しきい値（ｙ_mean（ｘ）±Ｔｈ）１４１より外れ
た場合欠陥部位であると判定され（図７に示すステップ
Ｓ７５）、欠陥または欠陥候補としてその概略位置座標
とその欠陥候補を示す検査画像データ１２０および必要
に応じてその欠陥候補を示す参照画像データ１２１が欠
陥認識部１２５に入力される。即ち、画像比較部１２４
は、上記ステップＳ７４において算出された分割された
画素群からなる領域毎における散布特性図（相関関係テ
ーブル）上において、参照画像データ１２１の階調値
（ｘ）を基に、上記判定しきい値（ｙ_mean（ｘ）±Ｔ
ｈ）より遠い部分に検査画像データの階調値（ｙ）とし
てプロットされた点を欠陥部位または欠陥候補部位であ
ると判定するとすれば良いことになる。

【００３０】一実施例として、図６（ｂ）に示す如く、
メモリセル部の領域における散布特性図５０５に対する
判定しきい値は５０９で示され、図６（ｃ）に示す如
く、配線部の領域における散布特性図５０６に対する判
定しきい値は５１０で示される。この判定しきい値は、
例えば、散布特性図５０５、５０６上において参照画像
データの階調値毎に、プロットされる点の検査画像デー
タの階調値（ｙ）の平均値（ｙ_mean（ｘ））を求め、そ
の平均値（ｙ_mean（ｘ））に対し、ある一定の値（Ｔ
ｈ）を加減してもとめることが出来る。画像比較部１２
４において検査画像データ１２０内の各画素が欠陥また
は欠陥候補で否かを判定するためには、予め、閾値設定
部１３８または演算部１３６において上記の考えにより
各画像群からなる領域に対して、欠陥判定しきい値（ｙ
_mean（ｘ）±Ｔｈ）を計算しておき（図７に示すステッ
プＳ７３）、次に、画像比較部１２４は、その画素がど
の画素群からなる領域に属するか判定し（図７に示すス
テップＳ７４）、含まれると判断された画素群からなる
領域の散布特性図上において参照画像データ１２１の階
調値（ｘ）を基にプロットされる点における検査画像デ
ータの階調値（ｙ）と上記判定しきい値（ｙ_mean（ｘ）
±Ｔｈ）との比較を行うことで実現することができる
（図７に示すステップＳ７５）。

【００３１】以上のフローを説明したのが、図７であ
る。先ず、統計的特徴量算出部１３０において算出され
る特徴量を基に選択回路１３２および１３３を選択する
ことにより、検査画像１１６および参照画像１１７をそ
のパターンの異なる複数個の画素群からなる領域に分割
する（ステップＳ７１）。そして、演算部１３６におい
て、分割された各領域毎に、検査画像データ１１６と参
照画像データ１１７との相関関係［ｙ＝ｆａ（ｘ）、ｆ
ｂ（ｘ）、〜、ｆｎ（ｘ）］を算出し（ステップＳ７
２）、相関関係テーブル１３７ａ〜１３７ｎに記憶す
る。次に、閾値設定部１３８は、これら相関関係テーブ
ル１３７ａ〜１３７ｎを用いて、その領域において、欠
陥または欠陥候補を判定するための判定しきい値（ｙ
_mean（ｘ）±Ｔｈ）を計算する（ステップＳ７３）。次
に、画像比較部１２４は、検査画像データ１２０内の各
画素について、該画素がどちらの領域に含まれるかを、
１チップ分遅延画像１１９から得られる分割された画素
群からなる領域を示す信号１４０を基に算出する（ステ
ップＳ７４）。最後に、画像比較部１２４は、検査画像
データ１２０内の各画素について、その画素についての
検査画像データ１２０と参照画像データ１２１との対応
と、上記ステップＳ７４において算出された分割された
画素群からなる領域毎に求めた判定しきい値（ｙ
_mean（ｘ）±Ｔｈ）１４１と比較することにより、欠陥
または欠陥候補の判定を行う（ステップＳ７５）。

【００３２】以上説明したように、検査画像データと参
照画像データの間に階調値のむらがある場合でも、画像
比較部１２４において正しく欠陥または欠陥候補を判定
することができる。なお、上記説明では、検査画像デー
タ１１６および／または参照画像データ１１７を、統計
的特徴量算出部１３０において算出された特徴量として
の平均値の大小に基いて選択回路１３２、１３３で平均
値の大きい領域と平均値の小さい領域との２つに分けて
いたが、この領域の数は、必ずしも２つに限定されるわ
けではない。更に、欠陥認識部１２５は、画像比較部１
２４から入力される欠陥または欠陥候補としての概略位
置座標とその欠陥候補を示す検査画像データ１２０およ
び必要に応じてその欠陥候補を示す参照画像データ１２
１を基に、欠陥または欠陥候補についての特徴量（例え
ば、欠陥または欠陥候補の面積、重心位置、各軸方向の
長さ、軸心のベクトル、階調値による体積）が算出さ
れ、概略位置座標と共に出力される。これら欠陥の特徴
量からは欠陥の発生原因別に分類することも可能であ
る。また、欠陥候補の特徴量（例えば大きさを示す面
積）から虚報を取り除くことも可能となる。

【００３３】次に、本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥
検査方法および欠陥検査装置の第２の実施例について説
明する。図８は、本発明に係る半導体ウエハの欠陥検査
方法および欠陥検査装置の第２の実施例の構成を示した
図である。即ち、検査画像の回路パターンが場所により
連続的に変化する場合には、上記第１の実施例のように
離散的に領域を分割するのではなく、統計的特徴量算出
部１３０において各回路パターンを表す特徴量（例えば
平均値画像データ（ｚ））１３１’を連続量として捕ら
え、演算部１３６’において図９に示す検査画像データ
１１６の階調値（ｙ）、参照画像データ１１７の階調値
（ｘ）、平均値画像データ１３１’の階調値（ｚ）の３
次元空間における各画素をプロットして相関関係テーブ
ル１３７’を作成し、閾値設定部１３８’において、３
次元の相関関係テーブル１３７’を用いて、平均値画像
データ１３１’の階調値（ｚ）および参照画像データ１
１７の階調値（ｘ）に応じた欠陥または欠陥候補を判定
するための判定しきい値（ｙ_mean（ｘ）±Ｔｈ）を計算
する。なお、上記３次元の相関関係テーブル１３７’
は、平均値画像データ１３１’の階調値（ｚ）が小さい
ところで断面すると例えばメモリセル部が対応し、図６
（ｂ）に示す散布特性図５０５が得られ、平均値画像デ
ータ１３１’の階調値（ｚ）が大きいところで断面する
と例えば配線部が対応し、図６（ｃ）に示す散布特性図
５０６が得られる。

【００３４】そして、画像比較部１２４’において、１
チップ分画像メモリ１１８から得られる対応する画素に
おける検査画像データの階調値（ｙ）が、１チップ分遅
延画像メモリ１４２から得られる対応する画素における
平均値画像データ１４３の階調値（ｚ）および１チップ
分遅延画像メモリ１１９から得られる対応する画素にお
ける参照画像データ１２１の階調値（ｘ）に応じて設定
された判定しきい値外の場合、欠陥または欠陥候補とし
て判定することになる。即ち、画像比較部１２４’は、
上記３次元空間において、欠陥が存在しない場合でのプ
ロット点のまとまりに対し、孤立して存在するプロット
点を欠陥または欠陥候補として認識することが可能とな
る。この第２の実施例の場合でも、閾値設定部１３８’
における各プロット点が欠陥であるかの判定しきい値の
算出は、先に延べた第１の実施例の手法と同様に行うこ
とができる。このように、第２の実施例の場合は、第１
の実施例における分割された領域データの代わりに、統
計的特徴量算出部１３０から連続的に得られる平均値画
像データ１４３の階調値（ｚ）を用いた３次元空間によ
って構成される。他の構成は、第１の実施例と同様にな
る。

【００３５】次に、本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥
検査方法および欠陥検査装置の第３の実施例について説
明する。図１０は、本発明に係る半導体ウエハの欠陥検
査方法および欠陥検査装置の第３の実施例の構成を示し
た図である。第１の実施例においては、演算部１３６が
画素群からなる各領域において、検査画像データと参照
画像データの相関関係を計算した後、閾値設定部１３８
でその対応関係に応じて、欠陥判定しきい値（ｙ
_mean（ｘ）±Ｔｈ）を参照画像データの階調値（ｘ）毎
に設定しているが、この第３の実施例は、演算部１３６
において算出された検査画像データと参照画像データの
相関関係を示した散布特性図（相関関係テーブル）１３
７ａ〜１３７ｎに基いて、補正回路１４５は検査画像デ
ータ１２０内の各画素について、検査画像データ１２０
と参照画像データ１２１の相関関係が、ｙ＝ｘもしく
は、その他の直線もしくは曲線等に重なるように、検査
画像データ１２０、参照画像データ１２１のいずれかも
しくは両方の階調値（ｙ）（ｘ）を補正し、画像比較部
１２４において補正された検査画像データ１４６と参照
画像データ１２１とで差画像処理をすることにより欠陥
または欠陥候補の判定を行うことが可能である。図１０
においては、補正回路１４５において、検査画像データ
１２０と参照画像データ１２１の相関関係が、ｙ＝ｘも
しくは、その他の直線もしくは曲線等に重なるように、
検査画像データ１２０を、参照画像データ１２１の階調
値（ｘ）に応じて補正するように構成したが、検査画像
データ１２０、参照画像データ１２１のいずれかもしく
は両方の階調値（ｙ）（ｘ）を補正するように構成して
もよい。この第３の実施例の場合は、第１の実施例にお
ける判定しきい値（ｙ_mean（ｘ）±Ｔｈ）を参照画像デ
ータの階調値（ｘ）に応じて設定したのに対して、分割
された各領域毎に得られる例えば検査画像データ［ｙ＝
ｆａ（ｘ）、ｆｂ（ｘ）、・・・ｆｎ（ｘ）］を上記相
関関係テーブル１３７ａ、１３７ｂ、・・・１３７ｎに
基いて補正し、判定しきい値を±Ｔｈの一定にしたもの
である。当然、画像比較部１２４において差画像の絶対
値をとる場合には、判定しきい値はＴｈとなる。

【００３６】以上説明したように上記第１〜第３の実施
例によれば、検査画像データ１２０と参照画像データ１
２１の間で階調値のむらがある場合でも、この階調値む
ら補正を用いて検査することにより正確に欠陥または欠
陥候補を検出することができる。特に、画像比較部１２
４において、検査画像データ１２０と参照画像データ１
２１とを常に１チップだけ隣り合った部位についてそれ
ぞれ画像化して比較している。これは、半導体ウエハに
はそりなどが生ずる場合があり、そのそりが起因して、
半導体ウエハ１０１の周辺部と中心部では、薄膜の膜厚
に影響が見られるおそれがあり、できるだけ近接した部
位を参照画像として用いることにより誤検出を減らすよ
うに構成している。

【００３７】しかし、上記第１〜第３の実施例に記載し
たように階調値むら補正を用いて検査を行なえば膜厚変
動による虚報を低減できるため、参照画像データとして
用いるのは、検査部位の隣接チップの部位に限られな
い。即ち、図１１に示すように、切替手段１５１を画像
メモリ１５０に接続し、例えば、半導体ウエハ１０１か
ら任意に選択した１チップ分の画像の全てを、１次元セ
ンサやＴＤＩセンサ等のセンサ１０５で撮像し、これを
手本画像データ（参照画像データ）１１１として画像メ
モリ１５０に登録しておき、半導体ウエハ１０１上の全
ての部位の検査では、切替手段１５１を位置あわせ部１
０８に切り替えて検査画像データ１１０を得、位置あわ
せ部１０８において検査画像データ１１０と手本画像デ
ータ（参照画像データ）１１１とを画素単位以下まで位
置合わせし、その後上記第１〜第３の実施例で説明した
ように、検査画像データ１１０と手本画像データ（参照
画像データ）１１１とを比較して検査することが可能に
なる。また、図１１に示す実施例の拡張として、１枚の
半導体ウエハから手本画像データを得るのではなく、そ
の製品のある工程の半導体ウエハに対してセンサ１０５
で撮像し、この撮像された手本画像データを切替手段１
５１で接続された画像メモリ１５０に登録することによ
り一度手本画像データ（参照画像データ）１１１を得、
その手本画像データ１１１を、その製品のその工程の他
の半導体ウエハに対して使用することにより、検査時に
参照画像データを撮像する必要がなくなり、検査速度の
向上が図れる上、検査装置の処理回路を単純化するとが
できるなどの利点がある。

【００３８】次に、本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥
検査システムの実施の形態について図１２を用いて説明
する。欠陥検査システムの実施の形態は、上記説明した
構成の半導体ウエハ等の欠陥検査装置Ａ７０１およびＢ
７０２をネットワーク７０３を介して接続して構成され
る。端末７０５は、欠陥検査装置Ａ７０１の欠陥認識部
１２５から得られる欠陥または欠陥候補に関する情報
（例えば、欠陥の大きさ、欠陥の位置等の情報）に基
に、欠陥検査装置Ｂ７０２で検査すべき欠陥候補を選択
して入力するためのものである。当然、端末７０５は、
表示手段を備え、該表示手段に欠陥検査装置Ａ７０１の
欠陥認識部１２５で認識される検査結果の情報を表示
し、欠陥検査装置Ｂ７０２で検査すべき欠陥候補を選択
して入力できるように構成しても良い。記憶装置７０４
は、欠陥検査装置Ａ７０１の欠陥認識部１２５から得ら
れる欠陥候補に関する情報（欠陥データベース）等を記
憶するように構成されている。

【００３９】従って、上記構成において、半導体ウエハ
の検査を欠陥検査装置Ａ７０１により行ない、その欠陥
部位の候補を検出する。この欠陥検査装置Ａ７０１での
検査結果の情報は、直接欠陥検査装置Ｂ７０２に転送さ
れてもよいし、ネットワーク７０３に接続された記憶装
置（欠陥データベース）７０４に蓄積された後に、欠陥
検査装置Ｂ７０２に送られても良い。そして、欠陥検査
装置Ｂ７０２は、上記欠陥検査装置Ａ７０１で検出され
た欠陥候補から、任意に選択された欠陥候補のみに対し
て検査を行なう。ところで、欠陥検査装置７０１で検出
される欠陥候補から、欠陥検査装置７０２で検査される
欠陥を選択する方法としては、欠陥検査装置７０１での
検査結果、例えば欠陥候補の大きさ（面積）であると
か、欠陥候補の位置など元に自動で決めても良いし、ネ
ットワーク７０３に接続された端末７０５から、選択す
べき欠陥候補を明示して入力することにより欠陥検査装
置７０２に与えても良い。

【００４０】図１２に示す実施の形態では、欠陥検査装
置Ｂ７０２としては、照明光として短波長の光を用い、
かつ、図７に示した階調値むらを認識して欠陥を検出す
る機能が必須であるが、欠陥検査装置Ａ７０１として
は、短波長の照明光や、階調値むらを認識して欠陥を検
出する機能は必ずしも必須ではない。これは、欠陥検査
装置Ａ７０１により検出した欠陥候補の中に誤認識が含
まれていても、欠陥検査装置Ｂ７０２により、それらの
候補から真の欠陥を検出することが可能であるからであ
る。この様に、欠陥検査装置Ａ７０１に階調値むらを認
識し欠陥を検出する機能をつけない場合、欠陥検査装置
Ａ７０１は、高速で検査を行なえるという利点があるほ
か、既存の欠陥検査装置を用いることができるという利
点がある。また、欠陥検査装置Ａ７０１およびＢ７０２
において、例えば短波長の検出光で画像を撮像し、図６
に示した手法を用いて欠陥検査を行なう場合であって
も、欠陥検査装置Ａ７０１と欠陥検査装置Ｂ７０２で使
用する照明光の波長や撮像倍率などの検査条件、欠陥判
定のしきい値等を異なる値に設定することも実現でき
る。この場合でも、欠陥検査装置Ａ７０１およびＢ７０
２において、異なる条件で欠陥検出を行なうことがで
き、欠陥検査装置Ａ７０１において欠陥候補を検出し、
その候補に対してのみ欠陥検査装置Ｂ７０２で検査する
という目的を達成することができる。

【００４１】次に、本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥
検査装置の他の実施の形態について図１３を用いて説明
する。図１３では、一つの欠陥検査装置内に、欠陥検査
部α８０１と欠陥検査部β８０２とを有して構成され
る。本実施の形態では、例えば短波長の検出光からの検
査画像データ１１０および参照画像データ１１１を得、
まず、それらを欠陥検査部α８０１において比較し、そ
の差異がある部分を欠陥候補として検出する。この欠陥
検査部α８０１の第１の実施例８０１’は、図１４に示
す如く位置あわせ部１０８で位置合わせされた検査画像
データ１１２と参照画像データ１１３との差画像をと
り、この差画像が判定しきい値Ｔｈ１を越えたとき欠陥
候補として欠陥候補の検査画像データ１６１および欠陥
候補の参照画像データ１６２を出力する画像比較部１６
０と、該画像比較部１６０において判定された欠陥候補
の全てもしくは選択されたものの欠陥候補の検査画像デ
ータ１６１および欠陥候補の参照画像データ１６２の各
々を記憶して遅延させる画像メモリ１６３、１６４とに
よって構成される。なお、画像比較部１６０は、判定し
た欠陥候補の中から任意の欠陥候補を選択することも可
能に構成されている。そして、画像メモリ１６３、１６
４の各々から出力される欠陥候補の検査画像データ１６
１および欠陥候補の参照画像データ１６２の各々が欠陥
検査部β８０２’の選択回路１３２、１３３の各々に入
力されることになる。なお、図１４に示す欠陥検査部β
８０２’の構成は、図１に示す欠陥検査装置の第１の実
施例の場合を示す。しかし、この欠陥検査部β８０２’
の構成は、図８に示す欠陥検査装置の第２の実施例でも
良く、また図１０に示す欠陥検査装置の第３の実施例で
も良い。

【００４２】また、欠陥検査部α８０１の第２の実施例
８０１”は、図１５に示す如く位置あわせ部１０８で位
置合わせされた検査画像データ１１２および参照画像デ
ータ１１３の各々を遅延させるための遅延画像メモリ１
７０および１７１と、該遅延画像メモリ１７０および１
７１の各々から出力される検査画像データ１７２と参照
画像データ１７３との差画像をとり、この差画像が閾値
設定回路１７５において設定された判定しきい値Ｔｈ２
を越えたとき欠陥候補として欠陥候補の検査画像データ
１７７および欠陥候補の参照画像データ１７８を出力す
る画像比較部１７４とによって構成される。閾値設定部
１７５は、例えば統計的特徴量算出部１３０から得られ
る半導体ウエハ上における各領域毎に得られる平均的な
特徴量（例えば階調値）１７６に応じて判定しきい値Ｔ
ｈ２を設定するものである。なお、画像比較部１７４
は、判定した欠陥候補の中から任意の欠陥候補を選択す
ることも可能に構成されている。そして、画像比較部１
７４において判定された欠陥候補の全てもしくは選択さ
れたものの欠陥候補の検査画像データ１７７および欠陥
候補の参照画像データ１７８の各々が欠陥検査部β８０
２”の選択回路１３２、１３３の各々に入力されること
になる。なお、図１５に示す欠陥検査部β８０２”の構
成は、図１に示す欠陥検査装置の第１の実施例の場合を
示す。しかし、この欠陥検査部β８０２”の構成は、図
８に示す欠陥検査装置の第２の実施例でも良く、また図
１０に示す欠陥検査装置の第３の実施例でも良い。

【００４３】以上説明したように、欠陥検査部α８０１
での検査結果は、欠陥候補情報８０３として、欠陥検査
部β８０２に送られる。欠陥候補情報８０３としては、
欠陥番号や、欠陥位置、欠陥サイズ等、欠陥検査部８０
１によって得られる全ての情報を意味する。図１４およ
び図１５に示す実施例の場合には、欠陥検査部８０
１’、８０１”からは特定された欠陥候補情報８０３を
含む検査画像データ１６５、１７７および参照画像デー
タ１６６、１７８が欠陥検査部８０２’、８０２”に送
られることになる。そして、欠陥検査部β８０２では、
欠陥候補情報８０３を元に、それらの全てもしくはそれ
らから任意に選択した欠陥候補に限り、図７に示した手
法を用いて、検査画像データと参照画像データとでの階
調値むらの影響を受けることなく、画像比較部１２４に
おいて欠陥判定を行うことができる。この場合、欠陥検
査部８０２での処理に用いる検査画像データと参照画像
データは、欠陥検査部８０１での処理に用いられものと
同一であっても、また別個に撮像したものであってもよ
いが、同一の画像を用いれば、画像を再撮像する必要が
無いため、検査のスループットを高めることができる。
一方、検査装置内に、欠陥検査部８０２のための欠陥撮
像系を別個に設け、欠陥検査部８０２では専用の撮像系
によって撮像された検査画像と参照画像を用いることと
すれば、例えば、欠陥検査部８０２の検査画像及び参照
画像の撮像倍率を、その欠陥の種類が特定できる程度に
撮像できる程度の高い倍率に設定しておくなどにより、
欠陥検査部８０１においては不可能な詳細な欠陥原因の
特定などを、欠陥検査部８０２において行なうことが可
能となる。この場合は、欠陥検査部８０２では、階調値
むらを補正して欠陥を抽出するだけでなく、その欠陥の
原因などを、その画像から推定する機能を持たせること
ができる。その場合は、あらかじめ他のデータベースに
蓄えられた欠陥の情報をネットワークなどを経由して入
手し、その情報を用いてその欠陥の発生原因を推定する
ことを行っても良い。

【００４４】また、欠陥検査部８０２における検査を、
欠陥検査部８０１で行なわれる処理の速度と同等で実現
すれば、欠陥検査部８０１で検出される欠陥候補全て
を、欠陥検査部８０２の検査対象としても全体の検査ス
ループットが欠陥検査部８０２により影響されることは
ない。また、欠陥検査部８０１と欠陥検査部８０２で処
理速度に差がある場合、たとえば、欠陥検査部８０１で
の処理を高速なハードウェア回路で、欠陥検査部８０２
での検査をソフトウェアで実現した場合には、欠陥検査
部８０１で検出された欠陥候補から任意に選択した部位
に対してのみ欠陥検査部８０２での処理を行なえば、全
体の検査スループットに与える影響を低減することがで
きる。欠陥候補からの選択方式としては、例えば、欠陥
検査部８０１で検出された欠陥部位の面積がある基準値
より大きいもののみを選択して欠陥検査部８０２で検査
することにより実現することができる。

【００４５】また、本実施の形態において、欠陥検出部
８０２のみに図７に示した階調値むらに影響されない欠
陥検出手法を用いる必要はなく、欠陥検査部８０１及び
８０２において異なる条件で階調値むら補正を用いた欠
陥検出を行なっても、欠陥検査部８０１において欠陥候
補を検出し、その候補に対してのみ欠陥検査部８０２で
検査するという、目的を達成することができる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、半導体ウエハ等の被検
査対象基板上の検査部位を撮像した検査画像と、検査部
位と同一の回路パターンを有することが期待される部位
を撮像した参照画像との間で、明るさむら等がある場合
でも、誤認識を生じることなく、高信頼度で欠陥または
欠陥候補を検査もしくは解析することができる効果を奏
する。また、本発明によれば、半導体ウエハ等の被検査
対象基板上の微細な欠陥を検査するために短波長の照明
光を用いた場合でも、誤認識を生じることなく、高信頼
度で欠陥または欠陥候補を検査もしくは解析することが
できる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査装置の
第１の実施例を示す構成図である。

【図２】検査画像と参照画像の階調値の対応を示した図
である。

【図３】短波長の検出光から得た検査画像と参照画像の
階調値の対応を示した図である。

【図４】本発明に係る参照画像データを複数の画素群か
らなる領域に分割する実施例を説明するための図であ
る。

【図５】本発明に係る様々な種類の回路パターンが形成
されたチップが配列されている半導体ウエハ上をセンサ
によって走査撮像していく状態を説明するための図であ
る。

【図６】本発明に係るメモリセル部での検査画像データ
（ｙ）と参照画像データ（ｘ）との相関関係、および配
線部での検査画像データ（ｙ）と参照画像データ（ｘ）
との相関関係を用いた欠陥検査手法を説明するための図
である。

【図７】本発明に係る欠陥検査手法の処理フローを示し
た図である。

【図８】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査装置の
第２の実施例を示す構成図である。

【図９】本発明に係る特徴画像データ（例えば平均値画
像データ）（ｚ）と検査画像データ（ｙ）と参照画像デ
ータ（ｘ）との間の多次元空間（例えば３次元空間）に
対応する各画素における階調値の相関関係を説明するた
めの図である。

【図１０】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査装置
の第３の実施例を示す構成図である。

【図１１】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査装置
において、参照画像データを取得（準備）するための第
１〜第３の実施例と異なる構成を示す図である。

【図１２】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査シス
テムの実施の形態を説明するための図である。

【図１３】本発明に係る半導体ウエハ等の欠陥検査装置
の他の実施の形態を示す概略構成図である。

【図１４】図１３に示す構成を具体的に示した第１の実
施例の構成図である。

【図１５】図１３に示す構成を具体的に示した第２の実
施例の構成図である。

【符号の説明】

１０１…半導体ウエハ（被検査対象基板）、１０２…ス
テージ、１０３…照明光、１０４…対物レンズ、１０５
…センサ、１０６…Ａ／Ｄ変換部、１０７…画像信号、
１０８…位置あわせ部、１０９、１１４、１１５、１１
８、１１９、１４２…１チップ分遅延メモリ、１１０、
１１２、１１６、１２０、５０１…検査画像データ、１
１１、１１３、１１７、１２１、４０１…参照画像デー
タ、１２４、１２４’…画像比較部、１２５…欠陥認識
部、１３０…統計的特徴量算出部、１３２、１３３…選
択回路、１３４ａ〜１３４ｎ、１３５ａ〜１３５ｎ…各
領域毎の画像メモリ、１３６、１３６’…演算部、１３
７ａ〜１３７ｎ…各領域毎の相関関係テーブル、１３
７’…３次元空間における相関関係テーブル、１３８、
１３８’…閾値設定部、１４５…補正回路、１５０…画
像メモリ、１５１…切替手段、１６０…画像比較部、１
６３、１６４…画像メモリ、１７０、１７１…遅延画像
メモリ、１７４…画像比較部、１７５…閾値設定部、４
０２…メモリセル部、４０３…配線部、４０４…平均値
画像、４０５…平均値小エリア、４０６…平均値大エリ
ア、５０５…メモリセル部での検査画像データと参照画
像データの画素値の散布特性図、５０６…配線部での検
査画像データと参照画像データの画素値の散布特性図、
５０４…欠陥、５０７…メモリセル部での欠陥部位の画
素、５０８…配線部での欠陥部位の画素、５０９…メモ
リセル部での判定しきい値、５１０…配線部での判定し
きい値、７０１…欠陥検査装置Ａ、７０２…欠陥検査装
置Ｂ、７０３…ネットワーク、７０４…記憶装置（欠陥
データベース）、７０５…端末、８０１、８０１’、８
０１”…欠陥検査部α、８０２、８０２’、８０２”…
欠陥検査部β、８０３…欠陥候補情報。

フロントページの続き (72)発明者本田敏文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)発明者前田俊二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)発明者吉田敦志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)発明者二宮隆典茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内 (72)発明者磯貝静志茨城県ひたちなか市市毛882番地株式会社日立製作所計測器グループ内Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB02 AB20 BA05 BA10 BA20 BB05 CA03 CA04 CB01 DA07 EA04 EA08 EA12 EA20 EB01 EB02 EC03 EC06 ED07 ED11 4M106 AA01 BA02 BA05 BA07 CA38 DB02 DB04 DB08 DB20 DB21 DJ11 DJ20 DJ21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像との間の
対応する各画素における階調値の相関関係を算出する相
関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記２次元参照画像内の各画素に対応する前記
２次元検査画像内の画素における階調値との対応関係を
用いて、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像とを
比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する比較判定過
程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像との間の
対応する各画素における階調値の相関関係を算出する相
関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記２次元参照画像内の各画素の階調値を
補正する参照画像補正過程と、前記２次元検査画像と該参照画像補正過程で補正された
２次元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を
検査する比較判定過程とを有することを特徴とする欠陥
検査方法。
【請求項３】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像との間の
対応する各画素における階調値の相関関係を算出する相
関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記２次元検査画像内の各画素の階調値を
補正する検査画像補正過程と、該検査画像補正過程で補正された２次元検査画像と前記
２次元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を
検査する比較判定過程とを有することを特徴とする欠陥
検査方法。
【請求項４】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出する欠陥候
補部位算出過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位算出過程で算出された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記
欠陥候補検査画像の画素における階調値との対応関係を
用いて、前記欠陥候補検査画像と前記欠陥候補参照画像
とを比較判定して欠陥を検査する比較判定過程とを有す
ることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項５】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出する欠陥候
補部位算出過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位算出過程で算出された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記欠陥候補参照画像の各画素の階調値を
補正する参照画像補正過程と、前記欠陥候補検査画像と該参照画像補正過程で補正され
た欠陥候補参照画像とを比較判定して欠陥を検査する比
較判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出する欠陥候
補部位算出過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位算出過程で算出された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記欠陥候補検査画像の各画素の階調値を
補正する検査画像補正過程と、該検査画像補正過程で補正された欠陥候補検査画像と前
記欠陥候補参照画像とを比較判定して欠陥を検査する比
較判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項７】前記検査画像検出過程において、被検査対
象基板に対して照明光を照射し、被検査対象基板からの
紫外線の反射光を受光して反射光の強度に応じた信号に
変換して２次元検査画像を得ることを特徴とする請求項
１または２または３または４または５または６記載の欠
陥検査方法。
【請求項８】前記相関関係算出過程において、２次元検
査画像および／または２次元参照画像の内少なくとも一
つの画像より、平均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特
徴、および検査画像と参照画像との差画像の平均値特徴
の何れか一つ以上を算出し、この算出された特徴に基い
て前記２次元検査画像または前記２次元参照画像を複数
の領域に分割することを特徴とする請求項１または２ま
たは３または４または５または６記載の欠陥検査方法。
【請求項９】被検査対象基板における検査部位の外観を
２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像準備過程において準備さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記２
次元検査画像と前記２次元参照画像との間の多次元空間
に対応する各画素における階調値の相関関係を算出する
相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された多次元空間における階
調値の相関関係と、前記２次元参照画像内の各画素に対
応する前記２次元検査画像内の画素における階調値との
対応関係を用いて、前記２次元検査画像と前記２次元参
照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する
比較判定過程とを有することを特徴とする欠陥検査方
法。
【請求項１０】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像準備過程において準備さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記２
次元検査画像と前記２次元参照画像との間の多次元空間
に対応する各画素における階調値の相関関係を算出する
相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された多次元空間の階調値の
相関関係を用いて前記２次元参照画像内の各画素の階調
値を補正する参照画像補正過程と、前記２次元検査画像と該参照画像補正過程で補正された
２次元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を
検査する比較判定過程とを有することを特徴とする欠陥
検査方法。
【請求項１１】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像準備過程において準備さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記２
次元検査画像と前記２次元参照画像との間の多次元空間
に対応する各画素における階調値の相関関係を算出する
相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された多次元空間の階調値の
相関関係を用いて、前記２次元検査画像内の各画素の階
調値を補正する検査画像補正過程と、該検査画像補正過程で補正された２次元検査画像と前記
２次元参照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を
検査する比較判定過程とを有することを特徴とする欠陥
検査方法。
【請求項１２】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位選択過程で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記
欠陥候補検査画像の画素における階調値との対応関係を
用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像について調べ
て欠陥候補について解析する解析過程とを有することを
特徴とする欠陥解析方法。
【請求項１３】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位選択過程で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記欠陥候補参照画像の各画素の階調値を
補正する参照画像補正過程と、前記欠陥候補検査画像と該参照画像補正過程で補正され
た欠陥候補参照画像とを比較して欠陥候補について解析
する解析過程とを有することを特徴とする欠陥解析方
法。
【請求項１４】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像または前記参照画像準備過程において準備された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位選択過程で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された領域毎の階調値の相関
関係を用いて前記欠陥候補検査画像の各画素の階調値を
補正する検査画像補正過程と、該検査画像補正過程で補正された欠陥候補検査画像と前
記欠陥候補参照画像とを比較して欠陥候補について解析
する解析過程とを有することを特徴とする欠陥解析方
法。
【請求項１５】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出過程と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として準備する
参照画像準備過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像と前記参照画像準備過程において準備された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択過程と、前記検査画像検出過程において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像準備過程において準備さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記欠
陥候補部位選択過程で選択された欠陥候補部位を示す欠
陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候補参照画像
との間の多次元空間に対応する各画素における階調値の
相関関係を算出する相関関係算出過程と、該相関関係算出過程で算出された多次元空間における階
調値の相関関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対
応する前記欠陥候補検査画像の画素における階調値との
対応関係を用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像に
ついて調べて欠陥候補について解析する解析過程とを有
することを特徴とする欠陥解析方法。
【請求項１６】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として作成する
参照画像作成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像または前記参照画像作成手段において作成された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像との間の
対応する各画素における階調値の相関関係を算出する相
関関係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記２次元参照画像内の各画素に対応する前記
２次元検査画像内の画素における階調値との対応関係を
用いて、前記２次元検査画像と前記２次元参照画像とを
比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する比較判定手
段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１７】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として作成する
参照画像作成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像と前記参照画像作成手段において作成された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出する欠陥候
補部位算出手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像または前記参照画像作成手段において作成された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位算出手段で算出された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記
欠陥候補検査画像の画素における階調値との対応関係を
用いて、前記欠陥候補検査画像と前記欠陥候補参照画像
とを比較判定して欠陥を検査する比較判定手段とを備え
たことを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１８】前記検査画像検出手段において、被検査
対象基板に対して照明光を照射し、被検査対象基板から
の紫外線の反射光を受光して反射光の強度に応じた信号
に変換して２次元検査画像を得るように構成したことを
特徴とする請求項１６または１７記載の欠陥検査装置。
【請求項１９】前記相関関係算出手段において、２次元
検査画像および／または２次元参照画像の内少なくとも
一つの画像より、平均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ
特徴、および検査画像と参照画像との差画像の平均値特
徴の何れか一つ以上を算出し、この算出された特徴に基
いて前記２次元検査画像または前記２次元参照画像を複
数の領域に分割するように構成したことを特徴とする請
求項１６または１７記載の欠陥検査装置。
【請求項２０】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として作成する
参照画像作成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像作成手段において作成さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記２
次元検査画像と前記２次元参照画像との間の多次元空間
に対応する各画素における階調値の相関関係を算出する
相関関係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された多次元空間における階
調値の相関関係と、前記２次元参照画像内の各画素に対
応する前記２次元検査画像内の画素における階調値との
対応関係を用いて、前記２次元検査画像と前記２次元参
照画像とを比較判定して欠陥または欠陥候補を検査する
比較判定手段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装
置。
【請求項２１】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として作成する
参照画像作成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像と前記参照画像作成手段において作成された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像または前記参照画像作成手段において作成された２次
元参照画像を複数の領域に分割し、該分割された領域毎
に、前記欠陥候補部位選択手段で選択された欠陥候補部
位を示す欠陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候
補参照画像との間の対応する各画素における階調値の相
関関係を算出する相関関係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された領域毎の階調値の相関
関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対応する前記
欠陥候補検査画像の画素における階調値との対応関係を
用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像について調べ
て欠陥候補について解析する解析手段とを備えたことを
特徴とする欠陥解析装置。
【請求項２２】被検査対象基板における検査部位の外観
を２次元検査画像として検出する検査画像検出手段と、前記検査部位と同一の回路パターンを有することが期待
される参照部位の外観を２次元参照画像として作成する
参照画像作成手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像と前記参照画像作成手段において作成された２次元参
照画像とを比較判定して欠陥候補部位を算出し、この算
出された欠陥候補部位から所望の欠陥候補部位を選択す
る欠陥候補部位選択手段と、前記検査画像検出手段において検出された２次元検査画
像および／または前記参照画像作成手段において作成さ
れた２次元参照画像の内少なくとも一つの画像より、平
均値特徴、テクスチャ特徴、エッジ特徴、および検査画
像と参照画像との差画像の平均値特徴の何れか一つ以上
の特徴画像を算出し、この算出された特徴画像と前記欠
陥候補部位選択手段で選択された欠陥候補部位を示す欠
陥候補検査画像と欠陥候補部位を示す欠陥候補参照画像
との間の多次元空間に対応する各画素における階調値の
相関関係を算出する相関関係算出手段と、該相関関係算出手段で算出された多次元空間における階
調値の相関関係と、前記欠陥候補参照画像の各画素に対
応する前記欠陥候補検査画像の画素における階調値との
対応関係を用いて、少なくとも前記欠陥候補検査画像に
ついて調べて欠陥候補について解析する解析手段とを備
えたことを特徴とする欠陥解析装置。