JP2002162366A

JP2002162366A - 欠陥検査方法とその装置、及び欠陥の自動分類のための欠陥位置検出方法

Info

Publication number: JP2002162366A
Application number: JP2000359608A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Honda; 敏文本田; Yuji Takagi; 裕治高木; Shizushi Isogai; 静志磯貝
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2000-11-27
Publication date: 2002-06-07

Abstract

(57)【要約】【課題】検査対象の微細で任意方向に規則的に繰り返
すパターンを利用して、高精度の欠陥検出を可能とし、
かつ回路規模の増大化を回避できるようにする。【解決手段】リニアセンサ５で読み取った半導体ウエ
ハ１上のチップの外観画像から、チップ内の規則性パタ
ーンを有する検査領域では、遅延メモリ８，バッファメ
モリ９，比較器１４，２値化回路１６などでチップ内比
較によって欠陥が検出され、また、かかるパターンを持
たない検査領域では、チップ遅延メモリ７，比較器１
３，２値化回路１５などでチップ間比較によって欠陥が
検出される。データ生成器２０に格納されているデータ
に基づいて半導体ウエハ１での各検査領域のアドレス遅
延マップ１９が形成され、これに基づいて、マルチプレ
クサ１７が２値化回路１５，１６のいずれかの出力を選
択し、また、上記パターンのピッチや繰り返し方向に応
じて、バッファメモリ９による遅延量が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細な規則性パタ
ーンをもつ検査対象の製造状態を自動的に評価判定する
方法に係り、特に、微細なパターンをもつ検査対象の外
観画像を取得し、この外観画像を認識することによって
検査対象の製造状態を評価判定するための欠陥検査方法
とその装置、及び欠陥の自動分類のための欠陥位置検出
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】微細な規則性パターンをもつ検査対象の
製造状態を自動的に評価判定する装置としては、例え
ば、特開平３−２３２２５０号公報に示されるように、
半導体ウエハ上の隣接する２つのチップのパターンを比
較するチップ比較検査とチップ内の同一繰り返しパター
ン部同士を比較する繰り返しパターン比較検査とを並行
して実行するようにしたパターン検査方法が知られてい
る。また、特開平１０−８９９３１号公報に示されるよ
うに、２次元的な繰り返し性を有する箇所において、互
いに直交する異なる方向毎にチップ内の繰り返しパター
ンを比較し、そのいずれの方向の比較でも、同じ位置に
欠陥が検出されたとき、この位置に欠陥があると判定す
る検査方法も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の特開平
３−２３２２５０号公報に示される隣接する２つのチッ
プのパターンを比較する検査方法では、チップ間の距離
がパターンピッチに対し相対的に大きくなると、画像を
検出する検出系の安定性や形成されるパターンの条件の
違いなどにより、同一に形成されることが期待されるパ
ターン同士でも異なったパターンとして検出されてしま
い、結果的にそれを欠陥とする虚報が多くなる。また、
これを防止するためには、検査感度を下げざるを得ない
が、このようにすると、欠陥の見逃しが発生し易くな
る、という現象が発生していた。

【０００４】また、チップ内の同一繰り返しパターン部
同士を比較する繰り返しパターン比較検査は、パターン
の２次元的な繰り返し性のうち、一方向の繰り返し性の
みにしか対応できなかった。このため、例えば、図９に
示すような液晶のガラス基板上に形成したロジックパタ
ーン７１〜７３を検査する場合には、ロジックパターン
７３の検査はできても、これとはパターンの繰り返し方
向が異なるロジックパターン７１，７２については、一
般に、繰り返しパターン部同士を比較する方法で検査す
ることはできなかった。

【０００５】また、上記特開平１０−８９９３１号公報
に示されるような検査方法では、孤立パターンが欠陥と
して検出されてしまうこと、また、異なる２方向で比較
した結果がともに異なっていた場合にしか欠陥として検
出しないため、検出感度が低くなることといった問題が
発生していた。さらに、この検査方法では、異なる複数
方向の比較検査を同時に行なうため、画像処理回路規模
が増大してしまうという問題点もあった。

【０００６】本発明は、以上の点に鑑みてなされたもの
であって、その目的は、任意の方向に繰り返すパターン
を利用して高精度の欠陥検出を可能とし、かつ回路規模
の増大化を回避できるようにした欠陥検査方法とその装
置、及び欠陥の自動分類のための欠陥位置検出方法を提
供するにある。

【０００７】

【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、検査対象物の外観画像を取得し、該検査
対象物上の各位置を着目点として、該着目点の画像と該
検査対象物の該着目点とは異なる位置の比較点の画像と
を比較することにより、該着目点での欠陥の有無を検出
する欠陥検出方法であって、該外観画像は複数の検査領
域の画像に区分され、該検査領域の画像毎に、該着目点
に対する該比較点の２次元的な位置関係を示す情報が設
定され、該情報に基づいて、該着目点の画像とこれに対
する該比較点の画像との比較を可能とするものである。

【０００８】また、本発明は、同一設計仕様で形成され
た形成物が２次元的に所定の規則に従って配列されてな
る検査対象物の外観画像を取得し、該検査対象物上の各
位置を着目点として、該着目点の画像と該検査対象物の
該着目点とは異なる位置の比較点の画像とを比較するこ
とにより、該着目点での欠陥の有無を検出する欠陥検査
装置であって、該検査対象物から該形成物の外観画像を
取得する第１の手段と、該第１の手段で得られる一方の
該形成物の外観画像と他方の該形成物の外観画像との位
置合わせを行なう第２の手段と、該第２の手段で位置合
わせされた夫々の外観画像の信号レベルを一致させるよ
うに補正する第３の手段と、該第３の手段で補正された
夫々の外観画像の信号レベルを比較し、欠陥を検出する
第４の手段と、所定のピッチで任意の方向に繰り返すパ
ターンを有する該形成物から該第１の手段によって得ら
れる外観画像の信号から第１，第２の外観画像の信号を
形成し、該形成物上の各位置を着目点とし、かつ同じ該
形成物での該着目点から該パターンの繰り返し方向に該
パターンのピッチの整数倍だけ離れた位置を該着目点に
対する比較点として、該着目点に対する該第１の外観画
像の信号における画像と該比較点に対する該第２の外観
画像の信号における画像とのタイミングが一致するよう
に、該第１，第２の外観画像を位置合わせする第５の手
段と、該第５の手段からの該第１，第２の外観画像の信
号の信号レベルを比較し、欠陥を検出する第６の手段
と、該第４の手段での検出結果と該第６の手段の検出結
果とのいずれか一方を選択する第７の手段とを備えた構
成とする。

【０００９】さらに、本発明は、同じ設計仕様で形成さ
れた複数の欠陥検査の対象となる形成物を有する検査対
象物上の微細欠陥の位置を検出し、該欠陥を自動分類の
ための欠陥位置検出方法であって、該形成物の外観画像
を取得し、該外観画像を複数の局所画像に区分して、該
局所画像毎に、該局所画像と該外観画像とを所定の探索
範囲内でパターンマッチングして繰り返しパターンのピ
ッチの有無を検出し、該外観画像と該外観画像を検出し
たピッチ分移動させた画像とを比較することにより、繰
り返しパターンを有する１以上の第１の領域と繰り返し
パターンを有しない第２の領域とに区分し、該第１の領
域では、該第１の領域内の夫々の位置を着目点とすると
ともに、該第１の領域内の該着目点と所定の位置関係に
ある位置を比較点として、該着目点の画像と該比較点の
画像とを比較することにより、該第１の領域での欠陥位
置を検出し、該第２の領域では、該第２の領域内の夫々
の位置を着目点とするとともに、該着目点を含まない他
の該形成物での該着目点と同じ位置関係にある位置を比
較点とし、該着目点の画像と該比較点の画像とを比較す
ることにより、該第２の領域での欠陥位置を検出するも
のである。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
用いて説明する。図１は本発明による欠陥検査方法及び
装置の一実施形態を示す構成図であって、１は半導体ウ
エハ、２はＸＹステージ、３は照明手段、４はレンズ、
５はリニアセンサ、６はＡ／Ｄ変換器、７はチップ遅延
メモリ、８は遅延メモリ、９はバッファメモリ、１０は
画像位置合わせ処理回路、１１は画像信号補正処理回
路、１２は画像位置合わせ処理回路、１３，１４は比較
器、１５，１６は２値化回路、１７はマルチプレクサ、
１８はアドレス生成器、１９はアドレス遅延マップ設定
部、２０は比較対象領域特定データ生成部、２１は自動
領域設定部である。

【００１１】同図において、ＸＹステージ２上に検査対
象である半導体ウエハ１が固定されており、この半導体
ウエハ１の表面が照明手段３によって照明される。この
半導体ウエハ１の表面には、同じ設計仕様に基づいて形
成された複数のチップが２次元的に、かつ規則的に配列
されている。照明手段３の照明波長は、特には限定され
ないが、半導体ウエハ１の設計パターンピッチの微細化
に伴なって短波長の照明が行なわれるようになってきて
いる。半導体ウエハ１からの反射光はレンズ４で集光さ
れ、リニアセンサ５に結像される。リニアセンサ５で
は、この結像された光像が電気信号に変換され、この電
気信号がＡ／Ｄ変換器６でデジタル化される。以下、こ
のＡ／Ｄ変換器６から出力されるデジタル信号を画像デ
ータということにする。ＸＹステージ２は、リニアセン
サ５の１ラインスキャンと同期して、リニアセンサ５の
画素セルの配列方向に直交する方向に移動し、その移動
量はリニアセンサ５が１ラインスキャンする期間にこの
リニアセンサ５の１セル分であって、これにより、リニ
アセンサ５が半導体ウエハ１の表面を隙間なくスキャン
できて、半導体ウエハ１の２次元画像を検出することが
できる。

【００１２】Ａ／Ｄ変換器６から出力される画像データ
は、遅延メモリ８とバッファメモリ９とに供給される。
遅延メモリ８の遅延量はユーザが適宜設定可能であっ
て、バッファメモリ９の遅延量は、アドレス生成器１８
により、アドレス遅延マップ設定部に基づいて画像デー
タの各画素毎に制御される。ここで、リニアセンサ５が
半導体ウエハ１のチップ内の同じ繰り返しパターンの部
分を読み取っているときには、Ａ／Ｄ変換器６から出力
される画像データはかかる繰り返しパターンを表わす画
像データであり、従って、これら遅延メモリ８とバッフ
ァメモリ９とから得られる画像データもこの繰り返しパ
ターンの画像データであるが、これら画像データ間の時
間差がかかる繰り返しパターンのピッチの整数倍となる
ように、遅延メモリ８の遅延量に対してバッファメモリ
９の遅延量が制御される。

【００１３】なお、この遅延メモリ８は必ずしも必要と
しないものであるが、後述する理由により、以下では、
この遅延メモリ８が設けられる。

【００１４】遅延メモリ８とバッファメモリ９とからの
画像データは、さらに、画像位置合わせ処理回路１２で
夫々の繰り返しパターンが画素単位以下で高精度に位置
合わせされるように処理された後、比較器１４に夫々入
力ａ，入力ｂとして供給される。これにより、同じ繰り
返しパターン同士がそのピッチの整数倍ずらされた状態
で比較される。この比較器１４の出力は、２値化回路１
６で２値化された後、マルチプレクサ１７に供給され
る。

【００１５】以上の比較処理を、以下、チップ内比較と
いうが、このチップ内比較では、上記の処理動作から明
らかなように、チップ内の繰り返しパターンの領域内の
或る着目点の画像データが遅延メモリ８から出力され、
画像位置合わせ処理回路１２を介して比較器１４に入力
ａとして供給されたとき、この繰り返しパターンの領域
内のこの着目点からこの繰り返しパターンのピッチの整
数倍の距離だけこのパターンの繰り返し方向に離れた位
置（以下、これを着目点に対する比較点という）の画像
データがバッファメモリ９から出力されて、画像位置合
わせ処理回路１２を介し、比較器１４に入力ｂとして供
給されることになり、これにより、チップ内の着目点が
これと同じ繰り返しパターン内の比較点と比較される。

【００１６】また、２値化回路１６は、欠陥であるか否
かを判定するための閾値レベルでもって比較器１４の出
力を２値化する。以下では、２値化回路１６からの出力
は、欠陥を表わすとき、“Ｈ”（ハイレベル）とし、欠
陥でないときには、“０”（ローレベル）とする。

【００１７】また、Ａ／Ｄ変換器６から出力される画像
データは、一方では、画像位置合わせ処理回路１０と画
像信号補正処理回路１１とを介して比較器１３に供給さ
れるとともに、他方、チップ遅延メモリ７で遅延された
後、画像位置合わせ処理回路１０と画像データ補正処理
回路１１とを介して比較器１３に供給される。この比較
器１３の出力は、上記の２値化回路１６と同様に動作す
る２値化回路１５によって２値化された後、マルチプレ
クサ１７に供給される。

【００１８】ここで、チップ遅延メモリ７は、半導体ウ
エハ１上のチップ間の間隔に相当する遅延量が設定され
ており、或るチップの着目点の画像データが比較器１３
に入力ａとして供給されると、これとタイミングが一致
して、このチップに隣り合う他のチップでの上記着目点
に対応する位置（比較点）の画像データが比較器１３に
入力ｂとして供給される。これにより、比較器１３で
は、或るチップの着目点の画像データがこれに隣り合う
他のチップでの比較点の画像データと比較され、この着
目点に欠陥があるか否かに応じたレベルの出力が得られ
る。この出力も、２値化回路１５により、これが欠陥で
あるときには“１”、欠陥でないときには“０”となる
ように、２値化される。

【００１９】以上の処理を、以下、チップ間比較とい
う。

【００２０】なお、画像位置合わせ処理回路１０は、Ａ
／Ｄ変換器６からの画像データとチップ遅延メモリ７か
らの１チップ分遅延された画像データとの高精度の位置
合わせを行なうものである。これは、ＸＹステージ２な
どの誤差により、チップ遅延メモリ７から厳密に１チッ
プ分ずれた画像データを取得することは難しいためであ
り、Ａ／Ｄ変換器６からの画像データとチップ遅延メモ
リ７からの１チップ分遅延された画像データとによって
夫々表わされる２次元画像データ内に含まれる被検査対
象の回路パターンなどに着目して、これら２次元画像デ
ータ上の回路パターン像が一致するように、一方の画像
データをシフトさせる処理を行なうものである。

【００２１】また、画像信号補正処理回路１１は、Ａ／
Ｄ変換器６から出力されて画像位置合わせ処理回路１０
による位置合わせ処理後の画像データ（即ち、着目点の
画像データ）とチップ遅延メモリ７から出力されて画像
位置合わせ処理回路１０による位置合わせ処理後の１チ
ップ分遅延された画像データ（即ち、比較点の画像デー
タ）との信号レベルの補正を行なうものであり、一方の
画像データの信号レベルを基準として、他方の画像デー
タの信号レベルを調整して、これら画像データの信号レ
ベルを一致させる。

【００２２】これは、着目点の画像データと比較点の画
像データとは、それを取り込んだ半導体ウエハ１上の場
所が１チップ分異なるため、これらの場所の表面性状に
違いが生じている場合もあり、このような場合には、こ
れらの場所で画像データとして撮像された回路パターン
の形状は同一であっても、信号レベルが異なることもあ
り、このために、比較器１３で比較する前に、かかる信
号レベルを一致させる補正処理が必要となるものであ
る。

【００２３】被検査対象としての半導体ウエハ１のチッ
プによっては、チップ内比較による検査（チップ内比較
検査）が可能な領域とチップ間比較による検査（チップ
間比較検査）が必要な領域とがある。チップ内比較検査
の領域では、マルチプレクサ１７は２値化回路１６から
の入力ａを選択し、チップ間比較検査の領域では、マル
チプレクサ１７は２値化回路１５からの入力ｂを選択す
る。このようなマルチプレクサ１７の選択動作は、比較
対象領域特定データ生成部２０で生成される比較対象領
域特定データに基づいて得られるアドレス遅延マップ設
定部１９により、制御される。

【００２４】比較対象領域特定データ生成部２０で生成
される比較対象領域特定データは、被検査対象の半導体
ウエハ１での各チップについて、チップ内比較検査やチ
ップ間比較検査の検査領域を特定するデータやこれら領
域に関する属性データなどからなるものであって、かか
る比較対象領域特定データに基づいて、チップでのこれ
ら検査領域を表わす画素単位のマップデータがアドレス
遅延マップ設定部１９で作成される。即ち、各チップ毎
にチップ内比較検査やチップ間比較検査の検査領域のマ
ップが、画素単位の位置付けで、表現されることにな
る。

【００２５】一方、図示しない手段により、ＸＹステー
ジ２の移動距離やリニアセンサ５の読み取り位置を検出
するなどして、半導体ウエハ１でのリニアセンサ５によ
る読み取り位置（即ち、着目点）を検出することができ
る。この検出結果を基に、Ａ／Ｄ変換器６から２値化回
路１５，１６までの時間遅延を考慮することにより、２
値化回路１５，１６の出力に対する着目点が半導体ウエ
ハ１上のどの位置であるかを知ることができる。従っ
て、半導体ウエハ１での着目点の位置が分かれば、アド
レス遅延マップ設定部１９に展開される領域マップ内で
この着目点がどの検査領域内にあるかを判定することが
できる。これにより、着目点がチップ内比較検査の検査
領域にあると判定されれば、この判定に基づいてマルチ
プレクサ１７は２値化回路１６からの入力ａを選択し、
また、着目点がチップ間比較検査の検査領域にあると判
定されれば、この判定に基づいてマルチプレクサ１７は
２値化回路１５からの入力ｂを選択する。

【００２６】また、バッファメモリ９では、その読出ア
ドレスを指定することにより、その遅延量を変化させる
ことができる。一方、同じチップ内のチップ内比較検査
の検査領域といっても、また、異なる種類の半導体ウエ
ハでのチップ内比較検査の検査領域同士では、夫々の検
査領域で繰り返しパターンのピッチが異なるものである
し、また、そのパターンの繰り返し方向も異なるもので
ある。従って、比較対象領域特定データ生成部２０で生
成される比較対象領域特定データには、上記の属性デー
タとして、チップ内比較検査の検査領域毎に、繰り返し
パターンでの着目点から比較点までの距離やパターンの
繰り返し方向などの情報も含まれており、これら情報が
アドレス遅延マップ設定部１９に展開される領域マップ
では、夫々の検査領域毎に該当するかかる属性データが
対応付けられる。

【００２７】そこで、アドレス遅延マップ設定部１９に
展開される領域マップにより、着目点が或るチップ内比
較検査の検査領域内にあると判定されると、アドレス生
成器１８が、この検査領域に対応する属性データに基づ
いてアドレス情報を生成し、バッファメモリ９からこの
アドレス情報に応じたアドレスに格納されている画素デ
ータが、上記着目点に対する比較点のデータとして、読
み出されて出力されることになる。

【００２８】この比較点の画素データは、遅延メモリ８
から出力される着目点の画素データに対して、この着目
点を含む検査領域のパターンの繰り返しピッチの整数倍
の遅延量で遅延されたものとなっている。勿論、同じ繰
り返しパターンの検査領域については、その画素データ
全てについて、上記の属性データは同じであるから、ア
ドレス生成器８で生成されるアドレス情報も同じである
が、Ａ／Ｄ変換器６からの画像データのバッファメモリ
９での書込みアドレスが、画素毎に、順次変化していく
ものであるから、バッファメモリ９では、アドレス生成
器８から供給されるアドレス情報がこの書込アドレスの
変化に応じて変化させられ、これにより、バッファメモ
リ９からは、着目点から所定の方向，距離の比較点の画
像データが得られることになる。

【００２９】次に、上記実施形態において、図２に示す
構成のチップを例にして、セル内比較検査の場合の着目
点への比較点のずらし幅、即ち、バッファメモリ９の遅
延量について説明する。なお、図２は検査対象としての
半導体ウエハ１上のチップの一部、即ち、隅部を拡大し
て示す図であって、３０はセル部、３１，３２は周辺回
路である。

【００３０】同図において、いま、ラインセンサ５（図
１）の画素セルの並び方向がＹ方向、ＸＹステージ２
（図１）の走行方向がＸ方向とする。また、リニアセン
サの画素セル数をＷとする。

【００３１】セル部３０は、Ｘ，Ｙ方向に夫々所定の間
隔で配列される同一構造のセル（図示せず）から構成さ
れており、このため、Ｘ方向に所定のピッチで同一パタ
ーンが繰り返され、また、Ｙ方向でも、これと同じまた
は他の所定ピッチで同一のパターンが繰り返される検査
領域である。周辺回路３１は、Ｙ方向に所定のピッチＹ
ｐで同一のパターンが繰り返される検査領域であり、周
辺回路３２は、Ｘ方向に所定のピッチＸｐで同一のパタ
ーンが繰り返される検査領域である。従って、これら検
査領域３０〜３２はチップ内比較検査の検査領域であ
る。なお、これらピッチＹｐ，Ｘｐは、リニアセンサ５
の１画素セル長を単位とし、画素セルのＸ，Ｙ方向の長
さは等しいものとする。このように、このチップの図示
する部分には、３つの異なる属性の検査領域３０，３
１，３２が存在することになる。

【００３２】この実施形態は、パターンの繰り返し方向
やパターンのピッチなどの属性が異なる検査領域を、可
変遅延量のバッファメモリ９を用いることにより、遅延
メモリ８，バッファメモリ９，画像位置合わせ処理回路
１２，比較器１４及び２値化回路１６からなる同じ検査
処理系で検査することを可能としているのである。

【００３３】そこで、ラインセンサ５で検出される画像
において、リニアセンサ５の画素セルの並び方向をＩ方
向、Ｉ方向と直交する方向をＪ方向とすると、リニアセ
ンサ５の検出画像では、周辺回路３１についてはＩ方向
に、周辺回路３２についてはＪ方向に夫々同一のパター
ンが繰り返し現れる。そして、周辺回路３１である検査
領域では、検査の着目点の検出画像と比較するための位
置（比較点）の検出画像の検査のためのずらし方向及び
ずらし幅としては、Ｉ方向にピッチＹｐの倍数に設定す
ればよく、また、周辺回路３２である検査領域について
は、Ｊ方向にピッチＸｐの倍数に設定すればよいことが
わかる。

【００３４】なお、遅延メモリ８（図１）の遅延量Ｄ
は、リニアセンサ５の画素セル数Ｗの倍数とする。

【００３５】着目点は遅延メモリ８によって遅延量Ｄだ
け遅延されているため、バッファメモリ９（図１）によ
る比較点の遅延量、従って、比較点の読出アドレスは、
この遅延メモリ８の遅延量Ｄを考慮に入れる必要があ
る。アドレス遅延マップ設定部１９（図１）には、領域
マップでの周辺回路３１である検査領域に対して、ずら
し量としてピッチＹｐの整数倍の値が、周辺回路３２で
ある検査領域に対して、ずらし量としてＷ×Ｘｐの整数
倍の値が夫々対応付けられている。

【００３６】なお、アドレス遅延マップ設定部１９に
は、あるＪ座標をとる画素に関する遅延情報だけを記述
するようにすることが可能である。このようにすること
により、アドレス遅延マップ設定部１９のメモリ容量を
小さくすることができる。

【００３７】図３は、図１において、遅延メモリ８を設
けない（即ち、遅延量Ｄ＝０）場合のバッファメモリ９
での着目点と比較点とのアドレス関係を説明するための
図である。

【００３８】ここでは、図３（ａ）に示すように、比較
点をＡ、着目点をＢとして、比較点Ａは着目点Ｂよりも
間隔Ｐだけ先行しているものとする。この間隔Ｐは、上
記のずらし量ではあるが、このずらし量にほぼ等しいバ
ッファメモリ９のアドレス数でもある。従って、いま、
バッファメモリ９での着目点Ｂの書込アドレスをａ
（Ｂ）とし、比較点Ａの書込アドレスをａ（Ｂ）とする
と、着目点Ｂがアドレスａ（Ｂ）に書き込まれるときに
は、このバッファメモリ９のいずれかの方向にアドレス
数Ｐだけ離れたアドレスａ（Ａ）に、この比較点Ａが書
き込まれていることになる。なお、バッファメモリ９
は、０〜Ｎのアドレスからなるものとし、従って、ａ（Ａ），ａ（Ｂ）＝０，１，２，……，Ｎである。

【００３９】図３（ｂ）〜（ｄ）は着目点Ｂの書込アド
レスａ（Ｂ）が、ａ（Ｂ）≧Ｐである場合である。これ
は、比較点Ａや着目点Ｂの書込アドレスａ（Ａ），ａ
（Ｂ）が夫々時間の経過とともに、アドレス０，１，
２，……，Ｎと変化していくが、比較点Ａの書込アドレ
スａ（Ａ）＝０から着目点Ｂの書込アドレスａ（Ｂ）＝
Ｎとなるまでの期間である。この場合には、着目点Ｂの
書込アドレスａ（Ｂ）から比較点Ａの書込アドレスａ
（Ａ）を、ａ（Ａ）＝ａ（Ｂ）−Ｐ ……（１）として求めることができる。即ち、比較点Ａの読出アド
レスａ（Ａ）は、現時点のバッファメモリ９の書込アド
レスａ（Ｂ）からこのときのずらし量Ｐを差し引くこと
によって得られることになる。

【００４０】また、図３（ｅ）〜（ｇ）は着目点Ｂの書
込アドレスａ（Ｂ）が、ａ（Ｂ）＜Ｐである場合であ
る。これは、着目点Ｂの書込アドレスａ（Ｂ）＝０から
比較点Ａの書込アドレスａ（Ａ）＝Ｎとなるまでの期間
である。この場合には、着目点Ｂの書込アドレスａ
（Ｂ）から比較点Ａの書込アドレスａ（Ａ）を、ａ（Ａ）＝ａ（Ｂ）＋（Ｎ＋１）−Ｐ ……（２）として求めることができる。即ち、比較点Ａの読出アド
レスａ（Ａ）は、現時点のバッファメモリ９の書込アド
レスａ（Ｂ）に（Ｎ＋１）を加算し、その結果からこの
ときのずらし量Ｐを差し引くことによって得られること
になる。

【００４１】このようにして、現時点の着目点Ｂの書込
アドレスａ（Ｂ）を監視しておくことにより、上記式
（１），（２）により、この着目点Ｂに対する比較点Ａ
のバッファメモリ９の読出アドレスａ（Ａ）を求めるこ
とができる。

【００４２】そこで、アドレス遅延マップ設定部１９に
は、そこに展開される領域マップでの夫々の領域毎に対
応するずらし量Ｐも格納され、また、アドレス生成器１
８は、バッファメモリ９の時々刻々の書込アドレスを着
目点Ｂの書込アドレスａ（Ｂ）として監視するととも
に、このバッファメモリ９のアドレス数（Ｎ＋１）も格
納しておき、現在の着目点Ｂを含む領域がアドレス遅延
マップ設定部１９で検出されて、この領域に対するずら
し量Ｐが画素である着目点Ｂ毎に出力されると、アドレ
ス生成器１８は、現時点でのバッファメモリ９での書込
アドレスａ（Ｂ）とこのずらし量Ｐとを比較し、その比
較結果に応じて、上記式（１）または（２）により、バ
ッファメモリ９でのこのときの比較点Ａの読出アドレス
ａ（Ａ）を決めることができる。

【００４３】図４は遅延メモリ８を設けた（即ち、遅延
量Ｄ＞０）場合のバッファメモリ９での着目点Ｂと比較
点Ａとのアドレス関係や比較点Ａの読出タイミングを説
明するための図である。

【００４４】図４において、読出時点Ｃは遅延メモリ８
から着目点Ｂが出力される時点であって、この読出時点
Ｃでのバッファメモリ９の書込アドレスをａ（Ｃ）とし
ている。

【００４５】図４（ａ）は、その（イ）に示すように、
比較点Ａが着目点Ｂよりも先行している場合であり、バ
ッファメモリ９では、比較点Ａがアドレスａ（Ａ）に、
着目点Ｂがアドレスａ（Ｂ）に順に書き込まれ、これか
ら遅延量Ｄのアドレス数分経過した書込アドレスがａ
（Ｃ）のとき、遅延メモリ８から着目点Ｂのデータが出
力される。

【００４６】そこで、現時点の書込アドレスａ（Ｃ）が
（Ｄ＋Ｐ）以上（ａ（Ｃ）≧Ｄ＋Ｐ）のときには、図４
（ａ）の（ロ）から明らかなように、この着目点Ｂに対
する比較点Ａが格納されているアドレスａ（Ａ）は、ａ（Ａ）＝｛ａ（Ｃ）−Ｄ｝＋（−Ｐ） ……（３）となる。また、現時点の書込アドレスａ（Ｃ）が（Ｄ＋
Ｐ）未満（ａ（Ｃ）＜Ｄ＋Ｐ）のときには、図４（ａ）
の（ハ）から明らかなように、この着目点Ｂに対する比
較点Ａが格納されているアドレスａ（Ａ）は、ａ（Ａ）＝｛ａ（Ｃ）−Ｄ｝＋（Ｎ＋１）＋（−Ｐ） ……（４）となる。

【００４７】なお、遅延メモリ８の遅延量Ｄ＝０とする
と、ａ（Ｃ）＝ａ（Ｂ）であるから、上記図３の場合と
同様となり、上記式（３），（４）は夫々上記式
（１），（２）となる。

【００４８】図４（ｂ）は、その（ニ）に示すように、
着目点Ｂがその比較点Ａよりも先行している場合であ
り、バッファメモリ９では、着目点Ｂがアドレスａ
（Ｂ）に、比較点Ａがアドレスａ（Ａ）に順に書き込ま
れ、着目点Ｂのアドレスａ（Ｂ）から遅延量Ｄのアドレ
ス数分経過した書込アドレスがａ（Ｃ）のとき、遅延メ
モリ８から着目点Ｂのデータが出力される。なお、この
場合には、遅延メモリ８の遅延量Ｄは上記のずらし量Ｐ
よりも大でなければならない。

【００４９】そこで、現時点の書込アドレスａ（Ｃ）が
ａ（Ｃ）≧（Ｄ−Ｐ）のときには、図４（ｂ）の（ホ）
から明らかなように、この着目点Ｂに対する比較点Ａが
格納されているアドレスａ（Ａ）は、ａ（Ａ）＝｛ａ（Ｃ）−Ｄ｝＋（＋Ｐ） ……（５）となる。また、現時点の書込アドレスａ（Ｃ）がａ
（Ｃ）＜（Ｄ−Ｐ）のときには、図４（ｂ）の（ヘ）か
ら明らかなように、この着目点Ｂに対する比較点Ａが格
納されているアドレスａ（Ａ）は、ａ（Ａ）＝｛ａ（Ｃ）−Ｄ｝＋（Ｎ＋１）＋（＋Ｐ） ……（６）となる。

【００５０】このように、上記遅延量Ｄ＞ずらし量Ｐと
することにより、着目点Ｂに関して比較点Ａを先行させ
ることも、また、後行させることもできる。着目点Ｂに
関して比較点Ａを先行させる場合には、上記式（３），
（４）から明らかなように、アドレス生成器１８はアド
レス遅延マップ設定部１９からのずらし量Ｐを負値にし
て用い、着目点Ｂに関して比較点Ａを後行させる場合に
は、上記式（５），（６）から明らかなように、アドレ
ス生成器１８はアドレス遅延マップ設定部１９からのず
らし量Ｐを正値として用いる。

【００５１】そして、このような遅延量Ｄの遅延メモリ
８を用いることにより、或る指定された検査領域でチッ
プ内比較検査をする場合、まず、図４（ｂ）に示すよう
な着目点Ｂに関して比較点Ａを後行させることにより、
この検査領域の始端部からチップ内比較検査を行なうこ
とができ、また、この検査領域の終端部では、ずらし量
Ｐの値を変更して（この場合も、勿論ずらし量Ｐは上記
の条件を満たしている）、図４（ａ）に示すような着目
点Ｂに関してその比較点が先行するようにすることによ
り、この終端での着目点のチップ比較検査を行なうこと
ができる。

【００５２】図５は図１における比較対象領域特定デー
タ生成部２０の一具体例を示すブロック図であって、２
０ａはランレングス符号格納メモリ、２０ｂは比較画像
特定テーブル、２０ｃはランレングス符号変換器、２０
ｄは領域分布マップ設定部、２０ｅは領域分布マップ有
効区間設定部、２０ｆはＪレジスタ、２０ｇは比較器で
ある。

【００５３】同図において、この比較対象領域特定デー
タ生成部２０には、検査対象である半導体ウエハ１（図
１）上の各検査領域の検査条件や属性に関するデータ
（以下、属性データという）、即ち、各検査領域の範囲
を示すデータや、その検査領域がチップ内比較検査する
領域かチップ間比較検査する領域かを示すデータ、チッ
プ内比較の検査領域である場合、着目点と比較点との間
の距離（上記のずらし量Ｐ）を求めるのに必要なパター
ンの繰り返し方向やピッチなどといった属性データが、
後述するように、比較対象領域特定データとして各検査
領域毎に格納されている。また、検査領域がチップ内比
較検査する領域かチップ間比較検査する領域かに応じ
て、検査条件が異なり、夫々の最適な感度を得るための
２値化回路１５，１６（図１）に設定すべき２値化閾値
が異なる。さらに、チップ内比較検査を行なう検査領域
についても、そのパターンなどに応じて２値化回路１６
に設定すべき最適な２値化閾値が異なる。従って、検査
領域毎のかかる２値化閾値も属性データに含まれ、比較
対象領域特定データとして比較対象領域特定データ生成
部２０に格納される。そして、かかる比較対象領域特定
データのうち、各検査領域の範囲を示すデータはランレ
ングス符号としてランレングス符号格納メモリ２０ａに
格納され、属性データなどのそれ以外のデータ（以下、
比較画像特定データという）が比較画像特定テーブル２
０ｂに格納されている。

【００５４】ここで、各検査領域の範囲を示すデータを
ランレングス符号によって表わすことについて説明す
る。

【００５５】検査領域の範囲を示す方法としては、その
検査領域が長方形状をなす場合には、一般に、この長方
形領域の左上隅と右下隅との２点の座標で表わす方法が
とられる。従って、任意の形状の検査領域の範囲を表わ
す場合、かかる検査領域を複数の長方形領域の集合と
し、夫々の長方形領域について上記の２点の座標を指定
することにより、任意の形状の検査領域の範囲を規定す
ることができる。

【００５６】例えば、図６（ａ）に示すように、同じパ
ターンが繰り返す白い領域で示す検査領域４０の中にこ
れとは異なるパターンが繰り返す（パターンの繰り返し
方向が異なってもよい）黒い領域で示す検査領域４１が
存在する場合、この検査領域４１の範囲としては、この
検査領域４１の左上隅と右下隅との座標によって定義で
きる。これに対し、図６（ｂ）に示すように、検査領域
４２中に菱形状の範囲の他の検査領域４３が存在する場
合、この検査領域４３を複数の長方形状領域の集合体で
表わすことによってその範囲を定義付けようとすると、
非常に多数の大きさが異なる長方形領域を想定しなけれ
ばならず、夫々毎に上記の座標を設定すると、膨大なデ
ータ量となって大容量のメモリが必要となるし、これを
処理するためのハードウエア化が困難になってしまう。

【００５７】かかる問題を解消するために、この実施形
態は、検査領域を画像として定義付けるものであるが、
検査領域を単純に画像データ（画素毎のデータ）で表わ
したのでは、そのデータ量は莫大になってしまうので、
ランレングス符号化などを用いて画像データの圧縮を可
能とするものである。即ち、ランレングス符号を用いて
検査領域の定義付けを行なうものである。

【００５８】以下、図６（ａ），（ｂ）に示すような検
査領域を例として、この実施形態での検査領域のランレ
ングス符号化による定義付けについて説明する。一般
に、ランレングス符号化は２値化画像の圧縮に用いられ
るが、ここでは、検査領域の境界を求めるためにのみ用
いる。

【００５９】また、図６（ａ），（ｂ）はリニアセンサ
５が半導体ウエハ１（図１）に対して一方向に移動する
ことによって得られるこの半導体ウエハ１の画像の一部
分を示すものであって、Ｉ方向は、上記のように、リニ
アセンサ５の画素セルの配列方向（即ち、リニアセンサ
５のスキャン方向）、Ｊ方向がこれに直交する方向（即
ち、リニアセンサ５の相対的な移動方向である）であ
り、図示する画像のＩ方向の幅はリニアセンサ５の画素
セルの配列方向の長さである。リニアセンサ５が半導体
ウエハ１を走査することにより、この幅の画像が得られ
るのである。なお、各画像において、Ｉ方向の画素の並
びをラインということにする。

【００６０】いま、図６（ａ）において、長方形状の黒
領域で示す検査領域４１とその周りの白領域で示す検査
領域４０とは、繰り返しパターンが互いに異なる検査領
域とする。かかる画像において、Ｉ方向にみた検査領域
の配列パターンが同じであるラインの並びをまとめて１
つの分割領域とする。即ち、かかる画像をＪ方向に分割
領域で区分する。ここでは、分割領域Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃の
３個の分割領域に区分しているが、分割領域Ｒ₁では、
検査領域４０に属するラインのみからなるものであり、
次の分割領域Ｒ₂では、順に検査領域４０，検査領域４
１，検査領域４０からなるラインのみからなり、さらに
次の分割領域Ｒ₃では、検査領域４０に属するラインの
みからなるものである。

【００６１】ここで、分割領域Ｒ₁，Ｒ₂，Ｒ₃はともに
複数のラインからなるものとすると、これら分割領域Ｒ
₁，Ｒ₂，Ｒ₃夫々の画像について、Ｉ方向及びＪ方向の
長さをランレングス符号化する。具体的には、分割領域
Ｒ₁については、Ｉ方向の長さのランレングス符号は１
ライン当りの画素数を表わし、Ｊ方向の長さのランレン
グス符号がライン数を表わしている。この分割領域Ｒ₁
が検査領域４０であることや、パターンの繰り返し方
向，ピッチなどの属性データは比較画像信号特定テーブ
ル２０ｂに格納される。分割領域Ｒ₂については、Ｉ方
向のランレングス符号が最初の検査領域４０での画素
数，次の検査領域４１の画素数及び最後の検査領域４０
の画素数を表わしており、Ｊ方向のランレングス符号は
この分割領域Ｒ₂のライン数を表わしている。これら検
査領域４０，検査領域４１，検査領域４０に関する属性
データも、比較画像信号特定テーブル２０ｂに格納され
る。次の分割領域Ｒ₃は、上記の分割領域Ｒ₁と同様であ
る。

【００６２】図６（ｂ）に示す画像は、検査領域４２の
みからなる分割領域Ｒ₄，Ｒ₆と、検査領域４２と検査領
域４３とからなる分割領域Ｒ₅とに区分でき、分割領域
Ｒ₄，Ｒ₆については、図６（ａ）に示す画像の分割領域
Ｒ₁，Ｒ₃と同様のランレングス符号化が可能である。し
かしながら、分割領域Ｒ₅では、検査領域４３の形状か
ら、各ライン毎に検査領域４２と検査領域４３との画素
数の割合が異なるものであり、これら各ラインが夫々分
割領域を形成することになる。このような場合には、Ｊ
方向のランレングス符号化は行なわず、各ライン毎にＩ
方向のランレングス符号化のみを行なう。つまり、分割
領域Ｒ₅では、Ｊ方向のランレングス符号は用いない。

【００６３】このように、上記のような分割領域毎にラ
ンレングス符号化したデータを、図５におけるランレン
グス符号格納メモリ２０ａに格納する。

【００６４】なお、上記のように分割領域毎に区分する
ことなく、各ライン毎にＩ方向のランレングス符号化の
みを行なうようにしてもよい。この場合には、Ｊ方向の
ランレングス符号化は不要となる。例えば、分割領域を
細かく多数に分割しなければならないような場合には、
このようにした方が、データの高い圧縮率を実現できる
場合もある。

【００６５】以上のように、リニアセンサ５で読み取ら
れる画像のデータをランレングス符号化することによ
り、もとの画像のデータ量を数％にまで圧縮することも
可能となる。

【００６６】図５において、以上のようにして求められ
て分割領域のＩ，Ｊ方向のランレングス符号が、Ｊ方向
にみた分割領域の配列順にランレングス符号格納メモリ
２０ａに格納される。例えば、図６（ａ）を例にみる
と、分割領域Ｒ₁のランレングス符号がランレングス符
号格納メモリ２０ａのアドレスｉに格納されているとす
ると、Ｊ方向の次の分割領域Ｒ₂のランレングス符号が
ランレングス符号格納メモリ２０ａのアドレスｉ＋１に
格納され、次の分割領域Ｒ₃のランレングス符号がラン
レングス符号格納メモリ２０ａのアドレスｉ＋２に格納
される、というようになる。

【００６７】ランレングス符号変換器２０ｃはアドレス
カウンタ（図示せず）を内蔵し、ランレングス符号格納
メモリ２０ａからこのアドレスカウンタで指定するアド
レスに格納されている分割領域のランレングス符号を読
み出して、そのＩ方向のランレングス符号を１ライン分
（図６での画像の横幅分）の画像データに変換して領域
分布マップ設定部２０ｄに設定するとともに、Ｊ方向の
ランレングス符号をこの分割領域のライン数を表わすデ
ータに変換して、この分割領域の終端を表わすデータと
して、領域分布マップ有効区間設定部２０ｅに設定す
る。なお、図６（ｂ）の分割領域Ｒ₂のように、ライン
毎にＩ方向のランレングス符号が設定される場合には、
夫々毎に値１が分割領域の終端を表わすデータとして領
域分布マップ有効区間設定部２０ｅに設定される。

【００６８】Ｊレジスタ２０ｆはリニアセンサ５が１ラ
インスキャンする毎にインクリメントされるものであっ
て、このＪレジスタ２０ｆの値が比較器２０ｇで領域分
布マップ有効区間設定部２０ｅの値と比較される。Ｊレ
ジスタ２０ｆの値が領域分布マップ有効区間設定部２０
ｅの値と一致すると、比較器２０ｇから一致信号が出力
され、この一致信号によってランレングス符号変換器２
０ｃのアドレスカウンタがインクリメントされ、ランレ
ングス符号格納メモリ２０ａの次のアドレスに格納され
ている分割領域のランレングス符号がランレングス符号
変換器２０ｃに読み出される。これにより、次の分割領
域のＩ方向のランレングス符号が１ライン分の画像デー
タに変換されて領域分布マップ設定部２０ｄに設定され
るとともに、Ｊ方向のランレングス符号がこの分割領域
のライン数を表わす値に変換され、これがこの分割領域
の終端部を表わすデータとして領域分布マップ有効区間
設定部２０ｅに新たに設定される。

【００６９】また、比較器２０ｇから一致信号が出力さ
れると、これにより、Ｊレジスタ２０ｆは初期値０にセ
ットされ、再びリニアセンサ５が１ラインスキャンする
毎にインクリメントされる。

【００７０】このようにして、ランレングス符号格納メ
モリ２０ａから各分割領域のランレングス符号が読み出
されて、夫々毎の画像データが１ラインスキャン部分ず
つ得られて領域分布マップ設定部２０ｄに設定され、こ
の画像データをもとに、アドレス遅延マップ設定部１９
（図１）で各分割領域のアドレス遅延マップデータが設
定されることになる。

【００７１】さらに、比較器２０ｇから一致信号が出力
されると、これにより、ランレングス符号格納メモリ２
０ａから上記のようにランレングス符号が読み出される
分割領域に対応するデータ、即ち、上記のチップ内比較
の検査領域かチップ間比較の検査領域かを示すデータ、
２値化回路１５，１６に設定する検査領域毎の２値化閾
値、チップ内比較検査の検査領域である場合のパターン
の繰り返し方向やそのピッチなどといった属性データな
どの比較画像特定データが比較画像特定テーブル２０ｂ
から読み出される。

【００７２】かかる比較画像特定データは、分割領域で
の検査領域の配列パターンに応じて、１以上からなって
いる。図６(ａ）を例にとると、分割領域Ｒ₁では、検査
領域４０のみからなるものであるから、この検査領域４
０に対する比較画像特定データが比較画像特定テーブル
２０ｂから読み出される。これは、アドレス遅延マップ
設定部１９に転送されて分割領域Ｒ₁ での検査領域４０
に対応付けられる。

【００７３】同様にして、分割領域Ｒ₂では、検査領域
４０，検査領域４１，検査領域４０に区分されているか
ら、これら夫々の検査領域に対する比較画像特定データ
が比較画像特定テーブル２０ｂから読み出される。この
場合、ランレングス符号格納メモリ２０ａから読み出さ
れたこの分割領域Ｒ₂のＩ方向のランレングス符号の変
換された値（画素数）に基づいて、これら比較画像特定
データが対応する検査領域４０，検査領域４１，検査領
域４０毎に振り分けられる。次の分割領域Ｒ₃は、上記
の分割領域Ｒ₁の場合と同様である。また、図６（ｂ）
についても同様であるが、この場合、分割領域Ｒ₅ で
は、１ライン毎に比較画像特定データが比較画像特定テ
ーブル２０ｂから読み出される。

【００７４】かかる比較画像特定データの比較画像特定
テーブル２０ｂの格納方法としては、次のような方法が
考えられる。

【００７５】即ち、比較画像特定テーブル２０ｂに第
１，第２のアドレスカウンタを設け、第１のアドレスカ
ウンタは比較器２０ｇからの一致信号によってインクリ
メントするようにする。また、リニアセンサ５のライン
スキャンに同期して画素毎にインクリメントされ、かつ
リニアセンサ５が１ラインスキャンを終了する毎に出力
値が０となるＩレジスタを設け、上記第２のアドレスカ
ウンタは、このＩレジスタの出力値が０のとき、初期値
０にリセットされ、このＩレジスタの出力値が分割領域
のＩ方向のランレングス符号の値と一致する毎にインク
リメントするものである。かかる第１，第２のアドレス
カウンタのカウント値をまとめて比較画像特定テーブル
２０ｂのアドレスとする。

【００７６】かかる方法によると、比較器２０ｇから一
致信号が供給される毎に、比較画像特定テーブル２０ｂ
の読出アドレスが変更されて新たな分割領域の比較画像
特定データが読み出されるように、夫々分割領域の比較
画像特定データが格納され、また、同じ分割領域が複数
のラインからなる場合には、第１のアドレスカウンタの
値が変化せず、第２のアドレスカウンタの値のみが繰り
返し変化するものであるから、この分割領域の比較画像
特定データがライン毎に読み出されることになる。勿
論、１ライン中に異なる検査領域が２以上配列される場
合には、夫々の検査領域の比較画像特定データは夫々、
第１のアドレスカウンタの値は同じで第２のアドレスカ
ウンタの値が異なるアドレスに格納されていることにな
る。つまり、図６に示すように画像の場合、第１のカウ
ンタの値はＪ方向の分割領域毎に異なり、また、第２の
カウンタの値は、Ｉ方向の異なる検査領域毎に異なるこ
とになる。即ち、いま、第１のアドレスカウンタの値を
Ａｊ，第２のアドレスカウンタの値をＡｉとすると、比
較画像特定テーブル２０ｂのアドレス（Ａｊ，Ａｉ）に
ｊ番目の分割領域でのｉ番目の検査領域に対する比較画
像特定データが格納されていることになる。

【００７７】なお、全てライン毎にＩ方向のランレング
ス符号や比較画像特定データが設定され、Ｊ方向のラン
レングス符号が設定されない場合には、図５において、
領域分布マップ有効区間設定部２０ｅやＪレジスタ２０
ｆ，比較器２０ｇは不要となり、リニアセンサ５が１ラ
インスキャン終了する毎に発生される信号が、上記の一
致信号の代わりに、ランレングス符号変換器２０ｃと比
較画像特定テーブル２０ｂに供給される。

【００７８】また、比較画像特定テーブル２０ｂに２値
化閾値などを設定しておくことにより、検査領域毎に容
易に判定条件を変えることが可能であり、また、距離と
その方向といった属性データに関しては、画像が格納さ
れるメモリにおけるアドレスの相対的な差によって表現
することでハードウエア化が容易になる。

【００７９】領域分布マップ設定部２０ｄのデータはア
ドレス遅延マップ設定部１９に転送され、アドレス遅延
マップ設定部１９では、比較画像特定テーブル２０ｂか
ら読み出された比較画像特定データをもとに、アドレス
遅延マップデータが設定される。このアドレス遅延マッ
プデータは、各画素毎に、これを着目点としたときの比
較検査がチップ内比較かチップ間比較かどうか、チップ
内比較であるときの比較点までの距離（即ち、上記のず
らし量）、同一パターンの繰り返し方向などの、この画
素が含まれる検査領域の属性データからなるものであ
る。かかるずらし量Ｐは、パターンの繰り返し方向とピ
ッチとから計算される。また、パターンの繰り返し方向
やピッチの代わりに、これから求めた比較点のずらし量
Ｐを属性データとして図５の比較画像特定テーブル２０
ｂに格納するようにしてもよい。

【００８０】次に、図７により、上記のように検査領域
を画像データで表わすことのメリットについて説明す
る。ここで、図７は半導体チップの画像の一部を拡大し
て示す図であって、５０はセル部、５１，５２は周辺回
路、５３，５４は配線パターン部である。

【００８１】同図において、周辺回路５１はＩ方向に同
じパターンが繰り返す検査領域であり、周辺回路５２は
Ｊ方向に同じパターンが繰り返す検査領域である。セル
部５０もＩ方向またはＪ方向に同じパターンが繰り返す
検査領域であるが、このパターンのピッチは周辺回路５
１，５２のパターンのピッチとは異なる。配線パターン
部５３は配線パターンの画像がＩ方向に伸びた検査領域
であり、配線パターン部５４は配線のパターンがＪ方向
に伸びた検査領域である。

【００８２】検査領域５０〜５２は、繰り返しパターン
を有するチップ内比較検査が可能な検査領域である。ま
た、検査領域５３，５４は繰り返しパターンを有しな
い。しかし、検査領域５３はＩ方向（配線パターンの伸
延方向）の任意の２点でパターンが同一であり、従っ
て、任意のずらし量Ｐでチップ内比較検査ができる。検
査領域５４も、Ｊ方向について、任意のずらし量Ｐでチ
ップ内比較検査ができる。

【００８３】このように、図７に示す例をみても、１つ
の検査対象に対して多数の検査領域が存在するものであ
り、検査対象によっては、チップ内比較検査の検査領域
がさらに多く存在し、さらに、チップ間比較検査も必要
とする検査領域が存在するものもある。

【００８４】このように、半導体ウエハ上では、同じチ
ップ内に種々の検査領域が多数存在しており、また、そ
れら検査領域の配置や形状も様々である。そして、この
ような検査領域を１つ１つ長方形領域の集合体として近
似することにより、これら検査領域に関するデータを作
成してメモリに格納したのでは、そのデータ量は膨大な
ものとなり、また、このためのハードウエアの実現も非
常に困難である。これに対し、かかる検査領域の情報
を、上記のように、２値画像データとして、これをラン
レングス符号化してメモリに格納することにより、メモ
リとしても容量を低減できるし、また、ランレングス符
号かなどの処理のためのハードウエアも容易に実現され
るものである。

【００８５】検査領域を自動的に検出し、そのデータを
設定するようにする後述の自動設定に際しては、検査領
域が検出されると、直ちにこれを２値画像データ化して
ランレングス符号化できるものであり、検査領域の配置
や形状を検出してから、この検査領域を多数の長方形領
域の集合として定義付けるような方法に比べ、自動設定
の効率が非常に高いものとなる。特に、かかる自動設定
では、リニアセンサ５の画像セルの並び方向の幅にわた
るライン毎に検査領域を検出するものであるが、その検
出が行なわれると、そのラインについてＩ方向のランレ
ングス符号化が可能となり、このように、ライン毎に領
域の判定を行ないながら、検査領域が検出されると、そ
のラインでの検査領域の配列などの情報を直ちにランレ
ングス符号化することができて、最も効率が良いものと
なる。

【００８６】ところで、以上のような検査領域に関する
情報を手入力し、比較対象領域特定データ生成部２０の
ランレングス符号格納メモリ２０ａや比較画像特定テー
ブル２０ｂに格納しようとすることは、検査データの設
定作業を非常に複雑にし、多様な種類のウエハを生産す
るラインでは、適用が不可能である。検査領域のデータ
の設定を容易にするためには、自動的に検査対象の検査
領域を判定し、これを解析して設定することが重要であ
る。

【００８７】図１において、自動領域設定部２１は、こ
のように、検査対象としての半導体ウエハ１での検査領
域を自動的に判別し、その結果を比較対象領域特定デー
タ生成部２０に格納するようにしたものである。

【００８８】図８はこの自動領域設定部２１による検査
領域の自動設定方法の一具体例を説明するための図であ
る。

【００８９】図１において、ＸＹステージ２を移動させ
ながらリニアセンサ５がラインスキャンすることによ
り、自動領域設定部２１がリニアセンサ５から半導体ウ
エハ１の画像を取り込む。図８はかかる画像６０の一部
を示すものである。

【００９０】自動領域設定部２１は、かかる画像６０を
適宜局所領域６０１〜６１２に分割し、各局所領域毎に
パターンの繰り返しピッチを求める。このピッチを求め
る方法としては、例えば、局所領域６０１のピッチを求
める場合、この局所領域６０１をＸ方向に一定のずらし
量Ｐｘだけずらしたずらし画像６０１’を生成し、これ
と画像６０との間でパターンマッチングを行なう。この
場合、探索範囲をこのずらし量Ｐｘの±５０％とし、こ
の探索範囲内で元の画像６０に対してずらし画像６０
１’のずらし量を変化させる。このようにすると、上記
ずらし量Ｐｘの１．５倍のピッチ以下で繰り返すパター
ンであれば、これを検出することができる。パターンマ
ッチング方法としては、残差逐次検定法や相互相関係数
による方法などが考えられる。ここで、パターンマッチ
ングによって求めたずらし量Ｐｘ’が着目点と比較点と
の距離に相当する。

【００９１】以下同様にして、他の局所領域６０２〜６
１２に対しても、そこに繰り返しパターンがあれば、そ
のピッチを求める。この場合、同じパターンが繰り返す
局部領域では、同じパターンピッチが得られる。

【００９２】次に、得られたピッチ毎に次の処理を行な
って、夫々のピッチの繰り返しパターンを持つ領域を検
出する。即ち、得られたピッチの１つに着目し、そのピ
ッチ分だけＸ方向に画像６０をずらしたずらし画像６
０’を生成し、これをもとの画像６０と比較し、その比
較結果を２値化する。基本的には、この比較結果の２値
化画像では、“０”となる領域が上記のピッチで同じパ
ターンが繰り返す領域である。上記のようにして得られ
た他のピッチについても、同様の処理を行ない、これに
より、画像６０でのＸ方向に異なるピッチで繰り返すパ
ターンの２以上の領域が検出されることになる。以上の
ピッチのパターンを持つ領域以外の領域は、Ｘ方向に繰
り返すパターンを有しない領域とする。なお、同じ局所
領域にパターンの繰り返しピッチが異なる２以上の領域
が混在し、それらのピッチが上記の探索範囲内であれ
ば、夫々のピッチが同じ局所領域から検出されることに
なる。

【００９３】Ｙ方向についても同様の処理を行ない、こ
れにより、Ｙ方向に繰り返すパターンを持つ領域が検出
される。このようにして、Ｘ，Ｙの少なくともいずれか
の方向に繰り返すパターンを持つと判定された領域がチ
ップ内比較検査を行なう検査領域であり、それ以外の領
域は、繰り返しパターンを持たないとして、チップ間比
較検査を行なう検査領域とする。

【００９４】但し、この方法によると、検出する画像６
０上に欠陥がある場合には、正常に検査領域を設定でき
ないという問題がある。この問題を避けるには、確率的
に２つのチップの同じ位置には欠陥が存在しないという
性質を利用すればよい。即ち、上記の同じ設定処理を隣
接するチップでの設計が同じ領域について行ない、これ
らから生成された２枚の２値化画像のＡＮＤ処理を行な
うことにより解決できる。これら２枚の２値化画像の対
応する位置がともに“１”でない限り、ＡＮＤ処理の結
果は“０”であり、欠陥の影響を排除できる。また、Ａ
ＮＤ処理後の２値化画像には、領域が小さい、ノイズの
ような領域も発生してしまう。これは生成された２値化
画像の“０”の領域を収縮処理するか、あるいは小さい
“０”の領域を消滅させてしまうことにより解決でき
る。

【００９５】以上のようにして得られた領域の設定結果
をもとに、図６で説明したようにして、各分割領域の画
像データをランレングス符号化し、図５におけるランレ
ングス符号格納メモリ２０ａに格納する。この場合、比
較画像特定テーブル２０ｂには、上記のようにして求め
たピッチを、パターン繰り返しのＸ，Ｙ方向と関連付け
て、着目点から比較点までの距離として格納する。

【００９６】着目点と比較点とのずれが一定である領域
を画像として持つ方法、あるいは領域を自動的に抽出す
る方法に関して、ここまでは、Ｘ，Ｙ両方向に対応する
パターンを見つける構成で説明してきたが、同様の構成
は、ＸまたはＹのいずれか一方の方向に対応するパター
ンを見つける方式にも、適用可能である。

【００９７】一般に、半導体ウエハの外観検査におい
て、同一パターンが繰り返し現われる場合、その繰り返
しピッチの整数倍だけ画像をずらし、これともとの画像
との差画像を算出して欠陥を検出する検査方式をセル比
較検査（チップ内比較検査に相当）と呼ばれるが、この
検査方式では、上記の方法により、セル比較検査が可能
な領域を設定することなく、セル比較検査を実現するこ
とが可能である。

【００９８】また、このセル比較検査が可能な領域の自
動検出は、必ずしも検査の前のみではなく、検査中に行
なわれてもよい。

【００９９】ところで、欠陥検査中に行なうに好適なア
プリケーションとしては、欠陥の自動分類（ＡＤＣ）が
挙げられる。欠陥自動分類では、画像センサとして、リ
ニアセンサではなく、２次元のエリアセンサが用いら
れ、これによって得られた欠陥部分の拡大画像をもと
に、その欠陥のカテゴリを自動的に分類する。このとき
の撮像倍率は外観検査を行なう際の倍率と異なるため
に、画像の視野が外観検査の場合と異なり、また、外観
検査とは異なる検出系で撮像することが一般的であるた
め、ＡＤＣで求めた欠陥の位置も外観検査で求めたこれ
と同じ欠陥の位置と微妙に異なってしまう。従って、外
観検査で行なったセル比較検査結果のデータを用いて
も、上記のエリアセンサから得られたＡＤＣ用の画像に
対してセル比較を行なうことができなかった。

【０１００】そこで、ＡＤＣにおいては、一般に、欠陥
位置を抽出する際にセル比較を適用することはできず、
異なるチップ間の同一のパターンを持つ画像同士を比較
するダイ比較（チップ間比較に相当）によって欠陥領域
を抽出していた。しかし、ダイ比較では、薄膜干渉によ
る明るさむらなどが発生し、正確な欠陥領域の抽出が困
難な場合があった。欠陥検査装置では、一般に、セル比
較による検査をメモリセル部で行なうため、場合によっ
ては、これよりもＡＤＣ用の画像を用いた欠陥分類の方
が欠陥領域を正確に求めることができない、などの問題
もあった。

【０１０１】これに対し、ＡＤＣ用の画像に図８で説明
した上記の自動設定の手法を用いることにより、ＡＤＣ
においても、セル比較（チップ内比較検査）が可能な領
域を自動的に検出することができ、セル比較可能な検査
領域では、セル比較を適用して欠陥領域を抽出すること
が可能である。従って、正確な欠陥領域の抽出が可能と
なり、より正確な欠陥の自動分類を実現できる。

【０１０２】かかるＡＤＣ装置としては、基本的には、
図１に示す構成をなすが、リニアセンサ５の代わりに２
次元のエリアセンサを用い、また、レンズ４も欠陥検査
装置よりも倍率が大きいものを用いる。さらに、Ａ／Ｄ
変換器６の前段にエリアセンサが撮像する１画像分のデ
ータを格納するメモリも設けられる。

【０１０３】以上説明した実施形態では、図１に示した
ように、光学的に照明光の半導体ウエハ１からの反射光
を検出する方式を例にとって説明したが、本発明では、
検出方式に限定されるものではなく、例えば、電子走査
式顕微鏡によって半導体ウエハの画像を撮像した場合に
も適用可能である。

【０１０４】さらに、本発明では、検査対象としては、
半導体ウエハのみに限定されるものではない。例えば、
ガラス基板上に形成された任意パターンの検査対象とし
てもよい。モバイルコンピュータやコンパクトなデスク
トップコンピュータでは、ＴＦＴ液晶ディスプレイが用
いられている。かかるディスプレイを制御するために制
御回路が必要であるが、全体をコンパクトにまとめるた
めに、ディスプレイのガラス基板上に低温ポリシリコン
や粒界結晶シリコンで制御回路を形成するというアプロ
ーチが検討されている。

【０１０５】図９は、その一例として、制御回路をガラ
ス基板上に形成したＴＦＴ液晶ディスプレイパネルを示
すものであって、７０は画素部、７１，７２はゲートド
ライバ部、７３はソースドライバ部である。

【０１０６】同図において、液晶ディスプレイパネルで
は、その画素部７０が広い面積を占めることから、１枚
のガラス基板に複数の液晶ディスプレイパネルを形成し
た場合であっても、隣接する液晶ディスプレイパネルで
の同一設計箇所は大きく離れている。このため、隣接す
る液晶ディスプレイパネルでの同一設計箇所同士を比較
して検査をすることは、検出の面あるいは同じパターン
でも、異なった明るさで検出されてしまうといった問題
により、メリットが少ない。

【０１０７】一方、ゲートドライバ部７１，７２では、
Ｙ方向に同一のパターンが繰り返し出現し、また、ソー
スドライバ部７３では、Ｘ方向に同一のパターンが繰り
返し出現する。

【０１０８】このような液晶ディスプレイパネルに対
し、Ｘ，Ｙ方向夫々のパターンの繰り返し性をもとに検
査する本発明による方法を適用することにより、画素部
７０やゲートドライバ部７１，７２、ソースドライバ部
７３について、隣接する液晶ディスプレイパネルでの同
一設計箇所を比較せずとも、繰り返し出現するパターン
同士を比較して検査を行なうことが可能になる。

【０１０９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
微細なパターンを有する検査対象が局所的、かつ互いに
異なる方向に繰り返すパターンを有している場合でも、
これらいずれの方向についても、繰り返しパターン同士
を比較する検査を実現することが可能である。

【０１１０】また、本発明によれば、自動欠陥分類にお
いても、欠陥位置を繰り返しパターンを利用して検出す
ることができ、この欠陥位置の検出精度を高めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による欠陥検査方法とその装置の一実施
形態を示す構成図である。

【図２】図１に示した実施形態の検査対象としての半導
体ウエハの一部を拡大して示す図である。

【図３】図１に示すバッファメモリの遅延メモリがない
ときの読出アドレスを説明するための図である。

【図４】図１に示すバッファメモリの遅延メモリがある
ときの読出アドレスを説明するための図である。

【図５】図１における比較対象領域特定データ生成部の
一具体例を示す簡略構成図である。

【図６】図５に示した具体例に格納する画像データの圧
縮方法の説明図である。

【図７】検査対象としての半導体ウエハ上のチップの一
部の他の例を拡大して示す図である。

【図８】図１に示した実施形態が比較対象の特定を自動
的に行なうための画像領域分割法の説明図である。

【図９】図１に示した実施形態の検査対象の他の具体例
を示す図である。

【符号の説明】

１半導体ウエハ２ＸＹステージ３照明手段４レンズ５リニアセンサ６Ａ／Ｄ変換器７チップ遅延メモリ８遅延メモリ９バッファメモリ１０画像位置合わせ処理回路１１画像信号補正処理回路１２画像位置合わせ処理回路１３，１４比較器１５，１６２値化回路１７マルチプレクサ１８アドレス生成器１９アドレス遅延マップ設定部２０比較対照領域特定データ生成器２０ａランレングス符号格納メモリ２０ｂ比較画像特定テーブル２０ｃランレングス符号変換器２０ｄ領域分布マップ設定部２０ｅ領域分布マップ有効区間設定部２０ｆＪレジスタ２０ｇ比較器２１自動領域設定部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ (72)発明者磯貝静志茨城県ひたちなか市大字市毛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 AB07 EA12 EC01 ED21 2H088 FA13 MA20 4M106 AA01 CA39 CA41 DB21 DJ04 DJ11 DJ18 DJ19 DJ21 DJ26 5B057 AA03 BA02 CA02 CA08 CA12 CA16 CG04 DA03 DB02 DB09 DC32 5L096 AA03 AA06 BA03 CA02 GA08 GA36 HA07 JA03 LA10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】検査対象物の外観画像を取得し、該検査
対象物上の各位置を着目点として、該着目点の画像と該
検査対象物の該着目点とは異なる位置の比較点の画像と
を比較することにより、該着目点での欠陥の有無を検出
する欠陥検出方法であって、該外観画像は複数の検査領域の画像に区分され、該検査領域の画像毎に、該着目点に対する該比較点の２
次元的な位置関係を示す情報が設定され、該情報に基づいて、該着目点の画像とこれに対する該比
較点の画像との比較を可能とすることを特徴とする欠陥
検査方法。
【請求項２】同一設計仕様で形成された形成物が２次
元的に所定の規則に従って配列されてなる検査対象物の
外観画像を取得し、該検査対象物上の各位置を着目点と
して、該着目点の画像と該検査対象物の該着目点とは異
なる位置の比較点の画像とを比較することにより、該着
目点での欠陥の有無を検出する欠陥検査方法であって、該各形成物の該外観画像は、複数の検査領域の画像に分
割されており、該検査領域の画像毎に、該着目点の画像と比較する該比
較点の画像が、該着目点を含む該形成物とは異なる該形
成物の該着目点に対応する位置の画像であるか、該着目
点と同じ該形成物に含まれる位置の画像であるかを示す
第１の情報と、該着目点の画像と比較する該比較点の画
像が該着目点と同じ該形成物に含まれる位置の画像であ
るとき、同じ該形成物内での該着目点に対する該比較点
の２次元的な位置関係を示す第２の情報とが設定され、該第１，第２の情報に基づいて、該着目点の画像とこれ
に対する該比較点の画像との比較を可能とすることを特
徴とする欠陥検査方法。
【請求項３】請求項１または２において前記検査対象
物は、ガラス基板上に形成された回路パターンからなる
ことを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項４】請求項１または２において前記検査対象
物は、半導体ウエハであることを特徴とする欠陥検査方
法。
【請求項５】検査対象物の外観画像を取得し、該検査
対象物上の各位置を着目点として、該着目点の画像と該
検査対象物の該着目点とは異なる位置の比較点の画像と
を比較することにより、該着目点での欠陥の有無を検出
する欠陥検出方法であって、該外観画像は複数の検査領域に分割されており、該検査領域の毎に、該着目点に対する該比較点の２次元
的な位置関係を示す第１の情報と該検査領域の範囲を示
す第２の情報とが互いに関連付けて設定され、該第１，第２の情報に基づいて、該着目点の画像とこれ
に対する該比較点の画像との比較を可能とすることを特
徴とする欠陥検査方法。
【請求項６】請求項５において前記第２の情報は、前
記検査領域の範囲を画像情報で表わすことを特徴とする
欠陥検査方法。
【請求項７】請求項６において前記画像情報は画像圧
縮されていることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項８】複数の異なる検査領域が形成され、かつ
該検査領域のうちの少なくとも１つが一定のピッチで繰
り返すパターンを有する検査対象物の外観画像を取得
し、該パターンを有する該検査領域では、該検査領域内
の各位置を着目点として、該着目点の画像と同じ該検査
領域中の該着目点とは異なる位置の比較点の画像とを比
較することにより、該着目点での欠陥の有無を検出する
欠陥検査方法であって、該外観画像を複数の局所画像に分割して、該局所画像毎に、所定の探索範囲内で該外観画像に対す
るパターンマッチングを行なうことにより、繰り返しパ
ターンのピッチを検出し、該外観画像と該外観画像を検出した該ピッチ分移動させ
た画像とを比較することにより、該ピッチの繰り返しパ
ターンを有する該検査領域を検出することを特徴とする
欠陥検査方法。
【請求項９】請求項８において、前記検査対象物は、同一設計仕様で形成された複数の欠
陥検査の対象となる形成物を有し、かつ該形成物は夫々
前記検査領域を複数有しており、前記外観画像と前記外観画像を検出した前記ピッチ分移
動させた画像とを比較することによって前記ピッチの繰
り返しパターンを有するものと判定された前記検査領域
以外の検査領域の着目点に対する前記比較点を、同一設
計仕様で形成された他の該形成物での該着目点に対応す
る位置とすることを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】同一設計仕様で形成された形成物が２
次元的に所定の規則に従って配列されてなる検査対象物
の外観画像を取得し、該検査対象物上の各位置を着目点
として、該着目点の画像と該検査対象物の該着目点とは
異なる位置の比較点の画像とを比較することにより、該
着目点での欠陥の有無を検出する欠陥検査装置であっ
て、該検査対象物から該形成物の外観画像を取得する第１の
手段と、該第１の手段で得られる一方の該形成物の外観画像と他
方の該形成物の外観画像との位置合わせを行なう第２の
手段と、該第２の手段で位置合わせされた夫々の外観画像の信号
レベルを一致させるように補正する第３の手段と、該第３の手段で補正された夫々の外観画像の信号レベル
を比較し、欠陥を検出する第４の手段と、所定のピッチで任意の方向に繰り返すパターンを有する
該形成物から該第１の手段によって得られる外観画像の
信号から第１，第２の外観画像の信号を形成し、該形成
物上の各位置を着目点とし、かつ同じ該形成物での該着
目点から該パターンの繰り返し方向に該パターンのピッ
チの整数倍だけ離れた位置を該着目点に対する比較点と
して、該着目点に対する該第１の外観画像の信号におけ
る画像と該比較点に対する該第２の外観画像の信号にお
ける画像とのタイミングが一致するように、該第１，第
２の外観画像を位置合わせする第５の手段と、該第５の手段からの該第１，第２の外観画像の信号の信
号レベルを比較し、欠陥を検出する第６の手段と、該第４の手段での検出結果と該第６の手段の検出結果と
のいずれか一方を選択する第７の手段とを備えたことを
特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１１】請求項１０において前記検査対象物の
形成物は、ガラス基板上に形成された回路パターンであ
ることを特徴とする欠陥検査装置。
【請求項１２】請求項１０において前記検査対象物の
形成物は、半導体ウエハのチップであることを特徴とす
る欠陥検査装置。
【請求項１３】同じ設計仕様で形成された複数の欠陥
検査の対象となる形成物を有する検査対象物上の微細欠
陥の位置を検出し、該欠陥を自動分類のための欠陥位置
検出方法であって、該形成物の外観画像を取得し、該外観画像を複数の局所
画像に区分して、該局所画像毎に、該局所画像と該外観
画像とを所定の探索範囲内でパターンマッチングして繰
り返しパターンのピッチの有無を検出し、該外観画像と該外観画像を検出したピッチ分移動させた
画像とを比較することにより、繰り返しパターンを有す
る１以上の第１の領域と繰り返しパターンを有しない第
２の領域とに区分し、該第１の領域では、該第１の領域内の夫々の位置を着目
点とするとともに、該第１の領域内の該着目点と所定の
位置関係にある位置を比較点として、該着目点の画像と
該比較点の画像とを比較することにより、該第１の領域
での欠陥位置を検出し、該第２の領域では、該第２の領域内の夫々の位置を着目
点とするとともに、該着目点を含まない他の該形成物で
の該着目点と同じ位置関係にある位置を比較点とし、該
着目点の画像と該比較点の画像とを比較することによ
り、該第２の領域での欠陥位置を検出することを特徴と
する欠陥の自動分類のための欠陥位置検出方法。
【請求項１４】請求項１３において前記形成物は半導
体チップであって、前記第１の領域では、前記比較点の画像として適用可能
な領域のデータを予め設定することが不要であることを
特徴とする微細欠陥の自動分類のための欠陥位置検出方
法。