JP2008040705A - Blur filter design method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、撮像された実画像のパターンエッジからぼけの強さと広がりを示す光点拡がり関数を求め、実光学系から得られる実画像に極めて類似した輝度分布を示す光点拡がり関数による参照画像のぼかしフィルタ設計方法、およびぼかし参照画像生成方法に係り、例えば、フォトマスクLCD(Liquid Crystal Display)、パッケージ等に描画された回路パターンの欠陥を画像比較で検出するのに必要なぼかし参照画像作成のためのぼかしフィルタの係数に用いられる光点拡がり関数を実画像から自動生成するぼかしフィルタ設計方法に関するものである。 The present invention obtains a light spot spread function indicating the intensity and spread of blur from the pattern edge of a captured real image, and a reference image by a light spot spread function showing a luminance distribution very similar to a real image obtained from a real optical system. For example, a blur reference image necessary for detecting a defect of a circuit pattern drawn on a photomask LCD (Liquid Crystal Display), a package, etc. by image comparison, for example, a blur filter design method and a blur reference image generation method The present invention relates to a blur filter design method for automatically generating a light spot spread function used for a coefficient of a blur filter for a real image.
一般に、フォトマスク、ウェーハー、液晶などに形成された半導体集積回路などの微細パターンは、設計データから作成した理想的なパターンの寸法、形状に基づいて正確に描かれているか否かを、パターン検査装置により検査する必要がある。この種のパターン検査装置では、まず、矩形または台形の位置座標、および線分長で記述された設計データを、適切な分解能で被検査パターンに相当する「0」、「1」のビットデータに変換する。 In general, pattern inspection is performed to check whether fine patterns such as semiconductor integrated circuits formed on photomasks, wafers, and liquid crystals are accurately drawn based on the dimensions and shapes of ideal patterns created from design data. It is necessary to check with the equipment. In this type of pattern inspection apparatus, first, design data described by rectangular or trapezoidal position coordinates and line segment length is converted into bit data of “0” and “1” corresponding to the pattern to be inspected with appropriate resolution. Convert.
次に、被検査対象パターンを適切な撮像系で走査し、撮像レンズを通して得られる被検査対象の表示画像をCCD(Charge Coupled Device)、フォトデイテクタ等の受光素子上に結像させ、電気信号に変換したパターン情報から、撮像系を含む光学系の伝達関数となる光学瞳から所定の光学的点拡がり関数を作成し、この関数を用いて2値のビットデータとの畳み込み演算を施すぼかしフィルタ処理により、設計データを多階調データ(多値データ〉に変換し、ぼかし参照画像を得る。そして、光学系走査または撮像系入力により得られた実画像に同期して、設計データから得られたぼかし参照画像を読み込み、対応する画素位置で両者の不一致点を検出する画像比較によって実パターン上の欠陥検出を行う。 Next, the inspection target pattern is scanned with an appropriate imaging system, and a display image of the inspection target obtained through the imaging lens is formed on a light receiving element such as a CCD (Charge Coupled Device), a photo detector, etc. A blur filter that creates a predetermined optical point spread function from an optical pupil that is a transfer function of an optical system including an imaging system from the pattern information converted into, and performs a convolution operation with binary bit data using this function By processing, the design data is converted into multi-gradation data (multi-valued data) to obtain a blurred reference image, which is obtained from the design data in synchronization with the actual image obtained by optical system scanning or imaging system input. Then, the defect reference on the actual pattern is detected by image comparison in which the blurred reference image is read and a mismatch point between the two is detected at the corresponding pixel position.
なお、実画像内のパターンには、撮像系のレンズ収差、光軸ずれ等の光学的条件や製造プロセスの影響などにより、設計理想値に比べて、転写パターンの丸み、線幅の太りや細り、パターン方向のぼけ方の違いなどにより寸法誤差が存在し、特に輝度変動の大きい微細パターンエッジ付近にある欠陥は、撮像系を含む光学系の伝達関数を解析的にもとめることが難しいため、設計データから得られたぼかし参照画像との擬似的な誤差に起因して、欠陥とは判定しない疑似欠陥が生じやすい。したがって、設計データに作用させるぼかしフィルタはパターンの方向別のぼけ量に応じて、実光学系の光強度に類似した輝度分布となるぼかし処理を行って、実画像との画像比較検査に必要な設計データのぼかし参照画像を予め生成しておく方法が考えられる。 It should be noted that the pattern in the actual image has a rounded transfer pattern, a thicker or thinner line pattern compared to the ideal design value due to optical conditions such as lens aberration of the imaging system, optical axis misalignment, and the influence of the manufacturing process. Dimensional errors due to differences in pattern direction blur, etc., especially for defects near fine pattern edges with large luminance fluctuations, it is difficult to analytically determine the transfer function of the optical system including the imaging system. Due to a pseudo error from the blurred reference image obtained from the data, a pseudo defect that is not determined as a defect is likely to occur. Therefore, the blur filter that acts on the design data is necessary for the image comparison inspection with the actual image by performing the blurring process with a luminance distribution similar to the light intensity of the actual optical system according to the blur amount for each direction of the pattern. A method of generating a design reference blur reference image in advance is conceivable.
従来の光点拡がり関数の自動生成に基づくぼかしフィルタ設計方法およびぼかし参照画像生成方法では、設計データから欠陥フリーな実画像に近いぼかし参照画像作成する場合、実画像に近い光学的なぼけ情報を得るには、実装された光学系の実パターン部でのMTFカーブを近似する様な光学シミュレーションや光学瞳とパターン部でのOTFカーブに近くなる様なパターンエッジ部の相関関数から光強度分布を求めるか、エッジ部の光学瞳または、ビーム強さをガウシャン分布と仮定して、ガウス分布関数のパラメータを数値シミュレーションで求め、実画像のパターンエッジプロファイルを近似してぼかしフィルタ係数となる光点拡がり関数を求め、設計データとフィルタ係数とのコンポリューション演算を行うぼかしフィルタを設計データ上に作用させてぼかし参照画像を作成する。 In the conventional blur filter design method and blur reference image generation method based on automatic generation of the light spot spread function, when creating a blur reference image close to a defect-free real image from design data, optical blur information close to the real image is generated. The light intensity distribution can be obtained from an optical simulation that approximates the MTF curve in the actual pattern portion of the mounted optical system or a correlation function of the pattern edge portion that is close to the OTF curve in the optical pupil and pattern portion. Assuming that the optical pupil of the edge or the beam intensity is a Gaussian distribution, the parameters of the Gaussian distribution function are obtained by numerical simulation, the pattern edge profile of the actual image is approximated, and the light spot spread that becomes the blur filter coefficient Find a function and design a blur filter that performs a composition operation between design data and filter coefficients It is allowed to act to create a blurred reference image on the over data.
さらに、実画像とぼかしフィル.タ設計方法で得られたぼかし参照画像を用いて画像比較を行う欠陥検出ハードウェアでは、得られたぼかし参照画像と実画像との階調差を適切な欠陥アルゴリズムのしきい値で、欠陥か否かを判定することによって、欠陥の検出を行う(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
しかしながら、このような従来のぼかしフィルタ設計方法およびぼかし画像自動生成方法を画像比較による欠陥検査に適用した場合、設計データから作成したぼかし参照画像のコーナーに近い修正テンプレートを用いて、元の設計データを修正して再度、ぼかしフィルタ処理を実施してぼかし参照画像を作成することにより、光学的走査によって得られる正常パターンの実画像データに近いぼかし参照画像を作成するものとなっているため、設計データに対する修正処理により検査スループットが低下するとともに、修正テンプレートとの階調差に起因して実画像に極めて類似する階調分布が得られないという問題点があった。 However, when such a conventional blur filter design method and blur image automatic generation method are applied to defect inspection by image comparison, the original design data is used by using a correction template close to the corner of the blur reference image created from the design data. The blur reference image that is close to the actual image data of the normal pattern obtained by optical scanning is created by correcting the image and performing blur filter processing again to create the blur reference image. There is a problem that the inspection throughput is reduced by the correction processing on the data, and a gradation distribution very similar to the actual image cannot be obtained due to a gradation difference from the correction template.
すなわち、設計データのパターン修正をビット列で示されるパターン形状の複数のテンプレートから実画像の形状に近いテンプレートを選択し、その論理演算によって得られるビット列を光学的走査によって得られる点広がり関数から計算される光強度分値と修正したテンプレート画像とのたたみ込み演算によって多値の実画像との比較処理に用いるぼかし参照画像を作成するため、画素数が増えると処理すべき演算量が大幅に増大し、スループットが低下するという問題点があった。 That is, pattern correction of design data is performed by selecting a template close to the shape of the actual image from a plurality of templates having a pattern shape indicated by a bit string, and a bit string obtained by the logical operation is calculated from a point spread function obtained by optical scanning. Since the blurring reference image used for the comparison process with the multi-valued real image is created by the convolution calculation of the light intensity component value and the corrected template image, the amount of calculation to be processed greatly increases as the number of pixels increases. There was a problem that the throughput was lowered.
さらに、設計データのテンプレートの修正は、各画素内においてビット列の演算で行い、ぼかし参照画像の修正された後のパターン階調値がテンプレートの階調分布に限定されてしまうという欠点がある。さらに、周囲パターンの形状に無関係に階調補正が実行されるため、パターンエッジが画素の区切りに位置していないエッジ部分では、走査によって得られる実画像との階調差が大きくなり、画像比較による欠陥検査に応用した場合、疑似欠陥が発生しやすいという問題点があった。 Furthermore, the template of the design data is corrected by calculating a bit string in each pixel, and the pattern gradation value after the correction of the blurring reference image is limited to the gradation distribution of the template. Furthermore, since tone correction is performed regardless of the shape of the surrounding pattern, the tone difference from the actual image obtained by scanning increases at the edge portion where the pattern edge is not located at the pixel boundary, and image comparison is performed. When applied to the defect inspection by, there is a problem that pseudo defects are likely to occur.
さらに、従来のぼかしフィルタ設計方法では、ぼかしフィルタ処理に必要な実画像から求めるぼけ情報は、撮像系を含む光学系と被検査対象との光学的な伝達関数を精密に求めるのが困難でかつ、光強度分布をガウス分布と仮定し、等方向性の光学瞳から参照データに対するぼかしフィルタ係数を求めるため、ぼかし処理後のぼかし参照画像のパターンエッジのぼけ方がどの方向も同一となってしまい、ぼかし参照画像のエッジパターンの階調分布が実光学系の示すぼけ方と乖離してしまうことがある。このためパターンエッジ付近での実画像に対応する位置のぼかし参照画像との輝度差が生じやすく、画像比較による欠陥検出では、エッジ上での欠陥検出感度が落ちやすいという欠点がある。さらに、周囲パターンの形状、受光素子から撮像系までの光軸ずれによる光学条件、光のゆらぎの周り込みを含んだぼかしフィルタによる階調補正が実行されるため、パターンが画素の区切りに位置しないエッジ部分やエッジからコーナー部にかかる丸まり部分では、走査によって得られる実画像との階調差が大きくなり、疑似欠陥が発生しやすいという問題点があった。 Furthermore, in the conventional blur filter design method, it is difficult to accurately determine the optical transfer function between the optical system including the imaging system and the object to be inspected from the actual image necessary for the blur filter process. Assuming that the light intensity distribution is a Gaussian distribution, the blur filter coefficient for the reference data is obtained from the isotropic optical pupil. The gradation distribution of the edge pattern of the blurred reference image may deviate from the blur method indicated by the real optical system. For this reason, a luminance difference from the blurred reference image at a position corresponding to the actual image in the vicinity of the pattern edge is likely to occur, and defect detection by image comparison has a drawback in that the defect detection sensitivity on the edge tends to be lowered. Furthermore, since the gradation correction is performed by the blurring filter that includes the shape of the surrounding pattern, the optical conditions due to the optical axis deviation from the light receiving element to the imaging system, and the sneak in of the light fluctuation, the pattern is not positioned at the pixel boundary. At the edge portion or the rounded portion extending from the edge to the corner portion, there is a problem that the gradation difference from the actual image obtained by scanning becomes large and pseudo defects are likely to occur.
このため、設計パターンが画素の区切り位置に存在しない2つの任意角度の斜めエッジから構成されるパターン部では、撮像系の光軸ずれ等の光学的な誤差要因によるぼけ方が異なるため、テンプレートを用いて画素単位でパターンエッジの階調を補正しても、階調差の段差が補間できない。特に画素の区切りにある欠陥や周囲とのコントラストが悪く、検査分解能より細かいエッジ上のパターン欠陥は、周囲との階調差が出にくいため、従来のぼかしフィルタ設計法で生成したぼかし参照画像と実画像とを比較して欠陥検査を行う場合、欠陥検出感度が低下するという欠点があった。 For this reason, in the pattern portion composed of two arbitrary angled oblique edges where the design pattern does not exist at the pixel separation position, the blurring due to optical error factors such as the optical axis deviation of the imaging system is different. Even if the gradation of the pattern edge is corrected by using the pixel unit, the step of the gradation difference cannot be interpolated. In particular, the defects at the pixel boundaries and the contrast with the surroundings are poor, and the pattern defects on the edges that are finer than the inspection resolution are unlikely to produce a gradation difference from the surroundings. When defect inspection is performed by comparing with an actual image, there is a drawback that the defect detection sensitivity is lowered.
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、上記問題点を解決できる光点拡がり関数の自動生成方法およびぼかし参照画像作成方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an automatic generation method of a light spot spreading function and a blurring reference image generation method capable of solving the above-described problems.
このような目的を達成するために、請求項1記載の発明は、設計データに基づいて形成された遮光部と、透過部と、微細パターンを有する被検査対象の微細パターン部を走査し、被検査対象を通過して得られる透過光を対物レンズでCCD等の受光素子上に結像させて、この受光素子から得られたパターン情報から実画像を生成し、この実画像のパターン情報から得られるフィルタを設計データに施し、得られた参照データのぼけ画像の階調分布が実画像の階調分布を精密に再現するぼかしフィルタ設計方法であって、検査分解能より細かな分解能を有する各画素上に設計データを多階調値からなるパターンとして展開して参照データを作成し、ぼかし情報を一切持たない参照データ上からパターンエッジ部上の選択された任意座標と、この参照データのパターンエッジ部位置に対応する実画像パターンエッジを垂直方向にトレースしてぼかし情報を抽出して生成される光点拡がり関数をフィルタ係数とすることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention described in
また、請求項2の発明は、請求項1記載のぼかしフィルタ設計方法において、実画像のパターンエッジを垂直方向にトレースした輝度プロファイル上の注目画素位置と注目画素位置+2番目の輝度差の絶対値の最大値を実画像エッジ傾きとし、この実画像エッジ傾きから、上、下、左、右のうち、それぞれの方向の隣接する2方向の組み合わせで決まる真円または楕円の範囲内での各画素領域内に占める画素内面積値を係数に持つ半径値を実画像の各方向の光学係数とし、この光学係数から実画像の光点拡がり関数となるぼけフィルタ係数の領域と方向とを決定するようにしたものである。
Further, the invention of
請求項3の発明は、請求項2記載のぼかしフィルタ設計方法の前記記載の光学係数おいて、実画像の上、下、右、左方向のパターンエッジに対して垂直方向にトレースした輝度プロファイル上の注目画素と注目画素+k(ただし、k>=1)の輝度差の最大値となる実画像エッジ傾きのうち、隣接する2方向の光学係数の半径値の組み合わせで決まる円、または楕円の範囲内での各画素領域内に占める画素内面積値を光強度に対応させてフィルタ係数値を決定するようにしたものである。 According to a third aspect of the present invention, in the above-described optical coefficient of the blur filter designing method according to the second aspect, the luminance profile traced in the vertical direction with respect to the pattern edges in the upper, lower, right, and left directions of the real image. Of the circle or ellipse determined by the combination of the radius values of the optical coefficients in the two adjacent directions among the actual image edge slopes that are the maximum value of the luminance difference between the target pixel and the target pixel + k (where k> = 1) The filter coefficient value is determined by associating the pixel area value in each pixel region with the light intensity.
請求項4の発明は、請求項3記載のぼかしフィルタ設計方法において、光学係数に一致する半径値が描く真円の範囲内で各単位画素に占める面積値をぼけフィルタ係数値とする各々の半径値のぼけフィルタで、多値化した参照データに順次たたみこみ演算を行なって得られる各々のぼかし参照画像上に対し、ぼかし参照画像上のパターンエッジを垂直方向にトレースしその輝度プロファイル上の注目画位置と注目画素位置+2番目の輝度差の絶対値の最大値となるぼかし参照画像のエッジ傾きの最大値をαと、光学係数の半径値となる光点拡がり関数の任意の半径値Rが実係数a,b,c,dを持つ
α=aR3+bR2+cR+d (a,b,c,dは実数(a≠0)
なる3次式の関係から唯一求められるようにしたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, in the blur filter design method according to the third aspect, each radius having an area value occupying each unit pixel within a true circle drawn by a radius value matching the optical coefficient as a blur filter coefficient value. The pattern edge on the blurred reference image is traced in the vertical direction on each blurred reference image obtained by performing successive convolution operations on the multi-valued reference data with the blurring value filter. The maximum value of the edge inclination of the blurred reference image, which is the maximum absolute value of the position and the target pixel position + second luminance difference, is α, and an arbitrary radius value R of the light spot spread function that is the radius value of the optical coefficient is actual. Α = aR 3 + bR 2 + cR + d with coefficients a, b, c, d (a, b, c, d are real numbers (a ≠ 0))
This is the only one that is obtained from the relationship of the cubic equation.
請求項5の発明は、請求項4記載のぼかしフィルタ設計方法において、光学係数に一致する半径値の真円の範囲内での各画素の持つ面積値をぼけフィルタ係数とする各々の半径値を持つぼけフィルタで、多値化した参照データに順次たたみこみ演算を行なって得られる各々のぼかし参照画像上の前記記載のエッジ傾きαは、設計データに基づいて多値化された参照データのエッジ端が1画素内のいかなる任意位置でも同一近傍値をとるようにしたものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the blur filter design method according to the fourth aspect, each radius value having an area value of each pixel within a range of a perfect circle of a radius value matching the optical coefficient as a blur filter coefficient is set. The above described edge inclination α on each blurred reference image obtained by sequentially performing convolution operations on the multi-valued reference data with a blur filter is the edge edge of the multi-valued reference data based on the design data. Is the same neighborhood value at any arbitrary position within one pixel.
請求項6の発明は、請求項5記載のぼかしフィルタ設計方法において、実画像の上、下、右、左方向のパターンエッジに対して垂直方向にトレースした4方向の光学係数のうち、隣接する2方向の光学係数の半径値が接する領域内での画素面積値をトレース方向の光点拡がり関数とし、このトレース方向の光点拡がり関数の光強度の影響が及ぶ真円または楕円の面積範囲内に接する単位画素内に占める面積比を各トレース方向のフィルタ係数とした実画像のぼけフィルタを生成し、それぞれの光学係数のうちパターンにかかっていない方向の光学係数をそれぞれ反転させて生成した新たな光学係数を作成し、この光学係数に対応する半径値を持つ真円または、楕円が接する範囲内の各単位画素内面積値を参照データのぼかし処理に必要な光点拡がり関数のフィルタ係数とするようにしたものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the blurring filter design method according to the fifth aspect, the optical coefficients in the four directions that are traced in the vertical direction with respect to the pattern edges in the upper, lower, right, and left directions of the real image are adjacent. The pixel area value in the area where the radius values of the optical coefficients in the two directions are in contact is used as the light spot spread function in the trace direction, and within the area of a perfect circle or ellipse that is affected by the light intensity of the light spot spread function in the trace direction. A blur filter of the real image is generated with the area ratio in the unit pixel in contact with the filter coefficient in each trace direction, and a new one is generated by inverting the optical coefficient in the direction not applied to the pattern among the respective optical coefficients. A light spot required for blurring reference data for each pixel area value within the range where a perfect circle or ellipse with a radius value corresponding to this optical coefficient is created. It is obtained as the filter coefficients of the gully function.
請求項7の発明は、請求項6記載のぼかしフィルタ設計方法において、実画像の各トレース方向の光学係数に対応するぼけフィルタ係数を反転させて生成した新たな4方向の光学係数から、それぞれの光学係数に対応する半径値を持つ真円、または楕円形状が接する範囲内の単位画素に占める面積値を光点拡がり関数のフィルタ係数とし、このフィルタ係数を持つぼけフィルタで多値化した参照データに対し畳み込み処理を行って、参照データの各方向毎にぼけ方の違う種々の輝度プロファイルを持つぼかし参照画像を作成できるようにしたものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the blurring filter design method according to the sixth aspect, from the new four-direction optical coefficients generated by inverting the blur filter coefficient corresponding to the optical coefficient in each trace direction of the real image, Reference data that is converted into multi-values using a blur filter that has a filter coefficient of the light spot spread function, with the area value occupying a unit pixel within a range where a perfect circle or ellipse shape with a radius corresponding to the optical coefficient touches. Is subjected to a convolution process so that blurred reference images having various luminance profiles with different blurring directions in each direction of the reference data can be created.
請求項8の発明は、設計データに基づいて形成された遮光部と、透過部と、微細パターンを有する被検査対象の微細パターン部を走査し、被検査対象を通過して得られる透過光を対物レンズでCCD等の受光素子上に結像させて、この受光素子から得られたパターン情報から実画像を生成し、この実画像のパターン情報から得られたフィルタを設計データに施し、得られた参照データのぼけ画像の階調分布が実画像の階調分布を精密に再現するぼかしフィルタ設計方法および画像比較欠陥検出ハードウェアにおいて、請求項1乃至7の光点拡がり関数の生成によって実画像のぼけ方に精密に類似するぼかし参照画像を生成するステップを備えることを特徴とする。
The invention according to
請求項9の発明は、設計データに基づいて形成された遮光部と、透過部と、微細パターンを有する被検査対象の微細パターン部を走査し、被検査対象を通過して得られる透過光を対物レンズでCCD等の受光素子上に結像させて、この受光素子から得られたパターン情報から実画像を生成し、この実画像のパターン情報から得られるフィルタを設計データに施し、得られた参照データのぼけ画像の階調分布が実画像の階調分布を精密に再現するぼかしフィルタ設計方法によって製造されたフィルタであって、検査分解能より細かな分解能を有する各画素上に設計データを多階調値からなるパターンとして展開して参照データを作成し、ぼかし情報を一切持たない参照データ上からパターンエッジ部上の選択された任意座標と、この参照データのパターンエッジ部位置に対応する実画像パターンエッジを垂直方向にトレースしてぼかし情報を抽出して生成される光点拡がり関数をフィルタ係数に持つぼかしフィルタ設計方法によって製造されたことを特徴とする。
The invention according to
請求項10の発明は、設計データに基づいて形成された遮光部と、透過部と、微細パターンを有する被検査対象の微細パターン部を走査し、被検査対象を通過して得られる透過光を対物レンズでCCD等の受光素子上に結像させて、この受光素子から得られたパターン情報から実画像を生成し、この実画像のパターン情報から得られるフィルタを設計データに施し、得られた参照データのぼけ画像の階調分布が実画像の階調分布を精密に再現するぼかしフィルタ設計システムであって、前記被検査対象の微細パターンを走査して走査信号を出力する光学的走査手段と、前記光学的走査手段によって出力された前記走査信号を多値階調の実画像に変換して出力する光電画像処理手段と、設計データを入力する設計データ入力手段と、前記設計データ入力手段によって入力された前記設計データを、検査分解能より細かな分解能を有する各画素上に多階調値からなるパターンとして展開して参照データを生成する設計データ展開手段と、前記実画像のエッジ位置に基づいて前記参照データの各パターンの幅を多階調のまま検査分解能以下でコーナー部の丸め階調補正を行い、光点拡がり関数によるぼかし処理を行ってぼかし参照画像を生成する参照画像生成手段と、前記実画像と前記ぼかし参照画像を所定の画像メモリ内で対応する画像位置アドレスに位置あわせをする、画像メモリ位置あわせ手段と、前記実画像と前記ぼかし参照画像の輝度を比較して前記パターンの欠陥を検出する画像比較欠陥検出手段とを備えることを特徴とする。
The invention of
本発明によれば、多数倍精度の多階調値マトリックスで画素の階調値が表現された設計データに、実画像の光学係数を反転させた光点拡がり関数を持つぼかしフィルタを走査してぼかし処理を施すことにより、参照データのエッジが画素の切れ目ではなく画素内のいかなる位置に存在していても、参照データのエッジ位置の階調を高精度に表現でき、検査対象から得られた実画像の輝度分布に極めて近い輝度分布を有する高精度なぼかし参照画像を作成できる。 According to the present invention, the design data in which the gradation value of the pixel is expressed by a multi-gradation value matrix of multiple double precision is scanned with a blur filter having a light spot spread function obtained by inverting the optical coefficient of the actual image. By applying the blurring process, the gray level of the edge position of the reference data can be expressed with high precision regardless of the position of the edge of the reference data in the pixel, not the pixel break, and it was obtained from the inspection target. A highly accurate blurred reference image having a luminance distribution very close to the luminance distribution of the actual image can be created.
実パターンの各トレース方向の任意の大きさの半径Rを持つ光学係数を組み合わせて光点拡がり関数のぼかしフィルタ係数を構成することにより、パターン方向によってぼけ方が異なるぼかし参照画像を自在に生成できる。また、多値の参照データで1画素以内のパターンズレがあっても光学係数が変化せず、パターンズレを許容して光学係数を安定に抽出できるので、実画像と参照画像のロバストな画像位置合わせが実現でき、欠陥検出時の位置ズレ誤差要因を大幅に低減できる効果がある。 Combining optical coefficients having an arbitrary radius R in each trace direction of the actual pattern to compose a blur filter coefficient of the light spot spread function, it is possible to freely generate a blur reference image having a different blur method depending on the pattern direction. . In addition, even if there is a pattern deviation within one pixel in multi-valued reference data, the optical coefficient does not change, and the optical coefficient can be stably extracted by allowing the pattern deviation, so that the robust image position between the actual image and the reference image As a result, it is possible to realize the alignment and to greatly reduce the cause of the positional deviation error when the defect is detected.
また、光点拡がり関数が真円ではなく非対象な形状でも、1画素格子内の点拡がり関数の係数値は画素内の光の拡がりを示す楕円面積換算値かつ光強度として定義されるため、被検査対象の走査系が非対称なビーム形状、例えばレーザーのビームウエストの形状が変化する場合、光学瞳が光の回り込みや光の揺らぎの存在によって撮像光学系の伝達関数が複雑形状を有する場合でも、実画像の各方向の光学係数から生成されるぼかしフィルタの光点拡がり関数は光学係数の半径Rの各画素位置に占める真円、または楕円形状に一意に集約されるため、実画像から生成される光学係数は、走査系の光強度分布の形状に依存しないロバストなボケ量として定量化できる。 Further, even if the light spot spread function is not a perfect circle but an untargeted shape, the coefficient value of the point spread function in the one-pixel grid is defined as an elliptical area converted value indicating the light spread in the pixel and the light intensity. Even if the scanning function of the inspection target has an asymmetric beam shape, for example, the shape of a laser beam waist changes, even if the optical pupil has a complicated shape due to the presence of light sneak or light fluctuation Since the light spot spread function of the blur filter generated from the optical coefficients in each direction of the real image is uniquely aggregated into a perfect circle or an elliptical shape at each pixel position of the radius R of the optical coefficient, it is generated from the real image. The optical coefficient can be quantified as a robust blur amount that does not depend on the shape of the light intensity distribution of the scanning system.
展開された多階調を持つ参照データに対し実画像からぼけ方の異なる方向別の光学係数からぼかしフィルタの光の強度と範囲を表す光点拡がり関数が得られるため、実画像の階調分布に則した精密なぼかし参照画像を作成できる。また、実画像のエッジバターンのぼけ量に応じて、画素単位でもまた、サブ画素単位でも光点拡がり関数を求めることができるので、所望する検査精度にあったぼかし参照画像の階調分布が得ることができる。 For the reference data with multiple gradations, the light spot spread function that represents the light intensity and range of the blur filter is obtained from the optical coefficients for the different directions of blur from the actual image, so the gradation distribution of the actual image Precise blur reference image can be created according to Further, since the light spot spread function can be obtained in pixel units or sub-pixel units in accordance with the blurring amount of the edge pattern of the actual image, the gradation reference image gradation distribution suitable for the desired inspection accuracy is obtained. be able to.
さらに、設計データのコーナー部および、配線パターンの任意角度を持つエッジ部が、いかなる角度で配置されていても、画素分解能より細かなサブ画素単位でのぼかし処理を行うようにしたので、設計データの配置と撮像画像の走査方向との位置関係に依存せずに被検査対象パターンの実画像に極めて近いぼかし参照画像パターンを作成できるため、パターン検査装置の実画像のコーナー部やパターンエッジ部付近にある欠陥の検出感度を大幅に向上させることができるという効果がある。 In addition, even if the corner of the design data and the edge with an arbitrary angle of the wiring pattern are arranged at any angle, the blur processing is performed in sub-pixel units finer than the pixel resolution. Because it is possible to create a blurred reference image pattern that is very close to the actual image of the pattern to be inspected without depending on the positional relationship between the position of the captured image and the scanning direction of the captured image, the corner portion or pattern edge portion of the actual image of the pattern inspection device There is an effect that it is possible to greatly improve the detection sensitivity of defects in the above.
本発明は、スクリーン、ガラス素材等に描かれた微細パターンの画像比較検査において、被検査対象を撮像した実画像パターンの各方向のエッジ情報から、光の強度とボケ範囲を示す光点拡がり関数を求め、対応する位置にある設計データを実画像15(図1)に類似したボケ量を持つ欠陥フリーなぼかし参照画像13(図1)の設計手段を提供するものである。以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態であるぼかしフィルタ設計方法および、ぼかし参照画像13の自動生成を実現する、画像比較欠陥検出ハードウェアのプロック図である。このぼかしフィルタ設計方法を実装する画像比較欠陥検出ハードウェアには、検査を行う配線パターンすなわち被検査パターンをスキャンすることにより走査信号14を出力する光学的走査部4と、この走査信号14を多値階調の実画像15として変換出力する光電画像処理部5とが設けられている。
The present invention relates to a light spot spread function indicating a light intensity and a blur range from edge information in each direction of a real image pattern obtained by imaging a test object in an image comparison inspection of a fine pattern drawn on a screen, a glass material, etc. And a design means for designing a defect-free blurred reference image 13 (FIG. 1) having a blur amount similar to that of the actual image 15 (FIG. 1). Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of image comparison defect detection hardware for realizing a blur filter design method and an automatic generation of a
また、被検査パターンの図形寸法が定義された設計データ11を入力する設計データ入力部1と、この設計データ11を配線パターンに展開して多値階調の参照データ12を作成する設計データ展開部2と、この参照データ12の各配線パターンを実画像15に近付けるための補正を行うことによりぼかし参照画像13を作成する参照画像生成部3と、光学的走査により得られた被検査パターンの実画像15と設計データ11から作成されたぼかし参照画像13とを内蔵する図示しない画像メモリ内で対応する画像位置のアドレスに位置あわせを行う画像メモリ位置あわせ部6と、画像メモリ位置あわせ部6内にある設計データ11に対応する実画像15とぼかし参照画像13とを比較することにより被検査パターンの検査を行う画像比較欠陥検出部7とが設けられている。
Also, a design
次に、図を参照して、本発明の動作について説明する。NEBES,ラスタースキャンデータ形式等のフォーマットで記述された設計データ11が、設計データ入力部1から入力される。続いて、設計データ展開部2において、入力された設計データ11が、実画像15のパターン座標のアドレスに対応して格子状に配置された各画素上に、回路パターンとして展開される。
Next, the operation of the present invention will be described with reference to the drawings.
図2は、展開された配線パターンの一部を示す説明図である。各画素は、設計データ展開部2における展開分解能に相当する。この場合、パターン21のエッジ22は画素の切れ目になく、例えば画素23上では、x方向(横方向)に3:1の比率位置に展開され、y方向(縦方向)に1:1の比率位置に展開されていることを示している。
FIG. 2 is an explanatory view showing a part of the developed wiring pattern. Each pixel corresponds to the development resolution in the design
各画素には、多値階調の階調値(濃淡値)を検査分解能より細かな分解能で算出するために、複数のサブ画素が設けられており、このサブ画素の数により、各画素における階調値の精度が決定される。例えば、最大階調値を255、最小階調値を0としてデータを展開する場合には、1画素が16×16個のサブ画素で構成され、各サブ画素は、「0」,「1」の2値をとる。 Each pixel is provided with a plurality of sub-pixels in order to calculate a gradation value (gray value) of a multi-level gradation with a resolution finer than the inspection resolution. Depending on the number of sub-pixels, The accuracy of the gradation value is determined. For example, when developing data with a maximum gradation value of 255 and a minimum gradation value of 0, one pixel is composed of 16 × 16 subpixels, and each subpixel is “0”, “1”. The binary value is taken.
図3は、図2の画素23の拡大図であり、この場合、16×16個のサブ画素のうち、8×12個のサブ画素上にパターン21が存在している。ここで、パターン21に属するサブ画素を「1」で表し、パターン21に属さないサブ画素を「0」で表した場合、画素23の階調値は、8×12=96となる。
FIG. 3 is an enlarged view of the
これにより、パターン21に属さない画素の階調値は最小階調値(MIN=0)となり、パターン21に属する画素のうちパターンエッジ以外の部分の画素の階調値は最大階調値(MAX=255)となる。また、パターン21に部分的に属するパターンエッジ部分の画素の階調値は、その画素内でパターン21に属するサブ画素数に対応する階調値となる。
Thereby, the gradation value of the pixel not belonging to the
このようにして、画素内のビット列の面積を積分することにより、図4に示すように、展開されたパターン21の階調値を、各画素すなわち実画像15のパターン座標のアドレスごとに算出できる。したがって、設計データ展開部2では、設計データ11に基づいて各画素上に配線パターンを展開した後、各画素ごとにビット積分した値を階調値として算出し、参照データ12として出力する。
In this way, by integrating the area of the bit string in the pixel, as shown in FIG. 4, the gradation value of the
次に参照画像生成部3において、設計データ展開部2から出力された参照データ12のうち、各配線パターン幅の適切な画素単位またはサブ画素での拡大/縮小補正が実行され、各配線パターンのエッジ位置を移動修正する。続いて参照データ12のコーナー部に対応する位置の実画像15のコーナー半径に基づいて、その参照データ12のコーナー部の丸め補正処理を行う。その後、被検査対象を光学走査して得られる実画像15の光学特性を持つフィルタでぼかし処理を実施し、実画像15に近いぼかし参照画像13を作成する。
Next, in the reference
なお、画像欠陥検査部7で画像比較を行う欠陥検出ハードウェアに実装された実画像15の光学特性を持つフィルタのぼけの強さ、ぼけの範囲については、画像メモリ位置あわせ部6に格納されている実画像15のうち代表事例とみなされる画像から、被検査パターンの4方向の垂直・水平エッジ部分が存在する位置の階調分布に沿ってぼけ量を表す光学係数を作成し、この光学係数をトレース方向毎に反転させた光点拡がり関数を合成し、ぼかしフィルタ係数を作成する。続いて得られたぼかしフィルタ係数を用いて参照画像生成部3で、設計データ展開部2から出力された参照データ12に対し、畳み込み演算を行い、ぼかし参照画像13を作成して画像メモリ位置あわせ部6に転送し、画像メモリ位置あわせ部6内で設計データ11の位置アドレスに相当する実画像15とぼかし参照画像13の画像メモリ内での位置あわせを行い、情報画像欠陥検査部7で実画像15とぼかし参照画像13の比較処理を行い、非検査対象の欠陥部を検出する。
It should be noted that the blur strength and the blur range of the filter having the optical characteristics of the
まず最初に、ぼかしフィルタ動作を実行する参照画像生成部3に予め登録されているぼけの強さと範囲の基準となる光学係数(フィルタの半径R)、およびぼかしフィルタの係数となる光点拡がり関数の生成方法について説明する。図5は画像欠陥検出ハードウェアの光学特性の決定に必要な真円の光点拡がり関数の半径Rを変化させた時のぼけの範囲と、単位画素内の光強度の重み付けを表すフィルタ係数の説明図である。
First, an optical coefficient (filter radius R) that is a standard of blur intensity and range registered in advance in the reference
図5(a)の格子領域は、設計データ11の展開分解能に等しい単位画素を示し、この単位画素に占める真円の領域面積は、光点拡がり関数の光学係数となる半径Rが占めるフィルタ係数の強さを示している。検査分解能以下で光の強度および広がりをサブ画素単位で計算するため、単位画素に一致する領域は16x16分割(1画素面積の最大値を256)に量子化されており、このサブ画素はON、OFF値を持つビット列で構成されている。例えば図5(b)に示すように、各々の単位画素内の半径Rを持つ光点拡がり関数のフィルタ係数は、真円領域が占める各単位画素内の灰色のサブ画素のOnビット数を積算して算出する。一方、ぼかし処理では個々の単位画素内のフィルタ係数値は全フィルタ係数の総和で正規化され、量子化誤差は無視できる程小さいため、本実施例では単位画素内に占めるフィルタ面積が最大値の256をとる場合、フィルタの光強度の最大値は255に設定する。
The lattice area in FIG. 5A represents a unit pixel equal to the development resolution of the
図6(a),(b),(c),(d)はトレース方向の光学係数の組み合わせから光点拡がり関数のフィルタ係数の合成方法を示す説明図である。各々のフィルタ領域内のフィルタ係数値は、図6に示す(上,右) (右、下)(下,左)(左、上)の二組の半径値の光学係数を持つ真円の光点拡がり関数の1/4分割領域内の各単位画素に占める円の面積値とする集合である。トレース方向の光学係数の組み合わせで決まる1/4分割領域が確定すると、対象領域の範囲に合わせて参照画像生成部3に予め記憶されている左上1/4分割領域を順次回転、または、反転させて光点広がり関数の全領域のフィルタ係数値を合成する。ただし、フィルタ係数の合成時は、図6(a)に示すように1/4分割領域のそれぞれの境界部にあたる画素位置のフィルタ係数は他の1/4分割領域との重なりを考慮して、実際にもつべき面積値の1/2を記憶しておき、重なり部分で生じる係数和は255を越えない値に設定する。
FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D are explanatory diagrams showing a method of synthesizing filter coefficients of a light spot spread function from combinations of optical coefficients in the trace direction. The filter coefficient value in each filter area is a perfect circle light having optical coefficients of two sets of radius values (upper, right) (right, lower) (lower, left) (left, upper) shown in FIG. This is a set that represents the area value of a circle that occupies each unit pixel in a quarter-divided region of the point spread function. When the 1/4 divided region determined by the combination of the optical coefficients in the trace direction is determined, the
例えば図7に示す実施例は図6の上、下、左、右それぞれの方向の光学係数がすべて半径R=2.0[画素]となる領域を合成して得られる光点拡がり関数の7×7画素範囲のフィルタ係数である。
For example, in the embodiment shown in FIG. 7, the light spot spread
本例では真円となる光学係数について示したが、真円のほかに、二つの異なる半径の光学係数から構成される楕円の面積領域でも同様な計算で光点拡がり関数のフィルタ係数値を算出してもよい。
このようにして参照画像生成部3には、予めシミュレーションで求めた真円または、楕円となる光点拡がり関数の左上1/4分割領域を占める光学係数の組み合わせでできるフィルタ係数が予め記憶されており、参照画像生成部3は二つのトレース方向の光学係数の組み合わせに応じて記憶されている左上1/4分割領域の係数群を回転または反転させて合成し、光点拡がり関数の全フィルタ係数を生成する。
In this example, the optical coefficient to be a perfect circle is shown, but in addition to the perfect circle, the filter coefficient value of the light spot spread function is calculated by the same calculation in the area of an ellipse composed of optical coefficients with two different radii. May be.
In this way, the reference
次に参照画像生成部3に記憶されている真円の光学係数を持つ光点拡がり関数の半径Rと輝度プロファイルから算出されるトレース方向のぼけ量αについて説明する。説明を簡便化するためにここでは参照データは画素の区切りに常に存在し、パターンの辺縁部の単位画素が255の最大階調値をとる実施例で説明する。
Next, the radius R of the light spot spread function having a perfect circle optical coefficient stored in the reference
図8は図5に示す真円となる光点広がり関数の半径Rを順次拡大し、各半径Rに対応するフィルタ係数で参照データ12をぼかした時のぼかし参照画像13のエッジ周辺部の輝度プロファイルを示したものである。半径Rの拡大に伴って、パターンエッジの輝度プロファイルの傾きは緩やかになり、エッジ周辺部のぼけ方が大きくなる。このようにして真円となる光点拡がり関数の半径Rを可変にすることで、参照データをぼかしたときの輝度プロファイルのエッジ傾き、すなわち、ぼけ量を制御することができる。
FIG. 8 sequentially enlarges the radius R of the light spot spread function to be a perfect circle shown in FIG. 5, and the brightness of the peripheral portion of the edge of the
図9は真円の光点拡がり関数の光学係数となる各半径Rで参照データをぼかしたときのぼかし参照画像13の輝度プロファイル上の各々の画素位置の輝度値および、ぼけ量αを算出したものである。例えば図8のぼかし参照画像13の各半径Rにおける輝度プロファイル上の注目画素位置をS(x,y)、輝度値Ls(x,y)とした時、パターン上を左方向にトレースする場合のぼけ量αは、
α= MAX { Ls(x+k,y)−Ls(x,y) } (ただし、k=2) (数式1)
と、算出する。
FIG. 9 shows the brightness value at each pixel position on the brightness profile of the
α = MAX {Ls (x + k, y) −Ls (x, y)} (where k = 2) (Equation 1)
And calculate.
図9から(数式1)で計算される輝度プロファイルの注目画素と、トレース方向にある近傍画素との絶対値の差の最大値で定義された真円となる光点広がり関数を持つぼかし参照画像13のぼけ量αは、大きさの異なる光点広がり関数の各半径Rの光学係数に対し、一意に決まる固有値をとることが説明される。 A blurred reference image having a light spot spread function that is a perfect circle defined by the maximum value of the absolute value difference between the target pixel of the luminance profile calculated from (Equation 1) from FIG. 9 and the neighboring pixel in the trace direction. It is explained that the blur amount α of 13 takes eigenvalues that are uniquely determined for the optical coefficients of the respective radii R of the light spot spread functions having different sizes.
さらに、これらの光学係数は参照データ12のエッジ端の画素内の位置に依存しない性質を持っている。例えば図11(a),(b),(c),(d)は適切な分解能で展開された直後の参照データ12の階調分布および、図7の半径R=2.0[画素]の真円が占める光学係数を持つ光点拡がり関数で参照データ12をぼかしたときの階調分布である。このパターンは、エッジ部が1/4画素ずつずらして展開された画素の切れ目に存在していない上下方向に幅を持つパターン例であり、数値はその画素位置における階調値を示している。
Further, these optical coefficients have a property that does not depend on the position in the pixel at the edge of the
図11(a),(b),(c),(d)の実施例のいずれの場合も、1画素以内に展開された任意のエッジ位置にある注目画素のN〜N+K間(だだし、ここではK=2)の輝度値の絶対値の差の最大値は150近傍となる。
図11(a)より、N〜N+2間の輝度値最大差:167−18=149
図11(b)より、N〜N+2間の輝度値最大差:185−35=150
図11(c)より、N〜N+2間の輝度値最大差:202−52=150
図11(d)より、N〜N+2間の輝度値最大差:219−70=149
このように、図11(a)、図11(d)のNからN+K(K=2)の間の輝度値の最大差が149となり、図11(b)、図11(c)の場合の輝度値差150となる違いはあるが、これは計算上のまるめ誤差である。
11 (a), (b), (c), and (d), in the case of N to N + K of the target pixel at an arbitrary edge position developed within one pixel (but, Here, the maximum value of the difference between the absolute values of the luminance values of K = 2) is close to 150.
From FIG. 11A, the maximum luminance value difference between N and N + 2 is 167-18 = 149.
From FIG. 11B, the maximum luminance value difference between N and N + 2: 185−35 = 150
As shown in FIG. 11C, the maximum luminance value difference between N and N + 2 is 202−52 = 150.
From FIG. 11D, the maximum luminance value difference between N and N + 2: 219−70 = 149
In this way, the maximum difference in luminance value between N and N + K (K = 2) in FIGS. 11A and 11D is 149, which is the case in FIGS. 11B and 11C. Although there is a difference that results in a luminance value difference of 150, this is a rounding error in calculation.
このように光学係数の各々の半径Rに一意に決まるエッジパターンに垂直方向にトレースした方向のぼけ量αは、展開された参照データ12の単位画素内のエッジ端の位置に無関係に同一値をとる。すなわちトレース方向の半径Rの真円で示される光点拡がり関数の光学係数は、ぼけ量αを検出することで、1画素内のエッジ端の位置ズレ量を許容して安定に求められることが説明される。
As described above, the blur amount α in the direction traced in the vertical direction to the edge pattern uniquely determined by each radius R of the optical coefficient has the same value regardless of the position of the edge end in the unit pixel of the
上述した真円の半径Rを持つ光点拡がり関数の光学係数とぼけ量αの関係は任意の大きさの半径に拡張することができる。図10は、図9に示す半径R光学係数の半径Rと、注目画素位置とそのK個先の位置にあるトレース方向の画素位置の輝度値の絶対値差の最大値で定義されるぼけ量αとの関係を示したものである。例えば、K=2の場合のボケ量αはボケ量を表す光学係数を用いて図9に示すぼけ量αと光学係数のサンプル点での関係から最小自乗法を用いると多項式の係数は一意に決定でき、
α=1.3261R3−0.3449R2−68.085R+276.5 (数式2)
なる3次多項式で算出される。
The relationship between the optical coefficient of the light spot spread function having the radius R of the perfect circle and the blur amount α can be expanded to a radius of any size. FIG. 10 shows the blur amount defined by the radius R of the radius R optical coefficient shown in FIG. 9 and the maximum value of the absolute value difference between the target pixel position and the pixel position in the trace direction at the K-position ahead. This shows the relationship with α. For example, the blur amount α in the case of K = 2 uses the optical coefficient representing the blur amount, and the coefficient of the polynomial is uniquely determined using the least square method from the relationship between the blur amount α and the optical coefficient shown in FIG. Can decide
α = 1.3261R 3 −0.3449R 2 −68.085R + 276.5 (Formula 2)
It is calculated by the following third order polynomial.
このようにして輝度プロファイル上のトレース方向のボケ量αは、(数式2)によって、真円となる任意サイズの半径Rの光学係数から一意に算出できる。また、ぼけ量αが既知の場合、(数式1)および(数式2)を用いて対応する光学係数の半径Rを求めることで、図5の実施例のように、ぼけの強さとぼけの範囲を示す真円の光点拡がり関数を視覚的かつ定量的に求められる。 In this way, the blur amount α in the trace direction on the luminance profile can be uniquely calculated from the optical coefficient of the radius R of an arbitrary size that becomes a perfect circle by (Equation 2). Further, when the blur amount α is known, the radius R of the corresponding optical coefficient is obtained using (Equation 1) and (Equation 2), so that the blur strength and the blur range are obtained as in the embodiment of FIG. It is possible to visually and quantitatively obtain a light spot spread function of a perfect circle indicating
次に参照画像生成部3に記憶された光学係数Rとぼけ量αを用いて実画像15のぼけ量の設計方法について図を用いて説明する。光学特性を持つフィルタのぼけの強さ、ぼけの範囲については、画像メモリ位置あわせ部6に格納されている実画像15のうち代表事例とみなされる画像から、被検査パターンの4方向の垂直・水平エッジ部分が存在する位置の階調分布に基づき、実画像15のエッジパターンに垂直な方向にトレースする。
Next, a method for designing the blur amount of the
図12は、実画像15のエッジパターンを左方向にトレースした時のぼけ量βの算出方法を示したものである。図12の実画像15上の輝度プロファイル上の座標位置をP(x,y)、その位置でのパターンの輝度値がLp(x,y)の時、探索開始点25から左方向にトレースした場合の実画像15のぼけ量βを
β= MAX{ Lp(x+k, y) − Lp(x, y) }(ただし k>=2) (数式3)
と、算出する。残りの上、下、右方向のエッジパターンについても同様な処理を行い、実画像15の各エッジパターン方向のぼけ量βを計算する。ただし、ノイズや光のゆらぎ、光の周り込みの影響を避けるため、実画像15でのトレース幅26は7画素程度とし、トレース幅26内の輝度平均を代表輝度値として、(数式3)を用いてボケ量βを算出する。続いて、実画像15のぼけ量βを参照画像生成部3に記憶されている真円の光点拡がり関数で得られるぼけ量αと比較し、誤差量の最も小さい時のぼけ量αの半径値を実画像15のトレース方向の光学係数として選択する。
FIG. 12 shows a method of calculating the blur amount β when the edge pattern of the
And calculate. Similar processing is performed for the remaining upper, lower, and right edge patterns, and the blur amount β in each edge pattern direction of the
図12は図16(c)の実画像15の各方向のパターンエッジをトレースして得られた実画像15のぼけ状態を光学係数で示したものである。図12の各方向の光学係数Rに対応する実画像15の持つぼけの強さと範囲は、1/4分割された楕円状のフィルタ領域を合成した光点拡がり関数となる。
FIG. 12 shows the blur state of the
次に、実画像15から得られた光学係数を用いて参照データ12に作用させる光点拡がり関数のぼかし処理フィルタの構成方法について図を用いて説明する。図14はぼかし参照画像13のエッジ部分とぼかしフィルタ係数との関係を示す説明図である。各方向のパターンエッジの輝度プロファイルから光学係数を抽出する場合、パターンエッジ上の各画素の輝度値はパターンの存在していない方向に対する光強度や拡がりが影響する。
Next, a configuration method of a blur processing filter of a light spot spread function that is applied to the
図14のようにパターンの存在しない方向に光の拡がり等がある場合、エッジ部分の輝度値は「なだらか」になる。すなわち、実画像15内の対応する画素位置にあるエッジの輝度分布と類似するぼかし参照画像13を得るためには、参照データ12の位置にかけるぼかしフィルタとなる光点拡がり関数の光学係数には、パターンの存在しない方向(輝度値が小さくなる方向)に対する光学係数を割り当てる必要がある。従って、参照データ12に対するぼかし処理に必要な光点拡がり関数は、図15の実施例に示されるように、図13の実画像15で得られた走査方向の光学係数を反転させた光学係数をもつ光点拡がり関数となる。このようにして得られた光学係数を持つ、ぼかしフィルタとなる光点拡がり関数を用いて、参照データ12に畳み込み処理を行い、ぼかし参照画像13を作成する。
As shown in FIG. 14, when there is a light spread in a direction in which no pattern exists, the luminance value of the edge portion becomes “smooth”. That is, in order to obtain a
以上の参照データ12をぼかすぼかしフィルタとなる光点拡がり関数の動作説明を補足するため、ここではパターンエッジをトレースする代表的な画像を用いて説明する。図16(a)は画像メモリ位置あわせ部6内に展開された多値化した参照データ12、図16(b)は従来のガウス分布に基づいて図16(a)にぼかし処理を行った実施例、図16(c)は実際の検査装置の光学的走査でえられた実画像15、図16(d)は図16(c)の実画像15から抽出した図15に示す光点拡がり関数を用いて、多値化した参照データ12に畳み込み演算した処理結果を示すものである。
In order to supplement the description of the operation of the light spot spread function that becomes a blurring filter that blurs the
図16(b)のガウス関数をベースにした光点拡がり関数では等方性のぼけ方をするのに対し、図16(c)の実画像15から抽出した光点拡がり関数でぼかした図16(d)のぼかし参照画像13の上下左右のエッジのぼけ方は、それぞれのエッジ方向で異なり、実画像15のぼけ方に極めて類似した非対称なぼけ特性を持つぼかし参照画像13が生成できることが示されている。また、コーナー部のぼけ方においても、実画像15の丸まりに類似した形状となる光強度分布を実現していることが示されている。
The light spot spread function based on the Gaussian function of FIG. 16B is isotropic, whereas the light spot spread function blurred from the
ぼかしフィルタ設計方法および、ぼかし参照画像13の自動生成法の効果のより具体的な事例を示すため、ここでは、汎用的な配線パターンを持つ被検査対象の輝度分布を用いて説明する。図17(a)は画像欠陥検査ハードウェアの光学走査によってえられたガラス基板上に描かれた欠陥を持つ配線パターンの実画像15、図17(b)は参照データ12に適切なリサイズおよびコーナー丸め処理を実施後、図17(a)の実画像15から抽出した図18に示される光学係数を持つ光点広がり関数でぼかし処理行って得られるぼかし参照画像13である。図19に示される直線パターンは、図17(a)の27領域での実画像15の輝度分布、図20は図17(b)の図17(a)に示す実画像15の27領域に対応する位置にあるぼかし参照画像13の輝度分布例、図21は図19の実画像15と図20のぼかし参照画像13との差画像の輝度分布である。図19、図20からもあきらかな様にぼかし参照画像13は実画像15の輝度分布に極めて類似し、図21の差画像から平均25階調程度の差に収まっている。
In order to show more specific examples of the effects of the blur filter design method and the blur
図22〜図24は、図17(b)に示される外コーナー、内コーナーを含み、斜めパターン部に欠陥部を持つ配線パターンの輝度分布について実画像15とぼかし参照画像13を比較したものである。図23に示されるぼかし参照画像13の欠陥の無い正常部の斜めパターン、コーナー部の輝度分布は、対応する位置にある図22の実画像15の輝度分布と極めて類似する。さらに、図24に示される差画像でも周囲輝度値に対し、欠陥部の輝度値のみが高く出ることから、エッジ上の欠陥部を容易に検出することができる。
22 to 24 show a comparison between the
このようにして、図1の参照画像生成部3では、入力された参照データ12に画素単位およびサブ画素単位でリサイズ処理を行い、適切なコーナー補正処理を行ってから、得られた光点拡がり関数をフィルタ係数に持つぼかしフィルタを参照データ12に作用させて実画像15の輝度分布に近いぼかし参照画像13を作成する。続いて、このぼかし参照画像13は画像メモリ位置あわせ部6の画像メモリに格納され、設計データ11に対応する位置アドレスに実画像15およびぼかし参照画像13の位置あわせが行われた後、画像比較欠陥検出部7において、すでに格納されている実画像15と比較され、被検査パターンが、設計データ11から作成された理想的なパターンの寸法、形状に基づいて正確に描かれているか否か検査される。
In this way, the reference
なお、上記実施の形態の構成及び動作は例であって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは言うまでもない。 It should be noted that the configuration and operation of the above-described embodiment are examples, and it goes without saying that they can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
本発明は、ぼかし参照画像を自動生成する場合等にも適用することができる。 The present invention can also be applied to a case where a blurred reference image is automatically generated.
1…設計データ入力部、2…設計データ展開部、3…参照画像生成部、4…光学的走査部、5…光電画像処理部、6…画像メモリ位置あわせ部 7…画像比較欠陥検出部、11…設計データ、12…参照データ、13…ぼかし参照画像、14…走査信号、15…実画像
DESCRIPTION OF
Claims (10)
α=aR3+bR2+cR+d (a,b,c,dは実数(a≠0)
なる3次式の関係で唯一求められることを特徴とするぼかしフィルタ設計方法。 4. The blur filter design method according to claim 3, wherein each of the blur filters having a radius value having an area value occupied by each unit pixel within a range of a perfect circle drawn by a radius value matching the optical coefficient as a blur filter coefficient value. The pattern edge on the blurred reference image is traced in the vertical direction on each blurred reference image obtained by sequentially performing the convolution operation on the quantified reference data, and the target image position and the target pixel position on the luminance profile + second. Α is the maximum value of the edge inclination of the blurred reference image that is the maximum absolute value of the luminance difference, and the arbitrary radius value R of the light spot spread function that is the radius value of the optical coefficient is the real coefficient a, b, c, α = aR 3 + bR 2 + cR + d with d (a, b, c, d are real numbers (a ≠ 0)
A blur filter design method characterized in that it is obtained only by the relationship of the cubic equation.
Scanning the light-shielding part formed based on the design data, the transmissive part, and the fine pattern part of the inspection object having a fine pattern, and receiving the transmitted light obtained through the inspection object by the objective lens such as a CCD An image is formed on the element, a real image is generated from the pattern information obtained from the light receiving element, a filter obtained from the pattern information of the real image is applied to the design data, and the scale of the blurred image of the obtained reference data is obtained. A gradation filter design system in which a tone distribution precisely reproduces a gradation distribution of an actual image, and includes an optical scanning unit that scans a fine pattern of the inspection target and outputs a scanning signal, and an optical scanning unit A photoelectric image processing unit that converts the output scanning signal into a multi-valued gray scale actual image and outputs it, a design data input unit that inputs design data, and the design data input unit The design data development means for developing the received design data as a pattern of multi-gradation values on each pixel having a resolution finer than the inspection resolution and generating reference data, and based on the edge position of the actual image And a reference image generation means for performing rounding gradation correction of the corner portion at the inspection resolution or less while maintaining the width of each pattern of the reference data at multiple gradations, and performing blurring processing by a light spot spread function to generate a blurred reference image An image memory alignment means for aligning the actual image and the blur reference image with a corresponding image position address in a predetermined image memory; and comparing the luminance of the actual image and the blur reference image with the pattern A blur filter design system comprising image comparison defect detection means for detecting a defect of the image.
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