JP3189796B2 - 欠陥検査方法及び装置 - Google Patents
欠陥検査方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は被検査パターンの欠陥を
検出する欠陥検査装置に係り、特に半導体ウェハや液晶
ディスプレイなどのパターンの欠陥検査に好適な欠陥検
出方法及び装置に関する。
検出する欠陥検査装置に係り、特に半導体ウェハや液晶
ディスプレイなどのパターンの欠陥検査に好適な欠陥検
出方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の検査装置は特開昭５９−
１９２９４３号に記載のように、被検査パターンを等速
度で移動させつつ、ラインセンサ等の撮像素子により被
検査パターンの画像を検出し、検出した画像信号と一定
の時間遅らせた画像信号との位置ずれを定めた時間ごと
に補正してこれらを比較することにより、不一致を欠陥
として認識するものであった。ラインセンサとしては、
１次元のＣＣＤラインセンサや最近では時間遅延積分型
(Ｔime Ｄelay Ｉntegration)ＣＣＤイメージセンサ
（以下、ＴＤＩイメージセンサという）が使われてお
り、比較的高い倍率の対物レンズを介して対象パターン
の像を検出している。なお、ＴＤＩイメージセンサは、
複数の１次元イメージセンサを２次元に配列した構造を
有し、各１次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延
しては対象の同一位置を撮像した隣接する１次元イメー
ジセンサの出力と加算していくことにより、検出光量の
増加を図ったものである。
１９２９４３号に記載のように、被検査パターンを等速
度で移動させつつ、ラインセンサ等の撮像素子により被
検査パターンの画像を検出し、検出した画像信号と一定
の時間遅らせた画像信号との位置ずれを定めた時間ごと
に補正してこれらを比較することにより、不一致を欠陥
として認識するものであった。ラインセンサとしては、
１次元のＣＣＤラインセンサや最近では時間遅延積分型
(Ｔime Ｄelay Ｉntegration)ＣＣＤイメージセンサ
（以下、ＴＤＩイメージセンサという）が使われてお
り、比較的高い倍率の対物レンズを介して対象パターン
の像を検出している。なお、ＴＤＩイメージセンサは、
複数の１次元イメージセンサを２次元に配列した構造を
有し、各１次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延
しては対象の同一位置を撮像した隣接する１次元イメー
ジセンサの出力と加算していくことにより、検出光量の
増加を図ったものである。
【０００３】
【０００４】
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、極め
て高速の外観検査方法及び装置を提供することに有る。
て高速の外観検査方法及び装置を提供することに有る。
【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、本発明では、ＴＤＩイメージセンサを用いて対象の
画像を検出し、これをすでに検出したパターン或いは基
準パターンと並列に位置ずれ補正を行って比較するよう
にした。即ち、本発明では、上記目的を達成するため
に、本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配
置された被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセン
サに対して相対的に移動させながらこの相対的な移動と
同期させて時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像
して得た画像信号を用いて被検査物の欠陥を検出する方
法において、被検査物の第１の個所を時間遅延積分型Ｃ
ＣＤイメージセンサで撮像して複数の出力信号を時間遅
延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力し、この
並列に出力した第１の個所を撮像して得たそれぞれの出
力信号を記憶手段に記憶し、被検査物の第２の個所を時
間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像して複数の出
力信号を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列
に出力し、この並列に出力した第２の個所を撮像して得
たそれぞれの出力信号に基づくそれぞれの第２の画像信
号を記憶手段に記憶してある出力信号に基づくそれぞれ
の第２の画像信号に対応するそれぞれの第１の画像信号
と比較することにより被検査物の欠陥を検出するように
した。また、本発明では、上記目的を達成するために、
本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置さ
れた被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに
対して相対的に移動させながらこの相対的な移動と同期
させて時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像して
得た画像信号を用いて被検査物の欠陥を検出する方法に
おいて、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで被検査
物の第１の個所を撮像し、時間遅延積分型ＣＣＤイメー
ジセンサから第１の個所を撮像して得た複数の出力信号
を並列に出力し、この並列に出力したそれぞれの出力信
号を記憶手段に記憶し、時間遅延積分型ＣＣＤイメージ
センサで被検査物の第２の個所を撮像し、時間遅延積分
型ＣＣＤイメージセンサから第２の個所を撮像して得た
複数の出力信号を並列に出力し、この並列に出力した出
力信号に基づくそれぞれの第２の画像信号と記憶手段に
記憶した出力信号に基づくそれぞれの第１の画像信号と
を２値化し、この２値化したそれぞれの第１の画像信号
とこのそれぞれの第１の画像信号に対応するそれぞれの
第２の画像信号とを並列に比較することにより被検査物
の欠陥を検出するようにした。更に、本発明では、上記
目的を達成するために、欠陥検査装置を、試料を載置し
て平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、こ
の試料台手段の載置面上に載置された被検査物を撮像し
て複数の出力信号を並列に出力する時間遅延積分型ＣＣ
Ｄイメージセンサを備えた撮像手段と、この撮像手段の
時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力さ
れた出力信号を記憶する記憶手段と、撮像手段で試料を
撮像中に試料台手段の載置面の移動量に応じて撮像手段
の撮像のタイミングを制御する制御手段と、この制御手
段で制御された撮像手段で試料を撮像して時間遅延積分
型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された出力信号
と撮像手段で試料を撮像して記憶手段に記憶された出力
信号とに基づいてそれぞれの画像信号を生成しこの生成
したそれぞれの画像信号を時間遅延積分型ＣＣＤイメー
ジセンサから並列に出力される複数の信号毎に並列に比
較して試料の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えて構
成した。
に、本発明では、ＴＤＩイメージセンサを用いて対象の
画像を検出し、これをすでに検出したパターン或いは基
準パターンと並列に位置ずれ補正を行って比較するよう
にした。即ち、本発明では、上記目的を達成するため
に、本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配
置された被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセン
サに対して相対的に移動させながらこの相対的な移動と
同期させて時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像
して得た画像信号を用いて被検査物の欠陥を検出する方
法において、被検査物の第１の個所を時間遅延積分型Ｃ
ＣＤイメージセンサで撮像して複数の出力信号を時間遅
延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力し、この
並列に出力した第１の個所を撮像して得たそれぞれの出
力信号を記憶手段に記憶し、被検査物の第２の個所を時
間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像して複数の出
力信号を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列
に出力し、この並列に出力した第２の個所を撮像して得
たそれぞれの出力信号に基づくそれぞれの第２の画像信
号を記憶手段に記憶してある出力信号に基づくそれぞれ
の第２の画像信号に対応するそれぞれの第１の画像信号
と比較することにより被検査物の欠陥を検出するように
した。また、本発明では、上記目的を達成するために、
本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置さ
れた被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに
対して相対的に移動させながらこの相対的な移動と同期
させて時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像して
得た画像信号を用いて被検査物の欠陥を検出する方法に
おいて、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで被検査
物の第１の個所を撮像し、時間遅延積分型ＣＣＤイメー
ジセンサから第１の個所を撮像して得た複数の出力信号
を並列に出力し、この並列に出力したそれぞれの出力信
号を記憶手段に記憶し、時間遅延積分型ＣＣＤイメージ
センサで被検査物の第２の個所を撮像し、時間遅延積分
型ＣＣＤイメージセンサから第２の個所を撮像して得た
複数の出力信号を並列に出力し、この並列に出力した出
力信号に基づくそれぞれの第２の画像信号と記憶手段に
記憶した出力信号に基づくそれぞれの第１の画像信号と
を２値化し、この２値化したそれぞれの第１の画像信号
とこのそれぞれの第１の画像信号に対応するそれぞれの
第２の画像信号とを並列に比較することにより被検査物
の欠陥を検出するようにした。更に、本発明では、上記
目的を達成するために、欠陥検査装置を、試料を載置し
て平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、こ
の試料台手段の載置面上に載置された被検査物を撮像し
て複数の出力信号を並列に出力する時間遅延積分型ＣＣ
Ｄイメージセンサを備えた撮像手段と、この撮像手段の
時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力さ
れた出力信号を記憶する記憶手段と、撮像手段で試料を
撮像中に試料台手段の載置面の移動量に応じて撮像手段
の撮像のタイミングを制御する制御手段と、この制御手
段で制御された撮像手段で試料を撮像して時間遅延積分
型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された出力信号
と撮像手段で試料を撮像して記憶手段に記憶された出力
信号とに基づいてそれぞれの画像信号を生成しこの生成
したそれぞれの画像信号を時間遅延積分型ＣＣＤイメー
ジセンサから並列に出力される複数の信号毎に並列に比
較して試料の欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えて構
成した。
【０００７】
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【作用】本発明では、上記構成で並列に位置ずれ補正を
行い比較することにより高速に検査できる。その結果、
高精度なパターン検出と高い感度の比較が短時間ででき
る。
行い比較することにより高速に検査できる。その結果、
高精度なパターン検出と高い感度の比較が短時間ででき
る。
【００１４】
【実施例】以下本発明の実施例を図１から図４を用いて
説明する。図１は本発明の１実施例を示すパターン検査
装置である。同図において、５は時間遅延積分型(Ｔime
Ｄelay Ｉntegration)ＣＣＤイメージセンサであり、こ
のＴＤＩイメージセンサは複数の１次元イメージセンサ
を２次元に配列した構造を有し、各１次元イメージセン
サの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像
した隣接する１次元イメージセンサの出力と加算してい
くことにより、検出光量の増加を図ったものである。
説明する。図１は本発明の１実施例を示すパターン検査
装置である。同図において、５は時間遅延積分型(Ｔime
Ｄelay Ｉntegration)ＣＣＤイメージセンサであり、こ
のＴＤＩイメージセンサは複数の１次元イメージセンサ
を２次元に配列した構造を有し、各１次元イメージセン
サの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像
した隣接する１次元イメージセンサの出力と加算してい
くことにより、検出光量の増加を図ったものである。
【００１５】この種のイメージセンサの概念は本発明等
が実用新案(実開昭６１-２６３７３号)において記載し
たものと同一である。この種のＴＤＩイメージセンサと
してカナダ国のダルサ社製のものや米国レチコン社のも
のがある。このＴＤＩイメージセンサ５を、同図に示す
ように光軸に垂直な面に対しθだけ傾けて配置する。傾
ける向きは、ＴＤＩイメージセンサの中心を支点にして
内部の複数１次元イメージセンサの長手方向(Ｙ方向)と
直交する方向とする。傾ける量は対象の凹凸に対応する
量とする。例えばＬＳＩウェハの多層パターンでは１〜
３μｍ程度の凹凸があるので使用する対物レンズ４の倍
率Ｍの２乗をかけた量、即ち４０倍の対物レンズでは１
６００倍をかけた量である１．６〜４．８ｍｍだけＴＤ
Ｉイメージセンサを傾ける。勿論この量は使用する自動
焦点機構(図示せず)の性能にも依存し、これをカバーす
る範囲だけ勾配を設けるのがよい。即ち、対象によって
焦点合わせ精度が良くない場合、傾き量θも若干大きく
する。
が実用新案(実開昭６１-２６３７３号)において記載し
たものと同一である。この種のＴＤＩイメージセンサと
してカナダ国のダルサ社製のものや米国レチコン社のも
のがある。このＴＤＩイメージセンサ５を、同図に示す
ように光軸に垂直な面に対しθだけ傾けて配置する。傾
ける向きは、ＴＤＩイメージセンサの中心を支点にして
内部の複数１次元イメージセンサの長手方向(Ｙ方向)と
直交する方向とする。傾ける量は対象の凹凸に対応する
量とする。例えばＬＳＩウェハの多層パターンでは１〜
３μｍ程度の凹凸があるので使用する対物レンズ４の倍
率Ｍの２乗をかけた量、即ち４０倍の対物レンズでは１
６００倍をかけた量である１．６〜４．８ｍｍだけＴＤ
Ｉイメージセンサを傾ける。勿論この量は使用する自動
焦点機構(図示せず)の性能にも依存し、これをカバーす
る範囲だけ勾配を設けるのがよい。即ち、対象によって
焦点合わせ精度が良くない場合、傾き量θも若干大きく
する。
【００１６】このように傾けて配置したＴＤＩイメージ
センサのたとえば内部の１次元イメージセンサの走査を
Ｙ方向の走査に一致させ、これにより、被検査パターン
であるＬＳＩウェハ１を対物レンズ４を介して１次元に
検出可能にするとともに、ＸＹテーブル６によりＬＳＩ
ウェハ１を上記ＴＤＩイメージセンサ５の主走査と直交
する方向、即ちＸ方向に移動させることによって被検査
パターンを２次元の画像として検出可能にしている。な
お、ＬＳＩウェハ１は照明用ランプ３により照明されて
いる。ＸＹテーブル６にはリニアスケール８が搭載され
ており、ウェハの実際の位置を正確に検出できる。
センサのたとえば内部の１次元イメージセンサの走査を
Ｙ方向の走査に一致させ、これにより、被検査パターン
であるＬＳＩウェハ１を対物レンズ４を介して１次元に
検出可能にするとともに、ＸＹテーブル６によりＬＳＩ
ウェハ１を上記ＴＤＩイメージセンサ５の主走査と直交
する方向、即ちＸ方向に移動させることによって被検査
パターンを２次元の画像として検出可能にしている。な
お、ＬＳＩウェハ１は照明用ランプ３により照明されて
いる。ＸＹテーブル６にはリニアスケール８が搭載され
ており、ウェハの実際の位置を正確に検出できる。
【００１７】タイミング発生回路９によりリニアスケー
ル８の出力信号から画素を示すスタートタイミング信号
を発生し、ＴＤＩイメージセンサ５はこのスタートタイ
ミング信号により一定距離移動するたびに駆動される。
例えば、画素寸法が０．１５μｍである場合、ウェハが
Ｘ方向に０．１５μｍだけ移動するたびにスタートタイ
ミング信号を発生させ、イメージセンサを駆動する。
ル８の出力信号から画素を示すスタートタイミング信号
を発生し、ＴＤＩイメージセンサ５はこのスタートタイ
ミング信号により一定距離移動するたびに駆動される。
例えば、画素寸法が０．１５μｍである場合、ウェハが
Ｘ方向に０．１５μｍだけ移動するたびにスタートタイ
ミング信号を発生させ、イメージセンサを駆動する。
【００１８】上記した構成にすれば、図２に位置関係を
示すようにＴＤＩイメージセンサ内部の各１次元イメー
ジセンサ５−１〜５−ｍは光軸に垂直な方向で少しづつ
異なる位置(Ｚ位置)に結像する。１次元イメージセンサ
５−ｋは時刻ＴｉでＡ層上面に結像している。ＬＳＩウ
ェハ１がＸ方向に移動すると、時刻Ｔｊで隣接する１次
元イメージセンサに上記Ａ層上面の同一位置が結像す
る。このように各１次元イメージセンサに対象の同一位
置(Ｘ位置)がずれることなく検出される。このため、対
象に高段差や凹凸があってもいずれかの１次元イメージ
センサ面に対象が結像する。その結果、鮮明な大きな振
幅の信号出力が得られ、欠陥の有無はいずれかの１次元
イメージセンサ出力の値に反映される。ＴＤＩイメージ
センサのもつ信号の加算機能によって、これらすべての
結像面の信号が加算される。
示すようにＴＤＩイメージセンサ内部の各１次元イメー
ジセンサ５−１〜５−ｍは光軸に垂直な方向で少しづつ
異なる位置(Ｚ位置)に結像する。１次元イメージセンサ
５−ｋは時刻ＴｉでＡ層上面に結像している。ＬＳＩウ
ェハ１がＸ方向に移動すると、時刻Ｔｊで隣接する１次
元イメージセンサに上記Ａ層上面の同一位置が結像す
る。このように各１次元イメージセンサに対象の同一位
置(Ｘ位置)がずれることなく検出される。このため、対
象に高段差や凹凸があってもいずれかの１次元イメージ
センサ面に対象が結像する。その結果、鮮明な大きな振
幅の信号出力が得られ、欠陥の有無はいずれかの１次元
イメージセンサ出力の値に反映される。ＴＤＩイメージ
センサのもつ信号の加算機能によって、これらすべての
結像面の信号が加算される。
【００１９】図３(ａ)に示すように対象が３層のパター
ンの場合、最も下層にパターン欠陥があった場合、従来
は例えば中間層のみに焦点が合っており、図３(ｂ)のよ
うに中間層のパターンのみが検出信号波形のコントラス
トがおおきかったが、本発明では３層すべてが同等のコ
ントラストを示す。従って、下層に欠陥がある場合、従
来は図３(ｂ)のようにコントラストが小さく正常部との
違いが明確でなかったが、本発明では図３(ｃ)のように
正常部との違いを明確にすることができる。
ンの場合、最も下層にパターン欠陥があった場合、従来
は例えば中間層のみに焦点が合っており、図３(ｂ)のよ
うに中間層のパターンのみが検出信号波形のコントラス
トがおおきかったが、本発明では３層すべてが同等のコ
ントラストを示す。従って、下層に欠陥がある場合、従
来は図３(ｂ)のようにコントラストが小さく正常部との
違いが明確でなかったが、本発明では図３(ｃ)のように
正常部との違いを明確にすることができる。
【００２０】図１において、上記ＴＤＩイメージセンサ
５は例えば８個の複数画像信号を並列に出力する。これ
らの複数の出力信号は遅延メモリ７によりウェハ１を１
チップ分移動する時間だけ遅らせる。これにより、ＴＤ
Ｉイメージセンサ５の出力信号と遅延メモリ７の出力信
号は、隣接するチップ２ａと２ｂの画像信号に相当す
る。これらの複数の出力信号を、並列に各Ｃhannelごと
に比較し、欠陥を高速に検出する。
５は例えば８個の複数画像信号を並列に出力する。これ
らの複数の出力信号は遅延メモリ７によりウェハ１を１
チップ分移動する時間だけ遅らせる。これにより、ＴＤ
Ｉイメージセンサ５の出力信号と遅延メモリ７の出力信
号は、隣接するチップ２ａと２ｂの画像信号に相当す
る。これらの複数の出力信号を、並列に各Ｃhannelごと
に比較し、欠陥を高速に検出する。
【００２１】次に、１channel分の処理内容を説明す
る。画像信号をエッジ検出回路11a、11bに入力し被検査
パターンのパターンエッジを検出する。エッジ検出回路
11a、11bは、例えば暗いパターンエッジを検出する微分
オペレータが搭載される。そして、２値化回路12a、12b
で上記検出されたパターンエッジが２値化される。
る。画像信号をエッジ検出回路11a、11bに入力し被検査
パターンのパターンエッジを検出する。エッジ検出回路
11a、11bは、例えば暗いパターンエッジを検出する微分
オペレータが搭載される。そして、２値化回路12a、12b
で上記検出されたパターンエッジが２値化される。
【００２２】次に、22は不一致検出回路であり、図４に
示す如き構成をしている。即ち、不一致検出回路22は、
一方の２値化回路12aの出力から画像信号をＴＤＩイメ
ージセンサの１走査分遅延させるシフトレジスタ26a〜2
6ｆ及びシリアルイン・パラレルアウトのシフトレジス
タ27a〜27ｇにより７×７画素(範囲は任意)の２次元局
部画像を切り出す。また他方の２値化回路12bの出力
は、上記と同様のシフトレジスタ28a〜28ｃ、及び29に
より遅延させ、その出力を上記２次元局部画像の中心位
置と同期させている。ついで、上記シフトレジスタ29の
出力と、上記局部画像の各ビット出力をＥＸＯＲ回路30
a〜30ｎで排他的論理和をとって不一致画素を検出し、
カウンタ31a〜30ｎでこの不一致画素の個数を計算す
る。またこのカウンタ31a〜31ｎは上記ＴＤＩイメージ
センサ５のＮ走査毎にゼロクリアして、その直前に値を
読み出して上記ＴＤＩイメージセンサ５の画素数Ｍと走
査数Ｎとの相乗積のエリアＭ×Ｎ内での不一致画素がわ
かるようにしている。
示す如き構成をしている。即ち、不一致検出回路22は、
一方の２値化回路12aの出力から画像信号をＴＤＩイメ
ージセンサの１走査分遅延させるシフトレジスタ26a〜2
6ｆ及びシリアルイン・パラレルアウトのシフトレジス
タ27a〜27ｇにより７×７画素(範囲は任意)の２次元局
部画像を切り出す。また他方の２値化回路12bの出力
は、上記と同様のシフトレジスタ28a〜28ｃ、及び29に
より遅延させ、その出力を上記２次元局部画像の中心位
置と同期させている。ついで、上記シフトレジスタ29の
出力と、上記局部画像の各ビット出力をＥＸＯＲ回路30
a〜30ｎで排他的論理和をとって不一致画素を検出し、
カウンタ31a〜30ｎでこの不一致画素の個数を計算す
る。またこのカウンタ31a〜31ｎは上記ＴＤＩイメージ
センサ５のＮ走査毎にゼロクリアして、その直前に値を
読み出して上記ＴＤＩイメージセンサ５の画素数Ｍと走
査数Ｎとの相乗積のエリアＭ×Ｎ内での不一致画素がわ
かるようにしている。
【００２３】上記局部画像の各ビット出力は上記シフト
レジスタ29の出力に対してＸ、Ｙ方向に±３画素の範囲
で、１画素毎にシフトされたものであるから、上記カウ
ンタ31a〜31ｎではＸ、Ｙ方向に±３画素入力パターン
をシフトしたときの、各シフト量における不一致画素数
がカウントされる。従って、最小値や極小値など不一致
画素数が特徴的な値をもつカウンタがどれかを調べれ
ば、画像の不一致が小さい最適な位置合せが可能にな
る。勿論、不一致画素数が定めた値より小さいカウンタ
を求め、満たすものを最適な位置としてもよい。
レジスタ29の出力に対してＸ、Ｙ方向に±３画素の範囲
で、１画素毎にシフトされたものであるから、上記カウ
ンタ31a〜31ｎではＸ、Ｙ方向に±３画素入力パターン
をシフトしたときの、各シフト量における不一致画素数
がカウントされる。従って、最小値や極小値など不一致
画素数が特徴的な値をもつカウンタがどれかを調べれ
ば、画像の不一致が小さい最適な位置合せが可能にな
る。勿論、不一致画素数が定めた値より小さいカウンタ
を求め、満たすものを最適な位置としてもよい。
【００２４】上記のようにしてカウンタ31a〜31nがＸ、
Ｙ方向に±３画素入力パターンをシフトしたときの各シ
フト量における不一致画素数をカウントしたとき、最小
値検出回路32がカウントした値を読み出し、最小値や極
小値をもつカウンタを選択して、上記ＴＤＩイメージセ
ンサ５がＹ方向に走査するシフト量34a、34bと、これと
直角なＸ方向に走査するシフト量33a、33bとを出力す
る。
Ｙ方向に±３画素入力パターンをシフトしたときの各シ
フト量における不一致画素数をカウントしたとき、最小
値検出回路32がカウントした値を読み出し、最小値や極
小値をもつカウンタを選択して、上記ＴＤＩイメージセ
ンサ５がＹ方向に走査するシフト量34a、34bと、これと
直角なＸ方向に走査するシフト量33a、33bとを出力す
る。
【００２５】23a、23bは遅延回路であり、上記ＴＤＩイ
メージセンサ５の内部１次元イメージセンサの画素数Ｍ
と位置合せに要する上記ＴＤＩイメージセンサ５の走査
回数Ｎとの相乗積に相当するエリアＭ×Ｎ内の上記レジ
スタにより構成され、上記２値化回路12a、12bよりの出
力を遅延させるようにしている。
メージセンサ５の内部１次元イメージセンサの画素数Ｍ
と位置合せに要する上記ＴＤＩイメージセンサ５の走査
回数Ｎとの相乗積に相当するエリアＭ×Ｎ内の上記レジ
スタにより構成され、上記２値化回路12a、12bよりの出
力を遅延させるようにしている。
【００２６】24は位置合せ回路であり、図５に示すよう
に、上記最小値検出回路32から上記ＴＤＩイメージセン
サ５のＸ方向に走査するときのシフト量33a、33bが選択
回路35に入力されたとき、該選択回路35が上記一方の遅
延回路23a及び上記ＴＤＩイメージセンサ５の一走査分
だけ遅延させるシフトレジスタ36a〜36fの出力から、最
適なシフト位置を選択してレジスタ37a、37bに入力され
る。選択回路38a、38b、が上記最小検出回路32からの上
記ＴＤＩイメージセンサ５のＹ方向に走査するときのシ
フト量34a、34bにより、上記ＴＤＩイメージセンサ５の
Ｙ方向の最適なシフト位置を選択する。従って、上記選
択回路38a、38bの出力には、不一致量が最小或いは極小
になるシフト位置に対する局部画像が抽出される。
に、上記最小値検出回路32から上記ＴＤＩイメージセン
サ５のＸ方向に走査するときのシフト量33a、33bが選択
回路35に入力されたとき、該選択回路35が上記一方の遅
延回路23a及び上記ＴＤＩイメージセンサ５の一走査分
だけ遅延させるシフトレジスタ36a〜36fの出力から、最
適なシフト位置を選択してレジスタ37a、37bに入力され
る。選択回路38a、38b、が上記最小検出回路32からの上
記ＴＤＩイメージセンサ５のＹ方向に走査するときのシ
フト量34a、34bにより、上記ＴＤＩイメージセンサ５の
Ｙ方向の最適なシフト位置を選択する。従って、上記選
択回路38a、38bの出力には、不一致量が最小或いは極小
になるシフト位置に対する局部画像が抽出される。
【００２７】上記他方の遅延回路23bの出力からも、上
記シフトレジスタ39a〜39c及び40の出力を用いて、上記
シフトレジスタ29(図４参照)の出力と同一量だけ遅延さ
せた位置に画像を同期抽出する。この状態では上記選択
回路38a、38bから出力される局部画像は、上記シフトレ
ジスタ40から出力される局部画像に対し、位置ズレのな
い最適なシフト位置になっている。
記シフトレジスタ39a〜39c及び40の出力を用いて、上記
シフトレジスタ29(図４参照)の出力と同一量だけ遅延さ
せた位置に画像を同期抽出する。この状態では上記選択
回路38a、38bから出力される局部画像は、上記シフトレ
ジスタ40から出力される局部画像に対し、位置ズレのな
い最適なシフト位置になっている。
【００２８】このようにして最適なシフト位置が決定さ
れると、欠陥判定回路25が共通に表れる不一致を欠陥と
する。図６は上記欠陥判定回路25を示す。同図は２点の
シフト位置の場合を示すが、上記選択回路38aの出力と
上記シフトレジスタ40の出力との不一致をＥＸＯＲ回路
が検出し、同時に、上記選択回路38bの出力シフトレジ
スタ40の出力との不一致をＥＸＯＲ回路43が検出し、上
記ＥＸＯＲ回路42の出力の論理積をＡＮＤ回路44により
とる。そして判定器45が上記ＡＮＤ回路44の出力信号を
サイズにより欠陥かどうかを判定して出力する。
れると、欠陥判定回路25が共通に表れる不一致を欠陥と
する。図６は上記欠陥判定回路25を示す。同図は２点の
シフト位置の場合を示すが、上記選択回路38aの出力と
上記シフトレジスタ40の出力との不一致をＥＸＯＲ回路
が検出し、同時に、上記選択回路38bの出力シフトレジ
スタ40の出力との不一致をＥＸＯＲ回路43が検出し、上
記ＥＸＯＲ回路42の出力の論理積をＡＮＤ回路44により
とる。そして判定器45が上記ＡＮＤ回路44の出力信号を
サイズにより欠陥かどうかを判定して出力する。
【００２９】このように、エッジ検出回路１１、２値化
回路１２、不一致検出回路２２、遅延回路２３、位置合
せ回路２４、欠陥判定回路２５等により、各チャンネル
(Channel)毎に欠陥を検出することが可能である。この
実施例では各チャンネル毎に完全に独立に処理したが、
共通化ができる。
回路１２、不一致検出回路２２、遅延回路２３、位置合
せ回路２４、欠陥判定回路２５等により、各チャンネル
(Channel)毎に欠陥を検出することが可能である。この
実施例では各チャンネル毎に完全に独立に処理したが、
共通化ができる。
【００３０】位置合せを共通化した検査装置の例を図７
に示す。図７に示したパターン検査装置において、チャ
ンネル２から８は各チャンネルごとに不一致画素数検出
回路４８において図９に示すようにカウンタ３１により
各チャンネル毎の不一致画素数を算出し、チャンネル１
の不一致検出回路４７において、図８に示すようにこれ
らを加算器４６により合計し、この加算器４６の出力を
最小値検出回路で処理する。このようにすれば、より広
い範囲の画像を取り扱えるため位置ずれ補正の精度が向
上する。これはパターン密度の小さい場所を検査するた
めには特に有効である。また、チャンネル１、２、７、
８は上記のような構成にし、それ以外は遅延回路２３、
位置合せ回路２４、欠陥判定回路２５のみとして不一致
検出を省略してもよい。
に示す。図７に示したパターン検査装置において、チャ
ンネル２から８は各チャンネルごとに不一致画素数検出
回路４８において図９に示すようにカウンタ３１により
各チャンネル毎の不一致画素数を算出し、チャンネル１
の不一致検出回路４７において、図８に示すようにこれ
らを加算器４６により合計し、この加算器４６の出力を
最小値検出回路で処理する。このようにすれば、より広
い範囲の画像を取り扱えるため位置ずれ補正の精度が向
上する。これはパターン密度の小さい場所を検査するた
めには特に有効である。また、チャンネル１、２、７、
８は上記のような構成にし、それ以外は遅延回路２３、
位置合せ回路２４、欠陥判定回路２５のみとして不一致
検出を省略してもよい。
【００３１】上記実施例では、２値化回路12を用いて２
値化した画像を使用した欠陥検出について説明したが、
図１、図７においては２値化回路12をｔｈｒｕにし濃淡
画像そのものを用いて欠陥検出してもよい。（図１、７
では点線のように結線される。この場合、２値化回路12
の出力は不一致検出回路22にのみ結線される。)この場
合、濃淡の違いが大きい領域を欠陥とすることになる。
このような構成にすれば、正常部と異なる欠陥の信号を
より精度良く検出できる。
値化した画像を使用した欠陥検出について説明したが、
図１、図７においては２値化回路12をｔｈｒｕにし濃淡
画像そのものを用いて欠陥検出してもよい。（図１、７
では点線のように結線される。この場合、２値化回路12
の出力は不一致検出回路22にのみ結線される。)この場
合、濃淡の違いが大きい領域を欠陥とすることになる。
このような構成にすれば、正常部と異なる欠陥の信号を
より精度良く検出できる。
【００３２】また、実際には、各１次元イメージセンサ
は移動方向と直行する方向で、像の結像に起因して若干
の倍率誤差(Ｙ位置)が生じるが、これも比較により相殺
されるので問題にならない。このように、ＴＤＩイメー
ジセンサは検出光量を増加することを目的とするもので
あるが、焦点深度を増加させることに極めて有効であ
り、その結果として、各層が重なって凹凸のできた多層
パターンでも、各層に焦点の合った高精度なパターン検
出と高い感度の比較ができる。特に、微細な欠陥がどの
層にあってもこれを検出できる。従って、従来にくらべ
飛躍的に欠陥検出性能を向上させることができる。
は移動方向と直行する方向で、像の結像に起因して若干
の倍率誤差(Ｙ位置)が生じるが、これも比較により相殺
されるので問題にならない。このように、ＴＤＩイメー
ジセンサは検出光量を増加することを目的とするもので
あるが、焦点深度を増加させることに極めて有効であ
り、その結果として、各層が重なって凹凸のできた多層
パターンでも、各層に焦点の合った高精度なパターン検
出と高い感度の比較ができる。特に、微細な欠陥がどの
層にあってもこれを検出できる。従って、従来にくらべ
飛躍的に欠陥検出性能を向上させることができる。
【００３３】以上実施例を用いて詳細を述べたが、個々
の構成要素は既存の技術で実現可能である。また、一つ
のＴＤＩイメージセンサを用いて検査する方式について
述べたが、２つのＴＤＩイメージセンサを用いて同時に
検出した画像を比較検査する方式にも適用できる。
の構成要素は既存の技術で実現可能である。また、一つ
のＴＤＩイメージセンサを用いて検査する方式について
述べたが、２つのＴＤＩイメージセンサを用いて同時に
検出した画像を比較検査する方式にも適用できる。
【００３４】また、本発明等がすでに提案した方式、す
なわち特開昭６１−６５４４４に記載したように、検出
した画像から手本パターンを作成し、そのパターンを被
検査チップの回路パターンと比較して欠陥を検出しても
よい。また、設計データを用いて比較する方式の場合
は、各層のＺ方向の位置関係により生じるぼけの違いを
特別に考慮する必要がなく、各層の上下関係だけを考慮
し、これらが同じ平面上にあるとして一様なかつ簡単な
処理で正確な比較ができる。
なわち特開昭６１−６５４４４に記載したように、検出
した画像から手本パターンを作成し、そのパターンを被
検査チップの回路パターンと比較して欠陥を検出しても
よい。また、設計データを用いて比較する方式の場合
は、各層のＺ方向の位置関係により生じるぼけの違いを
特別に考慮する必要がなく、各層の上下関係だけを考慮
し、これらが同じ平面上にあるとして一様なかつ簡単な
処理で正確な比較ができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
センサから並列に出力された信号を並列に処理するの
で、高速の欠陥検査ができる。
センサから並列に出力された信号を並列に処理するの
で、高速の欠陥検査ができる。
【図１】本発明の実施例を示すパターン検査装置を示す
図である。
図である。
【図２】ＴＤＩイメージセンサによる結像関係を示す図
である。
である。
【図３】検出信号波形の例を示す図である。
【図４】不一致検出回路を示す図である。
【図５】位置合せ回路を示す図である。
【図６】欠陥判定回路を示す図である。
【図７】他の実施例を示すパターン検査装置を示す図で
ある。
ある。
【図８】不一致検出回路を示す図である。
【図９】不一致画素数検出回路を示す図である。
１…ウェハ ２…チップ ３…照明光 ４…対物
レンズ ５…ＴＤＩイメージセンサ ６…ステージ
７…遅延メモリ ８…リニアスケール ９…タイミング発生回路 １１…エッジ検出回路
１２…２値化回路 ２２…不一致検出回路 ２３…遅延回路 ２４…位
置合せ回路 ２５…欠陥判定回路 ２６〜２９…シ
フトレジスタ ３０…ＥＸＯＲ回路 ３１…カウン
タ ３２…最小値検出回路 ３６、３７、３９、４
０…シフトレジスタ ４５…判定器 ４６…加算器 ４７…不一致検出回
路 ４８…不一致検出画素数検出回路
レンズ ５…ＴＤＩイメージセンサ ６…ステージ
７…遅延メモリ ８…リニアスケール ９…タイミング発生回路 １１…エッジ検出回路
１２…２値化回路 ２２…不一致検出回路 ２３…遅延回路 ２４…位
置合せ回路 ２５…欠陥判定回路 ２６〜２９…シ
フトレジスタ ３０…ＥＸＯＲ回路 ３１…カウン
タ ３２…最小値検出回路 ３６、３７、３９、４
０…シフトレジスタ ４５…判定器 ４６…加算器 ４７…不一致検出回
路 ４８…不一致検出画素数検出回路
フロントページの続き (72)発明者 広井 高志 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 (56)参考文献 特開 昭59−192943（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−348260（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−169705（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−65444（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−192943（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−26373（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30 H01L 21/64 - 21/66
Claims (3)
- 【請求項１】本来同一形状となるべきパターンが複数規
則的に配置された被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメ
ージセンサに対して相対的に移動させながら該相対的な
移動と同期させて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセ
ンサで撮像して得た画像信号を用いて前記被検査物の欠
陥を検出する方法であって、前記被検査物の第１の個所
を前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像して
複数の出力信号を前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセ
ンサから並列に出力し、該並列に出力した前記第１の個
所を撮像して得た出力信号を記憶手段に記憶し、前記被
検査物の第２の個所を前記時間遅延積分型ＣＣＤイメー
ジセンサで撮像して複数の出力信号を前記時間遅延積分
型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力し、該並列に出
力された前記第２の個所を撮像して得た出力信号に基づ
く第２の画像信号を前記記憶手段に記憶してある前記並
列に出力された出力信号に基づく第１の画像信号と並列
に比較することにより前記被検査物の欠陥を検出するこ
とを特徴とする欠陥検査方法。 - 【請求項２】本来同一形状となるべきパターンが複数規
則的に配置された被検査物を時間遅延積分型ＣＣＤイメ
ージセンサに対して相対的に移動させながら該相対的な
移動と同期させて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセ
ンサで撮像して得た画像信号を用いて前記被検査物の欠
陥を検出する方法であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤ
イメージセンサで前記被検査物の第１の個所を撮像し、
前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから前記第１
の個所を撮像して得た複数の出力信号を並列に出力し、
該並列に出力した出力信号を記憶手段に記憶し、前記時
間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記被検査物の第
２の個所を撮像し、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージ
センサから前記第２の個所を撮像して得た複数の出力信
号を並列に出力し、該並列に出力された出力信号に基づ
く第２の画像信号と前記記憶手段に記憶した並列に出力
された出力信号に基づく第１の画像信号とを２値化し、
該２値化した第１の画像信号と前記第２の画像信号とを
並列に比較することにより前記被検査物の欠陥を検出す
ることを特徴とする欠陥検査方法。 - 【請求項３】 試料を載置して平面内で移動可能な載置面
を備えた試料台手段と、該試料台手段の載置面上に載置
された被検査物を撮像して複数の出力信号を並列に出力
する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサを備えた撮像
手段と、該撮像手段の時間遅延積分型ＣＣＤイメージセ
ンサから並列に出力された出力信号を記憶する記憶手段
と、前記撮像手段で前記試料を撮像中に前記試料台手段
の載置面の移動量に応じて前記撮像手段の撮像のタイミ
ングを制御する制御手段と、該制御手段で制御された前
記撮像手段で前記試料を撮像して前記時間遅延積分型Ｃ
ＣＤイメージセンサから並列に出力された出力信号と前
記撮像手段で前記試料を撮像して前記記憶手段に記憶さ
れた出力信号とに基づいてそれぞれの画像信号を生成し
該生成したそれぞれの画像信号を前記時間遅延積分型Ｃ
ＣＤイメージセンサから並列に出力される複数の信号毎
に並列に比較して前記試料の欠陥を検出する欠陥検出手
段とを備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22568298A JP3189796B2 (ja) | 1991-05-27 | 1998-08-10 | 欠陥検査方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22568298A JP3189796B2 (ja) | 1991-05-27 | 1998-08-10 | 欠陥検査方法及び装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12091391A Division JP2954381B2 (ja) | 1991-05-27 | 1991-05-27 | パターン検査方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11142346A JPH11142346A (ja) | 1999-05-28 |
| JP3189796B2 true JP3189796B2 (ja) | 2001-07-16 |
Family
ID=16833145
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22568298A Expired - Lifetime JP3189796B2 (ja) | 1991-05-27 | 1998-08-10 | 欠陥検査方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3189796B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001194316A (ja) * | 1999-10-26 | 2001-07-19 | Hitachi Ltd | 非破壊検査方法およびその装置 |
| JP4185789B2 (ja) * | 2003-03-12 | 2008-11-26 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | パターン検査方法及びその装置 |
| JP4972298B2 (ja) * | 2005-08-10 | 2012-07-11 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 半導体デバイスの欠陥検査方法及びその装置 |
| CN107631801B (zh) * | 2017-09-01 | 2019-04-19 | 天津津航技术物理研究所 | 一种静态条件下tdi探测器在光轴正交方向倾斜的校正方法 |
-
1998
- 1998-08-10 JP JP22568298A patent/JP3189796B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH11142346A (ja) | 1999-05-28 |
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