JP3397101B2

JP3397101B2 - 欠陥検査方法および装置

Info

Publication number: JP3397101B2
Application number: JP29664997A
Authority: JP
Inventors: 俊二前田; 健次岡; 坦牧平; 保彦中山; 実 ▲吉▼田; 行広芝田; 千絵宍戸
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-10-29
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2003-04-14
Anticipated expiration: 2017-10-29
Also published as: US6674890B2; JPH11132959A; US6169282B1; US20020031248A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査パターンの
欠陥を検出する外観検査に係り、特に半導体ウェハや液
晶ディスプレイなどにおける被検査パターンの欠陥検査
方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検査装置は、特開昭５５
−７４４０９号公報記載の技術の如く、被検査パターン
を移動させつつ、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、前記検出した画像信号と所
定時間だけ遅延させた画像信号の濃淡を比較することに
より、その不一致を欠陥として認識するものであった。

【０００３】また、特公平８−１０４６３号に記載のよ
うに、比較は２枚の画像を整列させて、行うものであっ
た。

【０００４】上記従来の欠陥の認識方法を詳しく、図１
４〜１７を参照して説明する。図１４は、従来技術の被
検査パターンのメモリチップにおけるメモリマット部と
周辺回路部の略示説明図、図１５は、図１４のメモリチ
ップにおけるメモリマット部と周辺回路部における明る
さのヒストグラム、図１６は、ＣＭＰ（ケミカルメカ
ニカルポリッシング）処理により半導体ウェハ上に積
層した膜の表面を平坦に加工するプロセスの概略を示す
図である。

【０００５】図１４に示す如く、半導体ウエハ上にはメ
モリチップ２０が多数配設されて形成されている。前記
メモリのチップ２０は、メモリマット部２１と周辺回路
部２２に大別することができる。前記メモリマット部２
１は小さな繰返しパターン（セル）の集合であり、前記
周辺回路部２２は基本的にはランダムパターンの集合で
ある。ただし、多くの場合、子細に見ると複数の異なる
セルピッチを有する繰り返しパターンの集合体とみなす
ことができる。

【０００６】図１５には、図１４のメモリマット部２１
および周辺回路部２２における明るさの分布、すなわ
ち、１０ビット構成で最大１０２４階調として、メモリ
チップ内の明るさに対する頻度（ヒストグラム）を示し
たものであるが、前記メモリマット部２１はパターン密
度が高く一般的に暗い。一方、前記周辺回路部２２はパ
ターン密度が低く一般的に明るい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１６に示したような
ＣＭＰプロセスを経た半導体ウェハ上の明るさの分布
は、図１７に示すヒストグラムでわかるように、メモリ
マット部２１内の回路パターンは、パターンの膜厚の違
いによって明るさの違いを生じさせている。同図では、
配線層をデポジションした後、ＣＭＰ処理により平坦化
したものである。このようなパターンでは、膜厚が局所
的に変動し、明るさむらが生じやすい。このようなパタ
ーンの場合、図１５と図１７に示すパターンの明るさを
比較することになり、明るさの違いを誤検出しないよう
にしきい値を設定すると、きわめて欠陥検出感度を低下
させてしまう。このような明るさの違いは、照明光とし
て波長帯域の広いものを使用すれば、ある程度は相殺で
きるが、ＣＭＰ処理されたパターンについては、明るさ
の変動が大きいこともあり、限界がある。このため、明
るさの異なるパターンから微小な欠陥を検出することが
望まれていた。

【０００８】さらに、従来は、２枚の画像の差の２乗和
を計算し、これに放物面を当てはめて、画像の位置ずれ
を検出していた。しかし、これでは、比較する２枚の画
像が一致するという保証がなく、比較する上で最適なマ
ッチングが望まれていた。図２０は、２枚の画像（後述
の図６のｆ（ｘ、ｙ））の各画素についての差の２乗和
を、一方の画像をｘ、ｙ方向に±１画素の範囲でシフト
してもとめた実験結果である。横軸がｘ方向、縦軸がｙ
方向である。図中の値は、差の２乗和である。ここで
は、同一の画像（図６のｆ（ｘ、ｙ））を用いている。
即ち、差の２乗和として、Σ（ｆ（ｘ、ｙ）−ｆ（ｘ±
１、ｙ±１））２を算出している。図２０からわかるよ
うに、同一の画像でも差の２乗和は、（０、０）を中心
に対称ではなく、０．６％程度の非対称性がある。同一
の画像であるため、（０、０）で差の２乗和は０になて
いる。従って、このデータに放物線を当てはめ画素寸法
以下の分解能で差の２乗和が最小になる位置を求めて
も、正確な位置のずれ、ここでは（０、０）は検出でき
ない。さらに、ＣＭＰプロセスのウエハでは明るさが異
なる。この明るさの違いの影響を示す。ここでは、１枚
の画像と、それの明るさを１．１倍したものを使用し
た。１．１倍というのは、ＣＭＰウエハ明るさ変動とし
ては普通か或いは小さいものである。実験結果を図２１
に示す。差の絶対値の和を表示している。最小位置は、
（０、１）となっている。画素以下の分解能どころか画
素のレベルで大きな誤差がある。差の２乗和も同じ傾向
であるが、これらのデータから、画像の位置ずれは正確
に求められないことがわかる。勿論、１．０５倍でも同
様の傾向にある。このように、差の２乗和に放物面を当
てはめ、これから最小となる位置を求めることは、極め
て大きな誤差をもつ方法と言わざるを得ない。

【０００９】本発明の目的は、上記従来の技術課題を解
決すべくなされたもので、明るさの異なるパターンも比
較検査可能にし、つねに高感度で、欠陥を信頼性高く検
査することができる被検査パターンの欠陥検査方法を提
供することにある。

【００１０】また、本発明の他の目的は、高精度な画像
マッチング法を用いた被検査パターンの欠陥検査方法を
提供することにある。

【００１１】さらに、ＣＭＰ処理されたウエハパターン
を対象にした場合にも、高感度な欠陥検出方法を提供す
ることにある。

【００１２】

【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、同一形状となるように形成されたパタ
ーンが複数個配置された基板上の該パターンの欠陥を検
出する方法を、基板を撮像してこの基板上に配置された
第１のパターンの画像を検出する工程と、この検出した
第１のパターンの画像を記憶する工程と、基板を撮像し
て第１のパターンと同一になるように形成された第２の
パターンの画像を検出する工程と、記憶した第１のパタ
ーンの画像と検出した第２のパターンの画像とのずれを
画素単位で補正する工程と、記憶した第１のパターンの
画像と検出した第２のパターンの画像との明るさの違い
を画像全体で一括して補正する工程と、記憶した第１の
パターンの画像と検出した第２の画像との明るさの違い
を局所的に補正する工程と、上記したずれを画素単位で
補正する工程と明るさの違いを画像全体で一括して補正
する工程と明るさの違いを局所的に補正する工程とを経
た第１のパターンの画像と第２のパターンの画像とを用
いてパターンの欠陥を検出する工程とを有して構成し
た。

【００１３】また、階調の変換は、２つの比較する画像
信号の明るさを、ゲインとオフセットをもつ線形変換に
よってほぼ同一となるように変換することを特徴とする
ものである。

【００１４】さらに、階調の変換のパラメータであるゲ
インとオフセットは、２つの比較する画像の明るさの２
乗誤差が最小になるように決めることを特徴とするもの
である。

【００１５】また、検出される第１のパターンの画像と
第２のパターンの画像とは、何れも光学画像であること
を特徴とするものである。

【００１６】また、検出される第１のパターンの画像と
第２のパターンの画像とは、何れも２次荷電粒子像であ
ることを特徴とするものである。

【００１７】また、パターンは、セルである繰返しパタ
ーン領域からなるマット部と非繰返しパターン領域から
なる周辺回路部とを有するチップであることを特徴とす
るものである。

【００１８】更に、チップは、ＣＭＰ（ケミカルメカニ
カル）処理されたものであることを特徴とするものであ
る。

【００１９】更に、画像のマッチングは、２枚の画像に
双対のフィルタを畳み込み、差の２乗和が最小になるよ
うな、フィルタ係数を算出し、これに基づき２枚の画像
にフィルタを畳み込むことにより行なうことを特徴とす
るものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１ないし図１３を参照して本発
明の各実施の形態を説明する。

【００２１】〔実施の形態１〕本発明に係わる被検査
パターンの欠陥検査方法、装置を説明する。図１は、本
発明の一実施例に係わる被検査パターンの欠陥検査装置
の構成図である。

【００２２】本実施の形態においては、被検査パターン
として、半導体ウエハ上に形成された回路パターンの例
を説明する。

【００２３】図１において、１はイメージセンサであ
り、被検査パターンである半導体ウエハ４からの反射光
の明るさ、すなわち濃淡に応じた濃淡画像信号を出力す
るものであり、２はイメージセンサ１から得られる濃淡
画像信号をディジタル画像信号９に変換するＡ／Ｄ変換
器、３は濃淡画像信号を遅延させる遅延メモリ、４は被
検査パターンのある半導体ウエハ、５は被検査パターン
の半導体ウエハ４を載置するＸ方向とＹ方向とＺ方向と
θ方向（回転）の移動するステージ、６は半導体ウエハ
４に対する対物レンズ、７は被検査パターンの半導体ウ
エハ４を照明する照明光源、８は照明光を反射して対物
レンズ６を通して半導体ウエハ４に照射すると共に、半
導体ウエハ４からの反射光を透過するハーフミラー、９
は濃淡画像信号がＡ／Ｄ変換器で変換されたディジタル
画像信号である。このようにして、照明光源７からの照
明光を反射させて対物レンズ６を通して半導体ウエハ４
に対して、例えば明視野照明を施すように構成してい
る。

【００２４】また、３は、画像信号９を繰り返される１
セルまたは複数セルピッチ分を記憶して遅延させる遅延
メモリであってもよいし、画像信号９を繰り返される１
チップまたは複数チップピッチ分記憶して遅延させる遅
延メモリでもよい。

【００２５】１１はディジタル画像信号９及び遅延され
たディジタル画像信号１０を位置合わせするものであ
り、ここでは、画素単位で濃淡差が最小となる位置ずれ
量を検出し、この位置ずれ量に基づき一方の画像をシフ
トして、２枚の画像を位置合わせするものである。ここ
で、画像はイメージセンサにより連続的に検出される
が、画像を例えば２５６ラインごとに分割し、この単位
で位置合わせを行う。１２は、明るさの異なる画像信号
を、明るさを一致させるべく、双方の画像信号を変換す
る明るさ変換部である。ここでは、画像全体に一括した
フィルタ操作を実施して、明るさを一致させている。

【００２６】１３は、明るさの異なる画像信号を、明る
さを一致させるべく、双方の画像信号の階調を変換する
階調変換部である。ここでは、個々の画素毎にゲインと
オフセットにより線形変換を実施して、明るさを一致さ
せている。

【００２７】そして、得られた画像信号を比較部１４に
おいて比較し、不一致を欠陥として検出するものであ
る。

【００２８】なお、上記例では照明として、明視野照明
を採用したが、これに限るものでなく、暗視野照明、輪
帯照明などの顕微鏡照明として使用できるものならば、
差し支えない。また、電子線による照明でも適用できる
ことは言うまでもない。

【００２９】これらの照明条件を種々変えて、複数回検
査し、これら複数回の検査結果の論理和を取って最終結
果としても差し支えない。或いは、論理積をとって確実
に欠陥として識別し、例えばこの欠陥分布や個数によっ
てプロセス診断してもよい。この場合、不一致部の目視
確認を行うレビューは不要として作業の簡素化、簡易化
を図ることもできる。

【００３０】次に上記構成の検査装置の動作について図
１〜５を参照して説明する。図１と図２とでは、処理順
序を変えてある。

【００３１】図１において、対物レンズ６で収束させた
照明光で、ステージ５をＸ方向に走査して被検査パター
ンの半導体ウエハ４の対象領域について等速度で移動さ
せつつ、イメージセンサ１により前記半導体ウエハ４上
に形成された被検査パターン、すなわちチップ２０内の
メモリマット部２１および周辺回路部２２の明るさ情報
（濃淡画像信号）を検出する。

【００３２】１列分の移動が終わると、隣の列にＹ方向
に高速移動し、位置決めする。すなわち、等速移動と高
速移動を繰り返して検査を行うものである。もちろん、
ステップ＆リピート型の検査でも差し支えない。そし
て、Ａ／Ｄ変換器２は、イメージセンサ１の出力（濃淡
画像信号）をディジタル画像信号９に変換する。このデ
ィジタル画像信号９は１０ビット構成である。勿論、６
ビット程度あれば、画像処理する上では特に問題ない
が、微小欠陥を検出するにはある程度のビット数が必要
である。

【００３３】まず、画素単位の画像位置合わせについて
説明する。画素単位の画像位置合わせは、比較する二枚
の画像の一方を画素の単位でずらしながら濃淡差（画像
の各画素の値と対応画素の値との差）を演算し、濃淡差
が最小となる位置ずれ量を求めるものである。画像の位
置ずれ検出の範囲は、例えば最大±３画素とし、またパ
ターンの設計ルールに応じて可変とする。得られた位置
ずれ量だけ片方の画像位置をずらせることにより、二枚
の画像の位置合わせを行なうものである。

【００３４】下記を用いて説明する。

【００３５】 S(Δx、Δy)=Σ|f(x、y)-g(x-Δx 、y-Δy )| (1) 位置ずれ検出は、上記のＳ（Δｘ、Δｙ）をｍｉｎとす
るΔｘ、Δｙを検出するものである。

【００３６】ただし、最小となる位置は画素単位でしか
求められないため、真の位置が求めたΔｘ、Δｙのどち
らの近くにあるかにより、オフセットとして加える。

【００３７】下記の式に基づき、Δｘ、Δｙに１を加え
たりもしくは、そのままにする。

【００３８】すなわち、 S(1、0)+S(1、-1)+S(0、-1)が最小ならばΔｘ＋＋ (2) S(-1、0)+S(-1、-1)+S(0、-1)が最小ならばそのまま (3) S(-1、0)+S(-1、-1)+S(0、1)が最小ならば、Δｙ＋＋ (4) S(-1、0)+S(1、1)+S(0、1)が最小ならば、Δｘ＋＋、Δｙ＋＋ (5) なお、Δｘ＋＋は、Δｘ＝Δｘ＋１の意である。

【００３９】このように位置合わせにより、つねに得ら
れた位置ずれ量だけ片方の画像の位置をずらせることに
より、二枚の画像の位置合わせが行なわれる。すなわ
ち、画像ｆを常に右上移動して、新たな画像ｆ′を求め
ることになり、移動方向を４種類(右下移動、左上移
動、左下移動、右上移動）から１種類に特定することが
できる。これはハードウエアの簡単化につながるもので
ある。

【００４０】図３は、明るさ一致フィルタ操作部１２を
詳しく示したものである。画素単位で位置合わせされた
２枚の画像ｆ（ｘ、ｙ）とｇ（ｘ、ｙ）に関して、まず
画像内で下記値を最小にするフィルタＦ、Ｆ‘を求め
る。

【００４１】 Σ（Ｆ＊ｆ（ｘ、ｙ）−Ｆ‘＊ｇ（ｘ、ｙ））２ (6) フィルタＦ、Ｆ‘は、例えば２×２画素のサイズをもつ
ものである。

【００４２】図５にフィルタの１例を示す。フィルタＦ
とＦ‘は、同図に示すように対称形であり、双対であ
る。このような双対形にすると、フィルタのパラメータ
の係数を、最小二乗法を用いて、解くことができる。

【００４３】 α={(ΣΣC0*Cy)*(ΣΣCx*Cy)-(ΣΣC0*Cx)*(ΣΣCy*Cy)} / {(ΣΣCx*Cx)*(ΣΣCy*Cy)-(ΣΣCx*Cy)*(ΣΣCx*Cy)} （７） β＝｛（ΣΣC0*Cx)*(ΣΣCx*Cy)-(ΣΣC0*Cy)*(ΣΣCx*Cx)} / {(ΣΣCx*Cx)*(ΣΣCy*Cy)-(ΣΣCx*Cy)*(ΣΣCx*Cy)} (8) ただし、 C0=f(x,y)-g(x,y) (9) Cx={f(x+1,y)-f(x,y)}-{g(x-1,y)-g(x,y)} (10) Cy={f(x,y+1)-f(x,y)}-{g(x,y-1)-g(x,y)} (11) 本方式は、対象である二枚の画像にフィルタリングを施
し、その濃淡の二乗誤差を最小にして一致させるもので
ある。繰返し演算などが不要であり、一回の演算で実現
可能なものである。

【００４４】上記方式の特徴は、二枚の画像の濃淡が、
二乗の誤差最小の意味でよく一致するようにフィルタ係
数α、βを求めるものである。特に、これらのパラメー
タは必ずしも画像の位置ずれ量の真値を表しているわけ
ではない。例えば、従来技術において述べたように、Ｓ
（Δｘ、Δｙ）に放物面を当てはめ、その最小位置を算
出し、次にこの算出位置に基づいて、内挿して補間画素
を求める方式も考えられるが、この場合は明るさに関し
て、なんら満たすべき規範とか条件はなく、その意味
で、得られる画像を比較検査に使うことは、保証された
ものでない。さらに、明るさが異なる場合は、算出した
位置ずれは何を表しているか不明である。その上、たと
え放物面近似して算出した最小位置が、本実施例で述べ
た方式と位置が一致しても、得られる比較すべき画像は
一致するものではない。

【００４５】本実施例で説明した方式は、２枚の画像の
明るさの２乗誤差が最小になることを保証するものであ
り、この点で他の方式と一線を画すものである。図１３
に示すように、線形近似であるため、フィルタの係数で
あるαは、位置ずれとみなすと、誤差をもつ。しかし、
得られた明るさは一致している。本方式は、画像間の濃
淡の違いを本質的に小さくでき、比較検査において極め
て都合のよい方式であると考えられる。

【００４６】さらに、フィルタ係数α、βの算出は、繰
返し演算することなく解析的に行うことができ、ハード
ウエア化するのに適しているという特長がある。

【００４７】図４は、局所的な階調変換部１３を詳しく
示したものである。画素単位で位置合わせされ、明るさ
一致フィルタ操作出力の２枚の画像ｆ（ｘ、ｙ）とｇ
（ｘ、ｙ）に関して、まず画像内の定めたエリア内で下
記の値を最小にするパラメータａ、ｂ（a：ゲイン、
ｂ：オフセットに相当）を求める。

【００４８】 Σ（ｆ（ｘ、ｙ）−ａ＊ｇ（ｘ、ｙ）−ｂ）２ (12) パラメータａ、ｂは、上記した値をａ、ｂで偏微分し、
零とおくことによって求められる。例えば、定めたエリ
アとは、各点の周囲の７の範囲である。

【００４９】求められたパラメータを用いて画像信号の
片方ｇ（ｘ、ｙ）をａ＊ｇ（ｘ、ｙ）＋ｂ (13) と変換する。これにより明るさが一致した画像が得られ
る。パラメータａ、ｂは、位置（ｘ、ｙ）ごとに異なる
値を取りうる。

【００５０】 a=(Σ(f(x,y)g(x,y))-Σf(x,y)Σg(x,y)/MN) /(Σg(x,y)g(x,y)-Σg(x,y)Σg(x,y)/MN) (14) ｂ＝(Σf(x,y)−aΣg(x,y))／MN (15) ここで、Σの範囲の画素数をＭＮとしている。

【００５１】さらに、Σの範囲において、着目した中央
画素と周囲画素の明るさを比較し、明るさが大きく異な
るときは、これを加算しないこともよい方法である。

【００５２】或いは、加算自体はするのであるが、加算
するとき、重みを付けて、寄与率を下げることが有効で
ある。例えば、（ｘ、ｙ）の着目画素の明るさをｃと
し、Σの範囲内の別の画素の明るさをｄとすると、重み
Ｗ（ｘ、ｙ）をＷ（ｘ、ｙ）＝ｍａｘ[１−（ｃ−ｄ）２／(Ｄ＊Ｄ）、０] (16) とする。

【００５３】ここで、ｍａｘ[ ]は最大値検出、ｃ、ｄ
はいずれも８ビット階調の明るさである。また、Ｄ＝２
５５とする。これにより、着目した中央画素と周囲画素
の明るさが似ているときは、重みを１近くの値にし、似
ていないときは、小さい値とするものである。勿論、こ
のような関数にこだわる必要はなく、重みを適切に与え
られるものならば、何でもよい。

【００５４】図７と図８に、検出した２枚の画像の例を
示す。検出した２枚の画像には、図示したような明るさ
に大きな違いがある。この２枚の画像を、画素単位の精
度で位置合わせを行い、明るさ一致フィルタ操作をし
た。しかしながら、本画像では明るさの違いが大きすぎ
て、同図に示すように、差画像において、大きな不一致
が生じている。このような画像に対し、階調変換処理を
実施した。

【００５５】図７〜９を用いて処理例を説明する。ここ
では、Ｄ＝７０とした。定めたエリアは、各点の周囲の
７×７画素の範囲である。図７と図８において、検出し
た２枚の画像ｆ（ｘ、ｙ）、ｇ（ｘ、ｙ）、及び明るさ
ヒストグラムを示す。両図において、画像ｆ（ｘ、
ｙ）、ｇ（ｘ、ｙ）、及びそれらの明るさヒストグラム
が互いに異なっていることがわかる。一方、図９に、変
換後の画像ａ＊ｇ（ｘ、ｙ）＋ｂ、及び明るさヒストグ
ラムを示す。変換によって図８と図９との明るさヒスト
グラムがほぼ等しくなることがわかる。ここでは、図７
〜９の画像を対象にした実験結果では、画像内のある点
でａ＝１．４１、ｂ＝０が得られた。この画像では、明
るさのゲインが大きく（４１％）異なることがわかる。

【００５６】この例から、オフセットｂを常に０と設定
し、ゲインだけを可変にする方式も考えられる。

【００５７】図１０及び１１は、このような変換により
得られた画像の差を示したものである。これらの図にお
いて、定めたエリアを、各点の周囲の３×３、５×５、
７×７画素の範囲とした。また、この時の重みは、Ｗ
（ｘ、ｙ）＝１とした。さらに、７×７画素の範囲につ
いては、重みを上記したＷ（ｘ、ｙ）に従うとした。こ
れらの図より、エリアが小さい場合は、明るさを局所的
に合わせ込み、画像間の不一致が小さくなることがわか
る。これでは、明るさの許容範囲は広がるが、微小な欠
陥を見逃してしまう。このため、エリアを検出すべき欠
陥に応じて拡げる必要がある。しかし、重みが１に固定
されている場合、パターン領域の境界部が不一致とし
て、即ち虚報として検出されてしまう。重み付けした場
合は、境界の影響が低減され、ほぼ２枚の画像の明るさ
が一致し、微小な欠陥も検出できることになる。

【００５８】なお、７×７画素などのエリアは、必ずし
も正方形である必要性はなく、長方形や多角形、或いは
円でもよい。

【００５９】重み付けの方法は、この他にも、着目した
中央画素と周囲画素の明るさを比較し、明るさの差がし
きい値より大きいときは、重みを０とすることもでき
る。

【００６０】以上述べた以外に、下記の階調変換も考え
られる。

【００６１】Ｗ（ｘ、ｙ）（σｆ／σｇ）（ｇ（ｘ、ｙ）−ｍｇ）＋ｍｆ (17) ここで、σｆ、ｍｆは、それぞれ画像ｆ（ｘ、ｙ）にお
いて、点（ｘ、ｙ）近傍の定めたエリア内の標準偏差、
平均値であり、σｇ、ｍｇは、それぞれ画像ｇ（ｘ、
ｙ）において、点（ｘ、ｙ）近傍の定めたエリア内の標
準偏差、平均値である。上記した変換により、画像ｇ
（ｘ、ｙ）の明るさをｆ（ｘ、ｙ）に一致させることが
できる。

【００６２】Ｗ（ｘ、ｙ）は、上記した重みでもよい
し、画像ｆ（ｘ、ｙ）とｇ（ｘ、ｙ）の定めたエリア内
の画像データの相関係数でもよい。

【００６３】この方式も、結果として２つの画像のヒス
トグラムが一致するという特長がある。

【００６４】いずれの方式も、ゲインとオフセットから
なる線形変換の形になっている。

【００６５】以上のべた階調変換は、着目画素近傍の局
所的な明るさ変換である。勿論、目的や画像の特性に従
って、画像全体、即ちここでは２５６ライン全体に適用
しても構わないものである。また、２枚の画像のどちら
に、一方の画像の明るさを一致させるかは、例えば、画
像毎に明るさ平均値を算出し、明るい方に合わせること
ができる。また、２枚の画像を双方とも階調変換して互
いに合わせても良い。更に、定めたエリア毎、或いは各
点毎に、明るさ平均値を算出し、明るい方に合わせるこ
ともできる。

【００６６】なお、図１では、画像明るさ一致フィルタ
操作の後に、階調変換を実施しているが、この順序は、
図２に示すように入れ替えてよい。ただし、発明者らの
検討によれば、図２の方が、明るさの違いには強いもの
である。

【００６７】次に、比較器１４は、本発明者らが開発し
た方式、特開昭６１−２１２７０８号公報記載の技術に
示したもの等で差し支えなく、画像の差画像検出回路、
差画像を定めたしきい値で２値化する不一致検出回路、
２値化された出力より面積や長さ（投影長）、座標など
を算出する特徴抽出回路から構成される。

【００６８】図１２を用いて、さらに本発明にかかるし
きい値設定について説明する。

【００６９】上記したように、差画像を２値化する際、
領域の境界などで、虚報が発生しやすい。そこで、図１
２に示すように、画像の局所領域内の最大値と最小値の
差、平均値、微分値のｘ、ｙいずれか大きい方を、各点
ごとに算出する。これらの値に、別途定めたパラメータ
を掛け合わせ、加算する、いわゆる積和演算することに
より、しきい値を生成する。これにより、例えば、領域
の境界部の明るさ変化が大きいところでは、微分値等が
大きくなるので、しきい値が大きくなり、虚報の発生を
未然に防ぐことが可能になる。勿論、最大値と最小値の
差、平均値、微分値のｘ、ｙいずれか大きい方は、３つ
とも備える必要はなく、いずれかひとつでもよい。例え
ば、上記した階調変換を実施した場合は、平均値を算出
する必要性はない。

【００７０】このようなしきい値を用いて、画像の差を
２値化すれば、虚報の問題をより効果的に低減できる。

【００７１】図１又は２において、設計情報に基づいて
得られる半導体ウエハ４上におけるチップ内の配列デー
タ等の座標を、キーボード、ディスク等から構成された
入力手段１５、又は図示しない通信手段を介して外部の
記憶装置から入力しておくことにより、ＣＰＵ１６は、
入力された半導体ウエハ４上におけるチップ内の配列デ
ータ等の座標に基づいて、欠陥検査データを作成して記
憶装置１７に格納する。

【００７２】この欠陥検査データは、必要に応じてディ
スプレイ等の表示手段に表示することもできるし、また
図示しない通信手段により外部の記憶装置又は処理装置
に出力することもできる。

【００７３】これらにより、きわめて高精度に画像を比
較することができ、本発明で意図した目的がより高感度
に実現できることになる。＜実施の形態２＞本発明に係るパターン検査方法および
装置の第２の実施の形態を図１８に示す。ここでは、電
子線により試料を走査して、電子線の照射によってウエ
ハから発生する電子を検知し、その強度変化に基づいて
走査部位の電子線像を得、電子線像を用いてパターン検
査を行う。前述の発明が解決しようとする課題に対し
て、本第２の実施の形態では、欠陥判定のしきい値を、
パターンの位置ずれ、階調値の差異などを考慮して画素
ごとに設定することで対処する。

【００７４】本システムは、検出部１０１、画像取り出
し部１０２、画像処理部１０３、システム全体を制御す
る全体制御部１０４からなる。

【００７５】始めに、検出部１０１について述べる。

【００７６】図１８において、電子銃３１を出た電子ビ
ームは、磁界レンズ３２、対物レンズ３３を経て、試料
面では画素サイズ程度のビーム径に絞られる。この際、
グランド電極３７、リターディング電極３８によって、
試料に負電位を引加し、対物レンズと試料間で電子ビー
ムを減速することで低加速電圧領域での高分解能化を図
る。電子線が照射されると、試料（ウエハ１）からは電
子が発生する。偏向器３４による電子線のＸ方向の繰り
返し走査と、ステージ２による試料のＹ方向の連続的な
移動に同期して試料から発生する電子を検出すること
で、試料の２次元の電子線像が得られる。試料から発生
した電子は検出器３５で捕らえられ、アンプ３６で増幅
される。ここで、高速検査を可能にするために、電子ビ
ームをＸ方向に繰り返し走査させる偏向器３４として
は、偏向速度の速い静電偏向器を用いることが、また、
電子銃３１としては、電子ビーム電流を大きくできるの
で照射時間が短くできる電界放射型電子銃を用いること
が、また、検出器３５には高速駆動が可能な半導体検出
器を用いることが望ましい。

【００７７】次に、画像取り出し部１０２について述べ
る。

【００７８】アンプ３６で増幅された信号は、ＡD変換
器３９によってディジタル信号に変換された後、前処理
回路４０において、暗レベル補正（ビーム・ブランキン
グ期間中の特定数画素の階調値の平均を暗レベルとす
る）、電子ビーム電流の揺らぎ補正（ビーム電流を図示
されていない対物絞りで検出し、信号をビーム電流で正
規化する）、シェーディング補正（ビーム走査位置によ
る光量変動を補正）を行った後、ガウシアンフィルタ、
平均値フィルター、あるいはエッジ強調フィルターなど
によるフィルタリング処理を行って、画質を改善する。
また、必要に応じて、画像の歪みの補正も行なう。これ
らの前処理は、後の欠陥判定処理において有利なように
検出画像を変換するためのものである。遅延回路４１は
信号を一定時間だけ遅延させるが、遅延時間を、例えば
ステージ２がチップピッチ分移動する時間にすれば、遅
延された信号g0と遅延されていない信号f0は隣り合うチ
ップの同じ箇所での画像信号となり、前述したチップ比
較検査となる。あるいは遅延時間を、ステージ２がメモ
リセルのピッチ分移動する時間にすれば、遅延された信
号g0と遅延されていない信号f0は隣り合うメモリセルの
同じ箇所での画像信号となり、前述したセル比較検査と
なるわけである。以上のようにして、画像取り出し部１
０２から、比較すべき画像信号f0とg0が取り出される。
以下、f0を検出画像、 g0を比較画像と呼ぶことにす
る。

【００７９】次に、画像処理部１０３における処理につ
いて述べる。

【００８０】画素単位の位置合わせ部４２では、検出画
像の位置を基準にした時、検出画像と比較画像の「整合
度」が最大となる位置が、０〜１画素の間になるよう
に、比較画像の位置をずらす。

【００８１】次に、明るさ一致フィルタ操作部におけ
る、画像間あかるさ不一致を最小にするフィルタＦ、Ｆ
‘を求める。前述したように、フィルタのパラメータの
係数を、最小二乗法を用いて、解く。

【００８２】 α={(ΣΣC0*Cy)*(ΣΣCx*Cy)-(ΣΣC0*Cx)*(ΣΣCy*Cy)} / {(ΣΣCx*Cx)*(ΣΣCy*Cy)-(ΣΣCx*Cy)*(ΣΣCx*Cy)} (18) β={(ΣΣC0*Cx)*(ΣΣCx*Cy)-(ΣΣC0*Cy)*(ΣΣCx*Cx)} / {(ΣΣCx*Cx)*(ΣΣCy*Cy)-(ΣΣCx*Cy)*(ΣΣCx*Cy)} (19) ただし、 C0=f1(x,y)-g1(x,y) (20) Cx={f1(x+1,y)-f1(x,y)}-{g1(x-1,y)-g1(x,y)} (21) Cy={f1(x,y+1)-f1(x,y)}-{g1(x,y-1)-g1(x,y)} (22) (18)式、(19)式のように、 dx0、dy0を求めるには種々
の統計量ΣΣ××を求める必要がある。統計量算出部４
４において、それら種々の統計量の算出を行い、サブＣ
ＰＵ４５において計算されたΣΣ××を用いて、(18)
式、(19)式の演算を行ってα、βを求める。

【００８３】局所階調変換回路４６は、前述したf1とg1
の明るさをそろえる階調変換を実施するためのものであ
る。

【００８４】差分抽出回路４９では、f1とg1の差画像su
b(x,y)を求める。式で表すと次のようになる。

【００８５】 sub(x,y)=g1(x,y)-f1(x,y) (23) しきい値演算回路４８では、遅延回路４６、４７を経た
画像信号f1、g1および、α、βを用いて、sub(x,y)の値
に応じて欠陥候補か否かを判定する二つのしきい値thH
(x,y)とthL(x,y) を算出する。 thH(x,y)はsub(x,y)の
上限を規定するしきい値であり、 thL(x,y)はsub(x,y)
の下限を規定するしきい値である。しきい値演算回路４
８の構成を図１９に示す。演算の内容を式で表すと次の
ようになる。

【００８６】 thH(x,y)= A(x,y)+B(x,y)+C(x,y) (24) thL(x,y)= A(x,y)-B(x,y)-C(x,y) (25) ただし、 A(x,y)= {dx1(x,y) *α-dx2(x,y)*(-α)}+{ dy1(x,y)* β-dy2(x,y)*(- β)} = {dx1(x,y) + dx2(x,y)}* α +{dy1(x,y)+dy2(x,y)}* β (26) B(x,y)=|{dx1(x,y)*a a -dx2(x,y)*(- a a)}| + |{ dy1(x,y)* b b-dy2(x,y)* (- b b)}| =|{dx1(x,y)+dx2(x,y)}* a a| + |{dy1(x,y)+dy2(x,y)}* b b| (27) C(x,y)=(max1+max2)/2*γ＋ε (28) ここで、 a a、 b bは、0〜0.5の実数、γは０以上の実数、εを０以上の整数 dx1(x,y)=f1(x+1,y)-f1(x,y) (29) dx2(x,y)=g1(x,y)-g1(x-1,y) (30) dy1(x,y)=f1(x,y+1)-f1(x,y) (31) dy2(x,y)=g1(x,y)-g1(x,y-1) (32) max1=max{f1(x,y),f1(x+1,y),f1(x,y+1),f(x+1,y+1)} (33) max2=max{g1(x,y),g1(x-1,y),g1(x,y-1),g(x-1,y-1)} (34) しきい値を算出する(24)(25)式の第１項A(x,y)は、位置
ずれ検出部４３で求めたα、βに対応してしきい値を補
正するための項である。例えば(29)式で表されるdx1
は、f1の階調値のｘ方向の局所的な変化率とみなし、 d
x1(x,y) *αは、位置がαずれた時のf1の階調値の変化
の予測値ということができる。よって、A(x,y)の第１項
{dx1(x,y) *α - dx2(x,y)*(- α)}は、ｘ方向にf1の位
置をα、g1の位置を- αずらした時に、f1とg1の差画像
の階調値がどのぐらい変化するかを画素ごとに予測した
値ということができる。同様に第２項はｙ方向について
予測した値ということができる。しきい値の第一項A
(x,y)は、α、βをキャンセルするための項である。

【００８７】しきい値を算出する(24)(25)式の第２項B
(x,y)は、パターンエッジの微小な位置ずれやパターン
形状の微小な差異、パターン歪みを許容するための項で
ある。A(x,y)を求める(26)式とB(x,y)を求める(27)式を
対比させれば明らかなように、B(x,y)はa a、 b b によ
る、差画像の階調値の変化予測の絶対値である。 A(x,
y)によって既知の位置ずれ（とみなす）がキャンセルさ
れるとするならば、 A(x,y)にB(x,y)を加算するのは、
位置の合った状態からさらにｘ方向にa a、ｙ方向にb b
だけ位置をずらす（とみなす）ことを意味している。つ
まり、ｘ方向にaa、ｙ方向にb bの位置ずれを許容する
のがB(x,y)である。また、 A(x,y)からB(x,y)を減ずる
のは、位置の合った状態からさらにｘ方向に- a a、ｙ
方向に-b bだけ位置をずらすことを意味している。ｘ
方向に- a a、ｙ方向に-b bの位置ずれを許容するのが
-B(x,y)である。しきい値に上限、下限を設けることに
よって、± a a、± b bの位置ずれを許容することにな
るわけである。そして、パラメータa a 、 b bの値を
適切な値に設定することによって、許容する位置ずれ量
を自由にコントロールすることが可能である。

【００８８】しきい値を算出する(24)(25)式の第３項C
(x,y)は、階調値の微小な差異を許容するための項であ
る。 C(x,y)の加算は、g1の階調値がf1の階調値よりもC
(x,y)だけ大きいのを許容することを意味し、 C(x,y)の
減算は、g1の階調値がf1の階調値よりもC(x,y)だけ小さ
いのを許容することを意味する。ここでは、 C(x,y)
を、局所領域での階調値の代表値（ここではmax値）に
比例定数γを掛けた値と、定数εとの和としたが、この
関数にこだわる必要はなく、階調値の変動の仕方が既知
であれば、それに合った関数するのがよい。例えば、階
調値の平方根に変動幅が比例すると分かっていれば、(2
8)式の代わりに、 C(x,y)=(max1+max2)1/2*γ＋εとす
べきである。 B(x,y)と同様、パラメータγ、εによっ
て、許容する階調値の差異を自由にコントロールするこ
とが可能である。

【００８９】欠陥判定回路５０では、差分抽出回路４９
の出力sub(x,y)および、しきい値演算回路４８の出力th
L(x,y)、thH(x,y)を用いて、 thL(x,y)≦sub(x,y)≦ thH(x,y) (35) を満たせば、位置(x,y)の画素は非欠陥候補、満たさな
ければ位置(x,y)の画素は欠陥候補と判定する。欠陥判
定回路５０は、非欠陥候補画素は0、欠陥候補画素は1以
上の値を持つdef(x,y)を出力する。

【００９０】特徴抽出回路５０ａでは、ノイズ除去処理
（例えば、def(x,y)に対して縮小・膨張の処理を行う）
によってノイズ的な出力を削除したあと、近隣の欠陥候
補部を一つにまとめる欠陥候補部のマージ処理を行う。
その後、一まとまりごとに、重心座標、ＸＹ投影長、面
積などの特徴量を算出する。

【００９１】全体制御部１０４では、欠陥部の座標を試
料上の座標系に変換し、疑似欠陥の削除を行い、最終的
に、試料上での位置と特徴量とからなる欠陥データをま
とめる。この欠陥データは、図示しない通信手段によ
り、外部の記憶装置又はデータ処理装置へ送信される。
また、この欠陥データをデイスプレイ等の表示手段上に
表示することもできる。

【００９２】本実施の形態によれば、小領域全体として
の位置ずれや、個々のパターンエッジの微小な位置ずれ
や、階調値の微小な差異が許容されるため、正常部を欠
陥と誤認識することがなくなる。また、パラメータa a
、 b b、γ、εによって、位置ずれ、階調値の変動の
許容量のコントロールを容易に行うことが可能となる。

【００９３】上記発明の実施の形態１、２によれば、場
所によるパターンの明るさの違いに影響されることな
く、欠陥を高感度に検出することができる。したがっ
て、メモリマット部２１など暗い領域において内部の明
るさがばらつきの大きいパターンにおいても高感度に検
査できる。従って、従来に比べ、信頼性の高い検査を実
現することができる。

【００９４】以上、本発明に係る実施の形態について、
主に光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いた比較検査方
法について述べたが、他の赤外線やＸ線により得られた
画像検出に用いた場合にも、同様に有効であることはい
うまでもない。

【００９５】

【発明の効果】本発明の構成によれば、多層のパターン
の膜厚の違いによって生ずる検出した画像の明るさの違
いによって、また場所によるパターンの画像の明るさの
違いによって全体の検査感度が律束されることなく、欠
陥を高感度に検出することができるという効果を奏す
る。

【００９６】また、高精度の画像マッチングを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る被検査パターンの欠
陥検査装置の構成図である。

【図２】本発明の一実施形態に係る被検査パターンの欠
陥検査装置の構成図である。

【図３】画像明るさ一致フィルタ操作部の説明図であ
る。

【図４】階調変換部の説明図である。

【図５】双対フィルタの例を示す図である。

【図６】本発明にかかる検出画像と差画像の例を示す図
である。

【図７】本発明にかかる検出画像と差画像の例を示す図
である。

【図８】本発明にかかる検出画像と差画像の例を示す図
である。

【図９】本発明にかかる検出画像と差画像の例を示す図
である。

【図１０】本発明の階調変換を実施した例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の階調変換を実施した例を示す図であ
る。

【図１２】本発明のしきい値設定方式の説明図である。

【図１３】本発明の画像明るさ一致フィルタ操作部の動
作説明図である。

【図１４】被検査パターンのメモリチップにおけるメモ
リマット部と周辺回路部の略示説明図である。

【図１５】図１０のメモリチップにおけるメモリマット
部と周辺回路部における明るさのヒストグラムである。

【図１６】ＣＭＰプロセス処理のフローを説明する図で
ある。

【図１７】ＣＭＰ処理された、異なるメモリチップにお
けるメモリマット部と周辺回路部における明るさのヒス
トグラムである。

【図１８】本発明の一実施形態に係る被検査パターンの
欠陥検査装置の構成図である。

【図１９】しきい値演算回路の構成を説明する図であ
る。

【図２０】２枚の画像の差の２乗和を表す図である。

【図２１】２枚の画像の差の絶対値の和を表す図であ
る。

【符号の説明】

１…イメージセンサ、２…Ａ／Ｄ変換器、３…遅延メモ
リ、４…半導体ウエハ、５…Ｘ、Ｙ、Ｚ、θステージ、
６…対物レンズ、７…照明光源、８…ハーフミラ、９…
画像信号、１０…画像信号、１１…画素単位位置合わせ
部、１２…画像明るさ一致フィルタ操作部、１３…階調
変換部、１４…比較部、１５…入力手段、１６…ＣＰ
Ｕ、１７…記憶装置、２０…チップメモリ、２１…メモ
リマット部、２２…周辺回路部（非繰り返しパターンで
あるが、複数の繰り返しピッチをもつ繰り返しパターン
を含む）、３１…電子銃、３２…磁界レンズ、３３…対
物レンズ、３４…偏向器、３５…検出器、３６…アン
プ、３７…グランド電極、３８…リターデイング電極、
３９…Ａ／Ｄ変換器、４０…前処理回路、４１…遅延回
路、４２…画素単位の位置合わせ部、４６…局所階調変
換回路、４８…しきい値演算回路、４９…差分抽出回
路、５０…欠陥判定回路、１０１…検出部、１０２…画
像取り出し部、１０３…画像処理部、１０４…全体制御
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中山保彦神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 ▲吉▼田実神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者芝田行広神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者宍戸千絵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)参考文献特開平６−174652（ＪＰ，Ａ) 特開平５−264466（ＪＰ，Ａ) 特開平３−232250（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01N 21/84 - 21/958 G01B 11/00 - 11/30 G06T 1/00 - 9/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】同一形状となるように形成されたパターン
が複数個配置された基板上の該パターンの欠陥を検出す
る方法であって、前記基板を撮像して該基板上に配置された第１のパター
ンの画像を検出する工程と、該検出した第１のパターンの画像を記憶する工程と、前記基板を撮像して前記第１のパターンと同一になるよ
うに形成された第２のパターンの画像を検出する工程
と、前記記憶した第１のパターンの画像と前記検出した第２
のパターンの画像とのずれを画素単位で補正する工程
と、前記記憶した第１のパターンの画像と前記検出した第２
のパターンの画像との明るさの違いを画像全体で一括し
て補正する工程と、前記記憶した第１のパターンの画像と前記検出した第２
のパターンの画像との明るさの違いを局所的に補正する
工程と、前記ずれを画素単位で補正する工程と明るさの違いを画
像全体で一括して補正する工程と明るさの違いを局所的
に補正する工程とを経た前記記憶した第１のパターンの
画像と前記検出した第２のパターンの画像とを用いて前
記パターンの欠陥を検出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項２】前記階調の変換は、前記２つの比較する画
像信号の明るさを、ゲインとオフセットをもつ線形変換
によって変換することを特徴とする請求項１記載の欠陥
検査方法。
【請求項３】前記階調の変換のパラメータであるゲイン
とオフセットは、前記２つの比較する画像の明るさの２
乗誤差が最小になるように決めることを特徴とする請求
項２記載の欠陥検査方法。
【請求項４】前記検出される第１のパターンの画像と第
２のパターンの画像とは、何れも光学画像であることを
特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の欠陥検査方
法。
【請求項５】前記検出される第１のパターンの画像と第
２のパターンの画像とは、何れも２次荷電粒子像である
ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の欠陥
検査方法。
【請求項６】前記パターンは、セルである繰返しパター
ン領域からなるマット部と非繰返しパターン領域からな
る周辺回路部とを有するチップであることを特徴とする
請求項１ないし５の何れかに記載の欠陥検査方法。
【請求項７】前記チップは、ＣＭＰ（ケミカルメカニカ
ル）処理されたものであることを特徴とする請求項６記
載の被検査パターンの欠陥検査方法。
【請求項８】画像のマッチングは、２枚の画像に双対の
フィルタを畳み込み、差の２乗和が最小になるような、
フィルタ係数を算出し、これに基づき２枚の画像に該フ
ィルタを畳み込むことにより行なうことを特徴とする請
求項６記載の被検査パターンの欠陥検査方法。
【請求項９】同一形状となるように形成されたパターン
が複数個配置された基板上の該パターンの欠陥を検出す
る方法であって、前記基板を撮像して得た第１のパターンの画像を記憶す
る工程と、前記第１のパターンと同一になるように形成された第２
のパターンを撮像して該第２のパターンの画像を検出す
る工程と、前記記憶した第１のパターンの画像と前記検出した第２
のパターンの画像との位置合わせを行う工程と、該位置合わせを行った第１のパターンの画像と第２のパ
ターンの画像との明るさの違いを画像全体で一括して補
正する工程と、前記第１のパターンの画像と前記第２のパターンの＋画
像との明るさの違いを局所的に補正する工程と、前記明るさの違いを画像全体で一括して補正する工程と
明るさの違いを局所的に補正する工程とを経た第１のパ
ターンの画像と前記第２のパターンの画像とを用いて前
記パターンの欠陥を検出する工程と、を有することを特徴とする欠陥検査方法。
【請求項１０】前記検出される第１のパターンの画像と
第２のパターンの画像とは、何れも光学画像であること
を特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【請求項１１】前記検出される第１のパターンの画像と
第２のパターンの画像とは、何れも２次荷電粒子像であ
ることを特徴とする請求項９記載の欠陥検査方法。
【請求項１２】同一となるように形成されたパターンが
複数個配置された基板を撮像して前記基板上に配置され
たパターンの画像を検出する画像検出手段と、前記画像
検出手段で検出した第１のパターンの画像を記憶する記
憶手段と、前記画像検出手段で検出した第２のパターン
の画像と前記記憶手段に記憶した前記第１のパターンの
画像とのずれを画素単位で補正するずれ補正手段と、前
記画像検出手段で検出した第２のパターンの画像と前記
記憶手段に記憶した前記第１のパターンの画像との明る
さの違いを画像全体で一括して補正する明るさ補正手段
と、前記画像検出手段で検出した第２のパターンの画像と前
記記憶手段に記憶した前記第１のパターンの画像との明
るさの違いを局所的に補正する局所階調変換手段と、前記ずれ補正手段と前記明るさ補正手段と前記局所階調
変換手段とで処理された前記画像検出手段で検出した第
２のパターンの画像と前記記憶手段に記憶した前記第１
のパターンの画像とを用いて前記パターンの欠陥を検出
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。
【請求項１３】前記階調変換手段は、前記２つの比較す
る画像の明るさを、ゲインとオフセットをもつ線形変換
によって変換する線形変換部を備えたことを特徴とする
請求項１２記載の欠陥検査装置。
【請求項１４】前記階調変換手段は、前記２つの比較す
る画像の明るさの２乗誤差が最小になるように前記ゲイ
ンとオフセット決めるゲイン・オフセット決定手段を備
えたことを特徴とする請求項１２記載の欠陥検査装置。
【請求項１５】前記画像検出手段は、前記パターンの光
学像を検出することを特徴とする請求項１２乃至１４の
何れかに記載の欠陥検査装置。
【請求項１６】前記画像検出手段は、前記パターンの表
面の２次荷電粒子像を検出することを特徴とする請求項
１２乃至１４の何れかに記載の欠陥検査装置。
【請求項１７】前記被検査パターンの表面は、ＣＭＰ
（ケミカルメカニカル）処理されていることを特徴とす
る請求項１２ないし１４の何れかに記載の被検査パター
ンの欠陥検査装置。