JP4013510B2 - Defect inspection method and apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光もしくはレーザなどを用いて得られた半導体ウェハ、TFT、ホトマスクなどの対象物の画像と、あらかじめ記憶されている参照画像を比較し、その差異から微細パターン欠陥や異物等の検査を行う欠陥検査方法及びその装置に関する。特に半導体ウェハの外観検査を行うのに好適な欠陥検査方法及びその装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
検査対象画像と参照画像とを比較して欠陥検出を行う従来の技術としては、特開平05−264467号公報に記載の方法が知られている。
【0003】
これは、繰り返しパターンが規則的に並んでいる検査対象試料をラインセンサで順次撮像し、繰り返しパターンピッチ分の時間遅れをおいた画像と比較し、その不一致部をパターン欠陥として検出するものである。しかし、実際にはステージの振動や対象物の傾きなどがあり、2枚の画像の位置が合っているとは限らないため、センサで撮像した画像と、繰り返しパターンピッチ分の遅延された画像の位置ずれ量を求める必要がある。そして、求められた位置ずれ量に基づき2枚の画像の位置合わせを行った後、画像間の差をとり、差が規定のしきい値よりも大きいときに欠陥と,小さいときは非欠陥と判定する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように従来の技術では、検査対象画像と参照画像の位置ずれ検出→位置合せ→画像比較、すなわち、2枚の画像の差異算出→欠陥抽出の手順で欠陥検査を行うが、位置ずれ検出時に正しい位置ずれ量が求まらなかった場合、間違った位置での位置合せを行うことになる。この場合、被位置合せ画像において、明るさの変化量が少ない領域では被位置合せ画像の差異は大きくならないが、明るさの変化量が大きい領域ではその差異が大きくなる。例えば、図1(a)の11は検査対象画像,12は参照画像の一例であり、1aは一様に明るい下地領域、1bは明るい下地に暗いパターンがある領域である。また、検査対象画像11には欠陥1cがある。本例の画像において、位置1D−1D’での輝度値の波形は図1(b)のようになっている。
【0005】
ここで、11と12の位置ずれ量が正しく求まった場合、11と12の位置合せ後の差画像は図2のようになる。差画像とは検査対象画像と参照画像の対応する各位置での差分値に応じて濃淡差表示した画像のことである。差分値が特定のしきい値TH以上となる部分を欠陥とするならば、図2において11の欠陥1cのみが検出される。しかし、11と12の位置ずれ量が間違って算出された場合、位置合せ後の差画像は図3(a)のようになり、領域1bにあるパターンのエッジのように輝度値の変化の大きい領域では、微小な位置ずれでも差分値は大きくなり、欠陥として検出されることになる。これは本来、欠陥として検出されるべきものではない。つまり虚報である。
【0006】
従来、図3(a)のような虚報発生を避けるための1つの方法として、図3(b)に示すように、しきい値THを大きくしてTH2のようにしていた。これは感度を下げることになり、エッジ部分と同程度以下の差分値の欠陥は検出できない。また、別の方法として、図3(c)に示すように、虚報の生じやすい高コントラスト部分ではしきい値をTH2のように高く設定し、虚報の生じにくい低コントラスト部分ではしきい値THをTH2よりも低く設定していたが、複数個のしきい値を扱うことになり、感度調整が煩雑になる。
【0007】
更に、検査対称物が半導体ウェハであった場合、位置ずれ量が正しく求まったとしても、ウェハ内での膜厚の違いがあると、図4(a)の4a、及び図4(b)の4bに示すように検査対象画像と参照画像の同一のパターンで明るさの違いが生じ、その差分値は図4(c)に示す4cのように大きくなる。これも虚報であり、検出しないようにするためには、図4(d)に示すように、しきい値THをTH2のように大きくせざるを得ない。もしくは明るさむらのある領域とない領域でしきい値を別に設定せざるを得ない。
【0008】
本発明の目的は、このような従来検査技術の問題を解決するために、検査対象画像を参照画像と比較してその差異から欠陥を検出する比較検査において、対象画像内の高コントラストなパターンのエッジ部分ではその差異が小さくなるように明るさを合わせ込んで検査を行うことにより、しきい値THを大きくすることなく、位置合せ誤差による虚報を低減するとともに、高感度な欠陥検査方法及び装置を提供することにある。また、半導体ウェハを対象とした検査では膜厚の違いなどから生じるパターンの明るさむらについて、画像間の明るさを合わせ込んで検査を行うことにより、しきい値THを大きくすることなく、明るさむらによる虚報を低減し、高感度な欠陥検査を実現することにある。
【0009】
【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、2枚の画像の比較によりその差異から欠陥を検出する検査において、画像のコントラストに応じて、検査感度を変えて欠陥を検出する手段を備えている。その効果的な例の一つとして、微小な位置ずれがあっても、その差異が大きくなる高コントラスト部分では低感度で、差異が小さい低コントラスト部分では高感度で欠陥を検出する手段を備えている。
【0010】
また、2枚の画像間の明るさの差が特定しきい値以上の部分を欠陥として検出する検査において、画像のコントラストに応じてしきい値を変える手段を備えている。その効果的な例の一つとして、高コントラスト部分ではしきい値を高く、低コントラスト部分ではしきい値を低く設定する手段を備えている。
【0011】
また、検査対象画像と参照画像の差異が小さくなるような補正を画像のコントラストに応じて行う手段を備えている。その効果的な一例としては、微小な位置ずれであっても、その差異が大きくなり、誤検出(虚報)が生じやすい高コントラスト部分では、あらかじめ差異が小さくなるように画像間の明るさを合わせ込むことにより、最終的な欠陥検出処理において、全コントラストを対象として1つの低しきい値で、すなわち高感度で欠陥検査を行う手段を備えている。更に、位置ずれ精度をモニタリングし、位置合せミスが起こっている時のみ、位置ずれによる誤検出が生じやすい高コントラスト部分でその差異が小さくなるように画像間の明るさを合わせ込む手段を備えている。
【0012】
また、検査対象が半導体ウェハであった場合、ウェハ内の膜厚の違いにより画像間の同一パターンで明るさの違いが生じている場合、あらかじめ明るさを合わせ込むことにより、明るさむらの有無にかかわらず、1つの低しきい値で欠陥検査を行う手段を備えている。
【0013】
これらの手段を備えることにより、全検査対象領域に対し、唯一のしきい値で感度調整可能な欠陥検査方法、及び欠陥検査装置を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を、図を用いて詳細に説明する。
【0015】
実施例として、半導体ウェハを対象とした光学式外観検査装置における欠陥検査方法を例にとると、図5は装置の構成の一例を示したものである。51は試料(半導体ウェハなどの被検査物)、52は試料51を搭載し、少なくともXY平面内で移動可能なステージ、53は検出部で、試料51を照射する光源501、光源501から出射した光を集光する照明光学系502、照明光学系502で集光された照明光で試料51を照明し、反射して得られる光学像を結像させる対物レンズ503、結像された光学像を受光し、明るさに応じた画像信号に変換するイメージセンサ504で構成される。55は画像処理部であり、検出部53で検出された画像を処理して、試料であるウェハ内の欠陥候補を算出する。
【0016】
画像処理部55は、検出部53からの入力信号をデジタル信号に変換するAD変換部54,デジタル信号よりシェーディング補正、暗レベル補正等の画像補正を行う前処理部505、比較対象のデジタル信号を参照画像信号として格納しておく遅延メモリ506、検出部53で検出されたデジタル信号(検出画像信号)と遅延メモリ506の参照画像信号との位置ずれ量を検出する位置ずれ検出部507、算出された位置ずれ量を用いて、検出画像と参照画像の画像信号の比較を行い、差分値が特定のしきい値より大きい部分を欠陥候補として出力する画像比較部508、欠陥候補の座標や特徴量などを算出する特徴抽出部509から構成される。
【0017】
56は全体制御部で、ユーザからの検査パラメータ(画像比較で用いられるしきい値など)の変更を受け付けたり、検出された欠陥情報を表示したりする表示手段と入力手段を持つユーザインターフェース部510、検出された欠陥候補の特徴量や画像などを記憶する記憶装置511、各種制御を行うCPUで構成される。512は全体制御部からの制御指令に基づいてステージ52を駆動するメカニカルコントローラである。尚、画像処理部55,検出部53等も全体制御部56からの指令により駆動する。
【0018】
検査対象となる半導体ウェハ51は、図6に示すように同一パターンのチップが多数、規則的に並んでいる。図5の検査装置では、隣接する2つのチップの同じ位置、例えば図6の領域61と領域62等での画像を比較し、その差異を欠陥として検出する。その作用を説明すると、全体制御部56では試料である半導体ウェハ51をステージ52により連続的に移動させる。これに同期して、順次、チップの像が検出部53より取り込まれる。検出部53のイメージセンサ504は入力された信号を画像処理部55に出力する。画像処理部55では、まず入力されたアナログ信号をAD変換部54でデジタル信号に変換し、前処理部505にてシェーディング補正、暗レベル補正などを行う。位置ずれ検出部507には、前処理部505から出力される検査対象チップの画像信号(検出画像信号)と、遅延メモリ506から出力される、ステージ1がチップ間隔分移動する時間だけ遅延された画像信号、すなわち、検査対象チップの1つ前のチップの画像信号(参照画像信号)がセットで入力される。
【0019】
ステージの移動に同期して順次入力されるこれら2チップの画像信号は、ステージ移動速度のむらや、ステージの振動があったり、ステージ上にセットされたウェハが傾いていると、全く同じ箇所での信号とはならない。このため、位置ずれ検出部507では連続的に入力される2つの画像間の位置ずれ量を算出する。この時、検出画像信号、参照画像信号は連続して入力されるが、位置ずれ量の算出は特定の長さを一処理単位とし、処理単位毎に順次行う。以下の処理についても各々の処理単位毎に行う。画像比較部508では算出された位置ずれ量を用いて画像の位置合わせを行い、検出画像と参照画像を比較して、その差分値が特定のしきい値より大きい領域を欠陥候補として出力する。特徴抽出部509では、複数の欠陥候補各々について、小さいものをノイズとして削除したり、近隣の欠陥候補同士を一つの欠陥としてマージするなどの編集を行い、ウェハ内での位置や面積、サイズなどの特徴量を算出し、最終的な欠陥として出力する。これらの情報は、記憶装置511に保存する。また、ユーザインターフェース部510を介して、例えば表示手段の画面上に表示してユーザに提示する。
【0020】
ここで、画像比較部508で単なる差分値から欠陥候補を求めた場合、それらが全て真の欠陥であるとは限らない。その例を以下に説明する。図1(a)の11、12は検出画像、参照画像で、両画像には一様に明るい下地の中に十字の暗いパターンがある。また、検出画像11にのみ欠陥1cがある。図1(b)のグラフは検出画像11の位置1D−1D’での輝度値の波形である。このグラフが示すように画像は高輝度で輝度の変化の少ない、すなわち低コントラストな領域1aと、パターンのエッジ部分で輝度の変化が大きい、すなわち高コントラストな領域1bとがある。図2(a)は、これらの画像に対し、位置ずれ検出部507で正しい位置ずれ量が算出され、位置合わせが行われた時の各対応する位置での差分値の画像、つまり、差分が小さいところを暗く、大きいところを明るく表示した画像である。図2(b)は位置1D−1D’での差分値の波形である。差分値がしきい値TH以上の領域を欠陥とするならば、この場合、欠陥1cの領域のみが検出される。
【0021】
一方、図3(a)(b)は位置ずれ量が間違って算出され、間違った位置合わせが行われた時の差分値の画像と差分値の波形である。図3(a)は、図1(a)に示した領域1aのように明るさの変化量が小さい低コントラスト領域では検出画像11と参照画像12の位置が多少ずれていても差分値は大きくならないが、領域1bのように明るさの変化量が大きい高コントラスト領域では微小な位置ずれでも差分値が大きくなることを示している。この場合、図3(b)に示すように、しきい値TH以上の領域を欠陥候補とすると、このような位置ずれにより差分値が大きくなったところも欠陥として検出されてしまう。これらは本来、検出すべきものではない。以下、このような真の欠陥ではないものを虚報と記述する。従来、位置ずれによる虚報の検出を避けるため、1つの方法として図3(b)に示すようにしきい値をTHからTH2へと高くしていたが、これでは差分値の小さい欠陥は検出できなくなってしまう。すなわち、虚報発生を避けるためにTH2をしきい値として用いることにより、感度を落として検査をすることになる。また、従来のもう1つの方法として図3(c)に示すように高コントラスト領域ではしきい値をTH2に、低コントラスト領域ではしきい値をTHに設定していたが、複数個のしきい値を持つことになり、ユーザにとって感度調整が煩雑になっていた。
【0022】
また、半導体ウェハ51の膜厚が一様でない場合、検査対象画像と参照画像には明るさの違いが生じる。例えば、図4(a)の4a、及び図4(b)の4bの3つ並んだ十字は検査対象画像11と参照画像12内の対応するパターンであるが、膜厚の違いにより、明るさが大きく異なっている(以下、明るさむらと記述する)。また、検出画像11にのみ欠陥1cがある。図4(a)〜(c)は、これらの画像に対し、位置ずれ検出部507で正しい位置ずれ量が算出され、位置合わせが行われた時の各対応する位置での差分値の画像であるが、同一パターンであっても明るさむらのある部分では差分値が大きくなる。図4(d)は、位置1D−1D’での差分値画像である図4(c)の1D−1D’ライン上での波形である。差分値がしきい値TH以上の領域を欠陥とするならば、図4(a)の欠陥1cの他に、明るさむらにより差分値が大きくなる十字のパターン4aと4bとの差も検出される。しかし、これらは虚報である。このような明るさむらによる虚報の検出を避けるため、位置ずれによる虚報発生時と同様に、しきい値をTHからTH2へと高くし、全体に低感度で検査を行う、もしくは、明るさむらがある部分ではしきい値をTH2に、明るさむらがない部分ではしきい値をTHに設定するなど複数個のしきい値で感度調整をして検査を行う等の方法がとられていた。
【0023】
これに対し、本発明では画像比較部508で、検出画像、参照画像の差分を演算する前にあらかじめ、画像間の明るさの合わせ込みを行う。図7は、本発明による処理フローの一例である。まず、検査画像と参照画像から対象領域を図1の領域1aのように明るさが一様な部分(低コントラスト領域)と領域1bのパターンエッジ部のように明るさが急峻に変化する部分(高コントラスト領域)とに分解する(71のステップ)。コントラスト分解方法の一例としては、対象領域内の位置(i,j)でのコントラストは、図8に示すように9近傍の画素の輝度値A〜Iを使い、X方向の微分値Dx、Y方向の微分値Dyを以下の式で演算し、その値の大きい方をコントラストC(i,j)とする。
【0024】
Dx=B+H−2×E
Dy=D+F−2×E
C(i,j)=max(Dx,Dy)
また、別の例として、図9に示すように各着目画素について4近傍の画素の輝度値A〜Dを使い、その最大値−最小値をその画素でのコントラストC(i,j)とする。
【0025】
C(i,j)=max(A,B,C,D)−min(A,B,C,D)
着目画素でのコントラストの演算方法は上記2方式の他にも、近傍内での輝度変化量を求めるために様々な演算方法を取り得る。このようにして検出画像、参照画像で各画素のコントラストを演算し、検出画像と参照画像の対応する画素での平均をとるなどしてコントラストを決定すればよい。このようにして検査対象領域内の各位置でのコントラストを演算し、コントラスト値に応じて数段階に分解する。以下、数段階に分解したものをコントラストカテゴリと記述する。
【0026】
このようにして、検査対象領域を数個のコントラストカテゴリに分解した後、カテゴリ毎に明るさを合わせ込むための補正係数を演算する(図7の72のステップ)。その一例を図10を用いて説明すると、まず、コントラスト分解し、同じコントラストカテゴリに属する画素について、横軸を検出画像での輝度値、縦軸をそれに対応する参照画像での輝度値とした散布図を作る。そして、散布図から近似直線を求める。図10の101はあるカテゴリに属する画素の散布図から求めた近似直線である。近似直線の算出方法は各種あるが、その一例として最小2乗近似(各点からの距離の総和が最小となるような直線を求める方法)がある。そして、算出された近似直線の傾きaとY切片bがそのコントラストカテゴリの補正係数となる。こうして算出した補正係数を用いて明るさの合わせ込みによる補正を行う(図7の73)。実際には、検出画像の各画素について、輝度値がF(i,j)であったとすると、補正後の輝度値D(i,j)を、以下の式を用いて補正する。
【0027】
D(i,j)=F(i,j)×a+b
そして、検出画像の補正後の輝度値D(i,j)と参照画像の輝度値G(i,j)の差分を求め(図7の74のステップ)、差分値が設定したしきい値THより大きい部分を欠陥候補とする(図7の75のステップ)。
【0028】
ここで、補正後の輝度値D(i,j)は、その画素が散布図内で近似直線に近いほど参照画像の輝度値G(i,j)に近くなる。すなわち、強い補正が行われることになる。そこで、コントラストに応じて散布図の作り方を変えてもよい。例えば、先にも述べたようにコントラストの高い領域では少しの位置ずれがあってもその差分値が大きくなる。そこで、コントラストの高い領域は強い補正を行って明るさを合わせ込み、差分値が小さくなるようにする。例えば、図11(a)に示すようにコントラストの低い領域では広い散布図の分布領域から直線近似を行い、図11(b)又は(c)に示すように、コントラストの高い領域ではカテゴリ分けを細かく行い、より狭い散布図領域で直線近似を行えばよい。また、低コントラスト領域では明るさむらが生じやすいことから、逆にコントラストの低い領域ほどカテゴリ分けを細かく行い、明るさの合わせ込みを強く行うこともこの発明の範囲になる。更に、当然のことながら、全コントラストに対して同じ補正を行っても構わない。また、位置ずれ検出の精度を常にモニタリングし、正しい位置ずれ量が算出されていないときに限って、コントラストの高い領域では通常よりも明るさの合わせ込みを強くすることもできる。
【0029】
カテゴリの細分化はコントラスト値に応じて行ってもよいし、別の特徴量を用いて行ってもよい。例えば、欠陥と明るさむらの違いをある特徴から評価し、明るさむらとしての特徴をもつ領域では、散布図内でその近傍の画素から近似直線を求めることにより明るさの合わせ込みを強く行い、欠陥らしき特徴量をもつ領域では、散布図内の離れた画素から近似直線を求めることにより明るさの合わせ込みを弱くする。
【0030】
以上に述べたように、本発明では2枚の画像を比較し、その差分値から欠陥を検出する検査において、位置ずれによる虚報の生じやすい高コントラスト領域で必要に応じて明るさの合わせ込みを強く行ったり、明るさむらのある領域では明るさの合わせ込みを強く行う。また、欠陥としての特徴をもつ領域では明るさの合わせ込みを弱くする。図12(c)は、図12(a)(図3(a)に相当)に示すような正しい位置ずれ量が検出されなかったときの本発明による明るさ合わせ込み後の差分値の波形である。図12(b)(図3(b)に相当)に示すように、明るさ合わせ込みを行わない場合に比べて虚報のレベルが低減されて一つのしきい値TH3で欠陥を検出することができる。
図13(d)は、図13(a)、(b)(図4(a)、(b)に相当)で明るさむらがあったときの図13(c)(図4(c)に相当)の差画像に対して本発明による明るさ合わせ込み後の差分値の波形である。
【0031】
図12(c)と図13(d)とのどちらの場合も、本来欠陥として検出したくない領域に対して明るさの合わせ込みを行うことにより、差分値を小さくすることができる。これに対し、欠陥部分では明るさの合わせ込みを弱くしているため、差分値はさほど小さくならない。このため、従来、しきい値を全領域に対しTH2に設定する、もしくはTHとTH2の2つのしきい値を設定して虚報の発生を避けていたが、本発明により、感度を落とさずに位置ずれや明るさむらによる虚報の発生を避け、かつ、唯一の低しきい値TH3での高感度検査と容易な感度調整を可能とする。
【0032】
以上、本発明の一実施例を半導体ウェハを対象とした光学式外観検査装置における比較検査画像を例にとって説明したが、電子線式パターン検査やDUV方式の検査における比較画像にも適用可能である。また、検査対象は半導体ウェハに限られるわけではなく、画像の比較により欠陥検出が行われているものであれば、例えばTFT基板、ホトマスク、プリント板などでも適用可能である。
【0033】
【発明の効果】
以上に説明したごとく本発明によれば、コントラストに応じて明るさの合わせ込みを行う。特に位置ずれによる虚報の発生しやすい高コントラスト部分で必要に応じて強い合わせ込みを行うことにより虚報の発生を低減する。また、明るさむらに対しても明るさの合わせ込みを行うことにより虚報の発生を低減する。これにより結果として低しきい値の設定が可能となり、高感度な検査を実現することができる。また、唯一のしきい値設定で虚報の発生低減と欠陥の検出が両立し、感度の調整が容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)検査対象画像、(B)検査対象画像11と12との差画像の1D−1D'ライン上での輝度波形を示す図である。
【図2】(a)図1(a)の検査対称画像11と12との差画像、(b)差画像の1D−1D’ライン上での輝度波形を示す図である。
【図3】(a)図1(a)の検査対称画像11と12との差画像、(b)差画像の1D−1D’ライン上での輝度波形としきい値TH、TH2の関係を示す図、(c)差画像の1D−1D’ライン上での輝度波形としきい値TH、TH2の関係を示すである。
【図4】(a)及び(b)は、比較チップ間に明るさむらがあった時の検査対象画像、(c)は、(a)と(b)との差画像、(d)は、(c)の1D−1D’ライン上の輝度波形としきい値TH、TH2を示す図である。
【図5】本発明による検査装置の概略構成を示すブロック図である。
【図6】検査対象となる半導体ウェハの平面図である。
【図7】本発明の画像比較部の処理フローを示すフロー図である。
【図8】着目画素でのコントラスト演算方法の一例を示す画素のイメージ図である。
【図9】着目画素でのコントラスト演算方法の一例を示す画素のイメージ図である。
【図10】検査画像と比較画像とのそれぞれの輝度値の関係を示す散布図である。
【図11】(a)〜(c)は、検査画像と比較画像とのそれぞれの輝度値の関係を示す散布図である。
【図12】(a)は図3(a)に相当する差画像、(b)は図3(b)に相当する1D−1D’ライン上の輝度波形、(c)は本発明による明るさ合わせ込みを行った後の1D−1D’ライン上の輝度波形図である。
【図13】(a)及び(b)は、図4(a)及び(b)に相当する比較チップ間に明るさむらがあった時の検査対象画像、(c)は、図4(c)に相当する(a)と(b)との差画像、(d)は、本発明による明るさ合わせ込みを行った後の1D−1D’ライン上の輝度波形図である。
【符号の説明】
11…検出画像 12…参照画像 51…試料 52…ステージ 53…検出部 501…光源 502…照明光学系 503…対物レンズ
504…イメージセンサ 55…画像処理部 54…AD変換部 505…前処理部 506…遅延メモリ 507…位置ずれ検出部 508…画像比較部 509…特徴抽出部 56…全体制御部 510…ユーザインターフェース部 511…記憶装置 512…メカニカルコントローラ
101…近似直線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention compares images of objects such as semiconductor wafers, TFTs, photomasks, etc. obtained using light or laser with reference images stored in advance, and inspects fine pattern defects and foreign materials from the differences. The present invention relates to a defect inspection method and apparatus therefor. In particular, the present invention relates to a defect inspection method and apparatus suitable for visual inspection of a semiconductor wafer.
[0002]
[Prior art]
As a conventional technique for detecting a defect by comparing an inspection object image with a reference image, a method described in Japanese Patent Laid-Open No. 05-264467 is known.
[0003]
In this method, a sample to be inspected in which repetitive patterns are regularly arranged is sequentially imaged by a line sensor, compared with an image with a time delay corresponding to the repetitive pattern pitch, and the mismatched portion is detected as a pattern defect. . However, in reality, there are stage vibrations, tilt of the target, etc., and the positions of the two images are not necessarily aligned. Therefore, the image captured by the sensor and the image delayed by the repeated pattern pitch It is necessary to determine the amount of displacement. Then, after aligning the two images based on the obtained misregistration amount, the difference between the images is taken, and when the difference is larger than a prescribed threshold value, it is determined as a defect, and when it is smaller, it is determined as a non-defect. judge.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional technique, detection of misalignment between the inspection target image and the reference image → alignment → image comparison, that is, defect inspection is performed by the procedure of calculating the difference between two images → defect extraction. If the correct amount of misalignment is not found sometimes, alignment at the wrong position is performed. In this case, in the aligned image, the difference in the aligned image does not increase in a region where the brightness change amount is small, but the difference increases in a region where the brightness change amount is large. For example, 11 in FIG. 1A is an image to be inspected, 12 is an example of a reference image, 1a is a uniformly bright background region, and 1b is a region having a dark pattern on a bright background. Further, the inspection target image 11 has a defect 1c. In the image of this example, the waveform of the luminance value at the position 1D-1D ′ is as shown in FIG.
[0005]
Here, when the misalignment amounts of 11 and 12 are obtained correctly, the difference image after the alignment of 11 and 12 is as shown in FIG. The difference image is an image displayed as a difference in density according to a difference value at each corresponding position between the inspection target image and the reference image. If a portion where the difference value is equal to or greater than a specific threshold value TH is defined as a defect, only 11 defects 1c in FIG. 2 are detected. However, when the misregistration amounts of 11 and 12 are calculated incorrectly, the difference image after the alignment is as shown in FIG. 3A, and the luminance value changes greatly like the edge of the pattern in the region 1b. In the region, the difference value becomes large even if the positional deviation is minute, and is detected as a defect. This should not be detected as a defect. In other words, it is a false report.
[0006]
Conventionally, as one method for avoiding the generation of a false alarm as shown in FIG. 3A, the threshold value TH is increased to TH2 as shown in FIG. 3B. This lowers the sensitivity, and a defect having a difference value less than or equal to the edge portion cannot be detected. As another method, as shown in FIG. 3 (c), the threshold value is set high as TH2 in a high-contrast portion where false information is likely to occur, and the threshold value TH is set in a low-contrast portion where false information is difficult to occur. Although set to be lower than TH2, a plurality of threshold values are handled, and sensitivity adjustment becomes complicated.
[0007]
Further, when the inspection object is a semiconductor wafer, even if the positional deviation amount is correctly obtained, if there is a difference in film thickness within the wafer, 4a in FIG. 4A and 4B in FIG. As shown in 4b, a difference in brightness occurs in the same pattern of the inspection target image and the reference image, and the difference value becomes large as shown in 4c in FIG. 4C. This is also false information, and in order not to detect it, the threshold value TH must be increased to TH2 as shown in FIG. 4 (d). Alternatively, threshold values must be set separately for areas with uneven brightness and areas without brightness.
[0008]
In order to solve such problems of the conventional inspection technique, an object of the present invention is to compare a target image with a reference image and detect a defect from the difference in a high contrast pattern in the target image. The inspection is performed by adjusting the brightness so that the difference is reduced at the edge portion, so that the false alarm due to the alignment error is reduced without increasing the threshold value TH, and the highly sensitive defect inspection method and apparatus. Is to provide. Further, in the inspection for semiconductor wafers, the brightness unevenness of the pattern caused by the difference in film thickness is inspected by adjusting the brightness between images, so that the brightness can be increased without increasing the threshold value TH. The purpose is to realize high-sensitivity defect inspection by reducing false information caused by Samurai.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention includes means for detecting defects by changing inspection sensitivity in accordance with the contrast of an image in an inspection for detecting defects from the difference between two images by comparison. . As an effective example, there is a means to detect defects with low sensitivity in high contrast areas where the difference is large even if there is a slight misalignment, and high sensitivity in low contrast areas where the difference is small. Yes.
[0010]
Further, in an inspection for detecting a portion where the difference in brightness between two images is equal to or greater than a specific threshold value as a defect, there is provided means for changing the threshold value according to the contrast of the image. As one effective example, there is provided means for setting a threshold value high in a high contrast portion and low in a low contrast portion.
[0011]
Further, there is provided means for performing correction so as to reduce the difference between the inspection target image and the reference image according to the contrast of the image. As an effective example of this, even if there is a slight misalignment, the difference is large, and in high-contrast areas where false detections (false reports) are likely to occur, the brightness between images is adjusted in advance so that the difference is small. Therefore, in the final defect detection process, there is provided means for performing defect inspection with one low threshold value, that is, with high sensitivity for all contrasts. Furthermore, there is provided means for monitoring the positional deviation accuracy and adjusting the brightness between images so that the difference is reduced in a high contrast portion where misdetection due to the positional deviation is likely to occur only when a misalignment occurs. Yes.
[0012]
In addition, when the inspection target is a semiconductor wafer, if there is a difference in brightness in the same pattern between images due to a difference in film thickness within the wafer, the brightness is unevenly adjusted by adjusting the brightness in advance. Regardless of this, there is provided a means for performing defect inspection at one low threshold.
[0013]
By providing these means, a defect inspection method and a defect inspection apparatus capable of adjusting sensitivity with a single threshold value for all inspection target areas are provided.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0015]
As an example, taking a defect inspection method in an optical appearance inspection apparatus for a semiconductor wafer as an example, FIG. 5 shows an example of the configuration of the apparatus. 51 is a sample (inspection object such as a semiconductor wafer), 52 is a stage on which the sample 51 is mounted and can move at least in the XY plane, 53 is a detection unit, and is emitted from the light source 501 and the light source 501 that irradiate the sample 51 An illumination optical system 502 that condenses light, an objective lens 503 that forms an optical image obtained by illuminating the sample 51 with the illumination light collected by the illumination optical system 502 and reflecting it, and an optical image formed The image sensor 504 receives light and converts it into an image signal corresponding to brightness. An image processing unit 55 processes the image detected by the detection unit 53 and calculates defect candidates in the wafer as a sample.
[0016]
The image processing unit 55 includes an AD conversion unit 54 that converts an input signal from the detection unit 53 into a digital signal, a preprocessing unit 505 that performs image correction such as shading correction and dark level correction from the digital signal, and a digital signal to be compared. A delay memory 506 that is stored as a reference image signal, a displacement detection unit 507 that detects the amount of displacement between the digital signal (detected image signal) detected by the detection unit 53 and the reference image signal of the delay memory 506, and is calculated. An image comparison unit 508 that compares the image signals of the detected image and the reference image using the misregistration amount and outputs a portion where the difference value is larger than a specific threshold value as a defect candidate; The feature extraction unit 509 calculates the above.
[0017]
A general control unit 56 is a user interface unit 510 having a display unit and an input unit for accepting changes in inspection parameters (threshold values used in image comparison, etc.) from the user and displaying detected defect information. The storage device 511 stores the feature amount and image of the detected defect candidate, and the CPU performs various controls. A mechanical controller 512 drives the stage 52 based on a control command from the overall control unit. The image processing unit 55, the detection unit 53, and the like are also driven by commands from the overall control unit 56.
[0018]
As shown in FIG. 6, the semiconductor wafer 51 to be inspected is regularly arranged with a large number of chips having the same pattern. In the inspection apparatus of FIG. 5, the images at the same position of two adjacent chips, for example, the region 61 and the region 62 of FIG. 6 are compared, and the difference is detected as a defect. Explaining the operation, the overall control unit 56 continuously moves the semiconductor wafer 51 as a sample by the stage 52. In synchronization with this, the image of the chip is taken in from the detection unit 53 sequentially. The image sensor 504 of the detection unit 53 outputs the input signal to the image processing unit 55. In the image processing unit 55, first, the input analog signal is converted into a digital signal by the AD conversion unit 54, and the preprocessing unit 505 performs shading correction, dark level correction, and the like. The positional deviation detection unit 507 is delayed by an amount of time that the stage 1 is moved by the chip interval, which is output from the image signal (detection image signal) of the inspection target chip output from the preprocessing unit 505 and the delay memory 506. An image signal, that is, an image signal (reference image signal) of a chip immediately before the inspection target chip is input as a set.
[0019]
The image signals of these two chips that are sequentially input in synchronization with the movement of the stage are the same at the same location if the stage movement speed is uneven, the stage vibrates, or the wafer set on the stage is tilted. It is not a signal. For this reason, the misregistration detection unit 507 calculates the misregistration amount between two images that are continuously input. At this time, the detected image signal and the reference image signal are continuously input, but the calculation of the positional shift amount is sequentially performed for each processing unit with a specific length as one processing unit. The following processing is also performed for each processing unit. The image comparison unit 508 performs image alignment using the calculated misregistration amount, compares the detected image with the reference image, and outputs a region whose difference value is larger than a specific threshold value as a defect candidate. The feature extraction unit 509 edits each of a plurality of defect candidates, such as deleting a small one as noise or merging neighboring defect candidates as one defect, so that the position, area, size, etc. in the wafer Is calculated and output as the final defect. These pieces of information are stored in the storage device 511. Further, for example, it is displayed on the screen of the display means via the user interface unit 510 and presented to the user.
[0020]
Here, when the image comparison unit 508 obtains defect candidates from simple difference values, they are not all true defects. An example of this will be described below. Reference numerals 11 and 12 in FIG. 1A are detected images and reference images, and both images have a dark cross pattern in a uniformly bright background. Further, only the detected image 11 has the defect 1c. The graph of FIG. 1B is a waveform of the luminance value at the position 1D-1D ′ of the detected image 11. As shown in this graph, the image has a region 1a having a high luminance and little change in luminance, that is, a low contrast region 1a, and a region 1b having a large luminance change in the edge portion of the pattern, that is, a high contrast region 1b. FIG. 2A shows an image of a difference value at each corresponding position when a correct misregistration amount is calculated by the misregistration detection unit 507 and alignment is performed on these images, that is, the difference is calculated. This is an image in which a small portion is dark and a large portion is brightly displayed. FIG. 2B shows a waveform of the difference value at the position 1D-1D ′. If a region having a difference value equal to or greater than the threshold value TH is defined as a defect, only the region of the defect 1c is detected in this case.
[0021]
On the other hand, FIGS. 3A and 3B are an image of a difference value and a waveform of the difference value when the misregistration amount is erroneously calculated and incorrect alignment is performed. FIG. 3A shows a large difference value even if the positions of the detection image 11 and the reference image 12 are slightly deviated in a low contrast region where the amount of change in brightness is small as in the region 1a shown in FIG. Although not shown, in the high contrast region where the amount of change in brightness is large as in the region 1b, the difference value becomes large even with a slight positional deviation. In this case, as shown in FIG. 3B, if a region having a threshold value TH or higher is set as a defect candidate, a portion where the difference value becomes large due to such a positional deviation is also detected as a defect. These should not be detected by nature. Hereinafter, what is not a true defect is described as false information. Conventionally, in order to avoid detection of false information due to misalignment, as one method, the threshold value is increased from TH to TH2 as shown in FIG. 3B, but this makes it impossible to detect a defect with a small difference value. End up. That is, by using TH2 as a threshold value in order to avoid the generation of false information, the inspection is performed with reduced sensitivity. Further, as another conventional method, as shown in FIG. 3C, the threshold value is set to TH2 in the high contrast region and the threshold value is set to TH in the low contrast region. Therefore, the sensitivity adjustment is complicated for the user.
[0022]
Further, when the film thickness of the semiconductor wafer 51 is not uniform, a difference in brightness occurs between the inspection target image and the reference image. For example, the three crosses arranged in 4a in FIG. 4A and 4b in FIG. 4B are corresponding patterns in the inspection object image 11 and the reference image 12, but the brightness varies depending on the difference in film thickness. Are greatly different (hereinafter referred to as uneven brightness). Further, only the detected image 11 has the defect 1c. 4A to 4C are images of the difference values at the corresponding positions when the correct misregistration amount is calculated by the misregistration detection unit 507 and alignment is performed on these images. However, even in the same pattern, the difference value becomes large in the portion where the brightness is uneven. FIG. 4D is a waveform on the 1D-1D ′ line in FIG. 4C, which is a difference value image at the position 1D-1D ′. If a region having a difference value equal to or greater than the threshold value TH is determined as a defect, in addition to the defect 1c in FIG. 4A, a difference between the cross patterns 4a and 4b in which the difference value increases due to uneven brightness is also detected. The But these are false reports. In order to avoid detection of false information due to such uneven brightness, the threshold value is increased from TH to TH2 and inspection is performed with low sensitivity as in the case of occurrence of false information due to positional deviation, or uneven brightness is detected. Some methods have been used to adjust the sensitivity with multiple thresholds, such as setting the threshold value to TH2 in certain areas and setting the threshold value to TH in non-uniform brightness areas. .
[0023]
On the other hand, in the present invention, the image comparison unit 508 performs brightness adjustment between images before calculating the difference between the detected image and the reference image. FIG. 7 is an example of a processing flow according to the present invention. First, from the inspection image and the reference image, the target region is a portion where the brightness is uniform (low contrast region) like the region 1a in FIG. 1 and a portion where the brightness changes sharply like the pattern edge portion of the region 1b ( (High contrast region) (step 71). As an example of the contrast decomposing method, the contrast at the position (i, j) in the target region is obtained by using the luminance values A to I of the pixels near 9 as shown in FIG. The direction differential value Dy is calculated by the following equation, and the larger one is defined as contrast C (i, j).
[0024]
Dx = B + H-2 × E
Dy = D + F-2 × E
C (i, j) = max (Dx, Dy)
As another example, as shown in FIG. 9, the luminance values A to D of four neighboring pixels are used for each pixel of interest, and the maximum value-minimum value is used as the contrast C (i, j) at that pixel. .
[0025]
C (i, j) = max (A, B, C, D) −min (A, B, C, D)
In addition to the two methods described above, various calculation methods can be used to calculate the luminance change amount in the vicinity of the pixel of interest. Thus, the contrast of each pixel may be calculated from the detected image and the reference image, and the contrast may be determined by taking the average of the corresponding pixels of the detected image and the reference image. In this way, the contrast at each position in the inspection target area is calculated and decomposed into several stages according to the contrast value. Hereinafter, what was decomposed in several stages is described as a contrast category.
[0026]
In this way, after the inspection target region is decomposed into several contrast categories, a correction coefficient for adjusting the brightness for each category is calculated (step 72 in FIG. 7). An example of this will be described with reference to FIG. 10. First, for pixels belonging to the same contrast category, the horizontal axis represents the luminance value in the detected image, and the vertical axis represents the luminance value in the corresponding reference image. Make a figure. Then, an approximate straight line is obtained from the scatter diagram. 101 in FIG. 10 is an approximate straight line obtained from a scatter diagram of pixels belonging to a certain category. There are various methods for calculating the approximate straight line. As an example, there is a least square approximation (a method for obtaining a straight line that minimizes the sum of the distances from each point). Then, the calculated slope a and Y intercept b of the approximate straight line are correction coefficients for the contrast category. Using the correction coefficient calculated in this way, correction by matching brightness is performed (73 in FIG. 7). Actually, assuming that the luminance value of each pixel of the detected image is F (i, j), the corrected luminance value D (i, j) is corrected using the following equation.
[0027]
D (i, j) = F (i, j) × a + b
Then, a difference between the corrected luminance value D (i, j) of the detected image and the luminance value G (i, j) of the reference image is obtained (step 74 in FIG. 7), and the threshold value TH set by the difference value is obtained. The larger part is set as a defect candidate (step 75 in FIG. 7).
[0028]
Here, the corrected luminance value D (i, j) is closer to the luminance value G (i, j) of the reference image as the pixel is closer to the approximate line in the scatter diagram. That is, strong correction is performed. Therefore, how to create a scatter diagram may be changed according to the contrast. For example, as described above, in a region with high contrast, even if there is a slight positional shift, the difference value becomes large. Therefore, the region with high contrast is subjected to strong correction to adjust the brightness so that the difference value becomes small. For example, as shown in FIG. 11A, linear approximation is performed from a wide scatter diagram distribution region in a low contrast region, and categorization is performed in a high contrast region as shown in FIG. 11B or 11C. It is only necessary to perform finely and perform linear approximation in a narrower scatter diagram area. In addition, since uneven brightness tends to occur in the low contrast region, it is also within the scope of the present invention to finely categorize the lower contrast region and to strongly adjust the brightness. Furthermore, as a matter of course, the same correction may be performed for the entire contrast. In addition, the accuracy of misregistration detection is constantly monitored, and only when the correct misregistration amount is not calculated, the brightness adjustment can be made stronger than usual in a high contrast region.
[0029]
The category subdivision may be performed according to the contrast value, or may be performed using another feature amount. For example, the difference between defects and uneven brightness is evaluated from certain features, and in areas with uneven brightness features, brightness adjustment is performed strongly by obtaining an approximate line from neighboring pixels in the scatter diagram. In a region having a feature amount that appears to be a defect, brightness adjustment is weakened by obtaining an approximate straight line from distant pixels in the scatter diagram.
[0030]
As described above, in the present invention, two images are compared, and in an inspection for detecting a defect from the difference value, brightness adjustment is performed as necessary in a high-contrast region where misinformation is likely to occur due to misalignment. Strongly adjust the brightness in areas with uneven brightness. Further, the adjustment of brightness is weakened in an area having a feature as a defect. FIG. 12C shows a waveform of a difference value after brightness adjustment according to the present invention when a correct positional deviation amount as shown in FIG. 12A (corresponding to FIG. 3A) is not detected. is there. As shown in FIG. 12 (b) (corresponding to FIG. 3 (b)), the level of the false alarm is reduced as compared with the case where the brightness adjustment is not performed, and the defect can be detected with one threshold value TH3. it can.
FIG. 13 (d) is a diagram in FIG. 13 (c) (FIG. 4 (c)) when there is uneven brightness in FIGS. 13 (a) and 13 (b) (corresponding to FIGS. 4 (a) and (b)). 5 is a waveform of a difference value after brightness adjustment according to the present invention with respect to a difference image.
[0031]
In both the cases of FIG. 12C and FIG. 13D, the difference value can be reduced by performing brightness adjustment on an area that is not originally detected as a defect. On the other hand, since the brightness adjustment is weakened in the defective portion, the difference value is not so small. For this reason, conventionally, the threshold value is set to TH2 for the entire region, or two threshold values of TH and TH2 are set to avoid the generation of false alarms. However, according to the present invention, the sensitivity is not lowered. The generation of false information due to misalignment or unevenness of brightness is avoided, and high sensitivity inspection with a low threshold TH3 and easy sensitivity adjustment are possible.
[0032]
As described above, the embodiment of the present invention has been described by taking the comparative inspection image in the optical appearance inspection apparatus for the semiconductor wafer as an example, but it can also be applied to the comparative image in the electron beam pattern inspection and the DUV inspection. . Further, the inspection object is not limited to a semiconductor wafer, and a TFT substrate, a photomask, a printed board, or the like can be applied as long as defect detection is performed by comparing images.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the brightness is adjusted according to the contrast. In particular, the occurrence of false information is reduced by performing strong alignment as necessary in a high-contrast portion where false information is likely to be generated due to misalignment. Moreover, the occurrence of false information is reduced by adjusting the brightness to the uneven brightness. As a result, a low threshold value can be set, and a highly sensitive inspection can be realized. In addition, the only threshold setting enables both the generation of false alarms and the detection of defects, and the sensitivity can be easily adjusted.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing luminance waveforms on a 1D-1D ′ line of a difference image between (a) an inspection target image and (B) inspection target images 11 and 12, respectively.
2A is a diagram showing a luminance image on a 1D-1D ′ line of a difference image between the inspection symmetrical images 11 and 12 of FIG. 1A and FIG.
3A is a difference image between the inspection symmetrical images 11 and 12 of FIG. 1A, and FIG. 3B is a relationship between a luminance waveform on the 1D-1D ′ line of the difference image and threshold values TH and TH2. FIG. 3C shows the relationship between the luminance waveform on the 1D-1D ′ line of the difference image and the threshold values TH and TH2.
4A and 4B are images to be inspected when there is uneven brightness between comparison chips, FIG. 4C is a difference image between (a) and (b), and FIG. FIG. 6B is a diagram showing a luminance waveform and threshold values TH and TH2 on the 1D-1D ′ line in FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a schematic configuration of an inspection apparatus according to the present invention.
FIG. 6 is a plan view of a semiconductor wafer to be inspected.
FIG. 7 is a flowchart showing a processing flow of an image comparison unit of the present invention.
FIG. 8 is a pixel image diagram illustrating an example of a contrast calculation method for a pixel of interest.
FIG. 9 is a pixel image diagram illustrating an example of a contrast calculation method for a pixel of interest.
FIG. 10 is a scatter diagram showing a relationship between luminance values of an inspection image and a comparative image.
FIGS. 11A to 11C are scatter diagrams showing the relationship between the luminance values of the inspection image and the comparison image. FIGS.
12A is a difference image corresponding to FIG. 3A, FIG. 12B is a luminance waveform on the 1D-1D ′ line corresponding to FIG. 3B, and FIG. 12C is brightness according to the present invention. It is a luminance waveform figure on 1D-1D 'line after performing adjustment.
FIGS. 13A and 13B are images to be inspected when there is uneven brightness between the comparison chips corresponding to FIGS. 4A and 4B, and FIG. (D) is a luminance waveform diagram on the 1D-1D ′ line after performing brightness matching according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Detection image 12 ... Reference image 51 ... Sample 52 ... Stage 53 ... Detection part 501 ... Light source 502 ... Illumination optical system 503 ... Objective lens 504 ... Image sensor 55 ... Image processing part 54 ... AD conversion part 505 ... Pre-processing part 506 ... delay memory 507 ... position shift detection unit 508 ... image comparison unit 509 ... feature extraction unit 56 ... overall control unit 510 ... user interface unit 511 ... storage device 512 ... mechanical controller 101 ... approximate straight line

Claims (13)

検査対象となる試料を撮像して欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
表面にパターンが形成された検査対象となる試料を撮像して得た検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを補正し、
該位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との差画像を求め、
該求めた差画像を用いて前記検査対象画像と前記参照画像のコントラストに応じて高コントラスト部分では低感度で、低コントラスト部分では高感度で欠陥を検出する
ことを特徴とする欠陥検査方法
A defect inspection method for detecting defects by imaging a sample to be inspected,
Correcting the positional deviation between the inspection target image obtained by imaging the inspection target sample having a pattern formed on the surface and the stored reference image,
Obtaining a difference image between the image to be inspected and the reference image corrected for the positional deviation;
A defect inspection method, wherein a defect is detected with a low sensitivity in a high contrast portion and with a high sensitivity in a low contrast portion according to the contrast between the inspection object image and the reference image using the obtained difference image
前記高コントラスト部分に相当する前記表面に形成されたパターンのエッジに相当する部分では他の部分よりも低感度で検査することを特徴とする請求項1記載の欠陥検査方法。2. The defect inspection method according to claim 1, wherein a portion corresponding to an edge of a pattern formed on the surface corresponding to the high contrast portion is inspected with lower sensitivity than other portions. 検査対象となる試料を撮像して欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
検査対象となる試料を撮像して得た検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを補正し、
該位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との差異が小さくなるように前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストに応じて明るさの合わせ込みを行い、該コントラストに応じて明るさの合わせ込みを行った前記検査対象画像と前記参照画像との差画像を求め、
該求めた差画像を処理して欠陥を検出する
ことを特徴とする欠陥検査方法
A defect inspection method for detecting defects by imaging a sample to be inspected,
Correct the misalignment between the inspection target image obtained by imaging the inspection target sample and the stored reference image,
Brightness is adjusted according to the contrast between the inspection target image and the reference image so that the difference between the inspection target image with the misalignment corrected and the reference image becomes small, and the brightness is adjusted according to the contrast. Obtaining a difference image between the inspection target image and the reference image that has been adjusted,
A defect inspection method characterized by detecting a defect by processing the obtained difference image
検査対象となる試料を撮像して欠陥を検出する欠陥検査方法であって、
検査対象となる試料を撮像して得た検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを補正し、
該位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像間で明るさむらが生じる領域で明るさを合わせ込み、
該明るさの合わせ込みを行った前記検査対象画像と前記参照画像との差画像を求め、
該求めた差画像を入力手段から入力された唯一のしきい値を用いて処理して欠陥を検出する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
A defect inspection method for detecting defects by imaging a sample to be inspected,
Correct the misalignment between the inspection target image obtained by imaging the inspection target sample and the stored reference image,
The brightness is adjusted in a region where unevenness in brightness occurs between the inspection target image and the reference image in which the positional deviation is corrected,
Obtaining a difference image between the image to be inspected and the reference image subjected to the brightness adjustment,
A defect inspection method, wherein a defect is detected by processing the obtained difference image using a single threshold value input from an input means.
検査対象となる表面にパターンが形成された試料の検査対象領域を撮像して該試料の検査対象画像を取得し、
該取得した検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを補正し、
前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストを前記検査対象領域内の各位置で求めて該求めたコントラストを数段階に分けて前記位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との前記対応する領域の明るさの差異が小さくなるように前記対応する領域が該当する前記分けたコントラストの段階に応じて明るさを合わせ込み、
該明るさを合わせ込んだ前記検査対象画像と前記参照画像との差異を求め、
該求めた差異に対して前記検査対象画像の全領域に渡って同じしきい値を用いて欠陥候補を検出する
ことを特徴とする欠陥検査方法。
Obtain an inspection target image of the sample by imaging the inspection target region of the sample with a pattern formed on the surface to be inspected,
Correcting the positional deviation between the acquired image to be inspected and the stored reference image;
The contrast between the inspection target image and the reference image obtained by determining the contrast between the inspection target image and the reference image at each position in the inspection target region and correcting the positional deviation by dividing the obtained contrast into several stages. The brightness is adjusted according to the divided contrast level corresponding to the corresponding area so that the difference in brightness of the corresponding area is reduced,
Find the difference between the inspection target image and the reference image combined with the brightness,
A defect inspection method, wherein a defect candidate is detected using the same threshold value over the entire area of the inspection object image with respect to the obtained difference.
前記検査対象画像と参照画像との対応する部分の明るさの差異が小さくなるように明るさを合わせ込むことを、前記検査対象画像と前記参照画像との輝度値の散布図を作成し、該作成した散布図から明るさを補正するための近似直線の補正係数を求め、該求めた近似直線を用いて前記検査対象画像と参照画像との明るさの差異が小さくなるように補正することを特徴とする請求項5記載の欠陥検査方法。  Creating a scatter diagram of the luminance values of the inspection target image and the reference image, adjusting the brightness so that the difference in brightness of the corresponding portions of the inspection target image and the reference image is reduced, A correction coefficient of an approximate line for correcting the brightness is obtained from the created scatter diagram, and correction is performed using the obtained approximate line so that a difference in brightness between the inspection target image and the reference image is reduced. The defect inspection method according to claim 5, wherein: 前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストを数段階に分けることを、前記コントラストの高い方の側を前記コントラストの低い方の側よりも細かく分けることにより行うことを特徴とする請求項5記載の欠陥検査方法。6. The contrast between the inspection target image and the reference image is divided into several stages by dividing the higher contrast side finer than the lower contrast side. Defect inspection method. 検査対象画像と参照画像間の位置ずれ量を算出する際に、位置ずれ量の算出精度をモニタし、算出誤差が大きい場合には位置ずれ部分での検査対象画像と参照画像の差異が小さくなるように明るさの合わせ込みを行うことを特徴とする請求項5記載の欠陥検査方法。  When calculating the misregistration amount between the inspection target image and the reference image, the calculation accuracy of the misregistration amount is monitored, and if the calculation error is large, the difference between the inspection target image and the reference image at the misalignment portion becomes small. 6. The defect inspection method according to claim 5, wherein brightness adjustment is performed as described above. 検査対象となる表面にパターンが形成された試料の検査対象領域を撮像して該試料の検査対象画像を取得する画像取得手段と、
該画像取得手段で取得した検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを求めて該位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
該位置ずれ補正手段で位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との前記対応する領域の明るさの差異が小さくなるように前記対応する領域の明るさに応じて明るさの合わせ込みを行う明るさ補正手段と、
該明るさ補正手段で明るさの合せ込みをした前記検査対象画像と前記参照画像とを比較して差異を求めて該求めた差異に対して前記検査対象画像と前記参照画像との高コントラスト部分では低感度で、低コントラスト部分では高感度で欠陥候補を検出する画像比較手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
An image acquisition means for acquiring an inspection target image of the sample by imaging an inspection target region of the sample in which a pattern is formed on the surface to be inspected;
A positional deviation correction means for obtaining a positional deviation between the inspection target image acquired by the image acquisition means and the stored reference image and correcting the positional deviation;
The brightness adjustment is performed according to the brightness of the corresponding area so that the brightness difference of the corresponding area between the inspection target image and the reference image whose position shift is corrected by the position shift correction unit is reduced. Brightness correction means for performing
A high contrast portion between the inspection object image and the reference image with respect to the obtained difference by comparing the inspection object image with the brightness adjusted by the brightness correction unit and the reference image to obtain a difference. In the low sensitivity, image comparison means to detect defect candidates with high sensitivity in the low contrast part,
A defect inspection apparatus comprising:
検査対象となる表面にパターンが形成された試料の検査対象領域を撮像して該試料の検査対象画像を取得する画像取得手段と、
該画像取得手段で取得した検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを求めて該位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
該位置ずれ補正手段で位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との前記対応する領域の明るさの差異が小さくなるように前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストに応じて明るさの合わせ込みを行う明るさ補正手段と、
該明るさ補正手段で明るさの合せ込みをした前記検査対象画像と前記参照画像とを比較して差異を求めて欠陥候補を検出する画像比較手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
An image acquisition means for acquiring an inspection target image of the sample by imaging an inspection target region of the sample in which a pattern is formed on the surface to be inspected;
A positional deviation correction means for obtaining a positional deviation between the inspection target image acquired by the image acquisition means and the stored reference image and correcting the positional deviation;
Brightness according to the contrast between the inspection target image and the reference image so that the difference in brightness of the corresponding region between the inspection target image and the reference image whose positional deviation has been corrected by the positional shift correction means is reduced. Brightness correction means for adjusting the thickness,
Image comparison means for detecting defect candidates by comparing the inspection target image and the reference image that have been adjusted in brightness by the brightness correction means to obtain a difference;
A defect inspection apparatus comprising:
検査対象となる表面にパターンが形成された試料の検査対象領域を撮像して該試料の検査対象画像を取得する画像取得手段と、
該画像取得手段で取得した検査対象画像と記憶しておいた参照画像との位置ずれを求めて該位置ずれを補正する位置ずれ補正手段と、
前記画像取得手段で取得した前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストを前記検査対象領域内の各位置で求めて該求めたコントラストを数段階に分けて前記位置ずれ補正手段で位置ずれを補正した前記検査対象画像と前記参照画像との前記対応する領域の明るさの差異が小さくなるように前記対応する領域が該当する前記分けたコントラストの段階に応じて明るさを合わせ込みを行う明るさ補正手段と、
該明るさ補正手段で明るさの違いを補正した前記検査対象画像と前記参照画像とを比較して差異を求めて該求めた差異に対して前記検査対象画像の全領域に渡って同じしきい値を用いて欠陥候補を検出する画像比較手段と、
を備えたことを特徴とする欠陥検査装置。
An image acquisition means for acquiring an inspection target image of the sample by imaging an inspection target region of the sample in which a pattern is formed on the surface to be inspected;
A positional deviation correction means for obtaining a positional deviation between the inspection target image acquired by the image acquisition means and the stored reference image and correcting the positional deviation;
The contrast between the inspection target image acquired by the image acquisition unit and the reference image is obtained at each position in the inspection target region, and the obtained contrast is divided into several stages, and the positional deviation correction unit corrects the positional deviation. The brightness for which the brightness is adjusted according to the divided contrast level corresponding to the corresponding area so that the brightness difference of the corresponding area between the inspection target image and the reference image is reduced. Correction means;
The inspection target image corrected for the difference in brightness by the brightness correction means is compared with the reference image to obtain a difference, and the same threshold is applied to the obtained difference over the entire region of the inspection target image. Image comparison means for detecting defect candidates using values;
A defect inspection apparatus comprising:
前記明るさ補正手段は、前記検査対象画像と参照画像との明るさの違いを補正することを、前記検査対象画像と参照画像との輝度値の散布図を作成し、該作成した散布図から明るさを補正するための近似直線の補正係数を求め、該求めた近似直線を用いて前記検査対象画像と参照画像との明るさの違いを補正することを特徴とする11記載の欠陥検査装置。  The brightness correction means corrects the difference in brightness between the inspection object image and the reference image, creates a scatter diagram of luminance values of the inspection object image and the reference image, and creates the scatter diagram from the created scatter diagram. 12. A defect inspection apparatus according to claim 11, wherein a correction coefficient of an approximate line for correcting brightness is obtained, and a difference in brightness between the inspection object image and the reference image is corrected using the obtained approximate line. . 前記明るさ補正手段は、前記画像取得手段で取得した前記検査対象画像と前記参照画像とのコントラストを数段階に分けることを、前記コントラストの高い方の側を前記コントラストの低い方の側よりも細かく分けることにより行うことを特徴とする請求項11記載の欠陥検査装置。The brightness correction unit divides the contrast between the inspection target image acquired by the image acquisition unit and the reference image into several stages, and the higher contrast side is set to be lower than the lower contrast side. The defect inspection apparatus according to claim 11, wherein the inspection is performed by finely dividing the defect inspection apparatus.
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