JPH05126754A - Pattern-defect inspecting apparatus - Google Patents
Pattern-defect inspecting apparatusInfo
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- JPH05126754A JPH05126754A JP3286600A JP28660091A JPH05126754A JP H05126754 A JPH05126754 A JP H05126754A JP 3286600 A JP3286600 A JP 3286600A JP 28660091 A JP28660091 A JP 28660091A JP H05126754 A JPH05126754 A JP H05126754A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、例えば半導体ウエハに
おける各チップのパターン同士を比較して欠陥を検出す
るパターン欠陥検査装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern defect inspection apparatus for detecting a defect by comparing patterns of respective chips on a semiconductor wafer.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体ウエハに対するパターン欠陥検査
は、半導体ウエハに形成された各チップのパターン形状
同士を比較する方法と、半導体ウエハに形成されたチッ
プのパターンと設計データより生成された参照パターン
とを比較する方法とに大きく分類される。このうち、各
チップのパターン同士を比較する方法は、ラインセンサ
又はエリアセンサにより半導体ウエハのパターンを撮像
してその検査画像データを得、これとともに別途ライン
センサ等により上記チップに隣接するチップを撮像して
これを参照画像データとする。なお、参照画像データは
ラインセンサからの検査画像データを遅延して作成して
もよい。次に検査画像データと参照画像データとの位置
合わせを行い、この後に検査画像データと参照画像デー
タとの相関によりチップに対するパターン欠陥が検査さ
れる。2. Description of the Related Art A pattern defect inspection for a semiconductor wafer includes a method of comparing pattern shapes of respective chips formed on the semiconductor wafer, a pattern of chips formed on the semiconductor wafer, and a reference pattern generated from design data. It is roughly classified into the method of comparing. Among them, the method of comparing the patterns of each chip is to image the pattern of the semiconductor wafer by a line sensor or an area sensor to obtain inspection image data thereof, and at the same time, separately image the chip adjacent to the chip by a line sensor or the like. Then, this is used as reference image data. The reference image data may be created by delaying the inspection image data from the line sensor. Next, the inspection image data and the reference image data are aligned with each other, and thereafter, the pattern defect on the chip is inspected by the correlation between the inspection image data and the reference image data.
【0003】ところで、このパターン欠陥検査は次のよ
うな各方法により行われている。例えば、第1の欠陥検
査は検査画像データと参照画像データとの各濃淡レベル
差からパターン欠陥を検査する方法。第2の欠陥検査は
検査画像データと参照画像データとの間で±1画素の極
小領域をもって濃淡レベル差を比較してパターン欠陥を
検査する局所摂動法。次に第3の欠陥検査は検査画像デ
ータと参照画像データとの濃淡レベル差を2値化処理
し、この後に拡大・縮小(モフォロジ)処理により疑似
欠陥を除外する方法である。By the way, this pattern defect inspection is performed by the following methods. For example, the first defect inspection is a method of inspecting a pattern defect based on each gray level difference between inspection image data and reference image data. The second defect inspection is a local perturbation method for inspecting pattern defects by comparing the gray level difference with a minimum area of ± 1 pixel between the inspection image data and the reference image data. Next, the third defect inspection is a method of binarizing the gray level difference between the inspection image data and the reference image data, and then excluding the pseudo defect by enlarging / reducing (morphology) processing.
【0004】ところで、上記第2の欠陥検査ではプロセ
スによるパターン形状の劣化の影響及び多層パターン間
の積層アライメントを相殺でき、又上記第3の欠陥検査
では疑似欠陥の発生を抑えることができる。By the way, the second defect inspection can cancel the influence of the deterioration of the pattern shape due to the process and the stacking alignment between the multilayer patterns, and the third defect inspection can suppress the generation of the pseudo defects.
【0005】しかしながら、上記のように疑似欠陥を除
外できる反面、拡大・縮小によりパターン欠陥検出の感
度はラインセンサ等の画素分解能に比べ2倍以上悪くな
る。このため、パターン欠陥検出感度を上げるためにラ
インセンサ等の分解能をさらに小さくする必要がある。
ところが、ラインセンサ等の分解能を小さくすると、そ
のデータ処理時間が長くなり、又画像処理のスピード化
にも影響を与え、さらにはラインセンサ等の感度向上に
関連して照明装置の増設という問題もでてくる。However, while the pseudo defects can be eliminated as described above, the sensitivity of pattern defect detection becomes twice or more worse than the pixel resolution of a line sensor or the like due to enlargement / reduction. Therefore, it is necessary to further reduce the resolution of the line sensor or the like in order to increase the pattern defect detection sensitivity.
However, if the resolution of the line sensor or the like is reduced, the data processing time becomes longer, and it also affects the speedup of image processing, and there is also the problem of the addition of lighting devices in relation to the improvement of the sensitivity of the line sensor or the like. Come out.
【0006】一方、チップと設計データより生成された
参照パターンとを比較する方法では上記同様の問題があ
るとともに、データベースに記憶されているパターンデ
ータから参照パターンデータを発生させる必要がある。On the other hand, the method of comparing the chip with the reference pattern generated from the design data has the same problem as described above, and it is necessary to generate the reference pattern data from the pattern data stored in the database.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上のようにラインセ
ンサ等の分解能を小さくすると、そのデータ処理時間が
長くなり、又画像処理のスピード化にも影響を与え、さ
らにはラインセンサ等の感度向上に関連して照明装置の
増設という問題がでてくる。As described above, when the resolution of the line sensor or the like is reduced, the data processing time becomes longer and the speed of image processing is affected, and further the sensitivity of the line sensor or the like is improved. In connection with, there is a problem of adding lighting equipment.
【0008】そこで本発明は、パターン欠陥検出の分解
能を向上するとともにその処理時間に影響を与えず長く
することがないパターン欠陥検査装置を提供することを
目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a pattern defect inspection apparatus which improves the resolution of pattern defect detection, does not affect the processing time, and does not lengthen the processing time.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明は、所定パターン
が複数多層で形成された被検査体の上方に配置された少
なくとも1つの撮像装置と、この撮像装置からの画像信
号から検査画像データを得るとともに、この撮像装置か
らの画像信号を遅延して又は他の撮像装置からの画像信
号から参照画像データを得る画像作成手段と、この画像
作成手段により得られた検査画像データと参照画像デー
タとの位置ずれを検出する位置ずれ検出手段と、この位
置ずれ検出手段により検出された位置ずれに基づいて検
査画像データと参照画像データとを位置合わせする位置
合わせ手段と、この位置合わせ手段による位置合わせ後
の検査画像データにおける検査対象の画素データに対応
する参照画像データ内の画素データの微分値により定ま
る方向の微分値と、参照画像データの画素データの周囲
に存在する画素データの同一方向の微分値の最大値との
差微分値を算出し、この差微分値によりパターン欠陥の
有無を判定する検査判定手段とを備えて上記目的を達成
しようとするパターン欠陥検査装置である。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, at least one image pickup device disposed above an object to be inspected in which a plurality of predetermined patterns are formed in a multilayer, and inspection image data from image signals from the image pickup device. And an image creating unit that obtains reference image data from the image signal from the other imaging device by delaying the image signal from the imaging device, and inspection image data and reference image data obtained by the image creating unit. Displacement detecting means for detecting the positional displacement of the inspection image, the aligning means for aligning the inspection image data and the reference image data on the basis of the positional displacement detected by the positional shift detecting means, and the alignment by the aligning means. The differential value in the direction determined by the differential value of the pixel data in the reference image data corresponding to the pixel data of the inspection target in the subsequent inspection image data, and And an inspection determination unit that determines a difference differential value with respect to the maximum value of differential values in the same direction of pixel data existing around the pixel data of the reference image data, and determines the presence or absence of a pattern defect by the difference differential value. The pattern defect inspection apparatus is intended to achieve the above object.
【0010】[0010]
【作用】このような手段を備えたことにより、所定パタ
ーンが複数多層で形成された被検査体の上方に配置され
た撮像装置からの画像信号から検査画像データを得ると
ともに、この撮像装置からの画像信号を遅延して又は他
の撮像装置からの画像信号から参照画像データを得る。
この検査画像データと参照画像データとを位置ずれに基
づいて検査画像データと参照画像データとを位置合わせ
し、この後に検査画像データにおける検査対象の画素デ
ータに対応する参照画像データ内の画素データの微分値
により定まる方向の微分値と、参照画像データの画素デ
ータの周囲に存在する画素データの同一方向の微分値の
最大値との差微分値を算出し、この差微分値によりパタ
ーン欠陥の有無が判定される。By providing such means, the inspection image data is obtained from the image signal from the image pickup device arranged above the object to be inspected in which a plurality of predetermined patterns are formed in multiple layers, and the image pickup device outputs the image data. The reference image data is obtained by delaying the image signal or from the image signal from another imaging device.
The inspection image data and the reference image data are aligned with each other on the basis of the positional deviation between the inspection image data and the reference image data, and thereafter, the pixel data in the reference image data corresponding to the inspection target pixel data in the inspection image data The differential value between the differential value determined by the differential value and the maximum differential value in the same direction of the pixel data existing around the pixel data of the reference image data is calculated. Is determined.
【0011】[0011]
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0012】図1はパターン欠陥検査装置の構成図であ
る。XYテーブル1上には半導体ウエハ2が載置されて
いる。この半導体ウエハ2には複数のチップが規則的に
配列されている。このXYテーブル1の上方には2つの
撮像センサ3、4が配置されている。これら撮像センサ
3、4はセンサ本体5、6及び対物レンズ7、8から構
成されている。このうち、センサ本体5、6はそれぞれ
A/D変換器9、10を介して位置合わせ回路11及び
2値化回路12に接続されている。ここで、A/D変換
器9はディレイ回路13及び切替スイッチ14を介して
位置合わせ回路11及び2値化回路12に接続され、又
A/D変換器10は切替スイッチ14を介して位置合わ
せ回路11及び2値化回路12に接続されている。そし
て、2値化回路12は位置ずれ検出回路15に接続され
ている。しかるに、一方の撮像センサ3の撮像により得
られる画像データが検査画像データとして位置合わせ回
路11及び2値化回路12に送られ、他方の撮像センサ
4の撮像により得られる画像データが参照画像データと
して位置合わせ回路11及び2値化回路12に送らるよ
うになっている。又、一方の撮像センサ3の撮像により
得られる画像データがディレイ回路13及び切替スイッ
チ14を通して参照画像データとして位置合わせ回路1
1及び2値化回路12に送らるようになっている。FIG. 1 is a block diagram of a pattern defect inspection apparatus. A semiconductor wafer 2 is placed on the XY table 1. A plurality of chips are regularly arranged on the semiconductor wafer 2. Two image sensors 3 and 4 are arranged above the XY table 1. These imaging sensors 3 and 4 are composed of sensor bodies 5 and 6 and objective lenses 7 and 8. Of these, the sensor bodies 5 and 6 are connected to the alignment circuit 11 and the binarization circuit 12 via A / D converters 9 and 10, respectively. Here, the A / D converter 9 is connected to the alignment circuit 11 and the binarization circuit 12 through the delay circuit 13 and the changeover switch 14, and the A / D converter 10 is aligned through the changeover switch 14. It is connected to the circuit 11 and the binarization circuit 12. The binarization circuit 12 is connected to the position shift detection circuit 15. However, the image data obtained by the image pickup by the one image pickup sensor 3 is sent as the inspection image data to the alignment circuit 11 and the binarization circuit 12, and the image data obtained by the image pickup by the other image pickup sensor 4 is used as the reference image data. It is adapted to be sent to the alignment circuit 11 and the binarization circuit 12. Further, the image data obtained by the image pickup by one of the image pickup sensors 3 is passed through the delay circuit 13 and the changeover switch 14 as reference image data, and the alignment circuit 1 is provided.
It is adapted to be sent to the 1 and 2 binarization circuits 12.
【0013】位置ずれ検出回路15は検査画像データと
参照画像データとを位置ずれを検出する機能を有するも
のである。具体的には図2に示す既知の構成となってい
る。すなわち、バッファ20と、一時遅れ回路21,2
2と、切出し手段である7×9画素の局小域バッファ2
3と、バッファ24と、一時遅れ回路25と、4×3画
素の局小域バッファ26と、局小域バッファ26の画素
数(7×9)に相当する数(63個)の排他的論理和
(EXOR)回路群27と、7×7の周辺画素に対応す
る数(49個)のカウンタ・加算回路群28と、49個
×6段のシフトレジスタ群29と、加算回路30と、最
小値検出回路31とから構成している。The positional deviation detection circuit 15 has a function of detecting positional deviation between the inspection image data and the reference image data. Specifically, it has a known configuration shown in FIG. That is, the buffer 20 and the temporary delay circuits 21, 2
2 and a local small area buffer 2 of 7 × 9 pixels which is a cutting means
3, the buffer 24, the temporary delay circuit 25, the local small area buffer 26 of 4 × 3 pixels, and the exclusive logic of the number (63) corresponding to the number of pixels (7 × 9) of the local small area buffer 26. A sum (EXOR) circuit group 27, a number (49) of counter / addition circuit groups 28 corresponding to 7 × 7 peripheral pixels, a 49 × 6 stage shift register group 29, an addition circuit 30, and a minimum It is composed of a value detection circuit 31.
【0014】前記バッファ20は入力同期クロック毎に
参照画像データを3並列で入力するものである。又、局
小域バッファ23は例えばシリアルインパラレルアウト
のシフトレジスタで構成され、バッファ20、一時遅れ
回路21,22からの出力データを入力して2組の画像
データ間に生じ得る位置ずれの領域よりも大きい領域
(例えば7×9画素)の局部エリアを逐次切出すもので
ある。The buffer 20 inputs three pieces of reference image data in parallel for each input synchronization clock. Further, the local small area buffer 23 is composed of, for example, a serial-in / parallel-out shift register, and the output data from the buffer 20 and the temporary delay circuits 21 and 22 is input to the area where there is a positional deviation between two sets of image data. The local area of a larger area (for example, 7 × 9 pixels) is sequentially cut out.
【0015】一方、バッファ24は入力同期クロック毎
に検査画像データを3並列で入力するものである。又、
局小域バッファ26は例えばシリアルインパラレルアウ
トのシフトレジスタで構成され、一時遅れ回路25から
の出力データを入力し、上記領域(7×9画素)よりも
小さい領域(例えば4×3画素)の局部エリアを逐次切
り出すものである。On the other hand, the buffer 24 inputs the inspection image data in three parallels at each input synchronization clock. or,
The local small area buffer 26 is composed of, for example, a serial-in / parallel-out shift register, receives the output data from the temporary delay circuit 25, and receives an output data from an area (for example, 4 × 3 pixels) smaller than the above area (7 × 9 pixels). The local area is sequentially cut out.
【0016】排他的論理和回路群27は局小域バッファ
26からの出力と、局小域バッファ23の7×9=63
本の出力データとの不一致を、各画素毎に位置相関値と
して求めるものである。カウンタ・加算回路群28は排
他的論理和回路27からの出力(不一致の個数)を画像
データの走査方向の複数(N)ライン(12ライン)毎
にカウントし、複数ライン毎の位置相関値の総和を求め
るものである。シフトレジスタ29は各カウンタ・加算
回路28からの出力データを入力し、過去所定(M)組
(6組)の12ライン毎の位置相関値を保存するもので
ある。加算回路30は各シフトレジスタ29に保存され
ている位置相関値の総和を7×7の周辺画素毎に(M−
2)×N毎に算出するものである。さらに最小値検出回
路31は加算回路30により算出された6組の位置相関
値の総和の中の最小値のものを、位置ずれ量として出力
するものである。The exclusive OR circuit group 27 outputs the output from the local small area buffer 26 and 7 × 9 = 63 of the local small area buffer 23.
The discrepancy with the output data of the book is obtained as a position correlation value for each pixel. The counter / addition circuit group 28 counts the output (the number of mismatches) from the exclusive OR circuit 27 for each of a plurality (N) lines (12 lines) in the scanning direction of the image data, and detects the position correlation value of each of the plurality of lines. It is to find the sum. The shift register 29 receives the output data from each counter / adder circuit 28 and stores the position correlation value for each 12 lines of the predetermined (M) sets (6 sets) in the past. The adder circuit 30 calculates the sum of the position correlation values stored in each shift register 29 for each 7 × 7 peripheral pixel (M−
2) It is calculated for each × N. Further, the minimum value detection circuit 31 outputs the minimum value of the total of the six sets of position correlation values calculated by the addition circuit 30 as the position shift amount.
【0017】位置合わせ回路11は検査画像データと参
照画像データとを位置補正して位置合わせを行う機能を
有している。具体的には図3に示すように3並列の各バ
ッファ40、41を有し、このうちバッファ40にY方
向位置補正回路42及びX方向位置補正回路43が直列
接続され、バッファ41にY方向遅延回路44が接続さ
れている。これらY方向及びX方向位置補正回路21、
22はそれぞれ上記最小値検出回路31からの各方向の
位置ずれ量に基づいて上記バッファ20の読み出し位置
を求め、位置ずれを補正して検査と参照との各画像デー
タの位置合わせを行な機能を有している。The registration circuit 11 has a function of correcting the positions of the inspection image data and the reference image data to perform the registration. Specifically, as shown in FIG. 3, it has three parallel buffers 40 and 41, of which a Y-direction position correction circuit 42 and an X-direction position correction circuit 43 are connected in series to the buffer 40, and the buffer 41 has a Y direction. The delay circuit 44 is connected. These Y-direction and X-direction position correction circuits 21,
A function 22 obtains the read position of the buffer 20 based on the amount of positional deviation in each direction from the minimum value detection circuit 31, corrects the positional deviation, and aligns the image data for inspection and reference. have.
【0018】検査判定回路16、59は位置合わせ後の
検査画像データの検査対象とする画素データに対応する
参照画像データ内の画素データの微分値により定まる方
向の微分値と、参照画像データの画素データの周囲に存
在する画素データの同一方向の微分値の最大値との差微
分値を算出し、この差微分値によりパターン欠陥の有無
を判定する機能を有している。具体的には図4に示す既
知の構成となっている。すなわち、検査画像データは第
1の微分回路50でもってx方向,y方向,+45°方
向,−45°方向の各方向で空間微分されて、その各方
向の微分値は第1のセレクタ51へ送られるようになっ
ている。The inspection determination circuits 16 and 59 detect the differential value in the direction determined by the differential value of the pixel data in the reference image data corresponding to the pixel data to be inspected in the inspection image data after alignment, and the pixel of the reference image data. It has a function of calculating a differential differential value with respect to the maximum differential value in the same direction of pixel data existing around data, and determining the presence or absence of a pattern defect based on the differential differential value. Specifically, it has a known configuration shown in FIG. That is, the inspection image data is spatially differentiated by the first differentiating circuit 50 in each of the x direction, y direction, + 45 ° direction, and −45 ° direction, and the differential value in each direction is sent to the first selector 51. It will be sent.
【0019】一方、参照画像データは第2の微分回路5
2でもって上記同様の各方向で空間微分されて、その微
分値は最小値方向検出回路53へ送られるようになって
いる。On the other hand, the reference image data is the second differentiating circuit 5
2 is spatially differentiated in each direction similar to the above, and the differentiated value is sent to the minimum value direction detection circuit 53.
【0020】この最小値方向検出回路53は前記4つの
微分方向のうち、入力された各方向の微分値の絶対値の
最も小さい微分値に対応する微分方向を検出して第1の
セレクタ51及び第2のセレクタ54へ送出する。The minimum value direction detecting circuit 53 detects the differential direction corresponding to the smallest differential value of the absolute values of the differential values input in each of the four differential directions, and detects the first differential direction. It is sent to the second selector 54.
【0021】又、参照画像データは第3の微分回路55
へ入力されるようになっている。この第3の微分回路5
5は第2の微分回路52へ一つの画素データが入力され
るタイミングに同期して、この画素データを中心とする
局小域を形成する3×3の合計9個の画素データを取込
んで、中心以外の周囲の8個の画素データの4方向の各
微分値を算出する機能を有している。この第3の微分回
路55から出力された8個の画素データの各方向の微分
値は最大値検出回路56へ送られる。Further, the reference image data is the third differentiating circuit 55.
It is designed to be input to. This third differentiation circuit 5
Reference numeral 5 is in synchronization with the timing of inputting one pixel data to the second differentiating circuit 52, and takes in a total of 9 × 3 × 3 pieces of pixel data forming a local small area centered on this pixel data. , And has a function of calculating each differential value in four directions of eight pixel data in the periphery other than the center. The differential values of the eight pixel data output from the third differentiating circuit 55 in each direction are sent to the maximum value detecting circuit 56.
【0022】この最大値検出回路56は第3の微分回路
55から出力された8個の画素データの各方向の微分値
のうち、各方向毎に各微分値の絶対値の最も大きい最大
微分値を検出して、検出した4個の最大微分値を次の第
2のセレクタ54へ送出する機能を有している。The maximum value detection circuit 56 has the largest absolute value of the absolute value of each differential value in each direction among the differential values of the eight pixel data output from the third differential circuit 55 in each direction. Is detected, and the four detected maximum differential values are sent to the next second selector 54.
【0023】この第1のセレクタ51は第1の微分回路
50から出力された4方向の各微分値のうち、最小値方
向検出回路53により指定された微分方向の微分値を選
択して減算回路57へ送出する機能を有する。又、第2
のセレクタ54は最大値検出回路53から入力された4
個の最大微分値のうち、最小値方向検出回路53により
指定された微分方向の最大微分値を選択して減算回路5
7へ送出する機能を有する。The first selector 51 selects the differential value in the differential direction designated by the minimum value direction detection circuit 53 from the differential values in the four directions output from the first differential circuit 50 and subtracts it. It has a function of sending to 57. Also, the second
The selector 54 of 4 inputs from the maximum value detection circuit 53
Of the maximum differential values, the maximum differential value in the differential direction designated by the minimum value direction detection circuit 53 is selected and the subtraction circuit 5 is selected.
It has a function of sending to 7.
【0024】この減算回路57は第1のセレクタ51に
より選択された微分値から第2のセレクタ54により選
択された最大微分値を減算して、差微分値として負値キ
ャンセル回路58へ送出する機能を有する。この負値キ
ャンセル回路58は差微分値が負値の差微分値のみを
「0」に置換えて判定回路59へ送出する。The subtraction circuit 57 has a function of subtracting the maximum differential value selected by the second selector 54 from the differential value selected by the first selector 51 and sending it to the negative value cancel circuit 58 as a differential differential value. Have. The negative value cancel circuit 58 replaces only the differential differential value having a negative differential differential value with “0” and sends it to the determination circuit 59.
【0025】この判定回路59は入力された差微分値が
予め設定されたしきい値を越えると、この差微分値に対
応する画素データはパターン欠陥であると判定する機能
を有する。次に上記の如く構成された装置の作用につい
て説明する。The determination circuit 59 has a function of determining that the pixel data corresponding to the differential differential value is a pattern defect when the input differential differential value exceeds a preset threshold value. Next, the operation of the device configured as described above will be described.
【0026】撮像センサ3は半導体ウエハ2の1チップ
を撮像してその画像信号を出力する。この画像信号はA
/D変換器9によりディジタル化されて検査画像データ
として位置合わせ回路11に送られるとともに2値化回
路12により2値化されて位置ずれ検出回路15に送ら
れる。又、撮像センサ4は上記チップに隣接するチップ
を撮像してその画像信号を出力する。この画像信号はA
/D変換器10によりディジタル化されて参照画像デー
タとして位置合わせ回路11に送られるとともに2値化
回路12により2値化されて位置ずれ検出回路15に送
られる。そして、位置ずれ検出回路15は検査画像デー
タと参照画像データとのX方向及びY方向の各位置ずれ
量を検出して位置合わせ回路11に送る。この位置合わ
せ回路11はX方向及びY方向位置補正回路43、42
により検査画像データの参照画像データに対する位置ず
れを補正して検査回路16に送る。The image sensor 3 images one chip of the semiconductor wafer 2 and outputs the image signal. This image signal is A
The data is digitized by the / D converter 9 and sent to the alignment circuit 11 as inspection image data, and also binarized by the binarization circuit 12 and sent to the misregistration detection circuit 15. Further, the image sensor 4 images the chip adjacent to the above chip and outputs the image signal. This image signal is A
It is digitized by the / D converter 10 and sent to the alignment circuit 11 as reference image data, and is also binarized by the binarization circuit 12 and sent to the misregistration detection circuit 15. Then, the positional deviation detection circuit 15 detects the positional deviation amounts of the inspection image data and the reference image data in the X direction and the Y direction and sends them to the alignment circuit 11. The alignment circuit 11 includes X-direction and Y-direction position correction circuits 43 and 42.
Then, the positional deviation of the inspection image data with respect to the reference image data is corrected and sent to the inspection circuit 16.
【0027】なお、検査画像データ60は図5に示すよ
うに複数の画素データ61で形成され、これら画素デー
タ61のレベル値でもってパターン62が形成される。
また、3×3の合計9個の画素データ61でもって局小
域63が形成される。例えば位置Aの局小域63はパタ
ーン62のエッジ部に位置し、位置Bの局小域63はパ
ターン62のコーナ部に位置し、さらに位置Cの局小域
63はパターン62以外の均一部に位置する。The inspection image data 60 is formed by a plurality of pixel data 61 as shown in FIG. 5, and a pattern 62 is formed by the level values of these pixel data 61.
In addition, a local small area 63 is formed by a total of 9 pixel data 61 of 3 × 3. For example, the local small area 63 at the position A is located at the edge portion of the pattern 62, the local small area 63 at the position B is located at the corner portion of the pattern 62, and the local small area 63 at the position C is a uniform portion other than the pattern 62. Located in.
【0028】次に検査判定回路16、59の動作につい
て説明する。第1の微分回路50は例えば図6に示すx
方向、y方向,+45°方向,−45°方向の各微分パ
ラメータ64a〜64dを用いて空間微分を行う。図7
はこれら空間微分結果を示し、原画がy方向のエッジを
有するは場合はx方向の微分値が最大となり、y方向の
微分値が最小「0」となる。そして、+45°方向およ
び−45°方向の微分値もx方向の微分値に比較して値
は小さいが発生する。又、図8(a) に示すように原画に
エッジ近傍でx方向に突出する欠陥Gが存在すると、x
方向の微分値は欠陥G位置でx方向に不連続部分が発生
する。また、y方向の微分値に欠陥Gに対応する「0」
以外の値が発生する。また、+45°方向および−45
°方向の微分値にも欠陥Gに起因する微分値が生じる。
そして、図9に示すように位置Aの局小域63の中心の
「5」の画素データに対する4方向の微分値65a〜6
5dはそれぞれ「0」「4」「4」「−4」となる。Next, the operation of the inspection / decision circuits 16 and 59 will be described. The first differentiating circuit 50 is, for example, x shown in FIG.
Spatial differentiation is performed using the respective differential parameters 64a to 64d in the direction, the y direction, the + 45 ° direction, and the −45 ° direction. Figure 7
Indicates these spatial differentiation results, and when the original image has edges in the y direction, the differential value in the x direction is maximum and the differential value in the y direction is minimum “0”. Then, the differential values in the + 45 ° direction and the −45 ° direction also occur although they are smaller than the differential value in the x direction. In addition, as shown in FIG. 8A, if there is a defect G protruding in the x direction near the edge in the original image, x
The differential value of the direction has a discontinuous portion in the x direction at the defect G position. In addition, the differential value in the y direction is "0" corresponding to the defect G.
A value other than is generated. Also, + 45 ° direction and −45
A differential value due to the defect G also occurs in the differential value in the ° direction.
Then, as shown in FIG. 9, differential values 65a to 6 in four directions with respect to the pixel data of "5" at the center of the local small area 63 at the position A.
5d are "0", "4", "4", and "-4", respectively.
【0029】同様に第2の微分回路52は参照画像デー
タを構成する各画素データを4方向で空間微分を行って
各微分値を求める。そして、参照画像データ内の位置A
の各微分値の絶対値は「0」「4」「4」「4」とな
る。ここで、最小値は「0」なので、最小値方向検出回
路53は「0」の微分値65aを求めたx方向を第1,
第2のセレクタ51、54へ送出する。Similarly, the second differentiating circuit 52 spatially differentiates each pixel data forming the reference image data in four directions to obtain each differential value. Then, the position A in the reference image data
The absolute value of each differential value of is “0” “4” “4” “4”. Here, since the minimum value is “0”, the minimum value direction detection circuit 53 sets the first x-direction as the differential value 65a of “0”.
It is sent to the second selectors 51 and 54.
【0030】次に第3の微分回路55は第2の微分回路
52により空間微分される画素データの周囲の8個の画
素データに対してそれぞれの4方向の微分値を求める。
すなわち、位置Aの中心の画素データでは図9に示すよ
うに周囲8個の画素データのx方向の微分値は全て
「0」である。又、y方向では「5」が6個で「4」が
2個、+45°方向では「5」が6個で「4」が2個、
−45°方向では「−5」が6個で「−4」が2個とな
る。従って、各方向の絶対値の最大値は「0」「5」
「5」「5」となる。Next, the third differentiating circuit 55 obtains respective differential values in four directions with respect to eight pixel data around the pixel data spatially differentiated by the second differentiating circuit 52.
That is, in the pixel data at the center of the position A, the differential values in the x direction of the eight surrounding pixel data are all "0", as shown in FIG. Also, in the y direction, there are 6 "5" and 2 "4", and in the + 45 ° direction there are 6 "5" and 2 "4",
In the −45 ° direction, “−5” is 6 and “-4” is 2. Therefore, the maximum absolute value in each direction is “0” “5”
It becomes "5" and "5".
【0031】そこで、位置Aのエッジ部においては図1
0に示すように最小値方向検出回路53はx方向を選択
している。これにより、第1のセレクタ51は第1の微
分回路50の各微分値「0」「4」「4」「−4」のう
ちx方向の微分値「0」を選択する。又、第2のセレク
タ54は第3の微分回路55の各方向の絶対値の最大値
「0」「5」「5」「5」のうちx方向の値「0」を選
択する。その結果、減算回路57は差微分値「0」を出
力する。この場合、当然、判定回路59はパターン欠陥
を検出しない。Therefore, at the edge portion of the position A, as shown in FIG.
As shown in 0, the minimum value direction detection circuit 53 selects the x direction. As a result, the first selector 51 selects the differential value “0” in the x direction from the differential values “0”, “4”, “4”, and “−4” of the first differentiating circuit 50. The second selector 54 selects the value "0" in the x direction out of the maximum absolute values "0", "5", "5", "5" of the third differentiating circuit 55 in each direction. As a result, the subtraction circuit 57 outputs the differential differential value “0”. In this case, naturally, the determination circuit 59 does not detect the pattern defect.
【0032】次に位置Bのコーナ部にあっては図10に
示す上記同様の作用により減算回路57の差微分値は
「−4」となり、この値は負キャンセル回路58で
「0」となる。よって、判定回路59はパターン欠陥を
検出しない。位置Cの均一部も同様にパターン欠陥は出
力されない。次に欠陥が存在してかつ検査画像データと
参照画像データとの間に1画素程度のずれが存在する場
合を説明する。Next, in the corner portion at the position B, the difference differential value of the subtraction circuit 57 becomes "-4" by the same operation as shown in FIG. 10, and this value becomes "0" in the negative cancellation circuit 58. .. Therefore, the determination circuit 59 does not detect the pattern defect. Similarly, no pattern defect is output in the uniform portion at the position C. Next, a case where there is a defect and there is a shift of about one pixel between the inspection image data and the reference image data will be described.
【0033】まず、図11に示すように位置Aのエッジ
部の局小域63で、検査画像データ側の第1の微分回路
50から出力されるx方向の微分値は欠陥に対応した値
を有する。これに対して参照画像データ側の該当画素デ
ータの周囲の画素データのx方向の微分値は前述したよ
うに「0」であるので、減算回路57は欠陥規模に対応
した差微分値を出力する。これにより、判定回路59は
パターン欠陥ありを判定する。First, as shown in FIG. 11, in the local small area 63 at the edge portion of the position A, the differential value in the x direction output from the first differentiating circuit 50 on the inspection image data side is a value corresponding to the defect. Have. On the other hand, since the differential value in the x direction of the pixel data around the relevant pixel data on the reference image data side is "0" as described above, the subtraction circuit 57 outputs the differential differential value corresponding to the defect scale. .. As a result, the determination circuit 59 determines that there is a pattern defect.
【0034】次に位置Bのコーナ部の局小域63では、
前述したように最小値方向検出回路53の指定する微分
方向は一義的に定まらないが、検査画像データ側の第1
の微分回路50から出力される−45°方向を含む各方
向の微分値は欠陥に対応したそれぞれの値を有する。よ
って、第1のセレクタ51から出力される微分値は欠陥
に対応する値となる。一方、参照画像データ側の該当画
素データの周囲の画素データの各方向の微分値は当然欠
陥の存在に起因する微分値に対して全く対応していない
ので、減算回路57の差微分値は値を有する。しかし
て、図12に示すように欠陥Gが検出される。Next, in the local sub-region 63 of the corner portion of the position B,
As described above, the differentiation direction designated by the minimum value direction detection circuit 53 is not uniquely determined, but the first direction on the inspection image data side
The differential value in each direction including the −45 ° direction output from the differentiating circuit 50 has a value corresponding to the defect. Therefore, the differential value output from the first selector 51 becomes a value corresponding to the defect. On the other hand, since the differential value in each direction of the pixel data around the corresponding pixel data on the reference image data side does not correspond to the differential value due to the existence of the defect, the differential differential value of the subtraction circuit 57 is a value. Have. Then, the defect G is detected as shown in FIG.
【0035】又、図13に示すように半導体ウエハ2が
多層パターンの場合、上記同様に検査画像データ70の
第1の微分回路50の微分値と、参照画像データ71の
第3の微分回路55の微分値の最大値との間の差微分値
を減算回路57で算出するので、その差微分値からパタ
ーン欠陥の有無が判定される。When the semiconductor wafer 2 has a multilayer pattern as shown in FIG. 13, the differential value of the first differential circuit 50 of the inspection image data 70 and the third differential circuit 55 of the reference image data 71 are the same as above. The subtraction circuit 57 calculates the differential value of the difference between the differential value and the maximum value of the differential value, and thus the presence or absence of the pattern defect is determined from the differential value.
【0036】このように上記一実施例においては、パタ
ーンの劣化やパターン間のアライメントエラー等により
検査画像データと参照画像データとの座標が多少ずれて
いても、出力される欠陥20にずれに起因する擬似欠陥
が含まれるのを未然に除去することができる。従って、
欠陥Gのみを精度よく確実に検出できる。しかも、半導
体ウエハ2の各チップの欠陥検査をSN比高く行え、又
半導体ウエハ2が多層パターンであっても精度高く検査
できる。As described above, in the above-described embodiment, even if the coordinates of the inspection image data and the reference image data are slightly deviated due to the deterioration of the pattern or the alignment error between the patterns, etc., the defect 20 caused by the deviation is caused. It is possible to remove in advance the inclusion of the pseudo defect. Therefore,
Only the defect G can be detected accurately and surely. Moreover, the defect inspection of each chip of the semiconductor wafer 2 can be performed with a high S / N ratio, and even if the semiconductor wafer 2 has a multilayer pattern, it can be inspected with high accuracy.
【0037】[0037]
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、パ
ターン欠陥検出の分解能を向上するとともにその処理時
間に影響を与えず長くすることがないパターン欠陥検査
装置を提供できる。As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide a pattern defect inspection apparatus which improves the resolution of pattern defect detection and does not affect the processing time and lengthens it.
【図1】本発明に係るパターン欠陥検査装置の一実施例
を示す構成図。FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a pattern defect inspection apparatus according to the present invention.
【図2】同装置における位置ずれ検出回路の具体的な構
成図。FIG. 2 is a specific configuration diagram of a positional deviation detection circuit in the device.
【図3】同装置における位置合わせ回路の構成図。FIG. 3 is a configuration diagram of an alignment circuit in the device.
【図4】同装置における検査回路の具体的な構成図。FIG. 4 is a specific configuration diagram of an inspection circuit in the same device.
【図5】同装置における検査画像データを示す模式図。FIG. 5 is a schematic diagram showing inspection image data in the apparatus.
【図6】同装置における微分回路の各微分パラメータを
示す模式図。FIG. 6 is a schematic diagram showing each differential parameter of a differential circuit in the same device.
【図7】同装置での欠陥の存在しない場合の各方向の微
分値を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a differential value in each direction in the same apparatus when no defect exists.
【図8】同装置での欠陥の存在する場合の各方向の微分
値を示す図。FIG. 8 is a diagram showing differential values in each direction when a defect exists in the same device.
【図9】同装置における微分回路の微分結果を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a differentiation result of a differentiation circuit in the same device.
【図10】同装置における最小値方向検出回路の作用を
示す模式図。FIG. 10 is a schematic diagram showing an operation of a minimum value direction detection circuit in the same device.
【図11】同装置における欠陥検出結果を示す図。FIG. 11 is a diagram showing a defect detection result in the apparatus.
【図12】同装置における欠陥検出結果を示す図。FIG. 12 is a diagram showing a defect detection result in the apparatus.
【図13】同装置における欠陥検出結果を示す図。FIG. 13 is a view showing a defect detection result in the same device.
1…XYテーブル、2…半導体ウエハ、3,4…撮像セ
ンサ、9,10…A/D変換器、11…位置合わせ回
路、12…2値化回路、13…ディレイ回路、14…切
替スイッチ、15…位置ずれ検出回路、16…検査回
路。1 ... XY table, 2 ... Semiconductor wafer, 3, 4 ... Image sensor, 9, 10 ... A / D converter, 11 ... Positioning circuit, 12 ... Binarization circuit, 13 ... Delay circuit, 14 ... Changeover switch, 15 ... Position shift detection circuit, 16 ... Inspection circuit.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/66 J 8406−4M ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Office reference number FI technical display location H01L 21/66 J 8406-4M
Claims (2)
検査体の上方に配置された少なくとも1つの撮像装置
と、この撮像装置からの画像信号から検査画像データを
得るとともに、この撮像装置からの画像信号を遅延して
又は他の前記撮像装置からの画像信号から参照画像デー
タを得る画像作成手段と、この画像作成手段により得ら
れた検査画像データと前記参照画像データとの位置ずれ
を検出する位置ずれ検出手段と、この位置ずれ検出手段
により検出された位置ずれに基づいて前記検査画像デー
タと前記参照画像データとを位置合わせする位置合わせ
手段と、この位置合わせ手段による位置合わせ後の前記
検査画像データにおける検査対象の画素データに対応す
る前記参照画像データ内の画素データの微分値により定
まる方向の微分値と、前記参照画像データの前記画素デ
ータの周囲に存在する画素データの同一方向の微分値の
最大値との差微分値を算出し、この差微分値によりパタ
ーン欠陥の有無を判定する検査判定手段とを備えたこと
を特徴とするパターン欠陥検査装置。1. An at least one image pickup device disposed above an object to be inspected in which a plurality of predetermined patterns are formed in multiple layers, and inspection image data is obtained from an image signal from this image pickup device, An image creating unit that obtains reference image data from an image signal delayed from the image signal or from another image pickup device, and detects a positional shift between the inspection image data obtained by the image creating unit and the reference image data. A positional deviation detecting means, a positioning means for positioning the inspection image data and the reference image data on the basis of the positional deviation detected by the positional deviation detecting means, and the inspection after the positional adjustment by the positioning means. A differential value in the direction determined by the differential value of the pixel data in the reference image data corresponding to the pixel data of the inspection target in the image data, An inspection determination unit that calculates a differential differential value with respect to the maximum differential value in the same direction of pixel data existing around the pixel data of the reference image data, and determines the presence or absence of a pattern defect by the differential differential value. A pattern defect inspection device characterized by being provided.
よる位置合わせ後の前記検査画像データの各画素データ
を複数方向に亘って微分する第1の微分回路と、前記位
置合わせ手段による位置合わせ後の前記参照画像データ
の各画素データを複数方向に亘って微分する第2の微分
回路と、この第2の微分回路で得られた微分値が最小値
を示す微分方向を検出する最小値方向検出回路と、前記
参照画像データの前記微分した画素データの周囲の各画
素データを複数方向に亘って微分する第3の微分回路
と、この第3の微分回路にて得られた各微分値のうち各
方向における最大微分値を検出する最大値検出回路と、
前記第1の微分回路から出力された各方向の微分値のう
ちの前記最小値方向検出回路にて検出された方向の微分
値を選択する第1のセレクタと、前記最大値検出回路か
ら出力された各方向の最大微分値のうちの前記最小値方
向検出回路にて検出された方向の最大微分値を選択する
第2のセレクタと、前記第1のセレクタから出力された
微分値と前記第2のセレクタから出力された最大微分値
との差微分値を出力する減算回路と、この出力された差
微分値が所定のしきい値を越えると該当画素データをパ
ターン欠陥と判定する判定回路とを備えたことを特徴と
する請求項(1) 記載のパターン欠陥検査装置。2. The inspection determining means comprises a first differentiating circuit for differentiating each pixel data of the inspection image data after alignment by the aligning means over a plurality of directions, and after alignment by the aligning means. Second differential circuit for differentiating each pixel data of the reference image data in a plurality of directions, and minimum value direction detection for detecting a differential direction in which the differential value obtained by the second differential circuit is the minimum value A circuit, a third differentiating circuit that differentiates each pixel data around the differentiating pixel data of the reference image data in a plurality of directions, and among the differentiating values obtained by the third differentiating circuit A maximum value detection circuit that detects the maximum differential value in each direction,
A first selector that selects a differential value in the direction detected by the minimum value direction detection circuit among differential values in each direction output from the first differential circuit, and is output from the maximum value detection circuit. A second selector that selects the maximum differential value in the direction detected by the minimum value direction detection circuit among the maximum differential values in each direction; the differential value output from the first selector; A subtraction circuit that outputs a differential differential value with respect to the maximum differential value output from the selector, and a determination circuit that determines the relevant pixel data as a pattern defect when the output differential differential value exceeds a predetermined threshold value. The pattern defect inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3286600A JPH05126754A (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Pattern-defect inspecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3286600A JPH05126754A (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Pattern-defect inspecting apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05126754A true JPH05126754A (en) | 1993-05-21 |
Family
ID=17706515
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3286600A Pending JPH05126754A (en) | 1991-10-31 | 1991-10-31 | Pattern-defect inspecting apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05126754A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003104781A1 (en) * | 2002-06-10 | 2003-12-18 | Tokyo Seimitsu Co., Ltd. | Method for pattern inspection |
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JP2011095009A (en) * | 2009-10-27 | 2011-05-12 | Panasonic Electric Works Co Ltd | Visual inspection system and visual inspection method |
-
1991
- 1991-10-31 JP JP3286600A patent/JPH05126754A/en active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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