JPH05264464A - 繰返しパターンの欠陥検査装置 - Google Patents

繰返しパターンの欠陥検査装置

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JPH05264464A
JPH05264464A JP4325191A JP32519192A JPH05264464A JP H05264464 A JPH05264464 A JP H05264464A JP 4325191 A JP4325191 A JP 4325191A JP 32519192 A JP32519192 A JP 32519192A JP H05264464 A JPH05264464 A JP H05264464A
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circuit
signal
inspection apparatus
defect inspection
defect
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JP4325191A
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Haruo Yoda
晴夫 依田
Yozo Ouchi
洋三 大内
Yutaka Sako
裕 酒匂
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体メモリなど2値の映像信号を用いた比
較では、欠陥検査が困難な繰返しパターンの欠陥でも抽
出できる検査装置を提供することである。 【構成】 本発明は、微細な同一の繰返しパターンが規
則的に配列された被検査物を走査して映像信号を取り込
む撮像手段10と、映像信号を多値のディジタル信号に
変換する変換手段11と、隣接し合う繰返しパターンに
対応する多値のディジタル信号を比較する比較手段13
を備えて、繰返しパターンの欠陥を検査するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、微細な同一の繰返しパ
ターンが規則的に配列された被検査物の欠陥を摘出する
装置に係り、特に半導体メモリ素子の外観検査に好適な
欠陥検査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の検査装置は図1に示すよ
うに2台の撮像装置1a,1bを持ち、一方はある繰返
しパターン5aを、他方は同一のパターンを持つ別の繰
返しパターン5bを撮像し、その映像信号2a,2bを
比較回路3で比較して不一致部分から欠陥部を推定する
ように構成していた。
【0003】しかし、このような装置で微細なパターン
の検査を行なうと、撮像系が精密高倍率になるにつれ、
2つの撮像系間のわずかな位置ずれやピントのずれ、ま
たわずかな照明状態の違い、レンズ系の歪状況の違いな
どが映像信号の大きな違いとして現われ、そのため誤り
検出(虚報)が避けられず、検査装置として使えない、
という問題点があった。
【0004】上記の問題点を解決するために1台の撮像
装置で検査する従来例として特開昭58−37923号
公報がある。ただし、この従来例で検査の対象としてい
るのは、透明部と不透明部からできているフォトマスク
である。このために、この従来例での検査は、2次元的
な形状を2値の映像信号を用いて比較することによりパ
ターンマッチングを行っている。しかし、実際の半導体
メモリなどは、フォトマスクのように透明部と不透明部
のみから形成されているのではなく、単に”0”と”
1”の2値の映像信号を用いて比較しただけでは、微小
な欠陥の検査が困難な場合もある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、1台
の撮像装置を用い、かつ半導体メモリなどのように2値
の映像信号のみで表すことができない複雑な繰返しパタ
ーンの欠陥でも抽出できる検査装置を提供することであ
る。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
対象を半導体メモリや液晶のように微細な同一の繰返し
パターンが規則的に配列された被検査物に限定し、次の
ような構成をとることで上記の目的を達成した。
【0007】第1の発明は、微細な同一の繰返しパター
ンが規則的に配列された被検査物を走査して映像信号を
取り込む撮像手段と、映像信号を多値のディジタル信号
に変換する変換手段と、隣接し合う繰返しパターンに対
応する多値のディジタル信号を比較する比較手段を備
え、繰返しパターンの欠陥を検査することを特徴とする
ものである。
【0008】さらに、第2の発明は、微細な同一の繰返
しパターンが所定ピッチにて配列された被検査物を走査
して映像信号を取り込む撮像手段と、映像信号を多値の
ディジタル信号に変換する変換手段と、多値のディジタ
ル信号を繰返しパターンのピッチ分遅らせる手段と、隣
接し合う繰返しパターンを、遅らされた多値のディジタ
ル信号とその時点での多値のディジタル信号とで比較す
る手段を備え、上記繰返しパターンの欠陥を検査するこ
とを特徴とするものである。
【0009】
【作用】上記の構成により、1台の撮像装置を用いるた
め、比較すべき映像信号の撮像条件が同一となり、より
正確に映像信号を比較することが可能となると共に、多
値の映像信号を用いて比較することにより繰返しパター
ンの欠陥検出の精度を向上することができる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図2〜図8によっ
て説明する。
【0011】図2は、本実施例の全体構成図である。4
〜10は被検査物を撮像して電気信号に変えるための撮
像系であり、4は被検査物、5a,5bは被検査物上の
繰返しパターン、6は被検査物を固定し移動させる移動
台、7は位置検出器、8は移動台制御回路、9は照明
器、10は被検査物の像を1次元的に走査して電気信号
に変換するラインセンサを示す。すなわち、被検査物4
は移動台6上に固定され、移動台は移動台制御回路8に
よってX方向に等速に移動される。繰返しパターン5a
は照明器9によって照明され、その像はラインセンサ1
0上に結像する。したがって、ラインセンサを繰返し駆
動することにより、繰返しパターン5aの像が映像信号
S10として出力されることになる。この時、5aと同
一の繰返しパターン5bがX方向に配置されているとす
れば、全く同じ映像信号が5aと5bの位置の差分だけ
遅れて映像信号S10として出力されることになる繰返
しパターンの検査の対象とする被検査物は、繰返しパタ
ーンが規則的に配列している。このため、繰返しパター
ンのピッチ分の時間遅れを置いた映像信号を比較すれ
ば、不一致部分として繰返しパターンの欠陥が検出でき
ることになる。図2に示された回路ブロックはこのよう
な機能を実現するためのものである。
【0012】ラインセンサ10の出力信号S10はAD
変換器11によってディジタル信号S11に変換され
る。これは、アナログ信号よりもディジタル信号の方が
以下の処理が容易になるためである。ディジタル映像信
号11は遅れ回路12によって繰返しパターンピッチ分
だけ電気的に遅らされ、もとの信号S11と比較回路1
3によって比較される。比較回路13は信号S11とS
12の差をとりその差がある閾値よりも大きい時に
“1”、小さい時に“0”となる2値映像信号S13を
出力する回路である。すなわち、映像信号S13は欠陥
候補領域だけが“1”となる欠陥映像信号である。
【0013】欠陥映像信号S13には、実際には繰返し
パターンの微小な形状バラツキや、位置合わせ誤差など
により、ノイズの含まれることが多い。欠陥判定回路1
4はこのようなノイズを含む欠陥映像S13の中から信
頼すべき欠陥部のみを抽出する回路である。この機能は
例えば後に詳述するように欠陥の面積がある閾値以上あ
ることを判定することによって実現できる。
【0014】15は欠陥データ記憶回路であり、欠陥判
定回路からの欠陥検知信号S14を受け、その時点の移
動台位置及びラインセンサ内での走査座標yを各々位置
検出器7、タイミング回路16から入力して記憶回路に
記憶する回路である。この記憶データは、被検査物の映
像入力が終了した後に、計算機19に読み込まれ、欠陥
位置データとしてオペレータに表示するなどの利用がな
される。
【0015】16はタイミング発生回路であって、ライ
ンセンサ10の同期信号など、装置各回路に必要な種種
のタイミングパルス、及びラインセンサ上の信号走査座
標yを作り出し、各回路に供給する回路である。
【0016】17は起動制御回路であり、あらかじめ計
算機19からセットされた検査開始座標と検査終了座標
を記憶し、位置検出器7からの移動台位置Xが開始座標
に一致したとき“1”、終了座標に一致した時“0”に
なる検査起動信号をタイミング発生回路に与え、検査時
刻を知らせる機能をもっている。
【0017】以上の構成によれば、被検査物上の繰返し
パターン5a,5bは次のように検査を実行することが
可能である。まず、計算機19は繰返しパターンの位置
から移動台の移動位置と検査の開始、終了座標を計算
し、移動台制御回路8によって移動台を動行させるとと
もに、起動制御回路17に検査開始座標、終了座標をセ
ットする。タイミング発生回路16は常時各回路に必要
なタイミング信号を送り回路を駆動させているが、起動
制御回路17から検査起動信号S17を受けると欠陥デ
ータ記憶回路に対して欠陥データの記憶を開始させる。
起動制御回路17は検査終了を検知すると、計算機9に
対して割り込みをかけ、検査が終了したことを通知す
る。計算機19は、検査終了を検知すると、欠陥データ
記憶回路15から欠陥座標を読出し、記録またはオペレ
ータに対する表示を行ない、1単位の検査動作を終了す
る。この一連の動作を必要回数くり返せば、被検査物全
面の検査を行なうことが可能である。
【0018】以上の説明においては、ディジタル映像信
号S11と、遅れ回路12を通過した信号S12とが、
位置的に完全に一致していると理想的に仮定したが、現
実には移動台の速度変動や、移動方向の傾きなどによっ
て一致しない場合が多い。位置ずれ検出回路18は、そ
のような場合に有効な付加回路である。すなわち、位置
にわずかの差があるときは、遅れ回路の遅れ時間を調節
することで補正が可能なので、後にさらに詳述する位置
ずれ検出回路によって2つの映像の位置ずれ量を検出
し、遅れ回路12の遅れ量を補正すればよい。
【0019】以下、遅れ回路12、位置ずれ検出回路1
8、起動制御回路17、欠陥判定回路14、欠陥データ
記憶回路15の詳しい実施例を説明し、本発明が実施可
能であることを明らかにする。
【0020】まず、図3と図4を用いて遅れ回路12の
詳しい実施例を説明する。
【0021】ディジタル映像信号S11はシフトレジス
タ21a〜21bに図示していないクロック信号CLK
によって1データずつ入力される。この各シフトレジス
タの出力信号はタイミングパルS124によって、4ク
ロック毎にレジスタ22a〜22dにセットされ、さら
にそれに引きつづくタイミング信号S122によって、
記憶回路23に書き込まれる。この時の書込み番地は信
号S123で与えられるが、S123はタイミング信号
S120と選択回路27の動作によりカウンタ29の内
容と一致する。カウンタ29はタイミング信号S121
によって、4クロックに1回の割で+1される。すなわ
ち、これらの動作により、入力信号S11のデータは連
続する4個ずつにまとめられ、並列的に記憶回路23に
順次書込まれることになる。
【0022】データの読出しは、記憶回路からの読出し
データがタイミング信号S124の立上り時にシフトレ
ジスタ24a〜24dに並列にセットされ、図示してい
ないクロック信号CLKによってシフトされながら、信
号S125として出力され、別のシフトレジスタ25a
〜25dへと入力される。記憶回路23からシフトレジ
スタへの読出しはタイミングパルスS124により4ク
ロックに1回なので、ちょうどシフトレジスタが密にな
ると同時に4データが入力されることになる。シフトレ
ジスタ25a〜25dからの並列出力は、選択回路26
により選択され遅れ回路出力信号S12として出力され
る。読出し時の記憶回路のアドレスS123は、外部か
らの遅れ量指定データS18の下位2bitを除く上位ビ
ットのデータをカウンタ29の内容から減算して得られ
る。下位2bitを除く上位ビットのデータとは、遅れ量
を4で割って、その余りを切り捨てた数であり、カウン
タ内容から減算することによりちょうど記憶回路内で遅
れ時間分だけ行先して書かれたデータのアドレスを示す
ことになる。下位2bitは選択回路26の選択信号とし
て入力することにより、3クロック以下のデータ遅れ量
の補正に用いる。このようにすれば、入力信号S11は
遅れ量指定データS18に8クロック分加えた量だけ正
確に遅れて出力信号S12として出力される。8クロッ
ク分の余分な遅れは、使用時に8クロック少ない量を指
定することにすれば全く問題にならない。この実施例に
おいては、データを4クロック分ずつまとめて並列に読
出し書込みするようにしたが、このようにすると記憶回
路の速度がデータのクロックよりも遅くて済む利点があ
り、より実際的である。もちろん,データクロックがよ
り速い場合には、並列データ数を増加すれば対処できる
ことは明らかである。
【0023】次に、図5と図6によって、位置ずれ検出
回路18のより詳細な実施例を説明する。図5において
左側に2系統の空間微分回路があり、右側に位置ずれ検
出回路がある。まず空間微分回路から説明する。ブロッ
ク31a〜31cはラインセンサの1走査分の画素数を
持つ1ラインシフトレジスタを、32a〜32c,33
a〜33cは各々1画素分のシフトレジスタを示す。1
画素分のシフトレジスタは、入力信号が多値のディジタ
ル信号であるので入力信号のビット数分のフリップフロ
ップから構成される。この回路に入力映像信号S11を
入力し、各シフトレジスタを図示していないラインセン
サのサンプリングクロックで駆動すると、各シフトレジ
スタの出力である9個の信号は映像面内の3×3画素か
らなる2次元局所映像の各画素の信号に相当する。しか
も、この3×3画素の局所領域は入力映像信号と同期し
て全映像面を走査する。したがって、この3×3画素の
周辺8画素のデータを加算回路34で全加算し、中心画
素のデータを8倍回路35を通して得た信号S35と減
算回路36で差をとることにより、空間微分すなわち明
暗変化点の強調を行うことができる。この空間微分信号
S36を閾値θと比較回路37で比較し、信号S36が
閾値θよりも大のとき“1”となるように2値化すれ
ば、信号S37は映像中の明暗境界部分だけが“1”と
なる微分2値化信号になる。一方、もうひとつの入力映
像信号S12も全く同様な回路によって微分2値化映像
信号S57に変換される。位置ずれ検出はこの一方の微
分2値化信号の画面上の位置を少しずらせたものと一致
度を調べ、最も良く一致している映像のずらし量を検出
することで行なわれる。
【0024】次に右側の位置ずれ検出回路について説明
する。図において38a〜38c,58a,58bは1
ラインシフトレジスタ、39a〜369c,40a,5
9aは1画素シフトレジスタである。また41a〜41
fはEOR(排他的論理和)ゲート、42a〜42fは
ANDゲート、43a〜43fはカウンタである。この
ようにすると、空間微分回路の説明で述べたと同じ理由
により信号S39a,S39c,S38b,S40aは
S39bを中心として映像上で4方向に隣接する画像信
号を表わす。ここで、S39bとS59aとは、シフト
レジスタによって時間的に全く同じだけ遅らされている
ので、入力信号S11とS12が全く同じものであれば
全く同じ信号となり、またS39a,S39c,S39
a,S40aはそれぞれS39bを空間的に1画素ずら
した映像の出力信号になる。したがって、EORゲート
41a〜41fによって各々S59aと一致をとり不一
致の画素すなわち“1”の数をある一定時間カウンタ4
3a〜43fで計数すれば計数値の最も小さいパターン
が最もよく一致したパターンであるので、計数値最小の
カウンタの位置を調べることにより、信号S11とS1
2の最ももっともらしいずれ量を知ることができる。制
御信号S181,S182はカウンタを一定周期で動か
すための制御信号であり、たとえば図6にあるような信
号である。すなわち、S182によってカウンタをリセ
ットし、次にS181によってある一定時間ゲート42
a〜42fをあけてEORゲート41a〜41fの出力
の“1”の数を計数する。S183は次にのべるレジス
タ48への結果のセット信号であり、位置ずれ検出の最
終結果をセットする。
【0025】ブロック44a,44bは最小位置検出回
路でありカウンタの中で最小の値を示すカウンタの位置
を検出して出力する回路である。たとえば最小位置検出
回路44aはカウンタ43aの値が最も小さければ“−
1”を、43bならば“0”を、43cならば“+1”
をそれぞれ信号S44aとして出力するもので、その結
果はたて方向への位置ずれ量を示している。同様に44
bはよこ方向の位置ずれ量を信号S44bとして“−
1”,“0”,“+1”で出力する。ブロック45と4
6は、たてよこ2次元位置ずれ量を1次元位置ずれ量に
換算する回路であり、たて方向位置ずれ量に1ラスタ分
の画素数を定数倍回路45によって乗算し、さらによこ
方向位置ずれ量をカウタン回路46によって加算する。
ブロック47と48は各々加算回路とレジスタであり、
レジスタ48に記憶されている現時点での位置ずれ量に
新たに検出された位置ずれ量を加算して新しい位置ずれ
量をレジスタ48にセットする回路である。レジスタ4
8は制御信号S183によってセットされ、その内容は
S18として前述のごとく遅れ回路12へ入力される。
以上の回路により、一定時間毎に2つの映像S11とS
12の間の位置ずれ量が検出され、S11とS12が一
致するように遅れ量を調整することが可能になる。
【0026】図7は起動制御回路17のより詳細な実施
例である。ブロック63,64はレジスタであり、検査
に先立って計算機19から信号S191として、検査ス
タート座標XS、検査ストップ座標XEが書込まれる。S
7は位置検出器の出力信号であり、移動台の現在位置X
が常時S7として一致回路61,62に入力されてい
る。ブロック65は一致回路の出力信号S61,S62
によってセット,リセットされるフリップフロップであ
る。検査開始とともに移動台がX方向に移動を開始し、
S7の位置Xがレジスタ63の検査スタート座標XS
一致すると、フリップフロップ65がセットされ出力信
号S17が“1”となりタイミング発生回路16に検査
中であることを知らせる。移動台がさらに移動しレジス
タ64の検査ストップ座標XEに一致するとフリップフ
ロップ65がリセットされS17が“0”となりタイミ
ング発生回路に検査停止中であることを通知する。この
ようにして全体検査回路の起動が制御される。
【0027】図8は欠陥判定回路14と欠陥データ記憶
回路15のより詳細な実施例である。図において、71
a〜71eは1ラインシフトレジスタを、72a〜72
e、73a〜73e,74a〜74e,75a〜75e
は1画素シフトレジスタである。この回路をラインセン
ササンプリングクロックで起動すれば、“欠陥”映像信
号S13を入力して5×5局所領域映像信号を並列に出
力することができる。ブロック76a〜76e及び77
は加算器であり、並列出力された5×5画素の局所映像
の中から“1”の数を総和する。入力信号S13は欠陥
部分が“1”となる“欠陥”映像であるので“1”の数
は5×5局所映像内の欠陥面積を示す。そこで、欠陥面
積信号S77を閾値S781と比較器78で比較すれ
ば、検知信号S78はある程度以上欠陥が大きい場合の
み“1”、他は“0”になりわずかなノイズによって生
じる“欠陥信号”を欠陥と誤まることもなく、安定した
欠陥判定ができることになる。欠陥判定回路によって
“1”が出力されるとその時点での移動台座標信号S7
(X,Y)とラインセンサの走査位置信号yがレジスタ
79にセットされ、さらにワンショット回路80によっ
てタイミングがとられて記憶回路81に記憶される。ワ
ンショット回路80によってS78の立上がり時のみ記
憶回路81に記憶されるため、大きな欠陥の各画素座標
が連続して記憶回路81に書込まれることは止される。
記憶回路の内容は信号S191として計算機19によっ
て読みとられる。
【0028】以上の説明により、本発明が具体的に実施
可能であることは明示された。
【0029】なお、本発明には前記実施例の他に種々変
形例が考えられる。たとえば、図2における遅れ回路を
単なる記憶回路とし、事前に繰返しパターンを記憶して
検査時にそれをくり返し読出す方式でも実現できる。ま
た、繰返しパターンの間に別のパターンがはさまれてい
る場合には、設計データから計算される移動台座標によ
ってシフトレジスタのクロックを一時停止する機能を付
加し、別パターンの入力を無視して検査できるようにす
ることもできる。また、撮像装置としてラインセンサを
用いる代わりに、細く絞った光または電子線を被検査物
上に1次元的に走査し、その反射光量あるいは反射電子
量を検知するようにしても同じ効果が得られる。
【0030】
【発明の効果】本発明によれば、全く同一の撮像条件
下での2つの映像を比較することが可能になること、
2つの映像の位置ずれも正確に補正できること、によ
り、従来技術よりもはるかに精密に2つの繰返しパター
ンを比較することが可能になり、超LSIなどの微細な
パターンの欠陥を抽出することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術の説明図。
【図2】本発明の実施例を示す全体構成図。
【図3】遅れ回路12の説明図。
【図4】制御信号のタイミングを示す図。
【図5】位置ずれ検出回路18の詳細説明図。
【図6】制御信号のタイミングを示す図。
【図7】起動制御回路17の詳細説明図。
【図8】欠陥判定回路14と欠陥データ記憶回路15の
詳細説明図。
【符号の説明】
1a,1b…撮像装置、3…比較回路、4…被検査物、
5a,5b…繰返しパターン、6…移動台、7…位置検
出器、9…照明器、10…ラインセンサ、S10…映像
信号、11…AD変換器、12…遅れ回路、13…比較
回路、14…欠陥判定回路、15…欠陥データ記憶回
路、16…タイミング発生回路、17…起動制御回路、
18…位置ずれ検出回路、19…計算機。

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】微細な同一の繰返しパターンが規則的に配
    列された被検査物を走査して映像信号を取り込む撮像手
    段と、 上記映像信号を多値のディジタル信号に変換する変換手
    段と、 隣接し合う上記繰返しパターンに対応する上記多値のデ
    ィジタル信号を比較する比較手段を備え、 上記繰返しパターンの欠陥を検査することを特徴とする
    繰返しパターンの欠陥検査装置。
  2. 【請求項2】上記撮像手段は、ラインセンサであること
    を特徴とする請求項1記載の繰返しパターンの欠陥検査
    装置。
  3. 【請求項3】上記撮像手段は、電子線により上記被検査
    物上を走査して、上記電子線の照射により発生する反射
    電子量を検知することにより上記被検査物の映像信号を
    得ることを特徴とする請求項1記載の繰返しパターンの
    欠陥検査装置。
  4. 【請求項4】上記繰返しパターンは、規則的に配列され
    た半導体メモリのパターンであることを特徴とする請求
    項1記載の繰返しパターンの欠陥検査装置。
  5. 【請求項5】微細な同一の繰返しパターンが所定ピッチ
    にて配列された被検査物を走査して映像信号を取り込む
    撮像手段と、 上記映像信号を多値のディジタル信号に変換する変換手
    段と、 上記多値のディジタル信号を上記繰返しパターンのピッ
    チ分遅らせる手段と、 隣接し合う上記繰返しパターンを、上記遅らされた多値
    のディジタル信号とその時点での多値のディジタル信号
    とで比較する手段を備え、上記繰返しパターンの欠陥を
    検査することを特徴とする繰返しパターンの欠陥検査装
    置。
  6. 【請求項6】上記撮像手段は、ラインセンサであること
    を特徴とする請求項5記載の繰返しパターンの欠陥検査
    装置。
  7. 【請求項7】上記撮像手段は、電子線により上記被検査
    物上を走査して、上記電子線の照射により発生する反射
    電子量を検知することにより上記被検査物の映像信号を
    得ることを特徴とする請求項5記載の繰返しパターンの
    欠陥検査装置。
  8. 【請求項8】上記繰返しパターンは、規則的に配列され
    た半導体メモリのパターンであることを特徴とする請求
    項5記載の繰返しパターンの欠陥検査装置。
  9. 【請求項9】上記遅延手段は、シフトレジスタを用いて
    上記多値のディジタル信号を遅らせることを特徴とする
    請求項5記載の繰返しパターンの欠陥検査装置。
  10. 【請求項10】上記遅延手段は、上記規則的に配列され
    た半導体メモリのパターンを含む部分のピッチ分遅らせ
    ることを特徴とする請求項8記載の繰返しパターンの欠
    陥検査装置。
JP4325191A 1992-12-04 1992-12-04 繰返しパターンの欠陥検査装置 Pending JPH05264464A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5574409A (en) * 1978-11-30 1980-06-05 Fujitsu Ltd Defect inspection system of repetitive pattern
JPS56126752A (en) * 1980-03-11 1981-10-05 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Inspecting device for defect of mask
JPS56162037A (en) * 1980-05-19 1981-12-12 Nec Corp Detection for foreign matter on surface

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