JPH058762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、２次元回路パターンの検査装置に係
り、特にプリント基板、半導体集積回路ウエハ、
またはその製造用マスク等の回路パターンの欠陥
検査に適した回路パターン検査装置に関するもの
である。

〔発明の背景〕

第５図ａおよびｂは集積回路製造用マスクの１
部分の拡大図で、ａは欠陥のない完全なパターン
１、ｂはパターンの突起２ａ，断線２ｂ，孤立欠
陥２ｃを含む欠陥パターン３を示す。従来このよ
うなマスクパターンの欠陥を検査する方法とし
て、被検査マスク上の同一パターンを有する２個
のチツプパターンを同時に撮像し、一方のパター
ンを手本パターン、他方のパターンを被検査パタ
ーンとして両者を比較し、両者の差異がある部分
を欠陥として判定する方法が実施されている。

しかし、被検査マスク上の同一パターンを有す
る２個のチツプパターンを同時に撮像し、それぞ
れを手本パターンおよび被検査パターンとして両
者の位置ずれを完全に除去して重ね合わせても、
ｃ図に示す如く、手本パターン１（破線にて表
示）と被検査パターン３（実線にて表示）は、欠
陥部分２ａ〜２ｃ以外でも完全には一致しない。

その原因としては欠に述べるような理由が考え
られる。

(1) 露光，現像，エツチング等のマスク製作過程
において２つのパターンが欠陥とはならない程
度の微妙な差異を持つて形成される。

(2) 比較すべき２つのパターンを撮像する光学系
のアンバランスおよびマスクを載せたステージ
の走行誤差等により図形歪みが生じる。

このため、ｄに示す如く、手本パターン１と被
検査パターン３の不一致部分には、２ａ〜２ｃの
欠陥以外に、パターン輪郭部の不一致によつて生
ずる擬似欠陥４が含まれることになる。

この擬似欠陥４を除去する方法として、従来た
とえば特公昭54−37475号公報で述べられている
方法がある。この方法では、擬似欠陥を除去する
ために、手本パターンと被検査パターンの不一致
部分を欠陥候補として検出すると同時に、手本パ
ターンおよび被検査パターンの双方からそれぞれ
パターンの輪郭部分を抽出する。そして、手本パ
ターンおよび被検査パターンそれぞれの隣郭部分
から共通輪郭部分を抽出し、前記欠陥候補のう
ち、該共通輪郭部分に属するものを擬似欠陥とし
て除去する。

しかしこの方法では、第５図ｂに示すパターン
断線２ｂおよび孤立欠陥２ｃは検出できるがパタ
ーン輪郭部に生じる微小な突起２ａは前記共通輪
郭部分に覆われてしまい検出することが困難にな
る。また、このような微小な欠陥を検出するため
に、パターン検出画素サイズを小さくすると、検
査速度が遅くなつて、装置のスルーブツトが低下
してしまうことになる。また、従来技術として特
開昭59−157505号公報が知られている。しかしな
がら、この従来技術の場合、抽出された欠陥候補
について詳細解析する時間中被検査パターンおよ
び手本パターンの画像データを蓄えておくことが
必要であり、非常に複雑な装置構成にせざるえな
い課題を有するものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来技術の課題を解決す
べく、簡単な構成により、被検査対象となる被検
査回路パターンから走査撮像して検出される被検
査２次元濃淡多値画像信号と、該被検査回路パタ
ーンに対応した手本回路パターン或いは前記被検
査回路パターンと本来同一の形状を有する被検査
回路パターンから得られる基準２次元濃淡多値画
像信号との間に微小な位置ずれ量を許容した状態
ので、前記被検査対象となる被検査回路パターン
に存在する画素寸法と同程度の大きさの微小な欠
陥を擬似欠陥を発生することなく高い信頼度で検
査できるようにした回路パターン検査装置を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、上記目的を達成するために、被検査
対象となる被検査回路パターンから走査撮像して
検出される被検査２次元濃淡多値画像信号と、該
被検査回路パターンに対応した手本回路パターン
或いは前記被検査回路パターンと本来同一の形状
を有する被検査回路パターンから得られる基準２
次元濃淡多値画像信号とに基づいて前記被検査対
象となる回転パターンの欠陥を検出するように構
成された回路パターン検査装置において、前記被
検査２次元濃淡多値画像信号から前記走査に同期
させて順次３×３画素からなる被検査部分濃淡多
値画像信号を切出す被検査部分画像切出回路と、
前記基準２次元濃淡多値画像信号から前記走査に
同期させて位置ずれ量として縦横±ｎ画素（但し
ｎは許容される位置ずれ量から予め定められる２
以上の自然数）を考慮して順次（３＋2n）×（３
＋2n）画素からなる基準拡大部分濃淡多値画像
信号を切出す基準部分画像切出回路と、該基準部
分画像切出回路によつて切出される（３＋2n）×
（３＋2n）画素からなる基準拡大部分濃淡多値画
像信号から同時に中心から縦横±に２画素までシ
フトさせた（１＋2n）×（１＋2n）通りの３×３
画素から基準部分濃淡多値画像信号を切出し、該
（１＋2n）×（１＋2n）通りの基準部分濃淡多値画
像信号の各々について前記被検査部分画像切換回
路により切出された被検査部分濃淡多値画像信号
との画素毎の差分を取つてその絶対値を３×３の
画素に亘つて積分して該積分値が所定の闘値を越
えないか否かの一致または不一致信号を出力し、
前記（１＋2n）×（１＋2n）通りに亘つての不一
致信号の論理積をとつて（１＋2n）×（１＋2n）
通りに亘つて一致信号が検出されないとき、被検
査回路パターンに欠陥が存在するとして検査する
比検査回路とを備えたことを特徴とする回路パタ
ーン検査装置である。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図に基づき説明する。
第１図ａ〜ｇは本発明の原理図で、ａ図はＢ部に
パターンの突起による欠陥９を含む被検査パター
ン５と手本パターン６を重ね合せた状態を示し、
ｂ図は被検査パターン５のＡ部を３×３画素のウ
インドウを用いて切出した部分画像７ｃ図は手本
パターン６の同じくＡ部を７×７画素のウインド
ウを用いて切出した部分画像８を示し、ｄ図は被
検査パターン５の部分画像７と手本パターン６の
部分画像８を不一致画素数が最小となるように位
置合せした状態を示す。ｅ〜ｆ図はｂ〜ｄ図と同
様、被検査パターン５および手本パターン６のＢ
部について切出した部分画像７′、部分画像８′お
よび該部分画像の不一致画素数が最小となるよう
に位置合せした状態を示す。

ａ図に示す如く、被検査パターン５と手本パタ
ーン６を重ね合せその不一致部分を欠陥として検
出した場合、その検出結果にはＢ部の欠陥９と同
時にｃ部のパターンずれが含まれる。しかし、ｃ
部のパターンずれは前述したように、本来欠陥と
して検出すべきでない擬似欠陥である。この擬似
欠陥の発生を防止するため、ｂ図に示す如く被検
査パターン５をある画素７Ａを中心とする例えば
３×３画素のウインドウを用いて部分画像７とし
て切出すとともに、ｃ図に示す如く手本パターン
６を、画素７Ａに対応する画素７Ｂを中心に例え
ば７×７画素のウインドウを用いて部分画像８と
して切出す。そして部分画像７を部分画像８内で
動かし、ｄ図に示す如く両部分画像の不一致画素
数が最小となるように位置合せを行う。このウイ
ンドウを用いた位置合せ後の不一致部分を欠陥と
して検出することにより、ａ図に示す被検査パタ
ーン５および手本パターン６のＡ部における不一
致は吸収することができ擬似欠陥の発生が防止で
きる。また同様の位置合せを被検査パターン全面
に対して行うことにより、ａ図に示したｃ部のパ
ターンずれによる不一致はすべて、吸収すること
ができ擬似欠陥の発生が防止できる。これに対
し、ａ図に示したＢ部のパターンは、ｅ図に示す
部分画像７′を、ｆ図に示す部分画像８′内でいか
に位置合せを行なつてもｇ図に示す如く不一致画
素が残るため、欠陥９は検出することができる。
被検査パターン５を切出す３×３画素のウインド
ウサイズを例えば５×５画素にすれば位置合せ補
正範囲は±１画素となり、例えば９×９画素にす
れば位置合せ補正範囲は±３画素となる。このよ
うに手本パターン６を切出すウインドウサイズを
変更することにより、被検査パターンと手本パタ
ーンの位置合せ補正範囲を変更することができ
る。

第２図は、本発明の実施例ではない２値画素信
号に基づいて回路パターンの欠陥を検査する場合
を示した本発明の補足説明用のブロツク図であ
る。図において１０は３×３切出回路で、被検査
パターン５から３×３画素の部分画像を切出す。
１１は７×７切出回路で、手本パターン６から７
×７画素の部分画線を切出す。１２−１乃至１２
−２５は３×３切出回路で前記７×７切出回路１
１によつて手本パターン６から切出した７×７画
素の部分画像から更に25個の３×３画素の部分画
像を切出す。１３−１乃至１３−２５は排他的論
理和で、前記３×３切出回路１０からの出力と前
記３×３切出回路１２−１乃至１２−２５からの
出力に対しそれぞれ各画素毎の排他的論理和を演
算する。論理和回路１４−１乃至１４−２５は前
記排他的論理和１３−１乃至１３−２５から各出
力毎の論理和を演算し、論理積１５では、前記論
理和回路１４−１乃至１４−２５の出力の論理積
を演算する。この論理積の出力が欠陥信号１６と
なる。

第３図は、第２図の７×７切出回路１１の出力
から３×３切出回路１２−１乃至１２−２５によ
り25個の３×３画素部分画像を切出す動作の説明
図である。ａ図は７×７切出回路１１により切出
された部分画像８を、ｂ図は、部分画像８からさ
らに切出された25個の３×３画素部分画像８−１
乃至８−２５を示す。図示の如く、25個の３×３
画素部分画像８−１乃至８−２５は、７×７画素
部分画像８の中心５×５画素の各画素が中心とな
るように切出される。

このようにして手本パターン６から切出した25
個の３×３画素部分画像８−１乃至８−２５を、
第２図に示す如く被検査パターン５から切出した
３×３画素部分画像７と比較し、各画素毎の排他
的論理和を演算することにより、部分画像７を部
分画像８内で位置合せすることができる。排他的
論理和１３−１乃至１３−２５の出力のうち少な
くとも１つの出力がすべて“０”であるなら前記
位置合せにより、被検査パターン５と手本パター
ン６が完全に一致したことを示し論理積１５の出
力である欠陥信号１６も“０”となる。これに対
し、部分画像７を部分画像８内でどのように位置
合せしても不一致画素が生じる場合は、論理積１
５の出力である欠陥信号１６は“１”となり、欠
陥が検出できる。

以上の説明は被検査パターン５および手本パタ
ーン６がともに２値画像である場合を例としたも
のである。

第４図は本発明による濃淡多値画像信号に基づ
く回路パターン検査装置の一実施例を示すブロツ
ク図で、被検査パターンおよび手本パターンがと
もに多値画像である場合を示す。第２図と同様、
まず被検査パターン５′から３×３切出回路１
０′により３×３画素部分画像７″を切出すととも
に、手本パターン６′から７×７切出回路１１′に
より７×７画素部分画像８″を切出す。該７×７
画素部分８″から３×３切出回路１２′−１乃至１
２′−２５により25個の３×３画素部分画像を切
出した後、該部分画像と前記部分画像７″との各
画素毎の差分を差分回路１７−１乃至１７−２５
により演算する。次に該差分回路１７−１乃至１
７−２５の出力の絶対値を絶対値回路１８−１乃
至１８−２５で演算した後、該出力を積分回路１
９−１乃至１９−２５にて積分する。この積分回
路１９−１乃至１９−２５の出力は、被検査パタ
ーン５′の部分画像７″を、手本パターン６′の部
分画像８″内で位置合せした時の各位置における
画像の不一致量を表わす。このため、部分画像
７″が部分画像８″内のある位置で不一致量が零と
なり、完全に位置合せができた場合、該位置に対
応する積分回路１９の出力は零となる。しかし通
常多値画像同志の位置合せは、不一致量が完全に
零となることは少なく不一致量がある値以下の場
合は位置合せができたものと見なす必要がある。
そこで積分回路１９−１乃至１９−２５の出力を
比較回路２０−１乃至２０−２５によりある定数
２１と比較し、前記積分回路の出力が定数２１よ
り大きい場合は“１”をそうでない場合は“０”
を出力するようにする。そして該比較回路の出力
の論理積を論理積回路１５で演算することによ
り、前記被検査パターン５′の部分画像７″が前記
手本パターン６′の部分画像８″内で位置合せがで
きた場合“０”、どのように位置合せを行つても
不一致量がある値以上となる場合“１”となる欠
陥信号１６を得ることができる。

以上詳細に説明したように、本実施例によれば
被検査パターンの大きさが、手本パターンと多少
異なつていても、擬似欠陥を発生することなく、
微小な欠陥を高い信頼度で検出することが可能と
なる。また、本実施例によれば、検出画素サイズ
と同程度の大きさの微小な欠陥を検出することが
できるため、高速に被検査パターンを撮像するこ
とができ、検査時間の大幅な短縮に効果がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、簡単な
構成により、プリント基板、半導体集積回路ウエ
ハ等の被検査対象となる被検査回路パターンから
走査撮像して検出される被検査２次元濃淡多値画
像信号と、該被検査回路パターンに対応した手本
パターン或いは前記被検査回路パターンと本来同
一の形状を有する被検査回路パターンから得られ
る基準２次元濃淡多値画像信号との間に微小な位
置ずれ量を許容した状態で、前記被検査対象とな
る被検査回路パターンに存在する画素寸法と同程
度の大きさの微小な欠陥を擬似欠陥を発生するこ
となく高い信頼度で検査することができる効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン検査方法の原理
を示す図、第２図は第１図の原理に基づく２値画
素信号に基づいて回路パターンの欠陥を検査する
場合を示した本発明の補足説明用のブロツク図、
第３図はその３×３切出回路の動作を示すブロツ
ク図、第４図は本発明による濃淡多値画像信号に
基づく回路パターン検査装置の一実施例を示すブ
ロツク図、第５図は従来のパターン検査方法の説
明図である。 ５，５′…被検査パターン、６，６…手本パタ
ーン、１０，１０′，１２−１乃至１２−２５，
１２′−１乃至１２′−２５…３×３切出回路、１
１，１１′…７×７切出回路、１３−１乃至１３
−２５…排他的論理和、１４−１乃至１４−２５
…論理和、１５…論理積、１６…欠陥。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被検査対象となる被検査回路パターンから走
   査撮像して検出される被検査２次元濃淡多値画像
   信号と、該被検査回路パターンに対応した手本回
   路パターン或いは前記被検査回路パターンと本来
   同一の形状を有する被検査回路パターンから得ら
   れる基準２次元濃淡多値画像信号とに基づいて前
   記被検査対象となる回路パターンの欠陥を検出す
   るように構成された回路パターン検査装置におい
   て、前記被検査２次元濃淡多値画像信号から前記
   走査に同期させて順次３×３画素からなる被検査
   部分濃淡多値画像信号を切出す被検査部分画像切
   出回路と、前記基準２次元濃淡多値画像信号から
   前記走査に同期させて位置ずれ量として縦横±ｎ
   画素（但しｎは許容される位置ずれ量から予め定
   められる２以上の自然数）を考慮して順次（３＋
   2n）×（３＋2n）画素からなる基準拡大部分濃淡
   多値画像信号を切出す基準部分画像切出回路と、
   該基準部分画像切出回路によつて切出される（３
   ＋2n）×（３＋2n）画素からなる基準拡大部分濃
   淡多値画像信号から同時に中心から縦横±に２画
   素までシフトさせた（１＋2n）×（１＋2n）通り
   の３×３画素から基準部分濃淡多値画像信号を切
   出し、該（１＋2n）×（１＋2n）通りの基準部分
   濃淡多値画像信号の各々について前記被検査部分
   画像切換回路により切出された被検査部分濃淡多
   値画像信号との画素毎の差分を取つてその絶対値
   を３×３の画素に亘つて積分して該積分値が所定
   の闘値を越えないか否かの一致または不一致信号
   を出力し、前記（１＋2n）×（１＋2n）通りに亘
   つての不一致信号の論理積をとつて（１＋2n）×
   （１＋2n）通りに亘つて一致信号が検出されない
   とき、被検査回路パターンに欠陥が存在するとし
   て検査する比検査回路とを備えたことを特徴とす
   る回路パターン検査装置。