JPH0721458B2 - 表面パタ−ン検査方法 - Google Patents

表面パタ−ン検査方法

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JPH0721458B2
JPH0721458B2 JP60114055A JP11405585A JPH0721458B2 JP H0721458 B2 JPH0721458 B2 JP H0721458B2 JP 60114055 A JP60114055 A JP 60114055A JP 11405585 A JP11405585 A JP 11405585A JP H0721458 B2 JPH0721458 B2 JP H0721458B2
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好博 嶋
誠治 柏岡
裕 酒匂
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N7/00Television systems
    • H04N7/18Closed-circuit television [CCTV] systems, i.e. systems in which the video signal is not broadcast

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は対象表面の外観検査方法に係り、特に表面にパ
ターンが形成されている対象面に存在する欠陥を検出す
るに好適な表面パターン検査方法に関する。
〔発明の背景〕
従来は、特開昭57−167649号に記載のように対象パター
ンを2値化し、その形状を検査するようになつていた。
しかし、対象パターンが濃淡値をもち、欠陥部の画素値
が正常部と比べて大きな差がないものに対しては配慮さ
れていなかつた。
また、特開昭58−60538号に記載のように、2つの実パ
ターンの映像信号を比較してパターンの良否を判定する
方法があるが、2つの実パターンを高精度であらかじめ
位置合せしておく必要があり、光学系の設定が複雑とな
つていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は対象表面に存在する欠陥を高精度で検出
する表面パターン検査方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するために、本発明は、検査対象表面の
画像(濃淡カラー画像である)を用い、画像の画素値が
基準の画素値と比べて、差が大きければ欠陥があると判
定することを特徴とする。基準の画像を、マスクパター
ンのデータ、反射率等の物理定数、光源の位置、方向等
の照明・撮像条件のデータ、膜厚等のプロセス条件のデ
ータをもとに合成し、この合成像の画素値を基準値とす
る。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。被検
査対象100は、例えば半導体ペレツト、ICウエハであ
り、表面にパターンが形成されている。ここでは被検査
対象100をペレツトと呼ぶ。ペレツト100の表面パターン
をTVカメラあるいは一次元センサよりなる撮像装置101
によつて撮像し、その映像信号130をアナログ・デイジ
タル変換部102によつてデイジタル化し、実画像メモリ1
03に格納する。実画像メモリ103は、画素値が多値のメ
モリであり、座標演算部105の指令信号131により指定番
地に対して、画素データを格納、読み出しができる。実
画像メモリ103の画素データ132は、層位置検出部104に
入力され、ペレツト表面に形成されている複数の層の位
置を検出する。各層の位置座標133は座標演算部105に入
力され、実画像メモリ103及び、画像合成格納部106に内
蔵されている合成画像メモリ408の読み出し用の番地制
御に用いる。
層位置検出部104では、入力された実画像に対し、二次
元の局部的な微分を行ない層の境界部を抽出し、その境
界部の座標を求める。なお、最上位にあるAl層の位置に
ついては、柏岡、嶋、宮武による特公昭59−23467に記
載されている位置検出法を用いて実現してもよい。
画像合成格納部106では、計算機107より供給される合成
用データ120をもとに、ペレツトの表面パターンを合成
し、合成画像をメモリに蓄積する。合成用データ120
は、マスクパターンの座標値を含むCADデータ、光源の
位置、方方向、大きさや撮像装置の位置や撮像倍率を含
む照明・撮像条件データ、層の膜厚や表面粗さを含むプ
ロセス条件データ、層が構成される部材の反射特性を含
む物理定数データの1つもしくは複数個より構成され、
これらのデータをもとに、ペレツトの基準となる表面画
像を合成する。プロセス条件のうち例えば、膜厚データ
で反射光のスペクトル特性を考慮した画像を合成でき
る。正規化部108では、実画像メモリ103の所定領域内の
画像データの頻度分布をもとに、合成画像データ122の
対応する所定領域内の画像データの値を変換する。これ
によつて画素値の水準を合致させる効果がある。濃度変
換した合成画素データが123である。
画像比較部109では、座標演算部105の指令により、合成
画像と実画像の間の位置ずれを修正した画素データ123,
124が入力され、画素同士の照合を行なう。照合結果125
は、判定部110に送出され、判定部110では所定領域ごと
に欠陥判定をおこなう。
第2図は、画像の合成方法を説明する図である。各層の
マスクパターンを200,201,202とするそれぞれ斜線で示
した領域204,205,206が内部に存在している。各層は、
例えばAl層、Si層、SiO2層等で構成され、それぞれの反
射特性が、予め計算機107によつて与えられる。また、
各層の膜厚によつて干渉状態が異なり層のスペクトル特
性が異なるが、この膜厚は、プロセス条件データとして
予め計算機107に与えられる。また、照明用光源の大き
さ、位置、投射方向の情報も加え、各層の重なり領域ご
とに、画素値を算出する。合成した画像を203に示す。
各層の重なり領域210,211,212,213,214はそれぞれ異な
る反射特性、スペクトル特性とそれらによる結果として
画素値をもつ。
第3図は、欠陥を検出する方法を説明する図である。被
検査対象表面の実画像300に、305で示すクラツク欠陥が
ある。この実画像300と、合成画像203との各画素ごとの
比較をおこなう。比較は、マスクパターン200,201,202
より生成した重なり領域を示すパターン301,302等ごと
におこなう。即ち、重なり領域パターン301は、マスク
パターン200と201より生成したものであるが、この重な
り領域306において、実画像300と合成画像203の画素デ
ータを比較し、308で示した欠陥を抽出する。また、重
なり領域パターン302は、マスクパターン200,201,202よ
り生成したもので、斜線で示した重なり領域307におい
て、同様に、実画像300と合成画像203の画素データを比
較する。抽出した欠陥を309に示す。パターン303,304
は、各重なり領域ごとの欠陥抽出結果を示す。なお、こ
の重なり領域パターンの種類は、用いるマスクパターン
の数をn層とすると、 であり、当該個数の重なり領域ごとに、欠陥の抽出をお
こなう。
これによつて、各領域ごとに個別の判定しきい値を設け
ることができ、例えばAl層を含む領域では、Si層と比べ
て表面粗さによるテクスチヤをもつているため実画像の
画素値の分散値が大きくなるが、それに対応した判定し
きい値を設けるため、高い信頼度で欠陥を抽出できる。
なお、この個別の判定しきい値は、計算機107からの指
示134によつて設定する。
第4図は、画像合成格納部106の構成を示す図である。
計算機107から送出された合成用データ120は、各データ
テーブル400,401,402,403に格納される。データテーブ
ル400には、マスクパターンの各長方形領域の始点,終
点座標及びその個数が格納される。また、データテーブ
ル401には層の膜厚、表面粗さデータが格納される。さ
らに、光源の位置、大きさ、投射方向、撮像レンズの位
置、方向等の照明・撮像条件データがデータテーブル40
2に格納される。Al層、Si層等層を形成する部材の反射
特性が、物理定数データデーブル403に格納される。
重なり領域発生部405では、マスクパターンデータテー
ブル400プロセス条件データ401、照明撮像条件データ40
2の内容をもとに、個々の重なり領域を発生する。発生
する重なり領域の位置は、検出した層位置座標121をも
とに、補正する。404は、座標演算部105より送出された
層位置座標121を格納する。画素値生成部406では、これ
らデータテーブルをもとに、各画素の値409を算出す
る。算出した画素値409は、アドレス制御部407の指令に
従つて、合成画像メモリ408に格納される。
第5図は、画像比較部109の構成を示す図である。実画
像の画素データ124と、実画像と所定領域内の濃淡値の
水準を一致させるよう画素変換された合成画像の画素デ
ータ123は、減算回路500で、減算されたその絶対値504
を絶対値回路501で求める。この差の絶対値504を加算回
路502及び加算値レジスタ503によつて累算し、該累算値
125を判定部110に送出する。ここで、加算は、通常2×
2画素又は3×3が素行なえばよく、これによつて、実
画像のサンプリング誤差、位置ずれ誤差の影響を少なく
する効果がある。なお、これらの誤差の影響を考慮する
必要がない場合は、絶対値504をそのまま、判定部110に
送出してもよい。
第6図は、本方法の手順を示す図である。ステツプ600
では、計算機107より、CADデータ、プロセス条件デー
タ、照明・撮像条件データ、物理定数データを入力す
る。さらに、ステツプ601では、表面に形成されている
各層の位置をペレツトの実画像より検出する。ステツプ
602では、ステツプ600で入力した各種合成用データ及び
ステツプ601で求めた層の位置データをもとに、ペレツ
トの表面画像を合成する。ステツプ603では、例えば重
なり領域306で示した領域を生成し、ステツプ604では、
各領域ごとに領域内の合成画像を読み出す。また、ステ
ツプ605では該領域内の実画像を読み出し、この実画像
データをもとに、ステツプ606で合成画像データのレベ
ルを一致させる。次いで、ステツプ607で合成画像デー
タと実画像データとの照合をおこなう。ステツプ608で
は、比較結果が所定値より大きいかどうかを判定し、も
し大きければステツプ611で不良と判定する。一方、上
記比較結果が所定値より大きくなければ、すべての重な
り領域について処理が終了したかをステツプ609で判定
し、まだ未処理の領域があればステツプ603に移る。す
べての領域を尽しておけば、ステツプ610で良品と判定
する。
本実施例では、ステツプ602で示したペレツトの画像を
合成する手順を、各ペレツトごとに実行している。ペレ
ツトが同一のウエハから製造されたものであれば、本ス
テツプ602を検査の始動時に1回実行しておくだけでよ
い。
本実施例では、実画像及び合成画像は、それぞれ、実画
像メモリ103及び合成画像メモリ408に格納・蓄積される
方法をとつたが、必らずしもこれら画像メモリに格納す
ることに限定する必要はなく、例えば撮像装置101に走
査に同期して、実画像データを取り出すとともに、対応
する基準の画像データも該走査に同期して合成し、順次
これら2つの画像データを比較する走査同期による検査
方法でもよい。この場合は、実画像メモリ及び合成画像
メモリは具備しなくてもよい。
また、実画像メモリ103及び合成画像メモリ408は、波長
の異なる画像、例えばR,G,B,3色のカラー画像を格納ま
たは合成することができ、画像比較部109では、各色に
対応した濃淡値を比較することもできる。
また重なり領域発生部405では、プロセス条件データと
して、パターンのエツチングの進行程度データを用い、
拡大あるいは縮小した該重なり領域を発生させることも
できる。さらに、各層の境界は段差部となつており、こ
の境界のパターンを重なり領域発生部405で発生するこ
ともできる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、高精度でかつ信頼性の高い表面外観検
査を自動的にできるので、不良品の見逃しを低減する効
果がある。また、設計データあるいはプロセス条件デー
タに従つて対象物が製造されているかを自動的に判定す
ることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の全体構成の概略図、第2図は本発明
の画像合成の説明図、第3図は本発明の欠陥検出方法の
説明図、第4図は本発明の画像合成格納部の構成図、第
5図は本発明の画像比較部の構成図、第6図は本発明の
外観検査の手順を示す図である。 1……被検査対象物、101……撮像装置、102……アナロ
グ・デイジタル変換部、103……実画像メモリ、104……
層位置検出部、106……画像合成格納部、107……計算
機、109……画像比較部、200……マスクパターン、203
……合成画像、300……実画像、305……欠陥、408……
合成画像メモリ、306……重ね領域。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】層状に重畳された複数のパターンにより形
    成された被検査対象表面を撮像して得られた映像信号を
    もとに被検査対象表面の欠陥を検出する表面パターン検
    査方法において、 少なくとも上記被検査対象の設計データを含む合成用デ
    ータに基づいて上記被検査対象の上記複数のパターンの
    重なり領域ごとに画素値を算出して、上記被検査対象表
    面の合成濃淡画像を合成し、 上記被検査対象表面の映像信号より得られた実濃淡画像
    の画素値と上記合成濃淡画像の画素値とを比較して、上
    記比較の結果により欠陥を検出することを特徴とする表
    面パターン検査方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項記載の表面パターン
    検査方法において、 上記合成用データとして、上記被検査対象表面を撮像す
    るにあたっての照明および撮像条件を示すデータ、上記
    被検査対象の製造プロセス管理データ、及び上記被検査
    対象の上記複数のパターンの各パターンを構成する部材
    の物理定数データのうち少なくとも1つを含むことを特
    徴とする表面パターン検査方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項記載の表面パターン
    検査方法において、 上記実濃淡画像の画素値と上記合成濃淡画像の画素値と
    を比較するときに、上記合成濃淡画像の画素値の水準が
    上記実濃淡画像の画素値の水準と一致するように濃度変
    換することを特徴とする表面パターン検査方法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項記載の表面パターン
    検査方法において、 上記複数のパターンの上記重なり領域ごとに欠陥判定の
    ための閾値を設定し、 上記重なり領域ごとに、上記実濃淡画像の画素値と上記
    濃度変換した合成濃淡画像の画素値とを比較し、該当す
    る閾値に基づいて欠陥を検出することを特徴とする表面
    パターン検査方法。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項記載の表面パターン
    検査方法において、 上記実濃淡画像および上記合成濃淡画像は濃淡カラー画
    像であることを特徴とする表面パターン検査方法。
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