JPH10253544A - 外観検査方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】試料上の異なる個所の同一形状のパターンを撮
像して得た２つの画像間には、試料表面又は撮像の条件
等によって、明るさや画像の歪みなどに相違が発生す
る。このような相違のある２つの画像を用いてパターン
の欠陥を誤検出することなく正しく検出するには、これ
ら明るさや画像の歪みなどの影響を受けずにパターンの
欠陥を検出するための画像処理を行わなければならな
い。 【解決手段】比較すべき２枚の検出画像に含まれる本来
同一であるべきパターンの濃淡値を補正し欠陥のない部
分に濃淡差があっても該濃淡差を正常部と認識できる程
度に小さくする濃淡補正を行う。また、非定常な歪みに
より生ずる画像間の位置ずれを補正し、２枚の画像の位
置合わせを行う。また、前記濃淡補正は補正量の限度を
予め与えておき、該限度値を越える補正は行わないこと
を特徴とする。このような補正を行うことにより、欠陥
による大きな明るさの違いを見逃すことなく、良品とし
て許容されるべき明るさの違いを誤検出することを防ぐ
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は対象物の二次元画像
を検出し、検出した画像を処理することにより対象物に
含まれる欠陥を検出する装置に関するもので、特に半導
体ウェーハのような微細なパターンを有する対象物を高
精度に検査するのに好適な外観検査方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体ウェーハを外観検査する方
法としては、相異なる２つのチップの本来同一であるべ
き部分の二次元画像を光学的な手段により撮像し、得ら
れた２枚の検出画像を比較し異なる部分を欠陥として検
出する方法が一般的であり、多くは比較画像間の単純な
差画像を演算し、差の値の大きな部分を欠陥とするもの
である。

【０００３】単純な差画像によらない方式としては、例
えば"Automated visual inspectionof LSI wafer patte
rns using a derivative-polarity comparison algorit
hm",SPIE Vol.1567 Applications of Digital Image Pr
ocessing XIV,pp.100-109(1991)に記載されているよう
な方式がある。この方式では、光学的に検出した比較す
べき２枚の濃淡画像をそれぞれ微分し、微分値の極性
（濃淡の勾配がどちらを向いているか）のみを抽出し、
これを比較することで２枚の画像の正常部分で生じる明
るさの差を許容し、微小な形状欠陥のみの検出を可能に
している。

【０００４】また、他の比較方式としては"局所摂動パ
ターンマッチング法によるLSIウェーハパターンの精密
外観検査",電子情報通信学会論文誌Vol.J72-D-2 No.12,
pp.2041-2050(1989)に示されているような方式もある。
この方式では光学的に検出した２枚の画像間の、１画素
以下の位置ずれを許容すると共に、ある一定レベルまで
の明るさの違いについても許容できるようになってお
り、正常部分で生じる明るさの差を誤検出することなく
微小な形状欠陥の検出を可能にしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術の光学式
検査方式を用いて、微細構造を持つ半導体ウェーハの製
造過程におけるパターンの欠陥を検査した場合、半導体
ウェーハに形成される配線パターンの微細化により、た
とえば、微小導通孔の非開口不良や、線状で短辺の幅が
光学系の分解能以下となるエッチング残りなどは検出で
きない問題があった。一方、電子線を利用した検査方式
においては上述した光学的には検出困難な微細構造を持
つ半導体ウェーハの製造過程における回路パターンの欠
陥が検査可能である。

【０００６】しかし、例えば電子線を照射して対象物か
らの二次電子を用いて回路パターンを検出する場合、二
次電子の放出効率は対象物の材質だけでなくその膜厚や
電子線の加速電圧、対象物周辺の電位分布などによって
決定されるため、同じ材質の部分が必ずしも同一の明る
さで検出されるとは限らない。素子の動作上は問題がな
く良品として許容されるべき程度の膜厚の違いが、大き
な濃淡差として検出される場合もある。また、比較すべ
き一方の領域を検出する際に対象物に蓄えられた電荷
（いわゆるチャージアップ）が、他方の領域を検出しよ
うとする際にその周辺に電位分布を形成するために、検
出される明るさが異なってしまう場合もある。

【０００７】このように、電子線を用いて対象物の画像
を検出する場合には、本来同一の明るさで検出できると
期待されるパターンが、大きく異なった明るさで検出さ
れてしまい、従来の単純な濃淡比較検査方式を用いる
と、その明るさの違いが欠陥として検出されてしまうと
いう問題があった。また、前記した濃淡画像の微分極性
を用いた比較方式ではノイズの少ない画像に対しては良
好な結果が得られるが、電子線を用いて高速に画像を検
出するようなシステムでは非常にノイズの多い画像を対
象にする必要があり、ノイズの影響を受けやすい微分方
式を適用することは困難であった。さらに、前記した局
所摂動パターンマッチングによる方法では、比較画像間
の明るさの差を無条件にある一定レベルまで許容するも
のであり、欠陥部分の明るさの差が正常部分の明るさの
差よりも小さいような場合には誤検出することなく欠陥
のみを検出することは不可能であった。

【０００８】また、電子線を照射して対象物からの二次
電子を用いて回路パターンを検出する場合、電子線は検
出対象の導電性に影響されることは前述したが、これは
検出画像の明るさを相違せしめるのみならず、電子線の
照射位置にも電磁界効果によって影響を与え、検出画像
上の歪みとなって現れる。この歪みによる位置づれ量は
対象の導電性に依存するが、この導電性は対象の材質、
材料の分布、材料の厚さに依存するため、前記位置ずれ
量は一定ではなく非定常に変化する。

【０００９】また、電子線式においては対象試料を搭載
するステージが真空中を走行するため機械的な摩擦の低
減に限界があり、走行中のステージの摩擦による振動
も、検出画像の歪みの原因となる。

【００１０】以上述べた原因に起因するずれ量は、プロ
セス起因による配線パターンの微妙な変動よりも大きい
ため、この微妙な変動を前提とした微分極性を用いた比
較方式や、局所摂動パターンマッチングによる方法を直
接用いることは困難である。以上、電子線を照射して対
象物からの二次電子を用いて回路パターンを検出する場
合について述べたが、光学式においてもＣＭＰの製造プ
ロセスへの導入、ウェーハの大型化によって同様の問題
が生じる。

【００１１】ＣＭＰとは半導体の製造プロセスにおい
て、積層される各層をその積層時点において研磨し上面
を平坦化し、配線構造の凹凸、うねりを抑え高度な配線
構造を実現しようとするものである。検査時点で最上面
の層は研磨により平坦化されているため、その厚さは場
所によって異なる。これは光学的に見たとき場所によっ
て干渉条件が異なることを意味し、光学的観察像上では
多様な色となり、白黒濃淡画像で検出した場合は明るさ
の変化となる。

【００１２】一方、ウェーハの大型化によりウェーハ全
面に渡る均質な配線パターンの形成はますます困難にな
ってきており、比較検査の場合、比較する各々のパター
が遠くになればなるほど、パターンの差異は大きくなる
ことが考えられ、微妙な変動を前提とした微分極性を用
いた比較方式や、局所摂動パターンマッチングによる方
法を直接用いることは困難である。

【００１３】本発明の目的は、比較対象となる２枚の画
像に存在する非定常な位置ずれを補正し、また正常部分
として認識すべき部分で生じる明るさの違いを補正する
ことにより、誤検出を生じることなく微細な欠陥を信頼
性高く検出できる外観検査方法及び装置を提供すること
にある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記問題を解決するた
め、本発明では比較すべき２枚の検出画像に含まれる本
来同一であるべきパターンの濃淡値を補正し欠陥のない
部分に濃淡差があっても該濃淡差を正常部と認識できる
程度に小さくする濃淡補正を行う。特に、該濃淡補正
は、比較すべき検出画像の対応する各領域の明るさが概
略等しくなるように補正することを特徴とする。

【００１５】また、該濃淡補正は補正量の限度を予め与
えておき、該限度値を越える補正は行わないことを特徴
とする。このような補正を行うことにより、良品として
許容されるべき程度の膜厚の違いによる検出画像の明る
さの違いを欠陥と誤認識することを防ぐことができる。
また、微小穴の底に薄く存在するエッチング残りなどに
よる大きな明るさの違いを、濃淡補正により見逃してし
まう危険性を回避することができる。

【００１６】具体的な濃淡補正方法としては、一方の画
像の濃淡値を線形変換し、他方の画像との各画素毎の差
分の二乗の総和が最小となるように前記線形変換の係数
を決定することによって行う方法や、一方の画像の濃淡
値のヒストグラムから複数のピーク位置を演算し、該ピ
ーク位置が同様にして演算した他方の画像の濃淡値のヒ
ストグラムのピーク位置と一致するように一方の画像の
濃淡値を変更することによって行う方法や、一方の画像
の濃淡値のヒストグラムが他方の画像の濃淡値のヒスト
グラムの形状と一致するように一方の画像の濃淡値を変
更することによって行う方法などがある。

【００１７】即ち、本発明では、外観検査方法を、本来
同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物の
２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一となる
べきパターンを含む２つの画像を得、この得た２つの画
像のうちの少なくとも一方の画像の濃淡を補正し、この
濃淡を補正した２つの画像を比較してお互いに異なる部
分を欠陥として検出するようにした。

【００１８】また、本発明では、外観検査方法を、本来
同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物の
２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一となる
べきパターンを含む２つの画像を得、この得た２つの画
像の互いの歪みを補正し、この像の歪みを補正した２つ
の画像を比較してお互いに異なる部分を欠陥として検出
するようにした。

【００１９】更に、本発明では、外観検査方法を、本来
同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物の
２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一となる
べきパターンを含む２つの画像を得る工程と、この得た
２つの画像のうちの少なくとも一方の画像の濃淡を補正
する工程と、得た２つの画像の歪みを補正する工程と、
得た２つの画像の本来同一となるべきパターンの像を画
像の画素寸法以下の精度で位置合せを行う工程と、この
画像の画素寸法以下の精度で位置合せを行う工程により
本来同一となるべきパターンの像を画像の画素寸法以下
の精度で位置合せを行った２つの画像を比較してお互い
に異なる部分を欠陥として検出する工程とを行うように
した。

【００２０】また、本発明では、外観検査装置を、本来
同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物の
２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一となる
べきパターンを含む２つの２次元画像を得る撮像手段
と、この撮像手段で撮像した本来同一であるべきパター
ンの画像の濃淡値を比較して２つの２次元画像の内の少
なくとも何れか一方の画像の濃淡値を補正する濃淡値補
正手段と、撮像手段で撮像して得られた２つの２次元画
像上で本来同一となるべきパターンの像の位置合せを行
う位置合せ手段と、濃淡値補正手段で濃淡値が補正され
位置合せ手段で位置合せを行った２つの２次元画像を比
較してお互いに異なる部分を欠陥として検出する欠陥検
出手段と、この欠陥検出手段で検出した欠陥に関する情
報を出力する出力手段とを備えて構成した。

【００２１】また、本発明では、外観検査装置を、本来
同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物の
２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一となる
べきパターンを含む２つの２次元画像を得る撮像手段
と、この撮像手段で撮像した本来同一であるべきパター
ンの２つの２次元画像間の歪みを検出して２つの２次元
画像の内の少なくとも何れか一方の画像の歪みを補正す
る歪み補正手段と、撮像手段で撮像して得られた２つの
２次元画像上で本来同一となるべきパターンの像の位置
合せを行う位置合せ手段と、歪み補正手段で歪みが補正
され位置合せ手段で位置合せを行った２つの２次元画像
を比較してお互いに異なる部分を欠陥として検出する欠
陥検出手段と、この欠陥検出手段で検出した欠陥に関す
る情報を出力する出力手段とを備えて構成した。

【００２２】更に、本願発明では、外観検査装置を、本
来同一となるべきパターンを複数形成した被検査対象物
の２つの個所を撮像してこの２つの個所の本来同一とな
るべきパターンを含む２つの２次元画像を得る撮像手段
と、この撮像手段で撮像した本来同一であるべきパター
ンの画像の濃淡値を比較して２つの２次元画像の内の少
なくとも何れか一方の画像の濃淡値を補正する濃淡値補
正手段と、撮像手段で撮像した本来同一であるべきパタ
ーンの２つの２次元画像間の歪みを検出して２つの２次
元画像の内の少なくとも何れか一方の画像の歪みを補正
する歪み補正手段と、撮像手段で撮像した２つの２次元
画像上で本来同一となるべきパターンの像の位置合せを
行う位置合せ手段と、この位置合せ手段で位置合せを行
った２つの２次元画像を比較してお互いに異なる部分を
欠陥として検出する欠陥検出手段と、この欠陥検出手段
で検出した欠陥に関する情報を出力する出力手段とを備
えて構成した。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を電子線を
用いた検査装置を例に図面を参照しながら説明する。図
１は検査対象物である半導体ウェーハを電子的に走査し
検査する検出系を模式的に表した図である。電子光学系
は電子銃１、電子線引き出し電極２、コンデンサレンズ
３、ブランキング用偏向器４、走査偏向器５、絞り６、
対物レンズ７により構成されている。照射される電子線
は８で示される。試料室は、Ｘ−Ｙステージ９、回転ス
テージ１０より構成されており、また二次電子検出器１
１が対物レンズ７の上方にあり、二次電子検出器の出力
信号はプリアンプ１２で増幅されＡＤ変換器１３により
デジタルデータとなる。デジタルデータは画像記憶部１
４a、１４bに記憶され、ライン３０‘、３０”を介して
画像処理・欠陥判定部２０に入力して処理される。処理
した結果、即ち欠陥に関する情報はライン３５を介して
デイスプレイ３５’や外部装置との通信ポート３５“等
へ出力される。

【００２４】１６はＸ−Ｙステージ９上にローディング
された被検査半導体ウェーハである。コンピュータ１８
は、バスライン１９を介して走査偏向器５、Ｘ−Ｙステ
ージ９、回転ステージ１０、画像記憶部１４ａ、１４ｂ
及び画像処理・欠陥判定部２０等と接続しており、これ
らの各ユニットとの又は各ユニット間の信号やデータの
授受を制御する。

【００２５】検査時には、被検査半導体ウェーハ１６を
搭載したＸ−Ｙステージ９は、Ｘ方向に連続して一定速
度で移動する。この間電子線８は、走査偏向器５にてＹ
方向に直線に走査される。これにより、予め設定した被
検査半導体ウェーハ１６の一部あるいは全部の回路パタ
ーンに電子線を照射し、検査領域の大きさ・形状に適し
た画像形成が可能になる。

【００２６】電子線８を被検査半導体ウェーハ１６に照
射している間、発生した二次電子は検出器１１にて電気
信号として検出される。検出された電気信号はＡＤ変換
器１３にて変換されることによりデジタル化される。そ
して、所望の画素サイズに対応した時間毎に、その明る
さの情報を濃淡階調値として、記憶部１４aまたは１４
ｂに格納する。これを繰り返し、電子線照射位置と二次
電子捕獲量の対応をとることにより、被検査半導体ウェ
ーハ１６の二次元の二次電子画像を記憶する。検出信号
を検出直後にデジタル化してから伝送することにより高
速、高Ｓ／Ｎで柔軟な画像処理が施せる。

【００２７】上記方法にて形成・伝送された二次電子画
像は、複数の記憶部１４a、１４bに記憶される。チップ
間で比較検査をする場合、チップＡの該検査領域につい
ての二次電子画像をまず記憶部１４ａに格納する。次に
隣接するあるいは前記チップＡとは異なるチップＢの同
一箇所、同一回路パターンを記憶部１４ｂに記憶しなが
ら同時に記憶部１４ａの画像と比較する。さらに、次の
チップＣの二次電子画像は記憶部１４ａに上書き記憶さ
れ、記憶しながら同時に記憶部１４ｂのチップＢの画像
と比較する。これを繰り返し、すべての検査チップ・検
査領域について記憶・比較し相違部を欠陥として検出す
る。

【００２８】検出した結果は、欠陥の画像又は欠陥の位
置座標としてデイスプレイ３５’の画面上に表示される
と共に、欠陥に関する情報として、通信ポート３５”か
ら外部のデータ処理装置又は記憶装置（図示せず）へ出
力される。

【００２９】この方法以外に、予め標準となる半導体ウ
ェーハ１６の回路パターンの該検査領域の二次電子画像
を記憶部１４ａに記憶させる方法も可能である。予め良
品の半導体ウェーハ１６’について検査領域等を設定し
た後検査を実行し、所望の領域の二次電子画像を取り込
み、記憶部１４ａに記憶する。次に、被検査半導体ウェ
ーハ１６を検査装置にロードし、同様の方法で検査し、
その二次電子画像を記憶部１４ｂに取り込み、これと先
に述べた記憶部１４ａに記憶された良品半導体ウェーハ
１６’の二次電子画像と位置合わせ・各種画像処理・比
較を行うことにより、欠陥のみを検出する方法も考えら
れる。

【００３０】本発明の一実施例における画像処理・欠陥
判定部２０の概略構成を図１６に示す。画像記憶部１４
ａ、１４ｂからの画像f(x,y) とg(x,y) は、先ず濃淡補
正回路２２に入力される。この濃淡補正回路２２では、
本来同一であるべきパターンの濃淡値を補正し、欠陥の
ない部分に濃淡差（例えば、ＳＥＭで試料表面の絶縁膜
に電子ビームを照射したとき、試料表面が部分的に帯電
することにより発生する２次電子像の濃淡差、また、試
料を光学的に検出する場合には、試料表面の光学的に透
明な膜の膜厚の差によって生ずる検出画像の濃淡差）が
あっても、この濃淡差を正常部と認識できる程度に小さ
くする濃淡補正が行われる。この濃淡補正が行われた画
像は、濃淡比較回路２５に送られて欠陥が検出され、検
出した結果がデイスプレイ３５’の画面上に欠陥の画像
または欠陥の位置座標として表示される。また、濃淡比
較回路２５からの出力は、通信ポート３５”から図示し
ない外部の記憶装置やデータ処理装置へ、通信回線（図
示せず）を介して送られる。

【００３１】図２は、本発明の一実施例における画像処
理・欠陥判定部２０のブロック図である。画像記憶部１
４a及び１４bからの画像f(x,y)及びg(x,y)はまず概略位
置合わせ回路２１に入力される。概略位置合わせされた
画像は濃淡補正回路２２で、本来同一であるべきパター
ンの濃淡値を補正し欠陥のない部分に濃淡差があっても
該濃淡差を正常部と認識できる程度に小さくする濃淡補
正が行われる。次に非定常な画像歪みによる影響を除去
するために歪み補正回路２３で位置ずれ補正を行い、画
像歪みが欠陥として検出されないようにする。

【００３２】歪み補正処理を施された２枚の画像は精密
位置合わせ回路２４により、さらに精度の高い位置合わ
せが行われる。このようにして濃淡補正、歪み補正、及
び位置合わせの済んだ画像について濃淡比較回路２５で
比較処理を行い欠陥を検出する。以下、図２に示した各
処理ブロックで実行される処理過程について詳述する。

【００３３】まず概略位置合せ過程について説明する。
電子線を用いた画像検出系は通常真空チャンバ内に設置
されるため、被検査ウェーハを載置するステージも真空
内に設置される。このため、大気中に比べるとステージ
の走行精度は悪く、比較すべき画像間にはステージ座標
に対する歪みが含まれることになる。そこで、２枚の画
像の検出に同期してステージ座標を予め記憶しておき、
概略位置合わせ回路２１ではこのステージ座標を用いる
ことで前記歪みによる画像間の位置ずれを補正する。

【００３４】次に、濃淡補正について詳述する。図３
（ａ）は比較すべき２枚の濃淡画像f(x,y)及びg(x,y)を
表しており、同図（ｂ）はそれぞれの画像の濃淡値のヒ
ストグラムを表している。パターン１０２と２０２及び
１０１と２０１はそれぞれ同一の材質で形成されており
本来同一の明るさで検出されるべきものである。しか
し、わずかな膜厚の違いやチャージアップの影響などに
より図３に示すように対応する領域の明るさが異なって
検出される場合がある。この場合、２枚の画像の差は小
さな値とならず、正常な部分を欠陥と誤認識してしまう
ことになる。

【００３５】濃淡補正の最も単純な実施例は線形変換に
よるものである。比較すべき一方の画像に対し、次式に
示す最小２乗法により線形変換の係数を決定することが
できる。

【００３６】 e = Σ<|f(x,y)-{a*g(x,y)+b}|*|f(x,y)-{a*g(x,y)+b}|> (１） de/da = 0 , de/db = 0 (２) 但し式（１）のΣはx,yに関するものである。式（１）
（２）により、線形変換を施した一方の画像と他方の画
像の画素ごとの差の２乗和が最小となるように変換係数
を求める。本実施例では図３の例に示すように、画像に
含まれるパターンが２種類だけの場合に、対応する領域
の明るさを概略一致させることができ、差分演算により
正常部分を欠陥と誤認識する確率を低くすることができ
る。

【００３７】画像に含まれるパターンが３種類以上であ
りかつそれぞれのパターンの明るさが複雑に異なる場合
には単純な線形変換で濃淡補正を行うことはできない。
図４は本発明による濃淡補正の他の実施例として、画像
のヒストグラムを用いて濃淡変換を行う方法を示したも
のである。図４では図３で示したのと同じく２種類のパ
ターンの場合を示しているが、３種類以上のパターンの
場合でも同様に適用できる方法である。図４（ａ）はf
(x,y)のヒストグラムであり、同図（ｂ）はg(x,y)のヒ
ストグラムを表している。今f(x,y)に含まれる２種類の
パターンはｂ及びｄの明るさでそれぞれピークを有して
おり、g(x,y)内で対応するピークはａ及びｃの２点であ
る。これら２つのヒストグラムのピークが一致するよう
にg(x,y)に対しヒストグラム変換を行う。

【００３８】すなわち、同図（ｃ）に示すように０から
ａの範囲の明るさを０からｂの範囲に変換し、ａからｃ
の範囲の明るさをｂからｄの範囲に変換し、ｃ以上の明
るさの範囲をｄ以上の明るさの範囲に変換する折れ線近
似による濃淡変換を行う。こうすることにより、図４
（ｂ）の一点鎖線で示すように濃淡変換後のg(x,y)のヒ
ストグラムとf(x,y)のヒストグラムは良く一致し、差分
演算により正常部分を欠陥と誤認識する確率は非常に低
くなる。

【００３９】図５は本発明による濃淡補正のさらに他の
実施例を示している。 g(x,y) のヒストグラムG(b)をあ
る値bgまで明るさの小さい方から積分する。次にf(x,y)
のヒストグラムF(b)を同様に明るさの小さい方からbf
まで積分し、両者の積分値が等しくなるようにbfを決定
する。この時、g(x,y)に含まれる濃淡値bgの画素の値を
bfに変換する。bgを０から最大値まで変化させながら上
記濃淡変換を繰り返し、画像全体の濃淡補正を行う。上
述した変換方式を次式に示す。

【００４０】

【数１】

【００４１】本変換により、濃淡変換後のg(x,y)のヒス
トグラムとf(x,y)のヒストグラムはほぼ一致し、差分演
算により正常部分を欠陥と誤認識する確率は前記実施例
よりもさらに低くなる。

【００４２】以上述べた方法は全て、一方を他方の画像
の濃淡分布に一致させるように明るさ変換を行ったが、
予め画像内にあるパターンあるいは領域の数、及びその
面積が分かっているのならば、これをもとにヒストグラ
ムのモデルを用意し二枚の画像を上述した方法の一つに
よって、このモデルにあわせ込むことによっても濃淡補
正は実施可能である。

【００４３】以上述べたように、比較すべき画像間で濃
淡補正を行うことにより、正常部分で生じる濃淡差を許
容し、欠陥のみを正しく検出できるようになる。特に、
明るさの違いだけでなく形状の違いを伴う欠陥について
は、補正量よりも小さな濃淡変化しか持たない欠陥であ
っても正しく検出することができる。しかし、上記した
方法では形状の差を伴わない欠陥については検出すべき
欠陥による濃淡差までも補正してしまい、欠陥を良品と
して見逃してしまう場合も考えられる。

【００４４】図６（ａ）は正常な微小穴パターンと穴底
にレジスト等の残渣が存在している欠陥パターンであ
り、（ｂ）はそれぞれのヒストグラムである。パターン
３０１と３０２は同一の明るさｃで検出されているが、
パターン３０３は明るさａ、パターン３０４は明るさｂ
で検出されている。この明るさの違いは穴底の残渣の有
無によるもので本来欠陥として検出すべきものである。
しかし、上述した濃淡補正によりパターン３０３の明る
さａをパターン３０４の明るさｂに一致させてしまう
と、この欠陥を見逃してしまうことになる。

【００４５】そこで、濃淡補正の限度量３０を予め与え
ておき、その限度量を越える補正は行わないようにす
る。これにより、正常部分の明るさの違いを許容しつ
つ、微小穴の底に薄く存在するエッチング残りなどのよ
うな、明るさの差でしか検出できない欠陥を見逃すこと
なく正しく検出することができる。図６（ｂ）に一点鎖
線で示したヒストグラムは補正限度量をＬとしてg(x,y)
を補正したもので、明るさの差ｂ−ａが限度量Ｌを越え
ている場合を示している。このため、濃淡補正後であっ
ても微小穴底に存在するエッチング残渣を明るさの差と
して検出することができる。

【００４６】電子線を用いた画像検出では電子線と被検
査対象物との相対速度により、対象物内に渦電流が生
じ、この渦電流により生じる電界の影響で検出画像がわ
ずかに位置ずれを生じる。相対速度が一定である場合に
は位置ずれ量も一定であるため、画像に歪みは生じない
が、ステージの走行精度の影響で相対速度が変動する場
合には位置ずれ量も変動し、これは画像の歪みとして検
出される。

【００４７】一方光学式検査においても、ウェーハの大
型化によりウェーハ全面に渡る均質な配線パターンの形
成はますます困難になってきていることから、ウェーハ
上の位置の違いによるプロセス条件の違いにより、比較
するパターンの差異が変化することが考えられる。これ
は相比較するパターンの位置ずれが場所に依存して変わ
ることを意味し、結果として２画像間の非定常な歪みの
ように観察されるものである。

【００４８】これらの理由により、精密な位置合わせを
行っても合わせきれない微小な画像歪みが画像中に存在
する。この影響を除去するために歪み補正回路２３は、
画像歪みが問題とならない程度の微小領域において位置
合わせを行い、画像歪みが欠陥として検出されないよう
にするものである。

【００４９】以下、空間的な歪みにより存在する２枚の
画像間の位置ずれを補正する歪み補正過程について３通
りの方法を説明する。

【００５０】まず、第１の方法である分割方式による歪
み補正処理について述べる。検出された画像が歪みを有
する時、最も単純には、図７のように、画像を歪みが問
題とならないサイズに分割し、分割単位ごとに位置合せ
をした後に比較を行えばよい。この際、予測される位置
ずれがx方向に±u、y方向に±vであるならば、各分割単
位は、位置合せをするために、x方向には±uの、y方向
には±vの探索が必要である。あるいは、最初から最小
サイズにまで分割するのではなく、始めは粗く分割して
粗い位置合せを行った後、それをさらに分割して、より
精密な位置合せを行うという、段階的に位置合せする方
法も考えられる。

【００５１】図８では、まず、最小分割単位の１６倍面
積をもつ分割単位（大分割単位）で位置合せをした後、
それぞれを４分割した分割単位（中分割単位）で位置合
せを行い、最後に、それを４分割して（小分割単位）位
置合せする様子を示している。段階的に分割していく方
法だと、前段階までに粗い位置合せがなされているた
め、各段階での位置合せの探索範囲は狭くてすむように
なる。一方、先に示した最初から最小サイズにまで分割
する方法では、必然的に探索範囲が広くなるため、対象
物のパターンピッチが探索範囲よりも小さいと、一つず
れたパターンに位置合せしてしまう可能性もある。すな
わち、段階的に位置合せした方が、正確な位置合せが可
能となる。

【００５２】続いて、第２の方法である伝播方式による
歪み補正処理について述べる。第１の方法では、各分割
単位は、それぞれ独立に位置合せを行うが、周辺の分割
単位の位置ずれ量を参照して、位置合せを行うことも可
能である。そもそも画像の歪みは連続的であるから、周
辺の分割単位の位置ずれ量とかけ離れた位置ずれ量を持
つことはあり得ない。従って、始めに、特定の分割単位
で位置ずれ量を求めれば、その周囲の分割単位では、前
記の位置ずれ量を中心として、わずかな探索を行えば済
むはずである。

【００５３】図９は、ステージの走査によって、一定幅
の画像が連続的に入力される場合である。

【００５４】11〜1n、21〜2n、31〜3nは、図７における
分割単位に相当する。11〜1nがパターンを有する領域の
はじの部分の検出画像であるが、最初に11〜1nの位置ず
れ量を求めておけば、21〜2nは、11〜1nの位置ずれ量を
中心に、わずかな範囲を探索すれば、位置ずれ量は求ま
る。そして、31〜3nは、21〜2nの位置ずれ量を中心に探
索するというようにする。

【００５５】本方式によれば、各走査の始めだけ広い範
囲の探索を行えばよいので、例えば、最初の探索はソフ
トウェアで行い、その間、次々と入力されるデータを、
ソフトウェアの演算時間分遅延させるようにすれば、位
置ずれ検出部のハードウェア規模を小さくすることが可
能となる。

【００５６】最後に、第３の方法である補間方式による
歪み補正処理について述べる。前記第１の方法では、よ
り正確な位置合せをするために、段階的に位置合せする
方法を述べた。ここで述べる、第３の方法では、段階的
に求める代わりに、正しい位置合せが可能な分割単位に
おける位置ずれ検出結果を補間して、正しい位置合せが
求まらない分割単位の位置ずれ量とする。図１０におい
て、○は位置ずれ量が定まった分割単位であり、×は定
まらない領域である。○における位置ずれ量を補間し
て、×の位置ずれ量とするわけである。位置ずれ量が定
まる、定まらないは、例えば、検査画像に対して参照画
像を１画素ずつシフトさせ、その時々にマッチング度を
求め、マッチング度が高くなるシフト量が単一に定まる
か否かで判断する。補間方法としては、直線（あるいは
平面）補間、スプライン曲線（あるいは曲面）補間など
を用いる。

【００５７】次に精密位置合わせ過程について説明す
る。まず両画像の相対的な画素以下の位置ずれ量を算出
する。その後に、精密位置合わせを実現する方法として
は、各画像を相対的にシフトして重ね合わせることによ
り行う方法と、位置ずれ量をもとに各画像の濃淡値を補
正することにより行う方法との２通りある。

【００５８】まず両画像の相対的な画素以下の位置ずれ
量を算出する方法について具体的に説明する。

【００５９】いま画素単位に位置合わせされた画像をf
1、g1とし、この２枚の画像の画素以下の位置ずれ量
（位置ずれ量は0〜1の実数となる）を算出することを考
える。２枚の画像の位置整合度の測度としては、次式に
示すような選択肢が考えられる。

【００６０】 max|f0-g0|, ΣΣ|f0-g0|, ΣΣ(f0-g0)2 （４） ここでは、三番目に記した「差の２乗和」を採用した例
を示す。

【００６１】f1とg1の中間位置を位置ずれ量0とし、f1
はｘ方向に-dx、ｙ方向に-dy 、g1はｘ方向に+dx、 ｙ
方向に+dyだけずれていると考える。つまり、f1とg1の
ずれ量は、ｘ方向が2* dx 、ｙ方向が2* dyと考える。d
x、dyは非整数のため、dx、dyだけずらすには、画素と
画素の間の値を定義する必要がある。 f1をｘ方向にd
x、ｙ方向にdyだけずらした画像f2、 g1をｘ方向に-d
x、 ｙ方向に-dyだけずらした画像g2を次のように定義
する。

【００６２】 f2(x,y)=f1(x+ dx,y+ dy) =f1(x,y)+ dx(f1(x+1,y)-f1(x,y))+ dy(f1(x,y+1)-f1(x,y)) （５） g2(x,y)=g1(x- dx,y- dy) =g1(x,y)+ dx(g1(x-1,y)-g1(x,y))+ dy(g1(x,y-1)-g1(x,y)) （６） 式（５）（６）はいわゆる線形補間である。 f2 とg2の
整合度e2(dx ,dy)は「差の２乗和」により次のように定
義される。

【００６３】 e2(dx ,dy)= ΣΣ(f2(x,y) - g2(x, y))2 （７） 精密位置合わせ部２２の目的は、e2(dx ,dy)が最小値を
とるdxの値dx0 ,dyの値dy0を求めることである。それに
は、(4)式をdx ,dyで偏微分した式を0とおいて、それを
dx ,dyについて解きdx0 ,dy0を求める。

【００６４】両画像を相対的にシフトして重ね合わせる
ことにより精密位置合わせを行う方法は、求めたdx0 ,d
y0を(2)(3)式に代入し各画像を位置ずれ量０位置にシフ
トすることにより実現される。得られた画像f2,g2は画
素以下の精度で位置合わせされている。この方法は通常
の光学式の検査装置で用いられている方法と同様のもの
である。

【００６５】次に、位置ずれ量をもとに画像の濃淡値を
補正して精密位置合わせを行う方法について述べる。 f
1とg1の中間位置を位置ずれ量0とし、f1はｘ方向に-d
x、ｙ方向に-dy 、g1はｘ方向に+dx、 ｙ方向に+dyだけ
ずれているのであるから、位置ずれ量０位置における各
々の画像の明るさは、 f3 = f1(x,y) + dx1(x,y)*dx + dy1(x,y)* dy （８） g3 = g1(x,y) - dx2(x,y)*dx - dy2(x,y)* dy （９） である。ただし、 dx1(x,y)=f1(x+1,y)-f1(x,y) （１０） dx2(x,y)=g1(x,y)-g1(x-1,y) （１１） dy1(x,y)=f1(x,y+1)-f1(x,y) （１２） dy2(x,y)=g1(x,y)-g1(x,y-1) （１３） である。f3=g3であるから、 g1(x,y) = f1(x,y) + A(x,y) （１４） ただし
A(x,y) = (dx1(x,y) + dx2(x,y))*dx + (dy1(x,y) + dy2(x,y))* dy （１５） であり、f1の濃淡値をAにより補正することで精密位置
合わせを達成できる。

【００６６】A(x,y)は、画素以下の位置ずれ量dx0、dy0
に対応して両画像間での濃淡値の差を補正するための項
である。例えば式（１０）で表されるdx1は、f1の階調
値のｘ方向の局所的な変化率だから、 dx1(x,y) *dx0
は、位置がdx0ずれた時のf1の階調値の変化の予測値と
いうことができる。よって、A(x,y)の第１項は、ｘ方向
にf1の位置をdx0、g1の位置を- dx0ずらした時に、f1と
g1の差画像の階調値がどのぐらい変化するかを画素ごと
に予測した値ということができる。同様に、第２項はｙ
方向について予測した値ということができる。 A(x,y)
により、既知の位置ずれdx0、dy0による２画像間の濃淡
値の差をキャンセルすることができる。

【００６７】以上、図２に示した処理の組み合わせに即
して述べたが、画素以上の欠陥検出を目的とする場合な
どは、図１１に示すように精位置合わせ過程を省いても
良い。また、濃淡補正を実効的なものとするためには、
二つの画像に含まれるパターンが同一であることが望ま
しい。濃淡補正を行わなくても歪み補正が有効に機能す
るような対象であれば、図１２(a)(b)(c)に示すよう
に、歪み補正の後に、場合によっては精位置合わせの後
に濃淡補正を行っても良い。歪み補正、及び精位置合わ
せの前に濃淡補正が必要であり、かつ再度同一パターン
領域で濃淡補正をおこなうことにより、より厳密に２枚
の画像の位置及び明るさ方向の合わせ処理の実現が可能
である。これを実現するための処理の組み合わせの実施
例を図１３(a)(b)(c)(d)に示す。

【００６８】ここで、画像処理・欠陥判定部２０は、図
１７に示すように、マイクロプロセッサによって構成す
ることもできる。この図１７に示すマイクロプロセッサ
には、例えば図２に示した概略位置合せ２１、濃淡補正
２２、歪み補正２３、精密位置合せ２４及び濃淡比較２
５等の処理ステップを処理する処理プログラムが組み込
まれており、コンピュータ１８の制御信号により、記憶
部１４ａ、１４ｂからの画像データ f(x,y)とg(x,y)を
所定のプログラムに従って処理し、その結果をライン３
５を介して出力する。

【００６９】図１４は、本発明による外観検査装置の画
像処理・欠陥判定部の他の実施例である。濃淡補正回路
２３に対し、濃淡補正限度量３０及び、濃淡補正領域サ
イズ３１が入力できるようになっている。特に、この濃
淡補正限度量３０及び、濃淡補正領域サイズ３１は検査
開始前に検査パラメータの一つとしてハードディスクや
フロッピーディスクのような記憶媒体から読み込むこと
ができるようになっている。

【００７０】これにより、微小穴底の残渣のような濃淡
差でしか検出できない欠陥が発生する確率の高いパター
ンでは補正限度量を小さくし、膜厚差が濃淡に影響を与
えやすいあるいはチャージアップなどの影響を受けやす
いパターンでは補正限度量を大きくするなどパターンに
応じた最適補正限度量を設定することができる。また、
補正限度量を操作画面上のメニューから与えられるよう
にすることで、最適補正限度量が未知の検査対象パター
ンに対し、試験的に補正限度量を設定して性能評価を行
うことが容易となる。

【００７１】また、以上説明した実施の形態では、電子
光学的検出手段を用いる装置の場合について説明した
が、図１５に示すような光学的検出手段等、いかなる検
出手段を用いる方式でも同様に実施できることは言うま
でもない。

【００７２】即ち、図１５には、光学的検出手段（検出
部）２０１を用いるパターン検査装置の概略構成を示
す。

【００７３】検出部２０１は、半導体ウエハ等の被検査
対象物２００を載置してｘ、ｙ方向に移動するステージ
２０２と、光源２０３と、該光源２０３から出射した光
を集光する照明光学系２０４と、該照明光学系２０４で
集光された照明光を被検査対象物２００に照明し、被検
査対象物２００から反射して得られる光学像を結像させ
る対物レンズ２０５と、該対物レンズ２０５を含めた検
出光学系で結像された光学像を受光して明るさに応じた
画像信号に変換する光電変換素子の一実施例である１次
元イメージセンサ２０６とから構成される。

【００７４】そして、検出部２０１の１次元イメージセ
ンサ２０６で検出された画像信号は、画像入力部２１２
に入力される。画像入力部２１２は、Ａ／Ｄ変換器２０
７と、Ａ／Ｄ変換器２０７から得られる階調値を有する
デジタル画像信号は２系統に分かれ、比較画像f(x,y)を
作成するために該デジタル画像信号を記憶する画像メモ
リ部２１０と、参照画像g(x,y)を作成するために遅延回
路２０９を介して該デジタル画像信号を記憶する画像メ
モリ部２１１を有している。当然、画像入力部２１２に
は、シェーディング補正、暗レベル補正、フィルタリン
グ処理等の前処理回路２０８を備えても良い。

【００７５】f(x,y)、g(x,y)は図２、図１１、図１２、
図１３の各々２枚の入力画像データに対応する。画像処
理部２１３は、図２、あるいは図１１、あるいは図１
２、あるいは図１３に示す処理ブロックの一つより構成
されるものであり、同じ画像処理に基づく欠陥判定を行
うことができる。

【００７６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、電
子線を用いた画像検出で、正常部分として許容すべき程
度の膜厚差やチャージアップの影響などで、比較すべき
画像間の正常なパターンに濃淡差が生じ、これを欠陥と
誤認識してしまうという問題や、電子線と被検査対象物
との相対速度の変化により生ずる渦電流により、電界の
影響で検出画像に位置ずれを生じ、これが画像の歪みと
して検出され、従来法による画像比較では画像全体に渡
っての位置合わせは困難であり、正常部でも欠陥と誤認
識してしまうという問題を解決することができる。

【００７７】即ち、本発明によれば、濃淡差を補正し、
歪みの度合いに応じて位置合わせを行うことにより誤検
出の確率を低減することができる。また、濃淡補正の限
度量を設定することで、正常パターン部の濃淡差を許容
しつつ微小穴底のレジスト残渣のように明るさの差でし
か検出できない欠陥を見逃すことなく検出することがで
き、信頼性の高い検査を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による検査装置の一実施例の略断面図で
ある。

【図２】本発明による画像処理・欠陥判定部のブロック
図である。

【図３】正常パターン部分での明るさの違いを説明する
パターンの平面図である。

【図４】本発明による濃淡補正の他の実施例を説明する
図である。

【図５】本発明による濃淡補正のさらに他の実施例を説
明する図である。

【図６】濃淡補正により見逃してしまう可能性のある欠
陥パターンの平面図である。

【図７】歪みを有する画像を小領域に分割する様子を模
式的に示す図である。

【図８】歪みを有する画像を段階的に小領域に分割する
様子を模式的に示す図である。

【図９】一定幅の画像が連続的に入力される様子を模式
的に示す図である。

【図１０】補間方式による歪み補正処理を説明する図で
ある。

【図１１】本発明による画像処理・欠陥判定部のブロッ
ク図である。

【図１２】本発明による画像処理・欠陥判定部のブロッ
ク図である。

【図１３】本発明による画像処理・欠陥判定部のブロッ
ク図である。

【図１４】本発明による外観検査装置の画像処理・欠陥
判定部の他の実施例のブロック図である。

【図１５】本発明による検査装置の一実施例の略図であ
る。

【図１６】本発明による外観検査装置の画像処理・欠陥
判定部の他の実施例のブロック図である。

【図１７】本発明による外観検査装置の画像処理・欠陥
判定部の他の実施例のブロック図である。

【符号の説明】

１…電子銃、２…電子線引き出し電極、３…コンデンサ
レンズ、４…ブランキング用偏向器、５…走査偏向器、
６…絞り、７…対物レンズ、８…電子線、９…Ｘ−Ｙス
テージ、１０…回転ステージ、１１…二次電子検出器、
１２…プリアンプ、１３…ＡＤ変換器、１４a…画像記
憶部、１４b…画像記憶部、１６…半導体ウェーハ、２
０…画像処理・欠陥判定部、２１…概略位置合わせ回
路、２２…濃淡補正回路、２３…歪み補正回路、２４…
精密位置合わせ回路、２５…濃淡比較回路、３０…濃淡
補正限度量、３１…領域サイズ、２００…被検査対象
物、２０１…光学的検出手段、２０２…ステージ、２０
３…光源、２０４…照明光学系、２０５…対物レンズ、
２０６…１次元イメージセンサ、２０７…Ａ／Ｄ変換
器、２０８…前処理回路、２０９…遅延回路、２１０…
画像メモリ部、２１１…画像メモリ部、２１２…画像入
力部、２１３…画像処理部。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｊ 37/22 ５０２ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｊ Ｈ０１Ｌ 21/66 Ｇ０１Ｒ 31/28 Ｌ (72)発明者 広井 高志 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 田中 麻紀 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 久邇 朝宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 東 淳三 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 松山 幸雄 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (25)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】本来同一となるべきパターンを複数形成し
   た被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所の
   前記本来同一となるべきパターンを含む２つの画像を
   得、該得た２つの画像のうちの少なくとも一方の画像の
   濃淡を補正し、該少なくとも一方の画像の濃淡を補正し
   た２つの画像を比較してお互いに異なる部分を欠陥とし
   て検出することを特徴とする外観検査方法。
2. 【請求項２】前記画像の濃淡を補正することを、前記２
   つの画像の前記本来同一となるべきパターンの対応する
   個所を含む領域の画像の明るさを補正することを特徴と
   する請求項１記載の外観検査方法。
3. 【請求項３】前記２つの画像のうちの少なくとも一方の
   画像の濃淡を補正する前に、前記２つの画像の前記本来
   同一となるべきパターンの像の概略位置合せを行うこと
   を特徴とする請求項１記載の外観検査方法。
4. 【請求項４】前記２つの画像のうちの少なくとも一方の
   画像の濃淡を補正した後に、前記２つの画像の前記本来
   同一となるべきパターンの像を前記画像の画素寸法以下
   の精度で位置合せを行うことを特徴とする請求項１記載
   の外観検査方法。
5. 【請求項５】本来同一となるべきパターンを複数形成し
   た被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所の
   前記本来同一となるべきパターンを含む２つの画像を
   得、該得た２つの画像間の歪みを補正し、該画像間の歪
   みを補正した２つの画像を比較してお互いに異なる部分
   を欠陥として検出することを特徴とする外観検査方法。
6. 【請求項６】前記２つの画像の互いの像の歪みを補正す
   る前に、前記２つの画像の前記本来同一となるべきパタ
   ーンの像の概略位置合せを行うことを特徴とする請求項
   ５記載の外観検査方法。
7. 【請求項７】前記２つの画像の互いの像の歪みを補正し
   た後に、前記２つの画像の前記本来同一となるべきパタ
   ーンの像を前記画像の画素寸法以下の精度で位置合せを
   行うことを特徴とする請求項５記載の外観検査方法。
8. 【請求項８】本来同一となるべきパターンを複数形成し
   た被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所の
   前記本来同一となるべきパターンを含む２つの画像を得
   る工程と、 該得た２つの画像のうちの少なくとも一方の画像の濃淡
   を補正する工程と、 該得た２つの画像の歪みを補正する工程と、 該得た２つの画像の前記本来同一となるべきパターンの
   像を前記画像の画素寸法以下の精度で位置合せを行う工
   程と、 該画像の画素寸法以下の精度で位置合せを行う工程によ
   り本来同一となるべきパターンの像を前記画像の画素寸
   法以下の精度で位置合せを行った２つの画像を比較して
   お互いに異なる部分を欠陥として検出する工程とを有す
   ることを特徴とする外観検査方法。
9. 【請求項９】前記２つの画像を得る工程に於いて、前記
   被検査対象物の２つの個所の撮像を、前記被検査対象物
   に照射した電子ビームにより発生する２次荷電流子を検
   出することにより行うことを特徴とする請求項８記載の
   外観検査方法。
10. 【請求項１０】前記濃淡を補正する工程を、前記歪みを
    補正する工程の前に行うことを特徴とする請求項８又は
    ９記載の外観検査方法。
11. 【請求項１１】前記濃淡を補正する工程を、前記歪みを
    補正する工程の後に行うことを特徴とする請求項８又は
    ９記載の外観検査方法。
12. 【請求項１２】前記濃淡を補正する工程を、前記歪みを
    補正する工程の前と後に行うことを特徴とする請求項８
    又は９記載の外観検査方法。
13. 【請求項１３】前記濃淡を補正する工程は、２つの画像
    の対応するパターンを含む予め定められた大きさの領域
    毎に行われることを特徴とする請求項８又は９記載の外
    観検査方法。
14. 【請求項１４】前記濃淡を補正する工程は、前記予め定
    められた大きさの領域毎の明るさが概略等しくなるよう
    に補正することを特徴とする請求項１３記載の外観検査
    方法。
15. 【請求項１５】前記濃淡を補正する工程は、前記補正す
    る補正量が予め設定した限度値を越える補正を行わない
    ことを特徴とする請求項８又は９記載の外観検査方法。
16. 【請求項１６】前記濃淡を補正する工程は、前記２つの
    画像の対応する画素ごとの濃淡値の差分の二乗の総和が
    最小となるように前記２つの画像の内の一方の画像の濃
    淡値の線形変換の係数を決定し、該決定した係数を用い
    て前記２つの画像の内の一方の画像の濃淡値を線形変換
    することによって行うことを特徴とする請求項８又は９
    記載の外観検査方法。
17. 【請求項１７】前記濃淡を補正する工程は、前記２つの
    画像の内の一方の画像の濃淡値のヒストグラムを用い、
    前記２つの画像の内の他方の画像のヒストグラムとピー
    ク位置が一致するように又は形状が一致するように前記
    ２つの画像の内の一方の画像の濃淡値を変更することに
    より行うことを特徴とする請求項８又は９記載の外観検
    査方法。
18. 【請求項１８】前記濃淡を補正する工程は、前記２つの
    画像の各々の濃淡値のヒストグラムを、予め設定した濃
    淡値のヒストグラムの形状と同じくなるように各々の濃
    淡値を変更することによって行うことを特徴とする請求
    項８又は９記載の外観検査方法。
19. 【請求項１９】本来同一となるべきパターンを複数形成
    した被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所
    の前記本来同一となるべきパターンを含む２つの２次元
    画像を得る撮像手段と、 該撮像手段で撮像した前記本来同一であるべきパターン
    の画像の濃淡値を比較して前記２つの２次元画像の内の
    少なくとも何れか一方の画像の濃淡値を補正する濃淡値
    補正手段と、 前記撮像手段で撮像して得られた前記２つの２次元画像
    上で前記本来同一となるべきパターンの像の位置合せを
    行う位置合せ手段と、 前記濃淡値補正手段で少なくとも何れか一方の画像の濃
    淡値が補正され前記位置合せ手段で位置合せを行った前
    記２つの２次元画像を比較してお互いに異なる部分を欠
    陥として検出する欠陥検出手段と該欠陥検出手段で検出
    した欠陥に関する情報を出力する出力手段とを備えたこ
    とを特徴とする外観検査装置。
20. 【請求項２０】本来同一となるべきパターンを複数形成
    した被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所
    の前記本来同一となるべきパターンを含む２つの２次元
    画像を得る撮像手段と、 該撮像手段で撮像した前記本来同一であるべきパターン
    の前記２つの２次元画像間の歪みを検出して前記２つの
    ２次元画像の内の少なくとも何れか一方の画像を補正し
    て前記２つの２次元画像間の歪みを補正する歪み補正手
    段と、 前記撮像手段で撮像して得られた前記２つの２次元画像
    上で前記本来同一となるべきパターンの像の位置合せを
    行う位置合せ手段と、 前記歪み補正手段で少なくとも何れか一方の画像の歪み
    が補正され前記位置合せ手段で位置合せを行った前記２
    つの２次元画像を比較してお互いに異なる部分を欠陥と
    して検出する欠陥検出手段と該欠陥検出手段で検出した
    欠陥に関する情報を出力する出力手段とを備えたことを
    特徴とする外観検査装置。
21. 【請求項２１】本来同一となるべきパターンを複数形成
    した被検査対象物の２つの個所を撮像して該２つの個所
    の前記本来同一となるべきパターンを含む２つの２次元
    画像を得る撮像手段と、 該撮像手段で撮像した前記本来同一であるべきパターン
    の画像の濃淡値を比較して前記２つの２次元画像の内の
    少なくとも何れか一方の画像の濃淡値を補正する濃淡値
    補正手段と、 前記撮像手段で撮像した前記本来同一であるべきパター
    ンの前記２つの２次元画像間の歪みを検出して前記２つ
    の２次元画像の内の少なくとも何れか一方の画像の歪み
    を補正する歪み補正手段と、 前記撮像手段で撮像した２つの２次元画像上で前記本来
    同一となるべきパターンの像の位置合せを行う位置合せ
    手段と、 該位置合せ手段で位置合せを行った前記２つの２次元画
    像を比較してお互いに異なる部分を欠陥として検出する
    欠陥検出手段と該欠陥検出手段で検出した欠陥に関する
    情報を出力する出力手段とを備えたことを特徴とする外
    観検査装置。
22. 【請求項２２】前記撮像手段は、前記被検査対象物に電
    子ビームを照射して、該照射により前記被検査対象物か
    ら発生する２次荷電粒子を検出することにより前記被検
    査対象物の２次粒子像を得ることを特徴とする請求項１
    ９、２０または２１の何れかに記載の外観検査装置。
23. 【請求項２３】前記撮像手段は、前記被検査対象物に光
    を照射して、該光に照射された前記被検査対象物の光学
    像を得ることを特徴とする請求項１９、２０または２１
    の何れかに記載の外観検査装置。
24. 【請求項２４】前記位置合せ手段は、前記２つの２次元
    画像上で前記本来同一となるべきパターンの像を前記画
    像の画素寸法以下の精度で位置合せを行うことを特徴と
    する請求項１９、２０または２１の何れかに記載の外観
    検査装置。
25. 【請求項２５】前記出力手段は、欠陥検出手段で検出し
    た欠陥に関する情報を画面上に表示することを特徴とす
    る請求項１９、２０または２１の何れかに記載の外観検
    査装置。