JPH1074812A - Inspecting method of pattern to be inspected, diagnosing method of manufacturing process and manufacturing method of semiconductor wafer - Google Patents

Inspecting method of pattern to be inspected, diagnosing method of manufacturing process and manufacturing method of semiconductor wafer

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JPH1074812A
JPH1074812A JP8285368A JP28536896A JPH1074812A JP H1074812 A JPH1074812 A JP H1074812A JP 8285368 A JP8285368 A JP 8285368A JP 28536896 A JP28536896 A JP 28536896A JP H1074812 A JPH1074812 A JP H1074812A
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俊二 前田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sensitive method of inspecting a pattern to be inspected to detect defects in a semiconductor wafer, and a diagnosing method of the manufacturing process. SOLUTION: Where defects in a pattern to be inspected in which multiple chips 20 formed so as to be identical by this inspection method are arranged are detected, from a set chip 20 in the pattern, an image signal 9 is detected, and a statistic image formed using statistics corresponding to this detection image signal 9 is generated. Then, by using this statistical image as a comparison reference, defects are detected, or by using the statistical image the quality of the pattern is quantified, and the process is diagnosed. By means of the information based on the convolution computing and the multiple images, the images are aligned with high accuracy.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、被検査パターンの
欠陥を検出する外観検査に係り、特に半導体ウェーハや
液晶ディスプレイなどにおける被検査パターンの検査方
法に関するものである。特に、これらを利用することに
より、製造プロセスを評価するのに最適な製造プロセス
診断方法並びに半導体ウェーハ等の半導体基板の製造方
法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a visual inspection for detecting a defect in a pattern to be inspected, and more particularly to a method for inspecting a pattern to be inspected in a semiconductor wafer, a liquid crystal display or the like. In particular, the present invention relates to a method of diagnosing a manufacturing process optimal for evaluating a manufacturing process and a method of manufacturing a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer by utilizing these.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の検査装置は、特開昭55
−74409号公報記載の技術の如く、被検査パターン
を移動させつつ、ラインセンサ等の撮像素子により被検
査パターンの画像を検出し、前記検出した画像信号と所
定時間だけ遅延させた画像信号の濃淡を比較することに
より、その不一致を欠陥として認識するものであった。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of inspection apparatus is disclosed in
As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 74409/74, while the pattern to be inspected is moved, an image of the pattern to be inspected is detected by an image sensor such as a line sensor, and the density of the image signal delayed by a predetermined time from the detected image signal is detected. By comparing these, the mismatch was recognized as a defect.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体ウェ
ーハなどの被検査パターンでは、パターンが種々の材料
で形成されており、しかも多層に積層されている。この
ような多層パターンでは、例えばある層の表面が正常で
ありながら、その面が荒れている場合がある。上記従来
の検査方法では、このような正常であるが面荒れの生じ
たパターンにより検査性能が律束されてしまい、面荒れ
のないパターンは感度を高く検査可能であるはずが、面
荒れの生じたパターンに合わせて感度を低くして検査せ
ざるを得ないということがあり、上記誤検出が起こりや
すいという課題があった。また、前記の如く面荒れによ
り感度の低下が生じるが、パターンにグレインが生じた
場合も感度を低下させる要因となる。しかも、面荒れの
ある層およびグレインのある層が常時表面に現れるもの
でなく、表面層になったり、下層になったりして一定し
ないので、複雑な見え方をすることとなる。このような
ことについて上記従来の技術では考慮されていないとい
う課題であった。
Incidentally, in a pattern to be inspected such as a semiconductor wafer, the pattern is formed of various materials, and furthermore, is laminated in multiple layers. In such a multilayer pattern, for example, the surface of a certain layer may be rough while the surface is normal. In the above-described conventional inspection method, inspection performance is restricted by such a normal but roughened pattern, and a pattern without surface roughness should be able to be inspected with high sensitivity. In some cases, the sensitivity has to be lowered to match the pattern and the inspection has to be performed. Further, as described above, the sensitivity is lowered due to the surface roughness. However, when a grain is generated in the pattern, the sensitivity is also reduced. In addition, a layer having a rough surface and a layer having a grain do not always appear on the surface, but become a surface layer or a lower layer and are not constant, so that a complicated appearance is obtained. There was a problem that such a problem was not taken into consideration in the above-described conventional technology.

【0004】また、通常の光を用いた場合のみならず電
子線等を用いた場合には、特に画像の歪みも大きく、そ
の位置合わせ誤差もおおきくなるため、微細な欠陥が検
出できないという課題があった。また、2次電子等は不
安定なため、検出された画像も明るさが不安定になる傾
向があった。このように、正常なパターンでも画像間に
違いがあるため、誤検出が発生しやすいという課題があ
った。さらに、従来の検査方法は、単に欠陥の有無のみ
の判定であり、ここに大きな課題があった。即ち、ステ
ッパなどの解像度やエッチングの良否などに関し欠陥と
まではいえないが、正常部としてはやや問題であるよう
なパターンのでき具合を直接的に定量評価するには不向
きであるという課題があった。即ち、欠陥として致命的
なものやわかりやすいもの、或いは表面に顔を出した表
皮的な欠陥のみを検出する方式が従来的手法であり、こ
れだけでは潜在的な欠陥の摘出やプロセスの状態を客観
的に、かつ定量的に判断することができないという課題
があった。さらに、従来の検査方法は、上記の如く直接
的に定量的評価ができないので、例えば半導体ウェーハ
等を製造するための製造プロセスの評価には不適当であ
るという課題があった。
In addition, not only when ordinary light is used but also when an electron beam or the like is used, the distortion of an image is particularly large and the alignment error is large, so that a fine defect cannot be detected. there were. Further, since secondary electrons and the like are unstable, the brightness of the detected image tends to be unstable. As described above, since there is a difference between images even in a normal pattern, there is a problem that erroneous detection is likely to occur. Further, the conventional inspection method is merely a determination of the presence or absence of a defect, and there is a major problem here. In other words, although the resolution of a stepper or the quality of etching is not a defect, it is not suitable for a direct quantitative evaluation of the condition of a pattern which is a problem for a normal part. Was. In other words, conventional methods detect only fatal or easy-to-understand defects or epidermal defects with a face on the surface. In addition, there is a problem that it is not possible to make a quantitative determination. Further, the conventional inspection method cannot directly perform quantitative evaluation as described above, and thus has a problem that it is unsuitable for evaluation of a manufacturing process for manufacturing a semiconductor wafer or the like, for example.

【0005】本発明の目的は、上記課題を解決すべく、
面荒れ、グレイン等が生じる多層の被検査パターンの表
面の状態に影響されることなく被検査パターンを高感度
で、且つ高信頼度で検査できるようにした被検査パター
ンの検査方法を提供することにある。また本発明の他の
目的は、半導体メモリを構成するマット部における繰返
し被検査パターンを高感度で、且つ高信頼度で検査でき
るようにした被検査パターンの検査方法を提供すること
にある。また本発明の他の目的は、繰返される被検査パ
ターンに生じる欠陥等について詳細解析ができるように
して真の欠陥について高信頼度で検査できるようにした
被検査パターンの検査方法を提供することにある。
[0005] An object of the present invention is to solve the above problems.
Provided is a method for inspecting a pattern to be inspected, which is capable of inspecting the pattern to be inspected with high sensitivity and high reliability without being affected by the state of the surface of the multilayer pattern to be inspected in which surface roughness, grains, etc. occur. It is in. Another object of the present invention is to provide a method for inspecting a pattern to be inspected, which enables a pattern to be repeatedly inspected in a mat portion constituting a semiconductor memory to be inspected with high sensitivity and high reliability. Another object of the present invention is to provide a method for inspecting a pattern to be inspected, which enables a detailed analysis of a defect or the like occurring in a pattern to be inspected repeatedly so that a true defect can be inspected with high reliability. is there.

【0006】また本発明の他の目的は、繰返される被検
査パターンについて出来具合を定量的に把握することが
できるようにした被検査パターンの検査方法を提供する
ことにある。また本発明の他の目的は、繰返される被検
査パターンについて出来具合を定量的に把握して被検査
パターンを製造する製造プロセスを診断できるようにし
た製造プロセス診断方法を提供することにある。また本
発明の他の目的は、半導体基板において、面荒れ、グレ
イン等が生じる多層の被検査パターンの表面の状態に影
響されることなく被検査パターンを高感度で、且つ高信
頼度で検査して高信頼性を有する半導体基板を製造でき
るようにした半導体基板の製造方法を提供することにあ
る。
It is another object of the present invention to provide a method of inspecting a pattern to be inspected, which enables the quality of the repeated pattern to be inspected to be grasped quantitatively. It is another object of the present invention to provide a manufacturing process diagnosis method capable of diagnosing a manufacturing process for manufacturing a pattern to be inspected by quantitatively grasping the performance of the pattern to be inspected repeatedly. Another object of the present invention is to inspect a pattern to be inspected with high sensitivity and high reliability without being affected by the state of the surface of the multilayer pattern to be inspected, in which surface roughness, grains, etc., occur on a semiconductor substrate. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor substrate, which is capable of manufacturing a semiconductor substrate having high reliability.

【0007】また本発明の他の目的は、1または複数の
画像に対して高精度に位置合わせができるようにした画
像の位置合わせ方法を提供することにある。また本発明
の他の目的は、電子線ビームを用いて繰返される被検査
パターンについて歪みや明るさの違いなどの各種の誤差
に影響されることなく、高感度で、且つ高信頼度で検査
できるようにした被検査パターンの検査方法を提供する
ことにある。
It is another object of the present invention to provide a method of aligning an image, which is capable of aligning one or more images with high accuracy. Another object of the present invention is to perform inspection with high sensitivity and high reliability without being affected by various errors such as distortion and differences in brightness for a pattern to be inspected repeated using an electron beam. An object of the present invention is to provide a method of inspecting a pattern to be inspected as described above.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この
生成された統計情報を用いて被検査パターンのでき具合
を定量化することを特徴とする被検査パターンの検査方
法である。また本発明は、繰返される被検査パターンか
ら画像信号を検出し、この検出された画像信号から繰返
される被検査パターンの統計量で示される統計情報を生
成し、この生成された統計情報を用いて被検査パターン
に存在する欠陥または欠陥候補を抽出することを特徴と
する被検査パターンの検査方法である。また本発明は、
繰返される被検査パターンから画像信号を検出し、この
検出された画像信号から繰返される被検査パターンの統
計量で示される統計情報を生成し、この生成された統計
情報と前記検出された画像信号とを比較して被検査パタ
ーンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出することを特
徴とする被検査パターンの検査方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention detects an image signal from a pattern to be inspected repeatedly and indicates the detected image signal by a statistic of the pattern to be inspected repeated from the detected image signal. This is a method for inspecting a pattern to be inspected, characterized by generating statistical information to be inspected and quantifying the degree of completion of the pattern to be inspected using the generated statistical information. Further, the present invention detects an image signal from the repeated pattern to be inspected, generates statistical information indicated by a statistic of the pattern to be inspected repeated from the detected image signal, and uses the generated statistical information. This is a method for inspecting a pattern to be inspected, which comprises extracting a defect or a defect candidate present in the pattern to be inspected. The present invention also provides
Detecting an image signal from the pattern to be inspected repeatedly, generating statistical information indicated by a statistic of the pattern to be inspected repeated from the detected image signal, and generating the generated statistical information and the detected image signal. And extracting a defect or a defect candidate present in the pattern to be inspected by comparing the pattern with the pattern to be inspected.

【0009】また本発明は、繰返される被検査パターン
から画像信号を検出し、この検出された画像信号から繰
返される被検査パターンの統計量で示される統計情報を
生成し、この生成された統計情報と前記検出された画像
信号とを比較して被検査パターンの特徴量を抽出するこ
とを特徴とする被検査パターンの検査方法である。また
本発明は、前記抽出された特徴量に基づいて詳細解析し
て真の欠陥や被検査パターンの出来具合を把握すること
を特徴とする。また本発明は、前記被検査パターンの検
査方法において、前記統計情報は、統計画像信号である
ことを特徴とする。また本発明は、前記被検査パターン
の検査方法において、前記検出された画像信号として被
検査パターンの濃淡画像信号であり、前記統計情報とし
て繰返される被検査パターンの統計濃淡画像信号である
ことを特徴とする。また本発明は、前記被検査パターン
の検査方法において、前記検出された画像信号として被
検査パターンのエッジ位置を示す画像信号であり、前記
統計情報として繰返される被検査パターンの統計された
エッジ位置を示す統計画像信号であることを特徴とす
る。また本発明は、繰返される被検査パターンから画像
信号を検出し、この検出された画像信号から繰返される
被検査パターンの平均値若しくはメディアン値で示され
る統計画像信号を生成し、この生成された統計画像信号
を基準画像信号として前記検出された画像信号と比較す
ることによって被検査パターンに存在する欠陥または欠
陥候補(特徴量で示される場合も含む。)を抽出するこ
とを特徴とする被検査パターンの検査方法である。
Further, according to the present invention, an image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. And comparing the detected image signal with the detected image signal to extract a feature amount of the pattern to be inspected. Further, the present invention is characterized in that a detailed analysis is performed based on the extracted feature amount to grasp a true defect and a state of a pattern to be inspected. Further, according to the invention, in the method for inspecting a pattern to be inspected, the statistical information is a statistical image signal. Further, in the inspection method of the pattern to be inspected, the detected image signal is a grayscale image signal of the pattern to be inspected and the statistical information is a statistical grayscale image signal of the pattern to be inspected repeated as the statistical information. And The present invention also provides the inspection pattern inspection method, wherein the detected image signal is an image signal indicating an edge position of the inspection pattern, and the statistical edge position of the inspection pattern is repeated as the statistical information. A statistical image signal shown in FIG. Further, the present invention detects an image signal from the repeated pattern to be inspected, generates a statistical image signal represented by an average value or a median value of the repeated pattern to be inspected from the detected image signal, and generates the generated statistical image signal. Extracting a defect or a defect candidate (including a case indicated by a feature amount) existing in the pattern to be inspected by comparing the image signal with the detected image signal as a reference image signal; Is the inspection method.

【0010】また本発明は、繰返される被検査パターン
から画像信号を検出し、この検出された画像信号から繰
返される被検査パターンの平均値若しくはメディアン値
で示される統計画像信号を生成し、この生成された統計
画像信号を基準画像信号として前記検出された画像信号
と比較することによって被検査パターンの特徴量を抽出
することを特徴とする被検査パターンの検査方法であ
る。また本発明は、前記抽出された特徴量に基づいて詳
細解析して真の欠陥や被検査パターンの出来具合を把握
することを特徴とする。また本発明は、繰返される被検
査パターンから画像信号を検出し、この検出された画像
信号から繰返される被検査パターンの統計量で示される
統計情報を生成し、前記検出された繰返される被検査パ
ターンの画像信号同士を比較して得られる差画像に対し
て前記生成された統計情報に基づいて得られる判定基準
に基づいて判定処理をして被検査パターンに存在する欠
陥または欠陥候補を抽出することを特徴とする被検査パ
ターンの検査方法である。また本発明は、マット部と周
辺回路部とを有するチップを複数配置した被検査パター
ンから画像信号を検出し、この検出された画像信号から
マット部における繰返される被検査パターンの統計量で
示される統計情報を生成し、この生成されたマット部に
おける統計情報を用いてマット部における被検査パター
ンのでき具合を定量化し、製造プロセスの条件や状態等
を把握もしくは診断できるようにしたことを特徴とする
被検査パターンの検査方法である。
Further, according to the present invention, an image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, and a statistical image signal represented by an average value or a median value of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a feature amount of the pattern to be inspected by comparing the statistical image signal obtained as a reference image signal with the detected image signal. Further, the present invention is characterized in that a detailed analysis is performed based on the extracted feature amount to grasp a true defect and a state of a pattern to be inspected. Further, according to the present invention, an image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal. Extracting a defect or a defect candidate existing in the pattern to be inspected by performing a determination process on a difference image obtained by comparing the image signals of the inspection patterns based on the determination criterion obtained based on the generated statistical information. This is a method for inspecting a pattern to be inspected. Further, according to the present invention, an image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat section and a peripheral circuit section are arranged, and the detected image signal is represented by a statistic of the pattern to be inspected repeated in the mat section. It is characterized in that statistical information is generated, the degree of a pattern to be inspected in the mat portion is quantified using the generated statistical information in the mat portion, and conditions or states of a manufacturing process can be grasped or diagnosed. This is a method of inspecting a pattern to be inspected.

【0011】また本発明は、マット部と周辺回路部とを
有するチップを複数配置した被検査パターンから画像信
号を検出し、この検出された画像信号からマット部にお
ける繰返される被検査パターンの統計量で示される統計
情報と周辺回路部における繰返される被検査パターンの
統計量で示される統計情報とを生成し、この生成された
マット部における統計情報を用いてマット部における被
検査パターンのでき具合を定量化し、前記生成された周
辺回路部における統計情報を用いて周辺回路部における
被検査パターンのでき具合を定量化し、製造プロセスの
条件や状態等を把握もしくは診断できるようにしたこと
を特徴とする被検査パターンの検査方法である。また本
発明は、マット部と周辺回路部とを有するチップを複数
配置した被検査パターンから画像信号を検出し、この検
出された画像信号からマット部における繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この
生成されたマット部における統計情報を用いてマット部
における被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補
(特徴量で示される場合も含む。)を抽出することを特
徴とする被検査パターンの検査方法である。
Further, according to the present invention, an image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged, and a statistical amount of the pattern to be inspected repeated in the mat portion is detected from the detected image signal. And statistical information indicated by the statistic of the pattern to be inspected repeated in the peripheral circuit unit are generated, and the state of the pattern to be inspected in the mat unit is determined by using the generated statistical information in the mat unit. Quantifying the degree of the pattern to be inspected in the peripheral circuit portion using the generated statistical information in the peripheral circuit portion, so as to be able to grasp or diagnose the condition and state of the manufacturing process. This is the inspection method of the pattern to be inspected. Further, according to the present invention, an image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat section and a peripheral circuit section are arranged, and the detected image signal is represented by a statistic of the pattern to be inspected repeated in the mat section. It is characterized in that statistical information is generated, and a defect or a defect candidate (including a feature amount) present in the pattern to be inspected in the mat portion is extracted using the generated statistical information in the mat portion. This is the inspection method of the pattern to be inspected.

【0012】また本発明は、マット部と周辺回路部とを
有するチップを複数配置した被検査パターンから画像信
号を検出し、この検出された画像信号からマット部にお
ける繰返される被検査パターンの統計量で示される統計
情報と周辺回路部における繰返される被検査パターンの
統計量で示される統計情報とを生成し、この生成された
マット部における統計情報を用いてマット部における被
検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出し、
前記生成された周辺回路部における統計情報を用いて周
辺回路部における被検査パターンに存在する欠陥または
欠陥候補(特徴量で示される場合も含む。)を抽出する
ことを特徴とする被検査パターンの検査方法である。ま
た本発明は、前記被検査パターンの検査方法を、同一と
なるように形成されたチップを複数個配置した被検査パ
ターンに対して適用することを特徴とする。また本発明
は、前記被検査パターンの検査方法において、マット部
と周辺回路部との各々について統計画像を生成すること
を特徴とする。また本発明は、前記被検査パターンの検
査方法において、前記統計画像と前記検出画像との比較
は、その不一致(差)に基づく特徴量(不一致量もしく
は不一致項目)を抽出することを特徴とする。また本発
明は、前記被検査パターンの検査方法において、前記統
計画像と前記検出画像との比較は、パターンのエッジ位
置の相違(不一致)に基づく特徴量(不一致量もしくは
不一致項目)を検出することを特徴とする。
According to the present invention, an image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged. And the statistical information represented by the statistic of the pattern to be inspected repeated in the peripheral circuit section, and the defect existing in the pattern to be inspected in the mat section is generated by using the generated statistical information in the mat section. Or extract defect candidates,
A defect or a defect candidate (including a case indicated by a feature amount) existing in the pattern to be inspected in the peripheral circuit portion is extracted using the generated statistical information in the peripheral circuit portion. It is an inspection method. Further, the invention is characterized in that the inspection method of the inspection pattern is applied to an inspection pattern in which a plurality of chips formed to be the same are arranged. According to the present invention, in the method for inspecting a pattern to be inspected, a statistical image is generated for each of a mat portion and a peripheral circuit portion. Further, the present invention is characterized in that, in the inspection method of the pattern to be inspected, the comparison between the statistical image and the detected image extracts a feature amount (a mismatch amount or a mismatch item) based on the mismatch (difference). . In the inspection method of the pattern to be inspected, the comparison between the statistical image and the detected image may include detecting a feature amount (a mismatch amount or a mismatch item) based on a difference (mismatch) in a pattern edge position. It is characterized by.

【0013】また本発明は、繰返される被検査パターン
から画像信号を検出し、この検出された画像信号から繰
返される被検査パターンの統計量で示される統計情報を
生成し、この生成された統計情報を用いて被検査パター
ンのでき具合を定量化し、この定量化された被検査パタ
ーンのでき具合に基づいて被検査パターンを製造するた
めの製造プロセスの適否について診断することを特徴と
する製造プロセス診断方法である。また本発明は、繰返
される被検査パターンから画像信号を検出し、この検出
された画像信号から繰返される被検査パターンの統計量
で示される統計情報を生成し、この生成された統計情報
を用いて被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補
の情報を抽出し、この抽出された欠陥または欠陥候補の
情報に基づいて被検査パターンを製造するための製造プ
ロセスの適否について診断することを特徴とする製造プ
ロセス診断方法である。また本発明は、前記製造プロセ
ス診断方法において、製造プロセスの診断項目は、パタ
ーンの解像度とその膜厚とそのエッジの明確度のうち、
少なくとも一つであることを特徴とする。
According to the present invention, an image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. Quantifying the degree of completion of a pattern to be inspected by using the method, and diagnosing the suitability of a manufacturing process for producing the pattern to be inspected based on the degree of completion of the quantified pattern to be inspected. Is the way. Further, the present invention detects an image signal from a repeated pattern to be inspected, generates statistical information indicated by a statistic of the repeated pattern to be inspected from the detected image signal, and uses the generated statistical information. A process for extracting information on a defect or a defect candidate present in the pattern to be inspected and diagnosing the suitability of a manufacturing process for manufacturing the pattern to be inspected based on the extracted information on the defect or the defect candidate. This is a process diagnosis method. Further, according to the present invention, in the manufacturing process diagnosis method, a diagnosis item of the manufacturing process includes a resolution of a pattern, a thickness of the pattern, and clarity of an edge thereof.
It is characterized by at least one.

【0014】また本発明は、繰返される被検査パターン
を形成した半導体基板から画像信号を検出し、この検出
された画像信号から繰返される被検査パターンの統計量
で示される統計情報を生成し、この生成された統計情報
を用いて被検査パターンのでき具合を定量化し、この定
量化された被検査パターンのでき具合に基づいて被検査
パターンの製造プロセス条件の適否について診断して半
導体基板を製造することを特徴とする半導体基板の製造
方法である。また本発明は、繰返される被検査パターン
を形成した半導体基板から画像信号を検出し、この検出
された画像信号から繰返される被検査パターンの統計量
で示される統計情報を生成し、この生成された統計情報
を用いて被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補
の情報を抽出し、この抽出された欠陥または欠陥候補の
情報に基づいて被検査パターンの製造プロセス条件の適
否について診断して半導体基板を製造することを特徴と
する半導体基板の製造方法である。また本発明は、位置
合わせする各画像を線形補間若しくは前記各画像の微分
画像を線形補間し、これらの補間画像間のそれぞれの不
一致量若しくは該不一致量の線形結合が最小になるよう
に該補間画像のずれ量を画素未満単位の分解能で求め、
この求められた位置ずれ量に基づき前記各画像を線形補
間若しくは2次補間若しくは高次の畳み込み補間をする
ことにより前記画像の位置合わせを行うことを特徴とす
る画像の位置合わせ方法である。
According to the present invention, an image signal is detected from a semiconductor substrate on which a repetitive pattern to be inspected is formed, and statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal. The quality of the pattern to be inspected is quantified using the generated statistical information, and the semiconductor substrate is manufactured by diagnosing the suitability of the manufacturing process conditions of the pattern to be inspected based on the quality of the quantified pattern to be inspected. A method for manufacturing a semiconductor substrate, characterized in that: Further, the present invention detects an image signal from a semiconductor substrate on which a pattern to be repeated is formed, generates statistical information indicated by a statistic of the pattern to be repeated from the detected image signal, and generates the generated statistical information. The statistical information is used to extract information on defects or defect candidates present in the pattern to be inspected, and based on the information on the extracted defects or defect candidates, a diagnosis is made as to whether or not the manufacturing process conditions of the pattern to be inspected are appropriate. A method of manufacturing a semiconductor substrate characterized by manufacturing. Also, the present invention provides a method of linearly interpolating each image to be registered or linearly interpolating a differential image of each of the images, and performing the interpolation so that the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amounts of mismatch is minimized. Find the amount of image shift with a resolution of less than a pixel,
An image positioning method is characterized in that the images are aligned by performing a linear interpolation, a secondary interpolation or a high-order convolution interpolation on each of the images based on the obtained positional deviation amount.

【0015】また本発明は、位置合わせする各画像を線
形補間若しくは前記各画像の微分画像を線形補間し、こ
れらの補間画像間のそれぞれの不一致量若しくは該不一
致量の線形結合が最小になるように該画像を用いたずれ
量算出用データを布線論理で求め、この求められたずれ
量算出用データから算出すべきずれ量を画素未満単位の
分解能でプログラム論理により求め、この求められた位
置ずれ量に基づき前記各画像について線形補間若しくは
2次補間若しくは高次の畳み込み補間をすることを布線
論理により行って前記画像の位置合わせを行うことを特
徴とする画像の位置合わせ方法である。また本発明は、
位置合わせする各画像を線形補間若しくは前記各画像の
微分画像を線形補間し、これらの補間画像間のそれぞれ
の不一致量若しくは該不一致量の線形結合が最小になる
ように該画像を用いたずれ量算出用データを布線論理で
求め、この求められたずれ量算出用データから算出すべ
きずれ量を画素未満単位の分解能でプログラム論理によ
り求め、この求められた位置ずれ量に基づき前記各画像
について畳み込み演算による布線論理により行って前記
画像の位置合わせを行うことを特徴とする画像の位置合
わせ方法である。また本発明は、繰返される被検査パタ
ーンから画像信号を検出し、この検出された画像信号か
ら繰返される被検査パターンの統計画像信号を生成し、
この生成された統計画像信号を基準画像信号として前記
検出された画像信号と位置合わせして比較することによ
って被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補(特
徴量で示される場合も含む。)を抽出することを特徴と
する被検査パターンの検査方法である。
Further, according to the present invention, each image to be registered is linearly interpolated or a differential image of each of the images is linearly interpolated so that the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amount of mismatch is minimized. The shift amount calculation data using the image is obtained by wiring logic, the shift amount to be calculated from the obtained shift amount calculation data is obtained by the program logic at a resolution of less than a pixel, and the obtained position is calculated. An image positioning method characterized by performing linear interpolation, quadratic interpolation, or higher-order convolution interpolation on each of the images based on the amount of displacement by wiring logic to thereby align the images. The present invention also provides
Each image to be aligned is linearly interpolated or a differential image of each of the images is linearly interpolated, and the amount of mismatch between these interpolated images or the amount of deviation using the images so that the linear combination of the amounts of mismatch is minimized The calculation data is obtained by wiring logic, the shift amount to be calculated from the obtained shift amount calculation data is obtained by the program logic at a resolution of less than a pixel, and the respective images are determined based on the obtained positional shift amount. An image registration method, wherein the image registration is performed by wiring logic based on a convolution operation. Further, the present invention detects an image signal from the pattern to be inspected repeatedly, generates a statistical image signal of the pattern to be inspected repeated from the detected image signal,
The generated statistical image signal is aligned with the detected image signal as a reference image signal and compared with each other to extract a defect or a defect candidate (including a case indicated by a feature amount) existing in the pattern to be inspected. This is a method for inspecting a pattern to be inspected.

【0016】また本発明は、繰返される被検査パターン
から画像信号を検出し、この検出された画像信号から繰
返される被検査パターンの統計画像信号を生成し、この
生成された統計画像信号を基準画像信号として前記検出
された画像信号と位置合わせして比較することによって
被検査パターンの特徴量を抽出することを特徴とする被
検査パターンの検査方法である。また本発明は、前記抽
出された特徴量に基づいて詳細解析して真の欠陥や被検
査パターンの出来具合を把握することを特徴とする。ま
た本発明は、繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの統計量で示される統計情報を生成し、前記検
出された繰返される被検査パターンの画像信号同士を位
置合わせして比較して得られる差画像に対して前記生成
された統計情報に基づいて得られる判定基準に基づいて
判定処理をして被検査パターンに存在する欠陥または欠
陥候補を抽出することを特徴とする被検査パターンの検
査方法である。また本発明は、被検査パターンを有する
試料に電子ビームを走査照射して得られる電子線画像を
用いて被検査パターンを検査する検査方法であって、前
記電子ビームの走査により前記試料から発生する反射電
子と2次電子とを分離して反射電子を選択的に検出し、
該検出した反射電子に基づいて電子線画像を作成し、こ
の作成した反射電子による電子線画像を用いて被検査パ
ターンを検査することを特徴とする被検査パターンの検
査方法である。
Further, according to the present invention, an image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, a statistical image signal of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the generated statistical image signal is used as a reference image. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a feature amount of the pattern to be inspected by aligning and comparing the detected image signal as a signal. Further, the present invention is characterized in that a detailed analysis is performed based on the extracted feature amount to grasp a true defect and a state of a pattern to be inspected. Further, according to the present invention, an image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the detected repetitive pattern to be inspected is generated. A defect or defect candidate existing in a pattern to be inspected by performing a determination process based on a determination criterion obtained based on the generated statistical information on a difference image obtained by aligning and comparing image signals of Is a method for inspecting a pattern to be inspected. The present invention is also an inspection method for inspecting a pattern to be inspected using an electron beam image obtained by scanning and irradiating an electron beam on a specimen having the pattern to be inspected, the inspection method being generated from the specimen by scanning the electron beam. The reflected electrons and the secondary electrons are separated to selectively detect the reflected electrons,
An inspection method of a pattern to be inspected is characterized in that an electron beam image is created based on the detected reflected electrons, and the pattern to be inspected is inspected using the electron beam image created by the reflected electrons.

【0017】また本発明は、被検査パターンを有する試
料に電子ビームを走査照射して得られる電子線画像を用
いて被検査パターンを検査する検査方法であって、反射
電子と2次電子を分離検出し、反射電子により検出した
画像を用いて複数画像の位置合わせを行うことを特徴と
する被検査パターンの検査方法である。また本発明は、
繰返し被検査パターンを形成した試料に電子ビームを走
査照射して得られる電子線画像を用いて被検査パターン
を検査する検査方法であって、前記電子ビームのスキャ
ンの方向に形成された繰返しパターンから得られる電子
線画像を用いて被検査パターンを検査することを特徴と
する被検査パターンの検査方法である。また本発明は、
試料上に形成した被検査パターンを検査する方法であっ
て、前記被検査パターンから検出される光学像に基づい
て被検査パターンの検査を行う第1の検査工程と、前記
被検査パターンに電子ビームを走査照射して前記検査さ
れた部分を含む周辺の電子線画像を得、この電子線画像
に基づいて前記検査された部分における詳細情報を得る
第2の検査工程とを有することを特徴とする被検査パタ
ーンの検査方法である。
The present invention is also an inspection method for inspecting a pattern to be inspected by using an electron beam image obtained by scanning and irradiating a sample having the pattern to be inspected with an electron beam. This is a method for inspecting a pattern to be inspected, characterized by detecting and aligning a plurality of images using images detected by backscattered electrons. The present invention also provides
An inspection method for inspecting a pattern to be inspected using an electron beam image obtained by scanning and irradiating an electron beam on a sample on which a pattern to be inspected is repeatedly formed, the inspection method comprising the steps of: This is a method for inspecting a pattern to be inspected, wherein the pattern to be inspected is inspected by using an obtained electron beam image. The present invention also provides
A method for inspecting a pattern to be inspected formed on a sample, comprising: a first inspection step of inspecting the pattern to be inspected based on an optical image detected from the pattern to be inspected; Scanning irradiation to obtain an electron beam image of the periphery including the inspected portion, and obtaining detailed information on the inspected portion based on the electron beam image. This is the inspection method of the pattern to be inspected.

【0018】また本発明は、繰返し被検査パターンにつ
いて画像信号を連続的に検出し、この連続的に検出され
た画像信号に基づいて被検査パターンを検査する方法で
あって、複数画像の位置合わせを着目画像のみならず過
去の画像の位置ずれ情報を用いて、画像の連続性を判断
し、これに基づき不連続画像の境界部の検査感度を制御
することを特徴とする被検査パターンの検査方法であ
る。また本発明は、繰返し被検査パターンについて画像
信号を連続的に検出し、この連続的に検出された画像信
号に基づいて被検査パターンを検査する方法であって、
複数画像の位置合わせを着目画像のみならず過去の画像
の位置ずれ情報を用いて、画像の連続性を判断し、これ
に基づき不連続画像の境界部を非検査領域とすることを
特徴とする被検査パターンの検査方法である。
Further, the present invention is a method of continuously detecting image signals for a pattern to be repeatedly inspected and inspecting the pattern to be inspected based on the image signals detected continuously, the method comprising: Inspection of a pattern to be inspected, wherein the continuity of the image is determined using not only the image of interest but also the displacement information of the past image, and the inspection sensitivity at the boundary of the discontinuous image is controlled based on the continuity. Is the way. Further, the present invention is a method for continuously detecting an image signal for a pattern to be repeatedly inspected, and inspecting the pattern to be inspected based on the image signal continuously detected,
The method is characterized in that the continuity of the images is determined by using not only the target image but also the positional deviation information of the past image for the alignment of the plurality of images, and the boundary of the discontinuous image is set as a non-inspection area based on the continuity. This is the inspection method of the pattern to be inspected.

【0019】以上説明したように、前記構成によれば、
面荒れ、グレイン等が生じる多層の被検査パターンの表
面の状態に影響されることなく被検査パターンを高感度
で、且つ高信頼度で検査することができる。また前記構
成によれば、半導体メモリを構成するマット部における
繰返し被検査パターンを高感度で、且つ高信頼度で検査
することができる。また前記構成によれば、繰返される
被検査パターンに生じる欠陥等について詳細解析ができ
るようにして真の欠陥について高信頼度で検査すること
ができる。
As described above, according to the above configuration,
The inspected pattern can be inspected with high sensitivity and high reliability without being affected by the state of the surface of the multilayer inspected pattern in which surface roughness, grain or the like occurs. Further, according to the above configuration, the pattern to be repeatedly inspected in the mat portion constituting the semiconductor memory can be inspected with high sensitivity and high reliability. Further, according to the above configuration, it is possible to perform a detailed analysis on a defect or the like occurring in the pattern to be inspected repeatedly, so that a true defect can be inspected with high reliability.

【0020】また前記構成によれば、繰返される被検査
パターンについて出来具合を定量的に把握することがで
きる。また前記構成によれば、繰返される被検査パター
ンについて出来具合を定量的に把握して被検査パターン
を製造する製造プロセスを診断することができる。
Further, according to the above configuration, it is possible to quantitatively grasp the performance of the repeated pattern to be inspected. Further, according to the above configuration, it is possible to quantitatively grasp the quality of the repeated pattern to be inspected and diagnose the manufacturing process of manufacturing the pattern to be inspected.

【0021】また前記構成によれば、半導体ウェーハ等
の半導体基板において、面荒れ、グレイン等が生じる多
層の被検査パターンの表面の状態に影響されることなく
被検査パターンを高感度で、且つ高信頼度で検査して高
信頼性を有する半導体基板を製造することができる。ま
た前記構成によれば、1または複数の画像に対して高精
度に位置合わせができる。その結果繰返される被検査パ
ターンにおける欠陥等の特徴量を忠実に抽出することが
できる。また前記構成によれば、電子線ビームを用いて
繰返される被検査パターンについて歪みや明るさの違い
などの各種の誤差に影響されることなく、高感度で、且
つ高信頼度で検査することができる。
Further, according to the above configuration, in a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer, the pattern to be inspected can be formed with high sensitivity and high sensitivity without being affected by the state of the surface of the multilayer pattern to be inspected in which surface roughness, grain, etc. occur. By inspecting with reliability, a highly reliable semiconductor substrate can be manufactured. Further, according to the above configuration, it is possible to perform positioning with respect to one or a plurality of images with high accuracy. As a result, it is possible to faithfully extract a feature amount such as a defect in the repeated pattern to be inspected. Further, according to the configuration, it is possible to inspect the pattern to be inspected repeatedly using the electron beam with high sensitivity and high reliability without being affected by various errors such as distortion and difference in brightness. it can.

【0022】また本発明によって得られる効果について
機能面から詳しく説明する。例えばメモリマット部と周
辺回路部とを有するチップを複数配列した被検査パター
ンにおいて、各パターンの仕上り具合を定量的に表現
し、かつこれを用いて欠陥または欠陥候補の特徴量を抽
出するため、これら多層のパターンの仕上り具合の悪い
層、すなわちパターンの面荒れやグレインなどのある層
によって、チップ全体の検査感度が律束されることな
く、発生した欠陥または欠陥候補を高感度に検査するこ
とができる。また、パターンの仕上り具合を定量的に表
現された統計情報を用いれば、ステッパなどの解像度や
エッチングの良否などに関し、欠陥にはならないが正常
部としては限界にあるような各パターンのでき具合を、
正確かつ直接的に定量評価することができる。またいう
までもなく、この統計情報を用い、多層パターンにおい
てもでき具合を詳細、かつ直接的に定量的に把握するこ
とができる。また、統計画像の採用やこれを用いた検査
方法により製造プロセスそのものを定量的に把握するこ
とができる。
The effects obtained by the present invention will be described in detail from a functional aspect. For example, in a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a memory mat portion and a peripheral circuit portion are arranged, in order to quantitatively express the finished state of each pattern, and to use this to extract a feature amount of a defect or a defect candidate, Inspection of the generated defect or defect candidate with high sensitivity without the inspection sensitivity of the whole chip being restricted by the layer with poor finish of these multi-layer patterns, that is, the layer with surface roughness or grain of the pattern. Can be. Also, by using statistical information that quantitatively expresses the finished state of the pattern, it is possible to determine the quality of each pattern that does not become a defect but is limited as a normal part with respect to the resolution of a stepper or the quality of etching. ,
Quantitative evaluation can be performed accurately and directly. Needless to say, by using this statistical information, it is possible to directly and quantitatively grasp the state of the multi-layer pattern in detail. In addition, the manufacturing process itself can be quantitatively grasped by adopting a statistical image and an inspection method using the statistical image.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明に係る各実施の形態を図面
を用いて説明する。まず、本発明に係る被検査パターン
の一実施の形態について説明する。図12は、被検査パ
ターンの一実施の形態として、半導体ウェーハに形成さ
れた半導体メモリチップにおけるメモリマット部と周辺
回路部とを略示説明するための図である、図13は、図
12に示す半導体メモリチップにおけるメモリマット部
と周辺回路部における明るさ(濃淡)のヒストグラムを
示す図である。図14は、図12のメモリマット部にグ
レインがあるの被検査パターンの略示図である。図12
に示す如く、半導体ウェーハ4上にはメモリチップ20
が多数配設されて形成されている。前記メモリのチップ
20は、メモリマット部21と周辺回路部22に大別す
ることができる。前記メモリマット部21は小さな繰返
しパターンの集合であり、前記周辺回路部22は図3に
示すように一軸方向に繰返されるパターン等の集合であ
る。そして、前記メモリマット部21および周辺回路部
22共にパターンが種々の材料で形成され、しかも多層
に積層されている。
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, an embodiment of a pattern to be inspected according to the present invention will be described. FIG. 12 is a diagram schematically illustrating a memory mat portion and a peripheral circuit portion in a semiconductor memory chip formed on a semiconductor wafer as one embodiment of a pattern to be inspected. FIG. FIG. 7 is a diagram showing a histogram of brightness (shade) in a memory mat portion and a peripheral circuit portion in the semiconductor memory chip shown in FIG. FIG. 14 is a schematic view of a pattern to be inspected having grains in the memory mat portion of FIG. FIG.
As shown in FIG.
Are arranged and formed in large numbers. The memory chip 20 can be roughly divided into a memory mat section 21 and a peripheral circuit section 22. The memory mat section 21 is a set of small repeating patterns, and the peripheral circuit section 22 is a set of patterns repeated in one axis direction as shown in FIG. The patterns of both the memory mat portion 21 and the peripheral circuit portion 22 are formed of various materials, and are stacked in multiple layers.

【0024】図13には、図12のメモリマット部21
および周辺回路部22における明るさの分布、すなわ
ち、10ビット構成で最大1024ビットのメモリチッ
プの濃淡に対する頻度をヒストグラムで示したものであ
るが、前記メモリマット部21はパターン密度が高く一
般的に暗い。一方、前記周辺回路部22はパターン密度
が低く一般的に明るい。したがって、このメモリマット
部21では微小欠陥が検出しづらく、この周辺回路部2
2では正常部を微小欠陥として誤検出するという傾向が
ある。さらに、図15に示す如く、メモリマット部21
内のパターンの特定層は、当該パターンの表面にグレイ
ンと呼ばれる微小な突起が多数生じており、これが明る
さの違いを生じさせている。前記グレインを生じるパタ
ーンは、表層になったり、下層になったりして位置が一
定せず、そのパターンから撮像して得られる画像信号の
濃淡(明るさ)は不均一である。またパターンの表面の
面荒れについても、同様にパターンから撮像して得られ
る画像信号の濃淡(明るさ)は不均一となる。
FIG. 13 shows the memory mat unit 21 of FIG.
And a histogram showing the distribution of brightness in the peripheral circuit section 22, that is, the frequency with respect to the density of a memory chip of a maximum of 1024 bits in a 10-bit configuration. dark. On the other hand, the peripheral circuit section 22 has a low pattern density and is generally bright. Therefore, it is difficult for the memory mat unit 21 to detect a minute defect.
In No. 2, there is a tendency that a normal part is erroneously detected as a minute defect. Further, as shown in FIG.
In the specific layer of the inner pattern, a large number of minute projections called grains are formed on the surface of the pattern, and this causes a difference in brightness. The position of the pattern in which the grain is generated is not constant due to the surface layer or the lower layer, and the density (brightness) of an image signal obtained by imaging from the pattern is not uniform. Similarly, with respect to surface roughness of the pattern, the density (brightness) of an image signal obtained by imaging the pattern becomes non-uniform.

【0025】次に、本発明に係わる被検査パターンの検
査方法及び製造プロセス診断方法並びに半導体基板の製
造方法についての実施の形態について説明する。
Next, embodiments of a method of inspecting a pattern to be inspected, a method of diagnosing a manufacturing process, and a method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention will be described.

【0026】[実施の形態 1]本発明に係わる被検査
パターンの検査方法及び製造プロセス診断方法並びに半
導体基板の製造方法についての実施の形態1について説
明する。図1は、本発明に係わる被検査パターンの検査
装置の第1の実施の形態を示す構成図である。図2は被
検査パターンのメモリマット部において第1の実施の形
態で生成される濃淡(明るさ)統計情報の内の濃淡統計
画像の略示説明図、図3は被検査パターンの周辺回路部
において第1の実施の形態で生成される濃淡(明るさ)
統計情報の内の濃淡統計画像の略示説明図である。図4
は第2の実施の形態で生成されるパターンエッジに関す
る統計情報の内のパターンエッジの統計画像について説
明するための被検査パターンのパータンエッジの略示説
明図である。図5はパターンエッジの統計画像を用いて
パターンの線幅やだれの度合いを定量的に把握する(検
査する)ための局所領域マッチングの略示説明図であ
る。図6は、本発明に係わる被検査パターンの検査装置
の第2の実施の形態を示す構成図である。
[First Embodiment] A first embodiment of a method of inspecting a pattern to be inspected, a method of diagnosing a manufacturing process, and a method of manufacturing a semiconductor substrate according to the present invention will be described. FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a pattern inspection apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a schematic explanatory view of a gray scale statistical image of gray scale (brightness) statistical information generated in the first embodiment in the memory mat section of the pattern to be inspected, and FIG. 3 is a peripheral circuit section of the pattern to be inspected. (Brightness) generated in the first embodiment in FIG.
FIG. 4 is a schematic explanatory diagram of a grayscale statistical image in statistical information. FIG.
FIG. 9 is a schematic explanatory view of a pattern edge of a pattern to be inspected for explaining a statistical image of a pattern edge in statistical information on a pattern edge generated in the second embodiment. FIG. 5 is a schematic explanatory diagram of local region matching for quantitatively grasping (inspection) the line width and the degree of droop of a pattern using a statistical image of a pattern edge. FIG. 6 is a configuration diagram showing a second embodiment of the inspection pattern inspection apparatus according to the present invention.

【0027】本第1の実施の形態においては、半導体ウ
ェーハを被検査パターン例として説明する。図1におい
て、1はイメージセンサであり、被検査パターンである
半導体ウェーハ4からの反射光の明るさ、すなわち濃淡
に応じた濃淡画像信号を出力するものである。2はイメ
ージセンサ1から得られる濃淡画像信号をディジタル画
像信号9に変換するA/D変換器、3aはデジタル画像
信号(デジタル濃淡画像信号)9を遅延させる第1の遅
延メモリ、3bはデジタル画像信号(デジタル濃淡画像
信号)9を遅延させる第2の遅延メモリである。即ち、
第1の遅延メモリ3aは、第1の統計情報生成回路17
aにおいて5〜20個程度の2次元の繰返しパターンに
より統計情報を生成できるまでデジタル画像信号(デジ
タル濃淡画像信号)9を遅延させるものである。また第
2の遅延メモリ3bは、第2の統計情報生成回路17b
において5〜20個程度の1次元の繰返しパターンまた
は数個のチップ単位に亘って統計情報を生成できるまで
デジタル画像信号(デジタル濃淡画像信号)9を遅延さ
せるものである。4は被検査パターンのある半導体ウェ
ーハ、5は被検査パターンの半導体ウェーハ4を載置す
るX方向とY方向とZ方向とθ方向(回転)の移動する
ステージ、6は半導体ウェーハ4に対する対物レンズ、
7は被検査パターンの半導体ウェーハ4を照明する照明
光源、8は照明光の反射して対物レンズ6を通して半導
体ウェーハ4に照射すると共に、半導体ウェーハ4から
の反射光を透過するハーフミラーである。9は濃淡画像
信号がA/D変換器で変換されたディジタル画像信号で
ある。このようにして、照明光源7からの照明光を反射
させて対物レンズ6を通して半導体ウェーハ4に対し
て、例えば明視野照明を施すように構成している。28
はA/D変換器2から得られる濃淡に応じたディジタル
画像信号(図5(b)に示す。)に対して例えば微分処
理し、この微分処理した微分信号(図5(c)に一次微
分した微分信号波形42aを示す。)42aをそのまま
出力するかまたはこの微分信号に対して所定の閾値で2
値化処理し(図5(d)または図5(e)に示す。図5
(d)は微分信号波形42aに対して所定の正の閾値で
2値化した2値化信号波形を示す。図5(e)は微分信
号波形42aに対して所定の正および負の閾値で2値化
した極性を有する2値化信号波形を示す。)、この2値
化信号42bを出力することによってパターンのエッジ
位置を示す信号42(42aまたは42b)を抽出する
エッジ抽出回路である。即ち、図5(a)に示すパター
ンからは例えば明視野照明することによってA/D変換
器2から図5(b)に示すディジタル画像信号9が出力
される。エッジ抽出回路28は、このディジタル画像信
号9に対して微分処理することによってディジタル画像
信号9において最も急峻に変化するパターンのエッジ位
置情報を顕著に示す微分信号42a(図5(c)に示
す。)が得られる。またエッジ抽出回路28は、この微
分信号42aを更に所定の閾値で2値化処理することに
よって、パターンのエッジ位置情報を示す2値化信号4
2b(図5(d)または図5(e)に示す。)が得られ
る。41は電子スイッチ回路であり、A/D変換器2か
ら得られる濃淡に応じたディジタル画像信号9とエッジ
抽出回路28から得られるパターンのエッジ位置を示す
信号42とを切り替えて第1および第2の統計情報生成
回路17a、17b並びに遅延メモリ3a、3bに印加
するするものである。即ち、欠陥検査において、取り扱
う信号が濃淡に応じたディジタル画像信号9のみの場合
には、エッジ抽出回路28および電子スイッチ回路41
が不要となる。また欠陥検査において、取り扱う信号が
パターンのエッジ位置を示す信号42のみの場合には、
電子スイッチ回路41が不要となる。逆に電子スイッチ
回路41に選択信号を入力することによって、欠陥検査
において、取り扱う信号として濃淡に応じたディジタル
画像信号9とパターンのエッジ位置を示す信号42との
何方かを選択することができる。
In the first embodiment, a semiconductor wafer will be described as an example of a pattern to be inspected. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an image sensor which outputs a grayscale image signal corresponding to the brightness of reflected light from the semiconductor wafer 4 as a pattern to be inspected, that is, a grayscale. Reference numeral 2 denotes an A / D converter for converting a grayscale image signal obtained from the image sensor 1 into a digital image signal 9; 3a, a first delay memory for delaying the digital image signal (digital grayscale image signal) 9; This is a second delay memory that delays the signal (digital grayscale image signal) 9. That is,
The first delay memory 3a includes a first statistical information generation circuit 17
The digital image signal (digital grayscale image signal) 9 is delayed until statistical information can be generated by about 5 to 20 two-dimensional repetitive patterns in a. The second delay memory 3b includes a second statistical information generation circuit 17b.
, The digital image signal (digital grayscale image signal) 9 is delayed until statistical information can be generated in units of about 5 to 20 one-dimensional repetitive patterns or several chips. Reference numeral 4 denotes a semiconductor wafer having a pattern to be inspected, 5 denotes a stage on which the semiconductor wafer 4 having the pattern to be inspected is mounted and moves in the X, Y, Z, and θ directions (rotation). ,
Reference numeral 7 denotes an illumination light source that illuminates the semiconductor wafer 4 of the pattern to be inspected, and 8 denotes a half mirror that reflects the illumination light to irradiate the semiconductor wafer 4 through the objective lens 6 and transmits the reflected light from the semiconductor wafer 4. Reference numeral 9 denotes a digital image signal obtained by converting a grayscale image signal by an A / D converter. In this manner, the illumination light from the illumination light source 7 is reflected and the semiconductor wafer 4 is subjected to, for example, bright field illumination through the objective lens 6. 28
Is, for example, differentiated from a digital image signal (shown in FIG. 5 (b)) corresponding to the gray level obtained from the A / D converter 2, and the differentiated signal (FIG. 5 (c)) is subjected to the primary differentiation. The differentiated signal waveform 42a is shown.) The signal 42a is output as it is or the differentiated signal has a predetermined threshold value of 2
The binarization process is performed (shown in FIG. 5D or 5E.
(D) shows a binarized signal waveform obtained by binarizing the differential signal waveform 42a with a predetermined positive threshold. FIG. 5E shows a binarized signal waveform having a polarity obtained by binarizing the differentiated signal waveform 42a with predetermined positive and negative threshold values. ), An edge extraction circuit that outputs the binarized signal 42b to extract the signal 42 (42a or 42b) indicating the edge position of the pattern. That is, the digital image signal 9 shown in FIG. 5B is output from the A / D converter 2 by, for example, bright field illumination from the pattern shown in FIG. The edge extracting circuit 28 differentiates the digital image signal 9 to obtain a differential signal 42a (FIG. 5 (c)) that prominently indicates edge position information of a pattern that changes most steeply in the digital image signal 9. ) Is obtained. Further, the edge extraction circuit 28 further binarizes the differentiated signal 42a with a predetermined threshold value, thereby obtaining a binarized signal 4 indicating the edge position information of the pattern.
2b (shown in FIG. 5D or 5E) is obtained. Reference numeral 41 denotes an electronic switch circuit, which switches between a digital image signal 9 corresponding to light and shade obtained from the A / D converter 2 and a signal 42 indicating an edge position of a pattern obtained from the edge extraction circuit 28, thereby switching the first and second signals. To the statistical information generating circuits 17a and 17b and the delay memories 3a and 3b. That is, in the defect inspection, when the signal to be handled is only the digital image signal 9 corresponding to the density, the edge extraction circuit 28 and the electronic switch circuit 41
Becomes unnecessary. In the defect inspection, when the signal to be handled is only the signal 42 indicating the edge position of the pattern,
The electronic switch circuit 41 becomes unnecessary. Conversely, by inputting a selection signal to the electronic switch circuit 41, it is possible to select one of the digital image signal 9 corresponding to shading and the signal 42 indicating the edge position of the pattern as a signal to be handled in the defect inspection.

【0028】第1の統計情報生成回路17aは、A/D
変換器2から出力される濃淡に応じたディジタル画像信
号9に対して2次元にパターン(メモリセル)が繰返さ
れるメモリマット部21における繰返されるパターンの
濃淡(明るさ)統計画像若しくは濃淡(明るさ)統計デ
ータからなる濃淡統計情報またはエッジ抽出回路28か
ら出力されるパターンのエッジ位置を示す信号42に対
して2次元にパターン(メモリセル)が繰返されるメモ
リマット部21における繰返されるパターンのエッジ位
置を示す統計画像若しくはパターンのエッジ位置を示す
統計データからなるエッジ位置統計情報を生成するもの
である。この第1の統計情報生成回路17aは、5〜2
0個程度の2次元の繰返しパターンから検出される検出
画像信号(検出濃淡画像信号または検出エッジ位置画像
信号)を順次記憶するラインメモリ43aと、該ライン
メモリ43aから対応する位置(i+kPx,j+lPy)
の検出画像信号f(i+kPx,j+lPy)を読み出して平
均値もしくはメディアン値g(i,j)(次に示す(数
1)式で示される。)、標準偏差σ(i,j)(次に示
す(数2)式で示される。)、最大値max(i,
j)、最小値min(i,j)、もしくは最大値と最小
値との差R(i,j)=max(i,j)−min
(i,j)を算出するCPU44aと、該CPU44a
で算出された平均値もしくはメディアン値g(i,
j)、標準偏差σ(i,j)、最大値max(i,
j)、最小値min(i,j)、もしくは最大値と最小
値との差R(i,j)等からなる統計情報を記憶するメ
モリ45aとから構成される。これら平均値もしくはメ
ディアン値g(i,j)、標準偏差σ(i,j)、最大
値max(i,j)、最小値min(i,j)、もしく
は最大値と最小値との差R(i,j)等を、濃淡の統計
画像の各項目(パラメータ)と称する。すなわち、前記
第1の統計情報生成回路17aは、2次元にパターン
(メモリセル)が繰返されるメモリマット部21におい
て5〜20個程度の2次元の繰返しパターンから、対応
する位置(i+kPx,j+lPy)の明るさ(濃淡)また
はエッジ位置f(i+kPx,j+lPy)の平均値もしくは
メディアン値g(i,j)、明るさ(濃淡)またはエッ
ジ位置の標準偏差σ(i,j)、明るさ(濃淡)または
エッジ位置の最大値max(i,j)、明るさ(濃淡)
またはエッジ位置の最小値min(i,j)、または明
るさ(濃淡)またはエッジ位置の最大値と最小値との差
R(i,j)=max(i,j)−min(i,j)を
検出するものである。(i,j)は繰返しパターン上の
座標を示す。Pxはメモリマット部21における繰返し
パターンのX方向のピッチ、Pyはメモリマット部21
における繰返しパターンのY方向のピッチを示す。これ
らのピッチPx,Pyは、ウェーハの品種によって変化す
るので、CPU44aに対してウェーハの品種に応じた
ピッチPx,Pyを登録しておき、ウェーハの品種の情報
を入力手段12で入力することによって登録されたピッ
チPx,Pyの情報から入力されたウェーハの品種に適合
するものを選択することができる。即ち、第1の統計情
報生成回路17aはメモリマット部21における繰返し
パターンの統計情報である濃淡またはエッジ位置の統計
画像を生成するものであるため、CPU44aは、キー
ボード、ディスク、CADシステムにつながった通信ネ
ットワーク等から構成された入力手段12で入力された
設計情報に基づいて得られるウェーハ4上におけるチッ
プ内の配列データ等の座標に基づいて、メモリマット部
21の領域であると判定すると共に、この判定されたメ
モリマット部21に対して上記入力手段12で入力され
た設計情報に基づいて得られるメモリマット部21にお
ける繰返しパターンのX方向およびY方向のピッチP
x,Pyに基づいて、繰返しパターンの統計情報である濃
淡またはエッジ位置の統計画像を生成することができ
る。またCPU44aは、ラインメモリ43aから対応
する位置(i+kPx,j+lPy)の検出画像信号f(i+
kPx,j+lPy)を読み出して統計処理を施すので、この
際ラインメモリ43aから対応する位置(i+kPx,j
+lPy)の検出画像信号f(i+kPx,j+lPy)を読み
出し、これら対応する位置(i+kPx,j+lPy)の検
出画像信号f(i+kPx,j+lPy)を不一致量を算出
し、この算出された不一致量が大きく外れない限り、一
致と見做す処理をする(非常に粗い一致性の判定処理を
する)ことによって2次元への繰返し性を見てメモリマ
ット部21の領域である否かを判定することができる。
従って、CPU44aにおいて、一致性の判定処理を追
加することによってメモリマット部21の領域であると
判定することができる。そしてメモリマット部21に対
して上記入力手段12で入力された繰返しパターンのX
方向およびY方向のピッチPx,Pyを設定することがで
きる。
The first statistic information generation circuit 17a has an A / D
For the digital image signal 9 corresponding to the density output from the converter 2, a statistical image or a density (brightness) of a repeated pattern in the memory mat unit 21 in which a pattern (memory cell) is repeated two-dimensionally. 2.) The edge position of the repeated pattern in the memory mat unit 21 in which the pattern (memory cell) is repeated two-dimensionally with respect to the signal 42 indicating the edge position of the pattern output from the edge extraction circuit 28 or the density statistical information composed of statistical data. , And edge position statistical information including statistical data indicating the edge position of the pattern. The first statistic information generation circuit 17a includes 5-2
A line memory 43a for sequentially storing detected image signals (detected grayscale image signals or detected edge position image signals) detected from about 0 two-dimensional repetitive patterns, and corresponding positions (i + kPx, j + lPy) from the line memory 43a
Of the detected image signal f (i + kPx, j + lPy), the average value or the median value g (i, j) (shown by the following (expression 1)), the standard deviation σ (i, j) (then (Expression 2)), the maximum value max (i,
j), the minimum value min (i, j), or the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value = max (i, j) -min
A CPU 44a for calculating (i, j);
The average value or median value g (i, i,
j), standard deviation σ (i, j), maximum value max (i,
j), a minimum value min (i, j), or a memory 45a for storing statistical information including a difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value. The average value or median value g (i, j), standard deviation σ (i, j), maximum value max (i, j), minimum value min (i, j), or difference R between the maximum value and the minimum value (I, j) and the like are referred to as respective items (parameters) of the grayscale statistical image. In other words, the first statistical information generation circuit 17a calculates the corresponding position (i + kPx, j + lPy) from about 5 to 20 two-dimensional repetitive patterns in the memory mat unit 21 in which a pattern (memory cell) is repeated two-dimensionally. (Gray) or median value g (i, j) of edge position f (i + kPx, j + lPy), standard deviation σ (i, j) of brightness (grayscale) or edge position, brightness (grayscale) ) Or the maximum value max (i, j) of the edge position, brightness (shade)
Alternatively, the minimum value min (i, j) of the edge position, or the difference R (i, j) = max (i, j) -min (i, j) between the maximum value and the minimum value of the brightness (shading) or the edge position. ) Is detected. (I, j) indicates coordinates on the repeating pattern. Px is the pitch in the X direction of the repetitive pattern in the memory mat section 21, and Py is the memory mat section 21.
Shows the pitch in the Y direction of the repetitive pattern in FIG. Since these pitches Px and Py change depending on the type of wafer, the pitches Px and Py corresponding to the type of wafer are registered in the CPU 44a, and information on the type of wafer is input by the input means 12 to enter the information. From the registered pitches Px and Py information, it is possible to select a pitch that matches the type of the input wafer. That is, since the first statistical information generation circuit 17a is to generate a statistical image of the density or edge position, which is statistical information of a repetitive pattern in the memory mat unit 21, the CPU 44a is connected to a keyboard, a disk, and a CAD system. Based on the coordinates of the array data and the like in the chip on the wafer 4 obtained based on the design information input by the input unit 12 constituted by a communication network or the like, it is determined that the area is the area of the memory mat unit 21 and The pitch P of the repeated pattern in the X direction and the Y direction in the memory mat unit 21 obtained based on the design information input by the input means 12 with respect to the determined memory mat unit 21
Based on x and Py, it is possible to generate a statistical image of shading or edge position, which is statistical information of a repetitive pattern. The CPU 44a also detects the detected image signal f (i + i) at the corresponding position (i + kPx, j + lPy) from the line memory 43a.
kPx, j + lPy) is read out and subjected to statistical processing. At this time, the corresponding position (i + kPx, j) is read from the line memory 43a.
+ LPy), the detected image signal f (i + kPx, j + lPy) at the corresponding position (i + kPx, j + lPy) is calculated as the amount of mismatch, and the calculated amount of mismatch greatly deviates. Unless otherwise, by performing a process regarded as a match (performing a very coarse match determination process), it is possible to determine whether or not the area is the area of the memory mat unit 21 by looking at the repeatability to two dimensions. .
Therefore, the CPU 44a can determine that the area is the area of the memory mat unit 21 by adding the matching determination processing. Then, the X of the repetitive pattern input by the input means 12 is input to the memory mat unit 21.
The pitches Px and Py in the direction and the Y direction can be set.

【0029】以上説明したように、第1の統計情報生成
回路17aによってメモリマット部21における繰返し
パターンの統計情報である濃淡またはエッジ位置の統計
画像(平均値もしくはメディアン値g(i,j)、明る
さ(濃淡)またはエッジ位置の標準偏差σ(i,j)、
または明るさ(濃淡)またはエッジ位置の最大値と最小
値との差R(i,j)等)を生成し、この生成された濃
淡またはエッジ位置の統計画像をメモリ45aに記憶さ
せることによって得ることができる。そして第1の統計
画像生成回路17aからは、上記各統計量に対応して、
例えば複数の8ビットディジタル信号で出力するように
構成する。 なお、前記第1の統計情報生成回路17aは、X軸およ
びY軸方向についての繰返しパターンの統計情報である
濃淡またはエッジ位置の統計画像をCPUにおいて算出
することについて説明したが、X軸またはY軸方向のみ
の繰返しパターンの統計情報である濃淡またはエッジ位
置の統計画像をCPUにおいて算出してもよいことは明
らかである。それはパターンが繰返される方向の違いに
よって濃淡またはエッジ位置の統計画像に変化が見られ
ないからである。
As described above, the first statistical information generating circuit 17a uses the statistical image (average value or median value g (i, j), Standard deviation σ (i, j) of brightness (shading) or edge position,
Alternatively, a difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value of the brightness (shading) or the edge position is generated, and the generated statistical image of the shading or the edge position is stored in the memory 45a. be able to. Then, from the first statistical image generation circuit 17a,
For example, it is configured to output a plurality of 8-bit digital signals. Note that the first statistical information generation circuit 17a has described that the CPU calculates a statistical image of shading or an edge position, which is statistical information of a repetitive pattern in the X-axis and Y-axis directions. It is clear that the CPU may calculate a statistical image of the density or edge position, which is statistical information of a repeated pattern only in the axial direction. This is because no change is observed in the statistical image of the shading or edge position due to the difference in the direction in which the pattern is repeated.

【0030】図2には、多層に積層されたメモリマット
部21における2次元に繰返される一つのパターン(メ
モリセル)の濃淡統計画像を示す。図2(a)には、濃
淡の標準偏差σ(i,j)×kの統計画像を示す。61
は表面層のパターンであるため、ランダムに発生する面
荒れやグレインの影響を大きく受けて、濃淡の標準偏差
(明るさのばらつき)が大きくなって明かるい画像信号
となる。62は下層のパターンであり、表面層のパター
ン61と重なる部分については表面層のパターンで消さ
れ、それ以外の領域については下層であるため、ランダ
ムに発生する面荒れやグレインの影響が減衰されて濃淡
の標準偏差(明るさのばらつき)が小さくなって暗い画
像信号となる。従って、この濃淡の標準偏差σ(i,
j)×kの濃淡統計画像信号に応じて比較回路18aに
おけるセル比較差画像に対して欠陥を判定する際または
欠陥候補を抽出する際の感度を変えることができる。即
ち、表面層のパターン21は明かるさ(濃淡)のばらつ
きが大きいことからして感度を低下させ、下層のパター
ン22は明かるさ(濃淡)のばらつきが小さいことから
して感度を高めて欠陥判定または欠陥候補を抽出すれば
よい。図2(b)には、濃淡の平均値g(i,j)の統計
画像を示す。61は表面層のパターンであって、平均的
には比較的暗い画像信号として検出される。62は下層
のパターンであり、表面層のパターン61に比べて平均
的に明るい画像信号として検出される。濃淡の平均値g
(i,j)の画像は、5〜20個程度の2次元の繰返しパ
ターンに亘って検出される検出画像信号の平均値を示す
もので、欠陥を検査するために検出画像信号f(i,
j)と比較するのに適した基準の画像信号を被検査対象
のウェーハから得ることができる。従って、メモリマッ
ト部21において隣接したセル(繰返しパターン)から
検出される検出画像信号同士を比較するのに比べて、ラ
ンダムに発生する面荒れやグレインの影響を軽減して欠
陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼度で実現すること
ができる。
FIG. 2 shows a gray scale statistical image of one pattern (memory cell) that is repeated two-dimensionally in the memory mat portion 21 having a multilayer structure. FIG. 2A shows a statistical image of the standard deviation σ (i, j) × k of shading. 61
Is a pattern of the surface layer, and is greatly affected by randomly generated surface roughness and grains, and the standard deviation of brightness (variation in brightness) is increased, resulting in a bright image signal. Reference numeral 62 denotes a lower layer pattern. The portion overlapping the surface layer pattern 61 is erased by the surface layer pattern, and the other regions are lower layers, so that the influence of randomly generated surface roughness and grains is attenuated. As a result, the standard deviation of the shading (variation in brightness) is reduced and a dark image signal is obtained. Therefore, the standard deviation σ (i,
j) The sensitivity at the time of determining a defect or extracting a defect candidate from the cell comparison difference image in the comparison circuit 18a can be changed in accordance with the grayscale statistical image signal of × k. That is, the sensitivity of the pattern 21 of the surface layer is reduced due to a large variation in lightness (shading), and the sensitivity of the pattern 22 of the lower layer is increased due to a small variation in lightness (shading). Defect determination or defect candidates may be extracted. FIG. 2B shows a statistical image of the average value g (i, j) of light and shade. Reference numeral 61 denotes a pattern of the surface layer, which is detected as a relatively dark image signal on average. Reference numeral 62 denotes a lower layer pattern, which is detected as an image signal that is brighter on average than the surface layer pattern 61. Average value g of shading
The image of (i, j) indicates the average value of the detected image signals detected over about 5 to 20 two-dimensional repetitive patterns. The detected image signal f (i, j) is used to inspect a defect.
A reference image signal suitable for comparison with j) can be obtained from the wafer to be inspected. Therefore, as compared with the case where the detected image signals detected from the adjacent cells (repeated patterns) are compared with each other in the memory mat unit 21, the influence of randomly generated surface roughness and grain is reduced, and the defect determination or defect candidate determination is performed. The extraction can be realized with high reliability.

【0031】図2(c)には、濃淡の最小値min
(i,j)の統計画像を示す。61は表面層のパターン
であって、図2(b)に示すように平均的には比較的暗
い画像信号に対して図2(a)に示すように標準偏差
(明るさのばらつき)が大きいことからして、最小値の
画像は非常に暗く検出される。62は下層のパターンで
あり、図2(b)に示すように表面層のパターン61に
比べて平均的に明るい画像信号に対して図2(a)に示
すように標準偏差(明るさのばらつき)が小さいことか
らして、最小値min(i,j)の画像は図2(b)に
示す画像信号に比べて僅か暗く検出される。濃淡の最大
値max(i,j)の統計画像は、図2(b)に示すよ
うに平均的には比較的暗い画像信号に対して図2(c)
に示す画像と対称なる関係となる。従って、濃淡(明る
さ)の最大値と最小値との差R(i,j)=max
(i,j)−min(i,j)の統計画像は、5〜20
個程度の2次元の繰返しパターンから検出される検出画
像信号のばらつく(変動する)範囲を示すことになる。
また濃淡の最大値と最小値とのメディアン値の統計画像
は、ほぼ濃淡の平均値g(i,j)の統計画像と同じこと
になる。また濃淡の標準偏差の統計画像の代わりに、濃
淡(明るさ)の最大値と最小値との差R(i,j)の統
計画像を用いることができる。また第1の統計情報生成
回路17aによって生成される多層に積層されたメモリ
マット部21における2次元に繰返されるパターン(メ
モリセル)のエッジ位置の統計画像には、エッジ位置
(微分画像信号若しくは2値化画像信号の何方でも良
い。)の平均値またはメディアン値g(i,j)に関する
画像とエッジ位置のばらつきを示すエッジ位置の標準偏
差σ(i,j)に関する画像とエッジ位置のとりうる範
囲を示すエッジ位置の最大値と最小値との差R(i,
j)=max(i,j)−min(i,j)の画像とが
ある。これら平均値もしくはメディアン値g(i,
j)、標準偏差σ(i,j)、最大値max(i,
j)、最小値min(i,j)、もしくは最大値と最小
値との差R(i,j)等を、エッジ位置の統計画像の各
項目(パラメータ)と称する。エッジ位置の最大値と最
小値とのメディアン値の統計画像は、ほぼエッジ位置の
平均値g(i,j)の統計画像と同じことになる。またエ
ッジ位置の標準偏差の統計画像の代わりに、エッジ位置
の最大値と最小値との差R(i,j)の統計画像を用い
ることができる。
FIG. 2 (c) shows the minimum value min.
4 shows a statistical image of (i, j). Reference numeral 61 denotes a surface layer pattern, which has a large standard deviation (brightness variation) as shown in FIG. 2A with respect to an image signal that is relatively dark on average as shown in FIG. 2B. Therefore, the image with the minimum value is detected as very dark. Reference numeral 62 denotes a lower layer pattern, which has a standard deviation (brightness variation) as shown in FIG. 2A with respect to an image signal which is on average brighter than the surface layer pattern 61 as shown in FIG. 2B. ) Is small, the image of the minimum value min (i, j) is detected to be slightly darker than the image signal shown in FIG. As shown in FIG. 2B, the statistical image of the maximum value max (i, j) of the shading is obtained by comparing the image signal with the relatively dark image signal on the average as shown in FIG.
Is symmetrical with the image shown in FIG. Therefore, the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value of the shading (brightness) = max
The statistical image of (i, j) -min (i, j) is 5 to 20
This indicates the range in which the detected image signal detected from about two-dimensional repetitive patterns varies (fluctuates).
Further, the statistical image of the median value between the maximum value and the minimum value of the shading is almost the same as the statistical image of the average value g (i, j) of the shading. Further, instead of the statistical image of the standard deviation of light and shade, a statistical image of the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value of light and shade (brightness) can be used. In addition, the statistical image of the edge position of the two-dimensionally repeated pattern (memory cell) in the memory mat unit 21 that is multilayered and generated by the first statistical information generation circuit 17a includes the edge position (differential image signal or 2). Any of the valued image signals may be used.) The image and the edge position can be taken as the image and median value g (i, j) and the edge position standard deviation σ (i, j) indicating the variation of the edge position. The difference R (i, i) between the maximum value and the minimum value of the edge position indicating the range
j) = max (i, j) -min (i, j). The average value or median value g (i,
j), standard deviation σ (i, j), maximum value max (i,
j), the minimum value min (i, j), the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value, and the like are referred to as each item (parameter) of the statistical image of the edge position. The statistical image of the median value between the maximum value and the minimum value of the edge position is almost the same as the statistical image of the average value g (i, j) of the edge position. Instead of the statistical image of the standard deviation of the edge position, a statistical image of the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value of the edge position can be used.

【0032】レジストの塗布むら、ステッパによる露光
の解像度、スパッタやCVDによる成膜の膜厚のばらつ
き、エッチング条件のばらつき等のプロセス条件の変動
(例えばウェーハ上の中央部と周辺部との間における変
動やロット単位による変動やウェーハの品種に基づく変
動等様々の変動要因がある。)に基づいて、図4に示す
ようにパターンのエッジの出来具合が変化することにな
る。即ち、図4(a)、(b)に示す如く、パターンの
エッジがエッチング等のプロセス条件によって明確度
(だれ具合)や図4(c)に示すように子細にみると微
小な凹凸も含め線幅がウェーハ内で部分的にばらつき現
象が生じる。繰返しパターン毎に、図4(a)に示すエ
ッジのだれ具合が、図4(b)に示すエッジのだれ具合
より小であるように、繰返しパターン毎にだれ具合が大
きく異なり、だれ具合を示す微分画像の標準偏差である
パラメータは大きくなる。また繰返しパターン毎に、図
4(c)に示すように子細にみると微小な凹凸も含め線
幅がばらつき、その結果パターンのエッジ位置を示す微
分画像または2値化画像の標準偏差であるパラメータが
大きくなる。この他ロット単位や品種に応じてもパター
ンのエッジのばらつき現象が生じる。
Variations in process conditions such as uneven coating of resist, resolution of exposure by a stepper, variation in film thickness of a film formed by sputtering or CVD, and variation in etching conditions (for example, the variation between the central portion and the peripheral portion on a wafer). There are various fluctuation factors such as fluctuation, fluctuation by lot unit, and fluctuation based on the type of wafer.) As shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the edge of the pattern includes clarity (how much) depending on the process conditions such as etching and fine irregularities as shown in FIG. 4 (c). The line width partially varies within the wafer, and a phenomenon occurs. For each repetition pattern, the degree of droop of the edge shown in FIG. 4A is smaller than the degree of droop of the edge shown in FIG. The parameter that is the standard deviation of the differential image increases. In addition, as shown in FIG. 4C, the line width including fine irregularities varies for each repetition pattern, and as a result, a parameter which is the standard deviation of a differential image or a binarized image indicating the edge position of the pattern. Becomes larger. In addition, a pattern edge variation phenomenon occurs depending on the lot unit and product type.

【0033】エッジ位置の平均値g(i,j)の画像は、
5〜20個程度の2次元の繰返しパターンに亘って検出
される検出画像信号の平均値を示すもので、欠陥を検査
するために検出画像信号f(i,j)と比較するのに適
した基準の画像信号を被検査対象のウェーハから得るこ
とができる。従って、メモリマット部21において隣接
したセル(繰返しパターン)から検出される検出画像信
号同士を比較するのに比べて、プロセス条件の変動によ
ってランダムに発生するパターンのエッジの出来具合の
影響を軽減して欠陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼
度で実現することができる。またエッジ位置の標準偏差
σ(i,j)の統計画像信号に応じて比較回路18aに
おけるセル比較差画像に対して欠陥を判定する際または
欠陥候補を抽出する際の感度を変えることによって、プ
ロセス条件の変動によってパターンのエッジの出来具合
が変化したとしても欠陥判定または欠陥候補の抽出を高
信頼度で実現することができる。
The image of the average value g (i, j) of the edge positions is
Indicates the average value of detected image signals detected over about 5 to 20 two-dimensional repetitive patterns, and is suitable for comparison with the detected image signal f (i, j) for inspecting defects. A reference image signal can be obtained from the wafer to be inspected. Therefore, compared to comparing the detected image signals detected from adjacent cells (repeated patterns) in the memory mat unit 21, the influence of the condition of the edge of the pattern randomly generated due to the change in the process condition is reduced. As a result, defect determination or defect candidate extraction can be realized with high reliability. Also, by changing the sensitivity when judging a defect or extracting a defect candidate from the cell comparison difference image in the comparison circuit 18a in accordance with the statistical image signal of the standard deviation σ (i, j) of the edge position, Even if the condition of the edge of the pattern changes due to the change of the condition, the defect determination or the extraction of the defect candidate can be realized with high reliability.

【0034】第2の統計画像生成回路17bは、A/D
変換器2から出力される濃淡に応じたディジタル画像信
号9に対して図3(a)に示すように1次元に(例えば
Y軸方向に)パターンが繰返される周辺回路部22にお
ける繰返されるパターンの濃淡(明るさ)統計画像若し
くは濃淡(明るさ)統計データからなる濃淡統計情報ま
たはエッジ抽出回路28から出力されるパターンのエッ
ジ位置を示す信号42に対して1次元にパターンが繰返
される周辺回路部22における繰返されるパターンのエ
ッジ位置を示す統計画像若しくはパターンのエッジ位置
を示す統計データからなるエッジ位置統計情報を生成す
るものである。この第1の統計情報生成回路17bは、
5〜20個程度の1次元の繰返しパターンに亘って検出
される検出画像信号(検出濃淡画像信号または検出エッ
ジ位置画像信号)を順次記憶するラインメモリ43b
と、該ラインメモリ43bから対応する位置(i,j+l
Py')の検出画像信号f'(i,j+lPy')を読み出して
平均値もしくはメディアン値g'(i,j)(次に示す
(数3)式で示される。)、標準偏差σ'(i,j)
(次に示す(数4)式で示される。)、最大値max'
(i,j)、最小値min'(i,j)、もしくは最大
値と最小値との差R'(i,j)=max'(i,j)−
min'(i,j)を算出するCPU44bと、該CP
U44bで算出された平均値もしくはメディアン値g'
(i,j)、標準偏差σ'(i,j)、最大値max'
(i,j)、最小値min'(i,j)、もしくは最大
値と最小値との差R'(i,j)等からなる統計情報を
記憶するメモリ45bとから構成される。すなわち、前
記第2の統計情報生成回路17bは、1次元にパターン
が繰返される周辺回路22において5〜20個程度の1
次元の繰返しパターンから、対応する位置(i,j+lP
y')の明るさf’(i,j+lPy')の平均値もしくはメデ
ィアン値g'(i,j)、標準偏差σ'(i,j)、最大
値max'(i,j)、最小値min'(i,j)、もし
くは最大値と最小値との差R'(i,j)=max'
(i,j)−min'(i,j)を検出するものであ
る。(i,j)は繰返しパターン上の座標を示す。Py'
は、図3(a)に示すように1次元の繰返しパターンの
一軸方向である例えばY方向のピッチを示す。このピッ
チPy'は、ウェーハの品種によって変化するので、CP
U44bに対してウェーハの品種に応じたピッチPy'を
登録しておき、ウェーハの品種の情報を入力することに
よって登録されたピッチPy'の情報から入力されたウェ
ーハの品種に適合するものを選択することができる。即
ち、第2の統計情報生成回路17bは周辺回路部22に
おけるパターンの統計情報である濃淡またはエッジ位置
の統計画像を生成するものであるため、CPU44b
は、CADシステムにつながった通信ネットワーク、キ
ーボード、ディスク等から構成された入力手段12で入
力された設計情報に基づいて得られるウェーハ4上にお
けるチップ内の配列データ等の座標に基づいて、周辺回
路部22の領域であると判定すると共に、この判定され
た周辺回路部22に対して上記入力手段12で入力され
た設計情報に基づいて得られる周辺回路部22における
繰返しパターンのY方向のピッチPy'またはチップ単位
のピッチに基づいて、繰返しパターンの統計情報である
濃淡またはエッジ位置の統計画像を生成することができ
る。またCPU44aは、メモリマット部21の領域で
ある否かを判定することができるので、周辺回路部22
の領域であることも判定することができる。従って、C
PU44bは、上記CPU44aから周辺回路部22の
領域である信号56を受けることによって周辺回路部2
2の領域であることを判定すると共に、周辺回路部22
に対して上記入力手段12で入力された繰返しパターン
のY方向のピッチPy'またはチップ単位のピッチを設定
することができる。
The second statistic image generation circuit 17b has an A / D
As shown in FIG. 3A, the digital image signal 9 corresponding to the gray level output from the converter 2 is one-dimensionally (for example, in the Y-axis direction). Peripheral circuit section in which a pattern is repeated one-dimensionally with respect to a signal 42 indicating a gray scale (brightness) statistical image or gray scale statistical information including gray scale (brightness) statistical data or an edge position of a pattern output from the edge extraction circuit 28. In step 22, statistical image indicating the edge position of the repeated pattern or statistical information indicating the edge position of the pattern is generated. This first statistical information generation circuit 17b
A line memory 43b for sequentially storing detected image signals (detected grayscale image signals or detected edge position image signals) detected over about 5 to 20 one-dimensional repetitive patterns
And the corresponding position (i, j + 1) from the line memory 43b.
Py ′), the detected image signal f ′ (i, j + lPy ′) is read out, and the average value or median value g ′ (i, j) (shown by the following equation (3)) and the standard deviation σ ′ ( i, j)
(Shown by the following (Equation 4)), the maximum value max ′
(I, j), minimum value min ′ (i, j), or difference R ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value = max ′ (i, j) −
a CPU 44b for calculating min ′ (i, j) and the CP
Average value or median value g 'calculated in U44b
(I, j), standard deviation σ ′ (i, j), maximum value max ′
(I, j), a minimum value min '(i, j), or a memory 45b for storing statistical information including a difference R' (i, j) between the maximum value and the minimum value. In other words, the second statistical information generating circuit 17b has about 5 to 20 1 in the peripheral circuit 22 in which the pattern is repeated in one dimension.
From the dimensional repetition pattern, the corresponding position (i, j + lP
y ′) mean value or median value g ′ (i, j), standard deviation σ ′ (i, j), maximum value max ′ (i, j), minimum value of the brightness f ′ (i, j + 1Py ′) min ′ (i, j) or the difference R ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value = max ′
(I, j) -min '(i, j). (I, j) indicates coordinates on the repeating pattern. Py '
Indicates a pitch in, for example, the Y direction, which is a uniaxial direction of the one-dimensional repetitive pattern as shown in FIG. Since this pitch Py ′ changes depending on the type of wafer,
A pitch Py 'corresponding to the type of wafer is registered in U44b, and information matching the type of wafer inputted is selected from information of the registered pitch Py' by inputting information on the type of wafer. can do. That is, since the second statistical information generating circuit 17b generates a statistical image of shading or edge position, which is statistical information of a pattern in the peripheral circuit section 22, the CPU 44b
Is based on the coordinates of the array data and the like in the chip on the wafer 4 obtained based on the design information input by the input means 12 including a communication network, a keyboard, a disk, and the like connected to the CAD system. And the pitch Py in the Y direction of the repetitive pattern in the peripheral circuit unit 22 obtained based on the design information input by the input means 12 with respect to the determined peripheral circuit unit 22. Or a statistical image of the density or edge position, which is the statistical information of the repetitive pattern, based on the pitch in chip units. Further, the CPU 44a can determine whether or not the area is the area of the memory mat section 21.
Area can be determined. Therefore, C
The PU 44b receives the signal 56 in the area of the peripheral circuit unit 22 from the CPU 44a, and
2 and the peripheral circuit unit 22
The pitch Py ′ in the Y direction of the repetitive pattern input by the input means 12 or the pitch in chip units can be set.

【0035】 また、周辺回路部22についてはチップ単位で繰返され
ることになるので、第2の統計画像生成回路17bは、
A/D変換器2から出力される濃淡に応じたディジタル
画像信号9に対してチップ単位で繰返される周辺回路部
22におけるパターンのチップ単位の濃淡(明るさ)統
計画像若しくは濃淡(明るさ)統計データからなる濃淡
統計情報またはエッジ抽出回路28から出力されるパタ
ーンのエッジ位置を示す信号42に対してチップ単位で
繰返される周辺回路部22におけるパターンのチップ単
位のエッジ位置を示す統計画像若しくはパターンのエッ
ジ位置を示す統計データからなるエッジ位置統計情報を
生成するものであっても良い。この場合、ラインメモリ
43bには、チップ単位の画像を数個程度に亘って記憶
する必要がある。それはCPU44bがチップ単位で対
応する位置(i,j+lPy')の検出画像信号f'(i,j
+lPy')を読み出して平均値もしくはメディアン値g'
(i,j)、標準偏差σ'(i,j)、最大値max'
(i,j)、最小値min'(i,j)、もしくは最大
値と最小値との差R'(i,j)=max'(i,j)−
min'(i,j)を算出する必要があるからである。
[0035] Further, since the peripheral circuit section 22 is repeated for each chip, the second statistical image generation circuit 17b
A gray scale (brightness) statistic image or a gray scale (brightness) statistic of a pattern of the pattern in the peripheral circuit unit 22 which is repeated for the digital image signal 9 corresponding to the gray scale output from the A / D converter 2 in a chip unit. Statistical image or pattern of the pattern indicating the edge position of the pattern in the peripheral circuit unit 22 in the peripheral circuit unit 22 which is repeated in chip units with respect to the signal 42 indicating the edge position of the pattern output from the edge extraction circuit 28 or the gray scale statistical information composed of data. Edge position statistical information including statistical data indicating an edge position may be generated. In this case, it is necessary to store about several images in chip units in the line memory 43b. That is, the CPU 44b detects the detected image signal f '(i, j) at the position (i, j + 1Py') corresponding to each chip.
+ LPy ') and read the average value or median value g'
(I, j), standard deviation σ ′ (i, j), maximum value max ′
(I, j), minimum value min ′ (i, j), or difference R ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value = max ′ (i, j) −
This is because it is necessary to calculate min ′ (i, j).

【0036】以上説明したように、第2の統計情報生成
回路17bによって周辺回路部22におけるパターンの
統計情報である濃淡またはエッジ位置の統計画像(平均
値もしくはメディアン値g'(i,j)、明るさ(濃
淡)またはエッジ位置の標準偏差σ'(i,j)、また
は明るさ(濃淡)またはエッジ位置の最大値と最小値と
の差R'(i,j)等)を生成し、この生成された濃淡
またはエッジ位置の統計画像をメモリ45bに記憶させ
ることによって得ることができる。そして第2の統計画
像生成回路17bからは、上記各統計量に対応して、例
えば複数の8ビットディジタル信号で出力するように構
成する。
As described above, the second statistic information generation circuit 17b uses the statistic image (average value or median value g '(i, j), A brightness (shade) or a standard deviation σ ′ (i, j) of the edge position, or a difference (R ′ (i, j)) between the maximum value and the minimum value of the brightness (shade) or the edge position), The generated statistical image of shading or edge position can be obtained by storing it in the memory 45b. The second statistical image generation circuit 17b is configured to output, for example, a plurality of 8-bit digital signals corresponding to the respective statistics.

【0037】図3(b)(c)には、多層に積層された
周辺回路部22におけるパターンの一部の濃淡統計画像
を示す。図3(b)には、濃淡の標準偏差σ'(i,
j)×kの統計画像を示す。63は表面層のパターンで
あるため、ランダムに発生する面荒れやグレインの影響
を大きく受けて、濃淡の標準偏差(明るさのばらつき)
が大きくなって明かるい画像信号となる。65、66、
67のパターンは濃淡の標準偏差(明るさのばらつき)
が中程度で中程度の明るさを有する画像信号となる。6
4および68は下層のパターンであり、表面層のパター
ン63と重なる部分については表面層のパターンで消さ
れ、それ以外の領域については下層であるため、ランダ
ムに発生する面荒れやグレインの影響が減衰されて濃淡
の標準偏差(明るさのばらつき)が小さくなって暗い画
像信号となる。従って、この濃淡の標準偏差σ(i,
j)×kの濃淡統計画像信号に応じて比較回路18bに
おける繰返しパターン比較またはチップ比較差画像に対
して欠陥を判定する際または欠陥候補を抽出する際の感
度を変えることができる。即ち、表面層のパターン23
は明かるさ(濃淡)のばらつきが大きいことからして感
度を低下させ、下層のパターン64および68は明かる
さ(濃淡)のばらつきが小さいことからして感度を高め
て欠陥判定または欠陥候補を抽出すればよい。
FIGS. 3B and 3C show grayscale statistical images of a part of the pattern in the peripheral circuit portion 22 which is stacked in multiple layers. FIG. 3B shows the standard deviation σ ′ (i, i,
j) × k statistical images are shown. 63 is a pattern of the surface layer, and is greatly affected by randomly generated surface roughness and grain, and is standard deviation of shading (variation in brightness).
Becomes large, resulting in a bright image signal. 65, 66,
Pattern 67 is the standard deviation of light and shade (variation in brightness)
Becomes an image signal having a medium brightness. 6
Reference numerals 4 and 68 denote lower layer patterns. The portion overlapping with the surface layer pattern 63 is erased by the surface layer pattern, and the other regions are lower layers. The image signal is attenuated, and the standard deviation of brightness (variation in brightness) is reduced, resulting in a dark image signal. Therefore, the standard deviation σ (i,
j) Sensitivity at the time of determining a defect or extracting a defect candidate from a repeated pattern comparison or chip comparison difference image in the comparing circuit 18b in accordance with the grayscale statistical image signal of × k can be changed. That is, the pattern 23 of the surface layer
Is lower in sensitivity due to large variations in lightness (shading), and the lower patterns 64 and 68 are increased in sensitivity due to small variations in lightness (shading) to determine a defect or determine a defect candidate. Should be extracted.

【0038】図3(c)には、濃淡の平均値g'(i,j)
の統計画像を示す。63、64および68のパターン
は、平均的に明るい画像信号として検出される。66お
よび67のパターンは、平均的に中程度の明るい画像信
号として検出される。65のパターンは、平均的に暗い
画像信号として検出される。濃淡の平均値g'(i,j)の
画像は、5〜20個程度の1次元の繰返しパターンまた
は数チップ単位に亘って検出される検出画像信号の平均
値を示すもので、欠陥を検査するために検出画像信号
f'(i,j)と比較するのに適した基準の画像信号を
被検査対象のウェーハから得ることができる。従って、
周辺回路部22においても隣接した繰返しパターンから
検出される検出画像信号同士を比較するのに比べて、ラ
ンダムに発生する面荒れやグレインの影響を軽減して欠
陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼度で実現すること
ができる。周辺回路部22においても、メモリマット部
21と同様に、濃淡(明るさ)の最大値と最小値との差
R'(i,j)=max'(i,j)−min'(i,
j)の統計画像は、5〜20個程度の1次元の繰返しパ
ターンまたは数チップ単位に亘って検出される検出画像
信号のばらつく(変動する)範囲を示すことになる。従
って濃淡の最大値と最小値とのメディアン値の統計画像
は、ほぼ濃淡の平均値g'(i,j)の統計画像と同じこと
になる。また濃淡の標準偏差の統計画像の代わりに、濃
淡(明るさ)の最大値と最小値との差R'(i,j)の
統計画像を用いることができる。
FIG. 3 (c) shows the average value g '(i, j) of the shading.
3 shows a statistical image of the present invention. The patterns 63, 64 and 68 are detected as an averagely bright image signal. The patterns 66 and 67 are detected as image signals having a medium brightness on average. The 65 patterns are detected as dark image signals on average. The image of the average value g '(i, j) of the gray level indicates the average value of about 5 to 20 one-dimensional repetitive patterns or the average value of the detected image signals detected over several chips, and inspects for defects. Thus, a reference image signal suitable for comparison with the detected image signal f ′ (i, j) can be obtained from the wafer to be inspected. Therefore,
Also in the peripheral circuit unit 22, the influence of randomly generated surface roughness and grain is reduced and the defect determination or defect candidate extraction is more reliable than comparing detected image signals detected from adjacent repeated patterns. Can be realized in degrees. In the peripheral circuit section 22, similarly to the memory mat section 21, the difference R '(i, j) between the maximum value and the minimum value of shading (brightness) = max' (i, j) -min '(i,
The statistical image of j) shows about 5 to 20 one-dimensional repetitive patterns or a range in which the detected image signal detected over a unit of several chips varies (changes). Therefore, the statistical image of the median value of the maximum and minimum values of the gray level is almost the same as the statistical image of the average value g '(i, j) of the gray level. Further, instead of the statistical image of the standard deviation of light and shade, a statistical image of a difference R ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value of light and shade (brightness) can be used.

【0039】また第2の統計情報生成回路17bによっ
て生成される多層に積層された周辺回路部22における
1次元に繰返されるパターン(メモリセル)のエッジ位
置の統計画像には、エッジ位置(微分画像信号若しくは
2値化画像信号の何方でも良い。)の平均値またはメデ
ィアン値g'(i,j)に関する画像とエッジ位置のばらつ
きを示すエッジ位置の標準偏差σ'(i,j)に関する
画像とエッジ位置のとりうる範囲を示すエッジ位置の最
大値と最小値との差R'(i,j)=max'(i,j)
−min'(i,j)の画像とがある。エッジ位置の最
大値と最小値とのメディアン値の統計画像は、ほぼエッ
ジ位置の平均値g'(i,j)の統計画像と同じことにな
る。またエッジ位置の標準偏差の統計画像の代わりに、
エッジ位置の最大値と最小値との差R'(i,j)の統
計画像を用いることができる。
The statistical image of the edge position of the one-dimensionally repeated pattern (memory cell) in the multi-layered peripheral circuit section 22 generated by the second statistical information generating circuit 17b includes an edge position (differential image). Signal or a binarized image signal) and an image related to the median value g ′ (i, j) and an image related to the standard deviation σ ′ (i, j) of the edge position indicating the variation of the edge position. Difference R ′ (i, j) = max ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value of the edge position indicating the possible range of the edge position
−min ′ (i, j) image. The statistical image of the median value between the maximum value and the minimum value of the edge position is almost the same as the statistical image of the average value g ′ (i, j) of the edge position. Also, instead of the statistical image of the standard deviation of the edge position,
A statistical image of the difference R ′ (i, j) between the maximum value and the minimum value of the edge position can be used.

【0040】レジストの塗布むら、ステッパによる露光
の解像度、スパッタやCVDによる成膜の膜厚のばらつ
き、エッチング条件のばらつき等のプロセス条件の変動
(例えばウェーハ上の中央部と周辺部との間における変
動やロット単位による変動やウェーハの品種に基づく変
動等様々の変動要因がある。)に基づいて、図4に示す
ようにパターンのエッジの出来具合が変化することにな
る。即ち、図4(a)、(b)に示す如く、パターンの
エッジがエッチング等のプロセス条件によって明確度
(だれ具合)や図4(c)に示すように子細にみると微
小な凹凸も含め線幅がウェーハ内で部分的にばらつき現
象が生じる。繰返しパターン毎に、図4(a)に示すエ
ッジのだれ具合が、図4(b)に示すエッジのだれ具合
より小であるように、繰返しパターン毎にだれ具合が大
きく異なり、だれ具合を示す微分画像の標準偏差である
パラメータは大きくなる。また繰返しパターン毎に、図
4(c)に示すように子細にみると微小な凹凸も含め線
幅がばらつき、その結果パターンのエッジ位置を示す微
分画像または2値化画像の標準偏差であるパラメータが
大きくなる。この他ロット単位や品種に応じてもパター
ンのエッジのばらつき現象が生じる。エッジ位置の平均
値g'(i,j)の画像は、5〜20個程度の1次元の繰返
しパターンに亘って検出される検出画像信号の平均値を
示すもので、欠陥を検査するために検出画像信号f'
(i,j)と比較するのに適した基準の画像信号を被検
査対象のウェーハから得ることができる。従って、周辺
回路部22において隣接したセル(繰返しパターン)ま
たはチップ単位から検出される検出画像信号同士を比較
するのに比べて、プロセス条件の変動によってランダム
に発生するパターンのエッジの出来具合の影響を軽減し
て欠陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼度で実現する
ことができる。またエッジ位置の標準偏差σ'(i,
j)の統計画像信号に応じて比較回路18bにおけるセ
ル比較またはチップ比較の差画像に対して欠陥を判定す
る際または欠陥候補を抽出する際の感度を変えることに
よって、プロセス条件の変動によってパターンのエッジ
の出来具合が変化したとしても欠陥判定または欠陥候補
の抽出を高信頼度で実現することができる。
Variations in process conditions such as uneven coating of resist, resolution of exposure by a stepper, variation in film thickness of a film formed by sputtering or CVD, and variation in etching conditions (for example, a difference between a central portion and a peripheral portion on a wafer). There are various fluctuation factors such as fluctuation, fluctuation by lot unit, and fluctuation based on the type of wafer.) As shown in FIG. That is, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), the edge of the pattern includes clarity (how much) depending on the process conditions such as etching and fine irregularities as shown in FIG. 4 (c). The line width partially varies within the wafer, and a phenomenon occurs. For each repetition pattern, the degree of droop of the edge shown in FIG. 4A is smaller than the degree of droop of the edge shown in FIG. The parameter that is the standard deviation of the differential image increases. In addition, as shown in FIG. 4C, the line width including fine irregularities varies for each repetition pattern, and as a result, a parameter which is the standard deviation of a differential image or a binarized image indicating the edge position of the pattern. Becomes larger. In addition, a pattern edge variation phenomenon occurs depending on the lot unit and product type. The image of the average value g ′ (i, j) of the edge position indicates the average value of the detected image signals detected over about 5 to 20 one-dimensional repetitive patterns. Detection image signal f '
A reference image signal suitable for comparison with (i, j) can be obtained from the wafer to be inspected. Therefore, as compared with comparing the detected image signals detected from adjacent cells (repeated pattern) or chip units in the peripheral circuit unit 22, the influence of the edge condition of the pattern randomly generated due to the change of the process condition is compared. And the defect determination or defect candidate extraction can be realized with high reliability. Also, the standard deviation σ ′ (i,
By changing the sensitivity when judging a defect or extracting a defect candidate with respect to the difference image of the cell comparison or the chip comparison in the comparison circuit 18b in accordance with the statistical image signal of j), the pattern is changed due to the change of the process condition. Defect determination or defect candidate extraction can be realized with high reliability even if the state of the edge changes.

【0041】次にパターンの欠陥検査およびパターンの
出来具合について定量化することについて説明する。第
1の比較回路18aは、例えば図8に示す第1の統計情
報である第1の統計画像信号(gi,j)10aと第1の
遅延メモリ3aから得られる第1の検出画像信号(fi,
j)11aとの間の位置ずれを検出して位置合わせを行
う位置合わせ回路46aと、欠陥を判定するための比較
パラメータが設定された比較パラメータ設定手段47a
と、上記位置合わせ回路46aで位置合わせされた第1
の統計画像信号(g'i+Δx,j+Δy)49aと第1の遅
延メモリ3aから得られる第1の検出画像信号(f'i,
j)50aとを比較パラメータ設定手段47aで設定さ
れた比較パラメータに基づいて比較して特徴量を抽出し
て欠陥候補または欠陥を抽出処理するCPU48aとか
ら構成される。比較パラメータ設定手段47aは、第1
の統計情報生成回路17aにより生成されたメモリマッ
ト部21における濃淡若しくはエッジ位置の標準偏差σ
(i,j)または濃淡若しくはエッジ位置の最大値と最
小値との差R(i,j)に基づいて、CPU48aにお
いて特徴量を抽出して欠陥候補または欠陥を抽出処理す
るための比較パラメータを設定することができる。また
比較パラメータ設定手段47aは、プロセス装置(例え
ばステッパ等の露光装置、エッチング装置、CVDまた
はスパッタ等の成膜装置、レジスト塗布装置等)につな
がった通信ネットワーク、キーボード、ディスク、ウェ
ーハの品種やロットを読み取る読取装置等から構成され
た入力手段12で入力されたプロセス条件(露光条件、
エッチング条件、成膜条件、レジスト塗布条件等)やウ
ェーハの品種やロットに応じて設定することもできる。
要するに、欠陥候補や欠陥の判定基準をウェーハの品種
やロットに応じて変えてやる必要があるからである。ま
たプロセス条件に応じて欠陥候補や欠陥の判定基準を変
えることもできるようにした。
Next, a description will be given of the pattern defect inspection and the quantification of the quality of the pattern. The first comparison circuit 18a includes, for example, a first statistical image signal (gi, j) 10a, which is first statistical information shown in FIG. 8, and a first detection image signal (fi) obtained from the first delay memory 3a. ,
j) A positioning circuit 46a for detecting and performing a position shift with respect to 11a, and a comparison parameter setting means 47a in which a comparison parameter for determining a defect is set.
And the first alignment performed by the alignment circuit 46a.
Of the statistical image signal (g′i + Δx, j + Δy) 49a and the first detected image signal (f′i,
and j) a CPU 48a for extracting a feature quantity and extracting a defect candidate or a defect by comparing the 50a with the 50a based on the comparison parameter set by the comparison parameter setting means 47a. The comparison parameter setting means 47 a
Standard deviation σ of shading or edge position in the memory mat section 21 generated by the statistical information generating circuit 17a of FIG.
Based on (i, j) or the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value of the shading or the edge position, the CPU 48a extracts a feature amount and sets a comparison parameter for extracting a defect candidate or a defect. Can be set. The comparison parameter setting means 47a includes a communication network connected to a process device (eg, an exposure device such as a stepper, an etching device, a film forming device such as CVD or sputtering, a resist coating device, and the like), a keyboard, a disk, and a type and lot of a wafer. Process conditions (exposure conditions,
Etching conditions, film forming conditions, resist coating conditions, etc.) and the type and lot of wafers can also be set.
In short, it is necessary to change the defect candidate and the defect determination criteria according to the type and lot of the wafer. In addition, it is possible to change the criterion for determining a defect candidate or a defect according to process conditions.

【0042】以上説明したように、第1の比較回路18
aにおいて、まず位置合わせ回路46aは、例えば図8
に示す第1の統計情報である第1の統計画像信号(gi,
j)10aと第1の遅延メモリ3aから得られる第1の
検出画像信号(fi,j)11aとの間の位置ずれを検出
して位置合わせを行う。次にCPU48aは、上記位置
合わせ回路46aで位置合わせされた第1の統計画像信
号(g'i+Δx,j+Δy)49aと第1の遅延メモリ3a
から得られる第1の検出画像信号(f'i,j)50aとを
比較パラメータ設定手段47aで設定された比較パラメ
ータに基づいて比較して特徴量(濃淡(明るさ)の不一
致量、および2値化画像の不一致の面積や最大長さや不
一致の重心座標(位置座標)等)を抽出して発生位置を
示す重心座標(位置座標)を含めて欠陥候補または欠陥
の信号51aを抽出処理する。即ち、第1の統計画像信
号(gi,j)10aは、メモリマット部21についての
セル比較における平均化された基準画像信号となり、C
PU48aにおいて、ランダムに発生する面荒れやグレ
インの影響を軽減し、またはプロセス条件の変動によっ
てランダムに発生するパターンのエッジの出来具合の影
響を軽減し、欠陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼度
で実現することができる。また、メモリマット部21に
おいて、標準偏差σ(i,j)の統計画像信号に応じて
比較パラメータを設定することによって、比較回路18
aにおけるセル比較の差画像に対して欠陥を判定する際
または欠陥候補を抽出する際感度を変えることが可能と
なり、パターンから得られる明かるさ(濃淡)のばらつ
きに合わせて感度を設定して欠陥判定または欠陥候補を
抽出することができ、またパターンのエッジの出来具合
に合わせて感度を設定し、欠陥判定または欠陥候補の抽
出を高信頼度で実現することができる。
As described above, the first comparison circuit 18
In FIG. 8A, first, the alignment circuit 46a
The first statistical image signal (gi, gi) which is the first statistical information shown in FIG.
j) Alignment is performed by detecting a positional shift between 10a and the first detected image signal (fi, j) 11a obtained from the first delay memory 3a. Next, the CPU 48a compares the first statistical image signal (g′i + Δx, j + Δy) 49a aligned with the alignment circuit 46a with the first delay memory 3a.
Is compared with the first detected image signal (f'i, j) 50a obtained based on the comparison parameter set by the comparison parameter setting means 47a. A mismatch candidate area or a maximum length of the digitized image, a barycenter coordinate (position coordinate) of the mismatch, etc.) are extracted, and a defect candidate or a defect signal 51a is extracted including the barycenter coordinate (position coordinate) indicating the occurrence position. That is, the first statistical image signal (gi, j) 10a becomes an averaged reference image signal in the cell comparison for the memory mat unit 21, and
In the PU 48a, the influence of randomly generated surface roughness and grain, or the effect of the condition of the edge of a pattern randomly generated due to a change in process conditions is reduced, and the defect judgment or the extraction of the defect candidate is performed with high reliability. Can be realized. The memory mat unit 21 sets comparison parameters in accordance with the statistical image signal of the standard deviation σ (i, j), so that the comparison circuit 18
The sensitivity can be changed when a defect is determined or a defect candidate is extracted with respect to the difference image of the cell comparison in a, and the sensitivity is set in accordance with the variation in the lightness (shading) obtained from the pattern. Defect judgment or defect candidates can be extracted, and sensitivity can be set in accordance with the degree of edge of the pattern, and defect judgment or defect candidate extraction can be realized with high reliability.

【0043】また第2の比較回路18bにおいて、まず
位置合わせ回路46bは、例えば図8に示す第2の統計
情報である第2の統計画像信号(gi,j)10bと第2
の遅延メモリ3bから得られる第1の検出画像信号(f
i,j)11bとの間の位置ずれを検出して位置合わせを
行う。次にCPU48bは、上記位置合わせ回路46b
で位置合わせされた第2の統計画像信号(g'i+Δx,j+
Δy)49bと第2の遅延メモリ3bから得られる第2
の検出画像信号(f'i,j)50bとを比較パラメータ設
定手段47bで設定された比較パラメータに基づいて比
較して特徴量(濃淡(明るさ)の不一致量、および2値
化画像の不一致の面積や最大長さや不一致の重心座標
(位置座標)等)を抽出して発生位置を示す重心座標
(位置座標)を含めて欠陥候補または欠陥の信号51b
を抽出処理する。即ち、第2の統計画像信号(gi,j)
10bは、周辺回路部22についてのセル比較またはチ
ップ比較における平均化された基準画像信号となり、C
PU48bにおいて、ランダムに発生する面荒れやグレ
インの影響を軽減し、またはプロセス条件の変動によっ
てランダムに発生するパターンのエッジの出来具合の影
響を軽減し、欠陥判定または欠陥候補の抽出を高信頼度
で実現することができる。また、周辺回路部22におい
て、標準偏差σ'(i,j)の統計画像信号に応じて比
較パラメータを設定することによって、比較回路18b
におけるセル比較またはチップ比較の差画像に対して欠
陥を判定する際または欠陥候補を抽出する際感度を変え
ることが可能となり、パターンから得られる明かるさ
(濃淡)のばらつきに合わせて感度を設定して欠陥判定
または欠陥候補(特徴量で示される場合も含む)を抽出
することができ、またパターンのエッジの出来具合に合
わせて感度を設定し、欠陥判定または欠陥候補の抽出を
高信頼度で実現することができる。
In the second comparison circuit 18b, first, the positioning circuit 46b firstly outputs the second statistical image signal (gi, j) 10b which is the second statistical information shown in FIG.
Of the first detected image signal (f
i, j) and 11b to detect the positional deviation and perform the alignment. Next, the CPU 48b operates the alignment circuit 46b.
The second statistical image signal (g′i + Δx, j +
Δy) 49b and the second delay memory 3b obtained from the second delay memory 3b.
Is compared with the detected image signal (f'i, j) 50b based on the comparison parameter set by the comparison parameter setting means 47b. Of the defect candidate or defect 51b including the barycentric coordinates (position coordinates) indicating the generation position by extracting the area, the maximum length, and the barycentric coordinates (position coordinates) of the mismatch.
Is extracted. That is, the second statistical image signal (gi, j)
10b is an averaged reference image signal in the cell comparison or the chip comparison with respect to the peripheral circuit unit 22;
In the PU 48b, the influence of randomly generated surface roughness and grain, or the influence of the condition of the edge of the pattern randomly generated due to the change of the process condition is reduced, and the defect judgment or the extraction of the defect candidate is performed with high reliability. Can be realized. The peripheral circuit unit 22 sets a comparison parameter in accordance with the statistical image signal of the standard deviation σ ′ (i, j), whereby the comparison circuit 18 b
It is possible to change the sensitivity when judging a defect or extracting a defect candidate from the difference image of the cell comparison or the chip comparison in the above, and set the sensitivity according to the variation in the lightness (shading) obtained from the pattern To extract defect judgments or defect candidates (including cases indicated by feature amounts), and to set the sensitivity in accordance with the degree of edge of the pattern, and to perform defect judgment or defect candidate extraction with high reliability. Can be realized.

【0044】なお、第1の比較回路18aおよび第2の
比較回路18bは、本発明者らが開発した方式、特開昭
61−212708号公報記載の技術に示したもの等で
差し支えなく、例えば画像の位置合わせ回路46aおよ
び46bや、図18に示すように、位置合わせされた画
像の差画像検出部136と該差画像検出部136で検出
される差画像を閾値Vthにより2値化して2次元の不一
致を検出する不一致検出部137と該不一致検出部13
7で検出された2値化不一致画像からノイズ成分を、図
15に示す位置合わせ、境界部感度制御回路35より得
られるフィルタ選択信号140によって選択されたフィ
ルタによって除去するフィルタ部138と該フィルタ回
路138によってノイズ成分が除去された2値化不一致
画像から不一致部分(欠陥部または欠陥候補部)の面積
や長さ(投影長)、座標などの特徴量を算出する特徴量
抽出部139とを備えたCPU48aおよび48bで構
成してもよい。またCPU48aおよび48bは、差画
像検出部136、不一致検出部137、フィルタ部13
8および特徴量抽出部139の各々を回路構成で実現し
ても良い。そして、第1の比較回路18aおよび第2の
比較回路18bにおいて、統計画像と検出画像とを比較
する場合、検出画像の着目画素の明るさ(濃淡値)が、
統計画像の対応画素における平均値の明るさに対して標
準偏差のk倍(例えばk=3)のレンジ内にあれば正常
と判定し、そのレンジ外にあれば欠陥または欠陥候補と
して判定して出力することができる。
The first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b may be of a system developed by the present inventors, such as the one described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-212708. As shown in FIG. 18, the image alignment circuits 46a and 46b and the difference image detection unit 136 of the aligned image and the difference image detected by the difference image detection unit 136 are binarized by a threshold value Vth to obtain a binary image. A mismatch detector 137 for detecting a dimension mismatch and the mismatch detector 13
And a filter section 138 for removing a noise component from the binarized mismatched image detected in Step 7 by the filter selected by the filter selection signal 140 obtained from the alignment and boundary section sensitivity control circuit 35 shown in FIG. A feature amount extraction unit 139 for calculating a feature amount such as an area, a length (projection length), and coordinates of a mismatched portion (defect portion or defect candidate portion) from the binarized mismatched image from which the noise component has been removed by 138. CPUs 48a and 48b may be used. The CPUs 48a and 48b include a difference image detection unit 136, a mismatch detection unit 137, and a filter unit 13.
8 and the feature amount extraction unit 139 may be realized by a circuit configuration. When the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b compare the statistical image with the detected image, the brightness (shade value) of the pixel of interest in the detected image is
If the brightness of the average value at the corresponding pixel of the statistical image is within a range of k times the standard deviation (for example, k = 3), it is determined to be normal, and if it is out of the range, it is determined as a defect or a defect candidate. Can be output.

【0045】上記の場合は、第1の比較回路18aおよ
び第2の比較回路18bにおいて、欠陥または欠陥候補
の有無について判定したが、図6(b)に誇張して示す
ように、プロセス条件に応じたパターンの出来具合の情
報になるレンジからのずれ量ΔGや平均値からのずれ量
ΔG’を不一致量(斜線で示す。)として出力してもよ
い。この場合、検出画像に欠陥が含まれれば欠陥候補の
情報となり、検出画像に欠陥が含まれていない場合には
パターンの出来具合を示す情報となる。いずれにして
も、欠陥候補の情報であったとしても、CPU19にお
ける処理の仕方でパターンの出来具合を示す情報として
取り扱うことができる。また、第1の比較回路18aお
よび第2の比較回路18bにおいて、上記比較パラメー
タを種々変えて複数回検査し、これら複数回の検査結果
の論理和をとって、最終結果としてもよいことは、後述
する照明条件の場合と同様である。また、第1の比較回
路18aおよび第2の比較回路18bにおいて、パター
ンの仕上り具合に応じて、欠陥または欠陥候補を抽出で
きることは明らかである。
In the above case, the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b determine the presence or absence of a defect or a defect candidate. However, as shown exaggeratedly in FIG. The deviation amount ΔG from the range or the deviation amount ΔG ′ from the average value, which becomes information on the performance of the corresponding pattern, may be output as the mismatch amount (shown by oblique lines). In this case, if the detected image contains a defect, the information becomes defect candidate information, and if the detected image does not contain a defect, it becomes information indicating the state of the pattern. In any case, even if it is the information of the defect candidate, it can be handled as the information indicating the state of the pattern by the processing method in the CPU 19. Further, in the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b, the above-mentioned comparison parameters are variously changed, the inspection is performed a plurality of times, and a logical sum of the inspection results of the plurality of times is obtained to obtain the final result. This is the same as the case of the lighting conditions described later. In addition, it is obvious that the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b can extract a defect or a defect candidate according to the finished condition of the pattern.

【0046】CPU19は、第1の比較器18aから比
較パラメータの設定で感度が最適化されて得られるメモ
リマット部21における発生位置を示す重心座標(位置
座標)を含めて欠陥候補(特徴量を示すデータで提供さ
れる場合も含む)または欠陥の信号51aと、第2の比
較器18bから比較パラメータの設定で感度が最適化さ
れて得られる周辺回路部22における発生位置を示す重
心座標(位置座標)を含めて欠陥候補(特徴量を示すデ
ータで提供される場合も含む)または欠陥の信号51b
と、第1の統計情報生成回路17aから得られるメモリ
マット部21における統計情報10aと、第2の統計情
報生成回路17bから得られる周辺回路部22における
統計情報10bと、プロセス装置(例えばステッパ等の
露光装置、エッチング装置、CVDまたはスパッタ等の
成膜装置、レジスト塗布装置等)および上位のCADシ
ステムにつながった通信ネットワーク、キーボード、デ
ィスク、ウェーハの品種やロットを読み取る読取装置等
から構成された入力手段12で入力されたプロセス条件
やウェーハの品種やロットの情報および設計情報に基づ
いて得られるウェーハ4上におけるチップ内も含む配列
データ等の座標情報等とに基づいて欠陥候補については
詳細解析すると共にパターンの出来具合を解析するもの
である。
The CPU 19 includes a defect candidate (characteristic amount) including the barycentric coordinates (position coordinates) indicating the occurrence position in the memory mat unit 21 obtained by optimizing the sensitivity by setting the comparison parameter from the first comparator 18a. Or a signal 51a indicating a defect, and a barycentric coordinate (position indicating a generation position in the peripheral circuit unit 22 obtained by optimizing the sensitivity by setting the comparison parameter from the second comparator 18b. (Including coordinates) or defect signal 51b
Statistical information 10a in the memory mat section 21 obtained from the first statistical information generating circuit 17a, statistical information 10b in the peripheral circuit section 22 obtained from the second statistical information generating circuit 17b, and a process device (for example, a stepper or the like). Exposure equipment, etching equipment, film forming equipment such as CVD or sputtering, resist coating equipment, etc.), a communication network connected to a higher-level CAD system, a keyboard, a disk, and a reader for reading the kind and lot of a wafer. Detailed analysis of the defect candidate is performed based on the process conditions input by the input unit 12, the information on the kind and lot of the wafer, and the coordinate information such as the array data including the inside of the chip on the wafer 4 obtained based on the design information. And analyze the state of the pattern.

【0047】即ち、CPU19は、第1の比較器18a
から得られる比較パラメータの設定で感度が最適化され
て得られるメモリマット部21における発生位置を示す
重心座標(位置座標)を含めて欠陥候補(特徴量を示す
データで提供される場合も含む)51aに対して詳細解
析をすることによって、真の欠陥として判定することが
できる。例えば、第1の比較器18aから繰返されるパ
ターンに合わせて規則的に欠陥候補の信号51aが発生
した場合には、この欠陥候補の信号51aをウェーハ4
上におけるチップ内も含む配列データ等の座標情報等を
用いて消去して真の欠陥を検出することもできる。また
第1の比較器18aから得られる特徴量(濃淡(明る
さ)の不一致量、および2値化画像(エッジ位置を示す
画像も含む)の不一致の面積や最大長さや不一致の重心
座標(位置座標)等)で示される欠陥候補の信号51a
に対して、真の欠陥であると判定する判定基準を、プロ
セス条件やウェーハの品種やロットの情報およびウェー
ハ4上における配列データ等に応じて変えて最適条件で
真の欠陥を検出することができる。欠陥の種類も、図4
(c)に示すように欠け欠陥71と突出欠陥72と孤立
欠陥73等が存在し、これら欠陥の種類に応じて判定基
準を変える必要がある。例えば、不一致の面積によって
真の欠陥として判定する場合には、判定基準として面積
を欠陥の種類に応じて変える必要がある。
That is, the CPU 19 sets the first comparator 18a
Defect candidates including the barycentric coordinates (position coordinates) indicating the occurrence position in the memory mat unit 21 obtained by optimizing the sensitivity by setting the comparison parameter obtained from (including the case where the defect is provided by data indicating the feature amount) By performing a detailed analysis on 51a, it can be determined as a true defect. For example, when the defect candidate signal 51a is regularly generated according to the pattern repeated from the first comparator 18a, the defect candidate signal 51a is
A true defect can be detected by erasing using coordinate information such as array data including the inside of the chip above. In addition, the feature amount (the amount of inconsistency of light and shade (brightness) and the area or maximum length of mismatch of the binarized image (including the image indicating the edge position) obtained from the first comparator 18a and the coordinates of the center of gravity of the mismatch (position Signal 51a of a defect candidate indicated by coordinates
On the other hand, it is possible to detect a true defect under an optimum condition by changing a criterion for determining that the defect is a true defect in accordance with the process conditions, the kind and lot information of the wafer, the array data on the wafer 4, and the like. it can. Fig. 4
As shown in (c), there are a chipped defect 71, a projected defect 72, an isolated defect 73, and the like, and it is necessary to change the criterion according to the type of these defects. For example, when a true defect is determined based on a mismatched area, it is necessary to change the area according to the type of the defect as a criterion.

【0048】またCPU19は、メモリマット部21と
同様に、周辺回路部22に対しても第2の比較器18b
から得られる比較パラメータの設定で感度が最適化され
て得られる周辺回路部22における発生位置を示す重心
座標(位置座標)を含めて欠陥候補(特徴量を示すデー
タで提供される場合も含む)または欠陥の信号51bに
対して詳細解析することによって最適条件で真の欠陥を
検出することができる。そしてCPU19は検査された
欠陥情報57aを、発生位置を示す重心座標(位置座
標)を含めて出力できるように例えば記憶装置13に記
憶することができる。またCPU19は、第1の比較器
18aおよび第2の比較器18bから得られる特徴量で
示される欠陥候補の信号51aおよび51bをディスプ
レイ等の表示手段52に表示してモニターすることがで
きる。この際、入力手段12で入力されたプロセス条件
やウェーハの品種やロットの情報およびウェーハ4上に
おける配列データ等も併記して表示手段52に表示する
ことができ、欠陥検査の面でパターンの製造プロセス状
態を監視することができる。なお、第1の比較回路18
aからはメモリマット部21の比較結果が得られ、第2
の比較回路18bからは周辺回路部22の比較結果が得
られるが、CPU19は、例えば入力手段12で入力さ
れたウェーハ上の座標情報に基づいてメモリマット部2
1であるか、周辺回路部22であるかを識別して第1の
比較回路18aからの比較結果と第2の比較回路18b
からの比較結果とを選択して最終判定をしても良い。ま
た、CPU19は、上記第1の比較器18aによるメモ
リマット部21におけるセル比較と上記第2の比較器1
8bによる周辺回路部21におけるセル比較またはチッ
プ比較との選択を次のように行ってもよい。すなわち、
CPU19は、上記第1の比較器18aから得られるセ
ル比較による不一致情報、例えば不一致画素数を定めた
範囲の画像ごとに算出し、これがしきい値より大きい場
合にはメモリマット部21の領域ではないと判定できる
ことにより、上記第2の比較器18bから得られる周辺
回路部22についての結果を選択し、不一致画素数がし
きい値より小さい場合にはメモリマット部21の領域で
あると判定できることにより、上記第1の比較器18a
から得られる結果を選択することができる。この方法に
よれば、CPU19において、チップ内の配列情報がな
くてもチップ比較とセル比較の選択が可能となる。
Similarly to the memory mat unit 21, the CPU 19 supplies the second comparator 18b to the peripheral circuit unit 22 as well.
Defect candidates including the barycentric coordinates (position coordinates) indicating the occurrence position in the peripheral circuit unit 22 obtained by optimizing the sensitivity by setting the comparison parameter obtained from (including the case where the defect is provided by data indicating the feature amount) Alternatively, a true defect can be detected under optimum conditions by performing a detailed analysis on the defect signal 51b. Then, the CPU 19 can store the inspected defect information 57a in, for example, the storage device 13 so as to be able to output including the barycentric coordinates (position coordinates) indicating the occurrence position. Further, the CPU 19 can display and monitor the defect candidate signals 51a and 51b indicated by the feature amounts obtained from the first comparator 18a and the second comparator 18b on a display means 52 such as a display. At this time, the process conditions input by the input means 12, the information on the kind and lot of the wafer, the arrangement data on the wafer 4, and the like can also be displayed on the display means 52 together with the display means 52. Monitor the process status. The first comparison circuit 18
a, the comparison result of the memory mat section 21 is obtained.
The comparison result of the peripheral circuit unit 22 is obtained from the comparison circuit 18b of the memory mat unit 2 based on the coordinate information on the wafer input by the input unit 12, for example.
1 or the peripheral circuit unit 22 to identify the comparison result from the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b.
May be selected to make the final determination. Further, the CPU 19 compares the cell in the memory mat unit 21 by the first comparator 18a and the second comparator 1
The selection between the cell comparison and the chip comparison in the peripheral circuit unit 21 according to 8b may be performed as follows. That is,
The CPU 19 calculates the mismatch information based on the cell comparison obtained from the first comparator 18a, for example, for each image in a predetermined range of the number of mismatched pixels. By being able to determine that there is no area, the result of the peripheral circuit section 22 obtained from the second comparator 18b is selected, and if the number of mismatched pixels is smaller than the threshold value, it can be determined that the area is the area of the memory mat section 21. As a result, the first comparator 18a
Can be selected. According to this method, the CPU 19 can select the chip comparison or the cell comparison without the arrangement information in the chip.

【0049】またCPU19は、遅延メモリ23aおよ
び23cに記憶された第1および第2の統計画像10a
および10b並びに遅延メモリ23aおよび23cに記
憶された検出画像信号11aおよび11bを、例えば欠
陥信号または欠陥候補の信号51aおよび51bに基づ
いて得られる切出し信号24により切出し回路25を介
して切出して詳細解析を行っても良いことは明らかであ
る。またCPU19において、メモリマット部21およ
び周辺回路部22に対してパターンの出来具合を定量化
して解析する場合には、第1の統計情報生成回路17a
から得られるメモリマット部21における統計情報10
aと、第2の統計情報生成回路17bから得られる周辺
回路部22における統計情報10bとを用いて行う。そ
してCPU19はパターンの出来具合を定量化したデー
タ57bとして出力できるように例えば記憶装置13に
記憶することができる。即ち、多層パターンにおいて表
面にグレインや面荒れを有するパターンが表面層に存在
するか下層に存在するかに応じて、このパターンから得
られる濃淡画像9において大きくばらつき、その結果例
えば図2(a)に示すように第1の統計情報生成回路1
7aから得られるメモリマット部21における濃淡の統
計情報10aである濃淡の標準偏差σ(i,j)および
最小値と最大値との差R(i,j)のパラメータは大き
くなり、また図3(b)に示すように第2の統計情報生
成回路17bから得られる周辺回路部22における濃淡
の統計情報10bである濃淡の標準偏差σ'(i,j)
および最小値と最大値との差R'(i,j)のパラメー
タは大きくなる。
The CPU 19 also controls the first and second statistical images 10a stored in the delay memories 23a and 23c.
And 10b and the detected image signals 11a and 11b stored in the delay memories 23a and 23c, through a clipping circuit 25 by a clipping signal 24 obtained based on, for example, a defect signal or a defect candidate signal 51a and 51b, for detailed analysis. It is clear that this may be done. When the CPU 19 quantifies and analyzes the performance of the pattern for the memory mat unit 21 and the peripheral circuit unit 22, the first statistical information generation circuit 17a
Information 10 in the memory mat unit 21 obtained from the
and the statistical information 10b in the peripheral circuit section 22 obtained from the second statistical information generating circuit 17b. Then, the CPU 19 can store, for example, in the storage device 13 so as to be able to output the quality of the pattern as quantified data 57b. That is, depending on whether a pattern having a grain or surface roughness in the surface exists in the surface layer or the lower layer in the multi-layer pattern, the density image 9 obtained from the pattern greatly varies. As a result, for example, FIG. As shown in FIG.
The parameters of the standard deviation σ (i, j) of the density and the difference R (i, j) between the minimum value and the maximum value, which are the statistical information 10a of the density in the memory mat section 21 obtained from the memory mat 7a, are increased. As shown in (b), the standard deviation σ ′ (i, j) of the density which is the density statistical information 10b in the peripheral circuit unit 22 obtained from the second statistical information generation circuit 17b.
The parameter of the difference R '(i, j) between the minimum value and the maximum value increases.

【0050】またCPU19は、エッジ抽出回路28か
ら得られるパターンのエッジ位置を示す画像信号42に
基づいて第1の統計情報生成回路17aから得られるメ
モリマット部21におけるエッジ位置の統計情報10a
である平均値g(i,j)およびエッジ位置の標準偏差
σ(i,j)および最小値と最大値との差R(i,j)
のパラメータにもとづいてメモリマット部のパターンの
出来具合を定量化することができ、第2の統計情報生成
回路17bから得られる周辺回路部22におけるエッジ
位置の統計情報10bである平均値g'(i,j)(図
3(a)に示す。)およびエッジ位置の標準偏差σ'
(i,j)および最小値と最大値との差R'(i,j)
のパラメータにもとづいて周辺回路部のパターンの出来
具合を定量化することができる。即ち、CPU19は、
一枚のウェーハ4において、第1および第2の統計情報
生成回路17a,17bから得られる中央部におけるエ
ッジ位置の統計情報と周辺部におけるエッジ位置の統計
情報とを比較することによって、一枚のウェーハ4内の
中央部と周辺部との違いを把握することができる。統計
情報が平均値の場合、ウェーハ4内の中央部と周辺部と
のパターン幅およびパターンのエッジの傾き(エッチン
グによるパターンの切れ具合)等の平均的な違いを定量
的に把握することができる。
Further, the CPU 19 obtains the statistical information 10a of the edge position in the memory mat section 21 obtained from the first statistical information generating circuit 17a based on the image signal 42 indicating the edge position of the pattern obtained from the edge extracting circuit 28.
The average value g (i, j), the standard deviation σ (i, j) of the edge position, and the difference R (i, j) between the minimum value and the maximum value
Can be quantified on the basis of the above parameters, and the average value g '(), which is the statistical information 10b of the edge position in the peripheral circuit unit 22 obtained from the second statistical information generating circuit 17b, is obtained. i, j) (shown in FIG. 3A) and the standard deviation σ ′ of the edge position.
(I, j) and the difference R '(i, j) between the minimum value and the maximum value
Based on these parameters, it is possible to quantify the quality of the pattern of the peripheral circuit section. That is, the CPU 19
By comparing the statistical information of the edge position in the central portion obtained from the first and second statistical information generating circuits 17a and 17b with the statistical information of the edge position in the peripheral portion of one wafer 4, one wafer is obtained. The difference between the central part and the peripheral part in the wafer 4 can be grasped. When the statistical information is an average value, it is possible to quantitatively grasp an average difference such as a pattern width between a central portion and a peripheral portion in the wafer 4 and an inclination of a pattern edge (a degree of pattern cutting by etching). .

【0051】またCPU19は、第1および第2の統計
情報生成回路17a,17bからウェーハ4のロット単
位に得られるエッジ位置の統計情報を比較することによ
って、ロット単位における違いを把握することができ
る。統計情報が平均値の場合、ロット単位におけるパタ
ーン幅およびパターンのエッジの傾き(エッチングによ
るパターンの切れ具合)等の平均的な違いを定量的に把
握することができる。またCPU19は、第1および第
2の統計情報生成回路17a,17bからウェーハ4の
品種に応じて得られるエッジ位置の統計情報を比較する
ことによって、ウェーハの品種に応じた違いを把握する
ことができる。統計情報が平均値の場合、ウェーハの品
種に応じたパターン幅およびパターンのエッジの傾き
(エッチングによるパターンの切れ具合)等の平均的な
違いを定量的に把握することができる。またCPU19
は、図6(a)に示すように、第1および第2の統計情
報生成回路17a,17bから得られるエッジ位置の統
計情報の内のエッジ位置を示す平均値統計画像(図6
(a)の右側に示す。)と、入力手段12を用いて入力
されたCAD情報に基づく理想的な基準画像(設計仕様
に基づく基準画像)(図6(a)の左側に示す。)とを
矢印で示すように局所領域ごとのマッチングをとること
によって局所領域ごとのずれ量を求め、このずれ量の総
和をパターンが存在する領域に亘ってとることによっ
て、設計値に対するパターンの違い(線幅を変動やエッ
ジのだれ具合の変化等)を定量的に把握することができ
る。即ち、大きな面積領域でパターンのエッジがだれて
いる場合でも、パターンの変形度合いを定量化して出力
することができる。
The CPU 19 can grasp the difference in the lot unit by comparing the statistical information of the edge position obtained in the lot unit of the wafer 4 from the first and second statistical information generating circuits 17a and 17b. . When the statistical information is an average value, it is possible to quantitatively grasp an average difference such as a pattern width and an inclination of a pattern edge (a degree of pattern cutting by etching) in a lot unit. Further, the CPU 19 can grasp the difference according to the type of the wafer by comparing the edge position statistical information obtained from the first and second statistical information generating circuits 17a and 17b according to the type of the wafer 4. it can. When the statistical information is an average value, it is possible to quantitatively grasp an average difference such as the pattern width and the inclination of the pattern edge (the degree of cutting of the pattern by etching) according to the type of wafer. CPU 19
As shown in FIG. 6A, the average value statistical image (FIG. 6) showing the edge position in the edge position statistical information obtained from the first and second statistical information generating circuits 17a and 17b.
It is shown on the right side of (a). ) And an ideal reference image (a reference image based on design specifications) based on CAD information input using the input unit 12 (shown on the left side of FIG. 6A) as indicated by an arrow. The amount of deviation for each local region is obtained by performing matching for each pattern, and the sum of the amounts of deviation is calculated over the region where the pattern exists, thereby obtaining a difference in pattern with respect to the design value (variation of line width and drooping of edge. Changes) can be grasped quantitatively. That is, even when the edge of the pattern is drooping in a large area, the degree of deformation of the pattern can be quantified and output.

【0052】ところで、実際に製造されるパターンの形
状は、設計値と微妙に異なる場合が多い。そこで、CP
U19は、CAD情報に基づく理想的な基準画像と比較
するのではなく、実際に撮像してA/D変換器2から検
出され、遅延メモリ23bおよび23dに記憶された検
出画像信号から標準の検出画像信号53を、切出し指定
信号24により切出回路25において切り出して選びだ
すことができる。
Incidentally, the shape of the actually manufactured pattern is often slightly different from the design value. So, CP
U19 is not actually compared with an ideal reference image based on CAD information, but is actually captured and detected from the A / D converter 2, and standard detection is performed from the detected image signals stored in the delay memories 23b and 23d. The image signal 53 can be cut out and selected by the cutout circuit 25 by the cutout designation signal 24.

【0053】そして、CPU19は、図6(b)に誇張
して示すように、選び出された標準の検出画像信号53
に対して、第1および第2の統計情報生成回路17a,
17bから得られるエッジ位置を示す平均値統計画像g
(i,j)に対して標準偏差σ(i,j)等を用いて設
定された許容値±ΔEより外れた不一致量(斜線で示
す。)を算出することによって、パターンの出来具合
(線幅、エッチングによる切れ具合等による変形の度合
い)を定量化して把握することができる。なお、上記許
容値±ΔEについては、入力手段12を用いて任意に設
定してもよい。また上記平均値統計画像g(i,j)と
標準の検出画像信号53とは、微分画像信号同士であっ
てもよい。その場合、不一致量として微分画像信号の差
信号の積分値となる。
Then, as shown exaggeratedly in FIG. 6B, the CPU 19 selects the selected standard detected image signal 53.
, The first and second statistical information generation circuits 17a,
Average value statistical image g indicating the edge position obtained from 17b
By calculating a discrepancy amount (shown by oblique lines) that deviates from the allowable value ± ΔE set using the standard deviation σ (i, j) or the like for (i, j), the degree of pattern completion (line) The width, the degree of deformation due to the degree of cutting due to etching, etc.) can be quantified and grasped. Note that the allowable value ± ΔE may be arbitrarily set using the input unit 12. The average statistical image g (i, j) and the standard detected image signal 53 may be differential image signals. In this case, the amount of mismatch is the integral value of the difference signal between the differential image signals.

【0054】なお、上記の実施の形態では、標準の検出
画像信号53を遅延メモリ23bおよび23dから切出
して選び、この選び出された標準の検出画像信号53に
対して、第1および第2の統計情報生成回路17a,1
7bから得られるエッジ位置を示す平均値統計画像g
(i,j)に対して標準偏差σ(i,j)等を用いて設
定された許容値±ΔEより外れた不一致量(斜線で示
す。)を算出することによって、パターンの出来具合を
定量化して把握するようにしたが、第1および第2の比
較器18aおよび18bから得られるエッジ位置の不一
致量(エッジ位置の統計画像である平均値g(i,j)
に対する標準偏差σ(i,j)に基づくレンジからの検
出画像f(i,j)におけるエッジ位置のずれ量やエッ
ジ位置の統計画像である平均値g(i,j)からの検出
画像f(i,j)におけるエッジ位置のずれ量)を、C
PU19において所定のパターンの領域(例えばセル単
位)について総計、またはチップ単位で総計、またはウ
ェーハ単位で総計することによって、所定のパターンの
領域(例えばセル単位)またはチップ単位またはウェー
ハ単位でパターンの出来具合を定量化して把握すること
ができ、その結果この定量化されたパターンの出来具合
の情報を、露光やエッチングや成膜やレジスト塗布等の
プロセス条件の尺度として用いることができる。
In the above-described embodiment, the standard detected image signal 53 is cut out from the delay memories 23b and 23d and selected, and the first and second standard detected image signals 53 are used for the selected standard detected image signal 53. Statistical information generation circuit 17a, 1
Average value statistical image g showing the edge position obtained from 7b
By calculating the amount of mismatch (indicated by oblique lines) that deviates from (i, j) by using the standard deviation σ (i, j) or the like and set to an allowable value ± ΔE, the quality of the pattern is determined. However, the discrepancy between the edge positions obtained from the first and second comparators 18a and 18b (the average value g (i, j) which is a statistical image of the edge positions) is obtained.
Of the edge position in the detected image f (i, j) from the range based on the standard deviation σ (i, j) with respect to the detected image f (i, j) from the average value g (i, j) which is a statistical image of the edge position. i, j) is determined by C
In the PU 19, a total of a predetermined pattern area (for example, a cell unit), a total for a chip unit, or a total for a wafer unit is obtained, thereby forming a pattern in a predetermined pattern area (for example, a cell unit) or a chip unit or a wafer unit. The state can be quantified and grasped. As a result, the information on the state of the quantified pattern can be used as a measure of process conditions such as exposure, etching, film formation, and resist application.

【0055】また上記した如く、第1および第2の統計
情報生成回路17a,17bから得られるエッジ位置の
統計情報(平均値および標準偏差)は、直接露光やエッ
チングや成膜やレジスト塗布等のプロセス条件の尺度と
して用いることができる。
As described above, the statistical information (average value and standard deviation) of the edge position obtained from the first and second statistical information generating circuits 17a and 17b is used for direct exposure, etching, film formation, resist coating, and the like. It can be used as a measure of process conditions.

【0056】当然CPU19において得られるパターン
の出来具合を定量化したデータ57bに対して、入力手
段12で入力されたプロセス条件やウェーハの品種やロ
ットの情報および設計情報に基づいて得られるウェーハ
4上におけるチップ内も含む配列データ等の座標情報等
を付与して出力できるように例えば記憶装置13に記憶
することもできることは明らかである。
Naturally, with respect to the data 57b quantifying the quality of the pattern obtained by the CPU 19, the data on the wafer 4 obtained based on the process conditions input by the input means 12, the information on the kind and lot of the wafer, and the design information. It is apparent that the information can be stored in the storage device 13 so that coordinate information such as array data including the inside of the chip can be added and output.

【0057】次に、図1に示す実施の形態と異なる実施
の形態を図7を用いて説明する。この実施の形態におい
ては、第1の比較器18aにおいて第1の遅延メモリ3
aから得られる検出画像信号11aと遅延メモリ54a
で繰返しパターンのピッチPx,Pyの整数倍遅延させた
検出画像信号11bとをセル比較し、位置合わせ回路4
6aで位置合わせされた検出画像信号50aと検出画像
信号50cとに対して比較パラメータ設定手段47aで
設定された比較パラメータに基づいて特徴量を抽出して
欠陥候補または欠陥を抽出処理し、第2の比較器18b
において第2の遅延メモリ3bから得られる検出画像信
号11bと遅延メモリ54bで繰返しパターンのピッチ
Py'の整数倍またはチップのピッチ遅延させた検出画像
信号11dとをセル比較またはチップ比較し、位置合わ
せ回路46bで位置合わせされた検出画像信号50bと
検出画像信号50dとに対して比較パラメータ設定手段
47bで設定された比較パラメータに基づいて特徴量を
抽出して欠陥候補または欠陥を抽出処理することにあ
る。そして、第1の統計情報生成回路17aから得られ
る第1の統計情報10aを第1の比較器18aの比較パ
ラメータ設定手段47aに入力し、第2の統計情報生成
回路17bから得られる第2の統計情報10bを第2の
比較器18bの比較パラメータ設定手段47bに入力し
たことにある。この実施の形態の場合、第1および第2
の比較器18aおよび18bにおいて検出画像信号同士
を比較して差画像を抽出し、この抽出された差画像に対
して欠陥候補または欠陥を抽出処理する際の判定基準
(比較パラメータ)に各々第1の統計情報生成回路17
aから得られる第1の統計情報10aおよび第2の統計
情報生成回路17bから得られる第2の統計情報10b
を用いることにある。
Next, an embodiment different from the embodiment shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG. In this embodiment, the first delay memory 3 is provided in the first comparator 18a.
a from the detected image signal 11a and the delay memory 54a
The cell is compared with the detected image signal 11b which is delayed by an integral multiple of the pitches Px and Py of the repetitive pattern.
The feature amount is extracted from the detected image signal 50a and the detected image signal 50c aligned in 6a based on the comparison parameter set by the comparison parameter setting means 47a, and a defect candidate or a defect is extracted. Comparator 18b
, The detected image signal 11b obtained from the second delay memory 3b and the detected image signal 11d obtained by delaying the pitch Py 'of the repetitive pattern by an integral multiple or the pitch of the chip in the delay memory 54b by cell comparison or chip comparison and alignment. A feature amount is extracted from the detected image signal 50b and the detected image signal 50d aligned by the circuit 46b based on the comparison parameter set by the comparison parameter setting means 47b to perform a defect candidate or defect extraction process. is there. Then, the first statistical information 10a obtained from the first statistical information generating circuit 17a is input to the comparison parameter setting means 47a of the first comparator 18a, and the second statistical information obtained from the second statistical information generating circuit 17b is input. That is, the statistical information 10b is input to the comparison parameter setting means 47b of the second comparator 18b. In the case of this embodiment, the first and second
The comparators 18a and 18b compare the detected image signals with each other to extract a difference image, and each of the first and second determination criteria (comparison parameters) when extracting a defect candidate or a defect from the extracted difference image is used as a first criterion. Statistical information generation circuit 17
a and the second statistical information 10b obtained from the second statistical information generating circuit 17b.
Is to use.

【0058】ところで、第1の比較器18aにおいて判
定基準(比較パラメータ)として、第1の統計情報生成
回路17aから得られる第1の統計情報10aである例
えばばらつきを示す標準偏差σ(i,j)や最大値と最
小値の差R(i,j)が用いられ、第2の比較器18b
において判定基準(比較パラメータ)として、第2の統
計情報生成回路17bから得られる第2の統計情報10
bである例えばばらつきを示す標準偏差σ'(i,j)
や最大値と最小値の差R'(i,j)が用いられ、多層
パターンにおいて表面にグレインや面荒れを有するパタ
ーンが表面層に存在するか下層に存在するかに応じて、
このパターンから得られる濃淡検出画像9において大き
くばらついたとしても、またプロセス条件の変動によっ
てパターンの出来具合に変化が生じたとしても、第1お
よび第2の比較器18aおよび18bにおいて欠陥判定
または欠陥候補の抽出を高信頼度で実現することができ
る。なお、CPU19における演算処理は、図1に示す
実施の形態と同様とする。
As a criterion (comparison parameter) in the first comparator 18a, a standard deviation σ (i, j) indicating, for example, a variation which is the first statistical information 10a obtained from the first statistical information generating circuit 17a. ) And the difference R (i, j) between the maximum value and the minimum value are used, and the second comparator 18b
, The second statistical information 10 obtained from the second statistical information generating circuit 17b as a criterion (comparison parameter).
b, for example, a standard deviation σ ′ (i, j) indicating a variation
And the difference R '(i, j) between the maximum value and the minimum value are used, and depending on whether a pattern having a grain or surface roughness in the surface exists in the surface layer or the lower layer in the multilayer pattern,
Even if there is a large variation in the density detection image 9 obtained from this pattern, or even if the processing condition of the pattern changes due to a change in the process conditions, the first and second comparators 18a and 18b determine whether or not there is a defect. Candidate extraction can be realized with high reliability. The arithmetic processing in the CPU 19 is the same as in the embodiment shown in FIG.

【0059】また上記比較パラメータを種々変えて複数
回検査し、これら複数回の検査結果の論理和をとって、
最終結果としてもよいことは、次に説明する照明条件の
場合と同様である。
Inspection is performed a plurality of times by changing the above-mentioned comparison parameters variously.
What may be the final result is the same as in the case of the lighting conditions described below.

【0060】以上説明したように、統計情報生成回路1
7a、17bで生成された統計情報は様々な形態で使用
することができる。統計情報または統計画像は、例えば
基準または標準の検出画像、比較パラメータの設定、詳
細解析するためのパラメータ、パターンの出来具合を定
量化するためのパラメータ、ウェーハ内、ロット単位お
よびウェーハの品種に応じた変化の指標として用いるこ
とができる。なお、上記説明した実施の形態では、照明
として、明視野照明を採用したが、これに限るものでな
く、暗視野照明、輪帯照明などの顕微鏡照明として使用
できるものならば、差し支えない。また、電子線による
照明でも適用できることは言うまでもない。ただし、例
えば、パターンエッジは明視野照明では暗く観察される
が、暗視野照明では明るく観察されるなど、見え方の違
いは存在するため、統計画像において、その認識が異な
ってくる。従って、主に何を比較するかがその照明によ
って異なるものとなる。これらの照明条件を種々変え
て、複数回検査し、これら複数回の検査結果の論理和を
取って最終結果としても差し支えない。或いは、論理積
をとって確実に欠陥として識別し、例えばこの欠陥分布
や個数によってプロセス診断してもよい。この場合、不
一致部の目視確認を行うレビューは不要として作業の簡
素化、簡易化を図ることもできる。
As described above, the statistical information generation circuit 1
The statistical information generated in 7a and 17b can be used in various forms. Statistical information or statistical images are, for example, reference or standard detection images, setting of comparison parameters, parameters for detailed analysis, parameters for quantifying the quality of pattern, in wafer, lot unit and wafer type Can be used as an index of change. In the above-described embodiment, bright field illumination is adopted as illumination. However, the illumination is not limited to this, and any illumination can be used as long as it can be used as microscope illumination such as dark field illumination or annular illumination. Needless to say, the present invention can be applied to illumination by an electron beam. However, for example, pattern edges are observed dark in bright-field illumination, but brightly observed in dark-field illumination. Therefore, what is compared mainly depends on the illumination. Inspection may be performed a plurality of times by changing these illumination conditions variously, and a logical sum of the inspection results of the plurality of inspections may be obtained as a final result. Alternatively, a logical product may be taken to reliably identify the defect, and a process diagnosis may be performed based on, for example, the defect distribution and number. In this case, it is not necessary to perform a review for visually confirming a mismatched portion, and the operation can be simplified and simplified.

【0061】次に上記構成の検査装置の動作について説
明をする。即ち、図1において、対物レンズ6で収束さ
せた照明光で、ステージ5を走査して被検査パターンの
半導体ウエハ4の対象領域について等速度で移動させつ
つ、イメージセンサ1により前記半導体ウエハ4上に形
成された被検査パターン、すなわちチップ20内のメモ
リマット部21および周辺回路部22の明るさ情報(濃
淡画像信号)を検出する。そして、前記対象領域と前記
対象領域の間は高速に移動させる。すなわち、等速移動
と高速移動の繰り返しに検査を行うものである。もちろ
ん、ステップ&リピート型の検査でも差し支えない。そ
して、A/D変換器2は、イメージセンサ1の出力(濃
淡画像信号)をディジタル画像信号9に変換する。この
ディジタル画像信号9は10ビット構成である。次い
で、ディジタル画像信号9またはパターンのエッジを示
す信号41に対して、第1の統計画像生成回路17aに
よりメモリマット部21における統計画像等の統計情報
を生成する。第1の比較器18aはメモリマット部21
における特徴量で示される欠陥または欠陥候補の信号
(データ)を抽出する。またディジタル画像信号9また
はパターンのエッジを示す信号41に対して、第2の統
計画像生成回路17bにより周辺回路部22における統
計画像等の統計情報を生成する。第2の比較器18bは
周辺回路部22における特徴量で示される欠陥または欠
陥候補の信号(データ)を抽出する。CPU19は、第
1および第2の比較器18a、18bで抽出された欠陥
または欠陥候補の信号(データ)に基づいて詳細解析し
て真の欠陥の情報を算出し、また第1および第2の統計
画像生成回路17a、17bから得られる統計画像等の
統計情報に基づいてパターンの出来具合を定量化して把
握する。その結果、CPU19からは、真の欠陥の情報
とパターンの出来具合を定量化した情報とを得ることが
出来る。
Next, the operation of the inspection apparatus having the above configuration will be described. That is, in FIG. 1, the image sensor 1 scans the stage 5 with the illumination light converged by the objective lens 6 and moves the target area of the semiconductor wafer 4 of the pattern to be inspected at a constant speed. , That is, the brightness information (shade image signal) of the memory mat portion 21 and the peripheral circuit portion 22 in the chip 20 are detected. Then, the target area is moved at high speed between the target areas. In other words, the inspection is performed at the repetition of the constant speed movement and the high speed movement. Of course, a step-and-repeat inspection can be used. Then, the A / D converter 2 converts the output (shade image signal) of the image sensor 1 into a digital image signal 9. This digital image signal 9 has a 10-bit configuration. Next, for the digital image signal 9 or the signal 41 indicating the edge of the pattern, the first statistical image generating circuit 17a generates statistical information such as a statistical image in the memory mat unit 21. The first comparator 18a is a memory mat unit 21
The signal (data) of the defect or the defect candidate indicated by the feature amount in is extracted. The second statistical image generation circuit 17b generates statistical information such as a statistical image in the peripheral circuit unit 22 for the digital image signal 9 or the signal 41 indicating the edge of the pattern. The second comparator 18b extracts a signal (data) of a defect or a defect candidate indicated by the feature amount in the peripheral circuit unit 22. The CPU 19 performs a detailed analysis based on the signals (data) of the defects or defect candidates extracted by the first and second comparators 18a and 18b to calculate true defect information. Based on statistical information such as statistical images obtained from the statistical image generation circuits 17a and 17b, the degree of performance of the pattern is quantified and grasped. As a result, from the CPU 19, information on the true defect and information quantifying the degree of the pattern can be obtained.

【0062】またCPU19から、統計画像そのものを
出力し、これをプロセスと対応づけること、またはこれ
と素子の電気特性データの相関をとり、プロセスの改善
に役立たせることもできる。ここで、電気特性データと
は、メモリ素子のアクセス時間等をさすものであり、統
計画像と電気特性の結果の良否データと相関をとって、
プロセス改善に役立たせることもできる。ここで、例え
ばパターンのエッジの位置の標準偏差は、パターンのエ
ッジのばらつきを表すので、露光装置やエッチング装置
の状態モニターとして活用できる。設計データを利用し
て、どの層がパターンエッジばらつきが大きいかを調べ
れば、その特定層と関係するプロセス装置まで特定する
ことができる。
The CPU 19 can output the statistical image itself and associate it with the process, or correlate the statistical image with the electrical characteristic data of the element to help improve the process. Here, the electrical characteristic data refers to the access time of the memory element and the like, and is correlated with the statistical image and the quality data of the result of the electrical characteristic,
It can also help improve processes. Here, for example, since the standard deviation of the position of the edge of the pattern represents the variation of the edge of the pattern, it can be used as a state monitor of an exposure apparatus or an etching apparatus. By examining which layer has a large pattern edge variation using the design data, it is possible to specify a process device related to the specific layer.

【0063】また、本発明に係るパターンの検査装置
は、図1、図7および図17に示すように、遅延メモリ
(画像格納メモリ)23a〜23dを有し、CPU19
において切り出し回路25を切り出し信号24により駆
動することにより、特徴量で示される欠陥または欠陥候
補の抽出に用いられた2枚の画像のいずれかまたは両方
を欠陥または欠陥候補の抽出と同時に1部を切り出して
入力して記憶し、この記憶した画像を用いて欠陥または
欠陥候補の有無以外の特徴量で示される欠陥寸法や欠陥
の明るさなどの詳細情報を得ることも可能である。具体
的には、検査中または検査後に、格納された画像データ
をCPU19により読み出し、CPU19上で画像解析
を行う。CPU19における画像解析は、第1および第
2の比較回路18a、18bから得られる正常部を示す
統計画像と欠陥部を有する検出画像の差画像(不一致)
に基づく特徴量(濃淡差画像に基づく明るさの不一致
量、差画像に対して2値化処理された不一致の2次元の
面積、その形状(例えば円形度、長さ)、正常部に対す
る欠陥部の明るさの大小、不一致内部の明るさのばらつ
き等)の抽出に対して多岐にわたって詳細解析をするこ
とができる。さらに、CPU19は、不一致(特徴量で
示される欠陥または欠陥候補)に対応する正常部のパタ
ーンの状態評価、即ちパターンの形状、見え方を評価
し、欠陥部のパターンの見え方と対応をとることによ
り、欠陥がパターンに与えた影響を把握することができ
る。例えば、切出し回路25によって切り出された欠陥
部を有する検出画像において、切出し回路25によって
切り出された正常部である統計画像と同様にパターンの
エッジが見えれば、膜厚が変化したような欠陥(ウオー
タマークなど)と判断できる。例えば切出し回路25に
よって切り出された欠陥部を有する検出画像において、
パターンエッジが無くなっていれば、パターン自体の損
傷など、形状的な欠陥(エッチング不良など)と判断で
きる。従って、CPU19は、欠陥の分類が可能にな
る。勿論、ニューラルネットワーク等の技術を用いて、
パターンの特徴や欠陥の特徴により分類しても良い。更
には、欠陥が生じた位置なども、パターンの形状から判
断できる。例えば、セルの位置座標情報がなくても、パ
ターンの繰返し性を評価すれば、欠陥がマット内に生じ
たのかそれ以外かの区別ができる。ここでは、特に欠陥
画像とこれに対応する正常画像の両方を検査中同時にメ
モリに格納できるので、解析がより有効に行える。
The pattern inspection apparatus according to the present invention has delay memories (image storage memories) 23a to 23d as shown in FIGS.
By driving the cutout circuit 25 with the cutout signal 24, one or both of the two images used for the extraction of the defect or defect candidate indicated by the feature amount are simultaneously copied with the defect or defect candidate. It is also possible to cut out, input and store, and to use the stored image to obtain detailed information such as defect size and defect brightness indicated by feature amounts other than the presence or absence of a defect or defect candidate. Specifically, the stored image data is read out by the CPU 19 during or after the inspection, and the image analysis is performed on the CPU 19. In the image analysis in the CPU 19, the difference image (mismatch) between the statistical image indicating the normal part obtained from the first and second comparison circuits 18a and 18b and the detected image having the defective part is obtained.
(A brightness mismatch amount based on a gray-scale difference image, a mismatched two-dimensional area binarized for the difference image, its shape (for example, circularity and length), a defect portion with respect to a normal portion) Of the brightness, the variation in the brightness inside the mismatch, etc.) can be analyzed in a wide variety of ways. Further, the CPU 19 evaluates the state of the pattern of the normal part corresponding to the mismatch (defect or defect candidate indicated by the feature amount), that is, evaluates the shape and appearance of the pattern, and takes correspondence with the appearance of the pattern of the defective part. This makes it possible to grasp the influence of the defect on the pattern. For example, in a detection image having a defective portion cut out by the cutout circuit 25, if the edge of the pattern is seen in the same manner as the statistical image which is a normal portion cut out by the cutout circuit 25, a defect such as a change in film thickness (water) Mark etc.). For example, in a detection image having a defective portion cut out by the cutout circuit 25,
If there is no pattern edge, it can be determined that the pattern itself is a shape defect (such as defective etching) such as damage to the pattern itself. Therefore, the CPU 19 can classify the defect. Of course, using technologies such as neural networks,
Classification may be made according to the characteristics of the pattern or the characteristics of the defect. Further, the position where the defect has occurred can also be determined from the shape of the pattern. For example, even if there is no cell position coordinate information, it is possible to determine whether a defect has occurred in the mat or not by evaluating the repeatability of the pattern. Here, since both the defect image and the corresponding normal image can be stored in the memory at the same time during the inspection, the analysis can be performed more effectively.

【0064】さらに、第1および第2の比較回路18
a、18bにおける比較パラメータの設定並びにCPU
19において解析する際の解析パラメータの決定などの
条件出しにも活用できる。即ち第1および第2の比較回
路18a、18bにおいて統計画像における濃淡平均値
画像10a、10bと濃淡検出画像11a、11bとの
比較によって差画像(絶対値)を得、この得られた差画
像に対して統計画像の濃淡標準偏差または濃淡最大値と
濃淡最小値との差に応じて設定された欠陥または欠陥候
補の抽出マージン(比較パラメータ)に基づいて欠陥ま
たは欠陥候補を抽出し、CPU19はこの抽出された結
果に基づいて上記欠陥または欠陥候補の抽出マージン
(比較パラメータ)が適正であるか否かを判定し、適正
でない場合には入力手段12等を用いて上記欠陥または
欠陥候補の抽出マージン(比較パラメータ)を修正する
ことによってウェーハに対する適正な欠陥または欠陥候
補の抽出マージン(比較パラメータ)を得る。この手法
は、特に光学系の条件設定にもこれは有効である。光学
系の照明条件であるσ値や拡散の度合い、照明波長、倍
率などを変更し、これらの変更に応じて得られる第1及
び第2の統計情報生成回路17a、17bから得られる
統計画像の変化または第1及び第2の比較回路18a、
18bから統計画像と検出画像との比較により得られる
差画像に対して設定されたマージン(比較パラメータ)
に基づいて得られる欠陥または欠陥候補の抽出結果を、
CPU19において評価解析することにより、最適な光
学系条件を設定することができる。
Further, the first and second comparison circuits 18
a, setting of comparison parameters in 18b and CPU
It can also be used for setting conditions such as determination of analysis parameters at the time of analysis at 19. That is, a difference image (absolute value) is obtained by comparing the gray-scale average value images 10a and 10b in the statistical image with the gray-scale detection images 11a and 11b in the first and second comparison circuits 18a and 18b. On the other hand, the CPU 19 extracts a defect or a defect candidate based on an extraction margin (comparison parameter) of a defect or a defect candidate set in accordance with the difference between the density standard deviation or the maximum value and the minimum value of the density of the statistical image. Based on the extracted result, it is determined whether or not the extraction margin (comparison parameter) of the defect or the defect candidate is appropriate. If the extraction margin is not appropriate, the input means 12 or the like is used to extract the defect or defect candidate. By correcting the (comparison parameter), an extraction margin (comparison parameter) for an appropriate defect or defect candidate for the wafer is obtained. This method is particularly effective for setting conditions of an optical system. The σ value, the degree of diffusion, the illumination wavelength, the magnification, and the like, which are the illumination conditions of the optical system, are changed, and the statistical images obtained from the first and second statistical information generation circuits 17a and 17b obtained according to these changes are changed. Change or first and second comparison circuits 18a,
Margin (comparison parameter) set for the difference image obtained by comparing the statistical image with the detected image from 18b
The extraction result of defects or defect candidates obtained based on
By performing the evaluation analysis in the CPU 19, the optimal optical system conditions can be set.

【0065】ウェーハ4上のパターンの光学画像を検出
する光学系の具体的な一実施の形態を図21(平面
図)、図22(正面図)、図23に示す。これらの図に
おいて、対物レンズ209(6)として無限遠補正系の
ものを用い、長焦点距離(例えばf=200mm)の第
2対物レンズ(チューブレンズともいう)303を合わ
せて用いる。イメージセンサ1に対応する輪帯状の照明
(明視野照明)用ニリアイメージセンサ212a及び暗
視野照明用リニアイメージセンサ308は、TDI(Ti
me Delay Integration)時間遅延積分型イメージセンサ
で構成する。本構成において、対物レンズ209と第2
対物レンズ303との間に、偏光ビームスプリッタPB
S(Polarization Beam Spritter)208aとλ/4板
(1/4波長板)251とを設置してある。対物レンズ
209と第2対物レンズ303の間は平行光であるた
め、これらの素子の挿入は収差の劣化を招かない。偏光
ビームスプリッタPBS208aとλ/4板(1/4波
長板)251の効用は、図23に示す通りであり、円偏
光または楕円偏光334が、対物レンズ209を介して
ウエーハ4に照射される。ウエーハ4からの反射光は、
λ/4板に達し、P偏光333になり、PBS208a
をそのまま透過し、イメージセンサ212aに達する。
図21において、輪帯状照明用フィルタ205は、照明
の輪帯の度合いを設定するものである。またNDフィル
タ214により照明光の強度を設定し、色フィルタ、或
いは拡散板316により照明波長や拡散性を設定してい
る。またこの構成例では照明波長の切り替えのために、
ランプ自体を2種類変更できる。ズームレンズ213
は、光学倍率を設定する。このような構成において、光
学系の照明条件であるσ値や拡散の度合い、照明波長、
倍率などを上記した画像記憶と解析により、最適な条件
を設定できる。後述する電子線を用いた装置の場合は、
電子線のビーム径や加速電圧などを最適化できる。
A specific embodiment of an optical system for detecting an optical image of a pattern on the wafer 4 is shown in FIG. 21 (plan view), FIG. 22 (front view), and FIG. In these figures, an infinity correction system is used as the objective lens 209 (6), and a second objective lens (also called a tube lens) 303 having a long focal length (for example, f = 200 mm) is used. A ring-shaped illumination (bright-field illumination) niria image sensor 212a and a dark-field illumination linear image sensor 308 corresponding to the image sensor 1 are TDI (Ti
me Delay Integration) It consists of a time delay integration type image sensor. In this configuration, the objective lens 209 and the second
Between the objective lens 303 and the polarizing beam splitter PB
An S (Polarization Beam Splitter) 208 a and a λ / 4 plate (quarter wavelength plate) 251 are provided. Since the light between the objective lens 209 and the second objective lens 303 is parallel light, insertion of these elements does not cause deterioration of aberration. The utility of the polarizing beam splitter PBS 208 a and the λ / 4 plate (quarter wavelength plate) 251 is as shown in FIG. 23. The reflected light from wafer 4 is
reaches the λ / 4 plate, becomes P-polarized light 333, and becomes PBS208a.
Is transmitted as it is, and reaches the image sensor 212a.
In FIG. 21, a ring-shaped illumination filter 205 sets the degree of the ring of illumination. The intensity of the illumination light is set by the ND filter 214, and the illumination wavelength and the diffusivity are set by the color filter or the diffusion plate 316. In this configuration example, in order to switch the illumination wavelength,
Two types of lamps can be changed. Zoom lens 213
Sets the optical magnification. In such a configuration, the illumination conditions of the optical system, such as the σ value and the degree of diffusion, the illumination wavelength,
Optimal conditions can be set by the above-described image storage and analysis of the magnification and the like. In the case of an apparatus using an electron beam described later,
The beam diameter of the electron beam, the acceleration voltage, etc. can be optimized.

【0066】またこれらと別に、図19に示すように画
像ファイリングシステムとしても活用できる。特に、C
PU19は、検査中に第1およ第2の比較回路17a、
17bの特徴量抽出部139から欠陥メモリ141に所
望の欠陥画像が得られるので、記憶装置147(13)
への欠陥画像のファイリングも実時間で実施できる。即
ち、CPU19は、例えば切出し回路25で切り出され
た欠陥部の検出画像(f(i,j)、f'(i,j))
11a、11bや統計画像(g(i,j)、g'(i,
j))10a、10bなど種々の画像を一次格納するメ
モリ123を介して記憶装置147(13)のデータベ
ース上にファイリングできるため、LSIの電気的不良
が発生したときに、当該画像データを検索、確認し、不
良事象との対応をとることにより、不良要因の解析、分
析などの不良解析や歩留まり向上支援システムとして有
用である。電気的不良との対応がとれた画像データの分
類を行い、これと新たに発生した外観不良との照合によ
り、外観不良が電気的な不良の要因となるかどうかが即
座にわかる。従って、欠陥発生と同時に不良対策を実施
でき、歩留まり向上に効果がある。画像データには、欠
陥の寸法や座標などの情報も付加しておくと、検索に便
利である。また欠陥検出後に個々の欠陥をレビューし、
欠陥の形態や発生原因をオペレータが入力し、この入力
されたカテゴリーデータを画像データに付加しても良
い。
Apart from these, it can also be used as an image filing system as shown in FIG. In particular, C
The PU 19 performs the first and second comparison circuits 17a during the inspection,
Since a desired defect image can be obtained in the defect memory 141 from the feature amount extraction unit 139 of 17b, the storage device 147 (13)
The filing of a defect image into a device can be performed in real time. That is, the CPU 19 detects, for example, the detected image (f (i, j), f ′ (i, j)) of the defective portion extracted by the extraction circuit 25.
11a, 11b and statistical images (g (i, j), g '(i,
j)) Since various kinds of images such as 10a and 10b can be filed on the database of the storage device 147 (13) via the memory 123 for primary storage, when an electrical failure of the LSI occurs, the image data is searched. By confirming and responding to a failure event, it is useful as a failure analysis such as analysis and analysis of failure factors and a yield improvement support system. By classifying the image data corresponding to the electrical defect and comparing it with a newly generated appearance defect, it is immediately known whether or not the appearance defect is a factor of the electric defect. Therefore, a defect countermeasure can be taken simultaneously with the occurrence of a defect, which is effective in improving the yield. It is convenient for searching if information such as the size and coordinates of a defect is added to the image data. After defect detection, individual defects are reviewed,
An operator may input the form and the cause of the defect, and add the input category data to the image data.

【0067】またCPU19において、切り出し回路2
5を切出し信号(欠陥または欠陥候補の信号)24によ
り駆動することによって、図20に示すように切出し信
号(欠陥または欠陥候補の信号)24として指定した寸
法範囲内の欠陥や指定した位置範囲内の欠陥としてユー
ザが指示することにより、所望の欠陥の画像を格納する
ことができる。具体的には欠陥または欠陥候補の抽出に
用いた2枚の画像のいずれかまたは両方を欠陥または欠
陥候補の抽出と同時に一部をメモリ123に記憶する
際、第1およ第2の比較回路18a、18bの特徴量抽
出部139から得られる欠陥または欠陥候補の有無信号
143、或いは欠陥または欠陥候補の特徴量の一つであ
る座標信号144、或いは欠陥または欠陥候補の特徴量
の一つである寸法信号145、或いは欠陥または欠陥候
補の特徴量の一つである面積146など、或いはいずれ
かの組合せを欠陥信号の判定ロジック142において論
理的な組み合わせを行い、必要な信号に基づき画像を記
憶することを制御する。これらの信号は、検出画像信号
と同期していることは言うまでもない。
In the CPU 19, the cut-out circuit 2
20 is driven by the cutout signal (defect or defect candidate signal) 24, thereby causing a defect within the dimension range designated as the cutout signal (defect or defect candidate signal) 24 or within the designated position range as shown in FIG. By instructing the user as a defect, an image of a desired defect can be stored. Specifically, when one or both of the two images used for extracting the defect or the defect candidate are partially stored in the memory 123 simultaneously with the extraction of the defect or the defect candidate, the first and second comparison circuits are used. The defect / defect candidate presence / absence signal 143 obtained from the characteristic amount extraction units 139 of 18a and 18b, the coordinate signal 144 which is one of the characteristic amounts of the defect or defect candidate, or one of the characteristic amounts of the defect or defect candidate A certain dimension signal 145, an area 146 which is one of the feature amounts of a defect or a defect candidate, or any combination is logically combined in the defect signal determination logic 142, and an image is stored based on a necessary signal. Control what you do. Needless to say, these signals are synchronized with the detected image signal.

【0068】以上説明した画像ファイリングシステム
は、外部へデータを送信する機能をもっており、外部デ
ータベースへのデータ転送も可能とすれば、より大きな
ライン全体の全体解析システムのデータベースへのデー
タ格納も可能となる。次に、第1およ第2の比較回路1
8a、18bの位置合わせ回路46a、46bにおいて
行う高精度な位置ずれ量の算出と位置合わせについて図
8および図9を参照して説明する。図8は本発明の一実
施形態に係る被検査パターンの画像位置合わせ方法の略
示説明図、図9は図8の画像位置合わせ方法の二つの画
像のサンプリング位置関係略示説明図である。前記位置
ずれ量の検出は下記のものが考えられる。 (a)線形補間方式(濃淡の差を最小にする方式) (b)二次関数補間方式(微分値の差を最小にする方
式) (c)正則化補間方式(微分値の差を小さくなる拘束条
件付きの濃淡の差最小方式) 方式(a)は、対象である二枚の画像の濃淡の二乗誤差
を最小にして一致させるものである。方式(b)は、微
分画像に対して線形補間の適用を狙ったものである。ま
た、方式(c)は、方式(b)を拘束条件として方式
(a)を満たすもので、微分値の差の二乗和に対し、正
則化パラメータγを重みとして与えている。前記パラメ
ータγ=0のときは、方式(a)と同じ結果を与える。
いずれの方式も、繰返し演算などが不要であり、一回で
実現可能なものである。
The image filing system described above has a function of transmitting data to the outside, and if data can be transferred to an external database, data can be stored in the database of the overall analysis system for a larger entire line. Become. Next, the first and second comparison circuits 1
The highly accurate calculation and positioning of the positional deviation amount performed by the positioning circuits 46a and 46b of 8a and 18b will be described with reference to FIGS. FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of a method of aligning an image of a pattern to be inspected according to an embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a sampling position relationship between two images in the image aligning method of FIG. The following can be considered as the detection of the displacement amount. (A) Linear interpolation method (method for minimizing the difference in shading) (b) Quadratic function interpolation method (method for minimizing the difference between differential values) (c) Regularized interpolation method (the difference between differential values is reduced) Method (a) for minimizing the difference between light and shade with a constraint condition The method (a) is to minimize and match the square error of the light and dark of two target images. The method (b) aims at applying linear interpolation to the differential image. The method (c) satisfies the method (a) using the method (b) as a constraint, and the regularization parameter γ is given as a weight to the sum of squares of the difference between the differential values. When the parameter γ = 0, the same result as the method (a) is given.
Both methods do not require repetitive operations or the like, and can be realized only once.

【0069】上記(a)線形補間方式を説明する。画像
のアライアメントは、図8に示すようにピクセルアライ
アメント及びサブピクセルアライメントにより、統計画
像と基準画像とを用いて行なわれる。前記ピクセルアラ
イアメントは、比較する二枚の画像(例えば検出画像f
i,jと統計画像gi,j)の一方を画素の単位でずらしなが
ら濃淡差(基準画像の各画素の値と統計画像の対応画素
の値の差)を演算し、濃淡差が最小となる位置ずれ量を
求めるものである。画像の位置ずれ検出の範囲は、例え
ば最大±3画素とし、またパターンの設計ルールに応じ
て可変とする。得られた位置ずれ量だけ片方の画像位置
をずらせることにより、二枚の画像の位置合わせを行な
うものである。
The (a) linear interpolation method will be described. The image alignment is performed using the statistical image and the reference image by pixel alignment and sub-pixel alignment as shown in FIG. The pixel alignment is used to compare two images (for example, a detected image f
The grayscale difference (the difference between the value of each pixel of the reference image and the value of the corresponding pixel of the statistical image) is calculated while shifting one of i, j and the statistical image gi, j) in pixel units, and the grayscale difference is minimized. This is for obtaining the amount of displacement. The range for detecting the positional deviation of the image is, for example, a maximum of ± 3 pixels, and is variable according to the pattern design rule. By shifting one image position by the obtained positional shift amount, the two images are aligned.

【0070】まず、ピクセルアライアメントを説明す
る。図8の(A)枠内に記載されている下記(数5)式
を用いて説明する。
First, the pixel alignment will be described. This will be described using the following equation (5) described in the frame (A) of FIG.

【0071】[0071]

【数5】 (Equation 5)

【0072】ピクセルアライメント用位置ずれ検出81
は、上記(数5)式のS(Δx、Δy)をminとする
Δx、Δyを検出するものである。ただし、最小となる
位置は画素単位でしか求められないため、真の位置が求
めたΔx、Δyのどちらの近くにあるかにより、オフセ
ットとして加える。
Pixel Position Alignment Detection 81
Is to detect Δx and Δy where S (Δx, Δy) in the above equation (5) is min. However, since the minimum position can be obtained only in pixel units, it is added as an offset depending on which of Δx and Δy is closer to the true position.

【0073】下記の式に基づき、Δx、Δyに1を加え
たりもしくは、そのままにする。すなわち、S(1、
0)+S(1、−1)+S(0、−1)が最小ならば、
Δx++、S(−1、0)+S(−1、−1)+S
(0、−1)が最小ならばそのまま、S(−1、0)+
S(−1、1)+S(0、1)が最小ならば、Δy+
+、S(1、0)+S(1、1)+S(0、1)が最小
ならば、Δx++、Δy++、なお、Δx++は、Δx
=Δx+1の意である。このように遅延メモリ82およ
び83の各々で遅延された二つの画像に対して位置合わ
せ、ピクセルアライメント84により、検出画像fをつ
ねに得られた位置ずれ量だけ片方の画像の位置をずらせ
ることにより、二枚の画像の位置合わせが行なわれる。
すなわち、検出画像fを常に右上移動して、新たな画像
f′を求めることになり、移動方向を4種類(右下移
動、左上移動、左下移動、右上移動)から1種類に特定
することができる。これはハードウエアの簡単化につな
がるものである。
Based on the following equation, 1 is added to Δx and Δy or is left as it is. That is, S (1,
0) + S (1, -1) + S (0, -1) is the minimum,
Δx ++, S (-1, 0) + S (-1, -1) + S
If (0, -1) is the minimum, S (-1, 0) +
If S (-1, 1) + S (0, 1) is minimum, then Δy +
+, S (1, 0) + S (1, 1) + S (0, 1) are minimum, Δx ++, Δy ++, Δx ++ is Δx
= Δx + 1. The two images delayed by each of the delay memories 82 and 83 are aligned with each other, and the pixel alignment 84 shifts the position of one of the images by the position shift amount always obtained by the detected image f. , The two images are aligned.
That is, the detected image f is always moved to the upper right to obtain a new image f ', and the moving direction can be specified from four types (lower right, upper left, lower left, upper right) to one type. it can. This leads to hardware simplification.

【0074】前記サブピクセルアライメントは、画素よ
り小さい単位の位置ずれ量を求め、二枚の画像を高精度
に位置合わせするものである。前記画素単位アライアメ
ント84及び当該サブピクセルアライメント88は、い
ずれも例えば256ライン毎に一括して行なわれてい
る。サブピクセルアライメントは、位置ずれ検出部85
と遅延メモリ86および87と位置合わせ部88とから
構成される。
In the sub-pixel alignment, a positional shift amount smaller than a pixel is obtained, and two images are aligned with high accuracy. The pixel unit alignment 84 and the sub-pixel alignment 88 are collectively performed, for example, every 256 lines. The sub-pixel alignment is performed by the displacement detection unit 85.
, Delay memories 86 and 87, and a positioning unit 88.

【0075】まず、前記位置ずれ検出部85を図8の
(B)枠を用いて説明する。前記位置ずれ検出部85
は、線形補間に基づき画像f′、g′を求める。ただ
し、位置ずれ量α、βはf′、g′との差の二乗誤差が
最も小さくなるものを位置ずれ量として検出している。
すなわち、位置ずれ検出の規範は、二つの補間画像の濃
淡を一致させることである。つぎに、位置合わせ部88
では、図8の(C)枠を用いて説明する。この位置ずれ
量α、βに基づくSと、統計画像f、基準画像gとのと
のコンボリューション(畳み込み和)により、画像を補
間して新たな画像f′、g′を得ている。図示〇内に×
が有る記号はコンボリューションを表すものである。こ
のようにして元の画像fと新たな画像f′とのサンプリ
ング位置との関係が図9に示されている。サンプリング
位置の違いが位置ずれ量α、βに相当している。
First, the displacement detecting section 85 will be described with reference to the frame (B) of FIG. The displacement detector 85
Calculates images f 'and g' based on linear interpolation. However, as for the displacement amounts α and β, the one that minimizes the square error of the difference between f ′ and g ′ is detected as the displacement amount.
That is, the criterion of the displacement detection is to match the shading of the two interpolation images. Next, the positioning unit 88
Now, description will be made using the frame (C) in FIG. New images f 'and g' are obtained by interpolating the images based on the convolution (convolution sum) of S based on the positional shift amounts α and β with the statistical image f and the reference image g. ×
The symbol with indicates convolution. FIG. 9 shows the relationship between the sampling positions of the original image f and the new image f '. The difference between the sampling positions corresponds to the displacement amounts α and β.

【0076】上記方式の特徴は、位置合わせすべき二枚
の画像の濃淡が、二乗の誤差最小の意味でよく一致する
ように位置ずれ量α、βを求めるのであって、必ずしも
画像の位置ずれ量の真値を求めているのではない。しか
し、位置合わせ後の比較において、正常部の濃淡の違い
を小さくでき、比較検査においては都合のよい方式であ
ると考えられる。また、位置ずれ量α、βの算出は、繰
返し演算することなく解析的に行うことができ、ハード
ウエア化するのに適しているという特長がある。
The feature of the above method is that the position shift amounts α and β are obtained so that the shading of the two images to be aligned is well matched in the sense of the minimum square error. We are not seeking the true value of the quantity. However, in the comparison after the alignment, the difference in the density of the normal part can be reduced, and this is considered to be a convenient method in the comparative inspection. Further, the calculation of the positional deviation amounts α and β can be performed analytically without repeated calculation, which is advantageous in that it is suitable for hardware.

【0077】次に、方式(b)の二次関数補間方式につ
いて説明する。本方式は、微分画像に対して線形補間の
適用を目的とするものである。まず、下記(数6)式、
(数7)式の微分型の補間式を仮定する。
Next, the quadratic function interpolation method of the method (b) will be described. This method aims at applying linear interpolation to a differential image. First, the following equation (6)
It is assumed that a differential interpolation equation of the equation (7) is used.

【0078】[0078]

【数6】 (Equation 6)

【0079】[0079]

【数7】 (Equation 7)

【0080】上記(数6)式、(数7)式で示される微
分型の補間式のとる値が、(数8)式で示されるSが最
小となるように、位置ずれ量α、βを求める。
The displacement amounts α and β are set so that the value of the differential interpolation formulas expressed by the above-mentioned equations (6) and (7) becomes the minimum value of S expressed by the equation (8). Ask for.

【0081】[0081]

【数8】 (Equation 8)

【0082】上式において、下記(数9)式、(数1
0)式、(数11)式に示すC1、C2、C3を定める。
In the above equation, the following equation (Equation 9) and (Equation 1)
0) equation, defines a C 1, C 2, C 3 shown in equation (11).

【0083】[0083]

【数9】 (Equation 9)

【0084】[0084]

【数10】 (Equation 10)

【0085】[0085]

【数11】 [Equation 11]

【0086】上記(数9)式、(数10)式、(数1
1)式のC1、C2、C3を用いると、(数12)式、
(数13)式で示される位置ずれ量α、βがえられる。
The above equations (9), (10), (1)
Using C 1 , C 2 , and C 3 in equation (1), equation (12) is used.
The displacement amounts α and β shown in Expression (13) are obtained.

【0087】[0087]

【数12】 (Equation 12)

【0088】[0088]

【数13】 (Equation 13)

【0089】次に、方式(C)の正則化補間方式につい
て説明する。下記(数14)式で示されるS、すなわち
微分値の差が最小となるという拘束条件付きで、濃淡の
差を最小にする位置ずれ量α、βを求める。
Next, the regularization interpolation method of the method (C) will be described. S, which is expressed by the following equation (14), that is, the displacement amounts α and β that minimize the difference in shading are obtained under the constraint that the difference between the differential values is minimized.

【0090】[0090]

【数14】 [Equation 14]

【0091】下記(数15)式、(数16)式、(数1
7)式、(数18)式、(数19)式、(数20)式で
示されるC1、C2、C3、C4、C5、C6を定める。
The following equations (15), (16), (1)
7) C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , and C 6 shown in the equations (Equation 18), (Equation 19), and (Equation 20) are determined.

【0092】[0092]

【数15】 (Equation 15)

【0093】[0093]

【数16】 (Equation 16)

【0094】[0094]

【数17】 [Equation 17]

【0095】[0095]

【数18】 (Equation 18)

【0096】[0096]

【数19】 [Equation 19]

【0097】[0097]

【数20】 (Equation 20)

【0098】このC1、C2、C3、C4、C5、C6を用
い、正則化パラメータをγとすると、上記(数14)式
は下記(数21)式で表される。
Using these C 1 , C 2 , C 3 , C 4 , C 5 , and C 6 and letting the regularization parameter be γ, the above equation (14) is represented by the following equation (21).

【0099】[0099]

【数21】 (Equation 21)

【0100】この(数21)式より下記(数22)式、
(数23)式で示されるα、βが得られる。
From the equation (21), the following equation (22) is obtained.
Α and β shown in Expression (23) are obtained.

【0101】[0101]

【数22】 (Equation 22)

【0102】[0102]

【数23】 (Equation 23)

【0103】なお、上式において、正則化パラメータγ
を0とすると、従来の線形補間と一致する。
In the above equation, the regularization parameter γ
Is equal to 0, which matches the conventional linear interpolation.

【0104】また、サブピクセルアライメントの位置合
わせの方式には、下記の方式が考えられる。 (a)′線形補間方式(濃淡の差を最小にする方式) (b)′共一次内挿方式 (c)′二次関数補間方式 (d)′三次たたみ込み方式(スプライン補間)方式 (a)′線形補間方式による(数24A)式で表される
新たな画像f′ijは、位置ずれ量α、βに基ずく下記の
(数24B)式で表されるSijと元の画像fijとのコン
ボリューションにより得ることができる。
The following method is conceivable as a method of positioning the sub-pixel alignment. (A) 'Linear interpolation method (method for minimizing the difference in density) (b)' Bilinear interpolation method (c) 'Quadratic function interpolation method (d)' Tertiary convolution method (spline interpolation method) (a ) ′ A new image f′ij represented by equation (24A) by the linear interpolation method is obtained by combining Sij represented by equation (24B) below and the original image fij based on the displacement amounts α and β. Can be obtained by the convolution.

【0105】[0105]

【数24】 (Equation 24)

【0106】同様にして、(数25A)式で表される新
たな画像g′i+△x、j+△yは、位置ずれ量α、βに基ず
く下記の(数25B)式で表されるS′ijと元の画像g
i+△x、j+△yとのコンボリューションにより得ることが
できる。
Similarly, a new image g′i + △ x, j + △ y represented by the formula (25A) is represented by the following formula (25B) based on the displacement amounts α and β. S'ij and original image g
It can be obtained by convolution with i + △ x and j + △ y.

【0107】[0107]

【数25】 (Equation 25)

【0108】また、(b)′共一次内挿方式による(数
26A)式で表される新たな画像f′ijは、位置ずれ量
α、βに基ずく下記の(数26B)式で表されるSijと
元の画像fijとのコンボリューションにより得ることが
できる。
(B) 'A new image f'ij represented by the equation (26A) by the bilinear interpolation method is expressed by the following equation (26B) based on the displacement amounts α and β. And the convolution of the original image fij.

【0109】[0109]

【数26】 (Equation 26)

【0110】同様にして、(数27A)式で表される新
たな画像g′i+△x、j+△yは、位置ずれ量α、βに基ず
く下記の(数27B)式で表されるS′ijと元の画像g
i+△x、j+△yとのコンボリューションにより得ることが
できる。
Similarly, a new image g′i + △ x, j + △ y represented by the formula (27A) is represented by the following formula (27B) based on the displacement amounts α and β. S'ij and original image g
It can be obtained by convolution with i + △ x and j + △ y.

【0111】[0111]

【数27】 [Equation 27]

【0112】(c)′二次関数補間方式は下記の(数2
8)式、(数29)式の補間式を微分して得られる。
(C) 'The quadratic function interpolation method is as follows (Equation 2)
8) It is obtained by differentiating the interpolation formulas of Expression (29).

【0113】[0113]

【数28】 [Equation 28]

【0114】[0114]

【数29】 (Equation 29)

【0115】上式を4×4のコンボルーションで表現す
ると、下記の(数30)式、(数31)式で表される。
When the above equation is expressed by a 4 × 4 convolution, it is expressed by the following (Equation 30) and (Equation 31).

【0116】[0116]

【数30】 [Equation 30]

【0117】[0117]

【数31】 (Equation 31)

【0118】(d)′三次たたみ込み方式(スプライン
補間)方式は、新たな画像f′ijは下記の(数32A)
式で表され、位置ずれ量α、βに(数32B)式で表さ
れるSijと元の画像fijとのコンボリューションにより
得られる。
(D) 'In the tertiary convolution method (spline interpolation), the new image f'ij is expressed by the following (Equation 32A).
It is obtained by the convolution of Sij and the original image fij, which are represented by the formulas, and the displacement amounts α and β are represented by the formula (32B).

【0119】[0119]

【数32】 (Equation 32)

【0120】(数32B)式において、h(t)=si
n(πt)/πtとおき、近似式で展開すると、h
(t)は下記の(数33)式で表される。
In the equation (32B), h (t) = si
When n (πt) / πt is set and expanded by an approximate expression, h
(T) is represented by the following equation (33).

【0121】[0121]

【数33】 [Equation 33]

【0122】また、(数32B)式において、x1=1
+α、x2=α、x3=1−α、x4=2−α、y1=1+
β、y2=β、y3=1−β、y4=2−βである。同様
にして、(数34A)式で表される新たな画像g′i+△
x、j+△yは、位置ずれ量α、βに基ずく下記の(数34
B)式で表されるS′ijと元の画像gi+△x、j+△yとの
コンボリューションにより得ることができる。
In the equation (32B), x 1 = 1
+ Α, x 2 = α, x 3 = 1−α, x 4 = 2-α, y 1 = 1 +
β, y 2 = β, y 3 = 1-β, y 4 = 2-β. Similarly, a new image g′i + △ expressed by Expression (34A)
x and j + △ y are based on the displacement amounts α and β,
B) can be obtained by the convolution of S′ij represented by the equation and the original images gi + △ x and j + △ y.

【0123】[0123]

【数34】 (Equation 34)

【0124】上式において、x1=1+(1−α)、x2
=(1−α)、x3=1−(1−α)、x4=2−(1−
α)、y1=1+(1−β)、y2=1−β、y3=1−
(1−β)、y4=2−(1−β)である。これらの方
式の中で、(d)′三次たたみ込み方式(スプライン補
間)方式は、平滑効果か最も小さく、方向性がないと考
えられるものである。ここでは、いずれの方式も併用で
きるように、4×4画素の畳み込み(コンボルーショ
ン)により実現する。(数35)式、(数36)式にお
いてコンボルーションのウエイトの例を示すものであ
る。
In the above formula, x 1 = 1 + (1−α), x 2
= (1−α), x 3 = 1− (1−α), x 4 = 2− (1−
α), y 1 = 1 + (1−β), y 2 = 1−β, y 3 = 1−
(1-β), y 4 = 2- (1-β). Among these methods, the (d) 'cubic convolution method (spline interpolation) is considered to have the smallest smoothing effect and has no directionality. Here, realization is performed by convolution of 4 × 4 pixels so that both methods can be used together. Equations (35) and (36) show examples of convolution weights.

【0125】[0125]

【数35】 (Equation 35)

【0126】[0126]

【数36】 [Equation 36]

【0127】ただし、これらの位置合わせは、チップ比
較において特に必要となるもので、セル比較においては
固定量のずれ補正でも構わない。
However, these alignments are particularly necessary in chip comparison, and a fixed amount of shift correction may be used in cell comparison.

【0128】いずれにせよ、画像の位置合わせにおい
て、位置ずれ検出は、画像を線形補間、あるいは微分画
像を線形補間し、この補間画像間のそれぞれの不一致
量、あるいは不一致量の線形結合が最小になるように、
画像のずれ量を画素未満の分解能で求め、位置合わせは
この検出した位置ずれ量に基づき、画像を線形補間、あ
るいは畳み込み補間することにより、得ることができ
る。これにより、きわめて高精度に画像を位置合わせす
ることができ、本発明で意図した目的がより高感度に実
現できることになる。また、上記実施の形態は、画像の
位置ずれ検出と位置合わせとからなる1或いは複数の画
像の位置合わせ方法において、位置ずれ検出を、各画像
を線形補間もしくは各画像の微分画像を線形補間し、こ
れらの補間画像間のそれぞれの不一致量もしくは当該不
一致量の線形結合が最小になるように当該画像を用いた
ずれ量算出用データを布線論理で求め、ずれ量算出用デ
ータから算出すべきずれ量を画素未満単位の分解能でプ
ログラム論理により求め、前記位置合わせを、当該位置
ずれ量に基づき前記各画像を線形補間もしくは2次補間
もしくは畳み込み補間することを布線論理により行なう
こともできる。これは、例えば(数8)式において、Σ
C2C3なる統計量をハードウェア、即ち布線論理で求
める。こののち、α等をプログラム論理により求める。
このとき、α等を求める際、エラー処理などを柔軟に行
うことができる。
In any case, in the registration of the images, the positional deviation is detected by linearly interpolating the images or linearly interpolating the differential images, and minimizing the amount of mismatch between the interpolated images or the linear combination of the amounts of mismatch. So that
The displacement amount of the image is obtained with a resolution smaller than the pixel, and the alignment can be obtained by performing linear interpolation or convolution interpolation on the image based on the detected displacement amount. As a result, the image can be aligned with extremely high accuracy, and the object intended in the present invention can be realized with higher sensitivity. Further, in the above-described embodiment, in one or a plurality of image alignment methods including image shift detection and alignment, position shift detection is performed by linearly interpolating each image or linearly interpolating a differential image of each image. In order to minimize the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amount of mismatch, data for calculating the shift amount using the image should be obtained by wiring logic, and calculated from the data for calculating the shift amount. The shift amount may be obtained by a program logic at a resolution of a unit smaller than a pixel, and the position alignment may be performed by wiring logic to perform linear interpolation, quadratic interpolation or convolution interpolation of each image based on the position shift amount. This is, for example, in equation (8), Σ
The statistic C2C3 is obtained by hardware, that is, wiring logic. Thereafter, α and the like are obtained by program logic.
At this time, when α and the like are obtained, error processing and the like can be performed flexibly.

【0129】また、位置ずれ検出を、各画像を線形補間
もしくは各画像の微分画像を線形補間し、これらの補間
画像間のそれぞれの不一致量もしくは当該不一致量の線
形結合が最小になるように当該画像を用いたずれ量算出
用データを布線論理で求め、ずれ量算出用データから算
出すべきずれ量を画素未満単位の分解能でプログラム論
理により求め、前記位置合わせを、当該位置ずれ量に基
づき、実施例のように畳み込み演算により布線論理によ
り行なうこともできる。上記した実施例では、画像の位
置合わせは(数24A)式、(数26A)式、(数32
A)式に例を示すように、すべて畳み込み演算により実
現できている。また、これらを応用して、画像ごとの歪
みを表示することにより、ステージの走行状態や電子線
を走査する場合には、その走査状態などの装置状態をモ
ニターすることもできる。上記実施の形態においては、
第1の統計画像生成回路17a及び第2の統計画像生成
回路17bから8ビット構成で出力する場合について説
明したが、10ビット構成で出力しても差し支えない。
The detection of the positional deviation is performed by linearly interpolating each image or by linearly interpolating the differential image of each image, and by making the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amount of mismatch the minimum. The shift amount calculation data using the image is obtained by wiring logic, the shift amount to be calculated from the shift amount calculation data is obtained by the program logic at a resolution of less than a pixel, and the alignment is performed based on the position shift amount. It can also be performed by wiring logic by convolution as in the embodiment. In the above-described embodiment, the alignment of the image is performed by using (Equation 24A), (Equation 26A), and (Equation 32).
As shown in the example of A), all of them can be realized by the convolution operation. In addition, by applying these and displaying the distortion for each image, it is also possible to monitor the state of the apparatus such as the running state of the stage and the scanning state when scanning with an electron beam. In the above embodiment,
The case where the output is performed in the 8-bit configuration from the first statistical image generation circuit 17a and the second statistical image generation circuit 17b has been described, but the output may be performed in the 10-bit configuration.

【0130】また、画像を連続的に検出し、比較する方
式において、一方の画像は連続したものが得られるが、
もう一方の画像は細分化した領域毎(例えば256×2
56画素)に行うピクセルアライメント時に不連続にな
ることがある。図16にその原因の一例を示す。パター
ンの密度が小さく、パターン情報不足のため、位置ずれ
量の検出が不正確になる場合や、光学系の振動、或いは
ステージ系の振動、電子線の場合は帯電など、種々の原
因で画像歪みが生じて、画像が不連続になる。不連続に
なると、これに続くサブピクセルアライメント、画素補
間及び微分等の画像処理により、細分化した領域の画像
の境界が不定値になる。このため、比較において不一致
が生じ、誤検出が発生する。画像が連続ならば、微分等
を施しても不一致は生じない。また、ピクセルアライメ
ント後に従来の画素単位の比較のみを行うのならば、不
一致は生じない。また、細分化した領域より大きな範囲
で、画素補間や微分などを実施し、細分化した領域内で
は正常な値同士を比較する手法も考えられるが、これは
回路規模の増大を招く。
In the method of continuously detecting and comparing images, one image can be obtained continuously.
The other image is divided into regions (for example, 256 × 2
(56 pixels) at the time of pixel alignment. FIG. 16 shows an example of the cause. Image distortion due to various causes such as low density of pattern and inaccurate detection of displacement due to lack of pattern information, vibration of optical system or vibration of stage system, and charging in case of electron beam. And the image becomes discontinuous. When discontinuity occurs, the boundary of the image in the subdivided area becomes an indefinite value by image processing such as sub-pixel alignment, pixel interpolation, and differentiation. For this reason, a mismatch occurs in the comparison, and erroneous detection occurs. If the images are continuous, no discrepancy occurs even if differentiation is performed. Also, if only the conventional pixel-by-pixel comparison is performed after pixel alignment, no mismatch occurs. In addition, a method of performing pixel interpolation, differentiation, and the like in a range larger than the subdivided region and comparing normal values in the subdivided region may be considered, but this causes an increase in circuit scale.

【0131】これを解決するため、 1)画像が不連続かどうか検出する 2)不連続ならば、境界の前後(境界部)で感度を落と
す 3)或いは不連続ならば、境界の前後は非検査領域とす
る 4)或いは常時、境界の前後で感度を落とす 5)或いは常時、境界の前後は非検査領域とする 6)感度低下は2枚の画像の差を2値化した2値画像の
縮小(シュリンク)処理を行う 7)或いは感度低下は濃淡差の2値化しきい値を大きく
することにより行うなどを採用する。
To solve this, 1) detect whether the image is discontinuous 2) If it is discontinuous, lower the sensitivity before and after the boundary (boundary portion) 3) If it is discontinuous, or if it is discontinuous, the sensitivity before and after the boundary is not 4) Or, always lower the sensitivity before and after the boundary 5) Or always, set the non-inspection area before and after the boundary 6) Decrease the sensitivity by converting the difference between the two images into a binary image. The reduction (shrink) process is performed 7) or the sensitivity is lowered by increasing the binarization threshold value of the gray level difference.

【0132】上記1)は、ピクセルアライメント用位置
ずれ検出量のΔx,Δy((数5)式のS(Δx,Δ
y)をminとするΔx,Δy)が各画素間で同一値に
なるかどうかをチェックするものである。更に、下記オ
フセットが同一値かどうかチェックするものである。下
記の式に基づき、Δx、Δyに1を加えたりもしくは、
そのままにする。すなわち、S(1、0)+S(1、−
1)+S(0、−1)が最小ならば、Δx++、S(−
1、0)+S(−1、−1)+S(0、−1)が最小な
らばそのまま、S(−1、0)+S(−1、1)+S
(0、1)が最小ならば、Δy++、S(1、0)+S
(1、1)+S(0、1)が最小ならば、Δx++、Δ
y++、なお、Δx++は、Δx=Δx+1の意であ
る。実際には、Δx,Δyそれぞれにx,yのオフセッ
トを加えた後の値が、画像間で同一かどうかチェックす
る。
The above 1) is based on Δx, Δy of the detected amount of misalignment for pixel alignment (S (Δx, Δ
It is to check whether Δx and Δy), where y) is min, have the same value between the pixels. Furthermore, it checks whether the following offsets are the same value. Based on the following formula, add 1 to Δx and Δy, or
leave it as it is. That is, S (1,0) + S (1,-
1) If + S (0, -1) is minimum, Δx ++, S (-
If (1,0) + S (-1, -1) + S (0, -1) is the minimum, S (-1,0) + S (-1,1) + S
If (0,1) is the minimum, Δy ++, S (1,0) + S
If (1,1) + S (0,1) is minimum, then Δx ++, Δ
y ++, Δx ++ means Δx = Δx + 1. In practice, it is checked whether the values after adding x and y offsets to Δx and Δy are the same between the images.

【0133】次に、位置合わせされた画像に対し、画素
より小さい単位の位置ずれ量を求め、二枚の画像を高精
度に位置合わせする前述したサブピクセルアライメント
が実施される。画像が不連続の場合、画像の境界の画素
の値が不確定になり、その後の処理に悪い影響を与え
る。例えば、サブピクセルアライメント後に微分を行
い、微分値を比較する場合、微分値は境界の画素で異常
な値を有することになる。サブピクセルアライメント後
に境界1画素が不確定だったものが、1次微分後は境界
2画素で不確定になるほど、欠陥検出に悪影響がある。
Sobelなど各種フィルタでは、いずれも境界が不確
定になる。そのため、後に続く処理に応じて異常な境界
部を決め、この境界部で発生する誤検出を防止する。こ
れには、上記2)〜7)を実施する。勿論、微分処理な
どは位置合わせの前に実施し、欠陥判定も対応画素の比
較のみならば、画像が不連続であっても、境界での誤検
出はない。しかし、通常は位置合わせ後に各種の処理を
実行することが回路規模の点で多く、境界の処理が必要
である。上記より、画像の境界は必要最小限にすること
が必要である。これは、1枚の画像のもつ歪みを許容で
きる範囲で画像を大きくとることにより、また位置合わ
せ時にデータ量が膨大にならないように決められる。
Next, the above-described sub-pixel alignment is performed on the aligned image in such a manner that a positional shift amount of a unit smaller than the pixel is obtained, and the two images are aligned with high accuracy. If the image is discontinuous, the value of the pixel at the boundary of the image becomes indeterminate, which adversely affects subsequent processing. For example, when differentiation is performed after sub-pixel alignment and the differential values are compared, the differential value has an abnormal value at the boundary pixel. The defect in which one boundary is uncertain after the sub-pixel alignment becomes more uncertain in the two boundary pixels after the first differentiation has a bad influence on defect detection.
In various filters such as Sobel, the boundary is uncertain in any case. Therefore, an abnormal boundary is determined according to the subsequent processing, and erroneous detection that occurs at this boundary is prevented. For this, the above 2) to 7) are performed. Of course, the differentiation process is performed before the alignment, and if the defect determination is only the comparison of the corresponding pixels, there is no erroneous detection at the boundary even if the image is discontinuous. However, usually, various processes are executed after the alignment in terms of the circuit scale, and the boundary process is required. From the above, it is necessary to minimize the boundaries of images. This is determined by taking an image as large as possible within a range in which distortion of one image can be tolerated, and so that the data amount does not become enormous at the time of alignment.

【0134】また、電子ビームを用いて検出した画像に
ついて、複数画像の位置合わせを着目画像のみならず過
去の複数画像も直接、或いはこれらの位置ずれ情報を用
いて行うことが可能である。これを図15に示す。図1
5において、27は遅延メモリ、28は微分回路によっ
て構成されるエッジ位置抽出回路、29は2値化回路、
30は不一致検出回路、31は遅延回路、32は位置合
わせ回路、33は欠陥判定回路、34は状態記憶回路、
35は位置合わせ、感度制御回路をそれぞれ示す。状態
検出回路は着目画像より時間的に前の画像の位置合わせ
の状態、即ち画像間の不一致画素数や位置ずれ量などの
状態を記憶するもので、着目画像の位置あわせの時に、
これらの情報を加味して位置合わせするものである。こ
れにより、着目画像にパターン情報がなく、位置合わせ
精度が不足すると考えられるときに位置合わせ精度を確
保することができる。この実施の形態では、エッジ位置
抽出回路28と2値化回路29とを用いてパターンのエ
ッジ位置を2値化画像信号で示す場合であるが、鎖線で
示すようにA/D変換器2から直接得られるデジタル濃
淡画像信号をそのまま使用してもよいことは言うまでも
ない。
Further, for an image detected using an electron beam, it is possible to perform positioning of a plurality of images not only for the image of interest but also for a plurality of past images directly or by using these positional deviation information. This is shown in FIG. FIG.
5, reference numeral 27 denotes a delay memory, 28 denotes an edge position extracting circuit constituted by a differentiating circuit, 29 denotes a binarizing circuit,
30 is a mismatch detection circuit, 31 is a delay circuit, 32 is a positioning circuit, 33 is a defect determination circuit, 34 is a state storage circuit,
Reference numeral 35 denotes a positioning and sensitivity control circuit. The state detection circuit stores the state of alignment of the image temporally before the image of interest, that is, the state of the number of mismatched pixels between images and the amount of misalignment, and at the time of alignment of the image of interest,
Positioning is performed in consideration of such information. Accordingly, when it is considered that there is no pattern information in the target image and the positioning accuracy is insufficient, the positioning accuracy can be ensured. In this embodiment, the edge position of the pattern is indicated by the binarized image signal using the edge position extracting circuit 28 and the binarizing circuit 29. Needless to say, a directly obtained digital gray image signal may be used as it is.

【0135】図17に、境界処理の一実施の形態を示
す。同図において、(a)は画像(ここでは連続した2
枚の差画像)、(b)は境界信号(境界の前後3画
素)、(c)および(d)は縮小フィルタの種類(2種
類)と適用のタイミングを示している。縮小フィルタA
は、境界部以外の領域を対象に差画像の2値化画像に対
して、このサイズ以上の不一致を出力するものである。
具体的には、2値化画像に対しこれら2×2画素のAN
Dを求めるものである。同様に縮小フィルタBは、境界
部の領域を対象に差画像の2値化画像に対して、このサ
イズ以上の不一致を出力するものである。ここでは、縮
小フィルタBを縮小フィルタAよりサイズを大きくする
ことで、境界部の感度を低下させている。勿論、画像が
不連続でない場合は、縮小フィルタBは、縮小フィルタ
Aと同じものでよいし、何れもなくすことも可能であ
る。図17に示した処理は、欠陥判定回路33(CPU
48)の内部で行われる。
FIG. 17 shows an embodiment of the boundary processing. In the figure, (a) shows an image (here, two continuous images).
(B) shows the boundary signal (three pixels before and after the boundary), and (c) and (d) show the types (two types) of reduction filters and the timing of application. Reduction filter A
Is to output a mismatch equal to or larger than this size to the binarized image of the difference image for an area other than the boundary.
Specifically, for a binarized image, the AN of these 2 × 2 pixels is used.
D is obtained. Similarly, the reduction filter B outputs a mismatch equal to or larger than this size to the binarized image of the difference image for the boundary area. Here, the size of the reduction filter B is made larger than that of the reduction filter A, thereby lowering the sensitivity at the boundary. Of course, when the images are not discontinuous, the reduction filter B may be the same as the reduction filter A, or may be omitted. The processing shown in FIG. 17 is performed by the defect determination circuit 33 (CPU
48).

【0136】図18に欠陥判定回路33の一実施の形態
を示す。同図において、位置合わせされた画像の差を検
出し、2値化後、フィルタを通し、最後に不一致の特徴
(座標、寸法、面積など)を算出する。136は差検出
回路、137は2値化回路、138はフィルタA及びフ
ィルタBの何れかが実行可能であるフィルタ回路、13
9は特徴量抽出(不一致座標、寸法、面積など)回路で
ある。更に特徴量抽出回路139で抽出された特徴量に
対して判定基準である比較パラメータに基づいて判定す
る欠陥または欠陥候補の判定回路を有することになる。
ここで、2値化の閾値Vthは、設定した値でもよい
が、位置合わせ、境界部感度制御回路35により制御し
ても良い。即ち上記したように、感度低下を濃淡差の2
値化閾値を境界信号に同期して境界部で大きくすること
により行っても良い。138に入力されている位置合わ
せ、境界部感度制御回路35からの信号は、フィルタの
選択信号である。
FIG. 18 shows an embodiment of the defect judgment circuit 33. In the figure, the difference between the aligned images is detected, binarized, filtered, and finally the unmatched features (coordinates, dimensions, areas, etc.) are calculated. 136 is a difference detection circuit, 137 is a binarization circuit, 138 is a filter circuit that can execute either the filter A or the filter B, 13
Reference numeral 9 denotes a feature amount extraction (unmatched coordinates, dimensions, area, etc.) circuit. In addition, there is provided a defect or defect candidate determination circuit for determining the characteristic amount extracted by the characteristic amount extraction circuit 139 based on a comparison parameter which is a criterion.
Here, the threshold value Vth for binarization may be a set value, but may be controlled by the alignment and boundary portion sensitivity control circuit 35. That is, as described above, the decrease in sensitivity is caused by the difference of 2
This may be performed by increasing the value threshold at the boundary in synchronization with the boundary signal. The signal from the alignment and boundary sensitivity control circuit 35 input to 138 is a filter selection signal.

【0137】さらには、本構成によれば、境界信号に同
期して、境界部において閾値を例えば255とし(8ビ
ット階調の場合の最大値)、不一致が完全に出力される
ようにして、境界部を非検査領域とすることもできる。
なお、ここでは、イメージセンサの両端にあたる画像の
両端でも、画像の値が不確定になるが、これは従来通り
画像の両端をマスク、或いは使用しないことにより、誤
検出を防止することができる。
Further, according to this configuration, in synchronization with the boundary signal, the threshold value is set to, for example, 255 at the boundary portion (the maximum value in the case of 8-bit gradation), and the mismatch is completely output. The boundary may be a non-inspection area.
In this case, the value of the image is uncertain at both ends of the image corresponding to both ends of the image sensor. However, this can be prevented from being erroneously detected by masking or not using both ends of the image as in the related art.

【0138】[実施の形態 2]また、上記図1に示す
[発明の実施の形態 1]においては、被検査パターン
の欠陥検査画像処理装置を、すなわち、A/D変換器2
からCPU19までの各機器を、ステージ5、対物レン
ズ6、照明光源7、ハーフミラー8、イメージセンサ1
からなる光学顕微鏡系から構成される装置に適用した場
合について説明したが、走査型電子顕微鏡系に適用する
こともできることはいうまでもない。ただし、本発明に
係る被検査パターンの欠陥検査画像処理装置、すなわ
ち、図1に示すA/D変換器2からCPU19までを、
走査型電子顕微鏡系に適用した場合、イメージセンサ1
の代わりに、シンチレータ等のディテクタで構成される
ことになる。
[Embodiment 2] In [Embodiment 1] shown in FIG. 1, a defect inspection image processing apparatus for a pattern to be inspected, that is, an A / D converter 2
From the stage 5, the objective lens 6, the illumination light source 7, the half mirror 8, the image sensor 1
Although the description has been given of the case where the present invention is applied to an apparatus constituted by an optical microscope system composed of, for example, the present invention can be applied to a scanning electron microscope system. However, the defect inspection image processing apparatus for the pattern to be inspected according to the present invention, that is, the A / D converter 2 to the CPU 19 shown in FIG.
When applied to a scanning electron microscope system, the image sensor 1
Instead of a detector such as a scintillator.

【0139】図10を参照して走査型電子顕微鏡に適用
した場合を説明する。図10は、本発明の他の一実施形
態に係る被検査パターンの欠陥検査装置の略示説明図で
ある。図10は、被検査パターンの欠陥検査画像処理装
置に走査型電子顕微鏡を用いた場合の電子光学系の略示
説明図である。図10において、101は電子線を発射
する電子源、102は電子源から放出された電子線、1
03、104は電子線を集束する対物レンズを構成する
電極、105は電子線を偏向させる偏向器、106は被
検査パターンを有するウェーハ、108はウェーハから
でる二次電子、109は二次電子検出器、110は装置
構成各機器を制御する表示・制御機器である。図10に
示す如く、電子源101から放出された電子線102
は、2つの電極103、104からなる対物レンズによ
って試料であるウェーハ106上に集束される。この対
物レンズを構成する2つの電極103、104のうち、
電子源101側に位置する第1の電極103の電圧をウ
ェーハ106側に位置するアース電位にある第2の電極
104に対して正側の電圧とし、この電圧を調整して、
第1の電極103と第2の電極104との間の電界を調
節することで、対物レンズのレンズ作用が調節される。
これにより、対物レンズのレンズ主面が第2の電極10
4の下側に形成される。
A case where the present invention is applied to a scanning electron microscope will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic explanatory view of a defect inspection apparatus for a pattern to be inspected according to another embodiment of the present invention. FIG. 10 is a schematic explanatory view of an electron optical system when a scanning electron microscope is used in a defect inspection image processing apparatus for a pattern to be inspected. In FIG. 10, reference numeral 101 denotes an electron source that emits an electron beam; 102, an electron beam emitted from the electron source;
Reference numerals 03 and 104 denote electrodes constituting an objective lens for converging an electron beam, 105 a deflector for deflecting the electron beam, 106 a wafer having a pattern to be inspected, 108 secondary electrons emitted from the wafer, and 109 secondary electron detection. Reference numeral 110 denotes a display / control device for controlling each device of the apparatus. As shown in FIG. 10, an electron beam 102 emitted from an electron source 101
Is focused on a wafer 106 as a sample by an objective lens including two electrodes 103 and 104. Of the two electrodes 103 and 104 constituting the objective lens,
The voltage of the first electrode 103 located on the electron source 101 side is set to a positive voltage with respect to the second electrode 104 at the ground potential located on the wafer 106 side, and this voltage is adjusted.
By adjusting the electric field between the first electrode 103 and the second electrode 104, the lens function of the objective lens is adjusted.
As a result, the lens main surface of the objective lens is
4 is formed below.

【0140】さらに、前記電子線102は、第1の電極
103に囲繞されることによって、第1の電極103と
同電位に保たれている空間内において、静電型または磁
界型の偏向器105により偏向され、ウェーハ106上
で2次元的に走査される。
Further, the electron beam 102 is surrounded by the first electrode 103 so that the electron beam 102 is deflected by an electrostatic or magnetic deflector 105 in a space maintained at the same potential as the first electrode 103. And scanned two-dimensionally on the wafer 106.

【0141】前記電子線102の照射によってウェーハ
106から発生した2次電子または反射電子は、電子線
102の対称の位置で、チルト軸に垂直な面内に配置さ
れた2組の2次電子検出器または反射電子検出器108
によって検出され、この検出信号を映像信号として表示
制御装置110内の表示部においてウェーハ106の画
像が得られる。上記構成は、本発明者らによる特開平4
−51441号公報記載の荷電粒子線観察装置と同一の
構成である。ここで、静電型の対物レンズとした場合に
は、磁界型レンズの場合のように励磁コイルを巻く必要
がないため、レンズ自体を小型化できる。たとえば、従
来の磁界型レンズの大きさが直径100〜150mmで
あるのに対し、静電型対物レンズでは直径10mm以下
にすることもできる。しかし、このように走査型電子顕
微鏡に本発明へ適用した場合は、画像検出過程において
画像歪みなどが生じやすいという問題に対応する必要が
ある。従って、メモリマット部21のような小さな繰返
しパターンの集合を対象にした場合でも、画像の位置合
わせを確実に行うことが重要である。
The secondary electrons or reflected electrons generated from the wafer 106 by the irradiation of the electron beam 102 are detected by two sets of secondary electrons which are arranged at a position symmetrical to the electron beam 102 and in a plane perpendicular to the tilt axis. Detector or backscattered electron detector 108
The image of the wafer 106 is obtained on a display unit in the display control device 110 using the detection signal as a video signal. The configuration described above is disclosed in
The configuration is the same as that of the charged particle beam observation device described in US Pat. Here, when an electrostatic type objective lens is used, it is not necessary to wind an exciting coil as in the case of a magnetic field type lens, so that the lens itself can be downsized. For example, while the size of a conventional magnetic lens is 100 to 150 mm in diameter, the diameter of an electrostatic objective lens can be 10 mm or less. However, when the present invention is applied to the scanning electron microscope as described above, it is necessary to deal with the problem that image distortion or the like is likely to occur in the image detection process. Therefore, it is important to reliably perform image alignment even when a small set of repeating patterns such as the memory mat unit 21 is targeted.

【0142】そこで、図10に示すように、新たに反射
電子検出器111、ここではアニュラー型のものを備
え、反射電子と2次電子を分離検出し、反射電子により
検出した画像を用いて複数画像の位置合わせを行うこと
ができる。ここで反射電子による画像では、1次電子に
よるパターンのチャージアップなどの影響を受けがた
く、あたかも光と同じように扱って得た画像といえる。
反射電子検出器は、アニュラー型のものが対称性がよ
く、各種パターンの検査には適している訳であるが、勿
論どのような形状のものでも差し支えない。また、電子
ビームを用いて画像を連続的に検出する際、マット部の
複数の繰返しパターンについては電子ビームのスキャン
方向の繰返しパターンの画像を用いることにすれば、よ
り画像歪みは低減できるものである。また、図1に示す
実施の形態と図10に示す電子線検出器を組み合わせ
て、光を用いて検出した画像により欠陥検出、ここでは
欠陥座標の算出を行い、電子ビームを用いて検出した画
像より欠陥部を含む周辺の画像を用いて、欠陥の有無以
外の欠陥の特徴量(例えば欠陥の寸法や欠陥の背景に対
する明るさなど)に基づく欠陥の詳細情報を得ることも
可能であり、これは高精度検査に有益である。
Therefore, as shown in FIG. 10, a new backscattered electron detector 111, here of an annular type, is provided to separate and detect backscattered electrons and secondary electrons, and to use a plurality of images based on the images detected by the backscattered electrons. Image alignment can be performed. Here, the image by the reflected electrons is hardly affected by the charge-up of the pattern by the primary electrons, and can be said to be an image obtained by treating the image as if it were light.
As for the backscattered electron detector, an annular type has good symmetry and is suitable for inspection of various patterns, but of course, any shape may be used. Further, when continuously detecting an image using an electron beam, image distortion can be further reduced by using an image of a repeated pattern in the scanning direction of the electron beam for a plurality of repeated patterns of the mat portion. is there. Further, by combining the embodiment shown in FIG. 1 with the electron beam detector shown in FIG. 10, defect detection is performed using an image detected using light, in which defect coordinates are calculated, and an image detected using an electron beam is used. It is also possible to obtain detailed information of a defect based on the feature amount of the defect other than the presence or absence of the defect (for example, the size of the defect and the brightness of the defect against the background) using the peripheral image including the more defective portion. Is useful for high precision inspection.

【0143】なお、上記発明の実施の形態では、統計画
像を求める際に、画像ヒストグラムの変換等による階調
変換を行っていないが、ヒストグラムイコライゼイショ
ン等を前処理として実施しても差し支えない。これは、
電子ビームによるチャージアップ等の対策に有効であ
る。
In the embodiment of the present invention, when a statistical image is obtained, gradation conversion such as conversion of an image histogram is not performed. However, histogram equalization or the like may be performed as preprocessing. . this is,
It is effective for countermeasures such as charge-up by an electron beam.

【0144】上記発明の実施の形態によれば、場所によ
るパターンの明るさの違いに影響されることなく、欠陥
を高感度に検出することができる。したがって、メモリ
マット部21など暗い領域も高感度に検査をすることが
でき、さらにその内部の明るさがばらつきの大きいパタ
ーンにおいても高感度に検査できる。また、周辺回路部
22なども最適な検査をすることができる。しかも、画
像の濃淡差を検出するだけでなく、画像のもつ各種情報
をきわめて的確な形で比較でき、有効である。従って、
従来に比べ、信頼性の高い検査を実現することができ
る。また、画像に歪みがあっても高精度に画像の位置合
わせができるし、パターン密度が低いときにも同様の効
果が期待できる。以上、本発明に係る実施の形態につい
て、主に光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡を用いた画像検
出に基づく画像の統計画像の生成、比較検査方法につい
て述べたが、他の赤外線やX線により得られた画像検出
に用いた場合にも、同様に有効であることはいうまでも
ない。
According to the embodiment of the present invention, a defect can be detected with high sensitivity without being affected by a difference in brightness of a pattern depending on a place. Therefore, a dark area such as the memory mat section 21 can be inspected with high sensitivity, and a pattern with a large variation in brightness inside can be inspected with high sensitivity. Also, the peripheral circuit section 22 and the like can be subjected to an optimal inspection. In addition, not only is it possible to detect the difference in density of an image, but also it is possible to compare various types of information of the image in an extremely accurate manner, which is effective. Therefore,
Inspection with higher reliability than before can be realized. Further, even if the image is distorted, the image can be aligned with high accuracy, and the same effect can be expected even when the pattern density is low. As described above, in the embodiment according to the present invention, the generation of the statistical image of the image based on the image detection using the optical microscope or the scanning electron microscope and the comparative inspection method have been described. It is needless to say that the present invention is similarly effective when used for the detected image detection.

【0145】[実施の形態 3]次に、図11を参照し
て、本発明の半導体の製造プロセスにおける欠陥発生原
因を解析への応用を説明する。図11は、本発明に係る
画像処理装置の半導体製造プロセスへ適用図である。本
実施の形態は、第1の比較回路18aと第2の比較回路
18bからの比較結果およびCPU19から出力される
特徴量情報51や欠陥(異物も含まれる)の情報57a
や統計情報に基づくパターンの出来具合の情報57bを
入力して、半導体の製造プロセスにおける欠陥発生原因
を解析し、この解析された欠陥発生原因を取り除くこと
によって、良品の半導体チップを高歩留まりで生産する
ことについて説明する。図11において、380は半導
体の製造ライン、381は半導体ウェーハ4aの搬送経
路、382は半導体製造工程の内、絶縁膜を形成するC
VD成膜工程を実行するCVD装置、383は半導体製
造工程の内、配線膜を形成するスパッタリング工程を実
行するスパッタリング装置、384は半導体製造工程の
内、レジスト塗布、露光、現像等を行う露光工程を実行
する露光装置、385は半導体製造工程の内、パターニ
ングをするエッチング工程を実行するエッチング装置で
あり、このように半導体ウェーハは様々な製造工程を経
て製造される。
[Embodiment 3] Next, referring to FIG. 11, an application of the present invention to the analysis of the cause of defects in a semiconductor manufacturing process will be described. FIG. 11 is an application diagram of the image processing apparatus according to the present invention to a semiconductor manufacturing process. In the present embodiment, the comparison result from the first comparison circuit 18a and the second comparison circuit 18b, the feature amount information 51 output from the CPU 19, and the defect (including foreign matter) information 57a
And information on the degree of pattern formation based on statistical information, and analyze the causes of defects in the semiconductor manufacturing process, and remove the analyzed causes of defects to produce non-defective semiconductor chips with high yield. Will be described. In FIG. 11, reference numeral 380 denotes a semiconductor manufacturing line, 381 denotes a transfer route of the semiconductor wafer 4a, and 382 denotes a semiconductor manufacturing process in which an insulating film is formed.
A CVD apparatus for performing a VD film forming process, 383 is a sputtering apparatus for performing a sputtering step for forming a wiring film in a semiconductor manufacturing process, and 384 is an exposing step for performing resist coating, exposure, development and the like in a semiconductor manufacturing process. Is an etching apparatus for performing an etching step for patterning in a semiconductor manufacturing process, and a semiconductor wafer is manufactured through various manufacturing steps.

【0146】また、391は比較回路18およびCPU
19から得られる特徴量情報51や欠陥の情報57aや
統計情報に基づくパターンの出来具合の情報57bを入
力するインターフェース、392は解析等の処理を実行
するCPU、393は解析等のプログラムを格納したメ
モリ、394、395、396、397は制御回路、3
98は欠陥発生原因等の解析結果を出力する印刷装置等
の出力装置、399は各種データを表示する表示装置、
400はデータを各装置間に移送するバスライン、40
1はキーボード、ディスク等からなる入力装置、402
は、図示しないが検査画像処理装置からは得られない欠
陥を発生させた欠陥発生原因又は欠陥発生要因との因果
関係の履歴データまたはデータベースを記憶させる外部
記憶装置、403は、情報410を製造ラインへ提供す
るインターフェース、410は解析された欠陥発生原因
または欠陥発生要因に関する情報および製造プロセス条
件を制御するための情報である。また、390は、比較
器18a、18bおよびCPU19(図1を参照)に示
される装置から出力される特徴量情報51や欠陥(異物
も含まれる)の情報57aや統計情報に基づくパターン
の出来具合の情報57bを入力して、製造ライン380
における欠陥発生原因または欠陥発生要因および製造プ
ロセス条件を制御するための制御情報を解析する解析用
コンピュータである。前記製造ライン380は、半導体
を製造する各プロセス装置382、383、384、3
85とからなっている。
391 is a comparison circuit 18 and a CPU.
An interface for inputting the feature amount information 51, defect information 57a, and information 57b on the degree of pattern formation based on the statistical information obtained from 19; 392, a CPU for executing processing such as analysis; and 393, a program for analysis and the like stored. The memories 394, 395, 396, and 397 are control circuits,
Reference numeral 98 denotes an output device such as a printing device that outputs an analysis result of a defect occurrence cause or the like, 399 denotes a display device that displays various data,
400 is a bus line for transferring data between the devices, 40
Reference numeral 1 denotes an input device including a keyboard, a disk, and the like;
Is an external storage device (not shown) for storing history data or a database of a defect occurrence cause or a causal relationship with the defect occurrence factor that caused a defect that cannot be obtained from the inspection image processing apparatus. The interface 410 provides information on the analyzed cause of the defect or the cause of the defect and information for controlling the manufacturing process conditions. Further, 390 is the state of the pattern based on the feature amount information 51 output from the devices shown in the comparators 18a and 18b and the CPU 19 (see FIG. 1), defect 57 (including foreign matter) information and statistical information. Of the production line 380
Is an analysis computer for analyzing control information for controlling a defect generation cause or a defect generation factor and a manufacturing process condition. The manufacturing line 380 includes process devices 382, 383, 384, and 3 for manufacturing semiconductors.
85.

【0147】解析用コンピュータ390は、図示しない
比較器18a、18bおよびCPU19から出力される
特徴量情報51や欠陥の情報57aや統計情報に基づく
パターンの出来具合の情報57bを入力するインターフ
ェース391と、解析等の処理を実行するCPU392
と、解析プログラム等を格納したメモリ393と、制御
回路394、395、396、397と、欠陥発生原因
等の解析結果および製造プロセス条件を制御するために
解析された制御情報を出力する印刷装置等の出力装置3
98と、各種データを表示する表示装置399と、製造
ライン380に関するデータおよび前記製造ライン38
0に流される半導体ウェーハ4aに関するデータ等を入
力する入力装置401と、前記半導体ウェーハ4a上に
発生した欠陥と欠陥発生原因または欠陥発生要因との因
果関係の履歴データまたはデータベースおよびパターン
の出来具合と製造プロセス条件との対応関係の履歴デー
タまたはデータベースを記憶した外部記憶装置402
と、前記CPU392によって解析された欠陥発生原因
または欠陥発生要因に関する情報および製造プロセス条
件を制御するための情報410を前記製造ライン380
へ提供するインターフェース403とおよびこれらを接
続するバスライン400で構成されている。
The analysis computer 390 includes an interface 391 for inputting the feature amount information 51, defect information 57a, and information 57b on the degree of pattern formation based on the statistical information output from the comparators 18a and 18b and the CPU 19 (not shown). CPU 392 that executes processing such as analysis
Memory 393 storing an analysis program and the like; control circuits 394, 395, 396, and 397; a printing device that outputs analysis results such as causes of defects and control information analyzed for controlling manufacturing process conditions; Output device 3
98, a display device 399 for displaying various data, data related to the production line 380, and the production line 38.
An input device 401 for inputting data or the like relating to the semiconductor wafer 4a flowing into the semiconductor wafer 4a, history data of a defect occurring on the semiconductor wafer 4a and a cause of the defect or a cause and effect of the defect occurrence factor, a database and a pattern and the like. External storage device 402 storing history data or a database of the correspondence relationship with the manufacturing process conditions
The information on the cause of the defect or the cause of the defect analyzed by the CPU 392 and the information 410 for controlling the manufacturing process conditions are stored in the manufacturing line 380.
And a bus line 400 for connecting them.

【0148】したがって、解析用コンピュータ390に
おけるCPU392は、入力された特徴量情報51や欠
陥の情報57aや統計情報に基づくパターンの出来具合
の情報57bと、外部記憶装置402に記憶された半導
体ウェーハ4a上に発生した欠陥と、各プロセス装置3
82、383、384、385からなる製造ライン38
0において欠陥を発生させた欠陥発生原因または欠陥発
生要因との因果関係の履歴データまたはデータベースお
よびパターンの出来具合と各プロセス装置382、38
3、384、385の製造プロセス条件との対応関係の
履歴データまたはデータベースに基づいて、各プロセス
装置382、383、384、385からなる製造ライ
ン380における欠陥を発生させた欠陥発生原因または
欠陥発生要因および製造プロセス条件を制御するための
制御情報を解析し、この解析された欠陥発生原因または
欠陥発生要因に関する情報および製造プロセス条件を制
御するための情報410を各プロセス装置382、38
3、384、385へ提供する。
Therefore, the CPU 392 of the analysis computer 390 determines whether the input feature amount information 51, defect information 57a, and the information 57b of the pattern condition based on the statistical information are stored in the semiconductor wafer 4a stored in the external storage device 402. Defects generated above and each process device 3
Production line 38 consisting of 82, 383, 384, 385
0, history data of a defect generation cause or a causal relationship with the defect generation factor that caused the defect at 0, the state of the database and the pattern, and the respective process devices 382, 38
3, 384, 385 based on the historical data or database of the correspondence relationship with the manufacturing process conditions, the defect generation cause or the defect generation factor that caused the defect in the production line 380 composed of each process device 382, 383, 384, 385 And the control information for controlling the manufacturing process conditions is analyzed, and the analyzed information on the cause of the defect or the cause of the defect and the information 410 for controlling the manufacturing process condition are provided to each of the process devices 382 and 38.
3, 384, 385.

【0149】この欠陥発生原因または欠陥発生要因に関
する情報および製造プロセス条件を制御するための情報
410が提供された各プロセス装置382、383、3
84、385は、洗浄も含めて各種プロセス条件を制御
して欠陥発生原因または欠陥発生要因を取り除くことに
よって良品の半導体ウェーハ4aを、次の工場へ送り出
すことができる。その結果、半導体を高歩留まりで製造
することができる。なお、欠陥検査が行われる半導体ウ
ェーハ4aは、上記製造ライン380において、欠陥を
発生しやすい個所の前後工程から、半導体ウェーハ4a
単位、またはロット単位でサンプリングされる。また、
解析用コンピュータ390におけるCPU392は、図
示しない例えば専用の異物検査装置(図1及び図7で示
す被検査パターン検査装置でも異物についても欠陥とし
て検出することも可能である。)で検出された異物信号
に基づいてCPU19から得られて入力された異物情報
と、外部記憶装置402に記憶された半導体ウェーハ1
a上に発生した異物と各プロセス装置382、383、
384、385からなる製造ライン380において異物
を発生させた異物発生原因または異物発生要因との因果
関係の履歴データまたはデータベースとに基づいて、前
記各プロセス装置382、383、384、385から
なる製造ライン380における異物を発生させた異物発
生原因または異物発生要因を解析する。
Each of the process apparatuses 382, 383, and 3 provided with the information on the cause of the defect or the cause of the defect and the information 410 for controlling the manufacturing process condition.
84 and 385 can send a non-defective semiconductor wafer 4a to the next factory by controlling various process conditions including cleaning and removing a defect generation factor or a defect generation factor. As a result, semiconductors can be manufactured with high yield. The semiconductor wafer 4a on which the defect inspection is performed is formed on the manufacturing line 380 from a process before and after a location where a defect is likely to occur.
It is sampled in units or lots. Also,
The CPU 392 of the analysis computer 390 outputs a foreign matter signal detected by, for example, a dedicated foreign matter inspection device (not shown) (the foreign matter can also be detected as a defect by the inspected pattern inspection device shown in FIGS. 1 and 7). Foreign matter information obtained and input from the CPU 19 based on the data and the semiconductor wafer 1 stored in the external storage device 402
a and the process devices 382, 383,
A production line composed of the process devices 382, 383, 384, and 385 based on a foreign substance generation cause or a historical data or a database of a causal relationship with the foreign substance generation factor that caused the foreign substance on the production line 380 composed of 384 and 385. The foreign matter generation cause or foreign matter generation factor that caused the foreign matter in 380 is analyzed.

【0150】前記解析された異物発生原因または異物発
生要因に関する情報410を前記製造ライン380の各
プロセス装置382、383、384、385へ提供す
る。この異物発生原因または異物発生要因に関する情報
410が提供された各プロセス装置382、383、3
84、385は、洗浄も含めて各種プロセス条件を制御
して異物発生原因または異物発生要因を取り除くことに
よって欠陥のない良品の半導体ウェーハ4aを次工程へ
送り出すことができ、その結果半導体を高歩留まりで製
造することができる。
The analyzed information 410 on the foreign matter generation cause or the foreign matter generation factor is provided to each of the process devices 382, 383, 384, 385 of the manufacturing line 380. Each of the process devices 382, 383, and 3 to which the information 410 on the foreign matter generation cause or the foreign matter generation factor is provided.
84 and 385 can control the various process conditions including the cleaning to remove the cause of foreign matter generation or the cause of foreign matter generation so that a non-defective non-defective semiconductor wafer 4a can be sent to the next step, and as a result, a high yield of semiconductor can be obtained. Can be manufactured.

【0151】[0151]

【発明の効果】本発明によれば、面荒れ、グレイン等が
生じる多層の被検査パターンの表面の状態に影響される
ことなく被検査パターンを高感度で、且つ高信頼度で検
査することができる効果を奏する。また本発明によれ
ば、半導体メモリを構成するマット部における繰返し被
検査パターンを、チップ全体の感度に律束されることな
く、高感度で、且つ高信頼度で検査することができる効
果を奏する。また本発明によれば、繰返される被検査パ
ターンに生じる欠陥等について詳細解析ができるように
して真の欠陥について高信頼度で検査することができ
る。
According to the present invention, a pattern to be inspected can be inspected with high sensitivity and high reliability without being affected by the state of the surface of a multilayer inspected pattern in which surface roughness, grains, etc. occur. The effect that can be performed. Further, according to the present invention, there is an effect that the pattern to be repeatedly inspected in the mat portion constituting the semiconductor memory can be inspected with high sensitivity and high reliability without being restricted by the sensitivity of the entire chip. . Further, according to the present invention, a true defect can be inspected with high reliability by enabling a detailed analysis of a defect or the like occurring in a repeated pattern to be inspected.

【0152】また本発明によれば、繰返される被検査パ
ターンについて出来具合を定量的に把握することができ
る効果を奏する。
Further, according to the present invention, it is possible to quantitatively grasp the performance of the repetitive pattern to be inspected.

【0153】また本発明によれば、繰返される被検査パ
ターンについて出来具合を定量的に把握して被検査パタ
ーンを製造する製造プロセス(ステッパの解像度やエッ
チングの良否など)を診断し、その結果を製造プロセス
にフィードバックすることができる効果を奏する。また
本発明によれば、半導体ウェーハ等の半導体基板におい
て、面荒れ、グレイン等が生じる多層の被検査パターン
の表面の状態に影響されることなく被検査パターンを高
感度で、且つ高信頼度で検査して高信頼性を有する半導
体基板を製造することができる効果を奏する。また本発
明によれば、1または複数の画像に対して高精度に位置
合わせができ、その結果繰返される被検査パターンにお
ける欠陥等の特徴量を忠実に抽出することができる効果
を奏する。また本発明によれば、電子線ビームを用いて
繰返される被検査パターンについて歪みや明るさの違い
などの各種の誤差に影響されることなく、高感度で、且
つ高信頼度で検査することができる効果を奏する。
Further, according to the present invention, the quality of the repetitive pattern to be inspected is quantitatively grasped to diagnose the manufacturing process for manufacturing the pattern to be inspected (resolution of stepper, quality of etching, etc.), and the result is evaluated. This produces an effect that can be fed back to the manufacturing process. Further, according to the present invention, on a semiconductor substrate such as a semiconductor wafer, surface inspection can be performed with high sensitivity and high reliability without being affected by the surface condition of a multilayer inspection pattern in which surface roughness or grain or the like occurs. It is possible to produce a semiconductor substrate having high reliability by inspection. Further, according to the present invention, it is possible to perform positioning with respect to one or a plurality of images with high accuracy, and as a result, it is possible to faithfully extract a feature amount such as a defect in a repeated pattern to be inspected. Further, according to the present invention, it is possible to inspect a pattern to be inspected repeatedly using an electron beam with high sensitivity and high reliability without being affected by various errors such as distortion and difference in brightness. The effect that can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る被検査パターンの検査装置の一実
施の形態を示す構成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of a pattern inspection apparatus according to the present invention;

【図2】図1に示す第1の統計情報生成回路で得られる
メモリマット部における濃淡統計画像の略示説明図であ
る。
FIG. 2 is a schematic explanatory view of a gray scale statistical image in a memory mat section obtained by a first statistical information generating circuit shown in FIG. 1;

【図3】図1に示す第2の統計情報生成回路で得られる
周辺回路部における濃淡統計画像の略示説明図である。
FIG. 3 is a schematic explanatory diagram of a gray scale statistical image in a peripheral circuit portion obtained by a second statistical information generating circuit shown in FIG. 1;

【図4】図1に示す第1および第2の統計情報生成回路
で得られるパターンのエッジ位置の統計画像がパターン
の出来具合を示すことを説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining that a statistical image of an edge position of a pattern obtained by the first and second statistical information generating circuits shown in FIG. 1 indicates the state of the pattern;

【図5】図1に示すエッジ位置抽出回路でパターンのエ
ッジ位置を抽出するための信号波形の関係を説明するた
めの図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining a relationship between signal waveforms for extracting an edge position of a pattern by the edge position extraction circuit shown in FIG. 1;

【図6】統計画像と基準画像または検出画像との比較に
基づくマッチングについての略示説明図である。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram of matching based on a comparison between a statistical image and a reference image or a detected image.

【図7】本発明に係る被検査パターンの検査装置の他の
一実施の形態を示す構成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram showing another embodiment of the inspection apparatus of the pattern to be inspected according to the present invention.

【図8】本発明に係る画像の位置合わせ方法の略示説明
図である。
FIG. 8 is a schematic explanatory diagram of a method for aligning images according to the present invention.

【図9】図8に示す画像の位置合わせ方法における二つ
の画像のサンプリング位置関係略示説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram schematically illustrating a relationship between sampling positions of two images in the image alignment method illustrated in FIG. 8;

【図10】本発明に係る被検査パターンの検査装置の更
に他の一実施の形態を示す構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram showing still another embodiment of the inspection pattern inspection apparatus according to the present invention.

【図11】本発明に係る製造プロセス解析システムの一
実施の形態を示す構成図である。
FIG. 11 is a configuration diagram showing one embodiment of a manufacturing process analysis system according to the present invention.

【図12】本発明に係る被検査パターンのメモリチップ
におけるメモリマット部と周辺回路部の略示説明図であ
る。
FIG. 12 is a schematic explanatory view of a memory mat portion and a peripheral circuit portion in a memory chip of a pattern to be inspected according to the present invention.

【図13】図12に示すメモリチップにおけるメモリマ
ット部と周辺回路部における明るさのヒストグラムであ
る。
13 is a histogram of brightness in a memory mat portion and a peripheral circuit portion in the memory chip shown in FIG.

【図14】図12に示すメモリマット部にグレインがあ
る場合の被検査パターンの略示説明図である。
14 is a schematic explanatory view of a pattern to be inspected when there is a grain in the memory mat section shown in FIG. 12;

【図15】画像の位置合わせ回路の別の一実施の形態を
示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing another embodiment of the image positioning circuit.

【図16】画像が不連続になる要因の説明図である。FIG. 16 is an explanatory diagram of a cause of discontinuous images.

【図17】画像の境界処理の一実施の形態を説明するた
めの図である。
FIG. 17 is a diagram for describing an embodiment of image boundary processing.

【図18】図1および図7に示す比較回路におけるCP
Uおよび図15に示す欠陥判定回路の具体的構成の一実
施の形態を示す図である。
FIG. 18 shows a CP in the comparison circuit shown in FIGS. 1 and 7;
FIG. 16 is a diagram showing one embodiment of a specific configuration of the defect determination circuit shown in FIG.

【図19】図1および図7に示す詳細解析を行うCPU
と異なる他の一実施の形態の概略構成を示す図である。
FIG. 19 is a CPU for performing the detailed analysis shown in FIGS. 1 and 7;
FIG. 14 is a diagram illustrating a schematic configuration of another embodiment different from the first embodiment.

【図20】欠陥または欠陥候補の信号として指定した寸
法範囲内の欠陥または欠陥候補や指定した位置範囲内の
欠陥または欠陥候補としてユーザが指示することによ
り、所望の欠陥または欠陥候補の画像を格納するための
一実施の形態を示す構成図である。
FIG. 20 stores an image of a desired defect or defect candidate when the user designates a defect or defect candidate within a dimension range designated as a signal of a defect or defect candidate or a defect or defect candidate within a designated position range. FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment for performing the above.

【図21】被検査パターンの光学画像を検出する光学系
の一実施の形態の平面図である。
FIG. 21 is a plan view of an embodiment of an optical system that detects an optical image of a pattern to be inspected.

【図22】図22の正面図である。FIG. 22 is a front view of FIG. 22;

【図23】図21および図22に示す光学系における偏
光の関係を説明するための図である。
FIG. 23 is a diagram for explaining the relationship of polarized light in the optical systems shown in FIGS. 21 and 22.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…イメージセンサ、 2…A/D変換器、 3a…第
1の遅延メモリ、 3b…第1の遅延メモリ、 4、4
a…半導体ウェーハ、 5…X、Y、Z、θステージ、
6…対物レンズ、 7…照明光源、 8…ハーフミ
ラ、 9…デジタル画像信号、 10a、10b…統計
情報(統計画像信号)、 11a、11b…検出画像信
号、 12…入力手段、 13…記憶装置、 17a…
第1の統計情報生成回路、 17b…第2の統計情報生
成回路、 18a…第1の比較回路、 18b…第2の
比較回路、 19…CPU、 20…チップ、 21…
メモリマット部、 22…周辺回路部、 23a〜23
d…遅延メモリ、 25…切出し回路、 28…エッジ
位置抽出回路、 29…2値化回路、 30…不一致検
出回路、 31…遅延回路、 32…位置合わせ回路、
33…欠陥判定回路、 34…状態記憶回路、 35
…位置合わせ、感度制御回路、 43a、43b…画像
メモリ、 44a、44b…CPU、 45a、45b
…メモリ、 46a、46b…位置合わせ回路、 47
a、47b…比較パラメータ設定手段、48a、48b
…CPU、 51a、51b…欠陥または欠陥候補の信
号、52…表示手段、 57a…欠陥の情報、 57b
…パターンのでき具合の情報、101…電子源、 10
2…電子線、 103…第1の電極、 104…第2の
電極、 105…偏向器、 106…半導体ウェーハ、
108…二次電子、109…二次電子検出器、 110
…表示・制御装置、 111…反射電子検出器、123
…メモリ、 136…差検出回路、 137…2値化回
路、 138…フィルタ回路、 139…特徴量抽出回
路、 141…欠陥メモリ、 147…記憶装置、38
0…半導体の製造ライン、 381…半導体ウェーハ1
aの搬送経路、382…絶縁膜を形成する実行するCV
D装置、 383…配線膜を形成するスパッタリング装
置、 384…露光工程を実行する露光装置、 385
…エッチング工程を実行するエッチング装置、 391
…インターフェース、 392…解析等の処理を実行す
るCPU、 393…解析等のプログラムを格納したメ
モリ、 394、395、396、397…制御回路、
398…印刷装置等の出力装置、 399…各種デー
タを表示する表示装置、 400…データを各装置間に
移送するバスライン、 401…キーボード、ディスク
等からなる入力装置、 402…データベースを記憶さ
せる外部記憶装置、 403…インターフェース、 4
10…欠陥発生に関する情報、
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Image sensor, 2 ... A / D converter, 3a ... 1st delay memory, 3b ... 1st delay memory, 4, 4
a: semiconductor wafer, 5: X, Y, Z, θ stage,
Reference numeral 6: Objective lens, 7: Illumination light source, 8: Half mirror, 9: Digital image signal, 10a, 10b: Statistical information (statistical image signal), 11a, 11b: Detection image signal, 12: Input means, 13: Storage device, 17a ...
1st statistical information generation circuit, 17b ... second statistical information generation circuit, 18a ... first comparison circuit, 18b ... second comparison circuit, 19 ... CPU, 20 ... chip, 21 ...
Memory mat section, 22... Peripheral circuit section, 23 a to 23
d: delay memory, 25: cutout circuit, 28: edge position extraction circuit, 29: binarization circuit, 30: mismatch detection circuit, 31: delay circuit, 32: positioning circuit,
33: Defect determination circuit, 34: State storage circuit, 35
... Positioning and sensitivity control circuit 43a, 43b ... Image memory, 44a, 44b ... CPU, 45a, 45b
... memories, 46a, 46b ... alignment circuits, 47
a, 47b... comparison parameter setting means, 48a, 48b
... CPU, 51a, 51b ... Defect or defect candidate signal, 52 ... Display means, 57a ... Defect information, 57b
... Information on how the pattern is made 101. Electron source 10
2 electron beam 103 103 first electrode 104 second electrode 105 deflector 106 semiconductor wafer
108 ... secondary electron, 109 ... secondary electron detector, 110
... Display / control device 111 Backscattered electron detector 123
.., Memory 136, difference detection circuit, 137, binarization circuit, 138, filter circuit, 139, feature quantity extraction circuit, 141, defect memory, 147, storage device, 38
0: semiconductor production line, 381: semiconductor wafer 1
a transport path a, 382... CV to be formed to form an insulating film
D apparatus, 383: sputtering apparatus for forming a wiring film, 384: exposure apparatus for performing an exposure step, 385
... Etching apparatus for performing an etching step, 391
.., An interface, 392, a CPU for executing processing such as analysis, 393, a memory storing programs for analysis, etc., 394, 395, 396, 397, a control circuit,
398: an output device such as a printing device; 399: a display device for displaying various data; 400: a bus line for transferring data between the devices; 401: an input device including a keyboard and a disk; 402: an external device for storing a database Storage device, 403 ... interface, 4
10 ... Information on defect occurrence,

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 G01N 21/88 G01N 21/88 D G01R 31/02 G01R 31/02 G06T 7/00 G06F 15/62 405A ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical display location G01N 21/88 G01N 21/88 D G01R 31/02 G01R 31/02 G06T 7/00 G06F 15/62 405A

Claims (30)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この生
成された統計情報を用いて被検査パターンのでき具合を
定量化することを特徴とする被検査パターンの検査方
法。
An image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, statistical information indicated by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the generated statistical information is used. A method for inspecting a pattern to be inspected, characterized by quantifying the degree of completion of the pattern to be inspected.
【請求項2】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この生
成された統計情報を用いて被検査パターンに存在する欠
陥または欠陥候補を抽出することを特徴とする被検査パ
ターンの検査方法。
2. An image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the generated statistical information is used. A method of inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a defect or a defect candidate present in the pattern to be inspected.
【請求項3】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この生
成された統計情報と前記検出された画像信号とを比較し
て被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出
することを特徴とする被検査パターンの検査方法。
3. An image signal is detected from the repeated pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising: comparing a detected image signal with a defect or a defect candidate existing in the pattern to be inspected.
【請求項4】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この生
成された統計情報と前記検出された画像信号とを比較し
て被検査パターンの特徴量を抽出することを特徴とする
被検査パターンの検査方法。
4. An image signal is detected from the repeated pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising: extracting a feature amount of the pattern to be inspected by comparing the image signal with a detected image signal.
【請求項5】前記統計情報は、統計画像信号であること
を特徴とする請求項1または2または3または4記載の
被検査パターンの検査方法。
5. The method according to claim 1, wherein the statistical information is a statistical image signal.
【請求項6】前記検出された画像信号として被検査パタ
ーンの濃淡画像信号であり、前記統計情報として繰返さ
れる被検査パターンの統計濃淡画像信号であることを特
徴とする請求項1または2または3または4記載の被検
査パターンの検査方法。
6. The method according to claim 1, wherein said detected image signal is a grayscale image signal of a pattern to be inspected, and said statistical information is a statistical grayscale image signal of a pattern to be inspected repeated as said statistical information. Or the inspection method of the pattern to be inspected according to 4.
【請求項7】前記検出された画像信号として被検査パタ
ーンのエッジ位置を示す画像信号であり、前記統計情報
として繰返される被検査パターンの統計されたエッジ位
置を示す統計画像信号であることを特徴とする請求項1
または2または3または4記載の被検査パターンの検査
方法。
7. The detected image signal is an image signal indicating an edge position of a pattern to be inspected, and the statistical image signal is a statistical image signal indicating a repeated edge position of the pattern to be inspected as the statistical information. Claim 1
Or the inspection method of the pattern to be inspected according to 2 or 3 or 4.
【請求項8】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの平均値若しくはメディアン値で示される統計
画像信号を生成し、この生成された統計画像信号を基準
画像信号として前記検出された画像信号と比較すること
によって被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補
を抽出することを特徴とする被検査パターンの検査方
法。
8. An image signal is detected from the repeated pattern to be inspected, and a statistical image signal represented by an average value or a median value of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, wherein a defect or a defect candidate existing in the pattern to be inspected is extracted by comparing an image signal as a reference image signal with the detected image signal.
【請求項9】繰返される被検査パターンから画像信号を
検出し、この検出された画像信号から繰返される被検査
パターンの平均値若しくはメディアン値で示される統計
画像信号を生成し、この生成された統計画像信号を基準
画像信号として前記検出された画像信号と比較すること
によって被検査パターンの特徴量を抽出することを特徴
とする被検査パターンの検査方法。
9. An image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, and a statistical image signal represented by an average value or a median value of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a feature amount of the pattern to be inspected by comparing an image signal with a detected image signal as a reference image signal.
【請求項10】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、前記
検出された繰返される被検査パターンの画像信号同士を
比較して得られる差画像に対して前記生成された統計情
報に基づいて得られる判定基準に基づいて判定処理をし
て被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出
することを特徴とする被検査パターンの検査方法。
10. An image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the detected repetitive pattern to be inspected is generated. Extracting a defect or a defect candidate existing in the pattern to be inspected by performing a determination process on a difference image obtained by comparing the image signals of the inspection patterns based on the determination criterion obtained based on the generated statistical information. A method for inspecting a pattern to be inspected, characterized in that:
【請求項11】マット部と周辺回路部とを有するチップ
を複数配置した被検査パターンから画像信号を検出し、
この検出された画像信号からマット部における繰返され
る被検査パターンの統計量で示される統計情報を生成
し、この生成されたマット部における統計情報を用いて
マット部における被検査パターンのでき具合を定量化す
ることを特徴とする被検査パターンの検査方法。
11. An image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged,
From the detected image signal, statistical information represented by the statistical amount of the pattern to be inspected repeated in the mat portion is generated, and the state of the pattern to be inspected in the mat portion is determined using the generated statistical information in the mat portion. A method for inspecting a pattern to be inspected, characterized in that:
【請求項12】マット部と周辺回路部とを有するチップ
を複数配置した被検査パターンから画像信号を検出し、
この検出された画像信号からマット部における繰返され
る被検査パターンの統計量で示される統計情報と周辺回
路部における繰返される被検査パターンの統計量で示さ
れる統計情報とを生成し、この生成されたマット部にお
ける統計情報を用いてマット部における被検査パターン
のでき具合を定量化し、前記生成された周辺回路部にお
ける統計情報を用いて周辺回路部における被検査パター
ンのでき具合を定量化することを特徴とする被検査パタ
ーンの検査方法。
12. An image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged,
From the detected image signal, statistical information represented by the statistic of the repeated pattern to be inspected in the mat portion and statistical information represented by the statistic of the repeated pattern to be inspected in the peripheral circuit portion are generated. Quantifying the performance of the pattern to be inspected in the mat portion using the statistical information in the mat portion, and quantifying the performance of the pattern to be inspected in the peripheral circuit portion using the generated statistical information in the peripheral circuit portion. An inspection method of a pattern to be inspected as a feature.
【請求項13】マット部と周辺回路部とを有するチップ
を複数配置した被検査パターンから画像信号を検出し、
この検出された画像信号からマット部における繰返され
る被検査パターンの統計量で示される統計情報を生成
し、この生成されたマット部における統計情報を用いて
マット部における被検査パターンに存在する欠陥または
欠陥候補を抽出することを特徴とする被検査パターンの
検査方法。
13. An image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged,
From the detected image signal, statistical information represented by the statistic of the pattern to be inspected repeated in the mat portion is generated, and the defect or the defect existing in the inspected pattern in the mat portion is generated using the generated statistical information in the mat portion. A method of inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a defect candidate.
【請求項14】マット部と周辺回路部とを有するチップ
を複数配置した被検査パターンから画像信号を検出し、
この検出された画像信号からマット部における繰返され
る被検査パターンの統計量で示される統計情報と周辺回
路部における繰返される被検査パターンの統計量で示さ
れる統計情報とを生成し、この生成されたマット部にお
ける統計情報を用いてマット部における被検査パターン
に存在する欠陥または欠陥候補を抽出し、前記生成され
た周辺回路部における統計情報を用いて周辺回路部にお
ける被検査パターンに存在する欠陥または欠陥候補を抽
出することを特徴とする被検査パターンの検査方法。
14. An image signal is detected from a pattern to be inspected in which a plurality of chips each having a mat portion and a peripheral circuit portion are arranged,
From the detected image signal, statistical information represented by the statistic of the repeated pattern to be inspected in the mat portion and statistical information represented by the statistic of the repeated pattern to be inspected in the peripheral circuit portion are generated. A defect or defect candidate existing in the pattern to be inspected in the mat portion is extracted using the statistical information in the mat portion, and a defect or defect existing in the pattern to be inspected in the peripheral circuit portion is extracted using the generated statistical information in the peripheral circuit portion. A method of inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a defect candidate.
【請求項15】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この
生成された統計情報を用いて被検査パターンのでき具合
を定量化し、この定量化された被検査パターンのでき具
合に基づいて被検査パターンを製造するための製造プロ
セスの適否について診断することを特徴とする製造プロ
セス診断方法。
15. An image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the generated statistical information is used. A method of diagnosing a manufacturing process, comprising quantifying the state of a pattern to be inspected and diagnosing the suitability of a manufacturing process for manufacturing the pattern to be inspected based on the quantified state of the pattern to be inspected.
【請求項16】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、この
生成された統計情報を用いて被検査パターンに存在する
欠陥または欠陥候補の情報を抽出し、この抽出された欠
陥または欠陥候補の情報に基づいて被検査パターンを製
造するための製造プロセスの適否について診断すること
を特徴とする製造プロセス診断方法。
16. An image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, statistical information represented by a statistic of the pattern to be inspected repeated from the detected image signal is generated, and the generated statistical information is used. A process for extracting information on a defect or a defect candidate present in the pattern to be inspected and diagnosing the suitability of a manufacturing process for manufacturing the pattern to be inspected based on the extracted information on the defect or the defect candidate. Process diagnosis method.
【請求項17】繰返される被検査パターンを形成した半
導体基板から画像信号を検出し、この検出された画像信
号から繰返される被検査パターンの統計量で示される統
計情報を生成し、この生成された統計情報を用いて被検
査パターンのでき具合を定量化し、この定量化された被
検査パターンのでき具合に基づいて被検査パターンの製
造プロセス条件の適否について診断して半導体基板を製
造することを特徴とする半導体基板の製造方法。
17. An image signal is detected from a semiconductor substrate on which a repetitive pattern to be inspected is formed, and statistical information indicated by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal. A method of quantifying the quality of a pattern to be inspected using statistical information, and diagnosing the suitability of a manufacturing process condition of the pattern to be inspected based on the quality of the quantified pattern to be inspected to manufacture a semiconductor substrate. Manufacturing method of a semiconductor substrate.
【請求項18】繰返される被検査パターンを形成した半
導体基板から画像信号を検出し、この検出された画像信
号から繰返される被検査パターンの統計量で示される統
計情報を生成し、この生成された統計情報を用いて被検
査パターンに存在する欠陥または欠陥候補の情報を抽出
し、この抽出された欠陥または欠陥候補の情報に基づい
て被検査パターンの製造プロセス条件の適否について診
断して半導体基板を製造することを特徴とする半導体基
板の製造方法。
18. An image signal is detected from a semiconductor substrate on which a repeated pattern to be inspected is formed, and statistical information represented by a statistic of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal. The statistical information is used to extract information on a defect or defect candidate present in the pattern to be inspected, and based on the extracted information on the defect or defect candidate, a diagnosis is made as to whether the manufacturing process conditions of the pattern to be inspected are appropriate or not. A method for manufacturing a semiconductor substrate, comprising: manufacturing a semiconductor substrate.
【請求項19】位置合わせする各画像を線形補間若しく
は前記各画像の微分画像を線形補間し、これらの補間画
像間のそれぞれの不一致量若しくは該不一致量の線形結
合が最小になるように該補間画像のずれ量を画素未満単
位の分解能で求め、この求められた位置ずれ量に基づき
前記各画像を線形補間若しくは2次補間若しくは高次の
畳み込み補間をすることにより前記画像の位置合わせを
行うことを特徴とする画像の位置合わせ方法。
19. An image to be registered is linearly interpolated, or a differential image of each of the images is linearly interpolated, and the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amounts of mismatch is minimized. Calculating the amount of image shift with a resolution of less than a pixel, and performing the position alignment of the images by performing linear interpolation, secondary interpolation, or higher-order convolution interpolation on each image based on the obtained amount of position shift. An image positioning method characterized by the following.
【請求項20】位置合わせする各画像を線形補間若しく
は前記各画像の微分画像を線形補間し、これらの補間画
像間のそれぞれの不一致量若しくは該不一致量の線形結
合が最小になるように該画像を用いたずれ量算出用デー
タを布線論理で求め、この求められたずれ量算出用デー
タから算出すべきずれ量を画素未満単位の分解能でプロ
グラム論理により求め、この求められた位置ずれ量に基
づき前記各画像について線形補間若しくは2次補間若し
くは高次の畳み込み補間をすることを布線論理により行
って前記画像の位置合わせを行うことを特徴とする画像
の位置合わせ方法。
20. Linearly interpolating each image to be registered or linearly interpolating a differential image of each of the images, so that the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amount of mismatch is minimized. Is calculated by the wiring logic, and the deviation to be calculated from the obtained deviation calculation data is determined by the program logic with a resolution of less than a pixel. And performing linear interpolation, quadratic interpolation or higher-order convolution interpolation on each of the images based on wiring logic based on the respective images.
【請求項21】位置合わせする各画像を線形補間若しく
は前記各画像の微分画像を線形補間し、これらの補間画
像間のそれぞれの不一致量若しくは該不一致量の線形結
合が最小になるように該画像を用いたずれ量算出用デー
タを布線論理で求め、この求められたずれ量算出用デー
タから算出すべきずれ量を画素未満単位の分解能でプロ
グラム論理により求め、この求められた位置ずれ量に基
づき前記各画像について畳み込み演算による布線論理に
より行って前記画像の位置合わせを行うことを特徴とす
る画像の位置合わせ方法。
21. Linearly interpolating each image to be registered or linearly interpolating a differential image of each of the images, so that the amount of mismatch between these interpolated images or the linear combination of the amounts of mismatch is minimized. Is calculated by the wiring logic, and the deviation to be calculated from the obtained deviation calculation data is determined by the program logic with a resolution of less than a pixel. An image alignment method, wherein the image alignment is performed by performing a wiring logic based on a convolution operation with respect to each of the images.
【請求項22】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計画像信号を生成し、この生成された統
計画像信号を基準画像信号として前記検出された画像信
号と位置合わせして比較することによって被検査パター
ンに存在する欠陥または欠陥候補を抽出することを特徴
とする被検査パターンの検査方法。
22. An image signal is detected from the repeated pattern to be inspected, a statistical image signal of the repeated pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the generated statistical image signal is used as a reference image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, wherein a defect or a defect candidate existing in the pattern to be inspected is extracted by aligning and comparing the detected image signal.
【請求項23】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計画像信号を生成し、この生成された統
計画像信号を基準画像信号として前記検出された画像信
号と位置合わせして比較することによって被検査パター
ンの特徴量を抽出することを特徴とする被検査パターン
の検査方法。
23. An image signal is detected from a repeated pattern to be inspected, a statistical image signal of the pattern to be repeated is generated from the detected image signal, and the generated statistical image signal is used as a reference image signal. A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising extracting a feature amount of the pattern to be inspected by aligning and comparing the detected image signal.
【請求項24】繰返される被検査パターンから画像信号
を検出し、この検出された画像信号から繰返される被検
査パターンの統計量で示される統計情報を生成し、前記
検出された繰返される被検査パターンの画像信号同士を
位置合わせして比較して得られる差画像に対して前記生
成された統計情報に基づいて得られる判定基準に基づい
て判定処理をして被検査パターンに存在する欠陥または
欠陥候補を抽出することを特徴とする被検査パターンの
検査方法。
24. An image signal is detected from a repetitive pattern to be inspected, and statistical information represented by a statistic of the repetitive pattern to be inspected is generated from the detected image signal, and the detected repetitive pattern to be inspected is generated. A defect or defect candidate existing in a pattern to be inspected by performing a determination process based on a determination criterion obtained based on the generated statistical information on a difference image obtained by aligning and comparing image signals of A method for inspecting a pattern to be inspected.
【請求項25】被検査パターンを有する試料に電子ビー
ムを走査照射して得られる電子線画像を用いて被検査パ
ターンを検査する検査方法であって、前記電子ビームの
走査により前記試料から発生する反射電子と2次電子と
を分離して反射電子を選択的に検出し、該検出した反射
電子に基づいて電子線画像を作成し、この作成した反射
電子による電子線画像を用いて被検査パターンを検査す
ることを特徴とする被検査パターンの検査方法。
25. An inspection method for inspecting a pattern to be inspected by using an electron beam image obtained by scanning and irradiating an electron beam on a specimen having the pattern to be inspected, wherein the pattern is generated from the specimen by scanning the electron beam. The reflected electrons and secondary electrons are separated to selectively detect the reflected electrons, an electron beam image is created based on the detected reflected electrons, and a pattern to be inspected is formed using the created electron beam image of the reflected electrons. A method for inspecting a pattern to be inspected, characterized by inspecting a pattern.
【請求項26】被検査パターンを有する試料に電子ビー
ムを走査照射して得られる電子線画像を用いて被検査パ
ターンを検査する検査方法であって、反射電子と2次電
子を分離検出し、反射電子により検出した画像を用いて
複数画像の位置合わせを行うことを特徴とする被検査パ
ターンの検査方法。
26. An inspection method for inspecting a pattern to be inspected using an electron beam image obtained by scanning and irradiating a sample having the pattern to be inspected with an electron beam, wherein reflected and secondary electrons are separated and detected, A method for inspecting a pattern to be inspected, comprising aligning a plurality of images using an image detected by backscattered electrons.
【請求項27】繰返し被検査パターンを形成した試料に
電子ビームを走査照射して得られる電子線画像を用いて
被検査パターンを検査する検査方法であって、前記電子
ビームのスキャンの方向に形成された繰返しパターンか
ら得られる電子線画像を用いて被検査パターンを検査す
ることを特徴とする被検査パターンの検査方法。
27. An inspection method for inspecting a pattern to be inspected using an electron beam image obtained by scanning and irradiating a sample on which a pattern to be inspected is repeatedly formed with an electron beam, wherein the pattern is formed in the scanning direction of the electron beam. A method of inspecting a pattern to be inspected, comprising inspecting the pattern to be inspected using an electron beam image obtained from the repeated pattern.
【請求項28】試料上に形成した被検査パターンを検査
する方法であって、前記被検査パターンから検出される
光学像に基づいて被検査パターンの検査を行う第1の検
査工程と、前記被検査パターンに電子ビームを走査照射
して前記検査された部分を含む周辺の電子線画像を得、
この電子線画像に基づいて前記検査された部分における
詳細情報を得る第2の検査工程とを有することを特徴と
する被検査パターンの検査方法。
28. A method for inspecting a pattern to be inspected formed on a sample, comprising: a first inspection step of inspecting the pattern to be inspected based on an optical image detected from the pattern to be inspected; Scanning and irradiating the inspection pattern with an electron beam to obtain an electron beam image of the periphery including the inspected portion,
A second inspection step of obtaining detailed information on the inspected portion based on the electron beam image.
【請求項29】繰返し被検査パターンについて画像信号
を連続的に検出し、この連続的に検出された画像信号に
基づいて被検査パターンを検査する方法であって、複数
画像の位置合わせを着目画像のみならず過去の画像の位
置ずれ情報を用いて、画像の連続性を判断し、これに基
づき不連続画像の境界部の検査感度を制御することを特
徴とする被検査パターンの検査方法。
29. A method for repeatedly detecting an image signal for a pattern to be inspected repeatedly and inspecting the pattern to be inspected based on the image signals detected continuously, the method comprising: In addition, a method of inspecting a pattern to be inspected, characterized in that continuity of an image is determined using positional deviation information of a past image, and inspection sensitivity at a boundary portion of a discontinuous image is controlled based on the continuity.
【請求項30】繰返し被検査パターンについて画像信号
を連続的に検出し、この連続的に検出された画像信号に
基づいて被検査パターンを検査する方法であって、複数
画像の位置合わせを着目画像のみならず過去の画像の位
置ずれ情報を用いて、画像の連続性を判断し、これに基
づき不連続画像の境界部を非検査領域とすることを特徴
とする被検査パターンの検査方法。
30. A method of repeatedly detecting image signals for a pattern to be inspected repeatedly and inspecting the pattern to be inspected based on the image signals detected continuously, wherein the alignment of a plurality of images is performed based on an image of interest. In addition, a method of inspecting a pattern to be inspected, characterized in that continuity of an image is determined using positional deviation information of a past image and a boundary of a discontinuous image is set as a non-inspection area based on the continuity.
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