JPH11167641A - パターン検出装置、パターン検出方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体 - Google Patents

パターン検出装置、パターン検出方法及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体

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JPH11167641A
JPH11167641A JP9335452A JP33545297A JPH11167641A JP H11167641 A JPH11167641 A JP H11167641A JP 9335452 A JP9335452 A JP 9335452A JP 33545297 A JP33545297 A JP 33545297A JP H11167641 A JPH11167641 A JP H11167641A
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JP
Japan
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image
pattern
unit pattern
coincidence
unit
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JP9335452A
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Masaru Shibata
優 柴田
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Canon Inc
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Canon Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の単位パターンの繰り返しパターン上に
おける欠陥の有無を、個々の単位パターンのばらつきに
関係なく検出する。 【解決手段】 n枚の単位パターン画像の最初の一枚P
1と基準画像との一致度R1を求め、これを最大一致度
MAXとして記憶すると共にP1を新基準画像の候補と
して保存する。次に、2〜n枚目の単位パターン画像P
2〜Pnと基準画像との一致度R2〜Rnを順次求め、
それぞれ現在のMAXと比較してそれより大きければM
AXの値と新基準画像候補とを更新していく。そして、
最終的に得た最大一致度MAXが基準値Lrを越えてい
れば、それを新基準画像として用い、これとP1〜Pn
との一致度をそれぞれ求める。そして、求めた各一致度
R1〜Rnを判定規格値Liとそれぞれ比較することに
より、単位パターン毎に欠陥の有無を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、検査対象物の表面
に形成されたパターン上の傷や異物等の欠陥の有無を検
出するパターン検出装置、パターン検出方法及びコンピ
ュータ読み取り可能な記憶媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来より、パターン上の傷や異物を検出
する方法として、予め傷や異物のない基準対象物の画像
を記憶しておき、検査対象物の画像との画像間の相関に
基づいて検出する方法がある。これは、正常な対象物の
場合は基準対象物とほぼ一致するのに対して、傷や異物
のある対象物は、傷や異物の部分の明暗が基準対象物と
異なるため、画像間の相関の相関値が低下することを利
用している。
【0003】しかし、傷や異物のない正常な対象物であ
っても、基準対象物と完全に一致することは不可能であ
り、パターンの製品機能上の許容範囲内での誤差等によ
り相関値が低下する。また、一方で相関演算は統計処理
であるために、傷や異物が全体に対して微細であると、
画像全体としての相関値に反映されにくく、相関値だけ
では傷や異物を検出することが難しい。
【0004】このような問題に対して例えば特開平6−
83939号公報においては、基準対象物の画像と検査
対象物の画像との相関演算における画素単位の誤差の大
きさを求め、傷や異物等により相関性から大きくはずれ
た部分を分離することにより、検出能力を高めるように
した技術が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記公報により提案さ
れた従来技術により、周辺とのコントラストが高い線パ
ターン上の傷や異物を検出しようとすると、パターン幅
が製品機能上の許容範囲内でばらついた場合には、基準
画像とのパターン幅の異なる部分は明暗の差が大きく、
相関性からの誤差が大きくなり、このため欠陥部との分
離が難しくなる。また、汚れのように周辺とのコントラ
ストがつきにくい欠陥の場合は、誤差が小さく正常部と
の分離が難しくなり、微細な欠陥を検出することは容易
ではない。
【0006】本発明の目的は、対象物の製品機能上の許
容範囲内での変化に影響されることなく、微細な欠陥を
検出できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によるパターン検
査装置においては、同一形状の単位パターンの複数個が
形成された検査対象物を撮像して得られる複数枚の単位
パターン画像と基準画像との一致度をそれぞれ求め、最
大一致度を有する単位パターン画像を抽出する抽出手段
と、上記抽出された単位パターン画像を新たな基準画像
とし、この新たな基準画像と上記複数枚の単位パターン
画像との一致度をそれぞれ求める一致度検出手段と、上
記求められた各一致度を判定規格値とそれぞれ比較する
ことにより、その一致度を有する単位パターンにおける
欠陥の有無を判定する判定手段とを設けている。
【0008】本発明によるパターン検査方法において
は、同一形状の単位パターンの複数個が形成された検査
対象物を撮像して得られる複数枚の単位パターン画像と
基準画像との一致度をそれぞれ求め、最大一致度を有す
る単位パターン画像を抽出する手順と、上記抽出された
単位パターン画像を新たな基準画像とし、この新たな基
準画像と上記複数枚の単位パターン画像との一致度をそ
れぞれ求める手順と、上記求められた各一致度を判定規
格値とそれぞれ比較することにより、その一致度を有す
る単位パターンにおける欠陥の有無を判定する手順とを
設けている。
【0009】本発明によるコンピュータ読み取り可能な
記憶媒体においては、同一形状の単位パターンの複数個
が形成された検査対象物を撮像して得られる複数枚の単
位パターン画像と基準画像との一致度をそれぞれ求め、
最大一致度を有する単位パターン画像を抽出する抽出処
理と、上記抽出された単位パターン画像を新たな基準画
像とし、この新たな基準画像と上記複数枚の単位パター
ン画像との一致度をそれぞれ求める一致度検出処理と、
上記求められた各一致度を判定規格値とそれぞれ比較す
ることにより、その一致度を有する単位パターンにおけ
る欠陥の有無を判定する判定処理とを実行するためのプ
ログラムを記憶している。
【0010】
【発明の実施の形態】例えば、検査対象物としてICチ
ップ等を考えてみると、そのパターンの形状は、各層の
厚みや露光装置の精度などによりウェハやロット単位で
ばらつきはあるものの、各チップ内での変化は小さい。
また、傷や異物は突発的な欠陥であり、これらの欠陥が
チップ全体に存在する可能性は低い。従って、予め欠陥
のない良品のパターンの画像を基準画像として記憶して
おき、検査対象パターンから基準画像と一致度の高いパ
ターンを選び出し、これを新たな基準パターンとして検
査することにより、欠陥部以外のパターンの変化に影響
されずに微細な欠陥を検出することができる。
【0011】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照して詳細に説明する。図1は本発明によるパターン
検査装置の構成を示す図である。図1において、1は検
査対象物である基板で、後述する図2に示すようなパタ
ーンが形成されている。2は基板1を固定するための基
板固定治具、3は基板1の位置および姿勢を変更するた
めのステージ、4は装置全体を制御する装置制御部、5
は基板1を撮像し基板1のパターンの明暗を画像信号に
変換する撮像系である。
【0012】6は撮像系5の信号を処理する画像処理部
である。この画像処理部6は、撮像系5からの画像信号
をデジタル画像に変換し入力する画像入力部10と、検
査の基準となる基準パターンを記憶する基準画像登録部
11と、基準画像登録部11に登録されている基準画像
と画像入力部10に取り込まれた基板1の画像との一致
度を求める画像比較部12と、装置制御部4からの動作
命令に応じて画像処理部6の動作を制御する画像制御部
13とで構成されている。
【0013】図2は検査対象物である基板1の表面のパ
ターンを示す図である。図2において、50は一定形状
の単位パターンが複数配置されているパターン部、60
および61は位置の基準となる第1の基準マークおよび
第2の基準マークである。パターン部50は第1の基準
マーク60および第2の基準マーク61に対して所定の
位置精度で配置されている。
【0014】図3はパターン部50をより詳細に示す図
である。このパターンは、例えば熱エネルギーを利用し
てインクを吐出するインクジェットヘッドのヒータ基板
のパターンである。図3において、51はパターン部5
0を構成する単位パターン、52は熱を発生するヒータ
部、53および54はヒータ部52に電流を供給する配
線Aおよび配線Bである。55は欠陥部である。パター
ン部50には複数の単位パターン51が所定の位置に配
置されている。
【0015】ここで、ヒータ部52、配線A53、配線
B54の形状は基板1ごとにばらつきがあるが、機能的
には電気的特性が重要であり、形状だけでは良否を判断
することは難しい。また、電気的特性が変化した場合に
も、駆動電流や印加電圧を制御することで正常動作させ
ることは可能であり、形状ばらつきの製品の良否に対す
る影響は小さい。
【0016】一方、ヒータ部52に存在する欠陥55
は、初期の寸法が小さくても、使用時に熱がかかり、し
だいに大きくなり、最終的には破損に至る可能性があ
る。従って、ヒータ部52、配線A53および配線B5
4の形状の基板1ごとのばらつきに影響されることな
く、欠陥部55を検出することが必要である。
【0017】次に、一致度の算出方法について図5およ
び図6を用いて説明する。図5において、Tmnは基準
画像、Smnは撮像系5で撮像した被検査画像から基準
画像Tmnと同じサイズの画像を切り出した部分画像で
ある。基準画像Tmnおよび部分画Smnは画像処理部
6内のメモリに1次元的に格納されているが、ここでは
説明の都合上2次元データとして表す。
【0018】Tmn、Smn共に紙面上で左上を原点と
し、紙面上で横方向をX、縦方向をYとする。また、T
mnとSmnはX方向m画素、Y方向n画素で構成され
ている。このとき、Tmn、Smnでx=i、y=jの
画素の輝度値をそれぞれt(i,j)およびs(i,
j)とすると、TmnとSmnの一致度は相関値を計算
することで求められる。相関値は、N=m*nとしたと
き、
【0019】
【数1】
【0020】と定義され、TmnとSmnが全く同一の
とき最大値1、全く相関がない場合は0、ネガポジ反転
した場合は−1となる。
【0021】図6は幾つかの画像の例を示し、(A)を
基準画像、(B)(C)(D)(E)は被検査画像の部
分画像である。各画像における数値は輝度値を表わし、
値が大きい程明るいことを意味している。
【0022】(B)は基準画像(A)と全く同じ画像、
(C)は基準画像を90度回転させた画像、(D)は明
るい部分の幅が基準画像より広い画像で、パターン幅が
広くなった画像を表し、(E)は基準画像の明るい部分
の一部が暗くなった(4が1になった)もので、欠陥の
あるパターンを表している。(A)と(B)との相関値
は、(A)と(B)が全く同一であるので、相関値=1
である。(C)は(A)が90度回転しているので、画
像的には全く異なり、相関値=0である。また、(D)
(E)は部分的に異なるため相関値も1より低下してい
る。
【0023】次に、図4を用いて検査シーケンスについ
て説明する。ここで、基板1は検査に先立ち、第1の基
準マーク60および第2の基準マーク61の位置が測定
され、その結果に基づいてステージ3の移動方向に対す
る傾きや位置のずれが補正され、所定の位置に位置決め
されているものとする。
【0024】図4において、まず先頭(n=1)の単位
パターン51(P1)が撮像系5の視野に入る位置に基
板1を移動する。次に、画像比較部12により基準画像
登録部11に登録された基準パターンと単位パターン5
1(P1)との一致度(R1)を求め、この一致度(R
1)を一致度最大値(MAX)として記憶すると共に、
単位パターン51(P1)の画像を新基準パターンの候
補として保存する。
【0025】次に、2番目(n=2)の単位パターン5
1(P2)を評価するために、ステージ3を駆動して単
位パターン51(P2)が撮像系5の視野に入る位置に
基板1を移動する。但し、前パターンの検査位置ですで
に撮像系5の視野に入っている場合は、移動する必要は
ない。次に、2番目の単位パターン51(P2)と基準
パターンとの一致度(R2)を求める。ここで、R2>
MAXの場合は、一致度(R2)を一致度最大値(MA
X)として更新すると共に、単位パターン51(P2)
の画像を新基準パターンの候補として保存する。
【0026】同様に、n=3、4、…と順次単位パター
ン51(Pn)との一致度(Rn)を求め、一致度最大
値(MAX)と新基準パターンの候補画像を更新する。
基準パターンとの一致度を求めた単位パターン51の数
が所定の数(Nps)を越えたら、その時の一致度最大
値(MAX)と基準パターンの更新基準値(Lr)とを
比較して、MAX>Lrの場合は、新基準パターンの候
補画像として保存されている画像を新基準パターンとし
て抽出し、基準パターンを更新して基準画像登録部11
に登録する。
【0027】一方、MAX>Lrの場合は、部分的な欠
陥ではなく対象物全体が異常な重大欠陥か、または対象
物が装置に正常にセットされていない可能性がある。こ
の場合は、新基準パターンとして採用可能なパターンが
存在しなかったとして、検査エラーまたは不良品として
検査を中断し、装置制御部4に通知する。
【0028】新基準パターンとして採用可能な正常パタ
ーンが存在する場合は、基準パターンを更新した後、n
=1として再び先頭の単位パターン51(P1)から順
に全単位パターン51について新基準パターンとの一致
度を求め、さらにこの一致度を不良品の判定規格値Li
と比較し、Rn>Liの場合は正常パターン、Rn<L
iの場合は欠陥がある不良パターンと判断する。
【0029】パターン更新基準値Lrは、更新パターン
の探索時にはまだパターン幅等の影響を受けるため、不
良品の判定規格値Liより低く設定する。また、相関値
の最大値は1であるので、 Lr<Li<1 と設定すればよい。
【0030】尚、図1の各機能ブロックによるシステム
は、ハード的に構成してもよく、また、CPUやメモリ
等から成るマイクロコンピュータシステムに構成しても
よい。マイクロコンピュータシステムに構成する場合、
上記メモリは本発明による記憶媒体を構成する。この記
憶媒体には、図4のフローチャートに示す処理を実行す
るためのプログラムが記憶される。また、この記記憶体
としてはROM、RAM等の半導体メモリや、光ディス
ク、光磁気ディスク、磁気媒体等を用いてよく、これら
をCD−ROM、フロッピディスク、磁気テープ、不揮
発性のメモリカード等として用いてよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
欠陥部以外の複数の単位パターンの変化に影響されず
に、微細な欠陥を確実に検出することができる。従っ
て、本発明を例えばインクジェットヘッドの検査に用い
ると、配線パターン等の形状が機能に影響を与えにくい
部分の形状変化に影響されずに微細な欠陥を検出でき
る。
【0032】また、請求項2、6、10の発明によれ
ば、最大一致度を持つ単位パターンを抽出した時点で、
その製品全体の不良を判定することができる。さらに、
請求項3、4、7、8、11、12の発明によれば、さ
らに高精度の検査を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態によるパターン検査装置の
構成図である。
【図2】検査対象物である基板1のパターンを示す構成
図である。
【図3】パターン部50をより詳細に示す構成図であ
る。
【図4】検査シーケンスを示すフローチャートである。
【図5】部分画像の切り出しを説明するための構成図で
ある。
【図6】基準画像と部分画像の例を示す構成図である。
【符号の説明】
1 検査対象物である基板 4 装置制御部 5 撮像系 6 画像処理部 11 基準画像登録部 12 画像比較部 13 画像制御部 50 パターン部 51 単位パターン

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 同一形状の単位パターンの複数個が形成
    された検査対象物を撮像して得られる複数枚の単位パタ
    ーン画像と基準画像との一致度をそれぞれ求め、最大一
    致度を有する単位パターン画像を抽出する抽出手段と、 上記抽出された単位パターン画像を新たな基準画像と
    し、この新たな基準画像と上記複数枚の単位パターン画
    像との一致度をそれぞれ求める一致度検出手段と、 上記求められた各一致度を判定規格値とそれぞれ比較す
    ることにより、その一致度を有する単位パターンにおけ
    る欠陥の有無を判定する判定手段とを備えたパターン検
    査装置。
  2. 【請求項2】 上記抽出手段は、上記最大一致度が所定
    の基準値を越えたときその単位パターン画像を抽出する
    ことを特徴とする請求項1記載のパターン検査装置。
  3. 【請求項3】 上記基準画像と単位パターン画像とが同
    一のときの一致度を1としたとき、 上記基準値<上記判定規格値<1 の関係とすることを特徴とする請求項2記載のパターン
    検査装置。
  4. 【請求項4】 上記一致度は画像間の相関演算により求
    めることを特徴とする請求項1記載のパターン検出装
    置。
  5. 【請求項5】 同一形状の単位パターンの複数個が形成
    された検査対象物を撮像して得られる複数枚の単位パタ
    ーン画像と基準画像との一致度をそれぞれ求め、最大一
    致度を有する単位パターン画像を抽出する手順と、 上記抽出された単位パターン画像を新たな基準画像と
    し、この新たな基準画像と上記複数枚の単位パターン画
    像との一致度をそれぞれ求める手順と、 上記求められた各一致度を判定規格値とそれぞれ比較す
    ることにより、その一致度を有する単位パターンにおけ
    る欠陥の有無を判定する手順とを備えたパターン検査方
    法。
  6. 【請求項6】 上記抽出する手順は、上記最大一致度が
    所定の基準値を越えたときその単位パターン画像を抽出
    することを特徴とする請求項5記載のパターン検査方
    法。
  7. 【請求項7】 上記基準画像と単位パターン画像とが同
    一のときの一致度を1としたとき、 上記基準値<上記判定規格値<1 の関係とすることを特徴とする請求項6記載のパターン
    検査方法。
  8. 【請求項8】 上記一致度は画像間の相関演算により求
    めることを特徴とする請求項5記載のパターン検出方
    法。
  9. 【請求項9】 同一形状の単位パターンの複数個が形成
    された検査対象物を撮像して得られる複数枚の単位パタ
    ーン画像と基準画像との一致度をそれぞれ求め、最大一
    致度を有する単位パターン画像を抽出する抽出処理と、 上記抽出された単位パターン画像を新たな基準画像と
    し、この新たな基準画像と上記複数枚の単位パターン画
    像との一致度をそれぞれ求める一致度検出処理と、 上記求められた各一致度を判定規格値とそれぞれ比較す
    ることにより、その一致度を有する単位パターンにおけ
    る欠陥の有無を判定する判定処理とを実行するためのプ
    ログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒
    体。
  10. 【請求項10】 上記抽出処理は、上記最大一致度が所
    定の基準値を越えたときその単位パターン画像を抽出す
    ることを特徴とする請求項9記載のコンピュータ読み取
    り可能な記憶媒体。
  11. 【請求項11】 上記基準画像と単位パターン画像とが
    同一のときの一致度を1としたとき、 上記基準値<上記判定規格値<1 の関係とすることを特徴とする請求項10記載のコンピ
    ュータ読み取り可能な記憶媒体。
  12. 【請求項12】 上記一致度は画像間の相関演算により
    求めることを特徴とする請求項9記載のコンピュータ読
    み取り可能な記憶媒体。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003044506A1 (fr) * 2001-11-21 2003-05-30 Shirai Electronics Industrial Co.,Ltd. Procede et dispositif d'inspection de matiere imprimee
KR100437434B1 (ko) * 1999-10-27 2004-06-25 산요덴키가부시키가이샤 화상 신호 처리 장치 및 화소 결함의 검출 방법
JP2011226971A (ja) * 2010-04-22 2011-11-10 Bridgestone Corp タイヤ外観検査方法及びタイヤ外観検査装置

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