JPS59167782A - ２次元画像比較検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はフォトマスクやプリント基板等に形成された回
路パターンの画像を比較検査する２次元画像比較検査装
置に関するものである。

従来、一般にフォトマスクに形成された半導体集積回路
パターン等の画像を検査するとさ、検査基準となる基準
画像と、検査しようとする被検査画像を２個用意すると
共に光学的にこれらの画像を重ね合せ、両画像を目視に
より比較し、両画像の不一致部分即ち欠陥部分を抽出す
るように被検査画像を検査していた。然るに従来の２次
元画像比較検査装置では、作業者が疲労すると共に欠陥
部分の見直しも多いという欠点を有していた。

そこで基準画像と被検査画像を各々撮像装置＆Ｃよって
撮像して両者から得られる映像信号を比較して自動検査
すること、が試みられた。しかし、回路パターンを形成
する際の作図誤差、及び二つの画像の位置決め誤差によ
って二つの画像を完全に一致させて撮像装置で撮像する
ことは事実上不可能で、二つの画像の位置ずれを許容せ
ざるを得ながった。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点に鑑み二つの２次
元画像の位置ずれを許容した上で、正規の複雑で且微細
な回路パターンの内、特に角部に存在する鋭角パターン
等の微小パターンを欠陥とみなすことなく、微小な欠陥
を正確に抽出すると共に非−常に能率よく検査できるよ
うにした・２次元画像比較検査装置を提供するにある。

本発明は、上記目的を達成するために、所定の位置すれ
範囲内で位置合せされた、本来同一であるべき二つの２
次元画像の対応する要素を各々撮像装置、及び２値化回
路を通して２値化すると共にマトリックス状に配列され
た複数個の因子信号に同期、且対応して変換する手段と
該手段によって変換された一方の２次元画像に対応スる
マトリックスの、限られた定位置領域に２次元画像の微
小パターンが到来した。ことを検出する第１の検出手段
と、上記手段によって変換された他方の２次元′＃ｉＪ
像に対応するマ）　ＩＪノクスの、上記限られた定位置
領域に上記位置ずれの範囲を加えた領域に微小パターン
が存在することを検出する第２の検出手段と、上記第１
および第２の検出手段の検出結果を比較する比較手段と
からなり、位置ずれが存在する二つの、複雑で且做細な
２次元画像から、回路パターンの角部に存在する微小パ
ターンを欠陥とみなすことな（（誤認識することなく）
、微小な欠陥を正確に、且高能率に検出できるようにし
た２次元画像比較検査装置である。

以下本発明を図に示す実施例にもとづし・て説明する。

通常基準物体１に形成された２次元画像８と被検査物体
１′に形成された２次元画像８′とを位置決めして各撮
像装置で撮像したとしても、両２次元画像の作図誤差、
及び位置決め誤差によって第１図（ｃＬ）　、　（ｈ）
に示すようにｔ。という範囲内で任意の方向に位置ずれ
が生じる。そこで第１図（ａ）に示す如く正常なパター
ンにおいては、２個の２次元面ｇｌ（パターン）ｓ、ａ
’を位置合せした後、Ｘ畳すれば一方の２次元画像（パ
ターン）８の境界線上に位置している点Ｐの半径ｔｏの
近傍には必ず他の２次元画像（パターン）８′の境界線
が存在する。従って第１図Ｃｂ）に示すようにパターン
８で境界線が見出され、その近傍において対応するパタ
ーン８′の境界線が見出サレなければ、どちらかのパタ
ーン８，８′に欠陥が存在するものとして比較判定する
ことができる。なお上記近傍ｔ。は上記パターン８，８
′を重畳したとき両者の位置合せ誤差（（より決定され
る距離である。

上記原理にもとづ℃・て本発明の２次元画像比較検査装
置につ（・て第２図乃至第５図に従って具体的に説明す
る。１は正規の２次元画像（バターン）８が描かれた基
準物体である。１′は基準物体１と比較して検査しよう
とする被検査物体にして、適宜の２次元画像（パターン
）８′が描かれている。これら基準物体１と被検食物体
１′は、互いに相対位置に位置決めされている。

２．２′はレンス等で形成された光学系にして、適宜の
倍率で基準物体１に描かれた２次元画像８及び被検査物
体１′に描かれた２次元画像８′を各々撮像装置３，６
′に投影するものである。撮像装置ｉ３．３’は、ビジ
コンもしくはフォトダイオードアレイ型受像器にて構成
され、各々の２力して一時的に記憶すると共に上記同期
信号にもとづいてシフトするものである。６及び６′は
読出可能な２次元画像切出回路にして、れ列ル行の記憶
因子Ａり及びＢす（但しり＝ｉ、２．・７Ｌとする。）
を集合させた正方形の記憶要素ΣＡり及びΣＢ　ｉ　）
から構成され、同期信号の周期で左矛・ら右へ順次送ら
れ、最右端の情報は次々と棄てられ、サンプリング回路
４及び４′とシフトレジスタ５α〜５ｆ及び５ａ′〜５
ｆ’からの２値化ビデオ信号にもとつき、パターン８，
８′の各々を網状の正方形の要素に分割すると共に同時
に切出して記憶するものである。従ってシフトレジスタ
５ａ〜５ｆ及び５ａ′〜５ｆ’の各々からは１つ前の走
査線によって得られる２値化ビデオ信号が２次元画像切
出回路６，６′の各列に対応した記憶因子群に入力され
ると共に次のシフトレジスタに入力され、２次元画像切
出回路６　、６’　Ｋは例えば７×７の記憶因子からな
る２個画像が逐次、同期信号ｒ（よって逐次基準物体１
及び被検査物体１′上を走査されで切出されていくこと
になる。７は比較論理回路にして、第６図に示す如く２
次元画像切出回路６ＶＣおけるＨ型の８個の記憶因子（
Ａす）の内、１字形状の４個の記憶因子Ｅと１字形状の
４個の記憶因子Ｆに記憶された２値化ビテオ信号を論理
積回路９と論理和否定回路＋０．もしくは論理和否定回
路１１と論理積回路１２にて比較し、上記記憶因子Ｅに
記憶された２値化ビデオ信号と記憶因子Ｆに記憶された
２値化ビデオ信号の内容が全く反対である場合、即ち第
４図に示す如く正規のパターン８の境ＪＩＪｉ１２４が
記憶因子Ｅと記憶因子Ｆの境界に位置する場合、論理積
回路１３もしくは論理積回路１４の論理ｆ＊（ＡＮＤ　
）条件がとれ、論理和回路１５を介してパターン８の境
界線２４を見出した”１゛なる信号２７が論理積回路２
６に印加される回路である。

なお第５図（ａＪに示す如く、２個の記憶因子Ｅ′。

Ｐ”にてパターン８の縦方向の境界線を判定せず第４図
に示す如く記憶因子Ｌ°と記憶因子Ｆとを組合せたＨ型
の記憶因子によってパターン８の縦方向の境界線を判定
するようにした理由は、第５図（ｂ）に示す如く本来横
方向に境界を有する直線パターンを収集した場合２値化
に伴う謝：子化誤差によって直線パターンの境界線２９
に縦方向に１因子の凹凸が発生す鳴ようになり、この凹
凸において縦方向の境界は本来ないものである故これを
パターンの縦の境界して判定することを避けるためであ
る。更に比較論理回路７には２次元画像切出回路６′に
おいて因子数４個隔て４個並列に配置した２個の記憶因
子Ｃｔ（ｉニ１〜４）と２個の記憶因子Ｄｉ（ｉ＝ｉ〜
４）から成る要素に記憶された２値化ビデオ信号を抽出
し、例えば第４図に示す如く記憶因子Ｃ゛、と記憶因子
り１間にパターン８′の境界線２５が位置している場合
に、論理和否定回路１６αと論理積回路１８ａ、もしく
は論理積回路１７αと論理和否定回路１９αを通して論
理積回路２ｏα、もしくは論理積回路２１αの一方から
”１”なる信号が論理和否定回路２２に印加され、”０
″なる信号が出力され逆に第４図に示す如く記憶因子Ｃ
１（ｉ＝１〜４）と記憶因子Ｊ）ｉ（ｉ＝ｉ〜４）間に
パターン８′の境界線２６が位置している場合に論理積
回路２ｏα〜２０ｄ　、　２１α〜２１ｄＶｃＭいて論
理積＊件がとれず論理和否定回路２２から“１“なる信
号２８が出力される回路を備えて℃・る。なお第５図（
ｃ）に示す如く上記太索を１個の記憶因子Ｃ′と１個の
記憶因子Ｄ′にて構成してパターン８の縦方向の境界線
の近傍にパターン８′の縦方向の境界線が存在するかど
うかを判定しなかったのは、第５図＜ｂ）に示す如く薫
子化誤差による誤動作を防ぐためである。即ち第５図（
ｈ）に示す如く量子化誤差にともない、本来横方向に直
線で形成されている直線状パターンについて１因子分凹
凸をもって記憶されることがある。この場合、第５図（
Ｃ）に、示す構成にしなかったのは、量子化誤差により
、本来横方向の境界しかないものがあたかも縦方向の境
界があると判定され、欠陥がおると検査されてしまうの
を防止するためである。更に位置ずれの許容範囲として
、左右に各々２因子、上下に各々２因子にしたので、記
憶因子Ｃｉと記憶因子ＤｉＯ間に４因子入るように離間
させ、また上下に３因子の外側に各々２因子設けるよう
にした。但し、パターンの幅の最小が５因子分に亘ると
いう条件で設定されている。従って両方のパターン８，
８′共に正常で一方の記憶因子Ｅ、ＦＴ：境界だと検出
されたとき、相対位置ずれや、量子化誤差の影響で上下
、左右に各々２因子分の位置すれが生じても他方の２組
の記憶因子Ｃｉ、Ｄｉ（例えばＣ“、　、Ｄ、、　、Ｃ
２，Ｄ、　；　Ｃ２，Ｄ、　。

Ｃ，、Ｄ、　；　Ｃ，、Ｄ、　、Ｃ４，Ｄ４）のいずれ
かによって境界が検出されるので、高信頼度でもって回
路パターンに匹敵する大きな欠陥も検出することができ
ろ。このようにして２次元画像切出回路６の記憶因子Ｅ
と記憶因子Ｆの境界顛基準物体１のパターン８の境界線
２４が位置したとき論理和回路１５．７＞・ら”１”な
る信号２７が論理槓回′路２６の一方の入力端子に入力
され、一方２次元画像切出回路６′の記憶因子Ｃ′Ｌと
記憶因子Ｄｉの間に被検査物体１′のパターン８′の境
界線２６が存在しなし・とき論理和否定回路２２から”
１′なる信号２８が論理積回路２３の他方の入力端子に
入力され、論理積回路２３からは被検査物体１′のパタ
ーン８′に欠陥があるという比較検査結果が”１”なる
信号１１にて検出されろ。この結果パターン８とパター
ン８′の位置合せ誤差をある程度許容した上で両パター
ンの境界線の凹凸の大きな変化を検出することができる
。なお上記実施例においては、２次元画像切出回路乙の
記憶因子Ｅと記憶因子Ｆにてパターンの境界線を検出し
、２次元画像切出ロ路６′の記憶因子Ｃｉと記憶因子ｌ
）ｔで上記縦方向の境界線の近傍に他のパターンの縦方
向の境界線が存在するか否かの比較判定をしているが、
上記記憶因子Ｅ及びＦ、並ひに記憶因子Ｃｉ及びｌ）ｔ
を各々９０度回転させた形で２次元画像切出回路６及び
６′がら読み出し、新らたに設けられた第３図に示す比
較論理回路で比較判定すれは、縦方向（Ｙ方向）の境界
線はかりでなく横方向（Ｘ方向）の境界線についても、
第１図（ｂ）に示す如く位置ずれを考慮した上で同一性
につ〜・て比較判定することができる。更に２次元画像
切出回路６からは記憶因子Ｃｉ及びＤｉでもって読み出
し、２次元画像切出回路６′からは記憶因子Ｅ及びＦで
もって読み出し、新らたに設けられた第６図に示す比較
論理回路で比較すれば、被検査物体１′にのみ境界を有
する欠陥が検出することができる。なお、第２図の比較
論理回路におし・では画像の白黒の方向、すなわちＥと
Ｆのどちら仰］に白あるいは黒があるが、同様にＤ１〜
Ｄ４．Ｃ’、〜Ｃ４のどちら側に白あるいは黒があるか
否かを判定しなかった。画像の比較をより厳密に行うに
は、例えば、ＥとＣ１〜Ｃ゛４の記憶内容が一致してい
るか否かの判定を加えるべきであるが、第６図に示すよ
うな通常の電気口路画塚の検査におり・てはこの判定を
行なわず第２図に示した比較論理回路によっても満足な
検査を行うことができる。

次に特に本発明に関する微小パターンを比較判定する方
法について説明する。通常回路パターンは第６図（α）
に示すように線状のパターン３０を有し、その最小寸法
ｔが定められていて、その寸法ｔより小さい微小パター
ンの部分１．は欠陥と考えられる。しかし一般に回路パ
ターンは第６図（ｂ）に示すよ５１１Ｃ鋭角パターン３
１を含むので微小パターンを検出すると欠陥ではない鋭
角部も欠陥と誤認することになる。この欠点を除いた微
小パターンを比較判定する方法について第７図にもとづ
いて具体的に説明する。まず２次元切出回路乙によって
方形の少数（ΣＡｉ））にてパターンが切出され、第７
図（ｂ、ｌに示す如く４個の１字形状の記憶因子Ｅと４
個のＴ字形状の記憶因子Ｆとの間に直線上に配列された
記憶因子Ｇ、〜Ｇｎにて構成された要素易にて記憶され
た２値化ピテオ信号を四時に抽出し、記憶因子Ｅと記憶
因子Ｆの信号が同じで記憶因子６１〜Ｇｎの中に１因子
でも記憶因子Ｅと反対の２値化信号が検出されたとき、
パターン３２は微小パターンが存在するものと判定する
。なお記憶因子Ｇ！〜Ｇｎの数を回路パターンの最小幅
ｔが第７図＜ｈ）に示すｔの幅となるように設定すれば
、微小パターンのみを検出し回路パターン３０を微小パ
ターンと誤認することがない。このようにパターン３２
で微小パターンが検出された場合他方のパターン３２′
の対応する点の近傍を調べ、他方のパターン３２′に微
小パターンが検出されない場合はパターン３２に微小欠
陥ちっと判定する。

パターン３２′にも微小パターンがある場合は、もとの
パターン３２に本来微小パターンが存在するものとして
欠陥と判定しないようＫｊる。パターン３２′の対応す
る点近傍に微小パターンの有無を調べる回路は第７図（
α）に示した。同図において３４α〜３４ｄ、はパター
ン３２　、５２’の位置合せ誤差、及び微小パターンの
形状には先の尖った形状が考えられろ関係で、第７図Ｃ
ｂ）に類似した４、を適当な長さに設定とすると共に上
下方向に例えば４組の記憶因子Ｅ、〜Ｅ４．Ｉ’″１〜
Ｆ４・Ｇ１１〜１９〜Ｇ４１〜４．を配列した近傍微小
ノくターン判定回路である。この判定回路により第７図
（ａ）に示したように、微小パターン判定回路３６によ
りパターン３２に微小、パターン有りと判定した場合、
近傍微小パターン判定器６４α〜３４ｄ、によりパター
ン３２′にも微小パターン有りと判定しているのでこの
場合は欠陥と判定されない。パターン６２′が直線であ
る場合は近傍微小パターン判定回路３４α〜５４ｄは、
（Ｌ□Ｌの内容）＝（Ｆｊの内容）　、　Ｇｉ、　、Ｇ
ｉ□・・・・・・・・・Ｇｔ４のうち１ケでもＥｉの内
容に等しいという条件が成立しないのでパターン６２に
微小欠陥ありと判定することができる。

以上の判定において画像の白黒の判定を加えるため例え
ばＥとＥ１〜Ｅ４の記憶内容が一致しているか否かの判
定を加えると、より厳密な判定が行なえるが実用上は、
上記のとうりで差しつかえない。

第７図＜（Ｌ）に示した論理回路を９０°倒置し、さら
に要素３３と要素３４α〜３４ｄを交換した形で回路を
組めばパターン３２　、３２’に関して平等に欠陥判定
を行なうことができる。なお第７図（α〕に示した比較
論理回路は回路パターンが王宮な微小パターンを含む場
合に適用したものであるがもし回路パターンが微小パタ
ーンを含まない場合は、第７図（ｂ）に示す微小判定回
路３３を単独で使用することにより、微小パターンのみ
を検出することができる。

以上−説明したように本発明によれば、二２の半導体集
積回路パターン等の複雑で、且つ微細な２次元画像を位
置合せしたとき、２次元画像を形成するときの作画誤差
、及び位置決め誤差によって両２次元画像に相対的位置
ずれが生じても、パターンの角部に存在する正規微小パ
ターンを欠陥として判定せずに真の微小欠陥を正確に、
且つ高能率でもって検出することができろ優れた実用的
作用効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図（ａＪ　、　＜ｂ）は、２個の２次元画像を重畳
した状態を示した図、第２凶は本発明の２次元画像比較
検査装置の一実施例の構成、を示、す図、第５図は第２
図の２次元画像比較検査装置に用いられても・ろ比較論
理回路に示した図、第４図は２次元画像の境界の位置と
２次元画像切出回路の内容を重畳した図、第５図（ａ）
〜（Ｃ）は１個の記憶因子と１個の記憶因子にて画像の
境界線を判定する一実施例を示す図、第６図（α）　、
　（ｂ）は微小回路パターンを示した図、第７図（ａＪ
　、　（ｂ）は第６図に示す微小回路パターンを比較検
査する２次元画像切出回路の内容を示した図である。 １・−・・・・・・・・・・−・・基準物体１′・・・
・・・・・・・・・・・・被検査物体６．３′・・・・
・・・・・・・・撮像装置４．４・・−・・・・・・・
・・・・・サンプリング回路５ａ〜５ｊ、５０’〜５ノ
１　シフトレジヌタろ、６・・・・・・・・・・・　２
次元画像切出回路７・・・・・・・・・・・・・・・・
・比較論理回路２４　、２５　、２６・・・境界線 ＥＦ−・・・・・・・・・・・・４個から形成される１
字形状の記憶因子 Ｃｉ、ｌ）ｉ・・・・・・・・２個の記憶因子Ｇ、−Ｇ
ｎ　、　Ｇ、Ｉ−Ｇ　　　−−−Ｇ４．〜Ｇ４Ｐ−−−
、−−−直線ＩＰ＋ に配列された記憶因子 代理人弁理士　高　橋　明　夫 才３國 栄１１辺 、＋５　？ い゛　　務誦 ノア ｃ” （０−１π「ゴ猶 脅　ｔ　回 仲７目 ンヱ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、　所定の位置ずれ範囲内で位置合せされた、本来同
   一であるべき、二つの２次元画像の各々を同期走査して
   撮像する第１及び第２の撮像装置と、該第１及び第２の
   撮像装置の各々により撮像される２次元画像の各々を同
   期、且つ対応させて縦横複数個の記憶因子にて配列され
   た記憶要素に順次切出すと共に上記記憶因子に２値絵素
   化信号を記憶する第１及び第２の画像切出手段と、第１
   または第２の画像切出手段の第１の定位置に対して互い
   に上記２次元画像の最小幅より僅か狭く離間させて対称
   的蒼設定され、且谷々が複数個の連続記憶因子からなる
   第１の記憶因子群同志の２値化号が互いに同一であって
   、上記第１の記憶因子群の間に設けられた連続記憶因子
   の内ある記憶因子の２値化号が上記第１の記憶因子群の
   ２値化号と異なることを検出して一方の２次元画像にお
   ける微小パターンが上記第１の定位置の領域に到来した
   ことを検出する第１の検出手段と、上記第１または第２
   の画像切出手段の第１の定位置に対応する第２または第
   １の画像切出手段の第２の定位置に対して互いに対称的
   に、且つ各々が上記２次元画像の最小幅に上記所定の位
   置ずれの範囲を加えた所定の記憶因子数離間させて設定
   され更に各々が複数個の連続記憶因子からなる第２の記
   憶因子群を上記位置ずれ範囲に応じて上記離間方向に直
   角な方向に並設さ１ｔた複数組の全てに亘って上記第２
   の記憶因子群同志の２値化号が互（・に同じあって、上
   記複数組の内、少（とも両側に設定された上記第２の記
   憶因子群の間に設げられた連続記憶因子の両刀に切出さ
   れた２値化号が上記第２の記憶因子群の２値化号と同じ
   であることを検出して、他方の２次元画像における微小
   パターンが第２の定位置に位置ずれの範囲を加えた領域
   内に到来しないことを検出する第２の検出手段と、上記
   第１及び第２の検出手段の各々から出力があったとき、
   出力を出す微小欠陥抽出手段とを備え、該微小欠陥抽出
   手段によって上記二つの２次元画像のいずれか一方に微
   ／」・欠陥が存在すると判定することを特徴とする２次
   元画像比較検査装置。