KR100457100B1

KR100457100B1 - 패턴검사방법 및 검사장치

Info

Publication number: KR100457100B1
Application number: KR10-2002-0008488A
Authority: KR
Inventors: 구와바라마사유키
Original assignee: 가부시키가이샤 도교 세이미쓰
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2002-02-18
Publication date: 2004-11-12
Also published as: JP4711570B2; TW559969B; US6980686B2; KR20030023846A; US20030053675A1; JP2003085558A

Abstract

결함후보로서 킬러 결함을 검출할 수 있고 또한 결함후보로써 검출되는 비-킬러 결함의 수를 크게 줄일 수 있는 패턴 검사 방법 및 패턴검사장치가 개시되어 있으며, 비교되는 2개 패턴의 차영상이 극성을 포함하여 산출되고 차영상의 절대치가 제 1 임계치와 비교되어서 그 부분을 검출후보로 검출하며, 결함후보의 부분에 대한 차영상의 극성이 조사되어서 극성들중 한쪽부분이 결함후보로서 판정된다.

Description

패턴검사방법 및 검사장치{PATTERN INSPECTION METHOD AND INSPECTION APPARATUS}

본 발명은 본래 동일 패턴이어야할 패턴들을 비교하여 불일치부를 결함으로 판정함으로써 패턴의 결함을 검출하는 패턴검사방법 및 검사장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는, 반도체 웨이퍼, 포토마스크, 액정표시패널등에 있어서, 반복하여 패턴의 결함 검출을 위한 검사방법 및 검사장치에 관한것이다.

소정패턴이, 반도체 웨이퍼, 반도체 메모리용 포토마스크, 액정표시 패널등에 반복적으로 형성된다. 일반적으로, 패턴결함은 패턴의 광학영상을 포착하고 이것을 인접 패턴과 비교함으로써 검출된다. 비교하여 두 개의 패턴사이에 어떠한 차이가 발견되지 않으면, 패턴은 결함이 없는 것으로 판정되고 어떠한 차이가 발견되면 일측의 패턴에 결함이 있는 것으로 판정된다. 그와 같은 장치는 일반적으로 외관검사장치로 호칭되며, 이 용어는 또한 본 발명의 명세서에서 사용된다. 이하의 설명에서, 반도체 웨이퍼상에 형성된 패턴의 결함을 검출하는 반도체 웨이퍼 외관 검사장치가 한 예로서 설명된다. 그러나 본 발명은 이러한 장치에 한정되는 것은 아니고, 반도체 메모리 포토마스크 및 액정 표시패널등 용의 외관검사장치와, 더 나아가 동일하여야할 패턴들이 결함 검출을 위해 비교되는 구조를 가진 어떠한 장치에도 적용될 수 있다.

장치의 제조는 많은 공정을 포함하여 최종 및 중간공정에서 결함 발생을 검출하여 수율의 향상을 위해 그 결과를 제조공정으로 피드백 시킬 수 있는 것이 중요하다. 따라서 외관검사 장치는 그와같은 결함을 검출하기 위하여 널리 사용된다. 도 1은 반도체 웨이퍼 외관검사장치의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 반도체 웨이퍼 외관검사장치는 반도체 웨이퍼 표면의 영상신호를 생성하는 영상생성부(1), 영상신호를 디지털로 변화하여 상응한 패턴들을 비교함으로써 결함의 가능성을 가지는 부분(결함후보)을 검출하는 결함 후보검출부(2), 수율에 영향을 주는 킬러 결함(치명적 결함)과 무시될 수 있는 비-킬러 결함으로 결함후보를 해석하여 분류하는 ADC(automatic defect classification)부(3)를 구비한다.

영상 생성부(1)는 반도체 웨이퍼(19)를 유지하게 지지하는 스테이지(18), 반도체 웨이퍼(19)의 표면영상을 생성하는 광학시스템(11) 및 제어유닛(20)을 구비한다. 광학 시스템(11)은 광원(12), 광원(12)으로부터 조명광을 수렴하는 조명용 렌즈(13, 14), 조명광을 반사하는 빔스플리터(15), 조명광을 반도체 웨이퍼(19)의 표면에 조사함과 동시에 반도체 웨이퍼(19)의 표면의 광학 영상을 투영하는 대물렌즈(16), 투영된 반도체 웨이퍼(19)의 표면의 광학 영상을 전기적인 영상신호로 변환하는 촬상장치(17)를 구비한다. 촬상장치(17)로서는, 2차원 CCD 소자를 사용한 TV 카메라등을 사용하는 것도 가능하지만 대부분, 일차원 CCD나 또는 TDI 센서등의 라인 센서가 높은 해상도로 영상신호로 얻기 위하여 사용되며 영상은 스테이지(18)를 사용하여 반도체 웨이퍼(19)를 상대적으로 이동하여 (스캐닝하여) 포착된다.

따라서, 패턴의 반복적인 배열방향으로 반도체 웨이퍼(19)를 이동하면서, 광학영상이 라인센서에 의해 포착되면, 패턴의 동일부분의 영상신호가 결국 소정 주기로 생성된다. 영상생성부(1)의 구성은 널리 알려져 있기 때문에 이에 대한 더욱자세한 설명은 여기에서 생략한다.

결함후보 검출부(2)는 촬상장치(17)로부터 출력되는 영상신호를 그레이레벨 영상데이터로 변환하는 아나로그-디지털 변환기(A/D)(21), 그레이레벨 영상데이터를 처리하고 패턴의 동일 부분을 처리하여 결함후보를 검출하는 더블 디텍션 회로(double detection circuit)(22)를 구비한다. 결함후보 검출부(2)에서의 처리는 후술한다.

ADC부(3)는 결함후보 검출부(2)로부터 보고된 결함 후보 부분의 그레이레벨 영상신호를 해석하여 결함후보를 분류한다.

다음에 더블 디텍션 회로(22)에 있어서의 처리에 대하여 다시 설명한다. 상술한 바와 같이 복수의 반도체칩(다이)이 규칙적으로 배열되도록 반도체 웨이퍼상에 형성된다. 각 다이의 패턴은 동일의 마스크패턴을 노광한것이기 때문에 같다. 따라서, 동일 패턴이 도 2a에 도시된 바와 같이 다이의 배열피치로 반복되기 때문에 2개의 인접 다이간의 비교가 행하여 질 수 있다. 그와 같은 비교를 다이-다이 비교라한다. 결함이 없는 경우에는 패턴은 서로 일치하지만, 결함이 존재하면 차이가 비교 결과에서 발견된다. 그러나 차이가 있을 때, 한번의 비교만으로는 두 다이중의 어느것이 결함인지가 판정될 수 없다. 그래서 도 2a에서 도시된 바와 같이 각 다이에 대하여 양측의 다이로 2회의 비교를 행하며 2회의 비교에서 차이가 없다면 그 부분은 결함이 없는 것으로 판정되고 2회의 비교중의 각 비교에서 차이가 존재하면 그 부분은 결함이 있는 것으로 판정된다. 이와같은 2회 비교하는 판정방법은 더블디텍션이라 부른다. 일회에 대한 판정방법은 싱글디텍션이라 부른다. 어느 경우에 있어서나, 비교가 두 인접 패턴사이에서 이루어지는 결함 판정의 2가지 방법은 결함의 발생 빈도가 비교적 낮고 패턴의 동일 부분에서 동시의 결함의 존재에 대한 가능성이 거의 없는 것이라는 전제하에 기초를 두고 있다. 실제로, 반도체 웨이퍼상에 형성된 패턴에서 치명적 결함의 발생 빈도는 제조공정에서 매우 낮으며 따라서 그와 같은 전제는 어떤 문제도 되지 않는다.

상술한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(19)는 라인센서(17)를 구비하는 광학시스템(11)에 의하여 스캐닝되며 스캐닝폭에 상응하는 영상 데이터가 스캐닝시간이 경과함에 따라 순차적으로 생성된다. 따라서, 더블 디텍션이 수행될 때 도 2a에 도시된 바와 같이, 다이 A의 영상은 반복주기 만큼 지연되고 그 다음 다이 B의 것과 비교되며 그후 마찬가지로 다이 B의 영상은 반복 주기 만큼 지연되고 그 다음 다이 C의 것과 비교되며, 다이 B의 더블 디텍션 처리가 완료된다. 마찬가지로, 모든 다이에 대한 처리가 완료될 때 까지, 더블 디텍션 처리가 다이 C, D,…에 대하여 반복된다. 다이 B에 대하여서는 결함이 검출되어 있고 다이 A와 다이 B와의 불일치 부분이 결함인가 아닌가가 판명될 수 있기 때문에 최초의 다이 A에 대한 처리가, 싱글디텍션 처리이지만, 또한 다이 A를 별도의 다이와 비교하는 것이 적용될 수 있다. 2회 비교가 끝난 다이의 영상 데이터는 순차 소거 하는 것이 가능하며, 메모리의 소거된 부분에 다음 다이의 영상 데이터를 기억하도록 설계되어 있으면, 메모리는 1 다이분의 전체 영상 데이터를 기억 할 수 있는 용량이면 충분하다. 즉 이 경우의 메모리는 영상 데이터를 1회 반복하는 주기만큼 지연시키는 지연 메모리로 하여 동작한다. 또한 2개의 반도체 웨이퍼의 모든 다이에 대한 영상 데이터를 기억할 수 있는 용량의 메모리를 제공하는 것도 적용가능하다. 이 경우에서는 메모리 용량이 엄청나게 크게 되지만, ADC부(3)에서 결함부분의 해석 동안에 다시 반도체 웨이퍼를 스캐닝하여 영상 테이터를 생성할 필요가 없다.

셀이라고 호칭되는 단위 패턴은 반도체 메모리의 메모리셀 배열 부분에 소정 주기로 반복하여 배열되어 있다. 그러한 부분에서, 셀들간의 비교가 행하여 질수 있고 그러한 비교는 셀-셀 비교라 호칭된다. 도 2b는 셀-셀 비교를 나타내며 더블 디텍션 처리가 다이-다이 비교와 동일 방식으로 P-S 셀들 중의 2개의 인접 셀 간에서 순차적으로 수행된다. 더블 디텍션 처리는 영상 데이터의 생성에 동기하여 수행될 필요가 있으며 매우 고속 처리 능력이 요구된다. 그와 같은 처리를 수행하는 회로가 지연 메모리와 비교회로를 조합하는 구성에 의하여 실현될수 있지만, 비교위치를 맞추고 반복 주기를 가변시키는 것이 어렵기 때문에 대부분의 경우에 파이프라인 데이터 처리 프로세서와 워킹 메모리(working memory)를 조합시키는 구성으로 실현된다.

도 3은 결함후보 검출부(2)의 결함후보 검출 처리를 나타내는 흐름도이다. A/D(21)로부터 순차적으로 출력되는, 그레이레벨 영상 데이터(100)가 단계 101에서 반복주기(다이-다이 비교에서 다이 배열 피치 또는 셀-셀 비교에서 셀 배열 피치)에 상응하는 하는 시간량 만큼 지연된다. 이 처리는 워킹 메모리에 순착적으로 저장되어 있는 1 반복주기 만큼 이전의 그레이레벨 영상 데이터를 엑세스하여 판독하는 것에 상당하다. 단계 102에서는 차영상이 그레이레벨 영상 데이터와 1 주기 만큼 지연된 그레이레벨 영상 데이터 간의 차이 즉 배열 피치만큼 서로 떨어진 2개의 그레이레벨 영상 데이터 간의 차를 연산함으로써 생성된다. 이 경우에서의 연산은 극성에 관계하지 않는 그레이레벨 영상 데이터 차의 절대값을 산출하는 연산이며, 따라서, 얻어지는 차영상은 또한 극성에 관계하지 않는 데이터이다.

단계 103에서, 차영상은 소정의 임계치와 비교하여 차영상의 값이 임계치보다 큰 부분을 검출한다. 즉, 이 처리에서 2개의 그레이레벨 영상 데이터 간의 차이가 큰 부분이 검출된다. 이와 같은 방식으로, 2차의 1회 판정 영상(104)이 얻어진다. 즉, 1회 판정영상(104)은 싱글 디텍션 처리의 결과이다.

단계 105에서, 1회 판정 영상(104)은 1주기 만큼 더 지연된다. 이동안 상술한 단계들이 다음의 1회판정 영상(104)을 얻도록 수행되며, 단계 106에서 1주기 만큼 지연된 1회 판정 영상(104)과 지연되지 않은 1회 판정 영상사이에서의 앤드(AND) 연산이 수행된다. 이러한 방식으로, 양 비교에서 차가 더 큰 부분을 나타나는 2회 판정 영상(107)이 얻어질 수 있다. 즉, 2회 판정 영상은 더블 디텍션 처리의 결과이며 결함 후보 영상이다.

본 발명은 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치로서 차이가 있는 모든 부분을 빠짐없이 검출할 수 있는 것이 중요하며, 따라서, 상기 장치는 상술한 바와 같이 두 영상 사이의 차이가 소정의 임계치를 초과하는 결함과 같은 부분을 인식하도록 설계된다. 따라서 결함후보라고 판정되는 많은 부분이 설정된 임계치에 따라 상당히 달라지게 된다. 상술한 바와 같이, 결함 후보로 판정되는 부분은 ADC부(3)로 보고되어서, 그부분이 반도체 장치의 수율에 영향을 주게되는 치명적 결함(킬러 결함)인지의 여부를 다시 해석한다. 그러나, 이 부분의 파이프라인 처리가 어렵게 되고 상당한 시간이 한부분의 해석에 필요하게 되기 때문에 결함후보수의 증가에 따라 해석에 필요하게 되는 시간이 증가하게 된다는 문제점이 야기 되어서 능률이 저하하게 된다. 따라서 더블 디텍션 회로(22)는 빠짐이 없이 결함후보로서 모든 킬러 결함을 검출하지만 킬러 결함이 아닌 부분은 될수록 결함 후보로서 검출되지 않는 것이 바람직하다.

그러나 2개의 영상차가 큰 부분이 항상 킬러 결함이 아니기 때문에 임계치의 설정 만으로는 이 요구를 만족시켜주는 것이 어렵다는 또 다른 문제점이 있게 된다. 예를들면 반도체 장치의 메탈공정에 있어서는, 유저가 검출하고 싶은 킬러 결함은 패턴간의 쇼트등이며, 메탈 그레인(metal grain)(메탈공정에서 생기는 凸형상의 알갱이)등의 비-킬러 결함은 결함후보로부터 제외하는 것이 바람직하다. 그러나, 일반적으로는 패턴간의 소트부분에서 생기는 그레이레벨의 차보다도, 메탈 그레인에 의해 생기는 그레이레벨의 차의 쪽이 압도적으로 크게 되어 버리는 경우가 많다. 그러하기 때문에, 메탈 그레인이 완전히 결함후보로해서 검출되지 않도록 임계치가 설정되면 본래 검출할 필요가 있는 패턴간의 쇼트가 거의 검출되지 않는 것으로 된다. 그래서, 임계치가 패턴간의 쇼트가 결함후보로서 임시로 검출되는 메탈 그레인뿐만아니라 쇼트도, 빠짐없이 검출되도록 설정되고 ADC부(3)가 쇼트 및 메탈 그레인이 킬러 결함인지 아닌지에 따라 이들을 분류한다.

종래에는 ADC부(3)가 제공되어 있지 아니하며 그분류가 외관검사장치를 사용하거나 혹은 리뷰 스테이션(Review Station)(현미경을 가지며 현미경에 의해 확대된 영상을 육안 또는 TV 카메라로 포착하여 육안 또는 영상처리에 의하여 결함을 종류별로 분류하기 위한 장치)이라 호칭되는 다른 장치를 사용하여 각 결함후보를 현미경 아래로 다시 이동시켜 육안검사로 수행 되기 때문에, 많은 메탈 그레인이 존재하는 경우에 분류하는데 엄청난 시간이 필요하게 된다. ADC부(3)를 설치하여 그의 분류작업을 자동화하는 것이 서서히 행하여지고 있는 단계에 있지만 자동화 하기 위해서는 검출된 결함후보가 포함되어 있는 다이의 영상과, 그의 비교에 사용되는 적어도 일반의 다이의 영상이 필요하며, 이들을 다시 취득하여 ADC부(3)로 보내고 결함의 분류전에 결함후보를 다시 검출하는 것이 필요하다. 상술한 바와 같이 싱글 반도체 웨이퍼의 모든 다이에 대한 영상 데이터를 저장하는데 필요한 충분한 용량을 가진 메모리가 제공된다면 ADC부(3)에서 결함부분을 해석하기 위하여 다시 반도체웨이퍼의 영상 데이터를 획득할 필요는 없지만 모든 다이의 영상 데이터에 필요하게 되는 메모리 용량은 엄청나게 크게 되고 그 결과 비용에 있어서 상당히 증가하게 된다.

상술한 바와 같이, 더블디텍션회로는 높은 처리율(throughput)을 실현하기 위해, 예를들면 1G 화소/초 만큼 높은 속도로 비교처리를 행하며, 따라서, 외관검사 장치에서의 이부분이 차지하는 코스트(cost)의 비율이 상당히 크게 된다. 즉, 장치의 비용과 그의 처리율은 역의 관계가 있으며, 더블디텍션 회로(파이프라인 데이터 처리 프로세서 및 메모리)의 처리성능은 여러 가지 요인을 참작하여 설정되어야 한다고 할수 있다. 이 때문에 예를들면, 단위 처리 영상당 보고 가능한 결함후보수로 상한치가 설정되어 있고 검출되는 결함후보의 수가 상한치를 초과할때는 단위 처리영상내에 단일의 큰 결함이 존재하는 것으로 보고되고 있다. 상술한 바와 같이, 검출되는 모든 결함후보에 관련한 2개 영상 데이터를 ADC부로 보내어서 ADC부(3)에서 분류를 위해 모든 결함후보 가운데 결함후보를 다시 검출하는 것은 엄청난 비용과 처리시간이 필요하게 되는 문제를 야기시킨다.

도 1은 종래의 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면;

도 2a는 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치에 있어서 다이-다이(die-die)비교를 나타낸 도면;

도 2b는 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치에 있어서 셀-셀(Cell-Cell) 비교를 나타낸 도면;

도 3은 종래의 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치에 있어서 결함후보 검출처리를 표시하는 흐름도,

도 4a와 도 4b는 반도체 장치의 메탈 와이어 층을 예로하여 본 발명의 원리를 설하는 도면;

도 5는 메탈그레인에 의한 반사율의 저하를 설명하는 도면;

도 6은 본 발명 실시예의 반도체 웨이퍼용 외관 검사장치의 개략적인 구성을 나타낸 도면;

도 7은 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 결함후보 검출처리를 나타내는 흐름도;

도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 결함후보 검출처리를 설명하는 도면;

도 9a 내지 도 9f는 본 발명의 제 1 실시예에 있어서 결함후보 검출처리의 의사-결함(nuisance-defect)후보의 발생을 설명하는 도면;

도 10a 및 도 10b는 본발명의 제 2 실시예에 있어서 의사 결함후보의 판정처리를 설명하는 도면; 그리고

도 11은 본 발명의 제 2 실시예에 있어서 결함후보 검출처리를 표시하는 흐름도이다.

도면의 주요 부호에 대한 설명

1 : 영상 생성부 2 : 결함후보 검출부

3 : ADC 11 : 광학계

12 : 광원 13, 14 : 조명용 렌즈

15 : 빔스플리터 16 : 대물렌즈

17 : 촬상장치 18 : 스테이지

19 : 반도체웨이퍼 20 : 제어유닛

21 : A/D 22 : 더블디텍션회로

31 : 부호부가 디텍션회로 32 : 워킹 메모리

33 : 파이프라인 데이터 처리 프로세서

본 발명의 목적은 결함후보로서 킬러 결함을 검출할 수 있을 뿐만아니라 결함후보로서 검출되는 비-킬러 결함의 수를 크게 감소시킬수 있는 패턴 검사 방법 및 검사장치를 실현하기 위한 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 패턴 검사 방법 및 검사 장치는 비교하는 2개 패턴의 차영상을 극성을 포함하여 산출하고, 차영상의 절대치를 제 1 임계치와 비교하여 결함후보로하여 검출한 후, 결함후보 부분의 차영상의 극성을 조사하여 한쪽의 극성의 부분을 결함으로 판정하는 것을 특징으로 한다.

명시야 현미경을 사용한 반도체 웨이퍼상의 반도체 장치에서, 특징적으로 메탈공정에서의 패턴 검사장치에 있어서는 대부분의 경우에 검출할 필요가 있는 패턴 쇼트와 같은 킬러 결함은 대응하는 정상적인 부분보다 그레이레벨이 더 높고, 한편 검출할 필요가 없는 메탈 그레인과 같은 비-킬러결함은 대응하는 정상적인 부분보다도 그레이레벨이 더 낮다. 따라서, 차영상의 절대치가 제 1 임계치보다도 큰 부분을 결함후보로서 검출한 후, 검출된 결함후보 부분의 차영상 극성을 조사하면 킬러 결함인가 또는 비-킬러결함 인가가 판정될 수 있다. 여기서 킬러 결함에 대응하는 일쪽 극성의 결함후보를 결함 부호로하여 남긴다. 극성을 포함한 차영상의 연산은 각 화소에 대하여 연속하여 행하게 되기 때문에, 파이프 라인 처리 프로세서에 의하여 수행되는 처리에 대하여 적절하다. 또한 극성의 판정은 결함후보만의 결함에 대하여 행하여지기 때문에 이 처리를 행하여도, 결함후보 검출처리의 처리율의 저하는 적다.

다른쪽 극성의 결함후보에 대하여서는, 그부분의 차영상 절대치를 제 1 임계치 보다 큰 제 2 임계치와 비교하고, 제 2 임계치가 초과될 때 그부분은 결함후보중에 포함된다. 이와같은 방식으로, 다른 임계치를 사용한 판정을 검출된 결함후보의 극성에 따라 행하여 진다.

이하에 본 발명의 원리는 반도체 장치의 메탈층의 영상이 명시야 현미경에 의해 포착되는 예의 경우에 대하여 상세히 설명된다. 도 4a는 반도체장치의 메탈층에 대한 패턴의 예이며 도 4b는 명시야 현미경에 의하여 포착되는 그의 그레이레벨 영상을 나타낸 것이다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 메탈 배선(51)과 이 배선 사이의 스페이스(52)가 소정 간격으로 배열되어 있다. 인용번호 53은 킬러 결함인 패턴 쇼트를 인용하고, 인용번호 54는 비-킬러 결함인 큰 메탈 그레인을 인용하며, 인용번호 55는 비-킬러 결함인 작은 메탈 그레인을 인용한다. 도 4b에서 도시된 바와 같이, 메탈 배선(51)의 부분에 대한 반사율은 높아 그 그레이레벨이 200만큼 높으며 스페이스(52)의 반사율은 낮아 그 그레이레벨이 30만큼 낮다. 패턴쇼트의 결함이 존재하는 부분은 항상 스페이스 부분에 대응하기 때문에 패턴 쇼트 부분의 그레이레벨은 비교가 행하여지는 정상적인 참조부의 그레이레벨보다 더 높다. 구체적으로는 참조부인, 스페이스부분의 그레이레벨은 30이고 패턴쇼트부분의 그레이레벨은 60이다.

일반적으로, 메탈 그레인은 도 5에 도시된 바와 같이 단면구조를 가지며 대물렌즈를 통하여 입사하는 조사광은 메탈 그레인에서 산란되며, 따라서 그레이레벨은 낮게 된다. 즉, 메탈 그레인부분의 그레이레벨은, 서로 비교될 때, 참조부인 메탈 그레인이 없는 정상적인 메탈 배선 부분의 그레이레벨보다 더욱 낮다. 구체적으로는, 참조부인, 메탈 배선부분의 그레이레벨은 200인 반면에, 큰 메탈 그레인부분(54)의 그레이레벨은 60이고 작은 메탈 그레인부분(55)의 그레이레벨은 150이다.

이 실시예에서는, 차영상의 절대값과 단일 임계치간의 비교가 행하여지는 종래의 판정 방법에 의하여 메탈 배선들간의 패턴쇼트를 검출할 수 있는 동안에 메탈배선상의 메탈 그레인이 검출되지 못하게하는 것이 불가능하다. 이것은 패턴쇼트부분과 정상적인 스페이스 부분간의 그레이레벨차가 30이지만, 작은 메탈 그레인 부분과 정상적인 메탈 배선 부분간의 그레이레벨차는 50이기 때문이다.

이와는 대조적으로, 본 발명에서는 차영상의 극성이 판정요소로서 더 포함되어 있다. 상술한바와 같이, 패턴 쇼트부분의 그레이레벨이 60이고 참조부인, 정상적인 스페이스부분의 그레이레벨이 30 이기 때문에, 참조부에 관한차는 +30이다. 반면에, 작은 메탈 그레인 부분의 그레이레벨이 150이고 참조부인 정상적인 메탈배선 부분의 그레이레벨이 200이며, 따라서, 참조부에 대한 차이가 -50이다. 따라서 차영상의 극성이 판정되면, 킬러 결함의 쇼트인지, 비-킬러 결함의 메탈그레인 인지가 판정될 수 있다.

본 발명은 싱글 디텍션 처리 및 더블 디텍션 처리모두에 적용될 수 있다. 더블디텍션 처리의 경우에는, 차영상의 절대치가 제 1 임계치보다 더 큰 2개 차영상에서의 2개부분이 서로 일치하는 부분을 결함후보로서 판정한후 결함후보의 차영상의 극성을 조사한다.

메탈 그레인의 발생빈도는 비교적 높고, 드문 경우이지만, 2개 메탈 그레인은 2 반복 주기만큼 서로 떨어져 형성되는 경우가 있을수 있다. 그러한 경우에, 2 반복 주기 만큼 떨어져 있는 2개의 메탈 그레인들사이에 패턴 쇼트와 같은 극성의 결함후보가 나타나서, 패턴 쇼트도 메탈 그레인도 없는 부분이 결함후보로서 검출되는 경우가 있다. 이와 같은 의사 결함의 검출을 방지하기 위하여, 결함후보로서 남겨진 부분의 그레인레벨 영상과, 더블 디텍션 처리에서 2개 차영상을 생성하기 위하여 사용된 2개의 패턴 이외의 다른 제 3의 패턴 사이에 또하나의 제 3 차영상을 생성하고, 제 3 차영상의 절대치가 제 3 임계치 보다 큰 경우에 결함후보로서 남기고, 작은 경우에는 결함후보로부터 제외하도록 한다. 예를들면, 2 반복 주기만큼 서로 떨어져서 메탈 그레인이 발생되어 의사 결함후보로서 검출되는 확률은 1/10이라면, 이방법에 의해 그 확률이 1/100으로 감소될 수 있다. 그리고 이 방법은 반복하는 것으로 의사 결함후보를 검출하는 확률을 또다시 저하시킬수가 있다. 예를들면, 이 방법을 행한후에 결함후보로써 남겨진 부분의 그레이레벨영상과 또다른 제 4의 패턴사이에서 또 다시 제 4의 영상을 생성하고 제 4의 차영상의 절대치가 제 4 임계치보다 큰 경우에 결함후보로 남기고, 작은 경우에는 결함후보에서 제외하도록 하면, 2 반복 주기 만큼 서로 떨어져서는 메탈 그레인이 발생되어 결함후보로서 검출되는 확률은 1/1000로 된다. 이들의 처리는 결함후보로서 검출되는 부분에 대하여서만 행하기 때문에 대상으로 되는 처리수가 적고, 처리율의 저하가 전혀 문제로 되지 않는다.

도 6은 본 발명의 실시예에서 반도체 웨이퍼 외관 검사장치의 개략적인 구성을 나타내는 도면으로, 제1도의 종래의 구성 더블 디텍션 회로(22)와는 부호부가 더블 디텍션 회로(signed double detection circuit)(31)인 점이 다르다. 따라서, 부호부가 더블 디텍션 회로(31) 이외의 부분에 대하여서는 설명을 생략한다.

부호부가 더블 디텍션 회로(31)는 워킹 메모리(working memory)(32)와 파이프라인 데이터 처리 프로세서(33)를 구비하고 있다. 워킹 메모리(32)는 더블 디텍션을 실행 할 수 있는 만큼의 충분히 큰 메모리용량을 가지는 것이 필요하게 된다. 게다가 제2실시예에 대하면서는 4이상의 반복 주기의 그레이레벨 영상 데이터를 저장할 만큼 충분히 큰 메모리 용량을 가지는 것이 필요하게 된다. 또한 파이프라인 처리 프로세서(33)에 추가하여 파이프라인 처리 이외의 처리를 실행하는 보조 프로세서를 제공하는 것도 가능하다.

도 7은 제 1 실시예에 있어서의 결함 후보 검출처리를 나타낸 흐름도이며, 도 8a내지 도 8f는 상기 처리에 대응하는 영상데이터의 예를 나타내는 도면이다. 제 1 실시예에 있어서는 셀-셀비교의 예를들어 설명한다. 제 1 실시예에 있어서의 처리는 도 7 및 도 8 을 참조하여 설명된다.

A/D 변환기(21)에서 출력되는 그레이레벨 영상데이터(201)는 종래 기술과 유사한 방식으로 생성된다. 그레이레벨 영상데이터(201)내에는, 도 8a에 표시되어 있는 바와 같이 패턴쇼트(61) 및 메탈그레인(62,63)이 존재하고 있다. 패턴은 도8a에서 표시된 바와 같은 주기에서 반복하는 것으로 가정된다.

그레이레벨 영상데이터(201)는 도8a에 표시된 바와같이, 단계 202에서 1반복주기 만큼 지연된다. 단계 203에서 1반복주기만큼 지연된 그레이레벨 영상데이터는 그레이레벨 영상데이터(201)로부터 감산되어서 부호부가 차영상을 생성한다. 단계 204에서 부호부가 차영상의 절대값은 제 1 임계차와 비교되어서 절대값이 제 1 임계치 보다 더 큰 부분을 구하고, 더 크다고 판정되는 부분은 차영상의 부호를 부가하여 부호부가 1회 판정 결함후보 맵(map)(205)이 생성된다. 이 1회 판정 결함후보 맵은, 예를들면 2비트의 데이터로 구성되고 상위 1비트는 부호를 나타내고 하위 1비트는 제 1임계치가 초과된 것인지 아닌지를 나타낸다. 도8a에 표시된바와 같이 그레이레벨 영상의 경우에서는, 1회판정 결함후보 맵은, 도8c에 표시된 바와같이 패턴쇼트(61)의 경우는 + 에 대응하고, 1주기만큼 지연된 패턴쇼트(61A)의 경우는 - 에 대응하며, 메탈 그레인(62,63)의 부분들은 - 에 대응하고, 1주기만큼 지연된 메탈 그레인(62,63)의 부분은 +에 대응하게 된다. 1회 판정 결함후보 맵은 소위 싱글디텍션의 결과이며, 따라서, 더블 디텍션은 어느 것이 결함인가인지는 특정되지 아니하기 때문에 또 다시 단계 206 및 207에서 더블 디덱션을 행한다.

단계 206에서, 1회 판정 결함후보 맵을 다시 1반복 주기 지연시켜서, 도 8d와 같은 1주기 지연된 1회판정 맵을 얻는다. 단계 207에서는, 제 1 임계치가 초과되어 있는지 아닌지를 나타내는, 1회 결함후보 맵과 1주기지연 1회판정 맵의 하위 1비트가 앤드(AND) 연산되어서 2회 판정 결함후보 맵을 생성한다. 이것은 종래의 더블 디텍션이 실행되는 경우와 같다. 본 실시예에서는 또한 1주기 지연 1회 판정 맵의 상위 비트가 부호로서 2회 판정 결함후보 맵에 첨가되어서 부호부가 2회 판정 결함후보 맵(208)을 얻는다. 도 8e에 표시된 부호부가 2회 판정 결함후보 맵에서, 패턴쇼트의 결함후보(61F)도 +이고, 메탈 그레인의 결함후보(62F,63F)는 - 이다. 이어서, 부호부가 2회판정 결함후보 맵(208)에서 모든 결함후보의 부호는 단계209에서 판정되고, 부호들 중의 하나(이 경우에서 +)를 가진 결함후보(61F)는 결함후보로서 남겨진다. 다른부호(이경우에는 -)의 결함후보(62F,63F)에 대하여서는, 그의 부호부가 차영상의 절대치가 제 1임계치보다 더 큰 제 2임계치와 비교되어서 제 2 임계치보다도 더 큰 경우에 결함후보에 포함된다. 이와같이 하여, 1 비트 결함후보 맵은 최종적으로 얻어진다. 결함후보 (62F,63F)에 대한 부호부가 차영상의 절대치가 제 2 임계치보다 작을 때, 도8F에 표시된바와 같은 결함후보 맵이 얻어진다.

메탈그레인의 발생빈도는 패턴 쇼트의 것 보다 더욱 높다. 따라서, 메탈그레인이 서로 1또는 2반복주기 떨어져 형성되는 경우가 생길 수 있다. 메탈그레인들이 서로 1주기 떨어져 형성되는 경우, 메탈그레인들은 차영상들간의 차가 전혀 없기 때문에, 결함후보로서 검출되지 않으나, 그들이 원래부터 킬러 결함이 아니기 때문에 어떠한 문제도 생기지 않는다. 그러나 메탈그레인이 2 반복주기 만큼 서로 떨어져 발생되는 경우, 중간에 최종적인 결함후보로써 남겨진 의사결함후보가 검출된다고하는 문제가 생긴다. 이하 도 9내지 도 9F를 참조하여 의사 결함후보의 검출에 대하여 설명한다.

도 9a에 표시된 바와같이, 그레이레벨 영상데이터내에 패턴쇼트(61) 및 메탈 그레인(62,63)이 존재하고 메탈 그레인 (62,64)은 2반복주기 만큼 서로 떨어져 있는 경우를 가정한다. 도 7의 흐름도를 뒤따라서, 도 9e에서의 영상은 도 9의 영상으로부터 생성되고 도 9e에 표시된 바와같은 부호부가 2회 판정 맵이 얻어질 수 있다. 부호부가 2회판정 맵에서는, 패턴쇼트(61)과 메탈 그레인(62∼64)에 대응하는 결함후보(61F, 62F, 63F, 64F)에 부가하여, 패턴쇼트도 메탈 그레인도 존재하지 않는 부분에 + 부호의 결함후보가 검출된다. 이와같은 결함후보의 부호가 + 이기 때문에, 최종결함 후보로써 남겨진다. 이것에 의하여, 의사결함 후보가 패턴쇼트나 메탈 그레인이 원래부터 존재하지 않은 부분에서 검출된다. 메탈 그레인들이 서로 2반복 주기로 떨어져 형성될 때 그와같은 의사 결함후보가 형성되기 때문에, 검출빈도는 메탈 그레인의 발생빈도보다 훨씬 작다. 그러나, 메탈 그레인의 발생빈도가 상당히 높은 경우에는 최종결함후보에 대한 의사결함후보의 비율을 무시될 수 없으며 따라서 ADC부(3)에서 처리를 위해 더욱 많은 시간이 필요하게되기 때문에 처리율이 떨어진다. 제 2 실시예에서는 그와같은 의사결함 후보를 최종의 결함후보로부터 제외하여 처리가 행하여진다.

도 10a와 도 10b는 의사결함후보를 판정하는 방법을 나타내는 도면이다. 도 9a에 표시된 그레이레벨 영상으로부터 도 10a에 표시된 부호부가 2회 판정 맵이 얻어질수 있다. 맵에서 + 인 부호의 결함후보(61F)와 결함후보(65F)에 대하여, 2회 반복 주기만큼 떨어져있는 부분으로부터 차영상이 각각 형성된다. 구체적으로는, 왼쪽으로 2주기만큼 떨어진 부분(61H)으로 부터와 오른쪽으로 2주기만큼 떨어진 부분(표시안됨)과 패턴쇼트(61)의 차가 각각 산출되며, 마찬가지로 왼쪽 2주기만큼 떨어진 부분(65H)으로 부터의 의사결함후보(65H)와 오른쪽으로 2주기만큼 떨어진 부분(65I)과의 차가 각각 산출되고, 제 3 임계치가 초과되어있는지를 판정한다. 제 3 임계치도 패턴쇼트의 경우의 차가 충분히 검출될 수 있으면 된다. 따라서 예를들면 제 1 임계치가 사용될 수 있지만, 그 값은 이것에 한정되는 것은 아니다. 패턴쇼트(61)의 경우에는, 서로 2주기만큼 떨어진 동일의 패턴쇼트가 존재할 가능성은 매우적고, 따라서 어떤정도의 차가 있고 이차는 제 3 임계치보다는 더 크다.

이와 반면에, 의사 결함후보의 경우에는, 메탈 그레인이 존재하지 않으며 서로 2주기만큼 떨어진 메탈 그레인이 존재하는 가능성이 역시 작기 때문에 어떤차도 존재하지 않으며, 차는 제 3 임계치 보다 작다. 이와같은 방법으로, 의사 결함후보라는 것이 판정될 수 있다. 거의 모든 의사 결함후보가 양측으로부터 2주기만큼 떨어진 부분들중의 다만 하나와 비교하여 제외될 수 있지만, 메탈 그레인의 발생빈도가 높을 때에는 2주기만큼 떨어진 부분들중의 다만 하나와 비교하는 것으로는 상당히 많은 의사결함후보가 제외되지 않은 가능성이 존재하기 때문에, 이와같은 경우에는 2주기만큼 떨어진 부분들중의 다만 하나의 비교에 의하여 차가 제 3 임계치 보다도 더 크다고 판정될 때에만 필요하다. 이와 같은 비교는 1회 또는 2회에만 제한되는 것은 아니며 필요하다면 주기의 정수배 만큼 떨어진 부분들과 비교하는 것이 좋다. 2 주기만큼 떨어진 부분 대신에 1주기의 정수배 주기만큼 떨어진 부분들과 제 1 및 제 2 비교를 행하는 것이 좋다.

도 11은 제 2 실시예에서 결함후보 검출처리를 나타내는 흐름도 이다. 제 2 실시예에서는, 제 1 실시예 있어서 도 7의 단계 209에서 부호부가 2회판정 결함후보 맵의 부호가 + 이고, 최종적인 결함부호 맵에 남기는 것으로 판정된 결함후보에 대하여, 도 11의 단계 221에서 229까지를 행한 후, 도 7의 단계 211로 진행한다. 그리고 제 2 실시예에서는, 워킹메모리는 4반복주기 이상의 그레이레벨 영상데이터를 기억할 수 있는 것으로 가정된다.

단계 221에서는, 단계 209에서 부호가 + 로 판정된 결함후보 부분의 그레이레벨 영상이 판독된다. 단계 222에서는 2 주기전(-2주기)의 그레이레벨 영상이 판독된다. 단계223에서는 2개의 차가 산출된다. 단계 224에서도 차가 제 3 임계치보다 큰 것인가가 판정되고 그렇지 않다면 의사 결함후보로 간주되어 단계 225에서 결함후보맵으로부터 삭제 된후, 도 7 의 단계 211로 진행된다.

단계 224에서, 차가 제 3 임계치보다 큰 것으로 판정 될 때에는, 단계 226 에서는, 2 주기후 (+ 2주기)의 그레이레벨이 판독된다. 단계 227에서 2 개의 차가 산출된다. 단계 228에서, 차가 제 3 임계치보다 큰 것인가가 판정되고, 그렇지 않다면 의사 결함후보로 생각될 수 있기 때문에, 단계 225에서 결함후보 맵에서 삭제되고, 이어서 도 7의 단계 211이 진행된다. 만일 차가 크다면, 단계 229에서 결함후보 맵에 남기게 되고 단계 211이 진행된다. 이와같은 비교가 단 한번에 이루어지는 경우에 단계 224에서 차가 임계치보다 큰 것으로 판정될 때는 단계 211이 진행된다.

제 2 실시예에서의 처리가 최종적으로 결함후보로서 검출되는 부분에 대하여서만 진행되기 때문에 엑세스되는 메모리 어드레스가 연속적이 아니며, 따라서 파이프라인 처리에는 적합하지 않다. 그러나, 최종적으로 결함후보로서, 검출되는 부분의 수가 많지 않아서, 제 2 실시예에서의 처리 파이프라인 데이터 처리 프로세서로 행하여 지는 경우에도 특별하게 문제가 생기지 않는다. 제 2 실시예에서 처리를 위해 파이프라인 데이터 처리 프로세서의 사용이 전반적으로 비효율적으로 되는 경우에는, 별도로 사용되는 낮은 처리 능력을 가진 프로세서를 부가하여 제 2 실시예의 처리를 행하는 것도 가능하다.

또한, 결함후보 검출부(2)에서 검출된 결함후보가 다시 해석되는 것으로 설명되었으나, 본 발명에서 결함후보로서 검출되는 것이 다만 패턴쇼트일 경우에 ADC부에서 결함을 분류할 필요가 없는 경우가 있을 수 있다.

반도체 장치의 메탈 배선층의 패턴이 더블 디텍션에서 셀-셀 비교하는 예가 상술 되고 있지만, 본 발명은 이 경우에만 한정되는 것은 아니며, 다이-다이 비교, 싱글디텍션 메탈 배선층 이외의 패턴 및 반도체장치 이외의 패턴에도 적용될 수 있다. 각 실시예에서 각종의 연산처리가 파이프라인 데이터 처리 프로세서에 의해 행하여지는 예가 나타나 있지만 또한 연산회로를 사용하여 처리를 행하는 것도 가능하다. 예를들면, 비교처리는 비교회로를 사용하여 실행될 수 있고 지연 처리는 지연 회로를 사용하여 실행될 수 있다. 또한 파이프라인 데이터 처리 프로세서대신에 통상의 프로세서가 사용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 한 극성의 결함후보의 검출감도를 저하시킴이 없이 다른 극성의 결함후보의 검출을 억제하는 것이 가능하기 때문에 검출될 필요가 있는 결함후보를 누락없이 검출하고 검출될 필요가 없는 결함후보의 검출개수를 경감하는 것이 가능하다.

Claims

동일 패턴들간을 비교하여 불일치가 되는 부분을 결함후보로 판정하는 패턴검사방법에 있어서,

비교되는 두 패턴사이의 차를 극성을 포함하여 산출함으로써 차영상을 생성하는 단계;

차영상의 절대치가 제 1 임계치와 비교되어서 제 1 임계치보다 큰 부분을 결함후보로서 결정하는 단계; 그리고

결함후보 부분의 차영상 극성을 조사하여 한쪽 극성부분을 결함후보로 판정하는 단계를 구비하는 패턴검사방법.
제 1 항에 있어서,

다른 극성의 결함후보부분에 대한 차영상의 절대치는 제 1 임계치보다 더 큰 제 2 임계치와 비교되어서 제 2 임계치 보다 큰 경우에는 그부분이 최종 결함후보중에 포함되게 하는 패턴검사방법.
제 1 항에 있어서,

상기 차영상중의 2개는 다른 2개 패턴과의 사이에 생성되고 2개 차영상의 절대값이 제 1 임계치 보다 더 큰 2개부분이 서로 겹치는 부분은 결함 후보인 것으로 판정되는 패턴검사방법.
제 3 항에 있어서,

상기 결함후보의 부분과 상기 다른 2개 패턴이외의 제 3 패턴 사이에 제 3 차영상이 더 생성되고 상기 부분은 제 3 차영상의 절대치가 제 3 임계치보다 더 크게 되는 경우에 결함후보로서 남게 되고 더 작게 되는 경우에 결함후보에서 삭제되는 패턴검사방법.
제 4 항에 있어서,

상기 결함후보의 부분과 상기 다른 3개의 패턴 이외의 제 4 패턴 사이에 제 4 차영상이 더 생성되고 상기 부분은 제 4 차영상의 절대값이 제 4 임계치보다 더 큰 경우에 결함후보로 남게되고 더 작게 되는 경우에 결함후보에서 삭제되는 패턴검사방법.
동일 패턴을 가지는 복수의 패턴 유닛의 그레이레벨 영상이 생성되는 영상 생성단계;

2개의 패턴 유닛이 비교되고 불일치가 되는 부분은 결함후보로서 검출되는 결함후보 검출단계; 그리고

검출후보가 해석되는 해석단계를 구비하고,

상기 결함후보 검출 단계에서는,

비교되는 2개의 패턴 유닛차를 극성을 포함하여 산출함으로써 차영상이 생성되고;

상기 차영상의 절대치는 제 1 임계치와 비교되어서 제 1 임계치보다 큰 부분은 제 1 검출후보로써 검출되고; 그리고

제 1 결함후보의 부분에 대한 차영상의 극성들이 조사되어서 상기 극성들중의 한쪽 부분이 결함후보로서 검출되는 패턴검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 제 1 검출후보의 다른쪽 극성부분의 차영상에 대한 절대치는 제 1 임계치보다 더 큰 제 2 임계치와 비교되어서, 제 2 임계치보다 큰 경우에는 상기 부분이 결함후보들 중에 포함되는 패턴검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 차영상은 다른 2개 패턴 유닛에 대하여 2개 생성되고 상기 다른 2개 차영상의 절대값이 제 1 임계치보다 더 큰 2개 부분이 서로 겹치는 부분은 제 1 결함후보로 판정되는 패턴검사방법.
제 8 항에 있어서,

상기 결함후보 검출단계에서는,

상기 결함후보와 상기 2개의 패턴 유닛이외의 제 3 패턴 유닛 사이에 제 3 차영상이 생성되고, 상기 제 3 차영상의 절대값이 제 3 임계치보다 더 큰 경우에 결함후보로서 남게되고 작을때는 결함후보에서 삭제되는 패턴검사방법.
제 9 항에 있어서,

상기 결함후보 검출단계에서는,

상기 결함후보와 상기 다른 3개의 패턴 유닛이외의 제 4 패턴 유닛 사이에서 제 4 차영상이 더욱더 생성되고, 상기 제 4 차영상의 절대값이 제 4 임계치보다 더 큰 경우에 결함후보로서 남게되고 작을때에는 결함후보에서 삭제되는 패턴검사방법.
제 6 항에 있어서,

상기 복수의 패턴 유닛이 소정 피치로 배열되고,

상기 영상 생성단계에서는, 일차원 영상 촬상장치를 상기 복수 패턴 유닛에 대하여 배열 방향으로 상대적으로 이동함으로써 그레이레벨 영상이 순차적으로 생성되고, 상기 결함후보 검출 단계에서, 상기 차영상의 생성, 상기 제 1 결함후보 검출 및 한쪽의 극성부분의 결함 후보로서의 검출을 파이프라인 데이터처리에 의하여 순차적으로 행하여지는 패턴검사방법.
제 11 항에 있어서,

상기 차영상은 상대운동방향으로 인접하는 2개의 패턴 유닛 사이에서 순차적으로 생성되고, 상기 제 1 검출후보의 검출에서는, 각 패턴 유닛과 양측에 인접하는 2개 패턴 유닛 사이의 차영상이 제 1 임계치보다 더 큰 2개 부분이 서로 겹쳐있는 부분이 제 1 검출후보로서 판정되는 패턴검사방법.
동일의 패턴끼리 비교하여 불일치가 되는 부분을 결함후보로 판정하는 패턴검사장치에 있어서,

패턴의 그레이레벨 영상을 생성하는 영상생성장치;

비교되는 2개 패턴의 차를 극성을 포함하여 산출함으로써 차영상을 생성하는 차영상 생성회로;

차영상의 절대치를 제 1 임계치와 비교하여 제 1 임계치보다 큰 부분을 결함후보로서 검출하는 제 1 비교회로; 그리고

결함후보의 부분에 대한 차영상의 극성을 조사하여 극성들 중 한쪽부분을 결함 후보로써 판정하는 결함 극성 판정회로를 구비하는 패턴검사장치.
제 13 항에 있어서,

상기 결함후보의 다른쪽 극성부분에 대한 차영상의 절대치를 제 1 임계치보다 더 큰 제 2 임계치와 비교하고 제 2 임계치보다 큰 경우에 상기 부분이 결함 후보중에 포함되는 제 2 비교회로가 더 구비되는 패턴검사장치.
제 13 항에 있어서,

상기 차영상 생성회로는 다른 2개의 패턴에 관하여 다른 2개의 영상을 발생하고 상기 제 1 비교회로는 다른 2개 영상의 절대치가 제 1 임계치보다 더 큰 2개부분이 서로 겹치는 부분을 결함후보로서 판정하도록 구성한 패턴검사장치.
제 15 항에 있어서,

상기 결함후보의 부분과 상기 다른 2개 패턴 이외의 제 3 패턴 사이에서 제 3 차영상을 더 생성하는 제 1 결함 차영상 생성회로; 그리고

상기 제 3 차영상의 절대치가 제 3 임계치 보다 더 큰 경우에 상기 부분을 결함후보로 남기고 작을 경우에는 결함후보로부터 삭제하는 제 3 비교회로를 더 구비하는 패턴검사장치.
제 16 항에 있어서,

상기 결함후보의 부분과 상기 다른 3개의 패턴이외의 제 4 패턴 사이에서 제 4 차영상을 더 생성하는 제 2 결함 차영상 생성회로; 그리고

제 4 차영상의 절대치가 제 4 임계치보다 더 큰 경우에 상기 결함후보를 최종 결함후보로써 남기고, 작을 경우에는 결함후보에서 삭제하는 제 4 비교회로를 더 구비하는 패턴검사장치.
동일 패턴을 가지는 복수 패턴 유닛의 그레이레벨 영상을 생성하는 영상 생성부와 2개의 패턴 유닛을 비교하여 불일치되는 부분을 결함후보로써 검출하는 결함후보 검출부와, 결함후보를 해석하는 해석부를 구비한 패턴검사장치에 있어서,

상기 결함후보 검출부는 비교되는 2개의 패턴 유닛 사이의 차를 그의 극성을 포함하여 산출함으로써 차영상을 생성하는 차영상 생성회로;

상기 차영상의 절대치를 제 1 임계치와 비교하여 제 1 임계치 보다 큰 부분을 제 1 결함후보로서 검출하는 제 1 비교회로; 그리고

상기 제 1 결함후보의 부분에 따라 차영상의 극성을 조사하여 한쪽 극성부분을 결함후보로 검출하는 결함 극성판정회로를 구비하는 패턴검사장치.
제 18 항에 있어서,

상기 결함후보 검출부로 제 1 결함후보의 다른쪽 극성부분에 대한 차영상의 절대치를 제 1 임계치보다 더 큰 제 2 임계치와 비교하고, 제 2 임계치보다 더 큰 경우에 상기 부분을 결함후보중에 포함시키는 제 2 비교회로를 구비하는 패턴검사장치.
제 18 항에 있어서,

상기 차영상 생성회로는 다른 2개 패턴 유닛에 관하여 2개 차영상을 생성하고, 상기 제 1 비교회로는 상기 2개 차영상의 절대치가 제 1 임계치보다 더 큰 2개 부분이 서로 겹쳐있는 부분을 결함후보로서 판정하도록 구성한 패턴검사장치.
제 20 항에 있어서,

상기 결함후보 결정부는 상기 결함후보의 부분과 상기 다른 2개의 패턴 유닛 사이에서 제 3 차영상을 생성하고 제 3 차영상의 절대치가 제 3 임계치보다 더 큰 경우에 상기 부분을 결함후보로 남기고, 작을 경우에는 결함후보에서 삭제하는 제 3 비교회로를 더 구비하는 패턴검사장치.
제 21 항에 있어서,

상기 결함후보 결정부는 상기 결함후보의 부분과 상기 다른 3개의 패턴 유닛 이외의 제 4 패턴 유닛 사이에서 제 4 차영상을 생성하고 제 4 차영상이 제 4 임계치 보다 더 큰 경우에 상기 부분을 결함후보로 남기고, 작은 경우에는 결함후보에서 삭제하는 제 4 비교회로를 더 구비하는 패턴검사장치.
제 18 항에 있어서,

상기 복수 패턴 유닛은 소정 피치로 배열되고;

상기 영상 생성부는 상기 복수 패턴 유닛에 관하여 배열 방향에서 일차원 영상 촬상장치를 상대적으로 이동시키면서 그레이레벨 영상을 순차적으로 생성하며;

상기 결함후보 결정부는 메모리 및 파이프 라인 데이터처리 프로세서를 구비하고; 그리고

상기 차영상 생성회로, 제 1 비교회로 및 결함후보 극성 판정회로는 메모리와 파이프라인 데이터 처리 프로세서로 구성되는 패턴검사장치.
제 23 항에 있어서,

상기 차영상 생성회로는 상대운동 방향에서 인접하는 2개의 패턴 유닛 사이에서 차영상을 순차적으로 생성하고, 상기 제 1 비교회로는 각 패턴 유닛과 양측에 인접하는 2개 패턴 유닛 사이의 차영상이 제 1 임계치 보다 큰 2개 부분이 서로 겹쳐있는 부분을 제 1 결함후보로서 판정하게 구성된 패턴검사장치.