KR900005350B1

KR900005350B1 - 패턴 결함 검출 방법 및 장치

Info

Publication number: KR900005350B1
Application number: KR1019870008055A
Authority: KR
Inventors: 유기오 마쯔야마; 도시아기 이치노세
Original assignee: 가부시기가이샤 히다찌세이사꾸쇼; 미다 가쓰시게
Priority date: 1986-07-28
Filing date: 1987-07-24
Publication date: 1990-07-27
Also published as: US4860371A; JPH0623999B2; KR880002242A; JPS6332666A

Abstract

내용 없음.

Description

패턴 결함 검출 방법 및 장치

제1a도 ~ 1(b)도는 종래의 패턴 결함 검출 방법을 설명한 도면.

제2도는 본 발명의 패턴 결함 검출 장치 및 방법의 1실시예에 사용된 결함 검출 회로를 도시한 블럭도.

제3도는 제2도의 결함 검출 회로를 포함하는 영상 처리 장치를 도시한 블럭도.

제4(a)도는 본 발명에 의한 1예인 2개의 레지스트 패턴을 중첩하여 도시한 단면도.

제4b도는 제4a도에 도시한 레지스트를 촬영 장치에 의해 촬영한 때 기준 패턴 영상 g(x,y)와 피검사 패턴 영상 f(x,y)을 중첩하여 도시한 도면.

제4c도는 제4b도의 주사선 A-A'에서 얻어진 기준 패턴 영상 신호 및 ±1 화소 시프트 시킨 기준 패턴 영상 신호의 파형에 관하여 피검사 패턴 영상 신호의 파형을 설명한 도면.

제4d도는 제4b도의 주사선 A-A'상의 구간에서 얻어진 차 영상 신호의 부호를 나타낸 도면.

제4e도는 제4b도의 주사선 B-B'에서 얻어진 제4c도와 비슷한 파형을 설명한 도면.

제4f도는 제4b도의 주사선 B-B'상의 구간에서 얻어진 차 영상 신호의 부호를 나타낸 도면.

본 발명은 일반적으로 패턴 결함 검출에 관하여 특히, 에칭전에 레지스트 패턴 등의 LSI 웨이퍼상의 반도체 장치 회로 패턴의 결함 검사를 고신회성으로 행하기에 적합한 패턴 결함 검출 방법 및 장치에 관한 것이다.

제1(a)도 및 제1(b)도는 반도체 웨이퍼상의 회로 패턴의 부분 확대도이며, 제1(a)도는 어떠한 결함도 없는 완전패턴(1)을 나타내고, 제1(b)도는 돌기(2a), 단선(2b), 고립 결함(2c)를 포함하는 동일 부분의 결함패턴(3)을 나타낸다. 종래, 이와같은 회로 패턴의 결함을 검사하는 방법으로서, 웨이퍼상의 기준 패턴과 동일 웨이퍼상에 형성된 피검사 패턴인 2개의 영상을 서로 비교하고, 2개의 영상 사이의 서로 다른 점을 결함으로 판정하는 방법을 사용하였다.

그러나 상술한 방법에서는, 동일 웨이퍼상에 형성된 기준 패턴과 피검사 패턴을 영상 촬영 장치의 수단에 의해 촬영하고, 양자의 위치 어긋남을 완전히 제거하여 중첩시켜도, 제1c도에 나타낸 바와 같이, 기준 패턴(1)(점선)과 검사 패턴(3) (실선)은 결함 부분 (2a) ~ (2c) 이외의 부분도 완전히 일치하지 않는다. 상술한 불일치의 원인으로는 다음과 같은 이유가 고려된다.

ㄱ) 노출, 현상, 에칭등의 웨이퍼 제작 과정에 있어서, 2개의 패턴이 결함으로 되지 않을 정도의 미묘한 차이를 가지며 형성된다.

ㄴ) 비교해야 할 2개의 패턴을 촬영하는 광학계의 수차와 웨이퍼를 적재한 스테이지의 주행 오차들에 의해 왜곡이 생긴다.

따라서, 제1(d)도에 도시한 바와 같이 결함부분(2a')~(2c')이외에 기준 패턴(1)과 검사 패턴(3) 사이의 불일치 부분에서는, 패턴 윤곽 부분에서 생기는 유사 결함(4)가 발생한다.

이러한 유사 결함(4)를 배제하는 방법으로서, 예를 들면, 일본국 특허공고 공보 54-37475 에 서술되어 있는 방법이 있다. 이방법에 의하면, 유사 결함을 배제하기 위해 기준 패턴과 검사 패턴의 불일치 부분을 결함 후보로서 검출하는 것과 동시에, 기준 패턴 및 피검사 패턴 각각의 윤곽부분에서 공통 윤곽부분을 검출하고 상기 결함 후보 중, 그 공동 윤곽부분에 속한 것을 유사 결함으로서 배제하고, 진짜 결함만을 검출 할 수가 있다.

이 종래 기술에서는 제1(b)도에 도시한 패턴 점선(2b)및 고립 결함(2c)는 검출 가능하지만, 패턴 윤곽부에 발생하는 미소한 돌기(2a)는 상기 공통 윤곽 부분에 덮어 씌워져, 검출하는 것이 곤란하게 된다. 또 이와같은 미소한 결함을 검출하기 위해 패턴 검출 화소 사이즈를 작게하면, 검사 속도가 감소되어 장치의 시스템 효율이 저하한다는 문제점이 있었다.

비교하는 패턴 사이의 미묘한 치수차이나 영상 왜곡에 영향을 받지 않는 결함 검출 방식으로서 일본국 특허공고 공보 소화59-42094에 서술되어 있는 방법이 있다. 이 종래의 방법에서는, 우선 비교하는 2개의 패턴에서 변곡점과 같은 특징점을 검출한다. 다음에, 사전에 정해진 위치 어긋남 허용 범위내에서 양쪽의 패턴에 특징점이 존재하는 때를 정상, 한쪽의 패턴에 특징점이 존재하고, 다른쪽의 패턴에 특징점이 존재하지 않는 때 결함 있음으로 판정하는 방법이다.

따라서, 이 방법에 의하면, 패턴의 미묘한 치수 차이나 영상 왜곡은 위치 어긋남으로서 허용할 수 있기 위해, 상기한 유사 결함이 발생하는 것은 없는 것으로 된다. 이 종래의 기술에서는 다양한 형상을 한 결합을 어떤 특징 점으로서 모두 검출한다는 것은 곤란하고 미소한 결함을 지나치는 위험성이 있었다. 또 결함으로서 검출할 정도의 치수차이가 비교하도록 한 패턴 사이에 존재하여도, 패턴 전체가 두껍거나 얇은 경우에는 위치 어긋남으로 허용해 버리는 문제가 있었다.

한편, 최근에는, 반도체 집적회로에 있어서 고집적화, 고밀도화가 현저하고 회로 패턴에 존재하는 미세한 결함이 회로 동작에 장해를 일으키는 가능성이 높게 되었다. 그러나, 종래의 기술에서는 미소한 결함을 검출하도록 하면 유사 결함을 검출하는 확률이 증가되므로, 유사 결함을 검출하지 않고 진짜 결함만을 검출하는 것이 가장 필요로 한다.

본 발명의 목적은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하고 미세한 결함을, 유사 결함을 발생하는 일없이 높은 신뢰성으로서 고속도로 검출할 수 있는 패턴 결함 검출 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 본래 서로 동일인 2개의 패턴에 대하여 각각 대응하는 부분의 영상을 검출하고 2개의 영상 신호를 위치 맞춤하며, 위치 맞춤된 2개의 영상 신호내 제1의 영상 신호에 대하여 제2의 영상 신호를 2개의 위치 맞춤된 영상 신호에 대하여 주사하는 X,Y방향으로 소정의 수의 화소 시프트하고 제1의 영상 신호와 제2의 영상 신호의 차와, 제1의 영상 신호와 2차원 국부 메모리 상의 화소에 대하여 간격내에서 시프트된 제2의 영상 신호에 대하여, 각각 밝기차를 연산하여 제1의 차 영상 신호군을 마련하며, 제1의 영상 신호 또는 제2의 영상 신호에 미리 설정한 값을 각각 가산 및 감산하는 것으로 합 영상 신호와 감산한 영상 신호를 마련하고 제2의 영상 신호 또는 제1의 영상 신호와 각각 간격내에 합 및 감산한 영상 신호에 대한 밝기의 차를 연산하여 적어도 2개의 제2의 차 영상 신호를 마련하며, 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내에 정과 부 부호로 같이 있을 때 두 패턴의 하나를 정상으로 판정하고 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내에 모두 정이나 부 부호 어느 한쪽일 때 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군의 절대값의 최소값을 연산하며, 최소값이 소정의 임계값을 넘을 때 진짜 결함으로서 최소값을 검출하는 공정을 포함하는 패턴 결함을 검출하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 관점에 의하면, 본래 동일한 패턴의 각각에 대하여 촬영하여 피검사 영상과 기준 영상을 얻는 여러개의 촬영 장치, 각각의 영상 촬영 장치에서 촬영된 피검사 영상 신호와 기준 영상 신호 사이의 위치 어긋남의 양을 검출하기 위한 위치 어긋남 검출회로, 위치 어긋남 검출 회로에 의해서 검출된 위치 어긋남 양에 상응하게 전기적 지연회로에 의해서 피검사 영상과 기준 영상 신호의 사이 관계를 보정하여 피검사 영상과 기준 영상을 위치 맞춤한 위치 맞춤 회로, 위치 맞춤 회로에 의해서 위치 맞춤된 2개의 영상 신호내, 제1의 영상 신호에 대하여 제2의 영상 신호를 위치 맞춤된 영상 신호에 대하여 주사하는 X,Y 방향으로 소정의 화소수 시프트하고 제1 및 제2의 영상 신호의 끄집어 낸 영상 신호를 마련하는 영상 꺼냄회로, 제1의 영상 신호와 제2의 영상 신호 사이와 동시에 꺼내진 제1의 영상 신호의 꺼내어진 영상 신호와 하나의 주사선상의 화소에 대하여 간격내 제2의 영상 신호의 각각 시프트하여 꺼내진 영상 신호에 대하여 밝기의 차를 연산하여 제1의 차 영상군을 마련하며, 제1의 영상 신호 또는 제2의 영상 신호에 미리 설정된 값을 각가 가산 및 감산하는 것으로 합 영상 신호와 감산한 영상 신호를 마련하고 제2의 영상 신호 또는 제1의 영상 신호와 간격내에서 합 및 감산한 영상 신호의 각각에 대한 밝기의 차를 연산하여, 적어도 2개의 제2의 차 영상 신호를 마련하는 차 영상 신호 추출 회로, 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군에 대하여 한 간격내 정과 부의 부호로 같이 있을 때 피검사 패턴을 정상으로 결정하고 연산하며, 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내 모두 정 부호 또는 부 부호중의 어느 한 쪽일 때 제1의 차 영상 신호군과 제2의 차 영상 신호군의 절대값의 최소값을 출력하는 제1의 결함 판정회로와, 제1의 결함 판정회로에서 출력된 절대값의 최소값이 소정의 임계값에 도달하지 않을 때 그것을 소거하고 최소값이 소정의 임계값을 넘을 때 진짜 결함으로서 최소값을 검출하는 제2의 결함 판정회로를 포함하는 패턴 결함 검출장치를 제공하는 것이다.

따라서 본 발명에 의하면, 패턴의 윤곽이 다소 불규칙하여 완전히 2개의 영상에 대하여 일치시키는 것이 어렵거나, 영상의 밝기에 변화가 있어도 유사 결함은 검출하지 않고 진짜 결함만을 검출하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 실시예를 제2도 내지 제4도에 의해 설명하다.

제2도는 본 발명에 의한 에칭 저의 레지스트 패턴 결함 검출 방법 및 그 장치를 실시하기 위해 사용된 결함 검출 회로(30)의 구성을 도시한 블럭도이다. 제2도에 있어서, 디지탈 신호로 된 기준영상(11a)와 피검사 영상(11b)는 각각 촬영 장치로 촬영되고, 제3도에 도시한 위치 맞춤 회로에 의해서 위치 맞춤이 끝낸 기준 영상 및 피검사 영상이다. 디지탈 신호로된 기준 영상(11a)는 영상의 1주사 성분을 화소를 기억시킨 시프트 레지스터(12a) 및 (12b) 와, 직렬 - 인(in)/병렬 - 아우트(out)의 시프트 레지스터(13a), (13b) 및 (13c)에 의해서, 3×3 화소의 국부 영상으로서 끄집어 낸다. 한편 디지탈 신호로 된 피검사 영상(11b)는 마찬가지로 시프트 레지스터(12c)와 직렬 - 인/병렬 - 아우트 시프트 레지스터(13d)를 사용하여 1주사 선분 기억과 직렬 - 인 / 병렬 - 아우트의 시프트로 되어, 그 출력을 국부 영상의 중심 화소와 동기시킨다. 다음에, 시프트 레지스터(13a) ~ (13c)의 각 화소출력 g(x+i, y+j)i, j = -1, 0, +1 과 시프트 레지스터(13d)로부터 제2의 디지트 출력 신호 f(x,y)를 감산회로(16a)~(16i)로 감산하는 것에 의해서 피검사 영상(11b) 에 대하여 기준 영상(11a)를 X,Y방향으로 각가 ±1화상씩 시프트 한 영상과의 차 영상 Dn(x,y)n=1~9=g(x+i,y+j)i = -1, 0, +1 ; j = -1, 0, +1- f(x,y)이 얻어진다. 여기서 x,y는 시프트 레지스터 (13b)의 중앙 디지트에서 유도된 중앙 화소의 좌표를 나타낸다. 즉 감산회로(16a)는 차 영상 신호 D₁(x,y) = g(x-1,y-1) - f(x,y)를 얻고 , 감산회로(16b)는 차 영상 신호 D₂(x,y) = g(x,y-1) - f(x,y)를 얻고, 감산회로(16c)는 차 영상 신호 D₃(x,y) = g(x+1,y-1) - f(x,y), 감산회로(16d)는 차 영상 신호 D₄(x,y) = g(x-1,y-1) - f(x,y), 감산회로(16e)는 차 영상 신호 D₅(x,y) = g(x,y) - f(x,y) , 감산회로(16f)는 차 영상 신호 D₆(x,y) = g(x+1,y) - f(x,y), 감산회로(16g)는 차 영상 신호 D₇(x,y) = g(x-1,y+1) - f(x,y) ,감산회로(16h)는 차 영상 신호 D₈(x,y) = g(x,y+1) - f(x,y), 감산회로(16i)는 차 영상 신호 D₉(x,y) = g(x+1,y+1) - f(x,y)를 얻는다. 이와같이 9개의 감산회로(16a) ~ (16i)에 의해서 9개의 차 영상 신호 D₁(x,y) ~ D₉(x,y)가 얻어진다. 한편, 시프트 레지스터(13d)의 제2의 디지트 출력 신호 f(x,y)에서는 미리 설정한 값 α가 가산 회로(14)에 의해 가산되어 f(x,y) +α된 신호가 출력되며, 또 미리 설정된 값 3가 감산회로(15)에 의해 감산되어 f(x,y) -β된 신호가 출력된다. 감산회로(16j)는 가산회로(14)의 출력신호 f(x,y) +α와 (3×3)화소의 국부 영상의 중앙 화소의 신호 g(x,y)의 차 영상 신호 D₁₀(x,y) = g(x,y) - {f(x,y) +α}를 출력한다. 감산회로(16k)는 감산회로(15)의 출력신호 f(x,y) - β와 중앙 화소 신호 g(x,y)의 차 영상 신호 D₁₁(x,y) = g(x,y) - {f(x,y) - β}를 출력한다. 그리고, 가산회로(14)는 제2도에 점선으로 도시한 바와 같이, (3×3)화소 국부 영상의 중앙 화소로 나타낸 신호 g(x,y)에 미리 설정된 값 α를 가산하고, 감산회로(16j)는 차 영상 신호 {g(x,y) +α}- f(x,y) 를 출력하여도 좋고, 감산회로(15)는 제2도에 점선으로 도시한 바와 같이, (3×3)화소 국부 영상의 중앙 화소로 나타낸 신호 g(x,y)에 미리 설정된 값 β 를 감산하고, 감산회로(16k)는 차 영상 신호 {g(x,y) - β}- f(x,y)를 출력하여도 좋다. 또 미리 설정된 값 α,β는 서로 같아도 좃다.

감산회로(16a) ~ (16k)의 각각의 출력 D₁(x,y), D₂(x,y), ……… D₉(x,y), D₁₀(x,y), D₁₁(x,y)는 최대값 검출회로(17) 및 최소값 검출회로에 각각 입력된다. 최대값 검출회로(17)은 {Dn(x,y)}n = 1 ~ 11에 대해서 최대값 max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11 을 검출하여 최대값을 출력한다. 절대값 검출회로(19a)는 절대값 max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11이 정(Pos.)인가 부(Neg.)인가의 부호신호(20a)를 출력함과 동시에 절대값 ┃max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃의 신호(21a)를 출력한다.

최소값 검출회로(18)은 신호{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11에 대해서 최소값 min{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11을 검출하고, 검출된 최소값을 출력한다. 절대값 검출회로(19b)는 그 최소값 min{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11정인가 부인가의 부호신호(20b)를 출력함과 동시에 절대값 min{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11의 신호(21b)를 출력한다. 멀티플렉서(22)는 절대값 회로(19a)에서 ┃max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃로 된 신호(21a)와 정·부의 부호 신호(20a)가 인가되고, 절대값 회로(19b)에서 ┃min{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃로 된 신호(21b)와 정·부의 부호 신호(20b)가 인가되고 "0"으로 된 신호가 인가된다. 멀티플렉서(22)는 정·부의 부호 신호(20a),(20b), "0" 중 1개를 선택하여 출력한다. 즉, 부호 신호(20a), (20b)의 한쪽이 정이고 다른 쪽이 부인 경우 h(x,y) = 0을 출력하고, 양쪽이 다 정인 경우 h(x,y) = ┃min(x,y)}n = 1 ~ 11┃인 신호(21b)를 출력하고, 양쪽이 다 부인 경우 h(x,y) = ┃max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃로 된 신호(21a)를 출력한다. 다시말하면, 양쪽의 부호 신호가 정 또는 부인 경우, 신호 h(x,y)= min{┃{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃}이 멀티플렉서(22)에서 출력된다. 양쪽이 부호 신호가 부인 경우에는 {Dn(x,y)}n = 1 ~ 11의 전부가 부이고 max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11이 차 영상의 절대값으로서 최소값을 나타낸다.

멀티플렉서(22)의 출력으로 있는 차 영상의 최소 절대값으로 된 신호는 임계 회로(23)에 의해 소정의 임계값에 도달하지 않는 것은 소거되고 진짜 결함을 표시하는 결합 신호(24)가 출력된다.

상술한 결함 검사는 제4a도 ~ 제4f도에 도시한 경우에 대해서 설명한다. 제4a도는 실리콘 웨이퍼상에 광 노출에 의해서 형성된 레지스트 패턴이 중첩된 것을 도시하였다. 제4b도에는 제4a도에 도시한 레지스트 패턴을 촬영 장치에 의해서 촬영된 영상을 도시한다. 패턴의 스텝부에서는 난 반사되어, 스텝부에서 영상이 어두어진다. 또 레지스트 표면에서는 투과광, 난반사 광등이 있어, 레지스트 표면의 영상은 웨이퍼 표면의 영상에 비해 다소 어두워진다. 제4c도에는 제4b도에 도시한 A-A'의 주사선에 의해 얻어진 기준 패턴의 영상 신호g(x,y)와 피검사 패턴의 영상 신호 f(x,y)에 대해서 그 파형을 도시한 것이다. 여기서 이러한 영상 신호는 아날로그 신호 파형으로 도시하여 있지만, 실제는 디지탈 신호이다. ±화소 시프트 한 기준 패턴의 영상 신호 g(x-1,y), g(x+1,y)에 대해서는 화소 시프트 크기를 다소 확대시켜 도시한다. 제4c도와 제4d도를 참조하여, 감산회로}(16e)에서는 제4(c)도에서 (c-1)인 D₅(x,y) = g(x,y) - f(x,y) 신호가, 감산회로(16f)에서는 제4(c)도에서 (c-2)인 D₆(x,y)= g(x+1,y) - f(x,y) 신호가,감산회로(16d)에서는 제4(c)도에서 (c-3)인 D₄(x,y)= g(x-1,y) - f(x,y) 신호가, 감산회로(16k)에서는 제4(c)도에서 (c-4)인 D₁₀(x,y)={g(x,y)+α}-f(x,y) 또는 D₁₁(x,y)=g(x,y)-{f(x,y)+α}인 신호가, 감산회로(16k)에서는, 제4(c)도에서 (c-5)인 D₁₁(x,y)= {g(x,y)-β }- f(x,y) 또는 D₁₀(x,y)= g(x,y) -{ f(x,y) -β} 신호가 출력되며, 이러한 차 영상 출력 신호는 제4(d)도에 나타난 주사선 A-A'상에 차이가 있는 간격 신호를 갖는다. 주사선 부근에서는, 감산회로(16b), (16h)에서는 감산회로(16e)의 출력신호와 대략 동일한 신호, 감산회로(16c),(16i)에서는 감산회로(16e)의 출력신호와 대략 동일한 신호가, 감산회로(16a), (16g)에서는 감산회로(16d)의 출력신호와 대략 동일한 신호가 출력된다. 이러한 차 영상 신호의 부호에 따라서, 멀티 플렉서(22)에 접속한, 간격 b-c인 신호(21b)는 결함이 존재하는 신호h(x,y)를 출력하며, 간격 e-f인 신호 (21a)도 결함이 존재하는 신호 h(x,y)를 출력하고, 다른 간격에서는 "0" 신호인 어떠한 결함도 없는 h(x,y) = 0를 출력한다.

제4(b)도에 도시한 주사선 B-B'와 같이 기준 패턴 g(x,y)와 피검사 패턴 f(x,y)이 대략 일치한 경우에는, 제4(e)도에 도시한 (e-1)~(e-5)와 같은 차 영상 신호로 되는 것에 있어서, 제4(e)도에서 (e-4),(e-5)인 D₁₀(x,y)와 D₁₁(x,y)의 부호 신호가 각각의 간격을 통하여 정과 부신호로 되어, 신호 h(x,y)가 "0"으로 출력되어 결함이 없는 신호가 멀티플렉서(22)에서 출력된다.

상술한 바와 같이, 하나의 주사선상의 한 간격내에 기준 패턴 (g(x,y)와 피검사 패턴f(x,y)을 상대적으로 ±1 미소 화소 시프트하여도, 또 밝기를 다소 변화시킨 것에 의해 D_1~D₁₁에 정과 부의 신호가 섞여 있는 차 영상 신호의 경우는, 멀티플렉서(22)에 "0"신호가 접속하여 그 간격 내에 결함이 없는 신호 h(x,y)를 출력한다. 그러나, 한 간격내에 차 영상 신호 D_1~D₁₁이 모두 정( 또는 부)의 값을 갖는다면, 간격내에 멀티플렉서(22)에는 신호(21a) 또는 (21b)가 접속하여 결함이 존재하는 신호 h(x,y)를 출력한다. 단, 기준패턴 g(x,y)와 피검사 패턴 f(x,y)에 다소의 위치 어긋남이 생긴 경우, 차 영상 신호 D_1~D₁₁이 한 간격내에 모두 정 부호 또는 부 부호값을 갖는 경우가 있을 수 있지만, 그 차 영상 신호의 최소값 h(x,y) = min {┃{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11┃}이 대단히 작으므로 h(x,y) <임계를 만족하고, 임계회로(23)는 어떠한 결함 신호도 출력하지 않는다.

상술한 동작을 요약하면 다음과 같다.

(1) 영상 신호 f(x,y)로 나타낸 피검사 영상에 대하여 영상 신호 g(x,y)로 나타낸 기준 영상을 시프트 레지스터 (13a), (13b), (13c)에 의해 X,Y방향으로 각각 ±1 화소 씩 시프트하고, 꺼낸 영상 신호 g(x+1,y+1)i = -1, 0, +1 ; j = -1, 0, +1에 의해 나타낸 기준 영상과 영상 신호 f(x,y) 의 밝기차를 감산신호(16a)~(16i)의 수단으로 연산하여, 영상 신호{Dn(x,y)}n = 1 ~ 9로 나타낸 9개의 차 영상이 얻어진다.

(2) 기준 영상의 영상 신호 g(x,y) 에 미리 정한 값 α를 가산 및 감산한 영상 신호 값 g(x,y)±α를 갖는 영상을 가산회로(14) , 감산회로(15)로써 마련하고, 영상 신호 f(x,y)로 나타낸 피검사 영상에 대한 밝기의 차를 감산회로(16j),(16k)로 감산하여, 영상 신호 Dn(x,y)}n = 10,11 로 나타낸 2개의 차 영상이 얻어진다.

(3) 상기 (1),(2) 에서 얻어진 총 11개의 차 영상인 영상 신호 Dn(x,y)n = 1 ~ 11에 대하여 다음의 (a),(b)처리를 행하고, 출력을 h(x,y)로 한다. (a) max{Dn(x,y)}n = 1 ~ 11 × min{n(x,y}n = 1~11 < 0 일때 h(x,y) = 0 (b) 그 밖의 경우 h(x,y) = min{┃Dn(x,y)┃}n = 1 ~ 11

(4) 상기 (b)의 경우, h(x,y)를 소정의 임계값 TH로 기준하여 h(x,y)≥ TH된 부분을 결함 신호로 출력한다.

따라서, 처리과정(1)에서, 피검사 패턴 f(x,y)에 대하여 기준 패턴 g(x,y)를 X,Y방향으로 ±1 화소씩 시프트하고 피검사 패턴 f(x,y)와의 연산을 한다. 차 영상 신호의 각각에 대한 화소의 값이 정과 부 부호 반전하여 있으면 정상패턴, 모두 동일 극성의 무호를 가지면, 결함 부호로 할 수 가 있다. 이 결함후보 패턴은 상기한 처리과정(3)에서 얻어진 h(x,y)이고, 이들 처리과정(4)에서 임계로 하는 것에 의해, 진짜 결함만을 검출할 수 있다.

다음에 처리 과정(2)에 대하여 서술한다.

본 발명에서는, 미세한 결함도 검출하기 위해, 얻어진 2개의 패턴 영상을 2진화로 변형하기 전 밝기를 비교한다. 따라서, 패턴을 형성하는 물질의 두께에서 약간 불규칙적인 것에 기인하여, 비교하는 영상 사이에 밝기의 차가 생긱 경우, 2차원적인 위치 맞춤으로만은, 이 밝기의 차를 허용할 수 없어 정상인 패턴을 결함 패턴으로 오인식해 버리는 일이 없다.

따라서, 처리과정(2)에서, 기준 영상 g(x,y)에 있는 미리 정한 값을 가산 및 감산하는 것에 의해, 피검사 영상 f(x,y)와 기준 영상 g(x,y)의 사이에 밝기의 차가 있는 부분에서도 그 차 신호의 극성을 반전할 수가 있기 위해, 상기한 처리에 의해 정상인 패턴을 결함 패턴으로 오인식하지 않고, 진짜 결함만 검출하는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 기준 영상(11a)와 피검사 영상(11b)의 사이, 결함으로서 평가하지 않는 미세한 치수의 차이를 허용하고 진짜 결함만을 검출 할 수가 있다.

제3도는 제2도에 도시한 결함 검출회로(30)을 포함한 영상 처리 회로의 전체 구성을 도시한 블럭도이다. 제3도에 있어서, 광전 별화장치에 의해서 촬영된 기준 영상과 피검사 영상인 신호(31a)와 (31b)는 위치 맞춤을 행하기 위해 우선 에지 검출회로(32a),(32b)에서는 각각 입력된다. 에지 검출 회로(32a), (32b)에서는 각각 입력한 영상 신호를 2차 미분하여 패턴 에지를 강조한 후, 이 에지 영상 신호는 에지 검출 회로(32a), (32b)에 의해 2진화 되고, 2진 에지 영상 신호(41a) 및 (41b)로서 출력된다. 위치 어긋남 검출 회로(33)은 2진화된 에지 영상 신호를 사용하여, 비교할 2개의 패턴의 X와 Y방향의 위치 어긋남 양(36),(37)을 연산한다. 지연회로(34a) 및 (34b)는 2개의 패턴 사이의 위치 어긋남이 연산될때까지 신호(31a)와 (31b)를 각각 유지하고 있는 버퍼 메모리이다. 지연회로(34a) 및 (34b)의 출력신호(38a)와 (38b)을 상기 위치 어긋남 검출회로(33)의 출력 신호(36), (37)에 의한 양만큼 위치 맞춤 회로(35)에 의해서 시프트 하는 것에 의해, 2개 패턴의 위치 맞춤이 행하여 진다. 이와 같이하여 위치 맞춤이 끝난 기준 영상(11a)와 피검사 영상(11b)는 제2도에 그 구성을 도시한 결함 검출회로(30)에 입력되어 결함의 검출이 행하여 진다.

이상 상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 유사 결함을 발생하는 일이 없고 높은 신뢰성으로 검출하므로 반도체 집적회로 등의 시스템 효율을 향상하고, 제품의 신뢰성 향상, 원가 저감들에 현저한 효과가 있다.

Claims

본래 서로 동일인 2개의 패턴에 대하여 각각 대응하는 부분의 영상을 검출하고 2개의 영상 신호를 위치맞춤하며, 위치맞춤이 끝난 2개의 영상 신호내 제1의 영상 신호에 대하여 제2의 영상 신호를 2개의 상기 위치 맞춤된 영상 신호에 대하여 주사하는 X,Y방향으로 소정의 수의 화소 시프트하고 상기 제1의 영상 신호와 상기 제2의 영상 신호의 차와, 제1의 영상 신호와 하나의 주사선상의 화소에 대하여 간격내에서 시프트 된 상기 제2의 영상 신호에 대하여 각각 밝기차를 연산하여 제1의 차 영상 신호군을 마련하며, 상기 제1의 영상 신호 또는 제2의 영상 신호에 미리 설정한 값을 각각 가산 및 감산하는 것으로 합 영상 신호와 감산한 영상 신호를 마련하고, 상기 제2의 영상 신호 또는 상기 제1의 영상 신호와 각각 상기 간격내에서 상기 합 및 감산한 영상 신호에 대한 밝기의 차를 연산하여 적어도 2개의 제2의 차 영상 신호를 마련하며, 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내에 정과 부 부호로 같이 있을 때 정상으로 판정하고 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내에 모두 정이나 부 부호 어느 한쪽일때 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군의 절대값의 최소값을 연산하며, 상기 최소값이 소정의 임계값을 넘을 때 진짜 결함으로서 최소값을 검출하는 공정을 포함하는 패턴 결함 검출 방법.
본래 서로가 동일인 패턴을 촬영하고 피검사 영상인 신호와 기준영상인 신호를 얻는 여러개의 촬영 장치, 각각의 영상 촬영 장치에서 촬영된 피검사 영상 신호와 기준 영상 신호 사이의 위치 어긋남의 양을 검출하기 위한 위치 어긋남 검출수단, 상기 위치 어긋남 검출 수단에 의해서 검출된 위치 어긋남 양에 상응하게 전기적 지연회로에 의해서 상기 피검사 영상과 기준 영상 신호의 사이관계를 보정하여 상기 피검사 영상과 기준 영상 신호를 위치 맞춤한 위치 맞춤 수단, 상기 위치 맞춤수단에 의해서 위치 맞춤된 2개의 영상신호내의 제1의 영상 신호에 대하여 제2의 영상 신호를 상기 위치 맞춤된 영상 신호에 대하여 주사하는 X,Y방향으로 소정의 화소수 시프트하고 상기 제1 및 제2의 영상 신호의 끄집어 낸 영상 신호와 상기 제2의 영상 신호 사이와 동시에 꺼내진 상기 제1의 영상 신호의 꺼내어진 영상 신호와 하나의 주사선상의 화소에 대하여 간격내 상기 제2의 영상 신호의 각각 시프트하여 꺼내진 영상 신호에 대하여 밝기의 차를 연산하여 제1의 차 영상군을 마련하며, 상기 제1의 영상 신호 또는 상기 제2의 영상 신호에 미리 설정된 값을 각각 가산 및 감산하는 것으로 합 영상 신호와 감산한 영상 신호를 마련하고 상기 제2의 영상 신호 또는 상기 제1의 영상 신호와 간격내에서 상기 합 및 감산한 영상 신호의 각각에 대한 밝기의 차를 연산하여, 적어도 2개의 제2의 차 영상 신호를 마련하는 차 영상 신호 추출수단, 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군에 대하여 한 간격내 정과 부의 부호로 같이 있을 때 피검사 패턴을 정상으로 결정하고 연산하며, 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군이 한 간격내 모두 정 부호 또는 부 부호의 어느 한쪽일때 상기 제1의 차 영상 신호군과 상기 제2의 차 영상 신호군의 절대값의 최소값을 출력하는 제1의 결함 판정 수단과, 상기 제1의 결함 판정 수단에서 출력된 상기 절대값의 최소값이 소정의 임계값에 도달하지 않을 때 그것을 소거하고 상기 최소값이 상기 소정의 임계값을 넘을 때 진짜 결함으로서 상기 최소값을 검출하는 제2의 결함 판정수단을 포함하는 패턴 결함 검출장치.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 영상 꺼냄 수단은 시프트 레지스터 군과 상기 시프트 레지스터에서 출력된 화소를 꺼내기 위한 메모리로 구성하는 패턴 결함 검출 장치.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 차 영상 추출수단은 연산회로로 구성하는 패턴 결함 검출장치.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 제1의 결함 판정수단은 최대값 검출기, 최소값 검출기, 절대값 검출기와 멀티플렉서로 구성하는 패턴 결함 검출 장치.
특허청구의 범위 제2항에 있어서, 상기 제2의 결함 판정 수단은 임계회로로 구성한 패턴 결함 검출 장치.