【事件の表示】
　特許第２９５４３８１号「パターン検査方法及び装置」の請求項１ないし４、８に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第２９５４３８１号の請求項１ないし４、８に係る特許を維持する。
【理　由】
１．手続の経緯
　特許第２９５４３８１号の請求項１〜４，８に係る発明についての出願は、平成３年５月２７日に特許出願され、平成１１年７月１６日にその発明について特許の設定登録がされた。その後、その特許について異議申立人小塚浩より特許異議の申立てがなされ、取消理由通知がなされ、その指定期間内である平成１２年８月２８日に訂正請求がなされた。
２．訂正の適否についての判断
２−１．訂正の内容
　特許権者が求めている訂正の内容は、以下のａ〜ｃのとおりである。
　ａ．特許請求の範囲の請求項１の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して得られた前記パターンの画像を、」という記載を「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力されて得られた前記パターンの画像を、」と訂正する。
　ｂ．特許請求の範囲の請求項２の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して得た画像を」という記載を「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された画像を」と訂正する。
　ｃ．特許請求の範囲の請求項８の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して得た前記パターンの画像を」という記載を「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された前記パターンの画像を」と訂正する。
２−２．訂正の目的の適否、新規事項の有無、及び特許請求の範囲の拡張・変更の存否
　訂正事項ａ〜ｃは、特許請求の範囲の減縮を目的とした明細書の訂正に該当するもので、いずれも新規事項の追加に該当せず、実質上特許請求の範囲を拡張し、又は変更するものではない。
２−３．むすび
　したがって、上記訂正は、特許法等の一部を改正する法律（平成６年法律第１１６号）附則第６条第１項の規定によりなお従前の例によるとされる、特許法第１２０条の４第３項において準用する平成６年法律第１１６号による改正前の特許法第１２６条第１項ただし書、第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
３．特許異議の申立てについての判断
３−１．申立ての理由の概要
　申立人は、本件の請求項１〜４，８に係る発明は、甲第１〜３号証に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものであり、特許法第２９条第２項の規定により特許を受けることができないものであるから、取り消すべき旨主張している。
３−２．本件発明
　本件の請求項１〜４、８に係る発明は、後述する明らかな誤記を除けば、訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１〜４、８に記載された次のとおりのものと認める。
　請求項１
　試料台の載置面上に載置された本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を、複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して得た前記パターンの画像を記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する方法であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサと前記被検査物とを前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に相対的に移動させながら、前記１次元イメージセンサの長手方向と直交する方向において前記試料台の載置面に対して傾いて設置された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力されて得られた前記パターンの画像を、前記比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン検査方法。
　請求項２
　試料台の載置面上に載置された本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を、複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に走査し撮像して前記パターンの欠陥を検出する方法であって、試料を照明し、該照明された試料の像を検出光学系を介して該検出光学系の光軸に対して受光面が前記走査する方向に傾いて設置された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された画像を記憶手段に記憶されている比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン検査方法。
　請求項３
　前記試料は、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに対して前記１次元イメージセンサの長手方向に対して直角方向に移動し、該移動する方向に前記試料との間隔が漸次変化するように設置された受光面を有する前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記相対的な移動と同期して撮像することを特徴とする請求項２記載のパターン検査方法。
　請求項４
　前記試料台は、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに対して、前記１次元イメージセンサの長手方向に対してほぼ直角な方向に連続的に移動し、該連続的に移動する方向に前記試料台との間隔が漸次変化するように設置された受光面を有する前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記連続的な移動と同期して撮像することを特徴とする請求項２記載のパターン検査方法。
　請求項８
　試料を載置して平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、該試料台手段の載置面上に載置された被検査物の像を得る検出光学系手段と、該検出光学系手段で得られた像を撮像する複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有してセンサ面が前記検出光学系の光軸に対して前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に傾いて設置されている時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段と、比較画像を記憶する記憶手段と、前記試料台手段の載置面の前記１次元イメージセンサの長手方向と直交する方向への移動量に応じて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段の撮像のタイミングを制御する制御手段と、該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段で前記試料を撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された前記パターンの画像を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えたことを特徴とするパターン検査装置。
　なお、訂正明細書の請求項８の「該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して」という記載は、「該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段で前記試料を撮像して」の明らかな誤記と認められるので、請求項８に係る発明を上記のように認定した。
３−３．引用刊行物
　取消理由で引用した刊行物は次のとおりのものである。
刊行物１：特開昭６１−１６９７０５号公報（甲第１号証）
刊行物２：特開昭６１−　６５４４４号公報（甲第２号証）
刊行物３：特開昭５９−１９２９４３号公報（甲第３号証）
　刊行物１には、固体撮像装置を用いたウエハパターンの外観欠陥検査に関する発明が記載されており、具体的な構成について以下のような記載がある。
　「本実施例において、この外観欠陥検査装置は被写体としてのウエハ１を保持するＸＹテーブル２を備えており、ＸＹテーブル２はウエハ１をＸＹ方向に移動させ得るように構成されている。ＸＹテーブル２の真上には対物レンズ３が配設されており、対物レンズ３の真上には撮像装置４が光軸を合わせられて配設されている。
　撮像装置４はＣＣＤ等のような一次元ホトセンサ（以下、センサという。）５が複数本、両端を揃えられて互いに平行に並べられて二次元的に構成されている。」（第２頁、右上欄６〜１６行）
　「撮像装置４はセンサ５の長手方向がＸＹテーブル２のＹ方向と平行になるように、かつ、センサ５の直角方向がＸＹテーブル２のＸ方向に対して若干傾斜するように配設されている。したがって、撮像装置４は対物レンズ３の光軸に対して傾斜されていることになる。」（第２頁、右上欄１６行〜左下欄１行）
　「ウエハ１がＸＹテーブル２上にアライメントされて保持されると、ウエハ１は適当な照明装置（図示せず）により照明される。」（第２頁、左下欄末行〜右下欄２行）
　「今、ウエハ１がＸＹテーブル２により第３図において右方向に移動されている場合、最上段のパターン１１は最上段のセンサ５ｔに最初に撮影され、移動に伴って中央のセンサ５ｃ、最下段のセンサ５ｂに順次撮影されて行く。
　この撮影により、各センサ５から画像信号がそれぞれ出力される。最上段のセンサ５ｔから出力された画像信号は変換器７においてデジタル信号化され、マルチプレクサ８を通じて第１メモリ９に入力される。第１メモリ９はこの信号を一時的に記憶することによって、ウエハ１のＸ方向の移動速度に対応する時間だけ遅延させて第１加算器１０における一方の入力端子に送信する。
　最上段のセンサ５ｔに隣接する２段目のセンサ５は、最上段のセンサが撮影した同一箇所についてはウエハ１のＸ方向の移動速度に対応した時間だけ遅れて撮影することになる。この２段目のセンサ５による同一箇所についての画像信号は、これに接続されている変換器７においてデジタル化され、マルチプレクサ８を通じて前記第１加算器１０の他方の入力端子に入力される。
　第１加算器１０は前記第１メモリ９で遅延された最上段のセンサ５ｔによる画像信号と、２段目のセンサ５による現在の画像信号とを加算し、その和信号を第２メモリ９に送信する。」（第３頁、右上欄１１行〜左下欄１５行）
　刊行物２，３には、パターンが規則的に配置されて本来同一形状となるものをパターンの欠陥検査の対象とすること及び、撮像された画像を予め用意された比較画像と比較してパターンの欠陥を検査することが記載されている。
３−４．比較判断
　本件の請求項１に係る発明（以下、「本件発明１」という。）は、「時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力されて得られた前記パターンの画像を、前記比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査する」という構成を有するものであるが、刊行物１〜３のいずれにもこの構成について記載されていない。すなわち、刊行物１には、一次元ホトセンサ５が複数本平行に並べられて二次元的に構成された撮像装置４（本件発明１の時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに相当するもの）がＸＹテーブル２のＸ方向に対して若干傾斜するように配設される、ことが記載されているものの、撮像装置４から並列に出力することについての記載はない。刊行物２，３には、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像することや出力を並列にすることについての記載はない。そして、刊行物１〜３の記載を総合しても本件発明１の前記構成を得ることが当業者にとって容易であるとはいえない。したがって、本件発明１は、刊行物１〜３に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　本件の請求項２に係る発明（以下、「本件発明２」という。）は、「時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された画像を記憶手段に記憶されている比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査する」という構成を有するものであるが、刊行物１〜３のいずれにもこの構成について記載されていない。すなわち、刊行物１には、一次元ホトセンサ５が複数本平行に並べられて二次元的に構成された撮像装置４（本件発明２の時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに相当するもの）が対物レンズ３の光軸に対して傾斜されている、ことが記載されているものの、撮像装置４から並列に出力することについての記載はない。刊行物２，３には、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像することや出力を並列にすることについての記載はない。そして、刊行物１〜３の記載を総合しても本件発明２の前記構成を得ることが当業者にとって容易であるとはいえない。したがって、本件発明２は、刊行物１〜３に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　本件の請求項３，４に係る発明は、本件発明２の構成をすべて含むものであるから、本件発明２に対する判断と同様の判断により、いずれも、刊行物１〜３に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
　本件の請求項８に係る発明（以下、「本件発明８」という。）は、「時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された前記パターンの画像を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する欠陥検出手段」という構成を有するものであるが、刊行物１〜３のいずれにもこの構成について記載されていない。すなわち、刊行物１には、一次元ホトセンサ５が複数本平行に並べられて二次元的に構成された撮像装置４（本件発明８の時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段に相当するもの）が対物レンズ３の光軸に対して傾斜されている、ことが記載されているものの、撮像装置４から並列に出力することについての記載はない。刊行物２，３には、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像することや出力を並列にすることについての記載はない。そして、刊行物１〜３の記載を総合しても本件発明８の前記構成を得ることが当業者にとって容易であるとはいえない。したがって、本件発明８は、刊行物１〜３に記載された発明に基いて当業者が容易に発明をすることができたものではない。
４．むすび
　以上のとおりであるから、特許異議の申立ての理由によっては本件の請求項１〜４，８に係る発明についての特許を取り消すことはできない。
　また、他に本件の請求項１〜４，８に係る発明についての特許を取り消すべき理由を発見しない。
　したがって、本件の請求項１〜４，８に係る発明についての特許は拒絶の査定をしなければならない特許出願に対してされたものではない。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１３年１２月２０日（２００１．１２．２０）
【訂正の要旨】
　訂正の要旨
　１．請求項１の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して得られた前記パターンの画像を、」という記載を
「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力されて得られた前記パターンの画像を、」と訂正する。
　２．請求項２の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して得た画像を」という記載を
「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された画像を」と訂正する。
　３．請求項８の「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して得た前記パターンの画像を」という記載を
「前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力された前記パターンの画像を」と訂正する。
（５４）【発明の名称】
パターン検査方法及び装置
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】
　試料台の載置面上に載置された本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を、複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して得た前記パターンの画像を記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する方法であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサと前記被検査物とを前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に相対的に移動させながら、前記１次元イメージセンサの長手方向と直交する方向において前記試料台の載置面に対して傾いて設置された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して撮像して
前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力されて
　【請求項２】
　試料台の載置面上に載置された本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を、複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に走査し撮像して前記パターンの欠陥を検出する方法であって、試料を照明し、該照明された試料の像を検出光学系を介して該検出光学系の光軸に対して受光面が前記走査する方向に傾いて設置された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して
前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力され
　【請求項３】
　前記試料は、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに対して前記１次元イメージセンサの長手方向に対して直角方向に移動し、該移動する方向に前記試料との間隔が漸次変化するように設置された受光面を有する前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記相対的な移動と同期して撮像することを特徴とする請求項２記載のパターン検査方法。
　【請求項４】
　前記試料台は、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサに対して、前記１次元イメージセンサの長手方向に対してほぼ直角な方向に連続的に移動し、該連続的に移動する方向に前記試料台との間隔が漸次変化するように設置された受光面を有する前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで前記連続的な移動と同期して撮像することを特徴とする請求項２記載のパターン検査方法。
　【請求項５】
　本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を複数の１次元イメージセンサが２次元的に配列された固体撮像素子で撮像して検査する方法であって、前記被検査物を前記固体撮像素子に対して前記１次元イメージセンサの並びとほぼ直角な方向に相対的に連続的に移動させ、該相対的な連続移動と同期させて前記被検査物の同一個所の像を前記２次元的に配列した複数の１次元イメージセンサで順次検出し、該順次検出して得た画像信号を前記固体撮像素子から前記相対的な連続移動と同期させて並列に出力し、該並列に出力した画像信号を記憶手段に記憶されている比較画像と並列に比較して処理することにより前記パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン検査方法。
　【請求項６】
　前記固体撮像素子が、時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサであることを特徴とする請求項５記載のパターン検査方法。
　【請求項７】
　本来同一形状となるべきパターンが複数規則的に配置された被検査物を、複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサで撮像し、該撮像して得た前記パターンの画像を記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する方法であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサと前記被検査物とを前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に相対的に移動させながら前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサにより前記移動と同期して前記被検査物を撮像し、該撮像して得た複数の画像信号を前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力し、該並列に出力された複数の画像信号を、前記比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン検査方法。
　【請求項８】
　試料を載置して平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、該試料台手段の載置面上に載置された被検査物の像を得る検出光学系手段と、該検出光学系手段で得られた像を撮像する複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有してセンサ面が前記検出光学系の光軸に対して前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向に傾いて設置されている時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段と、比較画像を記憶する記憶手段と、前記試料台手段の載置面の前記１次元イメージセンサの長手方向と直交する方向への移動量に応じて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段の撮像のタイミングを制御する制御手段と、該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して
前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサから並列に出力され
　【請求項９】
　試料を載置して平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、該試料台手段の載置面上に載置された被検査物の像を得る検出光学系手段と、該検出光学系手段で得られた像を撮像する複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段と、比較画像を記憶する記憶手段と、前記試料台手段の載置面の前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向への移動に応じて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段の撮像のタイミングを制御する制御手段と、該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して得た前記パターンの画像を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較して前記パターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えた欠陥検出装置であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段が前記試料を撮像して得た前記パターンの画像信号を並列に出力し、前記欠陥検出手段が前記並列に出力した画像信号を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較することにより前記パターンの欠陥を検査することを特徴とするパターン検査装置。
　【請求項１０】
　試料を載置して平面内で移動可能な載置面を備えた試料台手段と、該試料台手段の載置面上に載置された被検査物の像を得る検出光学系手段と、該検出光学系手段で得られた像を撮像する複数の１次元イメージセンサを２次元的に配列した構造を有する時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段と、比較画像を記憶する記憶手段と、前記試料台手段の載置面の前記１次元イメージセンサの長手方向にほぼ直角な方向への移動量に応じて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段の撮像のタイミングを制御する制御手段と、該制御手段で制御された前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段て前記試料を撮像して得た前記パターンの画像を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較してパターンの欠陥を検出する欠陥検出手段とを備えた欠陥検出装置であって、前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段から出力した画像信号を前記記憶手段に記憶されている比較画像と比較して両画像間の不一致量を検出する不一致検出手段と、該不一致検出手段で検出した不一致量に基づいて前記時間遅延積分型ＣＣＤイメージセンサ手段から出力した画像信号の遅延時間を制御する遅延時間制御手段とを更に備えたことを特徴とするパターン検査装置。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】本発明は被検査パターンの欠陥を検出する外観検査装置に係り、特に半導体ウェハや液晶ディスプレイなどのパターンの外観検査に好適なパターン検出方法及び装置に関する。
　【０００２】
　【従来の技術】従来、この種の検査装置は特開昭５９−１９２９４３号に記載のように、被検査パターンを等速度で移動させつつ、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、検出した画像信号と一定の時間遅らせた画像信号との位置ずれを定めた時間ごとに補正してこれらを比較することにより、不一致を欠陥として認識するものであった。ラインセンサとしては、１次元のＣＣＤラインセンサや最近では時間遅延積分型（Ｔｉｍｅ　Ｄｅｌａｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ＣＣＤイメージセンサ（以下、ＴＤＩイメージセンサという）が使われており、比較的高い倍率の対物レンズを介して対象パターンの像を検出している。なお、ＴＤＩイメージセンサは、複数の１次元イメージセンサを２次元に配列した構造を有し、各１次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像した隣接する１次元イメージセンサの出力と加算していくことにより、検出光量の増加を図ったものである。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】しかし、このような構成では、対象とする多層パターンの各層が重なりあい、高段差や凹凸を有する結果、高倍の対物レンズでは焦点深度が不足し、イメージセンサに結像する狭い範囲のパターンしか像として検出されず、ほかの大部分はぼけてしまうという課題があった。従って、従来法では焦点が合った１部のパターンしか正確に検査されず、焦点が合わないほかの大部分のパターンは欠陥の検出感度が低く、信頼性の高い検査を実現することはできないという課題を有していた。
　【０００４】本発明の目的は、１層或いは多層パターンを対象に信頼性の高い検査を行うため、高段差のパターンでも正確に焦点の合った高精度な画像検出、及び高感度な比較を実現する外観検査方法及び装置を提供することにある。
　【０００５】また、本発明の他の目的は、極めて高速の外観検査方法及び装置を提供することにある。
　【０００６】
　【課題を解決するための手段】このため、本発明では次のような考えを実現することで上記目的を達成した。
　【０００７】▲１▼複数の１次元イメージセンサを２次元に配列した構造を有し、各１次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像した隣接する１次元イメージセンサの出力と加算していく機能を有するＴＤＩイメージセンサと称されるイメージセンサを使用し、これを斜めに傾けて配置する。
　【０００８】▲２▼傾ける向きは、ＴＤＩイメージセンサの中心を支点にして内部の複数１次元イメージセンサの長手方向と直交する方向とする。
　【０００９】▲３▼傾ける量は対象の凹凸に対応する量とする。
　【００１０】▲４▼対象或いはＴＤＩイメージセンサを移動し、その位置に同期してＴＤＩイメージセンサを駆動する。
　【００１１】▲５▼上記▲１▼〜▲４▼により対象の画像を検出し、これをすでに検出したパターン或いは基準パターンと並列に位置ずれ補正を行って比較する。
　【００１２】
　【作用】上記した手段▲１▼〜▲３▼によれば、ＴＤＩイメージセンサ内部の各１次元イメージセンサは光軸に垂直な方向で少しづつ異なる位置（Ｚ位置）に結像する。さらに手段▲４▼により、各１次元イメージセンサは光軸に平行な方向で同一位置（Ｘ位置）をずれることなく検出することができる。このため、対象に高段差や凹凸があってもいずれかの１次元イメージセンサ面に対象が結像し、その結果鮮明な、大きな振幅の信号出力が得られる。欠陥の有無は、いずれかの１次元イメージセンサ出力の値に反映される。ＴＤＩイメージセンサのもつ信号の加算機能によって、この鮮明な大振幅の信号と他のぼけた小振幅の信号が加算される。上記した手段▲５▼によりこれらの加算信号が比較されるが、欠陥を捕らえたいずれかの１次元イメージセンサ出力信号はぼけることなく振幅が大きく、正常部との違いが大きいため、加算された信号を比較すれば欠陥の存在を検出することが可能である。実際には、各１次元イメージセンサは移動方向と直行する方向で、像の結像に起因して若干の倍率誤差（Ｙ位置）が生じるが、これも手段▲５▼により相殺されるので問題にならない。また、並列に位置ずれ補正を行い比較することにより高速に検査できる。これらの結果として、各層が重なって凹凸のできた多層パターンでも、各層に焦点の合った高精度なパターン検出と高い感度の比較が短時間でできる。従って、従来にくらべ飛躍的に欠陥検出性能を向上させることができる。
　【００１３】
　【実施例】以下本発明の実施例を図１から図４を用いて説明する。図１は本発明の１実施例を示すパターン検査装置である。同図において、５は時間遅延積分型（ＴｉｍｅＤｅｌａｙ　Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）ＣＣＤイメージセンサであり、このＴＤＩイメージセンサは複数の１次元イメージセンサを２次元に配列した構造を有し、各１次元イメージセンサの出力を定めた時間遅延しては対象の同一位置を撮像した隣接する１次元イメージセンサの出力と加算していくことにより、検出光量の増加を図ったものである。この種のイメージセンサの概念は本発明等が実用新案（実開昭６１−２６３７３号）において記載したものと同一である。この種のＴＤＩイメージセンサとしてカナダ国のダルサ社製のものや米国レチコン社のものがある。このＴＤＩイメージセンサ５を、同図に示すように光軸に垂直な面に対しθだけ傾けて配置する。傾ける向きは、ＴＤＩイメージセンサの中心を支点にして内部の複数１次元イメージセンサの長手方向（Ｙ方向）と直交する方向とする。傾ける量は対象の凹凸に対応する量とする。例えばＬＳＩウェハの多層パターンでは１〜３μｍ程度の凹凸があるので使用する対物レンズ４の倍率Ｍの２乗をかけた量、即ち４０倍の対物レンズでは１６００倍をかけた量である１．６〜４．８ｍｍだけＴＤＩイメージセンサを傾ける。勿論この量は使用する自動焦点機構（図示せず）の性能にも依存し、これをカバーする範囲だけ勾配を設けるのがよい。即ち、対象によって焦点合わせ精度が良くない場合、傾き量θも若干大きくする。このように傾けて配置したＴＤＩイメージセンサのたとえば内部の１次元イメージセンサの走査をＹ方向の走査に一致させ、これにより、被検査パターンであるＬＳＩウェハ１を対物レンズ４を介して１次元に検出可能にするとともに、ＸＹテーブル６によりＬＳＩウェハ１を上記ＴＤＩイメージセンサ５の主走査と直交する方向、即ちＸ方向に移動させることによって被検査パターンを２次元の画像として検出可能にしている。なお、ＬＳＩウェハ１は照明用ランプ３により照明されている。ＸＹテーブル６にはリニアスケール８が搭載されており、ウェハの実際の位置を正確に検出できる。タイミング発生回路９によりリニアスケール８の出力信号から画素を示すスタートタイミング信号を発生し、ＴＤＩイメージセンサ５はこのスタートタイミング信号により一定距離移動するたびに駆動される。例えば、画素寸法が０．１５μｍである場合、ウェハがＸ方向に０．１５μｍだけ移動するたびにスタートタイミング信号を発生させ、イメージセンサを駆動する。
　【００１４】上記した構成にすれば、図２に位置関係を示すようにＴＤＩイメージセンサ内部の各１次元イメージセンサ５−１〜５−ｍは光軸に垂直な方向で少しづつ異なる位置（Ｚ位置）に結像する。１次元イメージセンサ５−ｋは時刻ＴｉでＡ層上面に結像している。ＬＳＩウェハ１がＸ方向に移動すると、時刻Ｔｊで隣接する１次元イメージセンサに上記Ａ層上面の同一位置が結像する。このように各１次元イメージセンサに対象の同一位置（Ｘ位置）がずれることなく検出される。このため、対象に高段差や凹凸があってもいずれかの１次元イメージセンサ面に対象が結像する。その結果、鮮明な大きな振幅の信号出力が得られ、欠陥の有無はいずれかの１次元イメージセンサ出力の値に反映される。ＴＤＩイメージセンサのもつ信号の加算機能によって、これらすべての結像面の信号が加算される。図３（ａ）に示すように対象が３層のパターンの場合、最も下層にパターン欠陥があった場合、従来は例えば中間層のみに焦点が合っており、図３（ｂ）のように中間層のパターンのみが検出信号波形のコントラストがおおきかったが、本発明では３層すべてが同等のコントラストを示す。従って、下層に欠陥がある場合、従来は図３（ｂ）のようにコントラストが小さく正常部との違いが明確でなかったが、本発明では図３（ｃ）のように正常部との違いを明確にすることができる。
　【００１５】図１において、上記ＴＤＩイメージセンサ５は例えば８個の複数画像信号を並列に出力する。これらの複数の出力信号は遅延メモリ７によりウェハ１を１チップ分移動する時間だけ遅らせる。これにより、ＴＤＩイメージセンサ５の出力信号と遅延メモリ７の出力信号は、隣接するチップ２ａと２ｂの画像信号に相当する。これらの複数の出力信号を、並列に各Ｃｈａｎｎｅｌごとに比較し、欠陥を高速に検出する。次に、１ｃｈａｎｎｅｌ分の処理内容を説明する。画像信号をエッジ検出回路１１ａ、１１ｂに入力し被検査パターンのパターンエッジを検出する。エッジ検出回路１１ａ、１１ｂは、例えば暗いパターンエッジを検出する微分オペレータが搭載される。そして、２値化回路１２ａ、１２ｂで上記検出されたパターンエッジが２値化される。次に、２２は不一致検出回路であり、図４に示す如き構成をしている。即ち、不一致検出回路２２は、一方の２値化回路１２ａの出力から画像信号をＴＤＩイメージセンサの１走査分遅延させるシフトレジスタ２６ａ〜２６ｆ及びシリアルイン・パラレルアウトのシフトレジスタ２７ａ〜２７ｇにより７×７画素（範囲は任意）の２次元局部画像を切り出す。また他方の２値化回路１２ｂの出力は、上記と同様のシフトレジスタ２８ａ〜２８ｃ、及び２９により遅延させ、その出力を上記２次元局部画像の中心位置と同期させている。ついで、上記シフトレジスタ２９の出力と、上記局部画像の各ビット出力をＥＸＯＲ回路３０ａ〜３０ｎで排他的論理和をとって不一致画素を検出し、カウンタ３１ａ〜３０ｎでこの不一致画素の個数を計算する。またこのカウンタ３１ａ〜３１ｎは上記ＴＤＩイメージセンサ５のＮ走査毎にゼロクリアして、その直前に値を読み出して上記ＴＤＩイメージセンサ５の画素数Ｍと走査数Ｎとの相乗積のエリアＭ×Ｎ内での不一致画素がわかるようにしている。上記局部画像の各ビット出力は上記シフトレジスタ２９の出力に対してＸ、Ｙ方向に±３画素の範囲で、１画素毎にシフトされたものであるから、上記カウンタ３１ａ〜３１ｎではＸ、Ｙ方向に±３画素入力パターンをシフトしたときの、各シフト量における不一致画素数がカウントされる。従って、最小値や極小値など不一致画素数が特徴的な値をもつカウンタがどれかを調べれば、画像の不一致が小さい最適な位置合せが可能になる。勿論、不一致画素数が定めた値より小さいカウンタを求め、満たすものを最適な位置としてもよい。
　【００１６】上記のようにしてカウンタ３１ａ〜３１ｎがＸ、Ｙ方向に±３画素入力パターンをシフトしたときの各シフト量における不一致画素数をカウントしたとき、最小値検出回路３２がカウントした値を読み出し、最小値や極小値をもつカウンタを選択して、上記ＴＤＩイメージセンサ５がＹ方向に走査するシフト量３４ａ、３４ｂと、これと直角なＸ方向に走査するシフト量３３ａ、３３ｂとを出力する。
　【００１７】２３ａ、２３ｂは遅延回路であり、上記ＴＤＩイメージセンサ５の内部１次元イメージセンサの画素数Ｍと位置合せに要する上記ＴＤＩイメージセンサ５の走査回数Ｎとの相乗積に相当するエリアＭ×Ｎ内の上記レジスタにより構成され、上記２値化回路１２ａ、１２ｂよりの出力を遅延させるようにしている。
　【００１８】２４は位置合せ回路であり、図５に示すように、上記最小値検出回路３２から上記ＴＤＩイメージセンサ５のＸ方向に走査するときのシフト量３３ａ、３３ｂが選択回路３５に入力されたとき、該選択回路３５が上記一方の遅延回路２３ａ及び上記ＴＤＩイメージセンサ５の一走査分だけ遅延させるシフトレジスタ３６ａ〜３６ｆの出力から、最適なシフト位置を選択してレジスタ３７ａ、３７ｂに入力される。選択回路３８ａ、３８ｂ、が上記最小検出回路３２からの上記ＴＤＩイメージセンサ５のＹ方向に走査するときのシフト量３４ａ、３４ｂにより、上記ＴＤＩイメージセンサ５のＹ方向の最適なシフト位置を選択する。従って、上記選択回路３８ａ、３８ｂの出力には、不一致量が最小或いは極小になるシフト位置に対する局部画像が抽出される。上記他方の遅延回路２３ｂの出力からも、上記シフトレジスタ３９ａ〜３９ｃ及び４０の出力を用いて、上記シフトレジスタ２９（図４参照）の出力と同一量だけ遅延させた位置に画像を同期抽出する。この状態では上記選択回路３８ａ、３８ｂから出力される局部画像は、上記シフトレジスタ４０から出力される局部画像に対し、位置ズレのない最適なシフト位置になっている。
　【００１９】このようにして最適なシフト位置が決定されると、欠陥判定回路２５が共通に表れる不一致を欠陥とする。図６は上記欠陥判定回路２５を示す。同図は２点のシフト位置の場合を示すが、上記選択回路３８ａの出力と上記シフトレジスタ４０の出力との不一致をＥＸＯＲ回路が検出し、同時に、上記選択回路３８ｂの出力シフトレジスタ４０の出力との不一致をＥＸＯＲ回路４３が検出し、上記ＥＸＯＲ回路４２の出力の論理積をＡＮＤ回路４４によりとる。そして判定器４５が上記ＡＮＤ回路４４の出力信号をサイズにより欠陥かどうかを判定して出力する。
　【００２０】このように、エッジ検出回路１１、２値化回路１２、不一致検出回路２２、遅延回路２３、位置合せ回路２４、欠陥判定回路２５等により、各チャンネル（Ｃｈａｎｎｅｌ）毎に欠陥を検出することが可能である。この実施例では各チャンネル毎に完全に独立に処理したが、共通化ができる。位置合せを共通化した検査装置の例を図７に示す。図７に示したパターン検査装置において、チャンネル２から８は各チャンネルごとに不一致画素数検出回路４８において図９に示すようにカウンタ３１により各チャンネル毎の不一致画素数を算出し、チャンネル１の不一致検出回路４７において、図８に示すようにこれらを加算器４６により合計し、この加算器４６の出力を最小値検出回路で処理する。このようにすれば、より広い範囲の画像を取り扱えるため位置ずれ補正の精度が向上する。これはパターン密度の小さい場所を検査するためには特に有効である。また、チャンネル１、２、７、８は上記のような構成にし、それ以外は遅延回路２３、位置合せ回路２４、欠陥判定回路２５のみとして不一致検出を省略してもよい。
　【００２１】上記実施例では、２値化回路１２を用いて２値化した画像を使用した欠陥検出について説明したが、図１、図７においては２値化回路１２をｔｈｒｕにし濃淡画像そのものを用いて欠陥検出してもよい。（図１、７では点線のように結線される。この場合、２値化回路１２の出力は不一致検出回路２２にのみ結線される。）この場合、濃淡の違いが大きい領域を欠陥とすることになる。このような構成にすれば、正常部と異なる欠陥の信号をより精度良く検出できる。また、実際には、各１次元イメージセンサは移動方向と直行する方向で、像の結像に起因して若干の倍率誤差（Ｙ位置）が生じるが、これも比較により相殺されるので問題にならない。このように、ＴＤＩイメージセンサは検出光量を増加することを目的とするものであるが、焦点深度を増加させることに極めて有効であり、その結果として、各層が重なって凹凸のできた多層パターンでも、各層に焦点の合った高精度なパターン検出と高い感度の比較ができる。特に、微細な欠陥がどの層にあってもこれを検出できる。従って、従来にくらべ飛躍的に欠陥検出性能を向上させることができる。
　【００２２】以上実施例を用いて詳細を述べたが、個々の構成要素は既存の技術で実現可能である。また、一つのＴＤＩイメージセンサを用いて検査する方式について述べたが、２つのＴＤＩイメージセンサを用いて同時に検出した画像を比較検査する方式にも適用できる。
　【００２３】また、本発明等がすでに提案した方式、すなわち特開昭６１−６５４４４に記載したように、検出した画像から手本パターンを作成し、そのパターンを被検査チップの回路パターンと比較して欠陥を検出してもよい。また、設計データを用いて比較する方式の場合は、各層のＺ方向の位置関係により生じるぼけの違いを特別に考慮する必要がなく、各層の上下関係だけを考慮し、これらが同じ平面上にあるとして一様なかつ簡単な処理で正確な比較ができる。
　【００２４】
　【発明の効果】以上述べたように、各層が重なって凹凸のできた多層パターンでも、焦点が合った高精度なパターン検出と高感度の比較ができ、従来にくらべ飛躍的に欠陥検出性能を向上した外観検査方法及び装置を提供することが可能になる。特に、微細な欠陥がどの層にあってもこれを検出できる。また、高速の外観検査が実現できる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】本発明の実施例を示すパターン検査装置を示す図である。
　【図２】ＴＤＩイメージセンサによる結像関係を示す図である。
　【図３】検出信号波形の例を示す図である。
　【図４】不一致検出回路を示す図である。
　【図５】位置合せ回路を示す図である。
　【図６】欠陥判定回路を示す図である。
　【図７】他の実施例を示すパターン検査装置を示す図である。
　【図８】不一致検出回路を示す図である。
　【図９】不一致画素数検出回路を示す図である。
　【符号の説明】
１…ウェハ
２…チップ
３…照明光
４…対物レンズ
５…ＴＤＩイメージセンサ
６…ステージ
７…遅延メモリ
８…リニアスケール
９…タイミング発生回路
１１…エッジ検出回路
１２…２値化回路
２２…不一致検出回路
２３…遅延回路
２４…位置合せ回路
２５…欠陥判定回路
２６〜２９…シフトレジスタ
３０…ＥＸＯＲ回路
３１…カウンタ
３２…最小値検出回路
３６、３７、３９、４０…シフトレジスタ
４５…判定器
４６…加算器
４７…不一致検出回路
４８…不一致検出画素数検出回路