JP2004145466A - 位置ずれ検出方法及び位置ずれ検出装置並びに画像処理方法及び画像処理装置とそれを用いた検査装置 - Google Patents
位置ずれ検出方法及び位置ずれ検出装置並びに画像処理方法及び画像処理装置とそれを用いた検査装置 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】本発明にかかる位置ずれ検出方法は第1の画像データと第2の画像データとの間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出方法である。画像データから得られた1次元データをフーリエ変換する(ステップS6)。その結果に基づき、少なくとも1つ以上の周波数を抽出し(ステップS7)、その周波数における位相を算出する(ステップS8)。さらに算出された位相と第2の画像データの周波数における位相との差に基づき、画像間の位置ずれ量を求める(ステップ9)
【選択図】 図3
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像間の位置ずれを検出する位置ずれ検出方法及び位置ずれ検出装置に関し、特には詳しくは画像間の位置ずれ量の補正を短時間で正確に行う画像処理方法及び画像処理装置並びにそれを用いた検査装置及び検査方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の半導体装置、液晶表示装置、フォトマスク又はレチクルのパターン形状の欠陥検査装置にはCCDセンサが用いられ、その画像により欠陥の有無を検出する。このような欠陥検査装置には隣接する同一パターン形状を比較するダイツーダイ方式(Die−to−Die)と、CADデータにより参照画像を生成してそれと比較するダイツーデータベース方式(Die−to−Database)とがある。(例えば、特許文献1参照)
【0003】
ダイツーダイ方式では2つの同一形状のダイパターンを異なるCCDセンサで検出していた。あるいは、1つのCCDセンサで1度ダイパターンを検出した後に、基板又はCCDセンサを移動させて同じダイパターンを検出していた。その2つのデジタル画像を比較処理することにより欠陥の有無を判別する。2つのデジタル画像において比較処理する場合、両者間で各画素値の引き算をすればよい。つまり、異なる値を持つ画素においては、0以外の値になり、この場所に欠陥が生じていることになる。このようにして、同一の内容をもつ2つの画像間のわずかな違い(すなわちパターン形状の欠陥)を見つけ出すことが出来る。また、画像データに微分処理を施した後、2次元FFT処理し、識別対象物の識別を行うものもある。(例えば、特許文献2)この方法では、識別対象物をCCDカメラにより撮像し、その画像データに対して微分処理を行う。そして、2次元的FFT処理を行い、スペクトルのピーク値即ちFFT処理によって表れた周波数の係数の最大値(又は極値)により、画像の識別を行っている。
【0004】
しかし、これらの方法による欠陥検出は画像間にずれが無いことが前提となる。もし画像間にわずかでもずれがあれば、たとえ全く同じ画像を引き算してもずれた分が擬似欠陥として誤って検出されてしまう。従って、この方法で欠陥検査を行う検査装置は、ずれの原因を極力抑えて検査を行わなければならない。よって、CCDセンサを異なるパターンの同じ位置に精度良く合わせる必要がある。
【0005】
このダイツーダイ方式の欠陥検査装置の構成について図8を用いて説明する。1はCCDリニアイメージセンサ、2は基板、3は画像処理装置である。被検査対象の基板2には種々のパターンが形成されており、この基板2に対向して2つのCCDリニアイメージセンサ1が設けられている。この2つのCCDリニアイメージセンサ1により1次元の画像が検出される。そして基板2を矢印の方向に一定速度で移動させることにより、同じダイパターンの画像の2次元データを検出する。これらの2つの画像が画像処理装置3に取り込まれる。そして画像間の2次元データの差を求め、その差異により欠陥の有無を判別していた。なお、実際の欠陥検査装置には基板2を照らすための光源や基板からの光をCCDリニアイメージセンサ1に導くためのレンズ、ミラー等の光学系が設けられている場合もある。
【0006】
基板全面の欠陥検査を行うために、基板2又はCCDリニアイメージセンサ1のいずれか一方あるいは両方を移動させる。この基板全面の欠陥検査を行うための構成の一例を以下に説明する。基板2を図8の矢印の方向に連続的に移動させて一定の時間間隔でCCDリニアイメージセンサ1により画像の2次元データを取り込む。その連続移動したラインの測定が終了したら、矢印に対して鉛直に基板に対して平行にCCDリニアイメージセンサ1を移動させる。移動が終了したら再度基板2を矢印の方向に連続的に移動させる。この動作を繰り返すことにより基板全面の欠陥検査を行う。
【0007】
この2つの画像間の位置ずれ補正はCCDリニアイメージセンサ1又は基板2の位置や傾きを調整していた。あるいはCCDリニアイメージセンサ1までの光路途中に設けられたミラーやレンズにより調整を行っていた。しかし機械的又は光学的に行うことは非常に困難であり、擬似欠陥が生じること場合があった。また、CCDリニアイメージセンサ1や基板2を移動させた後に、位置ずれが生じた場合は、その都度位置を調整しなければならなかった。
【0008】
また、位置ずれの補正を画像上で行う画像処理方法もあり、サブピクセルまでの補正を行うことができるものもある。(例えば、特許文献3参照)しかし、最近は配線パターン幅が狭くなってきている。そのため、より精度良く検査を行うためにはCCDリニアイメージセンサの分解能(1ピクセル辺りの検出範囲)を上げる必要がある。さらに、この位置ずれ補正の精度に対する要求も厳しくなってきている。従って従来の検査装置でCCDセンサの分解能を上げた状態で広範囲の画像を取得する場合は、画像データ量が増加して、必要な演算時間や記憶容量が増大するといった問題もある。演算時間が増大した場合、検査のスループットが遅くなってしまうという問題もある。
【0009】
【特許文献1】
米国特許第4805123号公報明細書
【特許文献2】
特開2000−357236号公報
【特許文献3】
特開平11−201908号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の検査装置において、2つの2次元画像に位置ずれ補正を行って比較処理する場合は、必要な演算時間や記憶容量が増大するといった問題があった。
【0011】
本発明はこのような問題点を鑑みてなされたものであり、2つの画像間の位置ずれを高速かつ精度よく検出することができる位置ずれ検出方法及び位置ずれ検出装置を提供することを目的とする。さらにこれらを利用した画像処理方法及び画像処理装置並びに検査装置及び検査方法を提供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明にかかる位置ずれ検出方法は、第1の画像データと第2の画像データとの間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出方法であって、(a)前記画像データから得られた1次元データをフーリエ変換するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS6)と、(b)前記ステップ(a)の結果に基づき、少なくとも1つ以上の周波数における位相を求めるステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS8)と、(c)前記ステップ(b)において求められた位相と前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、画像間の位置ずれ量を求めるステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS9)を有するものである。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を正確に行うことができる。
【0013】
本発明にかかる位置ずれ検出方法は上述の位置ずれ検出方法の前記ステップ(a)において、前記フーリエ変換により、複数の周波数に対応する係数を求め、前記ステップ(b)において、前記複数の周波数の各周波数における強度を求め、当該強度の極値に基づき周波数を抽出し、当該抽出された周波数において位相を求めることを特徴とするものである。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を正確に行うことができる。
【0014】
上述の位置ずれ検出方法においてさらに、前記第1の画像データに基づく2次元データを取得するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS2)と、前記2次元データに基づいて、前記1次元データとして投影波形データを生成するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS4)を有していてもよい。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を正確に行うことができる。
【0015】
本発明にかかる位置ずれ検出方法は上述の位置ずれ検出方法において前記投影波形を生成するステップは複数の異なる方向についての1次元の投影波形データをそれぞれ生成し、前記それぞれの1次元投影波形データについて前記ステップ(a)、(b)及び(c)とを実行するものである。これにより、2方向の位置ずれ量の検出を正確に行うことができる。
【0016】
本発明にかかる画像処理方法は第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理を行う画像処理方法であって、上述のいずれかの位置ずれ検出方法の位置ずれ量を求めるステップの後に、前記画像間の位置ずれ量を前記第1の画像データ又は前記第2の画像データの画像データに対して補正するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS10)と、前記補正された画像データを比較処理するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS11)を有するものである。これにより画像間の位置ずれ補正を正確に行うことができる。
【0017】
本発明にかかる検査方法は第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理結果に基づき検査を行う検査方法であって、上述の画像処理方法の画像データを比較処理するステップの後に、前記比較処理された比較結果に基づいて検査信号を出力するステップ(例えば、本発明の実施の形態にかかるステップS12)を有するものである。これにより、正確に位置ずれ補正がなされた画像を比較することができるので、検査精度を向上することができる。
【0018】
本発明にかかる位置ずれ検出装置は第1の画像データと第2の画像データとの間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出装置であって、前記第1の画像データから得られた1次元データをフーリエ変換する第1の演算手段と、前記第1の演算の結果に基づき、少なくとも1つの周波数における位相を求める第2の演算手段と、前記第2の演算において求められた前記第1の画像データの位相と、前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、前記第1の画像データと前記第2の画像データとの間の位置ずれ量を求める第3の演算手段(例えば、本発明の実施の形態にかかるDSP33)を備えたものである。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0019】
本発明にかかる位置ずれ検出装置は上述の位置ずれ検出方法の前記第1の演算において、前記フーリエ変換により、複数の周波数に対応する係数を求め、前記第2の演算において、前記複数の周波数の各周波数における強度を求め、当該強度の極値に基づき周波数を抽出し、当該抽出された周波数において位相を求めることを特徴とするものである。これにより、画像データ間の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0020】
上述の位置ずれ検出装置では前記第1の画像データが2次元データであり、当該2次元データに基づいて1次元データとして投影波形データを生成する投影波形生成回路(例えば、本発明の実施の形態にかかる投影波形生成回路31)をさらに有していてもよい。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0021】
上述の位置ずれ検出装置において、前記投影波形生成回路は複数の異なる方向についての1次元投影波形データをそれぞれ生成し、前記それぞれの1次元投影波形データについて前記第1の演算、第2の演算及び第3の演算を実行してもよい。これにより、2方向の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0022】
上述の位置ずれ検出装置の投影波形生成回路では前記2次元のデータを第1の方向に積分することにより投影波形を生成してもよい。これにより、画像間の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0023】
本発明にかかる位置ずれ検出装置は上述の位置ずれ検出装置の前記投影波形生成回路において、当該投影波形を生成する前に前記第1の方向と直交する第2の方向に前記2次元データを微分する微分処理が行われているものである。これにより、エッジ検出を行うことができ、画像間の位置ずれ量の検出を短時間で正確に行うことができる。
【0024】
本発明にかかる画像処理装置は第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理を行う画像処理装置であって、請求項7乃至12いずれかに記載の位置ずれ検出装置と、当該位置ずれ量を元の画像に対して補正するずれ補正回路(例えば、本発明の実施の形態にかかるずれ補正回路34)と、前記補正された画像を比較処理する画像比較回路(例えば、本発明の実施の形態にかかる画像比較回路36)を有するものである。これにより、画像間の位置ずれ量の補正を短時間で正確に行うことができる。
【0025】
本発明にかかる検査装置は第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理結果に基づき検査を行う検査装置であって、被検査対象物の画像を撮像する撮像手段(例えば、本発明の実施の形態におけるCCDリニアイメージセンサ1)と、前記第1の画像データから得られた1次元データをフーリエ変換する第1の演算手段と、前記第1の演算の結果に基づき、少なくとも1つの周波数における位相を求める第2の演算手段と、前記第2の演算において求められた前記第1の画像データの位相と、前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、前記第1の画像データと前記第2の画像データとの間の位置ずれ量を求める第3の演算を行う演算手段(例えば、本発明の実施の形態におけるDSP33)と、前記位置ずれ量検出装置によって求められた位置ずれ量を前記第1の画像データ又は前記第2の画像データに対して補正するずれ補正回路(例えば、本発明の実施の形態におけるずれ補正回路34)と、前記補正された画像データを比較処理する画像比較回路(例えば、本発明の実施の形態における画像比較回路36)と、前記比較結果に基づいた検査信号を出力するものである。これにより、正確に位置ずれ補正がなされた画像を比較することができるので、検査精度を向上することができる。
【0026】
上述の検査装置において前記第1の画像データが2次元データであり、前記2次元データに基づいた1次元データとして投影波形データを生成する投影波形生成回路をさらに有することが望ましい。これにより、短時間で正確に位置ずれ補正がなされた画像を比較することができるので、検査精度を向上することができる。
【0027】
上述の検査装置において当該位置ずれ量を記憶する記憶手段をさらに備えることが望ましい。これにより、検査装置の利便性を向上することができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態1.
本発明にかかる位置ずれ検出方法及び画像処理方法を利用した検査装置の構成について図1を用いて説明する。図1は検査装置の構成を示した斜視図である。1はCCDリニアイメージセンサ、2は基板、3は画像処理装置である。
【0029】
被検査対象物の基板2に対向してCCDリニアイメージセンサ1が2つ設けられている。このCCDリニアイメージセンサ1は有効画素数が1024画素であり、1次元ラインデータを取得することができる。CCDリニアイメージセンサ1を用いることにより、像の歪みを抑制することができ、精度よく検査を行うことができる。1画素には8ビットすなわち0〜255のデジタル信号が蓄積される。またCCDリニアイメージセンサ1のレンズ系を調整することにより、CCDリニアイメージセンサ1の空間分解能は約0.125μm/画素となっている。
【0030】
なお、図1には特に光学系を図示していないが、装置構成上、光源、レンズ、ミラー、ハーフミラー、ビームスプリッター等の光学部品が光路上に設けられていても良い。基板2はホルダー(図示せず)で支持されており、このホルダーを矢印の方向に一定速度で移動させる。これにより基板2に関する2次元の画像を取り込む。基板2の移動により1ライン1024画素分のラインデータを512回取り込む。この1024×512画素のデータが1度に処理されるため2次元画像データになる。このような2次元データが15msec周期で取得される。そして上記の処理が連続して行われる。
【0031】
このCCDリニアイメージセンサ1によって取得された画像の1例を図2に示す。4は画像、5は配線である。この説明のため、この2つの画像4をLとRとする。また1次元のCCDリニアイメージセンサ1はY方向のラインデータを取得しており、基板2はX方向に移動しているものとする。すなわちX方向には512画素、Y方向には1024画素分のデジタル信号が取得されている。LとRの画像4には基板上の配線5が形成されている箇所の画像が取得されている。しかし、CCDリニアイメージセンサ1が同一パターンのずれた位置を撮像しているため、この配線5もずれた位置になっている。
【0032】
画像間の位置ずれ補正を行い検査する検査方法について図3、図4を用いて説明する。図3は位置ずれ補正を行い検査する検査方法のフローチャートであり、図4は位置ずれ補正を用いた画像処理装置の構成を示すブロック図である。ここで31は投影波形生成回路、32はFIFOメモリ、33はDSP(Digital Signal Processor)、34はずれ補正回路、35は画像メモリ、36は画像比較回路である。これらは図1の画像処理装置3の内部に設けられている。
【0033】
まず、前述のように2つのCCDリニアイメージセンサ1によって2つの1次元の画像が取得される(ステップS1)。そして基板2が移動することにより2次元画像が生成される(ステップS2)。この2つの2次元画像が水平同期信号及び垂直同期信号により同期されて投影波形生成回路31に入力される。この投影波形生成回路31では2次元データがX方向に微分される(ステップS3)。引き続き、微分された後の2次元データがY方向に積分される(ステップS4)。これにより、2次元データから1次元の投影波形データが生成される。
【0034】
この2つの投影波形をそれぞれFIFOメモリ32に記憶させる(ステップS5)。DSP33がFIFOメモリ32から波形データを取り込み、高速フーリエ変換(以下、FFT)処理を行う(ステップS6)。これにより、位置の関数であった波形データが周波数の関数に変換される。このFFT処理によって求められた強度の極値近傍の周波数を抽出する(ステップ7)。その周波数において位相を算出する(ステップS8)。そしてその周波数において2つの画像間の位相差を求め、その位相差からずれ量を検出する(ステップS9)。
【0035】
DSP33が2つの画像間のずれ量をずれ補正回路34にセットして、比較処理する2つの画像に対してずれ補正を行う(ステップS10)。比較処理する2つの画像は同時期に画像メモリ35に蓄積されており、ステップ9で求められたずれ量分だけずれ補正を行う。ずれ補正が施された画像メモリ35の内容を使って、画像比較回路36が画像比較処理(ステップS11)を行う。ここでは、ずれ量が補正された両画像間の2次元データの差分をとる。そして、この差分により欠陥の有無を判断する(ステップS12)。すなわち、両画像間に差がある箇所は、この差分の値が0ではなくなる。よって、基板2の検査箇所に欠陥有りと判断され、欠陥検出信号が出力される(ステップS13)。なお、欠陥無しと判断された場合は欠陥無しの信号を出力しても良いし、そのまま終了してもよい。以上に示すような工程で位置ずれ補正された2つのCCDリニアイメージセンサ間の画像が比較処理され、欠陥検査を行うことができる。CCDリニアイメージセンサ1又は基板2のいずれか一方又は両方を移動させて、上記の処理を行い基板2の全面について欠陥検査を行う。また、CCDリニアイメージセンサ1と基板2の間にレンズ、ミラー等の光学部品が設けられている場合はそれらを調整することにより基板全面の欠陥検査を行ってもよい。
【0036】
次にステップS2〜ステップS4の工程における信号処理について詳細に説明する。ステップS2で図2に示す画像が生成されているとする。この画像ではY方向に1024画素、X方向に512画素の有効画素領域を備えているとする。そして、それぞれに配線5が1本撮像されている。しかし、画像間に位置ずれがあり、画像上での配線5の位置がずれている。この配線5が設けられている領域と設けられていない領域ではCCDリニアイメージセンサ1によってそれぞれ異なる値が取得されることになる。
【0037】
この図2に示す矢印方向のラインデータの波形を図5(a)に示す。このラインデータは、Y方向において一番上の画素のラインデータであるものとする。Lの画像において、配線5が設けられている領域から配線5が設けられていない領域に変化する位置をx1とする。同様にLの画像4において、配線5が設けられていない領域から配線5が設けられている領域に変化する位置をx2とする。Rの画像4においてはLの画像がΔx分ずれているものとする。なお、LとRの画像4では同一のパターン形状を撮像しているため配線5の太さは同じである。また配線5が設けられている領域は同一の値が取得されているものとする。同様に配線が設けられていない領域は全て0の値が取得されているものとする。
【0038】
従って、図5(a)に示すようにLの画像4のラインデータは配線5が設けられているx1〜x2の領域のみ突出した矩形型となる。同様にRの画像4のラインデータはx1+Δx〜x2+Δxの領域のみ突出した矩形型となる。この波形データについて微分処理(差分処理)を行うと、値が変化する位置のみにスペクトル成分が現れる。よって図5(b)に示すような波形になる。これにより、配線5のエッジ検出を行うことができる。
【0039】
さらに上述の処理をY方向の全ラインについて行う。すると全ラインにおいて図5(b)のような波形が得られる。次にこのY方向の全ライン分のデータについて積分処理を行う。すなわち、X方向の位置が同じ場所にあるデータについて和を求める。すると図5(c)に示すような配線5のエッジの部分が強調された投影波形となる。上記の微分処理と積分処理は投影波形生成回路31により行われる。これにより、2次元の画像データを1次元の投影波形データにすることができ、後のFFT処理を含んだずれ補正検出にかかる演算時間の短縮を図ることができる。例えば1024×512画素の2次元画像を1次元の投影波形にした場合、約1msecでずれ量を求めることが出来る。演算時間の短縮は検査時間の短縮につながり、検査装置のスループットを向上することも可能である。なお、投影波形とは2次元データに基づき生成された1次元データのことであり、上述のように2次元データを1方向に積分することにより得ることが出来る。もちろん、微分処理を行わないでもよい。さらに、特定部分のみ積分処理を行っても良い。また、積分処理以外にも、2次元データからある1本のラインデータを抽出することにより、投影波形を得ることができる。この場合、微分処理を行った後に、エッジを含むラインのデータを抽出することが望ましい。
【0040】
次にステップS7の周波数抽出とステップS8の位相算出について図6を用いて詳細に説明する。図6は投影波形データがFFT処理された後のパワースペクトルの一例である。1次元の波形は有限のデジタル信号であり離散フーリエ変換(DFT)により、複数の周波数に対応するフーリエ係数を求め、振幅(強度)及び位相を算出することができる。すなわち各周波数成分の実数部及び虚数部から、その周波数における振幅(強度)と位相が算出され、パワースペクトル及び位相スペクトルを求めることができる。従って、振幅(強度)及び位相は周波数の関数として表すことができる。そしてこの位相により位置ずれ量を求めることができる。また処理の高速化のため、これらのフーリエ変換にはFFTを用いることが望ましい。画像データは1次元の投影波形データに変換されているので、2次元のFFTに比べて高速で演算処理を行うことができる。これにより、演算時間を短縮することができ、高性能の画像処理装置を用いる必要がなくなり、低コスト化を図ることができる。
【0041】
このFFT処理によって得られるパワースペクトルの一例を図6に示す。図6はCCDリニアイメージセンサ1の画像データの投影波形にFFT処理して得られた強度(振幅の2乗)を周波数の関数として表したものである。なお、図2及び図5で示した画像とは無関係である。まず、A以上の周波数において、レベルB以上の成分を持つ極値(ピーク)を探索する。ここではピーク1とピーク2の2つのピークが表れている。このピーク1、ピーク2における周波数をそれぞれf1、f2とする。まずピーク1について考える。周波数f1におけるLとRの画像の位相を求め、その差を位相差Δθ1とする。なお、位相及び位相差の算出はその周波数における位相及び位相差のみを算出しても良いし、周波数の関数として位相スペクトル及び位相差スペクトルを求めてから算出しても良い。ここで、2つの画像の位相差をΔθ1、その角速度をω1(=2πf1)とすると、ずれ量(ピクセル)=Δθ1/ω1で表される(ただし、ω1=2πf1=2πn/N、ここでNは波形の全画素数、nは1〜N/2である)。また、ピーク2における周波数f2について同様の処理を行い、位相差Δθ2を求めずれ量を算出する。そしてこの平均が画像間のずれ量となる。なお、ピークの値によって重みをつけてずれ量を算出してもよい。このずれ量により、正確で精度の高い補正を行うことができる。なお、L又はRのいずれのパワースペクトルから周波数f1を抽出して、位置ずれ量を求めてもよい。さらに、LとRのパワースペクトルの極値から2つ周波数を抽出して、その2つの位相差から求められる平均値を位置ずれ量としてもよい。パワースペクトルの極値の周波数には画像のエッジ情報が含まれるため、正確で精度の高い位置ずれ検出及び位置ずれ補正を行うことが可能になり、検査精度の向上を図ることが出来る。これにより、精度良く位置ずれ量を求めることができる。またあるレベル以上の成分を持つピークを探索することで、抽出する周波数の数も少なくすることが出来るため、演算時間の短縮につながる。さらに、一定の周波数より高い周波数を探索することで、ステージ振動等の低い周波数成分が探索対象となることがなくなり、より正確な検査を行うことができる。また、対象となるピークは2つに限られず1つ以上あればよい。さらに、この演算処理を全ての比較処理する画像に対して行うことにより、光学系が経時的にずれている場合でも、その位置ずれ量の変化に対応することができる。従ってより正確な検査を行うことが出来る。
【0042】
発明の実施の形態2.
本実施の形態は上述の実施の形態1で示した検査方法において周波数の抽出方法が異なるものである。従って、ステップS7以外のステップは同様であり、また検査装置及び画像処理装置の構成も同一であるため説明を省略する。
【0043】
実施の形態1では極値すなわちピークにおける位相差を求め、画像間のずれ量とした。本実施の形態では、図7に示すようにピーク1(極値)の1/2の強度における周波数をf3、f4とする。なお、f3及びf4は極値における周波数から最も近い周波数で1/2の強度となる周波数とする。同様にピーク2(極値)の1/2の強度における周波数をf5、f6とする。そして、f3〜f4及びf5〜f6の周波数帯の各周波数において、L、Rの位相を求め、それぞれの周波数における位相差を求める。それぞれの位相差Δθからずれ量(Δθ/ω)を求め、その平均値を画像間の位置ずれ量とする。極値に近い値の周波数帯から位相差を求め、ずれ量を算出することにより、短時間で正確な位置ずれ量を求めることができる。
【0044】
なお、画像間のずれ量(ピクセル)は実施の形態1と同様にΔθ/ωとなる。抽出された複数の周波数から求めたずれ量の平均値を位置ずれ量として、ずれ補正している。これにより、パワースペクトルのピークがなだらかな場合や、最大極値の近傍に同程度の強度のピークがある場合でも、正確にずれ量を求めることが出来る。なお位相差を求める周波数の位置はピーク値から1/2の位置に限らず、0より大きく1より小さい値ならいかなる値でもよい。1つ以上の周波数が抽出されればよい。極値の近傍の周波数には画像のエッジ情報が含まれるため、正確で精度の高い位置ずれ検出及び位置ずれ補正を行うことが可能になり、検査精度の向上を図ることが出来る。また抽出する周波数の数を少なく出来るため、演算時間の短縮につながる。
【0045】
発明の実施の形態3.
本実施の形態では上述の実施の形態で示した画像処理方法の投影波形の求め方が異なるものである。そのため、ステップS3〜ステップS5以外のステップは同様であり、また検査装置及び画像処理装置の構成も同一であるため説明を省略する。
【0046】
実施の形態1においての投影波形はX方向に微分処理を行った後にY方向に積分処理を行っていた。本実施の形態ではさらにY方向に微分処理を行った後にX方向に積分処理を行い、2つの投影波形を生成している点で異なる。このような2方向の投影波形のそれぞれに対してFFT処理を行い、位相差を求める。この位相差から2方向のずれ量を補正することでより正確な2次元の補正を行うことが可能になる。なお、X方向の投影波形からずれ量を求めて、ずれ補正を行った後に、再度Y方向の投影波形からずれ量を求めてずれ補正を行ってもよい。また逆にY方向の投影波形からずれ量を求めて、ずれ補正を行った後に、X方向のずれ補正を行ってもよい。これにより、より短時間で正確な2方向の位置ずれ補正を行うことができる。
【0047】
その他の実施の形態.
上述の実施の形態で示したFFT処理を行う回路はDSP33に限られるものではなくFFT処理及び位相差からずれ量を求める演算処理ができればよい。またこれらの処理を異なる回路で行っても良い。また、DSP33ではサブピクセル精度で演算を行うことができるのでより正確で精度の高い補正を行うことができる。DSP33で演算されたずれ量を記憶するメモリをさらに備えていてもよい。例えば、最初の画像のみ位置ずれ量を求め、その位置ずれ量をずれ補正回路4内に記憶させる。このずれ量は一定回数の画像に対して適用される。そして一定回数の画像を取得して比較処理を行った後にずれ量を更新する。より具体的には、例えば1枚の基板の検査が終わり、次の基板をセッティングした後にずれ量を更新して検査を行う。これにより、毎回行われる演算処理を省くことができる。さらに、画像処理が上手くいかずにずれ量を求めることができない場合は、この記憶したずれ量を用いても良い。また、ずれ量の検出を撮像毎に行っている場合でも、基板上にパターンがなくずれ量を求めることができないことがある。この場合、過去に求められたずれ量を参考にすれば、ずれ量を求められなかった場合でも対処することができる。例えば、基板上にパターンが設けられていない画像を撮像した場合であって、どちらかの画像に異物が付着している場合はずれ量を求めることができない時があるため有効である。さらに、ずれ量の基板面内の分布は基板を載せているステージ又はCCDセンサの移動特性を表しているため、基板が変わった場合でも前回のずれ量を参考とすることができる。例えば、基板やCCDセンサが傾いて移動している場合にはその傾きを求めて、移動特性に基づいて位置ずれ補正を行うことも可能である。
【0048】
また上述の実施の形態では1次元のCCDリニアイメージセンサ1を用いて基板2を移動させることにより2次元の画像データを取得したが、CCDリニアイメージセンサ1を移動させても良い。もちろん2次元のCCDセンサを用いてもよい。さらに1次元の画像データの比較処理を行っても良い。この場合は投影波形データを生成するステップS2〜S4及び、投影波形生成回路31が不要になる。また本発明にかかる画像処理方法は2つのCCDセンサを用いたダイツーダイ方式の検査装置に好適である。ダイツーダイ方式に限らず、1つのCCDセンサを用いたダイツーデータベース方式の検査装置に用いることも可能である。さらに1つのCCDリニアイメージセンサで複数の画像データを取得して、その比較処理を行っても良い。3つ以上のCCDリニアイメージセンサを用いてもよい。また検出器はCCDセンサに限らず他の検出器を用いてもよい。例えば、MOS(Metal Oxide Semiconductor)やCMOS(Complimentary MOS)等の個体撮像素子を用いても良い。
【0049】
上述の実施の形態で示した画素数、画像、スペクトル等はそれぞれ一例であって、図示したものに限られるものではない。上述の画像処理方法及び画像処理装置は2つの画像間の比較処理を行う検査装置に用いることが好適である。また位置ずれ量の検出にのみ用いてもよい。なお、被検査対象物は縦置き、横置き、斜め置きのいずれでもよい。また、被検査対象物を半導体装置、液晶表示装置、フォトマスク、レチクルとして、これらのパターンの欠陥検査を行う欠陥検査装置に用いることが好適である。なお半導体装置はダイシング後の複数の半導体チップに対して検査を行っても良い。さらに同一の形状を持つ複数の被検査対象物に対して検査を行ってもよく、複数の同一パターンを有する被検査対象物に対して検査を行っても良い。例えば2つのCCDリニアイメージセンサで1つの半導体ウェハ上の同一パターンに対して検査を行っても良いし、2つのCCDリニアイメージセンサで同じパターンが設けられた2つの半導体ウェハに対して検査を行っても良い。また液晶表示装置に用いられるTFTアレイ基板、カラーフィルタ基板又は液晶パネルに対して検査を行っても良い。さらに被検査対象物は上記以外のものでもよい。
【0050】
【発明の効果】
本発明によれば、画像間の位置ずれの検出を短時間で正確に行うことができる位置ずれ検出方法及び位置ずれ検出装置を提供することができ、位置ずれを補正して比較処理する画像処理方法及び画像処理装置並びに検査方法及び検査装置に利用することが好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる検査装置の構成を示す斜視図である。
【図2】CCDリニアイメージセンサで取得した画像の一例を示す図である。
【図3】本発明にかかる画像処理方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図4】本発明にかかる画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図5】画像データの信号処理の一例を示すグラフ図である。
【図6】本発明の実施の形態1にかかる位置ずれ量検出の信号処理の様子を示すグラフ図である。
【図7】本発明の実施の形態2にかかる位置ずれ量検出の信号処理の様子を示すグラフ図である。
【図8】従来の欠陥検査装置の構成を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 CCDリニアイメージセンサ
2 基板
3 画像処理装置
4 画像
5 配線
31 投影波形生成回路
32 FIFOメモリ
33 DSP
34 ずれ補正回路
35 画像メモリ
36 画像比較回路
Claims (16)
- 第1の画像データと第2の画像データとの間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出方法であって、
(a)前記画像データから得られた1次元データをフーリエ変換するステップと、
(b)前記ステップ(a)の結果に基づき、少なくとも1つ以上の周波数における位相を求めるステップと、
(c)前記ステップ(b)において求められた位相と前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、画像間の位置ずれ量を求めるステップを有する位置ずれ検出方法。 - 前記ステップ(a)において前記フーリエ変換により、複数の周波数に対応する係数を求め、
前記ステップ(b)において、前記複数の周波数の各周波数における強度を求め、当該強度の極値に基づき周波数を抽出し、当該抽出された周波数において位相を求めることを特徴とする請求項1の位置ずれ検出方法。 - さらに、前記第1の画像データに基づく2次元データを取得するステップと、
前記2次元データに基づいて、前記1次元データとして投影波形データを生成するステップを有する請求項1又は2いずれかに記載の位置ずれ検出方法。 - 前記投影波形を生成するステップは複数の異なる方向についての1次元の投影波形データをそれぞれ生成し、
前記それぞれの1次元投影波形データについて前記ステップ(a)、(b)及び(c)とを実行する請求項3記載の位置ずれ検出方法。 - 第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理を行う画像処理方法であって、
請求項1乃至4いずれかに記載の位置ずれ検出方法の位置ずれ量を求めるステップの後に、
前記画像間の位置ずれ量を前記第1の画像データ又は前記第2の画像データに対して補正するステップと、
前記補正された画像データを比較処理するステップを有する画像処理方法。 - 第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理結果に基づき検査を行う検査方法であって、
請求項5記載の画像処理方法の画像データを比較処理するステップの後に、
前記比較処理された比較結果に基づいて検査信号を出力するステップを有する検査方法。 - 第1の画像データと第2の画像データとの間の位置ずれ量を検出する位置ずれ検出装置であって、
前記第1の画像データから得られた1次元データをフーリエ変換する第1の演算手段と、
前記第1の演算の結果に基づき、少なくとも1つの周波数における位相を求める第2の演算手段と、
前記第2の演算において求められた前記第1の画像データの位相と、前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、前記第1の画像データと前記第2の画像データとの間の位置ずれ量を求める第3の演算を行う演算手段を備えた位置ずれ検出装置。 - 前記第1の演算において前記フーリエ変換により、複数の周波数に対応する係数を求め、
前記第2の演算において、前記複数の周波数の各周波数における強度を求め、当該強度の極値に基づき周波数を抽出し、当該抽出された周波数において位相を求めることを特徴とする請求項7の位置ずれ検出装置。 - 前記第1の画像データが2次元データであり、当該2次元データに基づいて1次元データとして投影波形データを生成する投影波形生成回路をさらに有する請求項7又は8記載の位置ずれ検出装置。
- 前記投影波形生成回路は複数の異なる方向についての1次元投影波形データをそれぞれ生成し、
前記それぞれの1次元投影波形データについて前記第1の演算、第2の演算及び第3の演算を実行する請求項9記載の位置ずれ検出装置。 - 前記投影波形生成回路では、前記2次元のデータを第1の方向に積分することにより投影波形を生成している請求項9又は10記載の位置ずれ検出装置。
- 前記投影波形生成回路において、当該投影波形を生成する前に前記第1の方向と直交する第2の方向に前記2次元データを微分する微分処理が行われている請求項9乃至11いずれかに記載の位置ずれ検出装置。
- 第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理を行う画像処理装置であって、
請求項7乃至12いずれかに記載の位置ずれ検出装置と、
前記位置ずれ量検出装置によって求められた位置ずれ量を前記第1の画像データ又は前記第2の画像データに対して補正するずれ補正回路と、
前記補正された画像データを比較処理する画像比較回路を有する画像処理装置。 - 第1の画像データと第2の画像データとの間の比較処理結果に基づき検査を行う検査装置であって、
被検査対象物の画像を撮像する撮像手段と、
前記第1の画像データから得られた1次元データをフーリエ変換する第1の演算手段と、
前記第1の演算の結果に基づき、少なくとも1つの周波数における位相を求める第2の演算手段と、
前記第2の演算において求められた前記第1の画像データの位相と、前記第2の画像データの前記周波数における位相との差に基づき、前記第1の画像データと前記第2の画像データとの間の位置ずれ量を求める第3の演算を行う演算手段と、
前記位置ずれ量検出装置によって求められた位置ずれ量を前記第1の画像データ又は前記第2の画像データに対して補正するずれ補正回路と、
前記補正された画像データを比較処理する画像比較回路と、
前記比較結果に基づいた検査信号を出力する検査装置。 - 前記第1の画像データが2次元データであり、当該2次元データに基づいて1次元データとして投影波形データを生成する投影波形生成回路をさらに備えた検査装置。
- 当該位置ずれ量を記憶する記憶手段をさらに備える請求項14又は15記載の検査装置。
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