CN105849883B - 图像处理方法、图像处理装置、图像处理程序及存储有图像处理程序的存储介质 - Google Patents
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Abstract
观察系统(1A)中的图像处理方法包括：第1步骤，其获取以半导体设备(S)为对象而测定的测定图像(G1)、及对应于测定图像(G1)的表示半导体设备(S)的图案的第1图案图像(G2)；第2步骤，其获取表示半导体设备(S)的图案的第2图案图像(G3)；第3步骤，其基于第1图案图像(G2)与第2图案图像(G3)，获取表示第1图案图像(G2)与第2图案图像(G3)的相对关系的匹配信息；及第4步骤，其通过基于匹配信息使第2图案图像(G3)与测定图像(G1)重叠而获取重叠图像(G4)。
Description
技术领域
本发明涉及一种图像处理方法、图像处理装置及图像处理程序。
背景技术
一直以来，获取半导体设备等检查对象设备(DUT：device under test(被测试设备))的图像，基于该图像进行故障部位的分析等各种分析。例如，在下述专利文献1中公开有具备用以测定形成于半导体晶圆的电路图案的线宽的扫描式电子显微镜的测定装置。在该装置中，使用模板进行观察图像中的位置检测。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005-310805号公报
发明内容
发明所要解决的问题
此处，当解析来自检查对象设备的发光像或发热像等测定像时，欲产生该测定像与另外获取的检查对象设备的图案图像重叠而成的图像的需求越来越高。在此情况下，图案图像与包含测定像的信号图像之间的位置对准的精度是重要的。然而，多数情况下在检查对象设备的发光图像或发热图像中不包含检查对象设备的电路图案，例如在将发热像图像设为测定图像的情况下，通过在以发热像位于测定图像的中心的方式调整载置台的状态下获取图案图像，从而进行图案图像的中心与信号图像的中心的位置对准。在这样的方法中，位置对准的精度差，且获取信号图像与图案图像时耗费工夫。
因此，本发明是鉴于该问题而完成的发明，其目的在于，提供一种可精度良好地产生半导体设备的发光像或发热像等测定像与其图案图像的重叠图像的图像处理方法、图像处理装置及图像处理程序。
解决问题的技术手段
为了解决上述问题，本发明的一个方面所涉及的图像处理方法是获取半导体设备的图像的方法，且包括：获取以半导体设备为对象而测定的测定图像、及对应于测定图像且表示半导体设备的图案的第1图案图像的步骤；获取表示半导体设备的图案的第2图案图像的步骤；基于第1图案图像与第2图案图像，获取表示第1图案图像与第2图案图像的相对关系的匹配(matching)信息的步骤；及通过基于匹配信息使第2图案图像与测定图像重叠而获取重叠图像的步骤。
或者，本发明的另一个方面所涉及的图像处理装置是获取半导体设备的图像的装置，且包括：存储部，其存储以半导体设备为对象而测定的测定图像、对应于测定图像且表示半导体设备的图案的第1图案图像、及表示半导体设备的图案的第2图案图像；图像解析部，其基于第1图案图像与第2图案图像，获取表示第1图案图像与第2图案图像的相对关系的匹配信息；及图像处理部，其通过基于匹配信息使第2图案图像与测定图像重叠而获取重叠图像。
或者，本发明的另一个方面所涉及的图像处理程序是获取半导体设备的图像的程序，使计算机作为图像解析部及图像处理部而发挥功能，上述图像解析部基于对应于以半导体设备为对象而测定的测定图像且表示半导体设备的图案的第1图案图像、及表示半导体设备的图案的第2图案图像，获取表示第1图案图像与第2图案图像的相对关系的匹配信息，上述图像处理部通过基于匹配信息使第2图案图像与测定图像重叠而获取重叠图像。
根据这样的图像处理方法、图像处理装置、图像处理程序或存储图像处理程序的记录介质，基于对应于半导体设备的测定图像的第1图案图像与半导体设备的第2图案图像之间的匹配信息，精度良好地获得第2图案图像与测定图像的位置关系，通过基于该位置关系而获取第2图案图像与测定图像的重叠图像，可获得精度良好的重叠图像。
发明的效果
根据本发明，可精度良好地产生半导体设备的发光像或发热像等测定像与其图案图像的重叠图像。
附图说明
图1是作为本发明的第1实施方式所涉及的图像处理装置的观察系统1A的概略构成图。
图2是表示存储于图1的存储部27的测定图像的影像的一个例子的图。
图3是表示存储于图1的存储部27的第1图案图像的影像的一个例子的图。
图4是表示通过图1的图像解析部29产生的测定图像的影像的一个例子的图。
图5是表示存储于图1的存储部27的第2图案图像的影像的一个例子的图。
图6是表示通过图1的图像解析部29自第2图案图像提取的第2形状信息的一个例子的图。
图7是表示成为图1的图像解析部29的匹配处理的对象的第1图案图像及第2图案图像的第2形状信息的一个例子的图。
图8是表示通过图1的图像处理部31自测定图像抽取的包含发热像的提取图像的一个例子的图。
图9是表示通过图1的图像处理部31基于提取图像与第2图案图像重叠而成的重叠图像的一个例子的图。
图10是本发明的第1实施方式的第1变形例所涉及的观察系统1B的概略构成图。
图11是本发明的第1实施方式的第2变形例所涉及的观察系统1C的概略构成图。
图12是本发明的第1实施方式的第3变形例所涉及的观察系统1D的概略构成图。
具体实施方式
以下，对附图以及本发明的图像处理方法、图像处理装置及图像处理程序的优选的实施方式进行详细的说明。再者，在附图的说明中，对同一要素标注同一符号，并省略重复的说明。
[第1实施方式]
图1是作为本发明的第1实施方式所涉及的图像处理装置的观察系统1A的概略构成图。图1所示的观察系统1A是为了观察半导体存储器或LSI等的IC(集成电路)、功率设备等的半导体设备的发热像而获取及处理图像的光学系统。该观察系统1A包含红外摄像机3、二维摄像机5、照明装置7、分色镜9、半反半透镜等的分束器11、物镜13、载置台15、计算机(Personal Computer)17、测试器19、输入装置21、及显示装置23而构成。
红外摄像机3是对红外波长具有灵敏度的InSb(锑化铟)摄像机等的摄像装置，通过对载置于载置台15的半导体设备S的发热像进行摄像而获取测定图像。该红外摄像机3经由物镜13及分色镜9而对载置于载置台15的半导体设备S的发热像进行检测。
二维摄像机5是内置CCD(Charge Coupled Device(电荷耦合设备))影像传感器、CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体))影像传感器等的摄像机，对表示载置于载置台15的半导体设备S的图案的图案像等的二维像进行摄像。该二维摄像机5经由物镜13、分色镜9及分束器11而对半导体设备的二维像进行检测。
物镜13与半导体设备S相对而设置，设定成像于红外摄像机3及二维摄像机5的像的倍率。该物镜13中包含物镜切换单元25及多个倍率不同的透镜，且具有使在红外摄像机3或二维摄像机5进行成像的物镜13在高倍率透镜与低倍率透镜之间切换的功能。
分色镜9为了将半导体设备S的发热像导光至红外摄像机3而使红外波长的光透过，且为了将半导体设备S的图案像导光至二维摄像机5而反射红外波长以外的波长的光。分束器11使由分色镜9反射的图案像朝向二维摄像机5透过，并且通过使自照明装置7出射的图案像产生用照明光朝向分色镜9反射，从而使该照明光经由分色镜9及物镜13而照射至半导体设备S。
测试器19对半导体设备S施加规定的电信号的测试图案、规定的电压、或规定的电流。通过施加该测试图案，产生起因于半导体设备S的故障的发热像。
计算机17是对利用红外摄像机3及二维摄像机5获取的图像进行处理的图像处理装置。详细而言，计算机17由作为功能性构成要素的存储部27、图像解析部29、图像处理部31、及控制部33构成。另外，在计算机17附属有用以对计算机17输入数据的鼠标、键盘等输入装置21、用以显示计算机17的图像处理结果的显示器装置等显示装置23。
图1所示的计算机17的各功能部是通过计算机17的CPU等运算处理装置执行储存于计算机17的内置存储器或硬盘驱动器等存储介质的计算机程序(图像处理程序)而实现的功能。计算机17的运算处理装置通过执行该计算机程序而使计算机17作为图1的各功能部来发挥功能，从而依序执行对应于下述图像处理方法的处理。执行该计算机程序所需要的各种数据、及通过执行该计算机程序而产生的各种数据全部储存于计算机17的ROM或RAM等内置存储器或者硬盘驱动器等存储介质中。
此处，对计算机17的各功能部的功能进行说明。存储部27依序存储通过红外摄像机3获取的发热像被检测后的测定图像、通过红外摄像机3获取的半导体设备S的图案像被检测后的第1图案图像、及通过二维摄像机5获取的半导体设备的图案像被检测后的第2图案图像。图像解析部29及图像处理部31以存储于存储部27的图像为对象执行各种图像数据处理。详细而言，图像解析部29获取表示存储于存储部27的第1图案图像和第2图案图像的与位置、尺寸、及角度有关的相对关系的匹配信息。另外，图像处理部31一边参照通过图像解析部29获取的匹配信息，一边对第2图案图像与测定图像中的发热像进行重叠处理，由此获取重叠图像。控制部33控制计算机17中的数据处理、及连接于计算机17的设备的处理。例如，控制部33控制利用照明装置7的照明光的出射、利用红外摄像机3及二维摄像机5的摄像、物镜13的倍率的切换、利用测试器19的测试图案的施加、利用显示装置23的观察结果(重叠图像等)的显示。
以下，对利用观察系统1A的重叠图像的产生顺序进行说明，并且对本实施方式所涉及的图像处理方法进行详细叙述。
首先，在通过计算机17，利用输入装置21自观察系统1A的操作者受理半导体设备的观察处理的开始指示时，通过控制部33的控制，将物镜13切换为预先设定的倍率(例如，低倍率)之后，开始利用测试器19施加测试图案。在该状态下，通过控制部33的控制，利用红外摄像机3获取包含半导体设备的发热像的测定图像并将其存储至存储部27(步骤A1-1：发热像获取步骤)。该测定图像通过将以规定的曝光时间连续摄像的多张图像数据相加而产生。图2中表示存储于存储部27的测定图像的影像的一个例子。该测定图像G1中包含通过摄像来自半导体设备S整体的热而产生的图案像G11、及随着施加测试图案而自故障部位等观察对象部位发出的发热像G12。来自该半导体设备整体的热具有形成半导体设备的元件的形状的信息，因而图案像G11成为表示半导体设备S的图案的图像。
继而，通过控制部33的控制，在维持物镜13的倍率的状态下，停止利用测试器19施加测试图案。在该状态下，通过控制部33的控制，利用红外摄像机3获取仅包含半导体设备的图案像的第1图案图像并将其存储至存储部27(步骤A1-2：图案像获取步骤)。该第1图案图像与步骤A1-1同样地，通过将以规定的曝光时间连续摄像的多张图像数据相加而产生。图3中表示存储于存储部27的第1图案图像的影像的一个例子。该第1图案图像G2中仅包含通过摄像来自半导体设备S整体的热而产生的图案像G11，图案像G11成为表示半导体设备S的图案的图像。即，第1图案图像G2成为表示与包含于测定图像G1的图案像一致(对应)的图案像的图案图像。
其后，计算机17的图像解析部29自存储部27读出测定图像G1及第1图案图像G2，根据测定图像G1对第1图案图像G2进行差分处理，由此，加工及产生仅包含发热像的测定图像G1(步骤A1-3：发热像差分步骤)。图4中表示通过图像解析部29产生的测定图像G1的影像的一个例子。这样，自测定图像G1去除图案像而仅出现发热像G12。
再有，通过控制部33的控制，在将物镜13切换为预先设定的另一倍率(例如，高倍率)之后，开始自照明装置7出射照明光。在该状态下，通过控制部33的控制，利用二维摄像机5获取包含半导体设备的图案像的第2图案图像并将其存储至存储部27(步骤A2：发热像获取步骤)。图5中表示存储于存储部27的第2图案图像的影像的一个例子。该第2图案图像G3中包含通过摄像来自半导体设备S整体的反射光而产生的图案像G31。来自该半导体设备整体的反射像表示形成半导体设备的表面形状，因而图案像G31成为表示半导体设备S的表面图案的图像。
其后，通过图像解析部29，基于存储于存储部27的第1图案图像G2与第2图案图像G3，获取匹配信息(步骤A3：匹配信息获取步骤)。
在该步骤A3中，首先，基于第1图案图像G2的半导体设备S上的范围的大小即视野尺寸、与第2图案图像G3的半导体设备S上的范围的大小即视野尺寸的比率，调整第1图案图像G2或第2图案图像G3中的至少任一者的图像尺寸(步骤A3-1：图案图像调整步骤)。更具体而言，图像解析部29获取当获取第1图案图像G2时的物镜13的倍率与当获取第2图案图像G3时的物镜13的倍率，将各自的倒数设为表示第1图案图像G2及第2图案图像G3的视野尺寸的数值。继而，图像解析部29基于这些数值，调整成使第2图案图像G3的尺寸与第1图案图像G2上的图像尺寸相适应。例如，在获取第1图案图像G2时的倍率为15倍、获取第2图案图像G3时的倍率为100倍的情况下，将各自的视野尺寸设为1/15、1/100，将第2图案图像G3的图像尺寸调整为15/100倍。此处，图像解析部29在调整第1图案图像G2与第2图案图像G3的图像尺寸时，也可调整第1图案图像G2的图像尺寸，也可将两者调整为同一倍率的另一图像尺寸。
继而，图像解析部29以第1图案图像G2与图像尺寸经调整后的第2图案图像G3为对象进行基于形状的匹配(步骤A3-2：基于形状的匹配步骤)。通过利用该基于形状的匹配进行匹配处理，即使在将利用不同摄像机获取的对比度不同的图案图像G2、G3设为对象的情况下，也可精度良好地进行匹配。详细而言，图像解析部29自第1图案图像G2及第2图案图像G3提取各自的轮廓线(边缘线)作为第1及第2形状信息。继而，图像解析部29在第1形状信息与第2形状信息之间检索相互类似的类似图案。图6中表示通过图像解析部29自第2图案图像G3提取的第2形状信息的一个例子。这样，第2图案图像G3中所包含的图案像G31的轮廓线作为第2形状信息P3被提取。此处，图像解析部29在进行基于形状的匹配时，使第1图案图像G2及第2图案图像G3的两者或一者的分辨率以多个阶层变化而进行利用金字塔层级(pyramidlevel)的匹配。即，以多个分辨率获取第1图案图像G2及第2图案图像G3的两者或一者的低分辨率图像，当使第1图案图像G2及第2图案图像G3匹配时，自低分辨率的高阶层图像至高分辨率的低阶层图像依序进行与另一方的图像的形状匹配处理。由此，实现高速的匹配处理。再者，图像解析部29也可根据第1图案图像G2及第2图案图像G3的对比度或原图像的分辨率而设定金字塔的阶层数。
其后，图像解析部29自基于形状的匹配的结果获取表示第1图案图像G2与第2图案图像G3的相对关系的匹配信息(步骤A3-3：信息获取步骤)。作为这样的匹配信息，包含表示第1图案图像G2相对于第2图案图像G3的位置的位置信息、表示第1图案图像G2相对于第2图案图像G3的图像面上的旋转角度的角度信息、及第1图案图像G2相对于第2图案图像G3的倍率。图7中表示成为图像解析部29的匹配处理的对象的第1图案图像G2及第2图案图像G3的第2形状信息P3的一个例子。如该图所示，自第1图案图像G2相对于第2形状信息P3的匹配结果获取匹配信息。
在步骤A3的处理后，利用图像处理部31，基于利用图像解析部29获取的匹配信息，使第2图案图像G3与测定图像G1重叠，由此获取重叠图像，并将该重叠图像显示于显示装置23(步骤A4：重叠图像获取步骤)。详细而言，图像处理部31基于匹配信息，特定第1图案图像G2的图像中的对应于第2图案图像G3的范围，自测定图像G1抽取对应于该范围的提取图像G13。图8中表示通过图像处理部31自测定图像G1抽取的包含发热像G12的提取图像G13的一个例子。继而，通过图像处理部31，使提取图像G13与第2图案图像G3重叠，而产生重叠图像G4。此时，自测定图像G1抽取的提取图像G13通过图像处理部31，以分辨率与第2图案图像G3一致的方式被实施像素的插值处理。图9中表示通过图像处理部31基于提取图像G13与第2图案图像G3重叠而成的重叠图像G4的一个例子。
根据以上说明的观察系统1A及使用其的图像处理方法，基于对应于半导体设备S的测定图像G1的第1图案图像G2与半导体设备S的第2图案图像G3之间的匹配信息，精度良好地获得第2图案图像G3与测定图像G1的位置关系，通过基于该位置关系而获取第2图案图像G3与测定图像G1的重叠图像G4，可获得精度良好的重叠图像。其结果，可容易地进行半导体设备S上的故障部位等观察对象部位的位置的特定。
另外，分别自第1及第2图案图像G2、G3提取形状信息，基于它们的形状信息而获取匹配信息。由此，即使在第1及第2图案图像G2、G3的对比度不同的情况下，也可容易地获得匹配信息。
另外，基于第1及第2图案图像G2、G3的视野尺寸之比，调整第1及第2图案图像G2、G3中的至少任一者的图像尺寸。在此情况下，即使测定图像G1与第2图案图像G3的视野尺寸不同，也可制作相互的图像的半导体设备S上的位置一致的重叠图像G4。
再有，将表示第1及第2图案图像G2、G3的相对关系的位置信息、旋转信息、及倍率信息用作匹配信息。由此，可简易地获得测定图像G1与第2图案图像G2的位置关系，基于此而可简易地获取重叠图像G4。
[第1实施方式的第1变形例]
继而，针对本发明的第1实施方式的第1变形例，仅说明与第1实施方式的不同点。图10是本发明的第1实施方式的第1变形例所涉及的观察系统1B的概略构成图。
在观察系统1B中，获取测定图像G1作为半导体设备S的发光图像。详细而言，与观察系统1A相比，在观察系统1B中，将红外摄像机3卸除，且设置有镜9B代替分色镜9。然后，在不进行利用照明装置7出射照明光的状态下，通过测试器19施加测试图案，且在将二维摄像机5的灵敏度设定为高增益的状态下，通过二维摄像机5获取半导体设备S的发光图像作为测定图像G1。其后，进行利用照明装置7出射照明光，且停止利用测试器19施加测试图案，在将二维摄像机5的灵敏度设定为低增益的状态下，通过二维摄像机5获取半导体设备S的反射图像作为第1图案图像G2。在此情况下，在测定图像G1中并未出现半导体设备S的图案像，因而自测定图像G1的第1图案图像G2的差分处理不一定为必需。另外，当获取第1图案图像G2时，也可保持施加测试图案的状态。另外，也可当获取测定图像G1时，卸除分束器11而直接利用二维摄像机5摄像由镜9B反射的发光像，当获取第1图案图像G2时，安装分束器11，使由镜9B反射的反射像透过分束器11而利用二维摄像机5进行摄像。在此情况下，也可使用镜代替分束器11。作为二维摄像机5，除内置有对近红外波长具有灵敏度的CCD影像传感器或CMOS影像传感器的摄像机以外，也可为InGaAs摄像机、或MCT(Mercury Cadmium Tellu(汞镉碲))摄像机。
[第1实施方式的第2变形例]
继而，针对本发明的第1实施方式的第2变形例，仅说明与第1实施方式的不同点。图11是本发明的第1实施方式的第2变形例所涉及的观察系统1C的概略构成图。再者，该图中仅表示与测定图像及第1图案图像的获取有关的构成，与第2图案图像的获取有关的构成由于与第1实施方式相同，因而省略图示。
在观察系统1C中，获取测定图像G1作为半导体设备S的电信号图像。详细而言，与观察系统1A相比，在观察系统1C中，将红外摄像机3卸除，设置有照射激光的激光光源7C代替照明装置7，设置有检测由半导体设备S反射的激光的光电二极管、雪崩光电二极管等光检测器3C代替二维摄像机5，且设置有对半导体设备S二维地扫描激光的激光扫描单元9C代替分色镜9。再有，在观察系统1C中设置有对半导体设备S施加固定电压或固定电流的电信号的电源35、及电连接于半导体设备S的电信号检测单元19C。
在这样的观察系统1C中，一边通过激光扫描单元9C在半导体设备S上二维地扫描自激光光源7C出射的激光，一边通过电信号检测单元19C检测由半导体设备S产生的电信号。继而，将使激光的半导体设备S上的扫描位置与检测出的电信号的特性值建立关联并图像化而成的电信号图像作为测定图像G1而存储至计算机17的存储部27。作为这样的电信号图像，可列举作为光致电流图像的OBIC(Optical Beam Induced Current(光束感应电流))图像、作为电气量变化图像的OBIRCH(Optical Beam Induced Resistance Change(光束感应电阻变化))图像、作为正误信息图像的SDL(Soft Defect Localization(软缺陷定位))图像等。
OBIC图像是检测通过激光而产生的光致电流作为电信号的特性值(电流值或电流变化值)，且将这些特性值与激光照射位置信息建立关联并图像化而获取的图像。另外，OBIRCH图像是通过在对半导体设备S施加固定电流的状态下扫描激光，从而将半导体设备S的激光的照射位置的因电阻值的变化而产生的电信号的特性值(电压值或电压的变化值)图像化而成的图像。即，OBIRCH图像将电压变化值与激光照射位置信息建立关联并图像化而成。再者，OBIRCH图像也可为通过在对半导体设备S施加固定电压的状态下扫描激光，从而将半导体设备S的激光的照射位置的因电阻值的变化而产生的电信号的电流变化值图像化而成。另外，SDL图像也被称为DALS(Dynamic Analysis by Laser Stimulation(利用激光刺激的动态解析))图像或LADA(Laser Assisted Device Alteration(激光辅助设备变动))图像，且通过在对半导体设备S施加测试图案的状态下扫描激光以检测误动作状态，从而针对半导体设备上的激光照射位置作为将误作动信息多值化后的正误信息进行图像化而获取。
这样，在获取测定图像G1作为电信号图像的观察系统1C中，一边在半导体设备S上利用激光进行二维扫描，一边获取电信号图像，同时，通过利用光检测器3C检测激光的反射光，从而获取第1图案图像G2。详细而言，一边使激光在半导体设备S上进行扫描，一边检测半导体设备S的反射光的强度，将使反射光强度与激光照射位置信息建立关联并图像化而成的第1图案图像G2存储至计算机17的存储部27。
[第1实施方式的第3变形例]
继而，针对本发明的第1实施方式的第3变形例，仅说明与第1实施方式的不同点。图12是本发明的第1实施方式的第3变形例所涉及的观察系统1D的概略构成图。再者，该图中仅表示与测定图像及第1图案图像的获取有关的构成，与第2图案图像的获取有关的构成由于与第1实施方式相同，因而省略图示。
在观察系统1D中，获取测定图像G1作为半导体设备S的光电频率映像图像。详细而言，与观察系统1A相比，在观察系统1D中，将红外摄像机3卸除，设置有照射激光的激光光源7C代替照明装置7，设置有检测由半导体设备S反射的激光的光电二极管、雪崩光电二极管等光检测器3C代替二维摄像机5，且设置有对半导体设备S二维地扫描激光的激光扫描单元9C代替分色镜9。
在这样的观察系统1D中，通过测试器19对半导体设备S重复施加测试图案，且一边通过激光扫描单元9C在半导体设备S上二维地扫描自激光光源7C出射的激光，一边通过光检测器3C检测由半导体设备S产生的反射光。继而，在提取光检测器3C的检测信号的AC成分之后，将其输入至频谱分析仪或锁定检测器等频率解析装置4。频率解析装置4对检测信号进行特定的频率下的频率解析，将解析数据输出至计算机17。在计算机17中，将激光的半导体设备S上的扫描位置与解析数据建立关联，将使在特定的频率下进行动作的部位的信号强度图像化后的光电频率映像图像(EOFM(Electro Optical Frequency Mapping)图像)作为测定图像G1而存储至存储部27。再者，光电频率映像图像为振幅图像或相位图像、I/Q图像等。振幅图像的情况下，解析数据成为特定的频率下的检测信号的振幅，相位图像的情况下，解析数据成为特定的频率的信号与检测信号的相位(相位差)。另外，I/Q(In-phase/Quadrature)图像的情况下，解析数据成为表示振幅及相位的变化的I/Q值(In-phase/Quadrature值)。再有，提取光检测器3C的检测信号的DC成分，将使激光的半导体设备S上的扫描位置与检测信号的DC成分建立关联并图像化后的第1图案图像G2存储至存储部27。根据这样的观察系统1D，当对半导体设备S照射激光时伴随晶体管等元件的动作而产生的反射光的调制光作为二维图像信息而被观察。
再者，本发明并不限定于上述实施方式。例如，作为第2图案图像G3，也可使用通过对半导体设备S照射1200nm以上的波长的飞秒激光等短脉冲激光，从而产生二光子吸收等多光子吸收，并利用该多光子吸收的光致电流图像(MOBIC图像)。另外，作为第2图案图像G3，也可使用半导体设备S的CAD布局数据，使测定图像重叠于CAD布局数据。再有，作为第2图案图像G3，也可为摄像X射线等的透过像而成的透过图像。
另外，作为观察系统1C、1D中使用的激光光源7C，除激光光源以外，既可采用LED(Light Emitting Diode(发光二极管))光源等输出相干性较高的光(相干光)的光源，也可采用SLD(Super Luminescent Diode(超辐射发光二极管))光源、ASE(AmplifiedSpontaneous Emission(放大自发辐射))光源或灯光源等输出相干性较低的光(非相干光)的光源。另外，激光光源7C也可为输出在半导体设备S中引起多光子吸收的波长(例如，1200nm以上的波长)，且脉冲宽度较短(例如，亚微微秒或飞秒等的脉冲宽度)的光的光源。
再者，获取半导体设备S的测定图像G1与对应于测定图像G1的半导体设备的第1图案图像G2的装置、及获取表示半导体设备S的图案的第2图案图像G3的装置可为一体，也可为不同的装置，另外，也可利用一连串处理的流程进行测定图像G1及第1图案图像G2的获取、第2图案图像G3的获取。在本实施方式中，如果将测定图像G1、半导体设备S的图案像被检测后的第1图案图像G2、及半导体设备S的图案像被检测后的第2图案图像G3存储至计算机17的存储部27，则通过图像解析部29及图像处理部31，以存储于存储部27的图像为对象执行各种图像数据处理，因此不易受装置或测定环境、测定的流程等的限制。
另外，在本实施方式中，也可进一步获取第2测定图像与对应于第2测定图像的第3图案图像，根据基于第2图案图像G3与第3图案图像的匹配信息，使测定图像G1及第2测定图像重叠于第2图案图像G3。这样，通过使多个测定图像重叠于第2图案图像G3，从而易于进行基于多个测定图像的半导体设备S的解析。
此处，在上述图像处理方法、图像处理装置、或图像处理程序中，在获取匹配信息的步骤中，也可自第1图案图像提取第1形状信息，自第2图案图像提取第2形状信息，基于第1形状信息及第2形状信息而获取匹配信息。由此，即使在第1图案图像与第2图案图像的对比度不同的情况下，也可容易地获得匹配信息。
另外，在获取匹配信息的步骤中，也可基于表示第1图案图像的半导体设备上的范围的第1视野尺寸、与表示第2图案图像的半导体设备上的范围的第2视野尺寸之比，调整第1图案图像及第2图案图像中的至少任一者的图像尺寸。在此情况下，即使测定图像与第2图案图像的视野尺寸不同，也可制作相互的图像的半导体设备上的位置一致的重叠图像。
再有，匹配信息也可为表示第1图案图像与第2图案图像的相对关系的位置信息、旋转信息、及倍率信息中的至少一者。若利用该匹配信息，则可简易地获得测定图像与第2图案图像的位置关系，基于此而可简易地获取重叠图像。
另外，测定图像也可为半导体设备的发热图像、发光图像、电气量变化图像、光致电流图像、正误信息图像、相位图像、振幅图像、及I/Q图像中的至少一者。再有，另外，第2图案图像也可为半导体设备的反射图像、透过图像、MOBIC图像、及CAD布局图像中的任一者。
产业上的可利用性
本发明可将图像处理方法、图像处理装置、及图像处理程序作为使用用途而精度良好地产生半导体设备的发光像或发热像等测定像与其图案图像的重叠图像。
符号的说明
1A、1B、1C、1D…观察系统、3…红外摄像机、3C…光检测器、5…二维摄像机、7…照明装置、7C…激光光源、9…分色镜、9B…镜、9C…激光扫描单元、11…分束器、13…物镜、15…载置台、17…计算机、19…测试器、19C…电信号检测单元、25…物镜切换单元、27…存储部、29…图像解析部、31…图像处理部、33…控制部、35…电源、G1…测定图像、G2…第1图案图像、G3…第2图案图像、G4…重叠图像、P3…形状信息、S…半导体设备。
Claims (10)
1.一种图像处理方法，其特征在于，
包括：
第1步骤，其获取以半导体设备为对象而测定的测定图像、及对应于所述测定图像的表示所述半导体设备的图案的第1图案图像；
第2步骤，其获取表示所述半导体设备的图案的第2图案图像；
第3步骤，其基于所述第1图案图像与所述第2图案图像，获取表示所述第1图案图像与所述第2图案图像的相对关系的匹配信息；及
第4步骤，其通过基于所述匹配信息使所述第2图案图像与所述测定图像重叠而获取重叠图像，
在所述第3步骤中，自所述第1图案图像提取第1形状信息，自所述第2图案图像提取第2形状信息，基于所述第1形状信息及所述第2形状信息而获取所述匹配信息，并且自所述第1图案图像及所述第2图案图像提取各自的轮廓线作为所述第1形状信息及所述第2形状信息，在所述第1形状信息与所述第2形状信息之间检索相互类似的图案，从而获取所述匹配信息，
在所述第3步骤中，基于表示所述第1图案图像的所述半导体设备上的范围的第1视野尺寸、与表示所述第2图案图像的所述半导体设备上的范围的第2视野尺寸之比，调整所述第1图案图像及所述第2图案图像中的至少任一者的图像尺寸。
2.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，
所述匹配信息为表示所述第1图案图像与所述第2图案图像的相对关系的位置信息、旋转信息、及倍率信息中的至少一者。
3.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，
所述测定图像为所述半导体设备的发热图像、发光图像、电气量变化图像、光致电流图像、正误信息图像、相位图像、振幅图像、及I/Q图像中的至少一者。
4.如权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
所述测定图像为所述半导体设备的发热图像、发光图像、电气量变化图像、光致电流图像、正误信息图像、相位图像、振幅图像、及I/Q图像中的至少一者。
5.如权利要求1所述的图像处理方法，其特征在于，
所述第2图案图像为半导体设备的反射图像、透过图像、MOBIC图像、及CAD布局图像中的任一者。
6.如权利要求2所述的图像处理方法，其特征在于，
所述第2图案图像为半导体设备的反射图像、透过图像、MOBIC图像、及CAD布局图像中的任一者。
7.如权利要求3所述的图像处理方法，其特征在于，
所述第2图案图像为半导体设备的反射图像、透过图像、MOBIC图像、及CAD布局图像中的任一者。
8.如权利要求4所述的图像处理方法，其特征在于，
所述第2图案图像为半导体设备的反射图像、透过图像、MOBIC图像、及CAD布局图像中的任一者。
9.一种图像处理装置，其特征在于，
具备：
存储部，其存储以半导体设备为对象而测定的测定图像、对应于所述测定图像的表示所述半导体设备的图案的第1图案图像、及表示所述半导体设备的图案的第2图案图像；
图像解析部，其基于所述第1图案图像与所述第2图案图像，获取表示所述第1图案图像与所述第2图案图像的相对关系的匹配信息；及
图像处理部，其通过基于所述匹配信息使所述第2图案图像与所述测定图像重叠而获取重叠图像，
所述图像解析部自所述第1图案图像提取第1形状信息，自所述第2图案图像提取第2形状信息，基于所述第1形状信息及所述第2形状信息而获取所述匹配信息，并且自所述第1图案图像及所述第2图案图像提取各自的轮廓线作为所述第1形状信息及所述第2形状信息，在所述第1形状信息与所述第2形状信息之间检索相互类似的图案，从而获取所述匹配信息，
所述图像解析部基于表示所述第1图案图像的所述半导体设备上的范围的第1视野尺寸、与表示所述第2图案图像的所述半导体设备上的范围的第2视野尺寸之比，调整所述第1图案图像及所述第2图案图像中的至少任一者的图像尺寸。
10.一种存储介质，其特征在于：
存储有如下图像处理程序：
使计算机作为图像解析部及图像处理部而发挥功能，
所述图像解析部基于对应于以半导体设备为对象而测定的测定图像且表示所述半导体设备的图案的第1图案图像、及表示所述半导体设备的图案的第2图案图像，获取表示所述第1图案图像与所述第2图案图像的相对关系的匹配信息，
所述图像处理部通过基于所述匹配信息使所述第2图案图像与所述测定图像重叠而获取重叠图像，
所述图像解析部自所述第1图案图像提取第1形状信息，自所述第2图案图像提取第2形状信息，基于所述第1形状信息及所述第2形状信息而获取所述匹配信息，并且自所述第1图案图像及所述第2图案图像提取各自的轮廓线作为所述第1形状信息及所述第2形状信息，在所述第1形状信息与所述第2形状信息之间检索相互类似的图案，从而获取所述匹配信息，
所述图像解析部基于表示所述第1图案图像的所述半导体设备上的范围的第1视野尺寸、与表示所述第2图案图像的所述半导体设备上的范围的第2视野尺寸之比，调整所述第1图案图像及所述第2图案图像中的至少任一者的图像尺寸。
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