DE4027002A1 - Verfahren und anordnung zur kontrolle des inhaltes von bildern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Kontrolle des Inhaltes von Bildern durch Vergleich eines Real­ bildes mit einem Idealbild, die sich beide auf den gleichen Bildinhalt beziehen, wobei die zu vergleichenden Bilder in nach Zeilen und Spalten geordnete Elemente zerlegt, analoge Elemente des Realbildes und des Idealbildes in vorzugsweise rechtwinklig zueinander gerichteten x- und y-Koordinaten abgetastet, miteinander verglichen werden und das Vergleichs­ ergebnis weiterverarbeitet wird. Die Anwendung bezieht sich auf alle Fälle, in denen zwei nominell gleiche Bilder auf Unterschiede in ihrer Gleichheit untersucht werden müssen. Die Gleichheit bezieht sich dabei auf die unterschiedlichen Bild­ parameter, wie bspw. das Muster (lay-out, den Grauwert, die Wellenlänge, die Phase, den Transmissionsgrad, den Reflexions­ grad, die Intensität usw. Welche dieser Parameter in den beiden Bildern zu vergleichen sind, richtet sich nach dem Wandler, mit dem die beiden Vorlagen untersucht werden sollten. Die Erfindung kann insbesondere zur Kontrolle von Masken im Herstellungsprozeß integrierter Schaltkreise verwen­ det werden.

Bekanntlich werden gemäß der Planartechnologie integrierte Schaltkreise schichtweise auf einer Scheibe aus halbleitendem Material auf fotolithografischem Wege erzeugt (siehe H. Völz, Elektronik für Naturwissenschaftler, Akademie-Verlag, Berlin 1974, S. 425-427. Jede Ebene im Schichtaufbau auf der Ober­ fläche des halbleitenden Materials entspricht einem Verfah­ rensschritt. In jedem Verfahrensschritt erfolgt die Projizie­ rung des Bildinhaltes (lay-out) einer Maske auf die fotoche­ misch sensibilisierte Oberfläche der Scheibe aus halbleitendem Material. Auch die Masken werden in einem fotolithografischen Prozeß hergestellt. Hierbei kommt entweder eine Elektronen­ strahlbelichtungsanlage (EBA) oder ein lichtoptischer Pattern­ generator (OPG) zum Einsatz. In diesem Prozeß werden die auf einem CAD (Computer Aided Design)-System erarbeitetend nicht­ optischen Daten mit Hilfe der EBA oder des OPG in das Masken- lay-out umgesetzt. Auf diese Weise können 10 : 1 Reticles, 5 : 1 Reticles und 5 : 1 Blockreticles hergestellt werden. Die 10 : 1 und 5 : 1 Reticles enthalten dabei nur einmal das lay-out einer Schaltkreisebene. In einer entsprechend verkleinernden Re­ peaterkamera (H. Völz, o.a. S. 446 ff) können mit Hilfe dieser Reticles 1 : 1 Masken für die Produktion integrierter Schalt­ kreise (IC) erzeugt werden, die in regelmäßiger Anordnung wiederholt und entsprechend verkleinert das lay-out des Retic­ les enthalten. Im 5 : 1 Blockreticle ist das lay-out der ent­ sprechenden IC-Ebene mehrfach enthalten. Bei der Herstellung der Masken treten die unterschiedlichsten Fehler auf. Durch Schmutzpartikel, Brücken, Unterbrechungen, Einbuchtungen, Ausbuchtungen und pinholes entstehen Defekte. Außerdem fehlen Bildelemente oder es werden parasitäre Bildelemente erzeugt. Diese Fehler können zum Ausfall der IC führen und sind deshalb festzustellen. Die hierzu benutzten Defektkontrollgeräte (DKG) existieren in zwei wesentlichen Grundvarianten, siehe US-PS 42 47 203, 43 47 001, 45 32 650, 46 14 430, 48 09 341.

In einer ersten Variante werden über zwei optisch gleiche Kanäle zwei nominell gleiche lay-out-Stellen zweier verschie­ dener Einzelbilder ein und derselben Maske sukzessiv abge­ tastet. Die Einzelbilder sind das Realbild und das Idealbild der Maske. Weisen die am Ende der optischen Kanäle mit Hilfe je eines optisch-elektronischen Wandlers (OEW) gewonnenen Informationen Unterschiede auf, so liegen Differenzen im Bild­ inhalt und somit Defekte vor. Die Vorteile dieser Variante sind in der hohen Arbeitsgeschwindigkeit und im hohen Auf­ lösungsvermögen (bis 0,35 µm) zu sehen. Ihre Nachteile liegen darin begründet, daß sich Defekte, die in beiden Einzelbildern vorhanden sind, sog. Repeatdefekte, nicht erkannt werden. Weiterhin ist die Prüfung von Einzelbildern auf Vollständig­ keit mit Hilfe von CAD-Daten nicht möglich. Reticles mit nur einem Einzelbild können überhaupt nicht geprüft werden.

Gemäß einer zweiten Variante wird der Bildinhalt der zu über­ prüfenden Maske mit einem optischen Kanal und einem nachge­ schaltetem OEW aufgenommen (Realbild) und mit dem entsprechend aufbereitetem Bild aus den CAD-Daten (Idealbild) verglichen. Die Vorteile der zweiten Variante sind darin zu sehen, daß alle Arten von Vorlagen geprüft werden können. Ihre Nachteile sind durch die niedrige Arbeitsgeschwindigkeit, die geringe Auflösung (0,8µm) und den hohen technischen Aufwand gegeben. Beide Varianten zerlegen das optisch gewonnene Bild der Maske mit Hilfe einer CCD (Charge Coupled Devices)-Anordnung, eines flying-spot oder ähnlichem in einzelne Elemente, sog. Pixel. Jedem Pixel ist dabei ein Intensitätswert zugeordnet, der in der Regel einer AD (Analog Digital) -Wandlung unterzogen und durch eine nachfolgende Elektronik verarbeitet wird. Um die Registrierung von sog. Pseudodefekten zu vermeiden, müssen für die Anlagen eine Reihe von Problemen berücksichtigt werden. Diese Probleme betreffen:

• - Restfehler in der Ausleuchtung der optische Kanäle sowie Ausleuchtungsunterschiede der beiden optischen Kanäle untereinander,
• - Toleranzen im Objekt, wie Strukturbreitenschwankungen, Lagefehlerdifferenzen korrespondierender Strukturen so­ wie der Einzelbilder zueinander,
• - Restfehler im Abbildungssystem,
• - mechanische Ungenauigkeiten des Tischsystems und der automatischen Fokussierung,
• -Restfehler in der Ausrichtung der Maskenachse zu den Achsen der Anlagen,
• - Fehler der OEW und AD-Wandler,
• - Rauschen der Verarbeitungselektronik.

Für Anlagen, die gemäß der zweiten Variante eingesetzt werden, kommt noch hinzu, daß ein metrisch richtiges Bild mit idealen Kantenübergängen aus den CAD-Daten (Idealbild) mit einem Realbild zu vergleichen ist. Zur Berücksichtigung dieser Tat­ sachen ist in Anlagen zur Realisierung beider Varianten ein erheblicher apparativer Aufwand zu betreiben.

Aus US-PS 46 69 123 ist schließlich bekannt, ein mit einigen bit Bildtiefe vorliegendes Bild pixelweise in drei Intensi­ tätsebenen zu zerlegen. Es werden Vektoren konstruiert, die Änderungen zwischen den Intensitätsebenen in acht ausgezeich­ neten Richtungen anzeigen. Die Defekterkennung geschieht durch Summierung der Vektoren der gleichen Richtung. Treten zwischen den Summen für das Real- und das Idealbild Abweichungen auf, so liegt ein Defekt vor. Neben dem wiederum erheblichen Reali­ sierungsaufwand besteht keine Eindeutigkeit der Defektlage zu einer bestimmten Position.

Die Erfindung soll die Nachteile des Standes der Technik vermeiden, so daß eine hohe Genauigkeit und Arbeitsgeschwin­ digkeit ebenso gewährleistet sind, wie ein geringer apparati­ ver und finanzieller Aufwand.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Aufberei­ tung und Auswertung der Einzelbilder so zu gestalten, daß Pseudodefekte vermieden und die Möglichkeit des Vergleichs eines Realbildes mit einem Idealbild unabhängig davon gegeben ist, ob das Idealbild optisch oder als gespeicherter Daten­ block vorliegt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vom Realbild und vom Idealbild je ein x-Kantenbild und ein y- Kantenbild angefertigt werden, das jedes x-Kantenbild in y- Richtung und jedes y-Kantenbild in x-Richtung durchmustert und auf diese Weise ein x/y- und ein y/x-Kantenbild erzeugt wer­ den, daß durch die Differenzbildung zwischen den y/x- und x/y- Kantenbildern des Realbildes bzw. des Idealbildes je ein Real­ differenzbild bzw. ein Idealdifferenzbild erzeugt wird, daß durch Vergleich des Realdifferenzbildes mit dem Idealdiffe­ renzbild ein Realvergleichsbild ermittelt wird und daß Ideal­ differenzbild für sich durchmustert und im Ergebnis der Durch­ musterung auf Grund der von Null abweichenden Ecken des Ideal­ differenzbildes ein Defektbild entsteht. Bei der Anfertigung des x-Kantenbildes erfolgt die Abtastung parallel zur x-Rich­ tung zeilenweise. In ähnlicher Weise wird das y-Kantenbild durch eine fortschreitende Abtastung in Spalten parallel zur y-Achse angefertigt. Zur Verarbeitung der geometrisch vorlie­ genden Bilder wird ein Einschwellenkriterium zur Erfassung der Kantenübergänge hell/dunkel und dunkel/hell benutzt. Es wird der Intensitätswert des vorangehenden Bildelements von dem des nachfolgenden Bildelements subtrahiert. Dadurch entstehen geometrisch unähnliche, elektronisch verarbeitbare Kantenbil­ dungen. Für die universelle Anwendbarkeit des erfindungsge­ mäßen Verfahrens ist es von Vorteil, wenn das Idealbild in nichtoptischer Form vorliegt.

Auf Grund von toleranzbedingten x-y-Versätzen zwischen dem Real- und dem Idealbild bzw. dem Real- und Idealdifferenzbild liegt i.a. eine Übereinstimmung der korrespondierenden Bild­ elemente zwischen beiden Bildern nicht vor (Rasterfehler). Daher ist eine hinreichend große Umgebung der korrespondieren­ den Bildelemente im jeweiligen Idealbild nach dem geforderten Wert der Bildelemente des Realbildes abzusuchen. Je nach dem zulässigen Rasterfehler können das die acht unmittelbar be­ nachbarten Bildelemente des korrespondierenden Bildelementes bei einer 8-er Umgebung oder die 24 weiteren Bildelemente bei einer 24-iger Umgebung usw. sein. Wird in der jeweiligen Umgebung der gesuchte Wert gefunden, so handelt es sich dabei um eine nicht defekte Struktur. Dabei müssen Ausgangswert und gesuchter Wert sowohl vom Betrag wie vom Vorzeichen her über­ einstimmen. Wird dieser Wert nicht gefunden, so handelt es sich um einen Defekt, der im Defektspeicher erfaßt wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dient eine Anordnung, bei der zwischen den die Daten des Realbildes und des Idealbildes liefernden Einheiten und einer Auswerteeinheit ein Schaltungsblock angeordnet ist, der eine Säulenauswahl­ schaltung und ein Interface enthält, zwischen denen sich zu­ einander parallele Verarbeitungssäulen befinden. Die Säulen­ auswahlschaltung leitet die von einem OEW kommenden Daten (4 bit breit) der jeweils freien Verarbeitungssäule zu, bildet den erforderlichen Schwellwert und zählt für die Ablaufsteue­ rung die in einem Bild abgetasteten Bildelemente. Jede Ver­ arbeitungssäule enthält je einen Speicher für das x-Kantenbild und das y-Kantenbild sowie für das x/y-Kantenbild und das y/x- Kantenbild, eine Subtraktionseinrichtung für die beiden letztgenannten Kantenbilder sowie einen Ausgangsspeicher. Vom Zähler der Ablaufsteuerung der Säulenauswahlschaltung besteht eine direkte Verbindung zum Interface. Durch eine geeignete Verschaltung innerhalb einer Verarbeitungssäule ist es auch möglich, mit nur zwei Speichern auszukommen, von denen jeder zur Speicherung der x- bzw. y-Werte, des x- bzw. y-Kantenbil­ des benutzt wird. Diese einfache und mit geringem Aufwand realisierbare Anordnung zeichnet sich durch die im Kennzeichen des Anspruchs 5 dargelegten Merkmale aus.

Die Erfindung ermöglicht bei einer bedeutenden Verringerung des Aufwandes an Verfahrens-, Fertigungs- und Rechentechnik die besten bisher bekannten Ergebnisparameter, insbesondere die Arbeitsgeschwindigkeit und das Auflösungsvermögen zumin­ dest einzuhalten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschema des Umwandlungsprozesses eines Realbildes in ein Defektbild,

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem in Fig. 1 dargestellten Umwandlungsprozeß,

Fig. 3 eine in ein Koordinatensystem eingepaßte Maske,

Fig. 4 die Pixelanordnung eines Teilbildes,

Fig. 5 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung,

Fig. 6 einen Ausschnitt aus der Fig. 5 und

Fig. 7 einen vereinfachten prinzipiellen Schaltplan einer Verarbeitungssäule.

Fig. 1 läßt erkennen, daß das Realbild 1 zunächst in ein Realdifferenzbild 2 und in gleicher Weise das Idealbild 3 in ein Idealdifferenzbild 4 umgewandelt werden. Aus dem Realdif­ ferenzbild 2 und dem Idealdifferenzbild 4 wird ein Realver­ gleichsbild 5 hergeleitet, das die Grundlage für ein Defekt­ bild 6 darstellt. Um zum Defektbild 6 zu gelangen, ist eine Beeinflussung des Realvergleichsbildes durch das Idealdiffe­ renzbild 4 erforderlich. In Fig. 2 ist der prinzipielle Umwandlungsprozeß des Realbildes 1 und in gleicher Weise des Idealbildes 3 in das Realdifferenzbild 2 bzw. Idealdifferenz­ bild 4 dargestellt. Vom Realbild 1 werden zunächst ein x- Kantenbild 7 und ein y-Kantenbild 8 und daraus ein x/y-Kanten­ bild 9 und ein y/x-Kantenbild 10 hergestellt. Aus den Kanten­ bildern 9 und 10 wird dann das Realdifferenzbild 2 abgeleitet. In gleicher Weise ergibt sich aus dem Idealbild 3 das Ideal­ differenzbild 4.

Zur detaillierten Darstellung der Herleitung des Defektbildes 6 aus dem Realbild 1 und dem Idealbild 3 wird auf die Fig. 3 verwiesen, in der eine in ein x-y-Koordinatensystem eingepaßte Maske 11 dargestellt ist. Sie enthält im zu kontrollierenden Feld 12 ein Raster von Einzelbildern 13, deren Kanten parallel zu den Koordinatenrichtungen verlaufen. Jedes Einzel- oder Teilbild besteht in x-Richtung aus 1024 und in y-Richtung aus 64 Elementen (Pixeln) 14 gemäß Fig. 4, die bis zehnmal klei­ ner sind, als die zu erwartende kleinste Struktur. Jedes Teilbild der Maske 11 wird mit einer CCD-Zeile mit 1024 Pixeln abgetastet, indem diese Zeile 64mal in y-Richtung über- bzw. untereinandergesetzt wird. Die Austastung an der nächstfolgen­ den Zeilenposition erfolgt durch eine nicht dargestellte Ge­ rätesteuerung, wenn die Zeile den Weg von der Kantenlänge eines Pixels 14 gegenüber der Maske 11 zurückgelegt hat. Bei der Erläuterung des Umformvorganges wird angenommen, daß die 1024 _* 64 Pixel mit 4-bit-Tiefe in einem entsprechend großen Speicher abgelegt sind. Zur Verarbeitung des vorliegenden Realbildes 1 wird ein Einschwellenkriterium für die Kantenübergänge hell/dunkel und dunkel/hell genutzt. Dabei wird der Intensitätswert des n-ten Pixels von dem des (n-1)-ten Pixels subtrahiert. Überschreitet die so gebildete Differenz einen vorgegebenen Schwellwert S, so liegt eine Kante vor. Wird dieser Schwellwert an der Kante mehrfach überschritten, z. B. S=2 und n-(n-1)<S, (n+1)-n<S, dann wird dafür gesorgt, daß das Signal "Kante" nur in ein Pixel gesetzt wird. Bei einer Kante mit positiver Differenz (Vorderkante) wird gemäß einer getrof­ fenen Festlegung das Zeichen "1" in das Pixel des Minuenden gesetzt, bei dem erstmals die Schwelle überschritten wird. Im angegebenen Beispiel wird die "1" in das Pixel n gesetzt. Bei einer Kante mit negativer Differenz (Hinterkante) wird defini­ tionsgemäß das Zeichen "2" in das Pixel des Subtrahenten gesetzt, bei dem letztmalig die Differenz vom Betrag her die Schwelle S übersteigt. Ist bspw. S=2 und |n-(n-1)|<S, |(n+1)-n| <S und |(n+2)-(n+1)|<S wird das Zeichen "2" in das Pixel n+1 gesetzt.

Ausgehend vom Realbild in den Abmessungen 1024 _* 64 Pixel wird das beschriebene Einschwellenkriterium auf dieses Realbild zweimal angewendet, und zwar

• - das erste Mal in Richtung +x, beginnend in der 64. Zeile am ersten Pixel bis zum 1024. Pixel und dann zeilenweise fort­ schreitend bis zur Zeile 1. Es entsteht das x-Kantenbild.
• - das zweite Mal in Richtung +y, beginnend in der 64. Zeile am Pixel 1 bis zum Pixel 64 und dann spaltenweise fortschrei­ tend bis zur 1024. Spalte, 64. Pixel. Es entsteht das y- Kantenbild.

Im x- wie auch im y-Kantenbild erscheinen an den x- bzw. y- Kanten der Bildelemente nur noch die Zeichen "1" bzw. "2". Der Intensitätsunterschied wird damit digitalisiert.

Ist in einer Vorgehensrichtung nur ein Pixel mit einem Wert≠0 belegt, so sollen die Zeichen für Vorder- und Hinterkante addiert werden. Damit erscheint in diesem Pixel das Zeichen "3". Parallel zur Durchmusterung des Realbildes oder nach Abschluß derselben sind alle Pixel mit dem Zeichen "3" zu ermitteln, Null zu setzen, und es ist in einem Defektspeicher an der Stelle des entsprechenden Pixels ein Zeichen zu setzen (z. B. "9"). Zur Markierung des Defektes kann die Kombination dieses Zeichens unter Angabe der x-y-Koordinaten des Auftre­ tens dieses Zeichens in Absolutkoordinaten der Maske oder Relativkoordinaten des Teilbildes unter Angabe der Lage des Teilbildes benutzt werden.

Für das weitere Vorgehen wird weiterhin das o. g. Einschwellen­ kriterium benutzt, wobei als Schwellwert der Wert Null gesetzt wird. Auch die oben angegebenen Regeln des Setzens der Zeichen für die Vorder- und Hinterkante bleiben erhalten. Das x-Kan­ tenbild wird nunmehr in y-Richtung unter Ausnutzung des modi­ fizierten Einschwellenkriteriums durchmustert. Es entsteht das y/x-Kantenbild. In gleicher Weise wird das y-Kantenbild in Richtung x durchmustert; es entsteht das x/y-Kantenbild. Im nächsten Schritt werden die Werte der korrespondierenden Pixel 14 des x/y-Kantenbildes von denen des y/x-Kantenbildes subtrahiert, woraus das Real-Differenzbild entsteht.

Die bisher beschriebene Vorgehensweise zur Erlangung des Real- Differenzbildes wird auch auf die Bildung des Idealdifferenz­ bildes angewendet. Dabei ist es gleichgültig ob das Idealbild als optisches Bild oder in CAD-Daten vorliegt. Im letzteren Fall ist das Idealbild zunächst in die Pixelform zu bringen, bevor es in ein Idealdifferenzbild 4 umgeformt werden kann.

Die Aufbereitung des Realdifferenzbildes (Ausgangspunkt ist der vollständig gefüllte Teilbildspeicher mit 4-bit Bildtiefe) und des Idealdifferenzbildes erfolgt mit einer noch zu be­ schreibenden Anordnung.

Die Defekt- und Bildunterschiedsextraktion gestaltet sich im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens folgendermaßen:

• 1. Das Realdifferenzbild wird vollständig nach solchen Pixeln 14 durchsucht, die einen von Null verschiedenen Wert haben. Wird ein derartiges Pixel ermittelt, so wird das korrespon­ dierende Pixel des Idealdifferenzbildes dahingehend über­ prüft, ob dessen Wert vom Betrag und vom Vorzeichen her mit dem Wert des Pixels im Realdifferenzbild übereinstimmt. Aufgrund von toleranzbedingten x-y-Versätzen zwischen Real- und Idealbild, die in der gleichen Größe auch zwischen Real- und Idealdifferenzbild vorhanden sind, ist eine Übereinstimmung der korrespondierenden Pixel i.a. nicht zu erwarten; es treten, auch wenn man von nicht defektiven Bildelementen ausgeht, sogenannte Rasterfehler auf. Deshalb ist eine hinreichend große Umgebung eines korres­ pondierenden Pixels im Idealdifferenzbild nach dem gefor­ derten Wert des Pixels aus dem Realdifferenzbild abzu­ suchen. Je nach dem zulässigen Rasterfehler können das die 8 bzw. 24 unmittelbar benachbarten Pixel des korrespon­ dierenden Pixels im Idealdifferenzbild sein. Es könnte auch ein Block aus einer noch größeren Anzahl von Pixeln heran­ gezogen werden, in dem sich das korrespondierende Pixel befindet. Wird in der vorgegebenen Umgebung das gesuchte Pixel gefunden, so handelt es sich dabei um eine nicht defektive Struktur. Wird das Pixel nicht gefunden, so liegt ein Defekt vor. Im Defektspeicher, der zur Aufnahme aller Defekte benutzt wird, erscheint an derselben Position, die das von Null verschiedene Pixel im Realdifferenzbild hat, ein Zeichen, z. B. "5".
• 2. Wird in der Umgebung oder an der Position des Idealdiffe­ renzbild-Pixels der gesuchte Wert gefunden, so wird er im Realdifferenzbild Null gesetzt.
• 3. Sind alle Pixel des Realdifferenzbildes gemäß den vor­ stehenden Punkten 1. und 2. abgearbeitet worden, so werden die Pixel des Idealdifferenzbildes danach untersucht, ob sie verschieden von Null sind. Zeigt sich ein Pixel dessen Wert von Null verschieden ist, so wird an der entsprechen­ den Stelle des Defektspeichers ein Zeichen gesetzt, z. B. "7".

Mit den unter 1. genannten Verfahrensschritten und der Null­ setzung aller Ecken des Realdifferenzbildes nach dem Ecken­ findungsprozeß werden parasitäre, zuviel vorhandene Bildele­ mente und Defekte ermittelt. Die unter 3. beschriebenen Ver­ fahrensschritte führen zur Feststellung fehlender Bildelemen­ te, wobei zur Durchführung dieses Defektdetektionsschrittes das Idealdifferenzbild ohne Berücksichtigung der regulären Ecken des Realdifferenzbildes verwendet wird.

Während anhand der Fig. 1-4 das Verfahren zur Kontrolle des Inhaltes von Bildern eingehend erläutert wurde, erfolgt anhand der Fig. 5-7 die Beschreibung der hierzu erforderlichen Anordnung.

In Fig. 5 bedeutet 15 eine reale Maske (Realbild) bzw. ein Teilbild dieser Maske. Der Abtastung der Maske dient eine CCD- Zeile 16, die als AD-Wandler fungiert. Die in der CCD-Zeile 16 beim Abtasten der Maske 15 erzeugten Signale werden einem Schaltungsblock 17 zugeleitet, der mit einem Steuer- und Aus­ werterechner 18 verbunden ist. Analog zur Realmaskenreihe besteht die Idealmaskenreihe, die mit der Idealmaske 19 be­ ginnt, und über eine CCD-Zeile 20, einen Schalter 21 sowie einen Schaltungsblock 22 mit dem Steuer- und Auswerterechner 18 verbunden ist. Schließlich ist ein CAD-Datenspeicher 23 über einen CAD-Datenwandler 24 und den Schalter 21 in die Idealmaskenreihe einkoppelbar. Der Schalter 21 ist so umleg­ bar, daß er entweder den Datenfluß aus der Idealmaskenreihe oder den CAD-Datenfluß zum Steuer- und Auswerterechner 18 gelangen läßt, der den gesamten Kontrollprozeß auswertet und steuert.

In Fig. 6 ist der grundsätzliche Aufbau eines Schaltungs­ blocks 17 bzw. 22 angegeben. Eine Säulenauswahlschaltung 25 ist einerseits mit der CCD-Zeile 16 bzw. 20 bzw. mit der CAD- Datenumwandlung 24 und andererseits mit Säulen 26, 27, 28, 29 verbunden. Neben Mitteln zur Auswahl der richtigen Säule be­ sitzt die Säulenauswahlschaltung 25 eine Schwellwertschaltung und einen Zähler zur Ablaufsteuerung. Jede der Verarbeitungs­ säulen 26 bis 29 weist nacheinander einen Eingang 30, zueinan­ der parallelliegende Speicher für x und y, die mit 31 und 32 bezeichnet sind, für das Kantenbild x bzw. das Kantenbild y, die mit 33 und 34 bezeichnet sind, sowie das Kantenbild x/y und das Kantenbild y/x, die mit 35 und 36 bezeichnet sind, auf. Im weiteren Verlauf jeder Verarbeitungssäule sind eine Bildsubtraktionsstufe 37 zur Bildung des Real- bzw. Ideal­ differenzbildes sowie ein Ausgangsspeicher 38 vorgesehen.

Jede der Verarbeitungssäulen 26 bis 29 ist über den Ausgangs­ speicher 38 mit einem DMA (Direct-Memory-Access)-Interface 39 verbunden. Außerdem besteht zwischen der Säulenauswahlschal­ tung 25 und dem DMA-Interface 39 eine direkte Verbindung 40 für die Steuersignale, die das DMA-Interface 39 veranlassen, den jeweiligen 16 _* 16-bit-Speicher 38 zu leeren.

In Fig. 7 sind die einzelnen Elemente einer der Verarbei­ tungssäulen 26 bis 29 und ihre Verschaltungen dargestellt, die durch eine vorteilhafte Verschaltung ihrer einzelnen Elemente und Mehrfachbenutzung die verschiedenen Kanten- und Differenz­ bilder in einfacher Weise herzustellen gestatten.

Der Eingang 30 ist über Schalter 41 bzw. 42 mit dem x-Speicher 31 bzw. dem y-Speicher 32 verbunden. Jeder der Schalter 41 bzw. 42 besitzt Schaltstellungen a, b, c und korrespondiert mit einem dem Speicher 31 nachgeordneten Schalter 43 bzw. einem dem Speicher 32 nachgeordneten Schalter 44 die entspre­ chende Schaltstellungen b, c, d aufweisen. Der Speicher 31 ist in der Schaltstellung b mit einem Komparator 45 und dieser mit einer Auswertelogik 46 verbunden. Die Auswertelogik 46 besitzt zwei Ausgänge. Der eine Ausgang führt zu einem Schalter 47 mit den Schaltstellungen b und c, die den vorgenannten Schaltstel­ lungen b und c entsprechen. Die Schaltstellung b des Schalters 47 ist mit der Schaltstellung b des Schalters 41 über eine Leitung 49 verbunden. Die Schaltstellung c des Schalters 47 steht mit der Schaltstellung c des Schalters 42 über eine Leitung 48 in Verbindung. Der zweite Ausgang der Auswertelogik 46 ist zu einem Schalter 50 geführt, der die Verbindung 51 zwischen dem Zähler 52 der Säulenauswahlschaltung 25 und einem 16 _* 16-bit-Speicher 53 zu schließen oder zu öffnen gestattet. Der Schalter 44 stellt in seiner Schaltstellung b eine Verbin­ dung zwischen dem Speicher 32 und einem Komparator 54 her, der seinerseits mit einer Auswertelogik 55 verbunden ist, die ähnlich der Auswertelogik 46 zwei Ausgänge aufweist. Der eine Ausgang führt zu einem Schalter 56, der wiederum zwei Schalt­ stellungen b und c besitzt, die den bereits genannten Schalt­ stellungen b und c des Schalters 47 entsprechen. Dabei ist die Schaltstellung b des Schalters 56 mit der Schaltstellung b des Schalters 42 über eine Leitung 58 verbunden. Gleicherweise steht die Schaltstellung c des Schalters 56 mit der Schalt­ stellung c des Schalters 41 über eine Leitung 57 in Verbin­ dung. Von der Schaltstellung c des Schalters 43 führt eine Leitung 59 zum Komparator 54. In analoger Weise besteht zwi­ schen der Schaltstellung c des Schalters 44 und dem Komparator 45 eine Verbindung 60. Von der Schaltstellung d des Schalters 43 führt eine Leitung 61 zu einem Zweikomponentenbildner 62, der aber einen Addierer 63 mit dem Ausgangsspeicher 38 in Verbindung steht. Zwischen der Schaltstellung d des Schalters 44 und dem Addierer 63 besteht ebenfalls eine Leitung 64. Der zweite Ausgang der Auswertelogik 55 wirkt auf einen Schal­ ter 65, der sich in der Verbindung 51 zwischen dem Zähler 52 und einem 16 _* 16-bit-Speicher 66 befindet.

Zur Taktung des Zählers 52 für die Ablaufsteuerung dient ein 20 MHz-Taktgeber 67. Zwischen dem Zähler 52 und dem DMA- Interface 39 besteht die direkte Verbindung 40. Ebenfalls direkt angeschlossen an das DMA-Interface 39 sind der Aus­ gangsspeicher 38 und die 16 _* 16-bit-Speicher 53 und 66.

Die von der CCD-Zeile 16 bzw. dem CAD-Datenwandler 24 über den Schalter 21 (Fig. 5) kommenden Signale werden von der Säulen­ auswahlschaltung 25 der jeweils freien Säule, z. B. der Säule 26, über den Eingang 30 (Fig. 6) zugeleitet. Dabei sorgt die in die Säulenauswahlschaltung 25 integrierte Schwellwertschal­ tung dafür, daß nur Kantenübergänge oberhalb einer bestimmten, praxisorientierten Intensitätsgrenze (eines Schwellwertes) wirksam und über die Schalter 41, 42 in den Schaltstellungen a in die Speicher 31, 32 für x und y eingeschrieben werden. Da im Ausführungsbeispiel jeweils eine CCD-Zeile 16 von 1024 Pixeln 64 Zeilenschiebungen erfährt, werden in jedem der Spei­ cher 41, 42 1024 _* 64-Bildelemente eingeschrieben, bevor ein Übergang zum nächsten Speicher bzw. zur nächsten Verarbei­ tungssäule 27 bzw. 28 bzw. 29 geschieht. Der Übergang wird jeweils durch eine zentrale Steuereinheit 18 (Fig. 5) initi­ iert, die die CCD-Zeilenabfragung und -verschiebung erzeugt, selbst durch diese Abfragung und Verschiebung beeinflußt wird und nach jeweils 1024 _* 64-Pixeln (Bildelementen) die alte Zäh­ lung beendet sowie das Öffnen des neuen Speichers und die neue Zählung veranlaßt. Sie wirkt dabei auf den AD-Wandler 16 bzw. 20 bzw. auf die CAD-Datenumwandlung 24. Mit dem Übergang wird der Zähler 52 in der Säulenauswahlschaltung 25 gestartet, aus dessen Zählerstand sich die Ablaufsteuerung, die Adressierung der Speicher 31, 32 und ggf. weitere Aktivitäten ergeben. Aus dem Speicher 31 werden die Werte zeilenweise und aus dem Speicher 32 spaltenweise ausgelesen, zwischengespeichert, über die Schalter 43, 44 in Schaltstellung b den Komparatoren 45 und 54 zugeleitet und dort mit den entsprechenden vorhergehen­ den Werten verglichen. Dabei wird die Differenz der Intensitä­ ten zwischen dem n-ten und dem (n-1)-ten Pixel und damit das Signal gebildet, das erkennen läßt, ob es sich um eine Kante handelt oder nicht bzw. um welche Art von Kante (Vorder- oder Hinterkante) es sich handelt. Dieses Signal wird in einem in die Auswertelogik 46 bzw. 55 integrierten Flip-Flop zwischen­ gespeichert und mit dem Signal des vorhergehenden Vergleichs einer Auswertung unterzogen. Diese Auswertung stellt sicher, daß bei mehrmaligem Auftreten des gleichen Kantensignals nach­ einander die entsprechende Kanteninformation nur in einer Speicherstelle gesetzt wird. Ebenso wird in der Auswertelogik 46 bzw. 55 festgestellt, ob die Signale von Vorder- und Hin­ terkante in das gleiche Pixel (auf den gleichen Sensor) fal­ len. Wenn das eintritt, handelt es sich um einen Defekt, der nur einen Sensor betrifft, bei dem in die betreffende Spei­ cherstelle eine Null (keine Kante) eingeschrieben wird und der zugehörige Stand des Zählers 52 der Ablaufsteuerung mit Hilfe der Verbindung der Auswertelogik 46 bzw. 55 mit dem 16 _* 16-bit- Speicher 53 bzw. 66 durch kurzzeitiges Öffnen des Schalters 50 bzw. 65 (Fig. 7) in diesen 16 _* 16-bit-Speicher 53 bzw. 56 übernommen wird. Der 16 _* 16-bit-Speicher 53 bzw. 66 wird vom DMA-Interface 39 geleert und der Defektextraktion unterworfen. Nach der zeilen- und spaltenweisen Abarbeitung der 1024 _* 64- Pixel (Sensoren, Speicherstellen) entsteht über die Leitung 49 bzw. 58 und die Schalterstellungen b der Schalter 47, 41 bzw. 56, 42 im Speicher 31 das x-Kantenbild und im Speicher 32 das y-Kantenbild.

Danach werden die Schalter 43 und 44 in die Schalterstellung c umgelegt, so daß der Komparator 54 aber die Leitung 59 mit dem Speicher 31 und der Komparator 45 über die Leitung 60 mit dem Speicher 32 in Verbindung gebracht wird. Das im Speicher 31 enthaltene x-Kantenbild wird spaltenweise und das in dem Spei­ cher 32 eingeschriebene y-Kantenbild wird zeilenweise ausgele­ sen, dem Komparator 45 bzw. 54 und der Auswertelogik 46 bzw. 55 zugeführt. Es entstehen das x/y-Kantenbild, das über die Leitung 57 und die Stellung c der Schalter 56 und 41 im Spei­ cher 31 abgelegt wird, und das y/x-Kantenbild, das über die Leitung 48 und die Stellung c der Schalter 47 und 42 im Spei­ cher 32 abgelegt wird.

Schließlich wird die Bildsubtraktion durch Differenzbildungen durchgeführt. Hierzu werden das x/y- und das y/x-Kantenbild sequentiell aus dem jeweiligen Speicher 31 bzw. 32 ausgele­ sen, wobei sich die Schalter 43, 44 in der Schaltstellung d befinden. Die Bildelemente des x/y-Kantenbildes gelangen durch die Leitung 61 nacheinander zum Zweierkomplementbildner 62, wo jedes Signal eine Negation mit einer anschließenden Addition mit einer Eins in der letzten Stelle erfährt. Die Bildelemente des y/x-Kantenbildes werden über die Leitung 64 zum 4-bit- Volladdierer 63 geführt, in dem das Zweierkomplement des x/y- Kantenbildes vom y/x-Kantenbild subtrahiert und in den Aus­ gangsspeicher 38 überführt wird. Ist die Subtraktion für das gesamte Teilbild vollzogen, so wird das DMA-Interface 39 vom Rechner 52 der Säulenauswahlschaltung 25 aktiviert, das den Ausgangsspeicher 38 und die 16 _* 16-bit-Auffangspeicher 53 und 66 leert und die Speicherinhalte auf im Steuer- und Auswerte­ rechner 18 (Fig. 5) intergrierte Speicher überträgt. Damit steht die Auswertesäule 26 nach dem Rücksetzen des Zählers 52 erneut zur Aufnahme von Pixelwerten zur Verfügung. Der Steuer- und Auswerterechner 18 dient einerseits dem koordinierten Zusammenwirken aller Teile des Kontrollprozesses bzgl. des Inhaltes der Bilder bzw. Teilbilder und andererseits der An­ zeige der Koordinaten der Defektstellen (Pixel) in den Bildern bzw. Teilbildern. Im Anschluß daran ist es möglich, die De­ fektstellen in bekannter Weise einzeln in Augenschein zu neh­ men und über die Notwendigkeit der Korrektur der jeweiligen Defektstelle oder die Verwerfung eines ganzen Bildes, einer Maske zu entscheiden.

Der zu Fig. 5 bis 7 beschriebene Vorgang trifft sowohl für die Bildung von Realdifferenzbildern 2 als auch von Idealdif­ ferenzbildern 4 zu. Auf der Basis des Realdifferenzbildes 2 (Fig. 1) werden nach seiner Herstellung alle parasitären, überzähligen und defektbehafteten Strukturen ermittelt, indem in einem ersten Defektdetektionsschritt die Eckwerte Null gesetzt werden. In einem zweiten Defektdetektionsschritt wer­ den fehlende Strukturen auf der Basis des Idealdifferenzbildes ermittelt, indem das Idealdifferenzbild für sich ohne Bezug­ nahme auf die regulären Ecken des Realdifferenzbildes bearbei­ tet wird. Auf diese Weise werden im Steuer- und Auswerterech­ ner 18 (Fig. 5) das Realvergleichsbild 5 und das Defektbild 6 (Fig. 1) geschaffen.

Claims (5)

1. Verfahren zur Kontrolle des Inhaltes von Bildern durch Vergleich eines Realbildes mit einem Idealbild, die sich beide auf den gleichen Bildinhalt beziehen, wobei die zu vergleichenden Bilder in nach Zeilen und Spalten geordnete Elemente zerlegt, analoge Elemente des Realbildes und des Idealbildes in x- und y-Koordinaten abgetastet, mit einan­ der verglichen und das Vergleichsergebnis weiter verarbei­ tet werden, gekennzeichnet dadurch, daß vom Realbild und vom Idealbild je ein x-Kantenbild und ein y-Kantenbild angefertigt werden, das jedes x-Kantenbild in y-Richtung und jedes y-Kantenbild in x-Richtung durchmustert und auf diese Weise ein x/y- und ein y/x-Kantenbild erzeugt werden, daß durch die Differenzbildung zwischen den y/x- und x/y- Kantenbildern des Realbildes bzw. des Idealbildes je ein Realdifferenzbild bzw. ein Idealdifferenzbild erzeugt wird, daß durch Vergleich des Realdifferenzbildes mit dem Ideal­ differenzbild ein Realvergleichsbild ermittelt wird und daß das Idealdifferenzbild für sich durchmustert wird und im Ergebnis der Durchmusterung ein Defektbild entsteht.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Idealbild in nichtoptischer Form vorliegt.

3. Verfahren gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß zum Auffinden des dem Bildelement im Realdifferenzbild im Ide­ aldifferenzbild entsprechenden Bildelements mehrere in einem Block allseitig benachbart liegende Bildelemente abgetastet werden.

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 bei der zwischen die Daten des Realbildes und des Idealbildes liefernden Einheiten und einer Auswerteeinheit ein Schaltungsblock angeordnet ist, gekennzeichnet dadurch, daß der Schaltungsblock nacheinan­ der eine Säulenauswahlschaltung, zueinander parallel ge­ schaltete Verarbeitungssäulen und ein Interface umfaßt, von denen die Säulenauswahlschaltung einen Schwellwertbildner und einen Zähler für die Ablaufsteuerung beinhaltet, jede Verarbeitungssäule einen Speicher für das x-Kantenbild und das y-Kantenbild sowie das x/y-Kantenbild und das y/x- Kantenbild und eine Subtraktionseinrichtung sowie einen Ausgangsspeicher enthält, und das Interface einerseits über die Verarbeitungssäulen und andererseits über eine direkte Leitung mit der Säulenauswahlschaltung verbunden ist.

5. Anordnung gemäß Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, daß jede Verarbeitungssäule zwei parallele Signalwege mit je einem zwischen einem ersten und einem zweiten Schalter angeordneten Speicher, einem Komparator und einer Auswerte­ logik mit zwei Ausgängen aufweist, der ein dritter Schalter nachgeordnet ist, daß in jedem Signalweg mit Hilfe von unterschiedlichen Schaltstellungen der Schalter je eine Verbindung von der Auswertelogik zum Speicher, vom Speicher des einen Signalweges zum Komparator des anderen Signal­ weges und nach dem Durchlaufen des jeweils anderen Signal­ weges vom ersten Ausgang der Auswertelogik im anderen Sig­ nalweg zum Speicher im einen Signalweg besteht, daß vom zweiten Schalter jedes Signalweges eine Verbindung zu einem Subtraktionsglied besteht, das mit einem Ausgangsspeicher verbunden ist, daß zwischen dem Rechner der Säulenauswahl­ schaltung und dem Interface zwei parallel zueinander ange­ ordnete Auffangspeicher vorgesehen sind, denen für jedes Signal jeweils ein vierter Schalter vorgeordnet ist, der jeweils von einem vom anderen Ausgang der Auswertelogik des zugehörigen Signalweges ausgehenden Signal kurzzeitig ge­ schaltet wird.