JP3082286B2 - 2値画化方法 - Google Patents

2値画化方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体プロセス設備等に
おいて基板上の位置補正用のマークや、基板上の回路パ
ターンの位置認識を画像処理装置により行う場合の前処
理機能としての2値画化方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体プロセスにおける投影露光
装置等において、基板とマスクのアライメントを行う必
要があり、位置補正用のマークを非接触で画像等のパタ
ーンにより位置認識を行う方法が用いられている。
【0003】以下に上述した位置認識における従来の2
値画化方法を図面を参照して説明する。
【0004】図3は2値化方式の説明図で、テレビカメ
ラ等により取り込んだ画像に対して、濃度についての度
数分布をとり、表したものである。
【0005】例えば、対象物が基板上の位置補正用のマ
ークで位置補正用マークの濃度が背景面となる基板の濃
度より高いような場合、度数分布は図のように2つの山
をもつようになり、濃度値の高い山が主にマークの濃度
分布,濃度値の低い山が基板の濃度分布である。
【0006】図4は従来の位置認識装置の構成図であ
る。図において位置決めテーブル1上に置かれた認識す
べきパターンを有する対象物2の上方側方に照明装置3
が設置され、上方から撮像するように可動テレビカメラ
支持部4にテレビカメラ5が設置されている。テレビカ
メラ5には操作盤及びコントローラからの指令により判
定制御回路(CPU)6を経てテレビカメラ5を制御す
るテレビカメラ制御回路7が接続されている。8は処理
する範囲を対象物に応じて任意に設定する窓枠制御回
路、9はテレビカメラ5より入力された映像信号をアナ
ログディジタル変換(以後、A/D変換という)を行う
A/D変換回路である。
【0007】点線で囲まれた部分10が2値画装置であ
り、11は2値化を行う画像の処理範囲の最大濃度値f
max,最小濃度値fminを検出する最大,最小濃度検出回
路、12は処理範囲内の濃度ヒストグラムを2つの領域
に分割する際の分割レベル比率αを記憶保持しておく分
割比率記憶回路、13はこの分割レベル比率αより分割
レベルINiTBiNを算出する分割レベル算出回路で
ある。14は分割レベルINiTBiNにより分割され
たヒストグラムの2つの領域のそれぞれの平均濃度M
l,Muを算出する代表濃度算出回路、15は2値化レ
ベルBiNを決定する際の2値化レベル比率βを記憶し
ておく2値化レベル比率記憶回路、16はこの2値化レ
ベル比率βより2値化レベルBiNを算出する2値化レ
ベル算出回路、18は決定された2値化レベルBiNに
より画像の2値化を行い、その2値画像からテンプレー
トマッチング等により、画像のある特定パターンを検
出,位置認識を行う位置認識回路、17はその認識が正
しく行われないときに所定濃度巾ずつ2値化レベルBi
Nを変更設定する2値化レベル制御回路である。
【0008】以上の構成を有する位置認識装置における
2値画化方法について説明する。図5は2値画化方法を
示したフローチャートである。
【0009】まず、テレビカメラ5により取り込んだ画
像に対して最大,最小濃度検出回路11において処理を
行う範囲の最大濃度値fmax及び最小濃度値fminを検出
し(ステップ1)、分割レベル算出回路13において濃
度についての度数分布(以降、濃度ヒストグラムと呼
ぶ)をとり、分割レベル比率記憶回路12に記憶されて
いる所定の分割比αよりこの濃度ヒストグラムを2つの
領域に分割する(ステップ2)。ここで領域を分割する
際に用いるしきい値を分割レベルと呼ぶ。この分割レベ
ルINiTBiNは、
【0010】
【数1】
【0011】で求められる。この分割レベルINiTB
iNにより分割された領域のうち濃度の小さい方を領域
A、大きい方を領域Bとし、代表濃度算出回路14にお
いてそれぞれの領域の代表濃度となる平均濃度Ml,M
uを次式より算出する。ただしい、N(f)は濃度レベ
ルfの時の度数を示す(ステップ3)。
【0012】
【数2】
【0013】この平均濃度Ml,Muおよび2値化レベ
ル比率記憶回路15に予め設定され記憶されている2値
化レベル比率βを用いて
【0014】
【数3】
【0015】により、2値化レベルBiNを決定する
(ステップ4)。このように決定した2値化レベルBi
Nを用い位置認識回路18において2値画化を行い、位
置認識を行う(ステップ5)正しく認識すれば、その2
値化レベルBiNは適正であるが、一方正しく認識しな
い場合、その2値化レベルBiNは適正でないことにな
り、2値化レベル制御回路17において所定の濃度巾ず
つ変更し(ステップ6)、正しく認識するまで繰り返し
行う。ただし、所定回数2値化レベルBiNの変更を行
っても正しく認識しないときは2値化レベルBiNの設
定が正しくないのではなく、対象物が不良であると判断
する。
【0016】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
たような従来の方法では、半導体プロセスのような化学
反応を行う装置の場合、ロットにより回路基板の状態が
変化し、位置認識のための任意のパターンやマーク等の
画像の濃度ヒストグラムの特性が非線形に変化するた
め、従来例の2値化レベルの変更が多回数行われ、処理
に時間がかかる。
【0017】本発明はこのような位置認識などの前処理
としての2値化を行う際に、画像の濃度分布の特性が変
化しても処理時間が短くして済む、高速な2値画化方法
の提供を目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の2値画化方法は、2値化レベルを初期設定す
る際に使うパラメータを過去に2値化するのに有効であ
った2値化レベルより算出するものであり、2値化した
画像が正しく認識されないと2値化レベルを所定巾ずつ
変更して2値化認識試行を繰り返し、正しく認識される
とその際の2値化レベルを記憶保持しておくものであ
る。
【0019】
【作用】本発明によれば、認識等に有効であった2値化
レベルを用いて2値化に用いる2値化レベルの初期設定
に必要なパラメータを最適値に更新することにより、一
義的に決められたパラメータを用いる従来例に比べ、対
象物の状態が変化しその結果画像の濃度分布の特性が変
化しても、最初の時点で認識に有効な2値画化を行う2
値化レベルに、かなり近い値に設定できるため、2値化
レベルを多回数変更し試行することがなく、処理時間を
短縮できる。
【0020】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0021】図1は本発明の2値画化方法を位置認識の
前処理である2値画化に採用した位置認識装置の構成図
である。
【0022】図において明らかなように構成は従来例と
同様であり、異なるのは、正しく認識した際の2値画化
に用いた2値化レベルを記憶保持する2値化レベル記憶
回路19と、この2値化レベルより2値化レベル比率を
逆算し、2値化レベル比率記憶回路に登録し直す2値化
レベル比率学習更新回路20とを備えた点である。
【0023】上記の構成を有する位置認識装置について
2値画化の方法を図面を参照して説明する。
【0024】図2は本発明の2値画化方法を示したフロ
ーチャートである。従来例と同様に、取り込んだ画像の
処理する範囲内の最大濃度fmax及び最小濃度fminを検
出し[最大,最小濃度検出](ステップ1)、前記検出
した最大濃度fmaxと,最小濃度fmin分割レベル比率α
から(数1)により分割レベルを算出し[分割レベル算
出](ステップ2)、次に濃度のヒストグラムを考え、
図3のように分割レベルINiBiNを境界に領域Aと
領域Bの各々平均濃度Ml,Muを(数2)のように算
出し[代表濃度算出](ステップ3)、前記平均濃度と
2値化レベル比率βから(数3)により2値化レベルを
決定する[2値化レベル算出](ステップ4)。この2
値化レベルを用いて2値画化を行い、次いでテンプレー
トマッチング等を行い[位置認識](ステップ5)、も
し、テンプレートマッチングにより認識すべきパターン
の認識が行えなかった場合は、前記決定した2値化レベ
ルBiNを変更して[2値レベル制御](ステップ6)
テンプレートマッチングを行い、認識すべきパターンが
検出されるまで、あるいは所定回数(範囲)2値化レベ
ルBiNを変更するまで繰り返す。
【0025】ただし従来の方法と異なるのは、ステップ
4においての2値化レベル比率βが予め設定されるもの
ではなく、過去のデータに基づき更新される点である。
【0026】それは過去に認識に有効であった2値化レ
ベルBnewを用いて2値化レベル比率学習更新回路20
において(数3)を式変形し、
【0027】
【数4】
【0028】より、2値化レベル比率βを算出,更新す
るものである。過去に認識に有効であった2値化レベル
newとしては (1)1つ前の対象物を正しく認識した時の2値化レベ
ル (2)過去に対象物を正しく認識した時の2値化レベル
の平均値のいずれかを用いる。
【0029】この結果、過去に正しく認識した2値化レ
ベルを学習更新する形となり、対象物の状態が変化し画
像が変化しても2値化レベルを初期設定する時点で認識
に有効な2値化レベルにかなり近い値になる。したがっ
て、正しく認識するまでの2値化レベルを変更する回数
が少なくなる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明の2値画化方法によ
れば、2値化レベルを初期設定する際に用いる2値化レ
ベル比率を、過去に2値化するのに有効であった2値化
レベルより算出することにより、過去のデータを学習す
る形となり、対象物の状態が変化し画像の濃度分布の特
性が変化しても2値化レベルを初期設定する時点で認識
等に有効な2値化レベルにかなり近い値になる。
【0031】その結果、正しく認識するまでに2値化レ
ベルを変更する回数が少なくなり、従来問題であった処
理時間を短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の2値画化方法を採用した位置認識装置
の一実施例を示す構成図
【図2】本発明の実施例における2値画化方法の説明の
ためのフローチャート
【図3】2値化方式の説明図
【図4】従来の位置認識装置の構成図
【図5】従来の2値画化方法の説明のためのフローチャ
ート
【符号の説明】
17 2値化レベル制御回路 18 位置認識回路 19 2値化レベル記憶回路 20 2値化レベル比率学習更新回路

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 テレビカメラにより撮像された画像をし
    きい値である2値化レベルに基づいて2値画像に変換処
    理する2値画化方法において、撮像画像に対して濃度の
    最大値および最小値を求める第1のステップと、濃度に
    関するヒストグラムを作成し、前記濃度の最大値および
    最小値と予め設定された第1の分割比率より、前記ヒス
    トグラムを2つの領域に分割する第2のステップと、
    記第2のステップで分割された第1の領域及び第2の領
    域のそれぞれ平均濃度を算出する第3のステップと、前
    記第1及び第2の領域の平均濃度と過去に画像を2値化
    するのに有効であった2値化レベルを用いて、前記第1
    及び第2の領域の平均濃度から2値レベルを決定する内
    分比(第2の分割比率である2値レベル比率)を逆算し
    て求め、前記2値レベル比率より、前記第1及び第2の
    領域の平均濃度を二分する値として2値レベルを決定す
    る第4のステップと、 第4のステップで得られた2値化レベルに基づいて2値
    化を行う第5のステップと、第5のステップで得られた
    2値画像によりパターン検出を行う第6のステップと、
    第6のステップにおいて正しくパターン検出しない場合
    には用いた2値化レベルを一定値巾をもって変更設定
    し、再び第5以降のステップを行い、正しくパターン検
    出すれば、その際の2値化レベルを記憶保持しておく第
    7のステップとからなる2値画化方法。
  2. 【請求項2】 過去に撮像画像を2値化するのに有効で
    あった2値化レベルとして、記憶保持している2値化レ
    ベルのうち最新のものを用いる請求項1記載の2値画化
    方法。
  3. 【請求項3】 過去に撮像画像を2値化するのに有効で
    あった2値化レベルとして、記憶保持している2値化レ
    ベルの平均値を用いる請求項1記載の2値画化方法。
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