JP4865204B2 - Image processing method, image processing apparatus, and semiconductor inspection apparatus - Google Patents
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Images
Description
本発明は、ランダムノイズが含まれる撮影画像から目的のパターンを認識するための画像処理方法および装置に関する。 The present invention relates to an image processing method and apparatus for recognizing a target pattern from a captured image including random noise.
近年、デジタルカメラ、ビデオカメラ、電子顕微鏡といった撮像装置の高性能化と、マイクロプロセッサ、FPGA、ASICなどを搭載した演算装置の高性能化により、撮像装置で撮影した画像内に含まれている特定のパターンを認識する機能(以下、「パターンマッチング」と称する)を搭載した画像処理装置が実用化されている。例えば、車番認識機能を搭載した渋滞監視システム、顔認識機能を搭載した防犯装置、半導体ウェハの自動検査機能を搭載した半導体検査システムがそれにあたる。 In recent years, the performance of imaging devices such as digital cameras, video cameras, and electron microscopes, and the performance of computing devices equipped with microprocessors, FPGAs, ASICs, etc. An image processing apparatus equipped with a function for recognizing a pattern (hereinafter referred to as “pattern matching”) has been put into practical use. For example, a traffic jam monitoring system equipped with a car number recognition function, a security device equipped with a face recognition function, and a semiconductor inspection system equipped with an automatic inspection function for semiconductor wafers.
パターンマッチングは、撮像装置で撮影した画像(以下、「被サーチ画像」と称することもある)の中から特定のパターンやその位置を認識(検出)するための手法である。パターンマッチングにおいては、認識したいパターンは、テンプレート画像として予め登録されている。そして、被サーチ画像の中の画像領域を、所定サイズ(テンプレート画像と同サイズ)で順次選択し、選択した画像領域ごとにスキャニングによりテンプレート画像との一致度(マッチング)を求める。このようにして、被サーチ画像から、一致度の高い画像、もしくはその画像の位置(以下「マッチング位置」とする)を認識することができる。 Pattern matching is a technique for recognizing (detecting) a specific pattern and its position from an image photographed by an imaging device (hereinafter also referred to as “searched image”). In pattern matching, a pattern to be recognized is registered in advance as a template image. Then, image areas in the image to be searched are sequentially selected with a predetermined size (the same size as the template image), and a matching degree (matching) with the template image is obtained for each selected image area by scanning. In this way, an image with a high degree of coincidence or the position of the image (hereinafter referred to as “matching position”) can be recognized from the searched image.
具体的には、図18に示すように、被サーチ画像1からテンプレート画像3と同サイズの画像領域(以下、「マッチング候補画像2」とする)を切り出し、テンプレート画像3とマッチング候補画像2の各画素の輝度値を比較して、テンプレート画像3とマッチング候補画像2の一致度を求める。
Specifically, as shown in FIG. 18, an image region having the same size as the template image 3 (hereinafter referred to as “matching
通常は、被サーチ画像1の始点から終点まで1画素単位でマッチング候補画像2をずらしていき、マッチング候補画像2ごとにスキャニングによりテンプレート画像3との一致度を求める。それにより、被サーチ画像1内で最も一致度の高いマッチング候補画像4を決定する。被サーチ画像中のマッチング候補画像の座標位置がマッチング位置となる。
Normally, the
パターンマッチングの手法としては、単純に画像間の輝度比較を行う輝度差分法や、各画素の座標を極座標系に変換し、極座標上での形状により線図形を認識するハフ変換法(Maresca,M.,Lavin,M.,and Li,H.,Parallel HoughTransform Algorithms on Polymorphic Torus Ar−chitectureLevialdi,S.eds.,Multicomputer Vi−sion Academic Press,pp.9−21,)、画像の標準偏差を用いて正規化した後に画像間の相関を求める正規化相関法
(R.L.Lillestrand:Techniques for change detection.IEEETrans.Computer,Vol.c−21,No.7,pp.654−659,1972.)などが提案されている。この中でも正規化相関法は、実環境で発生しやすい「環境光の変動による画像間の輝度変動」に影響されない手法として広く利用されている。Pattern matching methods include a luminance difference method that simply compares the luminance between images, or a Hough transform method (Maresca, M) that converts the coordinates of each pixel into a polar coordinate system and recognizes a line figure based on the polar coordinate shape. , Lavin, M., and Li, H., Parallel HoughTransform Algorithms on Polymorphic Torus Ar-Cityure Levidi, S. eds., Multicomputer Vi-sion Academ. normalized normalized correlation method to determine the correlation between the image after (R.L.Lillestrand: T echniques for change detection.IEEETrans.Compute , Vol.c-21, No.7, pp.654-659,1972.) And the like have been proposed. Among them, the normalized correlation method is widely used as a technique that is not affected by “brightness fluctuation between images due to fluctuations in ambient light” that is likely to occur in an actual environment.
しかし、このようなパターンマッチング方法は、いずれも画像に含まれるランダムノイズの影響を受けやすいといった問題をもっている。ランダムノイズは、周波数や振幅が不規則な信号である。物体からの反射光を光電変換素子で画像化するデジタルカメラ等の撮像装置では、フォトダイオードの暗電流、電荷検出アンプノイズ等の影響により撮影画像にランダムノイズが入る。 However, all such pattern matching methods have a problem that they are easily affected by random noise included in the image. Random noise is a signal with irregular frequency and amplitude. In an imaging device such as a digital camera that images reflected light from an object with a photoelectric conversion element, random noise enters a captured image due to the influence of a dark current of a photodiode, charge detection amplifier noise, and the like.
また、試料に電子ビームを照射して試料の照射面から放出された2次電子を収集し増幅および輝度変調して画像化する走査型電子顕微鏡などの撮像装置でも、試料中の電子の不規則な熱運動によって発生するノイズや、周辺回路から発生されるノイズの影響から撮影画像にランダムノイズが混在する。 Even in an imaging device such as a scanning electron microscope that irradiates a sample with an electron beam, collects secondary electrons emitted from the irradiated surface of the sample, and amplifies and modulates brightness to form an image. Random noise is mixed in the photographed image due to the influence of noise generated due to excessive thermal motion and noise generated from peripheral circuits.
このようなランダムノイズが含まれる画像は、被写体がもつ本来のパターン情報が欠落することになり、テンプレートとのパターンマッチングにおいて、画素間での一致、不一致の関係が正確に検出できず、誤ったマッチング位置を検出する原因になる。 In such an image containing random noise, the original pattern information of the subject is lost, and in the pattern matching with the template, the matching / mismatching relationship between the pixels cannot be accurately detected, which is incorrect. It becomes a cause of detecting a matching position.
撮影画像に含まれるランダムノイズを低減するパターンマッチング方法として、特許文献1(特開2000-342558)に記載されるように、マスクを用いたパターンマッチング方法がある。 As a pattern matching method for reducing random noise included in a photographed image, there is a pattern matching method using a mask as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-342558.
この手法は、パターン情報以外の領域にマスクを施し、そのマスクされた領域では、マッチング計算を行わないことで、パターン情報以外の領域に含まれているノイズがマッチング結果に与える影響を低減するというものである。しかし、ランダムノイズが含まれた画像からマスク領域を抽出するのは非常に困難であるし、パターン情報に重なるノイズの影響を抑えることができない。また、特許文献2(特開平5-28273)、特許文献3(特開2000-260699)のように被サーチ画像に対してフィルタリングを行い、それによりノイズを低減した後にパターンマッチングを行う手法は数多く提案されているが、ノイズによって欠落したパターンの復元は非常に難しい。 This technique masks the area other than the pattern information and does not perform the matching calculation in the masked area, thereby reducing the influence of noise included in the area other than the pattern information on the matching result. Is. However, it is very difficult to extract a mask area from an image including random noise, and the influence of noise overlapping with pattern information cannot be suppressed. In addition, there are many techniques for performing pattern matching after performing filtering on a search target image and reducing noises as described in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 5-28273) and Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-260699). Although proposed, it is very difficult to restore a pattern that is missing due to noise.
ランダムノイズが含まれる画像をパターンマッチングの対象とする装置として、例えば半導体検査装置がある。半導体検査装置は、走査型電子顕微鏡で撮影した半導体ウェハの画像から半導体ウェハ上の検査位置を特定し、パターンの形状や欠陥の検査を行う。 As an apparatus that targets an image including random noise for pattern matching, for example, there is a semiconductor inspection apparatus. A semiconductor inspection apparatus specifies an inspection position on a semiconductor wafer from an image of a semiconductor wafer taken with a scanning electron microscope, and inspects a pattern shape and a defect.
検査の前工程として、基準となる半導体ウェハの検査位置(検査位置付近を含む場合もある)を走査型電子顕微鏡で撮影し、撮影画像をテンプレート画像として登録する。検査工程では、検査対象の半導体ウェハを撮影し、その撮影画像の中からテンプレート画像と一致する画像位置を、パターンマッチングによって特定した後、パターンの形状や欠陥の検査を行っている。 As a pre-inspection process, an inspection position (which may include the vicinity of the inspection position) of a reference semiconductor wafer is photographed with a scanning electron microscope, and the photographed image is registered as a template image. In the inspection process, a semiconductor wafer to be inspected is imaged, and an image position that matches the template image is specified from the captured image by pattern matching, and then the pattern shape and defects are inspected.
走査型電子顕微鏡は、上述したように試料の局所領域に電子ビームを照射し、試料の照射面から放出された2次電子を収集し増幅し、それに基づき画面上に輝度変調することにより、2次電子像を表示するものである。この際、電子ビームにより取得できる画像信号はその特性によりランダムノイズが多く含まれてしまうため、被写体を一回走査しただけでは鮮明な画像が得られず、ランダムノイズの影響を受けてパターンマッチングやその後の検査が正確に行えないといった問題がある。 As described above, the scanning electron microscope irradiates a local region of a sample with an electron beam, collects and amplifies secondary electrons emitted from the irradiation surface of the sample, and modulates the luminance on the screen based on the amplification. The secondary electron image is displayed. At this time, the image signal that can be acquired by the electron beam contains a lot of random noise due to its characteristics, so that a clear image cannot be obtained by scanning the subject only once. There is a problem that the subsequent inspection cannot be performed accurately.
このため、ランダムノイズを低減する目的で撮像位置を固定した状態で半導体ウェハを複数回撮影し、撮影した画像を加重平均することで撮影画像のS/N比を高め、鮮明な画像を取得してからパターンマッチングを行い、検査位置の特定や検査を行っている。加重平均処理を利用した従来技術は、例えば特許文献4(特開2002−15692)に記載されている。ランダムノイズは、撮影画像ごとに異なる位置や異なる態様で現れる。したがって、加重平均すれば、ランダムノイズの信号強度は弱まり、一方、正規なパターンは強調されるので、S/Nを高められる。 For this reason, a semiconductor wafer is imaged multiple times with the imaging position fixed for the purpose of reducing random noise, and the S / N ratio of the captured image is increased by weighted averaging of the captured image to obtain a clear image. After that, pattern matching is performed to identify and inspect the inspection position. The prior art using the weighted average processing is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-15692. Random noise appears in different positions and different modes for each captured image. Therefore, if the weighted average is performed, the signal intensity of random noise is weakened, while the normal pattern is enhanced, so that the S / N can be increased.
ランダムノイズを低減する目的で、加重平均を利用する方法は、半導体検査装置に限らず、CCD、CMOSといった光電変換素子を搭載した撮像装置にも適用されている。 In order to reduce random noise, a method using a weighted average is applied not only to a semiconductor inspection apparatus but also to an imaging apparatus equipped with a photoelectric conversion element such as a CCD or a CMOS.
加重平均数の増加は撮影時間の増加につながるため、例えば半導体検査装置では、検査時間を短縮する目的で加重平均数を少なく設定している。また、半導体は、微細加工されているため電子ビームのダメージを受けやすく、加重平均数を最低限に抑えて検査する必要性が高まっている。しかし、加重平均数を減らすと、S/Nが低下し、ランダムノイズの影響を受けてパターンマッチングが失敗することもある。 Since an increase in the weighted average number leads to an increase in the photographing time, for example, in a semiconductor inspection apparatus, the weighted average number is set small for the purpose of shortening the inspection time. Further, since semiconductors are finely processed, they are easily damaged by an electron beam, and there is an increasing need for inspection with a weighted average number minimized. However, if the weighted average number is reduced, the S / N is reduced, and pattern matching may fail due to the influence of random noise.
図9に正規化相関法を利用したパターンマッチング結果の一例を示す。テンプレート画像401と、被サーチ画像に含まれる画像Aパターン402および、画像Bパターン403を比較する過程において算出される各画素間の一致度を輝度情報に変換したものが画像Aパターンの相関像404、画像Bパターンの相関像405である。各画素の一致度の合計が各パターン画像の相関値となり、その大小関係から、テンプレート画像401と一致するパターンおよびそのマッチング位置を求めることができる。
FIG. 9 shows an example of a pattern matching result using the normalized correlation method.
輝度値の高い(明るい)画素がテンプレート画像401との一致を示す画素であり、輝度値の低い(暗い)画素は、テンプレート画像401との不一致を示している。画像Aパターン402は画像Bパターン403に比べて輝度値の高い画素が多いので、画像Aパターンの位置(座標)を、テンプレート画像401と一致するマッチング位置として検出することができる。
Pixels with high (bright) luminance values indicate matching with the
しかし、上述した例は、画像Aパターン(マッチング候補A画像)402と画像Bパターン(マッチング候補B画像)403にノイズが重畳されていない場合の結果である。画像Aパターン402と画像Bパターン403にランダムノイズを重畳させた画像がノイズ重畳画像Aパターン406とノイズ重畳画像Bパターン407である。テンプレート画像401と、ノイズ重畳画像Aパターン406およびノイズ重畳画像Bパターン407を比較する過程において算出される各画素間の一致度を輝度情報に変換したものが、ノイズ重畳画像Aパターンの相関像408とノイズ重畳画像Bパターンの相関像409である。
However, the above-described example is a result when noise is not superimposed on the image A pattern (matching candidate A image) 402 and the image B pattern (matching candidate B image) 403. An image in which random noise is superimposed on the
相関像408および409には、ノイズが重畳されていない相関像404および相関像405に比べ、一致度が低くなっている画素が随所にみられる。これはランダムノイズの影響を受けて画像Aパターン402、画像Bパターン403のような本来のパターンを失ったことが原因である。ノイズ重畳画像Bパターン407においては、ランダムノイズの影響を受けて、本来一致しないはずの画素位置の一致度が高くなっている画素もある。
In the
このように被サーチ画像にランダムノイズが重畳してしまうと、正確な一致度を求めることができなくなる。被サーチ画像内にテンプレート画像に類似したマッチング候補が複数存在した場合、上記ランダムノイズが影響して本来検出すべきマッチング候補とは異なるマッチング候補の位置をマッチング位置として検出してしまうことがある。 If random noise is superimposed on the image to be searched in this way, it is impossible to obtain an accurate degree of coincidence. When there are a plurality of matching candidates similar to the template image in the searched image, the position of the matching candidate that is different from the matching candidate that should be originally detected may be detected as the matching position due to the random noise.
このような誤検出(誤認識)防止手段として、前記加重平均処理が有効であるが、加重平均に使用する撮影画像を減少させた場合には、上記誤検出防止に支障をきたすこともある。 The weighted average processing is effective as such a false detection (false recognition) prevention means. However, when the number of captured images used for the weighted average is reduced, there may be a problem in preventing the erroneous detection.
本発明の目的は、加重平均処理およびパターンマッチングを行なう画像処理において、ランダムノイズが含まれている撮影画像(被サーチ画像)の撮影回数を減らしても、良好なパターンマッチング結果を得られる画像処理方法及び装置を実現することにある。 An object of the present invention is to perform image processing that can obtain a good pattern matching result even if the number of times of photographing of a photographed image (searched image) including random noise is reduced in weighted average processing and pattern matching. Implementing a method and apparatus.
本発明は、上記目的を達成するために、ランダムノイズが含まれる画像を加重平均処理する場合に、本来の加重平均対象となる画像(マッチング候補画像)のほかに加重平均処理を補助するための画像を用意し、加重平均処理を、前記加重平均補助用画像も加えて行うようにした。 In order to achieve the above object, the present invention provides a weighted average process in addition to an image (matching candidate image) that is originally subjected to a weighted average when an image including random noise is subjected to a weighted average process. An image was prepared, and the weighted average processing was performed by adding the weighted average auxiliary image.
図1に加重平均処理を伴うパターンマッチン方式の本発明と従来の画像処理方法を比較して示す。 FIG. 1 shows a comparison between the present invention of the pattern matching method with a weighted average process and a conventional image processing method.
図1の(b)は従来方式である。この従来方式において、予めサーチ対象と同一の画像パターンをテンプレート画像として登録しておく。被検査の被写体から被サーチ画像としてN回撮影されたN枚の撮影画像1A−1Nを撮影し(ステップS1)、そのN数の撮影画像の中から撮影画像同士の同じ座標を有する領域で且つ前記テンプレート画像と同サイズのN枚の画像領域をマッチング候補画像2A−2Nとしてピックアップする。このマッチング候補画像のピックアップはそれぞれの撮影画像1A−1Nについて始点から終点まで1画素単位でずらしながら順次選択して行われる。ピックアップしたマッチング候補画像2A−2Nを加重平均処理し(ステップS2)、その後、加重平均されたマッチング候補画像2´とテンプレート画像3とのパターンマッチングが実行される(ステップS3)。FIG. 1B shows a conventional method. In this conventional method, the same image pattern as the search target is registered in advance as a template image. N photographed
図1の(a)は、本願発明の画像処理である。本願発明の被検査体は、例えば、半導体ウエハのように量産可能な製品である。この場合には、被検査の被写体からL枚(L<N;Lは1以上)の被サーチ画像1A−1Lを撮影し(ステップS1)、その中からピックアップしたマッチング候補画像2A−2Lに、予め登録しておいたM枚(M≦L;Mは1以上)の加重平均補助用の画像5A−5Mを加えて加重平均処理を行なう(ステップS2)。加重平均補助用の画像は、被検査体と同一サイズ、同一形状、同一パターンを有する基準の検査被写体を予め撮影して登録されるが、それは、サーチ対象となるパターンを含む画像であり、テンプレート画像と同サイズ、同じ座標、同一の画像パターンである。例えば、テンプレート画像の作成に利用した被写体と同じパターンを有する被写体を撮影し、これを加重平均に先立って予め登録しておくことにより得られる。加重平均補助用の画像は、テンプレート画像が兼ねることも可能である。その後のパターンマッチングは、上記ステップS3同様に行なわれる。
FIG. 1A shows image processing according to the present invention. The inspected object of the present invention is a product that can be mass-produced, such as a semiconductor wafer. In this case, L (L <N; L is 1 or more) images to be searched 1A-1L are photographed from the subject to be inspected (step S1), and the matching
このように構成すれば、マッチング候補画像の撮影画像の枚数の減らしても、その分を、加重平均補助用の画像が補うことになる。すなわち、加重平均補助用の画像を多すぎない程度に適量使用すれば、それは被サーチ画像の中のパターン(マッチング候補画像のパターン)と一致する場合にだけ、パターンの検出信号の強度を高めることになるので、S/N比を高めることができる。 According to this configuration, even if the number of captured images of matching candidate images is reduced, the weighted average auxiliary image compensates for the reduction. In other words, if an appropriate amount of weighted average auxiliary image is used so as not to be too much, it increases the intensity of the pattern detection signal only when it matches the pattern in the searched image (the pattern of the matching candidate image). Therefore, the S / N ratio can be increased.
本発明によれば、加重平均処理およびパターンマッチングを行なう画像処理において、ランダムノイズが含まれている撮影画像(被サーチ画像)の撮影回数を減らしても、良好なパターンマッチング結果を得ることができる。特に多数の被検査物をパターンマッチングする場合には、加重平均補助用の画像は、それらの被検査物に共通して使用できるのでその効果は大きい。 According to the present invention, a good pattern matching result can be obtained even if the number of shots of a shot image (searched image) including random noise is reduced in the weighted average process and the image process for performing pattern matching. . In particular, when pattern-matching a large number of objects to be inspected, the weighted average auxiliary image can be used in common for those objects to be inspected, so that the effect is great.
まず、本発明の実施例に用いる画像処理装置の概要を図2により説明する。 First, an outline of an image processing apparatus used in an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
本発明の画像処理装置は、図2(a)に示すように、例えば、ビデオカメラ,電子顕微鏡等の画像入力装置76、キーボード,マウス等の情報入力装置77、情報処理装置7000、およびCRT等の情報出力装置(ディスプレイ)78により構成されている。情報処理装置7000は、画像処理装置の中枢をなし、この情報処理装置7000に、画像入力装置76、情報入力装置77、情報出力装置78が接続される。情報処理装置7000および周辺装置を含めた外観の例を図11に示す。
As shown in FIG. 2A, the image processing apparatus according to the present invention includes, for example, an
情報処理装置7000は、CPU71、信号入力IF(インターフェース)72、RAM73、ROM74、信号出力IF(インターフェース)75、パターンマッチング装置100、画像データ処理部79により構成されている。
The
CPU71は、ROM74に格納された制御プログラムに基づき信号入力IF72、信号出力IF75、パターンマッチング装置100、画像データ処理部79、RAM73などを制御する。これらの制御により、画像入力装置76からの画像データは、IF72を介して入力され、RAM73に保存される。
The
RAM73は、画像データのほかにパターンマッチング処理のためのデータの蓄積やパターンマッチング結果を保存する。
The
パターンマッチング装置100は、演算機能を有して、入力される被サーチ画像(被検査画像)のマッチング候補画像と加重平均補助画像とのデータを加重平均処理し、加重平均された画像とテンプレート画像との照合を行う。さらに、この照合を介して被サーチ画像データの中からテンプレート画像のパターンに最も一致度の高いパターン及びその位置(マッチング位置)を探し出す。パターンマッチングの結果は、RAM73に保存される。加重平均処理およびパターンマッチングの具体例は、後述する。
The
画像処理に関する情報、例えば加重平均やパターンマッチングの条件設定に関する情報は、情報入力装置77から信号入力IF72を介して情報処理装置7000に入力され、RAM703に保存される。
Information relating to image processing, for example, information relating to weighted average and pattern matching condition setting, is input from the
パターンマッチング結果は、信号出力IF75を介して情報出力装置78に出力される。
The pattern matching result is output to the
なお、パターンマッチング装置100は後述する実施例で説明するブロックで構成されたASIC、FPGAなどのハードウェアである。
Note that the
信号入力IF72は、USB、IEEE1394、セントロニクスやメモリカード、PCI、Ethernet(登録商標)などのインターフェースである。画像入力装置76からの画像データ、および情報入力装置77からのデータを、情報処理装置7000に入力する。
The signal input IF 72 is an interface such as USB, IEEE 1394, Centronics, memory card, PCI, Ethernet (registered trademark). The image data from the
RAM73は、SDRAM、SRAM、DRAMやメモリカード、ハードディスクなどであり、画像データの蓄積や、パターンマッチングに利用するパラメータの保存を行うものである。
The
ROM74は、Flash ROMなどで構成され、CPU71で使用する制御プログラムなどを保存するものである。
The
なお、パターンマッチングに利用するパラメータはROM73に保存してもよい。
The parameters used for pattern matching may be stored in the
信号出力IF75はUSB、IEEE1394、セントロニクスやメモリカード、PCI、Ethernetなどのインターフェースであり、パターンマッチング結果を信号出力装置78に出力するものである。
The signal output IF 75 is an interface such as USB, IEEE 1394, Centronics, memory card, PCI, Ethernet, and the like, and outputs a pattern matching result to the
画像データ処理部79は、RAM73に保存されている画像を入力として、画像内に含まれているランダムノイズや輝度むらといった情報を低減するような画像処理を行い、処理結果の画像をRAM73に保存する。この画像データ処理部79は、CPU71の制御によって起動、実行、終了を行うFPGAやASICなどの画像処理ハードウェアよりなる。なお、画像データ処理部79は、必ずしもハードウェアである必要はなく、ランダムノイズや輝度むらといった情報を低減するような画像処理の機能をプログラム化してRAM73、およびROM74に保存しておくことで、CPU71の制御によってソフトウェア処理することもできる。例えば、ソフトウェア処理でランダムノイズの低減処理を行い、ハードウェア処理で輝度むらの低減などを行うような構成でもよい。また、画像処理部79の機能については限定するものではない。
The image
図2(a)では、パターンマッチング装置100の機能をハードウェアで構成するが、ソフトウェアプログラムで構成することも可能である。図2(b)では、このようなソフトウェアプログラムを情報処理装置7001に搭載したものである。なお、図2(b)において、図2(a)と同一符号は、図2(a)の構成要素と同一或いは共通する要素を示すものである。
In FIG. 2A, the function of the
図2(b)において、情報処理装置7001は、CPU71、信号入力IF72、メモリ(RAM73、ROM74)、信号出力IF75、画像データ処理部79により構成されている。本実施例では、図2(a)のパターンマッチング装置100に相当する機能を、CPU71のソフトウェア処理で実行される。
2B, the
信号入力IF72、信号出力IF75、画像データ処理部79については、図2(a)に示したものと同様のため説明を省略し、ここでは、CPU71,RAM73、RM74について具体的に説明する。
Since the signal input IF 72, the signal output IF 75, and the image
図2(a)のパターンマッチング装置100の機能をソフトウェア処理で実行するためのプログラムは、RAM73、またはROM74に保存されており、CPU71はパターンマッチングのプログラムを実行する。パターンマッチングに利用するパラメータはROM73に保存してもよい。
A program for executing the functions of the
本発明のパターンマッチング装置100は、上記のようにハードウェアで実現したり、或いはソフトウェアで実現することができる。また、パターンマッチング装置の一部の機能をソフトウェアで実現し、残りの機能をハードウェアで実現することも可能である。
The
以下、本発明におけるパターンマッチング装置100を、ハードウェアで実現する例を、実施例1,2に基づき説明し、ソフトウェアで実現する例を実施例3により説明する。また、半導体検査装置に本発明の画像処理技術を適用した例を実施例4により説明する。
〔実施例1〕
図3は、本発明に用いるパターンマッチング装置100の基本構成をブロック図で示す。また、パターンマッチング装置100とCPU71とRAM73との関係を示す。
Hereinafter, an example in which the
[Example 1]
FIG. 3 is a block diagram showing the basic configuration of the
RAM73は、ランダムノイズが重畳された被写体の撮影画像(被サーチ画像12;図1の被サーチ画像2A−2Lに相当する)、テンプレート画像10(図1のテンプレート画像3に相当する)、加重平均補助用画像11(図1の加重平均補助用画像5A−5Mに相当する)を記憶する。パターンマッチング装置100は、ランダムノイズが重畳された被サーチ画像12の中からテンプレート画像10と一致するパターンを探し出し、そのパターンの存在する位置(マッチング位置)17を検出することを目的としている。以下、各構成要素を説明する。
The
RAM73は、既述したように、パターンマッチングに使用する画像データ(テンプレート画像10、加重平均補助用画像11、被サーチ画像12)を蓄積する。CPU71は、パターンマッチング制御手段として機能し、パターンマッチング装置100の起動と終了、パターンマッチング装置100への画像データおよびパラメータの入力、マッチング結果(マッチング位置17)の出力を制御する。
As described above, the
パターンマッチングの手順を以下に示す。 The pattern matching procedure is shown below.
パターンマッチング装置100は、起動後、RAM73から被サーチ画像12を読み込む。被サーチ画像12は複数取得される。すなわち、被サーチ画像12は、同一被写体に対して同一位置で複数回撮影して得られたものである。
The
テンプレート画像10と比較すべきマッチング候補画像18(図1のマッチング候補画像2A−2Lに相当する)は、各被サーチ画像12から切り出され、加重平均手段14に入力される。
A matching candidate image 18 (corresponding to the matching
マッチング候補画像18に加重平均補助用画像11を加えて加重平均処理が行われ、加重平均後の画像18´(図1の画像2´に相当する)は、パターンマッチング手段15に入力される。
The weighted average
パターンマッチング手段15は、テンプレート画像10と加重平均された画像18´とのパターンマッチングを行い、マッチング値(画像パターンの一致度)19をマッチング値比較手段16に入力する。マッチング値比較手段16では、マッチング値の大きいマッチング候補を検出してマッチング結果17を出力する。
The
上記したマッチング候補画像18の切り出しは、被サーチ画像12からテンプレート10と同サイズの画像を抽出するものであり、基本的に被サーチ画像12の始点から終点にかけて順次行うものである。加重平均補助用の画像11とテンプレート画像10は、被サーチ画像12の始点から終点までのパターンマッチング過程において固定である。ここで、加重平均補助用画像11とは、マッチング候補画像の加重平均に必要とされる画像データの補助に使用され、テンプレート画像10と同じパターンを含む画像である。テンプレート画像10と加重平均補助用画像11は、パターンマッングの前工程として画像入力装置76で撮影した画像の中から情報入力装置77による指定によって、RAM73に登録されたものである。
The above-described extraction of the matching
テンプレート画像10と加重平均補助用画像11の登録は、図13に示すテンプレート登録プログラム90を利用することにより実現できる。
Registration of the
テンプレートの登録手順を図12と図13を用いて説明する。 The template registration procedure will be described with reference to FIGS.
テンプレート登録プログラム90は、RAM73もしくはROM74に格納されており、CPU71がそのプログラムを実行する。
The
テンプレート登録プログラム90を実行する場合、RAM73にテンプレートとなる撮影画像80が保存されていない場合は、画像入力装置76でテンプレート画像となる被写体を撮影し(ステップ900)、それをRAM73に保存する。
When the
次にRAM73に保存されている撮影画像80を、情報出力装置(ディスプレイ)78に表示する(ステップ901)。
Next, the captured
オペレータは、図12に示すように、情報出力装置78の画面をみながら、情報入力装置77を用いて撮影画像80内の所望のパターンを含む画像領域の座標を指定する。CPU71は、その座標情報の指定を受けて、その座標範囲の画像領域81をテンプレート画像10として登録する(ステップ902)。次に加重平均補助用の画像11を登録する(ステップ905)。加重平均補助用の画像11は、テンプレート画像10のパターンと同じパターンを含む画像である。
As shown in FIG. 12, the operator designates the coordinates of an image area including a desired pattern in the captured
ここでパターンとは、被写体の形状を示す輝度情報を指している。つまり、被写体の画像化に光学式の撮像装置が使用された場合には、被写体からの反射光もしくは、透過光の強度が被写体の形状を示す輝度情報であり、被写体の画像化に電子顕微鏡が使用された場合には、被写体から放出された二次電子、反射電子を収集、増幅したものが被写体の形状を示す輝度情報である。 Here, the pattern refers to luminance information indicating the shape of the subject. That is, when an optical imaging device is used for imaging a subject, the intensity of reflected light or transmitted light from the subject is luminance information indicating the shape of the subject, and an electron microscope is used for imaging the subject. When used, luminance information indicating the shape of the subject is obtained by collecting and amplifying secondary electrons and reflected electrons emitted from the subject.
通常は撮影の過程で、被写体の形状を示す輝度情報にランダムノイズが重畳するが、テンプレート画像10および加重平均補助用画像11として登録する画像は、ランダムノイズの影響を受けず、被写体の形状を正確に示す輝度情報を持つ画像が望ましい。
Normally, random noise is superimposed on luminance information indicating the shape of the subject during the shooting process, but the image registered as the
以上から、テンプレート画像10を加重平均補助用画像11として登録してもよいし、テンプレート画像10を抽出した撮影画像80以外の撮影画像からテンプレート画像10と同じパターンを切り出して登録しても良い。
From the above, the
なお、本例では、加重平均補助用画像11として登録する被写体を撮影し(ステップ903)、RAM73に保存した後、その撮影画像を情報出力装置78に表示させ(ステップ904)、その撮影画像の確認後に該画像を加重平均補助用画像11として登録している。
In this example, the subject to be registered as the weighted average
テンプレート画像10を加重平均補助用画像11として利用する場合には、ステップ903、904は省略される。
When the
加重平均手段14は、既述したように、マッチング候補画像18に、加重平均補助用画像11を加えて加重平均処理を行う。
As described above, the weighted average means 14 performs the weighted average processing by adding the weighted average
加重平均とは、加重対象の複数の画像(本実施例では、マッチング候補画像18と加重平均補助用画像11)の各画素の輝度値に重み付け係数を掛けることで、それらの複数画像の重み付き平均画像(以下、加重平均画像とする)を求めるものであり、式1で表すことができる。重み付けの係数k1=k2=0.5を通常値とするが、これは限定しない。
The weighted average is obtained by multiplying the luminance value of each pixel of a plurality of images to be weighted (in this embodiment, the matching
Dst(i,j)=k1×Img1(i,j)+k2×Img2(i,j)…式1
k1+k2=1.0
Dst(i,j):加重平均処理画像
Img1(i,j):マッチング候補画像
Img2(i,j):加重平均補助画像
ここで、(i,j)は画像座標である。式1から明らかなように、マッチング候補画像18に、加重平均補助用画像11を加えて加重平均処理を行う場合には、両者の画像座標(i,j)を一致させて行われる。
図5は、加重平均手段14のハード構成を示すものであり、マッチング候補画像Img1(i,j)の各画素の輝度値に重み付け係数k1を掛けるための乗算器141と、加重平均補助画像Img2(i,j)の各画素の輝度値に重み付け係数k2を掛けるための乗算器142と、重み付け処理されたマッチング候補画像と加重平均補助画像の各画素の輝度値を加算する加算器143によって構成される。Dst (i, j) = k1 × Img1 (i, j) + k2 × Img2 (i, j)...
k1 + k2 = 1.0
Dst (i, j): Weighted average processed image Img1 (i, j): Matching candidate image Img2 (i, j): Weighted average auxiliary image
Here, (i, j) are image coordinates. As is apparent from
FIG. 5 shows a hardware configuration of the weighted average means 14, and a
加重平均による効果について、図8の輝度プロファイルを用いて説明する。 The effect of the weighted average will be described using the luminance profile of FIG.
輝度プロファイルは、画像上の座標を横軸として、各座標の画素の輝度値を縦軸に表したものである。破線1はランダムノイズが重畳していないパターン(画像信号)、破線2がランダムノイズ、実線はランダムノイズが重畳した画像信号を示している。
The luminance profile represents the luminance value of the pixel at each coordinate on the vertical axis with the coordinates on the image as the horizontal axis. A
図8には、テンプレート画像10の輝度ファイル301、被サーチ画像内のマッチング候補A画像18−1の輝度ファイル302、マッチング候補B画像18−2の輝度ファイル303、加重平均補助用画像11の輝度ファイル304を例示している。2つのマッチング候補画像のうち、輝度ファイル302は、被サーチ画像におけるマッチング位置(すなわち、テンプレート画像と同一のパターンが存在する位置の画像)の輝度ファイルである。輝度ファイル303は、被サーチ画像における非マッチング位置の輝度ファイルである。なお、各マッチング候補画像18−1,18−2は、実際には、同一位置で同一被写体に対して複数回撮影された複数枚の被サーチ画像から切り出されるために、各マッチング候補画像18−1,18−2がそれぞれ複数存在するが、ここでは、便宜上、代表的に各々一枚だけを例示している。
FIG. 8 shows the
マッチング候補画像18−1,18−2は、共にランダムノイズの影響を受けてパターンが欠落しており、仮に各々一枚だけをテンプレート画像とパターンマッチングした場合には、マッチングの過程で誤った一致度を検出し、ミスマッチングされることがある。 The matching candidate images 18-1 and 18-2 are both affected by random noise, and the pattern is missing. If only one image is pattern-matched with the template image, incorrect matching occurs in the matching process. The degree may be detected and mismatched.
このような不具合を解消するために、各マッチング候補画像は、複数取得されて、加重平均手段14によって加重平均されるが、本実施例では、被サーチ画像の撮影回数を減らすために、各マッチング候補画像に加重平均補助用画像11を加えて加重平均処理を行う。すなわち、マッチング候補A画像18−1と加重平均補助用画像11との加重平均処理、およびマッチング候補B画像18−2と加重平均補助用画像11との加重平均処理を行う。ここで、加重平均補助用画像の枚数がマッチング候補画像に較べて多すぎると、各マッチング候補画像の加重平均後の画像データが似通ってきてしまうので、適度な量に制限する必要がある。以上を考慮して、各マッチング候補画像の枚数(被サーチ画像の枚数)Lと加重平均補助用の画像の枚数Mとは、L>Mの関係にある。
In order to eliminate such inconvenience, a plurality of matching candidate images are acquired and weighted averaged by the weighted averaging means 14, but in this embodiment, each matching image is reduced in order to reduce the number of times the searched image is captured. The weighted average
このような加重平均処理によれば、マッチング候補A画像18−1については、ランダムノイズが低減され、また、加重平均補助用画像11の加入により、テンプレート画像と一致すべきパターンの明りょう化を図れる。この場合の加重平均後の画像18´−1の輝度ファイルが図8の305で示される。
According to such weighted average processing, random noise is reduced for the matching candidate A image 18-1, and the addition of the weighted average
一方、マッチング候補B画像18−2(テンプレート画像11と一致しない画像)については、加重平均後の画像18´−2の中に加重平均補助用画像304のパターンが重み付け係数k2の割合で含まれることになる。例えばk1=0.5、k2=0.5とした場合、加重平均補助用画像11のパターンが1/2含まれた画像を得ることになる。このような場合においては、加重平均後のマッチング候補画像18´−2がテンプレートに類似する傾向となる。しかし、加重平均によってランダムノイズが低減される。また、非マッチング位置のマッチング候補B画像18−2にテンプレート画像とパターンが同一の加重平均補助用画像11が加わったとしても、それは各画像における加重平均処理枚数のうち少数であるので、加重平均によりそのパターンは希釈化される。そのため、本来のパターン情報が良好に抽出できるようになる。306は、この画像18´−2の輝度ファイルである。このため、加重平均処理後のパターンの差30をマッチング結果に反映させることでマッチング候補間の一致度の差を検出することが可能となる。
On the other hand, for the matching candidate B image 18-2 (an image that does not match the template image 11), the pattern of the weighted average
図3において、パターンマッチング手段15は、テンプレート画像10(図8の輝度ファイル301相当)と加重平均画像18´(図8の加重平均画像18´−1、18´−2の輝度ファイルに相当)のパターンマッチングを行い、一致度(以下、マッチング値19とする)を計測する。パターンマッチングの手法は、各加重平均画像18´のパターン情報の差30に基づき一致度を判定できる手法であればよく、その具体的な手法は、限定しない。つまり、加重平均によって変化したパターン(不一致のマッチング候補)と、加重平均により変化しなかったパターン(一致のマッチング候補)の差を利用して一致度を計測するパターンマッチング手法であればよい。
In FIG. 3, the pattern matching means 15 includes a template image 10 (corresponding to the
上記のようなパターンマッチングの手法としては、例えば、単純に画像間の輝度比較を行う輝度差分法や、画像の標準偏差を用いて正規化した後に画像間の相関を求める正規化相関法などがある。 Examples of the pattern matching method as described above include a luminance difference method for simply comparing luminance between images, and a normalized correlation method for obtaining correlation between images after normalization using the standard deviation of images. is there.
マッチング値比較手段16は、各マッチング候補画像のマッチング値19の中から最も高いマッチング値を検出して、そのマッチング値をもつマッチング候補画像の被サーチ画像内での画像位置(位置座標)をマッチング位置17として出力する。
〔実施例2〕
図4は、本発明の実施例2におけるパターンマッチング装置100のブロック図である。
The matching value comparison means 16 detects the highest matching value from the matching values 19 of each matching candidate image, and matches the image position (positional coordinate) in the searched image of the matching candidate image having the matching value. Output as
[Example 2]
FIG. 4 is a block diagram of the
本実施例において、実施例1と同一符号は、実施例1に用いる構成要素と同一或いは共通する要素を示す。 In the present embodiment, the same reference numerals as those in the first embodiment indicate the same or common elements as those used in the first embodiment.
本実施例において、実施例1と相違する点は、加重平均手段14の後段に画像変換手段20を設けたことである。 In this embodiment, the difference from the first embodiment is that an image conversion means 20 is provided after the weighted average means 14.
画像変換手段20は、加重平均された画像18´に対して、パターンとランダムノイズ成分を分離した画像(ここでは、「加重平均変換画像」と称する)21を生成するものである。パターンとランダムノイズを分離する方法としては、フーリエ変換を利用した方法やフィルタ係数を利用した方法など様々あるが、ノイズの低減効果があるものであれば、これを限定しない。
The image conversion means 20 generates an image 21 (herein referred to as “weighted average converted image”) obtained by separating the pattern and the random noise component from the weighted
図10を用いて画像変換の一例を示す。 An example of image conversion is shown using FIG.
マッチング候補A画像18−1およびマッチング候補B画像18−2に対して、加重平均補助用画像11をk1=0.5,k2=0.5の重み付け係数で加重平均した画像が加重平均A画像18´−1および加重平均B画像18´−2である。加重平均A画像18´−1および加重平均B画像18´−2に対し、画像変換手段20を用いて、式2に示すエッジ抽出フィルタを適用した画像が、加重平均A変換画像509および加重平均B変換画像510である。
For the matching candidate A image 18-1 and the matching candidate B image 18-2, an image obtained by weighted averaging the weighted average
符号504、505で示す画像は、本実施例に対する比較例であり、それらは、マッチング候補A画像18−1、マッチング候補B画像18−2に対して、それぞれ加重平均を行わずに直接式2に示すフィルタ処理を施した画像である。加重平均を行わない画像に比べ、加重平均を行った画像は、エッジ成分とノイズ成分が良好に分離できているのが分かる。このような画像変換手段20を適用することで、ランダムノイズの影響を更に低減した画像でパターンマッチングを行うことができる。
The images denoted by
i,j:画像座標
Dst2(i,j):加重平均処理変換画像
Dst(i,j):加重平均処理画像
Fx(i,j):水平方向のエッジ成分
Fy(i,j):垂直方向のエッジ成分
式2における、Fx(i,j)は、画像の水平方向の隣接画素同士の濃淡の勾配のあるところをエッジとして求め、同じくFy(i,j)は、画像の垂直方向の隣接画素同士の濃淡の勾配のあるところをエッジとして求めている。
i, j: Image coordinates
Dst2 (i, j): Weighted average processing conversion image
Dst (i, j): Weighted average processed image
Fx (i, j): Horizontal edge component
Fy (i, j): Vertical edge component In
図6は、上記式2を実行するための画像変換手段20(エッジ抽出フィルタ)のハード構成を示す一例であり、引き算器151、152、加算器153、154、155、156、157、158、乗算器159、160、引き算器161、162、二乗演算器163、164、加算器165、ルート演算器166により構成される。
FIG. 6 is an example showing a hardware configuration of the image conversion means 20 (edge extraction filter) for executing the
図7(a)は、上記式2が適用される画像座標データであり、同図(b)は、その水平方向エッジ成分を求める場合(画像変換する場合)の各画素に適用される係数であり、どう図(c)は、の加重平均処理変換にその垂直方向エッジ成分を求める場合(画像変換する場合)の各画素に適用される係数である。
〔実施例3〕
図16は、実施例1および実施例2で示した本発明のパターンマッチング装置100の機能をソフトウェアで実行するためのパターンマッチングプログラムのフローチャートである。
FIG. 7 (a) shows image coordinate data to which the
Example 3
FIG. 16 is a flowchart of a pattern matching program for executing the functions of the
パターンマッチングプログラムは、図2(b)に示した情報処理装置7001のRAM703、およびROM704に格納されており、情報入力装置706の指示を受けたCPU701がパターンマッチングに必要な起動、実行、終了の制御を行うものである。
The pattern matching program is stored in the
パターンマッチングプログラム起動後、RAM703に格納されている画像を利用してテンプレート画像10の登録を行い(ステップ1201)、加重平均補助用画像11を登録する(ステップ1202)。RAM703に格納されている被サーチ画像12からマッチング候補画像18を切り出し、加重平均補助用画像11とテンプレート画像10の加重平均を行い、加重平均画像18´を生成する(ステップ1203)。加重平均画像18´、もしくは加重平均画像18´を画像変換(ステップ1204)した加重平均変換画像21に対してテンプレート画像10とのパターンマッチングを行なう(ステップ1205)。被サーチ画像12の終点までパターンマッチングが終了した時点で、最もマッチング値の高いマッチング候補の画像位置を検出し(ステップ1207)、RAM703および情報出力装置708に出力する(ステップ1208)。これらの加重平均処理、画像変換処理、パターンマッチングは、CPU701の演算により行なわれる。
〔実施例4〕
図14は、上記した図2の画像処理装置(情報処理装置)7000を半導体検査装置1001に適用したブロック図である。
After starting the pattern matching program, the
Example 4
FIG. 14 is a block diagram in which the image processing apparatus (information processing apparatus) 7000 shown in FIG. 2 is applied to a semiconductor inspection apparatus 1001.
本例の装置1001は、走査型電子顕微鏡76で撮影した画像を利用して、半導体ウェハの検査を行うものである。ブロック図の構成要素であるCPU71、信号入力IF72,RAM73、ROM74,信号出力IF75、画像データ処理部79、情報出力装置77、パターンマッチング装置100は、図2(a)で示した画像処理装置7000の構成要素と同等のため、説明を省略する。
The apparatus 1001 of this example inspects a semiconductor wafer using an image taken with a
半導体検査装置1001のコスト、要求性能により、本例のパターンマッチング装置100は、実施例1、2で示したハードウェアで構成してもよいし、実施例3で示したソフトウェアで構成してもよいし、或いは一部をハードウェア、残りをソフトウェアで構成してもよい。
Depending on the cost and required performance of the semiconductor inspection apparatus 1001, the
検査工程の全体制御は、CPU71がRAM73およびROM74に格納された検査制御プログラムを利用することで行う。検査制御プログラムの処理フローを図17に示す。
The entire inspection process is controlled by the
検査の前工程として、実施例1に示したテンプレート登録プログラムを起動して半導体ウェハ上の検査パターン、もしくは検査パターンとその付近のパターンをテンプレート画像10として登録し、テンプレート画像10と同じパターンを含む加重平均補助用の画像11を登録する(ステップ1301)。テンプレート画像10、加重平均補助用画像11の作成については、既述したので省略する。続いて半導体ウェハ上の検査位置を登録する(ステップ1302)。
As a pre-inspection process, the template registration program shown in the first embodiment is started to register the inspection pattern on the semiconductor wafer, or the inspection pattern and its neighboring pattern as the
図15に半導体ウェハ1101、走査型電子顕微鏡76により半導体ウェハ1101上の所定の位置を撮影した画像1102、テンプレート登録プログラムにより登録するテンプレート画像1103、検査位置を指定するための指標1104の関係を示す。検査位置は、情報出力装置77に表示される画像1102の任意の位置に情報入力装置77による指標1104の操作により特定することができる。
FIG. 15 shows the relationship between the
ステップ1302の後、走査型電子顕微鏡のスキャン方法や測長検査、欠陥検査などの検査方法を登録する(ステップ1303)。
After
その後に検査工程が入る。検査工程では、検査の対象となる半導体ウェハを電子顕微鏡で撮影し(ステップ1304)、撮影画像(既述の被サーチ画像12に相当する)をRAM73に保存する。テンプレート10、加重平均補助用画像11、被サーチ画像12からのマッチング候補画像に関するデータをパターンマッチング装置100に入力して、加重平均処理、パターンマッチングを行うことにより、マッチング位置を得る(ステップ1305)。
After that, an inspection process enters. In the inspection process, a semiconductor wafer to be inspected is photographed with an electron microscope (step 1304), and a photographed image (corresponding to the searched
なお、ステップ1305では、図16に示す画像変換の実行1204を含む。続いてマッチング位置の座標が知り得ることから、マッチング位置の画像内に検査位置1104を特定し、検査処理装置1002を起動して検査方法の登録1303で指定した検査を行う(ステップ1306)。その後、検査結果をRAM73および情報出力装置77に出力する。ウェハの検査が終了次第、検査制御プログラムを終了する。なお、検査処理装置1002は、画像処理部79と同様にFPGA、ASICなどのハードウェアで構成してもよいし、検査処理装置1102の機能をプログラム化してRAM73およびROM74に登録しておき、CPU71の制御によって起動、実行、終了するソフトウェアで構成してもよい。
10…テンプレート画像、11…加重平均補助用画像、12…被サーチ画像、14…加重平均処理手段、15…パターンマッチング手段、16…マッチング値比較手段、17…マッチング位置、18…マッチング候補画像、18´…加重平均画像、20…画像変換手段、21…加重平均変換画像、100…パターンマッチング装置、301…テンプレート画像の輝度プロファイル、302…マッチング候補A画像の輝度プロファイル、303…マッチング候補B画像の輝度プロファイル、304…加重平均補助用画像の輝度プロファイル、305…加重平均A画像の輝度プロファイル、306…加重平均B画像の輝度プロファイル、30…加重平均後のパターン情報の差、401…テンプレート画像、402…マッチング候補A画像、403…マッチング候補B画像、404…マッチング候補A画像の相関像、405…マッチング候補B画像の相関像、406…ノイズが重畳したマッチング候補A画像、407…ノイズが重畳したマッチング候補B画像、408…ノイズが重畳したマッチング候補A画像の相関像、409…ノイズが重畳したマッチング候補B画像の相関像、71…CPU、72…信号入力IF、73…RAM、74…ROM、75…信号出力IF、76…画像入力装置、77…情報入力装置、78…情報出力装置、79…画像処理部、7000…情報処理装置、701…CPU、702…信号入力IF、703…RAM、704…ROM、705…信号出力IF、706…画像入力装置、707…情報入力装置、708…情報出力装置、709…画像処理部、7001…情報処理装置、80…撮影画像、81…テンプレート画像、加重平均補助用画像、1001…半導体検査装置、1002…検査処理部、1101…半導体ウェハ、1102…半導体ウェハの撮影画像、1103…テンプレート画像、1104…検査位置。 DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記加重平均処理を補助するための画像として、前記検査対象製品と同じサイズ、形状、パターンを有する検査基準となる被写体を予め撮影して、この基準被写体の撮影画像から前記テンプレート画像と同じサイズ、同じ画像パターンを有する加重平均補助用の画像を抽出して登録し、前記加重平均処理は、前記複数枚の撮影画像の中から撮影画像同士の同じ座標を有する領域で且つ前記テンプレート画像と同サイズの画像領域を始点から終点まで1画素単位でずらしながら選択し、前記選択された画像領域に対して、前記加重平均補助用の画像も加えることにより行われ、この加重平均処理された画像と前記テンプレート画像とをパターンマッチングすることを特徴とする画像処理方法。 In order to detect an image pattern to be searched from among the captured images of the inspection target product including random noise, the same image pattern as the search target is registered as a template image in advance, and the captured image of the inspection target product is the same pattern plurality acquired by performing a plurality of times of photographing by position, by weighted average processing the plural photographed images, which creates an object search image, with respect to the object to be searched image, using the template image In an image processing method for performing matching ,
As an image for assisting the weighted average processing, a subject to be an inspection reference having the same size, shape, and pattern as the inspection target product is previously photographed, and the same size as the template image from the photographed image of the reference subject, register extracts an image for the weighted average aid having the same image pattern, the weighted average processing, a and the template image in the area having the same coordinates of the captured image with each other from the front Kifuku number of captured images An image area of the same size is selected by shifting from the start point to the end point by one pixel unit, and the weighted average auxiliary image is added to the selected image area , and the image subjected to the weighted average process is performed. An image processing method characterized by pattern-matching the template image with the template image.
前記検査対象製品の撮影画像を複数回の撮影により複数枚取得し、当該複数枚の撮影画像を加重平均処理することによって、被サーチ画像を作成し、当該被サーチ画像に対し、前記テンプレート画像を用いたパターンマッチングを実行する手段と、を備えた画像処理装置において、
前記検査対象製品と同じサイズ、形状、パターンを有する検査基準となる被写体を撮影した画像から、前記テンプレート画像と同じサイズ、同じ画像パターンを有する画像領域を抽出して、前記加重平均処理を補助するための加重平均補助用の画像として登録する手段と、
前記複数枚の撮影画像の中から撮影同士の同じ座標を有する領域で且つ前記テンプレート画像と同サイズの画像領域を始点から終点まで1画素単位でずらしながら選択し、前記選択された画像領域に対して、前記加重平均補助用の画像も加えて加重平均処理を行う手段と、を備えていることを特徴とする画像処理装置。 Means for previously registering the same image pattern as the search target as a template image in order to detect the image pattern to be searched from among the captured images of the inspection target product including random noise;
The captured image of the inspected products plurality obtained by a plurality of times of photographing, by a weighted averaging process the plural photographed image to create an object search image, with respect to the object to be searched image, the template image an image processing apparatus comprising means for performing a pattern matching using the,
An image region having the same size and the same image pattern as the template image is extracted from an image obtained by photographing a subject as an inspection reference having the same size, shape and pattern as the inspection target product, and the weighted averaging process is assisted. Means for registering as a weighted average auxiliary image for
Select while shifting by one pixel and an image area of the template image and the same size from the start point in the region to an end point having the same coordinates of the photographing between from the front Kifuku number of captured images, the selected image area respect, the image processing apparatus characterized by comprising, means for performing a weighted averaging process also added image for the weighted average aid.
半導体の表面画像データを処理する手段として、検査対象の半導体の撮影画像を複数取得して加重平均処理し、加重平均処理された画像とテンプレート画像とをパターンマッチングしてテンプレートとパターンが一致する撮影画像中のマッチング位置を検出する画像処理装置と、半導体表面上のマッチング位置のパターンを検査する手段を備え、
且つ、前記画像処理装置は、請求項4ないし6のいずれか1項記載の画像処理装置であることを特徴とする半導体検査装置。 In a semiconductor inspection apparatus for inspecting a semiconductor by inputting surface image data of a semiconductor to be inspected obtained by photographing with a scanning electron microscope,
As a means for processing semiconductor surface image data, a plurality of photographic images of a semiconductor to be inspected are obtained, subjected to weighted average processing, and the weighted average processed image and the template image are subjected to pattern matching so that the template matches the pattern. An image processing device for detecting a matching position in an image, and means for inspecting a pattern of matching positions on a semiconductor surface,
7. The semiconductor inspection apparatus according to claim 4, wherein the image processing apparatus is the image processing apparatus according to any one of claims 4 to 6.
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