JPH02268372A - マーク検出方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、例えばＸＹテーブルに乗せたウェーハ上の
アライメントマークのマーク位置等を画像処理を用いて
検出するマーク検出方法に関する。

（従来の技術） 画像メモリに取込んだ１フレームの被処理画像内のどこ
に基準画像中の特定マークと同一マークがあるかを検出
する従来のマーク検出方法を第４図ないし第６図を用い
て述べる。第４図は検出されるマーク１の入った被処理
画像２、第５図はそのマーク１に対応する特定マーク３
の入った基準画像４、第６図は被処理画像２から切出さ
れた基準画像４と同一大きさのサンプリング画像５をそ
れぞれ示している。

被処理画像２内のマーク位置検出に際し、第４図に示す
ように、被処理画像２の左上隅から順に基準画像４と同
一大きさのサンプリング画像５が切出される。次いで、
サンプリング画像５と基準画像４との画像マツチングが
行われ、両画像４．５が左上隅から１画素づつ順に明暗
が比較される。

具体的には明るさの信号レベル差の絶対値が取られ、全
画素についてのその絶対値の総°和が求められる。この
値が相関係数である。

被処理画像２からのサンプリング画像５の切出しを、１
画素づつ位置を変えて行えば、被処理面。

像２内の全てのサンプリング画像５についての相関係数
を求めることができ、この相関係数が最小となるサンプ
リング位置から被処理画像２内のマーク１の位置を検出
することができる。しかし、このようなサンプリング画
像５の切出し法を採ると、サンプリング画像５の数が増
えて画像処理に長時間を要する。

例えば、５１２Ｘ５１２画素の被処理画像２の画面から
、１２８Ｘ　１２８８画素サンプリング画像５を１画素
づつ位置を変えて切出すと（５１２−１２８＋１）２−
１４８２２５個のサンプリング数となる。１個のサンプ
リング画像５の処理に０．０１秒かかると仮定すると、
全サンプリング画像５の処理に２５分間かかってしまう
。また、このマーク検出方法では、相関係数が最小とな
る１ポイントのサンプリング位置からマーク位置を検出
するようにしているため、外乱等により相関係数が最小
になった場合、その最小の位置をマーク位置と誤検出し
てしまうおそれがある。

これに対し、被処理画像２からのサンプリング数を減ら
して画像処理時間を短縮するため、次のような方法が考
えられている。即ち、前記と同様の被処理画像２から、
例えば１２画素づつずらしてサンプリング画像５を切出
すと、そのサンプリング数は （（５１２−１２８）＋１２＋１１２ −１０８９個 となり、これの処理は１１秒で終る。しかし、このよう
な粗いサンプリング法を採ると、相関係数が最も小さい
サンプリング位置でも、被処理画像２上のＸＳＹ方向に
各６画素のずれが生じている可能性があり、マーク位置
検出の分解能が低下する。そこで、分解能を上げるため
、相関係数の小さい範囲についてさらに１画素づつずら
した細かいサンプリング画像の切出しを行い、そのサン
プリング画像について相関係数が最小となるサンプリン
グ位置を求めるという精と粗の２段階の画像マツチング
を採る方法がある。しかし、この方法を採った場合にも
、２段目で１画素づつずらしてサンプリング画像の切出
しを行うと、Ｘ方向に１３サンプル、Ｙ方向に１３サン
プルで合計１６９個のサンプリング画像について画像マ
ツチング等の処理を行う必要があり、この処理に１．６
９秒程度の時間、つまり１段目の処理の１５％程度の時
間がさらにかかる。また、この２段階の画像マツチング
法の場合にも、外乱等によりマーク位置の誤検出をする
おそれは、前記と同様である。

（発明が解決しようとする課題） 被処理画像からサンプリング画像を１画素づつずらして
切出すという従来のマーク検出方法では、サンプリング
数が増えて画像処理に長時間を要し、さらに外乱等の影
響によりマーク位置の誤検出をするおそれがあるという
問題があった。

また、精と粗の２段階の画像マツチングを採用してサン
プリング数を減らすようにした他のマーク検出方法でも
、２段目の処理で１段目の処理の１０数％の時間を要し
て全体的な処理時間を十分に短縮することは難しく、さ
らに前記と同様に外乱等の影響によりマーク位置の誤検
出をするおそれがあるという問題があった。

そこで、この発明は、短い画像処理時間で高分解能のマ
ーク位置検出を行うことができるとともに外乱等の影響
による誤検出を防止することのできるマーク検出方法を
提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は上記課題を解決するために、画像処理を用い
て、マークの入った被処理画像から当該マークに対応す
る特定マークの入った基準画像と同一大きさのサンプリ
ング画像を取出し、該サンプリング画像と前記基準画像
との画像マツチングにより前記被処理画像内のマーク位
置を検出するマーク検出方法であって、前記サンプリン
グ画像は前記被処理画像から任意の複数画素づつずらし
て取出し、この取出した各サンプリング画像と前記基準
画像との画像マツチングを実行して当該各サンプリング
画像の各サンプリング位置についての複数の相関係数を
求め、該複数の相関係数か１ら当該相関係数が最小とな
る位置を見出し、この見出した位置を前記被処理画像内
のマーク位置とすることを要旨とする。

（作用） 被処理画像から任意の複数画素づつずらしてサンプリン
グ画像を取出し、この取出した各サンプリング画像と基
準画像との画像マツチングを実行することにより、その
各サンプリング画像の各サンプリング位置についての複
数の相関係数が求められる。次いで、この複数の相関係
数からその最も小さい値を中心とした複数の相関係数を
抜出し、これに例えば最小二乗法を施して当該相関係数
が最小となる位置を見出し、この見出した位置を被処理
画像内のマーク位置として決定する。

この発明では、被処理画像から任意の複数画素づつずら
した粗いサンプリング周期で切出した各サンプリング画
像について１度だけの画像マツチングを行えばよいので
画像処理時間が短縮される。

また、複数の相関係数から、その相関係数が最小となる
位置を例えば最小二乗法等の演算実行により求めている
ため、理論的には画素と画素との間の中間位置でも求め
ることができてマーク位置が高い検出精度で得られる。

さらに、相関係数が最小となる１ポイントのサンプリン
グ位置からマク位置を検出するのではないため、外乱等
の影響による誤検出が防止される。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図及び第２図は、この発明の詳細な説明するための
図であり、第１図は複数の相関係数からその相関係数が
最小となる位置を見出す方法を概念的に示す図、第２図
はこの実施例のマーク検出方法を実行するための装置構
成例を示す図である。

まず、装置構成から説明すると、第２図中、６は画像メ
モリ、７は制御・演算用のＣＰＵであり、画像メモリ６
には、図示省略の画像入力手段としてのカメラ及びＡ／
Ｄコンバータ等が接続されている。また、画像メモリ６
には、ＣＰＵ７からアドレス（ＡＤＤＲＥＳ）と書込み
／読出しくＲ／Ｗ）の信号が与えられ、データ（ＤＡＴ
Ａ）がデータ信号線を介して入出力されるようになって
いる。

次いで、このような装置を用いて、前記第４図に示した
ものと同様の被処理画像内のマーク位置を検出するマー
ク検出方法を説明する。

画像メモリ６に、カメラ及びＡ／Ｄコンバータ等により
、特定マークの入った基準画像とマークの入った被処理
画像が記録される。ＣＰＵ７は画像メモリ６を制御して
、被処理画像から基準画像と同一大きさのサンプリング
画像を切出し、このサンプリング画像の明暗データと基
準画像の明暗データを読出して１画素づつ両明暗データ
を比較し、その差の絶対値を順次加算して総和を求める
ことにより、そのサンプリング位置についての相関係数
を求める。

サンプリング画像は、被処理画像から例えば１２画素づ
つずらして順次切出し、これらの各サンプリング画像に
ついて上記と同様の画像マツチングを実行し、各サンプ
リング位置についての複数の相関係数を求め、これをＣ
ＰＵ７内のメモリに記録する。メモリに記録するこの相
関係数のデータは、全てを保存する必要はなく、その値
の小さい方から５１２ポイント程度を持っていればよい
。次いで、このようにして求められた相関係数から、第
１図に示すようにその最も小さい値を中心にして被処理
画像上のｘ、−ｘ、ｙ、−ｙの各方向に数ポイントのデ
ータを抜出し、最小二乗法により、２本の直線ＡＳＢを
求め、その交点Ｍから相関係数が最小となるＸ方向とＹ
方向の位置を見出す。そして、このようにして見出した
ＸＳＹ座標上の位置を被処理画像内のマーク位置として
決定する。

上述したように、この実施例のマーク検出方法では、画
像マツチング処理を、１２画素程度づつずらした粗いサ
ンプリング周期で切出した各サン。ブリング画像につい
て１度だけ行えばよいので、画像処理時間が短縮される
。また、相関係数が最・小となる位置を演算により求め
ているので、理論的には画素と画素との中間位置でも求
めることができて高い検出精度が得られる。さらに相関
係数が最小となる１ポイントのサンプリング位置からマ
ーク位置を検出するのではなく、相関係数が最も小さく
なるポイントを中心にしてその周辺の数ポイントのデー
タから相関係数が最小となる位置を見出し、これをマー
ク位置として決定するようにしているので、外乱等の影
響による誤検出を防止することができる。

なお、上述の実施例では、被処理画像からのサンプリン
グ画像の切出しを、１２画素づつずらして行ったが、こ
のずらす画素数は、処理時間と検出精度から任意に決め
ることができる。また、複数の相関係数づ・ら、最小二
乗法によりその相関係数が最小となる位置を見出すよう
にしたが、相関係数が最も小さくなる位置と次の位置の
相関係数の値等から比例法を用いて相関係数が最小とな
る位置を見出すようにしてもよい。さらに、第３図に示
すように、Ｘ方向の検出位置を求めるのに、複数の相関
係数をＹ方向にずらした位置でその相関係数の最小の位
置を求め、その平均値等によりＸ方向の位置を決めるよ
うにしてもよい。

し発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、被処理画像か
ら任意の複数画素づつずらした粗いサンプリング周期で
取出した各サンプリング画像について１度だけの画像マ
ツチングを実行し、この結果求めた各サンプリング位置
についての複数の相関係数から当該相関係数が最小とな
る位置を見出し、この位置を被処理画像内のマーク位置
とするようにしたため、短い画像処理時間で高分解能。

のマーク位置検出を行うことができるとともに外乱等の
影響による誤検出を防止することができるという利点が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るマーク検出方法の実施例におい
て複数の相関係数からその相関係数が最小となる位置を
見出す方法を概念的に示す図、第２図はこの発明の実施
例を実行するための装置構成例を示すブロック図、第３
図は検出位置を見出す他の方法例を示すものでＸ方向の
検出位置を求めるのにＹ方向にずらした相関係数データ
を使用する方法を説明するための図、第４図は被処理画
像の例を示す図、第５図は基準画像の例を示す図、第６
図は第４図の被処理画像から切出したサンプリング画像
の例を示す図である。 ６：基準画像及び被処理画像が記録される画像メモリ、 ７：サンプリング画像の切出し制御及び画像マツチング
処理等を実行するＣＰＵ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像処理を用いて、マークの入った被処理画像から当該
   マークに対応する特定マークの入った基準画像と同一大
   きさのサンプリング画像を取出し、該サンプリング画像
   と前記基準画像との画像マッチングにより前記被処理画
   像内のマーク位置を検出するマーク検出方法であって、 前記サンプリング画像は前記被処理画像から任意の複数
   画素づつずらして取出し、この取出した各サンプリング
   画像と前記基準画像との画像マッチングを実行して当該
   各サンプリング画像の各サンプリング位置についての複
   数の相関係数を求め、該複数の相関係数から当該相関係
   数が最小となる位置を見出し、この見出した位置を前記
   被処理画像内のマーク位置とすることを特徴とするマー
   ク検出方法。