JPH1183431A - Coordinate center position determination device for image pickup optical system - Google Patents

Coordinate center position determination device for image pickup optical system

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Publication number
JPH1183431A
JPH1183431A JP9244293A JP24429397A JPH1183431A JP H1183431 A JPH1183431 A JP H1183431A JP 9244293 A JP9244293 A JP 9244293A JP 24429397 A JP24429397 A JP 24429397A JP H1183431 A JPH1183431 A JP H1183431A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image
optical system
sample
center position
pinhole
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9244293A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Eiji Matsubara
永侍 松原
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nikon Corp filed Critical Nikon Corp
Priority to JP9244293A priority Critical patent/JPH1183431A/en
Publication of JPH1183431A publication Critical patent/JPH1183431A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for correctly determining the coordinate center position of an image-pickup optical system. SOLUTION: The pinhole image of a pinhole plate 2 irradiated by a light source 1 is imaged on a sample 5 surface, and is picked up together with the pattern of the sample 5 surface by an image pickup system. Since the position of a focused pinhole on the sample 5 surface is definite, this position can be used as the coordinate center position of the image pickup optical system. Even if the imaging position on the image pickup element 8 face of the sample 5 is changed by the optical axis position change of a variable power part 7, measurement can be conducted without influence of the optical axis position change of the variable power part 7 by determining the coordinate of the image pickup optical system referring the position of the pinhole image.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、試料の撮像イメー
ジをディジタル化して画像処理する場合の、撮像光学系
の座標中心位置を決定する装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for determining a coordinate center position of an imaging optical system when digitizing an image of a sample and performing image processing.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体製造工程においては、ウェハ表面
を撮像光学系により撮像し、撮像されたデータを画像処
理することにより、目的とする回路パターンを抽出し、
それに基づいて寸法計測やアライメントを行うことがな
されている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, a target circuit pattern is extracted by taking an image of a wafer surface with an imaging optical system and performing image processing on the imaged data.
Based on this, dimension measurement and alignment are performed.

【0003】この目的のために使用される撮像光学系の
概要を図5に示す。図5おいて、試料5の表面は対物レ
ンズ4により撮像され、ビームスプリッタ3、ミラー6
を介して、変倍部7により適宜倍率を変えられ、撮像素
子(たとえばCCD)により撮像される。変倍部7は、
倍率の異なる複数の光学系を有しており、必要な光学系
が適宜選定されて使用される。このように、変倍部7は
可動部を有するので、倍率を変えたとき、その光軸位置
が変化するのが避けられない。
FIG. 5 schematically shows an image pickup optical system used for this purpose. In FIG. 5, the surface of a sample 5 is imaged by an objective lens 4, and a beam splitter 3, a mirror 6
, The magnification can be changed as appropriate by the magnification changing unit 7, and an image is taken by an image pickup device (for example, a CCD). The magnification unit 7
A plurality of optical systems having different magnifications are provided, and necessary optical systems are appropriately selected and used. As described above, since the variable magnification section 7 has the movable section, it is inevitable that the optical axis position changes when the magnification is changed.

【0004】その結果、変倍部7の倍率を変えると、撮
像光学系全体としての光軸がずれてしまうことになり、
撮像素子8におけるどの素子が撮像光学系の座標中心位
置に当たるのかが不明となってしまう。そのため、特に
アライメントを行う場合に、どの点を基準にしてよいか
不明となるという問題がある。
As a result, if the magnification of the variable magnification unit 7 is changed, the optical axis of the entire image pickup optical system will be shifted.
It is unclear which element in the imaging element 8 is located at the coordinate center position of the imaging optical system. Therefore, there is a problem that it is unclear which point should be used as a reference, especially when performing alignment.

【0005】従来においては、この問題を解消するため
に、レチクル線描画用マークを試料面上に投影し、その
像を撮像光学系により検出し、それを撮像光学系の位置
の基準として用いて画像処理を行うことがなされてき
た。すなわち、図5において、光源1の直後にレチクル
線マーク板9を配置する。レチクル線マーク板9には、
図6に示すように、4つの十字状のレチクル線描画用マ
ークが刻まれており、その像が試料5の表面に結像さ
れ、試料5の表面画像と共に撮像光学系によって撮像さ
れる。
Conventionally, in order to solve this problem, a reticle line drawing mark is projected on a sample surface, the image is detected by an imaging optical system, and the detected image is used as a reference for the position of the imaging optical system. Image processing has been performed. That is, in FIG. 5, the reticle line mark plate 9 is disposed immediately after the light source 1. On the reticle line mark plate 9,
As shown in FIG. 6, four cross-shaped reticle line drawing marks are engraved, and the images are formed on the surface of the sample 5 and are imaged together with the surface image of the sample 5 by the imaging optical system.

【0006】画像処理系においては、4つのレチクル線
描画用マークの位置を検出し、2組の対向するレチクル
線描画用マークを結んだ線(レチクル線)の交点を撮像
光学系の座標中心点であると認識する。この方法によれ
ば、試料5上のレチクル線描画用マークの位置は一定で
あるので、変倍部7の光軸がずれても、撮像光学系の座
標中心位置を正しく認識できる。図示しない表示装置に
は、撮像された試料表面の画像と共に、レチクル線が表
示される。
In an image processing system, the positions of four reticle line drawing marks are detected, and the intersection of a line (reticle line) connecting two sets of opposing reticle line drawing marks is determined as the coordinate center point of the imaging optical system. Is recognized. According to this method, since the position of the reticle line drawing mark on the sample 5 is constant, the coordinate center position of the imaging optical system can be correctly recognized even if the optical axis of the zoom unit 7 is shifted. A reticle line is displayed on the display device (not shown) together with the image of the sample surface taken.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来技術においては、撮像光学系の座標中心位置は、レ
チクル線描画用マークの位置を画像処理によって検出す
ることにより決定されている。よって、レチクル線描画
用マークの画像認識精度による誤差が、撮像光学系の基
準位置のずれとなり、特にアライメントを行って試料の
測定を行う場合に問題となる。
As described above,
In the related art, the coordinate center position of the imaging optical system is determined by detecting the position of a reticle line drawing mark by image processing. Therefore, an error due to the image recognition accuracy of the reticle line drawing mark causes a shift of the reference position of the imaging optical system, which is a problem particularly when the sample is measured by performing alignment.

【0008】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、撮像光学系の座標中心位置を正確
に決定する装置を提供することを課題とするものであ
る。
The present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide an apparatus for accurately determining a coordinate center position of an image pickup optical system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の手段は、試料の撮像イメージをディジタル化して画像
処理する装置において撮像光学系の座標中心位置を決定
する装置であって、光源の直後に設けられたピンホール
と、当該ピンホールの像を試料表面に結像させる光学系
と、試料表面を撮像して画像メモリに格納する撮像光学
系と、画像演算処理部とを有し、画像処理装置は、前記
ピンホールの像の中心が存在する画像メモリの位置を撮
像光学系の座標中心位置と判断する座標中心位置判断部
を有してなることを特徴とする撮像光学系の座標中心位
置決定装置である。
A means for solving the above-mentioned problem is an apparatus for determining a coordinate center position of an image pickup optical system in an apparatus for digitizing a picked-up image of a sample and performing image processing, wherein the apparatus is provided immediately after a light source. A pinhole, an optical system that forms an image of the pinhole on the surface of the sample, an imaging optical system that images the surface of the sample and stores the image in an image memory, and an image operation processing unit. The processing device includes a coordinate center position determining unit that determines the position of the image memory where the center of the image of the pinhole exists as the coordinate center position of the imaging optical system, wherein the coordinate center of the imaging optical system is It is a position determining device.

【0010】この装置によれば、試料表面に結像したピ
ンホールの像を撮像光学系により撮像し、その像が存在
する位置を座標中心位置と判断しているので、レチクル
線描画用マークの画像認識による従来の方法に比して、
正確な精度で撮像光学系の座標中心位置を決定できる。
According to this apparatus, the image of the pinhole formed on the surface of the sample is picked up by the image pickup optical system, and the position where the image exists is determined as the coordinate center position. Compared to conventional methods using image recognition,
The coordinate center position of the imaging optical system can be determined with accurate accuracy.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。図1は、本発明の実施の形態の一例の
概要を示す図である。図1において、従来技術である図
5と異なる部分は、図5におけるレチクル線マーク板9
の代わりにピンホール板2が設けられていることのみで
ある。よって、図5と同じ構成要素には同じ符号を付
し、その説明を省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an outline of an example of an embodiment of the present invention. In FIG. 1, the difference from the prior art of FIG. 5 is that the reticle line mark plate 9 in FIG.
The only difference is that a pinhole plate 2 is provided in place of. Therefore, the same components as those in FIG. 5 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0012】ピンホール板2は、図2に示すように、中
心に極小さなピンホールを有するものであり、光源1に
より照射されたこのピンホールの像が試料5の表面に結
像され、試料5表面のパターンと共に撮像光学系により
撮像される。試料5の表面に結像するピンホールの像の
位置は一定であるので、この位置を撮像光学系の座標中
心位置として使用することができる。すなわち、変倍部
7の光軸位置変化により、試料7の撮像素子8面におけ
る結像位置が変化しても、ピンホールの像の位置を基準
として撮像光学系の座標を定めることにより、変倍部7
の光軸位置変化の影響を受けることなく測定を行うこと
ができる。
As shown in FIG. 2, the pinhole plate 2 has a very small pinhole at the center, and an image of the pinhole illuminated by the light source 1 is formed on the surface of the sample 5, and The image is captured by the imaging optical system together with the pattern on the five surfaces. Since the position of the pinhole image formed on the surface of the sample 5 is constant, this position can be used as the coordinate center position of the imaging optical system. That is, even if the imaging position of the sample 7 on the imaging element 8 surface changes due to the change of the optical axis position of the magnification unit 7, the coordinates of the imaging optical system are determined based on the position of the image of the pinhole, thereby changing the position. Double part 7
Can be measured without being affected by the change in the optical axis position.

【0013】図3は、本発明の実施の形態において、撮
像された画像と、撮像光学系の座標中心点をモニタ画面
上に表示するシステムの構成の例を示す概略図である。
撮像素子11(図1における撮像素子8と同じ)により
撮像された試料5の表面のパターンとピンホールの像
は、A/Dコンバータ12でディジタルデータに変換さ
れて画像メモリ13に格納される。画像演算処理部14
は、画像メモリ13のデータより、ピンホールの像を抽
出し、その重心位置を求める等の処理により、ピンホー
ル像の中心を求め、それに対応する位置を撮像光学系の
座標中心位置とする。そして、図4に示すように、その
座標中心位置に中心位置マーク21の画像を発生させ、
それを中心に縦横に十字線22の画像を発生させて、画
像メモリ13に書き込む。
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the configuration of a system for displaying a captured image and a coordinate center point of an imaging optical system on a monitor screen in the embodiment of the present invention.
The pattern on the surface of the sample 5 and the image of the pinhole imaged by the imaging device 11 (same as the imaging device 8 in FIG. 1) are converted into digital data by the A / D converter 12 and stored in the image memory 13. Image operation processing unit 14
Calculates the center of the pinhole image by processing such as extracting the pinhole image from the data in the image memory 13 and calculating the center of gravity thereof, and sets the position corresponding to the center as the coordinate center position of the imaging optical system. Then, as shown in FIG. 4, an image of the center position mark 21 is generated at the coordinate center position,
An image of the cross line 22 is generated vertically and horizontally with the image as the center, and written in the image memory 13.

【0014】画像メモリ13の内容は、D/Aコンバー
タ16によりビデオ信号とされて、モニタ画面17に表
示される。従って、モニタ画面17上には、撮像された
試料5の表面パターンと、中心位置マーク21、十字線
22が重なって表示される。
The contents of the image memory 13 are converted into video signals by a D / A converter 16 and displayed on a monitor screen 17. Therefore, on the monitor screen 17, the surface pattern of the imaged sample 5, the center position mark 21, and the cross line 22 are displayed in an overlapping manner.

【0015】制御用コンピュータ15は、変倍部7を交
換するときに、ローカルバスを通して画像処理演算部1
4に信号を送り、その都度撮像光学系座標中心位置の決
定を行うよう指令を出す。
When replacing the scaling unit 7, the control computer 15 transmits the image processing operation unit 1 through the local bus.
4 to issue a command to determine the center position of the coordinates of the imaging optical system each time.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、光源の直後に設けられたピンホールと、当該ピンホ
ールの像を試料表面に結像させる光学系と、試料表面を
撮像して画像メモリに格納する撮像光学系と、画像処理
装置とを有しおり、画像処理装置は、前記ピンホールの
像の中心が存在する画像メモリの位置を撮像光学系の座
標中心位置と判断する座標中心位置判断部を有している
ので、レチクル線描画用マークの画像認識による従来の
方法に比して、正確な精度で撮像光学系の座標中心位置
を決定できる。
As described above, according to the present invention, a pinhole provided immediately after a light source, an optical system for forming an image of the pinhole on the sample surface, and an image obtained by imaging the sample surface An imaging optical system for storing in a memory, and an image processing device, wherein the image processing device determines a position of the image memory where the center of the image of the pinhole exists as a coordinate center position of the imaging optical system. Since the determination unit is provided, it is possible to determine the coordinate center position of the imaging optical system with more accurate accuracy as compared with the conventional method based on image recognition of the reticle line drawing mark.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態の一例を示す概略図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す装置に使用されるピンホール板を示
す図である。
FIG. 2 is a view showing a pinhole plate used in the apparatus shown in FIG.

【図3】本発明の実施の形態において、撮像された画像
と、撮像光学系の座標中心点をモニタ画面上に表示する
システムの構成の例を示す概略図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a configuration of a system that displays a captured image and a coordinate center point of an imaging optical system on a monitor screen in the embodiment of the present invention.

【図4】モニタ画面上に表示される、中心位置マークと
十字線の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a center position mark and a crosshair displayed on a monitor screen.

【図5】ウェハ表面を撮像する従来の撮像光学系の概要
を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an outline of a conventional imaging optical system for imaging a wafer surface.

【図6】図5に示す装置に使用されるレチクル線マーク
板を示す図である。
FIG. 6 is a view showing a reticle line mark plate used in the apparatus shown in FIG. 5;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 …光源 2 …ピンホール板 3 …ビームスプリッタ 4 …対物レンズ 5 …試料 6 …ミラー 7 …変倍部 8 …撮像素子 9 …レチクル線マーク板 11…撮像素子 12…A/Dコンバータ 13…画像メモリ 14…画像演算処理部 15…制御用コンピュータ 16…D/Aコンバータ 17…モニタ画面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source 2 ... Pinhole plate 3 ... Beam splitter 4 ... Objective lens 5 ... Sample 6 ... Mirror 7 ... Magnification unit 8 ... Image sensor 9 ... Reticle line mark plate 11 ... Image sensor 12 ... A / D converter 13 ... Image Memory 14 Image processing unit 15 Control computer 16 D / A converter 17 Monitor screen

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 試料の撮像イメージをディジタル化して
画像処理する装置において撮像光学系の座標中心位置を
決定する装置であって、光源の直後に設けられたピンホ
ールと、当該ピンホールの像を試料表面に結像させる光
学系と、試料表面を撮像して画像メモリに格納する撮像
光学系と、画像演算処理部とを有し、前記画像演算処理
部は、前記ピンホールの像の中心が存在する画像メモリ
の位置を撮像光学系の座標中心位置と判断する座標中心
位置判断部を有してなることを特徴とする撮像光学系の
座標中心位置決定装置。
1. An apparatus for determining a coordinate center position of an imaging optical system in an apparatus for digitizing an image of a sample and performing image processing, wherein a pinhole provided immediately after a light source and an image of the pinhole are determined. An optical system that forms an image on the surface of the sample, an imaging optical system that captures an image of the surface of the sample and stores the image in an image memory, and an image operation processing unit. An apparatus for determining a coordinate center position of an imaging optical system, comprising a coordinate center position determining unit for determining an existing image memory position as a coordinate center position of the imaging optical system.
JP9244293A 1997-09-09 1997-09-09 Coordinate center position determination device for image pickup optical system Pending JPH1183431A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018523154A (en) * 2015-06-02 2018-08-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション System and method for calibrating a structured illumination imaging system and for capturing structured illumination images

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018523154A (en) * 2015-06-02 2018-08-16 ライフ テクノロジーズ コーポレーション System and method for calibrating a structured illumination imaging system and for capturing structured illumination images

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