KR20230118152A - 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 검사 장치 - Google Patents

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Abstract

반도체 웨이퍼의 화상으로부터 반도체 웨이퍼 상에 형성된 마크의 위치를 특정한다. 마크(201)는, 적어도 제1 패턴(501) 및 제2 패턴(502)을 갖고, 제1 및 제2 패턴은 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대해서 선대칭인 동일 형상을 갖고, 점대칭이 되도록 배치되어 있다. 본 개시의 위치 특정 방법은, 화상(200)에 대해서 부분 화상 영역(301)을 설정하는 제1 수순과, 부분 화상 영역을 분할 지표(401)에 기초해서 분할하고, 제1 분할 화상의 일부의 영역을 기준 화상(402)으로서 설정하는 제2 수순과, 부분 화상 영역에 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 제3 수순과, 제3 수순에서 부분 화상 영역에 마크가 존재한다고 판정된 경우에는, 부분 화상 영역에 있어서의 마크의 대표 위치를 산출하는 제4 수순을 갖는다.

Description

위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 검사 장치
본 개시는, 위치 특정 방법, 위치 특정 프로그램 및 검사 장치에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 계측·검사(이하, 특기하지 않는 경우에는, 그들을 총칭해서 검사라고 부름)하는 장치는, 원하는 검사 위치에 검사 장치의 시야를 맞추기 위해서 템플릿 매칭 기술을 이용하는 경우가 많다.
반도체 검사 장치에 있어서 일반적인 템플릿 매칭 기술은, 장치가 촬상한 화상으로부터, 사전에 준비한 템플릿 화상과 일치하는 패턴을 화상 처리에 의해 검출하는 것이다. 이 경우, 미리 템플릿 화상을 준비해 둘 필요가 있다. 예를 들면, 반도체 웨이퍼에는, 검사 위치를 특정하기 위해서, 특정 패턴에 의해 구성되는 위치맞춤용 마크(얼라인먼트 마크)가 형성되어 있다. 사전에 검사 장치에 의해 촬상된 위치맞춤용 마크의 화상, 혹은, 위치맞춤용 마크의 설계 데이터로부터 생성한 화상 등이, 템플릿 화상으로서, 미리 검사 장치에 등록된다.
또한, 위치맞춤용 마크로서는, 예를 들면, 수평선, 수직선 등에 대한 대칭성이 있는 패턴을 특수한 배치로 구성한 것을 이용하는 경우가 많다.
일본국 특개2001- 243906호 공보 일본국 특개2011- 81485호 공보
패턴의 미세화나 3차원화에 따라, 프로세스 공정 수는 해마다 증가하고 있고, 동일 공정에서도 패터닝 내용이 재검토되는 경우가 있다. 위치맞춤을 위해서 미리 템플릿 화상을 등록하는 방식은, 공정의 추가나 재검토가 행해질 때마다 템플릿 화상을 재등록할 필요가 있기 때문에, 반도체 웨이퍼의 검사 수순을 나타내는 검사 레시피의 작성에 있어서의 수고를 증대시키고 있다. 특허문헌 1은, 패턴의 규칙성에 주목하여, 템플릿 화상을 의사적으로 작성함으로써, 템플릿 화상의 작성 부담을 경감하는 수법을 개시하고 있다.
그러나, 미리 등록한 템플릿 화상을 이용해서 위치맞춤을 행하는 것의 과제는, 공정에 따라 위치맞춤용 마크의 보이는 쪽이 크게 다른 경우, 템플릿 매칭의 정밀도가 저하하거나, 템플릿 매칭이 실패하거나 하는 것이다. 공정마다 반도체 웨이퍼 상에 층이 추가되거나, 에칭에 의해 패턴이 형성되거나 함으로써, 같은 위치맞춤용 마크의 촬영 화상이어도, 공정이 상이하면 촬영 화상에 있어서의 보이는 쪽이 상이한 경우가 일어날 수 있다. 이러한 경우, 마크에 보이는 쪽에 맞춘 템플릿 화상의 재등록이 필요하게 되어, 수고로울뿐만 아니라, 검사 장치의 가동률에도 영향을 미친다.
특허문헌 2는, 촬영 화상의 일부의 화상 영역을 추출하고, 그 화상 영역(평가 윈도우)의 분할 화상을 템플릿 화상으로서 설정하고, 템플릿 화상을 회전시키면서 패턴 매칭을 행하는 수법을 개시한다. 템플릿 화상을 사용하지 않으므로, 템플릿 화상의 사전 등록의 수고가 없어지고, 또한 공정에 있어서의 보이는 쪽의 차이도 문제가 되지 않는다. 그러나, 검출하는 점대칭 패턴으로서 스크라이브 라인(scribe line)의 크로스 포인트가 상정되어 있기 때문에, 특정 가능한 패턴 위치의 정밀도에는 한계가 있다. 검사에 있어서의 배율이 높은 경우에는, 저배율로부터 고배율로 단계적으로 위치맞춤을 행하는 경우도 많지만, 저배율에서의 위치맞춤 정밀도가 낮으면, 배율을 높게 한 경우에 소망의 시야가 검사 장치의 시야에서 벗어나버리는 경우도 일어날 수 있다. 그 때문에, 위치맞춤 처리에는 높은 정밀도가 요구된다.
본 개시는, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 위치맞춤용 마크의 위치를 고정밀도로 특정하는 위치 특정 방법을 포함한다. 본 출원에서 개시하는 위치 특정 방법을 적용함으로써, 검사 단계에 있어서 미리 등록한 템플릿 화상을 이용하지 않고, 위치맞춤용 마크의 위치를 고정밀도로 특정할 수 있다. 혹은, 검사 단계에 있어서 미리 등록한 템플릿 화상을 이용해서 위치맞춤 처리를 행하는 경우에 있어서도, 반도체 웨이퍼의 화상으로부터 템플릿 화상에 이용하는 위치맞춤용 마크의 화상을 자동적으로 잘라낼 수 있기 때문에, 등록할 템플릿 화상의 작성 부담을 대폭으로 경감할 수 있다.
본 개시의 일 태양인, 컴퓨터 시스템을 이용해서, 반도체 웨이퍼의 화상으로부터 반도체 웨이퍼 상에 형성된 마크의 위치를 특정하는 위치 특정 방법은,
마크는, 적어도 제1 패턴 및 제2 패턴을 갖고, 제1 및 제2 패턴은 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대해서 선대칭인 동일 형상을 갖고, 점대칭이 되도록 배치되어 있고,
화상에 대해서 부분 화상 영역을 설정하는 제1 수순과, 부분 화상 영역을, 분할 지표에 기초해서 제1 분할 화상 및 제2 분할 화상으로 분할하고, 제1 분할 화상의 일부의 영역을 기준 화상으로서 설정하는 제2 수순과, 부분 화상 영역에 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 제3 수순과, 제3 수순에서 부분 화상 영역에 마크가 존재한다고 판정된 경우에는, 부분 화상 영역에 있어서의 마크의 대표 위치를 산출하고, 화상에 있어서의 부분 화상 영역의 위치, 및 산출한 부분 화상 영역에 있어서의 마크의 대표 위치에 기초해서, 화상에 있어서의 마크의 대표 위치를 산출하는 제4 수순을 갖고,
제3 및 제4 수순에 있어서는, 기준 화상에 기초한 템플릿 화상을, 피탐색 화상인 제2 분할 화상과 템플릿 매칭을 행해서 얻은 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 부분 화상 영역에 마크가 존재하는지 여부의 판정 및 부분 화상 영역에 있어서의 마크의 대표 위치의 산출을 행한다.
촬상 화상에 있어서 위치맞춤용 마크의 보이는 쪽이 크게 다른 경우에도, 안정적으로 마크의 위치를 특정할 수 있다. 그 밖의 과제와 신규한 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 실시예 1에 따른 위치맞춤 처리의 플로우 차트이다.
도 2는 반도체 웨이퍼를 촬상해서 얻어진 화상(모식도)이다.
도 3은 ROI(Region of Interest) 윈도우에 대해서 설명하는 도면이다.
도 4는 ROI 윈도우에 대해서 설정되는 분할 지표와 기준 화상을 나타내는 도면이다.
도 5a는 실시예 1에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 5b는 실시예 1에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 5c는 실시예 1에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 6은 반도체 웨이퍼를 촬상해서 얻어진 화상(모식도)이다.
도 7은 ROI 윈도우에 대해서 설정되는 분할 지표와 기준 화상을 나타내는 도면이다.
도 8a는 실시예 2에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 8b는 실시예 2에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 8c는 실시예 2에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 8d는 실시예 2에 따른 위치 특정 방법을 설명하는 도면이다.
도 9는 실시예 2에 따른 위치맞춤 처리의 플로우 차트이다.
도 10은 검사 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 11은 검사 레시피 작성 장치의 구성예를 나타내는 도면이다.
도 10은, 검사 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 도 10의 검사 장치는, 주사형 전자 현미경(Scanning Electron Microscope: SEM)을 이용해서, 반도체 웨이퍼를 검사하는 장치이다. SEM식 검사 장치는, 예를 들면, 반도체 웨이퍼 상에 형성된 반도체 디바이스의 미세한 패턴의 화상을 취득해서 치수 계측을 실시한다. 검사 장치는, SEM 본체(1001), SEM 본체(1001)를 제어하는 제어 장치(1002), 위치맞춤 처리를 실행하는 컴퓨터 시스템(1003), 컴퓨터 시스템(1003)에 대해서 필요한 정보를 입력하기 위한 입력 장치(1030), 정보 입력용 화면이나 검사 결과 등을 표시하기 위한 디스플레이(1031)를 구비한다. 또한, 검사 장치는 저배율에서의 위치맞춤 처리를 행하기 위해서, 넓은 시야의 화상을 취득 가능한 광학 현미경을 구비하고 있다. 또, 검사 장치는, SEM식 검사 장치에 한정되지 않고, 암시야(暗視野) 광학 검사 장치 등이어도 된다.
컴퓨터 시스템(1003)은, 1 이상의 CPU(Central Processing Unit)를 포함하는 연산 처리부(1007)와 기억 장치(1008)를 구비한다. 본 개시에 있어서는, 기억 장치(1008)에는 위치맞춤 처리에 관한 프로그램, 그 밖에 SEM의 제어에 관한 프로그램, 그들 프로그램이 처리에 사용하는 데이터, 예를 들면 화상 데이터, 검사 레시피 등, 또한 그들 프로그램에 의한 처리 결과 등이 저장된다. 또, 컴퓨터 시스템(1003)은, 제어 장치(1002)와 일체로 구성되어 있어도 된다.
연산 처리부(1007)가 위치맞춤 처리에 관한 프로그램을 실행함으로써, 후술하는 위치맞춤 처리가 실행된다. 즉, 컴퓨터 시스템(1003)은 위치맞춤 처리 장치로서 기능한다. 바꾸어 말하면, 이 프로그램은, 컴퓨터 시스템을, 위치맞춤 처리 장치로서 기능시킨다. 컴퓨터 시스템(1003) 등이 실행하는 프로그램, 그 기능을, 「기능」, 「부」 등으로 호칭한다.
연산 처리부(1007)는, SEM 본체(1001)나 광학 현미경에 의한 촬영 화상이 입력되는 인터페이스인 촬영 화상 입력부(1011), 촬영 화상 입력부(1011)에 의해 입력된 화상에 의한 위치맞춤 처리를 실행하는 위치맞춤 처리부(1012), 위치맞춤 처리부(1012)에서 계산된 마크의 대표 위치에 의해 검사 위치를 특정하는 검사 위치 특정부(1010)로서 기능한다. 위치맞춤 처리부(1012)의 처리에 대해서, 이하의 실시예를 이용해서 상술한다.
[실시예 1]
도 1은, 실시예 1에 따른 위치맞춤 처리의 플로우 차트이다. 검사 장치가 반도체 웨이퍼에 형성된 패턴의 검사를 행함에 있어서, 검사 위치를 정확하게 특정할 필요가 있다. 이 때문에, 반도체 웨이퍼 상에는 특정한 패턴을 갖는 위치맞춤용 마크가 형성되어 있다. 검사 장치는, 우선 마크의 위치를 탐색하고, 마크로부터 검사 위치로 시야를 이동시킨다. 마크와 검사 위치의 거리는 반도체 웨이퍼의 사양으로서 이미 알려져 있기 때문에, 마크를 정확하게 시야의 중심으로 잡을 수 있으면, 검사 위치를 정확하게 시야의 중심으로 잡을 수 있다. 반도체 웨이퍼 상의 마크의 위치를 특정하는 처리를 위치맞춤 처리라고 한다. 이하, 각 스텝의 개요를 설명한다.
(스텝 S101)
연산 처리부(1007)는, 촬영 화상 입력부(1011)에 의해, 반도체 웨이퍼를 촬상한 화상을 취득한다. 화상에는 위치맞춤용 마크가 찍혀 있는 것으로 한다. 실시예 1에서 사용하는 위치맞춤 마크의 특징에 대해서는, 도 2를 이용해서 후술한다.
(스텝 S102)
위치맞춤 처리부(1012)는, 취득한 화상에 대해서 ROI(Region of Interest) 윈도우를 설정한다. ROI 윈도우에 대해서는, 도 3, 4를 이용해서 후술한다.
(스텝 S103~104)
위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우 중에 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부를 판정하여, 존재 판정된 경우에는, 위치맞춤용 마크의 대표 위치를 계산할 수 있는지 시도한다. 이 처리가 성공할 때까지, ROI 윈도우를 이동(주사)시켜서 반복한다. 화상의 전체 영역에 대해서 주사가 끝난 경우에는 위치맞춤 처리를 종료한다.
(스텝 S105~S114)
ROI 윈도우 중에 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 수순이다. 이 상세에 대해서는 도 5a~c를 이용해서 후술한다. 위치맞춤용 마크가 존재한다고 판정된 경우에는 스텝 S115로 진행하고, 위치맞춤용 마크가 존재하지 않는다고 판정된 경우에는 ROI 윈도우를 이동시켜서(스텝 S103), 새로운 ROI 윈도우의 화상 영역에서 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부의 판정을 반복한다.
(스텝 S115)
위치맞춤 처리부(1012)는, 마크의 대표 위치를 계산한다. 이 상세에 대해서도 도 5a~c를 이용해서 후술한다.
이하, 각 스텝의 상세에 대해서 설명한다.
도 2는, 위치맞춤 처리 장치에 입력되는, 반도체 웨이퍼를 촬상해서 얻어진 화상(200)이다. 화상(200)에는 위치맞춤용 마크(201)가 찍혀 있다. 위치맞춤 처리 장치는, 화상(200)에 있는 마크(201)의 대표 위치(203)를 정확하게 구한다. 검사 장치는, 그 위치에 기초해서 검사 포인트(202)의 위치를 정확하게 특정해서 검사를 실행한다. 마크(201)는 2개의 패턴(501)과 패턴(502)에 의해 구성되어 있다.
여기에서, 패턴(501)과 패턴(502)은 동일 형상이다. 마크(201)에 사용되는 패턴은, 여기에서는 정방형 윤곽 중에 원형 윤곽이 포함되고, 정방형 윤곽의 중심과 원형 윤곽의 중심은 일치해 있지만, 이 패턴에 한정되는 것은 아니다. 마크(201)에 사용되는 패턴은, 직교하는 두 축에 대해서 선대칭인 형상이면 된다. 패턴의 서로 직교하는 대칭축을 X축 및 Y축으로 정의한다. 대칭축이 패턴 형상으로부터 파악될 수 있도록, 패턴의 형상은 직사각형이나 십자형을 포함하는 것이 바람직하다. 패턴은 복수의 형상의 조합이어도, 아니어도 되지만, 복수의 형상의 조합으로 함으로써, 패턴의 대조 개소를 늘릴 수 있으므로, 후술하는 템플릿 매칭에 있어서, 보다 정밀도가 높은 매칭을 기대할 수 있다. 패턴(502)과 패턴(501)으로 구성되는 마크(201)는 대표 위치(203)를 대칭의 중심으로 하여 점대칭인 도형을 이루고 있다.
또, 도 2 중에 나타낸 마크(201)를 나타내는 파선이나 대표 위치(203)의 점은, 마크(201) 및 마크의 대표 위치(203)를 명시적으로 설명하기 위해서 도면 중에 부여한 것이고, 실제의 반도체 웨이퍼나 그 화상(200)에는 존재하지 않는다.
도 3은, 화상(200)으로부터 마크를 특정하기 위한 ROI 윈도우(부분 화상 영역)에 대해서 설명하는 도면이다. 위치맞춤 처리부(1012)는, 화상(200)의 일부 영역을 ROI 윈도우(301)로서 설정한다. 이 ROI 윈도우는, 화상(200) 내의 직사각형 영역을 잘라낸 것이다. 직사각형의 두 변은 각각 X축, Y축에 평행하게 되어 있다. 여기에서의 ROI 윈도우(301)의 형상은 장방형이지만, 이것에 한정되지 않는다. 마크(201)를 구성하는 2개의 패턴 양쪽이 ROI 윈도우(301)에 포함되는 크기는 필요하지만, 2개의 패턴을 완전히 포함하는 크기가 아니어도 된다. 후술하는 ROI 윈도우(301)를 이용한 마크(201)의 대표 위치(203)의 검출이, 소정의 정밀도로 실행 가능한 크기이면 된다.
ROI 윈도우(301)의 형상 및 크기는, 마크(201)에 따라서 연산 처리부(1007)가 생성해도 되고, 오퍼레이터가 입력 장치(1030)로부터 입력해도 된다(스텝 S102). 위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우(301)를 화상(200) 중에서 주사시키면서, ROI 윈도우(301) 내에 마크(201)가 존재하는지 여부를 판정하여, 마크(201)가 존재한다고 판정된 경우에 마크(201)의 대표 위치(203)를 계산한다. 즉, 화상(200) 전체로부터 마크(201)를 검출하는 것이 아니고, 화상(200)의 일부를 잘라낸 ROI 윈도우(301)의 내부에 마크(201)가 존재하는지 여부를 판정하여, 긍정적인 판정을 얻은 경우에는, 추가로 마크(201)의 대표 위치를 계산한다.
위치맞춤 처리부(1012)는, 화상(200)의 전체를, ROI 윈도우(301)를 비켜가면서 주사한다(스텝 S103).
ROI 윈도우(301)의 초기 위치는, 예를 들면, 화상(200)의 좌상(左上)의 정점으로 한다. 위치맞춤 처리부(1012)는, 우선 ROI 윈도우(301)를 우방향(X 방향)으로 수 화소씩 이동시켜서, 화상(200)을 주사한다. ROI 윈도우(301)의 주사 위치가 우단에 도달한 시점에, 주사 위치를 하방(Y 방향)으로 수 화소 이동하고, 재차 화상(200)의 좌로부터 우방향으로 주사를 행한다. 위치맞춤 처리부(1012)는, 마찬가지의 수순을 반복해서 화상(200)의 전체를 주사한다.
후술하는 바와 같이, 마크(201)의 대표 위치(203)를 계산함에 있어서, ROI 윈도우(301)의 중심 위치와 마크(201)의 대표 위치의 일치는 요구되지 않는다. ROI 윈도우(301)에 마크(201)가 대략 포함되는 위치 관계가 되면 되므로, ROI 윈도우 주사 시의 X 방향 또는 Y 방향으로의 이동 간격은 1화소가 아니어도 된다. 이동 간격을 크게 함으로써, ROI 윈도우(301)의 취득 횟수 및 마크 탐색 처리를 줄일 수 있으므로, 주사 시간을 단축할 수 있는 효과가 있다. 또, 마크(201)가 특정되면 ROI 윈도우(301)의 주사를 종료해도 되고, 화상(200)의 전체를 주사할 필요는 없다.
또한, 주사는 상술한 바와 같은 순번(좌상으로부터 우하(右下)로)이 아니어도 된다. 예를 들면, 통계적으로 마크(201)의 존재 확률이 높은 위치로부터 서서히 주변으로 이동시켜서 화상(200) 전체를 주사해도 된다. 어떠한 주사 방법이든, ROI 윈도우(301)의 처리 횟수를 줄일 수 있으면, 처리 시간의 단축이 가능해진다.
도 4는 ROI 윈도우(301)를 분할하는 분할 지표 및 기준 화상에 대해서 설명하는 도면이다. 위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우(301)를, 분할 지표(401)를 이용해서 2개의 화상 영역(좌분할 화상(403)과 우분할 화상(404))으로 분할한다(스텝 S105). 여기에서는, 분할 지표(401)를 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)를 통과하는 수직선(Y축에 평행)으로 하고 있다. 분할 지표(401)는, 2개의 패턴의 한쪽을 한쪽의 분할 화상에, 2개의 패턴의 다른쪽을 다른쪽의 분할 화상에 포함할 수 있고, 또한 패턴의 대칭축의 어느 하나에 평행한 직선으로서 설정하면 된다. 패턴(501, 502)의 위치 관계에 따라서는, X축에 평행하게 분할 지표(401)를 취할 수 있다. 또, 분할 지표(401)는, ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)를 통과하고 있지 않아도 된다.
2개의 분할 화상 중 어느 하나(도 4의 예에서는 좌분할 화상(403))의 화상 영역으로부터, 보다 작은 화상 영역을 잘라내어, 기준 화상(402)으로서 설정한다(스텝 S106). 여기에서는, 기준 화상(402)의 중심 위치가 좌분할 화상(403)의 중심 위치와 일치하도록 설정하고 있지만, 분할 화상의 화상 영역 내이면, 기준 화상의 위치는 특별히 한정되지 않는다. 분할 지표(401) 및 기준 화상(402)의 설정은, 마크(201)에 따라서 연산 처리부(1007)가 생성해도 되고, 오퍼레이터가 입력 장치(1030)로부터 입력해도 된다.
도 5a는 ROI 윈도우(301)가 마크(201) 부근으로 이동한 상태를 나타내는 도면이다. 도 5a의 예에서는, 마크(201)의 대표 위치(203)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)는 조금 어긋나 있다.
도 5b는, 도 5a에 나타낸 ROI 윈도우(301)의 화상으로부터, 좌우 상관(相關) 화상(512)의 산출 수순을 설명하는 도면이다.
우선, 기준 화상(402)을 세로축(Y축)으로 반전해서 얻은 화상을 좌우 반전 기준 화상(511)으로 한다(스텝 S107). 다음으로, 좌우 반전 기준 화상(511)과 우분할 화상(404)에 대해서 템플릿 매칭을 행하여, 좌우 상관 화상(512)을 계산한다(스텝 S108). 좌우 상관 화상(512)은, 템플릿 화상(좌우 반전 기준 화상(511))과 피탐색 화상(우분할 화상(404)) 간의 상관값을 피탐색 화상(우분할 화상(404)) 전체에 걸쳐서 나열한 화상이다. 따라서, 템플릿 화상 사이즈가 a×b 픽셀, 피탐색 화상 사이즈가 m×n 픽셀이면, 상관 화상 사이즈는, (m-a+1)×(n-b+1) 픽셀이다.
구체적으로는, 피탐색 화상으로부터 템플릿 화상과 동 사이즈 영역의 화상을 잘라내어, 그 잘라낸 화상과 템플릿 화상 간의 상관값을 구한다. 잘라낸 화상은, 피탐색 화상을 래스터 스캔(raster scan)해서 잘라낸다(슬라이딩 윈도우). 구한 상관값을, 잘라낸 화상의 X 방향의 변위(슬라이드)와 Y 방향의 변위(슬라이드)마다 화소값으로서 나열한 것을 상관 화상이라고 부른다. 상관값은, 템플릿 화상과 잘라낸 화상이 일치하면 할수록 보다 높게 계산된다. 따라서, 도 5b에 나타난 바와 같이, 피탐색 화상과 잘라낸 화상 간의 상관이 높은 위치에 있어서는 화소값이 커지고(휘도값이 높고), 낮은 위치에 있어서는 화소값이 작아진다(휘도값이 작다). 또, 상관이 높은 위치에 대해서 휘도값을 작게, 상관이 낮은 위치에 대해서 휘도값을 높게 해도 된다.
또한, 패턴 간의 상관값을 정밀도 좋게 계산하기 위해, 템플릿 화상과 피탐색 화상에 전처리를 행해도 된다. 전처리의 수법으로서는, 예를 들면, 화상의 노이즈 제거 등이 있다.
도 5c는, 도 5a에 나타낸 ROI 윈도우(301)의 화상으로부터, 상하 상관 화상(522)의 산출 수순을 설명하는 도면이다. 이 경우, 기준 화상(402)을 가로축(X축)으로 반전해서 얻은 화상을 상하 반전 기준 화상(521)으로 하고(스텝 S110), 상하 반전 기준 화상(521)과 우분할 화상(404)에 대해서 템플릿 매칭을 행하여, 상하 상관 화상(522)을 계산한다(스텝 S111). 상하 상관 화상(522)의 계산 방법은, 좌우 상관 화상(512)의 계산 방법과 같으므로, 중복하는 설명은 생략한다.
이어서, ROI 윈도우(301)에 마크(201)가 존재하는지 여부의 판정(스텝 S114)의 수순에 대해서 설명한다.
이 판정 수순은, 다음의 4개의 판정 조건에 대한 판정을 포함한다. 4개의 판정 조건이란, 1) ROI 윈도우의 2개의 분할 화상 내에 같은 패턴이 존재하는지 여부의 판정, 2) 좌우 분할 화상의 각각에서 검출된 패턴 간의 세로 방향의 거리의 판정, 3) 상하 분할 화상의 각각에서 검출된 패턴 간의 가로 방향의 거리의 판정, 4) ROI 윈도우에서 검출된 패턴의 형상은, 마크(201)의 패턴의 형상과 일치하는지 여부의 판정이다.
1) ROI 윈도우의 2개의 분할 화상 내에 같은 패턴이 존재하는지 여부의 판정
본 판정은, 좌우 상관 화상(512)(또는 상하 상관 화상(522))의 최대 휘도점의 휘도값에 의해 행한다.
보다 정밀하게 최대 휘도점, 및 그 휘도값을 구하기 위해, 서브픽셀 단위로 최대 휘도점을 추정하는 것이 바람직하다. 서브픽셀 단위로 최대 휘도점을 추정하기 위해, 예를 들면, 좌우 상관 화상(512)에 있어서 화소 단위로 얻어지고 있는 상관값을, 픽셀 위치를 변수로 하는 연속적인 피팅 함수로 표현함으로써 화소 간의 상관값을 보간(補間)하고, 피팅 함수의 최대값(또는 최소값)을 부여하는 서브픽셀 위치를 최대 휘도점으로서 구할 수 있다. 또, 상관 화상의 서브픽셀 단위의 최대 휘도점 및 그 휘도값을 구하는 수법은, 상술한 수법에 한정되지 않는다.
좌우 상관 화상(512)의 최대 휘도점의 휘도값이 미리 설정한 임계값(판정 기준)을 넘고 있으면, 기준 화상(402)에 포함되어 있는 패턴(501a)과 우분할 화상(404)에 포함되어 있는 패턴(502a)은 동일하다고 판정할 수 있다. 판정 수법은, 임계값에 의한 판정에 한정되지 않고, 상관 화상에 기초해서, 기준 화상(402)에 포함되어 있는 패턴과 우분할 화상(404)에 포함되어 있는 패턴의 동일성을 판정하는 것이면 된다.
2) 좌우 분할 화상의 각각에서 검출된 패턴 간의 세로 방향의 거리의 판정
패턴 간의 세로 방향(Y 방향)의 거리란, 도 5a의 예에서는, 좌분할 화상(403)의 패턴(501a)의 중심과 우분할 화상(404)의 패턴(502a)의 중심의 Y 방향에 따른 거리이다. 여기에서는 패턴의 중심을, 거리를 구하는 기준으로 했지만, 패턴 상 동일한 위치이면, 중심이 아니어도 된다. 패턴 간의 세로 방향의 거리는 좌우 상관 화상(512)으로부터 산출할 수 있다.
이 예에서는, 분할 지표(401)가 ROI 윈도우의 중심 위치(405)를 통과하도록 설정되고, 또한 기준 화상(402)의 중심 위치가 좌분할 화상(403)의 중심 위치에 설정되어 있다. 이 때문에, 좌분할 화상(403)에 있어서의 패턴(501)의 위치와 우분할 화상(404)에 있어서의 패턴(502)의 위치가 동일 위치에 존재하면, 기준 화상(402)(템플릿 화상)의 중심 위치가 우분할 화상(404)(피탐색 화상)의 중심 위치와 일치하는 경우에, 상관값이 최대가 된다. 즉, 좌분할 화상(403)에 있어서의 패턴(501)의 위치와 우분할 화상(404)에 있어서의 패턴(502)의 위치가, 세로 방향(Y 방향)에도 가로 방향(X 방향)에도 어긋남이 없는 경우에 있어서, 좌우 상관 화상(512)의 중심 위치가 최대 휘도점이 된다.
이것을 이용해서, 패턴 간의 세로 방향(Y 방향)의 거리는, 좌우 상관 화상(512)에 있어서의 최대 휘도점(513)의 위치와 좌우 상관 화상(512)에 있어서의 중심(516)의 위치 간의 세로 방향(Y 방향)의 거리(515)로서 구해진다(스텝 S109). 이와 같이 구해진 세로 방향(Y 방향)의 거리가, 위치맞춤용 마크(201)에 있어서의 패턴(501)과 패턴(502)의 세로 방향(Y 방향)의 거리와 같은지 여부를 판정한다.
이 예에서는, 분할 지표와 기준 화상이 상술한 바와 같이 설정되어 있기 때문에, 좌분할 화상(403)에 있어서의 패턴(501)의 위치와 우분할 화상(404)에 있어서의 패턴(502)의 위치가, 세로 방향(Y 방향)에도 가로 방향(X 방향)에도 어긋남이 없는 경우에 있어서의 최대 휘도점을, 좌우 상관 화상(512)에 있어서의 중심 위치로서 간단히 구할 수 있다. 분할 지표 및 기준 화상의 적어도 어느 하나의 설정 방법이 다른 경우에는, 어긋남이 없는 경우의 최대 휘도점을 산출하고, 어긋남이 없는 경우의 최대 휘도점과 상관 화상에 있어서의 최대 휘도점의 거리에 기초해서, 거리를 구하게 된다.
3) 좌우 분할 화상의 각각에서 검출된 패턴 간의 가로 방향의 거리의 판정
패턴 간의 가로 방향(X 방향)의 거리란, 도 5a의 예에서는, 좌분할 화상(403)의 패턴(501a)의 중심과 우분할 화상(404)의 패턴(502a)의 중심의 X 방향에 따른 거리이다. 여기에서는 패턴의 중심을, 거리를 구하는 기준으로 했지만, 세로 방향의 경우와 마찬가지로, 패턴 상 동일한 위치이면, 중심이 아니어도 된다. 패턴 간의 가로 방향의 거리는 상하 상관 화상(522)으로부터 산출할 수 있다.
상하 상관 화상(522)에 있어서의 최대 휘도점(523)의 위치와 상하 상관 화상(522)에 있어서의 중심(526)의 위치에서의 가로 방향의 거리(524)는, 좌분할 화상(403)과 우분할 화상(404)을 세로 방향으로 가지런히 나열했을 때, 패턴(501a)의 중심과 패턴(502a)의 중심의 가로 방향의 어긋남량이 된다. 따라서, 패턴(502a)의 중심과 분할 지표(401)의 거리를 2배로 하고, 산출한 어긋남량을 어긋남의 방향에 따라서 가산 또는 감산함으로써, 패턴 간의 가로 방향(X 방향)의 거리가 구해질 수 있다(스텝 S112). 이와 같이 얻어진 가로 방향(X 방향)의 거리가, 마크(201)에 있어서의 패턴(501)과 패턴(502)의 가로 방향(X 방향)의 거리와 같은지 여부를 판정한다.
본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이, 마크(201)의 대표 위치를 산출하기 위해, 반전한 기준 화상과 우분할 화상의 템플릿 매칭을 행하고 있기 때문에, 패턴 간의 세로 방향의 거리를 좌우 상관 화상(512)에 의해, 패턴 간의 가로 방향의 거리를 상하 상관 화상(522)에 기초해서, 산출하고 있다. 이에 대해서, 기준 화상(402)과 우분할 화상(404)에 대해서 템플릿 매칭을 행해서 상관 화상을 계산하고, 이 상관 화상으로부터 패턴 간의 세로 방향 및 가로 방향의 양쪽의 거리를 산출하는 것도 가능하다.
4) ROI 윈도우에서 검출된 패턴의 형상은, 마크(201)의 패턴의 형상과 일치하는지 여부의 판정
마지막으로, ROI 윈도우(301)에 있는 패턴의 형상과 마크의 패턴의 형상이 일치하는지 여부를 판정한다(스텝 S113). 이 판정 조건은, 위치맞춤용 마크로서 설정한 패턴이 아닌, 반도체 웨이퍼 상의 구조의 형상이, 때때로 위치맞춤용 마크로서 설정한 패턴과 같은 위치 관계를 갖고 있는 것에 대해, 오검출되는 것을 방지하기 위한 판정 조건이다. 이 판정에는 임의의 분할 화상을 이용해도 된다. 예를 들면, 좌분할 화상을 전처리해서 패턴의 윤곽선을 추출하고, 추출한 윤곽선의 형상이나 면적 등을 구하고, 마크(201)의 패턴과 일치하는지 여부를 판정하는 수법을 적용할 수 있다. 판정 수법은, 윤곽선에 기초한 판정에 한정되지 않는다. 또한, 패턴의 일치는 완전 일치가 아니고, 패턴의 편차나 촬상 배율의 편차 등을 고려해서, 임의의 범위에서 일치하면 된다.
이상의 4개의 판정 조건이 전부 긍정적인 경우에, ROI 윈도우(301) 내에 마크(201)가 존재한다고 판정할 수 있다. 이어서, 좌우 상관 화상(512)과 상하 상관 화상(522)으로부터 ROI 윈도우(301)에 있어서의 마크(201)의 대표 위치(203)를 계산하는(스텝 S115) 방법에 대해서 설명한다.
마크(201)의 대표 위치(203)는, 직접 구하는 것이 아니고, 마크(201)의 대표 위치(203)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)의 거리를 계산함으로써, 마크의 대표 위치(203)를 계산한다.
상술한 바와 같이, 이 예에서는 좌분할 화상(403)에 있어서의 패턴(501)의 위치와 우분할 화상(404)에 있어서의 패턴(502)의 위치가 동일 위치에 존재하면, 기준 화상(템플릿 화상)의 중심 위치가 우분할 화상(404)(피탐색 화상)의 중심 위치와 일치하는 경우, 따라서, 좌우 상관 화상(512)의 중심(516) 및 상하 상관 화상(522)의 중심(526)에 있어서 상관값이 최대가 된다.
이에 대해서, 도 5a에서는, 마크(201)의 대표 위치(203)가 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)에 대해서 좌방향으로 어긋나 있다. 이 좌로 어긋나 있는 거리를 -Δx라고 한다. 도 5b에 나타낸 바와 같이, 잘라내어진 기준 화상(402)을 세로축으로 좌우 반전함으로써, 좌우 반전 기준 화상(511)의 패턴은 우로 Δx만큼 어긋나 있게 된다(우로 어긋나 있는 거리 Δx를 거리 +Δx라고 표기한다). 패턴이 가로 방향으로 +Δx 어긋나 있는 기준 화상(좌우 반전 기준 화상)과, 패턴이 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)에 대해서 -Δx 어긋나 있는 분할 화상(404)의 템플릿 매칭을 실시하면, 양자(兩者)의 합치 위치는, 좌분할 화상(403)에 있어서의 패턴(501)의 위치와 우분할 화상(404)에 있어서의 패턴(502)의 위치가 동일 위치인 경우의 합치 위치로부터, 가로 방향으로 거리 -Δ2x만큼 어긋나 있게 된다. 즉, 마크(201)의 대표 위치(203)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)의 가로 방향(X 방향)의 거리는, 좌우 상관 화상(512)의 최대 휘도점(513)과 좌우 상관 화상(512)의 중심(516)의 가로 방향(X 방향)의 거리(514)의 절반으로서 산출할 수 있다.
마찬가지로 해서, 마크(201)의 대표 위치(203)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)의 세로 방향(Y 방향)의 거리는, 상하 상관 화상(522)의 최대 휘도점(523)과 상하 상관 화상(522)의 중심(526)의 세로 방향(Y 방향)의 거리(525)의 절반으로서 산출할 수 있다.
이와 같이 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)로부터의 가로 방향(X 방향) 및 세로 방향(Y 방향)의 거리를 방향(좌우, 상하)을 포함해서 산출할 수 있으므로, ROI 윈도우(301)의 중심 위치(405)의 좌표로부터, 마크(201)의 대표 위치(203)의 좌표를 고정밀도로 추정할 수 있다.
[실시예 2]
실시예 2에서는, 위치맞춤 처리에 자주 사용되는 위치맞춤용 마크의 특정 방법에 대해서 설명한다. 실시예 2의 위치맞춤 마크는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 3개의 같은 패턴에 의해 구성되어 있다.
도 9는, 실시예 2에 따른 위치맞춤 처리의 플로우 차트이다. 이하, 각 스텝의 개요를 설명한다.
(스텝 S901)
연산 처리부(1007)는, 촬영 화상 입력부(1011)에 의해, 반도체 웨이퍼를 촬상한 화상을 취득한다. 화상에는 위치맞춤용 마크가 찍혀 있는 것으로 한다. 실시예 2에서 사용하는 위치맞춤 마크의 특징에 대해서는, 도 6을 이용해서 후술한다.
(스텝 S902)
위치맞춤 처리부(1012)는, 취득한 화상에 대해서 ROI 윈도우를 설정한다. ROI 윈도우에 대해서는, 도 7을 이용해서 후술한다.
(스텝 S903~904)
위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우 중에 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부를 판정하여, 존재 판정된 경우에는, 위치맞춤용 마크의 대표 위치를 계산할 수 있는지 시험한다. 이 처리가 성공할 때까지, ROI 윈도우를 이동(주사)시켜서 반복한다. 화상의 전체 영역에 대해서 주사가 끝난 경우에는 위치맞춤 처리를 종료한다.
(스텝 S905~S918)
ROI 윈도우 중에 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 수순이다. 이 상세에 대해서는 도 8a~d를 이용해서 후술한다. 위치맞춤용 마크가 존재한다고 판정된 경우에는 스텝 S919로 진행하고, 위치맞춤용 마크가 존재하지 않는다고 판정된 경우에는 ROI 윈도우를 이동시켜서(스텝 S903), 새로운 ROI 윈도우의 화상 영역에서 위치맞춤용 마크가 존재하는지 여부의 판정을 반복한다.
(스텝 S919)
위치맞춤 처리부(1012)는, 마크의 대표 위치를 계산한다. 이 상세에 대해서도 도 8a~d를 이용해서 후술한다.
이하, 각 스텝의 상세에 대해서 설명한다. 다만, 실시예 1과 공통되는 부분에는 동일 부호를 붙이고 그 설명을 생략하고, 또한, 공통되는 수순에 대해서는 중복하는 설명을 생략한다.
도 6은, 위치맞춤 처리 장치에 입력되는 반도체 웨이퍼를 촬상해서 얻어진 화상(200)이다. 화상(200)에는 위치맞춤용 마크(601)가 찍혀 있다. 위치맞춤 처리 장치는, 화상(200)에 있는 마크(601)의 대표 위치(605)를 정확하게 구한다. 검사 장치는, 그 위치에 기초해서 검사 포인트(202)의 위치를 정확하게 특정해서 검사를 실행한다. 마크(601)는 3개의 패턴(602~604)에 의해 구성되어 있다. 3개의 패턴은 동일 형상이고, 각 패턴의 도형은 실시예 1(패턴(501, 502))과 같은 요건을 만족시키는 도형이다.
여기에서의 마크(601)의 3개의 패턴의 위치 관계는, 패턴(602)과 패턴(603)의 세로 방향(Y 방향)의 좌표가 같고, 패턴(602)과 패턴(604)의 가로 방향의 좌표가 같다. 또한, 마크(601)의 대표 위치(605)의 X 좌표는, 패턴(602)의 중심과 패턴(603)의 중심의 중점의 X 좌표이고, 대표 위치(605)의 Y 좌표는, 패턴(602)의 중심과 패턴(604)의 중심의 중점의 Y 좌표이다. 이와 같이, 마크(601)의 대표 위치(605)를 정의할 수 있으면, 마크(601)의 3개의 패턴(602~604)의 상대 위치는 도 6에 나타내는 것에 한정되지 않는다.
또, 도 6 중에 나타낸 마크(601)를 나타내는 파선, 대표 위치(605)의 점이나 패턴의 중심점을 연결하는 점선은, 마크(601) 및 마크(601)의 대표 위치(605)를 명시적으로 설명하기 위해서 도면 중에 부여한 것이고, 실제의 반도체 웨이퍼나 그 화상(200)에는 존재하지 않는다.
마크(601)는, 점대칭이 되도록 배치된 패턴(602)과 패턴(603), 및 점대칭이 되도록 배치된 패턴(602)과 패턴(604)의 조합으로 간주할 수 있다. 따라서, 마크(601)의 대표 위치도 실시예 1과 마찬가지로 해서 계산할 수 있다.
실시예 1과 마찬가지로, 위치맞춤 처리부(1012)는 ROI 윈도우(301)를 설정하고, 화상(200)을 주사한다(스텝 S902~S903). 위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우(301) 내에 마크(601)가 존재하는지 여부를 판정하고, 마크(601)가 존재한다고 판정된 경우에 마크(601)의 대표 위치(605)를 계산한다.
도 7은 ROI 윈도우(301)를 분할하는 분할 지표 및 기준 화상에 대해서 설명하는 도면이다. 위치맞춤 처리부(1012)는, ROI 윈도우(301)를, 제1 분할 지표(701) 및 제2 분할 지표(702)를 이용해서 4개의 화상 영역(좌상 분할 화상(703), 우상 분할 화상(704), 좌하 분할 화상(705) 및 우하 분할 화상(706))으로 분할한다(스텝 S905). 여기에서는, 제1 분할 지표(701) 및 제2 분할 지표(702)를 각각, ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)를 통과하는 수직선(Y축에 평행)과 수평선(X축에 평행)으로서 설정한다. 분할 지표(701, 702)는, 반드시 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)를 통과하고 있지 않아도 되지만, 실시예 1과 마찬가지로, 중심 위치(708)를 통과하게 함으로써, 위치맞춤 처리의 연산 부하를 경감할 수 있다.
4개의 분할 화상(703~706) 중, 패턴이 존재하는 임의의 1개의 화상 영역(여기에서는 좌상 분할 화상(703)이라고 함)으로부터, 보다 작은 화상 영역을 잘라내어, 기준 화상(707)으로서 설정한다(스텝 S906). 여기에서는, 기준 화상(707)의 중심 위치를 분할 화상(703)의 중심 위치와 일치하도록 설정한다. 이에 따라, 위치맞춤 처리의 연산 부하를 경감할 수 있다.
도 8a는 ROI 윈도우(301)가 마크(601) 부근으로 이동한 상태를 나타내는 도면이다. 도 8a의 예에서는, 마크(601)의 대표 위치(605)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)는 조금 어긋나 있다.
도 8b는, 도 8a에 나타낸 ROI 윈도우(301)의 화상으로부터, 제1 좌우 상관 화상(812)과 제1 상하 상관 화상(822)의 산출 수순을 설명하는 도면이다. 제1 좌우 상관 화상(812)은 기준 화상(707)을 세로축(Y축)으로 반전해서 얻은 화상을 좌우 반전 기준 화상(811)으로 하고(스텝 S907), 좌우 반전 기준 화상(811)과 우상 분할 화상(704)에 대해서 템플릿 매칭을 실시(스텝 S909)해서 얻어지는 상관 화상이다. 제1 상하 상관 화상(822)은 기준 화상(707)을 가로축(X축)으로 반전해서 얻은 화상을 상하 반전 기준 화상(821)으로 하고(스텝 S908), 상하 반전 기준 화상(821)과 우상 분할 화상(704)에 대해서 템플릿 매칭을 실시(스텝 S910)해서 얻어지는 상관 화상이다.
도 8c는, 도 8a에 나타낸 ROI 윈도우(301)의 화상으로부터, 제2 좌우 상관 화상(832)과 제2 상하 상관 화상(842)의 산출 수순을 설명하는 도면이다. 제2 좌우 상관 화상(832)은 좌우 반전 기준 화상(811)과 좌하 분할 화상(705)에 대해서 템플릿 매칭을 실시(스텝 S912)해서 얻어지는 상관 화상이다. 제2 상하 상관 화상(842)은 상하 반전 기준 화상(821)과 좌하 분할 화상(705)에 대해서 템플릿 매칭을 실시(스텝 S913)해서 얻어지는 상관 화상이다.
도 8d는 상관 화상(852)의 산출 수순을 설명하는 도면이다. 상관 화상(852)은 기준 화상(707)과 우하 분할 화상(706)에 대해서 템플릿 매칭을 실시(스텝 S915)해서 얻어지는 상관 화상이다.
이하, ROI 윈도우(301)에 마크(601)가 존재하는지 여부의 판정(스텝 S918)의 수순에 대해서 설명한다.
이 판정 수순은, 다음의 3개의 판정 조건에 대해서의 판정을 포함한다. 1) ROI 윈도우의 4개의 분할 화상 내에 같은 패턴이 소정의 배치로 존재하는지 여부의 판정, 2) 3개의 패턴 간의 세로 방향 및 가로 방향에서의 거리의 판정, 3) ROI 윈도우에서 검출된 패턴의 형상은, 마크(601)의 패턴의 형상과 일치하는지 여부의 판정이다.
1) ROI 윈도우의 4개의 분할 화상 내에 같은 패턴이 소정의 배치로 존재하는지 여부의 판정
본 판정은, 좌상 분할 화상(703)과 우상 분할 화상(704) 간에 같은 패턴이 존재하는 것을 판정하는 제1 판정, 좌상 분할 화상(703)과 좌하 분할 화상(705) 간에 같은 패턴이 존재하는 것을 판정하는 제2 판정, 좌상 분할 화상(703)과 우하 분할 화상(706) 간에 같은 패턴이 존재하지 않는 것을 판정하는 제3 판정을 포함하고, 제1~제3 판정이 전부 긍정적인 것이, 이 판정을 클리어하는 조건이다.
제1 판정은, 제1 좌우 상관 화상(812)(또는 제1 상하 상관 화상(822))의 최대 휘도점(813(823))의 휘도값이 미리 설정한 임계값 1(판정 기준)을 넘는지 여부로 판정한다. 제2 판정은, 제2 좌우 상관 화상(832)(또는 제2 상하 상관 화상(842))의 최대 휘도점(833(843))의 휘도값이 미리 설정한 임계값 2(판정 기준)을 넘는지 여부로 판정한다. 제3 판정은, 상관 화상(852)의 최대 휘도점(853)의 휘도값이 미리 설정한 임계값 3(판정 기준)을 넘는지 여부로 판정한다(스텝 S916). 임계값 1, 2, 3은 전부 같은 값으로 설정해도 되고, 각각 다른 값으로 설정해도 된다.
2) 3개의 패턴 간의 세로 방향 및 가로 방향에서의 거리의 판정
실시예 1에서 설명한 바와 같이, 좌상 분할 화상(703)에 있어서의 패턴(602a)과 우상 분할 화상(704)에 있어서의 패턴(603a)의 세로 방향(Y 방향)의 거리는, 제1 좌우 상관 화상(812)의 최대 휘도점(813)과 제1 좌우 상관 화상(812)의 중심(816) 간의 세로 방향(Y 방향)의 거리가 된다. 마찬가지로, 가로 방향(X 방향)의 거리는, 제1 상하 상관 화상(822)의 최대 휘도점(823)과 제1 상하 상관 화상(822)의 중심(826) 간의 가로 방향(X 방향)의 거리로부터 구할 수 있다(스텝 S911).
이와 같이 구해진 세로 방향(Y 방향)의 거리가 0이고, 가로 방향(X 방향)의 거리가 마크(601)에 있어서의 패턴(602)과 패턴(603)의 가로 방향(X 방향)의 거리와 같은지 여부를 판정한다.
마찬가지로, 좌상 분할 화상(703)에 있어서의 패턴(602a)과 좌하 분할 화상(705)에 있어서의 패턴(604a)의 세로 방향(Y 방향)의 거리는, 제2 좌우 상관 화상(832)의 최대 휘도점(843)과 제2 좌우 상관 화상의 중심(836) 간의 세로 방향(Y 방향)의 거리로부터 구할 수 있다. 또한, 좌상 분할 화상(703)에 있어서의 패턴(602a)과 좌하 분할 화상(705)에 있어서의 패턴(604a)의 가로 방향(X 방향)의 거리는, 제2 상하 상관 화상(842)의 최대 휘도점(843)과 제2 상하 상관 화상의 중심(846) 간의 가로 방향(X 방향)의 거리이다(스텝 S914).
이와 같이 구해진 세로 방향(Y 방향)의 거리가, 마크(601)에 있어서의 패턴(602)과 패턴(604)의 세로 방향(Y 방향)의 거리와 같고, 가로 방향(X 방향)의 거리가 0인지 여부를 판정한다.
3) ROI 윈도우에서 검출된 패턴의 형상은, 마크(601)의 패턴의 형상과 일치하는지 여부의 판정
마지막으로, ROI 윈도우(301)에 있는 패턴의 형상과 마크의 패턴의 형상과 일치하는지 여부를 판정한다(스텝 S917). 이 판정에는, 패턴이 존재하는 임의의 분할 화상을 이용해도 된다. 판정 방법은 실시예 1과 마찬가지이다.
이상의 3개의 판정 조건이 전부 긍정적인 경우에, ROI 윈도우(301) 내에 마크(601)가 존재한다고 판정할 수 있다. 이어서, ROI 윈도우(301)에 있어서의 마크(601)의 대표 위치(605)를 계산하는(스텝 S919) 방법에 대해서 설명한다. 실시예 2에 있어서도, 마크(601)의 대표 위치(605)는, 마크(601)의 대표 위치(605)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)의 거리를 계산함으로써, 마크의 대표 위치(605)를 계산한다.
마크(601)의 대표 위치(605)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)의 가로 방향(X 방향)의 거리는, 실시예 1과 마찬가지로, 제1 좌우 상관 화상(812)으로부터 산출한다. 구체적으로는, 제1 좌우 상관 화상(812)의 최대 휘도점(813)과 제1 좌우 상관 화상(812)의 중심(816)의 가로 방향(X 방향)의 거리의 절반으로서 산출할 수 있다.
마찬가지로, 마크(601)의 대표 위치(605)와 ROI 윈도우(301)의 중심 위치(708)의 세로 방향(Y 방향)의 거리는, 실시예 1과 마찬가지로, 제2 상하 상관 화상(842)으로부터 산출한다. 구체적으로는, 제2 상하 상관 화상(842)의 최대 휘도점(843)과 제2 상하 상관 화상(842)의 중심(846)의 세로 방향(Y 방향)의 거리의 절반으로서 산출할 수 있다.
이상, 2개의 실시예에 따라, 위치맞춤 처리의 상세에 대해서 설명했다.
이와 같이, 위치맞춤 처리를 위해 미리 준비된 템플릿 화상을 필요로 하지 않고 위치맞춤 처리를 할 수 있기 때문에, 공정 간에서 패턴의 보이는 쪽이 크게 다른 경우에도, 안정적으로 고정밀도의 위치맞춤 처리가 가능해진다. 템플릿 화상을 필요로 하지 않으므로, 오퍼레이터의 검사 레시피의 작성 수순도 간략화할 수 있다. 상술한 바와 같이, ROI 윈도우 내에 위치맞춤용의 마크가 대략 들어가 있으면, 마크의 대표 위치를 계산할 수 있기 때문에, ROI 윈도우를 주사하는 간격(탐색의 간격)을 크게 할 수 있으므로, 위치맞춤 처리의 고속화를 도모할 수 있다.
본 개시의 위치맞춤 처리는, 검사 장치의 위치맞춤 처리로의 적용에 한정되지 않는다. 본 개시에 따르면, 템플릿 화상으로서 이용 가능한 화상을 고속 또한 고정밀도로 취득 가능하다. 이러한 이유로, 검사 레시피 작성 장치에 있어서도 이용 가능한 것이다.
도 11은, 검사 장치가 반도체 웨이퍼의 검사를 행하기 위한 검사 레시피를 작성하는 검사 레시피 작성 장치의 구성예를 나타내는 도면이다. 검사 레시피는 검사 조건을 나타내고, 예를 들면, 검사에 있어서 필요한 검사 패턴의 좌표(검사 위치), 패턴의 종류, 촬영 조건(광학 조건이나 스테이지의 이동 조건) 등을 포함한다. 종래, 템플릿 화상은, 검사 레시피 작성 시에, 오퍼레이터가 사전에 준비된 화상으로부터 마크가 찍혀 있는 화상 영역을 잘라내어, 등록하고 있다. 본 개시에 의해 템플릿 화상의 작성을 자동화함으로써, 오퍼레이터의 템플릿 화상의 작성 부담을 대폭으로 경감할 수 있다.
컴퓨터 시스템(1003)은, 촬영 화상이 입력되는 인터페이스인 촬영 화상 입력부(1011), 촬영 화상 입력부(1011)에 의해 입력된 화상에 의한 위치맞춤 처리를 실행하는 위치맞춤 처리부(1012), 검사 레시피로서 등록되는 검사 조건을 오퍼레이터가 입력하는 인터페이스이고, 입력된 검사 조건을 소정의 포맷으로 등록하는 검사 레시피 작성부(1111)로서 기능한다. 화상 기억 매체(1101)에는 예를 들면, 검사 레시피를 작성하는 소정의 공정에 있어서 광학 현미경에 의해 촬상된 피검사 대상인 반도체 웨이퍼의 화상이 축적되어 있다. 위치맞춤 처리부(1012)에 의해 추출된 마크 위치의 화상(예를 들면, 마크가 적정하게 검출됐을 때의 ROI 윈도우)을 잘라내어, 검사 레시피에 템플릿 화상으로서 등록한다.
200: 화상, 201: 위치맞춤용 마크, 202: 검사 포인트, 203: 대표 위치, 301: ROI 윈도우, 401: 분할 지표, 402: 기준 화상, 403: 좌분할 화상, 404: 우분할 화상, 405: 중심 위치, 501, 502: 패턴, 511: 좌우 반전 기준 화상, 512: 좌우 상관 화상, 513, 523: 최대 휘도점, 514, 515, 524, 525: 거리, 516, 526: 중심, 521: 상하 반전 기준 화상, 522: 상하 상관 화상, 601: 위치맞춤용 마크, 602, 603, 604: 패턴, 605: 대표 위치, 701: 제1 분할 지표, 702: 제2 분할 지표, 703: 좌상 분할 화상, 704: 우상 분할 화상, 705: 좌하 분할 화상, 706: 우하 분할 화상, 707: 기준 화상, 708: 중심 위치, 811: 좌우 반전 기준 화상, 812: 제1 좌우 상관 화상, 813, 823, 833, 843, 853: 최대 휘도점, 814, 824, 834, 844: 거리, 816, 826, 836, 846: 중심, 821: 상하 반전 기준 화상, 822: 제1 상하 상관 화상, 832: 제2 좌우 상관 화상, 842: 제2 상하 상관 화상, 852: 상관 화상, 1001: SEM 본체, 1002: 제어 장치, 1003: 컴퓨터 시스템, 1007: 연산 처리부, 1008: 기억 장치, 1010: 검사 위치 특정부, 1011: 촬영 화상 입력부, 1012: 위치맞춤 처리부, 1030: 입력 장치, 1031: 디스플레이, 1101: 화상 기억 매체, 1111: 검사 레시피 작성부.

Claims (15)

  1. 컴퓨터 시스템을 이용해서, 반도체 웨이퍼의 화상으로부터 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 마크의 위치를 특정하는 위치 특정 방법에 있어서,
    상기 마크는, 적어도 제1 패턴 및 제2 패턴을 갖고, 상기 제1 및 제2 패턴은 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대해서 선대칭인 동일 형상을 갖고, 점대칭이 되도록 배치되어 있고,
    상기 화상에 대해서 부분 화상 영역을 설정하는 제1 수순과,
    상기 부분 화상 영역을, 분할 지표에 기초해서 제1 분할 화상 및 제2 분할 화상으로 분할하고, 상기 제1 분할 화상의 일부의 영역을 기준 화상으로서 설정하는 제2 수순과,
    상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 제3 수순과,
    상기 제3 수순에서 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재한다고 판정된 경우에는, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하고, 상기 화상에 있어서의 상기 부분 화상 영역의 위치, 및 산출한 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치에 기초해서, 상기 화상에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하는 제4 수순을 갖고,
    상기 제3 및 상기 제4 수순에 있어서는, 상기 기준 화상에 기초한 템플릿 화상을, 피탐색 화상인 상기 제2 분할 화상과 템플릿 매칭을 행해서 얻은 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부의 판정 및 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 위치 특정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제4 수순에 있어서, 상기 기준 화상을 상기 제1 축과 평행한 축으로 반전한 제1 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제1 템플릿 매칭 결과와, 상기 기준 화상을 상기 제2 축과 평행한 축으로 반전한 제2 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제2 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 위치 특정 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 수순에 있어서, 상기 제2 분할 화상에 상기 제1 분할 화상과 동일한 패턴이 포함되어 있는지 여부의 제1 판정, 상기 제1 분할 화상에 포함되는 패턴과 상기 제2 분할 화상에 포함되는 패턴의 거리가, 상기 마크에 있어서의 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴의 거리와 같은지 여부의 제2 판정, 상기 부분 화상 영역에 포함되는 패턴의 형상이 상기 제1 패턴과 일치하는지 여부의 제3 판정을 행하여, 상기 제1 내지 상기 제3 판정이 긍정적인 경우에, 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재한다고 판정하는 위치 특정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제3 수순에 있어서, 상기 제1 판정은, 상기 템플릿 매칭 결과에 있어서의 최대 휘도점의 휘도값에 기초해서 행해지고, 상기 최대 휘도점은 서브픽셀 단위로 구해지는 위치 특정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제3 수순에 있어서, 상기 제2 판정은, 상기 기준 화상을 상기 제1 축과 평행한 축으로 반전한 제1 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제1 템플릿 매칭 결과와, 상기 기준 화상을 상기 제2 축과 평행한 축으로 반전한 제2 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제2 템플릿 매칭 결과에 기초해서 행해지고,
    상기 제3 수순에 있어서의 상기 제1 판정은, 상기 제1 템플릿 매칭 결과 또는, 상기 제2 템플릿 매칭 결과에 기초해서 행해지고,
    상기 제4 수순에 있어서, 상기 제1 템플릿 매칭 결과와 상기 제2 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 위치 특정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 수순에 있어서, 상기 분할 지표는 상기 부분 화상 영역의 중심을 통과하도록 설정하고, 상기 기준 화상의 중심은 상기 제1 분할 화상의 중심과 일치하도록 설정하는 위치 특정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1 수순에 있어서, 상기 화상에 대해서 상기 부분 화상 영역을 상기 제1 축에 평행한 제1 방향 및/또는 상기 제2 축에 평행한 제2 방향으로 이동시키면서 설정하고,
    상기 부분 화상 영역의 상기 제1 방향 및/또는 상기 제2 방향으로의 이동량은, 복수 화소 상당인 위치 특정 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 마크의 대표 위치를, 점대칭으로 배치된 상기 제1 패턴 및 상기 제2 패턴의 대칭의 중심으로 하는 위치 특정 방법.
  9. 컴퓨터 시스템을 이용해서, 반도체 웨이퍼의 화상으로부터 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 마크의 위치를 특정하는 위치 특정 프로그램으로서,
    상기 마크는, 적어도 제1 패턴 및 제2 패턴을 갖고, 상기 제1 및 제2 패턴은 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대해서 선대칭인 동일 형상을 갖고, 점대칭이 되도록 배치되어 있고,
    상기 화상에 대해서 부분 화상 영역을 설정하는 제1 수순과,
    상기 부분 화상 영역을, 분할 지표에 기초해서 제1 분할 화상 및 제2 분할 화상으로 분할하고, 상기 제1 분할 화상의 일부의 영역을 기준 화상으로서 설정하는 제2 수순과,
    상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 제3 수순과,
    상기 제3 수순에서 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재한다고 판정된 경우에는, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하고, 상기 화상에 있어서의 상기 부분 화상 영역의 위치, 및 산출한 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치에 기초해서, 상기 화상에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하는 제4 수순을 갖고,
    상기 제3 및 상기 제4 수순에 있어서는, 상기 기준 화상에 기초한 템플릿 화상을, 피탐색 화상인 상기 제2 분할 화상과 템플릿 매칭을 행해서 얻은 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부의 판정 및 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 위치 특정 프로그램.
  10. 반도체 웨이퍼 상에 형성된 패턴을 검사하는 검사 장치에 있어서,
    상기 반도체 웨이퍼의 화상으로부터 상기 반도체 웨이퍼의 검사 위치를 특정하는 컴퓨터 시스템을 갖고,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 반도체 웨이퍼 상에 형성된 마크의 위치를 특정하는 위치맞춤 처리 프로그램과, 상기 위치맞춤 처리 프로그램에 의해 특정된 상기 마크의 대표 위치로부터 상기 반도체 웨이퍼 상의 검사 위치를 특정하는 검사 위치 특정 프로그램을 구비하고,
    상기 마크는, 적어도 제1 패턴 및 제2 패턴을 갖고, 상기 제1 및 제2 패턴은 직교하는 제1 축 및 제2 축에 대해서 선대칭인 동일 형상을 갖고, 점대칭이 되도록 배치되어 있고,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 위치맞춤 처리 프로그램을 실행함으로써,
    상기 화상에 대해서 부분 화상 영역을 설정하는 제1 수순과,
    상기 부분 화상 영역을, 분할 지표에 기초해서 제1 분할 화상 및 제2 분할 화상으로 분할하고, 상기 제1 분할 화상의 일부의 영역을 기준 화상으로서 설정하는 제2 수순과,
    상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부를 판정하는 제3 수순과,
    상기 제3 수순에서 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재한다고 판정된 경우에는, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하고, 상기 화상에 있어서의 상기 부분 화상 영역의 위치, 및 산출한 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치에 기초해서, 상기 화상에 있어서의 상기 마크의 대표 위치를 산출하는 제4 수순을 실행하고,
    상기 제3 및 상기 제4 수순에 있어서는, 상기 기준 화상에 기초한 템플릿 화상을, 피탐색 화상인 상기 제2 분할 화상과 템플릿 매칭을 행해서 얻은 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재하는지 여부의 판정 및 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 검사 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제4 수순에 있어서, 상기 기준 화상을 상기 제1 축과 평행한 축으로 반전한 제1 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제1 템플릿 매칭 결과와, 상기 기준 화상을 상기 제2 축과 평행한 축으로 반전한 제2 반전 기준 화상을 템플릿 화상으로 하고, 상기 제2 분할 화상을 피탐색 화상으로 하는 제2 템플릿 매칭 결과에 기초해서, 상기 부분 화상 영역에 있어서의 상기 마크의 대표 위치의 산출을 행하는 검사 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제3 수순에 있어서, 상기 제2 분할 화상에 상기 제1 분할 화상과 동일한 패턴이 포함되어 있는지 여부의 제1 판정, 상기 제1 분할 화상에 포함되는 패턴과 상기 제2 분할 화상에 포함되는 패턴의 거리가, 상기 마크에 있어서의 상기 제1 패턴과 상기 제2 패턴의 거리와 같은지 여부의 제2 판정, 상기 부분 화상 영역에 포함되는 패턴의 형상이 상기 제1 패턴과 일치하는지 여부의 제3 판정을 행하여, 상기 제1 내지 상기 제3 판정이 긍정적인 경우에, 상기 부분 화상 영역에 상기 마크가 존재한다고 판정하는 검사 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템이 행하는 상기 제3 수순에 있어서, 상기 제1 판정은, 상기 템플릿 매칭 결과에 있어서의 최대 휘도점의 휘도값에 기초해서 행해지고, 상기 최대 휘도점은 서브픽셀 단위로 구해지는 검사 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 제1 수순에 있어서, 상기 화상에 대해서 상기 부분 화상 영역을 상기 제1 축에 평행한 제1 방향 및/또는 상기 제2 축에 평행한 제2 방향으로 이동시키면서 설정하고,
    상기 부분 화상 영역의 상기 제1 방향 및/또는 상기 제2 방향으로의 이동량은, 복수 화소 상당인 검사 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 반도체 웨이퍼에 있어서의 상기 마크의 대표 위치와 상기 검사 위치의 위치 관계를 기억하고 있고,
    상기 컴퓨터 시스템은, 상기 검사 위치 특정 프로그램을 실행함으로써, 상기 위치맞춤 처리 프로그램에 의해 특정된 상기 마크의 대표 위치와 상기 마크의 대표 위치와 상기 검사 위치의 위치 관계에 기초해서 상기 반도체 웨이퍼 상의 상기 검사 위치를 특정하는 검사 장치.
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