TWI761948B

TWI761948B - 由檢測影像取得輪廓的定位方法

Info

Publication number: TWI761948B
Application number: TW109131497A
Authority: TW
Inventors: 李志威; 許勝智
Original assignee: 倍利科技股份有限公司
Priority date: 2020-09-14
Filing date: 2020-09-14
Publication date: 2022-04-21
Also published as: TW202210824A

Abstract

一種由檢測影像取得輪廓的定位方法，適用於檢測一範圍中的多個待測結構，首先對其中一待測結構拍攝多張分別以多種焦段拍攝的資料影像，並選擇一張含有一目標輪廓的模板影像；接著將至少一定位模組定位於該模板影像之該目標輪廓上，其中，每一個定位模組具有二分別定位在量測起始點與終點的設定功能塊；接著再利用該等定位模組的運算，針對該待測結構取得一有關該目標輪廓的設定規則；最後利用該設定規則取得一可清晰拍攝該目標輪廓的設定焦段，以該設定焦段拍攝該等待測結構，取得多張分別對應該等待測結構且含有該目標輪廓的目標影像。

Description

由檢測影像取得輪廓的定位方法

本發明是有關於一種影像量測的輔助方法，特別是指一種由檢測影像取得輪廓的定位方法。

參閱圖1，為一形成於一半導體晶圓10上的目標結構100，由於該目標結構100的尺寸在微米甚至奈米等級，執行相關量測時，普遍都會使用拍攝影像的方式，由影像取得欲檢測的特徵，或者確認是否有瑕疵。該目標結構100的一輪廓線101由拍攝影像觀察係概呈圓形，透過影像中所呈現的該輪廓線101，即得以藉此確認該目標結構100的尺寸、形狀、瑕疵。

然舉實例而言，在取得該目標結構100的影像時，若該目標結構100是如圖2所呈現的半圓球狀，則在不同的對焦焦距Z1、Z2下，影像上有可能分別呈現不同的輪廓11與輪廓12，也就是說，在分別使用不同的對焦焦距Z1、Z2擷取影像時，將會分別看到不同的輪廓11、12。其中，針對該目標結構100執行檢測時，因應不同的下游產業需求，或者影響良率之關鍵差異，有可能需要採用不同的焦距來檢測高部位與低部位的輪廓，多個檢測項目的匹配才有利於提高檢測的完整度。因此，如何有效針對欲檢測之目標執行特定的定位，以求能快速取得檢測所需的輪廓，則成為提高檢測性能的重要關鍵。

因此，本發明之目的，即在提供一種得以快速且精準地取得目標結構之特定焦距輪廓線的由檢測影像取得輪廓的定位方法。

於是，本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法，適用於針對一檢測範圍中的多個待測結構執行輪廓檢測，並包含一圖像匹配步驟、一設定步驟，及一檢測步驟。

該圖像匹配步驟是對其中一個待測結構拍攝多張分別以多種焦段拍攝的資料影像，以地毯式掃描並與預設模板比對差距量的方式，自該等資料影像中選擇一張含有一目標輪廓的模板影像。

該設定步驟包括一定位子步驟及一運算子步驟。該訂為子步驟是將至少一定位模組定位於該模板影像之該目標輪廓上，每一個定位模組具有二個適用於分別定位在該目標輪廓之量測起始點與終點的設定功能塊，每一個設定功能塊具有一用於設定該目標輪廓之一線段的矩陣定位區，及一圍繞該矩陣定位區以外且用以與該矩陣定位區執行捲積運算的周圍定位區。該運算子步驟是利用該等定位模組的運算，針對該待測結構取得一有關該目標輪廓的設定規則。

該檢測步驟是利用該設定規則取得一可清晰拍攝該目標輪廓的設定焦段，以該設定焦段拍攝該等待測結構，取得多張分別對應該等待測結構且含有該目標輪廓的目標影像。

本發明之功效在於：針對該檢測範圍中的多個待測結構執行輪廓檢測時，能在該設定步驟中取得針對特定結構的設定規則，藉此取得能同時拍攝該檢測範圍中其他類似待測結構的設定焦段，後續即可以該設定焦段清晰拍攝，以確實達成檢測需求的該目標輪廓之目的，故能快速且精準地取得特定目標結構的特定焦段輪廓線，有效優化檢測效率、精準度、穩定性。

21:圖像匹配步驟

22:調校步驟

23:設定步驟

230:定點子步驟

231:定位子步驟

232:定角子步驟

233:定向子步驟

239:運算子步驟

24:檢測步驟

3:定位模組

31:設定功能塊

311:矩陣定位區

312:周圍定位區

D:移動方向

P:對焦核心

L:線條方向

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一俯視的示意圖，說明一目標結構的一輪廓線；圖2是一示意圖，說明以不同焦距對焦該目標結構而獲得不同輪廓的情況；圖3是一方塊流程圖，說明本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第一實施例；圖4是一流程示意圖，配合圖3說明該第一實施例的一圖像匹配步驟；圖5是一流程示意圖，配合圖3說明該第一實施例的一定位步驟；圖6是一流程示意圖，配合圖3說明該第一實施例的一檢測步驟；圖7是一方塊流程圖，說明本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第二實施例；圖8是一流程示意圖，配合圖7說明該第二實施例的該定位步驟中之一定角子步驟；圖9是一方塊流程圖，說明本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第三實施例；及圖10是一流程示意圖，配合圖9說明該第三實施例的該定位步驟中之一定點子步驟。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖3，本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第一實施例，適用於針對一檢測範圍中的多個待測結構執行輪廓檢測。本第一實施例包含一圖像匹配步驟21、一調校步驟22、一設定步驟23，及一檢測步驟24。在本發明所執行的方法中，基本是以影像的亮度點強度訊號構成矩陣，並以執行矩陣運算的方式來計算數值資訊與對應特徵。

要先說明的是，圖4中是配合圖3，以A、B、C、D四個字母代表單一檢測範圍中的多個結構，並以其中一個字母B的一部分為待測結構而說明本第一實施例。

同時參閱圖3與圖4，該圖像匹配步驟21是對其中一個待測結構拍攝多張分別以多種焦段拍攝的資料影像，以地毯式掃描並與預設模板比對差距量的方式，自該等資料影像中選擇一張含有一目標輪廓的模板影像。如圖4所呈現，在按照預設模板而選擇好模板影像後，以該模板影像中之該目標輪廓為字母B的一部分的情況下，將會針對字母B的結構範圍裁切影像，以利於後續處理。

該調校步驟22是將該目標輪廓的高低亮度雜訊濾除，並與一呈現交界特徵的核心矩陣進行捲積運算。具體而言，即從影像中搜尋出特徵值最強的交界處，並在將影像的邊界補上亮度值0，並與該呈現交界特徵的核心矩陣進行捲積運算，得出目標交界特徵值強度矩陣。接著，即可由強度矩陣中取出最強點作為交界點，或是透過交界的延續性與預期交界角度、方向性累積強度值，以取出整條可靠的交界線，可降低將高強度雜訊誤認為交界點的風險，藉此提高辨識的精準度。

參閱圖5並配合圖3，該設定步驟23包括一定位子步驟231、一定向子步驟233，及一運算子步驟239。該定位子步驟231是將一定位模組3定位於該模板影像之該目標輪廓上，具體而言，該定位模組3的定位作業是在影像介面上所執行，而每一個定位模組3具有二個適用於分別定位在該目標輪廓之量測起始點與終點的設定功能塊31，每一個設定功能塊31具有一用於設定該目標輪廓之一線段的矩陣定位區311，及一圍繞該矩陣定位區311以外且用以與該矩陣定位區311執行捲積運算的周圍定位區312。在該定位子步驟231中，主要是將該等設定功能塊31分別設置在相鄰的兩段輪廓線上。而該定向子步驟233是依據該定位模組3的設定位置，定義一自其中一個設定功能塊31往另一設定功能塊31的移動方向D，所述的移動方向D即為自其中一個設定功能塊31之矩陣定位區311，垂直往與所述矩陣定位區311延伸方向平行之另一矩陣定位區311的方向，此即代表藉此設定一個權重矩陣，以便從多個強度相似的交界中處區分出主要目標，而越遠離權重中心的區域則權重值會越低，相對越不容易被選為目標交界處。在使用多個所述定位模組3針對影像之不同區域完成設定後，該運算子步驟239即是利用該等定位模組3的運算，針對該待測結構取得一有關該目標輪廓的設定規則，也就是依據該等定位模組3設定之輪廓線，在經由該移動方向而設定權重後，針對該目標輪廓所訂定之特定規則。

參閱圖6並配合圖3，該檢測步驟24是利用該設定規則取得一可清晰拍攝該目標輪廓的設定焦段，以該設定焦段拍攝該等待測結構，取得多張分別對應該等待測結構且含有該目標輪廓的目標影像。如圖6所示以字母B的部分結構為例，藉由該設定規則所取得的該設定焦段，即可確實拍攝到字母B左側直線輪廓，以及右側的弧線輪廓，乃至於與左側邊界輪廓平行，以及字母B之內緣的輪廓線都能確實呈現。接著，以該設定焦段針對該檢測範圍中其他區域同樣拍攝，若字母A的輪廓線是與字母B的輪廓線位在相同焦距上，則也能自動地被搜尋取得，確實能藉此有效達成「針對興趣點有效率地檢測」的目的。

參閱圖7，為本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第二實施例，本第二實施例與該第一實施例的差別在於：該設定步驟23還包括一介於該定位子步驟231與該定向子步驟233之間的定角子步驟232。

同時參閱圖7與圖8，定義該矩陣定位區311是沿一線條方向L延伸，該定角子步驟232是使該等設定功能塊31之該等矩陣定位區311的該線條方向L同時轉動一個角度，以因應在影像中的輪廓線角度來進行針對性地調整。同樣以字母B為例，由於字母B 含有具有弧線，也就是以正立之影像而言係具有傾斜角度的輪廓線，為了因應具有傾斜角度的輪廓線，使得在該定向子步驟233設定該移動方向D時，得以配合不同的輪廓線態樣提供得以調整的餘裕，以採用較適當的搜尋方向，確保該運算子步驟239運算所得之該設定規則的準確性。

參閱圖9與圖10，為本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法之一第三實施例，本第三實施例與該第一實施例的差別在於：該設定步驟23還包括一在該定位子步驟231前的定點子步驟230，是在該模板影像上設定一個對焦核心P，所述對焦核心P是對應一個焦距上特定位置的特徵。具體而言，該對焦核心P即是提供後續設定對焦焦段的前置參考，也就是先初步提供一個參考的焦段，以利於配合後續的該定位子步驟231以及該定向子步驟233之操作，以防止在過於偏差的焦段上得到不良的運算結果。

綜上所述，本發明由檢測影像取得輪廓的定位方法，針對該檢測範圍中的多個待測結構執行輪廓檢測時，能在該設定步驟23中取得針對特定結構的設定規則，藉此取得能同時拍攝該檢測範圍中其他類似待測結構的設定焦段，並利用該設定焦段清晰拍攝可確實達成檢測需求的該目標輪廓，故能快速且精準地取得特定目標結構的特定焦段輪廓線，有效優化檢測效率、精準度、穩定性。因此，確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

21············ 圖像匹配步驟 22············ 調校步驟 23············ 設定步驟 231··········· 定位子步驟 233··········· 定向子步驟 239··········· 運算子步驟 24············ 檢測步驟

Claims

一種由檢測影像取得輪廓的定位方法，適用於針對一檢測範圍中的多個待測結構執行輪廓檢測，並包含：一圖像匹配步驟，對其中一個待測結構拍攝多張分別以多種焦段拍攝的資料影像，以地毯式掃描並與預設模板比對差距量的方式，自該等資料影像中選擇一張含有一目標輪廓的模板影像；一設定步驟，包括一定位子步驟，將至少一定位模組定位於該模板影像之該目標輪廓上，每一個定位模組具有二個適用於分別定位在該目標輪廓之量測起始點與終點的設定功能塊，每一個設定功能塊具有一用於設定該目標輪廓之一線段的矩陣定位區，及一圍繞該矩陣定位區以外且用以與該矩陣定位區執行捲積運算的周圍定位區，及一運算子步驟，利用該等定位模組的運算，針對該待測結構取得一有關該目標輪廓的設定規則；及一檢測步驟，利用該設定規則取得一可清晰拍攝該目標輪廓的設定焦段，以該設定焦段拍攝該等待測結構，取得多張分別對應該等待測結構且含有該目標輪廓的目標影像。
如請求項1所述由檢測影像取得輪廓的定位方法，還包含一介於該圖像匹配步驟與該設定步驟間的調校步驟，該調校步驟是將該目標輪廓的高低亮度雜訊濾除，並與一呈現交界特徵的核心矩陣進行捲積運算。
如請求項1所述由檢測影像取得輪廓的定位方法，其中，該設定步驟還包括一位於該定位子步驟之後的定向子步驟，是依據該至少一定位模組的設定位置，定義一自其中一個設定功能塊往另一設定功能塊的移動方向。
如請求項3所述由檢測影像取得輪廓的定位方法，其中，該設定步驟還包括一介於該定位子步驟與該定向子步驟之間的定角子步驟，定義該矩陣定位區是沿一線條方向延伸，該定角子步驟是使該等設定功能塊之該等矩陣定位區的該線條方向同時轉動一個角度。
如請求項1所述由檢測影像取得輪廓的定位方法，其中，該設定步驟還包括一位於該定位子步驟之後的定角子步驟，定義該矩陣定位區是沿一線條方向延伸，該定角子步驟是使該等設定功能塊之該等矩陣定位區的該線條方向同時轉動一個角度。
如請求項1所述由檢測影像取得輪廓的定位方法，其中，該設定步驟還包括一在該定位子步驟前的定點子步驟，是在該模板影像上設定一個對焦核心，每一個對焦核心對應一個焦距上特定位置的特徵。