JP2003168111A - テンプレート登録方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高速にテンプレート画像の登録を行なうこと。 【解決手段】縮小参照画像データＤssから最適なパター
ン特徴を抽出し、このパターン特徴の位置座標（ｘｓ，
ｙｓ）とテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基
づいて縮小する前の参照画像データＤｓからテンプレー
ト画像Ｄｔを切り出して登録する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テンプレートマッ
チングに用いるテンプレート画像の登録を高速化したテ
ンプレート登録方法及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体ウエハ上の欠陥部を検出す
るには、半導体ウエハ上の欠陥部の無い領域を撮像して
参照画像データを取得し、これと共に半導体ウエハ上の
欠陥部を含む領域を撮像して欠陥画像データを取得し、
これら参照画像データと欠陥画像データとを比較して欠
陥部を検出する。

【０００３】この場合、参照画像データと欠陥画像デー
タとの各パターンを一致させる必要がある。このパター
ンを一致させる方法として、参照画像データと欠陥画像
データとの各パターンのずれ量を計測し、このずれ量に
基づいて参照画像データと欠陥画像データとの各パター
ンを一致させている。

【０００４】各パターンのずれ量の計測には、テンプレ
ートマッチングが用いられている。このテンプレートマ
ッチングを行なうには、テンプレート画像の登録が行わ
れる。

【０００５】このテンプレート画像の登録は、半導体ウ
エハ上の欠陥部の無い領域を撮像して参照画像データを
取得し、この参照画像データの全体に対してパターンの
特徴量を解析してテンプレートとして最適なパターン特
徴量を決定し、この決定されたパターン特徴量を参照画
像データから切り出してテンプレート画像として登録し
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】参照画像データの全体
に対してパターン特徴量を解析し、この解析結果から参
照画像データからテンプレート画像を切り出して登録し
ているため、パターン特徴量の解析に時間が掛かってい
た。

【０００７】そこで本発明は、高速にテンプレート画像
の登録ができるテンプレート登録方法及びその装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、画像データを
取得するステップと、この画像データを縮小するステッ
プと、この縮小された画像データからテンプレートとし
て最適なパターン特徴を決定するステップと、この決定
されたパターン特徴の位置座標に基づいて縮小する前の
画像データからテンプレート画像を切り出して登録する
ステップとからなることを特徴とするテンプレート登録
方法である。

【０００９】本発明は、比較対象となる画像データと基
準となる画像データとを取得するステップと、これら画
像データのうち基準となる画像データを縮小するステッ
プと、テンプレートのサイズを指定するステップと、縮
小された基準となる画像データからパターンの特徴を抽
出するステップと、この抽出されたパターン特徴からテ
ンプレートとして最適なパターン特徴を決定するステッ
プと、この決定されたパターン特徴の位置座標とテンプ
レートのサイズとに基づいて縮小する前の基準となる画
像データからテンプレート画像を切り出して登録するス
テップとからなることを特徴とするテンプレート登録方
法である。

【００１０】本発明は、対象物を撮像する撮像手段と、
この撮像手段の撮像により取得された画像データを縮小
する縮小手段と、この縮小手段により縮小された画像デ
ータのパターン特徴を解析してテンプレートとして最適
なパターン特徴を決定するパターン特徴解析手段と、テ
ンプレート画像を記録するためのテンプレートメモリ
と、パターン特徴解析手段により決定されたパターン特
徴量の位置座標に基づいて縮小する前の画像データから
テンプレート画像を切り出してテンプレートメモリに登
録する登録手段とを具備したことを特徴とするテンプレ
ート登録装置である。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【００１２】図１はテンプレート登録装置を適用した欠
陥検査装置の全体構成図である。ステージ１は、ステー
ジ駆動部２の動作によってＸＹ方向に移動可能になって
いる。このステージ１上には、半導体ウエハ３が載置さ
れている。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検
査が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があ
れば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。

【００１３】半導体ウエハ３の上方には、顕微鏡４が設
けられている。この顕微鏡４には、カメラ５が取り付け
られている。このカメラ５は、顕微鏡４により拡大され
た半導体ウエハ３の像を撮像してその画像信号を出力す
る。このカメラ５は、テレビジョンカメラ又はＣＣＤカ
メラのいずれであってもよい。

【００１４】画像処理装置１０は、ＣＰＵ及びプログラ
ムメモリ等からなる主制御部１１を有する。この主制御
部１１には、入力部１２と、出力部１３と、ディスプレ
イ１４と、画像メモリ１５と、欠陥データメモリ１６
と、テンプレートメモリ１７とが接続されている。

【００１５】入力部１２は、カメラ５から出力された画
像信号を入力し、この画像信号がアナログであればデジ
タル化する機能を有する。この入力部１２から入力され
た画像信号は、画像データとして画像メモリ１５に記憶
される。

【００１６】この画像メモリ１５には、例えば半導体ウ
エハ３の表面上における傷や欠け、汚れ、ダストの付
着、むらなどの欠陥部を含む比較対象となる画像データ
（以下、欠陥画像データと称する）と、この欠陥画像デ
ータと対応する欠陥部の無い基準となる画像データ（以
下、参照画像データと称する）とが記憶される。

【００１７】出力部１３は、主制御部１１から発せられ
たステージ駆動部２への駆動指令をステージ駆動部２に
送出する機能を有する。

【００１８】欠陥データメモリ１６には、前の工程のマ
クロ検査により取得された半導体ウエハ３上の欠陥部の
位置座標や欠陥の種類、工程名などの欠陥データが記憶
される。この欠陥データは、例えばマクロ検査装置ゆホ
ストコンピュータから送られてくる。

【００１９】テンプレートメモリ１７には、画像マッチ
ングに用いるテンプレート画像が記憶される。

【００２０】又、主制御部１１は、予め記憶されている
テンプレート画像登録のプログラムを実行することによ
り画像縮小部１８と、サイズ指定部１９と、パターン特
徴解析部２０と、登録部２１とを動作させる。

【００２１】画像縮小部１８は、画像メモリ１５に記憶
されている参照画像データを読み出し、この参照画像デ
ータを所定の縮小率（例えば縦横比で５０％）で縮小す
る機能を有する。

【００２２】サイズ指定部１９は、テンプレート画像の
サイズを指定するもので、このテンプレートサイズの指
定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力
し、キーボード等の操作により入力されたテンプレート
サイズを受け取って当該サイズに決定する機能を有す
る。この場合、最初にディスプレイ１４に表示されるテ
ンプレート画像のサイズは、予め設定された標準サイズ
が指定される。

【００２３】パターン特徴解析部２０は、パターン特徴
解析用のプログラムを起動することにより、画像縮小部
１８により縮小された参照画像データに対してパターン
特徴の解析処理を行ない、参照画像データからパターン
特徴を抽出し、この抽出された複数のパターン特徴から
テンプレートとして最適なパターン特徴を決定する機能
を有する。最適なパターン特徴を決定する際には、欠陥
画像データ上の欠陥部と重ならないように、予め欠陥部
と対応する領域を除外する。

【００２４】このパターン特徴の解析では、半導体ウエ
ハ３の表面上に形成された特徴的な形状が複数抽出さ
れ、これら形状の中からテンプレートとして最適な形
状、例えばパターンの方向性が明確な「Ｔ」形状又は
「＋」形状が抽出される。

【００２５】なお、抽出する特定の形状は、パターン特
徴解析用のプログラム中に組み込まれており、任意の形
状を抽出するには、その形状を指定することにより可能
である。

【００２６】登録部２１は、パターン特徴解析部２０に
より決定されたパターン特徴の位置座標とテンプレート
画像のサイズとに基づいて縮小する前の参照画像データ
から高画質のテンプレート画像を切り出してテンプレー
トメモリ１７に記憶することにより登録する機能を有す
る。専用のテンプレートが無くても、参照画像データ上
の配線パターンをテンプレートとして登録することがで
きる。

【００２７】さらに、主制御部１１は、予め記憶されて
いる欠陥検査のプログラムを実行することによりテンプ
レートマッチング部２２と、位置ずれ演算部２３と、ず
れ量補正部２４と、画像保存部２５と、検査部２６とを
動作させる。

【００２８】テンプレートマッチング部２２は、登録部
２１に登録されたテンプレート画像を用いて画像メモリ
１５に記憶されている欠陥画像データをサーチし、欠陥
画像データ上においてテンプレート画像と同一形状の画
像を検索する機能を有する。

【００２９】位置ずれ演算部２３は、参照画像データ上
におけるテンプレート画像の座標位置と欠陥画像データ
上におけるテンプレート画像の座標位置とのずれ量を演
算し求める機能を有する。

【００３０】ずれ量補正部２４は、位置ずれ演算部２３
により求められたずれ量に従って参照画像データと欠陥
画像データとの位置を一致させる機能を有するもので、
参照画像データに対してずれ量分（ＸＹ方向のずれ量及
び角度のずれ量）を補正して欠陥画像データに一致させ
る。

【００３１】画像保存部２５は、ずれ量補正部２４によ
り互いに位置ずれ補正した参照画像データと欠陥画像デ
ータとを保存する機能を有する。

【００３２】検査部２６は、ずれ量補正部２４により互
いに位置の一致した参照画像データと欠陥画像データと
を比較して欠陥画像データ上の欠陥部を検出する機能を
有する。

【００３３】次に、上記の如く構成された装置の作用に
ついて図２に示すテンプレート画像登録及び欠陥検査の
フローチャートに従って説明する。

【００３４】ステージ１上には、半導体ウエハ３が載置
される。この半導体ウエハ３は、前の工程でマクロ検査
が行われ、当該半導体ウエハ３の表面上に欠陥部があれ
ば、その欠陥部の位置座標が予め取得されている。例え
ば、図３に示すように各欠陥部Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３の位置
座標Ｇ_１（ｘ_１，ｙ_１）、Ｇ_２（ｘ_２，ｙ_２）、Ｇ
_３（ｘ_３，ｙ_３）が欠陥データメモリ１６に記憶され
る。

【００３５】先ず、主制御部１１は、ステップ＃１及び
＃２において、欠陥部Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３をそれぞれ含む
欠陥画像データと欠陥部を含まない参照画像データとを
取得する。すなわち、主制御部１１は、欠陥データメモ
リ１６に記憶されている各欠陥部Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３の位
置座標Ｇ_１（ｘ_１，ｙ_１）、Ｇ_２（ｘ_２，ｙ_２）、Ｇ _３
（ｘ_３，ｙ_３）を読み取り、先ずは位置座標Ｇ
_１（ｘ_１，ｙ_１）の欠陥部Ｇ_１が顕微鏡４の対物レンズ
４ａの視野内に入る移動指令をステージ駆動部２に発す
る。

【００３６】図４は半導体ウエハ３の表面上の欠陥部Ｇ
_１が存在するダイＱ_１とその周囲の各ダイＱ_２、Ｑ_３、
…、等を示す摸式図である。顕微鏡４の対物レンズ４ａ
の視野Ｆ内には、位置座標Ｇ_１（ｘ_１，ｙ_１）の欠陥部
Ｇ_１が入る。

【００３７】カメラ５は、顕微鏡４を通して図４に示す
ように欠陥部Ｇ_１を視野Ｆ内に入れた画像を撮像し、そ
の画像信号を出力する。この画像信号は、入力部１２を
通して画像メモリ１５に欠陥画像データＤ_１として記憶
される。

【００３８】この欠陥画像データＤ_１の取得に限らず、
他の欠陥部Ｇ_２、Ｇ_３の欠陥画像データＤ_２、Ｄ_３を続
けて取得してもよいし、又、各欠陥部Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３
の欠陥検査が終了する毎にそれぞれ取得してもよい。

【００３９】次に、主制御部１１は、欠陥データメモリ
１６に記憶されている各欠陥部Ｇ_１、Ｇ_２、Ｇ_３の位置
座標Ｇ_１（ｘ_１，ｙ_１）、Ｇ_２（ｘ_２，ｙ_２）、Ｇ
_３（ｘ_３，ｙ_３）に基づいて欠陥部の無いダイ、例えば
図４に示すようにダイＱ_１の隣のダイＱ_２を求め、この
ダイＱ_２が顕微鏡４の対物レンズ４ａの視野Ｆ内に入る
移動指令をステージ駆動部２に発する。

【００４０】このとき、ダイＱ_２上における対物レンズ
４ａの視野Ｆは、ダイＱ_２上における対物レンズ４ａの
視野Ｆの位置座標と同一位置座標に位置決めされる。こ
のときカメラ５は、顕微鏡４を通してダイＱ_２上の視野
Ｆ内の画像を撮像し、その画像信号を出力する。この画
像信号は、入力部１２を通して画像メモリ１５に参照画
像データＤｓとして記憶される。

【００４１】これら欠陥画像データＤ_１及び参照画像デ
ータＤｓが取得されると、画像縮小部１８は、ステップ
＃３において、画像メモリ１５に記憶されている参照画
像データＤｓを読み出し、この参照画像データＤｓを図
５に示すように任意の縮小率（例えば縦横比で５０％）
に縮小する。この例では参照画像データＤｓのサイズ
（Ｓａ×Ｓｂ）がサイズ（Ｓａ／２）×（Ｓｂ／２）に
縮小されている。例えばサイズ６４０画素×４８０画素
の参照画像データＤｓであれば、サイズ３２０画素×２
４０画素の参照画像データＤssに縮小される。以下、縮
小された参照画像データＤｓを縮小参照画像データＤss
と称する。

【００４２】次に、サイズ指定部１９は、ステップ＃４
において、オペレータに対してテンプレートサイズの指
定を促するための画面をディスプレイ１４に表示出力す
る。オペレータがキーボード等を操作して図６に示すよ
うにテンプレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）が入力され
ると、サイズ指定部１９は、当該テンプレートサイズ
（Sizeｘ、Sizeｙ）を受け取ってそのサイズを決定す
る。

【００４３】この場合、図５に示す縮小参照画像データ
Ｄss上に図６に示すテンプレートサイズを指定する画面
を重ねてディスプレイ１４に表示するようにしてもよ
い。

【００４４】次に、パターン特徴解析部２０は、ステッ
プ＃５において、パターン特徴解析用のプログラムを起
動し、画像縮小部１８により縮小された縮小参照画像デ
ータＤssに対してパターン特徴の解析処理を行ない、縮
小参照画像データＤssから半導体ウエハ３の表面上に形
成された特徴的な形状を複数抽出する。図５には縮小参
照画像データＤssから抽出された特徴的な形状の例を示
し、例えば「Ｔ」形状、傾斜形状、コーナ部分の形状な
どが抽出される。

【００４５】パターン特徴解析部２０は、ステップ＃６
において、各特徴的な形状のうちテンプレートとして最
適なパターン特徴、例えば「Ｔ」形状を決定し、これと
共に当該パターン特徴の基準となる座標位置（ｘｓ，ｙ
ｓ）を求める。なお、この座標位置（ｘｓ，ｙｓ）は、
例えば「Ｔ」形状の画像データの中心座標とする。

【００４６】また、最適なパターン特徴を決定する際に
は、欠陥画像データＤ_１の欠陥部Ｇ _１（ｘ_１，ｙ_１）と
重ならないパターン特徴を決定することが望ましい。
又、マッチングの精度を高めるために、少なくとも２点
のテンプレートを登録することも可能である。

【００４７】次に、登録部２１は、ステップ＃７におい
て、パターン特徴解析部２０により決定されたパターン
特徴の座標位置（ｘｓ，ｙｓ）とテンプレートサイズ
（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小する前の参照画像
データＤｓ上での位置座標（Ｘｓ，Ｙｓ）とテンプレー
トサイズ（SizeＸ、SizeＹ）とを求める。

【００４８】次に、登録部２１は、ステップ＃８におい
て、縮小する前の参照画像データＤｓから位置座標（Ｘ
ｓ，Ｙｓ）とテンプレートサイズ（SizeＸ、SizeＹ）と
に基づいて図７に示すようにテンプレート画像Ｄｔを切
り出してテンプレートメモリ１７に記憶し登録する。

【００４９】次に、主制御部１１は、欠陥検査のプログ
ラムを実行して欠陥検査を行なう。

【００５０】先ず、テンプレートマッチング部２２は、
ステップ＃９において、登録部２１に登録されたテンプ
レート画像Ｄｔを読み出し、このテンプレート画像Ｄｔ
を用いて図８に示すように画像メモリ１５に記憶されて
いる欠陥画像データＤ_１上をサーチし、欠陥画像データ
Ｄ_１上においてテンプレート画像Ｄｔと同じ形状のパタ
ーンを検索し、その位置座標（ｘａ，ｙａ）を求める。

【００５１】次に、位置ずれ演算部２３は、ステップ＃
１０において、参照画像データＤｓ上におけるテンプレ
ート画像Ｄｔの座標位置（ｘｓ，ｙｓ）と、欠陥画像デ
ータＤ_１上におけるテンプレート画像Ｄｔとの座標位置
（ｘａ，ｙａ）とのずれ量Ｈ Ｈ＝（ｘｓ−ｘａ，ｙｓ−ｔａ） を演算し求める。

【００５２】次に、ずれ量補正部２４は、ステップ＃１
１において、位置ずれ演算部２３により求められたずれ
量に従って参照画像データＤｓを移動させ、この参照画
像データＤｓを欠陥画像データＤ_１の位置に一致させ
る。

【００５３】次に、画像保存部２５は、ステップ＃１２
において、ずれ量補正部２４により互いに位置の一致し
た参照画像データＤｓと欠陥画像データＤ_１とを画像メ
モリ１５に保存する。

【００５４】この後、検査部２６は、図９に示すように
ずれ量補正部２４により互いに位置の一致した参照画像
データＤｓと欠陥画像データＤ_１とを比較し、その差分
画像から欠陥画像データＤ_１上の欠陥部を検出する。

【００５５】このように上記一実施の形態においては、
縮小参照画像データＤssから最適なパターン特徴を抽出
し、このパターン特徴の位置座標（ｘｓ，ｙｓ）とテン
プレートサイズ（Sizeｘ、Sizeｙ）とに基づいて縮小す
る前の参照画像データＤｓからテンプレート画像Ｄｔを
切り出して登録するので、縮小参照画像データＤssに対
するパターン特徴の解析に要する時間を短縮でき、テン
プレート画像Ｄｔの登録を高速で自動的にできる。

【００５６】しかも、縮小する前の参照画像データＤｓ
からテンプレート画像Ｄｔを切り出して登録するので、
テンプレート画像Ｄｔの品質を低下させることなく、テ
ンプレートマッチングの信頼性を確保できる。

【００５７】なお、本発明は、上記一実施の形態に限定
されるものでなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない
範囲で種々に変形することが可能である。

【００５８】さらに、上記実施形態には、種々の段階の
発明が含まれており、開示されている複数の構成要件に
おける適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出でき
る。例えば、実施形態に示されている全構成要件から幾
つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとす
る課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で
述べられている効果が得られる場合には、この構成要件
が削除された構成が発明として抽出できる。

【００５９】例えば、本発明のテンプレート登録方法
は、半導体ウエハ３の欠陥検査装置のテンプレートマッ
チングに適用するだけでなく、テンプレート画像を登録
する全ての技術に適用できる。

【００６０】又、参照画像データＤｓを縮小するのにか
ぎらず、参照画像データＤｓを所定の間隔の画素毎に間
引きした画像データを用いてもよい。

【００６１】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、高
速にテンプレート画像の登録ができるテンプレート登録
方法及びその装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態を示す構成図。

【図２】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態におけるテンプレート画像登録及び欠陥検査のフ
ローチャート。

【図３】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態における欠陥部の位置座標を示す模式図。

【図４】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態における半導体ウエハ表面上の欠陥部が存在する
ダイとその周囲の各ダイを示す摸式図。

【図５】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態における参照画像データの縮小から特徴的な形状
の抽出までを示す図。

【図６】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態におけるテンプレートサイズを示す模式図。

【図７】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態におけるテンプレート画像の切り出しを示す図。

【図８】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態におけるテンプレートマッチング部のサーチを示
す図。

【図９】本発明に係わるテンプレート登録装置の一実施
の形態における検査部による参照画像データと欠陥画像
データとの比較を示す図。

【符号の説明】

１：ステージ ２：ステージ駆動部 ３：半導体ウエハ ４：顕微鏡 ５：カメラ １０：画像処理装置 １１：主制御部 １２：入力部 １３：出力部 １４：ディスプレイ １５：画像メモリ １６：欠陥データメモリ １７：テンプレートメモリ １８：画像縮小部 １９：サイズ指定部 ２０：パターン特徴解析部 ２１：登録部 ２２：テンプレートマッチング部 ２３：位置ずれ演算部 ２４：ずれ量補正部 ２５：画像保存部 ２６：検査部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B057 CA08 CA12 CA16 CB08 CB12 CB16 CE09 DA07 DB02 DB09 DC32 DC39 5L096 EA03 HA07 JA09 KA15

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データを取得するステップと、 この画像データを縮小するステップと、 この縮小された画像データからテンプレートとして最適
   なパターン特徴を決定するステップと、 この決定された前記パターン特徴の位置座標に基づいて
   前記縮小する前の前記画像データからテンプレート画像
   を切り出して登録するステップと、からなることを特徴
   とするテンプレート登録方法。
2. 【請求項２】 比較対象となる画像データと基準となる
   画像データとを取得するステップと、 これら画像データのうち前記基準となる画像データを縮
   小するステップと、 テンプレートのサイズを指定するステップと、 前記縮小された前記基準となる画像データからパターン
   の特徴を抽出するステップと、 この抽出されたパターン特徴から前記テンプレートとし
   て最適な前記パターン特徴を決定するステップと、 この決定された前記パターン特徴の位置座標と前記テン
   プレートのサイズとに基づいて前記縮小する前の前記基
   準となる画像データからテンプレート画像を切り出して
   登録するステップと、からなることを特徴とするテンプ
   レート登録方法。
3. 【請求項３】 比較対象となる画像データは欠陥部を拡
   大撮像した欠陥画像データであり、前記基準となる画像
   データは前記欠陥画像データと対応する欠陥の無い参照
   画像データであり、前記画像データを縮小するステップ
   では、前記参照画像データを縮小することを特徴とする
   請求項２記載のテンプレート登録方法。
4. 【請求項４】 前記画像データを縮小するステップは、
   前記基準となる画像データを間引きすることを特徴とす
   る請求項２記載のテンプレート登録方法。
5. 【請求項５】 対象物を撮像する撮像手段と、 この撮像手段の撮像により取得された画像データを縮小
   する縮小手段と、 この縮小手段により縮小された画像データのパターン特
   徴を解析してテンプレートとして最適なパターン特徴を
   決定するパターン特徴解析手段と、 テンプレート画像を記録するためのテンプレートメモリ
   と、 前記パターン特徴解析手段により決定された前記パター
   ン特徴量の位置座標に基づいて前記縮小する前の前記画
   像データからテンプレート画像を切り出して前記テンプ
   レートメモリに登録する登録手段と、を具備したことを
   特徴とするテンプレート登録装置。