JP2643744B2 - Image position detection device - Google Patents
Image position detection deviceInfo
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- Image Analysis (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置や液晶表
示装置の製造工程中で用いられる装置、例えば膜厚測定
装置などに適用可能な画像位置検出装置、特に、半導体
ウエハなどの基板上に形成された所定パターンの像を光
学顕微鏡で拡大し、さらにその拡大像を入力画像として
撮像するとともに、その入力画像を予め登録しておいた
基準画像とマッチングさせてその画像位置を検出する装
置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image position detecting device applicable to a device used in the manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, for example, a film thickness measuring device, etc. The present invention relates to an apparatus for enlarging an image of a formed predetermined pattern with an optical microscope, further capturing the enlarged image as an input image, and matching the input image with a previously registered reference image to detect the image position. .
【0002】[0002]
【従来の技術】分析、測定等の技術分野において、被測
定物の所望部位(以下「被測定部位」という)に狙いを
定めて測定を行う場合に、被測定部位を、測定装置が測
定を実行する位置(以下「測定実行位置」という)に位
置決めするため、パターンマッチング法を採用すること
が一般に行われている。これは、被測定部位と所定の位
置関係にある被測定物上の領域の画像(以下「基準画
像」という)を予め登録しておき、被測定物を撮像して
得られた映像のなかから基準画像と一致する位置を検出
し、もって被測定部位の位置を特定するものである。2. Description of the Related Art In a technical field such as analysis and measurement, when a measurement is performed while aiming at a desired portion of an object to be measured (hereinafter referred to as a "measurement site"), a measuring device measures the portion to be measured. In general, a pattern matching method is employed for positioning at a position where the measurement is performed (hereinafter, referred to as a “measurement execution position”). This is because an image of an area on the object to be measured having a predetermined positional relationship with the part to be measured (hereinafter, referred to as a “reference image”) is registered in advance, and an image of the object to be measured is picked up from among images obtained. The position matching the reference image is detected, and the position of the measurement site is specified.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
半導体ウエハ上に形成された透明薄膜の膜厚を測定する
膜厚測定装置のように、透明薄膜が形成された被測定物
について位置検出を行う場合には、従来のパターンマッ
チング手法では、入力画像と基準画像との照合による位
置検出が著しく不安定になり、信頼性が低下していた。
具体的には、半導体ウエハ上に並んで形成された複数の
チップごとに、あるいは半導体ウエハごとに、回路パタ
ーンの所定の部位の線幅や絶縁膜の厚みを繰り返し測定
する場合において、従来の手法では、基準画像に対応す
るとして検出されるべきところが検出されず、測定され
るべき被測定部位の測定が行われないことがあった。However, when position detection is performed on an object on which a transparent thin film is formed, for example, as in a film thickness measuring device for measuring the thickness of a transparent thin film formed on a semiconductor wafer. According to the conventional pattern matching method, position detection based on collation between an input image and a reference image becomes extremely unstable, and reliability is reduced.
Specifically, when repeatedly measuring the line width and the thickness of an insulating film of a predetermined portion of a circuit pattern for each of a plurality of chips formed side by side on a semiconductor wafer or for each semiconductor wafer, a conventional method is used. In this case, a portion to be detected as corresponding to the reference image was not detected, and the measurement of the measured portion to be measured was not performed in some cases.
【0004】そこで、本発明者が鋭意研究した結果、以
下のことが判明した。すなわち、透明薄膜を形成した被
測定物については、同一のパターンが形成された部位を
撮像しても、得られた入力画像はそのパターンのうち少
なくとも部分的に濃淡(即ち光の強弱)の関係が反転し
たものとなってしまうことがある。そして、そのように
濃淡関係が反転した入力画像では、パターンが同一の基
準画像と照合しても、両者が一致しているとはみなされ
ず、基準画像に対当するとの検出がなされないことが発
生していた。そして、この濃淡関係の反転は、主として
被測定物に形成された透明薄膜の厚みにむらがあること
に起因することが判明した。以下、その理由を図13お
よび図14を参照しつつ説明する。[0004] Then, as a result of earnest research by the present inventors, the following has been found. That is, with respect to the DUT on which the transparent thin film is formed, even if the same pattern is formed, the obtained input image is at least partially shaded (that is, the intensity of light) of the pattern. May be reversed. In such an input image in which the shading relationship is reversed, even if the pattern is compared with the same reference image, the two are not considered to be coincident with each other, and it is not detected that the input image corresponds to the reference image. Was. It has been found that the inversion of the shading relationship is mainly caused by unevenness in the thickness of the transparent thin film formed on the object to be measured. Hereinafter, the reason will be described with reference to FIGS.
【0005】図13は被測定物である半導体ウエハの一
例を示す図である。この半導体ウエハでは、同図に示す
ように、半導体ウエハ1上に所定形状に区分けしてパタ
ーニングされたシリコン窒化膜1aおよびシリコン酸化
膜層2が形成されている。例えば、図13(a) の2点鎖
線で示す部分の画像は、図14(a) に示すように、シリ
コン窒化膜1aの一部に対応する画像領域(領域1)と
シリコン酸化膜層2の一部に対応する画像領域(領域
2)とを有する。ここで、図14(a) の1点鎖線に沿っ
て入力画像の光の強度を調べると、同図(b) に示すよう
に、領域1の強度が領域2のそれよりも大きくなってい
る。しかしながら、膜厚にむらが生じて、シリコン酸化
膜層2の膜厚t(図13(b) 参照)が変化すると、図1
4(c) に示すように、領域2からの反射光の強度が大き
くなって領域1との濃淡関係が逆転し、その結果として
図14(b) の場合と比べて2つの領域の濃淡関係が逆転
することがある。FIG. 13 is a view showing an example of a semiconductor wafer to be measured. In this semiconductor wafer, as shown in FIG. 1, a silicon nitride film 1a and a silicon oxide film layer 2 which are divided into a predetermined shape and patterned are formed on a semiconductor wafer 1. For example, as shown in FIG. 14A, an image of a portion indicated by a two-dot chain line in FIG. 13A is an image region (region 1) corresponding to a part of the silicon nitride film 1a and a silicon oxide film layer 2. And an image area (area 2) corresponding to a part of. Here, when the light intensity of the input image is examined along the alternate long and short dash line in FIG. 14A, as shown in FIG. 14B, the intensity of the region 1 is larger than that of the region 2. . However, when the film thickness becomes uneven and the film thickness t of the silicon oxide film layer 2 (see FIG. 13B) changes, FIG.
As shown in FIG. 4 (c), the intensity of the reflected light from the area 2 is increased and the light and shade relation with the area 1 is reversed. As a result, the light and shade relation between the two areas is reduced as compared with the case of FIG. 14 (b). May be reversed.
【0006】ところで、ある波長について考えれば上記
のように膜厚の変化によって濃度反転が生じることは容
易に理解することができるが、一般的な画像位置検出で
は光源に白色光を用いているので、画像の濃度反転は生
じないのではないかという見解がある。この見解は、図
15に示すように、透明薄膜を形成した被測定物につい
ての入力画像の強度は各波長成分の積分値(同図の斜線
で示す領域の面積に対応する値)となるので、膜厚tが
異なっても、入力画像の強度はほぼ等しくなり、画像の
濃度反転は生じないという理論に基づいている。By the way, when considering a certain wavelength, it can be easily understood that the density inversion occurs due to the change in the film thickness as described above. However, in general image position detection, white light is used as a light source, so that white light is used as a light source. There is a view that image density inversion may not occur. This view indicates that, as shown in FIG. 15, the intensity of the input image of the DUT on which the transparent thin film is formed is an integrated value of each wavelength component (a value corresponding to the area of the region shown by oblique lines in FIG. 15). Even if the film thickness t is different, it is based on the theory that the intensity of the input image becomes substantially equal and the density inversion of the image does not occur.
【0007】しかしながら、画像位置検出装置ではカメ
ラなどの撮像手段を介して画像が撮像されるため、その
カメラ自体の波長特性の影響を受け、入力画像として得
られるのは、膜厚tの変化に伴う影響とカメラの波長特
性とをかけ合わせたものとなる。したがって、光源に白
色光を用いていた場合であっても、実際に得られる入力
画像には上記のような濃淡反転がよく観察されている。However, in the image position detecting device, an image is picked up through an image pickup means such as a camera, so that the input image is affected by the wavelength characteristic of the camera itself and the change in the film thickness t is obtained. The resulting influence is multiplied by the wavelength characteristics of the camera. Therefore, even when white light is used as a light source, the above-described grayscale inversion is often observed in an actually obtained input image.
【0008】この発明は、上記課題を解決するためにな
されたもので、透明薄膜を形成した被測定物について
も、精度良く位置検出を行うことができる画像位置検出
装置および方法を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and provides an image position detecting apparatus and method capable of accurately detecting the position of an object to be measured on which a transparent thin film is formed. Aim.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、上記
目的を達成するため、所定の照明位置に照明光を照射す
る照明光学系と、その一方主面に透明薄膜を形成してな
る被測定物を搭載しながら、その被測定物の任意の撮像
領域を前記照明位置に位置させるステージと、前記撮像
領域からの反射光を所定位置に集光させて前記撮像領域
の像を結像する結像光学系と、前記撮像領域の像を撮像
して、入力画像を得る撮像手段と、前記撮像手段によっ
て撮像された同一パターンで、しかも少なくとも部分的
に濃淡関係が相互に反転状態にある2つの画像をそれぞ
れ第1及び第2の基準画像として記憶する記憶手段と、
前記入力画像の部分画像が前記第1及び第2の基準画像
のうち少なくとも一方とほぼ一致することをもって、前
記入力画像の部分画像のうちから前記第1あるいは第2
基準画像と一致する部分画像位置を特定する手段と、を
備えている。According to a first aspect of the present invention, there is provided an illumination optical system for irradiating a predetermined illumination position with illumination light, and a transparent thin film formed on one principal surface thereof. A stage that positions an arbitrary imaging region of the measurement object at the illumination position while mounting the measurement object, and forms an image of the imaging region by condensing reflected light from the imaging region at a predetermined position. An image forming optical system, an image pickup means for picking up an image of the image pickup area to obtain an input image, and the same pattern picked up by the image pickup means, and at least a part of the light and shade relationship is in a mutually inverted state. Storage means for storing the two images as first and second reference images, respectively;
When the partial image of the input image substantially matches at least one of the first and second reference images, the first or second one of the partial images of the input image is determined.
Means for specifying a partial image position that matches the reference image.
【0010】[0010]
【作用】この発明では、同一パターンで、しかも部分的
に濃淡関係が相互に反転状態にある2つの画像がそれぞ
れ第1及び第2の基準画像として記憶される。また、被
測定物の撮像領域の像が撮像されて、入力画像が得られ
る。そして、前記入力画像の部分画像が第1及び第2の
基準画像のうち少なくとも一方とほぼ一致することをも
って、基準画像に対応するパターンの、入力画像上にお
ける位置を検出する。したがって、入力画像で部分的に
濃淡反転が生じた場合であっても、第1あるいは第2の
基準画像との照合によって位置検出を行うことができ
る。According to the present invention, two images having the same pattern and in which the shading relationship is partially inverted are stored as the first and second reference images, respectively. In addition, an image of the imaging region of the device under test is captured, and an input image is obtained. Then, the position of the pattern corresponding to the reference image on the input image is detected when the partial image of the input image substantially matches at least one of the first and second reference images. Therefore, even if the grayscale reversal occurs partially in the input image, the position can be detected by collation with the first or second reference image.
【0011】[0011]
【実施例】図1はこの発明のかかる画像位置検出装置を
適用することができる膜厚測定装置を示す図であり、図
2はその膜厚測定装置のブロック図である。以下の説明
では、その膜厚測定装置の構成および動作を説明するこ
とにより、画像位置検出装置の一実施例を明らかにす
る。FIG. 1 is a view showing a film thickness measuring apparatus to which the image position detecting apparatus according to the present invention can be applied, and FIG. 2 is a block diagram of the film thickness measuring apparatus. In the following description, an embodiment of the image position detecting device will be clarified by describing the configuration and operation of the film thickness measuring device.
【0012】A.膜厚測定装置の構成 この膜厚測定装置は、照明光学系10と結像光学系20
を備えている。この照明光学系10には、白色光を出射
する光源11が設けられており、この光源11からの光
はコンデンサーレンズ12,開口絞り13,視野絞り1
4およびコンデンサーレンズ15を介して結像光学系2
0に入射される。A. Configuration of Film Thickness Measurement Apparatus This film thickness measurement apparatus includes an illumination optical system 10 and an imaging optical system 20.
It has. The illumination optical system 10 is provided with a light source 11 that emits white light. The light from the light source 11 is supplied to a condenser lens 12, an aperture stop 13, and a field stop 1.
Image forming optical system 2 via the condenser lens 4 and the condenser lens 15
It is incident on zero.
【0013】結像光学系20は対物レンズ21,ビーム
スプリッタ22および結像レンズ23からなり、照明光
学系10からの照明光はビームスプリッタ22によって
反射させ、対物レンズ21を介して所定の照明位置IL
に照射される。なお、図1において、24は瞳位置を示
している。The imaging optical system 20 includes an objective lens 21, a beam splitter 22, and an imaging lens 23. Illumination light from the illumination optical system 10 is reflected by the beam splitter 22, and passes through the objective lens 21 to a predetermined illumination position. IL
Is irradiated. In FIG. 1, reference numeral 24 denotes a pupil position.
【0014】その照明位置ILの近傍には、XYステー
ジ30が配置されている。このXYステージ30は、シ
リコン窒化膜1aとシリコン酸化膜2の各薄膜がパター
ニングされて形成されている半導体ウエハ1を、被測定
物として搭載しながら、XYステージ駆動回路31から
の制御信号に応じてX,Y方向に移動し、半導体ウエハ
1表面の任意の領域(撮像を所望する領域)を照明位置
ILに位置させる。なお、図面への図示を省略するが、
このXYステージ30には、その位置(X,Y座標)を
検出して、その位置情報を装置全体を制御する制御ユニ
ット60に与えられるようになっている。An XY stage 30 is arranged near the illumination position IL. The XY stage 30 responds to a control signal from an XY stage drive circuit 31 while mounting a semiconductor wafer 1 formed by patterning thin films of a silicon nitride film 1a and a silicon oxide film 2 as an object to be measured. To move in the X and Y directions to position an arbitrary region (a region where imaging is desired) on the surface of the semiconductor wafer 1 at the illumination position IL. Although not shown in the drawings,
The position (X, Y coordinates) of the XY stage 30 is detected, and the position information is given to a control unit 60 that controls the entire apparatus.
【0015】この照明位置ILに位置する半導体ウエハ
1の撮像領域で反射された光は、対物レンズ21,ビー
ムスプリッタ22および結像レンズ23を介して所定の
結像位置に集光され、撮像領域の像が拡大投影される。
この結像位置の近傍には、中心部にピンホール41を有
する反射鏡40が配置されている。そのため、反射光の
うちピンホール41を通過した反射光LS が分光ユニッ
ト50に入射される。The light reflected from the imaging region of the semiconductor wafer 1 located at the illumination position IL is condensed at a predetermined imaging position via the objective lens 21, the beam splitter 22, and the imaging lens 23, and is focused on the imaging region. Is enlarged and projected.
A reflecting mirror 40 having a pinhole 41 at the center is disposed near the image forming position. Therefore, of the reflected light, the reflected light LS that has passed through the pinhole 41 is incident on the spectral unit 50.
【0016】分光ユニット50は、反射光LS を分光す
る回折格子51と、回折格子51により回折された回折
光の分光スペクトルを検出する光検出器52とで構成さ
れている。回折格子51としては、例えば分光スペクト
ルを平面上に結像するフラットフィールド型回折格子や
掃引機構付の回折格子などを用いることができる。一
方、光検出器52は、例えばフォトダイオードアレイや
CCDなどにより構成されており、ピンホール41と共
役な関係に配置されている。このため、分光ユニット5
0に取り込まれた光LS は回折格子51に分光され、そ
の光LS の分光スペクトルに対応した信号が光検出器5
2から演算回路53(図2)に与えられる。この演算回
路53では、その信号に基づき従来より周知の手法(こ
こでは、その説明は省略する)を用いて半導体ウエハ1
に形成された薄膜(図示省略)の膜厚を求め、その結果
を制御ユニット60に出力する。The spectroscopy unit 50 includes a diffraction grating 51 for dispersing the reflected light LS, and a photodetector 52 for detecting a spectrum of the diffracted light diffracted by the diffraction grating 51. As the diffraction grating 51, for example, a flat field type diffraction grating that forms a spectral spectrum on a plane, a diffraction grating with a sweeping mechanism, or the like can be used. On the other hand, the photodetector 52 is configured by, for example, a photodiode array, a CCD, or the like, and is arranged in a conjugate relationship with the pinhole 41. For this reason, the spectroscopy unit 5
The light LS captured by the light source 0 is split into a diffraction grating 51, and a signal corresponding to the spectrum of the light LS is output to the photodetector 5.
2 to the arithmetic circuit 53 (FIG. 2). In the arithmetic circuit 53, based on the signal, a conventionally well-known method (the description thereof is omitted here) is used.
The film thickness of the thin film (not shown) formed in the above is obtained, and the result is output to the control unit 60.
【0017】一方、半導体ウエハ1からの光のうち反射
鏡40により反射された反射光は撮像ユニット70に入
射される。この撮像ユニット70では、反射鏡40から
の反射光はリレーレンズ71を介して2次元撮像カメラ
72の撮像面72a上に集光される。これによって、半
導体ウエハ1の撮像領域の像が結像される。なお、2次
元撮像カメラ72によって撮像された画像(入力画像)
に関連する画像信号は画像処理ユニット73に与えら
れ、さらに、その画像処理ユニット73で適当に処理さ
れた後、CRT74上に表示されるとともに、制御ユニ
ット60に出力される。On the other hand, of the light from the semiconductor wafer 1, the reflected light reflected by the reflecting mirror 40 enters the image pickup unit 70. In this imaging unit 70, the reflected light from the reflecting mirror 40 is condensed on an imaging surface 72 a of a two-dimensional imaging camera 72 via a relay lens 71. Thereby, an image of the imaging region of the semiconductor wafer 1 is formed. Note that an image (input image) captured by the two-dimensional imaging camera 72
Is supplied to the image processing unit 73, and after being appropriately processed by the image processing unit 73, is displayed on the CRT 74 and output to the control unit 60.
【0018】制御ユニット60は、図2に示すように、
論理演算を実行する周知のCPU61と、そのCPU6
1を制御する種々のプログラム等を予め記憶するととも
に、装置動作中に種々のデータを一時的に記憶するメモ
リ62とを備えている。これらCPU61,メモリ62
はそれぞれコモンバス63によって相互に接続される一
方、そのコモンバス63を介して入出力ポート64とも
接続されている。そして、その入出力ポート64により
制御ユニット60は外部との入出力、例えばパネルキー
65や、前記XYステージ駆動回路31,演算回路53
および画像処理ユニット73との間で信号の授受を行
う。The control unit 60 includes, as shown in FIG.
A well-known CPU 61 for executing a logical operation;
And a memory 62 for temporarily storing various data during operation of the apparatus, while preliminarily storing various programs for controlling the device 1. These CPU 61 and memory 62
Are connected to each other by a common bus 63, and are also connected to an input / output port 64 via the common bus 63. The input / output port 64 allows the control unit 60 to input / output with the outside, for example, the panel key 65, the XY stage drive circuit 31, and the arithmetic circuit 53.
And a signal is exchanged with the image processing unit 73.
【0019】B.膜厚測定装置の動作 次に、図1の膜厚測定装置の動作について図3のフロー
チャートを参照しつつ説明する。まず、実際の膜厚測定
に先立って、膜厚測定を行う被測定部位の登録や画像位
置検出を行うための基準画像の登録を行う(ステップS
1)。B. Operation of Film Thickness Measuring Device Next, the operation of the film thickness measuring device of FIG. 1 will be described with reference to the flowchart of FIG. First, prior to the actual film thickness measurement, registration of a measurement target site where film thickness measurement is performed and registration of a reference image for image position detection are performed (Step S).
1).
【0020】図4は、この登録処理の手順を示すフロー
チャートである。この登録処理を行うにあたっては、ま
ず、図示を省略するハンドリング・マシンによって登録
用の半導体ウエハ1を一定精度で位置決めしながらXY
ステージ30上に搬送する(ステップS11)。そし
て、オペレータがパネルキー65を操作して、CRT7
4に写し出される入力画像のほぼ中心にある膜厚測定装
置の測定実行位置、すなわち反射鏡40にピンホール4
1が形成されているために入力画像に現れる黒点状の影
のような像(図5におけるピンホール像41a)の近傍
に、被測定部位が位置するようにXYステージ30を移
動させる。その後、オペレータがパネルキー65に設け
られた登録用のキー(図示省略)を押すと、入出力ポー
ト64を介してメモリ62にXYステージ30の座標値
がその被測定部位の概略座標値として記憶される(ステ
ップS12)。FIG. 4 is a flowchart showing the procedure of the registration process. In performing this registration process, first, the XY-axis is set while positioning the semiconductor wafer 1 for registration with a certain accuracy by a handling machine (not shown).
It is transported on the stage 30 (step S11). Then, the operator operates the panel key 65 to display the CRT 7
4 is a measurement execution position of the film thickness measuring device substantially at the center of the input image,
The XY stage 30 is moved so that the part to be measured is positioned near an image (a pinhole image 41a in FIG. 5) such as a black dot-shaped shadow appearing in the input image due to the formation of 1. Thereafter, when the operator presses a registration key (not shown) provided on the panel key 65, the coordinate value of the XY stage 30 is stored in the memory 62 via the input / output port 64 as the approximate coordinate value of the measured part. Is performed (step S12).
【0021】ステップS13では、被測定部位の読取回
数が所定値になったかどうかを判別し、所定回数に達す
るまで、上記ステップS12の処理が繰り返し実行され
る。こうして、1個あるいは複数の被測定部位の概略座
標値がメモリ62に一時的に記憶される。複数の被測定
部位についての記憶は、例えば、その半導体ウエハ1上
に並んで形成された複数のチップの各々について所定の
被測定部位の測定を行う場合になされる。In step S13, it is determined whether or not the number of readings of the measured portion has reached a predetermined value, and the processing in step S12 is repeatedly executed until the number of readings reaches the predetermined number. Thus, the approximate coordinate values of one or a plurality of measurement sites are temporarily stored in the memory 62. The storage of the plurality of measurement sites is performed, for example, when a predetermined measurement site is measured for each of the plurality of chips formed side by side on the semiconductor wafer 1.
【0022】上記のようにして最後の被測定部位の座標
読取が完了した時点では、CRT74のほぼ中央部には
半導体ウエハ1の被測定部位近傍が表示されている。具
体的には、このCRT74には、図5に示すように、撮
像ユニット70によって撮像された半導体ウエハ1の被
測定部位近傍の入力画像、即ち、シリコン酸化膜の領域
A1と、シリコン窒化膜の領域A2とが映し出されてい
る。そしてその入力画像に重ねて、十字型標線81と、
画像の一部を取り囲む枠型標線82が表示されている。When the reading of the coordinates of the last part to be measured is completed as described above, the vicinity of the part to be measured on the semiconductor wafer 1 is displayed substantially at the center of the CRT 74. More specifically, as shown in FIG. 5, the CRT 74 has an input image of the vicinity of the measured portion of the semiconductor wafer 1 imaged by the imaging unit 70, that is, an area A1 of the silicon oxide film and an image of the silicon nitride film. The area A2 is shown. Then, superimposed on the input image, a cross mark line 81,
A frame type mark line 82 surrounding a part of the image is displayed.
【0023】これら標線81、82は、画像処理ユニッ
ト73で電気的に作成され半導体ウエハ1の映像と重ね
て表示され、パネルキー65を操作することにより、画
像内を、おのおの独立して移動するものである。The marking lines 81 and 82 are electrically created by the image processing unit 73 and displayed so as to be superimposed on the image of the semiconductor wafer 1. By operating the panel keys 65, each of the marking lines 81 and 82 is independently moved within the image. Is what you do.
【0024】オペレータはパネルキー65を操作して、
画像に映っている半導体ウエハ上の被測定部位に十字型
標線81を合わせ、その測定部位の近傍でしかも特徴的
なパターンの領域(例えば図14(a) と同一のパター
ン;パターンA)を枠型標線82で取り囲む(図6)。
この例は、シリコンン酸化膜のうち図6の十字型標線8
1で示す位置の膜厚を測定する場合を示す。The operator operates the panel key 65 to
A cross-shaped mark 81 is aligned with the measured portion on the semiconductor wafer shown in the image, and a characteristic pattern region (for example, the same pattern as FIG. 14A; pattern A) near the measured portion is defined. It is surrounded by a frame type mark line 82 (FIG. 6).
In this example, the cross mark line 8 of FIG.
The case where the film thickness at the position indicated by 1 is measured is shown.
【0025】そして、オペレータが登録用のキーを押動
することによって、枠型標線82で取り囲まれた部分画
像が第1の基準画像としてメモリ62に記憶されるとと
もに、その枠型標線と十字型標線81との相対位置デー
タがメモリ62に記憶される(ズテップS14)。When the operator depresses the registration key, the partial image surrounded by the frame-shaped mark 82 is stored in the memory 62 as the first reference image, and the frame-shaped mark is The relative position data with respect to the cross mark 81 is stored in the memory 62 (step S14).
【0026】次に、ステップS15で、例えば同じ半導
体ウエハ1上の他のチップにおける被測定部位につい
て、上記パターンAと同一パターンで、ただし濃度反転
(なお、この濃淡反転は、同じ半導体ウエハ1上であっ
ても、部位によって、形成されている薄膜の厚みにむら
があるために生じる)が生じているパターン(例えば図
14(a),(c) と同一のパターン;パターンB)を有する
部分画像を第2の基準画像としてメモリ62に記憶す
る。具体的は、オペレータがCRT74を見ながらパネ
ルキー65を操作して、CRT74上にパターンBが写
し出されるようにXYステージ30を移動させた後、枠
82を移動させてそのパターンBを枠82で取り囲み、
また、半導体ウエハ1上の被測定部位に十字型標線81
を位置させ、さらに登録用のキーを押動する。Next, in step S 15, for example, for a portion to be measured in another chip on the same semiconductor wafer 1, the same pattern as the above-mentioned pattern A is used except that the density inversion (this density inversion is performed on the same semiconductor wafer 1). Even in this case, there is a portion having a pattern (for example, the same pattern as in FIGS. 14A and 14C; pattern B) in which a portion of the formed thin film has uneven thickness. The image is stored in the memory 62 as a second reference image. Specifically, the operator operates the panel key 65 while looking at the CRT 74 to move the XY stage 30 so that the pattern B is projected on the CRT 74, and then moves the frame 82 to move the pattern B by the frame 82. Surround,
In addition, a cross mark 81 is placed on the portion to be measured on the semiconductor wafer 1.
And further press the key for registration.
【0027】その後で、ハンドリング・マシンによって
登録用半導体ウエハ1を元の保管位置に搬出する(ステ
ップS16)。Thereafter, the semiconductor wafer 1 for registration is carried out to the original storage position by the handling machine (step S16).
【0028】こうして、同一パターンで、しかも濃淡関
係が相互に反転状態にある2つの部分画像(第1及び第
2の基準画像)と、被測定部位の位置とをメモリ62に
記憶する処理、つまり登録処理が完了する。Thus, the process of storing in memory 62 the two partial images (first and second reference images) having the same pattern and in which the shading relationship is mutually inverted, and the position of the measured part, The registration process is completed.
【0029】次に、図3に戻って、膜厚測定動作の説明
を続ける。上記のようにして登録処理が完了すると、ハ
ンドリング・マシンによって膜厚測定の対象となる半導
体ウエハ1を一定精度で位置決めしながらXYステージ
30上に搬送する(ステップS2)。Next, returning to FIG. 3, description of the film thickness measuring operation will be continued. When the registration process is completed as described above, the semiconductor wafer 1 to be subjected to film thickness measurement is transported onto the XY stage 30 while being positioned with a certain accuracy by the handling machine (step S2).
【0030】そして、ステップS3で、メモリ62から
被測定部位の概略座標値を読み出し、その座標値に基づ
き半導体ウエハ1を位置決めする。これによって、その
被測定部位を含む近傍の領域(撮像領域)が照明位置I
L(図1)に概略座標値の精度で位置決めされ、その撮
像領域の画像がCRT74上に写し出されるとともに、
その入力画像がメモリ62に一時的に記憶される。Then, in step S3, the approximate coordinate values of the measured part are read from the memory 62, and the semiconductor wafer 1 is positioned based on the coordinate values. As a result, a nearby area (imaging area) including the measured part is located at the illumination position I.
L (FIG. 1) is positioned with the accuracy of the approximate coordinate values, an image of the imaging area is displayed on the CRT 74,
The input image is temporarily stored in the memory 62.
【0031】次に、ステップS4で、メモリ62から入
力画像と、第1及び第2の基準画像とを読み出し、図7
及び図8のフローチャートにしたがって入力画像中にお
ける基準画像の位置を検出する。以下、位置検出の手順
について詳説する。Next, in step S4, the input image and the first and second reference images are read from the memory 62, and
The position of the reference image in the input image is detected according to the flowchart of FIG. Hereinafter, the procedure of position detection will be described in detail.
【0032】ステップS41で、後で説明する判別基準
となるしきい値として、値C(H) を設定する。なお、こ
の実施例では、相互に判別基準が異なる2種類のしきい
値C(H) ,C(L) を予めメモリ62に記憶しておき、ま
ず最初により厳しい判別基準(しきい値C(H) )に基づ
いて位置検出を行い、それで位置検出を行うことができ
ない場合に、続いてより緩い判別基準(しきい値C(L)
)で位置検出を行うようにしている。In step S41, a value C (H) is set as a threshold value serving as a criterion described later. In this embodiment, two types of thresholds C (H) and C (L) having different criterions are stored in the memory 62 in advance, and the stricter criterion (the threshold C ( H)), and if the position cannot be detected based on the position, then a looser criterion (threshold C (L)
) To perform position detection.
【0033】ステップS42で、メモリ62より入力画
像および第1の基準画像を読み出し、第1の基準画像
(登録パターンA)に基づくサーチ照合を行って、相関
係数C1 を求める。すなわち、入力画像Q(X,Y) の全域
にわたって、図9に示すように、第1の基準画像r(x,
y) と、入力画像Q(X,Y) の部分画像q(x,y) との相関
係数(マッチングの度合を示す情報)C1 を従来より周
知の計算方法で求める。In step S42, the input image and the first reference image are read out from the memory 62, and search matching is performed based on the first reference image (registered pattern A) to obtain a correlation coefficient C1. That is, as shown in FIG. 9, over the entire area of the input image Q (X, Y), the first reference image r (x,
y) and a correlation coefficient (information indicating the degree of matching) C1 between the partial image q (x, y) of the input image Q (X, Y) are obtained by a conventionally known calculation method.
【0034】そして、ステップS43で、上記のように
して求められた相関係数C1 をしきい値C(H) と比較す
る。ここで、不等式(C(H) <C1 )を満足する相関係
数C1 が存在するということは、その座標位置で第1の
基準画像と同一のパターンが存在するということであ
る。なお、以上のような入力画像Q(X,Y)の全域に
わたってのサーチ照合の際、第1の基準画像r(x,
y)と異なるがしかし類似のパターンが入力画像中に偶
然存在する場合には、前記しきい値C(H) をこえる相関
係数を示す部分画像が複数あらわれることが考えられる
が、その場合には、最大の相関係数を示した部分画像の
座標位置に第1の基準画像と同一のパターンが存在する
ものとする。Then, in step S43, the correlation coefficient C1 obtained as described above is compared with a threshold value C (H). Here, the existence of the correlation coefficient C1 satisfying the inequality (C (H) <C1) means that the same pattern as the first reference image exists at the coordinate position. Note that, at the time of search matching over the entire area of the input image Q (X, Y) as described above, the first reference image r (x,
If a similar pattern different from y) but by chance exists in the input image, a plurality of partial images having a correlation coefficient exceeding the threshold value C (H) may appear. It is assumed that the same pattern as the first reference image exists at the coordinate position of the partial image showing the maximum correlation coefficient.
【0035】ところで、不等式(C(H) <C1 )が満足
されない、つまり第1の基準画像による位置検出を行う
ことができない場合には、次のステップS44の処理が
実行される。If the inequality expression (C (H) <C1) is not satisfied, that is, if the position cannot be detected using the first reference image, the process of the next step S44 is executed.
【0036】ステップS44では、第1の基準画像の代
わりにメモリ62から第2の基準画像(登録パターン
B)を読み出し、ステップS42と同様に、入力画像Q
(X,Y)の全域にわたって、第2の基準画像(登録パター
ンB)に基づくサーチ照合を行って、相関係数C2 を求
める。In step S44, the second reference image (registered pattern B) is read from the memory 62 instead of the first reference image, and the input image Q is read in the same manner as in step S42.
Search matching is performed over the entire area of (X, Y) based on the second reference image (registered pattern B) to obtain a correlation coefficient C2.
【0037】そして、ステップS45で、ステップS4
3と同様に、上記のようにして求められた相関係数C2
をしきい値C(H) と比較する。このように、この実施例
では、同一パターンで、しかも濃淡関係が相互に反転状
態にある第1及び第2の基準画像を用いて、マッチング
を行っているので、入力画像の濃淡反転が生じた場合で
あっても、高い確率で入力画像の位置を検出することが
できる。Then, in step S45, step S4
3, the correlation coefficient C2 obtained as described above is obtained.
Is compared with a threshold value C (H). As described above, in this embodiment, since the matching is performed using the first and second reference images having the same pattern and the grayscale relationship being in a mutually inverted state, the grayscale inversion of the input image occurs. Even in this case, the position of the input image can be detected with high probability.
【0038】しかしながら、入力画像や第1あるいは第
2の基準画像の画質が悪い場合には、上記位置検出処理
によって比較的高い相関係数C1 ,C2 が得られず、不
等式(C(H) <C1 ),(C(H) <C2 )が満足され
ず、第1および第2の基準画像による位置検出を行うこ
とができない場合がある。However, when the image quality of the input image or the first or second reference image is poor, relatively high correlation coefficients C1 and C2 cannot be obtained by the position detection processing, and the inequality (C (H) < C1) and (C (H) <C2) may not be satisfied, and position detection using the first and second reference images may not be performed.
【0039】このような場合に対処すべき、この実施例
では以下のステップS46〜S52を実行する。すなわ
ち、ステップS46で、メモリ62よりしきい値C(L)
を読み出す。そして、上記ステップS42と同様にし
て、第1の基準画像(登録パターンA)に基づく相関係
数C1 を求めた(ステップS47)後、上記ステップS
44と同様にして第2の基準画像(登録パターンB)に
基づいて相関係数C2 を求める(ステップS48)。To deal with such a case, the following steps S46 to S52 are executed in this embodiment. That is, in step S46, the threshold value C (L) is read from the memory 62.
Is read. Then, in the same manner as in step S42, the correlation coefficient C1 based on the first reference image (registered pattern A) is obtained (step S47), and then, in step S47.
The correlation coefficient C2 is obtained based on the second reference image (registered pattern B) in the same manner as in step 44 (step S48).
【0040】それに続いて、ステップS49で、不等式
(C(L) <C1 ),(C(L) <C2)のうち少なくとも
一方が満足されているか否かが判別される。このステッ
プS49が満足されていない、つまりしきい値を低くし
た場合でも位置検出を行うことができないと判別される
と、CRT74上にエラーを表示して、オペレータにそ
の旨を知らせる(ステップS50)。Subsequently, in step S49, it is determined whether at least one of the inequalities (C (L) <C1) and (C (L) <C2) is satisfied. If step S49 is not satisfied, that is, if it is determined that position detection cannot be performed even when the threshold value is lowered, an error is displayed on the CRT 74 to notify the operator of that (step S50). .
【0041】一方、ステップS49で上記条件を満足す
ると判別されると、続いて不等式(C(L) <C1 ),
(C(L) <C2 )がともに満足されているか否かが判別
される(ステップS51)。ここで、ともに満足すると
判別された場合にのみ、ステップS52に進み、係数C
1 ,C2 のうち大きい値の係数を選択する。すなわち、
大きな値の係数を示した位置にその対応する基準画像
(登録パターン)が存在するとし、その座標位置を画像
位置とする。また、ともには満足しないと判別された場
合には、いずれか片方の式が満足されているのであるか
ら、その満足されている式の方の係数を選択する。すな
わち、その係数を示した位置にその対応する基準画像
(登録パターン)が存在するとし、その座標位置を画像
位置とする。On the other hand, if it is determined in step S49 that the above condition is satisfied, then the inequality (C (L) <C1),
It is determined whether both (C (L) <C2) are satisfied (step S51). Here, only when it is determined that both are satisfied, the process proceeds to step S52, and the coefficient C
The larger coefficient is selected from 1, C2. That is,
It is assumed that a corresponding reference image (registered pattern) exists at a position showing a coefficient of a large value, and the coordinate position is set as an image position. If it is determined that both are not satisfied, one of the equations is satisfied, and the coefficient of the satisfied equation is selected. That is, it is assumed that the corresponding reference image (registered pattern) exists at the position indicating the coefficient, and the coordinate position is set as the image position.
【0042】以上のようにして、適当な相関係数が求め
られる、つまりステップS43で(C(H) <C1 )が満
足されていると判別された場合にはその相関係数C1 ,
ステップS45で(C(H) <C2 )が満足されていると
判別された場合には相関係数C2 ,ステップS51で上
記条件が満足しないと判別された場合には相関係数C1
(>C(L) )あるいはC2 (>C(L) ),あるいはステ
ップS52で選択された相関係数がそれぞれ求められる
と、ステップS53の処理が実行される。このステップ
S53では、求められた相関係数に対応する座標値をそ
の基準画像に対応する部位の座標として決定する。As described above, when an appropriate correlation coefficient is obtained, that is, when it is determined in step S43 that (C (H) <C1) is satisfied, the correlation coefficient C1,
If it is determined in step S45 that (C (H) <C2) is satisfied, the correlation coefficient C2 is determined. If it is determined in step S51 that the above condition is not satisfied, the correlation coefficient C1 is determined.
When (> C (L)) or C2 (> C (L)) or the correlation coefficient selected in step S52 is obtained, the process of step S53 is executed. In this step S53, the coordinate value corresponding to the obtained correlation coefficient is determined as the coordinates of the part corresponding to the reference image.
【0043】こうして、入力画像中の基準画像に対応す
るパターンの位置(基準画像に対応する部位の座標)を
検出することができる。そして、それとともに、メモリ
62に記憶された基準画像と、その基準画像に関しての
十字型標線の相対位置データから、入力画像中の被測定
部位の座標が算出される。In this way, the position of the pattern corresponding to the reference image in the input image (the coordinates of the part corresponding to the reference image) can be detected. Then, at the same time, the coordinates of the measured part in the input image are calculated from the reference image stored in the memory 62 and the relative position data of the cross-shaped mark with respect to the reference image.
【0044】次に、再度図3に戻って、膜厚測定動作の
説明を続ける。上記のようにして位置検出が完了する
と、求められた被測定部位の座標と測定実行位置MP
(図1)との距離を演算する。ここで、「測定実行位置
MP」とは、膜厚測定装置においてピンホール41と光
学的に共役な位置であり、予め設定されている位置であ
る。そのため、この測定実行位置MPに被測定部位が位
置決めされると、その被測定部位からの反射光がピンホ
ール41を通過して分光ユニット50に入射され、その
被測定部位での膜厚測定が可能となる。Next, returning to FIG. 3, the description of the film thickness measuring operation will be continued. When the position detection is completed as described above, the determined coordinates of the measured part and the measurement execution position MP
The distance to (FIG. 1) is calculated. Here, the “measurement execution position MP” is a position that is optically conjugate with the pinhole 41 in the film thickness measurement device, and is a preset position. Therefore, when the measurement site is positioned at the measurement execution position MP, the reflected light from the measurement site passes through the pinhole 41 and is incident on the spectroscopic unit 50, and the film thickness measurement at the measurement site is performed. It becomes possible.
【0045】そして、ステップS5で、その演算結果に
基づいて、XYステージ30を移動させて被測定部位を
測定実行位置MPに位置決めする。このときCRT74
の画面上では、ステップS14もしくはS15で指定し
た被測定部位はピンホール像41aに重なることにな
る。そして、それに続いて、上記のようにピンホール4
1を介して分光ユニット50に入射される反射光LS を
分光し、その分光スペクトルを求め、さらにその分光ス
ペクトルから被測定部位での膜厚を求める(ステップS
6)。Then, in step S5, based on the calculation result, the XY stage 30 is moved to position the part to be measured at the measurement execution position MP. At this time, CRT74
On the screen of, the measured portion specified in step S14 or S15 overlaps the pinhole image 41a. And then, as described above, pinhole 4
1, the reflected light LS incident on the spectroscopic unit 50 is separated, its spectral spectrum is obtained, and the film thickness at the measurement site is obtained from the spectral spectrum (step S).
6).
【0046】次いで、ステップS7で、全ての被測定部
位での膜厚測定が完了したか否かの判別を行い、測定が
完了していないと判別されると、ステップS3に進み、
上記ステップS3〜S6の動作が繰り返され、各被測定
部位での膜厚測定が行われる。一方、全ての被測定部位
での膜厚測定が完了すると、ステップS8に進み、半導
体ウエハ1を所定位置に搬出する。Next, in step S7, it is determined whether or not the film thickness measurement has been completed at all the measurement sites. If it is determined that the measurement has not been completed, the process proceeds to step S3.
The operations of steps S3 to S6 are repeated, and the film thickness is measured at each measurement site. On the other hand, when the measurement of the film thickness at all the measurement sites is completed, the process proceeds to step S8, and the semiconductor wafer 1 is carried out to a predetermined position.
【0047】そして、ステップS9で、すべての半導体
ウエハ1に対し、膜厚測定が完了したかどうかを判別
し、完了していないと判別している間、上記ステップS
2〜ステップS8の処理が繰り返されて、各半導体ウエ
ハ1に対して所定の膜厚測定が連続的に行われる。Then, in step S9, it is determined whether or not the film thickness measurement has been completed for all the semiconductor wafers 1.
Steps S <b> 8 to S <b> 8 are repeated, and a predetermined film thickness measurement is continuously performed on each semiconductor wafer 1.
【0048】 C.膜厚測定装置での画像位置検出処理の効果 以上のように、この実施例では、同一パターンで、しか
も濃淡関係が相互に反転状態にある2つの部分画像(第
1及び第2の基準画像)を予め登録しておき、被測定物
たる半導体ウエハ1の像を撮像して、入力画像を得た
後、入力画像の全域にわたって、その部分画像を連続的
に選択しながらその選択部分画像を前記第1及び第2の
基準画像と順次照合して相関係数を求め、さらにその相
関係数に基づいて、入力画像中における基準画像の位
置、被測定部位の座標を特定するようにしているので、
入力画像の濃淡反転が生じた場合であっても、精度良く
位置検出を行うことができる。そのため、上記膜厚測定
装置では、画像位置検出処理を行うことによって、所望
の被測定部位の膜厚を高精度で測定することができると
いう効果が得られる。C. Effect of Image Position Detection Processing by Film Thickness Measuring Apparatus As described above, in this embodiment, two partial images (first and second reference images) having the same pattern and in which the shading relationship is mutually inverted. Is registered in advance, and an image of the semiconductor wafer 1 as an object to be measured is captured, and an input image is obtained. Then, the selected partial image is continuously selected over the entire area of the input image while the selected partial image is selected. Since the correlation coefficient is obtained by sequentially collating with the first and second reference images, and further based on the correlation coefficient, the position of the reference image in the input image and the coordinates of the part to be measured are specified. ,
Even if the grayscale inversion of the input image occurs, the position can be accurately detected. Therefore, in the film thickness measuring device, by performing the image position detection processing, an effect is obtained that the film thickness of a desired measured portion can be measured with high accuracy.
【0049】D.その他 なお、上記実施例では、この発明にかかる画像位置検出
装置を反射光に基づいて膜厚測定を行う反射タイプの膜
厚測定装置に適用した場合について説明したが、この画
像位置検出装置は、これ以外に被測定物の裏面側から撮
像領域を照明し、その領域を透過した光に基づいて膜厚
を求める透過タイプの膜厚測定装置にも適用することが
でき、また膜厚測定装置以外の装置にも適用することが
できる。D. Others In the above embodiment, the case where the image position detecting device according to the present invention is applied to a reflection type film thickness measuring device that performs film thickness measurement based on reflected light has been described. In addition to this, the present invention can also be applied to a transmission type film thickness measuring device that illuminates an imaging region from the back surface side of an object to be measured and obtains a film thickness based on light transmitted through the region. It can also be applied to the device of the above.
【0050】また、上記実施例では、白色光源11を用
いた膜厚測定装置の場合について説明したが、単色光源
を用いた膜厚測定装置でも同様の効果が得られる。Further, in the above-described embodiment, the case of the film thickness measuring device using the white light source 11 has been described. However, the same effect can be obtained by the film thickness measuring device using the monochromatic light source.
【0051】また、上記実施例では、被測定物に形成さ
れている薄膜として、無色透明なシリコン酸化膜の場合
を説明したが、有色透明な薄膜であってもよい。Further, in the above embodiment, the case where the colorless and transparent silicon oxide film is used as the thin film formed on the object to be measured is described, but a colored and transparent thin film may be used.
【0052】また、上記実施例では、2つの領域(領域
1と領域2)のみからなる比較的単純なパターン(図1
4参照)を有する画像を第1及び第2の基準画像として
いるが、3つ以上の領域からなる比較的複雑なパターン
(例えば、図10に示すパターン)を有し、かつ濃淡関
係が部分的に反転状態にある2つの画像をそれぞれ第1
及び第2の基準画像として上記位置検出処理を行うこと
も可能であり、また、この場合、上記条件(同一パター
ンで、かつ相互に濃度反転を生じている)を満足する3
つ以上の基準画像を予め登録しておき、上記と同様にし
て位置検出処理を行うことができる。Further, in the above embodiment, a relatively simple pattern consisting of only two regions (region 1 and region 2) (FIG. 1)
4) is used as the first and second reference images, but has a relatively complicated pattern (for example, the pattern shown in FIG. 10) composed of three or more regions, and the shading relationship is partially The two images in the inverted state are respectively
It is also possible to perform the position detection processing as the second reference image and, in this case, satisfy the above condition (the same pattern and mutual density inversion occur).
One or more reference images are registered in advance, and the position detection processing can be performed in the same manner as described above.
【0053】ところで、第1及び第2の基準画像を登録
する場合、上記実施例では、オペレータがCRT74を
見ながらパネルキー65を操作して、第1及び第2の基
準画像を登録するようにしている。これに対し、第1の
基準画像を登録した後、その基準画像の画像データを、
例えば画像処理ユニット73での電気的処理により反転
させて第2の基準画像を作成することも可能である。し
かしながら、このように単純に電気的処理によって作成
された第2の基準画像を用いることが以下の理由から好
ましくない場合があり、実使用においては、上記のよう
に第1及び第2の基準画像はオペレータによりそれぞれ
登録するほうが好適である。When the first and second reference images are registered, in the above embodiment, the operator operates the panel key 65 while viewing the CRT 74 to register the first and second reference images. ing. On the other hand, after registering the first reference image, the image data of the reference image is
For example, it is also possible to create the second reference image by inverting the image by electrical processing in the image processing unit 73. However, it may not be preferable to use the second reference image simply created by electrical processing for the following reasons. In actual use, the first and second reference images are used as described above. Is preferably registered by the operator.
【0054】というのも、基準画像にアルミ膜やパター
ンのエッジ部などが存在すると、実際のパターンと電気
的に処理したパターンとが異なってしまうからである。
このことを図10〜図12を参照しつつ説明する。な
お、図10および図11において図示された斜線領域は
CRT74上に写し出される画像の濃淡を示すものであ
り、その濃淡度合を示すために図12の濃度スケールに
従って図示されている。This is because if an aluminum film or an edge portion of a pattern exists in the reference image, the actual pattern differs from the electrically processed pattern.
This will be described with reference to FIGS. The shaded areas shown in FIG. 10 and FIG. 11 indicate the shading of the image projected on the CRT 74, and are shown in accordance with the density scale of FIG. 12 to indicate the shading degree.
【0055】<アルミ膜が形成されている場合>アルミ
膜を有する領域の画像を撮像すると、例えば、図10
(a) に示すように、画像にはそのアルミ膜に対応するア
ルミ画像領域90が現れる。アルミ膜の反射率は比較的
高いため、画像上では比較的明るくなっている。また、
実際に同一パターンで、かつ濃度反転が生じている領域
の画像を撮像すると、例えば同図(b) に示す画像が得ら
れる。この画像においても、他の画像領域91,92の
間で濃度反転が生じていても、やはりアルミ画像領域9
0の画像は比較的明るいままである。これに対し、電気
的処理によって単純に図10(a) の画像の濃度反転処理
を行った場合には、同図(c) に示すように、アルミ画像
領域90の画像は他の画像領域91,92に比べて著し
く暗くなる。このように、電気的処理による濃度反転画
像は、実際に観察される画像と全く異なったものとな
る。<When an Aluminum Film is Formed> When an image of an area having an aluminum film is taken, for example, as shown in FIG.
As shown in (a), an aluminum image area 90 corresponding to the aluminum film appears in the image. Since the reflectance of the aluminum film is relatively high, it is relatively bright on the image. Also,
When an image of an area having the same pattern and where the density inversion occurs is actually taken, an image shown in FIG. Also in this image, even if the density inversion occurs between the other image areas 91 and 92, the aluminum image area 9
The 0 image remains relatively bright. On the other hand, when the density inversion processing of the image of FIG. 10A is simply performed by electrical processing, as shown in FIG. , 92 are significantly darker. As described above, the density-reversed image obtained by the electrical processing is completely different from the image actually observed.
【0056】<エッヂ部が存在する場合>薄膜のエッヂ
部を有する領域を撮像すると、その画像は、例えば図1
1(a) に示すように、エッヂ部に対応するエッヂ画像領
域93が他の画像領域94,95に比べて著しく暗くな
る。その理由は、エッヂ部では露出表面が傾斜している
ため照明光の大部分が入射方向と異なる方向に反射さ
れ、結像光学系20の対物レンズ21に戻る光はごく一
部になってしまうからである。このことは、画像領域9
4,95で濃度反転が生じた場合も同様であり、同図
(b) に示すように、エッヂ画像領域93は暗いままであ
る。しかしながら、同図(a) の画像を単に電気的に濃度
反転処理すると、同図(c) のように、エッヂ画像領域9
3が他の画像領域94,95よりも明るくなり、アルミ
膜の場合と同様に、実際に観察される画像と異なったも
のとなってしまう。<When an Edge is Existed> When an image of a region having an edge of a thin film is taken, the image is, for example, shown in FIG.
As shown in FIG. 1A, the edge image area 93 corresponding to the edge portion is significantly darker than the other image areas 94 and 95. The reason is that most of the illumination light is reflected in a direction different from the incident direction because the exposed surface is inclined in the edge portion, and the light returning to the objective lens 21 of the imaging optical system 20 is only a small part. Because. This means that the image area 9
The same applies to the case where the density inversion occurs at 4,95.
As shown in (b), the edge image area 93 remains dark. However, when the image of FIG. 7A is simply electrically inverted, the edge image area 9 is changed as shown in FIG.
3 becomes brighter than the other image areas 94 and 95, and becomes different from the actually observed image as in the case of the aluminum film.
【0057】したがって、第1及び第2の基準画像を登
録する場合、上記のように実際にCRT74上の画像を
見ながら適当な画像を登録するほうが望ましい。Therefore, when registering the first and second reference images, it is desirable to register an appropriate image while actually viewing the image on the CRT 74 as described above.
【0058】[0058]
【発明の効果】以上のように、この発明にかかる画像位
置検出装置によれば、同一パターンで、しかも少なくと
も部分的に濃淡関係が相互に反転状態にある2つの画像
をそれぞれ第1及び第2の基準画像として記憶し、被測
定物の撮像領域の像を撮像して得られた入力画像の部分
画像が前記撮像領域の画像位置を特定するようにしてい
るので、入力画像の濃淡反転が生じた場合であっても、
第1あるいは第2の基準画像との照合によって位置検出
を精度良く行うことができる。As described above, according to the image position detecting apparatus according to the present invention, two images having the same pattern and at least partially having the grayscale relationship mutually inverted are the first and second images. Since a partial image of the input image obtained by imaging the image of the imaging region of the device under test specifies the image position of the imaging region, the grayscale inversion of the input image occurs. Even if
Position detection can be performed with high accuracy by collation with the first or second reference image.
【図1】この発明のかかる画像位置検出方法を適用する
ことができる膜厚測定装置を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a film thickness measuring apparatus to which the image position detecting method according to the present invention can be applied.
【図2】その膜厚測定装置のブロック図である。FIG. 2 is a block diagram of the film thickness measuring device.
【図3】図1の膜厚測定装置の動作を示すフローチャー
トである。FIG. 3 is a flowchart showing an operation of the film thickness measuring device of FIG.
【図4】登録処理の手順を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart illustrating a procedure of a registration process.
【図5】第1及び第2の基準画像の登録手順を説明する
図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a registration procedure of first and second reference images.
【図6】第1及び第2の基準画像の登録手順を説明する
図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a registration procedure of first and second reference images.
【図7】位置検出処理の手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 7 is a flowchart illustrating a procedure of a position detection process.
【図8】位置検出処理の手順を示すフローチャートであ
る。FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure of a position detection process.
【図9】サーチ照合の手順を示す模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram showing a procedure of search matching.
【図10】アルミ膜を含む領域の画像を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an image of a region including an aluminum film.
【図11】エッヂ部を有する領域の画像を示す図であ
る。FIG. 11 is a diagram showing an image of a region having an edge portion.
【図12】図10および図11の濃度スケールを示す模
式図である。FIG. 12 is a schematic diagram showing the density scale of FIGS. 10 and 11;
【図13】被測定物の一つである半導体ウエハを示す図
である。FIG. 13 is a view showing a semiconductor wafer which is one of the objects to be measured.
【図14】撮像された画像の濃度反転を示す図である。FIG. 14 is a diagram illustrating density inversion of a captured image.
【図15】膜厚変化にともなう強度変化のようすを示す
グラフである。FIG. 15 is a graph showing a change in intensity according to a change in film thickness.
1 半導体ウエハ 10 照明光学系 20 結像光学系 30 XYステージ 60 制御ユニット 62 メモリ 70 撮像ユニット Reference Signs List 1 semiconductor wafer 10 illumination optical system 20 imaging optical system 30 XY stage 60 control unit 62 memory 70 imaging unit
Claims (1)
光学系と、 その一方主面に透明薄膜を形成してなる被測定物を搭載
しながら、その被測定物の任意の撮像領域を前記照明位
置に位置させるステージと、 前記撮像領域からの反射光を所定位置に集光させて前記
撮像領域の像を結像する結像光学系と、 前記撮像領域の像を撮像して、入力画像を得る撮像手段
と、 前記撮像手段によって撮像された同一パターンで、しか
も少なくとも部分的に濃淡関係が相互に反転状態にある
2つの画像をそれぞれ第1及び第2の基準画像として記
憶する記憶手段と、 前記入力画像の部分画像が前記第1及び第2の基準画像
のうち少なくとも一方とほぼ一致することをもって、前
記入力画像の部分画像のうちから前記第1あるいは第2
の基準画像と一致する部分画像位置を特定する手段と、
を備えた画像位置検出装置。1. An illumination optical system for irradiating a predetermined illumination position with illumination light, and an object to be measured having a transparent thin film formed on one of its main surfaces, and an arbitrary imaging area of the object to be measured is mounted. A stage positioned at the illumination position, an imaging optical system that focuses reflected light from the imaging region at a predetermined position to form an image of the imaging region, and captures an image of the imaging region and inputs the image. Imaging means for obtaining an image; and storage means for storing, as first and second reference images, two images of the same pattern imaged by the imaging means, and at least partially in a mutually inverting shade relationship. And that the partial image of the input image substantially matches at least one of the first and second reference images.
Means for identifying a partial image position that matches the reference image of
An image position detecting device comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34158692A JP2643744B2 (en) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | Image position detection device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34158692A JP2643744B2 (en) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | Image position detection device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06167306A JPH06167306A (en) | 1994-06-14 |
| JP2643744B2 true JP2643744B2 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=18347227
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34158692A Expired - Fee Related JP2643744B2 (en) | 1992-11-27 | 1992-11-27 | Image position detection device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643744B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4554739B2 (en) * | 1998-10-23 | 2010-09-29 | シスメックス株式会社 | Non-invasive living body measuring apparatus and non-invasive living body measuring method |
-
1992
- 1992-11-27 JP JP34158692A patent/JP2643744B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06167306A (en) | 1994-06-14 |
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