(57)【要約】【課題】入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが著しく異なる信号成分を、適切なレンジを用いて高精度で処理する。【解決手段】各信号成分１３、１７毎にレンジＲｍ、Ｒｗを設定して、画像処理を行なう。【選択図】　　　図４
2004135140.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理する際に、
各信号成分毎に異なるレンジで画像処理を行なうことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
共通の前記入力信号に対して複数のレンジを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項３】
前記入力信号を信号成分毎に異なるカメラで得ることを特徴とする請求項１に記載の画像処理方法。
【請求項４】
入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理するための画像処理装置において、
共通の入力信号を得るための撮像手段と、
該撮像手段から出力される入力信号の信号成分毎に異なるレンジを設定して画像処理を行なう画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理するための画像処理装置において、
各信号成分毎に入力信号を得るための複数の撮像手段と、
該複数の該撮像手段から出力される入力信号毎に異なるレンジを設定して画像処理を行なう画像処理手段と、
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法及び装置に係り、特に、半導体製造装置に使用するマークアライメント装置に用いるのに好適な、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが著しく異なる複数の信号成分を処理するための画像処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造装置において、半導体ウェハと露光マスクの位置合せを行なうために使用されるマークアライメント装置の１つに、図１に示す如く、光源２０から露光マスク１０の透明部分及び半導体ウェハ１４に光を照射し、これら露光マスク１０及び半導体ウェハ１４からの反射光１２、１６をＣＣＤカメラ２２で受光し、画像入力装置３０を介して画像処理用プロセッサ４０に入力するものがある。
【０００３】
このマークアライメント装置においては、図２（Ａ）に示す如く、露光マスク１０のフレーム１０Ｆの中央に配置される回路パターン１０Ｐ周辺の透明部に付けておいたアライメントマーク（マスクマークと称する）１１、及び、対応する半導体ウェハ１４の表面に各ブロック毎に付けておいたアライメントマーク（ウェハマークと称する）１５を、共通のＣＣＤカメラ２２で受光し、アライメントマーク１１と１５のずれを検出して、半導体ウェハ１４の各ブロック（１枚で４０ブロック程度）毎に露光マスク１０の回路パターン１０Ｐの位置合わせをして露光するステップアンドリピートによる加工を行っている。
【０００４】
ここで、前記マスクマーク１１は、図３に詳細に示す如く、例えば４列の点１組で形成され、前記ウェハマーク１５は、例えば４列の点２組で形成される。
【０００５】
そして、図３（Ａ）に示す如く、ウェハマーク１５がマスクマーク１１を中央で挟んで向き合っていれば位置決め良好とし、図３（Ｂ）に示す如く左右方向にずれている場合には、矢印Ａに示す如く、図の左右方向に位置を調整する。
【０００６】
このようなマークアライメント装置の１つに出願人が提案した特許文献１がある。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−２４３０４８号公報
【０００８】
しかしながら、図４に示す如く、マスクマーク１１を検出した信号成分（マスクマーク信号と称するコントラスト信号）１３は、露光マスク１０で反射されてＣＣＤカメラ２２に入力する反射光１２であり、強度が大きいのに対して、ウェハマーク１５を検出した信号成分（ウェハマーク信号と称するコントラスト信号）１７は、露光マスク１０を透過した後ＣＣＤカメラ２２に入力する反射光１６であるため、マスクマーク信号１３に比べて小さくなり、甚だしい場合には、１／１０以下となる。このように、マスクマーク信号１３とウェハマーク信号１７の強度差が著しい場合には、光量の少ない方のマーク（ここではウェハマーク）のコントラストが小さくなり、画像処理において誤差を含む基になるという問題点を有していた。
【０００９】
このような問題点を解決するべく、（１）図１に破線で示す如く、ＣＣＤカメラ２２の直前に、反射光１２と１６の強度（輝度）の違いを補正するための、部分的に減衰率が異なる、図５に示すような減衰板２４を配置して、マスクマーク１１からの信号成分を減衰させたり、（２）マスク照明時とウェハ照明時で光源２０の光量を変えたり、（３）マスクデータ取り込み時とウェハデータ取り込み時のＣＣＤカメラ２２の感度を変化させる等の方法が考えられる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（１）の減衰板２４を用いる方法は、反射光の減衰比率が固定されてしまうため、露光マスク１０と半導体ウェハ１４の組合せが変化した場合には、減衰板を取り換えないと対応できない。なお、減衰板２４は装置中に配設されるので、交換は容易でなく、オートチェンジャーを設けることも考えられるが、構成が非常に複雑化してしまう。
【００１１】
又、（２）の光源２０の光量を変えたり、あるいは（３）のＣＣＤカメラ２２の感度を変化させる方法は、光量や感度を一走査内で変えるのが困難であるため、いずれにしても、明るい時と暗い時、又は、低高感度時と高感度時の２回データを取り込む必要があり、取り込み時間が２倍になる。又、２回のデータ取り込み間の露光マスク−半導体ウェハの相対位置の変化は、全て計測誤差につながる等の問題点を有していた。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが著しく異なる複数の信号成分を、それぞれ適切なレンジで処理可能とすることを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理する際に、各信号成分毎に異なるレンジで画像処理を行なうようにして、前記課題を解決したものである。
【００１４】
又、共通の前記入力信号に対して複数のレンジを設定するようにしたものである。
【００１５】
あるいは、前記入力信号を信号成分毎に異なるカメラで得るようにしたものである。
【００１６】
本発明は、又、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理するための画像処理装置において、共通の入力信号を得るための撮像手段と、該撮像手段から出力される入力信号の信号成分毎に異なるレンジを設定して画像処理を行なう画像処理手段とを備えることにより、前記課題を解決したものである。
【００１７】
あるいは、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが異なる複数の信号成分を処理するための画像処理装置において、各信号成分毎に入力信号を得るための複数の撮像手段と、該複数の該撮像手段から出力される入力信号毎に異なるレンジを設定して画像処理を行なう画像処理手段とを備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１９】
本発明の第１実施形態は、図１に示した従来例と同様のマークアライメント装置（減衰板２４は除く）において、画像入力装置３０として、図６に示す如く、共通の入力端子３２に入力される、共通のＣＣＤカメラ２２から出力される映像信号に含まれる複数（ここでは２つ）の信号成分毎にレンジを設定して、画像処理を行なうための、２組のゲイン及びオフセットの設定回路３４Ａ、３４Ｂと、ＡＤコンバータ３６Ａ、３６Ｂと、画像を蓄積するメモリ３８Ａ、３８Ｂとを備えたものを用いるようにしたものである。
【００２０】
ここで、画像入力装置３０と画像処理用プロセッサ４０は、例えば画像処理機能付の画像入力ボードのように、同一のボード等のハードウェアに実装することにより実現されていてもよい。
【００２１】
以下、第１実施形態の動作を説明する。
【００２２】
前記ＣＣＤカメラ２２から出力される映像信号が図４に示した如くであったとする。図中ＷとＢは、それぞれＣＣＤカメラ２２出力の白レベルと黒レベル、Ｒは、そのレンジを示す。仮にマスクマーク１１が明るく、ウェハマーク１５が暗いとすると、この場合には、各アライメントマークに相当する信号成分１３、１７は、マスクマーク１１を走査した時には明るいので白レベルＷに近いところに、ウェハマーク１５を走査した時には暗いので黒レベルＢに近いところに現われる。
【００２３】
本実施形態では、この映像信号を、画像処理装置３０内の２つの経路で同時に入力処理する。即ち、図４に示したように、例えば設定回路３４Ａで、オフセット及びゲインを調整して、マスクマーク１１から得られるコントラスト信号１３を処理するための白レベルＷｍと黒レベルＢｍを有するレンジＲｍを、入力信号の白レベルＷに近いところに設定する。又、設定回路３４Ｂで、オフセット及びゲインを調整して、ウェハマーク１５から得られるコントラスト信号１７を処理するための白レベルＷｗと黒レベルＢｗを有するレンジＲｗを、入力信号の黒レベルＢに近いところに設定する。
【００２４】
この結果、マスクマーク１１に対応するコントラスト信号１３の部分では、マスクマーク１１は正常に見えるがウェハマーク１５は暗すぎて見えないような画像が得られ、ウェハマーク１５に対応するコントラスト信号１７の部分では、ウェハマーク１５は正常に見えるがマスクマーク１１は明るすぎて飽和しているような画像が得られる。
【００２５】
なお、この２つの信号は、同一のＣＣＤカメラ２２からの信号であるので、片方の画像における各点は、他方の画像の同じ場所に対応する。
【００２６】
このような方法によって、入力する映像信号のダイナミックレンジが大きすぎて、信号が飽和しない限り、露光マスク１０と半導体ウェハ１４からの反射光１２、１６の輝度差を補正し、且つ、それぞれコントラストを強調した画像情報が得られる。従って、アライメントマーク１１、１５を基にウェハ１４とマスク１０の位置ずれ量を計測する場合、マスクに対してはマスクマーク１１が正常に見える方の画像、ウェハに対してはウェハマーク１５が正常に見える方の画像を使用して処理を行なうことにより、高いコントラスト画像での処理が可能となる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態を詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態は、図７に示す如く、図１に示した１台のＣＣＤカメラ２２の代わりに、ハーフミラー５０と２台のＣＣＤカメラ２２Ａ、２２Ｂを用いたものである。
【００２９】
この構成では、２台のカメラ２２Ａ、２２Ｂは、ハーフミラー５０によって同一の画像を見るようにされている。
【００３０】
ここで２台のカメラ２２Ａ、２２Ｂは、カメラの電子的なシャッター速度やカメラに取付けられたレンズの絞り等を別々に設定することにより、マスクマーク１１とウェハマーク１５の検出に必要な感度差を持たせている。
【００３１】
又、画像入力装置も、各カメラ２２Ａ、２２Ｂの出力に対応して３０Ａ、３０Ｂの２系統が設けられている。
【００３２】
本実施形態の場合にも、第１実施形態と同様に、２つの画像取り込み系のゲインとオフセットの設定が可能であり、第１実施形態と同様の効果が期待できる。
【００３３】
本実施形態の場合には、２つのカメラ２２Ａ、２２Ｂのゲインを電子シャッターや絞り等で独立に設定できるため、第１実施形態よりコントラスト差がある場合にも有効である。但し、２つのカメラ２２Ａ、２２Ｂの位置関係は、第１実施形態の場合と違い、直接の対応関係が無いため、予めテストパターン等を使用して校正を行い、入力画像に対して位置関係のずれを補正する必要がある。
【００３４】
なお、前記実施形態においては、本発明が、半導体製造装置に使用されるマークアライメント装置に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されず、マークアライメント装置以外、更には半導体製造装置以外にも同様に適用できることは明らかである。又、画像処理の系統数も２系統に限定されず、入力信号数に応じて３系統以上であってもよい。更に、撮像手段もＣＣＤカメラに限定されない。又、信号成分毎に変えるレンジも、オフセット又はスパンのいずれか一方のみとしても良い。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、入力信号に含まれる、バックグラウンドレベルが著しく異なる複数の信号成分を、それぞれ適切なレンジを用いて、高精度で処理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】半導体製造装置に使用されるマークアライメント装置の従来例の構成を示す断面図
【図２】同じくアライメントマークを示す平面図
【図３】同じく半導体ウェハと露光マスクのアライメントマークの位置関係の例を示す拡大平面図
【図４】映像信号の例を示すタイムチャート
【図５】従来例で用いられる減衰板の例を示す正面図
【図６】本発明の第１実施形態における画像入力装置の構成例を示すブロック線図
【図７】同じく第２実施形態におけるカメラ部以降の構成を示す光路図
【符号の説明】
１０…露光マスク
１１、１５…アライメントマーク
１２、１６…反射光
１３…マスクマーク信号
１４…半導体ウェハ
１７…ウェハマーク信号
２０…光源
２２、２２Ａ、２２Ｂ…ＣＣＤカメラ
３０、３０Ａ、３０Ｂ…画像入力装置
３４Ａ、３４Ｂ…設定回路
Ｒ、Ｒｍ、Ｒｗ…レンジ
４０…画像処理用プロセッサ
５０…ハーフミラー
【図１】
2004135140.tif 000003
【図２】
2004135140.tif 000004
【図３】
2004135140.tif 000005
【図４】
2004135140.tif 000006
【図５】
2004135140.tif 000007
【図６】
2004135140.tif 000008
【図７】
2004135140.tif 000009