专利名称：图案检查方法和设备及图案对准方法
技术领域：
本发明涉及一种图案检查方法和设备，用于检查在印刷电路基板、薄膜载体等上形成的图案，以及涉及一种对准方法，用于对准主图案和要测量的图案。
背景技术：
通常上，PGA(针栅阵列)已知为一种满足多针IC和LSI的要求的封装技术。PGA采用陶瓷衬底作为用于附加芯片的封装的基础，并且形成配线来引导导线抽出位置。陶瓷衬底的形成使用了通过利用液体粘结剂将氧化铝粉捏制成基板所准备的所谓的印刷电路基板。将包含难熔金属的胶体丝网印刷到该印刷电路基板上。对该基板进行烘烤以烧结该印刷电路基板，并且使该胶体金属化，被称为共同烧结。
另一封装技术是TAB(磁带自动接合)。根据TAB，将在聚酰亚胺磁带(tape)载体(TAB磁带)上所形成的铜箔图案粘结到IC芯片的电极上以形成外部引线。通过利用粘合剂将铜箔粘合到磁带载体上并蚀刻铜箔，形成所述的铜箔图案。
在图案形成之后，这样的印刷电路基板或磁带载体由操作员利用显微镜进行可视图案检查。然而，精细图案的可视检查需要熟练的操作员和努力地利用眼睛观看。作为可视检查的一个选择，已经提出了利用TV摄像机来感知在磁带载体等上形成的图案、并自动地检查图案的一种图案检查方法(例如，见日本待审专利公开No.7-110863)。根据该图案检查方法，对由摄像机所感知的要测量的图案的连续色调图像二元化。通过将其与充当参考的主图案进行比较，检查二元化后的图案。
要测量的图案的连续色调图像数据包括图案(诸如铜箔图案等导体)和背景(承载导体的诸如印刷电路基板的基板)。通常，导体和基板具有密度差。当创建了表示图像数据的密度频率的密度直方图时，该直方图表现出具有两个最大值的双峰特性对应于基板的频率和对应于导体的频率。为了使连续色调图像数据二元化，将阈值设置为在两个峰值的谷点。
要测量的图案的连续色调图像数据包括由于工作表面相对于摄像机的倾斜而产生的密度变化、以及照明光量在时间上的改变。如果在预定的阈值处使包含密度变化的连续色调图像二元化，则将应该变换为表示基板的值“0”的诸如导体缺损或断开的缺陷转换为表示导体的值“1”，或者将应该转换为表示导体的值“1”的诸如突起或短路的缺陷转换为表示基板的值“0”。当密度发生较大变化时，将应该转换为“0”的一部分基板转换为“1”，或者将应该转换为“1”的一部分导体转换为“0”。
当如图18A所示，在阈值SH1处使其中导体α无任何缺陷而导体β具有缺损C的连续色调图像数据二元化时，导体β由于缺损C而变薄，如图18B所示。通过将图18B所示的二元化的结果与主图案进行比较，可以检测出缺损C。
然而，如果在导体β附近存在较大的密度变化，并且该密度变得高于在导体α的位置处的密度(图18C)，则由于将应该转换为“0”的缺损C转换为“1”，因此，不能够检测出导体β的缺损C，如图18D所示，即使在阈值SH1处对连续色调图像数据进行二元化的情况下。如果在图18C中的密度变化非常大(图18E)，则将应该转换为“0”的基板和缺损C转换为“1”，如图18F所示。
当在阈值SH1处对其中导体β具有突起K的连续色调图像数据(图19A)进行二元化时，导体β由于突起K而变厚，如图19B所示。通过将图19B的二元化的结果与主图案进行比较，检测突起K。
然而，如果在导体β附近存在较大的密度变化，并且该密度变得低于在导体α的位置处的密度(图19C)，则由于将应该转换为“1”的突起K转换为“0”，因此，不能够检测出导体β的突起K，如图19D所示，即使在阈值SH1处对连续色调图像数据进行二元化的情况下。如果在图19C中的密度变化非常大(图19E)，则将应该转换为“1”的导体和突起K转换为“0”，如图19F所示。
为了消除在要测量的图案的连续色调图像数据中存在的密度变化等的影响，已经提出了一种优化阈值的技术(例如，见日本专利待审公开No.2-162205和日本专利待审公开No.5-248836)。
在日本专利待审公开No.2-162205中公开的图案检查设备从要测量图像的连续色调图像中提取基体(base)的密度值。将根据预定值从基体的密度值转变的电平定义为二元化阈值。当要测量图案的连续色调图像从基体电平改变为导体电平时，在日本专利待审公开No.5-248836中公开的图像检查设备对密度值进行取样和保持。将通过向取样/保持的值添加预定偏移量所计算出的值定义为阈值。
然而，在日本专利待审公开No.2-162205和日本专利待审公开No.5-248836公开的图案检查设备经历了复杂的光学系统。这是由于除了用于感知要测量图案并输出连续图像数据的图像感知装置之外，这些图案检查设备采用了光学检测装置。在固定阈值处对从光学检测装置中输出的二维图案信号进行二元化，并且通过使用二元图像信号作为选通信号，从连续色调图像数据中提取出基体的密度值。此外，由于这些设备除了需要用于对连续色调图像数据进行二元化的阈值设置电路和二元化电路之外，还需要用于对二元图案信号进行二元化的阈值设置电路和二元化电路，因此，图案检查设备的电路较为复杂。
根据传统的阈值设置方法，诸如要测量图案的突起或缺损的缺陷可能会转换为错误值，并且要测量图案的缺陷可能会失去。如图20所示，缺损部分或断开部分的密度值高于基体的密度值并接近于导体的密度值。相反，突起部分或短路部分的密度值低于导体的密度值并接近于基体的密度值。由于这个原因，利用二元化阈值SH11的二元化将诸如缺损、针孔或断开等缺陷转换为“1”，而将诸如突起、扩散或短路等缺陷转换为“0”。即使针对图20中的二元化结果来执行检查，不能检测到这样的结果。
还提出了一种图案检查方法，如图21所示，将导体密度值和缺损或断开密度值之间的值设置为二元化阈值SH12，将突起或短路密度值和基体密度值之间的值设置为二元化阈值SH13，并且将主图案和根据二元化阈值SH12和SH13进行二元化的要测量图案进行比较(例如，见日本专利待审公开No.10-293847)。当根据二元化阈值SH12对要测量图案进行二元化时，将诸如缺损、针孔或断开等缺陷转换为表示基体的值“0”，如图21所示。通过针对要测量的二元化图案进行检查，可以精确地检测出诸如缺损、针孔或断开等缺陷。当根据二元化阈值SH13对要测量图案进行二元化时，将诸如突起、扩散或短路等缺陷转换为表示导体的值“1”，如图21所示。通过针对要测量的二元化图案进行检查，可以精确地检测出诸如突起、扩散或短路等缺陷。
在检查工件的基体11上所产生的导体12实际上具有其侧壁倾斜的梯形截面形状，如图22所示。在对应于二元化阈值SH12的高度处的导体12的线宽度Wc和在对应于二元化阈值SH13的高度处的导体12的线宽度Wp不同于在对应于二元化阈值SH11的高度处的导体12的线宽度Wo。
传统图案检查方法在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案进行二元化的情况下，确定检查阈值。如果检查已经根据二元化阈值SH12和SH13进行二元化的要测量图案，该检查受到线宽度Wc和Wp和线宽度Wo之间的差值的影响。原本无缺陷的要测量图案可能会被检测为缺陷，或者缺陷图案可能会丢失。为了消除导体截面形状的影响，操作员必须考虑到线宽度的差值来校正检查阈值。
发明内容
为了克服传统缺陷，已经提出了本发明，并且本发明的目的是提出一种图案检查方法，能够利用简单的结构来消除在要测量图案的连续色调图像中所存在的密度变化的影响。
本发明的另一目的是提出一种图案检查方法和图案检查设备，能够通过消除检查工件的导体的截面形状的影响，来精确地检测要测量图案的缺陷，而无需由操作员校正检查阈值。
为了实现上述目的，根据本发明，提出了一种图案检查方法，包括对准步骤，将充当参考的主图案和由摄像机所感知的要测量图案的连续色调图像进行对准；位置检测步骤，根据主图案检测在要测量图案的连续色调图像中的至少一个基体位置；阈值设置步骤，根据与基体的至少一个密度值的差值来设置至少一个阈值；二元化(binarization)步骤，根据所设置阈值，对要测量图案的连续色调图像进行二元化；以及检查步骤，通过将要测量的二元化图案和主图案进行比较，检查要测量的图案。
图1是示出了根据本发明第一实施例的图案检查方法的流程图；图2是示出了图案检查设备的方框图；图3A到3E是用于解释从整体上对准要测量图案和主图案的方法的视图；图4是示出了针对每一个分割后的区域，对准要测量图案和主图案的方法的流程图；图5A到5D是用于解释针对每一个分割后的区域，对准要测量图案和主图案的方法的视图；图6A到6D是用于解释针对每一个分割后的区域，对准要测量图案和主图案的方法的视图；图7A到7D是用于解释在本发明第一实施例中的阈值设置方法的图；图8A和8B是用于解释创建用于检测缺损、针孔或断开的主图案、以及用于检测突起、扩散或短路的主图案的方法的视图；图9A和9B是用于解释通过主图案和要测量图案之间的逻辑操作来检查要测量图案的缺陷的检查方法的视图；图10是示出了在单个阈值处对要测量图案的连续色调图像进行二元化的结果的曲线图；图11是示出了在多个阈值处对要测量图案的连续色调图像进行二元化的结果的曲线图；图12A到12D是用于解释在本发明的第二实施例中的阈值设置方法的图；
图13A和13B是用于解释在本发明第三实施例中的阈值设置方法的图；图14是示出了根据本发明第四实施例的图案检查方法的流程图；图15A和15B是用于解释校正初次检查缺损设置值的方法的视图；图16是用于解释校正初次检查突起设置值的方法的视图；图17A到17D是用于解释检测缺损和突起的二次检查方法和校正二次检查缺损设置和二次检查突起设置值的方法的视图；图18A到18F是用于解释当在要测量图案的连续色调图像数据中存在密度变化时的问题的图；图19A到19F是用于检测当在要测量图案的连续色调图像数据中存在密度变化时的另一问题的图；图20是示出了在单个阈值处对要测量图案的连续色调图像进行二元化的结果的曲线图；图21是示出了在两个阈值处对要测量图案的连续色调图像进行二元化的结果的曲线图；以及图22是示出了检查工件的导体的截面图。
具体实施例方式
下面将参考附图来详细描述本发明。
第一实施例下面将参考附图来详细解释本发明的第一实施例。图1示出了根据本发明第一实施例的图案检测方法。图2示出了在该检查方法中所使用的图案检查设备。在图2中，参考数字1表示诸如印刷电路基板的检查工件；参考数字2表示支持检查工件1的X-Y工作台；参考数字3表示感知检查工件1的线传感摄像机；参考数字4表示将充当参考的主图案与由摄像机3所感知的要测量图案进行比较，并且检查要测量案的图像处理设备；参考数字5表示控制整个设备的主计算机；而参考数字6表示显示检查结果的显示设备。
图像处理设备4包括对准装置，用于对准主图案和要测量图案；二元化装置，用于对要测量图像的连续色调图像进行二元化；以及检查装置，用于通过将其与主图案进行比较来检查要测量图案。由计算机来实现至少部分的对准装置和检查装置。
主计算机5包括位置检查装置，用于根据主图案来检测在要测量图案的连续色调图像中的基体和导体位置；以及阈值设置装置，用于设置阈值。主计算机5和图像处理设备4的内部计算机可以由硬件资源以及用于控制这些硬件资源的程序来实现，所述硬件资源均具有算术设备、存储设备和接口。
将解释在检查之前所创建的主图案。主计算机5通过磁盘设备(未示出)读出由CAD(计算机辅助设计)系统创建并写入在诸如磁盘中的检查工件的设计值数据(此后被称为CAD数据)(图1中的步骤S101)。
主计算机5从读出的CAD数据中提取出图案的边缘数据。边缘数据是表示图案边缘的像素“1”的设置。由表示图案边缘的像素“1”所围住的区域用“1”填充，将用像素“1”填充的图案(除了图案之外的背景用“0”填充)定义为第一主图案，充当检查参考(图1中的步骤S102)。如上所述，第一实施例使用用于制造检查工件1的主数据的CAD数据，以便创建精确的主图案。
将解释要测量图案的检查。由摄像机3感知检查工件1。图像处理设备4对从摄像机3输出的连续色调图像进行数字化，并且将数字图像存储在内部图像存储器(未示出)中(步骤S103)。由于摄像机3是具有按照X方向排列的像素的线传感器，因此，通过按照Y方向来运动X-Y表2或摄像机3，将二维图像数据存储在图像存储器中。
图像处理设备4对准要测量图案的连续色调图像和第一主图案(步骤S104)。对准处理包括从整体上对准要测量图案和第一主图案的对准处理；以及针对每一个分割的区域，对准要测量图案和第一主图案的对准处理。将描述整体对准处理。如图3A所示，预先在第一主图案M上设置对准标记(第三对准标记)Tm。图像处理设备4在存储在图像存储器中的要测量图案P中搜索对应于对准标记Tm的区域，并且检测对应于对准标记Tm的对准标记(第三对准标记)Tp，如图3B所示。
图像处理设备4获得分别针对图案P和第一主图案M的、按照X方向排列的两个对准标记之间的距离DXp和DXm。在标记之间的距离是在两个对准标记的重心之间的距离。图像处理设备4从所获得的标记间距离中计算出放大/缩小比(DXp/DXm)。在所有方向上对第一主图案M进行放大或缩小，以使第一主图案的标记间距离与要测量图案的标记间距离相一致。
如图3C和3D所示，图像处理设备4获得分别针对放大/缩小后的第一主图案M’和图案P的、在Y方向上排列的两个对准标记之间的距离DYm和DYp。图像处理设备4调节线传感摄像机3和检查工件1的相对速度(X-Y表2)，以使要测量图案的标记间距离与第一主图案的标记间距离相一致。在此之后，再次感知基板1。根据线传感摄像机3的像素尺寸和相对速度来确定Y图像分辨率。通过改变X-Y表2或线传感摄像机3的移动速度，可以调节Y图像分辨率，以使标记间距离彼此相一致。
如图3E所示，图像处理设备4根据由图像感知所获得的要测量图案P’的对准标记位置、以及放大/缩小后的第一主图案M’的对准标记位置，来获得图案P’和图案M’之间的角度偏移量θ。图像处理设备4旋转第一主图案M’，以便消除该角度偏移量。最后，图像处理设备4对准第一主图案M’和图案P’，以使其标记位置彼此相一致。针对要测量图案和第一主图案的整体对准处理结束。
按照这种方式，针对要测量的图案和第一主图案中的每一个，获得按照X方向排列的两个对准标记之间的距离。对第一主图案进行放大或缩小，以使所获得的标记间距离彼此相一致。针对要测量图案和放大/缩小后的第一主图案中的每一个，获得在Y方向上排列的两个对准标记之间的距离。对线传感摄像机和要测量图案的相对速度进行调节，以使所获得的标记间距离彼此相一致。再次感知要测量图案，并获得所感知图案和放大/缩小后的第一主图案之间的角度偏移量。对第一主图案进行旋转，以便消除该角度偏移量，从而对准了第一主图案和要测量图案。通过改变摄像机3的捕获速度和调节由线传感摄像机3的像素数量所确定的相对于X图像分辨率的Y图像分辨率，第一实施例可以将长度(Y)和宽度X的比值(长宽比)设置为1∶1。
在实际检查中，长宽比可能不会理想地为1∶1。例如，图案可以在沿印刷方向延伸的同时，丝网印刷在电路印刷基板上。没有缺陷但具有标准容许范围内的延伸的图案不能够获得最佳长宽比1∶1。在第一实施例中，通过改变摄像机3的捕获速度，使Y标记间距离彼此相一致。可以使具有在容许范围内的不同长度和宽度比例的要测量图案与第一主图案相一致。在形成期间发生图案位置改变时，可以自动地校正图案位置。
此后，图像处理设备4针对每一个分割的区域，执行对于要测量图案和第一主图案的对准。图4示出了针对每一个分割区域的对准方法。如图5A所示，主计算机5预先在第一主图案M中设置了多个分割区域Em。此外，如图5B所示，在每一个分割区域Em中，主计算机5预先在四个或更多位置上设置了第一对准标记Fmx(Fmx1到Fmx6)，以及四个或更多位置上设置了第二对准标记Fmy(Fmy1到Fmy6)。预先设置每一个分割区域的位置和尺寸，而分割区域的尺寸不必是恒定的。
如图5C所示，图像处理设备4根据由主计算机5在第一主图案M中预先设置的分割区域Em，设置了与要测量图案P中的分割区域Em相对应的多个分割区域Ep。图像处理设备4从第一主图案M中切出一个分割区域Em，并且从图案P中切出与分割区域Em相对应的分割区域Ep(图4中的步骤S201)。
如图5D所示，图像处理设备4在图案P的相应分割区域Ep中搜索与在从第一主图案M中切出的分割区域Em中预先设置的对准标记Fmx(Fmx1到Fmx6)相对应的第一对准标记Fpx(Fpx1到Fpx6)、以及与对准标记Fmy(Fmy1到Fmy6)相对应的第二对准标记Fpy(Fpy1到Fpy6)(图4中的步骤S202和S203)。
将参考图6A到6D来描述设置对准标记Fmx、Fmy、Fpx和Fpy的方法。在第一实施例中，将在分割区域Em中X方向上平行的图案定义为对准标记Fmx，而将图案宽度Wmx的中心Cmx的坐标设置为对准标记Fmx的坐标。将在分割区域Em中Y方向上平行的图案定义为对准标记Fmy，而将图案宽度Wmy的中心Cmy的坐标设置为对准标记Fmy的坐标。
主计算机5在分割区域Em中自动地设置在四个或更多位置处的对准标记Fmx和在四个或更多位置上的对准标记Fmy。
如图6A所示，通过沿着Y方向测量图案边缘之间的距离，可以获得对准标记Fmx的宽度Wmx。对准标记Fmx的Y坐标是宽度Wmx的中心Cmx的Y坐标。对于对准标记Fmx的X坐标，可以在对准标记Fmx上选择任意坐标。
如图6B所示，通过X方向测量图案边缘之间的距离，可以获得对准标记Fmy的宽度Wmy。对准标记Fmy的X坐标是宽度Wmy的中心Cmy的X坐标。对于对准标记Fmy的Y坐标，可以在对准标记Fmy上选择任意坐标。
在创建第一主图案M时，主计算机5存储对准标记Fmx的X和Y坐标和对准标记Fmy的X和Y坐标。针对每一个分割区域Em设置对准标记Fmx和Fmy。
如图6C所示，图像处理设备4在与从第一主图案M中切出的分割区域Em相对应的图案P的分割区域Ep中，搜索最接近于在与对准标记Fmx的坐标相同坐标处的点Cmx’的图案(步骤S202)。该图案是与对准标记Fmx相对应的对准标记Fpx。针对在分割区域Em中的每一个对准标记Fmx，进行对对准标记Fpx的搜索。
如图6D所示，图像处理设备4在与从第一主图案M中切出的分割区域Em相对应的图案P的分割区域Ep中，搜索最接近于在与对准标记Fmy的坐标相同坐标处的点Cmy’的图案(步骤S203)。该图案是与对准标记Fmy相对应的对准标记Fpy。针对在分割区域Em中的每一个对准标记Fmy，进行对对准标记Fpy的搜索。
将最接近于对准标记Fmx的图安设置为对准标记Fpx和将最接近于对准标记Fmy的图案设置为对准标记Fpy的原因在于要测量的整个图案和整个第一主图案的对准已经结束。
图像处理设备4计算搜索到的对准标记Fpx和Fpy的坐标(图4中的步骤S204和S205)。
如图6C所示，通过沿着Y方向测量图案边缘之间的距离，可以获得对准标记Fpx的宽度Wpx。对准标记Fpx的Y坐标是宽度Wpx的中心Cpx的Y坐标。对准标记Fpx的X坐标与对准标记Fmx的X坐标相一致(步骤S204)。
如图6D所示，通过沿着X方向测量图案边缘之间的距离，可以获得对准标记Fpy的宽度Wpy。对准标记Fpy的X坐标是宽度Wpy的中心Cpy的X坐标。对准标记Fpy的Y坐标与对准标记Fmy的Y坐标相一致(步骤S205)。
在坐标计算之后，图像处理设备4根据对准标记Fmx(Fmx1到Fmx6)的坐标和相应的对准标记Fpx(Fpx1到Fpx6)的坐标，利用最小平方法，获得要测量图案和第一主图案之间的诸如等式(1)的坐标变换等式(步骤S206)Ym＝DXp+EYp+F ...(1)图像处理设备4根据对准标记Fmy(Fmy1到Fmy6)的坐标和相应的对准标记Fpy(Fpy1到Fpy6)的坐标，利用最小平方法，获得要测量图案和第一主图案之间的诸如等式(2)的坐标变换等式(步骤S207)Xm＝AXp+BYp+C...(2)其中，Xm和Ym是第一主图案的X和Y坐标，Xp和Yp和要测量图案的X和Y坐标，而A、B、C、D、E和F是常数。
图像处理设备4通过将任意对准标记例如对准标记Fpx1到Fpx6中的对准标记Fpx1的坐标作为Xp和Yp代入坐标变换等式(1)，计算坐标Ym。图像处理设备4获得计算出的坐标Ym和与代入坐标变换等式中的对准标记Fpx1相对应的对准标记Fmx1的Y坐标之间的偏差。针对每一个对准标记Fpx计算该偏差(步骤S208)。
图像处理设备4通过将任意对准标记例如对准标记Fpy1到Fpy6中的对准标记Fpy1的坐标作为Xp和Yp代入坐标变换等式(2)，计算坐标Xm。图像处理设备4获得计算出的坐标Xm和与代入坐标变换等式中的对准标记Fpy1相对应的对准标记Fmy1的X坐标之间的偏差。针对每一个对准标记Fpy计算该偏差(步骤S209)。
随后，图像处理设备4确定是否每一个计算出的偏差是否大于预定的阈值(步骤S210)。
如果所有偏差等于或小于预定阈值，图像处理设备4确定要测量图像的分割区域Ep的变形落在容许范围内，并且所得到的坐标变换等式是适当的。图像处理设备4利用这些坐标变换等式，在分割区域Em内执行第一主图案的坐标变换(步骤S211)。
如果所有的偏差大于预定阈值，则图像处理设备4确定要测量图像的分割区域Ep的变形落在容许范围之外，并且检查工件1是有缺陷的(步骤S211中的“是”)。
如果等于或小于的一些偏差阈值和大于阈值的一些偏差同时存在，则图像处理设备4排除其偏差大于阈值的对准标记(步骤S213)。图像处理设备4利用其余对准标记的坐标，再次获得坐标变换等式(1)和(2)(步骤S206和S207)。
当其偏差大于阈值的对准标记是诸如Fmx6和相应的Fpx6时，图像处理设备4排除这些对准标记，然后利用其余对准标记Fmx1到Fmx5和Fpx1到Fpx5，获得坐标变换等式(1)。然而，针对其偏差等于或小于阈值的对准标记Fmy1到Fmy6和Fpy1到Fpy6，不必再次获得坐标变换等式(2)。
当其偏差大于阈值的对准标记是诸如Fmy6和相应的Fpy6时，图像处理设备4排除这些对准标记，然后利用其余对准标记Fmy1到Fmy5和Fpy1到Fpy5，获得坐标变换等式(2)。然而，针对其偏差等于或小于阈值的对准标记Fmx1到Fmx6和Fpx1到Fpx6，不必再次获得坐标变换等式(1)。
当其偏差大于阈值的对准标记是诸如Fmx6、Fpx6、Fmy6和Fpy6时，图像处理设备4排除这些对准标记。图像处理设备4利用对准标记Fmx1到Fmx5和Fpx1到Fpx5，获得坐标变换等式(1)，以及利用对准标记Fmy1到Fmy5和Fpy1到Fpy5，获得坐标变换等式(2)。
重复步骤S206到S210、S212和S213中的处理，直到每一个偏差变得等于或小于预定阈值为止。按照这种方式，可以确定坐标变换等式(1)和(2)，并且利用这些坐标变换等式来进行步骤S211中的主图案的变换。利用坐标变换等式(1)和(2)意味着执行所谓的仿射变换。这可以校正分割区域Em和Ep之间的不匹配。结果，针对每一个分割区域的对要测量图案和第一主图案的对准处理结束。
通过从要测量图案和第一主图案重复排除其偏差大于预定阈值的对准标记的处理，并且再次获得坐标变换等式直到所有偏差等于或小于预定阈值为止，确定坐标变换等式。因此，可以增加坐标变换等式的精度，实现高精度的对准。
为了获得坐标变换等式(1)，针对第一主图案和要测量图案，需要至少三个对准标记Fmx和至少三个对准标记Fpx。然而，三个对准标记Fmx和三个对准标记Fpx仅提供了低精度的坐标变换等式。由于这个原因，指定至少四个对准标记Fmx和至少四个对准Fpx，并且从坐标变换等式的偏差中排除其偏差大于阈值的对准标记。类似地，坐标变换等式(2)也需要至少四个对准标记Fmy和至少四个对准标记Fpy。
如果三个对准标记用于第一主图案和要测量图案中的每一个，而每一个偏差未变为等于或小于阈值，则将对准标记的数量减少为两个，以便获得坐标变换等式。此外，在这种情况下，确定检查工件1是有缺陷的。
根据第一实施例，从第一主图案中自动地选择X方向上平行的多个图案作为第一对准标记。同时，从第一主图案中自动地选择Y方向上平行的多个图案作为第二对准标记。图案检查设备的操作员不必将第一主图案的对准标记登记在该设备中。当将图案的边角用作对准标记，类似于日本待审专利公开No.2000-149020所公开的对准方法，并且要测量图案的宽度相对于第一主图案的宽度的误差较大时，对准在该误差的影响下失败。相反，根据第一实施例，将作为第一对准标记所选择的图案的宽度的中心坐标定义为第一对准标记的坐标，并且将作为第二对准标记所选择的图案的宽度的中心坐标定义为第二对准标记的坐标。对准几乎不会受到要测量图案的宽度相对于第一主图案的宽度的误差的影响。
在仅进行第一主图案和要测量图案的整体对准的传统对准方法中，如果检查工件具有诸如局部延伸或收缩的变形，产生了从第一主图案中的局部改变，并将其作为缺陷来检测。相反，在第一实施例中，通过根据坐标变换等式进行针对每一个分割区域的对准，直到检查工件1的局部变形落在容许范围内(即，偏差等于或小于阈值)，吸收了检查工件1的局部变形。因此，不会将变形检测为缺陷。
在第一实施例中，必须针对整体对准预先登记主图案的第三对准标记Tm，而少量的对准标记Tm就足够了，并且其登记不会花费较长的时间。尽管在图5A和5C中，分割区域不会彼此重叠，但是，将实际的分割区域设置为在右、左、上和下部处与其他分割区域重叠，以便检查分割区域之间的连接。通过设置分割区域以使其在右、左、上和下部处与其他分割区域重叠，可以根据相邻分割区域的偏差来确定在分割区域之间的边界处的变形是否落在容许范围内。
在步骤S104中的对准处理结束之后，主计算机5检测在要测量图案的连续色调图像中的基体位置(步骤S105)。在第一主图案中，清楚地区分了基体和导体。由于已经在步骤S104中对准了第一主图案和要测量图案的连续色调图像，因此，可以从对准的第一主图案中获得要测量图案的连续色调图像的基体位置。
主计算机5设置用于对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化的阈值(步骤S106)。如上所述，要测量图案的连续色调图像数据包含由于工作表面相对于摄像机3的倾斜所造成的密度变化、以及照明光量在时间上的改变。为了消除密度变化的影响，主计算机5检验在步骤S105中已经检测到的要测量图案的连续色调图像中的基体位置处的密度值。主计算机5设置阈值SH1，以使与基体的密度值的差值DF1总是保持恒定(图7A和7C)。
图像处理设备4根据由主计算机5设置的阈值SH1，对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化(步骤S107)。如上所述，设置阈值SH1，以使与基体的密度值的差值总是预定值DF1。即使当在导体β附近存在较大密度变化并且该密度变得高于在导体α的位置处的密度时，如图7A所示，将导体β的缺损C转换为表示基体的值“0”。因此，可以通过检查(稍后将会描述)(图7B)来检测缺损C。此外，当在导体β附近存在较大密度变化，并且该密度变得小于在导体α的位置处的密度时，如图7C所示，将导体β的突起K转换为表示导体的值“1”。可以通过检查(稍后将会描述)(图7D)来检测突起K。
图像处理设备4将要测量的二元化图案与主图案进行比较，并检查要测量图案(步骤S108)。在诸如日本专利待审公开No.6-273132中公开了一种通过软件来检测要测量图案的断开或短路的方法。在诸如日本专利待审公开No.7-110863中公开了一种通过软件来检测要测量图案的图案宽度的方法。将省略对这些方法的详细描述。
将解释利用硬件通过逻辑计算高速地检查要测量图案的方法。在诸如日本专利待审公开No.10-141930中公开了这种检查方法。
根据该检查方法，主计算机5按照与中心线垂直的方向收缩在步骤S102中所创建的第一主图案Mo，并由此创建用于检测缺损、针孔或断开的第二主图案Mc(图8A)。此时，主计算机5按照与中心线垂直的方向扩展第一主图案Mo，并由此创建用于检测突起、扩散或短路的第三主图案Mp(图8B)。在图8A的实例中，通过收缩由直线A1和A4(中心线是L1)以及直线A2和A3(中心线是L2)构成的第一主图案Mo，创建第二主图案Mc。在图8B中，根据通过逻辑反转扩展结果所获得的区域，即夹在通过扩展由直线A5到A8所构成的主图案Moa和由直线A9到A12所构成的主图案Mob所产生的两个图案之间的区域，实际形成第三主图案Mp。
图像处理设备4通过将二元化图案与第二和第三主图案Mc和Mp进行比较，检查要测量图案。将解释通过与用于检测缺损、针孔或断开的第二主图案Mc比较所进行的检查。图9A示出了该检查方法。在图9A的实例中，除了缎纹图案Np之外的部分是要测量图案P。如图9A所示，图像处理设备4将图案P与第二主图案Mc进行比较。实际进行比较的图案是第二主图案Mc和通过对图案P进行逻辑反转所准备的图案NP。
当对图案NP和第二主图案Mc进行“与”运算时，相与结果根据图案P是否具有缺损或断开而发生改变。例如，当图案P具有值“1”时，第二主图案Mc也具有“1”，并且图案P无任何缺损或断开，图案NP和第二主图案Mc不彼此重叠，并且相与结果变为“0”。
相反，如果图案P将缺损C，如图9A所示，图案NP和第二主图案Mc在此部分处彼此重叠，并且相与结果变为“1”。这还适用于要测量图案具有针孔H或断开的情况。按照这种方式，可以检测出图案的缺损、针孔或断开。
将解释通过与用于检测突起、扩散或短路的第三主图案Mp比较所进行的检查。图9B示出了该检查方法。如图9B所示，图像处理设备4将图案P与第三主图案Mp进行比较。与上述检查方法类似，当对要测量图案Pa和Pb与第三主图案Mp进行与运算时，相与结果根据图案Pa和Pb是否具有突起或短路而发生改变。即，如果图案Pa和Pb不具有任何突起或短路，则相与结果变为“0”。
如果图案Pa具有突起K，如图9B所示，图案Pa和第三主图案Mp在该部分处彼此重叠，并且相与结果变为“1”。如果在图案Pa和Pb之间存在短路S，则相与结果变为“1”。这还适用于其中要测量图案经受了扩散的情况。按照这种方式，可以检测要测量图案的突起、扩散、或短路。注意，可以通过参考图8A、8B、9A和9B所描述的检查来检测要测量图案的候选缺陷，并且可以通过软件仅检查包括检测到的候选缺陷的预定尺寸的区域。
如上所述，根据第一实施例，对阈值SH1进行设置，以使与基体的密度值的差值在要测量图案连续色调图像中总是保持恒定，并且根据阈值SH1对连续色调图像进行二元化。可以消除在要测量图案的连续色调图像中存在的密度变化的影响，并且可以精确地检测该图案的缺陷。在第一实施例中，对准主图案和要测量图案的连续色调图像，并且根据对准的主图案来检测要测量图案的连续色调图像中的基体位置。除了对连续色调图像数据进行二元化的结构之外，不需要设置任何光学检测装置、阈值设置电路和二元化短路。与上述的在日本专利No.2,543,585和日本专利待审公开No.5-248836中所公开的图案检查设备相比，简化了用于对连续色调图像数据进行二元化同时消除密度变化影响的结构。
由于通过收缩和扩展第一主图案Mo来创建第二和第二主图案Mc和Mp，因此，不需要再次对准第二和第三主图案Mc和Mp与要测量图案。
当在整体对准处理之后执行针对每一个分割区域的、对要测量图案和主图案的对准处理时，类似于第一实施例，针对每一个分割区域，执行在步骤S104中针对每一个分割区域的对准处理和在步骤S105到S108中的处理，直到检查了所有的分割区域为止(步骤S109)。在这种情况下，不需要再次执行在步骤S104中的处理中的整体对准处理，并且在对准的分割区域Em和Ep之间，进行步骤S105到S108的处理。
第二实施例在第一实施例中，在总是保持与基体的密度值的差值恒定的阈值SH1处，对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化。然而，即使未发生任何密度变化，利用单个阈值SH1的二元化可能会丢失图案的缺陷。
如图10所示，缺损部分或断开部分的密度值高于基体的密度值并接近于导体的密度值。相反，突起部分或短路部分的密度值小于导体的密度值并接近于基体的密度值。由于这个原因，利用单个二元化阈值SH1的二元化将诸如缺损或断开的缺陷转换为“1”，而将诸如突起或短路的缺陷转换为“0”。即使针对图10的二元化的结果来执行检查，也不能够检测到这样的缺陷。
如在日本专利待审公开No.10-293847中所公开的图案检查方法所提到的，该发明人将在缺损或断开的密度值和突起或短路的密度值之间的值设置为阈值SH1，将导体的密度值和缺损或断开的密度值之间的值设置为阈值SH2，而将突起或短路的密度值和基体的密度值之间的值设置为阈值SH3(图11)。
图像处理设备4针对与第二主图案Mc(图8A)相对应的要测量图案的连续色调图像的区域，根据阈值SH2进行二元化，以便检测缺损、针孔或断开。图像处理设备4针对与第三主图案Mp(图8B)相对应的区域，根据阈值SH3进行二元化，以便检测突起、扩散或短路。图像设备4针对其余区域，根据阈值SH1进行二元化。在与第二主图案Mc相对应的区域中，将诸如缺损或断开的缺陷转换为表示基体的值“0”。在与第三主图案Mp相对应的区域中，将诸如突起或短路的缺陷转换为表示导体的值“1“。通过针对要测量的二元化图案执行参考图9A和9B所述的检查，可以精确地检测要测量图案的缺陷。
然而，即使当设置了多个阈值时，也会发生上述的由密度变化所引起的问题，类似在日本专利待审公开No.10-293847中所公开的图案检查方法。为了解决这个问题，根据要测量图案的连续色调图像数据中的密度变化来设置阈值，类似于第一实施例。
图12A到12D示出了根据第二实施例的阈值设置方法。在图12A到12D中，Mc表示与第二主图案Mc相对应的区域，而Mp表示与第三主图案Mp相对应的区域。在第二实施例中，对阈值SH1、SH2和SH3进行设置，从而使与基体的密度值的差值变为预定值DF1、DF2和DF3。
设置阈值SH2，以使其与基体的密度值的差值总是成为预定值DF2。即使当在导体β附近存在较大密度变化并且该密度变得高于在导体α的位置处的密度时，如图12A所示，将在与第二主图案Mc相对应的区域中的导体β的缺损C转换为“0”(由于反转了图12B中的逻辑，将其转换为针对上述图案NP的“1”)，如图12B所示。因此，通过图9A中的检查，可以检测到缺损C。
设置阈值SH3，以使其与基体的密度值的差值总是成为预定值DF3。即使当在导体β附近存在较大密度变化并且该密度变得低于在导体α的位置处的密度时，如图12C所示，将在与第三主图案Mp相对应的区域中的导体β的突起K转换为“1”，如图12D所示。因此，通过图9B中的检查，可以检测到突起K。
类似于第一实施例，通过设置阈值SH1以使其与基体的密度值的差值变为预定值DF1，可以消除在不对应于第二和第三主图案Mc和Mp的区域中的密度变化的影响。
如上所述，根据第二实施例，根据在要测量图案的连续色调图像数据中的密度变化来设置阈值SH1、SH2和SH3。可以消除密度变化的影响，并且可以精确地检测该图案的缺陷。
第三实施例在第一和第二实施例中，对阈值进行设置，以使其与基体的密度值的差值总是保持恒定。还可以设置阈值，以使该阈值和基体的密度值之间的差值与导体和基体的密度值之间的差值的比值总是保持恒定。
当将第三实施例的阈值设置方法应用于第一实施例时，主计算机检测在要测量图案的连续色调图像中的基体和导体的位置(图1中的步骤S105)。与基体位置类似，还可以从在步骤S104中对准的主图案中获得导体位置。如图13A所示，主计算机5设置阈值SH1，从而使阈值SH1和基体的密度值之间的差值DF1与导体和基体的密度值之间的差值DF4的比值DF1/DF4总是成为预定值R1(步骤S106)。其余处理与第一实施例的处理相同。
相似地，当将第三实施例的阈值设置方法应用于第二实施例时，主计算机检测在要测量图案的连续色调图像中的基体和导体的位置。然后，主计算机5检测在图案的连续色调图像中的基体和导体的位置。主计算机5设置阈值SH1，从而使比值DF1/DF4总是成为预定值R1。主计算机5设置阈值SH2，从而使阈值SH2和基体的密度值之间的差值DF2与导体和基体的密度值之间的差值DF4的比值DF2/DF4总是成为预定值R2。主计算机5设置阈值SH3，从而使阈值SH3和基体的密度值之间的差值DF3与导体和基体的密度值之间的差值DF4的比值DF3/DF4总是成为预定值R3(图13B)。
按照这种方式，第三实施例可以实现与第一和第二实施例相同的效果。
与第一和第二实施例相比，由于以下原因，即使针对要测量的精细图案，第三实施例也可以更为适当地设置阈值。当以高频率来检查高精度的工作时，摄像机等不能够跟踪精细工作，产生诸如基体的密度值变得高于原始密度值的误差。在第一和第二实施例中，其中仅使用基体的密度值来设置阈值，不能够根据密度变化来设置阈值，未能消除密度变化。相反，在第三实施例中，利用导体和基体的密度值来设置阈值，因此，即使针对要测量的精细图案，也可以适当地设置阈值。
第四实施例将描述本发明的第四实施例。此外，在第四实施例中，图案检查设备的结构与第一实施例相同，将利用图2中的参考数字来解释该图案检查设备。
根据第四实施例的图像处理设备4包括对准装置，用于对准主图案和要测量图案；第一二元化装置，用于第二二元化阈值(稍后就会描述)对要测量图案的连续色调图像进行二元化以产生要测量的第一图案；第二二元化装置，用于根据第三二元化阈值(稍后将会描述)对连续色调图像进行二元化以产生要测量的第二图像；第一检查装置，用于将要测量的第一图案和主图案之间的误差量与第一检查阈值(稍后将会描述)进行比较；以及第二检查装置，用于将要测量的第二图案和主图案之间的误差量与第二检查阈值(稍后将会描述)进行比较。对准装置和第一和第二检查装置中的至少一个由计算机来实现。
根据第四实施例的主计算机5包括第一校正装置，用于校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测缺损或断开的第一检查阈值；以及第二校正装置，用于校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测突起或短路的第二检查阈值。主计算机5和图像处理设备4的内部计算机可以由硬件资源和用于控制这些硬件资源的程序来实现，所述硬件资源均具有诸如算术设备、存储设备和接口。
图14示出了根据本发明第四实施例的图案检查方法。在步骤S301到S304的处理与图1中的步骤S101到S104中的处理相同。
在步骤S304中的对准处理结束之后，主计算机5为图像处理设备4设置了用于对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化的二元化阈值。例如，在二元化处理中，将高于二元化阈值的密度值转换为“1”，而将等于或低于二元化阈值的密度值转换为“0”。结果，可以获得其中图案边缘及其内部区域用“1”填充的要测量图案。
然而，利用第一二元化阈值SH11的二元化将诸如缺损、针孔或断开的缺陷转换为“1”，而将诸如突起、扩散或短路的缺陷转换为“0”，如参考图20所描述的那样。
为了防止这个情况，第四实施例的主计算机5为图像处理设备4设置了用于检测缺损、针孔或断开的第二二元化阈值SH12(图14中的步骤S305)。图像处理设备4根据二元化阈值SH12对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化(步骤S306)。通过根据二元化阈值SH12对该图案进行二元化，将诸如缺损、针孔或断开的缺陷转换为表示基体的“0”，如图21所示。图像处理设备4将已经根据二元化阈值SH12二元化并且用于检测缺损、针孔或断开的要测量的第一图案存储在图像存储器中。
随后主计算机5为图像处理设备4设置了用于检测突起、扩散(scatter)或短路的第三二元化阈值SH13(图14中的步骤S307)。图像处理设备4根据二元化阈值SH13对要测量图案的连续色调图像数据进行二元化(步骤S308)。通过根据二元化阈值SH13对该图案进行二元化，将诸如突起、扩散或短路的缺陷转换为表示导体的“1”，如图21所示。图像处理设备4将已经根据二元化阈值SH13二元化并且用于检测突起、扩散或短路的要测量的第二图案存储在图像存储器中。
图像处理设备4通过将二元化图案与主图案进行比较，检查要测量图案。在第四实施例中，通过硬件来检测要测量图案的候选缺陷(初次检查)，并且通过软件仅检查包含检测到的候选缺陷的预定小区域(二次检查)。
将解释使用硬件通过逻辑操作高速地检查要测量图案的初次检查。与第一实施例类似，主计算机5按照与中心线垂直的方向，收缩在步骤S302中所创建的第一主图案Mo，并由此创建用于检测缺损、针孔或断开的第二主图案Mc(图8A)。利用第二主图案Mc的缺陷检测精度取决于对第一主图案Mo收缩了多少。如果具有初次检查缺损设置值(第一检查阈值)S1[像素]或更大值的缺损将会被识别为缺陷，在右和左侧均以S1对第一主图案Mo进行收缩(当根据二元化阈值SH11对要测量图案进行二元化时)。可以通过二元化图案和第二主图案Mc之间的与运算来检测具有初次检查缺损设置值S1或更大值的缺损。
在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定初次检查缺损设置值S1。第四实施例执行第二主图案Mc和已经根据二元化阈值SH12进行二元化的要测量图案之间执行与运算。由于检查工件1的导体具有梯形截面形状，如上所述，导体的宽度由于二元化阈值从SH11到SH12的改变而变窄。必须根据这样的变化对初次检查缺损设置值S1进行校正(必须校正第二主图案Mc的宽度)。
图案检查设备的操作员预先测量在检查工件1中的在与二元化阈值SH11相对应的高度Ho处的导体12的第一线宽度Wo[mm]、在与二元化阈值SH12相对应的高速Hc处的导体12的第二线宽度Wc[mm]、以及在与二元化阈值SH13相对应的高度Hp处的导体12的第三线宽度Wp[mm]，在所述的检查工件1上，在基体11上形成了导体12，如图15A所示。
设置二元化阈值SH11，从而使二元化阈值SH11和基体的密度值之间的差值DF1与导体和基体的密度之间的差值DF4的比值DF1/DF4成为预定值R1。设置二元化阈值SH2，从而使阈值SH2和基体的密度值之间的差值DF2与导体和基体的密度值之间的差值DF4的比值DF2/DF4成为预定值R2。设置二元化阈值SH3，从而使阈值SH3和基体的密度值之间的差值DF3与导体和基体的密度值之间的差值DF4的比值DF3/DF4成为预定值R3(图13B)。
由此，如果可以获得与导体和基体的密度值之间的差值DF4相对应的实际尺寸，即从检查工件1的基体11开始的导体12的高度H，则可以获得与二元化阈值SH11、SH12和SH13相对应的高度Ho、Hc和Hp。可以测量在高度Ho、Hc和Hp处的导体12的线宽度Wo、Wc和Wp。
在步骤S303感知检查工件1时，图像处理设备4根据第一二元化阈值SH11对要测量的感知图案的连续色调图像数据进行二元化，并且测量二元化图案的线宽度Wo和第一主图案Mo的宽度W1。操作员或照明光量调节装置(例如，主计算机5)调节线传感摄像机3的光量，以使Wo和W1彼此相一致。在调节照明光量并由图像处理设备4再次感知检查工件1之后、存储在图像存储器中的连续色调图像数据充当在步骤S303中已经感知的要测量的最终图案。由于这个原因，在感知导体12之后在二元化阈值SH11处二元化的图案的宽度Wo和第一主图案Mo的宽度W1彼此相一致(图15B)。在与二元化阈值SH12相对应的高度Hc处的导体12的线宽度Wo的减少是(Wo-Wc)/2[mm]，每一个相对于在与二元化阈值SH11相对应的高度Ho处的导体12的线宽度Wo位于导体12的右和左侧。假设ξ[mm/像素]是分辨率，将该减少(Wo-Wc)/2转换为像素的数量((Wo-Wc)/2)/ξ[像素]。
为了与二元化阈值SH12相对应，第二主图案的宽度由于导体12减少((Wo-Wc)/2)/ξ而变窄。换句话说，将初次检查缺损设置值S1校正为S1+((Wo-Wc)/2)/ξ，并且均在右和左侧以S1+((Wo-Wc)/2)/ξ来收缩第一主图案Mo。
按照这种方式，主计算机5校正初次检查缺损设置值S1(图14中的步骤S309)，并且创建第二主图案Mc(图14中的步骤S310)。
与第一实施例类似，主计算机5按照与中心线垂直的方向扩展第一主图案Mo，并由此预先创建用于检测突起、扩散或短路的第三主图案Mo(图8B)。利用第三主图案Mp的缺陷检测强度取决于第一主图案扩展了多少。如果具有初次检查突起设置值(第二检查阈值)S2[像素]或更大值的突起将会被识别为缺陷，在右和左侧均以S2对第一主图案Mo进行扩展(当根据二元化阈值SH11对要测量图案进行二元化时)。可以通过二元化图案和第三主图案Mp之间的与运算来检测具有初次检查突起设置值S2或更大值的突起。
与初次检查缺损设置值S1类似，在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定初次检查突起设置值S2。第四实施例执行第三主图案Mp和已经根据二元化阈值SH13进行二元化的要测量图案之间执行与运算。导体的宽度由于二元化阈值从SH11到SH13的改变而增加。必须根据这样的变化对初次检查突起设置值S2进行校正(必须校正第三主图案Mp的宽度)。
在与二元化阈值SH13相对应的高度Hp处的导体12的线宽度Wp的增加是(Wp-Wo)/2[mm]，每一个相对于在与二元化阈值SH11(图16)相对应的高度Ho处的导体12的线宽度Wo位于导体12的右和左侧。将该增加(Wp-Wo)/2转换为像素的数量((Wp-Wo)/2)/ξ[像素]。为了与二元化阈值SH13相对应，第三主图案Mp的宽度由于导体12的增加((Wp-Wo)/2)/ξ而扩展。换句话说，将初次检查突起设置值S2校正为S2+((Wp-Wo)/2)/ξ，并且在右和左侧均以S2+((Wo-Wc)/2)/ξ来增加第一主图案Mo。注意，实际上充当第三主图案Mp的区域是作为对扩展结果进行逻辑反转的结果的具有“1”的区域，如上所述。
按照这种方式，主计算机5校正初次检查突起设置值S2(图14中的步骤S311)，并且创建第三主图案Mp(图14中的步骤S312)。由于通过收缩和扩展第一主图案Mo而创建了第二和第三主图案Mc和Mp，因此，不需要再次对准第二和第三主图案Mc和Mp以及要测量的图案。
图像处理设备4通过比较二元化图案与第二和第三主图案Mc和Mp来检查要测量图案(图14中的步骤S313)。图像处理设备4将第二主图案Mc与已经根据二元化阈值SH12进行二元化的图案P进行比较。已经参考图9A描述了检查的细节。图像处理设备4根据二元化图案SH13，将二元化图案P和第三主图案Mp进行比较。已经参考图9B描述了检查的细节。
在上述的初次检查之后，图像处理设备4将所存储的候选缺陷的位置设置为地址信息。图像处理设备4通过将该图案与第一主图案进行比较，以便获得针对以由地址信息所表示的位置处的候选缺陷为中心的预定尺寸区域的误差，来执行要测量图案的二次检查。
图17A示出了检测缺损的二次检查方法，而图17B示出了检测突起的二次检查方法。在图17A到17D中，为了便于描述，第一主图案Mo的宽度W1和在与二元化阈值SH11相对应的高度处的导体12的线宽度Wo彼此相等。将第二检查缺损设置值(第一检查阈值)S4[mm]和第二检查突起设置值(第二检查阈值)S6[mm]预先设置为二次检查的检查阈值。
针对以候选缺陷为中心的预定尺寸的区域，图像处理设备4获得第一主图案的宽度W1和在检测导体12之后已经被二元化的要测量图案的宽度之间的误差量(缺损量)。将其上缺损量最大的点定义为缺损C的末端。假设a[mm]是最大误差量，针对a≥S4来识别缺陷(图17A)。
针对以候选缺陷为中心的预定尺寸的区域，图像处理设备4获得第一主图案的宽度W1和要测量图案的宽度之间的误差量(突起量)。将其上突起量最大的点定义为突起K的末端。假设b[mm]是最大误差量，针对b≥S6来识别缺陷(图17B)。
在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定二次检查缺损设置值S4。在第四实施例中，通过将第一主图案Mo和已经根据二元化阈值SH12二元化的要测量图案进行比较来获得缺损量。因此，必须校正第二检查缺损设置值S4，与初次检查缺损设置值S1类似。
图17C示出了校正第二检查缺损设置值S4的方法。在与二元化阈值SH12相对应的高度处的导体12的线宽度Wc的减少是(Wo-Wc)[mm]的总计，相对于在与二元化阈值SH11相对应的高度处的导体12的线宽度Wo位于右和左侧。由于表现出的缺损量根据导体12的减少Wo-Wc而增加，因此，将二次检查缺损设置值S4校正为S4+(Wo-Wc)，以便与二元化阈值SH12相对应。
与第二检查缺损设置值S4类似，在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定第二检查突起设置值S6。在第四实施例中，通过将第一主图案Mo与已经根据二元化阈值SH13二元化的要测量图案进行比较来获得突起量。因此，必须对二次检查突起设置值S6进行校正，与初次检查突起设置值S2类似。
图17D示出了用于校正二次检查突起设置值S6的方法。在与二元化阈值SH13相对应的高度处的导体12的线宽度Wp的增加是(Wp-Wo)[mm]的总计，相对于在与二元化阈值SH11相对应的高度处的导体12的线宽度Wo位于右和左侧。由于表观突起量根据导体12的减少Wp-Wo而增加，因此，将二次检查突起设置值S6校正为S6+(Wp-Wo)，以便与二元化阈值SH13相对应。
主计算机5校正第二检查缺损设置值S4(步骤S314)，并且校正二次检查突起设置值S6(步骤S315)。图像处理设备4将要测量图案与第一主图案进行比较以获得误差，因此对要测量图案进行二次检查(步骤S316)。
根据第四实施例，从检查工件1中获得在第一二元化阈值SH11处的导体的第一线宽度Wo、在第二二元化阈值SH12的导体的第二线宽度Wc、以及在第三二元化阈值SH13处的导体的第三线宽度Wp。根据第一和第二线宽度Wo和Wc，自动地校正与第一二元化阈值SH11相对应地预先设置、并且用于检测缺损或断开的第一检查阈值(初次检查缺损设置值S1和二次检查缺损设置值S4)，以便与第二二元化阈值SH12相对应。根据第一和第三线宽度Wo和Wp，自动地校正与第一二元化阈值SH11相对应地预先设置、并且用于检测突起或短路的第二检查阈值(初次检查突起设置值S2和二次检查突起设置值S6)，以便与第三二元化阈值SH13相对应。操作员不需要考虑到第二和第二线宽度Wc和Wp与第一线宽度Wo之间的差值来校正第一和第二检查阈值。结果，第四实施例可以自动地消除导体的截面形状的影响，并且可以精确地检测要测量图案的缺陷。
第五实施例在第四实施例中，将要测量图案相对于第一主图案的误差量与检查阈值(第二检查缺损设置值S4和第二检查突起设置值S6)进行比较。可选地，可以将误差量和第一主图案的宽度的比值与检查阈值进行比较。在这种情况下，将第二检查突起设置值(第一检查阈值)S5(％)和第二检查突起设置值(第二检查阈值)S7(％)预先设置为检查阈值。
对于以候选缺陷为中心的预定尺寸的区域，图像处理设备4获得在第一主图案的宽度W1[mm]和已经在感知导体12之后二元化的要测量图案的宽度之间的误差量(缺损量)。将其上缺损量最大的点定义为缺损C的末端。假设a[mm]是最大误差量，针对a/W1≥S5来识别缺陷。
针对以候选缺陷为中心的预定尺寸的区域，图像处理设备4获得了第一主图案的宽度W1[mm]和要测量图案的宽度之间的误差量(突起量)。将其上突起量最大的点定义为突起K的末端。假设b[mm]是最大误差量，则针对b/W1≥S7来识别缺陷。
与第四实施例类似，在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定二次检查缺损设置值S5。在第五实施例中，由于通过将第一主图案与已经根据二元化阈值SH12进行二元化的要测量图案进行比较而获得了缺损量，因此，必须对第二检查缺损设置值S5进行校正。为了与二元化阈值SH12相对应，将第二检查缺损设置值S5校正为((S5×W1)+(Wo-Wc))/W1。
此外，在假定根据二元化阈值SH11对要测量图案的连续色调图像进行二元化的情况下，确定二次检查突起设置值S7。在第五实施例中，由于通过将第一主图案与已经根据二元化阈值SH13进行二元化的要测量图案进行比较而获得了突起量，因此，必须对第二检查突起设置值S7进行校正。为了与二元化阈值SH13相对应，将第二检查突起设置值S7校正为((S7×W1)+(Wp-Wo))/W1。
第五实施例也实现与第四实施例相同的效果。
权利要求
1.一种图案检查方法，其特征在于包括对准步骤(图1S1 04)，用于对准充当参考的主图案和由摄像机所感知的要测量图案的连续色调图像；位置检测步骤(图1S105)，根据主图案来检测在要测量图案的连续色调图像中的基体的至少一个位置；阈值设置值步骤(图1S106)，用于根据与基体的至少一个密度值的差值，设置至少一个阈值(图7A&7CSH1，图12A&12CSH1，SH2，SH3，图13A&13BSH1，SH2，SH3)；二元化步骤(图1S107)，用于根据所设置阈值对要测量图案的连续色调图像进行二元化；以及检查步骤(图1S108)，用于通过将要测量的二元化图案与主图案进行比较来检查要测量的图案。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在阈值设置步骤中，对阈值(图7A&7CSH1，图12A&12CSH1，SH2，SH3)进行设置，以使其总是将与基体的密度值之间的差值保持恒定。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在位置检测步骤中，检测基体的位置，此外，检测要测量图案的连续色调图像中的导体的位置；以及在阈值设置步骤中，对阈值(图13A&13BSH1，SH2，SH3)进行设置，以便总是将阈值和基体的密度值之间的差值和导体的密度值和基体的密度值之间的差值的比值保持恒定。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于阈值设置步骤包括设置多个阈值；以及二元化步骤包括根据所设置的多个阈值对要测量图案的连续色调图像进行二元化的步骤。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于对准步骤包括第一选择步骤，从主图案中选择X方向上平行的多个图案作为第一对准标记(图5BFmx1-Fmx6)，并且将所选择图案的宽度的中心坐标设置为第一对准标记的坐标；第二选择步骤，从主图案中选择与X方向垂直的Y方向上平行的多个图案作为第二对准标记(图5BFmy1-Fmy6)，并且将所选择图案的宽度的中心坐标设置为第二对准标记的坐标；第一搜索步骤(图4S202)，用于搜索与主图案的第一对准标记相对应的要测量图案的第一对准标记(图5DFpx1-Fpx6)；第二搜索步骤(图4S203)，用于搜索与主图案的第二对准标记相对应的要测量图案的第二对准标记(图5DFpy1-Fpy6)；标记对准步骤(步骤4S204-S213)，通过对准主图案和要测量图案的第一对准标记的位置，并且对准第二对准标记的位置，对准主图案和要测量图案。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于标记对准步骤包括第一坐标计算步骤(图4S204)，用于计算主图案的第一对准标记的坐标，并且计算与第一对准标记相对应的要测量图案的第一对准标记的坐标；第二坐标计算步骤(图4S205)，用于计算主图案的第二对准标记的坐标，并且计算与第二对准标记相对应的要测量图案的第二对准标记的坐标；第一确定步骤(图4S206)，根据主图案和要测量图案的第一对准标记的计算出的坐标，确定在主图案和要测量图案之间的Y方向上的坐标变换等式；第二确定步骤(图4S207)，根据主图案和要测量图案的第二对准标记的计算出的坐标，确定在主图案和要测量图案之间的X方向上的坐标变换等式；变换步骤(图4S208-S213)，用于根据X和Y方向上的坐标变换等式来变换主图案，从而对准主图案和要测量图案。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于在第一搜索步骤之前，还包括针对主图案和要测量图案的所有区域，通过对准第三对准标记(图3A&3BTm，Tp)，从整体上对准主图案和要测量图案的步骤；第一选择步骤包括选择针对在主图案中设置的每一个分割区域的多个第一对准标记的步骤；第二选择步骤包括选择针对在主图案中的每一个分割区域的多个第二对准标记的步骤；第一搜索步骤包括在与主图案的分割区域相对应的要测量图案的分割区域中，搜索与主图案的第一对准标记相对应的要测量图案的第一对准标记；第二搜索步骤包括在与主图案的分割区域相对应的要测量图案的分割区域中，搜索与主图案的第二对准标记相对应的要测量图案的第二对准标记；标记对准步骤包括针对每一个分割区域执行主图案和要测量图案的对准的步骤。
8.一种图案检查方法，其特征在于包括第一设置步骤，将在通过感知检查工件所获得的连续色调图像中的导体密度值和基体密度值之间的值设置为第一二元化阈值(图15ASH11)；第二设置步骤(图14S305)，将在导体密度值和第一二元化阈值之间的值设置为第二二元化阈值(图15ASH12)；第三设置步骤(图14S307)，将在第一二元化阈值和基体密度值之间的值设置为第三二元化阈值(图15ASH13)；测量步骤，预先从检查工件中测量在第一二元化阈值处的导体的第一线宽度(图15AWo)、在第二二元化阈值处的导体的第二线宽度(图15AWc)、以及在第三二元化阈值处的导体的第三线宽度(图15AWp)；第一二元化步骤(图14S306)，根据第二二元化阈值对连续色调图像进行二元化，以产生要测量的第一图案；第二二元化步骤(图14S308)，根据第三二元化阈值对连续色调图像进行二元化，以产生要测量的第二图案；第一校正步骤(图14S309，S314)，根据第一线宽度和第二线宽度，校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测缺损或断开的第一检查阈值，以使第一检查阈值与第二二元化阈值相对应；第二校正步骤(图14S311，S315)，根据第一线宽度和第三线宽度，校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测突起或短路的第二检查阈值，以使第二检查阈值与第三二元化阈值相对应；获得要测量的第一图案和充当参考的主图案之间的误差量的步骤；第一检查步骤(图14S313，S316)，将要测量的第一图案和主图案之间的误差量与校正后的第一检查阈值进行比较；获得要测量的第二图案和主图案之间的误差量的步骤；以及第二检查步骤(图14S313，S316)，将要测量的第二图案和主图案之间的误差量与校正后的第二检查阈值进行比较；
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于主图案包括第二主图案(图15BMc)，所述第二主图案通过在右和左侧均以S1+((Wo-Wc)/2)/ξ收缩充当参考的第一主图案准备而成，并且用来检测缺损或断开；以及第三主图案(图16Mp)，所述第三主图案通过在右和左侧均以S2+((Wp-Wo)/2)/ξ扩展第一主图案准备而成，并且用来检测突起或短路；第一校正步骤，包括以下步骤假定Wo是第一线宽度，Wc是第二线宽度，ξ是图像分辨率，而S1是第一检查阈值，将第一检查阈值S1校正为S1+((Wo-Wc)/2)/ξ；第二校正步骤，包括以下步骤假定Wp是第三线宽度，而S2是第二检查阈值，将第二检查阈值S2校正为S2+((Wp-Wo)/2)/ξ；第一检查步骤包括对要测量的第一图案和第二主图案进行“与”运算的步骤；以及第二检查步骤包括对要测量的第二图案和第三主图案进行“与”运算的步骤。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于第一校正步骤，包括以下步骤假定Wo是第一线宽度，Wc是第二线宽度，而S4是第一检查阈值，将第一检查阈值S4校正为S4+(Wo-Wc)；第二校正步骤，包括以下步骤假定Wp是第三线宽度，而S6是第二检查阈值，将第二检查阈值S6校正为S6+(Wp-Wo)；第一检查步骤包括将要测量的第一图案相对于主图案的宽度的缺损量与校正后的第一检查阈值进行比较的步骤；以及第二检查步骤包括将要测量的第二图案相对于主图案的宽度的突起量与校正后的第二检查阈值进行比较的步骤；
11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于第一校正步骤，包括以下步骤假定Wo是第一线宽度，Wc是第二线宽度，W1是主图案的宽度，而S5是第一检查阈值，将第一检查阈值S5校正为((S5×W1)+(Wo-Wc)/W1；第二校正步骤，包括以下步骤假定Wp是第三线宽度，而S7是第二检查阈值，将第二检查阈值S7校正为((S7×W1)+(Wp-Wo))/W1；第一检查步骤包括将主图案的宽度与要测量的第一图案相对于主图案的宽度的缺损量的比值与校正后的第一检查阈值进行比较的步骤；以及第二检查步骤包括将主图案的宽度与要测量的第二图案相对于主图案的宽度的突起量的比值与校正后的第二检查阈值进行比较的步骤。
12.一种图案检查设备，其中，将在通过感知检查工件所获得的连续色调图像中的导体密度值和基体密度值之间的值设置为第一二元化阈值；将在导体密度值和第一二元化阈值之间的值设置为第二二元化阈值；将在第一二元化阈值和基体密度值之间的值设置为第三二元化阈值；并且通过将通过根据第二二元化阈值对连续色调图像进行二元化所获得的要测量的第一图案、以及通过根据第三二元化阈值对连续色调图像进行二元化而获得的要测量的第二图案与充当参考的主图案进行比较，检测要测量图案的缺陷，其特征在于所述图案检查设备包括第一二元化装置(图24)，根据第二二元化阈值对连续色调图像进行二元化，以产生要测量的第一图案；第二二元化装置(图24)，根据第三二元化阈值对连续色调图像进行二元化，以产生要测量的第二图案；第一校正装置(图25)，根据在第一二元化阈值处从检查工件中预先获得的导体的第一线宽度、以及在第二二元化阈值处导体的第二线宽度，校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测缺损或断开的第一检查阈值，以使第一检查阈值与第二二元化阈值相对应；第二校正装置(图25)，根据从检查工件中预先获得的第一线宽度、以及在第三二元化阈值处导体的第三线宽度，校正与第一二元化阈值相对应地预先设置、并且用于检测突起或短路的第二检查阈值，以使第二检查阈值与第三二元化阈值相对应；第一检查装置(图24)，将要测量的第一图案和主图案之间的误差量与校正后的第一检查阈值进行比较；第二检查装置(图24)，将要测量的第二图案和主图案之间的误差量与校正后的第二检查阈值进行比较。
13.一种对准方法，通过将充当参考的主图案的图像与由摄像机所感知的要测量图案的图像进行比较，在检查要测量图案的图案检查方法中对准主图案和要测量图案，其特征在于所述对准方法包括第一选择步骤，从主图案中选择X方向上平行的多个图案作为第一对准标记(图5BFmx1-Fmx6)，并且将所选择图案的宽度的中心坐标设置为第一对准标记的坐标；第二选择步骤，从主图案中选择与X方向垂直的Y方向上平行的多个图案作为第二对准标记(图5BFmy1-Fmy6)，并且将所选择图案的宽度的中心坐标设置为第二对准标记的坐标；第一搜索步骤(图4S202)，用于搜索与主图案的第一对准标记相对应的要测量图案的第一对准标记(图5DFpx1-Fpx6)；第二搜索步骤(图4S203)，用于搜索与主图案的第二对准标记相对应的要测量图案的第二对准标记(图5DFpy1-Fpy6)；标记对准步骤(步骤4S204-S213)，通过对准主图案和要测量图案的第一对准标记的位置，并且对准第二对准标记的位置，对准主图案和要测量图案。
全文摘要
在一种图案检查方法中，将充当参考的主图案和由摄像机所感知的要测量图案的连续色调图像进行对准。根据主图案来至少检测在要测量图案的连续色调图像中的基体的位置。根据与基体的至少密度值的差值，设置至少一个阈值。根据所设置阈值对要测量图案的连续色调图像进行二元化。通过将要测量的二元化图案与主图案进行比较来检查要测量的图案。还公开了一种图案检查设备和对准方法。
文档编号G06K9/00GK1576782SQ200410060089
公开日2005年2月9日 申请日期2004年6月28日 优先权日2003年6月27日
发明者服部新一, 井田彻, 松野修三 申请人:日本亚比欧尼克斯股份有限公司