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TECHNISCHES GEBIET
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Die
folgende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Gebiet von Bildverarbeitung-
und Untersuchungssystemen und insbesondere auf ein Bildausrichtsystem
und -Verfahren.
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Hintergrund
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Bildverarbeitungssysteme
werden zunehmend in einer Anzahl von Anwendungen verwendet. Diese
beinhalten die Fernerkennung, die Medizin und Herstellung, einschließlich der
Halbleiterherstellung, Optimierung der Ausbeute und Verfahrensdiagnostiken.
Eine Weise, in der Bildverarbeitungssysteme verwendet werden, ist
der Vergleich entsprechender Bilder. Zum Beispiel kann ein Halbleiterwafer
eine Anzahl im Wesentlichen identischer Chips beinhalten. Ein Bildverarbeitungssystem
kann entsprechende Bilder von zwei oder mehr Chips erfassen und
die Bilder vergleichen, um Defekte, Unterschiede oder Unregelmäßigkeiten
zu erfassen. Bildverarbeitungssysteme erfassen typischerweise zweidimensionale Merkmale
ausgewählter
Merkmale drei-dimensionaler Objekte.
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Um
die räumliche
Anordnung von Objekten, die in den Bildern dargestellt sind, zu
vergleichen, bringt das Bildsystem die entsprechenden Bilder zur Deckung
(richtet sie aus) oder korreliert diese. Dieser Ausrichtvorgang
kann als eine Identifizierung und Ausrichtung eines ersten Bildes
und eines zweiten, entsprechenden Bildes beschrieben werden, um
einen Versatz zwischen den betreffenden Bildern zu berücksichtigen.
Der Ausrichtschritt ist wichtig, um einen aussagekräftigen Vergleich
der entsprechenden Bilder zu machen. Falls die entsprechenden Bilder nicht
ausgerichtet sind, wirkt sich dies negativ auf den Vergleich der
Bilder aus. Ein Verfahren zur Durchführung dieser Ausrichtung ist
die merkmalsbasierte Ausrichtung (das merkmalsbasierte zur Deckung
Bringen). Wie der Name schon andeutet, beinhaltet die merkmalsbasierte
Ausrichtung die Identifizierung geometrischer Merkmale in jedem
Bild, die Bestimmung von Entsprechungen und das Verwenden der Koordinaten
dieser Merkmale, um die entsprechenden Punkte in einem entsprechenden
Bild zu identifizieren.
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Die
merkmalsbasierte Ausrichtung hat jedoch erhebliche Nachteile. In
erster Linie sind merkmalsbasierte Ausrichttechniken zeitintensiv
und erfordern erhebliche Rechnerleistung. Bei der Anwendung können gemeinsame
Merkmale unter Auftreten von Rauschen schwierig zu extrahieren sein,
was oft zu Zuverlässigkeitsproblemen
führt.
Ferner ist es in manchen Anwendungen erwünscht, schnell mehrere entsprechende
Paare aus komplexen Bildern auszurichten. Folglich beschränkt ein
langwieriger Ausrichtvorgang, wie ein solcher der mit der merkmalsbasierten
Ausrichtung verbunden ist, die Verarbeitungsgeschwindigkeit und
den Durchsatz des Bildverarbeitungssystems. Da zusätzlich die
Größe der auf
den Halbleiterchips ausgebildeten Bauteile abnimmt, wird das Bildverarbeitungssystem
in zunehmendem Maße
kleine Strukturen untersuchen. Somit werden sich Fehler, die bei
der Ausrichtung gemacht werden, verstärken.
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Bekannte
Ausrichtsysteme beinhalten solche, die in
US 5295200 offenbart sind, in der
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur schnellen Bestimmung der
Fehlausrichtung zwischen zwei Röntgenbildern
offenbart sind.
US 5808735 offenbart
ein Verfahren zur Kennzeichnung von Defekten auf Halbleiterwafern
unter Verwendung von Bildintensitätswerten.
EP 065021 bezieht sich auf die Detektion
von globalen Translationen zwischen Bilderpaaren. Ähnlich offenbart
Rizzo et al ("Multimodality
biomedical image integration: use of a cross-correlation technique", Sitzungsbericht
der jährlichen
internationalen Konferenz der Gesellschaft für Ingenieurwissenschaften in
Medizin und Biologie, Orlando, 31. Oktober–3. November 1991, New York,
IEEE, US (31-10-1991), Seiten 214–220, 1 Conf.13 219–220) eine
Fourierbereichs basierte Ausrichttechnik auf dem Gebiet biomedizinischer
Bilder. Reddy et al ("An FFT-based technique for
translation, rotation, and scale-invariant image registration", IEEE Protokolle bezüglich Bildverarbeitung,
IEEE inc. New York, US, Band 5 Nr. 8, 1. August 1996 (1996-08-01),
Seiten 1266–1271
ist eine andere Veröffentlichung
des Standes der Technik.
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Zusammenfassung
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Folglich
ist ein Bedarf nach einem Bildausrichtsystem und -Verfahren entstanden,
das recheneffizient ist.
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Es
ist ein weiterer Bedarf nach einem Bildausrichtsystem und -Verfahren
entstanden, welche auf effiziente Weise komplexe Bilddaten verarbeiten.
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Es
ist noch ein weiteres Bedürfnis
nach einem Bildausrichtverfahren und -System aufgekommen, die einen
gesteigerten Systemdurchsatz erleichtern.
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Ein
weiterer Bedarf nach einem Bildausrichtsystem ist entstanden, dass
sowohl genau als auch zuverlässig
ist.
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In Übereinstimmung
mit der Lehre der vorliegenden Offenbarung werden ein System und
ein Verfahren für
ein Bildausrichtsystem und -Verfahren beschrieben, die die Nachteile
reduzieren, die mit den zuvor verwendeten Bildausrichtsystemen verbunden sind.
Das Bildausrichtsystem der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine
Ausrichteinheit, die komplexe Bilddaten, wie Frequenzraumdaten,
für entsprechende
Bilder erhält.
Die Ausrichteinheit berechnet das inverse konjugiert-komplexe Produkt
aus der schnellen Fouriertransformation [FFT] der komplexen Bilddaten des
ersten Bildes und der FFT des zweiten, entsprechenden Bildes.
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In
einem Aspekt der Erfindung wird ein Bildverarbeitungssystem bereitgestellt,
welches umfasst:
ein Positioniersystem, das die Positionierung
eines Ziels durchzuführen
vermag;
ein optisches System, das in der Nähe des Positioniersystems angeordnet
ist und das die Erfassung eines holographischen Bildes des Ziels
durchzuführen vermag;
eine
Charge-Coupled-Device-(CCD)-Kamera, die mit dem optischen System
zusammenwirkend verbunden ist und die eine digitale Aufzeichnung
des holographischen Bildes, das von dem optischen System erfasst
wurde, durchzuführen
vermag, wobei die holographischen Bilddaten eine vollständige Objektwelle
umfassen, wobei die vollständige
Objektwelle Folgendes umfasst: Phasendaten, die der Zielhöhe entsprechen,
und
Reflexionsgraddaten für
Punkte X und Y auf dem Ziel;
ein Ausrichtsystem, das mit dem
optischen System zusammenwirkend verbunden ist und das Folgendes durchzuführen vermag:
Empfang
der Frequenzdaten für
ein erstes Bild und ein zweites entsprechendes Bild, wobei die Frequenzdaten
den vollständigen
Objektwellendaten entsprechen, die von der CCD-Kamera aufgezeichnet wurden; und
Berechnung
der Korrelationsdaten für
das erste Bild und das zweite Bild, wobei die Korrelationsdaten
eine inverse Transformation eines konjugiert-komplexen Produktes
aus den Frequenzdaten des ersten Bildes und den Frequenzdaten des
zweiten Bildes beinhalten, wobei die Korrelationsdaten eine Korrelationsverschiebung
zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild beinhalten.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird ein Bildausrichtsystem bereitgestellt,
welches umfasst:
eine Ausrichteinheit, die Folgendes durchzuführen vermag:
Erhalt
der vollständigen
Objektwellendaten für
entsprechende Bildpaare, worin die vollständigen Objektwellendaten umfassen:
Phasendaten, die der Zielhöhe
entsprechen, und Reflexionsgraddaten für Punkte X und Y auf einem
Ziel, und die Bildpaare ein erstes Bild und ein zweites, entsprechendes
Bild aufweisen; und
Berechnen einer inversen Transformation
eines konjugiert-komplexen Produktes aus der Fast-Fourier-Transformation
des ersten Bildes und der Fast-Fourier-Transformation des zweiten
Bildes.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Ausrichtung
von Bilddaten zu korrelierten Bildern bereitgestellt, welches umfasst:
Erhalt
komplexer Bilddaten eines ersten Bildes, die eine erste vollständige Objektwelle
beinhalten, worin die erste, vollständige Objektwelle umfasst:
Phasendaten, die der Zielhöhe
entsprechen und Reflexionsgraddaten für Punkte X und Y auf dem Ziel;
Erhalt
komplexer Bilddaten eines zweiten Bildes, wobei das zweite Bild
dem ersten Bild entspricht und eine zweite vollständige Objektwelle
beinhaltet;
Berechnen der inversen Transformation des konjugiert-komplexen
Produkts aus der Fast-Fourier-Transformation
des ersten Bildes und der Fast-Fourier-Transformation des zweiten
Bildes: und Berechnung eines Korrelationsmaßabbilds unter Verwendung des
inversen konjugiert-komplexen
Produktes.
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Es
ist ein Bildverarbeitungssystem offenbart, das ein Positioniersystem,
ein optisches System und ein Ausrichtsystem beinhaltet. Das Positioniersystem kann
ein Ziel, wie einen Halbleiterwafer, halten und selektiv positionieren.
Ein optisches System ist in der Nähe des Positioniersystems angeordnet
und erfasst komplexe Bilder des Ziels. Das Ausrichtsystem ist mit dem
Bildverarbeitungssystem verbunden und empfängt komplexe Objektwellendaten
für Paare
entsprechender Bilder. Das Ausrichtsystem berechnet dann ein Korrelationsabbild
für jedes
Bildpaar. Die Berechnung der Korrelationsdaten beinhaltet die Berechnung
des inversen konjugiert-komplexen Produkts aus der FFT des ersten
Bildes und der FFT des zweiten Bildes.
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Um
genauer zu sein, in der offenbarten Ausführungsform beinhaltet das Bildverarbeitungssystem
eine Charge-Coupled-Device-(CCD)-Kamera zur Aufzeichnung holographischer
Bilder des durch das Positioniersystem gehaltenen Ziels. Des Weiteren
beinhalten die komplexen Objektwellendaten, die von der Ausrichteinheit
empfangen werden, Phasendaten und Größenwertdaten, komplexe Spektrumsdaten
oder Frequenzdaten, die allgemein aus der Höhe und Reflexionsgraddaten
für jeden
Punkt des Ziels erhalten werden. Das Bildverarbeitungssystem dieser
Ausführungsform
beinhaltet ferner eine Vergleichseinheit, die das erste Bild mit
dem zweiten, entsprechenden Bild vergleicht und kann die Größenwert-
und Phasenunterschiede zwischen dem ersten Bild und dem zweiten Bild
identifizieren.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur
Bilddatenausrichtung von entsprechenden Bildern offenbart. Das Verfahren
beinhaltet den Empfang komplexer Bilddaten eines ersten Bildes und
eines zweiten Bildes. Die Bilder können in der Form von Frequenzdaten
vorliegen, sie können
nachfolgend durch einen Bandpassfilter gefiltert werden. Das Verfahren
beinhaltet ferner die Erzeugung von Bildausrichtdaten indem das
inverse, konjugiert-komplexe Produkt der FFT des ersten Bildes und
der FFT des zweiten Bildes berechnet wird. Das Verfahren beinhaltet
ferner das Finden des Korrelationsspitzenwerts durch Berechnung
des Größenwerts
der komplexen Korrelation und das Suchen des Maximums auf dem Korrelationsmaßabbild.
Der Abstand zwischen dem Spitzenwert und dem Bildzentrum wird als
Translation oder Verschiebung zwischen dem Bildpaar ermittelt.
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Die
vorliegende Erfindung stellt eine Anzahl technischer Vorteile bereit.
Ein technischer Vorteil ist die Einarbeitung von Frequenzraumtechniken
zur Erzeugung der Ausrichtdaten. Die Verwendung der Frequenzraumdaten
verringert die Rechenanforderungen weil die Korrelationsberechnungen
im Frequenzraum durchgeführt
werden, was die rechnerseitigen Kosten bei der Suche des Korrelationsspitzenwerts
zwischen den Bildern im Vergleich zu iterativen Techniken minimiert.
Die Verwendung von Frequenzraumdaten unterstützt ferner die effiziente Verarbeitung
komplexer Bilddaten und steigert den Durchsatz des Bildverarbeitungssystems.
Die Verwendung der komplexen Bilddaten, einschließlich Höhe- und Reflexionsgraddaten,
für jeden
Punkt X und Y auf dem Ziel gestattet es dem System, besonders genau
zu sein. Die Verwendung komplexer Bilddaten zur Ausrichtung ermöglicht es
dem System auch, zuverlässiger
als andere Ausrichtsysteme zu sein.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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Ein
besseres Verständnis
der vorliegenden Ausführungsformen
und deren Vorteile kann anhand der folgenden Beschreibung im Zusammenspiel
mit den begleitenden Figuren erreicht werden, in denen gleiche Bezugszeichen
gleiche Merkmale bezeichnen, und in denen:
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1 ein
Bildverarbeitungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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2 ein
Flussdiagramm ist, das ein Bildausrichtverfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 einen
Halbleiterwafer mit mehreren darauf ausgebildeten Chips zeigt; und
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4 zwei
entsprechende Halbleiterchips darstellt, aufgeteilt in mehrere,
entsprechende Sichtfelder.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bevorzugte
Ausführungen
und deren Vorteile werden am besten anhand der 1 bis 4 verstanden,
worin gleiche Nummern verwendet werden, um gleiche oder entsprechende
Teile zu benennen.
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Im
Folgenden wird auf 1 Bezug genommen, ein Bildverarbeitungssystem,
das allgemein bei 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
dargestellt ist, wird gezeigt. Das Bildverarbeitungssystem 10 beinhaltet
ein mechanisches System 12, das ein Ziel 14 zu
halten und zu positionieren vermag. Das Ziel 14 kann ein
Halbleiterwafer oder ein anderes, zur Untersuchung geeignetes Ziel
beinhalten. Das mechanische System 12 ist bevorzugt in
der Lage, das Ziel 14 selektiv zu halten und ist ebenso
in der Lage, das Ziel 14 selektiv zu positionieren oder „schrittweise
zu bewegen". In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das mechanische System 12 in der Lage, das Ziel 14 in
selektiven Schritten, die gemäß dem Sichtfeld (FOV)
des optischen Systems 18 bemessen sind, zu bewegen. Das
optische System 18 ist in der Nähe des mechanischen Systems 12 und
des Ziels 14 angeordnet, so dass das optische System 18 auf
effektive Weise Bilder des Ziels 14 erfassen kann. Die durch
das optische System 18 erfassten Bilder verlassen das optische
System 18 als Ortsraumdaten 19.
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Die
durch das optische System erfassen Bilddaten beinhalten eine Messung
der Höhe
(z) und des Reflexionsgrads (a) für jede Position (x, y) des Ziels 14.
Folglich werden vier-dimensionale
Ortsraumdaten durch das optische System 18 erfasst.
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Das
mechanische System 12 wird bevorzugt durch ein Steuersystem 16 betrieben.
Das Steuersystem 16 steht auch bevorzugt mit der CCD-Kamera 20 und
dem Signalverarbeitungssystem 22 in Verbindung und ist
in der Lage, Bildortsdaten daran zu übermitteln. Solche Bildortsdaten
können
in den erfassten Bilddaten beinhaltet sein, um zu unterscheiden,
welche Bilder miteinander korrelieren.
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Die
Charge-Coupled-Device-(CCD)-Kamera 20 ist ferner in der
Lage, mit dem optischen System 18 in Verbindung zu treten.
In einer alternativen Ausführungsform
kann jedes beliebig geeignete Gerät genutzt werden, um Ortsraumdaten 19 vom
optischen System zu empfangen und zu speichern. Das optische System
und die CCD-Kamera 20 können bevorzugt
unmittelbar für
digitale Holographietechniken (DDH), wie sie im U.S. Patent mit
der Nr. 6,078,392, erteilt an Clarence E. Thomas, et al., beschrieben
sind, genutzt werden. Alternativ können das optische System 18 und
die Kamera 20 beliebig geeignete Technik nutzen, um die
Höhe- (Z)
und die Reflexiongrad-(A)-Daten für die Punkte X, Y auf dem Ziel 14 zu
erfassen. In der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Bezugnahme
auf komplexe Bilddaten die Bilddaten, die von X, Y, Z und A abstammen
und für
Abschnitte des gegebenen Ziels erhalten wurden. Die komplexen Daten
können
bevorzugt X, Y, Z und A Bilddaten beinhalten, die von dem Ortsraum
in den Frequenzraum transformiert wurden. In einer besonderen Ausführung kann
diese Transformation unter Verwendung von Fast-Fourier-Transformations-(FFT)-Techniken
erreicht werden. X, Y, Z und A-Bilddaten, die in den Frequenzraum
transformiert wurden, werden hierin als Frequenzdaten oder komplexe
Frequenzdaten bezeichnet.
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Licht
vom optischen System 18 kann bevorzugt zur CCD-Kamera 20 gerichtet
sein. Die CCD-Kamera ist in der Lage, holographische Bilddaten ohne
die Verwendung einer photographischen Platte oder eines Films aufzuzeichnen.
Des Weiteren ist die CCD-Kamera 20 bevorzugt in der Lage,
die holographischen Bilddaten, die vom Bildverarbeitungssystem 10 erfasst
wurden, digital aufzuzeichnen.
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Das
Signalverarbeitungssystem 22 ist wirksam mit der CCD-Kamera 20 verbunden.
Das Signalverarbeitungssystem 22 ist ferner in der Lage,
die digitalen Bilder von der CCD-Kamera 20 zu
empfangen und zu verarbeiten. Die Verarbeitung durch das Signalverarbeitungssystem 22 beinhaltet
bevorzugt die Transformation von Daten, die durch die Kamera aufgezeichnet
wurden, in Frequenzraumdaten 23. Bevorzugt beinhaltet diese
Verarbeitung eine Fourier-Transformation holographischer Daten,
das Auffinden der Signalträgerfrequenz
der holographischen Daten und das Extrahieren der Frequenz der komplexen
Objektwelle der holographischen Daten. Die durch das Signalverarbeitungssystem 22 extrahierte Information
kann allgemein als Frequenzdaten bezeichnet werden und kann beliebige
Frequenzdaten beinhalten, die durch Transformation der Ortsraumdaten
in die Frequenzraumdaten erhalten werden. In einer besonderen Ausführungsform
ist das Signalverarbeitungssystem 22 in der Lage, die Fast-Fourier-Transformations-(FFT)-Daten
auf kontinuierliche („streaming") Weise auszugeben,
wobei jede Instanz die FFT eines Sichtfeld darstellt. Die vom Signalverarbeitungssystem 22 verarbeiteten
Daten können zum
Kurzzeitspeicher 24 gesandt werden und später zur
Ausrichteinheit 26, wenn deren entsprechendes Sichtfeld
erhältlich
wird. Der Kurzzeitspeicher 24 kann irgendeinen geeigneten
Kurzzeitspeicher beinhalten, der geeignet ist, komplexe Frequenzdaten, die
vom Signalverarbeitungsssystem 22 empfangen wurden, zu
speichern. Der Kurzzeitspeicher 24 ist ferner betriebsfähig mit
der Ausrichteinheit 26 verbunden. Wenn ein neues FOV aus
der Signalverarbeitung 22 kommt, wird der Kurzzeitspeicher 24 durchsucht,
um das Frequenzbild seines entsprechenden FOVs zu finden, welches
zuvor erfasst wurde. Die Frequenzdaten des Bildpaares werden dann zur
Ausrichteinheit 26 gesandt. Die neuen FOV-Daten werden
dann im Kurzzeitspeicher 24 gespeichert, um auf deren entsprechendes
FOV vom nächsten Chip
oder des entsprechenden Zielabschnitts zu warten. Die „alten" FOV-Daten werden
aus dem Kurzzeitspeicher 24 entfernt.
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Die
Ausrichteinheit 26 ist betriebsfähig mit dem Signalverarbeitungssystem 22 sowie
dem Kurzzeitspeicher 24 verbunden. Die Ausrichteinheit 26 ist in
der Lage, komplexe Bilddaten vom Signalverarbeitungssystem 22 und
deren entsprechende komplexe Bilddaten vom Kurzzeitspeicher 24 zu
empfangen. Das Steuersystem 16 ist mit dem mechanischen
System 12 verbunden und ist in der Lage, das mechanische
System 12 zu steuern. Das Steuersystem 16 ist ferner
in der Lage, die CCD-Kamera 20 und das Signalverarbeitungssystem 22 zu
steuern. Die Ausrichteinheit 26 ist in der Lage, die Translation
oder die "Verschiebung" zwischen den entsprechenden
Bildern zu erkennen. Die Translation, die durch die Ausrichteinheit 26 identifiziert
wird, kann Verschiebungen sein, die sowohl in der X als auch der
Y-Richtung für ein
Bild erforderlich sind, um dieses mit seinem entsprechenden Bild
auszurichten (zur Deckung zu bringen).
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De
Interpolationseinheit 27 ist betriebsfähig mit der Ausrichteinheit 26 und
dem Kurzzeitspeicher 24 über eine inverse Transformation
verbunden. Die Interpolationseinheit 27 ist ferner in der
Lage das komplexe Bild, das vom Kurzzeitspeicher 24 empfangen
wurde, mittels einer inversen Transformation, wie etwa einer inversen
Fast-Fourier-Transformation (IFFT) 32 zu resamplen. Diese
Transformation transformiert bevorzugt die Daten aus dem Frequenzraum in
den Ortsraum.
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Die
Interpolationseinheit 27 ist bevorzugt mit der Vergleichseinheit 28 verbunden.
Die Vergleichseinheit 28 ist in der Lage, entsprechende
Bilder zu empfangen, eins aus dem Signalverarbeitungssystem 22 über eine
inverse FFT 34 und ein anderes aus der Interpolationseinheit 27.
Die Vergleichseinheit 28 ist ferner in der Lage, die entsprechenden
Bilder zu vergleichen. Der von der Vergleichseinheit 28 durchgeführte Vergleich
beinhaltet die Normalisierung des komplexen Bildes, Berechnung des Änderungsvektors
und eine Schwellwertoperation.
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Die
Vergleichseinheit 28 ist betriebsfähig mit der Defekte abbildenden
Einheit 30 verbunden. Die Defekte abbildende Einheit 30 identifiziert
bevorzugt Defekte, Unterschiede oder Unregelmäßigkeiten zwischen dem ersten
Bild und dem zweiten, entsprechenden Bild auf Grundlage der Vergleichsergebnisse,
die von der Vergleichseinheit 28 und der Ausrichteinheit 26 empfangen
wurden.
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Im
Folgenden wird nun auf 2 Bezug genommen; es ist ein
Flussdiagramm eines Bildausrichtsystems gemäß der vorliegenden Erfindung
gezeigt. Die Bildausrichtung stellt einen Frequenzraum-basierten
Korrelator zur Korrelation zweier komplexer Signale im Ortsraum
bereit, die in den Frequenzraum unter Verwendung der inversen Fourier-Trasnformation des
Produkts ihrer Fourier-Transformierten oder einer ähnlichen
Transformationstechnik zu implementieren sind. Das Bildausrichtsystem kann
unter Verwendung der FFT anstatt eines definierten Korrelationsmaßes im Ortsraum
implementiert werden. Die Information, die in der Frequenzraumdarstellung
der gesamten Objektwelle enthalten ist, beinhaltet Phasendaten,
die der Zielhöheninformation
entsprechen, die in traditionellen Frequenzraumdarstellungen von
Reflexionsgradgrößenbildern nicht
enthalten sind. Die Suche nach dem Korrelationsspitzenwert kann
dann in dem erhaltenen Korrelationsabbild durchgeführt werden.
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Das
Verfahren beginnt mit der Identifizierung der Daten zweier entsprechender
Bilder, 200 und 202, aus einem ersten Bild und
einem zweiten, entsprechenden Bild. In der vorliegenden Ausführungsform
können
die Bilddaten 200 und 202 Frequenzdaten der Bereiche
A1 und B1 (wie in 4 gezeigt) beinhalten. In einer
bevorzugten Ausführungsform
sind die Bilddaten 200 und 202 FFTs der Bilddaten.
Die Ausrichtung beinhaltet eine vorausgehende Filterung der FFT
der ersten Daten 204 und eine Filterung der FFT der zweiten
Bilddaten 206. In einer bevorzugten Ausführungsform
nutzen diese Filterschritte 204 und 206 einen
Bandpass-Filter, obwohl jeder geeignete Filter zur Eliminierung
von niederfrequentem und hochfrequentem Rauschen zur Anwendung kommen könnte. In
einer besonderen Ausführungsform
filtern die Filterschritte 204 und 206 bevorzugt
Frequenzbereiche aus, die unter etwa fünfzehn (15) bis zwanzig (20)
Prozent der Nyquist und über
etwa sechzig (60) Prozent der Nyquist liegen.
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Als
nächstes
wird das konjugiert-komplexe Produkt aus der FFT A1 und der FFT
B1 bestimmt 208. Die inverse FFT des konjugiert-komplexen
Produkts wird dann berechnet 210. Diesem Schritt nachfolgend,
wird das Korrelationsmaß durch
Berechnung des Maßes
der inversen FFT 216 berechnet. Schließlich wird ein Spitzenwert
innerhalb der Korrelationsmaßdaten 212 identifiziert.
Dieses Finden des Spitzenwerts kann bevorzugt parabolische Interpolationstechniken
beinhalten, um Spitzenwerte mit Subpixel-Genauigkeit zu identifizieren.
Zum Beispiel für ein
3 × 3
Block aus Kreuzkorrelationsergebnissen um die diskreten Spitzenwerte
kann dies die Anpassung dieser Ergebnisse mit einer drei-dimensionalen Oberfläche, wie
etwa mit einer Parabel, beinhalten. Der Spitzenwert der angepassten
Oberfläche
ist als der Spitzenwert der Korrelation definiert.
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Der
identifizierte Spitzenwert wird dann dazu verwendet, die Translation
zwischen dem entsprechenden Bildpaar 214 zu berechnen.
Die Translation ist als der Abstand zwischen dem Spitzenwert und dem
Bildmittelpunkt definiert. Der zuvor beschriebene Ausrichtvorgang
kann bevorzugt für
mehrere, entsprechende Bilder wiederholt werden.
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Nach
der Ausrichtung kann eine Fehlausrichtungsanalyse und eine Qualitätssicherungsüberprüfung durchgeführt werden,
um zu ermitteln, ob eine genaue Ausrichtung stattgefunden hat und
ob eine zusätzliche
Verarbeitung erforderlich ist, um eine gewünschte Ausrichtgenauigkeit
zu gewährleisten.
In einer Ausführungsform
kann dieser Vorgang die Identifizierung des Spitzenwertmusters des
Korrelationsabbilds und Verwendung des Abfalls zwischen dem ersten
Spitzenwert und dem zweiten Spitzenwert beinhalten, um die Qualität der Translation abzumessen.
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Des
Weiteren kann das Resampeln und die Interpolation des Bildes durchgeführt werden,
nachdem die Translation bestimmt wurde. Die Translation definiert
ein neues Raster für
das Zielbild. Resampeln des komplexen Zielbild kann dann unter Verwendung
eines Interpolators, wie durch Bilinear- oder Sinc-Interpolation
vorgenommen werden. Nach dem Resampeln des Zielbildes durch die
Interpolationseinheit 27 kann die Bildvergleichseinheit 28 das
komplexe Bildpaar vergleichen und Unterschiede zwischen dem ersten
Bild und dem zweiten Bild identifizieren.
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Im
Folgenden wird auf 3 Bezug genommen, welche eine
anschauliche Wiedergabe eines Halbleiterwafers ist, der allgemein
mit 100 bezeichnet ist und vorgesehen ist, die Arbeitsweise
der Bildausrichtsystems der vorliegenden Erfindung zu beschreiben.
Der Wafer 100 beinhaltet mehrere, im Wesentlichen identische
Chips 110, die darauf ausgebildet sind. Zum Zweck der Beschreibung
wurden die Chips 110 ferner mit 110A, 110B, 110C usw.
beschrieben. Es sollte deutlich werden, dass die vorliegende Erfindung
die Ausrichtung entsprechender Bilddaten von entsprechenden Chips
unabhängig von
deren Anordnung auf einem oder mehreren Wafern beabsichtigt.
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Nun
wird auf 4 Bezug genommen, welche eine
anschauliche Wiedergabe entsprechender Chips zeigt, die in mehrere
Sektionen getrennt sind. Der erste Chip 152 oder Chip A
beinhaltet mehrere Sektionen, die mit A1, A2, A3 usw. bezeichnet
sind. Der zweite Chip 154 beinhaltet auf ähnliche
Weise mehrere entsprechende Sektionen, die mit B1, B2, B3 usw. bezeichnet
sind. In der vorliegenden Ausführungsform
entspricht die Chipsektion A1 der Chipsektion B1. Die Chipsektion
A2 entspricht der Chipsektion B2 usw. Die Größe jeder Sektion entspricht bevorzugt
im Wesentlichen dem Sichtfeld (FOV) des optischen Systems 18,
wie es in 1 gezeigt ist. Die Bildgröße der Chipsektionen
oder der Blöcke wird
durch das FOV des optischen Systems 18 und der Ortsauflösung der
CCD-Kamera 20 vorgegeben, wie in 1 gezeigt.
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In
Betrieb positioniert das mechanische System 12 das Ziel 14 bevorzugt
derart, dass ein bevorzugter Abschnitt des Ziels, wie etwa die Chipsektion A1,
im Sichtfeld des optischen Systems 18 angeordnet ist. Das
optische System 18 erhält
dann Bilddaten, wie die vollständige
Objektwelle der holographischen Bilddaten.
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Die
Bilddaten, die vom optischen System 18 erfasst wurden,
werden dann zur CCD-Kamera 20 gesandt,
wie in 1 beschrieben ist. Nachdem das Bild der Sektion
A1 durch das optische System 18 erfasst worden ist, kann
das mechanische System 12 dann den Wafer bewegen oder „schrittweise
bewegen", dass eine
andere Chipsektion, wie die Chipsektion A2, im Sichtfeld des optischen
Systems 18 angeordnet ist. Folglich ist jeder „Schritt" des mechanischen
Systems bevorzugt gemäß dem Sichtfeld
des optischen Systems 18 bemessen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
folgt die Bewegung des mechanischen Systems einem vor-ausgewählten Muster, um
sicherzustellen, dass alle interessierenden Bereiche auf dem Ziel 12 sorgfältig abgebildet
werden. In einer alternativen Ausführungsform kann ein mechanisches
System ein optisches System bezüglich
eines feststehenden Ziels positionieren. In einer anderen, alternativen
Ausführungsform
kann das mechanische System 12 das Ziel 14 kontinuierlich
durch das Sichtfeld des optische System 18 bewegen, und das
optische System 12 erfasst Bilder in ausgewählten Zeitintervallen,
um sicherzustellen, dass die interessierenden Bereiche des Ziels 12 sorgfältig abgebildet
werden.
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Bilddaten
werden vom optischen System 18 zur CCD-Kamera 20 und
dann zum Signalverarbeitungssystem 22 gesandt. Die verarbeiteten
Bilddaten, die weitergesandt werden, um ausgerichtet zu werden,
können
in irgendeinem beliebigen Format vorliegen, wie als Frequenzbereich-Rohsignal,
nachdem die Trägerfrequenz
extrahiert wurde, als komplexe Ortsbereichdaten, Größenwertbilddaten
und Phasendaten. Diese Fähigkeit,
die Bilddaten in einer Vielfalt von Formaten verarbeiten zu können, kann die
Anforderungen an die Datenverarbeitung oder die Vorverarbeitung
lindern. Alternativ können
Daten, die für
die Ausrichtung geeignet sind, aus jedem Punkt entlang des Datenstroms
erhalten werden, aus dem geeignete komplexe Bilddaten erhalten werden
können.
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Die
verarbeiteten Bilddaten können
dann sowohl im Kurzzeitspeicher 24 gehalten werden als auch
direkt zur Ausrichteinheit 26 gesandt werden. Die Ausrichteinheit 26 stellt
fest, welche Bilder mit entsprechenden Chipbereichen in Verbindung
stehen, indem die Position eines Bildes in einem Waferkoordinatensystem
identifiziert wird. In einer bevorzugten Ausführung kann dies durch die Feststellung der
Chipnummer und der Rahmenkoordinate innerhalb des Chips für jedes
Bild, wie es durch das Steuersystem 16 bestimmt wird und
wie in 1 gezeigt ist, erreicht werden.
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Obwohl
die offenbarten Ausführungsformen im
Detail erläutert
worden sind, sollte deutlich werden, dass diverse Änderungen,
Austäusche
und Abwandlungen an den Ausführungsformen
vorgenommen werden können,
ohne dass dadurch vom Umfang, wie in den beigefügten Ansprüchen vorgegeben ist, abgewichen
wird.