本發明涉及圖像處理,具體涉及一種基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法。
背景技術:
1、納米壓印光刻技術是一種新興且具有廣闊應用前景的納米制造技術,尤其在半導體、光電子和生物醫學等領域中能夠實現高分辨率、低成本的微納結構復制。這項技術通過壓印模具將圖案快速高效地轉移到基材上,適用于創造納米級別的結構和圖案,因此在推動電子產品微型化和高性能方面發揮了重要作用。
2、然而,在納米壓印過程中,晶圓與模板之間的精確對準是確保加工質量和最終產品性能的關鍵步驟。對準不良可能導致圖案失真、重復性差、甚至是生產廢品。確保高精度對準對于實現可控的加工和穩定的產品出具至關重要,這是納米壓印技術在實際應用中面臨的一大挑戰。傳統的對準方法主要依賴于光學或機械定位,但隨著制程尺寸的不斷縮小,存在對準精度低的問題。
技術實現思路
1、針對現有技術中的上述不足,本發明提供的一種基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法解決了現有技術存在的對準精度低的問題。
2、為了達到上述發明目的,本發明采用的技術方案為:一種基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,包括以下步驟:
3、s1、采集晶圓放置后的圖像,對圖像灰度化處理,得到灰度圖;
4、s2、對灰度圖構建放大圖像、縮小圖像和原始圖像;
5、s3、分別對放大圖像、縮小圖像和原始圖像提取輪廓,得到放大輪廓圖、縮小輪廓圖和原始輪廓圖;
6、s4、分別對放大輪廓圖、縮小輪廓圖和原始輪廓圖提取輪廓中心點,構建放大細化圖、縮小細化圖和原始細化圖;
7、s5、對放大細化圖、縮小細化圖和原始細化圖提取輪廓線的彎曲特征值,找到標記點坐標;
8、s6、將標記點坐標映射到空間坐標中,得到偏差位置,根據偏差位置對晶圓進行對準。
9、進一步地,s2包括以下分步驟:
10、s21、對灰度圖中每兩個相鄰像素點中間插入一個新像素點,新像素點的灰度值取兩個相鄰像素點的灰度值的均值,得到放大圖像;
11、s22、將灰度圖作為原始圖像;
12、s23、將灰度圖分成大小的小塊,從小塊中取各灰度值的加權值作為新的像素點的灰度值,得到縮小圖像。
13、進一步地,s4包括以下分步驟:
14、s41、設置滑動窗口分別在放大輪廓圖、縮小輪廓圖和原始輪廓圖上的每條輪廓線上滑動,每次滑動時,前進步長為1個像素點長度;
15、s42、計算每次滑動時,滑動窗口下的輪廓中心點;
16、s43、將放大輪廓圖上各輪廓中心點作為新的輪廓點構成放大細化圖;
17、s44、將縮小輪廓圖上各輪廓中心點作為新的輪廓點構成縮小細化圖;
18、s45、將原始輪廓圖上各輪廓中心點作為新的輪廓點構成原始細化圖。
19、進一步地,s42中計算輪廓中心點的公式為:,,其中,xo為輪廓中心點的橫坐標,yo為輪廓中心點的縱坐標,xi為滑動窗口下的第i個像素點的橫坐標,yi為滑動窗口下的第i個像素點的縱坐標,n為滑動窗口下像素點數量,i為正整數。
20、進一步地,s5包括以下分步驟:
21、s51、分別對放大細化圖、縮小細化圖和原始細化圖上每個輪廓點計算彎曲度;
22、s52、根據每個輪廓點的彎曲度,計算每條輪廓線的彎曲特征值;
23、s53、根據放大細化圖、縮小細化圖和原始細化圖上同一輪廓線的彎曲特征值,計算匹配度;
24、s54、在匹配度大于匹配閾值時,將原始細化圖上該輪廓線標記為標志輪廓;
25、s55、將標志輪廓的幾何坐標中心作為標記點坐標。
26、進一步地,s51中計算彎曲度的公式為:,其中,sn為第n個輪廓點的彎曲度,為第n個輪廓點的x方向的一階導數,為第n個輪廓點的y方向的一階導數,為第n個輪廓點的x方向的二階導數,為第n個輪廓點的y方向的二階導數,n為正整數。
27、進一步地,s52中計算每條輪廓線的彎曲特征值的公式為:,其中,γ為輪廓線的彎曲特征值,sn為第n個輪廓點的彎曲度,max為取最大值,min為取最小值,n為正整數,m為輪廓線上輪廓點的數量。
28、進一步地,s53中計算匹配度的公式為:,其中,θ為匹配度,γa為放大細化圖上輪廓線的彎曲特征值,γn為縮小細化圖上輪廓線的彎曲特征值,γo為原始細化圖上輪廓線的彎曲特征值,為放大細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值,為縮小細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值,為原始細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值。
29、進一步地,s6包括以下分步驟:
30、s61、將標記點坐標映射到空間坐標;
31、s62、將映射得到的空間坐標與設定坐標相減,得到偏差位置;
32、s63、根據偏差位置對晶圓進行對準。
33、進一步地,s61中映射公式為:,,其中,x為空間中的橫坐標,y為空間中的縱坐標,xc為標記點的橫坐標,yc為標記點的縱坐標,ax為橫坐標的縮放因子,ay為縱坐標的縮放因子,bx為橫坐標的平移量,by為縱坐標的平移量。
34、本發明的有益效果為:本發明在對圖像灰度化后,構建了三種尺度的圖像,分別對三種尺度的圖像提取輪廓,并將輪廓細化處理,使得輪廓線條清晰,再根據三種尺度的圖像中的輪廓線的彎曲特征值,找到標記點坐標,結合三種尺度的圖像,提高尋找標記點坐標的精度,將標記點坐標映射到空間坐標中,根據空間坐標,得到偏差位置,基于偏差位置對晶圓進行對準。本發明通過對三種尺度的圖像提取輪廓中心點,構建三種尺度的細化圖像,使得輪廓結構更清晰,提高確定標記點的精度,再結合三種尺度下的輪廓線的彎曲特征值,找到標記點坐標,進一步地提高確定標記點的精度,從而提高對準精度。
1.一種基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,包括以下步驟:
2.根據權利要求1所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s2包括以下分步驟:
3.根據權利要求1所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s4包括以下分步驟:
4.根據權利要求3所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s42中計算輪廓中心點的公式為:,,其中,xo為輪廓中心點的橫坐標,yo為輪廓中心點的縱坐標,xi為滑動窗口下的第i個像素點的橫坐標,yi為滑動窗口下的第i個像素點的縱坐標,n為滑動窗口下像素點數量,i為正整數。
5.根據權利要求1所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s5包括以下分步驟:
6.根據權利要求5所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s51中計算彎曲度的公式為:,其中,sn為第n個輪廓點的彎曲度,為第n個輪廓點的x方向的一階導數,為第n個輪廓點的y方向的一階導數,為第n個輪廓點的x方向的二階導數,為第n個輪廓點的y方向的二階導數,n為正整數。
7.根據權利要求5所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s52中計算每條輪廓線的彎曲特征值的公式為:,其中,γ為輪廓線的彎曲特征值,sn為第n個輪廓點的彎曲度,max為取最大值,min為取最小值,n為正整數,m為輪廓線上輪廓點的數量。
8.根據權利要求5所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s53中計算匹配度的公式為:,其中,θ為匹配度,γa為放大細化圖上輪廓線的彎曲特征值,γn為縮小細化圖上輪廓線的彎曲特征值,γo為原始細化圖上輪廓線的彎曲特征值,為放大細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值,為縮小細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值,為原始細化圖上輪廓線的彎曲特征存儲值。
9.根據權利要求1所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s6包括以下分步驟:
10.根據權利要求9所述的基于多尺度圖像識別的納米壓印晶圓高精度對準方法,其特征在于,所述s61中映射公式為:,,其中,x為空間中的橫坐標,y為空間中的縱坐標,xc為標記點的橫坐標,yc為標記點的縱坐標,ax為橫坐標的縮放因子,ay為縱坐標的縮放因子,bx為橫坐標的平移量,by為縱坐標的平移量。