本發(fā)明涉及圖像處理，具體涉及一種基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法。

背景技術(shù)：

1、納米壓印光刻技術(shù)是一種新興且具有廣闊應(yīng)用前景的納米制造技術(shù)，尤其在半導(dǎo)體、光電子和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中能夠?qū)崿F(xiàn)高分辨率、低成本的微納結(jié)構(gòu)復(fù)制。這項(xiàng)技術(shù)通過壓印模具將圖案快速高效地轉(zhuǎn)移到基材上，適用于創(chuàng)造納米級(jí)別的結(jié)構(gòu)和圖案，因此在推動(dòng)電子產(chǎn)品微型化和高性能方面發(fā)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(duì)準(zhǔn)是確保加工質(zhì)量和最終產(chǎn)品性能的關(guān)鍵步驟。對(duì)準(zhǔn)不良可能導(dǎo)致圖案失真、重復(fù)性差、甚至是生產(chǎn)廢品。確保高精度對(duì)準(zhǔn)對(duì)于實(shí)現(xiàn)可控的加工和穩(wěn)定的產(chǎn)品出具至關(guān)重要，這是納米壓印技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中面臨的一大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)方法主要依賴于光學(xué)或機(jī)械定位，但隨著制程尺寸的不斷縮小，存在對(duì)準(zhǔn)精度低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供的一種基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的對(duì)準(zhǔn)精度低的問題。

2、為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，包括以下步驟：

3、s1、采集晶圓放置后的圖像，對(duì)圖像灰度化處理，得到灰度圖；

4、s2、對(duì)灰度圖構(gòu)建放大圖像、縮小圖像和原始圖像；

5、s3、分別對(duì)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(duì)放大輪廓圖、縮小輪廓圖和原始輪廓圖提取輪廓中心點(diǎn)，構(gòu)建放大細(xì)化圖、縮小細(xì)化圖和原始細(xì)化圖；

7、s5、對(duì)放大細(xì)化圖、縮小細(xì)化圖和原始細(xì)化圖提取輪廓線的彎曲特征值，找到標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)；

8、s6、將標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)映射到空間坐標(biāo)中，得到偏差位置，根據(jù)偏差位置對(duì)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

9、進(jìn)一步地，s2包括以下分步驟：

10、s21、對(duì)灰度圖中每兩個(gè)相鄰像素點(diǎn)中間插入一個(gè)新像素點(diǎn)，新像素點(diǎn)的灰度值取兩個(gè)相鄰像素點(diǎn)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(quán)值作為新的像素點(diǎn)的灰度值，得到縮小圖像。

13、進(jìn)一步地，s4包括以下分步驟：

14、s41、設(shè)置滑動(dòng)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(dòng)，每次滑動(dòng)時(shí)，前進(jìn)步長為1個(gè)像素點(diǎn)長度；

15、s42、計(jì)算每次滑動(dòng)時(shí)，滑動(dòng)窗口下的輪廓中心點(diǎn)；

16、s43、將放大輪廓圖上各輪廓中心點(diǎn)作為新的輪廓點(diǎn)構(gòu)成放大細(xì)化圖；

17、s44、將縮小輪廓圖上各輪廓中心點(diǎn)作為新的輪廓點(diǎn)構(gòu)成縮小細(xì)化圖；

18、s45、將原始輪廓圖上各輪廓中心點(diǎn)作為新的輪廓點(diǎn)構(gòu)成原始細(xì)化圖。

19、進(jìn)一步地，s42中計(jì)算輪廓中心點(diǎn)的公式為：，，其中，xo為輪廓中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yo為輪廓中心點(diǎn)的縱坐標(biāo)，xi為滑動(dòng)窗口下的第i個(gè)像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi為滑動(dòng)窗口下的第i個(gè)像素點(diǎn)的縱坐標(biāo)，n為滑動(dòng)窗口下像素點(diǎn)數(shù)量，i為正整數(shù)。

20、進(jìn)一步地，s5包括以下分步驟：

21、s51、分別對(duì)放大細(xì)化圖、縮小細(xì)化圖和原始細(xì)化圖上每個(gè)輪廓點(diǎn)計(jì)算彎曲度；

22、s52、根據(jù)每個(gè)輪廓點(diǎn)的彎曲度，計(jì)算每條輪廓線的彎曲特征值；

23、s53、根據(jù)放大細(xì)化圖、縮小細(xì)化圖和原始細(xì)化圖上同一輪廓線的彎曲特征值，計(jì)算匹配度；

24、s54、在匹配度大于匹配閾值時(shí)，將原始細(xì)化圖上該輪廓線標(biāo)記為標(biāo)志輪廓；

25、s55、將標(biāo)志輪廓的幾何坐標(biāo)中心作為標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)。

26、進(jìn)一步地，s51中計(jì)算彎曲度的公式為：，其中，sn為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的彎曲度，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的x方向的一階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的y方向的一階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的x方向的二階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的y方向的二階導(dǎo)數(shù)，n為正整數(shù)。

27、進(jìn)一步地，s52中計(jì)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(gè)輪廓點(diǎn)的彎曲度，max為取最大值，min為取最小值，n為正整數(shù)，m為輪廓線上輪廓點(diǎn)的數(shù)量。

28、進(jìn)一步地，s53中計(jì)算匹配度的公式為：，其中，θ為匹配度，γa為放大細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，γn為縮小細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，γo為原始細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，為放大細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值，為縮小細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值，為原始細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值。

29、進(jìn)一步地，s6包括以下分步驟：

30、s61、將標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)映射到空間坐標(biāo)；

31、s62、將映射得到的空間坐標(biāo)與設(shè)定坐標(biāo)相減，得到偏差位置；

32、s63、根據(jù)偏差位置對(duì)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。

33、進(jìn)一步地，s61中映射公式為：，，其中，x為空間中的橫坐標(biāo)，y為空間中的縱坐標(biāo)，xc為標(biāo)記點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yc為標(biāo)記點(diǎn)的縱坐標(biāo)，ax為橫坐標(biāo)的縮放因子，ay為縱坐標(biāo)的縮放因子，bx為橫坐標(biāo)的平移量，by為縱坐標(biāo)的平移量。

34、本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明在對(duì)圖像灰度化后，構(gòu)建了三種尺度的圖像，分別對(duì)三種尺度的圖像提取輪廓，并將輪廓細(xì)化處理，使得輪廓線條清晰，再根據(jù)三種尺度的圖像中的輪廓線的彎曲特征值，找到標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)，結(jié)合三種尺度的圖像，提高尋找標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)的精度，將標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)映射到空間坐標(biāo)中，根據(jù)空間坐標(biāo)，得到偏差位置，基于偏差位置對(duì)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明通過對(duì)三種尺度的圖像提取輪廓中心點(diǎn)，構(gòu)建三種尺度的細(xì)化圖像，使得輪廓結(jié)構(gòu)更清晰，提高確定標(biāo)記點(diǎn)的精度，再結(jié)合三種尺度下的輪廓線的彎曲特征值，找到標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)一步地提高確定標(biāo)記點(diǎn)的精度，從而提高對(duì)準(zhǔn)精度。

技術(shù)特征：

1.一種基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s2包括以下分步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s4包括以下分步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s42中計(jì)算輪廓中心點(diǎn)的公式為：，，其中，xo為輪廓中心點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yo為輪廓中心點(diǎn)的縱坐標(biāo)，xi為滑動(dòng)窗口下的第i個(gè)像素點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yi為滑動(dòng)窗口下的第i個(gè)像素點(diǎn)的縱坐標(biāo)，n為滑動(dòng)窗口下像素點(diǎn)數(shù)量，i為正整數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s5包括以下分步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s51中計(jì)算彎曲度的公式為：，其中，sn為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的彎曲度，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的x方向的一階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的y方向的一階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的x方向的二階導(dǎo)數(shù)，為第n個(gè)輪廓點(diǎn)的y方向的二階導(dǎo)數(shù)，n為正整數(shù)。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s52中計(jì)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(gè)輪廓點(diǎn)的彎曲度，max為取最大值，min為取最小值，n為正整數(shù)，m為輪廓線上輪廓點(diǎn)的數(shù)量。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s53中計(jì)算匹配度的公式為：，其中，θ為匹配度，γa為放大細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，γn為縮小細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，γo為原始細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征值，為放大細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值，為縮小細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值，為原始細(xì)化圖上輪廓線的彎曲特征存儲(chǔ)值。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，其特征在于，所述s6包括以下分步驟：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)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(biāo)，y為空間中的縱坐標(biāo)，xc為標(biāo)記點(diǎn)的橫坐標(biāo)，yc為標(biāo)記點(diǎn)的縱坐標(biāo)，ax為橫坐標(biāo)的縮放因子，ay為縱坐標(biāo)的縮放因子，bx為橫坐標(biāo)的平移量，by為縱坐標(biāo)的平移量。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于多尺度圖像識(shí)別的納米壓印晶圓高精度對(duì)準(zhǔn)方法，屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明在對(duì)圖像灰度化后，構(gòu)建了三種尺度的圖像，分別對(duì)三種尺度的圖像提取輪廓，并將輪廓細(xì)化處理，使得輪廓線條清晰，再根據(jù)三種尺度的圖像中的輪廓線的彎曲特征值，找到標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)，結(jié)合三種尺度的圖像，提高尋找標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)的精度，將標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)映射到空間坐標(biāo)中，根據(jù)空間坐標(biāo)，得到偏差位置，基于偏差位置對(duì)晶圓進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)。本發(fā)明通過對(duì)三種尺度的圖像提取輪廓中心點(diǎn)，構(gòu)建三種尺度的細(xì)化圖像，使得輪廓結(jié)構(gòu)更清晰，提高確定標(biāo)記點(diǎn)的精度，再結(jié)合三種尺度下的輪廓線的彎曲特征值，找到標(biāo)記點(diǎn)坐標(biāo)，進(jìn)一步地提高確定標(biāo)記點(diǎn)的精度，從而提高對(duì)準(zhǔn)精度。

技術(shù)研發(fā)人員：冀然,孫玉健,尹承明,李曉飛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：青島天仁微納科技有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21