一种光刻标记检测方法、对准装置、检测设备及计算机介质

本发明属于图像处理领域和半导体领域，尤其涉及一种光刻标记检测方法、对准装置、检测设备及计算机介质。

背景技术：

1、光刻是半导体制造领域的核心环节，光刻步骤包括清洁、涂胶、前烘、对准、曝光、显影等，光刻对准精度决定了产品质量。传统的人工对准方式耗时且存在精度限制，为解决人工对准效率低、精度差问题，许多基于机器视觉的方法被研究和提出。这些方法大多先定位至少两个视野中的掩模版标记和晶圆标记的坐标，然后根据这些坐标计算晶圆的位姿偏差，最后调整晶圆的位姿来对准掩模版。因此，准确定位图像中掩模版标记和晶圆标记对于实现基于机器视觉的对准装置和系统具有重要意义。

2、现有方法中，模板匹配通过将目标图像与参考模板进行比较来定位目标，该方法因简单直观、适用性广被广泛用于定位光刻标记。然而，当目标被遮挡时，模板匹配容易定位不准确甚至定位失败。对于窄抗蚀线等图案，通常用暗场掩模版套刻，然而暗场掩模版的标记区域周围不透明，只有标记区域透明，掩模版下方的晶圆标记仅能透过该区域来观测。晶圆标记因有限可见视野被遮挡，这大大降低了模板匹配定位晶圆标记的准确度和成功率，从而影响了对准精度和对准效率。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，有必要提供一种光刻标记检测方法、对准装置、检测设备及计算机介质，用于暗场套刻场景下掩模版标记和晶圆标记的检测以及晶圆对准。

2、本发明第一方面提供一种光刻标记检测方法，所述光刻标记检测方法包括：

3、准备掩模版标记轮廓模板、掩模版标记二值图、晶圆标记轮廓模板和晶圆标记二值图；

4、获取晶圆和掩模版未对准时的视野中有标记的原始图像，对所述原始图像提取轮廓得到原始轮廓图，对所述原始图像二值分割得到原始二值图；

5、以所述掩模版标记轮廓模板作为模板，所述原始轮廓图作为目标图，用模板匹配方法确定掩模版标记位姿；

6、根据所述掩模版标记位姿和所述掩模版标记二值图，仅保留所述原始轮廓图和所述原始二值图中可见窗口的内容，得到窗口域轮廓图和窗口域二值图；

7、以所述晶圆标记轮廓模板作为模板，所述窗口域轮廓图作为目标图，用模板匹配方法获得若干晶圆标记候选位姿，并按匹配度从高到低排序；

8、对每个所述晶圆标记候选位姿：结合已经确定的所述掩模版标记位姿，生成理论窗口域二值图，判断所述理论窗口域二值图和所述窗口域二值图是否达到一定相似度，若相似，则确定当前所述晶圆标记候选位姿为晶圆标记位姿，否则排除当前所述晶圆标记候选位姿并考虑下一个晶圆标记候选位姿；若所有所述晶圆标记候选位姿均被排除，则检测失败。

9、结合第一方面，在本发明的第一方面的第一实施方式中，所述准备掩模版标记轮廓模板、掩模版标记二值图、晶圆标记轮廓模板和晶圆标记二值图，包括：

10、选择掩模版标记形状和晶圆标记形状；

11、依据所述掩模版标记形状和晶圆标记形状从标记形状库中获得掩模版标记形状信息和晶圆标记形状信息；

12、由所述掩模版标记形状信息生成掩模版标记轮廓模板和掩模版标记二值图；

13、由所述晶圆标记形状信息生成晶圆标记轮廓模板和晶圆标记二值图。

14、结合第一方面，在本发明的第一方面的第二实施方式中，所述获取晶圆和掩模版未对准时的视野中有标记的原始图像，对所述原始图像提取轮廓得到原始轮廓图，对所述原始图像二值分割得到原始二值图，包括：

15、调用光刻标记的图像采集终端，采集原始图像，所述原始图像中包含掩模版标记；

16、针对晶圆标记轮廓和掩模版标记轮廓的图像特征提取所述原始图像的轮廓得到原始轮廓图；

17、针对晶圆标记与晶圆背景的特征差异，将所述原始图像中的晶圆标记与晶圆背景分割，得到原始二值图。

18、结合第一方面，在本发明的第一方面的第三实施方式中，所述以所述掩模版标记轮廓模板作为模板，所述原始轮廓图作为目标图，用模板匹配方法确定掩模版标记位姿，包括：

19、以所述掩模版标记轮廓模板作为模板，计算其各种旋转姿态下与所述原始轮廓图不同位置处对应区域的相似度；

20、选择所述相似度中最高值对应的旋转姿态和位置作为掩模版标记位姿。

21、结合第一方面，在本发明的第一方面的第四实施方式中，所述根据所述掩模版标记位姿和所述掩模版标记二值图，仅保留所述原始轮廓图和所述原始二值图中可见窗口的内容，得到窗口域轮廓图和窗口域二值图，包括：

22、将所述掩模版标记二值图覆于所述原始轮廓图上，根据所述掩模版标记位姿调整所述掩模版标记二值图的位姿；

23、对于所述原始轮廓图，所述掩模版二值图非零像素所对应的像素值不变，其它像素值置零，以此得到窗口域轮廓图；

24、将所述掩模版标记二值图覆于所述原始二值图上，根据所述掩模版标记位姿调整所述掩模版标记二值图的位姿；

25、对于所述原始二值图，所述掩模版二值图非零像素所对应的像素值不变，其它像素值置零，以此得到窗口域二值图。

26、结合第一方面，在本发明的第一方面的第五实施方式中，所述以所述晶圆标记轮廓模板作为模板，所述窗口域轮廓图作为目标图，用模板匹配方法获得若干晶圆标记候选位姿，并按匹配度从高到低排序，包括：

27、以所述晶圆标记轮廓模板作为模板，计算其各种旋转姿态下与所述窗口域轮廓图不同位置处对应区域的相似度；

28、所述相似度由高到低排序；

29、选择所述相似度中前若干项对应的旋转姿态和位置作为晶圆标记候选位姿。

30、结合第一方面，在本发明的第一方面的第六实施方式中，所述对每个所述晶圆标记候选位姿：结合已经确定的所述掩模版标记位姿，生成理论窗口域二值图，判断所述理论窗口域二值图和所述窗口域二值图是否达到一定相似度，若相似，则确定当前所述晶圆标记候选位姿为晶圆标记位姿，否则排除当前所述晶圆标记候选位姿并考虑下一个晶圆标记候选位姿；若所有所述晶圆标记候选位姿均被排除，则检测失败，包括：

31、设置一像素值全零且与所述原始二值图相同大小的背景图，将所述掩模版标记二值图覆于所述背景图上，根据所述掩模版标记位姿调整所述掩模版标记二值图的位姿，将位姿调整后的所述掩模版标记二值图与所述背景图逐像素相加得到掩模版标记窗口图；

32、对于每个所述晶圆标记候选位姿执行以下处理：

33、(a)将所述晶圆标记二值图覆于所述掩模版标记窗口图上，根据当前所述晶圆标记候选位姿调整所述晶圆标记二值图的位姿；

34、(b)对于所述掩模版标记窗口图，所述晶圆标记二值图非零像素所对应的像素值不变，其它像素值置零，得到理论窗口域二值图；

35、(c)计算所述理论窗口域二值图和窗口域二值图中非零像素的交并比；

36、(d)若所述交并比符合预设目标阈值，则确定当前所述晶圆标记候选位姿为晶圆标记位姿，否则排除当前所述晶圆标记候选位姿，若所有所述晶圆标记候选位姿都被排除，则检测失败，否则考虑下一所述晶圆标记候选位姿从(a)步骤开始执行；

37、本发明第二方面提供了一种光刻标记对准装置，所述光刻标记对准装置包括：

38、模板和二值图生成模块，用于准备掩模版标记轮廓模板、掩模版标记二值图、晶圆标记轮廓模板和晶圆标记二值图；

39、图像获取模块，用于获取晶圆和掩模版未对准时的视野中有标记的原始图像，对所述原始图像提取轮廓得到原始轮廓图，对所述原始图像二值分割得到原始二值图；

40、掩模版标记定位模块，用于以所述掩模版标记轮廓模板作为模板，所述原始轮廓图作为目标图，用模板匹配方法确定掩模版标记位姿；

41、窗口域分割模块，用于根据所述掩模版标记位姿和所述掩模版标记二值图，仅保留所述原始轮廓图和所述原始二值图中可见窗口的内容，得到窗口域轮廓图和窗口域二值图；

42、晶圆标记候选位姿获取模块，用于以所述晶圆标记轮廓模板作为模板，所述窗口域轮廓图作为目标图，用模板匹配方法获得若干晶圆标记候选位姿，并按匹配度从高到低排序；

43、晶圆标记候选位姿筛选模块，用于对每个所述晶圆标记候选位姿：结合已经确定的所述掩模版标记位姿，生成理论窗口域二值图，判断所述理论窗口域二值图和所述窗口域二值图是否达到一定相似度，若相似，则确定当前所述晶圆标记候选位姿为晶圆标记位姿，否则排除当前所述晶圆标记候选位姿并考虑下一个晶圆标记候选位姿；若所有所述晶圆标记候选位姿均被排除，则检测失败；

44、结果分析模块，用于分析所述掩模版标记位姿和所述晶圆标记位姿并计算得到晶圆位姿调整值；

45、晶圆位姿调整模块，用于根据所述晶圆位姿调整值调用晶圆载台控制终端调整晶圆位姿。

46、本发明第三方面提供了一种光刻标记检测设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述光刻标记检测设备执行上述的光刻标记检测方法。

47、本发明的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述的光刻标记检测方法。

48、本发明提供的技术方案中，对原始图像预处理得到原始轮廓图和原始二值图，用掩模版标记轮廓模板匹配原始轮廓图得到掩模版标记位姿，根据掩模版标记位姿仅保留原始轮廓图和原始二值图中可见窗口的内容后得到窗口域轮廓图和窗口域二值图，由晶圆标记轮廓模板匹配窗口域轮廓图获得多个晶圆标记候选位姿，最后依据晶圆标记候选位姿的理论窗口域二值图和窗口域二值图是否一致筛选出正确的晶圆标记候选位姿。本发明在定位掩模版标记后，根据掩模版标记位姿去除了原始二值图和原始轮廓图中晶圆可见区域以外的图像特征，大大减小了无关特征对晶圆标记定位的影响，对于晶圆标记候选位姿，以其理论窗口域二值图与窗口域二值图的一致性来排除误匹配项，最终确定晶圆标记位姿，这有效提高了暗场掩模版对准时晶圆标记定位的准确度和成功率。