專利名稱：一種投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于投影光刻設(shè)備領(lǐng)域中的光度檢焦技術(shù)，涉及一種投影光刻調(diào)焦快速圖像處理方法，應(yīng)用該方法控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)調(diào)整離焦量，實(shí)現(xiàn)逐場(chǎng)自動(dòng)調(diào)焦。
背景技術(shù)：
光刻裝置(光刻機(jī))是大規(guī)模集成電路生產(chǎn)的重要設(shè)備之一。投影光刻機(jī)可將掩模板上的圖形通過成像曝光裝置按一定比例投影到要加工的對(duì)象上(如硅片等)，硅片在這里泛指所有被曝光對(duì)象，包括襯底、鍍膜和光刻膠等。由瑞利公式R = Ic1 λ/NAGc1工藝系數(shù)因子)可知，分辨力的提高可通過增大光刻物鏡數(shù)值孔徑NA和縮短曝光波長(zhǎng)λ實(shí)現(xiàn)，為了提高分辨力總是以犧牲較深為代價(jià)。但如果實(shí)際較深達(dá)不到光刻工藝所要求的較深容限，將嚴(yán)重影響曝光線條質(zhì)量和集成電路生產(chǎn)的成品率。精確調(diào)焦對(duì)投影光刻技術(shù)向更高分辨力挺進(jìn)起關(guān)鍵作用。目前，步進(jìn)掃描投影光刻機(jī)中所采用的調(diào)焦測(cè)量系統(tǒng)通常為光電測(cè)量系統(tǒng)，如基于光柵和四象限探測(cè)器的光電測(cè)量方法(美國專利US5191200)、基于狹縫和四象限探測(cè)器的光電測(cè)量方法(美國專利US6765647B1)、和基于光柵莫爾條紋的廣電探測(cè)方法(中國專利200710171968)。上述方法均需應(yīng)用圖像處理方法進(jìn)行定位，作為一個(gè)過程要求實(shí)用、快速、高效。現(xiàn)有的專利方法均是針對(duì)邊緣檢測(cè)的偏多，針對(duì)邊緣細(xì)節(jié)方法復(fù)雜，計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明的目的是提供一種能在最短的時(shí)間內(nèi)精確定位目標(biāo)的位置的投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法。為了實(shí)現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供的一種投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法的技術(shù)方案包括以下步驟步驟Sl 獲取待處理圖像；步驟S2 對(duì)圖像進(jìn)行列向投影求和，根據(jù)投影序列像素的最大值所對(duì)應(yīng)的像元位置初步確定目標(biāo)線條的位置；步驟S3 測(cè)量的目標(biāo)線條是由光源透過狹縫形成的條形光斑經(jīng)鏡組成像在基片上，基片上的條形光斑再由鏡組放大后成像在圖像傳感器CCD的像面上形成的目標(biāo)線條； 根據(jù)狹縫的寬度及透鏡的放大倍率計(jì)算出目標(biāo)線條的寬度，以目標(biāo)線條的位置為中心，保留2倍目標(biāo)線條寬度的像素信息進(jìn)行圖像分割，得到分割的圖像；步驟S4 求分割的圖像每一行的水平灰度響應(yīng)，定義每一行水平灰度響應(yīng)的最大值和最小值之和的2/3為相應(yīng)的閾值，對(duì)每個(gè)灰度響應(yīng)曲線在閾值處進(jìn)行兩點(diǎn)線性插值， 求得邊界；再由每一行的邊界求取每一行的中心位置，得到目標(biāo)線條的中心點(diǎn)集；步驟S5 應(yīng)用最小二乘法，將目標(biāo)線條的中心點(diǎn)集擬合成直線，求出擬合直線與最佳焦面位置的距離d ；
步驟S6 將距離d與設(shè)定的最小誤差距離值dg進(jìn)行比較，如果距離d小于最小誤差距離值dg，則結(jié)束調(diào)焦；如果距離d不小于最小誤差距離值dg，則控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整硅片的上下位置。其中，識(shí)別目標(biāo)線條邊界是采用波峰識(shí)別方法獲取標(biāo)記邊界和中心，切割波峰的灰度切割閾值= I(Gxmax + Gxmin )，其中Gxmax和Gxmin為第i行像元在不同位置ρ處的的水平方向灰度響應(yīng)&(i，P)的最大值和最小值。其中，設(shè)定的最小誤差距離值(18是按操作者的要求提供接口，由操作者個(gè)人設(shè)定。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明根據(jù)列向求和投影的波峰，初步求得中線位置，進(jìn)行粗調(diào)焦。采用波峰識(shí)別方法和圖像細(xì)分算法對(duì)目標(biāo)線條進(jìn)行精確定位；進(jìn)而求得目標(biāo)線條與指定最佳焦面位置的離焦量，控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)調(diào)整硅片達(dá)到最佳焦面位置。該方法具有較好的低通濾波性不僅提高抗噪聲能力，而且大大提高了計(jì)算速度，精確定位目標(biāo)線條。該方法容易實(shí)現(xiàn)，處理快速，縮減調(diào)焦時(shí)間，提高光刻產(chǎn)量。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)原理2是本發(fā)明實(shí)施例的光刻檢焦快速圖像處理方法流程示意3A為采集的待處理圖像，圖IBB為列向投影求和后像元位置同灰度的序列圖。圖4是圖像處理差值細(xì)分算法示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1為利用圖像傳感器CXD進(jìn)行光刻檢焦的原理圖，光源透過狹縫形成的條形光斑經(jīng)鏡組1成像在基片上，基片上的條形光斑再由鏡組2放大后成像在圖像傳感器CXD的像面上，形成目標(biāo)線條。采用三角測(cè)量法，通過在計(jì)算機(jī)上求目標(biāo)線條的離焦量Δ b，進(jìn)而求得與最佳焦面產(chǎn)生的位移ΔΖ。相關(guān)參數(shù)的關(guān)系如下
權(quán)利要求
1.一種投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法，其特征在于，所述圖像處理的步驟包括 步驟Sl 獲取待處理圖像；步驟S2 對(duì)圖像進(jìn)行列向投影求和，根據(jù)投影序列像素的最大值所對(duì)應(yīng)的像元位置初步確定目標(biāo)線條的位置；步驟S3:測(cè)量的目標(biāo)線條是由光源透過狹縫形成的條形光斑經(jīng)鏡組成像在基片上，基片上的條形光斑再由鏡組放大后成像在圖像傳感器CCD的像面上形成的目標(biāo)線條；根據(jù)狹縫的寬度及透鏡的放大倍率計(jì)算出目標(biāo)線條的寬度，以目標(biāo)線條的位置為中心，保留2倍目標(biāo)線條寬度的像素信息進(jìn)行圖像分割，得到分割的圖像；步驟S4 求分割的圖像每一行的水平灰度響應(yīng)，定義每一行水平灰度響應(yīng)的最大值和最小值之和的2/3為相應(yīng)的閾值，對(duì)每個(gè)灰度響應(yīng)曲線在閾值處進(jìn)行兩點(diǎn)線性插值，求得邊界；再由每一行的邊界求取每一行的中心位置，得到目標(biāo)線條的中心點(diǎn)集；步驟S5 應(yīng)用最小二乘法，將目標(biāo)線條的中心點(diǎn)集擬合成直線，求出擬合直線與最佳焦面位置的距離d ；步驟S6 將距離d與設(shè)定的最小誤差距離值dg進(jìn)行比較，如果距離d小于最小誤差距離值dg，則結(jié)束調(diào)焦；如果距離d不小于最小誤差距離值dg，則控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)，調(diào)整硅片的上下位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法，其特征在于識(shí)別目標(biāo)線條邊界是采用波峰識(shí)別方法獲取標(biāo)記邊界和中心，切割波峰的灰度切割閾值T(O = |(G,max + G,min )，其中UP Gxmin為第i行像元在不同位置ρ處的的水平方向灰度響應(yīng)(ix(i，P)的最大值和最小值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法，其特征在于設(shè)定的最小誤差距離值dg是按操作者的要求提供接口，由操作者個(gè)人設(shè)定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種投影光刻調(diào)焦的圖像處理方法，所述的方法首先根據(jù)列向求和投影的波峰，初步求得中線位置，進(jìn)行粗調(diào)焦。采用波峰識(shí)別方法和圖像細(xì)分算法對(duì)目標(biāo)線條進(jìn)行精確定位。進(jìn)而求得目標(biāo)線條與指定最佳焦面位置的離焦量，控制工件臺(tái)運(yùn)動(dòng)調(diào)整硅片達(dá)到最佳焦面位置，提高曝光線條質(zhì)量和集成電路生產(chǎn)的成品率。該方法具有容易實(shí)現(xiàn)，抑制噪聲能力強(qiáng)，快速處理的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G03F9/00GK102193340SQ20111016911
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者嚴(yán)偉, 李艷麗, 楊勇, 王建, 陳銘勇 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所