[发明专利]一种晶圆对位标记的快速检测系统及方法

说明书

本发明公开了一种晶圆对位标记的快速检测系统及方法，属于曝光设备技术领域。本发明采用多种定位方式协同定位，依次为粗定位，精定位，考虑到图像变形等问题采用重心定位，在多种定位方式协同后，彻底摆脱缺陷、杂点、涂胶等情况对图像造成的影响，同时采用三次处理模块的重心校正法，避免图像在光刻中的变形对定位造成影响，有效地提升了定位精度；此外，采用方向矩阵进行图像相似判定，图像的方向矩阵更加不容易受到光线、杂点等情况的干扰，有效地提升了抗干扰能力；本发明对硬件设备的要求不高，可以降低成本，且相比于基于深度学习的检测方法，本发明无需进行复杂的训练和重复学习的过程，计算速度较快，因此检测效率较高。

技术领域

本发明涉及一种晶圆对位标记的快速检测系统及方法，属于曝光设备技术领域。

背景技术

半导体曝光设备在工作中，需要设定对位标记作为对位时的参考，而这个参考的准确程度会直接影响后续曝光的精度，不够精确的对位会导致后续对位图像的偏移、扭曲、歪斜等，因此，晶圆对位是曝光设备中的关键技术之一，是影响产品线宽的重要工艺指标之一。

目前针对对位标记的算法主要集中于简单的模板识别或深度学习，前者抗干扰能力较差，一旦晶圆出现沾污或者经过刻蚀等工艺后，对位标记会显得非常模糊，经常容易出现抓取失败的情况；而后者对设备硬件要求较高，且计算时间较长，当出现抓取失败后，重新学习的成本较高。

发明内容

为了提升晶圆对位标记检测的抗干扰能力，提升检测精度同时保持较高的计算效率，本发明提供了一种晶圆对位标记的快速检测系统及方法，所述技术方案如下：

本发明的第一个目的在于提供一种晶圆对位标记的快速检测方法，包括：

步骤1：采用滤波算法对目标图像整体滤波，然后计算所述目标图像上各点坐标的梯度，获取所述目标图像的轮廓图l_pic；并计算目标图像轮廓线段各个部分的方向矩阵U_pic；

步骤2：采用滤波算法对模板图像整体滤波，然后计算所述模板图像上各点坐标的梯度，形成用于获得所述模板图像的轮廓图l_tmpl与模板图像轮廓线段各个部分的方向矩阵U_tmpl；

步骤3：基于最小二乘法对所述模板图像与目标图像轮廓图进行初步筛选，得到对位标记在所述目标图像中的初步位置；

步骤4：基于所述初步位置，分割出所述对位标记在所述目标图像轮廓图中的目标图像区域AOI，统计该区域的线段数量，删除长度低于所述模板图像轮廓中最短的线段，取出最接近长度的线段，并记录其位置；

步骤5：采用最小二乘法求出所述模板图像轮廓图l_mpl在目标图像的轮廓图l_pic的最小值，以及模板图像的方向矩阵U_tmpl在目标图像的方向矩阵U_pic的最小值，并记录处于最小值时模板图像在目标图像的位置，该位置即为所述模板图像在目标图像上的精确位置，达到滤除杂点干扰的目的；

步骤6：识别出所述目标图像上模板轮廓对应位置处的目标图像轮廓构成的封闭图形，计算其中心坐标，即为目标对位标记所在位置。

可选的，所述步骤1和步骤2中的模板图像特征提取与目标图像特征提取的方法包括：

步骤11：采用滤波对图像每个点进行处理，公式如下：

其中，g(x，y)为图像上任一点的灰度值，(x，y)为图像上点的坐标，G₁(x，y)为处理后的任一点的灰度值；

步骤12：求取轮廓图，根据轮廓图，求取各点的轮廓方向矩阵U。