[发明专利]模板图像的获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路光刻生产领域，尤其涉及一种模板图像的获取方法。

背景技术

对准系统是半导体光刻设备中的一个核心分系统，其对准精度往往直接决定了半导体光刻设备所能达到的套刻精度。半导体光刻设备将描绘在掩模版上的电路图形通过光学投影的方法投影在涂有感光材料的曝光对象(例如，硅片)的表面。然后通过刻蚀等工艺实现掩模版和曝光对象之间的图形转移。由于芯片是由多层电路组成的，集成电路芯片通常需要多次曝光完成。为保证不同电路层之间的精确位置关系，在投影曝光过程中，必须通过对准系统实现掩模、曝光对象之间的精确对准。

机器视觉对准系统是通过机器视觉技术实现掩模版和曝光对象之间的自动对准。在此自动对准系统中，通过成像光路获取对准标记的图案并成像在电荷藕合器件(CCD，Charge Coupled Device)或CMOS(Complementary Metal OxideSemiconductor Transistor)图像传感器上，从而获得对准标记的数字图像。通过数字图像处理和模板图像的匹配技术，获得标记图像在图像坐标系中的位置，再将其转换成为对准标记在物理世界的坐标(工件台坐标系坐标或者掩模台坐标系坐标)。通过掩模版和曝光对象上标记的坐标关系，建立它们之间的相对坐标关系，从而实现掩模版和曝光对象之间的对准。

在半导体光刻设备中，由于图像匹配技术的特性，模板图像的中心点位置与对准标记的中心点位置的偏差，将直接导致标记图像在图像坐标系中的位置产生偏差，进而对步进光刻机工艺试验中的对准效果和效率产生影响。

然而，目前应用在半导体光刻设备对准系统上的模板图像的获取方法，主要是通过设置阈值确定图像边界，进而获取模板图像。该方法虽然操作简单，但是要求模板图像清晰度高，对于由阴影处理效果较差的图像生成的模板图像，图像的中心位置与对准标记的中心位置偏差很大(通常在几十个微米)，通常需要经过多次的工艺试验才能实现对准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种模板图像的获取方法，以改善现有技术的缺失。

为解决上述技术问题，本发明提供的模板图像的获取方法包括以下步骤：(a)输入第一图像，第一图像具有对准标记；(b)计算对准标记的形心的坐标，并将获取的形心取整；(c)以步骤(b)获取的形心为中心裁剪第一图像，以获得第二图像，使对准标记的取整后的形心坐标到第二图像左右边缘、上下边缘距离相等；(d)计算第二图像的形心坐标，并计算第二图像的形心坐标与第二图像的中心之间的第一偏移量；(e)利用插值方法放大第二图像，以获得第三图像；(f)基于步骤(e)中的放大倍数将步骤(d)中的第一偏移量换算成第二偏移量；(g)根据第二偏移量来平移第三图像；(h)利用插值方法缩小第三图像至与第二图像相同的尺寸。

在本发明的一实施例中，步骤(b)包括以下步骤：采用坎尼算法对第一图像进行边缘检测，通过梯度方向多项式拟合的方法获取对准标记的亚像素边缘的位置；通过边缘跟踪和连接算法，将亚像素边缘变换成唯一的多边形，并且通过三角形分割法获取对准标记的形心。

在本发明的一实施例中，步骤(b)包括以下步骤：使用边缘检测器提取第一图像的对准标记的边缘；根据提取的边缘使用重心法计算对准标记的形心的坐标。

在本发明的一实施例中，步骤(b)包括以下步骤：利用大津法计算第一图像的灰度阈值；利用灰度阈值对第一图像进行二值化，将对准标记和第一图像的背景分割；利用重心法计算对准标记的形心的坐标。

在本发明的一实施例中，步骤(b)包括以下步骤：利用重心法计算对准标记的形心的坐标。

在本发明的一实施例中，步骤(c)包括以下步骤：分别计算形心并取整至第一图像的上边缘与下边缘的距离；分别计算形心并取整至第一图像的左边缘与右边缘的距离；以取整后的形心坐标为中心裁剪第一图像，使取整后的形心坐标至第一图像的上下边缘距离相等，取整后的形心坐标至第一图像的左右边缘距离相等，以获得第二图像。

在本发明的一实施例中，步骤(e)中的插值方法为最近邻插值方法、双线型插值方法或双立方插值方法。

在本发明的一实施例中，步骤(g)包括以下步骤：当需要将第三图像向左或右平移第一像素单位时，在第三图像的左侧或右侧裁剪第一像素单位，并在第三图像的右侧或左侧增加第一像素单位，其中新增加列的灰度值直接复制右或左列边缘的灰度值；当需要将第三图像向上或下平移第二像素单位时，在第三图像的上侧或下侧裁剪第二像素单位，并在第三图像的下侧或上侧增加第二像素单位，其中新增加行的灰度值直接复制下或上行边缘的灰度值。