專(zhuān)利名稱：一種測(cè)量機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)精度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，尤其涉及光刻領(lǐng)域中的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度的測(cè)量方法。

背景技術(shù)：
機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)作為對(duì)準(zhǔn)傳感器，廣泛用于光刻領(lǐng)域，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)通常用于把掩模上標(biāo)記和硅片上的標(biāo)記進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)，兩端的多點(diǎn)對(duì)準(zhǔn)后可以確定掩模和硅片之間的坐標(biāo)系關(guān)系，從而把掩模上的電路圖形準(zhǔn)確曝光到硅片上；機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的精度影響掩模和硅片之間的定位精度，最終影響電路圖形能否曝光在硅片上的正確位置。
正確評(píng)價(jià)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)的精度，對(duì)于光刻機(jī)整機(jī)的指標(biāo)分配和分解有重要意義。目前基于機(jī)器視覺(jué)的對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)，測(cè)量對(duì)準(zhǔn)精度的方法被分為靜態(tài)的和動(dòng)態(tài)的兩種方法。
靜態(tài)測(cè)量方法適用于在當(dāng)前視場(chǎng)中有兩個(gè)完全相同的標(biāo)記時(shí)進(jìn)行測(cè)量。圖1所示即為靜態(tài)測(cè)量方法的示意圖。兩個(gè)標(biāo)記的物理位置是經(jīng)過(guò)精確校準(zhǔn)的，認(rèn)為是理想的；它們的相對(duì)位置也已知，稱為名義值。在此情況下，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)分別用它們的模板匹配上述兩個(gè)標(biāo)記、獲取標(biāo)記的像素位置、進(jìn)而獲得標(biāo)記的物理位置；由此計(jì)算兩個(gè)標(biāo)記的距離的測(cè)量值；測(cè)量值和名義值之差為測(cè)量精度。為了獲取更精確的值，可以移動(dòng)上述標(biāo)記對(duì)，使其在機(jī)器視覺(jué)視場(chǎng)中在多個(gè)位置被測(cè)。測(cè)量過(guò)程中測(cè)量次數(shù)的確定，標(biāo)記在視場(chǎng)中的不同位置的選擇是相當(dāng)隨機(jī)的和主觀的，測(cè)量過(guò)程摻雜人為因素。
動(dòng)態(tài)測(cè)量適用于在當(dāng)前視場(chǎng)內(nèi)找不到兩個(gè)完全相同的標(biāo)記的情況。參見(jiàn)圖2對(duì)準(zhǔn)的標(biāo)記，在視場(chǎng)內(nèi)從點(diǎn)1運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)2、點(diǎn)3、點(diǎn)4、點(diǎn)5、點(diǎn)6等。在每個(gè)位置，記錄下標(biāo)記像的像素位置并轉(zhuǎn)為物理位置；這個(gè)物理位置的差即為測(cè)量值；標(biāo)記實(shí)際運(yùn)動(dòng)的距離，為名義值；測(cè)量值和名義值之差為測(cè)量精度。為了提高測(cè)量精度，需要在視場(chǎng)內(nèi)運(yùn)動(dòng)多個(gè)點(diǎn)，取其平均值作為精度。在這種方法中，名義值的獲取過(guò)程引進(jìn)了運(yùn)動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差；因而最終的對(duì)準(zhǔn)精度是包括的運(yùn)動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差的。
因而，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法面臨著下述挑戰(zhàn)精度測(cè)量的人為主觀性；精度測(cè)量摻雜進(jìn)其它因素；精度測(cè)量不能反映全部CCD面的情況。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種能避免現(xiàn)有的靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量的缺陷，即其他系統(tǒng)的干擾，和人為因素的影響的測(cè)量方法。
本發(fā)明提出的方法包括如下步驟 步驟一，提供一標(biāo)記基板，該標(biāo)記基板上均勻分布若干完全相同的標(biāo)記，各個(gè)標(biāo)記之間的位置和間隔已知； 步驟二，利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)標(biāo)記基板拍照，獲得標(biāo)記基板的圖像； 步驟三，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行圖像分割，將圖像分割為N×N個(gè)小圖像，每個(gè)小圖像都包括基本相同的圖形； 步驟四，對(duì)每個(gè)小圖像的圖形進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)圖形的特征檢測(cè)圖形的邊緣，然后計(jì)算圖形的中心； 步驟五，根據(jù)小圖像在整個(gè)圖像中的位置，得到一個(gè)標(biāo)記的像在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的位置； 步驟六，根據(jù)步驟五中獲得的像素位置，根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已有的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，將像素的位置轉(zhuǎn)換為標(biāo)記的物理位置； 步驟七，將步驟六中得到的標(biāo)記的物理位置與標(biāo)記基板上已知的標(biāo)記位置進(jìn)行比較，其結(jié)果即為對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度。
其中，標(biāo)記基板上各個(gè)標(biāo)記的位置為q1，q2，q3，q4，q5......qn，各個(gè)標(biāo)記經(jīng)過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化得到的物理位置為p1，p2，p3，p4，p5，.....pn時(shí)，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度為

其中，
本發(fā)明提出的測(cè)量方法僅僅依賴對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)本身，不受其他系統(tǒng)的干擾，能更準(zhǔn)確的描述對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的精度。
本發(fā)明所述的測(cè)量方法的測(cè)量過(guò)程是完全靜止的，不受其他系統(tǒng)的干擾。本發(fā)明所述的測(cè)量過(guò)程不需要事先人工獲取標(biāo)記的模板，減少了人為干擾。



圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)的靜態(tài)測(cè)量方法中的標(biāo)記示意圖； 圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)態(tài)測(cè)量方法中的標(biāo)記運(yùn)動(dòng)的示意圖； 圖3所示為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法的一個(gè)實(shí)施例所采用的標(biāo)記基板上的標(biāo)記示意圖； 圖4所示為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法的流程圖； 圖5所示為根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法的圖像根據(jù)圖形學(xué)分析獲得的標(biāo)記像素的位置； 圖6所示為本發(fā)明可采用的另一種標(biāo)記基板的示意圖； 圖7所示為本發(fā)明可采用的另一種標(biāo)記基板的示意圖。

具體實(shí)施例方式 下面，結(jié)合附圖詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。為了便于描述和突出顯示本發(fā)明，附圖中省略了現(xiàn)有技術(shù)中已有的相關(guān)部件，并將省略對(duì)這些公知部件的描述。
本發(fā)明采用一種帶有標(biāo)記的基板，參見(jiàn)圖3所示的標(biāo)記基板示意圖。該標(biāo)記基板上均勻分布若干完全相同的標(biāo)記，標(biāo)記的位置和間隔是經(jīng)過(guò)精確測(cè)量的，是已知的；應(yīng)用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)該靜止的標(biāo)記基板拍照，獲得圖像，對(duì)圖像進(jìn)行圖形學(xué)分析(步驟包括但不限于圖像分割，邊緣檢測(cè)，形心算法)，可獲得視場(chǎng)內(nèi)各個(gè)標(biāo)記像的像素位置。參見(jiàn)圖4所示的機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)圖形學(xué)分析流程。其中利用圖形學(xué)分析獲得標(biāo)記所成的像的像素位置如圖5所示。
其中圖像分割，是指把一副圖像分割為N×N個(gè)小圖像，每個(gè)小圖像都是基本相同的圖形，針對(duì)每個(gè)小圖像，檢測(cè)其中的圖形，根據(jù)圖形的特征(圓，方，三角，五角)檢測(cè)圖形的邊緣，最終確定邊緣后，根據(jù)圖形特征計(jì)算圖形的中心；根據(jù)小圖形在整個(gè)圖形中的位置，得到各個(gè)標(biāo)記的像在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的位置。
上述獲取的像素位置，根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的已有坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，轉(zhuǎn)換為物理位置；與標(biāo)記基板已知的標(biāo)記位置比較，可以表征對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度。
假設(shè)基板上已知的各個(gè)標(biāo)記的位置為 q1，q2，q3，q4，q5.......qn 經(jīng)過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化得到的物理位置為 p1，p2，p3，p4，p5，.....pn 則精度可表示為 其中，
本發(fā)明也可以使用如圖6和圖7所示的圖形分布的標(biāo)記基板。標(biāo)記基板的各標(biāo)記大小已知，形狀相同，均勻分布，間距已知。
本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)本發(fā)明的限制。凡本領(lǐng)域技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種測(cè)量機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)精度的方法，具有如下步驟
步驟一，提供一標(biāo)記基板，該標(biāo)記基板上均勻分布若干完全相同的標(biāo)記，各個(gè)標(biāo)記之間的位置和間隔已知；
步驟二，利用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)標(biāo)記基板拍照，獲得標(biāo)記基板的圖像；
步驟三，對(duì)獲得的圖像進(jìn)行圖像分割，將圖像分割為N×N個(gè)小圖像，每個(gè)小圖像都包括基本相同的圖形；
步驟四，對(duì)每個(gè)小圖像的圖形進(jìn)行檢測(cè)，根據(jù)圖形的特征檢測(cè)圖形的邊緣，然后計(jì)算圖形的中心；
步驟五，根據(jù)小圖像在整個(gè)圖像中的位置，得到一個(gè)標(biāo)記的像在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的位置；
步驟六，根據(jù)步驟五中獲得的像素位置，根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已有的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，將像素的位置轉(zhuǎn)換為標(biāo)記的在基板上的物理位置；
步驟七，將步驟六中得到的標(biāo)記的物理位置與標(biāo)記基板上已知的標(biāo)記位置進(jìn)行比較，其結(jié)果即為對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，標(biāo)記基板上各個(gè)標(biāo)記的位置為q1，q2，q3，q4，q5.......qn，各個(gè)標(biāo)記經(jīng)過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化得到的物理位置為p1，p2，p3，p4，p5，.....pn時(shí)，對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度為
其中，
全文摘要
一種測(cè)量機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)準(zhǔn)精度的方法，具有如下步驟提供一標(biāo)記基板，該標(biāo)記基板上均勻分布若干位置和間隔已知的完全相同的標(biāo)記；用機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)標(biāo)記基板拍照，獲得標(biāo)記基板的圖像；對(duì)獲得的圖像進(jìn)行圖像分割；對(duì)每個(gè)小圖像的圖形進(jìn)行檢測(cè)，得到圖形的邊緣，根據(jù)圖形特征計(jì)算圖形的中心；根據(jù)小圖像在整個(gè)圖像中的位置，得到一個(gè)標(biāo)記的像在機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)中的位置；根據(jù)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)已有的坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換關(guān)系，獲得標(biāo)記在基板上的物理位置；將得到的標(biāo)記的物理位置與標(biāo)記基板上已知的標(biāo)記位置進(jìn)行比較，其結(jié)果即為對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)精度。
文檔編號(hào)G01B11/00GK101807014SQ201010131078
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2010年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日
發(fā)明者王健 申請(qǐng)人:上海微電子裝備有限公司