本发明属于半导体检测及加工制造领域，具体涉及一种套刻误差量测装置和量测方法。
背景技术：
1、半导体量检测及加工过程中，需要对待测或待加工晶圆片进行精准定位，常用的是自动调焦，但是为了完成自动调焦，如要对现有的overlay套刻误差测量装备精密运动平台优化设计，面向关键工艺节点的套刻误差散射/成像测量装备中精密运动平台的应用需求。其中，套刻量测(overlay metrology)用于集成电路前道制程中，测量多次光刻工艺之间版图的对准情况，用于避免对准偏差导致的短路和连接故障。因此，量检测或精密驱动中，对目标点或待测晶圆的定焦是核心技术点，这关系到过程和最终的量检测精度、驱动精度，基于此，开发一种对准的量测设备，以辅助自动调焦机构实现高精度的调焦。
2、领域内，对准标记，常用的如frame-in-frime的框式套叠、bar-in-bar的条式套叠以及aim的先进图像测量型标记，这些标记存在识别计算量大的问题。且对于层数或重叠数有限。因此，需要开发一种对准计算更精确的计算方法。此外，传统的套刻误差计算因为图像处理的误差导致精度不够，因此，需要设计一种新的套刻误差计算方法。
3、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术或先有技术。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种套刻误差量测装置和量测方法，其能解决上述问题。
2、设计原理：方案采用基于霍夫变换的对准和高斯拟合的量测，既能保证快速对焦又能提高量测效率，且适应多层套刻的情形。本申请的总体设计方案如下。
3、一种套刻误差量测装置，量测装置包括与测控模块电讯连接的运动调整载台、对准单元和光学量测单元；运动调整载台用于支撑和定位设有多个对准标记的晶圆以及对晶圆位置及姿态进行调整；对准单元用于采集覆盖对准标记的晶圆图像并基于霍夫变换计算对准信息；光学量测单元用于对下方运动调整载台的晶圆进行光学图像采集并基于高斯拟合计算套刻误差。
4、进一步的，对准标记包括定位符号和对准符号，定位符号用于对准时的快速位置确定和调整，对准符号用于误差计算。
5、进一步的，对准标记的定位符号采用圆，对准标记的对准符号采用“十”字，圆的圆心位于“十”字的交点处。
6、进一步的，对准单元获取对准标记图像并基于霍夫变换算法结合已知基准标记的圆的直径计算对准标记圆的圆心坐标和半径，运动调整载台基于计算的圆心坐标和半径平面内移动，使得对准标记的圆心与基准标记的圆心重合。
7、进一步的，所述对准单元包括布置在同一系统安装平面内的对准光源、对准匀光镜组、对准照明反射镜、对准半透半反镜、对准成像反射镜、对准成像镜组和对准图像采集单元，所述对准成像反射镜的照明出射方向/成像入射方向与系统安装平面垂直布置。
8、进一步的，光学量测单元用于对下方运动调整载台的晶圆进行光学图像采集,并基于高斯拟合确定多层对准符号的边缘，提取边缘点并拟合重心作差，以此计算套刻误差。
9、进一步的，所述光学量测单元包括多波段量测光源、量测光源调质透镜组、照明光阑、量测半透半反镜、量测照明透镜、物镜、成像光阑、量测成像透镜组和量测图像采集单元；其中，多波段量测光源、量测光源调质透镜组、照明光阑、量测半透半反镜、量测照明透镜、物镜构成量测照明光路，由所述物镜、量测照明透镜、量测半透半反镜、成像光阑、量测成像透镜组和量测图像采集单元构成量测成像光路。
10、本发明还提供了基于前述套刻误差量测装置的量测方法，量测方法包括以下步骤。
11、s1、把带有对准标记的晶圆放置在运动调整载台上。
12、s2、晶圆预定位，初步调整晶圆，使晶圆缺口与运动调整载台上的初始位置对齐。
13、s3、晶圆对准，对准单元采集包含对准标记的晶圆图像，基于霍夫变换算法结合已知基准标记的圆的直径计算对准标记圆的圆心坐标和半径。测控模块接收包含对准标记圆心坐标和半径的粗对准信息，调控运动调整载台使得对准标记的圆心与基准标记的圆心重合，完成对准。
14、s4、套刻量测，光学量测单元精准对焦晶圆并采集包含对准标记的光学图像,通过高斯拟合确定多层对准符号的边缘，提取边缘点并拟合重心作差，以此计算套刻误差。
15、进一步的，步骤套刻量测包括以下步骤。
16、s41、图像采集，光学量测单元采集包含对准标记的光学图像。
17、s42、边缘提取，形态学操作获取套刻标记的边缘像素位置。
18、s43、特征点筛选，根据边缘附近像素灰度值的单调性筛选出有效的特征点。
19、s44、高斯拟合，用最小二乘法将特征点像素值拟合为高斯曲线，曲线中点即为最终的边缘位置。
20、s45、提取计算点位置，计算点为便于套刻误差计算的特征点，提取不同层对准符号的计算点位置。
21、s46、套刻误差计算，对s45提取的计算点位置作差运算，计算的相对位移即为最终的套刻误差结果。
22、相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请采用了先基于霍夫变换对准，快速高效，且能减少计算量；再基于高斯函数拟合提高计算点的提取精度，保证了最终的套刻误差的量测准确度，且不限套刻层数，因此，理论上可适配多层套刻的误差量测，为超精密套刻误差量测提供基础保障，便于在半导体量检测和加工领域推广应用。
1.一种套刻误差量测装置，其特征在于：量测装置包括与测控模块(400)电讯连接的运动调整载台(100)、对准单元(200)和光学量测单元(300)；
2.根据权利要求1所述的套刻误差量测装置，其特征在于：对准标记包括定位符号和对准符号，定位符号用于对准时的快速位置确定和调整，对准符号用于误差计算。
3.根据权利要求2所述的套刻误差量测装置，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的套刻误差量测装置，其特征在于：
5.根据权利要求4所述的套刻误差量测装置，其特征在于：所述对准单元(200)包括布置在同一系统安装平面内的对准光源(1)、对准匀光镜组(2)、对准照明反射镜(3)、对准半透半反镜(4)、对准成像反射镜(5)、对准成像镜组(6)和对准图像采集单元(7)，所述对准成像反射镜(5)的照明出射方向/成像入射方向与系统安装平面垂直布置。
6.根据权利要求3所述的套刻误差量测装置，其特征在于：
7.根据权利要求6所述的套刻误差量测装置，其特征在于：
8.根据权利要求1-7任一项所述的套刻误差量测装置的量测方法，其特征在于，量测方法包括：
9.根据权利要求8所述的量测方法，其特征在于，步骤套刻量测包括：
