CN117115194A - 基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及关键尺寸测量领域，特别是涉及一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质，通过获取待处理电子显微镜图像；根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。本发明使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致。
Description
技术领域
本发明涉及关键尺寸测量领域，特别是涉及一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质。
背景技术
扫描电子显微镜(SEM)广泛应用于大规模集成电路的光刻和蚀刻工艺表征中的关键尺寸(Critical Dimension，即CD)量测。近年来，除了利用SEM图像获得关键尺寸，对SEM图像进行轮廓提取的技术兴起。SEM图像的轮廓提取是对SEM图像（灰度图）进行降噪、图像增强等处理，再根据一定算法得到图案的边缘轮廓（contour）。得到的轮廓还可以对准叠加到设计版图，进行进一步的分析。与关键尺寸相比，SEM图像轮廓可以反映所量测图案（特别是二维图案）更细节的信息以及和设计图案相比的偏差，因而广泛应用于光学临近修正(Optical Proximity Correction ,即OPC)建模、边缘放置误差(Edge Placement Error，即EPE)量测、缺陷的自动检测和分类等领域。
SEM图像轮廓提取技术应用的一个重大瓶颈是和SEM关键尺寸量测值的匹配。由于轮廓提取和关键尺寸量测对于边缘定义的算法不同，两者所得到的图案边缘通常并不相同。由于光刻和蚀刻的工艺表征和控制都是基于某些图案的关键尺寸量测，提取的SEM轮廓和量测的关键尺寸的不一致就给SEM轮廓的实际应用造成了障碍。
因此，如何对SEM轮廓提取方法做改进，使SEM轮廓与量测得到的关键尺寸数据相符，拓宽SEM轮廓的应用场景，是本领域技术人员亟待解决的问题，
发明内容
本发明的目的是提供一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质，使得获得的SEM图像轮廓和关键尺寸的量测值一致，解决SEM轮廓提取技术在实际应用中场景受限的瓶颈。
为解决上述技术问题，本发明提供一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，包括：
获取待处理电子显微镜图像；
根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；
根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；
确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；
在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中，在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点之前，还包括：
获取关键尺寸量测参数；
确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数；
所述在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点包括：
根据所述关键尺寸量测参数，通过下式得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中，所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数的获得方法包括：
获取关键尺寸量测参数、多个样本图像及对应的量测关键尺寸；
根据所述样本图像，确定对应的样本梯度图；
根据所述样本梯度图的极大值点的位置，确定样本内圈轮廓及样本外圈轮廓；
确定所述样本内圈轮廓上的样本取样点，并在过所述样本取样点作对应切线的法线，将所述样本取样点对应的法线与所述样本外圈轮廓的交点作为样本取样交点；
根据所述样本取样点及所述样本取样交点，通过调整下式中的待调底数与待调指数，在每个所述样本图像中确定多组样本边缘点：
Cj’Aj’=Aj’Bj’·（1-xn）；
其中，Aj’Bj’为第j组的样本取样点与对应的样本取样交点之间的连线线段，Cj’Aj’为第j组的样本取样点与对应的样本边缘点之间的连线线段，x为所述待调底数，n为所述待调指数；
根据各组样本边缘点确定对应的样本轮廓；
获取各个所述样本轮廓的读取关键尺寸，并代入下式中进行计算，将得到的目标差值最小的样本轮廓对应的待调底数作为目标底数，对应的待调指数作为目标指数；
；
其中，F为所述目标差值，wi为第i个样本图像的样本权重，cCDi为第i个样本图像的所述读取关键尺寸，mCDi为第i个样本图像的所述量测关键尺寸；
根据所述目标底数及所述目标指数，通过下式确定所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数：
h=1-XN；
其中，h为所述取点比例参数，X为所述目标底数，N为所述目标指数。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中，所述量测关键尺寸的获取方式包括：
获取多个实地量测关键尺寸；
对多个所述实地量测关键尺寸求平均，得到所述量测关键尺寸。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中，所述读取关键尺寸的获取方式包括：
获取所述样本轮廓的多个实地读取关键尺寸；
对多个所述实地读取关键尺寸求平均，得到所述读取关键尺寸。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中，所述实地量测关键尺寸的采样位置与所述实地读取关键尺寸的采样位置对应。
一种基于电子显微镜图像的轮廓提取装置，包括：
获取模块，用于获取待处理电子显微镜图像；
梯度模块，用于根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；
内外圈模块，用于根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；
交点模块，用于确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；
最终轮廓模块，用于在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
可选地，在所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置中，所述最终轮廓模块，还包括：
环境获取单元，用于获取关键尺寸量测参数；
比例单元，用于确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数；
边缘确认单元，用于根据所述关键尺寸量测参数，通过下式得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
一种基于电子显微镜图像的轮廓提取设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权上述任一种所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。
本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，通过获取待处理电子显微镜图像；根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
本发明中采用计算图像中的明暗梯度的方法，仅将图像中明暗梯度最大的点作为轮廓的边缘点，精确得到图案的轮廓的内圈和外圈，并进一步通过选取有限个取样点，在所述图案外圈轮廓与所述图案内圈轮廓之间，确定所述边缘确认点，在保持较低的算力占用的同时，大大提升了得到的图案最终轮廓与图案的实际轮廓的相似度，也即使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致，拓宽电子显微镜图像轮廓的使用场景，增加泛用性。本发明同时还提供了一种具有上述有益效果的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的一种具体实施方式的流程示意图；
图2为本发明提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的一种具体实施方式的工艺流程图；
图3为本发明提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的另一种具体实施方式的流程示意图；
图4为本发明提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的另一种具体实施方式的工艺流程图；
图5为本发明提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置的一种具体实施方式的结构示意图。
图中，包括100-获取模块，200-梯度模块，300-内外圈模块，400-交点模块，500-最终轮廓模块。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的核心是提供一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其一种具体实施方式的结构示意图如图1所示，称其为具体实施方式一，包括：
S101：获取待处理电子显微镜图像。
所述待处理电子显微镜图像为通过色彩变化确认界面高度变化的图像，通常为灰度图。
S102：根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图。
所述图像梯度图，指对所述待处理电子显微镜图像求导，得到的反映所述待处理电子显微镜图像的色彩变化速度的图像。
S103：根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓。
图像中的图案的边缘，一定是与周围的背景差别极大，在电子显微镜图像对芯片表面的扫描中，可以认为图案的轮廓是整幅图像中明暗变化最快的点。
S104：确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点。
在所述图案内圈轮廓上设置取样点，所述取样点可以是所述图案内圈轮廓上间隔预设距离的点，也可以是随机间距的点。更进一步地，为了保证最终得到的图案最终轮廓的准确性，可以预设相邻的取样点的最大间隔，以避免间隔过大，导致相邻的取样点对应的边缘确认点的间隔过大，损失过多的图像边缘的曲度。
S105：在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
具体如何在所述连线线段上确定所述边缘确认点的位置，可根据实际情况进行选择，如选择所述连线线段的中点或一定比例位置的店直接作为所述边缘确认点，具体位置可通过计算或经验得出，本发明在此不作限定。
作为一种优选实施方式，在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点之前，还包括：
A1：获取关键尺寸量测参数。
所述关键尺寸量测参数表征了使用电子显微镜进行关键尺寸量测的仪器设备参数（如电子束加速电压、电子束扫描方向）及取样算法（如量测线数量、量测线取样间隔）等数据。
A2：确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数。
所述取点比例参数，指所述边缘确认点在对应的连线线段上的位置信息，可设置所述取样点或所述取样交点为起始点，举例说明，设所述取样点为起始点，所述边缘确认点在靠近所述取样点的线段四等分处，则所述取点比例参数即为0.25，当然，若所述边缘确认点的位置不变，仅将所述起始点设为所述取样交点，则此时所述取点比例参数即为0.75，如位于所述连线线段的中点，所述取点比例参数即为0.5，可根据实际情况做调整。
所述在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点包括：
A3：根据所述关键尺寸量测参数，通过下式（1）得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；（1）
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
式（1）中的k指的是在所述图案内圈轮廓上的取样点的数量，式（1）中A代表所述取样点，B代表所述取样交点，C代表所述边缘确认点。同时，式（1）中的“·”为乘法符号，表示线段AkBk为线段CkAk的1/h。
由于所述边缘确认点在所述连线线段上，而线段两端的端点也已知，因此可以通过线段的方式表示所述C点的位置，具体通过线段CA占线段AB的长度比例是多少，又知道其中一个端点是所述取样点A，即可得出另一端点所述边缘确认点C点坐标，显然，所述取点比例参数h是不会超过1的。可参考图2，图2中标出了两组取样点A、取样交点B及边缘确认点C的组合，并标识出所述图案外圈轮廓及所述图案内圈轮廓及所述图案最终轮廓。
本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，通过获取待处理电子显微镜图像；根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。本发明中采用计算图像中的明暗梯度的方法，仅将图像中明暗梯度最大的点作为轮廓的边缘点，精确得到图案的轮廓的内圈和外圈，并进一步通过选取有限个取样点，在所述图案外圈轮廓与所述图案内圈轮廓之间，确定所述边缘确认点，在保持较低的算力占用的同时，大大提升了得到的图案最终轮廓与图案的实际轮廓的相似度，也即使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致，拓宽电子显微镜图像轮廓的使用场景，增加泛用性。
在具体实施方式一的基础上，本发明进一步给出一种所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数的获得方法，称其为具体实施方式二，对应的流程示意图如图3所示，包括：
S201：获取关键尺寸量测参数、多个样本图像及对应的量测关键尺寸。
所述样本图像的量测尺寸是预获取的，为了对应的取点比例参数获取的准确性，应准备多个样本图像。
所述样本图像即为电子显微镜在对应的关键尺寸量测参数下扫描得到的图像。
S202：根据所述样本图像，确定对应的样本梯度图。
本步骤可参照前文中的步骤S102，在此不再展开赘述。
S203：根据所述样本梯度图的极大值点的位置，确定样本内圈轮廓及样本外圈轮廓。
同上，本步骤请参考前文中的步骤S103，在此不再展开赘述。
S204：确定所述样本内圈轮廓上的样本取样点，并在过所述样本取样点作对应切线的法线，将所述样本取样点对应的法线与所述样本外圈轮廓的交点作为样本取样交点。
同上，本步骤请参考前文中的步骤S104，在此不再展开赘述。
S205：根据所述样本取样点及所述样本取样交点，通过调整下式（2）中的待调底数与待调指数，在每个所述样本图像中确定多组样本边缘点：
Cj’Aj’=Aj’Bj’·（1-xn）；（2）
其中，Aj’Bj’为第j组的样本取样点与对应的样本取样交点之间的连线线段，Cj’Aj’为第j组的样本取样点与对应的样本边缘点之间的连线线段，x为所述待调底数，n为所述待调指数。
本步骤中的式（2）与式（1）形式相近，实际上是利用1-xn寻找合适的取点比例参数h，而由于所述样本边缘点应当处于所述样本取样点及所述样本取样交点之间，因此，h应当位于0到1之间，而由于n为正整数，所以x应当为小于1的正数。
S206：根据各组样本边缘点确定对应的样本轮廓。
同上，本步骤请参考前文中的步骤S105，在此不再展开赘述。
当然，根据上一步S205中取的所述待调底数与所述待调指数的数值及组合情况不同，1-xn的值也不同，也即在连线线段上取的样本边缘点的位置也不同，因此本步骤中会获取大量的样本轮廓。
S207：获取各个所述样本轮廓的读取关键尺寸，并代入下式（3）中进行计算，将得到的目标差值最小的样本轮廓对应的待调底数作为目标底数，对应的待调指数作为目标指数；
；（3）
其中，F为所述目标差值，wi为第i个样本图像的样本权重，cCDi为第i个样本图像的所述读取关键尺寸，mCDi为第i个样本图像的所述量测关键尺寸。
在步骤S201中，我们准备了多个样本图像，在式（3）中用i编号，不同的样本图像应当覆盖光刻和蚀刻中实际出现的各种图案，当然，针对不同的所述待调底数与待调指数的组合，也即不同的1-xn，都需要实际测量该组合对不同的样本图像的读取关键尺寸，结合对应样本的量测关键尺寸与样本权重，最终得到，通过某固定的所述待调底数与待调指数的组合得到的全部样本图像的样本轮廓的读取关键尺寸，与各自样本图像实际的量测关键尺寸的差，在计算各自的样本权重的总和，也即所述目标差值。
可以想见，所述目标差值越小，说明在对应的1-xn下，得到的样本轮廓越接近所述样本图像的实际情况，选择目标差值最小的样本轮廓对应的待调底数作为目标底数，对应的待调指数作为目标指数，也即我们想要的参数。
S208：根据所述目标底数及所述目标指数，通过下式（4）确定所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数：
h=1-XN；（4）
其中，h为所述取点比例参数，X为所述目标底数，N为所述目标指数。
如前文所述，我们最终需要的是所述取点比例参数h，因此直接根据式（2）中表示两线段长度比例的一部分，也即式（4），得出步骤S201中提及的关键尺寸量测参数对应的取点比例参数。
在上述具体实施方式的基础上，所述量测关键尺寸的获取方式包括：
B1：获取多个实地量测关键尺寸。
所述实地量测关键尺寸为通过设备直接得到的量测关键尺寸。
B2：对多个所述实地量测关键尺寸求平均，得到所述量测关键尺寸。
而用于后续步骤的量测关键尺寸，为多个实际测量值的平均值（也即所述量测关键尺寸），利用多次取值求平均的方式提升所述量测关键尺寸的可靠性与准确性。当然，也可直接采样一个实地量测关键尺寸，作为计算中的量测关键尺寸，本发明在此不作限定。
进一步地，所述读取关键尺寸的获取方式包括：
C1：获取所述样本轮廓的多个实地读取关键尺寸。
C2：对多个所述实地读取关键尺寸求平均，得到所述读取关键尺寸。
与上一个优选实施方式相同，本改进中，进一步对所述读取关键尺寸的获得方式做改进，具体地，针对每一个所述样本轮廓的读取关键尺寸，先实地取多个值（也即所述实地读取关键数据），再取平均值，进一步提升最终用于计算的所述读取关键尺寸的准确性与精度。当然，也可直接采样一个实地读取关键尺寸，作为计算中的读取关键尺寸，本发明在此不作限定。
再进一步地，所述实地量测关键尺寸的采样位置与所述实地读取关键尺寸的采样位置对应。
请参考图4，图4左侧为样本图像中的图案，右侧为所述样本轮廓，本优选实施方式中的“所述实地量测关键尺寸的采样位置与所述实地读取关键尺寸的采样位置对应”，指的是每一次对关键尺寸的采样，位置应当一样，比如如图4中所示，要获取的关键尺寸是图中矩形的宽度，可先分别确定两图案（轮廓）的长轴方向上的中线（图中用虚线表示），再分别在距离所述中线上下20纳米及40纳米一共四处进行采样（图中用双箭头线段表示），采样的位置一致可进一步提升数据对比的有效性，使所述取点比例参数实际应用到轮廓提取后，得到的图案最终轮廓与实际轮廓更接近，基于所述图案最终轮廓得到的读取关键尺寸也与所述量测关键尺寸更相近。
下面对本发明实施例提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置进行介绍，下文描述的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置与上文描述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法可相互对应参照。
图5为本发明实施例提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置的结构框图，称其为具体实施方式三，参照图5基于电子显微镜图像的轮廓提取装置可以包括：
获取模块，用于获取待处理电子显微镜图像；
梯度模块，用于根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；
内外圈模块，用于根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；
交点模块，用于确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；
最终轮廓模块，用于在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
作为一种优选实施方式，所述最终轮廓模块，还包括：
环境获取单元，用于获取关键尺寸量测参数；
比例单元，用于确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数；
边缘确认单元，用于根据所述关键尺寸量测参数，通过下式得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；（1）
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
作为一种优选实施方式，所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数的获得方法包括：
样本获取单元，用于获取关键尺寸量测参数、多个样本图像及对应的量测关键尺寸；
样本梯度单元，用于根据所述样本图像，确定对应的样本梯度图；
样本内外圈单元，用于根据所述样本梯度图的极大值点的位置，确定样本内圈轮廓及样本外圈轮廓；
取样单元，用于确定所述样本内圈轮廓上的样本取样点，并在过所述样本取样点作对应切线的法线，将所述样本取样点对应的法线与所述样本外圈轮廓的交点作为样本取样交点；
调整单元，用于根据所述样本取样点及所述样本取样交点，通过调整下式中的待调底数与待调指数，在每个所述样本图像中确定多组样本边缘点：
Cj’Aj’=Aj’Bj’·（1-xn）；（2）
其中，Aj’Bj’为第j组的样本取样点与对应的样本取样交点之间的连线线段，Cj’Aj’为第j组的样本取样点与对应的样本边缘点之间的连线线段，x为所述待调底数，n为所述待调指数；
样本轮廓单元，用于根据各组样本边缘点确定对应的样本轮廓；
目标差值单元，用于获取各个所述样本轮廓的读取关键尺寸，并代入下式中进行计算，将得到的目标差值最小的样本轮廓对应的待调底数作为目标底数，对应的待调指数作为目标指数；
；（3）
其中，F为所述目标差值，wi为第i个样本图像的样本权重，cCDi为第i个样本图像的所述读取关键尺寸，mCDi为第i个样本图像的所述量测关键尺寸；
比例确定单元，用于根据所述目标底数及所述目标指数，通过下式确定所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数：
h=1-XN；
其中，h为所述取点比例参数，X为所述目标底数，N为所述目标指数。
作为一种优选实施方式，所述样本获取单元包括：
复数量测单元，用于获取多个实地量测关键尺寸；
量测平均单元，用于对多个所述实地量测关键尺寸求平均，得到所述量测关键尺寸。
作为一种优选实施方式，所述目标差值单元包括：
复数读取单元，用于获取所述样本轮廓的多个实地读取关键尺寸；
读取平均单元，用于对多个所述实地读取关键尺寸求平均，得到所述读取关键尺寸。
本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，通过获取模块，用于获取待处理电子显微镜图像；梯度模块，用于根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；内外圈模块，用于根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；交点模块，用于确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；最终轮廓模块，用于在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。本发明中采用计算图像中的明暗梯度的方法，仅将图像中明暗梯度最大的点作为轮廓的边缘点，精确得到图案的轮廓的内圈和外圈，并进一步通过选取有限个取样点，在所述图案外圈轮廓与所述图案内圈轮廓之间，确定所述边缘确认点，在保持较低的算力占用的同时，大大提升了得到的图案最终轮廓与图案的实际轮廓的相似度，也即使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致，拓宽电子显微镜图像轮廓的使用场景，增加泛用性。
本实施例的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置用于实现前述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，因此基于电子显微镜图像的轮廓提取装置中的具体实施方式可见前文中的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的实施例部分，例如，获取模块100，梯度模块200，内外圈模块300，交点模块400，最终轮廓模块500，分别用于实现上述基于电子显微镜图像的轮廓提取方法中步骤S101，S102，S103，S104和S105，所以，其具体实施方式可以参照相应的各个部分实施例的描述，在此不再赘述。
本发明还提供了一种基于电子显微镜图像的轮廓提取设备，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权上述任一种所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，通过获取待处理电子显微镜图像；根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。本发明中采用计算图像中的明暗梯度的方法，仅将图像中明暗梯度最大的点作为轮廓的边缘点，精确得到图案的轮廓的内圈和外圈，并进一步通过选取有限个取样点，在所述图案外圈轮廓与所述图案内圈轮廓之间，确定所述边缘确认点，在保持较低的算力占用的同时，大大提升了得到的图案最终轮廓与图案的实际轮廓的相似度，也即使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致，拓宽电子显微镜图像轮廓的使用场景，增加泛用性。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，通过获取待处理电子显微镜图像；根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。本发明中采用计算图像中的明暗梯度的方法，仅将图像中明暗梯度最大的点作为轮廓的边缘点，精确得到图案的轮廓的内圈和外圈，并进一步通过选取有限个取样点，在所述图案外圈轮廓与所述图案内圈轮廓之间，确定所述边缘确认点，在保持较低的算力占用的同时，大大提升了得到的图案最终轮廓与图案的实际轮廓的相似度，也即使得获得的图案最终轮廓和关键尺寸的量测值一致，拓宽电子显微镜图像轮廓的使用场景，增加泛用性。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
以上对本发明所提供的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法、装置、设备及介质进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，包括：
获取待处理电子显微镜图像；
根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；
根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；
确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；
在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
2.如权利要求1所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点之前，还包括：
获取关键尺寸量测参数；
确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数；
所述在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点包括：
根据所述关键尺寸量测参数，通过下式得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
3.如权利要求2所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数的获得方法包括：
获取关键尺寸量测参数、多个样本图像及对应的量测关键尺寸；
根据所述样本图像，确定对应的样本梯度图；
根据所述样本梯度图的极大值点的位置，确定样本内圈轮廓及样本外圈轮廓；
确定所述样本内圈轮廓上的样本取样点，并在过所述样本取样点作对应切线的法线，将所述样本取样点对应的法线与所述样本外圈轮廓的交点作为样本取样交点；
根据所述样本取样点及所述样本取样交点，通过调整下式中的待调底数与待调指数，在每个所述样本图像中确定多组样本边缘点：
Cj’Aj’=Aj’Bj’·（1-xn）；
其中，Aj’Bj’为第j组的样本取样点与对应的样本取样交点之间的连线线段，Cj’Aj’为第j组的样本取样点与对应的样本边缘点之间的连线线段，x为所述待调底数，n为所述待调指数；
根据各组样本边缘点确定对应的样本轮廓；
获取各个所述样本轮廓的读取关键尺寸，并代入下式中进行计算，将得到的目标差值最小的样本轮廓对应的待调底数作为目标底数，对应的待调指数作为目标指数；
；
其中，F为所述目标差值，wi为第i个样本图像的样本权重，cCDi为第i个样本图像的所述读取关键尺寸，mCDi为第i个样本图像的所述量测关键尺寸；
根据所述目标底数及所述目标指数，通过下式确定所述关键尺寸量测参数对应的取点比例参数：
h=1-XN；
其中，h为所述取点比例参数，X为所述目标底数，N为所述目标指数。
4.如权利要求3所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，所述量测关键尺寸的获取方式包括：
获取多个实地量测关键尺寸；
对多个所述实地量测关键尺寸求平均，得到所述量测关键尺寸。
5.如权利要求4所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，所述读取关键尺寸的获取方式包括：
获取所述样本轮廓的多个实地读取关键尺寸；
对多个所述实地读取关键尺寸求平均，得到所述读取关键尺寸。
6.如权利要求5所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法，其特征在于，所述实地量测关键尺寸的采样位置与所述实地读取关键尺寸的采样位置对应。
7.一种基于电子显微镜图像的轮廓提取装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取待处理电子显微镜图像；
梯度模块，用于根据所述待处理电子显微镜图像，确定对应的图像梯度图；
内外圈模块，用于根据所述图像梯度图的极大值点的位置，确定图案内圈轮廓及图案外圈轮廓；
交点模块，用于确定所述图案内圈轮廓上的取样点，并在过所述取样点作对应切线的法线，将所述法线与所述图案外圈轮廓的交点作为取样交点；
最终轮廓模块，用于在所述取样点与对应的取样交点的连线线段上，确定所述取样点对应的边缘确认点，并根据全部的边缘确认点，确定图案最终轮廓，使所述图案最终轮廓的关键尺寸与量测关键尺寸的差值小于预设误差。
8.如权利要求7所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取装置，其特征在于，所述最终轮廓模块，还包括：
环境获取单元，用于获取关键尺寸量测参数；
比例单元，用于确定对应所述关键尺寸量测参数的取点比例参数；
边缘确认单元，用于根据所述关键尺寸量测参数，通过下式得到所述取样点对应的边缘确认点的位置信息：
CkAk=AkBk·h；
其中，AkBk为第k组的取样点与对应的取样交点之间的连线线段，CkAk为第k组的取样点与对应的边缘确认点之间的连线线段，h为所述取点比例参数。
9.一种基于电子显微镜图像的轮廓提取设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储计算机程序；
处理器，用于执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的基于电子显微镜图像的轮廓提取方法的步骤。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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