CN117276105B - 半导体套准误差的量测方法 - Google Patents

半导体套准误差的量测方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及到一种半导体套准误差的量测方法。由前一层标识的左纵向标识和周边的灰度值变化情况、前一层标识的右纵向标识和周边的灰度值变化情况，定义第一中心位置横坐标。由后一层标识的局部左纵向标识和周边区域灰度值变化情况、后一层标识的局部右纵向标识和周边区域的灰度值变化情况，定义第二中心位置横坐标。由前一层标识的局部上横向标识和周边区域灰度值变化情况、前一层标识的局部下横向标识和周边区域灰度值变化情况，定义第一中心位置的纵坐标。由后一层标识局部上横向标识和周边区域灰度值变化情况、后一层标识局部下横向标识和周边区域灰度值变化情况，定义出第二中心位置的纵坐标。对比第一和第二中心位置的差异而量测出套准误差。

Description

半导体套准误差的量测方法
技术领域
本发明主要涉及到半导体技术领域，更确切的说，涉及到半导体集成电路制造领域的用于判断套准情况的套准误差量测方法。
背景技术
随着半导体制造技术的发展，半导体的结构及工艺变得越来越繁杂。在半导体工艺制备过程中为保障各工序的精准度，半导体的结构检测量测是必须的环节。半导体检测过程中含检测目标图像生成和图像数据处理。检测目标图像生成用于获取与被检测对象如晶圆有关的检测目标图像，数据处理对检测目标的图像进行提取处理和判定。晶圆的关键检测步骤典型的例如涉及到晶圆的套准结构的特征测量以及套准误差判定等。
套准判定是半导体制造过程中如光刻环节的一项基础性工艺要求，其主要表征两个层次的叠对好坏程度，目前的实现方法是在划片槽设置特定的套准结构，使用套准测试仪测定并且根据测定数值的大小来判断套准是否规范。
通用的光刻工作粗略过程：逐一曝光完晶圆上所有的场，亦即分步，然后更换下批次的晶圆直至曝光完所有的晶圆，对晶圆进行工艺处理结束后，更换掩模，接着在晶圆上曝光后一层次的图形，也就是进行重复曝光。其中，后一层次掩模曝光的图形必须和前一层次掩模曝光准确的套叠在一起，故可称之为套准。通常而言，若晶圆上的下布线层为前次掩模经曝光的图形，上布线层为后次曝光的图形，理想情况，这两层图形应完全重合但实际上由于各种系统误差和偶然误差的存在，导致两层图形位置发生偏离，也就是业界所言的出现了套准误差，而如何实现套准误差之测量是一大难题。再者如何让设计的套准测量方案能够兼容到各种主流的晶圆套准结构，这亦是棘手难题。
发明内容
本申请公开了一种半导体套准误差的量测方法，其中：计算晶圆上前一层标识的第一中心位置和晶圆上后一层标识的第二中心位置；经过对比第一中心位置和第二中心位置的差异，从而量测出前一层和后一层标识的套准误差。
上述的方法，其中：第一左选定区至少框定前一层标识的局部左纵向标识，第一左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第一左选定区的横向宽度大于前一层标识的左纵向标识；第一右选定区至少框定前一层标识的局部右纵向标识，第一右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第一右选定区的横向宽度大于前一层标识的右纵向标识；基于第一左选定区和第一右选定区的灰度值而计算前一层标识的第一中心位置的横坐标。
上述的方法，其中：第二左选定区至少框定后一层标识的局部左纵向标识，第二左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第二左选定区的横向宽度大于后一层标识的左纵向标识；第二右选定区至少框定后一层标识的局部右纵向标识，第二右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第二右选定区的横向宽度大于后一层标识的右纵向标识；基于第二左选定区和第二右选定区的灰度值而计算后一层标识的第二中心位置的横坐标。
上述的方法，其中：由对比第一和第二中心位置各自的横坐标的差异而量测出前一层和后一层标识在横向上的套准误差。
上述的方法，其中：第一上选定区至少框定前一层标识的局部上横向标识，第一上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第一上选定区的纵向宽度大于前一层标识的上横向标识；第一下选定区至少框定前一层标识的局部下横向标识，第一下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第一下选定区的纵向宽度大于前一层标识的下横向标识；基于第一上选定区和第一下选定区的灰度值而计算前一层标识的第一中心位置的纵坐标。
上述的方法，其中：第二上选定区至少框定后一层标识的局部上横向标识，第二上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第二上选定区的纵向宽度大于后一层标识的上横向标识；第二下选定区至少框定后一层标识的局部下横向标识，第二下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第二下选定区的纵向宽度大于后一层标识的下横向标识；基于第二上选定区和第二下选定区的灰度值而计算后一层标识的第二中心位置的纵坐标。
上述的方法，其中：由对比第一和第二中心位置各自的纵坐标的差异而量测出前一层和后一层标识在纵向上的套准误差。
上述的方法，其中：利用表征第一左选定区的一个灰度值下降边的第一左线位置和表征第一左选定区的一个灰度值上升边的第一右线位置的均值作为第一左选定区的第一纵向中线；表征第一右选定区的一个灰度值下降边的第二左线位置和表征第一右选定区的一个灰度值上升边的第二右线位置的均值作为第一右选定区的第二纵向中线；第一纵向中线和第二纵向中线上所有像素点的中点视为前一层标识的第一中心位置的横坐标。
上述的方法，其中：利用表征第二左选定区的一个灰度值下降边的第三左线位置和表征第二左选定区的一个灰度值上升边的第三右线位置的均值作为第二左选定区的第三纵向中线；表征第二右选定区的一个灰度值下降边的第四左线位置和表征第二右选定区的一个灰度值上升边的第四右线位置的均值作为第二右选定区的第四纵向中线；第三纵向中线和第四纵向中线上所有像素点的中点视为后一层标识的第二中心位置的横坐标。
上述的方法，其中：利用表征第一上选定区的一个灰度值下降边的第一上线位置和表征第一上选定区的一个灰度值上升边的第一下线位置的均值作为第一上选定区的第一横向中线；表征第一下选定区的一个灰度值下降边的第二上线位置和表征第一下选定区的一个灰度值上升边的第二下线位置的均值作为第一下选定区的第二横向中线；第一横向中线和第二横向中线上所有像素点的中点视为前一层标识的第一中心位置的纵坐标。
上述的方法，其中：利用表征第二上选定区的一个灰度值下降边的第三上线位置和表征第二上选定区的一个灰度值上升边的第三下线位置的均值作为第二上选定区的第三横向中线；表征第二下选定区的一个灰度值下降边的第四上线位置和表征第二下选定区的一个灰度值上升边的第四下线位置的均值作为第二下选定区的第四横向中线；第三横向中线和第四横向中线上所有像素点的中点视为后一层标识的第二中心位置的纵坐标。
本申请还公开了另一种半导体套准误差的量测方法，其中：
侦测晶圆上前一层标识的第一中心位置和晶圆上后一层标识的第二中心位置；
根据前一层标识的局部左纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据前一层标识的局部右纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第一中心位置的横坐标；
根据后一层标识的局部左纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据后一层标识的局部右纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第二中心位置的横坐标；
根据前一层标识的局部上横向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据前一层标识的局部下横向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第一中心位置的纵坐标；
根据后一层标识的局部上横向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据后一层标识的局部下横向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第二中心位置的纵坐标；
由对比第一和第二中心位置的横坐标差异、纵坐标差异而量测出前一层和后一层标识的套准误差。
前述的方法，至少兼顾性的解决了两个方面的问题。首先是解决了晶圆或集成电路或芯片生产中的套准误差推断问题，本量测方法高效而又迅速的给出套准误差，其中量测方法具体采用了生产中可能出现的各种图像数据的灰度值，相对于传统的套准量测手段而具有更高的精准度，解决了套准误差的检测难度大的疑虑。再者针对套准误差可测量却无法感知与套准误差相关的工艺是否正常而提供了推理机制，尤其是在这种棘手难题之下给出了诱发工艺问题的可能根源以及最大限度的缩小了解决此类问题的溯源范围。传统套准测试仪可测数值并根据相关数值来粗略判断套准是否规范，但是传统套准测试仪却无法针对性的对套准误差之产生因素或工艺问题(例如晶圆偏移、晶圆扩张或缩小等)给出合理的追根溯源的机理、甚至是无法给出较准确的套准误差值。本申请在面临这些工艺问题环节时仍然可提供高精准度量测的解决方案。
附图说明
为使上述目的和特征及优点能够更加明显易懂，下面结合附图对具体实施方式做详细的阐释，在阅读以下详细说明并参照以下附图之后，特征和优势将显而易见。
图1是晶圆上设置套准对象如前一层标识及后一层标识以监控套准误差。
图2是前一层标识以及后一层标识用于对比第一和第二中心位置的差异。
图3是第一左选定区框定前一层标识的局部左纵向标识及其灰度值变化。
图4是第一左选定区的灰度值情况沿着横向具有多段上升和下降的趋势。
图5是第一左选定区的下降边和上升边的第一左线位置和第一右线位置。
图6是第一右选定区框定前一层标识的局部右纵向标识及其灰度值变化。
图7是基于第二左选定区和右选定区的灰度值计算第二中心位置横坐标。
图8是基于第二上选定区和下选定区的灰度值计算第二中心位置纵坐标。
图9是第一上选定区框定前一层标识的局部上横向标识及其灰度值变化。
图10是第一下选定区框定前一层标识的局部下横向标识及其灰度值变化情况。
图11是后一层标识的第二中心位置的横坐标及其第二中心位置的纵坐标情况。
图12是对比第一和第二中心位置的差异而量测出前一层和后一层标识的误差。
具体实施方式
下面将结合各实施例，对本发明的方案进行清楚完整的阐述，所描述的范例仅是本申请用作叙述说明所用的实施例而非全部实施例，基于该等实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的方案都属于本申请的保护范围。
参见图1，在现代化半导体或集成电路制造工艺中，通常需要有一个光刻层来对准前面的两个层次，传统的标准式套准量测工艺在多层对准上由于量测位置不同，量测结果精度不佳而且在透镜观察下，标记在不同层的位置经常出现行为差异，这种差异给套准量的结果带来影响。另外，传统的套准量测掩模版为一对一的叠对设计，多层对准时则需多个掩模版进行套准量测，占用较多的切割道使用空间，随着产品多样化及半导体产品层数增多且切割道空间有限，需优化与晶圆10相关的掩模版才能节省更多的空间。掩模版的直接更改往往会影响晶圆10上既定核心电路或元器件的电学特性或布线特性。传统的套准量测最大的问题在于：碰到晶圆偏转、晶圆扩张或缩小等工艺异常，前一层和后一层两者各自的套准标识或许仍然是相重合的，无法将套准与否和工艺异常结合起来。
参见图1，对晶圆10所布置的套准对象而言，具有双层套准结构。在集成电路制造中晶圆10当前层如光刻胶图形与参考层如衬底内图形之间的相对位置，即描述了当前图形相对于参考图形沿X和Y方向的偏差和这种偏差在晶圆表面的分布，同时也是监测光刻工艺好坏的一个关键指标。理想情况是，当前层例如标识14a-14b的中心位置与参考层例如标识11a-11b的中心位置正对准即套准误差OVLE为零。格条或格栅(grating)的形态不限制于图中标识。另外图中仅仅展示了数个有限的层次，实质上晶圆10具有更复杂的多层次结构。介质层例如是位于参考层(或前一层)与当前层(或后一层)两者之间的绝缘介质材料，而当前层或后一层上方亦还有其他未展示的层次，参考层或前一层下方亦还有其他未展示的层次。这些层次通常是绝缘材料或金属材料或硅化物等。
参见图1，导致曝光图形与参考图形(当前层如标识14a-14b的中心位置与参考层例如标识11a-11b的中心位置未正对准即套准误差不为零)对准偏差的原因很多。掩模变形或比例不正常、晶圆本身的变形、光刻机投影透镜系统的失真以及晶圆工件台移动的不均匀等都会引入对准偏差，所以在半导体或集成电路行业测量套准误差极为重要。
参见图1，关于套准：常规的光刻机在工作时，逐一曝光完晶圆(wafer)上所有的各个场(field)，然后更换晶圆(wafer)，直至曝光完所有的晶圆(wafer)；需注意的是当对晶圆(wafer)进行工艺处理结束之后，更换掩模，接着在晶圆(wafer)上曝光第二层图形也就是进行重复曝光。其中，第二层掩模曝光的图形必须和第一层掩模曝光准确的套叠在一起，故称之为套准。而第一层(如前一层)和第二层(如后一层)是否套准就可以依赖于套准标识(例如标识14a-14b和标识11a-11b等)来侦测套准误差。
参见图1，关于套刻标识或套准标识：晶圆(wafer)上专门用来测量套准误差或套刻误差的图形被称为套刻标识，这些标识在设计掩膜时已经被放在了指定的区域例如通常是设置在晶圆的切割道处(一片晶圆最后需要切割成上千片或更多数量的芯片，切割道是预留出来用于芯片切割的，通常典型的切割道宽度只有数十微米)。
参见图1，国际半导体技术路线图(ITRS)对每一个技术节点的光刻工艺都提出了套准误差的要求，例如DRAM之3σ从早期的7.1纳米左右到当前的2纳米左右，再例如逻辑器件之3σ从早期的7.6纳米左右到当前的1.9纳米左右、Flash器件之3σ从7.2纳米左右发展到当前的2.6纳米左右。套准误差OVLE(3σ)通常是通过光刻机对准系统和套准误差测量设备以及对准修正软件等数个部分协同工作来减小。为了保证芯片设计在上下两层的电路能可靠连接，当前层中的某一端点与参考层中的对应的端点之间的对准偏差必须小于图形最小间距的三分之一。根据发展趋势可以看出，随着技术节点的推进，关键光刻层允许的对准偏差即套准误差是逐年按比例缩小，以至在更小技术节点条件下，如何快捷和精准的给出套准误差是需解决的技术问题之一。
参见图2，展示了套准标识的一种典型类型：也即内外条形(Bar in Bar)。但是应用于半导体实际生产的套准标识的类型是多样化的，例如内外条形(Bar in Bar)的变形形式或套准标识较常用的框中框(Frame in Frame)，在此不再一一枚举。
参见图2，暂且以内外条形的套准标识为例：外条形包括了纵向标识和横向标识而且为了以示区分，纵向标识包括左纵向标识12a和右纵向标识12b，对应的横向标识则包括了上横向标识11a和下横向标识11b。若将图2和图1进行对比，可将图2展示的所谓上横向标识11a和下横向标识11b分别应用于图1的标识11a-11b。另外图2展示的所谓左纵向标识12a和右纵向标识12b也可应用于图1，但是图1没有单独展示。应注意晶圆的前一层标识包括上横向标识11a和下横向标识11b以及晶圆10上的前一层标识还包括左纵向标识12a和右纵向标识12b。这是基于内外条形(Bar in Bar)的范例，但是同样适用于内外条形(Bar in Bar)的变形形式或者框中框(Frame in Frame)等模式。
参见图2，仍然以内外条形的套准标识为例：内条形包括了纵向标识和横向标识而且为了以示区分，纵向标识包括左纵向标识13a和右纵向标识13b，对应的横向标识则包括了上横向标识14a和下横向标识14b。若将图2和图1进行对比，可将图2展示的所谓上横向标识14a和下横向标识14b分别应用于图1的标识14a-14b。另外图2展示的所谓左纵向标识13a和右纵向标识13b也可应用于图1，但是图1没有单独展示。应注意晶圆的后一层标识包括上横向标识14a和下横向标识14b以及晶圆10上的后一层标识还包括左纵向标识13a和右纵向标识13b。这是基于内外条形(Bar in Bar)的范例，但是同样适用于内外条形(Bar in Bar)的变形形式或者框中框(Frame in Frame)等模式。
参见图2，参考层(即前一层或第一层)包括标识11a-11b、12a-12b，与参考层不同层次的另一层如当前层(即后一层或第二层)包括标识14a-14b、13a-13b。参考层和当前层各自的标识在半导体上的作用和意义如下文所述。
参见图2，关于标识。前文记载光刻机工作时，逐一曝光完晶圆(wafer)上所有的各个场(field)，然后更换晶圆(wafer)，直至曝光完所有的晶圆(wafer)，这个过程可以是在晶圆上曝光第一层图形也就是光刻将第一层电路图案转移到晶圆之上。需注意的是当对晶圆(wafer)第一层进行工艺处理后，再换掩模，接着在晶圆(wafer)上曝光第二层图形也就是进行重复曝光。第一层包括设计的集成电路或电子元器件或布线等及第二层包括设计的集成电路或电子元器件或布线。基于保障芯片设计中在上下两层的电路能够可靠地连接(例如第一层的电路和第二层的电路之电性连接)，当前层或后一层或第二层中的某一端点与参考层或前一层或第一层中的对应的端点之间的对准偏差例如小于图形最小间距的三分之一。根据半导体行业的发展趋势，随着技术节点的向前推进，关键光刻层允许的对准偏差即套准误差是逐年按比例缩小的，当在更小技术节点条件下，该如何快捷和精准的给出套准误差是需解决的技术问题之一。
参见图1，测得当前层标识14a-14b与参考层标识11a-11b(套准对象)之间的套准误差可由传统测量设备测量得到，在“超大规模集成电路先进光刻理论与应用”的文献中由韦亚一等作者讲述了相关设备。在传统的套准量测设备中，通常涉及到专用套准对象的图像分析和特定的算法处理以评估叠对误差，相对耗时费力，结果也未必精准。最棘手的难题是套准误差之检测展现了近乎是零误差，但是实质上套准对象真实存在着某些缺陷例如假设参考层或前一层或第一层中的标识11a-11b是标准的，标识14a-14b发生了相对于晶圆的偏转(Wafer Rotation)这类工艺问题，然而问题就在于：注意此时当前层或后一层或第二层中的标识14a-14b的中心是未变的，标识14a-14b的中心与标识11a-11b的中心近乎是完全对准的。如图1标识14a-14b围绕着自身中心转动。这种情况下传统的套准量测设备会认为套准对象正常而忽略工艺异常。所以有必要提供一种可替代传统套准量测方式的新量测方式，其应当满足一些如下功能：量测过程简单化、能快捷而精准的给出结果并判断与套准误差攸关的生产工艺是否异常并干扰着量测结果。
参见图1，前文记载了晶圆的偏转相关性的工艺问题，整片晶圆显示了套准误差偏转的结果而当前层(标识14a-14b)相对于前一层(标识11a-11b)以晶圆中心有一个整体偏转但是此时标识14a-14b的中心和标识11a-11b的中心仍然允许是重合的。这种情况下传统的套准量测设备会认为套准对象正常而忽略工艺异常，但存在套准误差。在内外条形模式下例如图2的内条形发生了旋转或扭转。
参见图1，再如另外的晶圆的扩张或缩小的工艺问题，整片晶圆显示了套准误差测量的结果而当前层(标识14a-14b)相对于前一层(标识11a-11b)以晶圆中心有一个整体扩张或缩小但是此时标识14a-14b的中心和标识11a-11b的中心允许为重合，但套准误差却是真实存在的。在内外条形模式下例如图2的内条形发生了扩张或缩小。
参见图1，对于晶圆偏移(Wafer shift)而言，是套准偏移的示例，当前层相对于前层来说会在X/Y方向上都有一定程度的偏移，套准误差在每一个曝光单位X/Y方向上的偏差是相同的。对于晶圆扩张或缩小(Wafer Magnification)而言，整片晶圆显示了套准扩张缩小结果，从整片晶圆来看当前层相对前层有一个整体扩张或缩小。另外还对于晶圆的偏转相关性(Wafer Rotation)而言，整片晶圆显示了套准误差偏转的结果而当前层相对于前一层以晶圆中心有一个整体偏转。诸如此类，不再一一举例，而本申请可被配置成通过量测而适配性的推理出各类可能性的套准误差。避免传统方案无法识别出晶圆扩张或缩小这类工艺问题或者晶圆偏转的这类工艺问题所带来的套准误差。注意前一层标识以及后一层标识中可能仅仅只有一者发生前述工艺异常，但是前一层标识以及后一层标识中可能它们两者均发生前述工艺异常且发生的尺寸或程度亦或许不一致。
参见图2，半导体套准误差的量测方法：计算晶圆10上前一层标识(其中前一层标识例如外条形包括左纵向标识12a和右纵向标识12b、外条形对应的横向标识则包括上横向标识11a和下横向标识11b)的第一中心位置和晶圆10上后一层标识(其中后一层标识例如内条形包括左纵向标识13a和右纵向标识13b、内条形对应的横向标识则包括上横向标识14a和下横向标识14b)的第二中心位置。对比第一中心位置和第二中心位置的差异而量测出前一层标识和后一层标识的套准误差。可结合图1。
参见图2，承上所述，不管测得的当前层如外条形与参考层如内条形之间的套准误差是否是符合了规定的规范，都应当判断与套准相关的集成电路工艺是否正常。例如前文所言的当前层11a-11b及12a-12b与参考层如13a-13b及14a-14b存在着偏转，此时套准对象不管是否符合了预定规范都没有实际意义。再例如前文所言的当前层相对于参考层存在着扩张或者缩放，此时套准对象不管是否符合了预定规范也都没有实际意义。
参见图2，若套准误差之异常是和工艺相关联，显而易见，传统套准量测设备之单纯量测对此完全束手无策，甚至都意识不到此关联性，那么判断与套准相关的集成电路工艺是否正常这种要求更是无从谈起，同样套准对象不管是否符合规范都没有意义。
参见图3，在可选的实施例中，第一左选定区12a_s至少框定了前一层标识的局部左纵向标识12a，第一左选定区12a_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势例如可以利用图中虚线体现的曲线120来表示灰度值的变化情况。第一左选定区12a_s的横向宽度大于前一层标识的左纵向标识12a的横向宽度。曲线120所在的笛卡尔坐标系中横轴例如是像素坐标值或者是像素位置坐标，相对应的，曲线120所在的笛卡尔坐标系中纵轴例如是灰度值的变化情况。
参见图4，在可选的实施例中，表征第一左选定区12a_s的灰度值下降边102的图示第一左线位置120A以及表征了第一左选定区12a_s的相应一个灰度值上升边103的图示第一右线位置120B的均值作为第一左选定区12a_s的第一纵向中线120C。
参见图6，在可选的实施例中，第一右选定区12b_s至少框定了前一层标识的局部右纵向标识12b，第一右选定区12b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图3虚线体现的曲线120来表示灰度值的变化情况。第一右选定区12b_s的横向宽度大于前一层标识的右纵向标识12b的横向宽度。第一右选定区12b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势没有在图6中单独展示，但可以参照图3进行理解。
参见图2，在可选的实施例中，基于第一左选定区12a_s的灰度值情况和基于第一右选定区12b_s的灰度值情况而计算前一层标识的第一中心位置的横坐标X_O。
参见图7，在可选的实施例中，第二左选定区13a_s至少框定了后一层标识的局部左纵向标识13a，第二左选定区13a_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图3虚线体现的曲线120来表示灰度值的变化情况。第二左选定区13a_s的横向宽度大于后一层标识的左纵向标识13a的横向宽度。第二左选定区13a_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势没有在图7中单独展示，但可以参照图3进行理解。
参见图7，在可选的实施例中，第二右选定区13b_s至少框定了后一层标识的局部右纵向标识13b，第二右选定区13b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图3虚线体现的曲线120来表示灰度值的变化情况。第二右选定区13b_s的横向宽度大于后一层标识的右纵向标识13b的横向宽度。第二右选定区13b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势没有在图7中单独展示，但可以参照图3进行理解。
参见图7，在可选的实施例中，基于第二左选定区13a_s的灰度值情况和基于第二右选定区13b_s的灰度值情况而计算后一层标识的第二中心位置的横坐标X_I。
参见图12，在可选的实施例中，对比第一中心位置的横坐标X_O和第二中心位置各自的横坐标X_I的差异而量测前一层标识和后一层标识在横向上的套准误差。横向上的套准误差也即坐标系中横坐标上面的套准误差。
参见图9，在可选的实施例中，第一上选定区11a_s至少框定了前一层标识的局部上横向标识11a，第一上选定区11a_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图3虚线体现的曲线120来表示灰度值的变化情况。第一上选定区11a_s的纵向宽度大于前一层标识的上横向标识11a的纵向宽度。第一上选定区11a_s的灰度值沿纵向具有多段下降的趋势例如边112的灰度值是下降的，第一上选定区11a_s的灰度值沿纵向具有多段上升的趋势例如边113的灰度值是上升的。虚线特意放大边112和113是基于观察的便利但实质上边112和113的范围如图9中双箭头所示，事实边112和113它们理当应属于第一上选定区11a_s的区域范围之内，图3-5亦如此。
参见图10，在可选的实施例中，第一下选定区11b_s至少框定前一层标识的局部下横向标识11b，第一下选定区11b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图9虚线体现的曲线边112和113等来表示灰度变化。第一下选定区11b_s的纵向宽度大于前一层标识的下横向标识11b的纵向宽度。第一下选定区11b_s的灰度沿纵向具有多段下降的趋势并类似于图9的边112灰度下降，第一下选定区11b_s的灰度沿纵向具有多段上升的趋势并类似于图9的边113灰度上升。第一下选定区11b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势没有在图10中单独展示，但可以参照图9进行理解。
参见图10，在可选的实施例中，基于第一上选定区11a_s的灰度值情况和基于第一下选定区11b_s的灰度值情况而计算前一层标识的第一中心位置的纵坐标Y_O。
参见图8，在可选的实施例中，第二上选定区14a_s至少框定了后一层标识的局部上横向标识14a，第二上选定区14a_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图9虚线体现的曲线边112和113等来表示灰度变化。第二上选定区14a_s的纵向宽度大于后一层标识的上横向标识14a的纵向宽度。第二上选定区14a_s的灰度沿纵向具有多段下降的趋势并类似于图9的边112灰度下降，第二上选定区14a_s的灰度沿纵向具有多段上升的趋势并类似于图9的边113灰度上升。第二上选定区14a_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势没有在图8中单独展示，但可以参照图9进行理解。
参见图8，在可选的实施例中，第二下选定区14b_s至少框定了后一层标识的局部下横向标识14b，第二下选定区14b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势例如可以参考图9虚线体现的曲线边112和113等来表示灰度变化。第二下选定区14b_s的纵向宽度大于后一层标识的下横向标识14b的纵向宽度。第二下选定区14b_s的灰度沿纵向具有多段下降的趋势并类似于图9的边112灰度下降，第二下选定区14b_s的灰度沿纵向具有多段上升的趋势并类似于图9的边113灰度上升。第二下选定区14b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势没有在图8中单独展示，但可以参照图9进行理解。
参见图8，在可选的实施例中，基于第二上选定区14a_s的灰度值情况和基于第二下选定区14b_s的灰度值情况而计算后一层标识的第二中心位置的纵坐标Y_I。
参见图12，在可选的实施例中，对比第一中心位置的纵坐标Y_O和第二中心位置各自的纵坐标Y_I的差异而量测前一层标识和后一层标识在纵向上的套准误差。纵向上的套准误差也即坐标系中纵坐标上面的套准误差。
参见图5，在可选的实施例中，已知，第一左选定区12a_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第一左选定区12a_s的一个灰度值下降边102的第一左线位置120A和表征第一左选定区12a_s的灰度值上升边103的第一右线位置120B的均值作为第一左选定区12a_s的第一纵向中线120C。关于表征第一左选定区12a_s的灰度值下降边102的第一左线位置120A，结合图4-图6。第一左选定区12a_s在横向上是存在着若干像素点也即横向上或行方向容纳的像素个数，第一左选定区12a_s以某一行为例则这行像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边102意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边102具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第一左线位置120A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第一左线位置120A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第一左线位置120A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第一左线位置120A的位置值上。灰度值上升边103意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边103具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第一右线位置120B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第一右线位置120B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第一右线位置120B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第一右线位置120B的位置值上面。
参见图5，在可选的实施例中，图4之虚线式曲线特意放大边102和103是基于观察的便利但实质上边102和103的范围如图5中双箭头所示，其实边102和103它们理当应属于第一左选定区12a_s的区域范围之内。图3-4亦如此。第一左线位置120A的值再加上第一右线位置120B的值，它们求和的平均值作为第一纵向中线120C，见图6。
参见图5，第一左选定区12a_s在前一层标识(如其左纵向标识)左右两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，第一右选定区12b_s在前一层标识(如其右纵向标识)左右两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，可结合图6观察。
参见图7，第二左选定区13a_s在后一层标识(如其左纵向标识)左右两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，第二右选定区13b_s在后一层标识(如其右纵向标识)左右两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图6，在可选的实施例中，已知，第一右选定区12b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第一右选定区12b_s的一个灰度值下降边112的第二左线位置121A和表征第一右选定区12b_s的灰度值上升边113的第二右线位置121B的均值作为第一右选定区12b_s的第二纵向中线120D。关于表征第一右选定区12b_s的灰度值下降边112的第二左线位置121A，结合图4-图6。第一右选定区12b_s在横向上是存在着若干像素点也即横向上或行方向容纳的像素个数，第一右选定区12b_s以某一行为例则这行像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边112意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边112具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第二左线位置121A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第二左线位置121A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第二左线位置121A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第二左线位置121A的位置值上。灰度值上升边113意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边113具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第二右线位置121B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第二右线位置121B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第二右线位置121B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第二右线位置121B的位置值上面。
参见图6，在可选的实施例中，图6之虚线式曲线特意放大边112和113是基于观察的便利但实质上边112和113的范围类似于图5中双箭头，其实边112和113它们理当应属于第一右选定区12b_s的区域范围之内。图3-4亦如此。第二左线位置121A的值再加上第二右线位置121B的值，它们求和的平均值作为第二纵向中线120D。
参见图5，在可选的实施例中，由于第一左选定区12a_s包括多行像素点，每行像素点形成一个左线位置和一个右线位置并且多行像素点各自的左线位置形成所谓的第一左线位置120A以及多行像素点各自的右线位置形成所谓的第一右线位置120B。那么显而易见的是，第一左线位置120A和第一右线位置120B通常不是笔直的竖线条，而是不规则的线条，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第一纵向中线120C因为源自前述的第一左线位置120A和第一右线位置120B的均值，第一左选定区12a_s的每行像素点的灰度值不确定性导致了第一纵向中线120C的线条不规则性，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第一纵向中线120C略有区别。
参见图6，在可选的实施例中，由于第一右选定区12b_s包括多行像素点，每行像素点形成一个左线位置和一个右线位置并且多行像素点各自的左线位置形成所谓的第二左线位置121A以及多行像素点各自的右线位置形成所谓的第二右线位置121B。那么显而易见的是，第二左线位置121A和第二右线位置121B通常不是笔直的竖线条，而是不规则的线条，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第二纵向中线120D因为源自前述的第二左线位置121A和第二右线位置121B的均值，第一右选定区12b_s的每行像素点的灰度值不确定性导致了第二纵向中线120D的线条不规则性，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第二纵向中线120D略有区别。
参见图6，在可选的实施例中，第一纵向中线120C和第二纵向中线120D上所有像素点的中点视为前一层标识如外条形的第一中心位置的横坐标X_O。在可选的实施范例中现举例说明。第一纵向中线120C上某行像素点的坐标值与第二纵向中线120D上同行的像素点的坐标值求均值：譬如，第一纵向中线120C上任一行像素点的坐标值与第二纵向中线120D上的同一行像素点的坐标值求得一个均值，中线120C/120D各行像素点所求得的一系列均值再求总和，该总和除以第一或第二纵向中线120C/120D的像素点行数或说它们的像素点个数的结果就等于所述的中点之值。应值得注意的是，第一纵向中线或者第二纵向中线120C/120D两者的像素点行数是相同的。再者在可选的实施例中最佳是将第一左选定区12a_s和第一右选定区12b_s的尺寸设为相同。
参见图6，综上所述，在可选的实施例中，表征第一左选定区12a_s的一个灰度值下降边的第一左线位置120A以及表征第一左选定区12a_s的一个灰度值上升边的第一右线位置120B的均值作为第一左选定区12a_s的第一纵向中线120C。与此同时表征第一右选定区12b_s的灰度下降边的第二左线位置121A和表征第一右选定区12b_s的灰度上升边的第二右线位置121B的均值作为第一右选定区12b_s的第二纵向中线120D。第一纵向中线120C和第二纵向中线120D上所有像素点的中点则视为前一层标识的第一中心位置的横坐标X_I。前一层标识譬如是内外条形(Bar in bar)等的外条形。
参见图7，在可选的实施例中，已知，第二左选定区13a_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第二左选定区13a_s的一个灰度值下降边212的第三左线位置220A和表征第二左选定区13a_s的灰度值上升边213的第三右线位置220B的均值作为第二左选定区13a_s的第三纵向中线220C。关于表征第二左选定区13a_s的灰度值下降边212的第三左线位置220A，结合图3-图6。第二左选定区13a_s在横向上是存在着若干像素点也即横向上或行方向容纳的像素个数，第二左选定区13a_s以某一行为例则这行像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边212意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边212具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第三左线位置220A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第三左线位置220A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第三左线位置220A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第三左线位置220A的位置值上。灰度值上升边213意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边213具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第三右线位置220B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第三右线位置220B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第三右线位置220B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第三右线位置220B的位置值上面。
参见图7，在可选的实施例中，图7之虚线式曲线特意放大边212和213是基于观察的便利但实质上边212和213的范围如图5中双箭头所示，其实边212和213它们理当应属于第二左选定区13a_s的区域范围之内。图7-8亦如此。第三左线位置220A的值再加上第三右线位置220B的值，它们求和的平均值作为第三纵向中线220C，见图7。
参见图7，在可选的实施例中，已知，第二右选定区13b_s的灰度值沿横向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第二右选定区13b_s的一个灰度值下降边222的第四左线位置221A和表征第二右选定区13b_s的灰度值上升边223的第四右线位置221B的均值作为第二右选定区13b_s的第四纵向中线220D。关于表征第一右选定区12b_s的灰度值下降边112的第二左线位置121A，结合图4-图6。第二右选定区13b_s在横向上是存在着若干像素点也即横向上或行方向容纳的像素个数，第二右选定区13b_s以某一行为例则这行像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边222意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边222具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第四左线位置221A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第四左线位置221A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第四左线位置221A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第四左线位置221A的位置值上。灰度值上升边223意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边223具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其横坐标和终止位置例如其横坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第四右线位置221B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第四右线位置221B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第四右线位置221B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第四右线位置221B的位置值上面。
参见图7，在可选的实施例中，图7之虚线式曲线特意放大边222和223是基于观察的便利但实质上边222和223的范围类似于图5中双箭头，其实边222和223它们理当应属于第二右选定区13b_s的区域范围之内。图7-8亦如此。第四左线位置221A的值再加上第四右线位置221B的值，它们求和的平均值作为第四纵向中线220D。
参见图7，在可选的实施例中，由于第二左选定区13a_s包括多行像素点，每行像素点形成一个左线位置和一个右线位置并且多行像素点各自的左线位置形成所谓的第三左线位置220A以及多行像素点各自的右线位置形成所谓的第三右线位置220B。那么显而易见的是，第三左线位置220A和第三右线位置220B通常不是笔直的竖线条，而是不规则的线条，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第三纵向中线220C因为源自前述的第三左线位置220A和第三右线位置220B的均值，第二左选定区13a_s的每行像素点的灰度值不确定性导致了第三纵向中线220C的线条不规则性，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第三纵向中线220C略有区别。
参见图7，在可选的实施例中，由于第二右选定区13b_s包括多行像素点，每行像素点形成一个左线位置和一个右线位置并且多行像素点各自的左线位置形成所谓的第四左线位置221A以及多行像素点各自的右线位置形成所谓的第四右线位置221B。那么显而易见的是，第四左线位置221A和第四右线位置221B通常不是笔直的竖线条，而是不规则的线条，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第四纵向中线220D因为源自前述的第四左线位置221A和第四右线位置221B的均值，第二右选定区13b_s的每行像素点的灰度值不确定性导致了第四纵向中线220D的线条不规则性，图中竖线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第四纵向中线220D略有区别。
参见图7，在可选的实施例中，第三纵向中线220C和第四纵向中线220D上所有像素点的中点视为后一层标识例如内条形的第二中心位置的横坐标X_I。在可选的实施范例中现举例说明。第三纵向中线220C上某行像素点的坐标值与第四纵向中线220D上同行的像素点的坐标值求均值：譬如，第三纵向中线220C上任一行像素点的坐标值与第四纵向中线220D上的同一行像素点的坐标值求得一个均值，中线220C/220D各行像素点所求得的一系列均值再求总和，该总和除以第三或第四纵向中线220C/220D的像素点行数或说它们的像素点个数的结果就等于所述的中点之值。应值得注意的是，第三纵向中线或者第四纵向中线220C/220D两者的像素点行数是相同的。再者在可选的实施例中最佳是将第二左选定区13a_s和第二右选定区13b_s的尺寸设为相同。
参见图7，综上所述，在可选的实施例中，表征第二左选定区13a_s的一个灰度值下降边的第三左线位置220A以及表征第二左选定区13a_s的一个灰度值上升边的第三右线位置220B的均值作为第二左选定区13a_s的第三纵向中线220C。与此同时表征第二右选定区13b_s的灰度下降边的第四左线位置221A和表征第二右选定区13b_s的灰度上升边的第四右线位置221B的均值作为第二右选定区13b_s的第四纵向中线220D。第三纵向中线220C和第四纵向中线220D上所有像素点的中点则视为后一层标识的第二中心位置的横坐标X_I。后一层标识譬如是内外条形(Bar in bar)等的内条形。
参见图9，在可选的实施例中，已知，第一上选定区11a_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第一上选定区11a_s的一个灰度值下降边114的第一上线位置130A和表征第一上选定区11a_s的灰度值上升边115的第一下线位置130B的均值作为第一上选定区11a_s的第一横向中线130C。关于表征第一上选定区11a_s的灰度值下降边114的第一上线位置130A，结合图9-图10。第一上选定区11a_s在纵向上是存在着若干像素点也即纵向上或列方向容纳的像素个数，第一上选定区11a_s以某一列为例则这列像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边114意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边114具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第一上线位置130A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第一上线位置130A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第一上线位置130A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第一上线位置130A的位置值上。灰度值上升边115意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边115具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况譬如从暗变亮等条件决定了第一下线位置130B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第一下线位置130B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第一下线位置130B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第一下线位置130B的位置值上面。
参见图9，在可选的实施例中，图9之虚线式曲线特意放大边114和115是基于观察的便利但实质上边114和115的范围如图9中双箭头所示，其实边114和115它们理当应属于第一上选定区11a_s的区域范围之内。图7-10亦如此。第一上线位置130A的值再加上第一下线位置130B的值，它们求和的平均值作为第一横向中线130C，见图10。
参见图9，第一上选定区11a_s在前一层标识(如其上横向标识)上下两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，第一下选定区11b_s在前一层标识(如其下横向标识)上下两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，可结合图10观察。
参见图8，第二上选定区14a_s在后一层标识(如其上横向标识)上下两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点，第二下选定区14b_s在后一层标识(如其下横向标识)上下两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图10，在可选实施例中，已知，第一下选定区11b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第一下选定区11b_s的一个灰度值下降边214的第二上线位置131A和表征第一下选定区11b_s的灰度值上升边215的第二下线位置131B的均值作为第一下选定区11b_s的第二横向中线130D。关于表征第一下选定区11b_s的灰度值下降边214的第二上线位置131A，结合图9-图10。第一下选定区11b_s在纵向上是存在着若干像素点也即纵向上或列方向容纳的像素个数，第一下选定区11b_s以某一列为例则这列像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边214意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边214具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第二上线位置131A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第二上线位置131A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第二上线位置131A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第二上线位置131A的位置值上。灰度值上升边215意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边215具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第二下线位置131B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第二下线位置131B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第二下线位置131B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第第二下线位置131B的位置值上面。
参见图10，在可选的范例中，图10之虚线式曲线特意放大边214和215是基于观察的便利但实质上边214和215的范围类似于图9中双箭头，其实边214和215它们理当应属于第一下选定区11b_s的区域范围之内。图9-10亦如此。第二上线位置131A的值再加上第二下线位置131B的值，它们求和的平均值作为第二横向中线130D。
参见图9，在可选的实施例中，由于第一上选定区11a_s包括多列像素点，每列像素点形成一个上线位置和一个下线位置并且多列像素点各自的上线位置形成所谓的第一上线位置130A以及多列像素点各自的下线位置形成所谓的第一下线位置130B。那么显而易见的是，第一上线位置130A和第一下线位置130B通常不是笔直的横线条，而是不规则的线条，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第一横向中线130C因为源自前述的第一上线位置130A和第一下线位置130B的均值，第一上选定区11a_s的每列像素点的灰度值不确定性导致了第一横向中线130C的线条不规则性，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第一横向中线130C略有区别。
参见图10，在可选的范例中，由于第一下选定区11b_s包括多列像素点，每列像素点形成一个上线位置和一个下线位置并且多列像素点各自的上线位置形成所谓的第二上线位置131A以及多列像素点各自的下线位置形成所谓的第二下线位置131B。那么显而易见的是，第二上线位置131A和第二下线位置131B通常不是笔直的横线条，而是不规则的线条，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第二横向中线130D因为源自前述的第二上线位置131A和第二下线位置131B的均值，第一下选定区11b_s的每列像素点的灰度值不确定性导致了第二横向中线130D的线条不规则性，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第二横向中线130D略有区别。
参见图10，在可选的范例中，第一横向中线130C和第二横向中线130D上所有像素点的中点视为前一层标识例如外条形的第一中心位置的纵坐标Y_O。在可选的实施例中现举例说明。第一横向中线130C上某列像素点的坐标值与第二横向中线130D上同列的像素点的坐标值再求均值：譬如，第一横向中线130C上任一列像素点的坐标值与第二横向中线130D上的同一列像素点的坐标值求得一个均值，中线130C/130D各列像素点所求得的一系列均值再求总和，该总和除以第一或第二横向中线130C/130D的像素点列数或说它们的像素点个数的结果就等于所述的中点之值。应值得注意的是，第一横向中线或者第二横向中线130C/130D两者的像素点列数是相同的。再者在可选的实施例中最佳是将第一上选定区11a_s和第一下选定区11b_s的尺寸设为相同。
参见图10，综上所述，在可选的实施例中，表征第一上选定区11a_s的一个灰度值下降边114的第一上线位置130A和表征第一上选定区11a_s的灰度值上升边115的相应第一下线位置130B的均值作为第一上选定区11a_s的第一横向中线130C。与此同时表征第一下选定区11b_s的一个灰度值下降边214的一个第二上线位置131A和相对应的表征第一下选定区11b_s的一个灰度值上升边215的第二下线位置131B的均值则视为或作为第一下选定区11b_s的第二横向中线130D。纵坐标Y_O：第一横向中线130C和相应的第二横向中线130D上所有像素点的中点视为前一层标识(例如内外条形等)的外条形的第一中心位置的纵坐标Y_O。本范例适用于框中框和内外条形的变形形式。前一层标识譬如可以是内外条形(Barin bar)的外条形、或框中框的外框。
参见图8，在可选的实施例中，已知，第二上选定区14a_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第二上选定区14a_s的一个灰度值下降边411的第三上线位置230A和表征第二上选定区14a_s的灰度值上升边412的第三下线位置230B的均值作为第二上选定区14a_s的第三横向中线230C。关于表征第二上选定区14a_s的灰度值下降边411的第三上线位置230A，结合图8-图9。第二上选定区14a_s在纵向上是存在着若干像素点也即纵向上或列方向容纳的像素个数，第二上选定区14a_s以某一列为例则这列像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边411意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边411具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第三上线位置230A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第三上线位置230A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第三上线位置230A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第三上线位置230A的位置值上。灰度值上升边412意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边412具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况譬如从暗变亮等条件决定了第三下线位置230B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第三下线位置230B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第三下线位置230B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第三下线位置230B的位置值上面。
参见图8，在可选的实施例中，图8之虚线式曲线特意放大边411和412是基于观察的便利但实质上边411和412的范围如图8中双箭头所示，其实边411和412它们理当应属于第二上选定区14a_s的区域范围之内。图7-10亦如此。第三上线位置230A的值再加上第三下线位置230B的值，它们求和的平均值作为第三横向中线230C，见图8。
参见图8，在可选的实施例中，已知，第二下选定区14b_s的灰度值沿纵向具有多段上升和下降趋势。可设计：表征第二下选定区14b_s的一个灰度值下降边511的第四上线位置231A和表征第二下选定区14b_s的灰度值上升边512的第四下线位置231B的均值作为第二下选定区14b_s的第四横向中线230D。关于表征第二下选定区14b_s的灰度值下降边511的第四上线位置231A，结合图8-图9。第二下选定区14b_s在纵向上是存在着若干像素点也即纵向上或列方向容纳的像素个数，第二下选定区14b_s以某一列为例则这列像素点的灰度值在0-255之间。灰度值下降边511意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从大变化到小，灰度值下降边511具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值下降边中最大的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值下降边中最小的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从亮变暗等条件决定了第四上线位置231A。例如当灰度值下降边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第四上线位置231A也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第四上线位置231A也越小。灰度值下降边的灰度变化情况体现在第四上线位置231A的位置值上。灰度值上升边512意味着此边的灰度变化情况是其灰度值从小变化到大，灰度值上升边512具有起始位置和终止位置，起始位置处的灰度值是灰度值上升边中最小的一个灰度值，与此相对应的，终止位置处的灰度是灰度值上升边中最大的一个灰度值。起始位置例如其纵坐标和终止位置例如其纵坐标以及灰度变化情况例如从暗变亮等条件决定了第四下线位置231B。例如当灰度值上升边中的最大灰度值与最小灰度值被确定的情况之下，灰度值提取是图像处理的基本功能，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越大则第四下线位置231B也越大，与之相反，如果最大灰度值与最小灰度值之间的差值越小则第四下线位置231B也越小。将灰度值上升边的灰度变化情况体现在第第四下线位置231B的位置值上面。
参见图8，在可选的实施例中，图8之虚线式曲线特意放大边511和512是基于观察的便利但实质上边511和512的范围类似于图9中双箭头，其实边511和512它们理当应属于第二下选定区14b_s的区域范围之内。图7-10亦如此。第四上线位置231A的值再加上第四下线位置231B的值，它们求和的平均值作为第四横向中线230D，见图8。
参见图8，在可选的实施例中，由于第二上选定区14a_s包括多列像素点，每列像素点形成一个上线位置和一个下线位置并且多列像素点各自的上线位置形成所谓的第三上线位置230A以及多列像素点各自的下线位置形成所谓的第三下线位置230B。那么显而易见的是，第三上线位置230A和第三下线位置230B通常不是笔直的横线条，而是不规则的线条，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第三横向中线230C因为源自前述的第三上线位置230A和第三下线位置230B的均值，第二上选定区14a_s的每列像素点的灰度值不确定性导致了第三横向中线230C的线条不规则性，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第三横向中线230C略有区别。
参见图8，在可选的实施例中，由于第二下选定区14b_s包括多列像素点，每列像素点形成一个上线位置和一个下线位置并且多列像素点各自的上线位置形成所谓的第四上线位置231A以及多列像素点各自的下线位置形成所谓的第四下线位置231B。那么显而易见的是，第四上线位置231A和第四下线位置231B通常不是笔直的横线条，而是不规则的线条，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图。第四横向中线230D因为源自前述的第四上线位置231A和第四下线位置231B的均值，第二下选定区14b_s的每列像素点的灰度值不确定性导致了第四横向中线230D的线条不规则性，图中横线只是为了理解的方便而绘制的示意图，与实际的第四横向中线230D略有区别。
参见图8，在可选的实施例中，第三横向中线230C和第四横向中线230D上所有像素点的中点可视为后一层标识例如内条形的第二中心位置的纵坐标Y_I。在可选的实施例中现举例说明。第三横向中线230C上某列像素点的坐标值与第四横向中线230D上同列的像素点的坐标值再求均值：譬如，第三横向中线230C上任一列像素点的坐标值与第四横向中线230D上的同一列像素点的坐标值求得一个均值，中线230C/230D各列像素点所求得的一系列均值再求总和，该总和除以第三或第四横向中线230C/230D的像素点列数或说它们的像素点个数的结果就等于所述的中点之值。应值得注意的是，第三横向中线或者第四横向中线230C/230D两者的像素点列数是相同的。再者在可选的实施例中最佳是将第二上选定区14a_s和第二下选定区14b_s的尺寸设为相同。
参见图8，综上所述，在可选的实施范例中，表征第二上选定区14a_s的一个灰度值下降边411的第三上线位置230A和表征第二上选定区14a_s的灰度值上升边412的相应第三下线位置230B的均值作为第二上选定区14a_s的第三横向中线230C。与此同时表征第二下选定区14b_s的一个灰度值下降边511的一个第四上线位置231A和相对应的表征第二下选定区14b_s的一个灰度值上升边512的第四下线位置231B的均值则视为或作为第二下选定区14b_s的第四横向中线230D。其纵坐标Y_I：第三横向中线230C和相应的第四横向中线230D上所有像素点的中点视为后一层标识(例如内外条形等)的内条形的第二中心位置的纵坐标Y_I。本范例亦适用于框中框和内外条形的变形形式。后一层标识譬如可以是内外条形(Bar in bar)的内条形、或框中框的内框。
参见图11，在可选的实施范例中，晶圆10上的后一层标识(例如内条形)包括左纵向标识13a和右纵向标识13b、晶圆10上的后一层标识(例如内条形)对应的横向标识则包括上横向标识14a和下横向标识14b。图11中利用虚线框表示。后一层标识基本上确定了后一层标识的第二中心位置(X_I和Y_I)。根据后一层标识的局部左纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据后一层标识的局部右纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况，可定义出第二中心位置的横坐标X_I。根据后一层标识的局部上横向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据后一层标识的局部下横向标识和其周边区域的灰度值变化情况，可定义出第二中心位置的纵坐标Y_I。
参见图12，在可选的实施范例中，晶圆10上的前一层标识(例如外条形)包括左纵向标识12a和右纵向标识12b、晶圆10上的前一层标识(例如外条形)对应的横向标识则包括上横向标识11a和下横向标识11b。图12中利用虚线框表示。前一层标识基本上确定了前一层标识的第一中心位置(X_O和Y_O)。根据前一层标识的局部左纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据前一层标识的局部右纵向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第一中心位置的横坐标X_O。根据前一层标识的局部上横向标识和其周边区域的灰度值变化情况、及根据前一层标识的局部下横向标识和其周边区域的灰度值变化情况，定义出第一中心位置的纵坐标Y_O。
参见图12，在可选的实施范例中，结合图11，侦测晶圆10上前一层标识的第一中心位置和晶圆上后一层标识的第二中心位置；由对比第一中心位置和第二中心位置的横坐标差异例如X_I和X_O，与此同时，以及还由对比第一中心位置和第二中心位置的纵坐标差异例如Y_I和Y_O，而量测出前一层标识和后一层标识的套准误差。图12主要是示范性的展示了套准标识的一种典型类型：也即内外条形(Bar in Bar)。但是应用于半导体实际生产的套准标识的类型是多样化的，再如内外条形(Bar in Bar)的变形形式或者套准标识较常用的框中框(Frame in Frame)，在此不再一一枚举。
参见图12，在可选的实施范例中，套准结构之术语当前层和上一层以及后一层是相同的意思(例如图11所展示的虚线框)、套准结构之术语参考层和下一层以及前一层是相同的意思(例如图12所展示的虚线框)。
参见图12，集成电路制造阶段，需将光刻胶涂布于晶圆表面上，然后透过一光掩模对光刻胶进行曝光。接着进行曝光后烘烤。对于正型化学倍增式光刻胶剂而言，这将引发去保护反应，使显影液较容易溶解曝光区的光刻胶，因而可在后续显影过程中将曝光区的光刻胶移除，从而产生所需的光刻胶图案。后续接着进行显影后检测。期间的检测包含如电子显微镜或光学式量测前后层图案的套准误差等，以判定其是否符合了规格。如果符合规格才进行后续工艺以转移期望的图案到晶圆上面。
参见图12，高效精准的检测是半导体大规模生产顺利推进的衡量标准，检测对于监测和预防包括光刻、研磨、刻蚀等工艺中的偏差起着至关重要的作用。本申请上下文介绍的套准误差检测在大规模集成电路生产的应用和相关工艺中提出了解决方案。
参见图12，上文以光刻为例展示了套准误差检测显得至关重要。套准误差可为集成电路光掩模制造及光刻工艺中为评估及控制工艺的图形处理提供依据，本文旨在对套准进行高精度的量测。套准对象包括关键尺寸结构和特定标记、对位结构。
参见图12，晶圆10的偏转相关性的工艺问题。假设整片晶圆10套准产生偏转的情况如后一层(X_I和Y_I)相对于前一层(X_O和Y_O)以晶圆中心有一个整体偏转但是后一层标识的第二中心(X_I和Y_I)和前一层标识的第一中心(X_O和Y_O)仍然允许是重合的。这种情况下传统套准量测设备会认为套准对象正常而忽略工艺异常，但是存在套准误差。譬如图11-12的内外两个虚线框发生了相对彼此的旋转或扭转。
参见图12，再如晶圆10的扩张或缩小工艺问题。假设整片晶圆10产生套准误差情况而后一层(X_I和Y_I)相对前一层(X_O和Y_O)以晶圆中心存在整体扩张或缩小但后一层标识的第二中心(X_I和Y_I)和前一层标识的第一中心(X_O和Y_O)仍然允许是重合的。这种情况下传统套准量测设备会认为套准对象正常而忽略工艺异常，但是存在套准误差。譬如图11-12的内外两个虚线框发生了相对彼此的扩张或缩小这类工艺问题而传统套准量测设备则对此问题近乎束手无策。
参见图12，利用“第一左选定区至少框定前一层标识的局部左纵向标识且第一左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势、第二左选定区至少框定后一层标识的局部左纵向标识且第二左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势”等条件来识别预定的非正常工艺所引起的套准误差：将非正常工艺导致的前一层标识与后一层标识之间的像素形变程度不一致性主动映射到前一层标识与后一层标识的在横向上的(例如局部左纵向标识和局部右纵向标识)灰度值变化趋势上，从而量测出前一层和后一层标识在横向上的套准误差。非正常工艺包括晶圆偏转、晶圆扩张或缩小等。灰度值变化具体的例如涉及到前文记载的关于第一中心位置和第二中心位置的的横坐标之计算方案。
参见图12，同理“第一右选定区至少框定前一层标识的局部右纵向标识且第一右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势、第二右选定区至少框定后一层标识的局部右纵向标识且第二右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势”等条件来识别预定的非正常工艺所引起的套准误差：将非正常工艺导致的前一层标识与后一层标识之间的像素形变程度不一致性主动映射到前一层标识与后一层标识的在横向上的(例如局部左纵向标识和局部右纵向标识)灰度值变化趋势上，从而量测出前一层和后一层标识在横向上的套准误差。非正常工艺包括晶圆偏转、晶圆扩张或缩小等。灰度值变化具体的例如涉及到前文记载的关于第一中心位置和第二中心位置的的横坐标之计算方案。
参见图12，利用“第一上选定区至少框定前一层标识的局部上横向标识且第一上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势、第二上选定区至少框定后一层标识的局部上横向标识且第二上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势”等条件来识别预定的非正常工艺所引起的套准误差：将非正常工艺导致的前一层标识与后一层标识之间的像素形变程度不一致性主动映射到前一层标识与后一层标识的在纵向上的(例如局部上横向标识和局部下横向标识)灰度值变化趋势上，从而量测出前一层和后一层标识在纵向上的套准误差。非正常工艺包括晶圆偏转、晶圆扩张或缩小等。灰度值变化具体的例如涉及到前文记载的关于第一中心位置和第二中心位置的的纵坐标之计算方案。
参见图12，同理“第一下选定区至少框定前一层标识的局部下横向标识且第一下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势、第二下选定区至少框定后一层标识的局部下横向标识且第二下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势”等条件来识别预定的非正常工艺所引起的套准误差：将非正常工艺导致的前一层标识与后一层标识之间的像素形变程度不一致性主动映射到前一层标识与后一层标识的在纵向上的(例如局部上横向标识和局部下横向标识)灰度值变化趋势上，从而量测出前一层和后一层标识在纵向上的套准误差。非正常工艺包括晶圆偏转、晶圆扩张或缩小等。灰度值变化具体的例如涉及到前文记载的关于第一中心位置和第二中心位置的的纵坐标之计算方案。
参见图12，前一层标识和后一层标识分别为内外条形的外条形、内条形。前一层标识和后一层标识分别为框中框的外框、内框。
参见图12，第一左选定区在前一层标识(其左纵向标识)左右两侧有近乎镜像对称的像素分布特点，第一右选定区在前一层标识(其右纵向标识)左右两侧有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图12，第二左选定区在后一层标识(其左纵向标识)左右两侧有近乎镜像对称的像素分布特点，第二右选定区在后一层标识(其右纵向标识)左右两侧有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图12，第一上选定区在前一层标识(其上横向标识)上下两侧有近乎镜像对称的像素分布特点，第一下选定区在前一层标识(其下横向标识)上下两侧均有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图12，第二上选定区在后一层标识(其上横向标识)上下两侧有近乎镜像对称的像素分布特点，第二下选定区在后一层标识(其下横向标识)上下两侧有近乎镜像对称的像素分布特点。
参见图12，根据半导体技术的发展趋势，随着其技术节点(从较早的数百纳米级进入到当前的数个纳米级例如3-5纳米)的推进，关键光刻层允许的对准偏差即套准误差是逐年按比例缩小，以至在更小技术节点条件下，如何识别出非正常工艺套准误差是需解决的核心技术问题。本文前述的技术方案则较好的解决了此类问题，使得套准误差的量测能够应对国际半导体技术路线图(ITRS)的发展趋势所带来的挑战。
参见图12，随着集成电路器件(例如逻辑芯片及存储器芯片等)朝着较小纳米尺度尺寸的方向进展，套准误差的表征变得更困难。有复杂三维几何结构及具有迥异物理性质的材料的元器件(如3D存储)会加剧套准表征的困难度。举例来说，现代存储器结构通常是高深宽的三维结构，这使得套准误差与其攸关的工艺变得更敏感。利用红外光到可见光的光学计量工具可穿透半透明材料的诸多层，提供良好穿透深度的较长波长可提供对各类相关工艺异常现象给出充裕的敏感度。复杂集成电路器件(如FinFET)需要将其越来越多数目的工艺参数与套准误差量测进行关联。
参见图12，现有技术对套准误差量测的弊端之一是：不关心与套准误差相攸关的工艺是否是正常的，基本只专注于量测本身，那么此种情况下的套准误差(此时套准误差可能在规范内也可能不在规范内)或许是非正常工艺条件下的产物，无法知晓套准误差的呈现出的规范或者不规范情况是否和其相攸关的工艺存在着关联性。评判被评估的晶圆的当前被推理出的套准误差与其应匹配的真实误差是否失配，旨在解决此类问题，允许对套准误差之产生因素给出合理的非正常工艺剔除和识别机制。而本申请则可被配置成通过量测而适配性的推理出各类可能性的套准误差。避免传统方案无法识别晶圆扩张或缩小的工艺问题或者晶圆偏转的工艺问题所带来的套准误差。
参见图12，获得图像数据的方式：光学成像、SEM扫描电子显微镜、X射线成像和光谱椭圆偏光测量仪、反射仪等方案。套准误差的量测涉及可运行计算机程序的计算机或服务器或处理器单元，处理器单元的其他替代物：现场可编程逻辑门阵列、复杂可编程逻辑器件或现场可编程模拟门阵列、或半定制的ASIC或处理器或微处理器、数字信号处理器或集成电路或GPU、存储于存储器的软件固件程序等。
参见图12，可运行套准误差量测的计算机包含但是不限于：服务器、个人计算机系统或大型计算机系统、计算机工作站、图像计算机、并行处理器，或可运行套准误差量测中已知的任何其它任意装置。通常的，术语计算机系统的广义定义为涵盖了具有执行来自存储器介质的指令的一个或多个处理器的任何装置。套准误差量测过程的相关计算机程序可存储于任意计算机可读取媒介(譬如存储器)中。示范性的计算机可读取媒介还包含只读存储器或随机存取存储器或磁盘或光盘或磁带等。
参见图12，在可选的实施例中，晶圆涉及的套准对象包括临界尺寸结构例如底部临界尺寸结构或中间临界尺寸结构或顶部临界尺寸结构或光栅等、处于前后两层或多层中的任何两个或两个以上需要对准的结构。晶圆涉及的套准误差包括处于前后两层或多层中的任何两个或两个以上结构之间的位移、光栅结构间的对准位移。
参见图12，在可选的实施例中，针对套准误差量测而言，可在硬件或软件或固件或其任一组合中实施集成电路套准误差评估方法及套准误差的量测描述的功能。如果在软件中实施那么对应的计算方法和功能可存储于计算机可读取介质上或作为计算机可读取介质上的一或多个指令或代码而运行。计算机可读取介质包含计算机存储介质及通信模块等而通信模块包含了可将计算机程序从一个地方传送到另一个地方的任何介质。存储介质譬如可由通用或专用计算机存取的任何可用介质。以可选范例且非限制的方式，此类计算机可读取介质可包括：RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储器、磁盘存储装置或其它磁性存储器、光学存储器，或者可用于以指令或数据结构的形式载运或存储相应程序代码且可由通用或专用计算机或通用或专用处理器存取的任何其它介质。此外还可将任何连接装置适应性地视为计算机可读取介质的附属部分。举例来说，若使用同轴电缆或光纤电缆、双绞线、数字订户线或无线技术(红外、无线电及微波)从网站、服务器或其它远程源传输软件，那么同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字线或无线技术均包含于介质的附属部分定义中。如本文中所使用的磁盘及光盘包含：普通光盘、激光光盘或光学光盘或数位多功能光盘、软磁盘及蓝光光盘，其中磁盘通常以磁性方式复制数据，而光盘利用激光以光学方式复制数据。上述组合也应包含于计算机可读取介质的范围内。
以上通过说明和附图的内容，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，上述申请内容提出了现有的较佳实施例，但这些内容并不作为局限。对于本领域的技术人员而言在阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应当看作是涵盖本发明真实意图和范围的全部变化和修正。权利要求书范围之内的任何和所有等价的范围与内容，都应认为属本发明的意图和范围内。

Claims (2)

1.一种半导体套准误差的量测方法，其特征在于：
计算晶圆上前一层标识的第一中心位置和晶圆上后一层标识的第二中心位置；
由对比第一中心位置和第二中心位置的差异而量测出前一层和后一层标识的套准误差；
其中，第一左选定区至少框定前一层标识的局部左纵向标识，第一左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第一左选定区的横向宽度大于前一层标识的左纵向标识的横向宽度；
第一右选定区至少框定前一层标识的局部右纵向标识，第一右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第一右选定区的横向宽度大于前一层标识的右纵向标识的横向宽度；
基于第一左选定区和第一右选定区的灰度值情况而计算前一层标识的第一中心位置的横坐标；
第二左选定区至少框定后一层标识的局部左纵向标识，第二左选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第二左选定区的横向宽度大于后一层标识的左纵向标识的横向宽度；
第二右选定区至少框定后一层标识的局部右纵向标识，第二右选定区的灰度值沿横向具有多段上升和下降的趋势，第二右选定区的横向宽度大于后一层标识的右纵向标识的横向宽度；
基于第二左选定区和第二右选定区的灰度值情况而计算后一层标识的第二中心位置的横坐标；
由对比第一中心位置和第二中心位置各自的横坐标的差异而量测出前一层和后一层标识在横向上的套准误差；
其中，第一上选定区至少框定前一层标识的局部上横向标识，第一上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第一上选定区的纵向宽度大于前一层标识的上横向标识的纵向宽度；
第一下选定区至少框定前一层标识的局部下横向标识，第一下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第一下选定区的纵向宽度大于前一层标识的下横向标识的纵向宽度；
基于第一上选定区和第一下选定区的灰度值情况而计算前一层标识的第一中心位置的纵坐标；
第二上选定区至少框定后一层标识的局部上横向标识，第二上选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第二上选定区的纵向宽度大于后一层标识的上横向标识的纵向宽度；
第二下选定区至少框定后一层标识的局部下横向标识，第二下选定区的灰度值沿纵向具有多段上升和下降的趋势，第二下选定区的纵向宽度大于后一层标识的下横向标识的纵向宽度；
基于第二上选定区和第二下选定区的灰度值情况而计算后一层标识的第二中心位置的纵坐标；
由对比第一中心位置和第二中心位置各自的纵坐标的差异而量测出前一层和后一层标识在纵向上的套准误差；
其中，表征第一左选定区的一个灰度值下降边的第一左线位置和表征第一左选定区的一个灰度值上升边的第一右线位置的均值作为第一左选定区的第一纵向中线；
表征第一右选定区的一个灰度值下降边的第二左线位置和表征第一右选定区的一个灰度值上升边的第二右线位置的均值作为第一右选定区的第二纵向中线；
第一纵向中线和第二纵向中线上所有像素点的中点视为前一层标识的第一中心位置的横坐标；
表征第二左选定区的一个灰度值下降边的第三左线位置和表征第二左选定区的一个灰度值上升边的第三右线位置的均值作为第二左选定区的第三纵向中线；
表征第二右选定区的一个灰度值下降边的第四左线位置和表征第二右选定区的一个灰度值上升边的第四右线位置的均值作为第二右选定区的第四纵向中线；
第三纵向中线和第四纵向中线上所有像素点的中点视为后一层标识的第二中心位置的横坐标；
其中，表征第一上选定区的一个灰度值下降边的第一上线位置和表征第一上选定区的一个灰度值上升边的第一下线位置的均值作为第一上选定区的第一横向中线；
表征第一下选定区的一个灰度值下降边的第二上线位置和表征第一下选定区的一个灰度值上升边的第二下线位置的均值作为第一下选定区的第二横向中线；
第一横向中线和第二横向中线上所有像素点的中点视为前一层标识的第一中心位置的纵坐标；表征第二上选定区的一个灰度值下降边的第三上线位置和表征第二上选定区的一个灰度值上升边的第三下线位置的均值作为第二上选定区的第三横向中线；
表征第二下选定区的一个灰度值下降边的第四上线位置和表征第二下选定区的一个灰度值上升边的第四下线位置的均值作为第二下选定区的第四横向中线；
第三横向中线和第四横向中线上所有像素点的中点视为后一层标识的第二中心位置的纵坐标。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述前一层标识、后一层标识分别为内外条形标识的外条形、内条形；或者所述前一层标识、后一层标识分别为框中框标识的外框、内框。
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Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62206403A (ja) * 1986-03-06 1987-09-10 Dainippon Screen Mfg Co Ltd レジスタ−マ−クの検出方法
JPS6484108A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Sumitomo Heavy Industries Position detecting method for alignment mark
JP2001272208A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Toshiba Corp 重ね合わせずれ検査装置、重ね合わせずれ検査用マークおよび重ね合わせずれ検査方法
JP2003347203A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Sony Corp マスク、パターンの転写方法、アライメント精度測定方法、および装置
JP2004193485A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置および重ね合わせ測定方法
JP2005030776A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置および方法
JP2005302970A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Nikon Corp レシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置
WO2006043481A1 (ja) * 2004-10-20 2006-04-27 Nikon Corporation マーク位置検出装置および位置ずれ検出装置
CN112201645A (zh) * 2020-09-18 2021-01-08 武汉新芯集成电路制造有限公司 套刻标识、晶圆的套刻误差测量方法及晶圆的堆叠方法
CN115685694A (zh) * 2022-09-07 2023-02-03 长鑫存储技术有限公司 套刻误差的修正方法及装置、晶圆的对准检测方法及装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7528954B2 (en) * 2004-05-28 2009-05-05 Nikon Corporation Method of adjusting optical imaging system, positional deviation detecting mark, method of detecting positional deviation, method of detecting position, position detecting device and mark identifying device

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62206403A (ja) * 1986-03-06 1987-09-10 Dainippon Screen Mfg Co Ltd レジスタ−マ−クの検出方法
JPS6484108A (en) * 1987-09-28 1989-03-29 Sumitomo Heavy Industries Position detecting method for alignment mark
JP2001272208A (ja) * 2000-03-27 2001-10-05 Toshiba Corp 重ね合わせずれ検査装置、重ね合わせずれ検査用マークおよび重ね合わせずれ検査方法
JP2003347203A (ja) * 2002-05-29 2003-12-05 Sony Corp マスク、パターンの転写方法、アライメント精度測定方法、および装置
JP2004193485A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置および重ね合わせ測定方法
JP2005030776A (ja) * 2003-07-07 2005-02-03 Nikon Corp 重ね合わせ測定装置および方法
JP2005302970A (ja) * 2004-04-09 2005-10-27 Nikon Corp レシピ作成方法、位置検出装置、および、位置ずれ検出装置
WO2006043481A1 (ja) * 2004-10-20 2006-04-27 Nikon Corporation マーク位置検出装置および位置ずれ検出装置
CN112201645A (zh) * 2020-09-18 2021-01-08 武汉新芯集成电路制造有限公司 套刻标识、晶圆的套刻误差测量方法及晶圆的堆叠方法
CN115685694A (zh) * 2022-09-07 2023-02-03 长鑫存储技术有限公司 套刻误差的修正方法及装置、晶圆的对准检测方法及装置

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