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CN118838132A - 一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法 - Google Patents

一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，属于图像处理技术领域，包括以下步骤：S1、获取模具的参考数据和基底的压印实时数据，并对基底的压印实时数据进行预处理，得到基底的压印数据；S2、计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度；S3、根据模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度，确定压印的对准结果。本发明可以对压印结果实现精准评估，减少由于压印未对准造成的成品损失，提高压印效率。

Description

一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法
技术领域
本发明属于图像处理技术领域，具体涉及一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法。
背景技术
纳米压印技术是一种直接利用机械接触挤压，使被压印材料在模板和基底之间发生再分布，实现图形复制转移的方法，在AR、显示和半导体等领域具有广泛的应用。由于在多层压印的过程中需要保证层与层之间的对准，所以高精度的对准技术对于多层压印来说至关重要。目前实现高精度对准压印基板和模板的方法主要是采用楔形误差补偿方法，该方法的理论可行性高但对机械的精密度要求较高，所需的对准体系会造成仪器设备造价昂贵。因此对纳米压印的对准结果进行及时监测显得更加重要，现急需一种对压印对准结果进行精准评估的方法。
发明内容
本发明为了解决以上问题，提出了一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法。
本发明的技术方案是：一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法包括以下步骤：
S1、获取模具的参考数据和基底的压印实时数据，并对基底的压印实时数据进行预处理，得到基底的压印数据；
S2、计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度；
S3、根据模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度，确定压印的对准结果。
S1中，将基底的压印实时数据的尺寸裁剪为与模具的参考数据的尺寸一致，完成预处理。
进一步地，S2包括以下子步骤：
S21、将模具的参考数据中第一个像素点作为初始追逐点，将基底的压印数据中对应位置的像素点作为初始跟随点；
S22、计算初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度；
S23、将初始追逐点包含的像素点数量加1，作为当前追逐点，将初始跟随点包含的像素点数量加1，作为当前跟随点，计算当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度；
S24、重复步骤S23，直至模具的参考数据中所有像素点都加入当前追逐点且基底的压印数据中所有像素点都加入当前跟随点，得到若干个当前损失适应度；
S25、根据若干个当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，当前追逐点和当前跟随点实际相当于两个集合，每次往当前追逐点和当前跟随点中加入一个像素点，计算多增加一个像素点后两个集合的当前损失适应度，直到将参考数据的像素点都加入至追逐点中且将压印数据的像素点都加入至跟随点中，得到每次增加像素点的损失适应度，通过所有当前损失适应度来确定两个图像之前的对准强度。
需注意的是，由于对基底的压印数据是进行了预处理的，故每次计算当前损失适应度时当前追逐点包含的像素点数量和当前跟随点的包含的像素点数量相同。
进一步地，S22中，初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度s0的计算公式为：；式中，a1表示初始追逐点对应像素点的像素值，b1表示初始跟随点对应像素点的像素值，log2(·)表示以2为底数的对数函数。
进一步地，S23中，当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度S的计算公式为：；式中，M表示当前追逐点包含的像素点总数，N表示当前跟随点包含的像素点总数，A1表示当前追逐点包含的第1个像素点的像素值，B1表示当前跟随点包含的第1个像素点的像素值，Am表示当前追逐点包含的第m个像素点的像素值，Bn表示当前跟随点包含的第n个像素点的像素值，AM表示当前追逐点包含的第M个像素点的像素值，BN表示当前跟随点包含的第N个像素点的像素值，exp(·)表示指数函数，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度，max(·)表示最大值函数。
进一步地，S25包括以下子步骤：
S251、根据所有当前损失适应度，确定模具的标记像素点和基底的标记像素点；
S252、根据模具的标记像素点和基底的标记像素点，确定标记像素权重；
S253、根据标记像素值以及所有当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，每个当前损失适应度都可以体现当前追逐点包含的像素点与当前跟随点包含的像素点之间的像素值关联关系，根据关联关系从两张图像中选择最具代表性的标记像素点，利用两个标记像素点的像素值情况，生成标记像素权重，由此确定对准强度。
进一步地，S251包括以下子步骤：
S2511、将所有当前损失适应度按照生成顺序排序；
S2512、计算下一个当前损失适应度与上一个当前损失适应度之间的比值，将最大比值对应的上一个当前损失适应度作为第一损失适应度，将最大比值对应的下一个当前损失适应度作为第二损失适应度；
S2513、提取第一损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2514、提取第二损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点与第一损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点之间的差集作为模具的标记像素点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前跟随点与第一损失适应度对应的当前跟随点之间的差集作为基底的标记像素点。
上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，将所有的当前损失适应度按照生成顺序排列，得到如S1,...,Sp,...,SP的形式，计算相邻两个当前损失适应度的比值，提取最大比值对应的两个当前损失适应度。如Sp-1和Sp，Sp-1作为上一个当前损失适应度（即第一损失适应度），它是由追逐点和跟随点得到的，确定参与计算Sp-1的当前追逐点和当前跟随点；同理，Sp作为下一个当前损失适应度（即第二损失适应度），确定参与计算Sp的当前追逐点和当前跟随点。追逐点和跟随点本质上是一个集合，故Sp的当前追逐点对应的集合与Sp-1的当前追逐点对应的集合之间必然存在差集（因为往Sp-1对应的当前追逐点中像素点加1，会得到Sp对应的当前追逐点），即一个像素点，将差集作为模具的标记像素点；同理可得基底的标记像素点。
其中，S1表示第1个当前损失适应度，Sp表示第p个当前损失适应度，SP表示第P个当前损失适应度，P表示当前损失适应度的个数，
进一步地，S252中，标记像素权重η的计算公式为：；式中，表示模具的标记像素点的像素值，表示基底的标记像素点的像素值，表示向上取整。
进一步地，S253中，模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度Q的计算公式为：；式中，η表示标记像素权重，β表示所有当前损失适应度的方差，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度。
进一步地，S3中，若模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度大于或等于对准强度阈值，则对准结果为不合格，否则对准结果为合格。
对准强度阈值可人为设置。
本发明的有益效果是：本发明公开了一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，对纳米压印过程产生的压印数据与模具数据进行比对，将两个数据包含的像素点进行逐个增加，得到多个损失适应度，通过对损失适应度的分析整合，确定对准强度，在对准强度小于阈值时，说明模具与基底之间实现精准对准，完成监测；本发明可以对压印结果实现精准评估，减少由于压印未对准造成的成品损失，提高压印效率。
附图说明
图1为纳米压印过程中模具与基底对准监测方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示，本发明提供了一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，包括以下步骤：
S1、获取模具的参考数据和基底的压印实时数据，并对基底的压印实时数据进行预处理，得到基底的压印数据；
S2、计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度；
S3、根据模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度，确定压印的对准结果。
S1中，将基底的压印实时数据的尺寸裁剪为与模具的参考数据的尺寸一致，完成预处理。
在本发明实施例中，S2包括以下子步骤：
S21、将模具的参考数据中第一个像素点作为初始追逐点，将基底的压印数据中对应位置的像素点作为初始跟随点；
S22、计算初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度；
S23、将初始追逐点包含的像素点数量加1，作为当前追逐点，将初始跟随点包含的像素点数量加1，作为当前跟随点，计算当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度；
S24、重复步骤S23，直至模具的参考数据中所有像素点都加入当前追逐点且基底的压印数据中所有像素点都加入当前跟随点，得到若干个当前损失适应度；
S25、根据若干个当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
在本发明中，当前追逐点和当前跟随点实际相当于两个集合，每次往当前追逐点和当前跟随点中加入一个像素点，计算多增加一个像素点后两个集合的当前损失适应度，直到将参考数据的像素点都加入至追逐点中且将压印数据的像素点都加入至跟随点中，得到每次增加像素点的损失适应度，通过所有当前损失适应度来确定两个图像之前的对准强度。
需注意的是，由于对基底的压印数据是进行了预处理的，故每次计算当前损失适应度时当前追逐点包含的像素点数量和当前跟随点的包含的像素点数量相同。
在本发明实施例中，S22中，初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度s0的计算公式为：；式中，a1表示初始追逐点对应像素点的像素值，b1表示初始跟随点对应像素点的像素值，log2(·)表示以2为底数的对数函数。
在本发明实施例中，S23中，当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度S的计算公式为：；式中，M表示当前追逐点包含的像素点总数，N表示当前跟随点包含的像素点总数，A1表示当前追逐点包含的第1个像素点的像素值，B1表示当前跟随点包含的第1个像素点的像素值，Am表示当前追逐点包含的第m个像素点的像素值，Bn表示当前跟随点包含的第n个像素点的像素值，AM表示当前追逐点包含的第M个像素点的像素值，BN表示当前跟随点包含的第N个像素点的像素值，exp(·)表示指数函数，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度，max(·)表示最大值函数。
在本发明实施例中，S25包括以下子步骤：
S251、根据所有当前损失适应度，确定模具的标记像素点和基底的标记像素点；
S252、根据模具的标记像素点和基底的标记像素点，确定标记像素权重；
S253、根据标记像素值以及所有当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
在本发明中，每个当前损失适应度都可以体现当前追逐点包含的像素点与当前跟随点包含的像素点之间的像素值关联关系，根据关联关系从两张图像中选择最具代表性的标记像素点，利用两个标记像素点的像素值情况，生成标记像素权重，由此确定对准强度。
在本发明实施例中，S251包括以下子步骤：
S2511、将所有当前损失适应度按照生成顺序排序；
S2512、计算下一个当前损失适应度与上一个当前损失适应度之间的比值，将最大比值对应的上一个当前损失适应度作为第一损失适应度，将最大比值对应的下一个当前损失适应度作为第二损失适应度；
S2513、提取第一损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2514、提取第二损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点与第一损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点之间的差集作为模具的标记像素点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前跟随点与第一损失适应度对应的当前跟随点之间的差集作为基底的标记像素点。
在本发明中，将所有的当前损失适应度按照生成顺序排列，得到如S1,...,Sp,...,SP的形式，计算相邻两个当前损失适应度的比值，提取最大比值对应的两个当前损失适应度。如Sp-1和Sp，Sp-1作为上一个当前损失适应度（即第一损失适应度），它是由追逐点和跟随点得到的，确定参与计算Sp-1的当前追逐点和当前跟随点；同理，Sp作为下一个当前损失适应度（即第二损失适应度），确定参与计算Sp的当前追逐点和当前跟随点。追逐点和跟随点本质上是一个集合，故Sp的当前追逐点对应的集合与Sp-1的当前追逐点对应的集合之间必然存在差集（因为往Sp-1对应的当前追逐点中像素点加1，会得到Sp对应的当前追逐点），即一个像素点，将差集作为模具的标记像素点；同理可得基底的标记像素点。
其中，S1表示第1个当前损失适应度，Sp表示第p个当前损失适应度，SP表示第P个当前损失适应度，P表示当前损失适应度的个数，
在本发明实施例中，S252中，标记像素权重η的计算公式为：；式中，表示模具的标记像素点的像素值，表示基底的标记像素点的像素值，表示向上取整。
在本发明实施例中，S253中，模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度Q的计算公式为：；式中，η表示标记像素权重，β表示所有当前损失适应度的方差，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度。
在本发明实施例中，S3中，若模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度大于或等于对准强度阈值，则对准结果为不合格，否则对准结果为合格。对准强度阈值可人为设置。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、获取模具的参考数据和基底的压印实时数据，并对基底的压印实时数据进行预处理，得到基底的压印数据；
S2、计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度；
S3、根据模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度，确定压印的对准结果。
2.根据权利要求1所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S2包括以下子步骤：
S21、将模具的参考数据中第一个像素点作为初始追逐点，将基底的压印数据中对应位置的像素点作为初始跟随点；
S22、计算初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度；
S23、将初始追逐点包含的像素点数量加1，作为当前追逐点，将初始跟随点包含的像素点数量加1，作为当前跟随点，计算当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度；
S24、重复步骤S23，直至模具的参考数据中所有像素点都加入当前追逐点且基底的压印数据中所有像素点都加入当前跟随点，得到若干个当前损失适应度；
S25、根据若干个当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
3.根据权利要求2所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S22中，初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度s0的计算公式为：；式中，a1表示初始追逐点对应像素点的像素值，b1表示初始跟随点对应像素点的像素值，log2(·)表示以2为底数的对数函数。
4.根据权利要求2所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S23中，当前追逐点和当前跟随点之间的当前损失适应度S的计算公式为：；式中，M表示当前追逐点包含的像素点总数，N表示当前跟随点包含的像素点总数，A1表示当前追逐点包含的第1个像素点的像素值，B1表示当前跟随点包含的第1个像素点的像素值，Am表示当前追逐点包含的第m个像素点的像素值，Bn表示当前跟随点包含的第n个像素点的像素值，AM表示当前追逐点包含的第M个像素点的像素值，BN表示当前跟随点包含的第N个像素点的像素值，exp(·)表示指数函数，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度，max(·)表示最大值函数。
5.根据权利要求2所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S25包括以下子步骤：
S251、根据所有当前损失适应度，确定模具的标记像素点和基底的标记像素点；
S252、根据模具的标记像素点和基底的标记像素点，确定标记像素权重；
S253、根据标记像素值以及所有当前损失适应度，计算模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度。
6.根据权利要求5所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S251包括以下子步骤：
S2511、将所有当前损失适应度按照生成顺序排序；
S2512、计算下一个当前损失适应度与上一个当前损失适应度之间的比值，将最大比值对应的上一个当前损失适应度作为第一损失适应度，将最大比值对应的下一个当前损失适应度作为第二损失适应度；
S2513、提取第一损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2514、提取第二损失适应度对应的当前追逐点和当前跟随点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点与第一损失适应度对应的当前追逐点包含的像素点之间的差集作为模具的标记像素点；
S2515、将第二损失适应度对应的当前跟随点与第一损失适应度对应的当前跟随点之间的差集作为基底的标记像素点。
7.根据权利要求5所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S252中，标记像素权重η的计算公式为：；式中，表示模具的标记像素点的像素值，表示基底的标记像素点的像素值，表示向上取整。
8.根据权利要求5所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S253中，模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度Q的计算公式为：；式中，η表示标记像素权重，β表示所有当前损失适应度的方差，s0表示初始追逐点与初始跟随点之间的初始损失适应度。
9.根据权利要求1所述的纳米压印过程中模具与基底对准监测方法，其特征在于，所述S3中，若模具的参考数据与基底的压印数据之间的对准强度大于或等于对准强度阈值，则对准结果为不合格，否则对准结果为合格。
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