專利名稱：一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種晶圓片角度位置校正方法，尤其涉及到一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法。
背景技術(shù)：
隨之微電子產(chǎn)品的發(fā)展，需要更加微小級別的芯片，從而需對相應(yīng)的晶圓片進(jìn)行高精度的微細(xì)切割劃片。通過對晶圓進(jìn)行角度位置調(diào)整，保證晶圓位置在所標(biāo)志的坐標(biāo)系中以實現(xiàn)準(zhǔn)確的劃片。視覺檢測技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)微結(jié)構(gòu)尺寸的檢測，針對晶圓芯片的微米級劃片，基于機器視覺的晶圓定位系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓的智能化高精度檢測定位。晶圓的定位精度直接影響到整個IC制造系統(tǒng)的效率和成品率，有效的晶圓定位劃片方法能夠?qū)崿F(xiàn)晶圓定位的自動化和高精度。晶圓在進(jìn)行劃片之前，必須準(zhǔn)確定位在劃片平臺上。劃片動作是由XY直線平臺完成，因此則要求晶圓的劃片街區(qū)位于XY坐標(biāo)系內(nèi)，并且要求橫向與X軸平行，縱向與Y軸平行。這就需要手動粗略定位之后通過顯微攝相機處理圖像來進(jìn)行精確定位。由于晶圓上芯片的太小，由顯微攝相機的聚焦放大后，在相機的清晰視場范圍內(nèi)只有晶圓片的很小一個區(qū)域，在相機視野內(nèi)只有2到4個完整的晶格，因此很難對晶圓的劃片位置做精確地定位，同時圓心處存在的誤差造成對半徑方向上的誤差影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提聞晶圓對準(zhǔn)精度，提聞劃片機生廣效率的基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明如下技術(shù)方案:
一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，該方法將晶圓設(shè)置在四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的吸附盤上，采用Hough變換對四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的顯微攝相機拍攝的晶圓圖像進(jìn)行檢測定位，確定晶圓圖像上芯片管腳邊緣的特征直線和特征點位置，根據(jù)特征直線與四軸數(shù)控機床平臺的X軸或Y軸方向所形成的夾角，調(diào)節(jié)晶圓的位置；
所述四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)，包括X/Y軸運動平臺，所述的X/Y軸運動平臺上設(shè)有旋轉(zhuǎn)平臺，所述旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有吸附盤，旋轉(zhuǎn)平臺上方設(shè)有Z軸運動支架，所述Z軸運動支架上固定有激光發(fā)射器和顯微攝相機；
所述的特征直線是晶圓芯片管腳邊緣，所述的特征點為芯片管腳圓心；
上述方法具體步驟如下:
51:把晶圓固定在旋轉(zhuǎn)平臺的吸附盤上；
52:調(diào)節(jié)X/Y軸運動平臺，將晶圓移動至顯微攝相機拍攝范圍；
53:顯微攝相機在晶圓A點附近拍攝一張圖像，對圖像采用Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，得到特征直線對應(yīng)X軸或Y軸運動平臺運動方向的斜率h，和中心點P(u v)到特征直線的距離Cli ； S4:比較步驟S3中檢測到的每條特征直線的距離屯，求出最小距離dmin，然后根據(jù)中心點到直線的距離為dmin，得到所需要的在同一直線上的線段，如果所求的線段只有一條，則以此條線段的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺；如果檢測到多條線段，則以它們的中點的連線的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺，最小距離范圍為O-D (D為劃片間距)；
S5:旋轉(zhuǎn)之后再次運用Hough變換檢測特征直線，判斷特征直線的傾角α是否為零，若檢測出的特征直線傾角α為0，即此時圖像中的特征直線與X或Y軸運動平臺運動方向平行，則將特征直線的坐標(biāo)信息及中點坐標(biāo)位置記錄下來；若特征直線傾角α不為0，則返回執(zhí)行步驟S3和S4，直至特征直線傾角a為O;
56:移動X、Y軸運動平臺分別至另外兩條特征直線的中點B點和C點，執(zhí)行步驟S3和S4，同樣進(jìn)行Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，計算特征直線的斜率&并通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺糾正角度，分別記錄檢測糾正后的特征直線中點坐標(biāo)；
57:當(dāng)特征直線中點的記錄個數(shù)等于三時，將B點和C點處，經(jīng)檢測糾正后的特征直線中點連接，計算連線與X或Y軸運動平臺運動方向的傾角β，當(dāng)傾角β為O,則晶圓校正位置成功，定位完成；當(dāng)傾角β不為0，則根據(jù)記錄的傾角β，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺糾正角度。所述旋轉(zhuǎn)平臺為Theta精密旋轉(zhuǎn)平臺。所述的步驟S3中還包括，在Hough變化檢測到的線段中，優(yōu)先選取傾角α大于0°、小于20°的特征線段，再計算出中心點到每條特征直線的距離Cli ；
所述步驟S3中還包括,在進(jìn)行Hough變換之前,將拍攝的圖像送至OpenCV計算機視覺庫，由OpenCV計算機視覺庫將拍攝的圖像通過灰度化和二值化處理,然后進(jìn)行Canny邊緣檢測并去除噪聲和干擾點，得到圖像的邊緣信息。本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，將晶圓設(shè)置在四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的吸附盤上，采用Hough變換對四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的顯微攝相機拍攝的晶圓的圖像進(jìn)行檢測定位，在晶圓A點拍攝一張圖像確定晶圓上的特征直線和特征點位置，根據(jù)特征直線與四軸數(shù)控機床平臺的X軸或Y軸方向所形成的夾角，調(diào)節(jié)晶圓的位置；在晶圓B點和C點分別再次拍攝圖像進(jìn)行Hough變化檢測，通過判斷B點和C點特征直線中點連線的傾角β是否為0°，以此來驗證晶圓是否精確定位；本發(fā)明中視覺檢測處理算法經(jīng)優(yōu)化之后能精確定位晶圓位置和切割道，可靠性高，促進(jìn)了晶圓劃片技術(shù)自動化智能化，通過本方法進(jìn)行晶圓定位，其反應(yīng)速度快，準(zhǔn)確率聞有效精度控制在2 μ左右，有效的縮短了晶圓的定位時間，提聞了晶圓的加工效率。


現(xiàn)結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳述:
圖1是本發(fā)明四軸數(shù)控機床平臺示意 圖2是本發(fā)明機床坐標(biāo)系下晶圓位置不意 圖3是本發(fā)明圖像坐標(biāo)系下晶圓A點特征直線示意 圖4是本發(fā)明圖像坐標(biāo)系下晶圓B點特征直線示意 圖5是本發(fā)明圖像坐標(biāo)系下晶圓C點特征直線示意 圖6是本發(fā)明圖像坐標(biāo)系下晶圓B點和C點特征直線中點連線示意 圖7是本發(fā)明晶圓角度偏差自動校正方法流程圖。
具體實施例方式請參閱圖1所示，本發(fā)明方法將晶圓4設(shè)置在四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的吸附盤3上，通過OpenCV計算機視覺庫中Hough變換對四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的顯微攝相機6拍攝的晶圓4的圖像進(jìn)行檢測定位，確定晶圓4上芯片管腳邊緣的特征直線和特征點位置，根據(jù)特征直線與四軸數(shù)控機床平臺的X或Y軸方向所形成的夾角，調(diào)節(jié)晶圓4的位置；
所述四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)，包括X/Y軸運動平臺1，X/Y軸運動平臺I精度高，重復(fù)定位精度可達(dá)0.5um，承載力大、方位精準(zhǔn)、可操控性強、系統(tǒng)穩(wěn)定，其用于實現(xiàn)二維平面上的劃片運動，X軸實現(xiàn)X方向的定位運動，Y軸實現(xiàn)劃片運動。X/Y軸運動平臺I支撐架采用大理石基底，以保證平臺運行平穩(wěn)；所述的X/Y軸運動平臺I上設(shè)有旋轉(zhuǎn)平臺2，用于調(diào)整安裝在旋轉(zhuǎn)臺上的晶圓4，如圖2所示，分別通過粗調(diào)，A點檢測特征直線進(jìn)行定位和B點、C點檢測特征直線進(jìn)行驗證，最后定位晶圓4的準(zhǔn)確位置。所述旋轉(zhuǎn)平臺2上設(shè)有吸附盤3，旋轉(zhuǎn)平臺2上方設(shè)有Z軸運動支架5，所述Z軸運動支架5上固定有激光發(fā)射器7和顯微攝相機6，Z軸運動支架5控制激光發(fā)射器7與晶圓4之間的距離，以便實現(xiàn)合理劃片。所述的特征直線是晶圓4芯片管腳邊緣，所述的特征點為芯片管腳圓心；
請參閱圖2-7之一所示，所述方法具體步驟如下:
51:把晶圓4固定在旋轉(zhuǎn)平臺2的吸附盤3上；
52:調(diào)節(jié)X/Y軸運動平臺I，將晶圓4移動至顯微攝相機6拍攝范圍；
53:顯微攝相機6在晶圓4中A點附近拍攝一張圖像，對圖像采用Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，得到特征直線對應(yīng)X軸或Y軸運動平臺運動方向的斜率ki，和中心點P(u V)到特征直線的距離Cli,如圖3所示；
S4:比較步驟S3中檢測到的每條特征直線的距離屯，求出最小距離dmin，然后根據(jù)中心點到直線的距離為dmin，得到所需要的在同一直線上的線段，如果所求的線段只有一條，則以此條線段的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺2 ;如果檢測到多條線段，則以它們的中點的連線的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺2 ；
S5:旋轉(zhuǎn)之后再次運用Hough變換檢測特征直線，判斷特征直線的傾角α是否為零，若檢測出的特征直線傾角α為0，即此時圖像中的特征直線與X或Y軸運動平臺運動方向平行，則將特征直線的坐標(biāo)信息及中點坐標(biāo)位置記錄下來；若特征直線傾角α不為0，則返回執(zhí)行步驟S3和S4，直至特征直線傾角α為O;
56:移動Χ/Υ軸運動平臺I分別至另外兩條特征直線的中點B點和C點，執(zhí)行步驟S3和S4，同樣進(jìn)行Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，計算特征直線的斜率 < 并通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺2糾正角度，分別記錄檢測糾正后的特征直線中點坐標(biāo)；
57:當(dāng)特征直線中點的記錄個數(shù)等于三時，將B點和C點處，經(jīng)檢測糾正后的特征直線中點連接，計算連線與X或Y軸運動平臺運動方向的傾角β，當(dāng)傾角β為O,則晶圓4校正位置成功，定位完成；當(dāng)傾角β不為0，則根據(jù)記錄的傾角β，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺糾正角度，如圖4-6之一所示；
所述旋轉(zhuǎn)平臺2為Theta精密旋轉(zhuǎn)平臺2。所述的步驟S3中還包括，在Hough變化檢測到的線段中，優(yōu)先選取傾角α大于
O、小于20°的特征線段，再計算出中心點到每條特征直線的距離Cli ； 所述步驟S3中還包括,在進(jìn)行Hough變換之前,將拍攝的圖像送至OpenCV計算機視覺庫，由OpenCV計算機視覺庫將拍攝的圖像通過灰度化和二值化處理,然后進(jìn)行Canny邊緣檢測并去除噪聲和干擾點，得到圖像的邊緣信息。本發(fā)明采用四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)，利用OpenCV對顯微攝相機拍攝的圖像進(jìn)行檢測定位，在A點拍攝一張圖像，通過OpenCV計算機視覺庫獲取晶圓的特征直線和特征點，調(diào)整機床坐標(biāo)系中晶圓的位置，實現(xiàn)晶圓的定位，在B點和C點分別再次拍攝圖像進(jìn)行Hough變化檢測，通過判斷B點和C點特征直線中點連線的傾角β是否為0，以此來驗證晶圓是否精確定位。
權(quán)利要求
1.一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，其特征在于:該方法將晶圓設(shè)置在四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的吸附盤上，采用Hough變換對四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的顯微攝相機拍攝的晶圓圖像進(jìn)行檢測定位，確定晶圓圖像上芯片管腳邊緣的特征直線和特征點位置，根據(jù)特征直線與四軸數(shù)控機床平臺的X或Y軸方向所形成的夾角，調(diào)節(jié)晶圓的位置； 所述四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)，包括X/Y軸運動平臺，所述的X/Y軸運動平臺上設(shè)有旋轉(zhuǎn)平臺，所述旋轉(zhuǎn)平臺上設(shè)有吸附盤，旋轉(zhuǎn)平臺上方設(shè)有Z軸運動支架，所述Z軸運動支架上固定有激光發(fā)射器和顯微攝相機； 所述的特征直線是晶圓芯片管腳邊緣，所述的特征點為芯片管腳圓心； 上述方法具體步驟如下: 51:把晶圓固定在旋轉(zhuǎn)平臺的吸附盤上； 52:調(diào)節(jié)X/Y軸運動平臺，將晶圓移動至顯微攝相機拍攝范圍； 53:顯微攝相機在晶圓A點附近拍攝一張圖像，對圖像采用Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，得到特征直線對應(yīng)X軸或Y軸運動平臺運動方向的斜率k”和中心點P(u v)到特征直線的距離Cli ； 54:比較步驟S3中檢測到的每條特征直線的距離屯，求出最小距離dmin，然后根據(jù)中心點到直線的距離為dmin，得到所需要的在同一直線上的線段，如果所求的線段只有一條，則以此條線段的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺；如果檢測到多條線段，則以它們的中點的連線的傾角旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺； S5:旋轉(zhuǎn)之后再次運用Hough變換檢測特征直線，判斷特征直線的傾角α是否為零，若檢測出的特征直線傾角α為0，即此時圖像中的特征直線與X或Y軸運動平臺運動方向平行，則將特征直線的坐標(biāo)信息及中點坐標(biāo)位置記錄下來；若特征直線傾角α不為0，則返回執(zhí)行步驟S3和S4，直至特征直線傾角a為O; 56:移動X、Y軸運動平臺分別至另外兩條特征直線的中點B點和C點，執(zhí)行步驟S3和S4，同樣進(jìn)行Hough變換進(jìn)行特征直線檢測，計算特征直線的斜率&并通過旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺糾正角度，分別記錄檢測糾正后的特征直線中點坐標(biāo)； 57:當(dāng)特征直線中點的記錄個數(shù)等于三時，將B點和C點處，經(jīng)檢測糾正后的特征直線中點連接，計算連線與X或Y軸運動平臺運動方向的傾角β，當(dāng)傾角β為O,則晶圓校正位置成功，定位完成；當(dāng)傾角β不為0，則根據(jù)記錄的傾角β，旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)平臺糾正角度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)平臺為Theta精密旋轉(zhuǎn)平臺。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，其特征在于:所述的步驟S3中還包括，在Hough變化檢測到的線段中，優(yōu)先選取傾角α大于0°、小于20°的特征線段，再計算出中心點到每條特征直線的距離屯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，其特征在于:所述步驟S3中還包括,在進(jìn)行Hough變換之前,將拍攝的圖像送至OpenCV計算機視覺庫，由OpenCV計算機視覺庫將拍攝的圖像通過灰度化和二值化處理，然后進(jìn)行Canny邊緣檢測并去除噪聲和干擾點，得到圖像的邊緣信息。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于視覺的晶圓角度偏差自動校正方法，該方法將晶圓設(shè)置在四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的吸附盤上，采用Hough變換對四軸數(shù)控機床平臺系統(tǒng)的顯微攝相機拍攝的晶圓的圖像進(jìn)行檢測定位，在晶圓A點拍攝一張圖像確定晶圓上的特征直線和特征點位置，根據(jù)特征直線與四軸數(shù)控機床平臺的X或Y軸方向所形成的夾角，調(diào)節(jié)晶圓的位置;在晶圓B點和C點分別再次拍攝圖像進(jìn)行Hough變化檢測,通過判斷B點和C點特征直線中點連線的傾角β是否為0,以此來驗證晶圓是否精確定位;本發(fā)明能精確定位晶圓位置和切割道，可靠性高、反應(yīng)速度快，促進(jìn)了晶圓劃片技術(shù)自動化智能化，有效精度控制在2μ左右，縮短了晶圓的定位時間，提高了晶圓的加工效率。
文檔編號H01L21/68GK103107121SQ201310035470
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月30日
發(fā)明者翁強 申請人:福建省威諾數(shù)控有限公司