[发明专利]一种基于视觉的晶圆旋转纠正与中心定位的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及到一种晶圆相对载物台的位置关系的确定方法。

背景技术

晶圆的角度纠正以及中心位置的确定是IC制造工艺中的重要环节。可以通过晶圆的中心位置以及切边的信息，计算出晶圆相对于载物台中心位置在XY轴两个轴上的偏移量以及晶圆相对于两个轴的偏转角度。后续的过程可以通过这两方面的信息来完成晶圆的调节工序。换言之，晶圆的角度纠正以及中心位置的确定就是通过一定的方法来获得待处理晶圆的偏转角度以及中心位置的偏移，以作为晶圆的后续处理的数据支撑。晶圆的偏转角度以及中心位置的确定主要包括两个过程：晶圆的圆心的确定以及切边的检测。

在现有技术中，实现上述的过程所需要的设备一般包括以下几个部分：光学探测器，用于采集晶圆的边缘和切边；旋转单元，用于带动晶圆的转动；对心执行机构，用于将晶圆的圆心移到旋转单元的旋转中心。晶圆的中心以及切边的确定主要采用的是机械式确定方法和光学确定方法，或者是两者混合的方式。其中，机械式定位切边的方法是把晶圆放置在旋转台上，控制定心爪收缩，使晶圆的中心与旋转台的中心同心，用真空吸附晶圆，使晶圆锁定在旋转台上面，旋转台旋转，在旋转的过程中光接收器对晶圆的边缘进行探测，探测到切边后停止旋转，将切边定位到确定的位置。这种定位方式需要一个复杂的机械结构，占用空间大，并且容易对晶圆造成一定程度的损坏。由上述过程可知，机械式的定位方式包括圆心以及切边定位两个过程，效率不是很高。从技术发展的过程上来看，晶圆的定位系统也经历了从机械式定位到高精度光学定位的发展历程，机械式的定位方式是用复杂的机械装置直接接触晶圆，由于机械部件和晶圆的边缘直接接触，极易对晶圆造成污染，同时定位的精度完全受机械结构精度的影响。光学式的定位方式是采用光学测量元件对晶圆的边缘进行检测，通过一定的算法来实现晶圆的定心，采用的光学测量器件主要是光电传感器、线阵传感器和摄像头，根据所采用的探测器类型、个数以及安装位置的不同，圆心定位和切边的检测算法也不尽相同。可见，现有的结构复杂并且成本比较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于视觉的晶圆旋转纠正与中心定位的方法，可以提高晶圆中心以及切边定位的精度，提高定位的速度，并且结构简单、成本较低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于视觉的晶圆旋转纠正与中心定位的方法，包括以下步骤：

S1、获取晶圆图像并获得相机的位置；

S2、由图像处理算法提取晶圆图像的边缘；

S3、分割晶圆图像的边缘；

S4、得到晶圆轮廓中的圆边和切边轮廓进行圆和直线的拟合；

S5、利用拟合出来的圆和直线计算出晶圆的中心位置的坐标和偏转角度；

S6、进行晶圆旋转纠正与中心定位。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S5中，是将晶圆相对相机的位置坐标作为晶圆的中心位置的坐标。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S6中，是将晶圆的中心位置的坐标加上相机本身相对工作台的偏差作为最终的定位偏移量，以实现晶圆中心定位处理的。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S5中，是根据所述晶圆切边直线斜率计算偏转角度。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S6中，是令晶圆旋转该偏转角度以实现晶圆旋转纠正处理的。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S1中，是通过相机拍摄以获取晶圆图像的。

在本发明中，所述晶圆为一个带有切边的圆形结构。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S5中，拟合出来的圆的方程可以记为：(x-a)²+(y-b)²=R²，其中，a和b为晶圆中心的位置坐标，R为晶圆的半径。

本发明的更进一步优选方案是：在步骤S5中，拟合出的直线的方程可以记为：y=k×x+m，其中，k为直线的斜率，可以通过这个斜率k，计算出晶圆的偏转角度θ，θ=tan^-1(k)。

本发明的有益效果在于，可以有效地进行晶圆的中心以及切边的定位，定位精度高速度快，并且结构简单、成本较低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明方法所涉及的晶圆图像。

图2a至2f为晶圆中心定位以及切边检测的过程图。

图3a至3d为晶圆处在不同位置的结果图。

图4为采用本发明方法实现晶圆中心定位以及切边检测的流程图。