[发明专利]一种基于寻找晶圆直边的晶圆对位方法和系统

说明书

本发明提供一种基于寻找晶圆直边的晶圆对位方法和系统。该方法包括：先转盘旋转晶圆并沿着晶圆的外边缘逐帧拍照，并记录拍摄图像时所旋转的角度；接着对拍到的照片逐帧处理并提取图像的边缘信息；然后对得到的图像边缘信息利用最小二乘法，拟合直线；最后根据边缘点和拟合的直线关系来确定是否为直边；并根据直边的倾斜角度以及所在图像的旋转角度，完成晶圆对位。本发明基于视觉图像处理技术，通过查找晶圆直边的方法实现对晶圆的对位，精度高，速度快，鲁棒性好。

技术领域

本发明涉及计算机视觉检测技术领域，尤其涉及一种基于寻找晶圆直边的晶圆对位方法和系统。

背景技术

计算机视觉技术具有非接触性，经济性，灵活性和集成性等优点，在工业测试与在线检测领域具有广泛的应用前景。在目前半导体行业对晶圆进行缺陷检测过程之前，往往需要对晶圆进行对位，对晶圆图像的对位是不可或缺的关键步骤之一。而现有的机械对位的方法具有结构复杂，效率低，以及精度难以保证等问题。

现已有与本发明最相近似的解决方案是一种基于滚轮夹持驱动的晶圆定位校准装置，通过硬件运动控制，来完成晶圆的对位操作。例如，中国发明专利申请号CN202022934111.3涉及一种基于滚轮夹持驱动的晶圆定位校准装置,包括固定板、一对并列设置在固定板侧面的夹持单元、设置在固定板侧面并位于两夹持单元之间的晶圆缺口校准机构以及设置在固定板侧面并与夹持单元相适配的平移限位机构,夹持单元包括设置在固定板侧面的气缸驱动机构、与气缸驱动机构传动连接的马达安装座以及一对并列设置在马达安装座上的滚轮驱动机构。通过复杂的硬件运动控制系统，来完成对位操作。

上述现有技术的主要缺点是在硬件系统设计复杂，精度不高，成本高等问题。

发明内容

为解决以上问题，针对硬件系统设计复杂，精度不高这个缺点，本发明通过对晶圆边缘进行拍照取图，利用视觉图像处理技术，通过查找晶圆直线边缘的方法来获得应该对位的旋转角度，实现了基于寻找晶圆直边的对位方法。

基于上述目的，本发明提出了一种基于寻找晶圆直边的晶圆对位方法，包括：

转盘旋转晶圆并沿着晶圆的外边缘逐帧拍照，并记录拍摄图像时所旋转的角度；

对拍到的照片逐帧处理并提取图像的边缘信息；

对得到的图像边缘信息利用最小二乘法，拟合直线；

根据边缘点和拟合的直线关系来确定是否为直边；

根据直边的倾斜角度以及所在图像的旋转角度，完成晶圆对位。

进一步地，转盘旋转晶圆并沿着晶圆的外边缘逐帧拍照，并记录拍摄图像时所旋转的角度，包括：

在转盘旋转晶圆的同时，相机对着晶圆的外边缘逐帧拍照，并记录所拍摄图像时旋转的角度。

进一步地，对拍到的照片逐帧处理并提取图像的边缘信息，包括：

对晶圆纹理图像进行高斯滤波；

对高斯滤波后的图像沿X和Y方向求取一阶偏导数，求取其幅值作为边缘信息；

对所述边缘信息的图像进行二值化处理；

对所述二值化后的图像进行形态学膨胀操作；

对形态学膨胀操作所得到的图像进行骨架提取。

进一步地，对得到的图像边缘信息利用最小二乘法，拟合直线，包括：

获得骨架的位置坐标，然后利用最小二乘法对骨架点集进行直线拟合。

进一步地，所述高斯滤波中的高斯核采用标准差为1.0，核大小为5*5的整数值高斯核。

进一步地，根据边缘点和拟合的直线关系来确定是否为直边，包括：