CN102023168B - 半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统 - Google Patents

半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明适用于半导体晶圆的检测领域，提供了一种半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统。所述方法包括：获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度；根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置；对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后对每一幅高倍率图像进行芯片检测。所述方法及系统实现了对半导体晶圆表面的芯片位置、芯片间缝隙位置及芯片表面缺陷的快速有效检测。

Description

半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统
技术领域
本发明属于半导体晶圆的检测领域，尤其涉及半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统。
背景技术
半导体芯片的生产是首先制作在半导体晶圆上，然后经过检测识别再切割成独立的半导体芯片的。目前国内半导体行业使用的生产设备基本依赖进口，尤其是后道工序的分拣，自动识别等环节使用的具有光学视像检测功能的半导体芯片检测仪器设备尤为如此，而国外光学检测设备十分昂贵。
国内也有些企业使用人工的方法进行检测，具体是由专业人员通过操作人工视觉检测设备对晶片进行检测分割。但是，国内人工视觉检测设备的成本过高，且容易出现人工失误。
发明内容
本发明的目的在于提供一种半导体晶圆表面的芯片检测方法及系统，旨在解决现有技术下，半导体晶圆表面的芯片检测设备过贵或人工检测成本过高的问题。
本发明提供的一种半导体晶圆表面的芯片检测方法，所述方法包括：获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度；根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置；对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过芯片的高倍率图像进行芯片检测。
本发明的另一目的在于提供一种半导体晶圆表面的芯片检测系统，所述系统包括：芯片的长宽获取模块，用于获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度；芯片位置及芯片间缝隙位置获取模块，用于根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置；芯片检测模块，用于对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过芯片的高倍率图像进行芯片检测。
本发明的有益效果是在所有芯片在图像上都是大致的矩形，尺寸大小一样的情况下能够实现芯片的快速有效的检测，具有计算简单和系统的鲁棒性强等特点，能取得质量好的检测效果。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种半导体晶圆表面的芯片检测方法；
图2是本发明实施例提供的一种半导体晶圆表面的芯片检测系统。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
半导体晶圆中通常含有多个矩形排列的芯片，为了得到每一片芯片需要在芯片间的缝隙处切割。由于芯片间的缝隙通常是微米级别的，为了保证在切割过程中不损坏芯片，需要在进行切割前对芯片进行检测，以获得芯片在半导体晶圆表面的位置、芯片间的缝隙位置及标示有缺陷的芯片用于分拣。
在本发明实施例中，通过半导体晶圆的自相关图像测出矩形芯片的宽度和长度，再根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆的位置和芯片间缝隙的位置；然后进行高倍率图像拍摄以用该高倍率图像对芯片进行缺陷检测。本发明方法计算简单且系统的鲁棒性强，又能取得很好的检测效果。
图1示出了本发明实施例提供的一种半导体晶圆表面的芯片检测方法流程。
步骤S101，获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度；
假定所有芯片在图像上都是大致的矩形，尺寸大小一样。摄像头与芯片垂直对半导体晶圆表面进行拍摄。如果摄像镜头有较大的径向畸变，在拍摄半导体晶圆表面的图像前须对摄像头进行标定校正。
获得半导体晶圆表面的原始图像数据后，用快速傅里叶变换将该原始图像数据转换到频域进行相关运算处理，然后利用反傅里叶变换转换回时域而得到自相关图像。自相关图像表示将图像移动一定距离(x，y)后得到的相关值。在自相关图像中找到与顶角处最近的局部极大值，可以得到周期结构的尺寸，即得到芯片的宽度和长度。
步骤S102，根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置；
根据步骤S101已经获得的芯片的宽度和长度，假定芯片宽高和缝隙成一定比例，计算出缝隙宽度，然后制作一个含有相邻4个芯片的模板图像；用模板图像对原始图像进行模板匹配，最后根据得到的最匹配的模型计算出芯片间的缝隙位置，并进而计算出整个半导体晶圆表面中各芯片的位置。
本领域的技术人员可以理解，模板图像含有的芯片个数也可以是2个、8个或其它任意合适多个，只要能计算出芯片间的缝隙位置即可。
步骤S103对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过芯片的高倍率图像进行芯片检测；
根据得到半导体晶圆表面的芯片位置、宽度和长度，芯片间缝隙的位置，计算出高倍率摄像头每次拍摄一幅高倍率的芯片图像移动的距离和方位；采用高精度的闭环控制高倍率摄像头对半导体晶圆表面的芯片进行拍摄，然后对每一幅放大过后的单芯片图像进行边缘提取，并对提取过边缘的单芯片图像做晶圆表面缺陷检测；若待检测芯片为有缺陷芯片，则将其标示筛去以免进入到下一道工序当中；若待检测芯片为完好芯片，则通过光学半导体自动检测。
本领域的技术人员可以理解，原始图像可以直接进行自相关处理；也可以先通过傅里叶变换或快速傅里叶变换转换到频域之后再进行自相关处理，再通过反傅里叶变换回到时域而得到原始图像的自相关图像。具体的傅里叶变换方法在教科书中有详细论述，这里就不再赘述。
拍摄半导体晶圆表面的原始图像时，光源质量不好会引起图像畸变，导致测量精度降低，因此本发明实施例中优选采用同轴红色LED光源作为拍摄光源。在本发明实施例中还以CCD摄像头作为传感器。
在本发明实施例中，计算出高倍率摄像头每次拍摄一幅高倍率的芯片图像移动的距离和方位，采用高精度的闭环控制高倍率摄像头进行拍摄的步骤对工控机械运动控制精度要求极高，因此，优选采用高精度的伺服马达对高倍率摄像头进行闭环控制。
图2示出了本发明实施例提供的一种半导体晶圆表面的芯片检测系统的结构。所述检测系统的结构包括：
芯片的长宽获取模块201，用于获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度；具体如上所述。
芯片位置及芯片间缝隙位置获取模块202，用于根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置；具体如上所述。
芯片检测模块203，用于对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过芯片的高倍率图像进行芯片检测；具体如上所述。
上述系统中各模块由具备对应功能的部件构成，如：拍摄可以由摄像部件完成、傅里叶变换可以用对应算法或芯片完成等，这些对应功能的部件都可以在市场中找到，这里就不再赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种半导体晶圆表面的芯片检测方法，其特征在于，所述方法包括：
获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度,所述对所述图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度是：用快速傅里叶变换将图像数据转换到频域，进行自相关处理后利用反傅里叶变换转换回时域得到自相关图像；在自相关图像中找到与芯片顶角处最近的局部极大值而得到芯片的宽度和长度；
根据芯片的宽度和长度提取芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置,所述提取芯片在半导体晶圆表面的位置和芯片间缝隙的位置是：假定芯片宽高和缝隙成一定比例，计算出缝隙宽度，制作含有多个相邻芯片的芯片模板图像，然后用所述芯片模板图像对原始图像进行模板匹配，最后根据得到的最匹配的模型计算出芯片间缝隙的位置，并得到每个芯片在半导体晶圆表面的位置；
对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过所述芯片的高倍率图像进行芯片检测。
2.如权利要求1所述的芯片检测方法，其特征在于，所述对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄是：根据得到的原始图像的芯片宽度、长度和缝隙位置，计算出高倍率摄像头每拍摄一幅高倍率的芯片图像所要移动的距离和方位，然后用所述高倍率摄像头对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄。
3.如权利要求2所述的芯片检测方法，其特征在于，所述高倍率摄像头采用高精度的伺服马达进行闭环控制。
4.如权利要求1所述的芯片检测方法，其特征在于，所述通过芯片的高倍率图像进行芯片检测是：
对每一幅放大过后的单芯片图像进行边缘提取；
对提取过边缘的单芯片图像做晶圆表面缺陷检测；
若待检测芯片为有缺陷芯片，则将其标示筛去以免进入到下一道工序当中；若待检测芯片为完好芯片，则通过检测进入到下一道工序。
5.如权利要求1所述的芯片检测方法，其特征在于，所述获取半导体晶圆表面的原始图像是：以CCD摄像头作为传感器和以LED红色同轴光源对整个半导体晶圆表面进行拍摄而获取半导体晶圆表面的原始图像。
6.一种半导体晶圆表面的芯片检测系统，其特征在于，所述系统包括：
芯片的长宽获取模块，用于获取半导体晶圆表面的原始图像并对所述原始图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度,所述对所述图像进行自相关处理以获得芯片的宽度和长度是：用快速傅里叶变换将图像数据转换到频域，进行自相关处理后利用反傅里叶变换转换回时域得到自相关图像；在自相关图像中找到与芯片顶角处最近的局部极大值而得到芯片的宽度和长度；
芯片位置及芯片间缝隙位置获取模块，用于根据芯片的宽度和长度提取出芯片在半导体晶圆表面的位置及芯片间缝隙的位置,所述提取芯片在半导体晶圆表面的位置和芯片间缝隙的位置是：假定芯片宽高和缝隙成一定比例，计算出缝隙宽度，制作含有多个相邻芯片的芯片模板图像，然后用所述芯片模板图像对原始图像进行模板匹配，最后根据得到的最匹配的模型计算出芯片间缝隙的位置，并得到每个芯片在半导体晶圆表面的位置；
芯片检测模块，用于对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄，然后通过芯片的所述高倍率图像进行芯片检测。
7.如权利要求6所述的芯片检测系统，其特征在于，所述芯片检测模块对半导体晶圆表面的芯片进行高倍率的图像拍摄所使用的高倍率摄像头是采用高精度的伺服马达进行闭环控制的。
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