CN103077916A - 一种图像检测自动定位晶圆位置的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，晶圆固定于全自动晶圆划片机的数控系统划片运动平台，晶圆的晶格形状规则，采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置。本发明通过采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，能精确定位晶圆位置和切割道，可靠性高，促进了晶圆划片技术自动化智能化。通过本发明进行的晶圆定位，其反应速度快，准确率高，有效精度控制在2μ左右，有效的缩短了晶圆的定位时间，提高了晶圆的加工效率。
Description
技术领域
本发明属于晶圆划片领域，具体涉及一种图像检测自动定位晶圆位置的方法。
背景技术
近年来，随着科技的快速发展和广泛应用，网络、电子通讯以及各种电子类消费品逐渐侵入人们生活所需的各个方面；而奠定这一切基础的半导体产业毋庸置疑地成为了科技发展过程中的关键产业。一直以来，许多发达国家都把半导体产业视作战略产业，其发展是计算机及电子行业发展的缩影，是一个国家信息产业水平的象征。在全球半导体行业的发展推动下，中国也迎来了半导体行业的快速发展阶段。
在半导体产业中，IC（集成电路产品）在日常应用、科学研究和军事领域都已经成为不可或缺的用品。随着IC产品的应用范围及需求用量的扩大，其基本原料即晶圆的生产加工多年来一直以强劲的势头发展，经济效益更是逐年高速增长。晶圆的加工制造是半导体制造业的一项关键工艺过程，其中的晶圆划片工艺是把一个硅晶圆划片成单独的芯片。
IC工业的发展，极大的推动了划片技术的进步。现在普遍采用的划片方法是基于金刚石刀片的砂轮磨削，该方法以其高效率、工艺简单可控等优点而成为晶圆切割的主流。随着机电一体化系统这一新兴学科的发展及产业化进程的逐步加快，旋转砂轮式划片技术逐渐凸显出严重缺陷。
随着图像处理技术的日益发展，人们逐渐将图像处理与机电一体化系统整合在一起实现自动化设备的研究以满足制造业朝着性能优、功能多、成本低、可靠性高、速度快和智能化的方向发展。在自动晶圆划片系统的研究中，基于视觉检测的自动晶圆定位系统的研究受到越来越多的重视。由于国内外技术水平的差距以及自我创新和自主研发的新形势下，现阶段对视觉自动晶圆划片系统的研究日新月异。
发明内容
本发明的目的为提供反应速度快，准确率高，自动化智能化的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
该图像检测自动定位晶圆位置的方法，所述的晶圆固定于全自动晶圆划片机的数控系统划片运动平台，所述的晶圆的晶格形状规则，采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，该方法包括以下步骤：
1）调整数控系统划片运动平台，使晶圆处于显微摄相机的拍摄区域，移动圆检，通过Hough变换测得到晶圆的圆心，并以此圆心作中心点或者在晶圆上标示出中心点，确定中心点在图像坐标系中的位置p(u0, v0)；
2) 使用显微摄相机摄取晶圆信息，进行图像处理，经边缘检测并去除噪声和干扰点，得晶圆图像的边缘信息，在边缘检测的基础上，用Hough变换进行特征直线检测，所述的特征直线是晶圆上刻蚀的切割线，由特征直线的斜率ki和中心点到特征直线的距离di，检测离中心点最近的特征直线，得所需的在同一特征直线上的芯片引脚的特征线段；
如所检测到的特征线段为一条，则以特征线段与u轴形成的夹角旋转晶圆；如检测到的特征线段为多条，则以多条特征线段的中点与图像坐标系的原点连线，与u轴形成的夹角旋转晶圆；
旋转之后再次运用Hough变换检测特征直线，判断特征直线的夹角是否为零度，当检测出的特征直线夹角为0°，即此时图像中的特征线段与图像坐标系u轴平行，记录特征线段的坐标及中点坐标；
3）以p点坐标和旋转后所检测的特征线段的中点坐标在图像坐标系内划分晶圆的切割单元，并把相关位置信息转换为晶圆划片机坐标系下的位置信息，保存供数控系统加工调用。
所述的晶圆的晶格形状规则为具有正方形晶格的晶圆，所述的晶格的边长、划片街区的宽度，以及每个芯片的形状规则。
进一步，步骤2）中边缘检测为candy边缘检测。
进一步，所述的步骤2）中Hough变换进行特征直线检测中所检测的特征线段的夹角为0-20°。
进一步，所述的步骤2）中图像处理为将图像灰度化、图像增强和图像二值化。
进一步，所述的步骤3）中在图像坐标系内划分晶圆的切割单元具体操作为：在Hough变换进行特征直线检测确定芯片引脚的特征线段的具体位置，根据特征线段将晶圆进行特征直线方向上的划片；将晶圆旋转90°，再次进行检测划片，两个方向划片完成后，晶圆的划片过程结束。
本发明采用以上技术方案：通过采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，能精确定位晶圆位置和切割道，可靠性高，促进了晶圆划片技术自动化智能化。通过本发明进行的晶圆定位，其反应速度快，准确率高，有效精度控制在2μ左右，有效的缩短了晶圆的定位时间，提高了晶圆的加工效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法的晶圆图像轮廓图；
图2 为本发明的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法的全自动晶圆划片机结构示意图；
图3 为本发明的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法的晶圆旋转前图像中的特征线段与图像坐标系u轴具有夹角的示意图；
图4 为本发明的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法的晶圆旋转后图像中的特征线段与图像坐标系u轴平行的示意图；
图5 为本发明的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法的晶圆划分示意图。
具体实施方式
根据图1-5之一所示，对本发明一种图像检测自动定位晶圆位置的方法作详细描述，图1为晶圆图像轮廓图，所述的晶圆固定于图2中所示的全自动晶圆划片机1的数控系统划片运动平台11，所述的晶圆的晶格形状规则，采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，该方法包括以下步骤：
2) 使用显微摄相机摄取晶圆信息，进行图像处理，即将图像灰度化、图像增强和图像二值化，经candy边缘检测并去除噪声和干扰点，得晶圆图像的边缘信息，在边缘检测的基础上，用Hough变换进行特征直线检测，图3为晶圆旋转前图像中的特征线段与图像坐标系u轴具有夹角的示意图，由特征直线的斜率ki和中心点到特征直线的距离di，检测离中心点最近的特征直线，得所需的在同一特征直线上的芯片引脚的特征线段，特征线段的夹角为0-20°；
如所检测到的特征线段为一条，则以特征线段与u轴形成的夹角旋转晶圆；如检测到的特征线段为多条，则以多条特征线段的中点与图像坐标系的原点连线，与u轴形成的夹角旋转晶圆；图3为旋转前图像中的特征线段与图像坐标系u轴具有夹角的示意图。
旋转之后再次运用Hough变换检测特征直线，判断特征直线的夹角是否为零度，当检测出的特征直线夹角为0°，即此时图像中的特征线段与图像坐标系u轴平行，图4为旋转后晶圆图像中的特征线段与图像坐标系u轴平行的示意图，记录特征线段的坐标及中点坐标；
3)以p点坐标和旋转后所检测的特征线段的中点坐标在图像坐标系内划分晶圆的切割单元，具体操作为：在Hough变换进行特征直线检测确定芯片引脚的特征线段的具体位置，根据特征线段将晶圆进行特征直线方向上的划片；将晶圆旋转90°，再次进行检测划片，两个方向划片完成后，晶圆的划片过程结束，图5为晶圆划分示意图，并把相关位置信息转换为晶圆划片机坐标系下的位置信息，保存供数控系统加工调用。
所述的晶圆的晶格形状规则为具有正方形晶格的晶圆，所述的晶格的边长、划片街区的宽度，以及每个芯片的形状规则。
本发明通过采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，能精确定位晶圆位置和切割道，可靠性高，促进了晶圆划片技术自动化智能化。通过本发明进行的晶圆定位，其反应速度快，准确率高，有效精度控制在2μ左右，有效的缩短了晶圆的定位时间，提高了晶圆的加工效率。
Claims (6)
1.一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：所述的晶圆固定于全自动晶圆划片机的数控系统划片运动平台，所述的晶圆的晶格形状规则，采用Hough变换检测晶圆图像上芯片引脚的特征直线边缘或圆特征来确定晶圆的位置，该方法包括以下步骤：
1）调整数控系统划片运动平台，使晶圆处于显微摄相机的拍摄区域，移动圆检，通过Hough变换测得到晶圆的圆心，并以此圆心作中心点或者在晶圆上标示出中心点，确定中心点在图像坐标系中的位置p(u0, v0)；
2）使用显微摄相机摄取晶圆信息，进行图像处理，经边缘检测并去除噪声和干扰点，得晶圆图像的边缘信息，在边缘检测的基础上，用Hough变换进行特征直线检测，所述的特征直线是晶圆上刻蚀的切割线，由特征直线的斜率ki和中心点到特征直线的距离di，检测离中心点最近的特征直线，得所需的在同一特征直线上的芯片引脚的特征线段；
如所检测到的特征线段为一条，则以特征线段与u轴形成的夹角旋转晶圆；如检测到的特征线段为多条，则以多条特征线段的中点与图像坐标系的原点连线，与u轴形成的夹角旋转晶圆；
旋转之后再次运用Hough变换检测特征直线，判断特征直线的夹角是否为零度，当检测出的特征直线夹角为0°，即此时图像中的特征线段与图像坐标系u轴平行，记录特征线段的坐标及中点坐标；
3）以p点坐标和旋转后所检测的特征线段的中点坐标在图像坐标系内划分晶圆的切割单元，并把相关位置信息转换为晶圆划片机坐标系下的位置信息，保存供数控系统加工调用。
2.根据权利要求1所述的所述的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：所述的晶圆的晶格形状规则为具有正方形晶格的晶圆，所述的晶格的边长、划片街区的宽度，以及每个芯片的形状规则。
3.根据权利要求1所述的所述的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：步骤2）中边缘检测为candy边缘检测。
4.根据权利要求1所述的所述的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：所述的步骤2）中Hough变换进行特征直线检测中所检测的特征线段的夹角为0-20°。
5.根据权利要求1所述的所述的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：所述的步骤2）中图像处理为将图像灰度化、图像增强和图像二值化。
6.根据权利要求1所述的所述的一种图像检测自动定位晶圆位置的方法，其特征在于：所述的步骤3）中在图像坐标系内划分晶圆的切割单元具体操作为：在Hough变换进行特征直线检测确定芯片引脚的特征线段的具体位置，根据特征线段将晶圆进行特征直线方向上的划片；将晶圆旋转90°，再次进行检测划片，两个方向划片完成后，晶圆的划片过程结束。
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