CN106933069B - 一种硅片预对准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硅片预对准方法，包括以下步骤：首先通过定心台、升降台和旋转台对硅片进行定心，使硅片的中心与定心台的中心重合；其次通过图像采集设备对硅片进行图像采集；再次根据图像特征通过划线槽将其由上至下划分为若干个分区；然后对图像进行处理，获取其中满足设定条件的划线槽的中轴线作为广义标记；最后根据该广义标记与指定上片角度的差值，对硅片进行旋转完成定向。本发明根据获取的图像中硅片表面的特征，通过划线槽将图像分成若干分区，并通过图像处理，获取其中最水平的划线槽的中轴线作为广义标记，无需在硅片上做额外的标记，该广义标记受外界因素的影响大大降低，稳定性好，提高了识别的准确度和硅片的预对准精度。

Description

一种硅片预对准方法
技术领域
本发明涉及光刻机技术领域，具体涉及一种硅片预对准方法。
背景技术
在复杂的光刻机设备中，各个分系统协调工作为了将硅片精确放置在曝光台上，以便掩模板上的电路图能被精确曝光在硅片指定的位置，而此时的硅片经过前道大量工艺环节，对硅片造成很大破坏，主要表现在硅片不圆，硅片半径不同，缺口形状有公差；而且TSV(through silicon via，穿透硅通孔技术)封装厂工艺条件参差不齐，经过TSV技术处理后的硅片形貌也各不相同，如存在鼓胶，硅片边缘变毛等，因此给硅片的预对准带来了极大的挑战。而硅片是否被放置在曝光台要求的误差范围内的位置将会直接影响光刻机的性能。因此，硅片预对准环节起到至关重要的作用，它影响硅片上片的精度，特别是对于后道TSV封装工艺中的各类硅片。
预对准即对硅片进行定心和定向，其中硅片定向，是在硅片定心后通过精确定位硅片上的标记，将硅片偏转到指定角度，由于TSV工艺硅片的表面复杂性、多样性，使得现有采用缺口或十字架等狭义标记进行识别和定位的方法无法适应该类硅片，从而降低了硅片的定位精度，最终影响光刻机的工作效率和光刻精度。
发明内容
本发明提供了一种硅片预对准方法，以解决上述技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种硅片预对准方法，包括以下步骤：
S1：通过定心台、升降台和旋转台对硅片进行定心，使硅片的中心与定心台的中心重合；
S2：通过图像采集设备对硅片进行图像采集；
S3：根据图像特征通过划线槽将其由上至下划分为若干个分区；
S4：对图像进行处理，获取其中满足设定条件的划线槽的中轴线作为广义标记；
S5：根据该广义标记与指定上片角度的差值，对硅片进行旋转完成定向。
进一步的，所述步骤S2中的图像采集设备为线阵相机。
进一步的，所述步骤S2具体为：旋转硅片并采用线阵相机拍摄得到一幅图像。
进一步的，所述硅片的旋转角度为20-30度。
进一步的，所述步骤S4中的设定条件为：与绝对水平线的夹角最小。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对图像进行横向积分，将其转换成一维图像，获取一维图像中的最小值点；
S42：选择与该最小值点最邻近的三根划线槽，分别对其进行聚类收敛，得到每根划线槽的中轴线；
S43：分别计算该三根划线槽的中轴线与绝对水平线的夹角，将夹角最小的划线槽的中轴线作为广义标记。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对所有的划线槽进行聚类收敛，获取每根划线槽的中轴线；
S42：分别计算所有划线槽与绝对水平线的夹角或弧度；
S43：用二次曲线对计算得到的夹角值或弧度值进行拟合，获取该二次曲线的最低点，选择与该最低点最邻近的划线槽的中轴线作为广义标记。
进一步的，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对图像进行纵向对称卷积运算；
S42：针对卷积运算后的每行数据求平均和方差，将均值和方差最小的一行最邻近的划线槽进行聚类收敛，将其中轴线作为广义标记。
进一步的，所述对划线槽进行聚类收敛的步骤为：依次对划线槽进行模糊处理、对比度均衡化处理、反向处理、二值化处理，最终提取中轴线。
本发明提供的一种硅片预对准方法，根据获取的图像中硅片表面的特征，通过划线槽将图像分成若干分区，并通过图像处理，获取其中最水平的划线槽的中轴线作为广义标记，无需在硅片上做额外的标记，该广义标记受光强、镜头、分辨率、焦距等外界因素的影响大大降低，稳定性好，提高了识别的准确度，有效避免硅片边缘形貌的复杂性给硅片的预对准带来的困扰，提高了硅片预对准的精度，提高了光刻机的工作效率和光刻精度。
附图说明
图1是本发明实施例1硅片预对准方法的流程图；
图2是本发明实施例1硅片的结构示意图；
图3a、3b是本发明实施例1采集的两种图像示意图；
图4是本发明实施例1-3划线槽聚类收敛方法的流程图；
图5是本发明实施例2中划线槽与绝对水平线的弧度值曲线图。
图中所示：1、硅片；2、图像；21、划线槽。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作详细描述：
如图1所示，本发明提供一种硅片预对准方法，包括以下步骤：
S1：通过定心台、升降台和旋转台对硅片1进行定心，使硅片1的中心与定心台的中心重合；该定心的方法与现有的硅片定心方法一致，因此在此不作赘述。
S2：通过图像采集设备对硅片1进行图像采集；优选的，该图像采集设备采用线阵相机，使采集到的图像2更加清晰，且该图像采集的方法具体为：一边旋转硅片1，一边使用线阵相机进行拍摄，得到一幅图像2，优选的，硅片1的旋转角度为20-30度，根据所需图像2的大小进行调整，本实施例中，硅片1的旋转角度接近27度，图像的大小为1024×2000。
S3：根据图像特征通过划线槽21将其由上至下划分为若干个分区，根据硅片1中芯片的大小，当采集的图像2大小一定时，图像2中划线槽21的数量也不同，即划线槽21的数量随芯片尺寸的增大而减少，如图3a和图3b所示，很显然图3a中的芯片比图3b中的芯片的大，图像2中划线槽21的数量(7条)比图3b中(18条)少，该划线槽21的数量和形状均由硅片1自身的特性决定，因此不受外界因素如光强、镜头、分辨率、焦距以及TSV工艺等的影响，稳定性好，识别准确度高，提高了硅片1的预对准精度。
S4：对图像2进行处理，获取其中满足设定条件的划线槽21的中轴线作为广义标记，优选的，该设定条件为：与绝对水平线的夹角最小，需要说明的是，绝对水平线即与X轴平行的线，当然也可以是其他条件，只要其特征稳定且相对比较强烈即可，本实施例中获取与绝对水平线夹角最小的划线槽21的具体步骤为：
S41：对图像2进行横向积分，将其转换成一维图像，获取一维图像中的最小值点，具体的，针对图3a和3b所示的1024×2000灰度图像2，此时对图像2每一行中的像素从左往右进行累加，将其转换成1×2000的一维图像，并获取该一维图像中数值最小的点，当图像2是彩色图像时，需对其进行灰度化处理。
S42：选择与该最小值点最邻近的三根划线槽21，分别对其进行聚类收敛，得到每根划线槽21的中轴线；如图4所示，该聚类收敛的方法具体为：依次对划线槽21进行模糊处理、对比度均衡化处理、反向处理、二值化处理，最终提取其中轴线。
S43：分别计算该三根划线槽21的中轴线与绝对水平线的夹角，将夹角最小的划线槽21的中轴线作为广义标记。
S5：根据该广义标记与指定上片角度的差值，对硅片1进行旋转完成定向。
实施例2
与实施例1不同的是，本实施例步骤S4中获取与绝对水平线夹角最小的划线槽21的具体步骤为：
S41：对所有的划线槽21进行聚类收敛，获取每根划线槽21的中轴线，如图3所示，该聚类收敛的方法具体为：依次对划线槽21进行模糊处理、对比度均衡化处理、反向处理、二值化处理，最终提取其中轴线。
S42：分别计算所有划线槽21与绝对水平线的夹角或弧度，针对图3b中的划线槽21，所有划线槽21与绝对水平线的弧度值曲线图如图5所示。
S43：用二次曲线对计算得到的夹角值或弧度值进行拟合，获取该二次曲线的最低点，选择与该最低点最邻近的划线槽21的中轴线作为广义标记。
实施例3
与实施例1不同的是，本实施例步骤S4中获取与绝对水平线夹角最小的划线槽21的具体步骤为：
S41：对图像2进行纵向对称卷积运算；
S42：针对卷积运算后的每行数据求平均和方差，将均值和方差最小的一行最邻近的划线槽21进行聚类收敛，将其中轴线作为广义标记，如图4所示，该聚类收敛的方法具体为：依次对划线槽21进行模糊处理、对比度均衡化处理、反向处理、二值化处理，最终提取其中轴线。
综上所述，本发明提供的一种硅片预对准方法，根据获取的图像2中硅片1表面的特征，通过划线槽21将图像2分成若干分区，并通过图像处理，获取其中最水平的划线槽21的中轴线作为广义标记，无需在硅片1上做额外的标记，该广义标记受光强、镜头、分辨率、焦距等外接因素的影响大大降低，稳定性好，提高了识别的准确度，有效避免硅片1边缘形貌的复杂性给硅片1的预对准带来的困扰，提高了硅片1预对准的精度，提高了光刻机的工作效率和光刻精度。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种硅片预对准方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：通过定心台、升降台和旋转台对硅片进行定心，使硅片的中心与定心台的中心重合；
S2：通过图像采集设备对硅片进行图像采集；
S3：根据图像特征通过划线槽将其由上至下划分为若干个分区；
S4：对图像进行处理，获取其中满足设定条件的划线槽的中轴线作为广义标记，所述满足设定条件的划线槽是与绝对水平线的夹角最小的划线槽；
S5：根据该广义标记与指定上片角度的差值，对硅片进行旋转完成定向。
2.根据权利要求1所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述步骤S2中的图像采集设备为线阵相机。
3.根据权利要求2所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：旋转硅片并采用线阵相机拍摄得到一幅图像。
4.根据权利要求3所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述硅片的旋转角度为20-30度。
5.根据权利要求1所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对图像进行横向积分，将其转换成一维图像，获取一维图像中的最小值点；
S42：选择与该最小值点最邻近的三根划线槽，分别对其进行聚类收敛，得到每根划线槽的中轴线；
S43：分别计算该三根划线槽的中轴线与绝对水平线的夹角，将夹角最小的划线槽的中轴线作为广义标记。
6.根据权利要求1所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对所有的划线槽进行聚类收敛，获取每根划线槽的中轴线；
S42：分别计算所有划线槽与绝对水平线的夹角或弧度；
S43：用二次曲线对计算得到的夹角值或弧度值进行拟合，获取该二次曲线的最低点，选择与该最低点最邻近的划线槽的中轴线作为广义标记。
7.根据权利要求1所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述步骤S4包括以下步骤：
S41：对图像进行纵向对称卷积运算；
S42：针对卷积运算后的每行数据求平均和方差，将均值和方差最小的一行最邻近的划线槽进行聚类收敛，将其中轴线作为广义标记。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的硅片预对准方法，其特征在于，所述对划线槽进行聚类收敛的步骤为：依次对划线槽进行模糊处理、对比度均衡化处理、反向处理、二值化处理，最终提取中轴线。
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