CN114220757A - 晶圆检测对位方法、装置和系统及计算机介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种晶圆检测对位方法，包括：获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。其可以解现有晶圆对位方法利用人眼和检测机台中的对位标记来判断晶圆大致上是否对准，导致对位精度和效率低的问题。

Description

晶圆检测对位方法、装置和系统及计算机介质

技术领域

本发明涉及晶圆外观检测技术领域，尤其涉及到一种晶圆检测对位方法、一种晶圆检测对位装置和一种晶圆检测对位系统以及一种计算机可读存储介质。

背景技术

在晶圆经过多次工艺步骤，需要对晶圆外观进行检测。通常将晶圆放置在检测机台中，之后执行对晶圆外观的检测。在对晶圆外观进行检测之前，需要判断晶圆在检测机台中的位置是否满足要求。

晶圆在检测机台中的位置需要对准，包括宏观对位和微观对位。宏观对位指的是：主要依靠人眼和检测机台中的对位标记来判断晶圆大致上是否对准。满足宏观对位后，需要使晶圆满足微观对位。宏观对位和微观对位均满足要求后，才能对晶圆外观进行具体的检测。

然而，现有对晶圆微观对位方式采用预对位方法即找到wafer的notch平口后，计算平口的旋转角度进行矫正对晶圆进行对位，但是这种方法精度较低。因此，提供一种可自动实现的高精度晶圆对位方法是当前亟待解决的问题。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种晶圆检测对位方法、一种晶圆检测对位装置和一种晶圆检测对位系统以及一种计算机可读存储介质，其可以解决现有晶圆对位方法利用人眼和检测机台中的对位标记来判断晶圆大致上是否对准，导致对位精度和效率低的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种晶圆检测对位方法，包括：获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

在本发明的一个实施例中，所述获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围，包括：分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像；通过阈值分割分别得到所述第一定位图像和所述第二定位图像上的治具窗口区域，并通过两者所述治具窗口区域进行比对以及阈值分割，得到所述待测晶圆的轮廓范围。

在本发明的一个实施例中，所述获取基准亮度和/或色度数据，在所述确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之前，还包括：调整所述待测晶圆在所述载台上的位置进行初对位，使所述待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。

在本发明的一个实施例中，在所述确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之后，还包括：在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括所述中心标记点的检测图像计算所述偏移角度。

另一方面，本发明实施例提出一种晶圆检测对位装置，包括：晶圆轮廓确定模块，用于获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；标记点区域确定模块，用于通过梯度方法找到所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；偏移角度计算模块，用于获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；晶圆准确对位模块，用于根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

在本发明的一个实施例中，所述晶圆轮廓确定模块具体用于：分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像；通过阈值分割分别得到所述第一定位图像和所述第二定位图像上的治具窗口区域，并通过两者所述治具窗口区域进行比对以及阈值分割，得到所述待测晶圆的轮廓范围。

在本发明的一个实施例中，所述晶圆检测对位装置还包括：初对位模块，用于调整所述待测晶圆在所述载台上的位置进行初对位，使所述待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。

在本发明的一个实施例中，所述晶圆检测对位装置还包括：中心标记点确定模块，用于在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括所述中心标记点的检测图像计算所述偏移角度。

又一方面，本发明实施例提出一种晶圆检测对位系统，包括：存储器和连接所述存储器的一个或多个处理器，存储器存储有计算机程序，处理器用于执行所述计算机程序以实现如前述中任意一个实施例中所述的晶圆检测对位方法。

再一方面，本发明实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如前述中任意一个实施例中所述的晶圆检测对位方法。

由上可知，通过本发明所构思的上述方案与现有技术相比，至少可以具有如下一个或多个有益效果：

（1）通过获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定定位图像上待测晶圆的轮廓范围，确定轮廓范围内表征待测晶圆上晶粒排布方向的预设标记点所在区域，根据包括该预设标记点的检测图像计算得到待测晶圆相对于基准位置的偏移角度，以此通过载台旋转补偿，实现晶圆检测时的高精度及高效率对位；

（2）通过分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像，通过阈值分割分别得到两者的治具窗口区域并进行比对后阈值分割，能够快速准确得到待测晶圆的轮廓范围；

（3）在找到待测晶圆轮廓范围内的预设标记点进行精对位之前，还通过调整待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围来进行初对位，即通过粗精两级对位方式保证晶圆对位的准确性，同时避免精对位时机构转动角度行程不够的问题；

（4）通过模板匹配方法在找到预设标记点中亮度更稳定，畸变更小的中心标志点，以该中心标志点的检测图像来计算偏移角度，能够进一步提升待测晶圆对位的精确度。

通过以下参考附图的详细说明，本发明的其他方面的特征变得明显。但是应当知道，该附图仅仅为解释的目的设计，而不是作为本发明的范围的限定。还应当知道，除非另外指出，不必要依比例绘制附图，它们仅仅力图概念地说明此处描述的结构和流程。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种晶圆检测对位方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的载台上放置待测晶圆的定位图像；

图3为图2进行阈值分割处理得到待测晶圆轮廓范围的示意图；

图4为本发明实施例提供的定位待测晶圆上预设标志点的示意图；

图5为本发明实施例提供的预设标志点的检测图像；

图6为本发明实施例提供的载台上未放置待测晶圆的定位图像；

图7为图6进行阈值分割处理得到治具窗口区域的示意图；

图8为图2进行阈值分割处理得到治具窗口区域的示意图；

图9为本发明实施例提供的晶圆检测对位装置的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的晶圆检测对位系统的结构示意图；

图11为本发明实施例提供的计算机可读存储介质的结构示意图。

附图标记

S1至S4：晶圆检测对位方法的步骤；

20：晶圆检测对位装置；201：晶圆轮廓确定模块；202：标记点区域确定模块；203：偏移角度计算模块；204：晶圆准确对位模块；205：初对位模块；206：中心标记点确定模块；

30：晶圆检测对位系统；31：处理器；32：存储器；

40：计算机可读存储介质。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来说明本发明。

为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，都应当属于本发明的保护范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等适用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外。术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备国有的其他步骤或单元。

还需要说明的是，本发明中多个实施例的划分仅是为了描述的方便，不应构成特别的限定，各种实施例中的特征在不矛盾的情况下可以相结合，相互引用。

如图1所示，本发明第一实施例提出一种晶圆检测对位方法，例如包括：步骤S1，获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；步骤S2，确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；步骤S3，获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；步骤S4，根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

在步骤S1中，如图2所示，例如通过定位相机对载台上放置的待测晶圆进行拍摄获取定位图像，由上位机获取该定位图像，并通过搭载的图像处理软件进行后续的图像处理过程，提到的上位机例如为个人计算机、手持设备、便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、可编辑的消费电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、或者包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。

具体的，如图3所示，图像处理软件例如通过图像阈值分割处理得到该定位图像上待测晶圆所占区域的轮廓范围，如此一来，能够快速找到载台上待测晶圆的位置。

在步骤S2中，如图4所示，例如在待测晶圆上预先设置均匀间隔的mark点（即预设标记点），得到定位图像中待测晶圆的轮廓范围后，能够通过图像梯度方法找到待测晶圆的轮廓范围内的各个预设标记点所在区域。该预设标记点表征待测晶圆上的晶粒排布方向，举例而言，该预设标记点为覆盖若干个晶粒的矩形图案，因此通过该矩形图案的长度方向和宽度方向即可表征晶粒行列在图像坐标系中的排布方向。当然，在本发明的其它实施方式中，预设标记点可以不限形状，待测晶圆上的若干个预设标记点例如与晶粒的排布方向相同，通过行列方向上不同预设标记点之间的连线的方向同样可以实现表征晶粒排布方向。

在步骤S3中，如图5所示，例如通过检测相机拍摄取像，得到包括所述预设标记点的检测图像，将该检测图像发送至上位机图像处理软件，由于预设标记点能够表征待测晶圆上的晶粒排布方向，因此图像处理软件能够根据该检测图像计算得到待测晶圆相对于基准位置的偏移角度，提到的基准位置即晶圆对位需要达到的目标位置。

在步骤S4中，图像处理软件计算得到待测晶圆相对于基准位置的偏移角度后，例如根据该偏移角度调整待测晶圆所在的载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。如此一来，相比于利用人眼和检测机台中的对位标记来判断晶圆大致上是否对准的方式而言，很大程度上提高了晶圆对位的精度和效率。

在一个实施方式中，例如获取载台上放置待测晶圆的定位图像，通过阈值分割得到所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围，例如具体包括：分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像（如图6中所示）和载台上放置待测晶圆的第二定位图像（如图2中所示）；通过阈值分割分别得到该第一定位图像和第二定位图像上的治具窗口区域（如图7和图8所示），并通过两者的治具窗口区域图像进行比对相减，得到的图像进行阈值分割即可快速准确获得如图3中所示的待测晶圆的轮廓范围。

在一个实施方式中，例如在通过梯度方法找到所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之前，还包括：调整待测晶圆在载台上的位置进行初对位，使得待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。提到得notch平口即晶圆上用于表征晶圆位置的切口，在本实施例中，例如当该notch平口处于水平位置的标志位时，待测晶圆处于准确的目标位置。值得一提的是，该预设阈值范围可由用户自定义设置，用户可根据肉眼观察进行所述初对位，例如使待测晶圆的notch平口尽可能的准确处于该标志位，能够减少后续准确对位时机构的运动行程，以此减小机构移动带来的检测误差。

如此一来，在找到待测晶圆轮廓范围内的预设标记点进行精对位之前，还通过调整待测晶圆上的notch平口趋近标志位进行粗对位，即通过粗精两级对位方式保证晶圆对位的准确性，同时避免精对位时机构转动角度行程不够的问题。

在一个实施方式中，结合图4所示，在确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之后，还包括：在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括该中心标记点的检测图像计算晶圆的偏移角度。由于中心标记点相比其他标记点亮度会更稳定、畸变也会小一些，因此以该中心标志点的检测图像来计算偏移角度，能够进一步提升待测晶圆对位的精确度。

综上所述，本发明第一实施例提出的晶圆检测对位方法，通过获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定定位图像上待测晶圆的轮廓范围，确定轮廓范围内表征待测晶圆上晶粒排布方向的预设标记点所在区域，根据包括该预设标记点的检测图像计算得到待测晶圆相对于基准位置的偏移角度，以此通过载台旋转补偿，实现晶圆检测时的高精度及高效率对位；通过分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像，通过阈值分割分别得到两者的治具窗口区域并进行比对后阈值分割，能够快速准确得到待测晶圆的轮廓范围；在找到待测晶圆轮廓范围内的预设标记点进行精对位之前，还通过调整待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围来进行初对位，即通过粗精两级对位方式保证晶圆对位的准确性，同时避免精对位时机构转动角度行程不够的问题；通过模板匹配方法在找到预设标记点中亮度更稳定，畸变更小的中心标志点，以该中心标志点的检测图像来计算偏移角度，能够进一步提升待测晶圆对位的精确度。

如图9所示，本发明第二实施例提出一种晶圆检测对位装置20，例如包括：晶圆轮廓确定模块201、标记点区域确定模块202、偏移角度计算模块203、晶圆准确对位模块204。

其中，晶圆轮廓确定模块201用于获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围。标记点区域确定模块202用于确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向。偏移角度计算模块203用于获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度。晶圆准确对位模块204用于根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

在一个实施方式中，晶圆轮廓确定模块201具体用于：分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像；通过阈值分割分别得到所述第一定位图像和所述第二定位图像上的治具窗口区域，并通过两者所述治具窗口区域进行比对以及阈值分割，得到所述待测晶圆的轮廓范围。

在一个实施方式中，晶圆检测对位装置20例如还包括：初对位模块205，用于调整所述待测晶圆在所述载台上的位置进行初对位，使所述待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。

在一个实施方式中，晶圆检测对位装置20例如还包括：中心标记点确定模块206，用于在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括所述中心标记点的检测图像计算所述偏移角度。

本发明第二实施例公开的晶圆检测对位装置20所实现的晶圆检测对位方法如前述第一实施例所述，故在此不再进行详细讲述。可选地，第二实施例中的各个模块和上述其他操作或功能分别为了实现第一实施例所述的方法，且本实施例的有益效果同前述第一实施例的有益效果相同，为了简洁，不在此赘述。

如图10所示，本发明第四实施例提出一种晶圆检测对位系统30，例如包括：存储器32和连接存储器32的一个或多个处理器31。存储器32存储有计算机程序，处理器31用于执行所述计算机程序以实现如第一实施例所述的晶圆检测对位方法。具体的晶圆检测对位方法可参考第一实施例所述的方法，为了简洁在此不再赘述，且本实施例提供的晶圆检测对位系统30的有益效果与第一实施例提供的晶圆检测对位方法的有益效果相同。

如图11所示，本发明第四实施例提出一种计算机可读存储介质40，计算机可读存储介质40为非易失性存储器且存储有计算机可读指令，当所述计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，例如使得所述一个或多个处理器执行前述第一实施例所述的晶圆检测对位方法。具体方法可参考第一实施例所述的方法，为了简洁在此不再赘述，且本实施例提供的计算机可读存储介质40的有益效果同第一实施例提供的晶圆检测对位方法的有益效果相同。

此外，可以理解的是，前述各个实施例仅为本发明的示例性说明，在技术特征不冲突、结构不矛盾、不违背本发明的发明目的前提下，各个实施例的技术方案可以任意组合、搭配使用。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和/或方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元/模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多路单元或模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元/模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元/模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多路网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元/模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元/模块可以集成在一个处理单元/模块中，也可以是各个单元/模块单独物理存在，也可以两个或两个以上单元/模块集成在一个单元/模块中。上述集成的单元/模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元/模块的形式实现。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种晶圆检测对位方法，其特征在于，包括：

获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；

确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；

获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；

根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

2.根据权利要求1所述的晶圆检测对位方法，其特征在于，所述获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围，包括：

分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像；

通过阈值分割分别得到所述第一定位图像和所述第二定位图像上的治具窗口区域，并通过两者所述治具窗口区域进行比对以及阈值分割，得到所述待测晶圆的轮廓范围。

3.根据权利要求1所述的晶圆检测对位方法，其特征在于，在所述确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之前，还包括：

调整所述待测晶圆在所述载台上的位置进行初对位，使所述待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。

4.根据权利要求2所述的晶圆检测对位方法，其特征在于，在所述确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域之后，还包括：

在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括所述中心标记点的检测图像计算所述偏移角度。

5.一种晶圆检测对位装置，其特征在于，包括：

晶圆轮廓确定模块，用于获取载台上放置待测晶圆的定位图像，确定所述定位图像上所述待测晶圆的轮廓范围；

标记点区域确定模块，用于确定所述轮廓范围内的预设标记点所在区域，所述预设标记点表征所述待测晶圆上的晶粒排布方向；

偏移角度计算模块，用于获取包括所述预设标记点的检测图像，根据所述检测图像计算得到所述待测晶圆相对于基准位置的偏移角度；

晶圆准确对位模块，用于根据所述偏移角度调整所述载台进行旋转补偿，使得所述待测晶圆准确对位。

6.根据权利要求5所述的晶圆检测对位装置，其特征在于，所述晶圆轮廓确定模块具体用于：

分别获取载台上未放置待测晶圆的第一定位图像和载台上放置待测晶圆的第二定位图像；

通过阈值分割分别得到所述第一定位图像和所述第二定位图像上的治具窗口区域，并通过两者所述治具窗口区域进行比对以及阈值分割，得到所述待测晶圆的轮廓范围。

7.根据权利要求6所述的晶圆检测对位装置，其特征在于，还包括：初对位模块，用于调整所述待测晶圆在所述载台上的位置进行初对位，使所述待测晶圆上的notch平口与标志位之间的角度偏差小于预设阈值范围。

8.根据权利要求6所述的晶圆检测对位装置，其特征在于，还包括：中心标记点确定模块，用于在所述治具窗口区域的中心位置通过模板匹配方法找到所述预设标记点中的中心标记点，并以包括所述中心标记点的检测图像计算所述偏移角度。

9.一种晶圆检测对位系统，其特征在于，包括：存储器和连接所述存储器的一个或多个处理器，存储器存储有计算机程序，处理器用于执行所述计算机程序以实现如权利要求1至4中任意一项所述的晶圆检测对位方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于执行如权利要求1至4中任意一项所述的晶圆检测对位方法。

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