一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统与流程

1.本发明涉及芯片缺陷检测技术领域，尤其涉及一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统。


背景技术：

2.对于集成电路的制造，晶圆图是在晶圆电性测试后生成的，它提供了生成工艺、设备等生产过程中至关重要的视觉细节，传统的光学检测设备会对这些缺陷图像进行检测分类，但对缺陷的测量，会影响哪些芯片，缺乏更精细化的量化指标，因而，不良的芯片出货会给制造厂带来负面的影响。


技术实现要素：

3.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统，对芯片受到缺陷的影响进行了精确标记，大大减少了残次品出货的机率。
4.本发明提出的一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法，包括如下步骤：
5.s1：获取晶圆缺陷图；
6.s2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；
7.s3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；
8.s4：将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；
9.s5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；
10.s6：将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置。
11.进一步地，在所述s3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图中，具体包括：
12.获取二值化处理后晶圆缺陷图的最小外接矩形的第一顶点坐标；
13.以二值化处理后晶圆缺陷图的中心作为圆点，以二值化处理后晶圆缺陷图的半径绘制标准圆，获取所述标准圆最小外接矩形的第二顶点坐标；
14.以第二顶点坐标为基础，对第一顶点坐标进行仿射变换，以对二值化处理后晶圆缺陷图进行矫正，得到晶圆正圆图。
15.进一步地，仿射变换公式如下：
[0016][0017]
其中，(x,y)为最小外接矩形的第一顶点坐标，(x
′
,y
′
)为最小外接矩形的第二顶点坐标，(x1,y1)为最小外接矩形的左上第一顶点坐标，(x2,y2)为最小外接矩形的右上第一
顶点坐标，(x3,y3)为最小外接矩形的左下第一顶点坐标，(x
′1,y
′1)为最小外接矩形的左上第二顶点坐标，(x
′2,y
′2)为最小外接矩形的右上第二顶点坐标，(x
′3,y
′3)为最小外接矩形的左上第三顶点坐标，m
00
、m
01
、m
02
、m
10
、m
11
、m
12
分别为仿射变换系数。
[0018]
进一步地，在步骤s4将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1中，具体包括：
[0019]
对晶圆正圆图按角度theta为10度进行等分，得到等分图；
[0020]
分别计算等分图与晶圆边缘白边交点的宽度w1、w2、w3
……
w36，将这些宽度值组成宽度列表；
[0021]
以所述宽度列表中的众数作为实际晶圆边缘白边的测量宽度，晶圆边缘白边不作为缺陷所在区域，将晶圆边缘白边所在区域像素标记为背景；
[0022]
将所有背景像素值赋值为0，保留的前景像素赋值为1。
[0023]
进一步地，在将所有背景像素值赋值为0，保留的前景像素赋值为1中，若晶圆边缘白边区域有粘连的晶圆缺陷，具体如下：
[0024]
将所述晶圆边缘白边区域实际宽度的110％作为晶圆边缘白边所覆盖区域；
[0025]
若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为前景，将该背景像素值赋值为0；
[0026]
若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域没有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为背景，将该前景像素赋值为1。
[0027]
进一步地，在步骤s5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置中，其中连通区域标记采用四连通标记，所述参数测量包括面积、质心、最大直径和最小宽度。
[0028]
进一步地，在所述s2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景中，具体包括：
[0029]
对所述晶圆缺陷图采用自适应像素阈值或指定的像素阈值处理进行二值化分离出缺陷目标作为前景，其余为背景。
[0030]
一种基于图像处理的芯片缺陷量测系统，包括图像获取模块、二值化处理模块、矫正模块、边缘处理模块、参数测量模块和实际标记模块；
[0031]
图像获取模块用于获取晶圆缺陷图；
[0032]
二值化处理模块用于对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；
[0033]
矫正模块用于对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；
[0034]
边缘处理模块用于将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；
[0035]
参数测量模块用于对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；
[0036]
实际标记模块用于将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置。
[0037]
进一步地，所述矫正模块包括第一顶点坐标获取模块、第二顶点坐标获取模块和
仿射变换模块；
[0038]
第一顶点坐标获取模块用于获取二值化处理后晶圆缺陷图的最小外接矩形的第一顶点坐标；
[0039]
第二顶点坐标获取模块用于以二值化处理后晶圆缺陷图的中心作为圆点，以二值化处理后晶圆缺陷图的半径绘制标准圆，获取所述标准圆最小外接矩形的第二顶点坐标；
[0040]
仿射变换模块用于以第二顶点坐标为基础，对第一顶点坐标进行仿射变换，以对二值化处理后晶圆缺陷图进行矫正，得到晶圆正圆图。
[0041]
本发明提供的一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统的优点在于：本发明结构中提供的一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统，通过图像处理的方式，获取晶圆缺陷图，并对缺陷对象测量其相关的几何特征(面积、质心、最大直径和最小宽度)，进而标记出哪些芯片受到了缺陷的影响，相较于传统的缺陷检测设备这种硬件检测方式，对缺陷是逐像素的进行量测，因而缺陷的面积、最大直径、最小直径等几何形状特征的测量精度能精确到一个像素，与此同时，对哪些芯片受到缺陷的影响进行了精确标记，对于芯片的质量评定提供了具体可量化的评判依据，大大减少了残次品出货的机率。
附图说明
[0042]
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
[0043]
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
[0044]
如图1所示，本发明提出的一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法，包括如下步骤s1至s6：
[0045]
s1：获取晶圆缺陷图；
[0046]
利用相机直接获取晶圆缺陷图。
[0047]
s2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；
[0048]
具体为，对所述晶圆缺陷图采用自适应像素阈值或指定的像素阈值处理进行二值化分离出缺陷目标作为前景，其余为背景。
[0049]
s3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；
[0050]
由于相机存在畸变，晶圆缺陷图并非标准的正圆，需对畸变的晶圆缺陷图进行仿射变换，矫正为晶圆正圆图，具体矫正过程如下s31至s33：
[0051]
s31：获取二值化处理后晶圆缺陷图的最小外接矩形的第一顶点坐标；
[0052]
第一顶点坐标为晶圆缺陷图最小外接矩形的原始坐标，可以采集三个原始坐标，最小外接矩形的左上第一顶点坐标(x1,y1)，最小外接矩形的右上第一顶点坐标(x2,y2)，最小外接矩形的左下第一顶点坐标(x3，y3)，(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)基于三点成圆形成一个圆，该圆不一定是以晶圆缺陷图的圆心为圆心所对应的圆，因而需要对该畸变的晶圆缺陷图进行正圆矫正处理。
[0053]
s32：以二值化处理后晶圆缺陷图的中心作为圆点，以二值化处理后晶圆缺陷图的半径绘制标准圆，获取所述标准圆最小外接矩形的第二顶点坐标；
[0054]
第二顶点坐标为标准圆外接矩形的坐标，如果晶圆缺陷图存在畸变，则该坐标与第一顶点坐标是不同的，因而需要对第一顶点进行矫正，以对畸变后的晶圆缺陷图进行正圆处理。
[0055]
可以采集外接矩形的三个顶点作为第二顶点坐标，最小外接矩形的左上第二顶点坐标(x
′1,y
′1)，最小外接矩形的右上第二顶点坐标(x
′2,y
′2)，最小外接矩形的左上第三顶点坐标(x
′3,y
′3)。
[0056]
s33：以第二顶点坐标为基础，对第一顶点坐标进行仿射变换，以对二值化处理后晶圆缺陷图进行矫正，得到晶圆正圆图。
[0057]
基于(x
′1,y
′1)、(x
′2,y
′2)、(x
′3,y
′3)所形成的标准圆和基于(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)形成一个偏差圆，两个圆所对应的圆心和半径均存在一定的偏差，因而以标准圆为基准，对偏差圆进行仿射变换，以向标准圆靠近，实现对畸变晶圆缺陷图的正圆矫正；其中仿射变换公式如下：
[0058][0059]
其中m
00
、m
01
、m
02
、m
10
、m
11
、m
12
分别为仿射变换系数，基于(x
′1,y
′1)、(x
′2,y
′2)、(x
′3,y
′3)、(x1,y1)、(x2,y2)和(x3,y3)可以计算得到仿射变换系数m
00
、m
01
、m
02
、m
10
、m
11
、m
12
，从而根据已知的仿射系数对畸变后的晶圆缺陷图进行正圆矫正。
[0060]
根据步骤s31至s33，实现对畸变晶圆缺陷图的正圆矫正，为最终由晶圆缺陷图的缺陷位置标记实际芯片的缺陷位置提供了准确的晶圆缺陷图，避免以畸变后的晶圆缺陷图为基础进行标记时，造成最终实际芯片的缺陷位置标记出现误差的缺陷。
[0061]
s4：将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；
[0062]
晶圆边缘部分(wafer edge)不作为缺陷去检测，测量出wafer edge的实际宽度，并对该wafer edge所在区域标记为背景，即可以不作为缺陷去检测，具体可以采用如下方式s41至s47：
[0063]
s41：对晶圆正圆图按角度theta为10度进行等分，得到36个等分图；
[0064]
s42：分别计算等分图与晶圆边缘白边交点的宽度w1、w2、w3
……
w36，将这些宽度值组成宽度列表，宽度列表中有36个宽度值；
[0065]
s43：以所述宽度列表中的众数作为实际晶圆边缘白边的测量宽度，晶圆边缘白边不作为缺陷所在区域，将晶圆边缘白边所在区域像素标记为背景；
[0066]
s44：若晶圆边缘白边区域有粘连的晶圆缺陷，将所述晶圆边缘白边区域实际宽度的110％作为晶圆边缘白边所覆盖区域；
[0067]
s45：若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为前景；
[0068]
s46：若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域没有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为背景；
[0069]
s47：将所有背景像素值赋值为0，保留的前景像素赋值为1。
[0070]
根据步骤s41至s47，对晶圆正圆图的背景和前景进行准确划分，不仅可以准确定位缺陷区域，也可以减少对不作为缺陷区域的缺陷检测，提高了检测效率。
[0071]
s5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；
[0072]
其中，连通区域标记采用四连通标记，数测量包括面积、质心、最大直径和最小宽度。
[0073]
s6：将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置。
[0074]
根据步骤s1至s6，通过图像处理的方式，获取晶圆缺陷图，并对缺陷对象测量其相关的几何特征(面积、质心、最大直径和最小宽度)，进而标记出哪些芯片受到了缺陷的影响，相较于传统的缺陷检测设备这种硬件检测方式，本实施例对缺陷是逐像素的进行量测，因而缺陷的面积、最大直径、最小直径等几何形状特征的测量精度能精确到一个像素，与此同时，对哪些芯片受到缺陷的影响进行了精确标记，本实施例对于芯片的质量评定提供了具体可量化的评判依据，大大减少了残次品出货的机率。
[0075]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：获取晶圆缺陷图；s2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；s3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；s4：将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；s5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；s6：将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置。2.根据权利要求1所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，在所述s3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图中，具体包括：获取二值化处理后晶圆缺陷图的最小外接矩形的第一顶点坐标；以二值化处理后晶圆缺陷图的中心作为圆点，以二值化处理后晶圆缺陷图的半径绘制标准圆，获取所述标准圆最小外接矩形的第二顶点坐标；以第二顶点坐标为基础，对第一顶点坐标进行仿射变换，以对二值化处理后晶圆缺陷图进行矫正，得到晶圆正圆图。3.根据权利要求2所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，仿射变换公式如下：其中，(x,y)为最小外接矩形的第一顶点坐标，(x
′
,y
′
)为最小外接矩形的第二顶点坐标，(x1,y1)为最小外接矩形的左上第一顶点坐标，(x2,y2)为最小外接矩形的右上第一顶点坐标，(x3,y3)为最小外接矩形的左下第一顶点坐标，(x
′1,y
′1)为最小外接矩形的左上第二顶点坐标，(x
′2,y
′2)为最小外接矩形的右上第二顶点坐标，(x
′3,y
′3)为最小外接矩形的左上第三顶点坐标，m
00
、m
01
、m
02
、m
10
、m
11
、m
12
分别为仿射变换系数。4.根据权利要求2所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，在步骤s4将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1中，具体包括：对晶圆正圆图按角度theta为10度进行等分，得到等分图；分别计算等分图与晶圆边缘白边交点的宽度w1、w2、w3
……
w36，将这些宽度值组成宽度列表；以所述宽度列表中的众数作为实际晶圆边缘白边的测量宽度，晶圆边缘白边不作为缺陷所在区域，将晶圆边缘白边所在区域像素标记为背景；将所有背景像素值赋值为0，保留的前景像素赋值为1。5.根据权利要求4所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，在将所有背景像素值赋值为0，保留的前景像素赋值为1中，若晶圆边缘白边区域有粘连的晶圆缺陷，具体如下：
将所述晶圆边缘白边区域实际宽度的110％作为晶圆边缘白边所覆盖区域；若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为前景，将该背景像素值赋值为0；若晶圆缺陷与所述晶圆边缘白边所覆盖区域没有交集，将所述晶圆边缘白边所覆盖区域内的缺陷像素标记为背景，将该前景像素赋值为1。6.根据权利要求1-5任一所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，在步骤s5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置中，其中连通区域标记采用四连通标记，所述参数测量包括面积、质心、最大直径和最小宽度。7.根据权利要求1-5任一所述的基于图像处理的芯片缺陷量测方法，其特征在于，在所述s2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景中，具体包括：对所述晶圆缺陷图采用自适应像素阈值或指定的像素阈值处理进行二值化分离出缺陷目标作为前景，其余为背景。8.一种基于图像处理的芯片缺陷量测系统，包括图像获取模块、二值化处理模块、矫正模块、边缘处理模块、参数测量模块和实际标记模块；图像获取模块用于获取晶圆缺陷图；二值化处理模块用于对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；矫正模块用于对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；边缘处理模块用于将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤s2和步骤s4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；参数测量模块用于对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；实际标记模块用于将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置。9.根据权利要求8所述的基于图像处理的芯片缺陷量测系统，其特征在于，所述矫正模块包括第一顶点坐标获取模块、第二顶点坐标获取模块和仿射变换模块；第一顶点坐标获取模块用于获取二值化处理后晶圆缺陷图的最小外接矩形的第一顶点坐标；第二顶点坐标获取模块用于以二值化处理后晶圆缺陷图的中心作为圆点，以二值化处理后晶圆缺陷图的半径绘制标准圆，获取所述标准圆最小外接矩形的第二顶点坐标；仿射变换模块用于以第二顶点坐标为基础，对第一顶点坐标进行仿射变换，以对二值化处理后晶圆缺陷图进行矫正，得到晶圆正圆图。

技术总结
本发明公开了一种基于图像处理的芯片缺陷量测方法及系统，包括如下步骤：S1：获取晶圆缺陷图；S2：对所述晶圆缺陷图进行二值化处理，分离出缺陷目标作为前景，其余为背景；S3：对二值化处理后的晶圆缺陷图进行仿射变换矫正，得到晶圆正圆图；S4：将晶圆正圆图的边缘部分标记为背景，对步骤S2和步骤S4中的背景像素赋值为0，保留的前景像素赋值为1；S5：对所述像素赋值后的前景进行连通域标记，对标记后的每个类别缺陷进行参数测量，得到晶圆缺陷图的缺陷位置；S6：将所述晶圆缺陷图的缺陷位置对应的像素映射到实际的芯片区域，标记实际芯片的缺陷位置；该芯片缺陷检测方法对芯片受到缺陷的影响进行了精确标记，大大减少了残次品出货的机率。率。率。


技术研发人员：谢箭 赵文政 刘林平
受保护的技术使用者：合肥喆塔科技有限公司
技术研发日：2023.01.12
技术公布日：2023/7/31