基于交比不变的微凸点高度测量装置制造方法及图纸

一种基于交比不变的微凸点高度测量装置，包括线结构光投射器、摄像机、数据处理中心、二维运动平台以及高精度标准台阶，其中，线结构光投射器，用于投射一定模式的结构光到高精度标准台阶的台阶平面上；二维运动平台，用于带动台阶水平移动，使得线结构光投射器所发出的线结构光投射在不同高度的台阶平面上；高精度标准台阶，用于使得线结构光光条在不同高度成像；摄像机，用于拍摄含有光条的台阶图像；数据处理中心，用于图像处理，数据运算，计算标定参数。本实用新型专利技术在高度方向上基于交比不变的标定方法，能够实现结构光参数标定，并且省去了复杂的坐标系转化运算，操作简单，便于实现，能够提高标定效率，扩大结构光测量的适用范围。

【技术实现步骤摘要】
基于交比不变的微凸点高度测量装置
本技术涉及芯片的微凸点高度测量
，尤其涉及一种基于交比不变的微凸点高度测量装置。
技术介绍
随着集成电路技术的发展，芯片向着小型化，高密度集成方向发展，芯片之间的互连特征尺寸向10微米及以下方向发展。同时凸点密度增大，一片晶圆上凸点数量已达到上千万个。在芯片制造工艺中由于凸点高度不一致造成的芯片短路，断路等缺陷导致了芯片失效的现象日益明显，所以在芯片封装过程中对凸点高度以及凸点高度一致性测量分析是提高芯片封装良率，提高生产效益的一个重要手段。基于上述现状，工业上对微凸点高度测量提出了以下需求：由于凸点向着十微米甚至更小尺寸发展，微凸点高度检测精度需达到亚微米级；同时半导体芯片需求的激增以及芯片上微凸点数量的增多，并且为了提高良率，降低成本，提出了对晶圆微凸点高度快速全检的在线检测需求。目前测量凸点高度的方法主要是共聚焦法和干涉法，视觉测量方法。共聚焦和干涉法测量精度为纳米级，适用于单点微凸点检测，一般用于抽检。视觉测量方法通过简化或者省略部分标定参数来改进张氏标定法或者Tsai标定法，使得能够通过单幅标定图像进行标定。申请人发现上述现有技术存在如下技术缺陷：(1)共聚焦法和干涉法测量精度可达到纳米级，远超芯片封装中0.5微米到1微米的测量精度。但是其测量速度慢，单点测量需1-3秒，不满足批量化在线检测的需求。(2)常规的视觉标定方法中至少需要2张夹角为30°以上的靶标图像，但是在微观尺度下，由于显微镜头视场景深小，靶标大角度摆放导致了靶标图像模糊，造成标定失败。而改进的张氏标定法或者Tsai标定方法，对标定参数进行了近似或者省略，其中部分标定系数误差较大，不满足芯片封装检测中微凸点高度测量亚微米级的精度要求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种基于交比不变的微凸点高度测量装置，以期部分地解决上述技术问题中的至少之一。为了实现上述目的，作为本技术的一方面，提供了一种基于交比不变的微凸点高度测量装置，包括线结构光投射器、摄像机、数据处理中心、二维运动平台以及高精度标准台阶，其中，线结构光投射器，用于投射一定模式的结构光到高精度标准台阶的台阶平面上；二维运动平台，用于带动台阶水平移动，使得线结构光投射器所发出的线结构光投射在不同高度的台阶平面上；高精度标准台阶，用于使得线结构光光条在不同高度成像；摄像机，用于拍摄含有光条的台阶图像；数据处理中心，用于图像处理，数据运算，计算标定参数。其中，所述二维运动平台在高精度标准平台的每一个高度的台阶平面上多次投射线结构光条并拍摄光条图像。其中，所述线结构光投射器包括斜射式和直射式。其中，所述高精度标准台阶能够替换为满足测量要求的高精度位移台，通过位移台升降一定高度代替台阶高度。其中，所述结构光光条包括单线结构光光条和同时投射多线结构光光条。基于上述技术方案可知，本技术的微凸点高度测量装置及参数标定方法相对于现有技术至少具有如下有益效果之一或其中的一部分：(1)本技术中通过平均优化消除噪声并通过多次迭代得到精确的标定系数，该标定结果用于微凸点测量，测量精度高且计算简单，可满足批量化在线检测需求。(2)在高度方向上基于交比不变的标定方法，能够实现结构光参数标定，并且省去了复杂的坐标系转化运算，操作简单，便于实现，能够提高标定效率，扩大结构光测量的适用范围。附图说明图1为本技术实施例提供的微凸点高度测量装置的结构示意图，其中，图1(a)为测量装置中的结构光投射器为斜射式，图1(b)为测量装置中的结构光投射器为直射式，图1(c)为光条投射方向不同于图1(a)中所示的投射方向；图2为本技术实施例提供的交比不变原理示意图；图3为本技术实施例提供的台阶标定块；图4为本技术实施例提供的高度方向上交比不变原理；图5为本技术实施例提供的在每一个台阶平面上多次扫描的示意图；图6为本技术实施例提供的多个台阶标定。上述附图中，附图标记含义如下：1、线结构光投射器；2、摄像机；3、数据处理中心；4、二维运动平台；5、高精度标准台阶；6、基准平面；7、投射在台阶平面上的光条。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本技术作进一步的详细说明。本技术的具体思想是：基于射影变换下交比不变的性质，通过拍摄投射在高度不同的台阶上线结构光条的图像，根据已知至少三个已知台阶高度、以及其对应的图像中光条的偏移量即可计算出被测物高度。图1为本技术装置示意图。本技术标定装置包括线结构光投射器1，摄像机2，数据处理中心3，二维运动平台4以及高精度标准台阶5；其中，线结构投射器1，用于投射一定模式的结构光到高精度标准台阶5的台阶平面上；二维运动平台4，用于带动台阶水平移动，使得线结构光投射在不同高度的台阶平面上；高精度标准台阶5，用于使得光条在不同高度成像；摄像机2用于拍摄含有光条的台阶图像；数据处理中心3，用于图像处理，数据运算，计算标定参数。在射影几何变换中，交比是最基本和最重要的不变量。如图2所示，同一条直线L上的四个点A，B，C，D，经过射影变换之后，A′，B′，C′，D′为点A，B，C，D的对应点，并位于同一条直线L′上。直线L上的A，B，C，D四个点的交比为：其中，点A，B为基础点对，点C，D为分割点对。直线L′上A′，B′，C′，D′四个点的交比为：则由交比不变性可得：CR(A′，B′；C′，D′)＝CR(A，B；C，D)即：图3中为光条A，B，C，D依次投射在由低到高不同高度的台阶平面上后，将光条叠加在一张图像中显示的示意图。图中HA，HB，HC，HD分别为光条A，B，C，D相对于基准平面的高度。图4中L为垂直于光条的横截面上，光条A，B，C，D在高度方向上的投影，HA，HB，HC，HD分别表示A，B，C，D所在的高度；L′表示CCD横截面，A′，B′，C′，D′分别代表不同高度上光条在CCD上横截面上的点，DA′，DB′，DC′，DD′分别表示A，B，C，D在CCD中所成像的偏移，光条在图像中的偏移通过计算图像中光条距离基准位置的距离表示；由交比不变性可知：由交比不变的性质可知，式(2)中，如果已知光条A，B，C，D中的三个光条投射的位置高度，假设光条A，B，C投射在已知高度分别为HA，HB，HC，HD的台阶平面上，其对应图像中光条A′，B′，C′的偏移分别为DA′，DB′，DC′，HC为所求的高度，测量时光条投射在C平面上，通过图像采集和处理得到图像中光条的偏移为DC′，即可求的C的高度HC。(2)式转换为：C点高度H(C)可由下式得到：其中，<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于交比不变的微凸点高度测量装置，其特征在于，包括线结构光投射器、摄像机、数据处理中心、二维运动平台以及高精度标准台阶，其中，/n线结构光投射器，用于投射一定模式的结构光到高精度标准台阶的台阶平面上；/n二维运动平台，用于带动台阶水平移动，使得线结构光投射器所发出的线结构光投射在不同高度的台阶平面上；/n高精度标准台阶，用于使得线结构光光条在不同高度成像；/n摄像机，用于拍摄含有光条的台阶图像；/n数据处理中心，用于图像处理，数据运算，计算标定参数。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于交比不变的微凸点高度测量装置，其特征在于，包括线结构光投射器、摄像机、数据处理中心、二维运动平台以及高精度标准台阶，其中，
线结构光投射器，用于投射一定模式的结构光到高精度标准台阶的台阶平面上；
二维运动平台，用于带动台阶水平移动，使得线结构光投射器所发出的线结构光投射在不同高度的台阶平面上；
高精度标准台阶，用于使得线结构光光条在不同高度成像；
摄像机，用于拍摄含有光条的台阶图像；
数据处理中心，用于图像处理，数据运算，计算标定参数。


2.根据权利要求1所述的微凸点高度...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟繁昌，张滋黎，纪荣祎，崔成君，潘映伶，张佳，董登峰，周维虎，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11