[发明专利]基于机器视觉技术的晶圆自动检测与标记装置及设计方法

说明书

本发明公开了一种基于机器视觉技术的晶圆自动检测与标记装置及设计方法，应用于半导体芯片制造过程中对晶粒物理缺陷的检测与标记。本发明通过工业相机采集晶圆图像，上传至工业计算机进行图像处理，根据图像处理结果将缺陷晶粒的像素坐标等信息存入SQL数据库，下位机PLC通过读取数据控制传动机构运动，并在指定位置进行打点标记。图像处理包括图像的空洞提取、旋转校正、晶圆定位、网格重建和遍历检测等。工作过程可通过人机交互界面控制系统启/停，历史数据读取、实时监测传动机构的运行状态和运行位置，并输出缺陷晶粒位置的变化曲线及缺陷晶粒的统计信息等。相比人工检测，该发明具有检测准确、快速、稳定等特点，属于半导体加工设备类。

技术领域

本发明设计涉及一种基于机器视觉技术的晶圆自动检测与标记装置及设计方法。具体为 一种基于工业计算机的图像处理系统与基于PLC的传动控制系统有机结合的晶圆自动检测与 标记装置及设计方法，属于半导体加工设备类。

背景技术

随着计算机、人工智能、图像处理及识别技术的发展，机器视觉技术在国民经济的各个 领域尤其是智能制造领域发挥着越来越重要的作用。

半导体芯片产业发展迅猛，指数增长态势迫使芯片生产效率不得不随之提高，但若仍采 用人工检测，由于视觉疲劳等人为因素严重影响检测的稳定性、可靠性和效率。本发明采用 机器视觉技术，解决半导体芯片物理缺陷快速准确检测并标记的关键问题，充分发挥机器无 疲劳感优势，可提高芯片检测自动化程度，解放劳动力，大幅提高生产效率，极具成果转化 潜力，显著经济效益。

目前，在国际上日本和欧美等发达国家拥有先进的晶圆检测技术，大部分高端测试设备 主要由日本和欧美等发达国家提供。我国在晶圆测试方面起步较晚，关键技术的自主知识产 权偏少，导致我国在晶圆测试领域技术相对薄弱。在这种背景下，本发明涉及的装置及其实 现方法对晶圆物理缺陷的快速准确检测与标记具有显著的社会效益，将产生较大的经济效益， 可积极推动国内半导体加工设备产业的发展。

发明内容

本发明专利提供了一种基于机器视觉技术的晶圆自动检测与标记装置及设计方法。利用 该发明可实现高效、准确的晶粒缺陷检测与标记。

本发明设计采取如下具体方案：

图像采集模块：由工业相机采集位于承片台上的晶圆图片，并将图片存放于工业计算机。

图像处理模块：图像处理系统读取采集的图片，对图片进行空洞提取、旋转校正、晶圆 定位、网格重建和遍历检测，把检测到的缺陷晶粒的位置信息存入数据库中。

人机交互模块：人机交互界面控制系统启/停，历史数据读取、实时监测传动机构的运行 状态和运行位置，并输出缺陷晶粒位置的变化曲线及缺陷晶粒的统计信息等。

控制模块：由西门子PLC控制器进行整机控制，输出脉冲控制伺服驱动器。

传动模块：伺服驱动器1接收到控制脉冲后，驱动伺服电机1转动，并带动滚珠丝杠移 动到指定位置。伺服驱动器2接收到旋转脉冲后，驱动伺服电机2转动，并带动承片台旋转 指定角度。

打点模块：电磁阀通电控制气缸活塞带动探针下降对晶粒进行标记。

其中：

所述的工业相机选用MD-UBi000型CMOS工业相机，像元尺寸为1.67×1.67μm，有效像 素为1000万，镜头选用MV-JT08型变焦镜头，焦距为8mm。

所述的承片台是带有真空孔的圆形台面，其直径等于所测晶圆直径。

所述的图像处理系统是安装在工业计算机上的Visual Studio2017版本及OpenCV3.4.1 视觉库开发的图像处理方法。