CN103422070A - Pecvd设备、载板视觉识别系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种载板视觉识别系统及方法，其中该系统包括：载板，所述载板具有载板条，载板条设有作为位置特征点的通孔且载板条上具有用于放置晶片的晶片位置；光源设在载板下方；摄像头，所述摄像头设在载板上方并与位置特征点对应，用于利用从通孔透过的光拍摄位置特征点的位置；以及计算装置，所述计算装置与摄像头相连，用于将摄像头拍摄的位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别位置特征点，其中在位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。该系统的特征点造型简单，视觉识别精度大大提升，且具有很好的抗噪效果，有利提高产能效率。本发明还提出了一种PECVD设备。

Description

PECVD设备、载板视觉识别系统及方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种载板视觉识别系统以及利用该载板视觉识别系统进行的载板视觉识别方法和一种具有载板视觉识别系统的PECVD设备。

背景技术

在晶硅太阳能电池制造设备中，PECVD（Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积）设备多采用In－line（线型）的硬件结构形式，采用在线型镀膜技术（例如采用In-line PECVD）来达到高效率、高产量的目的。

如图1所示，In-line PECVD的机械结构主要分为：装卸载台101、预热腔102、工艺腔103、冷却腔104、冷却台105以及载板回收系统106。In-line PECVD的工艺流程包括：1）装卸载台101装片后，载板被传输到预热腔102；2）预热腔102将晶片和载板加热，后传输到工艺腔103；3）工艺腔103对晶片进行镀膜工艺，后传输到冷却腔104；4）载板在冷却腔104和冷却台105冷却后，经由载板回收系统106传回装卸载台101，卸下成片，并准备下一轮原片装载由传输到卸载台。

其中，在装卸载台101上，晶片能否被精确而高效地放置，将直接影响PECVD的生产效率。目前，In-line PECVD的装卸载系统主要有龙门架式和机械手式。而机械手式装卸载系统采取的是“点到点”的取放片方式，对识别精度要求很高，而现有的识别系统由于自身的缺陷很难达到要求。

现有技术的缺点是：1）载板视觉识别不够稳定，经常由于外界干扰导致无法正确识别，而一旦发生识别错误，取放片时就可能会有较大的偏差，甚至会造成晶片或取放装置等部件的损坏；2）识别失败后维护比较繁琐。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术缺陷之一。

为此，本发明的第一个目的在于提出一种载板视觉识别系统，该系统视觉识别精度大大提升，且有很好的抗干扰效果。本发明的第二个目的在于提出一种具有载板视觉识别系统的PECVD设备。本发明的第三个目的在于提出一种利用所述载板视觉识别系统进行的载板视觉识别方法，该方法提高了产能效率，降低了维护工作的复杂度。

为了实现上述目的，本发明第一方面的实施例提出了一种载板视觉识别系统，包括：载板，所述载板具有载板条，所述载板条设有作为位置特征点的通孔且所述载板条上具有用于放置晶片的晶片位置；光源，所述光源设在所述载板下方；摄像头，所述摄像头设在所述载板上方并与所述位置特征点对应，用于利用从所述通孔透过的光拍摄所述位置特征点的位置；以及计算装置，所述计算装置与所述摄像头相连，用于将所述摄像头拍摄的所述位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别所述位置特征点，其中在所述位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。

根据本发明实施例提出的载板视觉识别系统，位置特征点造型简单，视觉识别精度大大提升，且对可能有的干涉光源也有很好的抗噪效果。此外，由于位置特征点为通孔，基本不会受到工艺或清洗操作的影响。

在本发明的一个实施例中，所述载板条为多个，每个所述载板条上具有多行晶片位置，所述计算装置内还预存有用于标志每个所述载板条上的晶片位置的行数的整形数组，其中所述计算装置在识别所述位置特征点之前读取所述位置特征点所在的载板条上的晶片位置的行数且根据所述晶片位置的行数确定用于与所述位置特征点相比较的标准特征点。

预先设置整形数组，简化了软件结构，降低了软件维护工作的复杂度，有利于提高产能效率。

在本发明的另一个实施例中，在所述位置特征点未被成功识别时，控制所述摄像头再次拍摄，重新进行识别。

添加重新识别功能，方便操作工人处理，操作简单易行。

在本发明的一个实施例中，所述光源为白色平面光源。

在本发明的一个实施例中，所述的载板视觉识别系统还包括载板支架，所述光源可装卸地设置在所述载板支架上。

在本发明的一个实施例中，所述通孔分别设在所述载板条的两端，且所述载板条的每一端分别设有一个通孔。

在本发明的一个实施例中，所述通孔为圆形通孔，所述圆形通孔的孔径为6-8毫米。

采用高亮度平面光源，且圆形通孔的孔径为6-8毫米时，大大提高了识别成功率，识别成功率甚至可以达到100%。

本发明第二方面的实施例提出了一种等离子体增强化学气相沉积PECVD设备，包括：

上述的载板视觉识别系统；以及

晶片传输装置，所述晶片传输装置用于根据所述载板视觉识别系统确定的晶片位置将晶片放置到晶片位置上或将晶片从所述晶片位置上取下。

根据本发明实施例的PECVD设备，大大提高了产能效率，生产质量也相应得到提高，且维护工作简单方便。

本发明第三方面的实施例提出了一种利用上述载板视觉识别系统进行的载板视觉识别方法，包括以下步骤：

S1：控制所述摄像头利用从所述通孔透过的光拍摄所述位置特征点的位置；和

S2：通过所述计算装置将所述摄像头拍摄的所述位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别所述位置特征点，其中在所述位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。

根据本发明实施例的载板视觉识别方法，能够高效且精确地取放晶片，保证生产质量，提高了生产效率。

在本发明的一个实施例中，所述载板视觉识别方法还包括：

在识别所述位置特征点之前通过所述计算装置读取所述位置特征点所在的载板条上的晶片位置的行数，并根据所述晶片位置的行数确定用于与所述位置特征点相比较的标准特征点。

在本发明的另一个实施例中，所述载板视觉识别方法还包括以下步骤：

在所述位置特征点未被成功识别时，则控制所述摄像头再次拍摄，重新进行识别。

添加重新识别功能，方便操作工人处理，操作简单易行，保证生产安全。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为现有PECVD的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的载板视觉识别系统的结构示意图；

图3为根据本发明实施例的载板视觉识别系统中载板的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的PECVD设备的方框图；

图5为根据本发明一个实施例的载板视觉识别方法的流程图；和

图6为根据本发明另一个实施例的载板视觉识别方法的进一步流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

由于随着加工工艺的不断改进，现有技术中载板特征点形状和位置的加工精度以及载板传输系统的机械精度已较为可靠，各载板的机械偏移量已较为一致，因此，本发明的技术方案着重考虑仅对载板上的位置特征点进行识别来实现对载板的视觉识别，以提高传输系统取、放晶片的准确度。

下面参照图2和图3描述根据本发明第一方面实施例提出的载板视觉识别系统。

结合图2和图3，该载板视觉识别系统包括载板201、光源202、两个摄像头203和203’，以及计算装置204。其中，如图3所示，载板201具有载板条301，载板条301的两端分别设有作为位置特征点的通孔302和302’，且载板条301上具有用于放置晶片的晶片位置303。

如图2所示，光源202设在载板201的下方，摄像头203和203’设在载板201的上方，用于利用从通孔302和302’透过的光拍摄位置特征点的位置。计算装置204与摄像头203和203’相连，用于将摄像头203和203’拍摄的位置特征点的位置（即通孔302和302’的位置）与预设的标准特征点进行比较以识别当前载板条301上的位置特征点，其中在当前载板条301上的位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置建立坐标系，计算该位置特征点所在的载板条301上的晶片位置303的绝对坐标。

采用两个摄像头分别对载板条两端的位置特征点拍摄以进行识别，能够更加精确地识别载板条上晶片的位置。在本发明的一个实施例中，所述载板视觉识别系统还包括载板支架，光源202可装卸地设置在所述载板支架上。

进一步地，在本发明的一个实施例中，如图3所示，载板条301为多个，每个载板条301上具有多行晶片位置303，由于多个载板条301的结构已经预先确定，因此计算装置204内还预存有用于标志每个载板条上的晶片位置的行数的整形数组，其中计算装置204在每次识别当前载板条上的位置特征点之前，先读取预存的当前载板条上的晶片位置的行数，再根据晶片位置的行数确定用于与位置特征点相比较的标准特征点，之后将摄像头203和203’拍摄的位置特征点的位置（即通孔302和302’的位置）与确定的标准特征点进行比较以识别当前载板条上的位置特征点，并在当前载板条上的位置特征点被成功识别后根据所述位置特征点的位置建立坐标系，计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置的绝对坐标。

具体地说，如图3所示，由于每个载板条301上晶片位置303的行数不同，因此位置特征点的位置（通孔302和302’的位置）和晶片位置303之间的相对位置也不同，这就需要计算装置204根据当前载板条301上的晶片行数先确定用于与当前载板条上位置特征点相比较的标准特征点，然后根据摄像头所拍摄的位置特征点的位置与计算装置204已确定的标准特征点进行比较，计算出当前载板条301上每个晶片位置303的绝对坐标值，以能够精确地取放晶片。

预先在计算装置设置整形数组，不再需要对载板条进行身份识别，即不需要在载板条上设置载板身份特征点，降低了生产成本，简化了视觉识别的程序，降低了软件维护工作的复杂度，有利于提高产能效率。

较佳地，在位置特征点未被成功识别时，作为一种可实施方式，本发明通过控制程序控制摄像头重新拍摄，再次执行视觉识别程序对当前载板条进行再次识别，而不需要人工手动完成识别。

具体而言，本发明在操作面板上添加“重新识别按钮”，增加了二次自动识别功能，方便操作工人处理，操作简单易行。

在本发明的一个实施例中，光源202为白色平面光源，通孔302和302’分别设在载板条301的两端，如图3所示，通孔302和302’为圆形通孔。在本发明的一个具体示例中，圆形通孔的孔径为6-8毫米。

采用高亮度平面光源，且圆形通孔的孔径为6-8毫米时，大大提高了识别成功率，识别成功率甚至可以达到100%。

在本发明的一个实施例中，所述载板条的每一端分别设有一个通孔。可以理解的是，在载板条的两端也可以设置两个或者多个通孔，根据需要可以灵活设置。

根据本发明实施例提出的载板视觉识别系统，位置特征点造型简单，视觉识别精度大大提升，且对可能有的干涉光源也有很好的抗噪效果。同时，由于位置特征点为通孔，基本不会受到工艺或清洗操作的影响。此外，简化了软件结构，降低了软件维护工作的复杂度，有利于提高产能效率。

下面参照图4描述根据本发明第二方面实施例提出的一种等离子体增强化学气相沉积PECVD设备。

如图4所示，该PECVD设备包括上述的载板视觉识别系统401和晶片传输装置402。其中，晶片传输装置402与载板视觉识别系统401相连，用于根据载板视觉识别系统401确定的晶片位置将晶片准确地放置到晶片位置上或将晶片从晶片位置上取下。

根据本发明实施例提出的PECVD设备，能够精确并高效地取放晶片，大大提高了产能效率，生产质量也相应地得到提高，且维护工作简单方便。

参照图5和图6描述本发明第三方面实施例提出的一种利用上述载板视觉识别系统进行的载板视觉识别方法。

如图5所示，该载板视觉识别方法包括以下步骤：

S1：控制摄像头利用从通孔透过的光拍摄位置特征点的位置。

具体而言，在本发明的一个实施例中，摄像头设在载板条的上方，在载板条的下方设有白色平面光源，因此，摄像头直接寻找透过光线的通孔可以精确并清晰地拍摄到位置特征点的位置。

S2：通过计算装置将摄像头拍摄的位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别位置特征点，其中在位置特征点被成功识别时根据位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。

在本发明的一个实施例中，在识别位置特征点之前通过计算装置读取位置特征点所在的载板条上的晶片位置的行数，并根据晶片位置的行数确定用于与位置特征点相比较的标准特征点。

也就是说，如图3所示，因为每个载板条301上晶片位置303的行数不同，因此位置特征点的位置（通孔302的位置）和晶片位置303之间的相对位置也不同，这就需要计算装置204根据当前载板条301上的晶片行数先确定用于与当前载板条上位置特征点进行比较的标准特征点，然后根据摄像头所拍摄的位置特征点的位置与计算装置204已确定的标准特征点进行比较，计算出当前载板条301上每个晶片位置303的绝对坐标值，以能够精确地取放晶片。

详细地，在本发明的另一个实施例中，如图6所示，该载板视觉识别方法包括以下步骤：

S601，根据设备类型，预先设置各载板条上晶片的行数数组row_count[]。

为了简化计算装置的软件结构，删除身份识别模块，不再对载板条进行身份识别。由于各载板条的晶片行数可能不一致，需要预先进行设置。建立一个整形数组row_num[](value=1，2，3，4……)，用以标志当前载板条可放置的晶片行数。

在本发明的一个示例中，如下表示：

表示当前载板上载板条个数为5，其中第一个晶片行数为2，其余各个载板条的晶片行数为3。

预先在计算装置中设置整形数组，简化了软件结构，同时也降低了软件维护工作的复杂度，有利于提高产能效率。

S602，读入当前载板条的晶片行数。根据当前载板条上的晶片行数先确定用于与当前载板条上位置特征点进行比较的标准特征点。

S603，识别当前载板条的位置特征点。根据摄像头所拍摄的位置特征点的位置与计算装置已确定的标准特征点进行比较来识别当前载板条的位置特征点。

S604，识别是否成功。如果成功，则执行下一步骤S606；如果未成功，则执行步骤S605。

S605，重新识别。也就是说，通过控制程序控制摄像头重新拍摄，再次执行视觉识别程序对当前载板条进行再次识别，而不需要人工手动完成识别。。

S606，进入位置计算模块。也就是说，根据识别后的所述位置特征点的位置建立坐标系，计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置的绝对坐标。

在本发明的一个示例中，针对有可能出现的识别失败或识别错误等情况，添加识别重试功能函数versionRty()，并在操作面板添加“重新识别”按钮，方便操作工人处理。

versionRty()的伪码流程如下：

根据本发明实施例的载板视觉识别方法，能够高效且精确地取放晶片，保证生产质量，提高了生产效率。此外，简化视觉识别的操作流程，提高识别系统的准确性，提升自动装卸载系统的稳定性和可恢复性，保证生产安全有序。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同限定。

Claims (13)

1.一种载板视觉识别系统，其特征在于，包括：

载板，所述载板具有载板条，所述载板条设有作为位置特征点的通孔且所述载板条上具有用于放置晶片的晶片位置；

光源，所述光源设在所述载板下方；

摄像头，所述摄像头设在所述载板上方并与所述位置特征点对应，用于利用从所述通孔透过的光拍摄所述位置特征点的位置；和

计算装置，所述计算装置与所述摄像头相连，用于将所述摄像头拍摄的所述位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别所述位置特征点，其中在所述位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。

2.根据权利要求1所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述载板条为多个，每个所述载板条上具有多行晶片位置，所述计算装置内还预存有用于标志每个所述载板条上的晶片位置的行数的整形数组，其中所述计算装置在识别所述位置特征点之前读取所述位置特征点所在的载板条上的晶片位置的行数且根据所述晶片位置的行数确定用于与所述位置特征点相比较的标准特征点。

3.根据权利要求1所述的载板视觉识别系统，其特征在于，在所述位置特征点未被成功识别时，则控制所述摄像头再次拍摄，重新进行识别。

4.根据权利要求1所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述光源为白色平面光源。

5.根据权利要求4所述的载板视觉识别系统，其特征在于，还包括载板支架，所述光源可装卸地设置在所述载板支架上。

6.根据权利要求1所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述通孔分别设在所述载板条的两端。

7.根据权利要求6所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述载板条的每一端分别设有一个通孔。

8.根据权利要求1-7任一项所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述通孔为圆形通孔。

9.根据权利要求8所述的载板视觉识别系统，其特征在于，所述圆形通孔的孔径为6-8毫米。

10.一种等离子体增强化学气相沉积PECVD设备，其特征在于，包括：

根据权利要求1-9任一项所述的载板视觉识别系统；以及

晶片传输装置，所述晶片传输装置用于根据所述载板视觉识别系统确定的晶片位置将晶片放置到晶片位置上或将晶片从所述晶片位置上取下。

11.一种利用权利要求1-9中任一项所述载板视觉识别系统进行的载板视觉识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：控制所述摄像头利用从所述通孔透过的光拍摄所述位置特征点的位置；和

S2：通过所述计算装置将所述摄像头拍摄的所述位置特征点的位置与预设的标准特征点进行比较以识别所述位置特征点，其中在所述位置特征点被成功识别时根据所述位置特征点的位置计算该位置特征点所在的载板条上的晶片位置。

12.根据权利要求11所述的载板视觉识别方法，其特征在于，当所述载板视觉识别系统为根据权利要求2所述的载板视觉识别系统时，所述载板视觉识别方法还包括：

在识别所述位置特征点之前通过所述计算装置读取所述位置特征点所在的载板条上的晶片位置的行数，并根据所述晶片位置的行数确定用于与所述位置特征点相比较的标准特征点。

13.根据权利要求11所述的载板视觉识别方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在所述位置特征点未被成功识别时，则控制所述摄像头再次拍摄，重新进行识别。

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