CN104634792A - Pss良率在线监测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及PSS良率在线监测系统，数据处理系统分别与图像收集系统、三轴移动平台、晶片传输机构连接；图像收集系统包括CCD工业相机，设置于三轴移动平台的上方。检测方法包括：晶片进入系统后，移动平台按照区域设置进行移动，电子显微镜首先对每个图形区域进行低倍拍照，存入计算机图像处理系统。计算机通过图形的形状进行对比，判断图像的优良，当系统识别到异常后，对异常区域进行定位后，局部放大拍照，再进行分析，并控制分选系统工作，把不合格的产品送入晶片回收系统，进行回收处理，把合格的产品收回晶片盒中，进行下一步工序。本发明为全自动在线监测，准确率高，可大幅降低人工监测时人为因素的影响。

Description

PSS良率在线监测系统及其检测方法

技术领域

本发明属于LED技术领域，具体地说是一种PSS良率在线监测系统及其检测方法。

背景技术

在LED中，图形化衬底（PSS）作为大功率LED制作的关键工艺，PSS工艺形成的图形对产品的发光效率有直接的影响，检验经过涂胶、曝光、显影后形成图形，将不合格的产品分选出来进行返工，合格的产品送入下一个环节，能有效的降低浪费，提高产品良率。目前，图形良率的确认都是靠人工，通过目检的方式进行，人工进行可靠度低，劳动强度大，且微小的缺陷和单个图形的缺陷很难被发现。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种PSS良率在线监测系统。该系统将显影后图形不合格的产品筛选出来，进行返工，防止不合格的产品进入下一道工序，从而提高产品的良率，减少材料的浪费。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

PSS良率在线监测系统，数据处理系统分别与图像收集系统、三轴移动平台、晶片传输机构连接；图像收集系统包括CCD工业相机，设置于三轴移动平台的上方。

所述CCD工业相机的镜头前装有电子显微镜，放大倍数最小10倍，最大1000倍。

PSS良率在线监测方法，包括以下步骤：

机械手把晶片放到三轴移动平台的X轴移动机构上，X轴移动机构把晶片移动到图像收集系统的景深范围内；

图像收集系统根据电子显微镜的视野范围将晶片划分为若干区域；X轴移动机构移动XY轴，图像收集系统对晶片上的每个区域逐个拍照，并把照片送入数据处理系统中；

数据处理系统将多个区域的照片合成整张晶片照片，进行图像识别分别得出晶片的检测参数，并根据检测参数判断该晶片是否合格；然后把检测参数以及判断结果传输给晶片传输机构，晶片传输机构根据判断结果将合格、不合格的晶片分别放入晶片储存站中的不同位置，完成在线监测。

所述区域包阔不完整区域和完整区域，完整区域为正方形，其边长根据电子显微镜的视野范围设置；不完整区域和完整区域内均包含若干整齐排列的圆柱。

所述进行图像识别分别得出晶片的检测参数，并根据检测参数判断该晶片是否合格包括以下步骤：

检测单个圆柱的尺寸：如果单个圆柱的直径在设定值范围内为合格，否则不合格；

检测单个圆柱形状：将单个圆柱的边缘灰度信息提取出来，与设定的圆进行对比，相似度大于或等于设定值，则认为合格，反之不合格；

确定圆柱侧面是否竖直具体为：分辨圆柱边缘渐变色的宽度，当宽度小于设定值则认为合格，反之则不合格；

确定圆柱高度具体为：调节CCD相机景深使圆柱的圆点由清晰变为模糊，CCD相机景深调节的距离即为圆柱高度；该圆柱高度在设定值范围内为合格，否则不合格；

如果在整张图片中每个圆柱的检测参数均合格，则认为该晶片合格，否则认为不合格。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明通过图形识别系统对电子显微镜的拍照结果进行比对，能自动将不合格产品筛选出来。

2.本发明能够实现在线监测，即显影完成后直接进入该系统，通过该系统后，回收的晶片都是合格产品。

3.本发明可取代PSS显影后的人工目检。

4.本发明为全自动在线监测，准确率高，可大幅降低人工监测时人为因素的影响。

附图说明

图1为本发明的原理图；

图2为PSS形貌及分布示意图；

图3为图2中Ⅰ处的局部放大图；

其中：1为基座，2为晶片储存站，3为晶片传输机构，4为数据处理系统，5为图像收集系统，6为X轴移动机构，7为Y轴移动机构，8为Z轴移动机构，9为水平调整机构，10为PSS工艺局部放大图，11为不完整区域，12为完整区域，13为Wafer。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

该系统具体为一种光刻胶显影后，图形良率的全自动在线检测系统。包含1套电子显微镜、1套计算机图形处理系统、1套3轴移动平台，一套晶片分选系统。晶片进入系统后，移动平台按照区域设置进行移动，电子显微镜首先对每个图形区域进行低倍拍照，存入计算机图像处理系统。计算机通过图形的形状进行对比，判断图像的优良，当系统识别到异常后，对异常区域进行定位后，局部放大拍照，再进行分析，并控制分选系统工作，把不合格的产品送入晶片回收系统，进行回收处理，把合格的产品收回晶片盒中，进行下一步工序。

该系统通过电子显微镜拍照，然后通过图形处理系统与设定值进行比对，并记录不合格产品数据。图形处理系统将不合格产品数据发送给晶片分选系统，驱动分选系统进行工作，将不合格产品筛选出来，进入回收区域。该系统可以同时对单个或者一个区域的图形进行对比。

如图1所示，本发明光刻胶与显影液恒温控制系统主要包括1、基座；2、晶片储存站；3、晶片传输机构；4、数据处理系统；5、图像收集系统；6、X轴移动机构；7、Y轴移动机构；8、Z轴移动机构；9、水平调整机构；

图2所示，10、PSS工艺局部放大图；11、不完整区域；12、完整区域；13、Wafer（晶片）。

PSS显影后是圆柱型，分析圆柱的形貌和大小，可以判断出该图形是否合格，当不合格的圆柱数量与总量的比值大于某一个设定值，则认为该Wafer不合格，需要返工。

其中，图像收集系统5包括电子显微镜（即放大镜）和CCD工业相机，CCD工业相机的镜头前装有放大镜，可以根据图像的尺寸调节放大倍数，根据实际图像尺寸不同，放大倍数最小10倍，最大1000倍。

数据处理系统4用于对图像收集系统5采集到图像信息进行数据处理，合成照片，识别图像形状，大小，高度，并将数据传输给晶片传输机构3，控制晶片传输机构3把合格与不合格的产品分别装入晶片储存站2中的不同位置。

三轴移动平台包括X轴移动机构6、Y轴移动机构7和Z轴移动机构8。

具体工作过程如下：

如图2～3所示，Ⅰ处为完整区域的一点，将该点放大的PSS工艺局部放大图10中，圆点是PSS图形的俯视图，通过确定圆点的大小（确定尺寸）、形状、色差（确定圆柱侧面是否竖直）和景深变化（确定圆柱高度），可以判断出PSS显影后，单个圆柱是否合格。通过对整个Wafer上圆点数量以及分布，可以确定整个Wafer上PSS圆柱的合格率。

经过显影的晶片存放在晶片储存站2中，在进行检测作业时，晶片传输机构3将晶片储存站2中的晶片传输到X轴移动机构6上，Z轴移动机构8上下移动，把被检测晶片移动到图像收集系统5的景深范围内，通过水平调整机构9调整水平，图像收集系统5进行图像收集，并将图像收集结果输入数据处理系统4中进行处理，通过系统的设定，将Wafer13划分为均匀区域，包含不完整区域11和完整区域12两种情况，通过X轴移动机构6和Y轴移动机构7的移动，图像收集系统5依次对每个区域扫描，进行图像收集，扫描完成后，晶片传输机构3将晶片传送回晶片储存站2中，由于有不完整区域11和完整区域12两种情况，放置Wafer的平台和Wafer设置有显著的颜色区分（比如：晶片为白色，背景设置为黑色，晶片为黑色，则背景设置为白色），方便数据处理系统4进行边缘分析，确认Wafer边缘，数据处理系统4把收集来的图像进行处理，合成整张Wafer图形并分析，得出分析结果，通知显影机分别将合格和不合格的产品放入不同的片盒中回收。

本系统的检测方法流程如下：

机械手把晶片放到X轴移动机构6上，X轴移动机构6把晶片移动到图像收集系统5的景深范围内，X轴移动机构6移动XY轴，图像收集系统5对Wafer13上的完整区域和不完整区域逐个拍照，图像收集系统5把照片送入数据处理系统4中，数据处理系统4进行照片处理，合成整张晶圆照片，数据处理系统4进行图像识别，分别得出每个图像的边缘形状，大小和高度，数据处理系统4把所得图像形状，大小和高度与标准设定值进行比较，计算图像的合格率，数据处理系统4把所得结果传输给晶片传输机构3，晶片传输机构3将合格和不合格的分别放入晶片储存站2中的不同位置，完成。

本系统检测方法的图像处理具体包括以下步骤：

图像收集系统5将Wafer13根据放大镜的视野范围划分为若干均匀区域，包含不完整区域11和完整区域12，完整区域12为正方形，其边长根据放大镜的视野范围设置；

通过X轴移动机构6和Y轴移动机构7的移动，图像收集系统5依次对每个区域扫描，进行图像收集，即每个区域拍摄一张照片；

扫描完成后，数据处理系统4分别对每个区域的照片进行合成并对单点进行图像识别，

每个区域内包含若干整齐排列的原点，依次对每个单个圆柱的尺寸（确定尺寸）、形状、色差（确定圆柱侧面是否竖直）和景深变化（确定圆柱高度）进行检测：

1.单个圆柱的尺寸检测：检测单个圆柱的直径；如果在设定值范围内为合格，否则不合格。

2.形状检测具体为：将边缘灰度信息提取出来，与标准设定的圆进行对比，相似度达到（或超过）设定值（如：90%）；则认为当前图形合格，反之则不合格。

3.确定圆柱侧面是否竖直具体为：分辨图形边缘渐变色的宽度，当宽度小于某个设定值（如：0.1μm）认为合格，反之则不合格。

4.确定圆柱高度具体为：CCD相机调节景深，圆点由清晰（以清楚区分原点和背景且清楚辨认出圆点的边缘，则认为是清晰）变为模糊（以看不到背景认为是模糊），CCD相机景深调节的距离即为圆柱高度；该圆柱高度在设定值范围内为合格，否则不合格。

如果在整张图片中每个圆柱的上述4种检测均合格，则认为该晶圆合格，否则认为不合格。图像收集系统5在将采集到图像信息进行数据处理，合成照片，识别图像形状，大小，高度之后，并将上述数据传输给晶片传输机构3，控制晶片传输机构3把合格与不合格的产品分别装入晶片储存站2中的不同位置。

该系统在整个工作过程中不需要人工干预，能提高检测准确率，LED行业可广泛使用。

Claims (5)

1.PSS良率在线监测系统，其特征在于：数据处理系统（4）分别与图像收集系统（5）、三轴移动平台、晶片传输机构（3）连接；图像收集系统（5）包括CCD工业相机，设置于三轴移动平台的上方。

2.按照权利要求1所述的PSS良率在线监测系统，其特征在于：所述CCD工业相机的镜头前装有电子显微镜，放大倍数最小10倍，最大1000倍。

3.PSS良率在线监测方法，其特征在于包括以下步骤：

机械手把晶片放到三轴移动平台的X轴移动机构（6）上，X轴移动机构（6）把晶片移动到图像收集系统（5）的景深范围内；

图像收集系统（5）根据电子显微镜的视野范围将晶片划分为若干区域；X轴移动机构（6）移动XY轴，图像收集系统（5）对晶片上的每个区域逐个拍照，并把照片送入数据处理系统（4）中；

数据处理系统（4）将多个区域的照片合成整张晶片照片，进行图像识别分别得出晶片的检测参数，并根据检测参数判断该晶片是否合格；然后把检测参数以及判断结果传输给晶片传输机构（3），晶片传输机构（3）根据判断结果将合格、不合格的晶片分别放入晶片储存站（2）中的不同位置，完成在线监测。

4.按照权利要求3所述的PSS良率在线监测方法，其特征在于：所述区域包阔不完整区域（11）和完整区域（12），完整区域（12）为正方形，其边长根据电子显微镜的视野范围设置；不完整区域（11）和完整区域（12）内均包含若干整齐排列的圆柱。

5.按照权利要求3所述的PSS良率在线监测方法，其特征在于：所述进行图像识别分别得出晶片的检测参数，并根据检测参数判断该晶片是否合格包括以下步骤：

检测单个圆柱的尺寸：如果单个圆柱的直径在设定值范围内为合格，否则不合格；

检测单个圆柱形状：将单个圆柱的边缘灰度信息提取出来，与设定的圆进行对比，相似度大于或等于设定值，则认为合格，反之不合格；

确定圆柱侧面是否竖直具体为：分辨圆柱边缘渐变色的宽度，当宽度小于设定值则认为合格，反之则不合格；

确定圆柱高度具体为：调节CCD相机景深使圆柱的圆点由清晰变为模糊，CCD相机景深调节的距离即为圆柱高度；该圆柱高度在设定值范围内为合格，否则不合格；

如果在整张图片中每个圆柱的检测参数均合格，则认为该晶片合格，否则认为不合格。