CN111403318B - 工艺腔室内晶圆状态的检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法及装置，该工艺腔室内晶圆状态的检测方法，获取工艺腔室内预设检测区的图像，其中，预设检测区至少包括工艺腔室内晶圆槽的边缘和晶圆槽内晶圆承载面的局部；将图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，其中，基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，第一基准图像为无晶圆时预设检测区的图像，第二基准图像为所述预设检测区内晶圆偏移量最大时所述预设检测区的只包含晶圆的图像，状态包括未偏移状态和偏移状态。应用该方法，能够实现对复杂腔室环境下的晶圆状态的检测，及时有效地检测出晶圆状态，以便能够及时反馈检测结果。

Description

工艺腔室内晶圆状态的检测方法及装置

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体地，涉及一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法及装置。

背景技术

合格率在工业自动化制造过程中是一个很关键的指标，它直接影响生产效率和公司效益。在晶圆的制造过程中，晶圆发生偏移，使工艺反应情况与预期存在较大差异，也是造成晶圆合格率下降的一个重要原因。

现有技术中，晶圆偏移检测可通过增加偏移检测传感器实现，该传感器往往安装在工艺腔室和传输平台之间，但是这样仅能检测晶圆在进入腔室前以及离开腔室时是否发生偏移，对于晶圆在腔室内部时是否发生偏移、何时发生偏移，则无法判断。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法及装置。

为实现本发明的目的，第一方面提供一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法，包括：

获取所述工艺腔室内预设检测区的图像，其中，所述预设检测区至少包括所述工艺腔室内晶圆槽的边缘和所述晶圆槽内晶圆承载面的局部；

将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态，其中，所述基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，所述第一基准图像为无晶圆时所述预设检测区的图像，所述第二基准图像为所述预设检测区内晶圆偏移量最大时所述预设检测区的只包含晶圆的图像，所述状态包括未偏移状态和偏移状态。

可选地，将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态，包括：

将所述图像与所述第一基准图像进行对比，确定所述晶圆槽中是否存在晶圆；

若所述晶圆槽中存在晶圆，则获取只包含晶圆的晶圆片区图像；

将所述晶圆片区图像与所述第二基准图像进行对比，确定所述晶圆的偏移量；

若所述偏移量大于等于第一预设阈值，则确定所述晶圆的状态为偏移状态；

若所述偏移量小于所述第一预设阈值，则确定所述晶圆的状态为未偏移状态。

可选地，所述将所述晶圆片区图像与所述第二基准图像进行对比，确定所述晶圆的偏移量，包括：

对所述晶圆片区图像与所述第二基准图像进行异或操作，若结果为空，则直接确定所述晶圆的状态为偏移状态，且所述晶圆的偏移量为最大偏移量；

若结果不为空，则得出所述晶圆的边缘部分图像，基于所述边缘部分图像与所述第一基准图像确定所述晶圆的边缘与所述晶圆槽边缘的之间的最小距离，基于所述最小距离确定所述晶圆的偏移量。

可选地，所述基于所述边缘部分图像确定所述晶圆的边缘与所述晶圆槽边缘的之间的最小距离，包括：

根据所述第一基准图像获取所述晶圆槽的最大外切矩形，根据所述边缘部分图像获取所述晶圆的最大外切矩形；

将所述晶圆槽的最大外切矩形与所述晶圆的最大外切矩形同侧的棱边之间的最小距离确定为所述晶圆的边缘与所述晶圆槽边缘的之间的最小距离。

可选地，所述根据所述边缘部分图像获取所述晶圆的最大外切矩形，包括：

对所述边缘部分图像进行边缘检测、图像膨胀处理、图像骨骼化处理；

对处理后的所述边缘部分图像，获取其最大连通域，从而得到所述晶圆的最大外切矩形。

可选地，所述状态还包括裂片状态，所述基准图像还包括第三基准图像，其中，所述第三基准图像为最近一次晶圆的偏移量大于等于第二预设阈值时的所述晶圆片区图像；

所述方法还包括：

当确定所述晶圆的状态为未偏移状态时，判断所述晶圆的偏移量是否大于等于所述第二预设阈值，如果是，则基于当前的所述晶圆片区图像更新所述第三基准图像；其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；

再次获取所述晶圆片区图像，将再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态。

可选地，所述将再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态，包括：

确定再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像之间的像素差；

若所述像素差大于等于第三预设阈值，则确定所述晶圆槽内晶圆的状态为裂片状态。

可选地，所述确定再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像之间的像素差，包括：

遍历再次获取的所述晶圆片区图像中的所有像素点得到第一像素值集合；

遍历所述第三基准图像中的所有像素点得到第二像素值集合；

对所述第一像素值集合与所述第二像素值集合进行减法操作，确定所述像素差。

可选地，在确定所述晶圆的状态为偏移状态之后，还包括：

发送晶圆偏移提示；

在确定所述晶圆的状态为裂片状态之后，还包括：

发送晶圆裂片提示。

为实现本发明的目的，第二方面提供一种工艺腔室内晶圆状态的检测装置，包括：图像采集装置和处理器；

所述图像采集装置，设置在工艺腔室的内，用于采集所述工艺腔室内预设检测区的图像，其中，所述预设检测区至少包括所述工艺腔室内晶圆槽的边缘和所述晶圆槽内晶圆承载面的局部；

所述处理器用于将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，其中，所述基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，所述第一基准图像为无晶圆时所述预设检测区的图像，所述第二基准图像为所述预设检测区内晶圆偏移量最大时所述预设检测区的只包含晶圆的图像，所述状态包括正常状态、偏移状态。

本发明具有以下有益效果：

本发明提供的工艺腔室内晶圆状态的检测方案，可以通过获取预设检测区的图像，基于图像处理技术，将预设检测区的图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，从而实现对复杂腔室环境下的晶圆状态的检测，且可以实时进行检测，及时有效地检测出晶圆状态，以便能够及时反馈检测结果，避免浪费无效的工艺时间，且整个检测过程几乎无需人工操作，节省了大量的人工成本。

附图说明

图1为本发明实施例提供的工艺腔室内晶圆状态的检测方法的流程图；

图2a为本发明实施例提供的一种晶圆偏移状态的示意图；

图2b为本发明实施例提供的另一种晶圆偏移状态的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法具体流程图。

具体实施方式

下面详细描述本申请，本申请的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部件或具有相同或类似功能的部件。此外，如果已知技术的详细描述对于示出的本申请的特征是不必要的，则将其省略。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”和“该”也可包括复数形式。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或无线耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

下面结合附图以具体的实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。

在应用半导体设备对晶圆进行工艺处理时，若在一些不断旋转的工艺腔室内进行，晶圆受离心力的作用可能会偏离基座的中心位置，而晶圆偏离则可能直接影响晶圆的合格率，继而影响生产效率和效益。尤其在设备未稳定或处于工艺调试阶段时，技术人员需要对工艺腔室内晶圆的状态进行检测，以便调整工艺参数。鉴于此目的，本实施例提供一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法，可应用于包括图像采集装置和处理器的晶圆状态检测系统，基于图像处理技术实现对复杂腔室环境下的晶圆状态的检测。

其中，晶圆状态可以包括晶圆相对晶圆槽(用于承载晶圆)的位置状态和晶圆的表面状态，位置状态可以包括发生偏移的偏移状态和没有发生偏移的未偏移状态，表面状态可以包括有裂痕的裂片状态和没有裂痕的未裂片状态，在晶圆既是未偏移状态又是未裂片状态时可以称为正常状态。图像采集装置可以是任意可在工艺腔室内进行拍摄的电子设备，处理器可以是任意具有图像处理功能的计算机设备。

如图1所示，该工艺腔室内晶圆状态的检测方法可以包括以下步骤：

步骤S1，获取工艺腔室内预设检测区的图像，其中，预设检测区至少包括工艺腔室内晶圆槽的边缘和晶圆槽内晶圆承载面的局部。

在步骤S1中，当需要对工艺腔室中的晶圆状态进行检测时，可以采用图像采集装置，正对预设检测区进行拍摄，以采集工艺腔室内预设检测区的图像。其中，预设检测区可以覆盖整个晶圆槽和晶圆槽周围的部分工艺腔室，也可以仅覆盖晶圆槽的边缘(可以理解的是，当拍摄到晶圆槽周围的部分工艺腔室时即可认为拍摄到了晶圆槽的边缘)和晶圆槽内的部分晶圆承载面，只要在晶圆发生偏移时能拍摄到就可以，本实施例对此不作具体限定。

步骤S2，将图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，其中，基准图像可以包括第一基准图像和第二基准图像，第一基准图像可以为无晶圆时预设检测区的图像，第二基准图像可以为预设检测区内晶圆偏移量最大时预设检测区内的只包含晶圆的图像，上述的晶圆的状态包括未偏移状态、偏移状态。

其中，第一基准图像中没有晶圆图像，可用于判断预设检测区的图像中是否晶圆，第二基准图像为只包含预设检测区内晶圆偏移量最大时晶圆的图像，以便于去除由于晶片镜面反射对晶圆状态检测的影响，得到更加准确清晰的晶圆图像。具体地，第二基准图像可以是在预设检测区内晶圆偏移量最大时获取的预设检测区的完整图像的基础上，进行图像处理(比如与第一基准图像做异或操作)后所得的只包含晶圆的图像。

在步骤S2中，可以通过上述的处理器，采用图像处理技术将当前的预设检测区的图像与第一基准图像和第二基准图像进行对比，以根据比较结果确定当前晶圆槽内晶圆的状态。在实际应用中，可以采用监控设备作为图像采集装置，其实时拍摄工艺腔室内的晶圆状态以获取连续拍摄的多帧预设检测区的图像，处理器可以实时在线对每一帧预设检测区的图像进行晶圆状态检测。优选地，可以先对基准图像和预设检测区的图像进行灰度处理，然后再进行图像对比，以减少处理器的计算量，提高其处理速度。其中，图像处理技术可以包括现有技术中任意图像处理技术，本实施例在此不再赘述。

于一具体实施方式中，获取的预设检测区的图像中可能有不包含晶圆的图像，所以，上述的将图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，可以包括以下处理：将图像与第一基准图像进行对比，确定晶圆槽中是否存在晶圆；若晶圆槽中存在晶圆，则获取只包含晶圆的晶圆片区图像；将晶圆片区图像与第二基准图像进行对比，确定晶圆的偏移量；若偏移量大于等于第一预设阈值，则确定晶圆的状态为偏移状态；若偏移量小于第一预设阈值，则确定晶圆的状态为未偏移状态。

在本实施例中，处理器在将每一帧预设检测区的图像与基准图像进行对比时，可以先与上述没有晶圆的第一基准图像进行对比，若确定预设检测区的图像中具有晶圆，则可以根据对比结果获取只包含晶圆的晶圆片区图像，然后将晶圆片区图像与第二基准图像进行对比，进一步确定晶圆的偏移量，并将偏移量与第一预设阈值进行比较，进而确定晶圆的状态。若确定预设检测区的图像中没有晶圆，则直接将下一帧预设检测区的图像预置的基准图像进行对比，进而根据对比结果确定晶圆槽内晶圆的状态。在实际应用中，确定晶圆相对晶圆槽的偏移量时，技术人员可以根据实际允许偏移的量设定第一预设阈值，比如几毫米或几十毫米，处理器通过图像处理技术确定了偏移量后，可自动与第一预设阈值进行比较，若大于第一预设阈值，则处理器确定晶圆为偏移状态。具体地，可以先将预设检测区的图像与第一基准图像进行异或操作，判断结果是否为空，若不为空，则说明预设检测区的图像中有晶圆，可以继续对当前图像进行后续检测操作；若结果为空，则说明预设检测区的图像中没有晶圆，可以结束当前预设检测区的图像的检测，而读取下一帧预设检测区的图像，继续将下一帧预设检测区的图像与第一基准图像进行异或操作。如此循环操作，直至将所有检测图像检测完毕。

进一步地，在确定晶圆为偏移状态后，可以发送晶圆偏移提示，比如声音提示或输出高亮显示的提示字等。更进一步地，处理器还可以将检测到偏移状态的图像及时保存在本地硬盘，以便于工程师直观的观察发生偏移的场景，结合系统日志记录分析发生偏移的原因并及时进行解决。

于另一具体实施方式中，上述的将晶圆片区图像与第二基准图像进行对比，确定晶圆的偏移量，可进一步包括以下处理：对晶圆片区图像与第二基准图像进行异或操作，若结果为空，则直接确定晶圆的状态为偏移状态，且晶圆的偏移量为最大偏移量；若结果不为空，则得出晶圆的边缘部分图像，基于边缘部分图像与第一基准图像确定晶圆的边缘与晶圆槽边缘的之间的最小距离，基于最小距离确定晶圆的偏移量。其中，第一基准图像是预置的，晶圆槽边缘也可以基于第一基准图像预先获取到。

在本实施例中，如图2a和图2b所示，为预设检测区30内两种偏移状态的示意图，在该预设检测区30内，若晶圆20的偏移量不是很大，则如图2a所示，晶圆20与晶圆槽10之间还具有空隙，如晶圆20的偏移量达到最大，则如图2b所示，晶圆20与晶圆槽10的侧壁接触，二者相切。在将晶圆片区图像与第二基准图像进行异或操作时，若异或操作结果为空，则可以理解为晶圆片区图像与第二基准图像一致，说明晶圆20已发生最大偏移量的偏移，如图2b所示，可直接判断晶圆20为偏移状态；若异或操作结果不为空，则可根据异或的结果获得晶圆20的边缘部分图像，进而可以根据晶圆20的边缘部分图像与第一基准图像，确定晶圆20的边缘与晶圆槽10边缘之间的最小距离，该最小距离即可理解为晶圆20相对晶圆槽10的偏移量。

另外，由于晶圆表面平整光滑，拍摄时晶圆上通常会具有反射图像，反射图像可影响处理器对图像的处理和计算，通过与第二基准图像做异或操作，可以避免反射图像对晶圆图像的干扰，有利于下述边缘检测及晶圆最大外切圆的确定，使得确定的晶圆的边缘与晶圆槽边缘之间的最小距离更加准确。

优选地，上述基于边缘部分图像确定晶圆的边缘与晶圆槽边缘的之间的最小距离，可以包括以下处理：根据第一基准图像获取晶圆槽的最大外切矩形，根据边缘部分图像获取晶圆的最大外切矩形；将晶圆槽的最大外切矩形与晶圆的最大外切矩形同侧的棱边之间的最小距离确定为晶圆的边缘与晶圆槽的边缘之间的最小距离。

在本实施例中，获取最大外切矩形时，可以图2a(或图2b)中预设检测区30的左上角为原点，获取最大外切矩形的X值(即为预设检测区内晶圆或晶圆槽的边缘最大横坐标的值)，晶圆槽的第一外切矩形的边缘最大横坐标记为X₁，晶圆片区图像中晶圆的边缘最大横坐标记为X₂，两个横坐标差值的绝对值即为晶圆槽的最大外切矩形与晶圆的最大外切矩形同侧的棱边之间的最小距离，也是晶圆的边缘与晶圆槽的边缘之间的最小距离。其中，横坐标差值可以为像素差，然后根据下述转换公式将像素差转换为实际偏移量。具体地，图像采集装置获取的图像大小不变，定义图像中两点之间距离为m(像素)，测量实际状态中两点之间的实际距离为M(cm)，那么像素与实际距离的转换公式为：像素/实际距离＝m/M。

需要说明的是，上述确定晶圆的边缘与晶圆槽的边缘之间的最小距离的方式只是本实施例的一较佳实施方式，本实施例并不以此为限，只要是能确定晶圆的边缘与晶圆槽的边缘之间的最小距离即可，例如，可以直接根据包含晶圆槽的第一基准图像确定晶圆槽的圆心坐标，然后再根据待检测的图像与第二基准图像确定图像中晶圆圆心的坐标，然后，根据两个圆心坐标的差值确定晶圆相对晶圆槽的偏移量。

进一步地，述根据边缘部分图像获取晶圆的最大外切矩形，可以包括以下处理：对边缘部分图像进行边缘检测、图像膨胀处理、图像骨骼化处理；对处理后的边缘部分图像，获取其最大连通域，从而得到晶圆的最大外切矩形。

在本实施例中，处理器可以先对第一基准图像和上述边缘部分图像分别进行滤波降噪处理，再进行边缘检测、图像膨胀处理及图像骨骼化处理等，然后再针对处理后的第一基准图像和边缘部分图像，获取其最大连通域，从而获取晶圆槽和晶圆的最大外切矩形。其中，进行降噪处理可以使得图像更加清晰，可提高边缘检测效率，具体可以采用任意降噪处理技术，如椒盐降噪、高斯降噪等，本实施例对此不作具体限定。通过图像膨胀处理和图像骨骼化处理可进一步使得图像更加清晰，可提高边缘检测的准确性，便于获取较为准确的外切矩形，具体地可以采用任意图像膨胀处理技术和图像骨骼化处理技术，本实施例对此不做具体限定。同理，边缘检测也可以采用任意边缘检测技术，如经典的Sobel边缘检测和Canny边缘检测等。

在另一具体实施方式中，晶圆的状态还可以包括裂片状态，基准图像还可以包括第三基准图像，其中，第三基准图像为最近一次晶圆的偏移量大于等于第二预设阈值时的晶圆片区图像；则本实施例中，该工艺腔室内晶圆状态的检测方法还可以包括以下处理：当确定晶圆的状态为未偏移状态时，判断晶圆的偏移量是否大于等于第二预设阈值，如果是，则基于当前的晶圆片区图像更新第三基准图像；其中，第二预设阈值小于第一预设阈值；再次获取晶圆片区图像，将再次获取的晶圆片区图像与第三基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态。

在本实施例中，上述裂片检测过程与偏移检测过程为两个独立的检测过程，均可以单独实施，但在实际应用过程中，为节约程序，提高检测有效性，往往在晶圆为未发生偏移状态的情况下，再继续进行裂片检测，因此，第二预设阈值可以小于第一预设阈值，以确保进行裂片检测的是未偏移状态的晶圆，而第三基准图像可以包括未偏移状态的晶圆，使得晶圆片区图像的外轮廓与第三基准图像的外轮廓比较接近，可以降低甚至避免晶圆外轮廓对裂片检测的影响，从而可以提高裂片检测的准确性。特别的，第三基准图像的初始值可以是获取的第一幅晶圆片区图像，其后正常对第三基准图像进行更新即可。

另外，即使晶圆片区图像的晶圆没有裂痕，且晶圆片区图像中的晶圆的偏移量小于等于第一预设阈值时，由于不同时刻的位置不同，且有晶圆上反光图案的影响，晶圆片区图像的第一像素值与第三基准图像的第二像素值也可能具有一定的差异(具有像素差)，且其往往随着偏移量的增大而越加明显(像素差增大)，甚至有可能大于上述的第三预设阈值，而在对连续拍摄的多幅图像进行检测时，晶圆不断旋转，若晶圆发生稍微偏移(仍小于等于第一预设阈值)，则随着晶圆旋转偏移量会逐渐增大，继而当前检测的图像与第三基准图像(图像不更新的话)之间的像素差也会逐渐增大，为了提高检测的准确性，防止将由于偏移造成像素差，而本身没有裂痕的晶圆误判为裂片状态，可以在晶圆的偏移量小于第一预设阈值且大于等于第二预设阈值时，对第三基准图像进行更新，即将当前检测的晶圆片区图像更新为第三基准图像，则更新后的第三基准图像中晶圆的外轮廓与之后的晶圆片区图像中晶圆的外轮廓较为相似，可以降低第一像素值与第二像素值之间的像素差，从而有效提高裂片检测的准确性。

在另一具体实施方式中，将再次获取的晶圆片区图像与第三基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态，可以包括以下处理：确定再次获取的晶圆片区图像与第三基准图像之间的像素差；若像素差大于等于第三预设阈值，则确定晶圆槽内晶圆的状态为裂片状态。

实施检测时，可以将晶圆片区图像与第三基准图像进行对比，由于晶圆本身较为光滑，成像时晶圆上的像素较低，若晶圆片区图像中的晶圆有裂痕，则裂痕位置的像素会增高，可以在晶圆片区图像中晶圆的像素与第三基准图像中晶圆的像素差大于第三预设阈值时，确定晶圆片区图像中的晶圆为裂片状态。其中第三预设阈值可以是一个像素值，可以在考虑了各种误差之后，根据实际情况具体设定。

优选地，上述的确定再次获取的晶圆片区图像与第三基准图像之间的像素差，可以包括以下处理：遍历再次获取的晶圆片区图像中的所有像素点得到第一像素值集合；遍历第三基准图像中的所有像素点得到第二像素值集合；对第一像素值集合与第二像素值集合进行减法操作，确定像素差。通过遍历所有的像素点获取总的像素值，采用两个总的像素值进行比较，可以增大像素基数，在两个总的像素值具有较为明显的像素差时才确定为裂片状态，使得检测结果更为准确。

与发生偏移同理，这里当确定晶圆为裂片状态时，可以发送晶圆裂片提示，同样可以采用语音播报或显示醒目的提示字等。进一步地，处理器还可以将检测到裂片状态的预设检测区的图像及时保存在本地硬盘，以便于工程师直观的观察发生裂片的场景，结合系统日志记录分析解决问题。

综上，如图3所示，在已获取了基准图像(包括第一基准图像、第二基准图像及第三基准图像，且均已进行灰度处理，且已确定了第一基准图像中晶圆槽最大外切矩形的X₁值)之后，对采用处理器和图像采集装置进行晶圆状态检测的某一具体工作过程，进行详细描述如下：晶圆进入工艺腔室，图像采集装置对进行工艺处理的晶圆不断获取预设检测区的图像，同时处理器从图像采集装置读取预设检测区的图像，先对预设检测区的图像进行灰度处理，以提高处理效率。然后将预设检测区的图像与第一基准图像进行异或操作(异或运算规则：两值相同结果为0，两值不同结果为1)，判断结果是否为空，若为空，则说明预设检测区内没有晶圆，结束本次晶圆状态检测，对下一帧预设检测区的图像重新开始晶圆状态检测；若不为空，则说明预设检测区内有晶圆，可以从该预设检测区的图像得到只包含晶圆的晶圆片区图像。然后将该晶圆片区图像与第二基准图像(也只包含晶圆)进行异或操作，判断结果是否为空，若为空，则说明该晶圆偏移量已达到最大，可以直接确定晶圆为偏移状态，并输出晶圆发生偏移的提示信息，也不再进行裂片状态的检测；若不为空，则可根据异或结果得到晶圆边缘部分的图像。然后可以通过一系列的图像处理(如边缘检测、图像膨胀处理、图像骨骼化处理及获取最大连通域等)，获取晶圆片区图像中晶圆的最大外切矩形的X₂值，通过X₂和X₁的差值，确定晶圆相对晶圆槽的偏移量，若偏移量大于等于第一预设阈值，则输出晶圆发生偏移提示信息；若小于第一预设阈值，则继续进行裂片检测，即根据再次获取的晶圆片区图像(下一帧图像)的第一像素值集合和第三基准图像的第二像素值集合，确定二者像素差，若像素差大于等于第三预设阈值，则可以确定当前检测的晶圆为裂片状态；否则，处理器重复上述各步骤，进行下一帧图像的晶圆状态检测。

本发明实施例提供的工艺腔室内晶圆状态的检测方法，可以通过获取预设检测区的图像，基于图像处理技术，将预设检测区的图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，从而实现对复杂腔室环境下的晶圆状态的检测，且可以实时进行检测，及时有效地检测出晶圆状态，以便能够及时反馈检测结果，避免浪费无效的工艺时间，且整个检测过程几乎无需人工操作，节省了大量的人工成本。

基于上述工艺腔室内晶圆状态的检测方法相同的发明构思，本实施例还提供一种工艺腔室内晶圆状态的检测装置，包括：图像采集装置和处理器；

该图像采集装置，设置在工艺腔室的内，用于采集工艺腔室内预设检测区的图像，其中，预设检测区至少包括工艺腔室内晶圆槽的边缘和晶圆槽内晶圆承载面的局部；

该处理器，用于将图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，其中，基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，第一基准图像为无晶圆时预设检测区的图像，第二基准图像为预设检测区内晶圆偏移量最大时预设检测区的只包含晶圆的图像，状态包括未偏移状态、偏移状态。

本实施例提供的该晶圆状态检测系统，同样可以实现上述圆状态检测方法能够实现的有益效果，在此不自赘述。

基于上述工艺腔室内晶圆状态的检测方法相同的发明构思，本实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的工艺腔室内晶圆状态的检测方法。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，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。

在本说明书的描述中，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。

以上仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种工艺腔室内晶圆状态的检测方法，包括：

获取所述工艺腔室内预设检测区的图像，其中，所述预设检测区至少包括所述工艺腔室内晶圆槽的边缘和所述晶圆槽内晶圆承载面的局部；

将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态，其中，所述基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，所述第一基准图像为无晶圆时所述预设检测区的图像，所述第二基准图像为所述预设检测区内晶圆偏移量最大时所述预设检测区的只包含晶圆的图像，所述状态包括未偏移状态和偏移状态；

将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态，包括：

将所述图像与所述第一基准图像进行对比，确定所述晶圆槽中是否存在晶圆；

若所述晶圆槽中存在晶圆，则获取只包含晶圆的晶圆片区图像；

将所述晶圆片区图像与所述第二基准图像进行对比，确定所述晶圆的偏移量；包括：对所述晶圆片区图像与所述第二基准图像进行异或操作，若结果为空，则直接确定所述晶圆的状态为偏移状态，且所述晶圆的偏移量为最大偏移量；若结果不为空，则得出所述晶圆的边缘部分图像，基于所述边缘部分图像与所述第一基准图像确定所述晶圆的边缘与所述晶圆槽的边缘之间的最小距离，基于所述最小距离确定所述晶圆的偏移量；

若所述偏移量大于等于第一预设阈值，则确定所述晶圆的状态为偏移状态；

若所述偏移量小于所述第一预设阈值，则确定所述晶圆的状态为未偏移状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述边缘部分图像确定所述晶圆的边缘与所述晶圆槽边缘的之间的最小距离，包括：

根据所述第一基准图像获取所述晶圆槽的最大外切矩形，根据所述边缘部分图像获取所述晶圆的最大外切矩形；

将所述晶圆槽的最大外切矩形与所述晶圆的最大外切矩形同侧的棱边之间的最小距离确定为所述晶圆的边缘与所述晶圆槽边缘的之间的最小距离。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述边缘部分图像获取所述晶圆的最大外切矩形，包括：

对所述边缘部分图像进行边缘检测、图像膨胀处理、图像骨骼化处理；

对处理后的所述边缘部分图像，获取其最大连通域，从而得到所述晶圆的最大外切矩形。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述状态还包括裂片状态，所述基准图像还包括第三基准图像，其中，所述第三基准图像为最近一次晶圆的偏移量大于等于第二预设阈值时的所述晶圆片区图像；

所述方法还包括：

当确定所述晶圆的状态为未偏移状态时，判断所述晶圆的偏移量是否大于等于所述第二预设阈值，如果是，则基于当前的所述晶圆片区图像更新所述第三基准图像；其中，所述第二预设阈值小于所述第一预设阈值；

再次获取所述晶圆片区图像，将再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像进行对比，确定所述晶圆槽内晶圆的状态是否为裂片状态，包括：

确定再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像之间的像素差；

若所述像素差大于等于第三预设阈值，则确定所述晶圆槽内晶圆的状态为裂片状态。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定再次获取的所述晶圆片区图像与所述第三基准图像之间的像素差，包括：

遍历再次获取的所述晶圆片区图像中的所有像素点得到第一像素值集合；

遍历所述第三基准图像中的所有像素点得到第二像素值集合；

对所述第一像素值集合与所述第二像素值集合进行减法操作，确定所述像素差。

7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，在确定所述晶圆的状态为偏移状态之后，还包括：

发送晶圆偏移提示；

在确定所述晶圆的状态为裂片状态之后，还包括：

发送晶圆裂片提示。

8.一种工艺腔室内晶圆状态的检测装置，其特征在于，所述检测装置用于执行如权利要求1-7任意一项所述的方法，其包括：图像采集装置和处理器；

所述图像采集装置，设置在工艺腔室的内，用于采集所述工艺腔室内预设检测区的图像，其中，所述预设检测区至少包括所述工艺腔室内晶圆槽的边缘和所述晶圆槽内晶圆承载面的局部；

所述处理器，用于将所述图像与预置的基准图像进行对比，确定晶圆槽内晶圆的状态，其中，所述基准图像包括第一基准图像和第二基准图像，所述第一基准图像为无晶圆时所述预设检测区的图像，所述第二基准图像为所述预设检测区内晶圆偏移量最大时所述预设检测区的只包含晶圆的图像，所述状态包括未偏移状态、偏移状态。

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