CN113161254A - 晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法。其中，晶圆视觉检测方法包括：在上料区检测晶圆盒的位置偏移；在工作区检测晶圆的损坏情况；在下料区检测晶圆的第一数量。从而利用在不同区域的晶圆盒定位、晶圆损坏情况、晶圆数量检测，完善晶圆的检测机制，保证检测数据的准确性，使得用户可以实时监控晶圆和晶圆盒的状态，有效的避免设备异常造成的成本损失。

Description

晶圆视觉检测方法、检测系统、检测晶圆损坏的方法
技术领域
本发明涉及半导体制备技术领域，具体而言，涉及一种晶圆视觉检测方法、一种晶圆视觉检测系统、一种检测晶圆损坏的方法。
背景技术
目前的晶圆清洗设备在运行过程中，往往通过人工方式放置晶圆盒，上料时无法对晶圆盒的位置和角度进行监测。而晶圆盒的位置和角度会影响晶圆盒内晶圆数量的检测，而且不利于运输晶圆盒，使得晶圆在槽内清洗的过程中存在损坏的问题，如果不及时检测和筛选，会造成不合格品与合格品混合在一起，后期很难筛选。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明的第一方面提供了一种晶圆视觉检测方法。
本发明的第二方面还提供了一种晶圆视觉检测系统。
本发明的第三方面还提供了一种检测晶圆损坏的方法。
有鉴于此，本发明的第一方面提出了一种晶圆视觉检测方法，包括：在上料区检测晶圆盒的位置偏移；在工作区检测晶圆的损坏情况；在下料区检测晶圆的第一数量。
在上述技术方案中，进一步地，在上料区检测晶圆盒的位置偏移，包括：通过第一光源照射上料区的晶圆盒；通过第一成像装置拍摄晶圆盒，形成第一照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块比对第一照片与晶圆盒标准照片，以获取晶圆盒的位置偏移信息；其中，晶圆盒的位置偏移信息包括晶圆盒在上料区的摆放角度的偏移量。
在上述任一技术方案中，进一步地，晶圆视觉检测方法还包括：在上料区检测晶圆的第二数量；在上料区检测晶圆的第二数量，包括：控制单元控制图像处理模块识别第一照片中的亮色线条，以获取上料区的晶圆的第二数量。
在上述任一技术方案中，进一步地，在工作区检测晶圆的损坏情况包括：从工作区的目标区域中取出晶圆盒后，通过第二光源照射目标区域；通过第二成像装置拍摄目标区域，形成第二照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息。
在上述任一技术方案中，进一步地，工作区包括清洗槽；目标区域包括清洗槽的槽体底部；控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息，包括：设置槽体底部在第二照片中呈现为亮色区域；控制单元控制图像处理模块识别第二照片中形成的暗色区域，以获取晶圆碎片信息；当晶圆碎片信息大于或等于第一阈值时，控制单元判定晶圆盒内存在晶圆损坏情况。
在上述任一技术方案中，进一步地，晶圆视觉检测方法还包括：在工作区检测晶圆的数量；在工作区检测晶圆的第三数量，包括：当晶圆盒进入工作区时，通过第二光源照射工作区的晶圆盒；通过第二成像装置拍摄工作区的晶圆盒，形成第三照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块处理第三照片中的亮色线条，以获取第三数量。
在上述任一技术方案中，进一步地，在下料区检测晶圆的第一数量，包括：通过第三光源照射下料区的晶圆；通过第三成像装置拍摄下料区的晶圆，形成第四照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块识别第四照片中的亮色线条，以获取第一数量。
本发明提供的晶圆视觉检测方法，通过人工或其他输送组件将晶圆盒放置在输送线的工位上，在上料区检测晶圆盒的位置是否发生偏移，也即检测晶圆盒所处的第一位置相对于预先设置的上料区的目标放置区域的位置偏移信息，从而利用位置偏移信息做出对应位置调整，使得晶圆盒所处的第一位置与晶圆盒目标放置区域的位置相同。一方面，使晶圆盒能够位于晶圆数量的检测区域内，有利于提高后续对晶圆盒内晶圆数量的检测的准确度；另一方面，输送组件能够准确的将晶圆盒传输至工作区进行晶圆处理，保证传输过程的平稳性和安全性，特别是在输送组件为机械手的情况下，能够有效避免因位置偏移导致的晶圆盒抓取失败或机械手抓取过程中碰触甚至损坏晶圆的问题，确保工序的正常进行。
进一步地，在确定晶圆盒位置未发生明显偏移时，通过输送组件将晶圆盒输送至工作区进行处理，处理结束后检测晶圆盒内存放的所有晶圆的损坏情况，以便于及时追踪、标记上一处理过的晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测，不需要中断处理过程，只需要标记上一处理过的晶圆盒的批次，可以在下道工序或下料后进行筛选，保证工序的持续运行，提高产能。当碎片的面积/数量达到第一阈值后，再集中停机处理，防止损坏产生的碎片对后续进入工作区进行处理的下一批晶圆造成二次损伤。
进一步地，在晶圆处理结束后，通过输送组件将晶圆盒输送至下料区，以便于晶圆取用。同时在下料区检测晶圆的数量，利用第一数量能够进一步对晶圆在上料区、工作区中的异常缺失进行判断。从而利用在不同区域的晶圆盒定位、晶圆损坏情况、晶圆数量检测，完善晶圆的检测机制，保证检测数据的准确性，使得用户可以实时监控晶圆和晶圆盒的状态，有效的避免设备异常造成的成本损失。
根据本发明的第二方面，还提出了一种晶圆视觉检测系统，包括：控制单元；图像处理模块，与控制单元相连；依次设置的上料区、工作区、下料区；第一检测模块，位于上料区，用于在上料区检测晶圆盒的位置偏移；第二检测模块，位于工作区，用于在工作区检测晶圆的损坏情况；第三检测模块，位于下料区，用于在下料区检测晶圆的第一数量。
在上述任一技术方案中，进一步地，第一检测模块包括第一光源、第一成像装置；第二检测模块包括第二光源、第二成像装置；第三检测模块包括第三光源、第三成像装置。
根据本发明的第三方面，还提出了一种检测晶圆损坏的方法，包括：从目标区域取出晶圆盒后，通过第二光源照射目标区域；通过第二成像装置拍摄目标区域，形成第二照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息。
在上述任一技术方案中，进一步地，目标区域包括清洗槽的槽体底部；控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息，包括：设置槽体底部在第二照片中呈现为亮色区域；控制单元控制图像处理模块识别第二照片中形成的暗色区域，得到晶圆碎片信息；当晶圆碎片信息大于或等于第一阈值时，控制单元判定晶圆盒内存在晶圆损坏情况。
本发明提供的检测晶圆损坏的方法，在晶圆盒取出后，通过在槽底检测晶圆的碎片信息判断取出的晶圆盒内的晶圆的损坏情况，以便于及时追踪、标记上一处理过的晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测。当出现碎片时，不需要中断处理过程，只需要标记上一处理过的晶圆盒的批次，可以在下道工序或下料后进行筛选，保证工序的持续运行，提高了产能。当碎片的面积达到第一阈值后，再集中停机处理，防止损坏产生的碎片对后续进入工作区进行处理的下一批晶圆造成二次损伤。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，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示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之一；
图2示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之二；
图3示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之三；
图4示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之四；
图5示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之五；
图6示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测方法的流程示意图之六；
图7示出了本发明一个实施例的晶圆视觉检测系统的局部结构示意图；
图8示出了本发明一个具体实施例的第一照片的示意图之一；
图9示出了本发明一个具体实施例的第一照片的示意图之二。
其中，图7中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
710清洗槽，722第二光源，724第二成像装置，800晶圆盒。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图1至图9描述根据本发明一些实施例的晶圆视觉检测方法、晶圆视觉检测系统、检测晶圆损坏的方法。
实施例1：
如图1所示，在本发明的一个实施例中，提出了一种晶圆视觉检测方法，该方法包括：
步骤102，在上料区检测晶圆盒的位置偏移；
步骤104，在工作区检测晶圆的损坏情况；
步骤106，在下料区检测晶圆的第一数量。
在该实施例中，通过人工或其他输送组件将晶圆盒放置在输送线的工位上，在上料区检测晶圆盒的位置是否发生偏移，也即检测晶圆盒所处的第一位置相对于预先设置的上料区的目标放置区域的位置偏移信息，从而利用位置偏移信息做出对应位置调整，使得晶圆盒所处的第一位置与晶圆盒目标放置区域的位置相同。一方面，使晶圆盒能够位于晶圆数量的检测区域内，有利于提高后续对晶圆盒内晶圆数量的检测的准确度；另一方面，输送组件能够准确的将晶圆盒传输至工作区进行晶圆处理，保证传输过程的平稳性和安全性，特别是在输送组件为机械手的情况下，能够有效避免因位置偏移导致的晶圆盒抓取失败或机械手抓取过程中碰触甚至损坏晶圆的问题，确保工序的正常进行。
进一步地，在确定晶圆盒位置未发生明显偏移时，通过输送组件将晶圆盒输送至工作区进行处理，处理结束后检测晶圆盒内存放的所有晶圆的损坏情况，以便于及时追踪、标记上一处理过的晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测，不需要中断处理过程，只需要标记上一处理过的晶圆盒的批次，可以在下道工序或下料后进行筛选，保证工序的持续运行，提高产能。当碎片的面积/数量达到第一阈值后，再集中停机处理，防止损坏产生的碎片对后续进入工作区进行处理的下一批晶圆造成二次损伤。
进一步地，在晶圆处理结束后，通过输送组件将晶圆盒输送至下料区，以便于晶圆取用。同时在下料区检测晶圆的第一数量，利用第一数量能够进一步对晶圆在上料区、工作区中的异常缺失进行判断。从而利用在不同区域的晶圆盒定位、晶圆损坏情况、晶圆数量检测，完善晶圆的检测机制，保证检测数据的准确性，使得用户可以实时监控晶圆和晶圆盒的状态，有效的避免设备异常造成的成本损失。
需要说明的是，该晶圆视觉检测方法适用于晶圆视觉检测系统，该系统具有依次设置的上料区、工作区、下料区。其中，上料区用于放置存放有待处理晶圆的晶圆盒，以便于将晶圆盒传输至后续区域进行处理。工作区包括能够对晶圆进行处理的组件，例如，清洗槽，晶圆盒能够放置在清洗槽内，清洗槽内具有清洗剂(例如，水、去油溶剂等)，以对晶圆盒内放置的晶圆进行清洗。下料区用于放置存放有已处理晶圆的晶圆盒。另外，晶圆视觉检测系统还包括输送组件，通过输送组件实现晶圆盒在上料区、工作区和下料区之间的传输，输送组件包括传送带、机械手等。
可以理解的是，用于存放的晶圆的容器不仅可以是晶圆盒，还可以是晶圆架等具备承载晶圆功能的物体。目标放置区域可根据晶圆盒的形状、输送组件的型号合理设置。
实施例2：
如图2所示，在本发明的一个实施例中，步骤102，在上料区检测晶圆盒的位置偏移，包括：
步骤202，通过第一光源照射上料区的晶圆盒；
步骤204，通过第一成像装置拍摄晶圆盒，形成第一照片并发送至控制单元；
步骤206，控制单元控制图像处理模块比对第一照片与晶圆盒标准照片，以获取晶圆盒的位置偏移信息。
其中，晶圆盒的位置偏移信息包括晶圆盒在上料区的摆放角度的偏移量。
在该实施例中，利用晶圆视觉检测系统第一光源照射上料区的晶圆盒，以满足第一成像装置的拍摄光线、清晰度等需求。并通过第一成像装置拍摄晶圆盒，得到上料区晶圆盒的第一照片。控制单元在获取到第一照片后，控制图像处理模块比对第一照片与预设的晶圆盒标准照片，其中，晶圆盒标准照片用于指示上料区的晶圆盒的目标放置区域。通过比对第一照片与预设的晶圆盒标准照片，确定晶圆盒所处的第一位置相对于预先设置的上料区的目标放置区域的位置偏移信息，从而利用位置偏移信息做出对应位置调整，使得晶圆盒所处的第一位置与晶圆盒目标放置区域的位置相同。不仅使晶圆盒能够位于晶圆数量的检测区域内，有利于提高后续对晶圆盒内晶圆数量的检测的准确度。同时，输送组件能够准确的将晶圆盒传输至工作区进行晶圆处理，保证传输过程的平稳性和安全性，特别是在输送组件为机械手的情况下，能够有效避免因位置偏移导致的晶圆盒抓取失败或机械手抓取过程中碰触甚至损坏晶圆的问题，确保工序的正常进行。
需要说明的是，晶圆视觉检测系统包括第一检测模块、图像处理模块和控制单元，图像处理模块和控制单元电连接。第一检测模块位于上料区，第一检测模块包括第一光源和第一成像装置，第一光源用于为位于上料区的晶圆盒提供光源，第一成像装置用于采集上料区晶圆盒的第一照片。
可以理解的是，若晶圆视觉检测系统所处的空间的光照满足第一成像装置的拍摄需求，也可以省去第一光源。
具体地，第一光源与第一成像装置分设在输送组件的两侧或上方。例如，以灯具作为第一光源，以相机作为第一成像装置，灯具的数量不限，此时将相机安装在天花板上，灯具装在目标放置区域的两侧，以满足不同方向的光照需求，保证第一照片的成像质量。
进一步地，图像处理模块在比对第一照片与晶圆盒标准照片之前，还可以对第一张片进行去背景、降噪等预处理，从而消除第一照片中模糊或背景造成的误差，提高位置偏移信息的检测准确度。
实施例3：
如图3所示，根据本发明的一个实施例，晶圆盒的位置偏移信息包括晶圆盒在上料区的摆放角度的偏移量；晶圆视觉检测方法还包括：
步骤302，摆放角度的偏移量是否大于或等于第二阈值，若是，进入步骤304，若否，进入步骤306；
步骤304，控制单元判定晶圆盒存在位置偏移；
步骤306，显示“OK”。
在该实施例中，通过比对上料区晶圆盒的第一照片与晶圆盒标准照片，得到晶圆盒在上料区的摆放角度的偏移量。比较摆放角度的偏移量与第二阈值之间的大小关系，当摆放角度的偏移量大于或等于第二阈值时，说明晶圆盒偏移明显，此时会出现部分晶圆超出后续晶圆数量的检测范围，或由于输送组件空抓导致的晶圆盒滞留、叠加、堆积在上料区平台上等问题，则控制单元判定晶圆盒存在位置偏移。同时按照摆放角度的偏移量输出提示信息，以提醒用户晶圆盒排放存在偏差，以便于用户或设备及时调整，有效避免机械手不能准确抓取晶圆盒导致的多种问题，提高晶圆处理效率和可靠性，同时提高晶圆数量的检测精度。当摆放角度的偏移量小于第二阈值时，说明晶圆盒放置位置满足后续的检测和输送要求，则显示“OK”字样提示用户，并直接通过输送组件将晶圆盒转移至工作区进行处理。
进一步地，当摆放角度的偏移量大于或等于第二阈值时，进一步判断摆放角度的偏移量是否大于或等于第三阈值，若是，说明当前晶圆盒未放置或者完全偏离目标放置区域，则控制单元控制输送组件停止工作，并报警提醒人工重新放置晶圆盒。若否，说明晶圆盒部分偏离了目标放置区域，则控制单元判定为未按标准摆放，则控制单元根据摆放角度的偏移量控制输送装置对晶圆盒的摆放位置进行修正，消除其角度偏移。例如，通过转动传送带的输送角度来更正晶圆盒的角度偏移。其中，第三阈值大于第二阈值，第二阈值和第三阈值可根据用户需求合理设置，第二阈值的取值范围为0°～30°，例如，5°、10°、20°。第二阈值的取值范围还需要结合晶圆数量的检测效果进行设置，一般情况下，当晶圆盒的角度偏移量大于30°时，通过照片对比统计晶圆数量时容易引起误差。
具体地，如图8所示，当比对第一照片与晶圆盒标准照片后，检测到在承载晶圆盒800的上料区平台所处的平面上，晶圆盒800与目标放置区域900以某一点为旋转中心出现偏转，也即摆放角度偏移。此外，如图9所示，检测到晶圆盒800的某一侧位于对应的目标放置区域900的一侧，而与该某一侧晶相邻或相对的晶圆盒800另一侧却与对应的目标放置区域900的另一侧存在一定距离，说明沿垂直于承载晶圆盒800的上料区平台的方向，晶圆盒800与承载晶圆盒800的上料区平台之间存在夹角。
同样的，晶圆盒的位置偏移信息还包括晶圆盒在上料区的摆放距离的偏移量，也即晶圆盒整体相对于目标放置位置的位移。当摆放距离的偏移量超过第四阈值时，说明晶圆盒偏移明显，则控制单元判定晶圆盒存在位置偏移，同时按照摆放角度的偏移量输出提示信息。
进一步地，为了进一步降低晶圆视觉检测系统的功耗，可以将第一光源、第一成像装置与控制单元连接，在上料区光照强度低于预设的光照强度阈值时，说明此时光照已无法满足拍摄需求，则控制单元控制第一光源开启，以照射上料区上的晶圆盒。同时，在检测到晶圆盒放置于上料区的平台上时，控制单元控制第一成像装置以预设时间间隔对晶圆盒进行拍摄，其中，预设时间间隔为前后两批晶圆盒放置于同一位置的时间差，也即自第一批晶圆盒离开上料区至第二批晶圆盒位于上料区的时间。从而使第一光源、第一成像装置无需实时处于开启状态，进而降低晶圆视觉检测系统的功耗，延长晶圆视觉检测系统使用寿命。
实施例4：
如图4所示，根据本发明的一个实施例，一种晶圆视觉检测方法，包括：
步骤402，在上料区检测晶圆盒的位置偏移；
步骤404，在上料区检测晶圆的第二数量；
步骤406，在工作区检测晶圆的第三数量；
步骤408，在工作区检测晶圆的损坏情况；
步骤410，在下料区检测晶圆的第一数量。
在该实施例中，在确定晶圆盒放置位置满足后续的检测和输送要求后，也即晶圆盒摆放角度的偏移量小于第二阈值，或摆放距离的偏移量小于第四阈值时，在上料区检测晶圆的第二数量。同样地，在从工作区中取出晶圆盒之前，在工作区检测晶圆的第三数量。以及在晶圆处理结束后，在下料区检测晶圆的第一数量。从而使用户确认处于不同区域的晶圆盒内晶圆存放数量是否与用户需求的数量相符。另外，还可以通过比较位于上料区、工作区和下料区的晶圆数量，判断晶圆盒在转移和处理过程中是否出现晶圆异常缺失的现象，使得用户可以实时监控晶圆和晶圆盒的状态，有效的避免设备异常造成的成本损失。
详细地，步骤404，在上料区检测晶圆的第二数量，包括：控制单元控制图像处理模块识别第一照片中的亮色线条，以获取上料区的晶圆的第二数量。
在该实施例中，由于光线在晶圆侧面的反光效果，晶圆在第一照片中呈现为亮色线条，通过图像处理模块获取亮色线条的数量，也即控制单元控制图像处理模块检测第一照片亮度值大于第五阈值的线条的数量，即为检测到的晶圆的第二数量。同时，输出第二数量，以便于用户确认晶圆盒内晶圆存放数量是否与用户需求的数量相符。另外，还可以通过比较位于上料区和下料区的晶圆数量，判断上料区和下料区之间的过程是否出现晶圆异常缺失的现象。
步骤406，在工作区检测晶圆的第三数量，包括：当晶圆盒进入工作区时，通过第二光源照射工作区的晶圆盒；通过第二成像装置拍摄工作区的晶圆盒，形成第三照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块识别第三照片中的亮色线条，以获取工作区的晶圆的第三数量。
在该实施例中，通过第二光源照射工作区的晶圆盒，通过第二成像装置拍摄工作区的晶圆盒，形成第三照片。由于光线在晶圆侧面的反光效果，晶圆在第三照片中呈现为亮色线条(亮度值大于第五阈值的线条)，通过图像处理模块获取亮色线条的数量，也即控制单元控制图像处理模块检测第三照片亮度值大于第五阈值的线条的数量，即为检测到的晶圆的第三数量。同时，输出第三数量，以便于用户确认晶圆盒内晶圆存放数量是否与用户需求的数量相符。
步骤410，在下料区检测晶圆的第一数量，包括：通过第三光源照射下料区的晶圆；通过第三成像装置拍摄下料区的晶圆，形成第四照片并发送至控制单元；控制单元控制图像处理模块识别第四照片中的亮色线条，以获取下料区的晶圆的第一数量。
在该实施例中，在下料区设置第三检测模块，其中，第三检测模块包括第三光源、第三成像装置。通过第三光源照射下料区的晶圆，通过第三成像装置拍摄下料区的晶圆，形成第四照片。控制单元接收到第四照片后，控制图像处理模块对第四照片中的亮色线条(亮度值大于第五阈值的线条)进行识别，以获取下料区的晶圆的第一数量，输出第一数量，以便于用户确认晶圆盒内晶圆存放数量是否与用户需求的数量相符。另外，通过比较晶圆在上料区的第二数量、工作区的第三数量和下料区的第一数量，来判断晶圆盒在转移和处理过程中是否出现晶圆异常缺失的现象，当晶圆数量减少时，也可以判断晶圆损坏。
实施例5：
如图5所示，根据本发明的一个实施例，步骤104，在工作区检测晶圆的损坏情况，也即检测晶圆损坏的方法，包括：
步骤502，从工作区的目标区域中取出晶圆盒后，通过第二光源照射目标区域；
步骤504，通过第二成像装置拍摄目标区域，形成第二照片并发送至控制单元；
步骤506，控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息。
其中，目标区域为工作区中用于放置晶圆盒的区域。
在该实施例中，在工作区设置第二检测模块，其中，第二检测模块包括第二光源、第二成像装置。当晶圆盒被转移至工作区之后，按照预设处理参数对晶圆盒内存放的晶圆进行处理。在处理结束后输送组件再次将晶圆盒转移至下料区。此时，由于晶圆盒对目标区域的遮挡消失，目标区域将暴露于第二成像装置拍摄范围内。不改变第二光源、第二成像装置的状态，例如位置和/或高度，通过第二光源照射从工作区取出的晶圆盒后的目标区域，并通过第二成像装置拍摄该目标区域，形成第二照片。控制单元控制图像处理模块识别第二照片中是否存在晶圆碎片，得到晶圆碎片信息。由于晶圆盒底部镂空，晶圆因损坏而产生的碎片会通过镂空处掉落在目标区域，例如清洗槽的槽体底部，通过晶圆碎片信息即可确定上一批次的晶圆在处理过程中的损坏情况，进而便于及时追踪、标记晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测，而且能够有效防止损坏产生的碎片，对后续进入工作区进行处理的下一批晶圆造成二次损伤。
同样的，若晶圆视觉检测系统所处的空间的光照满足第二成像装置的拍摄需求，也可以省去第二光源，降低系统制造成本。而且第二光源和第二成像装置也可以通过控制单元来启动，具体地，当按照预设处理参数完成晶圆处理后，输送组件再次将晶圆盒转移至下料区，此时，控制单元再控制第二光源和第二成像装置开启，以实现晶圆视觉检测系统的自动控制，降低人工、系统运行成本等，而且提高系统工作效率。
可以理解的是，工作区能够同时放置多个晶圆盒，以实现多个晶圆盒内晶圆的同时处理。当需要取出晶圆盒时，晶圆盒的取出数量可以为一个或多个。进一步地，为了提高晶圆碎片信息的检测效率，可以在每取出一个晶圆盒后，开始采集目标区域的第二照片，也即进行单一晶圆盒的细检；亦可以在取出预设数量的晶圆盒后，开始采集目标区域的第二照片，以一次性确定预设数量的晶圆盒中的晶圆在处理过程中是否损坏，若损坏，可再次进行预设数量的晶圆盒中每一个晶圆盒的单一检测，从而实现多个晶圆盒的粗检，大大提升检测速度，有利于大批量检测。
实施例6：
如图6所示，根据本发明的一个实施例，工作区包括清洗槽；目标区域包括清洗槽的槽体底部。步骤506，控制单元控制图像处理模块处理第二照片，以获取晶圆碎片信息，包括：
步骤602，设置槽体底部在第二照片中呈现为亮色区域；
步骤604，控制单元控制图像处理模块识别第二照片中形成的暗色区域，得到晶圆碎片信息；
步骤606，晶圆碎片信息是否大于或等于第一阈值，若是，进入步骤608，若否，进入步骤610；
步骤608，控制单元判定晶圆盒内存在晶圆损坏情况；
步骤610，控制单元判定晶圆盒内不存在晶圆损坏情况。
在该实施例中，通过图像处理模块对第二成像装置拍摄清洗槽槽体底部的第二照片进行调焦或提亮等处理，使得槽体底部在第二照片中呈现为亮色区域(区域的亮度值大于第六阈值)，此时由于清洗剂的液面、晶圆碎片、槽体底部不在同一高度上，也即晶圆碎片、槽体底部的焦距不同，使得清洗剂的液面、晶圆碎片、槽体底部的对光的反射角度不同，进而产生较大的成像差异。此时，晶圆碎片会在照片中显示为低于槽体底部的亮色区域亮度值的暗色区域。通过图像处理模块识别第二照片中形成的暗色区域，也即识别第二照片的亮度值小于第七阈值的区域，得到晶圆碎片信息。其中，第六阈值和第七阈值可根据需求和晶圆碎片的反光效果合理设置。
进一步地，比较晶圆碎片信息和第一阈值之间的大小关系，当晶圆碎片信息大于或等于第一阈值时，说明暗色区域在槽体底部中的占比较大，可能出现晶圆碎片，则控制单元判定本次取出的晶圆盒内存在晶圆损坏情况，同时，控制单元会停止系统工作，以便于及时取出晶圆碎片，并通过第二照片识别该晶圆盒上的标识，确定并记录该晶圆盒的批号等信息，便于及时追踪、标记上一处理过的晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测。且不需要中断处理过程，只需要标记上一处理过的晶圆盒的批次，可以在下道工序或下料后进行筛选，保证工序的持续运行，提高产能。当晶圆碎片信息小于第一阈值时，说明暗色区域在槽体底部中的占比较小，清洗槽内可能存在清洗异物或不存在任何物体，则控制单元判定本次取出的晶圆盒内不存在晶圆损坏情况。
具体地，晶圆碎片信息包括暗色区域的总面积、暗色区域的数量等。则基于暗色区域的总面积大于或等于第一阈值中的面积阈值，判定晶圆盒内存在晶圆损坏情况；和/或基于暗色区域的数量大于或等于第一阈值中的数量阈值，判定晶圆盒内存在晶圆损坏情况。
需要说明的是，晶圆盒能够放置在槽体底部内，清洗槽内具有清洗剂(例如，水、去油溶剂等)，其中，为了保证晶圆的清洁全面性，清洗剂的液面高度大于晶圆的高度，以对晶圆盒内放置的晶圆进行清洗，清洗槽内还可以设置超声组件，以提高清洗效率，当然也可以通过浸泡的方式进行清洗。
实施例7：
根据本发明的第二方面的实施例，提出了一种晶圆视觉检测系统，包括：依次设置的上料区、工作区、下料区，以及控制单元、图像处理模块、第一检测模块、第二检测模块、第三检测模块。
详细地，图像处理模块与控制单元相连。第一检测模块位于上料区，用于在上料区检测晶圆盒的位置偏移。第二检测模块位于工作区，用于在工作区检测晶圆的损坏情况。第三检测模块位于下料区，用于在下料区检测晶圆的第一数量。
在该实施例中，上料区用于放置存放有待处理晶圆的晶圆盒，以便于将晶圆盒传输至后续区域进行处理。工作区包括能够对晶圆进行处理的组件，例如清洗槽，晶圆盒能够放置在清洗槽内，清洗槽内具有清洗剂(例如，水、去油溶剂等)，以对晶圆盒内放置的晶圆进行清洗。下料区用于放置存放有已处理晶圆的晶圆盒。另外，晶圆视觉检测系统还包括输送组件，通过输送组件实现晶圆盒在上料区、工作区和下料区之间的传输，输送组件包括传送带、机械手等。
通过人工或其他输送组件将晶圆盒放置在输送线的工位上，通过第一检测模块能够在上料区检测晶圆盒的位置是否发生偏移，也即检测晶圆盒所处的第一位置相对于预先设置的上料区的目标放置区域的位置偏移信息，从而利用位置偏移信息做出对应位置调整，使得晶圆盒所处的第一位置与晶圆盒目标放置区域的位置相同。一方面，使晶圆盒能够位于晶圆数量的检测区域内，有利于提高后续对晶圆盒内晶圆数量的检测的准确度；另一方面，输送组件能够准确的将晶圆盒传输至工作区进行晶圆处理，保证传输过程的平稳性和安全性，特别是在输送组件为机械手的情况下，能够有效避免因位置偏移导致的晶圆盒抓取失败或机械手抓取过程中碰触甚至损坏晶圆的问题，确保工序的正常进行。
在确定晶圆盒位置未发生明显偏移时，通过输送组件将晶圆盒输送至工作区进行处理，处理结束后检测晶圆盒内存放的所有晶圆的损坏情况，以便于及时追踪、标记上一处理过的晶圆盒中的晶圆在处理过程中存在的损缺现象，实现了晶圆损坏的批量检测，不需要中断处理过程，只需要标记上一处理过的晶圆盒的批次，可以在下道工序或下料后进行筛选，保证工序的持续运行，提高产能。当碎片的面积/数量达到第一阈值后，再集中停机处理，防止损坏产生的碎片对后续进入工作区进行处理的下一批晶圆造成二次损伤。
进一步地，在晶圆处理结束后，通过输送组件将晶圆盒输送至下料区，以便于晶圆取用。同时通过第三检测模块能够在下料区检测晶圆的第一数量，利用第一数量能够进一步对晶圆在上料区、工作区中的异常缺失进行判断。从而利用在不同区域的晶圆盒定位、晶圆损坏情况、晶圆数量检测，完善晶圆的检测机制，保证检测数据的准确性，使得用户可以实时监控晶圆和晶圆盒的状态，有效的避免设备异常造成的成本损失。
进一步地，第一检测模块包括第一光源、第一成像装置；第二检测模块包括第二光源、第二成像装置；第三检测模块包括第三光源、第三成像装置。
在该实施例中，第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块分别包括光源和成像装置。光源用于为晶圆视觉检测系统的上料区、工作区或下料区提供光照，成像装置用于采集晶圆视觉检测系统中对应区域区晶圆盒的照片。
具体地，成像装置(第一成像装置、第二成像装置、第三成像装置)包括摄像头，摄像头的位置和拍摄角度可调，实现拍摄的灵活性。光源(第一光源、第二光源、第三光源)为条形光源，且数量可以是一个也可以是多个。由高密度直插式LED阵列组成，能够对大幅面尺寸检测，多个条形光源可自由组合，照射角度也可自由调整，光照均匀度高，亮度高散热好，使用寿命长，产品稳定性高安装简单，角度随意可调，尺寸设计灵活，能够对晶圆盒中的片篮整体进行照射，提高其所处环境亮度。
实施例8：
根据本发明的一个具体实施例，提出了一种晶圆视觉检测方法，应用于晶圆视觉检测系统，包括：上料区、工作区和下料区，沿工作区输送线(输送组件)设置的检测模块，也即第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块，控制单元用于控制第一检测模块、第二检测模块和第三检测模块。
其中，第一检测模块包括分设在输送线上的第一光源、第一成像装置。第二检测模块包括分设在输送线上的第二光源、第二成像装置。第三检测模块包括分设在输送线上的第三光源、第三成像装置。
具体地，第一光源照射晶圆盒的所在区域；第一成像装置拍摄晶圆盒状态照片(第一照片)，并发送至控制单元，以及控制单元控制图像处理模块比对晶圆盒状态照片与晶圆盒标准照片，判断晶圆盒的角度偏移状态。第二光源照射晶圆侧面的所在区域，第二成像装置拍摄晶圆状态照片(第三照片)，并发送至控制单元，晶圆的部分侧面在晶圆状态照片中形成亮色线条；以及控制单元控制图像处理模块处理晶圆状态照片中的亮色线条，以获取晶圆的第三数量。并且从工位上取出晶圆盒后，通过第二光源照射工作槽底部的所在区域，第二成像装置拍摄工作槽状态照片(第二照片)，并发送至控制单元，晶圆碎片在工作槽状态照片中形成暗色区域，控制单元控制图像处理模块处理工作槽状态照片中的暗色区域，以获取晶圆碎片的数量。第三光源照射下料区晶圆盒的所在区域。第三成像装置对晶圆侧面的所在区域拍照晶圆状态照片(第四照片)，晶圆盒内的晶圆在第三光源的照亮下，其部分侧面在晶圆状态照片中呈现亮色线条，控制单元适于控制图像处理模块处理晶圆状态照片中的亮色线条，以获取晶圆的第一数量。
具体地，第一、二、三成像装置为相机，控制单元为PLC(可编程逻辑控制器)，图像处理模块为视觉控制器。
如图7所示，第二光源722与第二成像装置724分设在输送线的两侧或上方，例如，可以将第二成像装置724安装在设备天花板上，第二成像装置724与清洗槽710的槽口的距离为950mm±30mm，第二成像装置724与清洗槽710的底部的距离为1300mm±30mm。第二光源722装在检测清洗槽710的两侧，第二光源722与清洗槽710的槽口的距离为50mm±20mm。当晶圆盒800放到位后，第二成像装置724和第二光源722开始对清洗槽710进行图像采集，直至清洗槽图像采集完毕后，将处理结果发送至图像处理模块，影像处理结束后将影像处理结果传送至PLC，或者将处理结果发送至PLC进行判断。
晶圆视觉检测方法的具体过程如下：
(1)检测晶圆盒有无、摆放位置、角度的方法包括：
首先，通过人工或其他机械方式将晶圆盒放置在输送线的工位上，将该区域设定为检测区域，并利用第一光源进行照射。尤其是人工放置晶圆盒时，很容易出现漏放或角度偏差的问题。
然后，利用第一成像装置拍摄检测区域，形成晶圆盒状态照片(第一照片)。
最后，通过图像处理模块对晶圆盒状态照片进行处理，并与晶圆盒标准照片对比。当晶圆盒未放置或者完全偏离第一检测区时，控制单元停止输送线工作，并报警提醒人工重新放置晶圆盒。当晶圆盒的摆放位置部分偏离了检测区域，控制单元判定为未按标准摆放，同时获取晶圆盒偏离的角度偏差值，报警提醒将其重新摆放至正确位置，并消除其放置角度。
(2)检测槽内是否有碎片的方法包括：
在工作区，选定槽底颜色在第二成像装置中显示为亮色。由于第二成像装置的高和第二光源的高度是根据晶圆的反光线条设定。当晶圆盒(底部镂空，晶圆碎片会掉落至清洗槽底部)拿走后，在其他条件不变的情况下，槽体底部内的晶圆碎片距离第二光源和第二成像装置高度变大，导致反光点变动，晶圆碎片在第二成像装置上会产生暗色区域，此时控制单元控制输送线停止工作，并记录上一批次的晶圆盒内存在有缺陷的晶圆。如果没有暗色区域或暗色区域的亮度值小于第七阈值，则控制单元判定为清洗槽内无碎片，即上一批次的晶圆盒内的晶圆无缺陷。
(3)检测晶圆盒内晶圆数量的方法包括至少三段晶圆数量检测：
第一段晶圆数量检测包括：上料时，在晶圆盒标准摆放后，在料台上第一次检测晶圆数量。
第二段晶圆数量检测包括：
输送线将晶圆盒输送至工作区进行数量检测，工作区包括若干清洗槽，即装有清洗剂的清洗槽内，进行清洗后，在槽内第二次检测晶圆数量。
第二光源照射晶圆盒内的晶圆上，晶圆的侧面反光。
第二成像装置对晶圆所在区域拍照晶圆状态照片(第三照片)，各晶圆的反光处在晶圆状态照片中呈现为亮色线条。
通过图像处理模块对晶圆状态照片进行处理，并与晶圆标准照片对比，获取晶圆状态照片中的亮色线条的数量，即为晶圆的数量。由于通过照片对比获取晶圆数量，晶圆盒的摆放角度会直接影响亮色线条的处理效果和识别度，因此，晶圆盒的摆放角度的偏移量的第二阈值不宜超过30°。当晶圆盒的摆放角度过大时，亮色线条过于倾斜，在统计数量时会产生异常，最终影响晶圆数量的统计。若晶圆状态照片没有亮色线条，则视为没有晶圆。
第三段晶圆数量检测包括：下料时，在晶圆完成工艺制作后，晶圆盒运输到下料区时，进行第三次晶圆数量检测，对比第二次晶圆数量检测并判断是否存在晶圆数量异常。
在该实施例中，在上料区将装有晶圆的晶圆盒放置在第一光源照射范围内，第一成像装置对装有晶圆的晶圆盒进行拍照，将所得到的图像传送到图像处理模块，由图像处理模块对图像进行处理，判断晶圆盒摆放位置是否合适，如果不合适，则报警，通过人工或机械手调整晶圆盒的角度。在工作区，在晶圆盒摆放标准后，通过输送线将晶圆盒输送至清洗槽内，再通过第二光源和第二成像装置检测晶圆盒内的晶圆数量。设置清洗剂(一般为水)为淡色或无色，可以使第二成像装置拍摄到清洗槽底部照片，在检测晶圆数量后，取出晶圆盒，再通过第二光源和第二成像装置检测槽体底部的晶圆碎片面积和数量，当出现晶圆碎片时，控制单元会停止输送线工作，并追踪记录上一批次晶圆盒内的晶圆为异常，同时报警提醒取出槽体底部的晶圆碎片。在下料区，通过第三光源和第三成像装置对晶圆数量进行检测。采用上述技术方案，可以在晶圆制备过程中，使得有无晶圆盒、晶圆盒定位、晶圆数量、槽内碎片检测能够直观的反应到PLC中，设备维护人员可以通过PLC实时监控晶圆和晶圆盒的状态，能有效的避免设备异常造成的成本损失。
在本发明中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”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实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或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。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种晶圆视觉检测方法，其特征在于，包括：
在上料区检测晶圆盒的位置偏移；
在工作区检测晶圆的损坏情况；
在下料区检测所述晶圆的第一数量。
2.根据权利要求1所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，所述在上料区检测晶圆盒的位置偏移，包括：
通过第一光源照射上料区的所述晶圆盒；
通过第一成像装置拍摄所述晶圆盒，形成第一照片并发送至控制单元；
所述控制单元控制图像处理模块比对所述第一照片与晶圆盒标准照片，以获取所述晶圆盒的位置偏移信息；
其中，所述晶圆盒的位置偏移信息包括所述晶圆盒在所述上料区的摆放角度的偏移量。
3.根据权利要求2所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，
所述晶圆视觉检测方法还包括：在上料区检测所述晶圆的第二数量；
所述在上料区检测所述晶圆的第二数量，包括：
所述控制单元控制所述图像处理模块识别所述第一照片中的亮色线条，以获取所述第二数量。
4.根据权利要求1所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，所述在工作区检测晶圆的损坏情况包括：
从工作区的目标区域中取出晶圆盒后，通过第二光源照射所述目标区域；
通过第二成像装置拍摄所述目标区域，形成第二照片并发送至控制单元；
所述控制单元控制图像处理模块处理所述第二照片，以获取晶圆碎片信息。
5.根据权利要求4所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，
所述工作区包括清洗槽；
所述目标区域包括所述清洗槽的槽体底部；
所述控制单元控制图像处理模块处理所述第二照片，以获取晶圆碎片信息，包括：
设置所述槽体底部在所述第二照片中呈现为亮色区域；
所述控制单元控制所述图像处理模块识别所述第二照片中形成的暗色区域，得到晶圆碎片信息；
当所述晶圆碎片信息大于或等于第一阈值时，控制单元判定所述晶圆盒内存在晶圆损坏情况。
6.根据权利要求4所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，
所述晶圆视觉检测方法还包括：在所述工作区检测所述晶圆的第三数量；
所述在所述工作区检测所述晶圆的第三数量，包括：
当所述晶圆盒进入工作区时，通过所述第二光源照射所述工作区的所述晶圆盒；
通过所述第二成像装置拍摄所述工作区的所述晶圆盒，形成第三照片并发送至所述控制单元；
所述控制单元控制所述图像处理模块识别所述第三照片中的亮色线条，以获取所述第三数量。
7.根据权利要求1所述的晶圆视觉检测方法，其特征在于，所述在下料区检测所述晶圆的第一数量，包括：
通过第三光源照射所述下料区的所述晶圆；
通过第三成像装置拍摄所述下料区的所述晶圆，形成第四照片并发送至控制单元；
所述控制单元控制图像处理模块识别所述第四照片中的亮色线条，以获取所述第一数量。
8.一种晶圆视觉检测系统，其特征在于，包括：
控制单元；
图像处理模块，与控制单元相连；
依次设置的上料区、工作区、下料区；
第一检测模块，位于所述上料区，用于在所述上料区检测晶圆盒的位置偏移；
第二检测模块，位于所述工作区，用于在所述工作区检测晶圆的损坏情况；
第三检测模块，位于所述下料区，用于在所述下料区检测所述晶圆的第一数量。
9.一种检测晶圆损坏的方法，其特征在于，包括：
从目标区域取出晶圆盒后，通过第二光源照射所述目标区域；
通过第二成像装置拍摄所述目标区域，形成第二照片并发送至控制单元；
所述控制单元控制图像处理模块处理所述第二照片，以获取晶圆碎片信息。
10.根据权利要求9所述的检测晶圆损坏的方法，其特征在于，
所述目标区域包括清洗槽的槽体底部；
所述控制单元控制图像处理模块处理所述第二照片，以获取晶圆碎片信息，包括：
设置所述槽体底部在所述第二照片中呈现为亮色区域；
所述控制单元控制所述图像处理模块识别所述第二照片中形成的暗色区域，得到晶圆碎片信息；
当所述晶圆碎片信息大于或等于第一阈值时，控制单元判定所述晶圆盒内存在晶圆损坏情况。
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