CN114612474B - 一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法、装置及平坦化设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法，包括以下步骤：获取晶圆正常放置的标准图像；对标准图像预处理，获取晶圆正常放置的标准图像轮廓；获取标准图像轮廓的参数；获取待测图像；对待测图像预处理，判断是否存在晶圆，若存在晶圆则获取待测图像轮廓；获取待测图像轮廓的参数；将待测图像轮廓的参数与标准图像轮廓的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，若差值超过设定阈值，则判断为晶圆倾斜。本发明还公开了一种晶圆清洁干燥模组状态检测装置。本发明还公开了一种化学机械平坦化设备。本发明实现了晶圆有无和晶圆是否倾斜的实时检测，检测准确率高，检测时间短。

Description

一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法、装置及平坦化设备
技术领域
本发明属于半导体加工设备技术领域，尤其是涉及一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法、装置，及具有上述状态检测装置的化学机械平坦化设备。
背景技术
晶圆湿法清洗工艺是在不破坏晶圆表面特性及电特性的前提下，有效的使用化学溶液清洗残留在晶圆上的杂质。晶圆湿法清洗工艺广泛运用在化学机械平坦化设备、清洗设备及电镀设备中。现有晶圆湿法清洗工艺中的清洁干燥装置，例如使用旋转甩干方式干燥晶圆的装置（Spin Rinse Dry， SRD）、或以IPA清洁干燥晶圆的装置等。无论采用哪种清洁干燥方式，晶圆放入后都需与清洁干燥晶圆的装置的夹爪底面平行，如果未能成功按要求将晶圆放至与夹爪底面平行，夹爪存在不能固定住晶圆可能性，未很好固定的晶圆在干燥过程中将脱离工位而损坏晶圆和装置。因此，在清洁干燥模组工作前需要检测晶圆是否成功放置在清洁干燥模组要求的平面上并与水平放置。
当前技术为使用两组透过式激光传感器来进行晶圆水平检测，使用一个激光测距传感器来进行晶圆有无检测，使用此方案会产生调试时间过长，成本过高，机械结构复杂，检测反馈时间过长，装置复杂不美观等问题。此外，当前技术并不能检测晶圆夹爪的异常状态，会导致工况下放置或取出晶圆时晶圆的倾斜或晶圆的破碎等。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种通过画面录取后与标准图像轮廓进行比对，可以实时准确监测晶圆是否倾斜的晶圆清洁干燥模组状态检测方法、装置及带有上述装置的平坦化设备。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法，包括以下步骤：
获取晶圆正常放置的标准图像；
对标准图像预处理，获取晶圆正常放置的标准图像轮廓；
获取标准图像轮廓的参数；
获取待测图像；
对待测图像预处理，判断是否存在晶圆，若存在晶圆则获取待测图像轮廓；
获取待测图像轮廓的参数；
将待测图像轮廓的参数与标准图像轮廓的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，若差值超过设定阈值，则判断为晶圆倾斜。
进一步的，当获取的标准图像轮廓为圆轮廓时，所述标准图像轮廓的参数为圆心和半径；
当获取的标准图像轮廓为非圆轮廓时，所述标准图像轮廓的参数为最小外切多边形轮廓参数。
进一步的，当在晶圆正上方获取晶圆正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为圆轮廓；
当在晶圆斜上方获取晶圆正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为非圆轮廓。
进一步的，圆轮廓检测采用霍夫变换圆检测方法。
进一步的，所述最小外切多边形轮廓参数为边数或各边长或各边夹角。
进一步的，所述判断是否存在晶圆步骤中，为判断是否存在晶圆轮廓，若存在晶圆轮廓则判定晶圆存在。
进一步的，当获取的标准图像轮廓为圆轮廓时，所述标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为图像信号的平滑处理。
进一步的，所述图像信号的平滑处理采用高斯滤波方法。
进一步的，当获取的标准图像轮廓为非圆轮廓时，所述标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为先灰度化处理，后二值化处理，最终膨胀处理，该膨胀处理将二值化处理后比较分散的轮廓连接到一起，以形成晶圆的完整轮廓。
进一步的，所述晶圆为静止状态或旋转状态。
进一步的，还包括以下步骤：
在晶圆夹持装置设置具有设定颜色和形状的标记位；
获取晶圆夹持装置正常状态下标记位的目标图像；
对标记位的目标图像预处理，获取晶圆夹持装置正常状态下的标记位目标图像轮廓；
获取标记位目标图像轮廓的参数；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数；
将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态。
进一步的，所述标记位目标图像轮廓的参数为边数和面积。
进一步的，所述将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤中，先获取待测图像中与标记位的颜色相同的图像轮廓，选取与标记位有相同边数的图像轮廓，再判断各图像轮廓的面积是否在设定范围内，通过上述步骤选取标记位待测图像轮廓，将其与标记位目标图像的面积作比较。
进一步的，包括以下步骤，
在晶圆夹持装置设置具有设定颜色和形状的多个标记位；
获取晶圆夹持装置正常状态下多个标记位的目标图像；
对目标图像预处理，获取晶圆夹持装置正常状态下的标记位目标图像轮廓，并对多个标记位目标图像轮廓进行计数编号；
获取对应计数编号的标记位目标图像轮廓的参数；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数，该参数包括边数和面积；
对判断为边数相同且面积在设定范围内的标记位待测图像轮廓进行编号；
将上述编号的标记位待测图像轮廓与进行计数编号的标记位目标图像轮廓的面积进行分别比较；
若其中有一个异常即判断为晶圆夹持装置异常。
进一步的，所述对标记位的目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括提取设定颜色，排除干扰颜色步骤。
进一步的，所述对标记位的目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括排除图像中干扰形状的步骤。
进一步的，所述对目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括以下步骤，
提取图像中设定颜色；
灰度化；
图像信号的平滑处理；
边缘检测，以描绘标记位图像的边缘；
膨胀处理，用于将图像经上述处理后比较分散的轮廓连接到一起，以形成标记位的完整轮廓。
进一步的，所述提取图像中设定颜色步骤包括，将原始RGB图像转化为HSV空间，提取设定颜色HSV值制作掩膜，对原始RGB图像进行掩膜操作得到分离图像。
进一步的，所述图像信号的平滑处理步骤采用高斯滤波方法。
进一步的，在晶圆放置于晶圆夹持装置和晶圆自晶圆夹持装置取出步骤之前进行。
本发明还公开了一种晶圆清洁干燥模组状态检测装置，包括：
图像获取单元，设于晶圆所在平面上方或侧方，用于获取晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组中晶圆和/或晶圆夹持装置的图像，其包括晶圆正常放置的标准图像和/或晶圆夹持装置正常状态下标记位的目标图像，及待测图像；
图像处理单元，用于将图像获取单元获取的标准图像和/或标记位的目标图像，及待测图像进行预处理，得到标准图像轮廓和/或标记位的目标图像轮廓，及待测图像轮廓；
判断单元，将待测图像轮廓与标准图像轮廓和/或标记位的目标图像轮廓作比较，以判断差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态。
进一步的，还包括：
晶圆固定夹爪，用于支撑、夹持和固定晶圆；
晶圆固定夹爪底座，用于支撑和固定晶圆；
底座驱动电机，用于带动晶圆进行旋转；
清洗液传输管路，用于向晶圆传输清洗液或其它所需液体。
进一步的，所述图像获取单元为搭载CCD传感器的图像录取装置，或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置，或者，为搭载CCD传感器的图像录取装置及反光镜，或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置及反光镜，或者，为光电转化装置。
本发明还公开了一种平坦化设备，包括研磨模组，清洗模组，设备前端模组，及用于传输晶圆的晶圆运输机构，所述清洗模组具有上述的晶圆清洁干燥模组。
本发明的有益效果是，1）图像获取单元可以对晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥工况画面进行实时录取，图像处理单元可以对所读取图像进行实时处理，因此实现了晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组完整工况下晶圆有无和晶圆是否倾斜的实时检测；2）更加简洁和方便地检测清洁干燥模块中晶圆的有无和晶圆是否水平，可以高效地检测晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组中晶圆的有无及晶圆是否水平，提高了清洁干燥模块中晶圆有无检测和晶圆水平检测的准确率和检测效率，降低晶圆因未放置水平而被甩出的损坏概率；3）对晶圆夹持装置的异常状态检测，可有效避免因晶圆固定夹爪异常导致的机械手放置或取出晶圆产生的晶圆破碎；4）通过改进装置及装置的设置位置，避免了图像获取单元被清洁干燥模组工况下清洗液传输管路传输的液体干扰的风险，降低了误检测产生的可能性；5）有效减少整个检测装置的零件数量，降低调试时间与成本，降低由于机械结构或多个检测装置结合检测导致的故障的发生率，提高装置简洁美观程度；6）由于晶圆有无检测与晶圆水平检测的检测方法只考虑与预设晶圆图像尺寸和图像参数的对比，故无论清洁干燥模组设计为竖直还是水平放置晶圆，都适用本发明中的装置和方法；7）图像获取单元获取一张图像就可以实现晶圆有无和晶圆水平的检测，减少检测的时间成本，提高检测效率；8）有效利用了晶圆呈圆形，其可以比较快速抓取圆心和半径的特性，以及晶圆轮廓的颜色相对单一，可以将其快速区分于背景色的特点；9）重复利用了晶圆夹持装置在有效夹持晶圆和在进行清洁干燥工作时的运动特征。
附图说明
图1为本发明的检测装置的主视图。
图2为本发明的检测装置的俯视图。
图3为本发明的检测装置的主视图，此时带有反光镜。
图4为本发明的检测装置的主视图，此时图像处理单元和判断单元集成至一体。
图5为本发明的图像获取单元位于晶圆中心上方的结构示意图。
图6为本发明的检测方法在获取圆轮廓时的简示图，此时图像获取单元位于晶圆正上方。
图7为本发明的检测方法在获取非圆轮廓时的简示图，此时图像获取单元位于晶圆正上方。
图8为本发明的检测方法在获取圆轮廓时的简示图，此时图像获取单元位于晶圆斜上方。
图9为本发明的检测方法在获取非圆轮廓时的简示图，此时图像获取单元位于晶圆斜上方。
图10为本发明的晶圆固定夹爪处于正常状态下的标记位示意图。
图11为本发明的晶圆固定夹爪处于异常状态下的标记位示意图。
图12为本发明晶圆状态检测的流程示意图。
图13为本发明晶圆夹持装置状态检测的流程示意图。
图14为本发明的应用流程示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
如图1-图2所示，一种晶圆清洁干燥模组状态检测装置，包括图像获取单元2，图像处理单元4，及判断单元5。
图像获取单元2，设置在晶圆1所在平面的上方或侧方，用于获取在晶圆湿法清洗工艺中清洗干燥模组中晶圆1和/或晶圆夹持装置3的图像，其包括晶圆1正常放置的标准图像和/或晶圆夹持装置3正常状态下标记位34的目标图像，及待测图像。
具体的，当晶圆1水平放置时，图像获取单元2在晶圆1的上方平面，当晶圆1竖直放置时，图像获取单元2在晶圆1的侧方平面。
更具体的，图像获取单元2可以在晶圆1的正上方，此时图像获取单元2在晶圆1的投影落在晶圆1的中心位置，如图5所示；也可以在晶圆1的斜上方，如图1所示。
在本实施例中，图像获取单元2为搭载CCD传感器的图像录取装置；或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置；或者，为搭载CCD传感器的图像录取装置及反光镜21，此时图像录取装置获取经过反光镜21反射后的图像，可以减少环境光对图像录取装置获取画面的干扰，可以减少由于图像录取装置斜置产生的晶圆图像形变，如图3所示；或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置及反光镜21；或者，为光电转化装置。
图像处理单元4，用于将图像获取单元2获取的标准图像和/或标记位的目标图像，及待测图像进行预处理，得到标准图像轮廓和/或标记位的目标图像轮廓，及待测图像轮廓。
判断单元5，将待测图像轮廓与标准图像轮廓和/或标记位的目标图像轮廓作比较，以判断差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态，若差值超过设定范围，则判断为状态异常。
上述图像处理单元4和判断单元5也可以集成至一体，如图4所示。
在其他实施例中，也可以设置光源，其向晶圆和/或晶圆夹持装置投射光线。
具体的，晶圆夹持装置3包括晶圆固定夹爪31，晶圆固定夹爪底座32，及底座驱动电机33。在本实施例中，晶圆固定夹爪31的数量为三个，其用于支撑、夹持和固定晶圆1；晶圆固定夹爪底座32用于支撑和固定晶圆1；底座驱动电机33则用于带动晶圆1进行旋转。
在晶圆夹持装置3的上方还设置有清洗液传输管路6，其用于向晶圆1传输清洗液或其它所需液体。即清洗液传输管路6向晶圆1表面输送清洗液或其它液体。
本发明还公开一种化学机械平坦化设备，包括研磨模组，清洗模组，设备前端模组，及用于传输晶圆的晶圆运输机构，所述清洗模组具有上述的晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组。
一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法，包括以下步骤：
获取晶圆1正常放置的标准图像；此处的正常放置指的是晶圆1完全水平放置或完全竖直放置，不会有倾斜；
对标准图像预处理，获取晶圆1正常放置的标准图像轮廓；
获取标准图像轮廓的参数；
获取待测图像；
对待测图像预处理，判断是否存在晶圆1，若存在晶圆1则获取待测图像轮廓；
获取待测图像轮廓的参数；
将待测图像轮廓的参数与标准图像轮廓的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，若差值超过设定阈值，则判断为晶圆倾斜。
换句话说，晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组的异常状态检测包括晶圆有无的检测，及晶圆水平的检测。如果没有晶圆或者有晶圆但呈倾斜状态，则均判定晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组处于异常状态。
具体的，对于晶圆1有无的检测，可以采用图像轮廓检测方法，即通过判定待测图像轮廓是否存在晶圆轮廓进行判定，若不存在晶圆轮廓则直接判定不存在晶圆1。换句话说，所述判断是否存在晶圆1的步骤中，为判断是否存在晶圆轮廓，若存在晶圆轮廓则判定晶圆1存在。当然也可以采用现有的判断方法，对其不作限定。
上述的检测过程分为两种情况，第一种情况，当图像获取单元2在晶圆1的正上方获取晶圆1正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为圆轮廓。第二种情况，当图像获取单元2在晶圆1的斜上方获取晶圆1正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为非圆轮廓。
第一种情况下，当获取的标准图像轮廓为圆轮廓时，上述的标准图像轮廓的参数为圆心和半径。如图6所示，当晶圆1正常水平放置时，其圆心位于坐标（x1，y1），其半径为R1。如图7所示，当晶圆1倾斜时，其圆心位于坐标（x2，y2），其半径值不会出现R1 。
在第一种情况下，圆轮廓的检测采用霍夫变换圆检测方法。标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为图像信号的平滑处理，具体是采用高斯滤波方法。
第二种情况下，当获取的标准图像轮廓为非圆轮廓时，上述的标准图像轮廓的参数为最小外切多边形轮廓参数。
在第二种情况下，最小外切多边形轮廓参数为边数或者为各边长或者为各边夹角。标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为先灰度化处理，后二值化处理，最终膨胀处理，该膨胀处理将二值化处理后比较分散的轮廓连接到一起，以形成晶圆的完整轮廓。
如图8、图9所示，H与W为晶圆轮廓最小外切多边形的边长参数（此处为长方形，所以参数描述可以为长方形的长和宽），a为晶圆晶圆轮廓最小外切多边形相邻边之间的夹角。晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组的异常状态检测除了包括晶圆有无的检测，晶圆水平的检测，还包括晶圆夹持装置3的异常状态检测，即在晶圆1放置到晶圆夹持装置3之前和晶圆1从晶圆夹持装置3上取出步骤之前，都要检测晶圆夹持装置3是否处于水平或竖直的正常状态。
当晶圆夹持装置3正常放置时，晶圆夹持装置3整体呈竖直状态，其上平面呈水平状态。在晶圆进行清洁干燥工作时，底座驱动电机33带动晶圆固定夹爪底座22、晶圆固定夹爪31及晶圆1进行旋转，晶圆夹持装置3在离心力的作用下，向晶圆侧偏转一定角度，达到晶圆夹持及固定作用，此时，晶圆夹持装置3整体呈倾斜状态，其上平面呈倾斜状态。若在晶圆放置前或晶圆取出前，晶圆夹持装置3仍呈倾斜状态，则判定为晶圆夹持装置3异常。
若在晶圆夹持装置3上平面添加标记位34，则标记位34在图像获取单元2画面中产生的形变即可体现晶圆夹持装置3的状态，即可用于在晶圆放置前或晶圆取出前检测晶圆夹持装置3的状态。此时需要在晶圆夹持装置3上设置具有设定颜色和形状的标记位34。在本实施例中，标记位34设置在晶圆固定夹爪31上，为三角形，颜色可以是任意与背景色差异大的颜色，如图10所示。
具体步骤为，
获取晶圆夹持装置3正常状态下标记位34的目标图像；
对目标图像预处理，获取晶圆夹持装置3正常状态下的标记位目标图像轮廓；
获取标记位图像轮廓的参数；具体的，该参数为边数和面积；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数；具体的，该参数为边数和面积；
将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态，若差值超过设定范围，则判断为晶圆夹持装置异常。
具体的，将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤展开来说，第一步，先获取待测图像中与标记位34的颜色相同的图像轮廓；第二步，选取与标记位34有相同边数的图像轮廓，在本实施例中为选取三角形图像轮廓；第三步，判断经过上述两个步骤筛选后留下的各图像轮廓的面积是否在设定范围内；第四步，经过上述三个步骤选取得到标记位待测图像轮廓，将其与标记位目标图像的面积作比较，如果面积相同，则说明晶圆夹持装置3处于正常状态。如图11所示，当晶圆夹持装置3处于异常状态时，其标记位待测图像轮廓虽然也为三角形，但其面积与图10中的三角形面积不相同。
换句话说，获得的图像轮廓包含有多个区域的图像轮廓，先通过颜色的区别筛除一批图像轮廓，再通过形状的区别筛除一批图像轮廓，接着通过面积是否在一定范围内筛除一批图像轮廓，最终筛选出标记位待测图像轮廓，将其与标记位目标图像的面积作比较。
上述步骤为在将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤中进行。当然，在其他实施例中，还可以在对目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，直接先排除图像中与标记位相似颜色的干扰。此时，在将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤中，就可以省略颜色比较这一步，直接进行第二步到第四步。当然，在其他实施例中，也可以在对目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，直接先排除图像中与标记位相似形状的干扰。此时，在将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤中，就可以省略边数比较这一步。
上述对目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，特别是排除图像中与标记位相似颜色的干扰步骤中，包括：
提取图像中设定颜色；更具体的，该步骤将原始RGB图像转化为HSV空间，提取设定颜色HSV值制作掩膜，对原始RGB图像进行掩膜操作得到分离图像；
将带有设定颜色的图像灰度化；
接着进行图像信号的平滑处理；更具体的，其采用高斯滤波方法；
边缘检测，从而描绘标记位图像的边缘；
膨胀处理，用于将图像经过上述处理后比较分散的轮廓连接到一起，从而形成标记位的完整轮廓。
具体的，展开说一下在每个晶圆固定夹爪31上均设置具有设定颜色和形状的标记位34，即在晶圆夹持装置3设置具有设定颜色和形状的多个标记位。此时检测步骤为：
获取晶圆夹持装置3正常状态下多个标记位34的目标图像；
对目标图像预处理，获取晶圆夹持装置3正常状态下的标记位目标图像轮廓，并对多个标记位目标图像轮廓进行计数编号；
获取对应计数编号的标记位目标图像轮廓的参数；具体的，该参数为边数和面积；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数，该参数包括边数和面积；
对判断为边数相同且面积在设定范围内的标记位待测图像轮廓进行编号；
将上述编号的标记位待测图像轮廓与进行计数编号的标记位目标图像轮廓的面积进行分别比较；
通过对应计数编号的标记位轮廓面积比较，判断晶圆夹持装置开合状态，若其中有一个异常即判断为晶圆夹持装置异常，此时不需要进行全部的比较。
更具体的，下面详细描述本发明的用于晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组的状态检测方法步骤，其包括晶圆有无的检测、晶圆水平的检测和晶圆夹持装置的检测。
图像获取单元2获取正常状态下晶圆固定夹爪31所在图像，记为M(i-1)，对该图像进行图像处理获取晶圆夹持装置3正常状态下的标记位目标图像轮廓，对多个标记位目标图像轮廓进行计数编号并获取对应计数编号的标记位目标图像轮廓的参数，记为MK(i-1)，MK(i-1)包含标记位边数o(i-1)、个数p0及面积q(i-1)参数。
图像获取单元2获取正常状态下晶圆1所在图像，记为N(i-1)，对该图像进行处理，获取晶圆正常状态下的标准图像轮廓，获取晶圆标准图像轮廓的参数记为NK(i-1)，若图像获取单元2放置于晶圆1所在平面正上方，NK(i-1)包含正常状态下晶圆1圆心在图像中的位置(x0,y0)及半径R0，若图像获取单元2放置于晶圆1所在平面斜上方，NK(i-1)则包含正常状态下晶圆轮廓最小外切多边形轮廓的边数a0，各边长b(i-1)和各边夹角c(i-1)。
在晶圆1放置之前，图像获取单元2获取工况下晶圆固定夹爪31所在图像，记为M(i)，对该图像进行图像处理，获取晶圆夹持装置3的待测标记位图像轮廓，对多个待测标记位图像轮廓进行计数编号并获取对应计数编号的标记位图像轮廓的参数，记为MK(i)，MK(i)包含标记位边数o(i)、个数p1及面积q(i)参数，将MK(i)与MK(i-1)进行比较，若其差值超过所设定阈值，则由判断单元5判断为模组晶圆固定夹爪31异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若其差值在所设定阈值之内，则判断为模组晶圆夹持装置3正常，开始进行放置晶圆1工作。
在放置晶圆1之后，图像获取单元2获取图像，由图像处理方法判断是否存在晶圆，若晶圆不存在，则由判断单元5判断为模组中晶圆异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若晶圆存在，则将该画面记为N(i)，对该图像进行处理，获取晶圆的图像轮廓，获取晶圆图像轮廓的参数记为NK(i)，若图像获取单元2放置于晶圆1所在平面正上方，NK(i)包含晶圆圆心在图像中的位置(x1,y1)及半径R1，若图像获取单元2放置于晶圆1所在平面斜上方，NK(i)则包含晶圆轮廓最小外切多边形轮廓的边数a1，各边长b(i)和各边夹角c(i)。将NK(i)与NK(i-1)进行比较，若其差值超过所设定阈值，则由判断单元5判断为模组中晶圆异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若其差值在所设定阈值之内，则判断为模组中晶圆正常，清洗液传输管路6向晶圆1传输清洗液或液体，开始进行晶圆清洗干燥工作。
在晶圆清洗干燥工作结束后，图像获取单元2获取图像，由图像处理方法判断是否存在晶圆，若晶圆不存在，则由判断单元5判断为模组中晶圆异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若晶圆存在，则将该画面记为N(i+1)，对该图像进行处理，获取晶圆的图像轮廓，获取晶圆图像轮廓的参数记为NK(i+1)，若图像获取单元2放置于晶圆所在平面正上方，NK(i+1)包含晶圆圆心在图像中的位置(x2,y2)及半径R2，若图像获取单元2放置于晶圆所在平面斜上方，NK(i+1)则包含晶圆轮廓最小外切多边形轮廓的边数a2，各边长b(i+1)和各边夹角c(i+1)。将NK(i+1)与NK(i-1)进行比较，若其差值超过所设定阈值，则由判断单元5判断为模组中晶圆异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若其差值在所设定阈值之内，则判断为模组中晶圆正常，开始进行检测晶圆夹爪状态。
开始进行检测晶圆夹持装置3状态，图像获取单元2获取工况下晶圆固定夹爪31所在图像，记为M(i+1)，对该图像进行图像处理获取晶圆夹持装置3的待测标记位图像轮廓，对多个待测标记位图像轮廓进行计数编号并获取对应计数编号的标记位图像轮廓的参数，记为MK(i+1)，MK(i+1)包含标记位边数o(i+1)、个数p2及面积q(i+1)参数，将MK(i+1)与MK(i-1)进行比较，若其差值超过所设定阈值，则由判断单元5判断为模组晶圆夹持装置3异常，由上位机判断单元5做出相应操作，若其差值在所设定阈值之内，则判断为模组晶圆固定夹爪31正常，开始进行取出晶圆工作。
待晶圆取出，单个晶圆的清洗干燥工况完成。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (23)

1.一种晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取晶圆正常放置的标准图像；对标准图像预处理，获取晶圆正常放置的标准图像轮廓；
获取标准图像轮廓的参数；
获取待测图像；
对待测图像预处理，判断是否存在晶圆，若存在晶圆则获取待测图像轮廓；
获取待测图像轮廓的参数；
将待测图像轮廓的参数与标准图像轮廓的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，若差值超过设定阈值，则判断为晶圆倾斜；
还包括以下步骤，
在晶圆夹持装置设置具有设定颜色和形状的标记位；
获取晶圆夹持装置正常状态下标记位的目标图像；
对标记位的目标图像预处理，获取晶圆夹持装置正常状态下的标记位目标图像轮廓；
获取标记位目标图像轮廓的参数；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数；
将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较，判断其差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态。
2.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：当获取的标准图像轮廓为圆轮廓时，所述标准图像轮廓的参数为圆心和半径；
当获取的标准图像轮廓为非圆轮廓时，所述标准图像轮廓的参数为最小外切多边形轮廓参数。
3.根据权利要求2所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：当在晶圆正上方获取晶圆正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为圆轮廓；
当在晶圆斜上方获取晶圆正常放置的标准图像时，获取的标准图像轮廓为非圆轮廓。
4.根据权利要求2所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：圆轮廓检测采用霍夫变换圆检测方法。
5.根据权利要求2所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述最小外切多边形轮廓参数为边数或各边长或各边夹角。
6.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述判断是否存在晶圆步骤中，为判断是否存在晶圆轮廓，若存在晶圆轮廓则判定晶圆存在。
7.根据权利要求2所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：当获取的标准图像轮廓为圆轮廓时，所述标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为图像信号的平滑处理。
8.根据权利要求7所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述图像信号的平滑处理采用高斯滤波方法。
9.根据权利要求2所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：当获取的标准图像轮廓为非圆轮廓时，所述标准图像预处理和/或待测图像预处理方法为先灰度化处理，后二值化处理，最终膨胀处理，该膨胀处理将二值化处理后比较分散的轮廓连接到一起，以形成晶圆的完整轮廓。
10.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述晶圆为静止状态或旋转状态。
11.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述标记位目标图像轮廓的参数为边数和面积。
12.根据权利要求11所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述将标记位待测图像轮廓的参数与标记位目标图像的参数作比较步骤中，先获取待测图像中与标记位的颜色相同的图像轮廓，选取与标记位有相同边数的图像轮廓，再判断各图像轮廓的面积是否在设定范围内，通过上述步骤选取标记位待测图像轮廓，将其与标记位目标图像的面积作比较。
13.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤，
在晶圆夹持装置设置具有设定颜色和形状的多个标记位；
获取晶圆夹持装置正常状态下多个标记位的目标图像；
对目标图像预处理，获取晶圆夹持装置正常状态下的标记位目标图像轮廓，并对多个标记位目标图像轮廓进行计数编号；
获取对应计数编号的标记位目标图像轮廓的参数；
获取晶圆夹持装置标记位的待测图像；
对标记位的待测图像预处理，得到标记位待测图像轮廓；
获取标记位待测图像轮廓的参数，该参数包括边数和面积；
对判断为边数相同且面积在设定范围内的标记位待测图像轮廓进行编号；
将上述编号的标记位待测图像轮廓与进行计数编号的标记位目标图像轮廓的面积进行分别比较；
若其中有一个异常即判断为晶圆夹持装置异常。
14.根据权利要求1所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述对标记位的目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括提取设定颜色，排除干扰颜色步骤。
15.根据权利要求14所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述对标记位的目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括排除图像中干扰形状的步骤。
16.根据权利要求14所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述对目标图像预处理和/或对标记位的待测图像预处理步骤中，包括以下步骤，
提取图像中设定颜色；
灰度化；
图像信号的平滑处理；
边缘检测，以描绘标记位图像的边缘；
膨胀处理，用于将图像经上述处理后比较分散的轮廓连接到一起，以形成标记位的完整轮廓。
17.根据权利要求16所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述提取图像中设定颜色步骤包括，将原始RGB图像转化为HSV空间，提取设定颜色HSV值制作掩膜，对原始RGB图像进行掩膜操作得到分离图像。
18.根据权利要求16所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：所述图像信号的平滑处理步骤采用高斯滤波方法。
19.根据权利要求10所述的晶圆清洁干燥模组状态检测方法，其特征在于：在晶圆放置于晶圆夹持装置和晶圆自晶圆夹持装置取出步骤之前进行。
20.一种晶圆清洁干燥模组状态检测装置，其特征在于包括：
图像获取单元，设于晶圆所在平面上方或侧方，用于获取晶圆湿法清洗工艺中清洁干燥模组中晶圆和晶圆夹持装置的图像，其包括晶圆正常放置的标准图像和晶圆夹持装置正常状态下标记位的目标图像，及待测图像；
图像处理单元，用于将图像获取单元获取的标准图像和标记位的目标图像，及待测图像进行预处理，得到标准图像轮廓和标记位的目标图像轮廓，及待测图像轮廓；
判断单元，将待测图像轮廓与标准图像轮廓和标记位的目标图像轮廓作比较，以判断差值是否在设定范围内，从而判断晶圆夹持装置的开合状态。
21.根据权利要求20所述的晶圆清洁干燥模组状态检测装置，其特征在于，还包括：
晶圆固定夹爪，用于支撑、夹持和固定晶圆；
晶圆固定夹爪底座，用于支撑和固定晶圆；
底座驱动电机，用于带动晶圆进行旋转；
清洗液传输管路，用于向晶圆传输清洗液或其它所需液体。
22.根据权利要求20所述的晶圆清洁干燥模组状态检测装置，其特征在于：所述图像获取单元为搭载CCD传感器的图像录取装置，或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置，或者，为搭载CCD传感器的图像录取装置及反光镜，或者，为搭载CMOS传感器的图像录取装置及反光镜，或者，为光电转化装置。
23.一种平坦化设备，包括研磨模组，清洗模组，设备前端模组，及用于传输晶圆的晶圆运输机构，所述清洗模组具有如权利要求20-22中任一项所述的晶圆清洁干燥模组。
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