一种基于图像处理的晶圆图像分析装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于图像处理的晶圆图像分析装置及方法。该装置包括计算机、固定装置、CCD相机、显微筒镜、氙灯光源、三维移动平台、电机控制装置、显微物镜，三维移动平台通过电机控制装置与计算机相连接，显微物镜、显微筒镜、CCD相机从下至上依次相接并固定在固定装置上，CCD相机的采集接口与计算机连接。方法为：将待测样品放置于三维移动平台的载物台；通过三维移动平台在垂直方向移动调节焦距，打开氙灯光源对样品进行照明，通过电机控制装置使三维移动平台进行移动，同时CCD相机、显微筒镜、显微物镜进行晶圆图像的采集，并输入计算机进行处理得到完整的晶圆拼接图像。本发明专利技术机构简单、操作方便，能对晶圆图像进行快速精确的拼接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体检测
，特别是一种基于图像处理的晶圆图像分析装置及方法。背景介绍目前先进的集成电路制造工艺一般都由上百步的加工工序，其中任何环节的微小错误都将导致整个晶圆芯片失效，尤其是随着科技的发展，电路的关键尺寸在不断的缩小，这样对加工时工艺的控制要求越来越严格，所以在晶圆的生产过程要求能及时发现在工艺上有缺陷的晶圆芯片并进行处理。世界领先的检测技术如光学或者电子束技术，能够有针对性的对不同晶圆的图案特征和缺陷特征进行特定的算法来进行计算和分析，可以区分不同缺陷的种类并且可以将微粒、划痕以及图案图签表示出来。但是，往往存在系统结构复杂、操作繁琐的问题，并且不能对晶圆图像进行快速精确的拼接。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单、操作方便的基于图像处理的晶圆图像分析装置及方法，对晶圆图像进行快速精确的拼接。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于图像处理的晶圆图像分析装置，包括计算机、固定装置、CCD相机、显微筒镜、氙灯光源、三维移动平台、电机控制装置、显微物镜，其中氙灯光源通过光纤接入显微筒镜的接口中，三维移动平台通过电机控制装置与计算机相连接，显微物镜、显微筒镜、CCD相机从下至上依次相接并固定在固定装置上，CCD相机的采集接口与计算机连接；将待测的晶圆样品放置于三维移动平台的载物台，三维平台在竖直方向为Z轴，在水平方向分别为X轴、Y轴，X轴行程大于Y轴行程；通过三维移动平台在Z轴方向移动来进行焦距的调节，打开氙灯光源对载物台上的样品进行照明，由计算机控制电机控制装置使三维移动平台在X轴和Y轴方向进行移动，同时CCD相机显微筒镜、显微物镜进行晶圆图像的采集，其中三维移动平台按照图像处理中配准所需的，相邻图像重叠部分的大小进行移动，CCD相机所采集的晶圆图像输入计算机中进行图像处理，从而获得完整的晶圆拼接图像。进一步地，所述固定装置包括支撑架和光学面包板，光学面包板两端固定于支撑架上，并能通过支撑架调节高度。进一步地，所述三维移动平台的X轴方向的电机为直线电机，在X轴方向移动；Y轴方向的电机为伺服电机，在X轴移动结束之后进行Y轴的移动。进一步地，所述显微筒镜设置有三个接口，分别为CCD相机接口、氙灯光源光纤接口、显微物镜接口，其中显微筒镜自身能够从1X到7X的变焦，并且对光纤接入的氙灯光源进行准直扩束。一种基于图像处理的晶圆图像分析方法，步骤如下：步骤1，将待测的晶圆样品放置在三维移动平台的载物台上，放置的位置使显微物镜能够拍摄到全部待测晶圆样品；步骤2，CCD相机通过显微筒镜采集显微物镜所拍摄的待测晶圆样品图像，并将采集到的图像输入至计算机，通过三维平台的Z轴进行调焦，使得计算机得到清晰的晶圆图像；步骤3，打开氙灯光源进行照明，通过计算机控制三维移动平台在X轴方向移动，同时计算机采集CCD相机拍摄到的图像并保存；步骤4，当X轴方向完成成像后，计算机控制三维平台在Y轴方向移动一个视域，然后继续在X轴方向移动，同时计算机采集CCD相机拍摄到的图像，以此类推，直到晶圆扫描完成；步骤5，根据步骤3和步骤4得到的晶圆图像，利用相邻2幅晶圆图像的互功率谱得到一个脉冲函数，进一步得到平移参数，拼接得到完整的晶圆图像。进一步地，步骤5所述根据步骤3和步骤4得到的晶圆图像，利用相邻2幅晶圆图像的互功率谱得到一个脉冲函数，进一步得到平移参数，具体如下：所述相邻2幅为f1(x,y)和f2(x,y)，其中图像f2(x,y)是图像f1(x,y)经平移(x0,y0)后得到的图像，即：f2(x,y)＝f1(x-x0,y-y0)由傅里叶时移性质，f1(x,y)和f2(x,y)对应的傅里叶变换F1(u,v)和F2(u,v)的关系如下：F2(u,v)＝exp(-j*2*pi(ux0+vy0))*F1(u,v)对应的频率交叉互功率谱如下式：式中，F1*(u,v)为F2(u,v)的复共轭；e-j(ux0+vy0)的傅里叶反变换为一个二维脉冲函数δ(x-x0,y-y0)然后进行傅里叶反变换，根据脉冲函数的曲线图得到脉冲的坐标，根据峰值位置来确定平移参数x0,y0；该平移参数x0,y0表示2幅相邻晶圆图像的相对位移，对第二幅晶圆图像进行平移完成2幅图的拼接，用同样的方法对其他晶圆图像进行处理，最后得到完整的晶圆图像。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：(1)显微系统简单：采用具有三个不同接口的显微筒镜，使CCD相机、显微物镜、氙灯光源与筒镜直接连接；(2)操作容易：显微系统全都固定在一起，整体结构稳定，拍照时只要保证三维平台和CCD相机同步；(3)图像拼接的精度高：针对晶圆的局部特征点少，采用互功率谱，得到一个峰值可以准确的对晶圆图像进行拼接。附图说明图1是本专利技术基于图像处理的晶圆图像分析装置的结构示意图。图2是本专利技术实施实例中晶圆中相邻的两幅图，其中(a)是第一幅晶圆图，(b)是第二幅晶圆图。图3是本专利技术实施实例中把两幅晶圆图合并后的效果图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术公开了一种基于图像处理的晶圆图像分析装置及方法，所采用的图像处理是指图像的预处理、图像的拼接和图像的融合，图像分析是指通过标定板来标定系统的CCD相机精度。该装置的优势在于标定出CCD相机的精度，可以对得到图像进行更精确的处理，在图像分析时，针对得到的晶圆图像以及优化的算法，从而到达快速和精度的要求。该装置是依据显微成像结构进行系统的搭建，光路结构简单，在实验室实施起来难度小。结合图1，本专利技术基于图像处理的晶圆图像分析装置，包括计算机1、固定装置2、CCD相机3、显微筒镜4、氙灯光源5、三维移动平台6、电机控制装置7、显微物镜8，其中氙灯光源5通过光纤接入显微筒镜4的接口中，三维移动平台6通过电机控制装置7与计算机1相连接，显微物镜8、显微筒镜4、CCD相机3从下至上依次相接并固定在固定装置2上，CCD相机3的采集接口与计算机1连接；将待测的晶圆样品放置于三维移动平台6的载物台，三维平台6在竖直方向为Z轴，在水平方向分别为X轴、Y轴，X轴行程大于Y轴行程；通过三维移动平台6在Z轴方向移动来进行焦距的调节，打开氙灯光源5对载物台上的样品进行照明，由计算机1控制电机控制装置7使三维移动平台6在X轴和Y轴方向进行移动，同时CCD相机3显微筒镜4、显微物镜8进行晶圆图像的采集，其中三维移动平台6按照图像处理中配准所需的，相邻图像重叠部分的大小进行移动，CCD相机3所采集的晶圆图像输入计算机1中进行图像处理，从而获得完整的晶圆拼接图像。作为一种具体示例，所述固定装置2包括支撑架和光学面包板，光学面包板两端固定于支撑架上，并能通过支撑架调节高度。作为一种具体示例，所述三维移动平台6的X轴方向的电机为直线电机，在X轴方向移动；Y轴方向的电机为伺服电机，在X轴移动结束之后进行Y轴的移动。作为一种具体示例，所述显微筒镜4设置有三个接口，分别为CCD相机3接口、氙灯光源5光纤接口、显微物镜8接口，其中显微筒镜4自身能够从1X到7X的变焦，并且对光纤接入的氙灯光源5进行准直扩束。一种基于图像处理的晶圆图像分析方法，步骤如下：步骤1，将待测的晶圆样品放置在三维移动平台6的载物台上，放置的位置使显微物镜8能够拍摄到全部待测晶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像处理的晶圆图像分析装置，其特征在于，包括计算机(1)、固定装置(2)、CCD相机(3)、显微筒镜(4)、氙灯光源(5)、三维移动平台(6)、电机控制装置(7)、显微物镜(8)，其中氙灯光源(5)通过光纤接入显微筒镜(4)的接口中，三维移动平台(6)通过电机控制装置(7)与计算机(1)相连接，显微物镜(8)、显微筒镜(4)、CCD相机(3)从下至上依次相接并固定在固定装置(2)上，CCD相机(3)的采集接口与计算机(1)连接；将待测的晶圆样品放置于三维移动平台(6)的载物台，三维平台(6)在竖直方向为Z轴，在水平方向分别为X轴、Y轴，X轴行程大于Y轴行程；通过三维移动平台(6)在Z轴方向移动来进行焦距的调节，打开氙灯光源(5)对载物台上的样品进行照明，由计算机(1)控制电机控制装置(7)使三维移动平台(6)在X轴和Y轴方向进行移动，同时CCD相机(3)显微筒镜(4)、显微物镜(8)进行晶圆图像的采集，其中三维移动平台(6)按照图像处理中配准所需的，相邻图像重叠部分的大小进行移动，CCD相机(3)所采集的晶圆图像输入计算机(1)中进行图像处理，从而获得完整的晶圆拼接图像。

【技术特征摘要】
1.一种基于图像处理的晶圆图像分析装置，其特征在于，包括计算机(1)、固定装置(2)、CCD相机(3)、显微筒镜(4)、氙灯光源(5)、三维移动平台(6)、电机控制装置(7)、显微物镜(8)，其中氙灯光源(5)通过光纤接入显微筒镜(4)的接口中，三维移动平台(6)通过电机控制装置(7)与计算机(1)相连接，显微物镜(8)、显微筒镜(4)、CCD相机(3)从下至上依次相接并固定在固定装置(2)上，CCD相机(3)的采集接口与计算机(1)连接；将待测的晶圆样品放置于三维移动平台(6)的载物台，三维平台(6)在竖直方向为Z轴，在水平方向分别为X轴、Y轴，X轴行程大于Y轴行程；通过三维移动平台(6)在Z轴方向移动来进行焦距的调节，打开氙灯光源(5)对载物台上的样品进行照明，由计算机(1)控制电机控制装置(7)使三维移动平台(6)在X轴和Y轴方向进行移动，同时CCD相机(3)显微筒镜(4)、显微物镜(8)进行晶圆图像的采集，其中三维移动平台(6)按照图像处理中配准所需的，相邻图像重叠部分的大小进行移动，CCD相机(3)所采集的晶圆图像输入计算机(1)中进行图像处理，从而获得完整的晶圆拼接图像。2.根据权利要求1所述的基于图像处理的晶圆图像分析装置，其特征在于，所述固定装置(2)包括支撑架和光学面包板，光学面包板两端固定于支撑架上，并能通过支撑架调节高度。3.根据权利要求1所述的基于图像处理的晶圆图像分析装置，其特征在于，所述三维移动平台(6)的X轴方向的电机为直线电机，在X轴方向移动；Y轴方向的电机为伺服电机，在X轴移动结束之后进行Y轴的移动。4.根据权利要求1所述的基于图像处理的晶圆图像分析装置，其特征在于，所述显微筒镜(4)设置有三个接口，分别为CCD相机(3)接口、氙灯光源(5)光纤接口、显微物镜(8)接口，其中显微筒镜(4)自身能够从1X到7X的变焦，并且对光纤接入的氙灯光源(5)进行准直扩束。5.一种基于图像处理的晶圆图像分析方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，将待测的晶圆样品放置在三维移动平台(6)的载物台上，放...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘学峰，吴秋野，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32