专利名称：硅晶片无接触式计数系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及半导体硅晶片的计数领域，尤其涉及在一次操作过程中即可完成
半导体硅晶片计数的无接触式计数系统。
技术背景半导体硅晶片的数量需要在生产后经过统计。例如所有半导体晶片制造企业需 要在整个生产过程的最终阶段，对硅晶片进行计数，以保证最终出厂的硅晶片数量满足太 阳能工业或者客户的要求。而目前随着半导体行业的快速发展，各大硅晶片的制造企业的 生产规模越来越大，对生产出的大量硅晶片进行计数的要求越来越高，市场上缺乏一种检 测设备能够同时具备多功能、可靠性、高效率、便携等特点，以满足硅晶片产业日益增长的 竞争需求。具体来说，传统的计数方式主要以人工清点为主，而这种方式由于大量劳动力的 参与，企业的生产成本日益增加，而且人工清点具有主观性以及人容易产生视觉疲劳，从而 导致计数的错误，同时，硅晶片的破损、碎片率也会明显提高。同样由于清点之后的数据记 录与保存也无法一次完成，造成清点记录的过程十分繁琐，这些都大大影响了生产效率。 因此，一种能够仅需一次操作即可完成一组硅晶片的准确计数以及具有数据存储 功能，并同时兼备快速、准确、价格合理等特点的无接触硅晶片的计数系统已经成为众望所 归的市场需求。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种硅晶片无接触式计数系统，仅需一次 操作即可完成对一组硅晶片的无接触计数。 本实用新型为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种半导体硅晶片无 接触式计数系统，其特征在于，所述系统包括测量模块，所述测量模块包括一个图像采 集机械平台，用于置放待计数硅晶片；一台工业摄像头，安装在所述图像采集机械平台一 侧，与该待计数硅晶片的一侧面呈垂直，用以采集硅晶片的侧面纹理图像；两组LED条形照 明光源，分别位于所述工业摄像头的左右两侧，靠近该待计数硅晶片的一侧面；一个光电传 感器，安装于所述图像采集机械平台的内部下方；一图像处理模块，对所述工业摄像头采集 的硅晶片图像进行处理，并保存计数结果；一控制模块，通过以太网连接所述图像处理模 块，接收所述图像处理模块的控制命令以控制所述测量模块。 比较好的是，所述承片台上具有用以限定晶片位置的一对硅片衬板以及一个保护 硅晶片滑动的限位销。 比较好的是，所述控制模块连接有一光电传感器，用以判断所述承片台上是否放 置有待测硅晶片。 比较好的是，所述LED条形照明光源分别安装在相互独立的两马达上，所述控制
模块通过控制命令控制所述马达，以调整LED条形照明光源的照射角度。 比较好的是，所述控制模块连接有一光源强度调节开关，所述控制模块响应所述光源强度调节开关而实时调整测量环境中的照明强度。
比较好的是，所述图像处理模块进一步包括一 LCD显示器，用于显示所述计数结
果；一数据库，用于存储硅晶片厚度、光源强度、检测结果和硅晶片图像。 本实用新型由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，可以通过一步操作同
时得到硅晶片的准确计数，同时，配合开关的一次动作将完成晶片的数据存储。本实用新型
的测量为无接触式测量，对晶片的损伤将大大降低。
为让本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，
以下结合附图对本实用 新型的具体实施方式
作详细说明，其中 图1是本实用新型一个实施例的硅晶片计数系统结构图； 图2是图1所示计数系统的实际计数流程图； 图3是本实用新型计数系统的计数结果示意图； 图4是图1所示计数系统的承片台的俯视图； 图5是图1所示计数系统的承片台的侧视图。
具体实施方式
图1是本实用新型一个实施例的硅晶片计数系统结构图。 本系统适用于统计半导体硅晶片的数量。通过下面的进一步详细描述我们将知 道，本系统能实现对晶片的数量进行高精度和高可靠性的无接触式计数。 如图1所示，本系统包含了硅晶片测量模块1、控制模块2和图像处理模块3，其中 晶片测量模块1与控制模块2相连，而控制模块2又与图像处理模块3相连接。如图1所 示，在硅晶片测量模块l中，晶片14为半导体硅晶片，晶片通常为薄的正方型体，且由具有 固定电阻率范围的高纯度半导体材料(如硅)制成。其两表面相对平行，且外形尺寸符合 工业标准，然而在特殊的应用背景下，半导体硅晶片也可根据需求制成其它形状。 测量模块1设置了两组位于工业摄像头13左右两侧，靠近硅晶片的侧面，相距一 定距离的LED条形照明光源121和122。 LED条形照明光源121和122分别固定在马达112 和113上。工业摄像头13依靠LED条形照明光源121和122的照明，获得硅晶片14的侧 面图像。两LED条形照明光源121和122均与光源控制器22连接，由光源控制器22给LED 条形照明光源121和122提供驱动信号并根据可调电阻值而产生相应的光源照明强度。由 于硅晶片计数的质量取决于硅晶片侧面的照明效果，为了满足不同硅晶片侧面的要求，需 要调整LED光源的位置。如图1所示，LED条形照明光源121和122分别固定在马达112和 113上，根据硅晶片侧面图像的质量，控制马达，调整LED光源到较理想的照明位置。 测量模块l(如图1)包含一台工业摄像头13，安装在承片台11的一侧，与该欲计 数硅晶片14的一侧面呈垂直，用以采集硅晶片14的侧面条纹图像。工业摄像头13通过支 架和摄像头盒固定在底板17上。工业摄像头13能够采集到硅晶片的侧面条纹图像。工业 摄像头13通过1394接口同图像采集卡连接，由GPIO接口提供电源，并能根据相关参数的 设置获取不同环境下的图像。工业摄像头13获得的图像信号通过1394总线传输到图像处 理模块3。
4[0023] 测量模块1包含了一个在计数过程中起支撑晶片作用的承片台11。承片台11支撑硅晶片14，同时通过前面板上的硅片衬板15以及承片台11上的限位销16，起到对准硅晶片14侧面与工业摄像头13焦平面位置的作用。举例来说，承片台11具有1对硅片衬板15，目的在于确定硅晶片14的侧面位于工业摄像头13的成像焦平面上。对尺寸为125毫米*125毫米的晶片以及156毫米*156毫米的晶片均能满足。而承片台11上的限位销16能够有效保证待测晶片不随意滑动，降低碎片率。这些限位设计可以指导操作者在承片台11上准确地放置晶片。而对晶片的准确安放，将能保证在计数过程中，得到准确的计数结果。承片台ll是一X形平台，且其尺寸比156毫米*156毫米稍微大些，适合于任何外形结构尺寸晶片的测量，并且该承片台11与底板17协调配合。 测量模块1包括一个安装于承片台11的内部下方的光电传感器18，当硅晶片14放置于承片台11时，其发出信号点亮LED条形照明光源12，同时工业摄像头13开始实时采集；当承片台ll上没有硅晶片14时，工业摄像头13关闭采集，并延时关闭LED条形照明光源12，起到节约能耗和延长LED条形照明光源的使用寿命。 承片台11、摄像头盒和LED条形照明光源121和122的马达112和113都安装在底板17上。底板17由足够厚的铝合金材料制成的，且具有很高的刚度。同时，底板17被固定在具有橡胶脚垫19上，橡胶脚垫19可以起到缓冲和隔离震动的作用。[0026] 控制模块2中有四个独立的信号处理单元。其中输入输出接口 21接收光电传感器18和脚踏开关4的状态信号，并传输到嵌入式控制器26。嵌入式控制器26获取信号，与预设值进行比较，做出判断结果，通过以太网发送到图像处理模块3。而光源控制器22首先获取图像处理模块3的光强信号，再通过可调电阻对LED条形照明光源的照明强度做出调整。旋转装置驱动25用于控制LED条形照明光源121和122的位置。此外，通信接口 23是控制模块2与图像处理模块3的通信接口，所有图像处理模块3与控制模块2之间的数据通信均由这个接口实现。嵌入式控制器26控制和协调输入输出接口 21、光源控制器22、通信接口 23、旋转装置驱动25，使整个系统合理、准确地实现自动调整、自动采集的功能。[0027] 图像处理模块3包括数据库33、 LCD显示器32及图像处理单元31。图像处理单元31，主要对图像条纹进行以下步骤的处理a)条纹分割计算图像分割阈值，将图像转换成二值图像；b)条纹提取对所有的条纹进行形态学处理，去掉噪声干扰，提高条纹图像质量；c)条纹搜索顺序搜索并确定图像中所有条纹的位置；d)条纹计数通过计算条纹的个数，结合统计学原理，计算出硅晶片数量。经过图像处理后得到的数据保存到数据库33中，同时将计数结果显示在LCD显示器32上。 图2为依照本实用新型的一个实施例对硅晶片进行计数的流程示意图。 首先，步骤60将硅晶片14置于承片台11上。步骤61使晶片一侧紧靠硅片衬板
15，令硅晶片14侧面尽可能与摄像头焦平面重合。如果需要，在测量前可对工业摄像头13
的焦距进行校准。 位于承片台11中间下部的光电传感器18由于硅晶片14的遮挡，步骤62光电传感器发出采集信号，通过TCP通信发送到上位机，应用软件做出判断，控制工业摄像头13开始采集图像(步骤63)。 点击计数按钮或者脚踏开关4，上位机做出相应，获取一幅硅晶片14的侧面图像，通过步骤64图像分析处理，获得计数结果。然后将所得计数结果与预置计数值进行比较判断，再将结果醒目显示在显示器32上(步骤65)。 步骤66为数据保存开关控制，按下数据保存开关控制，上位机作出响应，将所测量的数据(包括计数和检测图像)保存在数据库33中(步骤67)。对承片台11上的待测硅晶片进行加片或者减片之后，按下测量开关后，将再一次对该组硅晶片进行检测(步骤69)。依照上述方式可多次对待测硅晶片进行计数，并按照操作人员设置，最终将数值显示在显示器32上(步骤65)。每次检测结束后，保存到数据库中的数据将会包括计数结果、计数时间和获取图像以及操作人员相关信息等。 当完成测量后，被测硅晶片14将被操作员从承片台11上移走，位于承片台11中间下部的光电传感器18发出信号，通过TCP通信发送到上位机，应用软件做出判断，关闭工业摄像头13采集图像，同时开始计时，延时关闭LED条形照明光源121和122，下一组硅晶片的检测将重复以上过程，一次硅晶片检测所需时间小于2秒钟。 如上所述，本系统非常适合于半导体企业对硅晶片准确计数的需求一个价位合理，且具备高速检测功能的独立系统。图3展示了本系统的检测结果示意图。该硅晶片由国家计量院标定的厚度值为180微米。 综上所述，本实用新型的计数系统可以通过一步操作得到一组硅晶片的准确计数结果。本系统围绕数字图像处理技术，利用一台工业摄像头、LED条形照明光源以及光电传感器等硬件，构建了无接触式硅晶片计数系统，通过TCP通信，合理运用资源，达到了快速、准确地对硅晶片计数的目的。本实用新型的测量为无接触式测量，对晶片的损伤将大大降低。 虽然本实用新型已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本实用新型，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作些许的修改和完善，因此本实用新型的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求一种半导体硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述系统包括测量模块，所述测量模块包括一个图像采集机械平台，用于置放待计数硅晶片；一台工业摄像头，安装在所述图像采集机械平台一侧，与该待计数硅晶片的一侧面呈垂直，用以采集硅晶片的侧面纹理图像；两组LED条形照明光源，分别位于所述工业摄像头的左右两侧，靠近该待计数硅晶片的一侧面；一个光电传感器，安装于所述图像采集机械平台的内部下方；一图像处理模块，对所述工业摄像头采集的硅晶片图像进行处理，并保存计数结果；一控制模块，通过以太网连接所述图像处理模块，接收所述图像处理模块的控制命令以控制所述测量模块。
2. 如权利要求1所述的硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述承片台上具有用 以限定晶片位置的一对硅片衬板以及一个保护硅晶片滑动的限位销。
3. 如权利要求1或2所述的硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述控制模块连接 有一光电传感器，用以判断所述承片台上是否放置有待测硅晶片。
4. 如权利要求3所述的硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述LED条形照明光 源分别安装在相互独立的两马达上，所述控制模块通过控制命令控制所述马达，以调整LED 条形照明光源的照射角度。
5. 如权利要求4所述的硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述控制模块连接有 一光源强度调节开关，所述控制模块响应所述光源强度调节开关而实时调整测量环境中的 照明强度。
6. 如权利要求5所述的硅晶片无接触式计数系统，其特征在于，所述图像处理模块进 一步包括一 LCD显示器，用于显示所述计数结果；一数据库，用于存储硅晶片厚度、光源强度、检测结果和硅晶片图像。
专利摘要本实用新型涉及一种硅晶片无接触式计数系统，一种半导体硅晶片无接触式计数系统，包括测量模块，测量模块包括一个图像采集机械平台，用于置放待计数硅晶片；一台工业摄像头，安装在图像采集机械平台一侧，与该待计数硅晶片的一侧面呈垂直，用以采集硅晶片的侧面纹理图像；两组LED条形照明光源，分别位于工业摄像头的左右两侧，靠近该待计数硅晶片的一侧面；一个光电传感器，安装于图像采集机械平台的内部下方；一图像处理模块，对工业摄像头采集的硅晶片图像进行处理，并保存计数结果；一控制模块，通过以太网连接图像处理模块，接收图像处理模块的控制命令以控制测量模块。本计数系统具有无接触、一次性测量、快速、准确等优点。
文档编号H01L21/00GK201522995SQ20092007017
公开日2010年7月7日 申请日期2009年4月10日 优先权日2009年4月10日
发明者尹国贤, 曹伟兵, 李福荣, 邓超明 申请人:上海星纳电子科技有限公司