一种硅片边缘检测装置及方法

本发明属于光学检测系统领域，涉及一种硅片边缘检测装置及方法。

背景技术：

1、硅片镀膜技术是一种用于制造微电子元件的工艺，它可以在硅片表面形成一层薄膜，以改善硅片的性能；某些圆形硅片表面镀膜区域为与硅片同心的圆形范围，且略小于硅片直径，在硅片的外周留出一圈未镀膜的边缘，但是受工艺精度影响，会出现镀膜区域与硅片表面偏心的情况，使得未镀膜的边缘尺寸有偏差，影响到硅片的性能，因此需要进行边缘合格检测。

2、现有的边缘检测工序主要还是依靠人工，采用显微镜放大观察硅片边缘，通过人工对其定位，并借助显微镜的辅助画线工具标记边缘，以测量尺寸；这种方式首先因为硅片边缘细小，在显微镜下人眼不容易捕捉，难以定位，对于检测的精确度也难以控制；其次大部分操作都依靠人工，非常依赖操作人员的熟练度，且不仅操作步骤繁琐，一块硅片上还需要反复进行多个位置的测量才能保证结果准确，这导致该现有的人工检测工序效率非常低下。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种硅片边缘检测装置及方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种硅片边缘检测方法，包括以下步骤：

4、s1：硅片上料至上料工位，控制端确认并调用当前硅片的尺寸信息、边缘类型；

5、s2：硅片移动至第一检测工位，第一光源提供打光，第一摄像头采集硅片的灰度图像上传至控制端，控制端根据尺寸信息调用相应的模板图像与灰度图像进行模板匹配，确认当前硅片的尺寸、位置、角度，并对硅片的位置和角度进行修正；

6、s3：硅片移动至第二检测工位，根据当前硅片的镀膜边缘类型，选择第二光源或第三光源提供打光，第二摄像头采集硅片的边缘图像上传至控制端，控制端根据边缘图像进行镀膜边缘检测，判断硅片的边缘是否符合要求；

7、s4：载物台携带硅片返回上料工位。

8、进一步的，步骤s3中，镀膜边缘检测包括以下步骤：

9、s3.1：获取硅片边缘位置的rgb图像，按设定路径做边缘查找，查找属于硅片边缘的像素点；

10、s3.2：以边缘查找过程中首次查找到的属于硅片边缘的像素点为基准点，以基准点为中心在rgb图像中框选一块包括了硅片的内外边缘的区域；

11、s3.3：在该区域中拟合硅片边缘的内边缘线和外边缘线，计算两线之间的垂直间距；

12、s3.4：将垂直间距与设定的合格间距对比，判断硅片边缘的间距合格情况。

13、进一步的，步骤s3.1中，设定路径从rgb图像的顶部开始，沿竖直方向向下结束于rgb图像的底部。

14、进一步的，步骤s2中，当前硅片的尺寸与模板图像不符时，将当前硅片返回至上料工位，并报警提示当前硅片为不合格品，更换当前硅片后，返回执行步骤s1。

15、进一步的，步骤s3中，硅片的镀膜边缘位于硅片的平面或斜面，当硅片的镀膜边缘位于平面时采用第二光源打光，第二光源为同轴光源；当硅片的镀膜边缘位于斜面时采用第三光源打光，第三光源为穹顶光源。

16、一种硅片边缘检测装置，采用上述的硅片边缘检测方法，包括：

17、上料工位，包括用于放置硅片的卡槽；

18、第一检测工位，包括第一摄像头和第一光源；

19、第二检测工位，包括第二摄像头、第二光源和第三光源；

20、所述上料工位、第一检测工位和第二检测工位沿第一直线方向依次排列；

21、载物台，包括用于吸附硅片的吸盘，以及驱动所述吸盘升降的升降机构，所述吸盘可相对于所述载物台水平旋转；

22、第一位移装置，沿所述第一直线方向布设，且驱动所述载物台沿所述第一直线方向移动；

23、第二位移装置，驱动所述载物台沿第二直线方向移动，所述第二直线方向位于水平且垂直于所述第一直线方向。

24、进一步的，所述上料工位包括方台，所述卡槽设于所述方台的顶部，所述卡槽的下方开设有容置所述载物台的空间，所述卡槽的底部与所述空槽之间连通的设有供所述吸盘穿过的缺口。

25、进一步的，所述卡槽的数量设置为至少两个，且为同心层叠设置，所述卡槽的直径由上往下依次减小。

26、进一步的，还包括沿第三直线方向布设的第三位移装置，所述第三直线方向垂直于所述第一直线方向，所述第二光源、所述第三光源设于所述第三位移装置上。

27、综上所述，本发明的有益之处在于：

28、1)本发明采用的检测方法，能够灵活地区分检测不同硅片的尺寸类型，并根据边缘类型采用相应的光源，能适用多种类型的硅片检测，适用性强；采用的视觉定位方法配合位置角度修正，能够极大提高检测中的定位效率和准确度；通过采集图像进行边缘查找，拟合内外边缘线并计算间距的方式，替代人眼观察和辅助画线测量，使测量结果的准确度和效率大大提高，单硅片多点位的检测也能够快速准确地完成。

29、2)本发明采用的检测装置，通过第一位移装置和可升降旋转的吸盘实现硅片在三个工位之间的多方向、多角度的移动，吸盘的设计配合机械结构保证硅片的稳定性和移动中的平稳，机械位移结构配合视觉定位实现对硅片的快速、精准的定位，确保每次的检测视野的有效性和检测位置的一致性。

技术特征：

1.一种硅片边缘检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种硅片边缘检测方法，其特征在于，步骤s3中，镀膜边缘检测包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种硅片边缘检测方法，其特征在于，步骤s3.1中，设定路径从rgb图像的顶部开始，沿竖直方向向下结束于rgb图像的底部。

4.根据权利要求1所述的一种硅片边缘检测方法，其特征在于，步骤s2中，当前硅片的尺寸与模板图像不符时，将当前硅片返回至上料工位，并报警提示当前硅片为不合格品，更换当前硅片后，返回执行步骤s1。

5.根据权利要求1所述的一种硅片边缘检测方法，其特征在于，步骤s3中，硅片的镀膜边缘位于硅片的平面或斜面，当硅片的镀膜边缘位于平面时采用第二光源打光，第二光源为同轴光源；当硅片的镀膜边缘位于斜面时采用第三光源打光，第三光源为穹顶光源。

6.一种硅片边缘检测装置，采用如权利要求1-5中任一所述的硅片边缘检测方法，其特征在于，包括：

7.根据权利要求6所述的一种硅片边缘检测装置，其特征在于，所述上料工位包括方台，所述卡槽设于所述方台的顶部，所述卡槽的下方开设有容置所述载物台的空间，所述卡槽的底部与所述空槽之间连通的设有供所述吸盘穿过的缺口。

8.根据权利要求7所述的一种硅片边缘检测装置，其特征在于，所述卡槽的数量设置为至少两个，且为同心层叠设置，所述卡槽的直径由上往下依次减小。

9.根据权利要求6所述的一种硅片边缘检测装置，其特征在于，还包括沿第三直线方向布设的第三位移装置，所述第三直线方向垂直于所述第一直线方向，所述第二光源、所述第三光源设于所述第三位移装置上。

技术总结
本发明公开了一种硅片边缘检测方法，包括以下步骤：S1：硅片上料至上料工位，控制端确认并调用当前硅片的尺寸信息、边缘类型；S2：硅片移动至第一检测工位，第一光源提供打光，第一摄像头采集硅片的灰度图像上传至控制端。本发明采用的检测方法，能够灵活地区分检测不同硅片的尺寸类型，并根据边缘类型采用相应的光源，能适用多种类型的硅片检测，适用性强；采用的视觉定位方法配合位置角度修正，能够极大提高检测中的定位效率和准确度；通过采集图像进行边缘查找，拟合内外边缘线并计算间距的方式，替代人眼观察和辅助画线测量，使测量结果的准确度和效率大大提高，单硅片多点位的检测也能够快速准确地完成。

技术研发人员：潘凌锋,陈一信,陈浙泊,张一航,白振兴,张东霖,陈镇元,叶雪旺,陈龙威,林建宇,余建安,吴荻苇
受保护的技术使用者：浙江大学台州研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/22