УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛА Российский патент 1994 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к производству микроэлектронных приборов и может быть использовано в автоматическом оборудовании для производства изделий микроэлектроники, например в установках сортировки и присоединения кристаллов к корпусу, а также для обучения и профотбора операторов.

Известно устройство для контроля поверхности кристалла, содержащее блок считывания информации о поверхности кристалла (БСИПК), блок квантования (БК), генератор импульсов (ГИ), первый и второй формирователи окна (1ФО и 2ФО), задатчик уровня напряжения (ЗУН), блок анализа дефектов (БАД), коммутатор (КМ), регистр (РГ), блок выделения экстремального уровня видеосигнала (БВЭУВ), блок вычитания (БВ) и синхрогенератор (СГ), первый выход которого соединен с первым входом БСИПК, 1ФО, 2ФО, БАД, а второй выход подключен ко второму входу БСИПК, 1ФО и 2ФО.

Выход БСИПК соединен с первым входом БК, выход которого подключен ко второму входу БАД, третий вход которого подключен к выходу ГИ, к третьему входу 1ФО и 2ФО. Четвертый вход БАД соединен с первым выходом 1ФО, а выход соединен с третьим входом РГ. Первый вход, первый и второй выходы РГ подключены соответственно к входной шине, к первой и второй выходной шине, а второй вход РГ соединен с выходом КМ. Первый и второй входы КМ подключены соответственно ко второму выходу РГ и ко второму выходу 1ФО.

Первый, второй, третий и четвертый вход БВЭУВ подключены соответственно к первому выходу СГ, ко второму выходу СГ, к выходу 2ФО и к выходу БСИПК, а выход БВЭУВ соединен с первым входом БВ, второй вход которого соединен с выходом ЗУН, а выход - со вторым входом БК.

Данное устройство обеспечивает контроль поверхности изображения кристалла при одном заранее установленном уровне квантования. Информация о состоянии поверхности кристалла ("1" - дефект есть, "0" - нет) поступает на первую выходную шину устройства. Выбор оптимального уровня квантования и изменение его значения во время контроля поверхности в известном устройстве не предусматривается.

Сигнал на первом выходе БАД, указывающий на наличие дефекта, формируется в случае, если количество подсчитанных импульсов превышает заданное.

В настоящее время получили распространение кристаллы с размерами 10 х 10, 20 х 20 мм и выше. Размеры изображения данных кристаллов превышают размеры телевизионного растра существующих телевизионных датчиков. Контроль поверхности такого кристалла требуется осуществлять путем последовательного контроля поверхности изображения его отдельных фрагментов. Уровень видеосигнала от изображения поверхности одного фрагмента зависит от элементов топологии данного фрагмента и на практике может существенно отличаться от уровня видеосигнала изображения поверхности другого фрагмента.

В зависимости от фрагмента контролируемыми дефектами могут быть маркировочное пятно, царапина, скол и т.д. Уровень видеосигнала от изображения маркировочного пятна зависит от его формы и оптических свойств маркировочной краски, а уровень видеосигнала от изображения, например, скола в значительной степени зависит от оптических свойств носителя, на котором размещен кристалл. Вследствие этого, в реальных условиях уровень видеосигнала от изображения дефекта одного фрагмента может существенно отличаться от уровня видеосигнала для изображения дефекта в другом фрагменте.

Недостатком известного устройства является низкая достоверность определения наличия дефекта поверхности кристалла, если размеры его изображения превышают размеры телевизионного растра.

При контроле поверхности кристалла с большим количеством фрагментов возникает необходимость в автоматизации поиска и выбора оптимального уровня квантования для каждого из фрагментов, автоматизация поиска и выбора оптимального значения уровня квантования для каждого из фрагментов в значительной степени определяет достоверность контроля, исключает влияние субъективных ошибок.

Таким образом, известное устройство не обеспечивает как автоматизацию процесса поиска и выбора оптимального значения уровня квантования, так и изменение уровня квантования в зависимости от контролируемого фрагмента при контроле поверхности кристалла по фрагментам, что приводит к снижению достоверности определения наличия дефекта.

Целью изобретения является повышение достоверности определения дефектов за счет обеспечения, пофрагментного контроля поверхности кристаллов, если размеры изображения кристалла превышают размеры телевизионного растра, а также за счет автоматизированного поиска и выбора оптимального уровня квантования для каждого из фрагментов и установления соответствующего значения оптимального уровня квантования для каждого из фрагментов на этапе контроля.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема БАД.

Устройство для контроля поверхности кристалла содержит синхрогенератор (СГ) 1 (фиг. 1), блок считывания информации о поверхности кристалла (БСИПК) 2, блок квантования (БК) 3, блок анализа дефектов (БАД) 4, два формирователя 1ФО и 2ФО) 5 и 6 импульсов, генератор импульсов (ГИ) 7, коммутатор (КМ) 8, регистр (РГ) 9, блок выделения экстремального уровня видеосигнала (БВЭУВ) 10, блок вычитания (БВ) 11, задатчик уровня напряжения (ЗУН) 12, входную шину 13 и выходные шины 14 и 15.

Первый выход СГ1 подключен к первому входу БСИПК2, 1ФО5, 2ФО6, БАД 4 и БВЭУВ 10, второй выход СГ1 соединен со вторым входом БСИПК2, 1ФО5, 2ФО6 и БВЭУВ 10. Выход БСИПК2 соединен с четвертым входом БВЭУВ 10 и с первым входом БК3, второй вход которого подключен к выходу БВ11, а выход - ко второму входу БАД4. Третий вход БАД4, 1ФО5 и 2ФО6 подключены к выходу ГИ7. Выход 2ФО6 соединен с третьим входом БВЭУВ 10, четвертый вход БАД4 соединен с первым выходом 1ФО5, второй выход которого подключен к шестому входу БАД4 и ко второму входу КМ8, первый вход которого подключен ко второму выходу РГ9 и ко второй выходной шине 15, а выход - ко второму входу РГ9. Первый вход и первый выход РГ9 подключены соответственно к входной шине 13 и выходной шине 14, а третий вход - к первому выходу БАД4. Выход БВЭУВ 10 подключен к первому входу БВ11, второй вход которого соединен с первым выходом ЗУН12. Вторые, третьи, четвертые выходы, группа входов ЗУН12 поразрядно подключены соответственно к четвертым входам 1ФО5, четвертым входам 2ФО6, пятым входам и вторым выходам БАД4.

Устройство для контроля поверхности кристалла на этапах выделения экстремального уровня видеосигнала и контроля работает следующим образом.

При поступлении на ЗУН12 от внешнего устройства через внешнюю шину исходных данных для предъявленного фрагмента (координаты начала и конца первого и второго окна по горизонтали и вертикали минимальный и максимальная площадь контролируемого дефекта, уровень сигнала ΔU, соответствующего разности между максимальным уровнем видеосигнала во втором окне и оптимальным уровнем квантования) ЗУН12 устанавливает на первом выходе соответствующее значение сигнала ΔU, а на второй, третьей и четвертой группах выходов соответствующие значения кодов.

Видеосигнал, соответствующий сканируемому изображению фрагмента поверхности кристалла, с выхода БСИПК2 (фиг. 1), работа которого синхронизируется кадровыми и строчными синхроимпульсами, поступающими на его первый и второй входы с первого и второго выходов СГ1 соответственно подается на первый вход БК3, в котором преобразуется в двухуровневый, нормированный по амплитуде сигнал, уровень логической "1" которого соответствует оптической плотности изображения бездефектной поверхности ("белое"), а уровень логического "0" - изображению дефекта ("черное").

Видеосигнал с выхода БСИПК2 поступает также на четвертый вход БВЭУВ10, на первый и второй входы которого поступают соответственно кадровые и строчные синхронизирующие импульсы с первого и второго выхода СГ1, а на третий вход - сигнал с выхода 2ФО6. Уровень логической "1" сигнала на выходе 2ФО6 в пределах растра совпадает с частью растра, являющейся вторым окном, формируемым так, чтобы оно совпадало с наиболее темным участком одного фрагмента или каждого из фрагментов изображения поверхности.

БВЭУВ10 осуществляет в течение одного кадра определение максимального уровня видеосигнала в части растра, являющейся вторым окном и фиксацию выделяемого максимального уровня видеосигнала в виде потенциала на его выходе. Фиксация в виде потенциала максимального уровня видеосигнала на выходе БВЭУВ10 (фиг. 1), выполняется строчными синхроимпульсами, поступающими на второй вход БВЭУВ10 со второго выхода СГ1 в начале кадрового синхроимпульса, поступающего на первый вход БВЭУВ10 с первого выхода СГ1.

Максимальный уровень видеосигнала во втором окне потенциала с выхода БВЭУВ10 (фиг. 1) поступает на первый вход БВ11, на второй вход которого поступает сигнал с первого выхода ЗУН12.

ЗУН12 формирует на своем выходе сигнал в виде потенциала, который соответствует разности между максимальным уровнем видеосигнала и оптимальным уровнем квантования для предъявленного фрагмента с учетом знака. Знак "плюс" или "минус" указывает, что оптимальный уровень квантования располагается ниже или выше максимального уровня видеосигнала.

На выходе ВБ11 (фиг. 1) формируется сигнал в виде потенциала для соответствующего оптимальному уровню квантования предъявленного фрагмента, который поступает на второй вход БК3 (фиг. 1), на первый вход которого поступает видеосигнал с выхода БСИПК2.

Преобразованный видеосигнал с выхода БК3 поступает на второй (управляющий) вход БАД4, на первый (синхронизирующий) вход которого подаются кадровые синхроимпульсы с первого выхода СГ1. На третий (тактовый) вход БАД4 с выхода ГИ7 подается последовательность импульсов, период следования которых определяет размер элемента разложения по строке. На четвертый (стробирующий) вход БАД4 с первого выхода 1ФО5 подается сигнал, уровень логической "1" которого в пределах растра совпадает с частью растра и позицией, являющейся первым окном, в пределах которого определяется дефект фрагмента изображения поверхности кристалла. На пятые входы БАД4 (фиг. 1) с четвертых выходов ЗУН12 поступает код, соответствующий количеству импульсов для минимальной площади изображения дефекта.

БАД4 подсчитывает количество тактовых импульсов, поступление которых совпадает с присутствием сигнала на уровне логической "1", соответствующего первому окну, на четвертом входе и преобразованного видеосигнала на уровне логического "0", соответствующего изображению дефекта на втором входе. Если количество этих импульсов превышает заданное, то на первом выходе БАД4 формируется сигнал с уровнем логического "0", указывающий на наличие дефекта. Если количество подсчитанных импульсов меньше заданного, то сформируется сигнал с уровнем логической "1", указывающий на отсутствие дефекта. На вторых выходах БАД4 по поступлению импульса на его шестой вход формируется код, соответствующий количеству подсчитанных импульсов, который поступает на входы ЗУН12.

Сигнал с первого выхода БАД4 поступает на третий (информационный) вход РГ9, предустановка которого осуществляется сигналом, поступающим на его первый вход (вход предустановки) с входной шины 13. Второй (тактовый) вход РГ9 подключен к выходу КМ8. При поступлении на первый вход РГ9 пускового сигнала с входной шины 13 со второго выхода РГ9 на первый (управляющий) вход КМ8 поступает сигнал с уровнем логической "1", разрешающий работу КМ8. Тактирование КМ8 осуществляется импульсом, формируемым 1ФО5 по окончании последней строки первого окна и поступающим со второго выхода 1ФО5 на второй (тактовый) вход КМ8 (фиг. 1).

Импульс, тактирующий КМ8 в кадре контроля наличия дефекта после подачи пускового сигнала с входной шины 13, поступает на второй (тактовый) вход РГ9, на третий (информационный) вход которого к этому времени с первого выхода БАД4 поступает сигнал о наличии или отсутствии дефекта поверхности предъявленного фрагмента. По тактированию РГ9 информация о состоянии поверхности фрагмента ("1" - дефект есть, "0" - нет) поступает с его первого выхода на первую выходную шину 14, а на втором выходе РГ9 формируется сигнал готовности устройства (логический "0"), который устанавливает в исходное состояние и подается на вторую выходную шину 15.

Код, соответствующий количеству подсчитанных импульсов при сканировании изображения дефектной поверхности фрагмента, со вторых выходов БАД4 поступает на входы ЗУН12, который запоминает его текущее значение. При поступлении на ЗУН12 от внешнего устройства через внешнюю шину сигнала о наличии дефекта на изображении предъявленного фрагмента ЗУН12 сравнивает текущее значение подсчитанных импульсов N со значением максимально возможного числа этих импульсов (N_max). Если условие N < N_max выполняется, то ЗУН12 через внешнюю шину выдает на внешнее устройство подтверждение наличия дефекта. При невыполнении условия N < N_max ЗУН12 через внешнюю шину не подтверждает внешнему устройству наличие дефекта. Таким образом, исключается признание бездефектного изображения "негодным" из-за несоответствия исходных данных предъявленному изображению (уровень квантования выше допустимого уровня квантования).

Предлагаемое устройство осуществляет поиск и выбор оптимального уровня квантования, устанавливаемого на первом выходе ЗУН12 и обеспечивающего достоверное определение дефектов в каждом из предъявленных фрагментов.

Значение уровня сигнала, устанавливаемого на первом выходе ЗУН12 и обеспечивающего достоверное определение дефекта в предъявленном фрагменте, на этапе поиска и выбора заранее неизвестно. Предлагаемое устройство осуществляет поиск и выбор данного значения сигнала следующим образом.

При поступлении исходных данных (координаты начала и конца первого и второго окна, минимальная и максимальная площадь дефекта, начало этапа поиска и выбора оптимального уровня) ЗУН12 устанавливает на первом выходе начальное (нулевое) значение уровня сигнала, а на второй, третьей и четвертой группах выходов - соответствующие значения кодов. Затем устройство выполняет этапы выделения максимального уровня видеосигнала и этап поверхности, по окончании которого ЗУН12 сравнивает значение числа подсчитанных импульсов N, установленное на пятых выходах БАД4 с числом импульсов, соответствующим минимальной и максимальной площади данного дефекта (N_max и N_max). Последовательно, задавая уровни сигнала ΔU выше и ниже начального (нулевого) значения и выполняя при этом этапы контроля поверхности. ЗУН12 осуществляет поиск значений допустимых уровней сигнала ΔU, для которых выполняется условие N_min < N < N_max. После чего ЗУН12 определяет значение оптимального уровня сигнала ΔU, обычно таким значением уровня является среднее значение допустимых уровней. Установленное значение оптимального уровня ΔU для данного дефекта предъявленного фрагмента через внешнюю шину передается внешнему устройству.

Таким образом, путем последовательного перебора всех возможных значений уровня сигнала ΔU, устанавливаемого на первом выходе ЗУН12, осуществляется поиск и выбор значения оптимального уровня сигнала ΔU, обеспечивающего достоверное определение дефектов поверхности (метка, скол, царапина и т.д. предъявленного фрагмента).

На фиг. 3, б приведен пример оптимального уровня сигнала ΔU для двух фрагментов. Для достоверного определения дефекта (метка) фрагмента А необходимо установить на выходе БВ11 (фиг. 1) уровень квантования U_А (фиг, 3,б), для всего уровня сигнала ΔU, устанавливаемого на выходе ЗУН12 (фиг. 1), должен быть равным + ΔU_A или минус ΔU_АВ при выделении максимального уровня видеосигнала во втором окне фрагмента А или фрагмента В. Для достоверного определения дефекта (скол) фрагмента В необходимо установить на выходе БВ11 (фиг. 1) уровень квантования U_B, для чего уровень сигнала ΔU должен быть равным + ΔU_B или "минус" ΔU_ВА в зависимости от выделения максимального уровня видеосигнала во втором окне фрагмента В или фрагмента А.

БАД 4 (фиг. 1) содержит инвертор 16 (фиг. 2), элемент И 17, счетчик 18, блок сравнения 19, триггер 20, регистр 21. Первый вход счетчика 18, первый вход триггера 20 соединены между собой и являются первым входом БАД, шестым входом которого является первый вход регистра 21. Вход инвертора 16 является вторым входом БАД, а первый и второй входы элемента И 17 - соответственно третьим и четвертым входом БАД. Выход инвертора 16 подключен к третьему входу элемента И 17, выход которого соединен со вторым входом счетчика 18. Группа выходов счетчика 18 поразрядно соединена с первыми входами блока сравнения 19 и со вторыми входами регистра 21, выходы которого являются вторыми выходами БАД. Группа вторых входов блока сравнения 19 является пятыми входами БАД. Второй вход триггера 20 соединен с выходом блока сравнения 19, а выход триггера 20 является первым выходом БАД.

БАД работает следующим образом. Кадровый синхроимпульс, поступающий на первый вход БАД, устанавливает триггер 20 в нулевое состояние, осуществляет обнуления содержимого счетчика 18. Со второго входа БАД через инвертор 16 на третий вход элемента И 17 подается преобразованный видеосигнал. Уровень логической "1" на третьем входе элемента И 17 соответствует уровню "черного". На второй вход элемента И 17 поступает сигнал, уровень логической "1" которого совпадает с частью растра, ограниченного первым окном, а на первый вход - импульсы заполнения строки. На выход элемента И 17 пропускаются только те импульсы, поступление которых на первый вход элемента И 17 совпадает с присутствием сигнала, соответствующего "черному" и сигнала первого окна. Импульсы с выхода элемента И 17 поступают на второй (суммирующий) вход счетчика 18. На выходах счетчика 18 формируется код, соответствующий количеству поступающих на его второй вход импульсов, который записывается в регистр 21 импульсом, поступающим на шестой вход БАД со второго выхода 1ФО5 (фиг. 1) и с выходов регистра 21 поступает на вторые выходы БАД. Если значение кода, поступившего на первые входы блока 19 сравнения (фиг. 2) с выходов счетчика 18, превысит значение кода, поступающего на его входы с пятых входов БАД, то на выходе блока 19 сравнения сформируется сигнал с уровнем логической "1", устанавливая триггер 20 в единичное состояние. Сигнал с выхода триггера 20 подается на первый выход БАД.

ЗУН 12 может быть выполнен на базе универсальной микроЭВМ, например, серии СМ-1800. Блок 19 сравнения может быть выполнен на микросхеме К555СП1.

Введение в устройства новых связей позволит значительно повысить достоверность определения дефектов поверхности кристалла за счет обеспечения контроля поверхности кристалла по фрагментам, автоматизированного поиска и выбора для каждого из фрагментов оптимального уровня квантования.

Изобретение относится к производству микроэлектронных приборов и может быть использовано в автоматическом оборудовании для производства изделий микроэлектроники, например, в установках сортировки и присоединения кристаллов к корпусу. Целью изобретения является повышение достоверности контроля поверхности кристаллов, размеры изображения которых превышают размеры телевизионного растра. Устройство содержит синхрогенератор 1, блок считывания информации с поверхности кристалла 2, блок квантования 3, блок анализа дефектов 4, формирователи импульсов 5, 6, генератор импульсов 7, коммутатор 8, регистр 9, блок выделения экстремального уровня сигнала 10, блок вычитания 11, задатчик уровня напряжения 12. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛА, содержащее блок считывания информации с поверхности кристалла, первый вход которого соединен с синхровходом блока анализа дефектов, первыми входами двух формирователей импульсов, первым выходом синхрогенератора и первым входом блока выделения экстремального уровня сигнала, второй вход - с вторыми входами двух формирователей импульсов, вторым выходом синхрогенератора и вторым входом блока выделения экстремального уровня сигнала, а выход - с четвертым входом блока выделения экстремального уровня сигнала и информационным входом блока квантования, выход которого подключен к управляющему входу блока анализа дефектов, генератор импульсов, выход которого соединен с третьими входами двух формирователей импульсов и тактовым входом блока анализа дефектов, коммутатор, управляющий вход которого подключен к первому выходу регистра, который является одним выходом устройства, блок вычитания, первый и второй входы которого соединены соответственно с выходом блока выделения экстремального уровня сигнала, третий вход которого подключен к выходу первого формирователя импульсов, и с первым выходом задатчика уровня напряжение, а выход - с вторым входом блока квантования, первый и второй выходы второго формирователя импульсов соединены соответственно с стробирующим входом блока анализа дефектов и информационным входом коммутатора, выход которого подключен к тактовому входу регистра, информационный вход которого соединен с выходом блока анализа дефектов, а установочный вход и второй выход регистра являются соответственно пусковым входом и другим выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения достоверности контроля при превышении изображением кристалла размеров телевизионного растра, второй, третий, четвертый выходы и группа входов задатчика уровня напряжение поразрядно соединены соответственно с четвертым входом первого формирователя импульсов, четвертым входом второго формирователя импульсов, первыми дополнительными входами и группой выходов блока анализа дефектов, второй дополнительный вход которого подключен к второму выходу второго формирователя импульсов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что блок анализа дефектов содержит элемент НЕ, элемент И, счетчик, триггер, элемент сравнения и регистр, первый вход которого является вторым дополнительным входом блока, а первый вход счетчика соединен с первым входом триггера и является первым входом блока, вторым, третьим и четвертым входами которого являются соответственно вход элемента НЕ, первый и второй входы элемента И, третий вход которого соединен с выходом элемента НЕ, первый выход - с вторым входом счетчика, выходы которого поразрядно соединены с вторыми входами регистра и первыми входами элемента сравнения, вторые входы которого и выходы регистра являются соответственно первыми дополнительными входами и группой выходов блока, первым выходом которого является выход триггера, второй вход которого соединен с выходом элемента сравнения.