基于深度学习的高精度晶圆缺陷检测方法研究

作     者：史浩琛 金致远 唐文婧 王静 蒋楷 夏伟 Shi Haochen;Jin Zhiyuan;Tang Wenjing;Wang Jing;Jiang Kai;Xia Wei

作者机构：济南大学物理科学与技术学院济南250022 

出 版 物：《电子测量与仪器学报》 (Journal of Electronic Measurement and Instrumentation)

年 卷 期：2022年第36卷第11期

页      面：79-90页

核心收录：

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(62005094) 山东省自然科学基金(ZR2021MF128) 济南市引进创新团队项目(2018GXRC011) 山东省工业技术研究院协同创新中心共建项目(CXZX2019007)资助 

主　　题：深度学习 晶圆缺陷检测 碳化硅晶圆 YOLOv4 

摘      要：为了解决半导体制造领域缺陷检测中出现的检测效率低、错误率高、结果不稳定、成像精度低下导致无法精确地检测出不同种类的缺陷等问题,本文利用定制的CCD工业相机搭配高倍率的光学显微镜采集晶圆表面的扫描图像,结合改进的YOLOv4算法,实现了基于深度学习的高精度晶圆缺陷检测方法。实验表明,对于碳化硅晶圆缺陷,提出的方法模型可以识别各种复杂条件下的不同种类缺陷,具有良好的鲁棒性。对缺陷的平均识别精度达到99.24%,相较于YOLOv4-Tiny和原YOLOv4分别提升10.08%和1.92%。对缺陷的平均每图识别时间达到0.028 3 s,相较于基于Halcon软件方法和OpenCV模板匹配方法分别提升93.42%和90.52%,优于其他常规的晶圆缺陷检测方法,已实现在自主设计的验证系统和应用平台上稳定运行。