圖像識別在四探針測試技術(shù)中的應(yīng)用

摘  要： 本文介紹了在斜置式方形探針測試系統(tǒng)中，如何應(yīng)用圖像識別技術(shù)來判定探針在微區(qū)的位置，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)，使探針自動(dòng)定位成方形結(jié)構(gòu)，從而保證測試的準(zhǔn)確性，并對測試結(jié)構(gòu)對測試結(jié)果的影響，進(jìn)行了初步論述。
關(guān)鍵詞： 斜置式方形探針；圖像識別；步進(jìn)電機(jī)

引言
四探針技術(shù)是半導(dǎo)體生產(chǎn)工藝中采用的最為廣泛的工藝監(jiān)控手段之一，隨著對基片微區(qū)性能要求的提高，需要四探針技術(shù)提供更加微細(xì)可靠的基片性能描述。也就是說要求測試區(qū)域越來越小，測試點(diǎn)越來越多。在這種情況下，普通直線四探針的測試分辨率(3mm范圍以上)已經(jīng)不能滿足測試需要，斜置式方形四探針可以提供0.5mm左右的測試分辨率，但對于如此小的測試區(qū)域，以及成百上千的測試點(diǎn)，用人工判斷測試結(jié)構(gòu)的幾何精確性，記錄測試結(jié)果是不現(xiàn)實(shí)的，因此我們將圖像識別引用到了四探針測試技術(shù)中來解決以上問題。


圖1  方形探針測試結(jié)構(gòu)


圖 2  游移后的探針測試圖


圖3 基片圖像直方圖


圖4加載探針后的基片直方圖


圖5 粗調(diào)后的探針圖像


圖 6 探針定位圖

測試結(jié)構(gòu)對測試結(jié)果的影響
Rymaszewski[1]對直線四探針測量無窮大樣品提出下列公式：
exp(-2pV1/IRs)+exp(-2pV2/IRs)=1 (1)
由式(1)得：
RS=         (2)
對于方形四探針，當(dāng)其呈嚴(yán)格正方形時(shí)，如圖1所示。根據(jù)物理基礎(chǔ)和電學(xué)原理可知：
V34=f3-f4=ln (2)
V41=f4-f1=ln (2)
所以有
exp()＋exp()＝1
所以當(dāng)探針呈正方形結(jié)構(gòu)時(shí)，我們可應(yīng)用公式(2)來計(jì)算被測樣品的方塊電阻。
但是當(dāng)正方形測試結(jié)構(gòu)發(fā)生形變，不能構(gòu)成嚴(yán)格正方形時(shí)(如圖2所示)，此時(shí)，由物理基礎(chǔ)和電學(xué)原理求得的結(jié)果為：
exp()+ exp()＝
也就是說，式(1)和式(2)在非方形探針情況下不再成立。計(jì)算表明，設(shè)a＝1，則x1、x2、x3、x4以及y1、y2、y3、y4分別等于