图像识别在四探针测试技术中的应用

摘  要： 本文介绍了在斜置式方形探针测试系统中，如何应用图像识别技术来判定探针在微区的位置，进而控制步进电机，使探针自动定位成方形结构，从而保证测试的准确性，并对测试结构对测试结果的影响，进行了初步论述。
关键词： 斜置式方形探针；图像识别；步进电机

引言
四探针技术是半导体生产工艺中采用的最为广泛的工艺监控手段之一，随着对基片微区性能要求的提高，需要四探针技术提供更加微细可靠的基片性能描述。也就是说要求测试区域越来越小，测试点越来越多。在这种情况下，普通直线四探针的测试分辨率(3mm范围以上)已经不能满足测试需要，斜置式方形四探针可以提供0.5mm左右的测试分辨率，但对于如此小的测试区域，以及成百上千的测试点，用人工判断测试结构的几何精确性，记录测试结果是不现实的，因此我们将图像识别引用到了四探针测试技术中来解决以上问题。


图1  方形探针测试结构


图 2  游移后的探针测试图


图3 基片图像直方图


图4加载探针后的基片直方图


图5 粗调后的探针图像


图 6 探针定位图

测试结构对测试结果的影响
Rymaszewski[1]对直线四探针测量无穷大样品提出下列公式：
exp(-2pV1/IRs)+exp(-2pV2/IRs)=1 (1)
由式(1)得：
RS=         (2)
对于方形四探针，当其呈严格正方形时，如图1所示。根据物理基础和电学原理可知：
V34=f3-f4=ln (2)
V41=f4-f1=ln (2)
所以有
exp()＋exp()＝1
所以当探针呈正方形结构时，我们可应用公式(2)来计算被测样品的方块电阻。
但是当正方形测试结构发生形变，不能构成严格正方形时(如图2所示)，此时，由物理基础和电学原理求得的结果为：
exp()+ exp()＝
也就是说，式(1)和式(2)在非方形探针情况下不再成立。计算表明，设a＝1，则x1、x2、x3、x4以及y1、y2、y3、y4分别等于