本發(fā)明涉及半導體制造設(shè)備，具體而言，是一種基于多傳感器融合的晶圓探針臺實時誤差補償控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在半導體產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的當下，芯片制造工藝不斷向更小的特征尺寸和更高的集成度邁進，這對晶圓測試環(huán)節(jié)提出了極為嚴苛的要求，晶圓探針臺作為連接晶圓與測試設(shè)備的關(guān)鍵橋梁，其定位精度直接影響芯片測試的準確性與可靠性，進而關(guān)乎整個半導體制造流程的良品率與生產(chǎn)效率，在半導體制造產(chǎn)業(yè)鏈中占據(jù)著舉足輕重的地位。

2、然而，現(xiàn)有的晶圓探針臺會因為實際運動過程產(chǎn)生各類誤差，導致傳動精度下降，使得探針在移動過程中偏離預設(shè)軌跡，降低了晶圓測試的準確性和可靠性，因此，晶圓探針臺實時誤差檢測至關(guān)重要。

3、現(xiàn)有的申請?zhí)枮?02010490517.9的中國專利公開了基于云邊協(xié)同的運動控制誤差補償系統(tǒng)及方法，該方案通過憑借構(gòu)建數(shù)字孿生系統(tǒng)，建立誤差補償仿真環(huán)境，針對加工要求仿真擇優(yōu)誤差算法并發(fā)送至邊緣服務(wù)器，邊緣服務(wù)器結(jié)合實時加工數(shù)據(jù)，調(diào)用最優(yōu)算法算出補償量，與運動控制程序融合生成指令，完成誤差補償。

4、然而該方案存在以下不足：該方案主要基于中心服務(wù)器和邊緣服務(wù)器的交互來獲取誤差補償量，對于各參數(shù)之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)信息利用不夠充分，可能導致補償計算不夠全面和精準，同時沒有明確提及與理想狀態(tài)的直接比對，可能難以直觀地確定誤差程度和具體偏差方向，不利于快速精準地定位補償需求。

5、現(xiàn)有的申請?zhí)枮?01010281777.1的中國專利公開了一種探針臺的遠程控制裝置及其控制方法，該方案通過將測試數(shù)據(jù)傳入服務(wù)器，服務(wù)器將校驗信息與測試數(shù)據(jù)相對比，正確則進行下一條指令的測試，錯誤則自動通過無線通信發(fā)送錯誤信息到監(jiān)控者使用的無線通信裝置中，提高了故障響應效率。

6、該方案存在以下不足：方案中僅判斷測試結(jié)果正確與否來反饋誤差，沒有對誤差大小進行量化，在實際應用中，不同程度的誤差對晶圓測試的影響不同，缺乏量化不利于評估誤差的嚴重程度以及采取相應精準的補償措施，無法為后續(xù)的誤差修正提供精確的數(shù)據(jù)支持。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了克服背景技術(shù)中的缺點，本發(fā)明實施例提供了一種基于多傳感器融合的晶圓探針臺實時誤差補償控制系統(tǒng)，能夠有效解決上述背景技術(shù)中涉及的問題。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：本發(fā)明提供了一種基于多傳感器融合的晶圓探針臺實時誤差補償控制系統(tǒng)，包括：探針位移檢測模塊，用于構(gòu)建全局坐標系，獲取各探針在各時間點的實際位置坐標。

3、映射關(guān)系表構(gòu)建模塊，用于基于所述各探針在各時間點的實際位置坐標數(shù)據(jù)，構(gòu)建探針之間的映射關(guān)系。

4、偏差比對模塊，用于將所述各探針在各時間點的實際位置坐標與預設(shè)的理想坐標進行比對，計算各探針各時間點位置偏差向量在各軸上的分量。

5、偏差補償獲取模塊，用于根據(jù)各探針各時間點位置偏差向量在各軸上的分量構(gòu)建線性回歸模型，結(jié)合探針之間的映射關(guān)系計算探針最終的偏差補償向量。

6、探針臺校正模塊，用于設(shè)置限制條件，結(jié)合偏差補償向量生成控制指令，對探針臺的運動進行動態(tài)校正。

7、管理數(shù)據(jù)庫，用于存儲各探針在各時間點的實際位置坐標數(shù)據(jù)、預設(shè)的理想坐標數(shù)據(jù)、構(gòu)建的映射關(guān)系表以及線性回歸模型的參數(shù)估計值。

8、優(yōu)選的，所述探針位移檢測模塊的具體分析方法為：獲取晶圓探針臺各探針在全局坐標系中的初始位置信息，按照設(shè)定的幀率采集各探針運動的圖像序列，以相鄰兩幀圖像為一組，通過光流算法獲取各組圖像中各像素點的運動矢量。

9、通過圖像閾值分割技術(shù)確定各探針在圖像中的位置，提取各探針區(qū)域內(nèi)的光流矢量，將所述各探針區(qū)域內(nèi)的光流矢量轉(zhuǎn)換為實際空間中的運動軌跡，得到各探針在各時間點的實際位置坐標。

10、優(yōu)選的，所述映射關(guān)系表構(gòu)建模塊的具體分析方法為：在同一時間點，利用歐幾里得距離公式計算各探針的實際位置坐標與其他探針的實際位置坐標之間的空間距離，若某兩個探針在同一時間點的空間距離小于預設(shè)距離閾值，則構(gòu)建該兩個探針之間基于位置鄰近性的映射關(guān)系。

11、將各探針在各時間點的實際位置坐標按照時間順序排列，得到各探針的運動軌跡，分別計算各兩個探針的運動軌跡的相似度，若某兩個探針運動軌跡的相似度大于預設(shè)相似度閾值，則構(gòu)建該兩個探針之間基于運動相關(guān)性的映射關(guān)系。

12、根據(jù)所述基于位置鄰近性的映射關(guān)系、基于運動相關(guān)性的映射關(guān)系構(gòu)建映射關(guān)系表a，所述映射關(guān)系表a用于呈現(xiàn)各探針之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系。

13、優(yōu)選的，所述映射關(guān)系表構(gòu)建模塊還包括：為各探針分別分配唯一的第一探針標識，以此建立四個第一探針標識與四個探針之間一一對應的第一映射關(guān)系，其中，第一探針標識用于標識對應探針上的識別芯片。

14、接收待測晶圓的第二控制模塊發(fā)送的第二映射關(guān)系，其中，所述第二控制模塊用于管理待測晶圓上的測量點位，所述第二映射關(guān)系用于指示第二探針和第二探針標識之間的對應關(guān)系，所述第二探針為待測晶圓上測量點位對應的探針，四個所述第一探針標識包括所述第二探針標識。

15、根據(jù)所述第一映射關(guān)系和所述第二映射關(guān)系確定第三映射關(guān)系，所述第三映射關(guān)系用于指示四個探針與待測晶圓進行測量通信的測量通道中，各第三探針與第二探針之間的對應關(guān)系，其中，每個第二探針對應待測晶圓上一個測量點位，根據(jù)測量需求確定各測量點位與對應第三探針的連接組合，以形成所述測量通道。

16、根據(jù)所述第三映射關(guān)系構(gòu)建映射關(guān)系表b，所述映射關(guān)系表b用于呈現(xiàn)各第三探針與第二探針之間的對應關(guān)系以及與測量點位的關(guān)聯(lián)。

17、優(yōu)選的，所述偏差比對模塊的具體分析方法為：針對各測量點位對應的第二探針，根據(jù)映射關(guān)系中其對應的第三探針，獲取該第三探針在各時間點的實際位置坐標。

18、從管理數(shù)據(jù)庫中調(diào)用預設(shè)的理想坐標數(shù)據(jù)，所述理想坐標與測量點位相對應，且通過映射關(guān)系與各探針相關(guān)聯(lián)。

19、將所述各探針在各時間點的實際位置坐標與預設(shè)的理想坐標進行比對，計算各探針各時間點位置偏差向量在各軸上的分量。

20、優(yōu)選的，所述線性回歸模型的具體構(gòu)建方法為：提取各探針在各時間點在各坐標軸方向上的位置偏差分量，將時間點作為自變量，位置偏差向量在各軸上的分量作為因變量數(shù)據(jù)，針對各坐標軸方向，建立各探針的多元線性回歸模型。

21、擬合線性回歸模型，將當前時刻對應的時間點作為自變量數(shù)據(jù)代入構(gòu)建好的線性回歸模型，計算得到各探針各坐標軸方向的預測位置偏差。

22、優(yōu)選的，所述探針最終的偏差補償向量的具體分析方法為：對各探針各坐標軸方向的預測位置偏差取相反值得到各探針各坐標軸方向的補償向量，組合所述各探針各坐標軸方向的補償向量，得到各探針初步的偏差補償向量。

23、對于具有基于位置鄰近性映射關(guān)系且預測位置偏差在設(shè)定范圍內(nèi)的探針，以預測位置偏差的探針為參考探針，以參考探針的坐標為基準，計算其他探針實際坐標與參考坐標在各軸方向上的差值的相反數(shù)，作為該探針在對應軸上的補充補償向量分量。

24、將所述補充補償向量分量與初步偏差補償向量對應軸上的分量進行加權(quán)求和，得到該探針在對應軸上最終的補償向量分量，從而得到探針最終的偏差補償向量。

25、優(yōu)選的，所述探針最終的偏差補償向量的具體分析方法還包括：對于具有基于運動相關(guān)性映射關(guān)系的探針組，監(jiān)測各探針預測位置偏差變化情況，篩選偏差變化大于設(shè)定閾值的探針，以預測位置偏差變化小于或等于設(shè)定閾值的各探針為參考探針組，計算參考探針組在各坐標軸上偏差向量的平均值，計算偏差變化大于設(shè)定閾值的探針與參考探針組在各坐標軸上平均偏差的差值，以此確定調(diào)整向量，將所述調(diào)整向量與初步偏差補償向量進行加權(quán)計算，得到探針最終的偏差補償向量。

26、優(yōu)選的，所述設(shè)置限制條件的具體操作方法為：設(shè)定一個固定的采樣時間間隔，根據(jù)各探針的偏差補償向量和所述采樣時間間隔，計算各探針在各坐標軸方向上的期望速度，根據(jù)各探針上一時刻的速度計算各探針為達到期望速度所需的加速度變化。

27、對最大速度和最大加速度進行限制，若計算得到的期望速度超過設(shè)定的最大速度，則將該期望速度限制為最大速度，若計算得到的加速度變化超過了設(shè)定的最大加速度，則將該加速度變化限制為最大加速度。

28、優(yōu)選的，所述探針臺校正模塊的具體分析方法為：根據(jù)所述各探針的偏差補償向量的正負確定各探針在各坐標軸方向上的運動方向，根據(jù)偏差補償向量的大小以及經(jīng)過限制調(diào)整后的期望速度和加速度變化，生成用于控制晶圓探針臺運動的控制指令。

29、根據(jù)控制指令解析出的指令信息對探針臺的運動進行校正，并在探針臺運動過程中，通過重復所述偏差補償向量計算、控制指令生成的過程，對探針臺的運動進行動態(tài)校正，直至各探針準確到達目標位置。

30、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：一、本發(fā)明基于各探針在各時間點的實際位置坐標，構(gòu)建探針之間的映射關(guān)系，能夠準確捕捉各探針在不同時間的位置狀態(tài)，同時深入了解探針之間的相對位置變化和相互作用，基于實際位置坐標的映射關(guān)系，使得后續(xù)對探針位置的調(diào)整和控制更具針對性和準確性。

31、二、本發(fā)明通過同預設(shè)的理想坐標進行比對，計算各探針各時間點位置偏差向量在各軸上的分量，進而構(gòu)建線性回歸模型，結(jié)合探針之間的映射關(guān)系計算探針最終的偏差補償向量，與預設(shè)理想坐標比對，能夠清晰直觀地發(fā)現(xiàn)探針實際位置與理想位置的差異，便于快速定位問題，結(jié)合映射關(guān)系計算偏差補償向量，充分利用了探針之間的關(guān)聯(lián)信息，使補償更加合理有效，提高探針定位的精度。

32、三、本發(fā)明通過設(shè)置限制條件，結(jié)合偏差補償向量生成控制指令，對探針臺的運動進行動態(tài)校正，設(shè)置限制條件可以確保探針臺的運動在安全和合理的范圍內(nèi)進行，結(jié)合偏差補償向量生成控制指令，能夠根據(jù)實際偏差情況實時、精準地對探針臺進行控制，動態(tài)校正能夠及時響應探針位置的變化，保證探針在工作過程中始終保持較高的位置精度，提高整體工作的質(zhì)量和效率。