基于頻域變換的MEMS聲學薄膜缺陷檢測算法

魏 冬，桑 梅，禹敏慧，黃耀慷，劉紅光，劉鐵根

（1.天津大學 精密儀器與光電子工程學院，天津 300072；2.天津大學 光電信息技術教育部重點實驗室，天津 300072；3.天津市計量監督檢測科學研究院，天津 300192）

引言

微機電系統（micro-electro-mechanical system，MEMS）是集合了微電子技術、機械技術和聲學等多學科的高科技傳感系統[1]，已經在航天、通訊等領域獲得了廣泛的應用[2]。由于MEMS 結構多樣、尺寸微小且生產工序復雜，對流片、儲存和封裝環境要求極高，通常在流片工序完成之后，晶圓表面會留下許多表面缺陷，如斑塊、裂紋等，必須對其進行檢測以保證產品質量。當晶圓到達器件廠商一方，為保證MEMS 器件的質量和性能，在切分、封裝前后還需要進行顆粒、污染等因素的檢測。傳統的MEMS 表面缺陷檢測方法（光電檢測、渦流探傷和高分辨率X 射線衍射HRXRD）對檢測設備要求極高且有可能對微構件造成二次損傷。機器視覺檢測技術作為一種涉及光學、計算機技術和圖像處理的多領域交叉綜合性技術，因其具有無接觸、高精度的優點，對于提高MEMS微構件的制造水平，降低生產成本具有重要的研究意義和實用價值[3]。MEMS聲學薄膜是新型耳機和麥克風中的核心器件，它是聲（機械振動）/電（電壓、電流）信號相互轉換的重要執行器件。由于其尺寸微小且對外部環境要求高，空氣中懸浮的水蒸氣、纖維、灰塵等雜質都可能以表面缺陷的形式附著在聲學薄膜表面，并對其振動模態產生負面影響。

聲學薄膜缺陷圖像的特點是在周期性結構紋理的背景中疊加著一些斑塊狀和條帶狀雜質，對于這種缺陷進行檢測時，背景信息往往會造成一定的干擾，不利于缺陷區域信息的提取。……