基于频域变换的MEMS声学薄膜缺陷检测算法

魏 冬，桑 梅，禹敏慧，黄耀慷，刘红光，刘铁根

（1.天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072；2.天津大学 光电信息技术教育部重点实验室，天津 300072；3.天津市计量监督检测科学研究院，天津 300192）

引言

微机电系统（micro-electro-mechanical system，MEMS）是集合了微电子技术、机械技术和声学等多学科的高科技传感系统[1]，已经在航天、通讯等领域获得了广泛的应用[2]。由于MEMS 结构多样、尺寸微小且生产工序复杂，对流片、储存和封装环境要求极高，通常在流片工序完成之后，晶圆表面会留下许多表面缺陷，如斑块、裂纹等，必须对其进行检测以保证产品质量。当晶圆到达器件厂商一方，为保证MEMS 器件的质量和性能，在切分、封装前后还需要进行颗粒、污染等因素的检测。传统的MEMS 表面缺陷检测方法（光电检测、涡流探伤和高分辨率X 射线衍射HRXRD）对检测设备要求极高且有可能对微构件造成二次损伤。机器视觉检测技术作为一种涉及光学、计算机技术和图像处理的多领域交叉综合性技术，因其具有无接触、高精度的优点，对于提高MEMS微构件的制造水平，降低生产成本具有重要的研究意义和实用价值[3]。MEMS声学薄膜是新型耳机和麦克风中的核心器件，它是声（机械振动）/电（电压、电流）信号相互转换的重要执行器件。由于其尺寸微小且对外部环境要求高，空气中悬浮的水蒸气、纤维、灰尘等杂质都可能以表面缺陷的形式附着在声学薄膜表面，并对其振动模态产生负面影响。

声学薄膜缺陷图像的特点是在周期性结构纹理的背景中叠加着一些斑块状和条带状杂质，对于这种缺陷进行检测时，背景信息往往会造成一定的干扰，不利于缺陷区域信息的提取。……