晶圆测试是半导体制造的一道重要工序,而探针台是晶圆测试的核心装备,其研究与开发受到越来越多的重视,其中探针台Z向距离测量是保证晶圆与探针正确对针的前提。本文结合某公司项目开展了基于自动聚焦技术的探针台Z向距离测量系统的研究,完成了探针台Z向距离测量系统的总体设计并对其关键技术进行了研发。全文主要内容包括:第一章:分析了探针台的研究现状,总结了探针台自动聚焦技术及Z向距离测量技术的发展状况,给出了本文研究内容。第二章:分析了基于自动聚焦技术的探针台Z向距离测量原理,给出了基于自动聚焦技术的探针台Z向距离测量系统的总体方案,并对系统的视觉模块、光学模块、运动控制模块等关键模块进行了详细设计。第三章:探讨了自动聚焦清晰度评价准则,对比分析了时域法、频域法、熵函数法三大类图像清晰度评价算法,在此基础上提出了改进的四方向模板Sobel算法,该算法具有较高的灵敏度和计算效率,可以达到快速精准聚焦的目的。第四章:研究了融合窗口选择与极值点搜索的自动聚焦加速算法,首先基于图像的灰度直方图特性,有效分离了背景与特征信息,实现像素特征窗口的选择;接着对极值点搜索算法中的爬山算法进行改进,采用自适应变步长的搜索方式,之后对峰值附近的6点做曲线拟合,选取曲线中最大的值即为准焦位置处。第五章:开发了基于自动聚焦技术的探针台Z向距离测量原型系统,从系统实现层面出发,通过主动视觉标定建立了图像像素坐标与三维空间坐标的联系。利用晶圆样片,对探针台Z向距离测量系统进行30次重复实验,验证了该系统的高精度及稳定性。第六章:总结了全文的主要工作和研究内容;对论文的下一步研究工作进行了展望。