[发明专利]一种基于视觉的全自动晶圆划片机控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于视觉的全自动晶圆划片机控制系统。

背景技术

随着信息化时代的到来，我国电子信息、通讯和半导体继承电路等行业迅猛发展，我国已经成为世界二极管晶圆、可控硅晶圆等集成电路各种半导体晶圆制造大国。传统的旋转砂轮式晶圆切割技术在实际生产中收到工艺极限的影响，晶圆加工存在机械应力、崩裂、加工效率低、成品率低的情况，极大的限制了晶圆制造水平的发展。传统晶圆切割手段已经无法满足晶圆产品高效率、高精度生产需求。因此，旋转砂轮式切割工艺所伴随的问题是无法通过工艺本身的优化来完全解决的，亟需采取新的加工方式解决晶圆切割划片的瓶颈；现有划片机自动化程度及功能都很难满足电子器件生产的可靠性和技术性能要求，但是长期以来作为后封装环节关键设备的晶圆划片机一直由国外厂家垄断，特别是智能化高精度的划片机，晶圆划片技术受国外垄断以及划片机设备成本太高，开发和研制出具有自主知识产权的划片机设备及高度自动化控制系统具有实践意义。

发明内容

本发明的目的在于提供将视觉定位与划片的有效结合的一种基于视觉的全自动晶圆划片机控制系统。

本发明采用以下技术方案，基于视觉的全自动晶圆划片机控制系统分别与机床设备平台、激光器、工业显微相机连接，所述的机床设备平台包括机床底座，所述机床底座上方设有XY轴运动平台，XY轴运动平台上设有直驱电机，直驱电机上方设有吸附装置，晶圆固定在吸附装置上；所述的XY轴运动平台的上方还设有Z轴运动平台，所述的激光器和工业显微相机分别固定在Z轴运动平台上；各轴运动平台均由对应的电机带动；所述的控制系统的装置包括计算机、运动控制卡和显示器，所述的计算机分别与运动控制卡、显示器、激光器和工业显微相机连接，所述的运动控制卡分别通过驱动器连接至各个电机；所述的XY轴运动平台和直驱电机上分别设有光栅传感器，所述的光栅传感器通过编码器连接至计算机；所述的计算机还包括以下模块：

数据处理模块，其通过建立Access数据库，并基于ADO方式访问Access数据库进行参数之间的数据交互处理；所述的Access数据库包括晶圆工艺参数、激光器参数、工业显微相机参数和设备运行参数，所述的晶圆工艺参数包括晶圆直径、晶格大小、晶圆间距；所述的激光器参数包括激光束的直径、激光的扫描速度、激光的功率；所述的工业显微相机参数包括相机的颜色、亮度、分辨率、帧速和灵敏度；所述的设备运行参数包括各个电机的脉冲当量、转动速度及加速度的参数、XY坐标轴运动平台的运动起点坐标及终点坐标、晶圆定位在XY轴机床坐标系中的坐标点、晶圆模板待加工区域的起始点坐标及终点坐标；

运动控制模块，其通过提取Access数据库的设备运行参数并通过数据处理模块的处理传输至运动控制卡，同时基于运动控制卡函数库控制XY轴运动平台的电机的进行复位、回零、暂停、急停、点动、角度校正和晶圆自动划片运动的动作；同时控制Z轴运动平台的电机和直驱电机的进行复位、回零、调节运动和停止的动作；

控制系统初始化模块，其包括变量初始化、XY轴机床坐标系确定、工业显微相机和激光器的参数初始化；所述的变量初始化包括设备运行参数和运动控制卡函数库的初始化；通过运动控制模块对XY轴运动平台的电机归为零位点，并将归为零位点的X轴向、Y轴向运动平台交点确定为机床坐标系原点，并建立XY轴机床坐标系；

视觉检测定位模块，其通过控制工业显微相机执行打开或关闭动作，并结合运动控制模块调节Z轴运动平台上下运动，起到调节工业显微相机和激光器与晶圆之间的距离以便进行焦距调节；由镜头对准晶圆进行图像采集，将采集的图像传输至视觉检测定位模块依次进行灰度化、二值化、平滑边缘检测的处理；视觉检测定位模块基于OpenCV视觉库通过Hough变换测量晶圆的中心位置，确定晶圆形状特征以及特征直线；视觉检测定位模块通过Hough变换确定的特征直线与X轴向运动平台、Y轴向运动平台的方向形成的夹角与模板进行比对，计算调整夹角至与晶圆模板匹配的设备运行参数，通过运动控制卡调节直驱电机转动吸附装置上的晶圆在XY轴机床坐标系的位置，并再次通过工业显微相机采集，将采集定位后的晶圆图像传输至视觉检测定位模块，由数据处理模块提取对应的晶圆工艺参数进行处理后，并对晶圆表面切道的规划位置进行线性划分；