劃片機是電子元器件生產(chǎn)廠家用于將晶圓硅片在料盤上擺正并切割成單個小晶片的一種自動化生產(chǎn)設(shè)備。傳統(tǒng)的劃片機的位置校準沒有機器視覺功能,傾斜矯正和定位工作仍然通過放大然后手動調(diào)節(jié)電機完成擺正工作,這種人工擺正工作存在諸多的缺陷,比如操作繁瑣、精度不高易出錯等問題。因此需要專門研究一套自動化程度高、檢測精度高、運行速度快的晶圓定位視覺檢測系統(tǒng),以滿足現(xiàn)有生產(chǎn)力的要求。針對上述情況,本方案設(shè)計并研發(fā)了一套全新的晶圓視覺檢測定位系統(tǒng),實現(xiàn)了在劃片機對晶圓進行切割之前晶圓的定位擺正工作。本方案設(shè)計了集圖像采集、數(shù)據(jù)處理、機械運動以及信息顯示于一體的晶圓在線定位擺正視覺檢測系統(tǒng),就系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)機制進行了簡要的說明,詳細闡述了基于機器視覺的晶圓定位擺正算法。本課題研究的主要內(nèi)容如下:首先,結(jié)合現(xiàn)有劃片機已有設(shè)備添加一套機器視覺的硬件系統(tǒng),硬件系統(tǒng)包括了成像系統(tǒng)和運動控制系統(tǒng)兩個方面。根據(jù)定位擺正的實際需求進行相機、鏡頭和光源等光學(xué)器件的選型,根據(jù)運動精度要求選取合適的運動平臺以及運動控制卡。其次,根據(jù)人機交互的需求設(shè)計了可視化的界面,配合控制硬件部分的啟停。為了使界面更加易于操作和方便調(diào)試,設(shè)計了一些實用的交互工具方便用戶和開發(fā)者使用,使用了異步編程使整體操控更符合用戶習(xí)慣,說明了軟件間的通信方法。再次,詳細研究了基于多種模板匹配的粗擺正算法,基于霍夫變換和形態(tài)學(xué)算法的精擺正算法。詳細闡述了多種匹配算法的應(yīng)用原理,重要參數(shù)的選取以及各匹配算法的綜合對比。說明了精匹配算法的應(yīng)用流程、實驗成功率和精度。然后,完成相機的標定,對世界坐標系中晶圓的初始切割位置進行定位,激光刀由此位置開始沿溝道完成精準切割工作。在激光刀切割單次之后都對激光刀切出的溝道進行刀口檢測和糾偏,實時調(diào)整定位出新的切割位置。最后,對晶圓定位系統(tǒng)進行了大量在線試驗測試。最終使得定位擺正(包括機械運動)的總時間在10s以內(nèi),擺正誤差小于0.001°,定位誤差小于5μm,定位和擺正綜合成功率大于96%,基本滿足企業(yè)要求。
【學(xué)位單位】：沈陽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TP391.41;TN605
【部分圖文】：

圖 1.1 晶圓實物圖 圖 1.2 晶圓內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.1 Practicality of wafer Fig. 1.2 Internal structure diagram of wafer晶圓劃片機的設(shè)備商為項目提供了數(shù)塊晶圓樣本，其中一個典型的晶圓部分內(nèi)放大圖如圖 1.3 所示。一整片典型晶圓（wafer）基本由晶格、分割線和測試晶格等

圖 1.1 晶圓實物圖 圖 1.2 晶圓內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖Fig. 1.1 Practicality of wafer Fig. 1.2 Internal structure diagram of wafer晶圓劃片機的設(shè)備商為項目提供了數(shù)塊晶圓樣本，其中一個典型的晶圓部分內(nèi)放大圖如圖 1.3 所示。一整片典型晶圓（wafer）基本由晶格、分割線和測試晶格等

a 簡化的晶圓模型 b 局部放大后的晶圓 c 切割后的單個晶格圖 1.3 晶圓內(nèi)部結(jié)構(gòu)放大圖Fig. 1.3 An enlarged view of the internal wafer structure
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本文編號：2890319