CN116689985A - 一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，方法包括：获取各项配置参数；首先采集一幅图片获取晶圆街区轮廓与工作台X方向夹角，旋转工作台进行粗拉直；计算扫描分块个数及位置；工作台遍历分块以获取图片；拼接图片；识别图片，基于识别晶粒尺寸与配置参数比对结果，确定是否继续识别流程；确定相邻晶粒切割线位置；按振镜块设置参数，计算切割线位置分块个数，中心点坐标；转换振镜块中心点坐标为工作台坐标。遍历振镜块，工作台运行至振镜块中心坐标，轨迹下发至振镜卡，切割；本发明提供的一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法流程图，能够实现对不规则排放晶粒的轨迹计算。
Description
技术领域
本发明涉及激光切割技术领域，尤其涉及一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法。
背景技术
传统的激光切割机设备一般由X、Y、Z、T四个运动轴组成，切割时Z轴运动位置调节激光器焦点，X、Y、T轴联动，使得切割街区位于激光头正下方，切割时X(Y)轴联动实现切割。此方法适用于切割工件上的晶粒(芯粒)按照一定规则排放。如切割通道(面)上晶粒按照行、列排放，两个切割面角度差为90度；或切割面为三个，角度差为60度，最多不超过四个；分度一致，分度值按照一定序列循环出现。
总之，切割工件上晶粒的布局严格遵循一定规律如图1。通过手动、自动识别技术来在得到某一行晶粒的切割位置后，根据规则计算出其它行、其它面的切割位置。这样的技术广泛应用于激光切割技术中。
例如，在一个现有技术方案中，在设备上料位置加入定位销，通过定位销粗定位切割位置，切割材料上芯粒的排放仍然严格遵循某种规则，识别切割街区位置只需要识别一条切割位置即可定位出其余切割位置。这种设备由于有定位销粗定位，且芯粒规则排放，识别和切割时一般不需要旋转向。通过两点确定一条直线，分度、切割面角度即可计算出其余切割位置。以方形工件为例,具体操作如图2：由于晶粒按照特定规则排列,计算轨迹时,由识别点位A,识别点位B两点确定一条直线，计算出第一条切割街区轨迹,当前切割面每条切割街区都是平行的，通过分度计算当前面其余街区的切割轨迹,利用角度差及旋转中心计算出其它切割面第一条切割街区轨迹,再利用分度序列计算得到其它切割面剩余街区切割轨迹.最终将轨迹计算结果下发.由于没有T向运动轴，实际应用时定位销粗定位的切割街区与实际切割轴(X轴或Y轴)运动方向之间有夹角，一般加入振镜卡控制，消除夹角。
然而，上述介绍的切割轨迹计算方法，要求在切割的工件上晶粒排放必须遵循一定规则，而这种规则十分简单，每一行每一列的晶粒必须在一条直线上，并且每一面切割街区距离遵循一定规律，要么是单一分度，要么是多分度循环排放。当切割工件上的晶粒不规则排放时，如图3，晶粒在宏观下观察，粗略排列在街区的两侧，无法通过任意两个晶粒位置确认出一条直线，使得这一行晶粒都在在这条直线上，且要求切割后每个晶粒的切割尺寸保持一致，误差甚至在几微米的范围内。在实际材料的切割过程中发现，每个切割街区(此时已经没有明显的切割街区，只能粗略的看行、列排列轮廓)间的距离，不固定，这种情况不止发生在个别切割工件上，工件与工件之间的一致性也有差别，这样根本无法使用一条识别结果来计算出其余切割位置。并且指定的切割线也由于晶粒中心点误差很大，而得不到实际的行或列切割位置。因此一般的计算方法无法实现对不规则排放晶粒的轨迹计算。
也有极少技术解决不规则排放晶粒的轨迹计算，一般先将晶圆采集图像分块后，此处需要计算出每块的重叠区域，工作台运动到分块位置采集图片，对每一幅图片并进行识别，计算出每幅图片切割线位置；当然，在识别时需要排除重叠采集位置；当工作台遍历所有晶粒位置后，得到按图像采集分割成块的的切割线位置，需要将切割线位置(此时为工作台位置)，重新按照振镜块位置计算当前切割线位置属于哪一个振镜块。此算法识别精度差，尤其在设置重叠区域块时，需要做大量实验，在计算每个识别结果属于哪个振镜块数据量大，导致运行缓慢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，如何提高不规则排放晶粒的轨迹计算精度、简化参数设置、提高算法效率。有鉴于此，本发明提供一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法。
本发明采用的技术方案，一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，包括：
步骤S1，获取各项配置参数；
步骤S2，工作台中心点移动至显微镜正下方；
步骤S3，采集一帧图片；
步骤S4，识别所述图片，获取图片的晶粒街区轮廓与工作台X方向夹角；
步骤S5，工作台旋转步骤S4获取的夹角值，使得晶粒街区与工作台X方向平行；
步骤S6，计算整个晶圆扫描完毕所需分块数以及分块工作台中心点坐标；
步骤S7，遍历分块，工作台运行至分块中心点坐标，分别采集图像；
步骤S8，拼接步骤S7所有采集图片；
步骤S9，识别拼接后的图片。获取相邻晶粒间切割线；
步骤S10，根据振镜块参数，计算振镜块分块个数，以及每个振镜块的中心点坐标；
步骤S11，将振镜块中心点坐标转换为工作台坐标。并转换每个振镜块的块内轨迹；
步骤S12，将工作台移动至第一块振镜块中心点位置；
步骤S13，向振镜卡下发块内轨迹；
步骤S14，振镜完成振镜块内数据切割；
步骤S15，遍历所有振镜块；
步骤S16，切割完成。
在一个实施方式中，所述配置参数，包括：
手动输入的晶圆尺寸、晶粒尺寸值、手动输入的街区宽度、像素尺寸、一幅图像宽度、一幅图像高度、振镜块尺寸。
在一个实施方式中，基于所述晶粒的尺寸与所述配置参数的比对情况，确定是否识别当前晶粒，包括：基于所述晶粒的尺寸与所述配置参数的比对情况，确定是否识别当前晶粒，包括：
当识别晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值小于预设阈值，则识别当前图片。
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值小于预设阈值，则识别当前图片；
在一个实施方式中，所述对识别的晶粒进行粗拉直处理，以确定当前晶圆大部分街区轮廓与工作台X向平行，包括：
获取工作台X方向与识别的某条切割街区轮廓夹角。
在一个实施方式中，不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，先对获取的所有图片进行拼接，识别拼接后图片特征，包括：
获取所有晶粒的中心点位置；
获取所有晶粒边缘位置；
通过上述两个位置确定切割线；
识别晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
采用上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
本发明先对晶圆进行粗拉直，提高拼接后图片识别精度；
本发明在获取所有识别图片后对图片进行拼接，再计算出切割轨迹，去掉重叠区域参数设置，提高了识别精度简化算法、提高设备可用性；
本发明在获取所有识别图片后对图片进行拼接，再计算出切割轨迹，之后按照振镜块大小，计算振镜分块，提高切割精度，减少漏切现象；
本发明提供的一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，能够实现对不规则排放晶粒的轨迹计算。
附图说明
图1为现有技术中切割工件上晶粒的布局示意图；
图2为现有技术中的一个具体操作结构示意图；
图3为切割工件上的晶粒不规则排放状态示意图；
图4为根据本发明实施例的不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法流程图；
图5为根据本发明实施例的另一个不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法流程图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如后。
应理解，用语“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合。此外，当诸如“...中的至少一个”的表述出现在所列特征的列表之后时，修饰整个所列特征，而不是修饰列表中的单独元件。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“可以”表示“本申请的一个或多个实施方式”。并且，用语“示例性的”旨在指代示例或举例说明。
如在本文中使用的，用语“基本上”、“大约”以及类似的用语用作表近似的用语，而不用作表程度的用语，并且旨在说明将由本领域普通技术人员认识到的、测量值或计算值中的固有偏差。
除非另外限定，否则本文中使用的所有用语(包括技术用语和科学用语)均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。还应理解的是，用语(例如在常用词典中定义的用语)应被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且将不被以理想化或过度正式意义解释，除非本文中明确如此限定。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
本发明中说明书中对方法流程的描述及本发明说明书附图中流程图的步骤并非必须按步骤标号严格执行，方法步骤是可以改变执行顺序的。而且，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
为了便于理解，以下为本发明实施例中出现一些缩写及解释：
WD:晶圆尺寸；CMSP：手动输入的晶粒尺寸值；
CASP：自动识别获取的晶粒像素尺寸值；
SMW：手动输入的街区宽度；
SAWP：自动识别获取的街区宽度；(去掉街区宽度)
Pi:像素尺寸；PW:一幅图像宽度；PH:一幅图像高度；SC:振镜块大小。
晶粒尺寸允许误差，必须大于0；
街区宽度允许误差，必须大于0；
CMSP：晶粒尺寸像素值，CMSP＝CMS×Pi。
SMWP：手动输入的街区宽度像素测量值，SMWP＝SMW×Pi。
XTo：工作台中心点在显微镜正下方X轴坐标位置。
YTo：工作台中心点在显微镜正下方Y轴坐标位置。
本发明第一实施例，一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，如图4所示，包括以下具体步骤：
步骤S1，获取各项配置参数；
步骤S2，工作台中心点移动至显微镜正下方；
步骤S3，采集一帧图片；
步骤S4，识别所述图片，获取图片的晶粒街区轮廓与工作台X方向夹角；
步骤S5，工作台旋转步骤S4获取的夹角值，使得晶粒街区与工作台X方向平行；
步骤S6，计算整个晶圆扫描完毕所需分块数以及分块工作台中心点坐标；
步骤S7，遍历分块，工作台运行至分块中心点坐标，分别采集图像；
步骤S8，拼接步骤S7所有采集图片；
步骤S9，识别拼接后的图片。获取相邻晶粒间切割线；
步骤S10，根据振镜块参数，计算振镜块分块个数，以及每个振镜块的中心点坐标；
步骤S11，将振镜块中心点坐标转换为工作台坐标。并转换每个振镜块的块内轨迹；
步骤S12，将工作台移动至第一块振镜块中心点位置；
步骤S13，向振镜卡下发块内轨迹；
步骤S14，振镜完成振镜块内数据切割；
步骤S15，遍历所有振镜块；
步骤S16，切割完成。
本实施例中，配置参数可以包括：手动输入的晶圆尺寸、晶粒尺寸值、手动输入的街区宽度、像素尺寸、一幅图像宽度、一幅图像高度、振镜块尺寸。
本实施例中，基于晶粒的尺寸与所述配置参数的比对情况，确定是否识别当前晶粒，可以包括：当晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值大于预设阈值，则测量另一个晶粒的尺寸；当晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值小于预设阈值，则识别当前晶粒。
本实施例中，对识别的晶粒进行粗拉直处理，以确定当前的显示图像中与最左侧的参考晶粒在同一行的所有参考行晶粒的坐标位置，包括：
获取所有晶粒的中心点位置；
以当前的显示图像的最左边一晶粒的中心点坐标为参照，该晶粒作为参考晶粒，遍历当前显示图像中所有晶粒的中心点坐标；
将预设范围内中心点位置与参考晶粒的中心点位置距离最小的晶粒确定为相邻晶粒，再以相邻晶粒的坐标为参考晶粒，以此类推，确定当前显示图像中与参考晶粒近似在同一行上的所有晶粒，并记录晶粒个数以及坐标。
相较于现有技术，本实施例提供的一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，能够实现对不规则排放晶粒的轨迹计算。
本发明第二实施例，该实施例是与第一实施例对应的一个应用实例，如图5所示，包括以下步骤：
步骤1：手动输入各项参数WD、CMS、SMW、Pi、PW、PH、SC。使用图像区域观察，微调T运动轴，手动进行粗拉直(由于晶粒并非完全在一条直线上，只能进行粗拉直)，此处粗拉直主要用于晶粒教学设置和晶粒尺寸、街区宽度检查。
步骤2：在图像显示区域手动圈定一个晶粒，自动识别获取晶粒尺寸CASP，与输入尺寸CMS进行比较，如表示识别晶粒尺寸与输入尺寸相差超出范围，重新测量尺寸./>则识别图像PW*PH范围内所有晶粒尺寸，若检出/>报警。
可以理解的是，步骤1、2在切割同类型工件中只需要做一次即可。
步骤3：粗拉直。运动X、Y轴，将载有工件的承片台中心点运动到图像正下方，采集一幅图片，识别图片中晶粒个数M,获取晶粒中心点位置(xi,yi),取图片最左边任意晶粒中心点坐标为参照(x0,y0)，遍历晶粒中心点坐标，找出0＜(yi-y0)＜(CMSP+SMWP)/2范围内，且(yi-y0)最小的晶粒中心点位置，判断为相邻晶粒(x1,y1)，再以(x1,y1)坐标为参照找出同一方向上与之相邻的晶粒，依此类推，直到找到图片中与晶粒(x0,y0)近似在一行上的所有晶粒，并记录晶粒个数。使用下列计算旋转角度，工作台T轴旋转TDer使得大部分晶粒中心坐标分布在这条直线上,计算方法如下：
XAver：晶粒中心点坐标xi平均值；
YAver：晶粒中心点坐标yi平均值；M：晶粒个数；
XSum:晶粒中心点坐标xi总和；YSum：晶粒中心点坐标yi总和；
XXSum:晶粒中心点坐标总和；XYSum:晶粒中心点坐标xi×yi总和；
TDer:T轴旋转角度。
步骤4：计算扫描分块个数及坐标。
行数列数/>第一次扫描位置坐标 TXi＝TX0+(Pi*PH)，Tyi＝Ty0+(Pi*PW)。
步骤5：工作台移动至(TX0，Ty0)，采集图片；同样工作台遍历所有(TXi，Tyi)，并采集图片。
步骤6：工作台采集完所有晶粒图片，进行拼接。
步骤7：自动识别获取相邻晶粒切割线。晶粒尺寸超过预定阀值，则结束识别流程。
步骤8：根据振镜块大小，分割切割轨迹，并计算出振镜块个数，以及每个振镜块中心点坐标。
步骤9：将每个振镜块坐标转换为工作台坐标。
步骤10：工作台移动至第一个振镜块位置，将切割轨迹下发至振镜卡，振镜卡进行切割。
步骤11：工作台遍历所有振镜块中心点位置坐标，并将切割轨迹下发至振镜卡。
步骤12：完成切割。
通过具体实施方式的说明，应当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入且具体的了解，然而所附图示仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
Claims (5)
1.一种不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，包括：
步骤S1，获取各项配置参数；
步骤S2，工作台中心点移动至显微镜正下方；
步骤S3，采集一帧图片；
步骤S4，识别所述图片，获取图片的晶粒街区轮廓与工作台X方向夹角；
步骤S5，工作台旋转步骤S4获取的夹角值，使得晶粒街区与工作台X方向平行；
步骤S6，计算整个晶圆扫描完毕所需分块数以及分块工作台中心点坐标；
步骤S7，遍历分块，工作台运行至分块中心点坐标，分别采集图像；
步骤S8，拼接步骤S7所有采集图片；
步骤S9，识别拼接后的图片。获取相邻晶粒间切割线；
步骤S10，根据振镜块参数，计算振镜块分块个数，以及每个振镜块的中心点坐标；
步骤S11，将振镜块中心点坐标转换为工作台坐标。并转换每个振镜块的块内轨迹；
步骤S12，将工作台移动至第一块振镜块中心点位置；
步骤S13，向振镜卡下发块内轨迹；
步骤S14，振镜完成振镜块内数据切割；
步骤S15，遍历所有振镜块；
步骤S16，切割完成。
2.根据权利要求1所述的不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，所述配置参数，包括：
手动输入的晶圆大小、晶粒尺寸值、手动输入的街区宽度、像素尺寸、一幅图像宽度、一幅图像高度、振镜块尺寸。
3.根据权利要求2所述的不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，基于所述晶粒的尺寸与所述配置参数的比对情况，确定是否识别当前晶粒，包括：
当识别晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值小于预设阈值，则识别当前图片。
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值小于预设阈值，则识别当前图片。
4.根据权利要求3所述的不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，所述首先对识别的晶粒进行粗拉直处理，以确定当前晶圆大部分街区轮廓与工作台X向平行，包括：
获取工作台X方向与识别的某条切割街区轮廓夹角。
5.根据权利要求4所述的不规则排放晶粒的切割轨迹确定方法，其特征在于，先对获取的所有图片进行拼接，识别拼接后图片特征，包括：
获取所有晶粒的中心点位置；
获取所有晶粒边缘位置；
利用所述中心点位置以及所述边缘位置确定切割线；
识别晶粒的尺寸与手动输入的晶粒尺寸值的差值大于预设阈值，则结束识别流程；
当所述晶圆街区宽度与手动输入街区宽度的差值大于预设阈值，则结束识别流程。
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| CN116995030A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种晶圆残片全自动切割方法及装置 |
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2023
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Cited By (2)
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| CN116995030A (zh) * | 2023-09-27 | 2023-11-03 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种晶圆残片全自动切割方法及装置 |
| CN116995030B (zh) * | 2023-09-27 | 2023-12-29 | 武汉华工激光工程有限责任公司 | 一种晶圆残片全自动切割方法及装置 |
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