CN118129650B - 一种划片机机芯组件x轴直线度的视觉检测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统及方法，属于划片机机芯组件检测技术领域，包括驱动各轴的自动化工装、图像采集设备、转角电机、晶圆，驱动各轴的自动化工装与划片机机芯组件的各轴以及转角电机连接；驱动各轴的自动化工装安装图像截取保存及处理软件程序模块，图像采集设备安装在划片机机芯组件的Y轴上，图像采集设备用于将所采集到的图像传输给驱动各轴的自动化工装，通过图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取和处理；转角电机安装在划片机机芯组件的X轴溜板上，晶圆安装在转角电机上方的旋转动力端。本发明替代了传统的大理石尺与千分表的测量方法，测量精度大大提高，可精确到1um以内。

Description

一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统及方法

技术领域

本发明属于划片机机芯组件检测技术领域，具体地是涉及一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统及方法。

背景技术

划片机机芯组件装配后，需要对划片机机芯组件的X轴直线度进行检测；现有技术中，对划片机机芯组件的X轴直线度检测方法为将大理石尺安放在X轴溜板上，将千分表架在Z轴溜板上，通过X轴运动，将大理石尺两端拉直，再通过X轴运动，测量整个运动区间内X轴的偏差值。由上述划片机机芯组件的X轴直线度检测方法可知，划片机机芯组件装配后的直线度检测通常依赖于大理石尺和千分表。在实际操作中，这种检测方法存在以下明显的客观缺点：一是千分表精度限制，当显示数据低于3um时，容易出现读数不准确或表针跳动现象；二是大理石尺的精度受到其表面状况影响，如表面脏污或划痕会直接影响测量数据的准确性；三是依靠人工观察读取千分表数值的方式，使得测量结果易受操作人员手法和主观判断的影响。

发明内容

本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统及方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明提供的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统，包括驱动各轴的自动化工装、图像采集设备、转角电机以及晶圆，驱动各轴的自动化工装与划片机机芯组件的各轴以及转角电机连接，用于控制划片机机芯组件的各轴运动以及转角电机旋转；驱动各轴的自动化工装安装有图像截取保存及处理软件程序模块，图像采集设备安装在划片机机芯组件的Y轴上，图像采集设备与驱动各轴的自动化工装连接，用于将所采集到的图像传输给驱动各轴的自动化工装，通过图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取和处理；转角电机安装在划片机机芯组件的X轴溜板上，晶圆安装在转角电机上方的旋转动力端；采用晶圆作为参照标准物，通过图像采集设备放大晶圆的切割道，通过驱动各轴的自动化工装控制转角电机旋转来调整晶圆的切割道与划片机机芯组件的X轴平行，通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴运动，由图像采集设备采集切割道图像并传输给驱动各轴的自动化工装，由图像截取保存及处理软件程序模块连续间隔截取切割道图像并对所截取的切割道图像进行处理，基于选定的标志性区域模版，通过对比连续图像中模版区域像素差值获得划片机机芯组件的X轴、Y轴方向的偏移量，进而计算划片机机芯组件的X轴直线度偏差，计算得出的划片机机芯组件的X轴直线度偏差精度在1um以内。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动各轴的自动化工装采用授权公告号为CN114326597B的发明专利中公开的可实现划片机各轴运动的自动化工装，通过可实现划片机各轴运动的自动化工装的触屏显示器，可以完成对晶圆切割道图像的截取及处理的操作。

作为本发明的另一种优选方案，所述图像采集设备包括切割位显微镜、检测位显微镜，切割位显微镜、检测位显微镜安装在划片机机芯组件的Y轴上，切割位显微镜、检测位显微镜均与驱动各轴的自动化工装连接。

本发明提供的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，包括切割位X轴直线度的检测方法、检测位X轴直线度的检测方法、切割位和检测位综合的X轴直线度的检测方法，均使用所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统实现。

进一步地，所述切割位X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道放到切割位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴移动，由切割位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位X轴直线度，满足偏差≤2um。

进一步地，所述检测位X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将检测位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道放到检测位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制X轴移动，由检测位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的检测位X轴直线度，满足偏差≤2um。

进一步地，切割位和检测位综合的X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，切换到检测位显微镜，将已拉直的切割道放到检测位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴移动，由检测位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位和检测位综合的X轴直线度，满足偏差≤2um。

进一步地，在对所截取的图像处理过程中，通过调整对比度与相似度的大小，减少截取图像的光线干扰因素对划片机机芯组件的X轴直线度测量结果的影响。

进一步地，由切割位显微镜每间隔50mm采集一张晶圆切割道图像。

进一步地，由检测位显微镜每间隔50mm采集一张晶圆切割道图像。

本发明有益效果：

本发明所提供的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统，通过图像采集设备放大晶圆表面的切割道，通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的各轴运动以及转角电机旋转，通过驱动各轴的自动化工装上安装的图像截取保存及处理软件程序模块对晶圆切割道图像进行截取和处理，从而实现测量划片机机芯组件的X轴直线度，精度可达到1um以内。

本发明可以通过切割位显微镜、检测位显微镜同时工作，同时测量切割位和检测位的X轴直线度；本发明替代了传统的大理石尺与千分表的测量方法，测量精度大大提高，可精确到1um以内，读数可以直接通过驱动各轴的自动化工装的触控显示器进行显示读取，排除了主观影响。

附图说明

图1是本发明一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统的结构示意图。

图2是本发明的划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统在检测过程中控制晶圆旋转前的结构示意图。

图3是本发明的划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统在检测过程中控制晶圆旋转后的结构示意图。

图中标记：1为驱动各轴的自动化工装、2为切割位显微镜、3为检测位显微镜、4为晶圆、5为转角电机、6为X轴溜板、7为第一点、8为第二点、9为切割道。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

结合图1至图3所示，本发明实施例提供的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统，包括驱动各轴的自动化工装1、图像采集设备、转角电机5以及晶圆4，驱动各轴的自动化工装1与划片机机芯组件的各轴以及转角电机5连接，用于控制划片机机芯组件的各轴运动以及转角电机5旋转；驱动各轴的自动化工装1安装有图像截取保存及处理软件程序模块，图像采集设备安装在划片机机芯组件的Y轴上，图像采集设备与驱动各轴的自动化工装1连接，用于将所采集到的图像传输给驱动各轴的自动化工装1，通过图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取和处理；转角电机5安装在划片机机芯组件的X轴溜板6上，晶圆4安装在转角电机5上方的旋转动力端；采用晶圆4作为参照标准物，通过图像采集设备放大晶圆4的切割道9，通过驱动各轴的自动化工装1控制转角电机5旋转来调整晶圆4的切割道9与划片机机芯组件的X轴平行，通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴运动，由图像采集设备采集切割道图像并传输给驱动各轴的自动化工装1，由图像截取保存及处理软件程序模块连续间隔截取切割道图像并对所截取的切割道图像进行处理，基于选定的标志性区域模版，通过对比连续图像中模版区域像素差值获得划片机机芯组件的X轴、Y轴方向的偏移量，进而计算划片机机芯组件的X轴直线度偏差，计算得出的划片机机芯组件的X轴直线度偏差精度在1um以内。

具体地，所述图像采集设备包括切割位显微镜2、检测位显微镜3，切割位显微镜2、检测位显微镜3安装在划片机机芯组件的Y轴上，切割位显微镜2、检测位显微镜3均与驱动各轴的自动化工装1连接；所述驱动各轴的自动化工装1采用授权公告号为CN114326597B的发明专利中公开的可实现划片机各轴运动的自动化工装，通过可实现划片机各轴运动的自动化工装的触屏显示器，可以完成对晶圆4切割道9图像的截取及处理的操作。

本发明实施例提供的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，包括切割位X轴直线度的检测方法、检测位X轴直线度的检测方法、切割位和检测位综合的X轴直线度的检测方法，且均使用所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统实现。

其中，所述切割位X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜2移动到晶圆4最长的切割道9处，在切割道9上选取第一点7和第二点8；通过驱动各轴的自动化工装1根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机5的旋转角度，控制转角电机5旋转，将该晶圆4切割道9旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道9两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道9；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道9放到切割位显微镜2拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴移动，由切割位显微镜2每间隔50mm采集一张晶圆4切割道9图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道9上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位X轴直线度，满足偏差≤2um。

其中，所述检测位X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将检测位显微镜3移动到晶圆4最长的切割道9处，在切割道9上选取第一点7和第二点8；通过驱动各轴的自动化工装1根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机5的旋转角度，控制转角电机5旋转，将该晶圆4切割道9旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道9两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道9；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道9放到检测位显微镜3拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴移动，由检测位显微镜3每间隔50mm采集一张晶圆4切割道9图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道9上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的检测位X轴直线度，满足偏差≤2um。

其中，所述切割位和检测位综合的X轴直线度的检测方法，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜2移动到晶圆4最长的切割道9处，在切割道9上选取第一点7和第二点8；通过驱动各轴的自动化工装1根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机5的旋转角度，控制转角电机5旋转，将该晶圆4切割道9旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道9两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道9；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的Y轴移动，切换到检测位显微镜3，将已拉直的切割道9放到检测位显微镜3拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装1控制划片机机芯组件的X轴移动，由检测位显微镜3每间隔50mm采集一张晶圆4切割道9图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道9上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位和检测位综合的X轴直线度，满足偏差≤2um。

另外，在对所截取的图像处理过程中，通过调整对比度与相似度的大小，减少截取图像的光线干扰因素对划片机机芯组件的X轴直线度测量结果的影响。

综上所述，本发明的视觉检测系统，通过将驱动各轴的自动化工装1、图像采集设备、转角电机5以及晶圆4与划片机机芯组件结合，以及在驱动各轴的自动化工装1上安装图像截取保存及处理软件程序模块，采用高精度分辨率的图像采集设备，高精度的晶圆4代替传统的大理石尺与千分表，能够对刚完成装配的划片机机芯组件的直线度进行更精确、更全面的数据测量，保证刚完成装配的划片机机芯组件的精度，从而保障划片机的切割精度。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统，其特征在于：包括驱动各轴的自动化工装、图像采集设备、转角电机以及晶圆，驱动各轴的自动化工装与划片机机芯组件的各轴以及转角电机连接，用于控制划片机机芯组件的各轴运动以及转角电机旋转；驱动各轴的自动化工装安装有图像截取保存及处理软件程序模块，图像采集设备安装在划片机机芯组件的Y轴上，图像采集设备与驱动各轴的自动化工装连接，用于将所采集到的图像传输给驱动各轴的自动化工装，通过图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取和处理；转角电机安装在划片机机芯组件的X轴溜板上，晶圆安装在转角电机上方的旋转动力端；采用晶圆作为参照标准物，通过图像采集设备放大晶圆的切割道，通过驱动各轴的自动化工装控制转角电机旋转来调整晶圆的切割道与划片机机芯组件的X轴平行，通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴运动，由图像采集设备采集切割道图像并传输给驱动各轴的自动化工装，由图像截取保存及处理软件程序模块连续间隔截取切割道图像并对所截取的切割道图像进行处理，基于选定的标志性区域模版，通过对比连续图像中模版区域像素差值获得划片机机芯组件的X轴、Y轴方向的偏移量，进而计算划片机机芯组件的X轴直线度偏差，计算得出的划片机机芯组件的X轴直线度偏差精度在1um以内；通过可实现划片机各轴运动的自动化工装的触屏显示器，完成对晶圆切割道图像的截取及处理的操作；所述图像采集设备包括切割位显微镜、检测位显微镜，切割位显微镜、检测位显微镜安装在划片机机芯组件的Y轴上，切割位显微镜、检测位显微镜均与驱动各轴的自动化工装连接。

2.一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，其特征在于：使用权利要求1所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测系统实现，包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道放到切割位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴移动，由切割位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位X轴直线度，满足偏差≤2um；

所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，还包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将检测位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，将切割道放到检测位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴移动，由检测位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的检测位X轴直线度，满足偏差≤2um；

所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，还包括如下步骤：通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴、Y轴运动，将切割位显微镜移动到晶圆最长的切割道处，在切割道上选取第一点和第二点；通过驱动各轴的自动化工装根据划片机机芯组件的X轴、Y轴位置的差值计算出转角电机的旋转角度，控制转角电机旋转，将该晶圆切割道旋转至与划片机机芯组件的X轴平行，且切割道两端的划片机机芯组件的Y轴方向位置相同，拉直切割道；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的Y轴移动，切换到检测位显微镜，将已拉直的切割道放到检测位显微镜拍摄镜面中间位置；通过驱动各轴的自动化工装控制划片机机芯组件的X轴移动，由检测位显微镜间隔采集晶圆切割道图像，再由图像截取保存及处理软件程序模块对图像进行截取并处理，以所截取的第一张图像作为基准，在图像上框选具有标志性的区域作为模版，对比后续图像与第一张图像模版区域位置的像素差值，得到后续图像偏移量的划片机机芯组件的X轴、Y轴位置值，其中划片机机芯组件的Y轴位置值能够体现划片机机芯组件的X轴直线度的偏移量；读取并记录切割道上各位置的偏差值，得出划片机机芯组件的切割位和检测位综合的X轴直线度，满足偏差≤2um。

3.根据权利要求2所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，其特征在于：在对所截取的图像处理过程中，通过调整对比度与相似度的大小，减少截取图像的光线干扰因素对划片机机芯组件的X轴直线度测量结果的影响。

4.根据权利要求2所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，其特征在于：由切割位显微镜每间隔50mm采集一张晶圆切割道图像。

5.根据权利要求2所述的一种划片机机芯组件X轴直线度的视觉检测方法，其特征在于：由检测位显微镜每间隔50mm采集一张晶圆切割道图像。