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随着半导体工业的飞速发展,集成电路成为信息产业的基础,而划片机是集成电路后封装的重要一道工序,划片机的加工能力决定了芯片的质量和数量。随着硅晶圆片越来越薄,切口宽度越小,芯片对加工的设备的要求越来越高,良好性能的机械设备和高精度、稳定可靠的控制系统可以提高晶圆上芯片的成品率。目前国内对划片机的使用基本上依赖于进口,研究具有我国自主知识产权的高精度划片机,对于打破国外技术垄断,提升我国自主创新能力达到国际先进水平具有重要意义。论文的主要研究工作和成果概括如下: (1)分析了高精度晶圆划片机的工作原理,设计了整体硬件结构,同时,在基于系统性能的需求进行了整机各个关键部件的选型。 (2)由于划片机工作机理是强力磨削,并伴随着刀片的磨损进而导致晶圆加工质量恶化,尺寸精度降低,提出了用接触式测高的方式来检测刀片的磨损量,分析了测高的原理并设计了测高的路径规划,通过测高得到的刀片磨损量在切割过程中自动的给予补偿量,满足切割要求和加工精度。 (3)针对晶圆划片中晶圆芯片小、划片精度要求高,以及加工效率和自动化程度需要提升的要求,通过研究晶圆显微视觉图像,提出了一种基于图像处理采用 Hough直线变换的特征检测方法,实现了晶圆角度位置的自动校正。采用晶圆发际线手动和自动两种校准方法,并规划了晶圆切割的路径。 (4)根据系统的需求设计开发了一套模块化软件程序,介绍了软件的整体架构并阐述了5个功能模块的运作原理和主要作用,在此基础上对划片机系统误差进行了分析。 (5)通过对研制的高精度晶圆划片机进行试验,切割精度达到了预期目标,其中X轴定位精度为2μm,Y轴定位精度为1μm,θ轴的定位精度为0.001度,晶圆的切割精度控制在5μm内。