一种分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法

1.本发明涉及芯片分选技术领域，尤其涉及一种分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法。


背景技术：

2.随着led，特别是mini-led大量应用于显示屏、车用显示器、手机和可穿戴设备中，对于led、mini-led的生产工艺要求也越来越高。在led、mini-led制作显示设备的过程中，测试分选是其中的一个必备环节。其中，在led、mini-led芯片分选转移环节中，晶粒排列的间距和角度有着严格的工艺要求，通常晶粒间距误差要控制在正负30um以内，角度误差控制在正负3度以内。由于晶粒在分选前会经过扩膜的工序，扩张时无法保证蓝膜的受力均匀，因此部分晶粒往往会产生角度和间距偏移，对于间距的偏移，可以通过平移校正来实现，这在运动控制方面比较容易实现；而对于晶粒角度偏差的校正，由于分选设备已经从单摆臂过度到双摆臂模式，在单摆臂模式下的角度修正方法无法直接适用于双摆臂模式，如何在两种摆臂的模式下都能精确修正晶粒的角度，使晶粒能够均匀、整齐的排列在料片蓝膜上成为分选转移环节中一个急需解决的难题。
3.现有技术中的芯片分选系统包括图像识别系统、wafer台、机械双摆臂和bin台，图像识别系统由ccd相机和图像采集卡组成，wafer台包括xy十字平台、顶针、吸嘴以及机械摆臂。芯片分选的一般步骤为：移动wafer台将晶粒中心位置送至顶针中心；顶针刺破蓝膜并顶起晶粒，同时吸嘴吸起晶粒，将晶粒剥离；摆臂带动吸嘴，将剥离后的晶粒按一定顺序放置在bin台上。而一般的晶粒角度校正方法是：首先通过机器视觉判断出晶粒的偏转角度，在机械臂转移晶粒过程中改变机械摆臂的旋转角度将晶粒回正，同时在bin台进行摆臂旋转角度改变的位置补偿，最后将校正的晶粒摆放到bin台。上述现有技术的校正方法存在如下缺点：
4.①
只适用于单摆臂，对于双摆臂无法改变其摆臂旋转角度，在双摆臂分选晶粒时，两个摆臂在结构上是一个整体，二者对称且固定。一个摆臂旋转多大角度，另一个摆臂也会随之转多大的角度；同时wafer台和bin台是对称的，为了双臂连续交替分选的需求，摆臂的旋转角度一般都是180
°
固定的，只有这样才能保证每次分选时，摆臂上的吸嘴和顶针对齐。在摆放晶粒时为了修正角度，改变其中一个摆臂旋转角度时，另一个摆臂的角度也必然会改变，导致吸嘴拾取晶粒的时候，吸嘴与顶针、相机中心不在同一竖直方向上，无法正常进行分选。
5.②
当晶粒的偏转角度过大时，容易产生机械干涉，即角度纠正范围受到限制。该方法纠正晶粒角度依赖于改变摆臂旋转角度和排列区位置补偿的并行操作，当晶粒偏移正角度θ较小时，摆臂可以通过旋转一个90
°‑
θ的角度来校正晶粒偏移，随着偏移正角度θ的慢慢增大，摆臂旋转的角度会越来越小。由于分选机本身结构的限制，想要将晶粒从供料区分选到排列区摆臂的旋转角度必须大于45
°
，因此当晶粒偏移正角度不小于45
°
时，想要纠正晶粒，摆臂的旋转角度必须小于45
°
，此时无法正常完成晶粒的分选，所以晶粒偏移正角度θ的
纠正受到限制，必须小于45
°
。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法，该方法不仅适用于单双臂晶粒偏转角度的校正，又不受纠正角度大小的限制，能够在不影响晶粒分选速度的情况下有效实现晶粒旋转角度的补偿，大大提高了晶粒转移精度。
7.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
8.一种分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法，所述方法包括：
9.步骤1、驱动芯片分选转移系统中wafer台的xy十字平台，将所述wafer台上的晶粒移送到ccd相机下的扫描区域，并通过机器视觉进行识别，获取wafer台上所有晶粒的中心位置以及偏转角度θ；
10.步骤2、选取所述wafer台上的一个晶粒作为目标晶粒；
11.步骤3、对所述目标晶粒的偏转角度θ进行判断；若θ等于零，则移动所述wafer台将目标晶粒的中心位置送至顶针中心；若θ不等于零，则执行步骤4；
12.步骤4、驱动所述wafer台旋转-θ使目标晶粒处于回正位置，同时驱动所述wafer台执行旋转-θ角度的位置补偿，然后执行后续操作；
13.步骤5、驱动顶针刺破蓝膜并顶起目标晶粒，同时吸嘴吸起目标晶粒，将所述目标晶粒剥离；
14.步骤6、再利用摆臂带动所述吸嘴，将剥离后的目标晶粒按一定顺序放置在bin台上；
15.步骤7、然后判断所述wafer台上是否还有晶粒；若有晶粒，则选取所述wafer台上的下一个晶粒作为目标晶粒，并返回步骤3进行操作；若没有晶粒，则分选结束。
16.由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述方法不仅适用于单双臂晶粒偏转角度的校正，又不受纠正角度大小的限制，能够在不影响晶粒分选速度的情况下有效实现晶粒旋转角度的补偿，大大提高了晶粒转移精度。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
18.图1为本发明实施例提供的分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法流程示意图；
19.图2为本发明实施例所述偏转角度为θ时的旋转角度补偿示意图。
具体实施方式
20.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
21.如图1所示为本发明实施例提供的分选转移系统的晶粒旋转角度补偿方法流程示意图，所述方法包括：
22.步骤1、驱动芯片分选转移系统中wafer台的xy十字平台，将所述wafer台上的晶粒移送到ccd相机下的扫描区域，并通过机器视觉进行识别，获取wafer台上所有晶粒的中心位置以及偏转角度θ；
23.在该步骤中，机器视觉识别区域完全取决于镜头的位置，机器视觉识别区域的中心与所述ccd相机的镜头中心重合，不随所述wafer台的位置变化而变化；其中，晶粒的中心位置坐标是相对于所述ccd相机镜头中心的物理偏移。
24.另外，在进行步骤1的操作之前，还可以设定芯片分选转移系统中允许的晶粒角度偏移范围；所述允许的晶粒角度偏移范围具体是根据用户的需要来选择不同的偏转范围值。具体实现中，工业上常用的允许的晶粒角度偏移范围为-15
°
～+15
°
或者-9
°
～+9
°
。
25.步骤2、选取所述wafer台上的一个晶粒作为目标晶粒；
26.在该步骤中，也可以将所述wafer台上偏转角度θ超出允许的晶粒角度偏移范围的晶粒归类于排除晶粒集，将其余的晶粒归类于待分选晶粒集；再从所述待分选晶粒集中选取一个晶粒作为目标晶粒。
27.这是由于偏转角度θ较大的晶粒在芯片扫描时会出现漏检，使得这些偏转角度θ较大的晶粒不具备检测参数，因此在芯片分选时可以设置待分选晶粒集和排除晶粒集，将不符合要求的偏转角度较大的晶粒自动排除晶粒分选范围，从而提高晶粒转移速度。
28.步骤3、对所述目标晶粒的偏转角度θ进行判断；若θ等于零，则移动所述wafer台将目标晶粒的中心位置送至顶针中心；若θ不等于零，则执行步骤4；
29.在该步骤中，在移动wafer台将目标晶粒的中心位置送至顶针中心时，顶针中心与镜头中心对准。
30.步骤4、驱动所述wafer台旋转-θ使目标晶粒处于回正位置，同时驱动所述wafer台执行旋转-θ角度的位置补偿，然后执行后续操作；
31.在该步骤中，所述位置补偿具体为目标晶粒角度纠正后在wafer台坐标系中的x偏移量和y偏移量，所述x偏移量和y偏移量由旋转矩阵计算得到：
32.如图2所示为本发明实施例所述偏转角度为θ时的旋转角度补偿示意图，为了方便描述wafer台的旋转方位，在wafer台的中心建立一个坐标系，随wafer台一起转动，命名为{1}号坐标系；为了方便描述目标晶粒的姿态，在偏斜的目标晶粒上建立一个坐标系，命名为{2}号坐标系；并将世界坐标系命名为{0}号坐标系；
33.假设{1}号坐标系可绕z轴旋转中心旋转θ1，{2}号坐标系在x0的正方向偏移了θ2；
34.由旋转矩阵原理可得，坐标系之间的方位和位置关系可以用矩阵来描述，即齐次矩阵，则{0}到{1}的齐次矩阵t
01
和{1}到{2}的齐次矩阵t
12
分别为：
[0035][0036]
其中，p为偏斜目标晶粒的坐标原点，p点在{1}坐标系的坐标为['p
x
,'py,'pz]
t
；a为旋转中心，a点在{1}坐标系的坐标为[0a
x
,0ay,0az]
t
；
[0037]
偏斜的目标晶粒在{0}坐标系中的位姿可由t
01
和t
12
计算得到：
[0038][0039]
由上式可知，要使t
02
中的位姿为单位阵，只需令θ1+θ2＝0，即θ1＝-θ2，此时偏斜的目标晶粒的位置在{0}中的坐标为：
[0040]
['p
x
cosθ2+'pysinθ2+0a
x
,-'p
x
sinθ2+'pycosθ2+0ay,'pz+0az]
t
；
[0041]
则纠正角度之后，目标晶粒的偏移距离为：
[0042][0043]
其中，δx、δy分别代表角度纠正后晶粒在水平方向的x偏移量和竖直方向的y偏移量；偏转角度θ等于θ2。
[0044]
步骤5、驱动顶针刺破蓝膜并顶起目标晶粒，同时吸嘴吸起目标晶粒，将所述目标晶粒剥离；
[0045]
步骤6、再利用摆臂带动所述吸嘴，将剥离后的目标晶粒按一定顺序放置在bin台上；
[0046]
步骤7、然后判断所述wafer台上是否还有晶粒；若有晶粒，则选取所述wafer台上的下一个晶粒作为目标晶粒，并返回步骤3进行操作；若没有晶粒，则分选结束。
[0047]
另外，在所述步骤7分选结束之后，
[0048]
若用户需要将排除晶粒集的晶粒同样转移至bin台，则驱动wafer台的xy十字平台，将wafer台上排除晶粒集中的晶粒移送到ccd相机下的扫描区域，并执行后续分选操作，例如：
[0049]
通过机器视觉进行识别，获取wafer盘上所有晶粒的中心位置以及偏转角度θ；选取剩余晶粒中的一个晶粒作为目标晶粒；驱动wafer台旋转-θ，同时驱动wafer台执行旋转-θ角度的位置补偿；驱动顶针刺破蓝膜并顶起晶粒，同时吸嘴吸起晶粒，将目标晶粒剥离；摆臂带动吸嘴，将剥离后的晶粒按一定顺序放置在bin台上；判断剩余晶粒中是否有晶粒：若有，则选取所述剩余晶粒中的下一个晶粒作为目标晶粒，并返回进行上述补偿操作；否则，分选结束。
[0050]
综上所述，本发明实施例所述方法在wafer台上实现晶粒角度修正与位置补偿之间的并行操作，能够在不影响晶粒分选速度的情况下有效实现晶粒旋转角度的补偿，大大提高了晶粒转移精度。
[0051]
值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0052]
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而
不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。