一种自动测试切割一体机的制作方法

本发明属于导体硅片机械自动化技术领域，尤其是涉及一种自动测试切割一体机。

背景技术：

随着半导体行业的发展，圆形半导体硅片的加工产能需求日趋增加，需要一种自动化程度高，生产效率高的设备，实现自动进行上下硅片，测试、切割、下转，取代人工繁琐的手动作业。目前，圆形硅片在测试、切割工序加工时需要作业人员将圆形硅片从上一工序所用片篮中取出，并按照固定批次、型号进行分类，由人工将硅片放置于测试设备内，进行单片测试，再将测试好的硅片中转至切割工序，由作业员进行摆片进行人工调整，再进行单片切割，再向下一个工序转出。整个检测校正、划片校正、上下料的过程及中转过程完全手动操作。这种操作存在以下缺点：

1.手动摆片及取片，破片率高；

2.手动摆片、取片，作业员的手会接触硅片会产生污染；

3.手动校正需配备专人进行操作，只有经历时间的积累工作效率才能够提升；

4.手动测试、切割工作繁琐，效率低，工作强度大，易出失误，造成损失。

因此，针对手动测试、切割作业缺点，急需一种利用自动化设备代替人工摆片、取片、校正、测试、切割动作，完成圆形硅片测试、切割工作的自动化、一体化的设备。

技术实现要素：

本发明的目的是要解决背景技术中的问题，提供一种自动测试切割一体机。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种自动测试切割一体机，包括依次设置的上料部、检测切割部和下料部，所述检测切割部包括依次设置的检测机构和切割机构，所述检测机构用于检测硅片，所述切割机构用于切割所述检测后的硅片，所述上料部、所述检测切割部与所述下料部均通过控制系统控制。

进一步地，所述检测机构包括探针板和旋转载片台，所述探针板设置于所述旋转载片台的上方，所述旋转载片台包括呈圆周依次设置的上料工位、定位工位、检测工位和标识工位，所述探针板用于测试所述检测工位上的所述待测硅片。

进一步地，所述探针板包括依次设置的pcb板、第三针板、第二针板和第一针板，所述第一针板的底部固定设置探针，所述探针与所述待测硅片接触。

进一步地，所述切割机构包括激光切割机和定位平台，所述定位平台上设置夹具，所述夹具用于夹持硅片，所述激光切割机设置于所述定位平台的顶部，用于切割所述定位平台上的硅片。

进一步地，所述定位平台包括x轴定位平台、y轴定位平台和转台，其中：

所述x轴定位平台用于带动夹具在x轴方向移动；

所述y轴定位平台用于带动所述夹具在y轴方向移动；

所述转台带动所述夹具在垂直方向移动，并且所述转台带动所述夹具转动；

所述x轴定位平台、y轴定位平台和转台均通过控制系统控制。

进一步地，所述切割机构还包括高倍成像模块和低倍成像模块，所述高倍成像模块与所述低倍成像模块设置于所述定位平台的底部，用于采集硅片信息。

进一步地，所述检测切割部还包括机械手，用于将所述测试完的硅片放置到所述定位平台上。

进一步地，所述上料部包括依次设置的满料盒上料装置，叠片上料装置，所述叠片上料装置包括真空吸头，所述真空吸头将硅片逐片吸取后输送至所述检测切割部。

进一步地，所述上料部还包括空料盒下料装置和升降装置，所述升降装置设置于所述满料盒上料装置与所述叠片上料装置之间，所述空料盒下料装置与所述满料盒上料装置平行设置，所述空料盒下料装置设置于所述满料盒上料装置的底部，所述升降装置在所述满料盒上料装置与所述空料盒下料装置之间滑动，用于带动料盒升降。

进一步地，所述下料部包括：

传送机构，用于传输切割后的硅片。

废料装载工位，设置于所述传送机构的一侧，存放被标识的硅片；

产品装载工位，设置于所述传送机构的另一侧，用于存放检测合格的硅片。

本发明具有的优点和积极效果是，由于采用上述技术方案：

1.利用自动化设备代替人工摆片、取片、校正、测试、切割动作，能够实现圆形硅片在检测切割工序中自动上下硅片。

2.采用自动测试切割一体机，自动进行测试、切割，利用设备自动化减少人工作业量及作业强度，作业员可同时兼顾其他设备进行作业，降低了人员数量及人员成本、安全级别高等特点。

3.消除人工作业失误造成的破片率高的损失，具有稳定性高、生产效率高的优点，亦可避免手动作业造成的硅片污染，具有很高的实用价值。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明上料部的结构示意图；

图3是本发明探针板的结构示意图；

图4是本发明激光切割机的结构示意图；

图5是本发明旋转载片台的俯视结构示意图。

图中：

1、上料部2、检测切割部3、下料部

11、满料盒上料装置12、空料盒下料装置13、升降装置

14、堆叠上料机构21、pcb板22、第三针板

23、第二针板24、第一针板25、垫块

26、探针31、夹具32、转台

33、x轴定位平台34、y轴定位平台35、高倍成像模块

36、低倍成像模块41、上料工位42、定位工位

43、检测工位44、标识工位

具体实施方式

如图1所示，本实例一种自动测试切割一体机，包括依次设置的上料部1、检测切割部2和下料部3，检测切割部2包括检测机构和切割机构，检测机构用于检测硅片，切割机构用于切割检测后的硅片，上料部1、检测切割部2与下料部3均通过plc控制系统控制。

如图2所示，上料部1包括依次设置的满料盒上料装置11和堆叠上料机构14，其中，满料盒上料装置11，用于抽取片篮中的硅片，当来料为插满硅片的片篮形式时，通过plc控制系统控制设置进料方式为片篮上料，设备识别满料盒上料装置有片蓝后可将片篮中的硅片抽出。堆叠上料机构14，堆叠上料机构也采用plc控制系统控制，包括真空吸头，用于将叠片形式的硅片通过真空吸头逐片吸取后运输至检测切割部，运输方式采用皮带输送，并且在皮带的起始端设置传感器，传感器与控制系统连接，用来感知有无硅片需要输送。

还包括空料盒下料装置12，空料盒下料装置12和满料盒上料装置11平行设置，空料盒下料装置12设置于满料盒上料装置11底部，还包括升降装置13，升降装置用于升降料盒，升降装置设置于满料盒上料装置11与所述叠片上料装置14之间，料盒升降台13设置在满料盒上料装置11和堆叠上料机构14之间，料盒升降台13在满料盒上料装置11和空料盒下料装置12之间上下滑动，以带动料盒升降。

检测切割部2包括依次设置的检测机构和切割机构，其中，检测机构包括探针板2和旋转载片台，所述探针板设置于所述旋转载片台的上方，所述旋转载片台包括呈圆周依次设置的上料工位、定位工位、检测工位和标识工位，所述探针板用于测试所述检测工位上的所述待测硅片。

探针板用于测试检测工位43上的待测硅片，如图3所示，探针板包括由上至下依次设置的pcb板21、第三针板22、第二针板23和第一针板24，其中，pcb板为集成电路板，其上焊接多个电子元器件以实现电器功能，第三针板22和第二针板23用于粗定位，第一针板24用于精定位，第一针板24的底部固定设置探针，探针26与待测硅片接触，探针26为200-2000个，可快速对硅片进行检测，大大缩短检测时间，增加生产效率，探针26为皇冠头探针，防止探针被脏物堵塞，第三针板22和第二针板之间设置垫块25，通过垫块25调节，使探针26达到基本定位，并且垫块25可以减少热传导，经调节的第一针板24精确定位，并且使其下安装的多个探针26达到精确位置，操作人员在操作的过程中只需将装满圆形硅片的片篮来料放在上料工位并定位，确认设备状态后，按下开始按钮即可，设备自动检测上料片篮的状态后进行下一步操作，大大减少了操作人员的操作难度以及劳累程度，有效地提高生产效率。

如图5所示，旋转载片台4包括呈圆周依次设置的上料工位41、定位工位42、检测工位43和标识工位44，标识工位44设置为ink标识，旋转载片台4实现圆形硅片传送、测试、下转的自动化，经由机械手1将圆形硅片放置于旋转载片台4的固定位置，旋转载片台4用真空将硅片固定，经三轴调整后，由探针板2多探头进行测试，然后由ink标识工位的墨针进行标识，再进行下转，检测切割部2内还包括机械手，用机械手将测试完的硅片放置到定位平台上等待切割，机械手与电机连接，通过电机控制利用机械手运作，能够实现圆形硅片在检测工序中自动上下料，解决了现有技术中人工手动摆片、取片，减少人工作业量及作业强度，亦可避免手动作业造成的硅片污染，节省人员、安全级别高。

切割机构包括激光切割机和定位平台，激光切割机采用飞秒激光器或皮秒激光器，其中，秒激光器或皮秒激光器对硅片的切割速度≤450mm/s，对硅片的切割宽度25μm～45μm，切割深度为硅片厚度的25％～50％。飞秒激光器或皮秒激光器的激光头功率：15w～25w，激光头发射频率60khz～80khz，保证切割精度与切割效率，激光切割机设置于定位平台的顶部，用于从待切割硅片的顶部切割定位平台上的硅片。

如图4所示，定位平台上设置夹具31，夹具31用于夹持硅片，定位平台包括x轴定位平台33、y轴定位平台34和转台32，其中：x轴定位平台33用于带动夹具在x轴方向移动；y轴定位平台34用于带动所述夹具在y轴方向移动；采用x轴定位平台33与y轴定位平台34对夹具31上的硅片进行水平校正，采用转台32对夹具31上的硅片进行深度校正，转台32带动夹具31在垂直方向移动，并且在切割的过程中，通过转台32带动夹具31转动通过夹具31的摆动来切割待切割的硅片；x轴定位平台33、y轴定位平台34和转台32均通过plc控制系统控制，切割机构还包括高倍成像模块35和低倍成像模块36，高倍成像模块35与低倍成像模块36设置于定位平台的底部，用于采集硅片底部的沟槽信息，保证硅片上表面的切割线与硅片底部沟槽位对应。

下料部3包括传送机构，传送机构采用皮带传输，用于传输切割后的硅片，废料装载工位，设置于所述传送机构的一侧，存放被标识的硅片；产品装载工位，设置于所述传送机构的另一侧，用于存放检测合格的硅片，下料部与plc控制系统连接，下料部内通过设置识别装置识别墨点硅片，合格与墨点硅片的存放，其中，识别装置可以是ccd工业相机，或其他能识别产品表面墨点的设备。

本实例的工作过程：上料部从片篮上料或者叠片上料，上料方式通过plc控制器控制，将硅片逐片传送至检测切割部，经由机械手将圆形硅片放置于旋转载片台的上料工位，旋转载片台采用真空将硅片固定，旋转载片台旋转一个工位，将硅片传送至定位工位，经三轴校准，再旋转一个工位至检测工位，由探针板多探头对硅片进行电性测试，测试完毕后下转到ink标识工位，采用墨针进行标识不良品，再进行下转输送到切割机构，在切割机构内经高倍成像模块与低倍成像模块采集硅片底部的沟槽信息，传送给plc控制系统，plc控制系统根据成像模块采集的信息，将固定硅片的夹具经x轴定位平台、y轴定位平台和转台的作用，与激光切割机对正后进行激光切割，切割后的硅片由传送皮带传送至下料部。

本发明的有益效果是：1.利用自动化设备代替人工摆片、取片、校正、测试、切割动作，能够实现圆形硅片在检测切割工序中自动上下硅片。

2.采用自动测试切割一体机，自动进行测试、切割，利用设备自动化减少人工作业量及作业强度，作业员可同时兼顾其他设备进行作业，降低了人员数量及人员成本、安全级别高等特点。

3.消除人工作业失误造成的破片率高的损失，具有稳定性高、生产效率高的优点，亦可避免手动作业造成的硅片污染，具有很高的实用价值。

4.检测部采用旋转载片台配合探针板，探针板上设置有200-2000个探针，大大加快检测速度，提高了生产效率，具有测试速度快，自动标识不良产品，稳定性高的优点。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。