CN117862965A - 磨轮对刀z轴坐标确定方法、系统及减薄机 - Google Patents

磨轮对刀z轴坐标确定方法、系统及减薄机 Download PDF

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Abstract

本发明揭示了磨轮对刀Z轴坐标确定方法、系统及减薄机,其中磨轮对刀Z轴坐标确定方法包括如下步骤：S1,在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；S2,在根据接触检测电路的信号确定磨轮与对刀块接触时，确定主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合对刀块的厚度确定磨轮对刀Z轴坐标。本发明在对刀过程中自动确定磨轮与承片台上的对刀块是否接触，不依赖于人眼观察，且能够自动根据接触检测电路的信号来控制主轴的停止，不需要人工控制，相对于人眼观察的方式，本方法确定磨轮与对刀块接触的精度和响应速度均极大提高。

Description

磨轮对刀Z轴坐标确定方法、系统及减薄机
技术领域
本发明涉及半导体器件加工领域，尤其是磨轮对刀Z轴坐标确定方法、系统及减薄机。
背景技术
在通过减薄机对晶圆等半导体器件进行减薄时，是以承片台300的台面为基准进行磨削，因此需要知道主轴100上的磨轮200恰好接触承片台300的台面时，主轴100的Z轴坐标，这样的过程称为对刀。
如附图1所示，现有的对刀工艺是使主轴100由Z轴原点向下进给至主轴100下方的磨轮200与承片台300上的对刀块400的顶面接触，记录主轴100在此过程中下移的高度h，结合对刀块400的厚度b，即可确定磨轮对刀Z轴坐标为h+b。
在控制所述主轴向下移动时，由人工来控制移动机构500驱动所述主轴下移并通过人眼观察确定磨轮与对刀块是否接触，人眼识别的准确性较低。人眼观察认为磨轮与对刀块接触时，人工控制移动机构停止，由于人眼观察的进度地，因此控制的时效性无法保证，很容易出现由于人工停止移动机构不及时造成磨轮继续下移出现磨轮和/或对刀块损坏的问题。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种磨轮对刀Z轴坐标确定方法、系统及减薄机。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
磨轮对刀Z轴坐标确定方法，包括如下步骤：
S0,接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动主轴开始向下移动；
S1,在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；
S2,在根据所述接触检测电路的信号确定所述磨轮与对刀块接触时，确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
优选的，所述接触检测电路包括连接在所述磨轮侧面的导电材料，所述导电材料的底部与所述磨轮的底部平齐，所述导电材料及对刀块连接单稳态触发电路，所述单稳态触发电路的输出端连接光耦的输入端；
所述S2中，在接收到所述光耦的输出端的输出信号时，确定所述磨轮与对刀块接触。
优选的，所述单稳态触发电路包括电源，所述电源的电源正极连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端及计时芯片的TRIGER引脚，所述第二电阻的另一端连接所述导电材料及第一电容的一端，所述第一电容的另一端接电源地，所述计时芯片的GND引脚接电源地，所述计时芯片的RESET#引脚连接电源正极，所述计时芯片的V+引脚接电源正极及第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端及所述计时芯片的TH引脚、DC引脚通过第二电容接电源地，所述计时芯片的CV引脚通过第三电容接电源地，所述计时芯片的输出引脚通过限流电阻接所述光耦的输入端；所述对刀块电连接所述电源的电源地。
优选的，所述导电材料为泡棉导电胶。
优选的，所述第一电阻为滑动电阻器。
优选的，所述第一电阻的阻值满足如下公式：
R1>2（R4+RX1）；
其中，R1为第一电阻的电阻值，R4为第二电阻的电阻值，RX1为对刀块的电阻值。
优选的，所述S2中，在确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程后，控制所述移动机构驱动所述主轴向上移动。
磨轮对刀Z轴坐标确定系统，包括：
对刀触发单元，用于在接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动所述主轴开始向下移动；
接触确定单元,用于在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；
坐标确定单元,用于在根据所述接触检测电路的信号确定所述磨轮与对刀块接触时，确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
减薄机，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有可被所述处理器执行的程序，所述程序被执行时实现如上任一所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法。
减薄机，包括处理器、可导电的对刀块及设置在主轴下端的磨轮，所述处理器与接触检测电路电连接并根据所述接触检测电路的信号确定磨轮是否与承片台上的对刀块接触，所述接触检测电路包括连接在所述磨轮侧面的导电材料，所述导电材料的底部与所述磨轮的底部平齐，所述导电材料及对刀块连接单稳态触发电路，所述单稳态触发电路的输出端连接光耦的输入端，所述光耦的输出端连接所述处理器。
本发明技术方案的优点主要体现在：
本发明的方法通过设置接触检测电路可以在对刀过程中自动确定磨轮与承片台上的对刀块是否接触，不依赖于人眼观察，且该方法使处理器能够自动根据接触检测电路信号来控制主轴的停止，不需要人工控制主轴停止下移，相对于传统人眼观察的方式，本方法确定磨轮与对刀块接触的精度和响应速度均极大提高，有效避免了人眼观察存在的各种问题。
本发明由于采用电路及控制器自动进行接触检测及主轴移动控制，响应速度快，因此，在控制主轴下移时，可以使主轴具有更大的下移速度，从而提高对刀的整体速率。
本发明的接触检测电路的结构简单，且不需要对设备原有的机械结构进行改变，只需要额外拓展电路结构和软件程序，易于检测实现。
本发明在确定磨轮与对刀块接触后立即控制主轴向上移动，能够有效地避免主轴继续下移带来的风险，提高了对刀的安全性。
附图说明
图1是本发明的背景技术中记载的现有方法确定磨轮对刀Z轴坐标的原理图；
图2是本发明的接触检测电路的电路图；
图3是本发明的方法的过程示意图。
具体实施方式
本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。
在方案的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面结合附图对本发明揭示的磨轮对刀Z轴坐标确定方法进行阐述，所述磨轮对刀Z轴坐标确定方法基于已知的减薄机，如附图1所示，所述减薄机包括主轴100、驱动主轴100至少进行上下移动的移动机构500及承片台300，所述主轴100、移动机构500及承片台300的具体结构为已知技术，此处不作赘述。所述主轴100的轴线沿铅垂方向延伸并定义所述主轴的轴向为Z轴方向。
在对刀时，是将可导电的对刀块400放置于所述承片台300上，然后通过所述移动机构500驱动所述主轴100由Z轴原点向下移动至所述主轴100上的磨轮200的底面与所述对刀块400的顶面接触。
为了能够准确地确定磨轮200是否与对刀块400接触，本发明的所述减薄机还包括处理器（图中未示出），所述处理器与接触检测电路600电连接并根据所述接触检测电路600的信号确定磨轮200是否与承片台300上的对刀块400接触。所述接触检测电路600包括连接在所述磨轮200侧面的导电材料610，所述导电材料610的底部与所述磨轮200的底部平齐，所述导电材料610及对刀块400连接单稳态触发电路620，所述单稳态触发电路620的输出端连接光耦U1的输入端，所述光耦U1的输出端连接所述处理器，通过光耦实现处理器与单稳态触发电路620的电隔离，有利于对处理器的保护。
所述导电材料610优选为泡棉导电胶，其能够直接贴附在所述磨轮200的侧面，其具体贴附的面积和位置可以根据具体需要设置，此处不作限定。采用泡棉导电胶能够在无需对磨轮进行额外处理的前提下方便与磨轮连接，且方便地进行修整以保证其底部与所述磨轮200的底部平齐，同时可以直接通过泡棉导电胶来进行导线的电连接和固定，便于接线。当然，在其他实施例中，所述导电材料610也可以是在磨轮侧面涂布导电胶水形成的导电胶层或者通过胶水或其他方式固定在所述磨轮200侧面的导电材料。
如附图2所示，所述单稳态触发电路620包括电源，所述电源优选为12V电源，所述电源的电源正极+12V连接第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端连接第二电阻R4的一端及计时芯片U2的TRIGER引脚，所述第二电阻R4的另一端连接所述导电材料610及第一电容C3的一端，所述第一电容C3的另一端接电源地12GND，所述计时芯片U2的GND引脚接电源地12GND，所述计时芯片U2的RESET#引脚连接电源正极+12V，所述计时芯片U2的V+引脚接电源正极+12V及第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端及所述计时芯片U2的TH引脚、DC引脚通过第二电容C2接电源地12GND，所述计时芯片U2的CV引脚通过第三电容C1接电源地12GND，所述计时芯片U2的输出引脚作为所述单稳态触发电路620的输出端并通过限流电阻R2接所述光耦U1的输入端（1脚），所述光耦的2脚、4脚分别接电源地12GND，所述光耦U1的6脚可以空接或者可以通过电阻接地，具体根据实际需要设计，此处不作限定，所述光耦的5脚为其输出端。所述对刀块400电连接所述电源的电源地12GND。
根据单稳态触发电路620的工作原理，当计时芯片U2的TRIGER引脚的电压小于电源电压的1/3（本方案中电源电压设计为12V）时，进行触发。
而所述TRIGER引脚的电压满足如下公式：
VT=（R4+RX1）/（R1+R4+RX1）×VS;
其中，VT为TRIGER引脚的电压，R1为第一电阻R1的电阻值，R4为第二电阻R4的电阻值，RX1为对刀块400的电阻值，可以通过万用表测出，VS为电源电压。
因此，电路设计时需要满足所述第一电阻R1的阻值R1>2（R4+RX1）。为了满足不同材质的对刀块400的使用需要，使所述第一电阻R1为滑动电阻器，并且，其最大电阻值优选为10kΩ,从而能够方便地调整所述第一电阻R1的电阻值以满足所述单稳态触发电路620的运行要求。
当所述磨轮200与所述对刀块400未接触时，所述磨轮200上的导电材料610与对刀块400之间未形成电路通路，所述计时芯片U2的TRIGER引脚的电压保持不变，从而所述光耦U1的输出端没有输出信号，此时，处理器确定所述接触检测电路600无信号输出，即确定所述磨轮200与对刀块400未接触。
当所述磨轮200与所述对刀块400开始接触时，所述磨轮200侧面的导电材料610与所述对刀块400电连接并形成电路通路，此时，所述计时芯片U2的TRIGER引脚的电压变小，且小于电源电压的1/3，从而所述单稳态触发电路620触发，触发的时长由所述第三电阻R3的电阻值R3和第二电容C2的电容值C2决定，较优的，所述时长t=1.1×R3×C2=1.1×20×2.2=48.4ms。触发时，所述计时芯片U2的输出引脚输出高电平，所述高电平经过所述限流电阻R2输送至所述光耦U1的输入端，此时，所述光耦U1导通，所述光耦U1的输出端输出电信号，所述处理器接收到所述光耦U1输出的电信号时，确定所述磨轮200与对刀块接触。
如附图3所示，所述磨轮对刀Z轴坐标确定方法包括如下步骤：
S0,接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动所述主轴开始向下移动；
S1,在控制移动机构500驱动主轴100向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴100上的磨轮200与承片台300上的对刀块400是否接触的接触检测电路600的信号并确定所述磨轮与对刀块是否接触；
S2,在根据所述接触检测电路600的信号确定所述磨轮200与对刀块400接触时，确定所述移动机构500驱动所述主轴100由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块400的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
具体的，所述S1中，在控制所述移动机构500驱动主轴100向下移动时，可以使所述主轴先以较快的第一下移速度下移，所述第一下移速度例如可以在1-5毫米/秒之间。在确定所述主轴下移到一定高度时，使所述主轴切换到相对较低的第二下移速度并继续下移，所述第二速度例如可以在100-500微米之间。在确定所述主轴继续下移到预定高度时，使所述主轴切换到更低的第三下移速度并继续下移，由于采用电路自动进行接触检测及通过处理器自动控制主轴的移动，它们的响应速度极快，因此，可以使所述第三下移速度仍保持在一个相对较高的速度，例如所述第三下移速度控制在1微米-10微米/秒之间，从而能够极大地提高对刀的速率，同时尽可能地减小对对刀块及磨轮可能造成的损坏。
所述S2中，所述处理器在接收到所述光耦U1的输出端的输出信号时，确定所述磨轮200与对刀块400接触。当然，在其他实施例中，处理器也可以根据接收的信号是高电平信号或是低电平信号来确定所述磨轮200与对刀块400是否开始接触或者可以根据所述接触检测电路输出信号的电压大小来确定所述磨轮200与对刀块400是否开始接触。对应的，所述接触检测电路600的结构也可以是其他可行的结构，例如，在一种可行的实施例中，所述接触检测电路600中的光耦U1不是必须的，可以省去，此时，处理器即可根据高、低电平信号来确定所述磨轮200与对刀块400是否开始接触。
进一步，所述S2中，在确定所述移动机构500驱动所述主轴100由Z轴原点向下移动的行程后，控制所述移动机构500驱动所述主轴100向上移动，这样能够及时停止磨轮200的继续下移，从而防止磨轮200和对刀块400损坏。
实施例2
本实施例揭示了一种磨轮对刀Z轴坐标确定系统，包括：
对刀触发单元，用于在接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动所述主轴开始向下移动；
接触确定单元,用于在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；
坐标确定单元,用于在根据所述接触检测电路的信号确定所述磨轮与对刀块接触时，确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
实施例3
本实施例揭示了一种减薄机，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有可被所述处理器执行的程序，所述程序被执行时实现如上任一所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法。
本发明尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于，包括如下步骤：
S0,接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动主轴开始向下移动;
S1，在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；
S2,在根据所述接触检测电路的信号确定所述磨轮与对刀块接触时，确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
2.根据权利要求1所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述接触检测电路包括连接在所述磨轮侧面的导电材料，所述导电材料的底部与所述磨轮的底部平齐，所述导电材料及对刀块连接单稳态触发电路，所述单稳态触发电路的输出端连接光耦的输入端；
所述S2中，在接收到所述光耦的输出端的输出信号时，确定所述磨轮与对刀块接触。
3.根据权利要求2所述磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述单稳态触发电路包括电源，所述电源的电源正极连接第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端连接第二电阻的一端及计时芯片的TRIGER引脚，所述第二电阻的另一端连接所述导电材料及第一电容的一端，所述第一电容的另一端接电源地，所述计时芯片的GND引脚接电源地，所述计时芯片的RESET#引脚连接电源正极，所述计时芯片的V+引脚接电源正极及第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端及所述计时芯片的TH引脚、DC引脚通过第二电容接电源地，所述计时芯片的CV引脚通过第三电容接电源地，所述计时芯片的输出引脚通过限流电阻接所述光耦的输入端；所述对刀块电连接所述电源的电源地。
4.根据权利要求3所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述导电材料为泡棉导电胶。
5.根据权利要求3所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述第一电阻为滑动电阻器。
6.根据权利要求3所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述第一电阻的阻值满足如下公式：
R1>2（R4+RX1）；
其中，R1为第一电阻的电阻值，R4为第二电阻的电阻值，RX1为对刀块的电阻值。
7.根据权利要求1-6任一所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法，其特征在于：所述S2中，在确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程后，控制所述移动机构驱动所述主轴向上移动。
8.磨轮对刀Z轴坐标确定系统，其特征在于，包括：
对刀触发单元，用于在接收到人工发出的启动磨轮对刀Z轴坐标确定过程的指令，控制移动机构驱动所述主轴开始向下移动；
接触确定单元,用于在控制移动机构驱动主轴向下移动的过程中，实时获取用于检测主轴上的磨轮与承片台上的对刀块是否接触的接触检测电路的信号以确定所述磨轮与对刀块是否接触；
坐标确定单元,用于在根据所述接触检测电路的信号确定所述磨轮与对刀块接触时，确定所述移动机构驱动所述主轴由Z轴原点向下移动的行程，并结合所述对刀块的厚度确定所述磨轮对刀Z轴坐标。
9.减薄机，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有可被所述处理器执行的程序，其特征在于：所述程序被执行时实现如权利要求1-7任一所述的磨轮对刀Z轴坐标确定方法。
10.减薄机，包括处理器、可导电的对刀块及设置在主轴下端的磨轮，其特征在于：所述处理器与接触检测电路电连接并根据所述接触检测电路的信号确定磨轮是否与承片台上的对刀块接触，所述接触检测电路包括连接在所述磨轮侧面的导电材料，所述导电材料的底部与所述磨轮的底部平齐，所述导电材料及对刀块连接单稳态触发电路，所述单稳态触发电路的输出端连接光耦的输入端，所述光耦的输出端连接所述处理器。
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