一种刀具测高方法及装置

技术领域

本申请涉及器具测量技术领域，尤其涉及一种刀具测高方法及装置。

背景技术

在利用晶圆切割机进行精密切割时，为了精确测量刀片与晶圆的高度，需要进行接触测高(CS)。在进行接触测高时会利用到：转台、主轴、刀片、碳刷等晶圆切割机内部部件。传统的接触测高方法为，利用高速旋转的刀片接触转台边缘，由于刀片与台面接触使得转台、主轴、刀片、碳刷形成闭合回路，使接触测高装置状态信号发生改变，这时计算刀片下降的高度，从而得到后续在对转台上放置的晶圆进行切割时刀片需要蟹将的高度。

目前现有技术中，在执行传统接触测高方法时，仅限于检测刀具(包括刀片、主轴和碳刷等)和转台是否接触以形成回路。而在进行测高的过程中仍会存在一些其他晶圆切割机内部部件的干扰因素，导致接触测高得到的数据缺乏精准度。由此，如何设计出一种能够更加精准的进行接触测高的方法成为本领域亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种刀具测高方法及装置，旨在实现使接触测高得到的数据更加精准的要求。

第一方面，本申请实施例提供了一种刀具测高方法，该方法包括：

判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态；

若碳刷回路与转台回路均处于导通状态，则在刀具已进入启动状态的情况下，判断刀具中的碳刷是否处于异常状态；

若碳刷未处于异常状态，则控制刀具从预设初始位置向下移动直至与转台接触以进行接触测高。

可选的，所述判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态，包括：

分别获取碳刷和转台输出的电压信号并得到电压值；

分别判断碳刷和转台的电压值是否均大于对应的预设电压阈值，若是，则确定碳刷回路与转台回路均处于导通状态。

可选的，所述判断刀具中的碳刷是否处于异常状态，包括：

对碳刷输出的电压信号进行处理，得到处理信号；

判断所述处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值，若否，确定所述碳刷未处于异常状态。

可选的，在对碳刷输出的电压信号进行处理前，还包括：

获取碳刷输出的电压信号并得到电压值；

根据所述电压值得到碳刷的阻值范围，并发送至用户操作页面。

可选的，所述控制刀具从预设初始位置向下移动直至与转台接触，包括：

将刀具向下移动并对碳刷输出的实时电压信号进行处理，得到实时处理信号；

若所述实时处理信号的信号值大于预设的第二阈值，确定所述刀具与所述转台接触并停止刀具移动。

可选的，还包括：

若碳刷回路与转台回路任一项不处于导通状态，或碳刷处于异常状态时，停止刀具测高并提示错误信息。

第二方面，本申请实施例提供了一种刀具测高装置，该装置包括：

回路判断模块，用于判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态；

碳刷判断模块，用于若碳刷回路与转台回路均处于导通状态，则在刀具已进入启动状态的情况下，判断刀具中的碳刷是否处于异常状态；

测高模块，用于若碳刷未处于异常状态，则控制刀具从预设初始位置向下移动直至与转台接触以进行接触测高。

可选的，所述回路判断模块，具体用于：

分别获取碳刷和转台输出的电压信号并得到电压值；

分别判断碳刷和转台的电压值是否均大于对应的预设电压阈值，若是，则确定碳刷回路与转台回路均处于导通状态。

可选的，所述碳刷判断模块，具体用于：

对碳刷输出的电压信号进行处理，得到处理信号；

判断所述处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值，若否，确定所述碳刷未处于异常状态。

可选的，所述碳刷判断模块，还用于：

在对碳刷输出的电压信号进行处理前，获取碳刷输出的电压信号并得到电压值；

根据所述电压值得到碳刷的阻值范围，并发送至用户操作页面。

本申请实施例提供了一种刀具测高方法，包括：判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态，若碳刷回路与转台回路均处于导通状态，则判断已导通碳刷回路中的碳刷是否处于异常状态，若碳刷不处于异常状态，则将刀具向下移动至与转台接触，得到刀具下降高度作为接触测高值。可见，本申请不仅可以判定碳刷回路、转台回路是否断开状态，还可以判定碳刷在正常连接状态下，是否处于异常状态。能够更多地检测到晶圆切割机内部是否存在干扰因素，避免这些因素影响测高结果，从而进一步提高了对晶圆切割机刀具测高的精准度。

此外，本申请还提供了一种刀具测高装置，其技术效果与上述方法相对应，这里不再赘述。

附图说明

为更清楚地说明本实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。

图1为本申请实施例提供的刀具测高方法的一种方法流程图；

图2为本申请实施例提供的刀具测高方法的应用场景图；

图3为本申请实施例提供的刀具测高装置的一种结构示意图；

图4为本申请实施例提供的刀具测高装置的另一种结构示意图；

图5为本申请实施例提供的刀具测高装置的又一种结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。

在精密切割时，为了精确测量刀片与晶圆的高度，需要进行接触测高(CS)。当高速旋转的刀片接触转台边缘时，接触测高装置状态发送改变，通过计算刀片Z轴下降的高度，从而计算得出刀片与转台的高度。为了提高接触测高精度，需要综合考虑各种因素。传统的接触测高方案，只是检测刀具与转台之间是否接触形成回路。

本申请实施例提供一种文刀具测高方法，该方法的方法流程图如图1所示，包括如下步骤：

S10，判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态。

判断碳刷回路与转台回路均导通的目的是为了保证晶圆切割机电路连接处于正常工作状态。因为如果碳刷和转台回路本身因故障出现断路，则在实际测高过程中，即使下降的刀具与转台接触后，也无法检测到在刀具与转台之间形成闭环回路，此时刀具仍会持续下降，造成撞机。而通过首先检测碳刷回路和转台回路是否正常，能够避免因此造成误检甚至导致机器损坏。

S20，若碳刷回路与转台回路均处于导通状态，则在刀具已进入启动状态的情况下，判断刀具中的碳刷是否处于异常状态。

由于碳刷是一种易耗硬件，故需要在步骤S10中判断晶圆切割机电路连接处于正常状态的前提下，进一步判断碳刷是否处于异常状态，保证碳刷这一硬件未出现损坏。

S30，若碳刷未处于异常状态，则控制刀具从预设初始位置向下移动直至与转台接触以进行接触测高。

在晶圆切割机整体无任何问题时，再控制刀具，使刀片向下移动直至接触到转台，从而进行接触测高。其中，初始位置可以是刀具在Z轴上的零点位置，也可以是零点位置以下的预先标定的位置(标定位置与零点位置的高度差已知)。

可见，本申请不仅可以判定碳刷回路、转台回路是否断开状态，还可以判定碳刷在正常连接状态下，是否处于异常状态。能够更多地检测到晶圆切割机内部干扰因素，进一步提高了对晶圆切割机刀具测高的精准度。

在一些具体实施例中，所述步骤S10，具体包括：

分别获取碳刷和转台输出的电压信号并得到电压值。

获取碳刷和转台输出的电压信号相似，均为根据碳刷的阻值，输出电压值。

分别判断碳刷和转台的电压值是否均大于对应的预设电压阈值，若是，则确定碳刷回路与转台回路均处于导通状态。

根据两个电压值与对应的电压阈值的关系判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态，在碳刷回路与转台回路均导通时，发送硬件正常信号。

在一些具体实施例中，所述步骤S20，具体包括：

对碳刷输出的电压信号进行处理，得到处理信号；

判断所述处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值，若否，确定所述碳刷未处于异常状态。

处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值时，说明处理信号的波动幅度过大，由于此时的处理信号是在碳刷未与转台形成回路时得到的，故将碳刷其定义为异常状态。

在一些具体实施例中，在对碳刷输出的电压信号进行处理前，刀具测高方法还包括：

获取碳刷输出的电压信号并得到电压值；

根据所述电压值得到碳刷的阻值范围，并发送至用户操作页面。

其中，获取碳刷输出的电压信号并得到电压值，也就是经过ADC采样链路得到的ADC值，可以根据ADC值推算得到碳刷的阻值范围，将碳刷的阻值范围发送至用户操作页面，可以有助于用户更直观的知晓碳刷的状态，同时也将ADC值发送。

在一些具体实施例中，所述步骤S30，具体包括：

将刀具向下移动并对碳刷输出的实时电压信号进行处理，得到实时处理信号；

若所述实时处理信号的信号值大于预设的第二阈值，确定所述刀具与所述转台接触并停止刀具移动。

接收步骤S10发送的硬件正常信号和步骤S20发送的ADC值，并将接收到的20Mbps信号降低速率，以便后续处理。

实时比较ADC值与接触测高阈值，在台盘与碳刷接触时，由于会改变电路中电阻阻值，导致碳刷端电压值突变，其中ADC值则是电压值的载体。比较ADC值与接触测高阈值，相当于使碳刷端电压值与接触测高阈值作比较，当碳刷端电压值达到接触测高阈值时，确定所述刀具与所述转台接触，输出对Z轴的限位信号。

查找单个周期内碳刷端电压值的最大值和最小值，其中单个周期是指刀具中刀片旋转一周的时间。

根据最值查找单元33中获取的碳刷端电压值的最大值和最小值，计算得到当前碳刷端电压信号的幅度值。

并且，可以将上述得到的信息缓存。

在一些具体实施例中，刀具测高方法还包括：

若碳刷回路与转台回路任一项不处于导通状态，或碳刷处于异常状态时，停止刀具测高并提示错误信息。

在晶圆切割机硬件任意处出现问题时，均停止刀具测高，避免造成数据测高数据不准确甚至导致晶圆切割机发生损坏。并向用户发送错误信息，以便用户可以根据得到错误信息对晶圆切割机进行修理和矫正。

场景一：

如图2中所示的刀具测高方法的应用场景图所示，包括晶圆切割机的刀片、转台、Z轴、电刷(也叫碳刷)、以及晶圆切割机的其他相关的内部电路。

例如：刀具测高时碳刷检测点处的电压可以为，t1时刻前，Z轴处于下降阶段，碳刷检测点电压处于稳定值。t1～t3时刻刀片与台盘接触，其中t1～t2时刻Z轴处于下降状态，t2～t3时刻Z轴处于上升状态，t3时刻后，刀片与台盘非接触，碳刷检测电压恢复稳定值。

基于上述实施例提供的刀具测高方法，本申请实施例则提供一种执行上述刀具测高的装置。该刀具测高装置的结构示意图如图3所示，刀具测高装置包括：

回路判断模块10，用于判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态。

判断碳刷回路与转台回路均导通的目的是为了保证晶圆切割机电路连接处于正常工作状态。避免造成误检甚至导致机器损坏。

碳刷判断模块20，用于若碳刷回路与转台回路均处于导通状态，则在刀具已进入启动状态的情况下，判断刀具中的碳刷是否处于异常状态。

由于碳刷是一种易耗硬件，故需要在回路判断模块10判断晶圆切割机电路连接处于正常状态的前提下，进一步判断碳刷是否处于异常状态，保证碳刷这一硬件未出现损坏。

测高模块30，用于若碳刷未处于异常状态，则控制刀具从预设初始位置向下移动直至与转台接触以进行接触测高。

在晶圆切割机整体无任何问题时，再控制刀具，使刀片向下移动直至接触到转台，从而进行接触测高。其中，初始位置可以是刀具在Z轴上的零点位置，也可以是零点位置以下的预先标定的位置(标定位置与零点位置的高度差已知)。

在一些具体实施例中，如本申请实施例提供的刀具测高装置的另一种结构示意图图4中所示，所述回路判断模块10，还用于：

转台电压检测单元11，用于获取转台输出的电压信号并得到电压值。

碳刷电压检测单元12，用于获取碳刷输出的电压信号并得到电压值。

转台电压检测单元11与碳刷电压检测单元12相似，均为根据碳刷的阻值，输出电压值。

信号比较单元13，用于分别判断碳刷和转台的电压值是否均大于对应的预设电压阈值，若是，则确定碳刷回路与转台回路均处于导通状态。

分别接收电压检测单元11和碳刷电压检测单元12发送的电压值，并根据两个电压值与对应的电压阈值的关系判断碳刷回路与转台回路是否均处于导通状态，在碳刷回路与转台回路均导通时，将硬件正常信号发送至FPGA。

在一些具体实施例中，如本申请实施例提供的刀具测高装置的另一种结构示意图图4中所示，所述碳刷判断模块20，还用于：

转换单元21，用于对碳刷输出的电压信号进行处理，得到处理信号。

判断所述处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值，若否，确定所述碳刷未处于异常状态。

处理信号在预设时间段内信号值的最大值与最小值的差是否大于预设的第一阈值时，说明处理信号的波动幅度过大，由于此时的处理信号是在碳刷未与转台形成回路时得到的，故将碳刷其定义为异常状态。

在一些具体实施例中，如本申请实施例提供的刀具测高装置的另一种结构示意图图4中所示，所述碳刷判断模块20，还用于：

ADC采样单元22，用于在对碳刷输出的电压信号进行处理前，获取碳刷输出的电压信号并得到电压值；

根据所述电压值得到碳刷的阻值范围，并可以进一步将结果发送至用户操作页面。

其中，ADC采样单元22获取碳刷输出的电压信号并得到电压值，也就是经过ADC采样链路得到的ADC值，可以根据ADC值推算得到碳刷的阻值范围，将碳刷的阻值范围发送至用户操作页面，可以有助于用户更直观的知晓碳刷的状态，同时也将ADC值发送至FPGA。

在一些具体实施例中，如本申请实施例提供的刀具测高装置的另一种结构示意图图5中所示，所述测高模块30，还用于：

将刀具向下移动并对碳刷输出的实时电压信号进行处理，得到实时处理信号；

若所述实时处理信号的信号值大于预设的第二阈值，确定所述刀具与所述转台接触并停止刀具移动。

其中图5为图4中FPGA的展开结构，其中下采样单元31，用于接收图4中的信号比较单元13发送的硬件正常信号和ADC采样单元22发送的ADC值，并将接收到的20Mbps信号降低速率，以便后续处理。

其中阈值比较单元32，用于实时比较ADC值与接触测高阈值，在台盘与碳刷接触时，由于会改变电路中电阻阻值，导致碳刷端电压值突变，其中ADC值则是电压值的载体。比较ADC值与接触测高阈值，相当于使碳刷端电压值与接触测高阈值作比较，当碳刷端电压值达到接触测高阈值时，确定所述刀具与所述转台接触，输出对Z轴的限位信号。

其中最值查找单元33，用于查找单个周期内碳刷端电压值的最大值和最小值，其中单个周期是指刀具中刀片旋转一周的时间。

其中幅度计算单元34，用于根据最值查找单元33中获取的碳刷端电压值的最大值和最小值，计算得到当前碳刷端电压信号的幅度值。

其中寄存单元35，用于将上述得到的信息缓存。

在一些具体实施例中，所述刀具测高装置还用于：

若碳刷回路与转台回路任一项不处于导通状态，或碳刷处于异常状态时，停止刀具测高并提示错误信息。

在晶圆切割机硬件任意处出现问题时，均停止刀具测高，避免造成数据测高数据不准确甚至导致晶圆切割机发生损坏。并向用户发送错误信息，以便用户可以根据得到错误信息对晶圆切割机进行修理和矫正。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上对本申请所提供的方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。