工件纠偏方法及工件切削设备与流程

1.本发明涉及半导体加工技术领域，尤其涉及一种工件纠偏方法及工件切削设备。


背景技术：

2.晶圆是制作半导体电路所用的硅晶片，外形为规则圆柱体，其原始材料为硅。晶圆是半导体集成电路制作中最关键的原材料之一，在半导体加工工艺中，为使晶圆的边缘完整和光滑，需要对晶圆进行修边，从而保证芯片制作成品的优良性能。
3.在对晶圆进行修边处理时，晶圆放置在旋转的晶圆载台上，并采用专用的切削机构对晶圆的外缘进行切割。在修边过程中，晶圆的位置是否偏移决定了加工质量，晶圆的位置偏移太多会造成切到晶圆电路的风险。为了提高设备加工良率，需在设备调试过程中对晶圆的位置进行纠偏。
4.现有的晶圆纠偏方法如申请号为202210703600.9的发明专利中提供的一种双末端机械手的晶圆纠偏系统及方法，通过设置双末端机械手，能够将两个晶圆一次性传输到工位，并使用纠偏传感器对晶圆的位置进行判断，实现双末端机械手晶圆纠偏，提高了晶圆传输效率和位置准确度；但是该双末端机械手的晶圆纠偏系统及方法存在以下问题：不能对晶圆与切削设备进行校准，从而无法保证晶圆的切削质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种工件纠偏方法及工件切削设备，能够对工件与切削设备进行位置校准与纠偏，从而保证工件的切削质量。
6.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
7.工件纠偏方法，包括：
8.s1、将工件放置在工件载台上，检测所述工件与所述工件载台的同心度；
9.s2、若所述工件与所述工件载台不同心，调整所述工件的放置位置，直至所述工件与所述工件载台同心；
10.s3、将所述工件载台移动至切削位置，以预设进刀量a切削所述工件的边缘；
11.s4、检测所述工件边缘的切槽宽度y1是否等于预设进刀量a；
12.s5、若所述切槽宽度y1不等于所述预设进刀量a，调整所述工件载台的位置，直至所述切槽宽度y1等于所述预设进刀量a。
13.作为优选地，步骤s2中调整所述工件的放置位置包括：
14.记录所述工件圆心相对于所述工件载台圆心的偏移方向和偏移量；
15.夹取所述工件，沿所述偏移方向的相反方向移动所述工件，移动的距离为所述偏移量；
16.将所述工件放置在所述工件载台上。
17.作为优选地，步骤s3中将所述工件载台移动至所述切削位置包括：
18.将所述工件载台沿y轴移动至所述切削位置。
19.作为优选地，步骤s3中以预设进刀量a切削所述工件的边缘之前还包括：
20.将刀盘沿x2轴向靠近所述工件的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用所述刀盘切削所述工件；其中，z为所述刀盘与所述y轴之间的距离，r为所述工件的半径，a小于等于所述刀盘的厚度。
21.作为优选地，步骤s5中调整所述工件载台的位置包括：
22.沿y轴的第一方向移动所述工件载台；
23.以所述预设进刀量a第二次切削所述工件的边缘，并记录第二次的切槽宽度y2；
24.判断所述第二次的切槽宽度y2是否小于所述切槽宽度y1；若是，沿所述第一方向的相反方向移动所述工件载台；若否，沿所述y轴的第一方向继续移动所述工件载台。
25.作为优选地，以所述预设进刀量a第二次切削所述工件的边缘之前还包括：
26.将刀盘沿x2轴向靠近所述工件的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用所述刀盘切削所述工件；其中，z为所述刀盘与所述y轴之间的距离，r为所述工件的半径，a小于等于所述刀盘的厚度。作为优选地，检测所述切槽宽度y1前还包括：
27.将切削所述工件的刀盘退回初始位置。
28.工件切削设备，采用上述的工件纠偏方法。
29.作为优选地，所述工件切削设备包括y轴运动模组，所述工件载台设置在所述y轴运动模组上，所述y轴运动模组能够带动所述工件载台沿y轴直线运动。
30.作为优选地，所述工件切削设备包括安装座和设置在所述安装座上的刀盘，所述刀盘用于切削所述工件，所述安装座能够沿x2轴运动。
31.本发明的有益效果在于：
32.本发明提供的工件纠偏方法，首先将工件放置在工件载台上，检测工件与工件载台的同心度，并能够通过调整工件的放置位置以使工件与工件载台同心，从而提高了工件放置位置的准确性，避免出现工件切削后偏心的情况；工件载台带动工件移动至切削位置并以预设进刀量对工件进行切削，之后通过检测切槽的宽度来判断工件载台的位置是否位于准确位置，若切槽的宽度不等于预设进刀量，则调整工件载台的位置，并继续以预设进刀量对工件进行切割，直到切槽的宽度等于预设进刀量；该工件纠偏方法通过对工件多次切削来进行校准，操作简单、精度高且可靠性好，能够有效对工件以及工件切削设备进行位置校准，保证了工件切削的质量。
33.本发明提供的工件切削设备，使用该工件纠偏方法，能够对工件和工件切削设备进行位置校准与纠偏，保证了工件的切削质量。
附图说明
34.图1是本发明具体实施方式提供的工件纠偏方法的流程图；
35.图2是本发明具体实施方式提供的工件切削设备的工作过程图；
36.图3是本发明具体实施方式提供的工件切削设备的结构示意图。
37.图中：
38.100-工件；200-存放平台；
39.1-夹持装置；
40.2-工件载台；
41.3-刀盘；
42.4-安装座；
43.5-图像摄取装置。
具体实施方式
44.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
45.在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
46.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
47.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、“左”等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操作，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”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
48.如图1所示，本发明提供了一种工件纠偏方法，该工件纠偏方法包括：s1、将工件100放置在工件载台2上，检测工件100与工件载台2的同心度。于本实施例中，工件100可以是晶圆，也可以是其他圆柱状或圆环状硬质物体；工件载台2的台面为圆形，检测工件100与工件载台2的同心度就是检测工件100圆心与工件载台2圆心的偏移程度；具体地，工件100放置在存放平台200上，操作人员使用夹持装置1将工件100从存放平台200上夹起并将工件100放置在工件载台2上。
49.s2、若工件100与工件载台2不同心，调整工件100的放置位置，直至工件100与工件载台2同心。于本实施例中，使用夹持装置1对工件100进行放置位置调整，夹持装置1能够带动工件100移动，从而微调工件100在工件载台2上的位置；当需要调整工件100的位置时，夹持装置1将工件载台2上的工件100夹起后调整位置，之后再竖直下放至工件载台2；保证工件100与工件载台2同心，提高了工件100切削过程的准确度，避免出现切削后工件100偏心的情况；具体地，该工件纠偏方法可以用于工件修边机，也可以应用于工件切边机或工件挖槽机等对圆柱状工件进行环形加工的切削设备。
50.s3、将工件载台2移动至切削位置，以预设进刀量a切削工件100的边缘。于本实施例中，工件载台2能够带动工件100移动至指定切削位置进行纠偏作业，在切割过程中，切削刀具保持在工件100的边缘某一位置处不动，刀具上的刀片旋转对工件100进行切削，工件
载台2带动工件100转动，从而完成对工件100边缘的完整切割；
51.s4、检测工件100边缘的切槽宽度y1是否等于预设进刀量a。于本实施例，使用刀盘3对工件100进行切削，刀盘3为圆盘状切割刀具，具有一定厚度；当工件100纠偏完成处于正确位置时，工件100所在的平面与刀盘3侧面所在的平面垂直，且刀盘3的轴心位于工件100的径向上，以此时刀盘3轴心所在的直线为基准线，刀盘3从其侧面与工件100边缘相切的位置开始，向靠近工件100的方向移动，移动的距离为预设进刀量a，则刀盘3切削工件100产生的切槽宽度y1即为预设进刀量a，即刀盘3从其侧面与工件100的边缘贴靠处继续进给多少，则刀盘3在工件100边缘切出的切槽宽度y就是多少。但工件100在校准之前，即工件100未纠偏时，刀盘3的轴心并未位于工件100的径向上，刀盘3的轴心平行于基准线且与基准线存在一定距离，此时刀盘3从其侧面所在的延长线与工件100边缘相切的位置开始，向靠近工件100的方向移动，移动距离同样是预设进刀量a，但由于此时工件100并未纠偏、刀盘3的轴心并未位于工件100的径向上，因此造成切削量不足，产生的切槽宽度y1小于预设进刀量a；
52.s5、若切槽宽度y1不等于预设进刀量a，调整工件载台2的位置，直至切槽宽度y1等于预设进刀量a。于本实施例中，只有当刀盘3的轴心位于工件100的径向上时，切槽宽度y1才会等于预设进刀量a；反之，若切槽宽度y1不等于预设进刀量a，则证明刀盘3未对准工件100，需要通过调整工件载台2的位置以完成纠偏。需要注意的是，该工件纠偏方法需要对工件载台2的位置进行多次调整，直至检测到工件100边缘的切槽宽度y等于预设进刀量a。
53.以上纠偏方法通过调整工件100的放置位置以使工件100与工件载台2同心，从而提高了工件100放置位置的准确性，避免出现工件100切削后偏心的情况；工件载台2带动工件100移动至切削位置并以预设进刀量a对工件100进行切削，之后通过检测切槽宽度y1来判断工件载台2的位置是否位于准确位置，若切槽宽度y1不等于预设进刀量a，则调整工件载台2的位置，并继续以预设进刀量a对工件100进行切割，直到切槽宽度y1等于预设进刀量a；该工件纠偏方法通过对工件100多次切削来进行校准，操作简单、精度高且可靠性好，能够有效对工件100以及工件切削设备进行位置校准，保证了工件100切削的质量。
54.进一步地，步骤s2中调整工件100的放置位置包括：记录工件100圆心相对于工件载台2圆心的偏移方向和偏移量；夹取工件100，沿偏移方向的相反方向移动工件100，移动的距离为偏移量；将工件100放置在工件载台2上。于本实施例中，工件载台2会带动工件100绕工件载台2的圆心旋转，工件100的圆心需要与工件载台2的圆心对准，以保证在切削时切槽不会出现偏心的情况。在对准工件100圆心时，使用图像摄取装置5拍摄工件载台2和工件100，图像摄取装置5将拍摄到的图像传输给外接的计算机，从而得到工件100的圆心坐标和工件载台2的圆心坐标，计算机对工件载台2的圆心坐标进行比较，记录两者的偏移方向和偏移量；之后操作人员操控夹持装置1沿偏移方向的相反方向移动工件100，移动的距离为记录的偏移量，从而使工件100和工件载台2同心，之后夹持装置1将工件100竖直下放至工件载台2上。
55.进一步地，步骤s3中将工件载台2移动至切削位置包括：将工件载台2沿y轴移动至切削位置。于本实施例中，沿y轴移动工件载台2，从而使得工件载台2的运动方向限制在y轴这条直线上，减少了工件载台2的移动误差、提高了纠偏的准确度。
56.进一步地，步骤s3中以预设进刀量a切削工件100的边缘之前还包括：将刀盘3沿x2轴向靠近工件100的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用刀盘3切削工件100；其中，z为刀
盘3与y轴之间的距离，r为工件100的半径，a小于等于刀盘3的厚度。于本实施例中，使用刀盘3对工件100进行切削，刀盘3为圆盘状切割刀具，具有一定厚度；刀盘3在每次切削工件100之前，均位于初始位置，初始位置处的刀盘3的侧面与工件100边缘的距离为z-r，z为刀盘3与y轴之间的距离，r为工件100的半径，工件100的半径为操作人员已知，即刀盘3向工件100方向移动z-r后，刀盘3的侧面延长线与工件100边缘相切；之后刀盘3再向工件100方向移动，移动的距离为预设进刀量a，其中a小于等于刀盘3的厚度，这样就能保证刀盘3只有一部分与工件100进行切割；若预设进刀量a大于等于刀盘3的厚度，则刀盘3完全与工件100重合进行切割，此时无论工件100是否校准，即刀盘3的轴心是否位于工件100的径向上，切槽宽度y1均为a；因此预设进刀量a应小于等于刀盘3的厚度，以保证该工件纠偏方法的准确性。
57.具体地，步骤s5中调整工件载台2的位置包括：沿y轴的第一方向移动工件载台2；以预设进刀量a第二次切削工件100的边缘，并记录第二次的切槽宽度y2；判断第二次的切槽宽度y2是否小于切槽宽度y1；若是，沿第一方向的相反方向移动工件载台2；若否，沿y轴的第一方向继续移动工件载台2。于本实施例中，若第一次的切槽宽度y1小于预设进刀量a，说明切削刀具的轴心未对准工件100的径向，需要进行纠偏，即沿y轴调整工件载台2的位置，具体地，本实施例中所使用的切削刀具为刀盘3，刀盘3为圆盘状切割刀具，具有一定厚度；首先y轴运动模组带动工件载台2沿y轴的第一方向移动，之后再使用刀盘3对工件100的边缘进行切削，工件载台2上方设置有图像摄取装置5，图像摄取装置5能够对工件100的切削情况进行拍摄，并将图像传输给外接的计算机，从而记录下第二次的切槽宽度y2；将y2与第一次切槽宽度y1相比会有两种结果，第一种结果是：y2＞y1，说明第二次切削时刀盘3轴心相比第一次更加靠近基准线，即证明第一方向是正确的调整方向；第二种结果是：y2＜y1，说明第二次切削时刀盘3轴心相比第一次更加远离基准线，证明工件载台2移动的方向是错误的，需要沿第一方向的相反方向移动工件载台2。需要注意的，步骤s5需要对工件载台2的位置进行多次调节，直至切槽宽度y等于预设进刀量a，当切槽宽度y等于预设进刀量a时，证明工件100的纠偏完成，此时工件载台2的位置即为规定的切削作业位置，操作人员使用图像摄取装置5和外接计算机获取此时工件载台2的位置坐标，此后进行切削作业时，将工件载台2移至该位置即可，无需再次进行纠偏。具体地，步骤s2和步骤s5均使用机器视觉技术对工件100的位置进行检测，图像摄取装置5可以是ccd相机，也可以是cmos相机，在此不做限定，图像摄取装置5能够将拍摄的图像转换成图像信号传送给计算机，计算机内置图像处理系统，可以根据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行运算来抽取目标的特征，例如工件100的圆心坐标和工件载台2的圆心坐标，再根据预设的允许度输出结果，从而实现自动识别功能。
58.具体地，以预设进刀量a第二次切削工件100的边缘之前还包括：将刀盘3沿x2轴向靠近工件100的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用刀盘3切削工件100；z为刀盘3与y轴之间的距离，r为工件100的半径，a小于等于刀盘3的厚度。于本实施例中，第二次切削与第一次切削前一样，刀盘3从初始位置开始移动，并沿x2轴靠近工件100，初始位置处的刀盘3的侧面与工件100边缘的距离为z-r，z为刀盘3与y轴之间的距离，r为第一次切削完成后工件100的半径，由于第一次的切槽宽度y1和工件100的初始半径已知，因此可以获取r，当刀盘3向工件100方向移动z-r后，刀盘3的侧面延长线与工件100边缘相切；之后刀盘3再向工
件100方向移动，移动的距离为预设进刀量a，其中a小于等于刀盘3的厚度，这样就能保证刀盘3只有一部分与工件100进行切割；若预设进刀量a大于等于刀盘3的厚度，则刀盘3完全与工件100重合进行切割，此时无论刀盘3是否校准，即刀盘3的轴心是否位于工件100的径向上，切槽宽度y1均为a；因此预设进刀量a应小于等于刀盘3的厚度，以保证该工件纠偏方法的准确性。
59.进一步地，检测切槽宽度y1前还包括：将切削工件100的刀盘3退回初始位置。于本实施例中，使用刀盘3对工件100进行切削，刀盘3为圆盘状切割刀具，具有一定厚度，每次检测工件100边缘的切槽宽度y1前都需要将刀盘3退回初始位置，即刀盘3在竖直方向与工件100没有重合，这样不会对工件100上方的图像摄取装置5造成遮挡，使得工件载台2上方的图像摄取装置5能够清楚完整地拍摄工件100和工件载台2，从而提高了校准的准确性。
60.如图2和图3所示，本实施例还提供了一种工件切削设备，采用上述的工件纠偏方法，能够对工件100和切削设备进行位置校准与纠偏，保证工件100与工件载台2的同心度，并且能够使工件100处于规定的切削位置上，从而保证工件100的切削质量。
61.进一步地，工件切削设备包括y轴运动模组，工件载台2设置在y轴运动模组上，y轴运动模组能够带动工件载台2沿y轴直线运动。于本实施例中，工件切削设备还包括x1轴运动模组，x1轴与x2轴平行，每个运动模组均为本领域常用的丝杠直线导轨组件，该丝杠直线导轨组件均包括丝杠、滑轨、滑台以及丝杠电机，滑台穿设在滑轨上，丝杠与滑轨平行，滑台上开设螺纹通孔与丝杠螺纹配合，丝杠电机设置在滑轨旁，用于驱动丝杠转动，进而驱动滑台带动夹持装置1沿x1轴或带动刀盘3沿x2轴移动，控制精度高且便于操控。
62.进一步地，工件切削设备包括安装座4和设置在安装座4上的刀盘3，刀盘3用于切削工件100，安装座4能够沿x2轴运动。于本实施例中，刀盘3上设置有为圆盘状切割刀片，具有一定厚度，通过转动刀盘3对工件100的边缘进行切割，刀盘3由刀具驱动电机驱动转动以实现对工件100的切割，无需操作人员手动转动刀盘3，省时省力；刀盘3设置在安装座4上，安装座4滑动设置在x2轴的滑轨上，用滑轨和安装座4相配合，省时省力且便于控制，刀盘3的安装座4外接驱动电机，驱动电机驱动安装座4沿滑轨移动，控制精度高且便于操控。
63.显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：
1.工件纠偏方法，其特征在于，包括：s1、将工件(100)放置在工件载台(2)上，检测所述工件(100)与所述工件载台(2)的同心度；s2、若所述工件(100)与所述工件载台(2)不同心，调整所述工件(100)的放置位置，直至所述工件(100)与所述工件载台(2)同心；s3、将所述工件载台(2)移动至切削位置，以预设进刀量a切削所述工件(100)的边缘；s4、检测所述工件(100)边缘的切槽宽度y1是否等于预设进刀量a；s5、若所述切槽宽度y1不等于所述预设进刀量a，调整所述工件载台(2)的位置，直至所述切槽宽度y1等于所述预设进刀量a。2.根据权利要求1所述的工件纠偏方法，其特征在于，步骤s2中调整所述工件(100)的放置位置包括：记录所述工件(100)圆心相对于所述工件载台(2)圆心的偏移方向和偏移量；夹取所述工件(100)，沿所述偏移方向的相反方向移动所述工件(100)，移动的距离为所述偏移量；将所述工件(100)放置在所述工件载台(2)上。3.根据权利要求1所述的工件纠偏方法，其特征在于，步骤s3中将所述工件载台(2)移动至所述切削位置包括：将所述工件载台(2)沿y轴移动至所述切削位置。4.根据权利要求1所述的工件纠偏方法，其特征在于，步骤s3中以预设进刀量a切削所述工件(100)的边缘之前还包括：将刀盘(3)沿x2轴向靠近所述工件(100)的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用所述刀盘(3)切削所述工件(100)；其中，z为所述刀盘(3)与y轴之间的距离，r为所述工件(100)的半径，a小于等于所述刀盘(3)的厚度。5.根据权利要求1所述的工件纠偏方法，其特征在于，步骤s5中调整所述工件载台(2)的位置包括：沿y轴的第一方向移动所述工件载台(2)；以所述预设进刀量a第二次切削所述工件(100)的边缘，并记录第二次的切槽宽度y2；判断所述第二次的切槽宽度y2是否小于所述切槽宽度y1；若是，沿所述第一方向的相反方向移动所述工件载台(2)；若否，沿所述y轴的第一方向继续移动所述工件载台(2)。6.根据权利要求5所述的工件纠偏方法，其特征在于，以所述预设进刀量a第二次切削所述工件(100)的边缘之前还包括：将刀盘(3)沿x2轴向靠近所述工件(100)的方向移动，移动的距离为z-r+a，并使用所述刀盘(3)切削所述工件(100)；其中，z为所述刀盘(3)与y轴之间的距离，r为所述工件(100)的半径，a小于等于所述刀盘(3)的厚度。7.根据权利要求1所述的工件纠偏方法，其特征在于，检测所述切槽宽度y1前还包括：将切削所述工件(100)的刀盘(3)退回初始位置。8.工件切削设备，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的工件(100)纠偏方法。9.根据权利要求8所述的工件切削设备，其特征在于，所述工件切削设备包括y轴运动模组，所述工件载台(2)设置在所述y轴运动模组上，所述y轴运动模组能够带动所述工件载
台(2)沿y轴直线运动。10.根据权利要求8所述的工件切削设备，其特征在于，所述工件切削设备包括安装座(4)和设置在所述安装座(4)上的刀盘(3)，所述刀盘(3)用于切削所述工件(100)，所述安装座(4)能够沿x2轴运动。

技术总结
本发明属于半导体加工技术领域，公开了一种工件纠偏方法及工件切削设备。该工件纠偏方法包括：S1、将工件放置在工件载台上，检测工件与工件载台的同心度；S2、若工件与工件载台不同心，调整工件的放置位置，直至工件与工件载台同心；S3、将工件载台移动至切削位置，以预设进刀量A切削工件的边缘；S4、检测工件边缘的切槽宽度y1是否等于进刀量A；S5、若切槽宽度y1不等于预设进刀量，调整工件载台的位置，直至切槽宽度y1等于预设进刀量A。工件切削设备采用上述工件纠偏方法对工件进行纠偏和校准，保证了工件与工件载台同心度，提高了工件切削过程的准确度，避免出现切削后工件偏心的情况，保证了工件的切削质量。证了工件的切削质量。证了工件的切削质量。


技术研发人员：万先进 谢亚楠 张怀东 边逸军
受保护的技术使用者：宁波芯丰精密科技有限公司
技术研发日：2023.04.21
技术公布日：2023/7/25