一种划片机共振的解决方法与流程

1.本发明属于划片机共振测试技术领域，具体地是涉及一种划片机共振的解决方法。


背景技术：

2.在半导体行业中，由于晶圆的先进工艺，对晶圆的切割要求是最高的，对于切割晶圆的划片机来说就得保持着相对较高的直线度和长期的稳定性，其高速主轴的转速最高可达60000转/分钟；划片时，利用安装在主轴轴头上高速旋转的、厚度仅为0.025mm的超薄金刚石砂轮刀片，沿着大晶圆片上晶粒与晶粒间的切割线进行划切，划切轨迹不能偏离切割线，切割过后不能造成晶粒崩塌或裂痕等缺陷，而划片机的机芯部分、主轴旋转和其他运动部件均会引起划片机机器本身共振。如果划片机设备产生了共振，划片机的主轴在旋转时就会引起振动和晃动，会直接导致主轴旁的显微镜产生晃动，这样会引起划片机设备的切割精度和稳定性降低、使晶圆发生崩边、严重至使晶圆报废的问题，影响了切割品质。因此，在划片机出厂发往客户前，就需要对划片机机器的共振现象进行测试并解决，这样划片机在到达客户现场后，就不会再产生划片机机器共振的问题。
3.现有技术中，在划片机出厂发往客户前，针对划片机机器共振现象的现有解决方法是：首先在整机的状态下测试出机器的共振区间，然后在启动划片机工作时越过这个共振区间，即让划片机自动屏蔽掉这个共振区间，使划片机不在这个区间工作。由于划片机的机型大小不一样以及由不同材料的部件组装成，因此划片机的共振的区间不一致，这样会导致得需要人工一台一台地去测试，然后针对每台的测试结果再解决此台的共振问题，这样的测试解决方法存在着不仅浪费时间而且不能从根本上有效避免共振发生的问题，严重地是，如果一旦不能有效避免而发生了共振，那么就会引起划片机设备的切割精度和稳定性降低。
4.基于上述划片机机器会产生共振的现象以及现有的测试解决方法不仅浪费时间而且不能从根本上有效避免共振发生的问题，因此有必要研制出一种能够解决以上问题的划片机共振的解决方法。


技术实现要素：

5.本发明就是针对上述问题，弥补现有技术的不足，提供一种划片机共振的解决方法；本发明能从根本上有效避免划片机机器共振现象的发生，且可解决由于现有的人工一台一台测试而导致浪费时间的问题，进而不会引起划片机设备的切割精度和稳定性降低。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
7.一种划片机共振的解决方法，包括一方面：针对划片机机芯部分进行改造，改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，减少划片机机芯部分非精度面的重量；另一方面：针对划片机主轴与其他运动部件之间的设置关系进行改造，在划片机主轴和其他运动部件之间增设阻尼材料；
第三方面：利用计算机有限元分析系统模拟出划片机机器共振的模态振型曲线，再利用模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统测试得出划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线，将模拟出的划片机机器共振的模态振型曲线与划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线进行拟合，如果出现模态振型曲线一致重合的区间，证明此区间下所对应的划片机主轴旋转速度范围就是能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；然后通过划片机自身的软件程序系统进行设置，令划片机的主轴工作转速避开能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；基于上述三方面，能够有效避免划片机机器共振现象的发生。
8.作为本发明的一种优选方案，所述改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，具体包括：针对划片机机芯部分和底架连接处进行改造，通过增加机芯部分和底架连接处的接触面积改变刚性，以减少机芯部分变形，来改变共振频率，使得机芯部分和整机的固有频率错开。
9.进一步地，所述划片机机芯部分和底架连接处的接触面积由原来的三个接触面积增加到七个接触面积，以增强划片机机芯部分和底架连接的刚性，进而减少机芯部分变形。
10.作为本发明的另一种优选方案，所述减少划片机机芯部分非精度面的重量，具体包括：通过减少和优化机芯部分的内部筋条的厚度，以减少划片机机芯部分非精度面的重量，进而来改变机芯部分的自振频率。
11.作为本发明的另一种优选方案，通过在所述划片机主轴和其他运动部件之间增设的阻尼材料，能够吸收一部分主轴的自振频率，且能够使得主轴与其他运动部件的频率隔开。
12.作为本发明的另一种优选方案，所述模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统包括模拟主轴旋转试件、加速度传感器、力锤及力传感器、弹性支撑、信号处理模块以及微处理器；模拟主轴旋转试件固定于弹性支撑上方，加速度传感器、力锤及力传感器分别固定于模拟主轴旋转试件上表面左右两侧，加速度传感器、力传感器分别与信号处理模块相连，信号处理模块与微处理器相连。
13.进一步地，所述信号处理模块包括电荷放大器、低通滤波器、a/d转换器，加速度传感器、力传感器分别连接电荷放大器，电荷放大器再与低通滤波器相连，低通滤波器再与a/d转换器相连，a/d转换器再与微处理器相连。
14.进一步地，所述微处理器连接有显示器、打印机。
15.本发明有益效果：本发明所提供的划片机共振的解决方法，通过一方面的对划片机机芯部分进行改造，通过另一方面的对划片机旋转主轴与其他运动部件之间的设置关系进行改造，通过第三面的由划片机自身的软件程序系统进行设置，令划片机的主轴工作转速避开能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；综上所述的三方面，能从根本上有效避免划片机机器共振现象的发生，不会引起划片机设备的切割精度和稳定性问题，保证了划片机的切割精度及切割晶圆的品质。
附图说明
16.图1为本发明的模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统的结构示意图。
17.图中标记：1为模拟主轴旋转试件、2为加速度传感器、3为力锤及力传感器、4为弹
性支撑、5为微处理器、6为电荷放大器、7为低通滤波器、8为a/d转换器、9为显示器、10为打印机。
具体实施方式
18.为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
19.针对小型半自动划片机以及大型全自动划片机进行实验和测试，经过多次的实验和测试发现划片机的机芯部分、主轴和其他运动部件均是引发共振的因素。由此，得出本发明的划片机共振的解决方法，本发明从三方面进行解决，能从根本上有效避免划片机机器共振现象的发生，避免了现有的人工一台一台测试而导致浪费时间的问题，进而不会引起划片机设备的切割精度和稳定性降低；可以使得每台划片机整机在生产完成时就能达到避免共振的效果，不会引起划片机设备的切割精度和稳定性降低的问题。
20.具体地，本发明实施例提供的一种划片机共振的解决方法，包括一方面：针对划片机机芯部分进行改造，改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，减少划片机机芯部分非精度面的重量；另一方面：针对划片机主轴与其他运动部件之间的设置关系进行改造，在划片机主轴和其他运动部件之间增设阻尼材料；第三方面：利用计算机有限元分析系统模拟出划片机机器共振的模态振型曲线，再利用模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统测试得出划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线，将模拟出的划片机机器共振的模态振型曲线与划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线进行拟合，如果出现两个模态振型曲线一致重合的区间，证明此区间下所对应的划片机主轴旋转速度范围就是能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；然后通过划片机自身的软件程序系统进行设置，令划片机的主轴工作转速避开能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；基于上述三方面，能够有效避免划片机机器共振现象的发生。
21.所述改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，具体包括：针对划片机机芯部分和底架连接处进行改造，通过增加机芯部分和底架连接处的接触面积改变刚性，以减少机芯部分变形，来改变共振频率，使得机芯部分和整机的固有频率错开。
22.所述划片机机芯部分和底架连接处的接触面积由原来的三个接触面积增加到七个接触面积，以增强划片机机芯部分和底架连接的刚性，进而减少机芯部分变形。
23.所述减少划片机机芯部分非精度面的重量，具体包括：通过减少和优化机芯部分的内部筋条的厚度，以减少划片机机芯部分非精度面的重量，进而来改变机芯部分的自振频率。
24.通过在所述划片机主轴和其他运动部件之间增设的阻尼材料，能够吸收一部分主轴的自振频率，且能够使得主轴与其他运动部件的频率隔开。
25.如图1所示，所述模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统包括模拟主轴旋转试件1、加速度传感器2、力锤及力传感器3、弹性支撑4、信号处理模块以及微处理器5；模拟主轴旋转试件1固定于弹性支撑4上方，加速度传感器2、力锤及力传感器3分别固定于模拟主轴旋转试件1上表面左右两侧，加速度传感器2、力传感器分别与信号处理模块相连，信号处理
模块与微处理器5相连。
26.所述信号处理模块包括电荷放大器6、低通滤波器7、a/d转换器8，加速度传感器2、力传感器分别连接电荷放大器6，电荷放大器6再与低通滤波器7相连，低通滤波器7再与a/d转换器8相连，a/d转换器8再与微处理器5相连。
27.所述微处理器5连接有显示器9、打印机10。
28.具体地，所述模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统的工作原理为：通过力锤对模拟主轴旋转试件1进行锤击，在弹性支撑4的配合下，使其产生振动，以此来模拟划片机主轴的旋转运动的振动；同时，由加速度传感器2可以测得模拟主轴旋转试件1的运动信号，由力传感器可以测得力锤所施加的力，力传感器以及加速度传感器2所测得的电信号传输给信号处理模块，经过信号处理模块的处理转换成数字信号，再传输给微处理器5，通过微处理器5的分析处理就能得到由所述模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统模拟测试出的划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线，并显示在显示器9上，同时可由打印机10打印出观看。
29.可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种划片机共振的解决方法，其特征在于，包括一方面：针对划片机机芯部分进行改造，改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，减少划片机机芯部分非精度面的重量；另一方面：针对划片机主轴与其他运动部件之间的设置关系进行改造，在划片机主轴和其他运动部件之间增设阻尼材料；第三方面：利用计算机有限元分析系统模拟出划片机机器共振的模态振型曲线，再利用模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统测试得出划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线，将模拟出的划片机机器共振的模态振型曲线与划片机主轴旋转状态下的模态振型曲线进行拟合，如果出现模态振型曲线一致重合的区间，证明此区间下所对应的划片机主轴旋转速度范围就是能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；然后通过划片机自身的软件程序系统进行设置，令划片机的主轴工作转速避开能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围；基于上述三方面，能够有效避免划片机机器共振现象的发生。2.根据权利要求1所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，具体包括：针对划片机机芯部分和底架连接处进行改造，通过增加机芯部分和底架连接处的接触面积改变刚性，以减少机芯部分变形，来改变共振频率，使得机芯部分和整机的固有频率错开。3.根据权利要求2所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述划片机机芯部分和底架连接处的接触面积由原来的三个接触面积增加到七个接触面积，以增强划片机机芯部分和底架连接的刚性，进而减少机芯部分变形。4.根据权利要求1所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述减少划片机机芯部分非精度面的重量，具体包括：通过减少和优化机芯部分的内部筋条的厚度，以减少划片机机芯部分非精度面的重量，进而来改变机芯部分的自振频率。5.根据权利要求1所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，通过在所述划片机主轴和其他运动部件之间增设的阻尼材料，能够吸收一部分主轴的自振频率，且能够使得主轴与其他运动部件的频率隔开。6.根据权利要求1所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述模拟划片机主轴旋转实验模态分析系统包括模拟主轴旋转试件、加速度传感器、力锤及力传感器、弹性支撑、信号处理模块以及微处理器；模拟主轴旋转试件固定于弹性支撑上方，加速度传感器、力锤及力传感器分别固定于模拟主轴旋转试件上表面左右两侧，加速度传感器、力传感器分别与信号处理模块相连，信号处理模块与微处理器相连。7.根据权利要求6所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述信号处理模块包括电荷放大器、低通滤波器、a/d转换器，加速度传感器、力传感器分别连接电荷放大器，电荷放大器再与低通滤波器相连，低通滤波器再与a/d转换器相连，a/d转换器再与微处理器相连。8.根据权利要求7所述的一种划片机共振的解决方法，其特征在于，所述微处理器连接有显示器、打印机。

技术总结
本发明公开了一种划片机共振的解决方法，针对划片机机芯部分进行改造，改变划片机机芯部分和底架连接的刚性，通过增加机芯部分和底架连接处的接触面积改变刚性，减少划片机机芯部分非精度面重量，改变机芯部分自振频率；针对划片机主轴与其他运动部件之间设置关系进行改造，在划片机主轴和其他运动部件之间增设阻尼材料，能够吸收一部分主轴自振频率，且能够使得主轴与其他运动部件的频率隔开；通过划片机自身软件程序系统进行设置，令划片机主轴工作转速避开能使划片机产生机器共振的主轴旋转速度范围。本发明能从根本上有效避免划片机机器共振现象的发生，不会引起划片机设备的切割精度和稳定性问题，保证了划片机的切割精度及切割晶圆的品质。度及切割晶圆的品质。度及切割晶圆的品质。


技术研发人员：张明明 余胡平 石文 杜红光 刘苏阳 徐双双
受保护的技术使用者：沈阳和研科技股份有限公司
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/8/28