一种石英晶片产线加工用研磨控制方法及系统与流程

本发明涉及石英晶片加工，更具体地涉及一种石英晶片产线加工用研磨控制方法及系统。

背景技术：

1、石英晶片是石英晶体振荡器、滤波器等电子元器件的核心基础材料，在电子信息产业中具有极其重要的地位，晶片研磨是石英晶片生产过程中必不可少的步骤，晶片电参数测试是这一步骤中的关键测控技术；

2、在晶片研磨生产过程中，磨盘相对于晶片不断滑动，探测头下并非始终存在晶片，谐振信号是间断的；不同频段晶片所需的射频激励功率大小也不同，要在研磨的动态过程中实时准确地测试晶片的谐振频率参数、准确使盘内晶片达到目标频率且不发生过度研磨导致的超频生产事故，一直是本领域的技术难点，现有技术存在以下不足：

3、现有研磨控制系统多依赖于单一频率监测手段进行终点判断，仅依靠单一频率监测难以全面反映研磨过程中的复杂工况变化，无法对这些干扰因素进行有效辨识和补偿，导致加工精度受限；现有控制系统缺乏对研磨工况的主动感知与自适应调控能力，无法在研磨过程中主动识别磨盘钝化、研磨液异常等非正常工况，也无法根据工况变化动态调整控制策略，导致成品频率离散度大、一致性差；各研磨盘之间的磨盘磨损程度、研磨液分布、温度场等工艺状态存在差异，现有控制系统对各研磨盘采用统一的控制参数，缺乏独立监控和差异化调控能力，造成同批次晶片中心频率离散较大。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施条例提供一种石英晶片产线加工用研磨控制方法及系统，以解决背景技术中所提出的技术问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石英晶片产线加工用研磨控制方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、采集石英晶片研磨过程中的数据，建立原始行为观测数据流；

4、步骤s2、基于原始行为观测数据流和石英晶片的初始状态参数，构建当前研磨轮次的行为模型；

5、步骤s3、将当前研磨轮次的行为模型与时序研磨行为数据集进行比对，识别当前研磨轮次所处的工况类别；

6、步骤s4、计算出频率变化量pb以及厚度变化量hb，在此基础上计算出频率剩余时间ps以及厚度剩余时间hs；

7、步骤s5、根据计算出频率剩余时间ps以及厚度剩余时间hs计算出预计剩余时间ys；

8、步骤s6、根据研磨工况类别结果对预计剩余时间ys进行修正，生成实际剩余时间sj；

9、步骤s7、根据生成实际剩余时间sj对石英晶片研磨过程进行实时控制管理，当实际剩余时间满足研磨终止条件时停止研磨。

10、一种石英晶片产线加工用研磨控制系统，包括采集单元、监测单元、工况单元、预设单元、时间单元、控制单元以及多盘单元，所述采集单元进行石英晶片研磨加工时的数据采集，所述监测单元计算石英晶片的频率变化量pb以及厚度变化量hb，所述工况单元进行石英晶片加工时的工况识别，所述预设单元用于计算出预计剩余时间ys，所述时间单元用于计算出实际剩余时间sj，所述控制单元石英晶片完成研磨加工后设备停机，所述多盘单元针对控制单元进行每个研磨设备的单独控制。

11、在一个优选的实施方式中，所述采集单元采集石英晶片的测研磨压力yl、研磨盘的实时转速zs、研磨液的供给流量速率ls以及研磨时间t，所述采集单元以统一的时间戳进行数据采集，采样周期为100ms，采集到的数据经过时间对齐后进行封装，形成原始行为观测数据流。

12、在一个优选的实施方式中，所述监测单元采集石英晶片的初始频率值cp以及初始厚度值ch，计算出石英晶片的频率变化量pb以及厚度变化量hb，频率变化量pb的计算公式为，厚度变化量hb的计算公式为，α1、α2、α3、α4以及β1、β2、β3、β4均为权重系数，cs1与cs2均为修正系数。

13、在一个优选的实施方式中，所述工况单元进行工况识别时，构建当前轮次的行为模型参数向量v，v=[α1、α2、α3、α4，β1、β2、β3、β4，cs1，cs2]，计算参数向量v与时序研磨行为数据集中第i个历史样本参数向量vi之间的加权欧氏距离di，计算公式为，式中j为当前第j个，n为参数维度数量，wj为各参数维度的权重系数，vj为当前参数向量v的第j个分量，vij为第i个历史样本参数向量的第j个分量，将计算出的所有加权欧氏距离di按升序排列，选取距离最近的k个历史样本。

14、在一个优选的实施方式中，所述工况单元调取历史研磨轮次行为模型参数以及对应的工况类别标签，所述工况类别标签至少包括正常工况、磨盘钝化工况、研磨液异常工况以及晶片材料异常工况，统计k个历史样本中各类工况标签的出现频次，以出现频次最高的工况类别作为当前研磨轮次的工况判定结果。

15、在一个优选的实施方式中，所述预设单元根据计算出的频率变化量pb以及厚度变化量hb，分别计算出频率剩余时间ps以及厚度剩余时间hs，频率剩余时间ps计算公式为，式中mp为目标频率值，dp为当前频率值，厚度剩余时间hs计算公式为，所述预设单元生成预计剩余时间ys，其计算公式为，式中λ1与λ2为权重系数，λ1为最近n次研磨轮次中频率剩余时间ps预测误差小于厚度剩余时间hs预测误差的次数占比，λ2为最近n次研磨轮次中厚度剩余时间hs预测误差小于频率剩余时间ps预测误差的次数占比。

16、在一个优选的实施方式中，所述预设单元将计算出的预计剩余时间ys发送给时间单元，所述时间单元接收预计剩余时间ys以及工况单元的判定结果，生成实际剩余时间sj，其计算公式为sj=ys×η，式中η为工况修正系数，工况修正系数η的确定方法为：采集历史研磨轮次中各类工况下的实际研磨速率数据，以正常工况下的标准研磨速率为基准，η的取值等于标准研磨速率与当前工况实际研磨速率的比值。

17、在一个优选的实施方式中，所述控制单元接收时间单元计算出的实际剩余时间sj，且所述控制单元将实际剩余时间sj与其内部的停机时间阈值y进行对比，当实际剩余时间sj≤停机时间阈值时发送停机指令，且控制单元检测到实时频率值dp达到目标频率值mp或者当实时厚度值dh达到目标厚度值mh时触发厚度达标停机指令，研磨加工设备接收停机指令暂停加工。

18、在一个优选的实施方式中，所述多盘单元针对控制单元为每个研磨设备独立执行控制逻辑，根据各研磨盘的工况感知结果和实时检测结果，为各研磨盘分别生成独立的实际剩余时间sj，所述多盘单元对各研磨盘进行独立判断和独立停机控制。

19、本发明的技术效果和优点：

20、1、本发明通过执行石英晶片研磨过程中的多源数据感知，采集研磨频率、研磨压力、研磨盘转速、研磨液供给状态以及研磨环境温度等多源数据，建立原始行为观测数据流，能够全面感知研磨工况变化，避免仅依赖单一频率监测的缺陷，提高研磨加工的精度与晶片频率的一致性；

21、2、本发明通过构建每轮研磨的行为模型，将当前模型与历史时序数据进行比对以实现研磨工况感知，能够主动识别磨盘钝化、研磨液异常等非正常工况，基于工况感知结果，计算出频率剩余时间ps和厚度剩余时间hs，再生成实际剩余时间进行控制，能够主动感知并进行自适应调控；

22、3、本发明针对每个研磨盘独立执行控制逻辑，根据各研磨盘的工况感知结果和实时检测结果，为各研磨盘分别生成独立的实际剩余时间，对各研磨盘的研磨终点进行独立判断和独立停机控制，解决现有技术中多盘研磨时各盘中心频率离散较大的问题。