刀片高度测量装置及划片机的制作方法

1.本技术涉及划片机切割技术领域，尤其涉及一种刀片高度测量装置及划片机。


背景技术：

2.在半导体加工领域，尤其是晶圆的加工领域，对于工件切割深度的精度要求很高，但是由于切割刀片会随着切割过程而被磨损，导致切割刀片的外径变小，从而会影响工件的切割深度。为了测量切割刀片在切割过程中的磨损值，从而精确控制工件的切割深度，保证工件加工的精度，而设有测高系统测量刀片磨损值。测高系统主要包括光发射端和接收端，整个测高系统固定不动，主轴带着切割刀片缓慢下降从而遮挡光发射端和接收端之间的光路。测高系统通过挡光的程度来计算刀片磨损值。而由于整个测高流程是在切割腔体中进行的，而切割腔体中充斥着水雾和切割脏污，这会极大的影响测高系统的测量精度，所以在测量时保证测高系统清洁十分重要。故在做测高前，先通过清洁结构对测高系统的发射端和接收端的棱镜进行吹水清洁和吹气干燥。
3.而目前的测高系统中的清洁结构对棱镜清洁的效果不好。由于切割腔体中充斥着水雾和切割脏污，棱镜被污染的会比较严重，而清洁结构的清洁效果不好或者不稳定，就会极大的影响测高系统的测量精度，从而影响工件的切割深度。目前的测高系统中的清洁结构会存在吹出来的清洁水汇聚在棱镜周围，对光路造成干扰的问题，从而影响测高系统的测量结果的准确性。以及清洁结构吹出来的水由于残压，在控制阀关闭后，整个水路的水流仍会缓慢的从吹水管口溢出，此时再吹气，吹气口前方空气流速大，导致气压低于吹水口，则会将溢出的水滴一起吹向棱镜，影响透光率从而影响测高精度。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本技术实施例提供一种刀片高度测量装置及划片机。
5.本发明实施例提供了一种刀片高度测量装置，包括：基座，其上设有进水通道、进气通道；光纤传感器组件，包括与所述基座连接的安装座，以及光纤传感器，所述光纤传感器包括相对间隔安装在所述安装座上的发射端棱镜和接收端棱镜，所述发射端棱镜向所述接收端棱镜发出光线；清洁结构，所述清洁结构设置在所述基座上，所述清洁结构包括至少两吹水管和至少两吹气管，所述吹水管的进水口均与所述进水通道连通，一部分所述吹水管的吹水口朝向所述发射端棱镜设置，另一部分所述吹水管的吹水口朝向所述接收端棱镜设置；所述吹气管的进气口均与所述进气通道连通，一部分所述吹气管的吹气口朝向所述发射端棱镜设置，另一部分所述吹气管的吹气口朝向所述接收端棱镜设置，所述光纤传感器组件所在方向为前方，则所述吹气管与所述吹水管一前一后设置，且所述吹气管与所述吹水管二者中位置靠后的高度高于二者中位置靠前的高度；所述吹气管与所述吹水管二者中位置靠前设置的吹水/气方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈14-16度，所述吹气
管与所述吹水管二者中位置靠后的吹水/气方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈8-10度。
6.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述吹气管设置在所述吹水管的后方，所述吹气管的高度高于所述吹水管的高度。
7.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述吹水管的吹水方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈15度，所述吹气管的吹气方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈9度。
8.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述吹水管设有两根，其中一根朝向所述发射端棱镜设置，一根朝向所述接收端棱镜设置；所述吹气管设有两根，其中一根朝向所述发射端棱镜设置，一根朝向所述接收端棱镜设置。
9.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述吹水管的出水温度为22
±
1℃。
10.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，在所述基座的底部还设置有将所述进水通道与外界连通的水路泄压口。
11.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述刀片高度测量装置还包括：控制器，所述控制器用于在检测到切割刀片处于所述发射端棱镜和接收端棱镜之间时，控制与所述进气通道连通的气源、与所述进水通道连通的水源分别向所述吹气管、所述吹水管内同时输送气体、水，并在所述水路泄压口泄压预设时间后，单独控制所述气源向所述吹气管内输送气体；和/或所述控制器用于在检测到所述切割刀片处于切割状态时，单独控制水源一直向所述吹水管内输送水。
12.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述吹气管设置在所述吹水管的后方，所述吹气管的气压大于所述吹水管的水压，或所述吹水管设置在所述吹气管的后方，所述吹水管的水压大于所述吹气管的气压；和/或所述吹气管设置在所述吹水管的后方，所述吹水管与所述光纤传感器的棱镜侧面吹水面接触位置的横向距离为9毫米，纵向距离为3毫米；和/或所述吹气管设置在所述吹水管的后方，所述吹气管与所述光纤传感器的棱镜侧面吹气面接触位置的横向距离为15毫米，纵向距离为3毫米。
13.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，在所述基座的侧面设置有吹水管角度调节口结构和吹气管角度调节口结构，分别调节所述吹水管和所述吹气管面向所述光纤传感器的角度。
14.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述安装座包括适于与所述基座连接的主体部，以及相对设置在所述主体部上的两个安装部，所述安装部用于安装所述发射端棱镜或所述接收端棱镜；所述主体部的位于两个所述安装部之间的表面设置为导流斜面，所述导流斜面用于将水导流向所述清洁结构所在一侧。
15.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述导流斜面的倾斜角度为15
度。
16.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述导流斜面的最低端高于所述基座的安装所述清洁结构的安装面的高度。
17.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述导流斜面上设置有若干相互平行设置的导流槽，且所述导流槽的长度方向沿所述导流斜面的倾斜方向延伸。
18.根据本发明实施例所提供的刀片高度测量装置，所述安装部的朝向另一所述安装部的一侧上设置有棱镜定位部，用于限定所述发射端棱镜和所述接收端棱镜保持平行；在所述棱镜定位部靠近所述清洁结构的一端设置防溅水槽。
19.本发明实施例还提供了一种划片机，包括主轴、设置在所述主轴上的切割刀片、工件承载台，以及如上述实施例所述的刀片高度测量装置。
20.本发明的有益效果为：本发明实施例所提供的一种刀片高度测量装置及划片机，所述刀片高度测量装置包括清洁结构，所述清洁结构设置了至少两根吹水管和至少两根吹气管，吹水管的吹水口分别朝向发射端棱镜和接收端棱镜，吹气管的吹气口也分别朝向发射端棱镜和接收端棱镜，所述吹气管与所述吹水管一前一后设置，且所述吹气管与所述吹水管二者中位置靠后的高度高于二者中位置靠前的高度，所述吹气管与所述吹水管二者中位置靠前设置的吹水/气方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈14-16度，所述吹气管与所述吹水管二者中位置靠后的吹水/气方向与所述发射端棱镜或所述接收端棱镜的平面夹角呈8-10度。在该角度下，所述吹水管喷出的圆形水柱、吹气管喷出的圆形气柱接触棱镜表面后，会变成保持原初始压力的平流层平面，扫过整个棱镜面提高清洁效率，特别是所述吹气管的吹气口面向棱镜面且靠后设置，可以保证将整个棱镜面上的水吹干，实现最好的清洁效果。
附图说明
21.下面结合附图，通过对本技术的具体实施方式详细描述，将使本技术的技术方案及其它有益效果显而易见。
22.图1为本实施例提供的刀片高度测量装置用于测高的结构示意图。
23.图2为本实施例提供的刀片高度测量装置结构示意图。
24.图3为本实施例提供的水路泄压口示意图。
25.图4为本实施例提供的吹气管、吹水管角度示意图。
26.图5为本实施例提供的调节顶丝结构示意图。
27.图6为本实施例提供的光纤传感器组件结构示意图。
28.图7为本实施例提供的划片机结构示意图。
29.主要元件符号说明：1-刀片高度测量装置；2-主轴；21-切割刀片；3-工件承载台；11-基座；111-进水通道；112-进气通道；12-光纤传感器组件；13-清洁结构；121-安装座；122-光纤传感器；1221-发射端棱镜；1222-接收端棱镜；131-吹水管；132-吹气管；113-吹水管角度调节口结构；114-吹气管角度调节口结构；115-水路泄压口；116-导流斜面；1161-导流槽；117-棱镜定位部；118-防溅水槽；119-调节顶丝。
具体实施方式
30.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
32.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本技术的不同结构。为了简化本技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本技术。此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本技术提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
33.如图1-图6所示，本发明实施例提供了一种刀片高度测量装置1，包括：基座11，其上设有进水通道111、进气通道112；所述进水通道111和所述进气通道112分别连接水源和气源（图中未画出）。所述基座11整体呈阶梯状，所述进水通道111的进水口和所述进气通道112的进气口设置在所述基座11的侧面。
34.光纤传感器组件12，包括与所述基座11连接的安装座121，以及光纤传感器122，所述光纤传感器122包括相对间隔安装在所述安装座121上的发射端棱镜1221和接收端棱镜1222，所述发射端棱镜1221向所述接收端棱镜1222发出光线；清洁结构13，所述清洁结构13设置在所述基座11上，所述清洁结构13包括至少两吹水管131和至少两吹气管132，所述吹水管131的进水口均与所述进水通道111连通，一部分所述吹水管131的吹水口朝向所述发射端棱镜1221设置，另一部分所述吹水管131的吹水口朝向所述接收端棱镜1222设置；所述吹气管132的进气口均与所述进气通道112连通，一部分所述吹气管132的吹气口朝向所述发射端棱镜1221设置，另一部分所述吹气管132的吹气口朝向所述接收端棱镜1222设置，以所述光纤传感器组件12所在方向为前方，则所述吹气管132与所述吹水管131一前一后设置，且所述吹气管132与所述吹水管131二者中位置靠后的高度高于二者中位置靠前的高度，所述吹气管132与所述吹水管131二者中位置靠前设置的吹水/气方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈14-16度，所述吹气管132与所述吹水管131二者中位置靠后的吹水/气方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈8-10度。即吹水管131靠后设置吹气管132靠前设置时，吹气管132的吹气方向与发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈14-16度，而吹水管131的吹水方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈8-10度。
吹气管132靠后设置吹水管131靠前设置时，吹水管131的吹水方向与发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈14-16度，而吹气管132的吹气方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈8-10度。
35.本发明实施例所提供的一种刀片高度测量装置1中，吹气管132和吹水管131以特定的角度吹气或吹水，能够使得吹水管131喷出的圆形水柱、吹气管132喷出的圆形气柱接触棱镜表面后，会变成保持原初始压力的平流层平面，扫过整个棱镜面，提高清洁效率。所述吹气管132与所述吹水管131一前一后，且高低错开设置，能够避免位置靠前的吹水管131挡住位置靠后的吹气管132，或者位置靠前的吹气管132挡住位置靠后的吹水管131。
36.具体地，优选所述吹气管132设置在所述吹水管131的后方，而且所述吹气管132的高度高于所述吹水管131的高度。所述吹气管132的吹气口面向棱镜面且靠后设置，可以保证将整个棱镜面上的水吹干，实现更好的清洁效果。所述吹水管131的吹水方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈15度，所述吹气管132的吹气方向与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角呈9度。
37.如图2、图4所示，在优选的实施例中，所述吹水管131设有两根，其中一根朝向所述发射端棱镜1221设置，一根朝向所述接收端棱镜1222设置，所述吹气管132设有两根，其中一根朝向所述发射端棱镜1221设置，一根朝向所述接收端棱镜1222设置。优选所述吹气管132设置在所述吹水管131的后方，所述吹气管132的气压大于所述吹水管131的水压，这样在吹气管132、吹水管131同时吹气、吹水时，吹气管132从后方吹送出来的气体的气压，能够增强前方从吹水管131吹出来的水的水压，清洁效果更好。其中，所述吹水管131的水压为0.2mpa，所述吹气管132的气压为0.5mpa，作为可替换的实施方式，也可以所述吹水管131设置在所述吹气管132的后方，所述吹水管131的水压大于所述吹气管132的气压，此种方式，需要对划片机的结构稍作改变，在划片机内需要增加对水增压的增压泵。和/或，所述吹气管设置在所述吹水管的后方，面向所述发射端棱镜1221的所述吹水管131与所述发射端棱镜1221的棱镜侧面吹水面接触位置的横向距离为9毫米，纵向距离为3毫米；相应地，面向所述接收端棱镜1222的所述吹水管131与所述接收端棱镜1222的棱镜侧面吹水面接触位置的横向距离为9毫米，纵向距离为3毫米。和/或，所述吹气管设置在所述吹水管的后方，面向所述发射端棱镜1221的所述吹气管132与所述发射端棱镜1221的棱镜侧面吹气面接触位置的横向距离为15毫米，纵向距离为3毫米；相应地，面向所述接收端棱镜1222的所述吹气管132与所述接收端棱镜1222的棱镜侧面吹气面接触位置的横向距离为15毫米，纵向距离为3毫米。通过设置所述吹水管131和所述吹气管132与所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222的平面夹角角度，可以使得所述吹水管131喷出的圆形水柱接触所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222表面后，会变成保持原初始压力的平流层平面，从而扫过整个棱镜面，对整个棱镜面进行清洗。而所述吹气管132的吹气口面向棱镜面且靠后设置，可以保证将整个棱镜面上的水吹干，实现最好的清洁效果。在划片机切割工件的过程中，所述吹水管131全程对棱镜面进行表面吹水，让切割过程中产生的大多数脏污还未附着在棱镜上时，就被水流冲走。而在切割结束后，测高开始前，所述吹水管131和所述吹气管132同时打开同时对棱镜面进行清洁，即二流体清洁的方式。而由于所述吹气管132气压要大于所述吹水管131的水压，此时较高压力的气体带着水滴，冲击到棱镜上，可以更高效的除污。
38.在所述基座11的侧面设置有吹水管角度调节口结构113和吹气管角度调节口结构
114，分别调节所述吹水管131和所述吹气管132面向所述光纤传感器122的角度。通过所述吹水管角度调节口结构113和所述吹气管角度调节口结构114，可以保证在安装过程中将所述吹水管131和所述吹气管132的角度精确调整到与棱镜面呈9度或15度或其他需要的角度，来实现对棱镜面最好的清洁效果。如图5所示，具体地，所述吹水管角度调节口结构113包括两根调节顶丝119，两根所述调节顶丝119设置位于所述基座11内部的所述吹水管131两侧，每根所述调节顶丝119顶住对应的所述吹水管131，通过调整吹水管131的角度后，旋转所述调节顶丝119对调整的所述吹水管131的角度进行锁定。同样的，所述吹气管角度调节口结构114也包括两根调节顶丝119，与位于所述吹水管角度调节口结构113中的所述调节顶丝119相同设置，通过旋转两侧的所述调节顶丝119可以分别对所述吹气管132的角度进行锁定，即每一根调节顶丝119用来调节对应的一根吹水管131或吹气管132的角度，若吹水管131设置三根时，对应的调节顶丝119也设置三根。在其他实施例中，还可以采用夹爪代替调节顶丝119，吹水管131或吹气管132角度调整后通过夹爪夹紧吹水管131或吹气管132进行角度锁定。如图3所示，当所述吹水管131吹水完成后，在所述吹水管131的水路中会有残压存在，在此状态下，即便所述吹水管131的水阀已经关闭，但整个水路的水流仍然会缓慢的从所述吹水管131口溢出。此时所述吹气管132再吹气，吹气口前方空气流速大，导致吹气口的气压低于吹水口的气压，则会将溢出的水滴一起吹向棱镜端面，并影响棱镜的透光率从而影响测高的精度。故在本实施例中，在所述基座11的底部还设置有将所述进水通道111与外界连通的水路泄压口115。通过设置所述水路泄压口115，在所述吹水管131的水阀关闭时，所述进水通道111仍然与外界连通，可以将水路中的残压从所述水路泄压口115卸掉。平衡了吹气管132吹气口前的气压，防止了溢出的水滴一起吹向棱镜端面，减小甚至消除了对所述光纤传感器组件12测高的干扰。
39.如图6所示，所述安装座121包括适于与所述基座11连接的主体部，以及相对设置在所述主体部上的两个安装部，所述安装部用于安装所述发射端棱镜1221或所述接收端棱镜1222；所述主体部的位于两个所述安装部之间的表面设置为导流斜面116，所述导流斜面116用于将水导流向所述清洁结构13所在一侧。且所述导流斜面116的倾斜角度为15度。所述基座11呈阶梯状，所述安装座121设置在所述基座11的阶梯最上方，且所述导流斜面116的最低端高于所述基座11的安装所述清洁结构13的安装面的高度。通过设置所述导流斜面116，可以有效将冲洗过棱镜端面后的积水以及附近的水流从所述导流斜面116流走，防止存在留存下来的积水，在后续吹气过程中将周围的积水带到棱镜端面上，影响透光率从而影响测高精度。
40.而由于所述导流斜面116的水滴跟气体接触的表面存在一个薄层，即表面层，在表面层里的分子比在液体内部要稀疏一些，分子间的距离比液体内部大一些，分子间的相互作用表现产生引力，即表面张力。在表面张力的作用下，部分位于所述导流斜面116上的存水可能会汇聚在斜面上而不滴落的情况。而且有可能会与后续的水流撞击造成水滴溅射，影响棱镜端面的光路，从而干扰接下来的测高的测量精度。如图6所示，在优选实施例中，在所述导流斜面116上设置有若干相互平行设置的导流槽1161，且所述导流槽的长度方向沿所述导流斜面的倾斜方向延伸。通过增加所述导流槽1161来减少水滴与所述导流斜面116的接触面积，并可以减少表面张力，从而让位于所述导流斜面116上的存水可以顺畅的流下所述导流斜面116，防止存水对后续的测高的测量精度的干扰。
41.如图6所示，所述安装部的朝向另一所述安装部的一侧上设置有棱镜定位部117，用于限定所述发射端棱镜1221和所述接收端棱镜1222保持平行；在所述棱镜定位部117靠近所述清洁结构13的一端设置防溅水槽118。在所述安装部设置所述棱镜定位部117来保证所述发射端棱镜1221与所述接收端棱镜1222之间平行度的要求，避免了因安装错位导致影响测高的精度。而由于所述棱镜定位部117与所述吹水管131和所述吹气管132的位置比较接近，在吹水和吹气时有可能会发生水滴的溅射，故在所述棱镜定位部117靠近所述清洁结构13的一端设置了防溅水槽118。所述防溅水槽118将飞溅的水滴导流出去，避免了对测高精度的影响。
42.由于划片机的主轴2的精度要求很高，故划片机的主轴2需要在恒温环境下工作，其恒温标准为室温
±
1℃。而测高系统需要与划片机的主轴2配合做精密测高，故整个的测高系统的温度要保持一致。否则会由于温度差产生热膨胀，影响检测精度。因此，在本实施例所提供的刀片高度测量装置1中所述吹水管131中的出水温度要求为室温
±
1℃，具体地，所述吹水管131的出水温度为22
±
1℃。避免了水温所引起的热膨胀而产生测量误差。
43.本实施例所提供的刀片高度测量装置1，还包括控制器，所述控制器用于在检测到切割刀片21处于所述发射端棱镜1221和接收端棱镜1222之间时，控制与所述进气通道112连通的气源、与所述进水通道111连通的水源分别向所述吹气管132、所述吹水管131内同时输送气体、水，并在所述水路泄压口泄压预设时间后，单独控制所述气源向所述吹气管132内输送气体；和/或所述控制器用于在检测到所述切割刀片21处于切割状态时，控制水源一直向所述吹水管131内输送水。具体地，由于所述发射端棱镜1221和接收端棱镜1222的棱镜表面的脏污绝大多数是在切割过程中产生并附着在棱镜上的，因此本实施例所提供的刀片高度测量装置1在划片机切割工件的过程中，全程对棱镜表面吹水，让切割过程中产生的大多数脏污还未附着在棱镜上时，就被水流冲走，从根源上减少了棱镜镜面脏污的附着。而且本实施提供的刀片高度测量装置1，采用吹水和吹气同时进行清洁，通过较高压力的气体带着水滴，冲击到棱镜上，可以更高效的除污。本实施例所提供的刀片高度测量装置1实现了所述发射端棱镜1221和接收端棱镜1222的棱镜镜面防污，快速去污，在大大提高了清洁质量的情况下，同时还提高了棱镜镜面的清洁效率。
44.如图7所示，本实施例还提供一种划片机，包括主轴2、设置在所述主轴2上的切割刀片21、工件承载台3，以及上述实施例所述的刀片高度测量装置1。在此不赘述了。
45.以上对本技术实施例所提供的一种刀片高度测量装置1及划片机进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术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技术的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例的技术方案的范围。