[發(fā)明專利]基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置及用于單晶硅片的磨削加工方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011036777.5
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112222989A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮帆;胡碧波;代冰;黃德智;周霖;王洪武
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)電子材料有限公司
• 主分類號(hào): B24B7/22
• 分類號(hào): B24B7/22;B24B49/04;B24B41/04;B24B41/00;B24B1/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，所述裝置包含硅片主軸調(diào)整構(gòu)件、砂輪主軸調(diào)整構(gòu)件和面型測(cè)量構(gòu)件；

所述硅片主軸調(diào)整構(gòu)件包括承載轉(zhuǎn)臺(tái)、硅片主軸、磨盤支撐軸和磨削盤；所述承載轉(zhuǎn)臺(tái)位于最底部，在承載轉(zhuǎn)臺(tái)上同軸安裝有硅片主軸、以及外圍同一圓周上間隔120°均布的3個(gè)磨盤支撐軸，所述磨削盤由磨盤支撐軸A₁、A₂、A₃和硅片主軸共同支撐；其中，所述磨盤支撐軸A₁、A₂為固定支撐，磨盤支撐軸A₃為可調(diào)支撐；在所述磨削盤外側(cè)邊緣和內(nèi)側(cè)邊緣且同一徑向處分別安裝有位移傳感器；

所述砂輪主軸調(diào)整構(gòu)件包括金剛石砂輪、砂輪主軸、砂輪主軸座、主軸座支撐軸；所述金剛石砂輪安裝在砂輪主軸下端，砂輪主軸軸段套設(shè)于砂輪主軸座內(nèi)，且砂輪主軸軸段與砂輪主軸座同軸心，3個(gè)主軸座支撐軸安裝在砂輪主軸座和砂輪主軸上軸肩之間，且在同一圓周上120°間隔均布，其中主軸座支撐軸B₁、B₂為固定支撐，主軸座支撐軸B₃為可調(diào)支撐；

所述面型測(cè)量構(gòu)件，位于砂輪主軸上軸肩的下端。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，以放置于磨削盤上的硅片中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O，安裝在砂輪主軸下端的金剛石砂輪進(jìn)行磨削加工時(shí)，在任一位置時(shí)硅片中心與金剛石砂輪邊緣和硅片邊緣交點(diǎn)C連線為縱坐標(biāo)y軸，過硅片中心與縱坐標(biāo)y軸垂直的連線為橫坐標(biāo)x軸，過硅片中心且垂直于xoy平面的連線為縱坐標(biāo)z軸；設(shè)定硅片旋轉(zhuǎn)半徑R₀、金剛石砂輪半徑R₁，建立基于硅片中心-交點(diǎn)連線的坐標(biāo)系，在此坐標(biāo)系下，x軸與硅片遠(yuǎn)離金剛石砂輪端硅片邊緣的交點(diǎn)為A₃，A₁、A₂在以坐標(biāo)原點(diǎn)O為圓心、R₀為半徑的圓周上與A₃間隔120°均布；垂直于x軸且經(jīng)過金剛石砂輪中心O₁的垂線與遠(yuǎn)離x軸的砂輪邊緣的交點(diǎn)為B₃，B₁、B₂在以坐標(biāo)原點(diǎn)O₁為圓心、R₁為半徑的圓周上與B₃間隔120°均布。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，所述位移傳感器為嵌入式安裝在距所述磨削盤外側(cè)邊緣20mm及距內(nèi)側(cè)邊緣20mm且同一徑向處，在磨削過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)所處位置高度，并傳遞信號(hào)至位移傳感器驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)磨削盤外側(cè)邊緣和/或內(nèi)測(cè)邊緣位置高度上浮或下調(diào)，縮小磨削盤外側(cè)邊緣和內(nèi)側(cè)邊緣位置高度差值，控制磨削盤的形位誤差。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，所述位移傳感器驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)有單向閥鎖緊的液壓式方向控制回路，位移傳感器所監(jiān)測(cè)位置高度變化時(shí)，傳遞信號(hào)至三位四通電磁閥，改變液壓回路流向，從而使活塞式液壓缸推動(dòng)磨削盤內(nèi)外側(cè)邊緣進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，所述面型測(cè)量構(gòu)件由傳感器、會(huì)聚透鏡、接收透鏡和探測(cè)器構(gòu)成，傳感器發(fā)出光線，經(jīng)會(huì)聚透鏡聚焦，垂直入射至進(jìn)行磨削加工的硅片表面，接收透鏡接收來(lái)自入射光點(diǎn)處的散射光，形成成像點(diǎn)；入射光斑隨硅片表面形貌變化移動(dòng)，成像點(diǎn)在光接收探測(cè)器上相應(yīng)移動(dòng)，根據(jù)成像點(diǎn)像移和面型測(cè)量構(gòu)件的結(jié)構(gòu)參數(shù)在線測(cè)量硅片面型的變化。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于單晶硅片的可調(diào)式磨削裝置，其特征在于，所述面型測(cè)量構(gòu)件將監(jiān)測(cè)到的面型變化信號(hào)傳遞至驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置為與位移傳感器驅(qū)動(dòng)裝置同一液壓馬達(dá)下、另設(shè)有節(jié)流閥控制的換向閥中位機(jī)能卸荷回路，根據(jù)傳遞面型變化信號(hào)至電磁閥并改變液壓回路流向，從而驅(qū)動(dòng)可調(diào)式磨盤支撐軸A₃及可調(diào)式主軸座支撐軸B₃進(jìn)行高度調(diào)整。