[发明专利]基于单晶硅片的可调式磨削装置及用于单晶硅片的磨削加工方法

权利要求书

1.一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，所述装置包含硅片主轴调整构件、砂轮主轴调整构件和面型测量构件；

所述硅片主轴调整构件包括承载转台、硅片主轴、磨盘支撑轴和磨削盘；所述承载转台位于最底部，在承载转台上同轴安装有硅片主轴、以及外围同一圆周上间隔120°均布的3个磨盘支撑轴，所述磨削盘由磨盘支撑轴A₁、A₂、A₃和硅片主轴共同支撑；其中，所述磨盘支撑轴A₁、A₂为固定支撑，磨盘支撑轴A₃为可调支撑；在所述磨削盘外侧边缘和内侧边缘且同一径向处分别安装有位移传感器；

所述砂轮主轴调整构件包括金刚石砂轮、砂轮主轴、砂轮主轴座、主轴座支撑轴；所述金刚石砂轮安装在砂轮主轴下端，砂轮主轴轴段套设于砂轮主轴座内，且砂轮主轴轴段与砂轮主轴座同轴心，3个主轴座支撑轴安装在砂轮主轴座和砂轮主轴上轴肩之间，且在同一圆周上120°间隔均布，其中主轴座支撑轴B₁、B₂为固定支撑，主轴座支撑轴B₃为可调支撑；

所述面型测量构件，位于砂轮主轴上轴肩的下端。

2.根据权利要求1所述的一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，以放置于磨削盘上的硅片中心为坐标原点O，安装在砂轮主轴下端的金刚石砂轮进行磨削加工时，在任一位置时硅片中心与金刚石砂轮边缘和硅片边缘交点C连线为纵坐标y轴，过硅片中心与纵坐标y轴垂直的连线为横坐标x轴，过硅片中心且垂直于xoy平面的连线为纵坐标z轴；设定硅片旋转半径R₀、金刚石砂轮半径R₁，建立基于硅片中心-交点连线的坐标系，在此坐标系下，x轴与硅片远离金刚石砂轮端硅片边缘的交点为A₃，A₁、A₂在以坐标原点O为圆心、R₀为半径的圆周上与A₃间隔120°均布；垂直于x轴且经过金刚石砂轮中心O₁的垂线与远离x轴的砂轮边缘的交点为B₃，B₁、B₂在以坐标原点O₁为圆心、R₁为半径的圆周上与B₃间隔120°均布。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，所述位移传感器为嵌入式安装在距所述磨削盘外侧边缘20mm及距内侧边缘20mm且同一径向处，在磨削过程中随时监测所处位置高度，并传递信号至位移传感器驱动装置，驱动磨削盘外侧边缘和/或内测边缘位置高度上浮或下调，缩小磨削盘外侧边缘和内侧边缘位置高度差值，控制磨削盘的形位误差。

4.根据权利要求3所述的一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，所述位移传感器驱动装置设有单向阀锁紧的液压式方向控制回路，位移传感器所监测位置高度变化时，传递信号至三位四通电磁阀，改变液压回路流向，从而使活塞式液压缸推动磨削盘内外侧边缘进行相应调整。

5.根据权利要求1或2所述的一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，所述面型测量构件由传感器、会聚透镜、接收透镜和探测器构成，传感器发出光线，经会聚透镜聚焦，垂直入射至进行磨削加工的硅片表面，接收透镜接收来自入射光点处的散射光，形成成像点；入射光斑随硅片表面形貌变化移动，成像点在光接收探测器上相应移动，根据成像点像移和面型测量构件的结构参数在线测量硅片面型的变化。

6.根据权利要求5所述的一种基于单晶硅片的可调式磨削装置，其特征在于，所述面型测量构件将监测到的面型变化信号传递至驱动装置，所述驱动装置为与位移传感器驱动装置同一液压马达下、另设有节流阀控制的换向阀中位机能卸荷回路，根据传递面型变化信号至电磁阀并改变液压回路流向，从而驱动可调式磨盘支撑轴A₃及可调式主轴座支撑轴B₃进行高度调整。