CN112338729B - 一种晶片面形和厚度差调整装置及方法 - Google Patents

一种晶片面形和厚度差调整装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种晶片面形和厚度差调整装置及方法，所述装置包括床身、粗磨轴、精磨轴、抛光轴、转台、四个工作台、存储器和控制器。本发明的装置采用了三主轴四工位的布局，极大提高了晶片加工装备的集成度；本发明方法的调整顺序为粗磨轴晶片厚度补偿、精磨轴面形调整、粗磨轴面型调整、精磨轴晶片厚度补偿，存储器存储粗磨轴、精磨轴在各工作台上加工的晶片厚度与理想厚度的差值，所述控制器根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。本发明既减少了支撑点数，又保证了精磨砂轮的刚性，大大提高了晶片加工的面形精度。

Description

一种晶片面形和厚度差调整装置及方法
技术领域
本发明涉及晶片超精密加工领域，特别涉及一种晶片面形和厚度差调整装置及方法。
背景技术
如图1所示，晶片面形的评价指标有两个，分别是凹凸度δ1和饱满度δ2，面形调整方法主要是改变磨削轮1和晶片2的夹角来进行调整。现有晶片面形调整方法主要以下三种：
第一种，如图2所示，磨削轮1或者晶片2可依次绕相互垂直的X、Y轴调整磨削轮1和晶片2的夹角，其中X轴在磨削轮中心与晶片中心的连线上，Y轴在晶片所在平面内；
第二种，如图3所示，磨削轮1或者晶片2绕T轴调整磨削轮1和晶片2的夹角，T轴为磨削轮中心、磨削轮外圆与晶片外圆的一个交点的连线；
第三种，如图4所示，磨削轮1或者晶片2可依次绕相互垂直的E1、E2轴调整磨削轮1和晶片2的夹角，图中OK为磨削轮1和晶片2接触区所对应的弦，起点O为晶片2的中心，终点K为磨削轮1外缘和晶片2外缘的一个交点，其中E2轴与OK平行，E1轴在晶片所在的平面内。
现有晶片厚度差控制方法主要是靠晶片加工装置自身的精度保证。
但是上述晶片面形调整方法、厚度差控制装置在实际使用过程中还存在一定的缺陷，如现有面形调整方法中的第一、二种调整方法，绕任意一个轴调整时，都同时改变面形评价指标δ1和δ2，导致调整难度大；现有面形调整方法中的第三种调整方法实现起来调整机构多，导致工艺系统整体刚度差；严格的厚度差要求会导致加工装置零部件的加工成本大幅度上升。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种采用较少调整装置、调整晶片面形较方便、制造成本低的晶片面形和厚度差调整装置及方法。
为了实现上述目的，本发明的基本思路如下：如图5-6所示，晶片面形的调整采用两个调整轴进行调整的方法，且两个调整轴均在晶片所在的平面内，其中调整轴E1垂直于或者平行于磨削圆弧所对应的弦OK，弦的起点O为晶片的中心，弦的终点K为磨削轮外缘和晶片外缘的一个交点；其中另一个调整轴E2与调整轴E1的夹角为60°，磨削轮或者晶片可依次绕调整轴E1和调整轴E2调整磨削轮和晶片的夹角。
本发明的技术方案如下：一种晶片面形和厚度差调整装置，包括床身、粗磨轴、精磨轴、抛光轴、转台、搬入搬出工作台、粗磨工作台、精磨工作台、抛光工作台、存储器和控制器；所述转台安装在床身上、具有旋转功能，所述粗磨轴、精磨轴和抛光轴均安装在转台周边的床身上，所述粗磨轴和精磨轴具有竖直进给功能，所述抛光轴具有水平进给和竖直进给功能，所述水平进给的方向平行于抛光工作台中心和转台中心的连线；
所述转台上面沿周向均布四个工作台；所述粗磨轴、精磨轴和抛光轴的旋转轴下端均设置磨削轮，分别为粗磨砂轮、精磨砂轮和抛光轮；位于粗磨砂轮、精磨砂轮和抛光轮下的工作台分别记作粗磨工作台、精磨工作台和抛光工作台对应，无磨削轮对应的工作台记作搬入搬出粗磨工作台，即四个工作台对应四个不同的工位；
所述粗磨砂轮、抛光轮、搬入搬出工作台、粗磨工作台、精磨工作台和抛光工作台上均布三个用于调整磨削轮和晶片之间夹角的支撑点，其中两个是可升降支撑点，一个是可旋转支撑点；所述可升降支撑点与可升降支撑机构接触，可升降支撑机构具有竖直方向的自由度；所述可旋转支撑点与可旋转支撑机构接触，可旋转支撑机构具有绕三个轴旋转的自由度；
所述粗磨工作台的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作A1、A2和A3；所述精磨工作台的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作B1、B2和B3；所述抛光工作台的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作C1、C2和C3；所述搬入搬出工作台的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作D1、D2和D3；所述粗磨砂轮的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作F1、F2和F3；所述抛光轮的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作G1、G2和G3；
各个工作台上的三个支撑点均沿各自的工作台周边均匀布置，且可旋转支撑点在最外侧；
所述存储器存储各个工作台上加工的晶片实际厚度与理想厚度的差值，所述控制器根据存储器中存储的晶片实际厚度与理想厚度的差值，补偿粗磨轴和精磨轴的竖直进给量。
进一步地，在所述转台的水平面上，所述转台中心、精磨工作台中心、精磨砂轮中心和精磨工作台的可旋转支撑点B3均在一条直线上，所述精磨工作台的可旋转支撑点B3在转台中心和精磨砂轮中心连线的延长线上；
所述精磨砂轮与晶片在磨削时的实际接触区是精磨磨削圆弧MN，所述精磨磨削圆弧的起始点M与精磨工作台中心重合，所述精磨磨削圆弧的终止点N是精磨砂轮外圆与精磨工作台外圆的一个交点。
进一步地，在所述转台的水平面上，所述粗磨砂轮中心、粗磨工作台中心、转台中心和粗磨砂轮上的可旋转支撑点F3在一条直线上；所述粗磨砂轮上的可旋转支撑点F3位于转台中心与粗磨砂轮中心之间；所述粗磨砂轮上的两个可升降支撑点F2和F1在所述直线两侧对称布置；
所述粗磨砂轮与晶片在磨削时的实际接触区是粗磨磨削圆弧PQ，所述粗磨磨削圆弧起始点P与粗磨工作台中心重合，所述粗磨磨削圆弧终止点Q是粗磨砂轮外圆与粗磨工作台外圆的一个交点。
进一步地，所述抛光轮上的一个可升降支撑点G1位于抛光轮中心和抛光工作台中心的连线上，且在转台中心和抛光轮中心连线的延长线上；所述抛光轮上的另一个可升降支撑点G2和可旋转支撑点G3在所述连线两侧对称布置。
一种晶片面形和厚度差调整装置的使用方法，包括以下步骤：
A、对粗磨轴进行晶片厚度补偿：复位整个调整装置，使能粗磨轴，对晶片进行试加工，将在粗磨工作台、精磨工作台、抛光工作台、搬入搬出工作台上所加工的晶片厚度差存入存储器；
B、调整各工作台上支撑点：复位整个调整装置，使能粗磨轴和精磨轴，对晶片进行试加工；根据在精磨工作台上加工的晶片的饱满度δ2，调整距离精磨磨削圆弧终止点N较远的可升降支撑点，再根据晶片的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；按照精磨工作台支撑点调整相同的方法，依次根据在抛光工作台、搬入搬出工作台和粗磨工作台上所加工晶片的饱满度δ2和凹凸度δ1，调整相应工作台上的可升降支撑点；
C、调整粗磨砂轮上支撑点：复位整个调整装置，使能粗磨轴和精磨轴，对晶片进行试加工，根据所加工晶片的饱满度δ2，调整距离粗磨磨削圆弧终止点Q较远的可升降支撑点，再根据晶片的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；
D、对精磨轴进行晶片厚度补偿：复位整个调整装置，使能粗磨轴和精磨轴，对晶片进行试加工，将在粗磨工作台、精磨工作台、抛光工作台和搬入搬出工作台上所加工的晶片厚度差存入存储器；
E、对抛光轮的可升降支撑点进行调整，使抛光垫与磨削后的晶片完全接触；
F、对晶片进行试加工，并判断加工后的晶片厚度差、面形是否合格；若合格则晶片面形和厚度差调整结束；否则，返回步骤A，对晶片进行调整。
进一步地，对晶片进行试加工的步骤如下：
S1、在搬入搬出工作台上放置一片晶片，顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S2、粗磨砂轮对粗磨工作台上的晶片进行加工，同时，在搬入搬出工作台上放置一片晶片；
S3、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S4、粗磨砂轮对粗磨工作台上的晶片进行加工，精磨砂轮对精磨工作台上的晶片进行加工，同时，在搬入搬出工作台上放置一片晶片；
S5、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S6、粗磨砂轮对粗磨工作台上的晶片进行加工，精磨砂轮对精磨工作台上的晶片进行加工，同时，在搬入搬出工作台上放置一片晶片；
S7、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S8、粗磨砂轮对粗磨工作台上的晶片进行加工，精磨砂轮对精磨工作台上的晶片进行加工，同时，取出搬入搬出工作台上晶片；
S9、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S10、精磨砂轮对精磨工作台上的晶片进行加工，同时，取出搬入搬出工作台上晶片；
S11、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S12、取出搬入搬出工作台上晶片；
S13、顺时针转动转台90度，使抛光工作台变为搬入搬出工作台、精磨工作台变为抛光工作台、粗磨工作台变为精磨工作台、搬入搬出工作台变为粗磨工作台；
S14、取出搬入搬出工作台上晶片。
进一步地，步骤A、D中的晶片厚度差存储在存储器中的不同位置，所述粗磨轴所加工的晶片的理想厚度比精磨轴的大1-20um，步骤B、C中的凹凸度δ1，是指调整饱满度δ2时改变的凹凸度δ1与原有的凹凸度δ1之和，步骤F中对晶片进行试加工时，所述控制器根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。
本发明的工作原理是：本发明采用存储器、控制器与晶片面形和厚度差调整装置机械机构部分相互配合的设计，其中晶片面形和厚度差调整装置机械机构部分采用了三主轴四工位的布局，极大提高了晶片加工装备的集成度；晶片面形和厚度差调整装置的调整顺序为粗磨轴晶片厚度补偿、精磨轴面形调整、粗磨轴面型调整、精磨轴晶片厚度补偿，存储器存储粗磨轴、精磨轴在各工作台上加工的晶片厚度与理想厚度的差值，所述控制器根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。
本发明相较于现有技术，具有如下优点：
1.本发明通过提出一种采用较少调整装置，且调整晶片面形较方便的调整方法，从而取消了在精磨砂轮上布置调整支撑点，既减少了支撑点数，又保证了精磨砂轮的刚性，大大提高了晶片加工的面形精度。
2.本发明通过对进给量进行补偿，既降低了晶片厚度差控制的成本，又可以精确控制晶片厚度差，从而保证了晶片加工的片间差。
附图说明
图1是晶片面形示意图；
图2是已有面形调整方法一；
图3是已有面形调整方法二；
图4是已有面形调整方法三；
图5是本发明提出的一种面形调整方法示例一；
图6是本发明提出的一种面形调整方法示例二；
图7是本发明一种晶片面形和厚度差调整装置结构示意图；
图8是本发明一种晶片面形和厚度差调整装置布局示意图；
图9是晶片厚度差补偿原理图；
图10是本发明一种晶片面形和厚度差调整流程图。
图中：1、磨削轮，2、晶片，3、床身，4、粗磨轴，5、精磨轴，6、抛光轴，7、转台，8、搬入搬出工作台，9、粗磨工作台，10、精磨工作台，11、抛光工作台，12、粗磨砂轮，13、精磨砂轮，14、抛光轮，15、水平进给的方向，16、控制器，17、存储器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1-10所示，一种晶片面形和厚度差调整装置，包括床身3、粗磨轴4、精磨轴5、抛光轴6、转台7、搬入搬出工作台8、粗磨工作台9、精磨工作台10、抛光工作台11、存储器17和控制器16；所述转台7安装在床身3上、具有旋转功能，所述粗磨轴4、精磨轴5和抛光轴6均安装在转台7周边的床身3上，所述粗磨轴4和精磨轴5具有竖直进给功能，所述抛光轴6具有水平进给和竖直进给功能，所述水平进给的方向15平行于抛光工作台11中心和转台7中心的连线；
所述转台7上面沿周向均布四个工作台；所述粗磨轴4、精磨轴5和抛光轴6的旋转轴下端均设置磨削轮1，分别为粗磨砂轮12、精磨砂轮13和抛光轮14；位于粗磨砂轮12、精磨砂轮13和抛光轮14下的工作台分别记作粗磨工作台9、精磨工作台10和抛光工作台11对应，无磨削轮1对应的工作台记作搬入搬出粗磨工作台9，即四个工作台对应四个不同的工位；
所述粗磨砂轮12、抛光轮14、搬入搬出工作台8、粗磨工作台9、精磨工作台10和抛光工作台11上均布三个用于调整磨削轮1和晶片2之间夹角的支撑点，其中两个是可升降支撑点，一个是可旋转支撑点；所述可升降支撑点与可升降支撑机构接触，可升降支撑机构具有竖直方向的自由度；所述可旋转支撑点与可旋转支撑机构接触，可旋转支撑机构具有绕三个轴旋转的自由度；
所述粗磨工作台9的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作A1、A2和A3；所述精磨工作台10的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作B1、B2和B3；所述抛光工作台11的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作C1、C2和C3；所述搬入搬出工作台8的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作D1、D2和D3；所述粗磨砂轮12的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作F1、F2和F3；所述抛光轮14的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作G1、G2和G3；
各个工作台上的三个支撑点均沿各自的工作台周边均匀布置，且可旋转支撑点在最外侧；
所述存储器17存储各个工作台上加工的晶片2实际厚度与理想厚度的差值，所述控制器16根据存储器17中存储的晶片2实际厚度与理想厚度的差值，补偿粗磨轴4和精磨轴5的竖直进给量。
进一步地，在所述转台7的水平面上，所述转台7中心、精磨工作台10中心、精磨砂轮13中心和精磨工作台10的可旋转支撑点B3均在一条直线上，所述精磨工作台10的可旋转支撑点B3在转台7中心和精磨砂轮13中心连线的延长线上；
所述精磨砂轮13与晶片2在磨削时的实际接触区是精磨磨削圆弧MN，所述精磨磨削圆弧的起始点M与精磨工作台10中心重合，所述精磨磨削圆弧的终止点N是精磨砂轮13外圆与精磨工作台10外圆的一个交点。
进一步地，在所述转台7的水平面上，所述粗磨砂轮12中心、粗磨工作台9中心、转台7中心和粗磨砂轮12上的可旋转支撑点F3在一条直线上；所述粗磨砂轮12上的可旋转支撑点F3位于转台7中心与粗磨砂轮12中心之间；所述粗磨砂轮12上的两个可升降支撑点F2和F1在所述直线两侧对称布置；
所述粗磨砂轮12与晶片2在磨削时的实际接触区是粗磨磨削圆弧PQ，所述粗磨磨削圆弧起始点P与粗磨工作台9中心重合，所述粗磨磨削圆弧终止点Q是粗磨砂轮12外圆与粗磨工作台9外圆的一个交点。
进一步地，所述抛光轮14上的一个可升降支撑点G1位于抛光轮14中心和抛光工作台11中心的连线上，且在转台7中心和抛光轮14中心连线的延长线上；所述抛光轮14上的另一个可升降支撑点G2和可旋转支撑点G3在所述连线两侧对称布置。
一种晶片2面形和厚度差调整装置的使用方法，包括以下步骤：
A、对粗磨轴4进行晶片2厚度补偿：复位整个调整装置，使能粗磨轴4，对晶片2进行试加工，将在粗磨工作台9、精磨工作台10、抛光工作台11、搬入搬出工作台8上所加工的晶片2厚度差存入存储器17；
B、调整各工作台上支撑点：复位整个调整装置，使能粗磨轴4和精磨轴5，对晶片2进行试加工；根据在精磨工作台10上加工的晶片2的饱满度δ2，调整距离精磨磨削圆弧终止点N较远的可升降支撑点，再根据晶片2的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；按照精磨工作台10支撑点调整相同的方法，依次根据在抛光工作台11、搬入搬出工作台8和粗磨工作台9上所加工晶片2的饱满度δ2和凹凸度δ1，调整相应工作台上的可升降支撑点；
C、调整粗磨砂轮12上支撑点：复位整个调整装置，使能粗磨轴4和精磨轴5，对晶片2进行试加工，根据所加工晶片2的饱满度δ2，调整距离粗磨磨削圆弧终止点Q较远的可升降支撑点，再根据晶片2的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；
D、对精磨轴5进行晶片2厚度补偿：复位整个调整装置，使能粗磨轴4和精磨轴5，对晶片2进行试加工，将在粗磨工作台9、精磨工作台10、抛光工作台11和搬入搬出工作台8上所加工的晶片2厚度差存入存储器17；
E、对抛光轮14的可升降支撑点进行调整，使抛光垫与磨削后的晶片2完全接触；
F、对晶片2进行试加工，并判断加工后的晶片2厚度差、面形是否合格；若合格则晶片2面形和厚度差调整结束；否则，返回步骤A，对晶片2进行调整。
进一步地，对晶片2进行试加工的步骤如下：
S1、在搬入搬出工作台8上放置一片晶片2，转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S2、粗磨砂轮12对粗磨工作台9上的晶片2进行加工，同时，在搬入搬出工作台8上放置一片晶片2；
S3、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S4、粗磨砂轮12对粗磨工作台9上的晶片2进行加工，精磨砂轮13对精磨工作台10上的晶片2进行加工，同时，在搬入搬出工作台8上放置一片晶片2；
S5、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S6、粗磨砂轮12对粗磨工作台9上的晶片2进行加工，精磨砂轮13对精磨工作台10上的晶片2进行加工，同时，在搬入搬出工作台8上放置一片晶片2；
S7、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S8、粗磨砂轮12对粗磨工作台9上的晶片2进行加工，精磨砂轮13对精磨工作台10上的晶片2进行加工，同时，取出搬入搬出工作台8上晶片2；
S9、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S10、精磨砂轮13对精磨工作台10上的晶片2进行加工，同时，取出搬入搬出工作台8上晶片2；
S11、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S12、取出搬入搬出工作台8上晶片2；
S13、转台7顺时针转动90度，使抛光工作台11变为搬入搬出工作台8、精磨工作台10变为抛光工作台11、粗磨工作台9变为精磨工作台10、搬入搬出工作台8变为粗磨工作台9；
S14、取出搬入搬出工作台8上晶片2。
进一步地，步骤A、D中的晶片2厚度差存储在存储器17中的不同位置，所述粗磨轴4所加工的晶片2的理想厚度比精磨轴5的大1-20um，步骤B、C中的凹凸度δ1，是指调整饱满度δ2时改变的凹凸度δ1与原有的凹凸度δ1之和，步骤F中对晶片2进行试加工时，所述控制器16根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器17中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。
本发明的工作原理是：本发明采用存储器17、控制器16与晶片2面形和厚度差调整装置机械机构部分相互配合的设计，其中晶片2面形和厚度差调整装置机械机构部分采用了三主轴四工位的布局，极大提高了晶片2加工装备的集成度；晶片2面形和厚度差调整装置的调整顺序为粗磨轴4的晶片2厚度补偿、精磨轴5面形调整、粗磨轴4面型调整、精磨轴5的晶片2厚度补偿，存储器17存储粗磨轴4、精磨轴5在各工作台上加工的晶片2厚度与理想厚度的差值，所述控制器16根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器17中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。
综上所述，本发明采用存储器17、控制器16与晶片面形和厚度差调整装置机械机构部分相互配合的设计，其中所述晶片面形和厚度差调整装置机械机构部分采用了三主轴四工位的布局，极大提高了晶片加工装备的集成度；本发明提出一种采用较少调整装置，且调整晶片面形较方便的调整方法，从而取消了在精磨轴5上布置调整支撑点，既减少了支撑点数，又保证了精磨轴5的刚性；本发明通过对进给量进行补偿，既降低了晶片厚度差控制的成本，又可以精确控制晶片厚度差，进而提高了晶片加工的面形、片间差精度，继而提高了加工工件的合格率。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种晶片面形和厚度差调整装置，其特征在于：包括床身(3)、粗磨轴(4)、精磨轴(5)、抛光轴(6)、转台(7)、搬入搬出工作台(8)、粗磨工作台(9)、精磨工作台(10)、抛光工作台(11)、存储器(17)和控制器(16)；所述转台(7)安装在床身(3)上、具有旋转功能，所述粗磨轴(4)、精磨轴(5)和抛光轴(6)均安装在转台(7)周边的床身(3)上，所述粗磨轴(4)和精磨轴(5)具有竖直进给功能，所述抛光轴(6)具有水平进给和竖直进给功能，所述水平进给的方向(15)平行于抛光工作台(11)中心和搬入搬出工作台(8)中心的连线；
所述转台(7)上面沿周向均布四个工作台；所述粗磨轴(4)、精磨轴(5)和抛光轴(6)的旋转轴下端均设置磨削轮(1)，分别为粗磨砂轮(12)、精磨砂轮(13)和抛光轮(14)；位于粗磨砂轮(12)、精磨砂轮(13)和抛光轮(14)下的工作台分别记作粗磨工作台(9)、精磨工作台(10)和抛光工作台(11)对应，无磨削轮(1)对应的工作台记作搬入搬出粗磨工作台(9)，即四个工作台对应四个不同的工位；
所述粗磨砂轮(12)、抛光轮(14)、搬入搬出工作台(8)、粗磨工作台(9)、精磨工作台(10)和抛光工作台(11)上均布三个用于调整磨削轮(1)和晶片(2)之间夹角的支撑点，其中两个是可升降支撑点，一个是可旋转支撑点；所述可升降支撑点与可升降支撑机构接触，可升降支撑机构具有竖直方向的自由度；所述可旋转支撑点与可旋转支撑机构接触，可旋转支撑机构具有绕三个轴旋转的自由度；
所述粗磨工作台(9)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作A1、A2和A3；所述精磨工作台(10)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作B1、B2和B3；所述抛光工作台(11)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作C1、C2和C3；所述搬入搬出工作台(8)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作D1、D2和D3；所述粗磨砂轮(12)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作F1、F2和F3；所述抛光轮(14)的可旋转支撑点和两个可升降支撑点分别记作G1、G2和G3；
各个工作台上的三个支撑点均沿各自的工作台周边均匀布置，且可旋转支撑点在最外侧；
所述存储器(17)存储各个工作台上加工的晶片(2)实际厚度与理想厚度的差值，所述控制器(16)根据存储器(17)中存储的晶片(2)实际厚度与理想厚度的差值，补偿粗磨轴(4)和精磨轴(5)的竖直进给量；
晶片(2)面形的调整采用两个调整轴进行调整的方法，且两个调整轴均在晶片(2)所在的平面内，其中调整轴E1垂直于或者平行于磨削圆弧所对应的弦OK，弦的起点O为晶片(2)的中心，弦的终点K为磨削轮(1)外缘和晶片(2)外缘的一个交点；其中另一个调整轴E2与调整轴E1的夹角为60°，磨削轮(1)或者晶片(2)依次绕调整轴E1和调整轴E2调整磨削轮(1)和晶片(2)之间的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种晶片面形和厚度差调整装置，其特征在于：在所述转台(7)的水平面上，所述转台(7)中心、精磨工作台(10)中心、精磨砂轮(13)中心和精磨工作台(10)的可旋转支撑点B3均在一条直线上，所述精磨工作台(10)的可旋转支撑点B3在转台(7)中心和精磨砂轮(13)中心连线的延长线上；
所述精磨砂轮(13)与晶片(2)在磨削时的实际接触区是精磨磨削圆弧MN，所述精磨磨削圆弧的起始点M与精磨工作台(10)中心重合，所述精磨磨削圆弧的终止点N是精磨砂轮(13)外圆与精磨工作台(10)外圆的一个交点。
3.根据权利要求1所述的一种晶片面形和厚度差调整装置，其特征在于：在所述转台(7)的水平面上，所述粗磨砂轮(12)中心、粗磨工作台(9)中心、转台(7)中心和粗磨砂轮(12)上的可旋转支撑点F3在一条直线上；所述粗磨砂轮(12)上的可旋转支撑点F3位于转台(7)中心与粗磨砂轮(12)中心之间；所述粗磨砂轮(12)上的两个可升降支撑点F2和F1在所述直线两侧对称布置；
所述粗磨砂轮(12)与晶片(2)在磨削时的实际接触区是粗磨磨削圆弧PQ，所述粗磨磨削圆弧起始点P与粗磨工作台(9)中心重合，所述粗磨磨削圆弧终止点Q是粗磨砂轮(12)外圆与粗磨工作台(9)外圆的一个交点。
4.根据权利要求1所述的一种晶片面形和厚度差调整装置，其特征在于：所述抛光轮(14)上的一个可升降支撑点G1位于抛光轮(14)中心和抛光工作台(11)中心的连线上，且在转台(7)中心和抛光轮(14)中心连线的延长线上；所述抛光轮(14)上的另一个可升降支撑点G2和可旋转支撑点G3在所述连线两侧对称布置。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的晶片面形和厚度差调整装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、对粗磨轴(4)进行晶片(2)厚度补偿：复位整个调整装置，仅使用粗磨轴(4)对晶片(2)进行试加工，将在粗磨工作台(9)、精磨工作台(10)、抛光工作台(11)、搬入搬出工作台(8)上所加工的晶片(2)厚度差存入存储器(17)；
B、调整各工作台上支撑点：复位整个调整装置，仅使用粗磨轴(4)和精磨轴(5)对晶片(2)进行试加工；根据在精磨工作台(10)上加工的晶片(2)的饱满度δ2，调整距离精磨磨削圆弧终止点N较远的可升降支撑点，再根据晶片(2)的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；按照精磨工作台(10)支撑点调整相同的方法，依次根据在抛光工作台(11)、搬入搬出工作台(8)和粗磨工作台(9)上所加工晶片(2)的饱满度δ2和凹凸度δ1，调整相应工作台上的可升降支撑点；
C、调整粗磨砂轮(12)上支撑点：复位整个调整装置，仅使用粗磨轴(4)和精磨轴(5)对晶片(2)进行试加工，根据所加工晶片(2)的饱满度δ2，调整距离粗磨磨削圆弧终止点Q较远的可升降支撑点，再根据晶片(2)的凹凸度δ1调整另一个可升降支撑点；
D、对精磨轴(5)进行晶片(2)厚度补偿：复位整个调整装置，仅使用粗磨轴(4)和精磨轴(5)对晶片(2)进行试加工，将在粗磨工作台(9)、精磨工作台(10)、抛光工作台(11)和搬入搬出工作台(8)上所加工的晶片(2)厚度差存入存储器(17)；
E、对抛光轮(14)的可升降支撑点进行调整，使抛光垫与磨削后的晶片(2)完全接触；
F、对晶片(2)进行试加工，并判断加工后的晶片(2)厚度差、面形是否合格；若合格则晶片(2)面形和厚度差调整结束；否则，返回步骤A，对晶片(2)进行调整。
6.根据权利要求5所述的一种晶片面形和厚度差调整装置的使用方法，其特征在于：对晶片(2)进行试加工的步骤如下：
S1、在搬入搬出工作台(8)上放置一片晶片(2)，顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S2、粗磨砂轮(12)对粗磨工作台(9)上的晶片(2)进行加工，同时，在搬入搬出工作台(8)上放置一片晶片(2)；
S3、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S4、粗磨砂轮(12)对粗磨工作台(9)上的晶片(2)进行加工，精磨砂轮(13)对精磨工作台(10)上的晶片(2)进行加工，同时，在搬入搬出工作台(8)上放置一片晶片(2)；
S5、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S6、粗磨砂轮(12)对粗磨工作台(9)上的晶片(2)进行加工，精磨砂轮(13)对精磨工作台(10)上的晶片(2)进行加工，同时，在搬入搬出工作台(8)上放置一片晶片(2)；
S7、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S8、粗磨砂轮(12)对粗磨工作台(9)上的晶片(2)进行加工，精磨砂轮(13)对精磨工作台(10)上的晶片(2)进行加工，同时，取出搬入搬出工作台(8)上晶片(2)；
S9、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S10、精磨砂轮(13)对精磨工作台(10)上的晶片(2)进行加工，同时，取出搬入搬出工作台(8)上晶片(2)；
S11、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S12、取出搬入搬出工作台(8)上晶片(2)；
S13、顺时针转动转台(7)90度，使抛光工作台(11)变为搬入搬出工作台(8)、精磨工作台(10)变为抛光工作台(11)、粗磨工作台(9)变为精磨工作台(10)、搬入搬出工作台(8)变为粗磨工作台(9)；
S14、取出搬入搬出工作台(8)上晶片(2)。
7.根据权利要求5所述的一种晶片面形和厚度差调整装置的使用方法，其特征在于：步骤A、D中的晶片(2)厚度差存储在存储器(17)中的不同位置，所述粗磨轴(4)所加工的晶片(2)的理想厚度比精磨轴(5)的大1-20um，步骤B、C中的凹凸度δ1，是指调整饱满度δ2时改变的凹凸度δ1与原有的凹凸度δ1之和，步骤F中对晶片(2)进行试加工时，控制器(16)根据磨削时所使用的主轴、工作台，从存储器(17)中读取相应的厚度差，并将所读取的厚度差与所使用主轴输入的竖直进给量进行相加，将相加后的进给量作为所使用主轴的实际进给量。
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