[實用新型]一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置

有效

• 申請號: 201220423641.4
• 申請日: 2012-08-24
• 公開（公告）號: CN202684651U
• 公開（公告）日: 2013-01-23
• 發明（設計）人: 路家斌;祝江亭;潘繼生;閻秋生;高偉強
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B24B1/00
• 分類號: B24B1/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

技術領域

本實用新型涉及一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，特別涉及針對單晶SiC及其它超薄硬脆半導體材料的化學機械-集群磁流變復合拋光拋光裝置，屬拋光設備領域。

背景技術

碳化硅(SiC)單晶片作為第三代寬帶隙半導體材料的核心，具有禁帶寬度大、熱導率高、電子飽和漂移速率大、臨界擊穿電場高和相對介電常數低等特點。因而被用于制作高溫、高頻、抗輻射、大功率和高密度集成電子器件。特別在極端條件和惡劣環境下應用，SiC器件的特性遠遠超過了Si器件和GaAs器件。利用它寬禁帶的特點還可以制作藍、綠光和紫外光的發光器件和光電探測器件。另外，SiC由于其較高的彈性模量、適中的密度、較小的熱膨脹系數、耐熱沖擊性、高的比剛度和化學穩定性，越來越廣泛的應用于空間光學系統和激光元器件中。因此，SiC是微電子、電力電子和光電子等高新技術進入21世紀后賴以持續發展的重要半導體材料之一。

SiC的應用要求單晶表面超光滑、無缺陷、無損傷。SiC的加工質量和精度優劣，直接影響到其器件的性能。比如當晶片表面有微小的劃痕、凹坑、桔皮、顆粒、裂紋等缺陷時，會遺傳給外延生長膜而成為器件的致命缺陷。但是SiC的硬度僅次于金剛石，其莫氏硬度為9.2；而且化學穩定性好。常溫下很難與其它物質發生反應，故SiC單晶的加工成為其廣泛應用必須解決的重要問題。

目前，國內外對碳化硅單晶片的加工方法主要集中在：①沿用傳統單晶?Si、Ge等晶片加工中的傳統機械研磨拋光加工方法；②以機械去除和化學拋光合并使用為代表的復合加工；③以激光、等離子等特殊能場為去除手段的特種加工；④以磁流變效應控制磨粒行為的磁流變加工。還沒有磁流變與化學機械拋光復合的加工方法和加工裝置。

發明內容

本實用新型的目的是針對單晶SiC晶片這類難加工材料，將集群磁流變拋光的高效率、柔性化、可控性與化學機械拋光的低損傷、低表面粗糙度等特性相結合，提出一種高效率、低損傷的高效精密復合拋光技術。

本實用新型的技術方案是：本實用新型的一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，包括有機架、工件安裝旋轉裝置、拋光裝置和循環裝置，其中工件安裝旋轉裝置包括有晶片貼盤、電主軸、夾具、Z向驅動裝置，其中電主軸與Z向驅動裝置連接，并與機架的垂直導軌匹配，晶片貼盤通過夾具安裝在電主軸下端，拋光裝置包括有X向運動平臺、Y向運動平臺、拋光盤，其中Y向運動平臺直接安裝在機架上，X向運動平臺安裝在Y向運動平臺上，X向運動平臺與X向驅動裝置連接，Y向運動平臺與Y向驅動裝置連接，拋光盤安裝在X向運動平臺上，且拋光盤與拋光盤驅動裝置連接，循環裝置包括有回收槽、pH測試儀、循環管、電泵和溫控回收桶，其中裝有pH測試儀的回收槽位于拋光盤的下方，電泵抽取拋光液通過循環管輸送至拋光盤的工作面，且拋光液再通過循環管直接流回溫控回收桶中。

上述夾具為彈簧夾頭，晶片貼盤通過彈簧夾頭安裝在電主軸的下端。

上述Z向驅動裝置包括有滾珠絲桿及Z向步進電機，其中Z向滾珠絲桿垂直固定在機架上，步進電機安裝在滾珠絲桿的下端，電主軸固定在Z向滾珠絲桿上，并與機架的垂直導軌匹配。

上述Z向驅動裝置的滾珠絲桿通過聯軸器與Z向步進電機的輸出軸連接。

上述拋光盤驅動裝置包括有同步帶輪及步進電機，拋光盤通過同步帶輪與步進電機連接。

上述裝有pH測試儀的回收槽位于拋光盤的正下方。

上述驅動X向運動平臺及Y向運動平臺運動的X向驅動裝置及Y向運動平臺均包括有滾珠絲桿及步進電機，其中滾珠絲桿垂直固定在機架上，步進電機安裝在滾珠絲桿的下端，X向運動平臺及Y向運動平臺固定在滾珠絲桿上，且X向運動平臺及Y向運動平臺與機架的垂直導軌匹配，且滾珠絲桿通過聯軸器與步進電機輸出軸連接。

上述拋光盤的下方設有環形槽，環形槽中放置有磁鐵，磁鐵的下部設有能調節磁鐵與拋光盤的盤面之間的距離的調整墊片。

???上述環形槽中放置有不同形狀及尺寸的磁鐵，墊片為不銹鋼墊片。

上述溫控回收桶中設有能把拋光液的溫度控制在25℃—55℃之間的溫控裝置。

本實用新型集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，可確保拋光盤與被加工物外表面平行度較高，拋光間隙能隨磨粒粒徑大小和加工過程而調整，磁場強度由磁鐵下方不銹鋼墊片調整，pH測試儀可監測加工過程pH變化，溫控回收桶可對拋光液進行溫度調節，結構簡單，方便實用，具有較強的實用性和推廣價值。

??附圖說明??

圖1是本實用新型平面復合拋光方法的基本原理圖；