[發明專利]一種半導體基片的流體動壓拋光裝置及其拋光方法

有效

• 申請號: 201610351953.1
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105922124B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 路家斌;梁華卓;閻秋生;陳潤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B24B37/10
• 分類號: B24B37/10;B24B37/30;B24B37/34;B24B31/10;C09G1/02
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所44329
• 代理人: 楊曉松

技術領域

本發明涉及一種拋光裝置及其拋光方法，尤其是指一種半導體基片的流體動壓拋光裝置及其拋光方法。

背景技術

隨著信息電子化的社會發展，半導體材料作為高性能微電子元器件應用愈發廣泛，如單晶硅、氧化鋁、鈦酸鍶和單晶碳化硅等電子陶瓷材料的需求越來越大。一般半導體晶片制造要經過切片、研磨、拋光等工序，要達到良好的使用性能，其表面精度需要達到超光滑程度，面型精度也有較高要求，以LED外延藍寶石襯底為例，一般要求總厚度偏差小于10μm、表面總平整度小于10μm、表面粗糙度小于0.05μm。因此半導體材料的制造越來越依賴研磨拋光技術來滿足其生產要求。

現有國內外對半導體晶片的加工方法主要以下四種：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、以機械去除和化學去除結合使用的CMP加工方法；3、以激光、超聲和等粒子等特種加工方式進行加工；4、以基于磁流變液在磁場下的流變特性的磁流變加工。其中，作為磁流變加工方法的現有游離磨料研磨拋光加工方法在拋光加光的過程中，游離磨料微粒在研磨盤與工件之間的運動速度、軌跡、滯留時間無法進行有效和準確的控制，在拋光盤與工件及界面之間的游離態磨料只有較大尺寸的磨料產生加工作用，由于相對運動的作用相當部分較小尺寸的磨粒尚未與工件表面產生干涉作用即脫離研磨盤與工件界面，造成加工精度和加工效率低下。

發明內容

本發明的目的在于解決現有游離磨料研磨拋光加工方法存在的加工精度控制困難而造成加工準確和效率低的問題，提供一種拋光均勻、加工效率高和使用方便的流體動壓拋光裝置及其拋光方法。

本發明的目的可采用以下技術方案來達到：

一種半導體基片的流體動壓拋光裝置，包括拋光盤、第一轉軸、拋光液、第二轉軸、工件盤和待拋光件，所述第一轉軸和第二轉軸相互平行，且所述第二轉軸向第一轉軸方向水平滑動，所述拋光盤固定安裝于所述第一轉軸上，所述工件盤和待拋光件設于所述拋光盤的上方，所述工件盤固定安裝于所述第二轉軸上，所述待拋光件固定安裝于所述工件盤的下底面，且待拋光件的下底面與所述拋光盤的上表面相接觸；所述拋光盤的上表面沿圓周方向設有多個楔形結構，所述拋光液覆蓋于所述拋光盤的上表面上。

進一步地，所述拋光盤的上方設有噴管，所述拋光液通過噴管流到所述拋光盤的上表面上。

作為一種優選的方案，所述拋光液由去離子水、濃度為15％且平均粒徑為3μm的金剛石磨料、濃度為10％的甘油和濃度為2％的防銹劑組成。

作為一種優選的方案，所述拋光液由重量百分比15～40％且平均粒徑為1～50μm的羰基鐵粉、重量百分比為2～20％且平均粒徑為1～50μm的磨料、重量百分比為1～10的甘油或油酸穩定劑和重量百分比1～10％的防銹劑組成；所述拋光盤的下方設有磁性體。

進一步地，所述磁性體的端面磁場強度不小于2000Gs，所述磁性體設為多個，且磁極相互交錯排列設置。

進一步地，所述待拋光件粘貼到所述工件盤的下底面。

本發明還提供一種半導體基片的流體動壓拋光方法，包括以下步驟：

1)將拋光盤固定在第一轉軸上，并通過粘貼的方式將待拋光件固定到工件盤上，然后將工件盤安裝到第二轉軸上；

2)將待拋光件向下移動到與拋光盤上表面相接觸的位置，啟動第一轉軸和第二轉軸旋轉，同時，第二轉軸帶動待拋光件向第一轉軸的方向水平往復滑動，并且不斷向拋光盤的上表面加入拋光液，直至拋光完成；

3)拋光完成后，停止向拋光盤的上表面加入拋光液，再依次停止第二轉軸的轉動和水平滑動，以及第一轉軸的轉動，最后向上升高待拋光件并取出。

進一步地，所述步驟2)中，且第二轉軸向第一轉軸的方向水平移動速度為每分鐘10米。

作為一種優選的方案，所述拋光液由重量百分比為2～20％且平均粒徑為1～50μm的磨料、重量百分比為1～10的甘油或油酸穩定劑和重量百分比1～10％的防銹劑組成。

作為一種優選的方案，重量百分比15～40％且平均粒徑為1～50μm的羰基鐵粉、重量百分比為2～20％且平均粒徑為1～50μm的磨料、重量百分比為1～10的甘油或油酸穩定劑和重量百分比1～10％的防銹劑組成；所述拋光盤的下方設有磁性體。

進一步地，所述磁性體的端面磁場強度不小于2000Gs，所述磁性體設為多個，且磁極相互交錯排列設置。

實施本發明，具有如下有益效果：