[發(fā)明專利]一種磁流變流體動壓復(fù)合拋光裝置及其拋光方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610352311.3
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105922125B
• 公開（公告）日: 2018-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 路家斌;梁華卓;閻秋生;陳潤
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 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(dá)律師事務(wù)所44329
• 代理人: 楊曉松

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種拋光裝置及其拋光方法，尤其是指一種磁流變流體動壓復(fù)合拋光裝置及其拋光方法。

背景技術(shù)

隨著信息電子化的社會發(fā)展，半導(dǎo)體材料作為高性能微電子元器件應(yīng)用愈發(fā)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(dǎo)體晶片制造要經(jīng)過切片、研磨、拋光等工序，要達(dá)到良好的使用性能，其表面精度需要達(dá)到超光滑程度，面型精度也有較高要求，以LED外延藍(lán)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(dǎo)體材料的制造越來越依賴研磨拋光技術(shù)來滿足其生產(chǎn)要求。

現(xiàn)有國內(nèi)外對半導(dǎo)體晶片的加工方法主要以下四種：1、沿用傳統(tǒng)單晶Si、Ge等晶片加工中的傳統(tǒng)機械研磨拋光加工方法；2、以機械去除和化學(xué)去除結(jié)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(xiàn)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(zhǔn)確的控制，在拋光盤與工件及界面之間的游離態(tài)磨料只有較大尺寸的磨料產(chǎn)生加工作用，由于相對運動的作用相當(dāng)部分較小尺寸的磨粒尚未與工件表面產(chǎn)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。例如，專利200610132495.9提到的集群磁流變拋光方法能很好地對單晶碳化硅進行拋光，并獲得納米級的光滑表面，但由于采用外加磁場強弱來控制磁流變工作液的流變特性，難以控制拋光過程形成的柔性小磨頭的分布均勻性，以致經(jīng)磁流變拋光的半導(dǎo)體基片厚度偏差、表面平整度和表面質(zhì)量難以控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)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(zhǔn)確性和效率低的問題，提供一種拋光均勻、加工效率高和使用方便的磁流變流體動壓復(fù)合拋光裝置及其拋光方法。

本發(fā)明的目的可采用以下技術(shù)方案來達(dá)到：

一種磁流變流體動壓復(fù)合拋光裝置，包括拋光盤、第一轉(zhuǎn)軸、拋光液、第二轉(zhuǎn)軸、工件盤和待拋光件，所述第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸相互平行，且所述第二轉(zhuǎn)軸向第一轉(zhuǎn)軸方向水平滑動，所述磁性體設(shè)于所述拋光盤的下方，所述拋光盤固定安裝于所述第一轉(zhuǎn)軸上，所述工件盤和待拋光件設(shè)于所述拋光盤的上方，所述工件盤固定安裝于所述第二轉(zhuǎn)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(shè)有多個楔形結(jié)構(gòu)，所述楔形結(jié)構(gòu)包括銷軸和楔塊，所述銷軸固定安裝于所述拋光盤的上表面，所述楔塊可擺動安裝于所述銷軸上，所述拋光液覆蓋于所述拋光盤和楔塊的上表面上。

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

進一步地，所述待拋光件為半導(dǎo)體晶片。

進一步地，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(wěn)定劑和重量百分比1～10％的防銹劑組成。。

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(shè)為多個，且磁極相互交錯排列設(shè)置。

進一步地，所述待拋光件粘貼到所述工件盤的下底面。

作為一種優(yōu)選的，所述楔塊與所述拋光盤之間的傾斜夾角為0～15度。

本發(fā)明還提供一種磁流變流體動壓復(fù)合拋光方法，包括以下步驟：

1)將拋光盤固定在第一轉(zhuǎn)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(zhuǎn)軸上；

2)將待拋光件向下移動到距離楔塊的上傾斜端0.4～1.4mm的位置，啟動第一轉(zhuǎn)軸和第二轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，同時，第二轉(zhuǎn)軸帶動待拋光件向第一轉(zhuǎn)軸的徑向方向往復(fù)移動，并且不斷向拋光盤的上表面加入拋光液，直至拋光完成。

進一步地，所述步驟2)中，所述第一轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘60～180轉(zhuǎn)，所述第二轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速為每分鐘1000至3000轉(zhuǎn)，且第二轉(zhuǎn)軸向第一轉(zhuǎn)軸的方向水平移動速度為每分鐘5～20米。

作為一種優(yōu)選的方案，所述待拋光件為半導(dǎo)體晶片。

進一步地，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(wěn)定劑和重量百分比1～10％的防銹劑組成。