【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于硬脆晶体基片超精密加工
,涉及一种硬脆晶体基片的超精密磨削砂轮。
技术介绍
随着微电子和光电子技术的快速发展,对单晶硅、砷化镓、蓝宝石等硬脆晶体基片的加工要求越来越苛刻。一方面要求加工基片具有极高的平行度、平面度等几何精度;另一方面还要求有很高的表面/亚表面完整性,要求晶片表面粗糙度达到亚纳米级,表面/亚表面没有微划痕、微疵点、微裂纹、位错等缺陷和损伤。目前,晶体基片加工工艺主要有研磨、磨削、化学腐蚀和化学机械抛光(CMP)等。通常,采用6~8μm的磨粒研磨后晶体基片表面粗糙度较高(Ra0.1~0.2μm),表面损伤层深度达8μm以上。腐蚀主要用于去除研磨加工表面层损伤,由于腐蚀率难以稳定控制,必然影响晶体基片的几何精度和表面质量。最终主要应用化学机械抛光(CMP)获得亚纳米级粗糙度的无损伤表面,但是,化学机械抛光存在面型精度难以控制、加工成本高、生产率低、基片难以清洗等缺点。采用细粒度的金刚石(磨粒尺寸6~8μm)砂轮超精密磨削的方法具有加工效率高、加工精度高、加工成本低、自动化程度高等显著优点,在硬脆晶体超精密加工中逐渐代替研磨和腐蚀工艺,被认为是最具发展潜力的加工技术。但是,采用细粒度的金刚石砂轮磨削同样会在晶体基片表面产生划痕、微裂纹和晶格扭曲、位错等损伤,损伤层深度达1~2μm。为了消除磨削损伤层,需要通过后续的CMP获得超光滑无损伤表面,这无疑会增加加工工时和成本。特别是在超薄晶体基片的超精密磨削加工(如硅片的背面磨削减薄)时,磨削表面层损伤很容易引起基片的碎裂。因此,减小和消除磨削表面层损伤是硬脆基片超精密磨削急需解决 ...
【技术保护点】
一种硬脆晶体基片超精密磨削砂轮,砂轮的磨削层[Ⅳ]由磨料[1]、粘结剂[2]、填充料[3]和气孔[4]组成,其特征是,超精密磨削砂轮由配合环[Ⅰ]、基体环[Ⅱ]和磨削层[Ⅳ]组成;砂轮的基体环[Ⅱ]装配在配合环[Ⅰ]上,并由六个均布内六角螺栓[Ⅲ]紧固成一体,配合环[Ⅰ]和基体环[Ⅱ]的材料为锻造铝合金;砂轮磨削层[Ⅳ]热压或者粘结在基体环[Ⅱ]上,磨料[1]粒度选为1~3μm,磨料[1]的硬度比硬脆晶体基片硬度低或者相当,且能在磨削过程中与晶体基片表面产生物理化学作用,选用二氧化铈、二氧化硅、碳酸钡或碳酸钙;砂轮的磨削层[Ⅳ]中的填充料[3]由PH调节剂,氧化剂和助抛剂三部分组成;磨削层[Ⅳ]中各组成部分按重量百分比分配为:磨料[1]35~40%;填充料[3]中的PH调节剂15~20%,氧化剂5~10%和助抛剂5~10%,其余为粘结剂[2]。
【技术特征摘要】
1.一种硬脆晶体基片超精密磨削砂轮,砂轮的磨削层[IV]由磨料[1]、粘结剂[2]、填充料[3]和气孔[4]组成,其特征是,超精密磨削砂轮由配合环[I]、基体环[II]和磨削层[IV]组成;砂轮的基体环[II]装配在配合环[I]上,并由六个均布内六角螺栓[III]紧固成一体,配合环[I]和基体环[II]的材料为锻造铝合金;砂轮磨削层[IV]热压或者粘结在基体环[II]上,磨料[1]粒度选为1~3μm,磨料[1]的硬度比硬脆晶体基片硬度低或者相当,且能在磨削过程中与晶体基片表面产生物理化学作用,选用二氧化铈、二氧...
【专利技术属性】
技术研发人员:康仁科,田业冰,郭东明,金洙吉,高航,
申请(专利权)人:大连理工大学,
类型:发明
国别省市:91[中国|大连]
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