一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法，涉及砂轮制造技术领域。其制造方法分为以下步骤：步骤一：将改性高聚合物基环氧树脂结合剂与金刚石磨料进行复合，复合完成后得到高强度聚合物，改性高聚合物基环氧树脂结合剂为质量比为1：(1

【技术实现步骤摘要】
一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法


[0001]本专利技术涉及砂轮制造
，具体为一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法。

技术介绍

[0002]半导体材料是制作集成电路、电子器件、光电子器件等的重要材料，是整个电子产业的基础材料，是实现电子性能的载体，支撑着人工智能、大数据、通信、计算机、信息技术、网络技术等的快速发展，是当前新一轮信息化革命的基石。随着网络技术的发展，整个半导体产业(尤其是芯片领域)对半导体材料的综合性能要求越来越高，特别是对工件表面的加工精度提出了更高要求，晶片材料的超精密加工要求达到纳米级。开发适用于半导体材料精密超精密加工的新型工具，提高半导体材料单晶硅片表面加工精度，已成为推动新一代信息技术产业发展的重要组成部分。
[0003]硅是当前最重要、用途最广的半导体材料，硅单晶半导体基片广泛应用于大规模和超大规模集成电路(芯片)。硅片的表面质量是影响硅片光电性能的最主要因素之一，其中硅片平面度误差将直接影响光刻系统的聚焦,粗糙度影响刻线尺寸与精度,缺陷数量和深度将影响元件的集成度和可靠性。在提高集成度方面的技术发展和市场需求的推动下,单晶硅片的加工平面度由(1～2)μm/76mm发展到(1～2)μm/(76～400)mm,表面粗糙度Ra值要求达到80～100nm,变质层深度由原来接触抛光的深刻伤达到浮法抛光的无损伤。要获得平面度为1μm/(300～400)mm、刻线宽度为15nm、变质层深度在0.2～0.3μm、集成度达到1～8Gbit
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DARM的单晶硅片,研发超精密加工技术是解决这一问题的关键。
[0004]目前半导体精密加工用金刚石磨具生产方面还处于技术封锁的空白状态，长期缺乏对于单晶硅材料精密加工技术的基础研发，整个行业的依赖程度高，单晶硅片的精密加工一直在使用研磨液抛光技术，技术落后，环境污染，晶片材料机械加工较为落后，极大地制约了半导体行业的发展及产业结构提升，因此，针对晶片材料的加工要求，自主开发高性能的晶片加工磨具，并将其应用于单晶硅材料的精密加工的研究迫在眉睫，项目的完成能为半导体晶片材料的平面精密加工开发一种理想的专用金刚石砂轮工具，形成一种更为绿色高效的加工工艺，对于促进我国半导体行业加工工艺的技术发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法，包括其制造方法分为以下步骤：
[0007]步骤一：将改性高聚合物基环氧树脂结合剂与金刚石磨料进行复合，复合完成后得到高强度聚合物；
[0008]步骤二：将高强度聚合物与环氧树脂有机高分子结合剂进行复合得到原料；
[0009]步骤三：将原料放入模具中通过注模成型，得到胚料；
[0010]步骤四：对胚料进行固化，固化完成后得到直径为20cm厚度为1cm的砂轮。
[0011]更进一步地，所述步骤一中的改性高聚合物基环氧树脂结合剂为质量比为1：(1
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1.2)：(1
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1.3)的聚丙烯酸酯、酚醛树脂和硼氟酸钾混合而成，所述步骤一中的金刚石磨料为纳米级细粒度。
[0012]更进一步地，所述步骤二中的环氧树脂有机高分子结合剂为质量比为1：(1
‑
1.2)：(1
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1.1)的硅烷偶联剂、有机硅、聚触变分散剂专用填充料混合而成。
[0013]更进一步地，所述聚触变分散剂专用填充料为聚乙烯和聚丙烯的1:1混合物。
[0014]更进一步地，所述步骤一步骤二中改性高聚合物基环氧树脂结合剂、金刚石磨料和环氧树脂有机高分子结合剂的质量百分比分别为30
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40％、35％
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40％、25
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30％。
[0015]更进一步地，所述步骤四中的固化方式采用低温烧结固化，烧结温度控制在250
‑
280℃之间，升温和降温的速度控制在50℃/h。
[0016]一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮，采用了所述的一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮的制备方法制造而成。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]该大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮及其制备方法，攻克大规格晶片超精密磨削抛光要求磨具实现大规格，光洁度达纳米级，且均衡一致，磨削过程对晶片表面晶体结构无变质层损伤，研发制备具备触变功能的高强度耐水抗烧伤自润滑环氧树脂有机高分子结合剂与超细金刚石磨料复合工艺，低温固化，制备合大规格硅晶片超精密磨削抛光金刚石砂轮，取代晶片依赖于抛光液抛光的弊端。
附图说明
[0019]图1为采用本专利技术方法制造的抛光砂轮及其表面电镜图。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0021]需要说明的是，在本专利技术的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件所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专利技术的限制。
[0022]此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。
[0023]应注意的是，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要再对其进行进一步的具体讨论和描述。
[0024]如图1所示，本专利技术为本专利技术的一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮的制备
方法制备的砂轮，需要注意的是，工艺中通过偶联剂在磨料上形成包膜，将磨料粒紧紧包围住，纳米级颗粒的氟硼酸钾卤族元素化学成分形成的金属盐，形成降低磨削温度，产生相变由固态转变为液态，并在磨粒表面形成薄薄的润滑膜，离开磨削区后，液态金属盐又转变为固态，这种自润滑效果能降低磨削温度，防止工件烧伤，防堵塞，表面散热，还可以对加工材料化学蚀损，提高材料切除率，组成独特的具备不同交联网状结构的具备高强度聚合物组成的高强度抗烧伤磨具，保证了磨粒在磨削过程中，经受高速重负荷磨削力的挤压和撞击，粘结强度高涂附均匀，且具有优良的耐热性能。既有效的避免了工件的烧伤，避免了高速磨削对磨削材料表层应力损伤，又实现了难加工材料的高效强力磨削，以下为改变其原料的配置比例得到的实施例。
[00本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮的制备方法，其特征在于：其制造方法分为以下步骤：步骤一：将改性高聚合物基环氧树脂结合剂与金刚石磨料进行复合，复合完成后得到高强度聚合物；步骤二：将高强度聚合物与环氧树脂有机高分子结合剂进行复合得到原料；步骤三：将原料放入模具中通过注模成型，得到胚料；步骤四：对胚料进行固化，固化完成后得到直径为20cm厚度为1cm的砂轮。2.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的改性高聚合物基环氧树脂结合剂为质量比为1：(1
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1.2)：(1
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1.3)的聚丙烯酸酯、酚醛树脂和硼氟酸钾混合而成，所述步骤一中的金刚石磨料为纳米级细粒度。3.根据权利要求1所述的一种大尺寸单晶硅片超精密加工抛光砂轮的制备方法，其特征在于：所述步骤二中的环氧树脂有机高分子结合剂为质量比为1：(1
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1.2)：(1
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1.1)的硅烷偶联...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈贵锋，刘小磐，陈沈萍，陈瑞和，王友堂，吴祝艳，
申请(专利权)人：江苏华东砂轮有限公司，
类型：发明
国别省市：