【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及精密与超精密加工技术，特别提供了一种晶圆边缘的多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置及方法。
技术介绍
1、晶圆边缘倒角抛光是半导体制造中的关键工艺步骤之一，旨在优化晶圆边缘的平滑度和质量，确保器件制造过程中的一致性和可靠性，它不仅改善了晶圆的外观质量，更重要的是提高了器件的制造效率和可靠性，为最终的芯片产品打下了坚实的基础。然而，在晶圆边缘倒角抛光的过程中，通常会出现边缘损伤、倒角不均匀、残留污染物等可能会影响晶圆的质量和最终器件性能的问题。因此，亟需一些新方法对晶圆边缘进行倒角抛光。目前，晶圆边缘倒角抛光方法主要有机械抛光、化学机械抛光、磁场辅助抛光等。机械抛光时，抛光垫与晶圆边缘易产生应力集中现象，局部抛光区域内温度上升，导致晶圆边缘表面的热损伤。利用化学机械抛光进行抛光时，晶圆边缘存在化学废弃液，需要进一步对化学废弃液进行清洗且污染环境，违背绿色制造的主旨。相比于机械抛光和化学机械抛光，磁性剪切增稠抛光具有磁性剪切增稠抛光介质可控性强、加工对象适应性强、加工表面/亚表面质量优越、材料去除函数稳定等优势，可实现晶圆边缘倒角的高效高质抛光。设计晶圆边缘的磁性剪切增稠抛光装置，提出高效高质的晶圆边缘倒角抛光方法具有重要的理论意义与实际应用价值。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置及方法，根据晶圆的抛光技术指标，设计多磁极磁场可控的磁场发生装置，通过调控磁场发生装置中三组磁场的转动角度，进而调整抛光区域内的磁力线分布和磁场强度
2、本专利技术的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置所提供的技术方案如下：
3、1.所述晶圆边缘磁性剪切增稠抛光装置包括机床、真空吸盘、磁场发生装置、介质循环装置。所述装置包括机床、真空吸盘、磁场发生装置、介质循环装置，所述磁场发生装置包括下磁极轮电机、长传动轴、空心齿轮轴、左磁极轮磁极、下磁极轮磁极、右磁极轮磁极、短传动轴、右磁极轮电机、右磁极轮、下磁极轮、左磁极轮、左磁极轮电机、外壳，所述下磁极轮电机通过长传动轴利用花键键槽配合与下磁极轮相连接，所述左磁极轮磁极装在左磁极轮内部的凹槽中，所述右磁极轮电机通过短传动轴利用花键键槽配合与右磁极轮相连接，所述右磁极轮磁极装在右磁极轮内部的凹槽中，所述左磁极轮电机使用齿轮与空心齿轮轴的轮齿啮合，所述空心齿轮轴与左磁极轮连接，所述空心齿轮轴通过内部嵌套滑动轴承的方式固定在长转动轴上，所述下磁极轮磁极装在下磁极轮内部的凹槽中，所述介质循环装置固定于下磁极轮下方的中空位置，所述磁场发生装置和介质循环装置通过外壳进行支撑，并将外壳固定连接在机床的运动平台上，晶圆通过真空吸盘装夹于机床的主轴上。所述介质循环装置包括喷头、循环管道、抛光槽、介质池、介质循环泵，所述抛光槽安装在外壳上，所述介质池安装在外壳内部，所述介质循环泵上方与介质池相连，侧面与循环管道相连接，所述喷头安装在循环管道末端。所述晶圆吸附在安装于机床主轴上的真空吸盘上。
4、2.所述左磁极轮磁极和右磁极轮磁极的充磁方向均为轴向充磁，磁极排布为n极和s极朝向抛光区域并间隔排布，所述下磁极轮磁极的充磁方向为径向充磁，磁极排布为n极和s极朝向抛光区域并间隔排布。当三组磁极轮发生转动时，可以组合出耦合效果不同的磁场：当三组磁极的n均朝向抛光区域，即磁场排布为n-n-n型，加工区域内会产生弱磁场区域，该磁极排布有利于介质的流动；当左磁极轮磁极和右磁极轮磁极为n极朝向抛光区域，下磁极轮磁极为s极朝向抛光区域，即磁场排布为n-s-n型，抛光区域内会形成强磁场区域，磁力线会从中间向两侧发散，该磁极排布会使磁性磨料沿磁力线形成磁链，有利于晶圆边缘的抛光。当上述两种磁极排布交替出现时，抛光区域内会形成交变磁场，抛光介质仍具有一定的流动性，该磁极排布有利于抛光过程的连续进行。
5、本专利技术的有益效果是：1.本专利技术所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，通过改变抛光区域内的磁场强度和磁力线分布，结合高性能磁性剪切增稠抛光介质，可以根据晶圆抛光的技术要求，选择不同的磁场排布和抛光方式对不同尺寸的晶圆边缘进行抛光，有利于对某特定尺寸或特殊抛光需求的晶圆边缘进行抛光2.本专利技术所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，提高了磁场的可控性，有效地缓解了抛光区域内介质易粘结的问题，改善了抛光介质在抛光过程中的可循环性，提高了抛光效率。
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1.一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，其特征在于：所述装置包括机床（1-1）、真空吸盘（1-2）、磁场发生装置（1-3）、介质循环装置（1-4），所述磁场发生装置（1-3）包括下磁极轮电机（2-1）、长传动轴（2-2）、空心齿轮轴（2-3）、左磁极轮磁极（2-4）、下磁极轮磁极（2-5）、右磁极轮磁极（2-6）、短传动轴（2-7）、右磁极轮电机（2-8）、右磁极轮（2-9）、下磁极轮（2-10）、左磁极轮（2-11）、左磁极轮电机（2-12）、外壳（2-13），所述下磁极轮电机（2-1）通过长传动轴（2-2）利用花键键槽配合与下磁极轮（2-10）相连接，所述左磁极轮磁极（2-4）装在左磁极轮（2-11）内部的凹槽中，所述右磁极轮电机（2-8）通过短传动轴（2-7）利用花键键槽配合与右磁极轮（2-9）相连接，所述右磁极轮磁极（2-6）装在右磁极轮（2-9）内部的凹槽中，所述左磁极轮电机（2-12）使用齿轮与空心齿轮轴（2-3）的轮齿啮合，所述空心齿轮轴（2-3）与左磁极轮（2-10）连接，所述空心齿轮轴（2-3）通过内部嵌套滑动轴承的方式固定在长转动轴（2-2）上，所
2.根据权利要求1所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，其特征在于：通过改变磁场发生装置（1-3）中右磁极轮（2-9）、下磁极轮（2-10）、左磁极轮（2-11）中磁极的配置方式，分别调控左磁极轮（2-11）、右磁极轮（2-9）和下磁极轮（2-10）的转动角度，进而调整抛光区域内的磁力线分布和磁场强度，改变抛光区域内磁场耦合效应，所述左磁极轮磁极（2-4）和右磁极轮磁极（2-6）的充磁方向均为轴向，所述下磁极轮磁极（2-5）的充磁方向为径向，所述左磁极轮（2-11）装载左磁极轮磁极（2-4）的磁极配置为N极和S极交替排布，所述右磁极轮（2-9）装载右磁极轮磁极（2-6）的磁极配置为S极和N极交替排布，所述下磁极轮（2-10）装载下磁极轮磁极（2-5）的磁极配置为S极和N极交替排布，调控左磁极轮（2-11）、右磁极轮（2-9）和下磁极轮（2-10）的转动角度，使左磁极轮磁极（2-4）和右磁极轮磁极（2-6）的N极朝向抛光区域，下磁极轮磁极（2-5）的S极朝向抛光区域，抛光区域内产生互相吸引的磁力线，形成强磁场区域；或调控左磁极轮（2-11）、右磁极轮（2-9）和下磁极轮（2-10）的转动角度，使左磁极轮磁极（2-4）、右磁极轮磁极（2-6）和下磁极轮磁极（2-5）的N极朝向抛光区域，抛光区域内产生互斥的磁力线，形成弱磁场区域；或调控左磁极轮（2-11）、右磁极轮（2-9）和下磁极轮（2-10）的持续旋转，左磁极轮磁极（2-4）、右磁极轮磁极（2-6）和下磁极轮磁极（2-5）的N极和S极交替朝向抛光区域，抛光区域内产生交变的磁力线分布。
3.根据权利要求1所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，其特征在于：右磁极轮（2-9）、下磁极轮（2-10）、左磁极轮（2-11）之间的间隙可根据抛光晶圆的尺寸、抛光磁场强度和磁力线分布要求进行调整。
4.根据权利要求1所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置的抛光方法，其特征在于：所述方法主要通过以下步骤实现：
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，其特征在于：所述装置包括机床（1-1）、真空吸盘（1-2）、磁场发生装置（1-3）、介质循环装置（1-4），所述磁场发生装置（1-3）包括下磁极轮电机（2-1）、长传动轴（2-2）、空心齿轮轴（2-3）、左磁极轮磁极（2-4）、下磁极轮磁极（2-5）、右磁极轮磁极（2-6）、短传动轴（2-7）、右磁极轮电机（2-8）、右磁极轮（2-9）、下磁极轮（2-10）、左磁极轮（2-11）、左磁极轮电机（2-12）、外壳（2-13），所述下磁极轮电机（2-1）通过长传动轴（2-2）利用花键键槽配合与下磁极轮（2-10）相连接，所述左磁极轮磁极（2-4）装在左磁极轮（2-11）内部的凹槽中，所述右磁极轮电机（2-8）通过短传动轴（2-7）利用花键键槽配合与右磁极轮（2-9）相连接，所述右磁极轮磁极（2-6）装在右磁极轮（2-9）内部的凹槽中，所述左磁极轮电机（2-12）使用齿轮与空心齿轮轴（2-3）的轮齿啮合，所述空心齿轮轴（2-3）与左磁极轮（2-10）连接，所述空心齿轮轴（2-3）通过内部嵌套滑动轴承的方式固定在长转动轴（2-2）上，所述下磁极轮磁极（2-5）装在下磁极轮（2-10）内部的凹槽中，所述介质循环装置（1-4）固定于下磁极轮（2-10）下方的中空位置，所述磁场发生装置（1-3）和介质循环装置（1-4）通过外壳（2-13）进行支撑，并将外壳（2-13）固定连接在机床（1-1）的运动平台上，晶圆（1-5）通过真空吸盘（1-2）装夹于机床（1-1）的主轴上。
2.根据权利要求1所述的一种晶圆边缘多磁极磁场可控磁性剪切增稠抛光装置，其特征在于：通过改变磁场发生装置（1-3）中右磁极轮（2-9）、下磁极轮（2-10）、左磁极轮（2-11）中磁极的配置方式，分...
【专利技术属性】
技术研发人员：田业冰，苑祥昱，钱乘，武广义，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：
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