专利名称：一种单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法
技术领域：
本发明涉及一种单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，属于晶体材料加工技术。
背景技术：
单晶碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的核心，具有禁带宽度大、热导率高、电子饱和漂移速率大、临界击穿电场高和相对介电常数低等特点，因而被用于制作高温、高频、抗辐射、大功率和高密度集成电子器件，特别在极端条件和恶劣环境下应用，碳化硅器件的特性远远超过了 Si器件和GaAs器件。利用它宽禁带的特点还可以制作蓝、绿光和紫外光的发光器件和光电探测器件。另外，碳化硅由于其较高的弹性模量、适中的密度、较小的热膨胀系数、耐热冲击性、高的比刚度和化学稳定性，越来越广泛的应用于空间光学系统和激光元器件中。因此，碳化硅是微电子、电力电子和光电子等高新技术进入21世纪后赖以持续发展的重要半导体材料之一。单晶碳化硅的应用要求单晶表面超光滑、无缺陷、无损伤。SiC的加工质量和精度优劣，直接影响到其器件的性能。比如当晶片表面有微小的划痕、凹坑、桔皮、颗粒、裂纹等缺陷时，会遗传给外延生长膜而成为器件的致命缺陷。但是SiC的硬度仅次于金刚石，其莫氏硬度为9.2 ;而且化学稳定性好，常温下很难与其它物质发生反应，故SiC单晶的加工成为其广泛应用必须解决的重要问题。国内外对单晶碳化硅晶片的加工方法主要集中在:①沿用传统单晶S1、Ge等晶片加工中的传统机械研磨抛光加工方法以机械去除和化学抛光合并使用为代表的复合加工以激光、等离子等特殊能场为去除手段的特种加工以磁流变效应控制磨粒行为的磁流变加工。专利200610043816.8,200910053571.0及200910241519.1通过选取合适的工艺参数，采用传统的研磨和化学机械抛光方法，最大限度消除晶片表面缺陷和损伤层，从而获得闻质量的碳化娃晶片表面。虽然上述方法均能对单晶碳化硅晶片进行加工，但是加工效率却比较低下。经发明人实验验证，利用专利200610132495.9提到的集群磁流变抛光方法能很好地对单晶碳化硅晶片进行平坦化抛光，并获得了纳米级的光滑表面，与化学机械抛光比较而言，该方法的加工效率较高，是一种较理想的平坦化超光滑表面加工技术，但是要进一步提高抛光效率，特别是要获得原子级的超光滑表面仍存在较大难度。因为要获得原子级的超光滑表面，需要磨粒对工件表面的切入深度必须非常小并且是塑性状态去除，这就必须采用超细的亚微米级乃至纳米级磨粒和磁性粒子进行磁流变抛光，而采用了亚微米/纳米级磁性粒子会导致磁流变效应急剧减弱，对加工表面的抛光压力减小，使抛光效率降低，需要更长加工时间才能达到要求。因而本发明提出一种采用化学抛光方法与磁流变抛光方法相结合的新工艺方法对单晶碳化硅晶片进行抛光。
发明内容
本发明的目的是针对单晶碳化硅材料特点，提出一种能快速高效地获得无缺陷、无损伤的原子级超光滑表面的单晶碳化硅晶片的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法。本发明的技术方案是:一种单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，包括如下步骤:
1)将集群圆柱形磁铁镶嵌在抗磁抛光盘上，形成集群磁流变抛光盘；将单晶碳化硅晶片通过粘结剂粘结在抗磁工具头上，抗磁工具头安装在电机主轴上；制作化学磁流变液；
2)将化学磁流变液倒入恒温搅拌装置中，并通过循环管加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液在集群圆柱形磁铁作用下会形成磁流变微磨头，多点的磁流变效应微磨头的集群阵列组合构成柔性抛光膜；
3)调节单晶碳化硅晶片的工作面与抗磁抛光盘之间的间隙，调节抗磁工具头的转速及抗磁抛光盘的转速，调节抗磁工具头相对抗磁抛光盘的摆速，控制化学磁流变液的温度，单晶碳化硅晶片的表面与化学磁流变液中的磨料之间产生剧烈摩擦，单晶碳化硅晶片的表面与化学磁流变液发生化学反应，形成软质层，形成的软质层在磁流变微磨头的柔性抛光膜的作用下能迅速去除，完成单晶碳化硅晶片的粗加工；
4)在上述化学磁流变液中增加平均粒径为IOOnm—2um的金刚石磨料,调节单晶碳化硅晶片的工作面与抗磁抛光盘之间的间隙，再调节抗磁工具头的转速及抗磁抛光盘的转速，调节抗磁工具头相对抗磁抛光盘的摆速，控制化学磁流变液的温度，在磁流变效应和化学共同作用下，粒径更细的金刚石磨料参与工作，完成单晶碳化硅晶片的工作面的精加工；
5)重新配置化学磁流变液，调节单晶碳化硅晶片的工作面与抗磁抛光盘之间的间隙，再调节抗磁工具头的转速及抗磁抛光盘的转速，调节抗磁工具头相对抗磁抛光盘的摆速，控制化学磁流变液的温度，在磁流变效应下，二氧化硅磨料参与工作，完成单晶碳化硅晶片的原子级加工，获得表面无损伤的超光滑单晶碳化硅晶片表面。上述集群圆柱形磁铁的端面磁场强度至少为2000GS ;集群圆柱形磁铁的每个磁性体直径为8 30mm,集群圆柱形磁铁中彼此磁铁之间的间距为O 10mm。上述步骤2)中，将化学磁流变液倒入恒温搅拌装置中，并以100 800ml/min流量通过循环管加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液在集群圆柱形磁铁的作用下会形成磁流变微磨头；
上述化学磁流变液需要搅拌和循环，循环流量在100 800ml/min，化学磁流变液的抛光工作温度控制在25 65°C之间。上述步骤I)中，如果抛光单晶碳化硅晶片的硅面时，制作化学磁流变液的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过SiOJ交体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为2um IOum的CP1-SiO2复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为2um 7um的金刚石磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入氢氧化钠或者氢氧化钾调节PH值为10-12 ;抛光单晶碳化硅晶片的碳面时，制作化学磁流变液的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为2um IOum的改性CIP复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为2um 7um的金刚石磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2-4。上述步骤3)中，粗抛光时，单晶碳化硅晶片与抗磁抛光盘之间的间隙为0.4 1mm，抗磁工具头的转速为1000 3000rpm,抗磁抛光盘的转速为60 180rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为5 20m/min。上述步骤4)中，精抛光时，单晶碳化硅晶片与抗磁抛光盘之间的间隙为0.8
1.4mm,抗磁工具头的转速为1500 3000rpm,抗磁抛光盘的转速为60 180rpm,抗磁工具头相对抗磁抛光盘的摆速为5 20m/min。上述步骤5)中，如果抛光单晶碳化硅晶片的硅面时，重新配置的化学磁流变液
(4)的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过Si02胶体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为50nm 3um的CPI_Si02复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为40nm — Ium的二氧化硅磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入氢氧化钠或者氢氧化钾调节PH值为10-12 ;如果抛光单晶碳化硅晶片的碳面时，制作化学磁流变液的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为50nm 3um的改性CIP复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为40nm—Ium的二氧化硅磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2-4。上述步骤5)中，原子级抛光时，单晶碳化硅晶片与抗磁抛光盘之间的间隙为0.6 2mm,抗磁工具头的转速为2000 3500rpm,抗磁抛光盘的转速为100 500rpm,抗磁工具头相对抗磁抛光盘的摆速为10 20m/min。上述粗抛时间在0.3 1.5小时之间，精抛时间在0.5 2.5小时之间，原子级抛光时间在I 5小时之间。本发明的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，由于采用了 CP1-SiO2复合粒子和改性CIP复合粒子，使得磁流变液能处于酸性和碱性条件下工作，并使单晶碳化硅的硅面采用碱性磁流变液进行抛光，单晶碳化硅的碳面采用酸性磁流变液进行抛光，而集群磁流变抛光可以使单晶碳化硅同时受到多个“小磨头”的抛光作用，因而本发明充分发挥了集群磁流变的机械高效率和化学抛光的化学催化优点，大大提高了单晶碳化硅晶片的抛光效率，能在最短时间内获得无缺陷、无损伤的原子级超光滑表面的单晶碳化硅晶片。本发明基于羰基铁粉的改性原理配制化学磁流变液，并充分利用了集群磁流变的加工优点，构思巧妙，使用方便，是一种高效的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法。
图1是本发明的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法示意图。图中:1.抗磁抛光盘，2.集群圆柱形磁铁，3.抗磁工具头，4.化学磁流变液，5.单晶碳化硅晶片，6.磁流变微磨头，7.循环管。
具体实施例方式 下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明，但实际可实现的工艺不限于这些实施
例:
实施例1:
步骤一:将端面磁场强度为2000GS的集群圆柱形磁铁2镶嵌在抗磁抛光盘I上，形成集群磁流变抛光盘；
步骤二:将单晶碳化硅晶片5的碳面通过粘结剂粘结在抗磁工具头3上，抗磁工具头3安装在电机主轴上；本实施例中，抗磁工具头3可为不锈钢工具头。 步骤三:在去离子水中加入浓度为15%的通过SiO2胶体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为5um的CP1-SiO2复合粒子，浓度为10%的平均粒径为3um的金刚石磨料，浓度为10%的甘油，浓度为15%的双氧水，并通过加入氢氧化钠调节PH值为10-12，形成化学磁流变液4。 步骤四:将化学磁流变液4倒入恒温搅拌装置中，并以400ml/min流量通过循环管7加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液4在集群圆柱形磁铁2作用下会形成磁流变“微磨头” 6 ；
步骤四:调节单晶碳化硅晶片5的工作面(硅面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为0.8mm,抗磁工具头3转速为2000rpm,抗磁抛光盘I转速为60rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min,抛光液温度控制在30°C 35°C之间，晶片表面与化学磁流变液中的磨料之间剧烈摩擦，其接触的瞬间温度非常高，表面同抛光液中碱液反应，形成软质层，其化学原理为:5 + 2施0^ + ^0 = ]&#￡^ + 2吒，形成的软质层在集群“微磨头”6的作用下能迅速去除；加工0.5小时，完成单晶碳化硅晶片5硅面的粗加工。步骤五:在上述化学磁流变也中增加浓度为10%的平均粒径为IOOnm的金刚石磨料，调节单晶碳化硅晶片5的工作面(硅面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为1_，抗磁工具头3转速为2500rpm,抗磁抛光盘I转速为120rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min,抛光液温度控制在35°C 40°C之间，在磁流变效应下，细小的磨料更容易上升到表面参与工作。加工I小时，完成单晶碳化硅晶片5硅面的精加工。步骤六:在去离子水中加入浓度为15%的通过SiO2胶体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为IOOnm的CPI_Si02复合粒子，浓度为10%的平均粒径为50nm的二氧化硅磨料，浓度为10%的甘油，浓度为10%的双氧水，并通过加入氢氧化钠调节PH值为10-12，形成纳米级磁流变液。步骤七:调节单晶碳化硅晶片5的工作面(硅面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为
0.8mm,抗磁工具头3转速为3000rpm,抗磁抛光盘I转速为200rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min，抛光液温度控制在350C 450C之间。加工2小时，完成单晶碳化硅晶片5的硅面的原子级加工，获得Ra小于0.2nm，表面基本无损伤的超光滑单晶碳化硅晶片表面。实施例2:
步骤一:将端面磁场强度为2000GS的集群圆柱形磁铁2镶嵌在抗磁抛光盘I上，形成集群磁流变抛光盘；
步骤二:将单晶碳化硅晶片5的硅面通过粘结剂粘结在抗磁工具头3上，抗磁工具头3安装在电机主轴上； 步骤三:在去离子水中加入浓度为15%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为5um的改性CIP复合粒子，浓度为10%的平均粒径为3um的金刚石磨料，浓度为10%的甘油，浓度为15%的双氧水，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2-4，形成化学磁流变液4。步骤四:将化学磁流变液4倒入恒温搅拌装置中，并以400ml/min流量通过循环管7加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液4在集群圆柱形磁铁2作用下会形成磁流变“微磨头” 6 ；
步骤四:调节单晶碳化硅晶片5的工作面(碳面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为0.8mm,抗磁工具头3转速为2000rpm,抗磁抛光盘I转速为60rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min,抛光液温度控制在30°C 35°C之间，晶片表面与化学磁流变液中的磨料之间剧烈摩擦，其接触的瞬间温度非常高，碳面表面在酸性抛光液中容易形成较软的氧化层，这层形成的软质层在集群“微磨头”6的作用下能迅速去除；加工0.5小时，完成单晶碳化硅晶片5硅面的粗加工。步骤五:在上述化学磁流变也中增加浓度为10%的平均粒径为IOOnm的金刚石磨料，调节单晶碳化硅晶片5的工作面(碳面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为1mm，抗磁工具头3转速为2500rpm,抗磁抛光盘I转速为120rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min,抛光液温度控制在35°C 40°C之间，在磁流变效应下，细小的磨料更容易上升到表面参与工作。加工I小时，完成单晶碳化硅晶片5碳面的精加工。步骤六:在去离子水中加入浓度为15%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为IOOnm的聚苯胺(PANI)改性CIP复合粒子，浓度为10%的平均粒径为50nm的二氧化硅磨料，浓度为10%的甘油，浓度为15%的双氧水，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2-4，形成纳米级磁流变液。步骤七:调节单晶碳化硅晶片5的工作面(碳面)与抗磁抛光盘I之间的间隙为
0.8mm,抗磁工具头3转速为3000rpm,抗磁抛光盘I转速为200rpm,抗磁工具头相对抛光盘摆速为10m/min，抛光液温度控制在350C 450C之间。加工2小时，完成单晶碳化硅晶片5碳面的原子级加工，获得Ra小于0.2nm，表面基本无损伤的超光滑单晶碳化硅晶片表面。从上述实施例可以看出，本发明的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，由于采用了 CP1-SiO2复合粒子和聚苯胺(PANI)改性CIP复合粒子，使得磁流变液能处于酸性和碱性条件下工作，并使单晶碳化硅的硅面采用碱性磁流变液进行抛光，而单晶碳化硅的碳面采用酸性磁流变液进行抛光，而集群磁流变抛光可以使单晶碳化硅同时受到多个“小磨头”的抛光作用，因而本发明充分发挥了集群磁流变的机械高效率和化学抛光的化学催化优点，大大提高了单晶碳化硅晶片的抛光效率，能在最短时间内获得无缺陷、无损伤的原子级表面质量的单晶碳化硅晶片。本发明基于羰基铁粉的改性原理配制化学磁流变液，并充分利用了集群磁流变的加工优点，构思巧妙，使用方便，是一种单晶碳化硅晶片的高效加工方法。应该指出，上述的具体实施方式
只是针对本发明进行详细的说明，它不应是对本发明的限制。对于熟悉本领域的技术人员来说，在不偏离权利要求的宗旨和范围内，可以有多种形式和细节的变化。
权利要求
1.一种单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于包括如下步骤: 1)将集群圆柱形磁铁(2)镶嵌在抗磁抛光盘(I)上，形成集群磁流变抛光盘；将单晶碳化硅晶片(5)通过粘结剂粘结在抗磁工具头(3)上，抗磁工具头(3)安装在电机主轴上；制作化学磁流变液(4)； 2)将化学磁流变液(4)倒入恒温搅拌装置中，并通过循环管(7)加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液(4)在集群圆柱形磁铁(2)作用下会形成磁流变微磨头(6)，多点的磁流变效应微磨头(6)的集群阵列组合构成柔性抛光膜； 3)调节单晶碳化硅晶片(5)的工作面与抗磁抛光盘(I)之间的间隙，调节抗磁工具头(3)的转速及抗磁抛光盘(I)的转速，调节抗磁工具头(3)相对抗磁抛光盘(I)的摆速，控制化学磁流变液(4)的温度，单晶碳化硅晶片(5)的表面与化学磁流变液(4)中的磨料之间产生剧烈摩擦，单晶碳化硅晶片(5)的表面与化学磁流变液(4)发生化学反应，形成软质层，形成的软质层在磁流变微磨头(6)的柔性抛光膜的作用下能迅速去除，完成单晶碳化硅晶片(5)的粗加工； 4)在上述化学磁流变液(4)中增加平均粒径为IOOnm—2um的金刚石磨料,调节单晶碳化硅晶片(5 )的工作面与抗磁抛光盘(I)之间的间隙，再调节抗磁工具头(3 )的转速及抗磁抛光盘(I)的转速 ，调节抗磁工具头(3)相对抗磁抛光盘(I)的摆速，控制化学磁流变液(4)的温度，在磁流变效应和化学共同作用下，粒径更细的金刚石磨料参与工作，完成单晶碳化硅晶片(5)的工作面的精加工； 5)重新配置化学磁流变液(4)，调节单晶碳化硅晶片(5)的工作面与抗磁抛光盘(I)之间的间隙，再调节抗磁工具头(3)的转速及抗磁抛光盘(I)的转速，调节抗磁工具头(3)相对抗磁抛光盘(I)的摆速，控制化学磁流变液(4)的温度，在磁流变效应下，二氧化硅磨料参与工作，完成单晶碳化硅晶片(5)的原子级加工，获得表面无损伤的超光滑单晶碳化硅晶片表面。
2.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述集群圆柱形磁铁(2)的端面磁场强度至少为2000GS ;集群圆柱形磁铁(2)的每个磁性体直径为8 30mm,集群圆柱形磁铁(2)中彼此磁铁之间的间距为O 10mm。
3.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤2)中，将化学磁流变液(4)倒入恒温搅拌装置中，并以100 800ml/min流量通过循环管(7 )加入到集群磁流变抛光盘中，化学磁流变液(4)在集群圆柱形磁铁(2 )的作用下会形成磁流变微磨头(6 )。
4.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述化学磁流变液(4)需要搅拌和循环，循环流量在100 800ml/min，化学磁流变液(4)的抛光工作温度控制在25 65°C之间。
5.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤I)中，如果抛光单晶碳化硅晶片(5)的硅面时，制作化学磁流变液(4)的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过SiO2胶体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为2um IOum的CP1-SiO2复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为2um 7um的金刚石磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入氢氧化钠或者氢氧化钾调节PH值为10-12 ;抛光单晶碳化硅晶片(5)的碳面时，制作化学磁流变液(4)的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为2um IOum的改性CIP复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为2um 7um的金刚石磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2_4。
6.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤3)中，粗抛光时，单晶碳化硅晶片(5)与抗磁抛光盘(I)之间的间隙为0.4 Imm,抗磁工具头(3)的转速为1000 3000rpm,抗磁抛光盘(I)的转速为60 180rpm,抗磁工具头(3)相对抛光盘摆速为5 20m/min。
7.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤4)中，精抛光时，单晶碳化硅晶片(5)与抗磁抛光盘(I)之间的间隙为0.8 1.4mm,抗磁工具头(3)的转速为1500 3000rpm,抗磁抛光盘(I)的转速为60 180rpm,抗磁工具头(3)相对抗磁抛光盘(I)的摆速为5 20m/min。
8.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤5)中，如果抛光单晶碳化硅晶片(5)的硅面时，重新配置的化学磁流变液(4)的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过Si02胶体粒子表面定向沉积法对羰基铁粉(CIP)进行表面包覆而形成的平均粒径为50nm 3um的CPI_Si02复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为40nm — Ium的二氧化硅磨料，浓度为5% 20%的甘油，浓度为10%—30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入氢氧化钠或者氢氧化钾调节PH值为10-12 ；如果抛光单晶碳化硅晶片(5)的碳面时，制作化学磁流变液(4)的方法是:在去离子水中加入浓度为5% 25%的通过正硅酸乙酯(TEOS)对羰基铁粉(CIP)表面改性得到的平均粒径为50nm 3um的改性CIP复合粒子，浓度为3% 15%的平均粒径为40nm—Ium的二氧化硅磨料，浓度为5 % 20%的甘油，浓度为10% — 30%的双氧水或者次氯酸钠，并通过加入稀氢氟酸调节PH值为2-4。
9.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述步骤5)中，原子级抛光时，单晶碳化硅晶片(5)与抗磁抛光盘(I)之间的间隙为0.6 2mm,抗磁工具头(3)的转速为2000 3500rpm,抗磁抛光盘(I)的转速为100 500rpm,抗磁工具头(3)相对抗磁抛光盘(I)的摆速为10 20m/min。
10.根据权利要求1所述的单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变复合加工方法，其特征在于上述粗抛时间在0.3 1.5小时之间，精抛时间在0.5 2.5小时之间，原子级抛光时间在I 5小时之间。
全文摘要
本发明是一种单晶碳化硅晶片的化学集群磁流变加工方法。本发明将单晶碳化硅晶片通过粘结剂粘结在抗磁工具头上，抗磁工具头安装在电机主轴上，抗磁工具头和抛光盘绕各自的轴线旋转的同时，抗磁工具头相对抛光盘做一定幅度的摆动，本发明的方法基于磁流变效应，将磨料及酸碱化学试剂混入磁流变液作为抛光工作液，以磁性体作为基体形成磁流变效应小磨头约束聚集游离磨料，运用集群作用原理由多点磁流变效应小磨头的阵列组合构成柔性抛光膜，控制工件与抗磁抛光盘之间的间距及工件与抛光盘之间的相对转速，减小单晶碳化硅晶片的表面缺陷和损伤层，获得超光滑高质量的表面。本发明发挥了集群磁流变的机械高效率和化学抛光的化学催化优点，抛光效率高。
文档编号B24B1/00GK103192297SQ201210304530
公开日2013年7月10日 申请日期2012年8月24日 优先权日2012年8月24日
发明者路家斌, 潘继生, 祝江亭, 阎秋生, 徐西鹏 申请人:广东工业大学