一种晶体抛光模板及其制备方法与应用与流程

本发明涉及超精密抛光过程中用抛光模板及其制造工艺技术领域，尤其涉及一种晶体抛光模板及其制备方法与应用。

背景技术：

半导体产业的迅速发展离不开超精密抛光工艺过程，例如led所用蓝宝石、碳化硅或硅晶体衬底，超大型集成电路芯片用硅晶体衬底。该工艺过程保证了这些衬底材料具有优异的平面度(ttv)，平行度(bowl)，以及微量的边缘超量损失(ltv)。

目前，在超精密抛光过程中固定晶片有两种方法，第一种：把晶体放在有多孔结构的高分子吸附垫做成的模板中；第二种：用高温蜡直接把晶体材料粘附在陶瓷载盘上。第一种方法的优势是可以牢固的将被抛光晶体固定，缺点是高分子吸附垫可压缩比高，晶片抛光后表面形貌存在瑕疵，而且高分子吸附垫抵抗腐蚀性强的抛光耗材能力差，使用寿命短，大大增加了加工成本。第二种贴蜡固定工艺晶片抛光后表面形貌有所改善，贴蜡工艺需要配置专业的贴蜡机，还需要在抛光后进行脱蜡，工艺复杂，成本高，遇到强腐蚀性抛光液或较高的抛光温度会导致晶片脱落，造成生产过程的严重损失。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种晶体抛光模板及其制备方法和应用。本发明提供的晶体抛光模板抗酸、碱腐蚀，寿命长，抛光后晶体表面平坦度和平面度高。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种晶体抛光模板，由底板和型腔板组成，所述底板和型腔板的材质独立地包括氧化铝陶瓷板、氧化锆陶瓷板、碳化硅陶瓷板、玻璃纤维环氧树脂板、碳纤维环氧树脂板、铝合金板、镁合金板或铸铁板。

优选地，所述底板和型腔板在350g/cm²压力条件下，压缩比均小于0.1％。

优选地，所述型腔板根据晶体加工的形状设计成型。

优选地，所述型腔板的形状包括圆形、长方形或正方形。

优选地，所述型腔板含有定位边或定位卡槽。

本发明还提供了上述技术方案所述晶体抛光模板的制备方法，包括以下步骤：

将底板切割，抛光，得到成型底板；

将型腔板原材料设计成型，得到成型的型腔板；

将所述成型底板与所述成型的型腔板粘合，得到所述晶体抛光模板。

优选地，所述抛光使用的抛光剂包括氮化铝、碳化硅或碳化硼。

优选地，所述成型底板的厚度为0.1mm～20mm，所述型腔板的厚度为加工工件厚度的70％。

优选地，所述成型底板的平整度≤5μm。

本发明还提供了上述技术方案所述晶体抛光模板或上述技术方案所述制备方法制得的晶体抛光模板在蓝宝石、碳化硅和单晶硅衬底抛光过程中的应用。

本发明提供了一种晶体抛光模板，由底板和型腔板组成，所述底板和型腔板的材质独立地包括氧化铝陶瓷板、氧化锆陶瓷板、碳化硅陶瓷板、玻璃纤维环氧树脂板、碳纤维环氧树脂板、铝合金板、镁合金板或铸铁板。本发明的晶体抛光模板刚性强，耐酸、碱腐蚀，寿命长，抛光晶体表面平坦度和平面度高；同时，制备工艺操作方便，无需贴蜡、脱蜡，成本低。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为实施例1定位边的效果图；

图2为实施例3定位卡槽的效果图。

具体实施方式

本发明提供了一种晶体抛光模板，由底板和型腔板组成，所述底板和型腔板的材质独立地包括氧化铝陶瓷板、氧化锆陶瓷板、碳化硅陶瓷板、玻璃纤维环氧树脂板、碳纤维环氧树脂板、铝合金板、镁合金板或铸铁板。

在本发明中，所述底板和型腔板的材质独立地更优选为玻璃纤维环氧树脂板或碳纤维环氧树脂板，所述底板和型腔板优选为在350g/cm²压力条件下，压缩比均小于0.1％，本发明对所述底板和型腔板的结构没有特殊的限制，可以是单层或多层的结构；本发明对所述底板和型腔板的材质来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售产品即可。在本发明中，所述底板和型腔板的材质的性能参数性能优选吸水性≤0.15％；密度：1.7～1.9g/mm³；弯曲强度≥55kpa；压缩强度≥50000pa。

在本发明中，所述底板和型腔板的压缩比均优选小于0.1％，在80℃下无形变或形变优选小于5μm，保证晶体抛光能够平稳的进行，从而得到表面平坦度和平面度高的抛光晶体。

在本发明中，所述型腔板优选根据晶体加工的形状设计成型；所述型腔板的形状优选包括圆形、长方形或正方形。在本发明中，所述型腔板优选含有定位边或定位卡槽。在本发明中，所述型腔能够吸附平面晶体，所述定位边或定位卡槽可以阻止晶体在加工过程中旋转，不改变抛光表面的粗糙度。

本发明还提供了上述技术方案所述晶体抛光模板的制备方法，包括以下步骤：

将底板切割，抛光，得到成型底板；

将型腔板原材料设计成型，得到成型的型腔板；

将所述成型底板与所述成型的型腔板粘合，得到所述晶体抛光模板。

本发明将底板切割，抛光，得到成型底板。本发明优选采用精雕机将所述底板进行切割，得到所需加工形状的底板。在本发明中，所述抛光的抛光剂优选包括氮化铝、碳化硅或碳化硼，所述抛光的抛光设备优选为双面抛光机。本发明对所述抛光剂的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员所熟知的市售产品即可。本发明对所述底板进行抛光，可以得到高平整度的成型底板。在本发明中，所述成型底板的厚度优选为0.1～20mm，更优选为5mm，所述成型底板的平整度优选≤5μm，更优选为3～4μm。

本发明优选对所述成型底板依次进行清洗和晾干后备用。本发明对所述成型底板的清洗设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的清洗设备即可。在本发明的实施例中，优选采用超声波清洗机进行清洗。本发明对所述晾干的条件没有特殊的要求，室温晾干即可。在本发明中，所述清洗和晾干的目的是除去底板表面的污垢，以便使成型底板与型腔板粘合性更优异，稳定，不产生脱离。

本发明将型腔板原材料设计成型，得到成型的型腔板。本发明优选对所述成型的型腔板依次进行清洗和晾干后备用。本发明对所述清洗的设备没有特殊的限制，采用本领域技术人员所熟知的清洗设备即可。在本发明的实施例中，优选采用超声波清洗机对所述成型底板进行清洗。本发明对所述晾干的条件没有特殊的要求，室温晾干即可。在本发明中，所述清洗和晾干的目的是除去底板表面的污垢，以便使成型底板与型腔板粘合性更优异，稳定，不产生脱离。本发明优选对所述成型的型腔板的单面涂覆胶水，得到单层背胶的型腔板，以便与成型底板进行粘合。

得到成型的型腔板后，本发明将所述成型底板与所述成型的型腔板粘合上，得到所述晶体抛光模板。本发明对所述粘合的粘合剂没有特殊的要求，采用本领域技术人员所熟知的胶水即可。在本发明的实施例中，优选采用双面胶对所述成型底板与所述成型的型腔板进行粘合，所述双面胶的工作温度优选为40～50℃。

粘合完成后，本发明优选对粘合后的成型底板与成型的型腔板进行平面挤压，得到所述晶体抛光模板。在本发明中，所述平面挤压的压力优选为大于350g/cm²，时间优选为大于8小时。在本发明中，所述平面挤压的目的是使成型底板与成型的型腔板结合的更加牢固。

本发明还提供了上述技术方案所述晶体抛光模板或上述技术方案所述制备方法制得的晶体抛光模板在蓝宝石、碳化硅和单晶硅衬底抛光过程中的应用。

下面结合实施例对本发明提供的晶体抛光模板及其制备方法与应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

玻璃纤维环氧树脂底板的制备：

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将10mm厚的多层玻璃纤维环氧树脂底板，用精雕机切割加工成直径为452mm的玻璃纤维环氧树脂圆形底板，使用超声波清洗机将玻璃纤维环氧树脂圆形底板清洗干净无脏污，得到清洁的玻璃纤维环氧树脂圆形底板；

将所述玻璃纤维环氧树脂底板在抛光剂为氧化铝的双面抛光机机上进行加工抛光，得到平整度为3μm的玻璃纤维环氧树脂圆形底板；

使用超声波清洗机将所述平整度为3μm的玻璃纤维环氧树脂圆形底板清洗干净无脏污，得到平整清洁的玻璃纤维环氧树脂圆形底板；

玻璃纤维环氧树脂型腔板的制备：

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将5mm厚的玻璃纤维环氧树脂型腔板，用精雕机切割加工成直径为452mm玻璃纤维环氧树脂圆形型腔板，将玻璃纤维环氧树脂圆形型腔板加工成直径为100.2mm，定位边长为32mm的型腔板，使用超声波清洗机将含有定位边的型腔板清洗干净无脏污，得到清洁含有定位边的玻璃纤维环氧树脂圆形型腔板；

将平整清洁的玻璃纤维环氧树脂圆形底板与清洁含有定位边的玻璃纤维环氧树脂圆形型腔板在45℃下使用双面胶进行粘合，在700g/cm2压力下挤压8小时时间，得到晶体抛光模板。

实施例2

氧化锆陶瓷底板的制备

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将0.1mm厚的单层氧化锆陶瓷底板，用精雕机切割加工成长550mm，宽500mm的氧化锆长方形陶瓷底板，使用超声波清洗机将氧化锆长方形陶瓷底板清洗干净无脏污，得到清洁的氧化锆长方形陶瓷底板；

将所述氧化锆长方形陶瓷底板在抛光剂为碳化硅的双面抛光机机上进行加工抛光，得到平整度为5μm的氧化锆长方形陶瓷底板；

使用超声波清洗机将所述平整度为5μm的氧化锆长方形陶瓷底板清洗干净无脏污，得到平整清洁的氧化锆长方形陶瓷底板；

碳纤维环氧树脂型腔板的制备

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将5mm厚的碳纤维环氧树脂型腔板，用精雕机切割加工成长550mm，宽500mm的碳纤维环氧树脂长方形型腔板，将碳纤维环氧树脂长方形型腔板加工成定位边长为100.2mm，定位边长为32mm的型腔板，使用超声波清洗机将含有定位边的型腔板清洗干净无脏污，得到清洁含有定位边的碳纤维环氧树脂长方形型腔板；

将平整清洁的碳纤维环氧树脂长方形底板与清洁含有定位边的玻璃纤维环氧树脂长方形型腔板在40℃下使用双面胶进行粘合，在700g/cm²压力下挤压8h，得到晶体抛光模板。

实施例3

球墨铸铁底板的制备：

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将20mm厚的多层球墨铸铁底板，用精雕机切割加工成变成为边长为450mm的球墨铸型正方形底板，使用超声波清洗机将球墨铸型底板清洗干净无脏污，得到清洁的球墨铸铁正方形底板；

将所述球墨铸铁正方形底板在抛光剂为碳化硼的双面抛光机机上进行加工抛光，得到平整度为4μm的球墨铸型正方形底板；

使用超声波清洗机将所述平整度为4μm的球墨铸型正方形底板清洗干净无脏污，得到平整清洁的球墨铸型正方形底板；

玻璃纤维环氧树脂型腔板的制备：

选择指标：吸水性≤0.15％；

密度：1.7～1.9g/mm³；

弯曲强度≥55kpa；

压缩强度≥50000pa；

将0.5mm厚的玻璃纤维环氧树脂型腔板，用精雕机切割加工成边长为450mm的正方形型腔板，遵照semi标准将玻璃纤维环氧树脂正方形型腔板加工成用于定位晶体去向的缺口标志的定位卡槽型腔板，使用超声波清洗机将含有定位卡槽的型腔板清洗干净无脏污，得到清洁含有定位卡槽的玻璃纤维环氧树脂正方形型腔板；

将平整清洁的球墨铸铁正方形底板与清洁含有定位卡槽的玻璃纤维环氧树脂圆形型腔板在45℃下使用双面胶进行粘合，在700g/cm²压力下挤压8h，得到晶体抛光模板。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。