超硬衬底片抛光用抛光盘的制备方法及精密抛光方法

本发明涉及衬底抛光技术领域，尤其涉及一种超硬衬底片抛光用抛光盘的制备方法及精密抛光方法。

背景技术：

衬底片是半导体产业中重要的基础材料，一般的制备流程是气相或液相法生长出晶体，然后将晶体进行切割、研磨、抛光、化学机械抛光等工艺，经过清洗封装后得到可以用于外延的开盒即用衬底片。衬底片的外延工艺对衬底片的要求包括表面无损伤无划痕，具有较小的厚度差和较小的弯曲翘曲度，具有较好的表面平整度。

晶体的生长技术和衬底片的切割和加工技术两个部分对于衬底片的最后成形和使用是不可或缺的，其中衬底片的加工技术是电子元器件生产的保证和基础。要想完美实现衬底材料的优异特性，要求晶片非常的光滑平坦、表面无缺陷、无损伤，亚表面无损伤。这样的要求只有在先进的工艺和有效的加工技术的支持下才可以实现，所以，制造工艺和加工技术是应用衬底片的重中之重。

由于对衬底片的应用要求不断提高，使用需求量的不断增加以及制造成本的不断降低，传统的机械研磨抛光技术成为以碳化硅氮化镓为代表的超硬衬底材料广泛应用的阻碍。无法适应和满足现代半导体元器件的生产需求，在一定程度上限制了第三代半导体产业的发展。

在衬底材料的传统加工过程中，需要长时间的研磨抛光，这就必然会给衬底片带来加工应力，使得其面型变差，弯曲翘曲度变大。特别是后期较长的化学机械抛光工序，该工序的作用是除去机械抛光工序带来的表面损伤，获得原子级别的表面粗糙度。但是一般的化学机械抛光工序需要时长4个小时以上，极大的增加了衬底片中的加工应力，使其面型很差，难以符合外延工艺要求。特别是对于大尺寸的衬底片这种情况更为严重。众所周知，根据摩尔定律，集成电路元器件的集成度呈指数增长，低成本的追求需要更大尺寸衬底片的制备。长时间的抛光过程不仅降低了衬底片的优品率，而且增加了产品的成本。

在传统加工工艺中，衬底片的研磨、精磨、抛光都是分立的工序，集成度较低。而且每一道工序中都是衬底片、研磨盘和磨料的混合作用。不仅耗时耗力，而且增加成本，所加工的衬底片加工质量难以控制和保证。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供一种超硬衬底片抛光用抛光盘制备方法及精密抛光方法，通过使用多层复合抛光盘，对衬底片进行精密抛光，与传统衬底片抛光工艺相比极大的简化了工艺流程，获得面型较好的衬底抛光片，抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

本发明所述的超硬衬底片抛光用抛光盘的制备方法，包括下述步骤：

步骤1，制备抛光盘胚；

步骤1.1，选择第一粒径大小的磨料及相同粒径的辅助研磨粉与粘接材料充分混合后注入模具，对混合粉料进行加压成型，形成第一层抛光盘胚。

步骤1.2，选择第二粒径大小的磨料及相同粒径的辅助研磨粉与粘接材料充分混合后注入同一模具，对混合粉料再次进行加压成型，形成第二层抛光盘胚。

步骤1.3，选择第三粒径大小的磨料及相同粒径的辅助研磨粉与粘接材料充分混合后注入同一模具，再次对混合粉料进行加压成型，形成第三层抛光盘胚。

步骤1.4，第一层抛光盘胚、第二层抛光盘胚和第三层抛光盘胚依次叠放，形成三层复合抛光盘胚；

步骤2，选择对步骤1加工完成的复合抛光盘胚再次加压成型，再进行高温烧结，得到复合抛光盘；

步骤3，将步骤2加工完成的复合抛光盘固定到研磨支架上即可。

进一步的，第一粒径小于第二粒径的大小，第二粒径小于第三粒径的大小。具体的，所述第一粒径为1微米，所述第二粒径为3微米，所述第三粒径为6微米。

进一步的，步骤1中还包括：步骤1.5，重复步骤1.1-1.4可制得多重三层复合抛光盘胚。

进一步的，所述辅助研磨粉包括但不限于氧化铝、碳化硅、碳化硼、二氧化硅中的一种或一种以上。

进一步的，所述磨料为百分之六十体积比的金刚石，所述辅助研磨粉为百分之十体积比的氧化铝，在同一层中氧化铝的粒径与金刚石粒径相同，所述粘接材料为聚酯材料。

进一步的，第三层磨盘胚、第二层磨盘胚和第一层磨盘抛光盘厚度分别为100、50和30微米。

一种超硬衬底片精密抛光方法，包括下述步骤：

步骤1，根据所抛光的衬底片材质、去除量与表面加工质量，选择不同直径大小的复合抛光盘，在通用抛光设备上，以复合抛光盘取代常规金属或聚酯研磨盘；

步骤2，进行衬底片抛光，整个抛光过程中无需喷洒抛光液，只需持续喷洒纯水；

步骤3，待设定抛光时间完成，取下衬底片即完成一次抛光。

本发明的有益效果如下：

本发明提供一种超硬衬底片抛光用抛光盘制备方法及精密抛光方法，通过使用多层复合抛光盘，对衬底片进行精密抛光，与传统衬底片抛光工艺相比极大的简化了工艺流程，获得面型较好的衬底抛光片，抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。本方法工艺简单易操作。不仅大大减少衬底片机械抛光时间，而且节约了成本。

附图说明

图1为本发明的工作流程图。

图2为复合抛光盘示意图：

图3为本发明实施例抛光得到的样品的白光干涉仪检测结果。

其中，1、不同粒径的金刚石，2、不同粒径的氧化铝，3、不同粒径的二氧化硅。

具体实施方式

为了使本专业领域人员更好地理解本发明的技术方案，下面我们将结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。下面描述的实施例为示例性的，仅仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

针对现有技术中存在的上述困难，本发明提供一种超硬衬底片抛光用抛光盘制备方法，如图1所示，通过使用多层复合抛光盘，对衬底片进行精密抛光，与传统衬底片抛光工艺相比极大的简化了工艺流程，获得面型较好的衬底抛光片，抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。

三英寸超硬碳化硅衬底片采用本发明的三层复合抛光盘进行精密机械抛光，三层抛光盘的磨料为百分之六十体积比的1微米、3微米和6微米的金刚石和百分之十体积比的相同粒径氧化铝，通过聚酯材料混合球磨烧结而成，粒径由大到小三层抛光盘厚度分别为100、50和30微米。抛光后获得面型较好的碳化硅衬底片，抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。

如图2所示，三层抛光盘中磨料采用了不同粒径的金刚石1，辅助磨料采用不同粒径的氧化铝2和不同粒径的二氧化硅3，同一层中金刚石、氧化铝、以及二氧化硅的粒径均相同。

得到的三英寸碳化硅衬底片白光干涉仪检测表面面型较好，表面粗糙度ra为1.46nm，rq为1.89nm。

由此，本发明提供一种新型衬底片抛光用抛光盘制备方法，通过使用多层复合抛光盘，对衬底片进行精密抛光，与传统衬底片抛光工艺相比极大的简化了工艺流程，获得面型较好的衬底抛光片，如图3所示，抛光后的衬底片平均厚度差小，弯曲翘曲度低。

在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“具体实施例”、“一些实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、材料、结构或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、材料、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。

尽管给出和描述了本发明的实施例，本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。