本實用新型專利技術是一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置。包括機架、工件安裝旋轉裝置、拋光裝置和循環裝置，工件安裝旋轉裝置包括晶片貼盤、電主軸、夾具、Z向驅動裝置，電主軸與Z向驅動裝置連接，并與機架的垂直導軌匹配，晶片貼盤通過夾具安裝在電主軸的下端，拋光裝置包括X向運動平臺、Y向運動平臺、拋光盤，Y向運動平臺安裝在機架上，X向運動平臺安裝在Y向運動平臺上，拋光盤安裝在X向運動平臺上，拋光盤與拋光盤驅動裝置連接，循環裝置中的電泵抽取拋光液通過循環管輸送至拋光盤的工作面。本實用新型專利技術將集群磁流變拋光的高效率、柔性化、可控性與化學機械拋光的低損傷、低表面粗糙度等特性相結合，對晶片表面進行高效低損傷拋光。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，特別涉及針對單晶SiC及其它超薄硬脆半導體材料的化學機械-集群磁流變復合拋光拋光裝置，屬拋光設備領域。
技術介紹
碳化硅(SiC)單晶片作為第三代寬帶隙半導體材料的核心，具有禁帶寬度大、熱 導率高、電子飽和漂移速率大、臨界擊穿電場高和相對介電常數低等特點。因而被用于制作高溫、高頻、抗輻射、大功率和高密度集成電子器件。特別在極端條件和惡劣環境下應用，SiC器件的特性遠遠超過了 Si器件和GaAs器件。利用它寬禁帶的特點還可以制作藍、綠光和紫外光的發光器件和光電探測器件。另外，SiC由于其較高的彈性模量、適中的密度、較小的熱膨脹系數、耐熱沖擊性、高的比剛度和化學穩定性，越來越廣泛的應用于空間光學系統和激光元器件中。因此，SiC是微電子、電力電子和光電子等高新技術進入21世紀后賴以持續發展的重要半導體材料之一。SiC的應用要求單晶表面超光滑、無缺陷、無損傷。SiC的加工質量和精度優劣，直接影響到其器件的性能。比如當晶片表面有微小的劃痕、凹坑、桔皮、顆粒、裂紋等缺陷時，會遺傳給外延生長膜而成為器件的致命缺陷。但是SiC的硬度僅次于金剛石，其莫氏硬度為9. 2 ;而且化學穩定性好。常溫下很難與其它物質發生反應，故SiC單晶的加工成為其廣泛應用必須解決的重要問題。目前，國內外對碳化硅單晶片的加工方法主要集中在①沿用傳統單晶Si、Ge等晶片加工中的傳統機械研磨拋光加工方法；②以機械去除和化學拋光合并使用為代表的復合加工以激光、等離子等特殊能場為去除手段的特種加工；④以磁流變效應控制磨粒行為的磁流變加工。還沒有磁流變與化學機械拋光復合的加工方法和加工裝置。
技術實現思路
本技術的目的是針對單晶SiC晶片這類難加工材料，將集群磁流變拋光的高效率、柔性化、可控性與化學機械拋光的低損傷、低表面粗糙度等特性相結合，提出一種高效率、低損傷的高效精密復合拋光技術。本技術的技術方案是本技術的一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，包括有機架、工件安裝旋轉裝置、拋光裝置和循環裝置，其中工件安裝旋轉裝置包括有晶片貼盤、電主軸、夾具、Z向驅動裝置，其中電主軸與Z向驅動裝置連接，并與機架的垂直導軌匹配，晶片貼盤通過夾具安裝在電主軸下端，拋光裝置包括有X向運動平臺、Y向運動平臺、拋光盤，其中Y向運動平臺直接安裝在機架上，X向運動平臺安裝在Y向運動平臺上，X向運動平臺與X向驅動裝置連接，Y向運動平臺與Y向驅動裝置連接，拋光盤安裝在X向運動平臺上，且拋光盤與拋光盤驅動裝置連接，循環裝置包括有回收槽、pH測試儀、循環管、電泵和溫控回收桶，其中裝有pH測試儀的回收槽位于拋光盤的下方，電泵抽取拋光液通過循環管輸送至拋光盤的工作面，且拋光液再通過循環管直接流回溫控回收桶中。上述夾具為彈簧夾頭，晶片貼盤通過彈簧夾頭安裝在電主軸的下端。上述Z向驅動裝置包括有滾珠絲桿及Z向步進電機，其中Z向滾珠絲桿垂直固定在機架上，步進電機安裝在滾珠絲桿的下端，電主軸固定在Z向滾珠絲桿上，并與機架的垂直導軌匹配。上述Z向驅動裝置的滾珠絲桿通過聯軸器與Z向步進電機的輸出軸連接。上述拋光盤驅動裝置包括有同步帶輪及步進電機，拋光盤通過同步帶輪與步進電機連接。上述裝有pH測試儀的回收槽位于拋光盤的正下方。上述驅動X向運動平臺及Y向運動平臺運動的X向驅動裝置及Y向運動平臺均包·括有滾珠絲桿及步進電機，其中滾珠絲桿垂直固定在機架上，步進電機安裝在滾珠絲桿的下端，X向運動平臺及Y向運動平臺固定在滾珠絲桿上，且X向運動平臺及Y向運動平臺與機架的垂直導軌匹配，且滾珠絲桿通過聯軸器與步進電機輸出軸連接。上述拋光盤的下方設有環形槽，環形槽中放置有磁鐵，磁鐵的下部設有能調節磁鐵與拋光盤的盤面之間的距離的調整墊片。上述環形槽中放置有不同形狀及尺寸的磁鐵，墊片為不銹鋼墊片。上述溫控回收桶中設有能把拋光液的溫度控制在25°C—55°C之間的溫控裝置。本技術集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，可確保拋光盤與被加工物外表面平行度較高，拋光間隙能隨磨粒粒徑大小和加工過程而調整，磁場強度由磁鐵下方不銹鋼墊片調整，PH測試儀可監測加工過程pH變化，溫控回收桶可對拋光液進行溫度調節，結構簡單，方便實用，具有較強的實用性和推廣價值。附圖說明圖I是本技術平面復合拋光方法的基本原理圖；圖2是本技術平面復合拋光裝置的結構圖；圖中1.機架,2. Y向運動平臺，3. Y向步進電機,4. X向運動平臺，5. X向步進電機，6.同步帶輪，7.強磁鐵，8.拋光盤，9.晶片，10.晶片貼盤，11.電主軸夾具，12.電主軸，13.滾珠絲桿，14. Z向步進電機；15.回收槽；16.調整墊片，17.拋光液，18. pH測試儀，19.循環管，20.電泵，21溫控回收桶，23.環形槽。具體實施方式以下結合附圖及實施例對本技術作進一步說明本實施例給出利用本技術一種平面集群磁流變-化學機械拋光裝置加工2英寸單晶SiC表面的情況.圖2給出了本技術所涉及的一種平面集群磁流變-化學機械拋光裝置的結構圖，本技術的一種集群磁流變-化學機械復合拋光裝置，包括有機架I、工件安裝旋轉裝置、拋光裝置和循環裝置，其中工件安裝旋轉裝置包括有晶片貼盤10、電主軸11、夾具12、Z向驅動裝置，其中電主軸11與Z向驅動裝置連接，并與機架I的垂直導軌匹配，晶片貼盤10通過夾具12安裝在電主軸11的下端，拋光裝置包括有X向運動平臺4、Y向運動平臺2、拋光盤8，其中Y向運動平臺2直接安裝在機架I上，X向運動平臺4安裝在Y向運動平臺2上，X向運動平臺4與X向驅動裝置連接，Y向運動平臺2與Y向驅動裝置連接，拋光盤8安裝在X向運動平臺4上，且拋光盤8與拋光盤驅動裝置連接，循環裝置包括有回收槽15、pH測試儀18、循環管19、電泵20和溫控回收桶21，其中裝有pH測試儀18的回收槽15位于拋光盤8的下方，電泵20抽取拋光液19通過循環管19輸送至拋光盤(8)的工作面，且拋光液17再通過循環管19直接流回溫控回收桶21中。本實施例中，上述夾具12為彈簧夾頭，晶片貼盤10通過彈簧夾頭安裝在電主軸11的下端。本實施例中，上述Z向驅動裝置包括有滾珠絲桿13及Z向步進電機15，其中Z向滾珠絲桿13垂直固定在機架I上，步進電機15安裝在滾珠絲桿13的下端，電主軸11固定在Z向滾珠絲桿13上，并與機架I的垂直導軌匹配。此外，上述Z向驅動裝置的滾珠絲桿13通過聯軸器與Z向步進電機15的輸出軸連接。本實施例中，上述拋光盤驅動裝置包括有同步帶輪6及步進電機，拋光盤8通過同步帶輪6與步進電機連接。另外，上述裝有pH測試儀18的回收槽15位于拋光盤8的正下方。本實施例中，上述驅動X向運動平臺4及Y向運動平臺2運動的X向驅動裝置及Y向運動平臺2均包括有滾珠絲桿及步進電機，其中滾珠絲桿垂直固定在機架(I)上，步進電機安裝在滾珠絲桿的下端，X向運動平臺4及Y向運動平臺2固定在滾珠絲桿上，且X向運動平臺4及Y向運動平臺與機架I的垂直導軌匹配，且滾珠絲桿通過聯軸器與步進電機輸出軸連接。本實施例中，上述拋光盤8的下方設有環形槽81，環形槽81中放置有磁鐵7，磁鐵7的下部設有能調節磁鐵7與拋光盤8的盤面之間的距離的調整墊片16本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種集群磁流變？化學機械復合拋光裝置，其特征在于包括有機架（1）、工件安裝旋轉裝置、拋光裝置和循環裝置，其中工件安裝旋轉裝置包括有晶片貼盤（10）、電主軸（11）、夾具（12）、Z向驅動裝置，其中電主軸（11）與Z向驅動裝置連接，并與機架（1）的垂直導軌匹配，晶片貼盤（10）通過夾具（12）安裝在電主軸（11）的下端，拋光裝置包括有X向運動平臺（4）、Y向運動平臺（2）、拋光盤（8），其中Y向運動平臺（2）直接安裝在機架（1）上，X向運動平臺（4）安裝在Y向運動平臺（2）上，X向運動平臺（4）與X向驅動裝置連接，Y向運動平臺（2）與Y向驅動裝置連接，拋光盤（8）安裝在X向運動平臺（4）上，且拋光盤（8）與拋光盤驅動裝置連接，循環裝置包括有回收槽（15）、pH測試儀（18）、循環管（19）、電泵（20）和溫控回收桶（21），其中裝有pH測試儀（18）的回收槽（15）位于拋光盤（8）的下方，電泵（20）抽取拋光液（19）通過循環管（19）輸送至拋光盤（8）的工作面，且拋光液（17）再通過循環管（19）直接流回溫控回收桶（21）中。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：路家斌，祝江亭，潘繼生，閻秋生，高偉強，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：實用新型
國別省市：
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