一种碳化硅晶片化学机械抛光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及碳化硅抛光技术领域，一种碳化硅晶片化学机械抛光装置包括抛光垫本体，所述抛光垫本体上固定磨粒层，磨粒层中的磨粒分布均匀；抛光液，所述抛光液包括芬顿试剂，用于对碳化硅晶片的表面氧化；驱动装置，所述驱动装置带动碳化硅晶片在磨粒层上进行抛光；电化学装置，所述电化学装置包括阳极和阴极，通过阳极和阴极与抛光液中的芬顿试剂构成电芬顿反应体系；抛光液补给装置。本实用新型专利技术中，抛光液采用芬顿试剂和水溶液，芬顿试剂提供亚铁离子与过氧化氢，在亚铁离子与过氧化氢参与反应减少后，通过电化学装置，实现芬顿试剂的循环使用，其次，磨粒层是沉积在抛光垫本体上，磨粒不会进入抛光液中。粒不会进入抛光液中。粒不会进入抛光液中。

【技术实现步骤摘要】
一种碳化硅晶片化学机械抛光装置


[0001]本技术涉及碳化硅抛光
，具体涉及一种碳化硅晶片化学机械抛光装置。

技术介绍

[0002]现有技术采用的碳化硅抛光液对环境负担过大，如为提高磨粒在抛光液中的分散稳定性，需要在抛光液中添加分散剂，在整个抛光过程中，抛光液是需要持续补给的，源源不断产生的抛光液废液最终要排入自然环境，这些分散剂的生产和排放势必会对环境造成污染。碳化硅的硬度极高，需要很长的抛光时间，抛光垫的磨损是一个不容忽视的问题，抛光垫与磨粒摩擦产生的磨损使得抛光垫需要定期更换，这无疑导致了加工成本的增加。
[0003]中国专利CN113334242A提出将芬顿法用于金刚石晶片的化学机械抛光，以提高金刚石表面的氧化速率。芬顿法是高级氧化技术的一种，它利用Fe
2+
和H2O2反应，可生成强氧化性的羟基自由基，大大提高晶片表面的氧化速率，虽然H2O2的环境友好度更高些，但其制备、运输和储存等花费都较高，且传统的芬顿法需要不断补充H2O2。

技术实现思路

[0004]本技术针对上述问题，提出了一种碳化硅晶片化学机械抛光装置。
[0005]本技术采取的技术方案如下：一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，包括：
[0006]抛光液，所述抛光液包括芬顿试剂，用于对碳化硅晶片的表面氧化；
[0007]浸没于抛光液的抛光垫，所述抛光垫具有磨粒层，磨粒层中的磨粒分布均匀；
[0008]驱动装置，所述驱动装置带动碳化硅晶片，并利用磨粒层进行抛光；
[0009]电化学装置，所述电化学装置包括阳极和阴极，通过阳极和阴极与抛光液中的芬顿试剂构成电芬顿反应体系为抛光液提供氧化剂；
[0010]抛光液补给装置，所述抛光液补给装置向抛光液中添加酸性液体；
[0011]所述抛光液内还设有曝气装置，所述曝气装置包括鼓风机和曝气管，所述鼓风机通过曝气管向抛光液中提供氧气。
[0012]可选的，所述磨粒层中的磨粒为金刚石、碳化硼、碳化硅、氧化铝、氧化铬、氧化锆、氧化硅、氧化铈、氧化铁、氧化钇、氧化铜、氧化钼中的一种或几种，所述抛光液中不含有磨粒。
[0013]可选的，所述抛光垫包括抛光垫本体和粘贴于抛光垫本体表面的多晶片，所述多晶片包括基底和位于基底表面的多晶膜，所述多晶膜具有磨粒。
[0014]可选的，利用电化学共沉积技术、化学气相沉积技术或涂胶热固技术将磨粒沉积在基底表面，形成所述多晶膜。
[0015]可选的，所述多晶膜的磨粒粒径范围为0～400nm，所述多晶膜的表面粗糙度为0～200nm。
[0016]可选的，所述芬顿试剂包括亚铁离子和H2O2，亚铁离子的浓度范围为100—1200mg/
L，H2O2：Fe2+的摩尔比范围为4:1—8:1。
[0017]可选的，所述驱动装置包括驱动源、伸缩机构和碳化硅晶片，所述驱动源与伸缩机构相连接，所述伸缩机构与碳化硅晶片相连接，所述驱动源给碳化硅晶片的转动提供动力，所述伸缩机构给碳化硅晶片的往复运动提供动力。
[0018]可选的，所述抛光垫包括抛光垫本体和位于抛光垫本体表面的胶状磨粒层，所述抛光垫本体为毛毡垫或聚合物毛毡垫，其表面具有纤维，磨粒层为半固体胶状物，所述半固体胶状物包括胶体和磨粒，所述磨粒均匀分布在胶体中。
[0019]可选的，所述抛光液补给装置还包括蠕动泵、导管和酸液源，所述酸液源为导管提供酸性液体，所述蠕动泵控制导管的横截面积，从而控制导管中酸性液体的流动速度。
[0020]可选的，所述酸性溶液为硝酸、盐酸、磷酸、偏磷酸、草酸、柠檬酸、苹果酸、酒石酸中的一种或多种。
[0021]本技术的有益效果是：抛光液采用芬顿试剂，芬顿试剂提供亚铁离子与过氧化氢，在亚铁离子与过氧化氢参与反应减少后，通过电化学装置，实现芬顿试剂的循环使用，不需要不断补充过氧化氢；其次，磨粒层是沉积在抛光垫本体上，磨粒不会进入抛光液中，在本申请中，抛光液中不存在磨粒，不产生废液，使得抛光液能够循环利用，真正做到绿色环保；同时抛光液补给装置以一定速度向芬顿试剂溶液中加入酸性液体，以及通过鼓风机向抛光液中增加氧气，防止抛光液中的氢氧化铁絮状物的产生，也能够加快抛光液中物质转变效率。
附图说明：
[0022]图1是本实施技术实施例中一种碳化硅晶片化学机械抛光装置的结构示意图；
[0023]图2是本技术实施例中在曝气管上设置通气槽的结构示意图；
[0024]图3是本技术实施例中在抛光垫本体上设置磨粒层的结构示意图。
[0025]图中各附图标记为：
[0026]1、动力源；2、金属盘；3、抛光垫本体；4、抛光液；5、框架；6碳化硅晶片；7、配重块；8、蠕动泵；9、导管；10、酸性液体；11、阴极；12、阳极；13、电源；14、鼓风机；15、曝气管；16、磨粒层；17、抛光槽体；18、驱动源；19、密封圈。
具体实施方式：
[0027]下面结合各附图，对本技术做详细描述。
[0028]如图1所示，本技术公开了一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，用于解决抛光产生的污染物对环境造成的危害，包括：
[0029]抛光液4，所述抛光液4包括芬顿试剂，用于对碳化硅晶片6进行表面氧化；
[0030]浸没于抛光液4的抛光垫本体3，所述抛光垫本体3上固定磨粒层16，磨粒层16中的磨粒分布均匀；
[0031]驱动装置，所述驱动装置带动碳化硅晶片6，并利用磨粒层16进行抛光；
[0032]电化学装置，所述电化学装置包括阳极和阴极，通过阳极和阴极与抛光液中的芬顿试剂构成电芬顿反应体系为抛光液提供氧化剂；
[0033]抛光液补给装置，所述抛光液补给装置向抛光液4中添加酸性液体10，且酸性液体10的加入速度可控；
[0034]所述抛光液内还设有曝气装置，所述曝气装置包括鼓风机和曝气管，所述鼓风机通过曝气管向抛光液中提供氧气。
[0035]在本技术实施例中，所述碳化硅晶片化学机械抛光装置包括框架5、抛光槽体17、抛光液4、抛光垫本体3、驱动装置、电化学装置、抛光液补给装置和曝气装置，抛光槽体17安装在框架5上，抛光液4位于抛光槽体17内，驱动装置、电化学装置和抛光液补给装置和曝气装置均安装在框架上。
[0036]芬顿试剂是指由过氧化氢和亚铁离子组成的具有强氧化性的体系，抛光液4中的化学反应为Fe
2+
+H2O2+H
+
→
Fe
3+
+H2O+OH
·
，其式中的羟基自由基具有强氧化性，用于对碳化硅晶片6的表面氧化，形成容易研磨的氧化硅。
[0037]配置芬顿试剂时，亚铁离子的含量范围为100—1200mg/L，亚铁离子来源硫酸亚铁和氯化亚铁，且H2O2：Fe
2+
的摩尔比范围为4:1—8:1。
[0038]本实施例中，亚铁离子含量为8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，其特征在于，包括：抛光液，所述抛光液包括芬顿试剂，用于对碳化硅晶片进行表面氧化；浸没于抛光液的抛光垫，所述抛光垫具有磨粒层，磨粒层中的磨粒分布均匀；驱动装置，所述驱动装置带动碳化硅晶片，并利用磨粒层进行抛光；电化学装置，所述电化学装置包括阳极和阴极，通过阳极和阴极与抛光液中的芬顿试剂构成电芬顿反应体系为抛光液提供氧化剂；抛光液补给装置，所述抛光液补给装置向抛光液中添加酸性液体；所述抛光液内还设有曝气装置，所述曝气装置包括鼓风机和曝气管，所述鼓风机通过曝气管向抛光液中提供氧气。2.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，其特征在于，所述磨粒层中包含磨粒，所述抛光液中不含有磨粒。3.根据权利要求1所述的一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，其特征在于，所述抛光垫包括抛光垫本体和粘贴于抛光垫本体表面的多晶片，所述多晶片包括基底和位于基底表面的多晶膜，所述多晶膜具有磨粒。4.根据权利要求3所述的一种碳化硅晶片化学机械抛光装置，其特征在于，利用电化学共沉积技...

【专利技术属性】
技术研发人员：皮孝东，高月，杨德仁，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：