CN112247831B - 一种自动加工研磨垫工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自动加工研磨垫工艺方法,包括以下步骤:准备材料、材料均质化、制备磨粒层、仿真建模、厚度分析、刻槽模拟、压贴制备和完成成品;本发明通过金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂制备磨粒层,通过Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,并在模型中,设定磨粒层的厚度进行厚度分析,经分析,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优,且本发明在模型中模拟工件进行研磨,保证每个区域刻槽深度动态平衡。

Description

一种自动加工研磨垫工艺方法
技术领域
本发明涉及化学机械研磨技术领域,尤其涉及一种自动加工研磨垫工艺方法。
背景技术
在晶圆等半导体制造中,随着制程技术的升级、导线与栅极尺寸的缩小,光刻技术对晶圆表面的平坦程度的要求越来越高,化学机械研磨应运而出,化学机械研磨亦称为化学机械抛光,其原理是化学腐蚀作用和机械去除作用相结合的加工技术,是机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术;
化学机械研磨中需要用到研磨垫,现有的研磨垫在加工中,考虑对工件的研磨质量,一般只探究研磨面的材质以及研磨粗糙度,而忽略了材料本身厚度造成形变对研磨的影响,且忽略了研磨面不同区域的磨损度对刻痕的影响,从而无法保证研磨液的正常流动,造成研磨效果差,因此,本发明提出一种自动加工研磨垫工艺方法以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
针对上述问题,本发明提出一种自动加工研磨垫工艺方法,该自动加工研磨垫工艺方法考虑了材料本身厚度造成形变对研磨的影响,且计算出合适的刻痕深度,从而保证研磨液的正常流动,制备出的研磨垫研磨效果更好并可靠。
为实现本发明的目的,本发明通过以下技术方案实现:一种自动加工研磨垫工艺方法,以下步骤:
步骤一:准备材料
准备材料:聚氨酯树脂100-110份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份和碳化硅粒14-17份,先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛,去除其中的杂质大口径颗粒,留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、16-20μm的碳化硅粒;
步骤二:材料均质化
将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到聚氨酯树脂中,并一起投入至混合机中搅拌15-20min,然后导入超声波分散器内进行分散处理5-8min,并控制超声波分散器内压强为1.15-1.18MPa,将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂混合成混合料;
步骤三:制备磨粒层
将混合料导入注塑机,利用注塑机对混合料加热至80-100℃,并加热10-15min,然后启动注塑机,将加热后的混合料注入进模具中,在注塑的过程中,调节注塑压力和保压压力,排出混合料中的空气,同时,利用刮刀将混合料表面刮平整,然后,将注料后的模具放入烘箱中,进行阶段式加热固化,完成后,得到磨粒层;
步骤四:仿真建模
利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析;
步骤五:厚度分析
在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,在厚度为2mm时,磨粒层最大收缩率为2.990%,最小收缩率为2.977%,最大变形量为0.7448mm,最小变形量为0.1131mm;当厚度为5mm时,磨粒层的最大收缩率为2.912%,最小收缩率为2.695%,最大变形量为0.7027mm,最小变形量为0.1115mm,由此得出,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优;
步骤六:刻槽模拟
再次在模型中输入研磨压力数值、研磨工件材质和工件研磨面密度,然后模拟工件进行研磨,将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,多个区域组成圆形,观察模型中磨粒层表面不同区域的磨损度,然后分别计算每个区域磨损落差的平均值,然后对磨粒层表面进行模拟刻槽,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值;
步骤七:压贴制备
根据步骤五和步骤六的结论,对磨粒层进行加工,切割为厚度3mm的片层,并在片层下利用胶水粘上一层厚度为0.5-1mm的纯树脂层,得到研磨层,再利用冷压敷贴工艺,将研磨层放入涂胶机,在底部涂冷压胶,并与PC板进行组坯,放入压机中冷压,获得研磨板;
步骤八:完成成品
在研磨板的底面粘贴上一层粘胶魔术贴,然后将研磨板放入压切机中,以步骤六中模拟的圆形尺寸进行切割,切割为多个圆形等分,然后利用刻痕机在每个圆形等分上刻上相应深度的刻槽,得到研磨垫成品。
进一步改进在于:所述步骤二中,搅拌时速率呈阶梯式变化:1000-1200rpm,搅拌5-7min;800-900rpm,搅拌5-7min;600-700rpm,搅拌5-7min。
进一步改进在于:所述步骤三中,阶段式加热固化的具体流程为:在80-100℃下,固化0.3-0.5h;然后在105-120℃下,固化0.4-0.7h;接着在125-140℃下,固化1-2h。
进一步的改进在于,所述所述步骤四中,仿真建模的具体过程为:利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析。
进一步改进在于:所述步骤四中,根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,其中,网格数量控制为7575-7724,节点数量控制为为3439-3862,网格平均纵横比控制为1.684。
进一步改进在于:所述步骤五中,模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优。
进一步改进在于:所述步骤六中,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证在研磨时,每个区域刻槽深度动态平衡。
进一步改进在于:所述步骤七中,在研磨层底部涂冷压胶,涂胶量70-90g/m2,并与PC板进行组坯,放入压机中,在压强1.5-2.5MPa条件下冷压40-60min。
本发明的有益效果为:本发明通过金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂制备磨粒层,通过Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,并在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,从而进行厚度分析,经分析,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优,且本发明在模型中模拟工件进行研磨,并将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,虽然每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证每个区域刻槽深度动态平衡,综上,本发明考虑了材料本身厚度造成形变对研磨的影响,且计算出合适的刻痕深度,从而保证研磨液的正常流动,制备出的研磨垫研磨效果更好并可靠,另外,本发明选用的聚氨酯树脂、金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒根据合适的质量制作出磨粒层,并选用合适粒径的金刚石磨粒和碳化硅粒,经验证,磨粒层自身的磨损量低,研磨去除工件糙面材料的速率高。
附图说明
图1为本发明的主视图。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解,下面将结合实施例对本发明做进一步详述,本实施例仅用于解释本发明,并不构成对本发明保护范围的限定。
实施例一
根据图1所示,本实施例提出了一种自动加工研磨垫工艺方法,包括以下步骤:
步骤一:准备材料
准备材料:聚氨酯树脂100份、金刚石磨粒22份、铜粉18份和碳化硅粒14份,先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛,去除其中的杂质大口径颗粒,留下粒径40μm的金刚石磨粒、20μm的碳化硅粒;
步骤二:材料均质化
将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到聚氨酯树脂中,并一起投入至混合机中搅拌18min,搅拌时速率呈阶梯式变化:1100rpm,搅拌6min;850rpm,搅拌6min;650rpm,搅拌6min,然后导入超声波分散器内进行分散处理7min,并控制超声波分散器内压强为1.16MPa,将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂混合成混合料;
步骤三:制备磨粒层
将混合料导入注塑机,利用注塑机对混合料加热至90℃,并加热12min,然后启动注塑机,将加热后的混合料注入进模具中,在注塑的过程中,调节注塑压力和保压压力,排出混合料中的空气,同时,利用刮刀将混合料表面刮平整,然后,将注料后的模具放入烘箱中,进行阶段式加热固化,具体流程为:在90℃下,固化0.4h;然后在110℃下,固化0.5h;接着在130℃下,固化1.5h,完成后,得到磨粒层;
步骤四:仿真建模
利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,其中,网格数量控制为7724,节点数量控制为为3862,网格平均纵横比控制为1.684,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析;
步骤五:厚度分析
在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,在厚度为2mm时,磨粒层最大收缩率为2.990%,最小收缩率为2.977%,最大变形量为0.7448mm,最小变形量为0.1131mm;当厚度为5mm时,磨粒层的最大收缩率为2.912%,最小收缩率为2.695%,最大变形量为0.7027mm,最小变形量为0.1115mm,由此得出,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优;
步骤六:刻槽模拟
再次在模型中输入研磨压力数值、研磨工件材质和工件研磨面密度,然后模拟工件进行研磨,将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,多个区域组成圆形,观察模型中磨粒层表面不同区域的磨损度,然后分别计算每个区域磨损落差的平均值,然后对磨粒层表面进行模拟刻槽,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证在研磨时,每个区域刻槽深度动态平衡;
步骤七:压贴制备
根据步骤五和步骤六的结论,对磨粒层进行加工,切割为厚度3mm的片层,并在片层下利用胶水粘上一层厚度为0.7mm的纯树脂层,得到研磨层,再利用冷压敷贴工艺,将研磨层放入涂胶机,在底部涂冷压胶,涂胶量75g/m2,并与PC板进行组坯,放入压机中,在压强2MPa条件下冷压50min,获得研磨板;
步骤八:完成成品
在研磨板的底面粘贴上一层粘胶魔术贴,然后将研磨板放入压切机中,以步骤六中模拟的圆形尺寸进行切割,切割为多个圆形等分,然后利用刻痕机在每个圆形等分上刻上相应深度的刻槽,得到研磨垫成品。
实施例二
根据图1所示,本实施例提出了一种自动加工研磨垫工艺方法,包括以下步骤:
步骤一:准备材料
准备材料:聚氨酯树脂105份、金刚石磨粒24份、铜粉20份和碳化硅粒16份,先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛,去除其中的杂质大口径颗粒,留下粒径40μm的金刚石磨粒、20μm的碳化硅粒;
步骤二:材料均质化
将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到聚氨酯树脂中,并一起投入至混合机中搅拌18min,搅拌时速率呈阶梯式变化:1100rpm,搅拌6min;850rpm,搅拌6min;650rpm,搅拌6min,然后导入超声波分散器内进行分散处理7min,并控制超声波分散器内压强为1.16MPa,将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂混合成混合料;
步骤三:制备磨粒层
将混合料导入注塑机,利用注塑机对混合料加热至90℃,并加热12min,然后启动注塑机,将加热后的混合料注入进模具中,在注塑的过程中,调节注塑压力和保压压力,排出混合料中的空气,同时,利用刮刀将混合料表面刮平整,然后,将注料后的模具放入烘箱中,进行阶段式加热固化,具体流程为:在90℃下,固化0.4h;然后在110℃下,固化0.5h;接着在130℃下,固化1.5h,完成后,得到磨粒层;
步骤四:仿真建模
利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,其中,网格数量控制为7724,节点数量控制为为3862,网格平均纵横比控制为1.684,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析;
步骤五:厚度分析
在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,在厚度为2mm时,磨粒层最大收缩率为2.990%,最小收缩率为2.977%,最大变形量为0.7448mm,最小变形量为0.1131mm;当厚度为5mm时,磨粒层的最大收缩率为2.912%,最小收缩率为2.695%,最大变形量为0.7027mm,最小变形量为0.1115mm,由此得出,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优;
步骤六:刻槽模拟
再次在模型中输入研磨压力数值、研磨工件材质和工件研磨面密度,然后模拟工件进行研磨,将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,多个区域组成圆形,观察模型中磨粒层表面不同区域的磨损度,然后分别计算每个区域磨损落差的平均值,然后对磨粒层表面进行模拟刻槽,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证在研磨时,每个区域刻槽深度动态平衡;
步骤七:压贴制备
根据步骤五和步骤六的结论,对磨粒层进行加工,切割为厚度3mm的片层,并在片层下利用胶水粘上一层厚度为0.7mm的纯树脂层,得到研磨层,再利用冷压敷贴工艺,将研磨层放入涂胶机,在底部涂冷压胶,涂胶量75g/m2,并与PC板进行组坯,放入压机中,在压强2MPa条件下冷压50min,获得研磨板;
步骤八:完成成品
在研磨板的底面粘贴上一层粘胶魔术贴,然后将研磨板放入压切机中,以步骤六中模拟的圆形尺寸进行切割,切割为多个圆形等分,然后利用刻痕机在每个圆形等分上刻上相应深度的刻槽,得到研磨垫成品。
实施例三
根据图1所示,本实施例提出了一种自动加工研磨垫工艺方法,包括以下步骤:
步骤一:准备材料
准备材料:聚氨酯树脂110份、金刚石磨粒26份、铜粉22份和碳化硅粒17份,先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛,去除其中的杂质大口径颗粒,留下粒径40μm的金刚石磨粒、20μm的碳化硅粒;
步骤二:材料均质化
将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到聚氨酯树脂中,并一起投入至混合机中搅拌18min,搅拌时速率呈阶梯式变化:1100rpm,搅拌6min;850rpm,搅拌6min;650rpm,搅拌6min,然后导入超声波分散器内进行分散处理7min,并控制超声波分散器内压强为1.16MPa,将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂混合成混合料;
步骤三:制备磨粒层
将混合料导入注塑机,利用注塑机对混合料加热至90℃,并加热12min,然后启动注塑机,将加热后的混合料注入进模具中,在注塑的过程中,调节注塑压力和保压压力,排出混合料中的空气,同时,利用刮刀将混合料表面刮平整,然后,将注料后的模具放入烘箱中,进行阶段式加热固化,具体流程为:在90℃下,固化0.4h;然后在110℃下,固化0.5h;接着在130℃下,固化1.5h,完成后,得到磨粒层;
步骤四:仿真建模
利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,其中,网格数量控制为7724,节点数量控制为为3862,网格平均纵横比控制为1.684,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析;
步骤五:厚度分析
在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,在厚度为2mm时,磨粒层最大收缩率为2.990%,最小收缩率为2.977%,最大变形量为0.7448mm,最小变形量为0.1131mm;当厚度为5mm时,磨粒层的最大收缩率为2.912%,最小收缩率为2.695%,最大变形量为0.7027mm,最小变形量为0.1115mm,由此得出,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优;
步骤六:刻槽模拟
再次在模型中输入研磨压力数值、研磨工件材质和工件研磨面密度,然后模拟工件进行研磨,将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,多个区域组成圆形,观察模型中磨粒层表面不同区域的磨损度,然后分别计算每个区域磨损落差的平均值,然后对磨粒层表面进行模拟刻槽,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证在研磨时,每个区域刻槽深度动态平衡;
步骤七:压贴制备
根据步骤五和步骤六的结论,对磨粒层进行加工,切割为厚度3mm的片层,并在片层下利用胶水粘上一层厚度为0.7mm的纯树脂层,得到研磨层,再利用冷压敷贴工艺,将研磨层放入涂胶机,在底部涂冷压胶,涂胶量75g/m2,并与PC板进行组坯,放入压机中,在压强2MPa条件下冷压50min,获得研磨板;
步骤八:完成成品
在研磨板的底面粘贴上一层粘胶魔术贴,然后将研磨板放入压切机中,以步骤六中模拟的圆形尺寸进行切割,切割为多个圆形等分,然后利用刻痕机在每个圆形等分上刻上相应深度的刻槽,得到研磨垫成品。
根据实施例一、实施例二和实施例三可以得出,本发明通过如下成份:聚氨酯树脂100-110份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份和碳化硅粒14-17份制作出的研磨垫磨损量最低,研磨去除糙面材料速率最高,经试验,平均研磨加工一次的磨损量为0.038um,而研磨去除工件糙面材料的速率达到了36.7μm/min。
该自动加工研磨垫工艺方法通过金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂制备磨粒层,通过Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,并在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,从而进行厚度分析,经分析,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优,且本发明在模型中模拟工件进行研磨,并将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,虽然每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证每个区域刻槽深度动态平衡,综上,本发明考虑了材料本身厚度造成形变对研磨的影响,且计算出合适的刻痕深度,从而保证研磨液的正常流动,制备出的研磨垫研磨效果更好并可靠,另外,本发明选用的聚氨酯树脂、金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒根据合适的质量制作出磨粒层,并选用合适粒径的金刚石磨粒和碳化硅粒,经验证,磨粒层自身的磨损量低,研磨去除工件糙面材料的速率高。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:准备材料
准备材料:聚氨酯树脂100-110份、金刚石磨粒22-26份、铜粉18-22份和碳化硅粒14-17份,先将金刚石磨粒和碳化硅粒分别过筛,去除其中的杂质大口径颗粒,留下粒径30-40μm的金刚石磨粒、16-20μm的碳化硅粒;
步骤二:材料均质化
将步骤一筛选后的金刚石磨粒、碳化硅粒和铜粉投入到聚氨酯树脂中,并一起投入至混合机中搅拌15-20min,然后导入超声波分散器内进行分散处理5-8min,并控制超声波分散器内压强为1.15-1.18MPa,将金刚石磨粒、碳化硅粒、铜粉和聚氨酯树脂混合成混合料;
步骤三:制备磨粒层
将混合料导入注塑机,利用注塑机对混合料加热至80-100℃,并加热10-15min,然后启动注塑机,将加热后的混合料注入进模具中,在注塑的过程中,调节注塑压力和保压压力,排出混合料中的空气,同时,利用刮刀将混合料表面刮平整,然后,将注料后的模具放入烘箱中,进行阶段式加热固化,完成后,得到磨粒层;阶段式加热固化的具体流程为:在80-100℃下,固化0.3-0.5h;然后在105-120℃下,固化0.4-0.7h;接着在125-140℃下,固化1-2h;
步骤四:仿真建模
利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型;
步骤五:厚度分析
在模型中,设定磨粒层的厚度分别为2mm、3mm、4mm和5mm,对不同厚度的磨粒层施压相同的压力,该压力与正常研磨晶圆时所受的压力相匹配,在厚度为2mm时,磨粒层最大收缩率为2.990%,最小收缩率为2.977%,最大变形量为0.7448mm,最小变形量为0.1131mm;当厚度为5mm时,磨粒层的最大收缩率为2.912%,最小收缩率为2.695%,最大变形量为0.7027mm,最小变形量为0.1115mm,由此得出,增加磨粒层的厚度,可降低其变形量,提高平整度,然后模拟工件进行模拟研磨,确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优;
步骤六:刻槽模拟
再次在模型中输入研磨压力数值、研磨工件材质和工件研磨面密度,然后模拟工件进行研磨,将工件研磨时运动轨迹所覆盖的磨粒层区域分成等分的几个区域,多个区域组成圆形,观察模型中磨粒层表面不同区域的磨损度,然后分别计算每个区域磨损落差的平均值,然后对磨粒层表面进行模拟刻槽,每个区域的刻槽深度数值为行业规定数值减去磨损落差的平均值,由此,每个区域的刻槽深度数值不同,但随着每个区域磨损量的不同,保证在研磨时,每个区域刻槽深度动态平衡;
步骤七:压贴制备
根据步骤五和步骤六的结论,对磨粒层进行加工,切割为厚度3mm的片层,并在片层下利用胶水粘上一层厚度为0.5-1mm的纯树脂层,得到研磨层,再利用冷压敷贴工艺,将研磨层放入涂胶机,在底部涂冷压胶,并与PC板进行组坯,放入压机中冷压,获得研磨板;
步骤八:完成成品
在研磨板的底面粘贴上一层粘胶魔术贴,然后将研磨板放入压切机中,以步骤六中模拟的圆形尺寸进行切割,切割为多个圆形等分,然后利用刻痕机在每个圆形等分上刻上相应深度的刻槽,得到研磨垫成品。
2.根据权利要求1所述的一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于:所述步骤二中,搅拌时速率呈阶梯式变化:1000-1200rpm,搅拌5-7min;800-900rpm,搅拌5-7min;600-700rpm,搅拌5-7min。
3.根据权利要求1所述的一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于:所述步骤四中,仿真建模的具体过程为:利用Moldflow软件进行仿真分析,建立磨粒层的模型,采用Reactive Molding模块进行,利用双层棉网格对磨粒层进行划分,然后进行网络诊断,保证所有网格连通,然后根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,在模型中,采用聚氨酯树脂为基材,并以步骤一中的金刚石磨粒、铜粉和碳化硅粒的料量为准进行模拟仿真,进行流动分析和翘曲分析。
4.根据权利要求3所述的一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于:所述步骤四中,根据磨粒层的结构以及仿真精确性要求调整节点数和网格数量,其中,网格数量控制为7575-7724,节点数量控制为3439-3862,网格平均纵横比控制为1.684。
5.根据权利要求1所述的一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于:所述步骤五中,模拟工件进行模拟研磨,得出当厚度为5mm时,虽然形变量最低,但对工件磨损最严重,因此确定厚度为3mm时,形变量适中,研磨效果最优。
6.根据权利要求1所述的一种自动加工研磨垫工艺方法,其特征在于:所述步骤七中,在研磨层底部涂冷压胶,涂胶量70-90g/m 2,并与PC板进行组坯,放入压机中,在压强1.5-2.5MPa条件下冷压40-60min。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113070808B (zh) * 2021-04-27 2022-10-28 华虹半导体(无锡)有限公司 化学机械研磨工艺的研磨控制方法
CN113561053B (zh) * 2021-08-03 2024-05-31 青岛佳恩半导体有限公司 一种超薄碳化硅单晶衬底的制备设备及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7289872B1 (en) * 2006-09-12 2007-10-30 Fujitsu Limited Method and apparatus for prediction of polishing condition, and computer product
CN104465360A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 安徽安芯电子科技有限公司 晶圆及其刻蚀方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080146119A1 (en) * 2005-01-21 2008-06-19 Tatsuya Sasaki Substrate Polishing Method and Apparatus
CN100473501C (zh) * 2005-12-08 2009-04-01 上海华虹Nec电子有限公司 一种化学机械抛光中延长研磨垫寿命的方法
CN104128880B (zh) * 2014-07-21 2017-01-11 蓝思科技股份有限公司 一种改性环氧树脂型陶瓷专用研磨垫及其制备方法
US9991164B2 (en) * 2016-06-22 2018-06-05 Semiconductor Components Industries, Llc Semiconductor die singulation methods
CN106926115B (zh) * 2017-03-15 2022-12-09 东莞华晶粉末冶金有限公司 一种研磨垫及其制作方法
CN209036275U (zh) * 2018-09-10 2019-06-28 长鑫存储技术有限公司 抛光垫

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7289872B1 (en) * 2006-09-12 2007-10-30 Fujitsu Limited Method and apparatus for prediction of polishing condition, and computer product
CN104465360A (zh) * 2014-12-25 2015-03-25 安徽安芯电子科技有限公司 晶圆及其刻蚀方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
化学机械抛光中抛光液流动特性研究;花成旭;《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技I辑》;中国学术期刊(光盘版)电子杂志社;20180315(第3期);全文 *

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