CN115446742A - 一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用，复合磨料砂轮的制备方法，包括：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90‑110目筛，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70‑80目筛，闷料后获得复合磨料砂轮成型料；将复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯；将磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃‑800℃，保温1h‑2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块；将复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮；将粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，获得复合磨料砂轮。
Description
技术领域
本发明涉及第三代半导体精密磨削用超硬磨料磨具技术领域。更具体地，涉及一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用。
背景技术
随着芯片制造、集成电路、新能源等新兴科技产业的蓬勃发展，目前芯片微电子制造技术正朝着衬底大尺寸化，高集成化，芯片超薄化的方向发展。而单晶碳化硅作为目前最具有代表性的第三代宽禁带半导体材料，凭借其高临界击穿电压、高电子饱和速率、强抗辐射能力、高温稳定性、高热导率等优良特性，广泛应用于大功率和高密度集成电子器件和光电子器件的衬底材料。单晶基器件性能的优劣依赖于单晶衬底外延层的晶格完整性及平整度，这就要求外延生长之前的衬底基片具有超平坦、无缺陷和无损伤的表面。
目前单晶碳化硅晶片减薄工艺主要有两种：一种是采用游离磨粒的摩擦磨损方式对碳化硅晶片研磨进行减薄，由于游离磨料在研磨盘表面随机分布且研磨轨迹不一致，会在晶片表面残留分布不均匀的磨痕，在亚表面产生微裂纹、晶格畸变、位错等损伤，严重时甚至会出现晶片平面度超差，尺寸重复性较差等问题，同时由于研磨减薄过程中需使用大量的金刚石磨料，资源消耗大，研磨后晶片难以实现精确定位，无法实现自动化。另一种则是釆用金刚石砂轮对碳化硅晶片进行超精密磨削减薄，金刚石砂轮具有磨削效率高、使用寿命长、加工精度高等优点，但由于金刚石磨粒微切削刃较多，较为锋利，通过单一机械作用去除材料不可避免地会在晶片的亚表面产生深划痕、微裂纹、位错等损伤，还需要通过后续工艺就修复磨削后晶片的表面缺陷，极大地增加了加工时间，加工效率低，难以实现批量化生产。
因此，如何提高加工效率、降低晶片超精密磨削后的表面亚表面损伤，对实现晶片高精度超光滑表面的高效加工有重要的意义。在硬脆材料超精密加工领域的相关研究中，研究人员发现仅仅通过单一机械作用较难获得高精度超光滑的工件表面。从能量角度分析，在材料去除加工过程中，至少需要相当于材料化学键结合能与依赖于温度、压力、化学平衡度和反应速度等因素的能量势垒之和的加工能量，所以在硬脆材料的去除加工过程中，通过引入多种能量是提高加工效率、降低表面粗糙度和减少表面亚表面损伤的有效途径。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种复合磨料砂轮及其制备方法和应用。
如本发明的一个方面，提供一种复合磨料砂轮的制备方法，包括：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90-110目筛，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70-80目筛，闷料后获得复合磨料砂轮成型料；将复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯；将磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃-800℃，保温1h-2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块；将复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮；将粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，获得复合磨料砂轮。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，闷料的时间为12h-24h。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，冷压成型，包括：通过粉末压片机缓慢加压至60MPa-100MPa，保压30s-60s后卸压。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，升温曲线，包括：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1h-2h，再以4℃/min-5℃/min的升温速率升温至700℃-800℃。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，固化成型，包括：在一定负载压力下，常温固化20h-48h。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，铝基体的外径为250mm-270mm，内径为200mm-220mm。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，按质量百分比计，金刚石硬磨料为30-45％，软磨料为30-40％，陶瓷结合剂为15-25％，临时粘结剂为3-5％、润湿剂为2-5％。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，软磨料为CeO2、MgO、Fe2O3中的一种或任意几种的组合。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，按重量份数计，陶瓷结合剂的原料包括：二氧化硅40-50份，硼酸10-15份，氧化铝5-10份，碳酸锂5-10份，碳酸钠2-3份，碳酸钾2-3份，碳酸钡10-15份。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，陶瓷结合剂的制备方法，包括：按比例称取各原料，球磨混合均匀，高温熔炼后水淬，破碎、干燥、过筛获得所述陶瓷结合剂。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，高温熔炼的温度为1200℃-1400℃。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，破碎为湿法球磨破碎。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，金刚石硬磨料的粒径为2000-4000目。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，软磨料的粒径为2500-3500目。
可选地，在如本发明的复合磨料砂轮的制备方法中，其中，等间距排列的复合磨料砂轮磨块的数量为60个。
如本发明的又一个方面，提供一种复合磨料砂轮，通过上述制备方法制得。
如本发明的又一个方面，提供一种碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，包括：使用辅助磨削液清洗待减薄的碳化硅晶圆；利用上述复合磨料砂轮对碳化硅晶圆进行化学机械磨削。
可选地，在如本发明的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，其中，辅助磨削液包括：基液、氧化剂、润滑剂和PH调节剂。
可选地，在如本发明的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，其中，基液中包含Fe2+，氧化剂中包含过氧化氢。
如本发明的复合磨料砂轮的制备方法，通过金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂等原料，制备生成复合磨料砂轮，其中，硬磨料可通过磨粒尖角机械磨削实现对晶片的快速减薄，软磨料可与氧化层之间产生固相化学反应生成更易去除的软质层，达到化学去除的效果，利用本发明的复合磨料砂轮的制备方法制备的复合磨料砂轮进行碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削，可以解决目前碳化硅硬脆材料加工难度高、减薄后表面应力大，亚表面损伤层较厚的问题，实现碳化硅衬底基片超平坦低损伤表面的高效率超精密减薄加工。
如本发明的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，利用化学机械的复合作用实现对碳化硅晶片的高效超精密磨削加工。具体地，首先通过辅助磨削液中芬顿反应所产生强氧化性的羟基自由基，将碳化硅晶片的表面氧化生成氧化硅层，随后复合磨料砂轮中的金刚石硬磨料通过尖角实现对碳化硅晶片表面的物理磨削，通过砂轮的自锐与磨损，软磨料被释放会和氧化硅层产生固相化学反应生成更易去除的软质层，达到化学去除的效果。采用复合磨料砂轮与化学机械磨削的协同作用可实现碳化硅晶片的高效率高精密低损伤的磨削加工，能够有效降低后续晶片加工的材料去厚量，提高碳化硅晶片整体精密加工效率。其中碳化硅晶片表面分级氧化机理如下(以Fe2O3软磨料为例)：
Fe2++H2O2→Fe3++OH-+*OH (1)
SiC+4*OH+O2→SiO2+2H2O+CO2↑ (2)
4SiO2+2Fe2O3→4FeSiO3+O2↑ (3)
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1示出根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮制备方法100的流程示意图；
图2示出根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮整体结构图；
图3示出根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮的显微结构图。
图4示出根据本发明一个实施例的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法400的流程示意图；
图5示出了如本发明一个实施例的磨削后碳化硅晶片的表面形貌及应力变质层；
图6示出根据本发明一个实施例的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮的制备方法。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
本发明的目的是提供一种新型复合磨料砂轮的制备方法，进而提供一种复合磨料砂轮与化学机械磨削的协同作用实现碳化硅晶片高效率高精密低损伤磨削加工的新方法。该方法通过调控辅助磨削液的化学成分实现对碳化硅晶片表面的快速氧化，利用复合磨料砂轮在磨削过程中的磨削特性，金刚石硬磨料通过磨粒尖角机械磨削实现对晶片的快速减薄，软磨料与氧化层之间产生固相化学反应生成更易去除的软质层，达到化学去除的效果，从而解决目前碳化硅硬脆材料加工难度高、减薄后表面应力大，亚表面损伤层较厚的问题，实现碳化硅衬底基片超平坦低损伤表面的高效率超精密减薄加工。
图1示出了根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮制备方法100的流程示意图。
如图1所示，该方法的目的是制备一种碳化硅晶圆减薄的复合磨料砂轮，该复合磨料砂轮不会在表面产生划伤和损伤等缺陷，加工效率高，能够有效减少后续晶片加工的材料去厚量，提高碳化硅晶片整体精密加工效率。该制备方法大致可分为成型料制备、磨块冷压成型、磨块无压烧结、砂轮的粘接和砂轮的修整五个步骤，以下对五个步骤进行详细说明：
方法100始于步骤102，在步骤102中，成型料制备：按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90-110目筛(4-6次)，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70-80目筛(4-6次)，闷料后获得复合磨料砂轮成型料。优选地，闷料的时间为12h-24h。
其中，按质量百分比计，金刚石硬磨料、软磨料、陶瓷结合剂、临时粘接剂的比例为：金刚石硬磨料30-45％，软磨料30-40％，陶瓷结合剂15-25％，临时粘结剂3-5％份、润湿剂2-5％；
在一些实施例中，金刚石硬磨料的粒径为2000-4000目，软磨料的粒径为2500-3500目。软磨料为CeO2、MgO、Fe2O3中的一种或任意几种的组合。
陶瓷结合剂的原料包括：二氧化硅，硼酸，氧化铝，碳酸锂，碳酸钠，碳酸钾，碳酸钡。各原料按重量份数计的比例为：二氧化硅40-50份，硼酸10-15份，氧化铝5-10份，碳酸锂5-10份，碳酸钠2-3份，碳酸钾2-3份，碳酸钡10-15份。优选地，该陶瓷结合剂的制备方法，包括：按比例称取各原料，球磨混合均匀，高温熔炼后水淬，破碎(具体可采用湿法球磨破碎)、干燥、过筛获得所述陶瓷结合剂。其中，高温熔炼的温度为1200℃-1400℃。
在一些实施例中，临时粘结剂的主要活性成分包括但不限于芳香族四羧酸二酐、芳香族二胺、增粘树脂、环烯烃共聚物等。
之后，进入步骤104，将复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯。
在一些实施例中，冷压成型包括通过粉末压片机缓慢加压至60MPa-100MPa，保压30s-60s后卸压，再自然干燥24h的步骤。
随后，在步骤106中，将磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃-800℃，保温1h-2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块。
在一些实施例中，升温曲线具体包括以下步骤：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1h-2h，再以4℃/min-5℃/min的升温速率升温至700℃-800℃。该操作可确保磨块生坯中的水分排出及各有机助剂的充分分解，避免生坯开裂。优选地，待温度升至700℃-800℃后，可保温1.5h，随炉冷却至室温后获得复合磨料砂轮磨块。
接着，在步骤108中，将复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮。在一些实施例中，固化成型为在一定负载压力下，常温固化20h-48h。其中，等间距排列的复合磨料砂轮磨块的数量为60个。优选地，在将环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽之前，还可以对铝基体沟槽内表面进行去油处理，以保持铝基体沟槽的洁净。
在一些实施例中，铝基体的外径为250mm-270mm，内径为200mm-220mm。
最后，在步骤110中，将粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，得到复合磨料砂轮。参考图2和图3，图2示出根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮整体结构图。图3示出根据本发明一个实施例的复合磨料砂轮的显微结构图。
综上所述，本发明的复合磨料砂轮的制备方法，通过金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂等原料，制备生成复合磨料砂轮，其中，硬磨料可通过磨粒尖角机械磨削实现对晶片的快速减薄，软磨料可与氧化层之间产生固相化学反应生成更易去除的软质层，达到化学去除的效果，利用本发明的复合磨料砂轮的制备方法制备的复合磨料砂轮进行碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削，可以解决目前碳化硅硬脆材料加工难度高、减薄后表面应力大，亚表面损伤层较厚的问题，实现碳化硅衬底基片超平坦低损伤表面的高效率超精密减薄加工。
图4示出根据本发明一个实施例的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法400的流程示意图。
如图4所示，该方法400包括以下步骤：
步骤402，使用辅助磨削液清洗待减薄的碳化硅晶圆。其中，辅助磨削液包括：基液、氧化剂、润滑剂和PH调节剂。基液中包含Fe2+，氧化剂中包含过氧化氢。
步骤404，利用上述方法200制备的复合磨料砂轮对碳化硅晶圆进行化学机械磨削。磨削后的碳化硅晶片如图5所示，图5示出根据本发明一个实施例的磨削后碳化硅晶片的表面形貌及应力变质层图片，图中显示：磨削后碳化硅晶片表面平坦，且表面应力较小。
本发明的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，利用化学机械的复合作用实现对碳化硅晶片的高效超精密磨削加工。具体地，首先通过辅助磨削液中芬顿反应所产生强氧化性的羟基自由基，将碳化硅晶片的表面氧化生成氧化硅层，随后复合磨料砂轮中的金刚石硬磨料通过尖角实现对碳化硅晶片表面的物理磨削，通过砂轮的自锐与磨损，软磨料被释放会和氧化硅层产生固相化学反应生成更易去除的软质层，达到化学去除的效果。采用复合磨料砂轮与化学机械磨削的协同作用可实现碳化硅晶片的高效率高精密低损伤的磨削加工，能够有效降低后续晶片加工的材料去厚量，提高碳化硅晶片整体精密加工效率。其中碳化硅晶片表面分级氧化机理如下(以Fe2O3软磨料为例)：
Fe2++H202→Fe3++OH-+*OH (1)
SiC+4*OH+O2→SiO2+2H2O+CO2↑ (2)
4SiO2+2Fe2O3→4FeSiO3+O2↑ (3)
下面通过具体的实施例说明本发明的复合磨料砂轮及其制备方法和应用，该描述仅是为了使本领域的技术人员更好地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
一种用于碳化硅晶圆减薄的复合磨料砂轮，原料按重量百分比包括：金刚石硬磨料35％、软磨料40％、陶瓷结合剂20％、临时粘结剂3％、润湿剂2％。
金刚石磨料的粒径为3000目(#)，软磨料为Fe2O3，粒径为3000#。
陶瓷结合剂，原料按重量百分比包括：二氧化硅50％、硼酸15％、氧化铝10％、碳酸锂8％、碳酸钠2％、碳酸钾2％、碳酸钡13％。
陶瓷结合剂的制备方法：按配方精确称量各原料后，球磨混合均匀，经过1300℃高温熔炼后水淬获得结合剂玻璃体，随后通过湿法球磨破碎、干燥、过筛获得陶瓷结合剂粉体。
图6示出根据本发明一个实施例的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮的制备方法，如图6所示，该方法步骤为：
(1)成型料制备：将金刚石硬磨料和软磨料置于研钵中，加入润湿剂，研磨均匀反复过100#筛5次，并向混合好的复合磨料中加入陶瓷结合剂粉体、临时粘结剂，混合均匀后过80#筛5次，闷料24h，获得复合磨料砂轮成型料；
(2)磨块冷压成型：取一定量的复合磨料砂轮成型料置于金属模具之中，通过粉末压片机进行冷压成型，缓慢加压至100MPa，保压60s后卸压，脱模后获得磨块生坯，自然干燥24h；
(3)磨块无压烧结：将获得的复合磨料砂轮磨块生坯平置于马弗炉中的耐火板材上进行烧结，其中烧结过程的升温工艺曲线为：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1-2h，确保磨块生坯中的水分排出及各有机助剂的充分分解，避免生坯开裂。在以5℃/min的升温速率升温至目标烧成温度760℃，保温1.5h，随炉冷却至室温后获得复合磨料砂轮磨块；
(4)砂轮的粘接：将烧结后的复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，随后对铝基体沟槽内表面进行去油处理，将调制好的环氧树脂胶均匀涂覆于铝基体沟槽及磨块的待粘贴面，并将复合磨料砂轮磨块垂直固定在铝基体上，等间距排列，在一定负载压力下常温固化24h定型；其中，铝基体外径260mm，内径210mm，所用磨块数量60个；
(5)砂轮的修整：将砂轮进行专用的车、磨等精加工，磨削面平面度达到精度要求后，即得本发明所述的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮。
实施例2
一种用于碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮，原料按重量百分比包括：金刚石硬磨料35％、软磨料40％、陶瓷结合剂20％、临时粘结剂3％、润湿剂2％。
所述金刚石磨料的粒径为3000#，软磨料为MgO，粒径为3000#。
所述陶瓷结合剂，原料按重量百分比包括二氧化硅50％、硼酸15％、氧化铝10％、碳酸锂8％、碳酸钠2％、碳酸钾2％、碳酸钡13％。
所述陶瓷结合剂的制备方法：按配方精确称量各原料后，球磨混合均匀，经过1300℃高温熔炼后水淬获得结合剂玻璃体，随后通过湿法球磨破碎、干燥、过筛获得陶瓷结合剂粉体。
碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮的制备方法，步骤为：
(1)成型料制备：将金刚石硬磨料和软磨料置于研钵中，加入润湿剂，研磨均匀反复过100#筛5次，并向混合好的复合磨料中加入陶瓷结合剂粉体、临时粘结剂，混合均匀后过80#筛5次，闷料24h，获得复合磨料砂轮成型料；
(2)磨块冷压成型：取一定量的复合磨料砂轮成型料置于金属模具之中，通过粉末压片机进行冷压成型，缓慢加压至100MPa，保压60s后卸压，脱模后获得磨块生坯，自然干燥24h；
(3)磨块无压烧结：将获得的复合磨料砂轮磨块生坯平置于马弗炉中的耐火板材上进行烧结，其中烧结过程的升温工艺曲线为：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1-2h，确保磨块生坯中的水分排出及各有机助剂的充分分解，避免生坯开裂。在以5℃/min的升温速率升温至目标烧成温度760℃，保温1.5h，随炉冷却至室温后获得复合磨料砂轮磨块；
(4)砂轮的粘接：将烧结后的复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，随后对铝基体沟槽内表面进行去油处理，将调制好的环氧树脂胶均匀涂覆于基体沟槽及磨块的待粘贴面，并将复合磨料砂轮磨块垂直固定在铝基体上，等间距排列，在一定负载压力下常温固化24h定型；其中基体外径260mm，内径210mm，所用磨块数量60个；
(5)砂轮的修整：将砂轮进行专用的车、磨等精加工，磨削面平面度达到精度要求后，即得本发明所述的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮。
实施例3
一种用于碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮，原料按重量百分比包括：金刚石硬磨料35％、软磨料40％、陶瓷结合剂20％、临时粘结剂3％、润湿剂2％。
所述金刚石磨料的粒径为3000#，软磨料为CeO2，粒径为3000#。
所述陶瓷结合剂，原料按重量百分比包括二氧化硅50％、硼酸15％、氧化铝10％、碳酸锂8％、碳酸钠2％、碳酸钾2％、碳酸钡13％。
所述陶瓷结合剂的制备方法：按配方精确称量各原料后，球磨混合均匀，经过1300℃高温熔炼后水淬获得结合剂玻璃体，随后通过湿法球磨破碎、干燥、过筛获得陶瓷结合剂粉体。
碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮的制备方法，步骤为：
(1)成型料制备：将金刚石硬磨料和软磨料置于研钵中，加入润湿剂，研磨均匀反复过100#筛5次，并向混合好的复合磨料中加入陶瓷结合剂粉体、临时粘结剂，混合均匀后过80#筛5次，闷料24h，获得复合磨料砂轮成型料；
(2)磨块冷压成型：取一定量的复合磨料砂轮成型料置于金属模具之中，通过粉末压片机进行冷压成型，缓慢加压至100MPa，保压30-60s后卸压，脱模后获得磨块生坯，自然干燥24h；
(3)磨块无压烧结：将获得的复合磨料砂轮磨块生坯平置于马弗炉中的耐火板材上进行烧结，其中烧结过程的升温工艺曲线为：以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1-2h，确保磨块生坯中的水分排出及各有机助剂的充分分解，避免生坯开裂。在以5℃/min的升温速率升温至目标烧成温度760℃，保温1.5h，随炉冷却至室温后获得复合磨料砂轮磨块；
(4)砂轮的粘接：将烧结后的复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，随后对铝基体沟槽内表面进行去油处理，将调制好的环氧树脂胶均匀涂覆于基体沟槽及磨块的待粘贴面，并将复合磨料砂轮磨块垂直固定在铝基体上，等间距排列，在一定负载压力下常温固化24h定型；其中基体外径260mm，内径210mm，所用磨块数量60个；
(5)砂轮的修整：将砂轮进行专用的车、磨等精加工，磨削面平面度达到精度要求后，即得本发明所述的碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削复合磨料砂轮。
实施例4
一种碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，包括以下步骤：
使用辅助磨削液清洗待减薄的碳化硅晶圆，随后实施例1制得的的复合磨料砂轮进行化学机械磨削。
辅助磨削液的组分包括：Fe2+基液、过氧化氢、润滑剂和PH调节剂。
化学机械磨削后碳化硅晶片的应力变质层及表面粗糙度情况见图5所示。
本说明书的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等均应做广义理解。此外，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的制。
A11、如A7所述的方法，其中，按重量份数计，所述陶瓷结合剂的原料包括：二氧化硅40-50份，硼酸10-15份，氧化铝5-10份，碳酸锂5-10份，碳酸钠2-3份，碳酸钾2-3份，碳酸钡10-15份。A12、如A9所述的方法，其中，所述陶瓷结合剂的制备方法，包括：按比例称取各原料，球磨混合均匀，高温熔炼后水淬，破碎、干燥、过筛获得所述陶瓷结合剂。A13、如A10所述的方法，其中，所述高温熔炼的温度为1200℃-1400℃。A14、如A10所述的方法，其中，所述破碎为湿法球磨破碎。A15、如A1所述的方法，其中，所述金刚石硬磨料的粒径为2000-4000目。A16、如A1所述的方法，其中，所述软磨料的粒径为2500-3500目。A17、如A1所述的制备方法，其中，等间距排列的复合磨料砂轮磨块的数量为60个。A18、如A17所述的方法，其中，所述辅助磨削液包括：基液、氧化剂、润滑剂和PH调节剂。A19、如A17所述的方法，其中，所述基液中包含Fe2+，所述氧化剂中包含过氧化氢。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。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或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。
尽管如有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。
Claims (10)
1.一种复合磨料砂轮的制备方法，包括：
按比例称取金刚石硬磨料、软磨料和润湿剂，混合研磨后过90-110目筛，随后加入陶瓷结合剂与临时粘结剂混合均匀过70-80目筛，闷料后获得复合磨料砂轮成型料；
将所述复合磨料砂轮成型料进行冷压成型，获得磨块生坯；
将所述磨块生坯置于马弗炉中，进行烧结，按升温曲线烧至700℃-800℃，保温1h-2h，冷却后获得复合磨料砂轮磨块；
将所述复合磨料砂轮磨块进行表面去毛刺、清洁及修整处理，利用环氧树脂胶将复合磨料砂轮磨块垂直粘接在铝基体的沟槽内，等间距排列，固化成型，获得粗复合磨料砂轮；
将所述粗复合磨料砂轮进行精加工，使其磨削面平面度达到精度要求，获得所述复合磨料砂轮。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述闷料的时间为12h-24h。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述冷压成型，包括：
通过粉末压片机缓慢加压至60MPa-100MPa，保压30s-60s后卸压。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述升温曲线，包括：
以2℃/min的升温速率升温至300℃，保温1h-2h，再以4℃/min-5℃/min的升温速率升温至700℃-800℃。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述固化成型，包括：
在一定负载压力下，常温固化20h-48h。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述铝基体的外径为250mm-270mm，内径为200mm-220mm。
7.如权利要求1所述的方法，其中，按质量百分比计，所述金刚石硬磨料为30-45％，软磨料为30-40％，陶瓷结合剂为15-25％，临时粘结剂为3-5％、润湿剂为2-5％。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述软磨料为CeO2、MgO、Fe2O3中的一种或任意几种的组合。
9.一种复合磨料砂轮，通过如权利要求1～8任一项所述的制备方法制得。
10.一种碳化硅晶圆减薄的化学机械磨削的方法，包括：
使用辅助磨削液清洗待减薄的碳化硅晶圆；
利用如权利要求9所述的复合磨料砂轮对所述碳化硅晶圆进行化学机械磨削。
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