[发明专利]多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用。该多孔碳化硅陶瓷的制备方法包括如下步骤：称取原料，按照质量百分含量计，所述原料包括如下组分：80％～95％的碳化硅、2％～15％的助烧剂和1％～15％的添加剂，其中，添加剂选自钛酸铝、锂辉石及锂霞石中的至少一种；将原料混合形成混合料；将混合料成型形成生坯，再将生坯在1300℃～1550℃下烧结，得到多孔碳化硅陶瓷。上述多孔碳化硅陶瓷的制备方法制备到的多孔碳化硅陶瓷兼具较高的气孔率高和较低的热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料领域，特别是涉及一种多孔碳化硅陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

多孔陶瓷真空吸盘是晶圆减薄机、晶圆划片机、晶圆清洗机等晶圆制造设备上的工作平台，其通过以真空方式来固定晶圆，以对晶圆进行加工、检测或清洗。由于多孔碳化硅陶瓷具有化学稳定性好、耐酸碱腐蚀、耐高温、耐磨、硬度大等特点，而被广泛用作晶圆制造设备上的真空吸附平台。

目前，多孔碳化硅陶瓷通常需要在较高的温度下进行烧结，在烧结过程中，多孔碳化硅陶瓷内部会形成较多的液相，不仅会填充气孔，降低气孔率，而且液相经冷却后形成的玻璃相还会提高多孔碳化硅陶瓷的热膨胀系数，使得多孔碳化硅陶瓷在晶圆加工过程中容易受周围环境温度变化的影响，导致多孔碳化硅陶瓷的平面度发生变化，而导致加工出来的晶圆发生变形，影响晶圆的质量。

发明内容

基于此，有必要提供一种热膨胀系数较低且气孔率较高的多孔碳化硅陶瓷的制备方法。

此外，还提供一种多孔碳化硅陶瓷及其应用。

一种多孔碳化硅陶瓷的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

称取原料，按照质量百分含量计，所述原料包括如下组分：80％～95％的碳化硅、2％～15％的助烧剂和1％～15％的添加剂，其中，所述添加剂选自钛酸铝、锂辉石及锂霞石中的至少一种；

将所述原料混合形成混合料；及

将所述混合料成型形成生坯，再将所述生坯在1300℃～1550℃下烧结，得到多孔碳化硅陶瓷。

上述多孔碳化硅陶瓷通过按照上述比例加入助烧剂，以在助烧剂的作用下使生坯能够在1300℃～1550℃烧结，减少液相的生成，从而不仅能够避免过多的液相而导致大量气孔被填充，有利于提高陶瓷的气孔率，而且冷却后形成的玻璃相也相应减少，能够降低多孔碳化硅陶瓷的热膨胀系数；且由于钛酸铝、锂辉石和锂霞石均具有远远低于碳化硅的热膨胀系数，将钛酸铝、锂辉石和锂霞石中的至少一种作为添加剂，能够进一步地降低碳化硅的热膨胀系数，因此，上述方法制备得到的多孔碳化硅陶瓷的热膨胀系数较低且气孔率较高。

在其中一个实施例中，所述碳化硅的中位粒径D₅₀为10微米～75微米。

在其中一个实施例中，所述助烧剂选自氧化铝、二氧化硅、氧化钾、氧化钠及氧化镁中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述助烧剂包括氧化铝和二氧化硅。

在其中一个实施例中，所述将所述原料混合形成混合料的步骤为：将分散剂、粘结剂和水混合，形成预混液；将所述原料和所述预混液混合球磨，得到所述浆料；将所述浆料干燥，得到所述混合料。

在其中一个实施例中，所述将所述混合料成型形成生坯的步骤之前，还包括将所述混合料粉碎，再过80目筛～150目筛的步骤。

在其中一个实施例中，所述将所述生坯在1300℃～1550℃下烧结的步骤为：将所述生坯置于匣钵中，并用石墨和炭粉中的至少一种覆盖在所述生坯，再密封所述匣钵，然后将所述匣钵在1300℃～1550℃下进行烧结。