[其他]磨削、研磨和抛光用基体物质

说明书

本发明涉及一类改进了的材料。这种材料可用来磨削、研磨和抛光半导体薄片以及与之相似的要求有超高精度几何形状的其它材料。

美国专利第3，504，457号和第3，499，250号介绍了用多孔材料（尤其是用聚酯纤维增强的聚氨酯）来使半导体薄片抛光。自这些专利被授权以后，多年来其中所介绍的这些材料已成为制备硅片表面的公认的标准材料。

硅片是制造通常所说的集成电路一类电器元件的基材。通常的做法，是将单晶硅结晶块切成厚度为0.015至0.025英寸厚的薄片。然后，一般要研磨薄片，使其平整，随后用化学方法腐蚀。腐蚀之后，用一种工业界称之为抛光的工艺处理该薄片。抛光时所用的装置与研磨时所用的装置相似。在抛光过程中，将薄片固定在抛光机上，然后与一个或多个已粘在旋转研磨板上的多孔材料进行磨擦接触。在抛光加工过程中，使多孔基体物质始终饱含一种内含二氧化硅微颗粒的碱性悬浮液。该碱性悬浮液（浆液）与薄片表面上的硅原子进行化学反应，以生成一种比下面的硅稍软的反应产物。一旦在薄片表面形成了这种反应产物，进一步的反应便受到了抑制。在抛光加工过程中，这种反应产物不断地被磨擦掉，使新露出的硅暴露于浆液的作用之下。

抛光基体的作用是即作为浆液的载体、又作为擦净器（以从薄片表面上除去反应产物）。显然，抛光基体使新鲜的硅暴露出来（以便反应）的具体方式将极大地影响薄片表面的最终形状或几何尺寸。薄片上与基体接触最为紧密的区域将受到最剧烈的磨擦，因而反应最快。在这些区域上，看起来硅材料将会被最快地“抛光掉”。例如，若基体相对较软或柔性较好，它将更容易与薄片的形状相吻合，并得到较光滑的最终形状且边角是圆滑的。另一方面，若基体非常坚硬，由它将制得较平整的薄片，且边角是锋利的。

当美国专利第3，504，457号授权时（1970年4月7日），当时的技术水平要求抛光了的硅片具有圆滑的边角。当时所规定的抛光硅片的几何尺寸精度比现在的要求低几个数量级。此外，晶片抛光技术当时仍处于发展的初期阶段上，而且当时采用了各种不同的抛光工艺。因而，当时所需要的是在上述专利文件中介绍的柔软的、有弹性的抛光基体。这种基体使抛光方法的适应性相对较大。

近年来，极大规模集成电路（VLSI）技术的发展对晶片的表面质量和整体平整度以及几何尺寸精度提出了更严格的要求。现在，已用其它方法使边角圆滑，这样便使基体的作用集中在制出尽可能平整的表面上。

本发明提供了一种多孔型抛光基体物质。在该方法中，将一种热塑性树脂充入一种纤维状织物或网络中，其充入方式使树脂中存有孔洞，随后使树脂聚结以增加基体物质材料的孔隙率和硬度（与已有技术的基体物质相比-在已有技术中树脂母体不经聚结）。纤维状网络最好是聚酯纤维或其软化点比所述树脂（最好是聚氨酯）的熔点高的其它纤维的制成毡状的网垫。最好在树脂聚结之前把诸如颗粒状磨料一类的抛光助剂掺入到基体物质中。这类基体物质也可用于研磨或磨削中，但是应注意：“抛光基体物质”指所有这三种用途。

通过使热塑性树脂在纤维网络中沉积（最好是自一种树脂溶液、用溶剂-非溶剂絮凝方法）可以制得本发明的基体物质。最好按下述方式实现树脂聚结步骤：使基体物质加热，加热温度和时间不足以使纤维显著软化但足以使树脂聚结至某一程度，使得基体物质的孔隙率和硬度升高、而树脂中的微隙下降。在一个尤其理想的实施方案中，所用树脂中含有至少两种树脂，其中一种树脂的熔点比另一种的熔点高，这样，在热处理时高熔点树脂将不会显著地聚结。

除了从物理上改进了树脂和孔洞结构以外，估计本发明的聚结处理还从化学上改进了树脂，使其结晶度发生了变化并增加了树脂表面的化学活性。作为结果，本发明的改进了的多孔材料克服了已有技术的缺陷，并将由它制出目前需要的而且将是未来的技术所需要的晶片几何尺寸和表面质量。

为了说明本发明，在图中介绍了目前较理想的形式。然而，应该注意的是，本发明并不局限于图中所示的具体结构和手段。

图1是在5.0千伏的条件下100X放大倍率（100xmagnification）扫描电子显微镜照片，它显示了在按本发明进行聚结处理之前未改性的多孔材料。

图2、3和图4是与图1相似的照片，它们显示了按本发明进行聚结处理时多孔材料改性的各个阶段。