本發(fā)明屬于金剛石工具制造，具體涉及一種耐腐蝕的金剛石修整盤及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、化學(xué)機(jī)械平坦化是利用化學(xué)腐蝕作用和機(jī)械研磨作用對加工過程中的硅晶圓或其它襯底進(jìn)行平滑處理的一種技術(shù)，是超大規(guī)模集成電路制造過程中的重要環(huán)節(jié)之一。在化學(xué)機(jī)械平坦化工藝過程中，通常需要采用金剛石修整盤對拋光墊表面進(jìn)行適當(dāng)修整，去除拋光墊表面的釉化層，增加拋光墊表面粗糙度，以修復(fù)拋光墊的加工性能，保證拋光工藝的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。金剛石修整盤通常以不銹鋼作為基體，采用釬焊、電鍍或燒結(jié)技術(shù)把金剛石顆粒固定在基體表面。在化學(xué)機(jī)械拋光過程中，特別是在鎢、銅等化學(xué)機(jī)械拋光過程中，金剛石修整盤會遭受高腐蝕性拋光液的化學(xué)侵蝕，導(dǎo)致金剛石修整盤的提前失效，甚至導(dǎo)致一些金剛石顆粒的脫落并劃傷晶圓。另外，腐蝕下來的金屬離子進(jìn)入拋光液，可能污染晶圓，影響芯片質(zhì)量，這對化學(xué)機(jī)械拋光后的清洗工序提出了更高要求。因此，提高金剛石修整盤的耐蝕性具有重要意義。

2、目前，提高金剛石修整盤耐蝕性的主要途徑是在修整盤工作表面增加耐蝕性涂層。所用的涂層主要有：鎳磷化學(xué)鍍非晶鍍層、電鍍鉻層、氮化鈦氣相沉積層、氮化鉻氣相沉積層、類金剛石碳膜、聚四氟乙烯涂層。這些涂層都可以有效提高金剛石修整盤的耐蝕性，延長它的工作壽命。然而，一方面，在這些涂層的制作過程中，通常不可避免地也會覆蓋在出刃的金剛石顆粒表面，損害金剛石的鋒利度，降低了修整盤對拋光墊的切削速率；另一方面，電鍍鉻層、類金剛石碳膜等還可能存在與釬焊層結(jié)合強(qiáng)度不良的問題，影響了涂層對釬焊層保護(hù)的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種耐腐蝕的金剛石修整盤及其制備方法，意在解決釬焊金剛石修整盤由于釬焊層耐蝕性不足可能導(dǎo)致的金剛石修整盤使用壽命縮短，甚至金剛石脫落的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明的第一目的是提供一種耐腐蝕的金剛石修整盤，包括金剛石基體、釬焊層、銅鍍層、鎳銅錳鍍層、氟烷基硅烷處理層以及多個金剛石顆粒，所述修整盤基體的一側(cè)設(shè)置有所述釬焊層，多個所述金剛石顆粒按一定間距排布，每個所述金剛石顆粒部分設(shè)置在所述釬焊層內(nèi)，所述釬焊層的上表面自下而上依次沉積有所述銅鍍層、所述鎳銅錳鍍層和所述氟烷基硅烷處理層，所述鎳銅錳鍍層中鎳、銅、錳質(zhì)量比為（92~93.5）：（6~7）：（0.5~1）；所述氟烷基硅烷處理層中氟烷基硅烷包括1h,1h,2h,2h-全氟辛基三乙氧基硅烷，1h,1h,2h,2h-全氟癸基三乙氧基硅烷，1h,1h,2h,2h-全氟十七烷三甲基氧硅烷和全氟十八烷基三乙氧基硅烷中的任一種。

4、進(jìn)一步的，所述金剛石修整盤基體的材質(zhì)為不銹鋼。

5、進(jìn)一步的，所述金剛石顆粒直徑范圍為80~300μm，所述金剛石顆粒出露于所述釬焊層表面的高度范圍為56~210μm。

6、進(jìn)一步的，所述銅鍍層的厚度為1~5μm。

7、進(jìn)一步的，所述鎳銅錳鍍層的厚度為5~20μm。

8、進(jìn)一步的，所述鎳銅錳鍍層的顯微硬度為550~700hv。

9、進(jìn)一步的，所述釬焊層以真空釬焊方式固定在所述金剛石修整盤基體的一側(cè)，釬焊料為鎳基合金。

10、本發(fā)明的第二目的是提供上述的耐腐蝕的金剛石修整盤的制備方法，包括以下具體步驟：

11、s1、清理不銹鋼基體表面的污漬和氧化膜，然后在清理后的基體表面涂覆粘膠、均勻分布鎳鉻合金焊料，再在鎳鉻合金焊料層上噴涂粘膠，并采用模板法在鎳鉻合金焊料層上均勻撒布金剛石顆粒；

12、s2、將步驟s1得到的撒布好金剛石顆粒的工件在900~1100℃的高溫真空環(huán)境下燒結(jié)，得到金剛石修整盤半成品；

13、s3、將步驟s2得到的金剛石修整盤半成品進(jìn)行局部絕緣，僅露出含金剛石的釬焊層，并對含金剛石的釬焊層表面進(jìn)行電化學(xué)除油、電化學(xué)活化、清洗等鍍前處理工藝，接著放入電鍍槽中，進(jìn)行鍍銅；

14、s4、將步驟s3得到的鍍銅后的金剛石修整盤半成品出槽，用蒸餾水沖洗干凈，接著電沉積鎳銅錳鍍層；

15、s5、將步驟s4得到的電沉積了鎳銅錳鍍層的金剛石修整盤半成品出槽，拆除絕緣材料，并用清水清洗干凈，置于氟烷基硅烷的無水乙醇溶液中，水浴加熱反應(yīng)后，用無水乙醇沖洗鎳銅錳鍍層表面，烘干，得到具有良好耐蝕性的金剛石修整盤成品。

16、進(jìn)一步的，步驟s4中，用于電沉積鎳銅錳鍍層的電鍍液包括150~300?g/l?niso4、5~10?g/l?cuso4、5~10?g/l?mncl2、60~120?g/l?na3c6h5o7和30~50g/l?h3bo3，采用直流電鍍，電鍍工藝為電流密度5~8?a/dm2，鍍液溫度30~40?℃，鍍液ph值3.6~4.2。

17、進(jìn)一步的，步驟s5中，氟烷基硅烷的無水乙醇溶液質(zhì)量濃度為25~40?g/l。

18、與現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

19、本發(fā)明提供的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，在修整盤基體的一側(cè)設(shè)置有釬焊層，多個金剛石顆粒按一定間距排布，每個金剛石顆粒部分設(shè)置在釬焊層內(nèi)，釬焊層的上表面自下而上依次沉積有銅鍍層、鎳銅錳鍍層和氟烷基硅烷處理層，鎳銅錳鍍層的菜花狀結(jié)構(gòu)與氟烷基硅烷處理層的協(xié)同作用，可以得到高硬度、高耐蝕性的超疏水表面，減緩了修整拋光墊過程中釬焊層的腐蝕速率，進(jìn)而減少了金剛石顆粒的脫落概率，保證了金剛石的鋒利度和使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，包括修整盤基體（1）、釬焊層（2）、銅鍍層（3）、鎳銅錳鍍層（4）、氟烷基硅烷處理層（5）以及多個金剛石顆粒（6），所述修整盤基體（1）的一側(cè)設(shè)置有所述釬焊層（2），多個所述金剛石顆粒（6）按一定間距排布，每個所述金剛石顆粒（6）部分設(shè)置在所述釬焊層（2）內(nèi)，所述釬焊層（2）的上表面自下而上依次沉積有所述銅鍍層（3）、所述鎳銅錳鍍層（4）和所述氟烷基硅烷處理層（5），所述鎳銅錳鍍層（4）中鎳、銅、錳質(zhì)量比為（92~93.5）：（6~7）：（0.5~1）；

2.如權(quán)利要求1中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述金剛石修整盤基體的材質(zhì)為不銹鋼。

3.如權(quán)利要求1中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述金剛石顆粒直徑范圍為80~300μm，所述金剛石顆粒出露于所述釬焊層表面的高度范圍為56~210μm。

4.如權(quán)利要求1中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述銅鍍層的厚度為1~5μm。

5.如權(quán)利要求1中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述鎳銅錳鍍層的厚度為5~15μm。

6.如權(quán)利要求5中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述鎳銅錳鍍層的顯微硬度為550~700hv。

7.如權(quán)利要求1中所述的一種耐腐蝕的金剛石修整盤，其特征在于，所述釬焊層（2）以真空釬焊方式固定在所述金剛石修整盤基體（1）的一側(cè)，釬焊料為鎳基合金。

8.一種如權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述耐腐蝕的金剛石修整盤的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

9.?如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟s4中，用于電沉積鎳銅錳鍍層的電鍍液包括150~300?g/l?niso4、5~10?g/l?cuso4、5~10?g/l?mncl2、60~120?g/l?na3c6h5o7和30~50g/l?h3bo3，采用直流電鍍，電鍍工藝為電流密度5~8?a/dm2，鍍液溫度30~40?℃，鍍液ph值3.6~4.2。

10.?如權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟s5中，氟烷基硅烷的無水乙醇溶液質(zhì)量濃度為25~40?g/l。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及金剛石工具制造技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種耐腐蝕的金剛石修整盤及其制備方法。該金剛石整修盤包括修整盤基體、釬焊層、銅鍍層、鎳銅錳鍍層、氟烷基硅烷處理層以及多個金剛石顆粒，修整盤基體的一側(cè)設(shè)置有所述釬焊層，多個金剛石顆粒按一定間距排布，每個金剛石顆粒部分設(shè)置在所述釬焊層內(nèi)，釬焊層的上表面自下而上依次沉積有銅鍍層、鎳銅錳鍍層和氟烷基硅烷處理層。鎳銅錳鍍層的菜花狀結(jié)構(gòu)與氟烷基硅烷處理層的協(xié)同作用，可以得到高硬度、高耐蝕性的超疏水表面，減緩了修整拋光墊過程中釬焊層的腐蝕速率，進(jìn)而減少了金剛石顆粒的脫落概率，保證了金剛石的鋒利度和使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：葉宏煜,潘秉鎖,孫文文,劉仿
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢市匯達(dá)材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9