CN105382678A - 一种蓝宝石晶片的抛光装置及其抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的一种蓝宝石晶片的抛光装置及其抛光方法，对现有工艺流程进行改进，包括：钻石抛光液振荡处理、磁力搅拌处理、抛光盘的盘面平整度测量与修整、喷嘴连接、晶片贴蜡处理和蓝宝石晶片抛光，并设计和改进与工艺配合的震荡机、加热磁力搅拌器和抛光机，对钻石抛光液品质和均匀性进行改良，确保了晶片的抛光品质，稳定了抛光的移除率，有效减少对晶片表面的划伤和划痕，抛光后晶片的抛光品质更加好，晶片表面平整度明显提高，TTV会控制在2以内，同时采取了相应的自动化机构，不需要人员额外付出时间，减少了人力摇晃搅拌的人力成本和搅拌不均匀现象。

Description

一种蓝宝石晶片的抛光装置及其抛光方法

技术领域

本发明涉及蓝宝石衬底片的加工领域，特别是一种蓝宝石晶片的抛光装置及其抛光方法。

背景技术

钻石液抛光是蓝宝石晶片制造中非常重要的一项工艺流程，它决定了蓝宝石抛光后的TTV和LTV，和WARP等多项表面平整度技术参数，是否符合客户需求，一般的钻石抛光液，主要成分是由烷烃80～90％和少量的分散触变剂、pH调节剂、表面活性剂、及0.1～1％的金刚石微分调制而成，现有的技术在应用中，钻石抛光液中的金刚石微粉在液体中受重力影响，容易沉淀，悬浮性差，人工摇晃搅拌放置一段时间后，会有一部分的金刚石微粉沉淀在容器底部，造成抛光液不均匀，抛光后造成晶片表面平整度不好，和抛光移除率不稳定，产生晶片过磨报废的现象，如果沉淀的大颗粒金刚石粉末集中喷洒在抛光盘面上，很容易产生晶片表面划痕和刮伤。

发明内容

本发明的目的是为了克服以上不足，提供一种蓝宝石晶片的抛光装置及其抛光方法，保证钻石抛光液在抛光中的均匀性，提供稳定的抛光移除率，减少抛光过程中晶片表面的划痕和刮伤，提高晶片表面抛光的平整度品质。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是:

一种蓝宝石晶片的抛光装置，其特征在于，包括震荡机、加热磁力搅拌器和抛光机，所述震荡机包括底座、抛动座、电机、偏心轮和连接杆，所述底座上设有4根滑动轴，所述滑动轴为竖直设置的直线光轴，所述抛动座的两侧套合在滑动轴上，抛动座上设有固定块，所述电机设置于底座内，所述偏心轮与电机的传动端固接，所述连接杆的上端与抛动座的一侧铰接，下端与偏心轮铰接，实现抛动座的竖直上下移动；

所述加热磁力搅拌器包括搅拌容器，所述搅拌容器上设有加注口和尼龙气管，所述加注口位于搅拌容器的上端面的中心位置，并配备有加注口盖，所述加注口盖于加注口契合，加注口盖上设有透气孔，所述尼龙气管的数量为2个，并对称设置于加注口的两侧，尼龙气管贯穿搅拌容器的上端面，其下端伸入搅拌容器内，上端露出搅拌容器上端面；

所述抛光机包括抛光盘、压力盘和喷嘴，所述抛光盘呈圆形，其上设有4个均匀分布的陶瓷盘，所述压力盘设置于抛光盘上方，并可上下移动，与陶瓷盘一一对应，所述喷嘴的数量为2个，位于抛光盘和压力盘之间，并对称设置，其喷射方向指向抛光盘所呈的圆形的圆心，喷嘴包括液体输入口和压缩空气输入口，所述液体输入口通过气管与尼龙气管的上端连接，所述压缩空气输入口连接时间控制气阀。

一种蓝宝石晶片的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钻石抛光液振荡处理：打开钻石抛光液包装盒，取出瓶装钻石抛光液，无需打开瓶盖，将瓶装钻石抛光液置于震荡机的拋动座上并固定，启动震荡机，瓶装钻石抛光液通过震荡机上下抛动，其内的金刚石微粉充分与液体搅拌均匀，振荡时间设定为20分钟；

（2）钻石抛光液磁力搅拌处理：振荡处理完成后，取下瓶装钻石抛光液，将其内的钻石抛光液倒入加热磁力搅拌器上面的搅拌容器中，打开加热磁力搅拌器电源，当搅拌器底座产生磁场后，带动搅拌容器中的搅拌子成圆周循环运动时，调整设定加热磁力搅拌器的转速为500RPM，搅拌子会产生足够的旋转搅拌力对钻石抛光液进行不停的搅拌动作，并产生漩涡，从而保持钻石抛光液里面金刚石微粉悬浮的均匀性，设定温度为25℃，加热磁力搅拌器会智能加温并持续保持为25℃，此时容器中的钻石抛光液温度接近抛光的盘面温度；

（3）抛光盘的盘面平整度测量与修整：使用平尺测量抛光盘的盘面平整度，要求为盘面中心位置凹下0~10um，如果不符合要求，则使用车刀修整盘面，直到达到所需的平整度；

（4）喷嘴连接：将喷嘴的液体输入口通过气管与加热磁力搅拌器上的尼龙气管响亮，将压缩空气输入口与时间控制气阀相连，准备抽取搅拌容器中的钻石抛光液；

（5）晶片贴蜡处理：在贴蜡前，先对预贴付于某个陶瓷盘的所有蓝宝石晶片进行厚度测量筛选，所有蓝宝石晶片的厚度差应控制在3um以内，TTV控制在3um以内，随后采用贴蜡工艺将蓝宝石晶片贴付在陶瓷盘，此时，蓝宝石晶片的抛光面朝上，随后，将陶瓷盘反扣于抛光盘上，并操作压力盘下移，压住陶瓷盘，设定加工压力为0.8kgf/cm2，此时，蓝宝石晶片的抛光面贴近抛光盘盘面；

（6）蓝宝石晶片抛光：启动程序进行抛光，抛光盘进行转动，抛光盘转动的同时带动压力盘的自转，对晶片表面进行均匀抛光，根据晶片需要抛光的厚度和移除率设定第1段抛光时间，设定转速为50rpm，同时，时间控制气阀启动，控制喷头喷洒钻石抛光液进行间歇喷洒，钻石抛光液的喷洒时间为3秒，间隔时间为3秒，每抛光一段时间，取下陶瓷盘，测量蓝宝石晶片厚度，记录蓝宝石晶片厚度和抛光时间，并计算出移除率，根据移除率和还需要抛光的厚度，设定再次抛光时间，随后进行二次抛光，直到蓝宝石晶片抛光到所需的厚度范围，取下陶瓷盘，最后，将陶瓷盘放在加热台上加热，设定加热台温度为100℃，加热时长为2分钟，蜡融化，取下完成抛光的蓝宝石晶片，放入周转盒中。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、通过开始的震荡搅拌和之后的磁力搅拌，钻石抛光液能够始终保持良好的均匀性，钻石抛光液中的金刚石微粉始终处于均匀的悬浮状态，抛光时，抽取的钻石抛光液的均匀性十分良好，可有效减少对晶片表面的划伤和划痕，抛光后晶片的抛光品质更加好，晶片表面平整度明显提高，TTV会控制在2以内；

2、保证并保持了钻石抛光液在使用过程中的均匀性，稳定了抛光的移除率，不会出现移除量过小或过大的问题；

3、整个过程采取了相应的自动化机构，不需要人员额外付出时间，减少了人力摇晃搅拌的人力成本和搅拌不均匀现象；

4、通过抛光前控制抛光盘盘面的平整度和单个陶瓷盘上所有晶片之间的厚度差和TTV，以及抛光时控制钻石抛光液标准的喷洒时间和间隔时间，和抛光转速，加工压力一系列的工艺手段，来达到确保抛光后良好品质的目地。

附图说明

图1震荡机示意图。

图2加热磁力搅拌器、抛光机和喷头连接示意图。

具体实施方式

如图所示的一种蓝宝石晶片的抛光装置，其特征在于，包括震荡机1、加热磁力搅拌器2和抛光机3，所述震荡机1包括底座4、抛动座5、电机6、偏心轮7和连接杆8，所述底座4上设有4根滑动轴9，所述滑动轴9为竖直设置的直线光轴，所述抛动座5的两侧套合在滑动轴9上，抛动座5上设有固定块10，所述电机6设置于底座4内，所述偏心轮7与电机6的传动端固接，所述连接杆8的上端与抛动座5的一侧铰接，下端与偏心轮7铰接，实现抛动座5的竖直上下移动；

所述加热磁力搅拌器2包括搅拌容器11，所述搅拌容器11上设有加注口12和尼龙气管13，所述加注口12位于搅拌容器11的上端面的中心位置，并配备有加注口盖14，所述加注口盖14于加注口12契合，加注口盖14上设有透气孔，所述尼龙气管13的数量为2个，并对称设置于加注口12的两侧，尼龙气管13贯穿搅拌容器11的上端面，其下端伸入搅拌容器11内，上端露出搅拌容器11上端面；

所述抛光机3包括抛光盘15、压力盘16和喷嘴17，所述抛光盘15呈圆形，其上设有4个均匀分布的陶瓷盘18，所述压力盘16设置于抛光盘15上方，并可上下移动，与陶瓷盘18一一对应，所述喷嘴17的数量为2个，位于抛光盘15和压力盘16之间，并对称设置，其喷射方向指向抛光盘15所呈的圆形的圆心，喷嘴17包括液体输入口19和压缩空气输入口20，所述液体输入口19通过气管21与尼龙气管13的上端连接，所述压缩空气输入口20连接时间控制气阀22。

其中，所述时间控制气阀22采用真空阀门和时间控制器联动，实现对喷头17的喷洒时间和喷洒间隔时间的控制，时间控制气阀22的进气端连通高压气体。

一种蓝宝石晶片的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)钻石抛光液振荡处理：打开钻石抛光液包装盒，取出瓶装钻石抛光液，无需打开瓶盖，将瓶装钻石抛光液置于震荡机的拋动座上并固定，启动震荡机，瓶装钻石抛光液通过震荡机上下抛动，其内的金刚石微粉充分与液体搅拌均匀，振荡时间设定为20分钟；

(2)钻石抛光液磁力搅拌处理：振荡处理完成后，取下瓶装钻石抛光液，将其内的钻石抛光液倒入加热磁力搅拌器上面的搅拌容器中，打开加热磁力搅拌器电源，当搅拌器底座产生磁场后，带动搅拌容器中的搅拌子成圆周循环运动时，调整设定加热磁力搅拌器的转速为500RPM，搅拌子会产生足够的旋转搅拌力对钻石抛光液进行不停的搅拌动作，并产生漩涡，从而保持钻石抛光液里面金刚石微粉悬浮的均匀性，设定温度为25℃，加热磁力搅拌器会智能加温并持续保持为25℃，此时容器中的钻石抛光液温度接近抛光的盘面温度；

(3)抛光盘的盘面平整度测量与修整：使用平尺测量抛光盘的盘面平整度，要求为盘面中心位置凹下0~10um，如果不符合要求，则使用车刀修整盘面，直到达到所需的平整度；

(4)喷嘴连接：将喷嘴的液体输入口通过气管与加热磁力搅拌器上的尼龙气管响亮，将压缩空气输入口与时间控制气阀相连，准备抽取搅拌容器中的钻石抛光液；

(5)晶片贴蜡处理：在贴蜡前，先对预贴付于某个陶瓷盘的所有蓝宝石晶片进行厚度测量筛选，所有蓝宝石晶片的厚度差应控制在3um以内，TTV控制在3um以内，随后采用贴蜡工艺将蓝宝石晶片贴付在陶瓷盘，此时，蓝宝石晶片的抛光面朝上，随后，将陶瓷盘反扣于抛光盘上，并操作压力盘下移，压住陶瓷盘，设定加工压力为0.8kgf/cm2，此时，蓝宝石晶片的抛光面贴近抛光盘盘面；

(6)蓝宝石晶片抛光：启动程序进行抛光，抛光盘进行转动，抛光盘转动的同时带动压力盘的自转，对晶片表面进行均匀抛光，根据晶片需要抛光的厚度和移除率设定第1段抛光时间，设定转速为50rpm，同时，时间控制气阀启动，控制喷头喷洒钻石抛光液进行间歇喷洒，钻石抛光液的喷洒时间为3秒，间隔时间为3秒，每抛光一段时间，需取下陶瓷盘，测量蓝宝石晶片厚度，记录蓝宝石晶片厚度和抛光时间，并计算出移除率，根据移除率和还需要抛光的厚度，设定再次抛光时间，随后进行二次抛光，直到蓝宝石晶片抛光到所需的厚度范围，取下陶瓷盘，最后，将陶瓷盘放在加热台上加热，设定加热台温度为100℃，加热时长为2分钟，蜡融化，取下完成抛光的蓝宝石晶片，放入周转盒中。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种蓝宝石晶片的抛光装置，其特征在于，包括震荡机、加热磁力搅拌器和抛光机，所述震荡机包括底座、抛动座、电机、偏心轮和连接杆，所述底座上设有4根滑动轴，所述滑动轴为竖直设置的直线光轴，所述抛动座的两侧套合在滑动轴上，抛动座上设有固定块，所述电机设置于底座内，所述偏心轮与电机的传动端固接，所述连接杆的上端与抛动座的一侧铰接，下端与偏心轮铰接，实现抛动座的竖直上下移动。

2.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶片的抛光装置，其特征在于，所述加热磁力搅拌器包括搅拌容器，所述搅拌容器上设有加注口和尼龙气管，所述加注口位于搅拌容器的上端面的中心位置，并配备有加注口盖，所述加注口盖于加注口契合，加注口盖上设有透气孔，所述尼龙气管的数量为2个，并对称设置于加注口的两侧，尼龙气管贯穿搅拌容器的上端面，其下端伸入搅拌容器内，上端露出搅拌容器上端面。

3.如权利要求1所述的一种蓝宝石晶片的抛光装置，其特征在于，所述抛光机包括抛光盘、压力盘和喷嘴，所述抛光盘呈圆形，其上设有4个均匀分布的陶瓷盘，所述压力盘设置于抛光盘上方，并可上下移动，与陶瓷盘一一对应，所述喷嘴的数量为2个，位于抛光盘和压力盘之间，并对称设置，其喷射方向指向抛光盘所呈的圆形的圆心，喷嘴包括液体输入口和压缩空气输入口，所述液体输入口通过气管与尼龙气管的上端连接，所述压缩空气输入口连接时间控制气阀。

4.一种蓝宝石晶片的抛光方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）钻石抛光液振荡处理：打开钻石抛光液包装盒，取出瓶装钻石抛光液，无需打开瓶盖，将瓶装钻石抛光液置于震荡机的拋动座上并固定，启动震荡机，瓶装钻石抛光液通过震荡机上下抛动，其内的金刚石微粉充分与液体搅拌均匀，振荡时间设定为20分钟；

（2）钻石抛光液磁力搅拌处理：振荡处理完成后，取下瓶装钻石抛光液，将其内的钻石抛光液倒入加热磁力搅拌器上面的搅拌容器中，打开加热磁力搅拌器电源，当搅拌器底座产生磁场后，带动搅拌容器中的搅拌子成圆周循环运动时，调整设定加热磁力搅拌器的转速为500RPM，搅拌子会产生足够的旋转搅拌力对钻石抛光液进行不停的搅拌动作，并产生漩涡，从而保持钻石抛光液里面金刚石微粉悬浮的均匀性，设定温度为25℃，加热磁力搅拌器会智能加温并持续保持为25℃，此时容器中的钻石抛光液温度接近抛光的盘面温度；

（3）抛光盘的盘面平整度测量与修整：使用平尺测量抛光盘的盘面平整度，要求为盘面中心位置凹下0~10um，如果不符合要求，则使用车刀修整盘面，直到达到所需的平整度；

（4）喷嘴连接：将喷嘴的液体输入口通过气管与加热磁力搅拌器上的尼龙气管响亮，将压缩空气输入口与时间控制气阀相连，准备抽取搅拌容器中的钻石抛光液；

（5）晶片贴蜡处理：在贴蜡前，先对预贴付于某个陶瓷盘的所有蓝宝石晶片进行厚度测量筛选，所有蓝宝石晶片的厚度差应控制在3um以内，TTV控制在3um以内，随后采用贴蜡工艺将蓝宝石晶片贴付在陶瓷盘，此时，蓝宝石晶片的抛光面朝上，随后，将陶瓷盘反扣于抛光盘上，并操作压力盘下移，压住陶瓷盘，设定加工压力为0.8kgf/cm2，此时，蓝宝石晶片的抛光面贴近抛光盘盘面；

（6）蓝宝石晶片抛光：启动程序进行抛光，抛光盘进行转动，抛光盘转动的同时带动压力盘的自转，对晶片表面进行均匀抛光，根据晶片需要抛光的厚度和移除率设定第1段抛光时间，设定转速为50rpm，同时，时间控制气阀启动，控制喷头喷洒钻石抛光液进行间歇喷洒，钻石抛光液的喷洒时间为3秒，间隔时间为3秒，每抛光一段时间，取下陶瓷盘，测量蓝宝石晶片厚度，记录蓝宝石晶片厚度和抛光时间，并计算出移除率，根据移除率和还需要抛光的厚度，设定再次抛光时间，随后进行二次抛光，直到蓝宝石晶片抛光到所需的厚度范围，取下陶瓷盘，最后，将陶瓷盘放在加热台上加热，设定加热台温度为100℃，加热时长为2分钟，蜡融化，取下完成抛光的蓝宝石晶片，放入周转盒中。