CN110712071A - 一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置，该方法包括：根据返抛晶片的硬度、坑点、局部厚度差、平整度、背面所需粗糙度和缺陷类型的对晶片进行分组；确定每组返抛晶片使用的晶片载盘材料、抛光垫材料、机台盘材料、机台盘形状和抛光液材料，组装返抛设备；将每组返抛晶片依次按照中心厚度的数值分成若干处理批次；将每组反抛晶片按批次在对应定好的返抛设备上返抛至完成；返抛装置包括机台盘、抛光垫和晶片载盘，抛光垫设置于机台盘的上表面，晶片载盘位于机台盘的上方。本发明的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置，能达到晶片背面粗糙度均匀性的要求，并能提升晶片的返修良率，经检测返修良率可达95％以上。

Description

一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置

技术领域

本发明涉及LED材料技术领域，特别涉及一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置。

背景技术

随着太阳能产业链的材料碳化硅的蓬勃发展，蓝宝石LED照明产业凭借其在节能降耗领域的性能优势，迎来黄金发展期，市场规模正在急剧扩大。

随着技术的进步，从2015年开始，国内外市场主流制作高亮蓝光LED的衬底均使用4英寸蓝宝石平片或图形化蓝宝石衬底(PSS)。为了提高图形化产品一致性和整体合格率，目前正向较大尺寸的4英寸蓝宝石衬底片方向发展，衬底片加工是LED全产业链中一个非常重要的环节，也是外延客户的重要原材料，占外延成本达30％以上，因此，蓝宝石衬底的成本至关重要，而目前各厂家的衬底良率已经来到>90％的关头，如何救回已经产生的蓝宝石单抛厚度不良片，是各厂家节省成本的重要研究项目，透过提高整体的良率与产出来符合客户的价格需求。

发明内容

本发明的目的是为解决以上问题，本发明提供一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及返抛装置。

根据本发明的一个方面，提供一种蓝宝石单面抛光片厚度不良返抛方法，包括步骤：根据返抛晶片的硬度、坑点、局部厚度差、平整度、背面所需粗糙度和缺陷类型的对晶片进行分组；确定每组返抛晶片使用的晶片载盘材料、抛光垫材料、机台盘材料、机台盘形状和抛光液材料，组装返抛设备；将每组返抛晶片依次按照中心厚度的数值分成若干处理批次；将每组反抛晶片按批次在对应定好的返抛设备上返抛至完成。

其中，对晶片分组的步骤包括：返抛晶片的硬度位于3.5g/cm²以下为低硬度组，剩余晶片为高硬度组；对根据硬度分好组的晶片继续分组，坑点位于10以下且厚度高度差位于8μm以下，且局部厚度差位于1.8微米以下，且晶片平整度位于8微米以下为低缺陷组，剩余晶片为高缺陷组；将根据缺陷分好组的晶片继续分组，所需粗糙度位于0.3nm以内为低粗糙度组，剩余为高粗糙度组，晶片外薄内厚为外薄组，晶片内薄外厚为外厚组，则完成分组。

其中，组装返抛设备的步骤包括：高硬度组选用树脂盘、碳化硼盘或碳化硅盘作为载盘，低硬度组使用陶瓷盘或铁盘作为载盘；高缺陷组使用聚氨酯、橡胶或高分子复合型抛光垫，低缺陷组使用无纺布、尼龙布或绒布作为抛光垫；低粗糙度组，使用氧化铝或氧化铝抛光液，并使用铸铁研磨盘或金刚石研磨盘；高粗糙度组，使用碳化硅或碳化硼抛光液，并使用树脂铜研磨盘或纯铜研磨盘，外薄组使用内凸的机台盘盘型，外厚组使用外凸的机台盘盘型。

其中，将同组返抛晶片分批的步骤包括：晶片的中心厚度相差0.3μm以内的蓝宝石单抛片分为同一处理批次。

其中，同组返抛晶片进行处理时，相邻两个批次更替时，根据返抛晶片的局部厚度差的数值对返抛机的温度和机台凹凸倾斜度进行调整。

其中，调整原则为，外厚组晶片的晶片厚度高度差数值相对于零每升高1μm，则机台盘面温度相对于基准温度下降0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度降凹15μm，外薄组晶片厚度高度差数值相对于零每降低1μm，则机台盘面的温度相对于基准温度升高0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度升凸15μm。；其中，基准温度为25～45℃；大盘基准凹凸度为180～230μm。

根据本发明的另一方面，提供该返抛方法使用的反抛装置，包括抛光机主体、抛光机头、机台盘、抛光垫和用于吸附返抛晶片的晶片载盘，其中机台盘和抛光机头均与抛光机主体连接，晶片载盘与抛光机头连接，晶片载盘位于机台盘的上方，且晶片载盘的晶片吸附面与上表面相对，抛光垫设置于机台盘的上表面。

其中，返抛装置还包括抛光液添加装置，抛光液添加装置的添加口位于上表面的上方。

其中，机台盘的盘面为凹面或凸面。

其中，晶片载盘与抛光机头可拆卸连接，机台盘与抛光机主体可拆卸连接。

本发明的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法及装置，能达成晶片背面粗糙度均匀性的要求，能够保护抛光面，并可批量连续式进行作业，同时能提升晶片的返修良率，经检测返修良率可达95％以上。

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示出了本发明实施方式的返抛装置的示意图。

具体实施方式

下面将根据实施例更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然说明书中显示了本公开的示例性实施方式，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方式所限制。相反，提供这些实施方式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。

本发明涉及一种蓝宝石单面抛光片厚度不良返抛方法，首先对待返抛的单抛晶片进行图形测绘，根据测绘结分析待返抛的蓝宝石晶片的表面缺陷；根据蓝宝石晶片的个体情况和表面缺陷情况和晶片缺陷类型对待返抛晶片进行分组；针对各组晶片情况选取适合的抛光机台晶片载盘材料、抛光垫材料、机台盘材料和盘型、抛光液材料安装返抛装置；将分好组的晶片按照晶片中心厚度的差异分成多个批次，逐批次进行返抛打磨，其中不同批次间需进行机台盘面的温度和凹凸度的调整。

上述方法中，根据测绘结果分析出的晶片表面缺陷，包括晶片的TTV(晶片最高点和最低点的差值，即晶片的厚度高度差)、LTV(晶片的局部厚度差)、TIR(晶片的平整程度)。

根据晶体类型和表面厚度数值进行分组和装置组装的步骤，具体可以为，先根据晶片硬度将晶片分为两个近似硬度组；再根据蓝宝石晶片表面厚度分析数值将每个近似硬度组继续分为两个近似厚度分析数值组；然后再根据晶片表面所需粗糙度将每个近似厚度分析数值组继续分为两个近似粗糙度组；再根据晶片缺陷类型继续分为两个类型组。其中晶片硬度分组的依据为，硬度高于3.5g/cm²为一组，硬度位于3.5g/cm²以下为一组，蓝宝石晶片表面厚度分组的依据为，坑点多于10或坑点位于10以下但条件满足厚度高度差大于8μm，且局部厚度差大于1.8微米，且晶片平整度大于8微米之一的为一组，坑点位于10以下且厚度高度差位于8μm以下，局部厚度差位于1.8微米以下，晶片平整度位于8微米以下为一组，所需粗糙度位于0.3nm以内为一组，所需粗糙度高于0.3nm为一组。

根据每组晶片具备的硬度、表面厚度分析数值和所需粗糙度选择抛光机台晶片载盘、抛光垫、机台盘面、抛光液的步骤，具体为，高硬度组选用树脂盘、碳化硼盘或碳化硅盘作为载盘，低硬度使用陶瓷盘或铁盘作为载盘；高表面厚度分析数值组使用聚氨酯、橡胶或高分子复合型抛光垫，低表面厚度分析数值组使用无纺布、尼龙布或绒布作为抛光垫。低粗糙度组，使用氧化铝或氧化铝抛光液，并使用铸铁研磨盘或金刚石研磨盘，高粗糙度组，使用碳化硅或碳化硼抛光液，并使用树脂铜研磨盘或纯铜研磨盘。将分成的各组晶片根据缺陷类型进行组内区分，确定与缺陷类型匹配的机台盘面的盘型的步骤，具体为，以晶片定位边(OF边)为内方向，对边为外方向，将晶片厚度是对边厚(外厚)的统一为一类晶片，对边薄(外薄)的统一为另一类；根据低温控对边，高温控OF边为原则，将对边厚(外厚)的晶片的机台盘型修整成内凹，将对边薄(外薄)的晶片机台盘型修整成内凸。

将一缺陷类型的晶片按照晶片中心厚度的差异分成多个批次的步骤，具体为，中心厚度差异在0.3μm以下的晶片为一批，此时选择同样的抛光参数能够保证晶片的抛光面的质量和抛光的良率。当上一批缺陷晶片处理完毕，进行下一批次的处理时，根据晶片的厚度高度差(TTV)进行机台盘的调整。调整标准为，外厚组晶片的晶片厚度高度差数值相对于零每升高1μm，则机台盘面温度相对于基准温度下降0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度降凹15μm，外薄组晶片厚度高度差数值相对于零每降低1μm，则机台盘面的温度相对于基准温度升高0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度升凸15μm。机台盘面的基准温度为25～45度；大盘基准凹凸度为180～230μm，当机台盘面温度低于25度或高于45度时，晶片会出现表面质量缺陷，包括划伤，坑点，星点等，大盘凹凸度基准是则根据大盘温度范围而定。

分批完毕后，利用返抛装置对缺陷晶片按批次进行返抛。每批返抛的具体方法为，将不良品晶片进行80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，用130度/20min硫酸+磷酸混酸清洗，以确保衬底片的洁净；将晶片载盘装载位用刷子刷洗，配合水冲洗将载位刷干净；将干净的晶片吸附在载盘载位，吸附方式具体可以为真空吸附，贴蜡吸附，浸水吸附，上述吸附方式能有效保护晶片背面原有的粗糙度，使其不被破坏；将粘附有晶片的晶片载盘放置在机台的抛头下，抛头的温度需根据机台盘的加工温度进行相应的调整，具体调整的原则为：抛头温度往高调0.2度，则加工温度往低调0.5度；反之则抛头温度往低调0.2度，加工温度往高调0.5度。抛头的压力设定范围为0.5-3kg/cm²，抛头转速设定为35-40rpm，大盘转速设定为40-45rpm，移除量设定为7-10um；抛光后的返工品经过80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，与130度/20min硫酸、磷酸混酸清洗，以确保衬底片之洁净；将清洗后的返工品再次测绘，统计产品良率。

为对本发明进一步详细地说明，下面将通过具体实施例的形式对单批返抛晶片的抛光过程进行阐述。

实施例1：

对硬度位3.0～4.5g/cm²之间的外薄蓝宝石缺陷晶片进行抛光，经设备检测该批缺陷晶片的TTV为9-11μm，LTV为2.1-2.5μm，TIR为9μm，坑点为7-9，中心厚度集中在8-8.3μm之间。选用树脂载盘、橡胶抛光垫和粒度为#120的氧化铝抛光液和铸铁机台研磨盘组装返抛装置，根据晶片的TTV，将机台盘的温度设置为32℃，机台盘的凹凸度为300μm；将不良品晶片进行80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，用130度/20min硫酸和磷酸的混酸清洗，以确保衬底片的洁净；将晶片载盘装载位用刷子刷洗，配合水冲洗将载位刷干净；将干净的晶片吸附在载盘载位，目视无明显杂质气泡凸显。将粘附有晶片的晶片载盘放置在机台的抛头下，抛头转速设定为35-40rpm，大盘转速设定为40-45rpm，移除量设定为7-10um，以20％浓度氧化铝抛光液进行抛光；单面返抛后的返工品经过80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，再使用130度/20min硫酸和磷酸的混酸清洗。最后进行测绘，计算产品合格率。

经测绘统计本次抛光产品合格率为为97％，且所有晶片的背面粗糙度均匀。

对比例1：

利用设备检测，挑选出另一批与实施例同样硬度、同样缺陷类型和相近晶片表面厚度(TTV、LTV、TIR、坑点)的蓝宝石缺陷晶片进行抛光，该批缺陷晶片的TTV同样为9-11μm，LTV为2.1-2.5μm，TIR为9μm，坑点为7-9，中心厚度集中在8-8.3μm之间。选用陶瓷盘载盘、无纺布抛光垫和粒度为#30的氮化硅抛光液和树脂机盘组装返抛装置。将机台盘的温度设置为20℃，机台盘的凹凸度为210μm；将不良品晶片进行80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，用130度/20min硫酸和磷酸的混酸清洗，以确保衬底片的洁净；将晶片载盘装载位用刷子刷洗，配合水冲洗将载位刷干净；将干净的晶片吸附在载盘载位，目视无明显杂质气泡凸显。将粘附有晶片的晶片载盘放置在机台的抛头下，抛头转速设定为35-40rpm，大盘转速设定为40-45rpm，移除量设定为7-10um，以20％浓度氮化硅抛光液进行抛光；单面返抛后的返工品经过80度/15min 30％KOH化学溶液清洗，再使用130度/20min硫酸和磷酸的混酸清洗，最后进行测绘，计算产品合格率。

经测绘统计本次抛光产品合格率为52％，远低于实施例1，且晶片背面的粗糙度受到不同程度的破坏。

实施例2：

如图1所示，一种蓝宝石抛光片厚度不良返抛方法的反抛装置，包括抛光机主体(图中未示出)、抛光机头(图中未示出)、机台盘1、抛光垫2和用于吸附返抛晶片的晶片载盘3，其中机台盘1和抛光机头均与抛光机主体连接，晶片载盘3与抛光机头连接，晶片载盘3位于机台盘1的上方，且晶片载盘3的晶片吸附面与上表面相对，抛光垫2设置于机台盘1的上表面。

返抛装置还包括抛光液添加装置4，抛光液添加装置4与所述抛光主体连接且抛光液添加装置4的添加口位于机台盘1的上方；机台盘1的盘面为凹面、凸面或者环形凹凸面。在实施例1使用的抛光装置中，抛光垫2之间设有粘附胶层，抛光垫2通过粘附胶层与所述机台盘1的上表面连接。晶片载盘3与抛光机头卡接，机台盘1与抛光机主体卡接。

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之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，包括步骤：

根据返抛晶片的硬度、坑点、局部厚度差、平整度、背面所需粗糙度和缺陷类型的对晶片进行分组；

确定每组返抛晶片使用的晶片载盘材料、抛光垫材料、机台盘材料、机台盘形状和抛光液材料，组装返抛设备；

将每组返抛晶片依次按照中心厚度的数值分成若干处理批次；

将每组反抛晶片按批次在对应定好的返抛设备上返抛至完成。

2.如权利要求1所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，对晶片分组的步骤包括：

返抛晶片的硬度位于3.5g/cm²以下为低硬度组，剩余晶片为高硬度组；对根据硬度分好组的晶片继续分组，坑点位于10以下且厚度高度差位于8μm以下，且局部厚度差位于1.8微米以下，且晶片平整度位于8微米以下为低缺陷组，剩余晶片为高缺陷组；将根据缺陷分好组的晶片继续分组，所需粗糙度位于0.3nm以内为低粗糙度组，剩余为高粗糙度组，晶片外薄内厚为外薄组，晶片内薄外厚为外厚组，则分组完成。

3.如权利要求2所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，组装返抛设备的步骤包括：

高硬度组选用树脂盘、碳化硼盘或碳化硅盘作为载盘，低硬度组使用陶瓷盘或铁盘作为载盘；高缺陷组使用聚氨酯、橡胶或高分子复合型抛光垫，低缺陷组使用无纺布、尼龙布或绒布作为抛光垫；低粗糙度组，使用氧化铝或氧化铝抛光液，并使用铸铁研磨盘或金刚石研磨盘；高粗糙度组，使用碳化硅或碳化硼抛光液，并使用树脂铜研磨盘或纯铜研磨盘，外薄组使用内凸的机台盘盘型，外厚组使用外凸的机台盘盘型。

4.如权利要求1所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，将同组返抛晶片分批的步骤包括：

晶片的中心厚度相差0.3μm以内的蓝宝石单抛片分为同一处理批次。

5.如权利要求1所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，同组返抛晶片进行处理时，相邻两个批次更替时，根据返抛晶片的局部厚度差的数值对返抛机的温度和机台凹凸倾斜度进行调整。

6.如权利要求5所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法，其特征在于，

调整原则为，外厚组晶片的晶片厚度高度差数值相对于零每升高1μm，则机台盘面温度相对于基准温度下降0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度降凹15μm，外薄组晶片厚度高度差数值相对于零每升高1μm，则机台盘面的温度相对于基准温度升高0.5度，机台盘面相对于基准凸凹度升凸15μm。；其中，基准温度为25～45℃；大盘基准凹凸度为180～230μm。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的蓝宝石单面抛光厚度不良返抛方法使用的返抛装置，包括抛光机主体、抛光机头、机台盘(1)、抛光垫(2)和用于吸附返抛晶片的晶片载盘(3)，其中所述机台盘(1)和所述抛光机头均与所述抛光机主体连接，所述晶片载盘(3)与所述抛光机头连接，所述晶片载盘(3)位于所述机台盘(1)的上方，且所述晶片载盘(3)的晶片吸附面与所述上表面相对，所述抛光垫(2)设置于所述机台盘(1)的上表面。

8.如权利要求7所述的返抛装置，其特征在于，

所述返抛装置还包括抛光液添加装置(4)，所述抛光液添加装置(4)的添加口位于所述上表面的上方。

9.如权利要求7所述的返抛装置，其特征在于，

所述机台盘(1)的盘面为凹面或凸面。

10.如权利要求7所述的返抛装置，其特征在于，

所述晶片载盘(3)与所述抛光机头可拆卸连接，所述机台盘(1)与所述抛光机主体可拆卸连接。