CN110752143A - 一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，其特征在于：具体步骤如下：(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里；(2)第一次研磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液；(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；(5)第二次研磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机。采用上述方案后，本发明提供的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，通过调整研磨过程中上下盘的转速比，使得晶片上面移除量趋于一致以达到最佳修复性。
Description
技术领域
本发明涉及晶体材料的加工工艺，尤其涉及一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺。
背景技术
制备蓝宝石衬底的流程主要分为切割、研磨、抛光三大领域。其中在线切以及研磨皆对衬底本身造成极大的应力。使衬底产生变形弯曲，必须在研磨过程完成修复。
其中研磨加工技术因成本以及背粗要求，一般皆采用两段式研磨。第一段快速减薄，第二段建立背粗。其第一段粗磨段约需移除40～50μm的衬底厚度，第二段约需移除10～15μm的衬底厚度。其中控制衬底形状的关键在于粗磨段对线切后的衬底平坦度修复能力。线切后的平坦度指标Warp约落在40μm左右，Bow约落在8μm左右。研磨制程后约可把Warp控制在15μm,Bow控制在4μm以内。相当于出货规格。可见研磨此制程对于衬底平坦度为一关键的制程。目前业界皆为分段研磨(泛称为粗磨、细磨)。其中由于粗磨段移除相当多的衬底厚度，为主要有效修复线切使衬底产生的弯曲和翘曲。
目前业界使用研磨机进行粗磨，上下移除速量有所偏差，修复性较较差，本文通过研究晶片上下表面移除量，通过上下盘面转速比调整，使得上下移除量趋于一致，有效降低提升晶片平坦度。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，具体步骤如下：
(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里，加入纯水清洗15min；
(2)第一次粗磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液，其中研磨液主要成分由金刚石微粉40-50份、石英砂微粉5-9份、腐植酸4-5份、木质素磺酸钠2-5份、氯化石蜡3-5份、pH调节剂5-8份、润滑剂2-4份、硫化猪油3-4份、非离子表面活性剂6-8份、聚丙二醇5-9份、硅酸钠5-8份，硫化烯烃2-4份、水55-65份组成，设置转速110-130rpm/min，研磨3-4h，使晶片的厚度＜300μm；
(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；
(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；
(5)第二次研磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机，上盘转速比为8-12rpm/min，下盘转速比为22-30rpm/min，研磨过程中，可以通过利用研磨液的冷却带走热量，使研磨机下盘盘面温度控制在30～40℃。
进一步的，所述步骤(3)的清洗液由优级纯氢氧化钠与超纯水以100ml：4L的比例调制。
进一步的，所述步骤(4)的快速升温降温炉采用碳硅棒为加热元件，额定功率为36kw，最高加热温度为1380°，温度的控制方式为自动PID调节。
进一步的，所述步骤(2)中，第一次研磨后的TTV＜15μm，Warp＜15μm，Bow＜10μm。
由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明提供的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，通过调整研磨过程中上下盘的转速比，使得晶片上面移除量趋于一致以达到最佳修复性。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
在附图中：
图1为本发明一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺的流程图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
实施例1
参考图1，种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，具体步骤如下：
(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里，加入纯水清洗15min；
(2)第一次研磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液，其中研磨液主要成分由金刚石微粉40份、石英砂微粉5份、腐植酸4份、木质素磺酸钠2份、氯化石蜡3份、pH调节剂5份、润滑剂2份、硫化猪油3份、非离子表面活性剂6份、聚丙二醇5份、硅酸钠5份，硫化烯烃2份、水55份组成，设置转速110rpm/min，研磨3h，使晶片的厚度＜300μm；
(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；
(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；
(5)第二次研磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机，上盘转速比为8rpm/min，下盘转速比为22rpm/min，研磨过程中，可以通过对研磨液冷却带走热量，使研磨机下盘盘面温度控制在30℃。
实施例2
参考图1，种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，具体步骤如下：
(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里，加入纯水清洗15min；
(2)第一次研磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液，其中研磨液主要成分由金刚石微粉45份、石英砂微粉7份、腐植酸4份、木质素磺酸钠4份、氯化石蜡4份、pH调节剂7份、润滑剂3份、硫化猪油3份、非离子表面活性剂7份、聚丙二醇7份、硅酸钠7份，硫化烯烃3份、水60份组成，设置转速120rpm/min，研磨3.5h，使晶片的厚度＜300μm；
(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；
(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；
(5)第二次研磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机，上盘转速比为11.3rpm/min，下盘转速比为25rpm/min，研磨过程中，可以通过利用研磨液的冷却带走热量，使研磨机下盘盘面温度控制在35℃。
实施例3
参考图1，种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，具体步骤如下：
(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里，加入纯水清洗15min；
(2)第一次研磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液，其中研磨液主要成分由金刚石微粉50份、石英砂微粉9份、腐植酸5份、木质素磺酸钠5份、氯化石蜡5份、pH调节剂8份、润滑剂4份、硫化猪油4份、非离子表面活性剂8份、聚丙二醇9份、硅酸钠8份，硫化烯烃4份、水65份组成，设置转速130rpm/min，研磨4h，使晶片的厚度＜300μm；
(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；
(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；
(5)第二次研磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机，上盘转速比为12rpm/min，下盘转速比为30rpm/min，研磨过程中，可以通过利用研磨液的冷却带走热量，使研磨机下盘盘面温度控制在40℃。
上述实施例三个所得的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺中关于转速比的Warp实验和Bow对比，其中：
表1 Warp实验
从表1的结果可以看出调整转速比后，Warp要减小1.774μm
表2 Bow对比
从表2的结果可以看出调整转速比后，Bow要减小0.495μm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，其特征在于：具体步骤如下：
(1)第一次清洗，将晶片放入超声波清洗槽里，加入纯水清洗15min；
(2)第一次粗磨，将清洗干净的晶片放入研磨机中，加入研磨液，其中研磨液主要成分由金刚石微粉40-50份、石英砂微粉5-9份、腐植酸4-5份、木质素磺酸钠2-5份、氯化石蜡3-5份、pH调节剂5-8份、润滑剂2-4份、硫化猪油3-4份、非离子表面活性剂6-8份、聚丙二醇5-9份、硅酸钠5-8份，硫化烯烃2-4份、水55-65份组成，设置转速110-130rpm/min，研磨3-4h，使晶片的厚度＜300μm；
(3)第二次清洗，将第一次研磨后的晶片放入超声波清洗槽内，加入清洗液，超声震洗15min；
(4)退火，将晶片放入退火室，使用快速升温降温炉采用1150°的高温持续30min的退火，而后调整温度使其降至室温；
(5)第一次细磨，将退火后的晶片固定在陶瓷盘上，放入研磨机，上盘转速比为8-12rpm/min，下盘转速比为22-30rpm/min，研磨过程中，可以通过利用研磨液的冷却带走热量，使研磨机下盘盘面温度控制在30～40℃。
2.根据权利要求1所述的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，其特征在于：所述步骤(3)的清洗液由优级纯氢氧化钠与超纯水以100ml：4L的比例调制。
3.根据权利要求1所述的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，其特征在于：所述步骤(4)的快速升温降温炉采用碳硅棒为加热元件，额定功率为36kw，最高加热温度为1380°，温度的控制方式为自动PID调节。
4.根据权利要求1所述的一种提升蓝宝石衬底平坦度的工艺，其特征在于：所述步骤(2)中，第一次研磨后的TTV＜15μm，Warp＜15μm，Bow＜10μm。
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