CN111168553A - 一种蓝宝石衬底的稳固装置 - Google Patents

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Abstract

一种蓝宝石衬底的稳固装置，其特征在于：包括抛光机(1)、抛光架(2)、金刚石片(3)、蓝宝石片(4)、加热平台(5)、滴料机(6)、研磨机(7)、模具(8)。还包括一种蓝宝石衬底的精磨方法，其利用如前所述的一种蓝宝石衬底的稳固装置以进行。

Description

一种蓝宝石衬底的稳固装置
技术领域
本发明涉及蓝宝石衬底的表面抛光加工的技术领域，尤其涉及一种抛光加工中使用的蓝宝石衬底的稳固装置。
背景技术
蓝宝石是典型的硬脆性材料，其脆性大、硬度高、不溶于酸也不溶于碱，采用传统的方法加工蓝宝石单晶，用低成本的机械方式加工蓝宝石单晶，存在很多问题，加工后蓝宝石晶片有很高比例的缺角现象，总数高达58％，研磨抛光加工后，晶片表面存在很多划痕，轻则返工，重则报废，极大地增加了蓝宝石衬底的加工成本、降低了加工效率。
为了解决以上单晶蓝宝石传统加工的不足，国内外很多学者对超精密加工方法不断探索，开发出了用于精加工的一系列技术，如化学机械抛光、机械抛光、机械化学抛光、水合抛光、水射流抛光、浮法抛光、离子束抛光、磁流变抛光、超声波辅助抛光，但是这些技术往往不仅成本高，而且结果不够均一，离产出粗糙度一致性较高的要求还有不小的距离。
化学机械抛光是其中相对比较好的能够实现晶片全局平坦化的超精密加工操作方式，其原理主要是工件与抛光液中的化学成本发生化学反应，在基体表面生成软质层，镶嵌在抛光垫中的磨粒在机械作用下将软质层去除；反应物从工件表面脱离并随抛光液一起流出，工件表面又有新的单晶露出，继续反应，反复化学反应与解吸过程，使整个工件表面平坦化。
图1是现有技术中化学机械抛光中工件与抛光垫接触的三种机理示意图。这里包括三种接触机理：一是直接接触形式，即工件表面与抛光垫表面接触，而是半接触形式、工件与抛光垫表面发生部分接触，另一部分由抛光垫承担，第三间接接触形式，压力完全由抛光液承担。现有技术中虽然提出了三种机理，但是并没有给出根据该机理对于如何改进加工方式，提高表面均一性的具体方法。
我们反复试验发现，工件与抛光垫接触，即前两种机理，虽然提高了加工效率，但是却也是对表面伤害的主要来源，在降低接触压力，增加精磨时间后，表面的不均匀性显著降低，大的缺陷明显减少。
但是同时我们发现，仅仅是对现有技术降低压力，降低蓝宝石片与抛光垫接触的紧密型，是不行的，图2是现有技术中蓝宝石工件受压使抛光垫形变的示意图，没有这种足够的形变，精抛光过程无法顺利实施，由于蓝宝石片一般是简单地用石蜡粘贴在上方的盘上，压力不足的情况下，蓝宝石片容易脱落，或者侧向移位，从这个角度讲反而增加了缺陷发生的风险。
遍观现有技术，并没有从抛光时的固定方式对CMP方式进行改进的具体手段，如昆明理工大学硕士论文：蓝宝石衬底抛光过程磨粒轨迹与加工平整性研究，其结论部分也是仅仅落到了施加不同的力的影响，换用不同材质的抛光垫的影响。现有技术并没有明示或暗示本申请的改进方式。本申请的改进方式是经过自行实验自主设计的，有很强的独创性。
发明内容
本发明的第一目的是解决现有技术中化学机械抛光进行精密抛光的三个具体问题，一是效果不稳定，由于三种机理的同时存在，结果往往出现各个区域的粗糙度不同的情况，与抛光垫接触的越紧密，越容易出现大的损伤，二是如果简单地降低压力，不将蓝宝石压得足够紧，又会出现容易侧向位移的问题，出现了新的缺陷风险，三是无法双面精密抛光的问题，以现有技术方式，如果抛光一面后简单翻面，由于与抛光盘结合时没有侧向阻挡，且抛光盘表面不够光滑的问题，往往会对抛光过的面产生二次伤害，增大该面的粗糙度，这在本申请中都得到了解决。
本发明要求保护：一种蓝宝石衬底的稳固装置，其特征在于：包括抛光机、抛光架、金刚石片、蓝宝石片、加热平台、滴料机、研磨机、模具。
所述抛光机位于抛光架上方，研磨机位于抛光架正下方，所述滴料机位于抛光机侧方的高台之上。
抛光机具备固定柱、抛光杆、显示屏、开关、调速钮、电机、机头，固定柱是底端固定在地面上的垂直于底面的不锈钢柱，抛光杆平行于地面且套在固定柱上并可上下滑动，圆柱型的机头穿设在抛光杆的一端并固定，所述显示屏、开关、调速钮设置在机头外壳上，电机固设在机头之内，电机的转轴与抛光架的传动杆的上端同轴固定并同轴转动。
抛光架具备传动杆、抛光座、外螺纹、盲孔、抛光盘、抛光盘凸缘，所述传动杆、抛光座、抛光盘均为不锈钢材质，传动杆的下端具备外螺纹，该外螺纹旋入抛光座上方开口的盲孔内固定，抛光座是短粗圆柱体，抛光盘是较扁的不锈钢圆盘，抛光座与抛光盘是一体成型或者焊接成型的，抛光盘边缘有向下凸出的抛光盘凸缘，抛光盘中央部分厚度为5-10mm，抛光盘凸缘厚度比中央部分厚4mm。
金刚石片整体呈较扁的圆片状，金刚石片外径略小于抛光盘下方由抛光盘凸缘围成的凹部，金刚石片边缘有向下凸出的金刚石片凸缘，蓝宝石片外径略小于金刚石片下方由金刚石片凸缘围成的凹部，蓝宝石片上表面由熔化的石蜡粘合在金刚石片下方由金刚石片凸缘围成的凹部内，金刚石片上表面由熔化的石蜡粘合在抛光盘下方由抛光盘凸缘围成的凹部内。
前述加热平台单独放置，其上部具有加热面，内部具有盘绕的加热丝，还具有外壳，前述熔化的石蜡在加热面上被加热熔化。
所述滴料机具有顶盖、碗、滴料座、旋台、出口、滴料管，顶盖和碗是聚碳酸酯材质，滴料座表面是不锈钢且能够随同旋台内的电机转动，滴料座上有突出部嵌入碗下部的槽内，碗的侧下方具有出口，出口与橡胶塞或者滴料管上口适配，滴料管下口较细，且滴料管靠下口处有一个流量调节阀。
所述研磨机具有机体，机体上安装有随同机体内电机转动的研磨座，研磨座顶部具有卡在研磨座顶部固定的研磨盘，研磨盘表面套有抛光垫；所述机体侧方安装有一反L型的侧杆，侧杆向研磨盘的侧上方伸出一固定套，该固定套用于固定滴料管的下口。
所述模具由上压盖、下压盖、左模套、右模套、上隔板、下隔板组成，所述上隔板和下隔板与中间夹着的坯料共同形成圆柱体形，左模套和右模套从左右共同紧固该圆柱体形，上压盖、下压盖分别从圆柱体形的上下面压迫并紧固。
优选地，所述电机的转轴与抛光架的传动杆的上端同轴固定并同轴转动，转轴从机头下方伸出，传动杆上方套在转轴上，并由螺栓横向固定。所述固定柱、抛光杆均为不锈钢材质，固定柱具备一宽大的底座。所述高台至少比机头高50cm；所述外螺纹与盲孔内的内螺纹适配，传动杆的下端的外径略小于盲孔内径。
优选地，所述抛光座与抛光盘是一体成型的；抛光盘中央部分厚度为8mm；所述金刚石片是由模具一体成型的，是由所述上隔板和下隔板与中间夹着的坯料一次成型；所述蓝宝石片是半径3cm的圆片，厚度分为2inch和4inch两种，2inch厚度约为430um，4inch厚度约为630um。
所述加热面上表面具有一由不锈钢形成的槽，前述熔化的石蜡在该槽内熔化以避免漏出；所述流量调节阀是旋钮式调节阀，其通过旋入旋出调节流量；所述研磨盘下表面具有与研磨座顶端适配的凹槽，且该凹槽边缘处具备若干个对称部分的法兰确保紧固；抛光垫边缘有向下延伸的余部，以使抛光垫套在研磨盘上保持紧固；所述模具除坯料外均为石墨，坯料为金刚石热烧结坯料。
一种蓝宝石衬底的精磨方法，其利用如前所述的一种蓝宝石衬底的稳固装置以进行，其特征在于，包括以下步骤：1)金刚石片成型步骤：将下压盖、左模套、右模套、下隔板预先固定，形成成型空间，根据金刚石片的尺寸计算坯料用量，质量误差在1％以内，将称量好的坯料放入该成型空间，使上表面流平压实，依次放入上隔板和上压盖，从上下左右前后均压紧，将模具整体放入感应圈内，中频加热，使温度在1h左右升至1000-1150℃，并同时将温度升至700-900Mpa，保温30-45min，缓慢冷却至室温同时卸压至大气压，卸模取出金刚石片，全面检查后待用。
2)蓝宝石表面确认步骤：取经过双面机械抛光粗研磨的半径3cm的圆片，经确认双面粗糙度均在500nm-1um之间。
3)准备步骤：使加热平台加热至80℃左右，使最上面石蜡完全融化，将抛光盘与金刚石片、蓝宝石片清洗晾干，先将金刚石片上表面涂匀薄薄一层石蜡，将金刚石片粘附在抛光盘凸缘围成的凹部内的表面上，再将蓝宝石片上表面涂匀薄薄一层石蜡，将蓝宝石片粘附在金刚石片凸缘围成的凹部内的表面上，冷却10-15min。
准备抛光液原料放入碗中，抛光液原料包括5-8％质量分数的粒径在50nm以下的碳化硼磨料、1-2％质量分数的表面活性剂、以及余下的体积比1:1的双蒸水和无水乙醇的混合介质；在顶盖盖好的前提下，旋台带动碗以50-60转/min的速度旋转混合20min以上，制得抛光液备用。
洗净晾干抛光垫并将其在研磨盘上套好。
4)蓝宝石精磨步骤：打开所述流量调节阀至一个很低的流速，从滴料管上滴出至少10-20ml抛光液，使抛光垫上表面完全润湿；将滴料管下口固定在固定套上。将粘好金刚石片和蓝宝石片的抛光座旋入传动杆并固定，使研磨盘以较低速度转动，升降几次机头以使金刚石片凸缘完全润湿。下降机头至金刚石片凸缘部分埋入抛光垫平面下方，固定机头相对位置，使抛光盘和研磨盘均以60-80rpm的速度反向转动，抛光盘逆时针转动，研磨盘顺时针转动，并以20ml/min持续供给抛光液，精磨60min以上。
5)反面精磨步骤：步骤4完成后，将抛光盘以及金刚石片和蓝宝石片拆下，将蓝宝石片反面，重复步骤3-4，完成反面精磨。
6)对比步骤：用表面形貌仪确认双面精磨后的粗糙度，与步骤2结果进行对比，形成报告。
优选地，步骤1中，使温度在1h左右升至1100℃，并同时将温度升至800Mpa，保温40min，在2h之内缓慢冷却至室温同时卸压至大气压；步骤4中，下降机头至金刚石片凸缘至少1mm埋入抛光垫平面下方；步骤2中，双面粗糙度均在800nm-1um之间；步骤3中，表面活性剂是市售CMP表面活性剂；步骤4中，使抛光盘和研磨盘均以65rpm的速度反向转动；抛光垫为聚氨酯抛光垫。
本发明的优点是，主要可以分为以下几点，一是取材成本低，独辟蹊径，举例来讲，现有技术一般思路对于抛光精度不够，都是要采取其他成本更高的方法，这样简单粗暴，但是没有去关注化学机械抛光本身的潜力；二是现有技术有分析CMP的机理，但是并没有就如何基于此机理进行改进进行深入思考，也没有提出有效方式，本申请通过调整具体稳固方式实现了有效的改进，而且方法本身的成本没有增加很多，仅仅是一个利用金刚石锯片的步骤，金刚石锯片或者是特制锯片只需要定制模具，成本增加的很少。三是，通过金刚石片作为中间介质，以及抛光盘和金刚石片都设计成反凹形，很低成本就同时解决了反面结合损伤问题，以及基本上避免蓝宝石待抛光面与抛光垫直接接触问题，独辟蹊径，却有很好的实施效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中化学机械抛光中工件与抛光垫接触的三种机理示意图。
图2是现有技术中蓝宝石工件受压使抛光垫形变的示意图。
图3是本发明的主要装置位置与连接示意图。
图4是本发明的抛光盘部分侧视图以及从下方视图。
图5是加热平台示意图。
图6是滴料机部分示意图。
附图标记：1、抛光机，11、固定柱，12、抛光杆，13、显示屏，14、开关，15、调速钮，16、电机，17、机头，2、抛光架，21、传动杆，22、抛光座，23、外螺纹，24、盲孔，25、抛光盘，251、抛光盘凸缘，3、金刚石片，4、蓝宝石片，5、加热平台，6、滴料机，61、顶盖，62、碗，63、滴料座，64、旋台，65、出口，66、滴料管，7、研磨机，71、抛光垫，72、研磨盘，73、研磨座，74、机体，8、模具，81、上压盖，82、下压盖，83、左模套，84、右模套，85、上隔板，86、下隔板，87、坯料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
一种蓝宝石衬底的稳固装置，其特征在于：包括抛光机1、抛光架2、金刚石片3、蓝宝石片4、加热平台5、滴料机6、研磨机7、模具8。本申请发明构思的要点主要在抛光架2、金刚石片3、蓝宝石片4的配合上，现有技术没有这样的设置。
所述抛光机1位于抛光架2上方，研磨机7位于抛光架2正下方，所述滴料机6位于抛光机1侧方的高台之上。滴料机放在高处可以利用重力使料液下落，在流速要求不高时，可以不使用泵。
抛光机1具备固定柱11、抛光杆12、显示屏13、开关14、调速钮15、电机16、机头17，固定柱11是底端固定在地面上的垂直于底面的不锈钢柱，设置底座用于固定和稳固，抛光杆12平行于地面且套在固定柱11上并可上下滑动，并可利用螺栓等固定在一定位置，圆柱型的机头17穿设在抛光杆12的一端并固定，机头17与抛光杆12相对固定，所述显示屏13、开关14、调速钮15设置在机头17外壳上，位置可以合理安排，电机16固设在机头17之内，电机16的转轴与抛光架2的传动杆21的上端同轴固定并同轴转动，电机16的转轴位于机头17正中央向下。
抛光架2具备传动杆21、抛光座22、外螺纹23、盲孔24、抛光盘25、抛光盘凸缘251，所述传动杆21、抛光座22、抛光盘25均为不锈钢材质，传动杆21的下端具备外螺纹23，该外螺纹23旋入抛光座22上方开口的盲孔24内固定，抛光座22是短粗圆柱体，抛光盘25是较扁的不锈钢圆盘，抛光座22与抛光盘是一体成型或者焊接成型的，优选一体成型的，也可以是一体成型后车出该盲孔24，抛光盘25边缘有向下凸出的抛光盘凸缘251，抛光盘25中央部分厚度为5-10mm，抛光盘凸缘251厚度比中央部分厚4mm。抛光盘从侧面透视看呈反“凹”型，该形状便于金刚石片粘贴后相对固定，不易滑落，是本申请独特设计。
金刚石片3整体呈较扁的圆片状，金刚石片3外径略小于抛光盘25下方由抛光盘凸缘251围成的凹部，金刚石片3边缘有向下凸出的金刚石片凸缘31，蓝宝石片4外径略小于金刚石片3下方由金刚石片凸缘31围成的凹部，蓝宝石片4上表面由熔化的石蜡粘合在金刚石片3下方由金刚石片凸缘31围成的凹部内，金刚石片3上表面由熔化的石蜡粘合在抛光盘25下方由抛光盘凸缘251围成的凹部内。金刚石片从侧面透视看呈反“凹”型，该形状便于蓝宝石片粘贴后相对固定，不易滑落，是本申请独特设计。本申请通过实际试验多次，选择金刚石片作为中间介质，看中了其一次成型光滑表面，可以用模具直接得到想要的形状，且强度高，韧性好，现有技术总没有这样的启示。
前述加热平台5单独放置，其上部具有加热面51，内部具有盘绕的加热丝52，还具有外壳53，前述熔化的石蜡在加热面51上被加热熔化。为了防止石蜡过量，每次可以仅熔化够用量的石蜡。下次粘再熔化下次的量。粘贴石蜡后可以使用一些刀具或者流平工具找平。
所述滴料机6具有顶盖61、碗62、滴料座63、旋台64、出口65、滴料管66，顶盖61和碗62是聚碳酸酯材质，滴料座63表面是不锈钢且能够随同旋台64内的电机转动，滴料座63上有突出部嵌入碗62下部的槽内，碗62的侧下方具有出口65，出口与橡胶塞或者滴料管66上口适配，滴料管66下口较细，且滴料管66靠下口处有一个流量调节阀。这里碗62和滴料座63的结合可以是靠法兰结合，碗62下部可以有一个十字型凹部，滴料座上方中央恰设有一个十字型凸缘，可以与其配合。放在高处一般意义上就不需要泵了，但是在流量要求高的情况下，也可以将流量调节阀替换为转子流量计。
所述研磨机7具有机体74，机体上安装有随同机体74内电机转动的研磨座73，研磨座73顶部具有卡在研磨座73顶部固定的研磨盘72，研磨盘72表面套有抛光垫71；所述机体74侧方安装有一反L型的侧杆75，侧杆75向研磨盘72的侧上方伸出一固定套76，该固定套76用于固定滴料管66的下口。固定套例如是工程塑料材质，侧杆例如是不锈钢。
所述模具8由上压盖81、下压盖82、左模套83、右模套84、上隔板85、下隔板86组成，所述上隔板85和下隔板86与中间夹着的坯料共同形成圆柱体形，左模套83和右模套84从左右共同紧固该圆柱体形，上压盖81、下压盖82分别从圆柱体形的上下面压迫并紧固。这里的上述模具是市售石墨模具材料制成，坯料例如是金刚石粉体配胎体粘合剂。
优选地，所述电机16的转轴与抛光架2的传动杆21的上端同轴固定并同轴转动，转轴从机头17下方伸出，传动杆21上方套在转轴上，并由螺栓横向固定。所述固定柱11、抛光杆12均为不锈钢材质，固定柱11具备一宽大的底座。所述高台至少比机头17高50cm。
所述外螺纹23与盲孔24内的内螺纹适配，传动杆21的下端的外径略小于盲孔24内径。这样可以使其旋入并拧紧。
优选地，所述抛光座22与抛光盘是一体成型的；抛光盘25中央部分厚度为8mm；所述金刚石片3是由模具8一体成型的，是由所述上隔板85和下隔板86与中间夹着的坯料一次成型；所述蓝宝石片4是半径3cm的圆片，厚度分为2inch和4inch两种，2inch厚度约为430um，4inch厚度约为630um。金刚石片上，可选两种不同尺寸，即金刚石片凸缘31凸出3mm和3.5mm两种，分别适配2inch和4inch两种蓝宝石片。这样可以保证蓝宝石片下表面离金刚石片凸缘下表面超过2.5mm的距离，基本可以保证其不接触挤凸的抛光垫部分，这是经过多次试验摸索得到的。这里实际选用的抛光垫为聚氨酯抛光垫。其他材质的抛光垫具体尺寸设计可能需要略有变化。
所述加热面51上表面具有一由不锈钢形成的槽，前述熔化的石蜡在该槽内熔化以避免漏出；所述流量调节阀是旋钮式调节阀，其通过旋入旋出调节流量；所述研磨盘72下表面具有与研磨座73顶端适配的凹槽，且该凹槽边缘处具备若干个对称部分的法兰确保紧固，该法兰具体可以是细小的凸块或凸缘；抛光垫71边缘有向下延伸的余部，以使抛光垫71套在研磨盘72上保持紧固；所述模具8除坯料外均为石墨，坯料为金刚石热烧结坯料。
一种蓝宝石衬底的精磨方法，其利用如前所述的一种蓝宝石衬底的稳固装置以进行，其特征在于，包括以下步骤：1)金刚石片成型步骤：将下压盖82、左模套83、右模套84、下隔板86预先固定，形成成型空间，根据金刚石片3的尺寸计算坯料用量，质量误差在1％以内，将称量好的坯料放入该成型空间，使上表面流平压实，依次放入上隔板85和上压盖81，从上下左右前后均压紧，将模具整体放入感应圈内，中频加热，使温度在1h左右升至1000-1150℃，并同时将温度升至700-900Mpa，保温30-45min，缓慢冷却至室温同时卸压至大气压，卸模取出金刚石片，全面检查后待用。所用的坯料中，金刚石颗粒平均粒度低于15um。
2)蓝宝石表面确认步骤：取经过双面机械抛光粗研磨的半径3cm的圆片，经确认双面粗糙度均在500nm-1um之间。
3)准备步骤：使加热平台5加热至80℃左右，使最上面石蜡完全融化，将抛光盘25与金刚石片3、蓝宝石片4清洗晾干，先将金刚石片3上表面涂匀薄薄一层石蜡，将金刚石片3粘附在抛光盘凸缘251围成的凹部内的表面上，再将蓝宝石片4上表面涂匀薄薄一层石蜡，将蓝宝石片4粘附在金刚石片凸缘31围成的凹部内的表面上，冷却10-15min。
准备抛光液原料放入碗62中，抛光液原料包括5-8％质量分数的粒径在50nm以下的碳化硼磨料、1-2％质量分数的表面活性剂、以及余下的体积比1:1的双蒸水和无水乙醇的混合介质；在顶盖61盖好的前提下，旋台64带动碗62以50-60转/min的速度旋转混合20min以上，制得抛光液备用。
洗净晾干抛光垫71并将其在研磨盘72上套好。
4)蓝宝石精磨步骤：打开所述流量调节阀至一个很低的流速，从滴料管66上滴出至少10-20ml抛光液，使抛光垫71上表面完全润湿；将滴料管66下口固定在固定套76上。将粘好金刚石片3和蓝宝石片4的抛光座22旋入传动杆21并固定，使研磨盘72以较低速度转动，升降几次机头以使金刚石片凸缘31完全润湿。下降机头至金刚石片凸缘31部分埋入抛光垫71平面下方，固定机头相对位置，使抛光盘25和研磨盘72均以60-80rpm的速度反向转动，抛光盘25逆时针转动，研磨盘72顺时针转动，并以20ml/min持续供给抛光液，精磨60min以上。
5)反面精磨步骤：步骤4完成后，将抛光盘以及金刚石片和蓝宝石片拆下，将蓝宝石片反面，重复步骤3-4，完成反面精磨。
6)对比步骤：用表面形貌仪确认双面精磨后的粗糙度，与步骤2结果进行对比，形成报告。这里我们通过以上步骤，基本上双面粗糙度都低于80nm，延长时间后甚至能达到50nm以下，而且是双面都很好，重复试验100次以上，除去人为失误导致结果等，未发现得到的晶片有粗糙度明显过高区域。
优选地，步骤1中，使温度在1h左右升至1100℃，并同时将温度升至800Mpa，保温40min，在2h之内缓慢冷却至室温同时卸压至大气压；步骤4中，下降机头至金刚石片凸缘31至少1mm埋入抛光垫71平面下方；步骤2中，双面粗糙度均在800nm-1um之间；步骤3中，表面活性剂是市售CMP表面活性剂；步骤4中，使抛光盘25和研磨盘72均以65rpm的速度反向转动。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，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该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种蓝宝石衬底的稳固装置，其特征在于：
包括抛光机(1)、抛光架(2)、金刚石片(3)、蓝宝石片(4)、加热平台(5)、滴料机(6)、研磨机(7)、模具(8)；
所述抛光机(1)位于抛光架(2)上方，研磨机(7)位于抛光架(2)正下方，所述滴料机(6)位于抛光机(1)侧方的高台之上；
抛光机(1)具备固定柱(11)、抛光杆(12)、显示屏(13)、开关(14)、调速钮(15)、电机(16)、机头(17)，固定柱(11)是底端固定在地面上的垂直于底面的不锈钢柱，抛光杆(12)平行于地面且套在固定柱(11)上并可上下滑动，圆柱型的机头(17)穿设在抛光杆(12)的一端并固定，所述显示屏(13)、开关(14)、调速钮(15)设置在机头(17)外壳上，电机(16)固设在机头(17)之内，电机(16)的转轴与抛光架(2)的传动杆(21)的上端同轴固定并同轴转动；
抛光架(2)具备传动杆(21)、抛光座(22)、外螺纹(23)、盲孔(24)、抛光盘(25)、抛光盘凸缘(251)，所述传动杆(21)、抛光座(22)、抛光盘(25)均为不锈钢材质，传动杆(21)的下端具备外螺纹(23)，该外螺纹(23)旋入抛光座(22)上方开口的盲孔(24)内固定，抛光座(22)是短粗圆柱体，抛光盘(25)是较扁的不锈钢圆盘，抛光座(22)与抛光盘是一体成型或者焊接成型的，抛光盘(25)边缘有向下凸出的抛光盘凸缘(251)，抛光盘(25)中央部分厚度为5-10mm，抛光盘凸缘(251)厚度比中央部分厚4mm；
金刚石片(3)整体呈较扁的圆片状，金刚石片(3)外径略小于抛光盘(25)下方由抛光盘凸缘(251)围成的凹部，金刚石片(3)边缘有向下凸出的金刚石片凸缘(31)，蓝宝石片(4)外径略小于金刚石片(3)下方由金刚石片凸缘(31)围成的凹部，蓝宝石片(4)上表面由熔化的石蜡粘合在金刚石片(3)下方由金刚石片凸缘(31)围成的凹部内，金刚石片(3)上表面由熔化的石蜡粘合在抛光盘(25)下方由抛光盘凸缘(251)围成的凹部内；
前述加热平台(5)单独放置，其上部具有加热面(51)，内部具有盘绕的加热丝(52)，还具有外壳(53)，前述熔化的石蜡在加热面(51)上被加热熔化；
所述滴料机(6)具有顶盖(61)、碗(62)、滴料座(63)、旋台(64)、出口(65)、滴料管(66)，顶盖(61)和碗(62)是聚碳酸酯材质，滴料座(63)表面是不锈钢且能够随同旋台(64)内的电机转动，滴料座(63)上有突出部嵌入碗(62)下部的槽内，碗(62)的侧下方具有出口(65)，出口与橡胶塞或者滴料管(66)上口适配，滴料管(66)下口较细，且滴料管(66)靠下口处有一个流量调节阀；
所述研磨机(7)具有机体(74)，机体上安装有随同机体(74)内电机转动的研磨座(73)，研磨座(73)顶部具有卡在研磨座(73)顶部固定的研磨盘(72)，研磨盘(72)表面套有抛光垫(71)；所述机体(74)侧方安装有一反L型的侧杆(75)，侧杆(75)向研磨盘(72)的侧上方伸出一固定套(76)，该固定套(76)用于固定滴料管(66)的下口；
所述模具(8)由上压盖(81)、下压盖(82)、左模套(83)、右模套(84)、上隔板(85)、下隔板(86)组成，所述上隔板(85)和下隔板(86)与中间夹着的坯料共同形成圆柱体形，左模套(83)和右模套(84)从左右共同紧固该圆柱体形，上压盖(81)、下压盖(82)分别从圆柱体形的上下面压迫并紧固。
2.如权利要求1所述的一种蓝宝石衬底的稳固装置，其特征在于：
所述电机(16)的转轴与抛光架(2)的传动杆(21)的上端同轴固定并同轴转动，转轴从机头(17)下方伸出，传动杆(21)上方套在转轴上，并由螺栓横向固定；
所述固定柱(11)、抛光杆(12)均为不锈钢材质，固定柱(11)具备一宽大的底座；
所述高台至少比机头(17)高50cm；所述外螺纹(23)与盲孔(24)内的内螺纹适配，传动杆(21)的下端的外径略小于盲孔(24)内径；
所述抛光座(22)与抛光盘是一体成型的；抛光盘(25)中央部分厚度为8mm；
所述金刚石片(3)是由模具(8)一体成型的，是由所述上隔板(85)和下隔板(86)与中间夹着的坯料一次成型；
所述蓝宝石片(4)是半径3cm的圆片，厚度分为2inch和4inch两种，2inch厚度约为430um，4inch厚度约为630um；
所述加热面(51)上表面具有一由不锈钢形成的槽，前述熔化的石蜡在该槽内熔化以避免漏出；所述流量调节阀是旋钮式调节阀，其通过旋入旋出调节流量；所述研磨盘(72)下表面具有与研磨座(73)顶端适配的凹槽，且该凹槽边缘处具备若干个对称部分的法兰确保紧固；抛光垫(71)边缘有向下延伸的余部，以使抛光垫(71)套在研磨盘(72)上保持紧固；所述模具(8)除坯料外均为石墨，坯料为金刚石热烧结坯料。
3.一种蓝宝石衬底的精磨方法，其利用如权利要求2所述的一种蓝宝石衬底的稳固装置以进行，其特征在于，包括以下步骤：
1)金刚石片成型步骤：将下压盖(82)、左模套(83)、右模套(84)、下隔板(86)预先固定，形成成型空间，根据金刚石片(3)的尺寸计算坯料用量，质量误差在1％以内，将称量好的坯料放入该成型空间，使上表面流平压实，依次放入上隔板(85)和上压盖(81)，从上下左右前后均压紧，将模具整体放入感应圈内，中频加热，使温度在1h左右升至1000-1150℃，并同时将温度升至700-900Mpa，保温30-45min，缓慢冷却至室温同时卸压至大气压，卸模取出金刚石片，全面检查后待用；
2)蓝宝石表面确认步骤：取经过双面机械抛光粗研磨的半径3cm的圆片，经确认双面粗糙度均在500nm-1um之间；
3)准备步骤：使加热平台(5)加热至80℃左右，使最上面石蜡完全融化，将抛光盘(25)与金刚石片(3)、蓝宝石片(4)清洗晾干，先将金刚石片(3)上表面涂匀薄薄一层石蜡，将金刚石片(3)粘附在抛光盘凸缘(251)围成的凹部内的表面上，再将蓝宝石片(4)上表面涂匀薄薄一层石蜡，将蓝宝石片(4)粘附在金刚石片凸缘(31)围成的凹部内的表面上，冷却10-15min；
准备抛光液原料放入碗(62)中，抛光液原料包括5-8％质量分数的粒径在50nm以下的碳化硼磨料、1-2％质量分数的表面活性剂、以及余下的体积比1:1的双蒸水和无水乙醇的混合介质；在顶盖(61)盖好的前提下，旋台(64)带动碗(62)以50-60转/min的速度旋转混合20min以上，制得抛光液备用；
洗净晾干抛光垫(71)并将其在研磨盘(72)上套好；
4)蓝宝石精磨步骤：打开所述流量调节阀至一个很低的流速，从滴料管(66)上滴出至少10-20ml抛光液，使抛光垫(71)上表面完全润湿；将滴料管(66)下口固定在固定套(76)上；
将粘好金刚石片(3)和蓝宝石片(4)的抛光座(22)旋入传动杆(21)并固定，使研磨盘(72)以较低速度转动，升降几次机头以使金刚石片凸缘(31)完全润湿；
下降机头至金刚石片凸缘(31)部分埋入抛光垫(71)平面下方，固定机头相对位置，使抛光盘(25)和研磨盘(72)均以60-80rpm的速度反向转动，抛光盘(25)逆时针转动，研磨盘(72)顺时针转动，并以20ml/min持续供给抛光液，精磨60min以上；
5)反面精磨步骤：步骤4完成后，将抛光盘以及金刚石片和蓝宝石片拆下，将蓝宝石片反面，重复步骤3-4，完成反面精磨；
6)对比步骤：用表面形貌仪确认双面精磨后的粗糙度，与步骤2结果进行对比，形成报告。
4.一种如权利要求3所述的一种蓝宝石衬底的精磨方法，其特征在于：
步骤1中，使温度在1h左右升至1100℃，并同时将温度升至800Mpa，保温40min，在2h之内缓慢冷却至室温同时卸压至大气压；
步骤4中，下降机头至金刚石片凸缘(31)至少1mm埋入抛光垫(71)平面下方；
步骤2中，双面粗糙度均在800nm-1um之间；
步骤3中，表面活性剂是市售CMP表面活性剂；步骤4中，使抛光盘(25)和研磨盘(72)均以65rpm的速度反向转动；抛光垫为聚氨酯抛光垫。
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