CN113696092A - 衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺 - Google Patents

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Abstract

一种衬底用抛光垫，其材质为高分子材料，邵氏硬度为70‑75，厚度为2‑3mm，采用所述抛光垫及其抛光装置对衬底进行抛光作业，可降低衬底表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力，进一步降低衬底抛光后的平坦度数值。

Description

衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺
技术领域
本发明涉及衬底抛光技术领域，尤其涉及一种衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺。
背景技术
氮化镓基LED（Light Emitting Diode），打开了照明市场的新纪元，相比传统的白炽灯和日光灯，LED具有寿命长、节能、安全等诸多优点，被广泛认为是第四代光源。在氮化镓外延过程中，晶格失配是外延层产生缺陷的主要原因，因此为了得到较好品质的外延层，现阶段通常使用与氮化镓晶格常数接近的单晶蓝宝石作为衬底,平坦度（Bow （翘曲度）/Warp（弯曲度） /TTV（Total Thickness Variation，总厚度变化） /LTV（线性厚度变化））作为蓝宝石衬底的关键指标，越发重要，其中Warp值影响到外延均匀性，对于后续应用的发展影响大，而目前业界制备出蓝宝石衬底的4 / 6寸的Warp在0-20 um间，面对LED应用提升，如Mini / Micro LED的应用，皆须提高波长集中度，故对于高平坦衬底的需求迫切。
蓝宝石衬底的制备流程主要为切割、研磨、单面抛光（铜抛以及化学机械抛光）三大区块。目前技术上，经过切割、研磨工艺后，衬底片平坦度基本于稳定，抛光仅能对Warp影响0.5-1 um，基本无法进一步透过后段抛光再改善平坦度。分析后段抛光工艺，其中铜抛主要是利用铜盘与金刚石抛光液搭配进行作业，铜盘具有硬度高，导热性高，弹性模量低等特点，金刚石颗粒微镶嵌于铜盘上，同时对衬底片进行固定颗粒切削与少部颗粒滚动切削加工，对衬底损伤层较大（约12-16um），化学机械抛光(CMP)需要更大移除量进行修复，而一般CMP抛光为了节省成本，抛光移除量控制于10 um、表面粗糙度Ra约0.2-0.3奈米。整体工艺上并无法更进一步提升平坦度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种衬底用抛光垫，取代目前的金属盘抛光，降低衬底片表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力，进一步降低平坦度数值。
本发明所述的衬底用抛光垫，其材质为高分子材料，具体包括PET或ABS，其中优选材质为PET（Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸类塑料）。
可选地，在本发明一实施例中，所述衬底用抛光垫的邵氏硬度为70-75。
可选地，在本发明一实施例中，所述衬底用抛光垫的厚度为2-3mm。
可选地，在本发明一实施例中，所述衬底用抛光垫的表面具有凸或凹的纹路。
可选地，在本发明一实施例中，所述衬底用抛光垫表面的纹路形状不固定，优选纹路形状为凹六角蜂巢状。
可选地，在本发明一实施例中，所述衬底用抛光垫表面的纹路深度为0.6-0.8mm。
本发明的另一方面还提供了一种衬底抛光装置，其结构包括上述衬底用抛光垫，还包括抛光机、蠕动泵和搅拌桶。
本发明还提供了一种衬底抛光工艺，利用上述衬底抛光装置配合抛光液对衬底进行抛光作业。
可选地，在本发明一实施例中，所述抛光液由多晶、单晶、类多晶金刚石颗粒或其它硬度大于9.3的颗粒制作而成。
可选地，在本发明一实施例中，所述抛光液的颗粒粒径为8-12um。
可选地，在本发明一实施例中，利用所述抛光装置对参与过衬底抛光工艺后的抛光液进行收集和处理，以使所述抛光液可循环利用。
综上所述，本发明以上所述的衬底用抛光垫及抛光装置及其抛光工艺具有以下有益效果：
1、采用以上所述的衬底用抛光垫替代传统的树脂铜盘以及其余金属材质盘，利用其硬度较低，且表面形状可自由设计特点，取代目前的金属盘抛光，将金属盘较多的固定颗粒切削转换为较多的滚动切削加工，降低衬底片表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力，进一步降低平坦度数值。
、本发明所述抛光装置及抛光工艺中使用的抛光液可进行循环使用，由于使用本发明所述的抛光垫，解决了以往金属盘掉落的金属碎屑与抛光液中颗粒结合以及共同沉淀的问题。回收后的抛光液，可将表面悬浮的高分子材料去除，从而实现抛光液颗粒可回收再制的可行性，目前业界多为一次使用不循环回收的工艺，相较之下，本发明所述的抛光工艺成本更低。
本发明的附加优点、目的，以及特征在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本发明的实践而获知。本发明的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。
本领域技术人员将会理解的是，能够用本发明实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本发明能够实现的上述和其他目的。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本发明的原理。在附图中：
图1为本发明一实施例中衬底用抛光垫的部分结构示意图。
图2为本发明一实施例中衬底抛光过程中抛光液颗粒的作业示意图。
图3为本发明一实施例中抛光装置的示意图。
图4为本发明一实施例中的衬底抛光工艺与现有技术抛光工艺的测试比对结果。
图5为本发明一实施例中金属盘抛光后损伤层的SEM图。
图6为本发明一实施例中金属盘抛光后损伤层的SEM图。
图7为本发明一实施例中经衬底用抛光垫抛光后损伤层的SEM图。
图8为本发明一实施例中经衬底用抛光垫抛光后损伤层的SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
需要预先说明的是，本文所使用的术语“包括/包含”是指特征、要素、步骤或组件的存在，但并不排除还存在一个或多个其他特征、要素、步骤或组件。
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种衬底用抛光垫，其材质为高分子材料，具体包括PET或ABS，其中优选材质为PET（Polyethylene terephthalate，聚对苯二甲酸类塑料）。
在本发明一实施例中，衬底用抛光垫的邵氏硬度为70-75，厚度为2-3mm。
衬底用抛光垫的表面具有凸或凹的纹路，并且其表面的纹路形状不固定，可根据需求自由设计，如附图1所示，优选的纹路形状为凹六角蜂巢状，衬底用抛光垫表面的纹路深度为0.6-0.8mm。
本发明一实施例中所使用的衬底用抛光垫，其硬度较低，且表面形状可自由设计，将传统金属盘抛光过程中较多的固定颗粒切削转换为较多的滚动切削加工，降低衬底片表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力，降低衬底的平坦度数值。
在本发明另一可选实施例中，提供了一种衬底抛光装置，其结构包括上述衬底用抛光垫，还包括抛光机、蠕动泵和搅拌桶，抛光装置图如图3所示。
本发明另一可选实施例还提供了一种衬底抛光工艺，利用上述衬底抛光装置配合抛光液对衬底进行抛光作业，其中抛光液可由多晶、单晶、类多晶金刚石颗粒或其它高硬度颗粒制作而成，优选为多晶金刚石颗粒抛光液。
抛光液的颗粒粒径为8-12um，其中颗粒粒径尺寸可根据抛光工艺及抛光参数进行选择和调整。
如附图2所示为抛光液中颗粒作业的示意图，多晶钻石小颗粒通过聚合制程聚合成为大颗粒，在抛光过程中聚合而成的大颗粒快速碎裂成小颗粒，从而使得满足循环要求，并且在作业过程中不产生较深的刮伤，抛光过程中抛光液一边不断地进入蜂窝槽中，一边不断地溢出从而参与整个抛光作业。
在本发明一实施例中，利用图3所示的抛光装置对参与过衬底抛光工艺后的抛光液进行收集和处理，使所述抛光液可循环利用，图3还示出了本发明一实施例中抛光液的循环示意图，可使用泵将抛光液打入衬底用抛光垫或透过喷洒方式使抛光液进入抛光垫参与加工作用，图3中采用的方式为使用蠕动泵精准地控制流量将抛光液导入抛光垫进行加工，同时抛光后流出抛光垫的抛光液通过集液槽的导流重新流回搅拌桶中进行循环使用。
在本发明一实施例中，对上述所述的衬底抛光装置和抛光工艺与现有技术抛光工艺的测试结果进行了对比，结果如表1和图4所示，经上述衬底抛光装置和抛光工艺加工后的衬底Warp均值较现有抛光工艺加工后的衬底低约2.07um，有显著差异，Warp＜7比例提升约30%。
加工片数 Warp<7数量 Warp<7比例
（实验）本发明所述衬底加工工艺 420 401 95.48%
（现行）现有技术抛光工艺 4682 3066 65.48%
表1 本发明所述的抛光装置和抛光工艺与现有技术抛光工艺的实验数据对比结果
图5和图6是本发明一实施例中金属盘抛光后损伤层的SEM图，经测量金属盘抛光后的损伤层深度在12μm左右，最深可达到14μm。图7和图8是本发明另一实施例中用本发明所述的抛光垫及抛光装置及其抛光工艺进行抛光后损伤层的SEM图，经测量，抛光后损伤层的深度大概为9μm，由图5-图8结合测量结果可知采用本发明所述的抛光垫及抛光装置及其抛光工艺进行抛光可降低衬底片表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力大于1um，进一步降低平坦度数值。
本发明实施例部分所述的衬底用抛光垫及其抛光工艺具有以下有益效果：
1、经本发明所述的抛光垫及抛光装置及其抛光工艺加工后的衬底Warp均值较现有抛光工艺加工后的衬底低约2.07um，有显著差异，Warp＜7比例提升约30%，提升了衬底的平坦度。
2、经本发明所述的抛光垫及抛光装置及其抛光工艺加工后的衬底损伤层深度大约为9μm，采用上述衬底用抛光垫进行抛光可降低衬底片表面损伤层深度，提高抛光对于平坦度的修复能力大于1 um，进一步降低平坦度数值。
3、本发明所述抛光装置和抛光工艺中使用的抛光液可进行循环使用，采用上述所述的抛光垫及抛光装置及其抛光工艺，解决了以往金属盘掉落的金属碎屑与抛光液中颗粒结合以及共同沉淀的问题。回收后的抛光液，可将表面悬浮的高分子材料去除，从而实现抛光液颗粒可回收再制的可行性，目前业界多为一次使用不循环回收的工艺，相较之下，本发明所述的抛光工艺成本更低。
以上具体的实施例仅仅是对本发明的解释，而并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (11)

1.一种衬底用抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的材质为高分子材料，具体包括PET或ABS；所述抛光垫的邵氏硬度为70-75。
2.根据权利要求1所述的一种衬底用抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的厚度为2-3mm。
3.根据权利要求1所述的一种衬底用抛光垫，其特征在于，所述抛光垫的表面具有凸或凹的纹路。
4.根据权利要求1所述的一种衬底用抛光垫，其特征在于，所述抛光垫表面的纹路深度为0.6-0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种衬底用抛光垫，其特征在于，所述抛光垫表面的纹路形状为凹六角蜂巢状。
6.一种衬底抛光装置，其特征在于，包括权利要求1-5中任意一项所述的抛光垫。
7.根据权利要求6所述的一种衬底抛光装置，其特征在于，所述抛光装置还包括抛光机、蠕动泵和搅拌桶。
8.一种衬底抛光工艺，其特征在于，利用权利要求6-7中任意一项所述的抛光装置配合抛光液对衬底进行抛光作业。
9.根据权利要求8所述的衬底抛光工艺，其特征在于，所述抛光液由多晶、单晶、类多晶金刚石颗粒或其它硬度大于9.3的颗粒制作而成。
10.根据权利要求8所述的衬底抛光工艺，其特征在于，所述抛光液的颗粒粒径为8-12um。
11.根据权利要求8所述的衬底抛光工艺，其特征在于，利用所述抛光装置对参与过衬底抛光工艺后的抛光液进行收集和处理，以使所述抛光液可循环利用。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167763A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Nhk Spring Co Ltd 半導体デバイスの研磨装置
CN101073880A (zh) * 2006-05-16 2007-11-21 智胜科技股份有限公司 研磨垫及其制造方法
CN101600540A (zh) * 2007-02-01 2009-12-09 可乐丽股份有限公司 抛光垫及抛光垫的制造方法
CN102275143A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 三芳化学工业股份有限公司 抛光垫及其制造方法
CN104308691A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 中山市吉尔科研技术服务有限公司 一种循环式光学镜片抛光设备
CN111303772A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 山西烁科晶体有限公司 一种超快速低损碳化硅衬底抛光液及其制备方法
CN111318957A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 聚氨酯研磨垫及其制造方法、及化学机械研磨装置

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000167763A (ja) * 1998-12-03 2000-06-20 Nhk Spring Co Ltd 半導体デバイスの研磨装置
CN101073880A (zh) * 2006-05-16 2007-11-21 智胜科技股份有限公司 研磨垫及其制造方法
CN101600540A (zh) * 2007-02-01 2009-12-09 可乐丽股份有限公司 抛光垫及抛光垫的制造方法
CN102275143A (zh) * 2010-06-08 2011-12-14 三芳化学工业股份有限公司 抛光垫及其制造方法
CN104308691A (zh) * 2014-10-15 2015-01-28 中山市吉尔科研技术服务有限公司 一种循环式光学镜片抛光设备
CN111318957A (zh) * 2018-12-14 2020-06-23 夏泰鑫半导体(青岛)有限公司 聚氨酯研磨垫及其制造方法、及化学机械研磨装置
CN111303772A (zh) * 2020-02-25 2020-06-19 山西烁科晶体有限公司 一种超快速低损碳化硅衬底抛光液及其制备方法

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