CN115338694A - 一种双面抛光晶片的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及晶片加工技术领域的一种双面抛光晶片的加工方法，包括以下步骤：选取经过单面研磨的晶片；其中，晶片经过单面研磨的面为晶片正面；选用抛光液对晶片正面进行超轻压技术抛光；使用研磨液对晶片背面进行深度研磨；选用抛光液对经过深度研磨的晶片的背面进行化学机械抛光，得到双面抛光的晶片。本申请的加工方法将原先走单抛片路线良品的或不良的晶片进行双抛片工艺再生利用加工，而且由于单抛片加工过程已完成晶片其中一侧即晶片正面的研磨工序，在双抛片加工过程中，只需对晶片正面进行调整、修饰的抛光即可，从而从整体上提升了晶片良率，极大节省了对晶片整体双面抛光的加工时间。
Description
技术领域
本申请涉及一种双面抛光晶片的加工方法，尤其涉及一种利用单面抛光蓝宝石晶片生产双面抛光蓝宝石晶片的加工方法。
背景技术
蓝宝石(α-Al2O3)是一种集优良光学性能、物理性能和化学性能于一体的多功能氧化物晶体，其被广泛应用于半导体、航天、军事等领域；随着现代光学事业的发展，大家都更加追求蓝宝石的质量，此时双抛片应运而生；特别是在LED应用和消费类电子商品方面，蓝宝石双抛片因其拥有更好的均匀性和平坦性而具有广阔的市场前景。
目前双抛片的加工方法较为单一，一种是单抛翻面工艺，即晶片经双面研磨后，先将晶片一个表面经单面钻石液粗抛、单面CMP精抛后，再将晶片翻面，将晶片另一个表面进行单面粗抛和CMP精抛，该工艺制程复杂，加工效率低，加工时间较长；另一种是双抛工艺制程，即晶片经双面粗磨后，再经双面精磨，最后进行双面CMP抛光，这种工艺制程简单，但也存在加工效率低的问题，且双面精磨时晶片易碎片，加工良率低。
发明内容
为了提高双面抛光晶片的加工效率以及加工良率，本申请提供一种双面抛光晶片的加工方法。
根据本发明的一个方面，提供一种双面抛光晶片的加工方法，包括以下步骤：选取经过单面研磨的晶片；其中，晶片经过单面研磨的面为晶片正面；选用抛光液对晶片正面进行超轻压技术抛光；使用研磨液对晶片背面进行深度研磨；选用抛光液对经过深度研磨的晶片的背面进行化学机械抛光，得到双面抛光的晶片。
通过使用本技术方案中的加工方法，将原先走单抛片路线良品的或不良的晶片进行双抛片工艺再生利用加工，从整体上提升了晶片良率，而且由于单抛片加工过程已完成晶片其中一侧即晶片正面的研磨工序，在双抛片加工过程中，只需对晶片正面进行调整、修饰的抛光即可，从而极大节省了对晶片整体双面抛光的加工时间。
另外，根据本申请的加工方法，还可具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施方式中，所述经过单面研磨的晶片为不满足单面抛光加工条件的晶片。
在本发明的一些实施方式中，所述经过单面研磨的晶片为满足单面抛光加工条件的晶片。
在本发明的一些实施方式中，所述超轻压技术抛光的步骤包括：将晶片置于抛光垫承载区内，对晶片的背面进行贴蜡处理，使晶片背面形成暂时性的高平整度平面；选用氧化铈抛光液并使用抛光设备对晶片正面进行超轻压技术抛光。
在本发明的一些实施方式中，所述氧化铈抛光液浓度为30％-40％，粒径为0.4-3.6μm。
在本发明的一些实施方式中，所述超轻压技术抛光的压力范围为2-3Kgf/cm2。
在本发明的一些实施方式中，所述贴蜡处理使用的为水性蜡，贴蜡处理时抛光垫承载区温度为85℃-100℃。
在本发明的一些实施方式中，所述超轻压技术抛光的抛光时间为1h-1.7h，抛光垫温度为30-45℃，抛光垫的转速为30-50rpm，抛光头转速为30-50rpm。
在本发明的一些实施方式中，所述晶片的超轻压技术抛光完成后，对抛光垫进行1h-2.5h冷却，冷却水温度为5-45℃。
在本发明的一些实施方式中，所述深度研磨的步骤包括：将研磨垫紧贴的置于研磨设备的研磨盘面上，并将若干个游星轮依次放置在研磨垫上；将经过超轻压技术抛光的晶片进行翻面并置于游星轮各轮孔内；研磨设备的上定盘下压晶片，启动研磨设备，并配合研磨液对游星轮内的晶片进行深度研磨。
在本发明的一些实施方式中，所述深度研磨使用的研磨液为碳化硼研磨液。
在本发明的一些实施方式中，所述碳化硼研磨液的硬度为9.1-9.6。
在本发明的一些实施方式中，所述碳化硼研磨液的硬度为9.3。
在本发明的一些实施方式中，所述碳化硼研磨液的颗粒粒径为18-23μm。
在本发明的一些实施方式中，所述深度研磨使用的研磨液为碳化硅研磨液。
在本发明的一些实施方式中，所述深度研磨开始对晶片研磨前，对研磨液进行0.5h的搅拌，之后对晶片进行4h-4.5h的深度研磨。
在本发明的一些实施方式中，所述深度研磨中对晶片的研磨时间为4h-4.5h。
在本发明的一些实施方式中，所述化学机械抛光的步骤包括：将经过深度研磨的研磨盘和晶片冲洗干净；启动研磨设备，并配合钻石抛光液对晶片背面进行化学机械抛光，所述晶片背面在化学机械抛光过程中，所述晶片背面和研磨盘之间存在间隙。
在本发明的一些实施方式中，所述钻石抛光液的颗粒粒径为0.2-1.2μm。
在本发明的一些实施方式中，所述化学机械抛光使用的抛光液还可以为氧化硅抛光液或金刚石抛光液。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：
1.将原先走单抛片路线不良的蓝宝石晶片进行双抛片工艺再生利用加工，从整体上提升了蓝宝石晶片良率；
2.在先前一步制作单抛片平整度等数据不好淘汰下来的大前提下，通过贴蜡和超轻压抛光技术，将蜡液填充进晶片背面形成暂时性的“假平面”进而对正面用粒径更小的氧化铈抛光液进行抛光，最大程度的修正弥补了晶片平整度等问题；
3.在保证晶片背面能够得到超平滑高质量表面的前提下，将晶片背面研磨与抛光用于同一套设备装置中，省时省力，节省了人工将晶片从研磨设备中取出再放入抛光设备中进行作业的时间，大大提升了工作效率；
4.晶片背面通过碳化硼研磨液配合金刚砂轮，对蓝宝石晶片背面进行深度研磨，如此能够给到晶片背面足够多的去除率，为后一步抛光形成超光滑高质量表面打下基础。
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，而并不认为是对本申请的限制。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是本申请实施方式双面抛光晶片的加工方法的流程图；
图2是体现晶片在抛光垫上放置的示意图；
图3是体现晶片在研磨盘上放置的示意图。
附图中各标号表示如下：1、抛光垫；11、承载区；2、晶片；3、研磨盘；4、研磨垫；5、游星轮；51、轮孔；6、上定盘。
具体实施方式
应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请的描述中，需要理解的是，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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图对本申请实施例提供的双面抛光晶片的加工方法进行说明。
本申请实施例公开一种双面抛光晶片的加工方法。如图1所示，加工方法包括以下步骤：
S1，待加工晶片的选取；
S2，晶片正面超轻压技术抛光；
S3，晶片背面深度研磨；
S4，晶片背面化学机械抛光。
待加工晶片的选取：
首先，将原本走单抛片生产路线的晶片，在晶片进行研磨工序之后，测试晶片的平整度、坑点等数据，其中，晶片的平整度测试包括总厚度变化(TTV)、局部厚度变化(LTV)、弯曲度(Bow)和翘曲度(Warp)的测试，根据晶片的测试结果，可将晶片分为满足单面抛光加工条件的晶片以及不满足单面抛光加工条件的晶片。
具体的，在本申请实施方式中，选取的用于加工双面抛光晶片2的待加工晶片2，为不满足单面抛光加工条件的晶片；如此，既满足了单面抛光晶片的加工需求，也实现了将原先走单抛片路线不良的晶片进行双抛片工艺再生利用加工，避免不必要的浪费，而且由于单抛片加工过程已完成晶片2其中一侧即晶片2正面的研磨工序，在双抛片加工过程中，只需对晶片2正面进行调整、修饰的抛光即可，从而极大节省了对晶片2整体双面抛光的加工时间。
在其他实施方式中，选取的用于加工双面抛光晶片2的待加工晶片2，还可以为满足单面抛光加工条件的晶片；在保证单面抛光晶片的加工任务需求的同时，选用更高质量的单抛晶片进行双抛晶片2的加工，可以进一步节省晶片2正面的调整、修饰的抛光时间，同时也能够降低晶片2背面的后续加工难度。
晶片正面超轻压技术抛光：
如图2所示，首先对步骤S1中选取的晶片2背面进行贴蜡处理，具体的，在本实施方式中，将水性蜡融于抛光垫1承载区11内，形成极薄的一层液体蜡层，此时抛光垫1承载区11温度为85℃-100℃，例如，抛光垫1承载区11温度可以为90℃或95℃等，然后将晶片2背面朝向抛光垫1的放置于抛光垫1承载区11内，晶片2背面与液体蜡层充分接触，保持一定时间，完成晶片2背面的整体贴蜡。
贴蜡过程中，晶片2背面凹凸不平的凹坑内会被蜡液给填平，当蜡液固化后，使晶片2背面变成“暂时性”的高平整度平面，使晶片2能在抛光垫1承载区11内对应位置固定不变的同时，将晶片2背面凹凸不平的平面由蜡液渗透填充平整，如此一来既能够对晶片2正面进一步进行平整抛光，抛光效果更好。
之后即可选用氧化铈抛光液并使用抛光设备对晶片2正面进行超轻压技术抛光，超轻压技术抛光通过抛光盘面荷重减少、配合上下盘与中心齿轮、外圈齿轮的调配，将晶片2正面的翘曲处优先去除，通过物理机械对晶片2进行优化表面处理，简单方便，不会使用额外化学药剂而产生其他副作用造成晶片2其他表面缺陷，从而进一步的提高了晶片2正面的加工质量和加工效率。
在本发明的一些实施方式中，氧化铈抛光液浓度为30％-40％，例如，氧化铈抛光液浓度为33％或37％等；氧化铈抛光液粒径为0.4μm-3.6μm，例如，氧化铈抛光液浓度为1.0μm或2.5μm等；氧化铈抛光液是以微米或亚微米级CeO2为主要原料的抛光液，该抛光液具有分散性好、粒度细、粒度分布均匀、硬度适中等特点，能够更好的满足于蓝宝石晶片2高精度抛光的要求，从而最大程度的修正弥补晶片2平整度等问题。
在本发明的一些实施方式中，超轻压技术抛光的压力范围为2-3Kgf/cm2，例如，超轻压技术抛光的压力为2.4Kgf/cm2或2.7Kgf/cm2等；超轻压技术抛光的抛光时间为1h-1.7h，例如，超轻压技术抛光的抛光时间为1.2h或1.5h等；抛光垫1温度范围为30-45℃，例如，抛光垫1承载区11温度控制在35℃或40℃等；抛光垫1的转速为30-50rpm，例如，抛光垫1的转速为40rpm或45rpm等；抛光头转速为30-50rpm，例如，抛光头转速为40rpm或45rpm等。
在本发明的一些实施方式中，晶片2的超轻压技术抛光完成后，对抛光垫1进行1h-2.5h冷却，例如，对抛光垫1进行1.5h或2.0h冷却等；冷却水温度为5-45℃，例如，冷却水温度为10℃或20℃等；对晶片2正面进行冷却可最大程度保护晶片2正面不受损伤，使晶片2不易崩裂；最终实现对晶片2正面的高质量处理。
晶片背面深度研磨：
如图3所示，首先，将研磨垫4紧贴的置于研磨设备的研磨盘3盘面上，并将多个游星轮5依次放置在研磨垫4上，具体的，本实施方式中的多个游星轮5在研磨垫4上呈环形排布；之后将经过超轻压技术抛光的各个晶片2进行翻面，并将各个晶片2正面朝向游星轮5的放置于游星轮5各轮孔51内；而后研磨设备的上定盘6下压晶片2，启动研磨设备，由金刚砂轮配合研磨液对游星轮5内的晶片2进行深度研磨，通过金刚砂轮，能够给予晶片2背面较强的研磨去除率，提高晶片2深度研磨的效率和质量。
对于单抛晶片2来说，晶片2背面不需要进行任何处理，而本工艺步骤针对双抛晶片2的需求将晶片2背面进行研磨加工，原先粗糙雾化的晶片2背面将变得平整光滑，对于后期针对产品开发，提升晶片2折射率，将光线多重向上折射、提升亮度具有很大帮助。
在本发明的一些实施方式中，深度研磨使用的研磨液为碳化硼研磨液，按照研磨液成分的不同比例，碳化硼研磨液的硬度为9.1-9.6，碳化硼研磨液的颗粒粒径为18-23μm；具体的，本实施方式中的碳化硼研磨液的硬度为9.3，以对晶片2背面进行更佳的研磨效果。具体的，在其他实施方式中，深度研磨使用的研磨液还可以为碳化硅研磨液。
在本发明的一些实施方式中，在对晶片2背面进行深度研磨之前，先对研磨液进行0.5h的搅拌，让研磨液搅拌充分均匀，使研磨液不会出现沉淀分层的现象，接着即可设定4-4.5h对晶片2背面进行深度研磨。
晶片背面化学机械抛光：
如图3所示，首先将经过深度研磨的研磨盘3及晶片2冲洗干净，具体的，可使用纯水将研磨盘3及晶片2上残留的杂质及研磨液冲洗干净，在冲洗过程中，同时达到对晶片2降温的目的，通过物理降温可最大程度保护晶片2背面不受损伤，使晶片2不易崩裂。
待纯水将研磨盘3及晶片2冲洗干净之后，可继续启动研磨设备，在一定的圆周速率和钻石抛光液的配合下，实现对晶片2背面的化学机械抛光；晶片2在化学机械抛光过程中，晶片2和研磨盘3之间存在间隙。
化学机械抛光是典型的准接触抛光，在抛光过程中产生的动压使研磨盘3和晶片2之间存在合适的间隙，通过抛光浆料腐蚀晶片2背面材料，再通过钻石抛光液超微粒子的磨削作用去除腐蚀产生的生成物，之后再通过抛光浆料对晶片2暴露出的新鲜背面进行腐蚀，这种化学作用和机械作用不断反复进行，从而使晶片2获得超光滑的背面。
具体的，在本实施方式中，研磨盘3温度控制在30℃-45℃，例如，研磨盘3温度为35℃或40℃等；钻石抛光液的颗粒粒径为0.2-1.2μm，例如，钻石抛光液的颗粒粒径为0.6μm或1μm等；在其他实施方式中，化学机械抛光使用的抛光液还可以为氧化硅抛光液或金刚石抛光液。
待晶片2背面完成化学机械抛光后，即可将晶片2从研磨盘3上取下来，并用纯水对晶片2整体进行清洗，并进行检查和包装，最终得到理想的双抛晶片2；通过使用本技术方案中的加工方法，将原先走单抛片路线不良的晶片2进行双抛片工艺再生利用加工，从整体上提升了晶片2良率，并且在保证晶片2背面能够得到超平滑高质量表面的前提下，将晶片2背面研磨和抛光用于同一套设备装置中，省时省力，节省了人工将晶片2从研磨设备中取出再放入抛光设备中进行作业的时间，大大提升了工作效率。
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权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种双面抛光晶片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
选取经过单面研磨的晶片；其中，晶片经过单面研磨的面为晶片正面；
选用抛光液对晶片正面进行超轻压技术抛光；
使用研磨液对晶片背面进行深度研磨；
选用抛光液对经过深度研磨的晶片的背面进行化学机械抛光，得到双面抛光的晶片。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述经过单面研磨的晶片为不满足单面抛光加工条件的晶片。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述超轻压技术抛光的步骤包括：
将晶片置于抛光垫承载区内，对晶片的背面进行贴蜡处理，使晶片背面形成暂时性的高平整度平面；
选用氧化铈抛光液并使用抛光设备对晶片正面进行超轻压技术抛光。
4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述氧化铈抛光液浓度为30％-40％，颗粒粒径为0.4-3.6μm。
5.根据权利要求1-4任一所述的加工方法，其特征在于，所述超轻压技术抛光的压力范围为2-3Kgf/cm2。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述深度研磨的步骤包括：
将研磨垫紧贴的置于研磨设备的研磨盘面上，并将若干个游星轮依次放置在研磨垫上；
将经过超轻压技术抛光的晶片进行翻面并置于游星轮各轮孔内；
研磨设备的上定盘下压晶片，启动研磨设备，并配合研磨液对游星轮内的晶片进行深度研磨。
7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述深度研磨使用的研磨液为碳化硼研磨液或碳化硅研磨液。
8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述碳化硼研磨液的硬度为9.3，颗粒粒径为18-23μm。
9.根据权利要求6-8任一所述的加工方法，其特征在于，所述深度研磨开始对晶片研磨前，对研磨液进行0.5h的搅拌，之后对晶片进行4h-4.5h的深度研磨。
10.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述化学机械抛光的步骤包括：
将经过深度研磨的研磨盘和晶片冲洗干净；
启动研磨设备，并配合钻石抛光液对晶片背面进行化学机械抛光，且所述晶片背面在化学机械抛光过程中，所述晶片背面和研磨盘之间存在间隙。
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