CN103909465A - 一种大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大尺寸蓝宝石衬底片的单面研磨抛光的方法，包括使用液态蜡将蓝宝石衬底片贴付于直径为576mm的陶瓷盘上；使用铜盘研磨机进行研磨，铜盘研磨机磨盘直径为1440mm，材质为延压纯铜，通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差；使用抛光机进行抛光，抛光机磨盘直径为1440mm，磨盘上贴有抛光布，通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差。本发明有效解决大尺寸蓝宝石衬底片在大型设备上加工时内外去除速率不一致的问题，加工后蓝宝石衬底片厚度差在≤3um，LTV（7mm×7mm）<2um。
Description
技术领域
本发明属于半导体照明技术领域，特别是涉及一种大尺寸蓝宝石衬底片的单面研磨抛光的方法。
技术背景
蓝宝石材料是氮化物半导体衬底、集成电路衬底的首选材料，随着半导体照明产业的飞速发展，对蓝宝石衬底片的品质要求越来越高，尺寸需求越来越大，由原来的2英寸蓝宝石衬底逐步向4英寸、6英寸，甚至8英寸发展。
通常蓝宝石衬底的减薄主要包括粘片、铜盘研磨、抛光、去蜡、清洗等步骤，其中铜盘研磨过程中，由于盘面变形，晶片内外圈去除速度不一致，只能使用小型研磨设备进行加工，加工大尺寸蓝宝石衬底时产能低、晶片厚度差较差，大批量、高品质的大尺寸蓝宝石衬底生产仍面临诸多挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的蓝宝石衬底片研磨抛光工艺方法，该加工方法可有效解决大尺寸蓝宝石减薄过程的厚度差问题及平坦度问题，且加工一致性好，工艺简单，能有效延长耗材使用寿命及降低成本，实现大尺寸蓝宝石衬底片的大批量生产。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，依次包括上蜡贴片、铜盘研磨和抛光步骤，其中：
⑴ 上蜡贴片：使用液态蜡将蓝宝石衬底片贴付于直径为576mm的陶瓷盘上；
⑵ 铜盘研磨：使用铜盘研磨机进行研磨，所述铜盘研磨机磨盘直径为1440mm，材质为延压纯铜，所述铜盘研磨机磨头具有对应于整体加压和中心加压的双气缸结构；通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差；
⑶ 抛光：使用抛光机进行抛光，所述抛光机磨盘直径为1440mm，磨盘上贴有抛光布，所述抛光机磨头具有对应于整体加压和中心加压的双气缸结构；通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差。
所述上蜡贴片步骤中，对于4寸蓝宝石晶片，贴付18片；对于6寸蓝宝石晶片，贴付7片；对于8寸蓝宝石晶片，贴付5片。
所述上蜡贴片步骤中，所述贴付是使用液态蜡进行全自动贴片，甩蜡时转速为1000~3000rpm，贴片后蜡层厚度<2um。
所述铜盘研磨步骤中，采用粒径为3~6um的钻石研磨液，磨盘转速为30~50rpm，研磨温度为30~40℃。
所述铜盘研磨步骤中，整体压力为300~500g/cm2，中心加压为0~400 g/cm2。
所述抛光步骤中，采用粒径为60~120nm的二氧化硅抛光液，磨盘转速为30~50rpm，抛光温度为30~45℃。
所述抛光步骤中，整体压力为300~400 g/cm2，中心加压为0~400 g/cm2。
本发明使用的铜盘研磨机磨头具有双气缸加压功能，通过调整整体压力控制研磨速度，通过增加中心压力值增加蓝宝石衬底片在陶瓷盘内圈的压力，加快蓝宝石衬底片内圈去除速度，使蓝宝石衬底片内外圈去除量基本一致，确保加工后蓝宝石衬底片厚度差。同样地，本发明使用的抛光机磨头具有双气缸加压功能，通过调整整体压力控制抛光速度，通过增加中心压力值增加蓝宝石衬底片在陶瓷盘内圈的压力，加快蓝宝石衬底片内圈去除速度，使蓝宝石衬底片内外圈去除量基本一致，确保加工后蓝宝石衬底片厚度差。
本发明的有益效果是，在本发明的蓝宝石石衬底片单面研磨抛光过程中，采用了磨头双气缸加压方式，通过中心压力值的调整，有效解决大尺寸蓝宝石衬底片在大型设备上加工时内外去除速率不一致的问题，加工后蓝宝石衬底片厚度差在≤3um，LTV（7mm×7mm）<2um。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明蓝宝石衬底片的研磨抛光工艺作进一步描述：
实施例1：
⑴ 上蜡贴片：使用液态蜡将蓝宝石衬底片贴付于直径576mm的陶瓷盘上，甩蜡时转速为2000rpm，加工4块陶瓷盘共72片4英寸蓝宝石衬底片。
⑵ 铜盘研磨：将4块陶瓷盘上的72片蓝宝石衬底片投入磨盘直径为1440mm的铜盘研磨机进行加工，采用粒径为3um的钻石研磨液，研磨过程中磨盘转速为45rpm，整体压力为400 g/cm2，中心加压为250 g/cm2，研磨温度为35℃。加工后单片蓝宝石衬底片厚度差为2um，所有72枚4寸蓝宝石衬底片厚度差为5um。
⑶ 抛光：使用粒径为80nm的二氧化硅抛光液对72枚经铜盘研磨后的蓝宝石衬底片进行加工，抛光机磨盘直径为1440mm，磨盘上贴有抛光布，抛光过程中磨盘转速为45rpm，整体压力为300 g/cm2，中心加压为150 g/cm2，抛光温度为37℃。加工后单片蓝宝石衬底片厚度差为1um，LTV（7mm×7mm）为1.1um，所有72枚4寸蓝宝石衬底片厚度差为5um。
实施例2：
⑴ 上蜡贴片：使用液态蜡将蓝宝石衬底片贴付于直径576mm的陶瓷盘上，甩蜡时转速为3000rpm，加工4块陶瓷盘共28片6英寸蓝宝石衬底片。
⑵ 铜盘研磨：将4块陶瓷盘上的28片蓝宝石衬底片投入磨盘直径为1440mm的铜盘研磨机进行加工，采用粒径为3um的钻石研磨液，研磨过程中磨盘转速为45rpm，整体压力为400 g/cm2，中心加压为300 g/cm2，研磨温度为37℃。加工后单片蓝宝石衬底片厚度差为3um，所有28枚6寸蓝宝石衬底片厚度差为4um。
⑶ 抛光：使用粒径为80nm的二氧化硅抛光液对72枚经铜盘研磨后的蓝宝石衬底片进行加工，抛光机磨盘直径为1440mm，磨盘上贴有抛光布，抛光过程中磨盘转速为45rpm，整体压力为300 g/cm2，中心加压为250 g/cm2，抛光温度为38℃。加工后单片蓝宝石衬底片厚度差为3um，LTV（7mm×7mm）为1.3um，所有28枚6寸蓝宝石衬底片厚度差为5um。
Claims (7)
1.一种大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，依次包括上蜡贴片、铜盘研磨和抛光步骤，其特征在于，其中：
⑴ 上蜡贴片：使用液态蜡将蓝宝石衬底片贴付于直径为576mm的陶瓷盘上；
⑵ 铜盘研磨：使用铜盘研磨机进行研磨，所述铜盘研磨机磨盘直径为1440mm，材质为延压纯铜，所述铜盘研磨机磨头具有对应于整体加压和中心加压的双气缸结构；通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差；
⑶ 抛光：使用抛光机进行抛光，所述抛光机磨盘直径为1440mm，磨盘上贴有抛光布，所述抛光机磨头具有对应于整体加压和中心加压的双气缸结构；通过调整整体压力和中心加压控制蓝宝石衬底片厚度差。
2.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述上蜡贴片步骤中，对于4寸蓝宝石晶片，贴付18片；对于6寸蓝宝石晶片，贴付7片；对于8寸蓝宝石晶片，贴付5片。
3.根据权利要求1或2所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述上蜡贴片步骤中，所述贴付是使用液态蜡进行全自动贴片，甩蜡时转速为1000~3000rpm，贴片后蜡层厚度<2um。
4.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述铜盘研磨步骤中，采用粒径为3~6um的钻石研磨液，磨盘转速为30~50rpm，研磨温度为30~40℃。
5.根据权利要求1或4所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述铜盘研磨步骤中，整体压力为300~500g/cm2，中心加压为0~400 g/cm2。
6.根据权利要求1所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述抛光步骤中，采用粒径为60~120nm的二氧化硅抛光液，磨盘转速为30~50rpm，抛光温度为30~45℃。
7.根据权利要求1或6所述的大尺寸蓝宝石衬底片研磨抛光的方法，其特征在于：所述抛光步骤中，整体压力为300~400 g/cm2，中心加压为0~400 g/cm2。
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