CN106863025A - 一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，首先选用晶片贴片上蜡机将衬底的正面粘在陶瓷盘上，再将陶瓷盘放入自制游星轮中，通过双面研磨设备进行研磨，其中研磨液配置比例为碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：1L~5L，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比是１：９的混合溶液，研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟；将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光；经修复后的蓝宝石衬底，其质量指标均达到行业标准，质量标准满足客户需求，无需进行报废处理，良品率有着显著提升，大大降低了成本。

Description

一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法
技术领域
本发明涉及晶体加工技术领域，具体涉及一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法。
背景技术
蓝宝石晶体具有优良的光学性能、物理性能和稳定的化学性能，广泛应用于高亮度LED衬底材料、各种光学元器件等领域。蓝宝石晶体具有以下几个优良特征：1.高光学透射率，蓝宝石晶体有很好的透光性能，其透光范围为0.15～7.5微米，覆盖了紫外、可见、近红外、中红外等波段；2.高耐磨性，膨胀系数仅为5X10-6/度，熔点为2050°C，工作温度可达1900°C，具有优秀的耐热冲击和耐高温性能；3.很好的机械性能，其硬度可达莫氏9级，同时还有很好的抗压强度、压缩强度和弯曲强度，同时具有抗电磁干扰、电磁兼容性能，抗辐射性能、电绝缘性能。
随着蓝宝石应用领域的发展，对2吋、4吋蓝宝石衬底的市场需求越来越多，其产品质量、成本要求也越来越高。通常在加工过程中，蓝宝石衬底产生背面缺陷的产品占整个不良率的3%，产生背面缺陷的产品无法满足客户要求只能做报废处理，大幅增加了加工成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，对背面缺陷的产品进行修复，提供良品率、降低加工成本。
本发明通过以下技术方案实现的：
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：1L~5L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间至少为10分钟使研磨液均匀分布；
(3)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟；
(5)将研磨后衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，所述碳化硅研磨粉的型号为320#；
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，所述悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，其中亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为１：９；
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，所述陶瓷盘的直径为355mm，厚度为15mm；
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，所述游星轮为圆环结构其厚度为10mm，所述游星轮设有圆形通孔，所述圆形通孔与所述游星轮为偏心设置，所述圆形通孔的圆心与所述游星轮的圆心差为19mm，所述圆形通孔的直径为357mm；
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，步骤（4）中研磨的标准值为：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
上述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其中，所述步骤（1）中的晶片贴片上蜡机与所述步骤（3）和（4）中的双面研磨设备与步骤（5）中的脱胶、清洗、退火、抛光的设备和操作方法均为行业常规的设备和操作方法。
本发明具有以下突出效果：
蓝宝石衬底背面缺陷占整个不良率的3%，产生背面缺陷的产品无法满足客户的需求，本发明提供的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，将背面缺陷的不良品进行物理研磨修复，经修复后的蓝宝石衬底，质量标准重新达到行业标准，将不良品转化成良品，同样满足客户需求，无需进行报废处理，大大降低了成本。
附图说明
图1本发明自制游星轮结构示意图。
具体实施方式
以下实施例中所使用的加工设备和方法如无特殊说明，均为行业常规的加工设备和操作方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业用途得到。
下面结合附图对下列实施例中的自制游星轮进行详细说明，所述的自制游星轮1为圆环结构，其厚度为10mm，所述游星轮1的外圆周侧面设有平齿2，所述平齿2的齿数为200，平齿的顶圆直径D1为427.5mm，平齿的内圆直径D2为417.5mm，所述游星轮1的内部设有圆形通孔3，所述圆形通孔3与所述游星轮1为偏心设置，所述圆形通孔3的圆心O2与所述游星轮1的圆心O1偏差为19mm，所述圆形通孔的直径D3为357mm，所述圆形通孔3的直径比所述陶瓷盘的直径大2mm，所述陶瓷盘的厚度为15mm。
以下通过实施例的具体实施方式再对本发明的上述内容作进一步的详细说明。但不仅限于以下的实施例。本发明包含下述技术思想下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包括在本发明的范围内。
实施例1
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将2吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：1L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(3)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(5)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
经过上述工艺进行修复的2吋蓝宝石衬底的良品率为91%。
实施例2
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将2吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：2L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(3) 装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(5)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
经过上述工艺进行修复的2吋蓝宝石衬底的良品率为90%。
实施例3
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将2吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：5L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(3)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(5)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
上述工艺中通过提高去离子水的含量降低了研磨液的浓度，最终进行修复的2吋蓝宝石衬底的表面划痕增加，良品率为83%。
实施例4
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将4吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：1L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(3)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(5)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
经过上述工艺进行修复的4吋蓝宝石衬底的良品率为90%。
实施例5
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(6)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将4吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(7)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：2L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(8) 装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(9)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(10)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
经过上述工艺进行修复的4吋蓝宝石衬底的良品率为88%。
实施例6
一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其工艺步骤：
(6)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将4吋蓝宝石衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(7)制备研磨液：采用302#碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为302#碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：4L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间10分钟使研磨液均匀分布，其中悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为1：9；
(8)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(9)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟，达到研磨的标准值：去除量2-4um，Ra均值0.95um；
(10)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
上述工艺中通过提高去离子水的含量降低了研磨液的浓度，最终进行修复的4吋蓝宝石衬底的表面划痕增加，良品率为82%。
本发明在衬底背面缺陷的修复工艺中，不良品蓝宝石衬底经过返工修复后的质量标准重新达到行业标准，将不良品转化成良品，其转化后的良品率高达80%以上；尤其是在研磨液流量设定为300mL/分钟时，综合考虑返工后的蓝宝石衬底的良品率与返工成本两方面，实施例2和实施例5中研磨液的配置比例为碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：2L，为最优实施方案。

Claims (7)

1.一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：
(1)贴片：选用晶片贴片上蜡机，将衬底正面粘贴在陶瓷盘上，然后将表面残留胶擦拭干净；
(2)制备研磨液：采用碳化硅研磨粉、悬浮剂与去离子水混合制备研磨液，配置比例为碳化硅研磨粉：悬浮液：去离子水=1Kg：0.1L：1L~5L，搅拌速度为600转/分钟，研磨时间至少为10分钟使研磨液均匀分布；
(3)装配载具：将陶瓷盘放入载具，即自制的游星轮中，使陶瓷盘能够自转，陶瓷盘与游星轮同时放入双面研磨设备的下盘上，均匀分布摆置；
(4)研磨：双面研磨设备的下盘速度设定为20转/分钟，上盘设定为15转/分钟，确保上盘悬空于陶瓷盘上，不得接触陶瓷盘表面，研磨液流量设定为300mL/分钟，压力为陶瓷盘的自重即为5.7KG，加工时间为10分钟；
(5)将研磨后的衬底进行脱胶、清洗、退火、抛光即得蓝宝石衬底成品。
2.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，所述碳化硅研磨粉的型号为320#。
3.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，所述悬浮液为亚硝酸钠与三乙醇胺的混合溶液，其中亚硝酸钠与三乙醇胺的质量比为１：９。
4.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，所述陶瓷盘的直径为355mm，厚度为15mm。
5.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，所述游星轮为圆盘结构，其厚度为10mm，所述游星轮设有圆形通，所述圆形通孔与所述游星轮为偏心设置，所述圆形通孔的圆心与所述游星轮的圆心差为19mm，所述圆形通孔的直径为357mm。
6.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，步骤（4）中研磨的标准值为：去除量2-4um，Ra均值0.95um。
7.根据权利要求1所述的一种2吋、4吋蓝宝石衬底背面缺陷修复加工方法，其特征在于，所述步骤（3）和（4）中的双面研磨设备与步骤（5）中的脱胶、清洗、退火、抛光的设备和操作方法均为行业常规的设备和操作方法。
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