藍寶石雙拋片的快速加工方法
【專利說明】
[0001](一)
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種晶片加工工藝，具體涉及一種藍寶石雙拋片的快速加工方法。
[0002](二)
【背景技術(shù)】
藍寶石單晶具有獨特的晶格結(jié)構(gòu)、優(yōu)異的力學(xué)性能、化學(xué)惰性及良好的熱學(xué)性能，是目前LED襯底市場的首選材料。同時，隨著技術(shù)水平的提高，藍寶石的生長制造成本也越來越低，消費類電子產(chǎn)品方面的應(yīng)用成為藍寶石的另一個重要市場。
[0003]不論是在LED應(yīng)用方面，還是在消費類電子產(chǎn)品應(yīng)用方面，對藍寶石晶片表面質(zhì)量都有較高的要求。通常藍寶石晶片在研磨去除損傷層之后，最后都會采用化學(xué)機械拋光(CMP)的方法實現(xiàn)晶片的全局平坦化。然而，藍寶石硬度高，化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，機械與化學(xué)方法的去除速率都比較慢。因此，為提高加工效率，降低加工成本，需要從晶片加工的各個環(huán)節(jié)想辦法提高加工效率。尤其在CMP工藝過程中，機械作用與化學(xué)作用同時存在，只有機械與化學(xué)去除作用達到良好的配合，才可以在提高拋光效率的同時獲得良好的晶片表面質(zhì)量。
[0004]目前藍寶石雙拋片主要有兩種工藝制程，一種是單拋翻面工藝，即晶片經(jīng)雙面研磨后，先將晶片一個表面經(jīng)單面鉆石液粗拋、單面CMP精拋后，再將晶片翻面，將晶片另一個表面進行單面粗拋和CMP精拋，這種單拋翻面工藝制程復(fù)雜，加工效率低，而且晶片表面平整度差；另一種是雙拋工藝制程，即晶片經(jīng)雙面粗磨后，再經(jīng)雙面精磨，最后進行雙面CMP拋光，這種雙拋工藝制程簡單，但是也存在加工效率低的問題，同時雙面精磨時易于碎片，加工良率較低。
[0005]傳統(tǒng)雙面CMP拋光工藝過程中多采用單一粒徑分布的硅溶膠拋光液，單一磨料粒徑分布的弊端在于:磨料粒徑大有利于提高去除速率，但會影響晶片表面粗糙度；而磨料粒徑小則晶片表面質(zhì)量好，但去除速率較低，影響加工效率。
[0006](三)

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的在于提供一種針對目前藍寶石晶片雙拋工藝制程中B4C磨料雙面精磨時易于碎片以及雙面CMP拋光時去除效率低、拋光時間長等問題，提出采用鉆石液配合研磨墊進行粗拋，以此取代B4C磨料雙面精磨，并對CMP階段拋光液配方進行調(diào)整，同時結(jié)合前期B4C雙面研磨，高效的藍寶石雙拋片的快速加工方法。
[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:首先采用B4C磨料進行研磨，B4C磨料研磨過程分為兩步:240#的B4C磨料的雙面粗磨及W40的B4C磨料的二次雙面粗磨，工藝采用小壓力高轉(zhuǎn)速的方法進行研磨，以實現(xiàn)高效率低損傷的目標(biāo)。研磨壓力為20~100g/cm2，轉(zhuǎn)速為20~50rpm，研磨后晶片表面質(zhì)量質(zhì)量控制在TTV彡5 μπι，WARP ( 8 μπι;倒角之后采用研磨墊配合鉆石液進行粗拋，最后采用硅溶膠拋光液進行CMP精拋。
[0008]本發(fā)明還有這樣一些特征:
1、所述的粗拋與CMP精拋的加工過程均采取分段控制的方式，在加工初期及后期采用相對較小的壓力及轉(zhuǎn)速，以減少晶片表面損傷。
[0009]2、所述的鉆石液粗拋中采用的研磨墊材質(zhì)為聚氨酯，磨料為多晶金剛石粉，磨料粒徑為3~25 μ mo粗拋壓力為200~500g/cm2，轉(zhuǎn)速為10~40rpm，粗拋后晶片表面質(zhì)量控制在TTV 彡 3 μπι，WARP 彡 5 μπι。
[0010]3、所述的CMP精拋中采用的硅溶膠為兩種不同粒徑按一定比例加水自行配制。一種粒徑為80~120nm，一種15~40nm，其中小粒徑溶膠占總?cè)苣z質(zhì)量比為10%~30%，溶膠與水的質(zhì)量比約為1:1，漿料PH值9~11。CMP壓力300~1200g/cm2，轉(zhuǎn)速為20~50rpm，加工后晶片表面粗糙度Ra ( 0.4nm，TIR ^ 1ym0
[0011]本發(fā)明的有益效果有:
1.該藍寶石雙拋片快速加工工藝，首先先后采用240#及W40的B4C磨料，在小壓力高轉(zhuǎn)速的條件下進行研磨，可在保證去除速率的同時，盡量減小晶片損傷層厚度。
[0012]2.該藍寶石雙拋片快速加工工藝，粗拋與CMP精拋的加工過程均采取分段控制的方式，在加工初期及后期采用相對較小的壓力及轉(zhuǎn)速，可有效減少晶片表面損傷。
[0013]3.該藍寶石雙拋片快速加工工藝，用拋光墊配合多晶鉆石液進行粗拋，即可充分發(fā)揮鉆石磨料自銳性好，去除速率較高的優(yōu)勢，又可以減小晶片劃傷甚至碎片的可能，改善晶片表面的光潔度。
[0014]4.該藍寶石雙拋片快速加工工藝，CMP過程中采用雙粒徑硅溶膠配合的磨料進行拋光。小粒徑硅膠的加入增大了磨料與晶片表面的接觸面積，加快化學(xué)反應(yīng)速度，提高拋光溫度，進一步平衡了機械與化學(xué)去除率。避免了單一粒徑分布帶來去除速率與表面質(zhì)量不能兼顧的問題，在保證表面質(zhì)量的同時，有效的提高了拋光效率。
[0015](四)
【附圖說明】
圖1為藍寶石雙拋片快速加工工藝的流程示意圖。
[0016](五)
【具體實施方式】
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明。
[0017]結(jié)合圖1，本實施例從藍寶石切割片開始，首先采用B4C磨料進行研磨，倒角之后采用鉆石液配合研磨墊進行粗拋，最后采用硅溶膠拋光液進行CMP精拋。以2英寸藍寶石雙拋片快速加工工藝為例，B4C磨料雙面研磨過程中，依次采用粒徑為240#及W40的B4C磨料，在小壓力高轉(zhuǎn)速的方法進行二次研磨，以實現(xiàn)高效率低損傷的目的。240#磨料的研磨壓力為20g/cm2，W40磨料的研磨壓力為35g/cm2，轉(zhuǎn)速均為30rpm，研磨后晶片表面質(zhì)量質(zhì)量控制在TTV ^ 5 μ m，WARP彡8 μ m。鉆石液粗拋過程中采用的氨酯研磨墊，磨料為多晶金剛石粉，磨料粒徑為5 μπι。粗拋初始及結(jié)束前10分鐘內(nèi)壓力為200g/cm2，轉(zhuǎn)速為lOrpm，中間階段壓力為400g/cm2，轉(zhuǎn)速為20rpm，粗拋后晶片表面質(zhì)量控制在TTV彡3 μ m，WARP彡5 μ m。CMP精拋中采用的硅溶膠為兩種不同粒徑按一定比例加水自行配制。一種粒徑為lOOnm，一種20nm，其中小粒徑溶膠占總?cè)苣z質(zhì)量比為15%，溶膠與水的質(zhì)量比約為1:1，漿料PH值10.5。CMP初始及結(jié)束前5分鐘內(nèi)壓力為300g/cm2，轉(zhuǎn)速為20rpm，中間階段壓力為壓力500g/cm2，轉(zhuǎn)速為30rpm，加工后晶片表面粗糙度Ra ( 0.4nm，TIR彡10 μπι。
【主權(quán)項】
1.一種藍寶石雙拋片的快速加工方法，其特征在于它包括以下步驟:首先采用B 4C磨料進行研磨，B4C磨料研磨過程分為兩步:240#的B4C磨料的雙面粗磨及W40的B4C磨料的二次雙面粗磨，工藝采用小壓力高轉(zhuǎn)速的方法進行研磨，以實現(xiàn)高效率低損傷的目標(biāo)；研磨壓力為20~100g/cm2，轉(zhuǎn)速為20~50rpm，研磨后晶片表面質(zhì)量質(zhì)量控制在TTV彡5μπι，WARP ( 8 μπι ;倒角之后采用研磨墊配合鉆石液進行粗拋，最后采用硅溶膠拋光液進行CMP精拋。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石雙拋片的快速加工方法，其特征在于所述的粗拋與CMP精拋的加工過程均采取分段控制的方式，在加工初期及后期采用相對較小的壓力及轉(zhuǎn)速，以減少晶片表面損傷。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的藍寶石雙拋片的快速加工方法，其特征在于所述的鉆石液粗拋中采用的研磨墊材質(zhì)為聚氨酯，磨料為多晶金剛石粉，磨料粒徑為3~25 μπι;粗拋壓力為200~500g/cm2，轉(zhuǎn)速為10~40rpm，粗拋后晶片表面質(zhì)量控制在TTV ^ 3 μπι, WARP彡5 μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的藍寶石雙拋片的快速加工方法，其特征在于所述的CMP精拋中采用的娃溶膠為兩種不同粒徑按一定比例加水自行配制；一種粒徑為80~120nm，一種15~40nm，其中小粒徑溶膠占總?cè)苣z質(zhì)量比為10%~30%，溶膠與水的質(zhì)量比約為1: 1，漿料PH值9~11 ；CMP壓力300~1200g/cm2，轉(zhuǎn)速為20~50rpm，加工后晶片表面粗糙度Ra ( 0.4nm，TIR ^ 10 μ m0
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種藍寶石雙拋片的快速加工方法。首先采用B4C磨料進行研磨，B4C磨料研磨過程分為兩步：240#的B4C磨料的雙面粗磨及W40的B4C磨料的二次雙面粗磨，倒角之后采用研磨墊配合鉆石液進行粗拋，最后采用硅溶膠拋光液進行CMP精拋。本發(fā)明針對目前藍寶石晶片雙拋工藝制程中B4C磨料雙面精磨時易于碎片以及雙面CMP拋光時去除效率低、拋光時間長等問題，提出采用鉆石液配合研磨墊進行粗拋，以此取代B4C磨料雙面精磨，并對CMP階段拋光液配方進行調(diào)整，具有高效等優(yōu)點。
【IPC分類】B24B1/00
【公開號】CN104907895
【申請?zhí)枴緾N201510331991
【發(fā)明人】左洪波, 楊鑫宏, 張學(xué)軍, 吳俁, 孟繁志, 姜曉龍
【申請人】哈爾濱秋冠光電科技有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請日】2015年6月16日