大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于藍(lán)寶石加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，涉及一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石是一種氧化鋁的單晶，又稱為剛玉，由于具有優(yōu)良的機(jī)械、光學(xué)、化學(xué)以及抗輻射性能，因此近年來(lái)受到工業(yè)界廣泛的應(yīng)用。由于藍(lán)寶石具有非常高的硬度和耐磨性能，因此也常作為精密機(jī)械的軸承材料。又因具有的良好之抗輻射性能，也使得藍(lán)寶石常被應(yīng)用于航空航天的機(jī)具或暴露于輻射環(huán)境中的光學(xué)元件材料。此外，目前在制作藍(lán)白光LED時(shí)所使用的基板材料，也是以藍(lán)寶石為主。此外，藍(lán)寶石還將廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)顯示屏、Home健及攝像頭保護(hù)蓋等領(lǐng)域。
[0003]由于藍(lán)寶石材料的硬度大、熔點(diǎn)高、化學(xué)活潑性差，因而加工難度大，尤其是大尺度的晶片，如4英寸和6英寸的藍(lán)寶石材料，用目前傳統(tǒng)的藍(lán)寶石加工工藝制作出的藍(lán)寶石襯底片強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于藍(lán)寶石材質(zhì)的理論強(qiáng)度，且破裂及塌邊比例較高，約占總數(shù)的6%左右，研磨及拋光后，藍(lán)寶石襯底片表面微劃痕較多，有20%左右的襯底片表面因未能完全去除加工損傷層，需要重新研磨拋光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其可有效提高藍(lán)寶石襯底片的表面性能。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍(lán)寶石毛坯；2)雙面粗磨；3)研磨，將所述藍(lán)寶石毛坯制成藍(lán)寶石晶片；4)濕法蝕刻去損傷；5)化學(xué)機(jī)械拋光；6)兆聲波清洗；7)成品，所述步驟5為將所述藍(lán)寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入2300C的蝕刻液，浸泡15min，所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。
[0006]相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法的有益效果為:
通過(guò)改良濕法化學(xué)蝕刻的工藝條件和采用合理配比的蝕刻液，可有效去除研磨拋光后出現(xiàn)的表面刮傷，獲得晶格完整的襯底片表面，安全性高、生產(chǎn)可控性好，制備的產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)良，均勾性好、良率尚。
【附圖說(shuō)明】
[0007]圖1為本發(fā)明大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行描述。
[0009]如圖1所示，一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:
1)晶體切割，具體步驟包括:提供多線切割機(jī)、切割線和切割液，將切割線繞于切割機(jī)的導(dǎo)輪上，將切割液置于切割線上方切割機(jī)的液槽內(nèi)，選用合適晶棒，切去晶頸，將晶棒固定于旋轉(zhuǎn)裝夾裝置上，利用上下移動(dòng)的多線切割機(jī)，多線切割機(jī)采用0.8-1.5mm槽距的導(dǎo)輪、直徑為250um的金剛石線、0.2mm/min的臺(tái)速和500m/min的線速，對(duì)晶棒進(jìn)行切片，得到若干尺寸為4-6英寸的藍(lán)寶石毛坯；切割液的組分及百分含量為聚乙二醇34%、丙三醇嵌段聚醚15%、油酸三乙醇胺14%、甲基苯并三氮唑7%、聚硅氧烷消泡劑0.1%、余量為水；
2)雙面粗磨，具體步驟為:采用雙面粗磨機(jī)，用碳化硼研磨液對(duì)藍(lán)寶石毛坯進(jìn)行粗磨；
3)倒角，倒角工序包括:將經(jīng)過(guò)步驟2處理的藍(lán)寶石毛坯置于CNC機(jī)臺(tái)夾具上，選取800-1000目、45°金剛石倒角磨頭，設(shè)定轉(zhuǎn)速為700r/min，進(jìn)給量為0.02-0.05mm/min,倒角量為0.1mm，倒角時(shí)間為7分鐘，制成藍(lán)寶石襯底片半成品；
4)研磨，將經(jīng)過(guò)步驟3處理后的藍(lán)寶石襯底片半成品按順序擺放入研磨游星輪，使用的研磨液的成分包括:粒徑為50um的金剛石粉末0.05%-15% (重量比)、聚乙稀醇
0.005%-15% (重量比)、脂肪酸甘油酯0.005%-12% (重量比)、聚乙二醇0.05%-60% (重量比)、三乙醇胺0.0005%-5% (重量比)、余量為丁酸甲酯，研磨盤為16B鑄鐵盤，研磨轉(zhuǎn)速控制在900?1100轉(zhuǎn)/分，研磨時(shí)間15?20分鐘，去除量70?lOOum，制成藍(lán)寶石晶片；
5)濕法蝕刻去損傷，為了完全消除藍(lán)寶石晶片在研磨工序中產(chǎn)生的加工損傷層，獲得晶格完整的襯底片表面，將步驟4中的藍(lán)寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230°C的蝕刻液，浸泡15min，蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水；
6)超聲波清洗，將經(jīng)過(guò)步驟5處理后的藍(lán)寶石晶片放入超聲波清洗槽進(jìn)行清洗；
7)化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，包括:Ca)前處理，將雙面拋光機(jī)的陶瓷拋光盤置于烘箱加熱至200°C再恒溫一段時(shí)間后取出，取拋光蠟均勻分區(qū)域涂抹于拋光盤上，以便拋光時(shí)藍(lán)寶石晶片受力均勻，后將超聲波清洗后的藍(lán)寶石晶片分別置于拋光蠟上輕揉至晶片與拋光蠟間沒(méi)有氣泡，然后取一質(zhì)量均勻的重物置于拋光盤上，待拋光盤冷卻至室溫后，將重物移走，并用棉球粘取酒精將晶片周圍多余的拋光蠟擦除干凈；(b)拋光處理，用粒度為40nm、PH值為11.7且混有FA/0螯合劑的二氧化硅拋光液，拋光盤的壓力為0.12MP，拋光盤的轉(zhuǎn)速為70r/min，二氧化娃拋光液流量為15ml/min，制成藍(lán)寶石襯底片成品；在40°(^的溫度下拋光2小時(shí)，二氧化硅拋光液中各組分及含量為:固含量為50wt%的硅溶膠36wt%、氧化鋁24wt%、醇胺3.5wt%、FA/0螯合劑0.17wt%、余量為去離子水；堿的存在對(duì)拋光效果也有不少的影響，所以在選擇拋光液中堿時(shí)，要從它的PH值穩(wěn)定性、毒性等幾個(gè)因素綜合考慮，通常用氫氧化鈉和氨水，氫氧化鉀中的堿金屬離子會(huì)在拋光過(guò)程中進(jìn)入晶片中，容易導(dǎo)致后續(xù)生長(zhǎng)的氮化鎵薄膜的發(fā)光性能降低，引起LED器件失效；氨水因?yàn)槿菀讚]發(fā)而污染凈化間，且PH值不穩(wěn)定，緩沖作用也較少，所以綜合以上因素，本發(fā)明采用醇胺作為pH值調(diào)節(jié)劑，同時(shí)醇胺對(duì)二氧化硅膠體有一定的分散作用，從而有效地減小金屬離子污染的功效；
8)兆聲波清洗，準(zhǔn)備清洗用I號(hào)液和2號(hào)液，I號(hào)液的組分包括:NH40H、H202、H20，2號(hào)液的組分包括:HC1、H202、H20 ;先將步驟7中的藍(lán)寶石襯底片成品在50°C _60°C的三氯乙烷中用兆聲波清洗機(jī)清洗15分鐘，后在20°C _25°C的丙酮中清洗2分鐘，后用去離子水流清洗2分鐘，后在800C -900C的2號(hào)液中，兆聲波清洗10分鐘，后用去離子水流清洗2分鐘，后在90°C -95°C的I號(hào)液中，兆聲波清洗10分鐘，最后用去離子水流清洗5分鐘并甩干藍(lán)寶石襯底片成品；
9)表面檢測(cè)，對(duì)步驟8處理后的藍(lán)寶石襯底片成品進(jìn)行表面檢測(cè)，確認(rèn)無(wú)殘次品；
10)超凈封裝；
11)成品。
[0010]以上示意性的對(duì)本發(fā)明及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒(méi)有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，包括以下步驟:1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍(lán)寶石毛坯；2)雙面粗磨；3)研磨，將所述藍(lán)寶石毛坯制成藍(lán)寶石晶片；4)濕法蝕刻去損傷；5)化學(xué)機(jī)械拋光；6)兆聲波清洗；7)成品，其特征在于，所述步驟5為將所述藍(lán)寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230°C的蝕刻液，浸泡15min，所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。
2.如權(quán)利要求1所述的大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟I包括:提供多線切割機(jī)、切割線和切割液，選用合適晶棒，切去晶頸，將晶棒固定于旋轉(zhuǎn)裝夾裝置上，利用上下移動(dòng)的所述多線切割機(jī)，所述多線切割機(jī)采用0.8-1.5mm槽距的導(dǎo)輪、直徑為250um的金剛石線、0.2mm/min的臺(tái)速和500m/min的線速，對(duì)晶棒進(jìn)行切片，得到若干尺寸為4-6英寸的所述藍(lán)寶石毛坯。
3.如權(quán)利要求2所述的大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于:所述切割液的組分及百分含量為聚乙二醇34%、丙三醇嵌段聚醚15%、油酸三乙醇胺14%、甲基苯并三氮唑7%、聚硅氧烷消泡劑0.1%、余量為水。
4.如權(quán)利要求2所述的大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟2的具體步驟為:采用雙面粗磨機(jī)，用碳化硼研磨液對(duì)所述藍(lán)寶石毛坯進(jìn)行粗磨。
5.如權(quán)利要求4所述的大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟2與步驟3之間還設(shè)有倒角工序，所述倒角工序包括:將經(jīng)過(guò)所述步驟2處理的所述藍(lán)寶石毛坯置于CNC機(jī)臺(tái)夾具上，選取800-1000目、45°金剛石倒角磨頭，設(shè)定轉(zhuǎn)速為700r/min，進(jìn)給量為0.02-0.05mm/min，倒角量為0.1mm，倒角時(shí)間為7分鐘，制成藍(lán)寶石襯底片半成品。
6.如權(quán)利要求5所述的大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，其特征在于，所述步驟3的具體步驟為:將所述藍(lán)寶石襯底片半成品進(jìn)行清洗，將清洗干凈后的所述藍(lán)寶石襯底片半成品按順序擺放入研磨游星輪，制成所述藍(lán)寶石晶片。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種大尺寸藍(lán)寶石襯底片表面的濕法處理方法，屬于藍(lán)寶石加工技術(shù)領(lǐng)域。它包括以下步驟：1)晶體切割，選擇合適的晶棒，切割制成若干藍(lán)寶石毛坯；2）雙面粗磨；3）研磨，將所述藍(lán)寶石毛坯制成藍(lán)寶石晶片；4）濕法蝕刻去損傷；5）化學(xué)機(jī)械拋光；6）兆聲波清洗；7）成品，所述步驟5為將所述藍(lán)寶石晶片放入耐熱、耐酸的恒溫容器中，加入230℃的蝕刻液，浸泡15min,所述蝕刻液的組分及百分含量為硫酸46%、磷酸14%、氯化鈉5%、余量為純水。本發(fā)明可有效去除研磨拋光后出現(xiàn)的表面刮傷，獲得晶格完整的襯底片表面，安全性高、生產(chǎn)可控性好，制備的產(chǎn)品的品質(zhì)優(yōu)良，均勻性好、良率高。
【IPC分類】C30B33-10, B28D5-04, B24B1-00
【公開號(hào)】CN104842225
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510192081
【發(fā)明人】林岳明
【申請(qǐng)人】蘇州愛彼光電材料有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日