一種藍(lán)寶石加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種藍(lán)寶石加工方法，旨在提供一種能夠在保證和提高藍(lán)寶石襯底的加工質(zhì)量的同時(shí)，降低藍(lán)寶石襯底的加工成本并提高加工效率的加工方法。它依次包括以下步驟：A：晶棒切割，B：研磨處理，C：清洗，D：退火處理，E：清洗,F：化學(xué)機(jī)械拋光處理?；瘜W(xué)機(jī)械拋光處理的研磨液為氧化鋁拋光液。
【專利說(shuō)明】
_種藍(lán)寶石加工方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及藍(lán)寶石加工領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)寶石加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]藍(lán)寶石應(yīng)用于照明市場(chǎng)批量加工已有8年的歷史，藍(lán)寶石襯底由2008年35美元/片的價(jià)格下降到現(xiàn)在3.5美元/片的價(jià)格。藍(lán)寶石襯底制造商受到的壓力也越來(lái)越大，如何在保證和提高藍(lán)寶石襯底質(zhì)量的同時(shí)，降低藍(lán)寶石襯底的制造成本和加工時(shí)間對(duì)于企業(yè)的生存來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。
[0003]目前的藍(lán)寶石襯底的加工工藝流程如下:晶棒檢驗(yàn)—切割—清洗—倒邊—研磨處理—清洗—退火處理—清洗—上蠟—銅拋處理—清洗—化學(xué)機(jī)械拋光處理(CMP)—清洗，其中研磨處理、退火處理和化學(xué)機(jī)械拋光處理作為制造藍(lán)寶石襯底的三個(gè)重要環(huán)節(jié)，其質(zhì)量和成本息息相關(guān)。研磨加工精度和表面粗糙度直接影響到化學(xué)機(jī)械拋光的產(chǎn)品質(zhì)量。退火處理用于改善襯底片的翹曲值，改善藍(lán)寶石晶體中氧施主效應(yīng)作用，另外對(duì)降低藍(lán)寶石襯底的脆性等起到重要作用?；瘜W(xué)機(jī)械拋光處理的加工精度和表面粗糙度直接影響到制品的外觀質(zhì)量。
[0004]傳統(tǒng)的藍(lán)寶石襯底加工工藝中化學(xué)機(jī)械拋光處理采用鉆石液或二氧化硅拋光液為研磨液，并且在化學(xué)機(jī)械拋光處理之前需要先進(jìn)行上蠟、銅拋處理，這樣才能夠達(dá)到藍(lán)寶石襯底的加工到標(biāo)準(zhǔn)TTV彡3um，表面粗糙度小到Ra<0.3nm要求；因而目前的藍(lán)寶石襯底加工工藝中需要采用多種耗材(蠟、鉆石液、二氧化硅拋光液)與上蠟機(jī)，研磨機(jī)，CMP拋光機(jī)多種設(shè)備等配合完成加工，加工流轉(zhuǎn)時(shí)間常在5-6小時(shí)，這不僅提高了藍(lán)寶石襯底的制造成本，并且極大影響藍(lán)寶石襯底加工效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，提供一種在保證和提高藍(lán)寶石襯底的加工質(zhì)量的同時(shí)，降低藍(lán)寶石襯底的加工成本并提高加工效率的藍(lán)寶石加工方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種藍(lán)寶石加工方法，依次包括以下步驟:
A:晶棒切割，B:研磨處理，C:清洗，D:退火處理，E:清洗，F(xiàn):化學(xué)機(jī)械拋光處理，所述化學(xué)機(jī)械拋光處理的研磨液為氧化鋁拋光液。
[0007]本方案采用氧化鋁拋光液與化學(xué)機(jī)械拋光處理工藝相結(jié)合來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)藍(lán)寶石加工工藝中的上蠟、銅拋處理、鉆石液或二氧化硅拋光液與化學(xué)機(jī)械拋光處理等工藝。與傳統(tǒng)藍(lán)寶石加工工藝相比本方案采用氧化鋁拋光液與化學(xué)機(jī)械拋光處理工藝相結(jié)具有以下優(yōu)占.V ，
其一，采用氧化鋁拋光液的化學(xué)機(jī)械拋光處理過(guò)程中，可以在藍(lán)寶石基底上持續(xù)形成水化層，它比基底層軟，該層的形成有利于材料的去除，并產(chǎn)生高質(zhì)量表面。
[0008]其二，由于氧化鋁與基底藍(lán)寶石的硬度一樣、且呈顆粒球型，因而，磨料劃傷藍(lán)寶石的可能性極大減小，有利于提高基底藍(lán)寶石的表面質(zhì)量。
[0009]其三，氧化鋁磨料經(jīng)歷了與基底藍(lán)寶石一樣的表面水化，在基底寶石與磨料水化層之間的化學(xué)機(jī)械作用下加速了材料去除，當(dāng)磨料和基底藍(lán)寶石的表面在拋光壓力下靠在一起并剪切時(shí)，就相互粘附，進(jìn)一步的剪切就會(huì)使粒子撕開(kāi)鍵合的水化層，通過(guò)粒子的前邊沿促進(jìn)材料去除，進(jìn)而提高化學(xué)機(jī)械拋光處理的效率。
[0010]另一方面，本方案的化學(xué)機(jī)械拋光處理只需要一種耗材氧化鋁拋光液與一CMP拋光機(jī)即可，其與傳統(tǒng)藍(lán)寶石加工工藝中的上蠟、銅拋處理、鉆石液或二氧化硅拋光液與化學(xué)機(jī)械拋光處理等工藝需要上蠟機(jī)，研磨機(jī)，CMP拋光機(jī)多種設(shè)備等配合完成加工相比，可以有效降低藍(lán)寶石襯底的加工成本。
[0011]因而本方案的藍(lán)寶石加工方法可以在保證和提高藍(lán)寶石襯底的加工質(zhì)量的同時(shí)，降低藍(lán)寶石襯底的加工成本并提高加工效率。
[0012]作為優(yōu)選，化學(xué)機(jī)械拋光處理的拋光壓力為0.12-0.151^?，拋光溫度為:50-53°(:，拋光轉(zhuǎn)速為:40-50 r/min。
[0013]本方案化學(xué)機(jī)械拋光處理在拋光壓力為0.12-0.15Mpa，拋光溫度為:50-53°C，拋光轉(zhuǎn)速為:40-50 r/min的條件下進(jìn)行，可以在保證藍(lán)寶石襯底的加工質(zhì)量的同時(shí)，保證藍(lán)寶石襯底的加工效率。拋光壓力、拋光溫度及拋光轉(zhuǎn)速過(guò)高雖然提高加工效率，但會(huì)影響加工質(zhì)量;過(guò)低則不利于加工效率，并且還會(huì)可能降低加工質(zhì)量。
[0014]作為優(yōu)選，氧化鋁拋光液pH值為9.3-10.6。本方案氧化鋁拋光液pH值為9.3-10.6在化學(xué)機(jī)械拋光處理中的拋光效果最佳，藍(lán)寶石襯底的表面粗糙度RMS可達(dá)0.2nm以下。
[0015]作為優(yōu)選，D步驟中的退火處理依次包括以下步驟:
Dl，由室溫逐漸升溫至400°C，并保溫11小時(shí)；
D2，將溫度升至800°C，并保溫t2小時(shí)；
D3，將溫度升至1200°C，并保溫t3小時(shí)；
D4，將溫度升至1500°C，并保溫t4小時(shí)。
[0016]本方案采用梯度式退火處理方法與傳統(tǒng)藍(lán)寶石襯底加工工藝的退火處理相比，其可以進(jìn)一步改善襯底片的翹曲值及藍(lán)寶石晶體中氧施主效應(yīng)作用，有效減小退火后的晶片翹曲度；同時(shí)進(jìn)一步有效降低藍(lán)寶石襯底的脆性、有效消除切割研磨加工的殘留應(yīng)力，提高藍(lán)寶石襯底機(jī)加工性能，從而提高退火處理后的化學(xué)機(jī)械拋光處理中的藍(lán)寶石襯底加工質(zhì)量及效率。
[0017]作為優(yōu)選，tl、t2和t3取值為0.8-1.5小時(shí)，t4取值為12小時(shí)。
[0018]作為優(yōu)選，Dl步驟中的升溫速度為150-250°C/h，D2步驟中的升溫速度為150-2500C /h，D3步驟中的升溫速度為150-250 °C /h。
[0019]作為優(yōu)選，D4步驟中的升溫速度為100_200°C/h。
[0020]作為優(yōu)選，A步驟中的晶棒切割處理包括晶棒切割、清洗與倒邊。
[0021 ]本發(fā)明的有益效果是:能夠在保證和提高藍(lán)寶石襯底的加工質(zhì)量的同時(shí)，降低藍(lán)寶石襯底的加工成本并提高加工效率。
【具體實(shí)施方式】
[0022]一種藍(lán)寶石加工方法依次包括以下步驟:A:晶棒切割，B:研磨處理，C:清洗，D:退火處理，E:清洗，F(xiàn):化學(xué)機(jī)械拋光處理(CMP處理)?；瘜W(xué)機(jī)械拋光處理的研磨液為氧化鋁拋光液。氧化鋁拋光液pH值為9.3-10.6?；瘜W(xué)機(jī)械拋光處理的拋光壓力為0.12-0.15Mpa，拋光溫度為:50-53 0C，拋光轉(zhuǎn)速為:40-50 r/min。
[0023]A步驟中的晶棒切割處理包括晶棒切割、清洗與倒邊。
[0024]D步驟中的退火處理依次包括以下步驟(本實(shí)施例的退火處理在退火爐內(nèi)進(jìn)行，以下溫度為退火爐的爐內(nèi)溫度):
D1，以200°C/h的升溫速度將溫度由室溫逐漸升溫至400°C，并保溫tl小時(shí)；tl取值為
0.8-1.5小時(shí)，本實(shí)施例中11取值為I小時(shí)。
[0025]02，以200°(:/11的升溫速度將溫度升至800°(:，并保溫七2小時(shí)42取值為0.8-1.5小時(shí)，本實(shí)施例中t2取值為I小時(shí)。
[0026]03，以200°(:/11的升溫速度將溫度升至1200°(:，并保溫七3小時(shí)43取值為0.8-1.5小時(shí)，本實(shí)施例中t3取值為I小時(shí)。
[0027]D4，以150 °C/h的升溫速度將溫度升至1500°C，并保溫t4小時(shí);本實(shí)施例中t4取值為12小時(shí)。
[0028]D5，自然冷卻至室溫。
[0029]采用本實(shí)施例的藍(lán)寶石加工方法的藍(lán)寶石襯底加工后產(chǎn)品數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):藍(lán)寶石襯底的TTV彡2.5um，Ra彡0.28nm產(chǎn)品品質(zhì)符合加工標(biāo)準(zhǔn)的要求，藍(lán)寶石襯底的加工時(shí)間彡3.6h，有效提高加工效率。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，依次包括以下步驟:A:晶棒切割處理，B:研磨處理，C:清洗，D:退火處理，E:清洗，F(xiàn):化學(xué)機(jī)械拋光處理，所述化學(xué)機(jī)械拋光處理的研磨液為氧化招拋光液。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述化學(xué)機(jī)械拋光處理的拋光壓力為0.12-0.15Mpa，拋光溫度為:50-53°C，拋光轉(zhuǎn)速為:40-50 r/min。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述氧化鋁拋光液pH值為9.3-10.6。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述D步驟中的退火處理依次包括以下步驟: Dl，由室溫逐漸升溫至400°C，并保溫11小時(shí)； D2，將溫度升至800°C，并保溫t2小時(shí)； D3，將溫度升至1200°C，并保溫t3小時(shí)； D4，將溫度升至1500 0C，并保溫t4小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述11、t2和t3取值為0.8-1.5小時(shí)，t4取值為12小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述Dl步驟中的升溫速度為150-250°C/h，D2步驟中的升溫速度為150-250°C/h，D3步驟中的升溫速度為150-250°C/h。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述D4步驟中的升溫速度為100-200 cC/hο8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種藍(lán)寶石加工方法，其特征是，所述A步驟中的晶棒切割處理包括晶棒切割、清洗與倒邊。
【文檔編號(hào)】H01L21/86GK106057647SQ201610531250
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】余曉斌, 鄒魏
【申請(qǐng)人】浙江水晶光電科技股份有限公司