[發(fā)明專利]一種藍(lán)寶石襯底拋光的劃痕控制系統(tǒng)及控制方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201710294248.7
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN106926112A
• 公開（公告）日: 2017-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 青島鑫嘉星電子科技股份有限公司
• 主分類號: B24B37/04
• 分類號: B24B37/04;B24B37/10;B24B37/30;B24B37/34;B24B37/005;B24B37/015;B24B57/02
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司37212
• 代理人: 鞏同海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種藍(lán)寶石襯底拋光的劃痕控制系統(tǒng)及控制方法，屬于拋光技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

進(jìn)行藍(lán)寶石襯底片拋光的工藝方法主要有機(jī)械拋光、化學(xué)拋光和化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)等。機(jī)械拋光雖然能夠?qū)崿F(xiàn)全局平面化，但是難以實現(xiàn)表面粗糙度Ra小于1nm的納米級拋光；化學(xué)拋光雖然能夠?qū)崿F(xiàn)納米級拋光，但是不能實現(xiàn)全局平面化；化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)是機(jī)械磨削和化學(xué)腐蝕的組合技術(shù)，它借助超微粒子的研磨作用及漿料的化學(xué)腐蝕作用在被加工表面形成光潔平坦平面，是目前實現(xiàn)藍(lán)寶石襯底片全局平坦化納米級拋光最成熟的方法。

由于藍(lán)寶石(Al₂O₃晶體)硬度太高，達(dá)到莫氏硬度9，僅次于金剛石，單純的機(jī)械拋光幾乎沒法拋出光滑表面，因此需要化學(xué)機(jī)械拋光，即使用可與藍(lán)寶石襯底之間發(fā)生緩慢的化學(xué)反應(yīng)的堿性拋光液，在藍(lán)寶石表面生成水化物偏鋁酸鹽，產(chǎn)生的偏鋁酸鹽是可以較容易的通過機(jī)械拋光去除的。但是在沒有機(jī)械拋光作用的情況下偏鋁酸鹽會阻擋藍(lán)寶石晶體表面與拋光液之間的直接接觸，從而阻擋化學(xué)反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。

目前在藍(lán)寶石襯底片CMP主要有兩種：一種是通過粗糙度較大的粗拋墊去除DMP產(chǎn)生的劃痕，再通過粗糙度較小，而去除速率也很小的精拋墊去除粗拋產(chǎn)生的劃痕。但這種方式的缺點是效率慢，成本高，隨著行業(yè)的發(fā)展，對生產(chǎn)效率和成本的要求越來越嚴(yán)格，這種方式正逐漸被淘汰；另一種目前常用的方式是直接使用粗拋墊進(jìn)行CMP，之后進(jìn)行檢驗，將劃痕較明顯的產(chǎn)品進(jìn)行返工，以降低表面質(zhì)量要求的方式提高生產(chǎn)效率和加工成本，這種方法缺點是產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，返工率高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有藍(lán)寶石襯底片CMP存在的上述缺陷，提出了一種藍(lán)寶石襯底拋光的劃痕控制系統(tǒng)及控制方法，設(shè)置有自動調(diào)節(jié)控制裝置、拋光機(jī)、冷水機(jī)、溫度傳感器、阻力測量計和PH傳感器，實現(xiàn)了自動控制藍(lán)寶石襯底片的拋光和襯底片劃痕的控制。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的：包括自動調(diào)節(jié)控制裝置、拋光機(jī)、冷水機(jī)、溫度傳感器、阻力測量計和PH傳感器，自動調(diào)節(jié)控制裝置分別與拋光機(jī)、冷水機(jī)、溫度傳感器、阻力測量計和PH傳感器連接，拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸下連接有拋頭，阻力測量計設(shè)置在旋轉(zhuǎn)軸與拋頭連接處，阻力測量計通過測量拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸與拋頭的側(cè)向作用力以測量藍(lán)寶石襯底片與拋光墊之間的摩擦阻力，拋頭的下方為拋光機(jī)的拋光盤，拋光墊粘貼于拋光盤上，拋光墊的上方設(shè)有溫度傳感器和拋光液流液管，溫度傳感器用于檢測拋光盤加工溫度，拋光液流液管的另一端設(shè)置在拋光液灌內(nèi)且與設(shè)置在拋光液灌內(nèi)的抽液泵連接，PH傳感器設(shè)置在拋光液灌內(nèi)并檢測拋光液灌內(nèi)拋光液的PH值。

進(jìn)一步地，還包括堿液槽，堿液槽與設(shè)有電磁閥的堿液滴液管連接，電磁閥通過繼電器與自動調(diào)節(jié)控制裝置連接。

進(jìn)一步地，所述堿液槽內(nèi)設(shè)有質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的KOH溶液。

進(jìn)一步地，所述溫度傳感器采用紅外線傳感器。

進(jìn)一步地，所述阻力測量計采用壓力傳感器。

進(jìn)一步地，一種藍(lán)寶石襯底拋光的劃痕控制方法，包括下列步驟：

步驟一：將貼好藍(lán)寶石襯底片的陶瓷盤安裝于拋光機(jī)旋轉(zhuǎn)軸上，并固定，將拋光墊粘貼于拋光盤上；

步驟二：設(shè)置工藝條件；

步驟三：啟動控制系統(tǒng)并進(jìn)行藍(lán)寶石襯底片拋光；

設(shè)定好工藝條件并啟動控制系統(tǒng)后，抽液泵抽取拋光液灌內(nèi)的拋光液，并通過拋光液流液管不斷在拋光墊上流出拋光液，藍(lán)寶石襯底片貼在陶瓷盤上，通過拋光機(jī)上的拋頭在陶瓷盤背面施加壓力，拋光盤和拋頭轉(zhuǎn)動時會產(chǎn)生摩擦，從而對藍(lán)寶石襯底片進(jìn)行拋光；拋光過程中，當(dāng)PH傳感器檢測到拋光液灌內(nèi)拋光液的PH值低于PH設(shè)定值時，PH傳感器將信號傳遞給自動調(diào)節(jié)控制裝置，自動調(diào)節(jié)控制裝置控制繼電器進(jìn)而打開電磁閥使堿液滴液管添加KOH溶液；當(dāng)溫度傳感器檢測拋光盤的溫度高于或低于其溫度設(shè)定值時，溫度傳感器將檢測到的信號傳遞給自動調(diào)節(jié)控制裝置，自動調(diào)節(jié)控制裝置控制冷水機(jī)相應(yīng)開啟加熱或制冷程序；當(dāng)阻力測量計檢測到摩擦阻力低于或高于其設(shè)定值時，將信號傳遞給自動調(diào)節(jié)控制裝置，自動調(diào)節(jié)控制裝置控制拋光機(jī)逐步升高或降低拋頭在陶瓷盤上施加的壓力，直到摩擦阻力恢復(fù)到其設(shè)定值；

步驟四：寶石襯底片拋光完成后關(guān)閉控制系統(tǒng)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：