石英晶片抛光工艺的制作方法

本发明涉及一种抛光工艺，具体的说，涉及了一种石英晶片抛光工艺。

背景技术：

化学机械抛光(cmp)技术是石英晶片表面加工的关键技术之一，在大尺寸裸石英晶片、集成电路用超薄硅单石英晶片、led用蓝宝石衬底石英晶片等的表面抛光工艺中得到广泛应用。cmp过程是一个机械作用和化学作用相平衡的过程，例如在先进的双面超薄石英晶片抛光工艺中，利用两个大盘中间夹着游星轮，把石英晶片固定在游星轮上，通过大盘的逆向转动和游星轮的自转动带动石英晶片与抛光垫上作用，此时化学作用为碱性的抛光液与石英晶片表面接触发生腐蚀反应，石英晶片表面会被碱液腐蚀，通过与抛光垫的摩擦则将该腐蚀层去除，通过循环这两个作用过程，就可以实现石英晶片的抛光。

而在实际操作时，为了使得石英晶片更容易抛出较好的波形和频率散差，通常选用圆形石英晶片进行抛光，然后再将抛光后的石英晶片切割成需要的方形石英晶片，这样不但造成了石英晶片的浪费，还增加了两道加工工序，增加了生产成本。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种步骤简单、能有效降低石英晶体抛光片成本并能显著提高抛光石英晶片良品率的石英晶片抛光工艺。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种石英晶片抛光工艺，其步骤包括：

晶片倒角加工：提供一种经研磨处理后的方形石英晶片，对所述经研磨处理后的方形石英晶片的四个直角部位进行倒角处理，得到石英晶片预加工体；

提供一种研磨设备：该研磨设备包括上研盘、下研盘、内齿圈、中心齿轮和具有圆形游轮孔的游星轮；其中，所述圆形游轮孔的孔径大于所述石英晶片预加工体的长度，所述上研盘的平面度小于等于0.003mm、所述上研盘的重量为4kg，所述下研盘的平面度小于等于0.003mm；首先分别在所述上研盘上和所述下研盘上粘结抛光垫，所述抛光垫的气孔孔径为60μm～70μm，并采用金刚石修整轮对所述抛光垫分别进行研磨处理，得到上抛光垫预处理体和下抛光垫预处理体；然后将所述游星轮啮合在所述内齿圈和所述中心齿轮之间并将三者置于所述下抛光垫预处理体上；

晶片排布：将所述石英晶片预加工体置于所述游星轮上的圆形游轮孔中，并控制所述石英晶片预加工体与所述圆形游轮孔为间隙配合；

晶片抛光：首先调整所述上抛光垫预处理体使其与置于所述圆形游轮孔中的石英晶片预加工体相接触，然后固定所述上研盘和所述上抛光垫预处理体，采用所述下研盘带动所述下抛光垫预处理体旋转对所述石英晶片预加工体进行抛光处理，从而制得方形石英晶片抛光体。

基于上述，在所述晶片倒角加工的步骤中，将所述经研磨处理后的方形石英晶片四个直角部位加工成0.5mm～1.5mm的倒角。

基于上述，所述的石英晶片抛光工艺还包括采用金刚石修整轮对所述上抛光垫预处理体和所述下抛光垫预处理体分别进行二次研磨处理的步骤。

需要说明的是，利用本发明所提供的石英晶片抛光工艺对经研磨处理后的石英晶片进行抛光时，不需要将方形的石英晶片首先切割成圆形，经抛光后在切割会所需的方形。更重要的是，由几何关系可知，若需要将石英晶片首先切割成圆形然后再从抛光后的圆形石英晶片中切割出所需的方形石英晶片成品，那么基于内切圆和外接圆的几何关系，必然要求经研磨处理后的方形石英晶片的尺寸大于内切圆的直径，同时在将抛光后的圆形石英晶片切割成方形时，所切割得到的方形石英晶片成品的尺寸必然小于所述圆形石英晶片的尺寸。由此可见，原有的工艺存在极大的材料浪费现象。而利用本发明所提供的石英晶片抛光工艺进行抛光时，只需要将抛光后的带有倒角方形石英晶片切割成方形石英晶片成品，因此在制取相同规格的方形石英晶片抛光体时，本发明所提供的抛光工艺会大大减少材料的浪费。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明所提供的石英晶片抛光工艺通过将经倒角处理后的方形石英晶片活动置于游星轮的圆形游轮孔内，采用抛光垫直接对方形石英晶片进行抛光，在游星轮带动下，由于方形石英晶片不受游轮孔控制使其可以在圆形游轮孔中自由旋转，从而使得制取的抛光后的石英晶片表面平面度较好。另一方面，本发明在加工完一盘石英晶片后，采用金刚石修整轮对所述上抛光垫和所述下抛光垫分别进行二次研磨处理，使得堆积在所述上抛光垫和所述下抛光垫上的砂结晶得到及时去除，保证了所述上抛光垫和所述下抛光垫的孔隙畅通，使得同一批石英晶片抛光片的性能一致性较好。更重要的是：本工艺省掉了原有工艺中的方形晶片改圆和圆片改回方片的两道工序，大大降低了原材料消耗及生产成本、缩短了生产流程，并且由本工艺制得的方形石英晶片抛光体性能完全能够达到采用圆形晶片进行抛光得到的产品性能。

附图说明

图1是本发明提供的石英晶片抛光工艺石英晶片预加工体结构示意图。

图2是本发明提供的石英晶片抛光工艺中游星轮与下研盘装配示意图。

图3是本发明提供的石英晶片抛光工艺中游星轮与石英晶片预加工体装配示意图。

图4是本发明提供的石英晶片抛光工艺中对抛光后的方形石英晶片散差测试时的测试点分布示意图。

图5是采用常用的抛光工艺中对抛光后的圆形石英晶片散差测试时的测试点分布示意图。

图6是本发明提供的石英晶片抛光工艺中抛光后的方形石英晶片的晶片波形图。

图7是本发明提供的石英晶片抛光工艺中抛光后的圆形石英晶片的晶片波形图。

图中：1、内齿圈；2、下研盘；3、游星轮；4、中心齿轮；5、圆形游轮孔；6、石英晶片预加工体。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种石英晶片抛光工艺，其步骤包括：

晶片倒角加工：提供一种经研磨处理后的方形石英晶片，对所述经研磨处理后的方形石英晶片的四个直角部位进行倒角处理，得到石英晶片预加工体，其中控制倒角尺寸为0.5mm～1.5mm，该方形石英晶片的具体尺寸为长11mm、宽5.8mm，具体结构如图1所示；

提供一种研磨设备：如图2所示，首先分别提供一种孔径大于所述石英晶片预加工体长度的具有圆形游轮孔5的游星轮3和一种平面度小于等于0.003mm、重量为4kg的上研盘以及平面度小于等于0.003mm的下研盘2；分别在所述上研盘上和所述下研盘2上粘结一抛光垫，并采用金刚石修整轮对两个所述抛光垫分别进行研磨处理，得到上抛光垫预处理体和下抛光垫预处理体；其中，所述抛光垫的气孔孔径尺寸为60μm～70μm；然后将所述游星轮啮合在所述内齿圈和所述中心齿轮之间，并将三者置于所述下抛光垫预处理体上；

晶片排布：如图3所示，将所述石英晶片预加工体6活动置于所述游星轮3上的圆形游轮孔5中，并控制所述石英晶片预加工体6与所述圆形游轮孔5为间隙配合；

晶片抛光：首先调整所述上抛光垫预处理体使其与置于所述圆形游轮孔中的石英晶片预加工体相接触，然后固定所述上研盘和所述上抛光垫预处理体，采用所述下研盘带动所述下抛光垫预处理体旋转对所述石英晶片预加工体进行抛光处理，从而制得方形石英晶片抛光体。

其中，为了保证经同一台设备抛光处理后的石英晶片的质量稳定性，本实施例所提供的石英晶片抛光工艺还包括每抛光一盘需采用金刚石修整轮对所述上抛光垫预处理体和所述下抛光垫预处理体分别进行二次研磨处理100圈～200圈。

对比试验：

为了验证本发明所提供的一种石英晶片抛光工艺与现有的圆形石英晶片抛光工艺的差异，本实施例还进行了圆形石英晶片的抛光试验，具体试验过程和抛光参数与上述步骤和参数大致相同，不同之处在于：

对比试验中采用的是一基体上开设有六个圆形游轮孔的游星轮，然后将直径为13.5mm的圆形石英晶片置于所述圆形游轮孔进行抛光。

试验结束后，分别按照图4和图5中的测试点选取法，对本实施例得到的抛光后的方形石英晶片和抛光后的圆形石英晶片的散差和石英晶片波形进行测试，具体散差测试结果分别如表1和表2所示，具体石英晶片波形测试结果分别如图6和图7所示。

表1、抛光后的方形石英晶片五点频率汇总表

表2、抛光后的圆形石英晶片五点频率汇总表

由图6和图7以及表1和表2可以看出，通过本发明所提供的工艺抛光后的方形晶片的频率和晶片波形与常规工艺抛光后的圆形晶片的频率和晶片波形无明显差异。因此，利用本发明提供的石英晶片抛光工艺完全可以对方形石英晶片直接进行抛光，可以省掉了常规抛光工艺中的晶片改圆和圆片改回方片的两道工序，缩短了生产流程、降低了原材料消耗及生产成本，并且有本工艺制得的石英晶片抛光体性能完全能够达到采用圆形晶片进行抛光得到的产品性能。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。