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玻璃拋光的“高光時刻”

玻璃的出現(xiàn)與使用在人類的生活里已有四千多年的歷史,，在12世紀,，玻璃作為工業(yè)材料得到廣泛應用。18世紀,，為適應制望遠鏡的需要，制出光學玻璃。1874年,，比利時首先制出平板玻璃,。此后,，隨著玻璃生產(chǎn)的工業(yè)化和規(guī)模化,，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世?，F(xiàn)代,，玻璃已成為日常生活、生產(chǎn)和科學技術(shù)領(lǐng)域的重要材料,。

而高端的玻璃與我們的生活越來越貼近，手機,、電腦等電子產(chǎn)品中就有大量的玻璃材質(zhì)部件。Steve Jobs 在2007年發(fā)布第一代 iPhone,，手機從按鍵時代進入到觸屏時代,。此后手機行業(yè)的規(guī)則便已徹底被改變。得益于手機等數(shù)碼產(chǎn)品蓬勃發(fā)展,，手機顯示面板材質(zhì)已由最開始的塑料到鋁合金再到如今的鋁硅酸鹽玻璃,，玻璃材質(zhì)是手機、電腦等數(shù)碼行業(yè)的發(fā)展趨勢,。從小屏到大屏,，從厚屏到大屏，從平面屏到曲面屏,，折疊屏,。具有視野更好，手感更佳,，更加美觀,，輕薄，防眩光等優(yōu)點,。一次次的技術(shù)革新,，無疑對玻璃制造商及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈提出了更好的要求。  

目前市場上用于制造顯示面板的玻璃為高硼硅酸鹽和鋁硅酸鹽玻璃,，都屬于典型的硬脆材料，且厚度僅0.4 mm左右，其加工和拋光難度高,。玻璃拋光中,，玻璃的材料去除率與化學 機 械 拋 光 有 著 直 接 關(guān) 系 。 化 學 機 械 拋 光 （chemical mechanical polishing,，CMP） 技 術(shù) 常見于半導體制造工藝,，如晶圓的平坦化處理中。顧名思義,，CMP是通過化學和機械的共同作用進行拋光,，單純的機械拋光容易造成被拋光物質(zhì)的表面質(zhì)量損傷，而單純的化學拋光具有速 度 慢 ,、 效 率 低 等 缺 點 ,。CMP技術(shù)利用了“軟磨硬”原理，即用較軟的材料進行化學拋光來處理較硬材料的表面,，實現(xiàn)高質(zhì)量的表面拋光,。圖1為玻璃拋光機結(jié)構(gòu)示意圖。

采用ＣＭＰ技術(shù)時,，拋光液（Slurry）的性能對拋光的表面質(zhì)量有顯著影響,。目前，國內(nèi)用于ＣＭＰ的拋光液以進口為主,，目前國內(nèi)也有CMP拋光液生產(chǎn)廠家,，主要以上海安集微電子為主。CMP研磨液最常用于晶圓拋光,，隨著科技的不斷發(fā)展,，CMP研磨液在玻璃拋光中的作用越來越重要。

Slurry是CMP的關(guān)鍵要素之一,，其性能直接影響拋光后表面的質(zhì)量,。Slurry一般由超細固體粒子研磨劑(如納米級SiO2、Al203粒子等),、表面活性劑,、穩(wěn)定劑、氧化劑等組成,。影響去除速度的因素有: slurry的化學成分,、濃度;磨粒的種類、大小,、形狀及濃度,；slurry的粘度、pH值,、流速,、流動途徑等。常用的Slurry有氧化鈰，氧化鋁,，氧化硅等氧化物磨粒,；出于環(huán)保考慮,，目前有些研究放在對于水基復合環(huán)保型拋光液的研制及改良中,。由于微納米級磨料粒子極易團聚，團聚而成的大顆粒會在光學玻璃表面產(chǎn)生劃痕缺陷,，因此制備拋光液時必須解決磨料粒子的團聚問題,，使磨料粒子均勻分散在基體中，并具有好的分散穩(wěn)定性,。

究其本質(zhì),，對于Slurry分散穩(wěn)定性研究，其實是考察Slurry中的”working particle”和“bad particle”,；”working particle”指的是在CMP過程中起到研磨作用的粒子,；而“bad particle”指的是會引起劃痕缺陷，降低良率的粒子,；“working particle”的平均粒徑大小一定程度上確定了是用在什么等級的拋光工藝，是粗拋還是精拋,；“bad particle”的數(shù)量則影響拋光工藝中產(chǎn)生的劃痕缺陷數(shù)量,。好的Slurry在CMP過程中是希望保留更多的“working particle”，用以獲得高的拋光效率,；同時希望獲得最少的“bad particle”,用以獲得最少的劃痕缺陷,。所以，好的Slurry需要兼顧“working particle”和“bad particle”即是需要兼顧“效率”和“良率”,。圖2：CMP拋光微觀示意圖,。

PSS粒度儀為Slurry粒度檢測提供整套解決方案，Nicomp 380設(shè)備可測試Slurry粒徑分布,，PI值,，提供“working particle”信息；AccuSizer 系列設(shè)備可對Slurry中大顆粒即“bad particle”進行計數(shù),，量化“bad particle”信息,；

王遠, 李煥峰. 曲面手機玻璃的一種拋光工藝[J]. 玻璃, 2017(4).

王艷芝, 孫長紅, 張旺璽, et al. 水基拋光液的分散性改善方法和應用研究綜述[J]. 中原工學院學報, 2019, 30(01):24-28.