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玻璃拋光的“高光時(shí)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(jì),，玻璃作為工業(yè)材料得到廣泛應(yīng)用。18世紀(jì),，為適應(yīng)制望遠(yuǎn)鏡的需要,，制出光學(xué)玻璃。1874年,，比利時(shí)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)?；?，各種用途和各種性能的玻璃相繼問世。現(xiàn)代,，玻璃已成為日常生活,、生產(chǎn)和科學(xué)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(jī),、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(jī)從按鍵時(shí)代進(jìn)入到觸屏?xí)r代,。此后手機(jī)行業(yè)的規(guī)則便已徹底被改變。得益于手機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品蓬勃發(fā)展,，手機(jī)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(jī)、電腦等數(shù)碼行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì),。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(diǎn)。一次次的技術(shù)革新,，無疑對(duì)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(chǎng)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(xué) 機(jī) 械 拋 光 有 著 直 接 關(guān) 系 ,。 化 學(xué) 機(jī) 械 拋 光 （chemical mechanical polishing，CMP） 技 術(shù) 常見于半導(dǎo)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(xué)和機(jī)械的共同作用進(jìn)行拋光,，單純的機(jī)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(xué)拋光具有速 度 慢 、 效 率 低 等 缺 點(diǎn) ,。CMP技術(shù)利用了“軟磨硬”原理,，即用較軟的材料進(jìn)行化學(xué)拋光來處理較硬材料的表面，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的表面拋光,。圖1為玻璃拋光機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖,。

采用ＣＭＰ技術(shù)時(shí)，拋光液（Slurry）的性能對(duì)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(jìn)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(xì)固體粒子研磨劑(如納米級(jí)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(xué)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(dòng)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(duì)于水基復(fù)合環(huán)保型拋光液的研制及改良中,。由于微納米級(jí)磨料粒子極易團(tuán)聚，團(tuán)聚而成的大顆粒會(huì)在光學(xué)玻璃表面產(chǎn)生劃痕缺陷,，因此制備拋光液時(shí)必須解決磨料粒子的團(tuán)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(duì)于Slurry分散穩(wěn)定性研究，其實(shí)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(huì)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(jí)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(shí)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(cè)提供整套解決方案,，Nicomp 380設(shè)備可測(cè)試Slurry粒徑分布，PI值,，提供“working particle”信息,；AccuSizer 系列設(shè)備可對(duì)Slurry中大顆粒即“bad particle”進(jìn)行計(jì)數(shù)，量化“bad particle”信息；

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

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