引言

在超薄玻璃精密制造的世界里，抛光并非简单的打磨，而是一场从宏观到微观的精密之旅

你是不是也遇到过这样的困惑？

换了 N 种抛光磨料，玻璃还是抛不平；

思考：换磨料跟抛平有什么关系？

好不容易抛平了，表面却频繁出现划痕，难以根治；

思考：用的抛光垫什么情况，得弄弄明白。

操作员只知道用 “红粉”“白粉”抛光，对翘曲度、精度指标毫无概念……

思考：翘曲可能不是关键指标？

花精力改善平面度时，外观又不好了 ；好不容易抛出镜面无划伤的表面，平面度/翘曲度又超标了。对于趋于平行平面的超薄玻璃，似乎永远找不到完美平衡点。

有些人认为抛光不过是将工件减薄，但实际上，现代精密抛光是一门融合机械学、化学和材料学的科学。

特别是像玻璃晶圆这样用于先进封装、MEMS、3D-IC、AR/VR光波导和光电子器件的核心衬底材料，其表面质量要求已达到：

亚微米级形貌控制

亚纳米级粗糙度水平

高精密抛光不仅是简单的材料去除过程，更是实现 厚度精确减薄、面型精密整形、表面原子级光滑 的多目标协同控制工程。

先了解：抛光技术 —— 从单面到双面

随着玻璃厚度在1mm以下的应用逐渐增多，而精度和外观要求却在不断提升， “单面抛光” 到 “双面同步抛光”的应用也变得越来越广。

双面抛光机是高精度加工核心设备，可处理 0.2-100mm 厚度的工件，加工精度达微米至亚微米级。其核心原理是通过独立控制上下抛盘、太阳轮及内齿圈的四向运动，搭配游星轮的公转自转，实现均匀磨削。只有两个表面都具备极高平面度和光洁度，才能保证后续光学性能稳定。

抛光三步曲：从宏观到微观的精密塑造

第一步：减薄 (Thinning) : 从快速去除材料 和 应力控制

减薄是抛光过程的基础阶段，目的在于快速去除多余材料，将玻璃厚度减小到接近目标值。

减薄阶段通常又分为粗磨和精磨两个子阶段：

粗磨：主要目的是快速去除多余材料，将表面粗糙度降低到可接受的水平。

精磨：进一步平滑表面并细化磨痕，同时精确控制玻璃片得厚度。

例如，粗磨阶段可以使用粒径约20-30μm的磨料实现高效材料去除（去除率>10μm/min），但会引入深度达10-20μm的微裂纹层；精磨阶段切换至1-5μm细磨料，将损伤层深度控制在2-5μm范围，表面粗糙度(Ra)降至约100nm~200nm。

减薄过程需同步控制厚度均匀性(Thickness Uniformity)，否则后续工序难以修正全局形貌误差。同时，还需严格监控磨轮转速、进给速率和冷却液流量，以避免热应力累积。

Note: 粗磨主要是针对材料比较厚（比如10mm）的情况的工艺方法。如果玻璃原材较薄(比如1~2mm)，但离目标厚度，还有上百微米的距离，则省去粗磨，直接采用精磨工艺或者下一步的整形——研磨。

第二步：整形（Shaping for Flatness/Form）: 面型精度与TTV控制

整形的核心目标是实现全局平整度 (Global Flatness) 与局部面型精度（Local Flatness Accuracy）‍,量化指标主要为 总厚度变化（TTV）和翘曲度（Warp/Bow）‍。此阶段通常在最终抛光（Final Polishing）前实施，是决定晶圆几何质量的关键。

例如精密研磨整采用双面研磨（Double-Sided Lapping）‍技术，使用铸铁盘与微米级磨料（如Al₂O₃或SiC）对玻璃晶圆进行压力研磨。通过调控 压力分布、研磨液浓度和上下盘转速比，可将TTV从减薄后的5-10μm压缩至<3μm。该过程的工艺方法除了使用磨料，还可以用带有金刚石颗粒的研磨垫，来提升材料去除的均匀性。

整个过程通过宏观材料再分布修正楔形成形误差，但会在表面留下周期性纹路。

第三步：粗糙度控制（Roughness Control）: 纳米级光滑表面

表面粗糙度控制是抛光过程的最后且最精细的阶段，目标是在纳米级别上优化表面纹理，实现镜面效果。表面质量直接影响光学性能和膜层附着。其工艺则遵循多阶段渐进原则：

（1）粗抛光：例如使用氧化铈（CeO₂）基浆料，较高压力下快速去除研磨损伤层，将Ra从100nm降至2nm以下。此阶段去除率约1~2μm/min，重点在于消除中频波纹（空间波长0.1-1mm）。

（2）精抛光：用更小粒径的抛光液+低压条件操作。此阶段去除率更低（如：<0.2μm/min），但可将Ra降至<1nm，达到镜面效果。

（3）超精抛光： 若需 Ra 降至0.5nm 以下，可增加一道工序，搭配专用抛光垫，该过程厚度变化几乎忽略，仅优化了表面粗糙度。（通过原子力显微镜AFM或 非接触式高精密白光干涉仪 检测）。

工艺关键：严格控制抛光液中大颗粒含量，定期修整抛光垫 (Conditioning)，避免出现划痕(Scratch)、凹坑(Pit)等缺陷。

咨询光学减薄机：135 2207 9385

结语

回顾文章开头，我们从实际玻璃抛光实践遇到的外观与面型的痛点出发，探讨了以“减薄（厚度）—整型（平整度）—粗糙度（光洁度）”为目标的三步曲的玻璃抛光方法。这不仅仅是一套技术流程，更是一种从“操作导向”到“目标导向”的底层思维升级。

传统的“粗磨-精磨-抛光”是一种线性的、以固定设备和操作为中心的“刚性”流程。而本文则构建了一个灵活的、以终为始的质量控制闭环。实现了手段与目的的深度融合。

因此，抛光的艺术，关键在于超越“我们正在做什么”的步骤思维，转向“我们需要达成什么”的系统工程思维。

当您能清晰地定义并控制每一步的功能目标时，抛光便不是被动的“减薄”与“打磨”，而是主动塑造完美表面的精密制造，从而为下一代高性能器件奠定坚实可靠的基石。