蓝宝石衬底基片表面平整加工工艺研究

重点探讨了蓝宝石衬底基片表面平整加工工艺方案,并开展了表面平整加工工艺的实验研究。采用形状测量激光显微系统、接触式测厚仪等,对平整加工工艺各阶段的表面形貌、表面粗糙度Ra、翘曲度、平整度及加工去除量等进行测量和对比分析。结果表明:随着本实验平整加工工艺方案的进行,蓝宝石衬底基片的表面质量不断提高,最终获得了超光滑无损伤镜面表面,化学机械抛光后的衬底表面粗糙度Ra达0.3nm,翘曲度为3.8μm,平整度为1.5μm,符合蓝宝石衬底基片超精密加工的表面质量要求。

衬底基片精密加工过程中宏观质量控制

衬底基片的宏观质量包括外形完整性、翘曲度、尺寸精度等。在分析衬底基片精密加工工艺基础上,得出影响宏观质量的因素有:晶片切片方式、粘盘的方法、研磨抛光崩边、表层应力、抛光液的成份。提出采用线切割、真空粘盘,提高坯料的平整度。采用预加工保护倒角、嵌入式行星保持架,防止抛光崩边。根据不同的衬底基片选择合适的抛光垫,配置专用化学机械抛光液,使得衬底基片化学反应速度与机械去除速度协调。从而有效控制衬底基片的宏观质量。实现了衬底基片表面完整、翘曲度小于5微米、厚度误差小于3微米。

基于UG的蓝宝石衬底基片双面研磨轨迹研究

通过数学理论建模与UG建模,建立了蓝宝石衬底基片双面研磨的运动模型并获得了在三种传动比情况下行星齿轮上不同点的轨迹。通过分析研磨轨迹和研磨速度可知在传动比为1时行星齿轮各点的轨迹为均匀分布的圆形且速度相等,所有点的运动周期相等而且比其它情况下的周期短,有利于提高研磨效率和形状精度,结果成功地解决了由于行星齿轮内的衬底基片各点处速度不一样而导致的平面度差的问题和行星齿轮中心不能放置蓝宝石衬底基片的问题。

蓝宝石衬底双面研磨亚表面损伤双片式角度抛光法检测

针对传统角度抛光法检测的不足,提出将双片式角度抛光法用于蓝宝石衬底双面研磨亚表面损伤层深度的检测。双片式角度抛光法采用双晶片重合黏结的实验晶片组测量抛光斜面腐蚀裂纹,避免了传统角度抛光法因抛光斜面和原晶片平面分界边缘难以辨别而造成的测量误差;使用数显测长仪对实验晶片组抛光斜面加工轮廓进行测量,测量结果代入相应计算公式得出准确的斜面倾角,消除角度取值不准确带来的方法误差,提高了测量精度。经检测得到,单晶面抛光斜面平均裂纹宽度约为175μm、平均斜面倾角为4.91°,双面研磨单晶面亚表面损伤层深度约为15μm,双晶面亚表面损伤层深度约为30μm。双面研磨工艺参数:研磨液采用320#碳化硼磨粒煤油溶液,研磨初始压力为30g/cm2,研磨终止压力为110g/cm2,研磨盘转速为13r/min。