CN109015394A - 一种大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度的干式加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，将经双面研磨后的钽酸锂衬底片放入旋转加工台的工件位中，利用喷射处理装置将磨料粉末喷射到钽酸锂衬底片的加工面上以达到所需的粗糙度。本发明特别适用于≥4英寸的钽酸锂衬底片的背面粗糙度的加工，其优势在于：一是相对于传统的只是通过双面研磨加工粗糙度的工艺，具有面内粗糙度偏差小、稳定性高的特点；二是可以有效的避免因为双面研磨而产生的背面不良问题；三是在前道的双面研磨过程中，可以使用3μm～50μm的磨料细粉加工，这样可以减少后续的减薄和抛光的去除量，从而提高加工效率和降低加工成本。
Description
技术领域
本发明属于半导体材料领域，特别是涉及一种大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度的干式加工方法。
背景技术
钽酸锂单结晶（Lithium tantalate），分子式为LiTaO3，钽酸锂是一种集压电、铁电、热释电、非线性、电光、光弹、光折变等功能于一体的多功能材料，具有良好的热稳定性和化学稳定性。目前在声表面波器件、光通讯、激光及光电子等领域中的获得广泛的应用。特别是作为压电晶片材料,经过退火、极化、定向、切割、滚圆、做基准面、多线切割、研磨、抛光等工序所制作的衬底片具有优良的压电性能，可在镜面抛光好的衬底片上制作声表面波（SAW）和体波（BAW）器件。
对于制作声表面波（SAW）和体波（BAW）器件来说，衬底材料的选用是首要考虑的问题。钽酸锂衬底有许多的优点：首先，钽酸锂衬底的生产技术成熟、器件质量较好；其次，钽酸锂的稳定性很好，能够运用在高温生长过程中；最后，钽酸锂易于处理和清洗。因此，大多数工艺一般都以钽酸锂作为衬底。
钽酸锂衬底作为目前最为普遍的一种衬底材料，其背面粗糙度的均一性对透光率有着不可忽视的影响。而且传统的只是通过双面研磨加工背面粗糙度的工艺对于有效解决钽酸锂衬底片的背面不良问题和降低加工成本问题显得力不从心。随着光电技术的飞速发展，对于钽酸锂衬底的需求量也随之日益增加；更重要的是逐渐趋向于大尺寸钽酸锂衬底片。为了满足产业发展的需求，本发明人就此做了大量的工作，着力解决钽酸锂衬底片特别是大尺寸钽酸锂衬底片的背面粗糙度的加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度的干式加工方法，有效解决大尺寸钽酸锂衬底片的背面不良问题并降低加工成本。
本发明解决技术问题的技术方案是，一种大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，将经双面研磨后的钽酸锂衬底片放入旋转加工台的工件位中，利用喷射处理装置将磨料粉末喷射到钽酸锂衬底片的加工面上以达到所需的粗糙度，具体包括：
⑴所述工件位的孔深大于钽酸锂衬底片的厚度0.5 mm～1mm，以保证钽酸锂衬底片在被加工时的稳定性；
⑵旋转加工台以逆时针方向旋转，转速在20 rpm～50 rpm；
⑶磨料粉末喷枪设置在90°、180°和270°三个位置，而且分别以30～60次/min的速度来回移动，以保证钽酸锂衬底片被加工面粗糙度的均一性；
⑷磨料粉末喷枪的枪口口径为10 mm～20 mm；
⑸磨料粉末喷枪的喷射压力为0.12 MPa～0.60 MPa；
⑹磨料粉末粒度为#1000～#8000
作为一种优选，所述的喷射压力通过直接调整喷枪压力来调整。
作为一种优选，所述的喷射压力通过调整喷枪与钽酸锂之间的距离来调整，所述喷枪与钽酸锂之间的距离为5 mm～100 mm。
作为一种优选，所述的喷射压力通过调整喷枪与钽酸锂的角度来调整，所述喷枪与钽酸锂的角度即喷射角度为1°～90°。
本发明是通过喷射处理装置和磨料粉末来加工调整大尺寸钽酸锂的背面粗糙度。使用的喷射材料粒度为#1000～#8000SiC磨料粉末。喷砂处理的具体条件可以根据目标粗糙度来设定。喷砂处理加工调整大尺寸钽酸锂衬底片背面粗糙度是利用喷射材料的喷射运动，对钽酸锂衬底片表面进行打削以达到被加工面的目标粗糙度。这种喷砂处理加工调整大尺寸钽酸锂衬底片的面粗糙度不会对其翘曲度造成影响。
加工过程中，需要加工的钽酸锂衬底片放入旋转加工台的工位中，旋转加工台作旋转运动，设置在90°、180°和270°的3个位置的喷枪的来回移动，将喷射材料均匀的喷射到被加工的钽酸锂衬底片上。通过调整喷枪来回移动的速度，保证钽酸锂衬底片被喷射的时间以达到最终粗糙度的均一性。喷射材料的喷射压力在0.12MPa～0.60MPa的范围内根据目标粗糙度进行调整并最适化；喷射时间和喷射量也可以根据目标粗糙度进行调整并设定。
喷枪从旋转加工台外周向中心移动，再从旋转加工台的中心移动到外周，是喷枪喷射的1个来回，根据钽酸锂衬底片需加工面的状态，喷枪的来回移动速度可在30次～60次/min的范围内进行调整。对于喷射压力，可以通过调整喷枪与钽酸锂衬底片之间的距离（优选为5 mm～100 mm）或喷枪与钽酸锂衬底片的角度即喷射角度（优选为1°～90°）来进行调整；也可以直接对喷枪的喷射压力进行调整。
本发明特别适用于≥6英寸的钽酸锂衬底片的背面粗糙度的加工，本发明的优势：一是相对于传统的只是通过双面研磨加工粗糙度的工艺，具有面内粗糙度偏差小、稳定性高的特点；二是可以有效的避免因为双面研磨而产生的背面不良问题；三是在前道的双面研磨过程中，可以使用3μm～50μm的磨料细粉加工，这样可以减少后续的减薄和抛光的去除量，从而提高加工效率和降低加工成本。
具体实施方式
将经采用3μm～50μm的碳化硅细粉进行双面研磨后的钽酸锂衬底片放入旋转加工台的工件位中，利用喷射处理装置将碳化硅粉末喷射到钽酸锂衬底片的加工面上以达到所需的粗糙度。并根据需加工的钽酸锂衬底片的面的目标粗糙度要求，选择适当的加工条件如下：
① 喷射材料使用粒度为#2000号的SiC（碳化硅）粉末；
② 使用喷枪枪口口径15mm；
③ 喷射压力为0.2MPa；
④ 喷枪的来回移动速度设为45次/min；
⑤ 加工台的转速为40rpm。
加工结果：平均粗糙度Ra0.15μm～0.20μm；面内偏差为0.05μm。
大尺寸钽酸锂衬底片的粗糙度喷砂处理所用得喷射材料的粒径大小通过以下试验结果决定：关于喷砂处理用喷射材料（粉末），钽酸锂衬底片的一般客户对背面粗糙度的要求在0.05μm～0.4μm的范围内。通过试验证明，使用粒度比#1000号更粗的SiC（碳化硅）粉末加工时，钽酸锂衬底片的背面粗糙度＞0.4μm；使用粒度比#8000号更细的SiC（碳化硅）粉末加工时，钽酸锂衬底片的背面粗糙度＜0.05μm。因此，作为钽酸锂衬底片背面粗糙度加工调整用的喷射材料，采用粒度#1000～#8000的SiC（碳化硅）粉末。
Claims (9)
1.一种大尺寸钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，将经采用3μm～50μm的磨料进行双面研磨后的钽酸锂基片放入旋转加工台的工件位中，利用喷射处理装置将磨料粉末喷射到钽酸锂基片的加工面上以达到所需的粗糙度，具体步骤如下：
（1）将双面研磨的钽酸锂基片放入旋转加工台；
（2）将旋转加工台以逆时针方向旋转，转速在20 rpm～50 rpm；
（3）将磨料粉末喷枪设置在90°、180°和270°三个位置，而且分别以30～60次/min的速度来回移动。
2.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，磨料为碳化硅、刚砂、氧化铝、玻璃砂、石英砂、树脂砂、核桃砂。
3.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，工件位的孔深大于钽酸锂基片的厚度0.1mm～1mm。
4.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，磨料粉末喷枪的枪口口径为10 mm～20 mm。
5.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，磨料粉末喷枪的喷射压力为0.12 MPa～0.60 MPa。
6.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，磨料粉末粒度为#1000～#8000。
7.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，喷枪与钽酸锂之间的距离为5mm～100mm。
8.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，喷射角度为1°～90°。
9.根据权利要求1所述的钽酸锂基片背面粗糙度的干式加工方法，其特征在于，所达到的效果为：平均粗糙度Ra0.15μm～0.20μm；面内偏差为0.05μm。
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