CN113714889A - 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 - Google Patents
一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113714889A CN113714889A CN202111291705.XA CN202111291705A CN113714889A CN 113714889 A CN113714889 A CN 113714889A CN 202111291705 A CN202111291705 A CN 202111291705A CN 113714889 A CN113714889 A CN 113714889A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wafer
- edge
- lithium niobate
- processing
- polishing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N lithium niobate Chemical compound [Li+].[O-][Nb](=O)=O GQYHUHYESMUTHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 96
- 238000003672 processing method Methods 0.000 title claims description 6
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 claims abstract description 214
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 129
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 18
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 18
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- MYXFXKMAYWDVIN-REOHCLBHSA-N [(1r)-1-carboxy-2-sulfanylethyl]-oxidoazanium Chemical compound OC(=O)[C@H](CS)[NH2+][O-] MYXFXKMAYWDVIN-REOHCLBHSA-N 0.000 claims abstract description 10
- KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N EDTA Chemical class OC(=O)CN(CC(O)=O)CCN(CC(O)=O)CC(O)=O KCXVZYZYPLLWCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- MBKDYNNUVRNNRF-UHFFFAOYSA-N medronic acid Chemical compound OP(O)(=O)CP(O)(O)=O MBKDYNNUVRNNRF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 235000019832 sodium triphosphate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- BSWXAWQTMPECAK-UHFFFAOYSA-N 6,6-diethyloctyl dihydrogen phosphate Chemical compound CCC(CC)(CC)CCCCCOP(O)(O)=O BSWXAWQTMPECAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N L-isoleucine Chemical compound CC[C@H](C)[C@H](N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-WHFBIAKZSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229960000310 isoleucine Drugs 0.000 claims abstract description 8
- AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N isoleucine Natural products CCC(C)C(N)C(O)=O AGPKZVBTJJNPAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 7
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 18
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 claims description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 10
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 8
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims description 3
- 229940009662 edetate Drugs 0.000 claims description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 7
- 229940071106 ethylenediaminetetraacetate Drugs 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 230000003695 hair diameter Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 238000010897 surface acoustic wave method Methods 0.000 description 2
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N Tris(2-ethylhexyl) phosphate Chemical compound CCCCC(CC)COP(=O)(OCC(CC)CCCC)OCC(CC)CCCC GTVWRXDRKAHEAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 230000005621 ferroelectricity Effects 0.000 description 1
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000007777 multifunctional material Substances 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- -1 processing method Chemical compound 0.000 description 1
- 230000005616 pyroelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B9/00—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor
- B24B9/02—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground
- B24B9/06—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
- B24B9/065—Machines or devices designed for grinding edges or bevels on work or for removing burrs; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of materials specific to articles to be ground of non-metallic inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain of thin, brittle parts, e.g. semiconductors, wafers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B29/00—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents
- B24B29/005—Machines or devices for polishing surfaces on work by means of tools made of soft or flexible material with or without the application of solid or liquid polishing agents using brushes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/007—Weight compensation; Temperature compensation; Vibration damping
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B41/00—Component parts such as frames, beds, carriages, headstocks
- B24B41/06—Work supports, e.g. adjustable steadies
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B49/00—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation
- B24B49/006—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the speed
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
- C30B33/08—Etching
- C30B33/10—Etching in solutions or melts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法。包括：采用边缘倒角对晶片边缘加工成R型角；采用硝酸和氢氟酸的混合溶液对铌酸锂晶片进行化学腐蚀；将腐蚀后的晶片层叠在边缘抛光夹具内，采用水松皮纸间隔晶片；将层叠好的晶片进行边缘粗抛光加工，所采用的抛光液由水，二氧化硅，乙二胺四乙酸盐，氧化半胱氨酸，三聚磷酸钠组成的混合溶液；将边缘粗抛光好的晶片进行边缘精抛光加工，所采用的精抛光液由水，二氧化硅，亚甲基二膦酸，异白氨酸，三乙基己基磷酸组成的混合溶液最终可以得到一种大尺寸超薄铌酸锂晶片，边缘光洁高，真圆度好，良率高。
Description
技术领域
本发明涉及铌酸锂晶体材料，特别是一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法。
背景技术
铌酸锂（LiNbO3，以下简称LN）是一种化学物质，属三方晶系，钛铁矿型(畸变钙钛矿型)结构，相对密度4.30g/cm3，莫氏硬度5，居里点1140℃，是集压电、铁电、热释电、非线性、光电、光弹、光折变等功能于一体的多功能材料。LN因其卓越的物理特性，得到了越来越多的关注，在航空、航天、民用光电产品等领域得到广泛应用。其中，作为压电晶体材料,经过退火、极化、定向、切割、滚圆、做基准面、多线切割、倒角、边缘抛光、研磨、抛光等工序制作的晶片具有优良的压电性能，可作为衬底片制作声表面波（SAW）和体波（BAW）器件。由于目前大尺寸超薄铌酸锂晶片更能满足电子元器件小型化、片式化的需求，因此为了获得高质量的电子元器件，对大尺寸超薄铌酸锂晶片的加工工艺提出了更高的要求。
与硅晶体和蓝宝石晶体相比，铌酸锂的断裂韧性和硬度更低，例如其断裂韧性是硅的三分之一、蓝宝石的十分之一，因此铌酸锂晶体在加工过程中比硅晶体和蓝宝石晶体更易受损，特别是在晶片边缘加工工艺中，更易发生晶片碎裂、边缘缺角、真圆度差等问题，严重影响了研磨、抛光等后续加工工艺。另外，由于晶片尺寸越大，厚度越小，晶片加工难度就越高，这进一步加大了大尺寸超薄铌酸锂晶片在加工过程中的受损概率，从而导致晶片废品率高、加工效率低，大幅度增加了企业的生产成本。
公开号为CN103381568A发明专利公开了一种玻璃片的边缘抛光方法，主要采用刀具转轮对玻璃片进行边缘抛光，但在实际操作中由于刀具转轮一次加工数量有限，导致效率低下，同时由于刀具转轮为金属材质，无法进行纳米级的边缘抛光。
公开号为CN109894962A的发明专利公开了一种边缘抛光方法，主要边缘抛光要使用50℃~80℃的药液对晶片进行清洗，但在实际操作中，铌酸锂晶片在高温清洗时，很容易造成晶片碎裂。
公告号为CN101930908B的发明专利公开了一种抛光半导体晶片边缘的方法，主要将半导体晶片和抛光鼓彼此压在一起，在抛光液的作用下进行边缘抛光，但在实际操作中，此种主要进行单片晶片的边缘抛光加工，加工效率低下。
因此，现有技术中缺乏一种获得高精度的大尺寸超薄铌酸锂晶片的边缘加工方法。
发明内容
针对以上技术问题，本发明所要提供的是一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，该方法加工过程稳定，所获得的晶片边缘光洁高，真圆度好，加工良率高。
本发明解决问题所采用的技术方案是：一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法。加工流程图见图1，具体包括下列步骤：
a)将铌酸锂晶片放入边缘倒角机内，使用500#~1000#的R型金属砂轮进行第一次晶片边缘加工，去除量为0.1mm~0.3mm，再使用1500#~3000#的R型金属砂轮进行第二次晶片边缘加工，去除量为0.05mm~0.1mm，获得边缘为R型的铌酸锂晶片；
b)将步骤a获得的铌酸锂晶片置于盛有硝酸和氢氟酸均匀混合溶液的密封容器中进行化学腐蚀，腐蚀温度为15℃~25℃，腐蚀时间为1小时~6小时，获得充分去除边缘应力的铌酸锂晶片；
c)将步骤b获得的铌酸锂晶片放在边缘抛光夹具上，在晶片上放一张水松皮纸作为间隔，然后再放一片晶片，重复此动作进行叠片，同时晶片紧靠定位挡板，使晶片保持在同一中心位置，晶片层叠好后，使用1kg~6kg的力将晶片固定，获得待抛光的铌酸锂晶片；
d)将步骤c获得的铌酸锂晶片及夹具固定在边缘抛光机内的加工平台上进行粗抛光作业，粗抛光毛刷以1500rpm~3000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm~50rpm速度进行旋转，抛光液通过设备内管路喷在晶片与毛刷上进行抛光处理，加工时间10min~30min，获得边缘粗抛光的铌酸锂晶片；
e)将步骤d获得的铌酸锂晶片及夹具从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的加工平台上进行边缘精抛光作业，精抛光毛刷以500rpm~1500rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm~50rpm的速度进行旋转，抛光液通过设备内管路喷在晶片与毛刷上进行抛光处理，加工时间10min~20min，晶片边缘光洁度＜1nm，真圆度＜0.03mm，获得边缘精抛光后的铌酸锂晶片。
上述步骤a）中，使用两种不同目数的金属砂轮进行两次加工边缘，一方面，可以避免单使用小目数砂轮进行边缘加工时产生的晶片损伤和易爆边的问题，另一方面，可以改善单使用大目数砂轮进行边缘加工时加工效率低的问题，晶片边缘倒角具体过程如下：金属砂轮以2000rpm~4000rpm高速旋转，倒角机平台上晶片接触金属砂轮后，以0.5rpm~1.0rpm的速度进行旋转，同时两侧有纯水喷射在晶片与金属砂轮之间进行冷却，直至完成倒角加工。
上述步骤b）中，化学腐蚀是指铌酸锂晶片在混合酸中进行腐蚀，快速释放机械加工应力，修复晶片表面损伤层。
上述步骤c）中，在晶片之间垫水松皮纸，晶片间增加了缓冲，改善了晶片之间直接接触容易压碎的问题。
作为一种优先，所述步骤c）中水松皮纸厚度为0.3mm~1.0mm。
作为一种优选，上述步骤d）中，毛刷采用尼龙材质，刷毛直径为0.20mm~0.50mm，铌酸锂晶片进行边缘抛光的具体过程如下：第一阶段，手动模式下将两侧毛刷向晶片移动，在毛刷与晶片刚接触后暂停，设定为毛刷为加工位置并复位，第二阶段，抛光液通过设备管路喷洒在毛刷与晶片上，晶片与夹具以30rpm~50rpm的速度旋转，毛刷以1500rpm~3000rpm的速度旋转同时移动至加工位置，第三阶段，晶片在毛刷与抛光液的共同作用下进行边缘抛光。
上述步骤d）中，所用抛光液由水，二氧化硅，乙二胺四乙酸盐，氧化半胱氨酸，三聚磷酸钠混合形成。
作为一种优选，所述步骤d)中组成抛光液的各成分质量分数为水35%~60%，二氧化硅35%~45%，乙二胺四乙酸盐5%~20%，氧化半胱氨酸5%~20%，三聚磷酸钠5%~10%。
作为一种优选，上述步骤e）中，毛刷采用尼龙材质，刷毛直径为0.03mm~0.20mm，铌酸锂晶片进行边缘抛光的具体过程如下：第一阶段，手动模式下将两侧毛刷向晶片移动，在毛刷与晶片刚接触后暂停，设定为毛刷为加工位置并复位，第二阶段，抛光液通过设备管路喷洒在毛刷与晶片上，晶片与夹具以30rpm~50rpm的速度旋转，毛刷以500rpm~1500rpm的速度旋转同时移动至加工位置，第三阶段，晶片在毛刷与抛光液的共同作用下进行边缘抛光。
上述步骤e）中，所用抛光液由水，二氧化硅，亚甲基二膦酸，异白氨酸，三乙基己基磷酸混合形成。
作为一种优选，所述步骤e)中组成抛光液的各成分质量分数为水35%~60%，二氧化硅35%~45%，亚甲基二膦酸5%~20%，异白氨酸5%~20%，三乙基己基磷酸5%~10%。
本发明的大尺寸超薄铌酸锂晶片，晶片直径≥200mm，厚度＜200μm，边缘光洁度＜1nm，真圆度＜0.03mm，加工良率＞98%。
本发明与传统铌酸锂边缘加工方法相比，具有的有益效果为：
第一方面，在晶片倒角后进行化学腐蚀，充分释放机械应力，改善了切片过程中晶片易爆边缺角的问题，提升了加工良率；
第二方面，由于本发明晶片叠片时，晶片之间增加了水松皮纸，缓解了晶片层叠后的碎片率；
第三方面，由于本发明所优选抛光液具有良好的润滑与冷却作用，改善了边缘加工过程中光洁度差的问题，提升了加工品质；
第四方面，由于本发明的铌酸锂晶片边缘光洁高，真圆度好，这一特征决定了铌酸锂晶片在研磨抛光加工中不易缺角碎片，成品率高。
附图说明
图1为本发明加工流程示意图；
图2为本发明晶片在夹具上的层叠示意图；
图3为本发明晶片边缘抛光加工示意图；
图4为本发明实施例1、2、3不同水松皮纸厚度与真圆度及良率的关系示意图；
图5为本发明实施例1、4、5、6不同比例混合抛光液与光洁度及良率的关系示意图。
其中，1-晶片、2-水松皮纸、3-定位挡板、4-边缘抛光夹具、5-毛刷。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
实施例1：
a)将铌酸锂晶片放入边缘倒角机内，使用800#的R型金属砂轮进行第一次晶片边缘加工，去除量为0.15mm再使用1500#的R型金属砂轮进行第二次晶片边缘加工，去除量为0.05mm获得边缘为R型的铌酸锂晶片；
b)将倒角后的铌酸锂晶片置于盛有硝酸和氢氟酸均匀混合溶液的密封容器中进行化学腐蚀，腐蚀温度为20℃，腐蚀时间为2小时，获得充分去除边缘应力的铌酸锂晶片；
c)将腐蚀后的铌酸锂晶片1放在边缘抛光夹具4上，在晶片1上放一片0.5mm厚度的水松皮纸2作为间隔，然后再放一片晶片1，重复此动作进行叠片，同时晶片1紧靠定位挡板3，使晶片1保持在同一中心位置，晶片层叠好后，使用3kg的力将晶片固定，获得待粗抛光的铌酸锂晶片，详见图2；
d)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水45%，二氧化硅40%，乙二胺四乙酸盐5%，氧化半胱氨酸5%，三聚磷酸钠5%，将待粗抛光的铌酸锂晶片固定在设备内进行粗边缘抛光加工，粗抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.3mm，以2000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以40rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业进行粗抛光处理，加工时间30min，获得粗边缘抛光的铌酸锂晶片，详见图3；
e)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水45%，二氧化硅40%，亚甲基二膦酸5%，异白氨酸5%，三乙基己基磷酸5%，将粗边缘抛光后的铌酸锂晶片从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的进行精边缘抛光，精抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.05mm，以1000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业进行抛光作业，加工时间20min，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，详见图3，晶片直径200.01mm，真圆度0.02mm，边缘光洁度0.87nm，投入134片，产出132片，碎裂2片，缺角0片，良率98.51%。
实施例2：
a)同实施例1；
b)同实施例1；
c)将腐蚀后的铌酸锂晶片1放在边缘抛光夹具4上，在晶片1上放一片0.3mm厚度的水松皮纸2作为间隔，然后再放一片晶片1，重复此动作进行叠片，同时晶片1紧靠定位挡板3，使晶片1保持在同一中心位置，晶片层叠好后，使用使用3kg的力将晶片固定，获得待粗抛光的铌酸锂晶片，详见图2；
d)同实施例1；
e)同实施例1，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，直径200.02mm，真圆度0.01mm，边缘光洁度0.85nm，投入150片，产出146片，碎裂4片，良率97.33%。
实施例3：
a)同实施例1；
b)同实施例1；
c)将腐蚀后的铌酸锂晶片1放在边缘抛光夹具4上，在晶片1上放一片1mm厚度的水松皮纸2作为间隔，然后再放一片晶片1，重复此动作进行叠片，同时晶片1紧靠定位挡板3，使晶片1保持在同一中心位置，晶片层叠好后，使用使用3kg的力将晶片固定，获得待粗抛光的铌酸锂晶片，详见图2；
d)同实施例1；
e)同实施例1，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，直径200.00mm，真圆度0.06mm，边缘光洁度0.83nm，投入92片，产出88片，碎裂1片，缺角3片，良率95.65%；
对比实施例1、2、3，如表1和图4所示，水松皮纸厚度越大，晶片间间隙越大，边缘抛光时刷毛进入量越不稳定，真圆度越差且晶片易缺角，水松皮纸厚度越小，层叠的晶片容易碎裂。因此，合理的选择水松皮纸的厚度范围，有利于边缘加工的晶片真圆度和加工良率。
表1 实施例1、2、3的晶片效果数据
实施例4：
a)同实施例1；
b)同实施例1；
c)同实施例1；
d)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅40%，乙二胺四乙酸盐10%，氧化半胱氨酸5%，三聚磷酸钠5%，将待粗抛光的铌酸锂晶片固定在设备内进行粗边缘抛光加工，粗抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.3mm，以2000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以40rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业，加工时间30min，获得粗边缘抛光的铌酸锂晶片，详见图3；
e)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅40%，亚甲基二膦酸10%，氧化半胱氨酸5%，三乙基己基磷酸5%，将粗边缘抛光后的铌酸锂晶片从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的进行精边缘抛光，精抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.05mm，以1000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业进行精抛光作业，加工时间20min，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，详见图3，晶片直径200.01mm，真圆度0.02mm，边缘光洁度1.03nm，投入138片，产出135片，碎裂3片，缺角0片，良率97.83%。
实施例5：
a)同实施例1；
b)同实施例1；
c)同实施例1；
d)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅45%，乙二胺四乙酸盐5%，氧化半胱氨酸5%，三聚磷酸钠5%，将待粗抛光的铌酸锂晶片固定在设备内进行粗边缘抛光加工，粗抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.3mm，以2000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以40rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行粗抛光作业，加工时间30min，获得粗边缘抛光的铌酸锂晶片，详见图3；
e)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅45%，亚甲基二膦酸5%，异白氨酸5%，三乙基己基磷酸5%，将粗边缘抛光后的铌酸锂晶片从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的进行精边缘抛光，精抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.05mm，以1000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行精抛光处理，加工时间20min，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，详见图3，晶片直径200.02mm，真圆度0.03mm，边缘光洁度0.56nm，投入136片，产出131片，碎裂4片，缺角1片，良率96.32%。
实施例6：
a)同实施例1；
b)同实施例1；
c)同实施例1；
d)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅35%，乙二胺四乙酸盐10%，氧化半胱氨酸10%，三聚磷酸钠5%，将待粗抛光的铌酸锂晶片固定在设备内进行粗边缘抛光加工，粗抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.3mm，以2000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以40rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业，加工时间30min，获得粗边缘抛光的铌酸锂晶片，详见图3；
e)按照下述各成分的质量分数配制抛光液，即水40%，二氧化硅35%，亚甲基二膦酸10%，异白氨酸10%，三乙基己基磷酸5%，将粗边缘抛光后的铌酸锂晶片从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的进行精边缘抛光，精抛光毛刷使用尼龙材质，毛径为0.05mm，以1000rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm的速度进行旋转，设备管路将抛光液喷在晶片与毛刷上进行抛光作业，加工时间20min，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片晶片，详见图3，晶片直径200.01mm，真圆度0.02mm，边缘光洁度0.67nm，投入135片，产出133片，碎裂2片，缺角0片，良率98.52%；
对比实施例1、4、5、6，如表2和图5所示，使用粗抛光液的成分质量分数为水40%，二氧化硅35%，乙二胺四乙酸盐10%，氧化半胱氨酸10%，三聚磷酸钠5%，精抛光液的成分质量分数水40%，二氧化硅35%，亚甲基二膦酸10%，异白氨酸10%，三乙基己基磷酸5%加工的晶片光洁好且加工良率高。
表2 实施例1、4、5、6的晶片效果数据
| 项目 | 实施例1 | 实施例4 | 实施例5 | 实施例6 |
| 良率 | 98.51% | 97.83% | 96.32% | 98.52% |
| 直径（mm） | 200.01 | 200.01 | 200.02 | 200.01 |
| 光洁度（nm） | 0.87 | 1.03 | 0.56 | 0.67 |
| 真圆度（mm） | 0.02 | 0.02 | 0.03 | 0.02 |
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，包括下列具体步骤：
a)将铌酸锂晶片放入边缘倒角机内，使用500#~1000#的R型金属砂轮进行第一次晶片边缘加工，去除量为0.1mm~0.3mm,再使用1500#~3000#的R型金属砂轮进行第二次晶片边缘加工，去除量为0.05mm~0.10mm，获得边缘为R型的铌酸锂晶片；
b)将步骤a获得的铌酸锂晶片置于盛有硝酸和氢氟酸均匀混合溶液的密封容器中进行化学腐蚀，获得充分去除边缘应力的铌酸锂晶片；
c)将步骤b获得的铌酸锂晶片放在边缘抛光夹具上，在晶片上放置水松皮纸作为间隔，然后再放置晶片，重复此动作进行叠片，同时晶片紧靠定位挡板，使晶片保持在同一中心位置，晶片层叠好后，在晶片上施加压力将其固定，获得待抛光的铌酸锂晶片；
d)将步骤c获得的铌酸锂晶片及夹具固定在边缘抛光机内的加工平台上，将粗抛光毛刷移动至与晶片接触1mm~3mm位置，并将此位置坐标设定为加工坐标，然后将粗抛光毛刷复位至待加工位置后开始加工作业，粗抛光毛刷以1500rpm~3000rpm的速度进行旋转并移动至加工坐标，同时加工平台与晶片以30rpm~50rpm的速度进行旋转，抛光液通过设备内管路喷在晶片与毛刷上进行抛光作业，加工时间10min~30min获得边缘粗抛光的铌酸锂晶片；
e)将步骤d获得的铌酸锂晶片及夹具从边缘粗抛光机内取出，放入边缘精抛光机内的加工平台上进行边缘精抛光作业，将精抛光毛刷移动至与晶片接触1mm~3mm位置，并将此位置坐标设定为加工坐标，然后将精抛光毛刷复位至待加工位置后开始加工作业，精抛光毛刷以500rpm~1500rpm的速度进行旋转，同时加工平台与晶片以30rpm~50rpm的速度进行旋转，抛光液通过设备内管路喷在晶片与毛刷上进行抛光作业，加工时间10min~20min，晶片边缘光洁度＜1nm，真圆度＜0.03mm，晶片直径≥200mm，厚度＜200μm，获得边缘抛光后的铌酸锂晶片，加工良率＞98%。
2.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤a中，金属砂轮以2000rpm~4000rpm高速旋转，倒角机平台上晶片接触金属砂轮后，以0.5rpm~1.0rpm的速度进行旋转，同时两侧有纯水喷射在晶片与金属砂轮之间进行冷却，直至完成倒角加工。
3.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤b中，铌酸锂晶片在盛有硝酸和氢氟酸均匀混合溶液的密封容器中进行化学腐蚀，腐蚀温度为15℃~25℃，腐蚀时间为1~6小时。
4.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤c中，水松皮纸厚度为0.3mm~1mm。
5.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤c中，晶片层叠好后，使用1kg~6kg的力将晶片固定，获得待抛光的铌酸锂晶片。
6.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤d中，所采用的毛刷材料为尼龙，毛刷毛径为0.20mm~0.50mm。
7.如权利要求1所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述步骤e中，所采用的毛刷材料为尼龙，毛刷毛径为0.03mm~0.20mm。
8.如权利要求1-7任一所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述粗抛光液的各成分质量分数为水35%~60%，二氧化硅35%~45%，乙二胺四乙酸盐5%~20%，氧化半胱氨酸5%~20%，三聚磷酸钠5%~10%。
9.如权利要求1-7任一所述的大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法，其特征在于，所述精抛光液的各成分质量分数为水35%~60%，二氧化硅35%~45%，亚甲基二膦酸5%~20%，异白氨酸5%~20%，三乙基己基磷酸5%~10%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111291705.XA CN113714889B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111291705.XA CN113714889B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113714889A true CN113714889A (zh) | 2021-11-30 |
| CN113714889B CN113714889B (zh) | 2022-02-11 |
Family
ID=78686601
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111291705.XA Active CN113714889B (zh) | 2021-11-03 | 2021-11-03 | 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113714889B (zh) |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595522A (en) * | 1994-01-04 | 1997-01-21 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor wafer edge polishing system and method |
| JPH11254309A (ja) * | 1998-03-05 | 1999-09-21 | Speedfam Co Ltd | ウェーハ加工装置および加工方法 |
| CN1312747A (zh) * | 1998-06-25 | 2001-09-12 | 尤诺瓦英国有限公司 | 抛光晶片边缘的方法和设备 |
| JP2009178785A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Seiko Instruments Inc | 水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置 |
| CN101930908A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 硅电子股份公司 | 抛光半导体晶片边缘的方法 |
| CN102010659A (zh) * | 2010-07-21 | 2011-04-13 | 天津晶岭微电子材料有限公司 | 用于铌酸锂光学晶片研磨抛光的抛光液的制备方法 |
| CN103978406A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-13 | 大连理工大学 | 一种铌酸锂晶体高效超光滑化学机械抛光方法 |
| CN105033839A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-11-11 | 北京航空航天大学 | 一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法 |
| CN107378654A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-24 | 天通控股股份有限公司 | 一种钽酸锂基片的抛光方法 |
| CN110625835A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-31 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种硅片成型加工方法 |
| JP2020015138A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 住友金属鉱山株式会社 | 圧電性酸化物単結晶ウエハの製造方法 |
| CN110744364A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-04 | 天通控股股份有限公司 | 一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法 |
| CN112624622A (zh) * | 2019-10-09 | 2021-04-09 | 日本电波工业株式会社 | 光学坯件 |
| CN112676921A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-20 | 蓝思科技（长沙）有限公司 | 一种晶片外形加工方法 |
-
2021
- 2021-11-03 CN CN202111291705.XA patent/CN113714889B/zh active Active
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5595522A (en) * | 1994-01-04 | 1997-01-21 | Texas Instruments Incorporated | Semiconductor wafer edge polishing system and method |
| JPH11254309A (ja) * | 1998-03-05 | 1999-09-21 | Speedfam Co Ltd | ウェーハ加工装置および加工方法 |
| CN1312747A (zh) * | 1998-06-25 | 2001-09-12 | 尤诺瓦英国有限公司 | 抛光晶片边缘的方法和设备 |
| JP2009178785A (ja) * | 2008-01-30 | 2009-08-13 | Seiko Instruments Inc | 水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置 |
| CN101930908A (zh) * | 2009-06-24 | 2010-12-29 | 硅电子股份公司 | 抛光半导体晶片边缘的方法 |
| CN102010659A (zh) * | 2010-07-21 | 2011-04-13 | 天津晶岭微电子材料有限公司 | 用于铌酸锂光学晶片研磨抛光的抛光液的制备方法 |
| CN103978406A (zh) * | 2014-05-12 | 2014-08-13 | 大连理工大学 | 一种铌酸锂晶体高效超光滑化学机械抛光方法 |
| CN105033839A (zh) * | 2015-05-26 | 2015-11-11 | 北京航空航天大学 | 一种带有研磨压力调整装置的铌酸锂晶片研磨装置及研磨方法 |
| CN107378654A (zh) * | 2017-09-26 | 2017-11-24 | 天通控股股份有限公司 | 一种钽酸锂基片的抛光方法 |
| JP2020015138A (ja) * | 2018-07-26 | 2020-01-30 | 住友金属鉱山株式会社 | 圧電性酸化物単結晶ウエハの製造方法 |
| CN110625835A (zh) * | 2019-09-12 | 2019-12-31 | 西安奕斯伟硅片技术有限公司 | 一种硅片成型加工方法 |
| CN112624622A (zh) * | 2019-10-09 | 2021-04-09 | 日本电波工业株式会社 | 光学坯件 |
| CN110744364A (zh) * | 2019-11-06 | 2020-02-04 | 天通控股股份有限公司 | 一种大尺寸超薄铌酸锂基片的双面抛光方法 |
| CN112676921A (zh) * | 2020-12-23 | 2021-04-20 | 蓝思科技（长沙）有限公司 | 一种晶片外形加工方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 刘立新等: "铌酸锂晶体的抛光机理及精密加工工艺", 《硅酸盐学报》 * |
| 孙军等: "铌酸锂晶体及其应用概述", 《人工晶体学报》 * |
| 王占银等: "大直径铌酸锂晶片的化学机械抛光研究", 《人工晶体学报》 * |
| 董觉民: "铌酸锂晶体外圆磨工艺及设备", 《稀有金属》 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113714889B (zh) | 2022-02-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103757707B (zh) | 一种蓝宝石材质手机屏幕盖板的加工工艺 | |
| US8821747B2 (en) | Method of manufacturing a glass substrate for a magnetic disk | |
| CN101981654B (zh) | Soi基板的制造方法 | |
| CN109285762A (zh) | 一种氮化镓外延用硅片边缘加工工艺 | |
| TW200426938A (en) | Process for fabricating a silicon wafer | |
| CN110039382A (zh) | 一种大尺寸超薄钽酸锂晶圆片的减薄方法 | |
| CN103875061A (zh) | 剥离晶片的再生加工方法 | |
| CN109346403A (zh) | 一种晶圆的减薄方法 | |
| CN111230598B (zh) | 一种8英寸铌酸锂晶片的制备方法 | |
| CN102543665B (zh) | 砷化镓衬底改进的快速减薄方法 | |
| TWI600478B (zh) | 玻璃基板之製造方法及顯示器用玻璃基板之製造方法 | |
| CN109972204B (zh) | 超薄超平晶片和制备该超薄超平晶片的方法 | |
| US20120289025A1 (en) | Method for manufacturing bonded wafer | |
| CN102709170A (zh) | 用于少子寿命测量的硅片表面处理方法 | |
| EP1693887A1 (en) | Processing method of silicon wafer | |
| CN113714889B (zh) | 一种大尺寸超薄高精度铌酸锂晶片边缘加工方法 | |
| CN113386275B (zh) | 一种大尺寸超薄铌酸锂晶片的切片方法 | |
| CN112975578A (zh) | 一种改善硅抛光片表面粗糙度的抛光方法 | |
| CN108899268B (zh) | 一种改善晶圆键合工艺气泡表现的预处理方法 | |
| CN1326247C (zh) | 贴合晶片的制造方法 | |
| JP4492293B2 (ja) | 半導体基板の製造方法 | |
| CN105762062B (zh) | 一种砷化镓半导体基片湿法刻蚀工艺 | |
| CN113646470A (zh) | 氧化镓基板以及氧化镓基板的制造方法 | |
| JP2011071283A (ja) | 貼合せｓｏｉウェーハ及びその製造方法 | |
| JP7271875B2 (ja) | 酸化物単結晶基板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |