CN1289261C - 光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺 - Google Patents

光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺，主要包括粗磨、精磨和抛光等工艺步骤。按照本发明的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为大于98.5%，基片的表面粗糙度小于0.3纳米，平面度小于5微米，平整平行度为±0.025毫米，厚薄尺寸公差小于±0.025毫米。

Description

光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺
技术领域
本发明涉及一种双面研磨光学级蓝宝石晶体基片的工艺。
背景技术
光学蓝宝石晶体基片用作蓝色发光二极管，是理想的GaN基衬底材料，是半导体元器件的关键件，目前国内光学级蓝宝石基片研制的一个主要问题是基片的加工，因为这种基片的外径和厚度之比是100∶0.5以下，正常常规之比是100∶10，尺寸是φ2″以上(φ2″≈φ50.80mm×0.43mm)，对设备和工艺的要求很高。现有技术的光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺获得的成品的一次合格率低，而且表面粗糙度平面度、平整平行度、厚薄尺寸公差等都不能很好地适应作为GaN基衬底材料的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种光学级蓝宝石晶体基片的研磨工艺，该工艺不仅可以满足蓝宝石晶体基片的加工要求，而且工艺简单，能有效降低加工成本。
为实现上述目的，本发明提供的光学蓝宝石晶体基片的研磨依次包括下述工艺步骤：
(1)粗磨：用13-16号金刚砂按照30-50％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在300-600转/分，上下对磨；
(2)精磨：用2-9号金刚砂按照30-50％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在300-600转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板于粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在350-600转/分，温度控制在25-45℃之间，在抛光机上完成抛光过程。
按照本发明的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为大于98.5％，基片的表面粗糙度小于0.3纳米，平面度小于5微米，平整平行度为±0.025毫米，厚薄尺寸公差小于±0.025毫米。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明蓝宝石晶体基片的研磨工艺作进一步描述。
实施例1
(1)采用13号金刚砂按照30％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在300转/分，上下对磨；
(2)精磨：用2号金刚砂按照30％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在300转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在350转/分，温度控制在25℃，在抛光机上完成抛光过程。
按照本实施例的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为98.5％，基片的表面粗糙度为0.3纳米，平面度为4微米，平整平行度为0.025毫米，厚薄尺寸公差为0.025毫米。
实施例2
(1)粗磨：用16号金刚砂按照50％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在600转/分，上下对磨；
(2)精磨：用9号金刚砂按照50％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在600转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在600转/分，温度控制在45℃，在抛光机上完成抛光过程。
按照本实施例的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为99％，基片的表面粗糙度0.2纳米，平面度3微米，平整平行度为-0.025毫米，厚薄尺寸公差为0.02毫米。
实施例3
(1)粗磨：用14号金刚砂按照40％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在450转/分，上下对磨；
(2)精磨：用6号金刚砂按照40％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在450转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在500转/分，温度控制在35℃，在抛光机上完成抛光过程。
按照本实施例的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为99.2％，基片的表面粗糙度为0.1纳米，平面度为5微米，平整平行度为0.01毫米，厚薄尺寸公差0.01毫米。
实施例4
(1)粗磨：用15号金刚砂按照40％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在400转/分，上下对磨；
(2)精磨：用4号金刚砂按照50％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在500转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在400转/分，温度控制在30℃，在抛光机上完成抛光过程。
按照本实施例的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为为99.5％，基片的表面粗糙度为0.3纳米，平面度为4.5微米，平整平行度为-0.01毫米，厚薄尺寸公差为-0.025毫米。
实施例5
(1)粗磨：用16号金刚砂按照35％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在550转/分，上下对磨；
(2)精磨：用8号金刚砂按照35％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在350转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在400转/分，温度控制在40℃，在抛光机上完成抛光过程。
按照本发明的研磨工艺获得的蓝宝石晶体基片，一次合格率为99.0％，基片的表面粗糙度为0.25纳米，平面度为5微米，平整平行度为0.02毫米，厚薄尺寸公差为0.02毫米。

Claims (1)

1、一种光学蓝宝石晶体基片的研磨工艺，依次包括下述工艺步骤：
(1)粗磨：用13-16号金刚砂按照30-50％的比例与水混合作为研磨液，中间采用玻璃纤维板使元件相互隔离上下研磨，采用一般砂盘作为研磨盘，转速控制在300-600转/分，上下对磨；
(2)精磨：用2-9号金刚砂按照30-50％的比例与水混合作研磨液，中间采用粗磨相同的玻璃纤维板作元件的隔离板，转速控制在300-600转/分上下对磨，砂盘和粗磨用的砂盘相同；
(3)抛光：用金刚石抛光液，抛光盘采用金刚石抛光皮粘于上下研磨盘上，中间隔离板与粗磨精磨的玻璃纤维板相同，转速控制在350-600转/分，温度控制在25-45℃之间，在抛光机上完成抛光过程。
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