SU1056805A1 - Способ получени пластин лейкосапфира - Google Patents

Abstract

СПОСОБ ПОШЧЕГОГЯ ПЛАСТИН ЛЕЙКОСАПФИРА , включающий резку ленты лейкосапфира, ориентированной в плоскости (То 12), на квадратные заготовки , шлифовку заготовок до требуемых размеров, вакуумно-термическуго обработку пшифованных гшастин и их полировку , отличаю тем, что, с целью повыше1 11К процента выхода годных хшастиы ггутем снижени  уровн  остаточиьх напр жений заготовок , перед пиифовкой заготовок провод т отжиг в течеш е 0,5-2 ч при тем-пературе , равной 0,75-0,95 температуры плавлени  лейкосапфира. (Л

Description

Изобретение- отнЬситс  к области электронной техники сможет быть использовано в производстве подложек дл  кремниевых и других псз упроводниковых микросхем.

Известен способ получени  лейкосапфира , заключакщийс  в том, что объемные кристаллы калибруют (т.е. шлифуют по образующей до требуемого диаметра), разрезаиуг на пластины, а затем подвергают шлифовке и полировке ,; Недостатком известного способа  вл ютс  большие потери лейкосапфира на опершцси резки. Так, значительные механические усили  резани  и деформации отрезного диска ввиду чрезвычайно высокой твердости сапфира требуют дл  предотвращени  раскалывани  пластин в процессе резки увеличивать их толщину до 1,0-1,2 мм,

СП хот  конечна  толщина гшастин должна

ф быть меньше 600 мкм. Кроме того, дл 

00 сохранени  приемлемой геометрии пласQ тин и достаточной износоустойчивости

ел отрезного диска толщина основы и режущей кромки диска увеличены в 1,52 раза по сравнению с аналогичным инструментом дл  кремни , Все это ведет к дополнительным потер м лейкосапфира .

Известен способ получени  пластин лейкосапфира, вдшючающнй р зрезание ленты лейкосапфира на квадр.атные заготовки ,, шлифовю/ заготовок до требуемых размеров и полировку. Недостатком известного способа  вл етс  низкий процент выхода годных на операци х шлифовки (брак от растрескивани  пластин) и полировки (брак по царапинам и рискам) . Брак при шлифовании пластин объ сн етс  по пери ферии калиброванных пластин густой -т сетки трепцсн. Брак после полировани  вызван наличием в приповерхностном нарушенном слое пластин janMasHbtx зе рен, внедренных при шлифовании. В про цессе полировки эти зерна, значитепьно превосход щие по своим размерам полированную фракцию царапают обра ,батываемую поверхность. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ получени  пластин лейкосапфира, включающий резку ленты лейкосапфира, ориентированной в Ш1ос :кости (Г012), на квадратные заготовки , шлифовку заготовок до требуемых размеров, вакуумно-терьмческую обра .ботку шлифованных ппастин и их полировку . Термообработка тхроводитс  в вакууме (10-1СГ) мл.рт.ст. при температуре (i500-1800)C в течение 1-2 ч и способствует уменыиению царапин и рнсок на поверхности полированных .пластин, В этом способе по сравнению с объемными кристаллами снижена на норма расход§ лейкосапфира на отрезаемую тшастину. Кроме того, дп  разрезани  лент лейкосапфира, при равном объеме выпуска пластин с объем ными монокристаллами, требуетс  в 20-25 раз меньше отрезшлх станков и в 30-40 раз меньше алмазных отрезных дийков. Однако, как показывает практи ка гфоыьшленного использовани  способа-прототипа , его недостатком  вл етс  низкий выход годных (не более 70% на операции шлифовки. Целью изобретени   вл етс  повышение процента выхода годных пластин пу тем снижени  уровн  остаточных напр жений заготовок. Поставленна  цель достигаетс  тем что в способе получени  пластин лейкосапфира , включающем резку ленты лей косапфир а, ориентированной в плоскости (То 12) на квадратные заготовки, калибройку заготовок до требуемого диаметра , шлифовку, вакуумно-термическую об работку шлифованных пластин и их полировку , перед калибровкой зах-отовок провод т отжиг в течение 0,5-2 ч при температуре, равной 0,75-0,95 Tj. лейкосапфира.i Сущность изобретени  заключаетс  в следукщем. Ленты лейкосапфира, выращенные методом Степанова, отличаютс  повышенной .плотностью дислокахщй и высоким уровнем остаточных напр жений. По сравнению с наиболее качественными объемными кристаллами, получаеь11ами методом Киропулоса, в лейкосапфировых лентах плотность дислокаций превышена на 1,5-2 пор дка, а величина остаточных напр жений - в 20-30 раз. Известно, что процессы зфупкого разрушени  и развити  треЩинв монокристаллах протекают тем интенсивнее, чем вьпие плотность дефектов и уровень остаточМйх напр жений. Как показали исследовани , Щ1и шлифовке кристаллографической плоскости (То 12) трещины в монокристаллах сапфира с уровнем остаточных напр жений 200 кг/см в два раза длиннее, чем в монокристаллах с уровнем напр жений 10 кг/см, Вы вилось что Г1ри калибровке квадратных заготовок, нарезанных из лент лейкосапфира , ориентированных по плоскости (IOI2), происходит интенсивное развитие трещин от кра  вглубь пластин. Этот процесс усиливаетс  еще и тем, что в пластинах ориентации () к их образующим выход т под углом 90 плоскости спайности (oTl2) и (1120), Можно предположить, :что при калибровке пластин из ленты на их периферии образуетс  сеть трещин, понижак дих величину напр жени  хрупкого разрушени . Дальнейшее развитие достаточно глубоких трещин при шлифовании пластин дриводит к их растрескиванию. Действительно, в процессе шлифовани  развитие трещин, привод щее к растрескиванию , начинаетс  с того кра  пла1стины , положение которого кристаллографически св зано с взаимным расположением плоскостей спайности, t; ., процессы хрупкого разрушени  и развити  трепщн при калибровке квадратных заготовок можно ослабить и устранить путем существенного уменьшени  уровн  остаточных напр жений, снижени  плотности дислокаций. Цель достигаетс  отжигом квадратных заготовок при температурах, близких к точке плавлени  лейкосапфира (Т,,),

за счет протекани  пластической деформации .

Верхний предел 0,95 „, (1933 с) в данном интервале температур отжига ограничиваетс  по вл ющейс  опасностью подппавлени  заготовок лейкосапфира за счет возможных скачков температуры . Нижний предел ограничен ско-. ростью протекани  пластической деформации . При температуре ниже О, 75 () дл  сн ти  напр жений требуетс  увеличивать врем  отжига до 10 и более часов. Нижний предел времени отжига обусловлен необходимостью достаточно полного сн ти  остаточных напр женийI а верхний определен практически , и при любых услови х отжига, в рекомендуемых пределах, обеспечивает достижение дели.

Пример. Исходные ленты лейкосап ра , ориентированные в плоскости (Т012), разрезают на квадратные заготовки алмазными дисками с внешней режущей кромкой. Заготовки отжигают в вакууме 4« .рт.ст. при Т , что составл ет 0,83 Т,, в течение I ч. Подъем температуры iipoизвод т со скоростью 20 С/ми , сброс со скоростью 15 с/мин. Затем квадратные заготовки калибруют на круглошлифовальном станке алмазным даском на металлической св зке до диаметра 60 мм. Следукщий процесс шлифовани  осуществл етс  на ппоскошлифовальномстанке СШ алмазном диском зернистостью алмаза 100/80 на органической

св зке. Шлифованные пластины отжигают при Т в течение 1 ч в вакууме рт.ст. Полирование |, осуществл ют в два этапа: грубое по- I лирование алмазной пастой 10/7 и су- , пер иншиное полирование коллоидальной окисью кремни .

Выход годных на операции шлифовки

составил 98% по сравнению с 42-68Z в способе-прототипе (парти  пластин - : 120 шт. D 60 мм).

Пример 2. Исходные ленты лейкосапфира , ориентированные в nnocKOCTtji

(Т012), разрезают на квадратные заготовки , которые отжигают затем при (0,94 Тпд) в течение 0,3 ч. Подъем температуры до осуществл етс  в вакууме не хуже

рт.ст. со скоростью 25 С/мин, при достижении температуры производ т напуск инертного газа Не до давлени  460 мм рт.ст. Дальнейший подьем температуры осуществл ют с такой же ско-

ростью -25 С/мин. Скорость сброса температуры -20с/мин. Затем заготовки калибруют до диаметра 76 мм, шлифуют , подвергают вакуумнотермической обработке (режимы которой приведеш

в примере I), полируют.

Выход годных на операции шлифовки составил 99% по сравнению с 4268% в способе-прототипе (партьш пластин - 100 шт, О 76 мм).

Использование предлагаемого способа увеличило выход годных на 30%.

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛАСТИН ЛЕЙКОСАПФИРА. включающий резку ленты лейкосапфира, ориентированной в плоскости (1012), на квадратные заготовки, шлифовку заготовок до требуемых размеров, вакуумно-термическую обработку шлифованных пластин и их полировку, отличающийся тем, что, с целью повышения процента выхода годных пластин путем снижения уровня остаточных напряжений заготовок, перед шлифовкой заготовок проводят отжи1’ в течение 0,5-2 ч при тем-пературе, равной 0, 75-0,95 температуры плавления лейкосапфира.

   Изобретение· относится к области электронной техники поможет быть использовано в производстве подложек для кремниевых и других полупроводниковых микросхем,