CN1927540A - 一种硬脆晶体薄基片研磨抛光的粘片方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于硬脆晶体薄基片研磨抛光的粘片方法，属于硬脆晶体薄基片超精密加工领域。粘片方法是分别采用低温和高温两种粘结剂对硬脆晶体薄基片两个表面与两块载物台进行粘结，采用低温粘结剂把硬脆晶体薄基片下表面粘结在第一块载物台上后，对硬脆晶体薄基片上表面研磨抛光达到要求后，不卸片；再用耐高温粘结剂把硬脆晶体薄基片的上表面粘结在第二块载物台上，加热第一块载物台后，把硬脆晶体薄基片下表面与第一块载物台分离，对硬脆晶体薄基片的下表面进行研磨抛光加工，达到质量要求。本发明可有效减小硬脆晶体薄基片研磨抛光加工后的翘曲变形，使其面形精度得到很大的提高。
Description
技术领域
本发明属于硬脆晶体基片超精密加工领域。
背景技术
随着微电子、光电子、半导体、光学元件、传感器和激光技术等高精技术的快速发展，对硬脆晶体基片的加工精度和质量要求越来越苛刻。不但基片的厚度很薄，而且要求极低的表面粗糙度以及很高的平面度和平行度。如压电水晶振子基片的厚度要求10～50μm，平面度要求0.01～0.05μm，Ra≤0.01μm；光学元件厚度要求50～100μm，平面度要求0.01～0.05μm，Ra≤0.01μm；作为中子衍射衬底的单晶MgO基片，厚度要求小于250μm，平面度小于λ/6，Ra≤0.2nm。由于双面研磨抛光机加工平面基片理论上可以获得很高的平面度和平行度，目前对于硬脆晶体基片的超精密加工，主要以双面研磨和抛光加工为主。但是，当硬脆晶体基片很薄时，要求更薄的保持环，不仅保持环制造很困难，而且保持环容易产生变形和外缘崩齿等问题，不稳定的加工过程造成碎片率很高。所以超薄硬脆基片不适合用双面研磨抛光机加工，仍然必须采用单面研磨抛光机加工。
目前，薄晶片的单面研磨抛光加工工艺为：
1)用粘结剂把晶体基片粘在载物台上；
2)对其上表面进行研磨、抛光加工，达到要求质量。
3)溶解粘结剂，取下晶体基片，再用粘结剂把加工好的基片表面粘在载物台上，对基片下表面进行研磨、抛光加工，达到要求质量，
4)卸下晶体基片，全部加工完成。
用这种工艺加工晶体基片时，由于研磨和抛光加工会在基片表面层产生残余应力，当溶解粘结剂，取下晶体基片后，晶体基片表面应力释放产生翘曲变形，再以翘曲变形的加工面定位粘结，研磨和抛光加工另一面时，就会造成基片加工表面的平面度和平行度误差。特别是对于较薄的晶体片加工，翘曲变形现象更明显，很难保证晶体基片达到高的平面度和平行度要求。
发明内容
本发明目的是发明一种用于硬脆晶体薄基片研磨抛光加工新的粘片方法，解决现有薄晶片加工后出现的严重的翘曲变形问题，从而使薄晶片达到高的平面度和平行度。
本发明一种硬脆晶体薄基片研磨抛光的粘片方法，采用的技术方案是采用粘接剂把硬脆晶体薄基片粘接在载物台上，其特征在于，分别采用低温和高温两种粘结剂对硬脆晶体薄基片两个表面与两块载物台进行粘结，其步骤是：
1)首先用低温粘结剂把硬脆晶体薄基片的下表面粘结在第一块载物台上，低温粘接有效粘接温度范围在35～70℃；
2)对硬脆晶体薄基片上表面进行研磨和抛光；达到表面质量要求后；
3)不用取下硬脆晶体薄基片，再用高温粘结剂把硬脆晶体薄基片的上表面粘结在第二块载物台上；其有效粘接温度范围在80～160℃，高温粘接的固化时间在5～30min；
4)加热第一块载物台，控制加热温度，使低温粘结剂失效，同时保证高温粘结剂不失效，使硬脆晶体薄基片下表面与第一块载物台分离；
5)清洗，采用丙酮、酒精有机溶剂清洗硬脆晶体薄基片下表面残留的低温粘结剂；
6)再对硬脆晶体薄硬脆晶体薄基片的下表面进行研磨和抛光，达到表面质量要求；
7)卸下硬脆晶体薄硬脆晶体薄基片；
8)清洗，采用丙酮、酒精有机溶剂清洗硬脆晶体薄基片上高温粘结剂，完成全部加工。
低温粘结剂为低温粘结蜡或低温粘结胶，高温粘结剂为液态耐高温粘接胶。
本发明具有以下明显效果：操作简便，成本低，对环境无污染，加工完成后晶体薄片的翘曲变形得到了有效的抑制，使加工后晶体基片的面型精度得到了很大的提高，见附图1。
附图说明
图1是采用本发明的粘结方法研磨抛光加工后MgO基片表面形貌，图2是普通粘片方法研磨抛光加工后MgO基片表面形貌。
具体实施方式
结合附图，详细说明本发明的具体实施。用单晶MgO基片作为样片，选用两组尺寸相同的基片，初始厚度选为350μm，采用普通粘结方法和本发明的粘结方法分别对两组基片做双面抛光试验。由于晶体基片的厚度越薄，对加工后的残余应力越敏感，翘曲变形也越明显，所以为了使试验更具说服力，把两组样片的最终厚度均加工到110μm。本发明硬脆晶体薄晶片研磨抛光工艺为：
用低温粘结剂把晶体基片粘在第一块载物台上，经过研磨、抛光后达到要求的表面质量；不用取下基片，再用液态高温粘结剂把晶体基片的上表面粘结在第二块载物台上；加热第一块载物台，控制加热温度，使低温粘结剂失效，同时保证高温粘结剂不失效；晶体基片下表面与第一块载物台分离后，采用丙酮、酒精有机溶剂清洗基片下表面残留的低温粘结胶；对晶体基片的下表面进行研磨和抛光，达到表面质量要求后，卸下晶体基片；然后采用丙酮、酒精有机溶剂清洗晶体基片上的高温粘结胶，完成全部加工。
实验中低温粘结剂采用低温粘结蜡，其融化温度为40℃，高温粘结剂为液态耐高温粘结胶，其有效粘结温度为0～120℃，固化时间5～10min。粘结蜡、低温粘结胶和高温粘结胶应易溶于丙酮、酒精等有机溶剂，易于清洗。加工后的结果见附图1，用普通粘片方法加工后的结果见附图2。从加工结果可以看出，用普通粘片方法加工后MgO基片发生了明显的翘曲变形，而用本发明的粘片方法加工出的MgO基片表面没有出现明显的翘曲变形，从而使面型精度得到了极大的提高。
Claims (2)
1.一种用于硬脆晶体薄基片研磨抛光的粘片方法，采用粘接剂把硬脆晶体薄基片粘接在载物台上，其特征在于，分别采用低温和高温两种粘结剂对硬脆晶体薄基片两个表面与两块载物台进行粘结，其步骤是：
1)首先用低温粘结剂把硬脆晶体薄基片的下表面粘结在第一块载物台上，低温粘接有效粘接温度范围在35～70℃；
2)对硬脆晶体薄基片上表面进行研磨和抛光；达到表面质量要求后；
3)不用取下硬脆晶体薄基片，再用高温粘结剂把硬脆晶体薄基片的上表面粘结在第二块载物台上；其有效粘接温度范围在80～160℃，高温粘接的固化时间在5～30min；
4)加热第一块载物台，控制加热温度，使低温粘结剂失效，同时保证高温粘结剂不失效，使硬脆晶体薄基片下表面与第一块载物台分离；
5)清洗，采用丙酮、酒精有机溶剂清洗硬脆晶体薄基片下表面残留的低温粘结剂；
6)再对硬脆晶体薄硬脆晶体薄基片的下表面进行研磨和抛光，达到表面质量要求；
7)卸下硬脆晶体薄硬脆晶体薄基片；
8)清洗，采用丙酮、酒精有机溶剂清洗硬脆晶体薄基片上高温粘结剂，完成全部加工。
2.按照权利要求1所说的粘片方法，其特征在于，低温粘结剂为低温粘结蜡或低温粘结胶，高温粘结剂为液态耐高温粘接胶。
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