[发明专利]大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法

说明书

技术领域

本发明属于蓝宝石加工技术领域，更具体地说，涉及一种大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法。

背景技术

蓝宝石是一种氧化铝的单晶，又称为刚玉，由于具有优良的机械、光学、化学以及抗辐射性能，因此近年来受到工业界广泛的应用。由于蓝宝石具有非常高的硬度和耐磨性能，因此也常作为精密机械的轴承材料。又因具有的良好之抗辐射性能，也使得蓝宝石常被应用于航空航天的机具或暴露于辐射环境中的光学元件材料。此外，目前在制作蓝白光LED时所使用的基板材料，也是以蓝宝石为主。此外，蓝宝石还将广泛应用于智能手机显示屏、Home健及摄像头保护盖等领域。

由于蓝宝石材料的硬度大、熔点高、化学活泼性差，因而加工难度大，尤其是大尺度的晶片，如4英寸和6英寸的蓝宝石材料，用目前传统的蓝宝石加工工艺制作出的蓝宝石衬底片强度远远低于蓝宝石材质的理论强度，且破裂及塌边比例较高，约占总数的6%左右，研磨及抛光后，蓝宝石衬底片表面微划痕较多，有20%左右的衬底片表面因未能完全去除加工损伤层，需要重新研磨抛光。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法，其可有效提高蓝宝石衬底片的表面性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法，包括以下步骤：1)晶体切割，选择合适的晶棒，切割制成若干蓝宝石毛坯；2）双面粗磨；3）研磨，将所述蓝宝石毛坯制成蓝宝石晶片；4）湿法蚀刻去损伤；5）化学机械抛光；6）兆声波清洗；7）成品，所述步骤5为将所述蓝宝石晶片放入耐热、耐酸的恒温容器中，加入230℃的蚀刻液，浸泡15min, 所述蚀刻液的组分及百分含量为硫酸46%、磷酸14%、氯化钠5%、余量为纯水。

相比于现有技术，本发明大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法的有益效果为：

通过改良湿法化学蚀刻的工艺条件和采用合理配比的蚀刻液，可有效去除研磨抛光后出现的表面刮伤，获得晶格完整的衬底片表面，安全性高、生产可控性好，制备的产品的品质优良，均匀性好、良率高。

附图说明

图1为本发明大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法的流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

如图1所示，一种大尺寸蓝宝石衬底片表面的湿法处理方法，包括以下步骤：

1)晶体切割，具体步骤包括：提供多线切割机、切割线和切割液，将切割线绕于切割机的导轮上，将切割液置于切割线上方切割机的液槽内，选用合适晶棒，切去晶颈，将晶棒固定于旋转装夹装置上，利用上下移动的多线切割机，多线切割机采用0.8-1.5mm槽距的导轮、直径为250um的金刚石线、0.2mm/min的台速和500m/min的线速，对晶棒进行切片，得到若干尺寸为4-6英寸的蓝宝石毛坯；切割液的组分及百分含量为聚乙二醇34%、丙三醇嵌段聚醚15%、油酸三乙醇胺14%、甲基苯并三氮唑7%、聚硅氧烷消泡剂0.1%、余量为水；

2）双面粗磨，具体步骤为：采用双面粗磨机，用碳化硼研磨液对蓝宝石毛坯进行粗磨；

3）倒角，倒角工序包括：将经过步骤2处理的蓝宝石毛坯置于CNC机台夹具上，选取800-1000目、45°金刚石倒角磨头，设定转速为700r/min，进给量为0.02-0.05mm/min，倒角量为0.1mm，倒角时间为7分钟，制成蓝宝石衬底片半成品；

4）研磨，将经过步骤3处理后的蓝宝石衬底片半成品按顺序摆放入研磨游星轮，使用的研磨液的成分包括：粒径为50um的金刚石粉末0.05%-15%（重量比）、聚乙烯醇0.005%-15%（重量比）、脂肪酸甘油酯0.005%-12%（重量比）、聚乙二醇0.05%-60%（重量比）、三乙醇胺0.0005%-5%（重量比）、余量为丁酸甲酯，研磨盘为16B铸铁盘，研磨转速控制在900～1100转/分，研磨时间15～20分钟，去除量70～100um，制成蓝宝石晶片；

5）湿法蚀刻去损伤，为了完全消除蓝宝石晶片在研磨工序中产生的加工损伤层，获得晶格完整的衬底片表面，将步骤4中的蓝宝石晶片放入耐热、耐酸的恒温容器中，加入230℃的蚀刻液，浸泡15min，蚀刻液的组分及百分含量为硫酸46%、磷酸14%、氯化钠5%、余量为纯水；

6）超声波清洗，将经过步骤5处理后的蓝宝石晶片放入超声波清洗槽进行清洗；