Способ шлифования сапфировой вафли

СНИХ ггг зги В 24 В 7 ОУОргОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК ПдтЕнтУ ю гу,гу+БЪ 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОРЮ ДЕЛдм ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫтИй(71) Токио Сибаура Денки КабусикиКайся и Тосиба Керамикс К , Лтдо (Япония)(56) 1. Хрульков В.А. и др. Механическая обработка деталей из керамики и ситаллов. Издательство Саратовского : университета, 1975, с. 186.(54) (57) СПОСОБ ШЛИФОВАНИЯ САПФИРОВОЙ ВАФЛИ, при котором иэделие устанавливают на стол станка, а обработку ведут периферией шлифовального круга, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения искривления отшлиФованной ва 4 ли, абразивные частицы инструмента перемещают в направлении наклона слоев сапфировой вафлиос отклонением не более +351 11275Изобретение относится к. способам шлифования монокристаллических сапфировых вафель, используемых в полупроводниковых приборах.Монокристаллические сапфиры имеют гексагональную кристаллическую структуру. Поверхность сапфировой вафли обычно шлифуют, закрепляя вафли в вафеледержателе, сообщая последнему прямолинейное возвратно-поступатель О ное движение вращающимся шлифовальным кругом. Ориентация вафли выбирается так, чтобы ориентирующая лыска была параллельна направлению шлифования 1 .15Используется также произвольная ориентация среза относительно направления шлифования.Однако сапфировые вафли, шлифованные этими способами, часто оказы О ваются в целом заметно искривленными, что приводит к различным затруднениям при установке на них полупроводниковых приборов, возникает, в частности, смещение маски, 25Целью изобретения является уменьшение искривления отшлифованной вафли.Для достижения поставленной цели обработку установленной на столе стан- ЗО ка вафли периферией шлифовального круга ведут таким образом, что частицы инструмента перемещаются в направлении наклона слоей сапфировой вафли с отклонением 35о35На фиг, 1 показана структура сапфировой вафли; на фиг. 2-4 - характер и величины искривления вафли при шлифовании ее в различных направлевиях; на фиг. 5 - направления шлифования вафли при выполнении экспериментов, на фиг, 6 - соотношение между направлением шлифования и величиной искривления; на фиг. 7-9 - варианты шлифования сапфировой вафли,5Сапфировые вафли для полупроводниковых приборов изготовляются таК, что ряд плоскостей 1 (фиг. 1) атомной решетки ориентирован параллельно и поперек вафли под углом наклона к плоской поверхности 2, равным 57,6 . Границы одной из этих плоскостей 1 обозначены позицией 3.Если считать плоскости 1 слоями, то направление, обозначенное на 55 фиг. 1 стрелкой А, указывает направление, в котором слои обычно наклонены к плоскости 2, В дальнейшем 26 2 это направление будет называться нормальным направлением наклона слоев, под которым подразумевают и направления, отклоненные от стрел" ки А под углами +35 . Для удобстванаправления, отклоненные от стрелки А под большим углом, будут называться противоположными наклону слоев.При обработке, если частицы вращающегося шлифовального круга перемещаются в направлении нормального наклона слоев, то искривление вафли минимально, Для подтверждения этого образцы сапфировых вафель шлифовались в обычном направлении, параллельном ориентирующей лыске, т.е. в направлении, ориентированном под углом 45 к направлению нормальногоонаклона слоев:в направлении наклона слоев и в направлении, противоположном направлению наклона слоев. Величина искривления отшлифованных образцов вафли измерялась с обратной стороны вафли. В тех случаях, когда вафля шлифовалась в обычном направлении (фиг. 2), ее искривление достигало 75 мкм, Кроме того, вафля приобретала неправильную форму. Этот недостаток, по-видимому, связан с тем, что шлифование выполнялось в направлении, противоположном наклону слоев, что приводило к заметному повреждению вафли и появлению микротрещин большой глубины и плотности, а также к значительным остаточным напряжениям. В тех случаях, когда образцы шлифовались в направлении, противоположном направлению нормального наклона слоев (Фиг. 3), прогиб вафли достигал 80 мкм, хотя форма искривления не была неправильной, как в предыдущем варианте. Если образцы сапфировых вафель шлифовались в направлении нормального наклона слоев (фиг. 4) прогиб отшлифованной сапфировой вафли составлял гораздо меньшую величину (40 мкм), чем в двух предыдущих случаях. Кроме того, вафля не имела неправильной формы. Образцы сапфировых вафель шлифовались также в девяти направлениях, обозначенных буквами латинского алфавита от е до ш (фиг. 5). Проводилось сравнение величин искривлений отшлифованных сапфировых вафель. На Фиг. 5 стрелка А показывает направ-, ление нормального наклона слоев. Шли1127526 Эфовались девять образцов сапфировых вафель толщиной 235 мкм и девять об-, разцов толщиной 350 мкм. Результаты приведены на фиг. 6, Видно, что при выполнении шлифования в направлении 5 нормального наклона слоев (в направлениях е и Г) прогйб вафель оказывается заметно меньше, чем при шлифовании в направлении, противоположном наклону слоев, Соответственно вафли 0 с наименьшим прогибом получают при шлифовании в направлении нормального наклона слоев.,Для реализации способа держатель 4 саифировой вафли 5 устанавливается 15 иа рабочий стол 6 и приводится в прямолинейное возвратно-поступательное движение в направлении, указанном стрелкой. Е. Сапфировая вафля 5 прижимается к поверхности вафледер жателя 4 таким образом; чтобы частицы вращающегося шлифовального кам- . ня перемещались под определенньи углом к нормальному наклону слоев сап-. фировой вафли 5Шлифовальный круг 7. 25 вращающийся в направлении стрелки Г, вводится в контакт с поверхностью вафли 5. Поскольку круг 7 вращается с гораздо более высокой скоростью, чем скорость линейного возвратно-пос-З 0 тупательного движения вафледержателя 4, частицы круга 7 всегда движутся в направлении нормального наклона слоев сапфировой вафли 5, независимо от того, смещается ли вафля в направлении от круга или к нему.Сапфировая вафля 5 может крепиться к держателю 4 вакуумом. На фиг, 8 показан другой вариантосуществления данного способа, вкотором могут одновременно шлифоваться несколько вафель 5, И в этом случае все сапфировые вафли укрепляются на рабочем столе 8 так, что частицы вращающегося шлифовального круга движутся в направлении нормального наклона слоев, При этом ориентировочная лыска 9 каждой сапфировойоваФли 5 расположена под углом 45к направленщо шлифования,На фиг. 9 показан пример обработки сапфировой вафли 5 двумя кругами.Верхняя плоскость вафли обрабатывается коническим шлифовальным кругом 1 О,а нижняя - плоским шлифовальным кругом 11. При этом конический кругдолжен иметь достаточно длинную образующую, а сапфировая вафля устанавливается в точке, удаленной от вершины круга. Тогда можно считать,что образующая круга 10 перемещается параллельно поверхности сапфировой вафли 5; Образующая коническогокруга 10 должна двигаться в направлении нормального наклона слоев сапфировой вафли 5. Тогда нижняя плоскость вафли 5 будет Шлифоваться внаправлении нормального наклона слоев при встречном вращении плоскогокруга. Третий вариант осуществления предлагаемого способа позволяет шлиФовать одновременно обе плоскости сапфирорй ваФли в направлении нормального наклона слоев