Способ шлифования сапфировой вафли

 

аЮСОБ ШЛИФОВАНИЯ САПФИРОВОЙ ВАФЛИ, при котором изделие устанавливают на стол станка, a обработку ведут периферией шлифовального круга, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искривления отшлифованной вафли, абразивные частицы инструмента перемещают в направлении наклона слоев сапфировой вафли с отклонением не более i 35 . П & е

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО,ИЛ%

РЕСПУБЛИК ае <ггг

- гяг В 24 В 7/22

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ к олтянту

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССОР

re ЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ V 0ТКРЫТИй (21) 3358451/25-08 (22) 1:6. 11 . 81 (31) 1616»/80 (32) 17. f 1. 80 (33) Япония (46) ЗО.11 84. Бюл. Ф 44 . (72) Итиро Като и Сигеказу Сузуки (Япония) (71) Токио Сибаура Денки Кабусики

Кайся и Тосиба Керамикс Ко, Лтд (Япония) (53) 621.924.3(088.8) (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 изделие устанавливают на стол станка, а обработку ведут периферией влифовального круга, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью уменьшения искривления отшлифованной вафли, абразивные частицы инструмента перемещают в направлении наклона слоев сапфировой вафли о с отклонением не более +35

1 11275

Изобретение относится к- способам шлифования монокристаллических сапфировых вафель, используемых в полупроводниковых приборах.

Ионокристаллические сапфиры имеют гексагональную кристаллическую структуру. Поверхность сапфировой вафли обычно шлифуют, закрепляя вафли в вафеледержателе, сообщая последнему прямолинейное возвратно-поступатель- 10 ное движение вращающимся шлифовальным кругом. Ориентация вафли выбирается так, чтобы ориентирующая лыска была параллельна направлению шлифования (1) .

° I5

Используется также произвольная ориентация среза относительно направления шлифования.

Однако сапфировые вафли, шлифованные этими способами, часто оказы- 20 ваются в целом заметно искривленными, что приводит к различным затруднениям при установке на них полупроводниковых приборов, во" íèêàåò, в частности, смещение маски. 25

Целью изобретения является уменьшение искривления отшлифованной вафли.

Для достижения поставленной цели обработку установленной на столе стан- З0 ка вафли периферией шлифовального круга ведут таким образом, что частицы инструмента перемещаются в направлении наклона слоей сапфировой вафли с отклонением 35

+ о

На фиг. 1 показана структура сапфировой вафли; на фиг. 2-4 — характер и величины искривления вафли при шлифовании ее в различных направлениях; 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, 5

Сапфировые 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 стрелки А под углами «35 . Для удобства направления, отклоненные от стрелки А под большим углом, будут называться противоположными наклону сло- . ев.

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 нормального о наклона 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 m (фиг. 5). Проводилось сравнение величин искривлений отшлифованных сапфировых вафель. На фиг. 5 стрелка А показывает направ-, ление нормального наклона слоев. Шли1127526

Э фовались 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 f) прогйб вафель оказывается заметно меньше, чем при шлифовании в направлении, противоположном наклону слоев. Соответственно вафли 1О 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- 20 жателя 4 таким образом, чтобы частицы вращающегося шлифовального кам-ня перемещались под определенньи углом к нормальному наклону слоев сапфировой вафли 5 ° Шлифовальный круг 7. 25 вращающийся в направлении стрелки F, вводится в контакт с поверхностью вафли 5. Поскольку круг 7 вращается с гораздо более высокой скоростью, чем скорость линейного возвратно-пос-З11 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 вариант осуществления данного способа, в котором 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 сапфировой о вафли 5 расположена под углом 45 к направленью шлифования.

На фиг. 9 показан пример обработки сапфировой вафли 5 двумя кругами.

Верхняя плоскость вафли обрабатывается коническим шлифовальным кругом 10, а нижняя — плоским шлифовальным кругом 11. При этом конический круг должен 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 конического круга 10 должна двигаться в направлении нормального наклона слоев сапфировой вафли 5. Тогда нижняя плоскость вафли 5 будет шлифоваться в направлении нормального наклона слоев при встречном вращении плоского круга.

Третий вариант осуществления предлагаемого способа позволяет шлифовать одновременно обе плоскости сапфиров и вафли в направлении нормального наклона слоев ° 1127526 (РОГ. 3

ФЖ4ЮР ига ния

4:

Ф ф 1д ф

М

Ъ ф з ф

gf Hanpnk 1SD аю npo-

ФУФяялОмГНОЯ аэлв у

45 W /Фрнаюноена- УМл

ЩЮФРЮЖУ МВЛЭй7 (Риг. Г

1127526

Щ/8. 7

ВНИКПИ Заказ 8761/46 Тираж 736 Подписное

Фидиаи ППП "Патент", r. Ужгород,ул. Проектная, 4