金屬結(jié)合劑金剛石砂輪表面微槽的激光修整技術(shù)

郭泫洋，徐鈺淳，曹劍鋒，朱建輝，趙延軍，趙金偉，師超鈺

（1.超硬材料磨具國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,鄭州 450001）

（2.鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司,鄭州 450001）

在Si、SiC、GaN、藍(lán)寶石等半導(dǎo)體晶圓加工工藝中，對晶圓邊緣進(jìn)行倒角是非常重要的加工工序。半導(dǎo)體晶棒經(jīng)過滾磨及多線切割工藝后，形成的晶圓邊緣會(huì)產(chǎn)生銳利的毛邊、崩裂等缺陷。通過對晶圓邊緣進(jìn)行倒角，將其銳利的邊緣等修整成光滑、形狀規(guī)則的邊緣，可消除邊緣缺陷，釋放晶圓邊緣應(yīng)力，增加晶圓邊緣表面的機(jī)械強(qiáng)度等[1]。目前，國內(nèi)常用的晶圓倒角工序是通過具有表面微槽結(jié)構(gòu)的金屬結(jié)合劑金剛石砂輪來實(shí)現(xiàn)的。在晶圓倒角工序中，金剛石倒角砂輪表面的微槽結(jié)構(gòu)、形狀及尺寸精度直接影響晶圓邊緣的倒角質(zhì)量。但倒角時(shí)砂輪微槽磨損較快，為了保證倒角過程中砂輪微槽的銳度和形狀精度，需要對其進(jìn)行定期修整[2-3]。而金屬結(jié)合劑金剛石砂輪硬度較高，結(jié)合劑把持性較好，對其進(jìn)行修整較困難，特別是對砂輪表面的微凹小圓弧等的修整更困難[4]。因此，迫切需要新的技術(shù)和方法解決此問題。

金屬結(jié)合劑金剛石砂輪表面的微槽修整主要有傳統(tǒng)的機(jī)械修整法和特種修整法2 種。機(jī)械修整法工藝簡單、技術(shù)成熟，但修整工具消耗快、壽命較短，且存在修整輪廓形式單調(diào)，容易造成污染等問題[5]。特種修整法主要有電解修整法、電火花修整法和激光修整法等。其中：電解修整法適用于砂輪表面的修銳工作，對成型砂輪的修整特別是對砂輪表面微槽的修整并不特別適用，且配置的電解液存在一定的污染；電火花修整法是通過特制電極釋放脈沖電火花，在砂輪表面形成瞬時(shí)高溫，使放電區(qū)域的結(jié)合劑熔化或者直接氣化，從而實(shí)現(xiàn)砂輪的修整，該方法對電極制作要求及機(jī)床精度要求較高，且電極在修整過程中容易消耗，嚴(yán)重影響砂輪修整精度。

近些年來，由于激光技術(shù)的不斷發(fā)展，激光加工作為一種新型加工方式具有許多優(yōu)異的性能[6]。激光加工是將激光束通過透鏡系統(tǒng)聚焦到工件表面上，利用激光產(chǎn)生的高能量熔融、氣化材料而實(shí)現(xiàn)加工的目的，且其作為一種非接觸式加工方法，靈活度高，可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的加工等[7]。同時(shí)，由于激光光束聚焦后的光斑直徑較小，一般在微米級，對燒蝕區(qū)域附近材料的影響較小，因而可以達(dá)到較高的加工精度[8-9]。因此，可采用激光加工的原理來實(shí)現(xiàn)砂輪微細(xì)結(jié)構(gòu)修整的目的。

現(xiàn)階段，對于金屬結(jié)合劑砂輪激光修整技術(shù)的研究主要集中在激光參數(shù)和修整工藝對砂輪材料去除以及修整結(jié)果的影響上。HOSOKAWA 等[10]采用Nd∶YAG激光器對金屬結(jié)合劑砂輪表面進(jìn)行徑向修整試驗(yàn)，探究了激光器掃描速度等參數(shù)對金屬砂輪修整效果的影響。ADRIAN 等[11]利用紅外納秒激光器對銅基結(jié)合劑砂輪及多孔氧化鋁砂輪進(jìn)行多入射角度的修整試驗(yàn)，探究了激光修整角度對砂輪工作層材料去除率的影響。陳根余等[12-13]采用脈沖光纖激光分別實(shí)現(xiàn)了青銅結(jié)合劑金剛石砂輪和樹脂結(jié)合劑CBN 砂輪的徑向磨粒修銳及宏觀尺度的切向整形。在對超硬材料砂輪微尺度的整形技術(shù)研究方面，SHANKAR 等[14]基于激光燒蝕砂輪結(jié)合劑及磨粒復(fù)合層的材料去除機(jī)理和有限元仿真技術(shù)，建立單脈沖激光燒蝕坑幾何形狀預(yù)測模型，研究了激光燒蝕過程中等離子體的屏蔽效應(yīng)對幾何形狀預(yù)測結(jié)果的影響。劉健平等[15]利用脈沖激光切向整形技術(shù)實(shí)現(xiàn)了槽寬為1 000 μm 左右的V 形凹面成型槽青銅金剛石砂輪的修整。但對修整特征小于1 000 μm 及以下的砂輪成型修整研究還較為缺乏。

因此，根據(jù)晶圓邊緣倒角砂輪的表面微槽修整要求（砂輪表面微槽最大寬度為300～700 μm，微槽槽型為U 型或V 型），對金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的微槽激光修整技術(shù)進(jìn)行研究，通過試驗(yàn)探究激光功率、脈沖重復(fù)頻率以及燒蝕時(shí)間等因素對砂輪材料去除的影響規(guī)律，得到微槽修整的最優(yōu)工藝參數(shù)。同時(shí)，針對砂輪表面斜截面微槽的修整首次提出激光梯度步進(jìn)修整工藝，對實(shí)際修整的槽型精度進(jìn)行分析，并用修整后的砂輪微槽對藍(lán)寶石晶圓邊緣進(jìn)行倒角，以驗(yàn)證砂輪微槽激光修整效果。

1 激光修整路徑與重疊率

激光修整技術(shù)的實(shí)質(zhì)是基于脈沖激光的燒蝕機(jī)理，是將聚焦的高能脈沖激光束輻射于勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪表面上，對砂輪表層的磨料與結(jié)合劑進(jìn)行燒蝕而實(shí)現(xiàn)微量修整的目的。當(dāng)輻射于被修整砂輪表面的脈沖激光束能量密度較高時(shí)，激光能量在極短時(shí)間內(nèi)被吸收并轉(zhuǎn)化為熱量而沉積在微小燒蝕區(qū)域內(nèi)，使燒蝕區(qū)內(nèi)的砂輪材料瞬間被加熱而熔化和氣化，實(shí)現(xiàn)被修整材料的去除。

在用紅外納秒激光修整金屬結(jié)合劑金剛石砂輪過程中，激光光斑相對于金屬砂輪圓周面運(yùn)動(dòng)的軌跡與砂輪線速度vf和激光器掃描速度vl有關(guān)，如圖1所示，激光光斑相對于砂輪圓周面運(yùn)動(dòng)的軌跡實(shí)際是很多條相互平行的斜線。由于激光光斑焦面上的光束能量密度近似高斯分布，光斑邊緣能量要比中心位置能量低，為了使砂輪溝槽各處的修整情況一致，就必須要求激光光斑有一定的重疊率。圖2 為激光光斑重疊示意圖。如圖2所示：激光光斑的重疊分為2 個(gè)方向，一個(gè)是沿激光掃描的X方向的重疊，另一個(gè)是垂直于激光掃描的Y方向的重疊。在加工前需確定vl，vf和脈沖重復(fù)頻率f等參數(shù)，來保證這2 個(gè)方向有足夠的光斑重疊率。相鄰激光光斑中心在激光掃描的X方向與垂直于激光掃描的Y方向之間的距離分別為x1，y1，則：

圖1 激光光斑運(yùn)動(dòng)軌跡Fig.1 Laser spot trajectory

圖2 光斑重疊示意圖Fig.2 Schematic diagram of spot overlap

2 個(gè)方向上的光斑重疊率λx，λy計(jì)算公式為：

式中：f為脈沖重復(fù)頻率，kHz；l為激光在砂輪表面的燒蝕線寬，mm；d為激光光斑直徑，mm；Δdx，Δdy分別為X，Y方向的激光光斑重疊寬度。

由式（3）可知：X方向上的激光重疊率λx與激光脈沖重復(fù)頻率f、激光器掃描速度vl和砂輪線速度vf有關(guān)。當(dāng)激光脈沖重復(fù)頻率f=50 kHz、光斑直徑d=0.05 mm 時(shí)，分別設(shè)置激光器掃描速度、砂輪線速度為750 mm/s、11 mm/s，此時(shí)λx為70.0%。根據(jù)式（4）：Y方向上的重疊率λy不僅和掃描速度、砂輪線速度有關(guān)，還與激光燒蝕線寬有很大關(guān)系，激光燒蝕線寬越小，Y方向上的重疊率越高，材料所受能量也越均勻。設(shè)置激光器掃描速度、砂輪線速度為750 和11 mm/s，當(dāng)燒蝕線寬l= 1.0 mm 和l=0.3 mm 時(shí)，λy分別為70.7%和91.2%。

2 試驗(yàn)條件及方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

圖3 為紅外納秒激光修整銅基結(jié)合劑金剛石砂輪微槽試驗(yàn)及檢測裝置示意圖。試驗(yàn)中使用的激光設(shè)備為大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司生產(chǎn)的納秒紅外光纖激光器，其最大平均功率Pmax=50 W，波長λ=1 060 nm，脈寬τ=100 ns，光斑直徑d=0.05 mm。試驗(yàn)所用金剛石砂輪是由鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司生產(chǎn)的銅基結(jié)合劑金剛石砂輪，砂輪外徑為150 mm，內(nèi)孔直徑為32 mm，砂輪金剛石磨料層厚度為6 mm，金剛石濃度為100%，金剛石粒度代號為M5/10，修整時(shí)砂輪固定在自主搭建的伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)真空吸附旋轉(zhuǎn)平臺(tái)上。修整后砂輪微槽用KEYENCE 公司生產(chǎn)的VHX?2000 超景深顯微鏡放大20～1 000 倍進(jìn)行檢測；使用KEYENCE 公司生產(chǎn)的LJ?X 8000 線激光測量系統(tǒng)，非接觸式測量砂輪亞微米級2D 輪廓。

圖3 激光修整方法示意圖Fig.3 Schematic diagram of laser dressing method

2.2 試驗(yàn)方法及參數(shù)

按圖1 和圖3 的方法對銅基結(jié)合劑金剛石砂輪表面進(jìn)行掃描，為了獲得較好的砂輪表面微槽加工質(zhì)量和精度，一般可通過調(diào)節(jié)脈沖光纖激光器的加工參數(shù)如激光平均功率P、加工時(shí)間t、脈沖重復(fù)頻率f、掃描速度vl等參數(shù)，配合超景深顯微鏡以及線激光測量系統(tǒng)對修整出的槽型進(jìn)行測量，通過多次測量激光加工的槽型最終實(shí)現(xiàn)銅基結(jié)合劑金剛石砂輪的高質(zhì)量微槽修整。為探究各參數(shù)對銅基結(jié)合劑金剛石砂輪材料去除的影響規(guī)律，試驗(yàn)中的各參數(shù)設(shè)置如表1所示。

表1 激光修整試驗(yàn)參數(shù)Tab.1 Parameters of laser dressing test

3 試驗(yàn)結(jié)果與分析

3.1 激光平均功率對材料去除的影響

設(shè)置脈沖重復(fù)頻率為50 kHz，燒蝕時(shí)間為3 min，按表1 的參數(shù)對銅基結(jié)合劑砂輪進(jìn)行微槽修整試驗(yàn)，圖4 為不同激光平均功率對銅基結(jié)合劑砂輪微槽深度的影響。從圖4 可以看出：隨著激光平均功率的不斷增大，槽深呈線性增長趨勢。已有研究[15-16]表明：利用激光燒蝕金屬材料，當(dāng)激光能量密度增大到一定程度時(shí)，會(huì)在金屬燒蝕區(qū)域表面生成大量等離子體，生成的等離子體會(huì)阻礙激光能量輻射到更深層區(qū)域，即隨著激光能量的進(jìn)一步增加，受等離子體影響激光燒蝕的槽深增長會(huì)趨于平緩。而在本試驗(yàn)中，由于銅基結(jié)合劑砂輪在受激光輻射時(shí)自身是處于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的，激光輻射及加工區(qū)域在不斷變化，前一步受激光輻射生成的等離子體不會(huì)影響下一步區(qū)域的加工效果，所以隨激光功率增大，銅基結(jié)合劑砂輪表面槽深呈線性增長趨勢。圖5 為不同功率下的槽深梯度變化。圖5中隨著激光平均功率增加，微槽深度由左至右依次加深，呈現(xiàn)梯度變化趨勢。

圖4 微槽深度隨激光平均功率變化的趨勢Fig.4 Variation trend of micro-groove depths with average laser powers

圖5 不同平均功率下的槽深梯度變化Fig.5 Variation of groove depth gradient under different average power

3.2 激光燒蝕時(shí)間對材料去除的影響

圖6 為在表1 條件下，設(shè)置脈沖重復(fù)頻率為50 kHz，激光平均功率為20～50 W 梯度變化時(shí)，激光加工的槽深隨燒蝕時(shí)間變化的規(guī)律。由圖6 可看出：相同的燒蝕時(shí)間下，激光功率越大砂輪表面微槽的深度越深，且加工時(shí)間增大到一定程度后，槽深增加的幅度逐漸減小。這是由于激光燒蝕時(shí)間足夠長時(shí)，砂輪表面微槽達(dá)到一定深度，此時(shí)槽底的金屬材料熔化速度大于其氣化蒸發(fā)的速度。與此同時(shí)，燒蝕后的金屬材料在經(jīng)過熔融到冷卻重凝之后，與空氣中的氧氣直接接觸，材料性質(zhì)可能發(fā)生了變化，導(dǎo)致材料對激光的吸收率發(fā)生改變，因此槽深變化速度逐漸變緩，最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。此時(shí)槽內(nèi)部材料受激光輻射后仍有部分材料熔融氣化，但激光能量不足以將材料去除，熔融氣化的金屬會(huì)冷凝回落到槽兩側(cè)邊緣，造成其金屬熔融附著物進(jìn)一步增加，使槽型質(zhì)量變差。

設(shè)置激光器平均功率為50 W，脈沖重復(fù)頻率為50 kHz，改變燒蝕時(shí)間為3，4 和5 min，表1 中其他參數(shù)不變，開展銅基結(jié)合劑砂輪激光修整試驗(yàn)，得到的砂輪表面槽型超景深顯微鏡觀測形貌如圖7所示。由圖6、圖7 可知：當(dāng)燒蝕時(shí)間為3 min 時(shí)，槽深為355 μm，槽兩側(cè)邊緣的金屬熔融附著物少，槽邊緣金屬冷卻重凝寬度為0（圖7a）；當(dāng)激光燒蝕時(shí)間增大到4 min 時(shí)，槽深為365 μm，相較于3 min 時(shí)的槽深僅增加了10 μm，變化不大。但此時(shí)激光燒蝕后的槽兩側(cè)邊緣明顯出現(xiàn)金屬熔融附著物，槽邊緣重凝寬度為28 μm（圖7b）；當(dāng)激光燒蝕時(shí)間進(jìn)一步增大到5 min 時(shí)，此時(shí)的槽深為363 μm，相較于4 min 時(shí)的槽深減少2 μm，但槽兩側(cè)邊緣有大量的金屬熔融附著物堆積，槽邊緣重凝寬度為49 μm，遠(yuǎn)大于4 min 時(shí)的槽邊緣重凝寬度（圖7c）。因此，應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)募す鉄g時(shí)間，既可以保證材料被有效去除，又可以減小槽邊緣金屬重凝區(qū)域?qū)挾?，獲得較好的砂輪表面微槽加工質(zhì)量。通過圖7 的試驗(yàn)驗(yàn)證，合適的激光燒蝕時(shí)間不能大于4 min。

圖6 不同平均功率下槽深隨燒蝕時(shí)間的變化Fig.6 Variation of micro-groove depths with ablation times under different average powers

圖7 不同燒蝕時(shí)間下的微槽形貌Fig.7 Micro-groove morphology under different ablation time

3.3 脈沖重復(fù)頻率對材料去除的影響

由激光光斑重疊率式（3）和式（4）可知，當(dāng)激光掃描速度和砂輪線速度一定時(shí)，改變激光脈沖重復(fù)頻率f影響的只是激光掃描X方向上的光斑重疊率λx。為了探究激光重復(fù)頻率對材料去除的影響規(guī)律，設(shè)置激光器平均功率為50 W、燒蝕時(shí)間為3 min，表1 中其他條件不變，在不同激光器重復(fù)頻率參數(shù)下開展激光燒蝕試驗(yàn)，微槽深度隨脈沖重復(fù)頻率變化的趨勢如圖8所示。

圖8 微槽深度隨脈沖重復(fù)頻率變化的趨勢Fig.8 Trend of micro-groove depths with pulse repetition frequencies

由圖8 可以看出：改變激光脈沖重復(fù)頻率對微槽深度影響不大。這是由于當(dāng)激光平均功率一定時(shí)，改變激光脈沖重復(fù)頻率只是相當(dāng)于將相同的激光能量平均給了不同數(shù)量的脈沖，激光在一定時(shí)間作用的總能量不變，造成材料的去除總量基本不變。

4 2 種微槽修整試驗(yàn)

開展銅基結(jié)合劑金剛石砂輪表面微槽修整試驗(yàn)，需修整的2 種微槽尺寸如圖10所示。由于試驗(yàn)中所用的激光器光束只能實(shí)現(xiàn)垂直輻射，為了能夠?qū)崿F(xiàn)不同截面形狀的微槽修整，設(shè)計(jì)如圖11所示的近似梯形步進(jìn)修整方法。圖11 中的紅色為激光光束，綠色為梯形步進(jìn)修整方法中每一步激光待去除的材料區(qū)域。如圖11所示：在修整過程中微槽的待去除材料寬度隨著燒蝕進(jìn)行而不斷減小，即是在去除一層材料后再去除下一層材料的過程，所以在實(shí)施過程中，首先要依據(jù)待修整的微槽尺寸（特別是微槽的深度尺寸）確定合適的梯形步進(jìn)修整次數(shù)，然后根據(jù)每次待去除材料的寬度及深度確定每一步修整的激光平均功率、燒蝕時(shí)間及燒蝕線寬等條件。在確定的條件下，經(jīng)過多步激光燒蝕，最終可得到圖10 中理想的砂輪表面修整微槽槽型。

圖11 梯形步進(jìn)修整示意圖Fig.11 Schematic diagram of trapezoidal stepping dressing

根據(jù)圖10所示的槽深、槽口與槽底寬度等參數(shù)可以確定梯形修整步進(jìn)每一步的燒蝕線寬，總燒蝕步數(shù)，適合的激光器參數(shù)、砂輪線速度以及每一步的加工時(shí)間等。由梯形步進(jìn)修整方法可知，對于圖10 的每一種槽型，采用激光燒蝕的步數(shù)越多，實(shí)際加工出的槽型精度越好，但燒蝕步數(shù)過多就要不斷調(diào)節(jié)激光器參數(shù)，造成修整效率較低，因此在設(shè)計(jì)梯形步進(jìn)修整步數(shù)時(shí)應(yīng)綜合考慮修整精度及修整效率等。

圖10 2 種微槽尺寸Fig.10 Two micro-groove sizes

將圖10 的槽型尺寸與本文第3 節(jié)中的可修整尺寸及修整條件結(jié)合，設(shè)置梯形步進(jìn)修整試驗(yàn)中激光器的平均功率為25 W、脈沖重復(fù)頻率為50 kHz、砂輪線速度為11 mm/s、激光器掃描速度為750 mm/s，而燒蝕步數(shù)、每一步的燒蝕時(shí)間和燒蝕線寬如表2所示。

表2 2 種砂輪槽型修整方案Tab.2 Dressing schemes of two grinding wheel grooves

根據(jù)前期的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，激光在燒蝕金屬砂輪時(shí)，熱量在金屬中傳導(dǎo)，激光光束對燒蝕區(qū)域周圍的材料仍有一定影響，會(huì)造成實(shí)際燒蝕槽型寬度大于預(yù)設(shè)燒蝕寬度8%左右，因此表2 中每一步預(yù)設(shè)的燒蝕線寬較實(shí)際設(shè)計(jì)的參數(shù)要偏小。為驗(yàn)證激光燒蝕修整實(shí)際加工效果的一致性，采用梯形步進(jìn)修整方法對2 種槽型進(jìn)行4 次重復(fù)試驗(yàn)，燒蝕后利用線激光測量系統(tǒng)檢測的實(shí)際槽型如圖12所示。由圖12 可以看出：4 次試驗(yàn)修整出的4 個(gè)槽型截面形狀具有較好的一致性。

圖12 微槽檢測結(jié)果Fig.12 Micro-groove detection results

表3 為圖12 的實(shí)際修整槽尺寸及相對誤差結(jié)果。表3 中的槽寬頂部和底部實(shí)際尺寸與設(shè)計(jì)值比較，其相對誤差絕對值最大分別為4.3%和4.4%；實(shí)際槽深與設(shè)計(jì)值比較，其相對誤差絕對值偏大，其最大值為9.6%。相對來說，實(shí)際修整出的槽型尺寸與設(shè)計(jì)尺寸相對誤差處于較低水平。

表3 實(shí)際修整槽尺寸及相對誤差Tab.3 Dimension and relative error of actual dressing groove

在修整后的砂輪微槽測量中發(fā)現(xiàn)：在采用梯形步進(jìn)修整方法修整U 型槽時(shí)，實(shí)際修整出的微槽輪廓在深度方向呈現(xiàn)階梯式的變化，如圖13所示（圖13 中標(biāo)注的圓圈區(qū)域呈階梯型）；此現(xiàn)象在修整V 型槽時(shí)仍然存在但不明顯，如圖14所示。出現(xiàn)此現(xiàn)象是由于在加工過程中所采用的燒蝕步數(shù)偏少，每一個(gè)燒蝕步之間的燒蝕線寬梯度變化過大導(dǎo)致。此外，在激光修整結(jié)束后，圖13 中的砂輪微槽底部會(huì)有少量熔屑堆積而導(dǎo)致槽底輪廓出現(xiàn)隆起現(xiàn)象。

為了驗(yàn)證激光修整后砂輪微槽的實(shí)際磨削效果，使用金屬結(jié)合劑金剛石砂輪修整出的V 型微槽對藍(lán)寶石晶圓進(jìn)行邊緣倒角。需要說明的是，由于圖13、圖14中的砂輪微槽槽壁存在階梯式變化以及槽底有熔屑堆積，在對晶圓片倒角前需使用精修工具對其進(jìn)一步修型以去除這些不利影響。晶圓倒角試驗(yàn)用藍(lán)寶石及設(shè)備工藝參數(shù)如表4所示。

表4 藍(lán)寶石及設(shè)備工藝參數(shù)Tab.4 Sapphire and equipment process parameters

圖13 U 型微槽輪廓的階梯式變化Fig.13 Stepped change of U-shaped micro-groove profile

圖14 V 型微槽輪廓Fig.14 V-shaped micro-groove profile

藍(lán)寶石晶圓倒角后用激光沿徑向切開，采用超景深顯微鏡觀察藍(lán)寶石邊緣截面輪廓，如圖15所示。由圖15a 可知：藍(lán)寶石倒角前的邊緣存在銳利的毛邊及崩裂等缺陷，對后續(xù)晶圓加工非常不利。如圖15b所示：在使用激光修整后的金屬結(jié)合劑金剛石砂輪V 型微槽倒角后，藍(lán)寶石晶圓原來銳利的邊緣被修整成規(guī)則的形狀，晶圓邊緣的截面輪廓與激光修整后砂輪表面的微槽輪廓一致，且倒角后晶圓邊緣輪廓對稱度較好。

圖15 藍(lán)寶石晶圓的邊緣截面圖Fig.15 Edge cross-section of sapphire wafer

5 結(jié)論

通過試驗(yàn)探究激光平均功率、加工時(shí)間、脈沖重復(fù)頻率等對金屬結(jié)合劑金剛石砂輪磨料層修整的材料去除規(guī)律的影響，并采用梯形步進(jìn)修整方法對砂輪表面的2 種槽型進(jìn)行修整試驗(yàn)，得到以下結(jié)論：

（1）激光光斑重疊率受激光器掃描速度、砂輪線速度、激光重復(fù)頻率以及激光燒蝕線寬等因素的影響，當(dāng)激光器掃描速度為750 mm/s，砂輪線速度為11 mm/s，激光重復(fù)頻率為50 kHz，光斑直徑為0.05 mm，燒蝕線寬≤1.0 mm 時(shí)，激光光斑在沿著激光和垂直于激光掃描的2 個(gè)方向上都有≥70.0%的重疊率。

（2）當(dāng)其他參數(shù)不變時(shí)，金屬結(jié)合劑砂輪磨料層的微槽深度隨激光器平均功率的增加而增大；改變激光器的脈沖重復(fù)頻率對微槽燒蝕深度無顯著影響；不同平均功率下隨著激光燒蝕時(shí)間延長，微槽深度增加，但其增加的幅度逐漸變緩并最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，而燒蝕時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致槽邊緣金屬重凝區(qū)域變寬，修整出的槽型質(zhì)量變差。

（3）根據(jù)設(shè)計(jì)的U 型和V 型2 種微槽，利用分層梯度步進(jìn)激光修整方式對其進(jìn)行修整，其頂部和底部實(shí)際寬度相對誤差絕對值最大為4.4%，微槽實(shí)際深度相對誤差絕對值最大為9.6%，修整出的槽型尺寸與設(shè)計(jì)尺寸相對誤差處于較低水平。

（4）使用激光修整后的V 型微槽對藍(lán)寶石晶圓邊緣進(jìn)行倒角，藍(lán)寶石晶圓銳利的邊緣被修整成規(guī)則的形狀，且邊緣輪廓對稱度良好，晶圓邊緣截面輪廓與激光修整后砂輪表面的微槽輪廓較為一致。