单晶蓝宝石由于其优良的光学性能、物理性能和化学性能,为制备高温超导薄膜、红外光学器件、微电子器件等的最优质基片,但无论何种应用,均对蓝宝石基片的加工精度和表面质量提出了极高的要求。单晶蓝宝石硬度高(莫氏硬度9),脆性大,是一种典型的极难加工材料,目前主要采用游离磨料双面研磨和单面抛光的方法来获得高精度高表面质量的蓝宝石基片,通过双面研磨加工使蓝宝石基片获得高精度低损伤表面,然后再通过单面抛光加工进一步获得超光滑表面。因此,双面研磨工艺是获得蓝宝石基片高精度低损伤表面的关键工艺。然而,双面研磨工艺的加工参数过多,如研磨液的浓度、粘度、流量、粒径、加工压力、转速、游星轮的运行轨迹等,这些参数对蓝宝石基片的表面精度和表面质量均有影响。因此,针对于蓝宝石基片应用最广泛的LED领域的关键技术指标如总厚度偏差(TTV)、局部厚度偏差(LTV)、翘曲度(Warp)、弯曲度(Bow)、表面粗糙度值(Ra),本文在规模化生产的基础上,通过系统的蓝宝石基片双面研磨加工,研究工艺参数对TTV、LTV、Warp、Bow和Ra的影响规律,同时兼顾良品率和加工成本,提出合理的工艺参数。具体研究如下:本文以Speedfam双面研磨机为加工平台,通过4 inch蓝宝石基片研磨试验,研究了研磨液流量、转速、压力等参数对基片表面粗糙度和加工精度的影响。试验过程中,使用德国FRT平面度仪测量加工蓝宝石基片的TTV、LTV、Warp、Bow,使用Mitutoyo表面轮廓仪测量加工蓝宝石基片的表面粗糙度。首先,根据基片表面粗糙度要求,初步确定使用的碳化硼研磨液粒径号为240#。拟定工艺定量,改变流量、转速、压力,分别对单晶蓝宝石基片进行双面研磨加工,流量在20ml/min到60ml/min之间,对基片的TTV、LTV、Warp、Bow等指标的影响并不明显,但对表面粗糙度和划伤情况影响很大。转速对基片的TTV、LTV数据影响明显,转速从15r/min提升至30r/min的过程中,基片TTV逐步减小,但是转速过快会带来基片的破碎和划伤。压力影响基片的去除率,并且压力增大会使基片的Warp和Bow值明显提升,并带来划伤和粗糙度不均匀。其次,针对现阶段生产加工的良率和成本,进行压力、转速、流量等参数的多变量实验,优化基片参数指标。通过三种参数的有效配合,使基片上各位置的去除率与研磨液分布均匀性相匹配,降低TTV等参数值。采用经优化新工艺加工,基片的TTV均值降低2.5μm,LTV均值降低0.6μm,Warp均值降低2.1μm,Bow绝对值均值降低1.27μm;每批的加工时间缩短约10%,研磨液耗量节省约35%。