CN103056737A

CN103056737A - 蓝宝石基板的磨削方法

Info

Publication number: CN103056737A
Application number: CN2012103943450A
Authority: CN
Inventors: 台井晓治; 五木田洋平
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-10-17
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2032-10-17
Also published as: CN103056737B; KR101893616B1; JP5856433B2; JP2013086246A; TWI583494B; TW201321132A; KR20130044148A

Abstract

本发明提供了蓝宝石基板的磨削方法，使用磨削装置对蓝宝石基板进行磨削，该磨削装置具备：卡盘台，其可旋转，并具有保持被加工物的保持面；磨削部件，其具有磨削轮，在该磨削轮上以环状配设用接合剂固定对被卡盘台保持的被加工物进行磨削的金刚石磨粒而成的磨削磨石；磨削进给部件，其在相对于卡盘台的保持面垂直的磨削进给方向对磨削部件进行磨削进给，该磨削方法的特征在于包括：保持步骤，在卡盘台的保持面保持蓝宝石基板；磨削步骤，在使保持了蓝宝石基板的该卡盘台旋转的同时，使磨削轮旋转，并定位为磨削磨石通过卡盘台的中心，使该磨削进给部件进行工作而进行磨削进给，卡盘台的旋转速度被设定为500～1000rpm，磨削轮的旋转速度被设定为500～800rpm。

Description

蓝宝石基板的磨削方法

技术领域

本发明涉及构成在表面层叠光器件层的基板的蓝宝石基板的磨削方法。

背景技术

在光器件制造步骤中，在大致圆板形状的蓝宝石基板的表面上层叠由n型氮化物半导体层及p型氮化物半导体层构成的光器件层并由形成为格子状的多个切割道进行划分的多个区域中形成发光二极管、激光二极管等光器件而构成光器件晶片。并且，通过沿着切割道切断光器件晶片，对形成有光器件的区域进行分割而制造各个光器件。

光器件晶片是在基板的表面使构成光器件的氮化镓系化合物等半导体层成长而形成的，因此作为基板使用在氮化镓系化合物等的半导体层的成长中有效的蓝宝石。这样的光器件晶片为了提高亮度，研磨蓝宝石基板的背面，厚度形成为100μm左右。然而，在研磨时需要相当长时间，存在生产性差的问题。

为了解决由所述研磨所致的问题，提出了一边对磨削磨石施加超声波振动并一边进行磨削的蓝宝石基板的磨削方法。在该蓝宝石基板的磨削方法中，将保持了蓝宝石基板的卡盘台以30～300rpm的旋转速度进行旋转，将用金刚石磨粒形成的磨削磨石以1000～3000rpm的旋转速度进行旋转并施加超声波振动，同时以0.5～5μm/秒的磨削进给速度进行磨削。（例如，参照专利文献1。）

专利文献1日本特开2009-285798号公报

但是，蓝宝石基板的莫氏硬度高，即使是由金刚石磨粒形成的磨削磨石，磨损严重，例如在以300rpm的旋转速度旋转卡盘台，并以1000rpm旋转由金刚石磨粒形成的磨削磨石的情况下，磨损率（磨石的磨损量/蓝宝石基板的磨损量）为580％以上，从而不够经济，因此为了实用化需要改进磨削方法。

发明内容

本发明是鉴于上述事实而完成的，其主要技术课题在于，提供一种能够有效磨削蓝宝石基板的蓝宝石基板的磨削方法。

为了解决上述主要技术课题，根据本发明提供这样的蓝宝石基板的磨削方法：该方法使用磨削装置对蓝宝石基板进行磨削，该磨削装置具备：卡盘台，其可旋转，并具有保持被加工物的保持面；磨削部件，其具有磨削轮，在该磨削轮上以环状配设有磨削磨石，该磨削磨石是用接合剂固定对该卡盘台所保持的被加工物进行磨削的金刚石磨粒而成的；以及磨削进给部件，其在相对于该卡盘台的保持面垂直的磨削进给方向上对该磨削部件进行磨削进给，该蓝宝石基板的磨削方法的特征在于，包括：保持步骤，在该卡盘台的保持面上保持蓝宝石基板；以及磨削步骤，在使保持了蓝宝石基板的该卡盘台旋转的同时，使该磨削轮旋转，并定位为该磨削磨石通过该卡盘台的中心，使该磨削进给部件进行工作而进行磨削进给，在该磨削步骤中，该卡盘台的旋转速度被设定为500rpm～1000rpm，该磨削轮的旋转速度被设定为500rpm～800rpm。

优选为，所述卡盘台的旋转速度被设定为700rpm～800rpm，所述磨削轮的旋转速度被设定为600rpm～700rpm。

在根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法中，将卡盘台的旋转速度设定为500rpm～1000rpm，将磨削轮的旋转速度设定为500rpm～800rpm，因此向用于旋转驱动磨削轮的伺服电机供给的电力的电流值变成10A以下，能够提高磨削效率。

附图说明

图1是用于实施根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法的磨削装置的立体图。

图2是在图1所示的磨削装置中所配备的控制部件的结构框图。

图3是根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法进行磨削的由硅基板构成的光器件晶片的立体图。

图4是根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法中的保护带贴附步骤的说明图。

图5是根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法中的磨削步骤的说明图。

图6是表示将卡盘台的旋转速度从300rpm变化到1100rpm时向伺服电机供给的电力的电流值（A）的图。

图7是表示将磨削轮的旋转速度从400rpm变化到1000rpm时向伺服电机供给的电力的电流值（A）的图。

符号说明

1 磨削装置

2 装置壳体

3 磨削单元

31 移动基座

4 主轴单元

41 主轴壳体

42 旋转主轴

43 伺服电机

44 轮安装部

45 电流值检测部件

5 磨削轮

51 磨石基座

52 磨削磨石

6 磨削进给部件

64 脉冲电机

7 卡盘台机构

71 卡盘台

8 控制部件

10 光器件晶片

11 蓝宝石基板

具体实施方式

下面，参照附图详细说明根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法的优选实施方式。

图1示出用于实施根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法的磨削装置的立体图。图1所示的磨削装置1具备将整体由符号2所示的装置壳体。该装置壳体2具有细长地延伸的长方体形状的主部21和设于该主部21的后端部（图1中为右上端）并向上方延长的直立壁22。在直立壁22的前面设有在上下方向上延长的一对导轨221、221。在该一对导轨221、221上以在上下方向可移动的方式安装有作为磨削部件的磨削单元3。

磨削单元3具备移动基座31和安装于该移动基座31的主轴单元4。在移动基座31的后面两侧设有在上下方向上延长的一对腿部311、311，在该一对腿部311、311上形成有可滑动地与所述一对导轨221、221卡合的被引导槽312、312。这样，在设于直立壁22的一对导轨221、221上可滑动地安装的移动基座31的前表面设置有向前方突出的支承部313。该支承部313上安装有作为磨削部件的主轴单元4。

作为磨削部件的主轴单元4具备安装在支承部313上的主轴壳体41、在该主轴壳体41上以旋转自由的方式配置的旋转主轴42、以及用于旋转驱动该旋转主轴42的作为驱动源的伺服电机43。以可旋转的方式被主轴壳体41支承的旋转主轴42的一端部（图1中为下端部）从主轴壳体41的下端突出而配置，在其一端（图1中为下端）设置有轮安装部44。并且，在该轮安装部44的下表面安装有磨削轮5。该磨削轮5由环状的磨石基座51和由在该磨石基座51的下表面以环状安装的磨削磨石52构成的多个段构成，磨石基座51通过紧固螺丝53安装在轮安装部44上。另外，磨削磨石52由用接合剂固定粒径为10～40μm的金刚石磨粒而成的磨削磨石构成。另外，如图1所示，主轴单元4具备对向所述伺服电机43供给的电力的电流值进行检测的电流值检测部件45。该电流值检测部件45将检测的电流值发送到后述的控制部件。

图示的磨削装置1具有使得所述磨削单元3沿着所述一对导轨221、221在上下方向（相对于后述的卡盘台的保持面垂直的方向）上移动的磨削进给部件6。该磨削进给部件6具备在直立壁22的前侧配置且上下延伸的凸螺杆61。该凸螺杆61的上端部以及下端部通过在直立壁22上设置的轴承部件62及63而被旋转自如地支承。在上侧的支承部件62上配设有用于旋转驱动凸螺杆61的作为驱动源的脉冲电机64，该脉冲电机64的输出轴与凸螺杆61传动连接。在移动基座31的后面还形成有从其宽度方向中央部向后方突出的连接部（未图示），在该连接部上形成有在铅直方向上延伸的贯通凹螺孔（未图示），所述凸螺杆61被螺合于该凹螺孔。因此，当脉冲电机64正转时，移动基座31即磨削单元3下降即前进，当脉冲电机64逆转时，移动基座31即磨削单元3上升即后退。另外，脉冲电机64是通过后述的控制部件8而进行控制的。

在所述装置壳体2的主部21配设有卡盘台机构7。卡盘台机构7具备卡盘台71、对该卡盘台71的周围进行覆盖的盖部件72、以及在该盖部件72的前后配置的风箱部件73、74。卡盘台71通过伺服电机710进行旋转，其上表面（保持面）构成为通过未图示的吸引部件进行工作而吸引保持后述的作为被加工物的由蓝宝石基板构成的光器件晶片。另外，卡盘台71通过未图示的卡盘台移动部件在图1所示的被加工物放置区域70a与和构成所述主轴单元4的磨削轮5相对的磨削区域70b之间移动。风箱部件73、74可由如帆布这样的适当材料形成。风箱部件73的前端固定于主部21的前表面壁，后端固定于盖部件72的前端面。风箱部件74的前端固定于盖部件72的后端面，后端固定于装置壳体2的直立壁22的前表面。当卡盘台71向箭头71a所示的方向移动时，风箱部件73被伸长而风箱部件74被收缩，当卡盘台71向箭头71b所示的方向移动时，风箱部件73被收缩而风箱部件74被伸长。

图示的磨削装置1具备图2所示的控制部件8。控制部件8包括：中央处理装置（CPU）81，其由计算机构成，按照控制程序进行演算处理；只读存储器（ROM）82，其存储控制程序等；随机存取存储器（RAM）83，其存储演算结果，且可进行读写；以及输入接口84和输出接口85。来自电流值检测部件45等的检测信号被输入到这样构成的控制部件8的输入接口84中。并且，输出接口85将控制信号输出到用于旋转驱动所述旋转主轴42的伺服电机43、磨削进给部件6的脉冲电机64、用于旋转驱动卡盘台71的伺服电机710等。

图示的磨削装置构成为以上结构，下面主要参照图1对其作用进行说明。

图3示出根据本发明的蓝宝石基板的磨削方法而磨削的光器件晶片10。在图3所示的光器件晶片10中，在蓝宝石基板11的表面以5μm的厚度层叠有由氮化物半导体构成的作为光器件层的发光层（外延层）12。并且，发光层（外延层）12在由形成为格子状的多个分割预定线121划分的多个区域形成有发光二极管、激光二极管等光器件122。为了对这样构成的光器件晶片10的蓝宝石基板11的背面11b进行磨削，在图4所示的发光层（外延层）12的表面12a贴附用于保护器件122的保护带T（保护带贴附步骤）。

接着，在将在发光层(外延层)12的表面12a贴附有保护带T的光器件晶片10定位于图1所示的磨削装置1中的被加工物放置区域70a的卡盘台71的保持面上放置保护带T。并且，通过使得未图示的吸引部件进行工作，在卡盘台71上经由保护带T而吸引保持光器件晶片10（保持步骤）。因此，在保持在卡盘台71上的光器件晶片10中，蓝宝石基板11的背面11b成为上侧。

如果在卡盘台71上吸引保持了光器件晶片10，则控制部件8使得未图示的移动部件进行工作，使得卡盘台71在图1中由箭头71a所示的方向上移动而在磨削区域70b进行定位，并且驱动伺服电机710而使得卡盘台71在图5中由箭头71c所示的方向上以规定的旋转速度进行旋转，并且，驱动所述伺服电机43而使得磨削轮5在由箭头5a所示的方向上以规定的旋转速度进行旋转。并且，如图5所示，以磨削轮5的多个磨削磨石52通过卡盘台71的旋转中心P的方式进行定位。

这样，如果将磨削轮5和保持在卡盘台71上的光器件晶片10以规定的位置关系进行了定位，则控制部件8正转驱动磨削进给部件6的脉冲电机64而使磨削轮5在图5中由箭头Z1所示的方向上移动，并使得多个磨削磨石52与构成光器件晶片10的蓝宝石基板11的背面11b（上表面）接触，进一步以规定的磨削进给速度进行磨削进给。其结果，蓝宝石基板11的背面11b（上表面）即被磨削面被磨削（磨削步骤）。

在此，对所述磨削步骤中的加工条件进行更详细的说明。

上述的磨削步骤中的磨削效率根据卡盘台71的旋转速度和磨削轮5的旋转速度而发生变化。并且，根据本发明者等的实验可知，供给到用于对构成作为磨削部件的主轴单元4的安装有磨削轮5的旋转主轴42进行旋转驱动的伺服电机43的电力的电流值越小，由磨削轮5的磨削磨石52进行的磨削效率越高。

图6是表示将磨削轮5的旋转速度设定为500rpm和1000rpm，将卡盘台71的旋转速度从300rpm变化到1100rpm时的伺服电机43上供给到的电力的电流值（A）的实验数据。另外，将磨削进给速度设为0.4μm。在图6中，横轴表示卡盘台71的旋转速度（rpm），纵轴表示供给到伺服电机43的电力的电流值（A）。从图6得到了如下见解：不管磨削轮5的旋转速度为500rpm还是1000rpm，当将卡盘台71的旋转速度从300rpm慢慢加快时，均从500rpm附近起对蓝宝石基板的所谓咬合变得良好，在卡盘台71的旋转速度为700rpm～800rpm时，电流值（A）变成最低。并且，从卡盘台71的旋转速度在1000rpm附近起电流值（A）上升而对蓝宝石基板的所谓咬合恶化。另外，从图6可知，在磨削轮5的旋转速度为500rpm时，当卡盘台71的旋转速度为500rpm～1000rpm时，电流值（A）变成10A以下。因此，卡盘台71的旋转速度优选为500rpm～1000rpm，更优选为700rpm～800rpm。

图7是表示将卡盘台71的旋转速度设定为500rpm和1000rpm，将磨削轮5的旋转速度从400rpm变化到1000rpm时的伺服电机43上所供给到的电力的电流值（A）的实验数据。另外，将磨削进给速度设为0.4μm。在图7中，横轴表示磨削轮5的旋转速度（rpm），纵轴表示供给到伺服电机43的电力的电流值（A）。从图7得到了如下见解：不管卡盘台71的旋转速度为500rpm还是1000rpm，当将磨削轮5的旋转速度（rpm）从1000rpm慢慢放慢时，均从800rpm附近起对蓝宝石基板的所谓咬合变得良好，在磨削轮5的旋转速度（rpm）为600rpm～700rpm时，电流值（A）变成最低。并且，在磨削轮5的旋转速度（rpm）从500rpm附近起电流值（A）上升而对蓝宝石基板的所谓咬合恶化。另外，从图7可知，在卡盘台71的旋转速度为500rpm时，当磨削轮5的旋转速度为500rpm～800rpm时，电流值（A）变成10A以下。因此，磨削轮5的旋转速度优选为500rpm～1000rpm，更优选为600rpm～700rpm。

在磨削蓝宝石基板的情况下，供给到用于对安装有磨削轮5的旋转主轴42进行旋转驱动的伺服电机43的电力的电流值优选为10A以下。因此，从所述实验结果可知，优选为，卡盘台71的旋转速度被设定为500～1000rpm，磨削轮5的旋转速度被设定为500～800rpm，更优选为，卡盘台71的旋转速度被设定为700～800rpm，磨削轮5的旋转速度被设定为600～700rpm。根据本发明者等的实验可知，在将卡盘台71的旋转速度设定为750rpm，将磨削轮5的旋转速度设定为650rpm，将磨削进给速度设定为0.4μm的情况下，磨损率（磨石的磨损量/蓝宝石基板的磨损量）为310％，与所述以往的加工条件相比，将磨石的磨损率降低了约46％。

Claims

1.一种蓝宝石基板的磨削方法，使用磨削装置对蓝宝石基板进行磨削，该磨削装置具备：卡盘台，其可旋转，并具有保持被加工物的保持面；磨削部件，其具有磨削轮，在该磨削轮上以环状配设有磨削磨石，该磨削磨石是用接合剂固定金刚石磨粒而成的，该金刚石磨粒用于对该卡盘台所保持的被加工物进行磨削；以及磨削进给部件，其在相对于该卡盘台的保持面垂直的磨削进给方向上对该磨削部件进行磨削进给，

该蓝宝石基板的磨削方法的特征在于具备：

保持步骤，在该卡盘台的保持面上保持蓝宝石基板；以及

磨削步骤，在使保持了蓝宝石基板的该卡盘台旋转的同时，使该磨削轮旋转，并定位为该磨削磨石通过该卡盘台的中心，使该磨削进给部件进行工作而进行磨削进给，

在该磨削步骤中，该卡盘台的旋转速度被设定为500rpm～1000rpm，该磨削轮的旋转速度被设定为500rpm～800rpm。

2.根据权利要求1所述的蓝宝石基板的磨削方法，其中，该卡盘台的旋转速度被设定为700rpm～800rpm，该磨削轮的旋转速度被设定为600rpm～700rpm。