JP2001198808A - 両面鏡面サファイヤ基板及びその製造方法 - Google Patents
両面鏡面サファイヤ基板及びその製造方法Info
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- JP2001198808A JP2001198808A JP2000014610A JP2000014610A JP2001198808A JP 2001198808 A JP2001198808 A JP 2001198808A JP 2000014610 A JP2000014610 A JP 2000014610A JP 2000014610 A JP2000014610 A JP 2000014610A JP 2001198808 A JP2001198808 A JP 2001198808A
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 接着方式の片面研磨と異なりサファイヤ研磨
工程の全てに両面研磨機を用いる事 によって反りの出
にくい両面鏡面基板を製造する。ダイヤ研磨を用いない
研磨方法を採用する事でサファイヤ基板の表面傷を軽減
する。本発明は研磨工程全てに両面ラップ機及び両面研
磨機を使用し、キャリアの中で原料を 【解決手段】 自由に動ける状態で加工する事で加工物
の厚み減少に伴う内部応力変化に発生する反りを吸収し
ながら加工する為に完成品での反りが少ない。また、粒
子径の異なる研磨剤を用い多段階の研磨によって徐々に
鏡面に近づける為に表面ダメージが少なく、また高価な
ダイヤ系研磨材を使用しない工程が実現出来る。
工程の全てに両面研磨機を用いる事 によって反りの出
にくい両面鏡面基板を製造する。ダイヤ研磨を用いない
研磨方法を採用する事でサファイヤ基板の表面傷を軽減
する。本発明は研磨工程全てに両面ラップ機及び両面研
磨機を使用し、キャリアの中で原料を 【解決手段】 自由に動ける状態で加工する事で加工物
の厚み減少に伴う内部応力変化に発生する反りを吸収し
ながら加工する為に完成品での反りが少ない。また、粒
子径の異なる研磨剤を用い多段階の研磨によって徐々に
鏡面に近づける為に表面ダメージが少なく、また高価な
ダイヤ系研磨材を使用しない工程が実現出来る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、主に光半導体製
造や光学部品に用いられる透過性のある両面鏡面加工し
たサファイヤ基板及びその製造に関する。
造や光学部品に用いられる透過性のある両面鏡面加工し
たサファイヤ基板及びその製造に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来両面鏡面状のサファイヤ基板を作成
する場合は片面加工を各面に１回もしくは数回繰り返し
て製造していた。その為、材料の内部ストレスに起因す
る反りや加工精度の制御が難しかった。また、硬いダイ
ヤ系研磨材を使用する為に深い研磨傷の発生し製品の表
面精度を向上される事が難しかった。
する場合は片面加工を各面に１回もしくは数回繰り返し
て製造していた。その為、材料の内部ストレスに起因す
る反りや加工精度の制御が難しかった。また、硬いダイ
ヤ系研磨材を使用する為に深い研磨傷の発生し製品の表
面精度を向上される事が難しかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】片面研磨法で両面鏡面
加工を行う場合は加工時に原料を支持板に接着する為、
加工物の厚みが減少し内部応力が変化しても原料が接着
材で固定されているので反りとして反映されない。
加工を行う場合は加工時に原料を支持板に接着する為、
加工物の厚みが減少し内部応力が変化しても原料が接着
材で固定されているので反りとして反映されない。
【０００４】しかし、接着を剥がすと内部応力が反りと
して露見する。また、サファイヤは硬脆材であり、ダイ
ヤ研磨材は研磨効率は高いが表面に与えるダメージが大
きい。特に超鏡面仕上げを行う場合はダイヤ研磨の深い
傷が返って化学研磨工程の加工時間を増す結果となる。
本発明が解決しようとする課題は加工品の反りと表面ダ
メージの軽減を課題とする。
して露見する。また、サファイヤは硬脆材であり、ダイ
ヤ研磨材は研磨効率は高いが表面に与えるダメージが大
きい。特に超鏡面仕上げを行う場合はダイヤ研磨の深い
傷が返って化学研磨工程の加工時間を増す結果となる。
本発明が解決しようとする課題は加工品の反りと表面ダ
メージの軽減を課題とする。
【０００５】
【課題を解決する為の手段】本発明は一貫して両面ラッ
プ機及び両面研磨機を使用し、キャリアの中で原料を自
由に動ける状態で加工する事で加工物の厚み減少に伴う
内部応力変化に発生する反りを吸収しながら加工する為
に完成品での反りが少ない。 また、粒子径の異なる研
磨剤を用い多段階の研磨によって徐々に鏡面に近づける
為に表面ダメージが少なく、また高価なダイヤ系研磨材
を使用しない。
プ機及び両面研磨機を使用し、キャリアの中で原料を自
由に動ける状態で加工する事で加工物の厚み減少に伴う
内部応力変化に発生する反りを吸収しながら加工する為
に完成品での反りが少ない。 また、粒子径の異なる研
磨剤を用い多段階の研磨によって徐々に鏡面に近づける
為に表面ダメージが少なく、また高価なダイヤ系研磨材
を使用しない。
【０００６】
【発明の実施の形態】この発明は結晶面指定方位に対し
て直角にボーリングされたサファイヤインゴット８を用
意する工程（工程１００）と、サファイヤインゴット８
上にオリフラ９指定方位にオリフラ９を加工する工程
（工程１０１）と、オリフラ９のついたサファイヤイン
ゴット１１を結晶面指定方位に従ってブランク１２を切
り出す工程（工程１０２）と、オリフラ９が付いたブラ
ンク１２から表裏判定用印１３を付ける工程（工程１０
３）と、表裏判定印１３を付けたブランク１４を厚み別
に分別する工程（工程１０４）と、表裏判定印１３を付
けたブランク１４を厚み揃えと平行出しを行う為に行う
粗研磨工程（工程１０５）と、厚み揃えと平行出しがさ
れたブランク１６の周辺を両側より面取りする工程（工
程１０６）と、面取りがされたブランク１７を表面粗さ
を細かく整える中間研磨工程（工程１０７）と、中間研
磨されたブランクを化学研磨する工程（工程１０８）
と、化学研磨されたブランク１９を洗浄する工程（工程
１０９）、と洗浄されたブランク１９を検査する工程
（工程１１０）からなる。
て直角にボーリングされたサファイヤインゴット８を用
意する工程（工程１００）と、サファイヤインゴット８
上にオリフラ９指定方位にオリフラ９を加工する工程
（工程１０１）と、オリフラ９のついたサファイヤイン
ゴット１１を結晶面指定方位に従ってブランク１２を切
り出す工程（工程１０２）と、オリフラ９が付いたブラ
ンク１２から表裏判定用印１３を付ける工程（工程１０
３）と、表裏判定印１３を付けたブランク１４を厚み別
に分別する工程（工程１０４）と、表裏判定印１３を付
けたブランク１４を厚み揃えと平行出しを行う為に行う
粗研磨工程（工程１０５）と、厚み揃えと平行出しがさ
れたブランク１６の周辺を両側より面取りする工程（工
程１０６）と、面取りがされたブランク１７を表面粗さ
を細かく整える中間研磨工程（工程１０７）と、中間研
磨されたブランクを化学研磨する工程（工程１０８）
と、化学研磨されたブランク１９を洗浄する工程（工程
１０９）、と洗浄されたブランク１９を検査する工程
（工程１１０）からなる。
【０００７】
【実施例】図１は本発明の両面鏡面サファイヤ基板を製
造する為の実施例の工程図である。図１に於いてサファ
イヤインゴット８は引き上げ法を用いてアルミナ（Ａｌ
２Ｏ３）から作成された単結晶で大きさは、例えば、２
インチ丸、３インチ丸、４インチ丸、５インチ丸、６イ
ンチ丸、８インチ丸の平面を指定された結晶方位、例え
ばＣ面[0001]、で充分取れる大きさを持つ（工程１０
０）。
造する為の実施例の工程図である。図１に於いてサファ
イヤインゴット８は引き上げ法を用いてアルミナ（Ａｌ
２Ｏ３）から作成された単結晶で大きさは、例えば、２
インチ丸、３インチ丸、４インチ丸、５インチ丸、６イ
ンチ丸、８インチ丸の平面を指定された結晶方位、例え
ばＣ面[0001]、で充分取れる大きさを持つ（工程１０
０）。
【０００８】図２はオリフラ９付け方法、例えば平面研
削盤３１を用いての研削方法を示す（工程１０１）。次
ぎにオリフラ９の付いたサファイヤインゴット１１を結
晶面指定方位に従ってブランク１２を切り出す工程（工
程１０２）を行う。切断方法としてはワイヤソーやマル
チブレード切断機３３が一般的である。
削盤３１を用いての研削方法を示す（工程１０１）。次
ぎにオリフラ９の付いたサファイヤインゴット１１を結
晶面指定方位に従ってブランク１２を切り出す工程（工
程１０２）を行う。切断方法としてはワイヤソーやマル
チブレード切断機３３が一般的である。
【０００９】図３はマルチブレード切断機３３を用いた
場合の切断例を側面図(a)、正面図(b)により示す。更に
オリフラ９が付いたブランク１２から表裏判定用印１
３、例えばオリフラ９に対して右又は左９０度方向に付
ける第２オリフラ又は基板裏面の周辺に裏面を表す切り
欠き等を付ける工程（工程１０３）を行う。
場合の切断例を側面図(a)、正面図(b)により示す。更に
オリフラ９が付いたブランク１２から表裏判定用印１
３、例えばオリフラ９に対して右又は左９０度方向に付
ける第２オリフラ又は基板裏面の周辺に裏面を表す切り
欠き等を付ける工程（工程１０３）を行う。
【００１０】第２オリフラを付加する場合は工程１０１
と同じ設備を用いる。表裏判定印１３を付けたブランク
１４を厚み別、例えば厚みバラツキが１０μｍ毎に分別
する工程（工程１０４）を経てブランク１４を分類す
る。 工程１０４で用いられる計測器はダイヤルゲージ
が一般的であり、ブランク１４の中心厚みを測定して厚
み分類を行う。 分類されたブランク１４を厚み揃えと
平行出しを行う為に行う粗研磨工程（工程１０５）を行
う。 研磨機の種類は例えばブランク１４が２インチの
場合は９Ｂ型両面研磨機３５が好ましい。加工条件は表
１に、加工図を図６に示す。
と同じ設備を用いる。表裏判定印１３を付けたブランク
１４を厚み別、例えば厚みバラツキが１０μｍ毎に分別
する工程（工程１０４）を経てブランク１４を分類す
る。 工程１０４で用いられる計測器はダイヤルゲージ
が一般的であり、ブランク１４の中心厚みを測定して厚
み分類を行う。 分類されたブランク１４を厚み揃えと
平行出しを行う為に行う粗研磨工程（工程１０５）を行
う。 研磨機の種類は例えばブランク１４が２インチの
場合は９Ｂ型両面研磨機３５が好ましい。加工条件は表
１に、加工図を図６に示す。
【００１１】
【表１】 図６に於いてブランク１４をキャリア７にセットし、研
磨液を流しながら上下定盤の間でブランク１４を研磨す
る。ブランク１４の厚みは徐々に薄くなり、内部ストレ
ス条件が変化するに従ってブランク１４に反りが発生す
る。
磨液を流しながら上下定盤の間でブランク１４を研磨す
る。ブランク１４の厚みは徐々に薄くなり、内部ストレ
ス条件が変化するに従ってブランク１４に反りが発生す
る。
【００１２】しかし、図８(a)に示すようにブランク１
４はキャリア７の中で自由に動ける為に図８(b)に示す
ようにブランク１４の反った部分から研磨され、ブラン
ク１４は平坦に加工さてブランク１６となる。 厚み揃
えと平行出しがされたブランク１６の周辺を両側より面
取りする工程（工程１０６）を行う。
４はキャリア７の中で自由に動ける為に図８(b)に示す
ようにブランク１４の反った部分から研磨され、ブラン
ク１４は平坦に加工さてブランク１６となる。 厚み揃
えと平行出しがされたブランク１６の周辺を両側より面
取りする工程（工程１０６）を行う。
【００１３】工程１０６に使用される設備は外周倣い方
式面取り機３４が好ましく、面取り後の斜面と側面を研
磨出来る形式のものが好ましい。加工条件は表２に、加
工図を図５に示す。
式面取り機３４が好ましく、面取り後の斜面と側面を研
磨出来る形式のものが好ましい。加工条件は表２に、加
工図を図５に示す。
【００１４】
【表２】 面取りがされたブランク１７を表面粗さを細かく整える
中間研磨工程（工程１０７）を行う。 中間研磨の段数
は仕上がりの表面粗さ要求によって異なるが、概ね１段
から３段階が好ましい。一段の場合の加工条件を表3
に、加工図を図６に示す。
中間研磨工程（工程１０７）を行う。 中間研磨の段数
は仕上がりの表面粗さ要求によって異なるが、概ね１段
から３段階が好ましい。一段の場合の加工条件を表3
に、加工図を図６に示す。
【００１５】
【表３】 中間研磨されたブランクを化学研磨する工程（工程１０
８）で研磨加工を仕上げる。化学研磨で使用する研磨パ
ッド３６は硬く、研磨材の流れの良いものが好ましい。
加工条件は表4に、加工図を図７に示す。
８）で研磨加工を仕上げる。化学研磨で使用する研磨パ
ッド３６は硬く、研磨材の流れの良いものが好ましい。
加工条件は表4に、加工図を図７に示す。
【００１６】
【表４】 中間研磨工程に於いてはブランク１４及び化学研磨工程
に於いてブランク１９も加工中はキャリア７に入れられ
自由に動ける為に粗研磨工程と同様に反りを緩和し、平
坦に加工出来る。化学研磨されたブランク１９を洗浄す
る工程（工程１０９）で残留研磨剤や表面の異物を除去
する。洗浄条件は表５に示す。
に於いてブランク１９も加工中はキャリア７に入れられ
自由に動ける為に粗研磨工程と同様に反りを緩和し、平
坦に加工出来る。化学研磨されたブランク１９を洗浄す
る工程（工程１０９）で残留研磨剤や表面の異物を除去
する。洗浄条件は表５に示す。
【００１７】
【表５】 検査工程（１１０）は製品の目的に依って異なるが概ね
外観検査、寸法検査、結晶方位検査、表面粗さ検査が一
般的である。
外観検査、寸法検査、結晶方位検査、表面粗さ検査が一
般的である。
【００１８】
【発明の効果】当該発明によって製造されたサファイヤ
基板は半導体プロセス時に於ける高温処理、例えば摂氏
１１００度に於ける処理、でも安定しており、高温時に
於ける内部ストレスの変化から発生する結晶の歪みや基
板の反りを押さえる効果を持つ。 また、高価なダイヤ
系の研磨材を使わない為に生産コストの引き下げる効果
を持つ。
基板は半導体プロセス時に於ける高温処理、例えば摂氏
１１００度に於ける処理、でも安定しており、高温時に
於ける内部ストレスの変化から発生する結晶の歪みや基
板の反りを押さえる効果を持つ。 また、高価なダイヤ
系の研磨材を使わない為に生産コストの引き下げる効果
を持つ。
【図１】両面鏡面サファイヤ基板の製造工程
【図２】オリフラの加工方例
【図３】マルチブレード切断機を用いた場合の切断例で
あり、(a) はマルチブレード切断機の加工側面図、(b)
はマルチブレード切断機の加工正面図
あり、(a) はマルチブレード切断機の加工側面図、(b)
はマルチブレード切断機の加工正面図
【図４】サファイヤブランク
【図５】斜面取り加工例
【図６】9B型両面研磨機に依る粗研磨及び中間研磨加工
例
例
【図７】9B型両面研磨機に依る化学研磨加工例
【図８】平坦化加工の加工例であり(a)は キャリア内で
のブランクの自由度、(b)は 反ったブランクが平坦化さ
れる加工例
のブランクの自由度、(b)は 反ったブランクが平坦化さ
れる加工例
【符号の説明】 ７ キャリア ８ サファイヤインゴット ９ オリフラ １１ オリフラ加工後のサファイヤインゴット １２ 切り出し直後のブランク １３ 表裏判定印 １４ 表裏判定印加工後のブランク １６ 厚み揃えと平行出し加工後のブランク １７ 面取り加工後のブランク １９ 化学研磨されたブランク ３１ 平面研削盤 ３３ マルチブレード切断機 ３4 倣い方式斜面取り機 ３５ ９Ｂ型両面研磨機 ３６ 研磨パッド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 昭一 東京都江東区亀戸６丁目41番６号 盛岡セ イコー工業株式会社内 (72)発明者 中村 るり子 東京都江東区亀戸６丁目41番６号 盛岡セ イコー工業株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 CA01 CA04 CB01 CB03 CB05 DA12
Claims (5)
- 【請求項１】 表裏２面を同時に鏡面加工したサファイ
ヤ基板 - 【請求項２】 サファイヤインゴットを指定方位に切断
し、その研削及び研磨工程を全て両面ラップ及び両面研
磨機で加工するサファイヤ基板の製造方法 - 【請求項３】 研磨工程を粗研磨、中間研磨、仕上げ研
磨の多段加工で仕上げるサファイヤ基板の製造方法 - 【請求項４】 ダイヤ系研磨剤を使用しないでＧＣ系及
びコロイダルシリカ系研磨剤を用いて加工するサファイ
ヤ基板の製造方法 - 【請求項５】 サファイヤ原料を張り付けを行わずキャ
リアを使い原料が自由に動けるようにして加工するサフ
ァイヤ基板の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014610A JP2001198808A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 両面鏡面サファイヤ基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000014610A JP2001198808A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 両面鏡面サファイヤ基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001198808A true JP2001198808A (ja) | 2001-07-24 |
Family
ID=18542051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000014610A Pending JP2001198808A (ja) | 2000-01-24 | 2000-01-24 | 両面鏡面サファイヤ基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001198808A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009028815A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ラッピングスラリーの管理方法 |
| US7919815B1 (en) | 2005-02-24 | 2011-04-05 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel wafers and methods of preparation |
| CN103624665A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-12 | 浙江上城科技有限公司 | 一种蓝宝石触摸面板两面抛光方法 |
| US8740670B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-06-03 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| CN110539209A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-12-06 | 大连理工大学 | 一种薄型板状蓝宝石晶片的加工方法 |
-
2000
- 2000-01-24 JP JP2000014610A patent/JP2001198808A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7919815B1 (en) | 2005-02-24 | 2011-04-05 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Spinel wafers and methods of preparation |
| US8740670B2 (en) | 2006-12-28 | 2014-06-03 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrates and methods of making same |
| US9464365B2 (en) | 2006-12-28 | 2016-10-11 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Sapphire substrate |
| JP2009028815A (ja) * | 2007-07-25 | 2009-02-12 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | ラッピングスラリーの管理方法 |
| CN103624665A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-03-12 | 浙江上城科技有限公司 | 一种蓝宝石触摸面板两面抛光方法 |
| CN110539209A (zh) * | 2019-08-15 | 2019-12-06 | 大连理工大学 | 一种薄型板状蓝宝石晶片的加工方法 |
| CN110539209B (zh) * | 2019-08-15 | 2021-05-25 | 大连理工大学 | 一种薄型板状蓝宝石晶片的加工方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD01 | Notification of change of attorney |
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|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20050126 |
|
| A521 | Written amendment |
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