JP2011025338A

JP2011025338A - 板状物固定方法

Info

Publication number: JP2011025338A
Application number: JP2009172083A
Authority: JP
Inventors: Masashi Aoki; 昌史青木
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2009-07-23
Filing date: 2009-07-23
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】湾曲した板状物を平坦に固定可能な板状物の固定方法を提供することである。
【解決手段】片面が凸面で反対の面が凹面となるように湾曲している板状物を、平坦な保持基板に接着剤を介して固定する板状物固定方法であって、載置台上に保持基板を載置する保持基板載置工程と、該保持基板の上面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、該板状物の凸面側を上にして該保持基板に塗布された接着剤の上に該板状物を載置する板状物載置工程と、該板状物との面積比が２０〜６０％の平坦な底面を有する該板状物と相似形の押圧部材を、該板状物の中央付近に位置づけて該板状物の凸面に上方から押し当て、該保持基板側に押圧して所定時間保持する押圧部材押圧保持工程と、を具備したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、湾曲した板状物を一様に研削加工するために、平坦な保持基板に接着剤を介して板状物を固定する板状物固定方法に関する。

近年、光学素子の製造に、サファイア、炭化珪素、窒化ガリウム等の六方晶構造を有する材料が素子の成長基板として用いられるようになってきた。また、常に求められる電気製品の軽薄短小化の要求のため、光学素子も小さく、薄く形成する必要があり、その製造工程において上述した材料からなる板状のウエーハに対して研削、研磨加工が実施される。

研削加工や研磨加工においては、ウエーハを多孔質材料からなるチャックテーブルに真空吸引固定するのが一般的であるが、チャックテーブルに接する面が平坦でないと真空吸引できないし、真空吸引されている面に半導体回路等が形成されている場合が多いので、その回路を保護するため平坦な板状の保持基板にウエーハを接着剤で固定する方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２００７−３６０７４号公報特開２００３−２４５８４７号公報

しかし、ウエーハ形状に成形されたサファイア基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等は一般的に湾曲していて、基板中央が外周に比較して盛り上がっていたりする場合が多い。このような基板を均一に研削・研磨するためには、平坦な状態に固定する必要があるが、これらの材質は総じて高いモース硬度を有しており、全面を平坦に固定するのが非常に難しいという問題がある。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、湾曲している板状物を平坦に固定可能な板状物固定方法を提供することである。

本発明によると、片面が凸面で反対の面が凹面となるように湾曲している板状物を、平坦な保持基板に接着剤を介して固定する板状物固定方法であって、載置台上に保持基板を載置する保持基板載置工程と、該保持基板の上面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、該板状物の凸面側を上にして該保持基板に塗布された接着剤の上に該板状物を載置する板状物載置工程と、該板状物との面積比が２０〜６０％の平坦な底面を有する該板状物と相似形の押圧部材を、該板状物の中央付近に位置づけて該板状物の凸面に上方から押し当て、該保持基板側に押圧して所定時間保持する押圧部材押圧保持工程と、を具備したことを特徴とする板状物固定方法が提供される。

好ましくは、押圧部材押圧保持工程において、押圧部材と板状物との間に、板状物と同等以上の大きさを有する平坦な緩衝板を介在させる。

本発明の板状物固定方法によると、板状物の２０〜６０％程度の面積の底面を有する押圧部材で板状物の中央付近を押圧するので、高くなった板状物の中央部が集中的に押圧され、板状物の反りを矯正しつつ全体を平坦に保持基板上に固定できる。

板状物の全面を均一に押圧すると、板状物中央部の接着剤や内包してしまった空気は外周部に比べて押し出されにくく、中央部分に多く残ってしまう傾向があるが、本発明では中央部分が集中的に押圧されるので、その点も解消される。

押圧部材押圧保持工程中に、押圧部材と板状物との間に板状物と同等以上の大きさを有する平坦な緩衝板を介在させる構成によれば、ゴム板を介在させたりエアバッグ等で押圧する場合に比べ、押圧部材により中央部付近に大きい力をかけつつも局所的な荷重の差を作ることなく、板状物全体に荷重がかけられる。よって、シリコンなどに比較して割れやすいサファイア基板や炭化珪素基板等を均一に平坦に固定することができる。

図１（Ａ）はウエーハ形状の板状物の斜視図、図１（Ｂ）は板状物の縦断面図である。図２（Ａ）は板状物の中央部を押圧しようとする状態の一部断面図、図２（Ｂ）は板状物の中央部を押圧保持している状態の一部断面図である。押圧部材と板状物との間に平坦な緩衝板を介在させて板状物の中央部を押圧保持している状態の一部断面図である。図４（Ａ）は板状物が円盤形状であるときの押圧部材と緩衝板の形状及びサイズの関係を示す説明図、図４（Ｂ）は板状物が四角形状であるときの押圧部材と緩衝板の形状及びサイズの関係を示す説明図である。研削装置の外観斜視図である。研削工程の説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１（Ａ）はサファイア基板、炭化珪素基板、窒化ガリウム基板等のウエーハ形状に成形された円盤状板状物２の斜視図を示している。

これらの板状物２は、モース硬度が高く非常に硬いため、一般的に反ったり、中凸形状又は中凹形状に湾曲している場合が多い。図１（Ｂ）は湾曲形状板状物２の縦断面図を示している。板状物２は凸面２ａと凸面２ａの反対側の凹面２ｂを有している。

本実施形態の板状物固定方法では、まず図２（Ａ）に示すように、載置台４上に保持基板６を載置する。保持基板６は金属板又はガラス板等から形成されており、上下面が平坦であり、且つ上下面の平行度は優れたものが好ましい。

このように載置台４上に保持基板６を載置してから、保持基板６上に接着剤８を塗布する。接着剤８としては、ワックスや樹脂があげられ、具体的には日化精工株式会社製の商品名「シフトワックス」を採用可能である。このシフトワックスは作業温度である１００〜１２０℃で軟化し、常温で硬化する。

このように保持基板６上に接着剤８を塗布してから、板状物２を凸面２ａ側を上にして接着剤８の上に載置する。そして、板状物２との面積比が２０〜６０％の平坦な底面を有し板状物２と相似形の押圧部材１０を、板状物２の中央付近に位置づけて板状物２の凸面２ａに矢印１２で示すように上方から押し当て、図２（Ｂ）に示すように保持基板６側に押圧して所定時間保持する。

押圧部材１０による押圧開始までは、ワックスが軟化する１００〜１２０℃の作業温度で接着剤８の塗布が実施され、押圧時には接着剤８を常温で硬化させる。例えば板状物２が直径１００ｍｍのサファイア基板の場合には、押圧部材１０はφ２０ｍｍ〜φ６０ｍｍの円形底面を有するのが好ましい。

図３を参照すると、本発明第２実施形態の板状物固定方法が示されている。本実施形態では、押圧部材１０と板状物２との間に、板状物２と同等以上の大きさを有する平坦な緩衝板１４を介在させて、押圧部材１０で矢印１２方向に板状物２を押圧して所定時間保持する。

緩衝板１４としてはＳＵＳ板等の金属板やガラス板を採用可能であり、多少の弾性を持ちつつも剛性を兼ね備えた硬い部材が好ましい。実際には、緩衝板１４は１〜５ｍｍ程度の厚さを有しているのが好ましい。押圧部材１０としては厚さ５ｍｍ以上の金属材料を使用する。押圧部材１０と緩衝板１４の厚さの関係は押圧部材＞緩衝板の関係が必要である。

図３に示した第２実施形態によれば、押圧部材１０と板状物２との間に、金属やガラス等からなる緩衝板１４を挟み込んで押圧するので、ゴム板を介在させたりエアバッグ等で押圧する場合に比べ、押圧部材１０により中央部付近に大きい力をかけつつも、局所的な荷重の差を作ることなく板状物２全体に荷重をかけることができる。よって、シリコンなどに比較して割れやすいサファイア基板や炭化珪素基板等を均一に平坦に固定することができる。

図４を参照すると、板状部材の形状及び大きさに対する押圧部材及び緩衝板の形状及び大きさの関係が示されている。図４（Ａ）は板状部材２が円盤状の場合であり、この場合には押圧部材１０の底面及び緩衝板１４は円盤形状であるのが好ましい。図４（Ｂ）は板状部材２Ａが四角形状の場合であり、この場合には押圧部材１０Ａの底面及び緩衝板１４Ａも四角形状であるのが好ましい。

次に図５を参照して、このように保持基板６に接着されて平坦化された板状物２を研削するのに適した研削装置２２の一例について説明する。２４は研削装置２２のハウジングであり、ハウジング２４の後方にはコラム２６が立設されている。コラム２６には、上下方向に延びる一対のガイドレール２８が固定されている。

この一対のガイドレール２８に沿って研削ユニット３０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット３０は、スピンドルハウジング３２と、スピンドルハウジング３２を保持する支持部３４を有しており、支持部３４が一対のガイドレール２８に沿って上下方向に移動する移動基台３６に取り付けられている。

研削ユニット３０はスピンドルハウジング３２中に回転可能に収容されたスピンドル３８と、スピンドル３８の先端に固定されたホイールマウント４２と、ホイールマウント４２にねじ締結され環状に配設された複数の研削砥石を有する研削ホイール４４と、スピンドル３８を回転駆動する電動モータ４０を含んでいる。

研削装置２２は、研削ユニット３０を一対の案内レール２８に沿って上下方向に移動するボールねじ４８とパルスモータ５０とから構成される研削ユニット移動機構５２を備えている。パルスモータ５０を駆動すると、ボールねじ４８が回転し、移動基台３６が上下方向に移動される。

ハウジング２４の上面には凹部２４ａが形成されており、この凹部２４ａにチャックテーブル機構５４が配設されている。チャックテーブル機構５４はチャックテーブル５６を有し、図示しない移動機構により板状物着脱位置Ａと、研削ユニット３０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。５８，６０は蛇腹である。ハウジング２４の前方側には、研削装置２２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル６２が配設されている。

保持基板６に接着剤８を介して平坦に固定された板状物２の表面を研削するには、図５に示す板状物着脱位置Ａに移動されているチャックテーブル５６上に保持基板６を吸引保持し、図示しない移動機構によりチャックテーブル５６を研削ユニット３０に対向する研削位置Ｂに移動する。

図６に示すように、研削装置２２のスピンドル３８の先端部にはホイールマウント４２が固定されており、このホイールマウント４２には研削ホイール４４がねじ４３で装着されている。研削ホイール４４は、環状基台４５の自由端部に粒径０．３〜１．０μｍのダイアモンド砥粒をビトリファイドボンド等で固めた複数の研削砥石４６が固着されて形成されている。

保持基板６を下にしてチャックテーブル５６に吸引保持された板状物２が図６に示す研削位置に位置づけられると、チャックテーブル５６を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール４４をチャックテーブル５６と同一方向に、即ち矢印ｂ方向に例えば６０００ｒｐｍで回転させるとともに、研削ユニット移動機構５２を作動して研削砥石４６を板状物２の表面に接触させる。

そして、研削ホイール４４を所定の研削送り速度で下方に所定量研削送りして、板状物２の研削を実施する。図示しない接触式の厚み測定ゲージによって保持基板６と板状物２との一体化物の厚みを測定しながら板状物２を所望の厚みに仕上げる。

２板状物
４載置台
６保持基板
８接着剤
１０押圧部材
１４緩衝板
２２研削装置
３０研削ユニット
４４研削ホイール
５６チャックテーブル

Claims

片面が凸面で反対の面が凹面となるように湾曲している板状物を、平坦な保持基板に接着剤を介して固定する板状物固定方法であって、
載置台上に保持基板を載置する保持基板載置工程と、
該保持基板の上面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
該板状物の凸面側を上にして該保持基板に塗布された接着剤の上に該板状物を載置する板状物載置工程と、
該板状物との面積比が２０〜６０％の平坦な底面を有する該板状物と相似形の押圧部材を、該板状物の中央付近に位置づけて該板状物の凸面に上方から押し当て、該保持基板側に押圧して所定時間保持する押圧部材押圧保持工程と、
を具備したことを特徴とする板状物固定方法。
該押圧部材押圧保持工程中に、該押圧部材と該板状物との間に、該板状物と同等以上の大きさを有する平坦な緩衝板を介在させる請求項１記載の板状物固定方法。