JP2012051069A

JP2012051069A - 研削方法

Info

Publication number: JP2012051069A
Application number: JP2010195565A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Tokuyama; 正寿徳山
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-09-01
Filing date: 2010-09-01
Publication date: 2012-03-15

Abstract

【課題】被加工物が硬質材からなる場合においても加工時間を短縮することができる研削方法を提供する。
【解決手段】被加工物１０に対して透過性を有するレーザー光線３１ｂを照射することで被加工物１０の研削仕上げ厚みＴに至らない裏面１０１側に脆弱層１０２ａ等を形成し、その後、研削砥石を有する研削手段を用いて脆弱層１０２ａ等が形成された被加工物１０の裏面１０１を研削仕上げ厚みＴまで研削して薄化する。被加工物１０の裏面１０１側に脆弱層１０２ａ等を形成した後に研削を行うようにしたため、硬質材からなる被加工物１０の研削が容易となり、従来よりも研削に要する時間を短縮することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、硬質材からなる被加工物の裏面を研削する研削方法に関するものである。

例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）の製造工程では、インゴットから切り出されたサファイアや炭化ケイ素等の基板に対して研削装置を用いた研削や研磨装置を用いた研磨といった加工を施すことにより、結晶成長用基板が形成され、結晶成長用基板にエピタキシャル成長によって窒化ガリウム（GaN）等からなる発光層が形成される。

これらサファイアや炭化ケイ素等、硬質材からなる被加工物の研削に使用される研削装置としては、ダイヤモンドやＣＢＮ（Cubic Boron Nitride）等の砥粒をガラスや樹脂、金属等で固めて構成される研削砥石を含む研削手段を備えた研削装置が広く使用されている（例えば特許文献１参照）。このような研削装置では、保持テーブルに保持された被加工物の裏面（被研削面）に研削砥石を当接させつつ、保持テーブルと研削砥石とをそれぞれ回転させながら互いに近接する方向へ相対的に研削送りすることで、被研削面の研削が遂行される。

特開２００７−２２２９８６号公報

しかしながら、被加工物がサファイア、炭化ケイ素、石英ガラス、窒化ガリウム等、硬質材からなる場合には、研削に非常に時間がかかるという問題がある。

本発明は、上記事実に鑑みてなされたもので、その目的は、被加工物が硬質材からなる場合においても加工時間を短縮することができる研削方法を提供することにある。

本発明は、硬質材からなる被加工物の裏面を研削する方法に関するもので、被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することで被加工物の研削仕上げ厚みに至らない裏面側に脆弱層を形成するステップと、研削砥石を有する研削手段を用いて脆弱層が形成された被加工物の裏面を研削仕上げ厚みまで研削して薄化するステップとを備える。

本発明では、被加工物の裏面側に脆弱層を形成した後に研削を行うようにしたため、硬質材からなる被加工物の研削が容易となり、従来よりも研削に要する時間を短縮することができる。

レーザー加工装置を用いて脆弱層を形成する状態を示す斜視図である。被加工物の内部に脆弱層を形成する状態を略示的に示す断面図である。被加工物の内部に複数の脆弱層を形成する状態を略示的に示す断面図である。被加工物の裏面を研削する状態を示す斜視図である。

（１）脆弱層形成ステップ
図１に示すレーザ加工装置１は、被加工物を保持する保持手段２と、保持手段２に保持された被加工物にレーザー光線を照射して加工を行うレーザー加工手段３とを備えており、保持手段２と加工手段３とは水平方向（Ｘ方向及びＹ方向）に相対移動可能となっている。図１の例では、保持手段２がＸ方向に可動であり、レーザー加工手段３がＹ方向に可動である構成となっている。

レーザー加工手段３は、被加工物の加工すべき位置を撮像して検出する撮像手段３０と、レーザー光線を下方に出射するレーザーヘッド３１とを備えている。一方、保持手段２においては、表面１００側が保持され、被研削面である裏面１０１が露出した状態で、硬質材からなる被加工物１０が保持される。硬質材からなる被加工物１０としては、例えば、サファイア、炭化ケイ素、石英ガラス、窒化ガリウムなどがある。

脆弱層形成ステップでは、まず、被加工物１０の端部の上方にレーザーヘッド３１を位置付ける。例えば、被加工物１０に形成されたオリエンテーションフラット１０ａの延長線上にレーザーヘッド３１が位置するようにする。

そして、保持手段２をＸ方向に移動させるとともに、レーザーヘッド３１から、被加工物１０に対して透過性を有するレーザー光線を出射し、例えば図２に示すように、被加工物１０の内部にそのレーザー光線３１ａを集光し照射する。そうすると、被加工物１０の内部のレーザー光線が集光された部分には、Ｘ方向に沿って脆弱層１０２ａが形成される。レーザー光線３１ａとして、マルチビームレーザーを使用してもよい。

レーザー光線３１ａの集光位置（脆弱層１０２ａが形成される厚み方向の位置）は、被加工物１０の表面１００を基準として仕上がり厚みＴまでに至らない位置である。脆弱層１０２ａは、密度、屈折率、機械的強度やその他の物理的特性が周囲とは異なる状態となったためにレーザー光線の照射前よりも脆弱となった改質層であり、例えば、溶融処理領域、クラック領域や絶縁破壊領域、屈折率変化領域等があり、これらが混在した領域もある。

保持手段２の一度のＸ方向の送りで一直線状の脆弱層が形成された後は、レーザー加工手段３を少しずつＹ方向に送りながら、図１に示したように、同様の深さに脆弱層１０２ａを順次形成していく。このようにして、被加工物１０内部のほぼ一定の深さに脆弱層１０２ａが一面にわたって形成される。なお、脆弱層１０２ａは、必ずしもある深さの全面に形成することを要せず、水平方向に隙間がある状態で形成してもよい。

つぎに、図３に示すように、レーザー光線３１ｂを脆弱層１００ａよりも上の位置に集光し、前記と同様の方法により一面に脆弱層１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄを順次形成していく。図３の例では、脆弱層１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄが隙間なく形成されているが、厚み方向に隣り合う脆弱層の間に隙間があってもよい。また、最上部の脆弱層は、裏面１０１上に露出していてもよいし、内部にあってもよい。脆弱層の数も任意であり、後の研削ステップにおける研削量及び被加工物１０の硬度等に応じて適宜定めることができる。

（２）研削ステップ
図４に示す研削装置４は、被加工物を保持して回転可能な保持テーブル４０と、保持テーブル４０に保持された被加工物を研削する研削手段４１とを備えており、脆弱層形成ステップによって内部に脆弱層が形成された被加工物１０は、次に、表面１００が研削装置４の保持テーブル４０に保持され、裏面１０１が露出した状態となる。

研削手段４１は、鉛直方向の軸心を有する回転可能なスピンドル４１０の下端にマウント４１１を介して研削ホイール４１２が装着されて構成されており、研削ホイール４１２の下面には円弧上に複数の研削砥石４１３が固着されている。

このように構成される研削装置４においては、被加工物１０を保持した保持テーブル４０を矢印Ａの方向に回転させるとともに、スピンドル４１０を矢印Ｂの方向に回転させ、その状態で研削手段４１を降下させ、回転する研削砥石４１３を被加工物１０の裏面１０１に接触させて押圧することにとり、裏面１０１を研削する。このとき、研削砥石４１３の回転軌道が被加工物１０の回転中心を通るようにする。こうして裏面１０１の研削を行うことにより、被加工物が薄化される。そして、図２及び図３に示した研削仕上げ厚みＴまで研削が行われた時点で研削を終了する。

研削ステップでは、被加工物１０の裏面１０１側に脆弱層が形成されているため、研削による薄化が進行しやすく、脆弱層を形成せずに研削を行う場合と比べて研削に要する時間を短縮することができる。

１：レーザー加工装置
２：保持手段
３：加工手段
３０：撮像手段３１：レーザーヘッド３１ａ：レーザー光線
４：研削装置
４０：保持テーブル
４１：研削手段
４１０：スピンドル４１１：マウント４１２：研削ホイール４１３：研削砥石
１０：被加工物１００：表面１０１：裏面
１０ａ：オリエンテーションフラット
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ、１０２ｄ：脆弱層

Claims

硬質材からなる被加工物の裏面を研削する方法であって、
被加工物に対して透過性を有するレーザー光線を照射することで、被加工物の研削仕上げ厚みに至らない裏面側に脆弱層を形成するステップと、
研削砥石を有する研削手段を用いて該脆弱層が形成された被加工物の裏面を研削仕上げ厚みまで研削して薄化するステップと
を備える研削方法。