JP2012135854A

JP2012135854A - リチウムタンタレートの研削方法

Info

Publication number: JP2012135854A
Application number: JP2010291460A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Kajiyama; 啓一梶山; Shinji Yamashita; 真司山下
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2012-07-19

Abstract

【課題】加工品質の悪化や加工不良、ウエーハの破損を抑制可能なリチウムタンタレートの研削方法を提供することである。
【解決手段】リチウムタンタレートの研削方法であって、リチウムタンタレートをチャックテーブルで保持する保持ステップと、該チャックテーブルに保持されたリチウムタンタレートを所定の回転周速度で回転させ、研削液を供給しつつ研削砥石を有する研削ホイールを所定の回転周速度で回転させながら該研削砥石をリチウムタンタレートに当接させてリチウムタンタレートを研削する研削ステップとを具備し、該研削液の温度は５℃以上１５℃以下であり、リチウムタンタレートの回転周速度は４７．８５ｍ／分以上７９．７６ｍ／分以下であり、該研削ホイールの回転周速度は８７９．２ｍ／分以上１３８１．６ｍ／分以下である、ことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、リチウムタンタレートの研削方法に関する。

特定の周波数帯域の電気信号を取り出すＳＡＷフィルター（ＳｕｒｆａｃｅＡｃｏｕｓｔｉｃＷａｖｅＦｉｌｔｅｒ：表面弾性波フィルター）は、ＲＦフィルター（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＦｉｌｔｅｒ）やＩＦフィルター（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙＦｉｌｔｅｒ）として殆どの携帯電話で使用されている他、デジタルテレビやＧＰＳ、無線ＬＡＮ等のフィルターとしても広く使用されている。

ＳＡＷフィルターの製造プロセスでは、回転引き上げ法や二重るつぼ法でリチウムタンタレート（ＬｉＴａＯ_３）の単結晶インゴットが育成され、その後、インゴットをウエーハ状にスライスした後、研削装置や研磨装置で研削、研磨して平坦化する（例えば、特開２００１−３３２９４９号公報参照）。

平坦化されたリチウムタンタレートウエーハ上には、フォトリソグラフィ技術を用いてアルミニウムやアルミニウム合金の薄膜で例えば周期２〜５μｍ程度の櫛型電極を複数形成する。

櫛型電極が表面に形成されたリチウムタンタレートウエーハは、研削装置で裏面が研削されて所定の厚みへと薄化された後、適宜研磨装置で研削面を研磨することで研削によって生じた歪が除去される（例えば、特開２００５−２８５５０号公報参照）。

その後、切削装置で薄化したリチウムタンタレートウエーハを切削して個々のチップへと分割する。分割されたチップをセラミックやガラスパッケージで気密封止することでＳＡＷフィルターが製造される。

近年、携帯電話等の電気機器は小型化、薄型化の傾向にあり、これらの電気機器に組み込まれるＳＡＷフィルターも小型化、薄型化が要望されている。

特開２００１−３３２９４９号公報特開２００５−２８５５０号公報

ところが、リチウムタンタレートウエーハを研削すると、「むしれ」と呼ばれる研削面の一部が局所的にえぐられる加工品質の悪化や「ピット」と呼ばれる微小な穴が生じることがある。

更に、よりウエーハを平坦化するために、細粒径の砥粒を含む研削砥石でリチウムタンタレートウエーハを研削すると、研削砥石に目詰まりや目つぶれと呼ばれる異常が発生し、研削不良を引き起こすことがある。

また、リチウムタンタレートウエーハを研削して薄化すると反りが大きく発生し、発生した反りによってウエーハ自体が割れてしまうことがある。

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、加工品質の悪化や加工不良、ウエーハの破損を抑制可能なリチウムタンタレートの研削方法を提供することである。

本発明によると、リチウムタンタレートの研削方法であって、リチウムタンタレートをチャックテーブルで保持する保持ステップと、該チャックテーブルに保持されたリチウムタンタレートを所定の回転周速度で回転させ、研削液を供給しつつ研削砥石を有する研削ホイールを所定の回転周速度で回転させながら該研削砥石をリチウムタンタレートに当接させてリチウムタンタレートを研削する研削ステップとを具備し、該研削液の温度は５℃以上１５℃以下であり、リチウムタンタレートの回転周速度は４７．８５ｍ／分以上７９．７６ｍ／分以下であり、該研削ホイールの回転周速度は８７９．２ｍ／分以上１３８１．６ｍ／分以下である、ことを特徴とするリチウムタンタレートの研削方法が提供される。

本発明の研削方法によると、むしれ及びピットの発生を防止することができ、加工品質の悪化や加工不良、研削時のウエーハの破損を抑制することができる。更に、化学機械研磨（ＣＭＰ）で使用するエッチャントを用いることなく、研削面を鏡面に加工することができる。

本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置の外観斜視図である。保持ステップを示す斜視図である。図３（Ａ）は研削ステップを示す斜視図、図３（Ｂ）は研削ステップを示す側面図である。

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を参照すると、本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２の斜視図が示されている。４は研削装置２のハウジング（ベース）であり、ハウジング４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に延びる一対のガイドレール（一本のみ図示）８が固定されている。

この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、そのハウジング２０が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１２に取り付けられている。

研削ユニット１０は、ハウジング２０と、ハウジング２０中に回転可能に収容されたスピンドル２１（図３（Ｂ）参照）と、スピンドル２１を回転駆動するサーボモータ２２と、スピンドルの先端に固定されたホイールマウント２４と、ホイールマウント２４に着脱可能に装着された先端に複数の研削砥石２６が固着された研削ホイール２５とを含んでいる。

本発明の研削方法で使用する研削ホイール２５は、個々の研削砥石２６が隙間を開けずに連続して配設されたタイプ（コンティニアスタイプ）の研削ホイールが好ましい。勿論、セグメント状の研削砥石２６が所定の隙間を開けて配設されている研削ホイールも使用可能である。

また、リチウムタンタレートウエーハ１１の高い精度での平坦化を実施するためには、粒径５μｍ以下の細粒径の砥粒をビトリファイドボンドで固めた研削砥石２６を使用するのが好ましい。

研削ユニット１０は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ１４とパルスモータ１６とから構成される研削ユニット送り機構１８を備えている。パルスモータ１６をパルス駆動すると、ボールねじ１４が回転し、移動基台１２が上下方向に移動される。

ハウジング４の中間部分にはチャックテーブル５０を有するチャックテーブル機構２８が配設されており、チャックテーブル機構２８は図示しないチャックテーブル移動機構によりＹ軸方向に移動される。３０はチャックテーブル機構２８をカバーする蛇腹である。

ハウジング４の前側部分には、第１のウエーハカセット３２と、第２のウエーハカセット３４と、ウエーハ搬送用ロボット３６と、複数の位置決めピン４０を有する位置決め機構３８と、ウエーハ搬入機構（ローディングアーム）４２と、ウエーハ搬出機構（アンローディングアーム）４４と、スピンナ洗浄ユニット４６が配設されている。

また、ハウジング４の概略中央部には、チャックテーブル５０を洗浄する洗浄水噴射ノズル４８が設けられている。この洗浄水噴射ノズル４８は、チャックテーブル５０が装置手前側のウエーハ搬入・搬出領域に位置付けられた状態において、チャックテーブル５０に向かって洗浄水を噴射する。５２は研削液供給ノズルであり、先端の噴出口５３から研削液を研削ホイール２５とチャックテーブル５０に保持されたリチウムタンタレートウエーハ１１に噴出する。

本発明の研削方法では、第１のウエーハカセット３２中に収容されているリチウムタンタレートウエーハ１１を、ウエーハ搬送用ロボット３６で保持して位置決め機構３８に搬送し、位置決めピン４０で中心合わせを行った後、ウエーハ搬入機構４２でリチウムタンタレートウエーハ１１を吸引保持してチャックテーブル５０まで搬送する。

チャックテーブル５０に吸引保持されたリチウムタンタレートウエーハ１１が図２に示されている。このリチウムタンタレートウエーハ１１はインゴットからスライスされた厚さ１〜２ｍｍのウエーハであり、本発明の研削方法ではウエーハ１１の表面及び裏面を研削して平坦化する。

次に、図３を参照して、本発明の研削ステップについて説明する。本発明の研削ステップでは、チャックテーブル５０で吸引保持したリチウムタンタレートウエーハ１１に、研削ユニット送り機構１８を駆動することにより研削ホイール２５の研削砥石２６を接触させ、所定の研削送り速度（例えば０．０５μｍ／ｓ）で研削ホイール２５を研削送りしながら、チャックテーブル５０を矢印ａで示す方向に例えば１５０〜２５０ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２５を矢印ｂで示す方向に例えば１４００〜２２００ｒｐｍで回転して、リチウムタンタレートウエーハ１１の研削を実施する。

この研削時には、研削液供給ノズル５２の噴出口５３から所定温度の研削液５５をリチウムタンタレートウエーハ１１及び研削ホイール２５に供給しながら研削を実施する。所定温度の研削液を供給しながら研削を実施することにより、研削加工で発生する加工熱を研削液で冷却することができ、「むしれ」とよばれる加工品質の悪化及びピットの発生を防止することができる。

リチウムタンタレートウエーハの最良の研削条件を探求するために、研削液の温度を５℃〜２０℃の間で４段階に変化させ、リチウムタンタレートウエーハの回転周速度１５．９５ｍ／ｍｉｎ〜１２７．６１ｍ／ｍｉｎの間で変化させ、研削ホイールの回転周速度６２８ｍ／ｍｉｎ〜１５０７．２ｍ／ｍｉｎの間で変化させて、研削面にピットの発生があるか否かを調べた。

研削に使用したウエーハはφ４インチのリチウムタンタレートウエーハであり、研削後のウエーハの研削面状態を顕微鏡で確認して、表１〜表４に示す結果が得られた。使用した研削ホイール２５の直径はφ２００ｍｍ、研削砥石２６は粒径５μｍ以下の砥粒をビトリファイドボンドで固めたビトリファイドタイプ、研削送り速度は０．０５μｍ／ｓ、研削量は１０μｍであった。

表１乃至表４で○印はピットやむしれの発生が無く良好な研削結果が得られたことを示しており、×印は研削面にピットやむしれの発生があったこと、―はスピンドル負荷電流の急上昇等研削異常が発生して研削不可能であったことを示している。

これらの表を観察すると、研削液の温度が２０℃の場合には、殆どの加工条件でピットやむしれが発生するか、或いは研削不可能であることを示しており、研削不適であることが判明した。

研削液の温度が１５℃の場合には、研削ホイールの回転周速度が７５３．６ｍ／ｍｉｎ以下の場合に研削面にピットやむしれが発生しており、更に１５０７．２ｍ／ｍｉｎ以上の場合には研削が不可能であった。

リチウムタンタレートウエーハの回転周速度が３１．９０ｍ／ｍｉｎの場合及び９５．７０ｍ／ｍｉｎの場合には、研削ホイールの回転周速度が８７９．２ｍ／ｍｉｎ及び１００４．８ｍ／ｍｉｎの場合に良好な研削結果が得られ、研削ホイールの回転周速度はこれより低速及び高速の場合には研削面にピットやむしれが発生しているか或いは研削が不可能であったことを示している。

表３に示した研削液の温度が１０℃の場合には、リチウムタンタレートウエーハの回転周速度が３１．９０ｍ／ｍｉｎで且つ研削ホイールの回転周速度が１１３０．４ｍ／ｍｉｎ以上の場合、及びリチウムタンタレートウエーハの回転周速度が１２７．６１ｍ／ｍｉｎで且つ研削ホイールの回転周速度が１００４．８ｍ／ｍｉｎ以上の場合に、研削面にピットやむしれが発生しているが、他の多くの加工条件ではピットやむしれの発生が無く良好な研削結果が得られたことを示している。

表４に示した研削液の温度が５℃の場合には、リチウムタンタレートウエーハの回転周速度が３１．９０ｍ／ｍｉｎで且つ研削ホイールの回転周速度が１１３０．４ｍ／ｍｉｎ以上の場合、及びリチウムタンタレートウエーハの回転周速度が１２７．６１ｍ／ｍｉｎで且つ研削ホイールの回転周速度は１００４．８ｍ／ｍｉｎ以上の場合に、研削面にピットやむしれが発生しているが、他の多くの加工条件では研削面にピットやむしれの発生が無く良好な研削結果が得られたことを示している。

研削液の温度を５℃より低い３℃で同様な実験を行ったところ、多くの条件下で良好な研削結果が得られたが、研削装置に結露の発生が見られたため、研削液の温度は５℃以上であることが好ましい。

以上の結果をまとめると、良好な研削条件として以下の研削条件が得られる。即ち、研削液の温度は５℃以上１５℃以下であり、リチウムタンタレートウエーハの回転周速度は４７．８５ｍ／ｍｉｎ以上７９．７６ｍ／ｍｉｎ以下であり、研削ホイールの回転周速度は８７９．２ｍ／ｍｉｎ以上１３８１．６ｍ／ｍｉｎ以下であるのが好ましい。

より好ましくは、研削液の温度は５℃以上１０℃以下であり、リチウムタンタレートウエーハの回転周速度は１５．２４ｍ／ｍｉｎ以上２５．４ｍ／ｍｉｎ以下であり、研削ホイールの回転周速度は１１３０．４ｍ／ｍｉｎ以上１３８１．６ｍ／ｍｉｎ以下である。

２研削装置
１０研削ユニット
１１リチウムタンタレートウエーハ
２５研削ホイール
２６研削砥石
５０チャックテーブル
５２研削液供給ノズル
５５研削液

Claims

リチウムタンタレートの研削方法であって、
リチウムタンタレートをチャックテーブルで保持する保持ステップと、
該チャックテーブルに保持されたリチウムタンタレートを所定の回転周速度で回転させ、研削液を供給しつつ研削砥石を有する研削ホイールを所定の回転周速度で回転させながら該研削砥石をリチウムタンタレートに当接させてリチウムタンタレートを研削する研削ステップとを具備し、
該研削液の温度は５℃以上１５℃以下であり、
リチウムタンタレートの回転周速度は４７．８５ｍ／分以上７９．７６ｍ／分以下であり、
該研削ホイールの回転周速度は８７９．２ｍ／分以上１３８１．６ｍ／分以下である、
ことを特徴とするリチウムタンタレートの研削方法。
該研削液の温度は５℃以上１０℃以下であり、
リチウムタンタレートの回転周速度は１５．２４ｍ／分以上２５．４ｍ／分以下であり、
該研削ホイールの回転周速度は１１３０．４ｍ／分以上１３８１．６ｍ／分以下である請求項１記載のリチウムタンタレートの研削方法。