JP2012151412A - Grinding method of hard substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サファイア基板、SiC基板等の硬質基板の研削方法に関する。 The present invention relates to a method for grinding a hard substrate such as a sapphire substrate or a SiC substrate.
サファイア基板、SiC基板等の表面に窒化ガリウム(GaN)等の半導体層(エピタキシャル層)を形成し、該半導体層にLED等の複数の光デバイスが格子状に形成されたストリート(分割予定ライン)によって区画されて形成された光デバイスウエーハは、モース硬度が比較的高く切削ブレードによる分割が困難であることから、レーザビームの照射によって個々の光デバイスに分割され、分割された光デバイスは携帯電話、パソコン等の電気機器に利用されている(例えば、特開2008−6492号公報参照)。 A street in which a semiconductor layer (epitaxial layer) such as gallium nitride (GaN) is formed on the surface of a sapphire substrate, SiC substrate, etc., and a plurality of optical devices such as LEDs are formed in a lattice shape on the semiconductor layer (division planned line) Since the optical device wafer formed by dividing the optical device wafer is relatively high in Mohs hardness and difficult to divide by a cutting blade, it is divided into individual optical devices by laser beam irradiation. It is used for electric devices such as personal computers (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-6492).
サファイア基板はエピタキシャル層の成長に適しており、光デバイスを製造する上で不可欠な素材であるが、エピタキシャル層が成長した後は電気機器の軽量化、小型化、光デバイスの輝度の向上のために研削装置によってサファイア基板の裏面が研削される(例えば、特開2008−23693号公報)。 A sapphire substrate is suitable for the growth of epitaxial layers and is an indispensable material for manufacturing optical devices, but after the epitaxial layer has grown, it is necessary to reduce the weight and size of electrical equipment and improve the brightness of optical devices. Next, the back surface of the sapphire substrate is ground by a grinding device (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-23693).
研削装置は、被加工物を保持する保持面を有し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削手段をチャックテーブルに対して接近及び離反させる研削送り手段とから少なくとも構成され、板状の被加工物を所望の厚みに研削することができる。 The grinding device is capable of rotating a grinding wheel having a holding surface for holding a workpiece and a rotatable chuck table, and a grinding wheel provided with an annular grinding wheel for grinding the workpiece held on the chuck table. It comprises at least grinding means for supporting and grinding feed means for moving the grinding means toward and away from the chuck table, so that a plate-like workpiece can be ground to a desired thickness.
しかし、サファイア基板、SiC基板等の硬質基板はモース硬度が高いと共に裏面が鏡面に形成されているため、ダイアモンド砥粒を主成分とする研削砥石が硬質基板の裏面ですべり研削が進行せず、研削送りによる圧力によって硬質基板が損傷するという問題がある。 However, since hard substrates such as sapphire substrates and SiC substrates have high Mohs hardness and the back surface is formed in a mirror surface, the grinding wheel with diamond abrasive grains as the main component does not allow sliding grinding on the back surface of the hard substrate, There is a problem that the hard substrate is damaged by the pressure of the grinding feed.
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、硬質基板を損傷させることなく研削可能な硬質基板の研削方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of such a point, The place made into the objective is to provide the grinding method of the hard board | substrate which can be ground without damaging a hard board | substrate.
本発明によると、被加工物を保持する保持面を有し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持された被加工物を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持する研削手段と、研削水を供給する研削水供給手段と、被加工物を搬入搬出する搬入搬出位置と被加工物を研削する研削位置とに該チャックテーブルを位置づける位置付け手段と、該研削手段を該チャックテーブルに対して相対的に研削送りして接近及び離反させる研削送り手段と、該チャックテーブルに保持された被加工物の厚みを検出する厚み検出手段とを備えた研削装置によって、硬質基板を研削する硬質基板の研削方法であって、該チャックテーブルの保持面で硬質基板を保持する保持工程と、該チャックテーブルを研削位置に位置づける位置付け工程と、該研削送り手段を作動して所定の研削送り速度で該チャックテーブルに保持された硬質基板に該研削砥石を接触させる際、研削水の供給を停止して乾式で硬質基板を僅かに研削する乾式研削工程と、該乾式研削工程に引き続き、該研削水供給手段を作動して研削水を供給しながら硬質基板を研削する湿式研削工程と、硬質基板が所望の厚みに達した際研削を終了する研削終了検出工程と、を具備したことを特徴とする硬質基板の研削方法が提供される。 According to the present invention, a rotatable chuck table having a holding surface for holding a workpiece, and a grinding wheel in which a grinding wheel for grinding the workpiece held on the chuck table is arranged in an annular shape can be rotated. Grinding means for supporting the workpiece, grinding water supply means for supplying grinding water, positioning means for positioning the chuck table at a loading / unloading position for loading / unloading the workpiece and a grinding position for grinding the workpiece, and the grinding By a grinding apparatus provided with grinding feed means for grinding and feeding the means relative to the chuck table to approach and separate, and thickness detecting means for detecting the thickness of the workpiece held on the chuck table, A method for grinding a hard substrate, comprising: a holding step of holding a hard substrate on a holding surface of the chuck table; and positioning the chuck table at a grinding position. And when the grinding wheel is brought into contact with the hard substrate held on the chuck table at a predetermined grinding feed speed by operating the grinding feed means, the supply of grinding water is stopped and the hard substrate is dried. A dry grinding step for slightly grinding, a wet grinding step for grinding the hard substrate while supplying the grinding water by operating the grinding water supply means following the dry grinding step, and the hard substrate has reached a desired thickness There is provided a grinding method of a hard substrate, comprising: a grinding completion detecting step for terminating grinding.
本発明の研削方法によると、硬質基板に研削砥石を接触させる際、研削水を供給しない乾式で硬質基板を僅かに研削するので、硬質基板の研削すべき面が荒らされて研削砥石の噛み付きが良好となり、研削水を供給しながら硬質基板の研削を実施すると、研削砥石が硬質基板の裏面上ですべることなく研削を開始することができる。 According to the grinding method of the present invention, when the grinding wheel is brought into contact with the hard substrate, the hard substrate is slightly ground by a dry method without supplying grinding water, so that the surface to be ground of the hard substrate is roughened and the grinding wheel is bitten. If the hard substrate is ground while supplying the grinding water, the grinding wheel can start grinding without sliding on the back surface of the hard substrate.
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は本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置2の斜視図を示している。研削装置2のハウジング4は、ベース6と、ベース6から垂直に立ち上がったコラム8から構成される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a perspective view of a
コラム8には上下方向に伸びる1対のガイドレール12,14が固定されている。この一対のガイドレール12,14に沿って研削手段(研削ユニット)16が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット16は支持部20を介して一対のガイドレール12,14に沿って上下方向に移動する移動基台18に取り付けられている。
A pair of
研削ユニット16は、支持部20に取り付けられたスピンドルハウジング22と、スピンドルハウジング22中に回転可能に収容されたスピンドル24と、スピンドル24を回転駆動するサーボモータ26を含んでいる。
The
図5に示されるように、スピンドル24の先端部にはマウンター28が固定されており、このマウンター28には研削ホイール30がねじ止めされている。研削ホイール30はホイール基台32の自由端部に粒径5〜10μmのダイアモンド砥粒等をビトリファイドボンドで固めた複数の研削砥石34が固着されて構成されている。
As shown in FIG. 5, a
研削手段(研削ユニット)16にはホース36を介して研削水が供給される。好ましくは、研削水としては純水が使用される。図7に示すように、ホース36から供給された研削水が、スピンドル24に形成された研削水供給穴38、マウンター28に形成された空間40及び研削ホイール30のホイール基台32に形成された複数の研削水供給ノズル42を介して研削砥石34及びチャックテーブル54に保持されたウエーハ11に供給される。
Grinding water is supplied to the grinding means (grinding unit) 16 via a
図1を再び参照すると、研削装置2は、研削ユニット16を一対の案内レール12,14に沿って上下方向に移動する研削ユニット送り機構(研削送り手段)44を備えている。研削ユニット送り機構44は、ボールねじ46と、ボールねじ46の一端部に固定されたパルスモータ48から構成される。パルスモータ48をパルス駆動すると、ボールねじ46が回転し、移動基台18の内部に固定されたボールねじ46のナットを介して移動基台18が上下方向に移動される。
Referring to FIG. 1 again, the
ベース6の凹部10には、チャックテーブルユニット50が配設されている。チャックテーブルユニット50は、図2に示すように、支持基台52と、支持基台52に回転自在に配設されたチャックテーブル54を含んでいる。チャックテーブルユニット50は更に、チャックテーブル54を挿通する穴を有したカバー56を備えている。
A
チャックテーブル54はチャックテーブル移動機構58により、ウエーハ11を搬入搬出する装置手前側の搬入搬出位置と、研削手段16の作用を受ける装置奥側の研削位置との間でY軸方向に移動される。チャックテーブル移動機構58は、ボールねじ60と、ボールねじ60のねじ軸62の一端に連結されたパルスモータ64から構成される。
The chuck table 54 is moved in the Y-axis direction by a chuck
パルスモータ64をパルス駆動すると、ボールねじ60のねじ軸62が回転し、このねじ軸62に螺合したナットを有する支持基台52が研削装置2の前後方向(Y軸方向)に移動する。よって、チャックテーブル54もパルスモータ64の回転方向に応じてY軸方向に移動する。
When the
チャックテーブル54に隣接して、チャックテーブル54に保持されたウエーハ11の厚みを検出する厚み検出手段94が配設されている。厚み検出手段94の検出針(プローブ)96はチャックテーブル54に保持されたウエーハ11の研削面に接触する検出位置と、チャックテーブル54から離れた退避位置との間で回動される。
A thickness detecting means 94 for detecting the thickness of the
図1に示されているように、図2に示した一対のガイドレール66,68及びチャックテーブル移動機構58は蛇腹70,72により覆われている。すなわち、蛇腹70の前端部は凹部10を画成する前壁に固定され、後端部がカバー56の前端面に固定されている。また、蛇腹72の後端はコラム8に固定され、その前端はカバー56の後端面に固定されている。
As shown in FIG. 1, the pair of
ベース6には、第1のウエーハカセット74と、第2のウエーハカセット76と、ウエーハ搬送ロボット78と、複数の位置決めピン81を有するウエーハ仮置テーブル80と、ウエーハ搬入手段82と、ウエーハ搬出手段84と、洗浄手段86が配設されている。更に、ハウジング4の前方にはオペレータが研削条件等を入力する操作手段88が設けられている。
The base 6 includes a
また、ベース6の概略中央部には、チャックテーブル54を洗浄する洗浄水噴射ノズル90が設けられている。この洗浄水噴射ノズル90は、チャックテーブル54がウエーハ搬入・搬出位置に位置づけられた状態において、チャックテーブル54に保持された研削加工後のウエーハに向けて洗浄水を噴出する。ベース6の凹部10には、研削砥石32により研削されたウエーハ11の研削屑を含んだ研削水を排水する排水口92が設けられている。
A cleaning
図3を参照すると、本発明の研削方法の研削対象物である光デバイスウエーハ11の斜視図が示されている。光デバイスウエーハ11は、サファイア基板13上に窒化ガリウム(GaN)等のエピタキシャル層(半導体層)15が積層されて構成されている。光デバイスウエーハ11は、エピタキシャル層15が積層された表面11aと、サファイア基板13が露出した裏面11bとを有している。
Referring to FIG. 3, a perspective view of an
研削加工を実施する前のサファイア基板13は例えば1300μmの厚みを有しており、エピタキシャル層15は例えば5μmの厚みを有している。エピタキシャル層15にLED等の光デバイス19が格子状に形成された分割予定ライン(ストリート)17によって区画されて形成されている。
The
光デバイスウエーハ11の裏面の研削、即ちサファイア基板13の研削に先立って、光デバイスウエーハ11の表面11aに形成された光デバイス19を保護するために、光デバイスウエーハ11の表面11aに保護テープ23が貼着される。
Prior to grinding of the back surface of the optical device wafer 11, that is, grinding of the
よって、本発明の研削方法では、図4に示すように、保護テープ23を下側にして光デバイスウエーハ11をウエーハ搬入・搬出位置に位置づけられたチャックテーブル54の保持面54aで吸引保持する。よって、保持された状態ではサファイア基板13が露出する。
Therefore, in the grinding method of the present invention, as shown in FIG. 4, the
次いで、チャックテーブル移動機構58を駆動して、チャックテーブル54をY軸方向に移動し、図5に示すように、研削砥石34がサファイア基板13に作用する研削位置に位置づける。
Next, the chuck
次いで、図6に示すように、厚み検出手段94の検出針96を検出位置に回動してサファイア基板13の被研削面に接触させ、チャックテーブル54を矢印a方向に750rpmで回転しつつ、研削水の供給を断って研削ホイール30を矢印b方向に1300rpmで回転させながら、研削ユニット送り機構44を駆動して所定の研削送り速度、例えば3μm/sでチャックテーブル54に保持されたサファイア基板13に研削砥石34を接触させ、研削水を供給しない乾式でサファイア基板13を僅かに研削する乾式研削工程を実施する。この乾式研削工程により、サファイア基板13の裏面を荒らすことができる。乾式研削時間は例えば1〜2秒程度実施する。
Next, as shown in FIG. 6, the
乾式研削工程実施後、研削水を供給しながらサファイア基板13を研削する研削工程を実施する。この研削工程では、図7に示すように、チャックテーブル54を矢印a方向に750rpmで回転しつつ、研削水供給手段を作動して研削水を供給しながら研削ホイール30を矢印b方向に1300rpmで回転させ、更に研削ユニット送り機構44を駆動して所定の研削送り速度、例えば3μm/sで研削ホイール30を下方に研削送りしながら、研削砥石34でサファイア基板13の研削を遂行する。
After performing the dry grinding process, a grinding process for grinding the
乾式研削工程でサファイア基板13の研削すべき面が荒らされているので、研削水を供給しながら実施する研削工程でのサファイア13への研削砥石34の噛み付きが良好となり、研削砥石34がサファイア基板13の裏面ですべることなく研削が遂行される。
Since the surface to be ground of the
厚み検出手段94の検出針96をサファイア基板13に接触させてサファイア基板13の研削を遂行し、光デバイスウエーハ11の厚さが150μmになった時点で研削を終了する。
The
サファイア基板13の研削を実施すると、図8に示すように、光デバイスウエーハ11の裏面11b、即ちサファイア基板13の被研削面には、多数の弧が放射状に描かれた模様を呈する研削状痕25が残留する。
When grinding the
上述した実施形態は、サファイア基板13の研削に本発明を適用した例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、SiC基板等の他の硬質基板にも同様に適用可能である。
In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to grinding of the
上述した実施形態によると、サファイア基板13を研削する際、まず研削水を供給しない乾式でサファイア基板13の裏面を僅かに研削するので、サファイア基板13の研削すべき面が荒らされた状態となる。
According to the above-described embodiment, when the
次いで、研削水を供給しながら研削工程を実施すると、研削砥石34の噛み付きが良好となり、研削砥石34がサファイア基板13の裏面ですべることがなくサファイア基板13の研削を実施することが出来る。
Next, when the grinding process is performed while supplying the grinding water, the biting of the
2 研削装置
11 光デバイスウエーハ
13 サファイア基板
15 エピタキシャル層
16 研削ユニット
19 光デバイス
30 研削ホイール
34 研削砥石
54 チャックテーブル
94 厚み検出手段
2 Grinding
Claims (2)
該チャックテーブルの保持面で硬質基板を保持する保持工程と、
該チャックテーブルを研削位置に位置づける位置付け工程と、
該研削送り手段を作動して所定の研削送り速度で該チャックテーブルに保持された硬質基板に該研削砥石を接触させる際、研削水の供給を停止して乾式で硬質基板を僅かに研削する乾式研削工程と、
該乾式研削工程に引き続き、該研削水供給手段を作動して研削水を供給しながら硬質基板を研削する湿式研削工程と、
硬質基板が所望の厚みに達した際研削を終了する研削終了検出工程と、
を具備したことを特徴とする硬質基板の研削方法。 Grinding means for rotatably supporting a grinding wheel in which a chuck table having a holding surface for holding a workpiece and rotatable and a grinding wheel for grinding the workpiece held on the chuck table are arranged in an annular shape. Grinding water supply means for supplying grinding water, positioning means for positioning the chuck table at a loading / unloading position for loading / unloading the workpiece and a grinding position for grinding the workpiece, and the grinding means for the chuck table A hard substrate is ground by a grinding apparatus comprising a grinding feed means for relatively approaching and moving away from the workpiece and a thickness detecting means for detecting the thickness of the workpiece held on the chuck table. A method of grinding a hard substrate,
A holding step of holding the hard substrate on the holding surface of the chuck table;
A positioning step of positioning the chuck table at a grinding position;
When the grinding feed means is operated to bring the grinding wheel into contact with the hard substrate held on the chuck table at a predetermined grinding feed speed, the grinding water is stopped to dryly dry the hard substrate slightly. Grinding process;
Subsequent to the dry grinding step, a wet grinding step of grinding the hard substrate while operating the grinding water supply means and supplying the grinding water;
A grinding end detection step for finishing grinding when the hard substrate reaches a desired thickness;
A method for grinding a hard substrate, comprising:
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