JP2013084688A - Flattening method of sapphire substrate - Google Patents

Flattening method of sapphire substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2013084688A
JP2013084688A JP2011222281A JP2011222281A JP2013084688A JP 2013084688 A JP2013084688 A JP 2013084688A JP 2011222281 A JP2011222281 A JP 2011222281A JP 2011222281 A JP2011222281 A JP 2011222281A JP 2013084688 A JP2013084688 A JP 2013084688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
grinding
sapphire substrate
workpiece
chuck table
rotating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2011222281A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiro Ito
利洋 伊東
Eiichi Yamamoto
栄一 山本
Hideji Nozaki
英司 野崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Original Assignee
Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Okamoto Machine Tool Works Ltd filed Critical Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority to JP2011222281A priority Critical patent/JP2013084688A/en
Publication of JP2013084688A publication Critical patent/JP2013084688A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and device for manufacturing a thin and warpage-free processed substrate by flattening a sapphire substrate on an optimal processing condition meeting a market demand for a throughput of 20 sheets/hour or more.SOLUTION: After performing a grinding process by a grinder comprising grind stone heads 34h, 34h, and 34hof three axes, a lapping process is performed using a lapping board including work suction heads 22 and 22 of two tables, and a slurry with diamond abrasive grain dispersed therein, thereby manufacturing a sapphire substrate having a surface roughness (Ra) with 20nm or less.

Description

本発明は、400〜525μm厚みのサファイア基板の表面を平坦化加工して厚み5〜90μm厚みまで減らし、反りが極めて小さく、表面粗さ(Ra)が20nm以下のサファイア基板を得る平坦化加工方法に関する。この平坦化加工されるサファイア基板としては、サファイア基板の表面に光デバイス層を形成した光デバイス基板の裏面のサファイア基板も対象物として含まれる。   The present invention provides a planarization method for obtaining a sapphire substrate having a surface roughness (Ra) of 20 nm or less with a very small warpage by planarizing the surface of a sapphire substrate having a thickness of 400 to 525 μm to reduce the thickness to 5 to 90 μm. About. As the sapphire substrate to be planarized, a sapphire substrate on the back surface of an optical device substrate in which an optical device layer is formed on the surface of the sapphire substrate is also included as an object.

LEDに利用されるサファイア基板は、特開2007−137736号公報(特許文献1)に開示されるように、次のS01からS09の工程を経て調製される。
(S01)サファイアインゴットの結晶棒を引き上げる。
(S02)インゴットの表面をアニール処理する。
(S03)インゴットの結晶方位を切断してC軸端面を垂直面とし、インゴットブロックとする。
(S04)インゴットブロックの外周面を円筒研削して表面平滑な円柱状ブロックとする。
(S05)円柱状ブロックの結晶方位をX線方位測定機器(XRD機)で測定し、インゴットブロックに砥石でオリフラを形成する。
(S06)オリフラが形成されたインゴットブロックをC軸に垂直な面にワイヤー切断して多数の400〜525μm厚みのサファイア基板とする。
(S07)サファイア基板の表面を研削加工またはラップ加工して表面を平坦化する。表面を平坦化したサファイア基板をエッチング処理またはアニール処理する。
(S08)処理されたサファイア基板を片面ポリッシング(研磨)して表面をより平坦化する。
および、
(S09)研磨加工されたサファイア基板を洗浄する。
The sapphire substrate used for the LED is prepared through the following steps S01 to S09 as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-137736 (Patent Document 1).
(S01) Pull up the crystal rod of the sapphire ingot.
(S02) The surface of the ingot is annealed.
(S03) The crystal orientation of the ingot is cut so that the C-axis end face is a vertical plane to form an ingot block.
(S04) The outer peripheral surface of the ingot block is cylindrically ground to obtain a cylindrical block having a smooth surface.
(S05) The crystal orientation of the cylindrical block is measured with an X-ray orientation measuring device (XRD machine), and an orientation flat is formed on the ingot block with a grindstone.
(S06) The ingot block on which the orientation flat is formed is wire-cut into a plane perpendicular to the C axis to obtain a large number of 400 to 525 μm thick sapphire substrates.
(S07) The surface of the sapphire substrate is ground or lapped to flatten the surface. The sapphire substrate whose surface is flattened is etched or annealed.
(S08) The treated sapphire substrate is polished on one side (polished) to flatten the surface.
and,
(S09) The polished sapphire substrate is washed.

特開2009−263534号公報(特許文献2)は、粒径が、0.05〜10μmのダイヤモンド砥粒および脂肪酸と多価アルコールとのエステル研磨促進剤分散をベースオイルに分散させた研磨剤スラリーを用い、研磨パッドでサファイア基板を研磨加工して表面粗さ(Ra)が3〜5nmのサファイア基板を得る方法を提案する。   JP 2009-263534 A (Patent Document 2) discloses a polishing agent slurry in which a diamond abrasive having a particle size of 0.05 to 10 μm and an ester polishing accelerator dispersion of a fatty acid and a polyhydric alcohol are dispersed in a base oil. A method is proposed in which a sapphire substrate having a surface roughness (Ra) of 3 to 5 nm is obtained by polishing a sapphire substrate with a polishing pad.

特表2010−514581号公報(特許文献3)は、ワイヤー切断して得られたサファイア基板を吸着チャックに保持させ、粗研削砥石を用いてサファイア基板表面を粗研削加工して表面厚み30μm以上を除去した後、仕上げ研削砥石を用いてサファイア基板表面を5μm以上除去し、表面粗さRaが0.1μm以下のサファイア基板とし、さらに、研磨パッドを用いて仕上げ研削表面をCMP研磨してa面、r面、m面、及びc面配向からなる群から選択される結晶配向を有し且つ約0.037μm/cm2以下のnTTVを有し、10.0Å以下の粗さRaを有する表面を含むサファイア基板の製造方法を提案する。 JP 2010-514581 A (Patent Document 3) holds a sapphire substrate obtained by wire cutting on a suction chuck, and rough-grinds the surface of the sapphire substrate using a rough grinding wheel to increase the surface thickness to 30 μm or more. After removal, the surface of the sapphire substrate is removed by 5 μm or more using a finish grinding wheel to obtain a sapphire substrate having a surface roughness Ra of 0.1 μm or less, and further, the finish grinding surface is subjected to CMP polishing using a polishing pad. A surface having a crystal orientation selected from the group consisting of an r-plane, an m-plane, and a c-plane orientation and having an nTTV of about 0.037 μm / cm 2 or less and a roughness Ra of 10.0 mm or less. A method for manufacturing a sapphire substrate is proposed.

特開2010−46744号公報(特許文献4)は、サファイア基板上に複数の光デバイスが分割予定ラインによって区画された半導体層が積層されたサファイアウエーハの裏面(サファイア基盤面)を研削する研削方法であって、該半導体層の分割予定ラインの全部又は一部を切削して応力を分散させる応力分散工程と、該半導体層の表面に保護粘着易剥離テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該保護テープ側を下にして研削装置のチャックテーブル上にサファイアウエーハを保持し、研削砥石でサファイアウエーハの裏面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とするサファイアウエーハの研削方法を提案する。   Japanese Patent Laying-Open No. 2010-46744 (Patent Document 4) discloses a grinding method for grinding a back surface (sapphire substrate surface) of a sapphire wafer in which a semiconductor layer in which a plurality of optical devices are partitioned by a dividing line is stacked on a sapphire substrate. A stress distribution step of dispersing the stress by cutting all or part of the dividing line of the semiconductor layer, and a protective tape attaching step of attaching a protective adhesive easy-release tape to the surface of the semiconductor layer; And a grinding step of holding the sapphire wafer on the chuck table of the grinding apparatus with the protective tape side down and grinding the back surface of the sapphire wafer with a grinding wheel. suggest.

また、特開2011−44473号公報(特許文献5)は、保護粘着易剥離テープが光デバイス層側に貼付されたサファイア基板をサファイア基板面を上方に向けて保持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サファイア基板面を研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたサファイア基板の裏面研削装置であって、該チャックテーブルは、サファイア基板を吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞するとともに該保持面の反対面を支持する底部を有する枠体とを含み、該枠体の底部には、該吸引板の中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように吸引溝が外周部に比較して中央部で密になる様に形成されており、該チャックテーブルの該吸引板は、該枠体に形成された吸引溝を介して吸引源に連通されていることを特徴とする、サファイア基板の裏面研削装置を提案する。   JP 2011-44473 A (Patent Document 5) discloses a chuck table that is rotatable while holding a sapphire substrate with a protective adhesive easy-release tape affixed to the optical device layer side facing the sapphire substrate surface upward, A sapphire substrate back surface grinding device comprising a grinding means for rotatably supporting a grinding wheel having a grinding wheel for grinding a sapphire substrate surface held by the chuck table, the chuck table sucking the sapphire substrate A suction plate having a holding surface for holding; and a frame body having a bottom portion that surrounds other than the holding surface of the suction plate and supports the opposite surface of the holding surface; The suction groove is formed so as to be denser in the central portion compared to the outer peripheral portion so that the suction force in the central portion is stronger than the suction force in the outer peripheral portion. Suction plate, characterized in that it communicates with the suction source through a suction groove formed in the frame body, proposes a backside grinding apparatus of the sapphire substrate.

更に、特開2011−151151号公報(特許文献6)は、III族窒化物半導体を含むn型半導体層が積層されているサファイア基板(厚みが1,000μm)の反り量(約120μm)を測定する反り量測定工程と、
前記サファイア基板のn型半導体層面にワックスでセラミック製基板支持板を貼着し、吸着チャック上に前記サファイア基板の基板支持板を載置し、砥番(JIS一般砥粒粒度)が270〜1,800番のメタルボンドカップホイール型砥石を用いて約5〜120分かけて厚み約160μmの厚みとなるまでサファイア基板面の研削加工を行い、
ついで、該被研削サファイア基板面を下方に向けてラップ定盤上にサファイア基板を載置し、サファイア基板の前記セラミック製基板支持板に50〜300g/cmの荷重を錘でかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を定盤に約5〜120分間摺擦させて厚み約120μmのサファイア基板とする第1のラッピング工程と、
前記第1のラッピング工程によりラップ加工された前記サファイア基板の被研削面を、当該サファイア基板の前記反り量に応じた荷重下(30〜230g/cm)で回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を定盤に10秒〜5分間、ラップ加工速度0.5〜5μm/分で摺擦させて厚みをさらに0.1〜4.5μm減少させて反り量を減少(約70μm)させる第2のラッピング工程と、
を有するサファイア基板の表面平坦化加工方法を提案する。
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-151151 (Patent Document 6) measures the amount of warpage (about 120 μm) of a sapphire substrate (thickness: 1,000 μm) on which an n-type semiconductor layer containing a group III nitride semiconductor is stacked. A warping amount measuring step,
A ceramic substrate support plate is affixed with wax to the n-type semiconductor layer surface of the sapphire substrate, the substrate support plate of the sapphire substrate is placed on the suction chuck, and the abrasive number (JIS general abrasive grain size) is 270 to 1. , Grinding the sapphire substrate surface to a thickness of about 160 μm over about 5 to 120 minutes using a # 800 metal bond cup wheel type grindstone,
Next, the sapphire substrate is placed on a lapping surface plate with the surface of the sapphire substrate to be ground facing downward, and a load of 50 to 300 g / cm 2 is applied to the ceramic substrate support plate of the sapphire substrate with a weight to rotate the sapphire substrate. A sapphire substrate having a thickness of about 120 μm is obtained by rubbing the surface of the sapphire substrate to be ground on the surface plate for about 5 to 120 minutes while supplying a slurry in which diamond abrasive grains having a grain size of 1 to 15 μm are dispersed on a lapping plate. A first lapping step to
The surface to be ground of the sapphire substrate lapped by the first lapping step is ground on the lapping platen that rotates under a load (30 to 230 g / cm 2 ) according to the warp amount of the sapphire substrate. While supplying a slurry in which diamond abrasive grains having a particle diameter of 1 to 15 μm are dispersed, the surface of the sapphire substrate to be ground is rubbed on a surface plate for 10 seconds to 5 minutes at a lapping speed of 0.5 to 5 μm / min. Is further reduced by 0.1 to 4.5 μm to reduce the amount of warpage (about 70 μm),
A method for planarizing a surface of a sapphire substrate having a metal layer is proposed.

更に、特開2011−171324号公報(特許文献7)は、
平坦化加工装置を据え付ける部屋を屋外に基板の収納カセットの複数が据え付けられている前方部より左側部にギリシャ文字のΓ字状の基板のローディング/アンローディングステージ室を、右側部の基板のラップ加工ステージ室および奥部の基板の研削加工ステージ室の3室に仕切り壁で区分けし、前記各ステージ室間の仕切り壁には隣接するステージ室に通じる基板を出し入れできる開口部が設けられ、前記ローディング/アンローディングステージ室の前方左側部壁には前記複数の基板の収納カセットに通じるロードポートを設けた化合物半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記基板のローディング/アンローディングステージ室内には前記ロードポート背後より室内奥方向に向って、第二基板洗浄機と第二仮置台を併設、研磨剤液供給機構と吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを併設、縦型吸着パッド洗浄機と第一仮置台を併設、および第一基板洗浄機と回動式吸着パッドを併設し、
前記基板のラップ加工ステージ室内には、中央部にラップ定盤ポリシャ面のコンディショニングを行なうコンディショナーリングを搭載するラップ定盤を設け、このラップ定盤の前方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第二基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第二基板吸着チャック洗浄機構を、かつ、前記ラップ定盤の後方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第一基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第一基板吸着チャック洗浄機構を設け、
前記基板の研削加工ステージ室内には、1台のインデックス型ターンテーブルに3組の基板吸着チャックテーブルを同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板吸着チャック定盤を設け、前記3組の基板吸着チャックテーブルをローディング/アンローディングステージチャック(s)、基板粗研削ステージチャック(s)、基板仕上げ研削チャック(s)位置であると数値制御装置にインデックス記憶し、および、前記ローディング/アンローディングステージチャック(s)の上方にブラシ洗浄機器およびチャック洗浄機器を横方向移動、上下移動可能および回転可能に設け、前記基板粗研削ステージチャック(s)の上方にカップホイール型粗研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、かつ、前記基板仕上げ研削ステージチャック(s)の上方にカップホイール型仕上げ研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の中央部に設けられた多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドにより、収納カセット内に収納されていた基板を吸着し、第一駆台上へ搬送、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング/アンローディングステージチャック(s)上へ搬送、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板洗浄機上の基板を吸着し第二仮置台上へ搬送、第二仮置台上の基板を吸着し基板収納カセットへ搬送する作業を行い、
前記ローディング/アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用いてローディング/アンローディングステージチャック(s)上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する、
ことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工装置を提案する。
Furthermore, JP 2011-171324 A (Patent Document 7)
A room for installing the flattening processing equipment outdoors. A loading / unloading stage chamber for Greek letter Γ-shaped substrates is placed on the left side of the front part where a plurality of substrate storage cassettes are installed. The processing stage chamber and the back substrate grinding processing stage chamber are divided into three chambers by a partition wall, and the partition wall between the stage chambers is provided with an opening through which a substrate leading to an adjacent stage chamber can be taken in and out, A compound semiconductor substrate planarization apparatus provided with a load port communicating with a storage cassette of the plurality of substrates on a front left side wall of a loading / unloading stage chamber,
The substrate loading / unloading stage chamber is provided with a second substrate cleaning machine and a second temporary placement table from the back of the load port toward the interior of the chamber, and has a polishing agent liquid supply mechanism, a suction pad, and a reversing function. It has an articulated substrate transfer robot with an arm, a vertical suction pad cleaner and a first temporary mounting table, and a first substrate cleaner and a rotary suction pad.
In the lap processing stage chamber of the substrate, there is provided a lap surface plate equipped with a conditioner ring for conditioning the lap surface plate polisher surface in the center, and a template having a suction mechanism in front of the lap surface plate and a pendulum swing and A second substrate suction chuck mechanism capable of moving up and down and a second substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism, and a template having a suction mechanism behind the lap surface plate and swinging the pendulum and moving up and down A first substrate suction chuck mechanism and a first substrate suction chuck cleaning mechanism for cleaning a template having the suction mechanism,
In the substrate grinding stage chamber, there is provided a substrate suction chuck surface plate in which three sets of substrate suction chuck tables are rotatably provided on the same circumference at an equal interval on one index type turntable. The numerical value control device stores the index of the substrate suction chuck table as the loading / unloading stage chuck (s 1 ), substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), substrate finishing grinding chuck (s 3 ) position, and A brush cleaning device and a chuck cleaning device are provided above the loading / unloading stage chuck (s 1 ) so as to be laterally movable, vertically movable, and rotatable, and above the substrate rough grinding stage chuck (s 2 ), a cup wheel type. A rough grinding wheel is provided so that it can be moved up and down and rotated and rotated. A cup wheel type finishing grinding wheel is provided above the cutting stage chuck (s 3 ) so that it can be moved up and down and rotated and rotated.
The substrate stored in the storage cassette is sucked by the suction pad of the articulated substrate transfer robot provided in the center of the loading / unloading stage chamber, and transferred to the first driving table, the first temporary mounting table Transfer the upper substrate onto the loading / unloading stage chuck (s 1 ) in the grinding stage chamber, suck the substrate on the first substrate cleaning machine, and transfer it to the first substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber. , Picks up the substrate on the first substrate cleaning machine, transfers it to the second substrate suction chuck mechanism in the lapping stage chamber, transfers it, receives the substrate sucked on the first substrate suction chuck mechanism, and transfers it to the second substrate cleaning machine Receive the substrate adsorbed by the second substrate adsorption chuck mechanism, transport it to the second substrate cleaning machine, adsorb the substrate on the second substrate cleaning machine and place it temporarily Conveying upward, the task of conveying to the second provisional table the substrate on the adsorbed substrate storage cassettes performed,
The compound semiconductor substrate on the loading / unloading stage chuck (s 1 ) is adsorbed by using a rotary suction pad in the loading / unloading stage chamber and rotated to place the compound semiconductor substrate on the first substrate cleaning machine. Transport,
A flattening apparatus for a compound semiconductor substrate is proposed.

本願特許出願人は、前記特許文献6記載のサファイア基板の表面平坦化加工方法を応用して、半導体基板加工メーカー要求の4インチ径や6インチ径のサファイア基板の30枚/時のスループットを満たすサファイア基板の表面平坦化加工装置として、特願2011−174463号明細書(特許文献8)で、
平坦化加工装置を据え付ける部屋を前方部より後方部に向かって、部屋の前方左半部をワーク搬送室兼ワーク洗浄室とし、前方右半部をワークのラップ加工室に区分けし、後方部をワークの研削加工室と3区画化し、
前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室には、前方から後方に向かって
最前列にはワークの収納カセットの複数を、
第二列目には、中央に多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを、
第三列目には、左側から右側に向かって、
左側1番列目に部室の壁上部に第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器を、
2番列目の前方に仮置台を、2番列目の後方にロール回転式ワーク表面洗浄器を、
3番列目の前記多関節型ワーク搬送ロボット後ろに多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器を、
4番列目にラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器と、ラップ加工ワーク表面用のベルクリン洗浄器を設け、
第四列目には、左側から右側に向かって、
前記ワーク吸着搬送器の右横側であって、かつ、前記ロール回転式ワーク表面洗浄器の後方に、研削加工されたワークのスピナー洗浄器を設け、
この研削加工されたワークのスピナー洗浄器の右横側であって、かつ、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器の後方に、センタリング装置付き仮置台を設け、
前述の前方右半部のラップ加工室を囲繞する四壁の左側壁には、ワーク搬入口窓が設けられ、このラップ加工室内には、金属製回転定盤1個に対してワーク吸着ヘッドを昇降および回転軸に揺動可能に備えたワーク押圧手段の一対と、前記ワーク吸着ヘッド下部を洗浄する回転ブラシを備えたワーク吸着ヘッド洗浄器の一対と、2個の金属製回転定盤リング状コンディショナと、金属製回転定盤洗浄機構と、金属製回転定盤のフェーシング装置1台を備え、
前記後方部の研削加工室内には、
1台のインデックステーブル、およびインデックステーブルの回転軸を回転駆動させる駆動手段、
このインデックステーブルの回転軸心を中心点とする同一円周上に等間隔に設置した4つの円筒刳り貫き空間内に設けた吸着チャックテーブル4台、およびそれら吸着チャックテーブル4台の回転軸を回転駆動させる駆動手段、
前記4台の吸着チャックテーブルの内、前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の研削ワーク洗浄器およびセンタリング装置付き仮置台に近い位置にある第一吸着チャックテーブルをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置とし、このローデイング/アンローデイングステージ(s)位置を囲む壁の左半部のL字状側壁および天井は削除されており、壁天上部には昇降可能なアームを前記第一吸着チャックテーブルの中心点と前記センタリング装置付き仮置台の中心点の間を移動できる第一案内レールを備えた第一ワーク搬送機構を設け、前記第一吸着チャックテーブルと第一ワーク搬送機構とでローデイング/アンローデイングステージ(s)を構成し、
第二吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型粗研削砥石を砥石軸に軸承させた粗研削ヘッドを設けて第二吸着チャックテーブルと粗研削ヘッドとで粗研削ステージ(s)を構成し、
第三吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型中仕上げ研削砥石を砥石軸に軸承させた中仕上げ研削ヘッドを設けて第三吸着チャックテーブルと中仕上げ研削ヘッドとで中仕上げ研削ステージ(s)を構成し、

および、
第四吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型仕上げ研削砥石を砥石軸に軸承させた仕上げ研削ヘッドを設けて第四吸着チャックテーブルと仕上げ研削ヘッドとで仕上げ研削ステージ(s)を構成した研削ステージを設け、
前記ローデイング/アンローデイングステージ(s)を構成する第一吸着チャックテーブルの傍には吸着パッドをアームに支持させたペンダント揺動回転方式のワーク吸着搬送パッド機構を設け、この吸着パッドが前記第一吸着チャック上と前記研削加工されたワークのスピン洗浄器上間を揺動回転移動するように設置し、
前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームは、収納カセット、センタリング装置付き仮置台、研削加工ワークの洗浄器、仮置台、および、ラップ加工ワーク表面の洗浄器上のワーク、並びに一対のワーク吸着ヘッド下部に吸着されたワークを搬送できる軌跡を移動、並びに、前記のこれらの機器にワークを移送できる軌跡を移動できるものであり、
前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器は、仮置台の中心点、ロール回転式ワーク表面洗浄器、および、スピナー洗浄器の中心点を結ぶ線上を移動できるように設計されている、
ことを特徴とするサファイア基板の平坦化加工装置を提案した。
The applicant of the present application applies the sapphire substrate surface flattening method described in Patent Document 6 to satisfy the throughput of 30 sapphire substrates of 4 inch diameter or 6 inch diameter required by a semiconductor substrate processing manufacturer. As a surface flattening apparatus for a sapphire substrate, in Japanese Patent Application No. 2011-174463 (Patent Document 8),
The room in which the flattening machine is installed is directed from the front part to the rear part, the front left half of the room is divided into the work transfer room and work washing room, the front right half is divided into the work lapping room, and the rear part is divided. Three sections with the workpiece grinding room
The workpiece transfer chamber / work washing chamber has a plurality of workpiece storage cassettes in the front row from the front to the rear,
In the second row, an articulated arm type work transfer robot in the center,
In the third row, from left to right,
In the first row on the left side, a workpiece suction transporter that can slide the second guide rail on the upper wall of the club room,
A temporary mounting table in front of the second row, a roll rotary work surface washer in the rear of the second row,
An arm washer for an articulated arm type work transfer robot behind the articulated type work transfer robot in the third row,
In the 4th row, there is a spin cleaner on the back side of the lapping workpiece and a Bergrin cleaner for the lapping workpiece surface.
In the fourth row, from left to right,
Provided on the right side of the workpiece adsorption transporter and behind the roll rotary workpiece surface cleaner is a ground workpiece spinner cleaner,
A temporary table with a centering device is provided on the right side of the spinner cleaner for the ground workpiece and behind the arm cleaner for the articulated arm-type workpiece transfer robot,
A work entrance window is provided on the left side wall of the four walls surrounding the lapping chamber in the right front half portion, and a lapping head for a metal rotating surface plate is provided in the lapping chamber. A pair of work pressing means provided so as to be able to swing on the lifting and rotating shafts, a pair of work suction head cleaning devices provided with a rotating brush for cleaning the lower part of the workpiece suction head, and two metal rotating surface plate rings It is equipped with a conditioner, a metal rotating surface plate washing mechanism, and a metal rotating surface plate facing device.
In the rear grinding chamber,
One index table, and a driving means for rotationally driving the rotation shaft of the index table;
Four suction chuck tables provided in four cylindrical punching spaces installed at equal intervals on the same circumference centered on the rotation axis of the index table, and the rotation shafts of the four suction chuck tables are rotated. Driving means for driving,
Of the four suction chuck tables, the first suction chuck table located near the temporary work table with the grinding work washer and centering device in the work transfer chamber / work washing chamber is positioned at the loading / unloading stage (s 1 ). The L-shaped side wall and the ceiling of the left half of the wall surrounding the loading / unloading stage (s 1 ) position are deleted, and an up and down arm is provided on the top of the wall. A first work transfer mechanism having a first guide rail capable of moving between a center point and the center point of the temporary table with the centering device is provided, and loading / unloading is performed by the first suction chuck table and the first work transfer mechanism. Configure stage (s 1 )
Above the second suction chuck table, a rough grinding head in which a cup wheel type rough grinding wheel is supported on the grinding wheel shaft is provided, and the second suction chuck table and the rough grinding head constitute a rough grinding stage (s 2 ).
The third suction chuck Above the table provided finish grinding head in which the finish grinding wheel in a cup-wheel is journalled in the wheel spindle third suction chuck table and semi-finish grinding head and a medium finish grinding stage (s 3) Configure

and,
Above the fourth suction chuck table, a finish grinding head having a cup wheel type finish grinding wheel supported by a grinding wheel shaft is provided, and the fourth suction chuck table and the finish grinding head constitute a finish grinding stage (s 4 ). Set up a stage,
Next to the first suction chuck table constituting the loading / unloading stage (s 1 ), there is provided a pendant swing rotation type work suction transport pad mechanism in which a suction pad is supported by an arm. Installed to swing and rotate between a single chuck and the spin cleaner of the ground workpiece,
The arm of the articulated arm type workpiece transfer robot in the workpiece transfer chamber / work washing chamber described above includes a storage cassette, a temporary table with a centering device, a grinding workpiece cleaning device, a temporary table, and a lapping workpiece surface cleaning device. It is possible to move a trajectory that can transport the workpiece adsorbed to the upper workpiece and the lower part of the pair of workpiece adsorbing heads, and to move a trajectory that can transport the workpiece to these devices,
The workpiece suction and transfer device that can slide on the second guide rail in the workpiece transfer chamber and workpiece cleaning chamber is on the line connecting the center point of the temporary table, the roll rotary workpiece surface cleaner, and the center point of the spinner cleaner. Designed to move,
A sapphire substrate flattening apparatus characterized by this is proposed.

特開2007−137736号公報JP 2007-137736 A 特開2009−263534号公報JP 2009-263534 A 特表2010−514581号公報Japanese Translation of PCT International Publication No. 2010-514581 特開2010−46744号公報JP 2010-46744 A 特開2011−44473号公報JP 2011-44473 A 特開2011−151151号公報JP 2011-151151 A 特開2011−171324号JP 2011-171324 A 特願2011−174463号明細書(非公開)Japanese Patent Application No. 2011-174463 (not disclosed)

シリコン基板の素材の単結晶シリコンとは異なり、サファイア基板は六方位結晶であるので、砥石による研削加工の場合、基板と砥石が摺擦する摩擦熱により研削加工されたサファイア基板が反り易い欠点がある。それゆえ、特許文献1および特許文献6の一段研削方法より、特許文献2および特許文献7記載の粗研削工程と仕上げ研削工程の2段研削工程を採用する方が研削得られる加工して得られるサファイア基板の反りが小さいゆえ好ましい。   Unlike single crystal silicon, which is the material of the silicon substrate, the sapphire substrate is a hexagonal crystal. Therefore, when grinding with a grindstone, the sapphire substrate that has been ground by the frictional heat that the substrate and the grindstone rub against each other tends to warp. is there. Therefore, the one-stage grinding method of Patent Document 1 and Patent Document 6 can be obtained by grinding so as to employ the two-stage grinding process of the rough grinding process and the finish grinding process described in Patent Document 2 and Patent Document 7. A sapphire substrate is preferred because of its small warpage.

特許文献4および特許文献5の保護粘着易剥離テープを光デバイス層表面に貼付したサファイア基板、特許文献6のセラミック製基板支持板をワックスで光デバイス層表面に貼付したサファイア基板は、前記研削加工されたサファイア基板の反りの程度を更により小さくする上で好ましい。   The sapphire substrate in which the protective adhesive easy-release tape of Patent Document 4 and Patent Document 5 is pasted on the surface of the optical device layer, and the sapphire substrate in which the ceramic substrate support plate of Patent Document 6 is pasted on the surface of the optical device layer with wax This is preferable for further reducing the degree of warpage of the sapphire substrate.

特許文献6記載のサファイア基板の表面平坦化加工装置では、4インチ、6インチ径のサファイア基板のスループットが20枚/時であり、市場要求の30枚/時を満足するものではない。また、半導体基板メーカーからは、研削砥石の交換時期(寿命)が短いので、より寿命が長い研削砥石の提供を望まれている。特許文献8記載のサファイア基板の平坦化加工装置は、研削工程を3段階に分けてサファイア基板の1枚当たりのスループット時間を短縮させ、4インチ径のサファイア基板でスループット30枚/時以上、6インチ径のサファイア基板でスループット20枚/時以上の市場要求を満足させるとともに、サファイア基板の1枚当たりの研削時の砥石磨耗量を減少させて砥石寿命(砥石交換時期)を長くさせる利点を有する。   In the surface flattening apparatus for sapphire substrate described in Patent Document 6, the throughput of a sapphire substrate having a diameter of 4 inches and 6 inches is 20 sheets / hour, which does not satisfy the market requirement of 30 sheets / hour. Moreover, since the replacement time (lifetime) of a grinding wheel is short from the semiconductor substrate manufacturer, provision of a grinding wheel having a longer life is desired. The flattening apparatus for a sapphire substrate described in Patent Document 8 divides the grinding process into three stages to shorten the throughput time per sapphire substrate, and a 4 inch diameter sapphire substrate has a throughput of 30 sheets / hour or more, 6 The sapphire substrate with an inch diameter has the advantage of satisfying market demands of throughput of 20 sheets / hour or more, and reducing the amount of grinding wheel wear during grinding per sapphire substrate, thereby extending the life of the wheel (the time for changing the wheel). .

本願発明の第一目的は、特許文献8記載のサファイア基板の平坦化加工装置を用いて、反りが小さく、表面粗さ(Ra)が20nm以下のサファイア基板を加工する際の研削砥石の選択、および、研磨剤スラリーを選択して4インチ径のサファイア基板でスループット30枚/時以上、6インチ径のサファイア基板でスループット20枚/時以上の市場要求を満足させる最適加工条件を定めたサファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。   The first object of the present invention is to select a grinding wheel for processing a sapphire substrate with a small warp and a surface roughness (Ra) of 20 nm or less, using the sapphire substrate flattening apparatus described in Patent Document 8. And the sapphire substrate which selected the abrasive slurry and determined the optimum processing conditions to satisfy the market requirement of the throughput of 30 sheets / hour or more with a 4 inch diameter sapphire substrate and the throughput of 20 sheets / hour or more with a 6 inch diameter sapphire substrate A flattening method is provided.

本願発明の第二目的は、半導体製造装置メーカーにおいては、表面粗さ(Ra)が6nm以下のサファイア基板を要求する者もいるので、ラップ加工工程の後に、10μm以上の厚みを減らす研磨工程を加えて表面粗さ(Ra)が2〜6nmのサファイア基板を製造する方法の提供にある。本願発明者らが平坦化加工工程の条件を、研削工程、研磨工程、ラップ工程の順序にして実験したところ、サファイア基板の研磨加工後に、ラップ加工を施すとラップ加工速度が低下し、4インチ径のサファイア基板でスループット25枚/時以下となるとともに、表面粗さ(Ra)が20〜36nmのサファイア基板しか得られないことを確認した。   The second object of the present invention is that some semiconductor manufacturing equipment manufacturers require a sapphire substrate having a surface roughness (Ra) of 6 nm or less, and therefore a polishing process for reducing the thickness of 10 μm or more after the lapping process. In addition, the present invention provides a method for producing a sapphire substrate having a surface roughness (Ra) of 2 to 6 nm. The inventors of the present application experimented with the conditions of the flattening process in the order of the grinding process, polishing process, and lapping process. When lapping was performed after polishing of the sapphire substrate, the lapping process speed was reduced and 4 inches It was confirmed that only a sapphire substrate with a surface roughness (Ra) of 20 to 36 nm was obtained while the throughput was 25 sheets / hour or less with a sapphire substrate having a diameter.

請求項1の発明は、次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。
1).易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板(ワーク)を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
2).インデックステーブルを90度回転させてローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
3).前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が280〜360番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
4).前記インデックステーブルを90度回転させて前記第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
5).前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
6).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度回転させて第二研削ステージ(s)位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
7).前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
8).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度、または時計逆周り方向に270度回転させて第三研削ステージ(s)位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
9).ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
10).スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
11).金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に50〜300g/cmの荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み5〜90μm、表面粗さ(Ra)が20〜36nmのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
The invention of claim 1 provides a method for flattening a sapphire substrate, characterized in that the surface of the sapphire substrate is flattened through the following steps to reduce the thickness of the sapphire substrate.
1). A sapphire substrate (workpiece) having an easily peelable adhesive tape or wax-attached substrate support plate attached to the surface is transferred onto the first suction chuck table, and the easily peelable adhesive tape surface of the workpiece or the substrate support plate is The workpiece is placed on the first suction chuck table so that the sapphire substrate surface is the upper surface on the lower surface.
2). The index table is rotated 90 degrees to move the first chuck table on which the workpiece at the loading / unloading stage (s 1 ) position is mounted to the second chuck table position at the first grinding stage (s 2 ) position.
3). Rotating the second chuck table, and then rotating and lowering the first grindstone shaft for bearing the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 280 to 360, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the first grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the first grinding process.
4). The index table is rotated 90 degrees to move the second chuck table at the first grinding stage (s 2 ) position to the third chuck table position at the second grinding stage (s 3 ) position.
5). Rotating the third chuck table, and then rotating and lowering the second grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the second grinding process. Further, the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the second grinding process.
6). The index table is rotated 90 degrees clockwise to move the third chuck table at the second grinding stage (s 3 ) position to the fourth chuck table position at the finish grinding stage (s 4 ) position.
7). Rotating the fourth chuck table, and then rotating and lowering the third grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grindstone having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the third grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to infeed grinding the sapphire substrate surface. Perform third grinding.
8). The index table is rotated 90 degrees clockwise or 270 degrees counterclockwise to move the fourth chuck table at the third grinding stage (s 4 ) position to the loading / unloading stage (s 1 ) position. Move to a certain first chuck table position.
9). The ground workpiece mounted on the first chuck table at the position of the loading / unloading stage (s 1 ) is subjected to spin cleaning.
10). The to-be-ground sapphire substrate that has been subjected to spin cleaning is moved onto the metal lap rotating surface plate so that the to-be-ground sapphire surface faces the surface of the metal wrap rotating surface plate.
11). Applying a load of 50 to 300 g / cm 2 to the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground on a metal rotating surface plate, and a grain size of 1 to 15 μm on the rotating lap surface plate A sapphire substrate having a thickness of 5 to 90 μm and a surface roughness (Ra) of 20 to 36 nm is obtained by rubbing the surface of the sapphire substrate to be ground with the metal rotating surface plate while supplying a slurry in which diamond abrasive grains are dispersed. A lapping process is performed.

請求項2の発明は、次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。
1).易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板(ワーク)を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
2).インデックステーブルを90度回転させてローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
3).前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が280〜360番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
4).前記インデックステーブルを90度回転させて前記第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
5).前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
6).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度回転させて第二研削ステージ(s)位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
7).前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
8).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度、または時計逆周り方向に270度回転させて第三研削ステージ(s)位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
9).ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
10).スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
11).金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に50〜300g/cmの荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み5〜90μm、表面粗さ(Ra)が20〜36nmのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
12).前記の被研削加工・ラップ加工サファイア基板(ワーク)の前記テープ面または基板支持板面を吸着チャックで保持し、ついで、前記ワークの被研削加工・ラップ加工サファイア面を下降、回転させて研磨装置の回転している研磨定盤に摺擦させ、この研磨定盤上に粒径0.05〜3μmのダイヤモンド砥粒を分散した研磨スラリーを供給してサファイア基板厚みを10〜30μm減少させる表面粗さ(Ra)が2〜6nmのサファイア基板とする研磨加工工程を行う。
The invention of claim 2 provides a method for flattening a sapphire substrate, characterized in that the surface of the sapphire substrate is flattened through the following steps to reduce the thickness of the sapphire substrate.
1). A sapphire substrate (workpiece) having an easily peelable adhesive tape or wax-attached substrate support plate attached to the surface is transferred onto the first suction chuck table, and the easily peelable adhesive tape surface of the workpiece or the substrate support plate is The workpiece is placed on the first suction chuck table so that the sapphire substrate surface is the upper surface on the lower surface.
2). The index table is rotated 90 degrees to move the first chuck table on which the workpiece at the loading / unloading stage (s 1 ) position is mounted to the second chuck table position at the first grinding stage (s 2 ) position.
3). Rotating the second chuck table, and then rotating and lowering the first grindstone shaft for bearing the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 280 to 360, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the first grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the first grinding process.
4). The index table is rotated 90 degrees to move the second chuck table at the first grinding stage (s 2 ) position to the third chuck table position at the second grinding stage (s 3 ) position.
5). Rotating the third chuck table, and then rotating and lowering the second grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the second grinding process. Further, the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the second grinding process.
6). The index table is rotated 90 degrees clockwise to move the third chuck table at the second grinding stage (s 3 ) position to the fourth chuck table position at the finish grinding stage (s 4 ) position.
7). Rotating the fourth chuck table, and then rotating and lowering the third grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grindstone having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the third grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to infeed grinding the sapphire substrate surface. Perform third grinding.
8). The index table is rotated 90 degrees clockwise or 270 degrees counterclockwise to move the fourth chuck table at the third grinding stage (s 4 ) position to the loading / unloading stage (s 1 ) position. Move to a certain first chuck table position.
9). The ground workpiece mounted on the first chuck table at the position of the loading / unloading stage (s 1 ) is subjected to spin cleaning.
10). The to-be-ground sapphire substrate that has been subjected to spin cleaning is moved onto the metal lap rotating surface plate so that the to-be-ground sapphire surface faces the surface of the metal wrap rotating surface plate.
11). Diamond grinding with a grain size of 1 to 15 μm is applied to the rotating lap platen by applying a load of 50 to 300 g / cm 2 to the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground on a metal rotating platen. A lapping step of forming a sapphire substrate having a thickness of 5 to 90 μm and a surface roughness (Ra) of 20 to 36 nm by sliding the surface of the sapphire substrate to be ground on the metal rotating surface plate while supplying slurry in which grains are dispersed. I do.
12). Polishing apparatus by holding the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground / lapped by a suction chuck and then lowering and rotating the sapphire surface to be ground / lapped of the workpiece The surface roughness is reduced by reducing the thickness of the sapphire substrate by 10 to 30 μm by supplying a polishing slurry in which diamond abrasive grains having a particle size of 0.05 to 3 μm are dispersed on the polishing surface plate. A polishing process for forming a sapphire substrate with a thickness (Ra) of 2 to 6 nm is performed.

研削工程段階のワークに蓄熱される熱履歴により加工ワークに反りが発生し易い影響を防止するため、研削加工ステージを3段階として各々の研削加工段階での初滅を低減させるとともに、易剥離製粘着テープまたは基板支持板でワークをバッキングしたことにより反りの発生も更に低減される。   In order to prevent the effect of warping of the workpiece due to the thermal history accumulated in the workpiece in the grinding process stage, the grinding stage is divided into three stages to reduce the initial extinction at each grinding stage and make it easy to peel. The occurrence of warpage is further reduced by backing the workpiece with an adhesive tape or a substrate support plate.

ダイヤモンド砥粒カップホイール型ビトリファイドボンド研削砥石よりダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石研削の方がサファイア基板の研削時の磨耗量が少ないので、研削砥石の交換時期を遅くすることができる。   Since the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel grinding requires less wear during grinding of the sapphire substrate than the diamond abrasive cup wheel type vitrified bond grinding wheel, the replacement time of the grinding wheel can be delayed.

基板厚みの取り代速度は、研磨加工よりラップ加工の方が高速であるが、ラップ加工よりも研磨加工の方がより鏡面(Ra値が小さい)なサファイア基板を得ることができる。   The substrate thickness removal allowance is faster in lapping than in polishing, but a sapphire substrate with a mirror surface (with a smaller Ra value) can be obtained in lapping than lapping.

図1はサファイア基板の平坦化加工装置の平面図である。FIG. 1 is a plan view of a flattening apparatus for a sapphire substrate. 図2は第一案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器の右側面図である。FIG. 2 is a right side view of the work suction / conveyor capable of sliding on the first guide rail. 図3は多関節型アーム式ワーク搬送ロボットと仮置台の右側面図である。FIG. 3 is a right side view of the articulated arm type work transfer robot and the temporary table. 図4は多関節型アーム式ワーク搬送ロボットとラップ盤の右側面図である。FIG. 4 is a right side view of the articulated arm type work transfer robot and the lapping machine. 図5はラップ加工室内のラップ盤の一部を切り欠いた右側面図である。FIG. 5 is a right side view in which a part of the lapping machine in the lapping chamber is cut away. 図6はラップ盤を後ろ方向から見た一部を切り欠いた背面図である。FIG. 6 is a rear view of the lapping machine with a part cut away when viewed from behind. 図7は研削装置の一部を切り欠いた正面図である。FIG. 7 is a front view in which a part of the grinding apparatus is cut away.

以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図1に示すサファイア基板の平坦化加工装置1は、平坦化加工装置を据え付ける部屋2を前方部より後方部に向かって、部屋2の前方左半部をワーク搬送室兼ワーク洗浄室2a、前方右半部をワークのラップ加工室2cに区分けし、後方部をワークの研削加工室2bと3区画化している。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
The sapphire substrate flattening apparatus 1 shown in FIG. 1 has a room 2 in which the flattening apparatus is installed facing from the front part to the rear part, the front left half of the room 2 is the work transfer chamber / work washing room 2a, and the front part. The right half is divided into a lapping chamber 2c for workpieces, and the rear portion is divided into three sections with a workpiece grinding chamber 2b.

研削屑の発生量が多い研削加工室2bを後方にし、最終工程のラップ加工室を前方に持って来ることにより、最終加工ワークへの加工屑がワークに付着する機会を減じている。   By making the grinding chamber 2b with a large amount of generated grinding scraps backward and bringing the lapping chamber of the final process forward, the chance of processing scraps adhering to the final workpiece is reduced.

前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室2aには、前方から後方に向かって、最前列にはワークの収納カセットの複数3,3を、第二列目には、中央に多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4を、第三列目には、左側から右側に向かって、左側1番列目に部室の壁上部に第二案内レール7bを滑走可能な吸着パッド7aを備えるワーク吸着搬送器7を、2番列目の前方に仮置台9を、2番列目の後方にロール回転式ワーク表面洗浄器8を、3番列目の前記多関節型ワーク搬送ロボット4の後ろに多関節型アーム式ワーク搬送ロボットの吸着アーム4a用アーム洗浄器10を、4番列目にラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器11aと、このスピン洗浄器用のベルクリン洗浄器11bを設け、第四列目には、左側から右側に向かって、前記ワーク吸着搬送器7の右横側であって、かつ、前記ロール回転式ワーク表面洗浄器8の後方に、研削加工されたワークのスピナー洗浄器6を設け、この研削加工されたワークのスピナー洗浄器6の右横側であって、かつ、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器10の後方に、センタリング装置付き仮置台5を設けてある。前記収納カセット3,3は前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aによるワークの搬出、搬入を容易とするため、傾斜機構台3a上に設置される。   From the front to the rear, the workpiece transfer chamber / work washing chamber 2a has a plurality of workpiece storage cassettes 3 and 3 in the front row, and an articulated arm type workpiece transfer in the center in the second row. From the left side to the right side in the third row, the robot 4 is provided with a workpiece suction transfer device 7 having a suction pad 7a that can slide on the second guide rail 7b on the upper wall of the chamber in the first left side column, A temporary table 9 in front of the second row, a roll rotary work surface cleaner 8 in the rear of the second row, and an articulated arm type behind the articulated workpiece transfer robot 4 in the third row. The arm cleaning device 10 for the suction arm 4a of the workpiece transfer robot is provided with a spin cleaning device 11a on the back surface of the lapping workpiece and a berlin cleaning device 11b for the spin cleaning device in the fourth row. The workpiece is attracted from the right side A spinner cleaner 6 for a ground workpiece is provided on the right side of the feeder 7 and behind the roll-rotating workpiece surface cleaner 8, and the spinner cleaner 6 for the ground workpiece is provided. And a temporary table 5 with a centering device is provided behind the arm washer 10 for the articulated arm type work transfer robot. The storage cassettes 3 and 3 are installed on the tilt mechanism base 3a in order to easily carry out and carry in the work by the arm 4a of the articulated arm type work transfer robot 4.

前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aによるワークの把持は、アーム下面に真空孔を穿ったアーム4aによる減圧吸着でもよいし、アーム4a先端に設けたアーム両爪によってワーク外周を把持するタイプの多関節型アーム式ワーク搬送ロボットも利用できる。   The workpiece can be gripped by the arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 by vacuum suction by the arm 4a having a vacuum hole in the lower surface of the arm, or the workpiece outer periphery can be gripped by both arm claws provided at the tip of the arm 4a. This type of multi-joint arm-type workpiece transfer robot can also be used.

前記スピン洗浄器11aはワークの下面および上面にノズルより線浄水を吹き付けながらスピナーによりワークを回転させてワークの表裏洗浄を行い、前記ベルクリン洗浄器11bはワーク上面に洗浄ブラシを進出させてワーク上面をスクラブ洗浄する。   The spin cleaner 11a rotates the workpiece with a spinner while spraying line clean water from the nozzle to the lower surface and upper surface of the workpiece to clean the front and back of the workpiece, and the Berglin cleaner 11b advances a cleaning brush on the workpiece upper surface to move the workpiece upper surface. Clean the scrub.

前方右半部のラップ加工室2cを囲繞する四壁の左側壁には、ワーク搬入口窓2cが設けられ、このラップ加工室内には、1個の金属製回転定盤21に対してワーク吸着ヘッド22を昇降および回転軸23に回動可能に備えたワーク押圧手段の一対24,24と、前記ワーク吸着ヘッド下部を洗浄する回転ブラシ25aを備えたワーク吸着ヘッド洗浄器の一対25,25と、2個の金属製回転定盤リング状コンディショナ26,26と、金属製回転定盤洗浄機構27と、1台の金属製回転定盤のフェーシング装置28を備えたラップ盤20が設置されている。 The left side wall of the fourth wall surrounding the lapping chamber 2c of the front right half portion, the workpiece carry-in port window 2c l is provided, this lapping chamber, work for one of the metal rotation plate 21 A pair 24, 24 of work pressing means provided with the suction head 22 so that it can be moved up and down and rotated on the rotary shaft 23, and a pair 25, 25 of a work suction head washer comprising a rotating brush 25a for cleaning the lower part of the work suction head. And a lapping machine 20 having two metal rotating surface plate ring conditioners 26, 26, a metal rotating surface plate cleaning mechanism 27, and a single metal rotating surface plate facing device 28. ing.

金属製回転定盤21素材の金属としては、銅、錫、真鍮、鉄等の鋳物定盤、これら金属の粉と樹脂との混合鋳物、例えばケメット定盤が使用できる。   As the metal of the metal rotating surface plate 21 material, there can be used a casting surface plate made of copper, tin, brass, iron or the like, or a mixed casting of these metal powder and resin, for example, a chemet surface plate.

前記後方部の研削加工室2b内には、1台のインデックステーブル31、このインデックステーブルの回転軸32を回転駆動させる駆動手段33、このインデックステーブルの回転軸心を中心点とする同一円周上に等間隔に設置した4つの円筒刳り貫き空間内に設けた4台の吸着チャックテーブル34a,34b,34c,34d、およびそれら吸着チャックテーブル4台の回転軸35を回転駆動させる駆動手段36を具備する。   In the rear grinding chamber 2b, there is one index table 31, driving means 33 for rotationally driving the rotary shaft 32 of the index table, and on the same circumference with the rotational axis of the index table as the center point. Provided with four suction chuck tables 34a, 34b, 34c, 34d provided in four hollow cylindrical spaces installed at equal intervals, and driving means 36 for rotationally driving the rotation shafts 35 of the four suction chuck tables. To do.

前記4台の吸着チャックテーブル34a,34b,34c,34dの内、前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室2a内の研削ワーク洗浄器6およびセンタリング装置付き仮置台5に近い位置にある第一吸着チャックテーブル34aをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置とし、このローデイング/アンローデイングステージ(s)位置を囲む壁の左半部2bのL字状側壁および天井は削除されており、壁天上部には昇降可能なワークを把持する前後移動可能な爪、または吸着パッドを備えるアーム39aを有する搬送パッド機構39を前記第一吸着チャックテーブル34aの中心点と前記センタリング装置付き仮置台5の中心点の間を移動させる第二案内レール39bを備え、この搬送パッド機構39と、前記第一吸着チャックテーブル34aとでローデイング/アンローデイングステージ(s)を構成する。 Of the four suction chuck tables 34a, 34b, 34c, 34d, the first suction chuck table is located close to the grinding workpiece cleaner 6 and the temporary table 5 with a centering device in the workpiece transfer chamber / work cleaning chamber 2a. 34 a is a loading / unloading stage (s 1 ) position, and the L-shaped side wall and ceiling of the left half 2 b l of the wall surrounding the loading / unloading stage (s 1 ) position are deleted, and the top of the wall Includes a claw that can move back and forth to hold a work that can be moved up and down, or a transport pad mechanism 39 having an arm 39a that includes a suction pad. The center point of the first suction chuck table 34a and the center point of the temporary table 5 with the centering device A second guide rail 39b that moves between the transport pad mechanism 39 and the first suction Make up the the loading / unloading Rohde queuing stage (s 1) in the Yakkuteburu 34a.

第二吸着チャックテーブル34bの上方には、砥番が280〜360番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第一砥石軸34oに軸承させた粗研削ヘッド34hを設けて第二吸着チャックテーブル34bと粗研削ヘッド34hとで第一研削ステージ(s)を構成する。前記第一砥石軸34oはビルトインモータ34mにより回転駆動される。 Above the second suction chuck table 34b, there is provided a rough grinding head 34h c that is supported by a first grindstone shaft 34o that bears a diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel 34g c having a grinding number of 280 to 360. constituting the second suction chuck table 34b and the rough grinding head 34h c and the first grinding stage Te (s 2). The first grindstone shaft 34o is rotationally driven by a built-in motor 34m.

第三吸着チャックテーブル34cの上方には、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第二砥石軸34oに軸承させた中仕上げ研削ヘッド34hを設けて第三吸着チャックテーブル34cと中仕上げ研削ヘッド34hとで第二研削ステージ(s)を構成する。 Above the third suction chuck table 34c, the finish grinding head 34h m in abrasive numbered were journalled to the second wheel spindle 34o to journalled diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding grindstone 34g m of No. 680-800 It provided the third constitutes a suction chuck table 34c and the semi-finish grinding head 34h m and in the second grinding stage (s 3) and.

第四吸着チャックテーブル34dの上方には、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第三砥石軸34oに軸承させた仕上げ研削ヘッド34hを設けて第四吸着チャックテーブル34cと仕上げ研削ヘッド34hとで第三研削ステージ(s)を構成する。 Above the fourth suction chuck table 34d, a finish grinding head 34h f is provided which is supported by a third grindstone shaft 34o for bearing a diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel 34g f having a grinding number of 680 to 800. constituting the third grinding stage in the fourth suction chuck table 34c and the finish grinding head 34h f Te (s 3).

前記ローデイング/アンローデイングステージ(s)を構成する第一吸着チャックテーブル34aの傍であってインデックステーブル31外側には回動軸廻りにワーク吸着搬送パッド34pを支えるアーム34kが旋回揺動できるペンダント方式のワーク吸着搬送パッド機構34tを設け、このワーク吸着搬送パッド34tが前記第一吸着チャックテーブル34a上と前記研削加工されたワークのスピン洗浄器6上の間を揺動回転移動するように設置する。 A pendant that can swing and swing an arm 34k that supports a workpiece suction / conveying pad 34p around a rotation axis near the first suction chuck table 34a constituting the loading / unloading stage (s 1 ) and outside the index table 31. A workpiece suction / transport pad mechanism 34t of the type is provided, and the workpiece suction / transport pad 34t is installed so as to swing and rotate between the first suction chuck table 34a and the spin cleaner 6 of the ground workpiece. To do.

前記のワーク搬送室兼ワーク洗浄室2a内の多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアームは、収納カセット4、センタリング装置付き仮置台5、研削加工ワークの洗浄器6、仮置台9、および、ラップ加工ワーク表面の洗浄器25上のワーク、並びに一対のワーク吸着ヘッド22,22下部に吸着されたワークを搬送できる軌跡を移動、並びに、前記のこれらの機器にワークを移送できる軌跡を移動できるものである。   The arm of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 in the workpiece transfer chamber / work washing chamber 2a includes a storage cassette 4, a temporary table 5 with a centering device, a grinding workpiece cleaner 6, a temporary table 9, and It is possible to move the trajectory on which the workpiece on the cleaner 25 on the lapping workpiece surface and the workpiece adsorbed to the lower part of the pair of workpiece suction heads 22 and 22 can be transported, and the trajectory on which the workpiece can be transferred to these devices. Is.

前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室2a内の第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器は、仮置台9の中心点、ロール回転式ワーク表面洗浄器8、および、スピナー洗浄器6の中心点を結ぶ線上を移動できるように設計されている。   The above-described workpiece adsorption / conveyance device capable of sliding on the second guide rail in the workpiece conveyance chamber / work washing chamber 2a is the center point of the temporary table 9, the center of the roll rotary type workpiece surface cleaning device 8, and the center of the spinner cleaning device 6. It is designed to be able to move on the line connecting the points.

研磨装置は図1に示されていないが、金属製定盤の表面に研磨布を貼付した研磨パッド定盤と基板吸着ヘッド、研磨剤スラリーを供給するノズルを備える研磨装置で、例えば、株式会社岡本工作機械製作所の研磨装置“600s”(商品名)が使用できる。   Although the polishing apparatus is not shown in FIG. 1, it is a polishing apparatus comprising a polishing pad surface plate with a polishing cloth affixed to the surface of a metal surface plate, a substrate suction head, and a nozzle for supplying abrasive slurry. A polishing machine “600s” (trade name) of Machine Tool Works can be used.

各工程でのサファイア基板の面取り代は、第一研削工程で、総取り代量の35〜60%、第二研削工程で、総取り代量の15〜25%、第三研削工程で、総取り代量の15〜25%、ラップ工程で総取り代量の10〜25%、研磨工程では10〜25μmとするのが、スループットを達成する上で好ましい。   The chamfering allowance of the sapphire substrate in each process is 35-60% of the total machining allowance in the first grinding process, 15-25% of the total machining allowance in the second grinding process, 15 to 25% of the machining allowance, 10 to 25% of the total machining allowance in the lapping process, and 10 to 25 μm in the polishing process are preferable for achieving the throughput.

実施例1
上述のサファイア基板の平坦化加工装置1を用い、易剥離性粘着テープが貼付された厚み500μm、6インチ径のサファイア基板のサファイア基板面を平坦化加工する工程は、次の工程を経て行われる。
Example 1
The step of flattening the sapphire substrate surface of the sapphire substrate having a thickness of 500 μm and a diameter of 6 inches to which the easily peelable adhesive tape is attached using the above-described sapphire substrate flattening apparatus 1 is performed through the following steps. .

厚み500μmにワイヤーカットソウされた6インチ径のサファイア基板の表面に易剥離性粘着テープを貼付したものをワークとして使用する。易剥離性粘着テープとしては、丸石産業株式会社のQ―チャック(商品名)、フジコピアン株式会社のFIXFILM(商品名)シリーズのSTD1、STD2、HG1、HG2(グレード名)等のワークと粘着剤層間の剥離力(JIS K−6854に準拠)が10mN/12.7mm幅以下であって、ワークを吸着する吸着パッドを横方向にずらす際のサファイア基板と粘着剤層間のせん断力が1.0N/cm以上であるものが好ましい。 A workpiece obtained by attaching an easily peelable adhesive tape to the surface of a 6-inch diameter sapphire substrate that has been wire cut to a thickness of 500 μm is used. Easy-release adhesive tapes include Q-chuck (trade name) of Maruishi Sangyo Co., Ltd., FIXFILM (trade name) series of Fuji Copian Co., Ltd., STD1, STD2, HG1, HG2 (grade name), etc. and adhesive layer The peel force (conforming to JIS K-6854) is 10 mN / 12.7 mm width or less, and the shear force between the sapphire substrate and the adhesive layer when the suction pad that adsorbs the workpiece is shifted laterally is 1.0 N / What is cm < 2 > or more is preferable.

1).収納カセット3内の易剥離性粘着テープが表面に貼付されたサファイア基板(ワーク)wを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aに吸着させ、センタリング装置付き仮置台5上に移送し、アームの減圧を解除して前記センタリング装置付き仮置台5上にワークを載置する。   1) The sapphire substrate (work) w with the easily peelable adhesive tape in the storage cassette 3 attached to the surface is adsorbed to the arm 4a of the articulated arm type work transfer robot 4 and placed on the temporary table 5 with a centering device. The arm is depressurized and the work is placed on the temporary table 5 with the centering device.

2).ワーク第一搬送機構39のアームを下降させて前記センタリング装置付き仮置台5上のワークを吸着パッド39aで吸着した後、前記アームを上昇させる。ついで、ワークを吸着するアームを第一案内レール39b上で移動させて第一吸着チャックテーブル34aの中心点上方に位置させた後、ワークを吸着する吸着パッド39aを下降させて第一吸着チャックテーブル上に易剥離性粘着テープ面が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークwを載置する。その後、吸着パッドの減圧を停止し、吸着パッドを上昇させてワーク表面より遠ざける。   2). After lowering the arm of the work first transport mechanism 39 to suck the work on the temporary table 5 with the centering device by the suction pad 39a, the arm is lifted. Next, after the arm that sucks the workpiece is moved on the first guide rail 39b and is positioned above the center point of the first suction chuck table 34a, the suction pad 39a that sucks the workpiece is lowered and the first suction chuck table is lowered. The workpiece w is placed so that the easily peelable adhesive tape surface is on the lower surface and the sapphire substrate surface is the upper surface. Thereafter, the vacuuming of the suction pad is stopped, and the suction pad is lifted away from the workpiece surface.

3).インデックステーブル31を90度回転させてローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にあるワークを搭載する第一チャックテーブル34aを第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル34b位置へ移動させる。 3). The index table 31 is rotated 90 degrees to move the first chuck table 34a on which the workpiece at the loading / unloading stage (s 1 ) position is mounted to the second chuck table 34b position at the first grinding stage (s 2 ) position. Let

4).第二チャックテーブル34bを300rpmで回転させ、ついで、砥番が325番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第一砥石軸34gを3,000rpmで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をし、250μm厚みの粗研削取り代となったら粗研削ヘッド34hを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第一研削加工を終了させる。ついで、第二チャックテーブル34bの回転を停止する。この第一研削加工がなされている間に、ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル34a上には、新たなワークが載置される。 4). The second chuck table 34b is rotated at 300 rpm, then rotate and lower the first wheel spindle 34g 0 to journalled diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding grindstone 34g c abrasive numbered No. 325 in 3,000rpm The diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel 34g c is brought into contact with and rubbed against the sapphire substrate surface of the work to start the first grinding process, and further the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered. Then, the infeed grinding of the sapphire substrate surface is performed, and when the rough grinding allowance of 250 μm is reached, the rough grinding head 34h c is raised to move away from the workpiece surface and the first grinding process is finished. Next, the rotation of the second chuck table 34b is stopped. While the first grinding process is being performed, a new workpiece is placed on the first chuck table 34a at the loading / unloading stage (s 1 ) position.

5).インデックステーブル31を90度回転させて第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル34bを第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル34c位置へ移動させる。 5). The index table 31 is rotated 90 degrees to move the second chuck table 34b at the first grinding stage (s 2 ) position to the third chuck table 34c position at the second grinding stage (s 3 ) position.

6).第三チャックテーブル34cを280rpmで回転させ、ついで、砥番が700番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第二砥石軸34hを備える中仕上げ研削ヘッド34hを2,800rpmで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。70μm厚みの中仕上げ研削取り代となったら中仕上げ研削ヘッド34hを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第二研削加工を終了させる。ついで、第三チャックテーブル34cの回転を停止する。この第二研削加工がなされている間に、ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル34a上には、新たなワークが載置され、第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル34bではワークの第一研削加工が行われる。 6). A third chuck table 34c is rotated at 280 rpm, then the finish grinding head 34h m in comprising a second wheel spindle 34h 0 abrasive numbered to journalled diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding grindstone 34g m of No. 700 2 The diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is brought into contact with and rubbed against the sapphire substrate surface of the workpiece to start the second grinding process, and further the diamond abrasive cup wheel type metal A second grinding process is performed in which the bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. To end the second grinding away from the work surface by increasing the semi-finish grinding head 34h m When a in the 70μm thick finish grinding allowance. Next, the rotation of the third chuck table 34c is stopped. While the second grinding process is being performed, a new workpiece is placed on the first chuck table 34a at the loading / unloading stage (s 1 ) position, and the first grinding stage (s 2 ) position. In the second chuck table 34b, the workpiece is first ground.

7).インデックステーブル31を時計廻り方向に90度回転させて第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル34cを第三研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。 7). The index table 31 is rotated 90 degrees clockwise to move the third chuck table 34c at the second grinding stage (s 3 ) position to the fourth chuck table position at the third grinding stage (s 4 ) position.

8).第四チャックテーブル34dを280rpmで回転させ、ついで、砥番が700番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを軸承する第三砥石軸34hを備える仕上げ研削ヘッド34hを2,800rpmで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石34gを下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。70μm厚みの仕上げ研削取り代となったら仕上げ研削ヘッド34hを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第三研削加工を終了させる。ついで、第四チャックテーブル34dの回転を停止する。この第三研削加工がなされている間に、ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル34a上には、新たなワークが載置され、第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル34bではワークの第一(粗)研削加工が行われ、第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル34cではワークの第二(中仕上げ)研削加工が行われる。 8). The fourth chuck table 34d is rotated at 280 rpm, and then a finish grinding head 34h f having a third grinding wheel shaft 34h 0 for bearing a diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel 34g f having a grinding number of 700 is set to 2, rotate and lowered abutting the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding grindstone 34g f the sapphire substrate surface of the workpiece, the third grinding by rubbing started at 800 rpm, further wherein the diamond abrasive cup wheel type lowering the metal-bonded grinding grindstone 34g f performs a third grinding to the infeed grinding of the sapphire substrate surface. When the allowance for finishing grinding with a thickness of 70 μm is reached, the finishing grinding head 34h f is raised to move away from the work surface to finish the third grinding process. Next, the rotation of the fourth chuck table 34d is stopped. While this third grinding process is being performed, a new workpiece is placed on the first chuck table 34a at the loading / unloading stage (s 1 ) position, and the first grinding stage (s 2 ) position. The second chuck table 34b is used for the first (rough) grinding of the workpiece, and the third chuck table 34c located at the second grinding stage (s 3 ) is used for the second (medium finish) grinding of the workpiece. Is called.

9).インデックステーブルを時計廻り方向に90度、または時計逆周り方向に270度回転させて第三研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル34dをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル34a位置へ移動させる。 9). The index table is rotated 90 degrees clockwise or 270 degrees counterclockwise, and the fourth chuck table 34d at the third grinding stage (s 4 ) position is at the loading / unloading stage (s 1 ) position. Move to first chuck table 34a position.

10).ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル34aに搭載された研削加工されたワーク面をワーク吸着搬送パッド機構34tの吸着パッド34pで吸着し、ついでワーク吸着搬送パッド機構のアーム34kを左方向に旋回させて研削加工されたワークのスピナー洗浄器6上へ移動させた後、ワーク吸着搬送パッド34pの減圧を解除してワークの吸着固定を解いてワークをワークのスピナー洗浄器6上に載置する。ついで、ワーク吸着搬送パッド機構34tのアームを右方向に回転させてワーク吸着搬送パッド機構のアームを待機位置へ戻す。 10). The ground workpiece surface mounted on the first chuck table 34a at the loading / unloading stage (s 1 ) position is adsorbed by the adsorption pad 34p of the workpiece adsorption / transfer pad mechanism 34t, and then the arm of the workpiece adsorption / transfer pad mechanism 34k is turned leftward and moved to the spinner cleaner 6 for the workpiece that has been ground, and then the work suction spinner cleaner is released by releasing the pressure reduction of the workpiece suction transfer pad 34p and releasing the suction of the workpiece. 6 is mounted. Then, the arm of the work suction / transport pad mechanism 34t is rotated rightward to return the arm of the work suction / transport pad mechanism to the standby position.

11).ワークのスピナー洗浄器6により研削加工されたワーク面に洗浄水を吹き付けながらワークをスピン洗浄する。ワーク吸着搬送パッド機構34tのアームを待機位置へ戻す前にこのスピン洗浄を開始すれば、ワークのスピン洗浄とともにワーク吸着搬送パッド34pを水洗浄できる。   11). The workpiece is spin cleaned while spraying cleaning water onto the workpiece surface ground by the workpiece spinner cleaner 6. If this spin cleaning is started before returning the arm of the workpiece suction transfer pad mechanism 34t to the standby position, the workpiece suction transfer pad 34p can be washed with water together with the workpiece spin cleaning.

12).ワーク吸着搬送器7の吸着パッド7aを第二案内レール7b上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器6上へ移動させ、スピナー洗浄器6に載置されているワークの研削加工・洗浄された面を吸着する。   12). The suction pad 7a of the workpiece suction / conveyor 7 is retracted on the second guide rail 7b and moved onto the spinner cleaner 6 of the workpiece, and the workpiece placed on the spinner cleaner 6 is ground and cleaned. Adsorb the surface.

13).ワーク吸着搬送器7の吸着パッド7aを第二案内レール上で後退させてロール回転式ワーク表面洗浄器8上を通過させ、ワーク裏面の易剥離性粘着テープ面をロール回転水洗浄する。   13). The suction pad 7a of the workpiece suction / conveying device 7 is retracted on the second guide rail and passed over the roll-rotating workpiece surface cleaning device 8, and the easily peelable adhesive tape surface on the back surface of the workpiece is cleaned with roll rotation water.

14).ワーク吸着搬送器7の吸着パッド7aを第二案内レール7b上で更に後退させて仮置台9上で停止させ、ついで、ワーク吸着搬送器の吸着パッド7aの減圧を開放することにより前記仮置台9上にワークのテープ面を下方に、研削加工・洗浄サファイア基板面を上方に向けてワークを載置する。   14). The suction pad 7a of the workpiece suction transporter 7 is further retracted on the second guide rail 7b and stopped on the temporary placement table 9, and then the pressure reduction of the suction pad 7a of the workpiece suction transporter 7 is released to release the temporary placement table 9. The workpiece is placed with the tape surface of the workpiece facing down and the grinding / cleaning sapphire substrate surface facing upward.

15).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aに研削加工・洗浄サファイア基板面を吸着させ、ラップ加工室2c内のワーク吸着ヘッド22の下方位置へワークを移送中に前記ワークwのテープ貼付面が上方を向くように前記アーム4aを旋回させた後、前記ラップ加工室内のワーク吸着ヘッド22の下方にワークを位置させ、ワーク吸着ヘッドを減圧してワークのテープ貼付面を吸着固定する。   15). The grinding / cleaning sapphire substrate surface is attracted to the arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4, and the workpiece w is attached to the tape while the workpiece is transferred to a position below the workpiece suction head 22 in the lapping chamber 2c. After the arm 4a is turned so that the surface faces upward, the work is positioned below the work suction head 22 in the lapping chamber, and the work suction head is depressurized to suck and fix the tape application surface of the work.

16).ワーク吸着ヘッド22の旋回アームを回動軸23廻りに回動させてワークを金属製回転定盤21上へ位置させる。   16). The revolving arm of the work adsorption head 22 is rotated about the rotation axis 23 to position the work on the metal rotating surface plate 21.

17).前記仮置台9上に新たに研削加工・洗浄サファイア基板面を上方に向けて載置されたワークwを前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aに吸着させ、ラップ加工室内のワーク吸着ヘッド22の下方位置へワークを移送中に前記ワークのテープ貼付面が上方を向くように前記アームを旋回させた後、前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッド22の下方にワークを位置させ、ワーク吸着ヘッドを減圧してワークのテープ貼付面を吸着固定する。   17). The workpiece w newly placed on the temporary table 9 with the grinding / cleaning sapphire substrate surface facing upward is adsorbed to the arm 4a of the articulated arm type work transfer robot 4 to adsorb the workpiece in the lapping chamber. While the workpiece is being transferred to a position below the head 22, the arm is turned so that the tape application surface of the workpiece faces upward, and then the workpiece is positioned below the empty workpiece suction head 22 in the lapping chamber. Then, the work suction head is depressurized to fix the tape application surface of the work by suction.

18).上記ワーク吸着ヘッド22の旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤21上へ位置させる。   18). The revolving arm of the work suction head 22 is rotated to position the work on the metal rotating surface plate 21.

19).前記ワーク吸着ヘッドの一対22,22を下降させて180mm/分の速度で回転している金属製回転定盤21上にワークのサファイア基板面を当接させるとともに摺擦させて2枚の前記ワークのラップ加工を開始し、20μm厚みのラップ取り代量のラップ加工となったら金属製回転定盤21の回転を停止するとともに、前記ワーク吸着ヘッドの一対22,22を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド22の旋回アームを前記と逆方向に回動してワーク吸着ヘッド待機位置へ戻し、ラップ加工を終了する。ラップ加工の際、金属製回転定盤21の表面には、株式会社レジトン製ダイヤモンド砥粒水分散液が供給される。   19). A pair of the workpiece suction heads 22 and 22 are lowered and the sapphire substrate surface of the workpiece is brought into contact with and slid on the metal rotating surface plate 21 rotating at a speed of 180 mm / min. Is started, and when the lapping process has a lapping amount of 20 μm, the rotation of the metal rotating surface plate 21 is stopped and the pair of workpiece suction heads 22 and 22 are raised, and then the workpiece suction is performed. The revolving arm of the head 22 is rotated in the opposite direction to the above and returned to the workpiece suction head standby position, and the lapping process is completed. At the time of lapping, a diamond abrasive water dispersion manufactured by Reiston Co., Ltd. is supplied to the surface of the metal rotating surface plate 21.

20).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aを前記ワーク吸着ヘッド22の下方へ移動させ、ついで、ワーク吸着ヘッド22の下方に吸着されているワークのラップ加工サファイア基板面を前記アーム4aで吸着した後にワーク吸着ヘッド22の減圧を解除し、その後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器11a上へ移動させ、そこで、前記アーム4aの減圧を解除してワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台11a上に載置する。 20). The arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 is moved below the workpiece suction head 22, and the lap sapphire substrate surface of the workpiece sucked below the workpiece suction head 22 is moved by the arm 4a. After the suction, the pressure reduction of the workpiece suction head 22 is released, and then the arm of the articulated arm type work transfer robot 4 is moved onto the spin cleaner 11a on the back surface of the lapping workpiece, where the pressure of the arm 4a is reduced. cancel placed on the spinner provisional table 11a t toward the lapping surface of the workpiece to above.

21).前記スピン洗浄器11aおよびベルクリン洗浄器11bを用いて前記ワークの表裏面に洗浄水を吹き付けながらワークのスピン洗浄を行うとともに、ベルクリンでワークに付着した洗浄水を拭き取る。   21). The spin cleaning of the workpiece is performed while spraying cleaning water on the front and back surfaces of the workpiece using the spin cleaning device 11a and the Bergrin cleaning device 11b, and the cleaning water adhering to the workpiece is wiped off with Berglin.

22).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器11a上へ移動させ、前記アームを減圧してワークのラップ加工面を吸着した後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを収納カセット3の棚内へ移送させ、そこで前記アーム4aの減圧を解除してサファイア基板厚みが90μmのワークを収納カセット3内に収納する。   22). After moving the arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 onto the spin cleaner 11a on the back surface of the lapping workpiece, the arm is decompressed to adsorb the lapping surface of the workpiece, and then the articulated arm type The arm of the workpiece transfer robot is transferred into the shelf of the storage cassette 3, where the pressure of the arm 4a is released, and a workpiece having a sapphire substrate thickness of 90 μm is stored in the storage cassette 3.

23).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアームを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器10上へと移送し、前記アーム4a洗浄する。   23). The arm of the articulated arm type work transfer robot 4 is transferred onto the arm cleaner 10 for the articulated arm type work transfer robot, and the arm 4a is cleaned.

24).前記アームが洗浄された多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aを前述の他方のワーク吸着ヘッド22の下方へ移動させ、ついで、ワーク吸着ヘッドの下方に吸着されているワークのラップ加工サファイア基板面を前記アーム4aで吸着した後にワーク吸着ヘッド22の減圧を解除し、その後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム4aをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器11a上へ移動させ、そこで、前記アームの減圧を解除してワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台11a上に載置する。 24). The arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 with the arm cleaned is moved below the other workpiece suction head 22, and then the workpiece lapping sapphire sucked below the workpiece suction head. After the substrate surface is adsorbed by the arm 4a, the pressure reduction of the work adsorption head 22 is released, and then the arm 4a of the articulated arm type work transfer robot is moved onto the spin cleaner 11a on the back surface of the lapping work, , placed on a spinner provisional table 11a t toward the lapping surface of the workpiece upward by releasing the vacuum of the arm.

25).前記スピン洗浄器11aおよびベルクリン洗浄器11bを用いて前記ワークの表裏面に洗浄水を吹き付けながらワークのスピン洗浄を行うとともにベルクリンでワークに付着した洗浄水を拭き取る。   25). The spin cleaning of the work is performed while spraying the cleaning water on the front and back surfaces of the work using the spin cleaning device 11a and the Berglin cleaning device 11b, and the cleaning water adhering to the work is wiped off with Berglin.

26).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器11a上へ移動させ、前記アームを減圧してワークのラップ加工面を吸着した後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム4aを収納カセット3の棚内へ移送させ、そこで前記アーム4aの減圧を解除してサファイア基板厚みが90μmのワークを収納カセット3内に収納する。   26). After moving the arm 4a of the articulated arm-type workpiece transfer robot 4 onto the spin cleaner 11a on the back surface of the lapping workpiece, the arm is decompressed to adsorb the lapping surface of the workpiece, and then the articulated arm type The arm 4a of the workpiece transfer robot is transferred into the shelf of the storage cassette 3, where the decompression of the arm 4a is released and a workpiece having a sapphire substrate thickness of 90 μm is stored in the storage cassette 3.

27).前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット4のアーム4aを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器10上へと移送し、前記アームを洗浄する。洗浄後、アーム4aは多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム待機位置へと戻される。   27). The arm 4a of the articulated arm type work transfer robot 4 is transferred onto the arm cleaner 10 for the articulated arm type work transfer robot, and the arm is cleaned. After cleaning, the arm 4a is returned to the arm standby position of the articulated arm type work transfer robot.

28).上記20)工程から27)工程が行われている間に、前記ラップ加工室2c内では、金属製回転定盤21が回転され、金属製回転定盤用洗浄器27より洗浄水が供給されて金属製回転定盤の洗浄が行われるとともに、ワーク吸着ヘッド洗浄器25によるワーク吸着ヘッド22下部の洗浄が行われる。また、ワークのラップ加工が行われていない間にフェーシング装置28で金属製回転定盤21面の溝切補修加工が行われる。   28). During the steps 20) to 27), the metal rotating surface plate 21 is rotated in the lapping chamber 2c, and cleaning water is supplied from the metal rotating surface plate cleaning device 27. The metal rotating surface plate is cleaned, and the lower part of the workpiece suction head 22 is cleaned by the workpiece suction head cleaner 25. Further, the grooving repair processing of the surface of the metal rotating surface plate 21 is performed by the facing device 28 while the workpiece is not lapping.

平坦化加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み90μmの6インチ径サファイア基板の反りは、20μm程度であり、表面粗さ(Ra)は、18nmであった。スループットは、約22枚/時であった。   The warpage of the 90-μm thick 6-inch diameter sapphire substrate, which was flattened and removed from the easily peelable tape, was about 20 μm, and the surface roughness (Ra) was 18 nm. The throughput was about 22 sheets / hour.

29)上記28工程で得られた被研削・ラップ加工サファイア基板のテープ面を研磨装置の吸着ヘッドにバキューム吸着し、ついで、前記吸着ヘッドを100rpmで回転および下降させて120rpmで回転している研磨定盤上に被研削・ラップ加工サファイア面を摺擦し、120g/cmの圧力を掛けながら研磨加工を開始し、12μmの取り代となったところで研磨加工を終了させた。研磨加工の際、研磨定盤上には0.5〜1.5μm径のダイヤモンド砥粒分散研磨剤スラリー液を供給した。研磨加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み78μmの6インチ径サファイア基板の反りは、18μm程度であり、表面粗さ(Ra)は、3.4nmであった。 29) The surface of the sapphire substrate to be ground / lapped obtained in the above 28 steps is vacuum-adsorbed to the suction head of a polishing apparatus, and then the polishing head is rotated and lowered at 100 rpm and rotated at 120 rpm. The sapphire surface to be ground and lapped was rubbed on the surface plate and the polishing process was started while applying a pressure of 120 g / cm 2. The polishing process was terminated when the allowance was 12 μm. During the polishing process, a 0.5 to 1.5 μm diameter diamond abrasive dispersed abrasive slurry was supplied onto the polishing surface plate. The warpage of the 6-inch diameter sapphire substrate having a thickness of 78 μm after polishing and removal of the easily peelable tape was about 18 μm, and the surface roughness (Ra) was 3.4 nm.

実施例2
上述のサファイア基板の平坦化加工装置1を用い、易剥離性粘着テープが貼付された厚み500μm、4インチ径のサファイア基板を6インチ径のサファイア基板の代りに用いる外は、実施例1と同様の加工条件でサファイア基板面を平坦化加工したところ、スループット約31枚/時の割合で、厚み90μmの4インチ径サファイア基板の反り82μm程度であり、表面粗さ(Ra)が約20nmの被研削・ラップ加工サファイア基板を得た。
Example 2
The same as in Example 1 except that the sapphire substrate flattening apparatus 1 described above is used, and a sapphire substrate having a thickness of 500 μm and a 4 inch diameter with an easily peelable adhesive tape attached is used instead of the 6 inch diameter sapphire substrate. When the surface of the sapphire substrate is planarized under the above processing conditions, the warp of the 90-μm-thick 4-inch sapphire substrate is about 82 μm and the surface roughness (Ra) is about 20 nm at a rate of about 31 sheets / hour. A sapphire substrate with grinding and lapping was obtained.

本発明のサファイア基板の平坦化加工方法は、サファイア基板面の研削・ラップ・研磨加工を高スループットで割れを生じさせることなく行うことが可能である。また、得られる平坦化加工されたサファイア基板の反りは小さいものであり、従来、研削加工またはラップ加工後に行われていたアニーリング処理工程は不要となる。   The method for planarizing a sapphire substrate according to the present invention can perform grinding, lapping, and polishing on the surface of the sapphire substrate at a high throughput without causing cracks. Further, the warping of the flattened sapphire substrate obtained is small, and an annealing process step conventionally performed after grinding or lapping is not necessary.

1 基板の平坦化加工装置
2a ワーク搬送兼ワーク洗浄室
2b 研削加工室ラップ加工室
2c ラップ加工室
3 収納カセット
4 多関節型搬送ロボット
5 センタリング装置付き仮置台
20 ラップ盤
21 金属製回転定盤
22 ワーク吸着ヘッド
30 研削装置
31 インデックステーブル
34a,34b,34c,34d 吸着チャックテーブル
ローディング/アンローディングステージ
第一(粗)研削加工ステージ
第二(中仕上げ)研削加工ステージ
第三(仕上げ)研削加工ステージ
34h 粗研削砥石ヘッド
34h 中仕上げ研削砥石ヘッド
34h 仕上げ研削砥石ヘッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate flattening processing device 2a Work conveyance / work washing chamber 2b Grinding chamber Lapping chamber 2c Lapping chamber 3 Storage cassette 4 Articulated transfer robot 5 Temporary table 20 with centering device Lapping machine 21 Metal rotating surface plate 22 Workpiece suction head 30 Grinding device 31 Index tables 34a, 34b, 34c, 34d Suction chuck table s 1 Loading / unloading stage s 2 First (coarse) grinding stage s 3 Second (medium finish) grinding stage s 4 Three (finishing) grinding stage 34h c Coarse grinding wheel head 34h m Medium finishing grinding wheel head 34h f Finishing grinding wheel head

Claims (2)

次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法。
1).易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板(ワーク)を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
2).インデックステーブルを90度回転させてローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
3).前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が280〜360番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
4).前記インデックステーブルを90度回転させて前記第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
5).前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
6).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度回転させて第二研削ステージ(s)位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
7).前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
8).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度、または時計逆周り方向に270度回転させて第三研削ステージ(s)位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
9).ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
10).スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
11).金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に50〜300g/cmの荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み5〜90μm、表面粗さ(Ra)が20〜36nmのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
A method for planarizing a sapphire substrate, characterized in that the thickness of the sapphire substrate is reduced by flattening the surface of the sapphire substrate through the following steps.
1). A sapphire substrate (workpiece) having an easily peelable adhesive tape or wax-attached substrate support plate attached to the surface is transferred onto the first suction chuck table, and the easily peelable adhesive tape surface of the workpiece or the substrate support plate is The workpiece is placed on the first suction chuck table so that the sapphire substrate surface is the upper surface on the lower surface.
2). The index table is rotated 90 degrees to move the first chuck table on which the workpiece at the loading / unloading stage (s 1 ) position is mounted to the second chuck table position at the first grinding stage (s 2 ) position.
3). Rotating the second chuck table, and then rotating and lowering the first grindstone shaft for bearing the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 280 to 360, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the first grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the first grinding process.
4). The index table is rotated 90 degrees to move the second chuck table at the first grinding stage (s 2 ) position to the third chuck table position at the second grinding stage (s 3 ) position.
5). Rotating the third chuck table, and then rotating and lowering the second grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the second grinding process. Further, the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the second grinding process.
6). The index table is rotated 90 degrees clockwise to move the third chuck table at the second grinding stage (s 3 ) position to the fourth chuck table position at the finish grinding stage (s 4 ) position.
7). Rotating the fourth chuck table, and then rotating and lowering the third grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grindstone having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the third grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to infeed grinding the sapphire substrate surface. Perform third grinding.
8). The index table is rotated 90 degrees clockwise or 270 degrees counterclockwise to move the fourth chuck table at the third grinding stage (s 4 ) position to the loading / unloading stage (s 1 ) position. Move to a certain first chuck table position.
9). The ground workpiece mounted on the first chuck table at the position of the loading / unloading stage (s 1 ) is subjected to spin cleaning.
10). The to-be-ground sapphire substrate that has been subjected to spin cleaning is moved onto the metal lap rotating surface plate so that the to-be-ground sapphire surface faces the surface of the metal wrap rotating surface plate.
11). Applying a load of 50 to 300 g / cm 2 to the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground on a metal rotating surface plate, and a grain size of 1 to 15 μm on the rotating lap surface plate A sapphire substrate having a thickness of 5 to 90 μm and a surface roughness (Ra) of 20 to 36 nm is obtained by rubbing the surface of the sapphire substrate to be ground with the metal rotating surface plate while supplying a slurry in which diamond abrasive grains are dispersed. A lapping process is performed.
次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法。
1).易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板(ワーク)を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
2).インデックステーブルを90度回転させてローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
3).前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が280〜360番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
4).前記インデックステーブルを90度回転させて前記第一研削ステージ(s)位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ(s)位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
5).前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
6).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度回転させて第二研削ステージ(s)位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ(s)位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
7).前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が680〜800番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
8).前記インデックステーブルを時計廻り方向に90度、または時計逆周り方向に270度回転させて第三研削ステージ(s)位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
9).ローデイング/アンローデイングステージ(s)位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
10).スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
11).金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に50〜300g/cmの荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径1〜15μmのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み5〜90μm、表面粗さ(Ra)が20〜36nmのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
12).前記の被研削加工・ラップ加工サファイア基板(ワーク)の前記テープ面または基板支持板面を吸着チャックで保持し、ついで、前記ワークの被研削加工・ラップ加工サファイア面を下降、回転させて研磨装置の回転している研磨定盤に摺擦させ、この研磨定盤上に粒径0.05〜3μmのダイヤモンド砥粒を分散した研磨スラリーを供給してサファイア基板厚みを10〜30μm減少させる表面粗さ(Ra)が2〜6nmのサファイア基板とする研磨加工工程を行う。
A method for planarizing a sapphire substrate, characterized in that the thickness of the sapphire substrate is reduced by flattening the surface of the sapphire substrate through the following steps.
1). A sapphire substrate (workpiece) having an easily peelable adhesive tape or wax-attached substrate support plate attached to the surface is transferred onto the first suction chuck table, and the easily peelable adhesive tape surface of the workpiece or the substrate support plate is The workpiece is placed on the first suction chuck table so that the sapphire substrate surface is the upper surface on the lower surface.
2). The index table is rotated 90 degrees to move the first chuck table on which the workpiece at the loading / unloading stage (s 1 ) position is mounted to the second chuck table position at the first grinding stage (s 2 ) position.
3). Rotating the second chuck table, and then rotating and lowering the first grindstone shaft for bearing the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 280 to 360, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the first grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the first grinding process.
4). The index table is rotated 90 degrees to move the second chuck table at the first grinding stage (s 2 ) position to the third chuck table position at the second grinding stage (s 3 ) position.
5). Rotating the third chuck table, and then rotating and lowering the second grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the second grinding process. Further, the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to perform in-feed grinding of the sapphire substrate surface. Perform the second grinding process.
6). The index table is rotated 90 degrees clockwise to move the third chuck table at the second grinding stage (s 3 ) position to the fourth chuck table position at the finish grinding stage (s 4 ) position.
7). Rotating the fourth chuck table, and then rotating and lowering the third grindstone shaft that supports the diamond abrasive cup wheel type metal bond grindstone having an abrasive number of 680 to 800, the diamond abrasive cup wheel type metal The bond grinding wheel is brought into contact with the sapphire substrate surface of the workpiece and rubbed to start the third grinding process, and the diamond abrasive cup wheel type metal bond grinding wheel is lowered to infeed grinding the sapphire substrate surface. Perform third grinding.
8). The index table is rotated 90 degrees clockwise or 270 degrees counterclockwise to move the fourth chuck table at the third grinding stage (s 4 ) position to the loading / unloading stage (s 1 ) position. Move to a certain first chuck table position.
9). The ground workpiece mounted on the first chuck table at the position of the loading / unloading stage (s 1 ) is subjected to spin cleaning.
10). The to-be-ground sapphire substrate that has been subjected to spin cleaning is moved onto the metal lap rotating surface plate so that the to-be-ground sapphire surface faces the surface of the metal wrap rotating surface plate.
11). Diamond grinding with a grain size of 1 to 15 μm is applied to the rotating lap platen by applying a load of 50 to 300 g / cm 2 to the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground on a metal rotating platen. A lapping step of forming a sapphire substrate having a thickness of 5 to 90 μm and a surface roughness (Ra) of 20 to 36 nm by sliding the surface of the sapphire substrate to be ground on the metal rotating surface plate while supplying slurry in which grains are dispersed. I do.
12). Polishing apparatus by holding the tape surface or substrate support plate surface of the sapphire substrate to be ground / lapped by a suction chuck and then lowering and rotating the sapphire surface to be ground / lapped of the workpiece The surface roughness is reduced by reducing the thickness of the sapphire substrate by 10 to 30 μm by supplying a polishing slurry in which diamond abrasive grains having a particle size of 0.05 to 3 μm are dispersed on the polishing surface plate. A polishing process for forming a sapphire substrate with a thickness (Ra) of 2 to 6 nm is performed.
JP2011222281A 2011-10-06 2011-10-06 Flattening method of sapphire substrate Pending JP2013084688A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011222281A JP2013084688A (en) 2011-10-06 2011-10-06 Flattening method of sapphire substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011222281A JP2013084688A (en) 2011-10-06 2011-10-06 Flattening method of sapphire substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013084688A true JP2013084688A (en) 2013-05-09

Family

ID=48529613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011222281A Pending JP2013084688A (en) 2011-10-06 2011-10-06 Flattening method of sapphire substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013084688A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106312795A (en) * 2015-07-01 2017-01-11 不二越机械工业株式会社 Polishing apparatus
CN113967856A (en) * 2021-08-23 2022-01-25 卢秀梅 Accelerometer sapphire pendulous reed processing method and pendulous reed light reflection amplification method precision pendulum angle measurement
CN118386038A (en) * 2024-06-28 2024-07-26 徐州凯成科技有限公司 Processing method of circular concave table type sapphire wafer

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106312795A (en) * 2015-07-01 2017-01-11 不二越机械工业株式会社 Polishing apparatus
CN113967856A (en) * 2021-08-23 2022-01-25 卢秀梅 Accelerometer sapphire pendulous reed processing method and pendulous reed light reflection amplification method precision pendulum angle measurement
CN118386038A (en) * 2024-06-28 2024-07-26 徐州凯成科技有限公司 Processing method of circular concave table type sapphire wafer

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5123329B2 (en) Semiconductor substrate planarization processing apparatus and planarization processing method
JP4838614B2 (en) Semiconductor substrate planarization apparatus and planarization method
US9293318B2 (en) Semiconductor wafer manufacturing method
JP5671510B2 (en) Semiconductor device substrate grinding method
TWI732012B (en) Processing device
JPH11156711A (en) Polishing device
JP2006224201A (en) Grinding wheel
JP2010023119A (en) Flattening device and flattening method for semiconductor substrate
JP5877520B2 (en) Planarization processing apparatus and planarization processing method for sapphire substrate
WO2009125835A1 (en) Polishing apparatus, polishing auxiliary apparatus and polishing method
JP2009285738A (en) Flattening device and flattening method for semiconductor substrate
KR101658250B1 (en) Apparatus for polishing rear surface of substrate, system for polishing rear surface of substrate, method for polishing rear surface of substrate and recording medium having program for polishing rear surface of substrate
JP2011165994A (en) Flattening processing device of semiconductor substrate
JP2013084688A (en) Flattening method of sapphire substrate
JP2011124249A (en) Processing device and method for flattening semiconductor substrate
JP2010205861A (en) Chamfering device for laminated wafer, and method for chamfering bevel and edge of laminated wafer using the same
JP5470081B2 (en) Compound semiconductor substrate planarization processing apparatus and planarization processing method
JP4537778B2 (en) How to sharpen vitrified bond wheels
JP2006332322A (en) Dressing method of polishing pad, and polisher
JP2007221030A (en) Processing method for substrate
JP6851761B2 (en) How to process plate-shaped objects
JP5399829B2 (en) Polishing pad dressing method
JP2011155095A (en) Apparatus for flattening semiconductor substrate, and temporary displacement surface plate used for the same
CN106711032A (en) High-efficiency and low-damage grinding method suitable for hard-brittle and easy-cleavage single crystal gallium oxide wafer
JP2012011511A (en) Apparatus and method of polishing glass substrate, and method of manufacturing glass substrate