JP2013225537A - Method for manufacturing sapphire substrate and sapphire substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サファイア基板の製造方法及びサファイア基板に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a sapphire substrate and a sapphire substrate.
窒化物III−V族化合物半導体は、LED(Light Emitting Diode)等の発光デバイスや、耐熱性や耐環境性に優れた特徴を活かした電子デバイス用途として実用化されている。このIII−V族窒化物半導体は、単結晶サファイア基板上に成長させることが多く、その成長を正常に促すためにサファイア基板は、半導体成長面が鏡面研磨されたもの、基板の厚みにムラが少ないもの、半導体成長面と反対側に反っているもの(つまり、半導体成長面が凹面)が好んで用いられる。 Nitride III-V compound semiconductors have been put into practical use as light-emitting devices such as LEDs (Light Emitting Diodes) and electronic devices that make use of features excellent in heat resistance and environmental resistance. This group III-V nitride semiconductor is often grown on a single crystal sapphire substrate. In order to promote the growth normally, the sapphire substrate has a mirror-polished semiconductor growth surface, and the substrate thickness is uneven. Those with a small number and those warped opposite to the semiconductor growth surface (that is, the semiconductor growth surface is concave) are preferably used.
サファイア基板の製造には、サファイアインゴットから基板を切り出す切断工程と、基板の表面をワックスを用いてセラミックブロックに貼り付ける表面貼り付け工程と、セラミックブロックに支持された基板の裏面をラップ加工する裏面片面ラップ工程と、セラミックブロックと基板とを取り外した後に、ラップ加工により生じた加工歪みを緩和する熱処理工程と、基板の裏面をワックスを用いてセラミックブロックに貼り付ける裏面貼り付け工程と、基板の表面をCMP研磨(Chemical Mechanical Polishing)する主面メカノケミカル研磨工程と、が含まれる(特許文献1参照)。 For the manufacture of sapphire substrates, a cutting process for cutting a substrate from a sapphire ingot, a surface attaching process for attaching the surface of the substrate to a ceramic block using wax, and a back surface for lapping the back surface of the substrate supported by the ceramic block A single-sided lapping step, a heat treatment step for reducing processing distortion caused by lapping after removing the ceramic block and the substrate, a backside attaching step for attaching the backside of the substrate to the ceramic block using wax, And a main surface mechanochemical polishing step in which the surface is subjected to CMP (Chemical Mechanical Polishing) (see Patent Document 1).
なお、表面貼り付け工程及び裏面片面ラップ工程の代わりに、サファイア基板の両面をラップ加工する両面ラップ工程を行うことや、主面メカノケミカル研磨工程の前にラップ工程を行って、事前に粗研磨する工程も従来技術として知られている(図8参照)。 In addition, instead of the front surface bonding process and the back surface single-sided lapping process, a double-sided lapping process for lapping both surfaces of the sapphire substrate or a lapping process before the main surface mechanochemical polishing process is performed and rough polishing is performed in advance. This process is also known as the prior art (see FIG. 8).
両面ラップ加工で使用される両面ラップ装置は、例えば、粒径が数十〜百μmの遊離砥粒が供給されるラップ定盤を上下に有し、このラップ定盤に対して基板を押し当てつつラップ定盤を回転させ、供給された遊離砥粒によって基板の両面を削る装置である。遊離砥粒の粒径は、後述するCMP研磨の遊離砥粒より大きいため、基板の粗研磨に用いられる。 The double-sided lapping machine used in double-sided lapping has, for example, a lapping surface plate to which loose abrasive grains having a particle size of several tens to a hundred μm are supplied, and presses the substrate against this lapping surface plate. It is an apparatus that rotates the lapping plate while scraping both sides of the substrate with the supplied free abrasive grains. Since the particle size of the loose abrasive is larger than the loose abrasive for CMP polishing described later, it is used for rough polishing of the substrate.
CMP研磨で用いられるCMP装置は、回転可能な研磨テーブルと、その上に載置された研磨パッドと、研磨パッドの研磨面に基板の被研磨面を押し当てる研磨ヘッドと、研磨パッド及び基板を洗浄するために洗浄液を噴射する洗浄液供給ノズルと、遊離砥粒を供給する遊離砥粒供給ノズルと、研磨テーブルを回転させるためのモータと、を有する。 A CMP apparatus used in CMP polishing includes a rotatable polishing table, a polishing pad placed thereon, a polishing head that presses the polishing surface of the substrate against the polishing surface of the polishing pad, and the polishing pad and the substrate. A cleaning liquid supply nozzle that injects a cleaning liquid for cleaning, a free abrasive grain supply nozzle that supplies free abrasive grains, and a motor for rotating the polishing table.
主面メカノケミカル研磨工程では、例えば、粒径が数nmのアルカリ性のコロイダルシリカを遊離砥粒として用いる。これは、ラップ加工で用いられる遊離砥粒の粒径よりも小さいものである。 In the main surface mechanochemical polishing step, for example, alkaline colloidal silica having a particle size of several nm is used as the free abrasive grains. This is smaller than the particle size of the loose abrasive used in lapping.
このようなCMP装置によって、遊離砥粒供給ノズルから研磨パッド上に遊離砥粒を滴下し、研磨ヘッドによって基板の被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し当て、研磨テーブル及び研磨ヘッドを回転させることで、アルカリ性であるコロイダルシリカの遊離砥粒と基板とが化学反応して化学的及び機械的に研磨される。従って、ラップ加工よりも精密な研磨が行われる。 With such a CMP apparatus, free abrasive grains are dropped on the polishing pad from the free abrasive supply nozzle, the surface to be polished of the substrate is pressed against the polishing surface of the polishing pad by the polishing head, and the polishing table and the polishing head are rotated. Thus, the free abrasive grains of the colloidal silica which are alkaline and the substrate are chemically reacted and polished chemically and mechanically. Therefore, more accurate polishing than lapping is performed.
今般、LED素子などの半導体素子へのコスト低減及び性能向上の要求が強まっている背景から、工程の短縮・削減や、サファイア基板の高性能化による基板コストの削減及び性能向上が必要となっている。 Recently, due to the increasing demand for cost reduction and performance improvement of semiconductor elements such as LED elements, it is necessary to shorten and reduce the process and to reduce the board cost and improve the performance by improving the performance of the sapphire substrate. Yes.
特許文献1に開示されている従来のサファイア基板の製造方法では、両面ラップ装置が使用されている。両面ラップ装置は、ラップ定盤に僅かながら反りや厚みムラが生じているため、例えば4インチ以上の大口径かつ厚みの薄い基板を加工するほど、その反りや厚みムラが影響して精度良く加工することが困難であった。そのため4インチ以上の大口径の基板の所望の面に所望の反り量を有する基板の作製が困難であった。 In the conventional method for manufacturing a sapphire substrate disclosed in Patent Document 1, a double-sided lapping apparatus is used. Since the double-sided lapping machine has slight warping and thickness unevenness on the lapping surface plate, for example, processing a substrate with a large diameter and thin thickness of 4 inches or more will affect the warp and thickness unevenness and process with high accuracy. It was difficult to do. Therefore, it is difficult to produce a substrate having a desired amount of warpage on a desired surface of a substrate having a large diameter of 4 inches or more.
また、仮に両面ラップ装置を用いて4インチ以上の基板をラップ加工した場合、基板の所望の面に数十μm以下の反り量とする基板を製造するためには、加工レートを比較的遅く設定(数μm/min程度)する必要があり、例えば60μm程度加工するには、1時間程度かかるため製造コストが高くなる問題が生じていた。 Also, if a substrate of 4 inches or more is lapped using a double-sided lapping device, the processing rate is set to be relatively slow in order to produce a substrate with a warp amount of several tens of μm or less on a desired surface of the substrate. For example, it takes about one hour to process about 60 μm, which raises the problem of increasing the manufacturing cost.
また、両面ラップ装置の定盤表面の平坦性を保つためには定盤表面のfacing作業を必要とするため、メンテナンス作業が非常に煩わしいものであった。 Further, in order to maintain the flatness of the surface of the surface plate of the double-sided lapping apparatus, a fading operation on the surface of the surface plate is required, so that the maintenance operation is very troublesome.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、4インチ以上の大口径の基板において、表面又は裏面のいずれか所望の面側に基板を反らせることができるとともに、その反り量を調整可能なサファイア基板の製造方法及びサファイア基板を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a point, and in a large-diameter substrate of 4 inches or more, the substrate can be warped to a desired surface side, either the front surface or the back surface, and the amount of warpage can be adjusted. An object is to provide a sapphire substrate manufacturing method and a sapphire substrate.
本発明に係るサファイア基板の製造方法は、サファイアインゴットからスライスして得られ、反りを有する基板に複数工程に亘る加工を施すことによりサファイア基板を製造するサファイア基板の製造方法であって、前記基板の両面を研削する研削工程と、前記研削工程後に、前記基板の片面又は両面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、前記ウェットブラスト工程後に、前記基板を保持する基板保持部材に前記基板を貼り付ける貼付工程と、前記貼付工程後に、前記基板の凹面をラップ加工するラップ工程と、前記ラップ工程後に、前記基板の前記ラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、を含むことを特徴とする
また、本発明に係るサファイア基板は、上記の製造方法によって製造されたことを特徴とする。
A method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention is a method for manufacturing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot and manufacturing a sapphire substrate by subjecting a warped substrate to processing over a plurality of steps. A grinding step for grinding both sides of the substrate, a wet blasting step for wet blasting one or both sides of the substrate after the grinding step, and a substrate holding member for holding the substrate after the wet blasting step An attaching step; a lapping step for lapping the concave surface of the substrate after the affixing step; and a polishing step for CMP polishing the lapped surface of the substrate after the lapping step. The sapphire substrate according to the present invention is manufactured by the above manufacturing method.
このような特定事項により、ウェットブラスト工程によって表面又は裏面のいずれか所望の面に所望の反り量の反りを有するサファイア基板を製造することができる。 With such a specific matter, a sapphire substrate having a desired amount of warpage on either the front surface or the back surface can be manufactured by a wet blast process.
上記のサファイア基板の製造方法であって、前記ウェットブラスト工程において、前記ウェットブラスト加工は、前記基板の凸面よりも凹面の加工量を多くすることとすればよい。 In the method for manufacturing the sapphire substrate, in the wet blasting process, the wet blasting may be performed by increasing the processing amount of the concave surface rather than the convex surface of the substrate.
この場合、基板の両面を加工し、かつ凹面の加工量が凸面の加工量より多いため、凹面の反り量について細かく調整をすることができる。 In this case, since both sides of the substrate are processed and the processing amount of the concave surface is larger than the processing amount of the convex surface, the warpage amount of the concave surface can be finely adjusted.
また、サファイアインゴットからスライスして得られ、反りを有する基板に複数工程に亘る加工を施すことによりサファイア基板を製造するサファイア基板の製造方法であって、前記基板の両面を研削する研削工程と、前記研削工程後に、前記基板を保持する基板保持部材に前記基板を貼り付ける貼付工程と、前記貼付工程後に、前記基板の片面をラップ加工するラップ工程と、前記ラップ工程後に、前記基板の前記ラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、前記CMP研磨工程後に、CMP研磨加工された前記基板をアニールするアニール工程と、前記アニール工程後に、前記アニールされた前記基板の凹面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、を含んでいてもよい。 Further, it is a method for manufacturing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot and manufacturing a sapphire substrate by subjecting a warped substrate to processing over a plurality of steps, and a grinding step for grinding both surfaces of the substrate, After the grinding step, an affixing step of adhering the substrate to a substrate holding member that holds the substrate, a lapping step of lapping one side of the substrate after the affixing step, and the lapping of the substrate after the lapping step A polishing step for CMP polishing the processed surface, an annealing step for annealing the substrate subjected to CMP polishing after the CMP polishing step, and wet blasting the concave surface of the annealed substrate after the annealing step A wet blasting process.
この場合、アニール工程により基板が加熱されて基板に反りが発生しても、その後のウェットブラスト工程によって、表面又は裏面のいずれか所望の面に、所望の反り量の反りを有するサファイア基板を製造することができる。 In this case, even if the substrate is heated by the annealing process and the substrate is warped, a sapphire substrate having a desired amount of warpage on either the front surface or the back surface is manufactured by the subsequent wet blasting process. can do.
上記のサファイア基板の製造方法であって、前記ウェットブラスト工程では、前記基板の反り量を低減させるまで前記ウェットブラスト加工を行うこととしてもよい。 In the method for manufacturing the sapphire substrate, the wet blasting may be performed in the wet blasting process until the amount of warpage of the substrate is reduced.
この場合、基板の反り量を低減させるまでウェットブラスト加工を行うため、確実に反り量を低減することができる。 In this case, since the wet blasting is performed until the warpage amount of the substrate is reduced, the warpage amount can be surely reduced.
上記のサファイア基板の製造方法であって、前記ウェットブラスト工程では、前記基板の反りが逆になるまで前記ウェットブラスト加工を継続することとしてもよい。 In the method for manufacturing a sapphire substrate, the wet blasting may be continued in the wet blasting process until the warpage of the substrate is reversed.
この場合、基板の反りが逆になるまでウェットブラスト加工を継続するため、ウェットブラスト工程を行う前の反り方向とは逆の反りを有するサファイア基板を製造することができる。 In this case, since the wet blasting is continued until the warpage of the substrate is reversed, a sapphire substrate having a warp opposite to the warp direction before the wet blasting process can be manufactured.
また、上記サファイア基板であって、前記基板の反り量は数十μm以下としてもよい。 In the sapphire substrate, the amount of warpage of the substrate may be several tens of μm or less.
この場合、サファイア基板の反り量が数十μm以下であるため、このサファイア基板に半導体層を成長させる場合に、成長させやすくすることができる。 In this case, since the amount of warpage of the sapphire substrate is several tens of μm or less, it can be easily grown when a semiconductor layer is grown on the sapphire substrate.
本発明によれば、4インチ以上の大口径の基板において、表面又は裏面のいずれか所望の面側に基板を反らせることができるとともに、その反り量を調整可能なサファイア基板の製造方法及びサファイア基板を提供することができる。 According to the present invention, in a large-diameter substrate of 4 inches or more, the substrate can be warped to the desired surface side of either the front surface or the back surface, and the method of manufacturing the sapphire substrate capable of adjusting the amount of warpage, and the sapphire substrate Can be provided.
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7は、サファイア基板の製造方法を示す製造フローであり、(a)は本発明の一実施形態を示す製造フロー、(b)は、本発明の他の実施形態を示す製造フローである。 FIG. 7 is a manufacturing flow showing a method of manufacturing a sapphire substrate, (a) is a manufacturing flow showing an embodiment of the present invention, and (b) is a manufacturing flow showing another embodiment of the present invention.
本実施形態に係るサファイア基板の製造方法は、サファイアインゴットからスライスして得られ、反りを有する基板10に複数工程に亘る加工を施すことによりサファイア基板を製造するサファイア基板の製造方法であって、基板10の両面を研削する研削工程と、研削工程後に、基板10の片面又は両面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、ウェットブラスト工程後に、基板10を保持する基板保持部材300に基板10を貼り付ける貼付工程と、貼付工程後に、基板10の凹面をラップ加工するラップ工程と、ラップ工程後に、基板10のラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、を含むことを特徴とする。
The method for manufacturing a sapphire substrate according to the present embodiment is a method for manufacturing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot, and manufacturing the sapphire substrate by processing the
本発明で使われる基板10は、例えば4インチであり、厚みが850μm、厚みムラが±20μm、反り量が20μmである。ここで、サファイアインゴットからスライスした直後の基板10の凸面を表面10A、基板10の凹面を裏面10Bとする(図1(a)参照)。なお、基板の裏面10Bが凹面、表面10Aが凸面であっても構わない。
The
この基板10を用いたサファイア基板の製造方法について、以下、工程に沿って説明する。
Hereinafter, a method for manufacturing a sapphire substrate using the
・研削工程
まず、研削工程について説明する。図1は、本発明に係るサファイア基板の製造方法の研削工程を示し、(a)は研削前の模式図、(b)は研削工程を示す模式図である。
-Grinding process First, a grinding process is demonstrated. FIG. 1 shows a grinding process of a method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, (a) is a schematic diagram before grinding, and (b) is a schematic diagram showing a grinding process.
研削工程では、基板10を片面ずつ研削することにより、基板10の両面を研削する。研削工程で用いられる研削装置600は、基板10が吸着載置されるセラミックプレート620と、セラミックプレート620と対峙し、基板10を研削する砥石610と、基板10とセラミックプレート620とを真空吸着させる真空ポンプ(不図示)と、を備えている。そして、セラミックプレート620の表面には複数の孔(不図示)が形成されており、この孔は真空ポンプに接続されている(図1(b)参照)。なお、基板10を研削する砥石610は、ダイヤモンド砥石が好ましい。
In the grinding step, both sides of the
本研削装置600を用いて、まず基板10の表面10Aの研削加工を行う。基板10の裏面10Bを、基板10を保持する吸着盤630を介してセラミックプレート620に取り付ける。吸着盤630にも複数の孔(不図示)が形成されており、真空ポンプを稼働すると、基板10はセラミックプレート620に吸着される。この吸着により、セラミックプレート620の表面形状に沿うように基板10が変形されることとなる。
Using the
基板10の裏面10Bがセラミックプレート620に吸着された状態で、基板10の表面10Aを、砥石610によって25μm研削する。基板10の表面10Aを研削した後、真空吸着ポンプを止め、基板10をひっくり返し、基板10の裏面10Bを、前述した方法と同様に25μm研削する。このとき、基板の加工レートは数十μm/min程度とする。これは従来技術よりも数十倍速い加工レートである。
With the
これにより、基板10の厚みは両面の合計で50μm研削されることとなる。すなわち、研削工程終了時の基板10の厚みは800μmとなる。このとき、基板10の厚みムラは、±2μmとなる。よって、厚みムラが研削工程前に比べて低減される。好ましくは基板10を100μm研削することにより、厚みムラを更に低減することができる。ここで、基板10の反り量については研削工程前後で変化はない。また、研削加工を行った面(基板10の両面)には、砥石610による研削痕が残る。研削痕の除去や、基板10の反り量を所望の値とするために、次工程のウェットブラスト工程を行う。
Thereby, the thickness of the
なお、本実施形態では、先に表面10Aを研削加工したが、裏面10Bを先に研削しても構わない。
In the present embodiment, the
・ウェットブラスト工程
次にウェットブラスト工程について説明する。図2は、本発明に係るサファイア基板の製造方法のウェットブラスト工程を示す模式図、図3は、本発明に係るサファイア基板の製造方法のウェットブラスト工程を示す模式図であって、(a)は、基板の凹面にウェットブラスト加工を行っている様子を示す模式図、(b)は、基板の凸面にウェットブラスト加工を行っている様子を示す模式図である。
-Wet blast process Next, a wet blast process is demonstrated. FIG. 2 is a schematic diagram showing a wet blasting process of the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram showing a wet blasting process of the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention. These are the schematic diagrams which show a mode that wet blasting is performed on the concave surface of a board | substrate, (b) is a schematic diagram which shows a mode that wet blast processing is performed on the convex surface of a board | substrate.
ウェットブラスト加工に用いられるウェットブラスト装置500には、基板10を載置するステージ510と、ステージ510を一方向に移動させるステージ移動機構(不図示)と、ステージ510と対峙して配置され、ステージ510上に遊離砥粒と圧縮空気とが混合された遊離砥粒530を噴射するウェットブラストノズル520と、が備えられている。
A
ウェットブラストノズル520には、遊離砥粒が導入される遊離砥粒導入部521と、圧縮空気が導入される空気導入部522と、導入された遊離砥粒と圧縮空気とが混合される混合室523と、この混合室523から圧縮空気とともに送られてきた遊離砥粒530をステージ510の移動方向(図2の矢符X方向)とステージ510と同一平面において直交する直線上に噴射するスリット状の噴射部524と、が備えられている。
The
本実施の形態では、ウェットブラストノズル520は、基板10とのなす角度が90°として配置されているが、ウェットブラストノズル520と基板10とのなす角度はこの角度に限られない。
In the present embodiment, the
本ウェットブラス装置500を用いて基板10のウェットブラスト加工を行う。基板10の裏面10B(凹面)をウェットブラストノズル520に向けてウェットブラスト加工されるように、基板10をステージ510に載置し(図3(a)参照)、ステージ移動機構によって、ステージ510を数mm/secの速度で移動させるとともに、ウェットブラストノズル520から1MPa以下の圧力で遊離砥粒530を基板10に向けて垂直に噴射する。基板10が載置されたステージ510が移動することによって、基板10の裏面10B全体に遊離砥粒530が噴射される結果、基板10の裏面10B全面がウェットブラスト加工されることとなる。
The wet blasting of the
ウェットブラスト加工では、加工レートを数μm/minの速度に設定する。ウェットブラスト加工の加工レートは、ステージ510の移動速度に依存している。つまり、ステージ510の移動速度が遅いほど、基板10が遊離砥粒530に曝されている時間が長くなるため、加工量が多くなる。逆に、ステージ510の移動速度が速いほど、基板10が遊離砥粒530に曝されている時間が短くなるため、加工量が少なくなる。
In wet blast processing, the processing rate is set to a speed of several μm / min. The processing rate of wet blast processing depends on the moving speed of the
ウェットブラスト工程による基板10の加工量は、少なくとも5μmとする。加工量を5μm以上とすると、前述の研削工程で基板10に生じた研削痕を除去することができる。また、ウェットブラスト加工を行った基板10の面は、艶のない面(マット面)となる。このマット面は、後述するラップ加工及びCMP研磨によって、鏡面仕様とされる。
The amount of processing of the
なお、加工量を数十μm程度とすると材料ロスが多くなるため、反り量を調節できる範囲で、できる限り加工量は少ないことが好ましい。 In addition, since the material loss increases when the processing amount is about several tens of μm, it is preferable that the processing amount is as small as possible within a range in which the warpage amount can be adjusted.
また、加工レートを数μm/minと設定し、加工量を数μmとすると、ウェットブラスト処理時間は数分で完了する。よって、前述した研削工程の処理時間を加えても、従来技術に開示された両面ラップ装置を用いた場合よりも短時間で処理を行うことができる。 Further, when the processing rate is set to several μm / min and the processing amount is set to several μm, the wet blast processing time is completed in several minutes. Therefore, even if the processing time of the grinding process described above is added, the processing can be performed in a shorter time than when the double-sided lapping apparatus disclosed in the prior art is used.
また、本実施の形態の基板10のウエハサイズは、4インチを想定しているが、6インチ用のステージを使用して6インチの基板10をウェットブラスト加工することもできる。6インチのサファイア基板を製造することにより、そのサファイア基板の表面には、4インチのサファイア基板よりも多くの半導体素子を形成することができるため、半導体素子の採取量が増える。よって、製造コストを低くすることが可能となる。
In addition, although the wafer size of the
また、ウェットブラスト加工は、定盤の管理を必要としないため、メンテナンスを容易に行うことができる。 Moreover, since wet blasting does not require management of the surface plate, maintenance can be easily performed.
なお、遊離砥粒530に使用される遊離砥粒は、基板10の平坦性を向上させるため、粒径が揃った遊離砥粒を用いることが望ましく、平均粒径数十から数百μmのアルミナが使用される。
The free abrasive grains used for the free
ところで、上記のウェットブラスト工程では、裏面10B(凹面)のみにウェットブラスト加工を行ったが、これに代えて、先に表面10A(凸面)をウェットブラスト加工した後に、裏面10B(凹面)をウェットブラスト加工をしても構わない(図3(b)参照)。この場合、ウェットブラスト加工する加工量は、基板10の表面10A(凸面)よりも裏面10B(凹面)を多くするとよい。
By the way, in the above-described wet blasting process, wet blasting was performed only on the
・貼り付け工程
次に貼り付け工程について説明する。図4は、本発明に係るサファイア基板の製造方法の貼り付け工程を示す断面図である。
-Pasting process Next, a pasting process is explained. FIG. 4 is a cross-sectional view showing the attaching process of the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention.
貼り付け工程では、後述するラップ工程及びCMP工程によって基板10を鏡面とする面と逆側の面(本実施形態では、基板10の裏面10B)に基板保持部材300を貼り付ける。
In the attaching step, the
基板保持部材300は、プレート310と、プレート310上に固定され、開口を有する保持部材320と、保持部材320の開口に収容され、プレート310に貼り付けられた吸着パッド330と、が含まれる。
The
基板10の裏面10Bに、吸着パッド330を貼り付けると共に、基板10の裏面10Bに接着剤であるワックスを用いて、保持部材320と基板10の裏面10Bとを貼り付ける。貼り付け時には基板10の表面10Aから圧力をかけるとよい。
The
これにより、プレート310を介して、基板10と基板保持部材300とが貼り付けられることとなる。なお、接着剤としては、例えばアクリル樹脂又はガラスエポキシ樹脂が挙げられる。また、プレート310としては、セラミックプレートが挙げられる。
As a result, the
以上、説明したように、基板10の裏面10Bには基板保持部材300が貼り付けられているので、後述するラップ工程で基板10をラップ加工する際に、基板10が定盤410方向に押しつけられても、基板保持部材300により基板10を保護することができる。
As described above, since the
・ラップ工程
次にラップ工程について説明する。図5は、本発明に係るサファイア基板の製造方法のラップ工程を示し、(a)は、ラップ装置の概略を示す平面図、(b)はラップ装置の概略を示す断面図である。
-Lapping process Next, a lapping process is demonstrated. 5A and 5B show a lapping process of the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention, wherein FIG. 5A is a plan view showing an outline of the lapping apparatus, and FIG. 5B is a cross-sectional view showing an outline of the lapping apparatus.
ラップ工程では、前述した基板10の表面10Aをラップ加工する。ラップ工程に用いられるラップ装置400には、基板10をラップ加工する定盤410と、定盤410と対峙するように基板10が取り付けられる取付具420と、ラップ加工時に使用する遊離砥粒が吐出されるノズル430と、取付具420の中心を回転軸、定盤410の中心を回転軸として、それぞれ独立して回転させるモータ(不図示)と、が備えられている。なお、定盤410には、銅または錫を含む比較的軟質な金属系の定盤が用いられる。
In the lapping process, the
本ラップ装置400を用いて基板10のラップ加工を行う。取付具420に前述した基板保持部材300が貼り付けられた基板10を取り付けた後、取付具420が定盤410方向に加重されることによって、基板10の表面10Aが定盤410に押し当てられる。
The
この状態で、定盤410及び取付具420を互いに逆向きとなるように回転させると共に、ノズル430から遊離砥粒を吐出する。定盤410は、30rpmから80rpmまでの回転数で回転させることが好ましい。
In this state, the
遊離砥粒は、数μmの粒径であり、例えばダイヤモンドスラリーを用いる。その後、数十nmの粒径のシリカ粒子を用いて、軟質の発泡ウレタンまたはスエードタイプの研磨布で基板10の表面10Aを研磨する。
The loose abrasive has a particle size of several μm, and for example, diamond slurry is used. Thereafter, the
・CMP工程及び精密洗浄工程
次にCMP工程について説明する。図6は、本発明に係るサファイア基板の製造方法のCMP工程を示し、(a)は、CMP装置の概略を示す平面図、(b)はCMP装置の概略を示す断面図である。
CMP process and precision cleaning process Next, the CMP process will be described. 6A and 6B show the CMP process of the method for manufacturing a sapphire substrate according to the present invention. FIG. 6A is a plan view showing the outline of the CMP apparatus, and FIG. 6B is a cross-sectional view showing the outline of the CMP apparatus.
CMP工程では、前述したラップ加工を行った後に、そのラップ加工を行った基板10の表面10AをCMP研磨する。
In the CMP process, after performing the lapping described above, the
CMP工程に用いられるCMP装置450と前述したラップ装置400とは、遊離砥粒等の化学薬品を精密洗浄するための洗浄液が吐出される洗浄液ノズル460が備えられている点と、遊離砥粒に数十nmの粒径であるコロイダルシリカを用いる点と、が異なるだけであるから、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。
The
CMP研磨は、定盤410の回転軸及び取付具420の回転軸によって、定盤410と取付具420とを回転させると共に、ノズル430から遊離砥粒を吐出してCMP研磨を行う。その後に、研磨屑(被研磨物や研磨パッド等の削れ屑)や遊離砥粒の凝集物などの異物の除去や、アルカリ性の化学薬品であるコロイダルシリカの洗浄を行うための洗浄液を浄液ノズル460から吐出しながら、基板10の表面10Aの精密洗浄を行う。
In the CMP polishing, the
これにより、前述したウェットブラスト工程後は艶のない面(マット面)であった基板10を、精密洗浄工程後は鏡面仕様とするサファイア基板を製造することができる。 As a result, a sapphire substrate having a matte surface (matte surface) after the wet blasting process described above and a mirror surface specification after the precision cleaning process can be manufactured.
次に、以上説明した実施形態におけるウェットブラスト工程の実施例1〜7について説明する。 Next, Examples 1 to 7 of the wet blasting process in the embodiment described above will be described.
実施例1〜7では、厚みが850μm、厚みムラが±20μm、表面10A側方向への反り量が20μmの基板に対して研削工程を行い、厚みが750μm、厚みムラが±2μm、表面10A側方向への反り量が20μmとなった(表面10Aが凸面)基板10についてウェットブラスト加工を行った。
In Examples 1 to 7, a grinding process is performed on a substrate having a thickness of 850 μm, a thickness unevenness of ± 20 μm, and a warpage amount in the direction of the
なお、実施例1〜4では、図3(a)に示すように、基板10の裏面10B(凹面)のみに対してウェットブラスト加工を行い、実施例5〜7では、図3(a)及び同図(b)に示すように、先に基板10の表面10A(凸面)に対してウェットブラスト加工を行った後に、裏面10B(凹面)に対してウェットブラスト加工を行った。また、実施例5〜7では、ウェットブラスト加工による加工量を、基板10の表面10A(凸面)よりも裏面10B(凹面)の方を多くした。
In Examples 1 to 4, as shown in FIG. 3A, wet blasting is performed only on the
[実施例1]
基板10の裏面10Bにウェットブラスト加工を5μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に2μm反った基板10を製造することができた。
[Example 1]
As a result of performing wet blast processing on the
[実施例2]
基板10の裏面10Bにウェットブラスト加工を7μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に5μm反った基板10を製造することができた。
[Example 2]
As a result of performing wet blast processing on the
[実施例3]
基板10の裏面10Bにウェットブラスト加工を9μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に10μm反った基板10を製造することができた。
[Example 3]
As a result of performing wet blast processing on the
[実施例4]
基板10の裏面10Bにウェットブラスト加工を11μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に15μm反った基板10を製造することができた。
[Example 4]
As a result of performing wet blast processing on the
[実施例5]
基板10の表面10Aにウェットブラスト加工を5μm行った後に、基板10の裏面10Bにさらにウェットブラスト加工を7μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に1μm反った基板10を製造することができた。
[Example 5]
After performing wet blasting on the
[実施例6]
基板10の表面10Aにウェットブラスト加工を5μm行った後に、基板10の裏面10Bにさらにウェットブラスト加工を9μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に4μm反った基板10を製造することができた。
[Example 6]
After performing wet blasting on the
[実施例7]
基板10の表面10Aにウェットブラスト加工を5μm行った後に、基板10の裏面10Bにさらにウェットブラスト加工を11μm行った結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側方向に12μm反った基板10を製造することができた。
[Example 7]
After performing wet blasting on the
以上の実施例1〜7から、ウェットブラスト工程前、基板10の表面10A側に20μm反っていた基板10は、ウェットブラスト工程後は、基板10の裏面10B側に15μm以下に反った基板10となり、反り量を低減できたことがわかる。
From Examples 1 to 7 above, the
これにより、ウェットブラスト工程によって、表面10A又は裏面10Bのいずれか所望の面に所望の反り量の反りを有するサファイア基板を製造することができ、しかもその反り量を数十μm以下とすることができた。
Thereby, a sapphire substrate having a desired amount of warpage on either the
また、基板10の両面を加工し、表面10A(凸面)より裏面10B(凹面)の加工量を多くすることにより、裏面(凹面)の反り量を細かく調整することができるとともに、基板10の反りの方向をウェットブラスト工程の前後で逆転させることができた。
Further, by processing both surfaces of the
[他の実施形態]
次に、本発明の他の実施形態について図面を参照しながら説明する。
[Other Embodiments]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図7(b)は、本発明に係るサファイア基板の製造方法の他の実施形態を示す製造フローである。 FIG.7 (b) is a manufacturing flow which shows other embodiment of the manufacturing method of the sapphire substrate based on this invention.
本実施形態に係るサファイア基板の製造方法は、サファイアインゴットからスライスして得られ、反りを有する基板に複数工程に亘る加工を施すことによりサファイア基板を製造するサファイア基板の製造方法であって、前記基板の両面を研削する研削工程と、前記研削工程後に、前記基板を保持する基板保持部材に前記基板を貼り付ける貼付工程と、前記研削工程後に、前記基板の片面をラップ加工するラップ工程と、前記ラップ工程後に、前記基板の前記ラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、前記CMP研磨工程後に、CMP研磨加工された前記基板をアニールするアニール工程と、前記アニール工程後に、前記アニールされた前記基板の凹面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、を含むことを特徴とする。 The method for manufacturing a sapphire substrate according to the present embodiment is a method for manufacturing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot and manufacturing a sapphire substrate by performing processing over a plurality of steps on a warped substrate, A grinding step for grinding both surfaces of the substrate; a pasting step for pasting the substrate to a substrate holding member that holds the substrate after the grinding step; and a lapping step for lapping one side of the substrate after the grinding step; After the lapping step, a polishing step for CMP polishing the lapped surface of the substrate; an annealing step for annealing the CMP polished substrate after the CMP polishing step; and after the annealing step, the annealing is performed. And a wet blasting process for wet blasting the concave surface of the substrate.
本実施形態に係る製造フローにおいては、研削工程、ウェットブラスト工程、貼付け工程、ラップ工程、CMP工程及び精密洗浄工程の各工程は、図7(a)に示した先の実施形態に係る製造フローにおける各工程と同一であるので、ここではそれら重複する工程についての説明は省略し、アニール工程についてのみ説明する。 In the manufacturing flow according to the present embodiment, the grinding process, the wet blasting process, the attaching process, the lapping process, the CMP process, and the precision cleaning process are performed according to the manufacturing flow according to the previous embodiment shown in FIG. Since these steps are the same as those in FIG. 2, the description of the overlapping steps is omitted here, and only the annealing step will be described.
・アニール工程
本発明のサファイア基板の製造方法におけるCMP工程後に行われるアニール工程について説明する。
-Annealing process The annealing process performed after the CMP process in the manufacturing method of the sapphire substrate of this invention is demonstrated.
アニール工程では、前述した研削工程、ラップ工程、CMP工程によって基板10に生じた加工応力及び加工歪みを緩和する。具体的には、基板10を高温炉(不図示)に入れ、1600℃の加熱温度で3時間保持する。
In the annealing process, the processing stress and the processing distortion generated in the
これにより、基板10の加工応力及び加工歪みを緩和することができる。
Thereby, the processing stress and processing distortion of the
なお、上記したアニールの温度及びアニールの時間は一例に過ぎず、上記の例に限定するものではない。 The annealing temperature and annealing time described above are merely examples, and are not limited to the above examples.
次に、本実施形態におけるウェットブラスト工程の実施例8〜10について説明する。 Next, Examples 8 to 10 of the wet blast process in the present embodiment will be described.
実施例8〜10では、図7(b)に示した製造フローに沿ってアニール工程まで行い、表面10A側に2μm反った表面10Aが凸面となっている基板10の裏面10B(凹面)に対してウェットブラスト加工を行った。
In Examples 8 to 10, the annealing process is performed along the manufacturing flow shown in FIG. 7B, and the
[実施例8]
基板10の表面10A側に2μm反った基板10に対して、ウェットブラスト加工により基板10の裏面10Bを2μm加工した結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側に3μm反った基板を製造することができた。
[Example 8]
As a result of processing the
[実施例9]
基板10の表面10A側に2μm反った基板10に対して、ウェットブラスト加工により基板10の裏面10Bを4μm加工した結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側に8μm反った基板を製造することができた。
[Example 9]
As a result of processing the
[実施例10]
基板10の表面10A側に2μm反った基板10に対して、ウェットブラスト加工により基板10の裏面10Bを6μm加工した結果、加工前とは逆に基板10の裏面10B側に11μm反った基板を製造することができた。
[Example 10]
As a result of processing the
以上の実施例8〜10では、ウェットブラスト工程前は基板10の表面10A側に2μm反っていた基板を、ウェットブラスト工程後は、基板10の裏面10B側に15μm以下の反り量を有する基板とすることができた。
In Examples 8 to 10 described above, a substrate warped by 2 μm on the
これにより、アニール工程によって基板に熱がかかって基板10に反りが発生したとしても、その後のウェットブラスト工程によって、基板10の所望の面に、所望の反り量を有するサファイア基板を製造することができた。
Thus, even if the
なお、上記に示した本発明の実施形態及び実施例はいずれも本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。 The above-described embodiments and examples of the present invention are all examples of the present invention, and are not of a nature that limits the technical scope of the present invention.
10 基板
10A 表面
10B 裏面
300 基板保持部材
400 ラップ装置
450 CMP装置
500 ウェットブラスト装置
600 研削装置
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記基板の両面を研削する研削工程と、
前記研削工程後に、前記基板の片面又は両面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、
前記ウェットブラスト工程後に、前記基板を保持する基板保持部材に前記基板を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程後に、前記基板の凹面をラップ加工するラップ工程と、
前記ラップ工程後に、前記基板の前記ラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、
を含むことを特徴とするサファイア基板の製造方法。 A method for producing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot and producing a sapphire substrate by subjecting a substrate having warpage to processing over a plurality of steps,
A grinding step of grinding both sides of the substrate;
After the grinding step, a wet blasting step of wet blasting one or both sides of the substrate;
After the wet blasting step, an attaching step of attaching the substrate to a substrate holding member that holds the substrate;
After the attaching step, a lapping step for lapping the concave surface of the substrate;
After the lapping step, a polishing step for CMP polishing the lapped surface of the substrate;
A method for manufacturing a sapphire substrate, comprising:
前記ウェットブラスト工程において、前記ウェットブラスト加工は、前記基板の凸面側よりも凹面側の加工量を多くすることを特徴とするサファイア基板の製造方法。 A method for producing a sapphire substrate according to claim 1,
In the wet blasting process, the wet blasting process increases the amount of processing on the concave surface side of the convex surface side of the substrate.
前記基板の両面を研削する研削工程と、
前記研削工程後に、前記基板を保持する基板保持部材に前記基板を貼り付ける貼付工程と、
前記貼付工程後に、前記基板の片面をラップ加工するラップ工程と、
前記ラップ工程後に、前記基板の前記ラップ加工された面をCMP研磨する研磨工程と、
前記CMP研磨工程後に、CMP研磨加工された前記基板をアニールするアニール工程と、
前記アニール工程後に、前記アニールされた前記基板の凹面をウェットブラスト加工するウェットブラスト工程と、
を含むことを特徴とするサファイア基板の製造方法。 A method for producing a sapphire substrate, which is obtained by slicing from a sapphire ingot and producing a sapphire substrate by subjecting a substrate having warpage to processing over a plurality of steps,
A grinding step of grinding both sides of the substrate;
After the grinding step, an attaching step of attaching the substrate to a substrate holding member that holds the substrate;
After the attaching step, a lapping step for lapping one side of the substrate;
After the lapping step, a polishing step for CMP polishing the lapped surface of the substrate;
After the CMP polishing step, an annealing step for annealing the substrate that has been subjected to CMP polishing; and
A wet blasting step for performing wet blasting on the concave surface of the annealed substrate after the annealing step;
A method for manufacturing a sapphire substrate, comprising:
前記ウェットブラスト工程では、前記基板の反り量を低減させるまで前記ウェットブラスト加工を行うことを特徴とするサファイア基板の製造方法。 A method for producing a sapphire substrate according to any one of claims 1 to 3,
In the wet blasting process, the wet blasting is performed until the amount of warpage of the substrate is reduced.
前記ウェットブラスト工程では、前記基板の反りが逆になるまで前記ウェットブラスト加工を継続することを特徴とするサファイア基板の製造方法。 A method for producing a sapphire substrate according to any one of claims 1 to 3,
In the wet blasting process, the wet blasting is continued until the warpage of the substrate is reversed.
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