JP5003015B2 - 基板の研削方法 - Google Patents

Description

本発明は、基板の研削方法、特にガラス基板等の基板表面の研削方法に関する。

円形ガラス基板の表面研削加工には、一般に回転テーブル型の立軸平面研削装置が用いられている。回転テーブル型の立軸平面研削装置の一例につき、研削にかかる部分を側面から見たときの模式図を図１に、上面から見たときの模式図を図２に示す。このような研削装置は、回転テーブル１とカップ型の研削砥石２を有しており、研削対象である円形ガラス基板３は回転テーブル１上の中央部に固定される。

研削を行うカップ型研削砥石２は通常、カップ型砥石の円周状の砥石部分が、回転テーブルの中心を通るように位置合わせされる。円形ガラス基板を固定した後、回転テーブル１を回転させながら、回転テーブル１の上方に位置するカップ型の研削砥石２を、回転テーブルの回転方向とは逆方向に回転させながら下降させ、研削砥石２をガラス基板３表面に接触させることで、ガラス基板表面の研削加工を行う。

研削対象であるガラス基板が円形形状の場合は、図３に示すように、研削時におけるガラス基板と砥石との接触部分５の面積は、ガラス基板の回転状態にかかわらず、常に一定であり、研削抵抗の変化がないため、図４に示すように、研削後のガラス基板の表面形状には、回転テーブルの中心を中心とした周方向の形状分布がなく、平坦に研削加工がなされる。

しかし、研削対象である基板が非円形形状の場合、たとえば正方形の場合は、図５に示すように、研削時における基板と砥石との接触面積が、ガラス基板の回転に伴い変化するため、これによる研削抵抗の変化により、図６に示すように、研削後の基板の表面形状には、回転テーブルの中心を基点とした周方向の形状分布が発生してしまう。

さらに、研削対象である基板が長方形の場合、図７に示すように、研削時における基板と砥石の接触面積が、基板の回転に伴い正方形の場合よりもさらに大きく変化するため、図８に示すように、研削後のガラス基板の表面形状には、回転テーブルの中心を基点とした周方向の形状分布が、正方形の場合よりもさらに大きく発生する。

このように研削対象である基板が非円形形状の場合、その表面を平坦に研削加工ができないという問題があった。

このような問題に対し、研削時におけるガラス基板と砥石との接触面積の変化に応じて、砥石の単位時間あたりの下降量である切込量を制御することにより、平坦にガラス基板を研削する方法および装置が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
しかしながら、当該方法を実施するためには、研削制御機構の導入や研削装置の改造が必要であり、また、少量のガラス基板を研削する場合や、サイズの異なる多種のガラス基板を研削するため、回転テーブルのサイズが異なる複数の研削装置を使用している場合には、装置が複雑化するなど、更なる改良が望まれていた。

本発明の目的は、非円形形状の基板の表面を、簡便に、平坦に研削する方法を提供することにある。

特開平９−２９０３６６号公報

本発明者等は上述のような現状に鑑み、鋭意検討を重ねた結果、基板と砥石とを回転させながら、基板表面に砥石を接触させ、基板の表面を研削する基板の研削方法において、回転時に砥石が基板またはダミー材に接触する面積が一定になるよう、非円形である基板の周囲にダミー材を配置し、ダミー材の表面と一緒に基板の表面を研削することにより、平坦性よく非円形基板の表面を研削加工できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、基板と砥石とを回転させながら、基板表面に砥石を接触させてなる基板の研削方法において、基板として非円形基板を用い、非円形基板の周縁部にはダミー材を配置し、このダミー材は、砥石が非円形基板およびダミー材から形成される面と常に一定の接触面積を維持するよう配置されていることを特徴とする基板の研削方法に関する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の研削方法には、前記したような回転テーブル型の立軸平面研削装置が使用できる。但し、図９に示すように、回転テーブル１上には研削対象である非円形状基板３およびダミー材４が固定され、研削を行うカップ型砥石２は通常、カップ型砥石の円周状の砥石部分が、回転テーブル１の中心を通るように位置合わせされる。

基板の材質としては、一般に基板材料として用いられているものであれば特に制限なく使用可能であり、例えば、石英ガラス等のガラスやセラミックス、シリコン等を例示することができる。研削対象として、基板が石英ガラス等の材質である場合、砥石には、メタルボンドダイヤモンド砥石、レジンボンドダイヤモンド砥石などが一般に使用され、砥石の番手は要求される基板の表面粗さに応じて適宜決定することができる。

研削対象として非円形形状の基板を回転テーブルの中央部に固定した場合、研削時に砥石が基板に接触する面積は、基板の回転に伴い変化し、一定にならないのは前記したとおりである。このため、研削対象が非円形基板である場合には、基板の周縁部にダミー材を、基板とダミー材とが、回転テーブルの中心を基点とした円形形状を形成するように配置すれば、研削時に砥石が基板およびダミー材に接触する面積は、基板の回転状態にかかわらず、常に一定になり、研削抵抗の変化が発生しなくなり、基板を平坦に研削加工できる。

本発明に用いることができる基板の形状としては、正方形、長方形、多角形等のほか、どのような形状のものにも適用できる。

本発明における基板の周縁部に配置するダミー材の配置位置については、回転時に砥石が基板およびダミー材と接触する面積が一定になるようであれば、特に制約はなく、図１０に示すように、正方形の基板３であれば、基板を取り囲むようにダミー材４を配置しても構わないし、図１１に示すように、半円形の基板３であれば、基板に対し、ある方向の側のみにダミー材４を配置しても構わない。

また、本発明における研削対象である基板の設置枚数は、１枚でも複数枚としても構わない。複数枚の場合には図１２に示すように、複数枚の基板３の周囲にダミー材４を、回転時に砥石が基板およびダミー材に接触する面積が一定になるように配置、固定すればよい。なお、複数枚の基板を設置する場合、基板どおしの接触により基板の側面に傷が入らないよう、基板と基板との間は完全に接しないないよう、間隔をもって配置した方が好ましく、基板のサイズによって異なるが、具体的には、１〜１０ｍｍが好ましい。

更に、本発明における基板の周縁部に配置するダミー材の個数については、回転時に砥石が基板およびダミー材に接触する面積が一定になるようであれば、特に制約はなく、図１３に示すように、研削する基板３に合わせた形状としたダミー材４を最小数、配置しても構わないし、各種形状の複数のダミー材を、研削する基板の形状に合わせ、組み合わせて配置しても構わない。

本発明において、回転時に砥石が基板およびダミー材と接触する面積を一定とすることが、基板を最も平坦性よく研削加工できるが、平坦性に関し許容しうる加工精度の範囲内に応じて、回転時に砥石が基板およびダミー材と接触する面積を実質上一定とすればよい。

本発明における研削装置の回転テーブル上における、テーブル面からのダミー材表面の高さ（厚さ）は、基板表面の高さと同一または基板表面の高さより高いことが好ましい。

ダミー材表面の高さが基板表面より低い場合には、研削砥石が基板には接触するが、ダミー材には接触せず、基板表面の高さが、ダミー材表面の高さと同じになるまで、基板のみが研削されてしまう。研削後の基板の板厚に特に制限がない場合には構わないが、制限がある場合には、テーブル面からのダミー材表面の高さは、基板表面の高さと同一または基板表面の高さより高くすることが好ましい。

本発明における基板の周囲に配置するダミー材の材質は、研削対象である基板と同一のものであることが好ましいが、研削対象である基板と同等の研削抵抗、研削特性を持つ材質のものであれば、別の材質のものを用いても特に構わない。

本発明における回転テーブルへの基板およびダミー材の固定方法としては、真空吸着あるいはワックス、石膏などを使用し、直接、回転テーブルの表面に固定しても構わないし、平坦性の高い台座や基板の上に一度、基板とダミー材をワックス、石膏などを使用し固定した後、その台座または基板を回転テーブル上に真空吸着等により固定しても構わない。

本発明において、基板の周縁部にダミー材を配置する際、ダミー材の側面は基板の側面に接触しても良いが、ダミー材との接触により、基板の側面に傷が入らないよう、ダミー材と基板は接触しない程度に離すことが好ましい。

基板とダミー材との間隔は、基板のサイズによって異なるが、１〜１０ｍｍが好ましい。

本発明においては、回転時に砥石が基板およびダミー材に接触する面積が一定になるよう、非円形である基板の周縁部にダミー材を配置し、ダミー材の表面と一緒に基板の表面を研削するようにしたことにより、基板を平坦性よく研削加工することができ、円形以外の形状を有する基板を平坦性よく研削することができる。

以下に本発明の実施例について説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

実施例１
研削対象として、１辺の長さが２００ｍｍの正方形で、厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板を用意した。このガラス基板をφ３００のシリコンウエハの中心部に、ワックスを用いて固定した。次に図１０に示すように、４枚の石英ガラス製の厚さ１ｍｍのダミー材を、ガラス基板の周縁部に、シリコンウエハ全面をちょうど覆うように配置し、同様にワックスで固定した。ガラス基板とダミー材の間は１ｍｍ程度の隙間をあけた。

次にこのガラス基板とダミー材とを固定したシリコンウエハを、回転テーブル型の立軸平面研削装置のφ３００の回転テーブルに、真空吸着により固定した。研削砥石としてはφ４５０、砥石幅５ｍｍのカップ型のメタルボンドダイヤモンド砥石を使用し、カップ型砥石の円周状の砥石部分が、回転テーブルの中心を通るように位置合わせした。

次に研削装置の回転テーブルを１２０ｒｐｍ、カップ型砥石を回転テーブルとは反対方向に７００ｒｐｍで回転させ、カップ型砥石を下降させ、砥石がガラス基板とダミー材の表面に接触した後、研削面に研削液として水をかけながら、砥石を下降速度６μｍ/分で６０μｍ下降させ、ガラス基板およびダミー材の表面を研削した。

研削が終了した後のガラス基板の表面形状を、触針式の表面形状測定器により測定したところ、図１４に示すように、基板の中央を中心とした周方向の形状分布は０．５μｍ程度であり、図４に示した、φ３００の円形形状のガラス基板を同様に研削した場合の、基板の表面形状の形状分布と同様、非常に良好であった。

実施例２
研削対象として、辺の長さが２６０ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で、厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板を用意した。このガラス基板をφ３００のシリコンウエハの中央に、ワックスを用いて固定した。次に図１５に示すように、４枚の石英ガラス製の厚さ１ｍｍのダミー材を、ガラス基板の周囲に、シリコンウエハ全面をちょうど覆うように配置し、同様にワックスで固定した。ガラス基板とダミー材の間は５ｍｍの隙間をあけた。

次にこのガラス基板とダミー材を固定したシリコンウエハを、実施例１と同じ装置に同様に固定し、実施例１と同様の条件でガラス基板およびダミー材の表面を研削した。

研削が終了した後のガラス基板の表面形状を、触針式の表面形状測定器により測定したところ、図１６に示すように、基板の中央を中心とした周方向の形状分布は０．５μｍ程度であり、非常に良好であった。

比較例１
研削対象として、１辺の長さが２００ｍｍの正方形で、厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板を用意した。このガラス基板をφ３００のシリコンウエハの中央に、ワックスを用いて固定した。

次にこのガラス基板を固定したシリコンウエハを、実施例１と同じ装置に同様に固定し、実施例１と同様の条件でガラス基板の表面を研削した。
研削が終了した後のガラス基板の表面形状を、触針式の表面形状測定器により測定したところ、図６に示すように、基板の中央を中心とした周方向の形状分布は１．２μｍ程であった。

比較例２
研削対象として、辺の長さが２６０ｍｍ×１５０ｍｍの長方形で、厚さ１ｍｍの石英ガラス製の基板を用意した。このガラス基板をφ３００のシリコンウエハの中央に、ワックスを用いて固定した。

次にこのガラス基板を固定したシリコンウエハを、実施例１と同じ装置に同様に固定し、実施例１と同様の条件でガラス基板の表面を研削した。
研削が終了した後のガラス基板の表面形状を、触針式の表面形状測定器により測定したところ、図８に示すように、基板の中央を中心とした周方向の形状分布は３μｍ程であった。

従来の回転テーブル型の立軸平面研削装置を側面から見た模式図である。 従来の回転テーブル型の立軸平面研削装置を上面から見た模式図である。 従来法における、円形形状の基板を研削した場合の、テーブル回転時の砥石と基板の接触面積を示す図である。 従来法における、円形形状の基板の研削面の形状を示す図である。 従来法における、正方形形状の基板を研削した場合の、テーブル回転時の砥石と基板との接触面積を示す図である。 従来法における、正方形形状の基板の研削面の形状を示す図である。 従来法における、長方形形状の基板を研削した場合の、テーブル回転時の砥石と基板との接触面積を示す図である。 従来法における、長方形形状の基板の研削面の形状を示す図である。 本発明の方法を実施可能な回転テーブル型の立軸平面研削装置を上面から見た模式図である。 正方形形状の基板の周囲にダミー材を配置した例を示す図である。 半円形形状のガラス基板の片側にダミー材を配置した例を示す図である。 複数のガラス基板の周囲にダミー材を配置した例を示す図である。 ガラス基板の周囲に１個のダミー材を配置した例を示す図である。 本発明の方法における、正方形形状のガラス基板の研削面の形状を示す図である。 長方形形状のガラス基板の周囲にダミー材を配置した例を示す図である。 本発明の方法における、長方形形状のガラス基板の研削面の形状を示す図である。

符号の説明

１ 回転テーブル
２ カップ型砥石
３ 基板
４ ダミー材
５ 基板と砥石との接触部分

Claims (4)

1. 回転テーブル上の中央部に基板が固定され、カップ型砥石の円周状の砥石部分が回転テーブルの中心を通るように位置合わせされた、基板と砥石とを回転させながら、基板表面に砥石を接触させてなる基板の研削方法において、基板として非円形基板を用い、非円形基板の周縁部にはダミー材を配置し、このダミー材は、砥石が非円形基板およびダミー材から形成される面と常に一定の接触面積を維持するよう配置されていることを特徴とする基板の研削方法。
2. ダミー材の材質が、基板と同じ材質であることを特徴とする請求項１記載の基板の研削方法。
3. 基板の材質が石英ガラスであることを特徴とする請求項１記載の基板の研削方法。
4. ダミー材の材質が石英ガラスであることを特徴とする請求項２または３記載の基板の研削方法。

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