JP6166106B2 - サファイア基板の加工方法 - Google Patents
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Description
しかるに、C面を表裏面とするサファイア基板は、上述したように円錐台形のサファイアインゴットを側面からA面と平行な方向に刳り貫きスライスするので、サファイアインゴットの無駄が多く生産性が悪いという問題がある。
一方、A面を表裏面とするサファイア基板は、上述したように円錐台形のサファイアインゴットの上面から底面に向かってコアを刳り貫きスライスするのでサファイアインゴットの無駄が少ないとともに、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層との馴染みが良いという利点を有しているが、研削装置でA面を研削するとムシレが生じて表面精度が確保できないという問題がある。
被加工物を保持し回転可能なチャックテーブルにサファイア基板の一方の面を保持する保持工程と、
サファイア基板を保持したチャックテーブルを回転するとともに、研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転しつつ研削砥石をサファイア基板の他方の面に接触させてサファイア基板の他方の面を研削する研削工程と、を含み、
該研削工程においては、研削砥石による研削部にダイアモンド砥粒が混入されたスラリーを研削液として供給し、
該研削砥石は粒径が1〜2μmのダイアモンド砥粒をボンド剤に混入して構成され、該研削液は粒径が3〜9μmのダイアモンド砥粒を純水に混入したスラリーからなっている、ことを特徴とするサファイア基板の加工方法が提供される。
図1には、本発明によるサファイア基板の加工方法を実施するための研削装置の斜視図が示されている。図1に示す研削装置1は、全体を番号2で示す装置ハウジングを具備している。この装置ハウジング2は、細長く延在する直方体形状の主部21と、該主部21の後端部(図1において右上端)に設けられ上方に延びる直立壁22とを有している。直立壁22の前面には、上下方向に延びる一対の案内レール221、221が設けられている。この一対の案内レール221、221に移動基台3が摺動可能に装着されている。移動基台3は、後面両側に上下方向に延びる一対の脚部31、31が設けられており、この一対の脚部31、31に上記一対の案内レール221、221と摺動可能に係合する被案内溝311、311が形成されている。このように直立壁22に設けられた一対の案内レール221、221に摺動可能に装着された移動基台3の前面には前方に突出した支持部32が設けられている。この支持部32に研削手段としてのスピンドルユニット4が取り付けられる。
図2には回転スピンドル42の下端に設けられたホイールマウント44の斜視図が示されており、図3にはホイールマウント44の下面に装着される研削ホイール5の斜視図が示されており、図4には図2に示すホイールマウント44の下面に図3に示す研削ホイール5が装着された断面図が示されている。図2および図4に示すホイールマウント44は円形状に形成され、回転スピンドル42の下端に一体的に設けられている。このホイールマウント44には、図2に示すように周方向に所定の間隔を置いて4個のボルト挿通穴441が形成されている。また、ホイールマウント44には、図4に示すように回転スピンドル42の軸心に形成された研削液供給通路421と連通する複数(図示の実施形態においては8個)の連通路422が形成されている、この連通路422は図2および図4に示すように下面に開口している。なお、回転スピンドル42の軸心に形成された研削液供給通路421は、図1に示すように研削液供給手段40に接続されている。この研削液供給手段40は、ダイアモンド砥粒を純水に混入したスラリーからなる研削液を供給するようになっている。
図3および図4に示す研削ホイール5は、環状のホイール基台51と、該ホイール基台51の下面における外周部の砥石装着部に装着された複数の研削砥石52とからなっている。ホイール基台51には、上記ホイールマウント44に形成された複数のボルト挿通穴441と対応する位置に上面から形成された4個の雌ねじ穴511が設けられている。なお、研削砥石52は、粒径が1〜2μmのダイアモンド砥粒をボンド剤に混入して混練し、所定の形状に成型して焼成することによって構成されている。
上述したように粗研削加工が実施されたサファイア基板10を、図1に示す研削装置1の被加工物載置域24に位置付けられているチャックテーブル71の上面である保持面上にサブストレート11側を載置する。そして、図示しない吸引手段を作動することによりチャックテーブル71上にサブストレート11を介してサファイア基板10を吸引保持する。このようにして、チャックテーブル71上にサブストレート11を介してサファイア基板10を吸引保持したならば、図示しないチャックテーブル移動手段を作動してチャックテーブル71を矢印23aで示す方向に移動し研削域25に位置付ける。
上述したように粗研削加工が実施されたサファイア基板10を、上記実験1と同様にチャックテーブル71の上面である保持面上にサブストレート11を介して保持した後、上述したと同様(研削液だけ異なる)に仕上げ研削加工を実施する。即ち、研削域25に位置付けられたャックテーブル71を所定の方向に200rpmの回転速度で回転させるとともに、研削ホイール5を800rpmの回転速度で回転しつつ研削送り手段6のパルスモータ64を正転駆動して研削ユニット4を0.1μm/秒の速度で下降し、研削ホイール5の複数の研削砥石52の研削面をチャックテーブル71に保持されたサファイア基板10の表面10a(上面)に接触させ所定量(30μm)研削送りする。この結果、チャックテーブル71に保持されたサファイア基板10は、30μm研削される(仕上げ研削工程)。この仕上げ研削工程においては、回転スピンドル42に形成された研削水供給通路421、ホイールマウント44に形成された研連通路422を介して研削ホイール5の研削砥石52による研削部に純水からなる研削水が供給される。
測定領域 I II III IV V
実験1の面粗さ(Ra) 0.031 0.017 0.044 0.038 0.019
実験2の面粗さ(Ra) 0.283 0.257 0.284 0.142 0.157
このように本発明によるサファイア基板の加工方法を実施することにより、光デバイスウエーハの基板としてA面を表裏面とするサファイア基板を用いることが可能となるので、サファイアインゴットを効率よく切り出すことができるため、サファイア基板の単価が下がりLED等の光デバイスを安価に製造することができる。また、サファイア基板のA面は、窒化ガリウム系化合物半導体からなる発光層の成長に良好な結晶方位であるため、LED等の光デバイスの品質が向上する。
3:移動基台
4:スピンドルユニット
40:研削液供給手段
41:スピンドルハウジング
42:回転スピンドル
44:ホイールマウント
5:研削ホイール
51:ホイール基台
52:研削砥石
6:研削送り手段
7:チャックテーブル機構
71:チャックテーブル
10:サファイア基板
Claims (1)
- サファイアのインゴットから切り出されA面によって表面と裏面が形成されたサファイア基板を研削加工するサファイア基板の加工方法であって、
被加工物を保持し回転可能なチャックテーブルにサファイア基板の一方の面を保持する保持工程と、
サファイア基板を保持したチャックテーブルを回転するとともに、研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転しつつ研削砥石をサファイア基板の他方の面に接触させてサファイア基板の他方の面を研削する研削工程と、を含み、
該研削工程においては、研削砥石による研削部にダイアモンド砥粒が混入されたスラリーを研削液として供給し、
該研削砥石は粒径が1〜2μmのダイアモンド砥粒をボンド剤に混入して構成され、該研削液は粒径が3〜9μmのダイアモンド砥粒を純水に混入したスラリーからなっている、ことを特徴とするサファイア基板の加工方法。
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