JP7271468B2 - Grinding method of sapphire substrate - Google Patents
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Description
本発明はr面を主面とする単結晶サファイア基板の研削方法に関する。 The present invention relates to a grinding method for a single-crystal sapphire substrate having an r-plane as its main surface.
携帯電話などの周波数調整及び選択用の部品として、タンタル酸リチウムやニオブ酸リチウムなど圧電基板上に弾性表面波を励起するための櫛形電極(IDT)が形成された弾性表面波(SAW)デバイスが用いられている。 Surface acoustic wave (SAW) devices, such as lithium tantalate and lithium niobate, are used as frequency adjustment and selection parts for mobile phones. used.
近年の通信規格は、送信受信の周波数バンド間隔が狭く、かつバンド幅が広くなっている。このような通信規格のもとでは、弾性表面波デバイス用材料の温度による特性変化が十分に小さくないと、周波数選択域のずれが生じて、デバイスのフィルタやデュプレクサ機能に支障をきたしてしまうという問題が生じる。 In recent years, communication standards have narrowed the interval between transmission and reception frequency bands and widened the bandwidth. Under such communication standards, unless the change in characteristics due to temperature changes in the surface acoustic wave device materials is sufficiently small, the frequency selection range will deviate, which will interfere with the device's filter and duplexer functions. A problem arises.
これらの対策として、シリコンやサファイア、石英などの異種基板と圧電基板を接合することが挙げられる。これにより、圧電基板単体で使うよりも温度に対して特性変動を少なくすることができる。このような基板はTC-SAWと呼ばれ、現在のSAWデバイス市場を賑わせている。 As a countermeasure against these problems, bonding a heterogeneous substrate such as silicon, sapphire, or quartz to a piezoelectric substrate can be mentioned. This makes it possible to reduce characteristic fluctuations with respect to temperature as compared with the use of a single piezoelectric substrate. Such a substrate is called TC-SAW, and is currently popular in the SAW device market.
異種基板の一つとしてサファイア基板がある。TC-SAWでは、r(01-12)面を主面とするサファイア基板が用いられている(非特許文献1)。 A sapphire substrate is one of the heterogeneous substrates. TC-SAW uses a sapphire substrate having an r(01-12) plane as a principal surface (Non-Patent Document 1).
しかし、このようなサファイア基板のr面は、a(11-20)面及びc(0001)面と比較して、加工表面に加工条痕よりも深い「ピット(pit:くぼみ)」と言われる凹みが発生しやすい。このようなピットが発生すると、研磨等で鏡面化する際に必要以上に研磨代を増やしてしまい、基板の平坦度が悪化することや、研磨のコストが高くなる。このため、ピットの発生を抑制できる研削方法が望まれている。 However, the r-plane of such a sapphire substrate is said to have "pits" deeper than the working marks on the machined surface compared to the a(11-20) and c(0001) planes. It is easy for dents to occur. If such pits are generated, the polishing allowance is increased more than necessary when mirror-finishing the substrate by polishing or the like, which deteriorates the flatness of the substrate and increases the cost of polishing. Therefore, a grinding method capable of suppressing the generation of pits is desired.
特許文献1によると、r面を主面とするサファイア基板のc面を木目とみて、c面の順目方向から研削すると表面破砕層は少なくなり、反りが軽度で済むと記載されている。
According to
特許文献1に記載されている方法に準じて、一般的に用いられるインフィード研削により、r面サファイア基板を加工方向Gより研削加工した(図16、17及び図19、20)。なお、インフィード研削とは、自転する加工物に対して、回転する砥石を下降させ、指定厚みまで研削する方法である。その結果、図18に示すピット多発領域及び図21に示すピット多発領域においてc面順目方向から研削した部分の表面には図22に示すようなピットが多数確認された。 An r-plane sapphire substrate was ground from the processing direction G by generally used infeed grinding in accordance with the method described in Patent Document 1 (FIGS. 16 and 17 and FIGS. 19 and 20). In-feed grinding is a method in which a rotating grindstone is lowered to grind a rotating workpiece to a specified thickness. As a result, in the pit-prone region shown in FIG. 18 and the pit-prone region shown in FIGS.
そこで、本発明の目的は、r面を主面とするサファイアを平面研削した場合でも、表面にピットが発生しないサファイア基板の研削方法を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is an object of the present invention to provide a grinding method for a sapphire substrate that does not generate pits on the surface even when sapphire having an r-plane as a principal surface is ground.
本発明者らは、鋭意検討の結果、実際にピットが発生する原因は、c面方向に沿ったすべりや剥がれではなく、m面に対して鋭角となる加工方向であることを見出した。さらに、本発明者らは、鋭意検討の結果、サファイア基板の主面の中心における研削砥石による加工方向が所定方向になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持することで、加工方向がm面に対して鋭角となることを抑制でき、これによりサファイア基板表面に発生するピットを抑制できることを見出し、以下の発明を完成させた。
[1]r面を主面とするサファイア基板をチャックテーブルに保持する工程、及び研削砥石によって、前記チャックテーブルに保持した前記サファイア基板の主面を研削する工程を含み、前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持する工程は、前記サファイア基板の主面において、前記サファイア基板のm面と鈍角をなし、かつ前記m面となす角度が最大となる方向を0°とし、時計回りの方向をプラスとした場合、前記サファイア基板の主面の中心における前記研削砥石による加工方向が-90°以上+90°以下になるように前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持するサファイア基板の研削方法。
[2]前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持する工程は、前記サファイア基板の主面の中心における前記研削砥石による加工方向が-45°以上+45°以下になるように前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持する上記[1]に記載のサファイア基板の研削方法。
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the actual cause of pit formation is not slippage or peeling along the c-plane direction, but the processing direction forming an acute angle with respect to the m-plane. Furthermore, as a result of extensive studies, the present inventors have found that by holding a sapphire substrate on a chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is in a predetermined direction, the processing direction is the m-plane. On the other hand, the present inventors have found that an acute angle can be suppressed, thereby suppressing the formation of pits on the surface of the sapphire substrate, and have completed the following invention.
[1] holding a sapphire substrate having an r-plane as a main surface on a chuck table; and grinding the main surface of the sapphire substrate held on the chuck table with a grinding wheel, In the step of holding on the table, the main surface of the sapphire substrate forms an obtuse angle with the m-plane of the sapphire substrate, and the direction in which the angle formed with the m-plane is maximum is 0°, and the clockwise direction is plus. In this case, the method of grinding a sapphire substrate holds the sapphire substrate on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is -90° or more and +90° or less.
[2] In the step of holding the sapphire substrate on the chuck table, the sapphire substrate is held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is -45° or more and +45° or less. The method for grinding a sapphire substrate according to the above [1], wherein the sapphire substrate is held at
本発明によれば、r面を主面とするサファイア基板を研削した場合でも、表面のピット発生を抑制することができる。これにより、研磨代が少なくなり、鏡面化してもサファイア基板の平坦度がよく、サファイア基板の製造コストも抑えることができる。 According to the present invention, even when a sapphire substrate having an r-plane as a principal surface is ground, it is possible to suppress the formation of pits on the surface. As a result, the polishing allowance is reduced, the flatness of the sapphire substrate is good even when mirror-finished, and the manufacturing cost of the sapphire substrate can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態のサファイア基板の研削方法について詳細に説明するが、本発明のサファイア基板の研削方法は、これらに限定されるものではない。本発明は、r面を主面とするサファイア基板を平面研削する研削方法に関するものである。 A method for grinding a sapphire substrate according to one embodiment of the present invention will be described in detail below, but the method for grinding a sapphire substrate according to the present invention is not limited to this. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a grinding method for surface grinding a sapphire substrate having an r-plane as a principal surface.
本発明の一実施形態のサファイア基板の研削方法は、r面を主面とするサファイア基板をチャックテーブルに保持する工程(A)、及び研削砥石によって、チャックテーブルに保持したサファイア基板の主面を研削する工程(B)を含む。 A method for grinding a sapphire substrate according to one embodiment of the present invention includes a step (A) of holding a sapphire substrate having an r-plane as a main surface on a chuck table, and a grinding wheel to grind the main surface of the sapphire substrate held on the chuck table. A step (B) of grinding is included.
本発明の一実施形態のサファイア基板の研削方法で用いるr面を主面とするサファイア基板は、CZ(Czochralski)法により引上げられたインゴットをスライス加工するか、もしくはEFG(Edge Difined Film Growth)法により引き上げられた基板を切り抜いて得られた基板であることが好ましい。インゴットのスライス加工には、例えば、ダイヤモンドをピアノ線へ固定化したダイヤモンドワイヤーソーが用いられる。 The sapphire substrate having the r-plane as the main surface used in the sapphire substrate grinding method of one embodiment of the present invention is obtained by slicing an ingot pulled by the CZ (Czochralski) method or by the EFG (Edge Defined Film Growth) method. It is preferable that the substrate is obtained by cutting out the substrate pulled up by . For ingot slicing, for example, a diamond wire saw in which diamond is fixed to a piano wire is used.
このようにして得られたサファイア基板を面取り、ラップ加工、エッチング処理などを行い、所定の径、厚さ、表面状態に調整する。 The sapphire substrate thus obtained is subjected to chamfering, lapping, etching, and the like to adjust the diameter, thickness, and surface condition to a predetermined value.
上記ラップ加工によりサファイア基板の表面には大きな加工変質層が形成される。サファイア基板は硬い材料であることから、この大きな加工変質層をポリッシングだけで除去しようとすると非常に長時間のプロセスとなる。このため、次に、微粒ダイヤモンドを用いて、このサファイア基板を研削加工する。図1は、サファイア基板の結晶構造を表している。サファイア基板の結晶構造はc軸、a1軸、a2及びa3軸を有する。図1において、縦軸がc軸であり、横軸はa2軸である。また、符号1はサファイア結晶のユニットセルであり、符号2はr面であり、符号3はm面である。上述したように、本発明の一実施形態のサファイア基板の研削方法で用いるサファイア基板はr面を主面とする。
A large work-affected layer is formed on the surface of the sapphire substrate by the lapping. Since the sapphire substrate is a hard material, it takes a very long time to remove this large work-affected layer only by polishing. For this reason, the sapphire substrate is then ground using fine-grained diamond. FIG. 1 shows the crystal structure of a sapphire substrate. The crystal structure of the sapphire substrate has c-axis, a1 - axis, a2 and a3- axis. In FIG. 1, the vertical axis is the c-axis and the horizontal axis is the a2- axis.
図2は、サファイア基板の一例を表すものである。サファイア基板101は、略円形状であり、a3軸、c軸方向に対して45°方向にオリエンテーションフラット(オリフラ)102もしくはノッチが形成されている。ただし、オリエンテーションフラット及びノッチはこの方位に限定されるものではなく、オリエンテーションフラット及びノッチの方位は必要に応じて適宜選択することができる。サファイア基板101のc軸はサファイア基板の主面(r面)に対して約32.4°の角度をなす。
FIG. 2 shows an example of a sapphire substrate. A
本発明の一実施形態のサファイア基板の研削方法で用いるサファイア基板とサファイア結晶のユニットセルとの関係を図3に示す。サファイア結晶のユニットセルのm面3はサファイア基板の主面に対して傾いていることがわかる。
FIG. 3 shows the relationship between the sapphire substrate used in the sapphire substrate grinding method of the embodiment of the present invention and the sapphire crystal unit cell. It can be seen that the m-
サファイア基板における加工方向の基準となる基板方向Aとサファイア基板のm面3との関係を図4に示す。基板方向Aは、サファイア基板の主面において、サファイア基板のm面3と鈍角をなし、かつm面3となす角度4(α)が最大となる方向である。この基板方向Aを0°とする。また、時計回りの方向をプラスとする。基板方向Bは、基板方向Aを180°回転させた方向である。基板方向Bは、m面3に対して鋭角であり、かつm面3となす角度4(β)が最小となる方向である。
FIG. 4 shows the relationship between the substrate direction A, which serves as a reference for the processing direction of the sapphire substrate, and the m-
図5を参照して、サファイア基板における加工方向の基準となる基板方向Aとサファイア基板のm面3との関係をさらに具体的に説明する。基板方向Aは、m面3に沿ったサファイア基板の厚さ方向の直線6と、鈍角をなし、かつm面3となす角度θが最大となる方向である。また、基板方向Bは、基板方向Aを180°回転させた方向であるが、m面3と垂直をなし、かつ主面側に延びる方向の矢印7を主面に投影した矢印の方向ともいえる。
With reference to FIG. 5, the relationship between the substrate direction A, which serves as a reference for the processing direction of the sapphire substrate, and the m-
図3及び図5において、サファイア基板101の主面を外接する円の中心を通る、基板方向Aの直線と、サファイア基板101の外周との2つの交点のうち、上記円の中心に対して、基板方向B側の交点が点Aであり、基板方向A側の交点が点Bである。したがって、AからBへ向かう方向は基板方向Aと同じ方向である。すなわち、AからBへ向かう方向は、加工方向の基準となる方向であり、0°の方向である。なお、サファイア基板の主面の中心はサファイア基板の主面を外接する円の中心である。また、サファイア基板の形状が円形でない場合、サファイア基板の主面の中心の位置は、外形がサファイア基板と同じであり、かつ厚さ及び密度が一定である板の重心の位置に対応する位置である。
In FIGS. 3 and 5, of the two intersections of the straight line in the substrate direction A passing through the center of the circle circumscribing the main surface of the
図6に、研削砥石、サファイア基板及びチャックテーブルの位置関係を示す。チャックテーブル302上にサファイア基板101が保持されており、チャックテーブル302及び研削砥石301はそれぞれ方向Dおよび方向Eの方向に回転する。なお、チャックテーブル302は、方向Dと反対向きに回転しても問題ない。また、サファイア基板101の主面の中心における研削砥石301による加工方向が所定の範囲内の角度となるようにするために、サファイア基板101はチャックテーブル上を公転するのみで、自転しないことが好ましい。
FIG. 6 shows the positional relationship among the grinding wheel, sapphire substrate and chuck table. A
研削砥石301には、例えば、図7に示すような超砥粒ホイールを用いることができる。超砥粒ホイール301は、例えば、台金304及び超砥粒層305を備える。超砥粒層305は砥粒及び砥粒を固定するボンドを含む。サファイアは非常に硬い材料であるので、砥粒として、例えば、ダイヤモンドが使用される。砥粒を固定するボンドとして、例えば、レジノイド、メタル、ビトリファイドなどが使用される。また、全てが超砥粒層からなる超砥粒ホイールも使用することができる。図7に示すように、研削砥石301は、主に外周部分303で、サファイア基板101を研削する。
For the
チャックテーブル302におけるサファイア基板の固定方法は特に限定されないが、平坦度よく研削するには真空チャックでサファイア基板を固定することが好ましい。 Although the method of fixing the sapphire substrate to the chuck table 302 is not particularly limited, it is preferable to fix the sapphire substrate with a vacuum chuck in order to grind with good flatness.
研削砥石301はサファイア基板101の上部より所定の速度で降りてきて、図6に示すように研削砥石301の加工範囲(外周部分)303のみでサファイア基板101と接触する。そして、研削砥石301は研削砥石301の加工範囲303のみでサファイア基板101を研削する。
サファイア基板101の加工方向は、サファイア基板101に対する研削砥石301の相対的な移動方向である。研削砥石301は反時計回りである方向Eに回転している。また、上述したように、研削砥石301は研削砥石301の加工範囲303のみでサファイア基板101を加工する。したがって、サファイア基板101の加工方向は、研削砥石301の加工範囲303における回転方向E、すなわち研削砥石301の外周における回転方向Eである。なお、チャックテーブル302も回転しているが、研削砥石301の回転に比べて、チャックテーブル302の回転は非常に遅いので、サファイア基板101の加工方向におけるチャックテーブル302の回転の影響は無視することができる。
The processing direction of the
サファイア基板101は、点Aがチャックテーブル302の中心側になり、点Bがチャックテーブル302の外周側となるようにチャックテーブル302に保持される。これにより、サファイア基板101の主面の中心における研削砥石による加工方向が0°になるようにサファイア基板101はチャックテーブル302に保持される。
The
一方で、研削砥石301を時計回りに回転してもよい。、この場合は、点Aがチャックテーブル302の外周側となり、点Bがチャックテーブル302の中心側になるようにしてサファイア基板101はチャックテーブル302に保持される。この場合も、サファイア基板101の主面の中心における研削砥石301による加工方向が0°になるようにサファイア基板101はチャックテーブル302に保持される。
Alternatively, the
図8に、サファイア基板101の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が0°になるようにサファイア基板101がチャックテーブル302に保持されたときの研削痕201及び加工方向の一例を示す。加工方向がサファイア基板のm面に対して鋭角になることを抑制できるので、サファイア基板におけるピットの発生を抑制することができる。なお、図8に示す矢印は加工方向を示す。
FIG. 8 shows an example of the grinding
サファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が0°になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持する場合に限定されず、サファイア基板の主面の中心における研削砥石による加工方向が-90°以上+90°以下になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持すればよい。この場合も加工方向がサファイア基板のm面に対して鋭角になることを抑制できるので、サファイア基板におけるピットの発生を抑制することができる。例えば、図9に示すようにサファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が-90°になるように、サファイア基板をチャックテーブルに保持してもよい。なお、図9に示す曲線は研削痕であり、矢印が加工方向である。また、図10に示すようにサファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が+90°になるように、サファイア基板をチャックテーブルに保持してもよい。なお、図10に示す曲線は研削痕であり、矢印が加工方向である。サファイア基板のピット発生抑制の観点から、サファイア基板の主面の中心における研削砥石による加工方向が、好ましくは-45°以上+45°以下になるように、より好ましくは-30°以上+30°以下になるように、さらに好ましくは-15°以上+15°以下になるように、よりさらに好ましくは-5°以上+5°以下になるように、サファイア基板をチャックテーブルに保持する。これにより、サファイア基板において、加工方向がサファイア基板のm面に対して鋭角になることをさらに抑制することができる。 It is not limited to the case where the sapphire substrate is held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is 0°, and the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is -. The sapphire substrate may be held on the chuck table so that the angle is 90° or more and +90° or less. In this case as well, it is possible to prevent the processing direction from forming an acute angle with respect to the m-plane of the sapphire substrate, thereby suppressing the formation of pits in the sapphire substrate. For example, as shown in FIG. 9, the sapphire substrate may be held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is -90°. Note that the curve shown in FIG. 9 is the grinding trace, and the arrow is the processing direction. Further, as shown in FIG. 10, the sapphire substrate may be held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is +90°. Note that the curve shown in FIG. 10 is the grinding mark, and the arrow indicates the processing direction. From the viewpoint of suppressing the generation of pits in the sapphire substrate, the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is preferably −45° or more and +45° or less, more preferably −30° or more and +30° or less. The sapphire substrate is held on the chuck table such that the angle is -15° or more and +15° or less, more preferably -5° or more and +5° or less. Thereby, in the sapphire substrate, it is possible to further suppress the processing direction from forming an acute angle with respect to the m-plane of the sapphire substrate.
図11に示すように、チャックテーブル上にサファイア基板101を複数枚保持してもよい。これにより、スループットが上がり、コストダウンに繋がる。
As shown in FIG. 11, a plurality of
図12には、本発明の別の実施形態のサファイア基板の研削方法を示す。図6ではチャックテーブル302が回転していた。しかし、図11に示すようにチャックテーブル302が研削砥石301の加工範囲303の中央の接線に対して垂直方向(F方向)に往復運動してもよい。この場合も、サファイア基板101の主面の中心における研削砥石による加工方向が0°になるようにサファイア基板101はチャックテーブル302に保持される。この場合、図6に示すチャックテーブル302に比べてチャックテーブル302を小さくすることができる。図13にサファイア基板の研削痕201及び加工方向を示す。図13に示す矢印が加工方向である。サファイア基板101の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向は0°である。このように研削することで、加工方向がサファイア基板のm面に対して鋭角になることを抑制できるので、サファイア基板におけるピットの発生を抑制することができる。
FIG. 12 shows a sapphire substrate grinding method according to another embodiment of the present invention. In FIG. 6, the chuck table 302 was rotating. However, as shown in FIG. 11, the chuck table 302 may reciprocate in the vertical direction (F direction) with respect to the tangential line at the center of the
この場合も、サファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が0°になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持する場合に限定されず、サファイア基板の主面の中心における研削砥石による加工方向が-90°以上+90°以下になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持すればよい。これにより、加工方向がサファイア基板のm面に対して鋭角になることを抑制できるので、サファイア基板においてピットの発生を抑制することができる。例えば、図14に示すように、サファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が-90°になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持してもよい。なお、図14に示す曲線は研削痕であり、矢印が加工方向である。また、図15に示すように、サファイア基板の主面の中心Mにおける研削砥石による加工方向が+90°になるようにサファイア基板をチャックテーブルに保持してもよい。なお、図15に示す曲線は研削痕であり、矢印が加工方向である。サファイア基板のピット発生抑制の観点から、この場合も、サファイア基板の主面の中心における研削砥石による加工方向が、好ましくは-45°以上+45°以下になるように、より好ましくは-30°以上+30°以下になるように、さらに好ましくは-15°以上+15°以下になるように、よりさらに好ましくは-5°以上+5°以下になるように、サファイア基板をチャックテーブルに保持する。 In this case also, the sapphire substrate is not limited to being held on the chuck table so that the grinding direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is 0°, and the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is used. The sapphire substrate may be held on the chuck table so that the processing direction is -90° or more and +90° or less. As a result, it is possible to prevent the processing direction from forming an acute angle with respect to the m-plane of the sapphire substrate, thereby suppressing the generation of pits in the sapphire substrate. For example, as shown in FIG. 14, the sapphire substrate may be held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is −90°. Note that the curve shown in FIG. 14 is the grinding mark, and the arrow is the machining direction. Further, as shown in FIG. 15, the sapphire substrate may be held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center M of the main surface of the sapphire substrate is +90°. Note that the curve shown in FIG. 15 is the grinding mark, and the arrow is the machining direction. From the viewpoint of suppressing the generation of pits in the sapphire substrate, in this case also, the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is preferably −45° or more and +45° or less, more preferably −30° or more. The sapphire substrate is held on the chuck table so that the angle is +30° or less, more preferably −15° or more and +15° or less, and still more preferably −5° or more and +5° or less.
上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The above-described embodiment is an example, and any device having substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and exhibiting the same effect is the present invention. included in the technical scope of
以下、実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 Examples will be described below, but the present invention is not limited to these.
〈実施例1〉
はじめに、CZ法により引上げられた4インチ径のサファイア単結晶インゴットをr面となる面方位に調整してスライスし、面取り、ラップ加工、及びエッチング処理を行い、厚さ400μmのr面を主面とするサファイア基板を作製した。図2に示すように、結晶軸に対してオリエンテーションフラットも作製した。
<Example 1>
First, a 4-inch diameter sapphire single crystal ingot pulled by the CZ method is adjusted to the r-plane orientation, sliced, chamfered, lapped, and etched, and the r-plane with a thickness of 400 μm is the main surface. A sapphire substrate was produced. Orientation flats were also made with respect to the crystallographic axis, as shown in FIG.
次に、サファイア基板の主面の中心における加工方向がAからBの方向となるように(図8)、このサファイア基板を230mmφのチャックテーブル上に載置し(図6)、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを回転させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は2000rpmであり、チャックテーブルの回転数は150rpmであった。 Next, the sapphire substrate was placed on a chuck table of 230 mmφ (FIG. 6) so that the processing direction at the center of the main surface of the sapphire substrate was from A to B (FIG. 8), and #1000 diamond was applied. Using a 200 mmφ grinding wheel equipped with abrasive grains, both sides were ground to 20 μm on one side while rotating the chuck table to prepare a total of 10 sapphire substrates. The rotation speed of the grinding wheel was 2000 rpm, and the rotation speed of the chuck table was 150 rpm.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚全て全面においてピットは確認されなかった。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, no pits were confirmed on the entire surface of all 10 sheets.
これら研削した基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値8μm、研磨後のTTV(Total Thickness Variation)平均値は1.4μmであった。 When these ground substrates were polished on both sides, the average polishing allowance was 8 μm, and the average TTV (Total Thickness Variation) after polishing was 1.4 μm.
〈実施例2〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Example 2>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して-90°となるように(図9)、サファイア基板を230mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを回転させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数及びチャックテーブルの回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a chuck table of 230 mmφ so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was −90° with respect to the direction from A to B (FIG. 9), and #1000 diamond abrasive grains were used. A grinding wheel of 200 mm in diameter was used to grind 20 μm on one side while rotating the chuck table, and a total of 10 sapphire substrates were produced. The number of revolutions of the grinding wheel and the number of revolutions of the chuck table were the same as in the first embodiment.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中7枚は全面においてピットは確認されなかったが、3枚については一部ピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, pits were not confirmed on the entire surface of 7 out of 10 sheets, but pits were partially confirmed on 3 sheets.
研削してピットのなかった基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値11μm、研磨後のTTV平均値は1.8μmであった。 When the substrate without pits after grinding was polished on both sides, the average value of polishing stock was 11 μm, and the average TTV value after polishing was 1.8 μm.
〈実施例3〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Example 3>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+90°となるように(図10)、このサファイア基板を230mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを回転させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数及びチャックテーブルの回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a chuck table of 230 mmφ so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +90° with respect to the direction from A to B (Fig. 10), and #1000 diamond abrasive grains were applied. A grinding wheel of 200 mm in diameter was used to grind 20 μm on one side while rotating the chuck table, and a total of 10 sapphire substrates were produced. The number of revolutions of the grinding wheel and the number of revolutions of the chuck table were the same as in the first embodiment.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中8枚は全面においてピットは確認されなかったが、2枚については一部ピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, pits were not confirmed on the entire surface of 8 out of 10 sheets, but pits were partially confirmed on 2 sheets.
研削してピットのなかった基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値10μm、研磨後のTTV平均値は1.6μmであった。 When the substrate without pits after grinding was polished on both sides, the average value of polishing stock was 10 μm, and the average TTV value after polishing was 1.6 μm.
〈実施例4〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Example 4>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向となるように(図13)、このサファイア基板を120mmφのチャックテーブル上に載置し(図12)、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを往復運動させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate is placed on a chuck table of 120 mmφ (FIG. 12) so that the processing direction at the center of the sapphire substrate is from A to B (FIG. 13), and #1000 diamond abrasive grains are applied. A total of 10 sapphire substrates were produced by grinding both sides to 20 μm on one side while reciprocating the chuck table using the provided 200 mmφ grinding wheel. The number of revolutions of the grinding wheel was the same as in Example 1.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚全て全面においてピットは確認されなかった。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, no pits were confirmed on the entire surface of all 10 sheets.
これら研削した基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値7μm、研磨後のTTV平均値は1.2μmであった。 When these ground substrates were polished on both sides, the average polishing removal was 7 μm, and the average TTV after polishing was 1.2 μm.
〈実施例5〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Example 5>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して-90°となるように(図14)、このサファイア基板を120mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを往復運動させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a chuck table of 120 mmφ so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was −90° with respect to the direction from A to B (FIG. 14), and a #1000 diamond grind was applied. Using a 200 mmφ grinding wheel with granules, both sides were ground to 20 μm on one side while reciprocating the chuck table to prepare a total of 10 sapphire substrates. The number of revolutions of the grinding wheel was the same as in Example 1.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中9枚においてピットは確認されなかったが、1枚については一部ピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, no pits were observed in 9 out of 10 sheets, but pits were partially confirmed in 1 sheet.
研削してピットのなかった基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値9μm、研磨後のTTV平均値は1.4μmであった。 When the substrate without pits after grinding was polished on both sides, the average value of the polishing removal was 9 μm, and the average TTV value after polishing was 1.4 μm.
〈実施例6〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Example 6>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+90°となるように(図15)、このサファイア基板を120mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを往復運動させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a chuck table of 120 mmφ so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +90° with respect to the direction from A to B (FIG. 15), and #1000 diamond abrasive grains were applied. A total of 10 sapphire substrates were manufactured by grinding 20 μm on one side on both sides while reciprocating the chuck table using a 200 mmφ grinding wheel equipped with a . The number of revolutions of the grinding wheel was the same as in Example 1.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中8枚においてピットは確認されなかったが、2枚については一部ピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, no pits were observed in 8 out of 10 sheets, but pits were partially confirmed in 2 sheets.
研削してピットのなかった基板を両面研磨したところ、研磨代の平均値10μm、研磨後のTTV平均値は1.5μmであった。 When the substrate which had no pits after grinding was polished on both sides, the average polishing allowance was 10 μm, and the average TTV after polishing was 1.5 μm.
〈比較例1〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Comparative Example 1>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+135°となるように、このサファイア基板を230mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを回転させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数及びチャックテーブルの回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a 230 mmφ chuck table so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +135° with respect to the direction from A to B, and a 200 mmφ chuck table was provided with #1000 diamond abrasive grains. A total of 10 sapphire substrates were prepared by grinding each side to 20 μm on both sides while rotating the chuck table. The number of revolutions of the grinding wheel and the number of revolutions of the chuck table were the same as in the first embodiment.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中全てにおいて部分的なピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, partial pits were confirmed in all of the 10 sheets.
これらを研削した基板を両面研磨したところ、ピット部も含め全面鏡面化するまで研磨代平均値25μmを要し、研磨後のTTV平均値は3.5μmであった。 When these ground substrates were polished on both sides, an average polishing allowance of 25 μm was required until the entire surface including the pit portion was mirror-finished, and the average TTV after polishing was 3.5 μm.
〈比較例2〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Comparative Example 2>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+180°となるように、このサファイア基板を230mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを回転させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数及びチャックテーブルの回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a 230 mmφ chuck table so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +180° with respect to the direction from A to B, and a 200 mmφ chuck table with #1000 diamond abrasive grains was placed on the sapphire substrate. A total of 10 sapphire substrates were prepared by grinding each side to 20 μm on both sides while rotating the chuck table. The number of revolutions of the grinding wheel and the number of revolutions of the chuck table were the same as in the first embodiment.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中全てにおいて全面にピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, pits were confirmed on the entire surface of all 10 sheets.
これらを研削した基板を両面研磨したところ、鏡面化するまで研磨代平均値33μmを要し、研磨後のTTV平均値は4.2μmであった。 When the substrates obtained by grinding these substrates were polished on both sides, an average polishing removal value of 33 μm was required until a mirror finish was obtained, and the average TTV value after polishing was 4.2 μm.
〈比較例3〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Comparative Example 3>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+135°となるように、、このサファイア基板を120mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを往復運動させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は実施例1と同様であった。 Next, this sapphire substrate was placed on a chuck table of 120 mmφ so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +135° with respect to the direction from A to B, and #1000 diamond abrasive grains were provided. A total of 10 sapphire substrates were produced by grinding each side to 20 μm on both sides while reciprocating the chuck table using a grinding wheel of 200 mmφ. The number of revolutions of the grinding wheel was the same as in Example 1.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中9枚において部分的なピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, partial pits were confirmed in 9 out of 10 sheets.
これらを研削した基板を両面研磨したところ、ピット部も含め全面鏡面化するまで研磨代平均値23μmを要し、研磨後のTTV平均値は2.9μmであった。 When these ground substrates were polished on both sides, an average polishing allowance of 23 μm was required until the entire surface including the pit portion was mirror-finished, and the average TTV after polishing was 2.9 μm.
〈比較例4〉
実施例1と同様にr面を主面とするサファイア基板を作製した。
<Comparative Example 4>
A sapphire substrate having an r-plane as a main surface was produced in the same manner as in Example 1.
次に、サファイア基板の中心における加工方向がAからBの方向に対して+180°となるように、このサファイア基板を120mmφのチャックテーブル上に載置し、#1000のダイヤモンド砥粒を備えた200mmφの研削砥石を使用して、チャックテーブルを往復運動させながら、片面20μmの研削加工を両面に行い、計10枚のサファイア基板を作製した。なお、研削砥石の回転数は実施例1と同様であった。 Next, the sapphire substrate was placed on a 120 mmφ chuck table so that the processing direction at the center of the sapphire substrate was +180° with respect to the direction from A to B, and a 200 mmφ chuck table with #1000 diamond abrasive grains was placed on the sapphire substrate. A total of 10 sapphire substrates were produced by grinding each side to 20 μm on both sides while reciprocating the chuck table using a grinding wheel of No. The number of revolutions of the grinding wheel was the same as in Example 1.
研削後の表面についてレーザー顕微鏡で観察したところ、10枚中全てにおいて全面にピットが確認された。 When the surface after grinding was observed with a laser microscope, pits were confirmed on the entire surface of all 10 sheets.
これらを研削した基板を両面研磨したところ、鏡面化するまで研磨代平均値29μmを要し、研磨後のTTV平均値は3.6μmであった。 When the substrates obtained by grinding these substrates were polished on both sides, an average polishing removal value of 29 μm was required until a mirror finish was obtained, and the average TTV value after polishing was 3.6 μm.
実施例1~6及び比較例1~4の結果を表1に示す。
1 サファイア結晶のユニットセル
2 r面
3 m面
4 m面と基板方向がなす角
5 c面
101 サファイア基板
102 オリエンテーションフラットもしくはノッチ
201 研削痕
301 研削砥石(超砥粒ホイール)
302 チャックテーブル
303 研削砥石の加工範囲(研削砥石の外周部分)
D チャックテーブルの回転方向
E 研削砥石の回転方向
F チャックテーブルの往復運動方向
G 加工方向
1 sapphire crystal unit cell 2 r-plane 3 m-plane 4 angle between m-plane and substrate direction 5 c-
302 Chuck table 303 Processing range of grinding wheel (peripheral portion of grinding wheel)
D Direction of rotation of chuck table E Direction of rotation of grinding wheel F Direction of reciprocating motion of chuck table G Processing direction
Claims (2)
研削砥石によって、前記チャックテーブルに保持した前記サファイア基板の主面を研削する工程を含み、
前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持する工程は、前記サファイア基板の主面において、前記サファイア基板のm面と鈍角をなし、かつ前記m面となす角度が最大となる方向を0°とし、時計回りの方向をプラスとした場合、前記サファイア基板の主面の中心における前記研削砥石による加工方向が-90°以上+90°以下になるように前記サファイア基板を前記チャックテーブルに保持するサファイア基板の研削方法。 holding a sapphire substrate having an r-plane as a main surface on a chuck table; and grinding the main surface of the sapphire substrate held on the chuck table with a grinding wheel,
In the step of holding the sapphire substrate on the chuck table, the main surface of the sapphire substrate forms an obtuse angle with the m-plane of the sapphire substrate, and the direction in which the angle formed with the m-plane is maximum is set to 0°. Grinding of the sapphire substrate held on the chuck table so that the processing direction of the grinding wheel at the center of the main surface of the sapphire substrate is −90° or more and +90° or less when the direction of rotation is positive. Method.
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