KR20140145979A

KR20140145979A - 사파이어 기판의 가공 방법

Info

Publication number: KR20140145979A
Application number: KR1020140061431A
Authority: KR
Inventors: 다쿠야 아다치
Original assignee: 가부시기가이샤 디스코
Priority date: 2013-06-14
Filing date: 2014-05-22
Publication date: 2014-12-24
Also published as: TW201501188A; CN104227547B; JP6166106B2; JP2015000441A; CN104227547A; KR102117718B1; TWI621165B

Abstract

본 발명은 사파이어 잉곳으로부터의 쓸데없는 절취가 적고, 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광층과의 융합이 양호한, A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판의 면정밀도를 확보할 수 있는, 사파이어 기판의 가공 방법을 제공하는 것을 과제로 한다.
사파이어의 잉곳으로부터 절취되고 A면에 의해 표면과 이면이 형성된 사파이어 기판을 연삭 가공하는, 사파이어 기판의 가공 방법으로서, 피가공물을 유지하여 회전 가능한 척테이블에 사파이어 기판의 한쪽 면을 유지하는 유지 공정과, 사파이어 기판을 유지한 척테이블을 회전시키고, 연삭 지석이 고리형으로 배치된 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 사파이어 기판의 다른쪽 면에 접촉시켜 사파이어 기판의 다른쪽 면을 연삭하는 연삭 공정을 포함하며, 연삭 공정에서는, 연삭 지석에 의한 연삭부에 다이아몬드 연마입자가 혼입된 슬러리를 연삭액으로서 공급한다.

Description

사파이어 기판의 가공 방법{SAPPHIRE SUBSTRATE PROCESSING METHOD}

본 발명은, 사파이어 기판, 더욱 상세하게는 사파이어의 잉곳으로부터 절취되고 A면에 의해 표면과 이면이 형성된 사파이어 기판을 연삭하는, 사파이어 기판의 가공 방법에 관한 것이다.

광디바이스 제조 공정에서는, 사파이어 기판의 표면에 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광층이 적층되고, 격자형으로 형성된 복수의 스트리트에 의해 구획된 복수의 영역에 발광 다이오드, 레이저 다이오드 등의 광디바이스를 형성하여, 광디바이스 웨이퍼를 구성한다. 그리고, 광디바이스 웨이퍼를 스트리트를 따라서 절단함으로써, 광디바이스가 형성된 영역을 분할하여 개개의 광디바이스를 제조하고 있다.

사파이어는 A면, C면, R면으로 칭해지는 결정면을 가진 결정 구조를 이루고 있고, 사파이어 잉곳의 절취 방법으로 A면, C면, R면을 표리면으로 하는 사파이어 기판이 형성된다. 즉, 사파이어 잉곳은 원기둥에 가까운 원뿔대형을 띠고 있고, 원뿔대형의 저면 및 상면이 A면, A면과 직교하는 면이 C면, C면에 대하여 경사진 면이 R면으로 되어 있고, 상면으로부터 저면을 향하여 코어를 도려내어 슬라이스하면 A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판이 형성되고, 원뿔대형의 측면으로부터 A면과 평행한 방향으로 도려내어 슬라이스하면 C면을 표리면으로 하는 사파이어 기판이 형성되고, R면과 직교하는 방향으로부터 코어를 도려내어 슬라이스하면 R면을 표리면으로 하는 사파이어 기판이 형성된다. A면, C면, R면은 결정 구조가 상이하기 때문에 적층되는 발광층의 결정 구조에 대응한 사파이어 기판이 적절하게 선택되는 것이 바람직하다.

광디바이스 웨이퍼를 제조하기 위해서는 사파이어 기판의 표면에 발광층을 적층하여 형성하지만, 발광층을 적층하기 전에 절취된 사파이어 기판도 표면 및 이면은 연삭 장치에 의해 연삭되어 평탄화된다(예컨대 특허문헌 1 참조).

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-38357호 공보

사파이어의 상기 C면은 연삭 장치에 의한 연삭이 양호하기 때문에, 광디바이스 웨이퍼의 기판으로는 C면을 표리면으로 하는 사파이어 기판이 일반적으로 이용되고 있다.

그런데, C면을 표리면으로 하는 사파이어 기판은, 전술한 바와 같이 원뿔대형의 사파이어 잉곳을 측면으로부터 A면과 평행한 방향으로 도려내어 슬라이스하기 때문에, 사파이어 잉곳의 낭비가 많아 생산성이 나쁘다고 하는 문제가 있다.

한편, A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판은, 전술한 바와 같이 원뿔대형의 사파이어 잉곳의 상면으로부터 저면을 향하여 코어를 도려내어 슬라이스하기 때문에 사파이어 잉곳의 낭비가 적고, 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광층과의 융합이 양호하다는 이점을 갖고 있지만, 연삭 장치로 A면을 연삭하면 결함이 생겨 표면 정밀도를 확보할 수 없다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 상기 사실을 감안하여 이루어진 것으로, 그 주요 기술 과제는, 사파이어 잉곳으로부터의 쓸데없는 절취가 적고, 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광층과의 융합이 양호한 A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판의 면정밀도를 확보할 수 있는 사파이어 기판의 가공 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 주요 기술 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 의하면, 사파이어의 잉곳으로부터 절취되고 A면에 의해 표면과 이면이 형성된 사파이어 기판을 연삭 가공하는 사파이어 기판의 가공 방법으로서,

피가공물을 유지하여 회전 가능한 척테이블에 사파이어 기판의 한쪽 면을 유지하는 유지 공정과,

사파이어 기판을 유지한 척테이블을 회전시키고, 연삭 지석이 고리형으로 배치된 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 사파이어 기판의 다른쪽 면에 접촉시켜 사파이어 기판의 다른쪽 면을 연삭하는 연삭 공정을 포함하고,

그 연삭 공정에서는, 연삭 지석에 의한 연삭부에 다이아몬드 연마입자가 혼입된 슬러리를 연삭액으로서 공급하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 가공 방법이 제공된다.

상기 연삭 지석은 입경이 1∼2 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 본드제에 혼입하여 구성되고, 상기 연삭액은 입경이 3∼9 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리로 이루어져 있다.

본 발명에 의한 사파이어 기판의 가공 방법에서는, A면에 의해 표면과 이면이 형성된 사파이어 기판의 한쪽 면을 유지한 척테이블을 회전시키고, 연삭 지석이 고리형으로 배치된 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 사파이어 기판의 다른쪽 면에 접촉시켜 사파이어 기판의 다른쪽 면을 연삭하는 연삭 공정은, 연삭 지석에 의한 연삭부에 다이아몬드 연마입자가 혼입된 슬러리를 연삭액으로서 공급하기 때문에, 연삭 지석에 의한 연삭과 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리를 연삭 지석에 의한 연삭부에 공급하는 것에 의한 폴리싱의 상승 효과에 의해, 사파이어 기판의 A면인 피연삭면에 결함이 생기지 않고 양호한 면정밀도를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 사파이어 기판의 연삭 방법을 실시하기 위한 연삭 장치의 사시도.
도 2는 도 1에 나타내는 연삭 장치에 장비되는 연삭 수단을 구성하는 휠 마운트의 하측으로부터 본 사시도.
도 3은 도 2에 나타내는 휠 마운트에 장착하는 연삭 휠의 사시도.
도 4는 도 2에 나타내는 휠 마운트에 도 3에 나타내는 연삭 휠을 장착한 상태를 나타내는 단면도.
도 5는 본 발명에 의한 사파이어 기판의 연삭 방법에 의해 연삭 가공되는 사파이어 기판의 사시도.
도 6은 도 5에 나타내는 사파이어 기판의 이면에 서브스트레이트를 부착한 상태를 나타내는 사시도.
도 7은 도 1에 나타내는 연삭 장치에 의해 실시되는 연삭 공정을 나타내는 설명도.
도 8은 본 발명에 의한 사파이어 기판의 연삭 방법에 의해 연삭된 사파이어 기판의 면거칠기 측정 영역을 나타내는 설명도.

이하, 본 발명에 의한 사파이어 기판의 가공 방법의 바람직한 실시형태에 관해, 첨부 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다.

도 1에는, 본 발명에 의한 사파이어 기판의 가공 방법을 실시하기 위한 연삭 장치의 사시도가 나타나 있다. 도 1에 나타내는 연삭 장치(1)는, 전체를 번호 2로 나타내는 장치 하우징을 구비하고 있다. 이 장치 하우징(2)은, 가늘고 길게 연장되는 직방체 형상의 메인부(21)와, 그 메인부(21)의 후단부(도 1에서 우측 상단)에 설치되며 상측으로 연장되는 직립벽(22)을 갖고 있다. 직립벽(22)의 전면(前面)에는, 상하방향으로 연장되는 한 쌍의 안내 레일(221, 221)이 설치되어 있다. 이 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 이동 베이스(3)가 슬라이딩 가능하게 장착되어 있다. 이동 베이스(3)는, 후면 양측에 상하방향으로 연장되는 한 쌍의 레그부(31, 31)가 설치되어 있고, 이 한 쌍의 레그부(31, 31)에 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)과 슬라이딩 가능하게 결합하는 피안내홈(311, 311)이 형성되어 있다. 이와 같이 직립벽(22)에 설치된 한 쌍의 안내 레일(221, 221)에 슬라이딩 가능하게 장착된 이동 베이스(3)의 전면(前面)에는 전방으로 돌출된 지지부(32)가 설치되어 있다. 이 지지부(32)에 연삭 수단으로서의 스핀들 유닛(4)이 부착된다.

스핀들 유닛(4)은, 지지부(32)에 장착된 원통형의 스핀들 하우징(41)과, 그 스핀들 하우징(41)에 회전 가능하게 배치된 회전 스핀들(42)과, 그 회전 스핀들(42)을 회전 구동시키기 위한 구동원으로서의 서보 모터(43)를 구비하고 있다. 스핀들 하우징(41)에 회전 가능하게 지지된 회전 스핀들(42)은, 일단부(도 1에서 하단부)가 스핀들 하우징(41)의 하단으로부터 돌출되어 배치되어 있고, 그 일단(도 1에서 하단)에 휠 마운트(44)가 설치되어 있다. 그리고, 이 휠 마운트(44)의 하면에 연삭 휠(5)이 부착된다.

상기 휠 마운트(44) 및 연삭 휠(5)에 관해, 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.

도 2에는 회전 스핀들(42)의 하단에 설치된 휠 마운트(44)의 사시도가 나타나 있고, 도 3에는 휠 마운트(44)의 하면에 장착되는 연삭 휠(5)의 사시도가 나타나 있고, 도 4에는 도 2에 나타내는 휠 마운트(44)의 하면에 도 3에 나타내는 연삭 휠(5)이 장착된 단면도가 나타나 있다. 도 2 및 도 4에 나타내는 휠 마운트(44)는 원형으로 형성되며, 회전 스핀들(42)의 하단에 일체적으로 설치되어 있다. 이 휠 마운트(44)에는, 도 2에 나타낸 바와 같이, 둘레 방향으로 정해진 간격을 두고 4개의 볼트 삽입 관통 구멍(441)이 형성되어 있다. 또한, 휠 마운트(44)에는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 회전 스핀들(42)의 축심에 형성된 연삭액 공급 통로(421)와 연통하는 복수(도시한 실시형태에서는 8개)의 연통로(422)가 형성되어 있다, 이 연통로(422)는, 도 2 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 하면으로 개구되어 있다. 또, 회전 스핀들(42)의 축심에 형성된 연삭액 공급 통로(421)는, 도 1에 나타낸 바와 같이 연삭액 공급 수단(40)에 접속되어 있다. 이 연삭액 공급 수단(40)은, 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리로 이루어진 연삭액을 공급하도록 되어 있다.

전술한 바와 같이 구성된 휠 마운트(44)에 장착되는 연삭 휠(5)에 관해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다.

도 3 및 도 4에 나타내는 연삭 휠(5)은, 고리형의 휠 베이스(51)와, 그 휠 베이스(51)의 하면에서의 외주부의 지석 장착부에 장착된 복수의 연삭 지석(52)을 포함하고 있다. 휠 베이스(51)에는, 상기 휠 마운트(44)에 형성된 복수의 볼트 삽입 관통 구멍(441)과 대응하는 위치에 상면으로부터 형성된 4개의 암나사 구멍(511)이 형성되어 있다. 또, 연삭 지석(52)은, 입경이 1∼2 ㎛인 다이아몬드 연마입자를을 본드제에 혼입하여 혼련(混練)하고, 정해진 형상으로 성형하여 소성함으로써 구성되어 있다.

이상과 같이 구성된 연삭 휠(5)을 휠 마운트(44)에 장착하기 위해서는, 도 4에 나타낸 바와 같이 연삭 휠(5)의 휠 베이스(51)의 상면을 휠 마운트(44)의 하면에 눌러서 대고, 휠 마운트(44)에 형성된 복수의 볼트 삽입 관통 구멍(441)(도 2 참조)을 통해 체결 볼트(55)를 삽입하여 휠 베이스(51)에 형성된 복수의 암나사 구멍(511)(도 3 참조)에 나사 결합함으로써, 휠 마운트(44)의 하면에 연삭 휠(5)을 부착할 수 있다. 이와 같이 하여 휠 마운트(44)의 하면에 부착된 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에는, 상기 연삭액 공급 수단(40)이 작동함으로써, 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리로 이루어진 연삭액이 회전 스핀들(42)에 형성된 연삭액 공급 통로(421) 및 휠 마운트(44)에 형성된 복수의 연통로(422)를 통해 공급된다.

도 1로 되돌아가 설명을 계속하면, 도시한 실시형태에서의 연삭 장치(1)는, 상기 스핀들 유닛(4)을 상기 한 쌍의 안내 레일(221, 221)을 따라서 상하방향(후술하는 척테이블의 유지면에 대하여 수직인 방향)으로 이동시키는 연삭 이송 수단(6)을 구비하고 있다. 이 연삭 이송 수단(6)은, 직립벽(22)의 전방측에 배치되며 상하방향으로 연장되는 수나사 로드(61)를 구비하고 있다. 이 수나사 로드(61)는, 그 상단부 및 하단부가 직립벽(22)에 부착된 베어링 부재(62 및 63)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다. 상측의 베어링 부재(62)에는 수나사 로드(61)를 회전 구동시키기 위한 구동원으로서의 펄스 모터(64)가 배치되어 있고, 이 펄스 모터(64)의 출력축이 수나사 로드(61)에 전동 연결되어 있다. 상기 이동 베이스(3)의 후면에는 그 폭방향 중앙부로부터 후방으로 돌출된 연결부(도시하지 않음)도 형성되어 있고, 이 연결부에는 관통 암나사 구멍(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 이 암나사 구멍에 상기 수나사 로드(61)가 나사 결합되어 있다. 따라서, 펄스 모터(64)가 정회전하면 이동 베이스(3) 및 스핀들 유닛(4)이 하강, 즉 전진하고, 펄스 모터(64)가 역회전하면 이동 베이스(3) 및 스핀들 유닛(4)이 상승, 즉 후퇴한다.

도 1을 참조하여 설명을 계속하면, 하우징(2)의 메인부(21)에는 척테이블 기구(7)가 배치되어 있다. 척테이블 기구(7)는, 피가공물 유지 수단으로서의 척테이블(71)과, 그 척테이블(71)의 주위를 덮는 커버 부재(72)와, 그 커버 부재(72)의 전후로 배치된 벨로즈 수단(73 및 74)을 구비하고 있다. 척테이블(71)은, 도시하지 않은 회전 구동 기구에 의해 회전되도록 되어 있고, 그 상면에 피가공물인 웨이퍼를 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 흡인 유지하도록 구성되어 있다. 또한, 척테이블(71)은, 도시하지 않은 척테이블 이동 수단에 의해 도 1에 나타내는 피가공물 배치 영역(24)과 상기 연삭 유닛(4)을 구성하는 연삭 휠(5)과 대향하는 연삭 영역(25) 사이에서 이동된다. 벨로즈 수단(73 및 74)은 캠버스 직물과 같은 적절한 재료로 형성할 수 있다. 벨로즈 수단(73)의 전단은 메인부(21)의 전면벽에 고정되고, 후단은 커버 부재(72)의 전단면에 고정되어 있다. 또한, 벨로즈 수단(74)의 전단은 커버 부재(72)의 후단면에 고정되고, 후단은 장치 하우징(2)의 직립벽(22)의 전면에 고정되어 있다. 척테이블(71)이 화살표(23a)로 나타내는 방향으로 이동할 때에는 벨로즈 수단(73)이 신장되고 벨로즈 수단(74)이 수축되며, 척테이블(71)이 화살표(23b)로 나타내는 방향으로 이동할 때에는 벨로즈 수단(73)이 수축되고 벨로즈 수단(74)이 신장된다.

도 1 내지 도 4에 나타내는 연삭 장치(1)는 이상과 같이 구성되어 있고, 후술하는 마무리 연삭 가공을 실시할 때에 사용된다.

도 5에는, 본 발명에 의한 가공 방법에 의해 가공되는 사파이어 기판이 나타나 있다. 도 5에 나타내는 사파이어 기판(10)은, 표면(10a) 및 이면(10b)을 A면으로 하는 사파이어 기판으로 이루어져 있고, 직경이 150 mm, 두께가 300 ㎛로 형성되어 있다. 이와 같이 형성된 사파이어 기판(10)은, 도 6에 나타낸 바와 같이 한쪽 면(도시한 실시형태에서는 이면(10b))이 유리판 등으로 이루어진 서브스트레이트(11)에 왁스를 통해 부착된다.

전술한 사파이어 기판(10)을 정해진 두께로 가공하기 위해서는, 우선 거친연삭 가공을 실시한다. 이 거친연삭 가공은, 상기 도 1 내지 도 4에 나타내는 연삭 장치(1)에서의 연삭액 공급 수단(40) 및 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)이 상이하지만 다른 구성은 실질적으로 동일하면 되기 때문에, 도 1 내지 도 4에 나타내는 연삭 장치(1)에 이용한 부호를 이용하여 설명한다. 또, 거친연삭 가공을 실시할 때에는, 연삭액 공급 수단(40)은 종래와 같이 순수로 이루어진 연삭수를 공급한다. 또한, 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)은, 입경이 10∼15 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 레진 본드에 혼입하여 혼련하고, 정해진 형상으로 성형하여 소성함으로써 구성한 것이 이용된다.

사파이어 기판(10)의 거친연삭 가공을 실시하기 위해서는, 전술한 바와 같이 서브스트레이트(11)에 접착된 사파이어 기판(10)을, 도 1에 나타내는 연삭 장치(1)와 동일한 거친연삭 장치에서의 피가공물 배치 영역(24)에 위치 부여되어 있는 척테이블(71)의 상면인 유지면 상에 서브스트레이트(11) 측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 척테이블(71) 상에 서브스트레이트(11)를 통해 사파이어 기판(10)을 흡인 유지한다. 이와 같이 하여, 척테이블(71) 상에 서브스트레이트(11)를 통해 사파이어 기판(10)을 흡인 유지했다면, 도시하지 않은 척테이블 이동 수단을 작동시켜 척테이블(71)을 화살표(23a)로 나타내는 방향으로 이동시켜 연삭 영역(25)에 위치 부여한다.

이와 같이 하여 척테이블(71)이 연삭 영역(25)에 위치 부여되면, 도 7에 나타낸 바와 같이 척테이블(71)을 정해진 방향으로 200 rpm의 회전 속도로 회전시키고, 연삭 휠(5)을 800 rpm의 회전 속도로 회전시키면서 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 정회전 구동시켜 연삭 유닛(4)을 0.1 ㎛/초의 속도로 하강시켜, 연삭 휠(5)의 복수의 연삭 지석(52)의 연삭면을 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)의 표면(10a)(상면)에 접촉시켜 정해진 양만큼(100 ㎛) 연삭 이송한다. 그 결과, 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)은 100 ㎛ 연삭된다(거친연삭 공정).

이 거친연삭 공정에서는, 회전 스핀들(42)에 형성된 연삭수 공급 통로(421), 휠 마운트(44)에 형성된 연통로(422)를 통해 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 순수로 이루어진 연삭수가 공급된다.

전술한 거친연삭 가공이 실시된 사파이어 기판(10)의 표면(10a)을 마무리 연삭 가공하여 면정밀도를 높인다. 이 마무리 연삭 가공은, 도 1 내지 도 4에 나타내는 연삭 장치(1)를 이용하여 실시한다. 즉, 연삭액 공급 수단(40)은, 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리로 이루어진 연삭액을 공급하고, 또한 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)은 입경이 1∼2 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 본드제에 혼입하여 혼련하고, 정해진 형상으로 성형하여 소성함으로써 구성되어 있다. 이하, 본 발명자에 의한 실험예에 관해 설명한다.

[실험 1]

전술한 바와 같이 거친연삭 가공이 실시된 사파이어 기판(10)을, 도 1에 나타내는 연삭 장치(1)의 피가공물 배치 영역(24)에 위치 부여되어 있는 척테이블(71)의 상면인 유지면 상에 서브스트레이트(11) 측을 배치한다. 그리고, 도시하지 않은 흡인 수단을 작동시킴으로써 척테이블(71) 상에 서브스트레이트(11)를 통해 사파이어 기판(10)을 흡인 유지한다. 이와 같이 하여, 척테이블(71) 상에 서브스트레이트(11)를 통해 사파이어 기판(10)을 흡인 유지했다면, 도시하지 않은 척테이블 이동 수단을 작동시켜 척테이블(71)을 화살표(23a)로 나타내는 방향으로 이동시켜 연삭 영역(25)에 위치 부여한다.

이와 같이 하여 척테이블(71)이 연삭 영역(25)에 위치 부여되면, 도 7에 나타낸 바와 같이 척테이블(71)을 화살표(71a)로 나타내는 방향으로 200 rpm의 회전 속도로 회전시키고, 연삭 휠(5)을 화살표(5a)로 나타내는 방향으로 800 rpm의 회전 속도로 회전시키면서 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 정회전 구동시켜 연삭 유닛(4)을 0.1 ㎛/초의 속도로 하강시키고, 연삭 휠(5)의 복수의 연삭 지석(52)의 연삭면을 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)의 표면(10a)(상면)에 접촉시켜 정해진 양만큼(30 ㎛) 연삭 이송한다. 그 결과, 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)은, 30 ㎛ 연삭된다(마무리 연삭 공정). 이 마무리 연삭 공정에서는, 회전 스핀들(42)에 형성된 연삭수 공급 통로(421), 휠 마운트(44)에 형성된 연통로(422)를 통해 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 입경이 9 ㎛ 전후인 다이아몬드 연마입자를 순수 1 리터에 대하여 5 g 혼입한 슬러리를 연삭액으로서 1분간 5리터(5리터/분)의 비율로 공급된다.

[실험 2(비교예)]

전술한 바와 같이 거친연삭 가공이 실시된 사파이어 기판(10)을, 상기 실험 1과 동일하게 척테이블(71)의 상면인 유지면 상에 서브스트레이트(11)를 통해 유지한 후, 전술한 것과 동일하게(연삭액만 상이함) 마무리 연삭 가공을 실시한다. 즉, 연삭 영역(25)에 위치 부여된 척테이블(71)을 정해진 방향으로 200 rpm의 회전 속도로 회전시키고, 연삭 휠(5)을 800 rpm의 회전 속도로 회전시키면서 연삭 이송 수단(6)의 펄스 모터(64)를 정회전 구동시켜 연삭 유닛(4)을 0.1 ㎛/초의 속도로 하강시키고, 연삭 휠(5)의 복수의 연삭 지석(52)의 연삭면을 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)의 표면(10a)(상면)에 접촉시켜 정해진 양만큼(30 ㎛) 연삭 이송한다. 그 결과, 척테이블(71)에 유지된 사파이어 기판(10)은 30 ㎛ 연삭된다(마무리 연삭 공정). 이 마무리 연삭 공정에서는, 회전 스핀들(42)에 형성된 연삭수 공급 통로(421), 휠 마운트(44)에 형성된 연통로(422)를 통해 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 순수로 이루어진 연삭수가 공급된다.

전술한 실험 1과 실험 2(비교예)의 마무리 연삭 공정이 실시된 사파이어 기판(10)의 표면(10a)(상면)을 도 8에 나타내는 I, II, III, IV, V의 영역에서 면거칠기를 측정한 바, 하기의 결과를 얻을 수 있었다.

측정 영역 I II III IV V

실험 1의 면거칠기(Ra) 0.031 0.017 0.044 0.038 0.019

실험 2의 면거칠기(Ra) 0.283 0.257 0.284 0.142 0.157

상기 실험 결과로부터, 실험 1과 같이 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리를 연삭액으로서 사용하면, 실험 2(비교예)와 같이 순수로 이루어진 연삭수를 사용한 경우와 비교하여, 사파이어 기판의 A면의 면거칠기(Ra)가 1/10로 격감하는 것을 알 수 있다. 이것은 연삭 지석(52)에 의한 연삭과 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리를 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 공급하는 것에 의한 폴리싱의 상승 효과에 의한 것이다. 따라서, 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리를 연삭액으로서 사용함으로써, A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판의 면정밀도를 확보할 수 있기 때문에, 사파이어 기판의 A면을 발광층의 적층면으로서 사용할 수 있다. 또, 연삭 휠(5)의 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 공급하는 슬러리에 혼입하는 다이아몬드 연마입자는, 입경이 10 ㎛ 이상인 것을 이용하면 연삭 손상이 발생하기 쉬운 것을 알 수 있다. 따라서, 연삭 지석(52)에 의한 연삭부에 공급하는 슬러리에 혼입하는 다이아몬드 연마입자는, 연삭 지석(52)을 구성하는 다이아몬드 연마입자의 입경(1∼2 ㎛)보다 크고 연삭 손상이 발생하기 쉬운 입경(10 ㎛)보다 작은 3∼9 ㎛로 설정하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 발명에 의한 사파이어 기판의 가공 방법을 실시함으로써, 광디바이스 웨이퍼의 기판으로서 A면을 표리면으로 하는 사파이어 기판을 이용하는 것이 가능해지기 때문에, 사파이어 잉곳을 효율적으로 절취할 수 있어, 사파이어 기판의 단가가 내려가 LED 등의 광디바이스를 저가로 제조할 수 있다. 또한, 사파이어 기판의 A면은, 질화갈륨계 화합물 반도체로 이루어진 발광층의 성장에 양호한 결정 방위이므로, LED 등의 광디바이스의 품질이 향상된다.

2 : 장치 하우징 3 : 이동 베이스
4 : 스핀들 유닛 40 : 연삭액 공급 수단
41 : 스핀들 하우징 42 : 회전 스핀들
44 : 휠 마운트 5 : 연삭 휠
51 : 휠 베이스 52 : 연삭 지석
6 : 연삭 이송 수단 7 : 척테이블 기구
71 : 척테이블 10 : 사파이어 기판

Claims

사파이어의 잉곳으로부터 절취되고 A면에 의해 표면과 이면이 형성된 사파이어 기판을 연삭 가공하는, 사파이어 기판의 가공 방법으로서,
피가공물을 유지하여 회전 가능한 척테이블에 사파이어 기판의 한쪽 면을 유지하는 유지 공정과,
사파이어 기판을 유지한 척테이블을 회전시키고, 연삭 지석이 고리형으로 배치된 연삭 휠을 회전시키면서 연삭 지석을 사파이어 기판의 다른쪽 면에 접촉시켜 사파이어 기판의 다른쪽 면을 연삭하는 연삭 공정을 포함하며,
상기 연삭 공정에서는, 연삭 지석에 의한 연삭부에 다이아몬드 연마입자가 혼입된 슬러리를 연삭액으로서 공급하는 것을 특징으로 하는 사파이어 기판의 가공 방법.
제1항에 있어서, 상기 연삭 지석은 입경이 1∼2 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 본드제에 혼입하여 구성되고, 상기 연삭액은 입경이 3∼9 ㎛인 다이아몬드 연마입자를 순수에 혼입한 슬러리로 이루어져 있는 것인 사파이어 기판의 가공 방법.