(57)【要約】【課題】砥石と遊離砥粒とを用いて研削を行うことにより、加工レートと良好な面粗さとを共に得ようとする技術が提案されている。しかし、従来の砥石は砥粒とボンド材とが硬く結合しているため、供給された遊離砥粒を十分に保持することができず、供給される遊離砥粒を加工レートと良好な面粗さの向上に活かすことができなかった。【解決手段】表面に突き刺さって配置される高硬度の微粒石と、微粒石が突き刺さった状態で形状維持するための樹脂とからなる砥石などを提供する。【選択図】図３
2014128877.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、
ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、
遊離砥粒供給部と、
遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する加工ホイールの砥石が保持される周縁よりも内周側に配置される遊離砥粒供給口と、
を有する表面加工装置。
【請求項２】
ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、
ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、
遊離砥粒供給部と、
遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する加工ホイールに隣接して配置される砥石間に配置される遊離砥粒供給口と、
を有する表面加工装置。
【請求項３】
ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、
ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、
遊離砥粒供給部と、
砥石の一部に穴を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成した遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する遊離砥粒供給口
を有する表面加工装置。
【請求項４】
前記砥石の穴の一部に溝を設けた請求項３に記載の表面加工装置。
【請求項５】
前記溝は、ワークとの相対進行方向に対して略直角に設けられている請求項４に記載の表面加工装置。
【請求項６】
遊離砥粒供給部は、タイムスケジュールに従って異なる種類の遊離砥粒を供給するように構成されている請求項１から５のいずれか一に記載の表面加工装置。
【請求項７】
遊離砥粒供給部はワークと砥石の接触中に、この接触領域内で遊離砥粒を流出させるように構成された１から６に記載の表面加工装置。
【請求項８】
ワークを保持するワーク保持テーブルと、
砥石と、
この砥石を保持し砥石を回転摺動せることにより前記保持されているワークの表面を加工するための加工ホイールと、によりワークの表面を加工するための表面加工方法であって、
前記砥石と保持されるべきワークとの隙間に遊離砥粒を少なくとも前記ワークの表面を加工する間供給し続ける表面加工方法。
【請求項９】
さらに、ワークに対する加工ホイールの荷重を定圧荷重としながらワークの表面を加工する請求項８に記載の表面加工方法。
【請求項１０】
前記ワークは、モース硬度９以上の高硬度材料である請求項８又は９に記載の表面加工方法。
【請求項１１】
前記ワークは、サファイア基板又は炭化ケイ素基板である請求項１０に記載の表面加工方法。
【請求項１２】
請求項１０又は１１に記載の表面加工方法で加工された加工済ワークを用いて電子部品を製造する電子部品の製造方法。
【請求項１３】
前記電子部品はＬＥＤである請求項１２に記載の電子部品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどのワークの表面を加工するための砥石及び表面加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウエハの製造工程は、切り出されたウエハを所望の厚さまで薄くするための研削工程を施し、その後、所望の面粗さや平面精度を得るためにラッピング工程を施す。ラッピング工程は、定盤上に滴下される遊離砥粒によりワークを研削する。ワークと定盤との間に遊離砥粒を安定的に供給することが研削の必須条件となるため、定盤の回転数を上げすぎると遊離砥粒の飛散などが生じてしまい、回転数を上げることには一定の限界がある。そのため、ラッピング工程は多くの時間が費やされることになりウエハ加工レートの向上において障害となっている。とくに、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を製造するために用いられるサファイアやパワーデバイスの製造に用いられる炭化ケイ素などの高硬度かつ高脆性の材料の加工レート向上に対する要請は、それらの製品の需要増加に伴いより強くなっている。
【０００３】
そこで、研削からラッピングまでの工程のうち、ラッピングに要する時間を減らすために、研削工程を粗研削と仕上げ研削との工程に分け、仕上げ研削においてある程度の面粗さを得るための工夫がなされている。これにより、後のラッピング工程に要する時間を減らそうというものである。このような技術として、特許文献１に記載の発明を挙げることができる。
【０００４】
特許文献１に記載の発明は、ワークに対して砥石による研削を行った後、引き続き同一研削軸上で遊離砥粒による仕上げ研削を行うものである。具体的には、砥石による研削を行う形態で、研削部分に２０００番〜８０００番という大きな番手の遊離砥粒を供給し、遊離砥粒による研削を行うことで良好な面粗さを得ようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ラッピングにおける研削は、供給される遊離砥粒が定盤に突き刺さり保持され、保持された遊離砥粒とワークとの摩擦が生じることで行われる。したがって、引用文献１においては、砥石が遊離砥粒を保持することができなければラッピングと同様の研削を行うことはできない。
【０００７】
特許文献１の発明は、粗研削から仕上げ研削まで砥石の交換をすることなく連続的に行えることが記載されているように特殊な砥石ではなく通常の砥石を用いるものである。ここで、通常の砥石は砥粒とボンド材とが硬く結合しているため、供給された遊離砥粒を十分に保持することができない。すなわち、通常の砥石を用いる限り、供給される遊離砥粒は研削に資することはできない。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、上記課題を解決するために本発明において、以下の砥石などを提供する。
すなわち、第一の発明としては、ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、遊離砥粒供給部と、遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する加工ホイールの砥石が保持される周縁よりも内周側に配置される遊離砥粒供給口と、を有する表面加工装置を提供する。
【０００９】
第二の発明としては、ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、遊離砥粒供給部と、遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する加工ホイールに隣接して配置される砥石間に配置される遊離砥粒供給口と、を有する表面加工装置を提供する。
【００１０】
第三の発明としては、ワークを加工するために加工ホイールに配置される砥石と、ワークを砥石に対して定圧加重する定圧加重部と、遊離砥粒供給部と、砥石の一部に穴を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成した遊離砥粒供給部からの遊離砥粒を供給する遊離砥粒供給口を有する表面加工装置を提供する。
【００１１】
第四の発明としては、前記砥石の穴の一部に溝を設けた第三の発明に記載の表面加工装置を提供する。
【００１２】
第五の発明としては、前記溝は、ワークとの相対進行方向に対して略直角に設けられている第四の発明に記載の表面加工装置を提供する。
【００１３】
第六の発明としては、遊離砥粒供給部は、タイムスケジュールに従って異なる種類の遊離砥粒を供給するように構成されている第一から第五の発明のいずれか一に記載の表面加工装置を提供する。
【００１４】
第七の発明としては、遊離砥粒供給部はワークと砥石の接触中に、この接触領域内で遊離砥粒を流出させるように構成された第一から第六の発明に記載の表面加工装置を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、遊離砥粒をしっかりと保持し得る砥石を提供することにより、ラッピングと同様に面粗さに優れる研削を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１の砥石が用いられる表面加工装置の一例の概念図
【図２】加工ホイールに保持される砥石の態様を例示するための概念図
【図３】実施形態１の砥石の構成を拡大して表した概念図
【図４】加工が行われているときの砥石の態様を拡大して表した概念図
【図５】従来のワーク加工との比較を表した概念図
【図６】実施形態１の砥石が取り付けられた加工ホイールの写真
【図７】図５における砥石を拡大した写真
【図８】実施形態３の表面加工装置の一例の概念図
【図９】実施形態３の遊離砥粒供給部の一例を示す概念図
【図１０】実施形態３の遊離砥粒供給部の一例を示す概念図
【図１１】実施形態３の表面加工装置の一例を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００１８】
<実施形態１>
<実施形態１  概要>
【００１９】
本実施形態に係る砥石が用いられる表面加工装置の一例の概念図を図１に示す。この表面加工装置は、「ワーク」（０１０２）と、このワークを保持する「ワーク保持テーブル」（０１０１）と、「砥石」（０１０４）を保持し回転摺動させることにより保持されているワークの表面を加工するための「加工ホイール」（０１０３）とを備える。ワーク保持テーブルと加工ホイールとが摺動することで効率的に砥石とワークとが接触し表面加工が行われる。なお、本実施形態に係る砥石は遊離砥粒を用いた表面加工に好適なものであるが、遊離砥粒の供給については後述する。
【００２０】
図２は、加工ホイールに保持される砥石の態様を例示するための概念図である。図２（ａ）に示すように、一の「加工ホイール」（０２０１）に「砥石」（０２０２）を複数配置するように構成してもよいし、あるいは、図２（ｂ）に示すように、一の「加工ホイール」（０２０３）に一のリング状の「砥石」（０２０４）を配置するように構成してもよい。
【００２１】
図３は、本実施形態に係る砥石の構成を拡大して表した概念図である。「微粒金属体」（０３０１）の表面には、「高硬度の微粒石」（０３０２）が突き刺さって配置されている。この高硬度の微粒石がワークを削り砥粒の働きをすることになる。そして、この微粒金属体が「樹脂」（０３０３）により分散状態で形状維持されている。なお、一般的な砥石と同様に「空洞」（０３０４）を含んだ状態で形状維持されている。
【００２２】
図４は、遊離砥粒を用いて表面加工が行われているときの砥石の態様を拡大して表した概念図である。図４（ａ）に示すように、「ワーク」（０４０１）の上に「遊離砥粒」（０４０５）を含む「スラリー」（０４０４）が供給されている。そして、砥石に含まれる「微粒金属体」（０４０２）がワークに接する。微粒金属体の表面には「高硬度の微粒石」（０４０３）が突き刺さっている。
【００２３】
ワークの表面加工は、微粒金属体に突き刺さった高硬度の微粒石がワークを削ることで行われる。また、図４（ｂ）に示すように、ワークに突き刺さっていた砥粒が脱落して目こぼれが生じた場合（０４０６）などには、その後、図４（ｃ）に示すように、遊離砥粒（０４０５）が微粒金属体に突き刺さる。これにより、遊離砥粒が微粒金属体に保持され固定砥粒化する。また、遊離砥粒はドレッシングの働きをもするため、目づまりが生じにくくなる。
【００２４】
このように高硬度の微粒石が表面に突き刺さった微粒金属体が砥石のなかに分散状態で存在し、また、上述したような遊離砥粒との協働が行われることにより、良好な切れ味が常に維持されて加工レートを向上させることが可能となる。
【００２５】
本実施形態における砥石を用いることで、これまでのワークの加工プロセスを大きく変化させることができる。図５は、従来のプロセスと本発明に係る砥石を用いる加工プロセスを、各プロセスに要する時間を含めて表した概念図である。図５に示すように、従来の加工プロセスは、「粗研削」、「仕上げ研削」、「粗ラップ」、「仕上げラップ」、「ポリッシュ」という各プロセスを行っていた。これに対して、本加工プロセスは、従来の「仕上げ研削」と「粗ラップ」と「仕上げラップ」にて行っていた加工と相当する加工を行うものである。そして、この加工を従来の研削と同等の加工レートにて行う。すなわち、仕上げ研削を経てラップを行わなければ得られなかった面粗さを、研削と同等の加工レートで得ることができるのである。これにより、ワークの加工時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００２６】
上述したように、あるいは、後述するように、本実施形態に係る加工は、これまでの「研削」や「ラップ」という加工の定義と必ずしも一致しない場合がある。そこで、本明細書においては、ワークの表面を削り平滑にする加工として、「表面加工」という文言を用いる。
<実施形態１  構成>
【００２７】
本実施形態の砥石は、微粒金属体と、前記微粒金属体の表面に突き刺さって配置される高硬度の微粒石と、微粒石が突き刺さった微粒金属体を分散状態で形状維持するための樹脂とからなる。
【００２８】
「微粒金属体」は、例えば、錫、亜鉛、ビスマス、銅などの金属、あるいは、それらを含む合金などからなる。形状は、球体、直方体、あるいは、より不均一な形状であってもよいが、高硬度の微粒石をより多く表面に突き刺し得るという点では、球体であることが好ましい。
【００２９】
微粒金属体の性質としては、硬すぎず、じん性（靱性）に富むものが好ましい。じん性とは、物質の粘り強さを表すもので、「ねばさ」とも言われるものである。後述する高硬度の微粒石が表面に突き刺さるともに、これを保持するためには、ある程度の柔らかさとねばさを備えるものが好ましい。また、加工の際に砥石には、ワークに対して押しつけられたり、摩擦によりひっぱられたりする力が作用する。この際、じん性を備えることにより、そのような力の作用に応じて微粒金属体がつぶれたり延びたりしてワークに対して過度な衝撃を与えずに済む。これにより、脆性の高いワークに対する加工ダメージを減少することができる。
【００３０】
微粒金属体のじん性は、表面加工の仕上がりにおける面粗さを左右する要素となる。すなわちじん性に富む錫は、錫よりもじん性に劣る銅と比較すると、仕上がりにおいてより良好な面粗さを得ることができる。このようなじん性と面粗さとの関係は、従来のラッピング技術においても周知であり、例えば、粗ラップにおいては銅の定盤を用い、仕上げラップにおいて錫の定盤を用いるなどしている。その一方、じん性の高さは表面加工レートを低下させる要因にもなる。すなわち、錫を用いる場合には、その加工レートは銅を用いる場合と比較して低下する。したがって、加工レートを優先させる場合には、銅のように錫程にはじん性の高くない物質を用い、面粗さを優先させる場合には、錫のようにじん性のより高い物質を用いるなどすればよい。
【００３１】
微粒金属体は、銅や錫などの単一元素による純金属としてもよいし、他の元素を添加した合金としてもよい。例えば、錫を主体としてビスマスや銅、アンチモンなどを添加して合金とした場合には、錫が持つじん性を低下させずに錫単一金属よりも硬さが向上する場合がある。また、銅を主体として鉛や錫などを添加した合金とした場合には、銅の硬さを保持しつつじん性を向上させる場合がある。このように、添加する元素や組成比などに応じて、微粒金属体の性質を適宜選択し得る。
【００３２】
このような微粒金属体の大きさは、例えば、微粒金属体が球体である場合には、その粒径は５０μｍ〜２００μｍ程度が好ましい。少なくとも高硬度の微粒石が表面に突き刺さり得る程度の大きさであれば小さい方が、砥石に含まれる高硬度の微粒石の密度が高くなり、表面加工の能力が多くなる。一方、大き過ぎる場合には、砥石に含まれる高硬度の微粒石の総量が少なくなり表面加工の能力がやや低下するおそれがある。
【００３３】
「高硬度の微粒石」は、微粒金属体の表面に突き刺さって配置される。この高硬度の微粒石は、例えば、粉末状のダイアモンドやＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）などを用いることができる。高硬度の微粒石は、これと接するワークを削ることにより砥粒の機能を果たす。モース硬度が９であるサファイアや炭化ケイ素などのように高硬度の材料をワークとして加工する場合には、より高度の高いダイアモンドを微粒石として用いることが好ましい。ワークの硬度がサファイアなどよりも低い場合には、必ずしもダイアモンドとしなければならないものではなく、ワークの硬度に応じて適宜選択して用いればよい。
【００３４】
高硬度の微粒石の大きさは、少なくとも微粒金属体よりも小さいことが望ましい。例えば、良好な面粗さを求める場合には、その粒径が５μｍ以下となるものが好ましい。このような粒径は、一般的な砥粒における２０００番以上に相当する。高硬度の微粒石の粒径は、従来の砥石における番手と同様に要求する仕上がりに応じて適宜定めることができる。
【００３５】
微粒金属体の表面に高硬度の微粒石が突き刺さった状態とするためには、例えば、微粒金属体と高硬度の微粒石とをボールミルなどを用いて十分に攪拌することで、係る状態とすることができる。
【００３６】
「樹脂」は、微粒石が突き刺さった微粒金属体を分散状態で形状維持する機能を果たす。メタルボンドやビトリファイドボンドなどと比較すると、硬すぎないためワークに対する当たりが柔らかく良好な面粗さを得ることに寄与する。
【００３７】
また、微粒金属体が分散し、かつ、その表面に高硬度の微粒石が突き刺さっているため、この微粒石がワークに対して豊富に接することとなる。そして、微粒金属体のじん性が高硬度の微粒石とワークとの当たりを適度に緩衝させることによりワークに対してダメージを与えることを低減することが可能となる。また、微粒金属体は遊離砥粒を良好に保持することができ、遊離砥粒をいわば固定砥粒化することができ加工効率の向上に資する。
【００３８】
本実施形態に係る砥石を形成するためには、上述したように攪拌により高硬度の微粒石が表面に突き刺さった微粒金属体に、さらに粉体の樹脂を混ぜ攪拌した後、所望の型に入れ焼成するなどして行う。ここで、微粒金属体の表面に高硬度の微粒石を突き刺すための攪拌などの工程において、突き刺さらずに残存する高硬度の微粒石がある場合に、そのまま樹脂を混ぜて焼成などを行ってもよい。このとき微粒金属体に突き刺さらずに残存した高硬度の微粒石は、樹脂と混ざり合い砥石の硬度を上げる効果もある。なお、砥石の形成工程においては、周知技術の通り、砥石中に気泡を形成するための発泡剤を用いることが好ましい。
【００３９】
ここで、微粒金属体が分散状態で維持されて形成されるために、微粒金属体が熱により軟化する温度と、樹脂が熱により軟化する温度とを比較した場合に、前者より後者の方が低いことを要す。例えば、微粒金属体として錫を用いる場合、錫の融点は２３０℃程度であるので、１５０℃あたりから軟化するフェノール樹脂を用いて、２００℃程度で焼結すれば、微粒金属体が形状を維持したまま砥石を形成することができる。なお、微粒金属体が合金からなる場合には、その組成を調節することで軟化点の調節が可能である。
【００４０】
図６は、本実施形態に係る砥石が取り付けられた加工ホイールの写真を示したものである。図７は、図６における砥石を拡大した写真を示したものである。粒状に見えるものが微粒金属体である。
【００４１】
本発明に係る砥石における他の実施態様として、微粒金属体がその表面に突き刺さった遊離砥粒を保持することが可能である点を利用する態様がある。すなわち、砥石を高硬度の微粒石が表面に突き刺さっていない微粒金属体と樹脂とで形成し、ワーク加工の際に供給される遊離砥粒に高硬度の微粒石を含ませておくことで、供給される高硬度の微粒石が微粒金属体の表面に突き刺さり保持されることになる。これにより、先に述べた実施形態に係る砥石と同様の作用が得られる。
【００４２】
ここまで説明してきた本実施形態に係る砥石は、おもにワークを保持するテーブルが回転運動する平面研削装置に用いられることを想定したものであるが、これに限られず、左右に往復運動する角テーブルを備える平面研削装置などの各種の研削装置に用いることができる。また、ラッピング装置における定盤としても用いることが可能である。
<実施形態１  効果>
【００４３】
本実施形態の砥石により、微粒金属体が遊離砥粒をしっかりと保持することにより、ラッピングと同様に面粗さに優れる表面加工を行うことが可能となる。
<実施形態２>
<実施形態２  概要>
【００４４】
本実施形態の砥石は、微粒金属体が二種以上の微粒金属体群がブレンドされてなることを特徴とする。
【００４５】
上述したように、微粒金属体を構成するための金属元素の選定や合金の組成及び組成比の選定により、砥石の性能を適宜定め得る。本実施形態においては、砥石の性能を適宜定め得るための他の態様として、異質の微粒金属体を複数ブレンドして砥石を形成することにより、砥石の性能を調節し得るようになる。すなわち、硬さやじん性などの異なる複数種の微粒金属体を適宜配合して砥石を形成することで、例えば、加工レートを優先させた砥石としたり、あるいは、面粗さを優先させた砥石としたりすることができる。組成等を適宜選択して合金をつくることよりも、容易に所望の性質の砥石を形成することができる場合がある。
<実施形態２  構成>
【００４６】
本実施形態に係る砥石は、実施形態１を基本とし、微粒金属体が二種以上の微粒金属体群がブレンドされてなる。
【００４７】
「二種以上の微粒金属体群がブレンドされる」とは、微粒金属体を構成する金属の元素あるいは組成及び組成比において相違する微粒金属体が二種以上配合されていることをいう。
【００４８】
例えば、銅からなる微粒金属体と錫からなる微粒金属体とが共に砥石の中に含まれる場合がある。また、錫を主体とする合金からなる微粒金属体であって添加される他の元素の組成が異なる二種以上の微粒金属体がともに砥石に含まれる場合もある。また、組成が同じであっても組成比において異なる二種以上の微粒金属体を配合する場合についても同様である。
<実施形態２  効果>
【００４９】
性質の異なる微粒金属体を複数種用いることにより、都度合金をつくることよりも容易に所望の性質の砥石を形成することができる。
<実施形態３>
<実施形態３  概要>
【００５０】
本実施形態は、実施形態１又は２の砥石を用いた表面加工装置に関する。この表面加工装置は、実施形態１又は２の砥石の特性を最も好適に活用し得る表面加工装置であるといえ、良好な面粗さと加工レートを得ることが可能となる。
<実施形態３  構成>
【００５１】
本実施形態に係る表面加工装置は、ワークを保持するワーク保持テーブルと、実施形態１又は２の砥石と、この砥石を保持し砥石を回転摺動させることにより前記保持されているワークの表面を加工するための加工ホイールと、前記砥石と保持されるべきワークとの隙間に遊離砥粒を少なくとも前記ワークの表面を加工する間供給し続けるための遊離砥粒供給部と、ワークに対する加工ホイールの荷重を定圧加重とする定圧加重部を有する。
【００５２】
図８は、図１を用いて説明した態様の表面加工装置と同様の構成を有するもので、水平方向視にて表した概念図である。「ワーク保持テーブル」（０８０１）は、ワーク（０８０２）を保持する。ワークの保持は真空チャックなど種々の技術による行われる。加工を行うにあたりワークを確実に保持し得る限りにおいて特定の技術に限定するものではなく、公知の技術を用いることもできる。なお、周知の研削装置や研磨装置と同様にワーク保持テーブルにおいても軸回転する構成となっていることが好ましい。
【００５３】
「加工ホイール」（０８０３）は、砥石（０８０４）を保持し砥石を回転摺動させることにより保持されているワークの表面を加工する。加工ホイールについても、公知の技術などを用いることができる。
【００５４】
「定圧加重部」（０８０５）は、ワークに対する加工ホイールの荷重を定圧加重とする。定圧加重部は、公知のラッピング装置などにおいて用いられているエアバッグなどを用いることができる。定圧加重部は、表面粗さをより求める場合にとくに有効である。なお、表面加工を行っている間に、ワークに対する加工ホイールの荷重を加減し得るように構成してもよい。
【００５５】
公知の研削装置においては、ワークに対して研削ホイールを所定の速度にて進行させながら研削を行うことで所望の研削量を得ることができる。その一方で、必ずしも進行速度に応じた量だけ研削できるわけではないので、進行が過度になればワークに対してダメージを与えてしまうことになる。そこで、本実施形態においては、ダメージを生じさせないために、進行させずに定圧加重にて表面加工を行う。
【００５６】
「遊離砥粒供給部」は、砥石と保持されるべきワークとの隙間に遊離砥粒を少なくとも前記ワークの表面を加工する間供給し続ける機能を有する。これにより、表面加工の間ワークに対して、微粒金属体の表面に突き刺さっている高硬度の微粒石による表面加工と、供給される遊離砥粒による表面加工と、供給される遊離砥粒が微粒金属体に突き刺さることにより固定化した遊離砥粒による表面加工が複合的に行われることになる。すなわち、高硬度の微粒石と遊離砥粒とがワークに対して常に高密度で接することになり加工レートを高めることに資する。さらに、供給される遊離砥粒は砥石に対してドレッシングを施すことになり、優れた自生作用を得ることでさらに加工レートを高めることができる。
【００５７】
遊離砥粒供給部は、遊離砥粒をためておくタンクや、遊離砥粒をタンクからワークと砥石との隙間へ供給するためのパイプや供給口、遊離砥粒を回収し循環させるためのポンプなどが含まれるものとする。また、遊離砥粒供給部は、エッチング液などの化学的に表面加工を行うための薬液を、遊離砥粒とともに、あるいは、遊離砥粒に替えて供給し得るようにしてもよい。このような薬液は、切削くずを溶かしたりするなどして表面加工の効率を向上させる場合がある。
【００５８】
遊離砥粒を砥石とワークとの隙間に供給するためには、遊離砥粒が砥石の近傍から供給されることが好ましい。例えば、図９（ａ）に示すように砥石（０９０２）を保持する加工ホイール（０９０１）において、砥石が保持される周縁よりも内周側に供給口（０９０３）を設けることが好ましい。加工ホイールが回転摺動しながら表面加工を行うときに、当該供給口から供給される遊離砥粒は遠心力により砥石の方に流れるため、表面加工の間砥石とワークとの隙間に供給されることになる。また、図９（ｂ）に示すように、複数の砥石（０９０５）が加工ホイール（０９０４）の周縁に断続的に配置される場合には、隣接して配置される砥石間に遊離砥粒の供給口（０９０６）を設けてもよい。
【００５９】
さらに好ましくは、遊離砥粒供給部はワークと砥石の接触中に、この接触領域内で遊離砥粒を流出させるための遊離砥粒流出口を備えていてもよい。例えば、砥石から遊離砥粒が流出するかのごとく遊離砥粒流出口を備えるように構成することができる。
【００６０】
図１０は、遊離砥粒流出口を表した概念図である。図１０（ａ）は、ブロック型の砥石（１００１）の一部に穴（１００２）を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成したものである。また、図１０（ｂ）は、円筒型の砥石（１００３）の一部に穴（１００４）を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成したものである。図示するように穴の一部に溝を設けることが好ましいこのように形成することにより、砥石とワークとが接触する際に穴を塞ぐことなく遊離砥粒の流出が淀みなく行われる。このように遊離砥粒流出口を備えることにより、ワークと砥石とが接触する領域においてより確実に遊離砥粒が供給される。
【００６１】
以上のように構成した表面加工装置を用いた表面加工方法は、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を製造する際の窒化ガリウムの成長基板となるサファイア基板やパワーデバイスなどに用いられる炭化ケイ素基板などをワークとする場合にとくに好適であり、面粗さに優れる表面加工を高効率にて行い得る。
【００６２】
遊離砥粒供給部は、タイムスケジュールに従って異なる種類の遊離砥粒を供給するように構成してもよい。タイムスケジュールとは、表面加工を行う際の時間的な計画のことである。例えば、表面加工の開始の段階では、粒径の大きい遊離砥粒を供給するようにし、その後段階的に粒径の小さい遊離砥粒を供給するようにしてもよい。表面加工の進み具合に応じて、遊離砥粒の番手を上げていくことができる。また、タイムスケジュールにエッチング液などを供給する工程を含めてもよい。
【００６３】
なお、本実施形態の表面加工装置は、定圧加重部と併せて加工ホイールをワークに対して進行させる機構を備えるものとしてもよい。例えば、表面加工の初期の段階においては良好な面粗さを得ることよりも、研削量や加工の速さを優先させる場合がある。そのような場合には、公知の研削装置のように加工ホイールをワークに対して進行させる機構を用いることで、加工レートを向上させることに資する。このとき、砥石とワークとの研削抵抗を検知し、その値によりワークに対する進行速度を制御したり、進行を停止し定圧加重へ切り替える制御をしたりするように構成することが好ましい。
【００６４】
本実施形態に係る表面加工装置は、複数のワークを保持し得るテーブルと複数の加工ホイールを回転摺動させ得るマルチ式の表面加工装置に用いることで、ワークの加工レートをより高めることができる。
【００６５】
図１１は、マルチ式の表面加工装置を表した概念図である。テーブル（１１０１）にはワークを保持するためのチャック（１１０２）が複数配置され、それぞれが軸回転する。チャックに保持されているワーク（１１０３）は「Ａ」の研削ホイール（１１０４）にて研削される。この研削は公知の研削装置におけるものでよい。すなわち研削ホイールを進行させながら研削を行うものである。そして、所望の薄さまでワークを研削した後、ワークをチャックしたままテーブルを回転させ「Ｂ」の加工ホイール（１１０５）にて表面加工を行い、さらに仕上げとして「Ｃ」の加工ホイール（１１０６）にて表面加工を行う。なお、図示しないがポリッシングを行うための加工ホイールを含む構成としてもよい。
【００６６】
ここで、「Ｂ」と「Ｃ」において本実施形態に係る表面加工装置の構成を用いることができる。例えば、「Ｂ」には銅を主体とした微粒金属体を用いた砥石を使用し、「Ｃ」には錫を主体とした微粒金属体を用いた砥石を使用する。このように構成することによりウエハ加工をより効率的に行うことが可能となる。
【００６７】
本実施形態における別の態様として、「定圧加重部」を含まない構成としてもよい。すなわち、従来の研削装置における研削ホイールのように、加工ホイールをワークに対して進行させながら表面加工を行ってもよい。この場合、表面加工の加工レートは定圧加重部を用いる場合に対して向上する。その一方で、ワークに対するダメージが生じるおそれは相対的に高くなるが、本実施形態に係る砥石を用いているため、従来の研削装置と比べればそのおそれは十分に低いものとなる。
<実施形態３  試験結果>
【００６８】
ここで、本実施形態に係る表面加工装置の試験結果を示す。従来のウエハ加工における粗ラップ工程と仕上げラップ工程との二工程相当において従来装置と比較した。まず、ワークとして直径４インチで厚さ４２０μｍのサファイアウエハを用いた。前工程である研削工程における研削量を３９０μｍとし、粗ラップで１０μｍ、仕上げラップで５μｍをそれぞれ研削するものとした。
【００６９】
まず、従来における粗ラップ工程は、銅定盤のラッピング装置を用い遊離砥粒として３μｍのダイアモンドスラリーを用いた。この装置における加工レートは０．４μｍ／ｓｅｃであるため、工程時間は２５分であった。また、面粗さを示すＲａ値は０．５μｍであった。続いて仕上げラップとして錫定盤を用いて同様のダイアモンドスラリーを用いた。この工程の加工レートは０．０５μｍ／ｓｅｃであるため、工程時間は１００分であった。また、Ｒａ値は０．０８μｍであった。結果として、二工程で計１２５分要した。
【００７０】
本実施形態に係る表面加工装置（以下、本装置と略す。）の場合は、粗ラップ工程に相当するものとして銅を主体とする合金からなる微粒金属体を用いた砥石を使用し、仕上げラップ工程に相当するものとして錫を主体とする合金からなる微粒金属体を用いた砥石を使用した。また、高硬度の微粒石として３μｍのダイアモンドを用いた。遊離砥粒については従来装置の場合と同様のダイアモンドスラリーを用いた。銅合金の微粒金属体の場合の本装置の加工レートは２μｍ／ｓｅｃであるため、工程時間は５分であった。また、Ｒａ値は０．１μｍであった。続いて錫合金の微粒金属体の本装置の加工レートは０．５μｍ／ｓｅｃであるため、工程時間は１０分であった。また、Ｒａ値は０．０５μｍであった。
【００７１】
以上の結果から、本装置が従来装置に比較して良好な面粗さを高い加工レートで得ることが分かる。なお、この試験は研削量（加工量）を等しくして行ったため、ウエハの最終的な面粗さにおいて差が生じることとなった。すなわち、従来装置を用いる場合には、本装置で得られたＲａ値に至るまでには、さらなる加工時間が必要となるということも分かる。
<実施形態３  効果>
【００７２】
実施形態１又は２の砥石の特性を最も好適に活用することで、良好な面粗さと高い加工レートを得ることのできる表面加工装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００７３】
０３０１  微粒金属体
０３０２  高硬度の微粒石
０３０３  樹脂
０３０４  空洞
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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