(57)【要約】      （修正有）【課題】結晶方位に異方性を有する単結晶基板にうねりを生じさせることなく上面を研削可能な単結晶基板の研削方法を提供すること。【解決手段】単結晶基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置づけて、単結晶基板１１の第２の面を研削する第１の研削工程と、単結晶基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置づけて、単結晶基板１１の第１の面を研削する第２の研削工程とを具備し、第２の研削工程における研削方向は、第１の研削工程における研削方向が単結晶基板１１の回転中心から外周に至る方向であれば外周から回転中心に至る方向であり、第１の研削工程における研削方向が単結晶基板１１の外周から回転中心に至る方向であれば回転中心から外周に至る方向である。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心を頂点とし僅かな山形状の保持面を備えた回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された基板を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持した研削手段と、該チャックテーブルに対して該研削手段を相対的に研削送りする研削送り手段とを備えた研削装置を用いて、結晶方向に異方性を有する単結晶基板の第１の面と該第１の面と反対側の第２の面とを研削する単結晶基板の研削方法であって、
単結晶基板の第１の面をチャックテーブルの保持面で保持する第１の保持工程と、
該第１の保持工程実施後、該チャックテーブルを回転させると共に該研削ホイールを回転させ、該チャックテーブルに保持された単結晶基板の回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを位置づけて、単結晶基板の第２の面を研削する第１の研削工程と、
単結晶基板の第２の面を該チャックテーブルの保持面で保持する第２の保持工程と、
該第２の保持工程実施後、該チャックテーブルを回転させると共に該研削ホイールを回転させ、該チャックテーブルに保持された単結晶基板の回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを位置づけて、単結晶基板の第１の面を研削する第２の研削工程とを具備し、
該第２の研削工程における研削方向は、
該第１の研削工程における研削方向が単結晶基板の回転中心から外周に至る方向であれば外周から回転中心に至る方向であり、
該第１の研削工程における研削方向が単結晶基板の外周から回転中心に至る方向であれば回転中心から外周に至る方向であることを特徴とする単結晶基板の研削方法。
【請求項２】
単結晶基板はサファイア基板から構成される請求項１記載の単結晶基板の研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイア基板、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等の結晶方位に異方性を有する単結晶基板の研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サファイア基板はＧａＮと格子定数が近くＧａＮエピタキシャル層の成長に適していることから、ＬＥＤ（発光素子）又はＬＤ（レーザダイオード）等の光デバイスウエーハの基板としてよく使用されている（例えば、特許第２７４８３３５号公報参照）。
【０００３】
ＧａＮエピタキシャル層を成長されるサファイア基板の両面は化学機械研磨（ＣＭＰ）によって研磨され、所望の厚みに形成されるとともに鏡面加工される（例えば、特開２００６−３４７７７６号公報参照）。しかし、ＣＭＰによってサファイア基板を所望の厚みに形成するには相当の時間を要し、生産性が悪いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第２７４８３３５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４７７７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、ＣＭＰによってサファイア基板を所望の厚みに形成するのに替えて、研削装置によりサファイア基板の両面を研削してサファイア基板を所望の厚みに形成することを試みた。
【０００６】
ところが、サファイア基板の両面を研削するとサファイア基板にうねりが生じ、その後ＣＭＰを実施してもうねりが除去できないという問題が生じた。このような問題は、ＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等の結晶方位に異方性を有する単結晶基板にも生じることが判明した。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、結晶方位に異方性を有する単結晶基板にうねりを生じさせることなく両面を研削可能な単結晶基板の研削方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によると、回転中心を頂点とし僅かな山形状の保持面を備えた回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルの保持面に保持された基板を研削する研削砥石が環状に配設された研削ホイールを回転可能に支持した研削手段と、該チャックテーブルに対して該研削手段を相対的に研削送りする研削送り手段とを備えた研削装置を用いて、結晶方向に異方性を有する単結晶基板の第１の面と該第１の面と反対側の第２の面とを研削する単結晶基板の研削方法であって、単結晶基板の第１の面をチャックテーブルの保持面で保持する第１の保持工程と、該第１の保持工程実施後、該チャックテーブルを回転させると共に該研削ホイールを回転させ、該チャックテーブルに保持された単結晶基板の回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを位置づけて、単結晶基板の第２の面を研削する第１の研削工程と、単結晶基板の第２の面を該チャックテーブルの保持面で保持する第２の保持工程と、該第２の保持工程実施後、該チャックテーブルを回転させると共に該研削ホイールを回転させ、該チャックテーブルに保持された単結晶基板の回転中心を該研削砥石が通過するように該研削ホイールを位置づけて、単結晶基板の第１の面を研削する第２の研削工程とを具備し、該第２の研削工程における研削方向は、該第１の研削工程における研削方向が単結晶基板の回転中心から外周に至る方向であれば外周から回転中心に至る方向であり、該第１の研削工程における研削方向が単結晶基板の外周から回転中心に至る方向であれば回転中心から外周に至る方向であることを特徴とする単結晶基板の研削方法が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の研削方法によると、第１の面の研削方向と第２の面の研削方向とを逆転させるように研削するので、第１の面のうねりと第２の面のうねりとが相殺されてうねりの無い所望の厚みの単結晶基板を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】研削装置の外観斜視図である。
【図２】チャックテーブルの縦断面図である。
【図３】チャックテーブルでサファイア基板を保持する様子を示す分解斜視図である。
【図４】第１実施形態における第１の研削工程を示す斜視図である。
【図５】第１実施形態における第２の研削工程を示す斜視図である。
【図６】図６（Ａ）は第２実施形態における第１の研削工程を示す斜視図、図６（Ｂ）はその側面図である。
【図７】図７（Ａ）は第２実施形態における第２の研削工程を示す斜視図、図７（Ｂ）はその側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。図１を参照すると、本発明の研削方法を実施するのに適した研削装置２の外観斜視図が示されている。４は研削装置２のベースであり、ベース４の後方にはコラム６が立設されている。コラム６には、上下方向に伸びる一対のガイドレール８が固定されている。
【００１２】
この一対のガイドレール８に沿って研削ユニット（研削手段）１０が上下方向に移動可能に装着されている。研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２と、スピンドルハウジング１２を保持する支持部１４を有しており、支持部１４が一対のガイドレール８に沿って上下方向に移動する移動基台１６に取り付けられている。
【００１３】
研削ユニット１０は、スピンドルハウジング１２中に回転可能に収容されたスピンドル１８と、スピンドル１８を回転駆動するモータ２０と、スピンドル１８の先端に固定されたホイールマウント２２と、ホイールマウント２２に着脱可能に装着された研削ホイール２４とを含んでいる。
【００１４】
研削装置２は、研削ユニット１０を一対の案内レール８に沿って上下方向に移動するボールねじ３０とパルスモータ３２とから構成される研削ユニット送り機構３４を備えている。パルスモータ３２を駆動すると、ボールねじ３０が回転し、移動基台１６が上下方向に移動される。
【００１５】
ベース４の上面には凹部４ａが形成されており、この凹部４ａにチャックテーブル機構３６が配設されている。チャックテーブル機構３６はチャックテーブル３８を有しており、図示しない移動機構によりウエーハ着脱位置Ａと、研削ユニット１０に対向する研削位置Ｂとの間でＹ軸方向に移動される。
【００１６】
特に図示しないが、チャックテーブル３８は一点が固定で他の２点が可動の３点で支持されており、これによりチャックテーブル３８の保持面４１（図２参照）が傾斜可能に構成されている。
【００１７】
可動支点は、例えばパルスモータとボールねじの組み合わせにより構成されている。４０，４２は蛇腹である。ベース４の前方側には、研削装置２のオペレータが研削条件等を入力する操作パネル４４が配設されている。
【００１８】
図２を参照すると、チャックテーブル３８の縦断面図が示されている。チャックテーブル３８は、ＳＵＳ等から形成された枠体３９と、ポラスセラミックス等から形成された吸引部４１とから構成される。
【００１９】
チャックテーブル３８の吸引部４１はチャックテーブル３８の回転中心を頂点として僅かな山形状に形成された保持面４１ａを有しており、吸引部４１の直径を１０ｃｍとすると、保持面４１ａの中心部と周辺部との高さの差は１０〜２０μｍ程度に形成されている。枠体３９の吸引路４３は真空吸引源に選択的に接続される。
【００２０】
次に、上述したような研削装置２を使用した本発明実施形態に係る結晶方向に異方性を有する単結晶基板の研削方法について説明する。図３を参照すると、結晶方向に異方性を有する単結晶基板の一種であるサファイア基板１１の第１の面１１ａをチャックテーブル３８で吸引保持する第１の保持工程の分解斜視図が示されている。サファイア基板１１の第１の面１１ａがチャックテーブル３８に吸引保持されると、サファイア基板１１の第２の面１１ｂが露出する。
【００２１】
このようにチャックテーブル３８でサファイア基板１１を吸引保持した後、サファイア基板１１の第２の面１１ｂを研削する第１の研削工程を実施する。第１実施形態による第１の研削工程は、図４に示すように、チャックテーブル３８を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル３８に保持されたサファイア基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置付ける。
【００２２】
そして、研削ユニット送り機構３４を駆動して、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば０．３μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りしながらサファイア基板１１の第２の面１１ｂを研削する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでサファイア基板１１の厚さを測定しながら、サファイア基板１１を所定の厚さに研削する。
【００２３】
第１の研削工程では、図２に示すように、チャックテーブル３８の保持面４１ａが回転中心を頂点とした僅かな山形状に形成され、更にチャックテーブル３８を手前側が高くなるように僅かに傾斜するように調整しているため、研削砥石２８がサファイア基板１１の第２の面１１ｂに接触する研削領域がサファイア基板１１の回転中心から外周に至る領域に限定され、更に研削方向はサファイア基板１１の回転中心から外周（裾野）に至る方向となる。
【００２４】
サファイア基板１１の第２の面１１ｂの研削が終了すると、チャックテーブル３８でサファイア基板１１の第２の面１１ｂを吸引保持し、サファイア基板１１の第１の面１１ａを露出させる（第２の保持工程）。
【００２５】
このようにサファイア基板１１の研削が終了した第２の面１１ｂをチャックテーブル３８で吸引保持してから、サファイア基板１１の第１の面１１ａを研削する第２の研削工程を実施する。
【００２６】
第１実施形態による第２の研削工程は、図５に示すように、チャックテーブル３８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転しつつ、研削ホイール２４を第１の研削工程と反対方向の矢印ｃで示す方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル３８に保持されたサファイア基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置付ける。
【００２７】
そして、研削ユニット送り機構３４を駆動して、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば０．３μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りしながらサファイア基板１１の第１の面１１ａを研削する。接触式又は非接触式の厚み測定ゲージでサファイア基板１１の厚さを測定しながら、サファイア基板１１を所定の厚さに研削する。
【００２８】
第２の研削工程では、図５に示すように、研削ホイール２４を図４に示した第１の研削工程の回転方向と逆方向に回転しているため、サファイア基板１１の第１の面１１ａの研削方向はサファイア基板１１の外周から回転中心に至る方向となる。
【００２９】
このようにサファイア基板１１の第１の面１１ａの研削方向と第２の面１１ｂの研削方向とを逆転するように研削することにより、第１の面１１ａのうねりと第２の面１１ｂのうねりとが相殺されてうねりのないサファイア基板１１を形成することができる。
【００３０】
次に、図６及び図７を参照して、本発明研削方法の第２実施形態について説明する。図６（Ａ）は第２実施形態の第１の研削工程を示す斜視図、図６（Ｂ）はその側面図である。図６（Ｂ）では、チャックテーブル３８の傾斜は誇張されて示されている。
【００３１】
第２実施形態の第１の研削工程では、上述した第１実施形態の第１の研削工程と同様に、チャックテーブル３８を矢印ａで示す方向に例えば３００ｒｐｍで回転させつつ、研削ホイール２４を矢印ｂで示す方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させ、チャックテーブル３８に保持されたサファイア基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置付ける。
【００３２】
そして、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば０．３μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りしながらサファイア基板１１の第２の面１１ｂをサファイア基板１１の回転中心から外周（裾野）に至る方向に研削する。
【００３３】
本実施形態の第２の研削工程では、図７に示すように、図示しないチャックテーブル送り機構を駆動してチャックテーブル３８を研削ホイール２４を横切るように研削装置２の奥側まで移動し、チャックテーブル３８に保持されたサファイア基板１１の回転中心を研削砥石２８が通過するように研削ホイール２４を位置付ける。
【００３４】
そして、チャックテーブル３８を矢印ａ方向に例えば３００ｒｐｍで回転させつつ、研削ホイール２４を第１の研削工程と同様に矢印ｂで示す方向に例えば１４００ｒｐｍで回転させ、研削ホイール２４を所定の研削送り速度（例えば０．３μｍ／ｓ）で下方に所定量研削送りしながら、サファイア基板１１の第１の面１１ａをサファイア基板１１の外周（裾野）から回転中心に至る方向に研削する。
【００３５】
このように第２の実施形態では、第２の研削工程での研削位置を第１の研削工程での研削位置からずらしたことにより、第２の研削工程での研削ホイール２４の回転方向が第１の研削工程での回転方向と同一であっても、サファイア基板１１の第１の面１１ａの研削方向と第２の面１１ｂの研削方向と逆転して研削することができ、第１の面１１ａのうねりと第２の面１１ｂのうねりとが相殺されてうねりのないサファイア基板１１を形成することができる。
【００３６】
尚、上述した第１及び第２実施形態では、第１の研削工程をサファイア基板１１の中心から外周方向に研削しているが、第１の研削工程をサファイア基板１１の外周から回転方向に研削し、第２の研削工程をサファイア基板１１の中心から外周方向に研削するようにしてもよい。
【００３７】
上述した実施形態では、本発明をサファイア基板１１の研削に適用した例について説明したが、本発明の研削方法はサファイア基板１１に限定されるものではなく、例えばＳｉＣ基板、ＧａＮ基板等の結晶方位に異方性を有する単結晶基板に同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
２    研削装置
１０    研削ユニット
１１    サファイア基板
２４    研削ホイール
２８    研削砥石
３８    チャックテーブル
４１ａ    保持面
【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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