(57)【要約】      （修正有）【課題】サファイア基板をスループット２０枚／時以上の市場要求を満足させる最適加工条件で平坦化加工して、薄肉化した反りのない加工基板を製造する方法および装置を提供する。【解決手段】３軸の研削砥石ヘッド３４ｈｃ，３４ｈｍ，３４ｈｆを備える研削装置で研削工程を行った後、２基のワーク吸着ヘッド２２，２２を備えるラップ盤とダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを用いてラップ加工を行い、表面粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下のサファイア基板を製造する。【選択図】図１
2013084688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法。
１）.易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板（ワーク）を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
２）．インデックステーブルを９０度回転させてローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
３）．前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が２８０〜３６０番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
４）．前記インデックステーブルを９０度回転させて前記第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
５）．前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
６）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて第二研削ステージ（ｓ３）位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
７）．前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
８）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度、または時計逆周り方向に２７０度回転させて第三研削ステージ（ｓ４）位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
９）．ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
１０）．スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
１１）.金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に５０〜３００ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み５〜９０μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が２０〜３６ｎｍのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
【請求項２】
次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法。
１）.易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板（ワーク）を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
２）．インデックステーブルを９０度回転させてローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
３）．前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が２８０〜３６０番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
４）．前記インデックステーブルを９０度回転させて前記第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
５）．前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
６）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて第二研削ステージ（ｓ３）位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
７）．前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
８）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度、または時計逆周り方向に２７０度回転させて第三研削ステージ（ｓ４）位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
９）．ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
１０）．スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
１１）．金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に５０〜３００ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み５〜９０μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が２０〜３６ｎｍのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
１２）．前記の被研削加工・ラップ加工サファイア基板（ワーク）の前記テープ面または基板支持板面を吸着チャックで保持し、ついで、前記ワークの被研削加工・ラップ加工サファイア面を下降、回転させて研磨装置の回転している研磨定盤に摺擦させ、この研磨定盤上に粒径０．０５〜３μｍのダイヤモンド砥粒を分散した研磨スラリーを供給してサファイア基板厚みを１０〜３０μｍ減少させる表面粗さ（Ｒａ）が２〜６ｎｍのサファイア基板とする研磨加工工程を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、４００〜５２５μｍ厚みのサファイア基板の表面を平坦化加工して厚み５〜９０μｍ厚みまで減らし、反りが極めて小さく、表面粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下のサファイア基板を得る平坦化加工方法に関する。この平坦化加工されるサファイア基板としては、サファイア基板の表面に光デバイス層を形成した光デバイス基板の裏面のサファイア基板も対象物として含まれる。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤに利用されるサファイア基板は、特開２００７−１３７７３６号公報（特許文献１）に開示されるように、次のＳ０１からＳ０９の工程を経て調製される。
（Ｓ０１）サファイアインゴットの結晶棒を引き上げる。
（Ｓ０２）インゴットの表面をアニール処理する。
（Ｓ０３）インゴットの結晶方位を切断してＣ軸端面を垂直面とし、インゴットブロックとする。
（Ｓ０４）インゴットブロックの外周面を円筒研削して表面平滑な円柱状ブロックとする。
（Ｓ０５）円柱状ブロックの結晶方位をＸ線方位測定機器（ＸＲＤ機）で測定し、インゴットブロックに砥石でオリフラを形成する。
（Ｓ０６）オリフラが形成されたインゴットブロックをＣ軸に垂直な面にワイヤー切断して多数の４００〜５２５μｍ厚みのサファイア基板とする。
（Ｓ０７）サファイア基板の表面を研削加工またはラップ加工して表面を平坦化する。表面を平坦化したサファイア基板をエッチング処理またはアニール処理する。
（Ｓ０８）処理されたサファイア基板を片面ポリッシング（研磨）して表面をより平坦化する。
および、
（Ｓ０９）研磨加工されたサファイア基板を洗浄する。
【０００３】
特開２００９−２６３５３４号公報（特許文献２）は、粒径が、０．０５〜１０μｍのダイヤモンド砥粒および脂肪酸と多価アルコールとのエステル研磨促進剤分散をベースオイルに分散させた研磨剤スラリーを用い、研磨パッドでサファイア基板を研磨加工して表面粗さ（Ｒａ）が３〜５ｎｍのサファイア基板を得る方法を提案する。
【０００４】
特表２０１０−５１４５８１号公報（特許文献３）は、ワイヤー切断して得られたサファイア基板を吸着チャックに保持させ、粗研削砥石を用いてサファイア基板表面を粗研削加工して表面厚み３０μｍ以上を除去した後、仕上げ研削砥石を用いてサファイア基板表面を５μｍ以上除去し、表面粗さＲａが０．１μｍ以下のサファイア基板とし、さらに、研磨パッドを用いて仕上げ研削表面をＣＭＰ研磨してａ面、ｒ面、ｍ面、及びｃ面配向からなる群から選択される結晶配向を有し且つ約０．０３７μｍ／ｃｍ2以下のｎＴＴＶを有し、１０．０Å以下の粗さＲａを有する表面を含むサファイア基板の製造方法を提案する。
【０００５】
特開２０１０−４６７４４号公報（特許文献４）は、サファイア基板上に複数の光デバイスが分割予定ラインによって区画された半導体層が積層されたサファイアウエーハの裏面（サファイア基盤面）を研削する研削方法であって、該半導体層の分割予定ラインの全部又は一部を切削して応力を分散させる応力分散工程と、該半導体層の表面に保護粘着易剥離テープを貼着する保護テープ貼着工程と、該保護テープ側を下にして研削装置のチャックテーブル上にサファイアウエーハを保持し、研削砥石でサファイアウエーハの裏面を研削する研削工程と、を具備したことを特徴とするサファイアウエーハの研削方法を提案する。
【０００６】
また、特開２０１１−４４４７３号公報（特許文献５）は、保護粘着易剥離テープが光デバイス層側に貼付されたサファイア基板をサファイア基板面を上方に向けて保持し回転可能なチャックテーブルと、該チャックテーブルに保持されたサファイア基板面を研削する研削砥石を有する研削ホイールを回転可能に支持する研削手段とを備えたサファイア基板の裏面研削装置であって、該チャックテーブルは、サファイア基板を吸引保持する保持面を有する吸引板と、該吸引板の保持面以外を囲繞するとともに該保持面の反対面を支持する底部を有する枠体とを含み、該枠体の底部には、該吸引板の中央部の吸引力が外周部の吸引力よりも強くなるように吸引溝が外周部に比較して中央部で密になる様に形成されており、該チャックテーブルの該吸引板は、該枠体に形成された吸引溝を介して吸引源に連通されていることを特徴とする、サファイア基板の裏面研削装置を提案する。
【０００７】
更に、特開２０１１−１５１１５１号公報（特許文献６）は、III族窒化物半導体を含むｎ型半導体層が積層されているサファイア基板（厚みが１，０００μｍ）の反り量（約１２０μｍ）を測定する反り量測定工程と、
前記サファイア基板のｎ型半導体層面にワックスでセラミック製基板支持板を貼着し、吸着チャック上に前記サファイア基板の基板支持板を載置し、砥番（ＪＩＳ一般砥粒粒度）が２７０〜１，８００番のメタルボンドカップホイール型砥石を用いて約５〜１２０分かけて厚み約１６０μｍの厚みとなるまでサファイア基板面の研削加工を行い、
ついで、該被研削サファイア基板面を下方に向けてラップ定盤上にサファイア基板を載置し、サファイア基板の前記セラミック製基板支持板に５０〜３００ｇ／ｃｍ２の荷重を錘でかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を定盤に約５〜１２０分間摺擦させて厚み約１２０μｍのサファイア基板とする第１のラッピング工程と、
前記第１のラッピング工程によりラップ加工された前記サファイア基板の被研削面を、当該サファイア基板の前記反り量に応じた荷重下（３０〜２３０ｇ／ｃｍ２）で回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を定盤に１０秒〜５分間、ラップ加工速度０．５〜５μｍ／分で摺擦させて厚みをさらに０．１〜４．５μｍ減少させて反り量を減少（約７０μｍ）させる第２のラッピング工程と、
を有するサファイア基板の表面平坦化加工方法を提案する。
【０００８】
更に、特開２０１１−１７１３２４号公報（特許文献７）は、
平坦化加工装置を据え付ける部屋を屋外に基板の収納カセットの複数が据え付けられている前方部より左側部にギリシャ文字のΓ字状の基板のローディング／アンローディングステージ室を、右側部の基板のラップ加工ステージ室および奥部の基板の研削加工ステージ室の３室に仕切り壁で区分けし、前記各ステージ室間の仕切り壁には隣接するステージ室に通じる基板を出し入れできる開口部が設けられ、前記ローディング／アンローディングステージ室の前方左側部壁には前記複数の基板の収納カセットに通じるロードポートを設けた化合物半導体基板の平坦化加工装置であって、
前記基板のローディング／アンローディングステージ室内には前記ロードポート背後より室内奥方向に向って、第二基板洗浄機と第二仮置台を併設、研磨剤液供給機構と吸着パッドおよび反転機能を有する搬送アームを供える多関節型基板搬送ロボットを併設、縦型吸着パッド洗浄機と第一仮置台を併設、および第一基板洗浄機と回動式吸着パッドを併設し、
前記基板のラップ加工ステージ室内には、中央部にラップ定盤ポリシャ面のコンディショニングを行なうコンディショナーリングを搭載するラップ定盤を設け、このラップ定盤の前方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第二基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第二基板吸着チャック洗浄機構を、かつ、前記ラップ定盤の後方に吸着機構を有するテンプレートと振り子揺動および上下移動可能な第一基板吸着チャック機構と前記吸着機構を有するテンプレートを洗浄する第一基板吸着チャック洗浄機構を設け、
前記基板の研削加工ステージ室内には、１台のインデックス型ターンテーブルに３組の基板吸着チャックテーブルを同一円周上に等間隔に回転可能に設けた基板吸着チャック定盤を設け、前記３組の基板吸着チャックテーブルをローディング／アンローディングステージチャック（ｓ１）、基板粗研削ステージチャック（ｓ２）、基板仕上げ研削チャック（ｓ３）位置であると数値制御装置にインデックス記憶し、および、前記ローディング／アンローディングステージチャック（ｓ１）の上方にブラシ洗浄機器およびチャック洗浄機器を横方向移動、上下移動可能および回転可能に設け、前記基板粗研削ステージチャック（ｓ２）の上方にカップホイール型粗研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、かつ、前記基板仕上げ研削ステージチャック（ｓ３）の上方にカップホイール型仕上げ研削砥石を上下昇降移動および回転可能に設け、
前記ローディング／アンローディングステージ室内の中央部に設けられた多関節型基板搬送ロボットの吸着パッドにより、収納カセット内に収納されていた基板を吸着し、第一駆台上へ搬送、第一仮置台上の基板を研削加工ステージ室内のローディング／アンローディングステージチャック（ｓ１）上へ搬送、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第一基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板洗浄機上の基板を吸着してラップ加工ステージ室内の第二基板吸着チャック機構へ搬送し受け渡し、第一基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板吸着チャック機構に吸着されていた基板を受け取り第二基板洗浄機へ搬送、第二基板洗浄機上の基板を吸着し第二仮置台上へ搬送、第二仮置台上の基板を吸着し基板収納カセットへ搬送する作業を行い、
前記ローディング／アンローディングステージ室内の回動式吸着パッドを用いてローディング／アンローディングステージチャック（ｓ１）上の化合物半導体基板を吸着し、回動させて第一基板洗浄機上へ化合物半導体基板を移送する、
ことを特徴とする化合物半導体基板の平坦化加工装置を提案する。
【０００９】
本願特許出願人は、前記特許文献６記載のサファイア基板の表面平坦化加工方法を応用して、半導体基板加工メーカー要求の４インチ径や６インチ径のサファイア基板の３０枚／時のスループットを満たすサファイア基板の表面平坦化加工装置として、特願２０１１−１７４４６３号明細書（特許文献８）で、
平坦化加工装置を据え付ける部屋を前方部より後方部に向かって、部屋の前方左半部をワーク搬送室兼ワーク洗浄室とし、前方右半部をワークのラップ加工室に区分けし、後方部をワークの研削加工室と３区画化し、
前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室には、前方から後方に向かって
最前列にはワークの収納カセットの複数を、
第二列目には、中央に多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを、
第三列目には、左側から右側に向かって、
左側１番列目に部室の壁上部に第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器を、
２番列目の前方に仮置台を、２番列目の後方にロール回転式ワーク表面洗浄器を、
３番列目の前記多関節型ワーク搬送ロボット後ろに多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器を、
４番列目にラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器と、ラップ加工ワーク表面用のベルクリン洗浄器を設け、
第四列目には、左側から右側に向かって、
前記ワーク吸着搬送器の右横側であって、かつ、前記ロール回転式ワーク表面洗浄器の後方に、研削加工されたワークのスピナー洗浄器を設け、
この研削加工されたワークのスピナー洗浄器の右横側であって、かつ、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器の後方に、センタリング装置付き仮置台を設け、
前述の前方右半部のラップ加工室を囲繞する四壁の左側壁には、ワーク搬入口窓が設けられ、このラップ加工室内には、金属製回転定盤１個に対してワーク吸着ヘッドを昇降および回転軸に揺動可能に備えたワーク押圧手段の一対と、前記ワーク吸着ヘッド下部を洗浄する回転ブラシを備えたワーク吸着ヘッド洗浄器の一対と、２個の金属製回転定盤リング状コンディショナと、金属製回転定盤洗浄機構と、金属製回転定盤のフェーシング装置１台を備え、
前記後方部の研削加工室内には、
１台のインデックステーブル、およびインデックステーブルの回転軸を回転駆動させる駆動手段、
このインデックステーブルの回転軸心を中心点とする同一円周上に等間隔に設置した４つの円筒刳り貫き空間内に設けた吸着チャックテーブル４台、およびそれら吸着チャックテーブル４台の回転軸を回転駆動させる駆動手段、
前記４台の吸着チャックテーブルの内、前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の研削ワーク洗浄器およびセンタリング装置付き仮置台に近い位置にある第一吸着チャックテーブルをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置とし、このローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置を囲む壁の左半部のＬ字状側壁および天井は削除されており、壁天上部には昇降可能なアームを前記第一吸着チャックテーブルの中心点と前記センタリング装置付き仮置台の中心点の間を移動できる第一案内レールを備えた第一ワーク搬送機構を設け、前記第一吸着チャックテーブルと第一ワーク搬送機構とでローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）を構成し、
第二吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型粗研削砥石を砥石軸に軸承させた粗研削ヘッドを設けて第二吸着チャックテーブルと粗研削ヘッドとで粗研削ステージ（ｓ２）を構成し、
第三吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型中仕上げ研削砥石を砥石軸に軸承させた中仕上げ研削ヘッドを設けて第三吸着チャックテーブルと中仕上げ研削ヘッドとで中仕上げ研削ステージ（ｓ３）を構成し、
および、
第四吸着チャックテーブルの上方にはカップホイール型仕上げ研削砥石を砥石軸に軸承させた仕上げ研削ヘッドを設けて第四吸着チャックテーブルと仕上げ研削ヘッドとで仕上げ研削ステージ（ｓ４）を構成した研削ステージを設け、
前記ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）を構成する第一吸着チャックテーブルの傍には吸着パッドをアームに支持させたペンダント揺動回転方式のワーク吸着搬送パッド機構を設け、この吸着パッドが前記第一吸着チャック上と前記研削加工されたワークのスピン洗浄器上間を揺動回転移動するように設置し、
前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームは、収納カセット、センタリング装置付き仮置台、研削加工ワークの洗浄器、仮置台、および、ラップ加工ワーク表面の洗浄器上のワーク、並びに一対のワーク吸着ヘッド下部に吸着されたワークを搬送できる軌跡を移動、並びに、前記のこれらの機器にワークを移送できる軌跡を移動できるものであり、
前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室内の第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器は、仮置台の中心点、ロール回転式ワーク表面洗浄器、および、スピナー洗浄器の中心点を結ぶ線上を移動できるように設計されている、
ことを特徴とするサファイア基板の平坦化加工装置を提案した。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１３７７３６号公報
【特許文献２】特開２００９−２６３５３４号公報
【特許文献３】特表２０１０−５１４５８１号公報
【特許文献４】特開２０１０−４６７４４号公報
【特許文献５】特開２０１１−４４４７３号公報
【特許文献６】特開２０１１−１５１１５１号公報
【特許文献７】特開２０１１−１７１３２４号
【特許文献８】特願２０１１−１７４４６３号明細書（非公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
シリコン基板の素材の単結晶シリコンとは異なり、サファイア基板は六方位結晶であるので、砥石による研削加工の場合、基板と砥石が摺擦する摩擦熱により研削加工されたサファイア基板が反り易い欠点がある。それゆえ、特許文献１および特許文献６の一段研削方法より、特許文献２および特許文献７記載の粗研削工程と仕上げ研削工程の２段研削工程を採用する方が研削得られる加工して得られるサファイア基板の反りが小さいゆえ好ましい。
【００１２】
特許文献４および特許文献５の保護粘着易剥離テープを光デバイス層表面に貼付したサファイア基板、特許文献６のセラミック製基板支持板をワックスで光デバイス層表面に貼付したサファイア基板は、前記研削加工されたサファイア基板の反りの程度を更により小さくする上で好ましい。
【００１３】
特許文献６記載のサファイア基板の表面平坦化加工装置では、４インチ、６インチ径のサファイア基板のスループットが２０枚／時であり、市場要求の３０枚／時を満足するものではない。また、半導体基板メーカーからは、研削砥石の交換時期（寿命）が短いので、より寿命が長い研削砥石の提供を望まれている。特許文献８記載のサファイア基板の平坦化加工装置は、研削工程を３段階に分けてサファイア基板の１枚当たりのスループット時間を短縮させ、４インチ径のサファイア基板でスループット３０枚／時以上、６インチ径のサファイア基板でスループット２０枚／時以上の市場要求を満足させるとともに、サファイア基板の１枚当たりの研削時の砥石磨耗量を減少させて砥石寿命（砥石交換時期）を長くさせる利点を有する。
【００１４】
本願発明の第一目的は、特許文献８記載のサファイア基板の平坦化加工装置を用いて、反りが小さく、表面粗さ（Ｒａ）が２０ｎｍ以下のサファイア基板を加工する際の研削砥石の選択、および、研磨剤スラリーを選択して４インチ径のサファイア基板でスループット３０枚／時以上、６インチ径のサファイア基板でスループット２０枚／時以上の市場要求を満足させる最適加工条件を定めたサファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。
【００１５】
本願発明の第二目的は、半導体製造装置メーカーにおいては、表面粗さ（Ｒａ）が６ｎｍ以下のサファイア基板を要求する者もいるので、ラップ加工工程の後に、１０μｍ以上の厚みを減らす研磨工程を加えて表面粗さ（Ｒａ）が２〜６ｎｍのサファイア基板を製造する方法の提供にある。本願発明者らが平坦化加工工程の条件を、研削工程、研磨工程、ラップ工程の順序にして実験したところ、サファイア基板の研磨加工後に、ラップ加工を施すとラップ加工速度が低下し、４インチ径のサファイア基板でスループット２５枚／時以下となるとともに、表面粗さ（Ｒａ）が２０〜３６ｎｍのサファイア基板しか得られないことを確認した。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
請求項１の発明は、次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。
１）.易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板（ワーク）を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
２）．インデックステーブルを９０度回転させてローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
３）．前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が２８０〜３６０番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
４）．前記インデックステーブルを９０度回転させて前記第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
５）．前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
６）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて第二研削ステージ（ｓ３）位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
７）．前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
８）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度、または時計逆周り方向に２７０度回転させて第三研削ステージ（ｓ４）位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
９）．ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
１０）．スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
１１）.金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に５０〜３００ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み５〜９０μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が２０〜３６ｎｍのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
【００１７】
請求項２の発明は、次の工程を経てサファイア基板の表面を平坦加工してサファイア基板の厚みを減らすことを特徴とする、サファイア基板の平坦化加工方法を提供するものである。
１）.易剥離性粘着テープまたはワックス貼付基板支持板が表面に貼付されたサファイア基板（ワーク）を第一吸着チャックテーブル上に移送し、前記ワークの易剥離性粘着テープ面または基板支持板が下面に、サファイア基板面が上面となるように前記ワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
２）．インデックステーブルを９０度回転させてローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にあるワークを搭載する前記第一チャックテーブルを第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
３）．前記第二チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が２８０〜３６０番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第一砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第一研削加工を行う。
４）．前記インデックステーブルを９０度回転させて前記第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
５）．前記第三チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第二砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。
６）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて第二研削ステージ（ｓ３）位置にある前記第三チャックテーブルを仕上げ研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
７）．前記第四チャックテーブルを回転させ、ついで、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を軸承する第三砥石軸を回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。
８）．前記インデックステーブルを時計廻り方向に９０度、または時計逆周り方向に２７０度回転させて第三研削ステージ（ｓ４）位置にある前記第四チャックテーブルをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル位置へ移動させる。
９）．ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブルに搭載された研削加工されたワークをスピン洗浄する。
１０）．スピン洗浄された被研削加工サファイア基板をその被研削加工サファイア面が金属製ラップ回転定盤面に向くようにして金属製ラップ回転定盤上へ移動する。
１１）．金属製回転定盤上の被研削加工サファイア基板の前記テープ面または基板支持板面に５０〜３００ｇ／ｃｍ２の荷重をかけ、回転する前記ラップ定盤上に砥粒径１〜１５μｍのダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを供給しつつ前記被研削サファイア基板面を前記金属製回転定盤に摺擦させて厚み５〜９０μｍ、表面粗さ（Ｒａ）が２０〜３６ｎｍのサファイア基板とするラッピング工程を行う。
１２）．前記の被研削加工・ラップ加工サファイア基板（ワーク）の前記テープ面または基板支持板面を吸着チャックで保持し、ついで、前記ワークの被研削加工・ラップ加工サファイア面を下降、回転させて研磨装置の回転している研磨定盤に摺擦させ、この研磨定盤上に粒径０．０５〜３μｍのダイヤモンド砥粒を分散した研磨スラリーを供給してサファイア基板厚みを１０〜３０μｍ減少させる表面粗さ（Ｒａ）が２〜６ｎｍのサファイア基板とする研磨加工工程を行う。
【発明の効果】
【００１８】
研削工程段階のワークに蓄熱される熱履歴により加工ワークに反りが発生し易い影響を防止するため、研削加工ステージを３段階として各々の研削加工段階での初滅を低減させるとともに、易剥離製粘着テープまたは基板支持板でワークをバッキングしたことにより反りの発生も更に低減される。
【００１９】
ダイヤモンド砥粒カップホイール型ビトリファイドボンド研削砥石よりダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石研削の方がサファイア基板の研削時の磨耗量が少ないので、研削砥石の交換時期を遅くすることができる。
【００２０】
基板厚みの取り代速度は、研磨加工よりラップ加工の方が高速であるが、ラップ加工よりも研磨加工の方がより鏡面（Ｒａ値が小さい）なサファイア基板を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１はサファイア基板の平坦化加工装置の平面図である。
【図２】図２は第一案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器の右側面図である。
【図３】図３は多関節型アーム式ワーク搬送ロボットと仮置台の右側面図である。
【図４】図４は多関節型アーム式ワーク搬送ロボットとラップ盤の右側面図である。
【図５】図５はラップ加工室内のラップ盤の一部を切り欠いた右側面図である。
【図６】図６はラップ盤を後ろ方向から見た一部を切り欠いた背面図である。
【図７】図７は研削装置の一部を切り欠いた正面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図を用いて本発明をさらに詳細に説明する。
図１に示すサファイア基板の平坦化加工装置１は、平坦化加工装置を据え付ける部屋２を前方部より後方部に向かって、部屋２の前方左半部をワーク搬送室兼ワーク洗浄室２ａ、前方右半部をワークのラップ加工室２ｃに区分けし、後方部をワークの研削加工室２ｂと３区画化している。
【００２３】
研削屑の発生量が多い研削加工室２ｂを後方にし、最終工程のラップ加工室を前方に持って来ることにより、最終加工ワークへの加工屑がワークに付着する機会を減じている。
【００２４】
前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室２ａには、前方から後方に向かって、最前列にはワークの収納カセットの複数３，３を、第二列目には、中央に多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４を、第三列目には、左側から右側に向かって、左側１番列目に部室の壁上部に第二案内レール７ｂを滑走可能な吸着パッド７ａを備えるワーク吸着搬送器７を、２番列目の前方に仮置台９を、２番列目の後方にロール回転式ワーク表面洗浄器８を、３番列目の前記多関節型ワーク搬送ロボット４の後ろに多関節型アーム式ワーク搬送ロボットの吸着アーム４ａ用アーム洗浄器１０を、４番列目にラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器１１ａと、このスピン洗浄器用のベルクリン洗浄器１１ｂを設け、第四列目には、左側から右側に向かって、前記ワーク吸着搬送器７の右横側であって、かつ、前記ロール回転式ワーク表面洗浄器８の後方に、研削加工されたワークのスピナー洗浄器６を設け、この研削加工されたワークのスピナー洗浄器６の右横側であって、かつ、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器１０の後方に、センタリング装置付き仮置台５を設けてある。前記収納カセット３，３は前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａによるワークの搬出、搬入を容易とするため、傾斜機構台３ａ上に設置される。
【００２５】
前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａによるワークの把持は、アーム下面に真空孔を穿ったアーム４ａによる減圧吸着でもよいし、アーム４ａ先端に設けたアーム両爪によってワーク外周を把持するタイプの多関節型アーム式ワーク搬送ロボットも利用できる。
【００２６】
前記スピン洗浄器１１ａはワークの下面および上面にノズルより線浄水を吹き付けながらスピナーによりワークを回転させてワークの表裏洗浄を行い、前記ベルクリン洗浄器１１ｂはワーク上面に洗浄ブラシを進出させてワーク上面をスクラブ洗浄する。
【００２７】
前方右半部のラップ加工室２ｃを囲繞する四壁の左側壁には、ワーク搬入口窓２ｃｌが設けられ、このラップ加工室内には、１個の金属製回転定盤２１に対してワーク吸着ヘッド２２を昇降および回転軸２３に回動可能に備えたワーク押圧手段の一対２４，２４と、前記ワーク吸着ヘッド下部を洗浄する回転ブラシ２５ａを備えたワーク吸着ヘッド洗浄器の一対２５，２５と、２個の金属製回転定盤リング状コンディショナ２６，２６と、金属製回転定盤洗浄機構２７と、１台の金属製回転定盤のフェーシング装置２８を備えたラップ盤２０が設置されている。
【００２８】
金属製回転定盤２１素材の金属としては、銅、錫、真鍮、鉄等の鋳物定盤、これら金属の粉と樹脂との混合鋳物、例えばケメット定盤が使用できる。
【００２９】
前記後方部の研削加工室２ｂ内には、１台のインデックステーブル３１、このインデックステーブルの回転軸３２を回転駆動させる駆動手段３３、このインデックステーブルの回転軸心を中心点とする同一円周上に等間隔に設置した４つの円筒刳り貫き空間内に設けた４台の吸着チャックテーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ、およびそれら吸着チャックテーブル４台の回転軸３５を回転駆動させる駆動手段３６を具備する。
【００３０】
前記４台の吸着チャックテーブル３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄの内、前記ワーク搬送室兼ワーク洗浄室２ａ内の研削ワーク洗浄器６およびセンタリング装置付き仮置台５に近い位置にある第一吸着チャックテーブル３４ａをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置とし、このローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置を囲む壁の左半部２ｂｌのＬ字状側壁および天井は削除されており、壁天上部には昇降可能なワークを把持する前後移動可能な爪、または吸着パッドを備えるアーム３９ａを有する搬送パッド機構３９を前記第一吸着チャックテーブル３４ａの中心点と前記センタリング装置付き仮置台５の中心点の間を移動させる第二案内レール３９ｂを備え、この搬送パッド機構３９と、前記第一吸着チャックテーブル３４ａとでローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）を構成する。
【００３１】
第二吸着チャックテーブル３４ｂの上方には、砥番が２８０〜３６０番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｃを軸承する第一砥石軸３４ｏに軸承させた粗研削ヘッド３４ｈｃを設けて第二吸着チャックテーブル３４ｂと粗研削ヘッド３４ｈｃとで第一研削ステージ（ｓ２）を構成する。前記第一砥石軸３４ｏはビルトインモータ３４ｍにより回転駆動される。
【００３２】
第三吸着チャックテーブル３４ｃの上方には、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｍを軸承する第二砥石軸３４ｏに軸承させた中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍを設けて第三吸着チャックテーブル３４ｃと中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍとで第二研削ステージ（ｓ３）を構成する。
【００３３】
第四吸着チャックテーブル３４ｄの上方には、砥番が６８０〜８００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｆを軸承する第三砥石軸３４ｏに軸承させた仕上げ研削ヘッド３４ｈｆを設けて第四吸着チャックテーブル３４ｃと仕上げ研削ヘッド３４ｈｆとで第三研削ステージ（ｓ３）を構成する。
【００３４】
前記ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）を構成する第一吸着チャックテーブル３４ａの傍であってインデックステーブル３１外側には回動軸廻りにワーク吸着搬送パッド３４ｐを支えるアーム３４ｋが旋回揺動できるペンダント方式のワーク吸着搬送パッド機構３４ｔを設け、このワーク吸着搬送パッド３４ｔが前記第一吸着チャックテーブル３４ａ上と前記研削加工されたワークのスピン洗浄器６上の間を揺動回転移動するように設置する。
【００３５】
前記のワーク搬送室兼ワーク洗浄室２ａ内の多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアームは、収納カセット４、センタリング装置付き仮置台５、研削加工ワークの洗浄器６、仮置台９、および、ラップ加工ワーク表面の洗浄器２５上のワーク、並びに一対のワーク吸着ヘッド２２，２２下部に吸着されたワークを搬送できる軌跡を移動、並びに、前記のこれらの機器にワークを移送できる軌跡を移動できるものである。
【００３６】
前述のワーク搬送室兼ワーク洗浄室２ａ内の第二案内レールを滑走可能なワーク吸着搬送器は、仮置台９の中心点、ロール回転式ワーク表面洗浄器８、および、スピナー洗浄器６の中心点を結ぶ線上を移動できるように設計されている。
【００３７】
研磨装置は図１に示されていないが、金属製定盤の表面に研磨布を貼付した研磨パッド定盤と基板吸着ヘッド、研磨剤スラリーを供給するノズルを備える研磨装置で、例えば、株式会社岡本工作機械製作所の研磨装置“６００ｓ”（商品名）が使用できる。
【００３８】
各工程でのサファイア基板の面取り代は、第一研削工程で、総取り代量の３５〜６０％、第二研削工程で、総取り代量の１５〜２５％、第三研削工程で、総取り代量の１５〜２５％、ラップ工程で総取り代量の１０〜２５％、研磨工程では１０〜２５μｍとするのが、スループットを達成する上で好ましい。
【実施例】
【００３９】
実施例１
上述のサファイア基板の平坦化加工装置１を用い、易剥離性粘着テープが貼付された厚み５００μｍ、６インチ径のサファイア基板のサファイア基板面を平坦化加工する工程は、次の工程を経て行われる。
【００４０】
厚み５００μｍにワイヤーカットソウされた６インチ径のサファイア基板の表面に易剥離性粘着テープを貼付したものをワークとして使用する。易剥離性粘着テープとしては、丸石産業株式会社のＱ―チャック（商品名）、フジコピアン株式会社のＦＩＸＦＩＬＭ（商品名）シリーズのＳＴＤ１、ＳＴＤ２、ＨＧ１、ＨＧ２（グレード名）等のワークと粘着剤層間の剥離力（ＪＩＳ  Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下であって、ワークを吸着する吸着パッドを横方向にずらす際のサファイア基板と粘着剤層間のせん断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上であるものが好ましい。
【００４１】
１）.収納カセット３内の易剥離性粘着テープが表面に貼付されたサファイア基板（ワーク）ｗを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａに吸着させ、センタリング装置付き仮置台５上に移送し、アームの減圧を解除して前記センタリング装置付き仮置台５上にワークを載置する。
【００４２】
２）．ワーク第一搬送機構３９のアームを下降させて前記センタリング装置付き仮置台５上のワークを吸着パッド３９ａで吸着した後、前記アームを上昇させる。ついで、ワークを吸着するアームを第一案内レール３９ｂ上で移動させて第一吸着チャックテーブル３４ａの中心点上方に位置させた後、ワークを吸着する吸着パッド３９ａを下降させて第一吸着チャックテーブル上に易剥離性粘着テープ面が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークｗを載置する。その後、吸着パッドの減圧を停止し、吸着パッドを上昇させてワーク表面より遠ざける。
【００４３】
３）．インデックステーブル３１を９０度回転させてローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にあるワークを搭載する第一チャックテーブル３４ａを第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂ位置へ移動させる。
【００４４】
４）．第二チャックテーブル３４ｂを３００ｒｐｍで回転させ、ついで、砥番が３２５番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｃを軸承する第一砥石軸３４ｇ０を３，０００ｒｐｍで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｃをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第一研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をし、２５０μｍ厚みの粗研削取り代となったら粗研削ヘッド３４ｈｃを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第一研削加工を終了させる。ついで、第二チャックテーブル３４ｂの回転を停止する。この第一研削加工がなされている間に、ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル３４ａ上には、新たなワークが載置される。
【００４５】
５）．インデックステーブル３１を９０度回転させて第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂを第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃ位置へ移動させる。
【００４６】
６）．第三チャックテーブル３４ｃを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、砥番が７００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｍを軸承する第二砥石軸３４ｈ０を備える中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍを２，８００ｒｐｍで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第二研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石を下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第二研削加工を行う。７０μｍ厚みの中仕上げ研削取り代となったら中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第二研削加工を終了させる。ついで、第三チャックテーブル３４ｃの回転を停止する。この第二研削加工がなされている間に、ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル３４ａ上には、新たなワークが載置され、第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの第一研削加工が行われる。
【００４７】
７）．インデックステーブル３１を時計廻り方向に９０度回転させて第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃを第三研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル位置へ移動させる。
【００４８】
８）．第四チャックテーブル３４ｄを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、砥番が７００番のダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｆを軸承する第三砥石軸３４ｈ０を備える仕上げ研削ヘッド３４ｈｆを２，８００ｒｐｍで回転および下降させて該ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｆをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて第三研削加工を開始し、更に前記ダイヤモンド砥粒カップホイール型メタルボンド削砥石３４ｇｆを下降させてサファイア基板面のインフィード研削をする第三研削加工を行う。７０μｍ厚みの仕上げ研削取り代となったら仕上げ研削ヘッド３４ｈｆを上昇させることによりワーク表面より遠ざけて第三研削加工を終了させる。ついで、第四チャックテーブル３４ｄの回転を停止する。この第三研削加工がなされている間に、ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル３４ａ上には、新たなワークが載置され、第一研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの第一（粗）研削加工が行われ、第二研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃではワークの第二（中仕上げ）研削加工が行われる。
【００４９】
９）．インデックステーブルを時計廻り方向に９０度、または時計逆周り方向に２７０度回転させて第三研削ステージ（ｓ４）位置にある第四チャックテーブル３４ｄをローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル３４ａ位置へ移動させる。
【００５０】
１０）．ローデイング／アンローデイングステージ（ｓ１）位置にある第一チャックテーブル３４ａに搭載された研削加工されたワーク面をワーク吸着搬送パッド機構３４ｔの吸着パッド３４ｐで吸着し、ついでワーク吸着搬送パッド機構のアーム３４ｋを左方向に旋回させて研削加工されたワークのスピナー洗浄器６上へ移動させた後、ワーク吸着搬送パッド３４ｐの減圧を解除してワークの吸着固定を解いてワークをワークのスピナー洗浄器６上に載置する。ついで、ワーク吸着搬送パッド機構３４ｔのアームを右方向に回転させてワーク吸着搬送パッド機構のアームを待機位置へ戻す。
【００５１】
１１）．ワークのスピナー洗浄器６により研削加工されたワーク面に洗浄水を吹き付けながらワークをスピン洗浄する。ワーク吸着搬送パッド機構３４ｔのアームを待機位置へ戻す前にこのスピン洗浄を開始すれば、ワークのスピン洗浄とともにワーク吸着搬送パッド３４ｐを水洗浄できる。
【００５２】
１２）．ワーク吸着搬送器７の吸着パッド７ａを第二案内レール７ｂ上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器６上へ移動させ、スピナー洗浄器６に載置されているワークの研削加工・洗浄された面を吸着する。
【００５３】
１３）．ワーク吸着搬送器７の吸着パッド７ａを第二案内レール上で後退させてロール回転式ワーク表面洗浄器８上を通過させ、ワーク裏面の易剥離性粘着テープ面をロール回転水洗浄する。
【００５４】
１４）．ワーク吸着搬送器７の吸着パッド７ａを第二案内レール７ｂ上で更に後退させて仮置台９上で停止させ、ついで、ワーク吸着搬送器の吸着パッド７ａの減圧を開放することにより前記仮置台９上にワークのテープ面を下方に、研削加工・洗浄サファイア基板面を上方に向けてワークを載置する。
【００５５】
１５）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａに研削加工・洗浄サファイア基板面を吸着させ、ラップ加工室２ｃ内のワーク吸着ヘッド２２の下方位置へワークを移送中に前記ワークｗのテープ貼付面が上方を向くように前記アーム４ａを旋回させた後、前記ラップ加工室内のワーク吸着ヘッド２２の下方にワークを位置させ、ワーク吸着ヘッドを減圧してワークのテープ貼付面を吸着固定する。
【００５６】
１６）．ワーク吸着ヘッド２２の旋回アームを回動軸２３廻りに回動させてワークを金属製回転定盤２１上へ位置させる。
【００５７】
１７）．前記仮置台９上に新たに研削加工・洗浄サファイア基板面を上方に向けて載置されたワークｗを前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａに吸着させ、ラップ加工室内のワーク吸着ヘッド２２の下方位置へワークを移送中に前記ワークのテープ貼付面が上方を向くように前記アームを旋回させた後、前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッド２２の下方にワークを位置させ、ワーク吸着ヘッドを減圧してワークのテープ貼付面を吸着固定する。
【００５８】
１８）．上記ワーク吸着ヘッド２２の旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤２１上へ位置させる。
【００５９】
１９）．前記ワーク吸着ヘッドの一対２２，２２を下降させて１８０ｍｍ／分の速度で回転している金属製回転定盤２１上にワークのサファイア基板面を当接させるとともに摺擦させて２枚の前記ワークのラップ加工を開始し、２０μｍ厚みのラップ取り代量のラップ加工となったら金属製回転定盤２１の回転を停止するとともに、前記ワーク吸着ヘッドの一対２２，２２を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド２２の旋回アームを前記と逆方向に回動してワーク吸着ヘッド待機位置へ戻し、ラップ加工を終了する。ラップ加工の際、金属製回転定盤２１の表面には、株式会社レジトン製ダイヤモンド砥粒水分散液が供給される。
【００６０】
２０）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａを前記ワーク吸着ヘッド２２の下方へ移動させ、ついで、ワーク吸着ヘッド２２の下方に吸着されているワークのラップ加工サファイア基板面を前記アーム４ａで吸着した後にワーク吸着ヘッド２２の減圧を解除し、その後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器１１ａ上へ移動させ、そこで、前記アーム４ａの減圧を解除してワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台１１ａｔ上に載置する。
【００６１】
２１）．前記スピン洗浄器１１ａおよびベルクリン洗浄器１１ｂを用いて前記ワークの表裏面に洗浄水を吹き付けながらワークのスピン洗浄を行うとともに、ベルクリンでワークに付着した洗浄水を拭き取る。
【００６２】
２２）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器１１ａ上へ移動させ、前記アームを減圧してワークのラップ加工面を吸着した後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを収納カセット３の棚内へ移送させ、そこで前記アーム４ａの減圧を解除してサファイア基板厚みが９０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６３】
２３）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアームを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器１０上へと移送し、前記アーム４ａ洗浄する。
【００６４】
２４）．前記アームが洗浄された多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａを前述の他方のワーク吸着ヘッド２２の下方へ移動させ、ついで、ワーク吸着ヘッドの下方に吸着されているワークのラップ加工サファイア基板面を前記アーム４ａで吸着した後にワーク吸着ヘッド２２の減圧を解除し、その後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム４ａをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器１１ａ上へ移動させ、そこで、前記アームの減圧を解除してワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台１１ａｔ上に載置する。
【００６５】
２５）．前記スピン洗浄器１１ａおよびベルクリン洗浄器１１ｂを用いて前記ワークの表裏面に洗浄水を吹き付けながらワークのスピン洗浄を行うとともにベルクリンでワークに付着した洗浄水を拭き取る。
【００６６】
２６）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器１１ａ上へ移動させ、前記アームを減圧してワークのラップ加工面を吸着した後、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム４ａを収納カセット３の棚内へ移送させ、そこで前記アーム４ａの減圧を解除してサファイア基板厚みが９０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６７】
２７）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット４のアーム４ａを多関節型アーム式ワーク搬送ロボット用アーム洗浄器１０上へと移送し、前記アームを洗浄する。洗浄後、アーム４ａは多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアーム待機位置へと戻される。
【００６８】
２８）．上記２０）工程から２７）工程が行われている間に、前記ラップ加工室２ｃ内では、金属製回転定盤２１が回転され、金属製回転定盤用洗浄器２７より洗浄水が供給されて金属製回転定盤の洗浄が行われるとともに、ワーク吸着ヘッド洗浄器２５によるワーク吸着ヘッド２２下部の洗浄が行われる。また、ワークのラップ加工が行われていない間にフェーシング装置２８で金属製回転定盤２１面の溝切補修加工が行われる。
【００６９】
平坦化加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み９０μｍの６インチ径サファイア基板の反りは、２０μｍ程度であり、表面粗さ（Ｒａ）は、１８ｎｍであった。スループットは、約２２枚／時であった。
【００７０】
２９）上記２８工程で得られた被研削・ラップ加工サファイア基板のテープ面を研磨装置の吸着ヘッドにバキューム吸着し、ついで、前記吸着ヘッドを１００ｒｐｍで回転および下降させて１２０ｒｐｍで回転している研磨定盤上に被研削・ラップ加工サファイア面を摺擦し、１２０ｇ／ｃｍ２の圧力を掛けながら研磨加工を開始し、１２μｍの取り代となったところで研磨加工を終了させた。研磨加工の際、研磨定盤上には０．５〜１．５μｍ径のダイヤモンド砥粒分散研磨剤スラリー液を供給した。研磨加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み７８μｍの６インチ径サファイア基板の反りは、１８μｍ程度であり、表面粗さ（Ｒａ）は、３．４ｎｍであった。
【００７１】
実施例２
上述のサファイア基板の平坦化加工装置１を用い、易剥離性粘着テープが貼付された厚み５００μｍ、４インチ径のサファイア基板を６インチ径のサファイア基板の代りに用いる外は、実施例１と同様の加工条件でサファイア基板面を平坦化加工したところ、スループット約３１枚／時の割合で、厚み９０μｍの４インチ径サファイア基板の反り８２μｍ程度であり、表面粗さ（Ｒａ）が約２０ｎｍの被研削・ラップ加工サファイア基板を得た。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のサファイア基板の平坦化加工方法は、サファイア基板面の研削・ラップ・研磨加工を高スループットで割れを生じさせることなく行うことが可能である。また、得られる平坦化加工されたサファイア基板の反りは小さいものであり、従来、研削加工またはラップ加工後に行われていたアニーリング処理工程は不要となる。
【符号の説明】
【００７３】
１    基板の平坦化加工装置
２ａ  ワーク搬送兼ワーク洗浄室
２ｂ  研削加工室ラップ加工室
２ｃ  ラップ加工室
３  収納カセット
４  多関節型搬送ロボット
５  センタリング装置付き仮置台
２０  ラップ盤
２１  金属製回転定盤
２２  ワーク吸着ヘッド
３０  研削装置
３１  インデックステーブル
３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ  吸着チャックテーブル
ｓ１  ローディング／アンローディングステージ
ｓ２  第一（粗）研削加工ステージ
ｓ３  第二（中仕上げ）研削加工ステージ
ｓ４  第三（仕上げ）研削加工ステージ
３４ｈｃ  粗研削砥石ヘッド
３４ｈｍ  中仕上げ研削砥石ヘッド
３４ｈｆ  仕上げ研削砥石ヘッド
【図１】
2013084688.tif 000003
【図２】
2013084688.tif 000004
【図３】
2013084688.tif 000005
【図４】
2013084688.tif 000006
【図５】
2013084688.tif 000007
【図６】
2013084688.tif 000008
【図７】
2013084688.tif 000009