(57)【要約】【課題】ウエハー内の同心円状ではない反りの反り量を制御できる酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面をラップ加工するラップ加工工程と、  前記ラップ加工工程を実施した前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程と、  を有する酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面をラップ加工するラップ加工工程と、
前記ラップ加工工程を実施した前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程と、
を有する酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法。
【請求項２】
前記部分ブラスト処理工程において、ブラスト処理を施す領域の面積は、
前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の面積の１５％以上５０％以下である請求項１に記載の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法。
【請求項３】
前記部分ブラスト処理工程において用いるブラスト材の平均粒径が、
前記ラップ加工工程で用いるラップ材の平均粒径の８０％以上１２０％以下である請求項１または２に記載の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法。
【請求項４】
前記ラップ加工工程終了後、前記部分ブラスト処理工程を実施する前に、
前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面の全面にブラスト処理を行う、全面ブラスト処理工程をさらに有し、
前記部分ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径が、前記全面ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径の８０％以上１２０％以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法。
【請求項５】
前記部分ブラスト処理工程の前に、前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーを１４００℃以上２０００℃以下の温度でアニール処理するアニール工程をさらに有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーは、白色の発光ダイオード（ＬＥＤ）を作製する際のエピタキシャル成長用基板結晶として広く使用されている。ＬＥＤは省エネルギー性に優れるため特に照明分野においての普及が期待されている。
【０００３】
また、酸化アルミニウム単結晶は可視領域から赤外領域の光の透過率が大きく、化学的特性に優れ安定である上に、ダイヤモンドに次ぐ硬さをもっている。このため、酸化アルミニウム単結晶ウエハーは光学用レンズや窓材にも広く使用されている。
【０００４】
このように酸化アルミニウム単結晶ウエハーは用途が広く、需要も大幅に拡大していることから価格も安くなっている。安くなることでガラスの代替品としての需要も拡大しており、広い分野から注目されている。
【０００５】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーは、例えば窓材や光学用レンズ、ＬＥＤ用の基板等の各種用途に応じて、一方、または両方の主表面について鏡面に仕上げる場合がある。
【０００６】
例えばＬＥＤ用の基板の場合には一方の主表面が鏡面の基板、及び両方の主表面が鏡面の基板の両方の需要があり、窓材等の場合には両方の主表面が鏡面の基板の需要がある。さらに、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの鏡面に仕上げる主表面の表面形状に関しても様々な要求があり、例えばＬＥＤ用の基板であれば表面が同心円状の凹面、窓材であれば平坦な形状が要求される場合があり、用途によって要求は異なる。
【０００７】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーには、ここで説明した主表面の鏡面研磨以外にも用途に応じて様々な仕上がり形状が要求され、それに応じて加工方法も検討されてきた。
【０００８】
ところで、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの表面性状等によっては、酸化アルミニウム単結晶ウエハーに反りを生じる場合があるが、用途に応じて反り量を所定の範囲とすることが求められる場合がある。
【０００９】
例えば、酸化アルミニウム単結晶ウエハーを基板として用い、基板上に窒化物半導体発光素子をエピタキシャル成長させる場合には、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの反りが規定の範囲を外れると、基板表面温度のばらつきの原因となる。そして、基板表面温度のばらつきは、該基板上に成膜する窒化物半導体薄膜の組成ばらつきの原因になり、発光素子の波長や発光強度のばらつきに影響する。そこで、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの反りを小さくすることが求められていた。
【００１０】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーの反りを制御する方法については、従来から検討がなされている。
【００１１】
例えば特許文献１には、サファイア単結晶薄板を１１５０〜１４００℃の温度下で熱処理するサファイア単結晶薄板の変形矯正方法が開示されている。
【００１２】
また、特許文献２には、ウエハーの裏面を、基板完成後の凹度が８〜５０μｍの凹形状となるように凸形状に研磨加工する工程と、この研磨加工したウエハーを、温度１３００〜１７００℃で熱処理する工程と、を含むサファイア基板の製造方法が開示されている。
【００１３】
特許文献１、２においては、熱処理によりウエハーに残った残留応力を緩和することでウエハーの反りを制御している。係るウエハーの反りを低減する方法はウエハーに同心円状の反りの制御を目的とするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開昭５７−０９５８９９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】
【００１５】
しかしながら、ウエハーは、同心円状の反り以外にも、縦方向や、横方向等の一方向に沿って形成された反りや、場所により反り量が違う反り、鞍型の反りのように、同心円状ではない形状の反りを含んでいる場合がある。そして、特許文献１、２に開示されているような熱処理を行う方法では、同心円状でない形状の反りを制御することは困難であった。
【００１６】
そこで、本発明の一側面では上記従来技術が有する問題に鑑み、ウエハー内の同心円状ではない反りの反り量を制御できる酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記課題を解決するため本発明の一態様によれば、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面をラップ加工するラップ加工工程と、
前記ラップ加工工程を実施した前記酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程と、
を有する酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の一態様によれば、ウエハー内の同心円状ではない反りの反り量を制御できる酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来の両方の主表面を鏡面仕上げにした酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造工程のフロー図。
【図２】従来の片方の主表面を鏡面仕上げにした酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造工程のフロー図。
【図３】本発明の実施形態における両方の主表面を鏡面仕上げにした酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造工程のフロー図。
【図４】本発明の実施形態における片方の主表面を鏡面仕上げにした酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造工程のフロー図。
【図５】本発明の実施例における酸化アルミニウム単結晶ウエハー内の方向の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。
【００２１】
本実施形態の単結晶の製造方法の一構成例について以下に説明する。
【００２２】
本実施形態の単結晶の製造方法は、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面をラップ加工するラップ加工工程と、
ラップ加工工程を実施した酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程と、を有することができる。
【００２３】
最初に、従来の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法について説明する。
【００２４】
既述のように、酸化アルミニウム単結晶ウエハーは用途に応じて、２面ある主表面について両面を鏡面に加工することが求められる場合と、片面を鏡面に加工することが求められる場合とがある。
【００２５】
ここでまず、両方の主表面、すなわち両面を鏡面仕上げにする場合の従来の工程の例を図１に示す。
【００２６】
図１に示したフロー図のステップＳ１１では、酸化アルミニウム単結晶インゴットをスライスする切断工程を実施することができる。切断工程でインゴット状の酸化アルミニウム単結晶をスライスすることで円板形状の酸化アルミニウム単結晶板状体を得ることができる。
【００２７】
次いで、ステップＳ１２でラップ加工工程を実施することができる。ラップ加工工程では、ステップＳ１１の切断工程で得られた酸化アルミニウム単結晶板状体の両方の主表面を同時にラップ加工することで後述する両面メカノケミカルポリッシュ工程等で加工する加工代を残して研磨することができる。ラップ加工工程では、最終目的の厚さより例えば３０μｍ程度厚くなるように、すなわち加工代として例えば３０μｍ程度を残して研磨することができる。
【００２８】
ラップ加工工程を終えた後、さらにステップＳ１３で両面メカノケミカルポリッシュ工程を実施して例えば３０μｍ研磨することで、両方の主表面を鏡面となるように研磨し、目的の製品に仕上げることができる。
【００２９】
次に一方の主表面のみ、すなわち片面のみを鏡面仕上げする場合の従来の工程の例を図２に示す。
【００３０】
図２に示すように、両面を鏡面仕上げにする場合と同様に、まずステップＳ２１で酸化アルミニウム単結晶インゴットをスライスする切断工程を実施することができる。
【００３１】
そして、ステップＳ２２ではラップ加工工程を実施することができる。ラップ加工工程では、ステップＳ２１の切断工程で得られた酸化アルミニウム単結晶板状体の両方の主表面を同時にラップ加工しながら後述する片面メカノケミカルポリッシュ工程等で加工する加工代を残して研磨することができる。ラップ加工工程では、最終目的の厚さより例えば２０μｍ程度厚くなるように、すなわち加工代として例えば２０μｍ程度を残して研磨することができる。
【００３２】
ラップ加工工程を終えた後、ステップＳ２３でアニール工程を実施することができる。一方の主表面の表面性状と、他方の主表面の表面性状とが異なる場合、ウエハーに反りが生じやすくなるため、アニール工程で熱処理を行うことで、反りを低減することができる。アニール工程ではウエハーを例えば１４００℃以上２０００℃以下の温度雰囲気下でアニール処理することができる。
【００３３】
アニール工程を終えた後は、ステップＳ２４で片面メカノケミカルポリッシュ工程を実施して例えば２０μｍ研磨することで、一方の主表面を鏡面となるように研磨し、目的の製品に仕上げることができる。
【００３４】
次に、本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法について説明する。
【００３５】
既述のように、従来は同心円状の反りを低減する方法が知られているのみであった。このため、縦や横方向に沿った反りや、場所により反り量が違う反り、鞍型の反りのように、同心円状ではない形状の反りについて制御する方法は知られていなかった。
【００３６】
なお、鞍型の反りとは、一方向に沿った反りと、係る一方向と略垂直な他の方向に沿った反りとを同時に含み、一方向に沿った反りと、他の方向に沿った反りとの向きが逆向きの反りを指す。
【００３７】
そこで、本発明の発明者らは、同心円状ではない形状の反りを制御する方法について検討を行った。そして、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面について、部分的にブラスト処理を行うことで同心円状ではない形状の反りを制御できることを見出し、本発明を完成させた。
【００３８】
以下、本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法について、まず両方の主表面、すなわち両面を鏡面仕上げする場合を例に説明する。
【００３９】
本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法は、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面をラップ加工するラップ加工工程を有することができる。そしてさらに、ラップ加工工程を実施した酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程を有することができる。
【００４０】
具体的には、例えば図３に示したフローチャートに従って実施することができる。
【００４１】
図３に示すように、従来の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法の場合と同様に、ステップＳ３１では、酸化アルミニウム単結晶インゴットをスライスする切断工程を実施できる。切断工程で円板形状とした酸化アルミニウム単結晶板状体は、そのままラップ加工工程に供することもできるが、さらに加工を行って板状の中間体としてからラップ加工工程に供することもできる。
【００４２】
具体的には例えば端面の面取りを行う端面面取り工程や、端面を研磨する端面研磨工程等の各種加工工程をさらに実施して板状の中間品としてからラップ加工工程に供することもできる。なお、端面面取り工程や、端面研磨工程は、ラップ加工工程の後、任意のタイミングで実施することもできる。
【００４３】
次いで、ステップＳ３２でラップ加工工程を実施することができる。ラップ加工工程では、ステップＳ３１の切断工程で得られた円板形状の酸化アルミニウム単結晶板状体、または板状の中間品の両面を同時にラップ加工することで後述する両面メカノケミカルポリッシュ工程等、ラップ加工工程よりも後の工程での加工代を残して研磨できる。
【００４４】
ラップ加工工程における研磨条件は特に限定されるものではない。例えば、研磨粒子径の大きい研磨材を用いた粗い研磨から開始し、研磨粒子径の小さい研磨材に研磨材を変更しながら研磨を行うことで、表面の平坦度を上げていくことができる。このようにラップ加工工程の中で研磨粒子径の異なる研磨材に変更する場合、例えば主表面の表面粗さＲａが０．６μｍ以上１．５μｍ以下程度の範囲で、一定のばらつきの範囲内に仕上げるためには、＃１８０から＃２５０の番手の研磨材でラップ加工工程を終了させることが好ましい。
【００４５】
なお、ラップ加工工程においては、研磨材を変更せずに同じ研磨粒子径の研磨材を継続して用いることもできる。
【００４６】
酸化アルミニウム単結晶ウエハーの主表面を研磨する方法としては、研磨する面に着目した場合、大きく分けて２種類あり、片面のみ研磨する方法（以下、「片面研磨」と記載する）と、両面を同時に研磨する方法（以下、「両面研磨」と記載する）とがある。
【００４７】
片面研磨と、両面研磨とをどのように組み合わせるのかは研磨するウエハーの硬さや仕上がり形状の精度、仕上がり表面と裏面の表面粗さにより変わってくる。このため、ラップ加工工程や、後述する両面メカノケミカルポリッシュ工程で主表面の研磨を行う際、両面研磨と、片面研磨とのどちらを用いるかは特に限定されるものではない。例えば、ラップ加工工程や、両面メカノケミカルポリッシュ工程において、両面研磨を用い、２つの主表面について同時に仕上げることもできる。また、ラップ加工工程や、両面メカノケミカルポリッシュ工程において、２つの主表面についてそれぞれ研磨を行う片面研磨を用い、２つの主表面について別々に研磨することもできる。
【００４８】
なお、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの面積が大きくなるほど、ラップ加工工程後の、主表面の中心部分の表面粗さが小さくなる傾向がある。このため、主表面の表面粗さの制御が必要な場合には、ラップ加工工程終了後、後述する部分ブラスト処理工程を実施する前に、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面の全面にブラスト処理を行う全面ブラスト処理工程をさらに有することもできる。
【００４９】
全面ブラスト処理工程を実施することで、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面の表面粗さを調整することができる。
【００５０】
全面ブラスト処理工程のブラスト材の番手は特に限定されないが、例えばラップ加工工程時と同様の＃１８０から＃２５０の番手のブラスト材を用いることが好ましい。
【００５１】
ブラスト加工の特徴として、粗い面を平坦な面へ加工することは困難なため、表面粗さが大きいラップ加工工程の前や、ラップ加工工程の最初の段階で全面ブラスト処理工程を実施するのは好ましくない。このため、例えばラップ加工工程後や、ラップ加工工程をある程度実施した後に、表面粗さを微調整するために実施することが好ましい。
【００５２】
そして、本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法においては、ステップＳ３３で酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の、一部の領域にブラスト処理を施す部分ブラスト処理工程を実施できる。
【００５３】
部分ブラスト処理工程では、酸化アルミニウム単結晶ウエハーに含まれる同心円状ではない反りを低減するため、変形させたい方向に応じて部分的なブラスト処理を行うことができる。
【００５４】
部分ブラスト処理工程におけるブラスト処理条件（位置、幅、圧、時間、粒径）は、結晶の寸法、厚さ、反らせる大きさ等に応じて任意に選択できる。例えば反りの形状、大きさにあわせて、帯状等各種形状、サイズの領域にブラスト処理を施し加工歪層を形成することで、所望の方向にウエハーに反りを生じさせることができる。このため、ウエハーに生じていた同心円状ではない反りを低減したり、ウエハー内に所望の同心円状ではない反りを形成することができる。すなわち、ウエハー内の同心円状ではない反りの反り量を制御できる。
【００５５】
例えば、円盤状の酸化アルミニウム単結晶ウエハーにおいて、直径の一方向を縦方向、直径の一方向で上記縦方向と垂直な方向を横方向とする。係る酸化アルミニウム単結晶ウエハーにおいて、縦方向の反りを変化させずに横方法のみ形状を変化させる場合には、ウエハーに対して縦に帯状のブラスト処理をすることで実現できる。横方向の反りを変化させずに縦方向だけ変化させる場合には、横方向に帯状にブラスト処理を実施することで実現できる。
【００５６】
このため、例えば同心円状ではない反りとして、横方向に沿って反りが発生していた場合、縦方向に帯状のブラスト処理を実施することで、横方向の反り量を変化させ、反り量を低減、または増大することができる。また、横方向の反りの向きを変化させることもできる。
【００５７】
なお、部分ブラスト処理工程の後に、後述する両面メカノケミカルポリッシュ工程を実施できるが、この際に、部分ブラスト処理工程で形成した加工歪層が除去され、ウエハーに反りが再び生じないように、部分ブラスト処理工程の条件を選択することが好ましい。
【００５８】
部分ブラスト処理工程において、ブラスト処理を施す領域の面積は上述の様に特に限定されるものではなく、ウエハーに形成された反りの大きさや、ウエハー厚さ等に応じて選択することができる。ただし、ウエハーに形成された反りを十分に低減できるように、部分ブラスト処理工程において、ブラスト処理を施す領域の面積は、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面の面積の１５％以上５０％以下であることが好ましく、２５％以上４５％以下であることがより好ましい。
【００５９】
また、部分ブラスト処理工程において用いるブラスト材の平均粒径についても特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。ただし、例えば部分ブラスト処理を実施した部分と、その他の部分とで表面粗さの差を小さくすることが要求される場合、部分ブラスト処理で用いるブラスト材の平均粒径は、ラップ加工工程で用いたラップ材の平均粒径と同等であることが好ましい。具体的には、部分ブラスト処理工程において用いるブラスト材の平均粒径は例えば、ラップ加工工程で用いるラップ材の平均粒径の８０％以上１２０％以下であることが好ましく、９０％以上１１０％以下であることがより好ましい。
【００６０】
なお、ラップ加工工程においては既述のようにラップ材、すなわち研磨材について、研磨粒子径の大きい研磨材から研磨粒子径の小さい研磨材へ徐々に変更させてラップ加工を行うことができる。この様にラップ加工工程において、ラップ材を変化させる場合には、部分ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径は、ラップ加工工程の最後に用いたラップ材の平均粒径と同等であることが好ましい。すなわち、部分ブラスト処理工程において用いるブラスト材の平均粒径は、ラップ加工工程の最後に用いたラップ材の平均粒径の８０％以上１２０％以下であることが好ましい。
【００６１】
また、平均粒径とは、レーザー回折・散乱法によって求めた粒度分布における積算値５０％での粒径を意味し、本明細書において平均粒径とは他の部分でも同様の意味を有する。
【００６２】
また、既述の全面ブラスト処理工程をさらに有し、部分ブラスト処理を実施した部分と、その他の部分とで表面粗さの差を小さくすることが要求される場合、部分ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径は、全面ブラスト処理工程で用いたブラスト材の平均粒径と同等であることが好ましい。具体的には部分ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径が、全面ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径の８０％以上１２０％以下であることが好ましく、９０％以上１１０％以下であることがより好ましい。
【００６３】
なお、全面ブラスト処理工程においてブラスト材の平均粒径を変化させる場合には、部分ブラスト処理工程で用いるブラスト材の平均粒径は、全面ブラスト処理工程の最後に用いたブラスト材の平均粒径と同等であることが好ましい。すなわち、部分ブラスト処理工程において用いるブラスト材の平均粒径は、全面ブラスト処理工程の最後に用いたブラスト材の平均粒径の８０％以上１２０％以下であることが好ましい。
【００６４】
部分ブラスト処理工程を終えた後、さらにステップＳ３４で両面メカノケミカルポリッシュ工程を実施し、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの両方の主表面について鏡面研磨することができる。
【００６５】
両面メカノケミカルポリッシュ工程における具体的な条件は特に限定されるものではなく、酸化アルミニウム単結晶ウエハーについて、目標とする製品厚さ、また表面粗さとなるように実施することができる。
【００６６】
また、本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法は、さらに任意の工程を有することもできる。
【００６７】
具体的には例えばアニール工程を有することができる。アニール工程を実施するタイミングは特に限定されるものではないが、例えば部分ブラスト処理工程の前に実施することができ、特にラップ加工工程後、部分ブラスト処理工程の前に実施できる。また、全面ブラスト処理工程を実施する場合には、全面ブラスト処理工程の後、部分ブラスト処理工程の前に実施することが好ましい。
【００６８】
アニール工程では、酸化アルミニウム単結晶ウエハーを１４００℃以上２０００℃以下の温度でアニール処理することが好ましく、１４００℃以上１６００℃以下の温度でアニール処理を実施することがより好ましい。
【００６９】
アニール工程における雰囲気は特に限定されるものではなく、例えば大気雰囲気で実施することもできる。また、真空雰囲気下で実施することもできる。
【００７０】
切断工程や、ラップ加工工程等を実施することで、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの主表面には加工歪層が形成されており、同心円状の反りも生じる場合がある。このため、アニール工程を実施することにより、ウエハー内の歪みを一旦緩和し、緩和された状態の結晶形状に対して部分ブラスト処理工程を実施することが好ましい。
【００７１】
ここまで、両方の主表面、すなわち両面を鏡面仕上げする場合を例に説明したが、本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法は一方の主表面、すなわち片面を鏡面仕上げする場合にも適用することができる。
【００７２】
一方の主表面を鏡面仕上げする場合、図３に示した両方の主表面を鏡面仕上げにする場合のステップＳ３４の両面メカノケミカルポリッシュ工程にかえて、図４に示すようにステップＳ４４として片面メカノケミカルポリッシュ工程を実施する点以外は、同様にして実施できる。
【００７３】
片面メカノケミカルポリッシュ工程では、酸化アルミニウム単結晶ウエハーの鏡面仕上げにする面についてのみメカノケミカルポリッシュを実施する点以外は、両面メカノケミカルポリッシュ工程と同様の条件で実施できる。すなわち、図４のＳ４１からＳ４３については、既述のＳ３１からＳ３３と同様にして実施することができる。
【００７４】
なお、一方の主表面を鏡面仕上げにする場合、２つの主表面の表面性状が異なることとなるので、ウエハーに反りが生じやすくなる。このため、両方の主表面を鏡面仕上げにする場合で説明したアニール工程を部分ブラスト処理工程を実施する前に実施し、反りを低減しておくことが好ましい。
【００７５】
アニール工程は既述のように、切断工程等で主表面に形成された加工歪層による歪みを一旦緩和することができるが、同時に、後の工程で２つの主表面の表面性状が異なることにより生じる反りの程度を抑制することもできる。
【００７６】
以上に説明した本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法によれば、ウエハー内の同心円状ではない反りの反り量を制御できる。このため、従来、制御することが困難であった縦や横方向の反りや、場所により反り量が違う反り、鞍型の反りのような、同心円状ではない反りについて、反りを低減、除去することができる。また、反りの向きを変えることもできる。
【００７７】
さらに、所望の形状にあわせて同心円状ではない反りをウエハー内に形成したり、その反り量を所望の量とすることもできる。
【００７８】
本実施形態の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの製造方法により得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーの用途は特に限定されるものではなく、酸化アルミニウム単結晶ウエハーが要求される各種用途に用いることができる。例えばエピタキシャル成長用基板結晶や光学部品として好ましく用いることができる。また部分的に湾曲させた窓材などの製造にも応用が可能である。
【実施例】
【００７９】
以下に具体的な実施例、比較例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例１］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【００８０】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１０４０μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【００８１】
次にラップ加工工程等で形成された歪を緩和するために、１４００℃で１２時間、大気雰囲気下でアニール処理を行った（アニール工程）。
【００８２】
次いで、部分ブラスト処理工程を実施した。
【００８３】
以下の説明で用いるＸ方向、Ｙ方向について、図５を用いて説明する。図５は酸化アルミニウム単結晶ウエハーの部分ブラスト処理を行う主表面を主表面の法線方向上方から見た図である。そして、直径方向の一方向であるａ軸方向をＸ方向５１とした場合、該Ｘ方向５１と垂直な直径方向であるｍ軸方向をＹ方向５２とする。
【００８４】
アニール工程後のウエハーを確認したところ、Ｙ方向５２に沿った反りと、Ｘ方向５１に沿った反りとの向きが異なることが確認できた。すなわちＹ方向５２の反りを凹形状とした場合に、Ｘ方向５１の反りが凸形状であることが確認できた。このため、Ｘ方向５１の反りをＹ方向５２と同じ方向の反りとなるように部分ブラスト処理工程を実施した。
【００８５】
まず、アニール工程後のウエハーの一方の主表面をブラスト処理する部分だけ露出するように、テープでマスキングを行った。部分的にマスクされた状態で平均粒径が８７μｍのブラスト材を用いてブラスト処理を行い、Ｙ方向５２に沿って、ウエハーの両端から伸びる幅４ｃｍの帯状の領域のみブラスト処理を行った。なお、係る帯状の領域の中心線が、ウエハーの主表面の中心を通るようにブラスト処理を行っており、ブラスト処理を施した領域の面積はウエハーの一方の主表面の面積の３３％に当たる（部分ブラスト処理工程）。
【００８６】
その後、ウエハーの両面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１０１０μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（両面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施した。
【００８７】
得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーの部分ブラスト処理を行った面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した結果、Ｘ方向（ａ軸方向）は凹形状の−２．０５μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−７．５６μｍであった。従って、Ｘ方向５１の反りの向きとＹ方向５２の反りの向きとが同じになっていることを確認できた。
［実施例２］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【００８８】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１３５５μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【００８９】
次にラップ加工工程等で形成された歪を緩和するために、１４００℃で１２時間、大気雰囲気下でアニール処理を行った（アニール工程）。
【００９０】
次いで、部分ブラスト処理工程を実施した。
【００９１】
アニール工程後のウエハーを確認したところ、Ｙ方向５２に沿った反りと、Ｘ方向５１に沿った反りとの向きが異なることが確認できた。すなわちＹ方向５２の反りを凹形状とした場合に、Ｘ方向５１の反りが凸形状であることが確認できた。このため、Ｘ方向５１の反りをＹ方向５２と同じ方向の反りとなるように部分ブラスト処理工程を実施した。
【００９２】
まず、アニール工程後のウエハーの一方の主表面をブラスト処理する部分だけ露出するように、テープでマスキングを行った。部分的にマスクされた状態で平均粒径が８７μｍのブラスト材を用いてブラスト処理を行い、Ｙ方向５２に沿って、ウエハーの両端から伸びる幅２ｃｍの帯状の領域のみブラスト処理を行った。なお、係る帯状の領域の中心線が、ウエハーの主表面の中心を通るようにブラスト処理を行っており、ブラスト処理を行った領域の面積はウエハーの一方の主表面のうち１７％に当たる（部分ブラスト処理工程）。
【００９３】
その後、ウエハーの片面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１３００μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（片面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施し、部分ブラスト処理を実施した面とは反対側の主表面について実施した。
【００９４】
得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーの部分ブラスト処理を行った面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した結果、Ｘ方向（ａ軸方向）は凹形状の−０．２６μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−６．１２μｍであった。従って、Ｘ方向５１の反りの向きとＹ方向５２の反りの向きとが同じになっていることを確認できた。
［実施例３］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【００９５】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１３５５μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【００９６】
次にラップ加工工程等で形成された歪を緩和するために、１４００℃で１２時間、大気雰囲気下でアニール処理を行った（アニール工程）。
【００９７】
次いで、部分ブラスト処理工程を実施した。
【００９８】
アニール工程後のウエハーを確認したところ、Ｙ方向５２に沿った反りと、Ｘ方向５１に沿った反りとの向きが異なることが確認できた。すなわちＹ方向５２の反りを凹形状とした場合に、Ｘ方向５１の反りが凸形状であることが確認できた。このため、Ｘ方向５１の反りをＹ方向５２と同じ方向の反りとなるように部分ブラスト処理工程を実施した。
【００９９】
まず、アニール工程後のウエハーの一方の主表面をブラスト処理する部分だけ露出するように、テープでマスキングを行った。部分的にマスクされた状態で平均粒径が８７μｍのブラスト材を用いてブラスト処理を行い、Ｙ方向５２に沿って、ウエハーの両端から伸びる幅４ｃｍの帯状の領域のみブラスト処理を行った。なお、係る帯状の領域の中心線が、ウエハーの主表面の中心を通るようにブラスト処理を行っており、ブラスト処理を行った領域の面積はウエハーの一方の主表面のうち３３％に当たる（部分ブラスト処理工程）。
【０１００】
その後、ウエハーの片面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１３００μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（片面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施し、部分ブラスト処理を実施した面とは反対側の主表面について実施した。
得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーの部分ブラスト処理を行った面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した結果、Ｘ方向（ａ軸方向）は凹形状の−１．５０μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−４．８８μｍであった。従って、Ｘ方向５１の反りの向きとＹ方向５２の反りの向きとが同じになっていることを確認できた。
［実施例４］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【０１０１】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１３５５μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【０１０２】
次にラップ加工工程等で形成された歪を緩和するために、１４００℃で１２時間、大気雰囲気下でアニール処理を行った（アニール工程）。
【０１０３】
次いで、部分ブラスト処理工程を実施した。
【０１０４】
アニール工程後のウエハーを確認したところ、Ｙ方向５２に沿った反りと、Ｘ方向５１に沿った反りとの向きが異なることが確認できた。すなわちＹ方向５２の反りを凹形状とした場合に、Ｘ方向５１の反りが凸形状であることが確認できた。このため、Ｘ方向５１の反りをＹ方向５２と同じ方向の反りとなるように部分ブラスト処理工程を実施した。
【０１０５】
まず、アニール工程後のウエハーの一方の主表面をブラスト処理する部分だけ露出するように、テープでマスキングを行った。部分的にマスクされた状態で平均粒径が８７μｍのブラスト材を用いてブラスト処理を行い、Ｙ方向５２に沿って、ウエハーの両端から伸びる幅６ｃｍの帯状の領域のみブラスト処理を行った。なお、係る帯状の領域の中心線が、ウエハーの主表面の中心を通るようにブラスト処理を行っており、ブラスト処理を行った領域の面積はウエハーの一方の主表面のうち４９％に当たる（部分ブラスト処理工程）。
【０１０６】
その後、ウエハーの片面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１３００μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（片面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施し、部分ブラスト処理を実施した面とは反対側の面について実施した。
【０１０７】
得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーの部分ブラスト処理を行った面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した結果、Ｘ方向（ａ軸方向）は凹形状の−９．３６μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−０．３７μｍであった。従って、Ｘ方向５１の反りの向きとＹ方向５２の反りの向きとが同じになっていることを確認できた。
［比較例１］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【０１０８】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１０４０μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【０１０９】
その後、ウエハーの両面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１０１０μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（両面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施した。
【０１１０】
同様の条件で３枚の酸化アルミニウム単結晶ウエハーを製造した。
【０１１１】
得られた３枚の酸化アルミニウム単結晶ウエハーの一方の主表面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した。得られた結果の平均値は、Ｘ方向（ａ軸方向）は凸形状の＋３．９４μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−１３．６４μｍであった。
【０１１２】
以上の結果から、得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーは、凹面、凸面という単純な形状ではなく、鞍型のような縦横で凹凸が逆転する形状となっていることが確認できた。
［比較例２］
直径６インチφの円柱形状の酸化アルミニウム単結晶インゴットをワイヤーソーによりスライスして、厚さ１４５０μｍで主面がｃ面である酸化アルミニウム単結晶ウエハーを準備した（切断工程）。
【０１１３】
次いで、このウエハーを両面ラップ加工にて厚さが１３５５μｍになるまで研磨した。ラップ加工には材質がＳｉＣ、番手１８０＃（平均粒径９２μｍ）の研磨材を用いた（ラップ加工工程）。
【０１１４】
次にラップ加工工程等で形成された歪を緩和するために、１４００℃で１２時間、大気雰囲気下でアニール処理を行った（アニール工程）。
【０１１５】
その後、ウエハーの片面をメカノケミカルポリッシュすることで、厚さが１３００μｍの酸化アルミニウム単結晶ウエハーを得た（片面メカノケミカルポリッシュ工程）。なお、メカノケミカルポリッシュは、研磨液として主粒子径が６０〜１００ｎｍのコロイダルシリカを用いて実施した。
【０１１６】
同様の条件で３枚の酸化アルミニウム単結晶ウエハーを製造した。
【０１１７】
得られた３枚の酸化アルミニウム単結晶ウエハーのメカノケミカルポリッシュを行った面について、レーザー干渉を用いた平坦度測定機にて反り形状を測定した。得られた結果の平均値は、Ｘ方向（ａ軸方向）は凸形状の＋２．９４μｍ、Ｙ方向（ｍ軸方向）は凹形状の−９．１５μｍであった。
【０１１８】
以上の結果から、得られた酸化アルミニウム単結晶ウエハーは、凹面、凸面という単純な形状ではなく、鞍型のような縦横で凹凸が逆転する形状となっていることが確認できた。
【０１１９】
以上の結果を表１にまとめて示す。
【０１２０】
【表１】
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実施例１〜実施例４では縦方向に延びる帯状の部分ブラスト処理工程を行っており、Ｘ方向の形状のみを凸面から凹面へ形状を変化させることができたことを確認できた。従って一方向に沿った、同心円状ではない反りについて、反りを制御できることが確認できた。
【０１２１】
また、一方の主表面を鏡面とする場合と、両方の主表面を鏡面とする場合との、いずれの場合においても同心円状ではない反りについて反りを制御できることを確認できた。
【図１】
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【図２】
2016222476.tif 000005
【図３】
2016222476.tif 000006
【図４】
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【図５】
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