サファイア基板の平坦化加工装置および平坦化加工方法
【課題】 サファイア基板を高スループットで平坦化加工して薄肉化した反りのない異物の付着が少ない加工基板を製造することができる平坦化加工装置の提供。
【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３０と、２基のワーク吸着ヘッド２２，２２を備えるラップ盤２０間のサファイア基板の移送を多関節型搬送ロボット４のアーム４ａを利用して行う。
【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３０と、２基のワーク吸着ヘッド２２，２２を備えるラップ盤２０間のサファイア基板の移送を多関節型搬送ロボット４のアーム４ａを利用して行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイアインゴットをワイヤーカットして得られた４００〜５２５μｍ厚みのサファイア基板の表面を平坦化加工する装置および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の４００〜５２５μｍ厚みを５〜３０μｍ厚みまで減らす平坦化加工方法の対象物も含まれる。
【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】
特表２０１０−５１４５８１号公報（特許文献２）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。
【０００４】
特開２０１０−４６７４４号公報（特許文献３）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。
【０００５】
また、特開２０１１−４４４７３号公報（特許文献４）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。
【０００６】
一方、フェーシング装置付きラップ盤“ＳＰＬ１５Ｆ”(商品名)は、本願特許出願人の半導体装置カタログ（非特許文献１）に記載されるように市場にすう多く出回っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】株式会社岡本工作機械製作所の半導体関連装置カタログ、「精密ラッピングマシン ＳＰＬ１５Ｆ」、２０１０年６月発行
【特許文献】
【０００８】
【特許文献２】特開２００７−１３７７３６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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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の一段研削方法より、特許文献２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。
【００１０】
特許文献３および特許文献４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。
【００１１】
特許文献３および特許文献４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の裏面研削方法は、後工程の研磨工程で反りが問題とならないように研削加工する場合は、研削砥石の回転数を高くすることが困難で、サファイア基板の裏面研削加工時間が長くなる欠点がある。また、後工程の研磨工程でも、研磨される基板がクッション性（弾性）のある研磨パッドと摺擦する際の摩擦熱で研磨加工されたサファイア基板の反りが増加する欠点がある。この研磨摩擦により生じる反りは、サファイア基板をアニール処理することによりある程度は解決できる。
【００１２】
ＬＥＤの消費需要の増加により、光デバイス市場では生産性の高いサファイア基板の平坦化加工装置の出現が望まれている。本願発明者らは、サファイア基板の平坦化加工において、研削加工時間が律速工程であるので、この研削加工を、粗研削加工、中仕上げ研削加工、仕上げ研削加工の３段階に分ければ各々の研削工程において熱履歴がサファイア基板に及ぼす影響が軽減され、保護粘着易剥離テープの効果も相伴なって反りの発生が抑えられる。また、研磨工程の代わりに硬い金属ラップ定盤を用いるラップ加工工程を採用すれば反りの発生が抑えられると想到した。
【００１３】
ついで、前記３段階の研削工程を取ることにより、ラップ工程を２個のサファイア基板のラップ加工を同時に行うように設計することにより、生産性の高いサファイア基板の平坦化加工装置となると想到した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、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供するものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の平坦化加工装置を用い、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）.収納カセット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）を、多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを使用してセンタリング装置付き仮置台上に移送し、仮置台上にワークを載置する。
２）．前記センタリング装置付き仮置台上のワークを、ワーク第一搬送機構を用いて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が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
３）．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第一チャックテーブルを粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
４）．第二チャックテーブルを回転させ、ついで、粗研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研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粗研削加工を行う。
５）．インデックステーブルを９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
６）．第三チャックテーブルを回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研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中仕上げ研削加工を行う。
７）．インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある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。
８）．第四チャックテーブルを回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型仕上げ研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仕上げ研削加工を行う。
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。
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に搭載された研削加工されたワークを、ワーク吸着搬送パッド機構を用いてワークのスピナー洗浄器上へ移動させた後、ワークを前記ワークのスピナー洗浄器上に載置する。
１１）．ワークのスピナー洗浄器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。
１２）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器上へ移動させ、スピナー洗浄器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。
１３）．ワーク吸着搬送器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上を通過させ、ワーク裏面のテープ面をロール洗浄する。
１４）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で更に後退させて仮置台上で停止させ、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前記仮置台上に載置する。
１５）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、研削加工・洗浄サファイア基板面をラップ加工室内のワーク吸着ヘッドの下方位置へ移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１６）．ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１７）．前記仮置台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を前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用いて前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッドの下方位置に移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１８）．上記ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１９）．前記ワーク吸着ヘッドの一対を下降させて金属製回転定盤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、所望する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を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド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。
２０）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを前記ワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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で吸着した後にワーク吸着ヘッドの減圧を解除し、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をラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、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仮置台上に載置する。
２１）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水をベルクリン（ポリビニールアルコールスポンジ製水拭いブラシまたは布）で拭き取る。
２２）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、ラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上のワークを把持または吸着した後、ワークを収納カセット内に収納する。
２３）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
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のアームを前述の他方のワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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受け取り、ついで、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、そこで、ワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台上に載置する。
２５）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水をベルクリンで拭き取る。
２６）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、前記ワークを把持または吸着した後、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の棚内へ移送させ、ワークを収納カセット内に収納する。
２７）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
２８）．上記２０）工程から２７）工程が行われている間に、前記ラップ加工室内では、金属製回転定盤が回転され、金属製回転定盤用洗浄器より洗浄水が供給され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によるワーク吸着ヘッド下部の洗浄が行われる。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
各々のワークの搬送工程、研削工程、ラップ工程の各々に発生する加工屑により汚染され易い加工ワーク面の洗浄工程、多関節型搬送ロボットのアームの洗浄工程を設けたので、加工ワークに付着する異物粒子の数は極端に少ない量となる。
【００１８】
研削装置におけるワークの粗研削加工が律速工程となるので、研削砥石軸を３軸に、ラップワーク吸着ヘッドを２軸に設計したので、２枚のワークを同時に１台の金属製回転定盤でラップ加工でき、加工ワークの単位時間当たりの生産量が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
第二吸着チャックテーブル３４ｂの上方にはカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃを砥
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とで粗研削ステージ（ｓ２）を構成する。
【００３０】
カップホイール型粗研削砥石３４ｇｃとしては、砥番が＃１８０から＃３８０のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした粗研削砥石が利用される。砥石軸３４ｏはビルトインモータ３４ｍにより回転駆動される。
【００３１】
第三吸着チャックテーブル３４ｃの上方にはカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍを砥石軸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とで中仕上げ研削ステージ（ｓ３）を構成する。
【００３２】
カップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍとしては、砥番が＃４２０から＃６６０のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした中仕上げ研削砥石が利用される。
【００３３】
第四吸着チャックテーブル３４ｄの上方にはカップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆを砥石軸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３４ｄと仕上げ研削ヘッド３４ｈｆとで仕上げ研削ステージ（ｓ４）を構成する。
【００３４】
カップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆとしては、砥番が＃６８０から＃８００のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした仕上げ研削砥石が利用される。
【００３５】
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。
【００３６】
前述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。
【００３７】
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。
【実施例】
【００３８】
本発明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。
【００３９】
厚み５５０μｍ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を粗研削ステージ（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。
【００４３】
４）．第二チャックテーブル３４ｂを３００ｒｐｍで回転させ、ついで、粗研削ヘッド３４ｈｃを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃ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、１００μｍ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粗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。この粗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。
【００４４】
５）．インデックステーブル３１を９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂを中仕上げ研削ステージ（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。
【００４５】
６）．第三チャックテーブル３４ｃを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍ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、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を上昇させることによりワーク表面より遠ざけて中仕上げ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。この中仕上げ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、粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの粗研削加工が行われる。
【００４６】
７）．インデックステーブル３１を時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃ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。
【００４７】
８）．第四チャックテーブル３４ｄを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッド３４ｈｆを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更
にカップホイール型仕上げ研削砥石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し、５０μｍ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仕上げ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。この仕上げ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、粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの粗研削加工が行われ、中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃではワークの中仕上げ研削加工が行われる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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３１０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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３１０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
平坦化加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み３１０μｍの６インチ径サファイア基板の反りは、１．２ｍｍ程度であった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のサファイア基板の平坦化加工装置は、サファイア基板面の研削・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】
【００７０】
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 粗研削加工ステージ
ｓ３ 中仕上げ研削加工ステージ
ｓ４ 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
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サファイアインゴットをワイヤーカットして得られた４００〜５２５μｍ厚みのサファイア基板の表面を平坦化加工する装置および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の４００〜５２５μｍ厚みを５〜３０μｍ厚みまで減らす平坦化加工方法の対象物も含まれる。
【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】
特表２０１０−５１４５８１号公報（特許文献２）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。
【０００４】
特開２０１０−４６７４４号公報（特許文献３）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。
【０００５】
また、特開２０１１−４４４７３号公報（特許文献４）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。
【０００６】
一方、フェーシング装置付きラップ盤“ＳＰＬ１５Ｆ”(商品名)は、本願特許出願人の半導体装置カタログ（非特許文献１）に記載されるように市場にすう多く出回っている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】株式会社岡本工作機械製作所の半導体関連装置カタログ、「精密ラッピングマシン ＳＰＬ１５Ｆ」、２０１０年６月発行
【特許文献】
【０００８】
【特許文献２】特開２００７−１３７７３６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
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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の一段研削方法より、特許文献２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。
【００１０】
特許文献３および特許文献４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。
【００１１】
特許文献３および特許文献４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の裏面研削方法は、後工程の研磨工程で反りが問題とならないように研削加工する場合は、研削砥石の回転数を高くすることが困難で、サファイア基板の裏面研削加工時間が長くなる欠点がある。また、後工程の研磨工程でも、研磨される基板がクッション性（弾性）のある研磨パッドと摺擦する際の摩擦熱で研磨加工されたサファイア基板の反りが増加する欠点がある。この研磨摩擦により生じる反りは、サファイア基板をアニール処理することによりある程度は解決できる。
【００１２】
ＬＥＤの消費需要の増加により、光デバイス市場では生産性の高いサファイア基板の平坦化加工装置の出現が望まれている。本願発明者らは、サファイア基板の平坦化加工において、研削加工時間が律速工程であるので、この研削加工を、粗研削加工、中仕上げ研削加工、仕上げ研削加工の３段階に分ければ各々の研削工程において熱履歴がサファイア基板に及ぼす影響が軽減され、保護粘着易剥離テープの効果も相伴なって反りの発生が抑えられる。また、研磨工程の代わりに硬い金属ラップ定盤を用いるラップ加工工程を採用すれば反りの発生が抑えられると想到した。
【００１３】
ついで、前記３段階の研削工程を取ることにより、ラップ工程を２個のサファイア基板のラップ加工を同時に行うように設計することにより、生産性の高いサファイア基板の平坦化加工装置となると想到した。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、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供するものである。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１に記載の平坦化加工装置を用い、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）.収納カセット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）を、多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを使用してセンタリング装置付き仮置台上に移送し、仮置台上にワークを載置する。
２）．前記センタリング装置付き仮置台上のワークを、ワーク第一搬送機構を用いて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が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
３）．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第一チャックテーブルを粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
４）．第二チャックテーブルを回転させ、ついで、粗研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研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粗研削加工を行う。
５）．インデックステーブルを９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
６）．第三チャックテーブルを回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研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中仕上げ研削加工を行う。
７）．インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある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。
８）．第四チャックテーブルを回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型仕上げ研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仕上げ研削加工を行う。
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。
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に搭載された研削加工されたワークを、ワーク吸着搬送パッド機構を用いてワークのスピナー洗浄器上へ移動させた後、ワークを前記ワークのスピナー洗浄器上に載置する。
１１）．ワークのスピナー洗浄器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。
１２）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器上へ移動させ、スピナー洗浄器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。
１３）．ワーク吸着搬送器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上を通過させ、ワーク裏面のテープ面をロール洗浄する。
１４）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で更に後退させて仮置台上で停止させ、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前記仮置台上に載置する。
１５）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、研削加工・洗浄サファイア基板面をラップ加工室内のワーク吸着ヘッドの下方位置へ移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１６）．ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１７）．前記仮置台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を前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用いて前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッドの下方位置に移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１８）．上記ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１９）．前記ワーク吸着ヘッドの一対を下降させて金属製回転定盤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、所望する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を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド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。
２０）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを前記ワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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で吸着した後にワーク吸着ヘッドの減圧を解除し、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をラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、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仮置台上に載置する。
２１）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水をベルクリン（ポリビニールアルコールスポンジ製水拭いブラシまたは布）で拭き取る。
２２）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、ラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上のワークを把持または吸着した後、ワークを収納カセット内に収納する。
２３）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
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のアームを前述の他方のワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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受け取り、ついで、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、そこで、ワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台上に載置する。
２５）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水をベルクリンで拭き取る。
２６）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、前記ワークを把持または吸着した後、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の棚内へ移送させ、ワークを収納カセット内に収納する。
２７）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
２８）．上記２０）工程から２７）工程が行われている間に、前記ラップ加工室内では、金属製回転定盤が回転され、金属製回転定盤用洗浄器より洗浄水が供給され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によるワーク吸着ヘッド下部の洗浄が行われる。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
各々のワークの搬送工程、研削工程、ラップ工程の各々に発生する加工屑により汚染され易い加工ワーク面の洗浄工程、多関節型搬送ロボットのアームの洗浄工程を設けたので、加工ワークに付着する異物粒子の数は極端に少ない量となる。
【００１８】
研削装置におけるワークの粗研削加工が律速工程となるので、研削砥石軸を３軸に、ラップワーク吸着ヘッドを２軸に設計したので、２枚のワークを同時に１台の金属製回転定盤でラップ加工でき、加工ワークの単位時間当たりの生産量が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【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】
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
第二吸着チャックテーブル３４ｂの上方にはカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃを砥
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とで粗研削ステージ（ｓ２）を構成する。
【００３０】
カップホイール型粗研削砥石３４ｇｃとしては、砥番が＃１８０から＃３８０のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした粗研削砥石が利用される。砥石軸３４ｏはビルトインモータ３４ｍにより回転駆動される。
【００３１】
第三吸着チャックテーブル３４ｃの上方にはカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍを砥石軸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とで中仕上げ研削ステージ（ｓ３）を構成する。
【００３２】
カップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍとしては、砥番が＃４２０から＃６６０のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした中仕上げ研削砥石が利用される。
【００３３】
第四吸着チャックテーブル３４ｄの上方にはカップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆを砥石軸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３４ｄと仕上げ研削ヘッド３４ｈｆとで仕上げ研削ステージ（ｓ４）を構成する。
【００３４】
カップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆとしては、砥番が＃６８０から＃８００のダイヤモンド粒、ＣＢＮ粒を刃先素材とした仕上げ研削砥石が利用される。
【００３５】
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。
【００３６】
前述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。
【００３７】
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。
【実施例】
【００３８】
本発明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。
【００３９】
厚み５５０μｍ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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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を粗研削ステージ（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。
【００４３】
４）．第二チャックテーブル３４ｂを３００ｒｐｍで回転させ、ついで、粗研削ヘッド３４ｈｃを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研削砥石３４ｇｃ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、１００μｍ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粗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。この粗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。
【００４４】
５）．インデックステーブル３１を９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂを中仕上げ研削ステージ（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。
【００４５】
６）．第三チャックテーブル３４ｃを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッド３４ｈｍを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研削砥石３４ｇｍ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、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を上昇させることによりワーク表面より遠ざけて中仕上げ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。この中仕上げ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、粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの粗研削加工が行われる。
【００４６】
７）．インデックステーブル３１を時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃ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。
【００４７】
８）．第四チャックテーブル３４ｄを２８０ｒｐｍで回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッド３４ｈｆを３，０００ｒｐｍで回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石３４ｇｆをワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更
にカップホイール型仕上げ研削砥石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し、５０μｍ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仕上げ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。この仕上げ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、粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル３４ｂではワークの粗研削加工が行われ、中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル３４ｃではワークの中仕上げ研削加工が行われる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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３１０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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３１０μｍのワークを収納カセット３内に収納する。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
平坦化加工され、易剥離性テープを取り除いた厚み３１０μｍの６インチ径サファイア基板の反りは、１．２ｍｍ程度であった。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明のサファイア基板の平坦化加工装置は、サファイア基板面の研削・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】
【００７０】
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 粗研削加工ステージ
ｓ３ 中仕上げ研削加工ステージ
ｓ４ 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
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
請求項１に記載の平坦化加工装置を用い、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）.収納カセット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）を、多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを使用してセンタリング装置付き仮置台上に移送し、仮置台上にワークを載置する。
２）．前記センタリング装置付き仮置台上のワークを、ワーク第一搬送機構を用いて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が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
３）．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第一チャックテーブルを粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
４）．第二チャックテーブルを回転させ、ついで、粗研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研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粗研削加工を行う。
５）．インデックステーブルを９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
６）．第三チャックテーブルを回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研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中仕上げ研削加工を行う。
７）．インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある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。
８）．第四チャックテーブルを回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型仕上げ研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仕上げ研削加工を行う。
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。
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
ーブルに搭載された研削加工されたワークを、ワーク吸着搬送パッド機構を用いてワークのスピナー洗浄器上へ移動させた後、ワークを前記ワークのスピナー洗浄器上に載置する。
１１）．ワークのスピナー洗浄器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。
１２）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器上へ移動させ、スピナー洗浄器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。
１３）．ワーク吸着搬送器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上を通過させ、ワーク裏面のテープ面をロール洗浄する。
１４）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で更に後退させて仮置台上で停止させ、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前記仮置台上に載置する。
１５）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、研削加工・洗浄サファイア基板面をラップ加工室内のワーク吸着ヘッドの下方位置へ移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１６）．ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１７）．前記仮置台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を前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用いて前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッドの下方位置に移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１８）．上記ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１９）．前記ワーク吸着ヘッドの一対を下降させて金属製回転定盤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、所望する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を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド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。
２０）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを前記ワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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で吸着した後にワーク吸着ヘッドの減圧を解除し、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をラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、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上に載置する。
２１）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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。
２２）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、ラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上のワークを把持または吸着した後、ワークを収納カセット内に収納する。
２３）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
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のアームを前述の他方のワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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受け取り、ついで、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、そこで、ワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台上に載置する。
２５）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水を拭き取る。
２６）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、前記ワークを把持または吸着した後、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の棚内へ移送させ、ワークを収納カセット内に収納する。
２７）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
２８）．上記２０）工程から２７）工程が行われている間に、前記ラップ加工室内では、金属製回転定盤が回転され、金属製回転定盤用洗浄器より洗浄水が供給され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によるワーク吸着ヘッド下部の洗浄が行われる。
【請求項１】
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。
【請求項２】
請求項１に記載の平坦化加工装置を用い、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）.収納カセット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）を、多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを使用してセンタリング装置付き仮置台上に移送し、仮置台上にワークを載置する。
２）．前記センタリング装置付き仮置台上のワークを、ワーク第一搬送機構を用いて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が下面に、サファイア基板面が上面となるようにワークを第一吸着チャックテーブル上に載置する。
３）．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第一チャックテーブルを粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブル位置へ移動させる。
４）．第二チャックテーブルを回転させ、ついで、粗研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型粗研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて粗研削加工を開始し、更にカップホイール型粗研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粗研削加工を行う。
５）．インデックステーブルを９０度回転させて粗研削ステージ（ｓ２）位置にある第二チャックテーブルを中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある第三チャックテーブル位置へ移動させる。
６）．第三チャックテーブルを回転させ、ついで、中仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型中仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて中仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型中仕上げ研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中仕上げ研削加工を行う。
７）．インデックステーブルを時計廻り方向に９０度回転させて中仕上げ研削ステージ（ｓ３）位置にある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。
８）．第四チャックテーブルを回転させ、ついで、仕上げ研削ヘッドを回転および下降させてカップホイール型仕上げ研削砥石をワークのサファイア基板面に当接、摺擦させて仕上げ研削加工を開始し、更にカップホイール型仕上げ研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仕上げ研削加工を行う。
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。
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
ーブルに搭載された研削加工されたワークを、ワーク吸着搬送パッド機構を用いてワークのスピナー洗浄器上へ移動させた後、ワークを前記ワークのスピナー洗浄器上に載置する。
１１）．ワークのスピナー洗浄器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。
１２）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で後退させて前記ワークのスピナー洗浄器上へ移動させ、スピナー洗浄器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。
１３）．ワーク吸着搬送器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上を通過させ、ワーク裏面のテープ面をロール洗浄する。
１４）．ワーク吸着搬送器を第二案内レール上で更に後退させて仮置台上で停止させ、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前記仮置台上に載置する。
１５）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、研削加工・洗浄サファイア基板面をラップ加工室内のワーク吸着ヘッドの下方位置へ移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１６）．ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１７）．前記仮置台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を前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用いて前記ラップ加工室内の空いているワーク吸着ヘッドの下方位置に移送し、前記ワークのテープ貼付面を上方に向けて前記ワーク吸着ヘッドの下方にワークを受け渡す。
１８）．上記ワーク吸着ヘッドの旋回アームを回動させてワークを金属製回転定盤上へ位置させる。
１９）．前記ワーク吸着ヘッドの一対を下降させて金属製回転定盤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、所望する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を上昇させた後、ワーク吸着ヘッド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。
２０）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームを前記ワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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で吸着した後にワーク吸着ヘッドの減圧を解除し、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をラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、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上に載置する。
２１）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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。
２２）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットを用い、ラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上のワークを把持または吸着した後、ワークを収納カセット内に収納する。
２３）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
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のアームを前述の他方のワーク吸着ヘッドの下方へ移動させ、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受け取り、ついで、前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、そこで、ワークのラップ加工面を上に向けてスピナー仮置台上に載置する。
２５）．前記スピン洗浄器およびベルクリン洗浄器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、ワークに付着した洗浄水を拭き取る。
２６）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボットのアームをラップ加工ワーク裏面のスピン洗浄器上へ移動させ、前記ワークを把持または吸着した後、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の棚内へ移送させ、ワークを収納カセット内に収納する。
２７）．前記多関節型アーム式ワーク搬送ロボット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上へと移送し、前記アームを洗浄する。
２８）．上記２０）工程から２７）工程が行われている間に、前記ラップ加工室内では、金属製回転定盤が回転され、金属製回転定盤用洗浄器より洗浄水が供給され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によるワーク吸着ヘッド下部の洗浄が行われる。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−３８２８９（Ｐ２０１３−３８２８９Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７４４６３（Ｐ２０１１−１７４４６３）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（３９１０１１１０２）株式会社岡本工作機械製作所 (161)
【Ｆターム（参考）】
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