(57)【要約】【課題】単結晶ウェハの結晶軸に対する切断角度を所望の角度に調整することが可能な単結晶ウェハの製造方法に関する。【解決手段】水晶ランバードから水晶の結晶軸に対して所望の切断角度を狙って切り出され、初期研磨が施された水晶ウェハの初期切断角度測定を行う（ステップＳ４）。初期切断角度測定により水晶ウェハの切断角度が規格値の許容範囲外であった場合（ステップＳ５でＮｏ）には、ステップＳ８に示すように、予め確認された段差の形状と切断角度補正研磨前後の切断角度のシフト量との関係を示すデータに基づいて、初期切断角度測定で測定された水晶ウェハの切断角度の規格値との差を補正し得る段差形状を決定し、次に、ステップＳ９に示すように、ステップＳ８で決定された形状の段差を水晶ウェハに形成する。そして、段差が形成された水晶ウェハを所定量研磨する切断角度補正研磨を行う（ステップＳ１０）。【選択図】図４
2010023166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも遊星歯車方式の両面研磨装置を用いて単結晶基板を研磨する工程を含み、結晶軸に対して所定の切断角度の切断面を有する単結晶基板の製造方法であって、
単結晶材料から前記所定の切断角度を狙って前記単結晶基板を切り出すウェハ切り出しステップと、
前記単結晶基板を所定量研磨する初期研磨ステップと、
前記初期研磨ステップの後で、前記単結晶基板の切断角度を測定する初期切断角度測定ステップと、
前記初期切断角度測定ステップで測定された前記単結晶基板の測定値が規格値の許容範囲外であった場合に、前記単結晶基板の少なくとも一方の面の前記結晶軸に直交する辺のうちいずれか１辺側の近傍に、切断角度を前記規格値の許容範囲内に補正し得る形状の段差を形成する段差形成ステップと、
前記段差形成ステップの後で、前記単結晶基板を少なくとも前記段差が除去されるまで研磨する切断角度補正研磨ステップと、
を含むことを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の単結晶基板の製造方法において、
前記段差が、前記単結晶基板の前記段差が設けられた面において、前記結晶軸と同じ方向の仮想の中心線に対して線対称に設けられていることを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の単結晶基板の製造方法において、
前記段差が、金属膜からなることを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の単結晶基板の製造方法において、
前記段差が、前記単結晶基板の一部を除去することにより形成されていることを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の単結晶基板の製造方法において、
前記単結晶基板が、水晶からなることを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単結晶基板の製造方法に関し、特に、単結晶基板の結晶軸に対する切断角度を所望の角度に調整することが可能な単結晶基板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通信機器、情報機器、民生機器などの電子機器に使用されている圧電振動子や圧電発振器などの圧電デバイスに用いる圧電振動片の圧電材料として、安定した周波数特性を得られることなどから単結晶の水晶が採用されている。この水晶からなる水晶振動片は、人工水晶原石の一部を結晶軸（光軸）を明確にしてブロック状に成形した水晶ランバードから所定の切断角度で切り出された単結晶基板としての水晶ウェハを用いて形成される。ここで、所定の切断角度とは、水晶の結晶軸に対して狙った角度だけ傾けたカット角を指し、例えば、結晶軸から３５度１５分傾けた切断角度で切り出された水晶ウェハを用いて形成されたＡＴカット水晶振動片は、広範囲な温度領域において安定した周波数が得られる優れた温度特性を有する圧電振動片として古くから用いられている。
このように、水晶ランバードから所望の切断角度にて水晶ウェハを切り出す方法として、ワイヤソーを用いた切断方法が広く用いられている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
図１２に、特許文献１に記載されたワイヤソー（マルチワイヤソー）を模式的に説明する斜視図を示す。図１２において、ワイヤソー１５０は、外周面にらせん状の溝が形成されるとともに相互に離して配置された一対のガイドローラ１５２と、一対のガイドローラ１５２のうち一方のガイドローラ１５２の一端側から他方のガイドローラ１５２の他端側まで前記溝に沿って巻回されるとともにその上方に配置されたローラ（図示せず）によって反転されるエンドレスのワイヤ１５３と、一対のガイドローラ１５２を同一の方向へ正転または逆転させるモータ（図示せず）とを有している。また、一対のガイドローラ１５２の下方には、ワイヤソー１５０により被切断物としてのワークを切断する際に用いられるワーク取り付け治具（マルチワイヤソー用治具）１５１が配置されている。ワーク取り付け治具１５１は、図示しない昇降装置によって昇降可能な取り付け台１５５上に貼り付け板１５６が取り付けられてなり、貼り付け板１５６上にワークとしての水晶ランバード１Ａが接着剤により貼着される。
【０００４】
水晶ランバード１Ａの切断を行う際には、Ｘ線回折装置を用いて水晶ランバード１Ａの結晶軸に対して所定の角度をなす切断角度（カット角）の目標線を引き、その目標線を貼り付け板１５６上の基準線に一致させた状態で、水晶ランバード１Ａを貼り付け板１５６上に接着剤により貼着する。そして、水晶ランバード１Ａが貼着された貼り付け板１５６を取り付け台１５５上に取り付けて固定し、昇降装置により取り付け台１５５を上昇させながら一対のガイドローラ１５２を同一方向へ回転させる。すると、一対のガイドローラ１５２間ではそれぞれのワイヤ１５３が同一方向に走行して水晶ランバード１Ａに接触し、ワイヤ１５３と水晶ランバード１Ａに図示しない研磨液が供給されることにより、水晶ランバード１Ａから、所定の切断角度に狙いこまれた切断面を有する複数の水晶ウェハ（水晶片）が切り出される。
【０００５】
上記のようにして切り出された水晶ウェハは、所望の周波数が得られる薄さまで研磨される。水晶ウェハを研磨する研磨装置としては、通常、水晶ウェハを単数または複数保持するウェハ保持孔を有する遊星歯車としてのキャリアと、サンギヤ（太陽歯車）と、インターナルギヤ（内歯車）とを有する所謂遊星歯車方式の両面研磨装置（両面ラッピング装置）が用いられる（例えば特許文献２を参照）。この遊星歯車方式の両面研磨装置を用いて水晶ウェハを研磨する際には、ウェハ保持孔に水晶ウェハを保持させたキャリアを両面研磨装置の中心部のサンギヤおよび外周部のインターナルギヤの間に保持させるとともに、その水晶ウェハが保持されたキャリアの上下方向に配置された下定盤および上定盤により水晶ウェハの両主面を押し付けるようにキャリアを挟み込む。そして、水晶ウェハの上方から研磨スラリー（砥粒）を供給しながら下定盤および上定盤を相対方向に回転させると同時に、サンギヤとインターナルギヤとによってキャリアを自転および公転させることで、水晶ウェハの両主面を同時に研磨する。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１５４４号公報
【特許文献２】特開２００６−１２３０２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、水晶振動片の発振周波数は水晶振動片のサイズによって決定され、平面形状が同じ場合には、発振周波数は水晶振動片の厚みに依存する。また、水晶振動片の結晶軸に対する切断角度は、水晶振動片の温度特性に特に影響を及ぼすために、水晶ウェハの製造工程においては切断角度を厳しく管理する必要がある。水晶ウェハの切断角度は、水晶ランバードから水晶ウェハを切り出す工程で概ね決定され、その後の研磨工程では切断角度が保持されたまま両面研磨されるので、水晶ウェハの切り出し工程において切断角度にかかる工程管理を行うことが特に重要になる。
しかしながら、特許文献１に記載されたワイヤソー１５０により水晶ウェハを切り出す工程においては、ワーク取り付け治具１５１と貼り付け板１５６の取り付けのずれ、および貼り付け板１５６への水晶ランバード１Ａの貼り付け位置のずれなどの工程内のばらつき要因や、ガイドローラ１５２の摩耗やずれ、あるいはワイヤ１５３の伸びなどのワイヤソー１５０の経時的な劣化などによって、切断された水晶ウェハの切断角度が狙い値から外れて不良品となり歩留りを低下させる虞があるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例にかかる単結晶基板の製造方法は、少なくとも遊星歯車方式の両面研磨装置を用いて単結晶基板を研磨する工程を含み、結晶軸に対して所定の切断角度の切断面を有する単結晶基板の製造方法であって、単結晶材料から前記所定の切断角度を狙って前記単結晶基板を切り出すウェハ切り出しステップと、前記単結晶基板を所定量研磨する初期研磨ステップと、前記初期研磨ステップの後で、前記単結晶基板の切断角度を測定する初期切断角度測定ステップと、前記初期切断角度測定ステップで測定された前記単結晶基板の測定値が規格値の許容範囲外であった場合に、前記単結晶基板の少なくとも一方の面の前記結晶軸に直交する辺のうちいずれか１辺側の近傍に、切断角度を前記規格値の許容範囲内に補正し得る形状の段差を形成する段差形成ステップと、前記段差形成ステップの後で、前記単結晶基板を少なくとも前記段差が除去されるまで研磨する切断角度補正研磨ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
発明者は、単結晶材料から結晶軸に対する所定の切断角度を狙って切り出された単結晶基板の少なくとも一方の面に、厚みや幅などの形状を制御した段差を設けてから研磨することにより、切断角度を所定量シフトさせることが可能であることを見出した。
上記構成の単結晶基板の製造方法によれば、単結晶基板上に設ける段差の形状と前記段差を設けた前記単結晶基板の研磨前後の切断角度のシフト量との関係を示すデータを予め取得しておき、このデータに基づいて、所望の切断角度に補正可能な段差の形状を決定して単結晶基板上に段差を形成してから切断角度補正研磨を施す構成となっている。これにより、高精度にて切断角度が調整された単結晶基板を得ることができるとともに、ウェハ切り出しステップにおいて切断角度が規格値の許容範囲を外れた場合に、切断角度を補正して所望の切断角度の切断面を有する単結晶基板を得ることができるので、単結晶基板を高歩留りにて製造することができる。
【００１１】
〔適用例２〕上記適用例にかかる単結晶基板の製造方法において、前記段差が、前記単結晶基板の前記段差が設けられた面において、前記結晶軸と同じ方向の仮想の中心線に対して線対称に設けられていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、段差が設けられた単結晶基板に切断角度補正研磨を施す際に、段差によって単結晶基板に生じる研磨圧の分布のバランスが、研磨の進行にともなって段差が無くなるまで保たれる。これにより、単結晶基板の結晶軸に直交する方向の研磨角度が望まない角度に傾いて研磨されることなく、単結晶基板の切断角度を調整することができる。
【００１３】
〔適用例３〕上記適用例にかかる単結晶基板の製造方法において、前記段差が、金属膜からなることを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、初期切断角度測定ステップで測定された切断角度と切断角度規格値との差を補正し得る形状の段差を、比較的容易に精度よく形成することができるので、低コストにて単結晶基板の切断角度を正確に調整することができる。
【００１５】
〔適用例４〕上記適用例にかかる単結晶基板の製造方法において、前記段差が、前記単結晶基板の一部を除去することにより形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によれば、単結晶基板に段差を形成する際に単結晶基板材料以外の他の段差形成用材料が不要になるとともに、研磨装置の砥石（定盤）にかかる負荷が単結晶基板材料を研磨する負荷に対して増大することがない。
【００１７】
〔適用例５〕上記適用例にかかる単結晶基板の製造方法において、前記単結晶基板が、水晶からなることを特徴とする単結晶基板の製造方法。
【００１８】
この構成によれば、切断角度が精緻に調整された水晶ウェハが得られるので、周波数温度特性が良好な水晶振動片を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、単結晶基板の製造方法の一実施形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（水晶ウェハ）
まず、本実施形態の製造方法により得られる単結晶基板としての水晶ウェハを製造する過程において、水晶ウェハの切断角度を所望の角度に補正するために設けられる段差が形成された水晶ウェハについて説明する。
図１は、後述する切断角度補正のための研磨（切断角度補正研磨）を実施するときの水晶ウェハの態様を模式的に説明するものであり、（ａ）は、後述する両面研磨装置の下定盤側に接触する下面側からみた平面図、（ｂ）は、（ａ）の仮想の中心線Ｐ１の切断面を示す断面図である。
【００２１】
図１において、切断角度補正研磨前の水晶ウェハ１’は、水晶原石の結晶軸７に対して所定の角度傾けた切断角度にて切り出された切断面２ａを有する矩形平板状の水晶ウェハ１’の一方の面に設けられた段差としての金属膜５を有している。
金属膜５は、水晶ウェハ１’の一方の面の結晶軸７に直交する辺のうち切断角度を補正する方向によって決定される１辺側の近傍に、結晶軸と同じ方向の中心線Ｐ１に対して線対称となるように、幅Ｗ１、厚さＴの形状にて形成されている。この金属膜５の幅Ｗ１および厚さＴは、後で詳述するが、予め取得された段差（金属膜）の形状と段差を設けた水晶ウェハ１’を所定量研磨した前後の切断角度のシフト量との関係を示すデータに基づいて決定される。
【００２２】
（両面研磨装置）
次に、水晶ウェハの製造方法において水晶ウェハ１’の研磨に用いられる両面研磨装置について図面に沿って説明する。
図２は、両面研磨装置における遊星歯車としてのキャリアを模式的に示す平面図である。また、図３は、両面研磨装置を模式的に説明するものであり、（ａ）は研磨装置の下定盤を説明する平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面にて（ａ）の上部に配置される上定盤を含めて説明する部分断面図である。
【００２３】
図３において、両面研磨装置５０は汎用の両面ラッピング装置であって、サンギヤ（太陽歯車）２１、インターナルギヤ（内歯車）２２、および遊星歯車としてのキャリア１０からなる遊星歯車機構を有している。また、両面研磨装置５０には、水晶ウェハ１’が保持されたキャリア１０を上下から挟み込む上定盤３０および下定盤２０が備えられている。上定盤３０には、回転および研磨荷重（研磨圧）をかけるシリンダ（図示せず）が設けられ、下定盤２０には、モータおよび減速機からの回転を下定盤に伝えるシリンダおよび下定盤の荷重を支えるスラスト軸受け（いずれも図示せず）が設置されている。また、図示はしないが、両面研磨装置５０には、キャリア１０に保持された水晶ウェハ１’に研磨スラリー（砥粒）を供給するスラリー供給手段と、研磨加工中の水晶ウェハ１’の厚みを計測する厚み計測手段とが備えられている。
【００２４】
キャリア１０は、図２に示すように、水晶ウェハ１’を保持する複数のウェハ保持孔１５を有する円盤上のプレートであって、図示はしないが、水晶ウェハ１’を研磨することにより厚み目標値まで研磨して得られる水晶ウェハよりも薄い板厚にて形成されている。本実施形態のキャリア１０には５つのウェハ保持孔１５が設けられている。
【００２５】
図３に戻り、両面研磨装置５０によって水晶ウェハ１’を研磨する際には、水晶ウェハ１’をウェハ保持孔１５に挿入・保持したキャリア１０を、両面研磨装置５０の中心部のサンギヤ２１および外周部のインターナルギヤ２２の間に保持させる。また、キャリア１０の上下方向に配置された下定盤２０および上定盤３０により水晶ウェハ１’の両主面を押し付けるようにキャリア１０を挟み込む。そして、水晶ウェハ１’の上方から研磨スラリーを供給しながら下定盤２０および上定盤３０を水晶ウェハ１’に対して相対方向に回転させると同時に、サンギヤ２１とインターナルギヤ２２とによってキャリア１０を自転および公転させることで、水晶ウェハの両主面を同時に研磨する。なお、サンギヤ２１、インターナルギヤ２２、下定盤２０、およびキャリア１０それぞれの回転方向が矢印２５〜２８で示されているが、キャリア１０の回転方向である矢印２８は自公転比によって異なる場合がある。
【００２６】
（水晶ウェハの製造方法）
次に、水晶ウェハの製造方法について、特に、水晶ウェハ１’の切断角度を補正する切断角度補正研磨の方法を中心に図面に沿って説明する。
図４は、水晶ウェハの製造方法を説明するフローチャートである。また、図５は、水晶ウェハの製造方法における切断角度補正研磨工程において、水晶ウェハ１’が研磨される過程を模式的に説明する部分断面図である。なお、下記の水晶ウェハの製造方法の説明において、水晶ウェハ１’が保持されたキャリア１０を含む両面研磨装置５０については図１〜図３を参照されたい。
【００２７】
水晶ウェハの製造方法においては、まず、人工水晶原石の一部を結晶軸を明確にしてブロック状に成形するランバード加工により得られた水晶ランバードから、ワイヤソーやバンドソーにより、水晶の結晶軸に対して所望の切断角度を狙って水晶ウェハ１’を切り出す（ステップＳ１）。
【００２８】
次に、ステップＳ２に示すように、所定の数の水晶ウェハ１’をキャリア１０のウェハ保持孔１５に挿入・保持させてセットする。
次に、ステップＳ３に示すように、水晶ウェハ１’を、後述する初期切断角度測定前の状態に研磨する初期研磨を行う。ここで、初期切断角度測定前の状態とは、水晶ウェハ１’の表面が初期研磨で用いている砥粒の番手により一様に研磨されて、且つ、初期切断角度測定したときの水晶ウェハ１’の切断角度が規格値の許容範囲を外れていた場合に切断角度補正研磨を施せるだけの厚みを残した状態をいう。
【００２９】
次に、ステップＳ４に示すように、Ｘ線回折装置などにより水晶ウェハ１’の切断角度を測定する初期切断角度測定を行う。
初期切断角度測定により水晶ウェハ１’の切断角度が規格値の許容範囲内であった場合（ステップＳ５でＹｅｓ）は、後述する切断角度補正研磨をする必要はなく、ステップＳ６に進む。
【００３０】
初期切断角度測定により水晶ウェハ１’の切断角度が規格値の許容範囲外であった場合（ステップＳ５でＮｏ）には、水晶ウェハ１’の切断角度を規格値に補正する切断角度補正研磨を施す。切断角度補正研磨は、図１に示すように、水晶ウェハ１’の一方の面に金属膜５からなる段差を設け、この段差により水晶ウェハ１’の切断面２ａを水平から傾けた状態で両面研磨していくことにより結晶軸に対する切断角度を補正するものである。
【００３１】
切断角度補正研磨は、まず、水晶ウェハ１’に形成する段差としての金属膜５の配置および形状を決定する（ステップＳ８）。水晶ウェハ１’に形成する段差の配置は、水晶ウェハ１’の結晶軸に対して切断角度を増やすか減らすかにより、結晶軸と直交する方向の２辺のうちどちらの辺に形成するかを決定する。また、金属膜５の形状は、水晶ウェハ１’と同じサイズの試験片を用いて予め確認された、段差の形状と切断角度補正研磨前後の切断角度のシフト量との関係を示すデータに基づいて、初期切断角度測定で測定された水晶ウェハ１’の切断角度の規格値との差を補正し得る段差形状に決定される。本実施形態では、段差の形状を、図１（ａ）に示す金属膜５の幅Ｗ１と、図１（ｂ）に示す金属膜５の厚みＴを制御因子として決定する（ステップＳ８）。
【００３２】
次に、ステップＳ９に示すように、蒸着あるいはスパッタリングにより、ステップＳ８で決定された位置および形状の段差としての金属膜５を水晶ウェハ１’に形成する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０に示すように、金属膜５による段差が形成された水晶ウェハ１’を所定量研磨する切断角度補正研磨を行う。ここで研磨する所定量とは、上記の予め確認された段差の形状と切断角度補正研磨前後の切断角度のシフト量との関係を示すデータに基づいて決定され、少なくとも金属膜５からなる段差が無くなって水晶ウェハ１’の両主面が平行になり、且つ、水晶ウェハの厚み目標値から仕上げ研磨するだけの厚みを残した研磨量を指す。
【００３４】
切断角度補正研磨において、金属膜５が形成された水晶ウェハ１’は図５に示す態様で研磨されていく。すなわち、切断角度補正研磨開始時の水晶ウェハ１’は、図５（ａ）に示すように、両面研磨装置の下定盤２０と上定盤３０との間に挟まれた状態において、下定盤２０側の面に形成された金属膜５により切断面２ａが水平から傾いた状態で下定盤２０と上定盤３０とに挟持される。なお、図５（ａ）〜（ｃ）は、下定盤２０および上定盤３０間に挟持された水晶ウェハ１’の状態を模式的に図示したものであり、実際には、薄い水晶板である水晶ウェハ１’は下定盤２０および上定盤３０の研磨圧により変形して下定盤２０および上定盤３０との間にほとんど隙間がない状態で挟持される。
この状態で下定盤２０および上定盤３０により両面研磨されていく過程で、水晶ウェハ１’の下定盤２０および上定盤３０のそれぞれと当接している面にかかる研磨圧は、上定盤３０側の当接面の金属膜５と対向する部分の近傍が特に高くなり、また、下定盤２０側の当接面の金属膜５が設けられた辺側と反対側の辺側が高くなる圧力分布が生じる。これにより、水晶ウェハ１’の研磨圧が強くかかる領域の水晶ウェハ１’は研磨が早く進んでいく。さらに、金属膜５は水晶に比して研磨されにくいので、図５（ｂ）に示すように、金属膜５の研磨の進行は水晶ウェハ１’部分よりも遅くなり、また、金属膜５が形成された領域の水晶ウェハ１’は金属膜５が残っている限り研磨されない。このように、金属膜５による段差によって下定盤２０および上定盤３０間の水晶ウェハ１’の生じる研磨圧の圧力分布や、金属膜５による研磨の抑止効果により、切断角度補正研磨開始時の水晶ウェハ１’の切断面２ａ（図５（ａ）を参照）は、切断角度補正研磨の進行にともなって所定の方向に傾けられていき、切断角度補正研磨終了時には結晶軸７に対して所望の角度に傾けられた切断面２ｃとなり、切断角度が補正された水晶ウェハ１’が得られる（図５（ｃ）を参照）。
【００３５】
図４に戻り、次に、ステップＳ１１に示すように、Ｘ線回折装置などにより、切断角度補正研磨後の水晶ウェハ１’の切断角度を測定する。
水晶ウェハ１’の切断角度が規格値の許容範囲内であった場合（ステップＳ１２でＹｅｓ）はステップＳ６に進む。
水晶ウェハ１’の切断角度が規格値の許容範囲外であった場合（ステップＳ１２でＮｏ）は、ステップＳ１３に示すように、不良品として不良マーキングを施すなどの不良処理をするか、あるいは、その切断角度で使用可能な水晶ウェハとして選別するなどの処置を行う。
【００３６】
切断角度が規格値の許容範囲内にある水晶ウェハ１’は、次に、ステップＳ６に示すように、所定の表面状態となるようにして、且つ、厚み目標値まで研磨を行う。
そして、キャリア１０から水晶ウェハ１’を取り出し（ステップＳ７）、一連の水晶ウェハの製造工程を終了する。
【００３７】
以下、上記実施形態の効果を記載する。
発明者は、水晶ウェハなどの単結晶基板の少なくとも一方の面の結晶軸に直交する辺のいずれか一方の辺の近傍に、厚みや幅などの形状を制御した段差を設けてから研磨することにより、切断角度を所定量シフトさせることができることを見出した。これに基づき、上記実施形態の水晶ウェハの製造方法では、水晶ウェハのウェハサイズにおいて予め確認された段差形状と切断角度シフト量の関係を示すデータに基づいて、水晶ウェハ１’上に、初期切断角度測定値と切断角度規格値との差を補正し得る形状に制御した段差としての金属膜５を形成した。そして、金属膜５が形成された水晶ウェハ１’の切断角度を補正するための切断角度補正研磨を施した後に、厚み目標値となるまで仕上げ研磨をする構成とした。
これにより、所望の切断角度に精度よく調整された水晶ウェハを高歩留りにて製造することができる。
【００３８】
また、上記実施形態では、水晶ウェハ１’上に形成する段差を、例えばアルミニウムなどの金属を蒸着あるいはスパッタリングによって形成可能な金属膜５により形成する構成とした。
これにより、初期切断角度測定の測定値と切断角度規格値との差を補正し得る形状の段差を、比較的容易に精度よく形成することができるので、水晶ウェハの正確な切断角度の調整が可能となる。
【００３９】
また、上記実施形態では、平面視で矩形状の金属膜５からなる段差を、水晶ウェハ１’の結晶軸方向と同じ方向の仮想の中心線Ｐ１に対して線対称となるように配置して設ける構成とした。
これにより、金属膜５が設けられた水晶ウェハ１’に切断角度補正研磨を施す際に、段差によって水晶ウェハ１’に生じる研磨圧の分布のバランスが、研磨の進行にともなって金属膜５が無くなるまで保たれる。したがって、水晶ウェハの結晶軸と直交する方向の研磨角度が望まない角度で研磨されることなく、水晶ウェハの結晶軸に対する切断角度を補正することができる。
【００４０】
上記実施形態で説明した水晶ウェハの製造方法は、以下の変形例として実施することも可能である。
【００４１】
（変形例１）
上記実施形態の水晶ウェハの製造方法では、初期切断角度測定結果に基づいて水晶ウェハ１’上に形成する段差としての金属膜５の平面視の形状を、水晶ウェハ１’の結晶軸と直交する一辺側近傍に幅Ｗ１にて形成された一つの矩形状とした。これに限らず、段差の平面視の形状は、水晶ウェハの切断角度補正研磨を施す際に、段差によって水晶ウェハに生じる研磨圧の分布が、段差が研磨により無くなるまでバランスを保てるようにすれば矩形状でなくてもよく、また、複数の段差を形成してもよい。
図８、図９は、水晶ウェハ上に設ける段差の平面視の形状の変形例をそれぞれ模式的に示す模式平面図である。なお、図８および図９に示す構成のうち、上記実施形態と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４２】
図８は、平面視で矩形状の二つの段差を設けた切断角度補正研磨前の水晶ウェハ１ｂを示している。すなわち、水晶ウェハ１ｂの一方の面には、水晶ウェハ１ｂの結晶軸方向と直交する辺のうちの１辺側に、例えばアルミニウムなどからなり平面視で矩形状の二つの段差としての金属膜６５が、結晶軸方向と同じ方向の仮想の中心線Ｐ２に対して線対称となるように配置されて設けられている。なお、各金属膜６５は、上記実施形態と同様に、水晶ウェハ１ｂの切断角度の規格値とのズレ量に基づいて決定された幅Ｗ２および厚み（図示せず）にて形成されている。
【００４３】
また、図９は、平面視で円形状の三つの段差を設けた水晶ウェハ１ｃを示している。水晶ウェハ１ｃには、水晶ウェハ１ｃの結晶軸方向と直交する辺のうちの１辺側に、アルミニウムなどからなり平面視で円形状の三つの金属膜７５が、結晶軸方向と同じ方向の仮想の中心線Ｐ３に対して線対称となるように配置されて設けられている。また、各金属膜７５は、上記の図８の水晶ウェハ１ｂと同様に、水晶ウェハ１ｃの切断角度の規格値とのズレ量に基づいて決定された直径Ｒおよび厚み（図示せず）にて形成されている。
【００４４】
上記変形例によれば、水晶ウェハ１ｂ，１ｃ上に設けられた段差としての金属膜６５，７５が、水晶ウェハ１ｂ，１ｃの結晶軸方向と同じ方向の仮想の中心線Ｐ２，Ｐ３に対して線対称となるようにそれぞれ配置されているので、切断角度補正研磨を施す際に、段差によって水晶ウェハに生じる研磨圧の分布のバランスが、研磨の進行にともなって金属膜６５，７５が無くなるまで保たれる。これにより、上記実施形態と同様に水晶ウェハ１ｂ，１ｃの結晶軸方向と直交する方向の研磨角度が望まない角度に傾いて研磨されるのを防止しながら、切断角度を補正し得る金属膜６５，７５の面積を小さくすることができるので、低コスト化が可能になる。
【００４５】
（変形例２）
上記実施形態および変形例１では、水晶ウェハ１’，１ｂ，１ｃに蒸着などにより形成した金属膜５，６５，７５を段差として設けた。これに限らず、水晶ウェハのウェハ材料の一部を除去することにより段差を形成する構成としてもよい。
図１０は、ウェハ材料の一部を除去することにより切断角度補正のための段差を設けた水晶ウェハ１０１を模式的に説明する断面図である。
【００４６】
図１０に示す切断角度補正研磨前の水晶ウェハ１０１は、一主面の結晶軸方向と直交する辺のうちの１辺側に、厚さｔ２の段差１０５が形成されている。段差１０５の形状は、上記実施形態および変形例１と同様に、水晶ウェハ１０１の切断角度の規格値とのズレ量に基づいて決定された厚みｔ２と幅Ｗ３にて形成されている。段差１０５は、水晶ウェハ１０１の段差１０５と異なる領域を、フッ酸溶液などでウエットエッチングしたり、ドライエッチングしたりすることにより精密に形成することができる。
なお、水晶ウェハ１０１の一部を除去することにより段差１０５を形成する本変形例においては、段差１０５形成時に除去される水晶ウェハ１０１の除去量を考慮して、水晶ランバードから水晶ウェハ１０１を切り出す際に水晶ウェハ１０１の厚みを厚めにするか、または、初期切断角度測定前の状態に研磨する初期研磨の研磨量を少なめにするなどの製造工程中の厚み制御を行う。
【００４７】
上記変形例２によれば、水晶ウェハ１０１自体をエッチング加工することにより段差１０５を形成するので、水晶ウェハ１０１以外の他の段差形成用材料が不要になり、また、両面研磨装置の砥石（定盤）にかかる負荷が軽減する。
【００４８】
（変形例３）
上記実施形態および変形例１、２では、水晶ウェハ１’，１ｂ，１ｃ，１０１の一方の主面に段差としての金属膜５，６５，７５あるいは段差１０５を設けた。これに限らず、水晶ウェハの両主面の対向する領域に段差を設ける構成としてもよい。
図１１は、水晶ウェハの両主面の対向する領域に段差としての金属膜を設けた水晶ウェハ１ｅを模式的に説明する断面図である。なお、図１１に示すワークの構成のうち、上記実施形態および変形例１〜３と同じ構成については同一符号を付して説明を省略する。
【００４９】
図１１に示す切断角度補正研磨前の水晶ウェハ１ｅは、水晶ウェハ１ｅの結晶軸方向に直交する辺のうちいずれか１辺側近傍の両主面の対向する領域に段差としての金属膜１１５，１２５がそれぞれ設けられている。金属膜１１５，１２５は、予め確認された段差の形状と切断角度補正研磨後の切断角度シフトとの関係を示すデータに基づいて、水晶ウェハ１ｅの初期切断角度の規格値とのズレ量を補正し得る幅Ｗ４および厚みｔ３，ｔ４にて形成されている。
【００５０】
上記変形例３の水晶ウェハ１ｅのように、両面に段差としての金属膜１１５，１２５を形成した場合でも、各々の段差形状と切断角度補正研磨前後の切断角度のシフト量を予め確認しておくことにより、水晶ウェハ１ｅの切断角度を所望の切断角度に調整することができる。
【実施例１】
【００５１】
以下、上記実施形態の水晶ウェハの製造方法において、切断角度補正研磨をする際に水晶ウェハに形成する段差について実施例に基づき詳しく説明する。なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５２】
１．水晶ウェハの作成
切断角度補正研磨を施す水晶ウェハとして、水晶ランバードからワイヤソーにより結晶軸から３５度１５分の切断角度の所謂ＡＴカットを狙って切断してから、ラップ番手＃３０００のラップ研磨により研磨したＡＴカット水晶ウェハを作成した。ＡＴカット水晶ウェハの平面サイズは、８ｍｍ角、１２ｍｍ角の２種類を作成した。
【００５３】
２．初期切断角度測定
上記１にて作成したＡＴカット水晶ウェハの初期切断角度を、Ｘ線回折装置（「高精度Ｘ線測角装置」リガク株式会社製）を使用して測定した。
【００５４】
３．段差形成
切断角度測定されたＡＴカット水晶ウェハ上に形成する段差を、純度９９．９９％（４Ｎ）の純アルミニウムを真空蒸着法により形成したアルミニウム膜によって形成した。
段差の形状は、図１と同様な態様で、８ｍｍ角および１２ｍｍ角のＡＴカット水晶ウェハのそれぞれに次に示す幅（Ｗ）と厚み（ｔ）にて形成した。
８ｍｍ角ＡＴカット水晶ウェハにおいては、段差の幅（Ｗ）は、２ｍｍ、４ｍｍの２水準として、各段差の幅ごとに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍ、１２００ｎｍの５水準の厚み（ｔ）の段差を形成した（計１０水準）。
１２ｍｍ角ＡＴカット水晶ウェハにおいては、段差の幅（Ｗ）は、３ｍｍ、７ｍｍの２水準として、各段差の幅ごとに、４００ｎｍ、６００ｎｍ、８００ｎｍ、１０００ｎｍ、１２００ｎｍの５水準の厚み（ｔ）の段差を形成した（計１０水準）。
なお、上記した段差形状の各水準ごとにサンプル数３個ずつを作成した。
【００５５】
４．切断角度補正研磨
上記１０水準の形状のアルミニウム膜による段差を形成したＡＴカット水晶ウェハのそれぞれを、両面研磨装置によりＧＣ＃３０００の砥粒を用いて両面研磨を行った。研磨量は両面合わせて２０μｍに制御した。
【００５６】
５．切断角度補正研磨後の切断角度の測定と切断角度シフト量の確認
上記した切断角度補正研磨後に、１０水準の段差形状のＡＴカット水晶ウェハの切断角度をＸ線回折装置（「高精度Ｘ線測角装置」リガク株式会社製）を使用して測定し、各ＡＴカット水晶ウェハの初期切断角度と比較してそれぞれの切断角度のシフト量を算出した。８ｍｍ角ＡＴカット水晶ウェハの各水準ごとサンプル数３個の切断角度のシフト量確認結果を図６に、１２ｍｍ角ＡＴカット水晶ウェハの各水準ごとサンプル数３個の切断角度のシフト量確認結果を図７に、それぞれ示す。なお、図６および図７のグラフでは、段差としてのアルミニウム膜の膜厚（厚みｔ）ごとの切断角度のシフト量を全サンプル分プロットするとともに、２水準のアルミニウム膜の幅Ｗごとの切断角度のシフト量の近似曲線を示した。
【００５７】
（評価結果）
図６および図７の結果により、段差の幅や厚みを大きくするほど研磨（切断角度補正研磨）後の切断角度のシフト量が大きくなり、また、誤差を数秒の角度に収めることが可能であることがわかる。したがって、ウェハ（ＡＴカット水晶ウェハ）上に、厚み（ｔ）や幅（Ｗ）などの形状を制御して形成された段差を設けてから研磨（切断角度補正研磨）することにより、ウェハの切断角度を所望の角度だけシフトさせることが可能である。
【００５８】
以上、発明者によってなされた本発明の実施の形態やその変形例、あるいは実施例について具体的に説明したが、本発明は上記した実施の形態およびその変形例、あるいは実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。
【００５９】
例えば、上記実施形態および変形例では、単結晶基板としての水晶ウェハについて説明した。これに限らず、半導体回路素子（ＩＣチップ）などに用いるシリコンウェハなどの他の単結晶基板についても、結晶軸に対する切断角度を補正することが可能な単結晶基板の製造方法として適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】（ａ）は、水晶ウェハを模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）の中心線Ｐ１の切断面を示す断面図。
【図２】両面研磨装置における遊星歯車としてのキャリアを模式的に示す平面図。
【図３】（ａ）は、両面研磨装置の下定盤を模式的に説明する平面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図。
【図４】水晶ウェハの製造方法を説明するフローチャート。
【図５】水晶ウェハの製造方法における切断角度補正研磨工程において、水晶ウェハが研磨される過程を模式的に説明する部分断面図。
【図６】実施例の切断角度のシフト量確認結果を示すグラフ。
【図７】実施例の切断角度のシフト量確認結果を示すグラフ。
【図８】水晶ウェハの変形例１を模式的に説明する平面図。
【図９】変形例１の水晶ウェハの別の態様を模式的に説明する平面図。
【図１０】水晶ウェハの変形例２を模式的に説明する断面図。
【図１１】水晶ウェハの変形例３を模式的に説明する断面図。
【図１２】ワイヤソーを模式的に説明する斜視図。
【符号の説明】
【００６１】
１’，１ｂ，１ｃ，１ｃ，１０１…単結晶基板としての水晶ウェハ、１Ａ…水晶ランバード、２ａ，２ｃ…切断面、５，６５，７５，１１５，１２５…段差としての金属膜、７…結晶軸、１０…キャリア、１５…ウェハ保持孔、２０…下定盤、２１…サンギヤ、２２…インターナルギヤ、３０…上定盤、５０…両面研磨装置、１０５…段差、１５０…ワイヤソー、１５１…ワーク取り付け治具、１５２…ガイドローラ、１５３…ワイヤ、１５５…取り付け台、１５６…貼り付け板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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