(57)【要約】【課題】水晶ウェハに化学研磨として機能するポリッシュ加工を施した際に、所望の研磨特性が得られる水晶ウェハのポリッシュ加工の手段を提供することを目的とする。【解決手段】本実施例においては、水晶ウェハ７を酸性溶液８を満たした容器１１に浸漬した後、容器１１を超音波槽１２に設置したものである。本実施例においては、酸性溶液８として酸化セリウム溶液を使用しており、酸性溶液８に浸漬した水晶ウェハ７は、超音波を照射することにより化学的作用が促進され、水晶ウェハ７の表面を化学研磨する。更に、化学研磨の終了後には、水晶ウェハ７を純水にて洗浄してポリッシュ加工は終了する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器に酸性溶液を満たした後、該容器に水晶ウェハを浸漬させて化学研磨を行い、その後水晶ウェハを洗浄する工程を含む水晶ウェハのポリッシュ加工方法において、
前記容器に水晶ウェハを浸漬した際に、容器に超音波を照射したことを特徴とする水晶ウェハのポリッシュ加工方法。
【請求項２】
前記酸性溶液が、酸化セリウム系の溶液であることを特徴とした請求項１に記載の水晶ウェハのポリッシュ加工方法。
【請求項３】
前記酸性溶液が、Ｆｅ３Ｏ４、又は、ＭｎＯ２を含む溶液であることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウェハのポリッシュ加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水晶ウェハのポリッシュ加工方法に関し、特に高価な装置を必要とせずに簡易な方法で大口径、或いは、薄板のウェハにも対応可能な水晶ウェハのポリッシュ加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウェハや水晶ウェハ等は、製造工程中にポリッシュ加工装置を用いて精密研磨を行うが、これは一般的に機械研磨が支配的なポリッシュ加工方法である。
図３に、ポリッシュ加工装置に用いられているポリッシュ加工機構の概略図を示す。図３に示す如く、例えば円形のウェハ１を搭載する複数のキャリア２を、研磨用の上定盤３と下定盤４とで挟み込み、センターギア５とインターナルギア６を介する事により、上定盤３と下定盤４、及びキャリア２をそれぞれ回転させてキャリア２に搭載されたウェハ１を研磨する。
【０００３】
しかし、図３に示したようなポリッシュ加工装置を用いたポリッシュ加工は、装置が高価であること、加工条件やキャリア等の部材の管理が複雑であること、作業者により加工精度のばらつきが生ずること、大口径のウェハや薄板ウェハの加工が難しいこと等の問題が知られている。
【０００４】
近年、ウェハ加工技術として、液晶ガラス等の光学用基盤やＭＥＭＳ等のフォトリソ用基盤、ＨＤメディア用基盤などの表面仕上げに、酸化セリウム系の研磨剤を使用するポリッシュ加工を行って超精密研磨がなされることが多くなってきた。このポリッシュ加工方法は、研磨中に酸化セリウムとウェハの成分である二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）とが化学変化を起すことで研磨される化学研磨が支配的な作用を営むものである。
【０００５】
図４は、従来の酸性溶液を使用した化学研磨であるポリッシュ加工方法の例を説明する図である。図４に示すように、ウェハ７は、酸性溶液８を満たした容器９に浸漬することにより化学研磨を行う。この例においては、化学研磨の研磨レートを早めるために、酸性溶液８を所定の温度で温めることとし、容器９をホットプレート１０の上に配置している。
又、図示していないが、化学研磨終了後には、化学研磨時に生成した新たな化合物が研磨表面に付着する恐れがあるため、研磨表面を侵食しない液体を用いて洗浄する。この際、洗浄を確実なものにするため、研磨表面を洗浄する時に超音波を照射する場合もある。
【特許文献１】特開２００４−２８１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述したような従来の化学研磨として機能するポリッシュ加工方法は、ウェハとして水晶ウェハを用いた際に、酸性溶液に水晶ウェハを浸漬させても殆ど表面の粗さに変化が生じず、化学研磨がなされないという問題を抱えていた。
【０００７】
図５は、水晶ウェハに従来の化学研磨であるポリッシュ加工を施した際に、水晶ウェハの表面の粗さを測定した結果である。このポリッシュ加工においては、研磨剤として酸化セリウムからなる酸性溶液を用いたもので、図５に示す如く、ポリッシュ加工する前の水晶ウェハ表面の平均粗さＲａが０．１６９４μｍに対して、研磨液に浸漬したポリッシュ加工後においては、水晶ウェハ表面の平均粗さＲａは０．１６８９μｍであり、殆どポリッシュ加工による効果が認められなかった。
本発明は上述したような問題を解決するためになされたものであって、水晶ウェハに化学研磨として機能するポリッシュ加工を施した際に、所望の研磨特性が得られる水晶ウェハのポリッシュ加工の手段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】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明に係わる水晶ウェハのポリッシュ加工方法は、以下の構成をとる。
請求項１に記載の水晶ウェハのポリッシュ加工方法は、容器に酸性溶液を満たした後、該容器に水晶ウェハを浸漬させて化学研磨を行い、その後水晶ウェハを洗浄する工程を含む水晶ウェハのポリッシュ加工方法において、前記容器に水晶ウェハを浸漬した際に、容器に超音波を照射するよう構成する。
【０００９】
請求項２に記載の水晶ウェハのポリッシュ加工方法は、前記酸性溶液が、酸化セリウム系の溶液であるよう構成する。
【００１０】
請求項３に記載の水晶ウェハのポリッシュ加工方法は、前記酸性溶液が、Ｆｅ３Ｏ４、又は、ＭｎＯ２を含む溶液であるよう構成する。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１乃至３に示した発明は、水晶ウェハを化学研磨する際に超音波を照射し、化学的作用を促進したポリッシュ加工方法を実現したので、水晶ウェハのポリッシュ加工を行う際に、高価なポリッシュ加工装置が不要であると共に、機械研磨と比べて加工条件等の維持管理が容易となって作業者による加工精度のばらつきが生じず、大口径水晶ウェハや薄板の水晶ウェハのポリッシュ加工が容易となり、水晶ウェハを製造する上で大きな効果を発揮することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図示した実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明においては、酸性溶液に水晶ウェハを浸して化学研磨する際に、化学的作用を促進するため超音波を照射したことが特徴である。そこで、酸性溶液を満たした容器に水晶ウェハを浸漬し、容器を超音波槽に設置して超音波を照射し、酸性溶液による化学研磨が支配的な超音波ポリッシュ加工（ＵＳ−Ｐｏｌｉｓｈ加工）を実現した。
【００１３】
図１は、本発明に係る水晶ウェハのポリッシュ加工方法の実施例を説明するための図である。図１に示す如く、本実施例においては、水晶ウェハ７を酸性溶液８を満たした容器１１に浸漬した後、容器１１を超音波槽１２に設置したものである。本実施例においては、酸性溶液８として酸化セリウム溶液を使用しており、酸性溶液８に浸漬した水晶ウェハ７は、超音波を照射することにより化学的作用が促進され、水晶ウェハ７の表面を化学研磨する。更に、化学研磨の終了後には、水晶ウェハ７を純水にて洗浄してポリッシュ加工は終了する。
【００１４】
次に、超音波を利用したポリッシュ加工方法の原理について説明する。水晶ウェハ７の成分である二酸化ケイ素ＳｉＯ２は、ケイ素Ｓｉと酸素Ｏとが共有結合してつながっているが、酸性溶液８に含まれるセリウムＣｅはケイ素Ｓｉと電子状態が類似しているため、水晶ウェハ７を酸性溶液８に浸すとセリウムＣｅは、ケイ素Ｓｉと置換して二酸化ケイ素ＳｉＯ２に取り込まれる。取り込まれた後に、Ｃｅ−Ｏ結合はＳｉ−Ｏ結合ほど共有結合性を有していないので、Ｓｉ−Ｏ結合のネットワークを維持することが出来なくなり、その部分は少しの力、例えば、本実施例のような超音波を照射することにより破壊され、水晶ウェハ７の表面を滑らかにする。本発明は、この原理を利用したものである。
【００１５】
使用する研磨剤については、上述した酸化セリウムに限らずＳｉO２と反応する粒子であれば使用可能であり、例えば、Ｆｅ３Ｏ４やＭｎＯ２等を使用した溶液が使用できる。
又、より化学的作用を支配的にするためには、溶媒として水晶ウェハ７と反応性を持たせるものを使用することが効果的であり、例えば、ＳｉＯ２の場合、ＳｉＯ２がアルカリと反応することを利用して、研磨剤、又は、溶媒をアルカリ性とすることでより化学的作用を促進することが可能となる。
【００１６】
次に、水晶ウェハに本発明に係る超音波を利用した化学研磨として機能するポリッシュ加工を施した際に、水晶ウェハの表面の粗さを測定した結果を示す。
図２は、本発明に係るポリッシュ加工方法の効果を説明する図である。図２は、ポリッシュ加工を行う前の水晶ウェハの表面の粗さと、従来のポリッシュ加工を行った後の水晶ウェハの表面の粗さと、本発明に係る超音波（ここでは３８ｋHz）を利用したポリッシュ加工を行った後の水晶ウェハ表面の粗さとを示す。図２に示す如く、従来のポリッシュ加工時の水晶ウェハ表面の平均の粗さがＲａ＝０．１６８９μｍであるのに対し、本発明による超音波を照射したポリッシュ加工時の水晶ウェハ表面の平均の粗さはＲａ＝０．１２７２μｍであり、化学研磨による化学的作用が著しく改善されたことが認められる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る水晶ウェハのポリッシュ加工方法の実施例を説明するための図である。
【図２】本発明に係るポリッシュ加工方法の効果を説明する図である。
【図３】ポリッシュ加工装置に用いられているポリッシュ加工機構の概略図を示す。
【図４】従来の酸性溶液を使用した化学研磨であるポリッシュ加工方法の例を説明する図である。
【図５】水晶ウェハに従来の化学研磨であるポリッシュ加工を施した際に、水晶ウェハの表面の粗さを測定した結果である。
【符号の説明】
【００１８】
１・・ウェハ、
２・・キャリア、
３・・上定盤、
４・・下定盤、
５・・センターギア、
６・・インターナルギア、
７・・水晶ウェハ、
８・・酸性溶液、
９・・容器、
１０・・ホットプレート、
１１・・容器、
１２・・超音波槽
【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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