(57)【要約】【課題】  研削加工段階に応じて、例えば砥石を回転させる装置を段階的な送り制御や段階的な圧力制御によって切替え制御することにより、精度のよい研削加工をおこなうことのできる精密加工方法を提供する。【解決手段】  被研削体ａをダイヤモンド砥石ｂによって粗研削することにより中間の被研削体を製作する第一工程と、該中間の被研削体をＣＭＧ砥石によって研削することにより最終の被研削体を製作する第二工程と、からなり、第一工程においては、前記移動量に基づく制御により、回転装置６ｂおよび基台３が送り速度の異なる多段送りによって送り制御されており、第二工程においては、圧力に基づく制御により、回転装置６ｂおよび基台３が一定圧力にて、または圧力の異なる多段階の定圧力にて移動制御される精密加工方法である。【選択図】  図１
2006281412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研削体を回転させる回転装置および該回転装置を支持する第一の基台と、砥石を回転させる回転装置および該回転装置を支持する第二の基台と、からなる精密加工装置であって、前記第一の基台および／または前記第二の基台には、一方の基台を他方の基台側へ移動可能な移動調整手段が備えられており、該移動調整手段は、移動量に基づく制御と圧力に基づく制御が選択的に選定できるように構成されてなる精密加工装置を使用した精密加工方法において、
前記精密加工方法は、被研削体をダイヤモンド砥石によって研削することにより中間の被研削体を製作する第一工程と、該中間の被研削体をＣＭＧ砥石によって研削することにより最終の被研削体を製作する第二工程と、からなり、第一工程においては、前記移動量に基づく制御により、回転装置および基台が送り速度の異なる多段送りによって送り制御されており、第二工程においては、前記圧力に基づく制御により、回転装置および基台が一定圧力にて、または圧力の異なる多段階の定圧力にて移動制御されていることを特徴とする精密加工方法。
【請求項２】
前記回転装置と前記第一の基台との間、または、前記回転装置と前記第二の基台との間には回転装置の姿勢を制御するための姿勢制御装置が介装されており、前記第一工程および前記第二工程において、被研削体の研削面と砥石面との角度のずれが姿勢制御装置で適宜修正されることを特徴とする請求項１に記載の精密加工方法。
【請求項３】
回転装置にチャックされた被研削体を該回転装置からアンチャックすることなく、第一工程から第二工程へ移行することを特徴とする請求項１または２に記載の精密加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハや磁気ディスク基板など、精密な形状寸法精度や仕上げ面の平坦性が要求される物品の加工をおこなう精密加工方法に係り、特に、研削加工段階に応じて、例えば砥石を回転させる装置を段階的な送り制御や段階的な圧力制御によって切替え制御することにより、効率的で精度のよい研削加工をおこなうことのできる精密加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時、次世代パワーデバイスは、そのエネルギー損失低減や小型化への要求が高まっており、例えば、エレクトロニクス用半導体の多層化や高密度化などがその一例として挙げられる。これらの要求に対する方策としては、Ｓｉウエハを代表とする半導体ウエハの極薄化、加工表面や加工面内部に転位や格子歪のない加工方法、表面粗度（Ｒａ）をサブｎｍ（サブナノメーター）〜ｎｍ（ナノメーター）レベル、加工面の平坦度をサブμｍ（サブマイクロメーター）〜μｍ（マイクロメーター）、さらにはそれ以下とする加工方法の開発などが考えられる。
【０００３】
自動車産業に目を向けると、自動車のパワーデバイスであるＩＧＢＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）は、インバータシステムの主要なシステムである。今後は、かかるインバータの高性能化や小型化によってハイブリット車の商品性が益々高まることが予想される。そのため、ＩＧＢＴを構成するＳｉウエハの厚さを５０〜１５０μｍ、望ましくは９０〜１２０μｍ程度まで極薄化し、スイッチング損失や定常損失、熱損失の低減が不可欠となってくる。さらには、直径が２００〜４００ｍｍ程度の円形Ｓｉウエハの加工面、もしくは加工表面近傍内部において転位や格子歪などの欠陥をゼロとした完全表面とすること、表面粗度（Ｒａ）をサブナノメーター〜ナノメーターレベル、平坦度をサブマイクロメーター〜マイクロメーターにすることによって、半導体の電極形成工程での歩留まりや、半導体の多層化が向上する。
【０００４】
一般に、上記する半導体の加工工程は、ダイヤモンド砥石による粗研削、ラッピング、エッチング、ポリッシング（遊離砥粒を用いたＷｅｔ−ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ／湿式化学機械的研削））など、多工程を要しているのが現状である（例えば、特許文献１）。かかる従来の加工法では、加工表面に酸化層や転位、格子歪が生じてしまい、完全表面を得ることは極めて困難となる。また、ウエハの平坦度も悪く、加工時もしくは電極形成後のウエハの破損によって歩留まりの低減に繋がる。さらには、従来の加工法では、ウエハの直径が２００ｍｍ、３００ｍｍ、４００ｍｍと大きくなるに従い、その極薄化は困難となり、直径が２００ｍｍのウエハの厚さを１００μｍレベルにするための研究が進められているのが現状である。
【０００５】
本発明者等は、上述する従来技術の問題点に鑑み、粗加工から最終の延性モード加工を含む超精密表面加工までを精密ダイヤモンド砥石のみで一貫して効率よくおこなうことのできる精密平面加工機械に関する発明を開示している（特許文献１）。
【０００６】
かかるダイヤモンド砥石を応用した研削加工は、砥石の回転と、砥石を支持する主軸の送りと、被加工体の位置決めの３つの主要な動きが重要となる。これらの動きを精度よくコントロールすることにより精密加工を可能なものとするのであるが、特に、粗加工〜超精密加工までを１つの装置で一貫しておこなうためには、上述の主要な動きのうち、主軸の送りの制御を幅広い範囲で精度よくおこなうことが必要となる。従来の研削加工における主軸の制御は、例えばサーボモータを応用した方式が多用されているが、低圧領域〜高圧領域までを制度よく制御するには十分とは言えず、特に、超精密加工をおこなう低圧領域での加工に対しては十分なものではなかった。
【０００７】
そこで、本発明者等は、特許文献２において、圧力制御をサーボモータと超磁歪アクチュエータの組み合わせによっておこなう精密加工機械を開示している。１０ｇｆ／ｃｍ２以上の圧力範囲においてはサーボモータと圧電アクチュエータにておこない、１０ｇｆ／ｃｍ２〜０．０１ｇｆ／ｃｍ２の圧力範囲においては超磁歪アクチュエータにておこなうことにより、粗加工〜超精密加工までを１つの装置で一貫しておこなうことが可能となる。また、研削用砥石としては、砥粒粒度が３０００番よりも細かいダイヤモンドカップ型砥石を使用するものである。
【０００８】
さらに、本発明者等は、上記するＣＭＰが持つ問題点に鑑みて研究をおこない、砥石微粒子とワークに対する反応性を有する化合物を含み、それらを特定の結合材をもって固定化した合成砥石を使用することが問題解決に有効であることを見出し、かかる合成砥石に関する発明を特許文献３に開示している。この合成砥石を使用した研削は、ケミカルメカニカル研削（ＣＭＧ研削）と称されている。
【特許文献１】特表２００３−２５１５５５号公報
【特許文献２】特表２０００−１４１２０７号公報
【特許文献３】特表２００２−３５５７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２の精密加工機械によれば、粗加工〜超精密加工までを１つの装置で一貫しておこなうことが可能となるが、ダイヤモンド砥石のみによる研削加工では、最終仕上げ面を無欠陥で無転位、格子歪無しの完全表面とすることは不可能である。
【００１０】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、砥石または被研削体の移動量に基づく制御と圧力（定圧）に基づく制御を組み合わせるとともに、加工段階に応じてダイヤモンド砥石とＣＭＧ砥石を使い分けることにより、効率的かつ極めて高精度の研削加工を実現することのできる精密加工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】
【００１１】
前記目的を達成すべく、本発明による精密加工方法は、被研削体を回転させる回転装置および該回転装置を支持する第一の基台と、砥石を回転させる回転装置および該回転装置を支持する第二の基台と、からなる精密加工装置であって、前記第一の基台および／または前記第二の基台には、一方の基台を他方の基台側へ移動可能な移動調整手段が備えられており、該移動調整手段は、移動量に基づく制御と圧力に基づく制御が選択的に選定できるように構成されてなる精密加工装置を使用した精密加工方法において、前記精密加工方法は、被研削体をダイヤモンド砥石によって研削することにより中間の被研削体を製作する第一工程と、該中間の被研削体をＣＭＧ砥石によって研削することにより最終の被研削体を製作する第二工程と、からなり、第一工程においては、前記移動量に基づく制御により、回転装置および基台が送り速度の異なる多段送りによって送り制御されており、第二工程においては、前記圧力に基づく制御により、回転装置および基台が一定圧力にて、または圧力の異なる多段階の定圧力にて移動制御されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の精密加工方法で使用される精密加工装置において、被研削体を把持しながら回転させる回転装置、および、砥石を回転させる回転装置は、それぞれの基台上に載置されており、被研削体の加工表面と砥石面とが対向配置されている。被研削体と砥石双方の軸心が一致するように双方が位置決めされており、例えば、被研削体を回転させる回転装置を支持する第一の基台が固定されていて、砥石を回転させる回転装置を支持する第二の基台が、加工段階に応じて移動量制御または定圧制御されながら、砥石を回転させる回転装置が被研削体側へ移動することにより被研削体表面の研削加工がおこなわれる。なお、砥石による被研削体の研削に際しては、双方の軸心方向を一致させておき、砥石を該軸心直交方向（水平方向）にスライドさせながら研削する方法もある。
【００１３】
例えば、砥石を回転させる回転装置を支持する第二の基台が被研削体側へ移動する実施形態においては、該第二の基台には、いわゆる送りねじ機構を構成する送りねじとナットが装着され、さらには、適宜の空気圧アクチュエータまたは油圧アクチュエータが装着された構成となっている。この送りねじ機構は、サーボモータの出力軸に取り付けられた送りねじにナットが移動可能に螺合され、このナットが第二の基台に装着されることにより、第二の基台が制御可能な移動をおこなうこととなる。かかる送りねじ手段とアクチュエータは、研削加工段階に応じて適宜選択できるようになっており、例えば初期の研削段階においては被研削体表面がある程度の面粗さとなるまでは送りねじ機構が選択され、ナットの適宜の移動量に応じて第二の基台上の回転装置（砥石）が被研削体側へ移動することで被研削体表面の初期研削が実施される。
【００１４】
ここで、上記する初期研削は、粗研削段階と、次のステップの中仕上げ段階（この中仕上げ段階も例えば２つの段階から構成される）とからなる多段階の研削ステップから構成できる。この初期研削においては、すべての段階でダイヤモンド砥石が使用されるが、各研削段階ごとにダイヤモンド砥石の仕様を変えながら研削がおこなわれる。このダイヤモンド砥石の仕様の変更は、例えば、粗研削段階で、４００〜８００番程度の砥石を、中仕上げ段階で３０００〜３００００番程度の砥石を使用するといった具合に、段階的に砥粒粒子が細かくなるように砥石の選定がおこなわれる。また、研削段階ごとに砥石の送り速度が変化する多段送りとすることが望ましい。発明者等の実験によれば、使用される砥石の種類（市販されている各社の砥石）によっても相違するが、一定の送り速度で研削するよりも２段階あるいは３段階に送り速度を遅くしていくことにより、所望厚さとなるまでの研削時間を格段に短縮できることが分かっている。なお、例えば、初期の厚さが７３０μｍ程度のＳｉウエハを１１０μｍ程度（最終仕上げ）まで研削する場合においては、初期研削における粗研削段階で１８０μｍ程度まで研削をおこない、次の中仕上げ段階を１３０μｍまで、および１１０μｍまでの２段階で研削をおこない、後述する最終仕上げのＣＭＧ研削にて１〜２μｍ程度の研削をおこなうという研削ステップが採用できる。
【００１５】
被研削体表面の初期研削が終了すると、移動量に基づく制御から超精密研削段階（第二工程）における定圧制御へと制御態様の切替えがおこなわれる。この制御態様の切替えの際には、使用される砥石をダイヤモンド砥石から超精密研削用のＣＭＧ砥石に交換される。このＣＭＧ砥石は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）またはシリカ（ＳｉＯ２）を含む砥粒粒子と、該砥粒粒子を結合させる樹脂系結合剤とから少なくとも構成される砥石である。超精密研削段階においては、極めて微小な研削によって被研削体表面の仕上げがおこなわれることから、この研削加工は、一定の圧力で砥石を被研削体表面に加圧していく必要がある。超精密研削段階においては、最終仕上げ段階までの間で、被研削体表面が延性モードに入るように調整しつつ、徐々に圧力を落としながら、多段階の定圧研削を実施する必要がある。この定圧研削は、空気圧アクチュエータまたは油圧アクチュエータを使用することにより実現できる。例えば一例として、１０ｍｇｆ／ｃｍ２〜５０００ｇｆ／ｃｍ２の圧力制御が要求される場合においては、１０ｍｇｆ／ｃｍ２〜３００ｇｆ／ｃｍ２までを低圧領域、３００ｇｆ／ｃｍ２〜５０００ｇｆ／ｃｍ２までを高圧領域とする２段階に分け、それぞれの圧力領域にて使用される２種類のアクチュエータを選択可能とした精密加工装置とすることにより、多段階の定圧制御を実現することが可能となる。なお、この第二工程は、上記する２段階の定圧制御のほかに、第二工程を通して一定圧力にておこなう方法であっても、３段階以上の定圧制御にておこなう方法であってもよい。
【００１６】
また、本発明による精密加工方法の好ましい実施形態において、前記精密加工装置には、前記回転装置と前記第一の基台との間、または、前記回転装置と前記第二の基台との間には回転装置の姿勢を制御するための姿勢制御装置が介装されており、前記第一工程および前記第二工程において、被研削体の研削面と砥石面との角度のずれが姿勢制御装置で適宜修正されることを特徴とする。
【００１７】
ここで、精密加工装置の一実施形態は、Ｘ軸とＹ軸からなる平面内に延びる第一の面材と、該第一の面材に間隔を置いて並列する第二の面材とから構成できる。この第一の面材と第二の面材の間には、球体およびＸ軸とＹ軸からなる平面に直交するＺ軸方向に伸張する第一のアクチュエータが介装されていて、第二の面材には、Ｘ軸とＹ軸からなる平面内の適宜の方向に伸張する第二のアクチュエータが接続されている。第二の面材は、載置物を載置した姿勢で第一の面材に対して相対的に移動可能に構成されていて、球体は、弾性変形が可能な接着剤にて第一の面材または第二の面材に接着されている。また、第一のアクチュエータと第二のアクチュエータには、それぞれ圧電素子と超磁歪素子が備えられた構成となっている。
【００１８】
第一の面材、第二の面材ともに、第二の面材上に載置される載置物の重量を支持し得る強度を備えた材料から成形されるとともに、非磁性材料から成形されることが好ましい。かかる材料としては、特に限定するものではないが、オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用できる。一方、第一の面材と第二の面材の間に介装される球体も同様に、少なくとも第二の面材上に載置される載置物の重量を支持し得る強度を備えた材料からなることを要する。したがって、載置物の設定重量に応じて球体を形成する材料も適宜選定できるが、一例として、金属が挙げられる。第一の面材と第二の面材のうち、球体と当接する箇所には、球体の形状に応じた切り込みを設けておくこともできる。尤も、面材に切り込みを設けることによっても、第一の面材と第二の面材との間には所定の間隔が保持されていることを要する。この間隔は、例えば第二の面材が第二のアクチュエータの作動によって傾斜した場合でも、第二の面材が第一の面材に当接しないような適宜の離隔に設定されるのがよい。
【００１９】
第一の面材と第二の面材との間に球体と２つの第一のアクチュエータが平面的には任意の３角形の各頂点に位置するように介装配置されていて、第二の面材における四方の端辺のうちの少なくとも１辺には第二のアクチュエータが装着されている。かかる少なくとも３つのアクチュエータにより、第二の面材は、載置物を直接載置した姿勢で、第一の面材に対して相対的に３次元的な変位を実現することができる。この第二の面材の変位に際しては、その下方で該第二の面材を支持する球体表面の接着剤が弾性変形することにより、第二の面材の変位がほぼ無拘束状態の自由変位を実現できる。
【００２０】
また、第一のアクチュエータ、第二のアクチュエータともに、超磁歪素子と圧電素子から構成されている。ここで、超磁歪素子とは、ジスプロニウムやテルビウムなどの希土類金属と鉄やニッケルの合金のことであり、棒状の超磁歪素子の周りのコイルに電流が印加されることによって生じる磁界により、該素子が１μｍ〜２μｍ程度伸びることができる。また、この超磁歪素子の性質としては、２ｋＨｚ以下の周波数領域において使用でき、ピコ秒（１０−１２秒）の応答速度を備えている。さらに、その出力性能は、１５〜２５ｋＪ／ｃｍ３程度であり、例えば、後述する圧電素子の約２０〜５０倍の出力性能を有する。一方、圧電素子は、チタン酸ジルコン酸塩（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などからなる。圧電素子の性質としては、１０ｋＨｚ以上の周波数領域にて使用でき、ナノ秒（１０−９秒）の応答速度を備えている。出力パワーは超磁歪素子に比して小さく、比較的軽荷重領域での高精度な位置決め制御（姿勢制御）に好適である。なお、ここでいう圧電素子には電歪素子も含まれている。
【００２１】
第一工程から第二工程までの全ての段階で、上記する姿勢制御装置を稼動させながら、被研削体の研削面と砥石面との角度のずれが適宜修正される。超磁歪素子、圧電素子ともにその応答速度が速いことから、本発明では、原則として圧電素子を使用しながら、必要に応じて超磁歪素子を使用するといった双方の使い分けを適宜おこなうものである。なお、かかる軸心の微小なずれは常時検知されるようになっており、検知された微小なずれは、コンピュータによって数値処理され、超磁歪素子（超磁歪アクチュエータ）や圧電素子（圧電アクチュエータ）の必要伸縮量として各アクチュエータに入力される。
【００２２】
発明者等の実験によれば、微小な角度ずれをもった状態でダイヤモンド研削をおこなった場合と角度ずれがない状態の場合を比較すると、その加工表面の凹凸度の相違は歴然であること、およびこの凹凸度の相違により、ＣＭＧ研削に要する所要時間も大きく異なってくるという結果が得られている。
【００２３】
また、本発明による精密加工方法の好ましい実施形態は、回転装置にチャックされた被研削体を該回転装置からアンチャックすることなく、第一工程から第二工程へ移行することを特徴とする。
【００２４】
被研削体のチャックは、真空吸引などの適宜の方法によっておこなわれるが、発明者等の検証によれば、ダイヤモンド砥石による研削（第一工程）からＣＭＧ砥石による研削（第二工程）への移行の際に被研削体をアンチャックすると、第一工程において製造された中間の被研削体表面にはまだら模様が残ってしまう一方で、アンチャックしない場合にはかかるまだら模様が残らないという検証結果が得られている。これは、ダイヤモンド研削段階に発生した残留応力により、アンチャック時に被研削体が撓んでしまい、かかる撓みが表面のまだら模様を生じさせているものと判断できる。
【発明の効果】
【００２５】
以上の説明から理解できるように、本発明の精密加工方法によれば、移動量に基づく制御の際にはダイヤモンド砥石を使用しながら送り速度を段階的に変えていき、定圧制御の際にはＣＭＧ砥石を使用しながら圧力を段階的に変えていくことにより、効率的かつ精度のよい研削加工を実現することができる。また、本発明の精密加工方法によれば、球体が２枚の面材間に介装されてなる姿勢制御装置が研削加工途中の回転装置の姿勢を適宜修正するため、研削精度を一層高めることができ、研削効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の精密加工装置の一実施形態を示した側面図を、図２は、ＣＭＧ砥石の一実施形態を示した斜視図をそれぞれ示している。図３は、姿勢制御装置の一実施形態を示した平面図を、図４は、図３のＩＶ−ＩＶ矢視図を、図５は、図３のＶ−Ｖ矢視図をそれぞれ示している。図６は、６種類の試験片表皮（ポリッシング面、スライシング面、ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））の硬さを比較したグラフを、図７は、６種類の試験片表皮（ポリッシング面、スライシング面、ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））のＸＰＳ分析結果を示す図を、図８は、４種類の試験片表皮（ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））それぞれのエッチング深さとエッチピット密度の関係を示したグラフをそれぞれ示している。図９は、４００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合、３段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフを、図１０は、８００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフをそれぞれ示している。図１１は、中間の被研削体の加工表面の粗さに対するＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフを、図１２は、第一工程において被研削体の研削面と砥石面との間に角度のずれがある場合とない場合における、ＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフをそれぞれ示している。図１３は、ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハの断面のＴＥＭ画像を、図１４は、図１３における格子欠陥の有無を分析したグラフである。図１５は、従来のＣＭＰ法にて得られたウエハの断面のＴＥＭ画像を、図１６は、図１５における格子欠陥の有無を分析したグラフである。図１７ａは、ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面のＴＥＭ画像を、図１７ｂは、極薄ウエハ表面の制限視野電子線回析図形をそれぞれ示している。図１８ａは、ＣＭＰ法にて得られたウエハ表面のＴＥＭ画像を、図１８ｂは、ウエハ表面の制限視野電子線回析図形をそれぞれ示している。図１９は、ＡＦＭによるＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面の３次元画像を、図２０は、ＡＦＭによる従来のＣＭＰ法にて得られたウエハ表面の３次元画像をそれぞれ示している。なお、図示する実施形態においては、空気圧アクチュエータを使用しているが、これは油圧アクチュエータであってもよく、また圧力制御に応じて３基以上のアクチュエータを備えた構成であってもよい。
【００２７】
図１は、精密加工装置１の一実施形態を示したものである。精密加工装置１は、被研削体ａを真空吸引した姿勢で回転させる回転装置６ａと該回転装置６ａを支持する第一の基台２と、砥石ｂを回転させる回転装置６ｂを支持する第二の基台３と、この第二の基台３を水平方向に移動させる移動調整手段、およびかかる第一の基台２と第二の基台３を下方から支持する台座９とから大略構成される。なお、砥石ｂは、初期研削段階（第一工程）ではダイヤモンド砥石を使用し、第二工程（超精密研削段階）ではＣＭＧ砥石を使用する。この初期研削段階は、砥石ｂの送り速度が異なる多段階の送り制御にておこなわれるものであり、各送り段階ごとに仕様の異なる砥石ｂが取り替えられる。一方、ＣＭＧ砥石の一実施形態を図２に示している。ここで、ＣＭＧ砥石ｂは、アルミニウム製のリング状フレームｂ２の先端に、やはりリング状に成形された砥石ｂ１が固着されている。この砥石ｂ１は、酸化セリウム（ＣｅＯ２）またはシリカ（ＳｉＯ２）を含む砥粒粒子と、該砥粒粒子を結合させる樹脂系結合剤とから少なくとも成形されるものである。
【００２８】
第一の基台２と回転装置６ａとの間には、姿勢制御装置７が介在している。また、移動調整手段は、第二の基台３を移動量に基づいて制御するための送りねじ手段４と、第二の基台３を圧力制御するための空気圧アクチュエータ５とから構成されている。この送りねじ手段４と空気圧アクチュエータ５は、それぞれコントローラ８に接続されており、研削加工段階に応じて、適宜切替え可能な構成となっている。なお、図示しない位置検知センサが被研削体ａと砥石ｂとの位置を常時検知する構成となっており、この検知された位置情報に基づいて、後述する姿勢制御装置７を構成する圧電素子や超磁歪素子が伸張することにより、回転装置６ａ，６ｂ双方の軸心のずれを適宜修正できるようになっている。
【００２９】
送りねじ手段４は、サーボモータ４３の出力軸に装着された送りねじ４１にナット４２が回転可能に螺合しており、このナット４２が第二の基台３に取り付けられている。なお、ナット４２と第二の基台３は、着脱可能な構成となっている。
【００３０】
第二の基台３を構成する前記他側３２には、送りねじ４１が遊嵌する貫通孔が穿設されており、遊嵌する送りねじ４１の左右には、それぞれ空気圧アクチュエータ５，５が固着されている。この空気圧アクチュエータ５，５は、圧力性能の異なるアクチュエータであり、例えば、一方の空気圧アクチュエータ５が相対的に低圧領域を分担するアクチュエータであり、他方の空気圧アクチュエータ５が相対的に高圧領域を分担するアクチュエータである。例えば、空気圧アクチュエータ５は、シリンダの内部にピストンロッドが摺動可能に内臓されている。
【００３１】
初期研削段階（第一工程）においては、ナット４２に第一の基台３が接続され、サーボモータ４３の駆動に応じてナット４２が一定量移動され、このナット４２の移動に応じて第二の基台３（に載置する回転装置６ｂ）も一定量移動することができる。この初期研削段階は、例えば、粗研削段階と次のステップの中仕上げ段階からなり、粗研削段階においては４００〜８００番程度のダイヤモンド砥石を、中仕上げ段階で３０００〜３００００番程度のダイヤモンド砥石を使い分けながら、段階的な研削がおこなわれる。さらに、この段階的なダイヤモンド研削に際しては、砥石の送り速度も段階的に変化する（徐々に送り速度が低減していく）ように調整される。
【００３２】
一方、第一工程の超精密研削段階（第二工程）に際しては、第二の基台３とナット４２の接続が解除される。この状態で、今度は高圧領域を分担する空気圧アクチュエータ５を駆動させる。空気圧アクチュエータ５を構成するピストンロッド（図示せず）の一端が板材（図示せず）を押圧しながら、すなわち、板材に反力を取りながら、第二の基台３は第一の基台２側へ押出されることになる。この板材はナット４２と固着しており、ナット４２は送りねじ４１に螺合した構成となっているため、第二の基台３を押出すに十分な反力受けとなり得る。超精密研削加工においては、高圧領域における段階的な定圧研削をおこなった後に、使用するアクチュエータを低圧領域を分担する空気圧アクチュエータ５に切替え、高圧領域の場合と同様に、低圧領域における段階的な定圧研削をおこなっていく。
【００３３】
図３は姿勢制御装置７の一実施形態を、図４は図３のＩＶ−ＩＶ矢視図をそれぞれ示している。姿勢制御装置７は、上方が開放された筐体からなり、該筐体は、第一の面材７１と側壁７１１とから構成される。かかる筐体は、例えばＳＵＳ材から成形することができる。対向する側壁７１１，７１１の間には第二の面材７２が第二のアクチュエータ７５、７５を介して装着されている。ここで、第一の面材７１と第二の面材７２との間には、第二の面材７２が傾斜した場合でも双方が干渉しない程度の適宜の間隔Ｌが確保されている。図示する実施形態では、第二のアクチュエータ７５のほかに、第二の面材７２をＸ−Ｙ平面内に保持するために、複数のバネ７７，７７，…が側壁７１１と第二の面材７２の間に介装されている。
【００３４】
第二のアクチュエータ７５は、適宜の剛性を有する軸部材７５ｃと、超磁歪素子７５ａおよび圧電素子７５ｂから構成されている。なお、超磁歪素子７５ａは、素子のまわりに図示しないコイルが装着されており、コイルに電流が流れることによって生じる磁界によって伸張可能に構成されている。また、圧電素子７５ｂも、電圧が作用することによって該素子が伸張可能となっている。さらに、図示しないが、第二の面材７２上の載置物（例えば、回転装置など）の位置を検出するセンサによる載置物の位置情報に応じて、超磁歪素子７５ａまたは圧電素子７５ｂに適宜の電流ないしは電圧が作用できるように構成されている。なお、超磁歪素子７５ａと圧電素子７５ｂの作動の選択は、第二の面材７２を比較的大きく動かす必要があるか否か等、加工段階に応じて適宜選択できるように構成されている。ここで、超磁歪素子７５ａとしては、従来と同様にジスプロニウムやテルビウムなどの希土類金属と鉄やニッケルの合金から成形することができ、圧電素子７５ｂとしては、チタン酸ジルコン酸塩（Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３）やチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、またはその他一般的に用いられるセラミック圧電材料から成形できる。
【００３５】
例えば、姿勢制御装置７を第一の基台２上に載置した場合には、Ｘ−Ｙ平面（水平方向）に第二の面材７２を変位させる際には第二のアクチュエータ７５、７５を作動させ、Ｚ方向（鉛直方向）に変位させる際には、第一のアクチュエータ７６，７６を作動させる。ここで、第一のアクチュエータ７６も第二のアクチュエータ７５と同様に、適宜の剛性を有する軸部材７６ｃと、超磁歪素子７６ａおよび圧電素子７６ｂから構成されている。
【００３６】
第一の面材７１と第二の面材７２との間には、第一のアクチュエータ７６，７６のほかに、球体７３が介装されている。かかる球体７３を詳細に説明した断面図が図５である。
【００３７】
球体７３は、例えば金属からなる球状のコア部７３ａと、該コア部７３ａの外周に設けられ、例えばグラファイトからなる被膜７３ｂとから構成できる。さらに、被膜７３ｂの外周には常温で弾性変形が可能な接着剤７４からなる被膜が形成されている。ここで、接着剤７４は、例えば、引張りせん断接着強さが１０〜１５Ｍｐａ、減衰係数が２〜７Ｍｐａ・ｓｅｃで好ましくは４．５Ｍｐａ・ｓｅｃ、接着材のばね定数が、８０〜１３０ＧＮ／ｍで好ましくは１００ＧＮ／ｍの接着剤（弾性エポキシ系接着剤）を使用することができ、接着剤の厚みを０．２ｍｍ程度に設定することができる。
【００３８】
第一の面材７１および第二の面材７２の球体７３と当接する箇所には、それぞれ切欠き７１ａ，７２ａが刻設されており、球体７３は、それぞれの切欠き７１ａ，７２ａ内にその一部が収容されることで位置決めされる。また、球体７３の外周を被覆する接着剤６は、切欠き２１ａ，２２ａと接着している一方で、球体７３（を構成する被膜７３ｂ）と縁切りされており、球体７３は接着剤７４の被膜内で自由に回転することができる。
【００３９】
第二の面材７２上に回転装置６ａが載置された姿勢で、第一のアクチュエータ７６および第二のアクチュエータ７５が作動しながら回転装置６ａの姿勢制御をおこなう際には、接着剤７４からなる被膜が弾性変形することにより、第二の面材７２の３次元的な自由変位を許容することが可能となる。この際、球体７３を構成するコア部材７３ａは回転装置６ａの重量を支持しながらも、その外周の接着剤７４からなる被膜を拘束することなく、定位置で回転しているのみである。したがって、球体７３は実質的には回転装置６ａの重量を支持するに過ぎず、球体７３と接着剤７４は相互に接着していないことから、第二の面材７２の変位に応じて、接着剤７４は球体７３に何らの拘束も受けることなく自由に弾性変形することができる。したがって、第二の面材７２は、接着剤７４の弾性変形による反作用力程度の極めて微小な拘束しか受けないことになる。
【００４０】
本発明の被研削体の研削方法（精密加工方法）は、精密加工装置１のみを使用して粗研削〜最終の超精密研削までを一貫しておこなうものである。まず、砥石ｂとしてダイヤモンド砥石を使用し、送りねじ手段４により、第二の基台３（回転装置６ｂ）を所定量移動しながら被研削体ａの粗研削をおこない、中間の被研削体を製作する（第一工程）。なお、この粗研削段階においては、砥石ｂと被研削体ａの位置が検知されており、被研削体ａの研削面と砥石面との間に角度ずれが生じた際には、姿勢制御装置７にて適宜修正がおこなわれる。
【００４１】
次に、砥石ｂをダイヤモンド砥石からＣＭＧ砥石に変更し、今度は、空気圧アクチュエータ５を稼動させ、比較的高圧領域内の一定圧力を段階的に変化させながら被研削体ａにＣＭＧ砥石を押圧していく。研削の最終段階においては、空気圧アクチュエータ５に切替え、低圧領域内の一定圧力を同様に段階的に変化させながら被研削体ａの最終研削をおこなう。なお、この超精密研削段階においても、砥石ｂと被研削体ａの位置が常時検知されており、被研削体ａの研削面と砥石面との間に角度ずれが生じた際には、姿勢制御装置７にて適宜修正がおこなわれる。
【実施例１】
【００４２】
次に、図６〜図８を参照して、固定砥粒による加工表面と遊離砥粒による加工表面の比較実験結果を説明する。
【００４３】
固定砥粒、遊離砥粒双方を、工具の硬軟ごとに、表面欠陥の除去率、形状、表面粗さ、加工変質層の各要素で比較した概略を表１に示す。
【００４４】
【表１】
2006281412.tif 000003
【００４５】
表１より、除去率や形状の面からは固定砥粒加工が有利であり、加工表面の粗さや加工変質層の面からは遊離砥粒加工が有利であることが大略確認できる。固定砥粒加工において、その欠点となる加工表面の粗さや加工変質層を改善するために、研削加工に化学反応を積極的に付与した固定砥粒による加工方法が、ＣＭＧ法（Ｃｈｅｍｏ−Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ−Ｇｒｉｎｄｉｎｇ）である。
【００４６】
化学的活性砥粒や添加剤を含有したＣＭＧ砥石を使用することにより、砥石と被研削体との間、樹脂系結合剤（に含まれている添加剤）と被研削体との間において化学反応がおこなわれる。そこで、Ｓｉウエハとの反応が良好な砥粒（ＣｅＯ２，ＳｉＯ２）を使用してＣＭＧ砥石を試作し、その効果を調べた。表２は、実験でのＣＭＧ加工条件を示したものである。
【００４７】
【表２】
2006281412.tif 000004
【００４８】
ここで、研削液は、ｐＨ７とｐＨ１１となっている。ＣＭＧ研削との比較のために、スライシングウエハ、市販のポリッシングウエハ、ダイヤモンド砥石研削したウエハ（研削鏡面、研削焼け面）を用いた。加工表面をＳＥＭ写真（走査型電子顕微鏡写真）で観察すると、ポリッシングウエハに比べて、ダイヤモンド砥石研削したウエハ（研削鏡面、研削焼け面）やＣＭＧ研削したウエハでは研削条痕が見られた。
【００４９】
次に、各種試験片表皮の硬さについて調べた結果を図６に示す。図６において、ａは、ポリッシングウエハを、ｂは、スライシングウエハを、ｃは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）を、ｄは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）を、ｅは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが７）を、ｆは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが１１）をそれぞれ示している。図６によれば、ポリッシングウエハが最小値、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）が最大値となっている。ポリッシングウエハに比べて、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）では加工歪みなどにより４０％程度の加工硬化がある。一方、ＣＭＧ研削したウエハの硬さは、ダイヤモンド砥石研削したウエハよりも低いことが分かる。特に、ｐＨが１１の場合、加工硬度はさらに低く、ポリッシングウエハより１４％高くなっている。これは、化学反応によって小さな作用力で材料除去が可能になったものである。
【００５０】
さらに、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を使用してＳｉウエハ表面の組成を分析した結果を図７に示す。図７において、ａは、ポリッシングウエハを、ｂは、スライシングウエハを、ｃは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）を、ｄは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）を、ｅは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが７）を、ｆは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが１１）をそれぞれ示している。ポリッシングウエハにおいては、自然酸化などが原因で僅かながらＳｉＯ２が観察された。ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）では、ＳｉよりもＳｉＯ２の成分が多くなっている。それに対して、ＣＭＧ研削したウエハでは、Ｓｉ：ＳｉＯ２の組成比が最もポリッシングウエハに近い。このように、Ｓｉの表面酸化が抑制されていることから、ＣＭＧでは塑性変形（加工歪み）に起因する研削熱が少ないことが推察できる。
【００５１】
次に、上記各試験片を室温にてＨＦ：ＨＮＯ３：ＣＨ３ＣＯＯＨ＝９：１２：２のエンチャットにより３０秒エッチングし、各試験片表面の観察を試みた。かかるエンチャットにて、加工欠陥を顕在化することができる。観察によれば、ポリッシングウエハには転位による影響がほとんど観察されないが、スライシングウエハには無数のエッチピットが不規則に存在する。それに対して、研削面におけるエッチピットは研削痕に沿って発生しているのが特徴である。ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）では、エッチピットが小さいがその数は非常に多い。また、ＣＭＧ研削したウエハでは、逆にエッチピットが大きくなり、その数は少なくなっている。なお、クーラントのｐＨ値を上げると、エッチピットの数はさらに減少することが観察された。
【００５２】
ここで、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面、研削焼け面）とＣＭＧ研削ウエハ（ｐＨが７、１１）の各研削面をさらにエッチングし、表面からの深さに対するエッチピット分布を調べた結果が図８である。図８において、Ｘは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）を、Ｙは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）を、Ｚは、ＣＭＧ研削ウエハ（ｐＨが７）を、Ｗは、ＣＭＧ研削ウエハ（ｐＨが１１）をそれぞれ示している。ＣＭＧ研削ウエハ（ｐＨが７、１１）における転位深さは双方とも５μｍ程度であり、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）と比較すると、転位密度は１／２〜１／３程度に減少している。
【００５３】
以上の実験結果より、ＣＭＧ法によれば、加工変質層を軽減することが可能となり、Ｓｉウエハ加工に際して完全砥粒化を可能とする有効な方法であることが証明された。
【実施例２】
【００５４】
次に、第一工程（ダイヤモンド砥石研削）において、砥石の送り速度を段階的に変化させながらおこなう方法が、加工時間の短縮に繋がることを実験結果に基づいて説明する。なお、表３に実験条件を示している。
【００５５】
【表３】
2006281412.tif 000005
【００５６】
本実験は、ウエハ厚さが７３０μｍ程度から１１０μｍ程度に至るまでの加工時間を、２種類のダイヤモンド砥石（４００番、８００番）を使用して、一定速度の場合と２段階に速度変更する場合、および３段階に速度変更する場合で比較実験をおこなったものである。図９は、４００番のダイヤモンド砥石（ＳＤ４００Ｎ１００ＤＫ１００）の場合を、図１０は、８００番のダイヤモンド砥石（ＳＤ８００Ｎ１００ＤＫ１００）の場合をそれぞれ示した結果である。なお、ダイヤモンド砥石（４００番、８００番）ともに、切り込み量が５０μｍ以降では、接線分力に変化は観察されず安定して１１０μｍ厚さまでの加工が可能であったことを付記しておく。
【００５７】
図９において、Ｘは、４０μｍ／ｍｉｎの一定速度の場合を、Ｙは、９０μｍ／ｍｉｎ→３０μｍ／ｍｉｎの２段階に送り速度を変化させた場合を、Ｚは、１００μｍ／ｍｉｎ→８０μｍ／ｍｉｎ→３０μｍ／ｍｉｎの３段階に送り速度を変化させた場合をそれぞれ示している。Ｓｉウエハは徐々に薄くなるにつれて大きな接線分力に耐えられなくなって割れてしまうため、本実験では３段階まで送り速度を変化させている。図からも明らかなように、一定速度での研削に比べて２段階または３段階に送り速度を変化させた場合は、加工時間を１／２程度とすることができる。なお、本実験の送り速度は適宜変更することができるものであることは勿論のことである。
【００５８】
図１０においては、Ｘは、１０μｍ／ｍｉｎの一定速度の場合を、Ｙは、３０μｍ／ｍｉｎの一定速度の場合を、Ｚは、４０μｍ／ｍｉｎ→３０μｍ／ｍｉｎの２段階に送り速度を変化させた場合をそれぞれ示している。ＹとＺを比較すると、加工時間が２割程度短縮できる結果となっている。
【００５９】
以上の実験結果からも明らかなように、ダイヤモンド砥石研削による第一工程においては、段階的に砥石の送り速度を低減していくことを前提とし、はじめは可能な限り高速の送り速度を採用することが効率的な加工方法であると結論付けられる。
【実施例３】
【００６０】
次に、ＣＭＧ砥石研削がおこなわれる第二工程の加工時間の長短に大きな影響を与えると考えられる３つの因子についての実験結果を以下に示す。かかる因子の１つは、第一工程にて加工された中間の被研削体の加工表面の粗さであり、第２の因子は、第一工程〜第二工程における被研削体表面と砥石の研削面との角度ずれの有無（双方のアライメント）であり、第３の因子は、第一工程から第二工程へ移行する際に被研削体を回転装置からアンチャックするか否かである。
【００６１】
まず、第一工程にて加工された３つの表面粗さの異なる試験片について、第二工程に要する加工時間を調べた実験結果が図１１である。なお、本実験における実験条件を表４に示す。
【００６２】
【表４】
2006281412.tif 000006
【００６３】
図１１において、Ｘは、中間の被研削体表面の粗さ（Ｒａ）が０．１５３μｍの場合を、Ｙは、粗さ（Ｒａ）が０．０１８μｍの場合を、Ｚは、粗さ（Ｒａ）が１ｎｍ（ナノメーター）の場合をそれぞれ示している。図１１からも明らかなように、第一工程における被研削体の加工表面は可能な限り表面粗さの少ない状態に仕上げることが全体の加工時間の短縮に繋がることが分かる。なお、第一工程に要する加工時間の短縮をも考慮すれば、既述するように第一工程においては多段階の砥石送り制御をおこなうことが望ましく、その初期段階においては粒径の粗いダイヤモンド砥石を使用しつつ比較的高速度の送り速度にて加工をおこない、次の段階へ移行するごとに使用されるダイヤモンド砥石の粒径を小さくしていくとともに、砥石送り速度を低減していく方法が最も効率的な方法であると結論付けることができる。
【実施例４】
【００６４】
次に、第一工程〜第二工程における被研削体表面と砥石の研削面との角度ずれの有無（双方のアライメント）により、第二工程の加工時間が相違する実験結果を図１２に基づいて説明する。
【００６５】
図１２において、Ｘは、角度ずれがある場合を示しており、本実験では、鉛直面からのずれが０．０４６度、水平方向へのずれが０．０００９度の条件としている、一方、Ｙは、ずれがない場合である。図からも明らかなように、被研削体表面と砥石の研削面双方にずれがある場合とない場合とでは、第二工程に要する加工時間が格段に相違することとなる。
【００６６】
また、双方の場合における中間の被研削体表面の凹凸を調べたところ、角度ずれがない場合では最大で０．５μｍの凹凸が観察され、角度ずれがある場合では最大で６μｍの凹凸が観察された。
【００６７】
以上の実験結果を踏まえ、第一工程（ダイヤモンド砥石による粗研削）では、平坦度を良くするためにアライメントを意図的に傾斜させて研削をおこない、第二工程ではアライメントがずれないように制御するのが好ましい。
【実施例５】
【００６８】
次に、第一工程から第二工程へ移行する際に被研削体を回転装置からアンチャックする場合としない場合における双方のＣＭＧ研削後のウエハ表面の観察をおこなった。
【００６９】
観察の結果、アンチャックした試験片においてはその表面にまだら模様が存在する一方で、アンチャックしない試験片においてはまだら模様の存在は確認されなかった。これは、ダイヤモンド研削段階に発生した残留応力により、アンチャック時に被研削体が撓んでしまい、かかる撓みが表面のまだら模様を生じさせているものと断定できる。
【００７０】
したがって、回転装置にチャックされた中間の被研削体は、第一工程から第二工程へ移行する際にはアンチャックしないことに留意する必要がある。
【実施例６】
【００７１】
最後に、図１３〜図２０に基づいて、ＣＭＧ法によるウエハとＣＭＰ法によるウエハ双方の加工表面性状の比較観察結果を示す。
【００７２】
図１３は、ＣＭＧ法によるウエハ断面のＴＥＭ画像（透過電子顕微鏡画像）を示したものであり、図１４ａは、図１３中のＡ部（表面近傍）の成分分析結果を、図１４ｂは、図１３中のＢ部（内部）の成分分析結果をそれぞれ示している。図１３からウエハの表面および内部において格子欠陥等が認められず、図１４から検出元素がＳｉのみであることが理解できる。なお、図１４にて認められるＣｕ，Ａｕ，Ｗ等の元素は、ＴＥＭ用サンプル製作時に保護膜として使用した材料によるものであり、ＣＭＧ法によって生じた成分ではないことを付記しておく。
【００７３】
一方、図１５は、ＣＭＰ法によるウエハ断面のＴＥＭ画像を示したものであり、図１６ａは、図１５中のＡ部（表面近傍）の成分分析結果を、図１６ｂは、図１５中のＢ部（内部）の成分分析結果をそれぞれ示している。図１５からウエハ表面にＳｉＯ２層が認められ、図１６ａから酸素のピークが検出されている。
【００７４】
図１７ａは、ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面のＴＥＭ画像を示したものであり、図１７ｂは、極薄ウエハ表面の制限視野電子線回析図形を示したものである。これに対して、図１８ａは、ＣＭＰ法にて得られたウエハ表面のＴＥＭ画像を示したものであり、図１８ｂは、ウエハ表面の制限視野電子線回析図形を示したものである。図１７，１８を比較すると両者には明確な差異が認められ、ＣＭＧ法によるウエハ表面は完全表面である一方で、ＣＭＰ法によるウエハ表面はＳｉのスポットとともにアモルファス特有のハローが共存している。これは、ウエハ加工表面に非晶質のＳｉＯ２層が存在することを示すものである。
【００７５】
さらに、図１９，２０は、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）により、ＣＭＧ法およびＣＭＰ法双方によって加工されたウエハ表面の形態を示した図である。ＣＭＧ法によって得られたウエハにはＣＭＧ固定砥石の明確な錠痕が認められ、表面粗さ（Ｒａ）が０．１６ｎｍと極めて小さな完全表面であった。一方、ＣＭＰ法によって得られたウエハには不規則な錠痕が認められるとともに、表面粗さ（Ｒａ）は０．３６ｎｍとＣＭＧ法に比べて２倍以上の表面粗さとなることが分かった。
【００７６】
以上の実験結果から、本発明の精密加工方法が効率性の向上と加工精度の向上を同時に満足するものであることが分かる。また、ＣＭＧ法によれば、従来のＣＭＰ法に比べてより高精度なウエハ加工を実現できることが明確となった。
【００７７】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の精密加工装置の一実施形態を示した側面図。
【図２】ＣＭＧ砥石の一実施形態を示した斜視図。
【図３】姿勢制御装置の一実施形態を示した平面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図。
【図６】６種類の試験片表皮（ポリッシング面、スライシング面、ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））の硬さを比較したグラフ。
【図７】６種類の試験片表皮（ポリッシング面、スライシング面、ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））のＸＰＳ分析結果を示す図。
【図８】４種類の試験片表皮（ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））それぞれのエッチング深さとエッチピット密度の関係を示したグラフ。
【図９】４００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合、３段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフ。
【図１０】８００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフ。
【図１１】中間の被研削体の加工表面の粗さに対するＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフ。
【図１２】第一工程において被研削体の研削面と砥石面との間に角度のずれがある場合とない場合における、ＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフ。
【図１３】ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハの断面のＴＥＭ画像。
【図１４】図１５における格子欠陥の有無を分析したグラフであり、（ａ）は図１５のＡ部（表面近傍）に関するグラフを、（ｂ）は図１５のＢ部（内部）に関するグラフ。
【図１５】従来のＣＭＰ法にて得られたウエハの断面のＴＥＭ画像。
【図１６】図１５における格子欠陥の有無を分析したグラフであり、（ａ）は図１５のＡ部（表面近傍）に関するグラフを、（ｂ）は図１５のＢ部（内部）に関するグラフ。
【図１７】（ａ）は、ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面のＴＥＭ画像を、（ｂ）は、極薄ウエハ表面の制限視野電子線回析図形。
【図１８】（ａ）は、ＣＭＰ法にて得られたウエハ表面のＴＥＭ画像を、（ｂ）は、ウエハ表面の制限視野電子線回析図形。
【図１９】ＡＦＭによるＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面の３次元画像。
【図２０】ＡＦＭによる従来のＣＭＰ法にて得られたウエハ表面の３次元画像。
【符号の説明】
【００７９】
１…精密加工装置、２…第一の基台、３…第二の基台、４…送りねじ手段、４１…送りねじ、４２…ナット、４３…サーボモータ、５，５ａ，５ｂ…空気圧アクチュエータ、６ａ，６ｂ…回転装置，７…姿勢制御装置、８…コントローラ
【図１】
2006281412.tif 000007
【図２】
2006281412.tif 000008
【図３】
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【図４】
2006281412.tif 000010
【図５】
2006281412.tif 000011
【図６】
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【図７】
2006281412.tif 000013
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2006281412.tif 000017
【図１２】
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【図１３】
2006281412.tif 000019
【図１４】
2006281412.tif 000020
【図１５】
2006281412.tif 000021
【図１６】
2006281412.tif 000022
【図１７】
2006281412.tif 000023
【図１８】
2006281412.tif 000024
【図１９】
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【図２０】
2006281412.tif 000026
【手続補正書】
【提出日】平成18年3月16日(2006.3.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明者等は、上述する従来技術の問題点に鑑み、粗加工から最終の延性モード加工を含む超精密表面加工までを精密ダイヤモンド砥石のみで一貫して効率よくおこなうことのできる精密平面加工機械に関する発明を開示している（特許文献２）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
さらに、本発明者等は、上記するＣＭＰが持つ問題点に鑑みて研究をおこない、砥石微粒子とワークに対する反応性を有する化合物を含み、それらを特定の結合材をもって固定化した合成砥石を使用することが問題解決に有効であることを見出し、かかる合成砥石に関する発明を特許文献３に開示している。この合成砥石を使用した研削は、ケミカルメカニカル研削（ＣＭＧ研削）と称されている。
【特許文献１】特開２００３−２５１５５５号公報
【特許文献２】特開２０００−１４１２０７号公報
【特許文献３】特開２００２−３５５７６３号公報
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
さらに、ＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）を使用してＳｉウエハ表面の組成を分析した結果を図７に示す。図７において、ａは、ポリッシングウエハを、ｂは、スライシングウエハを、ｃは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削鏡面）を、ｄは、ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）を、ｅは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが１１）を、ｆは、ＣＭＧ研削したウエハ（ｐＨが７）をそれぞれ示している。ポリッシングウエハにおいては、自然酸化などが原因で僅かながらＳｉＯ２が観察された。ダイヤモンド砥石研削ウエハ（研削焼け面）では、ＳｉよりもＳｉＯ２の成分が多くなっている。それに対して、ＣＭＧ研削したウエハでは、Ｓｉ：ＳｉＯ２の組成比が最もポリッシングウエハに近い。このように、Ｓｉの表面酸化が抑制されていることから、ＣＭＧでは塑性変形（加工歪み）に起因する研削熱が少ないことが推察できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
【図１】本発明の精密加工装置の一実施形態を示した側面図。
【図２】ＣＭＧ砥石の一実施形態を示した斜視図。
【図３】姿勢制御装置の一実施形態を示した平面図。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ矢視図。
【図５】図３のＶ−Ｖ矢視図。
【図６】６種類の試験片表皮（ａ：ポリッシング面、ｂ：スライシング面、ｃ：ダイヤモンド研削鏡面、ｄ：ダイヤモンド研削焼け面、ｅ：ＣＭＧ研削面（ｐＨが７）、ｆ：ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１））の硬さを比較したグラフ。
【図７】（ａ）〜（ｆ）にかけて順に、６種類の試験片表皮（ポリッシング面、スライシング面、ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））のＸＰＳ分析結果を示す図。
【図８】４種類の試験片表皮（ダイヤモンド研削鏡面、ダイヤモンド研削焼け面、ＣＭＧ研削面（ｐＨが１１）、ＣＭＧ研削面（ｐＨが７））それぞれのエッチング深さとエッチピット密度の関係を示したグラフ。
【図９】４００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合、３段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフ。
【図１０】８００番のダイヤモンド砥石を使用したダイヤモンド研削において、一定の送り速度の場合と、２段階の送り速度の場合の加工時間を比較したグラフ。
【図１１】中間の被研削体の加工表面の粗さに対するＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフ。
【図１２】第一工程において被研削体の研削面と砥石面との間に角度のずれがある場合とない場合における、ＣＭＧ加工に要する加工時間を比較したグラフ。
【図１３】ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハの断面のＴＥＭ画像。
【図１４】図１３における格子欠陥の有無を分析したグラフであり、（ａ）は図１３のＡ部（表面近傍）に関するグラフを、（ｂ）は図１３のＢ部（内部）に関するグラフ。
【図１５】従来のＣＭＰ法にて得られたウエハの断面のＴＥＭ画像。
【図１６】図１５における格子欠陥の有無を分析したグラフであり、（ａ）は図１５のＡ部（表面近傍）に関するグラフを、（ｂ）は図１５のＢ部（内部）に関するグラフ。
【図１７】（ａ）は、ＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面のＴＥＭ画像を、（ｂ）は、極薄ウエハ表面の制限視野電子線回析図形。
【図１８】（ａ）は、ＣＭＰ法にて得られたウエハ表面のＴＥＭ画像を、（ｂ）は、ウエハ表面の制限視野電子線回析図形。
【図１９】ＡＦＭによるＣＭＧ法にて得られた極薄ウエハ表面の３次元画像。
【図２０】ＡＦＭによる従来のＣＭＰ法にて得られたウエハ表面の３次元画像。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2006281412.tif 000027
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2006281412.tif 000028
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１６】
2006281412.tif 000029
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１９】
2006281412.tif 000030
【手続補正９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
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