(57)【要約】【課題】ＳｉＣウェハなどの厚みの薄い硬脆性ワークについても、反りが小さくて平坦度及び加工面粗さの優れる状態に効率良く加工し得る両面ラップ盤と、そのラップ盤を用いたファインセラミックスの研削方法を提供する。【解決手段】両面ラップ盤の上定盤と下定盤に取り付けられる上定盤側砥石２と下定盤側砥石３を、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの軟質砥粒を結合剤層１３で結合させた気孔率：４０％〜６５％、結合剤率：５〜２５％の固定砥粒砥石のビトリファイド砥石とし、下定盤側砥石３の切れ味を上定盤側砥石２の切れ味に勝るものにした。【選択図】図１
2019141974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下定盤と上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石を有し、その固定砥粒砥石は、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの軟質砥粒を、質量比で硬質砥粒：５０〜９０％：軟質砥粒：５０〜１０％の割合で混ぜて低融点ビトリファイドボンドを含む結合剤で結合させた気孔率：４０％〜６５％、結合剤率：５〜２５％のビトリファイド砥石であり、
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石は、粒度、硬度若しくは集中度が前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石と異なっていて切れ味が上定盤側の砥石に勝っている両面ラップ盤。
【請求項２】
粗加工に利用されるラップ盤であって、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が１μｍ〜５μｍ、前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が１.５μｍ〜８μｍに設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項３】
仕上げ加工に利用されるラップ盤であって、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が０．２〜１．５μｍ、前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が０．３μｍ〜２μｍに設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項４】
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石のＲＬ硬度が、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石のＲＬ硬度よりも１０〜６０軟目に設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項５】
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の集中度が、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の集中度よりも１０〜３０低目に設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項６】
前記硬質砥粒は、単独のダイヤモンド砥粒、単独の立方晶型窒化硼素砥粒又はダイヤモンド砥粒と立方晶型窒化硼素砥粒の組み合わせ物であり、前記軟質砥粒は、酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムの単体又はそれらの中から選ばれた２種以上の砥粒の混合物であり、前記硬質砥粒と軟質砥粒の砥石全体に占める体積比での割合は、硬質砥粒：２５〜４０％、軟質砥粒：３〜１５％である請求項１〜５のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項７】
前記結合剤の砥石全体に占める体積比での割合が８〜２２％、前記気孔の砥石全体に占める体積比での割合が４０〜６０％である請求項１〜６のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項８】
前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石と前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石は、定盤の周方向と径方向に分割されたセグメントを隙間なく配列して定盤に貼り付けたものである請求項１〜７のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の両面ラップ盤を使用し、上下の定盤の回転数：２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ、ワークに対する固定砥粒砥石の押し付け荷重：１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の少なくともどちらかを満たす条件下で、厚みが０．７ｍｍ以下のワークの両面を同時に研削する薄肉ファインセラミックスの研削方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、固定砥粒砥石を採用した両面ラップ盤と、それを用いた半導体ウェハなどの薄肉ファインセラミックスの研削方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
炭化ケイ素（以下ではＳｉＣと記す）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ジルコニア（ＺｒＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ホウ素（ＢＮ）などのファインセラミックスは、半導体として多用される傾向にある。以下の説明は、これらの中のＳｉＣを例に挙げて行う。
【０００３】
ＳｉＣは、化学的、熱的に安定した高硬度材料であり、その材料で作られたＳｉＣウェハは、パワー半導体のひとつとして知られる。
【０００４】
そのＳｉＣウェハは、電着ダイヤモンドワイヤーソーを用いてインゴットから０．７ｍｍ以下に薄く切断されて実用に供されているが、薄さ、ＳｉＣの結晶方位並びに方向性、さらには、切断時の加工応力、インゴットが元々持っている内部応力などの影響により、インゴットから切り出された段階では平坦度（TTV）が悪く、大きな反り（warp、学会などではＳＯＲＩと表記されている）を生じている。
【０００５】
その平坦度や反りの修正は、片面研削盤を用いて両面を順番に研削加工する方法や、遊離砥粒を用いた両面同時ラッピング加工法で行われていた。
【０００６】
ところが、片面研削盤による加工は、ウェハ１枚ずつの加工となる上に、ウェハのＳｉ面とＣ面を反転させる工程が加わるため、手間がかかる。これに加え、量産化を図るには高額な研削設備を数多く揃える必要がある。
【０００７】
また、片面ずつの加工であるため、両面の加工応力に差が生じ、加工済み面と未加工面の面粗さにも差が生じることから、トワイマン効果による反りが発生し易い。
【０００８】
これに対し、遊離砥粒を用いた両面同時ラッピング加工は、多数のワーク（被加工物）を同一定盤に載せて同時に加工することができ、ワーク両面の平行度の確保や反りの低減に関しても有利に作用するが、固定砥粒砥石を用いる研削加工と比較すると、加工能率が極端に悪い。
【０００９】
また、遊離砥粒の存在がラップ盤の上定盤と下定盤とでは均一になり難く、ウェハの上下面（Ｓｉ面とＣ面）で加工面粗さが異なるなどしてトワイマン効果による反りを発生することがある。
【００１０】
さらに、遊離砥粒使用のラッピング加工は、作業環境が悪くなるほか、省力化、自動化が難しく、スラリー廃液の処理における環境問題も伴う。
【００１１】
このようなことから、両面ラップ盤に固定砥粒砥石を用いる提案が下記特許文献１〜９などによってなされている。
【００１２】
特許文献１は、ラッピングホイールについて、砥石組織と添加剤の構成を変えることで切れ味を高め、ラッピング加工の高能率化と高精度化を図ったものである。
【００１３】
特許文献２は、ダイヤモンドペレットを固着したラップ定盤の内外周部に研削砥石のセグメントを配置することで、ペレットやセグメントの偏摩耗を抑制して研磨の高精度化を図ったものである。
【００１４】
特許文献３は、金属粉とダイヤモンド粉を焼結した細長い角棒状研磨片を上下の定盤の摺り合せ面に、互いの研磨片間に隙間が空くように固定してキャリアの破損抑制を図ったものである。
【００１５】
特許文献４は、金属粉とダイヤモンド粉を焼結した長方形の研磨片を上下の定盤の摺り合せ面に、互いの研磨片間に隙間が空くようにして同心円状に、かつ、摺り合せ面の直径方向に対して傾けて固定してキャリアの破損抑制と研磨の効率向上を図ったものである。
【００１６】
特許文献５は、ダイヤモンドペレットをほぼ均等な間隔を保って同心円状に固着したラップ定盤の内外周部に棒状の研磨片を間隔をあけて配置することで、キャリアの破損抑制と研磨の効率向上を図ったものである。
【００１７】
特許文献６は、ワークに合成樹脂を接着させて硬化させることでそのワークの上下に平行平面を作り出し、これを両面ラップ盤の上下の定盤で挟み、定盤の摺り合せ面に固着されている研磨体で合成樹脂、ワークの順に研削研磨することでワークの反りを除去するものである。
【００１８】
特許文献７は、研磨装置の定盤と研削を行う作業盤との間に無機質多孔体を挟み、定盤と作業盤の熱膨張を個別に生じさせることで砥石の熱膨張による変形を防止するものである。
【００１９】
特許文献８は、両面ラップ盤の上定盤に固定する固定砥粒砥石の粒度を下定盤に固定する固定砥粒砥石の粒度よりも細かくすることで被加工物の上下面の加工面粗さを１回の加工工程で異ならせるものである。
【００２０】
特許文献９は、両面ラップ盤の下定盤に固定する固定砥粒砥石の粒度を上定盤に固定する固定砥粒砥石の粒度よりも粗くすることでウェハの平坦度を高めながらそのウェハの上下面の加工面粗さを同時加工で異ならせるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特開２００３−２９１０７０号公報
【特許文献２】特開２００４−２４３４６５号公報
【特許文献３】特開２００４−２４３４６９号公報
【特許文献４】特開２００９−０４５６９０号公報
【特許文献５】特開２００９−２７４１８５号公報
【特許文献６】特開２０１４−１６１９３４号公報
【特許文献７】特開２０１５−１０４７６２号公報
【特許文献８】特開平４−２６１７６８号公報
【特許文献９】特表２０１５−５３１３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
特許文献１〜７の技術は、いずれも両面ラップ盤の上下の定盤に同一品質の固定砥粒砥石を固定しており、ウェハの反りの低減効果が充分でない。
【００２３】
ＳｉＣは、ダイヤモンドに続く高硬度であり、また、結晶の方位、方向を持つ材料であることから加工が極めて難しい。
【００２４】
同一品質の固定砥粒砥石による両面同時ラッピング加工では、両面ラップ盤の上定盤に取り付けられた砥石による加工条件と下定盤に取り付けられた砥石による加工条件に不可避の差が生じ、トワイマン効果などに起因した反りがどうしても残ってしまう。
【００２５】
また、特許文献２〜５及び７のラップ盤で用いる固定砥粒砥石は、研削液の掛かりと切屑の排出性を高める目的で、砥粒を含んだペレットや研磨片を互いの間に切屑の排出空間となる隙間をあけて配置しているが、この構造では、砥石から脱落した砥粒が研削に活用されない。そのため、加工能率の面でも充分に満足できるものではなかった。
【００２６】
特許文献８のラップ盤で用いる固定砥粒砥石は、被加工物の裏面の多部品との接着性を高める目的で下定盤に取り付ける砥石の粒度を粗くしている。
【００２７】
この特許文献８は、上定盤に取り付ける砥石の砥粒として、平均粒径が２０μｍのダイヤモンド砥粒を、また、下定盤に取り付ける砥石の砥粒として平均粒径が１００μｍのダイヤモンド砥粒をそれぞれ例に挙げており、その砥石を用いた両面ラップ盤による窒化ケイ素焼結体の角板のラッピング加工試験での加工面粗さは、裏面が０．３２μｍＲａ、表面が０．０７μｍＲａ（両者の差は０．２５μｍＲａ）と述べている。
【００２８】
しかしながら、表面と裏面の加工面粗さの差が０．２μｍＲａを超えるような大きな値になると、上下両面の粗さの違いによる応力バランスの崩れが生じるため、トワイマン効果による反りが残る。
【００２９】
特許文献９のマイクロ研削プロセスに用いる固定砥粒砥石も、被加工物（ウェハ）の上下両面の加工面粗さを異ならせる目的でウェハの一方の面を加工する砥石と他方の面を加工する砥石の粒度を異ならせている。
【００３０】
しかしながら、特許文献９の研削プロセスで用いる固定砥粒砥石は、粒度の細かい方の砥粒の平均粒径が１０μｍ〜８０μｍ、粒度の粗い方の砥粒の平均粒径が８０μｍ〜２００μｍであり、これでは、ＳｉＣなどのパワー半導体ウェハに要求される加工面粗さの確保が望めない。
【００３１】
また、この方法でもウェハの両面の加工面粗さの差が大きく、特許文献８の技術と同様、トワイマン効果による反りが残る。
【００３２】
この発明は、上記の従来技術に鑑みてなされたものであって、高硬度である上に、結晶の方位、方向を持つことから、量産加工技術の開発が遅れているＳｉＣウェハなどの厚みの薄い硬脆性ワークについても、反りが小さくて平坦度及び加工面粗さの優れる状態に効率良く加工し得る両面ラップ盤と、そのラップ盤を用いたファインセラミックス（ＳｉＣウェハなど）の研削方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００３３】
上記の課題を解決するため、この発明においては、上定盤と下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石を有し、その固定砥粒砥石は、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの軟質砥粒を、質量比で硬質砥粒：５０〜９０％：軟質砥粒：５０〜１０％の割合で混ぜて低融点ビトリファイドボンドを含む結合剤で結合させた気孔率：４０％〜６５％、結合剤率：５〜２５％のビトリファイド砥石であり、
下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石（以下では下定盤側砥石と言う）は、粒度、硬度若しくは集中度が上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石（以下では上定盤側砥石と言う）と異なっていて切れ味が上定盤側砥石に勝っている両面ラップ盤を提供する。
【００３４】
この両面ラップ盤の前記下定盤側及び上定盤側砥石は、９００℃以下の温度で焼成して得られる気孔率の大きなビトリファイド砥石である。
【００３５】
そのビトリファイド砥石は、ラップ盤の定盤の周方向及び径方向にそれぞれ複数に分割された扇形のセグメントとして構成され、そのセグメントが隙間無く配列されて上定盤と下定盤に固定されていると好ましい。
【００３６】
前記硬質砥粒は、単独のダイヤモンド砥粒、単独の立方晶型窒化硼素（ＣＢＮ）砥粒又はダイヤモンド砥粒と立方晶型窒化硼素砥粒の組み合わせ物を、前記軟質砥粒は、酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムの単体又はそれらの中から選ばれた２種以上の砥粒の混合物をそれぞれ用いることができる。
【００３７】
前記下定盤側砥石の切れ味を上定盤側砥石の切れ味よりも良くするのは、下記１）〜３）のいずれかの方法で行える。
１）下定盤側砥石の粒度を上定盤側砥石の粒度よりも粗くする。
２）下定盤側砥石の硬度を上定盤側砥石の硬度よりも低くする。
３）下定盤側砥石の集中度を上定盤側砥石の集中度よりも低くする。
【００３８】
前記１）の方法で下定盤側砥石と上定盤側砥石の切れ味に差を生じさせるものは、上定盤側砥石の粒度（平均粒径）を０．２μｍ〜５μｍ、より好ましくは、０．３μｍ〜３μｍ、下定盤側砥石の粒度（平均粒径）を０．３μｍ〜８μｍ、より好ましくは、０．４μｍ〜６μｍに設定するのがよい。
【００３９】
砥粒の粒度の具体的な設定は、粗加工用固定砥粒砥石については、上定盤側が１μｍ〜５μｍ、下定盤側が１．５μｍ〜８μｍ、より好ましくは、上定盤側が１.５μｍ〜３μｍ、下定盤側が２．０μｍ〜６μｍにするのがよい。
【００４０】
また、仕上げ加工用の固定砥粒砥石については、上定盤側が０．２μｍ〜１．５μｍ、下定盤側が０．３μｍ〜２μｍ、より好ましくは、上定盤側が０．３μｍ〜１μｍ、下定盤側が０．４μｍ〜１．５μｍにするのがよい。
【００４１】
硬質砥粒と軟質砥粒の割合は、その２者のみの割合である。砥石全体の体積比での割合は、硬質砥粒：２５〜４０％、軟質砥粒：３〜１５％が適切である。
【００４２】
加工するワークが高脆性材料の場合、硬質砥粒（ダイヤモンド砥粒又はＣＢＮ砥粒）の含有割合が多いほど有効であるが、その含有割合が４０％を超えると砥粒相互の間隔が狭くなり過ぎて切屑の排出性が悪化し、目詰まりを起こして切れ味が低下する。また、その割合が２５％よりも低いと、切れ味が初期段階から低下する。
【００４３】
軟質砥粒は、３％未満では潤滑効果やメカノケミカル反応効果が期待できず、１５％より多くなると砥石自体が脆くなり、異常摩耗を引き起こして経済的にもよくない。
【００４４】
結合剤の砥石全体に占める体積比での割合は、上記した５〜２５％、より好ましくは、８〜２２％がよく、気孔の砥石全体に占める体積比での割合は、上記した４０％〜６５％、より好ましくは、４０〜６０％がよい。
【００４５】
結合剤の砥石全体に占める割合は、ラップ加工では低加圧での加工が通常となるため、低い結合度が求められることが多いが、５％未満では砥粒の支持が困難になって砥粒の異常脱落を招き、砥石損耗量が増加し、切れない状況を引き起こす。また、２５％を超えると低圧力の加工では自生発刃（セルフドレッシング）が行えず、切れ味の持続ができなくなって切れなくなる。
【００４６】
気孔の割合は、４０％未満だと、脱落した砥粒を気孔に留めて遊離砥粒としての働きを促すことが難しくなり、脱落砥粒の有効活用による良好な切れ味の維持が難しくなる。一方、気孔の割合が６５％を超えると、切れ味は問題ないが、砥石の損耗量が増大して経済性が低下する。
【００４７】
前記２）の方法で下定盤側砥石と上定盤側砥石の切れ味に差を生じさせるものは、下定盤側砥石のＲＬ硬度を上定盤側砥石のＲＬ硬度よりも１０〜６０軟目に設定するのがよい。
【００４８】
また、前記３）の方法で下定盤側砥石と上定盤側砥石の切れ味に差を生じさせるものは、下定盤側砥石の集中度を上定盤側砥石の集中度よりも１０〜３０低目に設定するのがよい。
【００４９】
このほか、この発明の両面ラップ盤に含ませるワーク保持用のキャリア材質は、粗加工ではワークの安定保持のために高強度のステンレス鋼、リボン鋼、炭素鋼、合金工具鋼、高速度工具鋼、クロムモリブデン鋼や、それらの材料で形成されてＤＬＣ（ダイヤモンドライクコート）が施されたものを使用し、仕上げ加工では、金属を嫌うワークが多いのでガラスエポキシ樹脂を用いるのがよい。
【００５０】
また、そのキャリアは、ワークを回り止めされる状態に嵌合して保持できるものが、ワークが中高形状（算盤球状）になることが抑制されて好ましい。キャリアによるワークの回り止めは、ワークの外周とキャリアの内周にオリフラと平面の嵌合部、あるいは凹凸嵌合部を設けることで行える。
【００５１】
この発明は、上述した両面ラップ盤を使用し、上下の定盤の回転数：２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ、ワークに対する固定砥粒砥石の押し付け荷重：１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の少なくともどちらかを満たす条件下で、厚みが０．７ｍｍ以下のワークの両面を同時に研削する薄肉ファインセラミックスの研削方法も併せて提供する。上記押し付け荷重は、５０〜３００ｇ／ｃｍ２の加圧制御を可能にしたラップ盤を使用して行う。
【００５２】
この方法は、上定盤側砥石と下定盤側砥石によって研削されるウェハなどのワークの上下面の加工面粗さの差が、粗加工では０．１５μｍＲａ以内、より好ましくは０．１μｍＲａ以内となり、仕上げ加工では０．５ｎｍＳａ以内、より好ましくは０．２ｎｍＳａ以内となるように行うとよい。
【００５３】
この方法で加工されるファインセラミックスは、ＳｉＣのほかに、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミ（ＡｌＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）、インジウム燐（ＩｎＰ）、アルミナ、サファイヤ、水晶、石英ガラス、硬質ガラス、低Ｔｇ光学ガラス（非球面レンズ用光学ガラス）、低膨張ガラス、ジルコニア、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）などが挙げられる。
【００５４】
なお、粗加工での加工面粗さを算術平均粗さＲａで表し、仕上げ加工での加工面粗さを算術平均高さＳａで表したのは、出願人が所有する測定設備では、仕上げ加工での加工面粗さの測定と粗加工での加工面粗さの測定を算術平均高さＳａでの測定が行えず、仕上げ加工での加工面粗さの測定を外部に依頼せざるを得なかったからである。
【発明の効果】
【００５５】
この発明の両面ラップ盤に採用したビトリファイド砥石は、高精度、高能率加工が可能な固定砥粒砥石として知られている。このビトリファイド砥石は、内部に多くの気孔を保有しており、その気孔の存在により、優れた切れ味を発揮する。
【００５６】
このビトリファイド砥石を用いた加工では、加工液（水でよい）を少量ずつ適下させることで加工中に脱落した砥粒が砥面の開放された気孔部に取り込まれ、半固定砥粒として研削に活かされる。セグメント化されたビトリファイド砥石を砥面に隙間無く貼り付けたものは、砥石セグメント間の隙間を通った脱落砥粒の流出が無く、脱落砥粒が無駄なく活用されて加工能率の向上に寄与する。
【００５７】
これに加えて、固定砥粒砥石による加工では、ラップ盤の仕様を遊離砥粒を用いるラップ盤に比べて高剛性にすることができる。また、遊離砥粒を用いるラップ盤で必要な加工条件による遊離砥粒のラップ盤内への供給量を考慮する必要もなく、これらの相乗効果により、高速回転制御、加工圧力（砥石の押し付け荷重）を高めた高定圧加圧制御を実現して両面ラッピング加工の高能率化を図ることが可能になる。
【００５８】
さらに、ビトリファイド砥石として、微粒砥粒をビトリファイドボンドで固めた超仕上げ砥石を用いることで、両面ラッピング加工の高精度化を図ることも可能になる。
【００５９】
固定砥粒砥石は、砥粒の粒度や砥石の気孔率、硬度、集中度を任意に変更することができ、上下の定盤に取り付ける砥石の調質が自由に行える。これにより、ウェハの表面と裏面を加工する砥石をそれぞれの加工面に適合したものにして両面同時加工で反りの効果的な低減を図ることが可能になる。
【００６０】
ビトリファイド砥石は、硬度が比較的軟目の砥石であり、砥面の平坦度の修正も容易である。砥面の平坦度次第では、例え両面ラップ盤であっても満足できるワーク平坦度が望めないケースが生じるが、砥面を平坦に修正することで、ウェハの平坦度の更なる向上や安定化が図れる。
【００６１】
この発明のファインセラミックスの研削方法によれば、ＳｉＣウェハを始めとするファインセラミックス半導体ウェハの高能率・高精度加工と、ウェハの反りの従来法に勝る低減が図れる。
【００６２】
これは、上述した両面ラップ盤を使用したことと、上下の定盤の回転数を２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ、ワークに対する固定砥粒砥石の押し付け荷重を１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２に設定したことによる効果である。
【００６３】
厚みが０．７ｍｍ以下の硬脆性ファインセラミックスウェハは、破損し易いことから、その加工では、通常、定盤の回転数：５〜２０ｒｐｍ、加工時の砥石の押し付け加重：５０ｇ／ｃｍ２〜１５０ｇ／ｃｍ２の設定がなされている。
【００６４】
これに対し、この発明の方法では、ラップ盤を高剛性化して、定盤の回転数：２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ、ワークに対する砥石の押し付け加重：１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の設定を可能にしており、この高速回転制御、高定圧加圧制御の実現と、ビトリファイド砥石の採用と、上下の定盤に取り付ける砥石の砥粒の微細化と、上下の定盤に取り付ける砥石の適切な切れ味差の調整（ワークの上下両面の加工面粗度を極力小さく抑える調整）により、加工の高能率化、高精度化、反りの低減、平坦度のさらなる向上が実現される。
【００６５】
なお、定盤の回転数の上限を１００ｒｐｍにしたのは、それ以上に回転数を上げるとワークのウェハの破損が生じることを加工試験において確認したからである。
【００６６】
押し付け加重の上限を、３００ｇ／ｃｍ２ｍにしたのも、それ以上の荷重を加えるとワークのウェハの破損が生じることを加工試験において確認したからである。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】この発明の両面ラップ盤の一例の主要部を示す斜視図である。
【図２】図１の主要部を上から見た図である。
【図３】加工テストに用いた両面ラップ盤のキャリア配置と各キャリアに対するワークのＳｉＣウェハのセット状態を模式化して示す平面図である。
【図４】両面ラップ盤の上下の定盤に取り付ける砥石のセグメント配列の一例を示す平面図である。
【図５】ラップ盤における固定砥粒砥石での加工イメージを模式化して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６８】
以下、添付図面の図１〜図５に基づいて、この発明の両面ラップ盤と、それを用いたファインセラミックスの研削方法の実施の形態を説明する。
【００６９】
図１〜図３に示すように、例示した両面ラップ盤１は、上定盤（図示省略）に貼着固定される上定盤側砥石２と、下定盤（これも図示省略）に貼着固定される下定盤側砥石３と、上定盤の駆動軸４と、その駆動軸４の外周に配置したサンギヤ５と、サンギヤ５の外周を取り巻くインターナルギヤ６を備えている。
【００７０】
また、サンギヤ５とインターナルギヤ６にそれぞれ噛合してそのサンギヤ５とインターナルギヤ６との間に複数配置されるキャリア７と、上定盤を下降させて上定盤側砥石２をキャリア７に保持されたワーク（図のそれはＳｉＣウェハ）Ｗに押し付ける高定圧加圧制御を用いた加圧装置（図は矢印にした）８を備えている。
【００７１】
上定盤側砥石２と下定盤側砥石３は、図４に示すように、定盤の周方向と径方向に分割された砥石セグメント９を隙間無く配列して、上下の定盤に貼り付けられている。
【００７２】
例示の両面ラップ盤１は、加工速度が速いことで知られる４way方式であって、上定盤（上定盤側砥石２）と下定盤（下定盤側砥石３）が反対方向に回転し、キャリア７は、公転しながら下定盤（下定盤側砥石３）と同じ方向に自転する。
【００７３】
この両面ラップ盤１に採用する上定盤側砥石２と下定盤側砥石３は、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの軟質砥粒を、２者の質量比で硬質砥粒：５０〜９０％：軟質砥粒：５０〜１０％の割合で混ぜて低融点ビトリファイドボンドを含む結合剤で結合させた気孔率：４０％〜６５％、結合剤率：５〜２５％のビトリファイド砥石である。
【００７４】
硬質砥粒は、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの範囲にあるダイヤモンド砥粒や立方晶型窒化ホウ素（ＣＢＮ）砥粒が用いられ、軟質砥粒は、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの範囲にある酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの単体や、それらの中から選ばれた２種以上の砥粒の混合物が用いられている。
【００７５】
ビトリファイドボンドは、融点および熱分解温度が９００℃以下の低融点・低収縮性のものが用いられている。その低融点・低収縮性ビトリファイドボンドは、例えば、炭酸亜鉛又は炭酸マグネシウムの反応焼結剤とフッ化リチウムを含有したものがあるが、実施例のビトリファイドボンドは、そのような添加剤を含まないものを用いた。
【００７６】
そのビトリファイド砥石は、内部に多くの気孔を保有しており、その気孔の存在により、優れた切れ味を発揮する。
【００７７】
ビトリファイド砥石の気孔は、砥石体積の４０％〜６５％を占める。その気孔があることで、ワークを加工する際に切れ刃として働く、気孔周辺の硬質砥粒のエッジが被削材に食い込みやすくなるエッジ効果を期待でき、さらに、脱落した砥粒が砥面に開放した気孔の内側に保持されて半固定砥粒として活用される効果も期待できる。
【００７８】
ラップ盤における固定砥粒砥石での加工イメージを図５に示す。図中１１は、砥石の内部に存在するダイヤモンド砥粒、１２は、これも砥石の内部に存在する軟質砥粒、１３は、ビトリファイドボンドを含む結合剤層、１４は、砥石の内部に存在する中サイズ気孔、１５は、これも砥石の内部に存在する小サイズ気孔、１６は、加工により脱落して砥面の開放気孔に取り込まれた破砕ダイヤモンド砥粒である。
【００７９】
この図５に示すように、固定砥粒砥石による加工では、脱落した砥粒が砥面の開放気孔に取り込まれて半固定の砥粒となり、研削に無駄なく活用される。
【００８０】
ダイヤモンド砥粒１１は、立方晶型窒化硼素砥粒やダイヤモンド砥粒と立方晶型窒化硼素砥粒の組み合わせ物に置き換えられていてもよい。軟質砥粒１２は、既述の酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムなどの単体や、それらの中から選ばれた２種以上の砥粒の混合物である。
【００８１】
下定盤側砥石３は、切れ味が上定盤側砥石２よりも優れたものになっている。上定盤側砥石２と下定盤側砥石３の切れ味の差は、
１）下定盤側砥石３の粒度を上定盤側砥石２の粒度よりも粗くする。
２）下定盤側砥石３の硬度を上定盤側砥石２の硬度よりも軟らかくする。
３）下定盤側砥石３の集中度を上定盤側砥石２の集中度よりも低くする。
のいずれかの方法でなされている。
【００８２】
１）の方法での切れ味調整は、上定盤側砥石２の粒度（平均粒径）を０．２μｍ〜５μｍ、より好ましくは、０．３μｍ〜３μｍとし、下定盤側砥石３の粒度（平均粒径）を１〜２段粗めの０．３μｍ〜８μｍ、より好ましくは、０．４μｍ〜６μｍに設定してなされる。
【００８３】
具体的には、粗加工用の砥石については、上定盤側砥石２の平均粒径が１μｍ〜５μｍ、より好ましくは、１.５μｍ〜３μｍ、下定盤側砥石３の平均粒径が１.５μｍ〜８μｍ、より好ましくは、２μｍ〜６μｍに設定される。
【００８４】
また、仕上げ加工用の砥石については、上定盤側砥石２の平均粒径が０．２μｍ〜１．５μｍ、より好ましくは、０．３μｍ〜１μｍ、下定盤側砥石３の平均粒径が０．３μｍ〜２μｍ、より好ましくは、０．４μｍ〜１．５μｍに設定される。
【００８５】
硬質砥粒と軟質砥粒の砥石全体の体積比での割合は、硬質砥粒：２５〜４０％、軟質砥粒：３〜１５％となっている。
【００８６】
結合剤の砥石全体の体積比での割合は、８〜２２％がより好ましく、気孔の砥石全体の体積比での割合は、４０〜６０％がより好ましい。
【００８７】
前記２）の方法で切れ味に差を付ける砥石は、下定盤側砥石３のＲＬ硬度を上定盤側砥石２のＲＬ硬度よりも１０〜６０軟目に設定するとよい。
【００８８】
また、前記３）の方法で切れ味に差を付ける砥石は、下定盤側砥石３の集中度を上定盤側砥石２の集中度よりも１０〜３０低目に設定するとよい。
【００８９】
砥石の好ましい硬度や集中度は、使用する砥粒の粒度によって変わる。その理由は、粒度により砥石に含まれる砥粒の数が大きく変わるからである。
【００９０】
これを考えると、粒子１個に掛かる圧力が高い２５００番（平均粒径５μｍ）の砥石の好ましいＲＬ硬度は５０〜８０程度、好ましい集中度は１００（砥粒率２５％）〜１４０（砥粒率３５％）程度であろう。
【００９１】
また、砥粒１個に掛かる圧力が下がる４０００番（平均粒径２．５μｍ）の砥石での好ましいＲＬ硬度は０〜７０程度、好ましい集中度は１００（砥粒率２５％）〜１４０（砥粒率３５％）程度であろう。
【００９２】
さらに、１００００番（平均粒径０．５μｍ）の砥石は、砥粒数が著しく増加するので砥粒１個に掛かる圧力を低くするための低硬度、低集中度設計が必要となることから、好ましいＲＬ硬度は−５０〜１０程度、好ましい集中度は、６０〜１００（砥粒率２５％）程度であろう。超微粒領域では切屑の排出が重要になり、その排出を容易にする上でも集中度は、上記の範囲が適切と考えられる。
【実施例】
【００９３】
この発明の実施例を、以下に挙げる。両面ラップ盤として、日本エンギス社製の６Ｂ両面ラッピング装置（以下では両面ラップ盤と言う）を使用し、その両面ラップ盤の上定盤と下定盤に下記のビトリファイド砥石を取り付けた。
【００９４】
定盤のサイズは、外径φ３８６ｍｍ、内径φ１４８ｍｍ、砥石厚み５ｍｍである。ワーク（加工対象）は、単結晶ＳｉＣの２インチウェハとした。
【００９５】
そのウェハは、直径：２インチ、長さ：１５ｍｍのインゴットを、TOYO製  電着ダイヤモンドソーT-8331A機で厚み０．４５ｍｍ狙いで切断されたものを用いた。
【００９６】
切断は、電着ダイヤモンド粒子径：３０〜４０μｍの直径がφ０．１２ｍｍのワイヤで行った。
【００９７】
切断されたＳｉＣウェハの測定精度は下記の通りであった。
・ウェハ厚み：０．４１３〜０．４５９ｍｍ
・ウェハ平坦度（TTV）：９〜３５μｍ
・反り（warp）：２８〜４２μｍ（Ｓｉ面が凸、Ｃ面が凹）
・表面粗さ：Ｓｉ面：０．４〜０．５μｍＲａ、Ｃ面：０．２〜０．３μｍＲａ
なお、ここで言う反りの値は、２インチウェハ全体でのものである（以下も同様）。
【００９８】
平坦度と反りの測定は、Corning Tropel社製  平面度・平行度・段差測定器  MSP-150を用いて行った。
【００９９】
研削加工は、粗加工では、ＳｉＣウェハの上下面（Ｓｉ面とＣ面）の面粗さの差を０．１５μｍＲａ、より好ましくは０．１μｍＲａ以内にし、仕上げ加工ではＳｉ面とＣ面の面粗さの差を０．５ｎｍＳａ、より好ましくは０．２ｎｍＳａ以内にするのを目標にした。
【０１００】
・使用砥石
砥石は、基準砥石として複合砥粒（ダイヤモンド砥粒+シリカ）を使用し、ダイヤモンド砥粒の粒度は４０００番（平均粒径：２．５μｍ）、軟質砥粒のシリカの粒度は、平均粒径：３μｍとし、結合剤は、ビトリファイドボンドを用いた。
【０１０１】
砥石硬度は、中位の「ＲＬ６１」、集中度は１２６（ダイヤモンド砥粒率：３１．５体積％）にした。この砥石のＲＬ硬度は、ロックウェルスーパーフィシャル硬さ試験機を使用し、鋼球圧子３．１７５ｍｍ、基本荷重２９．４Ｎ、試験荷重１９６Ｎの条件で測定した値である。
【０１０２】
上記の砥石（定盤の周方向と径方向に分割された扇形のセグメントを隙間無く貼り付けたもの）を２枚用意し、１枚は上定盤に常時固定で取り付け、下定盤にもその砥石を取り付けた。下定盤に取り付けた砥石は、比較用両面ラップ盤については、上定盤に取り付けたものと同じにした。
【０１０３】
また、実施例の両面ラップ盤については、ダイヤモンド砥粒の粒度を２段粗い２５００番（平均粒径：５μｍ）にした。砥石硬度は、４０００番とほぼ同じ硬度を狙った設計とした結果「ＲＬ６７」であった。集中度も１２７（ダイヤモンド砥粒率：３１．８体積％）で上定盤側砥石とほぼ同じである。
【０１０４】
また、粒度が４０００番で、集中度は上定盤側砥石と同じで、硬度が、上定盤用砥石よりも軟目の「ＲＬ４５」、集中度１２４（ダイヤモンド砥粒率：３１．０体積％）の砥石と、粒度が４０００番で、集中度１０６（ダイヤモンド砥粒率：２６．５体積％）、硬度が「ＲＬ１」の砥石も準備した。これらの砥石の結合剤は全て同じにした。
【０１０５】
追加工用の鏡面加工を目的として、複合砥粒の１００００番｛ダイヤモンド砥粒の平均粒径：０．５μｍ、軟質砥粒は平均粒径１μｍの硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）｝の固定砥粒砥石を準備して上下の定盤に取り付けた。この砥石のＲＬ硬度は−１１であった。
各砥石の諸元を表１に、結合剤の組成を表２にそれぞれ示す。
【０１０６】
【表１】
2019141974.tif 000003
【０１０７】
【表２】
2019141974.tif 000004
【０１０８】
・テスト砥石の組み合わせ（表３を同時参照）
比較例１の両面ラップ盤の上定盤側砥石と下定盤側砥石は、複合砥粒使用の４０００番、硬度「ＲＬ６１」、集中度１２６の同一品であり、ワークのＳｉＣウェハは、Ｓｉ面を上にし、回り止めがなされるようにキャリアにセットした。
【０１０９】
実施例１〜６の両面ラップ盤の上定盤側砥石は、複合砥粒使用の４０００番、硬度「ＲＬ６１」、集中度１２６の同一品である。
【０１１０】
実施例１の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、上定盤側砥石よりも粒度が２段粗めの２５００番であり、ワークのＳｉＣウェハは、凸のＳｉ面を上にし、回り止めがなされるようにキャリアにセットした。
【０１１１】
実施例２の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、実施例１と同じにし、ワークのＳｉＣウェハは、凹のＣ面を上にし、回り止めがなされるようにキャリアにセットした。
【０１１２】
実施例３の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、上定盤側砥石よりもＲＬ硬度が２０軟目の硬度「ＲＬ４５」とし、ワークのＳｉＣウェハは、実施例１と同じくＳｉ面を上にし、回り止めがなされるようにキャリアにセットした。
【０１１３】
実施例４の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、集中度を上定盤側の砥石よりも２０低い１０６にした。結果、砥石硬度は「ＲＬ１」と軟らかくなり、切れ味が高まっている。ワークのＳｉＣウェハは、Ｓｉ面を上にし、回り止めがなされるようにキャリアにセットした。
【０１１４】
実施例５の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、実施例１と同じにし、上下の定盤の回転数を、比較例１及び実施例１〜４の回転数（２９ｒｐｍ）の約２倍の６０ｒｐｍにした。
【０１１５】
実施例６の両面ラップ盤の下定盤側砥石は、実施例１と同じにし、上下の定盤の回転数も比較例１及び実施例１〜４と同じにし、砥石の押し付け荷重（実荷重）を比較例１及び他の実施例の押し付け荷重（１６５ｇ／ｃｍ２）の約２倍の３００ｇ／ｃｍ２にした。
【０１１６】
【表３】
2019141974.tif 000005
【０１１７】
・加工目標値
２インチＳｉＣウェハの両面同時ラッピング加工（粗加工と仕上げ加工）での加工目標値と加工条件を表４にまとめる。
【０１１８】
【表４】
2019141974.tif 000006
【０１１９】
・両面ラップ盤による加工（粗加工）の詳細
加工は、図１の構造を有する日本エンギス社製、６Ｂ両面ラッピング盤を用い、上定盤、下定盤、インターナルギヤ、およびサンギヤを独立駆動することで、加工負荷を削減し、キャリアの最適な自転、公転運動が選択できる４way／４モータ方式を取り入れた。
【０１２０】
そのラッピング盤は、通常６Ｂ（定盤外径φ３８６ｍｍ）クラスで用いられる旋回アームを門型アームに変更して機械剛性を高めた。また、静的精度の向上を図るために、上下の定盤は内部に冷却水を通す水冷方式の仕様にして、高速、高圧加工での加工熱を強制放出するようにした。
【０１２１】
さらに、加工テストを行う前に、動的精度の向上を図る目的で、下定盤に取り付けた（貼り付けた）砥石を機上で修正した。その修正（精度出し）は、１０００番（平均粒径１５μｍ）のダイヤモンド砥粒を採用した集中度５０のメタルボンド砥石で、研削面の平面度を１μｍ以内にした。また、その後、下定盤を基準にして反転させて上定盤に取り付けた砥石についても、同様に精度出しを行った。
【０１２２】
加工は、厚み０．３５〜０．４ｍｍの３枚のステンレス鋼製キャリア７（符号は図１参照。以下も同様）の各々に、２インチＳｉＣウェハのワークＷを、図３に示すようにそれぞれ３枚ずつセットし、上定盤と下定盤に取り付けられた上定盤側砥石２と下定盤側砥石３で各キャリア７で保持したワークＷを挟んで行った。
【０１２３】
上定盤は、上から見て左回りで２９ｒｐｍ、下定盤は上から見て右回りで２９ｒｐｍ、３個のキャリア７は、サンギヤ５とインターナルギヤ６の回転調整により、上から見て右回りの自転が８ｒｐｍになるようにした。
【０１２４】
キャリア７は、内周側の形状をワークＷのオリフラ形状に一致させてキャリア内での自由な回転が阻止され、安定して確実に回転するようにした。
【０１２５】
加圧装置８による加圧は、定圧荷重３０ｋｇｆ（実荷重１６５ｇ／ｃｍ２）に制御した。
【０１２６】
ワークＷが、薄くて脆性も高くて壊れ易いＳｉＣウェハであるので、加工のスタートは、条件を下げて上定盤と下定盤の回転数（即ち、砥石の回転数）を１０ｒｐｍ、キャリアの自転数を２ｒｐｍにし、さらに、荷重は１０ｋｇｆからスタートし、４０秒かけて正規回転数と正規荷重に至らせた。
【０１２７】
そして、正規の加工条件で２０分間加工を行った。加工の終了は、ラップ盤を急に停止させると、ワークの欠けや傷付きの原因になるので、正規条件での加工終了後に定盤の回転数を２０ｒｐｍまで、キャリア自転数を２ｒｐｍまで、荷重を１０ｋｇｆまでそれぞれ落として５秒経過後にラップ盤を停止させた。
【０１２８】
ワークＷ（ＳｉＣウェハ）のセット方向は、表３にまとめた通りにした。
その他の条件は、定盤を高速回転させるときには加圧荷重を３０ｋｇｆのままにして回転数を６０ｒｐｍにした。また、加圧荷重を変化させるときには、定盤の回転数を２９ｒｐｍ、キャリアの自転数を８ｒｐｍのままにして荷重を定圧荷重の約２倍の５５ｋｇｆ（実荷重３００ｇ／ｃｍ２）にした。
【０１２９】
クーラントは、水を使用し、供給量は、２０ｍｌ／ｍｉｎの微量を研削部に滴下にした。
【０１３０】
加工の評価に関し、取り代の測定はニコン製測定スタンド MS-4Gに取り付けたDIGIMICRO MFC-101Aを用いて行った。また、粗加工後の面粗さは、非接触式レーザ顕微鏡（キーエンス社製VK-X-100）で、反りは、Corning Tropel社製  平面度・平行度・段差測定器  MSP-150でそれぞれ測定した。この加工における条件を表５に、加工結果を表６にそれぞれまとめる。
【０１３１】
【表５】
2019141974.tif 000007
【０１３２】
【表６】
2019141974.tif 000008
【０１３３】
・加工結果まとめ
比較例１：加工面粗さは目標の半分以下と良好であるが、加工能率が僅かであるが目標値に届いていない。平坦度は規格ぎりぎりである。反りも半分に減少しているが規格限度に近い。反りの方向は、加工前後で反転して加工前凹のＣ面が凸になっている。
【０１３４】
実施例１：加工能率は目標の１．７倍の２．６５μｍ／ｍｉｎが確保されており、高能率化が実現されている。平坦度、反りも目標値の半分程度の数値が得られており、高精度化も実現されている。反りの方向は反転しておらず、Ｓｉ面が凸のままである。加工面粗さは、粒度の粗い砥石で加工したＣ面が粗くなっているが、粗加工においては問題のない範囲にある。
【０１３５】
実施例２：加工能率は、平均が目標の１．８６倍の２．８μｍ／ｍｉｎであり、実施例１よりもやや高く、高能率化が実現されている。
平坦度もよい。反り低減が特に良くて、試料の全てが４μｍ以内になっており、高精度が確保されている。
反りの方向は、比較例１と同じくＣ面が凸になっている。
加工面粗さは、ワークのセット時にＣ面を上にしたためにＣ面よりもＳｉ面が粗くなっているが、面粗さのレベルとしては実施例１と同じで問題のない範囲にある。
【０１３６】
実施例３：加工能率は、平均が１．５８μｍ／ｍｉｎで、目標をクリアしているが、下定盤側砥石が粗めの実施例１、実施例２には及ばない結果となっている。平坦度と反りは、目標値の半分程度の値であり、良好である。
反りの方向は、加工前後で変わっていない。加工面粗さは、上下の定盤の砥石が共に４０００番であるので、良好な面が得られている。
【０１３７】
実施例４：加工能率は、平均が１．７０μｍ／ｍｉｎで、目標をクリアしている。平坦度と反りも、目標値の半分程度の値になっていて良い。反りの方向の加工前後での反転もない。
加工面粗さは、実施例３と同様、上下の定盤の砥石が共に４０００番であるので、良好な面が得られている。
【０１３８】
実施例５：上下の定盤の回転数を６０ｒｐｍにしたことにより、取り代が実施例１よりも更に１．５倍増大し、加工能率が約３．９μｍ／ｍｉｎとなって高能率加工がなされている。平坦度と反りは、実施例１と殆ど変わらなかった。
この実施例５の結果から、定盤の回転数を高めることで加工精度を維持しながら加工能率を大幅に向上させ得ることを確認した。
【０１３９】
実施例６：砥石の押し付け荷重を３００ｇ／ｃｍ２に高めたことにより、取り代が実施例１の１．６倍に増大し、加工能率が約４．３μｍ／ｍｉｎとなって高能率加工がなされている。平坦度と反りは、実施例１と殆ど変わらなかった。
加工圧力（砥石の押し付け荷重）を高めることで、加工面粗さは若干粗めになるが、加工精度を維持しながらも高いレベルでの加工能率向上が図れることを確認した。
【０１４０】
なお、加工したワーク（ＳｉＣ）が非常に高価なため、比較例、実施例の全てについて加工テストは１回のみとした。そのため、砥石損耗量は極微量であり、測定が困難であったので、測定を省いた。
【０１４１】
上記の実験結果から、下定盤側に上定盤側よりも切れ味の良い固定砥粒砥石を採用することでワークの反りの低減が効果的になされ、ワークの平坦度も改善されることを確認できる。
【０１４２】
また、下定盤側及び上定盤側の固定砥粒砥石として粒度の細かい超仕上げ用の砥石を用い、さらに、下定盤側と上定盤側の砥石の切れ味の差をうまく調整することで、ワークの上下面の面粗さの差を小さく抑えた上でワークの加工面粗さを大きく高め得ることを確認できる。
【０１４３】
さらに、両面ラップ盤の剛性を高めて上下の定盤の回転数を増大させたり、ワークに対する固定砥粒砥石の押し付け荷重を高めたりすることで、優れた加工精度を確保しながら加工能率を大幅に高め得ることも確認できる。
【０１４４】
・仕上げ加工
次に、仕上げ加工のテスト結果を以下に記す。仕上げ加工は、上下の定盤に１００００番（平均粒径：０．５μｍ）の同品質の固定砥粒砥石を取り付け、粗加工終了後のワーク（ＳｉＣウェハ）の追加工として行った。
【０１４５】
ワークは、表６の比較例１と実施例１，２の粗加工済み品の３品とした。
それらのワークのキャリアに対するセットは、比較例１については、凹に反転したＳｉ面を上にし、実施例１は、凸のＳｉ面を、実施例２は、凸のＣ面を上にして行った。
【０１４６】
加工条件は、押し付け荷重以外は粗加工と同じにした。押し付け荷重は、１２ｋｇｆ（実荷重２００ｇ／ｃｍ２）とした。また、仕上げ加工後の加工面の面粗さは、Zygo製３Ｄ光学プロフィロメータNew View8000で測定した。
この仕上げ加工での加工面粗さは、０．８ｎｍＳａを、加工能率は０．１μｍ／ｍｉｎをそれぞれ目標にした。加工結果を表７に示す。
【０１４７】
【表７】
2019141974.tif 000009
【０１４８】
・加工結果まとめ
比較例１：加工面粗さは目標を達成し、加工能率も目標の０．１μｍ／ｍｉｎをクリアしたが、平坦度は粗加工後よりも若干悪化し、反りも規格内ではあるが、粗加工後よりも若干悪化した。反りの方向は、粗加工後と同じでＳｉ面が凹であった。
【０１４９】
実施例１：加工面粗さはＳｉ面が０．４６８ｎｍＳａ、Ｃ面が０．６９１ｎｍＳａとなっており、目標を達成している。加工能率は、比較例１の約１．５倍、目標値の２倍近くの値が得られている。このように、加工能率が向上したにも拘わらず、加工面粗さは比較例１とさほど変わらず良好である。
反りは、粗加工終了時から若干改善されて規格の半分以下の良好な値になっている。平坦度は、規格内ではあるが、粗加工時よりも若干悪化している。反りの方向は粗加工時と同じでＳｉ面が凸になっている。
【０１５０】
実施例２：加工面粗さはＳｉ面が０．４３３ｎｍＳａ、Ｃ面が０．５３６ｎｍＳａで目標を達成しており、３例の中では１番良い。加工能率も実施例１と同様、良好である。また、加工能率が向上したにも拘わらず、加工面粗さは良好な値を示している。
反りは、規格の半分以下と良好であるが、粗加工終了時よりも悪化している。平坦度も規格内ではあるが粗加工終了時よりも悪化している。
反りの方向は、粗加工後と同じく、Ｓｉ面が凹になっている。
【０１５１】
なお、砥石損耗量は、各砥石とも加工数が少なくて測定が困難であった。
この仕上げ加工で上定盤、下定盤側の砥石を２５００番（平均粒径：５μｍ）に置き換えたテストでは、加工レートが１．５倍に向上した。しかし、平坦度や反りは改善されずに悪化する傾向が見られた。反りの方向の反転はなかった。
【０１５２】
仕上げ加工で上下の定盤に用いた１００００番（平均粒径：０．５μｍ）の固定砥粒砥石は、加工面粗さについて目標の０．８ｎｍＳａ以下を達成でき、加工面の鏡面化が可能であった。また、加工能率も目標値をクリアできたが、平坦度や反りなどの加工精度の向上に関しては、あまり期待できないことを確認した。
【０１５３】
・まとめ
この発明の両面ラップ盤やそれを用いた薄肉ファインセラミックスウェハの研削方法によれば、厚みのばらつきや反りのある厚み０．７ｍｍ以下の硬くて脆いセラミックスウェハの高能率加工を実現して、ウェハの平坦度、反り、上下両面の加工面粗さの高精度化を実現することができる。
【０１５４】
両面ラップ盤の上定盤と下定盤に取り付ける固定砥粒砥石は、平均粒径が８μｍ以下の硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ以下の軟質砥粒を用いた、高気孔率で比較的軟目のビトリファイド砥石とし、下定盤側砥石の切れ味を上定盤側砥石の切れ味よりも高めることで、ウェハの上下面を、加工面粗さの差を小さく抑えながら高精度に修正することができる。
【０１５５】
その砥石は、定盤の周方向と径方向に分割された扇形のセグメントを隙間なく貼ったものが、脱落砥粒の活用による切れ味の改善がより効果的になされて加工能率向上に対する寄与度が高い。
【０１５６】
下定盤側砥石と上定盤側砥石の切れ味の差は、１）両砥石の粒度を異ならせる。２）両砥石の硬度を異ならせる。３）両砥石の集中度を異ならせる。のいずれかの方法で行えるが、粗加工では、１）の方法を採用して上定盤側砥石を４０００番、下定盤側砥石を２５００番としたときに最良の結果が得られている。
【０１５７】
２）、３）の方法での上定盤側砥石と下定盤側砥石の切れ味差の調整でも、加工能率の向上、平坦度の向上、反りの低減を期待できるが、総合評価では、１）の方法による調整が最良と思われる。
【０１５８】
ラップ盤を高剛性化して定盤の回転数を高めたり、ワークに対する砥石の押し付け荷重を増大させたりすると加工能率がさらに高まる。上記１）〜３）のいずれかの方法で下定盤側砥石の切れ味を上定盤側砥石の切れ味よりも高め、併せて、定盤の回転数増や砥石の押し付け荷重増を図れば、加工能率、ワークの平坦度と反り、加工面の面粗度の全てについて好結果が得られたと推察される。
【０１５９】
なお、以上の説明は、ワークのファインセラミックスとしてＳｉＣウェハを例に挙げて行ったが、この発明の両面ラップ盤とファインセラミックスの研削方法は、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、タンタル酸リチウム（ＬＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）、インジウム燐（ＩｎＰ）、アルミナ、サファイヤ、水晶、石英ガラス、硬質ガラス、低Ｔｇ光学ガラス、低膨張ガラス、ジルコニア、コージライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）からなるウェハなどの加工に利用しても優れた効果を期待できる。
【符号の説明】
【０１６０】
１          両面ラップ盤
２          上定盤側砥石
３          下定盤側砥石
４          上定盤の駆動軸
５          サンギヤ
６          インターナルギヤ
７          キャリア
８          加圧装置
９          砥石セグメント
１１        ダイヤモンド砥粒
１２        軟質砥粒
１３        結合剤層
１４        中サイズ気孔
１５        小サイズ気孔
１６        破砕ダイヤモンド砥粒
Ｗ          ワーク
【図１】
2019141974.tif 000010
【図２】
2019141974.tif 000011
【図３】
2019141974.tif 000012
【図４】
2019141974.tif 000013
【図５】
2019141974.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月15日(2018.3.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下定盤と上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石を有し、その固定砥粒砥石は、平均粒径が８μｍ〜０．１μｍの硬質砥粒と、平均粒径が５μｍ〜０．１μｍの軟質砥粒を、質量比で硬質砥粒：５０〜９０％：軟質砥粒：５０〜１０％の割合で混ぜて低融点ビトリファイドボンドを含む結合剤で結合させた気孔率：４０％〜６５％、結合剤率：５〜２５％のビトリファイド砥石であり、
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石は、粒度、硬度若しくは集中度が前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石と異なっていて切れ味が上定盤側の砥石に勝っている両面ラップ盤。
【請求項２】
粗加工に利用されるラップ盤であって、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が１μｍ〜５μｍ、前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が１.５
μｍ〜８μｍに設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項３】
仕上げ加工に利用されるラップ盤であって、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が０．２〜１．５μｍ、前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の平均粒径が０．３μｍ〜２μｍに設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項４】
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石のＲＬ硬度が、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石のＲＬ硬度よりも１０〜６０軟目に設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項５】
前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の集中度が、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石の集中度よりも１０〜３０低目に設定された請求項１に記載の両面ラップ盤。
【請求項６】
前記硬質砥粒は、単独のダイヤモンド砥粒、単独の立方晶型窒化硼素砥粒又はダイヤモンド砥粒と立方晶型窒化硼素砥粒の組み合わせ物であり、前記軟質砥粒は、酸化セリウム、シリカ、硫酸バリウム、酸化ジルコニウムの単体又はそれらの中から選ばれた２種以上の砥粒の混合物であり、前記硬質砥粒と軟質砥粒の砥石全体に占める体積比での割合は、硬質砥粒：２５〜４０％、軟質砥粒：３〜１５％である請求項１〜５のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項７】
前記結合剤の砥石全体に占める体積比での割合が８〜２２％、前記気孔の砥石全体に占める体積比での割合が４０〜６０％である請求項１〜６のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項８】
前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石と前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石は、定盤の周方向と径方向に分割されたセグメントを隙間なく配列して定盤に貼り付けたものである請求項１〜７のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項９】
前記上定盤に取り付けられた固定砥粒砥石を１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の押し付け荷重で加工されるワークに押し付ける高定圧加圧制御が可能な加圧装置と、その加圧装置を支持する門型アームと、前記上定盤に取り付けられる固定砥粒砥石と前記下定盤に取り付けられる固定砥粒砥石によるワークの研削部に加工液を滴下する加工液供給部を有し、前記上定盤と下定盤は、内部に冷却水を通す水冷式の仕様となっている請求項１〜８のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項１０】
前記上定盤に取り付けられた固定砥粒砥石のワークに対する押し付け荷重が１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の範囲の一定値に制御されるように構成された請求項９に記載の両面ラップ盤。
【請求項１１】
前記上定盤と下定盤の回転数が２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍの範囲で制御されるように構成された請求項１〜１０のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項１２】
前記の駆動軸と、その駆動軸の外周に配置したサンギヤと、このサンギヤの外周を取り巻くインターナルギヤと、前記サンギヤ及びインターナルギヤにそれぞれ噛合してサンギヤとインターナルギヤとの間に複数配置されるワーク保持用のキャリアを有し、前記上定盤、下定盤、インターナルギヤ、およびサンギヤを独立駆動する４way／４モータ方式
のラップ盤として構成された請求項１〜１１のいずれかに記載の両面ラップ盤。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれかに記載の両面ラップ盤を使用し、上下の定盤の回転数：２０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍ、ワークに対する固定砥粒砥石の押し付け荷重：１６０ｇ／ｃｍ２〜３００ｇ／ｃｍ２の少なくともどちらかを満たす条件下で、厚みが０．７ｍｍ以下のワークの両面を同時に研削する薄肉ファインセラミックスの研削方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２９】
クーラントは、水を使用し、供給量は、２０ｍｌ／ｍｉｎの微量を研削部に滴下した。