(57)【要約】      （修正有）【課題】両面研磨機で水晶ウェハを研磨する際の、水晶ウェハの損傷を抑制する水晶ウェハ用研磨キャリアを提供する。【解決手段】研磨キャリア１０は、両面研磨機３０によって水晶ウェハ２０を研磨する際に用いられ、水晶ウェハ２０を保持する収納孔１１を有する。そして、収納孔１１の内壁１２が樹脂１３で被覆されている。研磨キャリア１０の収納孔１１の内壁１２を樹脂１３で被覆したことにより、両面研磨機３０で水晶ウェハ２０を研磨している時に、収納孔１１から水晶ウェハ２０が受ける力を樹脂１３で緩和できるので、水晶ウェハ２０の損傷を抑制できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両面研磨機によって水晶ウェハを研磨する際に用いられ、前記水晶ウェハを保持する収納孔を有する研磨キャリアにおいて、
前記収納孔の内壁が樹脂で被覆された、
ことを特徴とする水晶ウェハ用研磨キャリア。
【請求項２】
請求項１記載の水晶ウェハ用研磨キャリアの前記収納孔に前記水晶ウェハを入れることにより、前記樹脂で被覆された前記内壁に前記水晶ウェハの端面が接する状態で、前記水晶ウェハを前記収納孔で保持し、
前記両面研磨機を用いて前記水晶ウェハを前記研磨キャリアごと研磨する、
水晶ウェハの研磨方法。
【請求項３】
前記収納孔に前記水晶ウェハを入れる前に、前記水晶ウェハの端面を樹脂で被覆しておく、
請求項２記載の水晶ウェハの研磨方法。
【請求項４】
水晶のインゴットを樹脂で覆ってから前記水晶ウェハを切り出すことにより、前記端面を前記樹脂で被覆した前記水晶ウェハを得る、
請求項３記載の水晶ウェハの研磨方法。
【請求項５】
前記収納孔の前記内壁にある凹凸を除去した後に、前記内壁に前記樹脂を塗布することにより、前記内壁を前記樹脂で被覆する、
請求項２乃至４のいずれか一つに記載の水晶ウェハの研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面研磨機で使用される水晶ウェハ用研磨キャリア（以下、単に「研磨キャリア」という。）、及びこれを用いた水晶ウェハの研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
脆性材料である水晶の塊から水晶ウェハを得るには、例えば次の(1)〜(9)のような工程が必要になる。
【０００３】
(1)水晶のインゴット（ブロック）受け入れ
(2)測角（カット角が重要になるため）
(3)貼付け（切断機械に入れるため）
(4)切断
(5)外形加工
(6)研磨
(7)測角（カット角が重要になるため）
(8)ポリッシュ（仕上げの研磨）
(9)洗浄・検査
【０００４】
このうち、(4)の例としてワイヤソー（又はブレードソー）を用いた切断方法がある。この方法では、遊離砥粒を含むスラリーを供給しながら、水晶のインゴットにワイヤーを押し当てて切断していく。そのため、切断初期には、固いインゴットに対してワイヤーが速やかに切り込むことができず、水晶の切り込み面に対して損傷を与えてしまうことがある。この損傷は、水晶ウェハのクラックやチッピングとして現れる。このようにして発生した損傷は、次の研磨工程では取り除くことができない。むしろ研磨工程では、切断時の損傷によって劣化した部分が新たな損傷を発生させることにより、水晶ウェハの端面が切断時よりも更に荒れたものとなる。
【０００５】
切断後の水晶ウェハの端面は少なからず損傷しているため、(5)の外形加工と呼ばれる工程が必要になる。この工程では、複数枚の水晶ウェハを積層し、これらの間に樹脂を浸透させて水晶ウェハ積層体にし、その水晶ウェハ積層体端面に微細加工（研削、研磨、ポリッシュなど）を施すことにより水晶ウェハ端面の損傷を除去し、その後に剥離液によって樹脂を除去して一枚ずつの水晶ウェハに分離する。しかし、このようにして水晶ウェハ端面の損傷をなくしたとしても、その後の工程である(6)の研磨や(8)のポリッシュでは、やはり加工時に水晶ウェハ端面に対して過大な力がかかるため、新たに損傷が発生することがある。
【０００６】
特に遊星歯車機構を持つ両面研磨機にて水晶ウェハを研磨又はポリッシュする場合に、水晶ウェハに損傷が発生しやすい。これは、研磨キャリアのウェハ収納孔に水晶ウェハを入れて研磨又はポリッシュする際に、水晶ウェハの端面とウェハ収納孔の内壁とが衝突するためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２８００２６号公報（図３「緩衝リング５３」）
【特許文献２】特開２０１１−２４０４６０号公報（図３「樹脂リング２」）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体ウェハを両面研磨機で研磨する分野では、研磨時の半導体ウェハの損傷を低減するために、樹脂リングをウェハ収納孔の内壁に取り付けた研磨キャリアを使用することが知られている（特許文献１、２参照）。これは、樹脂リングを金属製のウェハ収納孔の内周に嵌め込む構造になっており、厚みが０．５〜１ｍｍ以上もある半導体ウェハを保持・研磨することには適した技術である。しかしながら、厚みが０．１ｍｍ以下の水晶ウェハでは、研磨キャリアの厚み方向に水晶ウェハを保持・研磨できるよう樹脂リングを取り付ける構造を実現するには、例えばウェハ収納孔の内壁に形成するその係合に適した形状を加工する点から観ても困難である。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、両面研磨機で水晶ウェハを研磨する際の水晶ウェハの損傷を抑制する、研磨キャリア等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る研磨キャリアは、
両面研磨機によって水晶ウェハを研磨する際に用いられ、前記水晶ウェハを保持する収納孔を有する研磨キャリアにおいて、
前記収納孔の内壁が樹脂で被覆された、
ことを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る水晶ウェハの研磨方法は、
本発明に係る研磨キャリアの前記収納孔に前記水晶ウェハを入れることにより、前記樹脂で被覆された前記内壁に前記水晶ウェハの端面が接する状態で、前記水晶ウェハを前記収納孔で保持し、
前記両面研磨機を用いて前記水晶ウェハを前記研磨キャリアごと研磨する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、研磨キャリアの収納孔の内壁を樹脂で被覆したことにより、両面研磨機で水晶ウェハを研磨している時に、収納孔から水晶ウェハが受ける力を樹脂で緩和できるので、水晶ウェハの損傷を抑制できる。しかも、研磨キャリアの収納孔の内壁を樹脂で被覆するだけであるので、樹脂リングを収納孔の内周に嵌め込む構造に比べて、薄く仕上げる必要のある水晶ウェハにも簡単に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１の研磨キャリアを示し、図１［Ａ］は平面図、図１［Ｂ］は図１［Ａ］におけるＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】両面研磨機の一部を示し、図２［Ａ］は平面図、図２［Ｂ］は図２［Ａ］におけるIIｂ部拡大図である。
【図３】実施形態２の研磨方法における研磨キャリア側の工程を示す平面図である。
【図４】実施形態２の研磨方法における水晶ウェハ側の工程を示す斜視図及び平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については同一の符号を用いる。図面に描かれた形状は、当業者が理解しやすいように描かれているため、実際の寸法及び比率とは必ずしも一致していない。
【００１５】
図１は実施形態１の研磨キャリアを示し、図１［Ａ］は平面図、図１［Ｂ］は図１［Ａ］におけるＩｂ−Ｉｂ線断面図である。図２は両面研磨機の一部を示し、図２［Ａ］は平面図、図２［Ｂ］は図２［Ａ］におけるIIｂ部拡大図である。ただし、図１［Ｂ］では、水晶ウェハを付加して示すとともに、平面方向に対して厚み方向を拡大して示している。以下、これらの図面に基づき説明する。
【００１６】
本実施形態１の研磨キャリア１０は、両面研磨機３０によって水晶ウェハ２０を研磨する際に用いられ、水晶ウェハ２０を保持する収納孔１１を有する。そして、収納孔１１の内壁１２が樹脂１３で被覆されている。収納孔１１は水晶ウェハ２０を収容可能な大きさの貫通孔であり、その数は任意である。また、研磨キャリア１０の外周にはギヤ部１４が形成され、研磨キャリア１０の内側には研磨液の通過孔１５が形成されている。水晶ウェハ２０の端面２１は樹脂２２で被覆してもよい。水晶ウェハ２０の端面２１とは、水晶ウェハ２０の周縁のことである。
【００１７】
両面研磨機３０は、太陽歯車３１及び内歯歯車３２の他に、図示しない上定盤、下定盤研磨布、駆動源などからなる。図２では各歯車のギヤ部の図示を省略している。太陽歯車３１及び内歯歯車３２は上定盤及び下定盤の間に位置し、太陽歯車３１と内歯歯車３２との間で研磨キャリア１０が遊星歯車として噛合している。研磨キャリア１０に水晶ウェハ２０をセットし、これらを上定盤及び下定盤で研磨布を介して挟持し、研磨液を供給しながら駆動源によって太陽歯車３１又は内歯歯車３２を回転させると、研磨キャリア１０は自転しながら公転することにより水晶ウェハ２０とともに研磨される。
【００１８】
本実施形態１によれば、研磨キャリア１０の収納孔１１の内壁１２を樹脂１３で被覆したことにより、両面研磨機３０で水晶ウェハ２０を研磨している時に、収納孔１１から水晶ウェハ２０が受ける力を樹脂１３で緩和できるので、水晶ウェハ２０の損傷を抑制できる。しかも、背景技術で述べたような樹脂リングを収納孔１１の内壁１２に機械的に係合させるのではなく、研磨キャリア１０の収納孔１１の内壁１２を液体状の樹脂１３で一体的に被覆するだけであるので、樹脂リングを収納孔の内周に嵌め込む構造に比べて、薄く仕上げる必要のある水晶ウェハ２０にも簡単に適用できる。
【００１９】
次に、図１乃至図４に基づき、本発明に係る水晶ウェハの研磨方法の一実施形態を、実施形態２の研磨方法として説明する。図３は、実施形態２の研磨方法における研磨キャリア側の工程を示す平面図である。図４は、実施形態２の研磨方法における水晶ウェハ側の工程を示す斜視図及び平面図である。
【００２０】
本実施形態２の研磨方法は、研磨キャリア１０の収納孔１１に水晶ウェハ２０を入れることにより、樹脂１３で被覆された内壁１２に水晶ウェハ２０の端面２１が接する状態で、水晶ウェハ２０を収納孔１１で保持し（図１）、両面研磨機３０を用いて水晶ウェハ２０を研磨キャリア１０ごと研磨する（図２）、ことを特徴とする。
【００２１】
ここで、収納孔１１に水晶ウェハ２０を入れる前に、水晶ウェハ２０の端面２１を樹脂２２で被覆しておいてもよい（図４）。また、水晶のインゴット４２を樹脂２２で覆ってから水晶ウェハ２０を切り出すことにより、端面２１を樹脂２２で被覆した水晶ウェハ２０を得るようにしてもよい（図４）。更に、収納孔１１の内壁１２にある凹凸を除去した後に、内壁１２に樹脂１３を塗布することにより、内壁１２を樹脂１３で被覆してもよい（図３）。
【００２２】
次に、主に図３に基づき研磨キャリア１０側の工程を詳しく説明する。まず、図３［Ａ］に示すように、樹脂１３で内壁１２を被覆する前の研磨キャリア１０を用意する。研磨キャリア１０は、例えばＳＫ材（ブルースチール）などの金属平板からプレスやエッチングによって作成されたものである。収納孔１１にはバリなどの凹凸が出やすいので、樹脂１３を塗布する前に、内壁１２にある凹凸をヤスリなどで除去しておくことが望ましい。
【００２３】
続いて、図３［Ｂ］に示すように、研磨キャリア１０の全体に樹脂１３を塗布する。このとき、研磨キャリア１０の全体ではなく、少なくとも内壁１２に樹脂１３を塗布してもよい。また、内壁１２の凹凸を樹脂１３で十分に覆うために、樹脂１３を複数回塗布することにより、内壁１２の凸状突起をより被覆することができ、水晶ウェハ２０の損傷を抑制できる。
【００２４】
最後に、図３［Ｃ］に示すように、研磨キャリア１０の両面を研磨して余分な樹脂１３を取り除くことにより、収納孔１１の内壁１２が樹脂１３で被覆された研磨キャリア１０が完成する。
【００２５】
次に、主に図４に基づき水晶ウェハ２０側の工程を詳しく説明する。まず、図４［Ａ］に示すように、水晶のブロック４１を貼り合せて、切断用の大きなインゴット４２を作成する。
【００２６】
続いて、図４［Ｂ］に示すように、インゴット４２の全体に樹脂２２を塗布する。このとき、インゴット４２の全体ではなく、少なくとも水晶ウェハ２０の端面２１となる面に樹脂２２を塗布してもよい。
【００２７】
最後に、図４［Ｃ］［Ｄ］に示すように、インゴット４２をワイヤソー（又はブレードソー）で切断することにより、端面２１が樹脂２２で被覆された水晶ウェハ２０が完成する。
【００２８】
ここで、水晶ウェハ２０側の樹脂２２に特有の仕様について説明する。特にフォトリソ工程等のアニールが必要な工程に使用される場合、耐熱性が高く、熱分解温度が３００℃以上で、３００℃時点での熱分解による重量損失量が２％以下の樹脂であることが望ましい。また、切断工程、研磨工程、ポリッシュ工程の際に変性しないように耐薬品性が高く、例えば、水で膨潤することなく、切断や洗浄で使用する灯油等のオイル類やグリコール系等の水溶性オイルに耐性を有する樹脂であることが望ましい。
【００２９】
また、水晶ウェハ２０側の樹脂２２及び研磨キャリア１０側の樹脂１３に共通する仕様は、次のとおりである。加工時に抵抗を受けた時に破損（破断）しないようにするために、硬化時の靱性が高く、コーティングをした際にはできるだけ均一で高密着な薄膜が得られるような樹脂がよい。薄膜の強度の測定は評価が難しいため、ＪＩＳＫ５６００−５−６、塗料一般試験方法−第５部：塗膜の機械的性質−第６節：付着性（クロスカット法）を用いて試験を行い、分類０または分類１に適合するような樹脂がよい。
【００３０】
単一の樹脂でＪＩＳＫ５６００−５−６に適わない場合、例えばポリオルガノシロキサンのようなＳｉ−Ｏ−Ｓｉの主鎖に対して側鎖に例えばメチル基やメトキシ基、エチル基やエトキシ基等の有機の官能基を持つような分子を樹脂に混ぜ合わせてもよい。又は、例えばシランカップリング剤を樹脂コーティングの前に塗布し、シランカップリング処理を行ってもよい。
【００３１】
樹脂１３，２２のコーティングの膜厚は、薄すぎると均一に塗布できず、厚すぎると膜厚を一定にすることが難しい。また、膜厚にむらがあると、外形寸法が変わり、研磨キャリア１０に水晶ウェハ２０が入らなくなるなどの不具合が出る。また、特にインゴット４２に対して樹脂２２の原料である例えばモノマーやオリゴマーやプレポリマーと硬化剤とを塗布し、光や熱で樹脂２２を重合・硬化させる場合、膜厚が厚すぎると硬化が不均一になり、部位ごとに樹脂２２の物性に差が出るため、膜厚は５０μｍ以上３００μｍ以下がよい。樹脂２２をコーティングするインゴット４２の表面は、樹脂２２のアンカー効果を考え、粗い方が良い。粗い表面で良ければ、インゴット４２の表面を微細化するための工数が不要となるため、工数の削減につながる。
【００３２】
次に、本実施形態２の研磨方法の作用及び効果について説明する。
【００３３】
（１）本実施形態２によれば、研磨キャリア１０を用いたことにより、両面研磨機３０で水晶ウェハ２０を研磨している時に、収納孔１１から水晶ウェハ２０が受ける力を樹脂１３で緩和できるので、水晶ウェハ２０の損傷を抑制できる。
【００３４】
（２）収納孔１１に水晶ウェハ２０を入れる前に、水晶ウェハ２０の端面２１を樹脂２２で被覆する場合は、両面研磨機３０で水晶ウェハ２０を研磨している時に、収納孔１１から水晶ウェハ２０が受ける力を樹脂１３及び樹脂２２の両方で緩和できるので、水晶ウェハ２０の損傷をより抑制できる。
【００３５】
（３）水晶のインゴット４２を樹脂２２で覆ってから水晶ウェハ２０を切り出す場合は、切り出し時に水晶ウェハ２０が受ける力を樹脂２２で分散できるので、研磨時だけではなく切り出し時に水晶ウェハ２０に生じる損傷も抑制できる。
【００３６】
（４）内壁１２に樹脂１３を複数回塗布することにより、内壁１２の凸状突起をより被覆することができ、水晶ウェハ２０の損傷をより抑制できる。また、収納孔１１の内壁１２にある凹凸を除去した後に、内壁１２に樹脂１３を塗布する場合は、内壁１２を樹脂１３で、より確実に被覆できることにより、水晶ウェハ２０の損傷をより抑制できる。
【００３７】
（５）換言すると、研磨キャリア１０の水晶ウェハ２０に対する衝突のダメージを緩和するため、研磨キャリア１０の内壁１２に樹脂１３をコーティングや塗布により被覆し、樹脂１３で内壁１２を被覆した研磨キャリア１０を水晶ウェハ２０の研磨又はポリッシュに使用することにより、水晶ウェハ２０の破損やチッピング、キズ、ヒキ（スクラッチ）などの発生を抑制できる。また、切断前のインゴット４２（又はブロック４１）の表面に樹脂２２をコーティングしシールすることにより、切断時にワイヤー等がインゴット４２にダメージを与えてクラック等が発生しても、より大きなチッピングやクラックに進むことを樹脂２２のシール効果によって抑制できる。更に、切断前にコーティングした樹脂２２を切断後にそのまま残すことにより、水晶ウェハ２０の端面２１が樹脂２２でコーティングされた状態となるため、その後の加工時の抵抗や摩擦、及び研磨キャリア１０からのダメージを最小限にできる（すなわち、研磨キャリア１０と水晶ウェハ２０とが樹脂２２によって直接ぶつからない）。
【００３８】
以上、本発明を上記各実施形態に即して説明したが、本発明は、上記各実施形態の構成や動作にのみ限定されるものではなく、本発明の範囲内で当業者であればなし得ることが可能な各種変形及び修正を含むことはもちろんである。また、本発明には、上記各実施形態の構成の一部又は全部を相互に適宜組み合わせたものも含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１０  研磨キャリア
１１  収納孔
１２  内壁
１３  樹脂
１４  ギヤ部
１５  通過孔
２０  水晶ウェハ
２１  端面
２２  樹脂
３０  両面研磨機
３１  太陽歯車
３２  内歯歯車
４１  ブロック
４２  インゴット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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