(57)【要約】【課題】  高平坦度等の優れた加工精度を有する片面鏡面ウェーハを再現性よく製造することができるウェーハ基板の研磨方法及びこれによって得られたウェーハを提供する。【解決手段】  本発明の圧電性単結晶からなるウェーハの製造方法は、円筒研削済みの単結晶インゴットをスライスする段階と、上記スライスしたウェーハをラップする段階と、上記ラップウェーハの表面側を平面研削する段階と、上記平面研削されたウェーハの表面側を研磨する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。  本発明の圧電性単結晶からなるウェーハは、圧電性単結晶からなるウェーハであって、該ウェーハの周辺部１ｍｍを除いた平坦度が、５ｍｍ角の測定サイトで、ＬＴＶmax０．５μｍであり、且つ、ＬＴＶmax０．４μｍ以下で測定したＰＬＴＶが９９％以上であることを特徴とする。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒研削済みの単結晶インゴットをスライスする段階と、上記スライスしたウェーハをラップする段階と、上記ラップウェーハの表面側を平面研削する段階と、上記平面研削されたウェーハの表面側を研磨する段階と、を含んで構成される圧電結晶からなるウェーハの製造方法。
【請求項２】
平面研削する段階で、砥石を装着し平面研削機で圧電性単結晶からなるウェーハを研削した時の、研削による歪層の深さが５μｍ以下とすることを特徴とする製造方法。
【請求項３】
研削による歪層の深さが１μｍ以下である請求項１に記載の圧電性単結晶からなるウェーハの製造方法。
【請求項４】
圧電性単結晶からなるウェーハであって、該ウェーハの周辺部１ｍｍを除いた５ｍｍ角の測定サイトでＬＴＶmax  ０．５μｍ以下であり、且つ、ＬＴＶmax０．４μｍ以下で測定したＰＬＴＶが９９％以上であることを特徴とする圧電性単結晶からなるウェーハ。
【請求項５】
圧電性単結晶がタンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムである請求項４に記載の圧電性単結晶からなるウェーハ。
【請求項６】
ウェーハの大きさが４インチ以上である請求項４〜５のいずれかに記載の圧電性単結晶からなるウェーハ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェーハ、特に弾性表面波フィルター用等に用いられるタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム又はランガサイト等の圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板の片面のみを鏡面研磨する方法及びこれによって得られる圧電性単結晶からなるウェーハに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＰＨＳや携帯電話等の移動体通信分野では、弾性表面波素子の基板としてタンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム又はランガサイト等の圧電性酸化物単結晶ウェーハが利用されている。
【０００３】
弾性表面波素子は、これら圧電性を呈する酸化物単結晶ウェーハの一主面にインターデジタル形状（櫛型形状）のトランスデューサ（電極）を設けることにより構成されている。このような構成においては、トランスデューサで弾性表面波を励受信する形となるため、この単結晶ウェーハのトランスデューサ形成面は鏡面研磨する必要がある。また、単結晶ウェーハの裏面側が同様な鏡面であると、弾性表面波の励受信と同時にバルク波等の不要波（障害波）も励受信し、周波数特性におけるスプリアス妨害等を引き起こしてしまう。そこで、弾性表面波デバイス用の単結晶ウェーハにおいては、裏面側を粗い研磨剤による研磨（ラップ）やホーニング加工（特許文献５、特許文献６参照）等によって粗面化している。
【０００４】
従来、これらウェーハは以下のように製造されている。即ち、チョクラルスキー法等により得られた単結晶インゴットに対して指定された方向に平面（オリエンテーションフラット）を形成し、内周刃ブレード付スライサー又はワイヤーソーを用いて切断し、板状ウェーハを得、得られた板状ウェーハの両面を所定の厚さまでラップし、次いで研磨装置にて片面のみを鏡面研磨し、研磨終了後に洗浄することによって得られている。
このような弾性表面波フィルター用等に用いられる圧電性酸化物単結晶ウェーハの特性においては、以下の項目が重要となってくる。
【０００５】
弾性表面波フィルターの用途において、圧電性酸化物単結晶ウェーハに金属電極を形成する必要があり、例えばウェーハ表面に写真製版等によりパターン形成する際、ウェーハ表面形状が不規則にうねっていると、パターンに則った金属電極が形成されなくなる。従って、設計された電極パターン通りに圧電性酸化物単結晶ウェーハ上に金属電極を形成するためには、ウェーハ表面形状に関して起伏の小さい、即ち平坦度等のよいウェーハを提供しなければならない。
【０００６】
上述した弾性表面波素子用の圧電性酸化物単結晶ウェーハの鏡面研磨加工は、従来、裏面にワックスが塗布された圧電性酸化物単結晶ウェーハを加熱してセラミックスプレートにワックス接着したり（特許文献１参照）、プレートのウェーハを保持する部分に無数の吸着孔を設けて圧電性酸化物単結晶ウェーハを真空吸着したり（特許文献２参照）、バッキング材（バックパッド）と呼ばれる発泡ポリウレタン等からなる吸着材で圧電性酸化物単結晶ウェーハを水吸着し（特許文献３、特許文献４参照）、片面研磨することにより実施している。
【０００７】
これら従来の圧電性酸化物単結晶ウェーハの保持方法のうち、ウェーハをワックスで接着保持する方法は、平坦度等の加工精度に優れる反面、接着に技術を要すると共に、接着に使用したワックスを洗浄する工程が必要であるため、取り扱いが煩雑になったり、特に粗面化した裏面側に付着したワックスを完全に除去しきれないと、電極剥がれ等の原因となるような問題があった。加えて、圧電性酸化物単結晶ウェーハを加熱して接着するため、加熱工程で単結晶ウェーハに割れ等が発生し易いという問題も招いていた。
【０００８】
バッキング材を用いてウェーハを吸着保持する方法は、上記のような不具合はなく、後工程に関しても特に問題がないものの、発泡ポリウレタン等からなる吸着材の厚みバラツキにより、圧電性酸化物単結晶ウェーハの平坦度等の加工精度が低下し易いと共に、ウェーハ外周部に面だれが発生し易いという問題があった。また、装置が複雑な構成になり、コストがかかりすぎるという問題もある。
【０００９】
弾性表面波素子用の圧電性酸化物単結晶ウェーハの鏡面研磨加工に、平坦度等を高精度化し易い両面研磨方法を適用することも検討されている（特許文献７参照）が、鏡面研磨後に上述した裏面の粗面化加工を行わなければならず、表面側の鏡面を保護する手間が生じると共に、たとえ表面側を保護した上で粗面化加工を行っても、表面側の鏡面にキズ等が発生し易いというような問題があった。
【００１０】
また、両面研磨方法を適用した場合には、鏡面研磨後に圧電性酸化物単結晶ウェーハの裏面を粗面化する必要があるために、表面側の鏡面にキズ等が発生し易いという問題が残った。
【００１１】
更に、鏡面化すべき面を外側が表面となるように２枚のウェーハを貼り合わせて両面鏡面研磨機で加工する方法も提案されているが（特許文献７参照）、ウェーハ同士が擦れ合うことによるウェーハ裏面キズの発生や貼り合わせ作業の煩わしさ等の問題があった。
従来技術で達成されていた圧電性単結晶からなるウェーハにおける表面の平坦度（平面度）は、特許文献３に「ＴＴＶ」で「３μｍ」（実施例１）、「１μｍ」（実施例２）とされ、シリコンウェーハについてではあるものの、特許文献４に「ＴＴＶ」で「２」・「２．５」・「３」μｍとされている。
【００１２】
また、「シリコン、ゲルマニウム等の半導体単結晶」についてではあるものの「半導体ウェーハの鏡面仕上精度」として「サブミクロン以下に設定されつつある」としている。
弾性表面はフィルターとしてのチップの大きさに基づけば、「ＴＴＶ」よりも「ＬＴＶmax」の方がより重視されてしかるべきであるが、「ＬＴＶmax」に関して確認されているものは見当たらない。
取り扱い可能な圧電性単結晶からなるウェーハの大きさに関しては、特許文献６では「外径７６ｍｍ」、特許文献７では「直径３インチ」のものが示されており、未だ、４インチ径以上のもので実施されたという報告は見られない。
【００１３】
【特許文献１】実開昭５８−１２９６５８号公報
【特許文献２】特開平２−９８９２６号公報
【特許文献３】特開昭６２−２９７０６４号公報
【特許文献４】特開昭６３−９３５６２号公報
【特許文献５】特開２０００−１２４７５８号公報
【特許文献６】特開２００１−１９２２９６号公報
【特許文献７】特開平１１−３０９６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ウェーハ、特に弾性表面波素子等に使用される圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板の片面鏡面研磨加工において、高平坦度等の優れた加工精度を有する片面鏡面ウェーハを再現性よく製造することができるウェーハ基板の研磨方法及びこれによって得られたウェーハを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記目的を達成するために鋭意検討を重ねた結果、ウェーハ基板の片面を鏡面加工する研磨工程において、研削砥石等、研削条件等の工夫をすることにより、本発明をなすに至ったものである。
【００１６】
即ち、本発明の圧電性単結晶からなるウェーハの製造方法は、円筒研削済みの単結晶インゴットをスライスする段階と、上記スライスしたウェーハをラップする段階と、上記ラップウェーハの表面側を平面研削する段階と、上記平面研削されたウェーハの表面側を研磨する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
平面研削機に装着された砥石に取り付けて、圧電性単結晶からなるウェーハを研削したときの、研削による歪み層の深さが５μｍ以下、あるいは１μｍ以下、であること、が好ましい。
また、本発明の圧電性単結晶からなるウェーハは、圧電性単結晶からなるウェーハであって、該ウェーハの周辺部１ｍｍを除いた平坦度が、５ｍｍ角の測定サイトで、ＬＴＶmax０．５μｍであり、且つ、ＬＴＶmax０．４μｍ以下で測定したＰＬＴＶが９９％以上であることを特徴とする。
さらに、前記圧電性単結晶がタンタル酸リチウムあるいはニオブ酸リチウムであること、前記圧電性単結晶からなるウェーハの大きさが４インチ以上であること、が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のウェーハ基板の研磨方法によれば、平坦度等の加工精度を向上させることができる。そして、このような片面鏡面研磨ウェーハを用いることにより、その後のデバイス化工程における歩留りを向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明のウェーハ基板の研磨方法は、前記鏡面研磨工程を前記圧電性酸化物単結晶等のウェーハ基板の裏面を粗面化した後に行うこと、本発明のウェーハ基板の研削歪層が５μｍ以下であり、ウェーハ周辺部１ｍｍを除いた平坦度が５ｍｍ角サイトでＬＴＶｍａｘ  ０．５μｍ以下、ＬＴＶmax０．４μｍ以下で測定したＰＬＴＶ  ９９％以上であること、を特徴としている。
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について、ウェーハ基板として圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板としてタンタル酸リチウムを用いた場合を例に説明する。
【００２０】
以下に、上述した片面研磨機を用いた実施の形態による圧電性酸化物単結晶ウェーハの製造工程について述べる。即ち、まず圧電性酸化物単結晶を例えばチョクラルスキー法により育成してそのインゴットを得て、指定された方向に平面（オリエンテーションフラット）を形成し、次いでこれを所定の厚さにスライス加工して板状のウェーハ基板を得る。このスライスウェーハ基板を両面ラップで所望の厚さまで研削する。このスライス加工とラップ加工は、従来と同様に行えばよい。
【００２１】
平面研削機（２軸型  粗研削、仕上げ研削）に粗研削砥石、仕上げ研削砥石を装着する。これらの砥石は駆動系（モータ）により、任意の回転速度で回転駆動させることができる。
【００２２】
平面研削機に砥石を装着し、規定の仕上がり板厚を設定に、セラミックスチャックで保持されたウェーハ上で砥石を高速で回転させ、また、テーブルも回転させる。微小切り込みにてウェーハを研削する。砥石の回転数、切り込み速度、テーブル回転数、等最適な条件で研削する。
【００２３】
研削したウェーハを、セラミックスチャックで保持された片面研磨機にて２〜５μｍ研磨を行う。
【００２４】
上記のようにラップ（表裏面を粗面化加工）した圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板に関し、片面研磨機にて片面の研磨を行う。
【００２５】
即ちこのラップした圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板を真空吸着により保持し研磨を行う。歪の少ないウェーハを作成するために研磨量を少なくする。この時の研削歪層は５μｍ以下である。そうすることによって、圧電性酸化物単結晶ウェーハ基板の加工精度、例えば平坦度等を高精度化することができる。具体的には、４インチ径の圧電性酸化物単結晶ウェーハの５ｍｍ×５ｍｍｓｉｔｅにおけるＬＴＶmax（Local Thickness Variation）が０．５μｍ以下の平坦度を再現性よく鏡面研磨加工することが可能となる。
【００２６】
本発明における平坦度は、光学式斜入射レーザー干渉方式により、ＴＴＶ（Total Thickness Variation）、ＬＴＶmaxを指標に評価することができる。ここで、ＴＴＶとは、ウェーハをクランプした状態で、ウェーハ裏面を基準平面とし、裏面に対する最大値と最小値の高さの差をいう。
【００２７】
一方、ＬＴＶmaxとは、ＴＴＶ同様、ウェーハをクランプした状態で、ウェーハ裏面を基準平面とし、更にウェーハ面内を正方形（本発明においては５ｍｍ×５ｍｍ）に区切った領域における裏面に対する最大値と最小値の高さの差を測定して、その中での最大値をいう。
ＰＬＴＶ（Percent Local Thickness Variation）とは、ＬＴＶで測定した場合、規格値に合致するサイト数のパーセンテージであり、本発明の場合、規格値は０．４μｍ、サイトの大きさは５ｍｍ×５ｍｍである。
【００２８】
従来の片面研磨機では、バッキング材などを使用しているため、平坦度が悪い。また、周辺部のダレも発生する。今回の平面研削と研磨では吸着されたセラミックス上での研削、研磨であるため、弾性表面波素子等の歩留りを向上させることが可能となる。
【００２９】
このように、従来のバッキング材を使用した研磨方法を変更することにより、高平坦度等の加工精度が得られるとことが可能となる。従って、圧電性酸化物単結晶ウェーハを用いた弾性表面波素子等の歩留り並びに作業効率の向上等に大きく寄与するものである。
【００３０】
ここで、本発明で好適に用いられる装置・治具等について、纏めて述べる。
平面研削機、砥石の回転数、切り込み速度、テーブル回転数、等に関しては、前述のとおり、従来のものをそのまま転用して差し支えない。砥石（粗、仕上げ）については、脆性のあるメタルボンド材で作成された砥石を用いるが望ましい。
研削量に関しても格別の制限はないが、最終研削については、研削歪みの残留深さを考慮して、その研削量を５〜１５μｍとすることが望ましい。
セラミックチャックについては、裏面を真空に引くことでウェーハをクランプできるいわゆる多気孔の真空吸着タイプである。
片面研磨機に関しては、半導体で一般的に使用されているもので良く、プレートにウェーハを真空吸着によりクランプし、コロイダルシリカ研磨剤などで研磨できるものである。
片面研磨機による研磨量は、平面研削段階での加工歪層の深さと研磨機によるウェーハ周辺部の面ダレを考慮して、１〜１０μｍとすることが望ましい。
【実施例】
【００３１】
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に制限されるものではない。
［実施例１］
試料として、直径４インチのタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ3）単結晶を用いた。チョクラルスキー（ＣＺ）法によって製造したこの単結晶を、円筒研削しＯＦ加工後、ワイヤーソーを用いて０．２５ｍｍにスライスし、表裏面粗さが０．１２μｍの状態になるように適切な研磨剤（遊離砥粒の平均粒径７μｍ）を用いて、このスライスウェーハ基板を両面ラップで所望の厚さ２００μｍまで研磨した。
この後、上記のようにラップ（表裏面を粗面化加工）したウェーハに関し、平面研削機、片面研磨機にて鏡面研磨加工を行った。具体的には、粗研削砥石で１０μｍ、仕上げ研削で５μｍ研削した。その後前述の通りのセラミックスチャックで保持する片面研磨機にて３μｍ鏡面研磨加工を行った。この鏡面研磨加工後にウェーハ表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤及びパーティクルを除去するため、苛性ソーダにて、４５ｋＨｚの超音波洗浄（洗浄条件：薬液ディップで３分間洗浄）を実施した。
【００３２】
このような工程を１００枚のウェーハ基板について実施し、平坦度を測定したところ、ＴＴＶで０．５０〜１．５９μｍ、５ｍｍ×５ｍｍｓｉｔｅにおけるＬＴＶmaxで０．１５〜０．３０μｍ、ＰＬＴＶが９９％以上であった。
また、ウェーハ基板表面を蛍光灯下で観察したところ、ウェーハ基板の周辺部１ｍｍを除く内部には、キズの発生は一切認められなかった。
【００３３】
［比較例１］
従来の片面研磨装置を用いて、バッキング材（バッキング材の材質：発泡ポリウレタン、厚さ０．４ｍｍ）を介在させた方法で鏡面研磨加工を行った。この鏡面研磨加工後にウェーハ基板表面に付着しているコロイダルシリカなる研磨剤及びパーティクルを除去するため、苛性ソーダにて、４５ｋＨｚの超音波洗浄（洗浄条件：薬液ディップで３分間洗浄）を実施した。
【００３４】
このような工程を１００枚のウェーハ基板について実施し、平坦度を測定したところ、ＴＴＶで２．１８〜４．６８μｍ、５ｍｍ×５ｍｍｓｉｔｅにおけるＬＴＶmaxで０．７８〜２．０８μｍ、ＰＬＴＶが６０〜９９％以上であった。
なお、ウェーハ基板表面を蛍光灯下で観察したところ、ウェーハ基板の周辺部１ｍｍを除く内部にも、一部にキズの発生が認められた。
【００３５】
以上のように、実施例の方が比較例よりもウェーハ基板平坦度の加工精度が優れており、ウェーハ基板全面にわたって設計されたパターン通りに金属電極を形成できるため、デバイス歩留りの改善を図ることができる。更に、ウェーハ基板表面の周辺部１ｍｍを除く内部には、擦れキズが一切生じないことから、キズに起因したワレ等の心配も回避することができる。
【００３６】
なお、実施例において直径４インチのタンタル酸リチウムウェーハを例に説明したが、本発明は、弾性表面波フィルター用等に用いられるニオブ酸リチウム、水晶、四ホウ酸リチウム又はランガサイト等の圧電性酸化物単結晶ウェーハに関して有効なものであり、厚さや直径に関しては上記の例に限定されない。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明によれば、高効率で平坦度に優れた圧電性酸化物単結晶ウェーハの鏡面仕上げが行い得るので、移動体通信分野の機器製造産業に貢献する処大である。