(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコン・ガラス・サファイア等の硬脆性材料のウェハーを両面研磨し、上定盤を上昇させた際に、上定盤にウェハーが密着することがなく、ウェハー回収が容易になることで作業性が向上出来る、ウェハーの両面研磨装置および研磨方法を提供する。【解決手段】ウェハーを保持するウェハーキャリア５と、上下定盤２，３を回転駆動する上下定盤駆動装置６と、ウェハーキャリア５を回転駆動する、サンギア９及びインターナルギア１０を含むウェハーキャリア駆動装置と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置７とを具備し、上下の定盤には砥粒ペレット１１を多数配置したウェハーの両面研磨装置において、上定盤３の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積を、下定盤２の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくする。【選択図】図１
2016120536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハーを保持するウェハーキャリアと、上下定盤を回転駆動する定盤駆動装置と、ウェハーキャリアを回転駆動するウェハーキャリア駆動装置と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置とを具備し、上下の定盤には砥粒ペレットを多数配置したウェハーの両面研磨装置であって、
上定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積が、下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さいことを特徴とするウェハーの両面研磨装置。
【請求項２】
上定盤の砥粒ペレットは、ウェハーへの総接触面積が、下定盤の砥粒ペレットの総接触面積の０．５〜０．９５倍であることを特徴とする請求項１に記載のウェハーの両面研磨装置。
【請求項３】
上定盤の砥粒ペレットのサイズは、下定盤の砥粒ペレットのサイズよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のウェハーの両面研磨装置。
【請求項４】
上定盤または下定盤の砥粒ペレットの形状は、長方形、または台形であることを特徴とする請求項１に記載のウェハーの両面研磨装置。
【請求項５】
上定盤の砥粒ペレットは、相互に５ｍｍ〜１５ｍｍの隙間を空けて配置することを特徴とする請求項１に記載のウェハーの両面研磨装置。
【請求項６】
ウェハーを保持するウェハーキャリアと、上下定盤を回転駆動する定盤駆動装置と、ウェハーキャリアを回転駆動するウェハーキャリア駆動装置と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置とを具備する両面研磨装置を用いたウェハーの両面研磨方法であって、
上下の定盤に、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置した後、下定盤にウェハーキャリアによってウェハーを保持し、引き続き、上定盤を下降させて、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給しながら上下定盤を回転駆動させて研磨し、その後、上定盤を上昇させて、ウェハーを取り出すことを特徴とするウェハーの両面研磨方法。
【請求項７】
上定盤を上昇させた際に、ウェハーが貼り付いたとき、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりもさらに小さくなるように再配置することを特徴とする請求項６に記載のウェハーの両面研磨方法。
【請求項８】
上定盤の砥粒ペレットの再配置の際に、砥粒ペレットの数を減少させ、かつ相互の隙間を拡大させることを特徴とする請求項７に記載のウェハーの両面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェハーの両面研磨装置および研磨方法に関し、さらに詳しくは、シリコン・ガラス・サファイア等の硬脆性材料のウェハーを両面研磨して上定盤を上昇させた際に、上定盤にウェハーが密着することがなく、ウェハー回収が容易になることで作業性が向上出来る、ウェハーの両面研磨装置および研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板、半導体基板、セラミックス基板等の硬物材料の研磨加工に用いられる装置として両面ラップ盤が従来から知られている（特許文献１参照）。両面ラップ盤では、ガラス基板、半導体基板、セラミックス基板等の硬物材料からなる板状のウェハーをウェハーキャリアと呼ばれる保持具に設けられた保持孔にセットした後、相対する上下位置に配置された鋳鉄製の定盤間で板状のウェハーに一定荷重を加えられるように上下定盤で挟み込む。また、上定盤に対して下定盤を逆方向に回転させることで板状のウェハーの上下面を粗研磨加工する（以下、両面研磨あるいはラップ加工、ラップ作業ともいう）。
【０００３】
両面ラップ盤を用いて板状のウェハーをラップ加工する方式には、大きく分けて、遊離砥粒研磨と固定砥粒研磨の２つの方式がある。遊離砥粒研磨では、スラリと呼ばれる砥粒を含有した研磨剤を板状のウェハーへ供給しながらラップ加工する（特許文献２参照）。一方、固定砥粒研磨では、金属や樹脂等の結合材で砥粒を固定した砥石を定盤に取り付け、クーラント液を供給しながらこの砥石により板状のウェハーをラップ加工する。
【０００４】
これまでサファイア単結晶の場合、ウェハーサイズは２〜４インチのものが多かったが大口径化が進んで、近年は６インチ以上のものも流通している。また、平坦度１０μｍ以下、表面粗さＲａで１μｍ以下という高品質なものも要求されるようになった。
【０００５】
特許文献３は、コロイダルシリカを研磨液とし、チョクラルスキー法で育成されたサファイア基板を鏡面研磨するサファイア基板の研磨方法であるが、ワイヤーソー切断後のウェハー（基板）に対し直接鏡面研磨した場合、鏡面研磨による必要取りしろが膨大となってコスト上昇を招き、かつ必要とされる表面平坦度が満たされなくなることがある。このため、ワイヤーソー切断後のウェハー（基板）に対し、事前に両面ラップ、ダイヤモンド片面ラップ加工を行うことが望ましいとされている。
固定砥粒方式で行うラップ作業において、以上の要求項目のようにウェハーの面積が大きくなり、その平坦度値・表面粗さＲａ値を高品位化することが求められている。
【０００６】
これにより、研磨に長時間を要するようになって、金属や樹脂等の結合材で砥粒を固定した砥石（以下、ペレットという）と板状のウェハーへは、クーラント液による表面張力が働き、密着性が高くなりペレットからウェハーが剥がれにくくなることが問題になっている。
このような状況下、当業界においては、固定砥粒研磨で、砥石により板状のウェハーをラップ加工する際に、クーラント液による表面張力が働いても、ウェハーとの密着性が高くならずウェハーがペレットから剥がれやすい状態を維持して、生産性を向上させることのできる両面研磨装置と研磨方法が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−０４４０２７号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２０５１６号公報
【特許文献３】特開２００８−４４０７８号公報（［０００８］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の問題点に鑑み、シリコン・ガラス・サファイア等の硬脆性材料のウェハーを両面研磨し、上定盤を上昇させた際に、上定盤にウェハーが密着することがなく、ウェハー回収が容易になることで作業性が向上出来る、ウェハーの両面研磨装置および研磨方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記のような従来技術の問題点を解決するために鋭意検討を重ねた結果、複数枚の砥粒ペレットが貼り付けられている上定盤と下定盤を有し、その砥粒ペレットの砥粒径が同じである両面ラップ機において、下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも上定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積のほうが小さくなるように砥粒ペレットを配列させること、すなわち下定盤に張り付けられる個々の砥粒ペレットのサイズを上定盤の個々の砥粒ペレットのサイズよりも大きくしたことで、ウェハーを両面研磨した後、上定盤を上昇させた際に、上定盤にウェハーが密着することがなくなるか、大幅に低減することを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の第１の発明によれば、ウェハーを保持するウェハーキャリアと、上下定盤を回転駆動する定盤駆動装置と、ウェハーキャリアを回転駆動するウェハーキャリア駆動装置と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置とを具備し、上下の定盤には砥粒ペレットを多数配置したウェハーの両面研磨装置であって、上定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積が、下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さいことを特徴とするウェハーの両面研磨装置が提供される。
【００１１】
また、本発明の第２の発明によれば、第１の発明において、上定盤の砥粒ペレットは、ウェハーへの総接触面積が、下定盤の砥粒ペレットの総接触面積の０．５〜０．９５倍であることを特徴とするウェハーの両面研磨装置が提供される。
また、本発明の第３の発明によれば、第１の発明において、上定盤の砥粒ペレットのサイズは、下定盤の砥粒ペレットのサイズよりも小さいことを特徴とするウェハーの両面研磨装置が提供される。
また、本発明の第４の発明によれば、第１の発明において、上定盤または下定盤の砥粒ペレットの形状は、長方形、または台形であることを特徴とするウェハーの両面研磨装置が提供される。
また、本発明の第５の発明によれば、第１の発明において、上定盤の砥粒ペレットは、相互に５ｍｍ〜１５ｍｍの隙間を空けて配置することを特徴とするウェハーの両面研磨装置が提供される。
【００１２】
さらに、本発明の第６の発明によれば、ウェハーを保持するウェハーキャリアと、上下定盤を回転駆動する定盤駆動装置と、ウェハーキャリアを回転駆動するウェハーキャリア駆動装置と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置とを具備する両面研磨装置を用いたウェハーの両面研磨方法であって、上下の定盤に、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置した後、下定盤にウェハーキャリアによってウェハーを保持し、引き続き、上定盤を下降させて、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給しながら上下定盤を回転駆動させて研磨し、その後、上定盤を上昇させて、ウェハーを取り出すことを特徴とするウェハーの両面研磨方法が提供される。
【００１３】
また、本発明の第７の発明によれば、第６の発明において、上定盤を上昇させた際に、ウェハーが貼り付いたとき、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりもさらに小さくなるように再配置することを特徴とするウェハーの両面研磨方法が提供される。
また、本発明の第８の発明によれば、第７の発明において、上定盤の砥粒ペレットの再配置の際に、砥粒ペレットの数を減少させ、かつ相互の隙間を拡大させることを特徴とするウェハーの両面研磨方法が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、両面研磨装置に配置する下定盤の砥粒ペレットサイズを上定盤の砥粒ペレットサイズより大きくしたことによって、下定盤の砥粒ペレットとラップ加工後のウェハーの密着力と上定盤の砥粒ペレットとラップ加工後のウェハーの密着力に差異が生じ、ラップ終了後、上定盤を機械的に上昇させた際、下定盤砥粒ペレットとラップ加工後のウェハーの密着力が強く、ラップ加工後のウェハーは上定盤上には残らず、ウェハーが落下することがないので生産性・作業性が向上できる。
したがって、本発明の両面研磨装置および研磨方法は、硬脆性材料単結晶ウェハー、特に大口径の硬脆性材料のサファイア単結晶をはじめ、シリコンやガラスなどのウェハーの研磨加工に好適である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る両面研磨装置の概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る両面研磨装置を構成する下定盤の概略平面図である。
【図３】本発明の両面研磨装置を構成する上・下定盤に貼り付けられた砥粒ペレットの一部分を拡大した配置図で、（Ａ）は下定盤に貼り付けられた砥粒ペレット、（Ｂ）は上定盤に貼り付けられた砥粒ペレットである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、両面研磨装置（ラップ装置ともいう）によってシリコン・ガラス・サファイア等の硬脆性材料単結晶ウェハー、特に大口径のサファイア単結晶ウェハーのラップまたは研磨工程において、両面ラップ機の上定盤の砥粒ペレット（以下、単にペレットともいう）のウェハーとの総接触面積を、下定盤の砥粒ペレットのウェハーとの総接触面積よりも小さくすることで、上下定盤の砥粒ペレットとラップされた板状のウェハーの密着力の大きさに差を作り出すことで、ラップ終了後、上定盤にウェハーが密着することがなく、ウェハー回収が容易になることで作業性が向上出来る、両面ラップ用固定砥粒定盤を有する両面研磨装置、それを用いたウェハーの研磨方法を提供する。
【００１７】
１．両面研磨装置
以下に本発明で用いられる硬脆性材料単結晶ウェハーのラップ装置、すなわちガラス基板、半導体基板、セラミックス基板等の被研磨物（ウェハー）表面をラップ加工するための両面研磨装置の構成を説明する。
【００１８】
図１に示す本発明の両面研磨装置１は、上面に第１の研磨体である砥粒ペレットが配置された下定盤２と、下面に第２の研磨体である砥粒ペレットが配置された上定盤３と、上定盤３を上下方向に駆動する上下動機構４（例えば、シリンダ）と、ウェハーを保持するウェハーキャリア５と、上下定盤２，３を回転駆動する定盤駆動装置６と、ウェハーキャリア５を回転駆動するウェハーキャリア駆動装置９，１０と、ウェハーの研磨面にクーラント液を供給するクーラント液供給装置７とを備えている。
【００１９】
上定盤３は、下定盤２の上方に位置して、支持基台（図示せず）に上下動機構４を介して上下動自在に支持され、また、上定盤３には、ウェハーにクーラント液を供給するための孔８が設けられている。ウェハーキャリア５は、下定盤２と上定盤３との間に配置され、ウェハーを保持する保持孔を有しており、ウェハーキャリア駆動装置９，１０は、ウェハーキャリア５を自転及び／又は公転させる。
定盤駆動装置６は、下定盤２及び上定盤３を、軸線を中心として回転駆動して両定盤に配置された研磨体である砥粒ペレットによりウェハーを研磨する。クーラント液供給装置７は、上定盤３に設けられた孔からウェハーへクーラント液（例えば、水や水溶性油）を供給する。
【００２０】
（ウェハーキャリア駆動装置）
図１に示されるウェハーキャリア駆動装置は、ウェハーキャリア５を自転及び／又は公転させるための中心ギア（サンギア）９、外周ギア（インターナルギア）１０及びこのサンギア９、インターナルギア１０を回転駆動する駆動機構（図示せず）から構成される。
【００２１】
ウェハーキャリア５の外周には、サンギア９及びインターナルギア１０とかみ合うギアが形成されており、サンギア９及びインターナルギア１０を駆動機構（図示せず）により回転駆動させることで、ウェハーキャリア５が自転及び／又は公転する。
なお、ウェハーをラップ加工する際には、下定盤２、上定盤３、サンギア９及びインターナルギア１０の４つが回転運動する４ｗａｙ方式、下定盤２及び上定盤３は回転せず、サンギア９及びインターナルギア１０だけが回転する２ｗａｙ方式、下定盤２、上定盤３、サンギア９及びインターナルギア１０のうちの３つが回転運動する３ｗａｙ方式等があり、いずれかが選択できるように装備されている。
【００２２】
（下定盤、上定盤と砥粒ペレット）
図２は本発明のラップ装置を構成する定盤のうち、硬脆性材料である単結晶ウェハーを載せる下定盤の一実施形態を概略示しており、図３は別の実施形態において、上・下定盤２，３に貼り付けたペレット１１の配置を拡大したものである。
【００２３】
ウェハーをラップ加工する下定盤２及び上定盤３は、ダイヤモンド砥粒をボンド（例えば、エポキシ系樹脂やフェノール系樹脂などのレジン、アルミニウムなどのメタル）で固めたペレット状のダイヤモンド砥石（ペレット）を多数配置し、さらに樹脂で固めたものである。なお、ダイヤモンド砥粒以外にも、種々の砥粒（例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするＡ砥粒、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＣ砥粒、ＣＢＮ砥粒）を使用することができるが、ダイヤモンド砥粒は、高い研磨力と安定した加工性能を有するため、ガラス基板、半導体基板、セラミックス基板等の硬物材料のラップ加工に好適である。
【００２４】
ウェハーのラップ加工の際は、上定盤３が上下動機構４により上昇し、ワークキャリア５の保持孔内にウェハーが収納され、次いで上定盤３が上下動機構４により下降して、下定盤２の研磨体及び上定盤３の研磨体間にウェハーが挟み込まれる。
次に、クーラント液供給装置７によりクーラント液を上定盤３のクーラント液供給孔８からウェハーへ供給しつつ、上下定盤２，３及びワークキャリア５を、定盤駆動装置６及びワークキャリア駆動装置９，１０により回転駆動させてウェハーのラップ加工が行われる。その際、下定盤２の回転に対して、上定盤３及びワークキャリア５は反対方向に同一角速度（回転数）で回転させるようにすると、ワークキャリア５に保持されているウェハーの表裏面を高精度でラップ加工することができる。
【００２５】
しかし、従来の実施形態では、下定盤２と上定盤３に並べられた複数個からなるぺレット１１のウェハーへの総接触面積が、上定盤３と下定盤２で実質同じであったため、ラップ加工終了後に上定盤３を上昇させたとき、高い確率で上定盤３のペレット１１部にウェハーが貼り付いていた。上定盤３のペレット１１にウェハーが貼り付く事で、上定盤３の上昇中もしくは上定盤３が上がりきったところで、ウェハーが落下する事態を招いており、またウェハーの落下がなかった場合でも、上定盤３に貼り付いたウェハーを取り除く際に、誤って落下させてしまうこと等があり、落下したウェハーの後始末に工数を割かなければならない等で作業性が低下していた。
【００２６】
本発明では、この様な上定盤からのウェハーの落下を未然に防ぐために、上定盤のペレットのウェハーへの総接触面積が下定盤のペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置する。ここで、ペレットのウェハーへの総接触面積とは、ウェハーへ接触しうるペレットの総面積を意味する。上定盤の砥粒ペレットは、ウェハーへの総接触面積が、下定盤の砥粒ペレットの総接触面積の０．５〜０．９５倍であることが好ましい。０．５倍未満では研磨効率が悪化し、０．９５倍を超えるとウェハーの貼り付きを抑制しにくくなる。したがって、より好ましいのは０．７〜０．９倍である
【００２７】
本発明の好ましい態様では、図３のように、下定盤２に複数個並べられた個々のペレットサイズ（面積）よりも、上定盤３に複数個並べられた個々のペレットサイズを小さくしている。これは、上定盤のペレットの場合、クーラント液の供給孔が存在することから、下定盤のペレットのサイズよりも小さいほうが装置の改良に対応しやすいためでもある。
【００２８】
ペレットの形状は、長方形または台形であることが好ましく、ペレットの角は面取りをしておくことができる。下定盤、上定盤が円形であることから、長辺および対向する辺が円弧状の曲線であってもよい。縦横の長さ比率は、１：１．２〜３が好ましく、１：１．５〜２．５がより好ましい。
ペレットの個数は、装置の大きさなどによって異なるので規定しにくいが、下定盤では、１５〜６０個が好ましい。図２では、下定盤を放射状に８つのゾーンに分割し、各ゾーンに５１個のペレットを配置している。また、図３（Ａ）の下定盤では、１ゾーンに２０個のペレットを配置している。一方、上定盤では、下定盤よりも多くのペレットを配置することになり、３０〜１２０個が好ましい。図３（Ｂ）の上定盤では、１ゾーンに３９個のペレットを配置している。
【００２９】
各パレットは、互いに触れ合わないように間隔をあけるように配置する。特に上定盤の砥粒ペレットは、相互に５ｍｍ〜１５ｍｍの隙間を空けて配置することが好ましい。これにより隙間からクーラント液が流出しやすくなり、ウェハーの落下率が軽減でき、作業性の向上を図ることができる。
【００３０】
２．研磨方法
次に、ウェハとしてサファイア単結晶を用いた場合について、上記両面研磨装置の動作を工程毎に説明する。サファイア単結晶としては、通常チョクラルスキー（Ｃｚｏｃｈｒａｌｓｋｙ）法、ＥＦＧ（Ｅｄｇｅ−ｄｅｆｉｎｅｄ  Ｆｉｌｍ  Ｇｒｏｗｔｈ）法またはカイロポーラス（Ｋｙｒｏｐｏｕｌｏｓ）法で育成されたサファイア結晶が用いられ、ワイヤーソー等により特定の結晶方位が表面に露出したウェハー状に加工され、固定砥粒か遊離砥粒によるメカニカル研磨およびコロイダルシリカによるメカノケミカル研磨によって鏡面研磨処理がなされている。
【００３１】
本発明の研磨方法は、上記両面装置にペレットを配置した後、下定盤にウエハをセットする工程、研磨する工程、上定盤を上昇させてウェハを回収する工程を含んでいる。
すなわち、上記両面装置の上下の定盤に、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置した後、ウェハーキャリアによってウェハーを下定盤に保持し、引き続き、上定盤を下降させてウェハーを挟み込み、その研磨面にクーラント液を供給しながら上下定盤を回転駆動させて研磨し、その後、上定盤を上昇させて、ウェハーを取り出すようにする。
【００３２】
前記のとおり、まず、両面装置にペレットを配置するが、上定盤のペレットへのウェハーの貼り付きを抑制するために、上定盤のペレットのウェハーへの総接触面積を下定盤のペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくするのが重要である。
本発明では、両面ラップ装置によって硬脆性材料の単結晶ウェハー、特に大口径のサファイア等の単結晶ウェハーのラップまたは研磨工程において、両面ラップ機の上定盤ペレットサイズを下定盤ペレットサイズより小さくすると、硬脆性材料単結晶ウェハーのラップまたは研磨工程で、ウェハーの落下率がより低減して、作業性の向上を図ることができる。
【００３３】
本発明においてウエハをセットする工程では、まず図１に示す下定盤２の上方に位置する上定盤３が、支持基台（図示せず）から上下動機構４により上昇した後、ウェハーキャリア駆動装置９，１０が、ウェハーキャリア５を自転及び／又は公転させ、下定盤２と上定盤３との間に配置されたウェハーキャリア５の保持孔に、ウェハーを装入する。その後、上定盤３が、上下動機構４により下降して、下定盤２のペレットと上定盤３のペレットがウェハーを挟んだ状態にする。
【００３４】
次に、ウェハーを研磨する工程では、定盤駆動装置が下定盤２及び上定盤３を、軸線を中心として回転駆動するとともに、クーラント液供給装置７が、上定盤３に設けられた孔からウェハーへクーラント液（例えば、水や水溶性油）を供給し、ウェハーの両面を冷却しながら研磨する。なお、クーラント液は、冷却剤だけでなく潤滑剤としての機能とスラッジの排出としても機能する。
なお、ウェハーのラップ加工装置には、下定盤２、上定盤３、サンギア９及びインターナルギア１０の４つが回転運動する４ｗａｙ方式、下定盤２及び上定盤３は回転せず、サンギア９及びインターナルギア１０だけが回転する２ｗａｙ方式、下定盤２、上定盤３、サンギア９及びインターナルギア１０のうちの３つが回転運動する３ｗａｙ方式等が装備されているので、どの方式を用いてウェハーをラップ加工するかは、ウェハーの種類やラップ加工条件に応じて選択すればよい。
【００３５】
ラップ加工条件は、ウェハーの種類や研磨装置の種類・大きさなどによって異なるので規定しにくいが、サファイア単結晶の場合、ウェハーキャリア５の回転数を３０〜１００ｒｐｍ、荷重を１００〜２００ｋＰａに設定することができ、所望の厚さになるまで、１〜５時間かけてラップ加工が実施される。また、サファイア単結晶よりも研磨されやすいシリコンやガラスの場合、ウェハーキャリア５の回転数を３０〜１００ｒｐｍ、荷重を１００〜２００ｋＰａで、所望の厚さになるまで、０．５〜３時間かけてラップ加工が実施される。
【００３６】
研磨装置１にてウェハーのラップ加工が終了すると、上定盤を上昇させ、ウェハーキャリア５の保持孔からウェハーが取り出される。本発明では、上記両面装置の上下の定盤に、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置しているので、上定盤の砥粒ペレットへのウェハーの貼りつきが低減する。しかし、上定盤を上昇させた際に、ウェハーが貼り付いたときは、上定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりもさらに小さくなるように再配置することが望ましい。そのためには、上定盤の砥粒ペレットの再配置の際に、砥粒ペレットのサイズを小さくする、あるいは数を減少させ、かつ相互の隙間を拡大させることが有効である。
【００３７】
回収されたウェハは、次いで片面研磨装置に搬送され、ウェハーについた傷と内部応力をを除去するため番手を上げた研磨処理が行われる。
なお、本発明では、両面ラップ装置によってサファイア等の硬脆性材料単結晶ウェハーを研磨する場合を中心に説明したが、この他にシリコンなど結晶やガラスなどの研磨にも同様に適用できる。
【実施例】
【００３８】
次に、本発明の詳細を、実施例を示して更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
【００３９】
（実施例１）
図１に示すように、外径φ１２００ｍｍ×内径φ４００ｍｍからなる上下定盤（定盤面積が１ｍ２）を有し、ウェハーキャリアを回転させるためのサンギアとインターナルギアが配置されており、さらに上定盤３にはクーラント液の吐出孔がある上定盤３とから構成された両面研磨装置を用意した。
ペレットは、角を面取りした長方形（縦横の長さ比率が約１：２）で、上定盤３にセットするペレットは、下定盤２と同一面積のサイズ品に対して面積比９５％品、すなわち、下定盤のペレットよりも小さいサイズのペレットを用い、図３のように５〜１０ｍｍの隙間を空けて、ペレット同士が接触しないよう上下定盤に配置した。これにより、上定盤の砥粒ペレットをウェハーへの総接触面積が下定盤の砥粒ペレットのウェハーへの総接触面積よりも小さくなるように配置されたことになる。
その後、上記の構成からなるラップ加工機に、直径１５０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍの酸化物単結晶（サファイア）ウェハーをウェハーキャリア５の保持孔にセットした。１枚のウェハーキャリアにはウェハーを４枚をセットした。サファイアウェハーは、アズスライス品（インゴットを内周刃ブレードにより薄く切断したもの）であり、使用するウェハーキャリアの厚さは、ウェハー厚さの１／２とした。
次に、上下定盤２，３をそれぞれ反対方向に回転させ、また、上下定盤２，３の間にあるウェハーキャリアを下定盤２と同一方向に回転させた。
ラップ加工条件は、ウェハーキャリア５の回転数を７０ｒｐｍ、荷重を１４０ｋＰａとして３時間加工した後、上定盤を上昇させ、ウェハーの貼付き度を判定した。また、各ペレットサイズでのラップ加工は１０回実施した。上記ラップ加工後の上定盤３へのウェハーの貼付き度は、４枚中、１枚でも上定盤３に貼付けば１００％として判定した。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が１回と極めて少なかった。
【００４０】
（実施例２）
上定盤３にセットするペレットとして、下定盤２の面積に対して面積比９０％品を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が０回となった。
【００４１】
（実施例３）
上定盤３にセットするペレットとして、下定盤２の面積に対して面積比７０％品を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が０回となった。
【００４２】
（実施例４）
上定盤３にセットするペレットとして、下定盤２の面積に対して面積比５０％品を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が０回となったが、他の実施例よりも研磨効率が低下し、実施例２に対してウエハの平坦度、表面粗さも約８０％の精度となったものの、後の片面研磨で挽回できるので実用上の問題はない。
【００４３】
（比較例１）
上定盤３にセットするペレットとして、従来品（下定盤２の面積に対して面積比１００％品、ただしクーラント液供給孔の面積は考慮せず）を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が８回と多かった。
【００４４】
（比較例２）
上定盤３にセットするペレットとして、下定盤２の面積に対して面積比１２０％品を用いた以外は、実施例１と同様に行った。結果は表１に示すとおり、貼りつき回数が１０回と多かった。
【００４５】
【表１】
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【００４６】
「評価」
上記実施例１〜４によれば、上定盤３のペレットの総接触面積を下定盤のペレットの総接触面積より小さくしたことにより、ラップ加工後に上定盤３の上昇の際、上定盤３へのウェハー貼付きがなくなるか大幅に低減したことで、作業性が向上した。さらに、上定盤３にウェハーの貼付きがなくなることで、上昇中もしくは上昇しきった所からのウェハーの落下がなくなり、歩留まり向上にも繋がった。
一方、比較例１は、従来例であり、上定盤３のペレットの総接触面積が下定盤のペレットの総接触面積と実質同じであって、ラップ加工後に上定盤３の上昇の際、上定盤３への貼付きが増えて、上昇中もしくは上昇しきった所からのウェハーの落下が生じ、歩留まりが悪化した。また、比較例２は、比較例１よりも上定盤３のペレットの総接触面積を大きくしたことにより、上定盤３への貼付きがより顕著であった。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・・・研磨装置
２・・・・・下定盤
３・・・・・上定盤
４・・・・・シリンダー
５・・・・・ウェハーキャリア
６・・・・・上下定盤駆動装置
７・・・・・クーラント液送液装置
８・・・・・クーラント液供給孔
９・・・・・サンギア
１０・・・・・インターナルギア
１１・・・・・ペレット
１２・・・・・クーラント液受け皿
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の両面研磨装置は、シリコン・ガラス・サファイア等の硬脆性材料単結晶ウェハーの研磨加工に使用でき、特に近年発光ダイオードの材料として注目されている大口径のサファイア単結晶ウェハーの研磨加工に好適である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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