JP2009178785A - 水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ウエハの端部にダメージ層を残すことなく、しかも生産性についても低下させることなく良好にした、水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置を提供する。
【解決手段】 複数の水晶ウエハＳが、接着剤を介することなく水分を介してその厚さ方向に積層されて形成されたウエハ積層体１の両端面を、加圧した状態で挟持し、ウエハ積層体１を保持する保持手段１１と、ウエハ積層体１の側方に配設されてウエハ積層体１の側面を研磨する研磨ブラシ１２と、研磨ブラシ１２を、ウエハ積層体１を構成する各水晶ウエハＳの表裏面の面方向に回転させるブラシ回転手段１３と、研磨ブラシ１２を、ウエハ積層体１を構成する各水晶ウエハＳの積層方向に移動させる移動手段１４と、を備えてなる水晶ウエハの研磨装置１０である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置に関するものである。

近年、携帯電話や携帯情報端末機器には、時刻源や制御信号等のタイミング源、リファレンス信号源等として水晶等を利用した圧電振動子が用いられている。この種の圧電振動子としては様々なものが知られており、例えば音叉型の圧電振動片を有するものや、厚み滑り振動する圧電振動片を有するもの等が知られている。
ところで、この圧電振動片は、圧電体である水晶によって主に形成されている。具体的には、水晶の原石を切断してウエハにした後、該ウエハ（水晶ウエハ）を所定の厚みまで研磨加工する。そして、研磨加工されたウエハを洗浄、乾燥させた後、フォトリソ技術によりエッチング加工して圧電振動片の外形を形成すると共に、所定の金属膜をパターニングして電極を形成する。これにより、１枚のウエハから一度に複数の圧電振動片を作製している。

このように作製される圧電振動片は、自身の厚みがウエハの厚みに依存するため、前述した研磨加工が品質等を決定付けるために特に重要な工程とされている。研磨加工は、原石から切断されたウエハをある程度の厚みまで粗く研磨するラッピング工程と、該ラッピング工程後、ウエハを鏡面研磨して所定の厚みまで高精度に仕上げるポリッシング工程と、からなっている。このような研磨加工は、通常、キャリアの保持孔内に収容したウエハを、キャリアとともに研磨用の上定盤と下定盤との間で自転および公転させ、その表裏両面を所定の厚みとなるように研磨することでなされている。

ところが、この研磨加工においては、ウエハの端部がキャリアの保持孔の内周面に衝突したり擦れたりすることから、ウエハに割れや欠けが発生し易くなっている。すなわち、従来ではウエハの平面形状を所定形状にするべく、砥石を用いたロータリー研削や研削ホイールによる研削を行い、その外周端部を加工していた。しかし、このような研削では、研磨（研削）加工されたウエハの端部（側面）に、微小欠けや微小クラックからなるダメージ層が残ってしまい、このダメージ層に起因して、前記のラッピング工程やポリッシング工程において割れや欠けが発生し易くなっていた。

また、従来では、形成したウエハの側面研磨として、研磨ブラシを用いる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この方法は、複数の水晶ウエハを貼り合わせてブラシ研磨機を用いて水晶ウエハの端面を加工する水晶ウエハ端面加工方法であって、端面研磨加工を行う複数の水晶ウエハ重ねて一列に並べる工程と、微粒子入りのワックスで水晶ウエハを貼り合わせる工程と、互いに貼り合わせられた複数の水晶ウエハをブラシ研磨機に取り付ける工程と、ブラシ研磨機を用いて水晶ウエハを端面研磨加工する工程と、加熱処理により微粒子入りのワックスを水晶ウエハから除去する工程とを有したものである。
特開２００６−２３１４８６号公報

しかしながら、前記の研磨ブラシを用いた側面研磨方法では、水晶ウエハ間をワックスで貼り合わせることから、研磨後水晶ウエハを個々に分離するためには加熱処理を行う必要がある。しかし、このような加熱処理は製造工程を複雑にし、生産性を低下させてしまう。また、研磨時、水晶ウエハの端縁間にワックスが存在する間は、研磨ブラシは直接水晶ウエハの端縁に接触できず、したがってこの端縁を覆うワックスがなくなるまでの間は、端縁部に対する実質的な研磨を行うことができない。よって、研磨効率が悪く、研磨に要する時間が長くなって生産性が低下してしまう。

本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、ウエハの端部にダメージ層を残すことなく、しかも生産性についても低下させることなく良好にした、水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するために以下の手段を提供する。
本発明に係る水晶ウエハの研磨方法は、複数の水晶ウエハを、接着剤を介在させることなく水分を介在させてその厚さ方向に積層し、ウエハ積層体を形成する工程と、
前記ウエハ積層体の両端面を保持手段によって加圧した状態で挟持し、該ウエハ積層体を前記保持手段で保持する工程と、
前記保持手段で保持されたウエハ積層体に対し、その側方に配設した研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させることにより、該ウエハ積層体の側面を研磨する工程と、を備えることを特徴としている。

この水晶ウエハの研磨方法によれば、複数の水晶ウエハを、接着剤を介在させることなく水分を介在させて積層し、ウエハ積層体を形成するので、側面研磨後、加熱等の特別な処理を行うことなく、ウエハ積層体を個々の水晶ウエハに容易に分離することができる。また、このように接着剤を介在させることなくウエハ積層体を形成するので、研磨ブラシを、ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させることにより、該ウエハ積層体の側面を研磨するのと同時に、上下に積層された水晶ウエハ間に研磨ブラシの毛先を入り込ませ、水晶ウエハの端縁部も容易にかつ直ちに研磨することができる。したがって、複数の水晶ウエハの側面及びその端縁を同時にしかも効率良く研磨することができる。さらに、砥石等を用いることなく研磨ブラシで研磨するため、ウエハの端部（側面）にダメージ層を形成することなく研磨を行うことができ、また、例えばすでに形成されているダメージ層を良好に除去することもできる。

また、前記の本発明に係る水晶ウエハの研磨方法では、前記ウエハ積層体の側面を研磨する工程において、前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの積層方向に移動させつつ、前記水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させるのが好ましい。
このようにすれば、研磨ブラシの毛先を上下に積層された水晶ウエハ間に良好に入り込ませることができ、したがって水晶ウエハの端縁部をより良好に研磨することができる。

また、前記の本発明に係る水晶ウエハの研磨方法では、前記ウエハ積層体の側面を研磨する工程において、前記ウエハ積層体を、前記研磨ブラシの回転方向と同じ方向に回転させつつ、研磨を行うのが好ましい。
このようにすれば、ウエハ積層体は研磨ブラシに研磨される部位では研磨ブラシと反対方向に回転するようになり、したがってウエハ積層体とこれを研磨する研磨ブラシとの間の相対的な回転速度が速くなって研磨速度が速くなり、研磨効率が向上する。

また、前記の本発明に係る水晶ウエハの研磨方法では、前記研磨ブラシとして、その毛体がポリアミドからなるものを用いるのが好ましい。
ポリイミド、すなわち各種のナイロン（登録商標）によって毛体が形成されている研磨ブラシを用いれば、このナイロン（登録商標）からなる毛体が柔らかいので、水晶ウエハの端部にダメージを与えることなく、その側面や端縁を良好に研磨することができる。

また、本発明に係る水晶ウエハの研磨装置は、複数の水晶ウエハが、接着剤を介することなく水分を介してその厚さ方向に積層されて形成されたウエハ積層体の両端面を、加圧した状態で挟持し、該ウエハ積層体を保持する保持手段と、
前記ウエハ積層体の側方に配設されて該ウエハ積層体の側面を研磨する研磨ブラシと、
前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させるブラシ回転手段と、
前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの積層方向に移動させる移動手段と、を備えてなることを特徴としている。

この水晶ウエハの研磨装置によれば、複数の水晶ウエハが、接着剤を介することなく水分を介してその厚さ方向に積層されて形成されたウエハ積層体を研磨するので、その側面を研磨した後、加熱等の特別な処理を行うことなく、ウエハ積層体を個々の水晶ウエハに容易に分離することができる。また、このように接着剤を介することなく形成されたウエハ積層体を研磨対象とするので、研磨ブラシを、回転手段によってウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させることにより、該ウエハ積層体の側面を研磨するのと同時に、上下に積層された水晶ウエハ間に研磨ブラシの毛先を入り込ませ、水晶ウエハの端縁部も容易にかつ直ちに研磨することができる。したがって、複数の水晶ウエハの側面及びその端縁を同時にしかも効率良く研磨することができる。さらに、砥石等を用いることなく研磨ブラシで研磨するため、ウエハの端部（側面）にダメージ層を形成することなく研磨を行うことができ、また、例えばすでに形成されているダメージ層を良好に除去することもできる。また、研磨時、移動手段によって研磨ブラシを各水晶ウエハの積層方向に移動させることにより、研磨ブラシの毛先を上下に積層された水晶ウエハ間に良好に入り込ませることができ、したがって水晶ウエハの端縁部をより良好に研磨することができる。

また、前記の本発明に係る水晶ウエハの研磨装置では、前記保持手段に、前記ウエハ積層体を、前記研磨ブラシの回転方向と同じ方向に回転させる積層体回転手段が設けられているのが好ましい。
このようにすれば、ウエハ積層体は研磨ブラシに研磨される部位では研磨ブラシと反対方向に回転するようになり、したがってウエハ積層体とこれを研磨する研磨ブラシとの間の相対的な回転速度が速くなって研磨速度が速くなり、研磨効率が向上する。

また、前記の本発明に係る水晶ウエハの研磨装置では、前記研磨ブラシが、その毛体がポリアミドからなっているのが好ましい。
ポリイミド、すなわち各種のナイロン（登録商標）によって毛体が形成されている研磨ブラシを用いれば、このナイロン（登録商標）からなる毛体が柔らかいので、水晶ウエハの端部にダメージを与えることなく、その側面や端縁を良好に研磨することができる。

本発明に係る水晶ウエハの研磨方法及び水晶ウエハの研磨装置によれば、ウエハの端部（側面）にダメージ層を形成することなく、また、すでに形成されているダメージ層を除去することもできるため、後工程となるウエハの表裏面の研磨工程において割れや欠けが発生するのを良好に防止することができる。また、側面研磨後、加熱等の特別な処理を行うことなく、ウエハ積層体を個々の水晶ウエハに容易に分離することができるので、工程が複雑化せず、したがって生産性を良好にすることができる。さらに、複数の水晶ウエハの側面及びその端縁を同時にしかも効率良く研磨することができるので、これによっても生産性を良好にすることができる。

以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明に係る水晶ウエハの研磨装置の一実施形態を示す図であり、図１中符号１は研磨対象となるウエハ積層体、１０はこのウエハ積層体の側面研磨を行う水晶ウエハの研磨装置（以下、研磨装置に記す）である。
まず、研磨装置１０によって研磨するウエハ積層体１によって説明する。このウエハ積層体１は、図２に示すように複数の水晶ウエハＳ、例えば数十枚から数百枚程度、本例では３００枚程度の水晶ウエハＳが、それぞれの水晶ウエハＳ、Ｓ間にワックス等の接着剤が介在させられることなく、水分が介在させられてその厚さ方向に積層され、形成されたものである。

ここで、水晶ウエハＳは、圧電振動子に用いられる圧電振動片の原材料になるもので、水晶の原石から切断されたものである。すなわち、このような水晶ウエハＳを形成するには、まず、ブロック状の水晶原石を用意するとともに、Ｘ線回析法等によってこの原石の切断角度（カット角）の測定を行う。詳細には、原石のＺ面のＸ軸回りの角度が指定の角度になるようにＸ線を用いて測定する。測定後、ベースとなるガラス上に接着剤を用いて前記原石を固定する。

次いで、ガラス上に固定された原石を、ワイヤーソーのワークテーブルにセットする。そして、測定した前記切断角度に沿って、原石をワイヤーソー（例えば、線径が約１６０μｍの高張力線）を用いて所望の厚みに切断する。この切断の際、ワイヤーソーの送り速度は、毎分４０ｍｍから５０ｍｍに制御されている。なお、切削液としては、例えば砥粒にラッピングオイルを適量配合した液が使用される。

ここで、ブロック状の原石については、切断後に得られる水晶ウエハＳの形状に対応して、つまり、圧電振動片の製造に供される形態に対応して、その端部を研削処理している。すなわち、形成する水晶ウエハＳの平面形状が円形、または矩形（正方形を含む）等の所望形状となるように、研削処理しておく。その際、特に矩形等の角形にする場合には、その角部について、Ｒ面加工等によって面取りしておく。なお、本実施形態では、水晶ウエハＳとして、図２に示したように角部が面取り加工された正方形状のものを用いるものとするが、もちろん、円形状であっても、また、矩形等の正方形以外の角形状のものであってもよい。
このようにして研削処理を行うと、その研削部、すなわち角部などの外周端部には、微小欠けや微小クラックからなるダメージ層が形成されてしまう。したがって、得られる水晶ウエハＳにも、その外周端部にダメージ層が形成されていることになる。

そこで、本発明では、ウエハを所望厚さに研磨する際に、このダメージ層に起因して割れや欠けが発生するのを防止するべく、ウエハの外周端部を研磨処理して鏡面化し、ダメージ層を除去する。または、前記の研削を行うことなく、形成された水晶ウエハＳの側端部（外周端部）を直接研磨処理することにより、該側端部にダメージ層を形成することなく、鏡面化する。

水晶ウエハＳの研磨にあたっては、図２に示したように、水晶ウエハＳが複数（例えば３００枚）積層されてなる、ウエハ積層体１の形態で処理される。水晶ウエハＳからウエハ積層体１を形成するには、上下に重ねられる水晶ウエハＳ、Ｓ間に、ワックス等の接着剤を介在させられることなく、水分２を介在させた状態でその厚さ方向に積層する。例えば、各水晶ウエハＳをそれぞれ水中に浸漬して水分を付与し、その後順次積層していき、所定枚数重ね合わせることにより、ウエハ積層体１とする。その際、例えば水晶ウエハＳの平面形状に対応する貫通孔を有する筒体を用意しておき、この筒体内に水晶ウエハＳを順次収容することにより、水晶ウエハＳを、その側面が比較的揃った状態に積層することができる。

このようにして水晶ウエハＳを積層すると、該ウエハＳ、Ｓ間に介在する水分２がこれらウエハＳ、Ｓを互いに密着させるように作用し、これによって各水晶ウエハＳは、その積層方向に互いに密着することでブロック状のウエハ積層体１となる。すなわち、水晶ウエハＳは水に対して濡れ性が良いことから、ウエハＳ、Ｓ間に介在する水分は両方のウエハＳ、Ｓに良好に濡れ拡がる。そして、この水分は表面張力が働くことにより、ウエハＳ、Ｓ間から外に漏れ出ることなく、ウエハＳ、Ｓ間に留まろうとする。その結果、ウエハＳ、Ｓは、水分を介在させることなく空気のみが介在した場合より、水分を介在させた場合の方が、水に対する濡れ性が高い分、互いに密着するようになる。これにより、比較的大きい外力を加えないと、剥がれないようになるのである。なお、ウエハＳ、Ｓ間が密着させられると、ウエハＳ、Ｓ間の水分は外気にほとんど触れないため、容易に蒸発することがない。したがって、この水分は比較的長い時間水の状態でウエハＳ、Ｓ間に留まり、これによってウエハＳ、Ｓ間は、密着した状態が維持されるようになる。

このようなウエハ積層体１を研磨する研磨装置１０は、図１に示すように、該ウエハ積層体１を保持する保持手段１１と、該ウエハ積層体の側面を研磨する研磨ブラシ１２と、該研磨ブラシ１２を回転させるブラシ回転手段１３と、該研磨ブラシ１２をその軸方向に移動させる移動手段１４と、を備えて構成されている。

保持手段１１は、一対の保持具１１ａ、１１ｂと、これら保持具１１ａ、１１ｂのうちの少なくとも一方を内側に向けて押圧させる加圧手段（図示せず）と、を備えてなるものである。すなわち、この保持手段１１は、下側の保持具１１ａ上に前記ウエハ積層体１を載置させ、その状態で該ウエハ積層体１の上面（上端面）を上側の保持具１１ｂで押さえることにより、上下方向に積層されてなるウエハ積層体１の両端面を、一対の保持具１１ａ、１１ｂで挟持する。そして、その状態で前記加圧手段によってこれら保持具１１ａ、１１ｂを内側に押圧させ、これにより、ウエハ積層体１を加圧した状態で挟持し、これを保持するものとなっている。つまり、本実施形態において保持手段１１は、ウエハ積層体１をその積層方向が鉛直方向となるようにして、挟持し、保持するようになっている。

また、この保持手段１１には、その保持具１１ａ、１１ｂの外面側に回転軸１５を介して積層体回転手段１６が設けられている。この積層体回転手段１６は、モータ等を備える公知の回転機構からなるもので、前記回転軸１５を介して保持具１１ａ、１１ｂを図１中の矢印Ａ方向に回転させるためのものである。

研磨ブラシ１２は、保持手段１１によって保持された前記ウエハ積層体１の側方に配設されたもので、前記ウエハ積層体１の積層方向である鉛直方向に沿う軸体１２ａを有し、この軸体１２ａを中心としてその周囲に、多数の毛体１２ｂが放射状に設けられたものである。軸体１２ａは、ステンレス等の金属、または樹脂や木などからなるもので、研磨ブラシ１２の回転軸となるものである。

毛体１２ｂは、軸体１２ａの所定範囲においてその周囲に多数取り付けられたもので、該軸体１２ａの長さ方向に対して直交する方向に伸び、したがって水平方向に伸びて設けられたものである。このような構成によって毛体１２ｂは、ウエハ積層体１を構成する各ウエハＳの表裏両面と平行に配設されたものとなっている。また、毛体１２ｂは、柔らかい繊維状のものが好適とされ、本実施形態では繊維状に形成されたポリアミド、すなわち各種のナイロン（登録商標）によって形成されている。

なお、図１には示していないものの、当然ながら、前記ウエハ積層体１側に位置する部分の毛体１２ｂは、その先端部がウエハ積層体１の側面に当接し、これを押圧するようになっている。あるいは、保持手段１１と研磨ブラシ１２とを水平方向に相対的に移動可能にしておき、研磨直前に、毛体１２ｂの先端部がウエハ積層体１の側面に当接するようにセットしてもよい。

ブラシ回転手段１３は、モータ等を備える公知の回転機構からなるもので、前記軸体１２ａを介して研磨ブラシ１２を前記ウエハ積層体１と同じ方向、つまり、図１中の矢印Ａ方向に回転させるためのものである。このように研磨ブラシ１２をウエハ積層体１と同じ方向に回転させるので、ウエハ積層体１と研磨ブラシ１２の毛体１２ｂとが接触する部位、すなわちウエハ積層体１が研磨ブラシ１２に研磨される部位では、ウエハ積層体１と研磨ブラシ１２とは反対方向に回転するようになる。したがって、この研磨部位では、ウエハ積層体１とこれを研磨する研磨ブラシ１２との間の相対的な回転速度が速くなり、その分研磨速度が速くなる。

移動手段１４は、前記軸体１２ａに連結して、研磨ブラシ１２をその軸方向に移動させるものである。例えば、前記軸体１２ａの外周に雄ねじ部が形成されている場合に、この雄ねじ部に螺合する雌ねじ部を有した軸体保持部（図示せず）と、この軸体保持部を固定する固定部（図示せず）とを有してなる。このような構成のもとに、前記ブラシ回転手段１３によって軸体１２ａが回転した際、その雄ねじ部と前記軸体保持部における雌ねじ部との間の螺合により、研磨ブラシ１２を軸体保持部に対し、その軸方向（軸体１２ａの長さ方向）に移動させることができる。

また、この研磨装置１０には、研磨箇所に対し必要に応じて研磨液を供給するべく、研磨液供給手段１７が設けられている。この研磨液供給手段１７で供給する研磨液としては、例えば水中に研磨剤（砥粒）を分散させたスラリー状のものが用いられ、研磨剤（砥粒）としては、例えば炭化珪素（ＳｉＣ）や酸化セリウム（ＣｅＯ２）などが用いられる。

次に、このような研磨装置１０を用いた、ウエハ積層体１の研磨方法について説明する。
まず、前述したように原石から複数の水晶ウエハＳを形成し、これら水晶ウエハＳのうちの複数（例えば３００枚）の水晶ウエハＳを、接着剤を介在させることなく水分を介在させてその厚さ方向に積層し、図１に示したようにウエハ積層体１を形成する。

次いで、図２に示したようにこのウエハ積層体１の両端面を前記保持手段１１の保持具１１ａ、１１ｂ間に挟持し、かつ、その状態でこれら保持具１１ａ、１１ｂをウエハ積層体１に押圧し、加圧する。これにより、保持具１１ａ、１１ｂによってウエハ積層体１を加圧した状態で挟持し、保持する。なお、ウエハ積層体１を保持するにあたっては、前述したように、ウエハ積層体１における各水晶ウエハＳを、上下方向（鉛直方向）に積層した状態に保持する。このようにして保持手段１１でウエハ積層体１を保持することにより、その側面の一部が、研磨ブラシ１２の毛体１２ｂに当接するようにセットする。

次に、前記積層体回転手段１６を作動して保持具１１ａ、１１ｂ間のウエハ積層体１を回転させるとともに、前記ブラシ回転手段１３を作動させて研磨ブラシ１２を回転させる。また、研磨箇所に対して、前記研磨液供給手段１７より研磨液を供給する。
すると、ウエハ積層体１を構成する各水晶ウエハＳは、その表裏面の面方向が水平方向に一致しており、また、研磨ブラシ１２の毛体１２ｂも水平方向に伸びているので、この研磨ブラシ１２は、回転することによってその毛体１２ｂを、前記各水晶ウエハＳの表裏面の面方向に回転させるようになる。
また、研磨ブラシ１２を回転させるのと同時に前記移動手段１４を作動させることにより、研磨ブラシ１２をその軸方向（軸体１２ａの長さ方向）に移動させる。

このように、研磨ブラシ１２を水晶ウエハＳの表裏面の面方向に回転させることにより、ウエハ積層体１を構成する各水晶ウエハＳの側面を研磨することができる。また、これと同時に、上下に積層された水晶ウエハＳ、Ｓ間の隙間に研磨ブラシ１２の毛体１２ｂの先端部（毛先）を容易に入り込ませ、水晶ウエハＳの端縁部、すなわち側面における上下の端縁部分も、容易にかつ直ちに研磨することができる。したがって、各水晶ウエハＳの端部、すなわち側面及び端縁部を、同時にしかも効率良く研磨して、鏡面化することができる。

また、研磨時、移動手段１４によって研磨ブラシ１２をその軸方向に移動させることにより、研磨ブラシ１２の毛先を上下に積層された水晶ウエハＳ、Ｓ間の隙間に良好に入り込ませることができ、したがって水晶ウエハの端縁部をより良好に研磨することができる。
よって、複数の水晶ウエハＳの側面及びその端縁を同時にしかも効率良く研磨することができるので、生産性を良好にすることができる。例えば、３００枚の水晶ウエハＳを、３０分程度で同時にかつ良好に研磨処理することができる。

また、砥石等を用いることなく研磨ブラシ１２で研磨するため、水晶ウエハＳの端部に微小欠けや微小クラックからなるダメージ層を形成することなく研磨を行うことができる。したがって、例えばすでに形成されているダメージ層を良好に除去することができるとともに、新たにダメージ層を形成することもないため、このようなダメージ層に起因して、後工程となるラッピング工程やポリッシング工程において、水晶ウエハＳに割れや欠けが発生するのを良好に防止することができる。

また、複数の水晶ウエハＳを、接着剤を介することなく水分を介してその厚さ方向に積層したウエハ積層体１を研磨するので、その側面を研磨した後、加熱等の特別な処理を行うことなく、例えば自然乾燥させるだけでウエハ積層体１を個々の水晶ウエハに容易に分離することができる。したがって、工程が複雑化しないため、生産性を良好にすることができる。

さらに、前述したようにウエハ積層体１を研磨ブラシ１２と同じ方向に回転させつつ、研磨を行っているので、ウエハ積層体１とこれを研磨する研磨ブラシ１２との間の相対的な回転速度を速くして研磨速度を速くし、研磨効率を向上することができる。
また、研磨ブラシ１２の毛体１２ｂをナイロン（登録商標）によって形成しているので、毛体が柔らかく、したがって前述したように水晶ウエハＳの端部にダメージを与えることがないため、その側面や端縁を良好に研磨することができる。

なお、前記実施形態においては、保持手段１１に保持されるウエハ積層体１に対して一つの研磨ブラシ１２で研磨するようにしたが、複数の研磨ブラシ１２を用意してこれら研磨ブラシ１２で同時にウエハ積層体１を研磨するようにしてもよい。
また、前記実施形態では研磨ブラシ１２をその軸方向に移動させつつ回転させるようにしたが、軸方向への移動を行うことなく、回転のみによって研磨を行うようにしてもよい。
さらに、積層体回転手段１６によるウエハ積層体１の回転を行うことなく、単に研磨ブラシ１２の回転により、ウエハ積層体１を研磨するようにしてもよい。
また、研磨ブラシ１２の毛体１２ｂについても、柔らかい繊維状のものであれば、ポリアミド（ナイロン（登録商標））以外の樹脂や純毛などを用いることもできる。

このようにして形成された水晶ウエハＳは、これから圧電振動子における圧電振動片を製造するための前処理として、例えば図３、図４に示す研磨装置２００によってその表裏面が研磨される。
研磨装置２００は、図３、図４に示すように、サンギア２０１と、インターナルギア２０２と、キャリア２０３とを有している。また、キャリア２０３の上下には、上定盤２０４及び下定盤２０５が配置されている。サンギア２０１及びインターナルギア２０２は、共に反時計方向に回転するようになっており、キャリア２０３を遊星運動させている。すなわち、キャリア２０３を時計方向に自転させながら、反時計方向に公転させている。キャリア２０３は、例えば直径数インチの円板であり、上定盤２０４と下定盤２０５との間に所定角度毎に複数個配置されている。また、１つのキャリア２０３に対して、複数枚（例えば５枚）のウエハＳを保持することができるようになっている。よって、１バッチの研磨で複数枚のウエハＳを一度に研磨することが可能になっている。

上定盤２０４及び下定盤２０５には、それぞれ対向面に研磨パッドＰが着脱可能に固定されている。そして、キャリア２０３に保持されたウエハＳを両定盤２０４、２０５で上下から挟み込んでいる。この際、上定盤２０４は、所定の荷重をウエハＳに加えた状態となっている。下定盤２０５は、キャリア２０３が公転する方向とは逆方向である反時計方向に回転するようになっている。

このような研磨装置２００によって例えばポリッシング工程を行い、ウエハＳを鏡面研磨するには、まず、上定盤２０４と下定盤２０５とを離間させた状態で、各キャリア２０３の保持孔２０３ａ内にそれぞれウエハＳをセットする。セット後、上定盤２０４を所定の荷重でウエハＳに押し付けて該ウエハＳを両定盤２０４、２０５で挟み込み、一対の研磨パッドＰ間にウエハＳを挟持する。そして、供給路２０４ａを介して一対の研磨パッドＰ間に研磨液Ｗを供給しながら、サンギア２０１、インターナルギア２０２を駆動させてキャリア２０３を自転及び公転させる。また、これと同時に下定盤２０５を回転させる。これにより、キャリア２０３に保持されたウエハＳの両面を研磨パッドＰで鏡面研磨することができ、ウエハＳの厚みを所定の厚みに仕上げることができる。

その際、ウエハＳは、キャリア２０３の自転及び公転に伴ってその端部がキャリア２０３の保持孔２０３ａの内周面に衝突したり擦れたりすることから、特に前記したダメージ層があると、このダメージ層に起因して割れや欠けが発生し易くなっている。ところが、前記した本発明の研磨方法で研磨されたウエハＳにあっては、すでに形成されているダメージ層は良好に除去されており、また、新たなダメージ層も形成されていないため、このポリッシング工程やその前工程であるラッピング工程において、ウエハＳに割れや欠けが発生するのが良好に防止されているのである。

本発明に係る水晶ウエハの研磨装置の概略構成図である。 本発明に係るウエハ積層体を説明するための斜視図である。 従来の研磨装置の一例を示す構成図である。 図３のＥ−Ｅ線矢視断面図である。

符号の説明

Ｓ…水晶ウエハ、１…ウエハ積層体、１０…水晶ウエハの研磨装置（研磨装置）、１１…保持手段、１２…研磨ブラシ、１２ｂ…毛体、１３…ブラシ回転手段、１４…移動手段、１６…積層体回転手段

Claims (7)

1. 複数の水晶ウエハを、接着剤を介在させることなく水分を介在させてその厚さ方向に積層し、ウエハ積層体を形成する工程と、
   前記ウエハ積層体の両端面を保持手段によって加圧した状態で挟持し、該ウエハ積層体を前記保持手段で保持する工程と、
   前記保持手段で保持されたウエハ積層体に対し、その側方に配設した研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させることにより、前記研磨ブラシで該ウエハ積層体の側面を研磨する工程と、を備えることを特徴とする水晶ウエハの研磨方法。
2. 前記ウエハ積層体の側面を研磨する工程では、前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの積層方向に移動させつつ、前記水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させることを特徴とする請求項１に記載の水晶ウエハの研磨方法。
3. 前記ウエハ積層体の側面を研磨する工程では、前記ウエハ積層体を、前記研磨ブラシの回転方向と同じ方向に回転させつつ、研磨を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の水晶ウエハの研磨方法。
4. 前記研磨ブラシとして、その毛体がポリアミドからなるものを用いることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の水晶ウエハの研磨方法。
5. 複数の水晶ウエハが、接着剤を介することなく水分を介してその厚さ方向に積層されて形成されたウエハ積層体の両端面を、加圧した状態で挟持し、該ウエハ積層体を保持する保持手段と、
   前記ウエハ積層体の側方に配設されて該ウエハ積層体の側面を研磨する研磨ブラシと、
   前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの表裏面の面方向に回転させるブラシ回転手段と、
   前記研磨ブラシを、前記ウエハ積層体を構成する各水晶ウエハの積層方向に移動させる移動手段と、を備えてなることを特徴とする水晶ウエハの研磨装置。
6. 前記保持手段には、前記ウエハ積層体を、前記研磨ブラシの回転方向と同じ方向に回転させる積層体回転手段が設けられていることを特徴とする請求項５に記載の水晶ウエハの研磨装置。
7. 前記研磨ブラシは、その毛体がポリアミドからなっていることを特徴とする請求項５又は６に記載の水晶ウエハの研磨装置。

Images