JP2015112678A - Polishing carrier for crystal wafer and polishing method of crystal wafer using the same - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a quartz wafer polishing carrier (hereinafter simply referred to as “polishing carrier”) used in a double-side polishing machine, and a method for polishing a quartz wafer using the same.
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。 In order to obtain a quartz wafer from a lump of quartz that is a brittle material, for example, the following steps (1) to (9) are required.
(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
(1) Accepting crystal ingots (blocks)
(2) Angle measurement (because the cut angle is important)
(3) Pasting (to put into cutting machine)
(4) Cutting
(5) Outline processing
(6) Polishing
(7) Angle measurement (because the cut angle is important)
(8) Polish (finish polishing)
(9) Cleaning and inspection
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。 Among these, as an example of (4), there is a cutting method using a wire saw (or blade saw). In this method, a wire is pressed against a quartz ingot while supplying a slurry containing loose abrasive grains, and then cut. Therefore, at the initial stage of cutting, the wire cannot be quickly cut into a hard ingot, and the cut surface of the crystal may be damaged. This damage appears as cracks or chipping in the quartz wafer. The damage thus generated cannot be removed in the next polishing process. Rather, in the polishing process, a portion deteriorated by damage at the time of cutting causes new damage, so that the end face of the crystal wafer becomes rougher than at the time of cutting.
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。 Since the end face of the crystal wafer after cutting is damaged to some extent, a step called (5) outer shape processing is required. In this process, a plurality of quartz wafers are laminated, a resin is infiltrated between them to form a quartz wafer laminate, and the end face of the quartz wafer laminate is subjected to fine processing (grinding, polishing, polishing, etc.) Damage to the wafer end face is removed, and then the resin is removed with a stripping solution to separate the wafers one by one. However, even if the damage to the crystal wafer end face is eliminated in this way, the subsequent process (6) polishing and (8) polish will still apply excessive force to the crystal wafer end face during processing. New damage may occur.
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。 In particular, when a quartz wafer is polished or polished by a double-side polishing machine having a planetary gear mechanism, the quartz wafer is easily damaged. This is because the end face of the crystal wafer and the inner wall of the wafer storage hole collide when the crystal wafer is put into the wafer storage hole of the polishing carrier and polished or polished.
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。 In the field of polishing a semiconductor wafer with a double-side polishing machine, it is known to use a polishing carrier in which a resin ring is attached to the inner wall of a wafer housing hole in order to reduce damage to the semiconductor wafer during polishing (Patent Document). 1 and 2). This is a technique suitable for holding and polishing a semiconductor wafer having a thickness of 0.5 to 1 mm or more because it has a structure in which a resin ring is fitted into the inner periphery of a metal wafer storage hole. However, in the case of a crystal wafer having a thickness of 0.1 mm or less, in order to realize a structure in which a resin ring is attached so that the crystal wafer can be held and polished in the thickness direction of the polishing carrier, for example, the engagement formed on the inner wall of the wafer accommodation hole It is difficult to see from the point of processing a shape suitable for the above.
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。 Therefore, an object of the present invention is to provide a polishing carrier or the like that suppresses damage to the crystal wafer when the crystal wafer is polished by a double-side polishing machine.
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。
The abrasive carrier according to the present invention is:
Used when polishing a quartz wafer by a double-side polishing machine, in a polishing carrier having a storage hole for holding the quartz wafer,
The inner wall of the storage hole is coated with resin,
It is characterized by that.
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。
The method for polishing a quartz wafer according to the present invention includes:
By holding the crystal wafer in the storage hole of the polishing carrier according to the present invention, the crystal wafer is held in the storage hole in a state where the end surface of the crystal wafer is in contact with the inner wall covered with the resin,
Polishing the quartz wafer together with the polishing carrier using the double-side polishing machine,
It is characterized by that.
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。 According to the present invention, since the inner wall of the storage hole of the polishing carrier is coated with the resin, the force that the crystal wafer receives from the storage hole when the crystal wafer is being polished by the double-side polishing machine can be relaxed by the resin. Wafer damage can be suppressed. In addition, since the inner wall of the storage hole of the polishing carrier is only covered with resin, it can be easily applied to a crystal wafer that needs to be thinned as compared with a structure in which a resin ring is fitted into the inner periphery of the storage hole.
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。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter referred to as “embodiments”) will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, the same reference numerals are used for substantially the same components. The shapes depicted in the drawings are drawn so as to be easily understood by those skilled in the art, and thus do not necessarily match the actual dimensions and ratios.
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。 FIG. 1 shows a polishing carrier of Embodiment 1, FIG. 1 [A] is a plan view, and FIG. 1 [B] is a cross-sectional view taken along line Ib-Ib in FIG. 1 [A]. 2 shows a part of the double-side polishing machine, FIG. 2A is a plan view, and FIG. 2B is an enlarged view of a portion IIb in FIG. 2A. However, in FIG. 1B, a crystal wafer is added and the thickness direction is enlarged with respect to the plane direction. Hereinafter, description will be given based on these drawings.
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。
The
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。
In addition to the
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。
According to the first embodiment, since the
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。 Next, an embodiment of a crystal wafer polishing method according to the present invention will be described as a polishing method of Embodiment 2 with reference to FIGS. FIG. 3 is a plan view showing steps on the polishing carrier side in the polishing method of the second embodiment. 4A and 4B are a perspective view and a plan view showing a process on the quartz wafer side in the polishing method of the second embodiment.
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。
In the polishing method according to the second embodiment, the
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)。
Here, the
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。
Next, the process on the polishing
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。
Subsequently, as shown in FIG. 3B, a
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。
Finally, as shown in FIG. 3C, both surfaces of the polishing
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。
Next, the process on the
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。
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the
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。
Finally, as shown in FIGS. 4C and 4D, the
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。
Here, specifications specific to the
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。
Specifications common to the
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。 When a single resin is not suitable for JISK5600-5-6, for example, a side chain with respect to the main chain of Si-O-Si such as polyorganosiloxane such as methyl group, methoxy group, ethyl group, ethoxy group, etc. A molecule having an organic functional group may be mixed with the resin. Alternatively, for example, a silane coupling agent may be applied before the resin coating to perform a silane coupling process.
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。
If the film thickness of the
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。 Next, the operation and effect of the polishing method of Embodiment 2 will be described.
(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。
(1) According to the second embodiment, when the polishing
(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。
(2) When the
(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。
(3) When the
(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。
(4) By applying the
(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)。
(5) In other words, in order to reduce damage caused by collision of the polishing
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。 As described above, the present invention has been described with reference to each of the above embodiments, but the present invention is not limited only to the configuration and operation of each of the above embodiments, and can be made by those skilled in the art within the scope of the present invention. Of course, it includes various variations and modifications that can be made. Further, the present invention includes a combination of some or all of the configurations of the above-described embodiments as appropriate.
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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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。 Used when polishing a quartz wafer by a double-side polishing machine, in a polishing carrier having a storage hole for holding the quartz wafer,
The inner wall of the storage hole is coated with resin,
A polishing carrier for crystal wafers characterized by the above.
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。 The quartz wafer is inserted into the housing hole of the quartz wafer polishing carrier according to claim 1 so that an end surface of the quartz wafer is in contact with the inner wall covered with the resin. Hold and
Polishing the quartz wafer together with the polishing carrier using the double-side polishing machine,
A method for polishing a quartz wafer.
請求項2記載の水晶ウェハの研磨方法。 Before putting the crystal wafer into the storage hole, the end face of the crystal wafer is covered with a resin,
The method for polishing a quartz wafer according to claim 2.
請求項3記載の水晶ウェハの研磨方法。 Covering the crystal ingot with a resin and then cutting out the crystal wafer to obtain the crystal wafer with the end surface covered with the resin.
The method for polishing a quartz wafer according to claim 3.
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。 After removing irregularities on the inner wall of the storage hole, the inner wall is coated with the resin by applying the resin to the inner wall;
The method for polishing a quartz wafer according to any one of claims 2 to 4.
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