JP6000723B2

JP6000723B2 - 研磨用キャリア

Info

Publication number: JP6000723B2
Application number: JP2012169798A
Authority: JP
Inventors: 美好安達
Original assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Current assignee: Kyocera Crystal Device Corp
Priority date: 2012-07-31
Filing date: 2012-07-31
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-07-31
Also published as: JP2014028411A

Description

本発明は、圧電デバイスに用いられる圧電基板を研磨する際に用いられる研磨用キャリアに関するものである。

従来より、圧電デバイスに用いられる圧電基板は、例えば水晶が用いられている。この圧電基板は、ＡＴカットのウエハの主面に電極を設けて厚みすべり振動モードで用いられる。このような圧電基板は、周波数安定性で優れているため広く用いられている。この圧電基板は、アズグロウンの結晶体を水晶の結晶軸に沿って機械加工され（以下、「ランバート」という。）、次にランバートを平板状に切断してウエハを形成する。このウエハを研磨機で研磨することにより圧電基板が出来上がる。また、厚みすべり振動の周波数は、おおむねウエハの厚み寸法で決まる。

図５に示すように、水晶の結晶軸は、それぞれと直行するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を有している。また、ウエハは、水晶の結晶軸におけるＸ軸に平行で水晶の結晶軸におけるＺ軸から所望の角度（以下、「カット角」という。）に切断されることにより所望の周波数温度特性を得ている。また、ウエハは、水晶の結晶軸におけるＸ軸方向が長辺方向となるように切り出されている。

研磨機は、円盤中心が円形状に貫通した上定盤と、上定盤と同一の形状を有した下定盤と、下定盤の外周より大きく形成されたインターナルギアと、下定盤の内径より小さく形成されたセンターギアとを有している。また、研磨用キャリアは、複数の素子収納用孔が設けられた円形状の薄板と、薄板の周縁に設けられた歯とを備えている。また、研磨機は、上定盤と下定盤との間に研磨用キャリアを挟み込み、液状の研磨剤を加えながら上定盤と下定盤とを相反する方向に回転させるとともに、下定盤の回転が研磨用キャリアの周縁に設けられた歯に伝わることにより研磨用キャリアも自転をしながら下定盤の円周面に沿った形で公転する（特許文献１参照）。また、複数の素子収納用孔は、多角形状を有しており、複数の素子収納用孔には、平板状に切断されたウエハが収納される。このような、研磨機によるウエハの研磨は、液状の研磨剤を加えながら上定盤と下定盤とを相反する方向に回転させるとともに、下定盤の回転が研磨用キャリアの周縁に設けられた歯に伝わることにより研磨用キャリアも自転をしながら下定盤の円周面に沿った形で公転することとなる。よって、ウエハは、所望の厚さに研磨される（特許文献２参照）。

特開２００３−０８０４５３号公報

特開平６−２７８０１５号公報

しかしながら、一枚のウエハにおいて、研磨用キャリアの中心に近い側のウエハの端部と研磨用キャリアの縁に近い側のウエハの端部とでは研磨される量が異なっていた。また、研磨用キャリアの複数の素子収納用孔形状が多角形であるため、ウエハは、研磨される面を上定盤と下定盤の方向に向けて、素子収納用孔形状に沿ってさまざまな方向を向いた状態で収納される。そのため、例えばウエハの２つの長辺の中心が研磨用キャリアの薄板の半径を通る方向を向いた状態に収納された場合、研磨用キャリアの中心に近い側のウエハの端部と研磨用キャリアの縁に近い側のウエハの端部とでは研磨される量に違いがあるため、ウエハの側面視においてウエハの短辺方向の両端部の厚みに差が出てしまう。そのため、ウエハの短辺方向の厚みが斜めに研磨されることになり、ウエハのカット角が変化して所望の周波数温度特性のバラツキを生じさせる要因となっていた。

本発明の研磨用キャリアは、ウエハがはめ合う複数の素子収納用孔が設けられた円形状の薄板と、薄板の周縁に設けられた歯とを備え、素子収納用孔が、前記ウエハがはめ合う長方形状を有しており、素子収納用孔は、素子収納用孔の２つの短辺の中心が薄板の半径を通るように配置されており、ウエハは、ウエハが素子収納用孔にはめ合わされたときに、ウエハの２つの短辺の中心が薄板の半径を通るように配置されており、素子収納用孔が、部分的に薄板の縁から中心に向けて２列に配置されており、隣接する素子収納用孔の間に、素子収納用孔より小さい孔が形成されている。

また、本発明の研磨用キャリアは、素子収納用孔の四隅に、素子収納用孔の外側の方向へ広がる空隙領域が形成されていてもよい。

本発明の研磨用キャリアは、複数の素子収納用孔の形状が長方形状を有しており、複数の素子収納用孔の２つの短辺の中心が、薄板の半径を通るように配置されている。これにより、ウエハは、ウエハの２つの短辺の中心が、薄板の半径を通る方向を向いた状態で素子収納用孔に収納されることとなる。また、ウエハは、研磨用キャリアの中心に近い側の端部と研磨用キャリアの縁に近い側の端部とでは研磨される量に違いがあるため、ウエハの側面においてウエハの長辺方向の両端部の厚みに差が出て、厚みが斜めに研磨される。つまり、ウエハは、周波数温度特性に影響をおよぼす短辺方向の厚みが斜めに研磨されない。よって、ウエハのカット角が変化することが低減され、所望の周波数温度特性のバラツキも低減される。

また、本発明の研磨用キャリアは、隣接する素子収納用孔の間に、素子収納用孔より小さい孔が形成されることにより、上定盤および下定盤に接する面積が減る。したがって、研磨用キャリアは、研磨用キャリアにかかる摩擦が低減され、自転および公転がしやすくなる。よって、研磨用キャリアは、平坦かつ歪の無い状態を維持しやすくなり、ウエハの研磨バラツキが低減される。

また、本発明の研磨用キャリアは、素子収納用孔の四隅に、素子収納用孔の外側の方向へ広がる空隙領域が形成されていることにより、研磨されるウエハの角部が素子収納用孔の外周壁面に当たることがなくなる。よって、ウエハの角部が損傷する危険性が低減される。

（ａ）は本発明の第１の実施形態における研磨用キャリアを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）の素子収納用孔にウエハが収納された状態を示す概念図である。研磨機の一部を示す概念図である。本発明の第２の実施形態における研磨用キャリアを示す平面図である。（ａ）は本発明の第３の実施形態における研磨用キャリアを示す平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ部の拡大図である。水晶の結晶軸を示す斜視図である。

以下、本発明のいくつかの例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。なお、同一要素には同一の符号を付し重複する説明を省略する。また、構成を明確にするために誇張して図示している。

（第１の実施形態）
図１（ａ）に示されているように、本発明の実施形態における研磨用キャリア１００は、複数の素子収納用孔２０が設けられた円形状の薄板１０と、薄板１０の周縁に設けられた歯１１とを備えて構成されている。また、図１（ｂ）に示されているように、複数の素子収納用孔２０は、長方形状を有しており、複数の素子収納用孔２０の２つの短辺の中心が薄板１０の半径Ｒを通るように配置されている。また、図２に示されているように、研磨機は、円盤中心が円形状に抜かれた上定盤４０と、上定盤４０と同一の形状を有した下定盤５０と、下定盤５０の外周より大きく形成されたインターナルギア６０と、下定盤５０の内径より小さく形成されたセンターギア７０とを有している。また、研磨機によるウエハ３０の研磨は、下定盤５０に研磨用キャリア１００を載せ、研磨用キャリア１００に設けられた複数の素子収納用孔２０にウエハ３０を収納した状態で、上定盤４０を下定盤５０に載せられた研磨用キャリア１００に覆いかぶせるように配置され、液状の研磨剤８０を上定盤４０と下定盤５０の間に加えながら回転させることにより行う。

薄板１０は、例えば炭素鋼（ＳＫ材）などの金属製円形状の平板よりなり、ウエハ３０を所望の周波数に研磨する厚さに形成されている。なお、薄板１０の主面は、ウエハ３０を所望の周波数に研磨するために平坦かつ歪の無い状態に形成されている。また、薄板１０は、薄板１０の周縁に歯１１が設けられている。

薄板１０の周縁に設けられた歯１１は、インターナルギア６０とセンターギア７０に噛み合うことにより、薄膜１０を自転させるとともに公転させられている。

複数の素子収納用孔２０は、例えば薄板１０をプレス加工することにより貫通孔が設けられており、ウエハ３０の形状とはめ合う長方形状に形成されている。また、素子収納用孔２０は、薄板１０の中心より放射状に設けられており、複数の素子収納用孔２０の２つの短辺の中心が薄板１０の半径Ｒを通るように配置されている。なお、複数の素子収納用孔２０は、部分的に薄板１０の縁から中心に向けて２列に配置されている。また、素子収納用孔２０の角部は、それぞれ面取り加工が施されている。

ウエハ３０は、例えば水晶よりなり、ランバートを平板状に切断することにより得られる。また、厚みすべり振動の周波数は、おおむねウエハ３０の厚み寸法で決まる。またウエハ３０は、所望のカット角に切断されることにより所望の周波数温度特性を得ている。また、ウエハ３０は、水晶の結晶軸におけるＸ軸方向が長辺方向となるように切り出されている。

本発明の実施形態における研磨用キャリア１００における複数の素子収納用孔２０は、ウエハ３０の形状とはめ合う長方形状を有しており、複数の素子収納用孔２０の２つの短辺の中心が、薄板１０の半径Ｒを通るように配置されている。そのため、ウエハ３０は、ウエハ３０の２つの短辺の中心が、薄板１０の半径Ｒを通る方向を向いた状態に収納されることとなり、ウエハ３０の長辺方向の厚みが斜め状態に研磨されるが、周波数温度特性に影響をおよぼすウエハ３０の短辺方向の厚みは斜め状態に研磨されない。よって、ウエハ３０のカット角が変化することが低減され、所望の周波数温度特性のバラツキも低減される。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態における研磨用キャリア１００について図３を参照して説明する。本発明の第２の実施形態における研磨用キャリア１００において、第１の実施形態における研磨用キャリア１００と異なる構成は、隣接する素子収納用孔２０の間に、素子収納用孔２０より小さい孔２２が形成されていることである。その他の構成については、第１の実施形態における研磨用キャリア１００と同様である。

孔２２は、例えば薄板１０を円形状に貫通しており、隣接する素子収納用孔２０の間に位置している。また、孔２２は、上定盤４０と下定盤５０との摩擦を軽減するため孔２２の角部を面取り加工している。また、例えば孔２２は、隣接する素子収納用孔２０の間に位置し、さらに薄板１０の縁から中心に向けて２列に配置されている。

本発明の実施形態に示された研磨用キャリア１００において、隣接する素子収納用孔２０の間に、素子収納用孔２０より小さい孔２２が形成されていることにより、薄板１０が、上定盤４０と下定盤５０とに接する面積が減ることになる。したがって、薄板１０にかかる摩擦が低減され、薄板１０の自転および公転がしやすくなる。よって、薄板１０は、余分な力がかからず平坦かつ歪の無い状態を維持しやすくなり、ウエハ３０の研磨によるバラツキが低減されるとともに、周波数特性のバラツキも低減される。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態における研磨用キャリア１００について図４（ａ）および図４（ｂ）を参照して説明する。本発明の第１の実施形態および第２の実施形態における研磨用キャリア１００において、第１の実施形態および第２の実施形態における研磨用キャリア１００と異なる構成は、複数の素子収納用孔２０の四隅が角でなく、素子収納用孔２０の外側の方向へ広がる空隙領域２１が形成されていることである。その他の構成については、第１の実施形態および第２の実施形態における研磨用キャリア１００と同様である。

空隙領域２１は、複数の素子収納用孔２０の四隅の角が、素子収納用孔の外側の方向へ円形状に貫通されており、摩擦を軽減するため空隙領域２１の角部を面取り加工している。また、例えば、平面視において素子収納用孔２０の対角線の交点側を内側とすると、空隙領域２１は、長辺と短辺が交差する角の外側の方向へ広がる位置に設けられている。

本発明の実施形態に示された研磨用キャリア１００において、素子収納用孔２０の形状が、ウエハ３０の形状とはめ合う長方形状を有しておりかつ、素子収納用孔２０の四隅が角でなく素子収納用孔２０の外側の方向へ広がる空隙領域２１が形成されていれば、ウエハ３０を研磨する際にウエハ３０の角部が素子収納用孔２０の外周壁面に当たることがなくなり、ウエハ３０の角部が損傷する危険性が低減される。

また、隣接する素子収納用孔２０の間に、素子収納用孔２０より小さい孔２２が形成されることにより、薄板１０が上定盤４０および下定盤５０に接する面積が減ることになる。したがって、薄板１０自体にかかる摩擦が低減され、薄板１０の自転および公転がしやすくなる。よって、薄板１０は、平坦かつ歪の無い状態を維持しやすくなり、ウエハ３０の研磨によるバラツキが低減されるとともに、周波数特性のバラツキも低減される。

なお、本発明はこれに限定されず、適宜変更可能である。

例えば、第1の実施形態の変形例として、研磨用キャリア１００における複数の素子収納用孔２０の位置は、薄板１０の中心より縁に向かってらせん状に配置されていてもよい。また、例えば、研磨用キャリア１００における複数の素子収納用孔２０の位置は、薄板１０の中心より放射状に設けられかつ、薄板１０の縁から中心に向けて１列に配置されていてもよい。

また、例えば、第２の実施形態の変形例として、素子収納用孔２０より小さい孔２２の位置は、隣接する素子収納用孔２０の間に位置しかつ、薄板１０の縁から中心に向けて１列に配置されていてもよい。また、例えば、素子収納用孔２０より小さい孔２２は、三角形状、四角形状、多角形状であってもよい。また、例えば、素子収納用孔２０より小さい孔２２は、網の目のように形成されていてもよい。

また、例えば、第３の実施形態の変形例として、素子収納用孔２０の外側の方向へ広がる空隙領域２１は、三角形状、四角形状、多角形状であってもよい。

１００研磨用キャリア
１０薄板
１１歯
２０素子収納用孔
２１空隙領域
２２孔
３０ウエハ
４０上定盤
５０下定盤
６０インターナルギア
７０センターギア
８０研磨剤

Claims

ウエハがはめ合う複数の素子収納用孔が設けられた円形状の薄板と、
前記薄板の周縁に設けられた歯とを備え、
前記素子収納用孔が、前記ウエハがはめ合う長方形状を有しており、
前記素子収納用孔は、前記素子収納用孔の２つの短辺の中心が前記薄板の半径を通るように配置されており、
前記ウエハは、前記ウエハが前記素子収納用孔にはめ合わされたときに、前記ウエハの２つの短辺の中心が前記薄板の半径を通るように配置されており、
前記素子収納用孔が、部分的に前記薄板の縁から中心に向けて２列に配置されており、
隣接する前記素子収納用孔の間に、前記素子収納用孔より小さい孔が形成されている
ことを特徴とする研磨用キャリア。
前記素子収納用孔の四隅が、前記素子収納用孔の外側の方向へ広がる空隙領域が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨用キャリア。