JP2019077005A - キャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ラッピング加工時における冶具のキャリアへの乗り上げを防止すること。【解決手段】キャリア用治具Ｚは、被加工物Ｗ（基板Ｓ）を保持するキャリア２を上定盤４と下定盤５との間に装着し、遊離砥粒６を用いて被加工物Ｗのラッピング加工を行うラッピング装置１のキャリア２による被加工物Ｗの保持に用いるキャリア用治具Ｚであって、被加工物Ｗを保持してキャリア２に装着可能であり、その厚さＴ１は被加工物Ｗの厚さＴ３以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、キャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法に関するものである。

近年、タンタル酸リチウムＬｉＴａＯ_３（以下「ＬＴ」と称す。）やニオブ酸リチウムＬｉＮｂＯ_３（以下「ＬＮ」と称す。）などの酸化物単結晶基板を用いて、携帯電話等に使用される各種の表面波デバイスが製造されている。これらのデバイスに供される単結晶基板の製造では、まず、ＣＺ法等で育成された単結晶インゴットを円筒状へ研削した後、円形板状に切断し、円形板状に切断した基板の周縁を面取り加工する。次いで、円形板状の基板の表面を、ラッピング装置等による研磨加工により平行平坦な形状に加工した後、最終的にポリッシングなどで鏡面研磨することで、単結晶基板は製造されている。このような単結晶基板の製造過程において、研磨加工においては、遊離砥粒を用いた両面同時ラッピング加工が行われる。

例えば、下記の特許文献１では、酸化物単結晶基板ではないが、化合物半導体基板において、一般的なラッピング装置を用いて実施する化合物半導体基板の製造方法が記載されている。一般的なラッピング装置は、昇降自在な上定盤と、下定盤と、上定盤と下定盤との間に配置され、外周部に歯車部を有するキャリアと、を有する構成である。また、一般的なラッピング装置は、下定盤の中央部に設けられるサンギアと、下定盤の周辺に設けられるインターナルギアと、を有する。さらに、一般的なラッピング装置は、下定盤を回転させる下定盤回転駆動部、サンギアを回転させるサンギア回転駆動部、インターナルギアを回転させるインターナルギア回転駆動部を備える。

下定盤は、環状円板の形状であり、その上面には、基板の研磨に用いられる遊離砥粒の流れを促進する溝加工が施されており、遊離砥粒が定盤上を流れて基板の下面を研磨する機能を有し、下定盤回転駆動部により回転する。サンギアは、下定盤の中心側（中心部）に配置され、サンギア回転駆動部により回転駆動する。サンギアのピン状の歯は、キャリアの外周の歯車部と噛みあう。インターナルギアは、下定盤の外周側に配置され、インターナルギア回転駆動部により回転駆動する。インターナルギアのピン状の歯は、キャリアの外周の歯車部と噛みあう。下定盤の上に配置された基板が装着されたキャリアは、サンギア及びインターナルギアと噛合して回転運動する。キャリアには、基板を保持するキャリアホールが設置されており、このキャリアホールには基板が配置される。上定盤は、環状円板であり、その下面には、基板の研磨に用いられる遊離砥粒の流れを促進する溝加工が施され、遊離砥粒が流れて基板の上面を研磨する機能を有する。下定盤及び上定盤は、それぞれ、同じ中心軸を中心になるように配置される。サンギア及びインターナルギアは、独立的に回転するように構成され、それぞれの歯車に対する軸の回転比又は速度などによって、自転及び公転の程度が決定される。基板が装着されたキャリアもその自転及び公転に対応する回転運動をすることとなる。上定盤と下定盤との間に挟まれたキャリアに装着された基板は、上定盤及び下定盤の回転及び加圧により、上定盤と下定盤との間において、遊離砥粒により研磨される。

両面ラッピング加工に用いられるキャリアは各種あり、通常、ＳＵＳ材を加工して作製される。キャリアホールは、プラス公差を付加したものであり、キャリアホール内で基板は回転している。キャリアホールに被加工物である基板を配置して遊離砥粒を用いて研磨する場合、特許文献１に記載されるようなＧａＮ、ＡｌＭ、ＳｉＣ等の硬度が高い材料の基板の場合には問題ないが、脆性材料で硬度が低いＬＴあるいはＬＮの酸化物単結晶基板の場合、キャリアがＳＵＳ材で剛性が高いため、基板の端面にバリ、キズなどの損傷が発生し易いという問題があった。また、上記の構成の場合、加工中に基板が回転するため、キャリアホールの端面と基板とが接触することにより、基板に摩耗が生じる問題もあった。

そこで、上記の問題点を解決するために、両面ラッピングを行う場合、下記の特許文献２に記載されるような二重キャリア法が用いられる場合がある。この二重キャリア法では、例えば、キャリア（二重キャリア）は、アウターキャリア（従来のキャリア）と冶具（インナーキャリア）とを有し、アウターキャリア内にキャリアホールが設けられ、キャリアホールの中に冶具が回転自在に配置される構成であり、冶具に基板を保持する保持部（インナーキャリアホール）を設け、保持部（インナーキャリアホール）に基板を装着して基板の研磨を行う。

上記の冶具は、軟質材料で形成されている。基板の外側に、軟質材料で形成される冶具を設ける場合、研磨中において、基板は、軟質材料で形成される冶具に接触するので、上記した基板とキャリアとの接触によるキズや摩耗を防止することができる。

特開２００９−１８２１３５号公報 特開昭５７−４１１６４号公報

しかしながら、特許文献２の二重キャリア法では、脆性材料で硬度の低い上記ＬＴやＬＮの酸化物単結晶基板のラッピング加工を行う場合、基板のクラックを防止するため基板とキャリアホール間の衝撃を抑える必要があり、できるだけ初期の加工圧（定盤圧力）を下げてラッピング加工を開始している。このような低い加工圧（荷重）での加工では、遊離砥粒が冶具（インナーキャリア）の下側に入り込むことにより、冶具がアウターキャリアに乗り上げた状態での加工となることがある。この現象に伴い、基板の破損が生じたり、また、基板の破損に加えて破損した破片が他の基板の上面に入りこんだりすることもあり、この場合、上定盤全体が異常な振動を起こして、基板だけでなくキャリアや定盤をも破損してしまう事態となってしまうことがある。特に近年の電子機器の短小軽薄化に伴って、基板の厚みも薄化が進んでおり、上記の問題がより発生し易くなっている。例えば、基板厚みが１ｍｍ以下で、０．５ｍｍ前後の厚みでラッピング加工を行う場合、上記の冶具の乗り上げに起因する基板の破損が顕著に発生する。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ラッピング加工時における冶具（インナーキャリア）のキャリアへの乗り上げを防止することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意研究を行い、特定の構造の治具を介して被加工物をキャリアに保持することで、ラッピング加工時における冶具の乗り上げを防止できることを見出し、本発明を完成した。

本発明の第１の態様によれば、被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング装置のキャリアによる被加工物の保持に用いるキャリア用治具であって、被加工物を保持してキャリアに装着可能であり、その厚さは被加工物の厚さ以上である、キャリア用治具が提供される。

また、本発明の第２の態様によれば、第１の態様において、厚さは、被加工物の厚さ以上、被加工物の厚さ＋０．１ｍｍ以下である、キャリア用治具が提供される。

また、本発明の第３の態様によれば、第１又は第２の態様において、厚さ方向に２つに分割された第１部材及び第２部材を備える、キャリア用治具が提供される。

また、本発明の第４の態様によれば、第３の態様において、第１部材と第２部材は、互いに硬度が異なる材質で形成される、キャリア用治具が提供される。

また、本発明の第５の態様によれば、第３又は第４の態様において、第１部材及び第２部材のうち一方の材質は、ガラスエポキシ樹脂であり、他方の材質は塩化ビニール系樹脂である、キャリア用治具が提供される。

また、本発明の第６の態様によれば、被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング装置であって、第１から第５のいずれかの態様のキャリア用治具を備える、ラッピング装置が提供される。

また、本発明の第７の態様によれば、被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング加工方法であって、第１から第５のいずれかの態様のキャリア用治具を用いて、被加工物をキャリアに保持することと、キャリア用治具を用いてキャリアに保持した被加工物をラッピング加工することと、を含むラッピング加工方法が提供される。

本発明のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法によれば、ラッピング加工時における冶具のキャリアへの乗り上げを簡単且つ簡易な構成で防止することができる。これにより、冶具の乗り上げに伴う、基板等の破損及び損傷を防止することができる。また、本発明のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法によれば、基板の端面が治具により保護されているため、基板の端面に生じる変形、破損、微細クラックを防止することができ、その結果、後工程での割れ発生などの欠陥発生を著しく低減させることができる。

第１実施形態に係るラッピング装置を概念的に示す図である。 第１実施形態に係るキャリア及び治具を示す図である。 （Ａ）から（Ｃ）は、従来のラッピング装置によるラッピング加工を示す図である。 第１実施形態に係るラッピング装置によるラッピング加工を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、第１実施形態のラッピング装置によるラッピング加工を示す図である。 第１実施形態に係るラッピング加工方法のフローチャートである。 第２実施形態に係るラッピング装置によるラッピング加工を示す図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、冶具の他の例を示す図である。

以下、本発明について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明はこれに限定されるものではない。また、図面においては実施形態を説明するため、一部分を大きく又は強調して記載するなど適宜縮尺を変更して表現している。また、以下の各図において、ＸＹＺ座標系を用いて図中の方向を説明する。このＸＹＺ座標系においては、鉛直方向をＺ方向とし、水平方向をＸ方向、Ｙ方向とする。また、Ｘ方向、Ｙ方向、及びＺ方向のそれぞれについて、適宜、矢印の先の側を＋側（例、＋Ｘ側）と称し、その反対側を−側（例、−Ｘ側）と称する。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るラッピング装置を概念的に示す図である。本実施形態のラッピング装置１は、図１に示すように、被加工物Ｗを保持するキャリア２を上定盤４と下定盤５との間に装着し、遊離砥粒６（図５（Ａ）参照）を用いて被加工物Ｗのラッピング加工を行う装置である。本実施形態のラッピング装置１は、キャリア２による被加工物Ｗの保持に用いるキャリア用治具Ｚ（以下「治具」と称す。）を備える点が特徴である。この治具Ｚについては、後に説明する。

本実施形態のラッピング装置１において、キャリア２、上定盤４、及び下定盤５は、それぞれ、公知（従来）のラッピング装置に用いられるものを用いることができる。すなわち、本実施形態のラッピング装置１は、従来のキャリア２、上定盤４、及び下定盤５を備える従来のラッピング装置に、本実施形態の治具Ｚを備えたものでもよい。

以下、本実施形態では、図１に示すラッピング装置１を例に説明する。なお、図１には、上定盤４については、一部を切り欠いて部分的に示している。本実施形態のラッピング装置１に適用可能な被加工物Ｗは、特に限定されず任意である。例えば、被加工物Ｗの材質、形状、サイズは、それぞれ、任意である。本実施形態では、被加工物Ｗが、円盤状の酸化物単結晶の基板Ｓ（以下「基板」と称す）である例を説明する。

図１に示すラッピング装置１は、キャリア２、上定盤４、下定盤５、インターナルギア７、サンギア８、治具Ｚ、上定盤回転駆動部１０、上定盤昇降駆動部１１、下定盤回転駆動部１２、インターナルギア回転駆動部１３、及び、サンギア回転駆動部１４を備える。

下定盤５は、ベース１６に配置される。下定盤５は、環状円板の形状である。下定盤５は、中心軸ＡＸ１を中心として配置される。下定盤５は、他の部材と独立して、中心軸ＡＸ１周りに回転可能に構成される。下定盤５の上面は、水平面を有する。また、下定盤５の上面には、遊離砥粒６（図５（Ａ）参照）が流れる複数の溝（図示せず）が形成されている。この溝により、遊離砥粒６の流れが促進される。複数の溝は、例えば、格子状に形成される。遊離砥粒６は、砥粒液Ｌとして（図５（Ａ）参照）スラリーの状態で、砥粒液供給装置（図示せず）により、上定盤４の下面の近傍から供給され、上定盤４の下面の全域及び下定盤５の上面全域に拡がる。下定盤５は、下定盤５を中心軸ＡＸ１周りに回転させる下定盤回転駆動部１２により、自在に回転するように構成されている。例えば、下定盤５は、基板Ｓを研磨する際、下定盤回転駆動部１２により、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに反時計回りの方向）に回転する。

下定盤５は、遊離砥粒６により、基板Ｓの下面を研磨する機能を有する。下定盤５は、その上面の溝に遊離砥粒６が流され、遊離砥粒６が下定盤５と基板Ｓとの間に入り込み、遊離砥粒６が基板Ｓの下面と接触することにより、基板Ｓの下面を研磨する。

サンギア８は、下定盤５の上方の近傍における下定盤５の中心側に配置される。サンギア８は、平歯車であり、外周に複数の歯が設けられている。サンギア８は、中心軸ＡＸ１を中心として配置される。サンギア８は、他の部材と独立して、中心軸ＡＸ１周りに回転可能に構成される。サンギア８は、サンギア８を回転駆動させるサンギア回転駆動部１４により、回転自在に構成される。サンギア８の歯は、キャリア２の外周の歯に噛みあわされる。例えば、サンギア８は、基板Ｓを研磨する際、サンギア回転駆動部１４により、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに半時計回りの方向）に回転する。

インターナルギア７は、下定盤５の上方の近傍における下定盤５の外周の近傍に配置される。インターナルギア７は、内歯車であり、内周に複数の歯が設けられている。インターナルギア７は、中心軸ＡＸ１を中心として配置される。インターナルギア７は、他の部材と独立して、中心軸ＡＸ１周りに回転可能に構成される。インターナルギア７は、インターナルギア７を回転駆動させるインターナルギア回転駆動部１３により、回転自在に構成される。インターナルギア７の歯は、キャリア２の外周の歯に噛みあわされる。例えば、インターナルギア７は、基板Ｓを研磨する際、インターナルギア回転駆動部１３により、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに半時計回りの方向）に回転する。

キャリア２は、サンギア８とインターナルギア７との間に配置され、基板Ｓを保持する。本実施形態では、キャリア２が１つの例を説明するが、キャリア２は複数でもよい。キャリア２は、平歯車の構造を有し、その外周に複数の歯が設けられている。キャリア２の歯は、サンギア８の歯とインターナルギア７の歯に噛み合わされる。すなわち、キャリア２、サンギア８、及びインターナルギア７は、遊星歯車の機構である。これにより、キャリア２は、サンギア８及びインターナルギア７の駆動により、自転、及び中心軸ＡＸ１周りの公転に対応する回転運動をする。例えば、キャリア２は、基板Ｓを研磨する際、上記したサンギア８及びインターナルギア７の回転により、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに時計回りの方向）に自転するとともに、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに時計回りの方向）に公転する。

キャリア２は、複数のキャリアホール３を備えている。キャリアホール３には、基板Ｓが保持される。なお、本実施形態では、キャリアホール３の数が４つの例を示しているが、キャリアホール３の数は、特に限定されず任意であり、例えば、１〜３つでもよいし、５つ以上でもよい。また、キャリアホール３が配置される位置も任意である。また、キャリアホール３の形状は、任意である。例えば、キャリアホール３の形状は、基板Ｓの形状に応じて、任意の形状に設定可能である。本実施形態では、基板Ｓが円板状であり、４つのキャリアホール３は、それぞれ同形状の円柱状の貫通孔であるとして説明する。

上記のように、キャリアホール３に直接基板Ｓを配置して遊離砥粒を用いて研磨する場合、基板Ｓの端面（側面）の摩耗あるいは損傷が生じることがある。

そこで、本実施形態のラッピング装置１では、キャリアホール３に、治具Ｚを介して基板Ｓを保持することにより、上記した基板Ｓの端面（円周面）の摩耗あるいは損傷の発生を抑制している。治具Ｚは、「インナーキャリア」と呼ばれることもある。

図２は、本実施形態のキャリア及び治具を示す上面図である。なお、図１及び図２は、４つのキャリアホール３のうち、２つのキャリアホール３に治具Ｚを装着し、２つのキャリアホールには冶具Ｚを装着しない例を示しているが、１つあるいは３から４つのキャリアホール３に冶具Ｚを装着してもよい。キャリアホール３には、本実施形態の治具Ｚを介して、基板Ｓが保持される。治具Ｚは、基板Ｓを保持してキャリアホール３に装着可能である。

治具Ｚの上方から見たときの外形は、キャリアホール３に装着可能であれば、任意である。本実施形態では、治具Ｚが円環状である場合の例を説明する。この治具Ｚは、円環の内側の部分が基板Ｓを保持する保持部Ｚａ（図２参照）として機能し、基板Ｓを保持することができる。この保持部Ｚａは「インナーキャリアホール」と呼ばれることもある。本実施形態の治具Ｚは、基板Ｓの側面（円周面）の周囲を囲むように保持する。これにより、基板Ｓの側面が保護される。

治具Ｚの外径は、キャリアホール３の内径よりも、若干小さくなるように設定されている。これにより、治具Ｚは、キャリアホール３内に装着（配置、保持）され、また、治具Ｚは、キャリアホール３内で回転可能となる。なお、治具Ｚの外径とキャリアホール３の内径との差（治具Ｚとキャリアホール３との間の隙間）は、限定されず任意であるが、例えば、０．０５〜０．５ｍｍ程度に設定される。キャリアホール３は、治具Ｚを介して、基板Ｓの下面が下定盤５の上面に対向し、かつ、基板Ｓの上面が上定盤４の下面に対向するように、基板Ｓを保持する。治具Ｚについては、後にさらに説明する。

上定盤４は、図１に示すように、環状円板の形状である。上定盤４は、中心軸ＡＸ１を中心として配置される。上定盤４は、他の部材と独立して、中心軸ＡＸ１周りに回転可能に構成されている。また、上定盤４は、上定盤４を昇降させる上定盤昇降駆動部１１により、昇降自在に構成されている。上定盤４は、少なくとも基板Ｓの上面まで移動可能である。また、上定盤を昇降させることにより、基板Ｓを研磨する際における、基板Ｓにかかる力（荷重）を調整することができる。

上定盤４の下面は、水平面を有する。また、上定盤４の下面には、遊離砥粒６が流れる複数の溝（図示せず）が形成されている。この溝により、遊離砥粒６の流れが促進される。複数の溝は、例えば、格子状に形成される。上定盤４は、上定盤４を中心軸ＡＸ１周りに回転させる上定盤回転駆動部１０により、自在に回転するように構成されている。基板Ｓを研磨する際、例えば、上定盤４は、上定盤回転駆動部１０により、図１に示す矢印の方向（上方から見たときに時計回りの方向）に回転する。すなわち、上定盤４は、基板Ｓを研磨する際、下定盤５と反対の方向に回転する。

上定盤４は、遊離砥粒６により、基板Ｓの上面を研磨する機能を有する。上定盤４は、その下面の溝に遊離砥粒６が流され、遊離砥粒６が上定盤４と基板Ｓとの間に入り込み、遊離砥粒６が基板Ｓの上面と接触することにより、基板Ｓの上面を研磨する。

上述の説明のように構成されるラッピング装置１では、上定盤４と下定盤５との間に挟まれたキャリア２に保持（装着）された基板Ｓを、上定盤４と下定盤５とが回転しながら基板Ｓを加圧するとともに、キャリア２の自転及び公転により基板Ｓを移動させながら、上定盤４と下定盤５との間において、遊離砥粒６を用いて研磨する。

本実施形態のラッピング装置１及び治具Ｚは、治具Ｚの厚さＴ１が、被加工物Ｗである基板Ｓ（ラッピング加工を施す前の基板Ｓ）の厚さＴ２以上であることが、１つの特徴である（図４参照）。以下、治具Ｚについてさらに説明する。

ここで、従来のラッピング装置１ｘによる基板Ｓの加工について説明する。図３（Ａ）から（Ｃ）は、従来のラッピング装置によるラッピング加工を示す図である。なお、図３から図５、図７、並びに図８は、キャリア２のキャリアホール３及び冶具Ｚｘ、Ｚ、ＺＡの部分を拡大して示した図である。図３（Ａ）は、ラッピング加工を開始する前の状態を示す図である。図３（Ｂ）は、ラッピング加工の初期段階の状態を示す図である。図３（Ｃ）は、治具がキャリアに乗り上げた状態を示す図である。

図３（Ａ）に示すように、従来のラッピング装置１ｘによるラッピング加工の場合、従来の治具Ｚｘ（インナーキャリア）の厚さＴ１は、キャリア２の厚さＴ３と同じ厚さに設定されていた。例えば、ラッピング加工（研磨加工）により基板Ｓを厚さを０．６ｍｍに仕上げる場合、研磨加工を施す前の基板Ｓは、約０．７ｍｍ程度の厚さに設定される。キャリア２は、研磨加工の際、基板Ｓと同時に研磨加工されないように、その厚さＴ３が、研磨加工を施す前の基板Ｓの厚さＴ２よりも小さく設定される。この例では、キャリア２の厚さＴ３は０．５ｍｍであるとする。また、従来の場合、治具Ｚｘの厚さＴ１は、キャリア２の厚さＴ３と同じ０．５ｍｍに設定していた。このような状態（設定）で、研磨加工を開始する。上定盤４と下定盤５との間の圧力（加工圧）は、一般的に、圧力が低い状態から徐々に加圧が行われるように調整される。これは、研磨加工の初期段階において、上定盤４と下定盤５との間に高い圧力をかけると、基板Ｓに割れが発生することがあり、この割れを防止するためである。このように、研磨加工の初期段階は、図３（Ｂ）に示すように、上定盤４及び下定盤５による基板Ｓに対する加圧力が低い状態であり、かつ上定盤４の下面より遊離砥粒６を含む研磨液Ｌが供給されることにより、基板Ｓ及びキャリア２の上下面に研磨液Ｌの膜が形成される。このため、治具Ｚｘの厚さＴ１が、数値的には、キャリア２と上定盤４との間の隙間よりも大きく設定されているにも関わらず、現実には、図３（Ｃ）に示すように、治具Ｚｘがキャリア２に乗り上げる現象が発生することがある。

図４、及び図５（Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態のラッピング装置１による基板Ｓのラッピング加工を示す断面図である。図４は、研磨加工を開始する前の状態を示す図である。図５（Ａ）は、研磨加工の初期段階の状態を示す図である。図５（Ｂ）は、図５（Ａ）の状態から研磨加工が進んだときの状態を示す図である。

そこで、本実施形態の治具Ｚは、図４に示すように、その厚さＴ１を、基板Ｓの厚さＴ３以上としている。中でも、治具Ｚの厚さＴ１は、基板Ｓの厚さ以上、基板の厚み＋０．１ｍｍ以下の範囲であるのが好ましい。なお、治具Ｚの厚さＴ１は、キャリア２の厚さＴ３以上に設定される。

本実施形態のように治具Ｚの厚さＴ１が基板Ｓの厚さ以上である場合、研磨加工の初期段階において、図５（Ａ）に示すように、冶具Ｚが基板Ｓに対して上方及び下方に突出するので、基板Ｓよりも治具Ｚが先に研磨される。この際、治具Ｚに対して上定盤４及び下定盤５からの力が確実に加わるため、図３（Ｃ）に示したような治具Ｚｘがキャリア２側に乗り上げることを防止することができる。そして、本実施形態のラッピング装置１では、図５（Ｂ）に示すように治具Ｚと基板Ｓとを同時に研磨して、基板Ｓの厚さが目的の厚さになるまで研磨を続けることにより、基板Ｓのラッピング加工を行う。

なお、治具Ｚの厚さが基板Ｓの厚さと同一の場合においても、図５（Ｂ）に示すように、治具Ｚと基板Ｓとが同時に研磨されるので、治具Ｚがキャリア２側に乗り上げることを防止することができる。なお、治具Ｚの厚さＴ１は、基板Ｓの厚さＴ３＋０．１ｍｍ以上に設定した場合においても、治具Ｚがキャリア２側に乗り上げることを防止することができるが、この場合、治具Ｚが研磨される量が多くなるので、治具Ｚのコストが増加する。

また、治具Ｚの材質は、遊離砥粒６などの加工条件において、耐砥粒性、強度、硬度等を考慮し適宜選定すればよい。治具Ｚの材質は、特に限定されないが、基板Ｓよりも硬度が低い材料であるのが好ましく、例えば、軟質材料であるのがより好ましい。治具Ｚの材質が基板Ｓよりも硬度が低い材料である場合、上記した基板の端面に生じる損傷等を防止することができる。このような軟質材料としては、材料の入手容易性、コスト、耐久性等の観点から、合成樹脂材料（合成樹脂材料を主成分とする材料、合成樹脂材料を含む材料）であるのが好ましい。例えば、このような合成樹脂材料としては、エポキシ樹脂等を用いることができる。なお、冶具Ｚは、単一の部材（材料）により構成されてもよいし、複数の異なる部材（材料）により構成されてもよい。例えば、冶具Ｚは第２実施形態の冶具ＺＡ（図６参照）のように、複数の部材（材料）で構成されてもよいし、基板Ｓと接触する部分のみを軟質材料等の部材で形成してもよい。

上記の説明のように、本実施形態の治具Ｚは、被加工物Ｗ（基板Ｓ）を保持するキャリア２を上定盤４と下定盤５との間に装着し、遊離砥粒６を用いて被加工物Ｗのラッピング加工を行うラッピング装置１のキャリア２による被加工物Ｗの保持に用いるキャリア用治具Ｚであって、被加工物Ｗを保持してキャリア２に装着可能であり、その厚さＴ１は被加工物Ｗの厚さＴ２以上である。この構成によれば、治具Ｚがキャリア２側に乗り上げることを防止することができる。また、この構成によれば、冶具Ｚの厚さＴ１を所定の厚さにするだけで、ラッピング加工における加工圧などの加工条件を複雑に変更することなしにラッピング加工を実施できるので、簡易な構成で且つ簡単に、治具Ｚがキャリア２側に乗り上げることを防止することができる。

また、上記の説明のように、本実施形態のラッピング装置１は、本実施形態の治具Ｚを備えるので、治具Ｚがキャリア２側に乗り上げることを、簡単且つ簡易な構成で防止することができる。

次に、本実施形態のラッピング加工方法について、上記した本実施形態のラッピング装置１及び冶具Ｚに基づいて説明する。図６は、本実施形態のラッピング加工方法のフローチャートである。

本実施形態のラッピング加工方法は、被加工物Ｗを保持するキャリア２を上定盤４と下定盤５との間に装着し、遊離砥粒６を用いて被加工物Ｗのラッピング加工を行うラッピング加工方法である。

本実施形態のラッピング加工方法では、まず、図６のステップＳ１において、治具Ｚを用いて、被加工物Ｗをキャリア２に保持する。例えば、図４に示すように、治具Ｚを用いて、被加工物Ｗをキャリア２に保持する。

続いて、図６のステップＳ２において、治具Ｚを用いてキャリア２に保持した被加工物Ｗをラッピング加工する。本実施形態のラッピング加工方法では、図５（Ａ）に示すように、研磨加工の初期段階において、基板Ｓよりも治具Ｚが先に研磨される。これにより、治具Ｚに対して上定盤４及び下定盤５からの力が加わるため、図３（Ｃ）に示したような治具Ｚｘがキャリア２側に乗り上げることを防止することができる。次いで、本実施形態のラッピング加工方法では、図５（Ｂ）に示すように、治具Ｚと基板Ｓとを同時に研磨して、基板Ｓの厚さが目的の厚さになるまで研磨を続けることにより、基板Ｓのラッピング加工を行う。なお、本実施形態のラッピング加工方法において、加工の条件は、任意に設定可能である。

本実施形態のラッピング加工方法は、上記の説明のように、本実施形態の治具Ｚを用いてラッピング加工を行うので、ラッピング加工時における冶具Ｚのキャリア２への乗り上げを簡単且つ簡易な構成で防止することができる。

以上説明したように、本実施形態のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法によれば、ラッピング加工時における冶具Ｚのキャリア２への乗り上げを簡単且つ簡易な構成で防止することができる。これにより、冶具Ｚのキャリア２への乗り上げに伴う、基板等の破損、損傷を防止することができる。

また、本発明のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法によれば、基板の端面が治具により保護されているため、基板の端面に生じる変形、破損、損傷、微細クラックを防止することができ、その結果、後工程での割れ発生などの欠陥発生を著しく低減させることができる。特に、脆性材料で硬度が低いＬＴあるいはＬＮの酸化物単結晶基板Ｓが被加工物Ｗである場合、従来と比較して、顕著に、ラッピング加工時における基板の端面に生じる変形、破損、損傷、微細クラックを防止することができる。

また、上記したように、特に、電子機器の短小軽薄化により、基板の厚みも薄化が進んでおり、上記の問題がより起こりやすくなっているが、本実施形態のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法は、例えば、被加工物Ｗ（基板Ｓ）の厚さが１ｍｍ以下のラッピング加工をする場合、従来と比較して、顕著に、ラッピング加工時における冶具Ｚのキャリア２への乗り上げを防止することができる。

［第２実施形態］
第２実施形態について説明する。本実施形態において、上述の実施形態と同様の構成については、同じ符号を付してその説明を省略あるいは簡略化する。

図７は、第２実施形態に係るラッピング装置１Ａによるラッピング加工を示す図である。本実施形態のラッピング装置１Ａは、第２実施形態の治具ＺＡを備える点が第１実施形態と異なっている。

第１実施形態の治具Ｚは、上述したように、その一部が基板Ｓと同時に研磨されて除去される。このため、第１実施形態の治具Ｚは、その都度、新品を用いる必要がある。

そこで、本実施形態の治具ＺＡは、厚さ方向に複数に分割された構造を有する。本実施形態では、治具ＺＡが、厚さ方向に２つに分割された構造を有する例を説明するが、治具ＺＡは、厚さ方向に３つ以上に分割されてもよい。

本実施形態の治具ＺＡは、厚さ方向に２つに分割された第１部材２０及び第２部材２１を備える。第１部材２０及び第２部材２１は、それぞれ、同様の円環状の形状である。構造としている。第１部材２０及び第２部材２１は、分割可能（取り外し可能）に接続されている。本実施形態では、第１部材２０を第２部材２１の上方に配置した例を示すが、第１部材２０が第２部材２１の下方に配置されてもよい。第１部材２０と第２部材２１との接続は、研磨加工中に剥がれない程度の接着力で接着されていればよく、例えば、ＵＶテープ等で張り合わせてもよいし、エポキシ系の接着剤等を用いて接着しても良い。

このように、治具ＺＡを２分割の構造とする場合、第１部材２０及び第２部材２１のいずれか一方の部材を、繰り返し使用することができる。これにより、治具ＺＡの新規製作コストを簡単に抑えることができる。例えば、第１部材２０の消耗が大きく、第２部材２１の消耗が小さい場合、第１部材２０を新品に交換することにより、治具ＺＡの厚さＴ１を増加させて再生することができる。

第１部材２０及び第２部材２１の材質は、第１実施形態の治具Ｚと同様であり、限定はないが、第１部材２０及び第２部材２１のうち一方の材質は、他方よりも硬度の低い材質であるのが好ましい。すなわち、第１部材２０及び第２部材２１の材質は、互いに、硬度が異なることが好ましい。この場合、第１部材２０及び第２部材２１のうち硬度が低い部材が研磨加工により除去されやすくなり、第１部材２０及び第２部材２１のうち硬度が高い部材の消耗が抑制される。このため、第１部材２０及び第２部材２１のうち硬度が高い部材を、簡単に繰り返して使用することができる。第１部材２０及び第２部材２１のうち硬度が高い部材としては、例えば、材料の入手容易性、コスト、耐久力等の観点から、ガラス繊維入りエポキシ樹脂であるのが好ましい。第１部材２０及び第２部材２１のうち硬度が低い部材としては、例えば、材料の入手容易性、コスト、耐久力等の観点から、他方を塩化ビニール系樹脂であるのが好ましい。

また、ラッピング装置１によっては、基板Ｓの上定盤４側（上面側）と下定盤５側（下面側）の研磨量に差がある場合がある。このような場合、第１部材２０及び第２部材２１のうち研磨量が多い側に配置される部材の材質の硬度を、他方の部材の材質の硬度よりも高くするのが好ましい。これにより、冶具ＺＡが研磨される量を抑制することができる。

第１部材２０及び第２部材２１の厚さについては、限定はないが、上記したようにいずれか一方の部材の繰り返しの使用をするため、第１部材２０及び第２部材２１のうち繰り返しの使用する部材（例、硬度が高い部材）の厚さは、仕上げの基板Ｓより薄くすることが好ましい。この場合、例えば、第１部材２０及び第２部材２１のうちの一方は、キャリア２と同じ厚さとして、他方はその差分の厚さとしてもよい。

また、第１部材２０及び第２部材２１の厚さについては、上記したようにいずれか一方の繰り返しの使用を容易にするため、第１部材２０及び第２部材２１のうち繰り返し使用する部材（硬度が高い方の部材）の厚さは、第１部材２０及び第２部材２１のうちの硬度が低い部材の厚さよりも厚くするのが好ましい。

次に、第２実施形態のラッピング加工方法について説明する。本実施形態のラッピング加工方法は、図６に示すステップＳ１及びステップＳ２において、本実施形態のラッピング装置１Ａ（治具ＺＡ）を用いて、被加工物Ｗのラッピング加工を行う点が第１実施形態のラッピング加工方法と異なっている。本実施形態のラッピング加工方法は、上記したように、治具ＺＡの材料を繰り返し使用することができるので、簡単にコストを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態のキャリア用治具ＺＡ、ラッピング装置１Ａ、及びラッピング加工方法によれば、簡単にコストを抑制することができる。

以下に、本発明の実施例及び比較例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によってなんら限定されるものではない。

［実施例１］
ＬＴの酸化物単結晶からなる６インチ基板に対して、図７に示す第２実施形態のラッピング装置１Ａ及び治具ＺＡを用いてラッピング加工を施した。本ラッピング加工では、遊離砥粒＃１０００を用いて、片側あたり７０μｍ程度をする両面研磨加工を実施した。研磨加工前の基板Ｓの厚さは０．７ｍｍとした。治具ＺＡは、厚さ方向に２分割された第１部材２０及び第２部材２１を備えるものを用いた。第１部材２０は、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂製で、キャリアと厚さ同じ０．５ｍｍとした。第２部材２１は、塩化ビニール製で厚さ０．３ｍｍとした。第１部材２０と第２部材２１とは、ＵＶテープ等で固定して接続した。

基板Ｓを治具ＺＡで保持し、基板Ｓを保持したキャリア２をキャリアホール３内に設置（装着）した。また、ラッピング加工の初期段階における加工圧力（上定盤４及び下定盤５により基板Ｓにかける圧力）を、本加工における圧力の１０％に設定して、研磨加工を開始し、本加工の圧力まで９０秒の荷重スロープになるように加圧し、基板Ｓを所定の厚さまで研磨した。

研磨終了後、基板Ｓ及び治具ＺＡをラッピング装置から取り外して観察した。その結果、基板Ｓには、端部にカケ・面内クラック等の不具合は発生していなかった。また、治具ＺＡにも変形等の不具合はなかった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

［実施例２］
第１部材２０の厚さを０．４ｍｍとした点、及び、初期段階における加工圧力を本加工圧の５％に設定して研磨を開始し本加工圧まで９０秒の荷重スロープになるように加圧した点以外は、実施例１と同様にして、基板Ｓのラッピング加工を行い、研磨終了後、基板Ｓ及び治具ＺＡをラッピング装置から取り外して観察した。

研磨終了後、基板Ｓ及び治具ＺＡをラッピング装置から取り外して観察したところ、基板Ｓには、端部カケ・面内クラック等の不具合は発生していなかった。また、治具ＺＡにも変形等の不具合はなかった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

［実施例３］
初期段階における加工圧力を本加工圧の５％に設定して研磨を開始し本加工圧まで９０秒の荷重スロープになるように加圧した点以外は、実施例１と同様にして、基板Ｓのラッピング加工を行い、研磨終了後、基板Ｓ及び治具ＺＡをラッピング装置から取り外して観察した。

研磨終了後、基板Ｓ及び治具ＺＡをラッピング装置から取り外して観察したところ、基板Ｓには、端部カケ・面内クラック等の不具合は発生していなかった。また、治具ＺＡにも変形等の不具合はなかった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

［比較例１］
治具ＺＡに代えて従来の治具（インナーキャリア）とし、厚みはキャリアと同じ０．５ｍｍを用いて、基板Ｓのラッピング加工を行った。それ以外の点は、実施例２と同様の条件に設定した。

その結果、初期段階における加工圧力を本加工圧の５％に設定して研磨を開始し本加工圧まで９０秒の荷重スロープになるように加圧し、基板Ｓを所定の厚さまで研磨しようとしたが、研磨開始より約１８０秒経過後に、インナーキャリアが定盤外へ飛び出していた。装置を停止し、基板Ｓ及びインナーキャリアを観察したところ、基板Ｓには端部のカケ、面内クラックが見られた。また、インナーキャリアも千切れた状態であり、研磨加工の継続は不能であった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

［比較例２］
初期段階における加工圧力を本加工圧の１０％にした以外は、比較例１と同様にして、従来の治具（インナーキャリア）を用いて、基板Ｓのラッピング加工を行った。

その結果、初期段階における加工圧力を本加工圧の１０％に設定して研磨を開始し本加工圧まで９０秒の荷重スロープになるように加圧し、基板Ｓを所定の厚さまで研磨しようとしたが、比較例１と同様に、後にインナーキャリアが定盤外へ飛び出した。装置を停止し、基板Ｓ及びインナーキャリアを観察したところ、基板Ｓには端部のカケ、面内クラックが見られた。また、インナーキャリアも千切れた状態であり、研磨加工の継続は不能であった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

［比較例３］
初期段階における加工圧力を本加工圧の９５％にした以外は、比較例１と同様にして、従来の治具（インナーキャリア）とし、厚みはキャリアと同じ０．５ｍｍを用いて、基板Ｓのラッピング加工を行った。その結果、比較例１及び２のようなインナーキャリアの飛び出しはなかった。

研磨終了後、基板Ｓ及びインナーキャリアをラッピング装置から取り外して観察したところ、面内クラックが発生していた。また、インナーキャリアには、研磨された跡があったが、形状には変化が見られなかった。加工条件及び観察結果を表１に示す。

実施例及び比較例の結果から、上述の実施形態のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法により、ラッピング加工時における冶具のキャリアへの乗り上げを防止することが確認される。

なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。

例えば、上述の実施形態では、ラッピング装置１、１Ａにおいて、上定盤４、下定盤５、インターナルギア７、及びサンギア８が独立に回転する構成の例を示したが、この例に限定されない。例えば、ラッピング装置１、１Ａは、上定盤４及び下定盤５が回転せず、インターナルギア７及びサンギア８が独立に回転する構成でもよいし、また、上定盤４及び下定盤５のいずれかが回転せず、インターナルギア７及びサンギア８が独立に回転する構成でもよい。

例えば、上述の実施形態では、冶具Ｚ、ＺＡは、厚さＴ１が均一である例を示したが、冶具Ｚ、ＺＡの厚さＴ１は、均一でなくてもよい。図８（Ａ）及び（Ｂ）は、冶具Ｚの他の例を示す図である。例えば、本実施形態の冶具Ｚ、ＺＡは、図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、その一部の厚さが、最大の厚さよりも小さく構成されてもよい。この構成の場合においても、上述の実施形態のキャリア用治具、ラッピング装置、及びラッピング加工方法の効果を奏し、これらを実施することができる。すなわち、本明細書において、「冶具Ｚ、ＺＡの厚さＴ１」は、それらの最大厚さを意味する。

例えば、上述の実施形態では、冶具Ｚ、ＺＡが円環状である例を示したが、冶具Ｚ、ＺＡの形状は任意である。治具Ｚ、ＺＡの形状は、キャリアホール３及び基板Ｓの形状に応じて任意に設定可能である。例えば、治具Ｚ、ＺＡの形状は、矩形環状でもよいし、外形が円柱状（円板状）で保持部Ｚａの部分が矩形状の貫通孔でもよい。

Ｚ、ＺＡ・・・キャリア用治具（治具）
Ｚａ・・・保持部
Ｗ・・・被加工物
Ｓ・・・基板（被加工物）
１、１Ａ・・・ラッピング装置
２・・・キャリア
３・・・キャリアホール
４・・・上定盤
５・・・下定盤
６・・・遊離砥粒
７・・・インターナルギア
８・・・サンギア
２０・・・第１部材（治具）
２１・・・第２部材（治具）
３０・・・係止部
Ｌ・・・砥粒液
ＡＸ１・・・中心軸

Claims (7)

1. 被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング装置の前記キャリアによる被加工物の保持に用いるキャリア用治具であって、
   被加工物を保持して前記キャリアに装着可能であり、その厚さは被加工物の厚さ以上である、キャリア用治具。
2. 前記厚さは、被加工物の厚さ以上、被加工物の厚さ＋０．１ｍｍ以下である、請求項１に記載のキャリア用治具。
3. 厚さ方向に２つに分割された第１部材及び第２部材を備える、請求項１又は請求項２に記載のキャリア用治具。
4. 前記第１部材と前記第２部材は、互いに硬度が異なる材質で形成される、請求項３に記載のキャリア用治具。
5. 前記第１部材及び前記第２部材のうち一方の材質は、ガラスエポキシ樹脂であり、他方の材質は塩化ビニール系樹脂である、請求項３又は請求項４に記載のキャリア用治具。
6. 被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング装置であって、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のキャリア用治具を備える、ラッピング装置。
7. 被加工物を保持するキャリアを上定盤と下定盤との間に装着し、遊離砥粒を用いて被加工物のラッピング加工を行うラッピング加工方法であって、
   請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のキャリア用治具を用いて、被加工物を前記キャリアに保持することと、
   前記キャリア用治具を用いて前記キャリアに保持した被加工物をラッピング加工することと、を含むラッピング加工方法。

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