CN108352442B - 复合基板及压电基板的厚度趋势推定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的复合基板是一种包括直径2英寸以上的支撑基板和厚度为20μm以下且透光并接合于所述支撑基板的压电基板的复合基板,其中,所述压电基板具有条纹状的厚度分布,在沿着与所述条纹正交的线切割所述复合基板而得到的截面处的、所述压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5nm~100nm且宽度方向的间距为0.5mm~20mm的波形,该波形的间距与所述条纹的宽度相关。压电基板中,所述条纹可以为平行的条纹,也可以为旋涡状或同心圆状的条纹。
Description
技术领域
本发明涉及复合基板及压电基板的厚度趋势推定方法。
背景技术
期待通过使用非常薄的压电薄膜来实现以往没有的能够在高频下工作的弹性波元件。压电薄膜优选为结晶性高、且具有任意的结晶轴的、厚度均匀的压电单晶薄膜。作为得到该压电薄膜的方法,例如专利文献1中,提出:对将压电基板和支撑基板接合而得到的直径2英寸以上的贴合基板的压电基板侧进行镜面研磨,建立研磨后的压电基板的厚度分布数据,基于厚度分布数据来进行离子束加工等。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2014/104098号小册子
发明内容
但是,如果进行离子束加工,则虽然能够以比较高的精度调整压电基板的厚度,但是,很难通过肉眼观察来推定压电基板的整体厚度的趋势(以下,也称为厚度趋势)。因此,要求开发出能够通过肉眼观察来推定压电基板的厚度趋势的复合基板。
本发明是为了解决该课题而完成的,主要目的是提供一种能够通过肉眼观察来推定压电基板的厚度趋势的复合基板。
本发明的发明人为了解决上述课题进行了潜心研究,结果发现,对压电基板实施了规定研磨的复合基板能够通过肉眼观察来推定支撑基板上的压电基板的厚度趋势,从而完成了本发明。
本发明的复合基板包括:
直径2英寸以上的支撑基板、和
压电基板,所述压电基板的厚度为20μm以下且透光,并接合于所述支撑基板,
其中,
所述压电基板具有条纹状的厚度分布,
在沿着与所述条纹正交的线切割所述复合基板而得到的截面处的、所述压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5nm~100nm且宽度方向的间距为0.5mm~20mm的波形,该波形的间距与所述条纹的宽度相关。
本发明的基板的厚度趋势推定方法是对上述复合基板中的压电基板的厚度趋势进行推定的方法,其中,
对复合基板的所述压电基板照射单色光,
判定是否出现与所述条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹不同的第二干涉条纹,
在判定为出现所述第二干涉条纹的情况下,根据所述第一干涉条纹的明线与所述第二干涉条纹的暗线交叉的交叉部分的形状,基于以下基准来判定所述压电基板的厚度趋势:如果在所述交叉部分的所述第一干涉条纹的明线为凹状,则朝向凹下的方向,厚度变厚,如果在所述交叉部分的第一干涉条纹的明线为凸状,则朝向突出的方向,厚度变厚;在判定为没有出现所述第二干涉条纹的情况下,判定为对于所述压电基板的厚度没有观察到趋势。
本发明的复合基板及基板的厚度趋势推定方法中,能够通过肉眼观察来推定支撑基板上的压电基板的厚度趋势。以下,说明其理由。本发明的复合基板中,厚度为20μm以下且透光的压电基板接合于支撑基板。因此,如果照射单色光,则由压电基板表面反射的光和由支撑基板表面(压电基板的背面)反射的光彼此发生干涉。由于压电基板具有规定的条纹状的厚度分布,因此,当观察其表面时,与由压电基板表面反射的光和由支撑基板表面反射的光的光路差(压电基板的厚度×2)相对应,交替出现两者协同加强而看上去明亮的部分(明线)和两者相互抵消而看上去昏暗的部分(暗线)(干涉条纹)。压电基板具有厚度趋势的情况下,还出现该厚度趋势所产生的干涉条纹。此处,在对条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹的明线与压电基板的厚度趋势所产生的第二干涉条纹的暗线交叉的交叉部分的形状进行观察时,发现:在第一干涉条纹的明线为凹状的部分,朝向凹下的方向,厚度变厚,在第一干涉条纹的明线为凸状的部分,朝向突出的方向,厚度变厚。因此,可以通过肉眼观察,由干涉条纹的交叉部分的形状来推定压电基板的厚度趋势。
附图说明
图1是复合基板20的立体图。
图2是复合基板20的制造方法的说明图。
图3是通常的CMP研磨机30的研磨部的立体图。
图4是小径工具CMP研磨机50的研磨部的立体图。
图5是小径工具CMP研磨机50的说明图。
图6是实施例1的复合基板的厚度测定结果。
图7是实施例1的复合基板的干涉条纹。
图8是表示测定线的说明图。
图9是表示压电基板在实施例1的工序(c)前后的厚度趋势的图表。
图10是表示压电基板在实施例2的工序(c)后的厚度趋势的图表。
图11是表示压电基板在实施例3的工序(c)前后的厚度趋势的图表。
图12是表示压电基板在实施例4的工序(c)后的厚度趋势的图表。
图13是比较例1的复合基板的干涉条纹。
具体实施方式
使用附图,对本发明的优选的一个实施方式的复合基板进行说明。图1是本实施方式的复合基板20的立体图。
复合基板20是将压电基板12和支撑基板14接合而得到的直径2英寸以上的复合基板。压电基板12透光,作为其材质,可以举出:钽酸锂、铌酸锂、铌酸锂-钽酸锂固溶体单晶、硼酸锂、硅酸镓镧、水晶等。关于压电基板12的大小,直径可以为2英寸以上,优选为4英寸以上,更优选为4~8英寸,厚度可以为20μm以下,优选为0.2~15μm。压电基板12的、厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中优选为100nm以下,更优选为60nm以下。作为支撑基板14的材质,可以举出:硅、蓝宝石、氮化铝、氧化铝、无碱玻璃、硼硅酸玻璃、石英玻璃、钽酸锂、铌酸锂、铌酸锂-钽酸锂固溶体单晶、硼酸锂、硅酸镓镧、水晶等。关于支撑基板14的大小,直径在压电基板12以上,厚度可以为100~1000μm,优选为150~500μm。应予说明,复合基板20可以如图1所示具有定向平面(OF),也可以不具有OF。
复合基板20是将压电基板12和支撑基板14通过直接接合进行一体化得到的,或者可以是借助有机粘结层进行贴合得到的。作为有机粘结层的材质,例如可以举出:环氧树脂、丙烯酸树脂等。可以通过将压电基板和支撑基板各自的接合面活化后在使两个接合面相对的状态下按压两个基板来进行直接接合。活化接合面的方法除了对接合面照射惰性气体(氩等)的离子束以外,例如可以举出照射等离子体、中性原子束等。复合基板20优选是将压电基板12和支撑基板14通过直接接合进行一体化得到的。通过直接接合进行一体化而得到的复合基板中,在压电基板12与支撑基板14之间没有有机粘结剂层,并且,不易产生间隙,因此,除压电基板12以外,几乎没有产生光路差的层。因此,干涉条纹不易错乱,容易推定干涉条纹的交叉部分的形状。
压电基板12具有条纹状的厚度分布,在沿着与该条纹正交的线切割复合基板20而得到的截面处的、压电基板12的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为A且宽度方向的间距为P的波形W。该波形W的间距P与条纹状的厚度分布的条纹的宽度相关。表1中示出条纹状的厚度分布的例子。表1中,将厚度薄且与波形W的谷侧对应的部分用灰色表示,将厚度厚且与波形W的峰侧对应的部分用白色表示。条纹状的厚度分布中的条纹例如可以为纵条纹、横条纹、斜条纹等平行的条纹,也可以为旋涡状的条纹,还可以为同心圆状的条纹。
表1
振幅A是波形W的谷(凹部的顶点)与峰(凸部的顶点)的厚度的差值,可以为定值,也可以为在规定的范围内变动的值。振幅A只要在5nm~100nm的范围内即可,优选为5nm~50nm,更优选为5nm~30nm。如果振幅A为5nm以上,则如后述的压电基板的厚度趋势推定方法所示,能够由干涉条纹推定压电基板12的厚度趋势,如果振幅A为100nm以下,则压电基板的厚度差异不是很大,能够适合用于压电基板的用途(例如弹性波元件等)。间距P是波形W中相邻的谷(凹部的顶点)与谷或相邻的峰(凸部的顶点)与峰的间隔,可以为定值,也可以为在规定的范围内变动的值。间距P只要在0.5mm~20mm的范围内即可,优选为1mm~10mm,更优选为1mm~5mm。如果间距P为0.5mm~20mm,则能够由干涉条纹推定压电基板12的厚度趋势。间距P优选在压电基板12的外径的0.5%~20%的范围内,更优选为1%~5%。如果间距P为0.5%以上且20%以上,则容易推定干涉条纹的交叉部分的形状。振幅A、间距P可以一定,也可以在每个波中不同。另外,在上述的波形W中可以重叠有高频成分。这种情况下,可以以除去了高频成分(例如间距低于0.5mm的成分)时的振幅A、间距P为波形W的振幅A、间距P。
本实施方式的复合基板可以用包含以下所示的工序(a)~(c)的制造方法来制造。图2是本实施方式的复合基板20的制造方法的说明图。图3是例如工序(a)中使用的通常的CMP研磨机30的研磨部的立体图。图4是例如工序(c)中使用的小径工具CMP研磨机50的研磨部的立体图,图5是小径工具CMP研磨机50的说明图。
1.工序(a)
首先,准备出将压电基板12和支撑基板14接合而得到的直径2英寸以上的贴合基板10(图2(A))。贴合基板10中,压电基板12的厚度可以为100~1000μm,优选为150~500μm。
接下来,对将压电基板12和支撑基板14接合而得到的直径2英寸以上的贴合基板10的压电基板12侧进行镜面研磨直至压电基板12的厚度为20μm以下、优选为1~15μm(图2(B))。例如可以首先用磨床加工机对贴合基板10的压电基板12侧进行研磨,接下来用研磨加工机研磨,进而,用CMP研磨机镜面研磨直至压电基板12的厚度为20μm以下。由此,能够高效率地使压电基板12的厚度成为20μm以下。应予说明,CMP是化学机械研磨(ChemicalMechanical Polishing)的缩写。
作为CMP研磨机,可以使用例如图3所示的通常的CMP研磨机30。CMP研磨机30包括:具备研磨垫34的圆盘状且直径较大的研磨平台32、圆盘状且直径较小的基板载体36、将包含研磨磨粒的浆料供给到研磨垫34的管38、以及调节研磨垫34的调节器40。研磨平台32在下表面中央具备未图示的转轴及驱动马达,因转轴被驱动马达旋转驱动而进行轴旋转(自转)。基板载体36、调节器40分别在上表面中央具备转轴,因转轴被未图示的驱动马达旋转驱动而进行轴旋转(自转)。基板载体36配置于偏离研磨平台32的中心的位置。为了用该研磨机30对贴合基板10进行研磨,以压电基板12侧朝下的方式将贴合基板10安装在基板载体36的下表面,将贴合基板10夹在研磨平台32的研磨垫34与基板载体36之间。然后,由管38向研磨垫34供给包含研磨磨粒的浆料。由此,浆料被供给到贴合基板10与研磨平台32的研磨垫24之间。在该状态下,利用基板载体36将贴合基板10按压于研磨垫34,并且,使研磨平台32及基板载体36进行自转运动,从而进行CMP研磨。
2.工序(b)
对压电基板12的表面进行离子束加工,将其加工成:压电基板12的厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下(图2(C))。
可以在离子束加工之前建立镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据,基于该镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据来进行离子束加工。可以使用激光的干涉以光学式膜厚测定器测定镜面研磨后的压电基板12的厚度来建立镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据。由此,能够高精度地建立厚度分布数据。然后,可以将镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据输入进行离子束加工的装置来确定在压电基板12的表面的各点的束照射时间,使用该束照射时间进行加工。由此,能够高精度地进行加工。这种情况下,束的输出值恒定,只要越是上述厚度大的地方,越使束照射时间延长即可。或者,可以将镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据输入进行离子束加工的装置来确定在压电基板12的表面的各点的束的输出值,使用该束的输出值进行加工。即使这样也能够高精度地进行加工。这种情况下,束照射时间恒定,只要越是上述厚度大的地方,越使束的输出值增大即可。
优选使用具备DC激发型Ar束源的离子束加工机进行离子束加工。作为离子束加工机,可以使用具备等离子体激发型Ar束源的离子束加工机,但是,使用具备DC激发型Ar束源的离子束加工机会使压电基板12的表面产生的变质层18进一步变少,故优选。
关于离子束加工后的贴合基板10,例如可以是压电基板12的厚度为20μm以下,其厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下,显示出利用X射线衍射得到的摇摆曲线的半值宽度为100arcsec以下的结晶性。该贴合基板10具备结晶性高且具有任意的结晶轴的、厚度均匀的压电单晶薄膜(压电基板12),在经过工序(c)后,能够适合用于弹性波元件等。
3.工序(c)
使用直径5mm~30mm的研磨垫,使研磨垫所带来的按压力保持恒定,并且使研磨垫边旋转边相对于作为研磨对象的压电基板12进行相对移动,从而进行CMP研磨(以下,也称为小径工具CMP研磨)。该小径工具CMP研磨中,研磨垫的直径相对于压电基板12而言足够小,因此,如果使研磨垫边旋转边相对于压电基板12进行相对移动,则能够在压电基板12中形成条纹状的厚度分布。另外,由于使用直径5mm~30mm的研磨垫,所以能够高效率地进行在沿着与条纹正交的线切割复合基板20而得到的截面处的、压电基板12的厚度分布中出现宽度方向的间距P为0.5mm~20mm的波形W这样的研磨。另外,由于使研磨垫所带来的按压力保持恒定地进行CMP研磨,所以能够以高精度控制厚度,容易将波形W中的厚度方向的振幅A控制在5nm~100nm。
小径工具CMP研磨中,可以通过调整例如按压力、研磨垫转数、研磨垫移动速度、浆料浓度及浆料pH中的1个以上而将振幅A调整为所期望的值。按压力优选在例如5kPa~200kPa的范围内,更优选为20kPa~100kPa。研磨垫转数例如优选在50rpm~20000rpm的范围内,更优选在2000rpm~6000rpm的范围内。另外,小径工具CMP研磨中,可以通过例如调整研磨垫的尺寸、调整研磨垫在压电基板12上的路径而将间距P调整为所期望的值。研磨垫的尺寸只要直径在5mm~30mm的范围内即可,优选为5mm~25mm,更优选为10mm~20mm。或者,研磨垫的尺寸优选在压电基板12的外径的5%~30%的范围内,更优选为10%~20%。研磨垫在压电基板12上的路径可以为例如曲折状、旋涡状等。如果以曲折状的路径进行研磨,则能够使条纹状的厚度分布中的条纹为平行的条纹。如果以旋涡状的路径进行研磨,则能够使条纹状的厚度分布中的条纹为旋涡状的条纹。研磨垫在压电基板12上的路径中,相邻的路径(研磨垫的中心的轨迹)的间隔优选在研磨垫的外径的5%~50%的范围内,更优选为10%~30%。另外,相邻的路径的间隔优选在0.5mm~20m的范围内,更优选为1mm~10mm。
小径工具CMP研磨中,可以以在外周部(研磨垫的中心处于外周部时)的滞留时间比内周部短的趋势,使研磨垫相对于压电基板12进行相对移动。在外周部,与研磨垫接触时应力容易集中,每单位时间的研磨量比内周部多,因此,容易因研磨而发生塌边,但是,如果研磨垫在外周部的滞留时间比内周部短,则不易因研磨而发生塌边等。另外,可以以压电基板12越薄、滞留时间越短的趋势,使研磨垫相对于压电基板12进行相对移动。由此,能够使压电基板12的厚度变得更加均匀。另外,可以以在外周部的滞留时间比内周部短且压电基板12越薄、滞留时间越短的趋势,使研磨垫相对于压电基板12进行相对移动。由此,能够抑制塌边,并且,使压电基板12的厚度变得更加均匀。应予说明,可以以压电基板12的外径的60~100%(优选为80~100%)的范围为外周部,以比外周部靠内侧的范围为内周部。另外,可以以距离压电基板12的最外周20mm(优选为距离最外周10mm)的范围为外周部,以比外周部靠内侧的范围为内周部。在外周部的滞留时间例如优选为内周部的20~95%,更优选为40~95%。
作为用于小径工具CMP研磨的装置,例如可以使用如图4、5所示的小径工具CMP研磨机50。小径工具CMP研磨机50包括:具备研磨垫54的圆盘状且直径较小的头56、圆盘状且直径较大的平台52、以及将包含研磨磨粒的浆料供给到研磨垫54的管58。平台52具备未图示的驱动部,在水平面内(X轴、Y轴方向)进行移动。头56在上表面中央具备转轴,因转轴被未图示的驱动马达旋转驱动而进行轴旋转(自转)。头56的转轴安装于借助未图示的固定部固定于在垂直方向移动的驱动部62的支撑体60,并沿着垂直方向(Z轴方向)进行移动。驱动部62、平台52的驱动部、头56的驱动部等与未图示的控制部连接,并如下进行控制:使研磨垫54所带来的按压力保持恒定,并且,使研磨垫54边旋转边相对于作为研磨对象的压电基板12进行相对移动。
为了用小径工具CMP研磨机50对贴合基板10进行研磨,以使压电基板12侧朝上的方式将贴合基板10安装于平台52的上表面,将贴合基板10夹在平台52与研磨垫54之间。然后,由管58向研磨垫54供给包含研磨磨粒的浆料。由此,浆料被供给到贴合基板10与研磨垫54之间。在该状态下,通过使平台52在水平方向上移动而使研磨垫54相对于压电基板12进行相对移动,同时,通过控制驱动部62的上下运动而使研磨垫54所带来的按压力保持恒定,使研磨垫54进行自转运动,从而对贴合基板10进行CMP研磨。此时,例如可以使研磨垫54和压电基板12以研磨垫54的中心在压电基板12上以曲折状进行移动的方式(参照图4的路径R)进行相对移动,还可以以旋涡状进行移动。
小径工具CMP研磨机50中,在研磨时,利用配设在支撑体60与驱动部62之间的载荷测定部70(负载传感器、测力计等)测定施加于研磨垫54的按压力,将测定值输入上述控制部。控制部基于所输入的测定值来控制驱动部62的上下运动。由此,能够使研磨垫54所带来的按压力保持恒定。应予说明,小径工具CMP研磨机50中,研磨垫54通过压电基板12的移动而相对于压电基板12进行相对移动,但是,也可以是,研磨垫54通过研磨垫54的移动而相对于压电基板12进行相对移动。另外,研磨垫54在垂直方向进行移动,但是,也可以是压电基板12在垂直方向进行移动。
小径工具CMP研磨中,可以进行CMP研磨,以使压电基板12的厚度为20μm以下,优选为0.1μm~10μm,其厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下,优选为50nm以下。
本发明的复合基板例如可以在压电基板的表面形成电极图形而用作弹性波元件。
接下来,对本发明的一个优选实施方式的压电基板的厚度趋势推定方法进行说明。该推定方法中,首先,对上述复合基板20照射单色光。照射于复合基板20的单色光只要为可见光即可,例如可以具有600~650nm的范围内的波长,也可以具有380~750nm的范围内的波长。单色光优选垂直地照射于压电基板20的整个表面。应予说明,单色光只要为不会使干涉条纹的交叉部分的形状不清楚的程度即可,也可以包含波长不同的光。
接下来,判定是否出现与条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹不同的第二干涉条纹。例如可以判定是否出现与第一干涉条纹交叉这样的干涉条纹。此时,可以以压电基板12的OF为基准,由相对于OF的位置、角度来区别第一干涉条纹和第二干涉条纹。在判定时,可以直接或通过透镜肉眼观察压电基板表面,也可以拍摄压电基板表面并使用拍摄的图像,但是,肉眼观察简便,并且,能够鲜明地看到干涉条纹。使用拍摄的图像的情况下,可以提高图像的对比度或者进行二值化来区别明线和暗线。应予说明,明线和暗线只要根据彼此的相对亮度的不同进行区别即可。
在判定为出现第二干涉条纹的情况下,根据第一干涉条纹的明线与第二干涉条纹的暗线交叉的交叉部分的形状,基于以下基准来判定压电基板的厚度趋势:如果在交叉部分的第一干涉条纹的明线为凹状,则朝向凹下的方向,厚度变厚;如果在交叉部分的第一干涉条纹的明线为凸状,则朝向突出的方向,厚度变厚。在判定时,可以直接或通过透镜肉眼观察压电基板表面,也可以拍摄压电基板表面并使用拍摄的图像,在使用拍摄的图像的情况下,还可以将图像二值化来区别明线和暗线。此时,可以对所有的干涉条纹的交叉部分的形状进行判定,但是,关于第二干涉条纹的各暗线,可以在两侧面分别对至少1处交叉部分的形状进行判定,除此以外的部分省略。一条暗线中,在沿着该线的方向的厚度大致相同,因此,即使不对所有的交叉部分的形状进行判定,也能够推定压电基板的厚度趋势。
在判定为没有出现所述第二干涉条纹的情况下,判定为对于压电基板的厚度没有观察到趋势。
由此,推定所述压电基板的厚度趋势。应予说明,条纹状的厚度分布中的条纹为平行条纹的复合基板20中,在压电基板12的厚度趋势为画出同心圆状等高线的趋势、或者为画出以规定角度(例如30~90°、优选为60~90°)与条纹状的厚度分布的条纹交叉这样的水平等高线的趋势等情况下,容易确认交叉部分的形状。另外,条纹状的厚度分布中的条纹为旋涡状条纹或同心圆状条纹的复合基板20中,在压电基板12的厚度趋势为画出水平等高线的趋势等情况下,容易确认交叉部分的形状。
以下,使用具体例,对本实施方式的基板的厚度趋势推定方法进行说明。表2中示出在复合基板具备作为条纹状的厚度分布具有横条纹状的厚度分布的压电基板的情形下所观察到的干涉条纹的例子和与其对应的X-X截面。(A)~(C)的复合基板中,除横条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹以外,出现同心圆状的第二干涉条纹。由于出现第二干涉条纹,所以确认第一干涉条纹(横条纹状)的明线与第二干涉条纹(同心圆状)的暗线的交叉部分的形状,如果在该交叉部分的横条纹状的明线为凹状,则判定为朝向凹下的方向,厚度变厚,如果在该交叉部分的横条纹状的明线为凸状,则判定为朝向突出的方向,厚度变厚。在表2的干涉条纹的图中示出朝向判定为厚度变厚的方向的箭头。由此,能够推定为:X-X截面处的厚度趋势分别为图示的趋势。应予说明,(A)~(C)的复合基板中,作为第二干涉条纹,出现以基板的中心为中心的同心圆状的干涉条纹,因此,能够推定为:只要是通过基板中心的截面,即使是X-X截面以外的截面,也为与X-X截面同样的厚度趋势。另一方面,(D)中,仅出现横条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹,因此,判定为没有出现第二干涉条纹。(D)中,基于以下基准进行判定:由于判定为没有出现第二干涉条纹,所以对于压电基板的厚度没有观察到趋势。由此,能够推定为:X-X截面处的厚度趋势为图示的趋势。
表2
表3中示出在复合基板具备作为条纹状的厚度分布具有同心圆状厚度分布的压电基板的情形下所观察到的干涉条纹的例子和与其对应的X-X截面。(A)~(C)的复合基板中,除同心圆状的厚度分布所产生的第一干涉条纹以外,还出现纵条纹状的第二干涉条纹。由于出现第二干涉条纹,所以确认第一干涉条纹(同心圆状)的明线与第二干涉条纹(纵条纹状)的暗线的交叉部分的形状,如果在该交叉部分的同心圆状的明线为凹状,则判定为朝向凹下的方向,厚度变厚,如果在该交叉部分的同心圆状的明线为凸状,则判定为朝向突出的方向,厚度变厚。在表3的干涉条纹中示出朝向判定为厚度变厚的方向的箭头。由此,能够推定为X-X截面处的厚度趋势分别为图示的趋势。应予说明,(A)~(C)的复合基板中,作为第二干涉条纹,出现纵条纹状的干涉条纹,因此,能够推定为:只要是与X-X截面平行的截面,即使是X-X截面以外的截面,也为与X-X截面同样的厚度趋势。另一方面,(D)中,仅出现同心圆状的厚度分布所产生的第一干涉条纹,因此,判定为没有出现第二干涉条纹。(D)中,基于以下基准进行判定:由于判定为没有出现第二干涉条纹,所以对于压电基板的厚度没有观察到趋势。由此,能够推定为:X-X截面处的厚度趋势为图示的趋势。
表3
以上说明的实施方式的复合基板及基板的厚度趋势推定方法中,能够通过肉眼观察来推定压电基板的厚度趋势。
应予说明,本发明不受上述实施方式任何限定,当然只要属于本发明的技术范围就能够以各种方案进行实施。
例如,上述的复合基板的制造方法中,包括工序(a)~(c),但是,也可以省略工序(a)或工序(b)。应予说明,工序(b)中能够高精度地进行加工,因此,通过在进行工序(b)之后进行工序(c),能够使压电基板的厚度变化更接近于所期望的厚度变化,非常理想。另外,工序(a)中能够以高速进行加工(能够使压电基板的厚度变薄),因此,如果在利用工序(a)使压电基板的厚度为规定值以下之后进行工序(b)或工序(c),则加工效率良好,非常理想。
例如,上述的复合基板的制造方法中,工序(b)是进行离子束加工而将其加工成压电基板12的厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下的工序,但是,还可以超过此值而使得外周部变厚。例如可以进行以下工序来代替工序(b),该工序是进行离子束加工而将其加工成压电基板12的外周部的厚度比内周部厚且压电基板12的内周部的厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下的工序。由此,工序(c)中,不易因研磨而发生塌边。这种情况下,外周部16的厚度的平均值(或中央值)优选为比内周部的厚度的平均值(或中央值)厚10~50nm。
工序(b)中,可以使用镜面研磨后的压电基板12的厚度分布数据和离子束加工后所希望的压电基板12的厚度分布数据来建立厚度差分布数据,基于该厚度差分布数据来进行离子束加工。
实施例
以下,以实施例的形式对具体地制造本发明的复合基板的例子进行说明。应予说明,本发明并不受以下的实施例任何限定。
[实施例1]
分别准备出两面研磨后的厚度为230μm、直径为4英寸的硅基板(支撑基板)、LiNbO3基板(压电基板)。将这些基板导入保持10-6Pa以上、低于10-5Pa的真空度的真空腔中,使接合面对置,进行保持。对两个基板的接合面照射80秒钟的Ar束,除去表面的惰性层,进行活化。接下来,使两个基板彼此接触,施加1200kgf的载荷进行接合。取出这样得到的贴合基板后,利用磨床加工机将压电基板侧研削至其厚度为10μm。接下来,将该贴合基板固定于研磨加工机,使用金刚石浆料研磨至压电基板的厚度为3μm。进而,用CMP研磨机将该压电基板的表面镜面研磨至厚度为0.8μm。此时,作为研磨剂,使用胶体二氧化硅。(工序(a))
以使用了激光干涉的光学式膜厚测定器测定压电基板的厚度,结果,其厚度在包含压电基板的外周部的整个平面中以0.8μm为中心落在±0.1μm的范围内。测定点在除压电基板的实施了倒角加工的端部以外的整个平面中合计为80个。
将这样得到的贴合基板固定于具备等离子体激发型Ar束源的离子束加工机。接下来,将以前述的光学式膜厚测定器所测定的镜面研磨后的压电基板的厚度分布数据及离子束加工后所希望的厚度分布数据(外周部的厚度比内周部厚)输入离子束加工机来建立厚度差分布数据,使用该厚度差分布数据来确定在压电基板的各测定点的加工量,此处为Ar束的照射时间。通过贴合基板的输送速度来调整束的照射时间。然后,改变贴合基板的输送速度,并且,向压电基板的整个表面照射输出恒定的Ar束。束斑的直径为6mm。另外,采用离子加速电压为1300eV、离子电流恒定为30mA的条件,激发RF等离子体。实际加工时间为大约5分钟。(工序(b))
再次测定加工后的贴合基板的压电基板的厚度,结果,中心膜厚为450nm且厚度的最大值与最小值的差值在包含外周部的整个平面中为65nm。利用X射线衍射装置测定摇摆曲线,结果,其半值宽度(FWHM)得到与块状的单晶同等的值80arcsec。
将这样得到的贴合基板固定于图4、5所示的小径工具CMP研磨机50。接下来,将以前述的光学式膜厚测定器所测定的离子束加工后的压电基板的厚度分布数据输入小径工具CMP研磨机50,确定研磨垫54的滞留时间。然后,使用该滞留时间来使小径工具CMP研磨机50进行工作,从而进行小径工具CMP研磨。应予说明,小径工具CMP研磨中,研磨垫的垫直径为30mm,研磨垫的路径为间隔3~5mm的曲折状,研磨垫的转数为4000rpm。(工序(c))
测定实施例1的复合基板的厚度(条纹状的厚度分布)。将其结果示于图6。图6中示出在通过复合基板的中心且与OF垂直的长度40mm的线(X=0)及与该线平行且在左侧和右侧分别具有20mm间隔的长度40mm的线(X=-20,20)的截面处的厚度分布的波形。如图6所示,实施例1的复合基板中,在压电基板的厚度分布中出现厚度方向的振幅为5~20nm且宽度方向的间距为3~5mm的波形。
对实施例1的复合基板的压电基板照射波长632.8nm的单色光,结果,确认到横条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹和同心圆状的第二干涉条纹。图7(A)是拍摄干涉条纹得到的图像,图7(B)是提高该图像的对比度得到的图像。在图7(B)的右上部分,在干涉条纹的交叉部分的第一干涉条纹(横条纹)的明线(白色部分)朝向左右成凸状。由此可知:明线突出的方向即黑色部分的厚度变厚,白色部分的厚度变薄。此处,图7(B)中,白色部分仅能确认一部分,但是,如图7(A)所示,确认到同心圆状的第二干涉条纹,因此,可知在与图7(B)的白色部分为同心圆的部分,厚度比其它部分薄。由以上推测:实施例1的压电基板的厚度趋势为画出同心圆状的等高线、在通过基板中心的截面处具有3个凸部的趋势。应予说明,通过肉眼观察能够比图7更加鲜明地确认到第一、二干涉条纹。
在工序(c)的前后,测定贴合基板的图8的测定线上的压电基板的厚度。图9中示出压电基板在实施例1的工序(c)前后的厚度趋势。图9(A)是工序(c)前的厚度趋势,图9(B)是工序(c)后的厚度趋势。在工序(c)后,实施例1的压电基板的厚度趋势如由图7的干涉条纹所推测,是在通过基板中心的截面处具有3个凸部的趋势。
[实施例2]
工序(b)中,以外周部的厚度和内周部的厚度为相同程度的方式进行离子束加工。另外,工序(c)中,使研磨垫在外周部的滞留时间比内周部短。除此以外,与实施例1同样地制作实施例2的复合基板,进行与实施例1同样的实验。
测定工序(b)后的贴合基板的压电基板的厚度,结果,中心膜厚为450nm且厚度的最大值与最小值的差值在包含外周部的整个平面中为100nm。利用X射线衍射装置测定摇摆曲线,结果,其半值宽度(FWHM)得到与块状的单晶同等的值80arcsec。
实施例2的复合基板也与实施例1的复合基板同样地,在压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5~20nm且宽度方向的间距为3~5mm的波形。另外,工序(c)后的压电基板的厚度趋势(参照图10)与由干涉条纹的交叉部分的形状所推定的一致。
[实施例3]
工序(c)中,使在外周部的滞留时间与在内周部的滞留时间为相同的程度。除此以外,与实施例2同样地制作实施例3的复合基板,进行与实施例2同样的实验。
实施例3的复合基板也与实施例2的复合基板同样地,在压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5~20nm且宽度方向的间距为3~5mm的波形。另外,工序(c)后的压电基板的厚度趋势(参照图11(B)。应予说明,图11(A)是工序(c)前的压电基板的厚度趋势)与由干涉条纹的交叉部分的形状所推定的一致。
应予说明,实施例3中,如图11(B)所示,在外周部发生塌边,最外周的厚度变薄100nm以上。另一方面,实施例1、实施例2中,并未发生如此之大的塌边。由此可知:通过像实施例1那样在工序(b)中以外周部比内周部厚的方式进行加工、或者像实施例2那样在工序(c)中使研磨垫在外周部的滞留时间比内周部短等,能够抑制在工序(c)中发生塌边。
[实施例4]
没有工序(b)。另外,工序(c)中,使研磨垫在外周部的滞留时间比内周部短。除此以外,与实施例1同样地制作实施例4的复合基板,进行与实施例1同样的实验。
测定工序(a)后的贴合基板的压电基板的厚度,结果,中心膜厚为1800nm且厚度的最大值与最小值的差值在包含外周部的整个平面中为80nm。
实施例4的复合基板也与实施例1的复合基板同样地,在压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5~20nm且宽度方向的间距为3~5mm的波形。另外,工序(c)后的压电基板的厚度趋势(参照图12)与由干涉条纹的交叉部分的形状所推定的一致。
[比较例1]
省略工序(c)(没有条纹状的厚度分布),除此以外,与实施例1同样地制作比较例1的复合基板,进行与实施例1同样的实验。
比较例1的复合基板中,确认到如图13所示的干涉条纹。该干涉条纹中,不存在干涉条纹的交叉部分,因此,无法由干涉条纹的交叉部分的形状推定压电基板的厚度趋势。
本申请以2015年9月15日所申请的日本专利申请第2015-181763号为主张优先权的基础,其全部内容通过引用而包含在本说明书当中。
产业上的可利用性
本发明可利用于如SAW滤波器那样的弹性波元件等。
符号说明
10贴合基板、12压电基板、14支撑基板、18变质层、20复合基板、30CMP研磨机、32研磨平台、34研磨垫、36基板载体、38管、40调节器、50小径工具CMP研磨机、52平台、54研磨垫、56头、58管、60支撑体、62驱动部、64固定轴、66动力传输板、68动力传输棒、70载荷测定部、A振幅、P间距、W波形、R路径。
Claims (7)
1.一种复合基板,其包括:
直径2英寸以上的支撑基板、和
压电基板,所述压电基板的厚度为20μm以下且透光,并接合于所述支撑基板,
其中,
所述压电基板具有条纹状的厚度分布,
在沿着与所述条纹正交的线切割所述复合基板而得到的截面处的、所述压电基板的厚度分布中,出现厚度方向的振幅为5nm~100nm且宽度方向的间距为0.5mm~20mm的波形,该波形的间距与所述条纹的宽度相关。
2.根据权利要求1所述的复合基板,其中,
所述压电基板中,所述条纹为平行的条纹。
3.根据权利要求1所述的复合基板,其中,
所述压电基板中,所述条纹为旋涡状或同心圆状的条纹。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的复合基板,其中,
所述压电基板的、厚度的最大值与最小值的差值在整个平面中为100nm以下。
5.根据权利要求1~3中的任一项所述的复合基板,其中,
所述压电基板通过直接接合而接合于所述支撑基板。
6.根据权利要求4所述的复合基板,其中,
所述压电基板通过直接接合而接合于所述支撑基板。
7.一种压电基板的厚度趋势推定方法,其是对权利要求1~6中的任一项所述的复合基板中的压电基板的厚度趋势进行推定的方法,其中,
对复合基板的所述压电基板照射单色光,
判定是否出现与所述条纹状的厚度分布所产生的第一干涉条纹不同的第二干涉条纹,
在判定为出现所述第二干涉条纹的情况下,根据所述第一干涉条纹的明线与所述第二干涉条纹的暗线交叉的交叉部分的形状,基于以下基准来判定所述压电基板的厚度趋势:如果在所述交叉部分的所述第一干涉条纹的明线为凹状,则朝向凹下的方向,厚度变厚,如果在所述交叉部分的第一干涉条纹的明线为凸状,则朝向突出的方向,厚度变厚;在判定为没有出现所述第二干涉条纹的情况下,判定为对于所述压电基板的厚度没有观察到趋势。
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