JP2008260639A - Method of bonding base material to be bonded, and method of manufacturing thin quartz substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、二酸化ケイ素含有基板からなる貼合基材の貼合方法およびこれを用いた薄型水晶基板の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for bonding a bonding substrate made of a silicon dioxide-containing substrate and a method for producing a thin quartz substrate using the same.
従来から、二酸化ケイ素含有基板を薄型化する方法として、研磨加工による薄型基板の製造方法がよく用いられている。研磨加工により薄型化された薄型基板は、平面度を確保することが困難で、研磨加工による加工応力で反りが生じる。このため、2枚の基板の表面にプラズマ処理を施し、表面どうしを高温で直接接合された貼合基材を作成し、この貼合基材の一方の基板を研磨加工することにより、薄型基板を製造する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, as a method for thinning a silicon dioxide-containing substrate, a method for producing a thin substrate by polishing is often used. A thin substrate thinned by polishing processing has difficulty in ensuring flatness, and warpage occurs due to processing stress due to polishing processing. For this reason, plasma processing is performed on the surfaces of the two substrates, a bonded base material in which the surfaces are directly bonded to each other at a high temperature is created, and one substrate of the bonded base material is polished, thereby thin substrate Has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1の製造方法では、300℃以上の高温で基板どうしを直接接合させて貼合基材を形成しているため、基板どうしの厚みまたは線膨張係数が異なることにより、高温からの冷却時に起こる収縮時に貼合基材に残留応力が発生する。残留応力が発生することで反りの発生、破損、または貼合した基板の剥れなどの不良が発生してしまうという問題がある。また、反りの発生した貼合機材の基板を研磨加工により薄型化する場合、平面度を確保することが困難である。さらに、残留応力が発生している貼合基材を、研磨加工により薄型化した薄型基板には、加工応力も発生する。このため、残留応力および加工応力が発生している薄型基板は、応力の影響で破損、または貼合した基板の剥れなどの不良が発生してしまうという問題がある。
In the manufacturing method of
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたもので、その目的は、残留応力発生を低減して基板どうしを直接接合でき、直接接合された基材に加工応力を生じさせることなく平面度を確保して薄型化することが可能となる基板の接合方法およびこれを用いた薄型水晶基板の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made paying attention to such conventional problems, and its purpose is to reduce the generation of residual stress and to directly bond the substrates to each other, and to generate processing stress on the directly bonded base materials. An object of the present invention is to provide a method for bonding substrates and a method for manufacturing a thin crystal substrate using the same, which can ensure flatness and reduce the thickness.
上記課題を解決するために、本発明の貼合基材の貼合方法では、水晶基板の平滑な表面と二酸化ケイ素含有基材の平滑な表面とをフッ酸含有液で濡らし、互いの平滑な面同士を押え付けて貼合基材とする基板押付工程と、前記貼合基材を低温で保持する低温保持工程と、前記低温から昇温して高温で保持する昇温保持工程とを含むことを要旨とする。 In order to solve the above problems, in the bonding method of the bonding substrate of the present invention, the smooth surface of the quartz substrate and the smooth surface of the silicon dioxide-containing substrate are wetted with a hydrofluoric acid-containing liquid, and the smooth surfaces of each other Including a substrate pressing step for pressing the surfaces together to form a bonding substrate, a low temperature holding step for holding the bonding substrate at a low temperature, and a temperature rising holding step for raising the temperature from the low temperature and holding it at a high temperature. This is the gist.
これによれば、水晶基板の平滑な表面と二酸化ケイ素含有基材の平滑な表面とをフッ酸含有液で濡らした後、互いの平滑な表面同士を押え付けて、二つの表面の間においてフッ酸含有液を均一に拡散でき、且つ余分なフッ酸含有液は前記表面の外に排除される。よってフッ酸含有液の均一な拡散により、表面間で発生するシロキサン接合は表面内において均一となる。また、急激に加熱することなく低温保持から昇温して高温保持するので、水晶基板と二酸化ケイ素含有基材との間の反応は安定して加速され、シロキサン結合をより完全に形成することができる。昇温後の高温保持は残留応力を低減することが出来る。このことから、本発明において、残留応力による反りの発生、破損、または剥れなどの不具合発生が抑制され、更に均一安定したシロキサン結合による直接接合をおこなえる貼合基材の貼合方法を提供することができる。 According to this, after the smooth surface of the quartz substrate and the smooth surface of the silicon dioxide-containing base material are wetted with the hydrofluoric acid-containing liquid, the smooth surfaces are pressed against each other so that the The acid-containing liquid can be uniformly diffused, and excess hydrofluoric acid-containing liquid is excluded from the surface. Therefore, the uniform diffusion of the hydrofluoric acid-containing liquid makes the siloxane bond generated between the surfaces uniform within the surface. In addition, since the temperature is maintained from a low temperature without abrupt heating and maintained at a high temperature, the reaction between the quartz substrate and the silicon dioxide-containing base material is stably accelerated, and a siloxane bond can be formed more completely. it can. The high temperature holding after the temperature rise can reduce the residual stress. Therefore, in the present invention, there is provided a bonding substrate bonding method capable of suppressing occurrence of defects such as warpage, breakage, or peeling due to residual stress, and capable of performing direct bonding with a uniform and stable siloxane bond. be able to.
本発明の薄型水晶基板の製造方法では、水晶基板の平滑な表面と二酸化ケイ素含有基材の平滑な表面とをフッ酸含有液で濡らし、互いの平滑な表面同士を押え付けて貼合基材とする基板押付工程と、前記貼合基材を低温で保持する低温保持工程と、前記低温から昇温して高温で保持する昇温保持工程と、前記貼合基材の水晶基板を薄型加工により薄型水晶基板を形成する薄型加工工程とを含むことを要旨とする。 In the method for producing a thin quartz substrate of the present invention, the smooth surface of the quartz substrate and the smooth surface of the silicon dioxide-containing substrate are wetted with a hydrofluoric acid-containing solution, and the smooth surfaces are pressed against each other and bonded to each other. A substrate pressing step, a low temperature holding step for holding the bonding base material at a low temperature, a temperature rising holding step for raising the temperature from the low temperature and holding it at a high temperature, and thinning the quartz substrate of the bonding base material And a thin processing step for forming a thin quartz substrate.
これによれば、貼合時の残留応力による反りの発生などの不具合がない貼合基材を薄型加工できるので、研磨加工時の平面度の低下などの不具合がない薄型水晶基板を形成することが可能となる薄型水晶基板の製造方法を提供することができる。 According to this, since it is possible to thin the bonded base material that does not have a defect such as warpage due to residual stress at the time of bonding, a thin quartz substrate that does not have a defect such as a decrease in flatness at the time of polishing is formed. It is possible to provide a method of manufacturing a thin quartz substrate that can be used.
本発明では、薄型加工工程は、ウェットエッチング処理を含むことが好ましい。 In the present invention, the thin processing step preferably includes a wet etching process.
これによれば、ウェットエッチング処理により貼合基材を薄型加工すると、従来技術の研磨加工のような加工応力が生じにくい。よって薄型水晶基板に、加工応力による反りの発生、平面度の低下、破損、または直接接合された水晶基板と二酸化ケイ素含有基材との剥れなどの不具合発生を抑制することが可能となる。 According to this, when the bonded base material is processed to be thin by wet etching, it is difficult for processing stress to occur as in the conventional polishing process. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of defects such as warpage due to processing stress, reduction in flatness, breakage, or peeling between the quartz substrate directly bonded to the silicon dioxide-containing base material on the thin quartz substrate.
本発明では、前記薄型加工工程は、フッ酸含有液を用いることが好ましい。 In the present invention, it is preferable to use a hydrofluoric acid-containing liquid in the thin processing step.
これによれば、フッ酸含有液により高エッチレートの薄型加工ができる。よって、加工応力が生じやすい研磨加工等を追加することなく、フッ酸含有液によるウェットエッチング処理のみの加工で薄型水晶基板を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。 According to this, thin processing with a high etch rate can be performed with the hydrofluoric acid-containing liquid. Therefore, it is possible to provide a method for manufacturing a thin crystal substrate capable of forming a thin crystal substrate by only a wet etching process using a hydrofluoric acid-containing liquid without adding a polishing process or the like that easily generates a processing stress.
本発明では、薄型水晶基板の製造方法において、二酸化ケイ素含有基材が水晶であることが好ましい。 In the present invention, in the method for producing a thin quartz substrate, the silicon dioxide-containing substrate is preferably quartz.
これによれば、二酸化ケイ素含有基材が水晶基板と同じ材質であるので、二酸化ケイ素含有基材と水晶基板とが直接接合された貼合基材は、両面より薄型加工されることが可能となる。このため、直接接合と薄型加工とを繰返し行うことにより、1枚以上の水晶基板からなる薄型水晶基板を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。また、片面に金などの耐蝕膜を設けた場合は、片面のみ薄型加工することが可能である。この場合も、直接接合と薄型加工を繰り返し行うことにより、1枚以上の水晶基板からなる薄型水晶基板を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。 According to this, since the silicon dioxide-containing base material is the same material as the quartz substrate, the bonded base material in which the silicon dioxide-containing base material and the quartz substrate are directly joined can be processed thinner than both sides. Become. For this reason, it is possible to provide a method for manufacturing a thin crystal substrate capable of forming a thin crystal substrate composed of one or more crystal substrates by repeatedly performing direct bonding and thin processing. Further, when a corrosion-resistant film such as gold is provided on one side, only one side can be thinned. Also in this case, it is possible to provide a method for manufacturing a thin crystal substrate capable of forming a thin crystal substrate composed of one or more crystal substrates by repeatedly performing direct bonding and thin processing.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、薄型水晶基板1を示す概略側面図である。図2は、貼合基材21を示す概略側面図である。
FIG. 1 is a schematic side view showing a
図1に示す薄型水晶基板1は、図2に示す貼合基材21の加工面13をエッチングすることで形成される。または、貼合基材21の加工面13と加工面23との両方をエッチングすることで形成される。
貼合基材21は、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合されることにより形成されている。
The
The
水晶基板10は、水晶の原石から所望の複屈折性を有する軸角度で切り出すことで、形成されている。水晶基板10は、加工面13と、加工面13に対向して形成されている貼合面12(図3(A)参照)とを有している。そして、貼合面12と加工面13とは、鏡面加工が施されている。
二酸化ケイ素含有基材20は、加工面23と、加工面23に対向して形成されている貼合面22(図3(A)参照)とを有している。そして、貼合面22と加工面23とは、鏡面加工が施されている。二酸化ケイ素含有基材20は、二酸化ケイ素からなる貼合面22が形成されたシリコン製ウェハ、あるいは石英または水晶である。
本実施形態では、水晶基板10は、30mm×30mm、厚さ0.1mm〜1.0mmに形成されている。貼合面12および加工面13のPV(Peak−Valley)値は、6μm以内であり、水晶基板10の厚みのばらつきは、1μm以内である。そして、加工面13をエッチングされた水晶基板10の厚みは、0.15μmである。二酸化ケイ素含有基材20は、30mm×30mm、厚さ0.1mm〜1.3mmに形成されている。貼合面22と加工面23のPV値は2μm以内である。
The
The silicon dioxide containing
In the present embodiment, the
本実施形態にかかる薄型水晶基板の製造方法は、洗浄工程、基板押付工程、低温保持工程、昇温保持工程、および薄型加工工程を備えている。図3は、基板押付工程の一例を示す概略図である。
以下に、薄型水晶基板の製造方法について、図3を参照して説明する。
The method for manufacturing a thin quartz substrate according to this embodiment includes a cleaning process, a substrate pressing process, a low temperature holding process, a temperature rising holding process, and a thin processing process. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of the substrate pressing step.
Below, the manufacturing method of a thin crystal substrate is demonstrated with reference to FIG.
まず、洗浄工程において、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20をウェット洗浄する。ここで、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20を、たとえば硫酸および過酸化水素水からなる洗浄液の中に、2分間浸漬することにより、少なくとも貼合面12および貼合面22から異物を除去する。また、アセトンなどの有機溶剤を用いることにより、少なくとも貼合面12および貼合面22に付着している無機物などからなる汚れを除去する。
その後、純水を用いて水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20を洗浄する。たとえば、純水を用いて洗浄する方法は、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20を純水の中に30分間浸漬する方法がある。また、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20に、30分間純水をかける方法などがある。浸漬する方法では、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20を純水の中で揺り動かせてもよい。そして、洗浄の後に、乾燥処理を施す。乾燥処理としては、加熱処理または風干しにより乾燥させる自然乾燥処理などが例として挙げられる。
First, in the cleaning process, the
Thereafter, the
基板押付工程において、図3(A)に示すように、水晶基板10の貼合面12と、二酸化ケイ素含有基材20の貼合面22とを対向させて、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とを向い合せに配置する。
In the substrate pressing step, as shown in FIG. 3A, the
そして、図3(B)に示すように、向い合せに配置された水晶基板10の平滑な表面と二酸化ケイ素含有基材20の平滑な表面との間をフッ酸含有液で濡らし、フッ酸層30を形成する。たとえば、フッ酸層30を形成する方法は、貼合面12と貼合面22との間に、フッ酸含有液を滴下または注入する方法がある。また、貼合面12または貼合面22に、フッ酸含有液を滴下または塗布し、貼合面12と貼合面22とによりフッ酸含有液を押え付けてフッ酸層30を形成する方法がある。このように押え付けてフッ酸層30を形成する方法では、貼合面12と貼合面22との両方にフッ酸含有液を滴下または塗布するとしてもよい。ここで、フッ酸層30を形成するフッ酸含有液の量は、フッ酸含有液の濃度、フッ酸含有液に含有される成分、貼合面12または貼合面22の面積などにより適宜決定することができる。フッ酸層30のフッ酸含有液量は、スピンナーなどの振りきりによっても調節することが可能である。
Then, as shown in FIG. 3B, the hydrofluoric acid layer is wetted with a hydrofluoric acid-containing liquid between the smooth surface of the
図3(C)に示すように、二点鎖線で示した2枚の平行平板に、矢印で示す方向に50gf/cm2程度の圧力をかける。この圧力が、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とに伝えられて、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とを押え付ける。これにより、フッ酸層30のフッ酸含有液に含まれるフッ化水素酸が、貼合面12および貼合面22を均一に拡散して、貼合面12および貼合面22にシラノール基を充分且つ均一に形成する。このようにして、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とからなる貼合基材21を得る。ここで、矢印で示す方向にかける圧力は、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質、フッ酸含有液の濃度、フッ酸含有液に含有される成分などにより、適宜決めることができる。圧力を印加後、貼合に不要なフッ酸含有液は貼合面12および貼合面22の外に排出される。
As shown in FIG. 3C, a pressure of about 50 gf / cm 2 is applied to the two parallel flat plates indicated by the two-dot chain line in the direction indicated by the arrow. This pressure is transmitted to the
基板押付工程で用いるフッ酸含有液は、市販されているフッ化水素酸原液(50%)、フッ化水素酸原液(50%)をたとえば濃度1%に水で希釈した希フッ酸、またはフッ化アンモニウムとフッ化水素酸との混合液であるバッファードフッ化水素酸などが挙げられる。フッ化水素酸原液(50%)またはバッファードフッ化水素酸を用いると、多量のケイ酸またはケイフッ化アンモニウムなどが生成されるため、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20との直接接合強度が低下する可能性がある。しかし、pHはフッ化水素酸よりも高いため、安全性の面からはバッファー度フッ化水素酸が好ましい。接合強度を確保する面では、希フッ酸を用いることが好ましい。特に、濃度0.5%〜10%の希フッ酸を用いることがより好ましい。本実施形態の基板押付工程では、濃度0.5%の希フッ酸、濃度3%の希フッ酸、または濃度10%の希フッ酸を用いる。
The hydrofluoric acid-containing liquid used in the substrate pressing step is a commercially available hydrofluoric acid stock solution (50%), dilute hydrofluoric acid obtained by diluting a hydrofluoric acid stock solution (50%) with water to a concentration of 1%, for example, or hydrofluoric acid. And buffered hydrofluoric acid which is a mixed solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid. When a hydrofluoric acid stock solution (50%) or buffered hydrofluoric acid is used, a large amount of silicic acid or ammonium silicofluoride is generated, so that the direct bonding strength between the
水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とからなる貼合基材21に低温保持工程を実施する。なお、貼合基材21には圧力が加重されて保持されるので、貼合面12および貼合面22の剥れ、あるいは位置のずれが発生しない。以後説明する低温保持工程および昇温保持工程においても、貼合基材21には圧力が加重されて保持される。
低温保持工程において、貼合基材21を、10℃以上30℃以下の低温に、15時間以上36時間以内で保持する。これにより、水晶基板10の貼合面12および二酸化ケイ素含有基材20の貼合面22にシラノール基を充分に形成する。
10℃以上30℃以下の低温に15時間以上保持することで、フッ酸層30のフッ酸含有液に含まれるフッ化水素酸が、貼合面12および貼合面22を拡散して、貼合面12および貼合面22にシラノール基を充分に形成する。10℃以上30℃以下の低温を36時間以内で保持することで、フッ酸層30のフッ酸含有液に含まれる水が、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20との間から露出しているフッ酸層30表面から揮発しすぎるのを防ぎ、シラノール基どうしが脱水縮合することを抑制する。さらに、貼合面12および貼合面22の二酸化ケイ素と、フッ酸含有液に含まれるフッ化水素酸との反応において生成される揮発性の四フッ化ケイ素が除去出来る。四フッ化ケイ素は水と反応し、副生成物であるケイ酸及びケイフッ化水素を生成し、また、フッ化水素酸と反応して副生成物であるケイフッ化水素を生成する。よって、四フッ化ケイ素量を低減することで、四フッ化ケイ素と、フッ酸含有液中のフッ化水素酸及び水との化学反応が起こることを抑制し、副生成物の生成を低減する。このことから、貼合面12および貼合面22に、シラノール基を均一に形成し、充分な接合強度を得られることが可能である。
なお、低温保持工程の低温保持時間は、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質、またはフッ酸含有液の濃度および含有物などにより適宜決めることができる。また、湿度調整を行うことで、フッ酸含有液の揮発速度を制御してもよい。
A low temperature holding step is performed on the
In the low temperature holding step, the bonded
By holding at a low temperature of 10 ° C. or higher and 30 ° C. or lower for 15 hours or longer, hydrofluoric acid contained in the hydrofluoric acid-containing liquid of the
The low-temperature holding time in the low-temperature holding step can be appropriately determined according to the materials of the
低温保持工程の後、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20からなる貼合基材21に昇温保持工程を実施する。なお、貼合基材21には圧力が加重されているのが好ましい。
昇温接合工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、10℃以上30℃以下の低温から、45℃以上200℃以下へ昇温させて保持する。昇温速度は、たとえば2℃/5分とする。そして、昇温させて保持する時間は、6時間以上36時間以内とする。これにより、図2に示すように、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合された貼合基材21を形成する。
After the low temperature holding step, the temperature rising holding step is performed on the
In the temperature raising bonding step, the
10℃以上30℃以下の低温から、6時間以上かけて、昇温速度2℃/5分で昇温し、かつ45℃以上保持することで、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とが均一に昇温される。これにより、フッ酸層30のフッ酸含有液に含まれる水が徐々に揮発され、貼合面12と貼合面22とに形成されたシラノール基どうしで、均一に脱水縮合が起こる。さらに、低温保持工程で生成される副生成物としての四フッ化ケイ素および水を揮発させることで、四フッ化ケイ素と水との化学反応、および四フッ化ケイ素とフッ酸含有液中のフッ化水素酸との化学反応を抑制し、副生成物の生成を低減するため、貼合面12と貼合面22とに形成されたシラノール基どうしで、均一に脱水縮合が起こる。これにより、安定なシロキサン結合が均一に形成され、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが、シロキサン結合により均一に直接接合された貼合基材21を形成する。そして、36時間以内であれば、貼合面12と貼合面22との間に、シロキサン結合が充分に形成され、貼合基材21を得ることができる。200℃以下であれば、線膨張係数または厚みが異なことで発生する残留応力を抑制し、水晶基板10または二酸化ケイ素含有基材20あるいは貼合基材21に、残留応力による反りまたは破損などの不具合が発生することを抑制する。なお、昇温保持工程の昇温速度および昇温させて保持する時間は、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質、またはフッ酸含有液の濃度および含有物などにより適宜決めることができる。また、湿度調整を行うことで、フッ酸含有液の揮発速度を制御してもよい。
By raising the temperature from a low temperature of 10 ° C. to 30 ° C. over a period of 6 hours at a rate of temperature increase of 2 ° C./5 minutes and holding at 45 ° C. The temperature of the
薄型加工工程において、貼合基材21をエッチング液の中に浸漬することにより、加工面13および加工面23の少なくとも一方にウェットエッチング処理を施して、貼合基材21を薄型加工する。これにより、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、加工面23にウェットエッチング処理を施さない場合には、加工面23にクロムの密着層と金の耐蝕膜とを順に形成し、加工面23を覆い隠す。ウェットエッチング処理後、加工面23に形成されたクロムの密着層と金の耐蝕膜とを除去する。
エッチング液は、フッ化水素酸原液(50%)、またはフッ化水素酸原液(50%)を水でたとえば濃度25%に希釈したフッ化水素酸液、またはフッ化アンモニウムとフッ化水素酸の混合液であるバッファードフッ化水素酸液などのフッ酸含有液を用いることができる。直接接合されている水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質によって、生成される生成物が異なり、エッチング液の中に処理面に析出するなどの不具合を防ぐため、硫酸、塩酸、リン酸、硝酸、酢酸、コハク酸などの酸、および/または界面活性剤を混合することが可能である。また、エッチング液の温度を一定にして、エッチングレートを管理することが好ましい。さらに、エッチング液の中で貼合基材21を揺り動かせる、またはエッチング液を循環させるなどの方法により、面内の均一性を確保する方法も好ましい。本実施形態の薄型加工工程では、バッファードフッ化水素酸液を用いる。ウェットエッチング処理後において、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
In the thin processing step, at least one of the processed
Etching solution is hydrofluoric acid stock solution (50%), hydrofluoric acid stock solution (50%) diluted with water to a concentration of 25%, for example, or a solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid. A hydrofluoric acid-containing liquid such as a buffered hydrofluoric acid liquid that is a mixed liquid can be used. In order to prevent problems such as the product produced differs depending on the materials of the
薄型加工工程において、定盤に貼合基材21を配置して、貼合基材21に研磨加工を施す。これにより、加工面13および加工面23の少なくとも一方を薄型加工した薄型水晶基板1を得る。研磨加工後の水晶基板10の厚みは、15μmである。
または、ウェットエッチング処理後の水晶基板10に研磨加工を施し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。これにより、ウェットエッチング処理により、加工面13および加工面23の少なくとも一方に発生したエッチピットまたは白濁などを取り除く。ウェットエッチングおよび研磨加工後において、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
In the thin processing step, the
Alternatively, the
以下に、本実施形態の実施例1〜8について説明する。
(実施例1)
Examples 1 to 8 of this embodiment will be described below.
Example 1
以下に、本発明の実施例1について説明する。
二酸化ケイ素含有基材20は石英である。水晶基板10の厚みは0.1mmであり、二酸化ケイ素含有基材20の厚みは1.3mmである。
実施例1の製造方法は、基板押付工程において、フッ酸含有液として3%の希フッ酸を用いる。そして、実施例1の製造方法は、基板押付工程、低温保持工程、昇温保持工程、および薄型加工工程を含んでいる。
Example 1 of the present invention will be described below.
The silicon dioxide-containing
The manufacturing method of Example 1 uses 3% dilute hydrofluoric acid as the hydrofluoric acid-containing liquid in the substrate pressing step. And the manufacturing method of Example 1 includes a substrate pressing step, a low temperature holding step, a temperature rising holding step, and a thin processing step.
基板押付工程を、図3(A)、(B)、および(C)の順に実施して、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とにより、3%の希フッ酸からなるフッ酸層30を押え付ける。
The substrate pressing process is performed in the order of FIGS. 3A, 3B, and 3C, and the
低温保持工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とによりフッ酸層30を押え付けた状態で、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、10℃の低温に、24時間保持する。
In the low temperature holding step, the
昇温保持工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、昇温速度2℃/5分で、10℃の低温から60℃に昇温して、60℃に保持する。昇温させて保持する時間は、24時間とする。これにより、図2に示すように、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合された貼合基材21を形成する。
In the temperature rising and holding step, the
薄型加工工程において、フッ化アンモニウムとフッ化水素酸の混合液であるバッファードフッ化水素酸をエッチング液として用いて、貼合基材21の加工面13および加工面23に、ウェットエッチング処理を施す。これにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。なお、水晶基板10は基板押付工程後は貼合基材21の一部であり、本願記載においては、便宜上、水晶基板10の厚みとは貼合基材21の水晶基板10部分の厚みを意味する。
(実施例2)
In the thin processing step, wet etching treatment is performed on the processed
(Example 2)
以下に、本発明の実施例2について説明する。
水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
実施例2の製造方法は、薄型加工工程で、濃度25%に希釈したフッ化水素酸液をエッチング液として用いて、ウェットエッチング処理を施す。その後、研磨加工を実施することに特徴がある。基板押付工程、低温保持工程、および昇温保持工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The second embodiment of the present invention will be described below.
The materials and thicknesses of the
In the manufacturing method of Example 2, a wet etching process is performed using a hydrofluoric acid solution diluted to a concentration of 25% as an etchant in a thin processing step. Thereafter, polishing is performed. Since the substrate pressing step, the low temperature holding step, and the temperature rising holding step are performed according to the same procedures and conditions as in the first embodiment, description thereof is omitted.
薄型加工工程において、エッチング液として濃度25%に希釈したフッ化水素酸液を用い、貼合基材21の加工面13および加工面23に、ウェットエッチング処理を施す。
In the thin processing step, a wet etching process is performed on the processed
ウェットエッチング処理後の水晶基板10に研磨加工を施し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例3)
The
(Example 3)
以下に、本発明の実施例3について説明する。
薄型加工工程において、二酸化ケイ素含有基材20にクロムの密着層と金の耐蝕膜とを順に形成し、水晶基板10の加工面13のみにウェットエッチング処理を施すことに特徴がある。薄型水晶基板1を構成する水晶基板10の材質および厚み、ならびに二酸化ケイ素含有基材20の材質は、実施例1と同様である。基板押付工程、低温保持工程、および昇温保持工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
Example 3 of the present invention will be described below.
The thin processing step is characterized in that a chromium adhesion layer and a gold corrosion-resistant film are sequentially formed on the silicon dioxide-containing
薄型加工工程において、貼合基材21の加工面23に、クロムの密着層と金の耐蝕膜とを順に形成し、加工面23を覆い隠した状態で、貼合基材21の加工面13に、ウェットエッチング処理を施す。ウェットエッチング処理後、クロムの密着層と金の耐蝕膜とを除去する。これにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例4)
In the thin processing step, on the processed
Example 4
以下に、本発明の実施例4について説明する。
水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
実施例4の製造方法は、低温保持工程を30℃で15時間実施し、昇温保持工程を200℃で6時間実施することに特徴がある。なお、基板押付工程および薄型加工工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The fourth embodiment of the present invention will be described below.
The materials and thicknesses of the
The production method of Example 4 is characterized in that the low temperature holding step is performed at 30 ° C. for 15 hours, and the temperature rising holding step is performed at 200 ° C. for 6 hours. The substrate pressing process and the thinning process are performed according to the same procedures and conditions as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
低温保持工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とによりフッ酸層30を押え付けた状態で、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、30℃の低温に、15時間保持する。
In the low temperature holding step, the
昇温保持工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、昇温速度2℃/5分で、30℃の低温から200℃に昇温して、200℃に保持する。昇温させて保持する時間は、6時間とする。これにより、図2に示すように、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合された貼合基材21を形成する。
In the temperature rising and holding step, the
薄型加工工程を実施例1と同様に実施することにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例5)
By carrying out the thinning process in the same manner as in Example 1, the
(Example 5)
以下に、本発明の実施例5について説明する。
水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
実施例5の製造方法は、昇温保持工程を45℃で36時間実施することに特徴がある。なお、基板押付工程、低温保持工程および薄型加工工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The fifth embodiment of the present invention will be described below.
The materials and thicknesses of the
The manufacturing method of Example 5 is characterized in that the temperature rising and holding step is performed at 45 ° C. for 36 hours. The substrate pressing step, the low temperature holding step, and the thinning step are performed according to the same procedures and conditions as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
昇温保持工程において、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とフッ酸層30とを、昇温速度2℃/5分で、10℃の低温から45℃に昇温して、45℃に保持する。昇温させて保持する時間は、36時間とする。これにより、図2に示すように、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合された貼合基材21を形成する。
In the temperature rising and holding step, the
薄型加工工程を実施例1と同様に実施することにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例6)
By carrying out the thinning process in the same manner as in Example 1, the
(Example 6)
以下に、本発明の実施例6について説明する。
二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みが、実施例1とは異なり、材質は水晶で、厚みは0.1mmであることに特徴がある。そして、実施例7の製造方法は、基板押付工程で用いるフッ酸含有液が10%の希フッ酸であることに特徴を有する。
なお、薄型水晶基板1を構成する水晶基板10の材質および厚みは、実施例1と同様である。また、低温保持工程、昇温保持工程、および薄型加工工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The sixth embodiment of the present invention will be described below.
Unlike Example 1, the material and thickness of the silicon dioxide-containing
The material and thickness of the
薄型加工工程を実施例1と同様に実施することにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例7)
By carrying out the thinning process in the same manner as in Example 1, the
(Example 7)
以下に、本発明の実施例7について説明する。
二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みが、実施例1とは異なり、二酸化ケイ素含有基材20は、少なくとも貼合面22にシリコン酸化膜が形成されたことに特徴がある。
実施例7の製造方法は、基板押付工程で用いるフッ酸含有液が0.5%の希フッ酸であり、薄型加工工程で、貼合基材21の加工面13に、ウェットエッチング処理を施すことに特徴がある。基板押付工程、低温保持工程、および昇温保持工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The seventh embodiment of the present invention will be described below.
Unlike Example 1, the material and thickness of the silicon dioxide-containing
In the manufacturing method of Example 7, the hydrofluoric acid-containing liquid used in the substrate pressing step is 0.5% dilute hydrofluoric acid, and the wet etching process is performed on the processed
薄型加工工程において、貼合基材21の加工面23に、クロムの密着層と金の耐蝕膜とを順に形成し、加工面23を覆い隠した状態で、貼合基材21の加工面13に、ウェットエッチング処理を施す。ウェットエッチング処理後、クロムの密着層と金の耐蝕膜とを除去する。これにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(実施例8)
In the thin processing step, on the processed
(Example 8)
以下に、本発明の実施例8について説明する。
実施例8の製造方法は、薄型加工工程において、研磨加工だけを実施することに特徴がある。
水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の厚みは、実施例1と同様である。基板押付工程で用いるフッ酸含有液は、実施例1と同様に3%のフッ化水素酸である。低温保持工程、および昇温保持工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
The eighth embodiment of the present invention will be described below.
The manufacturing method of Example 8 is characterized in that only polishing is performed in the thin processing step.
The thicknesses of the
薄型加工工程において、貼合基材21の加工面13に片面研磨加工を施す。これにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
In the thin processing step, single-side polishing is performed on the processed
以下、比較例1〜4について説明する。
(比較例1)
Hereinafter, Comparative Examples 1 to 4 will be described.
(Comparative Example 1)
比較例1において、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
比較例1の製造方法は、実施例1に係る薄型水晶基板の製造方法において、フッ酸含有液を用いてウェットプロセスにより直接接合して、薄型水晶基板1を製造するとしたことを、水晶基板10の貼合面12と、二酸化ケイ素含有基材20の貼合面22とにプラズマ処理を施し、貼合面12と貼合面22とを高温で直接接合して、薄型水晶基板1の製造を実施する。
(比較例2)
In Comparative Example 1, the material and thickness of the
The manufacturing method of Comparative Example 1 is that in the manufacturing method of the thin crystal substrate according to Example 1, the
(Comparative Example 2)
比較例2において、二酸化ケイ素含有基材20の材質が水晶である。なお、二酸化ケイ素含有基材20の厚み、ならびに水晶基板10の材質および厚みは、比較例1と同様である。
比較例2の製造方法は、比較例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。薄型加工工程において、実施例1と同様に実施することにより、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とが直接接合された貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
(比較例3)
In Comparative Example 2, the material of the silicon dioxide-containing
Since the manufacturing method of Comparative Example 2 is performed according to the same procedure and conditions as Comparative Example 1, description thereof is omitted. By carrying out similarly to Example 1 in a thin processing process, the
(Comparative Example 3)
比較例3において、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
比較例3の製造方法は、低温保持工程を5℃で2時間実施し、昇温保持工程を30℃で5時間実施する。なお、基板押付工程および薄型加工工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
(比較例4)
In Comparative Example 3, the material and thickness of the
In the production method of Comparative Example 3, the low temperature holding step is performed at 5 ° C. for 2 hours, and the temperature rising holding step is performed at 30 ° C. for 5 hours. The substrate pressing process and the thinning process are performed according to the same procedures and conditions as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
(Comparative Example 4)
比較例4において、水晶基板10および二酸化ケイ素含有基材20の材質および厚みは、実施例1と同様である。
比較例4の製造方法は、低温保持工程ならびに昇温保持工程をひとつの工程とし、100℃で15時間実施する。なお、基板押付工程および薄型加工工程は、実施例1と同様の手順および条件により施すため、説明を省略する。
薄型加工工程において、貼合基材21の加工面13に片面研磨加工を施す。これにより、貼合基材21を薄型加工し、図1に示す薄型水晶基板1を得る。ここで、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みは、15μmである。
In Comparative Example 4, the material and thickness of the
In the manufacturing method of Comparative Example 4, the low temperature holding step and the temperature rising holding step are performed as one step, and the process is performed at 100 ° C. for 15 hours. The substrate pressing process and the thinning process are performed according to the same procedures and conditions as those in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
In the thin processing step, single-side polishing is performed on the processed
ここで、上述の実施例1〜8および比較例1〜4の貼合基材21およびこれを薄型加工した薄型水晶基板1について、以下に示す評価を行った。評価項目は、貼合基材21の反り具合、薄型水晶基板1の外観、および厚みばらつき具合の3項目とした。
以下、各評価項目についての評価方法を説明する。
Here, evaluation shown below was performed about the
Hereinafter, an evaluation method for each evaluation item will be described.
(1)反り具合評価方法。
表面形状測定器(フォームタリサーフ)を用いて、貼合基材21を形成する水晶基板10の加工面13の形状を測定し、測定値の最大値から最小値を引いた値を示す。
(1) Warpage condition evaluation method.
The shape of the processed
(2)外観評価方法。
外観評価について、蛍光灯下で目視により観察した。外観の良否判定を次の2段階に分けて評価した。
○:亀裂、破損、または直接接合のハガレが確認されず、優れた外観が得られている。
×:亀裂、破損、または直接接合のハガレが確認され、外観が不良である。
(2) Appearance evaluation method.
Appearance evaluation was visually observed under a fluorescent lamp. Appearance quality evaluation was divided into the following two stages and evaluated.
○: No cracks, breakage, or direct bonding peeling was confirmed, and an excellent appearance was obtained.
X: Crack, breakage, or peeling of direct bonding was confirmed, and the appearance was poor.
(3)厚みばらつき具合評価方法。
光学式厚み測定器を用いて、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みを、9カ所測定し、測定値の最大値から最小値を引いた値を示す。なお、上述の(2)外観評価方法において、外観が不良であると評価された薄型水晶基板1においては、厚みばらつき具合評価を実施せず、測定不可とした。
上述の評価の結果を表1に示す。
(3) Thickness variation evaluation method.
The thickness of the
The results of the above evaluation are shown in Table 1.
比較例2〜4の貼合基材21に対して、実施例1〜9の貼合基材21は、貼合基材21の反り具合が少なくて優れており、比較例1〜4の薄型加工した薄型水晶基板1に対して、実施例1〜7、および9の薄型加工した薄型水晶基板1は外観、および薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みばらつき具合ともに、良好で優れていることを確認することができる。なお、実施例8の薄型水晶基板1はシリコンウェハからなるため、薄型水晶基板1を形成する水晶基板10の厚みばらつき具合を、光学式厚み測定器を用いた測定は不可とした。
Compared to the
従って、本実施形態によれば、水晶基板10の平滑な表面と二酸化ケイ素含有基材20の平滑な表面とをフッ酸含有液で濡らし、互いの平滑な表面同士を押え付けた状態で、急激に加熱することなく低温から昇温して保持するので、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20との間に、安定なシロキサン結合を均一に形成することができる。これにより、水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20との線膨張係数または厚みが異なることに起因する残留応力の発生を低減させて水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とを直接接合することが可能となる基板の接合方法を提供することができる。このことから、直接接合された水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20とにおいて、残留応力による反りの発生、破損、または直接接合された水晶基板10と二酸化ケイ素含有基材20との剥れなどの不具合発生を抑制することが可能となる。
Therefore, according to the present embodiment, the smooth surface of the
また、本実施形態では、残留応力による反りの発生などの不具合がない貼合基材21を薄型加工するので、平面度の低下などの不具合がない薄型水晶基板1を形成することが可能となる薄型水晶基板の製造方法を提供することができる。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、加工応力が生じないウェットエッチング処理により貼合基材21を薄型加工するので、薄型水晶基板1に、加工応力による反りの発生を生じさせずに加工が可能である。
Moreover, in this embodiment, since the
また、本実施形態では、フッ酸含有液により高エッチレートの薄型加工ができる。よって、加工応力が生じやすい研磨加工等を追加することなく、フッ酸含有液によるウェットエッチング処理のみの加工で、貼合基材21を薄型加工し薄型水晶基板1を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。
In this embodiment, thin processing with a high etch rate can be performed with a hydrofluoric acid-containing liquid. Therefore, it is possible to form the
また、本実施形態では、二酸化ケイ素含有基材20が水晶基板10と同じ材質であるので、水晶基板10どうしが直接接合され、薄型加工されることが可能となる。このため、直接接合と薄型加工とを繰返し行うことにより、2枚以上の水晶基板10からなる複層薄型水晶基板を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。
さらに、本実施形態では、二酸化ケイ素含有基材20に耐蝕膜を設け、水晶基板10の加工面13に薄型加工と直接接合とを繰り返し行うことにより、1枚以上の複層薄型水晶基板を形成することが可能な薄型水晶基板の製造方法を提供することできる。
Moreover, in this embodiment, since the silicon dioxide containing
Furthermore, in this embodiment, a corrosion resistant film is provided on the silicon dioxide-containing
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前述の実施形態では、薄型加工工程のウェットエッチング処理において、貼合基板21の加工面13または加工面23のいずれかに施すと説明したが、加工面13および加工面23に接して貼合基板21を形成する側面にもウェットエッチング処理を施していてもよい。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, it has been described that the wet etching process in the thin processing step is performed on either the processed
1…薄型水晶基板、10…水晶基板、12…貼合面、13…加工面、20…二酸化ケイ素含有基材、21…貼合基材、22…貼合面、23…加工面、30…フッ酸層。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記貼合基材を低温で保持する低温保持工程と、
前記低温から昇温して高温で保持する昇温保持工程とを含むことを特徴とする貼合基材の貼合方法。 A substrate pressing step in which a smooth surface of a quartz substrate and a smooth surface of a silicon dioxide-containing substrate are wetted with a hydrofluoric acid-containing liquid, and the smooth surfaces are pressed together to form a bonded substrate;
A low temperature holding step for holding the bonding substrate at a low temperature;
A method for bonding a bonding substrate, comprising: a temperature rising and holding step in which the temperature is raised from the low temperature and held at a high temperature.
前記貼合基材を低温で保持する低温保持工程と、
前記低温から昇温して高温で保持する昇温保持工程と、
前記貼合基材の水晶基板を薄型加工により薄型水晶基板を形成する薄型加工工程とを含むことを特徴とする薄型水晶基板の製造方法。 A substrate pressing step in which the smooth surface of the quartz substrate and the smooth surface of the silicon dioxide-containing substrate are wetted with a hydrofluoric acid-containing liquid, and the smooth surfaces are pressed together to form a bonded substrate;
A low temperature holding step for holding the bonding substrate at a low temperature;
A temperature raising and holding step of raising the temperature from the low temperature and holding it at a high temperature;
A thin crystal substrate manufacturing method comprising: forming a thin crystal substrate by thin processing the crystal substrate of the bonding base material.
薄型加工工程は、ウェットエッチング処理を含むことを特徴とする薄型水晶基板の製造方法。 In the manufacturing method of the thin crystal substrate of Claim 2,
The method for manufacturing a thin crystal substrate, wherein the thin processing step includes a wet etching process.
前記薄型加工工程は、フッ酸含有液を用いることを特徴とする薄型水晶基板の製造方法。 In the manufacturing method of the thin crystal substrate of Claim 3,
In the thin processing step, a hydrofluoric acid-containing liquid is used.
前記二酸化ケイ素含有基材は水晶であることを特徴とする薄型水晶基板の製造方法。 In the manufacturing method of the thin crystal substrate as described in any one of Claims 2-4,
The method for producing a thin quartz substrate, wherein the silicon dioxide-containing substrate is quartz.
Priority Applications (1)
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JP2007102418A JP2008260639A (en) | 2007-04-10 | 2007-04-10 | Method of bonding base material to be bonded, and method of manufacturing thin quartz substrate |
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Cited By (2)
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---|---|---|---|---|
JPWO2011052000A1 (en) * | 2009-10-27 | 2013-03-14 | 栄研化学株式会社 | Transport packaging bag |
CN113488381A (en) * | 2021-07-15 | 2021-10-08 | 长春长光圆辰微电子技术有限公司 | Direct bonding method of quartz and silicon |
-
2007
- 2007-04-10 JP JP2007102418A patent/JP2008260639A/en not_active Withdrawn
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