JP2022068747A - 酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることのできる、酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法を提供する。【解決手段】 おもて面とうら面を備える酸化物単結晶ウエハであって、当該酸化物単結晶ウエハは、前記おもて面が凸状に、前記うら面が凹状に反っており、当該酸化物単結晶ウエハの反りは、５００μｍ以下であり、前記おもて面は、平面研削加工された面であり、前記おもて面の平均表面粗さＲａは０．０１μｍ～０．０５μｍである、酸化物単結晶ウエハ。【選択図】 図１

Description

本発明は、酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法に関する。例えば、圧電性酸化物単結晶ウエハに関し、特に、タンタル酸リチウム単結晶ウエハやニオブ酸リチウム単結晶ウエハに関する。

酸化物単結晶ウエハとして、例えばタンタル酸リチウム（ＬＴ）単結晶、および、ニオブ酸リチウム（ＬＮ）単結晶が挙げられ、これらの酸化物の融点がそれぞれ約１６５０℃、約１２５５℃であり、キュリー点がそれぞれ約６００℃、約１１４０℃であり、強誘電体で圧電性を有する。これらのＬＴ単結晶またはＬＮ単結晶を用いて製造されたＬＴ単結晶ウエハやＬＮ単結晶ウエハは、携帯電話の信号ノイズ除去用の弾性表面波（ＳＡＷ）フィルタやテレビ用フィルタ、光学素子等のデバイス材料として主に用いられている。デバイスが必要とする特性によって、いずれかの単結晶ウエハが選択される。

次に、ＬＴ単結晶ウエハおよびＬＮ単結晶ウエハの製造工程の一例について説明するが、これらの単結晶は、結晶学的にも、製造プロセス的にも、同様の工程によって製造することができるため、ＬＴ単結晶ウエハの製造工程を中心に説明する。

ＬＴ単結晶は、チョクラルスキー法（ＣＺ法）等の単結晶育成方法により、インゴットの状態に育成される（ＬＮ／ＬＴ単結晶育成）。次に、インゴットの状態で、径の不足する単結晶の端部をカットするが、カットの前に、ＬＴ単結晶の育成後、冷却され炉から取り出されたインゴットは、冷却中における結晶内の温度分布に起因した熱応力による残留歪を取り除くため、融点に近い均熱下でアニール処理が施された後、単一分極化処理（ポーリング）が施される。このポーリング処理は、ＬＴ単結晶の＜００１＞軸方向に、キュリー点以上の温度で電圧を印加することで、ＬＴ単結晶を分極化させるものである。

次に、弾性表面波素子等を作製する際の基準面、すなわち、結晶方位や弾性表面波の伝播方向を示す面となるオリエンテーションフラット（ＯＦ）を加工し、外径を整える円周研削加工が、ＬＴ単結晶のインゴットに施される。これらの加工を施した後、ＬＴ単結晶は、ワイヤーソー等の切断装置により、所望の結晶方位に沿って、所定の厚さの円盤状のウエハにスライスされる（ワイヤーソー切断）。

得られたＬＴ単結晶ウエハは、さらに次のような加工を施される。まず、＃６００～＃１０００程度のダイヤモンド砥石を用いたベベリング加工により、ＬＴ単結晶ウエハの外周に面取り加工を施して、以後のプロセスでの割れを防止するとともに、ＬＴ単結晶ウエハの直径を所定の大きさに成形する。

次に、＃８００～＃２５００のスラリー砥粒を用いたラッピング加工により、ＬＴ単結晶ウエハの両面に両面ラッピングを施す。これにより、スライスによるＬＴ単結晶ウエハ両面のダメージを取り除くとともに、平面度と平行度を得ながら、ＬＴ単結晶ウエハは所定の厚みに揃えられる。

そして、仕上げとして、粗面化した面の反対側にあたる表面を、コロイダルシリカ等のスラリーを用いたメカノケミカルポリッシュにより、鏡面研磨する。

これに対して、光学素子用途の場合には粗面化は不要であり、ＬＴ単結晶ウエハの両面ラッピング後に、コロイダルシリカ等のスラリーを用いたメカノケミカルポリッシュにより、両面を鏡面研磨する場合が多い。

このようにして、得られたＬＴ単結晶ウエハは、通常、直径が３インチ～６インチ（単位をｍｍにした場合、７６．２ｍｍ～１５２．４ｍｍ）、厚さが０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の円盤状である。たとえば、弾性表面波フィルタを得る場合、このＬＴ単結晶ウエハをダイシングにより多数に分離してＬＴ単結晶片とし、その鏡面研磨面側に、互いに交差する１対の櫛状電極からなる励振電極が設けられる。

特に、ＬＴ単結晶ウエハやＬＮ単結晶ウエハにおける割れは、これらの単結晶ウエハの反りに起因する場合がある。従来から、片面ラッピング工程後や片面鏡面研磨工程後に、これらの単結晶ウエハに反りが生じるため、このような反りに対する対策がなされている。たとえば、特許文献１では、裏面粗化のための片面ラッピング工程の後で、この工程により８０μｍ～１２０μｍ程度の反りが生じた６０ｍｍφのウエハを、フッ化水素酸と硝酸を体積比１：２で混合した混酸に入れて、６０℃～１２０℃程度まで加熱して１時間保持して、この単結晶ウエハにエッチング（フッ硝酸エッチング）を施し、その反りを１５μｍ程度にすることが記載されている。

このような片面ラッピング処理や片面鏡面研磨処理により生じる反りは、トワイマン効果として一般的に知られている。トワイマン効果とは、ウエハの加工後に、両面にある残留応力に差が生じるとその差を補うようにウエハが反り返る現象をいう。すなわち、ＬＴ単結晶ウエハやＬＮ単結晶ウエハにおいて、片面ラッピング処理や片面鏡面研磨処理のような加工により、ウエハのおもて面（主面）およびうら面において面粗度ないしは加工歪みに差が生じると、表面積が大きく、粗度の大きい面ないしは加工歪みが大きい面から見たときに、ウエハ全体が凸形状をなすように変形することとなる。

特公昭５６－３６８０８号公報

ＬＮ単結晶ウエハやＬＴ単結晶ウエハは、表面弾性波フィルタに用いる場合において、これらの単結晶ウエハと支持基板を張り合わせる場合があり、支持基板を貼り合わせる際にこれらの単結晶ウエハの粗面側（うら面側）に、例えばＳｉＯ_２等を成膜する必要がある。上記した従来の製造工程によって得られたＬＮ単結晶ウエハやＬＴ単結晶ウエハは、上述のトワイマン効果により粗面側が凸に反っている。そのため、粗面側にＳｉＯ_２等の成膜を施すと粗面側がさらに凸に反ってしまい、その後に行うＳｉＯ_２等の成膜面と支持基板との貼り合わせが困難となり、支持基板を張り合わせた単結晶ウエハの歩留りの低下を招いてしまうおそれがある。

本発明は、このような実情に鑑みて提案されたものであり、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることのできる、酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の酸化物単結晶ウエハは、おもて面とうら面を備える酸化物単結晶ウエハであって、当該酸化物単結晶ウエハは、前記おもて面が凸状に、前記うら面が凹状に反っており、当該酸化物単結晶ウエハの反りは、５００μｍ以下であり、前記おもて面は、平面研削加工された面であり、前記おもて面の平均表面粗さＲａは０．０１μｍ～０．０５μｍである。

前記うら面は粗面加工された面であってもよい。

前記酸化物単結晶ウエハが、タンタル酸リチウム単結晶ウエハまたはニオブ酸リチウム単結晶ウエハであってもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の複合基板用ウエハは、上記本発明の酸化物単結晶ウエハと、前記酸化物単結晶ウエハの前記うら面に成膜したシリコン酸化膜と、を備える。

また、上記課題を解決するため、本発明の複合基板は、上記本発明の複合基板用ウエハと、前記シリコン酸化膜に貼り合わせられた支持基板と、を備える。

前記支持基板は、シリコン基板、サファイヤ基板またはスピネル基板であってもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の酸化物単結晶ウエハの加工方法は、上記本発明の酸化物単結晶ウエハを得るための酸化物単結晶ウエハの加工方法であって、酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで切り出された後、おもて面とうら面がラッピング加工され、さらにエッチング処理された酸化物単結晶ウエハの前記おもて面のみを平面研削加工する平面研削加工工程を含み、前記おもて面および前記うら面に化学機械研磨を行わない加工方法である。

また、上記課題を解決するため、本発明の酸化物単結晶ウエハの製造方法は、上記本発明の酸化物単結晶ウエハの製造方法であって、酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで酸化物単結晶ウエハを切り出す切り出し工程と、切り出した酸化物単結晶ウエハのおもて面およびうら面をラップするラッピング工程と、前記ラッピング工程後の前記酸化物単結晶ウエハをエッチング処理するエッチング工程と、前記エッチング工程後の前記酸化物単結晶ウエハの前記おもて面のみを平面研削加工する平面研削加工工程と、を含み、前記おもて面および前記うら面に化学機械研磨を行わない製造方法である。

本発明の酸化物単結晶ウエハの製造方法は、前記酸化物単結晶の前記インゴットを育成する育成工程と、前記切り出し工程の前に、前記インゴットの面出円筒加工を行う面出円筒加工工程と、を含んでもよい。

また、上記課題を解決するため、本発明の複合基板用ウエハの製造方法は、上記本発明の複合基板用ウエハの製造方法であって、上記本発明の酸化物単結晶ウエハのうら面にシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を備える。

また、上記課題を解決するため、本発明の複合基板の製造方法は、上記本発明の複合基板の製造方法であって、上記本発明の複合基板用ウエハのシリコン酸化膜と、支持基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程を含む。

本発明によれば、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることのできる、酸化物単結晶ウエハ、複合基板用ウエハ、複合基板、酸化物単結晶ウエハの加工方法、酸化物単結晶ウエハの製造方法、複合基板用ウエハの製造方法および複合基板の製造方法を提供することができる。

図１は、本発明の一実施形態の酸化物単結晶ウエハ１００の概略図である。 図２は、ＬＮ単結晶またはＬＴ単結晶の育成から片面平面研削までの製造の流れを記したフロー図である。

本発明者は、酸化物単結晶ウエハの製造工程におけるウエハの反りについて鋭意研究を重ね、酸化物単結晶のインゴットから切り出されたウエハの反りの性状を再検討した。その結果、酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで切り出された後、おもて面とうら面がラッピング加工され、さらにエッチング処理された酸化物単結晶ウエハのおもて面のみを平面研削加工し、おもて面およびうら面に化学機械研磨を行わないことにより、ＳｉＯ_２成膜後の酸化物単結晶ウエハの反りを緩和させることができ、これにより、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることができるとの知見を得て、本発明を完成するに至ったものである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の酸化物単結晶ウエハ１００の概略図である。また、図２は、本発明におけるＬＮ単結晶またはＬＴ単結晶の育成から片面平面研削までの製造の流れを記したフロー図である。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。

［酸化物単結晶ウエハ］
図１（ａ）は、酸化物単結晶ウエハ１００をおもて面から見た正面図であり、オリエンテーションフラット１３０を備える。酸化物単結晶ウエハ１００としては、例えば直径が３インチ～８インチ（７６．２ｍｍ～２０３．２ｍｍ）、厚さが０．１ｍｍ～０．５ｍｍ程度の円盤状であり、主面となるおもて面と、おもて面の反対面となるうら面を備える。

図１（ｂ）は、酸化物単結晶ウエハ１００の側面図であり、上面をおもて面１１０、下面をうら面１２０とした図である。酸化物単結晶ウエハ１００は、おもて面１１０が凸状に、うら面１２０が凹状に反っている。うら面１２０にシリコン酸化物（ＳｉＯ_２）等を成膜すると、うら面１２０が凸状となるように反る応力が発生する。そのため、図１（ｂ）に示すようにおもて面１１０が凸状に、うら面１２０が凹状に反ることで、ＳｉＯ_２等を成膜した後の酸化物単結晶ウエハ１００の反りを小さくすることができる。このように反りの小さい酸化物単結晶ウエハ１００であれば、支持基板との貼り合わせが容易となり、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることができる。

そして、酸化物単結晶ウエハ１００の反りｗは、最も反りの大きい部分における反りの値を示すものであり、うら面１２０の最も反りの大きい部分における頂部１２０ａと縁部１２０ｂとの厚さ方向の距離である。反りｗは５００μｍ以下である。反りｗが５００μｍより大きいと、うら面１２０にＳｉＯ_２等を成膜した後も、おもて面１１０が凸状に大きく反った状態を維持することにより、支持基板との貼り合わせが困難となることで、支持基板との張り合わせの歩留まりが向上しないおそれがある。例えば、反りｗが１００μｍ～３００μｍであることが好ましい。反りｗが１００μｍより小さいと、うら面１２０にＳｉＯ_２等を成膜することでうら面１２０が凸状に大きく反ってしまい、支持基板との貼り合わせが困難となることで、支持基板との張り合わせの歩留まりが向上しないおそれがある。また、反りｗが３００μｍより小さいことで、うら面１２０にＳｉＯ_２等を成膜した後も、おもて面１１０が凸状に大きく反った状態を維持することを抑制できることにより、支持基板との貼り合わせが容易となることで、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることができる。

図１（ｃ）は、酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０の一部を拡大した側面図であり、おもて面１１０の表面粗さをｒで示す。おもて面１１０は、平面研削加工された面であり、化学機械研磨（ＣＭＰ）により鏡面加工された面ではない。そして、おもて面１１０の表面粗さｒは、ＣＭＰによる鏡面加工後の表面よりも粗く、平均表面粗さＲａは０．０１μｍ～０．０５μｍであり、表面粗さの最大値Ｒｍａｘは０．５μｍ程度である。

酸化物単結晶ウエハ１００のうら面１２０は、粗面加工された面であってもよい。うら面１２０を粗面加工するのは、ＳＡＷフィルタの特性向上のためである。ＳＡＷ(表面弾性波)は、その名の通り基板表面を伝わるが、複合基板を用いたＳＡＷフィルタは、ＳＡＷの一部がＬＴ基板内部に伝わり(リーキーＳＡＷ)、基板裏面側で反射してノイズ（スプリアス）となるおそれがある。そのため、ＳＡＷフィルタに用いる場合には、裏面側での反射を抑えるために、粗面にすることが好ましい。なお、粗面加工はブラスト処理等により行うことができ、うら面１２０の表面粗さが、平均表面粗さＲａとして０．１μｍ～０．４μｍ程度となるように加工することができる。

酸化物単結晶ウエハ１００の具体例としては、タンタル酸リチウム単結晶ウエハまたはニオブ酸リチウム単結晶ウエハが挙げられる。ただし、これらに限定されず、酸化物単結晶ウエハ１００としては水晶も挙げられる。

［複合基板用ウエハ］
複合基板用ウエハは、酸化物単結晶ウエハ１００と、酸化物単結晶ウエハ１００のうら面１２０に成膜したシリコン酸化膜とを備える。シリコン酸化膜を備えることにより、支持基板との密着性が向上する。

［複合基板用ウエハの製造方法］
複合基板用ウエハの製造方法としては、酸化物単結晶ウエハ１００のうら面１２０にシリコン酸化膜を成膜することのできる方法であれば、特に限定されない。例えば、酸化物単結晶ウエハ１００のうら面１２０にシリコン酸化膜を成膜する成膜工程として、化学蒸着（ＣＶＤ）により成膜する工程を含むことができる。

［複合基板］
複合基板は、上記の複合基板用ウエハと、複合基板用ウエハのシリコン酸化膜に貼り合わせられた支持基板とを備える。支持基板としては、シリコン基板、サファイヤ基板またはスピネル基板を用いることができる。ただし、これらの基板に限定されない。

［複合基板の製造方法］
複合基板の製造方法としては、複合基板用ウエハのシリコン酸化膜と、支持基板とを貼り合わせることのできる方法であれば、特に限定されない。例えば、有機系接着剤を用いてこれらを張り合わせる工程を含むことができる。

［酸化物単結晶ウエハの製造方法］
酸化物単結晶ウエハ１００の製造方法は、例えば図２に示す以下の工程を含む方法が挙げられる。

〈Ｓ５：切り出し工程〉
切り出し工程は、酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで酸化物単結晶ウエハ１００を切り出す工程である。例えば、ワイヤーソー切断装置を使用し、ワイヤーソーでインゴットをウエハ状に切り出し、所定の厚みのウエハを得ることができる。

〈Ｓ６：ラッピング工程〉
ラッピング工程は、切り出した酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０およびうら面１２０をラップする工程である。切り出し工程によりワイヤーソーで切り出された酸化物単結晶ウエハ１００には、そのおもて面１１０とうら面１２０に、切断によるうねりが生じており、このうねりを除去するために本工程を行うことができる。また、本工程により、酸化物単結晶ウエハ１００の厚さおよび表面の粗さの調整や、平坦化を行うことができる。

ラッピング工程としては、例えば、研磨用のＳｉＣスラリーのような遊離砥粒を使用して、酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０およびうら面１２０を同時に研磨する工程が挙げられる。具体的には、ラップマシンを使用し、酸化物単結晶ウエハ１００を定盤で上下より挟み、ＳｉＣスラリーを流しながら研磨を行うことができる。

〈Ｓ７：エッチング工程〉
エッチング工程は、ラッピング工程後の酸化物単結晶ウエハ１００をエッチング処理する工程である。ラッピング工程により、酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０およびうら面１２０に加工歪が生じる場合があるが、本工程によりウエハの表面を溶解させることで、この加工歪を除去することができる。また、酸化物単結晶ウエハ１００の反りを制御することができる。

エッチング工程の具体例としては、ドラフト内でエッチング液に酸化物単結晶ウエハ１００を長時間浸漬する工程が挙げられる。酸化物単結晶ウエハ１００がＬＴやＬＮの場合には、ＨＦとＨＮＯ_３の混酸であるフッ硝酸をエッチング液とし、これに酸化物単結晶ウエハ１００を浸漬することで、加工歪を十分に除去することができる。ＨＦとＨＮＯ_３の混合比は特に限定されないが、体積比でＨＦ：ＨＮＯ_３＝１：９～９：１、例えば体積比でＨＦ：ＨＮＯ_３＝１：１とすることができる。

酸化物単結晶ウエハ１００がＬＴの場合には、フッ硝酸を常温に保持したまま、フッ硝酸に酸化物単結晶ウエハ１００を４時間以上浸漬することが好ましい。

また、酸化物単結晶ウエハ１００がＬＮの場合には、フッ硝酸を常温に保持したまま、フッ硝酸に酸化物単結晶ウエハ１００を２５分以上浸漬することが好ましい。

〈Ｓ８：平面研削加工工程〉
平面研削加工工程は、エッチング工程後の酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０のみを平面研削加工する工程である。エッチング工程によって、加工歪が除去されて反りも緩和された酸化物単結晶ウエハ１００に対し、おもて面１００のみに平面研削加工をすることで、トワイマン効果によりおもて面１１０を凸状に、うら面１２０を凹状に反らせることができる。

平面研削加工工程の具体例としては、枚葉式のウエハ用平面研削機を使用し、高番手のダイヤモンド砥石を取り付けた研削ホイールによっておもて面１１０を研削加工する工程が挙げられる。一般的な枚葉式のウエハ用平面研削機は、ハイトゲージにより研削加工中のウエハの厚さをモニターしながら加工することができるため、ウエハの仕上がり厚さのバラつきを１μｍ以下に抑えることができる。

また、酸化物単結晶ウエハ１００の製造方法は、おもて面１１０およびうら面１２０に化学機械研磨を行わない。化学機械研磨は、従来はポリッシュマシン等のバッチ式ＣＭＰ加工機を使用して行っており、複数のセラミックプレートに数十枚のウエハを貼り付けて、コロイダルシリカとポリッシュパッドによってウエハのおもて面を鏡面加工している。このようなバッチ式の化学機械研磨の場合、ウエハ間の厚さが５μｍ～１０μｍ程度バラついてしまう。

酸化物単結晶ウエハ１００がＬＴやＬＮの場合、シリコン酸化膜を成膜後に複合基板用ウエハの膜厚を揃えるため、また、支持基板と接合するために、シリコン酸化膜の表面に研削加工を行う必要がある。本発明における平面研削加工工程であれば、化学機械研磨を行う従来方法と比べて複合基板用ウエハの膜厚のバラつきを極端に小さくすることができる。そのため、シリコン酸化膜を成膜後の複合基板用ウエハの研削加工を行う際に、その条件設定が容易になり、化学機械研磨を行う従来方法と比べて研削加工時間を短縮できる効果を得ることができる。

また、酸化物単結晶ウエハ１００がＬＴやＬＮの場合、支持基板を貼り合わせた複合基板は、支持基板を貼り合わせた後に厚みを調整するべく、さらに十数μｍ程度までおもて面１１０が研削加工された後、おもて面１１０を化学機械研磨加工により鏡面化され、その後、櫛型電極をパターニングすることでＳＡＷフィルタとしての機能が付与される。よって、支持基板との貼り合わせ前の酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０は、必ずしも化学機械研磨による鏡面加工がされている必要がないため、化学機械研磨を行わない本発明であれば、従来の方法よりも低コストでＬＴやＬＮの酸化物単結晶ウエハ１００を製造することができる。

以上のように説明した本発明の酸化物単結晶ウエハの製造方法であれば、酸化物単結晶ウエハ１００を製造することができる。特に、エッチング工程におけるフッ硝酸のＨＦとＨＮＯ_３の混合比や浸漬時間等を適宜調整し、平面研削加工工程におけるダイヤモンド砥石の粒度や研削条件等を適宜調整することにより、おもて面を凸状に、うら面１２０を凹状に反らせ、その反りを５００μｍ以下とし、おもて面１１０の平均表面粗さＲａを０．０１μｍ～０．０５μｍに制御した酸化物単結晶ウエハ１００を得ることができる。なお、酸化物単結晶ウエハ１００の厚みも、反りの大きさに影響を与え、酸化物単結晶ウエハ１００が薄いほどトワイマン効果に対して基板剛性が低くなるため、平面研削後の凸の反りが大きくなる。そこで、反りの制御には酸化物単結晶ウエハ１００の厚みも考慮することが好ましい。

また、酸化物単結晶ウエハ１００の製造方法は、図２に示す以下の工程を含んでもよい。

〈Ｓ１：育成工程〉
育成工程は、酸化物単結晶のインゴットを育成する工程である。例えばＣｚ法等の単結晶育成方法により、インゴットを育成することができる。

〈Ｓ４：面出円筒加工工程〉
面出円筒加工工程は、切り出し工程の前に、インゴットの面出円筒加工を行う工程である。具体的には、バンドソー、円筒研削機、端面研削機を使用して、インゴットの結晶の方位出し、円筒研削、オリエンテーションフラット加工を実施することができる。本工程により、面方位、インゴットの直径、オリエンテーションフラットを要求通りに調整することができる。

（他の工程）
さらに、酸化物単結晶ウエハ１００の製造方法は、上記以外の工程を含んでもよい。例えば、育成工程前に単結晶育成用の原料を電気炉等で仮焼する仮焼工程、育成工程後のインゴットの歪みを除去して割れを防止するため、インゴットを電気炉等で加熱してアニール処理するアニール工程（Ｓ２）、アニール工程後のインゴットに加熱通電し、単結晶の分極方向を揃えるポーリング工程（Ｓ３）、ウエハを還元処理するブラック処理工程、ウエハ端面の面取り加工を行うベベル工程、ウエハを洗浄する洗浄工程、ウエハの形状や外観を検査する検査工程等を含めることができる。

［酸化物単結晶ウエハの加工方法］
本発明の酸化物単結晶ウエハ１００を得るため、上記の製造方法を実施してもよいが、本発明の一実施形態として、例えばラッピング工程およびエッチング工程がされた後の酸化物単結晶ウエハ１００を入手し、これに平面研削加工を行う加工方法によっても、本発明の酸化物単結晶ウエハ１００を得ることができる。

すなわち、酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで切り出された後、おもて面１１０とうら面１２０がラッピング加工され、さらにエッチング処理された酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０のみを平面研削加工する平面研削加工工程を含み、おもて面１１０およびうら面１２０に化学機械研磨を行わない加工方法によって、酸化物単結晶ウエハ１００を得ることができる。平面研削加工工程の具体例は上記の製造方法で説明したので、ここでは説明を省略する。

以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。

（実施例１）
Ｃｚ法により育成され、面出円筒加工された後のＬＴ単結晶のインゴットよりワイヤーソーで切り出された酸化物単結晶ウエハ１００に対し、ラップマシンを使用し、酸化物単結晶ウエハ１００を定盤で上下より挟み、ＳｉＣスラリーを流しながら研磨を行ってラッピング工程を行った。次に、体積比でＨＦ：ＨＮＯ_３＝１：１の比で混合したフッ硝酸を常温に保持したまま、フッ硝酸に酸化物単結晶ウエハ１００を４時間浸漬するエッチング工程を行った。その後、枚葉式のウエハ用平面研削機を使用し、ダイヤモンド砥石を取り付けた研削ホイールによっておもて面１１０を研削加工した。これらの工程により、６インチのＬＴウエハを２５枚製造した。これらのＬＴウエハは、いずれも同程度におもて面１１０が凸状に、うら面１２０が凹状に反っていた。

得られたＬＴウエハを洗浄後、４枚のＬＴウエハについて、反りｗおよび表面粗さを（株）東精エンジニアリング社製の表面粗さ測定機Ｓｕｒｆｃｏｍを用いて測定した。測定箇所は、おもて面１１０におけるＬＴウエハのオリエンテーションフラットから中心を通って反対側の端部までの直線上において、端部２点、中心１点、端部と中心から等距離の部分２点、の計５点とした。

またＬＴウエハ２５枚全数の厚さを、分光干渉レーザー変位計（Ｋｅｙｅｎｃｅ社製）で測定した。

これらの測定の結果、４枚のＬＴウエハの反りｗは１７８．３２μｍ、１７６．０８μｍ、１７４．５４μｍ、１７３．８６μｍであり、１７０μｍ～１８０μｍ程度おもて面１１０が凸状に反っていた。そして、おもて面１１０の表面粗さは、４枚のＬＴウエハのいずれもＲａが０．０３μｍであった。また、ＬＴウエハ２５枚の厚さのバラつきは０．４μｍであった。

（従来例１）
実施例１と同様にラッピング工程まで行った後、おもて面１１０をポリッシュマシンで化学機械研磨して鏡面加工し、うら面１２０をブラスト処理で粗面加工して、６インチのＬＴウエハを２５枚製造した。得られたＬＴウエハは、いずれも同程度におもて面１１０が凹状に、うら面１２０が凸状に反っていた。

得られたＬＴウエハを洗浄後、反りｗ、厚さについて、実施例１と同様に測定した。なお、表面粗さは原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定した。

これらの測定の結果、４枚のＬＴウエハの反りｗは２２μｍ、２７μｍ、１３μｍ、１６μｍであり、１３μｍ～２７μｍ程度うら面１２０が凸状に反っていた。そして、おもて面１１０の表面粗さは、４枚のＬＴウエハのいずれもＲａが０．２ｎｍであった。また、ＬＴウエハの厚さのバラつきがなるべく生じないようにポリッシュマシンで鏡面加工したものの、ＬＴウエハ２５枚の厚さのバラつきは１．６μｍであった。

［まとめ］
実施例１によって、支持基板との張り合わせの歩留まりを向上させることのできる、酸化物単結晶ウエハ１００を得られることを確認した。

そして、実施例１における平面研削加工工程であれば、化学機械研磨を行う従来例１と比べて、複合基板用ウエハの膜厚のバラつきを極端に小さくすることができる。そのため、シリコン酸化膜を成膜後の複合基板用ウエハの研削加工を行う際に、その条件設定が容易になり、化学機械研磨を行う従来方法と比べて研削加工時間を短縮できる効果を得ることができる。

また、先述のとおり、支持基板との貼り合わせ前の酸化物単結晶ウエハ１００のおもて面１１０は、必ずしも化学機械研磨による鏡面加工がされている必要がないため、化学機械研磨を行わない実施例１であれば、従来例１よりも低コストで酸化物単結晶ウエハ１００を製造することができる。

なお、実施例ではＬＴウエハを製造し測定を行ったが、ＬＮウエハについてもＬＴウエハに即した製法で製造可能であり、ＬＴウエハと同傾向のウエハを得ることができることから、ＬＴウエハに対しても上記の［まとめ］の記載と同内容の効果が得られる。

１００ 酸化物単結晶ウエハ
１１０ おもて面
１２０ うら面
１３０ オリエンテーションフラット

Claims (11)

1. おもて面とうら面を備える酸化物単結晶ウエハであって、
   当該酸化物単結晶ウエハは、前記おもて面が凸状に、前記うら面が凹状に反っており、
   当該酸化物単結晶ウエハの反りは、５００μｍ以下であり、
   前記おもて面は、平面研削加工された面であり、
   前記おもて面の平均表面粗さＲａは０．０１μｍ～０．０５μｍである、
   酸化物単結晶ウエハ。
2. 前記うら面は粗面加工された面である、請求項１に記載の酸化物単結晶ウエハ。
3. 前記酸化物単結晶ウエハが、タンタル酸リチウム単結晶ウエハまたはニオブ酸リチウム単結晶ウエハである、請求項１または２に記載の酸化物単結晶ウエハ。
4. 請求項１～３のいずれかに記載の酸化物単結晶ウエハと、
   前記酸化物単結晶ウエハの前記うら面に成膜したシリコン酸化膜と、
   を備える、複合基板用ウエハ。
5. 請求項４に記載の複合基板用ウエハと、
   前記シリコン酸化膜に貼り合わせられた支持基板と、
   を備える、複合基板。
6. 前記支持基板は、シリコン基板、サファイヤ基板またはスピネル基板である、請求項５に記載の複合基板。
7. 請求項１～３のいずれかに記載の酸化物単結晶ウエハを得るための酸化物単結晶ウエハの加工方法であって、
   酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで切り出された後、おもて面とうら面がラッピング加工され、さらにエッチング処理された酸化物単結晶ウエハの前記おもて面のみを平面研削加工する平面研削加工工程を含み、
   前記おもて面および前記うら面に化学機械研磨を行わない、酸化物単結晶ウエハの加工方法。
8. 請求項１～３のいずれかに記載の酸化物単結晶ウエハの製造方法であって、
   酸化物単結晶のインゴットからワイヤーソーで酸化物単結晶ウエハを切り出す切り出し工程と、
   切り出した酸化物単結晶ウエハのおもて面およびうら面をラップするラッピング工程と、
   前記ラッピング工程後の前記酸化物単結晶ウエハをエッチング処理するエッチング工程と、
   前記エッチング工程後の前記酸化物単結晶ウエハの前記おもて面のみを平面研削加工する平面研削加工工程と、を含み、
   前記おもて面および前記うら面に化学機械研磨を行わない、酸化物単結晶ウエハの製造方法。
9. 前記酸化物単結晶の前記インゴットを育成する育成工程と、
   前記切り出し工程の前に、前記インゴットの面出円筒加工を行う面出円筒加工工程と、
   を含む、請求項８に記載の酸化物単結晶ウエハの製造方法。
10. 請求項４に記載の複合基板用ウエハの製造方法であって、
    請求項１～３のいずれかに記載の酸化物単結晶ウエハのうら面にシリコン酸化膜を成膜する成膜工程を備える、複合基板用ウエハの製造方法。
11. 請求項５に記載の複合基板の製造方法であって、
    請求項４に記載の複合基板用ウエハのシリコン酸化膜と、支持基板とを貼り合わせる貼り合わせ工程を含む、複合基板の製造方法。

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