JP7439415B2 - 圧電性基板、圧電性基板の製造方法、及び複合基板 - Google Patents

Description

本発明は、圧電性基板、圧電性基板の製造方法、及び複合基板に関する。

近年、ニオブ酸リチウム単結晶から得られるニオブ酸リチウム単結晶基板や、タンタル酸リチウム単結晶から得られるタンタル酸リチウム単結晶基板は、主に移動体通信機器に用いられる電気信号ノイズ除去用の表面弾性波素子（ＳＡＷフィルター）用材料として用いられている。

上記ＳＡＷフィルターは、圧電性基板上に、アルミニウム、銅及びその合金等の金属薄膜で櫛形電極を形成した構造となっており、この櫛形電極がデバイスの特性を左右する重要な役割を担っている。また、上記櫛形電極は、スパッタ法等により圧電性基板上に金属薄膜を成膜した後、櫛形パターンを残してフォトリソグラフ技術により不要な部分をエッチング除去することにより形成される。この櫛形電極の間隔は数ミクロンレベルであり、温度が変化すると圧電性基板、さらには櫛形電極の間隔が変化して、その結果、周波数通過領域が移動してしまうという問題がある。そこで、特許文献１には、圧電性基板より熱膨張係数の小さいシリコン、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどを圧電性基板に貼り合わせる（接合する）ことにより周波数通過領域の移動を低減する内容が記載されている。

圧電性基板と支持基板とを貼り合わせた複合基板の比較的簡便な製造方法として、有機系の接着剤を用いて接合する方法が検討されている。例えば、特許文献２では、支持基板上にエポキシ系接着剤をスピンコートで塗布し、圧電性基板と支持基板とを貼り合わせて１８０℃で加熱硬化することにより、有機接着層の厚さを０．１μｍから１．０μｍと薄くかつ均一となるようにして温度特性に優れた複合基板が得られることについて記載されている。

しかし、特許文献２に記載されたように、有機系の接着剤を用いて圧電性基板と支持基板とを貼り合わせる場合、接着時において有機接着層内に気泡が発生し易い。そこで、特許文献３では、有機接着層中の気泡の発生を抑えることができ、薄く均一な有機接着層を形成する方法として、圧電性基板及び支持基板の少なくとも一方の貼り付け面における算術平均粗さ（Ｒａ）を０．０１μｍ以上１．０μｍ以下にすることが記載されている。

特開２００６－３１９６７９号公報 特開２０１０－１５３９６１号公報 特開２０１７－０７９４３９号公報

しかしながら、特許文献３に記載された方法では、圧電性基板の少なくとも一方の面を研削して所望の算術平均粗さ（Ｒａ）に制御する必要があり、圧電性基板の加工コストが高くなり、ひいては表面弾性波デバイスの製造コストが上昇してしまう。

本発明は、複合基板の製造に用いられる圧電性基板の加工コストを比較的安価にするとともに、圧電性基板と支持基板とを貼り合わせるときの有機接着層内の気泡の発生を抑制することが可能な圧電性基板、圧電性基板の製造方法、及び複合基板を提供することを目的とする。

本発明に係る態様では、有機接着層を介して支持基板に貼り合わされる圧電性基板であって、有機接着層に接触する面は平面研削面であり、平面研削面と反対側の面は、ワイヤーソーによる切断面であり、平面研削面は、凸状の５μｍから１５μｍの反りを有する、圧電性基板が提供される。

また、上記態様において、平面研削面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、４０ｎｍから９０ｎｍであり、切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、２００ｎｍから５００ｎｍであってもよい。

本発明に係る他の態様では、育成された圧電性の単結晶から圧電性基板を製造する方法であって、単結晶をワイヤーソーで切断して圧電性基板を得る切断工程と、圧電性基板の一方の面を固定具に固定して他方の面を平面研削する平面研削工程と、圧電性基板の内部歪を除去するエッチング工程と、を含み、エッチング工程では、他方の面が凸状に反るエッチング時間に設定する、圧電性基板の製造方法が提供される。

また、上記態様において、平面研削工程は、圧電性基板の一方の面と前記固定具との間に所定の樹脂を介在させて、圧電性基板を変形させずに固定具に固定することを含んでもよい。また、上記態様において、エッチング工程は、切断工程の後であって平面研削工程の前と、平面研削工程の後とにおいて行ってもよい。

本発明に係る他の態様では、上記態様における圧電性基板と、支持基板とが有機接着層を介して貼り合わされた、複合基板が提供される。

上記態様によれば、圧電性基板において有機接着層に接触する面（貼り付け面）を平面研削面とするので、この圧電性基板と支持基板との貼り合わせ時に発生する気泡の原因となる貼り付け面の段差、いわゆるソーマーク（ワイヤーソーによる単結晶切断時に発生する起伏、段差、凹凸等の切断痕）が除去されている。さらに、平面研削面が凸状の所定の反りを有するので、圧電性基板と支持基板との貼り合わせ時に有機接着層内における気泡の発生を抑制できる。また、単結晶切断後の加工は貼り付け面の平面研削のみのため、圧電性基板の加工コストを比較的安価にすることができ、ひいては表面弾性波デバイス等の製造コストを低減できる。

実施形態に係る圧電性基板及び複合基板の一例を示す断面図であり、（Ａ）は圧電性基板と支持基板との貼り合わせ前の状態を示し、（Ｂ）は圧電性基板に形成された有機接着層と支持基板との接触時を示し、（Ｃ）は圧電性基板と支持基板とを貼り合わせて複合基板とした状態を示している。 実施形態に係る圧電性基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。 ワイヤーソー装置の一例を示す斜視図である。 （Ａ）はワイヤーソーで切断された圧電性基板の切断面の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 平面研削装置の一例を示す斜視図である。 圧電性基板を研削している状態を示す断面図である。 平面研削後の圧電性基板の一例を示す断面図である。 （Ａ）は平面研削後の圧電性基板をエッチング工程により処理している状態を示す図であり、（Ｂ）はエッチング工程後の圧電性基板の一例を示す断面図である。 実施形態に係る圧電性基板の製造方法の他の例を示すフローチャートである。

以下、実施形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施形態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おり、実際の製品等と大きさ、形状等が異なっている場合がある。

[第１実施形態]
実施形態に係る圧電性基板１について説明する。図１は、実施形態に係る圧電性基板１及び複合基板Ｘの一例を示す断面図であり、（Ａ）は圧電性基板１と支持基板２との貼り合わせ前の状態を示し、（Ｂ）は圧電性基板１に形成された有機接着層３と支持基板２との接触時を示し、（Ｃ）は圧電性基板１と支持基板２とを貼り合わせて複合基板Ｘとした状態を示している。図１（Ａ）に示すように、圧電性基板１は、有機接着層３を介して支持基板２に貼り合わされる。圧電性基板１において、有機接着層３に接触する面は、平面研削面１ａである。また、圧電性基板１において、平面研削面１ａと反対側の面は、後述するワイヤーソーによる切断面１ｂである。平面研削面１ａは、凸状の所定の反りを有している。

本実施形態における凸状の反りは、平面視において平面研削面１ａの中央部分を頂部とする凸状である。すなわち、平面研削面１ａは、曲面形状又は球面形状となっている。また、図１（Ａ）に示すように、平面研削面１ａは、断面を見ると円弧状となっている。ただし、凸状の所定の反りは図示の形態に限定されない。例えば、平面視において平面研削面１ａの中央部分以外を頂部とする凸状であってもよい。また、平面研削面１ａは、断面において円弧状以外の曲線であってもよいし、一部に直線部分が含まれてもよい。

平面研削面１ａにおける所定の反りは、平面研削面１ａの頂部と縁部との厚さ方向の距離である反り量として示される。以下、この「反り量」を用いて説明する。本実施形態において、平面研削面１ａにおける反り量は、例えば５μｍから２０μｍである。反り量が５μｍより小さいと、支持基板２と貼り合わせた際に有機接着層３内に多くの気泡が生じた状態となる。また、反り量が２０μｍより大きいと、圧電性基板１に残留応力が残り、後工程での加工中に圧電性基板１に割れ等の不具合が発生しやすくなる。また、反り量は、５μｍから１５μｍの範囲であることが好ましい。この範囲とすることで、支持基板２と貼り合わせた際の有機接着層３内の気泡の発生を抑制しつつ、支持基板２に対して適切に貼り合わせることができる。

また、圧電性基板１は、平面研削面１ａと切断面１ｂとで算術平均粗さ（Ｒａ）が異なる。平面研削面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、切断面１ｂの算術平均粗さ（Ｒａ）より小さい。切断面１ｂの算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば２００ｎｍから５００ｎｍである。平面研削面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、４０ｎｍから９０ｎｍである。この数値範囲とすることにより、支持基板２と貼り合わせた際に有機接着層３内に発生する気泡を抑制して、圧電性基板１と支持基板２との貼り合わせを強固にすることができる。また、平面研削面１ａの算術平均粗さ（Ｒａ）は、７０ｎｍから９０ｎｍであることが好ましい。この数値範囲にすることで、圧電性基板１と支持基板２との貼り合わせをより強固にすることができる。

図１（Ｂ）に示すように、平面研削面１ａの凸状の反りは、支持基板２と貼り合わせた際に、まず平面研削面１ａ（有機接着層３）の中央部分が支持基板２に接触する。さらに、図中の白抜き矢印で示すように、圧電性基板１を支持基板２に押し付けることで、平面研削面１ａ（有機接着層３）の中央部分から順次外側に向けて支持基板２に接触することになる。この過程で有機接着層３に発生した気泡ｂは、中央部分から順次外側に向けて押し出されることになる。

その結果、図１（Ｃ）に示すように、圧電性基板１と支持基板２とが有機接着層３を介して貼り合わされた複合基板Ｘが製造される。この複合基板Ｘでは、有機接着層３内に発生した気泡ｂの大部分が複合基板Ｘの外側へ押し出されている。従って、気泡ｂの大部分が残存しないことから均一な有機接着層３が形成され、有機接着層３を介して圧電性基板１と支持基板２とが強固に接着された複合基板Ｘを得ることができる。

次に、上述した圧電性基板１、支持基板２、及び有機接着層３に使用される有機系の接着剤の材質等について説明する。圧電性基板１としては表面弾性波を伝搬可能な基板が挙げられる。この圧電性基板１の材質としては、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ニオブ酸リチウム－タンタル酸リチウム固溶体単結晶、ホウ酸リチウム、ランガサイト、水晶などが挙げられる。特に、ＳＡＷフィルターを製造する用途では、タンタル酸リチウム単結晶基板又はニオブ酸リチウム単結晶基板を好適に使用することができる。圧電性基板１は、上記材質の基板であれば特に限定するものではない。この圧電性基板１の大きさは、例えば直径が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、厚さが２００μｍ以上５００μｍ以下の基板が好適に用いられる。

支持基板２の材質としては、シリコン、サファイア、窒化アルミニウム、アルミナ、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、水晶など、圧電性基板１よりも熱膨張係数が小さい材料が挙げられる。なお、支持基板２の材質は、コスト、品質の安定性の面からシリコン、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスが好ましく用いられる。支持基板２は、上記材質の基板であれば特に限定するものではない。この支持基板２の大きさは、例えば直径が１５０ｍｍ以上２００ｍｍ以下、厚さが２００μｍ以上５００μｍ以下の基板を好適に用いられる。

有機接着層３を形成する有機系の接着剤としては、圧電性基板１と支持基板２との接着可能であれば特に限定するものではなく、任意の有機系の接着剤が用いられる。また、有機系の接着剤としては、圧電性基板１と支持基板２との接着性に優れるエポキシ樹脂系接着剤が好ましい。また、エポキシ樹脂系接着剤としては、常温で接着可能な常温硬化型、２液混合型などが用いられてもよい。

本実施形態の圧電性基板１は、上記したように、支持基板２と貼り合わせる面（有機接着層３と接触する面）が平面研削面１ａであり、平面研削面１ａと反対側の面がワイヤーソーによる切断面１ｂである。一般的な圧電性基板は、育成された圧電性の単結晶をワイヤーソーで切断し、ラッピング装置等で両面を研磨し、その後、一方の面をポリッシュ加工により鏡面研磨して作製される。また、この間、基板割れを防止するためベベル加工、エッジポリッシュ加工等を行う場合もある。例えば、上記した特許文献３に記載の圧電性基板では、少なくとも一方の面を所定の粗さに整える必要があり、加工コストを増加させてしまう。

また、例えば上記した特許文献２に記載の複合基板においては、圧電性基板を支持基板に接着層を介して貼り合わせた後、さらに研削・研磨加工され、所定の厚さ、所定の表面に整える複合基板としている。最終的な複合基板における圧電性基板の厚さは、支持基板の厚さの１／３以下、好ましくは１／１０以下の厚さとしている。この特許文献２のような複合基板に用いる圧電性基板は、貼り合わせ前に所定の厚みに表面を整える必要がなく、例えば、圧電性基板の加工コストを低くして、切断後の圧電性基板を直接、支持基板と貼り合わせて複合基板とすることもできる。ただし、圧電性基板の貼り付け面の凹凸、いわゆるソーマーク部分で気泡の発生を抑えることができず、ＳＡＷデバイス等を作製するときの熱処理プロセスで気泡の破裂が起こり、デバイスの歩留まり低下を引き起こすとともに、パーティクルの発生による製造プロセス中の汚染源になるという不都合が生じる。なお、ソーマークについては後述するが、単結晶切断時のワイヤーソーのブレに起因し、圧電性基板の両面において相反する方向に略同一の大きさで発生する。ソーマークの深さ又は高さは０．１μｍから１０μｍになることがある。

本実施形態では、上記したように、圧電性基板１の両面のうち支持基板２と貼り合わせる面（有機接着層３と接触する面）が平面研削面１ａであり、平面研削面１ａと反対側の面がワイヤーソーによる切断面１ｂとしている。すなわち、本実施形態は、圧電性基板１の両面に対してラッピング装置等による研磨を省略して低コストを実現し、支持基板２と貼り合わせる面を、ソーマークを除去した平面研削面１ａとして、支持基板２と貼り合わせた際の気泡ｂの発生を抑制している。

＜圧電性基板の製造方法＞
図２は、実施形態に係る圧電性基板の製造方法の一例を示すフローチャートである。図２示すように、実施形態に係る圧電性基板の製造方法は、切断工程Ｓ１と、平面研削工程Ｓ２と、エッチング工程Ｓ３と、検査工程Ｓ４とを含む。なお、切断工程Ｓ１に先立って、単結晶のインゴット（以下、「単結晶」という）が作製される。例えば、上述した、原料であるタンタル酸リチウムの単結晶を育成し、育成された単結晶の形状を整えるため面出、円筒加工を行う。切断工程Ｓ１は、面出、円筒加工された単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断することにより複数の円形板状の圧電性基板を得る工程である。平面研削工程Ｓ２は、得られた圧電性基板の片面を研削する工程である。エッチング工程Ｓ３は、切断工程Ｓ１及び（又は）平面研削工程Ｓ２の各工程で生じた圧電性基板の内部歪みを除去する工程である。検査工程Ｓ４は、製品として出荷するためにエッチング工程Ｓ３後の圧電性基板の形状、外観等を検査する工程である。以下、各工程について説明する。

＜切断工程＞
切断工程Ｓ１について説明する。図３は、ワイヤーソー装置４の一例を示す斜視図である。切断工程Ｓ１は、上述したように、円筒加工された単結晶Ｃをワイヤーソー装置４を用いて切断することにより円形板状の圧電性基板１０（図４参照）を得る。ワイヤーソー装置４は、図３に示すように、いわゆるマルチワイヤーソー装置である。なお、切断工程Ｓ１をワイヤーソー装置４により行うことに限定されず、他の切断装置が用いられてもよい。例えば、他の切断装置は、ブレードにより切断する装置であってもよいし、ワイヤー放電加工により切断する装置であってもよい。

ワイヤーソー装置４は、図３に示すように、３組の回転ローラＲ１、Ｒ２、Ｒ３間に互いに所定の間隔で張り渡された複数のワイヤー（ワイヤーソー）５からなるワイヤー列６を備えている。このワイヤー列６と単結晶Ｃとを切断方向（図３ではＺ方向）に相対的に移動させて、単結晶Ｃをワイヤー列６へ押し付けながら、各ワイヤー５（ワイヤー列６）を一方向あるいは往復方向へ移動させる。その結果、単結晶Ｃは、各ワイヤー５に切断されて複数の圧電性基板１０となる。このようなワイヤーソー装置４（マルチワイヤーソー装置）を用いる場合、１回の切断作業で単結晶Ｃのより多くの部位を切断できるので、単結晶Ｃから複数の圧電性基板１０を効率よく得ることができる。

ワイヤーソー装置４による切断では、ワイヤー５と単結晶Ｃが接触する部分に砥粒を含む加工液を供給する方式（遊離砥粒方式）と、予めワイヤー５に砥粒を固着させたものを用いる方式（固定砥粒方式）とがあるが、本実施形態の圧電性基板の製造方法においては、上記の切断方式のいずれも用いることができる。

ワイヤーソー装置４は、単結晶Ｃが固定されたスライス台４２を装着し、装着したスライス台４２とワイヤー列６とを鉛直方向（Ｚ方向）に相対的に移動させることにより、ワイヤー列６で単結晶Ｃを切断する。単結晶Ｃは、スライス台４２に台座４３（スライスベッド）を介して固定される。台座４３は板状であり、上面及び下面が水平面である。台座４３の一方の水平面（本実施形態では下面）には単結晶Ｃが接着剤４４によって固定され、台座４３の他方の水平面（本実施形態では上面）はスライス台４２に固定される。スライス台４２は、ワイヤーソー装置４の装着部４１に装着される。この装着部４１は、装着したスライス台４２の位置及び角度を調整可能であり、この調整により単結晶Ｃを位置決めすることができる。なお、スライス台４２は、装着部４１から取り外し可能である。この構成により、スライス台４２をワイヤーソー装置４から取り外してスライス台４２に台座４３を介して単結晶Ｃを固定することができ、また、単結晶Ｃを切断して形成された圧電性基板１０を、スライス台４２及び台座４３とともに、ワイヤーソー装置４から取り外すことができる。

ワイヤーソー装置４によって切断された圧電性基板１０の両面にはソーマークｍが形成される。ソーマークは、切断時のワイヤー５のブレによるものであり、圧電性基板１０のワイヤーの走行方向と同一の方向に、両面に相反する方向に略同一の大きさで発生する。図４（Ａ）は、ワイヤー５で切断された圧電性基板１０の切断面（スライス加工面）の一例を示す平面図である。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）のＡ－Ａ線に沿った断面図である。図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、圧電性基板１０の両面には、ソーマークｍと呼ばれるワイヤー５の走行した跡が残っている。ソーマークｍの深さ又は高さは、数μｍ（０．１μｍから１０μｍ）になることがある。なお、圧電性基板１０の両面のうち、平面研削面１ａとなる一方を面１０ａとし、面１０ａと反対側を面１０ｂとしている。なお、ソーマークｍの部分に気泡ｂ（図１（Ｂ）参照）が発生し易い。

ここで、上記したように、一般的な圧電性基板の製造方法では、ラッピング装置で圧電性基板１０の両面をラップ加工することによりソーマークｍを除去している。本実施形態では、圧電性基板１０に対してラッピング装置によるラップ加工を行わず、次の平面研削工程Ｓ２を行う。その結果、圧電性基板１０に対する加工工数を減らして、圧電性基板１の加工コストを下げることができる。

＜平面研削工程＞
次に、平面研削工程Ｓ２について説明する。図５は、平面研削装置７の一例を示す斜視図である。図６は、平面研削装置７により圧電性基板１０を研削している状態を示す断面図である。平面研削工程Ｓ２では、ワイヤーソー装置４によって切断された圧電性基板１０の一方の面１０ａのみを研削し、面１０ａに形成されているソーマークｍを除去する。この平面研削工程Ｓ２により、面１０ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍから９０ｎｍ、好ましくは７０ｎｍから９０ｎｍとなる。なお、切断後の面１０ａ、１０ｂの算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば２００ｎｍから５００ｎｍである。なお、圧電性基板１０の他方の面１０ｂに対しては、研削加工を行わない。

その結果、上記したラッピング装置等によるラップ加工の省略、及び片面の研削加工の省略により、一般的な圧電性基板の製造方法よりも、加工コストを下げることができる。さらに、面１０ａの算術平均粗さ（Ｒａ）が上記した数値範囲となることで、支持基板２（図１参照）との張り合わせを強固にすることができる。なお、面１０ｂの算術平均粗さ（Ｒａ）は、切断時と同様の例えば２００ｎｍから５００ｎｍである。

平面研削装置７は、例えばカップ砥石を用いた研削装置が用いられる。平面研削工程Ｓ２は、平面研削装置７の固定具７１に圧電性基板１０の面１０ｂを固定し、反対側の面１０ａを砥石７２で研削することにより行う。平面研削装置７は、図５に示すように、固定具７１と、砥石７２とを備える。固定具７１は、例えば、ガラス円盤等が用いられる。固定具７１は、軸ＡＸ１まわりに回転可能である。砥石７２は、ホイール７３を介して支持部７４に支持されており、軸ＡＸ２まわりに回転可能である。砥石７２は、圧電性基板１０の面１０ａが所定の算術平均粗さ（Ｒａ）になるように選定される。なお、軸ＡＸ１と軸ＡＸ２とは、例えば、平行又はほぼ平行である。また、固定具７１と砥石７２とは、軸ＡＸ１と直交する面方向（水平方向）に相対的に移動可能である。

圧電性基板１０は、面１０ａを上面にして面１０ｂが固定具７１に固定される。平面研削装置７は、固定具７１とともに圧電性基板１０を軸ＡＸ１まわりに回転させ、砥石７２を軸ＡＸ１まわりに回転させる。この状態で砥石７２を面１０ａに押し付けつつ、図６の矢印に示すように、砥石７２は、固定具７１（圧電性基板１０）に対して水平方向に相対的に移動する。なお、砥石７２は、面１０ａの全面を研削できるように、水平方向の移動経路が予め設定されている。このような平面研削装置７の動作により、圧電性基板１０の面１０ａが研削される。

なお、固定具７１に圧電性基板１０を固定する方法は任意であるが、固定具７１と圧電性基板１０の一方の面１０ｂとの間に固定剤（樹脂）Ｗを介して圧電性基板１０を固定することが好ましい。固定剤Ｗとしては、例えば固形ワックス類が用いられ、その他に紫外線硬化樹脂等の樹脂類も使用することができる。この固定剤Ｗにより、圧電性基板１０は、面１０ｂの凹凸形状を変形させずに固定具７１に固定される。例えば、圧電性基板１０の面１０ｂを真空吸着して固定具７１に固定する方法では、真空吸着により面１０ｂの凹凸を矯正して固定することになる。この状態で研削した後に吸着を解放すると、矯正が戻り、研削後の面１０ａ（圧電性基板１０）に凹凸が残る場合がある。

固定剤Ｗにより圧電性基板１０を固定する方法は、固定具７１であるガラス円盤上に固定剤Ｗである固形ワックスを塗布した後に融解させ、圧電性基板１０の面１０ｂを融解したワックスの上に載せて冷却する。なお、ガラス円盤上に塗布するワックスの厚さは１０μｍから５０μｍが好ましく、特に３０μｍが好ましい。溶融したワックスが固化することにより、圧電性基板１０は、固形ワックスを介してガラス円盤上に固定される。この固定方法であれば、面１０ｂの凹凸を矯正せずに圧電性基板１０を固定することができる。なお、

図７は、平面研削工程Ｓ２後の圧電性基板１１の一例を示す断面図である。圧電性基板１１は、図７に示すように、面１０ａが研削されて面１１ａとなっており、面１０ｂがワイヤー５で切断された切断面のままとなっている。上記したように、面１１ａは、算術平均粗さ（Ｒａ）が４０ｎｍから９０ｎｍ、好ましくは７０ｎｍから９０ｎｍとなっている。また、面１０ｂの算術平均粗さ（Ｒａ）は、例えば２００ｎｍから５００ｎｍとなっている。さらに、面１０ｂは、切断面のままであるため、ソーマークｍを有している。なお、面１０ｂは、支持基板２と貼り合わせた後に研削・研磨加工され、所定の厚さ、所定の表面に整えられる。

また、圧電性基板１１の面１１ａは、図７に示すように、平面研削工程Ｓ２において砥石７２で研削されることで研削面の内部歪により凸状の反りが生じている。平面研削工程Ｓ２後において、圧電性基板１１の面１１ａにおける反り量は、反り量Ｈ１となっている。この反り量Ｈ１は、例えば７０μｍから９０μｍである。

＜エッチング工程＞
次に、エッチング工程Ｓ３について説明する。図８（Ａ）は、平面研削工程Ｓ２後の圧電性基板１１をエッチング工程Ｓ３により処理している状態を示す図である。図８（Ｂ）は、エッチング工程Ｓ３後の圧電性基板１の一例を示す断面図である。エッチング工程Ｓ３は、エッチングによって圧電性基板１１の面１１ａ側に生じた内部歪を除去する。上記のように、平面研削工程Ｓ２後の圧電性基板１１は、研削面である面１１ａ側に内部歪を有している。一般に研削加工面側に凸方向に反る傾向がある。エッチング工程Ｓ３は、エッチングにより面１１ａ側の内部歪を除去し、面１１ａが凸状の所定の反り（例えば５μｍ以上１５μｍ以下）となるように調整する。

エッチング工程Ｓ３は、例えば、ウェットエッチングが用いられる。ウェットエッチングの場合、図８（Ａ）に示すように、エッチング液８１を貯留するエッチング槽８が用いられる。エッチング液８１は、例えばフッ酸及び硝酸の混合液が使用され、その混合比は任意である。例えば、混合液の混合比は、フッ酸：硝酸＝１：１とするのが好ましい。なお、エッチング液８１は、面１１ａの内部歪を除去可能であれば、フッ酸及び硝酸の混合液以外が用いられてもよい。エッチング工程Ｓ３は、エッチング槽８のエッチング液８１に圧電性基板１１を浸漬することにより行う。エッチング時間（エッチング液８１への浸漬時間）は、例えば、タンタル酸リチウムの場合、室温において１時間から１２時間が好ましく、さらに１時間から９時間が特に好ましい。ニオブ酸リチウムの場合、室温において１０分から１２０分が好ましく、さらに１０分から９０分が特に好ましい。

エッチング工程Ｓ３後の圧電性基板１は、図８（Ｂ）に示すように、面１１ａ側の内部歪の一部が除去された平面研削面１ａとなっている。平面研削面１ａは、凸状の反りを有している。その反り量Ｈ２は、例えば、５μｍ以上１５μｍ以下が好ましい。反り量Ｈ２が５μ未満では、気泡ｂ発生の抑制効果が少ない場合がある。また、反り量Ｈ２が１５μｍ超える場合、圧電性基板１に残留応力が残り、後工程での加工中に圧電性基板１に割れ等の不具合が発生しやすい。なお、エッチング工程Ｓ３後の圧電性基板１の反り量Ｈ２は、平面研削工程Ｓ２後の圧電性基板１１の面１１ａの反り量Ｈ１より小さい（反り量Ｈ２＜反り量Ｈ１）。すなわち、本実施形態におけるエッチング工程Ｓ３は、平面研削工程Ｓ２等による研削側の面１１ａの反り量を、所定の反り量に調整した平面研削面１ａとする点に特徴がある。

なお、平面研削面１ａは、中央部分が凸状の曲面である。また、圧電性基板１１の面１１ｂは、エッチング液８１によりエッチングされるが、ワイヤー５により切断された形態を残した切断面１ｂとなる。また、エッチング工程Ｓ３は、ウェットエッチングが用いられることに限定されず、ドライエッチングが用いられてもよい。

＜検査工程＞
次に、検査工程Ｓ４について説明する。検査工程Ｓ４は、切断工程Ｓ１、平面研削工程Ｓ２、エッチング工程Ｓ３を経て製造された圧電性基板１（図８（Ｂ）参照）を製品として出荷するために検査する。検査工程Ｓ４では、例えば、圧電性基板１の形状検査、洗浄を行い、外観検査等を行う。なお、この検査工程Ｓ４を行うか否かは任意である。従って、検査工程Ｓ４が行われなくてもよい。

上記した製造方法により作製された圧電性基板１は、平面研削面１ａが凸状の所定の反りを有するので、支持基板２（図１参照）と貼り合わせた際に、中央付近より両者が接着する。そのため、圧電性基板１の中央部分に発生し易い気泡ｂが中央付近より外周部に向けて押し出されて排出され、有機接着層３内に気泡ｂの発生を抑制することができる。なお、上記した切断工程Ｓ１後又は平面研削工程Ｓ２後において、圧電性基板１０（１１）の割れを防止するため、ベベル加工、エッジポリッシュ加工等を行う場合もある。

＜複合基板の製造方法＞
次に、複合基板Ｘの製造方法について説明する。まず、エッチング工程Ｓ３後（検査工程Ｓ４後）の圧電性基板１の平面研削面１ａに、有機接着層３が形成される（図１（Ａ）参照）。接着剤の塗布方法としては、例えばスピンコート法が用いられる。スピンコート法は、ノズルを有する装置（コーター）から有機系の接着剤（エポキシ樹脂系接着剤）を平面研削面１ａの中央付近に吐出しつつ、圧電性基板１を軸まわりに回転させる。接着剤は、遠心力により平面研削面１ａを拡がって有機接着層３を形成する（図１（Ａ）参照）。なお、有機接着層３の厚さは、例えば１．０μｍ以下が好ましい。

続いて、支持基板２を用意し、有機接着層３が形成された圧電性基板１を支持基板２に貼り合わせる。このとき、有機接着層３の中央部分が先に支持基板２に接触し、さらに、圧電性基板１を支持基板２に押し付けることにより気泡ｂが外側に押し出されて外部に排出される（図１（Ｂ）参照）。その後、圧電性基板１及び支持基板２を加熱して有機接着層３を硬化させることにより、有機接着層３を介して圧電性基板１と支持基板２とが貼り合わされた複合基板Ｘが製造される（図１（Ｃ）参照）。

この複合基板Ｘは、有機接着層３の厚さが０．１μｍから１．０μｍの範囲で薄くかつ均一となるように製造されることが好ましい。有機接着層３の厚さが０．１μｍ未満では接着強度が不足する場合があり、有機接着層３の厚さが１．０μｍを超えると圧電性基板１と支持基板２との熱膨張係数の差が有機接着層３に吸収され、支持基板２で圧電性基板１の熱膨張を抑える効果がなくなる場合がある。

[第２実施形態]
図９は、実施形態に係る圧電性基板の製造方法の他の例を示すフローチャートである。図９に示すように、実施形態に係る圧電性基板の製造方法は、切断工程Ｓ１１と、第１エッチング工程Ｓ１２と、平面研削工程Ｓ１３と、第２エッチング工程Ｓ１４と、検査工程Ｓ１５とを含む。切断工程Ｓ１１、平面研削工程Ｓ１３、及び検査工程Ｓ１５は、第１実施形態の切断工程Ｓ１、平面研削工程Ｓ２、及び検査工程Ｓ４とそれぞれ同様の処理が行われるため、説明を省略する。なお、本実施形態では、第１実施形態のエッチング工程Ｓ３を、第１エッチング工程Ｓ１２と第２エッチング工程Ｓ１４とに分けて行っている。

＜第１エッチング工程＞
第１エッチング工程Ｓ１２について説明する。切断工程Ｓ１１により得られた圧電性基板１０は、第１エッチング工程Ｓ１２によりエッチングされる。第１エッチング工程Ｓ１２は、切断工程Ｓ１１により圧電性基板１０の面１０ａ等（図４参照）に生じた内部歪みを除去する工程である。切断工程Ｓ１１において、ワイヤー５により単結晶Ｃが切断されて得られた圧電性基板１０には、内部歪が発生する。この内部歪を第１エッチング工程Ｓ１２により除去することで、平面研削工程Ｓ１３後は平面研削のみの内部歪が圧電性基板１１に発生するだけとなり、後述する第２エッチング工程Ｓ１４での調整が容易になる。

上記のように、切断工程Ｓ１１後の圧電性基板１０は、内部歪を有している。第１エッチング工程Ｓ１２は、エッチングにより圧電性基板１０の内部歪を除去する。第１エッチング工程Ｓ１２は、例えば、ウェットエッチングが用いられる。ウェットエッチングの場合、図８と同様に、エッチング液８１を貯留するエッチング槽８が用いられる。エッチング液８１は、例えばフッ酸及び硝酸の混合液が使用され、その混合比は任意である。例えば、混合液の混合比は、フッ酸：硝酸＝１：１とするのが好ましい。なお、エッチング液８１は、圧電性基板１０の内部歪を除去可能であれば、フッ酸及び硝酸の混合液以外が用いられてもよい。第１エッチング工程Ｓ１２は、エッチング槽８のエッチング液８１に圧電性基板１０を浸漬することにより行う。エッチング時間（エッチング液８１への浸漬時間）は、例えば、室温において９時間以上が好ましく、さらに１２時間以上が特に好ましい。また、第１エッチング工程Ｓ１２は、ウェットエッチングが用いられることに限定されず、ドライエッチングが用いられてもよい。

次に、圧電性基板１２は、平面研削工程Ｓ１３により面１２ｂが固定された状態で、面１２ａが平面研削される。その結果、圧電性基板１２は、面１２ａ側に内部歪が生じ、面１２ａに凸状の反りが生じている。なお、面１２ａの反り量は、第１実施形態における圧電性基板１１の面１１ａ（図７参照）より小さい。

＜第２エッチング工程＞
次に、第２エッチング工程Ｓ１４について説明する。第２エッチング工程Ｓ１４は、第１実施形態のエッチング工程Ｓ３と同様に行われる。第２エッチング工程Ｓ１４は、エッチングによって圧電性基板１２の面１２ａ側に生じた内部歪を除去する。なお、上記したように、圧電性基板１２の面１２ａの反り量は、第１実施形態における圧電性基板１１の面１１ａ（図７参照）より小さい。従って、第２エッチング工程Ｓ１４では、第１実施形態のエッチング工程Ｓ３より短いエッチング時間で面１２ａ側の内部歪を除去し、面１２ａが凸状の所定の反り（例えば５μｍ以上１５μｍ以下）となるように調整することができる。

第２エッチング工程Ｓ１４は、例えば、ウェットエッチングが用いられる。第２エッチング工程Ｓ１４で用いられるエッチング液は、第１エッチング工程Ｓ１２と同一のエッチング液が用いられてもよいし、第１エッチング工程Ｓ１２とは異なるエッチング液が用いられてもよい。また、第２エッチング工程Ｓ１４は、ウェットエッチングが用いられることに限定されず、ドライエッチングが用いられてもよい。

次に、任意の検査工程Ｓ１５を経て、圧電性基板１（図８（Ｂ）参照）が作製される。本実施形態の製造方法により作製された圧電性基板１は、第１実施形態と同様に、平面研削面１ａが凸状の所定の反りを有するので、支持基板２（図１参照）と貼り合わせた際に、中央付近より両者が接着する。そのため、圧電性基板１の中央部分に発生し易い気泡ｂが中央付近より外周部に向けて押し出されて排出され、有機接着層３内に気泡ｂの発生を抑制することができる。また、本実施形態により作製された圧電性基板１と、支持基板２とを有機接着層３を介して貼り合わせることにより複合基板Ｘとする点は、第１実施形態と同様である。

以下に、本発明の実施例、及び比較例を示して具体的に説明する。ただし、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径２００ｍｍ、厚さ５３０μｍのタンタル酸リチウム単結晶４２°ＲＹアズスライス基板（以下、基板１という）を用意した。このときの基板１の反り量は３０μｍであった。この基板１を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１の混合液中において室温で１２時間エッチングしたところ、エッチング開始後、９時間以降の反り量は一定となり、２０μｍとなった。

次に、固定具であるガラス円盤上に、固形ワックスを厚さ約３０μｍになるように融解し、エッチング後の基板１における、支持基板と接着する側の面と反対側の面を、融解したワックスの上に載せて、基板１を押し付けて変形させることなくワックスを冷却し、ガラス円盤に基板１を固定した。基板１の支持基板と接着する側の面を、＃２０００の平面研削砥石により厚さ５００μｍまで平面研削した後、ワックスを融解して基板１をガラス円盤から剥離し、従来の方法で洗浄して基板１に付着しているワックスを除去した。平面研削後の基板１の反り量は８０μｍであった。

ワックスを除去した基板１を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で７時間エッチングした。２回目のエッチング後における基板１の平面研削面の反り量は、８０μｍから１０μｍまで減少した。基板１の平面研削面は、凸状であり、球面状であった。このときの平面研削面の算術平均粗さ（Ｒａ）は８０ｎｍであった。なお、エッチング時間と反り量との関係を調べたところ、エッチング時間が９時間までは反り量は減少し、９時間以降では反り量は３μｍで一定となった。また、平面研削面と反対側の切断面は、ソーマークが複数残存していた。反り量が１０μｍとなった基板１の平面研削面にエポキシ樹脂系接着剤をスピンコートで塗布し、支持基板である直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍのホウ珪酸ガラスに貼り合わせて１８０℃で加熱し、接着剤を硬化することにより有機接着層の厚さ０．９μｍの複合基板を得た。複合基板の接着面を確認したところ、気泡は見られなかった。

（実施例２）
ニオブ酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径２００ｍｍ、厚さ５３０μｍのニオブ酸リチウム単結晶１２８°ＲＹアズスライス基板（以下、基板２という）を用意した。このときの基板２の反り量は２５μｍであった。この基板２を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１の混合液中において室温で１２０分エッチングしたところ、エッチング開始後９０分以降の反り量は一定となり、１５μｍとなった。

次に、固定具であるガラス円盤上に、固形ワックスを厚さ約２０μｍになるように融解し、エッチング後の基板２における、支持基板と接着する側の面と反対側の面を、融解したワックスの上に載せて、基板２を押し付けて変形させることなくワックスを冷却し、ガラス円盤に基板２を固定した。基板２の支持基板と接着する側の面を、＃２０００の平面研削砥石により厚さ５００μｍまで平面研削した後、ワックスを融解して基板２をガラス円盤から剥離し、従来の方法で洗浄して基板２に付着しているワックスを除去した。平面研削後の基板２の反り量は７５μｍであった。

ワックスを除去した基板２を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で７０分エッチングした。２回目のエッチング後における基板２の平面研削面の反り量は、７５μｍから１０μｍまで減少した。基板２の平面研削面は、凸状であり、球面状であった。このときの平面研削面の算術平均粗さ（Ｒａ）は８０ｎｍであった。なお、エッチング時間と反り量との関係を調べたところ、エッチング時間が９０分までは反り量は減少し、９０分以降では反り量は４μｍで一定となった。また、平面研削面と反対側の切断面は、ソーマークが複数残存していた。反り量が１０μｍとなった基板２の平面研削面にエポキシ樹脂系接着剤をスピンコートで塗布し、支持基板である直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍのホウ珪酸ガラスに貼り合わせて１８０℃で加熱し、接着剤を硬化することにより有機接着層の厚さ０．９μｍの複合基板を得た。複合基板の接着面を確認したところ、気泡は見られなかった。

（比較例１）
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径２００ｍｍ、厚さ５３０μｍのタンタル酸リチウム単結晶４２°ＲＹアズスライス基板（以下、基板３という）を用意した。このときの基板３の反り量は３０μｍであった。この基板３を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で１２時間エッチングしたところ、エッチング開始後９時間以降の反り量は一定となり、２０μｍとなった。

次に、固定具であるガラス円盤上に、固形ワックスを厚さ約３０μｍになるように融解し、エッチング後の基板３における、支持基板と接着する側の面と反対側の面を、融解したワックスの上に載せて、基板３を押し付けて変形させることなく冷却し、ガラス円盤に基板３を固定した。基板３の支持基板と接着する側の面を、＃２０００の平面研削砥石により厚さ５００μｍまで平面研削した後、ワックスを融解して基板３をガラス円盤から剥離し、従来の方法で洗浄して基板３に付着しているワックスを除去した。平面研削後の基板３の反り量は８０μｍであった。

ワックスを除去した基板３を、エッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で１２時間エッチングした。２回目のエッチング後における基板３の平面研削面の反り量は、８０μｍから３μｍまで減少した。基板２の平面研削面は、平面に近い凸状であり、球面状であった。このときの平面研削面の算術平均粗さ（Ｒａ）は８０ｎｍであった。なお、エッチング時間と反り量との関係を調べたところ、エッチング時間９時間までは反り量は減少し、９時間以降では反り量は３μｍで一定となった。また、平面研削面と反対面の切断面は、ソーマークが複数残存していた。反り量が３μｍとなった基板３の平面研削面にエポキシ樹脂系接着剤をスピンコートで塗布し、支持基板である直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍのホウ珪酸ガラスに貼り合わせて１８０℃で加熱し、接着剤を硬化することにより有機接着層の厚さ０．９μｍの複合基板を得た。複合基板の接着面を確認したところ、複合基板の一部である中心付近に気泡の残存が見られた。

（比較例２）
タンタル酸リチウムの単結晶をワイヤーソー装置を用いて切断し、圧電性基板として直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍのタンタル酸リチウム単結晶４２°ＲＹアズスライス基板（以下、基板４という）を用意した。このときの基板１の反り量は３０μｍであった。なお、基板４は、実施例１の基板１と同一である。基板４をエッチング液であるフッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で１２時間エッチングしたところ、エッチング開始後９時間以降の反り量は一定となり２０μｍとなった。このときの基板４の両面の算術平均粗さ（Ｒａ）はそれぞれ４００ｎｍであった。また、基板４の両面には、ソーマークが複数残存していた。

この基板４の一方の面にエポキシ樹脂系接着剤をスピンコートで塗布し、支持基板である直径２００ｍｍ、厚さ５００μｍのホウ珪酸ガラスに貼り合わせて１８０℃で加熱し、接着剤を硬化することにより有機接着層の厚さ０．９μｍの複合基板を得た。複合基板の接着面を確認したところ、切断方向に（ソーマークに沿った）細長い気泡が複数見られた。

以上より、タンタル酸リチウム又はニオブ酸リチウムの圧電性基板のエッチングは、例えば、タンタル酸リチウムの場合、フッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で９時間以上エッチングする。このとき、基板の反り量は、エッチング開始から９時間までは減少したが、９時間以降は変わらなかった。この特性を用い、平面研削後、エッチング時間を調整することにより、圧電性基板の平面研削面に凸状の所定の反りを形成させることが確認された。また、平面研削面が凸状の所定の反りを有することで、複合基板における有機接着層内に気泡の発生を抑制することが確認された。なお、平面研削後のエッチング時間を調整することにより、反り量が５μｍ以上１５μｍ以下になるように設定できることが確認された。例えば、フッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で７時間エッチングすることで、平面研削面の反り量が１０μｍの圧電性基板を得られることが確認された。
ニオブ酸リチウムの場合は、フッ酸：硝酸＝１：１混合液中において室温で９０分以上エッチングする。このとき、基板の反り量は、エッチング開始から９０分までは減少したが、９０分以降は変わらなかった。この特性を用い、平面研削後、エッチング時間を調整することができる。

本発明によれば、複合基板用の圧電性基板の加工コストを比較的安価にするとともに、圧電性基板と支持基板とを貼り合わせるときの気泡の発生を抑制することができ、各種デバイスを作製するときの熱処理プロセスでの気泡の破裂によるデバイスの歩留まり低下、及びパーティクルによるプロセスの汚染を抑制でき、ひいては安価に温度補償用表面弾性波フィルターを提供できるという産業上の利用可能性を有している。

１、１０、１１・・・圧電性基板 １ａ・・・平面研削面 １ｂ・・・切断面 ２・・・支持基板 ３・・・有機接着層 ４・・・ワイヤーソー装置 ５・・・ワイヤー（ワイヤーソー） ７・・・平面研削装置 ７１・・固定具 ７２・・砥石 ８・・・エッチング槽 ８１・・・エッチング液 Ｃ・・・単結晶 ｍ・・・ソーマーク Ｗ・・・固定剤（樹脂）

Claims (5)

1. 有機接着層を介して支持基板に貼り合わされる圧電性基板であって、
   前記有機接着層に接触する面は平面研削面であり、前記平面研削面と反対側の面は、ワイヤーソーによる切断面であり、
   前記平面研削面は、凸状の５μｍ以上１５μｍ以下の反りを有し、
   前記平面研削面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、４０ｎｍから９０ｎｍであり、前記切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、２００ｎｍから５００ｎｍである、圧電性基板。
2. 育成された圧電性の単結晶から圧電性基板を製造する方法であって、
   前記単結晶をワイヤーソーで切断して圧電性基板を得る切断工程と、
   前記圧電性基板の一方の面を固定具に固定して他方の面を平面研削する平面研削工程と、
   前記平面研削工程の後に前記圧電性基板の内部歪を除去するエッチング工程と、を含み、
   前記エッチング工程では、前記他方の面が凸状に５μｍ以上１５μｍ以下反るようにエッチング時間を設定し、
   前記エッチング工程の後において、前記他方の面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、４０ｎｍから９０ｎｍであり、前記一方の面の算術平均粗さ（Ｒａ）は、２００ｎｍから５００ｎｍである、
   圧電性基板の製造方法。
3. 前記平面研削工程は、前記圧電性基板の一方の面と前記固定具との間に所定の樹脂を介在させて、前記圧電性基板を変形させずに前記固定具に固定することを含む、請求項２に記載の圧電性基板の製造方法。
4. 前記切断工程の後であって前記平面研削工程の前に、前記圧電性基板の内部歪を除去することを含むエッチングをすることを備える、請求項２又は請求項３に記載の圧電性基板の製造方法。
5. 請求項１に記載の圧電性基板と、支持基板とが有機接着層を介して貼り合わされた、複合基板。

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