KR20120039672A

KR20120039672A - 복합 기판 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120039672A
Application number: KR1020127002335A
Authority: KR
Inventors: 히로키 고바야시; 유지 호리; 야스노리 이와사키
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Priority date: 2009-07-30
Filing date: 2010-07-21
Publication date: 2012-04-25
Also published as: EP2461480A4; JP5591240B2; US8686622B2; EP2461480B1; CN102474239A; US20120126669A1; KR101579344B1; EP2461480A1; WO2011013553A1; JPWO2011013553A1; CN102474239B

Abstract

복합 기판(10)은 탄성파 디바이스에 사용되는 기판으로서, 지지 기판(12)과, 압전 기판(14)과, 지지 기판(12)과 압전 기판(14)을 접착하는 접착층(19)을 구비한다. 이 복합 기판(10)은, 지지 기판(12)과 접착되어 있는 측의 압전 기판(14)의 면을 제1 면(15)이라고 하고 제1 면의 반대측의 면을 제2 면(16)이라고 했을 때, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 압전 기판(14)이 형성되어 있다. 즉, 압전 기판(14)의 상면측으로 갈수록 외주가 커지도록 그 외주면이 형성되어 있다. 이와 같이, 지지 기판(12)의 접착면(11)의 상측에는 접착면(11)보다 큰 압전 기판(14)이 형성되고, 예컨대 가열에 의해 복합 기판(10)의 단부에서 생길 수 있는 응력을 완화시킬 수 있다.

Description

복합 기판 및 그 제조 방법{COMPOSITE SUBSTRATE AND MANUFACTURING METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 복합 기판 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 지지 기판과 압전 기판을 접합한 복합 기판에 전극을 설치하여 탄성파 소자를 제작하는 것이 알려져 있다. 여기서, 탄성파 소자는 예컨대 휴대 전화 등의 통신 기기에 있어서 대역 통과 필터로 사용되고 있다. 또한, 복합 기판은 압전 기판으로서 니오븀산 리튬이나 탄탈륨산 리튬, 지지 기판으로서 실리콘이나 석영 등을 사용한 것이 알려져 있다(특허문헌 1 참조).

일본 특허 공개 2006-319679호 공보

그런데, 이러한 복합 기판은, 압전 기판과 지지 기판을 준비하여, 이들 기판을 유기 접착층을 사이에 두고 접합한 후 압전 기판의 두께를 얇게 함으로써 제조하는 경우가 많다. 여기서, 취급 시에 기판의 모서리 부분이 무언가에 부딪쳐서 깨질 수가 있기 때문에, 압전 기판에는 통상적으로는 모따기 가공이 실시되고 있다. 또한, 압전 기판의 두께를 얇게 할 때에는 압전 기판의 표면과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 개재시키고, 압전 기판의 표면을 연마 정반에 의해 연마하는 것이 수행된다. 그러나, 이러한 제조 방법에서는 압전 기판과 지지 기판을 접합할 때 가장자리 부분은 모따기되어 있는 부분까지 유기 접착층이 오지 않은 상태가 될 수 있다. 그리고, 이 상태에서 압전 기판의 표면을 연마 정반에 의해 연마하면, 그 가장자리 부분을 기점으로 하는 치핑(chipping)이 많이 발생한다는 문제가 있었다. 또한, 이러한 복합 기판에서는 연마 가공 후에 가열을 수반하는 공정을 수행하는 경우가 있다. 이 때, 가열에 의한 팽창 및 수축의 영향으로 인해 압전 기판의 단부에서 크랙 등이 발생할 수가 있었다.

본 발명은 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 압전 기판과 지지 기판을 접착층을 통해 접합한 것에 있어서, 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있는 복합 기판 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 주 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 본 발명의 복합 기판은,

지지 기판과,

압전 기판과,

상기 지지 기판과 상기 압전 기판을 접착하는 접착층을 구비하며,

상기 지지 기판과 접착되어 있는 측의 상기 압전 기판의 면을 제1 면이라고 하고 그 제1 면의 반대측의 면을 제2 면이라고 했을 때, 상기 제1 면을 상기 제2 면에 대해 수직 방향으로 상기 제2 면에 투영하면 상기 제1 면이 상기 제2 면의 내측에 들어가도록 상기 압전 기판에 팽출부가 형성되어 있고,

상기 압전 기판으로부터 상기 접착층을 지나 상기 지지 기판까지 연속된 외주면을 갖는 것이다.

본 발명의 복합 기판 제조 방법은,

(a) 지지 기판과, 모서리가 모따기된 압전 기판을 준비하는 공정과,

(b) 상기 지지 기판의 표면의 접합부와 상기 압전 기판의 이면을 접착층을 통해 접합하여 접합 기판을 형성하는 공정과,

(c) 상기 접합 기판의 외주면을 연삭하고, 상기 압전 기판의 표면과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 개재시켜, 그 압전 기판의 표면을 상기 연마 정반에 의해 연마함으로써 상기 압전 기판의 두께를 얇게 하고 상기 압전 기판의 표면을 경면 연마하는 공정을 포함하며, 상기 공정 (c)에서는, 상기 지지 기판과 접착되어 있는 측의 상기 압전 기판의 면을 제1 면이라고 하고 그 제1 면의 반대측의 면을 제2 면이라고 했을 때, 상기 제1 면을 상기 제2 면에 대해 수직 방향으로 상기 제2 면에 투영하면 상기 제1 면이 상기 제2 면의 내측에 들어가도록 상기 압전 기판에 팽출부를 형성하고, 상기 압전 기판으로부터 상기 접착층을 지나 상기 지지 기판까지 연속된 외주면을 형성하도록 상기 접합 기판을 가공하는 것이다.

본 발명의 복합 기판은, 지지 기판과 접착되어 있는 측의 압전 기판의 면을 제1 면이라고 하고 제1 면의 반대측의 면을 제2 면이라고 했을 때, 제1 면을 제2 면에 대해 수직 방향으로 제2 면에 투영하면 이 제1 면이 제2 면의 내측에 들어가도록 압전 기판에 팽출부가 형성되어 있다. 또한, 압전 기판으로부터 접착층을 지나 지지 기판까지 연속된 외주면이 형성되어 있다. 이러한 본 발명의 복합 기판 및 그 제조 방법에서는 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다. 이러한 효과가 얻어지는 이유는 이하와 같이 짐작된다. 예컨대, 압전 기판에 있어서, 접착층에 의해 지지 기판에 접착되어 있는 제1 면에 비해, 접착되어 있지 않은 제2 면이 크게 형성되어 있고, 자유도가 높은 제2 면 측의 볼륨이 비교적 크게 되어 있다. 이 팽출부의 존재에 의해, 가열되었을 때 등 지지 기판 및 압전 기판의 팽창 및 수축으로 인해 생기는 단부에서의 응력을 완화시킬 수 있는 것이라고 짐작된다. 또한, 연속된 외주면이 형성되어 있기 때문에 접합되어 있는 외주면에서의 문제점을 보다 저감할 수 있다.

도 1은 복합 기판(10)의 구성을 개략적으로 도시한 구성도.
도 2는 복합 기판(10)의 제조 프로세스의 일례를 모식적으로 도시한 단면도.
도 3은 연삭 장치(30)의 구성을 개략적으로 도시한 설명도.
도 4는 연마 전의 접합 기판(20)의 외주면을 연삭할 때의 숫돌차(34)의 이동 상태를 도시한 A-A’ 부분 단면도.
도 5는 복합 기판(10B)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 6은 복합 기판(10C)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 7은 복합 기판(10D)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 8은 복합 기판(10E)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 9는 복합 기판(10F)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 10은 복합 기판(10G)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 11은 비교예 1의 복합 기판(110)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도.
도 12는 가열 처리 후의 실시예 1 및 비교예 1의 복합 기판의 모식도.

다음, 본 발명을 실시하기 위한 실시형태를 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시형태인 복합 기판(10)의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다. 본 발명의 복합 기판(10)은 복수 개의 기판이 접합되어 구성되어 있다. 복합 기판(10)은 지지 기판(12)과, 압전 기판(14)과, 지지 기판(12)과 압전 기판(14)을 접착하는 접착층(19)을 구비한다. 이 복합 기판(10)은 지지 기판(12)과 접착되어 있는 측의 압전 기판(14)의 면을 제1 면(15)이라고 하고 제1 면(15)의 반대측의 면을 제2 면(16)이라고 했을 때, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 압전 기판(14)에 팽출부(14a)가 형성되어 있다. 또한, 본 발명의 복합 기판(10)은 압전 기판(14)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 또한, 이 복합 기판(10)은 한 부분이 평편한 원형으로 형성되어 있다. 이 평편한 부분은 오리엔테이션 플랫(OF)이라고 불리는 부분으로서, 예컨대 탄성 표면파 디바이스의 제조 공정에서 제반 조작을 수행할 때 등에 웨이퍼 위치나 방향의 검출 등을 수행할 때 이용된다.

지지 기판(12)은 그 상면인 접착면(11)에 압전 기판(14)을 접착하고 이를 지지하는 기판이다. 지지 기판(12)의 재질로는, 예컨대 실리콘, 사파이어, 질화 알루미늄, 알루미나, 붕규산 유리, 석영 유리, 탄탈륨산 리튬, 니오븀산 리튬, 니오븀산 리튬-탄탈륨산 리튬 고용체 단결정, 붕산 리튬, 란가사이트(langasite), 수정 등을 들 수 있다. 지지 기판(12)에는, 상면인 접착면(11)과 하면의 사이에, 접착면(11)보다 외주가 작은 잘록부(13)가 형성되어 있다. 잘록부(13)는 이 잘록부(13)의 단면[접착면(11)에 대해 평행한 단면]을 접착면(11)에 대해 수직 방향으로 접착면(11)에 투영하면 이 단면이 접착면(11)의 내측에 들어가는 형상으로 형성되어 있다. 이 지지 기판(12)은 압전 기판(14)과 다른 열팽창 계수를 가질 수도 있는데, 압전 기판(14)보다 열팽창 계수가 작은 것이 바람직하다. 지지 기판(12)은, 압전 기판(14)과의 열팽창 계수의 차가 5ppm/℃ 이상인 것으로 할 수도 있다. 열팽창 계수의 차를 5ppm/℃ 이상으로 해도 압전 기판(14)의 형상에 의해 압전 기판(14)의 단부에서의 크랙의 발생이나 치핑의 발생 등을 억제할 수 있다. 또한, 지지 기판(12)의 열팽창 계수는 압전 기판(14)의 열팽창 계수가 13?20ppm/℃인 경우에는 2?7ppm/℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 복합 기판(10)의 압전 기판(14) 및 지지 기판(12)에 사용되는 대표적인 재질의 열팽창 계수를 표 1에 나타냈다.

접착층(19)은 지지 기판(12)과 압전 기판(14)을 접착하는 층이다. 접착층(19)의 재질로는, 특별히 한정되지 않지만, 내열성을 갖는 유기 접착제가 바람직하며, 예컨대 에폭시계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 이 접착층(19)은 지지 기판(12) 측으로부터 압전 기판(14) 측으로 갈수록 외주가 커지도록 형성되어 있다.

압전 기판(14)은 탄성파(특히, 탄성 표면파)를 전파시킬 수 있는 기판으로 할 수도 있다. 압전 기판(14)의 재질로는, 예컨대 탄탈륨산 리튬, 니오븀산 리튬, 니오븀산 리튬-탄탈륨산 리튬 고용체 단결정, 붕산 리튬, 란가사이트, 수정 등을 들 수 있다. 이 압전 기판(14)에 있어서, 지지 기판(12)과 접착되어 있는 측의 면(하면)을 제1 면(15)이라고 하고 제1 면(15)의 반대측의 면(상면)을 제2 면(16)이라고 한다. 압전 기판(14)은 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 이 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가는 팽출부(14a)가 형성되어 있다. 즉, 압전 기판(14)은 제1 면(15)으로부터 제2 면(16)으로 갈수록 외주가 커지는 외주면(17)이 형성되어 있다. 또한, 제1 면(15)은 지지 기판(12)과의 접착에 기여하는 면이다. 또한, 압전 기판(14)은 제2 면(16)에 대해 수직이며 복합 기판(10)의 중심을 지나는 단면에서, 제1 면(15)으로부터 압전 기판(14)의 팽출부(14a)를 향한 접선과 제1 면(15)의 연장선이 이루는 각도(θ)가 예각이 되도록 외주면(17)이 형성되어 있다. 여기서, 복합 기판(10)의 중심이란, 예컨대 OF 부분을 제외한 외형의 중심으로 할 수도 있다(도 1 참조). 이 각도(θ)는 90° 미만이며, 0°를 초과하는 것이 바람직하고, 70° 이하 20° 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 각도(θ)가 70° 이하 20° 이상에서는 압전 기판(14)의 단부에서의 기계적 강도를 보다 확보할 수 있어 바람직하다. 이 압전 기판(14)은 열팽창 계수가 13?20ppm/℃인 것을 사용할 수 있다.

복합 기판(10)은 탄성파 디바이스에 사용하는 것으로 할 수도 있다. 탄성파 디바이스로는, 탄성 표면파 디바이스나 램파(Lamb wave) 소자, 박막 공진자(FBAR) 등을 들 수 있다. 예컨대, 탄성 표면파 디바이스는 압전 기판의 표면에, 탄성 표면파를 여진시키는 입력측의 IDT(InterDigital Transducer) 전극[빗형 전극, 발(簾)형 전극이라고도 함]과, 탄성 표면파를 수신하는 출력측의 IDT 전극을 설치한 것이다. 입력측의 IDT 전극에 고주파 신호를 인가하면, 전극 사이에 전계가 발생하여 탄성 표면파가 여진되어 압전 기판 상에서 전파해 나간다. 그리고, 전파 방향에 설치된 출력측의 IDT 전극으로부터, 전파된 탄성 표면파를 전기 신호로서 취출할 수 있다. 본 발명의 복합 기판(10)을 이용한 탄성파 디바이스는 열팽창 등으로 인한 응력을 완화시킬 수 있고, 압전 기판(14)이나 접착층(19), 지지 기판(12) 등의 단부에서의 문제점, 예컨대 크랙이나 치핑이 발생하는 것을 억제할 수 있다.

다음, 이 복합 기판(10)의 제조 방법의 일례에 대해 설명한다. 도 2는 복합 기판(10)의 제조 프로세스의 일례를 모식적으로 도시한 단면도이다. 도 3은 연삭 장치(30)의 구성을 개략적으로 도시한 설명도이다. 도 4는 연마 전의 접합 기판(20)의 외주면을 연삭할 때의 숫돌차(34)의 이동 상태를 도시한 A-A’ 부분 단면도이다. 복합 기판(10)의 제조 방법은, (a) 지지 기판과 모서리가 모따기된 압전 기판을 준비하는 공정과, (b) 지지 기판과 압전 기판을 접합하여 접합 기판을 형성하는 공정과, (c) 접합 기판의 외주면을 연삭하여, 압전 기판의 두께를 얇게 하고 압전 기판의 표면을 경면 연마하는 공정을 포함한다. 또한, 여기서는, 연삭 처리 전의 것을 각각 지지 기판(22), 압전 기판(24) 및 접착층(29)이라고 칭한다.

공정 (a)에서는, 지지 기판(22)과, 탄성파를 전파시킬 수 있으며 모서리가 모따기된 압전 기판(24)을 준비한다[도 2의 (a)]. 여기서, 지지 기판(22)이나 압전 기판(24)으로는 전술한 재질의 것을 사용할 수 있다. 지지 기판(22)의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 직경이 50?150㎜, 두께가 250?500㎛이다. 지지 기판(22)은 모서리가 미리 모따기되어 있을 수도 있다. 압전 기판(24)의 크기는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 직경이 50?150㎜, 두께가 250?500㎛로 할 수 있다. 또한, 압전 기판(24)은 모서리가 미리 모따기되어 있기 때문에 압전 기판을 운반할 때 모서리가 무언가에 부딪쳤다고 해도 치핑이 잘 발생하지 않는다. 여기서, 모따기란 2개의 면의 교차 부분(모서리)이 정해진 각도의 면에서 커팅된 C 모따기일 수도 있고, 모서리가 정해진 곡률 반경이 되도록 커팅된 R 모따기일 수도 있다. 또한, 압전 기판의 이면에는, 예컨대 두께가 0.1?5㎛인 금속이나 이산화 규소의 층이 형성되어 있을 수도 있다.

공정 (b)에서는, 지지 기판(22)의 상면인 접착면(21)과 압전 기판(24)의 이면인 제1 면(25)을 접착층(29)을 통해 접합하여 접합 기판(20)을 형성한다. 예컨대, 접착면(21) 및 제1 면(25)의 한쪽 또는 양쪽에 접착제를 균일하게 도포하고, 양자를 서로 포갠 상태에서 접착제를 고화시킴으로써 접합 기판(20)을 형성한다[도 2의 (b)]. 여기서, 접착제는 내열성을 갖는 유기 접착제가 바람직하며, 예컨대 에폭시계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 유기 접착제를 도포하는 방법으로는, 예컨대 스핀 코팅이나 인쇄를 들 수 있다. 또한, 공정 (a)에서 압전 기판보다 열팽창 계수가 작은 지지 기판을 준비한 경우에는, 가열하여 형성된 접착층의 두께는 0.1㎛ 이상 1.0㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접착층의 두께가 1.0㎛ 이하에서는 온도 변화에 대한 주파수 특성의 변화를 억제하는 효과를 얻을 수 있고, 접착층의 두께가 0.1㎛ 이상에서는 보이드의 영향을 잘 받지 않아, 온도 변화에 대한 주파수 특성의 변화를 억제하는 효과를 얻을 수 있다.

공정 (c)에서는, 접합 기판의 외주면을 연삭하여, 압전 기판의 두께를 얇게 하고 압전 기판의 표면을 경면 연마한다[도 2의 (c)]. 구체적으로는, 이 공정 (c)에서는, 압전 기판으로부터 접착층을 지나 지지 기판까지 연속된 외주면을 형성하도록 접합 기판의 외주면을 연삭한다. 이 때, 복합 기판(10)의 외주면의 적어도 일부에, 압전 기판으로부터 접착층을 지나 지지 기판까지 연속된 한 면의 외주면을 형성하면 된다. 또한, 이 공정 (c)에서는, 지지 기판과 접착되어 있는 측의 압전 기판의 면을 제1 면(25)이라고 하고 압전 기판(14)의 두께를 얇게 한 후의 제1 면의 반대측의 면을 제2 면(16)이라고 했을 때, 제1 면(25)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(25)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록, 압전 기판(14)에 팽출부(14a)를 형성한다. 여기서는, 지지 기판(22)의 접착면(21)으로부터 압전 기판(24)의 상면(26)으로 갈수록 외주가 더 커지는 외주면(27)을 연삭에 의해 제작할 수도 있다. 이와 같이 하면 지지 기판(12)의 접착면(11)보다 큰 면적의 압전 기판(14)이 그 상방에 형성되어 복합 기판(10)의 외주측의 단부에서의 응력을 완화시킬 수 있다. 이 공정 (c)에서는, 접합 기판(20)의 외주면을 연삭함에 있어서, 예컨대 지지 기판(12)에 잘록부(13)를 형성하도록 압전 기판(24)과 접착층(29)을 연삭하고, 지지 기판(22)의 일부까지 연삭하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 미접착 부분이 생기기 쉬운 접착층(29)의 외주 부분을 충분히 연삭할 수 있어, 접착층의 외주측에서의 박리를 보다 억제하기 쉽다. 또한, 제2 면(16)에 대해 수직이며 복합 기판(10)의 중심을 지나는 단면에서, 제1 면(25)으로부터 압전 기판(14)의 팽출부(14a)를 향한 접선과 제1 면(25)의 연장선이 이루는 각도(θ)가 예각이 되도록 접합 기판을 가공할 수도 있다. 이 각도(θ)는 90° 미만이며, 0°를 초과하는 것이 바람직하고, 70° 이하 20° 이상인 것이 보다 바람직하다. 이 각도(θ)가 70° 이하 20° 이상에서는 압전 기판(14)의 단부에서의 기계적 강도를 보다 확보할 수 있어 바람직하다. 또한 이 공정 (c)에서는, 압전 기판의 모따기 부분이 없어지도록 접합하여 기판을 가공하는 것이 바람직하다. 이 때, 접착층(29) 측의 압전 기판의 모따기 부분이 적어도 없어지도록 접합 기판을 연삭할 수도 있다. 이와 같이 하면, 지지 기판(12)과 압전 기판(14)을 보다 확실하게 접착층(19)에 의해 접착할 수 있어 접착층(19)의 외주측에서의 박리 등을 보다 억제하기 쉽다. 또한, 이 공정 (c)에서는, 지지 기판의 최초의 외경이 유지되도록 연삭할 수도 있다. 이와 같이 하면, 공정 (c)를 실시하기 전후에, 동일한 외경의 규격에 따른 장치나 지그 등을 이용할 수 있다.

접합 기판(20)의 외주면을 연삭하는 연삭 장치로는, 예컨대 도 3에 도시한 바와 같이, 자전하는 접합 기판(20)의 외주면에 마찬가지로 자전하는 숫돌차(34)의 지석부(38)를 접촉시켜 연삭하는 연삭 장치(30)를 이용할 수 있다. 혹은, 자전하는 접합 기판의 외주면을 회전하지 않는 지석에 접촉시켜 연삭하는 장치나, 자전과 함께 접합 기판의 주위를 공전하는 숫돌차의 지석을 접합 기판의 외주면에 접촉시켜 연삭하는 장치 등을 이용할 수도 있다. 연삭 장치(30)는, 미리 높이를 조절한 숫돌차(34)를 회전시키면서 수평 이동시켜 접합 기판(20)의 외주면에 이 숫돌차(34)의 지석부(38)를 압박하여 연삭하는 연삭 기구를 구비한다. 이 연삭 장치(30)에서는 지지 기판(12)을 하측으로 하여 진공 흡착 방식으로 접합 기판(20)을 회전 유지대(32)에 유지하고, 숫돌차(34)와 동일한 방향으로 이 접합 기판(20)을 회전하게 한다. 지석부(28)는 도 4에 도시한 바와 같이, 단면에서 보았을 때 직사각형의 외주측의 선단에 삼각형이 형성되어 있는 링형의 부재로서, 숫돌차 본체(36)의 상부측면에 고정되어 있다. 도 4의 점선은 숫돌차(34)를 수평 이동시켜 연삭이 종료했을 때의 숫돌차(34)의 위치를 나타내고 있다.

공정 (c)에서는, 압전 기판(24)의 표면과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 개재시켜 압전 기판(24)의 상면(26)을 연마 정반에 의해 연마함으로써 압전 기판(24)의 두께를 얇게 하고, 압전 기판(24)의 표면을 경면 연마한다[도 2의 (c)]. 이 처리에서 사용되는 장치로는 일반적인 연마기를 들 수 있다. 예컨대, 접합 기판(20)의 한쪽 면을 연마하는 연마기에서는, 먼저 압력판(pressure plate)과 연마 정반의 사이에 연마 대상인 접합 기판(20)을 가압하여 끼워넣고, 접합 기판(20)과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급하면서 압력판에 자전 운동을 부여함으로써 압전 기판(24)을 얇게 한다. 계속해서, 연마 정반을 표면에 패드가 붙여진 것으로 하며 연마 지립을 번수가 높은 것으로 변경하고, 압력판에 자전 운동 및 공전 운동을 부여함으로써 압전 기판(24)의 표면을 경면 연마한다. 이 공정 (c)에 제공되는 접합 기판(20)은 압전 기판(24)의 가장자리 부분이 접착층(29)으로부터 이격되어 있지 않기 때문에 압전 기판(24)의 표면을 연마 지립으로 처리할 때 이 가장자리 부분이 접착층(29)으로부터 이격된 것[예컨대, 공정 (c)를 실시하기 전의 접합 기판]에 비해 압전 기판(24)의 가장자리 부분의 치핑이 잘 발생하지 않는다.

이상 설명한 실시형태의 복합 기판(10)의 제조 방법에 의하면, 도 1에 도시한 복합 기판(10)을 제작할 수 있다. 이 복합 기판(10)에서는, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 압전 기판(14)이 형성되어 있다. 또한, 접착면(11)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 접착면(11)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 지지 기판(12)이 형성되어 있다. 이러한 복합 기판(10)에서는, 지지 기판(12)의 접착면(11)의 상방에는 접착면(11)보다 외주가 큰 압전 기판(14)이 형성되기 때문에, 예컨대 그 후의 공정에서의 가열에 의한 팽창 및 수축의 영향에 의해 생길 수 있는 복합 기판(10)의 단부에서의 크랙 등의 발생을 보다 억제할 수 있다. 이 이유는, 예컨대 지지 기판(12)의 접합부(11)보다 큰 압전 기판(14)이 그 상방에 형성되어 있고, 가열되었을 때 등 지지 기판(12)이나 압전 기판(14)의 팽창 및 수축에 의해 생기는 단부에서의 응력을 완화시킬 수 있기 때문이라고 생각된다. 또한, 공정 (c)의 실시 시에는 압전 기판(14)의 외주면은 모따기 부분이 없어지기 때문에, 압전 기판(14)의 가장자리는 접착층(19)으로부터 이격된 상태로 되지 않아, 모따기 등에 의해 압전 기판(14)의 가장자리가 접착층(19)으로부터 이격된 상태가 된 것에 비해 치핑이 잘 발생하지 않는다. 이 이유는, 압전 기판(14)의 가장자리가 접착층(19)으로부터 이격되어 있는 경우에는 압전 기판(14)의 표면을 연마하면 그 가장자리 부분이 날카로운 엣지가 되어 연마 시의 압전 기판(14)의 두께 방향으로 작동하는 힘에 의해 치핑이 발생하기 쉬운데 반해, 압전 기판(14)의 가장자리가 접착층(19)으로부터 이격되지 않은 경우에는 그와 같은 치핑이 잘 발생하지 않기 때문이라고 생각된다. 따라서, 복합 기판의 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한, 다양한 실시형태로 실시할 수 있음은 물론이다.

예컨대, 전술한 실시형태에서는 제1 면(15)으로부터 제2 면(16)으로 갈수록 외주가 커지도록 외주면(17)을 형성하는 것으로 했지만, 도 5에 도시한 바와 같이, 압전 기판의 상면을 모따기한 복합 기판(10B)으로 할 수도 있다. 이 복합 기판(10B)에서는, 전술한 복합 기판(10)과 마찬가지로, 제1 면(15B)을 제2 면(16B)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16B)에 투영하면 제1 면(15B)이 제2 면(16B)의 내측에 들어가도록 압전 기판(14B)이 형성되어 있다. 또한, 압전 기판(14B)에는, 상면인 제2 면(16B)과 하면인 제1 면(15B)의 사이에 제2 면(16B)보다 외주가 큰 돌출부(17a)가 형성되어 있다. 돌출부(17a)는 이 돌출부(17a)의 단면[제1 면(15)에 대해 평행한 단면]을 제2 면(16B)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16B)에 투영하면 이 단면이 제1 면(15)의 내측에 들어가는 형상으로 형성되어 있다. 이와 같이 해도 접착층(19)에 의해 지지 기판(12)에 접착되어 있는 제1 면(15B)에 비해, 접착되어 있지 않은 제2 면(16B)이 크게 형성되어 있어, 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 단면에서 보았을 때 직선 형상의 외주면을 형성하는 것으로 했지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 단면에서 보았을 때 곡선형의 외주면을 형성하는 복합 기판(10C)으로 할 수도 있다. 이 지지 기판(12C)의 외주면은 잘록부(13C)로부터 접착면(11C) 측을 향해 대략 수직으로 상승한 후 서서히 외측을 향해 경사지도록 지지 기판(12C)이 형성되어 있다. 또한, 복합 기판(10C)의 외주면은 제1 면(15C)으로부터 제2 면(16C)으로 갈수록 외측으로의 경사가 대략 수직이 되도록 압전 기판(14C)이 형성되어 있다. 또한, 복합 기판(10C)도 압전 기판(14C)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12C)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 이 복합 기판(10C)에서도, 제1 면(15C)을 제2 면(16C)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16C)에 투영하면 제1 면(15C)이 제2 면(16C)의 내측에 들어가도록 형성되어 있어, 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 지지 기판(12)에 잘록부(13)가 형성되어 있는 것으로 했지만, 도 7에 도시한 바와 같이, 잘록부가 형성되지 않은 지지 기판(12D)을 구비한 복합 기판(10D)으로 할 수도 있다. 이 복합 기판(10D)도 압전 기판(14)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12D)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 이 복합 기판(10D)에서도, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 형성되어 있어 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는 지지 기판(12)의 잘록부(13)에 있어서 접착면(11)에 평행한 면이 형성되어 있는 것으로 했지만, 도 8에 도시한 바와 같이, 잘록부(13E)에 있어서 접착면(11)에 대해 경사진 면이 형성되어 있는 지지 기판(12E)을 구비한 복합 기판(10E)으로 할 수도 있다. 이 복합 기판(10E)도 압전 기판(14)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12E)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 이 복합 기판(10E)에서도, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 형성되어 있어 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는 잘록부(13)가 지지 기판(12)에 형성되어 있는 것으로 했지만, 도 9에 도시한 바와 같이, 잘록부(13F)가 압전 기판(14F)에 형성된 복합 기판(10F)으로 할 수도 있다. 이 복합 기판(10F)에 있어서, 압전 기판(14F)은 제1 면(15F)과 평행한 단면(13a)을 제1 면(15F)에 대해 수직 방향으로 제1 면(15F)에 투영하면 이 단면(13a)이 제1 면(15F)의 내측에 들어가는 잘록부(13F)가 형성되어 있다. 이 복합 기판(10F)도 압전 기판(14F)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12F)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 이 복합 기판(10F)에서도, 제1 면(15F)을 제2 면(16F)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16F)에 투영하면 제1 면(15F)이 제2 면(16F)의 내측에 들어가도록 형성되어 있어 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 제2 면(16)에 대해 수직이며 복합 기판(10)의 중심을 지나는 단면에서, 제1 면(15)으로부터 팽출부(14a)를 향한 접선과 제1 면(15)의 연장선이 이루는 각도(θ)가 예각이 되도록 외주면(17)이 형성되어 있는 것으로 했지만, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 면(15G)보다 제2 면(16G) 측에서 외주가 커지도록 단차형으로 형성된 압전 기판(14G)을 구비한 복합 기판(10G)으로 할 수도 있다. 이 복합 기판(10G)도 압전 기판(14G)으로부터 접착층(19)을 지나 지지 기판(12G)까지 연속된 외주면을 가지고 있다. 이 복합 기판(10G)에서도, 제1 면(15G)을 제2 면(16G)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16G)에 투영하면 제1 면(15G)이 제2 면(16G)의 내측에 들어가도록 형성되어 있어, 제2 면 측의 볼륨을 비교적 크게 하는 것이 가능하므로 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있다.

전술한 실시형태에서는, 지지 기판(12)과 압전 기판(14)을 접착층(19)으로 접착한 후에 외주면을 연삭함으로써 외주면을 형성하는 것으로 했지만, 특별히 이에 한정되지 않으며, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영하면 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 미리 형성된 지지 기판(12)이나 압전 기판(14)을 접착층(19)에 의해 접착하는 것으로 할 수도 있다.

전술한 실시형태에서는 지지 기판(12)의 일부까지 연삭하는 것으로 했지만, 특별히 이에 한정되지 않으며, 예컨대 압전 기판(14)이나 접착층(19)은 연삭하되 지지 기판(12)을 연삭하지 않는 것으로 할 수도 있다.

실시예

이하에서는 본 발명의 복합 기판을 구체적으로 제조한 예를 실시예로서 설명한다.

[실시예 1]

먼저, 압전 기판(14)으로서, 오리엔테이션 플랫부(OF부)를 가지며, 직경이 100㎜, 두께가 250㎛인 탄탈륨산 리튬 기판(LT 기판)을 준비했다. 또한, 지지 기판(12)으로서, OF부를 가지며, 직경이 100㎜, 두께가 350㎛인 지지 기판으로서의 실리콘 기판을 준비했다[도 2의 (a)]. 여기서, LT 기판은, 탄성 표면파(SAW)의 전파 방향을 X라고 할 때 절단각이 회전 Y 커팅판인 42°Y 커팅 X 전파 LT 기판을 사용했다. 또한, LT 기판은 모서리가 모따기되어 있다. 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, LT 기판의 외주면으로부터 300㎛ 내측의 위치부터 모따기가 시작되고, 이 위치에서의 모따기의 각도는 20°이다. 이어서, 실리콘 기판에 스핀 코팅에 의해 에폭시계 접착제를 도포하고, LT 기판을 붙이고 180℃로 가열하여 접착층(19)(에폭시계 접착제가 고화된 층)의 두께가 0.3㎛인 접합 기판(20)을 형성했다[도 2의 (b)].

이어서, 도 3 및 도 4에 도시한 연삭 장치(30)를 사용하여, 이 접합 기판(20)의 외주면을 연삭했다[도 2의 (c)]. 본 실시예에서는 접착면(11)의 연장면과 교차부(18)에서의 접선이 이루는 각도(θ)가 45°가 되는 지석부(38)를 이용하여 접합 기판(20)의 외주면을 연삭했다. 또한, 실리콘 기판의 표면으로부터 100㎛ 아래의 위치가 지석부(38)의 하면의 위치가 되도록 숫돌차(34)의 높이를 조절했다. 연삭 후, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 실리콘 기판은 표면으로부터 100㎛, 외주로부터 1㎜ 연삭되었지만, 최초의 외경은 유지되었다. 또한, LT 기판 및 접착층은 실리콘 기판의 외주로부터 1㎜ 내측의 위치까지 연삭되었다. 이와 같이, 연삭 후에는 LT 기판의 모따기 부분이 없어지고, LT 기판의 외주면과, 접착층의 외주면과, 실리콘 기판에 있어서 접착층 측의 외주면이 동일면 상에 있게 되었다. 여기서, 지석부(38)와 접합 기판(20)과의 접촉 위치를 지석부(38)의 외주면이 1초 당 통과하는 길이가 1500m가 되도록 숫돌차(34)를 회전시켰다. 또한, 지석부(38)와 접합 기판(20)과의 접촉 위치를 접합 기판(20)의 외주면이 1초 당 통과하는 길이가 5㎜가 되도록 회전 유지대(32)를 회전시켰다.

이어서, 연마기로 LT 기판의 두께가 30㎛가 될 때까지 연마했다[도 2의 (d)]. 연마기로는, 이하와 같이 두께를 얇게 한 후 경면 연마를 수행하는 것을 사용했다. 즉, 두께를 얇게 할 때에는 연마 정반과 압력판의 사이에 접합 기판(20)의 외주면을 연삭한 것(연삭 후 기판)을 끼워넣고, 그 연삭 후 기판과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급하고, 이 압력판에 의해 연삭 후 기판을 정반면에 압박하면서 압력판에 자전 운동을 부여하여 수행하는 것을 사용했다. 계속해서, 경면 연마를 수행할 때에는, 연마 정반을 표면에 패드가 붙여진 것으로 하며 연마 지립을 번수가 높은 것으로 변경하고, 압력판에 자전 운동 및 공전 운동을 부여함으로써 압전 기판의 표면을 경면 연마하는 것을 사용했다. 먼저, 연삭 후 기판의 LT 기판의 표면을 정반면에 압박하고, 자전 운동의 회전 속도를 100rpm, 연마를 계속하는 시간을 60분으로 해서 연마했다. 계속해서, 연마 정반을 표면에 패드가 붙여진 것으로 하며 연마 지립을 번수가 높은 것으로 변경하고, 연삭 후 기판을 정반면에 압박하는 압력을 0.2MPa, 자전 운동의 회전 속도를 100rpm, 공전 운동의 회전 속도를 100rpm, 연마를 계속하는 시간을 60분으로 하여 경면 연마했다. 동일한 제조 공정으로 5장의 복합 기판(10)을 제조했는데, LT 기판의 가장자리의 치핑은 발생하지 않았다.

[실시예 2, 실시예 3]

접착면(11)의 연장면과 교차부(18)에서의 접선이 이루는 각도(θ)가 각각 60° 및 70°가 되는 지석부(38)를 이용하여 접합 기판(20)의 외주면을 연삭한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 얻어진 복합 기판(10)을 각각 실시예 2, 실시예 3으로 했다.

[비교예 1]

도 11은 비교예 1의 복합 기판(110)의 구성을 개략적으로 도시한 단면도이다. 비교예 1은 도 2의 (b)의 접합 기판(20)을 형성한 후, 제1 면(151)의 연장면과 교차부(118)에서의 접선이 이루는 각도(θ)가 135°가 되는 지석부(38)를 이용하여 접합 기판(20)의 외주면을 연삭하여 제작했다. 이 비교예 1에서는 그 이외는 실시예 1과 동일한 공정을 거쳐 제작했다. 이 복합 기판(110)에서는, 지지 기판(112)과 접착되어 있는 측의 압전 기판(114)의 면을 제1 면(115)이라고 하고 제1 면(115)의 반대측의 면을 제2 면(116)이라고 했을 때, 제1 면(115)을 제2 면(116)에 대해 수직 방향으로 제2 면(116)에 투영하면 이 제1 면(115)이 제2 면(116)의 외측에 나오도록 압전 기판(114)이 형성되어 있다. 또한, 복합 기판(110)은 압전 기판(114)의 제2 면(116)(상면측)으로 갈수록 외주가 작아지도록 외주면(117)이 연삭된 형상을 가지고 있다. 이 비교예 1의 복합 기판을 5장 제작했는데, 실시예 1과 마찬가지로 LT 기판의 가장자리의 치핑은 발생하지 않았다. 따라서, 접합 기판(20)의 외주면을 연삭한 후에 LT 기판을 연마하면, 이 연마 시의 LT 기판의 치핑의 발생은 적어도 억제되는 것을 알 수 있었다.

[비교예 2]

접착면(111)의 연장면과 교차부(118)에서의 접선이 이루는 각도(θ)가 105°가 되는 지석부(38)를 이용하여 접합 기판(20)의 외주면을 연삭한 것 이외에는, 비교예 1과 동일한 공정을 거쳐 얻어진 복합 기판(110)을 비교예 2로 했다.

다음, 얻어진 실시예 1?3 및 비교예 1, 비교예 2의 복합 기판을 공기 중 260℃에서 1시간에 걸쳐 가열 처리했다. 실시예 1?3 및 비교예 1, 비교예 2의 복합 기판의 각도(θ) 및 가열 처리 후의 크랙의 유무를 표 2에 나타냈다. 도 12는 가열 처리 후의 실시예 및 비교예의 복합 기판의 모식도이다. 표 2 및 도 12에 도시한 바와 같이, 실시예 1?3에서는 열처리를 수행한 후에 복합 기판(10)의 단부에서의 치핑이나 크랙 등의 문제점은 볼 수 없었다. 한편, 비교예 1에서는 열처리를 수행한 후에 압전 기판(114)의 단부에서 미세한 크랙의 발생이 확인되었다. 따라서, 압전 기판(14)의 제1 면(15)과 외주면(17)이 교차하는 교차부(18)에서의 접선과 압전 기판의 제1 면(15)을 연장한 연장면이 이루는 각도(θ)가 0°<θ<90°가 되도록 외주면(17)이 형성되어 있다면 복합 기판의 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 특히, 실시예 1?3과 같이, 제1 면(15)을 제2 면(16)에 대해 수직 방향으로 제2 면(16)에 투영했을 때 제1 면(15)이 제2 면(16)의 내측에 들어가도록 압전 기판(14)이 형성되어 있다면, 복합 기판의 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있음을 알 수 있었다. 혹은, 압전 기판(14)의 제1 면(15)과 외주면(17)이 교차하는 교차부(18)에서의 접선과 압전 기판의 제1 면(15)을 연장한 연장면이 이루는 각도(θ)가 예각이 되도록 외주면(17)이 형성되어 있다면, 복합 기판의 단부에서의 문제점의 발생을 보다 억제할 수 있음을 알 수 있었다.

본 출원은 2009년 7월 30일에 출원된 일본 특허 출원 제2009-177587호를 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용 전부가 본 명세서에 포함된다.

산업상 이용가능성

본 발명은 압전 기판을 갖는 복합 기판의 기술 분야에 이용 가능하다.

Claims

지지 기판과,
압전 기판과,
상기 지지 기판과 상기 압전 기판을 접착하는 접착층
을 구비하며,
상기 지지 기판과 접착되어 있는 측의 상기 압전 기판의 면을 제1 면이라고 하고 그 제1 면의 반대측의 면을 제2 면이라고 했을 때, 상기 제1 면을 상기 제2 면에 대해 수직 방향으로 상기 제2 면에 투영하면 상기 제1 면이 상기 제2 면의 내측에 들어가도록 그 압전 기판에 팽출부가 형성되어 있고,
상기 압전 기판으로부터 상기 접착층을 지나 상기 지지 기판까지 연속된 외주면을 갖는 복합 기판.
제1항에 있어서, 상기 제2 면에 대해 수직이며 복합 기판의 중심을 지나는 단면에서, 상기 제1 면으로부터 상기 압전 기판의 팽출부를 향한 접선과 상기 제1 면의 연장선이 이루는 각도(θ)는 예각인 것인 복합 기판.
제2항에 있어서, 상기 각도(θ)는 45°≤θ≤ 70°의 범위인 것인 복합 기판.
(a) 지지 기판과, 모서리가 모따기된 압전 기판을 준비하는 공정과,
(b) 상기 지지 기판의 표면의 접합부와 상기 압전 기판의 이면을 접착층을 통해 접합하여 접합 기판을 형성하는 공정과,
(c) 상기 접합 기판의 외주면을 연삭하고, 상기 압전 기판의 표면과 연마 정반의 사이에 연마 지립을 개재시켜, 그 압전 기판의 표면을 그 연마 정반에 의해 연마함으로써 상기 압전 기판의 두께를 얇게 하고 상기 압전 기판의 표면을 경면 연마하는 공정
을 포함하며,
상기 공정 (c)에서는, 상기 지지 기판과 접착되어 있는 측의 상기 압전 기판의 면을 제1 면이라고 하고 그 제1 면의 반대측의 면을 제2 면이라고 했을 때, 상기 제1 면을 상기 제2 면에 대해 수직 방향으로 상기 제2 면에 투영하면 상기 제1 면이 상기 제2 면의 내측에 들어가도록 상기 압전 기판에 팽출부를 형성하고, 상기 압전 기판으로부터 상기 접착층을 지나 상기 지지 기판까지 연속된 외주면을 형성하도록 상기 접합 기판을 가공하는 것인 복합 기판 제조 방법.