KR20170078593A - 복합 기판의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 복합 기판의 제조 방법은, (a) 압전 기판과 지지 기판을 접합한 직경 2인치 이상의 접합 기판의 압전 기판측을, 상기 압전 기판의 두께가 20 ㎛ 이하가 될 때까지 경면 연마하는 공정과, (b) 상기 압전 기판의 외주부의 두께가 내주부보다 두꺼우며 또한 상기 압전 기판의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 이온 빔 가공하는 공정과, (c) 직경 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 연마 패드를 이용하여, 상기 연마 패드에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 상기 연마 패드를 회전시키며 이동시켜 CMP 연마를 행하고, 상기 이온 빔 가공에 의해 생긴 변질층 중 적어도 일부를 제거하여, 상기 압전 기판의 전체면을 평평하게 하는 공정을 포함한다.

Description

복합 기판의 제조 방법{PRODUCTION METHOD FOR COMPOSITE SUBSTRATE}
본 발명은 복합 기판의 제조 방법에 관한 것이다.
매우 얇은 압전 박막을 이용함으로써, 종래에 없는 고주파에서의 동작이 가능한 탄성파 디바이스를 실현하는 것이 기대된다. 압전 박막은, 결정성이 높으며, 임의의 결정축을 갖는, 균일한 두께의 압전 단결정 박막인 것이 바람직하다. 이러한 압전 박막을 얻는 방법으로서, 예컨대 특허문헌 1에서는, 압전 기판과 지지 기판을 접합한 직경 4인치 이상의 접합 기판의 압전 기판측을 경면 연마하고, 연마한 압전 기판의 두께 분포의 데이터를 작성하며, 두께 분포의 데이터에 기초하여 이온 빔 가공을 행하는 것 등이 제안되어 있다.
특허문헌 1: 국제 공개 제2014/104098호 팜플렛
그런데, 이온 빔 가공을 행하면, 압전 기판의 표면에 변질층이 생기는 경우가 있지만, 이러한 변질층이 될 수 있는 한 적은 것이 요구되는 경우가 있다. 그러나, 변질층을 제거하기 위해 연마를 행하면, 외주부에 새깅(sagging)이 생겨 압전 기판의 두께가 얇아져, 그 부분을 이용할 수 없는 경우가 있었다. 이 때문에, 변질층을 될 수 있는 한 적게 하여, 새깅의 발생을 억제할 수 있는 복합 기판의 제조 방법이 요구되고 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 변질층을 될 수 있는 한 적게 하여, 새깅의 발생을 억제할 수 있는 복합 기판의 제조 방법을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 바, 본 발명자들은, 압전 기판의 외주부의 두께가 두꺼워지도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공을 행하고, 압전 기판보다 소직경의 연마 패드를 압박력 일정하게 회전 및 이동시켜 CMP 연마를 행하는 것에 상도하였다. 그리고, 얻어진 복합 기판에서는, 압전 기판의 변질층이 적어 새깅의 발생이 억제되고 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법은,
(a) 압전 기판과 지지 기판을 접합한 직경 2인치 이상의 접합 기판의 압전 기판측을, 상기 압전 기판의 두께가 20 ㎛ 이하가 될 때까지 경면 연마하는 공정과,
(b) 상기 압전 기판의 외주부의 두께가 내주부보다 두꺼우며 또한 상기 압전 기판의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 공정과,
(c) 직경 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 연마 패드를 이용하여, 상기 연마 패드에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 압전 기판에 대하여 상대적으로 이동시켜 CMP 연마를 행하고, 상기 공정 (b)에서 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공함으로써 생긴 변질층 중 적어도 일부를 제거하여, 상기 압전 기판의 전체면을 평평하게 하는 공정을 포함한다.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법에서는, 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공함으로써 생긴 변질층 중 적어도 일부를 제거하기 때문에, 변질층이 보다 적은 복합 기판을 제공할 수 있다. 이때, 압전 기판의 외주부의 두께가 두꺼워지도록 이온 빔 가공한 복합 기판에 대하여, 적절한 조건에서 CMP 연마를 행하기 때문에, CMP 연마에 의한 새깅의 발생을 억제할 수 있다.
도 1은 접합 기판(10)의 사시도이다.
도 2는 복합 기판(20)의 제조 방법의 설명도이다.
도 3은 일반적인 CMP 연마기(30)의 연마부의 사시도이다.
도 4는 소직경 공구 CMP 연마기(50)의 연마부의 사시도이다.
도 5는 소직경 공구 CMP 연마기(50)의 설명도이다.
도 6은 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 단면 TEM 사진이다.
도 7은 압전 기판의 측정선을 나타내는 설명도이다.
도 8은 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포이다.
도 9는 실시예 2의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포이다.
도 10은 실시예 3의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포이다.
도 11은 비교예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포이다.
이하에서는, 본 발명의 일실시형태에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다. 본 실시형태의 복합 기판의 제조 방법은, 이하에 나타내는 공정 (a)∼(c)를 포함한다. 도 1은 본 실시형태에서 이용하는 접합 기판(10)의 사시도이다. 도 2는 본 실시형태의 복합 기판(20)의 제조 방법의 설명도이다. 도 3은 예컨대 공정 (a)에서 이용하는 일반적인 CMP 연마기(30)의 연마부의 사시도이다. 도 4는 예컨대 공정 (c)에서 이용하는 소직경 공구 CMP 연마기(50)의 연마부의 사시도이고, 도 5는 소직경 공구 CMP 연마기(50)의 설명도이다.
1. 공정 (a)
공정 (a)에서는, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 접합한 직경 2인치 이상의 접합 기판(10)을 이용한다[도 2의 (A)]. 압전 기판(12)의 재질로서는, 탄탈산리튬, 니오븀산리튬, 니오븀산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정, 붕산리튬, 란가사이트, 수정 등을 들 수 있다. 지지 기판(14)의 재질로서는, 실리콘, 사파이어, 질화알루미늄, 알루미나, 무알칼리 유리, 붕규산 유리, 석영 유리, 탄탈산리튬, 니오븀산리튬, 니오븀산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정, 붕산리튬, 란가사이트, 수정 등을 들 수 있다. 압전 기판(12)의 크기는, 직경 2인치 이상, 바람직하게는 4인치 이상, 보다 바람직하게는 4인치∼8인치이며, 두께가 100 ㎛∼1000 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛∼500 ㎛인 것으로 하여도 좋다. 지지 기판(14)의 크기는, 직경이 압전 기판(12)과 동일하며, 두께가 100 ㎛∼1000 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛∼500 ㎛인 것으로 하여도 좋다. 또한, 접합 기판(10)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 배향판(OF)을 가져도 좋지만, OF를 갖지 않아도 좋다.
접합 기판(10)은, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 유기 접착층을 통해 접합시킨 것이거나, 직접 접합에 의해 일체화한 것으로 하여도 좋다. 유기 접착층의 재질로서는, 예컨대 에폭시 수지나 아크릴 수지 등을 들 수 있다. 직접 접합은, 압전 기판과 지지 기판의 각각의 접합면을 활성화한 후, 양접합면을 마주보게 한 상태로 양기판을 압박함으로써 행하여도 좋다. 접합면을 활성화하는 방법은, 예컨대, 접합면에의 불활성 가스(아르곤 등)의 이온 빔의 조사 외에, 플라즈마나 중성 원자 빔의 조사 등을 들 수 있다.
공정 (a)에서는, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 접합한 직경 2인치 이상의 접합 기판(10)의 압전 기판(12)측을, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하가 될 때까지 경면 연마한다[도 2의 (B)]. 압전 기판(12)의 두께를 20 ㎛ 이하로 하는 것은, 양호한 필터 특성(예컨대 온도 특성의 개선)을 실현하기 위해서이다. 이 두께는, 0.1 ㎛ 이상 20 ㎛ 이하가 바람직하고, 0.5 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 0.5 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 두께의 하한값은, 기계 가공의 정밀도 및 접합 계면에 있어서의 벌크파 반사에 의한 필터 특성의 열화 억제에 따라 설정하면 좋다. 두께가 0.1 ㎛ 이상이면 비교적 높은 두께 정밀도를 실현할 수 있고, 또한 벌크파 반사에 의한 필터 특성의 열화를 억제할 수 있기 때문에 바람직하다. 두께가 0.5 ㎛ 이상이면 충분한 두께 정밀도를 실현할 수 있고, 또한 벌크파 반사에 의한 필터 특성의 열화를 충분히 억제할 수 있기 때문에 보다 바람직하다.
공정 (a)에서는, 예컨대, 접합 기판(10)의 압전 기판(12)측을, 먼저 그라인더 가공기로 연마하고, 이어서 랩 가공기로 연마하며, 더욱 CMP 연마기로 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하가 될 때까지 경면 연마하여도 좋다. 이렇게 하면, 압전 기판(12)의 두께를 효율적으로 20 ㎛ 이하로 할 수 있다. 또한, CMP는, 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing)의 약칭이다.
공정 (a)에서는, CMP 연마기로서, 예컨대, 도 3에 나타내는 것과 같은 일반적인 CMP 연마기(30)를 이용하여도 좋다. CMP 연마기(30)는, 연마 패드(34)를 구비한 원반형이며 직경이 큰 연마 정반(32)과, 원반형이며 직경이 작은 기판 캐리어(36)와, 연마 지립을 포함하는 슬러리를 연마 패드(34)에 공급하는 파이프(38)와, 연마 패드(34)의 컨디셔닝을 행하는 컨디셔너(40)를 구비하고 있다. 연마 정반(32)은, 하면 중앙에 도시하지 않는 샤프트 및 구동 모터를 구비하고 있고, 구동 모터로 샤프트가 회전 구동됨으로써 축회전(자전)한다. 기판 캐리어(36)나 컨디셔너(40)는, 각각 상면 중앙에 샤프트를 구비하고 있고, 도시하지 않는 구동 모터로 샤프트가 회전 구동됨으로써 축회전(자전)한다. 기판 캐리어(36)는, 연마 정반(32)의 중심으로부터 어긋난 위치에 배치되어 있다. 이 연마기(30)로 접합 기판(10)을 연마하기 위해서는, 기판 캐리어(36)의 하면에 압전 기판(12)측을 하향으로 하여 접합 기판(10)을 장착하고, 연마 정반(32)의 연마 패드(34)와 기판 캐리어(36) 사이에 접합 기판(10)을 끼운다. 그리고, 파이프(38)로부터 연마 패드(34)에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급한다. 그렇게 하면, 접합 기판(10)과 연마 정반(32)의 연마 패드(24) 사이에 슬러리가 공급된다. 이 상태로, 기판 캐리어(36)에 의해 접합 기판(10)을 연마 패드(34)에 압박하면서, 연마 정반(32) 및 기판 캐리어(36)를 자전 운동시켜 CMP 연마를 행한다.
2. 공정 (b)
공정 (b)에서는, 압전 기판(12)의 외주부(16)의 두께가 내주부[외주부(16)보다 내측의 범위]보다 두껍고 또한 압전 기판(12)의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 압전 기판(12)의 표면을 이온 빔 가공한다[도 2의 (C)].
압전 기판(12)의 외주부(16)의 두께가 내주부보다 두꺼워진다는 것은, 압전 기판(12)의 중심(O)[압전 기판(12)이 원인 경우에는 원의 중심, OF를 갖는 경우 OF가 없다고 가정한 경우의 원의 중심]을 통과하는 임의의 직선(측정선이라고도 칭함)을 따라 압전 기판(12)의 두께를 측정하였을 때에, 외주부(16)의 두께가 내주부보다 두꺼워지는 것을 말한다. 예컨대, 압전 기판(12)의 외직경의 60%∼100%(바람직하게는 80%∼100%)의 범위를 외주부(16), 그것보다 내측의 범위를 내주부로 하여, 측정선 상에 있어서, 외주부(16)의 전체 범위에서 내주부의 어떤 부분보다 두께가 두꺼워지는 것을 말하는 것으로 하여도 좋다. 또한, 예컨대, 압전 기판(12)의 최외주로부터 20 ㎜(보다 바람직하게는 최외주로부터 10 ㎜)의 범위를 외주부(16), 그것보다 내측의 범위를 내주부로 하여, 측정선 상에 있어서, 외주부(16)의 전체 범위에서 내주부의 어떤 부분보다 두께가 두꺼워지는 것을 말하는 것으로 하여도 좋다. 압전 기판(12)의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차는, 전체 평면에서 100 ㎚ 이하로 하면 좋지만, 50 ㎚ 이하가 바람직하고, 20 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 외주부(16)의 두께는, 그 평균값(또는 중앙값)이 내주부의 두께의 평균값(또는 중앙값)에 비해서 10 ㎚∼50 ㎚ 두꺼운 것이 바람직하다.
공정 (b)에서는, 압전 기판(12)의 외직경의 90%∼100%(또는 최외주로부터 5 ㎜ 이내)의 범위에서 최외주를 향하여 두께가 증가하도록 가공하는 것이 바람직하다. 또한, 외직경의 80%∼100%(또는 최외주로부터 10 ㎜ 이내)의 범위에 있어서 최외주를 향하여 두께가 증가하도록 가공하는 것이 보다 바람직하고, 외직경의 60%∼100%(또는 최외주로부터 20 ㎜ 이내)의 범위에 있어서 최외주를 향하여 두께가 증가하도록 가공하는 것이 보다 바람직하다. 상기 각 범위에 있어서의 두께의 증가율은, 예컨대, 0.5 ㎚/㎜ 이상 10 ㎚/㎜ 이하로 하여도 좋고, 1 ㎚/㎜ 이상 5 ㎚/㎜ 이하가 바람직하며, 2 ㎚/㎜ 이상 4 ㎚/㎜ 이하가 보다 바람직하다. 최외주를 향하여 두께가 증가한다는 것은, 일정한 증가율로 두께가 증가하는 경우 외에, 증가율이 변화하면서 두께가 증가하는 경우, 예컨대 최외주를 향하여 증가율이 높거나 또는 낮아지는 경향으로 증가하는 경우를 포함하며, 상기 두께의 증가율은, 변화하는 증가율의 평균값으로 하여도 좋다. 또한, 공정 (b)에서는, 예컨대, 외주부(16)의 두께가 최외주의 두께와 동일하며 일정해지도록 가공하여도 좋다. 공정 (b)에서는, 압전 기판(12)의 최외주의 두께가, 두께의 가장 얇은 부분보다 20 ㎚ 이상, 바람직하게는 30 ㎚ 이상, 보다 바람직하게는 40 ㎚ 이상 두꺼워지도록 가공하여도 좋다.
공정 (b)에서는, 이온 빔 가공에 앞서 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터를 작성하고, 그 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터에 기초하여 이온 빔 가공을 행하여도 좋다. 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터는, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께를 레이저의 간섭을 이용하여 광학식 막 두께 측정기로 측정하여 작성하여도 좋다. 이렇게 하면, 두께 분포의 데이터를 정밀도 좋게 작성할 수 있다.
공정 (b)에서는, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터와, 이온 빔 가공 후에 요구되는 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터를 이용하여 두께 차 분포의 데이터를 작성하고, 그 두께차 분포의 데이터에 기초하여 이온 빔 가공을 행하여도 좋다. 공정 (b)에서는, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터 또는 전술한 두께차 분포의 데이터를 이온 빔 가공을 행하는 장치에 입력하여 압전 기판(12)의 표면의 각 점에 있어서의 빔 조사 시간을 결정하고, 그 빔 조사 시간을 이용하여 가공을 행하여도 좋다. 이렇게 하면, 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 이 경우, 빔의 출력값은 일정하게 하고, 전술한 두께차가 큰 곳일수록 빔 조사 시간을 길게 하면 좋다. 혹은, 공정 (b)에서는, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터 또는 전술한 두께차 분포의 데이터를 이온 빔 가공을 행하는 장치에 입력하여 압전 기판(12)의 표면의 각 점에 있어서의 빔의 출력값을 결정하고, 그 빔의 출력값을 이용하여 가공을 행하여도 좋다. 이렇게 하여도, 가공을 정밀도 좋게 행할 수 있다. 이 경우, 빔 조사 시간은 일정하게 하고, 전술한 두께차가 큰 곳일수록 빔의 출력값을 크게 하면 좋다.
공정 (b)에서는, 이온 빔 가공을, DC 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 이온 빔 가공기로서는, 플라즈마 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기를 이용하여도 좋지만, DC 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기를 이용한 쪽이 압전 기판(12)의 표면에 생기는 변질층(18)이 한층 더 적어지기 때문에 바람직하다.
공정 (b)에서 얻어지는 접합 기판(10)은, 예컨대, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하, 그 두께의 최대값과 최소값의 차가 외주부(16)를 포함하는 전체 평면에서 100 ㎚ 이하, X선 회절에 의해 얻어지는 록킹 커브의 반치폭이 100 arcsec 이하의 결정성을 나타내는 것으로 하여도 좋다. 이러한 접합 기판(10)은, 결정성이 높고, 임의의 결정축을 갖는, 균일한 두께의 압전 단결정 박막[압전 기판(12)]을 구비하고 있으며, 공정 (c)를 거친 후에, 탄성파 디바이스 등에 적합하게 이용할 수 있다.
3. 공정 (c)
공정 (c)에서는, 직경 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 연마 패드를 이용하여, 연마 패드에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 연마 패드를 회전시키며 연마 대상인 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜 CMP 연마를 행하고, 상기 이온 빔 가공에 의해 생긴 변질층(18) 중 적어도 일부를 제거하여, 압전 기판(12)의 전체면을 평평하게[외주부(16)와 내주부의 두께의 차를 작게] 한다[도 2의 (D)].
공정 (c)에서는, 연마 패드를, 외주부(16)에서의[외주부(16)에 연마 패드의 중심이 있을 때의] 체류 시간이 내주부보다 짧아지는 경향으로 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 외주부(16)에서는, 연마 패드와의 접촉 시에 응력이 집중하기 쉬워, 단위 시간당의 연마량이 내주부보다 많아지기 때문에, 두께가 두꺼운 외주부에서의 연마 패드의 체류 시간이 짧아도 충분히 연마할 수 있다. 또한, 외주부(16)에서의 연마 패드의 체류 시간이 내주부보다 짧기 때문에, CMP 연마에 의한 새깅 등이 생기기 어렵다. 공정 (c)에서는, 연마 패드를, 압전 기판(12)이 얇을수록 체류 시간이 짧아지는 경향으로 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 이렇게 하면, 압전 기판(12)의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다. 공정 (c)에서는, 연마 패드를, 외주부(16)에서의 체류 시간이 내주부보다 짧아지는 경향, 또한, 내주부에서는 압전 기판(12)이 얇을수록 체류 시간이 짧아지는 경향으로, 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 이 경우, 외주부(16)에서는, 그 두께에 따른 체류 시간보다 짧은 체류 시간이 되도록, 연마 패드를 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 이렇게 하면, 압전 기판(12)의 두께를 보다 균일하게 하여, CMP 연마에 의한 새깅의 발생을 보다 억제할 수 있다.
공정 (c)에서는, 변질층(18)의 제거에 앞서 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터를 작성하고, 그 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터에 기초하여 연마 패드의 체류 시간을 변화시켜도 좋다. 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터는, 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께를 레이저의 간섭을 이용하여 광학식 막 두께 측정기 등의 막 두께 측정기로 측정하여 작성하여도 좋다. 공정 (c)에서는, 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께 분포의 데이터를, CMP 연마를 하는 장치에 입력하여 압전 기판(12)의 표면의 각 부분에 있어서의 연마 패드의 체류 시간을 결정하고, 그 체류 시간을 이용하여 CMP 연마를 행하여도 좋다.
공정 (c)에 있어서, 체류 시간은, 예컨대 이하와 같이 결정하여도 좋다. 먼저, 이온 빔 가공한 압전 기판(12)의 두께 분포를 광학식 막 두께 측정기 등의 막 두께 측정기를 이용하여 측정하고, 압전 기판(12)의 (Xn, Yn) 좌표에 있어서의 두께(Zn)를, (Xn, Yn, Zn) 데이터로서 출력한다(n은 자연수). 이 데이터로부터 F(Xn, Yn)=K·f/Zn(식 (1))의 관계식에 따라, 압전 기판(12)의 (Xn, Yn) 좌표에 있어서의, 연마 패드의 중심의 이동 속도[F(Xn, Yn)]를 구하여, 체류 시간(=α/F(Xn, Yn))을 결정한다. 또한, 상기 식에 있어서, K 및 α는 계수이며, f는 기준 이동 속도이고, 이들은 경험적으로 구한 값으로 하여도 좋다.
공정 (c)에 있어서, CMP 연마에 이용하는 장치로서, 예컨대, 도 4, 5에 나타내는 바와 같은 소직경 공구 CMP 연마기(50)를 이용하여도 좋다. 소직경 공구 CMP 연마기(50)는, 연마 패드(54)를 구비한 원반형이며 직경이 작은 헤드(56)와, 원반형이며 직경이 큰 스테이지(52)와, 연마 지립을 포함하는 슬러리를 연마 패드(54)에 공급하는 파이프(58)를 구비하고 있다. 스테이지(52)는, 도시하지 않는 구동부를 구비하고 있고, 수평면 내(X축, Y축 방향)로 이동한다. 헤드(56)는, 상면 중앙에 샤프트를 구비하고 있고, 도시하지 않는 구동 모터로 샤프트가 회전 구동됨으로써 축회전(자전)한다. 헤드(56)의 샤프트는, 연직 방향으로 이동하는 구동부(62)에 도시하지 않는 고정부를 통해 고정된 지지체(60)에 부착되어 있으며, 연직 방향(Z축 방향)으로 이동한다. 구동부(62)나, 스테이지(52)의 구동부, 헤드(56)의 구동부 등은, 도시하지 않는 제어부에 접속되어 있고, 연마 패드(54)에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 연마 패드(54)를 회전시키며 연마 대상인 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시키도록 제어된다.
소직경 공구 CMP 연마기(50)로 접합 기판(10)을 연마하기 위해서는, 스테이지(52)의 상면에 압전 기판(12)측을 상향으로 하여 접합 기판(10)을 장착하고, 스테이지(52)와 연마 패드(54) 사이에 접합 기판(10)을 끼운다. 그리고, 파이프(58)로부터 연마 패드(54)에 연마 지립을 포함하는 슬러리를 공급한다. 그렇게 하면 접합 기판(10)과 연마 패드(54) 사이에 슬러리가 공급된다. 이 상태로, 스테이지(52)를 수평 방향으로 이동시킴으로써 연마 패드(54)를 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시키며, 구동부(62)의 상하 이동을 제어함으로써 연마 패드(54)에 의한 압박력을 일정하게 유지하고, 연마 패드(54)를 자전 운동시켜, 접합 기판(10)의 CMP 연마를 행한다. 이때, 예컨대, 연마 패드(54)의 중심이 압전 기판(12) 상을 지그재그로 이동하도록[도 4의 경로(P) 참조] 연마 패드(54)와 압전 기판(12)을 상대적으로 이동시켜도 좋고, 나선형으로 이동하도록 하여도 좋다.
소직경 공구 CMP 연마기(50)에서는, 연마 시에는, 지지체(60)와 구동부(62) 사이에 배치된 하중 측정부(70)(로드 셀이나 동력계 등)에 의해 연마 패드(54)에 가해진 압박력을 측정하고, 측정값을 전술한 제어부에 입력한다. 제어부는 입력된 측정값에 기초하여 구동부(62)의 상하 이동을 제어한다. 이렇게 하여, 연마 패드(54)에 의한 압박력을 일정하게 유지할 수 있다. 또한, 소직경 공구 CMP 연마기(50)에서는, 압전 기판(12)의 이동에 의해 연마 패드(54)가 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동하는 것으로 하였지만, 연마 패드(54)의 이동에 의해 연마 패드(54)가 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동하는 것으로 하여도 좋다. 또한, 연마 패드(54)가 연직 방향으로 이동하는 것으로 하였지만, 압전 기판(12)이 연직 방향으로 이동하는 것으로 하여도 좋다.
공정 (c)에서는, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 그 두께의 최대값과 최소값의 차가 외주부(16)를 포함하는 전체 평면에서 100 ㎚ 이하, 바람직하게는 50 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎚ 이상 20 ㎚ 이하가 되도록 CMP 연마를 행하여도 좋다. 또한, 공정 (c)에서는, 변질층(18)의 두께가 3 ㎚ 이하, 바람직하게는 2 ㎚ 이하, 보다 바람직하게는 1 ㎚ 이하가 되도록 CMP 연마를 행하여도 좋다.
얻어진 복합 기판(20)은, 휨이 100 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 50 ㎛ 이하가 보다 바람직하며, 10 ㎛ 이하가 더욱 바람직하다.
이상 설명한 실시형태의 복합 기판의 제조 방법에서는, 이온 빔 가공에 의한 변질층(18) 중 적어도 일부를 제거하기 때문에, 변질층(18)이 보다 적은 복합 기판을 제공할 수 있다. 이때, 압전 기판(12)의 외주부(16)의 두께가 두꺼워지도록 이온 빔 가공한 접합 기판(10)에 대하여, 적절한 조건으로 소직경 공구 CMP 연마를 행하기 때문에, 소직경 공구 CMP 연마에 의한 새깅 등이 생기기 어렵다. 또한, 압전 기판(12)의 외주부(16)의 두께가 내주부보다 두꺼워지도록 가공하는 데 있어서, 이온 빔 가공을 채용함으로써 보다 정밀하게 가공할 수 있기 때문에, 압전 기판(12)의 두께 분포를 보다 적합한 것으로 할 수 있다.
본 발명의 복합 기판의 제조 방법으로 얻어진 복합 기판은, 예컨대, 압전 기판의 표면에 전극 패턴을 형성하여 탄성파 디바이스로서 이용 가능하다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되는 일은 없으며, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다. 예컨대, 전술한 실시형태의 공정 (b)에서는, 압전 기판(12)의 표면을 이온 빔을 이용하여 가공하였지만, 이온 빔 대신에 중성 원자 빔(예컨대 Ar 중성 원자 빔)을 이용하여 가공하여도 좋다. 이와 같이 하여도 전술한 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.
실시예
이하에는, 본 발명의 복합 기판의 제조 방법을 실시한 예에 대해서, 실시예 로서 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예에 조금도 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1]
양면 연마된 두께가 230 ㎛, 직경이 2인치인 실리콘 기판(지지 기판), LiNbO3 기판(압전 기판)을 각각 준비하였다. 이들 기판을 10-6 ㎩대의 진공도를 유지하는 진공 챔버에 도입하여, 접합면을 대향시켜 유지하였다. 양기판의 접합면에 Ar 빔을 80 sec간 조사하여, 표면의 불활성층을 제거하여 활성화하였다. 이어서 서로의 기판을 접촉시켜, 1200 ㎏f의 하중을 가하여 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을 취출한 후, 그라인더 가공기에 의해 압전 기판측을 그 두께가 10 ㎛가 될 때까지 연삭하였다. 이어서, 그 접합 기판을 랩 가공기에 셋트하고, 다이아몬드 슬러리를 이용하여 압전 기판의 두께가 3 ㎛가 될 때까지 연마하였다. 더욱, 그 압전 기판의 표면을 CMP 연마기로 두께가 0.8 ㎛가 될 때까지 경면 연마하였다. 이때, 연마제로서 콜로이달 실리카를 이용하였다.[공정 (a)]
레이저의 간섭을 이용한 광학식 막 두께 측정기로 압전 기판의 두께를 측정한 바, 그 두께는 0.8 ㎛를 중심으로 하여 압전 기판의 외주부를 포함하는 전체 평면에서 ±0.1 ㎛의 범위에 들어가 있었다. 측정점은, 압전 기판의 모따기가 된 단부를 제외한 전체 평면에서 합계 80점으로 하였다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 플라즈마 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 경면 연마한 압전 기판의 두께 분포의 데이터 및 이온 빔 가공 후에 요구되는 두께 분포의 데이터(외주부의 두께가 내주부보다 두꺼워짐)를 이온 빔 가공기에 임포트하여 두께차 분포의 데이터를 작성하고, 이 두께차 분포의 데이터를 이용하여 압전 기판의 각 측정점에 있어서의 가공량, 여기서는 Ar 빔의 조사 시간을 결정하였다. 빔의 조사 시간은, 접합 기판의 이송 속도에 따라 조정하였다. 그리고, 접합 기판의 이송 속도를 변화시키면서, 압전 기판의 전체면에 출력 일정한 Ar 빔을 조사하였다. 빔 스폿은 직경 6 ㎜로 하였다. 또한, 이온 가속 전압을 1300 eV, 이온 전류를 30 ㎃ 일정한 조건으로 하여, RF 플라즈마를 여기하였다. 실가공 시간은 대략 5분이었다.[공정 (b)]
가공 후의 접합 기판의 압전 기판의 두께를 재차 측정한 바, 중심막 두께가 450 ㎚이며 두께의 최대값과 최소값의 차는 외주부를 포함하는 전체 평면에서 65 ㎚였다. X선 회절 장치에 의해 록킹 커브를 측정한 바, 그 반치폭(FWHM)은 80 arcsec로 벌크의 단결정과 동등한 값이 얻어졌다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 도 4, 5에 나타내는 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 이온 빔 가공한 압전 기판의 두께 분포의 데이터를 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 임포트하여, 전술한 식 (1)에 따라 연마 패드(54)의 체류 시간을 결정하였다. 그리고, 이 체류 시간을 이용하여 소직경 공구 CMP 연마기(50)를 가동시켜 소직경 공구 CMP 연마를 행하였다.[공정 (c)] 이렇게 하여 실시예 1의 복합 기판을 얻었다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 압전 기판의 표면 부근의 단면을 TEM으로 관찰하였다. 도 6에 공정 (c)의 전후에서의 단면 TEM 사진을 나타낸다. 공정 (c) 전에는, 표면에 변질층이 보였다. 변질층(표면이 검은 층)의 두께는 5 ㎚였다. 한편, 공정 (c) 후에는, 변질층이 보이지 않았다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 접합 기판의 도 7의 측정선 상의 압전 기판의 두께 분포를 측정하였다. 도 8에, 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포를 나타낸다. 도 8의 (A)는 공정 (c) 전, 도 8의 (B)은 공정 (c) 후의 두께 분포이다. 실시예 1에서는, 공정 (c) 후에는, 도 8의 (B)에 나타내는 바와 같이, 외주부의 새깅은 확인되지 않았다.
실시예 1의 복합 기판[공정 (c) 후]의 휨(SORI)을 SEMI(Semiconductor Equipment and Materials International) 규격에 준하여 측정하였다. 측정에는, Corning Tropel사 제조의 Flat Master를 이용하였다. 실시예 1의 복합 기판의 휨은, 5 ㎛였다.
[실시예 2]
양면 연마된 두께가 230 ㎛, 직경이 2인치의 실리콘 기판(지지 기판), LiNbO3 기판(압전 기판)을 각각 준비하였다. 이들 기판을 10-6 ㎩대의 진공도를 유지하는 진공 챔버에 도입하여, 접합면을 대향시켜 유지하였다. 양기판의 접합면에 Ar 빔을 80 sec간 조사하여, 표면의 불활성층을 제거하여 활성화하였다. 이어서 서로의 기판을 접촉시켜, 1200 ㎏f의 하중을 가하여 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을 취출한 후, 그라인더 가공기에 의해 압전 기판측을 그 두께가 10 ㎛가 될 때까지 연삭하였다. 이어서, 그 접합 기판을 랩 가공기에 셋트하고, 다이아몬드 슬러리를 이용하여 압전 기판의 두께가 5 ㎛가 될 때까지 연마하였다. 더욱, 그 압전 기판의 표면을 CMP 연마기로 두께가 2.5 ㎛가 될 때까지 경면 연마하였다. 이때, 연마제로서 콜로이달 실리카를 이용하였다.[공정 (a)]
레이저의 간섭을 이용한 광학식 막 두께 측정기로 압전 기판의 두께를 측정한 바, 그 두께는 2.5 ㎛를 중심으로 하여 압전 기판의 외주부를 포함하는 전체 평면에서 ±0.1 ㎛의 범위에 들어가 있었다. 측정점은, 압전 기판의 모따기가 된 단부를 제외한 전체 평면에서 합계 80점으로 하였다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 플라즈마 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 경면 연마한 압전 기판의 두께 분포의 데이터 및 이온 빔 가공 후에 요구되는 두께 분포의 데이터(외주부의 두께가 내주부보다 두꺼워짐)를 이온 빔 가공기에 임포트하여 두께차 분포의 데이터를 작성하고, 이 두께차 분포의 데이터를 이용하여 압전 기판의 각 측정점에 있어서의 가공량, 여기서는 Ar 빔의 조사 시간을 결정하였다. 빔의 조사 시간은, 접합 기판의 이송 속도에 따라 조정하였다. 그리고, 접합 기판의 이송 속도를 변화시키면서, 압전 기판의 전체면에 출력 일정한 Ar 빔을 조사하였다. 빔 스폿은 직경 6 ㎜로 하였다. 또한, 이온 가속 전압을 1300 eV, 이온 전류를 30 ㎃ 일정한 조건으로 하여, RF 플라즈마를 여기하였다. 실가공 시간은 대략 5분이었다.[공정 (b)]
가공 후의 접합 기판의 압전 기판의 두께를 재차 측정한 바, 중심막 두께가 1910 ㎚이며 두께의 최대값과 최소값의 차는 외주부를 포함하는 전체 평면에서 40 ㎚였다. X선 회절 장치에 의해 록킹 커브를 측정한 바, 그 반치폭(FWHM)은 80 arcsec로 벌크의 단결정과 동등한 값이 얻어졌다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 도 4, 5에 나타내는 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 이온 빔 가공한 압전 기판의 두께 분포의 데이터를 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 임포트하여, 전술한 식 (1)에 따라 연마 패드(54)의 체류 시간을 결정하였다. 그리고, 이 체류 시간을 이용하여 소직경 공구 CMP 연마기(50)를 가동시켜 소직경 공구 CMP 연마를 행하였다.[공정 (c)] 이렇게 하여 실시예 2의 복합 기판을 얻었다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 접합 기판의 도 7의 측정선 상의 압전 기판의 두께 분포를 측정하였다. 도 9에, 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포를 나타낸다. 도 9의 (A)는 공정 (c) 전, 도 9의 (B)는 공정 (c) 후의 두께 분포이다. 실시예 2에서는, 공정 (c) 후에는, 도 9의 (B)에 나타내는 바와 같이, 외주부의 새깅은 확인되지 않았다.
[실시예 3]
양면 연마된 두께가 230 ㎛, 직경이 2인치인 실리콘 기판(지지 기판), LiNbO3 기판(압전 기판)을 각각 준비하였다. 이들 기판을 10-6 ㎩대의 진공도를 유지하는 진공 챔버에 도입하여, 접합면을 대향시켜 유지하였다. 양기판의 접합면에 Ar 빔을 80 sec간 조사하여, 표면의 불활성층을 제거하여 활성화하였다. 이어서 서로의 기판을 접촉시켜, 1200 ㎏f의 하중을 가하여 접합하였다. 이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을 취출한 후, 그라인더 가공기에 의해 압전 기판측을 그 두께가 10 ㎛가 될 때까지 연삭하였다. 이어서, 그 접합 기판을 랩 가공기에 셋트하고, 다이아몬드 슬러리를 이용하여 압전 기판의 두께가 4 ㎛가 될 때까지 연마하였다. 더욱, 그 압전 기판의 표면을 CMP 연마기로 두께가 1.8 ㎛가 될 때까지 경면 연마하였다. 이때, 연마제로서 콜로이달 실리카를 이용하였다.[공정 (a)]
레이저의 간섭을 이용한 광학식 막 두께 측정기로 압전 기판의 두께를 측정한 바, 그 두께는 1.8 ㎛를 중심으로 하여 압전 기판의 외주부를 포함하는 전체 평면에서 ±0.1 ㎛의 범위에 들어가 있었다. 측정점은, 압전 기판의 모따기가 된 단부를 제외한 전체 평면에서 합계 80점으로 하였다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 플라즈마 여기형 Ar 빔원을 구비한 이온 빔 가공기에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 경면 연마한 압전 기판의 두께 분포의 데이터 및 이온 빔 가공 후에 요구되는 두께 분포의 데이터(외주부의 두께가 내주부보다 두꺼워짐)를 이온 빔 가공기에 임포트하여 두께차 분포의 데이터를 작성하고, 이 두께차 분포의 데이터를 이용하여 압전 기판의 각 측정점에 있어서의 가공량, 여기서는 Ar 빔의 조사 시간을 결정하였다. 빔의 조사 시간은, 접합 기판의 이송 속도에 따라 조정하였다. 그리고, 접합 기판의 이송 속도를 변화시키면서, 압전 기판의 전체면에 출력 일정한 Ar 빔을 조사하였다. 빔 스폿은 직경 6 ㎜로 하였다. 또한, 이온 가속 전압을 1300 eV, 이온 전류를 30 ㎃ 일정한 조건으로 하여, RF 플라즈마를 여기하였다. 실가공 시간은 대략 5분이었다.[공정 (b)]
가공후의 접합 기판의 압전 기판의 두께를 재차 측정한 바, 중심막 두께가 1185 ㎚이며 두께의 최대값과 최소값의 차는 외주부를 포함하는 전체 평면에서 95 ㎚였다. X선 회절 장치에 의해 록킹 커브를 측정한 바, 그 반치폭(FWHM)은 80 arcsec로 벌크의 단결정과 동등한 값이 얻어졌다.
이와 같이 하여 얻어진 접합 기판을, 도 4, 5에 나타내는 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 셋트하였다. 이어서, 전술한 광학식 막 두께 측정기로 측정한 이온 빔 가공한 압전 기판의 두께 분포의 데이터를 소직경 공구 CMP 연마기(50)에 임포트하여, 전술한 식 (1)에 따라 연마 패드(54)의 체류 시간을 결정하였다. 그리고, 이 체류 시간을 이용하여 소직경 공구 CMP 연마기(50)를 가동시켜 소직경 공구 CMP 연마를 행하였다.[공정 (c)] 이렇게 하여 실시예 3의 복합 기판을 얻었다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 접합 기판의 도 7의 측정선 상의 압전 기판의 두께 분포를 측정하였다. 도 10에, 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포를 나타낸다. 도 10의 (A)는 공정 (c) 전, 도 10의 (B)는 공정 (c) 후의 두께 분포이다. 실시예 3에서는, 공정 (c) 후에는, 도 10의 (B)에 나타내는 바와 같이, 외주부의 새깅은 확인되지 않았다.
[비교예 1]
공정 (b)에 있어서, 외주부의 두께와 내주부의 두께가 같은 정도가 되도록 이온 빔 가공을 행한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 비교예 1의 복합 기판을 얻었다.
비교예 1의 공정 (b) 후의 접합 기판의 압전 기판의 두께를 측정한 바, 중심막 두께가 450 ㎚이며 두께의 최대값과 최소값의 차는 외주부를 포함하는 전체 평면에서 100 ㎚였다. X선 회절 장치에 의해 록킹 커브를 측정한 바, 그 반치폭(FWHM)은 80 arcsec로 벌크의 단결정과 동등한 값이 얻어졌다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 접합 기판의 도 7의 측정선 상의 압전 기판의 두께 분포를 측정하였다. 도 11에, 비교예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 분포를 나타낸다. 도 11의 (A)는 공정 (c) 전, 도 11의 (B)는 공정 (c) 후의 두께 분포이다. 비교예 1에서는, 공정 (c) 후에도, 도 11의 (B)에 나타내는 바와 같이, 외주부에 새깅이 생겨, 최외주의 두께는 100 ㎚ 이상 얇아져 있었다.
본 출원은 2015년 9월 15일에 출원된 일본국 특허 출원 제2015-181762호를 우선권 주장의 기초로 하고 있으며, 인용에 의해 그 내용의 전부가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 SAW 필터와 같은 탄성파 디바이스 등에 이용 가능하다.
10 접합 기판, 12 압전 기판, 14 지지 기판, 16 외주부, 18 변질층, 20 복합 기판, 30 CMP 연마기, 32 연마 정반, 34 연마 패드, 36 기판 캐리어, 38 파이프, 40 컨디셔너, 50 소직경 공구 CMP 연마기, 52 스테이지, 54 연마 패드, 56 헤드, 58 파이프, 60 지지체, 62 구동부, 70 하중 측정부, P 경로.

Claims (8)

  1. (a) 압전 기판과 지지 기판을 접합한 직경 2인치 이상의 접합 기판의 압전 기판측을, 상기 압전 기판의 두께가 20 ㎛ 이하가 될 때까지 경면 연마하는 공정과,
    (b) 상기 압전 기판의 외주부의 두께가 내주부보다 두꺼우며, 또한 상기 압전 기판의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 공정과,
    (c) 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 직경의 연마 패드를 이용하여, 상기 연마 패드에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 상기 연마 패드를 회전시키며 상기 압전 기판에 대하여 상대적으로 이동시켜 CMP 연마를 행하고, 상기 공정 (b)에서 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공함으로써 생긴 변질층 중 적어도 일부를 제거하여, 상기 압전 기판의 전체면을 평평하게 하는 공정
    을 포함하는 복합 기판의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (c)에서는, 상기 연마 패드를, 외주부에서의 체류 시간이 내주부보다 짧아지는 경향으로 상기 압전 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (c)에서는, 상기 연마 패드를, 상기 압전 기판이 얇을수록 체류 시간이 짧아지는 경향으로 상기 압전 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공정 (c)에서는, 상기 연마 패드를, 외주부에서의 체류 시간이 내주부보다 짧아지는 경향으로, 또한 내주부에서는 상기 압전 기판이 얇을수록 체류 시간이 짧아지는 경향으로 상기 압전 기판에 대하여 상대적으로 이동시키는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (b)에서는, 상기 압전 기판의 외주부의 두께의 평균값이 내주부의 두께의 평균값에 비해서 10 ㎚∼50 ㎚ 두꺼워지도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정 (b)에서는, 상기 압전 기판의 외직경의 90%∼100% 또는 최외주로부터 5 ㎜ 이내의 범위에서 최외주를 향하여 두께가 증가하도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 공정 (b)에서는, 상기 범위에서의 두께의 증가율이 0.5 ㎚/㎜ 이상 10 ㎚/㎜ 이하가 되도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공정 (b)에서는, 상기 압전 기판의 최외주의 두께가, 두께의 가장 얇은 부분보다 20 ㎚ 이상 두꺼워지도록 이온 빔 또는 중성 원자 빔을 이용하여 가공하는 것인, 복합 기판의 제조 방법.
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Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWD174921S (zh) * 2014-12-17 2016-04-11 日本碍子股份有限公司 複合基板之部分
JP6393015B1 (ja) * 2017-05-02 2018-09-19 日本碍子株式会社 弾性波素子およびその製造方法
TWI780103B (zh) * 2017-05-02 2022-10-11 日商日本碍子股份有限公司 彈性波元件及其製造方法
JP2019029941A (ja) * 2017-08-02 2019-02-21 株式会社ディスコ 弾性波デバイス用基板の製造方法
JP6563616B2 (ja) * 2017-08-25 2019-08-21 日本碍子株式会社 接合体および弾性波素子
WO2019039475A1 (ja) * 2017-08-25 2019-02-28 日本碍子株式会社 接合体および弾性波素子
CN112088439B (zh) * 2018-05-16 2022-04-22 日本碍子株式会社 压电性材料基板与支撑基板的接合体
CN109273586A (zh) * 2018-08-17 2019-01-25 福建晶安光电有限公司 一种压电晶片及其制作方法
JP7378894B2 (ja) * 2019-11-06 2023-11-14 株式会社ディスコ 加工装置
CN111092148B (zh) * 2019-12-27 2022-08-09 厦门市三安集成电路有限公司 一种压电材料复合基板的制造方法
CN111740008B (zh) * 2020-06-17 2022-07-22 上海新硅聚合半导体有限公司 一种提高离子束剥离薄膜厚度均匀性的方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001118812A (ja) * 1999-08-09 2001-04-27 Nikon Corp 化学機械研磨装置および半導体デバイス製造方法
JP2001308049A (ja) * 2000-04-19 2001-11-02 Okamoto Machine Tool Works Ltd 基板加工における加工手段の移動速度の補正方法
KR20030028482A (ko) * 2000-08-03 2003-04-08 가부시키가이샤 니콘 화학 기계 연마 장치, 연마 패드 및 반도체 소자의 제조방법
US7314402B2 (en) 2001-11-15 2008-01-01 Speedfam-Ipec Corporation Method and apparatus for controlling slurry distribution
DE102004045181B4 (de) * 2004-09-17 2016-02-04 Epcos Ag SAW-Bauelement mit reduziertem Temperaturgang und Verfahren zur Herstellung
JP4870377B2 (ja) * 2005-03-31 2012-02-08 京セラキンセキ株式会社 水晶部品のべべリング加工方法
US20070257580A1 (en) * 2006-05-05 2007-11-08 Fujifilm Dimatix, Inc. Polishing Piezoelectric Material
KR101148587B1 (ko) 2007-12-25 2012-05-23 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼 복합 압전 기판의 제조 방법
JP5317092B2 (ja) * 2008-03-23 2013-10-16 Hoya株式会社 マスクブランク用基板の製造方法、多層反射膜付き基板の製造方法、及び反射型マスクブランクの製造方法、並びに反射型マスクの製造方法
JP5276035B2 (ja) * 2009-04-13 2013-08-28 日本電波工業株式会社 圧電デバイスの製造方法及び圧電デバイス
US8686622B2 (en) * 2009-07-30 2014-04-01 Ngk Insulators, Ltd. Composite substrate and method for manufacturing the same
WO2014027538A1 (ja) 2012-08-17 2014-02-20 日本碍子株式会社 複合基板,弾性表面波デバイス及び複合基板の製造方法
CN103947110B (zh) * 2012-11-14 2016-08-17 日本碍子株式会社 复合基板
WO2014077212A1 (ja) * 2012-11-14 2014-05-22 日本碍子株式会社 複合基板及びその製法
WO2014104098A1 (ja) * 2012-12-26 2014-07-03 日本碍子株式会社 複合基板、その製法及び弾性波デバイス
TWI635632B (zh) * 2013-02-19 2018-09-11 日本碍子股份有限公司 複合基板、彈性波裝置及彈性波裝置的製法
US20160001418A1 (en) * 2013-02-19 2016-01-07 LEAP Co., Ltd Cmp apparatus and cmp method
WO2014156507A1 (ja) * 2013-03-27 2014-10-02 日本碍子株式会社 複合基板及び弾性波デバイス
WO2015012005A1 (ja) * 2013-07-25 2015-01-29 日本碍子株式会社 複合基板及びその製法
JP6220279B2 (ja) * 2014-02-04 2017-10-25 日本碍子株式会社 複合基板の研磨方法

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