KR20170139489A - 복합 기판 및 압전 기판의 두께 경향 추정 방법 - Google Patents

복합 기판 및 압전 기판의 두께 경향 추정 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 복합 기판은, 직경 2인치 이상의 지지 기판과, 상기 지지 기판에 접합되어 이루어지고, 두께가 20 ㎛ 이하이며 광을 투과하는 압전 기판을 구비한 복합 기판으로서, 상기 압전 기판은, 줄무늬형의 두께 분포를 가지고, 상기 줄무늬에 직교하는 선을 따라 상기 복합 기판을 절단한 단면에 있어서의, 상기 압전 기판의 두께 분포에, 두께 방향의 진폭이 5 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이며 폭방향의 피치가 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 파형이 나타나며, 그 파형의 피치는 상기 줄무늬의 폭과 상관이 있다. 압전 기판에 있어서, 상기 줄무늬는, 평행한 줄무늬여도 좋고, 나선형 또는 동심 원형의 줄무늬여도 좋다.

Description

복합 기판 및 압전 기판의 두께 경향 추정 방법{COMPOSITE SUBSTRATE AND THICKNESSTENDENCY ESTIMATING METHOD FOR PIEZOELECTRIC SUBSTRATE}
본 발명은 복합 기판 및 압전 기판의 두께 경향 추정 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 접합하여 이루어지는 직경 2인치 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, 비교적 정밀도 좋게 압전 기판의 두께를 조정할 수 있지만, 압전 기판의 전체적인 두께의 경향(이하 두께 경향이라고도 부름)을 눈으로 보아 추정하는 것은 곤란하였다. 이 때문에, 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있는 복합 기판이 요구되고 있었다.
본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있는 복합 기판을 제공하는 것을 주목적으로 한다.
전술한 과제를 해결하기 위해 예의 연구한 바, 본 발명자들은, 압전 기판에 소정의 연마를 실시한 복합 기판에서는, 지지 기판 상의 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
본 발명의 복합 기판은,
직경 2인치 이상의 지지 기판과,
상기 지지 기판에 접합되어 이루어지고, 두께가 20 ㎛ 이하이며 광을 투과하는 압전 기판,
을 구비한 복합 기판으로서,
상기 압전 기판은, 줄무늬형의 두께 분포를 가지고,
상기 줄무늬에 직교하는 선을 따라 상기 복합 기판을 절단한 단면에 있어서의, 상기 압전 기판의 두께 분포에, 두께 방향의 진폭이 5 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이며 폭방향의 피치가 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 파형이 나타나며, 그 파형의 피치는 상기 줄무늬의 폭과 상관이 있는 것이다.
본 발명의 기판의 두께 경향 추정 방법은,
전술한 복합 기판에 있어서의 압전 기판의 두께 경향을 추정하는 방법으로서, 복합 기판의 상기 압전 기판에 단색광을 조사하고,
상기 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬와는 상이한 제2 간섭 무늬가 나타나 있는지의 여부를 판정하며,
상기 제2 간섭 무늬가 나타나 있다고 판정한 경우에는, 상기 제1 간섭 무늬의 명선(明線)과 상기 제2 간섭 무늬의 암선(暗線)이 교차하는 교차 부분의 형상으로부터, 상기 교차 부분에서의 상기 제1 간섭 무늬의 명선이 오목하게 되어 있으면 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 상기 교차 부분에서의 제1 간섭 무늬의 명선이 볼록하게 되어 있으면 돌출한 방향을 향하여 두께가 두껍다고 하는 기준에 기초하여 상기 압전 기판의 두께 경향을 판정하며, 상기 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정한 경우에는, 상기 압전 기판의 두께에 경향은 보이지 않는다고 판정함으로써, 압전 기판의 두께 경향을 추정하는 것이다.
본 발명의 복합 기판 및 기판의 두께 경향 추정 방법에서는, 지지 기판 상의 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있다. 이 이유를 이하에 나타낸다. 본 발명의 복합 기판에서는, 두께가 20 ㎛ 이하이며 광을 투과하는 압전 기판이 지지 기판에 접합되어 있다. 이 때문에, 단색광을 조사하면, 압전 기판 표면에서 반사하는 광과 지지 기판 표면(압전 기판의 이면)에서 반사하는 광이 서로 간섭한다. 압전 기판은 소정의 줄무늬형의 두께 분포를 가지고 있기 때문에, 그 표면을 관찰하면, 압전 기판 표면에서 반사하는 광과 지지 기판 표면에서 반사하는 광의 광로차(압전 기판의 두께×2)에 따라, 양자가 서로를 강하게 하여 밝게 보이는 부분(명선)과, 양자가 서로를 제거하여 어둡게 보이는 부분(암선)이 교대로 나타난다(간섭 무늬). 압전 기판에 두께 경향이 있는 경우에는, 그 두께 경향에 의한 간섭 무늬도 나타난다. 여기서, 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬의 명선과 압전 기판의 두께 경향에 의한 제2 간섭 무늬의 암선이 교차하는 교차 부분의 형상을 관찰하였을 때에, 제1 간섭 무늬의 명선이 오목하게 되는 부분에서는 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 제1 간섭 무늬의 명선이 볼록하게 되는 부분에서는 돌출한 방향을 향하여 두께가 두꺼운 것을 알고 있다. 이 때문에, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상으로부터, 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있다.
도 1은 복합 기판(20)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 복합 기판의 두께 측정 결과이다.
도 7은 실시예 1의 복합 기판의 간섭 무늬이다.
도 8은 측정선을 나타내는 설명도이다.
도 9는 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 경향을 나타내는 그래프이다.
도 10은 실시예 2의 공정 (c) 후의 압전 기판의 두께 경향을 나타내는 그래프이다.
도 11은 실시예 3의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 경향을 나타내는 그래프이다.
도 12는 실시예 4의 공정 (c) 후의 압전 기판의 두께 경향을 나타내는 그래프이다.
도 13은 비교예 1의 복합 기판의 간섭 무늬이다.
본 발명의 적합한 일실시형태의 복합 기판에 대해서, 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 복합 기판(20)의 사시도이다.
복합 기판(20)은, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 접합하여 이루어지는 직경 2인치 이상이 것이다. 압전 기판(12)은, 광을 투과하는 것이며, 그 재질로서는, 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 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.2 ㎛∼15 ㎛인 것으로 하여도 좋다. 압전 기판(12)은, 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하인 것이 바람직하고, 60 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 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. 지지 기판(14)의 크기는, 직경이 압전 기판(12) 이상이며, 두께가 100 ㎛∼1000 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛∼500 ㎛인 것으로 하여도 좋다. 또한, 복합 기판(20)은, 도 1에 나타내는 바와 같이 배향판(OF)을 가져도 좋지만, OF를 갖지 않아도 좋다.
복합 기판(20)은, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 직접 접합에 의해 일체화한 것이나, 유기 접착층을 통해 접합시킨 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. 복합 기판(20)은, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 직접 접합에 의해 일체화한 것으로 하는 것이 바람직하다. 직접 접합에 의해 일체화한 것에서는, 압전 기판(12)과 지지 기판(14) 사이에, 유기 접착제층이 없고, 간극이 생기기 어렵기 때문에, 압전 기판(12) 이외에 광로차를 생기게 하는 층이 거의 없다. 이 때문에, 간섭 무늬가 흐트러지기 어려워, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상을 추정하기 쉽다.
압전 기판(12)은, 줄무늬형의 두께 분포를 가지고, 이 줄무늬에 직교하는 선을 따라 복합 기판(20)을 절단한 단면에 있어서의, 압전 기판(12)의 두께 분포에, 두께 방향의 진폭이 A이며 폭방향의 피치가 P인 파형(W)이 나타난다. 이 파형(W)에 있어서의 피치(P)는, 줄무늬형의 두께 분포의 줄무늬의 폭과 상관이 있다. 표 1에, 줄무늬형의 두께 분포의 예를 나타낸다. 표 1에서는, 두께가 얇고 파형(W)의 곡(谷)측에 대응하는 부분을 회색으로 나타내고, 두께가 두껍고 파형(W)의 산(山)측에 대응하는 부분을 백색으로 나타내었다. 줄무늬형의 두께 분포에 있어서의 줄무늬는, 예컨대, 세로 줄무늬, 가로 줄무늬, 경사 줄무늬 등이라고 하는 평행한 줄무늬로 하여도 좋고, 나선형의 줄무늬로 하여도 좋으며, 동심 원형의 줄무늬로 하여도 좋다.
Figure pct00001
진폭(A)은, 파형(W)의 곡(오목부의 정점)과 산(볼록부의 정점)의 두께의 차이며, 일정한 값이어도 좋고, 소정의 범위 내에서 변동하는 값이어도 좋다. 진폭(A)은, 5 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하의 범위 내이면 좋지만, 5 ㎚ 이상 50 ㎚ 이하가 바람직하고, 5 ㎚ 이상 30 ㎚ 이하가 보다 바람직하다. 진폭(A)이 5 ㎚ 이상이면, 후술하는 압전 기판의 두께 경향 추정 방법에 나타내는 바와 같이, 압전 기판(12)의 두께 경향을 간섭 무늬로부터 추정할 수 있고, 100 ㎚ 이하이면 압전 기판의 두께의 불균일이 지나치게 크지 않아, 압전 기판의 용도(예컨대 탄성파 디바이스 등)에 적합하게 이용할 수 있다. 피치(P)는, 파형(W)에 있어서, 인접하는 곡(오목부의 정점)과 곡 또는 인접하는 산(볼록부의 정점)과 산의 간격이며, 일정한 값이어도 좋고, 소정의 범위 내에서 변동하는 값이어도 좋다. 피치(P)는, 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 범위 내이면 좋지만, 1 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하가 바람직하고, 1 ㎜ 이상 5 ㎜ 이하가 보다 바람직하다. 피치(P)가 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하에서는 압전 기판(12)의 두께 경향을 간섭 무늬로부터 추정할 수 있다. 피치(P)는, 압전 기판(12)의 외직경의 0.5％ 이상 20％ 이하의 범위 내가 바람직하고, 1％ 이상 5％ 이하가 보다 바람직하다. 0.5％ 이상 20％ 이상이면, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상을 추정하기 쉽다. 진폭(A)이나 피치(P)는, 일정하여도 좋고, 물결마다 상이하여도 좋다. 또한, 전술한 파형(W)에는, 고주파 성분이 중첩하고 있어도 좋다. 이 경우, 고주파 성분(예컨대 피치가 0.5 ㎜ 미만인 성분)을 제거하였을 때의 진폭(A)이나 피치(P)를 파형(W)의 진폭(A)이나 피치(P)로 하여도 좋다.
본 실시형태의 복합 기판은, 이하에 나타내는 공정 (a)∼(c)를 포함하는 제조 방법으로 제조된 것으로 하여도 좋다. 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)
먼저, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 접합하여 이루어지는 직경 2인치 이상의 접합 기판(10)을 준비한다[도 2의 (A)]. 접합 기판(10)에 있어서, 압전 기판(12)은, 두께가 100 ㎛∼1000 ㎛, 바람직하게는 150 ㎛∼500 ㎛인 것으로 하여도 좋다.
다음에, 압전 기판(12)과 지지 기판(14)을 접합하여 이루어지는 직경 2인치 이상의 접합 기판(10)의 압전 기판(12)측을, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 1 ㎛∼15 ㎛가 될 때까지 경면 연마한다[도 2의 (B)]. 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.
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)
압전 기판(12)의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 압전 기판(12)의 표면을 이온 빔 가공한다[도 2의 (C)].
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. 그 후, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 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 두께가 큰 곳일수록 빔 조사 시간을 길게 하면 좋다. 혹은, 경면 연마한 압전 기판(12)의 두께 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 두께가 큰 곳일수록 빔의 출력값을 크게 하면 좋다.
이온 빔 가공은, 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.
이온 빔 가공 후의 접합 기판(10)은, 예컨대, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하, 그 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하, X선 회절에 의해 얻어지는 록킹 커브(rocking curve)의 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)
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 행한다(이하, 소직경 공구 CMP 연마라고도 부름). 이러한 소직경 공구 CMP 연마에서는, 연마 패드의 직경이 압전 기판(12)에 대하여 충분히 작기 때문에, 연마 패드를 회전시키면서 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시키면, 압전 기판(12)에 줄무늬형의 두께 분포가 생긴다. 또한, 직경 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 연마 패드를 이용하기 때문에, 줄무늬에 직교하는 선을 따라 복합 기판(20)을 절단한 단면에 있어서의, 압전 기판(12)의 두께 분포에, 폭방향의 피치(P)가 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 파형(W)이 나타나는 연마를 효율적으로 행할 수 있다. 또한, 연마 패드에 의한 압박력을 일정하게 유지하면서 CMP 연마를 행하기 때문에, 높은 정밀도로 두께를 제어할 수 있어, 파형(W)에 있어서의 두께 방향의 진폭(A)을 5 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하로 제어하는 것이 용이하다.
소직경 공구 CMP 연마에서는, 예컨대, 압박력, 연마 패드 회전수, 연마 패드 이동 속도, 슬러리 농도 및 슬러리 pH 중 1 이상을 조정함으로써, 진폭(A)을 원하는 값으로 조정할 수 있다. 압박력은, 예컨대 5 ㎪ 이상 200 ㎪ 이하의 범위 내가 바람직하고, 20 ㎪ 이상 100 ㎪ 이하가 보다 바람직하다. 연마 패드 회전수는, 예컨대 50 rpm 이상 20000 rpm 이하의 범위 내가 바람직하고, 2000 rpm 이상 6000 rpm 이하의 범위 내가 보다 바람직하다. 또한, 소직경 공구 CMP 연마에서는, 예컨대, 연마 패드의 사이즈를 조정하는 것이나, 연마 패드의 압전 기판(12) 상에서의 경로를 조정함으로써, 피치(P)를 원하는 값으로 조정할 수 있다. 연마 패드의 사이즈는, 직경 5 ㎜ 이상 30 ㎜ 이하의 범위 내이면 좋지만, 5 ㎜ 이상 25 ㎜ 이하가 바람직하고, 10 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하가 보다 바람직하다. 혹은, 연마 패드의 사이즈는, 압전 기판(12)의 외직경의 5％ 이상 30％ 이하의 범위 내가 바람직하고, 10％ 이상 20％ 이하가 보다 바람직하다. 연마 패드의 압전 기판(12) 상에서의 경로는, 예컨대, 지그재그형이나, 나선형 등으로 할 수 있다. 지그재그형의 경로로 연마를 행하면, 줄무늬형의 두께 분포에 있어서의 줄무늬를 평행한 줄무늬로 할 수 있다. 나선형의 경로로 연마를 행하면, 줄무늬형의 두께 분포에 있어서의 줄무늬를 나선형의 줄무늬로 할 수 있다. 연마 패드의 압전 기판(12) 상에서의 경로에 있어서, 인접하는 경로(연마 패드의 중심의 궤적)의 간격은, 연마 패드의 외직경의 5％ 이상 50％ 이하의 범위 내가 바람직하고, 10％ 이상 30％ 이하가 보다 바람직하다. 또한, 인접하는 경로의 간격은, 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하의 범위 내가 바람직하고, 1 ㎜ 이상 10 ㎜ 이하가 보다 바람직하다.
소직경 공구 CMP 연마에서는, 연마 패드를, 외주부에서의(외주부에 연마 패드의 중심이 있을 때의) 체류 시간이 내주부보다 짧아지는 경향으로 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 외주부에서는, 연마 패드와의 접촉 시에 응력이 집중하기 쉬워, 단위 시간당의 연마량이 내주부보다 많아지기 때문에 연마에 의한 새깅(sagging)이 생기기 쉽지만, 외주부에서의 연마 패드의 체류 시간을 내주부보다 짧게 하면, 연마에 의한 새깅 등이 생기기 어렵다. 또한, 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. 또한, 연마 패드를, 외주부에서의 체류 시간이 내주부보다 짧아지며 또한 압전 기판(12)이 얇을수록 체류 시간이 짧아지는 경향으로 압전 기판(12)에 대하여 상대적으로 이동시켜도 좋다. 이렇게 하면, 새깅을 억제하며 압전 기판(12)의 두께를 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 압전 기판(12)의 외직경의 60％∼100％(바람직하게는 80％∼100％)의 범위를 외주부, 그보다 내측의 범위를 내주부로 하여도 좋다. 또한, 압전 기판(12)의 최외주로부터 20 ㎜(바람직하게는 최외주로부터 10 ㎜)의 범위를 외주부, 그보다 내측의 범위를 내주부로 하여도 좋다. 외주부에서의 체류 시간은, 예컨대 내주부의 20％∼95％가 바람직하고, 40％∼95％가 보다 바람직하다.
소직경 공구 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 있고, 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 지그재그형으로 이동하도록[도 4의 경로(R) 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.
소직경 공구 CMP 연마에서는, 압전 기판(12)의 두께가 20 ㎛ 이하, 바람직하게는 0.1 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하, 그 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하, 바람직하게는 50 ㎚ 이하가 되도록 CMP 연마를 행하여도 좋다.
본 발명의 복합 기판은, 예컨대, 압전 기판의 표면에 전극 패턴을 형성하여 탄성파 디바이스로서 이용 가능하다.
다음에, 본 발명의 적합한 일실시형태의 압전 기판의 두께 경향 추정 방법에 대해서 설명한다. 이 추정 방법에서는, 먼저, 전술한 복합 기판(20)에 단색광을 조사한다. 복합 기판(20)에 조사하는 단색광은, 가시광이면 좋고, 예컨대 600 ㎚∼650 ㎚의 범위 내의 파장을 갖는 것으로 하여도 좋으며, 380 ㎚∼750 ㎚의 범위 내의 파장을 갖는 것으로 하여도 좋다. 단색광은, 압전 기판(20)의 표면 전체면에 수직으로 조사하는 것이 바람직하다. 또한, 단색광은, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상을 불명료하게 하지 않을 정도이면, 상이한 파장의 광을 포함하고 있어도 좋다.
다음에, 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬와는 상이한 제2 간섭 무늬가 나타나 있는지의 여부를 판정한다. 예컨대, 제1 간섭 무늬와 교차하는 간섭 무늬가 나타나 있는지의 여부를 판정하여도 좋다. 이때, 압전 기판(12)의 OF를 기준으로 하여, OF에 대한 위치나 각도로부터, 제1 간섭 무늬와 제2 간섭 무늬를 구별하여도 좋다. 판정에 있어서, 압전 기판 표면을 직접 또는 렌즈를 통하여 눈으로 보아도 좋고, 압전 기판 표면을 촬영하여 촬영한 화상을 이용하여도 좋지만, 눈으로 보는 쪽이 간편하며, 간섭 무늬가 선명하게 보인다. 촬영한 화상을 이용하는 경우, 화상의 콘트라스트를 올리거나, 2치화하거나 하여 명선과 암선을 구별하여도 좋다. 또한, 명선과 암선은, 서로의 상대적인 밝기의 차이에 의해 구별하면 좋다.
제2 간섭 무늬가 나타나 있다고 판정한 경우에는, 제1 간섭 무늬의 명선과 제2 간섭 무늬의 암선이 교차하는 교차 부분의 형상으로부터, 교차 부분에서의 제1 간섭 무늬의 명선이 오목하게 되어 있으면 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 교차 부분에서의 제1 간섭 무늬의 명선이 볼록하게 되어 있으면 돌출한 방향을 향하여 두께가 두껍다고 하는 기준에 기초하여 압전 기판의 두께 경향을 판정한다. 판정에 있어서, 압전 기판 표면을 직접 또는 렌즈를 통하여 눈으로 보아도 좋고, 압전 기판 표면을 촬영하여 촬영한 화상을 이용하여도 좋으며, 촬영한 화상을 이용하는 경우, 화상을 2치화하여 명선과 암선을 구별하여도 좋다. 이때, 모든 간섭 무늬의 교차 부분의 형상에 대해서 판정을 행하여도 좋지만, 제2 간섭 무늬의 각 암선에 대해서, 양측면의 각각에서 적어도 1부분의 교차 부분의 형상에 대해서 판정을 행하고, 그 이외에는 생략하여도 좋다. 1개의 암선 중에서는 그 선을 따르는 방향에서의 두께가 거의 같기 때문에, 모든 교차 부분의 형상에 대해서 판정을 행하지 않아도, 압전 기판의 두께 경향을 추정할 수 있다.
상기 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정한 경우에는, 압전 기판의 두께에 경향은 보이지 않는다고 판정한다.
이렇게 함으로써, 상기 압전 기판의 두께 경향을 추정한다. 또한, 줄무늬형의 두께 분포에 있어서의 줄무늬가 평행한 줄무늬인 복합 기판(20)에서는, 압전 기판(12)의 두께 경향이, 동심 원형의 등고선을 그리는 경향에 있는 경우나, 줄무늬형의 두께 분포의 줄무늬와 소정의 각도(예컨대 30°∼90°, 바람직하게는 60°∼90°)로 교차하는 수평인 등고선을 그리는 경향에 있는 경우 등에, 교차 부분의 형상을 확인하기 쉽다. 또한, 줄무늬형의 두께 분포에 있어서의 줄무늬가 나선형의 줄무늬나 동심 원형의 줄무늬인 복합 기판(20)에서는, 압전 기판(12)의 두께 경향이 수평인 등고선을 그리는 경향에 있는 경우 등에, 교차 부분의 형상을 확인하기 쉽다.
이하에는, 구체예를 이용하여 본 실시형태의 기판의 두께 경향 추정 방법에 대해서 설명한다. 표 2에, 복합 기판이, 줄무늬형의 두께 분포로서 가로 줄무늬형의 두께 분포를 갖는 압전 기판을 구비하고 있는 경우에 관찰되는 간섭 무늬의 예와, 그것에 대응하는 X-X 단면을 나타낸다. (A)∼(C)의 복합 기판에서는, 가로 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬 외에 동심 원형의 제2 간섭 무늬가 나타나 있다. 제2 간섭 무늬가 나타나 있기 때문에, 제1 간섭 무늬(가로 줄무늬형)의 명선과 제2 간섭 무늬(동심 원형)의 암선의 교차 부분의 형상을 확인하고, 이 교차 부분에서의 가로 줄무늬형의 명선이 오목하게 되어 있으면 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 이 교차 부분에서의 가로 줄무늬형의 명선이 볼록하게 되어 있으면 돌출한 방향을 향하여 두께가 두껍다고 판정한다. 표 2의 간섭 무늬의 도면에는, 두께가 두껍다고 판정한 방향을 향하는 화살표를 나타낸다. 이렇게 하여, X-X 단면에서의 두께 경향이 각각 도시하는 경향이라고 추정할 수 있다. 또한, (A)∼(C)의 복합 기판에서는, 제2 간섭 무늬로서 기판의 중심을 중심으로 하는 동심 원형의 간섭 무늬가 나타나 있기 때문에, 기판의 중심을 통과하는 단면이면 X-X 단면 이외의 단면이어도 X-X 단면과 동일한 두께 경향이라고 추정할 수 있다. 한편, (D)에서는, 가로 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬만이 나타나 있기 때문에, 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정한다. (D)에서는, 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정하였기 때문에, 압전 기판의 두께에 경향은 보이지 않는다고 하는 기준에 기초하여 판정을 행한다. 이렇게 하여, X-X 단면에서의 두께 경향이 도시하는 경향이라고 추정할 수 있다.
Figure pct00002
표 3에, 복합 기판이, 줄무늬형의 두께 분포로서 동심 원형의 두께 분포를 갖는 압전 기판을 구비하고 있는 경우에 관찰되는 간섭 무늬의 예와, 그것에 대응하는 X-X 단면을 나타낸다. (A)∼(C)의 복합 기판에서는, 동심 원형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬 외에 세로의 줄무늬형의 제2 간섭 무늬가 나타나 있다. 제2 간섭 무늬가 나타나 있기 때문에, 제1 간섭 무늬(동심 원형)의 명선과 제2 간섭 무늬(세로의 줄무늬형)의 암선의 교차 부분의 형상을 확인하고, 이 교차 부분에서의 동심 원형의 명선이 오목하게 되어 있으면 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 이 교차 부분에서의 동심 원형의 명선이 볼록하게 되어 있으면 돌출한 방향을 향하여 두께가 두껍다고 판정한다. 표 3의 간섭 무늬에는, 두께가 두껍다고 판정한 방향을 향하는 화살표를 나타낸다. 이렇게 하여, X-X 단면에서의 두께 경향이 각각 도시하는 경향이라고 추정할 수 있다. 또한, (A)∼(C)의 복합 기판에서는, 제2 간섭 무늬로서 세로의 줄무늬형의 간섭 무늬가 나타나 있기 때문에, X-X 단면에 평행한 단면이면 X-X 단면 이외의 단면이어도 X-X 단면과 동일한 두께 경향이라고 추정할 수 있다. 한편, (D)에서는, 동심 원형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬만이 나타나 있기 때문에, 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정한다. (D)에서는, 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정하였기 때문에, 압전 기판의 두께에 경향은 보이지 않는다고 하는 기준에 기초하여 판정을 행한다. 이렇게 하여, X-X 단면에서의 두께 경향이 도시하는 경향이라고 추정할 수 있다.
Figure pct00003
이상 설명한 실시형태의 복합 기판 및 기판의 두께 경향 추정 방법에서는, 압전 기판의 두께 경향을 눈으로 보아 추정할 수 있다.
또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 조금도 한정되는 일은 없고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지의 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.
예컨대, 전술한 복합 기판의 제조 방법에서는, 공정 (a)∼(c)를 포함하는 것으로 하였지만, 공정 (a)나 공정 (b)를 생략하여도 좋다. 또한, 공정 (b)에서는 정밀도 좋게 가공할 수 있기 때문에, 공정 (b)를 행한 후에 공정 (c)를 행함으로써 압전 기판의 두께 변화를 보다 원하는 것에 근접시킬 수 있어, 바람직하다. 또한, 공정 (a)에서는 고속으로 가공(압전 기판의 두께를 얇게 함)할 수 있기 때문에, 공정 (a)에 의해 압전 기판의 두께를 소정값 이하로 하고 나서 공정 (b)나 공정 (c)를 행하면, 가공 효율이 좋아, 바람직하다.
예컨대, 전술한 복합 기판의 제조 방법에서는, 공정 (b)는, 압전 기판(12)의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 이온 빔 가공하는 공정으로 하였지만, 이것을 넘어 외주부가 두꺼워지도록 하여도 좋다. 예컨대, 공정 (b) 대신에, 압전 기판(12)의 외주부의 두께가 내주부보다 두꺼우며 또한 압전 기판(12)의 내주부의 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하가 되도록 이온 빔 가공하는 공정을 행하여도 좋다. 이렇게 하면, 공정 (c)에 있어서 연마에 의한 새깅이 생기기 어렵다. 이 경우, 외주부(16)의 두께는, 그 평균값(또는 중앙값)이 내주부의 두께의 평균값(또는 중앙값)에 비해서 10 ㎚∼50 ㎚ 두꺼운 것이 바람직하다.
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 두께차 분포의 데이터를 작성하고, 그 두께차 분포의 데이터에 기초하여 이온 빔 가공을 행하여도 좋다.
실시예
이하에는, 본 발명의 복합 기판을 구체적으로 제조한 예에 대해서, 실시예 로서 설명한다. 또한, 본 발명은, 이하의 실시예에 조금도 한정되는 것이 아니다.
[실시예 1]
양면 연마된 두께가 230 ㎛, 직경이 4인치인 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, 연마 패드(54)의 체류 시간을 결정하였다. 그리고, 이 체류 시간을 이용하여 소직경 공구 CMP 연마기(50)를 가동시켜 소직경 공구 CMP 연마를 행하였다. 또한, 소직경 공구 CMP 연마에 있어서, 연마 패드의 패드 직경은 30 ㎜로 하고, 연마 패드의 경로는 간격 3 ㎜∼5 ㎜의 지그재그형으로 하며, 연마 패드의 회전수는 4000 rpm으로 하였다.[공정 (c)]
실시예 1의 복합 기판의 두께(줄무늬형의 두께 분포)를 측정하였다. 그 결과를 도 6에 나타낸다. 도 6에는, 복합 기판의 중심을 지나 OF에 수직인 길이 40 ㎜의 선(X=0) 및 그 선에 평행하며 좌측과 우측으로 각각 20 ㎜ 떨어진 길이 40 ㎜의 선(X=-20, 20) 에 있어서의 단면에서의 두께 분포의 파형을 나타내었다. 도 6에 나타내는 바와 같이, 실시예 1의 복합 기판에 있어서, 압전 기판의 두께 분포에는, 두께 방향의 진폭이 5 ㎜∼20 ㎚이며, 폭방향의 피치가 3 ㎜∼5 ㎜인 파형이 나타났다.
실시예 1의 복합 기판의 압전 기판에 파장 632.8 ㎚의 단색광을 조사한 바, 가로 줄무늬형의 두께 분포에 의한 제1 간섭 무늬와, 동심 원형의 제2 간섭 무늬가 확인되었다. 도 7의 (A)는 간섭 무늬를 촬영한 화상이며, 도 7의 (B)는 이 화상의 콘트라스트를 올린 화상이다. 도 7의 (B)의 우측 상방 부분에서는, 간섭 무늬의 교차 부분에서의 제1 간섭 무늬(가로 줄무늬)의 명선(흰 부분)이 좌우를 향하여 볼록하게 되어 있다. 이것으로부터, 명선이 돌출(연장)한 방향 즉 검은 부분의 두께가 두껍고, 흰 부분의 두께가 얇아져 있는 것을 알 수 있다. 여기서, 도 7의 (B)에서는, 흰 부분을 일부에서밖에 확인할 수 없지만, 도 7의 (A)에 나타내는 바와 같이 동심 원형의 제2 간섭 무늬가 확인되고 있기 때문에, 도 7의 (B)가 흰 부분과의 동심원에 대응하는 부분에서는, 다른 부분보다 두께가 얇아져 있는 것을 알 수 있다. 이상으로부터, 실시예 1의 압전 기판의 두께 경향은, 동심 원형의 등고선을 그리며, 기판의 중심을 통과하는 단면에 있어서 3개의 볼록부를 갖는 것이라고 추찰되었다. 또한, 눈으로 보아서는 제1, 제2 간섭 무늬가 도 7보다 선명하게 확인되었다.
공정 (c)의 전후에 있어서, 접합 기판의 도 8의 측정선 상의 압전 기판의 두께를 측정하였다. 도 9에, 실시예 1의 공정 (c) 전후에서의 압전 기판의 두께 경향을 나타낸다. 도 9의 (A)는 공정 (c) 전, 도 9의 (B)는 공정 (c) 후의 두께 경향이다. 공정 (c) 후에 있어서, 실시예 1의 압전 기판의 두께 경향은, 도 7의 간섭 무늬로부터 추찰한 바와 같이, 기판의 중심을 통과하는 단면에 있어서 3개의 볼록부를 갖는 것이었다.
[실시예 2]
공정 (b)에 있어서, 외주부의 두께와 내주부의 두께가 같은 정도가 되도록 이온 빔 가공을 행하였다. 또한, 공정 (c)에 있어서, 외주부에서의 연마 패드의 체류 시간이 내주부보다 짧아지도록 하였다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시예 2의 복합 기판을 제작하여, 실시예 1과 동일한 실험을 행하였다.
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.
실시예 2의 복합 기판도, 실시예 1의 복합 기판과 마찬가지로, 압전 기판의 두께 분포에는, 두께 방향의 진폭이 5 ㎜∼20 ㎚이며, 폭방향의 피치가 3 ㎜∼5 ㎜인 파형이 나타났다. 또한, 공정 (c) 후의 압전 기판의 두께 경향(도 10 참조)은, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상으로부터 추정된 바와 같은 것이었다.
[실시예 3]
공정 (c)에 있어서, 외주부에서의 체류 시간을 내주부에서의 체류 시간과 같은 정도로 하였다. 그 이외에는, 실시예 2와 동일하게 실시예 3의 복합 기판을 제작하여, 실시예 2와 동일한 실험을 행하였다.
실시예 3의 복합 기판도, 실시예 2의 복합 기판과 마찬가지로, 압전 기판의 두께 분포에는, 두께 방향의 진폭 5 ㎜∼20 ㎚이며, 폭방향의 피치가 3 ㎜∼5 ㎜인 파형이 나타났다. 또한, 공정 (c) 후의 압전 기판의 두께 경향[도 11의 (B) 참조. 또한, 도 11의 (A)는 공정 (c) 전의 압전 기판의 두께 경향]은, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상으로부터 추정된 바와 같은 것이었다.
또한, 실시예 3에서는, 도 11의 (B)에 나타내는 바와 같이, 외주부에 새깅이 생겨, 최외주의 두께는 100 ㎚ 이상 얇아져 있었다. 한편, 실시예 1이나 실시예 2에서는, 이러한 큰 새깅은 생기지 않았다. 이것으로부터, 실시예 1과 같이 공정 (b)에서 외주부가 내주부보다 두꺼워지도록 가공을 행하는 것이나, 실시예 2와 같이 공정 (c)에서 외주부에서의 연마 패드의 체류 시간을 내주부보다 짧게 하는 것 등에 의해, 공정 (c)에서의 새깅의 발생을 억제할 수 있는 것을 알 수 있었다.
[실시예 4]
공정 (b)를 없앴다. 또한, 공정 (c)에 있어서, 외주부에서의 연마 패드의 체류 시간이 내주부보다 짧아지도록 하였다. 그 이외에는, 실시예 1과 동일하게 실시예 4의 복합 기판을 제작하여, 실시예 1과 동일한 실험을 행하였다.
공정 (a) 후의 접합 기판의 압전 기판의 두께를 측정한 바, 중심막 두께가 1800 ㎚이며 두께의 최대값과 최소값의 차는 외주부를 포함하는 전체 평면에서 80 ㎚였다.
실시예 4의 복합 기판도, 실시예 1의 복합 기판과 마찬가지로, 압전 기판의 두께 분포에는, 두께 방향의 진폭이 5 ㎜∼20 ㎚이며, 폭방향의 피치가 3 ㎜∼5 ㎜인 파형이 나타났다. 또한, 공정 (c) 후의 압전 기판의 두께 경향(도 12 참조)은, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상으로부터 추정된 바와 같은 것이었다.
[비교예 1]
공정 (c)를 생략(줄무늬형의 두께 분포가 없는 것으로 함)한 것 이외에는, 실시예 1과 동일하게 비교예 1의 복합 기판을 제작하고, 실시예 1과 동일한 실험을 행하였다.
비교예 1의 복합 기판에서는, 도 13에 나타내는 바와 같은 간섭 무늬가 확인되었다. 이 간섭 무늬에서는, 간섭 무늬의 교차 부분이 존재하지 않기 때문에, 간섭 무늬의 교차 부분의 형상으로부터 압전 기판의 두께 경향을 추정할 수 없었다.
본 출원은 2015년 9월 15일에 출원된 일본국 특허 출원 제2015-181763호를 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, 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, 64 고정축, 66 동력 전달판, 68 동력 전달봉, 70 하중 측정부, A 진폭, P 피치, W 파형, R 경로.

Claims (6)

  1. 직경 2인치 이상의 지지 기판과,
    상기 지지 기판에 접합되어 이루어지고, 두께가 20 ㎛ 이하이며 광을 투과하는 압전 기판
    을 구비한 복합 기판으로서,
    상기 압전 기판은, 줄무늬형의 두께 분포를 가지고,
    상기 줄무늬에 직교하는 선을 따라 상기 복합 기판을 절단한 단면에 있어서의, 상기 압전 기판의 두께 분포에, 두께 방향의 진폭이 5 ㎚ 이상 100 ㎚ 이하이며 폭방향의 피치가 0.5 ㎜ 이상 20 ㎜ 이하인 파형이 나타나며, 그 파형의 피치는 상기 줄무늬의 폭과 상관이 있는 것인, 복합 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압전 기판에 있어서, 상기 줄무늬는 평행한 줄무늬인 것인, 복합 기판.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 압전 기판에 있어서, 상기 줄무늬는 나선형 또는 동심 원형의 줄무늬인 것인, 복합 기판.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압전 기판은, 두께의 최대값과 최소값의 차가 전체 평면에서 100 ㎚ 이하인 것인, 복합 기판.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압전 기판은, 상기 지지 기판에 직접 접합으로 접합되어 있는 것인, 복합 기판.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 복합 기판에 있어서의 압전 기판의 두께 경향을 추정하는 방법으로서,
    복합 기판의 상기 압전 기판에 단색광을 조사하고,
    상기 줄무늬형의 두께 분포에 따른 제1 간섭 무늬와는 상이한 제2 간섭 무늬가 나타나 있는지의 여부를 판정하며,
    상기 제2 간섭 무늬가 나타나 있다고 판정한 경우에는, 상기 제1 간섭 무늬의 명선(明線)과 상기 제2 간섭 무늬의 암선(暗線)이 교차하는 교차 부분의 형상으로부터, 상기 교차 부분에서의 상기 제1 간섭 무늬의 명선이 오목하게 되어 있으면 오목한 방향을 향하여 두께가 두껍고, 상기 교차 부분에서의 제1 간섭 무늬의 명선이 볼록하게 되어 있으면 돌출한 방향을 향하여 두께가 두껍다고 하는 기준에 기초하여 상기 압전 기판의 두께 경향을 판정하며, 상기 제2 간섭 무늬가 나타나 있지 않다고 판정한 경우에는, 상기 압전 기판의 두께에 경향은 보이지 않는다고 판정하는 것인, 압전 기판의 두께 경향 추정 방법.
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