TWI625516B - 複合基板及壓電基板的厚度傾向推定方法 - Google Patents

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Abstract

本發明之複合基板係包括：支撐基板，直徑2英吋以上；及壓電基板，係與該支撐基板接合，厚度為20μm以下，並使光透過；該壓電基板係具有條紋狀之厚度分布；在沿著與該條紋正交的線剖開該複合基板的剖面之該壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5nm以上且100nm以下、寬度方向之間距為0.5mm以上且20mm以下的波形，該波形之間距係與該條紋的寬度具有相關。在壓電基板，該條紋係亦可是平行之條紋，亦可是渦流狀或同心圓狀之條紋。

Description

複合基板及壓電基板的厚度傾向推定方法
本發明係有關於一種複合基板及壓電基板的厚度傾向推定方法。
期待藉由使用很薄之壓電薄膜，可實現在以往所沒有之高頻之動作的彈性波組件。期望壓電薄膜係結晶性高、具有任意之結晶軸、且厚度均勻之壓電單結晶薄膜。作為得到這種壓電薄膜的手法，例如在專利文獻1，提議對由壓電基板與支撐基板所接合而成之直徑2英吋以上之疊層基板的壓電基板側進行鏡面研磨，並製作所研磨之壓電基板之厚度分布的資料，再根據厚度分布的資料，進行離子束加工等。
【先行專利文獻】 【專利文獻】
[專利文獻1]國際公開第2014/104098號小手冊
可是，進行離子束加工時，可比較高精度地調整壓電基板的厚度，但是難以目視推定壓電基板之整體之厚度的傾向(以下亦稱為厚度傾向)。因此，期望能以目視推定壓電基板之厚度傾向的複合基板。
本發明係為了解決這種課題而開發的，其主要目的在於提供一種能以目視推定壓電基板之厚度傾向的複合基板。
為了解決上述之課題而專心研究時，本發明者們發現在對壓電基板實施既定研磨的複合基板，能以目視推定支撐基板上之壓電基板的厚度傾向，以至於完成本發明。
本發明之複合基板係包括：支撐基板，直徑2英吋以上；及壓電基板，係與該支撐基板接合，厚度為20μm以下，並使光透過；該壓電基板係具有條紋狀之厚度分布；在沿著與該條紋正交的線剖開該複合基板的剖面之該壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5nm以上且100nm以下、寬度方向之間距為0.5mm以上且20mm以下的波形，該波形之間距係與該條紋的寬度具有相關。
本發明之壓電基板的厚度傾向推定方法係推定在上述之複合基板之壓電基板的厚度傾向之方法，將單色光照射於複合基板之該壓電基板；判定與根據該條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋係相異的第2干涉條紋是否出現；在判定該第2干涉條紋出現的情況，從該第1干涉條紋之明線與該第2干涉條紋之暗線所相交之交叉部分的形狀，若在該交叉部分之該第1干涉條紋的明線成為凹，朝向凹下方向厚度厚，若在該交叉部分之該第1干涉條紋的明線成為凸，朝向 突出方向厚度厚，根據此基準，判定該壓電基板的厚度傾向，在判定該第2干涉條紋未出現的情況，判定在該壓電基板的厚度傾向係無法看出來，藉此，推定壓電基板的厚度傾向。
在本發明之複合基板及壓電基板的厚度傾向推定方法，能以目視推定支撐基板上之壓電基板的厚度傾向。在以下表示其理由。在本發明之複合基板，將厚度為20μm以下並使光透過之壓電基板與支撐基板接合。因此，照射單色光時，在壓電基板之表面所反射的光與在支撐基板之表面(壓電基板之背面)所反射的光彼此發生干涉。因為壓電基板係具有既定之條紋狀的厚度分布，所以觀察其表面時，因應於在壓電基板之表面所反射的光與在支撐基板之表面所反射的光之光路差(壓電基板的厚度×2)，兩者彼此加強而看起來亮的部分(明線)、與兩者彼此抵消而看起來暗的部分(暗線)交互地出現(干涉條紋)。在壓電基板有厚度傾向的情況，其厚度傾向所造成的干涉條紋亦出現。此處，在觀察根據條紋狀之厚度分布之第1干涉條紋的明線與根據壓電基板的厚度傾向之第2干涉條紋的暗線所相交之交叉部分的形狀時，得知在第1干涉條紋之明線成為凹的部分，朝向凹下方向厚度厚，在第1干涉條紋之明線成為凸的部分，朝向突出方向厚度厚。因此，從干涉條紋之交叉部分的形狀，能以目視推定壓電基板的厚度傾向。
10‧‧‧疊層基板
12‧‧‧壓電基板
14‧‧‧支撐基板
18‧‧‧變質層
20‧‧‧複合基板
30‧‧‧CMP研磨機
32‧‧‧研磨平台
34‧‧‧研磨墊
36‧‧‧基板載具
38‧‧‧管
40‧‧‧調節器
50‧‧‧小徑工具CMP研磨機
52‧‧‧工作台
54‧‧‧研磨墊
56‧‧‧頭
58‧‧‧管
60‧‧‧支撐體
62‧‧‧驅動部
64‧‧‧固定軸
66‧‧‧動力傳達板
68‧‧‧動力傳達棒
70‧‧‧負載測量部
A‧‧‧振幅
P‧‧‧間距
W‧‧‧波形
R‧‧‧路徑
第1圖係複合基板20之立體圖。
第2圖係複合基板20之製造方法的說明圖。
第3圖係一般之CMP研磨機30之研磨部的立體圖。
第4圖係小徑工具CMP研磨機50之研磨部的立體圖。
第5圖係小徑工具CMP研磨機50之說明圖。
第6圖係第1實施例之複合基板的厚度測量結果。
第7圖係第1實施例之複合基板的干涉條紋。
第8圖係表示測量線之說明圖。
第9圖係表示第1實施例之在步驟(c)前後的壓電基板之厚度傾向的圖形。
第10圖係表示第2實施例之在步驟(c)後的壓電基板之厚度傾向的圖形。
第11圖係表示第3實施例之在步驟(c)前後的壓電基板之厚度傾向的圖形。
第12圖係表示第4實施例之在步驟(c)後的壓電基板之厚度傾向的圖形。
第13圖係第1比較例之複合基板的干涉條紋。
使用圖面，說明本發明之適合之一實施形態的複合基板。第1圖係本實施形態之複合基板20的立體圖。
複合基板20係將壓電基板12與支撐基板14接合而成之直徑2英吋以上者。壓電基板12係透過光者，作為其材質，列舉鉭酸鋰、鈮酸鋰、鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體單結晶、硼酸鋰、蘭克賽(langasite)、水晶等。壓電基板12之大小係直徑2英吋以上，係4英吋以上較佳，係4~8英吋更佳，厚度係20μm以下，亦可採用係較佳之0.2~15μm。壓電基板12係厚 度之最大值與最小值的差在整個平面是100nm以下較佳，係60nm以下更佳。作為支撐基板14之材質，列舉矽、藍寶石、氮化鋁、氧化鋁、無鹼玻璃、硼矽酸玻璃、石英玻璃、鉭酸鋰、鈮酸鋰、鈮酸鋰-鉭酸鋰固溶體單結晶、硼酸鋰、蘭克賽、水晶等。支撐基板14之大小係直徑是壓電基板12以上，厚度係100~1000μm，亦可採用係較佳之150~500μm。此外，複合基板20係如第1圖所示，亦可具有定向平面(OF)，亦可不具有OF。
複合基板20係藉由將壓電基板12與支撐基板14直接接合而一體化者，亦可採用經由有機黏著層相黏者。作為有機黏著層之材質，列舉例如環氧樹脂或壓克力樹脂等。亦可直接接合係在使壓電基板與支撐基板之各自的接合面變成活化後，在使兩接合面相向之狀態推壓兩基板，藉此進行。使接合面變成活化的方法係例如除了對接合面照射惰性氣體(氬氣等)的離子束以外，列舉電漿或中性原子束之照射等。複合基板20係藉直接接合使壓電基板12與支撐基板14變成一體化者較佳。在藉直接接合變成一體化者，在壓電基板12與支撐基板14之間無有機黏著劑層，因為難發生間隙，所以在壓電基板12以外產生光路差的層幾乎不存在。因此，干涉條紋難混亂，而易推定干涉條紋之交叉部分的形狀。
壓電基板12係具有條紋狀之厚度分布，在沿著與此條紋正交的線剖開複合基板20的剖面之壓電基板12的厚度分布，出現厚度方向之振幅為A、寬度方向之間距為P的波形W。在此波形W之間距P係與條紋狀之厚度分布之條紋的寬度 具有相關。又，在第1表，表示條紋狀之厚度分布的例子。在第1表，以灰色表示厚度薄且與波形W之波谷側對應的部分，以白色表示厚度厚且與波形W之波峰側對應的部分。在條紋狀之厚度分布的條紋係亦可採用縱條紋、橫條紋、斜條紋等之平行的條紋，亦可採用渦流狀之條紋，亦可採用同心圓狀之條紋。
振幅A係波形W之波谷(凹部之頂點)與波峰(凸部之頂點)的厚度差，亦可是定值，亦可是在既定範圍內變動的值。振幅A係只要位於5nm以上且100nm以下的範圍內即可，但是5nm以上且50nm以下較佳，5nm以上且30nm以下更佳。若振幅A係5nm以上，如後述之壓電基板的厚度傾向推定方法所示，可從干涉條紋推定壓電基板12的厚度傾向，若是100nm以下，壓電基板之厚度的不均不會過大，可適合用於壓電基板的用途(例如彈性波組件等)。間距P係在波形W，是相鄰之波谷(凹部之頂點)與波谷或相鄰之波峰(凸部之頂點)與波峰的間隔，亦可是定值，亦可是在既定範圍內變動的值。間距P係只要位於0.5mm以上且20mm以下的範圍內即可，但是1mm以上且10mm以下較佳，1mm以上且5mm以下更佳。間距P為0.5mm以上且20mm以下時，可從干涉條紋推定壓電基 板12的厚度傾向。間距P係壓電基板12的外徑之0.5%以上且20%以下的範圍內較佳，1%以上且5%以下更佳。只要位於0.5%以上且20%以下，易推定干涉條紋之交叉部分的形狀。振幅A或間距P係亦可是定值，亦可是因各波形而異。又，在上述之波形W，亦可高頻成分重疊。在此情況，亦可將已除去高頻成分(例如間距未滿0.5mm的成分)時之振幅A或間距P作為波形W之振幅A或間距P。
亦可本實施形態之複合基板係根據包含以下所示之步驟(a)~(c)的製造方法所製造。第2圖係複合基板20之製造方法的說明圖。第3圖係例如在步驟(a)所使用之一般的CMP研磨機30之研磨部的立體圖。第4圖係例如在步驟(c)所使用之小徑工具CMP研磨機50之研磨部的立體圖。第5圖係小徑工具CMP研磨機50之說明圖。
1. 步驟(a)
首先，準備將壓電基板12與支撐基板14接合而成之直徑2英吋以上的疊層基板10(第2(A)圖)。在疊層基板10，壓電基板12係厚度為100~1000μm，亦可採用較佳之150~500μm。
接著，對將壓電基板12與支撐基板14接合而成之直徑2英吋以上的疊層基板10之壓電基板12側進行鏡面研磨至壓電基板12的厚度成為20μm以下，較佳係1~15μm(第2(B)圖)。例如，亦可首先以研磨加工機研磨疊層基板10之壓電基板12側，接著以抛光加工機研磨，進而以CMP研磨機進行鏡面研磨至壓電基板12的厚度成為20μm以下。依此方式， 可使壓電基板12的厚度高效率地變成20μm以下。此外，CMP係化學式機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)的簡稱。
作為CMP研磨機，例如亦可使用如第3圖所示之一般的CMP研磨機30。CMP研磨機30包括：具備研磨墊34之圓盤形且直徑大的研磨平台32、圓盤形且直徑小的基板載具36、向研磨墊34供給含有抛光研磨粒之漿的管38、以及進行研磨墊34之調節的調節器40。研磨平台32係在下面中央包括未圖示之軸及驅動馬達，藉由以驅動馬達對軸進行轉動驅動，進行軸轉動(自轉)。基板載具36或調節器40係分別在上面中央具備軸，藉由以未圖示之驅動馬達對軸進行轉動驅動，進行軸轉動(自轉)。基板載具36被配置於從研磨平台32之中心所偏移的位置。為了藉此研磨機30對疊層基板10研磨，以使壓電基板12側朝下之方式將疊層基板10安裝於基板載具36的下面，再將疊層基板10夾入研磨平台32的研磨墊34與基板載具36之間。然後，從管38將含有抛光研磨粒之漿供給至研磨墊34。於是，漿被供給至疊層基板10與研磨平台32的研磨墊34之間。在此狀態，一面藉基板載具36將疊層基板10壓在研磨墊34，一面使研磨平台32及基板載具36進行自轉運動，而進行CMP研磨。
2. 步驟(b)
對壓電基板12之表面進行離子束加工成壓電基板12的厚度之最大值與最小值的差在整個平面成為100nm以下(第2(C)圖)。
亦可在離子束加工之前製作已進行鏡面研磨之壓 電基板12之厚度分布的資料，並根據已進行鏡面研磨之壓電基板12之厚度分布的資料進行離子束加工。亦可已進行鏡面研磨之壓電基板12之厚度分布的資料係使用雷射之干涉，以光學式膜厚測量器測量並製作已進行鏡面研磨之壓電基板12的厚度。依此方式，可高精度地製作厚度分布的資料。然後，亦可將已進行鏡面研磨之壓電基板12之厚度分布的資料輸入進行離子束加工的裝置，決定在壓電基板12的表面之各點的離子束照射時間，再使用該離子束照射時間進行加工。依此方式，可高精度地進行加工。在此情況，離子束之輸出值係採用定值，上述之厚度愈厚，使離子束照射時間愈長即可。或者，亦可將已進行鏡面研磨之壓電基板12之厚度分布的資料輸入進行離子束加工的裝置，決定在壓電基板12之表面的各點之離子束的輸出值，再使用該離子束的輸出值進行加工。在此情況，離子束照射時間係採用定值，上述之厚度愈厚，使離子束的輸出值愈大即可。
離子束加工係使用DC激發式Ar束源之離子束加工機進行較佳。作為離子束加工機，亦可使用具備電漿激發式Ar束源的離子束加工機，但是使用具備DC激發式Ar束源的離子束加工機，因為在壓電基板12之表面所產生的變質層18更少，所以較佳。
離子束加工後之疊層基板10係顯示例如壓電基板12的厚度是20μm以下、其厚度之最大值與最小值的差在整個平面是100nm以下、藉X射線繞射所得之搖擺曲線的半值寬度係100arcsec以下的結晶性。這種疊層基板10係具備結晶性 高、具有任意之結晶軸、均勻之厚度的壓電單結晶薄膜(壓電基板12)，在經過步驟(c)後，可適合地利用於彈性波組件等。
3. 步驟(c)
使用直徑5mm以上且30mm以下的研磨墊，在一面將研磨墊之推壓力保持定值一面使研磨墊轉動，且使其對是研磨對象的壓電基板12相對地移動，進行CMP研磨(以下亦稱為小徑工具CMP研磨)。在這種小徑工具CMP研磨，因為研磨墊之直徑遠小於壓電基板12，所以一面使研磨墊轉動一面對壓電基板12相對地移動時，在壓電基板12產生條紋狀之厚度分布。又，因為使用直徑5mm以上且30mm以下的研磨墊，所以可高效率地進行在沿著與條紋正交之線剖開複合基板20的剖面之壓電基板12的厚度分布出現寬度方向之間距P為0.5mm以上且20mm以下之波形W的研磨。又，因為一面將研磨墊之推壓力保持定值一面進行CMP研磨，所以能以高精度控制厚度，將在波形W之厚度方向的振幅A控制成5nm以上且100nm以下這件事係容易。
在小徑工具CMP研磨，藉由調整例如推壓力、研磨墊轉速、研磨墊移動速度、漿濃度以及漿pH中之一種以上，可將振幅A調整至所要的值。推壓力係例如5kPa以上且200kPa以下的範圍內較佳，20kPa以上且100kPa以下更佳。研磨墊轉速係例如50rpm以上且20000rpm以下的範圍內較佳，2000rpm以上且6000rpm以下的範圍內更佳。又，在小徑工具CMP研磨，例如藉由調整研磨墊之尺寸或調整研磨墊之在壓電基板12上的路徑，可將間距P調整至所要的值。研磨墊之尺 寸係只要是直徑5mm以上且30mm以下的範圍內即可，但是5mm以上且25mm以下較佳，10mm以上且20mm以下更佳。或者，研磨墊之尺寸係壓電基板12之外徑的5%以上且30%以下的範圍內較佳，10%以上且20%以下更佳。研磨墊之在壓電基板12上的路徑係例如可設定成鋸齒狀或渦流狀等。若按照鋸齒狀的路徑進行研磨，可使在條紋狀之厚度分布的條紋變成平行的條紋。若按照渦流狀的路徑進行研磨，可使在條紋狀之厚度分布的條紋變成渦流狀的條紋。在研磨墊之在壓電基板12上的路徑，相鄰之路徑(研磨墊之中心的軌跡)的間隔係研磨墊之外徑之5%以上且50%以下的範圍內較佳，10%以上且30%以下更佳。又，相鄰之路徑的間隔係0.5mm以上且20mm以下的範圍內較佳，1mm以上且10mm以下更佳。
在小徑工具CMP研磨，亦可使研磨墊以在外周部之(研磨墊之中心位於外周部時之)滯留時間成為比內周部更短之傾向的方式對壓電基板12相對地移動。在外周部，在與研磨墊之接觸時應力易集中，因為每單位時間之研磨量成為比內周部更多，所以研磨所造成的下垂易發生，但是若在外周部之研磨墊的滯留時間比內周部更短，研磨所造成的下垂難發生。又，亦可使研磨墊以壓電基板12愈薄滯留時間成為愈短之傾向的方式對壓電基板12相對地移動。依此方式，可使壓電基板12的厚度變成更均勻。又，使研磨墊以在外周部之滯留時間成為比內周部更短且壓電基板12愈薄滯留時間成為愈短之傾向的方式對壓電基板12相對地移動。依此方式，抑制下垂且可使壓電基板12的厚度變成更均勻。此外，亦可將壓電基 板12之外徑的60~100%(80~100%較佳)的範圍當作外周部，將其比更內側的範圍當作內周部。又，亦可將壓電基板12之從最外周開始20mm(從最外周開始10mm較佳)的範圍當作外周部，將其比更內側的範圍當作內周部。在外周部之滯留時間係例如內周部之20~95%較佳，40~95%更佳。
作為在小徑工具CMP研磨所使用之裝置，例如亦可使用如第4圖、第5圖所示之小徑工具CMP研磨機50。小徑工具CMP研磨機50包括：具備研磨墊54之圓盤形且直徑小的頭56、圓盤形且直徑大的工作台52、以及向研磨墊54供給含有抛光研磨粒之漿的管58。工作台52係具備未圖示之驅動部，並在水平面內(X軸、Y軸方向)移動。頭56係在上面中央具備軸，並藉未圖示之驅動馬達對軸進行轉動驅動，藉此，進行軸轉動(自轉)。頭56的軸係被安裝於支撐體60，並在鉛垂方向(Z軸方向)移動，而支撐體60係經由未圖示之固定部被固定於在鉛垂方向移動的驅動部62。驅動部62、或工作台52的驅動部、頭56的驅動部等係與未圖示之控制部連接，被控制成一面將研磨墊54之推壓力保持定值一面使研磨墊54轉動，且使研磨墊54對是研磨對象之壓電基板12相對地移動。
為了以小徑工具CMP研磨機50研磨疊層基板10，以使壓電基板12側朝上之方式將疊層基板10安裝於工作台52的上面，並將疊層基板10夾入工作台52與研磨墊54之間。然後，從管58將含有抛光研磨粒之漿供給至研磨墊54。於是，漿被供給至疊層基板10與研磨墊54之間。在此狀態，藉由使工作台52在水平方向移動，使研磨墊54對壓電基板12 相對地移動，且控制驅動部62的上下動，藉此，將藉研磨墊54之推壓力保持定值，並使研磨墊54進行自轉運動，進行疊層基板10之CMP研磨。在此時，例如，亦可以研磨墊54之中心在壓電基板12上成鋸齒狀地移動的方式(參照第4圖之路徑R)使研磨墊54與壓電基板12相對地移動，亦可成渦流狀地移動。
在小徑工具CMP研磨機50，在研磨時，藉被配設於支撐體60與驅動部62之間的負載測量部70(測力器或動力計等)測量作用於研磨墊54的推壓力，並向上述之控制部輸入測量值。控制部係根據所輸入之測量值，控制驅動部62的上下動。依此方式，可將研磨墊54之推壓力保持定值。此外，在小徑工具CMP研磨機50，採用藉壓電基板12之移動而研磨墊54對壓電基板12相對地移動，但是亦可採用藉研磨墊54之移動而研磨墊54對壓電基板12相對地移動。又，採用研磨墊54在鉛垂方向移動者，但是亦可採用壓電基板12在鉛垂方向移動者。
在小徑工具CMP研磨，進行CMP研磨成壓電基板12的厚度成為20μm以下，成為0.1μm以上且10μm以下較佳，其厚度之最大值與最小值的差在整個平面成為100nm以下，成為50nm以下較佳。
本發明之複合基板係例如將電極圖案形成於壓電基板之表面，而可利用作彈性波組件。
其次，說明本發明之適合的一實施形態之壓電基板的厚度傾向推定方法。在本推定方法，首先，將單色光照射 於上述的複合基板20。照射於複合基板20之單色光係只要是可見光即可，亦可採用例如具有600~650nm之範圍內的波長者，亦可採用具有380~750nm之範圍內的波長者。單色光係垂直地照射於複合基板20之表面整個面較佳。此外，單色光係只要不會使干涉條紋之交叉部分的形狀變成不清楚之程度，亦可含有相異之波長的光。
接著，判定是否出現與根據條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋係相異的第2干涉條紋。例如，亦可判定是否出現與第1干涉條紋交叉之干涉條紋。在此時，亦可將壓電基板12之OF作為基準，從對OF之位置或角度，區別第1干涉條紋與第2干涉條紋。在判定時，亦可直接或透過透鏡目視壓電基板之表面，亦可拍攝壓電基板之表面並使用所拍攝之影像，但是目視比較簡便，並可清潔地看到干涉條紋。在使用所拍攝之影像的情況，亦可提高影像之對比，或進行二值化，以區別明線與暗線。此外，明線與暗線係只要根據彼此之相對之亮度的差異區別即可。
在判定第2干涉條紋出現的情況，從第1干涉條紋之明線與第2干涉條紋之暗線所相交之交叉部分的形狀，若在交叉部分之第1干涉條紋的明線成為凹，朝向凹下方向厚度厚，若在交叉部分之第1干涉條紋的明線成為凸，朝向突出方向厚度厚，根據此基準，判定壓電基板的厚度傾向。在判定時，亦可直接或透過透鏡目視壓電基板之表面，亦可拍攝壓電基板之表面並使用所拍攝之影像，在使用所拍攝之影像的情況，亦可對影像進行二值化，以區別明線與暗線。在此時，亦可對全 部之干涉條紋之交叉部分的形狀判定，但是亦可對第2干涉條紋之各暗線，在兩側面之各側面對至少一處之交叉部分的形狀判定，除此以外係省略。在一條暗線之中，因為在沿著該線之方向的厚度大致相同，所以即使不對全部之干涉條紋之交叉部分的形狀判定，亦可推定壓電基板的厚度傾向。
在判定該第2干涉條紋未出現的情況，判定在壓電基板的厚度，傾向係無法看出來。
藉由依此方式，推定該壓電基板的厚度傾向。此外，在條紋狀之厚度分布的條紋是平行之條紋的複合基板20，在壓電基板12的厚度傾向位於描繪同心圓狀之等高線之傾向的情況、或位於描繪如與條紋狀之厚度分布的條紋以既定角度(例如30~90°，60~90°較佳)相交之水平的等高線之傾向的情況等，易確認交叉部分的形狀。又，在條紋狀之厚度分布的條紋是渦流狀之條紋或同心圓狀之條紋的複合基板20，在壓電基板12的厚度傾向位於描繪水平之等高線之傾向的情況等，易確認交叉部分的形狀。
在以下，使用具體例，說明本實施形態之基板的厚度傾向推定方法。在第2表，表示在複合基板具備作為條紋狀之厚度分布具有橫條紋狀之厚度分布之壓電基板的情況所觀察之干涉條紋的例子、及與其對應之X-X剖面。在(A)~(C)之複合基板，除了根據橫條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋以外，還出現同心圓狀之第2干涉條紋。因為出現第2干涉條紋，所以確認第1干涉條紋(橫條紋狀)之明線與第2干涉條紋(同心圓狀)之暗線之交叉部分的形狀，若在此交叉部分之橫條紋狀 的明線成為凹，判定朝向凹下方向厚度厚，若在此交叉部分之橫條紋狀的明線成為凸，判定朝向突出方向厚度厚。在第2表之干涉條紋的圖，表示朝向判定厚度厚之方向的箭號。依此方式，可推定在X-X剖面的厚度傾向係各自所圖示之傾向。此外，在(A)~(C)之複合基板，因為作為第2干涉條紋出現以基板之中心為中心之同心圓狀的干涉條紋，所以可推定只要是通過基板之中心的剖面，即使是X-X剖面以外的剖面，亦是與X-X剖面相同的厚度傾向。另一方面，在(D)，因為僅根據橫條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋出現，所以判定第2干涉條紋未出現。在(D)，因為判定第2干涉條紋未出現，所以在壓電基板的厚度，傾向係無法看出來，根據此基準，進行判定。依此方式，可推定在X-X剖面的厚度傾向係所圖示之傾向。
[第2表]
在第3表，表示在複合基板具備作為條紋狀之厚度分布具有同心圓狀之厚度分布之壓電基板的情況所觀察之干涉條紋的例子、及與其對應之X-X剖面。在(A)~(C)之複合基板，除了根據同心圓狀之厚度分布的第1干涉條紋以外，還出現縱條紋狀之第2干涉條紋。因為出現第2干涉條紋，所以確認第1干涉條紋(同心圓狀)之明線與第2干涉條紋(縱條紋狀)之暗線之交叉部分的形狀，若在此交叉部分之同心圓狀的明線成為凹，判定朝向凹下方向厚度厚，若在此交叉部分之同心圓狀的明線成為凸，判定朝向突出方向厚度厚。在第3表之干涉條紋，表示朝向判定厚度厚之方向的箭號。依此方式，可 推定在X-X剖面的厚度傾向係各自所圖示之傾向。此外，在(A)~(C)之複合基板，因為作為第2干涉條紋出現縱條紋狀的干涉條紋，所以可推定只要是與X-X剖面平行的剖面，即使是X-X剖面以外的剖面，亦是與X-X剖面相同的厚度傾向。另一方面，在(D)，因為僅根據同心圓狀之厚度分布的第1干涉條紋出現，所以判定第2干涉條紋未出現。在(D)，因為判定第2干涉條紋未出現，所以在壓電基板的厚度，傾向係無法看出來，根據此基準，進行判定。依此方式，可推定在X-X剖面的厚度傾向係所圖示之傾向。
在以上所說明之實施形態之複合基板及壓電基板的厚度傾向推定方法，能以目視推定壓電基板的厚度傾向。
此外，本發明係絲毫不限定為上述之實施形態，只要屬於本發明的技術範圍，當然能以各種形態實施。
例如，在上述之複合基板的製造方法，雖採用包含步驟(a)~(c)者，但是亦可省略步驟(a)或步驟(b)。此外，因為在步驟(b)可高精度地加工，所以在進行步驟(b)後進行步驟(c)，藉此，可使壓電基板的厚度變化更接近所要者而較佳。又，因為在步驟(a)可高速地加工(可使壓電基板的厚度變薄)，所以若在藉步驟(a)使壓電基板的厚度變成既定值以下後進行步驟(b)或步驟(c)，加工效率佳而較佳。
例如，在上述之複合基板的製造方法，步驟(b)係採用以壓電基板12的厚度之最大值與最小值的差在整個平面成為100nm以下的方式進行離子束加工的步驟，但是亦可作成外周部厚至超過100nm。例如，亦可替代步驟(b)，以壓電基板12之外周部的厚度比內周部厚且壓電基板12之內周部的厚度之最大值與最小值的差在整個平面成為100nm以下的方式進行離子束加工。依此方式，在步驟(c)研磨所造成的下垂難發生。在此情況，外周部16的厚度係其平均值(或中央值)比內周部之厚度的平均值(或中央值)厚10~50nm較佳。
亦可在步驟(b)，使用已進行鏡面研磨之壓電基板12之厚度分布的資料、與在進行離子束加工後所期望之壓電基板12之厚度分布的資料，製作厚度差分布的資料，根據該厚度差分布的資料進行離子束加工。
[實施例]
在以下，作為實施例，說明具體地製造方法本發明之複合基板的例子。此外，本發明係絲毫未限定為以下的實施例。
[第1實施例]
分別準備已進行雙面研磨之厚度230μm、直徑4英吋的矽基板(支撐基板)、LiNbO3基板(壓電基板)。將這些基板導入保持約10-6Pa之真空度的真空室，並保持成使接合面相對向。在80sec之間將Ar束照射於兩基板的接合面，除去表面的不活化層，而變成活性。接著，使彼此之基板接觸，並施加1200kgf之負載而接合。取出依此方式所得之疊層基板後，藉研磨加工機將壓電基板側研磨至其厚度成為10μm。然後，將該疊層基板設定於精研機，使用鑽石漿，研磨至厚度成為3μm。進而，以CMP研磨機對該壓電基板之表面進行鏡面研磨至厚度成為0.8μm。在此時，作為研磨劑，使用膠態之二氧化矽。(步驟(a))
在使用雷射之干涉的光學式膜厚測量器測量壓電基板的厚度時，其厚度係以0.8μm為中心，在壓電基板之包含外周部的整個平面位於±0.1μm的範圍。測量點係在除了壓電基板之被加工倒角之端部以外的整個平面共80點。
將依此方式所得之疊層基板設定於具備電漿激發式Ar束源的離子束加工機。接著，將上述之以光學式膜厚測量器所測量之已進行鏡面研磨之壓電基板之厚度分布的資料及在離子束加工後所期望之壓電基板之厚度分布的資料(外周 部的厚度比內周部更厚)輸入離子束加工機，製作厚度差分布的資料，再使用此厚度差分布的資料，決定在壓電基板之各測量點的加工量，此處係Ar束之照射時間。束之照射時間係根據疊層基板之進給速度調整。然後，一面改變疊層基板之進給速度，一面將輸出固定之Ar束照射於壓電基板的整個面。束點係採用直徑6mm。又，採用將離子加速電壓設定成1300eV、將離子電流設定成30mA的固定條件，激發RF電漿。實際加工時間係約5分鐘。(步驟(b))
再度測量加工後之疊層基板之壓電基板的厚度時，中心膜厚為450nm，厚度之最大值與最小值的差係在包含外周部的整個平面是65nm。藉X射線繞射裝置測量搖擺曲線時，其半值寬度(FWHM)係80arcsec，得到與整體(bulk)之單結晶同等的值。
將依此方式所得之疊層基板設定於第4圖及第5圖所示之小徑工具CMP研磨機50。接著，將上述之以光學式膜厚測量器所測量之已進行離子束加工之壓電基板之厚度分布的資料輸入小徑工具CMP研磨機50，決定研磨墊54之滯留時間。然後，使用此滯留時間，使小徑工具CMP研磨機50運轉，進行小徑工具CMP研磨。此外，在小徑工具CMP研磨，研磨墊之墊直徑係採用30mm，研磨墊之路徑係採用間隔3~5mm的鋸齒狀，研磨墊之轉速係採用4000rpm。(步驟(c))
測量了第1實施例之複合基板的厚度(條紋狀之厚度分布)。在第6圖表示其結果。在第6圖，表示在通過複合基板之中心並與OF垂直之長度40mm的線(X=0)、及與該線 平行並在左側與右側分別相距20mm之長度40mm的線(X=-20、20)之剖面之厚度分布的波形。如第6圖所示，在第1實施例之複合基板，在壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5~20nm、寬度方向之間距為3~5mm的波形。
在將波長632.8nm的單色光照射於第1實施例之複合基板的壓電基板時，確認根據橫條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋、與同心圓狀之第2干涉條紋。第7(A)圖係拍攝干涉條紋之影像，第7(B)圖係已提高此影像之對比的影像。在第7(B)圖之右上部分，在干涉條紋的交叉部分之第1干涉條紋(橫條紋)的明線(白色部分)朝向左右成為凸。從這件事得知明線所突出之方向，即黑色部分的厚度變厚，白色部分的厚度變薄。此處，在第7(B)圖，白色部分僅在一部分可確認，但是如第7(A)圖所示，因為確認同心圓狀之第2干涉條紋，所以在相當於與第7(B)圖之白色部分之同心圓的部分，厚度比其他的部分更薄。自以上，推定第1實施例之壓電基板的厚度傾向係描繪同心圓狀之等高線，並在通過基板之中心的剖面具有3個凸部。此外，在目視，確認第1、第2干涉條紋比第7圖更清楚。
在步驟(c)之前後，測量疊層基板之第8圖的測量線上之壓電基板的厚度。在第9圖，表示第1實施例之在步驟(c)前後的壓電基板之厚度傾向。第9(A)圖係步驟(c)前、第9(B)圖係步驟(c)後的厚度傾向。在步驟(c)後，第1實施例之壓電基板的厚度傾向係如從第7圖之干涉條紋的推定所示，在通過基板之中心的剖面具有3個凸部。
[第2實施例]
在步驟(b)，進行離子束加工成外周部的厚度與內周部的厚度成為同程度。又，在步驟(c)，作成在外周部之研磨墊的滯留時間比內周部更短。除此以外，與第1實施例一樣地製作第2實施例的複合基板，並進行與第1實施例一樣的實驗。
在測量步驟(b)後之疊層基板10之壓電基板的厚度時，中心膜厚為450nm，厚度之最大值與最小值的差係在包含外周部的整個平面是100nm。藉X射線繞射裝置測量搖擺曲線時，其半值寬度(FWHM)係80arcsec，得到與整體(bulk)之單結晶同等的值。
第2實施例之複合基板亦與第1實施例之複合基板一樣，在壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5~20nm、寬度方向之間距為3~5mm的波形。又，步驟(c)後之壓電基板的厚度傾向(參照第10圖)係如從干涉條紋之交叉部分的形狀之推定所示。
[第3實施例]
在步驟(c)，將在外周部之滯留時間設定成與在內周部之滯留時間同程度。除此以外，與第2實施例一樣地製作第3實施例的複合基板，並進行與第2實施例一樣的實驗。
第3實施例之複合基板亦與第2實施例之複合基板一樣，在壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5~20nm、寬度方向之間距為3~5mm的波形。又，步驟(c)後之壓電基板的厚度傾向(參照第11(B)圖。此外，第11(A)圖係步驟(c)前之壓電基板的厚度傾向)係如從干涉條紋之交叉部分的形狀之推定所示。
此外，在第3實施例，如第11(B)圖所示，在外周部發生下垂，最外周的厚度係變薄至100nm以上。另一方面，在第1實施例或第2實施例，這種大的下垂係未發生。從這件事，得知如第1實施例所示在步驟(b)進行加工成外周部比內周部更厚，或如第2實施例所示藉由在步驟(c)使在外周部之研磨墊的滯留時間比內周部更短等，可抑制在步驟(c)之下垂的發生。
[第4實施例]
取消步驟(b)。又，在步驟(c)，作成使在外周部之研磨墊的滯留時間比內周部更短。除此以外，與第1實施例一樣地製作第4實施例的複合基板，並進行與第1實施例一樣的實驗。
在測量步驟(a)後之疊層基板之壓電基板的厚度時，中心膜厚為1800nm，厚度之最大值與最小值的差係在包含外周部的整個平面是80nm。
第4實施例之複合基板亦與第1實施例之複合基板一樣，在壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5~20nm、寬度方向之間距為3~5mm的波形。又，步驟(c)後之壓電基板的厚度傾向(參照第12圖)係如從干涉條紋之交叉部分的形狀之推定所示。
[第1比較例]
除了省略步驟(c)(採用無條紋狀之厚度分布者)以外，與第1實施例一樣地製作第1比較例的複合基板，並進行與第1實施例一樣的實驗。
在第1比較例之複合基板，確認如第13圖所示之干涉條紋。在此干涉條紋，因為干涉條紋之交叉部分不存在，所以無法從干涉條紋之交叉部分的形狀推定壓電基板的厚度傾向。
本專利申請係將於2015年9月15日所申請之日本專利申請第2015-181763號作為優先權主張的基礎，藉引用在本專利說明書包含其內容之全部。
【工業上的可應用性】
本發明係可利用於如SAW濾波器之彈性波組件等。

Claims (7)

  1. 一種複合基板，包括：支撐基板，直徑2英吋以上；及壓電基板，係與該支撐基板接合，厚度為20μm以下，並使光透過；其中該壓電基板係具有條紋狀之厚度分布；在沿著與該條紋正交的線剖開該複合基板的剖面之該壓電基板的厚度分布，出現厚度方向之振幅為5nm以上且100nm以下、寬度方向之間距為0.5mm以上且20mm以下的波形，該波形之間距係與該條紋的寬度具有相關。
  2. 如申請專利範圍第1項之複合基板，其中在該壓電基板，該條紋係平行之條紋。
  3. 如申請專利範圍第1項之複合基板，其中在該壓電基板，該條紋係渦流狀或同心圓狀之條紋。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之複合基板，其中該壓電基板係厚度之最大值與最小值的差在整個平面是100nm以下。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之複合基板，其中該壓電基板係以直接接合與該支撐基板接合。
  6. 如申請專利範圍第4項之複合基板，其中該壓電基板係以直接接合與該支撐基板接合。
  7. 一種壓電基板的厚度傾向推定方法，係推定在如申請專利範圍第1至6項中任一項之複合基板之壓電基板的厚度傾向之方法，其中將單色光照射於複合基板之該壓電基板，判定與根據該條紋狀之厚度分布的第1干涉條紋係相異的第2干涉條紋是否出現；在判定該第2干涉條紋出現的情況，從該第1干涉條紋之明線與該第2干涉條紋之暗線所相交之交叉部分的形狀，若在該交叉部分之該第1干涉條紋的明線成為凹，朝向凹下方向厚度厚，若在該交叉部分之該第1干涉條紋的明線成為凸，朝向突出方向厚度厚，根據此基準，判定該壓電基板的厚度傾向，在判定該第2干涉條紋未出現的情況，判定在該壓電基板的厚度，傾向係無法看出來。
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