WO2017047604A1 - 複合基板の製造方法 - Google Patents

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polishing pad
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和正 北村
智毅 長江
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NGK Insulators Ltd
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a composite substrate.
  • the piezoelectric thin film is desirably a piezoelectric single crystal thin film having high crystallinity and having an arbitrary crystal axis and a uniform thickness.
  • a method for obtaining such a piezoelectric thin film for example, in Patent Document 1, the piezoelectric substrate side of a bonded substrate having a diameter of 4 inches or more in which a piezoelectric substrate and a support substrate are bonded is mirror-polished, and the thickness distribution of the polished piezoelectric substrate is measured. It has been proposed to create data and perform ion beam processing based on thickness distribution data.
  • an altered layer may be formed on the surface of the piezoelectric substrate, but it may be desired that such an altered layer is as few as possible.
  • polishing is performed to remove the deteriorated layer, sagging occurs in the outer peripheral portion, and the thickness of the piezoelectric substrate becomes thin, and the portion may not be used. For this reason, there has been a demand for a method of manufacturing a composite substrate that can reduce the number of deteriorated layers as much as possible and suppress the occurrence of sagging.
  • the present invention has been made to solve such problems, and has as its main object to provide a method for producing a composite substrate that can reduce the generation of sagging layers and suppress the occurrence of sagging.
  • the present inventors performed processing using an ion beam or a neutral atom beam so that the thickness of the outer peripheral portion of the piezoelectric substrate is increased, and have a smaller diameter than the piezoelectric substrate. It was conceived that CMP polishing was performed by rotating and moving the polishing pad with a constant pressing force. And in the obtained composite substrate, it discovered that generation
  • the method for producing the composite substrate of the present invention comprises: (A) mirror-polishing the piezoelectric substrate side of a bonded substrate having a diameter of 2 inches or more obtained by bonding the piezoelectric substrate and the support substrate until the thickness of the piezoelectric substrate is 20 ⁇ m or less; (B) An ion beam or a medium so that the thickness of the outer peripheral portion of the piezoelectric substrate is thicker than the inner peripheral portion, and the difference between the maximum value and the minimum value of the inner peripheral portion of the piezoelectric substrate is 100 nm or less in all planes.
  • a process using an atomic beam (C) Using a polishing pad having a diameter of 5 mm to 30 mm, rotating the polishing pad while keeping the pressing force by the polishing pad constant and moving the polishing pad relative to the piezoelectric substrate to perform CMP polishing, Removing at least part of the altered layer produced by processing using an ion beam or a neutral atom beam in step (b) and flattening the entire surface of the piezoelectric substrate; including.
  • the method for producing a composite substrate of the present invention at least a part of the altered layer generated by processing using an ion beam or a neutral atom beam is removed, so that a composite substrate with fewer altered layers can be provided.
  • CMP polishing is performed under appropriate conditions on the composite substrate that has been subjected to ion beam processing so that the thickness of the outer peripheral portion of the piezoelectric substrate is increased, the occurrence of sagging due to CMP polishing can be suppressed.
  • FIG. Explanatory drawing of the manufacturing method of the composite substrate 20.
  • FIG. The perspective view of the grinding
  • FIG. The perspective view of the grinding
  • FIG. Explanatory drawing of the small diameter tool CMP grinder 50.
  • FIG. Sectional TEM photographs before and after step (c) in Example 1. Explanatory drawing which shows the measurement line of a piezoelectric substrate.
  • FIG. 1 is a perspective view of a bonded substrate 10 used in the present embodiment.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of a method for manufacturing the composite substrate 20 of the present embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a polishing portion of a general CMP polishing machine 30 used in the step (a), for example.
  • FIG. 4 is a perspective view of a polishing portion of a small diameter tool CMP polishing machine 50 used in, for example, the step (c), and
  • FIG. 5 is an explanatory view of the small diameter tool CMP polishing machine 50.
  • Step (a) In the step (a), a bonded substrate 10 having a diameter of 2 inches or more obtained by bonding the piezoelectric substrate 12 and the support substrate 14 is used (FIG. 2A).
  • the material of the piezoelectric substrate 12 include lithium tantalate, lithium niobate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, lithium borate, langasite, and quartz.
  • the material of the support substrate 14 is silicon, sapphire, aluminum nitride, alumina, alkali-free glass, borosilicate glass, quartz glass, lithium tantalate, lithium niobate, lithium niobate-lithium tantalate solid solution single crystal, lithium borate , Langasite, crystal and the like.
  • the piezoelectric substrate 12 may have a diameter of 2 inches or more, preferably 4 inches or more, more preferably 4 to 8 inches, and a thickness of 100 to 1000 ⁇ m, preferably 150 to 500 ⁇ m.
  • the support substrate 14 may have the same diameter as the piezoelectric substrate 12 and a thickness of 100 to 1000 ⁇ m, preferably 150 to 500 ⁇ m.
  • the bonded substrate 10 may have an orientation flat (OF) as shown in FIG. 1, but may not have an OF.
  • the bonded substrate 10 may be a substrate in which the piezoelectric substrate 12 and the support substrate 14 are bonded through an organic adhesive layer, or may be integrated by direct bonding.
  • the material for the organic adhesive layer include an epoxy resin and an acrylic resin.
  • Direct bonding may be performed by activating the respective bonding surfaces of the piezoelectric substrate and the support substrate and then pressing the two substrates in a state where the bonding surfaces face each other.
  • the method for activating the bonding surface include irradiation of an ion beam of an inert gas (such as argon) to the bonding surface, irradiation of plasma or a neutral atom beam, and the like.
  • the piezoelectric substrate 12 side of the bonded substrate 10 having a diameter of 2 inches or more where the piezoelectric substrate 12 and the support substrate 14 are bonded is mirror-polished until the thickness of the piezoelectric substrate 12 becomes 20 ⁇ m or less (FIG. 2).
  • the reason why the thickness of the piezoelectric substrate 12 is set to 20 ⁇ m or less is to realize good filter characteristics (for example, improvement of temperature characteristics).
  • the thickness is preferably 0.1 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and further preferably 0.5 ⁇ m or more and 5 ⁇ m or less.
  • the lower limit value of the thickness may be set according to the accuracy of machining and the suppression of deterioration of the filter characteristics due to bulk wave reflection at the bonding interface.
  • a thickness of 0.1 ⁇ m or more is preferable because relatively high thickness accuracy can be realized and deterioration of filter characteristics due to bulk wave reflection can be suppressed.
  • a thickness of 0.5 ⁇ m or more is more preferable because sufficient thickness accuracy can be realized and deterioration of filter characteristics due to bulk wave reflection can be sufficiently suppressed.
  • the piezoelectric substrate 12 side of the bonded substrate 10 is first polished with a grinder processing machine, then polished with a lapping machine, and the thickness of the piezoelectric substrate 12 is reduced to 20 ⁇ m or less with a CMP polishing machine.
  • Mirror polishing may be used. In this way, the thickness of the piezoelectric substrate 12 can be efficiently reduced to 20 ⁇ m or less.
  • CMP is an abbreviation for chemical mechanical polishing.
  • a general CMP polishing machine 30 as shown in FIG. 3 may be used as the CMP polishing machine.
  • the CMP polishing machine 30 includes a disk-shaped polishing surface plate 32 having a polishing pad 34 and a large diameter, a substrate carrier 36 having a disk shape and a small diameter, and a pipe 38 for supplying slurry containing polishing abrasive grains to the polishing pad 34. And a conditioner 40 for conditioning the polishing pad 34.
  • the polishing surface plate 32 includes a shaft and a drive motor (not shown) at the center of the lower surface, and rotates (rotates) when the shaft is rotationally driven by the drive motor.
  • Each of the substrate carrier 36 and the conditioner 40 includes a shaft at the center of the upper surface, and rotates (rotates) when the shaft is rotationally driven by a drive motor (not shown).
  • the substrate carrier 36 is disposed at a position shifted from the center of the polishing surface plate 32.
  • the bonded substrate 10 is mounted on the lower surface of the substrate carrier 36 with the piezoelectric substrate 12 facing downward, and the polishing pad 34 and the substrate carrier 36 of the polishing surface plate 32 are attached.
  • the laminated substrate 10 is sandwiched between them. Then, a slurry containing abrasive grains is supplied from the pipe 38 to the polishing pad 34.
  • the slurry is supplied between the bonded substrate 10 and the polishing pad 24 of the polishing surface plate 32.
  • CMP polishing is performed by rotating the polishing surface plate 32 and the substrate carrier 36 while pressing the bonded substrate 10 against the polishing pad 34 by the substrate carrier 36.
  • Step (b) In the step (b), the thickness of the outer peripheral portion 16 of the piezoelectric substrate 12 is thicker than the inner peripheral portion (range inside the outer peripheral portion 16), and the difference between the maximum value and the minimum value of the inner peripheral portion of the piezoelectric substrate 12 is The surface of the piezoelectric substrate 12 is subjected to ion beam processing so as to be 100 nm or less in all planes (FIG. 2C).
  • the thickness of the outer peripheral portion 16 of the piezoelectric substrate 12 is larger than that of the inner peripheral portion when the center O of the piezoelectric substrate 12 (when the piezoelectric substrate 12 is a circle, the center of the circle is assumed;
  • the outer peripheral portion 16 is thicker than the inner peripheral portion.
  • the range of 60 to 100% (preferably 80 to 100%) of the outer diameter of the piezoelectric substrate 12 is defined as the outer peripheral portion 16, and the inner range is defined as the inner peripheral portion. It is good also as saying that thickness becomes thicker than any part of an inner peripheral part.
  • a range of 20 mm from the outermost periphery of the piezoelectric substrate 12 is defined as the outer peripheral portion 16, and a range inside thereof is the inner peripheral portion, and the entire range of the outer peripheral portion 16 on the measurement line. It is good also as saying that thickness becomes thicker than any part of an inner peripheral part.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the thickness of the inner peripheral portion of the piezoelectric substrate 12 may be 100 nm or less in all planes, but is preferably 50 nm or less, and more preferably 20 nm or less.
  • the average thickness (or median) of the outer peripheral portion 16 is preferably 10 to 50 nm thicker than the average (or median) thickness of the inner peripheral portion.
  • the thickness increases toward the outermost periphery in the range of 90 to 100% of the outer diameter of the piezoelectric substrate 12 (or within 5 mm from the outermost periphery). Further, it is more preferable that the thickness is increased toward the outermost periphery in the range of 80 to 100% of the outer diameter (or within 10 mm from the outermost periphery), and 60 to 100% of the outer diameter (or from the outermost periphery). More preferably, the thickness is increased toward the outermost periphery within a range of 20 mm or less.
  • the rate of increase in thickness in each of the above ranges may be, for example, from 0.5 nm / mm to 10 nm / mm, preferably from 1 nm / mm to 5 nm / mm, and more preferably from 2 nm / mm to 4 nm / mm. Thickness increases toward the outermost circumference, when the thickness increases at a constant rate of increase, or when the thickness increases while the rate of increase changes, for example, the rate of increase tends to be higher or lower toward the outermost circumference.
  • the increase rate of the thickness may include an average value of the increasing rate.
  • the outer peripheral portion 16 may be processed so that the thickness thereof is the same as the outermost peripheral thickness.
  • the outermost peripheral thickness of the piezoelectric substrate 12 may be processed to be 20 nm or more, preferably 30 nm or more, more preferably 40 nm or more than the thinnest portion.
  • thickness distribution data of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 prior to ion beam processing may be created, and ion beam processing may be performed based on the thickness distribution data of the mirror-polished piezoelectric substrate 12.
  • the data of the thickness distribution of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 may be created by measuring the thickness of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 with an optical film thickness measuring device using laser interference. In this way, thickness distribution data can be created with high accuracy.
  • the thickness difference distribution data is created using the thickness distribution data of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 and the thickness distribution data of the piezoelectric substrate 12 desired after the ion beam processing.
  • the ion beam processing may be performed based on the distribution data.
  • the thickness distribution data of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 or the above-described thickness difference distribution data is input to an ion beam processing apparatus to determine the beam irradiation time at each point on the surface of the piezoelectric substrate 12.
  • processing may be performed using the beam irradiation time. In this way, processing can be performed with high accuracy.
  • the beam output value may be constant, and the beam irradiation time may be increased as the thickness difference increases.
  • step (b) the thickness distribution data of the mirror-polished piezoelectric substrate 12 or the above-described thickness difference distribution data is input to an ion beam processing apparatus, and the beam output at each point on the surface of the piezoelectric substrate 12 is output. Processing may be performed by determining a value and using the output value of the beam. Even in this case, processing can be performed with high accuracy. In this case, the beam irradiation time is constant, and the beam output value may be increased as the above-described thickness difference increases.
  • ion beam processing is preferably performed using an ion beam processing machine equipped with a DC excitation type Ar beam source.
  • an ion beam processing machine equipped with a plasma excitation type Ar beam source may be used, but the surface of the piezoelectric substrate 12 is better when an ion beam processing machine equipped with a DC excitation type Ar beam source is used. This is preferable because the deteriorated layer 18 generated in the step is further reduced.
  • the bonded substrate 10 obtained in the step (b) has, for example, a thickness of the piezoelectric substrate 12 of 20 ⁇ m or less, and the difference between the maximum value and the minimum value of the thickness is 100 nm or less on all planes including the outer peripheral portion 16. It is good also as what shows the crystallinity whose half width of the obtained rocking curve is 100 arcsec or less.
  • Such a bonded substrate 10 is provided with a piezoelectric single crystal thin film (piezoelectric substrate 12) having a high crystallinity and having an arbitrary crystal axis and having a uniform thickness.
  • the bonded substrate 10 is applied to an elastic wave device or the like. It can be suitably used.
  • Step (c) In the step (c), a polishing pad having a diameter of 5 mm or more and 30 mm or less is used, the polishing pad is rotated while keeping the pressing force by the polishing pad constant, and is moved relative to the piezoelectric substrate 12 to be polished to perform CMP. Polishing is performed to remove at least part of the altered layer 18 generated by the ion beam processing, and the entire surface of the piezoelectric substrate 12 is flattened (the difference in thickness between the outer peripheral portion 16 and the inner peripheral portion is reduced) (FIG. 2). (D)).
  • the dwell time at the outer peripheral portion 16 (when the outer peripheral portion 16 has the center of the polishing pad) tends to be shorter than the inner peripheral portion, so that the dwell time becomes relatively shorter with respect to the piezoelectric substrate 12. It may be moved.
  • stress tends to concentrate at the time of contact with the polishing pad, and the polishing amount per unit time is larger than that of the inner peripheral portion. Therefore, it is sufficient that the residence time of the polishing pad in the thick outer peripheral portion is short. Can be polished. Further, since the dwell time of the polishing pad at the outer peripheral portion 16 is shorter than that at the inner peripheral portion, sagging due to CMP polishing is less likely to occur.
  • the polishing pad may be moved relative to the piezoelectric substrate 12 so that the residence time becomes shorter as the piezoelectric substrate 12 is thinner. In this way, the thickness of the piezoelectric substrate 12 can be made more uniform.
  • the residence time of the polishing pad on the outer peripheral portion 16 tends to be shorter than that of the inner peripheral portion, and the residence time tends to be shorter as the piezoelectric substrate 12 is thinner on the inner peripheral portion. You may move relatively with respect to.
  • the polishing pad may be moved relative to the piezoelectric substrate 12 so that the residence time is shorter than the residence time corresponding to the thickness. In this way, the thickness of the piezoelectric substrate 12 can be made more uniform, and the occurrence of sagging due to CMP polishing can be further suppressed.
  • the thickness distribution data of the piezoelectric substrate 12 processed by the ion beam processing is created prior to the removal of the deteriorated layer 18 and the polishing pad stays on the basis of the data of the thickness distribution of the piezoelectric substrate 12 processed by the ion beam processing.
  • the time may be changed.
  • the thickness distribution data of the ion beam processed piezoelectric substrate 12 may be created by measuring the thickness of the ion beam processed piezoelectric substrate 12 with a film thickness measuring instrument such as an optical film thickness measuring instrument using laser interference. Good.
  • step (c) data on the thickness distribution of the ion beam processed piezoelectric substrate 12 is input to a CMP polishing apparatus to determine the residence time of the polishing pad in each part of the surface of the piezoelectric substrate 12, and the residence time CMP polishing may be performed using
  • the residence time may be determined as follows, for example.
  • the thickness distribution of the ion beam processed piezoelectric substrate 12 is measured using a film thickness measuring device such as an optical film thickness measuring device, and the thickness Zn at the (Xn, Yn) coordinates of the piezoelectric substrate 12 is determined as (Xn, Yn).
  • Zn) data (n is a natural number).
  • F (Xn, Yn) K ⁇ f / Zn (Expression (1)).
  • K and ⁇ are coefficients
  • f is a reference moving speed, and these may be values obtained empirically.
  • a small diameter tool CMP polishing machine 50 as shown in FIGS. 4 and 5 may be used as a device used for CMP polishing.
  • the small-diameter tool CMP polishing machine 50 includes a disk-shaped and small-diameter head 56 provided with a polishing pad 54, a disk-shaped and large-diameter stage 52, and a pipe 58 that supplies slurry containing abrasive grains to the polishing pad 54. It has.
  • the stage 52 includes a drive unit (not shown) and moves in a horizontal plane (X-axis and Y-axis directions).
  • the head 56 has a shaft at the center of the upper surface, and rotates (rotates) when the shaft is rotationally driven by a drive motor (not shown).
  • the shaft of the head 56 is attached to a support body 60 fixed to a driving unit 62 that moves in the vertical direction via a fixing unit (not shown), and moves in the vertical direction (Z-axis direction).
  • the driving unit 62, the driving unit of the stage 52, the driving unit of the head 56, and the like are connected to a control unit (not shown).
  • the polishing pad 54 is rotated while the pressing force by the polishing pad 54 is kept constant, and the polishing target 54 It is controlled to move relative to a certain piezoelectric substrate 12.
  • the bonded substrate 10 is mounted on the upper surface of the stage 52 with the piezoelectric substrate 12 side facing upward, and bonded between the stage 52 and the polishing pad 54.
  • the substrate 10 is sandwiched.
  • a slurry containing abrasive grains is supplied from the pipe 58 to the polishing pad 54.
  • the slurry is supplied between the bonded substrate 10 and the polishing pad 54.
  • the polishing pad 54 is moved relative to the piezoelectric substrate 12 by moving the stage 52 in the horizontal direction, and the pressing force by the polishing pad 54 is kept constant by controlling the vertical movement of the driving unit 62.
  • the polishing pad 54 is rotated and the CMP of the bonded substrate 10 is performed.
  • the polishing pad 54 and the piezoelectric substrate 12 may be moved relative to each other such that the center of the polishing pad 54 zigzags on the piezoelectric substrate 12 (refer to the path P in FIG. 4), or a spiral You may make it move to a shape.
  • a pressing force applied to the polishing pad 54 is measured by a load measuring unit 70 (load cell, dynamometer, etc.) disposed between the support 60 and the drive unit 62, The measured value is input to the control unit described above.
  • the control unit controls the vertical movement of the drive unit 62 based on the input measurement value.
  • the pressing force by the polishing pad 54 can be kept constant.
  • the polishing pad 54 moves relative to the piezoelectric substrate 12 by the movement of the piezoelectric substrate 12.
  • the polishing pad 54 moves to the piezoelectric substrate 12 by the movement of the polishing pad 54. It is good also as what moves relatively.
  • the piezoelectric substrate 12 may be moved in the vertical direction.
  • the thickness of the piezoelectric substrate 12 is 20 ⁇ m or less, preferably 0.1 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and the difference between the maximum value and the minimum value is 100 nm or less, preferably 50 nm or less in all planes including the outer peripheral portion 16. More preferably, CMP polishing may be performed so that the thickness is 10 nm or more and 20 nm or less. In the step (c), CMP polishing may be performed so that the thickness of the altered layer 18 is 3 nm or less, preferably 2 nm or less, more preferably 1 nm or less.
  • the warp of the obtained composite substrate 20 is preferably 100 ⁇ m or less, more preferably 50 ⁇ m or less, and further preferably 10 ⁇ m or less.
  • a composite substrate having fewer altered layers 18 can be provided.
  • the small-diameter tool CMP polishing is performed on the bonded substrate 10 that has been subjected to the ion beam processing so that the thickness of the outer peripheral portion 16 of the piezoelectric substrate 12 is increased under appropriate conditions, sagging due to the small-diameter tool CMP polishing is less likely to occur. .
  • thickness distribution of the piezoelectric substrate 12 is more suitable. Can be.
  • the composite substrate obtained by the method for manufacturing a composite substrate of the present invention can be used as an acoustic wave device by forming an electrode pattern on the surface of a piezoelectric substrate, for example.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
  • the surface of the piezoelectric substrate 12 is processed using an ion beam, but is processed using a neutral atom beam (for example, an Ar neutral atom beam) instead of the ion beam. May be. Even if it does in this way, the effect similar to embodiment mentioned above is acquired.
  • Example 1 A silicon substrate (support substrate) and a LiNbO 3 substrate (piezoelectric substrate) having a thickness of 230 ⁇ m and a diameter of 2 inches polished on both sides were prepared. These substrates were introduced into a vacuum chamber maintaining a degree of vacuum on the order of 10 ⁇ 6 Pa, and the bonded surfaces were held facing each other. The bonded surfaces of both substrates were irradiated with Ar beam for 80 seconds, and the inactive layer on the surface was removed and activated. Next, the substrates were brought into contact with each other and bonded with a load of 1200 kgf. After taking out the bonded substrate thus obtained, the piezoelectric substrate side was ground by a grinder processing machine until the thickness became 10 ⁇ m.
  • the bonded substrate was set on a lapping machine and polished with a diamond slurry until the thickness of the piezoelectric substrate became 3 ⁇ m. Further, the surface of the piezoelectric substrate was mirror-polished with a CMP grinder until the thickness became 0.8 ⁇ m. At this time, colloidal silica was used as an abrasive. (Process (a))
  • the thickness of the piezoelectric substrate was measured with an optical film thickness measuring instrument using laser interference, the thickness was within a range of ⁇ 0.1 ⁇ m in the entire plane including the outer peripheral portion of the piezoelectric substrate centered on 0.8 ⁇ m. It was. The total number of measurement points was 80 on all planes except for the chamfered end of the piezoelectric substrate.
  • the bonded substrate thus obtained was set in an ion beam processing machine equipped with a plasma excitation type Ar beam source.
  • the data of the thickness distribution of the mirror-polished piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument and the thickness distribution data desired after ion beam processing are ionized.
  • the thickness difference distribution data was created by importing into a beam processing machine, and the processing amount at each measurement point of the piezoelectric substrate, here the Ar beam irradiation time, was determined using the thickness difference distribution data.
  • the irradiation time of the beam was adjusted by the feeding speed of the bonded substrate.
  • the center film thickness was 450 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value was 65 nm on the entire plane including the outer periphery.
  • the rocking curve was measured with an X-ray diffractometer, the half-value width (FWHM) was 80 arcsec, a value equivalent to that of a bulk single crystal.
  • the bonded substrate thus obtained was set in a small-diameter tool CMP polishing machine 50 shown in FIGS.
  • the thickness distribution data of the ion beam processed piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument described above is imported into the small-diameter tool CMP polishing machine 50, and the dwell time of the polishing pad 54 is calculated by the above-described formula (1).
  • the small diameter tool CMP grinder 50 was operated using this residence time, and small diameter tool CMP grinding
  • a composite substrate of Example 1 was obtained.
  • FIG. 6 shows cross-sectional TEM photographs before and after the step (c).
  • an altered layer was observed on the surface.
  • the thickness of the altered layer was 5 nm.
  • no altered layer was observed after step (c).
  • FIG. 8 shows the thickness distribution of the piezoelectric substrate before and after step (c) in Example 1.
  • FIG. 8A shows the thickness distribution before step (c)
  • FIG. 8B shows the thickness distribution after step (c).
  • Example 1 no sagging of the outer peripheral portion was confirmed after step (c), as shown in FIG. 8 (B).
  • the warpage (SORI) of the composite substrate of Example 1 was measured in accordance with SEMI (Semiconductor Equipment and Materials International) standards.
  • SEMI semiconductor Equipment and Materials International
  • a FlatMaster manufactured by Corning Tropel was used.
  • the warpage of the composite substrate of Example 1 was 5 ⁇ m.
  • Example 2 A silicon substrate (support substrate) and a LiNbO 3 substrate (piezoelectric substrate) having a thickness of 230 ⁇ m and a diameter of 2 inches polished on both sides were prepared. These substrates were introduced into a vacuum chamber maintaining a degree of vacuum on the order of 10 ⁇ 6 Pa, and the bonded surfaces were held facing each other. The bonded surfaces of both substrates were irradiated with Ar beam for 80 seconds, and the inactive layer on the surface was removed and activated. Next, the substrates were brought into contact with each other and bonded under a load of 1200 kgf. After taking out the bonded substrate thus obtained, the piezoelectric substrate side was ground by a grinder processing machine until the thickness became 10 ⁇ m.
  • the bonded substrate was set on a lapping machine and polished with diamond slurry until the thickness of the piezoelectric substrate reached 5 ⁇ m. Further, the surface of the piezoelectric substrate was mirror-polished with a CMP grinder until the thickness became 2.5 ⁇ m. At this time, colloidal silica was used as an abrasive. (Process (a))
  • the thickness of the piezoelectric substrate was measured with an optical film thickness measuring instrument using laser interference, the thickness was within the range of ⁇ 0.1 ⁇ m in the entire plane including the outer periphery of the piezoelectric substrate with 2.5 ⁇ m as the center. It was. The total number of measurement points was 80 on all planes except for the chamfered end of the piezoelectric substrate.
  • the bonded substrate thus obtained was set in an ion beam processing machine equipped with a plasma excitation type Ar beam source.
  • the data of the thickness distribution of the mirror-polished piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument and the thickness distribution data desired after ion beam processing are ionized.
  • the thickness difference distribution data was created by importing into a beam processing machine, and the processing amount at each measurement point of the piezoelectric substrate, here the Ar beam irradiation time, was determined using the thickness difference distribution data.
  • the irradiation time of the beam was adjusted by the feeding speed of the bonded substrate.
  • the center film thickness was 1910 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value was 40 nm on the entire plane including the outer periphery.
  • the rocking curve was measured with an X-ray diffractometer, the half-value width (FWHM) was 80 arcsec, a value equivalent to that of a bulk single crystal.
  • the bonded substrate thus obtained was set in a small-diameter tool CMP polishing machine 50 shown in FIGS.
  • the thickness distribution data of the ion beam processed piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument described above is imported into the small-diameter tool CMP polishing machine 50, and the dwell time of the polishing pad 54 is calculated by the above-described formula (1).
  • the small diameter tool CMP grinder 50 was operated using this residence time, and small diameter tool CMP grinding
  • a composite substrate of Example 2 was obtained.
  • FIG. 9 shows the thickness distribution of the piezoelectric substrate before and after step (c) in Example 1.
  • FIG. 9A shows the thickness distribution before step (c)
  • FIG. 9B shows the thickness distribution after step (c).
  • Example 2 no sagging of the outer peripheral portion was confirmed after the step (c) as shown in FIG. 9B.
  • Example 3 A silicon substrate (support substrate) and a LiNbO 3 substrate (piezoelectric substrate) having a thickness of 230 ⁇ m and a diameter of 2 inches polished on both sides were prepared. These substrates were introduced into a vacuum chamber maintaining a degree of vacuum on the order of 10 ⁇ 6 Pa, and the bonded surfaces were held facing each other. The bonded surfaces of both substrates were irradiated with Ar beam for 80 seconds, and the inactive layer on the surface was removed and activated. Next, the substrates were brought into contact with each other and bonded under a load of 1200 kgf. After taking out the bonded substrate thus obtained, the piezoelectric substrate side was ground by a grinder processing machine until the thickness became 10 ⁇ m.
  • the bonded substrate was set on a lapping machine and polished with a diamond slurry until the thickness of the piezoelectric substrate reached 4 ⁇ m. Further, the surface of the piezoelectric substrate was mirror-polished with a CMP grinder until the thickness became 1.8 ⁇ m. At this time, colloidal silica was used as an abrasive. (Process (a))
  • the thickness of the piezoelectric substrate was measured with an optical film thickness measuring instrument using laser interference, the thickness was within the range of ⁇ 0.1 ⁇ m in all planes including the outer periphery of the piezoelectric substrate centered at 1.8 ⁇ m. It was. The total number of measurement points was 80 on all planes except for the chamfered end of the piezoelectric substrate.
  • the bonded substrate thus obtained was set in an ion beam processing machine equipped with a plasma excitation type Ar beam source.
  • the data of the thickness distribution of the mirror-polished piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument and the thickness distribution data desired after ion beam processing are ionized.
  • the thickness difference distribution data was created by importing into a beam processing machine, and the processing amount at each measurement point of the piezoelectric substrate, here the Ar beam irradiation time, was determined using the thickness difference distribution data.
  • the irradiation time of the beam was adjusted by the feeding speed of the bonded substrate.
  • the center film thickness was 1185 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value was 95 nm in all planes including the outer peripheral portion.
  • the rocking curve was measured with an X-ray diffractometer, the half-value width (FWHM) was 80 arcsec, a value equivalent to that of a bulk single crystal.
  • the bonded substrate thus obtained was set in a small-diameter tool CMP polishing machine 50 shown in FIGS.
  • the thickness distribution data of the ion beam processed piezoelectric substrate measured by the optical film thickness measuring instrument described above is imported into the small-diameter tool CMP polishing machine 50, and the dwell time of the polishing pad 54 is calculated by the above-described formula (1).
  • the small diameter tool CMP grinder 50 was operated using this residence time, and small diameter tool CMP grinding
  • a composite substrate of Example 3 was obtained.
  • FIG. 10 shows the thickness distribution of the piezoelectric substrate before and after step (c) in Example 1.
  • 10A shows the thickness distribution before step (c)
  • FIG. 10B shows the thickness distribution after step (c).
  • Example 3 the sagging of the outer peripheral portion was not confirmed after the step (c) as shown in FIG.
  • Comparative Example 1 A composite substrate of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that in the step (b), ion beam processing was performed so that the outer peripheral portion and the inner peripheral portion had the same thickness.
  • the central film thickness was 450 nm, and the difference between the maximum value and the minimum value was 100 nm on the entire plane including the outer peripheral portion.
  • the rocking curve was measured with an X-ray diffractometer, the half-value width (FWHM) was 80 arcsec, a value equivalent to that of a bulk single crystal.
  • FIG. 11 shows the thickness distribution of the piezoelectric substrate before and after step (c) in Comparative Example 1.
  • FIG. 11A shows the thickness distribution before step (c)
  • FIG. 11B shows the thickness distribution after step (c).
  • Comparative Example 1 even after the step (c), as shown in FIG. 11 (B), sagging occurred in the outer peripheral portion, and the outermost peripheral thickness was reduced by 100 nm or more.
  • the present invention can be used for an acoustic wave device such as a SAW filter.

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Abstract

本発明の複合基板の製造方法は、（ａ）圧電基板と支持基板とを接合した直径２インチ以上の貼り合わせ基板の圧電基板側を、前記圧電基板の厚みが２０μｍ以下になるまで鏡面研磨する工程と、（ｂ）前記圧電基板の外周部の厚みが内周部よりも厚くかつ前記圧電基板の内周部の厚みの最大値と最小値の差が全平面で１００ｎｍ以下となるようにイオンビーム加工する工程と、（ｃ）直径５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の研磨パッドを用い、前記研磨パッドによる押圧力を一定に保ちながら前記研磨パッドを回転させるとともに移動させてＣＭＰ研磨を行い、前記イオンビーム加工によって生じた変質層の少なくとも一部を除去し、前記圧電基板の全面を平らにする工程と、を含む。

Description

複合基板の製造方法
　本発明は、複合基板の製造方法に関する。
　非常に薄い圧電薄膜を用いることで、従来にない高周波での動作が可能な弾性波デバイスを実現することが期待される。圧電薄膜は、結晶性が高く、任意の結晶軸を持つ、均一な厚みの圧電単結晶薄膜であることが望ましい。このような圧電薄膜を得る手法として、例えば特許文献１では、圧電基板と支持基板とを接合した直径４インチ以上の貼り合わせ基板の圧電基板側を鏡面研磨し、研磨した圧電基板の厚み分布のデータを作成し、厚み分布のデータに基づいてイオンビーム加工を行うことなどが提案されている。
国際公開第２０１４／１０４０９８号パンフレット
　ところで、イオンビーム加工を行うと、圧電基板の表面に変質層が生じることがあるが、こうした変質層ができるだけ少ないことが望まれる場合がある。しかしながら、変質層を除去するために研磨を行うと、外周部にダレが生じて圧電基板の厚みが薄くなり、その部分を利用できないことがあった。このため、変質層をできるだけ少なくし、ダレの発生を抑制できる複合基板の製造方法が望まれていた。
　本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、変質層をできるだけ少なくし、ダレの発生を抑制できる複合基板の製造方法を提供することを主目的とする。
　上述した課題を解決するために鋭意研究したところ、本発明者らは、圧電基板の外周部の厚みが厚くなるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工を行い、圧電基板よりも小径の研磨パッドを押圧力一定で回転及び移動させてＣＭＰ研磨を行うことに想到した。そして、得られた複合基板では、圧電基板の変質層が少なくダレの発生が抑制されていることを見いだし、本発明を完成するに至った。
　本発明の複合基板の製造方法は、
（ａ）圧電基板と支持基板とを接合した直径２インチ以上の貼り合わせ基板の圧電基板側を、前記圧電基板の厚みが２０μｍ以下になるまで鏡面研磨する工程と、
（ｂ）前記圧電基板の外周部の厚みが内周部よりも厚くかつ前記圧電基板の内周部の厚みの最大値と最小値の差が全平面で１００ｎｍ以下となるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する工程と、
（ｃ）直径５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の研磨パッドを用い、前記研磨パッドによる押圧力を一定に保ちながら前記研磨パッドを回転させるとともに前記圧電基板に対して相対的に移動させてＣＭＰ研磨を行い、前記工程（ｂ）でイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工したことによって生じた変質層の少なくとも一部を除去し、前記圧電基板の全面を平らにする工程と、
　を含む。
　本発明の複合基板の製造方法では、イオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工したことによって生じた変質層の少なくとも一部を除去するため、変質層のより少ない複合基板を提供できる。このとき、圧電基板の外周部の厚みが厚くなるようにイオンビーム加工した複合基板に対し、適切な条件でＣＭＰ研磨を行うため、ＣＭＰ研磨によるダレの発生を抑制できる。
貼り合わせ基板１０の斜視図。 複合基板２０の製造方法の説明図。 一般的なＣＭＰ研磨機３０の研磨部の斜視図。 小径工具ＣＭＰ研磨機５０の研磨部の斜視図。 小径工具ＣＭＰ研磨機５０の説明図。 実施例１の工程（ｃ）前後での断面ＴＥＭ写真。 圧電基板の測定線を示す説明図。 実施例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布。 実施例２の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布。 実施例３の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布。 比較例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布。
　以下では、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。本実施形態の複合基板の製造方法は、以下に示す工程（ａ）～（ｃ）を含む。図１は、本実施形態で用いる貼り合わせ基板１０の斜視図である。図２は、本実施形態の複合基板２０の製造方法の説明図である。図３は、例えば工程（ａ）で用いる一般的なＣＭＰ研磨機３０の研磨部の斜視図である。図４は、例えば工程（ｃ）で用いる小径工具ＣＭＰ研磨機５０の研磨部の斜視図であり、図５は小径工具ＣＭＰ研磨機５０の説明図である。
１．工程（ａ）
　工程（ａ）では、圧電基板１２と支持基板１４とを接合した直径２インチ以上の貼り合わせ基板１０を用いる（図２（Ａ））。圧電基板１２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、硼酸リチウム、ランガサイト、水晶などが挙げられる。支持基板１４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、無アルカリガラス、ホウ珪酸ガラス、石英ガラス、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。圧電基板１２の大きさは、直径２インチ以上、好ましくは４インチ以上、より好ましくは４～８インチであり、厚さが１００～１０００μｍ、好ましくは１５０～５００μｍであるものとしてもよい。支持基板１４の大きさは、直径が圧電基板１２と同じであり、厚さが１００～１０００μｍ、好ましくは１５０～５００μｍであるものとしてもよい。なお、貼り合わせ基板１０は、図１に示すようにオリエンテーションフラット（ＯＦ）を有してもよいが、ＯＦを有さなくてもよい。
　貼り合わせ基板１０は、圧電基板１２と支持基板１４とを有機接着層を介して貼り合わせたものであるか、直接接合により一体化したものとしてもよい。有機接着層の材質としては、例えばエポキシ樹脂やアクリル樹脂などが挙げられる。直接接合は、圧電基板と支持基板のそれぞれの接合面を活性化した後、両接合面を向かい合わせにした状態で両基板を押圧することにより行ってもよい。接合面を活性化する方法は、例えば、接合面への不活性ガス（アルゴンなど）のイオンビームの照射のほか、プラズマや中性原子ビームの照射などが挙げられる。
　工程（ａ）では、圧電基板１２と支持基板１４とを接合した直径２インチ以上の貼り合わせ基板１０の圧電基板１２側を、圧電基板１２の厚みが２０μｍ以下になるまで鏡面研磨する（図２（Ｂ））。圧電基板１２の厚みを２０μｍ以下にするのは、良好なフィルター特性（例えば温度特性の改善）を実現するためである。この厚みは、０．１μｍ以上２０μｍ以下が好ましく、０．５μｍ以上１５μｍ以下がより好ましく、０．５μｍ以上５μｍ以下が更に好ましい。なお、厚みの下限値は、機械加工の精度および接合界面におけるバルク波反射によるフィルター特性の劣化抑制に応じて設定すればよい。厚みが０．１μｍ以上であれば比較的高い厚み精度を実現でき、且つバルク波反射によるフィルター特性の劣化を抑制できるため好ましい。厚みが０．５μｍ以上であれば十分な厚み精度を実現でき、且つバルク波反射によるフィルター特性の劣化を十分に抑制できるためより好ましい。
　工程（ａ）では、例えば、貼り合わせ基板１０の圧電基板１２側を、まずグラインダー加工機で研磨し、次いでラップ加工機で研磨し、更にＣＭＰ研磨機で圧電基板１２の厚みが２０μｍ以下になるまで鏡面研磨してもよい。こうすれば、圧電基板１２の厚みを効率よく２０μｍ以下にすることができる。なお、ＣＭＰは、化学的機械的研磨（Chemical Mechanical Polishing）の略である。
　工程（ａ）では、ＣＭＰ研磨機として、例えば、図３に示すような一般的なＣＭＰ研磨機３０を用いてもよい。ＣＭＰ研磨機３０は、研磨パッド３４を備えた円盤状で径の大きな研磨定盤３２と、円盤状で径の小さな基板キャリア３６と、研磨砥粒を含むスラリーを研磨パッド３４へ供給するパイプ３８と、研磨パッド３４のコンディショニングを行うコンディショナー４０とを備えている。研磨定盤３２は、下面中央に図示しないシャフト及び駆動モータを備えており、駆動モータでシャフトが回転駆動されることにより軸回転（自転）する。基板キャリア３６やコンディショナー４０は、それぞれ上面中央にシャフトを備えており、図示しない駆動モータでシャフトが回転駆動されることにより軸回転（自転）する。基板キャリア３６は、研磨定盤３２の中心からずれた位置に配置されている。この研磨機３０で貼り合わせ基板１０を研磨するには、基板キャリア３６の下面に圧電基板１２側を下向きにして貼り合わせ基板１０を装着し、研磨定盤３２の研磨パッド３４と基板キャリア３６との間に貼り合わせ基板１０を挟み込む。そして、パイプ３８から研磨パッド３４に研磨砥粒を含むスラリーを供給する。すると、貼り合わせ基板１０と研磨定盤３２の研磨パッド２４との間にスラリーが供給される。この状態で、基板キャリア３６により貼り合わせ基板１０を研磨パッド３４に押し付けながら、研磨定盤３２及び基板キャリア３６を自転運動させてＣＭＰ研磨を行う。
２．工程（ｂ）
　工程（ｂ）では、圧電基板１２の外周部１６の厚みが内周部（外周部１６より内側の範囲）よりも厚くかつ圧電基板１２の内周部の厚みの最大値と最小値の差が全平面で１００ｎｍ以下となるように圧電基板１２の表面をイオンビーム加工する（図２（Ｃ））。
　圧電基板１２の外周部１６の厚みが内周部よりも厚くなるとは、圧電基板１２の中心Ｏ（圧電基板１２が円の場合には円の中心、ＯＦを有する場合ＯＦが無いと仮定した場合の円の中心）を通る任意の直線（測定線とも称する）に沿って圧電基板１２の厚みを測定したときに、外周部１６の厚みが内周部よりも厚くなることをいう。例えば、圧電基板１２の外径の６０～１００％（好ましくは８０～１００％）の範囲を外周部１６、それよりも内側の範囲を内周部とし、測定線上において、外周部１６の全範囲で内周部のどの部分よりも厚みが厚くなることをいうものとしてもよい。また、例えば、圧電基板１２の最外周から２０ｍｍ（より好ましくは最外周から１０ｍｍ）の範囲を外周部１６、それよりも内側の範囲を内周部とし、測定線上において、外周部１６の全範囲で内周部のどの部分よりも厚みが厚くなることをいうものとしてもよい。圧電基板１２の内周部の厚みの最大値と最小値の差は、全平面で１００ｎｍ以下とすればよいが、５０ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以下がより好ましい。外周部１６の厚みは、その平均値（又は中央値）が内周部の厚みの平均値（又は中央値）に比べて１０～５０ｎｍ厚いことが好ましい。
　工程（ｂ）では、圧電基板１２の外径の９０～１００％（又は最外周から５ｍｍ以内）の範囲において最外周に向けて厚みが増加するように加工するのが好ましい。また、外径の８０～１００％（又は最外周から１０ｍｍ以内）の範囲において最外周に向けて厚みが増加するように加工するのがより好ましく、外径の６０～１００％（又は最外周から２０ｍｍ以内）の範囲において最外周に向けて厚みが増加するように加工するのがさらに好ましい。上記各範囲における厚みの増加率は、例えば、０．５ｎｍ／ｍｍ以上１０ｎｍ／ｍｍ以下としてもよく、１ｎｍ／ｍｍ以上５ｎｍ／ｍｍ以下が好ましく、２ｎｍ／ｍｍ以上４ｎｍ／ｍｍ以下がより好ましい。最外周に向けて厚みが増加するとは、一定の増加率で厚みが増加する場合のほか、増加率が変化しながら厚みが増加する場合、例えば最外周に向けて増加率が高く又は低くなる傾向で増加する場合を含み、上記厚みの増加率は、変化する増加率の平均値としてもよい。なお、工程（ｂ）では、例えば、外周部１６の厚みが最外周の厚みと同じで一定となるように加工してもよい。工程（ｂ）では、圧電基板１２の最外周の厚みが、厚みの最も薄い部分よりも２０ｎｍ以上、好ましくは３０ｎｍ以上、より好ましくは４０ｎｍ以上厚くなるように加工してもよい。
　工程（ｂ）では、イオンビーム加工に先立って鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータを作成し、該鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータに基づいてイオンビーム加工を行ってもよい。鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータは、鏡面研磨した圧電基板１２の厚みをレーザーの干渉を用いて光学式膜厚測定器で測定して作成してもよい。こうすれば、厚み分布のデータを精度よく作成することができる。
　工程（ｂ）では、鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータと、イオンビーム加工後に望まれる圧電基板１２の厚み分布のデータと、を用いて厚み差分布のデータを作成し、該厚み差分布のデータに基づいてイオンビーム加工を行ってもよい。工程（ｂ）では、鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータ又は上述した厚み差分布のデータをイオンビーム加工を行う装置に入力して圧電基板１２の表面の各点におけるビーム照射時間を決定し、該ビーム照射時間を用いて加工を行ってもよい。こうすれば、加工を精度よく行うことができる。この場合、ビームの出力値は一定とし、上述した厚み差が大きいところほどビーム照射時間を長くすればよい。あるいは、工程（ｂ）では、鏡面研磨した圧電基板１２の厚み分布のデータ又は上述した厚み差分布のデータをイオンビーム加工を行う装置に入力して圧電基板１２の表面の各点におけるビームの出力値を決定し、該ビームの出力値を用いて加工を行ってもよい。こうしても、加工を精度よく行うことができる。この場合、ビーム照射時間は一定とし、上述した厚み差が大きいところほどビームの出力値を大きくすればよい。
　工程（ｂ）では、イオンビーム加工を、ＤＣ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機を用いて行うことが好ましい。イオンビーム加工機としては、プラズマ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機を用いてもよいが、ＤＣ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機を用いた方が圧電基板１２の表面に生じる変質層１８が一層少なくなるため好ましい。
　工程（ｂ）で得られる貼り合わせ基板１０は、例えば、圧電基板１２の厚みが２０μｍ以下、その厚みの最大値と最小値の差が外周部１６を含む全平面で１００ｎｍ以下、Ｘ線回折により得られるロッキングカーブの半値幅が１００ａｒｃｓｅｃ以下の結晶性を示すものとしてもよい。こうした貼り合わせ基板１０は、結晶性が高く、任意の結晶軸を持つ、均一な厚みの圧電単結晶薄膜（圧電基板１２）を備えており、工程（ｃ）を経た後に、弾性波デバイスなどに好適に利用できる。
３．工程（ｃ）
　工程（ｃ）では、直径５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の研磨パッドを用い、研磨パッドによる押圧力を一定に保ちながら研磨パッドを回転させるとともに研磨対象である圧電基板１２に対して相対的に移動させてＣＭＰ研磨を行い、前記イオンビーム加工によって生じた変質層１８の少なくとも一部を除去し、圧電基板１２の全面を平らに（外周部１６と内周部との厚みの差を小さく）する（図２（Ｄ））。
　工程（ｃ）では、研磨パッドを、外周部１６での（外周部１６に研磨パッドの中心があるときの）滞留時間が内周部よりも短くなる傾向で圧電基板１２に対して相対的に移動させてもよい。外周部１６では、研磨パッドとの接触時に応力が集中しやすく、単位時間当たりの研磨量が内周部よりも多くなるため、厚みの厚い外周部での研磨パッドの滞留時間が短くても十分に研磨できる。また、外周部１６での研磨パッドの滞留時間が内周部よりも短いため、ＣＭＰ研磨によるダレなどが生じにくい。工程（ｃ）では、研磨パッドを、圧電基板１２が薄いほど滞留時間が短くなる傾向で圧電基板１２に対して相対的に移動させてもよい。こうすれば、圧電基板１２の厚みをより均一にできる。工程（ｃ）では、研磨パッドを、外周部１６での滞留時間が内周部よりも短くなる傾向、かつ、内周部では圧電基板１２が薄いほど滞留時間が短くなる傾向で、圧電基板１２に対して相対的に移動させてもよい。この場合、外周部１６では、その厚みに応じた滞留時間より短い滞留時間となるように、研磨パッドを圧電基板１２に対して相対的に移動させてもよい。こうすれば、圧電基板１２の厚みをより均一にし、ＣＭＰ研磨によるダレの発生をより抑制できる。
　工程（ｃ）では、変質層１８の除去に先立ってイオンビーム加工した圧電基板１２の厚み分布のデータを作成し、該イオンビーム加工した圧電基板１２の厚み分布のデータに基づいて研磨パッドの滞留時間を変化させてもよい。イオンビーム加工した圧電基板１２の厚み分布のデータは、イオンビーム加工した圧電基板１２の厚みをレーザーの干渉を用いて光学式膜厚測定器などの膜厚測定器で測定して作成してもよい。工程（ｃ）では、イオンビーム加工した圧電基板１２の厚み分布のデータを、ＣＭＰ研磨を行う装置に入力して圧電基板１２の表面の各部分における研磨パッドの滞留時間を決定し、該滞留時間を用いてＣＭＰ研磨を行ってもよい。
　工程（ｃ）において、滞留時間は、例えば以下のように決定してもよい。まず、イオンビーム加工した圧電基板１２の厚み分布を光学式膜厚測定器などの膜厚測定器を用いて測定し、圧電基板１２の（Ｘｎ，Ｙｎ）座標における厚みＺｎを、（Ｘｎ，Ｙｎ，Ｚｎ）データとして出力する（ｎは自然数）。このデータからＦ（Ｘｎ，Ｙｎ）＝Ｋ・ｆ／Ｚｎ（式（１））の関係式によって、圧電基板１２の（Ｘｎ，Ｙｎ）座標における、研磨パッドの中心の移動速度Ｆ（Ｘｎ，Ｙｎ）を求め、滞留時間（＝α／Ｆ（Ｘｎ，Ｙｎ））を決定する。なお、上記式において、Ｋ及びαは係数であり、ｆは基準移動速度であり、これらは経験的に求めた値としてもよい。
　工程（ｃ）において、ＣＭＰ研磨に用いる装置として、例えば、図４、５に示すような小径工具ＣＭＰ研磨機５０を用いてもよい。小径工具ＣＭＰ研磨機５０は、研磨パッド５４を備えた円盤状で径の小さなヘッド５６と、円盤状で径の大きなステージ５２と、研磨砥粒を含むスラリーを研磨パッド５４へ供給するパイプ５８とを備えている。ステージ５２は、図示しない駆動部を備えており、水平面内（Ｘ軸、Ｙ軸方向）で移動する。ヘッド５６は、上面中央にシャフトを備えており、図示しない駆動モータでシャフトが回転駆動されることにより軸回転（自転）する。ヘッド５６のシャフトは、鉛直方向に移動する駆動部６２に図示しない固定部を介して固定された支持体６０に取り付けられており、鉛直方向（Ｚ軸方向）に移動する。駆動部６２や、ステージ５２の駆動部、ヘッド５６の駆動部などは、図示しない制御部に接続されており、研磨パッド５４による押圧力を一定に保ちながら研磨パッド５４を回転させるとともに研磨対象である圧電基板１２に対して相対的に移動させるように制御される。
　小径工具ＣＭＰ研磨機５０で貼り合わせ基板１０を研磨するには、ステージ５２の上面に圧電基板１２側を上向きにして貼り合わせ基板１０を装着し、ステージ５２と研磨パッド５４との間に貼り合わせ基板１０を挟み込む。そして、パイプ５８から研磨パッド５４に研磨砥粒を含むスラリーを供給する。すると貼り合わせ基板１０と研磨パッド５４との間にスラリーが供給される。この状態で、ステージ５２を水平方向に移動させることにより研磨パッド５４を圧電基板１２に対して相対的に移動させるとともに、駆動部６２の上下動を制御することにより研磨パッド５４による押圧力を一定に保ち、研磨パッド５４を自転運動させて、貼り合わせ基板１０のＣＭＰ研磨を行う。このとき、例えば、研磨パッド５４の中心が圧電基板１２上をジグザグに移動するように（図４の経路Ｐ参照）研磨パッド５４と圧電基板１２とを相対的に移動させてもよいし、渦巻き状に移動するようにしてもよい。
　小径工具ＣＭＰ研磨機５０では、研磨時には、支持体６０と駆動部６２との間に配設された荷重測定部７０（ロードセルや動力計など）により研磨パッド５４に加わった押圧力を測定し、測定値を上述した制御部へ入力する。制御部は入力された測定値に基づいて駆動部６２の上下動を制御する。こうして、研磨パッド５４による押圧力を一定に保つことができる。なお、小径工具ＣＭＰ研磨機５０では、圧電基板１２の移動によって研磨パッド５４が圧電基板１２に対して相対的に移動するものとしたが、研磨パッド５４の移動によって研磨パッド５４が圧電基板１２に対して相対的に移動するものとしてもよい。また、研磨パッド５４が鉛直方向に移動するものとしたが、圧電基板１２が鉛直方向に移動するものとしてもよい。
工程（ｃ）では、圧電基板１２の厚みが２０μｍ以下、好ましくは０．１μｍ以上１０μｍ以下、その厚みの最大値と最小値の差が外周部１６を含む全平面で１００ｎｍ以下、好ましくは５０ｎｍ以下、より好ましくは１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下となるようにＣＭＰ研磨を行ってもよい。また、工程（ｃ）では、変質層１８の厚みが３ｎｍ以下、好ましくは２ｎｍ以下、より好ましくは１ｎｍ以下となるようにＣＭＰ研磨を行ってもよい。
　得られた複合基板２０は、反りが１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。
　以上説明した実施形態の複合基板の製造方法では、イオンビーム加工による変質層１８の少なくとも一部を除去するため、変質層１８のより少ない複合基板を提供できる。このとき、圧電基板１２の外周部１６の厚みが厚くなるようにイオンビーム加工した貼り合わせ基板１０に対し、適切な条件で小径工具ＣＭＰ研磨を行うため、小径工具ＣＭＰ研磨によるダレなどが生じにくい。また、圧電基板１２の外周部１６の厚みが内周部よりも厚くなるように加工するにあたり、イオンビーム加工を採用することによってより精密に加工できるため、圧電基板１２の厚み分布をより好適なものとすることができる。
　本発明の複合基板の製造方法で得られた複合基板は、例えば、圧電基板の表面に電極パターンを形成して弾性波デバイスとして利用可能である。
　なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。例えば、上述した実施形態の工程（ｂ）では、圧電基板１２の表面をイオンビームを用いて加工したが、イオンビームの代わりに中性原子ビーム（例えばＡｒ中性原子ビーム）を用いて加工してもよい。このようにしても上述した実施形態と同様の効果が得られる。
　以下には、本発明の複合基板の製造方法を実施した例について、実施例として説明する。なお、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１］
　両面研磨された厚みが２３０μｍ、直径が２インチのシリコン基板（支持基板）、ＬｉＮｂＯ3基板（圧電基板）をそれぞれ用意した。これら基板を１０-6Ｐａ台の真空度を保つ真空チャンバーに導入し、接合面を対向させ保持した。両基板の接合面にＡｒビームを８０ｓｅｃ間照射し、表面の不活性層を除去し活性化した。次いで互いの基板を接触させ、１２００ｋｇｆの荷重をかけて接合した。このようにして得られた貼り合わせ基板を取り出した後、グラインダー加工機により圧電基板側をその厚みが１０μｍになるまで研削した。ついで、その貼り合わせ基板をラップ加工機にセットし、ダイヤモンドスラリーを用いて圧電基板の厚みが３μｍになるまで研磨した。更に、その圧電基板の表面をＣＭＰ研磨機で厚みが０．８μｍになるまで鏡面研磨した。この時、研磨剤としてコロイダルシリカを用いた。（工程（ａ））
　レーザーの干渉を用いた光学式膜厚測定器で圧電基板の厚みを測定したところ、その厚みは０．８μｍを中心として圧電基板の外周部を含む全平面で±０．１μｍの範囲に収まっていた。測定点は、圧電基板の面取りがされた端部を除く全平面で合計８０点とした。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、プラズマ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定した鏡面研磨した圧電基板の厚み分布のデータ及びイオンビーム加工後に望まれる厚み分布のデータ（外周部の厚みが内周部よりも厚くなる）をイオンビーム加工機にインポートして厚み差分布のデータを作成し、この厚み差分布のデータを用いて圧電基板の各測定点における加工量、ここではＡｒビームの照射時間を決定した。ビームの照射時間は、貼り合わせ基板の送り速度によって調整した。そして、貼り合わせ基板の送り速度を変化させながら、圧電基板の全面に出力一定のＡｒビームを照射した。ビームスポットは直径６ｍｍとした。また、イオン加速電圧を１３００ｅＶ、イオン電流を３０ｍＡ一定の条件とし、ＲＦプラズマを励起した。実加工時間はおおよそ５分であった。（工程（ｂ））
　加工後の貼り合わせ基板の圧電基板の厚みを再度測定したところ、中心膜厚が４５０ｎｍで厚みの最大値と最小値の差は外周部を含む全平面で６５ｎｍであった。Ｘ線回折装置によりロッキングカーブを測定したところ、その半値幅（ＦＷＨＭ）は８０ａｒｃｓｅｃとバルクの単結晶と同等の値が得られた。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、図４，５に示す小径工具ＣＭＰ研磨機５０にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定したイオンビーム加工した圧電基板の厚み分布のデータを小径工具ＣＭＰ研磨機５０にインポートして、上述した式（１）により研磨パッド５４の滞留時間を決定した。そして、この滞留時間を用いて小径工具ＣＭＰ研磨機５０を稼働させて小径工具ＣＭＰ研磨を行った。（工程（ｃ））。こうして実施例１の複合基板を得た。
　工程（ｃ）の前後において、圧電基板の表面付近の断面をＴＥＭで観察した。図６に工程（ｃ）の前後での断面ＴＥＭ写真を示す。工程（ｃ）の前には、表面に変質層が見受けられた。変質層（表面の黒い層）の厚みは５ｎｍであった。一方、工程（ｃ）の後には、変質層が見受けられなかった。
　工程（ｃ）の前後において、貼り合わせ基板の図７の測定線上の圧電基板の厚み分布を測定した。図８に、実施例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布を示す。図８（Ａ）は工程（ｃ）前、図８（Ｂ）は工程（ｃ）後の厚み分布である。実施例１では、工程（ｃ）後には、図８（Ｂ）に示すように、外周部のダレは確認されなかった。
　実施例１の複合基板（工程（ｃ）後）の反り（ＳＯＲＩ）をＳＥＭＩ（Semiconductor Equipment and Materials International）規格に準じて測定した。測定には、Ｃｏｒｎｉｎｇ　Ｔｒｏｐｅｌ社製のＦｌａｔＭａｓｔｅｒを用いた。実施例１の複合基板の反りは、５μｍであった。
［実施例２］
　両面研磨された厚みが２３０μｍ、直径が２インチのシリコン基板（支持基板）、ＬｉＮｂＯ3基板（圧電基板）をそれぞれ用意した。これら基板を１０-6Ｐａ台の真空度を保つ真空チャンバーに導入し、接合面を対向させ保持した。両基板の接合面にＡｒビームを８０ｓｅｃ間照射し、表面の不活性層を除去し活性化した。ついで互いの基板を接触させ、１２００ｋｇｆの荷重をかけて接合した。このようにして得られた貼り合わせ基板を取り出した後、グラインダー加工機により圧電基板側をその厚みが１０μｍになるまで研削した。ついで、その貼り合わせ基板をラップ加工機にセットし、ダイヤモンドスラリーを用いて圧電基板の厚みが５μｍになるまで研磨した。更に、その圧電基板の表面をＣＭＰ研磨機で厚みが２．５μｍになるまで鏡面研磨した。この時、研磨剤としてコロイダルシリカを用いた。（工程（ａ））
　レーザーの干渉を用いた光学式膜厚測定器で圧電基板の厚みを測定したところ、その厚みは２．５μｍを中心として圧電基板の外周部を含む全平面で±０．１μｍの範囲に収まっていた。測定点は、圧電基板の面取りがされた端部を除く全平面で合計８０点とした。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、プラズマ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定した鏡面研磨した圧電基板の厚み分布のデータ及びイオンビーム加工後に望まれる厚み分布のデータ（外周部の厚みが内周部よりも厚くなる）をイオンビーム加工機にインポートして厚み差分布のデータを作成し、この厚み差分布のデータを用いて圧電基板の各測定点における加工量、ここではＡｒビームの照射時間を決定した。ビームの照射時間は、貼り合わせ基板の送り速度によって調整した。そして、貼り合わせ基板の送り速度を変化させながら、圧電基板の全面に出力一定のＡｒビームを照射した。ビームスポットは直径６ｍｍとした。また、イオン加速電圧を１３００ｅＶ、イオン電流を３０ｍＡ一定の条件とし、ＲＦプラズマを励起した。実加工時間はおおよそ５分であった。（工程（ｂ））
　加工後の貼り合わせ基板の圧電基板の厚みを再度測定したところ、中心膜厚が１９１０ｎｍで厚みの最大値と最小値の差は外周部を含む全平面で４０ｎｍであった。Ｘ線回折装置によりロッキングカーブを測定したところ、その半値幅（ＦＷＨＭ）は８０ａｒｃｓｅｃとバルクの単結晶と同等の値が得られた。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、図４，５に示す小径工具ＣＭＰ研磨機５０にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定したイオンビーム加工した圧電基板の厚み分布のデータを小径工具ＣＭＰ研磨機５０にインポートして、上述した式（１）により研磨パッド５４の滞留時間を決定した。そして、この滞留時間を用いて小径工具ＣＭＰ研磨機５０を稼働させて小径工具ＣＭＰ研磨を行った。（工程（ｃ））。こうして実施例２の複合基板を得た。
　工程（ｃ）の前後において、貼り合わせ基板の図７の測定線上の圧電基板の厚み分布を測定した。図９に、実施例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布を示す。図９（Ａ）は工程（ｃ）前、図９（Ｂ）は工程（ｃ）後の厚み分布である。実施例２では、工程（ｃ）後には、図９（Ｂ）に示すように、外周部のダレは確認されなかった。
［実施例３］
　両面研磨された厚みが２３０μｍ、直径が２インチのシリコン基板（支持基板）、ＬｉＮｂＯ3基板（圧電基板）をそれぞれ用意した。これら基板を１０-6Ｐａ台の真空度を保つ真空チャンバーに導入し、接合面を対向させ保持した。両基板の接合面にＡｒビームを８０ｓｅｃ間照射し、表面の不活性層を除去し活性化した。ついで互いの基板を接触させ、１２００ｋｇｆの荷重をかけて接合した。このようにして得られた貼り合わせ基板を取り出した後、グラインダー加工機により圧電基板側をその厚みが１０μｍになるまで研削した。ついで、その貼り合わせ基板をラップ加工機にセットし、ダイヤモンドスラリーを用いて圧電基板の厚みが４μｍになるまで研磨した。更に、その圧電基板の表面をＣＭＰ研磨機で厚みが１．８μｍになるまで鏡面研磨した。この時、研磨剤としてコロイダルシリカを用いた。（工程（ａ））
　レーザーの干渉を用いた光学式膜厚測定器で圧電基板の厚みを測定したところ、その厚みは１．８μｍを中心として圧電基板の外周部を含む全平面で±０．１μｍの範囲に収まっていた。測定点は、圧電基板の面取りがされた端部を除く全平面で合計８０点とした。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、プラズマ励起型Ａｒビーム源を備えたイオンビーム加工機にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定した鏡面研磨した圧電基板の厚み分布のデータ及びイオンビーム加工後に望まれる厚み分布のデータ（外周部の厚みが内周部よりも厚くなる）をイオンビーム加工機にインポートして厚み差分布のデータを作成し、この厚み差分布のデータを用いて圧電基板の各測定点における加工量、ここではＡｒビームの照射時間を決定した。ビームの照射時間は、貼り合わせ基板の送り速度によって調整した。そして、貼り合わせ基板の送り速度を変化させながら、圧電基板の全面に出力一定のＡｒビームを照射した。ビームスポットは直径６ｍｍとした。また、イオン加速電圧を１３００ｅＶ、イオン電流を３０ｍＡ一定の条件とし、ＲＦプラズマを励起した。実加工時間はおおよそ５分であった。（工程（ｂ））
　加工後の貼り合わせ基板の圧電基板の厚みを再度測定したところ、中心膜厚が１１８５ｎｍで厚みの最大値と最小値の差は外周部を含む全平面で９５ｎｍであった。Ｘ線回折装置によりロッキングカーブを測定したところ、その半値幅（ＦＷＨＭ）は８０ａｒｃｓｅｃとバルクの単結晶と同等の値が得られた。
　このようにして得られた貼り合わせ基板を、図４，５に示す小径工具ＣＭＰ研磨機５０にセットした。次いで、前述した光学式膜厚測定器で測定したイオンビーム加工した圧電基板の厚み分布のデータを小径工具ＣＭＰ研磨機５０にインポートして、上述した式（１）により研磨パッド５４の滞留時間を決定した。そして、この滞留時間を用いて小径工具ＣＭＰ研磨機５０を稼働させて小径工具ＣＭＰ研磨を行った。（工程（ｃ））。こうして実施例３の複合基板を得た。
　工程（ｃ）の前後において、貼り合わせ基板の図７の測定線上の圧電基板の厚み分布を測定した。図１０に、実施例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布を示す。図１０（Ａ）は工程（ｃ）前、図１０（Ｂ）は工程（ｃ）後の厚み分布である。実施例３では、工程（ｃ）後には、図１０（Ｂ）に示すように、外周部のダレは確認されなかった。
［比較例１］
　工程（ｂ）において、外周部の厚みと内周部の厚みとが同程度になるようにイオンビーム加工を行った以外は、実施例１と同様に比較例１の複合基板を得た。
　比較例１の工程（ｂ）後の貼り合わせ基板の圧電基板の厚みを測定したところ、中心膜厚が４５０ｎｍで厚みの最大値と最小値の差は外周部を含む全平面で１００ｎｍであった。Ｘ線回折装置によりロッキングカーブを測定したところ、その半値幅（ＦＷＨＭ）は８０ａｒｃｓｅｃとバルクの単結晶と同等の値が得られた。
　工程（ｃ）の前後において、貼り合わせ基板の図７の測定線上の圧電基板の厚み分布を測定した。図１１に、比較例１の工程（ｃ）前後での圧電基板の厚み分布を示す。図１１（Ａ）は工程（ｃ）前、図１１（Ｂ）は工程（ｃ）後の厚み分布である。比較例１では、工程（ｃ）後にも、図１１（Ｂ）に示すように、外周部にダレが生じ、最外周の厚みは１００ｎｍ以上薄くなっていた。
　本出願は、２０１５年９月１５日に出願された日本国特許出願第２０１５－１８１７６２号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
　本発明は、ＳＡＷフィルタのような弾性波デバイス等に利用可能である。
　１０　貼り合わせ基板、１２　圧電基板、１４　支持基板、１６　外周部、１８　変質層、２０　複合基板、３０　ＣＭＰ研磨機、３２　研磨定盤、３４　研磨パッド、３６　基板キャリア、３８　パイプ、４０　コンディショナー、５０　小径工具ＣＭＰ研磨機、５２　ステージ、５４　研磨パッド、５６　ヘッド、５８　パイプ、６０　支持体、６２　駆動部、７０　荷重測定部、Ｐ　経路。

Claims (8)

  1. （ａ）圧電基板と支持基板とを接合した直径２インチ以上の貼り合わせ基板の圧電基板側を、前記圧電基板の厚みが２０μｍ以下になるまで鏡面研磨する工程と、
    （ｂ）前記圧電基板の外周部の厚みが内周部よりも厚くかつ前記圧電基板の内周部の厚みの最大値と最小値の差が全平面で１００ｎｍ以下となるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する工程と、
    （ｃ）直径５ｍｍ以上３０ｍｍ以下の研磨パッドを用い、前記研磨パッドによる押圧力を一定に保ちながら前記研磨パッドを回転させるとともに前記圧電基板に対して相対的に移動させてＣＭＰ研磨を行い、前記工程（ｂ）でイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工したことによって生じた変質層の少なくとも一部を除去し、前記圧電基板の全面を平らにする工程と、
    　を含む複合基板の製造方法。
  2. 　前記工程（ｃ）では、前記研磨パッドを、外周部での滞留時間が内周部よりも短くなる傾向で前記圧電基板に対して相対的に移動させる、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
  3. 　前記工程（ｃ）では、前記研磨パッドを、前記圧電基板が薄いほど滞留時間が短くなる傾向で前記圧電基板に対して相対的に移動させる、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
  4. 　前記工程（ｃ）では、前記研磨パッドを、外周部での滞留時間が内周部よりも短くなる傾向でかつ内周部では前記圧電基板が薄いほど滞留時間が短くなる傾向で前記圧電基板に対して相対的に移動させる、請求項１に記載の複合基板の製造方法。
  5. 　前記工程（ｂ）では、前記圧電基板の外周部の厚みの平均値が内周部の厚みの平均値に比べて１０～５０ｎｍ厚くなるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する、請求項１～４のいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
  6. 　前記工程（ｂ）では、前記圧電基板の外径の９０～１００％又は最外周から５ｍｍ以内の範囲において最外周に向けて厚みが増加するようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する、請求項１～５のいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
  7. 　前記工程（ｂ）では、前記範囲における厚みの増加率が０．５ｎｍ／ｍｍ以上１０ｎｍ／ｍｍ以下となるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する、請求項６に記載の複合基板の製造方法。
  8. 　前記工程（ｂ）では、前記圧電基板の最外周の厚みが、厚みの最も薄い部分よりも２０ｎｍ以上厚くなるようにイオンビーム又は中性原子ビームを用いて加工する、請求項１～７のいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
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