KR101766487B1

KR101766487B1 - 복합 기판의 제조 방법 및 복합 기판

Info

Publication number: KR101766487B1
Application number: KR1020110101586A
Authority: KR
Inventors: 히로키 고바야시; 다카후미 사쿠라이; 유지 호리; 야스노리 이와사키
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2017-08-08
Anticipated expiration: 2031-10-06
Also published as: JP2012085286A; CN102624352A; US8729771B2; JP5814727B2; DE102011084045A1; KR20120035900A; CN102624352B; DE102011084045B4; US20120086312A1

Abstract

본 발명은, 압전 기판과 지지 기판을 접착층을 통해 접합시킨 복합 기판에 대해, 내부에 기포가 생기는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
(a) 이면(11a)에 미소한 요철이 형성된 압전 기판(21)과, 압전 기판(21)에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판(12)을 준비하고, (b) 미소한 요철을 메우도록 이면(11a)에 충전제를 도포하여 충전층(23)을 형성하며, (c) 산술 평균 조도(Ra)가 (a)에 있어서의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)보다 작아지도록 충전층(23)의 표면을 경면 연마하고, (d) 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면을 접착층(14)을 통해 접합시켜 복합 기판(20)을 형성한다.

Description

복합 기판의 제조 방법 및 복합 기판{COMPOSITE SUBSTRATE MANUFACTURING METHOD AND COMPOSITE SUBSTRATE}

본 발명은, 복합 기판의 제조 방법 및 복합 기판에 관한 것이다.

종래, 지지 기판과 압전 기판을 접합시킨 복합 기판을 이용하여, 압전 기판의 표면에 탄성 표면파를 여진시킬 수 있는 빗형 전극을 설치한 탄성 표면파 소자가 알려져 있다. 여기서, 압전 기판보다 작은 열팽창계수를 갖는 지지 기판을 압전 기판에 접착시킴으로써, 온도가 변화되었을 때의 압전 기판의 크기의 변화를 억제하고, 탄성 표면파 소자로서의 주파수 특성의 변화를 억제하는 것이 행해지고 있다. 예컨대, 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 소자는, 압전 기판과 지지 기판을 접착층에 의해 접합시킨 구조를 갖고 있다. 이 탄성 표면파 소자는, 지지 기판과 접합되는 압전 기판의 면(이면)에 미소한 요철을 더 형성함으로써, 스퓨리어스의 발생을 억제하고 있다. 즉, 빗형 전극 부근에서 탄성 표면파와 함께 발생한 탄성파의 일종인 벌크파가 상기 압전 기판의 이면에 도달하지만, 그 이면에 요철이 있기 때문에 산란된다. 이와 같이 하여, 벌크파가 압전 기판의 이면에서 반사되어 빗형 전극에 도달하는 것을 억제하고, 스퓨리어스의 발생을 억제하고 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2001-53579호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 탄성 표면파 소자에서는, 압전 기판의 이면에 요철이 있기 때문에, 압전 기판과 지지 기판을 접합시킬 때에 공기가 휩쓸려 들어가 복합 기판 내에 기포가 생기는 경우가 있었다. 예컨대, 압전 기판의 이면에만 접착제를 도포하여 압전 기판과 지지 기판을 접착층을 통해 접착시키는 경우, 압전 기판의 이면의 요철의 영향이 접착제의 표면에 나타나기 때문에, 접착층과 지지 기판의 경계에 기포가 생기는 경우가 있었다. 또한, 압전 기판의 이면과 지지 기판의 표면의 양쪽에 접착제를 도포한 경우, 역시 압전 기판의 이면의 요철의 영향이 압전 기판측의 접착제의 표면에 나타나기 때문에, 양쪽 접착제를 합쳤을 때에 공기가 들어가 접착층 내에 기포가 생기는 경우가 있었다.

본 발명은, 전술한 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 압전 기판과 지지 기판을 접착층을 통해 접합시킨 복합 기판에 대해, 내부에 기포가 생기는 것을 방지하는 것을 주목적으로 한다.

본 발명은, 전술한 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용하였다.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법은 하기 (a)∼(d)의 공정을 포함하는 것이다.

(a) 한쪽 면에 미소한 요철이 형성된 압전 기판과, 이 압전 기판에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판을 준비하는 공정.

(b) 상기 미소한 요철을 메우도록 상기 한쪽 면에 충전제를 도포하여 충전층을 형성하는 공정.

(c) 산술 평균 조도(Ra)가 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작아지도록 상기 충전층의 표면을 경면 연마하는 공정.

(d) 상기 충전층의 표면과 지지 기판의 표면을 접착층을 통해 접합시켜 복합 기판을 형성하는 공정.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 따르면, 복합 기판의 내부, 구체적으로는, 접착층과 충전층의 경계, 접착층의 내부, 그리고 접착층과 지지 기판의 경계에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다. 즉, 압전 기판의 한쪽 면에만 접착제를 도포하여 접착하는 경우, 압전 기판의 한쪽 면에는 표면이 평탄한 충전층이 형성되고, 그 충전층의 표면에 접착제를 도포하게 된다. 그 결과, 접착제의 표면에 압전 기판의 한쪽 면의 요철의 영향이 나타나지 않아 충전층과 접착층의 경계나 접착층과 지지 기판의 경계에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 압전 기판의 한쪽 면과 지지 기판의 표면의 양쪽에 접착제를 도포하여 접착하는 경우, 동일한 이유로 접착제의 표면에 압전 기판의 한쪽 면의 요철의 영향이 나타나는 일이 없기 때문에, 양쪽 접착제를 합쳤을 때에 공기가 들어가기 어려워 접착층 내에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 공정 (c)에서는, 상기 압전 기판에 대한 연마 레이트가 상기 충전층에 대한 연마 레이트보다 낮은 슬러리를 이용하여 상기 충전층의 표면을 경면 연마하여도 좋다. 즉, 상기 공정 (c)에서는 슬러리를 이용하여 상기 충전층의 표면을 경면 연마하고, 이 슬러리의 상기 압전 기판에 대한 연마 레이트가 상기 슬러리의 상기 충전층에 대한 연마 레이트보다 작게 하여도 좋다. 이렇게 하면, 충전층의 표면을 경면 연마할 때, 충전층의 표면에 압전 기판의 한쪽 면의 일부가 노출된 후에는 연마 레이트가 저하된다. 이 때문에, 노출 후에도 경면 연마를 계속했을 경우에 압전 기판의 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)의 값이 쉽게 작아지지 않게 된다.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 공정 (c)에서는, 압전 기판의 상기 한쪽 면의 일부가 노출될 때까지 상기 경면 연마를 행하는 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 충전층의 두께를 얇게 할 수 있기 때문에, 충전층과 접착층의 합계의 두께를 얇게 할 수 있다. 충전층과 접착층의 합계의 두께가 너무 두꺼우면, 온도 변화에 의한 압전 기판의 크기의 변화를 지지 기판이 억제하는 효과를 쉽게 얻을 수 없게 되지만, 여기서는 그 두께를 얇게 할 수 있기 때문에 충분한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 공정 (d)에서는, 상기 공정 (b)에서 형성된 충전층과 동일한 재료에 의해 형성된 접착층을 통해 상기 접합을 행하는 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 충전층과 접착층에 대하여 상이한 재료를 준비할 필요가 없게 된다.

본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 있어서, 상기 공정 (d)에 의한 접합 후에 있어서의 상기 충전층과 상기 접착층의 합계의 두께는 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 온도 변화에 대한 압전 기판의 크기의 변화를 지지 기판이 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

본 발명의 복합 기판은,

한쪽 면에 미소한 요철이 형성된 압전 기판과,

상기 압전 기판에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판과,

상기 미소한 요철을 메우도록 형성되고, 상기 압전 기판과는 반대측의 접합면의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 압전 기판의 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작은 충전층과,

상기 접합면과 상기 지지 기판을 접착하는 접착층을 포함하고,

상기 접착층과 상기 충전층의 경계, 상기 접착층의 내부, 그리고 상기 접착층과 상기 지지 기판의 경계에는 기포가 존재하지 않는 것이다.

본 발명의 복합 기판은, 전술한 본 발명의 복합 기판의 제조 방법에 의해 얻을 수 있는 것이다. 이 복합 기판에서는, 상기 접착층과 상기 충전층의 경계, 상기 접착층의 내부, 그리고 상기 접착층과 상기 지지 기판의 경계에 기포가 존재하지 않기 때문에, 충전층을 형성하지 않고 압전 기판과 지지 기판을 접착층을 통해 접합시킨 복합 기판에 비하여 압전 기판과 지지 기판의 접착력이 높은 것으로 되어 있다. 또한, 「기포가 존재하지 않는다」라고 하는 것은, 복합 기판을 적층 방향으로 절단한 단면을 1만 배로 확대하여 관찰했을 때에 기포가 보이지 않는 것을 의미한다. 또한, 「상기 미소한 요철을 메우도록 형성되고, 상기 압전 기판과는 반대측의 접합면의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 압전 기판의 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작은 충전층」이라고 하는 것은, 달리 말하면, 상기 미소한 요철을 메우도록 형성된 충전층으로서, 상기 충전층이 상기 압전 기판과는 반대측에 접합면을 갖고, 이 접합면의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 압전 기판의 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작다는 것을 의미하는 것이다.

본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 접합면에는, 상기 압전 기판의 상기 한쪽 면이 노출되어 있는 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 접합면에 압전 기판의 한쪽 면이 노출되어 있지 않은 복합 기판에 비하여 충전층의 두께가 얇아진다. 즉, 충전층과 접착층의 합계의 두께가 얇아진다. 충전층과 접착층의 합계의 두께가 너무 두꺼우면, 온도 변화에 의한 압전 기판의 크기의 변화를 지지 기판이 억제하는 효과를 쉽게 얻을 수 없게 되지만, 여기서는 그 두께가 얇기 때문에 충분한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 접착층은, 상기 충전층과 동일한 재료에 의해 형성되어 있는 것으로 하여도 좋다. 이렇게 하면, 충전층과 접착층에서 별도의 재료를 이용하여 이들을 형성할 필요가 없게 된다.

본 발명의 복합 기판에 있어서, 상기 충전층과 상기 접착층의 합계의 두께는 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하여도 좋다. 이렇게 하면, 온도 변화에 대한 압전 기판의 크기의 변화를 지지 기판이 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 복합 기판(10)의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 복합 기판(10)의 제조 프로세스를 모식적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 실시예 1 및 비교예 2의 탄성 표면파 소자의 평면도이다.

다음에, 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시형태의 복합 기판(10)을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 이 복합 기판(10)은, 압전 기판(11)과, 지지 기판(12)과, 압전 기판(11)의 이면(11a)에 형성된 충전층(13)과, 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면을 접착하는 접착층(14)으로 구성되어 있다. 또한, 본 실시형태의 복합 기판(10)은, 압전 기판(11)의 표면에 빗형 전극을 설치하여 탄성 표면파 소자로서 이용하는 것이다.

압전 기판(11)은, 탄성 표면파를 전파 가능한 것이다. 이 압전 기판(11)의 재질로서는, 탄탈산리튬, 니오브산리튬, 니오브산리튬-탄탈산리튬 고용체 단결정 등을 들 수 있다. 또한, 압전 기판(11)의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 직경이 50 ㎜∼150 ㎜, 두께가 10 ㎛∼50 ㎛이다. 이 압전 기판(11)은, 이면(11a)에 미소한 요철이 형성되어 있고, 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)는, 예컨대 0.1 ㎛이다. 또한, 압전 기판(11)의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)는 이 값에 한정되지 않고, 복합 기판(10)을 탄성 표면파 소자로서 이용한 경우에 있어서의 벌크파를 산란하여 스퓨리어스의 발생을 억제할 수 있는 값으로 하면 좋다. 예컨대, 산술 평균 조도(Ra)를 사용 탄성 표면파의 파장 정도로 하여도 좋다.

지지 기판(12)은, 충전층(13) 및 접착층(14)을 통해 압전 기판(11)과 접합되며, 이 압전 기판(11)보다 열팽창계수가 작은 것이다. 지지 기판(12)을 압전 기판(11)보다 열팽창계수가 작은 것으로 함으로써, 온도가 변화되었을 때의 압전 기판(11)의 크기의 변화를 억제하고, 복합 기판(10)을 탄성 표면파 소자로서 이용한 경우에 있어서의 주파수 특성의 온도 변화를 억제할 수 있다. 이 지지 기판(12)의 재질로서는, 실리콘, 사파이어, 질화알루미늄, 알루미나, 붕규산유리, 석영유리 등을 들 수 있다. 또한, 지지 기판(12)의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 직경이 50 ㎜∼150 ㎜, 두께가 100 ㎛∼500 ㎛이다.

충전층(13)은, 압전 기판(11)의 이면(11a)의 미소한 요철을 메우도록 형성된 층이다. 이 충전층(13) 중, 압전 기판(11)과는 반대측 면인 표면(13a)은 접착층(14)과 접합되어 있다. 이 표면(13a)은, 압전 기판(11)의 이면(11a)보다 산술 평균 조도(Ra)가 작게 되어 있다. 특별히 한정하지 않지만, 예컨대 표면(13a)의 산술 평균 조도(Ra)는 3 ㎚∼7 ㎚이다. 또한, 표면(13a)에는 압전 기판(11)의 이면(11a)의 일부가 노출되어 있다. 즉, 압전 기판(11)의 이면(11a)의 요철의 최고부(11b)와 표면(13a)이 거의 일치하고 있다. 충전층(13)의 재질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 내열성을 갖는 유기 접착제가 바람직하고, 예컨대, 에폭시계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 또한, 충전층(13)이 되는 충전제는, 경화 후의 영률이 2∼90 GPa의 범위가 되도록 선택하는 것이 바람직하다. 영률이 이 범위에 있을 경우, 충전층(13)이 벌크파 억제 효과를 나타내기 때문에, 복합 기판(10)을 탄성 표면파 소자로서 이용한 경우에 있어서의 스퓨리어스 억제 효과가 높아진다.

접착층(14)은, 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면을 접착하는 층이다. 접착층(14)의 재질로서는, 특별히 한정되지 않지만, 충전층(13)과 마찬가지로 내열성을 갖는 유기 접착제가 바람직하고, 예컨대, 에폭시계 접착제나 아크릴계 접착제 등을 들 수 있다. 접착층(14)과 충전층(13)은 재질이 동일하여도 좋고, 상이하여도 좋다. 접착층(14)이 충전층(13)과 동일한 재료에 의해 형성되는 것으로 하면, 충전층(13)과 접착층(14)에 대하여 상이한 재료를 이용하여 이들을 형성할 필요가 없게 된다.

접착층(14)과 충전층(13)의 합계의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 접착층(14)과 충전층(13)의 합계의 두께를 1.0 ㎛ 이하로 함으로써 전술한 온도 변화에 대한 압전 기판(11)의 크기의 변화를 지지 기판(12)이 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다. 또한, 접착층(14)과 충전층(13)의 합계의 두께는, 압전 기판(11)의 이면(11a)의 요철의 최고부(11b)로부터 지지 기판(12)까지의 거리라고 정의하여도 좋다. 또한, 접착층(14)과 충전층(13)의 경계, 접착층(14) 내부 및 접착층(14)과 지지 기판(12)의 경계에는 기포가 존재하지 않는다. 즉, 복합 기판(10)을 적층 방향으로 절단한 단면을 1만 배로 확대하여 관찰했을 때에 이들에 기포가 보이지 않는다. 이에 따라, 기포가 있는 것에 비하여 압전 기판(11)과 지지 기판(12)의 접착력이 높은 것으로 되어 있다.

다음에, 이러한 복합 기판(10)의 제조 방법에 대해서, 도 2를 이용하여 이하에 설명한다. 도 2는 복합 기판(10)의 제조 공정을 모식적으로 나타낸 단면도이다. 복합 기판(10)의 제조 방법은 (a) 이면(11a)에 미소한 요철이 형성된 압전 기판(21)과, 압전 기판(21)에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판(12)을 준비하는 공정과, (b) 미소한 요철을 메우도록 이면(11a)에 충전제를 도포하여 충전층(23)을 형성하는 공정과, (c) 산술 평균 조도(Ra)가 공정 (a)에 있어서의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)보다 작아지도록 충전층(23)의 표면을 경면 연마하는 공정과, (d) 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면을 접착층(14)을 통해 접합시켜 복합 기판(20)을 형성하는 공정을 포함한다.

공정 (a)에서는, 압전 기판(11)이 되는 압전 기판(21)과 지지 기판(12)을 준비한다(도 2의 (a)). 압전 기판(21) 및 지지 기판(12)으로서는, 전술한 재질의 것을 이용할 수 있다. 압전 기판(21)의 크기는 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 직경이 50 ㎜∼150 ㎜, 두께가 150 ㎛∼500 ㎛로 할 수 있다. 지지 기판(12)의 크기는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 직경이 50 ㎜∼150 ㎜, 두께가 100 ㎛∼500 ㎛로 할 수 있다. 압전 기판(21) 및 지지 기판(12)의 두께는 250 ㎛∼500 ㎛으로 하여도 좋다. 또한, 압전 기판(21)의 이면(11a)은, 산술 평균 조도(Ra)가 소정의 값(본 실시형태에서는 0.1 ㎛)이 되도록 래핑 머신 또는 샌드 블라스트로 미리 거칠게 해 둔다.

공정 (b)에서는, 압전 기판(21)의 이면(11a)의 미소한 요철을 메우도록 충전제를 도포하고 경화시켜 충전층(23)을 형성한다(도 2의 (b)). 충전제로서는 전술한 재질의 것을 이용할 수 있다. 충전제를 도포하는 방법으로서는, 예컨대 스핀 코트를 들 수 있다.

공정 (c)에서는, 산술 평균 조도(Ra)가 공정 (a)에 있어서의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)보다 작아지도록 충전층(23)의 표면을 경면 연마한다(도 2의 (c)). 경면 연마하는 방법으로서는, 예컨대 슬러리를 이용한 CMP 연마를 들 수 있다. 경면 연마는, 압전 기판(21)의 이면(11a)의 요철의 최고부(11b)가 충전층(23)의 표면(13a)에 노출될 때까지 행한다. 압전 기판(21)의 최고부(11b)가 노출되었는지 여부는, 예컨대 충전층(23)의 표면(13a)을 일정 시간 연마할 때마다 관찰함으로써 판정할 수 있다. 또한, 압전 기판(21)의 최고부(11b)가 노출될 때까지 필요한 연마 시간은, 도포하는 충전제의 양 및 압전 기판(21)의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)에 의해 정해지기 때문에, 미리 실험에 의해 구한 연마 시간만큼 연마함으로써 압전 기판(21)의 이면(11a)을 노출시킬 수도 있다. 또한, 경면 연마에서는, 슬러리는 압전 기판(21)에 대한 연마 레이트가 충전층(23)에 대한 연마 레이트보다 낮은 슬러리를 이용한다. 이렇게 하면, 충전층(23)의 표면을 경면 연마할 때, 충전층(23)의 표면에 압전 기판(21)의 이면(11a)의 일부가 노출된 후에는 연마 레이트가 저하된다. 이 때문에, 노출 후에도 경면 연마를 계속했을 경우에 압전 기판(21)의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)의 값이 쉽게 작아지지 않게 된다. 이 공정 (c)에 의해, 충전층(23)은 도 1에 도시된 충전층(13)이 된다.

공정 (d)에서는, 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면을 접착층을 통해 접합시켜 복합 기판(20)을 형성한다. 예컨대, 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면에 접착제(24)를 균일하게 도포하고, 양자를 접합시킨 상태에서 접착제(24)를 경화시켜 접착층(14)으로 함으로써 복합 기판(20)을 형성한다(도 2의 (d)). 접착제로서는 전술한 재질의 것을 이용할 수 있다. 접착제는, 공정 (b)에서 이용한 충전제와 동일한 재료여도 좋고, 상이한 재료여도 좋다. 동일한 재료로 하면, 충전제와 접착제에 대하여 상이한 재료를 준비할 필요가 없게 된다. 접착제를 도포하는 방법으로서는, 예컨대 스핀 코트를 들 수 있다. 또한, 경화 후의 접착층(14)과 충전층(13)의 합계의 두께가 전술한 바와 같이 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하가 되도록 접착제를 도포하는 것이 바람직하다. 또한, 접착제를 충전층(13)의 표면(13a)과 지지 기판(12)의 표면 중 어느 한쪽에 도포하여 접합시키는 것으로 하여도 좋다.

복합 기판(20)을 형성하면, 공정 (e)로서, 압전 기판(21)의 표면(상면)을 연삭하여 두께를 얇게 하고, 경면 연마한다(도 2의 (e)). 이에 따라, 압전 기판(21)은 도 1에 도시된 압전 기판(11)으로 되어, 복합 기판(10)을 얻을 수 있다.

여기서, 전술한 공정 (b) 및 공정 (c)를 행하지 않고 압전 기판(21)의 이면(11a)에만 접착제를 도포하여 압전 기판(21)과 지지 기판(12)을 접착층(14)을 통해 접착시키고자 하면, 압전 기판(21)의 이면(11a)의 미소한 요철에 의해 접착층(14)과 지지 기판(12)의 경계에 기포가 생기게 되는 경우가 있다. 또한, 압전 기판(21)의 이면(11a)과 지지 기판(12)의 표면의 양쪽에 접착제를 도포한 경우에는, 압전 기판(21)측 접착제의 표면에 이면(11a)의 요철의 영향이 나타나기 때문에, 양쪽 접착제를 합쳤을 때에 공기가 들어가 접착층(14) 내에 기포가 생기게 되는 경우가 있다. 이것에 대하여 본 실시형태의 복합 기판의 제조 방법에서는, 접착층(14)과 충전층(13)의 경계, 접착층(14) 내부 및 접착층(14)과 지지 기판(12)의 경계에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 압전 기판(21)의 미소한 요철은 충전층(13)에 의해 평탄하게 되어 있다. 이 때문에, 압전 기판(21)의 이면(11a)에만 접착제를 도포하는 경우, 평탄한 충전층(13)에 접착제를 도포하는 것으로 되기 때문에, 접착층(14)과 충전층(13)의 경계나 접착층(14)과 지지 기판(12)의 경계에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 압전 기판(21)의 이면(11a)과 지지 기판(12)의 표면의 양쪽에 접착제를 도포한 경우에는, 압전 기판(21)측 접착제의 표면에 이면(11a)의 요철의 영향이 나타나는 일이 없기 때문에, 양쪽의 접착제를 합쳤을 때에 공기가 들어가기 어려워 접착층(14) 내에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다.

이상 설명한 실시형태의 복합 기판(10)의 제조 방법에 따르면, 충전층(13)을 형성하지 않고 압전 기판(21)과 지지 기판(12)을 접착층(14)을 통해 접합시키는 경우와 비교하여, 복합 기판(10)의 내부, 구체적으로는, 접착층(14)과 충전층(13)의 경계, 접착층(14)의 내부 및 접착층(14)과 지지 기판(12)의 경계에 기포가 생기는 것을 방지할 수 있다. 이에 따라, 충전층(13)을 형성하지 않고 압전 기판(11)과 지지 기판(12)을 접착층을 통해 접합시킨 복합 기판에 비하여 압전 기판(11)과 지지 기판(12)의 접착력이 높은 복합 기판(10)을 얻을 수 있다.

또한, 공정 (c)에서는, 압전 기판(21)에 대한 연마 레이트가 충전층(23)에 대한 연마 레이트보다 낮은 슬러리를 이용하여 충전층(23)의 표면을 경면 연마하기 때문에, 압전 기판(21)의 이면(11a)의 일부가 충전층(23)의 표면에 노출된 후에도 경면 연마를 계속했을 경우에 압전 기판(21)의 이면(11a)의 산술 평균 조도(Ra)의 값이 쉽게 작아지지 않게 된다.

또한, 공정 (c)에서는, 압전 기판(21)의 이면(11a)의 일부가 노출될 때까지 경면 연마를 행하기 때문에, 충전층(13)의 두께를 얇게 하여 충전층(13)과 접착층(14)의 합계의 두께를 얇게 할 수 있다. 이에 따라, 온도 변화에 의한 압전 기판(11)의 크기의 변화를 지지 기판(12)이 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

게다가, 공정 (d)에 의한 접합 후에 있어서의 충전층(13)과 접착층(14)의 합계의 두께는 0.1 ㎛ 이상 1.0 ㎛ 이하로 하고 있기 때문에, 온도 변화에 대한 압전 기판(11)의 크기의 변화를 지지 기판(12)이 억제하는 효과를 충분히 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 전술한 실시형태에 전혀 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있는 것은 물론이다.

실시예

[실시예 1]

실시예 1로서, 도 2를 이용하여 설명한 제조 방법에 의해 도 1에 도시된 복합 기판(10)을 제작하고, 이것을 이용한 탄성 표면파 소자를 제작하였다. 우선, 공정 (a)에서는, 압전 기판(21)으로서, 오리엔테이션 플랫부(OF부)를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 250 ㎛인 탄탈산리튬 기판(LT 기판)을 준비하였다. 또한, 지지 기판(12)으로서, OF부를 가지며, 직경이 4인치, 두께가 230 ㎛인 실리콘 기판을 준비하였다. LT 기판은, 탄성 표면파(SAW)의 전파 방향을 X로 하고, 커트각이 회전 Y 커트판인 46° Y 커트 X 전파 LT 기판을 이용하였다. 또한, LT 기판의 이면은, 산술 평균 조도(Ra)가 0.1 ㎛가 되도록 래핑 머신으로 거칠게 해 두었다. 실리콘 기판의 표면은, 산술 평균 조도(Ra)가 10 ㎚가 되도록 경면 연마해 두었다.

다음에, 공정 (b)에서는, LT 기판의 이면의 미소한 요철을 메우도록 스핀 코터로 균일하게 충전제를 도포하였다. 충전제에는, 에폭시수지계 자외선 경화수지로서 경화 후의 영률이 5 GPa가 되는 것을 이용하였다. 그리고, 도포한 충전제에 2000 mJ의 자외선을 조사하여 경화시켜, 평균 두께 5 ㎛의 충전층을 형성하였다. 또한, 이 시점에 있어서의 충전층의 표면은 산술 평균 조도(Ra)가 38 ㎚였다.

계속해서, 공정 (c)에서는, 경화한 충전층의 표면을 CMP 연마하였다. 이 때 슬러리로서는 콜로이달 알루미나를 이용하였다. 또한, 콜로이달 알루미나를 이용함으로써 LT 기판과 충전층의 연마 레이트의 비율은 대략 1:80이 되었다. CMP 연마는, LT 기판의 이면이 노출될 때까지 행하였다. LT 기판의 이면이 노출되었는지 여부는 충전층의 표면을 일정 시간마다 관찰함으로써 판정하였다. CMP 연마 후의 충전층 표면의 산술 평균 조도(Ra)는 3 ㎚∼7 ㎚였다.

공정 (d)에서는, 스핀 코터를 이용하여 충전층의 표면과 실리콘 기판의 표면에 각각 4000Å의 두께로 접착제를 균일하게 도포하였다. 접착제로는 충전제와 동일한 재질의 것을 이용하였다. 그리고, 접착제를 도포한 충전층의 표면과 실리콘 기판의 표면을 접합시키고, LT 기판측으로부터 2000 mJ의 자외선을 조사하여 경화시켜 복합 기판으로 하였다. 경화 후의 접착층의 두께는 0.8 ㎛였다.

공정 (e)에서는, 복합 기판 중 LT 기판의 표면을 두께가 당초의 250 ㎛에서 40 ㎛가 되도록 연삭 및 연마하였다. 이에 따라 도 1에 도시된 실시예 1의 복합 기판(10)을 제작하였다.

제작한 실시예 1의 복합 기판에 대해서, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰한 결과, 충전층(13) 및 접착층(14)에는 기포는 보이지 않았다.

[실시예 2]

공정 (d)에 있어서 접착제를 충전제와 상이한 재료인 에폭시수지계 자외선 경화수지로 한 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하고, 실시예 2로 하였다.

제작한 실시예 2의 복합 기판에 대해서, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰한 결과, 충전층(13) 및 접착층(14)에는 기포는 보이지 않았다.

[실시예 3∼5]

공정 (a)에서 준비하는 지지 기판(12)의 재질을 붕규산유리로 한 점 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하고, 실시예 3으로 하였다. 공정 (a)에서 준비하는 지지 기판(12)의 재질을 사파이어로 한 점 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하고, 실시예 4로 하였다. 공정 (a)에서 준비하는 지지 기판(12)의 재질을 질화알루미늄으로 한 점 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하고, 실시예 5로 하였다.

제작한 실시예 3∼5의 복합 기판에 대해서, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰한 결과, 충전층(13) 및 접착층(14)에는 기포는 보이지 않았다.

[실시예 6]

공정 (a)에서 준비하는 압전 기판(21)으로서, 탄성 표면파(SAW)의 전파 방향을 X로 하고, 커트각이 회전 Y 커트판인 42° Y 커트 X 전파 LT 기판을 이용한 점 이외에는 실시예 2와 동일하게 하여 복합 기판(10)을 제작하고, 실시예 6으로 하였다.

제작한 실시예 6의 복합 기판에 대해서, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰한 결과, 충전층(13) 및 접착층(14)에는 기포는 보이지 않았다.

[비교예 1]

공정 (b)의 충전제의 도포 및 공정 (c)의 CMP 연마를 행하지 않는 점 이외에는 실시예 1과 동일하게 하여 복합 기판을 제작하고, 비교예 1로 하였다. 또한, 공정 (b) 및 공정 (c)를 행하지 않기 때문에 충전층은 없고, 공정 (d)에서는 압전 기판의 이면과 지지 기판의 표면이 직접 접착층을 통해 접합되게 된다. 비교예 1의 복합 기판에서는, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰한 결과, 접착층과 실리콘 기판의 경계나, 접착층의 내부, 즉 접착층 중 LT 기판측에 도포한 것과 실리콘 기판측에 도포한 것의 경계에 기포가 다수 보였다. 또한, 실리콘 기판의 표면에도 다수의 구멍이 발생하고 있어 이것에 의한 LT 기판의 박리도 보였다. 이것은, 접착층을 열경화시킬 때에 기포가 파열되었기 때문이라고 생각된다. 이 때문에, 비교예 1의 복합 기판은, 탄성 표면파 소자로서는 이용할 수 없는 품질이었다.

[비교예 2]

이면이 경면 연마되어 있는 점, 구체적으로는 산술 평균 조도(Ra)가 10 ㎚인 LT 기판인 점 이외에는 실시예 1과 동일한 LT 기판과, 실시예 1과 동일한 실리콘 기판을 준비하였다. 다음에, 스핀 코터를 이용하여 LT 기판의 이면과 실리콘 기판의 표면에 실시예 1에 있어서의 접착층(14)과 동일한 재질의 접착제를 각각 4000Å의 두께로 균일하게 도포하였다. 계속해서, 접착제를 도포한 LT 기판의 이면과 실리콘 기판의 표면을 접합시키고, LT 기판측으로부터 2000 mJ의 자외선을 조사하여 경화시켜 복합 기판으로 하였다. 이렇게 해서 얻어진 복합 기판 중 LT 기판의 표면을 두께가 당초의 250 ㎛에서 40 ㎛가 되도록 연삭 및 연마하여 비교예 2의 복합 기판을 얻었다. 또한, 경화 후의 접착층의 두께(LT 기판의 이면의 미소한 요철의 최고부에서 지지 기판까지의 거리)는 0.8 ㎛였다. 비교예 2의 복합 기판에서는, 실시예 1 및 비교예 1과 달리 LT 기판의 이면이 경면 연마되어 있기 때문에, 복합 기판을 적층 방향으로 절단하여 단면을 1만 배로 확대하여 관찰하여도 접착층에는 기포는 보이지 않았다.

[평가 시험 1]

실시예 1의 복합 기판(10)과 비교예 1의 복합 기판에 대해서, LT 기판과 실리콘 기판의 접착 강도를 비교하였다. 우선, 실시예 1 및 비교예 1의 복합 기판으로부터, 세로의 길이가 1 ㎜, 가로의 길이가 2 ㎜인 칩을 다이싱에 의해 각각 잘라내었다. 그리고, 잘라낸 칩에 대해서 전단 시험을 실시하였다. 실시예 1의 복합 기판으로부터 잘라낸 칩은, 전단 시험에 있어서 접착층(14)이나 충전층(13)은 박리되지 않고 실리콘 기판에 균열이 발생하고, LT 기판과 실리콘 기판의 접착 강도는 충분하다는 것이 확인되었다. 한편, 비교예 1의 복합 기판으로부터 잘라낸 칩은, 전단 시험에 있어서 접착층과 LT 기판의 계면에서 박리가 발생하였다.

실시예 1 및 비교예 1과 마찬가지로, 실시예 2∼6의 복합 기판(10)에 대해서, LT 기판과 지지 기판(12)의 접착 강도를 평가하였다. 우선, 실시예 2∼6의 복합 기판으로부터, 세로의 길이가 1 ㎜, 가로의 길이가 2 ㎜인 칩을 다이싱에 의해 각각 잘라내었다. 그리고, 잘라낸 칩에 대해서 전단 시험을 실시하였다. 실시예 2, 3, 6의 복합 기판으로부터 잘라낸 칩은, 전단 시험에 있어서 접착층(14)이나 충전층(13)은 박리되지 않고 지지 기판에 균열이 발생하였다. 실시예 4, 5의 복합 기판으로부터 잘라낸 칩은, 전단 시험에 있어서 접착층(14)이나 충전층(13)은 박리되지 않고 LT 기판에 균열이 발생하였다. 실시예 2∼6에 대한 결과로부터, 충전층과 접착층을 상이한 재료로 하여도, LT 기판과 지지 기판의 접착 강도는 실시예 1과 마찬가지로 충분하다는 것이 확인되었다. 실시예 3∼5에 대한 결과로부터, 지지 기판의 재질을 실시예 1과 상이한 것으로 하여도, LT 기판과 지지 기판의 접착 강도는 실시예 1과 마찬가지로 충분하다는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 6에 대한 결과로부터, LT 기판의 커트각을 실시예 1과 상이한 것으로 하여도, LT 기판과 지지 기판의 접착 강도는 실시예 1과 마찬가지로 충분하다는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 4, 5에서는 실시예 1과 달리 LT 기판에 균열이 발생하였지만, 이것은 실시예 4, 5에서 이용한 지지 기판이 LT 기판보다 강도가 높은 재질이기 때문이라고 생각된다.

[평가 시험 2]

실시예 1, 2, 6의 복합 기판(10)과 비교예 2의 복합 기판으로부터, 각각 탄성 표면파 소자를 제작하고, 온도가 변화되었을 때의 압전 기판의 크기의 변화, 즉 주파수 온도 특성(TCF)과 스퓨리어스의 발생 상태를 측정하였다.

탄성 표면파 소자의 제작은, 이하와 같이 행하였다. 우선, 일반적인 포토리소그래피 기술을 이용하여 재질이 알루미늄이고, 최종적으로 제작한 탄성 표면파 소자가 상온에서 중심 주파수 720 MHz의 1포트 SAW 공진기로서 기능하는 형상이며, 두께가 0.12 ㎛, 주기가 6 ㎛인 빗형 전극을 LT 기판의 표면에 복수 형성하였다. 또한, 각 빗형 전극에 대해, 빗형 전극을 사이에 두도록 2개의 반사기를 형성하였다. 계속해서, 다이싱에 의해, 하나 하나의 탄성 표면파 소자의 형상으로 잘라내었다. 하나 하나의 탄성 표면파 소자는, 세로의 길이가 1 ㎜, 가로의 길이가 2 ㎜가 되도록 잘라내었다. 이렇게 해서 얻어진 탄성 표면파 소자의 평면도를 도 3에 도시한다. 또한, 도 3은, 얻어진 탄성 표면파 소자를 LT 기판의 표면측에서 본 평면도이다. 이 탄성 표면파 소자는, 도시하는 바와 같이, LT 기판의 표면(30)에 빗형 전극(36, 37) 및 반사기(38)를 포함하고 있다.

실시예 1, 2, 6 및 비교예 2의 탄성 표면파 소자의 주파수 온도 특성(TCF)과 스퓨리어스의 발생 상태를 측정하였다. 측정한 주파수 온도 특성은, 실시예 1의 탄성 표면파 소자가 -27.0 ppm/K이고, 실시예 2의 탄성 표면파 소자가 -27.0 ppm/K이며, 실시예 6의 탄성 표면파 소자가 -26.3 ppm/K이고, 비교예 2의 탄성 표면파 소자는 -26.0 ppm/K였다. 또한, 실시예 1의 복합 기판으로부터 잘라낸 다른 탄성 표면파 소자에 대해서도 주파수 온도 특성을 측정한 결과, -26.5 ppm/K였다. 또한, 실리콘 기판을 이용하지 않고 LT 기판에 빗형 전극을 설치한 탄성 표면파 소자의 주파수 온도 특성은 -40.0 ppm/K이다. 또한, 스퓨리어스의 발생에 대해서는, 실시예 1, 2, 6의 탄성 표면파 소자는 공진 주파수보다 고주파 부분에서 측정된 리플이 1 dB이며, 비교예 2의 탄성 표면파 소자는 공진 주파수보다 고주파 부분에서 측정된 리플이 4 dB이었다.

이상의 것으로부터, 실시예 1의 복합 기판은, 비교예 2에 비하여 LT 기판의 이면이 거칠게 되어 있음으로써, 리플의 발생이 적다. 즉 스퓨리어스의 발생이 억제되어 있고, 게다가 비교예 2와 동등한 주파수 온도 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 실시예 2, 6에 대한 결과로부터, 충전층과 접착층을 상이한 재료로 하여도, 실시예 1과 마찬가지로 스퓨리어스의 발생이 억제되고, 또한 비교예 2와 동등한 주파수 온도 특성을 갖는 것이 확인되었다. 실시예 6에 대한 결과로부터, LT 기판의 커트각을 실시예 1과 상이한 것으로 하여도, 실시예 1과 마찬가지로 스퓨리어스의 발생이 억제되고, 또한 비교예 2와 동등한 주파수 온도 특성을 갖는 것이 확인되었다. 또한, LT 기판의 이면이 실시예 1∼6과 마찬가지로 거칠게 되어 있는 비교예 1에 비하여 실시예 1∼6의 어느 복합 기판도 충전층 및 접착층에 기포가 없고, LT 기판과 지지 기판의 접착 강도가 높은 것이 확인되었다.

10 : 복합 기판 11, 21 : 압전 기판
11a : 이면 11b : 최고부
12 : 지지 기판 13, 23 : 충전층
13a : 표면 14, 24 : 접착층
30 : 표면 36, 37 : 빗형 전극
38 : 반사기

Claims

(a) 한쪽 면에 미소한 요철이 형성된 압전 기판과, 이 압전 기판에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판을 준비하는 공정과,
(b) 상기 미소한 요철을 메우도록 상기 한쪽 면에 충전제를 도포하여 충전층을 형성하는 공정과,
(c) 산술 평균 조도(Ra)가 상기 공정 (a)에 있어서의 상기 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작아지도록 상기 충전층의 표면을 경면 연마하는 공정과,
(d) 상기 충전층의 표면과 지지 기판의 표면을 접착층을 통해 접합시켜 복합 기판을 형성하는 공정을 포함하는 복합 기판의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 공정 (c)에서는, 상기 압전 기판에 대한 연마 레이트가 상기 충전층에 대한 연마 레이트보다 낮은 슬러리를 이용하여 상기 충전층의 표면을 경면 연마하는 것인 복합 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정 (c)에서는, 압전 기판의 상기 한쪽 면의 일부가 노출될 때까지 상기 경면 연마를 행하는 것인 복합 기판의 제조 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 공정 (d)에서는, 상기 공정 (b)에서 형성된 충전층과 동일한 재료에 의해 형성된 접착층을 통해 상기 접합을 행하는 것인 복합 기판의 제조 방법.
제3항에 있어서, 상기 공정 (d)에서는, 상기 공정 (b)에서 형성된 충전층과 동일한 재료에 의해 형성된 접착층을 통해 상기 접합을 행하는 것인 복합 기판의 제조 방법.
한쪽 면에 미소한 요철이 형성된 압전 기판과,
상기 압전 기판에 비하여 열팽창계수가 작은 지지 기판과,
상기 미소한 요철을 메우도록 형성되고, 상기 압전 기판과는 반대측의 접합면의 산술 평균 조도(Ra)가 상기 압전 기판의 한쪽 면의 산술 평균 조도(Ra)보다 작은 충전층과,
상기 접합면과 상기 지지 기판을 접착하는 접착층을 포함하고,
상기 접착층과 상기 충전층의 경계, 상기 접착층의 내부, 그리고 상기 접착층과 상기 지지 기판의 경계에는 기포가 존재하지 않는 것인 복합 기판.
제6항에 있어서, 상기 접합면에는, 상기 압전 기판의 상기 한쪽 면의 일부가 노출되어 있는 것인 복합 기판.
제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 접착층은, 상기 충전층과 동일한 재료에 의해 형성되어 있는 것인 복합 기판.