複合基板の製造方法及び複合基板
【課題】圧電基板と支持基板とを接着層を介して貼り合わせた複合基板につき、内部に気泡が生じるのを防止する。
【解決手段】（ａ）裏面１１ａに微小な凹凸が形成された圧電基板２１と、圧電基板２１に比べて熱膨張係数が小さい支持基板１２とを用意し、（ｂ）微小な凹凸を埋めるように裏面１１ａに充填剤を塗布して充填層２３を形成し、（ｃ）算術平均粗さＲａが（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨し、（ｄ）充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層１４を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する。
【解決手段】（ａ）裏面１１ａに微小な凹凸が形成された圧電基板２１と、圧電基板２１に比べて熱膨張係数が小さい支持基板１２とを用意し、（ｂ）微小な凹凸を埋めるように裏面１１ａに充填剤を塗布して充填層２３を形成し、（ｃ）算術平均粗さＲａが（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨し、（ｄ）充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層１４を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板の製造方法及び複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板を用い、圧電基板の表面に弾性表面波を励振可能な櫛形電極を設けた弾性表面波素子が知られている。ここで、圧電基板よりも小さな熱膨張係数を持つ支持基板を圧電基板に貼り付けることにより、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を抑制し、弾性表面波素子としての周波数特性の変化を抑制することが行われている。例えば、特許文献１に記載の弾性表面波素子は、圧電基板と支持基板とを接着層によって貼り合わせた構造を有している。この弾性表面波素子は、更に、圧電基板の支持基板と貼り合わせる側の面（裏面）に微小な凹凸を設けることで、スプリアスの発生を抑制している。即ち、櫛形電極付近で弾性表面波と共に発生した弾性波の一種であるバルク波はこの圧電基板の裏面に到達するが、この裏面に凹凸があるために散乱される。このようにして、バルク波が圧電基板の裏面で反射して櫛形電極へ到達するのを抑制し、スプリアスの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５３５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波素子では、圧電基板の裏面に凹凸があるため、圧電基板と支持基板とを貼り合わせる際に空気が巻き込まれて複合基板内に気泡が生じることがあった。例えば、圧電基板の裏面のみに接着剤を塗布して圧電基板と支持基板とを接着層を介して接着する場合、圧電基板の裏面の凹凸の影響が接着剤の表面に現れるため、接着層と支持基板との境界に気泡が生じることがあった。また、圧電基板の裏面と支持基板の表面の両方に接着剤を塗布した場合、やはり圧電基板の裏面の凹凸の影響が圧電基板側の接着剤の表面に現れるため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込み、接着層の中に気泡が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、圧電基板と支持基板とを接着層を介して貼り合わせた複合基板につき、内部に気泡が生じるのを防止することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の複合基板の製造方法は、
（ａ）片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
（ｂ）前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
（ｃ）算術平均粗さＲａが前記工程（ａ）における前記片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
（ｄ）前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含むものである。
【０００８】
本発明の複合基板の製造方法によれば、複合基板の内部、具体的には、接着層と充填層との境界、接着層の中、及び接着層と支持基板との境界に気泡が生じるのを防止できる。すなわち、圧電基板の片方の面のみに接着剤を塗布して接着する場合、圧電基板の片方の面には表面が平坦な充填層が形成され、その充填層の表面に接着剤を塗布することになる。その結果、接着剤の表面に圧電基板の片方の面の凹凸の影響が現れることがなく、充填層と接着層との境界や接着層と支持基板との境界に気泡が生じるのを防止できる。また、圧電基板の片方の面と支持基板の表面の両方に接着剤を塗布して接着する場合、同様の理由で接着剤の表面に圧電基板の片方の面の凹凸の影響が現れることがないため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込みにくく、接着層の中に気泡が生じるのを防止できる。
【０００９】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、前記圧電基板に対する研磨レートが前記充填層に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨してもよい。言い換えると、前記工程（ｃ）では、スラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨し、該スラリーの前記圧電基板に対する研磨レートは、該スラリーの前記充填層に対する研磨レートよりも低いものとしてもよい。こうすれば、充填層の表面を鏡面研磨する際、充填層の表面に圧電基板の片方の面の一部が露出したあとは研磨レートが低下する。このため、露出後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。
【００１０】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、圧電基板の前記片方の面の一部が露出するまで前記鏡面研磨を行うものとしてもよい。こうすれば、充填層の厚さを薄くできるため、充填層と接着層の合計の厚さを薄くすることができる。温度変化による圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果は充填層と接着層の合計の厚さが厚すぎると得られにくくなるが、ここではその厚さを薄くできるため十分な効果が得られる。
【００１１】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｄ）では、前記工程（ｂ）で形成された充填層と同一の材料により形成された接着層を介して前記貼り合わせを行うものとしてもよい。こうすれば、充填層と接着層とで別の材料を用意する必要がなくなる。
【００１２】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｄ）による貼り合わせ後における前記充填層と前記接着層との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としてもよい。こうすれば、温度変化に対する圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果が十分得られる。
【００１３】
本発明の複合基板は、
片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
ものである。
【００１４】
本発明の複合基板は、上述した本発明の複合基板の製造方法によって得られるようになったものである。この複合基板では、前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しないため、充填層を形成せずに圧電基板と支持基板とを接着層を介して貼り合わせた複合基板と比べて圧電基板と支持基板との接着力が高いものとなっている。なお、「気泡が存在しない」とは、複合基板を積層方向に切断した断面を１万倍に拡大して観察したときに気泡が見られないことを意味する。なお、「前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層」とは、言い換えると、前記微小な凹凸を埋めるように形成された充填層であって、該充填層は前記圧電基板とは反対側に接合面を有し、該接合面の算術平均粗さＲａは前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなっている、ことを意味する。
【００１５】
本発明の複合基板において、前記接合面には、前記圧電基板の前記片方の面が露出しているものとしてもよい。こうすれば、接合面に圧電基板の片方の面が露出していない複合基板に比べて充填層の厚さが薄くなる、すなわち充填層と接着層の合計の厚さが薄くなる。温度変化による圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果は充填層と接着層の合計の厚さが厚すぎると得られにくくなるが、ここではその厚さが薄いため十分な効果が得られる。
【００１６】
本発明の複合基板において、前記接着層は、前記充填層と同一の材料により形成されているものとしてもよい。こうすれば、充填層と接着層とで別の材料を用いてこれらを形成する必要がなくなる。
【００１７】
本発明の複合基板において、前記充填層と前記接着層との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としてもよい。こうすれば、温度変化に対する圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果が十分得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の複合基板１０の断面図である。
【図２】本発明の複合基板１０の製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１及び比較例２の弾性表面波素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の複合基板１０を模式的に示す断面図である。この複合基板１０は、圧電基板１１と、支持基板１２と、圧電基板１１の裏面１１ａに形成された充填層１３と、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着する接着層１４とから構成されている。なお、本実施形態の複合基板１０は、圧電基板１１の表面に櫛形電極を設けて弾性表面波素子として用いるものである。
【００２０】
圧電基板１１は、弾性表面波を伝搬可能なものである。この圧電基板１１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などが挙げられる。また、圧電基板１１の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１０〜５０μｍである。この圧電基板１１は、裏面１１ａに微小な凹凸が形成されており、裏面１１ａの算術平均粗さＲａは、例えば０．１μｍである。なお、圧電基板１１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａはこの値に限定されるものではなく、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合におけるバルク波を散乱してスプリアスの発生を抑制できる値にすればよい。例えば、算術平均粗さＲａを使用弾性表面波の波長程度としてもよい。
【００２１】
支持基板１２は、充填層１３及び接着層１４を介して圧電基板１１と貼り合わせられ、この圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さいものである。支持基板１２を圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さいものとすることで、温度が変化したときの圧電基板１１の大きさの変化を抑制し、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合における周波数特性の温度変化を抑制することができる。この支持基板１２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、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。また、支持基板１２の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１００〜５００μｍである。
【００２２】
充填層１３は、圧電基板１１の裏面１１ａの微小な凹凸を埋めるように形成された層である。この充填層１３のうち、圧電基板１１とは反対側の面である表面１３ａは接着層１４と接合されている。この表面１３ａは、圧電基板１１の裏面１１ａよりも算術平均粗さＲａが小さくなっている。特に限定するものではないが、例えば表面１３ａの算術平均粗さＲａは３ｎｍ〜７ｎｍである。また、表面１３ａには圧電基板１１の裏面１１ａの一部が露出している。すなわち、圧電基板１１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂと表面１３ａとが略一致している。充填層１３の材質としては、特に限定されないが、耐熱性を有する有機接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などが挙げられる。また、充填層１３となる充填剤は、硬化後のヤング率が２〜９０ＧＰａの範囲となるように選ぶことが好ましい。ヤング率がこの範囲にある場合、充填層１３がバルク波抑制効果を示すため、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合におけるスプリアスの抑制効果が高まる。
【００２３】
接着層１４は、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着する層である。接着層１４の材質としては、特に限定されないが、充填層１３と同様に耐熱性を有する有機接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などが挙げられる。接着層１４と充填層１３とは材質が同じであっても異なっていてもよい。接着層１４が充填層１３と同一の材料により形成されていることとすれば、充填層１３と接着層１４とで別の材料を用いてこれらを形成する必要がなくなる。
【００２４】
接着層１４と充填層１３との合計の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下とするのが好ましい。接着層１４と充填層１３との合計の厚さを１．０μｍ以下とすることで、上述した温度変化に対する圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。なお、接着層１４と充填層１３との合計の厚さは、圧電基板１１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂから支持基板１２までの距離と定義してもよい。また、接着層１４と充填層１３との境界，接着層１４の中，及び接着層１４と支持基板１２との境界には気泡が存在しない。すなわち、複合基板１０を積層方向に切断した断面を１万倍に拡大して観察したときにこれらに気泡が見られない。これにより、気泡があるものと比較して圧電基板１１と支持基板１２との接着力が高いものとなっている。
【００２５】
次に、こうした複合基板１０の製造方法について、図２を用いて以下に説明する。図２は、複合基板１０の製造工程を模式的に示す断面図である。複合基板１０の製造方法は（ａ）裏面１１ａに微小な凹凸が形成された圧電基板２１と、圧電基板２１に比べて熱膨張係数が小さい支持基板１２とを用意する工程と、（ｂ）微小な凹凸を埋めるように裏面１１ａに充填剤を塗布して充填層２３を形成する工程と、（ｃ）算術平均粗さＲａが工程（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨する工程と、（ｄ）充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層１４を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する工程と、を含む。
【００２６】
工程（ａ）では、圧電基板１１となる圧電基板２１と支持基板１２とを用意する（図２（ａ））。圧電基板２１及び支持基板１２としては、上述した材質のものを用いることができる。圧電基板２１の大きさは、特に限定するものではなが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１５０〜５００μｍとすることができる。支持基板１２の大きさは、特に限定するものではなが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１００〜５００μｍとすることができる。圧電基板２１及び支持基板１２の厚さは、２５０〜５００μｍとしてもよい。なお、圧電基板２１の裏面１１ａは、算術平均粗さＲａが所定の値（本実施形態では０．１μｍ）となるようにラッピングマシーン又はサンドブラストで予め荒らしておく。
【００２７】
工程（ｂ）では、圧電基板２１の裏面１１ａの微小な凹凸を埋めるように充填剤を塗布して硬化させ充填層２３を形成する（図２（ｂ））。充填剤としては上述した材質のものを用いることができる。充填剤を塗布する方法としては、例えばスピンコートが挙げられる。
【００２８】
工程（ｃ）では、算術平均粗さＲａが工程（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨する（図２（ｃ））。鏡面研磨する方法としては、例えばスラリーを用いたＣＭＰ研磨が挙げられる。鏡面研磨は、圧電基板２１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂが充填層２３の表面１３ａに露出するまで行う。圧電基板２１の最高部１１ｂが露出したか否かは、例えば充填層２３の表面１３ａを一定時間研磨する毎に観察することによって判定することができる。また、圧電基板２１の最高部１１ｂが露出するまでに要する研磨時間は、塗布する充填剤の量及び圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａによって定まるため、予め実験によって求めた研磨時間だけ研磨することによって圧電基板２１の裏面１１ａを露出させることもできる。なお、鏡面研磨では、スラリーは圧電基板２１に対する研磨レートが充填層２３に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いる。こうすれば、充填層２３の表面を鏡面研磨する際、充填層２３の表面に圧電基板２１の裏面１１ａの一部が露出したあとは研磨レートが低下する。このため、露出後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。この工程（ｃ）により、充填層２３は図１に示した充填層１３となる。
【００２９】
工程（ｄ）では、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する。例えば、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面に接着剤２４を均一に塗布し、両者を貼り合わせた状態で接着剤２４を硬化させて接着層１４とすることにより複合基板２０を形成する（図２（ｄ））。接着剤としては上述した材質のものを用いることができる。接着剤は、工程（ｂ）で用いた充填剤と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。同一の材料とすれば、充填剤と接着剤とで別の材料を用意する必要がなくなる。接着剤を塗布する方法としては、例えばスピンコートが挙げられる。なお、硬化後の接着層１４と充填層１３の合計の厚さが上述したように０．１μｍ以上１．０μｍ以下となるように接着剤を塗布するのが好ましい。また、接着剤を充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とのいずれか一方に塗布して貼り合わせるものとしてもよい。
【００３０】
複合基板２０を形成すると、工程（ｅ）として、圧電基板２１の表面（上面）を研削して厚みを薄くするとともに鏡面研磨する（図２（ｅ））。これにより、圧電基板２１は図１に示した圧電基板１１となり、複合基板１０が得られる。
【００３１】
ここで、上述した工程（ｂ）及び工程（ｃ）を行わずに圧電基板２１の裏面１１ａのみに接着剤を塗布して圧電基板２１と支持基板１２とを接着層１４を介して接着しようとすると、圧電基板２１の裏面１１ａの微小な凹凸により接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じてしまうことがある。また、圧電基板２１の裏面１１ａと支持基板１２の表面の両方に接着剤を塗布した場合には、圧電基板２１側の接着剤の表面に裏面１１ａの凹凸の影響が現れるため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込み、接着層１４の中に気泡が生じてしまうことがある。これに対して本実施形態の複合基板の製造方法では、接着層１４と充填層１３との境界、接着層１４の中、及び接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。すなわち、本実施形態では、圧電基板２１の微小な凹凸は充填層１３によって平坦になっている。このため、圧電基板２１の裏面１１ａのみに接着剤を塗布する場合、平坦な充填層１３に接着剤を塗布することになるため、接着層１４と充填層１３との境界や接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。また、圧電基板２１の裏面１１ａと支持基板１２の表面の両方に接着剤を塗布した場合には、圧電基板２１側の接着剤の表面に裏面１１ａの凹凸の影響が現れることがないため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込みにくく、接着層１４の中に気泡が生じるのを防止できる。
【００３２】
以上説明した実施形態の複合基板１０の製造方法によれば、充填層１３を形成せず圧電基板２１と支持基板１２とを接着層１４を介して貼り合わせる場合と比較して、複合基板１０の内部、具体的には、接着層１４と充填層１３との境界、接着層１４の中、及び接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。これにより、充填層１３を形成せずに圧電基板１１と支持基板１２とを接着層を介して貼り合わせた複合基板と比べて圧電基板１１と支持基板１２との接着力が高い複合基板１０が得られる。
【００３３】
また、工程（ｃ）では、圧電基板２１に対する研磨レートが充填層２３に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて充填層２３の表面を鏡面研磨するため、圧電基板２１の裏面１１ａの一部が充填層２３の表面に露出した後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。
【００３４】
さらに、工程（ｃ）では、圧電基板２１の裏面１１ａの一部が露出するまで鏡面研磨を行うため、充填層１３の厚さを薄くして充填層１３と接着層１４の合計の厚さを薄くすることができる。これにより、温度変化による圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。
【００３５】
さらにまた、工程（ｄ）による貼り合わせ後における充填層１３と接着層１４との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としているため、温度変化に対する圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。
【００３６】
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うることは言うまでもない。
【実施例】
【００３７】
［実施例１］
実施例１として、図２を用いて説明した製造方法により図１に示した複合基板１０を作製し、これを用いた弾性表面波素子を作製した。まず、工程（ａ）では、圧電基板２１として、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を用意した。また、支持基板１２として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。なお、ＬＴ基板の裏面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍとなるようにラッピングマシーンで荒らしておいた。シリコン基板の表面は、算術平均粗さＲａが１０ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。
【００３８】
次に、工程（ｂ）では、ＬＴ基板の裏面の微小な凹凸を埋めるようにスピンコーターで均一に充填剤を塗布した。充填剤には、エポキシ樹脂系紫外線硬化樹脂であり硬化後のヤング率が５ＧＰａとなるものを用いた。そして塗布した充填剤に２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ、平均厚み５μｍの充填層を形成した。なお、この時点における充填層の表面は算術平均粗さＲａが３８ｎｍであった。
【００３９】
続いて、工程（ｃ）では、硬化した充填層の表面をＣＭＰ研磨した。このときスラリーとしてはコロイダルアルミナを用いた。なお、コロイダルアルミナを用いることでＬＴ基板と充填層との研磨レートの比率はおよそ１：８０となった。ＣＭＰ研磨は、ＬＴ基板の裏面が露出するまで行った。ＬＴ基板の裏面が露出したか否かは充填層の表面を一定時間毎に観察することによって判定した。ＣＭＰ研磨後の充填層の表面の算術平均粗さＲａは３〜７ｎｍであった。
【００４０】
工程（ｄ）では、スピンコーターを用いて、充填層の表面とシリコン基板の表面にそれぞれ４０００Åの厚みで接着剤を均一に塗布した。接着剤には充填剤と同じ材質のものを用いた。そして、接着剤を塗布した充填層の表面とシリコン基板の表面とを貼り合わせ、ＬＴ基板側から２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ複合基板とした。硬化後の接着層の厚さは０．８μｍであった。
【００４１】
工程（ｅ）では、複合基板のうちＬＴ基板の表面を厚みが当初の２５０μｍから４０μｍになるように研削及び研磨した。これにより図１に示した実施例１の複合基板１０を作製した。
【００４２】
作製した実施例１の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４３】
［実施例２］
工程（ｄ）において接着剤を充填剤と異なる材料のエポキシ樹脂系紫外線硬化樹脂とした点以外は、実施例１と同様にして複合基板１０を作製し、実施例２とした。
【００４４】
作製した実施例２の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４５】
［実施例３〜５］
工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質をホウ珪酸ガラスとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例３とした。工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質をサファイアとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例４とした。工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質を窒化アルミニウムとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例５とした。
【００４６】
作製した実施例３〜５の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４７】
［実施例６］
工程（ａ）で用意する圧電基板２１として、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例６とした。
【００４８】
作製した実施例６の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４９】
［比較例１］
工程（ｂ）の充填剤の塗布及び工程（ｃ）のＣＭＰ研磨を行わない点以外は、実施例１と同様にして複合基板を作製し、比較例１とした。なお、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を行わないため充填層はなく、工程（ｄ）では圧電基板の裏面と支持基板の表面とが直接接着層を介して接合されることになる。比較例１の複合基板では、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、接着層とシリコン基板との境界や、接着層の中、すなわち接着層のうちＬＴ基板側に塗布したものとシリコン基板側に塗布したものとの境界に気泡が多数見られた。また、シリコン基板の表面にも多数の穴が発生しておりこれによるＬＴ基板の剥離も見られた。これは、接着層を熱硬化させる際に気泡が破裂したためと考えられる。このため、比較例１の複合基板は、弾性表面波素子としては利用できない品質であった。
【００５０】
[比較例２]
裏面が鏡面研磨されている点、具体的には算術平均粗さＲａが１０ｎｍのＬＴ基板である点以外は実施例１と同様のＬＴ基板と、実施例１と同様のシリコン基板とを用意した。次に、スピンコーターを用いて、ＬＴ基板の裏面とシリコン基板の表面とに実施例１における接着層１４と同じ材質の接着剤をそれぞれ４０００Åの厚みで均一に塗布した。続いて、接着剤を塗布したＬＴ基板の裏面とシリコン基板の表面とを貼り合わせ、ＬＴ基板側から２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ複合基板とした。こうして得られた複合基板のうちＬＴ基板の表面を厚みが当初の２５０μｍから４０μｍになるように研削及び研磨し、比較例２の複合基板を得た。なお、硬化後の接着層の厚み（ＬＴ基板の裏面の微小な凹凸の最高部から支持基板までの距離）は０．８μｍであった。比較例２の複合基板では、実施例１及び比較例１と異なりＬＴ基板の裏面が鏡面研磨されているため、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察しても接着層には気泡は見られなかった。
【００５１】
［評価試験１］
実施例１の複合基板１０と比較例１の複合基板とについて、ＬＴ基板とシリコン基板との接着強度を比較した。まず、実施例１及び比較例１の複合基板から、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍのチップをダイシングによりそれぞれ切り出した。そして、切り出したチップについてせん断試験を実施した。実施例１の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれずシリコン基板に割れが発生し、ＬＴ基板とシリコン基板との接着強度は十分であることが確認できた。一方、比較例１の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層とＬＴ基板との界面で剥がれが生じた。
【００５２】
実施例１及び比較例１と同様に、実施例２〜６の複合基板１０について、ＬＴ基板と支持基板１２との接着強度を評価した。まず、実施例２〜６の複合基板から、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍのチップをダイシングによりそれぞれ切り出した。そして、切り出したチップについてせん断試験を実施した。実施例２，３，６の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれず支持基板に割れが発生した。実施例４，５の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれずＬＴ基板に割れが発生した。実施例２〜６についての結果から、充填層と接着層とを異なる材料としても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。実施例３〜５についての結果から、支持基板の材質を実施例１と異なるものとしても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。また、実施例６についての結果から、ＬＴ基板のカット角を実施例１と異なるものとしても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。なお、実施例４，５では実施例１と異なりＬＴ基板に割れが発生したが、これは実施例４，５で用いた支持基板がＬＴ基板よりも強度の高い材質であるためと考えられる。
【００５３】
［評価試験２］
実施例１，２，６の複合基板１０と比較例２の複合基板とから、それぞれ弾性表面波素子を作製し、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化すなわち周波数温度特性（ＴＣＦ）とスプリアスの発生具合とを測定した。
【００５４】
弾性表面波素子の作製は、以下のように行った。まず、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、材質がアルミニウムで、最終的に作製した弾性表面波素子が常温で中心周波数７２０ＭＨｚの１ポートＳＡＷ共振器として機能する形状で、厚さが０．１２μｍ，周期が６μｍの櫛形電極をＬＴ基板の表面に複数形成した。また、各櫛形電極につき、櫛形電極を挟むように２つの反射器を形成した。続いて、ダイシングにより、１つ１つの弾性表面波素子の形状に切り出した。１つ１つの弾性表面波素子は、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍとなるように切り出した。こうして得られた弾性表面波素子の平面図を図３に示す。なお、図３は、得られた弾性表面波素子をＬＴ基板の表面側からみた平面図である。この弾性表面波素子は、図示するように、ＬＴ基板の表面３０に櫛形電極３６，３７及び反射器３８を有している。
【００５５】
実施例１，２，６及び比較例２の弾性表面波素子の周波数温度特性（ＴＣＦ）とスプリアスの発生具合とを測定した。測定した周波数温度特性は、実施例１の弾性表面波素子が−２７．０ｐｐｍ／Ｋであり、実施例２の弾性表面波素子が−２７．０ｐｐｍ／Ｋであり、実施例６の弾性表面波素子が−２６．３ｐｐｍ／Ｋであり、比較例２の弾性表面波素子は−２６．０ｐｐｍ／Ｋであった。また、実施例１の複合基板から切り出した他の弾性表面波素子についても周波数温度特性を測定したところ、−２６．５ｐｐｍ／Ｋであった。なお、シリコン基板を用いずＬＴ基板に櫛形電極を設けた弾性表面波素子の周波数温度特性は−４０．０ｐｐｍ／Ｋである。また、スプリアスの発生については、実施例１，２，６の弾性表面波素子は共振周波数より高周波部分で測定されたリップルが１ｄＢであり、比較例２の弾性表面波素子は共振周波数より高周波部分で測定されたリップルが４ｄＢであった。
【００５６】
以上のことから、実施例１の複合基板は、比較例２と比べてＬＴ基板の裏面が荒れていることにより、リップルの発生が少ない、すなわちスプリアスの発生が抑制されており、なおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。実施例２，６についての結果から、充填層と接着層とを異なる材料としても、実施例１と同様にスプリアスの発生が抑制されなおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。実施例６についての結果から、ＬＴ基板のカット角を実施例１と異なるものとしても、実施例１と同様にスプリアスの発生が抑制されなおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。また、ＬＴ基板の裏面が実施例１〜６と同様に荒れている比較例１と比較して、実施例１〜６のいずれの複合基板も充填層及び接着層に気泡がなく、ＬＴ基板と支持基板との接着強度が高いことが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 複合基板、１１，２１ 圧電基板、１１ａ 裏面、１１ｂ 最高部、１２ 支持基板、１３，２３ 充填層、１３ａ 表面、１４，２４ 接着層、３０ 表面、３６，３７ 櫛形電極、３８ 反射器。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合基板の製造方法及び複合基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、支持基板と圧電基板とを貼り合わせた複合基板を用い、圧電基板の表面に弾性表面波を励振可能な櫛形電極を設けた弾性表面波素子が知られている。ここで、圧電基板よりも小さな熱膨張係数を持つ支持基板を圧電基板に貼り付けることにより、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化を抑制し、弾性表面波素子としての周波数特性の変化を抑制することが行われている。例えば、特許文献１に記載の弾性表面波素子は、圧電基板と支持基板とを接着層によって貼り合わせた構造を有している。この弾性表面波素子は、更に、圧電基板の支持基板と貼り合わせる側の面（裏面）に微小な凹凸を設けることで、スプリアスの発生を抑制している。即ち、櫛形電極付近で弾性表面波と共に発生した弾性波の一種であるバルク波はこの圧電基板の裏面に到達するが、この裏面に凹凸があるために散乱される。このようにして、バルク波が圧電基板の裏面で反射して櫛形電極へ到達するのを抑制し、スプリアスの発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−５３５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の弾性表面波素子では、圧電基板の裏面に凹凸があるため、圧電基板と支持基板とを貼り合わせる際に空気が巻き込まれて複合基板内に気泡が生じることがあった。例えば、圧電基板の裏面のみに接着剤を塗布して圧電基板と支持基板とを接着層を介して接着する場合、圧電基板の裏面の凹凸の影響が接着剤の表面に現れるため、接着層と支持基板との境界に気泡が生じることがあった。また、圧電基板の裏面と支持基板の表面の両方に接着剤を塗布した場合、やはり圧電基板の裏面の凹凸の影響が圧電基板側の接着剤の表面に現れるため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込み、接着層の中に気泡が生じることがあった。
【０００５】
本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、圧電基板と支持基板とを接着層を介して貼り合わせた複合基板につき、内部に気泡が生じるのを防止することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明の複合基板の製造方法は、
（ａ）片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
（ｂ）前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
（ｃ）算術平均粗さＲａが前記工程（ａ）における前記片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
（ｄ）前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含むものである。
【０００８】
本発明の複合基板の製造方法によれば、複合基板の内部、具体的には、接着層と充填層との境界、接着層の中、及び接着層と支持基板との境界に気泡が生じるのを防止できる。すなわち、圧電基板の片方の面のみに接着剤を塗布して接着する場合、圧電基板の片方の面には表面が平坦な充填層が形成され、その充填層の表面に接着剤を塗布することになる。その結果、接着剤の表面に圧電基板の片方の面の凹凸の影響が現れることがなく、充填層と接着層との境界や接着層と支持基板との境界に気泡が生じるのを防止できる。また、圧電基板の片方の面と支持基板の表面の両方に接着剤を塗布して接着する場合、同様の理由で接着剤の表面に圧電基板の片方の面の凹凸の影響が現れることがないため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込みにくく、接着層の中に気泡が生じるのを防止できる。
【０００９】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、前記圧電基板に対する研磨レートが前記充填層に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨してもよい。言い換えると、前記工程（ｃ）では、スラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨し、該スラリーの前記圧電基板に対する研磨レートは、該スラリーの前記充填層に対する研磨レートよりも低いものとしてもよい。こうすれば、充填層の表面を鏡面研磨する際、充填層の表面に圧電基板の片方の面の一部が露出したあとは研磨レートが低下する。このため、露出後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。
【００１０】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｃ）では、圧電基板の前記片方の面の一部が露出するまで前記鏡面研磨を行うものとしてもよい。こうすれば、充填層の厚さを薄くできるため、充填層と接着層の合計の厚さを薄くすることができる。温度変化による圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果は充填層と接着層の合計の厚さが厚すぎると得られにくくなるが、ここではその厚さを薄くできるため十分な効果が得られる。
【００１１】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｄ）では、前記工程（ｂ）で形成された充填層と同一の材料により形成された接着層を介して前記貼り合わせを行うものとしてもよい。こうすれば、充填層と接着層とで別の材料を用意する必要がなくなる。
【００１２】
本発明の複合基板の製造方法において、前記工程（ｄ）による貼り合わせ後における前記充填層と前記接着層との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としてもよい。こうすれば、温度変化に対する圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果が十分得られる。
【００１３】
本発明の複合基板は、
片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
ものである。
【００１４】
本発明の複合基板は、上述した本発明の複合基板の製造方法によって得られるようになったものである。この複合基板では、前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しないため、充填層を形成せずに圧電基板と支持基板とを接着層を介して貼り合わせた複合基板と比べて圧電基板と支持基板との接着力が高いものとなっている。なお、「気泡が存在しない」とは、複合基板を積層方向に切断した断面を１万倍に拡大して観察したときに気泡が見られないことを意味する。なお、「前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層」とは、言い換えると、前記微小な凹凸を埋めるように形成された充填層であって、該充填層は前記圧電基板とは反対側に接合面を有し、該接合面の算術平均粗さＲａは前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなっている、ことを意味する。
【００１５】
本発明の複合基板において、前記接合面には、前記圧電基板の前記片方の面が露出しているものとしてもよい。こうすれば、接合面に圧電基板の片方の面が露出していない複合基板に比べて充填層の厚さが薄くなる、すなわち充填層と接着層の合計の厚さが薄くなる。温度変化による圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果は充填層と接着層の合計の厚さが厚すぎると得られにくくなるが、ここではその厚さが薄いため十分な効果が得られる。
【００１６】
本発明の複合基板において、前記接着層は、前記充填層と同一の材料により形成されているものとしてもよい。こうすれば、充填層と接着層とで別の材料を用いてこれらを形成する必要がなくなる。
【００１７】
本発明の複合基板において、前記充填層と前記接着層との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としてもよい。こうすれば、温度変化に対する圧電基板の大きさの変化を支持基板が抑制する効果が十分得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の複合基板１０の断面図である。
【図２】本発明の複合基板１０の製造プロセスを模式的に示す断面図である。
【図３】実施例１及び比較例２の弾性表面波素子の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の複合基板１０を模式的に示す断面図である。この複合基板１０は、圧電基板１１と、支持基板１２と、圧電基板１１の裏面１１ａに形成された充填層１３と、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着する接着層１４とから構成されている。なお、本実施形態の複合基板１０は、圧電基板１１の表面に櫛形電極を設けて弾性表面波素子として用いるものである。
【００２０】
圧電基板１１は、弾性表面波を伝搬可能なものである。この圧電基板１１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などが挙げられる。また、圧電基板１１の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１０〜５０μｍである。この圧電基板１１は、裏面１１ａに微小な凹凸が形成されており、裏面１１ａの算術平均粗さＲａは、例えば０．１μｍである。なお、圧電基板１１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａはこの値に限定されるものではなく、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合におけるバルク波を散乱してスプリアスの発生を抑制できる値にすればよい。例えば、算術平均粗さＲａを使用弾性表面波の波長程度としてもよい。
【００２１】
支持基板１２は、充填層１３及び接着層１４を介して圧電基板１１と貼り合わせられ、この圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さいものである。支持基板１２を圧電基板１１よりも熱膨張係数が小さいものとすることで、温度が変化したときの圧電基板１１の大きさの変化を抑制し、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合における周波数特性の温度変化を抑制することができる。この支持基板１２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、ホウ珪酸ガラス、石英ガラスなどが挙げられる。また、支持基板１２の大きさは、特に限定するものではないが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１００〜５００μｍである。
【００２２】
充填層１３は、圧電基板１１の裏面１１ａの微小な凹凸を埋めるように形成された層である。この充填層１３のうち、圧電基板１１とは反対側の面である表面１３ａは接着層１４と接合されている。この表面１３ａは、圧電基板１１の裏面１１ａよりも算術平均粗さＲａが小さくなっている。特に限定するものではないが、例えば表面１３ａの算術平均粗さＲａは３ｎｍ〜７ｎｍである。また、表面１３ａには圧電基板１１の裏面１１ａの一部が露出している。すなわち、圧電基板１１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂと表面１３ａとが略一致している。充填層１３の材質としては、特に限定されないが、耐熱性を有する有機接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などが挙げられる。また、充填層１３となる充填剤は、硬化後のヤング率が２〜９０ＧＰａの範囲となるように選ぶことが好ましい。ヤング率がこの範囲にある場合、充填層１３がバルク波抑制効果を示すため、複合基板１０を弾性表面波素子として用いた場合におけるスプリアスの抑制効果が高まる。
【００２３】
接着層１４は、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着する層である。接着層１４の材質としては、特に限定されないが、充填層１３と同様に耐熱性を有する有機接着剤が好ましく、例えば、エポキシ系接着剤やアクリル系接着剤などが挙げられる。接着層１４と充填層１３とは材質が同じであっても異なっていてもよい。接着層１４が充填層１３と同一の材料により形成されていることとすれば、充填層１３と接着層１４とで別の材料を用いてこれらを形成する必要がなくなる。
【００２４】
接着層１４と充填層１３との合計の厚さは、特に限定するものではないが、例えば０．１μｍ以上１．０μｍ以下とするのが好ましい。接着層１４と充填層１３との合計の厚さを１．０μｍ以下とすることで、上述した温度変化に対する圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。なお、接着層１４と充填層１３との合計の厚さは、圧電基板１１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂから支持基板１２までの距離と定義してもよい。また、接着層１４と充填層１３との境界，接着層１４の中，及び接着層１４と支持基板１２との境界には気泡が存在しない。すなわち、複合基板１０を積層方向に切断した断面を１万倍に拡大して観察したときにこれらに気泡が見られない。これにより、気泡があるものと比較して圧電基板１１と支持基板１２との接着力が高いものとなっている。
【００２５】
次に、こうした複合基板１０の製造方法について、図２を用いて以下に説明する。図２は、複合基板１０の製造工程を模式的に示す断面図である。複合基板１０の製造方法は（ａ）裏面１１ａに微小な凹凸が形成された圧電基板２１と、圧電基板２１に比べて熱膨張係数が小さい支持基板１２とを用意する工程と、（ｂ）微小な凹凸を埋めるように裏面１１ａに充填剤を塗布して充填層２３を形成する工程と、（ｃ）算術平均粗さＲａが工程（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨する工程と、（ｄ）充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層１４を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する工程と、を含む。
【００２６】
工程（ａ）では、圧電基板１１となる圧電基板２１と支持基板１２とを用意する（図２（ａ））。圧電基板２１及び支持基板１２としては、上述した材質のものを用いることができる。圧電基板２１の大きさは、特に限定するものではなが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１５０〜５００μｍとすることができる。支持基板１２の大きさは、特に限定するものではなが、例えば、直径が５０〜１５０ｍｍ、厚さが１００〜５００μｍとすることができる。圧電基板２１及び支持基板１２の厚さは、２５０〜５００μｍとしてもよい。なお、圧電基板２１の裏面１１ａは、算術平均粗さＲａが所定の値（本実施形態では０．１μｍ）となるようにラッピングマシーン又はサンドブラストで予め荒らしておく。
【００２７】
工程（ｂ）では、圧電基板２１の裏面１１ａの微小な凹凸を埋めるように充填剤を塗布して硬化させ充填層２３を形成する（図２（ｂ））。充填剤としては上述した材質のものを用いることができる。充填剤を塗布する方法としては、例えばスピンコートが挙げられる。
【００２８】
工程（ｃ）では、算術平均粗さＲａが工程（ａ）における裏面１１ａの算術平均粗さＲａよりも小さくなるように充填層２３の表面を鏡面研磨する（図２（ｃ））。鏡面研磨する方法としては、例えばスラリーを用いたＣＭＰ研磨が挙げられる。鏡面研磨は、圧電基板２１の裏面１１ａの凹凸の最高部１１ｂが充填層２３の表面１３ａに露出するまで行う。圧電基板２１の最高部１１ｂが露出したか否かは、例えば充填層２３の表面１３ａを一定時間研磨する毎に観察することによって判定することができる。また、圧電基板２１の最高部１１ｂが露出するまでに要する研磨時間は、塗布する充填剤の量及び圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａによって定まるため、予め実験によって求めた研磨時間だけ研磨することによって圧電基板２１の裏面１１ａを露出させることもできる。なお、鏡面研磨では、スラリーは圧電基板２１に対する研磨レートが充填層２３に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いる。こうすれば、充填層２３の表面を鏡面研磨する際、充填層２３の表面に圧電基板２１の裏面１１ａの一部が露出したあとは研磨レートが低下する。このため、露出後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。この工程（ｃ）により、充填層２３は図１に示した充填層１３となる。
【００２９】
工程（ｄ）では、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板２０を形成する。例えば、充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面に接着剤２４を均一に塗布し、両者を貼り合わせた状態で接着剤２４を硬化させて接着層１４とすることにより複合基板２０を形成する（図２（ｄ））。接着剤としては上述した材質のものを用いることができる。接着剤は、工程（ｂ）で用いた充填剤と同一の材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。同一の材料とすれば、充填剤と接着剤とで別の材料を用意する必要がなくなる。接着剤を塗布する方法としては、例えばスピンコートが挙げられる。なお、硬化後の接着層１４と充填層１３の合計の厚さが上述したように０．１μｍ以上１．０μｍ以下となるように接着剤を塗布するのが好ましい。また、接着剤を充填層１３の表面１３ａと支持基板１２の表面とのいずれか一方に塗布して貼り合わせるものとしてもよい。
【００３０】
複合基板２０を形成すると、工程（ｅ）として、圧電基板２１の表面（上面）を研削して厚みを薄くするとともに鏡面研磨する（図２（ｅ））。これにより、圧電基板２１は図１に示した圧電基板１１となり、複合基板１０が得られる。
【００３１】
ここで、上述した工程（ｂ）及び工程（ｃ）を行わずに圧電基板２１の裏面１１ａのみに接着剤を塗布して圧電基板２１と支持基板１２とを接着層１４を介して接着しようとすると、圧電基板２１の裏面１１ａの微小な凹凸により接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じてしまうことがある。また、圧電基板２１の裏面１１ａと支持基板１２の表面の両方に接着剤を塗布した場合には、圧電基板２１側の接着剤の表面に裏面１１ａの凹凸の影響が現れるため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込み、接着層１４の中に気泡が生じてしまうことがある。これに対して本実施形態の複合基板の製造方法では、接着層１４と充填層１３との境界、接着層１４の中、及び接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。すなわち、本実施形態では、圧電基板２１の微小な凹凸は充填層１３によって平坦になっている。このため、圧電基板２１の裏面１１ａのみに接着剤を塗布する場合、平坦な充填層１３に接着剤を塗布することになるため、接着層１４と充填層１３との境界や接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。また、圧電基板２１の裏面１１ａと支持基板１２の表面の両方に接着剤を塗布した場合には、圧電基板２１側の接着剤の表面に裏面１１ａの凹凸の影響が現れることがないため、両方の接着剤を合わせたときに空気が入り込みにくく、接着層１４の中に気泡が生じるのを防止できる。
【００３２】
以上説明した実施形態の複合基板１０の製造方法によれば、充填層１３を形成せず圧電基板２１と支持基板１２とを接着層１４を介して貼り合わせる場合と比較して、複合基板１０の内部、具体的には、接着層１４と充填層１３との境界、接着層１４の中、及び接着層１４と支持基板１２との境界に気泡が生じるのを防止できる。これにより、充填層１３を形成せずに圧電基板１１と支持基板１２とを接着層を介して貼り合わせた複合基板と比べて圧電基板１１と支持基板１２との接着力が高い複合基板１０が得られる。
【００３３】
また、工程（ｃ）では、圧電基板２１に対する研磨レートが充填層２３に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて充填層２３の表面を鏡面研磨するため、圧電基板２１の裏面１１ａの一部が充填層２３の表面に露出した後も鏡面研磨を続けた場合に圧電基板２１の裏面１１ａの算術平均粗さＲａの値が小さくなりにくくなる。
【００３４】
さらに、工程（ｃ）では、圧電基板２１の裏面１１ａの一部が露出するまで鏡面研磨を行うため、充填層１３の厚さを薄くして充填層１３と接着層１４の合計の厚さを薄くすることができる。これにより、温度変化による圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。
【００３５】
さらにまた、工程（ｄ）による貼り合わせ後における充填層１３と接着層１４との合計の厚さは０．１μｍ以上１．０μｍ以下としているため、温度変化に対する圧電基板１１の大きさの変化を支持基板１２が抑制する効果が十分得られる。
【００３６】
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うることは言うまでもない。
【実施例】
【００３７】
［実施例１］
実施例１として、図２を用いて説明した製造方法により図１に示した複合基板１０を作製し、これを用いた弾性表面波素子を作製した。まず、工程（ａ）では、圧電基板２１として、オリエンテーションフラット部（ＯＦ部）を有し、直径が４インチ，厚さが２５０μｍのタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）を用意した。また、支持基板１２として、ＯＦ部を有し、直径が４インチ，厚さが２３０μｍのシリコン基板を用意した。ＬＴ基板は、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４６°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた。なお、ＬＴ基板の裏面は、算術平均粗さＲａが０．１μｍとなるようにラッピングマシーンで荒らしておいた。シリコン基板の表面は、算術平均粗さＲａが１０ｎｍとなるように鏡面研磨しておいた。
【００３８】
次に、工程（ｂ）では、ＬＴ基板の裏面の微小な凹凸を埋めるようにスピンコーターで均一に充填剤を塗布した。充填剤には、エポキシ樹脂系紫外線硬化樹脂であり硬化後のヤング率が５ＧＰａとなるものを用いた。そして塗布した充填剤に２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ、平均厚み５μｍの充填層を形成した。なお、この時点における充填層の表面は算術平均粗さＲａが３８ｎｍであった。
【００３９】
続いて、工程（ｃ）では、硬化した充填層の表面をＣＭＰ研磨した。このときスラリーとしてはコロイダルアルミナを用いた。なお、コロイダルアルミナを用いることでＬＴ基板と充填層との研磨レートの比率はおよそ１：８０となった。ＣＭＰ研磨は、ＬＴ基板の裏面が露出するまで行った。ＬＴ基板の裏面が露出したか否かは充填層の表面を一定時間毎に観察することによって判定した。ＣＭＰ研磨後の充填層の表面の算術平均粗さＲａは３〜７ｎｍであった。
【００４０】
工程（ｄ）では、スピンコーターを用いて、充填層の表面とシリコン基板の表面にそれぞれ４０００Åの厚みで接着剤を均一に塗布した。接着剤には充填剤と同じ材質のものを用いた。そして、接着剤を塗布した充填層の表面とシリコン基板の表面とを貼り合わせ、ＬＴ基板側から２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ複合基板とした。硬化後の接着層の厚さは０．８μｍであった。
【００４１】
工程（ｅ）では、複合基板のうちＬＴ基板の表面を厚みが当初の２５０μｍから４０μｍになるように研削及び研磨した。これにより図１に示した実施例１の複合基板１０を作製した。
【００４２】
作製した実施例１の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４３】
［実施例２］
工程（ｄ）において接着剤を充填剤と異なる材料のエポキシ樹脂系紫外線硬化樹脂とした点以外は、実施例１と同様にして複合基板１０を作製し、実施例２とした。
【００４４】
作製した実施例２の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４５】
［実施例３〜５］
工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質をホウ珪酸ガラスとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例３とした。工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質をサファイアとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例４とした。工程（ａ）で用意する支持基板１２の材質を窒化アルミニウムとした点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例５とした。
【００４６】
作製した実施例３〜５の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４７】
［実施例６］
工程（ａ）で用意する圧電基板２１として、弾性表面波（ＳＡＷ）の伝搬方向をＸとし、切り出し角が回転Ｙカット板である４２°ＹカットＸ伝搬ＬＴ基板を用いた点以外は、実施例２と同様にして複合基板１０を作製し、実施例６とした。
【００４８】
作製した実施例６の複合基板について、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、充填層１３及び接着層１４には気泡は見られなかった。
【００４９】
［比較例１］
工程（ｂ）の充填剤の塗布及び工程（ｃ）のＣＭＰ研磨を行わない点以外は、実施例１と同様にして複合基板を作製し、比較例１とした。なお、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を行わないため充填層はなく、工程（ｄ）では圧電基板の裏面と支持基板の表面とが直接接着層を介して接合されることになる。比較例１の複合基板では、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察したところ、接着層とシリコン基板との境界や、接着層の中、すなわち接着層のうちＬＴ基板側に塗布したものとシリコン基板側に塗布したものとの境界に気泡が多数見られた。また、シリコン基板の表面にも多数の穴が発生しておりこれによるＬＴ基板の剥離も見られた。これは、接着層を熱硬化させる際に気泡が破裂したためと考えられる。このため、比較例１の複合基板は、弾性表面波素子としては利用できない品質であった。
【００５０】
[比較例２]
裏面が鏡面研磨されている点、具体的には算術平均粗さＲａが１０ｎｍのＬＴ基板である点以外は実施例１と同様のＬＴ基板と、実施例１と同様のシリコン基板とを用意した。次に、スピンコーターを用いて、ＬＴ基板の裏面とシリコン基板の表面とに実施例１における接着層１４と同じ材質の接着剤をそれぞれ４０００Åの厚みで均一に塗布した。続いて、接着剤を塗布したＬＴ基板の裏面とシリコン基板の表面とを貼り合わせ、ＬＴ基板側から２０００ｍＪの紫外線を照射して硬化させ複合基板とした。こうして得られた複合基板のうちＬＴ基板の表面を厚みが当初の２５０μｍから４０μｍになるように研削及び研磨し、比較例２の複合基板を得た。なお、硬化後の接着層の厚み（ＬＴ基板の裏面の微小な凹凸の最高部から支持基板までの距離）は０．８μｍであった。比較例２の複合基板では、実施例１及び比較例１と異なりＬＴ基板の裏面が鏡面研磨されているため、複合基板を積層方向に切断して断面を１万倍に拡大して観察しても接着層には気泡は見られなかった。
【００５１】
［評価試験１］
実施例１の複合基板１０と比較例１の複合基板とについて、ＬＴ基板とシリコン基板との接着強度を比較した。まず、実施例１及び比較例１の複合基板から、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍのチップをダイシングによりそれぞれ切り出した。そして、切り出したチップについてせん断試験を実施した。実施例１の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれずシリコン基板に割れが発生し、ＬＴ基板とシリコン基板との接着強度は十分であることが確認できた。一方、比較例１の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層とＬＴ基板との界面で剥がれが生じた。
【００５２】
実施例１及び比較例１と同様に、実施例２〜６の複合基板１０について、ＬＴ基板と支持基板１２との接着強度を評価した。まず、実施例２〜６の複合基板から、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍのチップをダイシングによりそれぞれ切り出した。そして、切り出したチップについてせん断試験を実施した。実施例２，３，６の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれず支持基板に割れが発生した。実施例４，５の複合基板から切り出したチップは、せん断試験において接着層１４や充填層１３は剥がれずＬＴ基板に割れが発生した。実施例２〜６についての結果から、充填層と接着層とを異なる材料としても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。実施例３〜５についての結果から、支持基板の材質を実施例１と異なるものとしても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。また、実施例６についての結果から、ＬＴ基板のカット角を実施例１と異なるものとしても、ＬＴ基板と支持基板との接着強度は実施例１と同様に十分であることが確認できた。なお、実施例４，５では実施例１と異なりＬＴ基板に割れが発生したが、これは実施例４，５で用いた支持基板がＬＴ基板よりも強度の高い材質であるためと考えられる。
【００５３】
［評価試験２］
実施例１，２，６の複合基板１０と比較例２の複合基板とから、それぞれ弾性表面波素子を作製し、温度が変化したときの圧電基板の大きさの変化すなわち周波数温度特性（ＴＣＦ）とスプリアスの発生具合とを測定した。
【００５４】
弾性表面波素子の作製は、以下のように行った。まず、一般的なフォトリソグラフィ技術を用いて、材質がアルミニウムで、最終的に作製した弾性表面波素子が常温で中心周波数７２０ＭＨｚの１ポートＳＡＷ共振器として機能する形状で、厚さが０．１２μｍ，周期が６μｍの櫛形電極をＬＴ基板の表面に複数形成した。また、各櫛形電極につき、櫛形電極を挟むように２つの反射器を形成した。続いて、ダイシングにより、１つ１つの弾性表面波素子の形状に切り出した。１つ１つの弾性表面波素子は、縦の長さが１ｍｍ、横の長さが２ｍｍとなるように切り出した。こうして得られた弾性表面波素子の平面図を図３に示す。なお、図３は、得られた弾性表面波素子をＬＴ基板の表面側からみた平面図である。この弾性表面波素子は、図示するように、ＬＴ基板の表面３０に櫛形電極３６，３７及び反射器３８を有している。
【００５５】
実施例１，２，６及び比較例２の弾性表面波素子の周波数温度特性（ＴＣＦ）とスプリアスの発生具合とを測定した。測定した周波数温度特性は、実施例１の弾性表面波素子が−２７．０ｐｐｍ／Ｋであり、実施例２の弾性表面波素子が−２７．０ｐｐｍ／Ｋであり、実施例６の弾性表面波素子が−２６．３ｐｐｍ／Ｋであり、比較例２の弾性表面波素子は−２６．０ｐｐｍ／Ｋであった。また、実施例１の複合基板から切り出した他の弾性表面波素子についても周波数温度特性を測定したところ、−２６．５ｐｐｍ／Ｋであった。なお、シリコン基板を用いずＬＴ基板に櫛形電極を設けた弾性表面波素子の周波数温度特性は−４０．０ｐｐｍ／Ｋである。また、スプリアスの発生については、実施例１，２，６の弾性表面波素子は共振周波数より高周波部分で測定されたリップルが１ｄＢであり、比較例２の弾性表面波素子は共振周波数より高周波部分で測定されたリップルが４ｄＢであった。
【００５６】
以上のことから、実施例１の複合基板は、比較例２と比べてＬＴ基板の裏面が荒れていることにより、リップルの発生が少ない、すなわちスプリアスの発生が抑制されており、なおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。実施例２，６についての結果から、充填層と接着層とを異なる材料としても、実施例１と同様にスプリアスの発生が抑制されなおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。実施例６についての結果から、ＬＴ基板のカット角を実施例１と異なるものとしても、実施例１と同様にスプリアスの発生が抑制されなおかつ比較例２と同等の周波数温度特性を持つことが確認できた。また、ＬＴ基板の裏面が実施例１〜６と同様に荒れている比較例１と比較して、実施例１〜６のいずれの複合基板も充填層及び接着層に気泡がなく、ＬＴ基板と支持基板との接着強度が高いことが確認できた。
【符号の説明】
【００５７】
１０ 複合基板、１１，２１ 圧電基板、１１ａ 裏面、１１ｂ 最高部、１２ 支持基板、１３，２３ 充填層、１３ａ 表面、１４，２４ 接着層、３０ 表面、３６，３７ 櫛形電極、３８ 反射器。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
（ｂ）前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
（ｃ）算術平均粗さＲａが前記工程（ａ）における前記片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
（ｄ）前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含む複合基板の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）では、前記圧電基板に対する研磨レートが前記充填層に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨する、
請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）では、圧電基板の前記片方の面の一部が露出するまで前記鏡面研磨を行う、
請求項１又は２に記載の複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）では、前記工程（ｂ）で形成された充填層と同一の材料により形成された接着層を介して前記貼り合わせを行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
【請求項５】
片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
複合基板。
【請求項６】
前記接合面には、前記圧電基板の前記片方の面の一部が露出している、
請求項５に記載の複合基板。
【請求項７】
前記接着層は、前記充填層と同一の材料により形成されている、
請求項５又は６に記載の複合基板。
【請求項１】
（ａ）片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、該圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板とを用意する工程と、
（ｂ）前記微小な凹凸を埋めるように前記片方の面に充填剤を塗布して充填層を形成する工程と、
（ｃ）算術平均粗さＲａが前記工程（ａ）における前記片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さくなるように前記充填層の表面を鏡面研磨する工程と、
（ｄ）前記充填層の表面と支持基板の表面とを接着層を介して貼り合わせて複合基板を形成する工程と、
を含む複合基板の製造方法。
【請求項２】
前記工程（ｃ）では、前記圧電基板に対する研磨レートが前記充填層に対する研磨レートよりも低いスラリーを用いて前記充填層の表面を鏡面研磨する、
請求項１に記載の複合基板の製造方法。
【請求項３】
前記工程（ｃ）では、圧電基板の前記片方の面の一部が露出するまで前記鏡面研磨を行う、
請求項１又は２に記載の複合基板の製造方法。
【請求項４】
前記工程（ｄ）では、前記工程（ｂ）で形成された充填層と同一の材料により形成された接着層を介して前記貼り合わせを行う、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の複合基板の製造方法。
【請求項５】
片方の面に微小な凹凸が形成された圧電基板と、
前記圧電基板に比べて熱膨張係数が小さい支持基板と、
前記微小な凹凸を埋めるように形成され、前記圧電基板とは反対側の接合面の算術平均粗さＲａが前記圧電基板の片方の面の算術平均粗さＲａよりも小さい充填層と、
前記接合面と前記支持基板とを接着する接着層と、
を備え、
前記接着層と前記充填層との境界、前記接着層の中、及び前記接着層と前記支持基板との境界には気泡が存在しない、
複合基板。
【請求項６】
前記接合面には、前記圧電基板の前記片方の面の一部が露出している、
請求項５に記載の複合基板。
【請求項７】
前記接着層は、前記充填層と同一の材料により形成されている、
請求項５又は６に記載の複合基板。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−８５２８６（Ｐ２０１２−８５２８６Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０３１６（Ｐ２０１１−２２０３１６）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４０６４）日本碍子株式会社 (2,325)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]