100MHz帯極薄板水晶振動子のエキシマレーザ加工技術に関する研究

100MHz超薄板晶体谐振器准分子激光加工技术研究

• 批准号: 06750726
• 负责人: 柴田 隆行
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06750726/
• 关键词: エキシマレーザ; 水晶振動子; 薄片化加工; 反応性エッチング

水晶の薄片化を実現するための新しい加工法として、光子エネルギーの高いエキシマレーザによる加工を行い、基本的な加工特性を明らかとした。得られた結果をまとめると次のとおりである。1.大気中でのアブレーション加工実験両面ポリシングを行ったATカット水晶ウェハ-上にレーザ光を集光照射し加工実験を行った。(1)Krレーザ(波長248nm、光子エネルギ5.0eV)光子エネルギが水晶の結合エネルギ4.9Vとほぼ同等なため、分子結合の直接的な切断よりは不純物による局所的な吸収がおこり、熱応力による割れが発生した。割れずに加工されたときの最大深さは2.35μmであった。(2)ArFレーザ(波長193nm、光子エネルギ6.4eV)水晶板にレーザ光を垂直に照射しているため、照射面側(おもて側)とその裏側(裏面)の両面で同時に加工が行われた。光子エネルギが高いため、分子結合を直接切断し加工が行われ、おもて面では加工深さ約35μmまで割れずに加工できた。裏面では今回の実験範囲内では割れが認めらず約80μmまで加工が可能であった。加工速度はおもて面および裏面でそれぞれ約0.15μm/pulse、約0.25μm/pulseとなり、裏面の方が大きくなることがわかった。また、おもて面、裏面とも約550mJ/cm^2以上のフルエンス(1パルス当たりのエネルギ密度)で加工が行われることがわかった。表面あらさは加工深さとともに増加し、おもて面ではあらさの値は加工深さの10%程度であり、裏面では25〜50%程度であった。反応性エッチング実験反応性ガス(CF_2Br_2)を真空容器内に1〜20Torrの圧力で導入し、ArFエキシマレーザ光により分解し水晶のエッチングを行った。ガスによる効果を確認するために、レーザ光による直接的な材料除去が行われないフルエンスの値で照射した。加工面の表面あらさはポリシングの試料(2nmR_<max>)とほぼ同程度の約4nmR_<max>であった。また、加工速度は0.02nm/pulseとなった。

The new processing method of crystal thinning, photon generation, and basic processing characteristics are clearly described. The result is that you have to be careful. 1. In the middle of the process, the surface of the crystal is irradiated with concentrated light. (1)Kr Photon bonding (wavelength 248nm, photon generation 5.0 eV) Photon bonding (crystal bonding) 4.9 V, molecular bonding (molecular bonding) Direct cleavage (impurity bonding) Absorption (thermal bonding) The maximum depth of the cutting process is 2.35μm. (2)ArF laser (wavelength 193nm, photon emission 6.4 eV) crystal plate vertical irradiation, irradiation surface side (side) and inside side (inside) and surface processing simultaneously. Photon and molecular binding are directly cut off, and the surface processing depth is about 35μm. Inside, it is possible to process about 80μm. The processing speed is about 0.15μm/pulse, about 0.25 μ m/pulse, and the inner side is large. The surface and inner surface are about 550mJ/cm^2 or more, and the processing speed is about 500 mJ/cm^2 or more. The surface is processed to a depth of 10%, and the inside is processed to a depth of 25 ~ 50%. The reaction temperature of the reaction mixture (CF_2Br_2) is reduced by 1 ~ 20Torr pressure in vacuum vessel. The results of this investigation were confirmed by direct material removal. The surface of the machined surface <max>is about 4nm<max>. The processing speed is 0.02nm/pulse.