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大気圧プラズマを用いた高周波水晶デバイス用水晶基板の無歪薄板化プロセスの開発

利用常压等离子体开发高频晶体器件晶体基板的无应变减薄工艺

基本信息

批准号：
15686007
负责人：
山村和也
金额：
$ 18.97万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15686007/
关键词：
大気圧プラズマプラズマCVM 水晶無歪加工高周波薄板化

项目摘要

上記課題における当初の研究計画は、大気圧プラズマプロセスであるプラズマCVMを適用することにより、振動周波数の温度特性に優れたATカット水晶素板を厚さ3μm以下(固有振動数600MHz以上)、平行度3nm以下に仕上げるプロセスを確立することであった。具体的には研究期間内において、(1)水晶素板の加工特性(加工速度、表面粗さ)と加工パラメータ(反応ガス種、反応ガス濃度、電力等)の相関を得る。(2)数値制御加工により水晶素板の平行度を向上させる。(3)作製した水晶薄板の形状精度(厚さ、平行度)と固有振動特性を評価することを目標とした。本計画に対し、項目(1)に関しては初年度において既存の円筒型回転電極を有する加工装置を用いて基礎的な加工特性の取得を行い、表面粗さを悪化させずに加工速度を増大することが可能な反応ガス組成(CF_4とO_2の組成比)を見出した。また、2年目には項目(2)を達成するため、円筒型回転電極とパイプ電極を併用することにより平行度を向上させる2ステップ修正プロセスを考案し、パイプ電極ユニットの試作、およびNC走査が可能なパソコン制御によるXYテーブルを設計・製作した。本プロセスにおいては、円筒型回転電極を用いて1次元の数値制御走査を行うことにより、厚み誤差の長空間波長成分を高能率に除去し、さらにパイプ型電極を用いた2次元数値制御走査により、短周期の厚み誤差成分を高精度に除去することが可能である。3年目(最終年度)においては、考案した2ステップ平行度修正プロセスを市販のATカット水晶ウエハ(25mm×20mm×80μm^t)における厚み分布の修正に適用し、その評価(項目(3))を行った。水晶ウエハ上の各点における局所的な共振周波数を測定し、その値からウエハの厚さ分布に換算して加工結果を評価したところ、修正前には最大108nmであった厚さムラを14nmにまで向上することに成功した。また、ウエハの厚みムラが解消、すなわち平行度が向上することによりデバイス性能を劣化させる不要な副振動が減少し、パイプ電極による修正後には完全な共振特性を得ることができた。これらの成果は、水晶デバイスの高性能化に大きく貢献するものである。

The original research plan of the above-mentioned topic is the original research plan of the project, and the research plan of the large-scale research project is as follows:プラズマCVMをApplicable することにより, vibration frequency and temperature characteristics に优れたATカットcrystal plain plate has a thickness of less than 3μm (natural vibration number of 600MHz or more) and a parallelism of less than 3nm. During the specific research period, the processing characteristics of the crystal plate (1) processing characteristics (processing speed, surface roughness) and processing parameters (reflection type, reaction concentration, electricity, etc.) are related. (2) The numerical value controls the parallelism of the processed crystal plate and the upward direction. (3) The shape accuracy (thickness, parallelism) and natural vibration characteristics of the crystal thin plate are evaluated according to the target. In the first year of this plan and project (1), the existing cylindrical return electrode and the existing cylindrical return electrode are used and the basic machining characteristics are obtained. The processing speed of the surface roughening and the surface roughening are improved, and the processing speed is increased.また, 2-year project には project (2) achieved するため, cylindrical return electrode とパイプelectrode を combined use することにより parallelism を upward させる2 ステップCorrection of プロセスをtest case, パイプelectrode ユニットの trial work, およびNC Walk-through is possible, and the design and production of XY テーブルを is possible. This プロセスにおいては, the cylindrical return electrode is used for the 1-dimensional digital control, the thickness is long, the spatial wavelength component is high, and the energy is high. It is possible to remove し, さらにパイプ type electrodes by using いた 2-dimensional numerical value to control the walk-through and short-period thick み error components, and to remove することが with high precision. 3rd year project (final year) においては, examination case 2 ステップ parallelism correction プロセスを commercial のATカットcrystal ウエハ( (25 mm The resonance frequency number of each point on the crystal is measured and the resonance frequency of each point on the crystal is measured, and the thickness distribution of the crystal is converted and processed.をReview 価したところ、Pre-correction maximum 108nm であった thick さムラを14nm にまでUP することにsuccessful した.また, ウエハの thick みムラが cancel, すなわち parallelism が UP することによりデバイスperformance をdegradationさThe せる is not necessary and the secondary vibration is reduced, and the パイプ electrode is corrected and the resonance characteristics are completely obtained after correction. The achievement of the product, the high performance of the crystal system, and the contribution of the high performance.