(57)【要約】  素子製造方法を提供する。本発明の素子製造方法は、被加工物１００の面方向における厚み分布を得る第１工程と、前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出する第２工程と、前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工する第３工程と、前記第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成する第４工程と、複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とする第５工程と、を含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面を有する被加工物の面方向における厚み分布を得る第１工程と、
前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出する第２工程と、
前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工する第３工程と
前記第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成する第４工程と、
複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とする第５工程と、を含む素子製造方法。
【請求項２】
前記第３工程において、前記加工は局所的にプラズマを発生させて、前記被加工物と前記プラズマの発生部との相対位置を前記加工量分布に応じた滞留時間で変化させながら行なう、請求項１に記載の素子製造方法。
【請求項３】
前記第１工程に先立ち、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第１エッチング工程をさらに含む、請求項１または２に記載の素子製造方法。
【請求項４】
前記第３工程に続き、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第２エッチング工程をさらに含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の素子製造方法。
【請求項５】
前記被加工物として光透過性を有するものを用い、
前記第１工程は、
前記被加工物に光を前記被加工物との相対位置を変化させながら照射し、その反射光を分光することで膜厚候補値を得る膜厚候補値測定工程と、
前記被加工物の複数個所にて共振周波数をもとに参照膜厚を測定する参照厚測定工程と、
前記膜厚候補を前記参照膜厚で補正し、面内における厚み分布を得る膜厚決定工程と、を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の素子製造方法。
【請求項６】
前記膜厚候補値測定工程において、前記光として白色光を用いて、前記光を一ライン状にして照射して、一ライン状の前記光の前記反射光を一ライン状のまま分光し、ライン状のまま膜厚候補値を得る、請求項５に記載の素子製造方法。
【請求項７】
前記被加工物は水晶である、請求項１乃至６のいずれかに記載の素子製造方法。
【請求項８】
前記第１工程に先立ち、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第１エッチング工程と、
前記第３工程に続き、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第２エッチング工程と、をさらに含み、
前記第１エッチング工程のエッチング時間は、前記第２エッチング工程のエッチング時間よりも長い、請求項１または２に記載の素子製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、素子を製造する素子製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板から素子を形成する際に、基板の厚み分布により各素子の特性にばらつきが生じることがあった。このような素子の一例として、例えば水晶振動子が例示できる。水晶振動子は水晶からなる基板の厚みに応じた周波数特性を備えるものである。この基板の厚みは面方向で分布（面内分布）を有する。基板の厚みの面内分布（ばらつき）は、周波数特性のばらつきに直結する。そこで、ばらついた特性を基板上に形成する電極の形状や厚み等により調整したり、特性のばらつきが生じないように基板を個片化した後に厚み別に選別してから素子を形成したりしていた（例えば、特開２００６−９３８６５号公報，特開２００４−１９１０７９号公報参照）。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本発明の一実施形態にかかる素子製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、第５工程と、を含む。第１工程は、基準面を有する被加工物の面方向における厚み分布を得るものであり、膜厚分布入手工程である。第２工程は、前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出するものであり、加工量分布入手工程である。第３工程は、前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工するものであり、局所加工工程である。第４工程は、第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成するものであり、電極形成工程である。第５工程は、複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とするものであり、個片化工程である。
【発明の効果】
【０００４】
本発明によれば、高い生産性で素子を製造できる素子製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】第１実施形態に係る素子製造方法のフロー図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１実施形態に係る素子製造方法の各工程を示す要部断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は第１実施形態に係る素子製造方法の製造途中の被加工物の状態を示す平面図である。
【図４】第３工程に用いる大気圧プラズマ発生装置の概略構成を示す概略図である。
【図５】膜厚測定装置の概略図である。
【図６】（ａ），（ｂ）はそれぞれ、各手法における膜厚分布測定結果を示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
＜＜第１実施形態＞＞
本発明の素子製造方法の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
【０００７】
図１は素子製造方法の工程フローを示す図である。図２は、素子の製造途中の各工程を示す断面図である。図３は、素子の製造途中の各工程を示す上面図である。なお、これらの図は説明のための模式的なものであり、実際の寸法比率を反映したものではない。図１に示す通り、素子製造方法は、第１工程と、第２工程と、第３工程と、第４工程と、第５工程と、を含む。
【０００８】
第１工程に先立ち、被加工物１００を準備する。被加工物１００は、基準面を有するもので、例えばシリコン（Ｓｉ）等の半導体基板、水晶，タンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板），ニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）等の圧電基板、サファイア基板等の単結晶絶縁基板，炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板等、種々の基板を用いることができる。このような基板状の場合には、基板の上面または下面が基準面となる。この例では、被加工物１００として、人工水晶の原石をマルチワイヤソー等で所望のカット角にてスライスした水晶ウェハを用いている。スライスした後に研磨加工を経てもよい。このような水晶ウェハとして、直径２インチで厚みは２０μｍ〜２００μｍのものを例示できる。
【０００９】
このようにして準備した被加工物１００に対して、第１工程において、面方向における厚み分布情報を入手する。厚み分布測定は、接触式の表面形状測定方法や、光学式の干渉光を用いた膜厚測定方法等を用いることができる。本例では、被加工物１００として水晶を用いていることから、２つの電極で被加工物１００を厚み方向で挟持して、共振周波数を測定することで膜厚を算出してもよい。
【００１０】
次に、第２工程において、所望の面内における膜厚分布に対して、現状の厚み分布との差分を算出することで、加工量の面内分布（以下、加工量分布という）を得ることができる。この例では、被加工物１００の膜厚を面内で一定とすることを目的としているため、所望の面内における膜厚分布は一定値となる。具体的には、最終製品である素子としたときの共振周波数を１０ＭＨｚ〜８０ＭＨｚとする場合には、被加工物１００の加工後の厚みとして２０μｍ〜１７０μｍの範囲での規定の値が目標とされる。
【００１１】
この加工量分布を元に、図２（ａ）に示すように、第３工程を行なう。この第３工程を経て、被加工物１００の面内における膜厚分布が所望の膜厚分布（この例では一定の膜厚分布）となる。局所的な加工とは、局所的に被加工物１００を表面から除去するものであってもよいし、表面に成膜するものであってもよい。
【００１２】
このような第３工程に用いる局所的な加工方法としては、微小領域毎に高い精度（例えばバラツキσが５ｎｍ以下）で加工することができれば、特に手法は限定されないが、局所研磨，ＬＷＥ（Local Wet Etching）法，ガスクラスターイオンビーム，ＥＥＭ（Elastic Emission Machining）法や局所プラズマ加工等を例示できる。たとえば、局所プラズマ加工法の例として、プラズマジェット，プラズマＣＶＭ（Chemical Vaporization Machining），ＰＡＣＥ（Plasma Assisted Chemical Etching），大気圧プラズマ加工法等を例示できる。この例では、大気圧プラズマ加工法を用いて所望の厚み分布になるように被加工物１００の一主面１０１側から加工する。被加工物１００はステージに密着するように保持される。そして、被加工物１００の一主面１０１に加工ツールを走査する。なお、この大気圧プラズマ加工法については後述する。
【００１３】
この第３工程を経た被加工物１００は、図２（ｂ）に示すように、一様な厚みを有するものとなる。そして、これに続く第４工程において、被加工物１００の少なくとも一主面１０１に電極１０２を形成することで素子を製造することができる。素子として水晶振動子を製造する場合には、図２（ｃ）に示すように、被加工物１００の両主面に被加工物１００を挟んで対向配置させた電極１０２を形成すればよい。このような電極１０２は蒸着法，ＣＶＤ法，スパッタリング法等の通常の薄膜形成方法により導電膜を形成した後にパターニングを行ない、所望の形状の電極を形成すればよい。
【００１４】
ここで、被加工物１００から複数の素子を同時に製造できるように、被加工物１００に複数の電極１０２を一括形成すればよい。具体的には、図３（ａ）に示すように、複数の素子部１０３を、被加工物１００の平面方向に行方向、列方向に並ぶように区分する。そして、電極１０２を被加工物１００の各素子部１０２のそれぞれに形成する。
【００１５】
そして、第５工程において、図２（ｄ）および図３（ｂ）に示すように、接続部１０５を残し各素子部１０３間を囲む貫通孔１０４を形成する。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線丸で囲った部分に相当する領域を拡大したものである。貫通孔１０４は、一主面１０１において、素子部１０３および接続部１０５を覆うマスクを形成した後に、マスクから露出する部分をエッチングにより除去することで形成することができる。そして、機械的、化学的、物理的手段にて、接続部１０５から各素子部１０３を切り離し、複数の素子１１０を得ることができる。機械的手段としては、接続部１０５に応力を加えて接続部１０５を破壊したり、切断したりする手法を例示できる。化学的手段としては、接続部１０５をウェットエッチング等により除去する手法を例示できる。物理的手段としては、スパッタリングや第３工程において用いたようなプラズマ加工等により接続部１０５を除去する手法を例示できる。
【００１６】
この例では、被加工物１００として水晶を用いているので、上述の手法により個片化を行なったが、Ｓｉ基板やＬＴ基板等を用いた場合には、ダイシング等により個片化を行なってもよい。
【００１７】
また、上記の例では、電極１０２を形成した後に貫通孔１０４を形成したが、貫通孔１０４を形成した後に電極１０２を形成してもよい。
【００１８】
上述のように素子部１０３に電極１０２等を形成する前に各素子部１０３における被加工物１００の厚みを所望の値に制御することができるので、各素子部１０３に対して個別の素子設計を行なう必要がなくなり、高い生産性で素子１１０を製造することができる。具体的には、各素子部１０３間で被加工物１００（基板）の厚みが一定のため、基板を素子サイズに個片化した後に、個片化したチップの厚み毎にクラス分け分類し、各クラス毎に電極面積および厚み等の電極設計を異ならせて製造する必要がなくなる。また、個片化前に一括して電極１０２を形成する場合であっても、各素子１１０毎に電極面積や電極厚み等の電極１０２設計を異ならせる必要がなくなる。さらに、素子１１０をパッケージに実装した状態で、特性を測定しながら所望の特性にあわせこむために、電極１０２の厚みの一部を除去する調整工程も必要もなくなる。以上より、飛躍的に生産性を高めることができる。また、被加工物１００の厚みを一定としているので、各素子１１０の特性も安定するものとなり、信頼性の高い素子製造方法を提供することができる。
【００１９】
なお、この例では、より生産性を高めるために、被加工物１００を個片化する前に電極１０２を形成した場合を例に説明したが、被加工物１００を個片化した後に電極１０２を形成してもよい。その場合であっても、個片化したチップを厚み別に分類する工程が不要となるので、生産性を高めることができる。
【００２０】
＜第３工程＞
上述のような、被加工物１００の面内という広い領域において、各素子部１０３という小さい領域ごとの厚みを所望の値にすることは、局所的加工手段を用いることで初めて実現することができる。以下、その手段の１つである大気圧プラズマ加工法を用いる場合について詳述する。
【００２１】
大気圧プラズマ加工法は、大気圧下で発生させたプラズマを利用するものである。大気圧プラズマ加工法は、高周波電圧を印加した所定の電極にプロセスガスを供給し、大気圧プラズマとともにプロセスガスに基づくラジカルを発生させ、このラジカルと被加工面とのラジカル反応によって生成した物質を除去することで被加工面を加工する方法である。
【００２２】
なお、ここで「大気圧」とは一般的な真空装置のチャンバー内圧力に比べたものであり、厳密な１気圧を指すものではない。例えば、気候により気圧変動する場合は勿論のこと、加工用の装置を大気圧から減圧された室内に設置することにより気圧変動する場合等も「大気圧」に含めるものとする。
【００２３】
この大気圧プラズマ加工方法を用いた大気圧プラズマ発生装置（以下、「装置」と言うことがある。）について説明する。図４に示すように、大気圧プラズマ発生装置１０は、電極１と、電極１の下方に位置して被加工物１００を支持する支持台１１と、被加工物１００の下方に電極１に対向して位置している対向電極１２と、電圧印加手段１３と、ガス供給手段１４とを備えている。
【００２４】
支持台１１は、被加工物１００を吸着する吸着手段を有していてもよい。吸着手段としては、例えば真空チャック等が挙げられる。
【００２５】
本実施形態の対向電極１２は、支持台１１の内部に位置している。また、本実施形態の対向電極１２は、電圧印加手段１３が有する第１導線１３３を介して電極１と電気的に接続しているとともに、第２導線１３４を介して接地している。
【００２６】
電圧印加手段１３は、電極１と対向電極１２との間に電圧を印加するものである。本実施形態の電圧印加手段１３は、高周波電源１３１と、マッチング機器１３２と、第１導線１３３と、第２導線１３４とを有する。
【００２７】
ガス供給手段１４は、電極部２にある第１ガス内側流路２４に第１プロセスガスを供給するとともに、第２ガス流路２６に第２プロセスガスを供給するものである。ガス供給手段１４としては、例えばガスボンベ等が挙げられる。
【００２８】
ガス供給手段１４は、第１プロセスガスおよび第２プロセスガスのそれぞれの流量を制御する流量制御手段を有していてもよい。これにより、ガス流量の精度を向上することができ、安定した加工が可能となる。流量制御手段としては、例えばマスフローコントローラ等が挙げられる。
【００２９】
ここで、第１プロセスガスとしては、例えばＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ６、Ｃ４Ｆ８、ＣＣｌＦ３、ＳＦ６、ＣＨＦ３等のフッ素原子含有化合物ガス；Ｃｌ２、ＢＣｌ３、ＣＣｌ４等の塩素原子含有化合物ガス等のハロゲン系ガス等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。また、第１プロセスガスは、例示したこれらのプロセスガスと、いわゆるキャリアガスとの混合ガスであるのがよい。キャリアガスとは、放電開始と放電維持のために導入するガスのことを意味するものとする。キャリアガスとしては、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ等の希ガス等が挙げられ、これらは１種または２種以上を混合して用いてもよい。また、プロセスガスの解離促進のために、Ｏ２を混合ガスに混ぜてもよい。例示したこれらのガスは、被加工物１００に応じて所望の組み合わせで用いることができる。
【００３０】
混合ガス中におけるプロセスガスの占める割合（混合比）は、特に限定されないが、例えば混合ガス中のプロセスガスの割合を流量比で０．１〜１０％にすればよい。特に、混合ガス中のプロセスガスの割合を流量比で０．１〜５％にすると、希ガスを十分に励起することができる。
【００３１】
電極部２は二重管構造となっており、内部に第１ガス内側流路２４とその内側にある第２ガス流路２６とを備える。第１ガス内側流路２４は貫通孔２５を介して管状体２との間に形成される第１ガス外側流路４を流れ、第１ガス供給口５につながる。第２ガス流路２６は第２ガス供給口２７につながる。
【００３２】
なお、装置１０は、電極１および支持台１１を相対的にｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向に移動させる移動手段をさらに備えていてもよい。また、装置１０は、プラズマ発生領域近傍を吸引する吸引手段をさらに備えていてもよい。これにより、余分なラジカルを吸引除去して、余分なラジカルが拡散することによる加工不良の発生を抑制することができる。具体的には、装置１０が、電極１の外周を覆い、かつ排気口を有するカバーを更に有するものとする。そして、排気口から排気用ポンプにより排気する吸引手段を形成する。
【００３３】
次に、第３工程について、上述した大気圧プラズマ発生装置１０を用いる場合を例にとって説明する。
【００３４】
第３工程は、以下の（ａ）〜（ｃ）の工程を備えている。
（ａ）図４に示すように、ガス供給手段１４によって、第１プロセスガスを第１ガス内側流路２４に供給するとともに、第２プロセスガスを第２ガス流路２６に供給する工程。
（ｂ）第１プロセスガスを第１ガス供給口５から被加工物１００の被加工面である一主面１０１の外周近傍に供給するとともに、第２プロセスガスを第２ガス供給口２７から被加工面である一主面１０１に供給する工程。
（ｃ）電圧印加手段１３によって、電極１と対向電極１２との間に電圧を印加し、大気圧プラズマを発生させる工程。
【００３５】
以上のような各工程を経て、一主面１０１を精密に加工した大気圧プラズマ加工物が製造される。
【００３６】
なお、（ａ）の工程において、第１プロセスガスおよび第２プロセスガスのそれぞれの組成は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。同様に、第１プロセスガスおよび第２プロセスガスのそれぞれの流量は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１プロセスガスおよび第２プロセスガスのそれぞれの組成および流量は、大気圧プラズマを安定して発生させることが可能な限り、被加工物１００に応じて所望の値を採用することができる。すなわち、本実施形態によれば、第１プロセスガスおよび第２プロセスガスのそれぞれの組成および流量を制御できることから、効率よく且つ安定した一主面１０１の加工が可能となる。
【００３７】
特に、（ｂ）の工程では、第１プロセスガスを第１ガス供給口５から供給することによって、被加工面１０１の外周近傍に第１プロセスガスによるシールドを形成することから、プラズマ発生領域内に外気が流入するのを抑制することができ、大気圧プラズマによる局所的な加工が可能となる。さらに、第２プロセスガスを第２ガス供給口２７から一主面１０１に直接供給することによって、反応種であるラジカルの生成効率を向上させることから、大気圧プラズマによって効率よく一主面１０１を加工することが可能となる。なお、第１プロセスガスは、上述したシールド形成のみならず、プラズマ発生用としても機能する。以上より、第１プロセスガスは外気を遮断するために第２プロセスガスの流量に比べ大きくすることが好ましい。
【００３８】
（ｃ）の工程において、電圧印加手段１３によって電極１と対向電極１２との間に印加する印加電力としては、大気圧プラズマを発生させることが可能な限り、特に限定されない。
【００３９】
このような工程を経ることで、局所的に被加工物１００の厚みを所望の値になるように加工することができる。この例では、局所的に被加工物１００を除去するよう加工している。具体的には、プラズマの発生部である対向配置された一対の電極と被加工物１００との相対位置を変化させながら、被加工物１００の表面（一主面１０１）に処理ガスを供給しつつ、一対の電極に電圧を印加して処理ガスを活性化してプラズマを発生させることで、被加工物１００を局所的かつ連続的にエッチングをするものである。プラズマの発生部である対向配置された一対の電極と被加工物１００との相対位置を変化させるには、例えば、電極１を被加工物１００に対して走査すればよい。ここで、加工量分布に応じて、電極１の滞留時間を設定することで、所望の加工量を得ることができる。
【００４０】
なお、図４に示す大気圧プラズマ発生装置１０はこの例に限定されない。例えば、上述の例では電極１を二重管構造として、第１プロセスガス、第２プロセスガスの両方を用いて加工を行なったが、いずれか一方のみを用いるものとしてもよい。その場合には、電極１もリング状のプロセスガス供給口のみを備える構造としたり、中央部のみにプロセスガス供給口を備える構造としたりしてもよい。なお、発生させるプラズマの種類（ラジカルの種類）によっては、局所的に厚みを増すように加工させることができる。具体的には、プロセスガスとしてＦを含有させずにＯ２ガスのみラジカルを発生させることで局所的に酸化シリコン膜を形成することができる。
【００４１】
また、電極１はガス供給手段１４を備えていなくてもよい。電極１とは別体で、電極１と被加工物１００との間にガスを供給する機構を備えていてもよい。
【００４２】
＜＜第２実施形態＞＞
上述の実施形態の第１工程に先立ち、第１エッチング工程を加えてもよい。第１エッチング工程は、局所加工を行なうにあたり、表面の残留応力やパーティクル等の異物を除去することを目的とする。このため、第１エッチング工程は、物理的手法ではなく化学的手法を用いてもよい。より具体的には、被加工物１００の材質に合わせたウェットエッチング液を用いて、残留応力が残存している表面の層を除去する。このような層を一様に除去するために、エッチング液は異方性を有するものではなく等方性のものを用いればよい。また、ウェットエッチングを行なった後には、エッチング残渣を除去するために、十分な洗浄を行なう。
【００４３】
特に、被加工物１００として、機械加工を経た部材を用いるときには第１エッチング工程を行なってもよい。例えば、被加工物１００として、人工水晶の原石をマルチワイヤソー等で所望のカット角にてスライスした水晶ウェハを用いた場合には、スライス加工およびその後の荒研磨等の機械的加工により、被加工物１００の表面には残留応力が残っている。また、研粒等の研削残渣が残存していることがある。このような被加工物１００に対して局所加工を行なうと、被加工物１００の割れ、結晶構造の変化等が生じることがある。特に被加工物１００として水晶を用いる場合には、応力および異物の存在により、局所加工時にクラックが入ったり、双晶になったりすることがある。このため、薄い水晶基板を加工するときには第１エッチング工程を行なってもよい。
【００４４】
さらに、被加工物１００の残留応力を低減することにより、図４に示す大気圧プラズマ発生装置１０において支持台１１に吸着手段を用いて被加工物１００を保持するときに、被加工物１００全面において均等に保持することができる。これにより、電極１と加工面との距離が想定する値から乖離することを抑制したり、印加される電圧の大きさが想定する値から乖離することを抑制したりすることができるので、加工レートが均一となり、その結果加工精度が高まる。また。吸着強度も高めることができるので、安定した加工を行なうことができる。このため、ステージに吸着して加工するような第３工程を行なうときにも第１エッチング工程を採用してもよい。
【００４５】
ここで、被加工物１００として水晶を用いる場合には、エッチング液としてフッ酸とフッ化水素アンモニウムの混合水溶液であるバッファードフッ酸を主成分とするものを用いる。フッ酸とフッ化水素アンモニウムとの混合比は、フッ酸に対するフッ化水素アンモニウムの比率が等モル以下となるように調整する。表面粗さを小さくするためである。また、フッ酸に対して等モル以下の強酸をさらに含ませてもよい。強酸としては塩酸や硝酸を例示できる。このようなエッチング液に被加工物１００を１〜５時間浸漬して残留応力が残っている表面の層を除去する。ここで、被加工物１００の残留応力が１２５ＭＰａのときには、第３工程において加工時にクラックが入ったり、双晶になったりする不具合が生じた。これに対して、表層を除去して、被加工物１００の残留応力を２５ＭＰａとしたときには、第３工程において不具合は生じなかった。このように、例えば７０ＭＰａを超えるような残留応力が大きい領域を除去するとともに、目標とする厚み分布の値に近づけるよう厚みを調整するためには、例えば、第１エッチング工程において、２０μｍ以上除去することが好ましい。
【００４６】
＜＜第３実施形態＞＞
上述の第１実施形態，第２実施形態の第３工程に続き、第２エッチング工程を設けてもよい。第２エッチング工程は、局所加工を行なったことによる表面状態を改質することを目的とする。このため、第２エッチング工程は、物理的手法ではなく化学的手法を用いてもよい。より具体的には、被加工物１００の材質に合わせたウェットエッチング液を用いて、表面の層を除去する。このような層を一様に除去するために、エッチング液は異方性を有するものではなく等方性のものを用いればよい。また、ウェットエッチングを行なった後には、エッチング残渣を除去するために、十分な洗浄を行なう必要がある。
【００４７】
特に、第３工程においてプラズマを用いる場合には、表面に微小な凹凸が生じたり、第１および第２プロセスガスやキャリアガスの成分の一部が被加工物１００の表層に入りこんだりする虞がある。なお、表面に微小な凹凸は、被加工物１００の厚みに比べると十分に小さいものであり、素子１１０特性への影響は少ないものと考える。
【００４８】
このような状況を鑑みて、凹凸を除去し、局所的な算術平均粗さを改善したり、表層を除去して、不純物を除去したりするために、第２エッチング工程を設ければよい。
【００４９】
また、第３工程において、被加工物１００の一主面１０１のみを加工する場合には、加工面の応力の高い層を第２エッチング工程により除去してもよい。第２エッチング工程により、被加工物１００の両主面のうち一方側のみに生じた応力を解放することができる。これにより、被加工物１００が反ることを抑制することができる。さらに、後の第４工程等で被加工物１００の温度が上昇したときに、応力の不均一による割れや双晶の発生を抑制することができる。
【００５０】
また、ステージに吸着して加工するような第３工程を行ない、その後の工程でレジスト等を塗布する必要のある場合には、第２エッチング工程を行なってもよい。被加工物１００を第３工程における加工装置に保持すると、被加工物１００の表面に汚れが付着することがある。例えば、図４に示す大気圧プラズマ発生装置１０において支持台１１に吸着手段を用いて被加工物１００を保持する場合には、支持台１１と接触する。そして、この支持台１１と接触した面にも第４工程において導電膜を形成するので、この面にも導電膜を所望の形状に加工するためのレジストを塗布することになる。支持台１１と接触した面を、付着した可能性のある汚れを洗浄し、清浄な面とすることで、このレジストが良好に塗布される。また、第２エッチング工程の後に硫酸化水等で洗浄してもよい。
【００５１】
ここで、被加工物１００として水晶を用いる場合には、エッチング液としてフッ酸とフッ化水素アンモニウムの混合水溶液であるバッファードフッ酸を主成分とするものを用いる。フッ酸とフッ化水素アンモニウムとの混合比は、フッ酸に対するフッ化水素アンモニウムの比率が等モル以下となるように調整する。表面粗さを小さくするためである。また、フッ酸に対して等モル以下の強酸をさらに含ませてもよい。強酸としては塩酸や硝酸を例示できる。このようなエッチング液に被加工物１００を１〜６０分浸漬して表面の層を除去する。
【００５２】
このような第２エッチング工程は、ごく表面の汚れを除去するとともに、被加工物１００の反りがなくなる程度まで被加工物１００の両主面における残留応力の差を低減させることができればよく、具体的には１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度除去すればよい。より好ましくは、被加工物１００の両主面における残留応力の差が１０％以下の誤差となるか、ほぼ等しくなるようにするとよい。
【００５３】
なお、第２エッチング工程は、上述の通り、第１エッチング工程に比べ、短時間で行ない、その除去量（加工量）も少なくなっている。
【００５４】
＜＜第４実施形態＞＞
第１〜第３実施形態の第１工程において、被加工物１００が光透過性を有する材料もしくは厚みである場合には、膜厚測定方法として、光干渉型であり、かつライン状に膜厚分布を測定する手法を用いてもよい。
【００５５】
具体的には、被照射体１００に光をライン状にして照射し、その反射光を一ライン状に同時に分光することでライン状に連続した膜厚データを得ることができる。そしてこの光と被加工物１００の相対位置を変化させて、被加工物１００の面方向全面に光を走査させることで、全面の厚み分布情報を入手できる。例えば、面方向として互いに直交するＸ方向とＹ方向とを設定すると、Ｘ方向に延びるライン状の光をＹ方向に走査すればよい。
【００５６】
このように、膜厚を点測定ではなく、連続したデータとして得ることができるので、被加工物１００の面内という広い領域において、各素子部１０３という小さい領域ごとの厚みを所望の値にすることを実現することができる。
【００５７】
ここで、被加工物１００を水晶としたときには、上述の膜厚測定法を用い、かつ、補正を加えることで高精度化させることができる。具体的には、以下の３工程を経て膜厚分布を入手する。
（ｄ）上述の、光透過性を有する被加工物１００に光を被加工物１００との相対位置を変化させながら照射し、その反射光を分光することで膜厚候補値を得る手法で、膜厚候補値を測定する工程
（ｅ）被加工物１００の複数個所にて共振周波数をもとに参照膜厚を測定する参照膜厚値を測定する工程
（ｆ）膜厚候補値を参照膜厚値で補正し、面内における厚み分布を得る厚み分布決定工程
以下、各工程について説明する。
【００５８】
（ｄ）工程
図５に光干渉型の膜厚測定装置５００の概略構成を示す。図５に示すように、膜厚測定装置５００は、照射部５０１と発光部５０２とライン分光カメラ部５０３とを備える。
【００５９】
膜厚測定装置５００では、照射部５０１からの光と被加工物１００との相対位置を変化させながら、各部位における反射光をライン分光カメラ部５０３で分光し、ＣＣＤやＣＭＯＳの撮像素子により撮影することで、各波長毎に得られる二次元画像を入手する。ここで、各部位における反射光は、被加工物１００の光照射位置の厚みに応じて、干渉波形を示す。すなわち、被加工物１００の表面における反射光と被加工物１００の裏面における反射光との位相差に応じて光の強度が変わるため、反射光に明暗の差が生じる。この反射光のある特定波長における明暗の分布の様子を二次元画像として得ることで、被加工物１００の面内における厚み分布を反映した像となる。
【００６０】
このようにライン状に光を照射し、ライン状に反射光を分光することで、点領域の測定に比べ、取込時間を大幅に短縮できるとともに、Ｘ方向に連続した情報を得ることができるので高精度の情報を得ることができるので、より処理時間が短く、かつ正確な、膜厚情報を含むデータを入手できる。
【００６１】
発光部５０２からの光をＸ方向の一ライン状にして照射する照射部５０１は、発光部５０２を線状光源とすることで実現してもよいし、ファイバを用いて線状としてもよいし、発光部５０２と被加工物１００との間にスリット等を設け、発光部５０２から広がる光を線状に絞ることで実現してもよい。この照射部５０１は、一ライン状の白色光をＹ方向に走査する光線軸制御機構も備えてもよい。この場合には、精度よく細かいピッチで相対位置を変化させることができる。また、Ｙ方向における光と被加工物１００との相対的位置関係を変えるには、図５に示すように、被加工物１００を保持するステージ位置を調整してもよい。この場合には、発光部５０２，照射部５０１，ライン分光カメラ部５０３で構成される光学系を固定できるので、安定して測定することができる。
【００６２】
ここで、光の波長領域において連続して存在する分光データの中から正確に干渉光のスペクトルのピーク波長を得るとともに被加工物１００の屈折率と消衰係数とを入手することで、膜厚候補値の面内分布を得ることができる。より具体的には、干渉光のスペクトルは波長に対して周期的に強度が高まる（振動する）が、実測値の強度の振動と、ある厚みにおける理論値の強度の振動とをフィッティングし、最もフィッティング率の高い厚みを膜厚候補値とする。なお、「周期的」とは一定周期、一定振幅のみをさすものではない。
【００６３】
上述の例では、発光部５０２からの光として特に限定していないが、白色光を用いてもよい。白色光は波長領域が広いので、その波長範囲において連続的に分光スペクトルが存在することとなる。このため、この波長範囲の分光スペクトルの中から、被加工物１００の材質、膜厚に適した波長におけるデータを選択することができるものとなる。
【００６４】
（ｅ）工程
次に参照膜厚値を共振周波数から求める。ここで、参照膜厚値は点測定で求める。また、被加工物１００の外縁部近傍では正確な測定ができないことから、外縁から離れた被加工物１００内の数点で膜厚測定を行なう。なお、（ｅ）工程は（ｄ）工程に先立ち行ってもよい。
【００６５】
（ｆ）工程
次に、（ｅ）工程で得た参照膜厚値を被加工物１００のＸＹ面における座標情報（位置情報）とともに（ｄ）工程で得た膜厚候補値を補正する。
【００６６】
具体的には、以下の手順で（ｄ）工程で得た膜厚候補値を補正する。まず、（ｄ）工程で得られる分光データは、発光部５０２からの光の波長領域において、波長によって周期的に振幅が強まるものとなっている。この周期は厚みに固有の値であるが、同じ周期を有する厚みが離散的に複数存在する。このことは、（ｄ）工程で得る膜厚候補値は、離散的に複数存在することを意味する。ここで、（ｅ）工程で得た実測値である参照膜厚値により、離散的に存在する膜厚候補値から膜厚候補値を補正、すなわち真の膜厚候補値を選ぶことができる。
【００６７】
被加工物１００として水晶を用いる場合には、空気と水晶との界面からの反射を確認する。より具体的には、空気中を進み空気と水晶との界面で反射する光と、水晶内を進行し水晶の下面で反射され空気側に進行する光との干渉光を確認している。この場合には、波形密度と波長との要因により光学的な計算のみでは離散的に存在する膜厚候補値から真の膜厚候補値を選ぶことは難しくなる。このため、被加工物１００として水晶を用いる場合には、（ｄ）〜（ｆ）の工程を行なうことが好ましい。
【００６８】
また、被加工物１００の厚みが１μｍ以上の場合には、離散的に存在する膜厚候補値から真の膜厚候補値を得ることが困難となってくる。そこで、（ｄ）〜（ｆ）の工程を行なうことが好ましい。なお、厚みが１μｍ〜１２０μｍまでの複数の被加工物１００を（ｄ）工程において測定した結果、いずれも（ｅ）工程の値との差が確認された。
【００６９】
図６（ａ）に、（ｄ）工程だけの場合、（ｅ）工程だけの場合の膜厚測定結果を、図６（ｂ）に（ｄ）〜（ｆ）の工程を経たときの膜厚測定結果を示す。図６において、横軸は、被加工物１００の面内の一方向における位置を示し、縦軸は厚みを示す。なお、図６（ａ）と図６（ｂ）とでは異なる対象物を測定している。
【００７０】
図６（ａ）からも明らかなように、（ｄ）工程により、相対的な膜厚分布を高精度に得る。しかしながら、膜厚分布の絶対値を高精度に得ることができないことがある。一方で、（ｅ）工程は、高精度に厚みの絶対値を算出することができる。しかしながら、（ｅ）工程のみでは、共振周波数測定を行うプローブの径（２〜５ｍｍ程度）の平均的な値しか分からず、プローブ径より小さい領域における膜厚分布を得ることができず、その結果、離散的な膜厚データしか得られない。実際には、測定部分の周囲の情報も関係性してくるため、プローブ径よりも大きい範囲の平均的な厚み情報となる。さらに、（ｅ）工程のみとする場合には、被加工物１００の外縁近傍は測定誤差が大きくなる。このことから面内全面の膜厚分布を入手することはできない。このように、（ｅ）工程のみとする場合には、被加工物１００の全面で連続した膜厚分布を得ることができない。
【００７１】
これに対して、図６（ｂ）に示すように、（ｄ）〜（ｆ）の工程を経たときには、被加工物１００の全面で連続した高精度な膜厚分布が得られることが確認できる。
【００７２】
このようにして、（ｄ）〜（ｆ）の工程を踏むことにより、より正確な膜厚データを入手することができる。
【００７３】
なお、上述の（ｄ）〜（ｆ）の工程は被加工物１００が水晶である場合を例に説明したが、被加工物１００としてＬＴ基板を用いる場合には、（ｆ）工程にかえて、デックタック等の局所的に膜厚を測定する手法で参照膜厚値を得てもよい。特に、シリコンやサファイア、ＳｉＣ基板等の支持基板上に、薄いＬＴ基板が配置されている場合に、このような工程を経ると、支持基板のうねりや外縁部の存在に拘わらず、より正確な膜厚データを入手することができる。
【００７４】
また、光学的な計算のみでも正確に離散的に存在する膜厚候補値から真の膜厚候補値を選ぶことができる材料を被加工物１００として選択する場合には、（ｄ）工程のみでもよい。
【００７５】
なお、本明細書の中から以下の別概念を抽出可能である。
【００７６】
（概念１）
光透過性を有する被加工物に光を前記被加工物との相対位置を変化させながら照射し、その反射光を分光することで膜厚候補値を得る膜厚候補測定工程と、
前記部材の複数個所にて共振周波数をもとに参照膜厚を測定する参照膜厚測定工程と、
前記膜厚候補を前記参照膜厚で補正し、面内における厚み分布を得る膜厚決定工程と、
前記膜厚分布と所望の膜厚分布との差分からエッチング量分布を算出するエッチング量設定工程と、
前記エッチング量分布に応じて前記基板を局所的にエッチングする局所加工工程と、を備える被加工物の加工方法。
【００７７】
（概念２）
（概念１）において、局所加工工程の前または後にウェットエッチングを行なう、被加工物の加工方法。
【符号の説明】
【００７８】
１００  被加工物
１０１  第１主面
１０２  電極
１０３  素子部
１０４  貫通孔
１１０  素子
【図１】
2016158965.tif 000003
【図２】
2016158965.tif 000004
【図４】
2016158965.tif 000005
【図５】
2016158965.tif 000006
【図３】
2016158965.tif 000007
【図６】
2016158965.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月3日(2016.8.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準面を有する被加工物の面方向における厚み分布を得る第１工程と、
前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出する第２工程と、
前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工する第３工程と
前記第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成する第４工程と、
複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とする第５工程と、を含み、
前記第１工程に先立ち、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第１エッチング工程をさらに含む、素子製造方法。
【請求項２】
前記第３工程に続き、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第２エッチング工程をさらに含む、請求項１に記載の素子製造方法。
【請求項３】
前記第１エッチング工程のエッチング時間は、前記第２エッチング工程のエッチング時間よりも長い、請求項２に記載の素子製造方法。
【請求項４】
基準面を有する被加工物の面方向における厚み分布を得る第１工程と、
前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出する第２工程と、
前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工する第３工程と
前記第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成する第４工程と、
複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とする第５工程と、を含み、
前記第３工程に続き、前記被加工物を等方性を有するエッチング液に浸漬する第２エッチング工程をさらに含む、素子製造方法。
【請求項５】
前記被加工物として光透過性を有するものを用い、
前記第１工程は、
前記被加工物に光を前記被加工物との相対位置を変化させながら照射し、その反射光を分光することで膜厚候補値を得る膜厚候補値測定工程と、
前記被加工物の複数個所にて共振周波数をもとに参照膜厚を測定する参照厚測定工程と、
前記膜厚候補を前記参照膜厚で補正し、面内における厚み分布を得る膜厚決定工程と、を含む、請求項１乃至４のいずれかに記載の素子製造方法。
【請求項６】
前記膜厚候補値測定工程において、前記光として白色光を用いて、前記光を一ライン状にして照射して、一ライン状の前記光の前記反射光を一ライン状のまま分光し、ライン状のまま膜厚候補値を得る、請求項５に記載の素子製造方法。
【請求項７】
基準面を有する被加工物の面方向における厚み分布を得る第１工程と、
前記厚み分布と所望の膜厚分布との差分から加工量分布を算出する第２工程と、
前記加工量分布に応じて前記被加工物を局所的に加工する第３工程と
前記第３工程の後に、前記被加工物の面内を複数の素子部に区分し、各素子部において電極を形成する第４工程と、
複数の前記素子部毎に分割して、複数の素子とする第５工程と、を含み、
前記被加工物として光透過性を有するものを用い、
前記第１工程は、
前記被加工物に光を前記被加工物との相対位置を変化させながら照射し、その反射光を分光することで膜厚候補値を得る膜厚候補値測定工程と、
前記被加工物の複数個所にて共振周波数をもとに参照膜厚を測定する参照厚測定工程と、
前記膜厚候補を前記参照膜厚で補正し、面内における厚み分布を得る膜厚決定工程と、を含む、素子製造方法。
【請求項８】
前記膜厚候補値測定工程において、前記光として白色光を用いて、前記光を一ライン状にして照射して、一ライン状の前記光の前記反射光を一ライン状のまま分光し、ライン状のまま膜厚候補値を得る、請求項７に記載の素子製造方法。
【請求項９】
前記第３工程において、前記加工は局所的にプラズマを発生させて、前記被加工物と前記プラズマの発生部との相対位置を前記加工量分布に応じた滞留時間で変化させながら行なう、請求項１乃至８のいずれかに記載の素子製造方法。
【請求項１０】
前記被加工物は水晶である、請求項１乃至９のいずれかに記載の素子製造方法。
【国際調査報告】
2016158965.tif 000009
2016158965.tif 000010
2016158965.tif 000011
2016158965.tif 000012