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Die Erfindung betrifft ein Verbundsubstrat und ein Verfahren zur Ausbildung eines Metallmusters.
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Auf diesem Gebiet offenbart die Druckschrift
DE 10 2004 045 181 A1 ein SAW-Bauelement mit reduziertem Temperaturgang und ein Verfahren zu dessen Herstellung. Ferner offenbart die Druckschrift
DE 102 43 585 A1 ein Verfahren zum Bilden einer Elektrodenstruktur eines Oberflächenwellenbauelements.
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Es ist bekannt, dass die Ausbildung eines gewünschten Metallmusters auf einer Oberfläche eines Substrates durch Fotolithographie das Ausbilden eines Resistlackmusters unter Verwendung eines Fotoresistlacks, das Ausbilden einer Metalldünnschicht auf der Oberfläche, auf der das Resistlackmuster ausgebildet ist, und anschließendes Entfernen des Resistlacks zur Ausbildung des gewünschten Metallmusters einbezieht. Dieser Verfahren wird im Allgemeinen als Abhebevorgang bezeichnet. Beispielsweise bei einem Verfahren zur Ausbildung eines Dünnschichtmetallmusters, das in der Patentdruckschrift 1 beschrieben ist, wird eine Metalldünnschicht durch einen Zerstäubungsvorgang ausgebildet, nachdem ein Resistlackmuster auf einem Substrat ausgebildet wurde. Nach Eintauchen in einer Ablöselösung für das Resistlackmuster wird eine Ultraschallwelle angelegt, um das Resistlackmuster und den nicht benötigten Abschnitt der auf dem Resistlackmuster angeordneten Metalldünnschicht zu entfernen.
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Patendruckschriften:
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- Druckschrift JP H07 300684 A
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Auch bei einem Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist, kann ein gewünschtes Metallmuster durch den Abhebevorgang ausgebildet werden, wie es in der Patentdruckschrift 1 beschrieben ist. Bei der Ausbildung eines Resistlackmusters durch Fotolithographie wird ein Fotoresistlack auf eine Oberfläche des piezoelektrischen Substrates des Verbundsubstrates aufgebracht, eine Fotomaske entsprechend einem gewünschten Metallmuster wird auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnet, der Fotoresistlack wird mit Licht durch die Fotomaske bestrahlt, und eine Entwicklung des Fotoresistlacks nach Entfernen der Fotomaske ergibt das Resistlackmuster.
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Das piezoelektrische Substrat, die organische Haftmittelschicht und das Stützsubstrat, die jeweils die Gestalt einer Dünnschicht aufweisen, werden jedoch von Licht durchdrungen. Gemäß 8 ist beispielsweise der Durchlässigkeitsgrad für die i-Linie (Wellenlänge: 365 nm) etwa 95% für ein piezoelektrisches Substrat aus Lithiumtantalat mit einer Dicke von 30 μm, etwa 90% für eine organische Haftmittelschicht aus Epoxydharz mit einer Dicke von 1 μm, etwa 90% für ein Stützsubstrat aus Borosilikatglas mit einer Dicke von 250 μm, und etwa 77% für ein Verbundsubstrat aus diesen drei miteinander verbundenen Schichten. Dabei kann Licht durch den Boden des Stützsubstrates oder die Oberfläche einer Basis reflektiert werden, auf der das Verbundsubstrat angeordnet ist, und die Rückseite eines mit einer Fotomaske bedeckten Abschnitts aus einem Fotoresistlack erreichen. Der Abschnitt des Fotoresistlacks ist daher unerwünscht Licht ausgesetzt, und das gewünschte Resistlackmuster kann nicht ausgebildet werden. Somit kann auch das gewünschte Metallmuster nicht ausgebildet werden. Wenn zudem das Stützsubstrat aus einem reflektiven Material (wie beispielsweise Silizium) ausgebildet ist, wird das Licht auch durch die Oberfläche des Stützsubstrates reflektiert, was dasselbe Problem verursacht.
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In Anbetracht des vorstehend beschriebenen Problems liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein gewünschtes Metallmuster mit einem hohen Grad an Präzision durch einen Abhebevorgang bei einem Verbundsubstrat auszubilden, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht verbunden ist.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verbundsubstrat bzw. ein Verfahren zur Ausbildung eines Metallmusters gemäß den beiliegenden unabhängigen Patentansprüchen bereitgestellt.
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Das Verbundsubstrat gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung umfasst ein auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Substrates durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildetes gewünschtes Metallmuster. Bei einem Vorgang zur Ausbildung eines Metallmusters durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie wird beispielsweise zunächst ein Fotoresistlack auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Substrates eines Verbundsubstrates aufgebracht. Der nächste Schritt beinhaltet das Anordnen einer Fotomaske entsprechend einem gewünschten Metallmuster auf oder über dem piezoelektrischen Substrat, Bestrahlen des Fotoresistlacks mit Licht durch die Fotomaske, Entfernen der Fotomaske, und Entwickeln des Fotoresistlacks zum Ausbilden eines Resistlackmusters. Der nachfolgende Schritt bezieht Ausbilden einer Metallschicht auf der Oberfläche, auf der das Resistlackmuster ausgebildet ist, und anschließendes Entfernen des Resistlackmusters, auf dem ein nicht benötigter Abschnitt der Metallschicht angeordnet ist, zum Ausbilden eines gewünschten Metallmusters ein. Falls das Stützsubstrat und die organische Haftschicht aus einem Material ausgebildet sind, das für zur Fotolithographie verwendetem Licht transparent ist, passiert das durch den Fotoresistlack passierende Licht das piezoelektrische Substrat, die organische Haftschicht, und das Stützsubstrat in dieser Reihenfolge, wird von dem Boden des Stützsubstrates oder der Oberfläche einer Basis, auf der das Verbundsubstrat angeordnet ist, reflektiert, und passiert das Stützsubstrat, die organische Haftschicht, und das piezoelektrische Substrat in dieser Reihenfolge, und ein Abschnitt des Fotoresistlacks auf der Rückseite der Fotomaske kann dem Licht ausgesetzt sein. Bei einem erfindungsgemäßen Verbundsubstrat absorbiert jedoch zumindest die organische Haftschicht oder das Stützsubstrat das zur Fotolithographie verwendete Licht, das den Fotoresistlack passierende Licht wird zumindest von der organischen Haftschicht oder dem Stützsubstrat absorbiert. Ein Abschnitt des Fotoresistlacks auf der Rückseite einer Fotomaske wird daher keinem Licht ausgesetzt. Somit kann bei einem Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftschicht verbunden ist, ein gewünschtes Metallmuster mit einem hohen Grad an Präzision durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet werden.
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Bei dem Verbundsubstrat gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann die organische Haftschicht aus einem Material ausgebildet sein, bei dem ein Licht absorbierender Bestandteil (beispielsweise ein ultraviolettes Licht absorbierender Bestandteil) der Haftmittelzusammensetzung hinzugefügt ist. Beispiele für die Haftmittelzusammensetzung beinhalten ein Epoxydharz und ein Acrylharz. Beispiele für den Licht absorbierenden Bestandteil beinhalten Kohlenstoff und Titan. Dabei kann das Stützsubstrat ein aus Silizium ausgebildetes Stützsubstrat sein. Da Silizium ein hohes Reflektionsvermögen aufweist, ist es wichtig, dass die organische Haftschicht das zur Fotolithographie verwendete Licht absorbiert.
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Bei einem Verbundsubstrat gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann das Stützsubstrat aus einem Material ausgebildet sein, bei dem ein Licht absorbierender Bestandteil (beispielsweise ein ultraviolettes Licht absorbierender Bestandteil) einer Glaszusammensetzung hinzugefügt ist. Beispiele für die Glaszusammensetzung beinhalten Natronkalk-Quarzglas, Borosilikatglas, Nichtalkaliglas und Quarzglas. Beispiele für den Licht absorbierenden Bestandteil beinhalten Metalloxide wie etwa Eisenoxid, Ceroxid, Titanoxid und Zinkoxid. Beispiele, bei denen ein Licht absorbierender Bestandteil einer Glaszusammensetzung hinzugefügt ist, sind zum Beispiel in der Druckschrift
JP H10 152349 A beschrieben. Das für die Fotolithographie verwendete Licht weist vorzugsweise eine Wellenlänge von 350 nm oder mehr auf. Weil Licht mit einer Wellenlänge von 350 nm oder mehr leicht durch Glas passieren kann, kommt der vorliegenden Erfindung eine große Bedeutung zu.
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Wenn bei einem Verbundsubstrat gemäß einer zweiten Ausgestaltung der Erfindung ein gewünschtes Metallmuster auf einer Oberfläche eines piezoelektrischen Substrates durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet wird, passiert ein durch einen Fotoresistlack passierendes Licht durch das piezoelektrische Substrat, die erste organische Haftschicht und das Stützsubstrat in dieser Reihenfolge, und wird durch die zweite organische Haftschicht absorbiert. Ein Abschnitt des Fotoresistlacks auf der Rückseite einer Fotomaske wird daher keinem Licht ausgesetzt. Wie bei dem Verbundsubstrat gemäß der ersten Ausgestaltung der Erfindung kann daher ein gewünschtes Metallmuster mit einem hohen Grad an Präzision durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet werden. Die zweite organische Haftschicht kann aus einem Material ausgebildet sein, bei dem ein Licht absorbierender Bestandteil einer Haftmittelzusammensetzung hinzugefügt ist.
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Das Verbundsubstrat gemäß der zweiten Ausgestaltung der Erfindung kann ferner eine metallische Folie oder ein kompensierendes Substrat beinhalten, was mit dem Stützsubstrat über die zweite organische Haftschicht verbunden ist, wobei das piezoelektrische Substrat einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Stützsubstrat aufweist, und die metallische Folie oder das kompensierende Substrat einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Stützsubstrat aufweisen. Mit einer derartigen Struktur kann das Stützsubstrat Schwankungen in der Größe des piezoelektrischen Substrates reduzieren, die von Temperaturänderungen herrühren, und das piezoelektrische Substrat und die metallische Folie oder das kompensierende Substrat, die jeweils einen hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen, und auf beiden Seiten des Stützsubstrates angeordnet sind, können eine Verwindung des Verbundsubstrates vermeiden. Dies kann die Temperaturcharakteristik des Verbundsubstrates verbessern.
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Wenn gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ausbildung eines Metallmusters ein Verbundsubstrat gemäß der vorstehend beschriebenen ersten Ausgestaltung der Erfindung bei Schritt (a) erzeugt wird, kann das durch den Fotoresistlack passierende Licht durch zumindest die organische Haftschicht oder das Stützsubstrat absorbiert werden, da zumindest die organische Haftschicht oder das Stützsubstrat das für die Fotolithographie verwendete Licht absorbieren kann. Wenn ein Verbundsubstrat gemäß der vorstehend beschriebenen zweiten Ausgestaltung der Erfindung bei Schritt (a) erzeugt wird, wird das durch den Fotoresistlack passierende Licht durch eine zweite organische Haftschicht absorbiert. In beiden Fällen wird daher ein Abschnitt des Fotoresistlacks auf der Rückseite einer Fotomaske keinem Licht ausgesetzt. Somit kann bei einem Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat mit einem Stützsubstrat über eine dazwischen angeordnete organische Haftschicht verbunden ist, ein gewünschtes Metallmuster mit einem hohen Grad an Präzision durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet werden. Bei Schritt (b) wird die oben auf dem piezoelektrischen Substrat angeordnete Fotomaske, auf die der Resistlack aufgebracht wurde, im Allgemeinen auch als Retikel bezeichnet.
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1 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Verbundsubstrates 10 zur Verwendung bei akustischen Oberflächenwellenelementen;
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2 zeigt eine graphische Darstellung des Durchlässigkeitsgrades für organische Haftmittel A bis C;
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Die 3A bis 3G zeigen schematische Schnittansichten von einem Verfahren zur Ausbildung eines gewünschten Metallmusters auf der Oberfläche des Verbundsubstrates 10;
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4 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Verbundsubstrates 110 gemäß einer Abwandlung;
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5 zeigt eine schematische Schnittansicht eines Verbundsubstrates 110a gemäß einer Abwandlung;
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Die 6A bis 6C zeigen schematische Teilschnittansichten von einem Verfahren zur Ausbildung eines Metallmusters gemäß einem Vergleichsbeispiel 1;
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Die 7A bis 7C zeigen schematische Teilschnittansichten von einem Verfahren zur Ausbildung eines Metallmusters gemäß Vergleichsbeispiel 2; und
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8 zeigt eine graphische Darstellung des Durchlässigkeitsgrades für ein piezoelektrisches Substrat, eine organische Haftschicht, ein Stützsubstrat und ein daraus zusammengesetztes Verbundsubstrat gemäß einem bekannten Beispiel.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher beschrieben. 1 zeigt eine schematische Schnittansicht von einem Verbundsubstrat 10 zur Verwendung bei akustischen Oberflächenwellenelementen. Das Verbundsubstrat 10 ist aus einem piezoelektrischen Substrat 11, einem Stützsubstrat 12 und einer organischen Haftschicht 13 zusammengesetzt.
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Das piezoelektrische Substrat 11 ist ein aus einer piezoelektrischen Substanz ausgebildetes Substrat, welche eine akustische Oberflächenwelle ausbreiten kann. Wenn ein gewünschtes Metallmuster auf dem Verbundsubstrat 10 durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet wird, wird das Metallmuster auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 11 ausgebildet. Das piezoelektrische Substrat 11 ist gegenüber für Fotolithographie verwendetem Licht transparent (was nachstehend als Nutzlicht in Bezug genommen ist). Als Nutzlicht wird vorliegend die i-Linie (365 nm) mit einer Wellenlänge von 350 nm oder mehr, oder die g-Linie (436 nm) verwendet. Beispiele für das Material des piezoelektrischen Substrates 11 beinhalten Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz. Obwohl die Größe des piezoelektrischen Substrates 11 nicht beschränkt ist, weist das piezoelektrische Substrat 11 beispielsweise einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 150 mm und eine Dicke im Bereich von 10 bis 15 μm auf.
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Das Stützsubstrat 12 ist ein mit dem piezoelektrischen Substrat 11 verbundenes Substrat. Das Material des Stützsubstrates 12 kann ein optisch transparentes Material wie beispielsweise Natronkalk-Quarzglas, Borosilikatglas, Nichtalkaliglas oder Quarzglas sein. Vorliegend wird Borosilikatglas verwendet. Das Material des Stützsubstrates 12 kann ein Material mit geringer Lichtdurchlässigkeit wie etwa Silizium sein. Obwohl die Größe des Stützsubstrates 12 nicht beschränkt ist, weist das Stützsubstrat 12 beispielsweise einen Durchmesser im Bereich von 50 bis 150 mm und eine Dicke im Bereich von 150 bis 500 μm auf.
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Die organische Haftschicht 13 verbindet die Rückseite des piezoelektrischen Substrates 11 mit der Oberseite des Stützsubstrates 12. Die organische Haftschicht 13 enthält Kohlenstoff oder Titan als ultraviolettes Licht absorbierender Bestandteil in einer Haftmittelzusammensetzung aus einem Epoxydharz zur Absorption des Nutzlichtes. 2 zeigt beispielhaft den Durchlässigkeitsgrad für ein organisches Haftmittel A, bei dem 30 Gewichtsprozent Carbon Black (durchschnittliche Teilchengröße 24 nm) einem Epoxydharz hinzugefügt sind, ein organischen Haftmittel B, bei dem 33 Gewichtsprozent Titanruß (durchschnittliche Teilchengröße 90 nm) einem Epoxydharz hinzugefügt sind, und ein organisches Haftmittel C, das nur aus Epoxydharz zusammengesetzt ist. In 2 weisen die organischen Haftmittel A bis C eine Dicke von 1 μm auf. 2 zeigt, dass die Durchlässigkeiten für die i-Linie und die g-Linie ungefähr 0% für das organische Haftmittel A und ungefähr 0,5% für das organische Haftmittel B betragen, was zeigt, dass die organischen Haftmittel A und B eine sehr viel geringere Durchlässigkeit als das organische Haftmittel C aufweisen (die Durchlässigkeiten für die i-Linie und die g-Linie betragen 90% oder mehr). Obwohl die organische Haftmittelschicht 13 aus einem Material wie etwa den organischen Haftmitteln A oder B ausgebildet ist, sind der Gewichtsprozentsatz und die Teilchengröße des hinzugefügten Kohlenstoffs oder Titans nicht auf die vorstehend beschriebenen Werte beschränkt, und können zweckmäßig bestimmt werden, so dass die organische Haftmittelschicht 13 das Nutzlicht absorbiert.
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Nachstehend ist ein Verfahren zur Ausbildung eines gewünschten Detailmusters auf der Oberfläche des Verbundsubstrates 10 unter Bezugnahme auf die 3A bis 3G beschrieben. Die 3A bis 3G zeigen schematische Ansichten (Schnittansichten) von einem Ablauf zur Ausbildung eines gewünschten Metallmusters auf der Oberfläche des Verbundsubstrates 10.
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Zunächst wird nach Verbindung der Rückseite eines piezoelektrischen Substrates 11 mit der Oberseite eines Stützsubstrates 12 über eine organische Haftschicht 13 die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 11 zur Erzeugung eines dünnen Verbundsubstrates 10 poliert (vergleiche 3A). Das Verbundsubstrat 10 wird auf einer Basis 30 angeordnet. Ein positiver Fotoresistlack 20 wird auf der Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 11 beispielsweise durch einen Aufschleuderbeschichtungsvorgang homogen aufgebracht (vergleiche 3B). Eine Fotomaske 21, durch die ein Abschnitt entsprechend einem gewünschten Metallmuster vertikal gebohrt wird, wird sodann auf dem Fotoresistlack 20 angeordnet (vergleiche 3C). Das Nutzlicht wird durch die Fotomaske 21 von oben emittiert (vergleiche 3D). Nachfolgend ergibt die Entwicklung des Fotoresistlacks 20 nach Entfernen der Fotomaske 21 ein Resistlackmuster 20a (vergleiche 3E). Das durch das piezoelektrische Substrat 11 passierende Nutzlicht wird überwiegend durch die organische Haftschicht 13 absorbiert. Somit wird das Nutzlicht nicht durch die Rückseite des Stützsubstrates 12 oder die Oberfläche der Basis 30 reflektiert, und erreicht die Rückseite eines Abschnitts des mit der Fotomaske 21 bedeckten Fotoresistlacks 20 nicht, und dieser Abschnitt wird keinem Licht ausgesetzt. Dann wird eine Metallschicht 14 beispielsweise durch Zerstäubung auf der Oberfläche ausgebildet, auf der das Resistlackmuster 20a ausgebildet ist (vergleiche 3F). Das Resistlackmuster 20a, auf dem ein nicht benötigter Abschnitt der Metallschicht angeordnet ist, wird durch Auflösen beispielsweise in einem organischen Lösemittel entfernt, womit ein Metallmuster 14a vervollständigt wird (vergleiche 3G).
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Bei dem Verbundsubstrat 10 gemäß dem vorstehend näher beschriebenen vorliegenden Ausführungsbeispiel wird ein Abschnitt des Fotoresistlacks auf der Rückseite der Fotomaske 21 in vernachlässigbarer Weise Licht ausgesetzt. Bei dem Verbundsubstrat 10, bei dem das piezoelektrische Substrat 11 mit dem Stützsubstrat 12 über die dazwischen angeordnete organische Haftmittelschicht 13 verbunden ist, kann daher ein gewünschtes Metallmuster mit einem hohen Grad an Präzision durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet werden.
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Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine organische Haftmittelschicht 13 verwendet wird, die das Nutzlicht absorbieren kann, kann alternativ oder zusätzlich ein Stützsubstrat 12 verwendet werden, das das Nutzlicht absorbieren kann. Dabei können ebenfalls die bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erzielten Wirkungen erzielt werden.
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Obwohl das Verbundsubstrat 10 bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel die in 1 dargestellte Struktur aufweist, kann das Verbundsubstrat 10 auch die in 4 dargestellte Struktur aufweisen. Das in 4 dargestellte Verbundsubstrat 110 beinhaltet ein piezoelektrisches Substrat 111, ein Stützsubstrat 112, eine erste organische Haftmittelschicht 113 und eine zweite organische Haftmittelschicht 114. Das piezoelektrische Substrat 111 ist dasselbe, wie das vorstehend beschriebene piezoelektrische Substrat 11. Das Stützsubstrat 112 ist ein aus einem optisch transparenten Material ausgebildetes Substrat. Die erste organische Haftmittelschicht 113 ist aus einem optisch transparenten Material ausgebildet, wie etwa einem Epoxydharz oder einem Akrylharz, und verbindet die Rückseite des piezoelektrischen Substrates 111 mit der Oberseite des Stützsubstrates 112. Wie bei der vorstehend beschriebenen organischen Haftmittelschicht 13 kann die zweite organische Haftmittelschicht 114 das Nutzlicht absorbieren. Wenn bei dem Verbundsubstrat 110 mit einer derartigen Struktur ein Metallmuster auf dem piezoelektrischen Substrat 111 unter Verwendung einer Fotomaske und eines Fotoresistlacks ausgebildet wird, wie bei dem vorstehend beschriebenen Verbundsubstrat 10, passiert das Nutzlicht das piezoelektrische Substrat 111, die erste organische Haftmittelschicht 113 und das Stützsubstrat 112, wird aber durch die zweite organische Haftmittelschicht 114 absorbiert. Somit wird das Nutzlicht nicht durch die Rückseite des Stützsubstrates 112 oder die Oberfläche einer Basis reflektiert, und erreicht die Rückseite eines Abschnitts des mit der Fotomaske bedeckten Fotoresistlacks nicht, und dieser Abschnitt wird diesem Licht nicht ausgesetzt. Die mit dem vorstehend beschriebenen Verbundsubstrat 10 erzielten Wirkungen können ebenfalls erzielt werden. Das Verbundsubstrat 10 kann die in 5 dargestellte Struktur aufweisen. Das in 5 dargestellte Verbundsubstrat 110a umfasst eine metallische Folie 115 auf der Rückseite der zweiten organischen Haftmittelschicht 114 bei dem in 4 dargestellten Verbundsubstrat 110. Genauer verbindet die zweite organische Haftmittelschicht 114 die Rückseite des Stützsubstrates 112 mit der Oberfläche der metallischen Folie 115. Die Bestandteile des Verbundsubstrates 110a gemäß 5, welche dieselben Bestandteile wie die des Verbundsubstrates 110 gemäß 4 sind, sind durch dieselben Bezugszeichen bezeichnet, und sind nicht weiter beschrieben. Bei dem Verbundsubstrat 110a kann eine zweckmäßige Auswahl der Materialien derart, dass das piezoelektrische Substrat 111 und die metallische Folie 115 einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als der Wärmeausdehnungskoeffizient des Stützsubstrates 112 aufweisen, die Temperaturcharakteristik des Verbundsubstrates 110a verbessern. Der Grund hierfür ist, dass das Stützsubstrat 112 die Variationen in der Größe des piezoelektrischen Substrates 111 aufgrund von Temperaturänderungen reduzieren kann, und das piezoelektrische Substrat 111 und die metallische Folie 115, die jeweils einen höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Stützsubstrat 112 aufweisen, und die auf beiden Seiten des Stützsubstrates 112 angeordnet sind, können eine Verwindung des Verbundsubstrates 110a vermeiden. Beispiele für das Material der metallischen Folie 115 beinhalten Nickel, Kupfer, Stahl, Aluminium, Bronze und Legierungen daraus. Die Dicke der metallischen Folie reicht beispielsweise von 10 bis 15 μm (vorzugsweise von 10 bis 30 μm). Das Verbundsubstrat 110a kann ein kompensierendes Substrat mit einem höheren Wärmeausdehnungskoeffizienten als das Stützsubstrat 112 anstelle der metallischen Folie 115 aufweisen. Auch hierbei kann wie mit der metallischen Folie 115 die Temperaturcharakteristik des Verbundsubstrates verbessert werden. Beispiele für das Material des kompensierenden Substrates beinhalten Lithiumtantalat, Lithiumniobat, eine einkristalline Festkörperlösung aus Lithiumniobat und Lithiumtantalat, Lithiumborat, Langasit und Quarz. Das Material für das kompensierende Substrat kann dasselbe wie das Material für das piezoelektrische Substrat 111 oder ein anderes sein. Die Dicke des kompensierenden Substrates reicht beispielsweise von 10 bis 50 μm (vorzugsweise von 10 bis 30 μm). Auch bei dem Verbundsubstrat 10 kann die Temperaturcharakteristik verbessert werden, wenn die Rückseite des Stützsubstrates 12 mit der Oberfläche der metallischen Folie oder dem vorstehend beschriebenen kompensierenden Substrat über eine organische Haftmittelschicht verbunden ist. Dabei ist das Material für die organische Haftmittelschicht zum Verbinden des Stützsubstrates 12 mit der metallischen Folie nicht auf ein Material beschränkt, das das Nutzlicht absorbieren kann.
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Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein positiver Fotoresistlack 20 verwendet wird, kann auch ein negativer Fotoresistlack und eine Fotomaske verwendet werden, die nur den Abschnitt entsprechend einem gewünschten Metallmuster bedeckt. Dabei wird der in 3E dargestellte Zustand nach Entwicklung des Fotoresistlacks ebenfalls erzielt.
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BEISPIELE
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BEISPIEL 1
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Als Beispiel 1 wurde ein Verbundsubstrat 10 gemäß 1 hergestellt, und ein Metallmuster wurde durch einen Abhebevorgang unter Verwendung von Fotolithographie ausgebildet.
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Genauer wurde zunächst ein Lithiumtantalatsubstrat (das nachstehend als LT-Substrat in Bezug genommen ist) mit einer Dicke von 250 μm und einem Durchmesser von 100 mm, das als ein piezoelektrisches Substrat 11 diente, sowie ein Borosilikatglassubstrat mit einer Dicke von 250 μm und einem Durchmesser von 100 mm, welches als ein Stützsubstrat 12 diente, bereitgestellt. Das LT-Substrat war ein Substrat mit 42° Y-Schnitt und X-Ausbreitung, wobei X die Ausbreitungsrichtung einer akustischen Oberflächenwelle (SAW) bezeichnet, und der Schnittwinkel war ein gedrehter Y-Schnitt. Nachfolgend wurde das vorstehend beschriebene organische Haftmittel A auf eine Oberfläche des Borosilikatglassubstrats durch Aufschleuderungsbeschichtung aufgebracht. Die Rückseite des LT-Substrates wurde mit der Oberfläche des Borosilikatglassubstrats verbunden, auf der das organische Haftmittel A aufgebracht wurde. Eine Erwärmung bei 160°C erzeugte ein beschichtetes Substrat, bei dem die organische Haftmittelschicht 13 eine Dicke von 0,75 μm aufwies. Das beschichtete Substrat wurde derart poliert, dass das LT-Substrat eine Dicke von 30 μm aufwies, womit das Verbundsubstrat 10 ausgebildet war.
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Sodann wurde ein positiver Fotoresistlack homogen auf die Oberfläche des piezoelektrischen Substrates 11 des somit hergestellten Verbundsubstrates 10 in einer Dicke von 0,4 μm durch Aufschleuderungsbeschichtung aufgebracht, und bei 100°C vorgebacken. Eine Fotomaske mit einer Linienbreite von 0,5 μm und einem Abstand zwischen den Linien von 0,5 μm (L/S gleich 0,5 μm) wurde dann auf dem Fotoresistlack angeordnet. Das Verbundsubstrat 10 wurde danach von oben mit Nutzlicht (i-Linie) durch die Fotomaske bestrahlt, während das Verbundsubstrat 10 auf einer auf Aluminium ausgebildeten Basis 30 angeordnet war. Die Fotomaske wurde dann entfernt, und das Verbundsubstrat 10 wurde in ein Resistlackentwicklungsmittel zur Ausbildung eines Resistlackmusters eingetaucht. Eine aus Aluminium ausgebildete Metallschicht mit einer Dicke 0,14 μm wurde durch Zerstäubung auf der Oberfläche ausgebildet, auf der das Resistlackmuster ausgebildet war. Das Resistlackmuster, auf dem ein nicht benötigter Abschnitt der Metallschicht angeordnet war, wurde durch Auflösung des Resistlacks in einem organischen Lösemittel entfernt, womit das Metallmuster vervollständigt wurde. Eine Messung der Breiten des somit vervollständigten Metallmusters an 100 Positionen ergab, dass das Metallmuster eine Breite von 0,5 ± 0,05 μm bei einer Standardabweichung σ von 0,02 μm aufwies.
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BEISPIEL 2
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Wie bei Beispiel 1 wurde ein Verbundsubstrat 10 hergestellt und ein Metallmuster vervollständigt, außer dass das Material für das Stützsubstrat 12 Silizium anstelle von Borosilikatglas war. Eine Messung der Breiten des somit vervollständigten Metallmusters an 100 Positionen ergab, dass das Metallmuster eine Breite von 0,5 ± 0,05 μm mit einer Standardabweichung σ von 0,02 μm aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 1
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Wie bei Beispiel 1 wurde ein Verbundsubstrat 10 hergestellt und ein Metallmuster vervollständigt, außer dass das vorstehend angeführte organische Haftmittel C zur Ausbildung der organischen Haftmittelschicht 13 aufgebracht wurde. Eine Messung der Breiten des somit vervollständigten Metallmusters an 100 Positionen ergab, dass das Metallmuster eine Breite von 0,7 ± 0,15 μm bei einer Standardabweichung σ von 0,05 μm aufwies.
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VERGLEICHSBEISPIEL 2
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Wie bei Beispiel 2 wurde ein Verbundsubstrat 10 hergestellt und ein Metallmuster vervollständigt, außer dass das vorstehend beschriebene organische Haftmittel C zur Ausbildung der organischen Haftmittelschicht 13 aufgebracht wurde. Eine Messung der Breiten des somit vervollständigten Metallmusters an 100 Positionen ergab, dass das Metallmuster eine Breite von 0,6 ± 0,10 μm bei einer Standardabweichung σ von 0,03 μm aufwies.
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Die Ergebnisse der Beispiele 1 und 2 sowie der Vergleichsbeispiele 1 und 2 zeigen, dass die Metallmusterbreiten bei den Beispielen 1 und 2, bei denen die organische Haftmittelschicht 13 aus dem organischen Haftmittel A ausgebildet war, näher bei dem gewünschten Wert (0,5 μm) als die Metallmusterbreiten bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 lag, bei denen die organische Haftmittelschicht 13 aus dem organischen Haftmittel C ausgebildet war, was darauf hinweist, dass das gewünschte Metallmuster bei den Beispielen 1 und 2 mit einem höheren Grad an Präzision ausgebildet wurde.
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Die 6A bis 6C und 7A bis 7C zeigen schematische Ansichten (Teilschnittansichten) eines Teils von einem Vorgang zur Ausbildung eines gewünschten Metallmusters bei den Vergleichsbeispielen 1 bzw. 2. Die Schritte bei den 6A bis 6C und 7A bis 7C entsprechen den Schritten bei den 3D bis 3F gemäß dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel. Wenn das Verbundsubstrat 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel 1 mit Nutzlicht bestrahlt wird, während der Fotoresistlack 20 und die Fotomaske 21 angeordnet sind, passiert das Nutzlicht durch den Fotoresistlack 20, das piezoelektrische Substrat 11, die organische Haftmittelschicht 13 und das Stützsubstrat 12, wird durch die Oberfläche einer Basis 30 reflektiert, auf der das Verbundsubstrat 10 angeordnet ist, und erreicht die Rückseite eines Abschnitts des mit der Fotomaske 21 bedeckten Fotoresistlacks 20 (vergleiche 6A). Bei dem Verbundsubstrat 10 gemäß dem Vergleichsbeispiel 2 passiert das Nutzlicht den Fotoresistlack 20, das piezoelektrische Substrat 11 und die organische Haftmittelschicht 13, wird durch die Oberfläche des aus Silizium ausgebildeten Stützsubstrates 12 reflektiert, und erreicht die Rückseite eines Abschnitts des mit der Fotomaske 21 bedeckten Fotoresistlacks 20 (vergleiche 7A). Ein Abschnitt des Fotoresistlacks 20, der mit der Fotomaske 21 bedeckt ist, und der nicht entfernt werden soll, wird durch das Resistlackentwicklungsmittel teilweise entfernt (die in den 6B und 7B mit punktierter Linie gekennzeichneten Abschnitte werden entfernt). Bei der nachfolgenden Ausbildung der Metallschicht 14 wird die Metallschicht 14, die als ein Metallmuster 14a dient, auch in einem Abschnitt ausgebildet, in dem der Fotoresistlack 20 teilweise entfernt wurde. Das somit ausgebildete Metallmuster 14a weist daher eine größere Breite als die gewünschte Breite auf (vergleiche 6C und 7C). Wahrscheinlich sind die Breiten und die Breitenvariationen des Metallmusters 14a aus diesem Grund bei den Vergleichsbeispielen 1 und 2 größer als bei den Beispielen 1 und 2. Bei den Beispielen 1 und 2 absorbiert die organische Haftmittelschicht 13 das Nutzlicht und vermeidet dadurch einen Anstieg sowie Variationen bei der Breite des Metallmusters 14a, und das gewünschte Metallmuster 14a kann mit einem hohen Grad an Präzision ausgebildet werden.
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Ein erfindungsgemäßes Verbundsubstrat kann bei akustischen Oberflächenwellenvorrichtungen verwendet werden, die als Filterelement oder Oszillator zur Verwendung beispielsweise bei Mobilfunkgeräten und Elastikwellenvorrichtungen wie etwa Lamb-Wellenelementen mit einer piezoelektrischen Dünnschicht und Dünnschichtresonatoren mit einer piezoelektrischen Dünnschicht (FBAR: film bulk acoustic resonators) verwendet werden können.
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Somit ist ein Verbundsubstrat 10 ein Verbundsubstrat, bei dem ein piezoelektrisches Substrat 11, das für zur Fotolithographie verwendetem Licht transparent ist, und ein Stützsubstrat 12 zum Stützen des piezoelektrischen Substrates 11 über eine organische Haftmittelschicht 13 miteinander verbunden sind. Zumindest das Stützsubstrat 12 oder die organische Haftmittelschicht 13 des Verbundsubstrates 10 können das zur Fotolithographie verwendete Licht absorbieren.
