JP2001053569A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 周波数帯域ＵＨＦからＶＨＦ帯の弾性表面波
共振器アルミニウムすだれ状櫛形電極は、膜厚が１μｍ
〜３μｍと厚く、断面形状が急峻であることが必要であ
る。これを満足させるアルミニウムすだれ状櫛形電極形
成プロセスには、アルミニウムドライエッチ、リフト・
オフなどがある。ドライエッチにはプラズマダメージが
残る。リフト・オフには、アルミニウム電極の膜厚が厚
くなるに従い、より厚いホトレジストのリフト・オフマ
スクが急峻な断面形状で必要となるが、膜厚が厚くなる
に従い急峻な断面形状の形成が難しくなる。 【解決手段】弾性表面波共振器の圧電基板が透光性であ
ることを利用して、基板裏面から露光することで、ホト
レジストの膜厚に関わりなく、急峻な断面形状のホトレ
ジストのリフト・オフマスクを安定して形成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、弾性表面波素子の製造方法にお
いて、アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜
をすだれ状櫛形電極に加工する方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波素子の、アルミニウム蒸着膜
或はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極に加工
する方法の従来技術としては、例えば、「表面波デバイ
スとその応用」１９７８年１２月、電子材料工業会発
行、Ｐ１９に示されているように、弾性表面波素子にお
けるアルミニウム電極パターン形成技術がある。弾性表
面波素子を製造する場合、表面波を発生させるためのア
ルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜電極を定
められた圧電性基板上に形成する技術が中心的な役割を
果たす。通常、電極としては、図２に示される互いに交
差した電極対からなるすだれ状櫛形電極が用いられ、弾
性表面波素子の１次素子特性は、この電極の形状及び加
工精度によって決定される。例えば、励振される表面波
の基本周波数ｆは、材料の表面波伝搬速度Ｖと電極Ｌに
より決まり、ｆ＝Ｖ／Ｌとなる。動作周波数から見た弾
性表面波素子の適用範囲は、現在のところ１０数ＭＨｚ
から数ＧＨｚとされている。

【０００３】これらの素子を作成しようとすると、表面
波伝搬速度Ｖが多くの場合大略３Ｅ＋３（ｍ／ｓ）であ
ることからして、７０μｍから０．５μｍのすだれ状櫛
形電極を作成しなければならない。このような微細電極
を形成する方法として、現在半導体ＩＣ製造分野で広く
用いられているリソグラフィ技術を、そのまま応用する
ことが考えられる。特に、ＩＣ工程における多数回のマ
スク合わせと言った工程が弾性表面波素子の場合不要に
なるので、その導入は容易である。リソグラフィには、
使用する光源の違いによってホトリソグラフィ、電子線
リソグラフィ、Ｘ線リソグラフィの３種類に大別され
る。このうち現在最も普及しているのが紫外線を光源と
するホトリソグラフィであるが、ＩＣの高密度化及びそ
れに伴うパターンの微細化が進むに従って更に波長の短
い光源を利用した電子線リソグラフィ、或はＸ線リソグ
ラフィなども検討され始め、すでに実用化段階に入って
いるものもある。弾性表面波素子においても、低損失材
料の開発、及び損失の少ない弾性表面波素子の設計がな
されるに従い、その高周波化が図られ、前記技術が導入
されつつある。しかしながら、現在実用化されている弾
性表面波素子では、１０．７ＭＨｚＦＭ中間波用フィル
タからＴＶ・ＶＩＦフィルタ、或はＶＴＲ用モジュレー
タに使用される１００ＭＨｚ近傍のＲＦフィルタに至る
ＶＨＦ帯の素子、携帯無線機ＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯用ＢＰ
フィルタ、地域防災無線ＳＦＤ用フィルタなどが多数を
占めている。これらに供せられるすだれ状櫛形電極も数
μｍ程度であり、通常のホトリソグラフィ技術が十分活
用できる領域である。前記、ホトリソグラフィ技術を使
って、弾性表面波素子のアルミニウム蒸着膜或はアルミ
ニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極を定められた圧電
性基板上に形成する工程の概略を図３に示す。図３に従
って、弾性表面波素子のすだれ状櫛形電極を定められた
圧電基板上に形成するプロセスを述べる。２０は、下地
となる圧電性基板１２は、形成する電極の微細さ、精度
によって表面の平坦度に留意して、鏡面研磨し、洗浄、
乾燥する。真空蒸着法などにより全面にアルミニウム蒸
着膜或はアルミニウム合金蒸着膜１８を蒸着する。すだ
れ状櫛形電極の種類、膜厚は、基板の材質、素子の動作
周波数、下地への付着力などを考慮して選ばれる。動作
周波数が高くなるほど電極質量による２次的な負荷効果
による影響を押さえるため、薄い膜厚と比抵抗の小ささ
が要求される。アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合
金蒸着膜は、膜厚が薄くなるに従い、比抵抗が急増する
ので、必要以上に薄くすることは、素子特性上得策では
ない。２１は、蒸着後の基板は、直ちにホトレジスト１
４を塗布する。平坦面に、均一にホトレジスト１４を塗
布する場合には、回転塗布法がよい。ホトレジストの厚
さは、異なる粘度、及び回転数によって変えることがで
きる。ホトレジストの厚さが厚くなると解像度は低下す
る。薄くするとピンホールが発生して、エッチング不良
の原因になる。ホトレジストは、しきい値以下の光量の
紫外線を照射しても、光化学反応は進行しない。しきい
値以上の照射に対するホトレジストの反応は、写真感光
材料の硬、軟の調子の尺度と同様にガンマγによって表
すことが出来る。γは、露光量と光学濃度の直線関係を
示す部分の変化率を示す。γの大きいホトレジストほど
硬調であり、露光された部分とマスクで影になった部分
とのコントラストが大きいため解像度、パターンの直線
性がよい。弾性表面波素子作成の場合には、露光により
膜の分子量変化がないため本質的に解像度が優れている
ポジ型ホトレジストが、γが大きく、アルミニウム蒸着
膜のように反射率の大きい場合、露光時に問題となる２
次的な解像度低下に有利である。ホトレジストを塗布し
た基板は、膜中の溶剤を揮発させ、接着力を強めるため
に乾燥炉で加熱する。２２は、露光には、縮小投影式ス
テップ＆リピート露光装置ステッパを用いる。紫外線１
６光源の超高圧水銀灯は、３００ｎｍから６００ｎｍの
波長域に輝光スペクトルを持っている。マスクパターン
１９を有するガラスの紫外線透過域、ホトレジストの分
光感度により、数本のスペクトルが利用される。露光量
が不足したり、フォーカスがずれると、パターンは解像
されない。露光工程で重要なことは、ホトレジストの種
類、膜厚に適した露光量を最適化すること、ステッパの
フォーカスを把握することである。露光量が多すぎると
線幅が細くなる。２３は、露光の終わった基板は、所定
の現像液を用いて現像する。さらに、ポストベークによ
ってホトレジスト１４ａの接着力を向上させる。２４
は、ポストベークの終わった基板は、アルミニウムエッ
チング液に浸して露出した部分が溶解し、アルミニウム
電極パターン１８ａが形成される。アルミニウムのエッ
チング液には、燐酸、硝酸、酢酸系のものがエッチ面の
滑らかな理由で一般的である。通常の浸せき法によるエ
ッチングでは、アンダーカットを生じ、ホトレジストの
付着力が十分でない場合には、特に著しい。２５は、エ
ッチングの終了した基板は、直ちに流水中で洗浄し、乾
燥後、所定の剥離液でホトレジストを除去し、アルミニ
ウムすだれ状櫛形電極が出来上がる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述の従来技術には、
形成されたホトレジストパターンをエッチングマスク
に、アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を
化学的に選択エッチングするウェットプロセスは、量産
性がある、基板にダメージを与えない、安価な設備でで
きる、などの特長がある反面、アルミニウム蒸着膜或は
アルミニウム合金蒸着膜を燐酸、硝酸、酢酸系エッチン
グ液でエッチングする際に、ホトレジストマスクの下側
までエッチングが進むアンダーカットが避けられず、加
工精度を上げる妨げとなっている。このアンダーカット
を避ける方法として、最近のイオン工学の進歩を背景と
して、エッチングをウェットプロセスでなく、イオン化
されたガス或は、ビームを利用して加工するドライプロ
セスがある。ドライプロセスには、加速されたイオンを
被エッチング表面に衝突させて、表面原子をはじき出し
てエッチングするイオンビームエッチ、高周波放電によ
り作られた化学的に活性なイオンプラズマを中で被エッ
チング材料と反応させてエッチングするプラズマエッチ
ング法がある。いずれも、ウェットプロセスに比べてア
ンダーカットが少ないが、ドライプロセスには、基板表
面に与えるダメージが避けられない。弾性表面波素子で
は、基板表面を伝搬する表面波の伝搬特性が素子特性に
及ぼす影響が大きいので、基板表面のダメージは避ける
必要がある。弾性表面波素子アルミニウム蒸着膜或はア
ルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極形成にドライ
エッチプロセスを使う場合も、エッチングは途中までド
ライエッチし、残りはウェットエッチで仕上げる方法が
一般的である。すなわち、弾性表面波素子アルミニウム
蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極
形成では、ウェットエッチは避けられず、ウェットエッ
チに付随するホトレジストマスクの下側までエッチング
が進むアンダーカットは避けられない。ウェットエッチ
には、アンダーカットによる加工精度低下という欠点が
ある。本発明は、弾性表面波素子アルミニウム蒸着膜或
はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極形成にお
ける、ウェットエッチに付随するホトレジストマスクの
下側までエッチングが進むアンダーカットによる加工精
度低下という欠点を補正して、ウェットエッチに付随す
るホトレジストマスクの下側までエッチングが進むアン
ダーカットを小さくして、弾性表面波素子アルミニウム
蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極
形成における加工精度を上げることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、弾性表面波素子アルミニウム蒸着膜或はア
ルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極形成におけ
る、ウェットエッチ、ドライエッチによらず、現像され
たホトレジストパターン膜を蒸着マスクとして利用する
リフト・オフ法のホトレジストパターン膜の膜厚を厚
く、断面形状を急峻に出来るように、圧電性基板表面
に、厚く塗布されたホトレジスト膜を、圧電性基板表面
に予め形成してあるネガ反転遮光パターンを露光マスク
に、圧電性基板裏面から露光光照射したものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施例弾性表
面波共振器におけるホトリソグラフィによるアルミニウ
ム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電
極形成プロセスを図１により説明する。１は、表面が鏡
面研磨された圧電基板ニオブ酸リチウム１２を洗浄す
る。ネガ反転遮光パターン用クロム蒸着膜１３を蒸着す
る。２は、ポジ型ホトレジスト１４を回転塗布し、プリ
ベークする。３は、５／１縮小投影露光装置ステッパで
ネガ反転遮光パターン１５を紫外線１６で露光する。４
は、アルカリ系現像液に浸せきして、ホトレジストネガ
反転遮光パターン１４ａを現像し、水洗後、ポストベー
クする。５は、ホトレジストネガ反転遮光パターン１４
ａをエッチングマスクに、クロム蒸着膜１３をウェット
エッチして、クロム蒸着膜ネガ反転遮光パターン１３ａ
を作る。６は、ポジ型ホトレジスト１７を厚く、例えば
４μｍ，塗布し、プリベークする。７は、黒色板上にポ
ジ型ホトレジスト１７面を下にして、基板１２を置き、
上から紫外線１６を照射、露光する。８は、アルカリ系
現像液に浸せきして、膜厚例えば４μｍのホトレジスト
ネガ反転遮光パターン１７ａを現像し、水洗後、ポスト
ベークする。さらに、真空中でＵＶキュアーする。９
は、アルミニウム電極膜１８を、膜厚２μｍ真空蒸着す
る。１０は、ホトレジストネガ反転遮光パターン１７ａ
をホトレジスト除去液で除去する。クロム蒸着膜ネガ反
転遮光パターン１３ａをウェットエッチして、除去す
る。

【０００７】クロム蒸着膜ネガ反転遮光パターン１３ａ
による、膜厚４μｍのポジ型ホトレジストを裏面露光す
ることで、リフト・オフ用ホトレジストパターンを膜厚
厚く、断面形状を急峻に形成することが出来る。また、
クロム蒸着膜ネガ反転遮光パターン１３ａを使うことに
より、クロム蒸着膜とポジ型ホトレジストの密着性がよ
いことから、アルカリ系現像液浸せきによるホトレジス
トの現像、水洗によるホトレジストの剥がれが起こらな
い。リフト・オフ後クロム蒸着膜ネガ反転遮光パターン
を除去できるので、アルミニウム蒸着膜或はアルミニウ
ム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極のスペースにリフト・
オフ用ホトレジスト残さが残らない、弾性表面波共振器
用アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜のす
だれ状櫛形電極１８ａを形成することが出来る。

【０００８】本発明によれば、断面形状を急峻な弾性表
面波共振器用アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金
蒸着膜のすだれ状櫛形電極が基板表面にスパッタ、プラ
ズマダメージを受けることなく形成することが出来る。
本実施例では、ポジ型ホトレジストを使っているが、ネ
ガ型ホトレジストを使っても同様の効果を上げることは
明らかである。また、圧電基板として、ニオブ酸リチウ
ムを使っているが、この他の圧電基板、圧電性基板、例
えば、タンタル酸リチウム、及び酸化亜鉛薄膜などを使
った弾性表面波共振器でも同様の効果を上げることは明
らかである。また、本実施例では、弾性表面波共振器に
ついて説明したが、この他の弾性表面波素子、例えば、
弾性表面波フィルタ用アルミニウム蒸着膜或はアルミニ
ウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極形成プロセスでも同
様である。リフト・オフ用ホトレジスト膜厚と被リフト
・オフのアルミニウム蒸着膜膜厚の関係を、本実施例で
は、被リフト・オフのアルミニウム蒸着膜膜厚２μｍに
対して、リフト・オフ用ホトレジスト膜厚４μｍとした
が、リフト・オフ可能の範囲であれば、ホトレジストの
膜厚は限定するものではない。また、被リフト・オフの
アルミニウム蒸着膜の膜厚もここでは、例えば２μｍと
したが、特に、限定するものではない。反転遮光パター
ン材料についてもクロム蒸着膜に限らず、ホトレジスト
露光光を遮光する材料であれば特に、限定するものでは
ない。

【０００９】

【発明の効果】圧電性基板に、弾性表面波共振器用アル
ミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜のすだれ状
櫛形電極を形成するに当たり、圧電性基板の透光性を利
用して、予め圧電性基板表面に形成したクロム蒸着膜反
転遮光パターンを露光マスクに、圧電性基板表面の膜厚
２μｍ〜５μｍと厚いホトレジストを、圧電性基板裏面
から露光することにより、膜厚２μｍ〜５μｍと厚いホ
トレジストのリフト・オフパターンが得られ、このリフ
ト・オフパターンを使って、膜厚が１μｍ〜３μｍと厚
いアルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を急
峻な断面形状に、直線性の良いアルミニウム蒸着膜或は
アルミニウム合金蒸着膜のすだれ状櫛形電極を形成で
き、設計周波数特性に忠実な弾性表面波共振器を作成す
ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のすだれ状櫛形電極形成プロ
セス断面図。

【図２】弾性表面波素子アルミニウムすだれ状櫛形電極
平面図。

【図３】従来技術のすだれ状櫛形電極形成プロセス断面
図。

【符号の説明】

１２：圧電性基板（圧電基板），１３：クロム蒸着膜，
１４：ポジ型ホトレジスト，１５：ネガ反転遮光パター
ン，１６：紫外線，１７：リフト・オフ用ホトレジス
ト，１８：アルミニウム蒸着膜，１９：マスクパターン

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電性基板表面にアルミニウム蒸着膜或
   はアルミニウム合金蒸着膜を形成する工程、該アルミニ
   ウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形
   電極に加工する工程、該アルミニウム或はアルミニウム
   合金すだれ状櫛形電極が形成された圧電性基板をダイシ
   ングによりチップに分割する工程、該分割されたアルミ
   ニウム或はアルミニウム合金すだれ状櫛形電極を有する
   チップをケースに実装組み立て、ワイヤボンドで配線す
   る工程からなる弾性表面波素子の製造方法において、 前記アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を
   すだれ状櫛形電極に加工する工程で、圧電性基板表面に
   アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を形成
   するに先立って、圧電性基板表面にホトレジストパター
   ンを形成しておき、しかる後にアルミニウム蒸着膜或は
   アルミニウム合金蒸着膜を堆積形成し、該ホレジストパ
   ターンを除去することにより、アルミニウム蒸着膜或は
   アルミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形電極を形成する
   工程において、はじめにネガ反転遮光パターンを圧電性
   基板表面に形成する工程、次にポジ型ホトレジストを塗
   布する工程、圧電性基板裏面からポジ型ホトレジスト露
   光光を照射する工程、ポジ型ホトレジストを現像して、
   ホトレジストのネガ反転遮光パターンを形成する工程か
   らなることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
2. 【請求項２】 圧電性基板表面にアルミニウム蒸着膜或
   はアルミニウム合金蒸着膜を形成する工程、該アルミニ
   ウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形
   電極に加工する工程、該アルミニウム或はアルミニウム
   合金すだれ状櫛形電極が形成された圧電性基板をダイシ
   ングによりチップに分割する工程、該分割されたアルミ
   ニウム或はアルミニウム合金すだれ状櫛形電極を有する
   チップをケースに実装組み立て、ワイヤボンドで配線す
   る工程からなる弾性表面波素子の製造方法において、 アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜をすだ
   れ状櫛形電極に加工する工程で、圧電性基板表面にアル
   ミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を形成する
   に先立って、圧電性基板表面にホトレジストパターンを
   形成しておき、しかる後にアルミニウム蒸着膜或はアル
   ミニウム合金蒸着膜を堆積形成し、該ホレジストパター
   ンを除去することにより、アルミニウム蒸着膜或はアル
   ミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形電極を形成する工程
   において、はじめに金属蒸着膜からなるネガ反転遮光パ
   ターンを圧電性基板表面に形成する工程、次にポジ型ホ
   トレジストを塗布する工程、圧電性基板裏面からポジ型
   ホトレジスト露光光を照射する工程、ポジ型ホトレジス
   トを現像して、ホトレジストのネガ反転遮光パターンを
   形成する工程からなることを特徴とする弾性表面波素子
   の製造方法。
3. 【請求項３】 圧電性基板表面にアルミニウム蒸着膜或
   はアルミニウム合金蒸着膜を形成する工程、該アルミニ
   ウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形
   電極に加工する工程、該アルミニウム或はアルミニウム
   合金すだれ状櫛形電極が形成された圧電性基板をダイシ
   ングによりチップに分割する工程、該分割されたアルミ
   ニウム或はアルミニウム合金すだれ状櫛形電極を有する
   チップをケースに実装組み立て、ワイヤボンドで配線す
   る工程からなる弾性表面波素子の製造方法において、 アルミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜をすだ
   れ状櫛形電極に加工する工程で、圧電性基板表面にアル
   ミニウム蒸着膜或はアルミニウム合金蒸着膜を形成する
   に先立って、圧電性基板表面にホトレジストパターンを
   形成しておき、しかる後にアルミニウム蒸着膜或はアル
   ミニウム合金蒸着膜を堆積形成し、該ホレジストパター
   ンを除去することにより、アルミニウム蒸着膜或はアル
   ミニウム合金蒸着膜をすだれ状櫛形電極を形成する工程
   において、はじめに金属クロム蒸着膜からなるネガ反転
   遮光パターンを圧電性基板表面に形成する工程、次にポ
   ジ型ホトレジストを塗布する工程、圧電性基板裏面から
   ポジ型ホトレジスト露光光を照射する工程、ポジ型ホト
   レジストを現像して、ホトレジストのネガ反転遮光パタ
   ーンを形成する工程からなることを特徴とする弾性表面
   波素子の製造方法