JP2002185280A

JP2002185280A - 表面波装置の製造方法

Info

Publication number: JP2002185280A
Application number: JP2000376234A
Authority: JP
Inventors: Kenji Sakaguchi; 坂口　　健二
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2002-06-28

Abstract

(57)【要約】【課題】パターニングされたフォトレジストを形成し
た後に、金属膜を成膜し、リフトオフ法により電極を形
成するにあたり、電極側面の上記バリを抑制することが
でき、短絡不良が少なく、かつ特性のばらつきの少ない
表面波装置の製造方法を提供する。【解決手段】半径Ｒ又は一辺の長さＲ（ｍｍ）のウエ
ハー１１の表面にネガ型フォトレジストパターンを形成
し、金属膜を蒸着により成膜し、リフトオフ法によりフ
ォトレジスト上の金属膜を除去することにより、電極が
形成され表面波装置の製造方法において、ウエハー１１
の中央を通る法線上に蒸着源１４を配置し、成膜速度を
ｎ（ｎｍ／秒）及び蒸着源１４とウエハー１１との距離
Ｌ（ｍｍ）としたときに、ｎ≦３×（１２００／Ｌ)²か
つＬ≧Ｒ／ｔａｎ４°を満たすように成膜が行なわれ
る、表面波装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば共振子や帯
域フィルタとして用いられる表面波装置の製造方法に関
し、より詳細には、ウエハー上にフォトレジストを形成
した後リフトオフ法により電極を形成する工程を有する
表面波装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、表面波装置の製造に際しては、ウ
エハー上に個々の表面波装置の電極をマトリックス状に
形成した後、ウエハーを分割する方法が用いられてい
る。表面波装置では、くし歯電極や反射器の微細化が進
んでおり、電極を高精度に形成することが求められてい
る。

【０００３】上記要求に答えるためにフォトレジストを
用い、リフトオフ法により電極構造を形成する方法が種
々提案されている。しかしながら、リフトオフ方法で
は、形成されたフォトレジストの側面に金属膜が付着す
ると、リフトオフ後に、電極のフォトレジストに付着し
ていた面に相当する面にギザギザ（以下、バリと称す
る）が生じることがある。このようなバリが生じると、
短絡不良が生じたり、あるいは特性のばらつきが大きく
なったりし、表面波装置の歩留まりが低下する。

【０００４】特開平７−１４２９５１号公報には、従来
の表面波装置の製造方法が提案されている。この先行技
術に記載の方法では、図１０（ａ）に示すように、ウエ
ハー１０１上に全面にフォトレジスト層１０２が形成さ
れる。しかる後、フォトレジスト層１０２がパターニン
グされ、パターニングされたフォトレジスト１０２Ａが
得られる（図１０（ｂ））。フォトレジスト１０２Ａ
は、図示のように横断面が逆台形の形状を有するように
構成されている。

【０００５】次に、蒸着法により金属膜を形成する（図
１０（ｃ））。金属膜１０３はウエハー１０１上及びフ
ォトレジスト１０２Ａ上に成膜される。フォトレジスト
１０２Ａが逆台形の断面を有するので、フォトレジスト
１０２Ａの側面に金属膜は付着し難い。

【０００６】従って、リフトオフ法によりフォトレジス
ト１０２Ａ及びその上の金属膜１０３を除去することに
より、バリが少ない電極１０３Ａが形成されると述べら
れている。（図１０（ｄ）参照）。

【０００７】さらに、特開平８−１２０４４３号公報に
は、特開平７−１４２９５１号公報に記載の方法と同様
の方法で金属膜をパターニングするにあたり、蒸着粒子
を基板にほぼ９０度の角度をなすように入射することに
より、金属膜を高精度にパターニングする技術が開示さ
れている。

【０００８】他方、特開平８−７８９８８号公報には、
表面波装置の電極の形成に際し、特開平７−１４２９５
１号公報と同様に逆台形の横断面を有するフォトレジス
トを形成した後、イオンビームスパッタを基板面に対し
て垂直方向に入射させて金属膜を成膜する方法が開示さ
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】特開平８−７８９８８
号公報に記載の方法では、イオンビームスパッタを用い
た場合には、金属粒子が基板に垂直に入射されるように
配置すると、イオンビーム源の面積が大きくかつ全ての
金属粒子の速度成分がほぼ平行であるため、基板の全面
で基板に対して垂直に金属粒子を入射させることができ
る。

【００１０】しかしながら、特開平７−１４２９５１号
公報や特開平８−１２０４４３号公報に記載のように蒸
着法を用いた場合、蒸着源の近傍が蒸気圧の高い状態で
あるため、金属粒子同士が衝突しがちとなる。そのた
め、金属粒子がある広さを有する領域から、ランダムな
速度成分を有しつつ放出されることとなる。従って、蒸
着源を基板中央の法線上に位置させただけでは、基板の
全面に渡り金属粒子の入射角度を基板に対して垂直とす
ることは困難であった。

【００１１】よって、蒸着法を用いた特開平７−１４２
９５１号公報に記載の先行技術では、金属粒子が基板面
に対して必ずしも垂直する方向に入射しないため、図１
１に示すように、逆台形状のフォトレジスト１０２Ａが
形成されていたとしても、例えば矢印Ａに進む方向に金
属粒子が入射されている場合、電極１０３Ａの一方側面
がフォトレジスト１０２Ａの側面に付着しがちであっ
た。そのため、リフトオフ法により得られた最終的な電
極１０３Ａにおいて側面に上述したバリＢがやはり生じ
がちであった。

【００１２】また、特開平８−１２０４４３号公報に記
載の先行技術では、ドーム型蒸着治具を自転のみさせ、
ドーム型蒸着治具の内面に配置された基板に対してほぼ
９０度の入射角度で入射するように蒸着が行なわれてい
る。しかしながら、このような方法においても、前述し
たように、各基板の中心においては、蒸着粒子の入射方
向が基板に対して９０度の角度となるように設定された
としても、基板の全域に渡り入射角度を９０度に維持す
ることはできなかった。従って、現実には、電極側面に
やはりバリが生じがちであった。

【００１３】本発明の目的は、上述した従来技術の欠点
を解消し、パターニングされたフォトレジストを形成し
た後に、金属膜を成膜し、リフトオフ法により電極を形
成するにあたり、電極側面の上記バリを抑制することが
でき、短絡不良が少なく、かつ特性のばらつきの少ない
表面波装置の製造方法を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の広い局面によれ
ば、半径または一辺の長さがＲ（ｍｍ）の円板状または
正方形状の圧電性ウエハーの表面にネガ型のフォトレジ
ストパターンを形成する工程と、前記ウエハー及びフォ
トレジスト上に金属膜を蒸着により形成する工程と、次
に、リフトオフ法によりフォトレジスト及びフォトレジ
スト上の金属膜を除去することにより電極を形成する工
程とを備える表面波装置の製造方法において、前記蒸着
に際し、ウエハー中央を通る法線上に蒸着源を配置し、
かつ金属膜の成膜速度をｎ（ｎｍ／秒）及び蒸着源とウ
エハーとの間の距離をＬ（ｍｍ）としたときに、ｎ≦３
×（１２００／Ｌ)²…式（１）かつＬ≧Ｒ／ｔａｎ４°
…式（２）を満たすように成膜を行なうことを特徴とす
る表面波装置の製造方法が提供される。

【００１５】本願発明者らは、フォトレジストのパター
ニング、蒸着による金属膜の成膜及びリフトオフによる
金属膜の部分的除去の各工程を有する製造方法について
さらに検討した結果、蒸着源付近の蒸気圧をある程度低
くすれば、蒸着源をほぼ点源と見なせるように構成し得
ることを見いだし、本発明をなすに至った。この場合、
蒸着源をほぼ点源と見なせる際の成膜速度は、ウエハー
と蒸着源との間の距離を例えば１２００ｍｍとした場合
３ｎｍ／秒以下であった。なお、成膜速度は、ウエハー
と蒸着源との距離の二乗に反比例する。

【００１６】しかしながら、成膜速度を上記のように設
定したとしても、ウエハーの中央では、蒸着粒子がウエ
ハー面に対して垂直方向に入射されるが、ウエハーの周
辺部分では、必然的にウエハー面に対して斜め方向に入
射されることになる。

【００１７】そこで、蒸着法で金属膜を成膜する際の金
属粒子の入射方向と基板面に対する法線とのなす角度
と、上述したバリとの関係を調べたところ、ウエハー面
に対する金属粒子の入射角度が９０±４度の範囲であれ
ば、電極側面におけるバリの発生を防止し得ることを見
いだした。

【００１８】すなわち、ウエハーの中心で金属粒子の入
射方向がウエハー面に垂直となるように配置した場合、
ウエハー周辺部における金属粒子入射角度が９０±４度
となるウエハー−蒸着源間の距離は、ウエハーが１００
×１００ｍｍの正方形の平面形状を有すると仮定する
と、ｔａｎ４＝７１５／５０であるため、７１５ｍｍと
すればいいことがわかる。

【００１９】すなわち、金属膜の成膜速度をｍ（ｎｍ／
秒）及び蒸着源とウエハーとの間の距離をＬ（ｍｍ）と
したとき、ｍ≦３×（１２００／Ｌ)²かつＬ≧Ｒ／ｔａ
ｎ４°の関係を満たすように成膜を行なえばよいことが
わかった。

【００２０】なお、式（２）におけるＲ（ｍｍ）は、ウ
エハーが正方形板の場合には一辺の長さ、円板の場合に
半径となる。従って、本発明では、上記式（１）及び
（２）を満たすように成膜を行なうことにより、蒸着法
を用いた場合であっても、フォトレジストの側面に金属
膜をほとんど付着させることなく金属膜を成膜すること
ができ、それによってリフトオフ法により得られた電極
における側面のバリを効果的に低減することができる。

【００２１】上記のように、本発明は、表面波装置の製
造に際して、リフトオフ法により形成された電極側面の
バリを抑制することに特徴を有するものであり、表面波
装置の短絡してはならない電極指が隣り合う部分を有す
るくし歯電極の形成に好適に用いられる。もっとも、反
射器を有する表面波装置においては、くし歯電極を形成
する工程において反射器も同時に形成されることが普通
であるため、本発明における電極とは、くし歯電極だけ
でなく反射器をも含み行なうものとする。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
具体的な実施例を説明することにより、本発明を明らか
にする。

【００２３】図２（ａ）,（ｂ）は、本発明の一実施例
により形成される弾性表面波装置の略図的平面図及び
（ａ）中のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。弾性表面波装
置１は、弾性表面波共振子であり、圧電基板２と、圧電
基板２上に形成された一対のくし歯電極３ａ，３ｂから
なるインターデジタルトランスデューサー３（以下、Ｉ
ＤＴ）とを有する。弾性表面波装置１の高周波化に応じ
て、ＩＤＴ３の電極指はより細くなっており、精細化が
強く求められているが、本発明はこのような要求に答え
るものである。

【００２４】まず、図３（ａ）に示すように、直径１０
０ｍｍのタンタル酸リチウムからなる円板状の圧電体ウ
エハー１１を用意した。ウエハー１１上にＴＬＯＲ−Ｎ
シリーズ（東京応化製）からなるネガ型のフォトレジス
トを全面に形成し、しかる後マスクを被せ、露光・現象
することにより、フォトレジスト１２をパターニングし
た。

【００２５】図３（ｂ）に示すように、上記のようにし
てパターニングされたフォトレジスト１２Ａが形成され
ている。ここでは、パターニングされたフォトレジスト
１２Ａは、横断面が逆台形の形状を有するようにパター
ニングが行なわれている。すなわち、後述の金属膜のフ
ォトレジスト１２Ａ側面への付着を低減するために、フ
ォトレジスト１２Ａは逆台形の横断面形状を有する。も
っとも、フォトレジスト１２Ａは、逆台形以外の形状を
有していてもよい。

【００２６】次に、図３（ｃ）に示すように、ウエハー
１１上及びフォトレジスト１２Ａ上に金属膜１３が成膜
される。図１に示すように、成膜に際しては、ウエハー
１１，１１の中心を通る法線Ｚ，Ｚ上に蒸着源１４が位
置するように、かつ前述した式（１），（２）を満たす
ようにウエハー１１，１１及び蒸着源１４を配置した。
すなわち、ウエハー１１と蒸着源１４との間の距離を１
２００ｍｍとし、図１の角度θが４度以内となるように
ウエハー１１及び蒸着源１４を配置した。なお、図１に
おけるθはウエハー１１端部において、ウエハー面を通
る法線からの金属粒子の入射方向のずれ角度である。

【００２７】なお、図１においては、ウエハー１１上の
フォトレジスト１２Ａは図示を省略してあることを指摘
しておく。成膜速度を３ｎｍ／秒とし、Ａｌ−Ｃｕ合金
を蒸着した。

【００２８】上記のようにして、ウエハー１１，１１の
全面に渡り、金属粒子の入射方向のウエハーと直交する
方向からのズレが４度以内となるようにして、金属膜を
成膜した。しかる後、溶剤としてアセトンを用い、フォ
トレジスト１２Ａ及びその上の金属膜１３（図３（ｃ）
参照）をリフトオフ法により除去し、図３（ｄ）に示す
ように電極としてのＩＤＴ１３Ａを形成した。

【００２９】このようにして得られたＩＤＴ１３Ａで
は、電極指の側面にバリはほとんど見られなかった。次
に、ウエハー面を通る法線に対する金属粒子の入射方向
角度のズレθを種々異ならせて、上記実施例と同様にし
てＩＤＴを形成した。この場合の角度θと、電極側面に
おけるバリの形成状態との関係を調べた。結果を下記の
表１示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】また、表１において角度θが０度の場合
（ウエハー中心の場合に相当）、及び８度の場合の電極
側面の状態を図４〜図９に顕微鏡写真で示す。図４〜図
６は、θが０の部分における電極指の表面、右側面、及
び左側面の表面状態を示す走査型電子顕微鏡写真であ
り、図７〜図９は、上記角度θが８度の場合の電極指の
表面、右側面、及び左側面の表面状態をそれぞれ示す走
査型電子顕微鏡写真である。

【００３２】図４〜図６と図７〜図９とを比較すれば明
らかなように、θが０度の場合、電極側面にほとんどバ
リが生じていないのに対し、図７及び図９では、大きな
バリが生じていることがわかる。

【００３３】図１から明らかなように、上記角度θを４
度以下とすれば、電極側面のバリの発生をほとんどなく
すことができ、従って、上述した式（１），(２）を満
たすようにウエハー及び蒸着源を配置することにより電
極形成精度を効果的に高めることができ、電極の精細化
に対応し得ることがわかる。

【００３４】上記成膜速度を４ｎｍ／秒とした場合に
は、蒸着源付近の蒸気圧が高くなりすぎ、有限の面積を
持つ蒸発源から粒子がウエハーに入射するために、ウエ
ハー全面にバリが発生した。一方、成膜速度を２ｎｍ／
秒とした場合には、バリの発生がほとんどなく、蒸着源
をほぼ点源とみなせることができた。

【００３５】比較のために、ウエハー１１と蒸着源１４
との間の距離を４５０ｍｍ、上述した角度θをウエハー
端部において６．４度としたことを除いては、実施例と
同様にしてウエハー上にＩＤＴを形成したところ、ＩＤ
Ｔの電極指側面にバリがかなり認められた。

【００３６】また、さらなる比較のために、ポジ型フォ
トレジストを用い、ＩＤＴ３を形成した。すなわち、実
施例で用意した圧電体ウエハー上にポジ型フォトレジス
トを用い、０．５μｍ幅のフォトレジストパターンを形
成した。次に、２００ｎｍの厚みにＡｌ−Ｃｕ合金を蒸
着法により成膜し、実施例と同様にフォトレジストとそ
の上に付着している金属を一括して除去し、０．５μｍ
幅の電極指を有するＩＤＴを形成した。この場合、ウエ
ハー中央の法線上に蒸着源が位置するように配置し、成
膜速度は３ｎｍ／秒、ウエハー−蒸着源間の距離１２０
０ｍｍとした。なお、全面に渡り、金属粒子のウエハー
への入射角度のウエハーの表面に対する法線方向からの
ズレは、３．１度以下とした。

【００３７】上記ポジ型フォトレジストを用いた蒸着法
では、フォトレジストの横断面が逆台形ではなく、台形
状となるため、ウエハー中央において、ウエハー表面に
対する法線方向に金属粒子が入射する場合でもフォトレ
ジストの側面に金属粒子が付着し、最終的に得られた電
極側面にバリが認めれた。

【００３８】なお、上述した実施例では、電極を構成す
る金属材料としてＡｌ−Ｃｕ合金を用いたが、Ａｌや他
の金属もしくは合金を用いてもよい。また、圧電体ウエ
ハーを構成する材料についても、上記タンタル酸リチウ
ムに限定されず、表面波装置を構成するのに用いられる
様々な圧電体材料、例えばニオブ酸リチウムや水晶等を
用いることができ、さらに絶縁性基板上に圧電薄膜が形
成されているものも圧電体ウエハーとして用いることが
できる。

【００３９】

【発明の効果】本発明に係る表面波装置の製造方法で
は、圧電性ウエハーの表面にネガ型のフォトレジストパ
ターンを形成した後、蒸着により金属膜を形成するにあ
たり、前述した式（１），（２）を満たすように成膜が
行なわれるので、金属粒子がウエハーの全面に渡りウエ
ハー面に直交する方向から±４度以内の範囲内で入射さ
れることになり、フォトレジスト側面に対する金属膜の
付着を抑制することができる。よって、最終的に形成さ
れた電極側面のバリを防ぐことができ、あるいは著しく
低減することができる。従って、電極形成精度を高める
ことができ、高周波化に対応が容易であり、短絡不良や
電気的性能のばらつきのない表面波装置を提供すること
が可能となる。

【００４０】本発明において、上記フォトレジスト型パ
ターンが、横断面が逆台形状の形状を有する場合には、
金属粒子のフォトレジスト側面への付着をより効果的に
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例において、ウエハーと蒸着面
との配置の関係を説明するための概略構成図。

【図２】（ａ）,（ｂ）は、本発明の一実施例により得
られる表面波装置の形式的平面図及び（ａ）中のＸ−Ｘ
線に沿う断面図。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の一実施例におい
て、ウエハー上に電極を形成する各工程を説明するため
部分切欠断面図。

【図４】本発明の一実施例において、金属粒子入射方向
がウエハー法線方向である部分に形成された電極の正面
から見た状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図５】本発明の一実施例において、金属粒子入射方向
がウエハー法線方向である部分に形成された電極の右側
から見た状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図６】本発明の一実施例において、金属粒子入射方向
がウエハー法線方向である部分に形成された電極の左側
から見た状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図７】比較のために制作された表面波装置の電極の−
部を示し、金属粒子の入射方向がウエハー表面を通る法
線に対して８度ずれている場合の電極の正面から見た表
面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図８】比較のために制作された表面波装置の電極の蒸
着部を示し、金属粒子の入射方向角度がウエハー表面を
通る法線に対して８度ずれている場合の電極の右側から
見た表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図９】比較のために制作された表面波装置の電極の蒸
着部を示し、金属粒子の入射方向がウエハー表面を通る
法線に対して８度ずれている場合の電極の左側から見た
表面状態を示す電子顕微鏡写真を示す図。

【図１０】（ａ）〜（ｄ）は、従来の表面波装置の製造
方法を説明するための各部分切欠断面図。

【図１１】従来法において、フォトレジストの側面に金
属膜が付着している状態を説明するための部分切欠拡大
断面図。

【符号の説明】

１…表面波装置２…基板３…ＩＤＴ３ａ，３ｂ…くし歯電極１１…ウエハー１２…フォトレジスト層１２Ａ…フォトレジスト１３…金属膜１３Ａ…ＩＤＴ１４…蒸着源

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半径または一辺の長さがＲ（ｍｍ）の円
板状もしくは正方形状の圧電性ウエハーの表面にネガ型
のフォトレジストパターンを形成する工程と、前記ウエハー及びフォトレジスト上に金属膜を蒸着によ
り形成する工程と、次に、リフトオフ法によりフォトレジスト及びフォトレ
ジスト上の金属膜を除去することにより電極を形成する
工程とを備える表面波装置の製造方法において、前記蒸
着に際し、ウエハー中央を通る法線上に蒸着源を配置
し、かつ金属膜の成膜速度をｎ（ｎｍ／秒）及び蒸着源
とウエハーとの間の距離をＬ（ｍｍ）としたときに、ｎ≦３×（１２００／Ｌ)²かつＬ≧Ｒ／ｔａｎ４°を
満たすように成膜を行なうことを特徴とする表面波装置
の製造方法。
【請求項２】前記電極が表面波装置のくし歯電極であ
る請求項１に記載の表面波装置の製造方法。