JP2003050584A - バルク音響波共振器およびフィルタをウェハレベルで同調する方法およびそのためのシステム - Google Patents
バルク音響波共振器およびフィルタをウェハレベルで同調する方法およびそのためのシステムInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大きい面積の基板またはウェハ上に動作周波
数の均一なバルク音響波デバイスを作製することができ
るバルク音響波共振器を提供する。 【解決手段】 バルク音響波デバイスを、面積の大きい
基板またはウェハ上に形成する場合に発生するデバイス
の厚さの不均一性に対して、その厚さの不均一性を補正
するような厚さの不均一性を有するエッチングマスクを
用いてデバイスの厚さの不均一性を補正するバルク音響
波共振器およびフィルタをウェハレベルで同調する方法
およびそのためのシステム。
数の均一なバルク音響波デバイスを作製することができ
るバルク音響波共振器を提供する。 【解決手段】 バルク音響波デバイスを、面積の大きい
基板またはウェハ上に形成する場合に発生するデバイス
の厚さの不均一性に対して、その厚さの不均一性を補正
するような厚さの不均一性を有するエッチングマスクを
用いてデバイスの厚さの不均一性を補正するバルク音響
波共振器およびフィルタをウェハレベルで同調する方法
およびそのためのシステム。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、概してバルク音響
波共振器およびフィルタに関し、さらに特定すると、こ
のような共振器およびフィルタの同調に関する。
波共振器およびフィルタに関し、さらに特定すると、こ
のような共振器およびフィルタの同調に関する。
【０００２】
【従来の技術】バルク音響波（ＢＡＷ）素子が、一般的
に、電極としての役割を果たす２つの電気的に導電性の
層のあいだに挟まれている圧電体層から構成されること
は既知である。無線周波数（ＲＦ）信号が素子全体に印
加されると、それは圧電体層内で機械的な波動を生成す
る。（ＲＦ信号によって生成される）機械的な波動／音
響波が圧電体層の厚さの約２倍である時に、基本的な共
振が起こる。ＢＡＷ素子の共振周波数はそれ以外の要因
にも依存するが、圧電体層の厚さは共振周波数を決定す
る上で最も重要な要因である。圧電体層の厚さが小さく
なると、共振周波数が増す。ＢＡＷ素子は、従来、水晶
結晶板の薄板の上に作製されてきた。一般的には、この
製作方法を使用して高い共振周波数の素子を達成するの
は困難である。薄膜層を受動基板材料の上に蒸着するこ
とによってＢＡＷ素子を作製するとき、共振周波数を
０．５−１０ＧＨｚの範囲に拡張することができる。こ
れらの種類のＢＡＷ素子は、一般的には薄膜バルク音響
共振器つまりＦＢＡＲと呼ばれている。おもに２種類の
ＦＢＡＲ、つまりＢＡＷ共振器および積層結晶フィルタ
（ＳＣＦ）がある。これら２種類の素子の相違点は、お
もにその構造にある。ＳＣＦは、通常２つまたは３つ以
上の圧電体層および３つまたは４つ以上の電極を有し、
いくつかの電極は接地されている。ＦＢＡＲは、通常、
帯域通過フィルタまたは帯域阻止フィルタを作成するた
めに組み合わされて使用される。１つの直列ＦＢＡＲお
よび１つの並列または分路ＦＢＡＲが、いわゆるはしご
フィルタの１つのセクションを構成する。はしごフィル
タに関する記述は、たとえば、Ｅｌｌａ（米国特許番号
第６，０８１，１７１号）に見られる。Ｅｌｌａに開示
されているように、ＦＢＡＲベースの素子は、一般的に
パシベーション層とよばれる１つまたは複数の保護層を
有してよい。典型的なＦＢＡＲベースの素子が図１９に
図示される。図１９に図示されるように、ＦＢＡＲ素子
１は、基板２、下部電極４、圧電体層６、上部電極８、
およびパシベーション層１０を備える。ＦＢＡＲ素子１
は、さらに、低音響インピーダンスの２つの層１４と１
８のあいだに挟まれる高音響インピーダンスの層１６か
ら構成される、音響ミラー層１２を含んでよい。ミラー
は、必ずしもではないが通常、高インピーダンス層と低
インピーダンス層の複数の対（偶数の層）から成り立っ
ている。ＳｉＯ2、Ｗ、ＳｉＯ2、Ｗのような順序で配列
される２組の対からなるミラーもある。ミラーの代わり
に、ＦＢＡＲ素子は、ＳｉＯ2の１つまたは複数の膜層
および１つの犠牲層をさらに含んでよい。基板２は、珪
素（Ｓｉ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、ガリウム砒素
（ＧａＡｓ）、ガラスまたはセラミック材から作られる
ことがある。下部電極４および上部電極８は、金（Ａ
ｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅
（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、銀
（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）またはその他の
電気的に導電性の材料から作られることがある。圧電体
層６は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、窒
化アルミニウム（ＡＩＮ）、タンタル酸塩リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ3）またはいわゆるジルコニウム酸チタン酸鉛
ランタン族の他の要素から作られることがある。パシベ
ーション層１０は、電気絶縁体として作用し、圧電体層
を保護するために、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、およびポリイ
ミドのような誘電材料から作られることがある。低音響
インピーダンス層１４と１８は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ポリ
シリコン、Ａｌまたは高分子材料から作られることがあ
る。高音響インピーダンス層１６は、Ａｕ、Ｍｏ、また
はタングステン（Ｗ）、から作られ、ある場合には、数
多くの層の対を形成するためにチッ化アルミニウム（Ａ
ＩＮ）などの誘電体から作られることがある。ＦＢＡＲ
はしごフィルタは、典型的には、直列共振器がそれぞれ
のフィルタの所望されている、または設計されている中
心周波数にほぼ等しい、または近い周波数で直列共振を
生じさせるように設計される。同様に、分路、または並
列共振器は、直列ＦＢＡＲ共振からわずかに偏位された
周波数で並列共振を生じさせる。直列共振器は、通常、
中心周波数に伝送の最大ピークを有するように設計さ
れ、その結果信号は直列共振器を通して伝送される。対
照的に、分路共振器は、信号が接地に短絡されないよう
に、中心周波数に最小の伝送を有するように設計され
る。層の種類および素子内で利用されるその他の材料な
どのその他の要因に加えて、ＦＢＡＲは、素子を作製す
るために使用される圧電材料の圧電係数の関数である量
だけ異なる周波数で並列共振および直列共振を生じさせ
る。特に、ＦＢＡＲはしごフィルタは、たとえば、共振
層の圧電体層を形成するために使用される材料の種類、
および素子内の多様な層の厚さの関数である帯域幅を有
する通過帯域を生じさせる。
に、電極としての役割を果たす２つの電気的に導電性の
層のあいだに挟まれている圧電体層から構成されること
は既知である。無線周波数（ＲＦ）信号が素子全体に印
加されると、それは圧電体層内で機械的な波動を生成す
る。（ＲＦ信号によって生成される）機械的な波動／音
響波が圧電体層の厚さの約２倍である時に、基本的な共
振が起こる。ＢＡＷ素子の共振周波数はそれ以外の要因
にも依存するが、圧電体層の厚さは共振周波数を決定す
る上で最も重要な要因である。圧電体層の厚さが小さく
なると、共振周波数が増す。ＢＡＷ素子は、従来、水晶
結晶板の薄板の上に作製されてきた。一般的には、この
製作方法を使用して高い共振周波数の素子を達成するの
は困難である。薄膜層を受動基板材料の上に蒸着するこ
とによってＢＡＷ素子を作製するとき、共振周波数を
０．５−１０ＧＨｚの範囲に拡張することができる。こ
れらの種類のＢＡＷ素子は、一般的には薄膜バルク音響
共振器つまりＦＢＡＲと呼ばれている。おもに２種類の
ＦＢＡＲ、つまりＢＡＷ共振器および積層結晶フィルタ
（ＳＣＦ）がある。これら２種類の素子の相違点は、お
もにその構造にある。ＳＣＦは、通常２つまたは３つ以
上の圧電体層および３つまたは４つ以上の電極を有し、
いくつかの電極は接地されている。ＦＢＡＲは、通常、
帯域通過フィルタまたは帯域阻止フィルタを作成するた
めに組み合わされて使用される。１つの直列ＦＢＡＲお
よび１つの並列または分路ＦＢＡＲが、いわゆるはしご
フィルタの１つのセクションを構成する。はしごフィル
タに関する記述は、たとえば、Ｅｌｌａ（米国特許番号
第６，０８１，１７１号）に見られる。Ｅｌｌａに開示
されているように、ＦＢＡＲベースの素子は、一般的に
パシベーション層とよばれる１つまたは複数の保護層を
有してよい。典型的なＦＢＡＲベースの素子が図１９に
図示される。図１９に図示されるように、ＦＢＡＲ素子
１は、基板２、下部電極４、圧電体層６、上部電極８、
およびパシベーション層１０を備える。ＦＢＡＲ素子１
は、さらに、低音響インピーダンスの２つの層１４と１
８のあいだに挟まれる高音響インピーダンスの層１６か
ら構成される、音響ミラー層１２を含んでよい。ミラー
は、必ずしもではないが通常、高インピーダンス層と低
インピーダンス層の複数の対（偶数の層）から成り立っ
ている。ＳｉＯ2、Ｗ、ＳｉＯ2、Ｗのような順序で配列
される２組の対からなるミラーもある。ミラーの代わり
に、ＦＢＡＲ素子は、ＳｉＯ2の１つまたは複数の膜層
および１つの犠牲層をさらに含んでよい。基板２は、珪
素（Ｓｉ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）、ガリウム砒素
（ＧａＡｓ）、ガラスまたはセラミック材から作られる
ことがある。下部電極４および上部電極８は、金（Ａ
ｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、銅
（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、ニオビウム（Ｎｂ）、銀
（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、コバルト（Ｃｏ）、アル
ミニウム（Ａｌ）、チタニウム（Ｔｉ）またはその他の
電気的に導電性の材料から作られることがある。圧電体
層６は、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、窒
化アルミニウム（ＡＩＮ）、タンタル酸塩リチウム（Ｌ
ｉＴａＯ3）またはいわゆるジルコニウム酸チタン酸鉛
ランタン族の他の要素から作られることがある。パシベ
ーション層１０は、電気絶縁体として作用し、圧電体層
を保護するために、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、およびポリイ
ミドのような誘電材料から作られることがある。低音響
インピーダンス層１４と１８は、Ｓｉ、ＳｉＯ2、ポリ
シリコン、Ａｌまたは高分子材料から作られることがあ
る。高音響インピーダンス層１６は、Ａｕ、Ｍｏ、また
はタングステン（Ｗ）、から作られ、ある場合には、数
多くの層の対を形成するためにチッ化アルミニウム（Ａ
ＩＮ）などの誘電体から作られることがある。ＦＢＡＲ
はしごフィルタは、典型的には、直列共振器がそれぞれ
のフィルタの所望されている、または設計されている中
心周波数にほぼ等しい、または近い周波数で直列共振を
生じさせるように設計される。同様に、分路、または並
列共振器は、直列ＦＢＡＲ共振からわずかに偏位された
周波数で並列共振を生じさせる。直列共振器は、通常、
中心周波数に伝送の最大ピークを有するように設計さ
れ、その結果信号は直列共振器を通して伝送される。対
照的に、分路共振器は、信号が接地に短絡されないよう
に、中心周波数に最小の伝送を有するように設計され
る。層の種類および素子内で利用されるその他の材料な
どのその他の要因に加えて、ＦＢＡＲは、素子を作製す
るために使用される圧電材料の圧電係数の関数である量
だけ異なる周波数で並列共振および直列共振を生じさせ
る。特に、ＦＢＡＲはしごフィルタは、たとえば、共振
層の圧電体層を形成するために使用される材料の種類、
および素子内の多様な層の厚さの関数である帯域幅を有
する通過帯域を生じさせる。
【０００３】素子内の多様な層の厚さの差異は、素子の
作製のあいだにもたらされることがある。現在、ＦＢＡ
Ｒは、ガラス基板またはシリコンウェハ上に作製され
る。ＦＢＡＲベースの素子の多様な層は、薄膜蒸着によ
って順次形成される。ＦＢＡＲベースの素子では、素子
の共振周波数は、通常、０．２％から０．５％の公差の
範囲内に制御されなければならない。つまり、素子内の
各層の厚さは、同じように制御されなければならない。
しかしながら、薄膜層の蒸着は、基板またはウェハの面
積が大きいときに、このような公差範囲内で厚さを生じ
させるために制御するのは困難である。その理由から、
ＦＢＡＲベースの素子の製造メーカは、素子の作製に直
径４インチ以下のウェハを使用する。小さいウェハまた
は基板を用いると、動作周波数が規格外であるために多
くの素子を失うことなく、一定の厚さの非均一性が許容
できる。しかしながら、小さいウェハまたは基板上に素
子を作製することは、同じことを大きな基板の上で行う
より費用低減効果が低い。一方、大きな基板を使用する
場合では、厚さの非均一性にまつわる問題は深刻にな
る。
作製のあいだにもたらされることがある。現在、ＦＢＡ
Ｒは、ガラス基板またはシリコンウェハ上に作製され
る。ＦＢＡＲベースの素子の多様な層は、薄膜蒸着によ
って順次形成される。ＦＢＡＲベースの素子では、素子
の共振周波数は、通常、０．２％から０．５％の公差の
範囲内に制御されなければならない。つまり、素子内の
各層の厚さは、同じように制御されなければならない。
しかしながら、薄膜層の蒸着は、基板またはウェハの面
積が大きいときに、このような公差範囲内で厚さを生じ
させるために制御するのは困難である。その理由から、
ＦＢＡＲベースの素子の製造メーカは、素子の作製に直
径４インチ以下のウェハを使用する。小さいウェハまた
は基板を用いると、動作周波数が規格外であるために多
くの素子を失うことなく、一定の厚さの非均一性が許容
できる。しかしながら、小さいウェハまたは基板上に素
子を作製することは、同じことを大きな基板の上で行う
より費用低減効果が低い。一方、大きな基板を使用する
場合では、厚さの非均一性にまつわる問題は深刻にな
る。
【０００４】したがって、大きな基板またはウェハでの
ＦＢＡＲベースの素子の作製における厚さの非均一性に
関する問題を解決するための方法およびシステムを提供
することが有利であり、所望されている。
ＦＢＡＲベースの素子の作製における厚さの非均一性に
関する問題を解決するための方法およびシステムを提供
することが有利であり、所望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、一定の許容差内にデバイスの所望の共振周波数を達
成するための方法および装置を提供することである。こ
の目的は、大きな基板上に形成されるデバイスの厚さ不
均一性を矯正することによって達成することができる。
厚さ変動は、ウェハが個別のチップに切断される前に、
すでに上に蒸着されているデバイスの１つまたはそれ以
上の層を備えているウェハまたはダイの表面領域から選
択的に材料を除去することによって、矯正することがで
きる。その意味合いで、バルク音響波デバイスは、本明
細書に説明されるように、１つまたはそれ以上の個別の
チップ、またはウェハまたは基板の一部を形成するため
に、上に蒸着される１つまたはそれ以上の層を有するウ
ェハまたは基板全体を意味する。さらに、本願に参照さ
れるバルク音響波デバイスは、バルク音響波共振器、積
層クリスタルフィルタ、共振器およびフィルタのいずれ
の組み合わせ、および、共振器およびフィルタの構造的
変形例を含む。さらに、１つまたはそれ以上の層がすで
にウェハまたは基板上に形成されていても、デバイス
は、デバイスの厚さが調整されるときに、すべての必要
な層または層のパターンを有していても有さなくてもよ
い。たとえば、基板の最上層は、圧電層、上部電極層ま
たは他の層であってもよい。
は、一定の許容差内にデバイスの所望の共振周波数を達
成するための方法および装置を提供することである。こ
の目的は、大きな基板上に形成されるデバイスの厚さ不
均一性を矯正することによって達成することができる。
厚さ変動は、ウェハが個別のチップに切断される前に、
すでに上に蒸着されているデバイスの１つまたはそれ以
上の層を備えているウェハまたはダイの表面領域から選
択的に材料を除去することによって、矯正することがで
きる。その意味合いで、バルク音響波デバイスは、本明
細書に説明されるように、１つまたはそれ以上の個別の
チップ、またはウェハまたは基板の一部を形成するため
に、上に蒸着される１つまたはそれ以上の層を有するウ
ェハまたは基板全体を意味する。さらに、本願に参照さ
れるバルク音響波デバイスは、バルク音響波共振器、積
層クリスタルフィルタ、共振器およびフィルタのいずれ
の組み合わせ、および、共振器およびフィルタの構造的
変形例を含む。さらに、１つまたはそれ以上の層がすで
にウェハまたは基板上に形成されていても、デバイス
は、デバイスの厚さが調整されるときに、すべての必要
な層または層のパターンを有していても有さなくてもよ
い。たとえば、基板の最上層は、圧電層、上部電極層ま
たは他の層であってもよい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このようにして、本発明
の第１の態様によると、基板と基板に形成される複数の
音響波発生層および制御層とを具備するバルク音響波デ
バイスを同調する方法が提供され、デバイスは、表面材
料から作られる上部表面層と、上部表面層にわたって厚
さ不均一プロファイルを備えた表面層厚さとを有し、デ
バイスは、表面層厚さで部分的に変動する動作周波数を
有し、動作周波数は上部表面層の厚さを調整することに
よって調整することができる。この方法は、上部表面層
の上部に、マスク材料から作られ、上部表面層の厚さ不
均一性に部分的に基づいたさらなる不均一プロファイル
を有するマスクを提供する工程と、少なくとも１つのマ
スクの領域からマスク材料を除去するために、マスク上
にエッチング媒体を提供して上部表面層の対応する表面
領域をエッチング媒体に露出する工程と、上部表面層の
所望の厚さに到達するまで露出された表面領域で上部表
面層から表面材料の一部を除去しながら、同時にマスク
材料を除去して露出された表面領域を修正する工程と、
を含む。
の第１の態様によると、基板と基板に形成される複数の
音響波発生層および制御層とを具備するバルク音響波デ
バイスを同調する方法が提供され、デバイスは、表面材
料から作られる上部表面層と、上部表面層にわたって厚
さ不均一プロファイルを備えた表面層厚さとを有し、デ
バイスは、表面層厚さで部分的に変動する動作周波数を
有し、動作周波数は上部表面層の厚さを調整することに
よって調整することができる。この方法は、上部表面層
の上部に、マスク材料から作られ、上部表面層の厚さ不
均一性に部分的に基づいたさらなる不均一プロファイル
を有するマスクを提供する工程と、少なくとも１つのマ
スクの領域からマスク材料を除去するために、マスク上
にエッチング媒体を提供して上部表面層の対応する表面
領域をエッチング媒体に露出する工程と、上部表面層の
所望の厚さに到達するまで露出された表面領域で上部表
面層から表面材料の一部を除去しながら、同時にマスク
材料を除去して露出された表面領域を修正する工程と、
を含む。
【０００７】デバイスの上部表面層は、音響波発生層お
よび制御層のいずれの１つであってもよく、上部表面層
の所望の厚さに到達したのちに、１つまたはそれ以上の
層を上部表面層の上部に作ることができる。したがっ
て、上部表面層は、上部電極層、圧電層または不動態化
層であってもよい。
よび制御層のいずれの１つであってもよく、上部表面層
の所望の厚さに到達したのちに、１つまたはそれ以上の
層を上部表面層の上部に作ることができる。したがっ
て、上部表面層は、上部電極層、圧電層または不動態化
層であってもよい。
【０００８】好ましくは、マスク材料はフォトレジスト
材料であり、マスクのさらなる不均一性は、フォトレジ
スト材料の光ビームに対する露出深さを制御することに
よって達成され、露出深さは、上部表面層の厚さ不均一
性に部分的に基づいて変動する。
材料であり、マスクのさらなる不均一性は、フォトレジ
スト材料の光ビームに対する露出深さを制御することに
よって達成され、露出深さは、上部表面層の厚さ不均一
性に部分的に基づいて変動する。
【０００９】光ビームの強度プロファイルを制御して、
制御された露出深さを達成することが可能である。
制御された露出深さを達成することが可能である。
【００１０】顔料をフォトレジスト材料に導入して、露
出深さを制御するために光ビームを減衰することが可能
である。
出深さを制御するために光ビームを減衰することが可能
である。
【００１１】マスク材料が誘電体材料であることが可能
であり、マスクのさらなる不均一性は、レーザ融蝕法で
誘電体材料をトリミングすることによって達成される。
であり、マスクのさらなる不均一性は、レーザ融蝕法で
誘電体材料をトリミングすることによって達成される。
【００１２】上部表面層の厚さ不均一性は、上部表面層
が厚さ調整を必要とする複数の場所を具備することが可
能であり、マスクは、上部表面層の複数の場所に対応す
る複数の部分を有し、マスク材料は複数の部分で選択的
に除去されてマスクのさらなる不均一プロファイルを提
供する。
が厚さ調整を必要とする複数の場所を具備することが可
能であり、マスクは、上部表面層の複数の場所に対応す
る複数の部分を有し、マスク材料は複数の部分で選択的
に除去されてマスクのさらなる不均一プロファイルを提
供する。
【００１３】好ましくは、マスク材料は誘電体材料であ
り、レーザビームを使用してマスクの複数の部分を選択
的に除去する。
り、レーザビームを使用してマスクの複数の部分を選択
的に除去する。
【００１４】好ましくは、エッチング剤は、イオンビー
ムエッチング法に使用されるイオンビームを具備する。
ムエッチング法に使用されるイオンビームを具備する。
【００１５】エッチング剤は、反応イオンエッチング法
に使用される反応イオンビームを具備することが可能で
ある。
に使用される反応イオンビームを具備することが可能で
ある。
【００１６】エッチング剤は、化学補助イオンビームエ
ッチング法に使用されるイオンビームおよび１つまたは
それ以上の化学薬剤を具備することが可能である。
ッチング法に使用されるイオンビームおよび１つまたは
それ以上の化学薬剤を具備することが可能である。
【００１７】上部表面層の上部にマスクを提供する前
に、デバイスの厚さをマッピングしてデバイス表面の厚
さ不均一プロファイルを決定することが好ましく、マッ
ピングは、厚さプロファイル測定装置または共振周波数
測定装置で実行することができる。
に、デバイスの厚さをマッピングしてデバイス表面の厚
さ不均一プロファイルを決定することが好ましく、マッ
ピングは、厚さプロファイル測定装置または共振周波数
測定装置で実行することができる。
【００１８】本発明の第２の態様によると、基板と基板
に形成される複数の音響波発生層および制御層とを具備
するバルク音響波デバイスを同調するシステムであっ
て、デバイスは、表面材料から作られる上部表面層と、
上部表面層にわたる厚さ不均一プロファイルを備えた厚
さとを有し、バルク音響波デバイスは動作周波数を有
し、これは上部表面層の厚さによって部分的に変動し、
動作周波数は、上部表面層に設けられたマスク材料から
作られたマスクを通して上部表面層の厚さを調整するこ
とによって調整することができる。このシステムは、デ
バイスの上に位置し、上部表面層の厚さ不均一性に部分
的に基づいてマスクのさらなる不均一プロファイルを提
供するためにマスク材料を除去するための手段と、マス
クの上に位置し、マスク上にエッチング媒体を提供し
て、少なくとも１つのマスクの領域からマスク材料を除
去して上部表面層の対応する表面領域をエッチング媒体
に露出するための、かつ、上部表面層の所望の厚さに到
達するまで露出された表面領域で上部表面層から表面材
料の一部を除去しながら、同時にマスク材料を除去して
露出された表面領域を修正するための手段と、を具備す
る。
に形成される複数の音響波発生層および制御層とを具備
するバルク音響波デバイスを同調するシステムであっ
て、デバイスは、表面材料から作られる上部表面層と、
上部表面層にわたる厚さ不均一プロファイルを備えた厚
さとを有し、バルク音響波デバイスは動作周波数を有
し、これは上部表面層の厚さによって部分的に変動し、
動作周波数は、上部表面層に設けられたマスク材料から
作られたマスクを通して上部表面層の厚さを調整するこ
とによって調整することができる。このシステムは、デ
バイスの上に位置し、上部表面層の厚さ不均一性に部分
的に基づいてマスクのさらなる不均一プロファイルを提
供するためにマスク材料を除去するための手段と、マス
クの上に位置し、マスク上にエッチング媒体を提供し
て、少なくとも１つのマスクの領域からマスク材料を除
去して上部表面層の対応する表面領域をエッチング媒体
に露出するための、かつ、上部表面層の所望の厚さに到
達するまで露出された表面領域で上部表面層から表面材
料の一部を除去しながら、同時にマスク材料を除去して
露出された表面領域を修正するための手段と、を具備す
る。
【００１９】好ましくは、マスク材料はフォトレジスト
材料であり、システムは、フォトレジスト材料を露光す
るための光源をさらに具備し、光源は、不均一な強度プ
ロファイルを有して、デバイス表面にわたるフォトレジ
スト材料の露光深さを制御する。
材料であり、システムは、フォトレジスト材料を露光す
るための光源をさらに具備し、光源は、不均一な強度プ
ロファイルを有して、デバイス表面にわたるフォトレジ
スト材料の露光深さを制御する。
【００２０】マスク材料が誘電体材料であり、システム
は、誘電体材料をトリミングするためのレーザ光源と、
デバイス表面にわたる光ビーム強度を変動するための手
段と、をさらに具備することが可能である。
は、誘電体材料をトリミングするためのレーザ光源と、
デバイス表面にわたる光ビーム強度を変動するための手
段と、をさらに具備することが可能である。
【００２１】レーザ光源をデバイス表面に対して面に沿
う方向へ動かして、誘電体材料を１度に１スポットずつ
トリミングすることも可能である。
う方向へ動かして、誘電体材料を１度に１スポットずつ
トリミングすることも可能である。
【００２２】上部表面層の厚さ不均一プロファイルは、
上部表面層が厚さ調整を必要とする複数の場所を具備
し、マスクが複数の場所に対応する複数の部分を具備
し、レーザ光源がさらなる不均一プロファイルを提供す
るためにマスクの複数の部分で誘電体材料を選択的に除
去することも可能である。
上部表面層が厚さ調整を必要とする複数の場所を具備
し、マスクが複数の場所に対応する複数の部分を具備
し、レーザ光源がさらなる不均一プロファイルを提供す
るためにマスクの複数の部分で誘電体材料を選択的に除
去することも可能である。
【００２３】マスク材料は誘電体材料であり、システム
はマスクの不均一プロファイルにしたがって誘電体材料
を除去するための粒子ビームをさらに具備することが可
能である。粒子ビームは、イオンビームエッチング法に
使用されるイオンビーム、反応イオンエッチング法に使
用される反応イオンビーム、化学補助イオンビームエッ
チング法に使用されるイオンビーム、または、スパッタ
リング法に使用されるビームであってもよい。
はマスクの不均一プロファイルにしたがって誘電体材料
を除去するための粒子ビームをさらに具備することが可
能である。粒子ビームは、イオンビームエッチング法に
使用されるイオンビーム、反応イオンエッチング法に使
用される反応イオンビーム、化学補助イオンビームエッ
チング法に使用されるイオンビーム、または、スパッタ
リング法に使用されるビームであってもよい。
【００２４】システムは、厚さ調整の前に、デバイス表
面の厚さ不均一プロファイルをマッピングする機構も具
備することが好ましい。好ましくは、マッピング機構
は、デバイス表面の異なる場所で周波数を測定するため
に周波数測定装置を具備する。厚さ測定装置を使用し
て、異なる場所で除去されるべき材料の量を決定するこ
とも可能である。
面の厚さ不均一プロファイルをマッピングする機構も具
備することが好ましい。好ましくは、マッピング機構
は、デバイス表面の異なる場所で周波数を測定するため
に周波数測定装置を具備する。厚さ測定装置を使用し
て、異なる場所で除去されるべき材料の量を決定するこ
とも可能である。
【００２５】本発明は、図１ないし１８に関連して、説
明を読めば明らかになる。
明を読めば明らかになる。
【００２６】
【発明の実施の形態】図１は、上部表面層３０と、基板
２２に形成された複数のミラー層２４とを有するバルク
音響波デバイス２０を例示する断面図である。ミラー層
のいくつかは、パターン化されている。基板２２は、シ
リコン、ガリウム砒素、ガラスまたは他の材料から作る
ことができる。上部表面層３０は、上部電極および下部
電極を有する複数の共振器を具備してもよいが、圧電
層、下部電極層または上部電極層を表わしてもよい。バ
ルク音響波発生または制御層が、薄膜蒸着法でウェハ上
に形成されるときには、層は通常、縁部分よりも中心部
分のほうが厚い（図１７）。上部表面層３０の厚さ不均
一性は、デバイス２０の共振周波数に広がることが可能
な許容差を上回ることがある。したがって、上部表面層
３０の一部を除去して、減少した表面の不均一プロファ
イルが許容差内に入るようにすることが望ましい。上部
表面層の厚さ不均一プロファイルに関連する問題を例示
するために、異なる厚さを備えた複数の共振器３１ない
し３６が図２に示される。しかし、いくつかの共振器の
厚さを減少することによって、上部表面層３０の厚さ不
均一プロファイルを減少することができ、それによっ
て、各共振器の周波数が許容差内に入るようになる。
２２に形成された複数のミラー層２４とを有するバルク
音響波デバイス２０を例示する断面図である。ミラー層
のいくつかは、パターン化されている。基板２２は、シ
リコン、ガリウム砒素、ガラスまたは他の材料から作る
ことができる。上部表面層３０は、上部電極および下部
電極を有する複数の共振器を具備してもよいが、圧電
層、下部電極層または上部電極層を表わしてもよい。バ
ルク音響波発生または制御層が、薄膜蒸着法でウェハ上
に形成されるときには、層は通常、縁部分よりも中心部
分のほうが厚い（図１７）。上部表面層３０の厚さ不均
一性は、デバイス２０の共振周波数に広がることが可能
な許容差を上回ることがある。したがって、上部表面層
３０の一部を除去して、減少した表面の不均一プロファ
イルが許容差内に入るようにすることが望ましい。上部
表面層の厚さ不均一プロファイルに関連する問題を例示
するために、異なる厚さを備えた複数の共振器３１ない
し３６が図２に示される。しかし、いくつかの共振器の
厚さを減少することによって、上部表面層３０の厚さ不
均一プロファイルを減少することができ、それによっ
て、各共振器の周波数が許容差内に入るようになる。
【００２７】デバイス２０の上部表面層３０の厚さ不均
一プロファイルを減少するために、不均一なエッチング
マスクが、エッチングのために上部層３０の上部に設け
られる。図１ないし４は、そのような不均一なエッチン
グマスクを準備をする方法を示す。フォトレジスト層４
０が、デバイス２０の上部表面層３０に設けられること
が好ましい。図４に示されるように、制御された方法で
フォトレジスト層４０の厚さを減少してエッチングマス
ク４４を作るために、光源１００を使用して、フォトレ
ジスト層４０を露光する。図４に示されるように、エッ
チングマスク４４は、上部表面層３０の厚さ不均一性を
部分的に補う厚さ不均一プロファイルを有する。縁部分
よりも中心部分で上部表面層３０の厚さをより減少する
ことが好ましいばあい、縁部分よりも中心部分のほうが
薄いエッチングマスクを作ることが可能である（図４参
照）。したがって、フォトレジスト層４０の露光深さ
は、縁部分よりも中心部分のほうが大きくなければなら
ない。この露光深さの差を達成する１つの方法は、図３
に示されるように、不均一な光ビーム１０２を使用し
て、フォトレジスト層４０の中央部分に縁部分より強い
露光量を与えることである。フォトレジスト層４０の露
光部分は、参照符号４２が付されている。図示のよう
に、光ビーム１０２は、不均一な強度プロファイルを有
する。ビーム形成装置（図示せず）または不均一な光フ
ィルタ（図示せず）を使用して、不均一な光ビーム１０
２を達成することが可能である。露出フォトレジスト層
４０が現像されて洗浄されたのち、図４に示されるよう
に、不均一なエッチングマスク４４が得られる。
一プロファイルを減少するために、不均一なエッチング
マスクが、エッチングのために上部層３０の上部に設け
られる。図１ないし４は、そのような不均一なエッチン
グマスクを準備をする方法を示す。フォトレジスト層４
０が、デバイス２０の上部表面層３０に設けられること
が好ましい。図４に示されるように、制御された方法で
フォトレジスト層４０の厚さを減少してエッチングマス
ク４４を作るために、光源１００を使用して、フォトレ
ジスト層４０を露光する。図４に示されるように、エッ
チングマスク４４は、上部表面層３０の厚さ不均一性を
部分的に補う厚さ不均一プロファイルを有する。縁部分
よりも中心部分で上部表面層３０の厚さをより減少する
ことが好ましいばあい、縁部分よりも中心部分のほうが
薄いエッチングマスクを作ることが可能である（図４参
照）。したがって、フォトレジスト層４０の露光深さ
は、縁部分よりも中心部分のほうが大きくなければなら
ない。この露光深さの差を達成する１つの方法は、図３
に示されるように、不均一な光ビーム１０２を使用し
て、フォトレジスト層４０の中央部分に縁部分より強い
露光量を与えることである。フォトレジスト層４０の露
光部分は、参照符号４２が付されている。図示のよう
に、光ビーム１０２は、不均一な強度プロファイルを有
する。ビーム形成装置（図示せず）または不均一な光フ
ィルタ（図示せず）を使用して、不均一な光ビーム１０
２を達成することが可能である。露出フォトレジスト層
４０が現像されて洗浄されたのち、図４に示されるよう
に、不均一なエッチングマスク４４が得られる。
【００２８】図５に示されるように、エッチングマスク
４４とともに、デバイス２０は、エッチングのためにエ
ッチング装置１５０の下に置かれる。たとえば、エッチ
ング装置１５０がイオンビームエッチング（ＩＢＥ）の
ために使用されるばあい、エッチング媒体は、参照符号
１５２が付されるイオンビームである。同様に、反応イ
オンビームを反応イオンエッチング（ＲＩＥ）法に使用
することができ、イオン化されたアルゴンガスおよび塩
素を化学補助イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）法
に使用することができる。ビーム１５２は、均一であっ
ても不均一であってもよい。ビーム１５２が表面に当た
ると、その一部を除去する。このようにして、エッチン
グマスク４４の一部がエッチングされて除去部分５０と
なり、上部表面層３０の一部をビーム１５２へ露出す
る。図６に示されるように、共振器３３および３４が、
いまはビーム１５２に露出されている。上部表面層３０
の露出部分およびエッチングマスク４４の残りの部分４
４′がさらなるエッチングを受けると、共振器３３およ
び３４の厚さが減少し、エッチングマスクの除去部分５
０が広くなる。図７に示されるように、残りのマスク部
分４４′がさらに減少して、除去部分５０′を有するよ
り薄い部分４４”になるときに、減少した上部表面層３
０′の厚さ不均一性は、許容差内に入る。したがって、
減少した上部表面層３０′をさらに除去する必要はな
い。図７に示されるように、共振器３１ないし３６の厚
さは同一でなくてもよいが、デバイスの共振周波数の広
がりは規定内に入る。このようにして、所望の均一性に
到達すると、エッチングマスクの残りの部分４４”が剥
ぎ取られる。結果として得られた上部表面層３０′が図
８に示される。
４４とともに、デバイス２０は、エッチングのためにエ
ッチング装置１５０の下に置かれる。たとえば、エッチ
ング装置１５０がイオンビームエッチング（ＩＢＥ）の
ために使用されるばあい、エッチング媒体は、参照符号
１５２が付されるイオンビームである。同様に、反応イ
オンビームを反応イオンエッチング（ＲＩＥ）法に使用
することができ、イオン化されたアルゴンガスおよび塩
素を化学補助イオンビームエッチング（ＣＡＩＢＥ）法
に使用することができる。ビーム１５２は、均一であっ
ても不均一であってもよい。ビーム１５２が表面に当た
ると、その一部を除去する。このようにして、エッチン
グマスク４４の一部がエッチングされて除去部分５０と
なり、上部表面層３０の一部をビーム１５２へ露出す
る。図６に示されるように、共振器３３および３４が、
いまはビーム１５２に露出されている。上部表面層３０
の露出部分およびエッチングマスク４４の残りの部分４
４′がさらなるエッチングを受けると、共振器３３およ
び３４の厚さが減少し、エッチングマスクの除去部分５
０が広くなる。図７に示されるように、残りのマスク部
分４４′がさらに減少して、除去部分５０′を有するよ
り薄い部分４４”になるときに、減少した上部表面層３
０′の厚さ不均一性は、許容差内に入る。したがって、
減少した上部表面層３０′をさらに除去する必要はな
い。図７に示されるように、共振器３１ないし３６の厚
さは同一でなくてもよいが、デバイスの共振周波数の広
がりは規定内に入る。このようにして、所望の均一性に
到達すると、エッチングマスクの残りの部分４４”が剥
ぎ取られる。結果として得られた上部表面層３０′が図
８に示される。
【００２９】この過程において、図２ないし７に関連し
て説明したように、フォトレジスト材料で作られたエッ
チングマスクが使用される。エッチングマスクに誘電体
材料を使用することが可能である。たとえば、図９に示
されるように、誘電体層６０が上部表面層３０の上部に
設けられる。誘電体層６０は、レーザ融蝕法でレーザビ
ームによってトリミングするかまたは減少することがで
きる。図示のように、レーザ１１０を使用して、出力ビ
ーム１１４が不均一になるように、レーザビームをビー
ム整形装置１１２へ提供する。あるいは、より狭いレー
ザビーム１１５を使用して、誘電体層６０を１度に１ス
ポットずつトリミングし、走査機構１４０を使用して、
レーザビーム１１５を、矢印１１７で示されるように側
面に沿う方向に他の場所へ動かす。目標は、図１１に示
されるように、不均一なエッチングマスク６４を作るこ
とである。上部表面層３０は、エッチングマスク６４と
ともに、図５ないし７に例示された方法工程に類似した
エッチングを受ける。上部表面層３０の一部を選択的に
除去するために、他の方法を使用して不均一なエッチン
グマスクを作ることことも可能であることに注意しなけ
ればならない。たとえば、イオンビームを使用して、誘
電体層の厚さを１度に１スポットずつ減少して、図１１
に示されるようなエッチングマスク６４に類似した不均
一なエッチングマスクを作ることができる。図１２に示
されるように、レーザビーム１１５を使用して、複数の
部分７２ないし７５で１度に１つの部分ずつエッチング
マスク６６を選択的に除去することも可能である。複数
の部分７２ないし７５は、上部表面層が厚さ調整を必要
とする上部表面層３０の場所３２ないし３５に対応して
いる。図１２に示されるように、部分７２ないし７４の
深さは同一ではなくてもよい。深さは、場所３２ないし
３５で必要とされる厚さ調整で変動する。このようし
て、エッチングマスク６６の厚さ不均一プロファイル
は、デバイス２０の上部表面層３０の厚さ不均一プロフ
ァイルに基づいていると言うことができる。
て説明したように、フォトレジスト材料で作られたエッ
チングマスクが使用される。エッチングマスクに誘電体
材料を使用することが可能である。たとえば、図９に示
されるように、誘電体層６０が上部表面層３０の上部に
設けられる。誘電体層６０は、レーザ融蝕法でレーザビ
ームによってトリミングするかまたは減少することがで
きる。図示のように、レーザ１１０を使用して、出力ビ
ーム１１４が不均一になるように、レーザビームをビー
ム整形装置１１２へ提供する。あるいは、より狭いレー
ザビーム１１５を使用して、誘電体層６０を１度に１ス
ポットずつトリミングし、走査機構１４０を使用して、
レーザビーム１１５を、矢印１１７で示されるように側
面に沿う方向に他の場所へ動かす。目標は、図１１に示
されるように、不均一なエッチングマスク６４を作るこ
とである。上部表面層３０は、エッチングマスク６４と
ともに、図５ないし７に例示された方法工程に類似した
エッチングを受ける。上部表面層３０の一部を選択的に
除去するために、他の方法を使用して不均一なエッチン
グマスクを作ることことも可能であることに注意しなけ
ればならない。たとえば、イオンビームを使用して、誘
電体層の厚さを１度に１スポットずつ減少して、図１１
に示されるようなエッチングマスク６４に類似した不均
一なエッチングマスクを作ることができる。図１２に示
されるように、レーザビーム１１５を使用して、複数の
部分７２ないし７５で１度に１つの部分ずつエッチング
マスク６６を選択的に除去することも可能である。複数
の部分７２ないし７５は、上部表面層が厚さ調整を必要
とする上部表面層３０の場所３２ないし３５に対応して
いる。図１２に示されるように、部分７２ないし７４の
深さは同一ではなくてもよい。深さは、場所３２ないし
３５で必要とされる厚さ調整で変動する。このようし
て、エッチングマスク６６の厚さ不均一プロファイル
は、デバイス２０の上部表面層３０の厚さ不均一プロフ
ァイルに基づいていると言うことができる。
【００３０】エッチングマスク６６とともに、デバイス
２０は、図１３に示されるように、エッチングのために
エッチングビーム１５２を有するエッチング装置１５０
の下に置かれる。ビーム１５２がエッチングマスク６６
に当たると、その一部を除去する。図１４に示されるよ
うに、マスクの残りの部分６６′は、除去部分５２を有
し、共振器３３および３４をビーム１５２に露出する。
マスク６０の除去された部分７２ないし７５も、エッチ
ングビーム１５２によって、部分７２′ないし７５′へ
減少される。この過程は、上部表面層３０の所望の厚さ
均一性に到達するまで続けられる。
２０は、図１３に示されるように、エッチングのために
エッチングビーム１５２を有するエッチング装置１５０
の下に置かれる。ビーム１５２がエッチングマスク６６
に当たると、その一部を除去する。図１４に示されるよ
うに、マスクの残りの部分６６′は、除去部分５２を有
し、共振器３３および３４をビーム１５２に露出する。
マスク６０の除去された部分７２ないし７５も、エッチ
ングビーム１５２によって、部分７２′ないし７５′へ
減少される。この過程は、上部表面層３０の所望の厚さ
均一性に到達するまで続けられる。
【００３１】図１１、１２に示されるように、上部表面
層３０のエッチングマスク４４、６４または６６を作る
前に、上部表面層３０の厚さ不均一性が全面測定（マッ
ピング）されることが好適である。図１５に示されるよ
うに、周波数測定装置１７０を使用して、デバイス２０
の共振周波数の局所測定を実行することが好ましい。デ
バイス２０の個別共振器３１ないし３６の共振周波数を
測定することが必要である。なお、これらの構成要素の
共振周波数を測定するためには、ウェハに上部電極層を
形成しパターン化することが必要である。周波数プロフ
ァイル１９０に基づいて、上部表面層３０から除去すべ
き材料の量を計算することが可能である。図１５に示さ
れるように、プロファイルマッピングシステム１７０
は、周波数測定装置１７２と、デバイス２０の周波数プ
ロファイル１９０を得るためにデバイス２０に対して周
波数測定装置１７２を動かすための移動機構１８０とを
具備する。周波数プロファイル１９０から、厚さ不均一
プロファイル１９２を得ることが可能である（図１
７）。
層３０のエッチングマスク４４、６４または６６を作る
前に、上部表面層３０の厚さ不均一性が全面測定（マッ
ピング）されることが好適である。図１５に示されるよ
うに、周波数測定装置１７０を使用して、デバイス２０
の共振周波数の局所測定を実行することが好ましい。デ
バイス２０の個別共振器３１ないし３６の共振周波数を
測定することが必要である。なお、これらの構成要素の
共振周波数を測定するためには、ウェハに上部電極層を
形成しパターン化することが必要である。周波数プロフ
ァイル１９０に基づいて、上部表面層３０から除去すべ
き材料の量を計算することが可能である。図１５に示さ
れるように、プロファイルマッピングシステム１７０
は、周波数測定装置１７２と、デバイス２０の周波数プ
ロファイル１９０を得るためにデバイス２０に対して周
波数測定装置１７２を動かすための移動機構１８０とを
具備する。周波数プロファイル１９０から、厚さ不均一
プロファイル１９２を得ることが可能である（図１
７）。
【００３２】図１６は、デバイスの物理的厚さを測定す
ることによってバルク音響波デバイスをマッピングする
ためのシステム１７１を例示する概略図である。周波数
測定装置１７２の代わりに、厚さ測定装置１７４を使用
して、デバイス２０の厚さを直接測定する。
ることによってバルク音響波デバイスをマッピングする
ためのシステム１７１を例示する概略図である。周波数
測定装置１７２の代わりに、厚さ測定装置１７４を使用
して、デバイス２０の厚さを直接測定する。
【００３３】図１７は、ウェハの上に形成される複数の
音響波発生制御層を備えたウェハの不均一厚さプロファ
イルを例示する厚さチャートである。とくに、図１７
は、ナノメートルで表わされる圧電体（ＺｎＯ）層の不
均一プロファイルを示す。平均厚さを基準として使用す
るばあい、層にわたる厚さ変動は約±２３％である。厚
さがそのように大きく変動するため、ウェハにわたる周
波数変動は、通常、受け入れることはできない。したが
って、デバイスは、デバイスの厚さを調整することによ
って同調されなければならない。
音響波発生制御層を備えたウェハの不均一厚さプロファ
イルを例示する厚さチャートである。とくに、図１７
は、ナノメートルで表わされる圧電体（ＺｎＯ）層の不
均一プロファイルを示す。平均厚さを基準として使用す
るばあい、層にわたる厚さ変動は約±２３％である。厚
さがそのように大きく変動するため、ウェハにわたる周
波数変動は、通常、受け入れることはできない。したが
って、デバイスは、デバイスの厚さを調整することによ
って同調されなければならない。
【００３４】図１８は、本発明によるバルク音響波デバ
イスを同調するためのプロセス２００を例示するフロー
チャートである。図示のように、工程２０２で、周波数
測定装置（図１５）または厚さ測定装置（図１６）を使
用して、デバイス２０の表面をマッピングする。厚さ不
均一プロファイル１９２は、このようにして得られる。
工程２０４で決定されるように、表面厚さが許容差内に
入るばあい、マッピングされた表面の上部に新しい層を
加えてもよい。そうでなければ、工程２０６で、エッチ
ングマスク４４、６４または６６がデバイス２０上に設
けられる。工程２０８でイオンビーム１５２（図５ない
し７、１３および１４）がエッチングマスク４４、６４
または６６上に加えられ、エッチングマスクおよび上部
表面層３０（図５ないし７、１３および１４）の一部を
除去する。上部表面層３０の厚さが調整されたのちに、
工程２１０で、上部表面層３０の厚さ不均一性が許容差
内に入るか否かが決定される。上部表面層３０からもは
や多くの材料を除去する必要がないばあい、工程２１１
でエッチングマスクが除去される。工程２１２で、デバ
イスを完成するためにより多くの層を作る必要があるか
否かが決定される。工程２１４で、調整された表面層の
上部に１つまたはそれ以上の新しい層が加えられたのち
に、工程２０２で、デバイスの表面プロファイルが再度
マッピングされ、デバイスが規定にしたがって作られて
いるか否かが決定される。
イスを同調するためのプロセス２００を例示するフロー
チャートである。図示のように、工程２０２で、周波数
測定装置（図１５）または厚さ測定装置（図１６）を使
用して、デバイス２０の表面をマッピングする。厚さ不
均一プロファイル１９２は、このようにして得られる。
工程２０４で決定されるように、表面厚さが許容差内に
入るばあい、マッピングされた表面の上部に新しい層を
加えてもよい。そうでなければ、工程２０６で、エッチ
ングマスク４４、６４または６６がデバイス２０上に設
けられる。工程２０８でイオンビーム１５２（図５ない
し７、１３および１４）がエッチングマスク４４、６４
または６６上に加えられ、エッチングマスクおよび上部
表面層３０（図５ないし７、１３および１４）の一部を
除去する。上部表面層３０の厚さが調整されたのちに、
工程２１０で、上部表面層３０の厚さ不均一性が許容差
内に入るか否かが決定される。上部表面層３０からもは
や多くの材料を除去する必要がないばあい、工程２１１
でエッチングマスクが除去される。工程２１２で、デバ
イスを完成するためにより多くの層を作る必要があるか
否かが決定される。工程２１４で、調整された表面層の
上部に１つまたはそれ以上の新しい層が加えられたのち
に、工程２０２で、デバイスの表面プロファイルが再度
マッピングされ、デバイスが規定にしたがって作られて
いるか否かが決定される。
【００３５】要約すると、本発明は、ウェハレベルでま
たはダイレベルでバルク音響波デバイスを同調するため
の方法およびシステムを開示する。この方法およびシス
テムは、開示されたように、薄膜の蒸着が受け入れ可能
な厚さの均一性を達成することができないように、ウェ
ハの表面積が大幅に大きいときにとくに有用である。ウ
ェハ表面の局所領域で厚さを調整することによってウェ
ハにわたって周波数をトリミングすることによって、Ｆ
ＢＡＲ製造過程の歩留まりを増加することができる。厚
さ調整過程は、個別にかつ続けて実行して、ＦＢＡＲに
基づいた装置の１つまたはそれ以上の層を調整すること
ができる。表面層の材料を部分的に除去して、周波数を
トリミングするばあい、ＩＢＥまたはＲＩＢＥ等のドラ
イエッチング法を使用して表面をトリミングすることが
好適である。しかし、スパッタリング等の他の表面除去
法を使用して、同一の目的を達成することができる。上
部および下部の電極層の製造が、一般に、電極層のおの
おのからパターンを作る１つまたはそれ以上の追加工程
を含むことは、当分野においては公知である。パターン
化工程は、それぞれの電極層の厚さを調整したのちに実
行されることが好適である。しかし、厚さ調整前にパタ
ーン化工程を実行することも可能である。
たはダイレベルでバルク音響波デバイスを同調するため
の方法およびシステムを開示する。この方法およびシス
テムは、開示されたように、薄膜の蒸着が受け入れ可能
な厚さの均一性を達成することができないように、ウェ
ハの表面積が大幅に大きいときにとくに有用である。ウ
ェハ表面の局所領域で厚さを調整することによってウェ
ハにわたって周波数をトリミングすることによって、Ｆ
ＢＡＲ製造過程の歩留まりを増加することができる。厚
さ調整過程は、個別にかつ続けて実行して、ＦＢＡＲに
基づいた装置の１つまたはそれ以上の層を調整すること
ができる。表面層の材料を部分的に除去して、周波数を
トリミングするばあい、ＩＢＥまたはＲＩＢＥ等のドラ
イエッチング法を使用して表面をトリミングすることが
好適である。しかし、スパッタリング等の他の表面除去
法を使用して、同一の目的を達成することができる。上
部および下部の電極層の製造が、一般に、電極層のおの
おのからパターンを作る１つまたはそれ以上の追加工程
を含むことは、当分野においては公知である。パターン
化工程は、それぞれの電極層の厚さを調整したのちに実
行されることが好適である。しかし、厚さ調整前にパタ
ーン化工程を実行することも可能である。
【００３６】図２ないし４に関連して説明されたよう
に、フォトレジスト層４０が、不均一な強度プロファイ
ルを有する光ビーム１０２に露光されて、エッチングマ
スク４４を作る。異なる場所でのフォトレジスト層４０
の露光深さを制御して、厚さ不均一プロファイルを備え
たエッチングマスクを作らなければならない。フォトレ
ジスト材料に適切な量の顔料を導入して光ビーム１０２
を減衰し、それによって異なる場所で光ビーム１０２の
浸透深さを制御することが可能である。フォトレジスト
層４０において、充分に露出した部分４２は、フォトレ
ジスト層４０が現像されて洗浄されたのちに除去され
る。加えられた顔料は、フォトレジストのより低い部分
が充分に露出されるのを防止する。
に、フォトレジスト層４０が、不均一な強度プロファイ
ルを有する光ビーム１０２に露光されて、エッチングマ
スク４４を作る。異なる場所でのフォトレジスト層４０
の露光深さを制御して、厚さ不均一プロファイルを備え
たエッチングマスクを作らなければならない。フォトレ
ジスト材料に適切な量の顔料を導入して光ビーム１０２
を減衰し、それによって異なる場所で光ビーム１０２の
浸透深さを制御することが可能である。フォトレジスト
層４０において、充分に露出した部分４２は、フォトレ
ジスト層４０が現像されて洗浄されたのちに除去され
る。加えられた顔料は、フォトレジストのより低い部分
が充分に露出されるのを防止する。
【００３７】上部および下部の電極層の製造が、一般
に、電極層のおのおのからパターンを作る１つまたはそ
れ以上の追加工程を含むことは、当分野においては公知
である。パターン化工程は、それぞれの電極層の厚さを
調整する前に、実行されることが好適である。しかし、
厚さ調整後にパターン化工程を実行することも可能であ
る。
に、電極層のおのおのからパターンを作る１つまたはそ
れ以上の追加工程を含むことは、当分野においては公知
である。パターン化工程は、それぞれの電極層の厚さを
調整する前に、実行されることが好適である。しかし、
厚さ調整後にパターン化工程を実行することも可能であ
る。
【００３８】本発明によるバルク音響波デバイスは、個
別の共振器、積層クリスタルフィルタ、ラダーフィルタ
およびそれらの組み合わせを含むことに注意しなければ
ならない。しかし、ラダー構造に加えて、ＦＢＡＲから
作ることができる他のフィルタのタイプもある。それら
のすべてが同調しなければならないいくつかの共振器を
含むが、それらをすべてのばあいに並列共振器またはシ
ャント共振器と呼ぶことはできない。平衡フィルタがそ
のようなフィルタタイプの例である。
別の共振器、積層クリスタルフィルタ、ラダーフィルタ
およびそれらの組み合わせを含むことに注意しなければ
ならない。しかし、ラダー構造に加えて、ＦＢＡＲから
作ることができる他のフィルタのタイプもある。それら
のすべてが同調しなければならないいくつかの共振器を
含むが、それらをすべてのばあいに並列共振器またはシ
ャント共振器と呼ぶことはできない。平衡フィルタがそ
のようなフィルタタイプの例である。
【００３９】さらに、上述のように、厚さ不均一性は、
ウェハ上のＢＡＷデバイスの周波数不均一性に関連す
る。表面層をトリミングする目的は、デバイスの周波数
不均一性を減少することである。したがって、表面層を
トリミングすることによって、必ずしも最上層を完全に
平らにすることはない。言い替えると、最上層が非常に
均一な厚さであったとしても、１つまたはそれ以上の下
部の層の不均一性を矯正するために、トリミングをする
必要があることもある。たとえば、最上層が、均一では
ない圧電層の上にある上部電極層であるばあい、たとえ
上部電極層自体が均一であったとしても、上部電極層を
トリミングする理由は、圧電層の厚さ不均一性によるデ
バイスの周波数不均一性を減少するためである。本発明
の目的は、デバイスの最終周波数の所望の均一性を達成
することである。したがって、表面層は、上部層、下部
層または圧電層等の単一層であってもよいが、表面層は
また、上部電極層および圧電層の組み合わせ等の、層の
組み合わせであってもよい。
ウェハ上のＢＡＷデバイスの周波数不均一性に関連す
る。表面層をトリミングする目的は、デバイスの周波数
不均一性を減少することである。したがって、表面層を
トリミングすることによって、必ずしも最上層を完全に
平らにすることはない。言い替えると、最上層が非常に
均一な厚さであったとしても、１つまたはそれ以上の下
部の層の不均一性を矯正するために、トリミングをする
必要があることもある。たとえば、最上層が、均一では
ない圧電層の上にある上部電極層であるばあい、たとえ
上部電極層自体が均一であったとしても、上部電極層を
トリミングする理由は、圧電層の厚さ不均一性によるデ
バイスの周波数不均一性を減少するためである。本発明
の目的は、デバイスの最終周波数の所望の均一性を達成
することである。したがって、表面層は、上部層、下部
層または圧電層等の単一層であってもよいが、表面層は
また、上部電極層および圧電層の組み合わせ等の、層の
組み合わせであってもよい。
【００４０】このようにして、本発明はその好適な実施
形態に関して説明してきたが、本発明の精神および範囲
から逸脱することなく、その形態および詳細における前
述のおよびさまざまな他の変更、省略および変形がなさ
れることは、当業者には理解される。
形態に関して説明してきたが、本発明の精神および範囲
から逸脱することなく、その形態および詳細における前
述のおよびさまざまな他の変更、省略および変形がなさ
れることは、当業者には理解される。
【００４１】
【発明の効果】バルク音響波デバイスを、面積の大きい
基板またはウェハ上に形成する場合に発生するデバイス
の厚さの不均一性に対して、その厚さの不均一性を補正
するような厚さの不均一性を有するエッチングマスクを
用いてデバイスの厚さの不均一性を補正するので、大き
い面積の基板またはウェハ上に動作周波数の均一なバル
ク音響波デバイスを作製することができる。
基板またはウェハ上に形成する場合に発生するデバイス
の厚さの不均一性に対して、その厚さの不均一性を補正
するような厚さの不均一性を有するエッチングマスクを
用いてデバイスの厚さの不均一性を補正するので、大き
い面積の基板またはウェハ上に動作周波数の均一なバル
ク音響波デバイスを作製することができる。
【図１】デバイスの上部表面層の厚さ不均一性を例示す
る簡略化したバルク音響波デバイスの断面図である。
る簡略化したバルク音響波デバイスの断面図である。
【図２】デバイスの上部表面層の上部に設けられたフォ
トレジスト層を例示する断面図である。
トレジスト層を例示する断面図である。
【図３】フォトレジスト材料を露出するための不均一な
強度プロファイルを有する光源を例示する概略図であ
る。
強度プロファイルを有する光源を例示する概略図であ
る。
【図４】デバイスの上部表面層の厚さ不均一性に部分的
に基づいた厚さ不均一プロファイルを有するエッチング
マスクを例示する断面図である。
に基づいた厚さ不均一プロファイルを有するエッチング
マスクを例示する断面図である。
【図５】エッチング過程でエッチング剤によって除去さ
れているエッチングマスクの一部を例示する概略図であ
る。
れているエッチングマスクの一部を例示する概略図であ
る。
【図６】上部表面層の露出部分とエッチング過程でさら
に減少されているエッチングマスクとを例示する概略図
である。
に減少されているエッチングマスクとを例示する概略図
である。
【図７】上部表面層の実質的な部分とエッチング過程で
大半が除去されているエッチングマスクとを例示する概
略図である。
大半が除去されているエッチングマスクとを例示する概
略図である。
【図８】エッチングマスクが剥ぎ取られたのちの上部表
面層を示すバルク音響波デバイスの断面図である。
面層を示すバルク音響波デバイスの断面図である。
【図９】誘電体マスクの上部表面を減少するために使用
されている不均一な強度プロファイルを有するレーザ光
源を例示する概略図である。
されている不均一な強度プロファイルを有するレーザ光
源を例示する概略図である。
【図１０】誘電体マスクの上部表面を減少するために使
用されているレーザ光源およびスキャン機構を例示する
概略図である。
用されているレーザ光源およびスキャン機構を例示する
概略図である。
【図１１】デバイスの上部表面の厚さ不均一性に部分的
に基づいた厚さ不均一プロファイルを有する誘電体マス
クを例示する断面図である。
に基づいた厚さ不均一プロファイルを有する誘電体マス
クを例示する断面図である。
【図１２】エッチングマスクの複数の部分を選択的に除
去するために使用されるレーザビームを例示する断面図
である。
去するために使用されるレーザビームを例示する断面図
である。
【図１３】エッチング過程でエッチング剤によって除去
されている図１２のエッチングマスクの一部を例示する
断面図である。
されている図１２のエッチングマスクの一部を例示する
断面図である。
【図１４】上部表面層の露出部分とエッチング過程でさ
らに減少されている図１２のエッチングマスクとを例示
する概略図である。
らに減少されている図１２のエッチングマスクとを例示
する概略図である。
【図１５】本発明による、共振周波数を測定することに
よってバルク音響波デバイスをマッピングするためのシ
ステムを例示する概略図である。
よってバルク音響波デバイスをマッピングするためのシ
ステムを例示する概略図である。
【図１６】本発明による、デバイスの物理的厚さを測定
することによってバルク音響波デバイスをマッピングす
るためのシステムを例示する概略図である。
することによってバルク音響波デバイスをマッピングす
るためのシステムを例示する概略図である。
【図１７】上に作られる複数の音響波発生層および制御
層を備えたウェハの不均一厚さプロファイルを例示する
厚さチャートである。
層を備えたウェハの不均一厚さプロファイルを例示する
厚さチャートである。
【図１８】本発明による、バルク音響波デバイスを同調
するための工程を例示するフローチャートである。
するための工程を例示するフローチャートである。
【図１９】基板に形成される複数の層を例示する典型的
なバルク音響波デバイスの断面図である。
なバルク音響波デバイスの断面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０３Ｈ 3/04 Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ
41/18 １０１Ｚ
9/17 41/08 Ｃ
(72)発明者 ユルキ カイチラ
フィンランド共和国、00530 ヘルシンキ、
ネルエス イーンヤ 14 ベー
Ｆターム(参考） 4M106 AA01 CA09
5J108 AA07 KK05 MM11 NA04 NB01
Claims (27)
- 【請求項１】 基板と該基板に形成される複数の音響波
発生層および制御層とを具備するバルク音響波デバイス
を同調する方法であって、該デバイスは、表面材料から
作られる上部表面層と、該上部表面層にわたって厚さ不
均一プロファイルを備えた厚さとを有し、該デバイス
は、該上部表面層の厚さによってで部分的に変動する動
作周波数を有し、該動作周波数は該上部表面層の厚さを
調整することによって調整することができる方法であっ
て、前記方法が、該上部表面層の上部に、マスク材料か
ら作られ、該上部表面層の厚さ不均一プロファイルに部
分的に基づいたさらなる不均一プロファイルを有するマ
スクを提供する工程と、少なくとも１つのマスクの領域
から該マスク材料を除去するために、該マスク上にエッ
チング媒体を提供して該上部表面層に対応する表面領域
を該エッチング媒体に露出する工程と、該上部表面層の
所望の厚さに到達するまで該露出された表面領域で該上
部表面層から表面材料の一部を除去しながら、同時に該
マスク材料を除去して該露出された表面領域を修正する
工程と、を含む方法。 - 【請求項２】 前記エッチング媒体は、イオンビームエ
ッチング法に使用されるイオンビームを具備して、前記
マスク材料と前記表面材料とを除去する請求項１記載の
方法。 - 【請求項３】 該エッチング媒体は、反応イオンエッチ
ング法に使用される反応イオンビームを具備して、該マ
スク材料と該表面材料とを除去する請求項１記載の方
法。 - 【請求項４】 該エッチング媒体は、化学補助イオンビ
ームエッチング法に使用されるイオンビームを具備し
て、該マスク材料と該表面材料とを除去する請求項１記
載の方法。 - 【請求項５】 該マスク材料は、フォトレジスト材料を
具備する請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 該マスク材料は、誘電体材料を具備する
請求項１記載の方法。 - 【請求項７】 該上部表面層は、圧電層を具備する請求
項１記載の方法。 - 【請求項８】 該上部表面層は、電極層を具備する請求
項１記載の方法。 - 【請求項９】 該上部表面層は、不動態層を具備する請
求項１記載の方法。 - 【請求項１０】 該バルク音響波デバイスは、フィルム
バルク音響波共振器を具備する請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 該バルク音響波デバイスは、フィルム
バルク音響波フィルタを具備する請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 該バルク音響波デバイスは、積層クリ
スタルフィルタを具備する請求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 該バルク音響波デバイスは、複数の個
別のバルク音響デバイスチップを具備する請求項１記載
の方法。 - 【請求項１４】 厚さ不均一プロファイルを決定するた
めに該デバイスの厚さをマッピングする工程をさらに含
む請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 該マッピング工程は、該デバイス表面
にわたって該デバイスの共振周波数を測定することによ
って実行される請求項１３記載の方法。 - 【請求項１６】 該マッピング工程は、該音響波発生制
御層の１つの厚さを測定することによって実行される請
求項１３記載の方法。 - 【請求項１７】 該上部表面層の厚さ不均一プロファイ
ルは、該上部表面層が厚さ調整を必要とする複数の場所
を具備し、該マスクは前記複数の場所に対応する複数の
部分を有し、該マスク材料は前記複数の部分で選択的に
除去され該マスクのさらなる不均一プロファイルを提供
する請求項１記載の方法。 - 【請求項１８】 該マスク材料は、１度に１部分ずつ、
レーザビームによって該複数の部分で選択的に除去され
る請求項１７記載の方法。 - 【請求項１９】 基板と該基板に形成される複数の音響
波発生層および制御層とを具備するバルク音響波デバイ
スを同調するシステムであって、該デバイスは、表面材
料から作られる上部表面層と、該上部表面層にわたる厚
さ不均一プロファイルを備えた厚さとを有し、該バルク
音響波デバイスは動作周波数を有し、これは該上部表面
層の厚さによって部分的に変動し、該動作周波数は、該
上部表面層の上部に設けられたマスク材料から作られた
マスクを通して該上部表面層の厚さを調整することによ
って調整することができるシステムであって、該システ
ムは、該デバイスの上に位置し、該上部表面層の厚さ不
均一性に部分的に基づいて該マスクのさらなる不均一プ
ロファイルを提供するために該マスク材料を除去するた
めの手段と、該マスクの上に位置し、該マスク上にエッ
チング媒体を提供して、少なくとも１つのマスクの領域
から該マスク材料を除去して該上部表面層の対応する表
面領域を該エッチング媒体に露出し、かつ、該上部表面
層の所望の厚さに到達するまで前記露出された表面領域
で前記上部表面層から前記表面材料の一部を除去しなが
ら、同時に前記マスク材料を除去して前記露出された表
面領域を修正するための手段と、を具備するシステム。 - 【請求項２０】 該マスク材料はフォトレジスト材料で
あり、前記システムは、該フォトレジスト材料を露光す
るための光源をさらに具備し、該光源は、不均一な強度
プロファイルを有して、該デバイス表面にわたる該フォ
トレジスト材料の露光深さを制御する請求項１９記載の
システム。 - 【請求項２１】 該マスク材料はフォトレジスト材料で
あり、前記システムは、該フォトレジスト材料を露光す
るための光源をさらに具備し、該フォトレジスト材料
は、異なる場所で該光源の浸透深さを制御するために、
光吸収材料を具備して光源を減衰する請求項１９記載の
システム。 - 【請求項２２】 該マスク材料は誘電体材料であり、前
記システムは、該誘電体材料を除去するためのレーザビ
ームをさらに具備し、該レーザビームは、不均一な強度
プロファイルを有して、該デバイス表面にわたる該誘電
体材料の除去を制御する請求項１９記載のシステム。 - 【請求項２３】 該マスク材料は誘電体材料であり、前
記システムは、１度に該マスクの１つの場所で該誘電体
材料を除去するためのレーザビームと、該レーザビーム
を他の場所へ該デバイスに対して面に沿う方向に動かす
スキャン機構と、をさらに具備する請求項１９記載のシ
ステム。 - 【請求項２４】 該マスク材料は誘電体材料であり、前
記システムは、該マスクのさらなる不均一プロファイル
にしたがって該誘電体材料を除去するための粒子ビーム
を提供するために粒子源をさらに具備する請求項１９記
載のシステム。 - 【請求項２５】 該上部表面層の不均一性は、該上部表
面層が厚さ調整を必要とする複数の場所を具備し、該マ
スクは、前記複数の場所に対応する複数の部分を有し、
前記システムは、該マスクのさらなる不均一プロファイ
ルを提供するために、該マスクの前記複数の部分で、１
度に１部分ずつ、該マスク材料を選択的に除去するため
のレーザビームをさらに具備する請求項１９記載のシス
テム。 - 【請求項２６】 該上部表面層の不均一プロファイルを
得るために、マッピング機構をさらに具備する請求項１
９記載のシステム。 - 【請求項２７】 該上部表面層の不均一プロファイルを
マッピングするために、周波数測定装置をさらに具備す
る請求項１９記載のシステム。
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