JP2003078375A - 弾性表面波素子の製造方法及び弾性表面波素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 この発明は一方の面に電極が形成される基板
の他方の面を粗面に形成しても、基板を吸着保持した際
に、その粗面が一方の面に転写されるのを防止した弾性
表面波素子の製造方法を提供することにある。 【解決手段】 ウエーハ状の基板１１の一方の面に電極
が形成される弾性表面波素子の製造方法において、上記
基板を所定の厚さにラッピングする工程と、ラッピング
された基板の両面を鏡面加工する工程と、鏡面加工され
た基板の他方の面に非加工領域が所定間隔に形成される
ように粗面化する工程とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は通信用フィルタ、
遅延器、発信器などに用いられる弾性表面波素子の製造
方法及び弾性表面波素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性表面波素子は、テレビ用チューナな
どの信号フィルタとして古くから民生利用されている。
近年は携帯電話に代表される移動体通信用フィルタとし
ての需要が著しく、加えて利用周波数が高帯域化する方
向にある。

【０００３】図７に弾性表面波素子の一般的な構成を示
す。電波・音波１を受けた基板２に伝播する弾性波に
は、基板２の表面に沿って伝播する表面波３と、基板２
の内部を伝播するバルク波４が発生する。

【０００４】弾性表面波素子の基板２としては、圧電性
を示すタンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）やニオブ酸
リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、水晶などが用いられてい
る。これは、圧電性基板２の表面上に周期的なメタルス
トリップの電極５を設けて電圧印加することで、基板２
の表面に沿って伝播する表面波の中から励振した周波数
信号を取り出せるフィルタ機能が得られるからである。

【０００５】従来、上記弾性波素子は以下の手順で製造
されていた。まず、結晶インゴットをウエーハ状にスラ
イスして基板を形成し、この基板の周縁部をべべリング
する。ついで、基板の両面をラッピングし、さらにポリ
ッシングした後、洗浄して一方の面にメタルストリップ
の電極を形成する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、弾性表面波
３の周波数が高くなるにつれて、メタルストリップの電
極５の線幅も狭く微細化する。弾性表面波素子の設計
上、おおよそ２ＧＨｚ以上の周波数に対しては半導体デ
バイスと同等レベルのサブミクロン線幅が必須となって
くる。

【０００７】加えて、電極５の縁幅の分布は弾性表面波
３の設計周波数に対する誤差を生む。このため、弾性表
面波素子の製造工程の中でも露光工程の電極線幅の微細
化と均一性を満足し得る基板の平坦平滑性が要求されて
いる。

【０００８】上記基板２としては、リチウムタンタレー
トを３インチ径もしくは４インチ径にした厚み３５０μ
ｍ程度のウエーハが用いられる。この基板は、一方の面
が弾性表面波素子を形成する平滑な鏡面に形成され、他
方の面は弾性表面波３の干渉反射波６の発生を抑止する
ために粗面に加工される。基板２の他方の面を粗面に加
工する方法としては一般的にラッピングやサンドブラス
ィングが行われる。

【０００９】しかしながら、基板２の一方の面である表
面にメタルストリップの電極５を形成するための露光方
法を考慮すると、基板２の他方の面である裏面を粗面に
形成していることが問題となる。つまり、露光において
は、マスクパターンを基板の表面上に光照射して転写す
るということが行われるが、その際、基板２は平坦平滑
なチャック面に吸引保持される。基板２がチャック面に
吸引保持されると、このチャック面に吸引された基板裏
面の粗面の凹凸が表面に必ず反映されることになる。

【００１０】平坦度が劣る基板２の表面にサブミクロン
オーダの線幅の電極５を形成すると、その線幅などに分
布を生む要因になる。これにより、選択周波数に誤差が
生じるようになり、素子製造の歩留まり低下となる。

【００１１】基板２の表面に裏面の凹凸が反映されるの
を防止するためには、基板を十分に厚くすればよいが、
基板材料は高価であるから、コストの大幅な上昇を招く
ことになる。基板２の表裏両面を鏡面加工した状態で、
表面に電極５を形成した後、裏面を粗面に加工するとい
うことも考えられるが、形成された電極の保護及び加工
後の洗浄といったプロセスの繁雑さ、製造コストを考慮
すると、現実的ではない。

【００１２】この発明は、干渉反射波の発生を抑止する
ために基板の裏面を粗面に形成しても、その粗面の凹凸
形状が表面に反映されることがないようにした弾性表面
波素子の製造方法及び弾性表面波素子を提供することに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ウエ
ーハ状の基板の一方の面に電極が形成される弾性表面波
素子の製造方法において、上記基板を所定の厚さにラッ
ピングする工程と、ラッピングされた基板の両面を鏡面
加工する工程と、鏡面加工された基板の他方の面に非加
工領域が所定間隔に形成されるように粗面化する工程と
を具備したことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法
にある。

【００１４】請求項２の発明は、上記基板を粗面化され
た他方の面を基準にしてチャッキングする工程と、チャ
ッキングされた基板の一方の面に上記電極を形成する工
程とを具備したことを特徴とする請求項１記載の弾性表
面波素子の製造方法にある。

【００１５】請求項３の発明は、上記粗面化する工程
は、マスクを介してのサンドブラスト加工であることを
特徴とする請求項１又は請求項２記載の弾性表面波素子
の製造方法にある。

【００１６】請求項４の発明は、サンドブラスト加工時
に上記マスクを上記基板に対して相対的に移動させるこ
とを特徴とする請求項３記載の弾性表面波素子の製造方
法にある。

【００１７】請求項５の発明は、上記粗面化する工程の
後に上記基板の他方の面をエッチングする工程を備えて
いることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか
に記載の弾性表面波素子の製造方法にある。

【００１８】請求項６の発明は、基板の一方の面に電極
が形成された弾性表面波素子において、上記基板の他方
の面に所定間隔毎に突起が形成されていることを特徴と
する弾性表面波素子にある。

【００１９】請求項７の発明は、上記突起の先端は、同
一平面上に位置していることを特徴とする請求項６記載
の弾性表面波素子にある。

【００２０】この発明によれば、鏡面加工された基板の
他方の面を、非加工領域を残して粗面化したことで、基
板をその他方の面を基準にしてチャッキングするように
しても、非加工領域によって他方の面の凹凸が一方の面
に反映されるのが防止される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施の形態を
図面を参照しながら説明する。

【００２２】図１はこの発明の弾性表面波素子の製造工
程を示す。弾性表面波素子は、まずタンタル酸リチウ
ム、ニオブ酸リチウム、水晶などの単結晶インゴットを
ワイヤソーや内周刃ブレードを用いてウエーハ状の基板
１１（図２、図４に示す）に切断する。この工程をスラ
イス工程Ｓ１とする。

【００２３】スライス工程Ｓ１で得られた基板１１は、
べべリング工程Ｓ２で端面が角度２２度のテーパ面に面
取り加工される。面取り加工はテーパ角度が２２度の砥
石で研削加工される。その砥石には粒径１〜５０μｍの
ダイヤモンド砥粒を結合剤で固めたものが用いられる。

【００２４】つぎに、両面ラッピング工程Ｓ３で基板１
の表裏両面をラッピング加工する。両面ラッピング加工
の方法としては、基板１１を２枚の剛体定盤で挟持し、
そこに遊離砥粒を供給しながら上記基板１１を最終仕上
げ厚みよりも５〜５０μｍ厚く加工する。この段階で、
基板１１に残留するうねりや反りのほとんどが除去され
る。

【００２５】つぎに、両面ポリッシング工程Ｓ４で基板
１１の表裏両面をポリッシング加工する。両面ポリッシ
ング加工の方法としては、ポリウレタン素材の不織布が
貼られた２枚の剛体定盤で上記基板１１を挟持し、そこ
に粒径約０．１μｍのコロイダルシリカ砥粒を供給しな
がら基板１１の表裏両面を同時に鏡面加工する。

【００２６】この両面ポリッシング加工においては、基
板１１を加圧する基準面が運動しているので、平均効果
により均一な加圧が行え、結果として形状崩れが小さ
く、平坦平滑な基板１１が得られる。

【００２７】ポリッシング加工された基板１１は、サン
ドブラスティング工程で裏面だけが粗面に加工される。
このサンドブラスティング工程Ｓ５は、図２に示すよう
にマスク１２を用いて行われる。マスク１２は多数の通
孔１３が規則的に形成されており、このマスク１２は、
裏面を上側にして図示しないテーブルなどの上面にほぼ
水平に設置された基板１１の、上記裏面に所定の間隔で
近接して配置される。

【００２８】上記マスク１２は、たとえばタンタル（Ｔ
ａ）板に上記通孔１３として１ｍｍ×１ｍｍの角孔を
１．２ｍｍピッチで多数形成した構造になっている。基
板１１のポリッシング加工された表面は、取り扱い時に
傷が付く虞があるから、シート１４によって被覆してお
く。

【００２９】基板１１の上方には砥粒１５を噴射する複
数のノズル体１６が配置されていて、各ノズル体１６か
ら噴射された砥粒１５はマスク１２の通孔１３を通って
基板１１の裏面に衝突する。それによって、基板１１の
裏面は次第に粗くなる。

【００３０】ノズル体１６から砥粒１５を噴射させると
き、マスク１２は駆動装置１７によって駆動され、基板
１の裏面に残る鏡面を小さくする。つまり、マスク１２
は図３に示すように、四角形の通孔１３の角部Ｅが同図
にＣで示す半径ｒの円運動をするよう基板１に対して揺
動させる。ただし、各通孔１３の対角線方向に対向位置
する一対の角部Ｅの間隔を２Ｈすると、ｒ＜Ｈであり、
その差はできるだけ小さいほうがよい。それによって、
基板１の裏面には、図２に示すようにマスク１２の通孔
１３以外の部分によってサンドブラスティングされない
非加工領域として錘状の突起１８が規則的に形成される
ことになる。

【００３１】マスク１２の円運動の半径ｒを通孔１３の
対角線方向に対向位置する一対の角部Ｅの間隔２Ｈの約
半分の寸法Ｈにできるだけ近づけることで、突起１８の
先端の平坦面を最小化することができる。つまり、先端
に平坦面がほとんどない突起１８を通孔１３のピッチと
ほぼ同じ１．２ｍｍピッチで形成することができる。

【００３２】なお、駆動装置１７によってマスク１２を
揺動運動させたが、マスク１２に変わり基板１１をマス
ク１２に対して揺動運動させるようにしてもよく、要は
マスク１２を基板１１に対して相対的に揺動運動させれ
ばよい。

【００３３】このようにして基板１１の裏面をサンドブ
ラスティング加工したならば、エッチング工程Ｓ６によ
って基板１１をエッチングする。このエッチング工程で
は、エッチング液に弗酸と硝酸とが用いられる。基板１
１の裏面だけをサンドブラスティング加工すると、その
表面と裏面との面性状の違いに起因して反りが発生する
が、エッチング加工することで、加工変質層が除去され
るため、基板１の反りを矯正することができる。

【００３４】エッチング工程Ｓ６の後、片面ポリッシン
グ工程Ｓ７によって基板１１の表面だけが最終的な鏡面
に仕上げ加工される。この片面ポリッシング工程Ｓ７
は、ポリウレタン素材のスエードタイプクロスと、粒径
０．０５μｍ程度のコロイダルシリカ砥粒を用いる。

【００３５】つぎに、洗浄工程Ｓ８によって基板１１に
付着残留する加工砥粒や異物を洗浄除去した後、素子形
成工程Ｓ９では基板１１の表面に電波・音波を励振させ
るためのメタルストリップの電極２１を形成する。電極
２１の形成は、上記基板１１の表面にレジスト塗布、露
光、現像、エッチング、レジスト除去といったホトグラ
フィー工程によって行われる。

【００３６】電極２１を形成する際、とくに露光工程に
おいては、図４に示すように基板１１の裏面を真空チャ
ックや静電チャックなどのチャック２２の平坦面２２ａ
によって吸着保持する。その際、基板１の裏面の凹凸形
状が表面に転写される虞がある。

【００３７】しかしながら、上記基板１１の裏面は、両
面ポリッシング工程Ｓ４でポリッシング加工された面を
非加工領域として残した多数の突起１８が規則的に形成
されている。

【００３８】そのため、各突起１８の先端は同一平面上
に位置することになるから、裏面がチャック２２の平坦
面２２ａに吸着保持された基板１は、その裏面がサンド
ブラスティング工程Ｓ５で粗面に形成されていても、そ
の裏面の凹凸形状が表面に転写されることがほとんどな
い。

【００３９】つまり、弾性表面波の干渉反射波の発生を
抑止するために、基板１１の裏面を粗面に加工しても、
その粗面によって表面に形成されるメタルストリップの
電極２１の形状精度が損なわれることがないから、弾性
表面波素子の周波数特性の改善、とくに選択周波数に対
する誤差を小さくすることができる。

【００４０】図５（ａ）はこの発明の方法によって作ら
れた弾性表面波素子の選択周波数特性ＦＱ_１を示してお
り、同図（ｂ）は従来の方法によって作られた弾性表面
波素子の選択周波数特性ＦＱ_２を示している。この発明
の方法によって作られた弾性表面波素子によれば、従来
に比べて選択周波数特性の誤差が少なくなることが分か
る。

【００４１】上記一実施の形態ではマスク１２に形成さ
れる通孔１３を矩形状としたが、図６に示すようにマス
ク１２ａには円形の通孔１３ａを所定のピッチで多数形
成するようにしてもよい。

【００４２】その場合、マスク１２ａは、対向する４つ
の通孔１３ａが同図に実線で示す位置から鎖線で示す位
置に順次移動するよう、駆動装置１７によって駆動す
る。このときの通孔１３ａの移動距離ｒ_１は、対向する
一対の通孔１３ａの間隔を２Ｈ _１とすると、ｒ_１＜Ｈ_１
である。

【００４３】それによって、基板１１の裏面には、通孔
１２ａが矩形状の場合と同様、非加工領域として錘状の
突起１７を規則的に形成することができる。

【００４４】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、基板の
裏面を粗面に形成しても、その粗面の凹凸が表面に転写
されるのを防止できるから、基板の表面に電極を高い形
状精度で形成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係る弾性表面波素子
の製造工程図。

【図２】サンドブラスティング工程の説明図。

【図３】サンドブラスティング工程におけるマスクの駆
動を説明するための図。

【図４】裏面が粗面化された基板をチャックに吸着保持
して電極を形成する説明図。

【図５】この発明によって作られた弾性表面波素子と従
来の弾性表面波素子との選択周波数特性を比較した図。

【図６】この発明の他の実施の形態を示すサンドブラス
ティング工程におけるマスクの駆動を説明するための
図。

【図７】一般的な弾性表面波素子の説明図。

【符号の説明】

１１…基板 １２…マスク １３…通孔 １６…ノズル体 １７…駆動装置 １８…突起 ２１…電極 ２２…チャック

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエーハ状の基板の一方の面に電極が形
   成される弾性表面波素子の製造方法において、 上記基板を所定の厚さにラッピングする工程と、 ラッピングされた基板の両面を鏡面加工する工程と、 鏡面加工された基板の他方の面に非加工領域が所定間隔
   に形成されるように粗面化する工程とを具備したことを
   特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
2. 【請求項２】 上記基板を粗面化された他方の面を基準
   にしてチャッキングする工程と、 チャッキングされた基板の一方の面に上記電極を形成す
   る工程と を具備したことを特徴とする請求項１記載の弾性表面波
   素子の製造方法。
3. 【請求項３】 上記粗面化する工程は、マスクを介して
   のサンドブラスト加工であることを特徴とする請求項１
   又は請求項２記載の弾性表面波素子の製造方法。
4. 【請求項４】 サンドブラスト加工時に上記マスクを上
   記基板に対して相対的に移動させることを特徴とする請
   求項３記載の弾性表面波素子の製造方法。
5. 【請求項５】 上記粗面化する工程の後に上記基板の他
   方の面をエッチングする工程を備えていることを特徴と
   する請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の弾性表面
   波素子の製造方法。
6. 【請求項６】 基板の一方の面に電極が形成された弾性
   表面波素子において、 上記基板の他方の面に所定間隔毎に突起が形成されてい
   ることを特徴とする弾性表面波素子。
7. 【請求項７】 上記突起の先端は、同一平面上に位置し
   ていることを特徴とする請求項６記載の弾性表面波素
   子。