JP2003101360A - 弾性表面波素子の電極パターン形成方法 - Google Patents

弾性表面波素子の電極パターン形成方法

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JP2003101360A
JP2003101360A JP2001285164A JP2001285164A JP2003101360A JP 2003101360 A JP2003101360 A JP 2003101360A JP 2001285164 A JP2001285164 A JP 2001285164A JP 2001285164 A JP2001285164 A JP 2001285164A JP 2003101360 A JP2003101360 A JP 2003101360A
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resist
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ultraviolet light
acoustic wave
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Kenji Sakaguchi
坂口  健二
Toshiyuki Fuyutsume
冬爪  敏之
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Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容易にレジストパターンの形状異常の発生が
防止され、さらには完全にその発生を防止することが可
能な弾性表面波素子の電極パターン形成方法を提供す
る。 【解決手段】 圧電基板1の表面にレジスト2を形成
し、圧電基板1の表面上方にフォトマスク5を設けて紫
外光にてレジスト2を露光処理することで圧電基板1表
面にレジストパターン2aを形成し、さらにこの圧電基
板1の表面上に導体膜7を成膜し、レジストパターン2
aをリフトオフ法により除去することで、弾性表面波素
子の電極パターンを形成する電極パターン形成方法であ
って、圧電基板1の所定厚みに対して、圧電基板1中に
て吸収されることにより圧電基板1の裏面に到達しない
波長の紫外光を用いて、露光処理を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、たとえばSAW
(Surface Acoustic Wave)フィルタに代表される弾性
表面波素子の電極パターン形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、弾性表面波素子の電極パターン形
成方法としては、以下に示す方法が用いられれるのが一
般的である。まず、タンタル酸リチウム(LiTa
3)やニオブ酸リチウム(LiNbO3)などの圧電基
板の表面にレジストを形成し、このレジスト上にフォト
マスクを設ける。次に、g線(波長436nm)やi線
(波長365nm)と呼ばれる紫外光を圧電基板の表面
上方から照射することによって露光処理が行なわれ、さ
らに現像を行なうことによりレジストパターンが形成さ
れる。つづいて、圧電基板の表面にAlなどの導体膜を
成膜した後、圧電基板表面に残存するレジストをその上
面に成膜された導体膜ごと除去する。これにより、レジ
ストパターンによって被覆されなかった圧電基板表面に
電極パターンが形成される。
【0003】しかしながら、上記電極形成方法では、図
11に示したように、露光処理においてフォトマスク5
の透過口6を介して圧電基板1表面に照射された紫外光
は、その大部分がレジスト2を透過して圧電基板1内へ
と進入する。圧電基板1内へと進入した紫外光は圧電基
板1の裏面側において乱反射し、この乱反射した紫外光
が再び圧電基板1の表面に戻って本来露光されてはいけ
ない部分のレジストに達し、感光されてしまうという不
具合が生ずる場合があった。特に、圧電基板の裏面が粗
面化処理されている場合は乱反射が大きくなる。この結
果、後の現像処理によって形成されるレジストパターン
が、当初意図した形状とは異なる形状となってしまい、
所望の電極パターンが得られなくなってしまうという問
題が発生していた。特にこの不具合は、レジストパター
ンの線幅あるいはスペース幅が1μm程度以下の場合に
顕著になることが知られている。
【0004】この問題を解決する方法として、特開平1
0−233641号公報に開示された電極パターン形成
方法がある。これは、圧電基板の裏面側に予め反射防止
膜を形成した上で電極パターンの形成を行なう方法であ
る。具体的には、反射防止膜として照射する紫外光の波
長に対して吸収性を有する染料を含有した有機高分子膜
が使用される。図12に示したように、露光処理におい
てフォトマスク5の透過口6を介してレジスト2に照射
された紫外光のうちの一部が、レジスト2を透過して圧
電基板1内に進入した場合に、この紫外光が圧電基板1
の裏面側に形成された反射防止膜3によって吸収され、
圧電基板1裏面での反射が阻止される。これにより、レ
ジストパターンの形状異常の発生が抑止される。なお、
反射防止膜3の下面に形成された裏面導体膜4は、露光
処理工程中に行なわれる熱処理によって発生する静電気
を外部に逃がすためのものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
電極パターン形成方法を用いた場合には、反射防止膜を
形成する工程が余分に必要となるため、工程が長くなり
製造コストの増大につながっていた。また、圧電基板と
反射防止膜の屈折率が異なるため、界面からの反射光を
完全に無くすことはできず、わずかな紫外光の反射は避
けられない。このため、完全にレジストパターンの形状
異常の発生を防止するには至っていなかった。
【0006】したがって、本発明の目的は、容易にレジ
ストパターンの形状異常の発生が防止され、さらには完
全にその発生を防止することが可能な弾性表面波素子の
電極パターン形成方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明における弾性表面
波素子の電極パターン形成方法は、圧電基板の表面にレ
ジストを形成し、圧電基板の表面上方にフォトマスクを
設けて紫外光にてレジストを露光処理した後に、圧電基
板の表面上に導体膜を形成し、レジストを除去する弾性
表面波素子の電極パターン形成方法であって、圧電基板
の所定厚みに対して、圧電基板中にて吸収されることに
より圧電基板の裏面に到達しない波長以下の紫外光を用
いて、露光処理を行なう。
【0008】上記の弾性表面波素子の電極パターン形成
方法を用いることにより、紫外光が圧電基板中において
吸収されて圧電基板裏面に到達しないため、設計通りの
電極パターンを得ることが可能となる。また、従来行な
われていた圧電基板裏面に反射防止膜を形成する工程が
不要となるため、工程の短縮化および製造コストの削減
が図られる。
【0009】さらには、短波長の紫外光で露光すること
により、0.25μm以下の線幅あるいはスペース幅を
有するレジストパターンの形成が可能となるため、さら
なる弾性表面波素子の微細化が可能となる。また、露光
処理における紫外光の焦点深度は紫外光の波長に反比例
することから、これまでと同じ程度の線幅あるいはスペ
ース幅を有するレジストパターンの形成においては、焦
点深度が大幅に大きくなり、高価な装置であるステッパ
ーの露光エリアを拡大することができるため、処理量が
向上し製造コストの削減につながる。
【0010】上記本発明における弾性表面波素子の電極
パターン形成方法は、たとえば、露光処理は、所望のレ
ジスト線幅よりも僅かに広い幅の開口を有するフォトマ
スクを使用して行なわれ、断面形状が逆テーパ形状とな
るようにレジストを形成していることが望ましい。
【0011】上記のように、所望のレジスト線幅より僅
かに広い幅の開口を有するフォトマスクを使用すること
により、比較的小さな露光量で所望の幅にレジストパタ
ーンを制御することが可能となる。また、形成されるレ
ジストパターンの断面形状を逆テーパ形状とすることに
より、レジストを剥離する際に剥離液がレジストの底面
(圧電基板との界面)に浸透し易く、レジストの剥離性
が向上する。
【0012】上記本発明における弾性表面波素子の電極
パターン形成方法は、たとえば、圧電基板がタンタル酸
リチウム基板であり、その基板厚みが0.2mm以上で
ある場合には、紫外光の波長が265nm以下であるこ
とが望ましい。
【0013】上記のように、圧電基板として厚みが0.
2mm以上のタンタル酸リチウム基板を使用し、露光処
理に用いる紫外光として波長が265nm以下の波長の
紫外光を用いることで、紫外光が圧電基板中において吸
収され、圧電基板の裏面にまで到達しなくなるため、設
計通りの電極パターンを得ることが可能となる。
【0014】上記本発明における弾性表面波素子の電極
パターン形成方法は、たとえば、圧電基板がニオブ酸リ
チウム基板であり、その基板厚みが0.2mm以上であ
る場合に、紫外光の波長が305nm以下であることが
望ましい。
【0015】上記のように、圧電基板として厚みが0.
2mm以上のニオブ酸リチウム基板を使用し、露光処理
に用いる紫外光として波長が305nm以下の波長の紫
外光を用いることで、紫外光が圧電基板中において吸収
され、圧電基板の裏面にまで到達しなくなるため、設計
通りの電極パターンを得ることが可能となる。
【0016】上記本発明における弾性表面波素子の電極
パターン形成方法は、たとえば、紫外光にKrFまたは
ArFのエキシマレーザ光を用い、レジストに化学増幅
型ネガ型フォトレジストを用いていることが好ましい。
【0017】上述の265nm以下の波長の紫外光を実
現する手段としては、KrFエキシマレーザ露光装置や
ArFエキシマレーザ露光装置があり、これらと化学増
幅型ネガ型フォトレジストを組み合わせることにより、
上述の0.25μm以下の線幅あるいはスペース幅を有
するレジストパターンの形成が可能となる。
【0018】上記本発明における弾性表面波素子の電極
パターン形成方法は、たとえば、レジストのパターン
が、1μm以下の線幅またはスペース幅を有する場合に
有効である。
【0019】上述の通り、1μm以下の線幅またはスペ
ース幅を有する電極パターンの形成をリフトオフ法によ
って行なう場合にあっては、圧電基板裏面における反射
光の影響で所望のレジストパターンが得られなくなるた
め、1μm以下の線幅またはスペース幅を有する電極パ
ターンをリフトオフ法によって形成する場合に、本発明
の弾性表面波素子の電極パターン形成方法が有効とな
る。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図を参照して説明する。なお、本実施の形態では、
ネガ型レジスト工程を用いて弾性表面波素子の電極パタ
ーンを形成している。
【0021】(電極パターン形成方法)図1から図6
は、本実施の形態における弾性表面波素子の電極パター
ン形成方法を説明するための各工程ごとの断面図であ
る。本実施の形態では、図1に示すように、厚さ0.2
mmの圧電基板1を使用する。この圧電基板1として
は、たとえば、タンタル酸リチウム基板やニオブ酸リチ
ウム基板を使用する。なお、これら圧電基板の裏面側は
予め粗面化処理が施されている。この粗面化処理は、弾
性表面波素子が周波数選択素子として機能するために、
圧電基板表面に形成された入力電極から発生する表面波
とバルク波のうち、表面波のみを出力電極に伝えること
を目的に施されるものである。すなわち、圧電基板内部
に伝播するバルク波を圧電基板裏面において散乱させる
ことにより、出力電極に与える影響を低く抑えるための
処理である。
【0022】まず、図2に示したように、この圧電基板
1の表面をHMDS(ヘキサメチルジシラザン)により
疎水化処理した後に、有機高分子材料からなるレジスト
2を形成する。HDMS処理は、圧電基板とレジストと
の密着性を向上させるために行なわれる。また、レジス
ト2は、たとえば圧電基板1表面に回転塗布することで
膜形成されるものである。
【0023】このレジスト2となる有機高分子材料とし
ては、近年のパターンの微細化に伴い、より微細加工に
適した化学増幅型ネガ型フォトレジストが使用される。
この化学増幅型ネガ型フォトレジストは、有機溶剤中に
酸発生剤と溶解抑止剤とを含み、紫外光を受けた場合に
これら成分が互いに作用することによって選択的に現像
液に可溶の部分と不溶の部分とを形成することが可能な
フォトレジスト材料である。この化学増幅型ネガ型フォ
トレジストを用いることにより、後の現像工程において
所望のレジストパターンが圧電基板表面から除去される
ことなく、残存することとなる。なお、本発明のように
ウエハ裏面からの反射光がない場合には、ポジ型フォト
レジストを使用することはできない。これは、後に行な
われるレジストの除去工程において好適である逆テーパ
形状のレジストを形成することができず、順テーパ形状
となってしまうためである。
【0024】次に、図3に示したように、圧電基板1の
表面から一定の距離を隔ててフォトマスク5を設置す
る。このフォトマスク5は、たとえば、光透過性を有す
る板状体の所定部分に光を遮光する遮光膜を施したもの
であり、遮光膜が形成されていない部分は光を透過する
透過口6となっている。フォトマスク5の設置後、この
フォトマスク5の上方から、紫外光を圧電基板1表面に
向かって照射する。この紫外光としては、圧電基板1中
において吸収される短波長の紫外光を使用する。照射さ
れた紫外光のうち、透過口6に達した紫外光は、透過口
6を透過してレジスト2に到達する。これにより、レジ
スト2の一部が露光され、レジストパターン2aが形成
される。
【0025】つづいて、現像処理を行なう。本実施の形
態ではネガ型フォトレジストを採用しているため、アル
カリ性現像液によって露光されていない部分のレジスト
が圧電基板1表面から除去されることにより、リフトオ
フ法に適した逆テーパ形状のレジストパターン2aのみ
が圧電基板1表面に残存し、図4に示した構造が得られ
る。
【0026】この後、図5に示したように、圧電基板1
の表面に導体膜7を成膜する。成膜する具体的な手法と
しては、たとえば、蒸着法やスパッタリング法などが適
用可能である。この結果、圧電基板1表面の露出部分の
みならず、レジストパターン2a上にも導体膜7が形成
される。
【0027】つづいて、残存しているレジストパターン
2aをその上に形成された導体膜7ごとリフトオフ法に
より剥離除去することによって、圧電基板1表面に所望
のパターンの電極が形成される(図6参照)。なお、S
AWフィルタの場合には、IDT(Interdigital Trans
ducer)と呼ばれる入力電極と出力電極が交互に噛み合
うように配設された櫛型電極パターンが形成される。
【0028】(作用・効果)上記の電極パターン形成方
法を用いて弾性表面波素子の電極パターンを形成するこ
とにより、圧電基板中において紫外光が吸収されるた
め、従来発生していた圧電基板裏面における紫外光の反
射が完全になくなり(図7参照)、設計通りの電極パタ
ーンが確実に得られるようになる。また、従来、圧電基
板裏面における紫外光の反射を防止するために設けられ
ていた反射防止膜を形成する必要がなくなるため、製造
工程の短縮化およびこれに伴う製造コストの削減が図ら
れる。さらには、短波長の紫外光を用いて露光処理を行
なうことにより、0.25μm以下の線幅あるいはスペ
ース幅を有するレジストパターンの形成が可能となるた
め、さらなる弾性表面波素子の微細化が可能となる。
【0029】(紫外光の波長の決定方法)上記において
説明した電極パターンの形成方法は、圧電基板中におい
て紫外光が完全に吸収されることで圧電基板裏面におけ
る紫外光の反射をなくすものである。一般に光が物質中
において吸収されるためには、その物質のバンドギャッ
プが照射される光のエネルギー(波長)と一致するか、
光エネルギーよりも小さいことが必要である。あるい
は、電子との共鳴によってエネルギーを電子に受け渡し
光が吸収される。したがって、すべての物質が光を吸収
するわけではなく、また物質によって吸収可能な光の波
長は異なる。さらには、光が通過する物質の厚みによっ
てもその物質中において完全に光が吸収されるか否かに
影響がでる。したがって、上記方法にて電極パターンを
形成するためには、予め圧電基板内で光が完全に吸収さ
れる波長を確認する必要がある。以下に、本発明者によ
って行なわれたタンタル酸リチウム基板およびニオブ酸
リチウム基板の吸収可能な紫外光の波長の確認実験の測
定方法および測定結果を示す。
【0030】(測定方法)図8は、本発明者によって行
なわれた実験に使用された装置の構成を示す概略図であ
る。図に示したように、光源10からは紫外光検出器1
1へと向かって一定の強度I0の紫外光が照射される。
この紫外光の光路上に所定厚みの圧電基板1を挿入し、
紫外光検出器11により圧電基板1を透過した紫外光の
強度Iを測定することで透過率を算出した。この透過率
は、入射光強度I0に対する透過光強度Iの百分率で表
される。なお、入射光強度I0の測定は、圧電基板1を
挿入しない状態での紫外光検出器11によって検出され
た紫外光の強度を用いた。
【0031】(測定結果)上述の測定方法により、圧電
基板1中を透過する紫外光の透過率を測定した結果を図
9に示す。なお、本測定結果は、タンタル酸リチウム基
板およびニオブ酸リチウム基板の基板厚みtをともに
0.2mmとした場合を示している。また、光源から照
射される紫外光の波長は200nm〜500nmの範囲
とし、ステップを5nmとしている。
【0032】図からわかるように、タンタル酸リチウム
基板では、紫外光の波長を265nm以下とすること
で、紫外光が完全に圧電基板中において吸収されること
が確認された。また、ニオブ酸リチウム基板において
は、紫外光の波長を305nm以下とすることで、完全
に紫外光が吸収されることが確認された。これにより、
タンタル酸リチウム基板では265nm以下の波長の紫
外光を使用して露光することで、また、ニオブ酸リチウ
ム基板では305nm以下の波長の紫外光を使用して露
光することで、圧電基板の裏面における紫外光の反射が
完全に防げることが確認された。なお、305nm以下
の波長の紫外光としては、KrFのエキシマレーザ光
(波長248nm)、ArFのエキシマレーザ光(波長
193nm)が知られており、さらに短波長の光源とし
てF2(163nm)が知られている。
【0033】このように、使用する圧電基板に完全に吸
収される紫外光の波長を予め測定し、この結果をもとに
露光処理の条件を決定することにより、弾性表面波素子
の電極パターン形成において設計通りの良好なパターニ
ングが行なえるようになる。
【0034】(実施例)上述の測定結果を踏まえて、K
rFのエキシマレーザ光(波長248nm)を用いて、
厚さ0.2mmのタンタル酸リチウム基板に電極パター
ンを形成した場合のレジストパターンの電子顕微鏡写真
を図10(a)に示す。この場合の露光量は、50mJ
/cm2であり、デザインルールは0.2μmである。
この電子顕微鏡写真は、圧電基板表面に形成されたレジ
ストパターンの端面を斜め上方からみたものであり、逆
テーパ形状のレジストパターンが下方に位置する圧電基
板から上方に突出して形成されていることが確認でき
る。また、レジストパターン間の圧電基板表面にはレジ
スト残渣がなく、形状異常が全く発生していないことが
確認できる。このため、所望の電極パターンの形成を実
現することが可能な設計通りのレジストパターンを得ら
れたことがわかる。この結果、本方法を用いて電極パタ
ーンを形成することにより、5GHzのSAWフィルタ
に適用可能な弾性表面波素子が製造可能となる。
【0035】なお、比較のために、図10(b)に従来
の裏面反射防止膜を用いた場合のレジストパターンの電
子顕微鏡写真を示した。使用した圧電基板は、厚さ0.
2mmのタンタル酸リチウム基板であり、紫外光はi線
(365nm)を使用し、その露光量は150mJ/c
2であり、デザインルールは0.6μmである。な
お、この電子顕微鏡も上述の角度と同じ角度から撮影し
たものである。この場合、裏面反射防止膜を設けても裏
面からの反射は完全になくならず、レジストパターン間
の圧電基板表面にレジスト残渣が付着しており、所望の
レジストパターンが得られていないことがわかる。な
お、本デザインルールは、2GHzのSAWフィルタに
対応する。
【0036】以上のように、上述の実施の形態において
は、圧電基板の材質をタンタル酸リチウムあるいはニオ
ブ酸リチウムとした場合を例示して説明を行なったが、
特にこれらに限定されるものではない。これらは、特に
RF(Radio-Frequency)フィルタとして用いられる弾
性表面波素子の基板材料に適したものであり、他の基板
材料としては、IF(Intermediate-Frequency)フィル
タに好適のホウ酸リチウム単結晶(Li247)やラ
ンガサイト単結晶(La3Ga5SiO14)などが考えら
れる。
【0037】また、上述の実施の形態では、使用する圧
電基板の厚みを0.2mmとした場合を例示したが、当
然にこれに限定されるものではなく、弾性表面波素子を
製造する上で好ましい厚みである0.15mm〜0.5
mm程度の範囲であればどの程度の基板厚みとしてもよ
い。ただし、上述の通り、圧電基板中で完全に吸収され
る紫外光の波長は、圧電基板の厚みによって変化するた
め、予め上述の実験を行なって露光処理に使用する紫外
光の波長を決定する必要がある。
【0038】このように、今回開示した上記実施の形態
はすべての点で例示であって、制限的なものではない。
本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定さ
れ、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲
内でのすべての変更を含むものである。
【0039】
【発明の効果】本発明により、容易にレジストパターン
の形状異常の発生が防止され、かつその発生を完全に防
止することが可能となるため、設計通りのレジストパタ
ーンを得ることが可能となる。これにより、従来の弾性
表面波素子の電極パターン形成方法に比べ、高精度に電
極パターンを形成することが可能となる。また、従来必
要であった裏面反射防止膜を形成する必要がないため、
簡便かつ低コストで電極パターンの形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するための圧電基板の断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するためのレジスト塗布後の圧電基板の断
面図である。
【図3】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するための露光工程時の圧電基板の断面図
である。
【図4】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するためのレジストパターン形成後の圧電
基板の断面図である。
【図5】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するための導体膜形成後の圧電基板の断面
図である。
【図6】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を説明するためのレジストパターン剥離後の圧電
基板の断面図である。
【図7】 本発明の実施の形態における電極パターン形
成方法を用いた場合の効果を説明するための模式図であ
る。
【図8】 露光処理工程において用いる紫外光の波長を
決定するための実験装置の構成を説明するための概略図
である。
【図9】 上記実験装置において測定された紫外光の透
過率を示した図である。
【図10】 (a)は、本発明の電極パターン形成方法
を用いて形成された圧電基板のレジストパターンの電子
顕微鏡写真であり、(b)は、比較のための従来の方法
を用いて形成された圧電基板のレジストパターンの電子
顕微鏡写真である。
【図11】 従来の弾性表面波素子の電極パターン形成
方法における問題点を説明するための模式図である。
【図12】 他の従来の弾性表面波素子の電極パターン
形成方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 圧電基板、2 レジスト、2a レジストパター
ン、5 フォトマスク、6 透過口、7 導体膜、10
光源、11 紫外光検出器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H097 CA12 CA13 FA10 GB00 JA02 LA20 5J097 AA28 AA32 EE09 HA02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧電基板の表面にレジストを形成し、前
    記圧電基板の表面上方にフォトマスクを設けて紫外光に
    て前記レジストを露光処理した後に、前記圧電基板の表
    面上に導体膜を形成し、前記レジストを除去する弾性表
    面波素子の電極パターン形成方法であって、 前記圧電基板の所定厚みに対して、前記圧電基板中にて
    吸収されることにより前記圧電基板の裏面に到達しない
    波長以下の紫外光を用いて、前記露光処理を行なう、弾
    性表面波素子の電極パターン形成方法。
  2. 【請求項2】 前記露光処理は、所望のレジスト線幅よ
    りも僅かに広い幅の開口を有するフォトマスクを使用し
    て行なわれ、断面形状が逆テーパ形状となるように前記
    レジストを形成した、請求項1に記載の弾性表面波素子
    の電極パターン形成方法。
  3. 【請求項3】 前記圧電基板がタンタル酸リチウム基板
    であり、その基板厚みが0.2mm以上である場合に、
    前記紫外光の波長を265nm以下とした、請求項1ま
    たは2に記載の弾性表面波素子の電極パターン形成方
    法。
  4. 【請求項4】 前記圧電基板がニオブ酸リチウム基板で
    あり、その基板厚みが0.2mm以上である場合に、前
    記紫外光の波長を305nm以下とした、請求項1また
    は2に記載の弾性表面波素子の電極パターン形成方法。
  5. 【請求項5】 前記紫外光にKrFまたはArFのエキ
    シマレーザ光を用い、前記レジストに化学増幅型ネガ型
    フォトレジストを用いた、請求項1から4のいずれかに
    記載の弾性表面波素子の電極パターン形成方法。
  6. 【請求項6】 前記レジストのパターンが、1μm以下
    の線幅またはスペース幅を有する、請求項1から5のい
    ずれかに記載の弾性表面波素子の電極パターン形成方
    法。
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