JP2005191698A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる弾性表面波素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 圧電性基板２上に成膜された金属膜１１の膜厚分布を測定する工程と、櫛形電極３の形状パターンを有するマスク層１３を金属膜１１上に形成し、金属膜１１及び圧電性基板２のうちマスク層１３に覆われていない部分をエッチングすることにより櫛形電極３を形成する電極形成工程とを行う。そして、電極形成工程の際に、膜厚測定工程により測定された金属膜１１の膜厚分布に基づいて、圧電性基板２のエッチング深さを同一基板内で変化させることにより、複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を調整する。これにより、同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、弾性表面波素子の製造方法に関するものである。

近年、携帯電話等に内蔵される高周波回路用の部品として、圧電性基板上に櫛形電極が形成された弾性表面波フィルタや弾性表面波共振子などの弾性表面波素子が多く用いられている。弾性表面波素子は、従来から用いられてきた誘電体フィルタ等と比較して、小型化が可能であり且つ優れた電気特性を有している。

一般的に、弾性表面波素子は、次のようにして製造される。まず、圧電性基板上に金属膜が成膜される。次に、金属膜上に櫛形電極の形状パターンを有するマスク層が形成される。そして、金属膜のうちマスク層に覆われていない部分がエッチングされ、櫛形電極が形成される。最後に、圧電性基板が分割され、複数の弾性表面波素子が完成する。

ここで、弾性表面波素子の製造段階においては、その中心周波数が使用目的に応じて調整される。弾性表面波素子の中心周波数を調整する従来の方法としては、圧電性基板の材料を選択する方法、櫛形電極の高さを調整する方法（例えば特許文献１）、或いは所定の中心周波数になるまで圧電性基板の櫛形電極に覆われていない部分をエッチングする方法（例えば特許文献２、３）などがある。
特開２００３−１７９４５３号公報 特開平７−１５４１７９号公報 特開平５−０９０８６５号公報

しかしながら、例えば圧電性基板上に成膜される金属膜の膜厚が同一基板上において均一ではない場合には、櫛形電極の厚さも同一基板上において均一ではなくなる。或いは、金属膜上に形成されるマスク層のパターン幅が同一基板上において均一ではない場合には、櫛形電極の幅も同一基板上において均一ではなくなる。これらの結果、同一の圧電性基板から製造される複数の弾性表面波素子それぞれの中心周波数にばらつきが生じてしまうこととなる。上記した各特許文献１〜３では、同一の圧電性基板から製造される複数の弾性表面波素子の中心周波数を基板上において一様に調整する方法しか開示されておらず、同一基板上における上記したような中心周波数のばらつきを抑えることは困難であった。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる弾性表面波素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明による第１の弾性表面波素子の製造方法は、圧電性基板上の複数の素子領域のそれぞれに櫛形電極を形成し、複数の素子領域単位に圧電性基板を分割することにより弾性表面波素子を製造する方法であって、圧電性基板上に成膜された金属膜の膜厚分布を測定する膜厚測定工程と、櫛形電極の形状パターンを有するマスク層を金属膜上に形成し、金属膜及び圧電性基板のうちマスク層に覆われていない部分をエッチングすることにより櫛形電極を形成する電極形成工程とを備え、電極形成工程の際に、膜厚測定工程により測定された金属膜の膜厚分布に基づいて、圧電性基板のエッチング深さを同一基板内で変化させることにより、複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を調整することを特徴とする。

上記した第１の弾性表面波素子の製造方法では、圧電性基板のエッチング深さを、金属膜の膜厚分布に基づいて同一基板内で変化させている。ここで、圧電性基板のエッチング深さと中心周波数とには相関がある。例えば、圧電性基板のエッチング深さを深くすると中心周波数は小さくなり、エッチング深さを浅くすると中心周波数は大きくなる。従って、この製造方法によれば、同一の圧電性基板上における金属膜の膜厚の不均一さ（すなわち、櫛形電極の厚さの不均一さ）に起因する中心周波数のばらつきを、圧電性基板のエッチング深さを変化させることによる中心周波数の変化によって相殺することができるので、同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる。

また、第１の弾性表面波素子の製造方法は、電極形成工程の際に、プラズマエッチングによって圧電性基板をエッチングするとともに、プラズマエッチング装置において圧電性基板を載置する側の電極に印加するバイアス電力の電力値を選択することによって、圧電性基板のエッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴としてもよい。また、第１の弾性表面波素子の製造方法は、電極形成工程の際に、エッチングガスの流量比率を選択することによって、圧電性基板のエッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴としてもよい。また、第１の弾性表面波素子の製造方法は、電極形成工程の際に、圧電性基板を収容するチャンバ内の処理圧力を選択することによって、圧電性基板のエッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴としてもよい。

本発明者らは、（１）バイアス電力の電力値を選択する方法、（２）エッチングガスの流量比率を選択する方法、（３）圧電性基板を収容するチャンバ内の処理圧力を選択する方法、のうち少なくとも１つの方法を用いることにより、圧電性基板に対するエッチング深さを同一基板内において任意に変化させ得ることを見出した。従って、上記したいずれかの製造方法によれば、同一の圧電性基板上における金属膜の膜厚の不均一さに起因する中心周波数のばらつきを容易に抑えることができる。

また、本発明による第２の弾性表面波素子の製造方法は、圧電性基板上の複数の素子領域のそれぞれに櫛形電極を形成し、複数の素子領域単位に圧電性基板を分割することにより弾性表面波素子を製造する方法であって、圧電性基板上に成膜された金属膜上に櫛形電極の形状パターンを有するマスク層を形成するマスク形成工程と、マスク層のパターン幅の分布を測定するパターン幅測定工程と、金属膜のうちマスク層に覆われていない部分をエッチングすることにより櫛形電極を形成する電極形成工程とを備え、電極形成工程の際に、櫛形電極の側面をテーパ状に形成するとともに、パターン幅測定工程により測定されたマスク層のパターン幅の分布に基づいて、櫛形電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させることにより、複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を調整することを特徴とする。

上記した第２の弾性表面波素子の製造方法では、櫛形電極の側面をテーパ状に形成するとともに、櫛形電極の側面のテーパ角を、マスク層のパターン幅の分布に基づいて同一基板上で変化させている。ここで、櫛形電極の断面積と中心周波数とには相関がある。例えば、櫛形電極の断面積を大きくすると中心周波数は小さくなり、櫛形電極の断面積を小さくすると中心周波数は大きくなる。従って、この製造方法によれば、同一の圧電性基板内におけるマスク層のパターン幅の不均一さ（すなわち、櫛形電極の幅の不均一さ）に起因する中心周波数のばらつきを、櫛形電極の側面のテーパ角を変化させることによる中心周波数の変化によって相殺することができるので、同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる。

また、第２の弾性表面波素子の製造方法は、電極形成工程の際に、プラズマエッチングによって金属膜をエッチングするとともに、プラズマエッチング装置において圧電性基板を載置する側の電極に印加するバイアス電力の電力値を選択することによって、櫛形電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させることを特徴としてもよい。また、第２の弾性表面波素子の製造方法は、電極形成工程の際に、エッチングガスの流量比率を選択することによって、櫛形電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させることを特徴としてもよい。

本発明者らは、（４）バイアス電力の電力値を選択する方法、（５）エッチングガスの流量比率を選択する方法、のうち少なくとも１つの方法を用いることによって、櫛形電極の側面のテーパ角を同一基板上において任意に変化させ得ることを見出した。従って、この製造方法によれば、同一の圧電性基板上における櫛形電極の幅の不均一さに起因する中心周波数のばらつきを容易に抑えることができる。

なお、上記した第１及び第２の弾性表面波素子の製造方法において、圧電性基板は、圧電性材料からなる基板の他、非圧電性材料からなる基板上に圧電性材料の層が形成されているものも含む。

本発明による弾性表面波素子の製造方法によれば、同一基板上における中心周波数のばらつきを抑えることができる。

以下、添付図面を参照しながら本発明による弾性表面波素子の製造方法の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（第１の実施の形態）
まず、本発明による弾性表面波素子の製造方法の第１実施形態によって製造される中間生産物について説明する。図１は、本実施形態によって製造される中間生産物１を示す側面断面図である。なお、図１においては、中間生産物１の中央部分（図中Ｃ）及び周辺部分（図中Ｄ）を拡大して示している。図１を参照すると、中間生産物１は、圧電性基板２と、圧電性基板２上に形成された複数の櫛形電極（ＩＤＴ、Interdigital Transducer）３と、図示しない反射電極、電極パッド、及び保護膜とを備えている。

圧電性基板２は、例えばニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ₃）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ₃）、水晶などの圧電性材料からなるウェハ状の基板である。圧電性基板２は、主面上に複数の素子領域を有しており、複数の素子領域のそれぞれには所定数の櫛形電極３、反射電極、及び電極パッドが形成される。なお、後に詳述する弾性表面波素子の製造方法においては、複数の素子領域単位に圧電性基板２が分割されることにより、複数の弾性表面波素子が製造される。

複数の櫛形電極３は、例えばＡｌを主成分とする金属材料からなり、圧電性基板２上において櫛形状にそれぞれ形成されている。反射電極は、例えば櫛形電極３と同じ材料からなり、櫛形電極３を挟む位置に形成される。電極パッドは、例えば櫛形電極３と同じ材料からなり、配線パターンを介して櫛形電極３と電気的に接続されている。保護膜は、圧電性基板２、櫛形電極３、反射電極、及び電極パッドを覆う絶縁性の膜である。

櫛形電極３及び反射電極の厚さは、圧電性基板２上において不均一であり、櫛形電極３及び反射電極の形成位置によって異なっている。例えば、本実施形態では、図１に示すように圧電性基板２の中央部分の櫛形電極３の厚さが、圧電性基板２の周辺部分の櫛形電極３の厚さよりも薄くなっている。このように、櫛形電極３及び反射電極の厚さが圧電性基板２上において不均一なのは、櫛形電極３及び反射電極を形成するための金属膜を圧電性基板２上に成膜する際に、該金属膜の厚さを厳密に均一とすることが難しいからである。

中間生産物１においては、櫛形電極３及び反射電極の厚さが不均一であることに起因する、素子領域の中心周波数の領域間のばらつきを規定範囲内に調整するために、圧電性基板２に対するエッチング深さが同一基板内において変化している。例えば、本実施形態では、図１に示すように圧電性基板２の中央部分における圧電性基板２のエッチング深さＤ１が、圧電性基板２の周辺部分における圧電性基板２のエッチング深さＤ２よりも深くなっている。すなわち、櫛形電極３の厚さが比較的薄い部分においては圧電性基板２に対するエッチング深さが深くなっており、櫛形電極３の厚さが比較的厚い部分においては圧電性基板２に対するエッチング深さが浅くなっている。なお、圧電性基板２に対するエッチングは、圧電性基板２上に成膜された金属膜がエッチングされて櫛形電極３及び反射電極が形成される際に連続して行われてもよい。

次に、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法について説明する。図２は、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法を示すフローチャートである。また、図３及び図４は、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。図２〜図４を参照すると、本製造方法では、まず圧電性材料からなるウェハ状の圧電性基板２を準備する（Ｓ１０１）。続いて、圧電性基板２の主面２ａを洗浄し、洗浄した主面２ａ上に金属膜１１を成膜する（Ｓ１０２、図３（ａ））。なお、金属膜１１を成膜する際には、例えばＡｌを主成分とする金属材料をスパッタリング等によって主面２ａ上に成膜するとよい。

続いて、金属膜１１の膜厚分布を測定する（膜厚測定工程、Ｓ１０３）。すなわち、圧電性基板２の主面２ａ上における金属膜１１の膜厚分布を、蛍光Ｘ線等を用いて測定する。ここで、図５（ａ）及び図５（ｂ）は、金属膜１１の膜厚分布の典型例を示す断面図である。図５（ａ）は、圧電性基板２の中央部分における金属膜１１の厚さｔ１が、圧電性基板２の周辺部分における金属膜１１の厚さｔ２よりも薄い場合を示している。また、図５（ｂ）は、圧電性基板２の中央部分における金属膜１１の厚さｔ１が、圧電性基板２の周辺部分における金属膜１１の厚さｔ２よりも厚い場合を示している。図５（ａ）及び図５（ｂ）に示した例のように、金属膜１１の膜厚は、圧電性基板２の中央部分と周辺部分とにおいて互いに対照的である場合が多い。そして、測定した膜厚分布の傾向別に圧電性基板２を複数のグループに分別する（Ｓ１０４）。なお、膜厚分布の測定方法は、蛍光Ｘ線を用いる方法に限らず他の方法を用いてもよい。

続いて、金属膜１１上にレジストを塗布し、櫛形電極形状、反射電極形状、パッド電極形状、及び配線パターン形状の各形状を含む所定パターンに該レジストを露光して現像することによりマスク層１３を形成する（Ｓ１０５、図３（ｂ））。そして、ステップＳ１０４において分別したグループ毎に一つの圧電性基板２（試行基板）を選択する。選択した圧電性基板２に対するエッチング条件を各グループ毎に選択し（Ｓ１０６）、選択したエッチング条件によって金属膜１１をエッチングすることにより、櫛形電極３と、電極パッドの基礎部分となる入出力電極５と、図示しない反射電極及び配線パターンとを形成する（Ｓ１０７、図３（ｃ））。本実施形態では、金属膜１１をエッチングして櫛形電極３等を形成する際に、圧電性基板２のうち櫛形電極３等が設けられない部分についても所定深さまでエッチングを行う。なお、ステップＳ１０６及びステップＳ１０７は、本実施形態における電極形成工程である。そして、櫛形電極３等を形成後、マスク層１３を除去する。

ここで、図６は、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法において、金属膜１１及び圧電性基板２をエッチングするために用いられるプラズマエッチング装置であるＩＣＰ（誘導結合プラズマ：Inductive Coupling Plasma）装置１００を示す図である。図６を参照すると、ＩＣＰ装置１００は、チャンバ１０３、上部電極１０５、高周波電源１０７、バイアス電源１０９、ステージ１１１、冷却水導入口１１３、冷却水排出口１１５、ガス導入口１１７、及びガス排出口１１９を備えている。

チャンバ１０３は、金属膜１１が成膜された圧電性基板２を収容するための部分であり、その内部は高温・低圧に保たれる。上部電極１０５は、チャンバ１０３内に設けられており、例えば平板状コイルやらせん状コイルといった形状である。上部電極１０５は、例えば１３．５６ＭＨｚといった高周波電圧を発生する高周波電源１０７に電気的に接続されている。また、ステージ１１１は、チャンバ１０３内において上部電極１０５と対向するように設けられている。ステージ１１１は、導電性を有しており、バイアス電源１０９に電気的に接続されている。バイアス電源１０９は、ステージ１１１に所定のバイアス電力を印加する。上部電極１０５とステージ１１１との間には、高周波電源１０７によって誘導結合プラズマＰが発生する。誘導結合プラズマＰは、バイアス電力により生じる電界によってステージ１１１へ向けて加速される。

冷却水導入口１１３及び冷却水排出口１１５は、それぞれステージ１１１に接続されており、冷却水導入口１１３から導入された冷却水Ｆがステージ１１１内を通過して冷却水排出口１１５から排出されるしくみになっている。冷却水Ｆは、ステージ１１１上に載置される圧電性基板２を冷却するために導入される。

ガス導入口１１７は、チャンバ１０３内にエッチングガスＧ１を導入するためにチャンバ１０３に設けられている。また、ガス排出口１１９は、エッチングにより生じた排出ガスＧ２をチャンバ１０３内から排出するためにチャンバ１０３に設けられている。本実施形態では、エッチングガスＧ１として三塩化硼素ガス（ＢＣｌ_３）及び塩素ガス（Ｃｌ_２）を含む混合気体が用いられる。ガス導入口１１７から導入されたエッチングガスＧ１の一部は、誘導結合プラズマＰによって活性種（ラジカル）Ｒとなる。そして、活性種Ｒが圧電性基板２に到達することにより、金属膜１１及び圧電性基板２がエッチングされる。

ここで、ステップＳ１０６におけるエッチング条件の選択について説明する。すなわち、ステップＳ１０６においては、膜厚測定工程（Ｓ１０３）において測定された金属膜１１の膜厚分布に基づいて、圧電性基板２に対するエッチング速度分布が所定の分布となるようにエッチング条件を選択する。これにより、圧電性基板２のエッチング深さを同一基板内で変化させ、圧電性基板２の複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を規定範囲内に調整する。

例えば、図７は、圧電性基板２における二種類のエッチング速度分布の例を示すグラフである。すなわち、図７におけるグラフＡ１は、圧電性基板２の中心部におけるエッチング速度が速くなり、圧電性基板２の周辺部におけるエッチング速度が遅くなるような場合のエッチング速度分布を示している。また、グラフＡ２は、圧電性基板２の中心部におけるエッチング速度が遅くなり、圧電性基板２の周辺部におけるエッチング速度が速くなるような場合のエッチング速度分布を示している。

膜厚測定工程（Ｓ１０３）において、図５（ａ）に示した膜厚分布（圧電性基板２の中心部分の膜厚ｔ１が薄く、圧電性基板２の周辺部分の膜厚ｔ２が厚い）を金属膜１１が有している場合には、グラフＡ１のようなエッチング速度分布となるようにエッチング条件を選択することが好ましい。また、膜厚測定工程（Ｓ１０３）において、図５（ｂ）に示した膜厚分布（圧電性基板２の中心部分の膜厚ｔ１が厚く、圧電性基板２の周辺部分の膜厚ｔ２が薄い）を金属膜１１が有している場合には、グラフＡ２のようなエッチング速度分布となるようにエッチング条件を選択することが好ましい。このようにエッチング条件を選択することにより、同一基板上において櫛形電極３及び反射電極が薄い部分では圧電性基板２のエッチング深さを深くし、櫛形電極３及び反射電極が厚い部分では圧電性基板２のエッチング深さを浅くして（例えば図１参照）、同一の圧電性基板２上における金属膜１１の膜厚の不均一さに起因する各素子領域の中心周波数のばらつきを容易に抑えることができる。このようなエッチング条件の選択方法としては、例えば以下に説明する３つの方法がある。

（１）バイアス電力の電力値を選択する方法
この方法は、図６に示したＩＣＰ装置１００のバイアス電源１０９におけるバイアス電力の電力値を選択することにより、所望のエッチング速度分布を実現する方法である。すなわち、比較的小さなバイアス電力値を選択することにより、グラフＡ１のように圧電性基板２の中心部におけるエッチング速度を速くし、圧電性基板２の周辺部におけるエッチング速度を遅くすることができる。また、比較的大きなバイアス電力値を選択すれば、グラフＡ２のように圧電性基板２の中心部分におけるエッチング速度を遅くし（エッチング深さＤ１を浅くし）、周辺部分におけるエッチング速度を速くする（エッチング深さＤ２を深くする）ことができる。

（２）エッチングガスの流量比率を選択する方法
この方法は、ＩＣＰ装置１００においてガス導入口１１７から導入されるエッチングガスＧ１に含まれるガス成分の流量比率を選択することにより、所望のエッチング速度分布を実現する方法である。ここで、図８（ａ）に示すグラフＡ３〜Ａ７は、本実施形態においてエッチングガスＧ１として用いられるＢＣｌ_３及びＣｌ_２の流量比率（ＢＣｌ_３［ｓｃｃｍ］／Ｃｌ_２［ｓｃｃｍ］）をそれぞれ５／２５、１０／２０、１５／１５、２０／１０、及び２５／５と設定したときの、圧電性基板２におけるエッチング深さの径方向の分布を測定したグラフである。なお、図８（ａ）において、圧電性基板２の直径は３インチ（７６．２ｍｍ）である。また、図８（ｂ）に示すグラフＡ８は、図８（ａ）における各流量比率での、圧電性基板２の中心部分のエッチング深さ（図２のＤ１）と周辺部分のエッチング深さ（図２のＤ２）との差Ｄ１−Ｄ２を示すグラフであり、差Ｄ１−Ｄ２の値が大きいほど、圧電性基板２の中心部分におけるエッチング深さが周辺部分のエッチング深さよりも深いことを示している。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すとおり、流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）が大きいほど、圧電性基板２の中心部分におけるエッチング深さが周辺部分におけるエッチング深さよりも浅くなっており、流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）が小さいほど、圧電性基板２の中心部分におけるエッチング深さが周辺部分におけるエッチング深さよりも深くなっている。換言すれば、比較的大きな流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）を選択することにより、図７のグラフＡ２のように圧電性基板２の中心部分におけるエッチング速度を遅くし（エッチング深さＤ１を浅くし）、周辺部分におけるエッチング速度を速くする（エッチング深さＤ２を深くする）ことができる。また、比較的小さな流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）を選択することにより、図７のグラフＡ１のように圧電性基板２の中心部分におけるエッチング速度を速くし（エッチング深さＤ１を深くし）、周辺部分におけるエッチング速度を遅くする（エッチング深さＤ２を浅くする）ことができる。

なお、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すデータを測定した際の、他のエッチング条件は以下のとおりである。
処理圧力：１．０［Ｐａ］
高周波電源の電力量：３００Ｗ
バイアス電源の電力量：１００Ｗ
ステージ温度：２０℃
処理時間：１００秒

（３）圧電性基板を収容するチャンバ内の処理圧力を選択する方法
この方法は、ＩＣＰ装置１００のチャンバ１０３内の処理圧力を選択することにより、所望のエッチング速度分布を実現する方法である。ここで、図９（ａ）に示すグラフＡ９〜Ａ１３は、チャンバ１０３内の処理圧力［Ｐａ］をそれぞれ０．５、０．７、１．０、１．５、及び２．０に設定したときの、圧電性基板２におけるエッチング深さの径方向の分布を測定したグラフである。また、図９（ｂ）に示すグラフＡ１４は、図９（ａ）における各処理圧力での、圧電性基板２の中心部分のエッチング深さ（図２のＤ１）と周辺部分のエッチング深さ（図２のＤ２）との差Ｄ１−Ｄ２を示すグラフである。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すとおり、処理圧力が大きいほど、圧電性基板２の中心部分におけるエッチング深さが周辺部分におけるエッチング深さよりも浅くなっており、処理圧力が小さいほど、圧電性基板２の中心部分におけるエッチング深さが周辺部分におけるエッチング深さよりも浅くなっている。換言すれば、比較的大きな処理圧力を選択することにより、図７のグラフＡ２のように圧電性基板２の中心部分におけるエッチング速度を遅くし（エッチング深さＤ１を浅くし）、周辺部分におけるエッチング速度を速くする（エッチング深さＤ２を深くする）ことができる。また、比較的小さな処理圧力を選択することにより、図７のグラフＡ１のように圧電性基板２の中心部分におけるエッチング速度を速くし（エッチング深さＤ１を深くし）、周辺部分におけるエッチング速度を遅くする（エッチング深さＤ２を深くする）ことができる。

なお、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すデータを測定した際の、他のエッチング条件は以下のとおりである。
流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）：１５［ｓｃｃｍ］／１５［ｓｃｃｍ］
高周波電源の電力量：３００Ｗ
バイアス電源の電力量：１００Ｗ
ステージ温度：２０℃
処理時間：１００秒

なお、ステップＳ１０６においてエッチング条件を選択する際には、上記した（１）〜（３）の方法のうち、いずれか一つの方法を用いてもよいし、複数の方法を複合させて用いてもよい。

再び図２を参照する。上記のように、圧電性基板２上に櫛形電極３、入出力電極５、及び反射電極などを形成した後、圧電性基板２上における中心周波数分布を測定する（Ｓ１０８）。すなわち、試行基板における複数の素子領域それぞれの中心周波数特性を例えばウェハプローバを用いて測定し、各素子領域の位置を考慮して中心周波数分布を求める。そして、この中心周波数分布に基づいて、金属膜１１及び圧電性基板２に対するエッチング条件を見直す。すなわち、複数の素子領域の中心周波数が規定範囲内に有る場合には、ステップＳ１０６において選択したエッチング条件をそのまま用いて以下の工程を行う。また、複数の素子領域の中心周波数が所定の範囲内に無い場合には、ステップＳ１０４において分別された各グループから試行基板を再び選択し、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８を繰り返し行う（Ｓ１０９）。

続いて、ステップＳ１０４において分別されたグループ毎にステップＳ１０９において妥当性が確認されたエッチング条件に従って、残りの圧電性基板２（量産基板）上の金属膜１１をエッチングして櫛形電極３、入出力電極５等を形成する（Ｓ１１０）。なお、ステップＳ１０９及びＳ１１０は、本実施形態における電極形成工程である。

続いて、量産基板における複数の素子領域それぞれの中心周波数を、上記したステップＳ１０８と同様にして測定する（Ｓ１１１）。これにより、複数の素子領域の中心周波数が規定範囲内に有ることを確認する。

続いて、入出力電極５上に嵩上げ電極を形成する（Ｓ１１２）。まず、圧電性基板２、櫛形電極３、入出力電極５、及び反射電極を覆うようにＣｒ等からなるバリア層１８を形成する（図４（ａ））。圧電性基板２、櫛形電極３、入出力電極５、及び反射電極を覆っているこのバリア層１８はマスク１７除去時に除去される。次に圧電性基板２、櫛形電極３、入出力電極５、及び反射電極を覆うように例えばＡｌ、又は主成分としてＡｌを含有の合金を含む材料からなる金属膜１５を形成する（図４（ａ））。次に、金属膜１５上にレジストを塗布し、金属膜１５上において入出力電極５に対応する位置にレジストが残るように露光及び現像を行う。これにより、図４（ｂ）に示すように、金属膜１５上において入出力電極５に対応する位置にマスク１７が形成される。そして、図４（ｃ）に示すように、金属膜１５のうちマスク１７に覆われていない部分をエッチングすることによって、入出力電極５上に嵩上げ電極７を形成する。こうして、入出力電極５及び嵩上げ電極７を含む電極パッド８が形成される。

続いて、圧電性基板２、櫛形電極３、電極パッド８、及び反射電極等を覆う保護膜９を形成する（Ｓ１１３）。以上の工程によって、図１に示した中間生産物１が形成される。そして、この中間生産物１を各素子領域に分割することにより（Ｓ１１４）、複数の弾性表面波素子が完成する。

以上に説明した本実施形態に係る弾性表面波素子の製造方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法では、電極形成工程（Ｓ１０６及びＳ１０７）の際に、膜厚測定工程（Ｓ１０３）において測定された金属膜１１の膜厚分布に基づいて、圧電性基板２に対するエッチング深さを同一基板内で変化させている。そして、同一の圧電性基板２内における金属膜１１の膜厚の不均一さ（すなわち、櫛形電極３及び反射電極の厚さの不均一さ）に起因する各素子領域の中心周波数のばらつきを、圧電性基板２に対するエッチング深さを同一基板内において変化させることによって相殺している。従って、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法によれば、同一基板上における各素子領域の中心周波数のばらつきを抑えることができる。

（第２の実施の形態）
続いて、本発明による弾性表面波素子の製造方法の第２実施形態について説明する。図１０は、本実施形態によって製造される中間生産物１２を示す側面断面図である。なお、図１０においても図１と同様に、中間生産物１２の中央部分及び周辺部分を拡大して示している。図１０を参照すると、中間生産物１２は、圧電性基板１４と、圧電性基板１４上に形成された複数の櫛形電極４と、図示しない反射電極、電極パッド、及び保護膜とを備えている。

圧電性基板１４は、第１実施形態の圧電性基板２と同様に、圧電性材料からなるウェハ状の基板であり、主面上に複数の素子領域を有する。また、複数の櫛形電極４は、例えばＡｌを主成分とする金属材料からなり、圧電性基板１４上において櫛形状にそれぞれ形成されている。反射電極は、櫛形電極４を挟む位置に形成される。電極パッド及び保護膜の構成は、第１実施形態と同様である。

本実施形態においては、櫛形電極４及び反射電極は、その断面が台形状に形成されており、上面よりも面積が広い下面において圧電性基板１４に接している。そして、櫛形電極４及び反射電極の上面の幅は、複数の櫛形電極４及び反射電極において互いに不均一であり、櫛形電極４及び反射電極の圧電性基板１４上における形成位置によって異なっている。例えば、本実施形態では、図１０に示すように、圧電性基板１４の中央部分に位置する櫛形電極４の上面の幅が圧電性基板１４の周辺部分の櫛形電極４の上面の幅よりも狭くなっている。このように、櫛形電極４及び反射電極の上面の幅が不均一なのは、櫛形電極４及び反射電極を形成する際に、これらの電極形状のパターンを有するマスク層のパターン幅を厳密に均一とすることが難しいからである。

中間生産物１２においては、櫛形電極４及び反射電極を形成する際のマスク層のパターン幅が不均一であることに起因する、素子領域の中心周波数の領域間のばらつきを規定範囲内に調整するために、櫛形電極４及び反射電極の側面がテーパ状に形成されており、且つテーパ角が同一基板内において変化している。例えば、本実施形態では、図１０に示すように、圧電性基板１４の中央部分における櫛形電極４の側面のテーパ角θ１が、圧電性基板１４の周辺部分における櫛形電極４の側面のテーパ角θ２よりも大きくなっている。すなわち、櫛形電極４の上面の幅が比較的狭い部分（マスク層のパターン幅が比較的狭い部分）においては櫛形電極４の側面のテーパ角が大きくなっており、櫛形電極４の上面の幅が比較的広い部分（マスク層のパターン幅が比較的広い部分）においては櫛形電極４の側面のテーパ角が小さくなっている。このように、圧電性基板１４の中心部分及び周辺部分のそれぞれにおける櫛形電極４の断面積（すなわち櫛形電極４の質量）を互いに近づけることによって、素子領域の中心周波数の領域間のばらつきを小さく抑えることができる。

なお、本実施形態において、櫛形電極４及び反射電極の側面がテーパ状に形成されるとは、櫛形電極４及び反射電極の長手方向と直交する断面の形状が略台形状を呈しているとともに、該断面における下辺（すなわち圧電性基板１４と接する側の辺）の長さが上辺の長さよりも長いような形状に櫛形電極４及び反射電極が形成されることをいう。また、櫛形電極４及び反射電極において対向する両側面のテーパ角は、互いに一致していなくてもよい。

次に、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法について説明する。図１１は、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法を示すフローチャートである。また、図１２及び図１３は、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。図１１〜図１３を参照すると、本製造方法では、まず圧電性材料からなるウェハ状の圧電性基板１４を準備する（Ｓ２０１）。続いて、圧電性基板１４の主面１４ａを洗浄し、洗浄した主面１４ａ上に金属膜１１を成膜する（Ｓ２０２、図１２（ａ））。

続いて、金属膜１１上にレジストを塗布し、櫛形電極形状、反射電極形状、パッド電極形状、及び配線パターン形状の各形状を含む所定パターンに該レジストを露光して現像することによりマスク層１３を形成する（マスク形成工程、Ｓ２０３、図１２（ｂ））。そして、マスク層１３のうち櫛形電極及び反射電極に相当する部分のパターン幅を測定する（パターン幅測定工程、Ｓ２０４）。すなわち、圧電性基板１４上におけるマスク層１３のパターン幅の分布を、例えば線幅測定器や測長ＳＥＭを用いて測定する。ここで、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、圧電性基板１４上におけるマスク層１３のパターン幅の分布の典型例を示す断面図である。図１４（ａ）は、圧電性基板１４の中央部分におけるマスク層１３のパターン幅Ｗ１が、圧電性基板２の周辺部分におけるマスク層１３のパターン幅Ｗ２よりも狭い場合を示している。また、図１４（ｂ）は、パターン幅Ｗ１がパターン幅Ｗ２よりも広い場合を示している。図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示した例のように、マスク層１３のパターン幅は、圧電性基板１４の中央部分と周辺部分とにおいて互いに対照的である場合が多い。そして、測定したパターン幅分布の傾向別に圧電性基板１４を複数のグループに分別する（Ｓ２０５）。なお、マスク層１３のパターン幅の測定方法としては、線幅測定器や測長ＳＥＭを用いる方法に限らず他の方法を用いてもよい。

続いて、ステップＳ２０５において分別したグループ毎に一つの圧電性基板１４（試行基板）を選択する。そして、選択した圧電性基板１４に対するエッチング条件を各グループ毎に選択し（Ｓ２０６）、選択したエッチング条件によって金属膜１１をエッチングすることにより、櫛形電極４と、入出力電極６と、図示しない反射電極及び配線パターンとを形成する（Ｓ２０７、図１２（ｃ））。なお、ステップＳ２０６及びステップＳ２０７は、本実施形態における電極形成工程である。そして、櫛形電極４等を形成後、マスク層１３を除去する。なお、本実施形態の電極形成工程（Ｓ２０６及びＳ２０７）において用いられるプラズマエッチング装置の構成は、第１実施形態において説明したＩＣＰ１００の構成と同様である。

ここで、ステップＳ２０６におけるエッチング条件の選択について説明する。すなわち、ステップＳ２０６においては、パターン幅測定工程（Ｓ２０４）において測定されたマスク層１３のパターン幅の分布に基づいて、櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角が圧電性基板１４上において所定の分布となるようにエッチング条件を選択する。これにより、櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させ、圧電性基板１４の複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を規定範囲内に調整する。

例えば、図１５は、櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角に関する、圧電性基板１４上における分布の例を示すグラフである。すなわち、図１５におけるグラフＡ１５は、圧電性基板１４の中心部における櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角が大きくなり、圧電性基板１４の周辺部における櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角が小さくなるような場合のテーパ角分布を示している。また、グラフＡ２は、圧電性基板１４の中心部分におけるテーパ角が小さくなり、圧電性基板２の周辺部分におけるテーパ角が大きくなるような場合のテーパ角分布を示している。

パターン幅測定工程（Ｓ２０４）において、図１４（ａ）に示したパターン幅分布（圧電性基板１４の中心部分におけるマスク層１３のパターン幅が狭く、圧電性基板１４の周辺部分におけるマスク層１３のパターン幅が広い）をマスク層１３が有している場合には、グラフＡ１５のようなテーパ角分布となるようにエッチング条件を選択することが好ましい。また、パターン幅測定工程（Ｓ２０４）において、図１４（ｂ）に示したパターン幅分布（圧電性基板１４の中心部分におけるパターン幅が広く、圧電性基板１４の周辺部分におけるパターン幅が狭い）をマスク層１３が有している場合には、グラフＡ１６のようなテーパ角分布となるようにエッチング条件を選択することが好ましい。このようにエッチング条件を選択することにより、同一基板上においてマスク層１３のパターン幅が狭い部分では櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角を大きくし、マスク層１３のパターン幅が広い部分では櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角を小さくして、同一の圧電性基板１４上に形成されるマスク層１３のパターン幅の不均一さに起因する各素子領域の中心周波数のばらつきを容易に抑えることができる。このようなエッチング条件の選択方法としては、例えば以下に説明する２つの方法がある。

（４）バイアス電力の電力値を選択する方法
この方法は、図６に示したＩＣＰ装置１００のバイアス電源１０９におけるバイアス電力の電力値を選択することにより、所望のテーパ角分布を実現する方法である。すなわち、比較的小さなバイアス電力値を選択することにより、グラフＡ１５のように、圧電性基板１４の中心部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を大きくし、圧電性基板１４の周辺部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を小さくすることができる。また、比較的大きなバイアス電力値を選択すれば、グラフＡ１６のように、圧電性基板１４の中心部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を小さくし、圧電性基板１４の周辺部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を大きくすることができる。

（５）エッチングガスの流量比率を選択する方法
この方法は、ＩＣＰ装置１００においてガス導入口１１７から導入されるエッチングガスＧ１に含まれるガス成分の流量比率を選択することにより、所望のテーパ角分布を実現する方法である。すなわち、本実施形態においてエッチングガスＧ１として用いられるＢＣｌ_３及びＣｌ_２の流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）として比較的小さな流量比率を選択することにより、グラフＡ１５のように、圧電性基板１４の中心部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を大きくし、圧電性基板１４の周辺部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を小さくすることができる。また、比較的大きな流量比率（ＢＣｌ_３／Ｃｌ_２）を選択すれば、グラフＡ１６のように、圧電性基板１４の中心部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を小さくし、圧電性基板１４の周辺部分における櫛形電極４及び反射電極のテーパ角を大きくすることができる。

なお、ステップＳ２０６においてエッチング条件を選択する際には、上記した（４）、（５）の方法のうち、いずれか一つの方法を用いてもよいし、複数の方法を複合させて用いてもよい。

再び図１１を参照する。上記のように、圧電性基板１４上に櫛形電極４、入出力電極６、及び反射電極などを形成した後、圧電性基板１４上における中心周波数分布を測定する（Ｓ２０８）。なお、このステップＳ２０８における中心周波数の測定方法は、第１実施形態とにおける中心周波数の測定方法と同様である。そして、この中心周波数分布に基づいて、金属膜１１に対するエッチング条件を見直す。すなわち、複数の素子領域の中心周波数が規定範囲内に有る場合には、ステップＳ２０６において選択したエッチング条件をそのまま用いて以下の工程を行う。また、複数の素子領域の中心周波数が所定の範囲内に無い場合には、ステップＳ２０５において分別された各グループから試行基板を再び選択し、ステップＳ２０６〜ステップＳ２０８を繰り返し行う（Ｓ２０９）。

続いて、ステップＳ２０９において妥当性が確認されたエッチング条件に従って、残りの圧電性基板１４（量産基板）上の金属膜１１をエッチングして櫛形電極４、入出力電極６等を形成する（Ｓ２１０）。なお、ステップＳ２０９及びＳ２１０は、本実施形態における電極形成工程である。

続いて、量産基板における複数の素子領域それぞれの中心周波数を測定する（Ｓ２１１）。続いて、入出力電極５上に嵩上げ電極７を形成する（Ｓ２１２、図１３（ａ）〜図１３（ｃ））。なお、ステップＳ２１２における嵩上げ電極７の形成方法は、第１実施形態と同様である。こうして、入出力電極６及び嵩上げ電極７を含む電極パッド１６が形成される。

続いて、圧電性基板１４、櫛形電極４、電極パッド１６、及び反射電極等を覆う保護膜９を形成する（Ｓ２１３）。以上の工程によって、図１０に示した中間生産物１２が形成される。そして、この中間生産物１２を各素子領域に分割することにより（Ｓ２１４）、複数の弾性表面波素子が完成する。

以上に説明した本実施形態に係る弾性表面波素子の製造方法は、以下の効果を有する。すなわち、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法では、電極形成工程（Ｓ２０６及びＳ２０７）の際に、パターン幅測定工程（Ｓ２０４）において測定されたマスク層１３のパターン幅の分布に基づいて、櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させている。そして、同一の圧電性基板１４上におけるマスク層１３のパターン幅の不均一さ（すなわち、櫛形電極及び反射電極の幅の不均一さ）に起因する各素子領域の中心周波数のばらつきを、櫛形電極４及び反射電極の側面のテーパ角を同一基板上において変化させることによって相殺している。従って、本実施形態による弾性表面波素子の製造方法によれば、同一基板上における各素子領域の中心周波数のばらつきを抑えることができる。

本発明による弾性表面波素子の製造方法は、上記した各実施形態に限られるものではなく、他に様々な変形が可能である。例えば、第１実施形態では、圧電性基板に対するエッチング深さの分布を同一基板内で変化させることにより、中心周波数のばらつきを抑えている。また、第２実施形態では、櫛形電極及び反射電極の側面にテーパ角を設け、圧電性基板上における該テーパ角の分布を同一基板上で変化させることにより、中心周波数のばらつきを抑えている。これら第１実施形態による方法と第２実施形態による方法とは、併せて実施することが可能である。すなわち、圧電性基板上に金属膜を形成した後、金属膜の膜厚を測定する。そして、金属膜上にマスク層を形成した後、マスク層のパターン幅を測定する。続いて、金属膜の膜厚分布及びマスク層のパターン幅分布に基づいて、中心周波数が規定範囲内におさまるようにエッチング条件を選択し、金属膜及び圧電性基板をエッチングする。このようにして櫛形電極及び反射電極を形成することにより、同一基板上における各素子領域の中心周波数のばらつきをより効果的に抑えることができる。

また、上記した各実施形態の他に、例えば図６に示したＩＣＰ装置１００の高周波電源１０７における電力を調整することによっても、圧電性基板に対するエッチング深さ、或いは櫛形電極及び反射電極の側面のテーパ角を同一基板内において変化させることが可能である。

図１は、第１実施形態によって製造される中間生産物を示す側面断面図である。 図２は、第１実施形態による弾性表面波素子の製造方法を示すフローチャートである。 図３は、第１実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。 図４は、第１実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。 図５（ａ）及び図５（ｂ）は、金属膜の膜厚分布の典型例を示す断面図である。 図６は、金属膜及び圧電性基板をエッチングするために用いられるプラズマエッチング装置であるＩＣＰ装置を示す図である。 図７は、圧電性基板における二種類のエッチング速度分布の例を示すグラフである。 図８（ａ）に示すグラフは、本実施形態においてエッチングガスとして用いられるＢＣｌ_３及びＣｌ_２の流量比率を選択したときの、圧電性基板におけるエッチング深さの径方向の分布を測定したグラフである。また、図８（ｂ）に示すグラフは、図８（ａ）における各流量比率での、圧電性基板の中心部分のエッチング深さと周辺部分のエッチング深さとの差を示すグラフである。 図９（ａ）に示すグラフは、チャンバ内の処理圧力を選択したときの、圧電性基板におけるエッチング深さの径方向の分布を測定したグラフである。また、図９（ｂ）に示すグラフは、図９（ａ）における各処理圧力での、圧電性基板の中心部分のエッチング深さと周辺部分のエッチング深さとの差を示すグラフである。 図１０は、第２実施形態によって製造される中間生産物を示す側面断面図である。 図１１は、第２実施形態による弾性表面波素子の製造方法を示すフローチャートである。 図１２は、第２実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１３は、第２実施形態による弾性表面波素子の製造方法を説明するための断面図である。 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、圧電性基板上におけるマスク層のパターン幅の分布の典型例を示す断面図である。 図１５は、櫛形電極及び反射電極の側面のテーパ角に関する、圧電性基板上における分布の例を示すグラフである。

符号の説明

１…中間生産物、２…圧電性基板、３…櫛形電極、４…櫛形電極、５…入出力電極、６…入出力電極、７…嵩上げ電極、８…電極パッド、９…保護膜、１１…金属膜、１３…マスク層、１４…圧電性基板、１５…金属膜、１６…電極パッド、１７…マスク、１８…バリア層。

Claims (7)

1. 圧電性基板上の複数の素子領域のそれぞれに櫛形電極を形成し、前記複数の素子領域単位に前記圧電性基板を分割することにより弾性表面波素子を製造する方法であって、
   前記圧電性基板上に成膜された金属膜の膜厚分布を測定する膜厚測定工程と、
   前記櫛形電極の形状パターンを有するマスク層を前記金属膜上に形成し、前記金属膜及び前記圧電性基板のうち前記マスク層に覆われていない部分をエッチングすることにより前記櫛形電極を形成する電極形成工程と
   を備え、
   前記電極形成工程の際に、前記膜厚測定工程により測定された前記金属膜の前記膜厚分布に基づいて、前記圧電性基板のエッチング深さを同一基板内で変化させることにより、前記複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を調整することを特徴とする、弾性表面波素子の製造方法。
2. 前記電極形成工程の際に、プラズマエッチングによって前記圧電性基板をエッチングするとともに、プラズマエッチング装置において前記圧電性基板を載置する側の電極に印加するバイアス電力の電力値を選択することによって、前記圧電性基板の前記エッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴とする、請求項１に記載の弾性表面波素子の製造方法。
3. 前記電極形成工程の際に、エッチングガスの流量比率を選択することによって、前記圧電性基板の前記エッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴とする、請求項１または２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
4. 前記電極形成工程の際に、前記圧電性基板を収容するチャンバ内の処理圧力を選択することによって、前記圧電性基板の前記エッチング深さを同一基板内で変化させることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
5. 圧電性基板上の複数の素子領域のそれぞれに櫛形電極を形成し、前記複数の素子領域単位に前記圧電性基板を分割することにより弾性表面波素子を製造する方法であって、
   前記圧電性基板上に成膜された金属膜上に前記櫛形電極の形状パターンを有するマスク層を形成するマスク形成工程と、
   前記マスク層のパターン幅の分布を測定するパターン幅測定工程と、
   前記金属膜のうち前記マスク層に覆われていない部分をエッチングすることにより前記櫛形電極を形成する電極形成工程と
   を備え、
   前記電極形成工程の際に、前記櫛形電極の側面をテーパ状に形成するとともに、前記パターン幅測定工程により測定された前記マスク層の前記パターン幅の分布に基づいて、前記櫛形電極の側面のテーパ角を同一基板内で変化させることにより、前記複数の素子領域のそれぞれにおける中心周波数を調整することを特徴とする、弾性表面波素子の製造方法。
6. 前記電極形成工程の際に、プラズマエッチングによって前記金属膜をエッチングするとともに、プラズマエッチング装置において前記圧電性基板を載置する側の電極に印加するバイアス電力の電力値を選択することによって、前記櫛形電極の側面の前記テーパ角を同一基板内で変化させることを特徴とする、請求項５に記載の弾性表面波素子の製造方法。
7. 前記電極形成工程の際に、エッチングガスの流量比率を選択することによって、前記櫛形電極の側面の前記テーパ角を同一基板内で変化させることを特徴とする、請求項５または６に記載の弾性表面波素子の製造方法。

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