JP2005295032A

JP2005295032A - 弾性表面波素子の製造方法

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Publication number: JP2005295032A
Application number: JP2004104568A
Authority: JP
Inventors: Masaki Sobu; 正樹蘇武
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2024-03-31
Also published as: JP3999757B2

Abstract

【課題】寸法精度の高い電極パターンを容易に作製す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】本発明に係る弾性表面波素子２２の製造方法においては、鏡面研磨時におけるｉ線の反射率が１０％以下であるＬＴ基板１０を用いることで、露光時に照射されるｉ線の大部分が基板１０に吸収される。それにより、露光時に照射されるｉ線の基板裏面１０ｂにおける反射が有意に抑制されるため、基板１０によって露光される側の基板面１０ａに反射防止膜を成膜することなく、高い寸法精度を有する電極パターン２０を形成することができる。すなわち、この弾性表面波素子２２の製造方法によれば、多大な手間と時間を要する反射防止膜の成膜処理が必要な従来の製造方法に比べて、寸法精度の高い電極パターン２０を容易に作製することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電極パターンをリフトオフによって形成する弾性表面波素子の製造方法に関するものである。

従来、この技術の分野における弾性表面波素子の製造方法は、例えば、下記特許文献１に開示されている。この公報に記載の弾性表面波素子の製造方法においては、まず、圧電基板上に、反射防止膜及びフォトレジスト膜を順次積層した後、基板を所定形状のパターンが描かれたフォトマスクを介して紫外光（例えば、ｉ線やｇ線等）で露光する。次に、現像処理によって、所定形状のレジストパターンを形成し、その後、基板全面に電極膜を蒸着する。そして、フォトレジスト膜上に積層した部分の電極膜をリフトオフによって除去することで、圧電基板上に所定形状の電極パターンが形成された弾性表面波素子の作製が完了する。

ここで、基板上に積層される反射防止膜は、露光時に照射される紫外光が圧電基板の裏面で反射するのを防止するためのものである。そして、この反射防止膜の採用により、フォトレジスト膜の意図しない部分への露光が防止されており、それにより電極パターンの寸法精度の向上が図られている。

特開２００２−３６７８７７号公報

しかしながら、前述した従来の弾性表面波素子の製造方法には、次のような課題が存在している。すなわち、たとえ反射防止膜によって電極パターンの寸法精度の向上を図っても、ウエハ面内でこの反射防止膜の厚さが不均一である場合には、フォトレジスト膜の厚さにもばらつきが生じるため、電極パターンを所望の寸法に成形することができない。それにより、電極パターンの寸法精度が著しく低下し、弾性表面波素子の中心周波数の誤差が拡大する結果を招いてしまう。

従って、反射防止膜はできる限り均一な厚さにすることが好ましいが、反射防止膜の成膜に一般的に利用されるスピンコート法で均一な厚さの反射防止膜を成膜することは非常に困難な上、その成膜処理には多大な手間と時間を要するという問題があった。

そこで、本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、寸法精度の高い電極パターンを容易に作製す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。

本発明に係る弾性表面波素子の製造方法は、鏡面研磨時におけるｉ線の反射率が１０％以下である圧電基板の表面に、レジスト膜を成膜するステップと、レジスト膜の上方に、所望の電極パターンに対応するパターンが描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクを介してレジスト膜を露光するステップと、露光されたレジスト膜を現像するステップと、レジスト膜が現像された圧電基板の表面に、金属膜を成膜するステップと、レジスト膜上に成膜された部分の金属膜をリフトオフ除去して、金属膜を所望の電極パターンに成形するステップとを有することを特徴とする。

この弾性表面波素子の製造方法においては、鏡面研磨時におけるｉ線の反射率が１０％以下である圧電基板を用いることで、露光時に照射されるｉ線等の紫外光の大部分が基板に吸収される。それにより、露光時に照射される光の基板裏面における反射が有意に抑制されるため、基板によって露光される側の基板面に反射防止膜を成膜することなく、高い寸法精度を有する電極パターンを形成することができる。すなわち、この弾性表面波素子の製造方法によれば、多大な手間と時間を要する反射防止膜の成膜処理が必要な従来の製造方法に比べて、寸法精度の高い電極パターンを容易に作製することができる。

本発明に係る弾性表面波素子の製造方法は、鏡面研磨時におけるｇ線の反射率が１０％以下である圧電基板の表面に、レジスト膜を成膜するステップと、レジスト膜の上方に、所望の電極パターンに対応するパターンが描かれたフォトマスクを配置し、フォトマスクを介してレジスト膜を露光するステップと、露光されたレジスト膜を現像するステップと、レジスト膜が現像された圧電基板の表面に、金属膜を成膜するステップと、レジスト膜上に成膜された部分の金属膜をリフトオフ除去して、金属膜を所望の電極パターンに成形するステップとを有することを特徴とする。

この弾性表面波素子の製造方法においては、鏡面研磨時におけるｇ線の反射率が１０％以下である圧電基板を用いることで、露光時に照射されるｇ線等の紫外光の大部分が基板に吸収される。それにより、露光時に照射される光の基板裏面における反射が有意に抑制されるため、基板によって露光される側の基板面に反射防止膜を成膜することなく、高い寸法精度を有する電極パターンを形成することができる。すなわち、この弾性表面波素子の製造方法によれば、多大な手間と時間を要する反射防止膜の成膜処理が必要な従来の製造方法に比べて、寸法精度の高い電極パターンを容易に作製することができる。

また、レジスト膜を露光する際にｉ線又はｇ線を用いることが好ましい。

圧電基板が、Ｍｎ又はＦｅがドープされたタンタル酸リチウム基板（ＬＴ基板）、又はＭｎ又はＦｅがドープされたニオブ酸リチウム基板（ＬＮ基板）であることが好ましい。発明者らは、ＬＴ基板又はＬＮ基板に、Ｍｎ又はＦｅをドープすることにより、鏡面研磨時におけるｉ線又はｇ線の反射率が１０％以下である上記圧電基板が得られることを見出した。

本発明によれば、寸法精度の高い電極パターンを容易に作製することができる弾性表面波素子の製造方法が提供される。

以下、添付図面を参照して本発明に係る弾性表面波素子の製造方法を実施するにあたり最良と思われる形態について詳細に説明する。なお、同一又は同等の要素については同一の符号を付し、説明が重複する場合にはその説明を省略する。

まず、図１を参照しつつ、弾性表面波素子を作製する手順について説明する。

弾性表面波素子の作製にあたり、表面１０ａが鏡面研磨（Ｒａ０．２ｎｍ）されたＬＴ基板１０を準備する。このＬＴ基板１０は、所定量のＦｅがドープされたＬＴ基板（タンタル酸リチウム基板）であり、後述するように、ノンドープのＬＴ基板に比べてｉ線（波長３６５ｎｍの紫外線）の反射率が低くなっている。なお、ＬＴ基板１０の裏面１０ｂは、作製される弾性表面波素子においてバルク波が生じないように、粗面化処理が施されている。

そして、このＬＴ基板１０の表面１０ａに、ペースト状のレジストを塗布して、所定のレジスト膜１２を成膜する（図１（ａ）参照）。このレジスト膜１２には、公知のポジ型レジスト膜を利用することができる。なお、図１では、ポジ型のレジスト膜を示しているが、必要に応じてネガ型のレジスト膜を利用することができる。

次に、所望のＩＤＴ電極のパターンや入出力電極のパターンがパターニングされたフォトマスク１４をレジスト膜１２の上方に配置し、このフォトマスク１４を介してレジスト膜１２を露光する（図１（ｂ）参照）。この露光の際に用いる紫外線は、波長が３６５ｎｍであるｉ線である。つまり、ＬＴ基板１０は、上述したようにｉ線の反射率が低いものであるため、レジスト膜１２を通過したｉ線は、基板内に進入すると共に基板内部においてその大部分が吸収される。なお、露光に用いる紫外線は、波長が４３６ｎｍであるｇ線を用いてもよい。

そして、図示しない現像液を用いてレジスト膜１２を現像し、フォトマスク１４のパターンと同パターンのレジストパターン１６を得る（図１（ｃ）参照）。その後、現像によってレジストパターン１６が形成された基板表面１０ａに、Ａｌ電極膜（金属膜）１８を成膜する（図１（ｄ）参照）。最後に、図示しないエッチング液を用いてレジストパターン１６上に成膜された部分のＡｌ電極膜１８をリフトオフによって除去して、電極パターン２０を得ることにより、弾性表面波素子２２の作製が完了する（図１（ｅ）参照）。

この弾性表面波素子２２は、図２に示したような弾性表面波装置２４に適用される。つまり、弾性表面波素子２２は、入出力電極２６上に嵩上げ電極２８が形成された後、弾性表面波素子２２の動作に必要な電圧を印加するための金メッキ電極３０が形成された実装基板３２上にフリップチップ実装される。なお、対応する弾性表面波素子２２の嵩上げ電極２８と実装基板３２の金メッキ電極３０とは、金バンプ３４を介して接続されている。符号３６は、弾性表面波素子２２を密封封止して保護するカバーであり、弾性表面波素子の側面を四方から囲むダム部３６Ａと弾性表面波素子の上面を覆うキャップ部３６Ｂの２つの部材で構成されている。

次に、ＬＴ基板１０へのドーピング（不純物添加）と、レジスト膜１２の露光に用いるｉ線との関係について、図３を参照しつつ説明する。ここで図３は、露光される光の波長に対する基板の反射率の変化を示したグラフであり、横軸は波長（ｎｍ）を、縦軸は反射率（％）を示している。なお、反射率の測定には、日立製作所のＵ−３４００吸光度計装置（積分球付き）を用いた。

図３のグラフにおいて、曲線Ｃ０はノンドープＬＴ基板を示しており、また、曲線Ｃ１、曲線Ｃ２及び曲線Ｃ３はそれぞれ、Ｆｅを０．２１ｗｔ％、０．３１ｗｔ％及び０．５８ｗｔ％添加したＬＴ基板を示している。なお、各基板の反射率はＲａ０．２ｎｍ程度に鏡面研磨した状態で測定した。

このグラフから明らかなように、波長３６５ｎｍのｉ線付近においては、ＦｅがドープされたＬＴ基板（曲線Ｃ１〜Ｃ３）の反射率は、ノンドープＬＴ基板（曲線Ｃ０）の反射率よりも低くなっている。より具体的には、ノンドープＬＴ基板Ｃ０のｉ線反射率は３６％程度であるが、ＦｅがドープされたＬＴ基板Ｃ１〜Ｃ３のｉ線反射率は１０％以下（約０．５％）となっている。

このように、Ｆｅのドープによってｉ線反射率が１０％以下まで低減されたＬＴ基板１０を弾性表面波素子２２の作製に用いた場合には、露光時に照射されるｉ線をほとんど反射しない。そのため、成膜に多大な手間と時間を要する反射防止膜を用いることなく、高い寸法精度を有する電極パターン２０を作製することができる。すなわち、上述した弾性表面波素子の製造方法によれば、反射防止膜を用いる従来の製造方法に比べて、高い寸法精度を有する電極パターンを容易に作製することができる。

また、基板表面に反射防止膜を成膜する従来の製造方法では、基板材料と反射防止膜材料との屈折率の相違により、基板表面においても露光時に照射される紫外線の反射がおこってしまう。つまり、基板と反射防止膜との界面において反射された光によって、意図しない部分への露光がおこなわれ、レジスト膜の寸法精度が低下することがあった。一方、上述した製造方法によれば、ＬＴ基板１０が露光時に照射されるｉ線を吸収することによって基板裏面１０ｂにおける反射が抑制される上、反射防止膜の省略によって基板表面１０ａにおける反射も抑制される。このような反射の抑制は、線幅が１μｍ以下の微細な電極パターンを作製する際に特に有効である。

図３において、曲線Ｃ４はＭｎを０．３２ｗｔ％添加したＬＴ基板を示しており、曲線Ｃ５は基板表面に還元処理を施したノンドープＬＴ基板を示している。これらの基板の反射率も、Ｒａ０．２ｎｍ程度に鏡面研磨した状態で測定した。そして、曲線Ｃ４から明らかなように、ＭｎのドープによってもＬＴ基板のｉ線反射率を１０％以下（約６％）まで低下させることができる。また、曲線Ｃ５から、基板表面に還元処理を施したＬＴ基板であっても、ｉ線反射率を１０％以下（約９％）まで低下させることができることがわかる。

なお、本実施形態に用いるＬＴ基板は、ｉ線反射率が５％以下であるＬＴ基板がより好ましく、さらにはｉ線反射率が１％以下であるＬＴ基板がより好ましい。基板のｉ線反射率を低減するために、適宜、ＦｅやＭｎ以外の材料をＬＴ基板にドープしてもよい。

また、ｉ線反射率が１０％以下のＬＴ基板ではなく、ｇ線反射率が１０％以下のＬＴ基板であっても、上述したＬＴ基板１０と同一又は同等の効果を得ることができる。さらに、その場合においても、ｇ線反射率が５％以下であるＬＴ基板がより好ましく、さらにはｇ線反射率が１％以下であるＬＴ基板がより好ましい。

ここで、ｉ線反射率やｇ線反射率は、ｉ線やｇ線と完全に一致する波長によって測定された反射率に限らず、ｉ線やｇ線と実質的に同等の波長によって測定された反射率をも含むものとする。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。例えば、上記弾性表面波素子の製造方法に用いる圧電基板は、ＬＴ基板に限定されず、ＬＮ基板（ニオブ酸リチウム基板）であってもよい。また、電極膜は、Ａｌ電極膜に限らず、様々な電極材料に適宜変更することができる。さらに、電極膜は、単層構造に限らず、下層にバッファ層として機能する層（例えば、ＴｉＮ層等）を含む多層構造であってもよい。また、レジスト膜の露光に用いる紫外線は、ｉ線やｇ線に限らず、例えば、ＫｒＦ光源やＡｒＦ光源等を利用した光を用いることも可能である。

本実施形態に係る弾性表面波素子を作製する手順を示した図である。図１の弾性表面波素子が適用される弾性表面波装置の一例を示した概略構成図である。露光される光の波長に対する基板の反射率の変化を示したグラフである。

符号の説明

１０…ＬＴ基板、１２…レジスト膜、１４…フォトマスク、１６…レジストパターン、１８…Ａｌ電極膜、２０…電極パターン、２２…弾性表面波素子、２４…弾性表面波装置。

Claims

鏡面研磨時におけるｉ線の反射率が１０％以下である圧電基板の表面に、レジスト膜を成膜するステップと、
前記レジスト膜の上方に、所望の電極パターンに対応するパターンが描かれたフォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記レジスト膜を露光するステップと、
露光された前記レジスト膜を現像するステップと、
前記レジスト膜が現像された前記圧電基板の表面に、金属膜を成膜するステップと、
前記レジスト膜上に成膜された部分の前記金属膜をリフトオフ除去して、前記金属膜を前記所望の電極パターンに成形するステップと
を有する、弾性表面波素子の製造方法。
鏡面研磨時におけるｇ線の反射率が１０％以下である圧電基板の表面に、レジスト膜を成膜するステップと、
前記レジスト膜の上方に、所望の電極パターンに対応するパターンが描かれたフォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記レジスト膜を露光するステップと、
露光された前記レジスト膜を現像するステップと、
前記レジスト膜が現像された前記圧電基板の表面に、金属膜を成膜するステップと、
前記レジスト膜上に成膜された部分の前記金属膜をリフトオフ除去して、前記金属膜を前記所望の電極パターンに成形するステップと
を有する、弾性表面波素子の製造方法。
前記レジスト膜を露光する際にｉ線を用いる、請求項１又は２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
前記レジスト膜を露光する際にｇ線を用いる、請求項１又は２に記載の弾性表面波素子の製造方法。
前記圧電基板が、Ｍｎがドープされたタンタル酸リチウム基板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
前記圧電基板が、Ｆｅがドープされたタンタル酸リチウム基板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
前記圧電基板が、Ｍｎがドープされたニオブ酸リチウム基板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法。
前記圧電基板が、Ｆｅがドープされたニオブ酸リチウム基板である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の弾性表面波素子の製造方法。