JP2017046033A - 圧電素子の製造方法及びドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチングレートの均一化に好適な圧電素子の製造方法を提供する。【解決手段】ＳＡＷ素子１の製造方法は、電極形成工程（図２（ｃ）〜図２（ｅ））と、電極厚調整工程（図２（ｆ））とを有している。電極形成工程では、ＳＡＷ素子１が多数個取りされる圧電ウェハ２１の両主面のうち第１主面２１ａのみにＩＤＴ電極７を形成する。電極厚調整工程では、ＩＤＴ電極７が形成された圧電ウェハ２１が、第２主面２１ｂを下方に向けて下部電極４５上に配置されている状態で、下部電極４５にブロッキングキャパシタ４９を介して交流電圧を印加して、ＩＤＴ電極７を薄くするドライエッチングを行う。さらに、電極厚調整工程において、圧電ウェハ２１は、下部電極４５に載置された絶縁性のホルダ５３によって第２主面の外周側部分が支持されており、これにより第２主面２１ｂの中央側部分が浮いている。【選択図】図３

Description

本発明は、ＳＡＷ（surface acoustic wave）素子等の圧電素子の製造方法及び当該製造方法に好適なドライエッチング装置に関する。

ＳＡＷ素子等の圧電素子は、圧電基板と、その一方の主面に設けられた素子電極とを有している。このような圧電素子の製造方法は、例えば、圧電素子が多数個取りされる圧電ウェハに対してフォトリソグラフィーによって素子電極を形成する電極形成工程と、ドライエッチングによって素子電極を所定の厚さまで薄くする電極厚調整工程と、圧電ウェハを個片化して複数の圧電素子を得る個片化工程とを有している。電極厚調整工程が行われることによって、例えば、圧電素子の特性（例えばＳＡＷ素子の周波数特性）が調整される（特許文献１の従来技術の欄参照）。なお、特許文献１では、電極形成においてドライエッチングを利用することも開示されている。

特開２００２−３３６３３号公報

導電層（電極）のドライエッチングにおいて、エッチングレートが圧電ウェハの中央側と外周側とで異なることがある。この場合、同一の圧電ウェハ内の複数の圧電素子間で電極厚などがばらつき、ひいては、特性がばらつくことがある。エッチングレートの中央側と外周側との相違を解消する手法は種々提案されているものの、公知の手法では十分な精度でエッチングレートの相違を解消できないことがあり、その原因も必ずしも明確ではなかった。従って、エッチングレートの均一化に好適な新たな圧電素子の製造方法及びドライエッチング装置が提供されることが望まれる。

本発明の一態様に係る圧電素子の製造方法は、圧電素子が多数個取りされる圧電ウェハの両主面のうち一方主面のみに素子電極を形成する電極形成工程と、前記素子電極が形成された前記圧電ウェハが、その他方主面を下方に向けて下部電極上に配置されている状態で、前記下部電極にブロッキングキャパシタを介して交流電圧を印加して、前記素子電極を薄くするドライエッチングを行う電極厚調整工程と、を有し、前記電極厚調整工程において、前記圧電ウェハは、前記下部電極に載置された絶縁性のホルダによって前記他方主面の外周側部分が支持されており、これにより前記他方主面の中央側部分が浮いている。

好適には、前記ホルダは、平面視において枠状である。

好適には、前記ホルダは、上方に面する凹部を有しており、当該凹部の底面中央側に開口が形成されることにより枠状とされており、前記電極厚調整工程では、前記圧電ウェハは前記凹部に収容されており、前記凹部の底面に前記他方主面の外周側部分が支持されている。

好適には、前記電極厚調整工程において、前記圧電ウェハは、前記凹部に嵌合している。

好適には、前記圧電ウェハは、水晶からなり、前記ホルダは、石英又は石英ガラスからなる。

本発明の他の一態様に係る圧電素子の製造方法は、圧電素子が多数個取りされる圧電ウェハの両主面のうち一方主面のみに導電層を形成する導電層形成工程と、前記導電層上にマスクを形成するマスク形成工程と、前記導電層及び前記マスクが形成された前記圧電ウェハが、その他方主面を下方に向けて下部電極上に配置されている状態で、前記下部電極にブロッキングキャパシタを介して交流電圧を印加して、前記導電層をパターニングするドライエッチングを行うパターニング工程と、を有し、前記パターニング工程において、前記圧電ウェハは、前記下部電極に載置された絶縁性のホルダによって前記他方主面の外周側部分が支持されており、これにより前記他方主面の中央側部分が浮いている。

本発明の他の一態様に係るドライエッチング装置は、下部電極と、前記下部電極に接続されているブロッキングキャパシタと、前記ブロッキングキャパシタを介して前記下部電極に交流電圧を印加可能な電源装置と、前記下部電極に載置されており、上方に面する凹部を有しており、当該凹部の底面中央側に開口が形成されることにより枠状とされており、前記開口の深さが前記凹部の深さの半分以下である絶縁性のホルダと、を有している。

上記の手順又は構成によれば、エッチングレートの均一化を図ることができる。

図１（ａ）は本発明の実施形態に係る製造方法によって製造されるＳＡＷ素子を示す模式的な平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図。 図２（ａ）〜図２（ｇ）は図１（ａ）の圧電デバイスの製造方法の手順を示す模式図。 図２（ｆ）の電極厚調整工程において用いられるエッチング装置を示す模式的な断面図。 図４（ａ）及び図４（ｂ）は図３のエッチング装置の作用を説明するための模式図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いられる図は模式的なものであり、図面上の寸法比率等は現実のものとは必ずしも一致していない。

（製造対象であるＳＡＷ素子の構成）
図１（ａ）は、本発明の実施形態に係る製造方法によって製造されるＳＡＷ素子１を示す模式的な平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線における断面図である。

ＳＡＷ素子１は、例えば、共振子又はフィルタとして利用される電子素子である。本実施形態の特徴は製造方法（製造装置）にあり、ＳＡＷ素子１自体の基本的な構成は公知のものと同様でよいが、例えば、以下のとおりである。

ＳＡＷ素子１は、一般に、比較的小さい電子素子である。例えば、ＳＡＷ素子でも比較的小型のものの大きさの一例を示すと、ＳＡＷ素子１がパッケージングされた電子部品の大きさで、厚さ（図１（ａ）の紙面貫通方向）が０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下であり、平面視における長辺及び短辺の長さが０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下である。

ＳＡＷ素子１は、例えば、圧電基板３と、圧電基板３の一方主面（第１主面３ａ）に設けられた導電パターン５とを有している。

圧電基板３は、その主面（第１主面３ａ）においてＳＡＷを伝搬させる部材である。圧電基板の材料、カット角及び寸法は公知のものと同様でよい。例えば、圧電基板の材料は、水晶（ＳｉＯ_２）、ニオブ酸タンタル（ＬｉＴａＯ_３）単結晶、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶である。また、例えば、カット角は、圧電基板の材料が水晶で、ＳＡＷがレイリー波の場合は、ＳＴカットである。また、例えば、圧電基板３の厚さは、一定であり、また、１００μｍ以上１ｍｍ以下である。

導電パターン５は、電極、配線及び端子等を構成している。導電パターン５の材料及び寸法は公知のものと同様でよい。例えば、導電パターン５は、アルミニウムからなる。また、導電パターン５の一部又は全部は、互いに異なる材料からなる金属層が積層されて構成されていてもよい。また、例えば、導電パターン５の厚さは、１００ｎｍ以上３００ｎｍ以下である。

図示の例において、導電パターン５は、いわゆる１ポートＳＡＷ共振子を構成している。１ポートＳＡＷ共振子は、ＩＤＴ電極７と、ＩＤＴ電極７をＳＡＷの伝搬方向において挟む１対の反射器９とを有している。

ＩＤＴ電極７は、１対の励振電極１１を有している。各励振電極１１は、櫛歯電極からなり、概ねＳＡＷの伝搬方向に沿って延びるバスバー１１ａと、バスバー１１ａからＳＡＷの伝搬方向に直交する方向に延びる複数の電極指１１ｂとを有している。１対の励振電極１１は、複数の電極指１１ｂが互いに噛み合うように（交差するように）配置されている。反射器９は、格子状のパターンからなり、符号は省略するが、互いに対向する１対のバスバーと、当該１対のバスバー間において延びる複数の電極指とを有している。ＩＤＴ電極７及び反射器９の電極指のピッチは、概ね一定である。

複数の電極指１１ｂによって圧電基板３に電圧が印加されると、第１主面３ａ付近において、第１主面３ａに沿って伝搬するＳＡＷが誘起される。このＳＡＷは、複数の電極指１１ｂおよび反射器９によって反射される。その結果、複数の電極指１１ｂのピッチを半波長とするＳＡＷの定在波が形成される。定在波は、第１主面３ａに電荷（定在波と同一周波数の電気信号）を生じさせる。その電気信号は、複数の電極指１１ｂによって取り出される。このような作用によって、図示の構成は共振子として機能する。

なお、図１（ａ）は、ＳＡＷ共振子の一例を模式的に示しているに過ぎず、ＳＡＷ素子１は、公知の種々の共振子又はフィルタを有していてよい。例えば、ＳＡＷ素子１は、複数の１ポートＳＡＷ共振子が接続されて構成されたラダー型ＳＡＷフィルタを有していてもよいし、複数のＩＤＴ電極７がＳＡＷの伝搬方向に配列されて構成された多重（２重を含む）モード型ＳＡＷフィルタを有していてもよいし、前記のような共振子型フィルタではなく、トランスバーサル型ＳＡＷフィルタを有していてもよいし、送信用のＳＡＷフィルタ及び受信用のＳＡＷフィルタを含むデュプレクサを有していてもよい。

（製造方法の概略）
図２（ａ）〜図２（ｇ）は、ＳＡＷ素子１の製造方法の手順を説明する模式図である。具体的には、図２（ａ）及び図２（ｇ）は、ウェハ全体を示す斜視図であり、図２（ｂ）〜図２（ｆ）は、図１（ｂ）に対応する断面図である。図示のステップ（工程）は、図２（ａ）から図２（ｇ）へ順に進む。なお、工程の進行に伴って各部の形状等は変化するが、便宜上、変化前と変化後とで同一の符号を用いることがある。

まず、図２（ａ）に示すように、圧電基板３が多数個取りされる圧電ウェハ２１を準備する。圧電ウェハ２１の外縁の形状は種々の形状とされてよい。例えば、外縁の形状（オリエンテーションフラット乃至はノッチを除いた形状）は、図２（ａ）に示すように円形でもよいし、矩形などの多角形であってもよい。圧電ウェハ２１の厚さは、圧電基板３と同等の厚さである。なお、図２（ｂ）は、図２（ａ）の圧電ウェハ２１の一部を示す断面図である。

圧電ウェハ２１の形成方法は、公知のものと同様でよい。例えば、圧電ウェハ２１が水晶であれば、水熱合成法などにより人工水晶を生成し、その人工水晶の結晶軸を明確にするように表面研削加工を行い（ランバード加工）、ランバード加工された人工水晶をワイヤソーなどによって所定の角度で薄板状に切断し（ウェハ切断）、その薄板の外形を整え、主面を研磨する。なお、研磨は、両主面に対してなされてもよいし、第１主面３ａとなる第１主面２１ａのみに対してなされてもよい。第２主面３ｂとなる第２主面２１ｂは、ノイズとなる弾性波を好適に散乱するように研削などによって粗さが調整されてもよい。

圧電ウェハ２１は、比較的高精度にウェハ切断及び主面の研磨が行われることなどによって基本的に平坦度が高い。例えば、ＪＩＳ（日本工業規格）のＣ６７６０（弾性表面波デバイス用単結晶ウェハー仕様及び測定法）では、直径７６．２．ｍｍの水晶ウェハ（３インチウェハ）について、主面の算術平均粗さ（Ｒａ）が０．５μｍ以上の場合はワープ（クランプしていない状態の最大高低差。ただし、ウェハ外周部は除く。）の限界値は３０μｍ、主面の算術平均粗さが０．５μｍ未満のときはワープの限界値は２０μｍと規定されている。なお、同規格では、直径１００ｍｍ以下の水晶ウェハ（３インチウェハ）の厚さの誤差は０．０３ｍｍ以内とされている。

一般的には、水晶ウェハは、上記の規格の限界値よりも平坦である。平坦度の数値はあまり公開されていないことから、厚さの誤差を例示すると、ワイヤソーによるウェハ切断でも誤差を５μｍ以下にすることが可能であり、研磨を行えば誤差を１μｍ未満にすることも可能である。ワープの大きさは、この厚さの誤差と同程度と考えられる。なお、第２主面２１ｂ（第２主面３ｂ）は、ノイズとなる弾性波を散乱させるために粗面加工されることがあるが、最大でも数μｍである。

圧電ウェハ２１を準備した後、図２（ｃ）に示すように、圧電ウェハ２１の第１主面２１ａには、導電パターン５となる導電層２３が設けられ（導電層形成工程）、その上には、導電パターン５と同様のパターンのエッチングマスク２５が設けられる（マスク形成工程）。これらの形成方法は、公知の方法と同様でよい。例えば、まず、スパッタリング又はＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により導電層２３を形成する。次に、ＣＶＤ等によりフォトレジストを成膜し、成膜されたフォトレジストを、フォトマスクを介して露光し、現像することによって、エッチングマスク２５が形成される。

次に、図２（ｄ）に示すように、エッチングマスク２５を介して導電層２３がエッチングされ、導電パターン５が形成される（パターニング工程）。エッチングは、ドライエッチングでもよいし、ウェットエッチングでもよい。次に、図２（ｅ）に示すように、エッチングマスク２５が除去される。なお、図２（ｃ）〜図２（ｅ）は、電極形成工程となっている。

その後、図２（ｆ）に示すように、エッチングマスクを介さないドライエッチングによって導電パターン５は薄くされ、その厚さが調整される（電極厚調整工程）。電極指１１ｂが薄くされることによって、ＳＡＷ素子１の共振周波数は高くされ、これにより共振周波数が調整される。

より具体的には、例えば、電極形成後（図２（ｅ）の後）、エッチングの前（図２（ｆ）の前）に、ＳＡＷ素子１の周波数特性を検査し、検査で得られた周波数特性と所望の周波数特性との差に基づいてエッチング量を決定し、そのエッチング量が得られるようにエッチング時間等のエッチング条件を定め、当該条件で図２（ｆ）のエッチングを行う。なお、得られた周波数特性が所望の周波数特性になるまで、周波数特性の検査と所定のエッチング量のエッチングとを繰り返してもよい。

その後、図２（ｇ）に示すように、圧電ウェハ２１が切断され、圧電ウェハ２１に形成されていた複数のＳＡＷ素子１は個片化される。なお、切断方法は、公知の方法と同様でよく、図２（ｇ）では、ダイシングブレードを用いる場合を例示している。

（ドライエッチング装置の構成）
図３は、電極厚調整工程（図２（ｆ））で用いられるドライエッチング装置４１を模式的に示す断面図である。なお、このドライエッチング装置４１は、パターニング工程（図２（ｄ））において用いられてもよい。

ドライエッチング装置４１は、例えば、いわゆるカソードカップリングの容量結合型（平行平板型）のものであり、ＲＩＥ（Reactive Ion Etching）とも呼ばれるものである。ドライエッチング装置４１は、例えば、チャンバ４３と、チャンバ４３内に配置された下部電極４５（カソード）及び上部電極４７（アノード）と、これら電極にブロッキングキャパシタ４９を介して電圧を印加する電源装置５１と、下部電極４５上にて圧電ウェハ２１を支持するホルダ５３と、を有している。

上記の各部の構成は、ホルダ５３を除いて、公知の構成と同様でよい。換言すれば、ホルダ５３が本実施形態の特徴部分の一つである。これらの構成は、具体的には、例えば、以下のとおりである。

（ドライエッチング装置の基本的な構成）
チャンバ４３は、適宜な材料からなる容器によって構成されており、その内部にエッチングガス（プラズマ）を保持する。チャンバ４３の下方側には排気口４３ａが設けられており、チャンバ４３は、排気口４３ａを介して減圧される。減圧によって、例えば、プラズマ中のイオンの平均自由工程は長くなり、異方性エッチングの精度が向上する。また、エッチングによって生じた反応生成物は、排気口４３ａから排気される。チャンバ４３は、一の圧電ウェハ２１が配置されるものであってもよいし、複数の圧電ウェハ２１が配置されるものであってもよい。換言すれば、ドライエッチング装置４１は、枚葉式のものであってもよいし、バッチ式のものであってもよい。

下部電極４５は、上方に面して配置され、圧電ウェハ２１を支持する。下部電極４５の面積は、圧電ウェハ２１の面積よりも広い。下部電極４５の平面形状は適宜な形状とされてよい。下部電極４５の上面等は、絶縁体によって覆われていてもよい。下部電極４５の上面（前記のように絶縁体によって構成されていることもある。）は、一般には、本実施形態とは異なり、圧電ウェハ２１が直接に載置される部分であり、圧電ウェハ２１を平坦な状態で載置、クランプ又は吸着などができるように平坦である。例えば、下部電極４５の上面は、上述の圧電ウェハ２１（電極形成前）に要求される平坦度と同等以上の平坦度で平坦である。

上部電極４７は、上方から下部電極４５に対向し、ひいては、下部電極４５上に配置された圧電ウェハ２１に対向する。上部電極４７は、例えば、下部電極４５よりも広い面積を有している。上部電極４７は、開口を下向きにした箱状のものとされ、チャンバを構成していてもよい。上部電極４７は、内部が空洞とされているとともに、下面に複数の孔が形成されている。そして、矢印ｙ１で示すように、エッチングガスは、上部電極４７の内部を介してチャンバ４３に供給される。上部電極４７は、基準電位部と接続されている。

電源装置５１は、適宜な周波数の交流電圧を出力可能である。例えば、本実施形態のように容量結合型のエッチング装置においては、電源装置５１は、プラズマ生成用の比較的高い周波数の交流電圧（例えば２７ＭＨｚ〜６０ＭＨｚ）と、イオンエネルギー制御用の比較的低い周波数の交流電圧（例えば８００ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）を出力可能である。

ブロッキングキャパシタ４９は、電源装置５１と下部電極４５との間に介在しており、電源装置５１から下部電極４５への交流電圧の印加を許容するとともに、下部電極４５から電源装置５１への電荷（電子）の移動を規制している。ブロッキングキャパシタ４９の容量等は適宜に設定されてよい。

電源装置５１から下部電極４５に高周波電圧が印加されると、下部電極４５と、基準電位が付与されている上部電極４７との間の電圧によって、両者間にプラズマが生成される。生成されたプラズマの電子及びイオンは、交流電圧の電界によって振動する。この際、電子は、イオンに比較して、質量が軽いことから、容易に電界の変動に追従することができ、より多く電極に飛び込む。上部電極４７に飛び込んだ電子は基準電位に流れ、その一方で、下部電極４５に飛び込んだ電子はブロッキングキャパシタ４９によってブロックされる。その結果、下部電極４５は、負の電荷を帯びることになり、負の直流バイアスを生じる。

そして、負の直流バイアスによって電子は下部電極４５から遠ざけられ、いわゆるイオンシースが形成される。その一方、イオンシースに近づいたイオンは下部電極４５に向けて加速され、圧電ウェハ２１（その上面の導電パターン５又は導電層２３）に衝突する。これにより、例えば、導電パターン５（又は導電層２３）にて反応生成物が生成及び脱離し、エッチングがなされる。なお、エッチングは、化学反応要因が高いものであってもよいし、物理的要因が高いものであってもよく、好適には、イオンアシスト反応が有効に生じるものである。換言すれば、エッチングガスは、適宜な種類のものが選択されてよい。

（ドライエッチング装置のホルダの構成）
ホルダ５３は、下部電極４５の上面に載置され、圧電ウェハ２１の外周側部分を支持する部材である。従って、圧電ウェハ２１の第２主面２１ｂの中央側部分は、下部電極４５から浮いた状態となる。このようにホルダ５３によって圧電ウェハ２１を支持することによって、圧電ウェハ２１の中央側と外周側との間のエッチングレートの差を低減することができる。その理由については後述する。

なお、第２主面２１ｂの外周側部分は、最も広く解釈した場合で、第２主面２１ｂの中心（図形重心。ただし、オリエンテーションフラット又はノッチは考慮しない。以下、同様。）と外縁との中間位置から外側の領域である。同様に、第２主面２１ｂの中央側部分は、最も広く解釈した場合で、上記の中間位置から中心側の領域である。

ホルダ５３は、絶縁体からなる。ただし、一部に導電体が配置されていてもよい。絶縁体は、例えば、石英（例えば水晶）又は石英ガラスである。

ホルダ５３は、例えば、全体として枠状とされている。これにより、ホルダ５３は、圧電ウェハ２１の外周部を支持可能である。より具体的には、ホルダ５３は、上方に面する凹部５３ｒを有し、その凹部５３ｒの底面中央側に開口５３ａが形成されることにより、枠状とされている。圧電ウェハ２１は、凹部５３ｒ内に配置され、凹部５３ｒの底面によって外周部が支持される。なお、ホルダ５３は、圧電ウェハ２１のホルダ５３に対する配置及び／又は取り出しを容易化するためなどの目的で、枠の一部（例えば１個所かつ全周の１／４未満）が途切れていたりしていてもよい。この一部が途切れている形状も、枠状に含まれるものとする。

凹部５３ｒの平面形状及び開口５３ａの平面形状は適宜な形状とされてよい。好適には、これらの平面形状は、圧電ウェハ２１の平面形状（オリエンテーションフラット又はノッチを考慮しても考慮しなくてもよい。）と相似形である。この場合、圧電ウェハ２１を均等に支持できる。なお、凹部５３ｒ及び／又は開口５３ａの平面形状は、上方側と下方側とで異なっていてもよい。

凹部５３ｒの平面視の形状及び大きさは、例えば、圧電ウェハ２１が嵌合する形状及び大きさである。この場合、凹部５３ｒは、圧電ウェハ２１の平面方向の位置決めに寄与する。ただし、凹部５３ｒの上方側部分は、圧電ウェハ２１の配置及び／又は取り出しを容易化するために、圧電ウェハ２１よりも広い形状及び大きさであってもよい。

開口５３ａの深さＤ１及び凹部５３ｒの深さＤ２は適宜に設定されてよい。開口５３ａの深さＤ１は、例えば、比較的浅く、圧電ウェハ２１の厚さの１倍以上３倍以下であり、又は、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。一方、凹部５３ｒの深さＤ２は、例えば、比較的深く、圧電ウェハ２１の３倍以上１０倍以下であり、又は、２ｍｍ以上６ｍｍ以下である。また、深さＤ１は、例えば、深さＤ２よりも浅く、深さＤ２の半分以下又は１／３以下である。ただし、エッチングの精度に悪影響が生じない範囲で、開口５３ａを比較的深くしてもよい。また、凹部５３ｒの深さＤ２を圧電ウェハ２１の厚さよりも小さくしてもよい。

ホルダ５３（凹部５３ｒの底面）が圧電ウェハ２１（第２主面２１ｂ）に当接する範囲（面積）は適宜に設定されてよい。例えば、最大で、ホルダ５３は、第２主面２１ｂの中心と第２主面２１ｂの外縁との中間位置から外側の範囲（外縁から半径の５０％の範囲）に当接してもよい。

ただし、圧電ウェハ２１内の複数のＳＡＷ素子１間においてエッチングの条件を揃える観点から、凹部５３ｒの底面は、できるだけ第２主面２１ｂの外側に当接してもよい。すなわち、多数個取りされるＳＡＷ素子１は、圧電ウェハ２１の外縁ぎりぎりまで配置されるわけではないことから、ホルダ５３が当接する範囲を圧電ウェハ２１の外縁側に限定すれば、ホルダ５３が複数のＳＡＷ素子１に及ぼす影響のばらつきは緩和される。

具体的には、例えば、単結晶ウェハの外縁から５ｍｍの範囲は、その製造誤差がＳＡＷ素子１のばらつきに及ぼす影響が少ない範囲であり、上記のＪＩＳ Ｃ６７６０では、単結晶ウェハの５箇所の厚さから厚さのばらつきを測定するとき、この範囲を除外している。そこで、当接する範囲は、第２主面２１ｂの外縁（オリエンテーションフラット又はノッチを考慮してもよいし、考慮しなくてもよい）から５ｍｍの範囲とされてよい。別の観点では、当接する範囲は、第２主面２１ｂの外縁から直径の１０％未満の範囲とされてよい。

ホルダ５３の、圧電ウェハ２１が載置される面（凹部５３ｒの底面）は、平坦であることが好ましい。例えば、ホルダ５３の平坦度は、圧電ウェハ２１（電極形成前）に要求される平坦度（前述）以上である。ただし、ホルダ５３は、圧電ウェハ２１全体を面接触で支持するものではないことから、高い平坦度は必ずしも必要なく、圧電ウェハ２１に要求される平坦度よりも平坦度が低くてもよい。

また、ホルダ５３のうち、圧電ウェハ２１よりも外側に位置する部分の、体積又は下部電極４５に当接する面積は、適宜に設定されてよい。なお、圧電ウェハ２１よりも外側に位置する部分は、上下方向（異方性エッチングの方向）において下部電極４５と圧電ウェハ２１との間に介在していないから、エッチングレートにさほど影響を及ぼさないと考えられる。

図４（ａ）及び図４（ｂ）は、ホルダ５３の作用を説明する模式的な断面図である。

図４（ａ）は、ホルダ５３を用いなかった場合（比較例）における作用を示している。この図に示すように、圧電ウェハ２１は、第１主面２１ａに導電パターン５が形成されると、圧電ウェハ２１と導電パターン５との熱膨張差によって反りが生じる。具体的には、成膜後の導電パターン５の収縮によって、第１主面２１ａ側を凹とするように圧電ウェハ２１は反る。その結果、圧電ウェハ２１を下部電極４５に直接載置すると、例えば、第２主面２１ｂの中央側のみが下部電極４５に当接する。

このような状態においては、中央側のエッチングレートが外周側のエッチングレートよりも高くなりやすい。なお、圧電ウェハ２１の平坦度が高い場合は、一般には、中央側ほどガス濃度が高くなったり、中央側ほど下部電極４５内の冷媒によってウェハが冷却されたりすることから、中央側のエッチングレートが外周側のエッチングレートよりも低くなりやすい。

反った圧電ウェハ２１において中央側のエッチングレートが高くなる理由として、例えば、直流バイアスの変化の影響が挙げられる。具体的には、図４（ａ）において模式的に示すように、圧電ウェハ２１の第２主面２１ｂの中央側部分は、下部電極４５に当接していることから、下部電極４５からの負の電荷によって帯電する。従って、下部電極４５及び圧電ウェハ２１の全体として、中央側にて負の電荷が相対的に多くなり、中央側の直流バイアスが強くなる。その結果、中央側において、圧電ウェハ２１に衝突するイオンのエネルギーが増加し、エッチングレートが高くなる。

これに対して、図４（ｂ）に示すようにホルダ５３を用いると、中央側のエッチングレートと外周側のエッチングレートとの差が緩和される。なお、この際、エッチングレートは、図４（ａ）の場合に比較して全体的に若干低くなる。

ホルダ５３を用いることによって、このような作用が生じる理由としては、例えば、以下のものが挙げられる。

まず、絶縁性のホルダ５３が下部電極４５と圧電ウェハ２１との間に介在することになるから、圧電ウェハ２１が直接に下部電極４５に当接している場合に比較して、下部電極４５の負の電荷は圧電ウェハ２１へ移りにくい。すなわち、圧電ウェハ２１は帯電しにくい。ひいては、下部電極４５及び圧電ウェハ２１の全体として、中央側にて負の電荷が相対的に多くなることが抑制され、中央側のエッチングレートが外周側のエッチングレートよりも高くなることが抑制される。

また、図４（ｂ）において模式的に示すように、下部電極４５の負の電荷は、ホルダ５３に移ってホルダ５３を帯電させ、更に、ホルダ５３から圧電ウェハ２１の外周側部分に移って当該外周側部分を帯電させる。従って、圧電ウェハ２１は、ホルダ５３によって下部電極４５と隔てられているとはいえ、中央側部分に比較すれば、外周側部分が帯電する。また、下部電極４５、ホルダ５３及び圧電ウェハ２１全体としては、外周側にて負の電荷が相対的に多くなり、直流バイアスが強くなる。

しかし、例えば、ホルダ５３が圧電ウェハ２１の外縁近くにおいてのみ位置しているのであれば、ＳＡＷ素子１は、圧電ウェハ２１の外縁ぎりぎりまで配置されているわけではないから、外周側においてエッチングレートが高くなっていることによる影響は小さい。

また、外周側の帯電を積極的に利用して、外周側のエッチングレートを高くし、これによりエッチングレートの均一化を図ることもできる。例えば、圧電ウェハ２１の中央側部分は、ホルダ５３によって下部電極４５から浮いているから、仮に下部電極４５に冷却機構があっても、冷却されにくい。このような場合、イオンの衝突による熱は、圧電ウェハ２１の中央側において相対的に逃げにくく、圧電ウェハ２１の中央側の温度が相対的に上昇しやすい。その結果、中央側のエッチングレートが相対的に上昇しやすい。そこで、ホルダ５３及び圧電ウェハ２１の外周側部分の帯電を利用して、外周側のエッチングレートを高くすれば、温度によるエッチングレートの差を緩和できる。

以上のとおり、本実施形態に係るＳＡＷ素子１の製造方法は、電極形成工程（図２（ｃ）〜図２（ｅ））と、電極厚調整工程（図２（ｆ））とを有している。電極形成工程では、ＳＡＷ素子１（厳密にはその圧電基板３）が多数個取りされる圧電ウェハ２１の両主面のうち第１主面２１ａのみにＩＤＴ電極７を形成する。電極厚調整工程では、ＩＤＴ電極７が形成された圧電ウェハ２１が、第２主面２１ｂを下方に向けて下部電極４５上に配置されている状態で、下部電極４５にブロッキングキャパシタ４９を介して交流電圧を印加して、ＩＤＴ電極７を薄くするドライエッチングを行う。さらに、電極厚調整工程において、圧電ウェハ２１は、下部電極４５に載置された絶縁性のホルダ５３によって第２主面の外周側部分が支持されており、これにより第２主面２１ｂの中央側部分が浮いている。

従って、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明したように、第２主面２１ｂの中央側部分が下部電極４５に当接することによって帯電することが抑制されることなどにより、圧電ウェハ２１の中央側でエッチングレートが高くなるおそれが低減される。ひいては、エッチングレートを好適に均一化できる。

また、本実施形態では、ホルダ５３は、平面視において枠状である。

従って、簡便な構成で圧電ウェハ２１の外周側部分を支持して、中央側部分を浮かせることができる。また、例えば、ホルダ５３が開口５３ａに代えて凹部５３ｒの底面に更に別の凹部を有するような構成であり、これにより圧電ウェハ２１の外周部を支持する態様（すなわち、ホルダが枠状でない態様。当該態様も本願発明に含まれる）では、ホルダ５３が圧電ウェハ２１の全体に亘って帯電する。このような態様に比較して、ホルダ５３が帯びる負の電荷を圧電ウェハ２１の外周側に集中させて、意図しない帯電の影響を低減したり、逆に、外周側のエッチングレートを高くしたりすることができる。

また、本実施形態では、ホルダ５３は、上方に面する凹部５３ｒを有しており、当該凹部５３ｒの底面中央側に開口５３ａが形成されることにより枠状とされている。電極厚調整工程では、圧電ウェハ２１は凹部５３ｒに収容されており、凹部５３ｒの底面に第２主面２１ｂの外周側部分が支持されている。

従って、圧電ウェハ２１がホルダ５３から脱落するおそれを低減できる。また、例えば、圧電ウェハ２１の直下の下部電極４５だけでなく、圧電ウェハ２１の側方に位置する凹部５３ｒの内周面が負に帯電すると、イオンの移動方向を若干外向きにすることができる。その結果、上面を凹とするように沿っている圧電ウェハ２１の第１主面２１ａの外周側部分に好適にイオンを衝突させ、効率的にエッチングが行われることが期待される。

また、本実施形態では、電極厚調整工程において、圧電ウェハ２１は、凹部５３ｒに嵌合している。

従って、ホルダ５３は、圧電ウェハ２１の位置決めに寄与しうる。また、例えば、圧電ウェハ２１の外周側部分に負の電荷を帯びさせたい場合においては、ホルダ５３が圧電ウェハ２１の外周面に当接していることによって、下部電極４５の負の電荷を、ホルダ５３を介して圧電ウェハ２１に移しやすく、都合がよい。

また、本実施形態では、圧電ウェハ２１は、水晶からなり、ホルダ５３は、石英又は石英ガラスからなる。

石英（水晶含む）又は石英ガラスは、例えば、他の絶縁体に比較すれば、帯電性に関して水晶に近い（又は同じ）性質を有することから、ホルダ５３と圧電ウェハ２１との間で正負の電荷が交換されるなどの意図しない作用が生じるおそれが低い。また、例えば、石英又は石英ガラスは、正に帯電しやすく負に帯電しにくい絶縁体であることから、意図しない負の直流バイアスを低減する観点から好ましい。また、例えば、石英ガラスは、耐熱性に優れていることから、ホルダ５３を繰り返し使用することができる。

また、別の観点では、本実施形態のＳＡＷ素子１の製造方法は、導電層形成工程（図２（ｃ））と、マスク形成工程（同図）と、パターニング工程（図２（ｄ））とを有している。導電層形成工程では、ＳＡＷ素子１が多数個取りされる圧電ウェハ２１の両主面のうち第１主面２１ａのみに導電層２３を形成する。マスク形成工程では、導電層２３上にエッチングマスク２５を形成する。パターニング工程では、導電層２３及びエッチングマスク２５が形成された圧電ウェハ２１が、第２主面２１ｂを下方に向けて下部電極４５上に配置されている状態で、下部電極４５にブロッキングキャパシタ４９を介して交流電圧を印加して、導電層２３をパターニングするドライエッチングを行う。前記パターニング工程において、圧電ウェハ２１は、下部電極４５に載置された絶縁性のホルダ５３によって第２主面２１ｂの外周側部分が支持されており、これにより第２主面２１ｂの中央側部分が浮いている。

従って、パターニング工程においても、図４（ａ）及び図４（ｂ）を参照して説明した作用が得られ、エッチングレートが好適に均一化される。ただし、エッチングマスク２５を介したエッチングは、エッチングの異方性や側壁保護プロセスに影響される、断面視における幅方向の寸法について精度の向上が求められ、エッチングレート自体が直接的に精度に及ぼす影響は、エッチングマスクを介さないエッチング（電極厚調整工程）に比較して小さい。

また、本実施形態のドライエッチング装置４１は、下部電極４５と、下部電極４５に接続されているブロッキングキャパシタ４９と、ブロッキングキャパシタ４９を介して下部電極４５に交流電圧を印加可能な電源装置５１と、絶縁性のホルダ５３とを有している。ホルダ５３は、下部電極４５に載置されており、上方に面する凹部５３ｒを有しており、当該凹部５３ｒの底面中央側に開口５３ａが形成されることにより枠状とされており、開口５３ａの深さが凹部５３ｒの深さの半分以下である。

当該ドライエッチング装置４１によれば、上述した好適な電極厚調整工程及び／又はパターニング工程を実現することができる。また、開口５３ａの深さは、凹部５３ｒの深さの半分以下であることから、凹部５３ｒに配置される圧電ウェハ２１において、圧電ウェハ２１と下部電極４５との距離は比較的小さい。従って、例えば、ホルダ５３が介在することによって、イオンシースに対して圧電ウェハ２１が入り込み過ぎ、エッチングが好適になされないおそれが低減される。

なお、以上の実施形態において、ＳＡＷ素子１は圧電素子の一例であり、第１主面２１ａは圧電ウェハの一方主面の一例であり、第２主面２１ｂは圧電ウェハの他方主面の一例であり、ＩＤＴ電極７は素子電極の一例である。

（実施例）
以下に、ホルダ５３を設けることによって、中央側のエッチングレートが外周側のエッチングレートよりも高い状況が改善された実施例のエッチング条件を示す。
ＳＡＷ素子１：
圧電基板３の材料：水晶
導電パターン５の材料：アルミニウム
圧電ウェハ２１：
直径：３インチ
電極形成後の反り量：１００μｍ以下
エッチングレート：
水晶：アルミニウム＝１０：１
エッチングガス：ＣＦ_４
ホルダ５３：
材料：水晶
高さ：５ｍｍ
凹部５３ｒの深さＤ２：４ｍｍ
開口５３ａの深さＤ１：１ｍｍ

本発明は、以上の実施形態に限定されず、種々の態様で実施されてよい。

圧電素子は、ＳＡＷ素子に限定されない。例えば、ＳＡＷ以外の他の弾性波を利用する弾性波素子であってもよいし、ジャイロセンサであってもよい。また、圧電素子は、ホルダを用いたドライエッチングの後、かつ個片化の前に、素子電極の上に保護膜が形成されたり、他方主面（第２主面２１ｂ）に圧電基板（３）の不要な電荷を放出するための裏面電極が形成されたりするものであってもよい。また、圧電基板（圧電ウェハ）は、単結晶からなるものに限定されず、セラミックからなるものであってもよい。また、圧電基板（圧電ウェハ）は、２種以上の圧電基板が、有機材料若しくは無機材料により貼り合わされたもの、又は直接的に貼り合わされたものであってもよい。

ホルダを用いた電極のエッチングは、パターニングと電極厚調整との双方に利用される必要はなく、例えば、電極厚調整のみに利用されてよい。実施形態では、電極のパターニングはエッチングによって行われたが、電極は、マスクを介してスパッタリングをすることなどによって、当初からパターニングされた状態で形成されてもよい。

ドライエッチング装置は、下部電極に負の直流バイアスを生じさせるものであればよく、容量結合式に限定されない。例えば、ドライエッチング装置は、磁場の印加によってプラズマを高密度化するマグネトロンＲＩＥであってもよいし、電子サイクロトロン共鳴によって高密度なプラズマを生成するＥＣＲ（Electron Cyclotron Resonance）プラズマエッチャーであってもよいし、電磁誘導によって高密度なプラズマを生成するＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）プラズマエッチャーであってもよい。

１…ＳＡＷ素子（圧電素子）、７…ＩＤＴ電極（素子電極）、２１…圧電ウェハ、２１ａ…第１主面（一方主面）、２１ｂ…第２主面（他方主面）、４５…下部電極、４９…ブロッキングキャパシタ、５３…ホルダ。

Claims (7)

1. 圧電素子が多数個取りされる圧電ウェハの両主面のうち一方主面のみに素子電極を形成する電極形成工程と、
   前記素子電極が形成された前記圧電ウェハが、その他方主面を下方に向けて下部電極上に配置されている状態で、前記下部電極にブロッキングキャパシタを介して交流電圧を印加して、前記素子電極を薄くするドライエッチングを行う電極厚調整工程と、
   を有し、
   前記電極厚調整工程において、前記圧電ウェハは、前記下部電極に載置された絶縁性のホルダによって前記他方主面の外周側部分が支持されており、これにより前記他方主面の中央側部分が浮いている
   圧電素子の製造方法。
2. 前記ホルダは、平面視において枠状である
   請求項１に記載の圧電素子の製造方法。
3. 前記ホルダは、上方に面する凹部を有しており、当該凹部の底面中央側に開口が形成されることにより枠状とされており、
   前記電極厚調整工程では、前記圧電ウェハは前記凹部に収容されており、前記凹部の底面に前記他方主面の外周側部分が支持されている
   請求項２に記載の圧電素子の製造方法。
4. 前記電極厚調整工程において、前記圧電ウェハは、前記凹部に嵌合している
   請求項３に記載の圧電素子の製造方法。
5. 前記圧電ウェハは、水晶からなり、
   前記ホルダは、石英又は石英ガラスからなる
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電素子の製造方法。
6. 圧電素子が多数個取りされる圧電ウェハの両主面のうち一方主面のみに導電層を形成する導電層形成工程と、
   前記導電層上にマスクを形成するマスク形成工程と、
   前記導電層及び前記マスクが形成された前記圧電ウェハが、その他方主面を下方に向けて下部電極上に配置されている状態で、前記下部電極にブロッキングキャパシタを介して交流電圧を印加して、前記導電層をパターニングするドライエッチングを行うパターニング工程と、
   を有し、
   前記パターニング工程において、前記圧電ウェハは、前記下部電極に載置された絶縁性のホルダによって前記他方主面の外周側部分が支持されており、これにより前記他方主面の中央側部分が浮いている
   圧電素子の製造方法。
7. 下部電極と、
   前記下部電極に接続されているブロッキングキャパシタと、
   前記ブロッキングキャパシタを介して前記下部電極に交流電圧を印加可能な電源装置と、
   前記下部電極に載置されており、上方に面する凹部を有しており、当該凹部の底面中央側に開口が形成されることにより枠状とされており、前記開口の深さが前記凹部の深さの半分以下である絶縁性のホルダと、
   を有しているドライエッチング装置。

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