JP5036215B2 - 圧電薄膜共振子及び圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、共振周波数を調整可能な圧電薄膜共振子及び圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法に関する。

従来、圧電薄膜共振子の共振周波数の調整は、圧電薄膜共振子を構成する駆動電極の上に金属の質量付加膜を重ねて形成して圧電薄膜共振子の共振周波数を低下させることや、圧電薄膜共振子を構成する駆動電極をドライエッチングで除去加工して圧電薄膜共振子の共振周波数を上昇させることにより行われてきた（例えば、特許文献１）。

特開２００２−３５９５３４号公報

しかし、従来の技術では、圧電薄膜共振子の共振周波数を真空中で調整する必要があるため、真空槽を備えた複雑な装置が不可欠となり、圧電薄膜共振子の製造コストや製造時間等の点で問題が多かった。

一方、圧電薄膜共振子の共振周波数を大気中で調整する方法として、圧電薄膜共振子を構成する駆動電極の上に重ねて形成した金属の質量付加膜をレーザ光で除去加工する方法も考えられる。しかし、この方法では、融解蒸発により質量付加膜がその膜厚方向の全体に渡って除去されるため、質量付加膜の平面的なパターンが変化して圧電薄膜共振子にスプリアスを発生させることがある。

本発明は、この問題を解決するためになされたもので、圧電薄膜共振子の共振周波数を大気中で調整するとともに、圧電薄膜共振子の共振周波数の調整によるスプリアスの発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、質量を付加する質量付加膜を圧電薄膜共振子の上に形成し、圧電薄膜共振子の共振周波数を目標周波数より低下させる形成工程と、電磁波を照射することにより前記質量付加膜をアブレーション加工し前記質量付加膜の平面的なパターンに影響を与えることなく前記質量付加膜の全体を均一に薄肉化することにより、圧電薄膜共振子の共振周波数を目標周波数まで上昇させる照射工程とを備える圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。前記圧電薄膜共振子において圧電体薄膜を挟んで電極対が対向する。前記形成工程は、前記圧電体薄膜を挟んで前記電極対が対向する対向領域の全体に前記質量付加膜を形成する。前記形成工程は、前記対向領域のみに前記質量付加膜を形成する。

請求項２の発明は、前記形成工程は、感光性樹脂を成膜する成膜工程と、前記感光性樹脂をフォトリソグラフィでパターニングして前記質量付加膜を得るパターニング工程とを備える請求項１に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。

請求項３の発明は、前記照射工程は、圧電薄膜共振子の共振周波数を測定しながら電磁波を照射し、圧電薄膜共振子の共振周波数が目標周波数まで上昇するのに同期して電磁波の照射を中止する請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。

請求項４の発明は、前記照射工程に先立ち、圧電薄膜共振子の共振周波数と目標周波数との乖離に応じて電磁波の照射条件を決定する決定工程をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。

請求項５の発明は、前記形成工程において、圧電薄膜共振子の集合体に含まれる各圧電薄膜共振子の上に前記質量付加膜を形成し、前記照射工程において、前記集合体における圧電薄膜共振子の共振周波数の分布に応じた照射条件の分布を有する電磁波を前記集合体に照射する請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。

請求項６の発明は、前記形成工程において、圧電薄膜共振子の集合体に含まれる各圧電薄膜共振子の上に前記質量付加膜を形成し、前記照射工程において、前記集合体における圧電薄膜共振子の共振周波数の代表値と目標周波数との乖離に応じた照射条件の均一な電磁波を前記集合体に照射する請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法である。

請求項７の発明は、圧電体薄膜と、前記圧電体薄膜を挟んで対向する電極対と、前記圧電体薄膜及び前記電極対を含む積層構造の上に形成され、前記積層構造の共振周波数と目標周波数との乖離に応じて質量がアブレーション加工で調整された質量付加膜とを備える圧電薄膜共振子である。前記質量付加膜は、前記圧電体薄膜を挟んで前記電極対が対向する対向領域の全体に形成される。前記質量付加膜は、前記対向領域のみに形成される。前記質量付加膜は、前記質量付加膜の平面的なパターンに影響を与えることなく前記質量付加膜の全体を均一に薄肉化される。

請求項１ないし請求項７の発明によれば、圧電薄膜共振子の共振周波数を大気中で調整することができる。また、請求項１ないし請求項７の発明によれば、質量付加膜の平面的なパターンが変化しないので、圧電薄膜共振子の共振周波数の調整によるスプリアスの発生を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、所望の領域の上のみに正確に質量付加膜を形成することができる。

＜１ 第１実施形態＞
＜１．１ ウエハ＞
図１は、本発明の望ましい実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法（以下、「周波数調整方法」）の適用対象となるウエハＷを模式的に示す断面図である。以下では、図１を参照しながら本発明の望ましい実施形態に係る周波数調整方法を説明するが、以下の説明は、本発明に係る周波数調整方法の適用対象が図１に示すウエハＷに制限されることを意味しない。したがって、本発明に係る周波数調整方法は、下面電極、圧電体薄膜及び上面電極を支持基板の上に順次エピタキシャル成長させた周知の圧電薄膜共振子等にも適用することができる。また、本発明に係る周波数調整方法は、複数の圧電薄膜共振子を組み合わせたフィルタ、デュプレクサ、トリプレクサ及びトラップ等にも適用可能である。

図１に示すように、ウエハＷは、多数（典型的には、数１００個〜数１０００個）の圧電薄膜共振子１をその上面に規則的に配列した圧電薄膜共振子１の集合体となっており、図２の断面図に示すように、全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_rの調整が完了した後に、個々の圧電薄膜共振子１に分離されることが予定されている。

ウエハＷは、支持基板１１の上に、接着層１２、キャビティ形成膜１３、下面電極１５、圧電体薄膜１６及び上面電極１７（１７１〜１７２）をこの順序で積層した構造を有している。

圧電体薄膜１６は、圧電体基板を除去加工することにより得られる。より具体的には、圧電体薄膜１６は、単独で自重に耐え得る厚み（例えば、５０μｍ以上）を有する圧電体基板を、単独で自重に耐え得ない膜厚（例えば、１０μｍ以下）まで除去加工で薄肉化することにより得られる。

圧電体薄膜１６を構成する圧電材料としては、所望の圧電特性を有する圧電材料を選択することができるが、水晶（SiO₂）、ニオブ酸リチウム(LiNbO₃）、タンタル酸リチウム（LiTaO₃）、四ホウ酸リチウム（Li₂B₄O₇）、酸化亜鉛（ZnO）、ニオブ酸カリウム（KNbO₃）及びランガサイト（La₃Ga₃SiO₁₄）等の粒界を含まない単結晶材料を選択することが望ましい。

また、圧電体薄膜１６における結晶方位も、所望の圧電特性を有する結晶方位を選択することができる。ここで、圧電体薄膜１６における結晶方位は、圧電薄膜共振子１の共振周波数や反共振周波数の温度特性が良好となる結晶方位とすることが望ましく、周波数温度係数が「０」となる結晶方位とすることがさらに望ましい。

圧電体基板の除去加工は、切削、研削及び研磨等の機械加工並びにエッチング等の化学加工等により行う。ここで、複数の除去加工方法を組み合わせ、加工速度が速い除去加工方法から、加工対象に生じる加工変質が小さい除去加工方法へと除去加工方法を段階的に切り替えながら圧電体基板を除去加工すれば、高い生産性を維持しつつ、圧電体薄膜１６の品質を向上し、圧電薄膜共振子１の特性を向上することができる。例えば、圧電体基板を固定砥粒に接触させて削る研削及び圧電体基板を遊離砥粒に接触させて削る研磨を順次行った後に、当該研磨によって圧電体基板に生じた加工変質層を仕上げ研磨により除去するようにすれば、圧電体基板を削る速度が早くなり、圧電薄膜共振子１の生産性を向上することができるとともに、圧電体薄膜１６の品質を向上することにより、圧電薄膜共振子１の特性を向上することができる。

圧電体薄膜１６には、上面と下面とを貫通するバイアホールＶＨ１が形成されている。

上面電極１７及び下面電極１５は、それぞれ、圧電体薄膜１６の上面及び下面に導電材料を成膜することにより形成された導電体薄膜である。

上面電極１７及び下面電極１５を構成する導電材料は、特に制限されないが、アルミニウム（Al）、銀（Ag）、銅（Cu）、白金（Pt）、金（Au）、クロム（Cr）、ニッケル（Ni）、モリブデン（Mo）、タングステン(W)及びタンタル（Ta）等の金属から選択することが望ましい。もちろん、上面電極１７及び下面電極１５を構成する導電材料として合金を用いてもよい。また、複数種類の導電材料を重ねて成膜することにより、上面電極１７及び下面電極１５を形成してもよい。

上面電極１７１は、圧電薄膜共振子１の対向領域Ｅ１において、圧電体薄膜１６を挟んで下面電極１５と対向している。上面電極１７１は、対向領域Ｅ１から所定の方向に引き出され、その先端は、外部への配線が接続されるパットＰ１１となっている。

下面電極１５は、対向領域Ｅ１から上面電極１７とは逆方向に引き出されている。

上面電極１７２は、対向領域Ｅ１以外において、圧電体薄膜１６を挟んで下面電極１５と対向している。上面電極１７２及び下面電極１５は、圧電体薄膜１６に形成されたバイアホールＶＨ１によって電気的に短絡されており、上面電極１７２は、外部への配線が接続されるパットＰ１２となっている。

このような上面電極１７及び下面電極１５のパターンにより、圧電薄膜共振子１においては、パットＰ１１及びＰ１２に励振信号が印加されると、対向領域Ｅ１に厚み縦振動（又は厚みすべり振動）が励振される。

キャビティ形成膜１３は、絶縁材料を成膜することにより得られた絶縁体膜である。キャビティ形成膜１３を構成する絶縁材料は、特に制限されないが、二酸化ケイ素（SiO₂）等の絶縁材料から選択することが望ましい。

キャビティ形成膜１３は、圧電体薄膜１６の対向領域Ｅ１以外に形成され、対向領域Ｅ１の圧電体薄膜１６を支持基板１１から離隔させるキャビティ（空洞）Ｃ１を形成している。

支持基板１１は、圧電薄膜共振子１の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、下面電極１５及びキャビティ形成膜１３が下面に形成された圧電体基板を接着層１２を介して支持する支持体としての役割を有している。加えて、支持基板１１は、圧電薄膜共振子１の製造後に、下面電極１５及びキャビティ形成膜１３が下面に形成され、上面電極１７が上面に形成された圧電体薄膜１６を接着層１２を介して支持する支持体としての役割も有している。したがって、支持基板１１には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子１の製造後にも強度が低下しないこととが要請される。

支持基板１１の材料及び厚さは、このような要請を満足するように、適宜選択することができる。ただし、支持基板１１の材料を、圧電体薄膜１６を構成する圧電材料と近い熱膨張率、より望ましくは、圧電体薄膜１６を構成する圧電材料と同じ熱膨張率を有する材料、例えば、圧電体薄膜１６を構成する圧電材料と同じ材料とすれば、圧電薄膜共振子１の製造途上において、熱膨張率の差に起因する反りや破損を抑制することができ、圧電薄膜共振子１の製造後において、熱膨張率の差に起因する特性変動や破損を抑制することができる。なお、熱膨張率に異方性がある材料を用いる場合、圧電体薄膜１６と支持基板１１とで各方向の熱膨張率がともに同じとなるように配慮することが望ましく、支持基板１１と圧電体薄膜１６とに同じ圧電材料を用いる場合、支持基板１１と圧電体薄膜１６とで結晶方位を一致させることが望ましい。

接着層１２は、圧電薄膜共振子１の製造途上で圧電体基板を除去加工するときに、下面電極１５及びキャビティ形成膜１３が下面に形成された圧電体基板を支持基板１１に接着固定する役割を有している。加えて、接着層１２は、圧電薄膜共振子１の製造後に、下面電極１５及びキャビティ形成膜１３が下面に形成され、上面電極１７が上面に形成された圧電体薄膜１６を支持基板１１に接着固定する役割も有している。したがって、接着層１２には、圧電体基板を除去加工するときに加わる力に耐え得ることと、圧電薄膜共振子１の製造後にも接着力が低下しないこととが要請される。

このような要請を満足する接着層１２の望ましい例としては、有機接着剤、望ましくは、充填効果を有し、接着対象が完全に平坦ではなくても十分な接着力を発揮するエポキシ接着剤（熱硬化性を利用するエポキシ樹脂の接着剤）やアクリル接着剤（光硬化性及び熱硬化性を併用するアクリル樹脂の接着剤）により形成された接着層１２を挙げることができる。このような樹脂を採用することにより、圧電体基板と支持基板１１との間に期待しない空隙が生じることを防止し、当該空隙により圧電体基板の除去加工時にクラック等が発生することを防止可能である。ただし、このことは、これ以外の接着層１２によって圧電体薄膜１６と支持基板１１とが接着固定されることを妨げるものではない。

＜１．２ 圧電薄膜共振子の共振周波数の調整＞
図３は、本発明の第１実施形態に係る周波数調整方法を説明するフローチャートである。また、図４〜図６は、周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。第１実施形態では、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを個別に調整し、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rのバラツキ（以下、「ウエハ内バラツキ」）を抑制している。ここで、目標周波数Ｆ_Tは、特定の周波数（例えば、２ＧＨｚ）である必要はなく、特定の周波数に一定の偏差を許した特定の周波数範囲（例えば、２ＧＨｚ±１ＭＨｚ）であってもよい。

○ウエハ準備；
図３に従って説明すると、第１実施形態に係る周波数調整方法においては、まず、周波数調整前のウエハ内バラツキを考慮して圧電体薄膜１６、上面電極１７及び下面電極１５の狙い膜厚を設定することにより、略全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tを上回るウエハを準備する（ステップＳ１０１）。ここで、「略全部」というのは、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tを上回ることが望ましいが、共振周波数Ｆ_Rが他の圧電薄膜共振子１と著しく異なる一部の異常な圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tを下回ることを許容してもよいという趣旨である。

○レジスト膜形成；
続いて、図４に示すように、ウエハＷの上面の全面にレジスト液膜層１８を均一に形成する（ステップＳ１０２）。レジスト液膜層１８の膜厚は、レジスト膜１９の固化を行った時点（後述のステップＳ１０５）で、ウエハＷに含まれる略全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tを下回るようにすればよく、典型的には、０．５μｍ程度とすることができる。レジスト液膜層１８は、スピンコータやスリットコータで形成することができるが、スピンコータによってレジスト液膜層１８を形成する場合、例えば、原液をシクロペンタノン等の溶剤で希釈して適当な粘度に調整したフォトレジスト液を、４０００ＲＰＭ程度で回転するウエハＷに滴下すればよい。

次に、レジスト液膜層１８に含まれる溶剤を蒸発させ、流動性を持たないレジスト膜を得る（ステップＳ１０３）。溶剤の蒸発は、例えば、ウエハＷをホットプレートに載置して９０℃で２０分間加熱することにより行うことができる。

さらに、図５に示すように、成膜されたレジスト膜１９をフォトリソグラフィによりパターニングして、対向領域Ｅ１の上のみにレジスト膜１９が残存するウエハＷを得る（ステップＳ１０４）。レジスト膜１９は、例えば、アライナを用いて８ｍＷ／ｃｍ²の光量の光を３０秒間レジスト膜１９に照射してフォトマスクパタンをレジスト膜１９に転写し、しかる後に、ウエハＷを現像液に６〜１０分間浸漬してレジスト膜１９を現像することによりパターニングすることができる。

続いて、ウエハＷの洗浄とレジスト膜１９の固化を行う（ステップＳ１０５）。ウエハＷの洗浄は、例えば、イソプロピルアルコール等のレジストを侵さない溶剤にウエハＷを５分間浸漬した後に、ウエハＷをスピンドライヤーで乾燥すればよい。また、レジスト膜１９の固化は、例えば、オーブンを用いてウエハＷを２００℃で３時間加熱すればよい。

ステップＳ１０２〜Ｓ１０５により、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の対向領域Ｅ１の上には、質量を付加する質量付加膜となるレジスト膜１９が形成され、当初は目標周波数Ｆ_Tを上回っていた圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rは、目標周波数Ｆ_T以下に低下させられる。

なお、上記説明では、レジスト膜１９を質量付加膜として用いる例について説明したが、アブレーション加工が可能な他の感光性樹脂の膜、例えば、感光性ポリイミド膜を質量付加膜として用いることもできる。

また、上記説明では、レジスト膜１９をフォトリソグラフィでパターニングすることにより、対向領域Ｅ１の上にのみ正確にレジスト膜１９を残存させ、パットＰ１１及びＰ１２を露出させたが、パットＰ１１及びＰ１２の上にレジスト液膜層１８が形成されないようしておけば、レジスト膜１９のパターニングは必ずしも必要ではない。

○周波数調整；
次に、共振周波数Ｆ_Rの調整対象となる１個の圧電薄膜共振子１ＡのパットＰ１１及びＰ１２にプローバーを配線し、ネットワークアナライザを用いて圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rを測定できるようにする。そして、図６に示すように、圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rを測定しながら、圧電薄膜共振子１Ａの対向領域Ｅ１の上に形成されたレジスト膜１９に電磁波（紫外線ＵＶ）を照射することにより、当該レジスト膜１９をアブレーション加工する（ステップＳ１０６）。

このとき、レジスト膜１９のアブレーション加工が進行するにつれてレジスト膜１９の質量が小さくなるので、レジスト膜１９のアブレーション加工が進行するにつれて圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rは上昇するが、圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tまで上昇するのに同期して（ステップＳ１０７で"YES"）電磁波の照射を中止すれば（ステップＳ１０８）、圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rを正確に目標周波数Ｆ_Tにあわせることができる。もちろん、圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tまで上昇するまでは（ステップＳ１０７で"NO"）、圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rの測定と圧電薄膜共振子１Ａの対向領域Ｅ１の上に形成されたレジスト膜１９への電磁波の照射をそのまま継続すればよい。なお、電磁波の照射時間が所定時間を超えても圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rが目標周波数Ｆ_Tまで上昇しない場合は、当該圧電薄膜共振子１Ａは不良であるとみなして、当該圧電薄膜共振子１Ａの共振周波数Ｆ_Rの調整を放棄してもよい。

アブレーション加工に用いる電磁波の光源としては、共振周波数Ｆ_Rの調整対象となる圧電薄膜共振子１Ａの対向領域Ｅ１の上に形成されたレジスト膜１９のみに電磁波を選択的に照射し、隣接する圧電薄膜共振子１Ｂの対向領域Ｅ１の上に形成されたレジスト膜１９には電磁波を照射しないような、ダイバージェンスが小さい光源を採用することが望ましく、エキシマレーザやＹＡＧ４次高調波レーザ等の紫外線レーザを採用することが特に望ましい。ただし、このことは、アブレーション加工に用いる紫外線ＵＶの光源として、紫外線ランプを採用することを妨げるものではない。なお、電磁波の光源として紫外線ランプを採用する場合、電磁波をレンズで集光したり、メタルマスクで電磁波の照射領域を限定したりする工夫を行えばよい。

また、紫外線以外の波長の光源として、近赤外線波長の光源であるＹＡＧレーザ、または可視光波長の光源であるＹＡＧの２次高調波レーザにおいて、短パルス、高集光ビームとすることで、高パワー密度がえられ擬似アブレーション加工を行うことが出来たり、多光子吸収によるアブレーション加工を行うことが出来る。被加工物の吸収特性によってこれらの光源を用いることで加工効率の高い加工を行うことが出来る。

また、レーザプラズマＥＵＶリソグラフィー光源等の波長１０数ｎｍの極端紫外線と呼ばれる波長の光源を用いることによるアブレーション加工を行うことも出来る。パターニング精度の高い加工を行うことが出来る。

このようなアブレーション加工では、適切な光量の電磁波を照射すれば、レジスト膜１９の表面の高分子の結合鎖を切断し、レジスト膜１９をその表面から順次除去加工することができるので、レジスト膜１９の全体を均一に薄肉化することができ、レジスト膜１９の平面的なパターンに影響を与えることがない。このため、第１実施形態に係る周波数調整方法では、周波数調整に伴うスプリアスの発生を抑制することができる。また、このようなアブレーション加工は、大気中で実行することができるので、第１実施形態に係る周波数調整方法では、圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを大気中で調整することができる。

なお、第１実施形態に係る周波数調整方法では、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１について共振周波数Ｆ_Rの調整が完了するまでは（ステップＳ１０９で"NO"）、一の圧電薄膜共振子１について共振周波数Ｆ_Rの調整が終了すると、ウエハＷをステージで移動することにより、又は、光源を走査することにより、電磁波の照射範囲を移動して（ステップＳ１１０）、共振周波数Ｆ_Rが未だ調整されていない他の圧電薄膜共振子１について同様に共振周波数Ｆ_Rの調整を行う。

目標周波数Ｆ_TはウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子について同じ値に設定する場合もあるし、目的に応じて異なる値に設定する場合もある。

＜２ 第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る周波数調整方法を説明するフローチャートである。第２実施形態でも、第１実施形態と同様に、レジスト膜１９を電磁波でアブレーション加工することによりウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを個別に調整し、ウエハ内バラツキを抑制している。

図７に従って説明すると、第２実施形態に係る周波数調整方法においては、まず、ウエハ準備（ステップＳ２０１）及びレジスト膜形成（ステップＳ２０２〜Ｓ２０５）を第１実施形態と同様の手順で行う。

続く周波数調整においては、まず、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１のパットＰ１１及びＰ１２にプローバーを順次接続して、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを順次測定する（ステップＳ２０６）。

次に、あらかじめ実験的に調べておいた電磁波の照射条件（光量や照射時間）と圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの上昇幅との関係を参照し、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１について、共振周波数Ｆ_Rと目標周波数Ｆ_Tとの乖離に応じて、電磁波の照射条件を決定する（ステップＳ２０７）。ステップＳ２０７では、例えば、電磁波をレジスト膜１９に照射した場合の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの上昇速度Ｄをあらかじめ実験的に調べてあるとすれば、共振周波数Ｆ_Rの圧電薄膜共振子１についての電磁波の照射時間は（Ｆ_T−Ｆ_R）／Ｄと決定することができる。

続いて、決定した照射条件に従って、１個の圧電薄膜共振子１の対向領域Ｅ１の上に形成されたレジスト膜１９に電磁波を照射することにより、レジスト膜１９をアブレーション加工し、共振周波数Ｆ_Rを調整する（ステップＳ２０８）。

なお、特定の圧電薄膜共振子１についての照射条件は、当該特定の圧電薄膜共振子１の励振領域Ｅ１の上のレジスト膜１９に電磁波を照射するのに先立って決定すればよく、上記説明のようにウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１についての照射条件を同時に決定することは必須ではない。したがって、一の圧電薄膜共振子１に電磁波を照射しているときに、次に電磁波を照射する他の圧電薄膜共振子１についての照射条件を決定するようなことも許容される。

そして、第２実施形態に係る周波数調整方法では、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１について共振周波数Ｆ_Rの調整が完了するまでは（ステップＳ２０９で"NO"）、一の圧電薄膜共振子１について共振周波数Ｆ_Rの調整が終了すると、ウエハＷをステージで移動することにより、又は、光源を走査することにより、電磁波の照射範囲を移動して（ステップＳ２１０）、共振周波数Ｆ_Rが未だ調整されていない他の圧電薄膜共振子１について同様に共振周波数Ｆ_Rの調整を行う。

目標周波数Ｆ_TはウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子について同じ値に設定する場合もあるし、目的に応じて異なる値に設定する場合もある。

この第２実施形態に係る周波数調整方法でも、第１実施形態に係る周波数調整方法と同様に、周波数調整に伴うスプリアスの発生を抑制することができるとともに、圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを大気中で調整することができる。

＜３ 第３実施形態＞
図８は、本発明の第３実施形態に係る周波数調整方法を説明するフローチャートである。また、図９は、周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。第３実施形態でも、第１実施形態と同様に、レジスト膜１９を電磁波でアブレーション加工することにより、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを調整し、ウエハ内バラツキを抑制しているが、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを一括して調整する点が第１実施形態と異なっている。

図８に従って説明すると、第３実施形態に係る周波数調整方法においては、まず、ウエハ準備（ステップＳ３０１）及びレジスト膜形成（ステップＳ３０２〜Ｓ３０５）を第１実施形態と同様の手順で行う。

続いて、ウエハＷにおける圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの分布に応じた照射条件の分布を与えた電磁波をウエハＷに照射する（ステップＳ３０６）。ステップＳ３０６では、例えば、ウエハＷの外周に近づくにつれて圧電体薄膜１６（又は、上面電極１７や下面電極１５）の膜厚が薄くなっているため、ウエハＷの外周に近づくにつれて圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rが高くなるような場合、図９に示すように、ウエハＷの外周に近づくにつれて光量が減少する電磁波をウエハＷの上面の全面にに照射する。又は、ウエハＷの外周に近づくにつれて照射時間が短くなる電磁波をウエハＷの上面の全面にに照射することもできる。もちろん、第２実施形態と同様に、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを実際に測定し、圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの具体的分布をウエハＷごとに特定するようにしてもよい。

この第３実施形態に係る周波数調整方法でも、第１実施形態に係る周波数調整方法と同様に、周波数調整に伴うスプリアスの発生を抑制することができるとともに、圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを大気中で調整することができる。この第３実施形態に係る周波数調整方法は、傾向があらかじめわかっているウエハ内バラツキの抑制に特に効果的である。

＜４ 第４実施形態＞
図１０は、本発明の第４実施形態に係る周波数調整方法を説明するフローチャートである。また、図１１は、周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。第４実施形態でも、第１実施形態と同様に、レジスト膜１９を電磁波でアブレーション加工することにより、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを調整しているが、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを一括して調整することにより、複数のウエハＷの間の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rのバラツキ（以下、「ウエハ間バラツキ」）を抑制している点が第１実施形態と異なっている。

図１０に従って説明すると、第４実施形態に係る周波数調整方法においては、まず、ウエハ準備（ステップＳ４０１）及びレジスト膜形成（ステップＳ４０２〜Ｓ４０５）を第１実施形態と同様の手順で行う。

続いて、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１のパットＰ１１及びＰ１２にプローバーを順次接続して、ウエハＷに含まれる圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを順次測定する（ステップＳ４０６）。

次に、あらかじめ実験的に調べておいた電磁波の照射条件（光量や照射時間）と圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの上昇幅との関係を参照し、ウエハＷにおける圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの代表値（例えば、平均値や最頻値等の統計量）と目標周波数Ｆ_Tとの乖離に応じた照射条件を決定する（ステップＳ４０７）。ステップＳ４０７では、例えば、電磁波をレジスト膜１９に照射した場合の共振周波数Ｆ_Rの上昇速度Ｄをあらかじめ実験的に調べてあるとすれば、ウエハＷに対する電磁波の照射時間は（Ｆ_T−Ｆ_RA）／Ｄと決定することができる。ただし、「Ｆ_RA」は、ウエハＷに含まれる全部の圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rの平均値である。

そして、決定した照射条件に従って、図１１に示すような光量及び照射時間が均一な電磁波をウエハＷの上面の全面に照射することにより、レジスト膜１９をアブレーション加工し、共振周波数Ｆ_Rを調整する（ステップＳ４０８）。

この第４実施形態に係る周波数調整方法でも、第１実施形態に係る周波数調整方法と同様に、周波数調整に伴うスプリアスの発生を抑制することができるとともに、圧電薄膜共振子１の共振周波数Ｆ_Rを大気中で調整することができる。

本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法の適用対象となるウエハＷを模式的に示す断面図である。 ウエハＷを個々の圧電薄膜共振子１に分離した状態を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法を説明するフローチャートである。 周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。 周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。 周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法を説明するフローチャートである。 本発明の第３実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法を説明するフローチャートである。 周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法を説明するフローチャートである。 周波数調整の途上におけるウエハＷを模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 圧電薄膜共振子
１１ 支持基板
１２ 接着層
１３ キャビティ形成膜
１５ 下面電極
１６ 圧電体薄膜
１７ 上面電極
１９ レジスト膜
Ｅ１ 対向領域
Ｗ ウエハ

Claims (7)

1. 質量を付加する質量付加膜を圧電薄膜共振子の上に形成し、圧電薄膜共振子の共振周波数を目標周波数より低下させる形成工程と、
   電磁波を照射することにより前記質量付加膜をアブレーション加工し前記質量付加膜の平面的なパターンに影響を与えることなく前記質量付加膜の全体を均一に薄肉化することにより、圧電薄膜共振子の共振周波数を目標周波数まで上昇させる照射工程と、
   を備え、
   前記圧電薄膜共振子において圧電体薄膜を挟んで電極対が対向し、
   前記形成工程は、
   前記圧電体薄膜を挟んで前記電極対が対向する対向領域の全体に前記質量付加膜を形成し、かつ、前記対向領域のみに前記質量付加膜を形成する圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
2. 前記形成工程は、
   感光性樹脂を成膜する成膜工程と、
   前記感光性樹脂をフォトリソグラフィでパターニングして前記質量付加膜を得るパターニング工程と、
   を備える請求項１に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
3. 前記照射工程は、圧電薄膜共振子の共振周波数を測定しながら電磁波を照射し、圧電薄膜共振子の共振周波数が目標周波数まで上昇するのに同期して電磁波の照射を中止する、
   請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
4. 前記照射工程に先立ち、圧電薄膜共振子の共振周波数と目標周波数との乖離に応じて電磁波の照射条件を決定する決定工程、
   をさらに備える請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
5. 前記形成工程において、圧電薄膜共振子の集合体に含まれる各圧電薄膜共振子の上に前記質量付加膜を形成し、
   前記照射工程において、前記集合体における圧電薄膜共振子の共振周波数の分布に応じた照射条件の分布を有する電磁波を前記集合体に照射する、
   請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
6. 前記形成工程において、圧電薄膜共振子の集合体に含まれる各圧電薄膜共振子の上に前記質量付加膜を形成し、
   前記照射工程において、前記集合体における圧電薄膜共振子の共振周波数の代表値と目標周波数との乖離に応じた照射条件の均一な電磁波を前記集合体に照射する、
   請求項１又は請求項２に記載の圧電薄膜共振子の共振周波数の調整方法。
7. 圧電体薄膜と、
   前記圧電体薄膜を挟んで対向する電極対と、
   前記圧電体薄膜及び前記電極対を含む積層構造の上に形成され、前記積層構造の共振周波数と目標周波数との乖離に応じて質量がアブレーション加工で調整された質量付加膜と、
   を備え、
   前記質量付加膜は、前記圧電体薄膜を挟んで前記電極対が対向する対向領域の全体に形成され、かつ、前記対向領域のみに形成され、平面的なパターンに影響を与えることなく全体が均一に薄肉化された圧電薄膜共振子。

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