JPH035753A - 薄膜パターンの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 微細な薄膜平行パターンの形成方法に関し、たとえば、
高周波帯で用いる弾性表面波素子の表面波駆動電極であ
る櫛形平行電極パターンを精度よ（形成することを目的
とし、 基板上に多数本の微細な平行パターン部を有する薄膜パ
ターンの形成方法において、複数本の波形パターンから
なるフォーカスモニタパターンと、複数本の段差付きス
トリップパターンからなるパターン巾モニタパターンと
を設けたフォトマスクを用いて、フォトレジストパター
ンを形成することを特徴として薄膜パターンの形成方法
を構成する。

（産業上の利用分野〕 本発明は薄膜パターンの形成方法、と（に、弾性表面波
素子の櫛形平行電極パターンの高精度の形成方法に関す
る。

近年、情報処理機器や通信機器、あるいは移動体通信機
器の高速化にともなって、搬送波や信号波の周波数帯は
益々高周波域にシフトしてきており、それに対応して高
周波における安定度の高い基準信号の発生や１位相同期
用の素子、あるいはフィルタなどが必要となり、最近は
これらの用途に弾性表面波素子、たとえば、弾性表面波
共振子や弾性表面波フィルタなどが使用されるようにな
ってきた。

弾性表面波素子は、−船釣に素子構成が単純であるとい
う特徴があるが、その一方、素子性能の作り込みが難し
いという一面があり、設計性能を忠実に実現する櫛形平
行電極パターンの形成方法の開発が求められていた。

〔従来の技術〕

たとえば、弾性表面波素子の駆動電橿、変換出力電極２
反射器などは何れも圧電体基板上に、細長い短冊状の金
属薄膜（多くの場合質量の小さいＡｌ）を多数平行に並
べた。いわゆる、ストリップ状電極パターンから構成さ
れており、これら電極は真空蒸着法あるいはスパッタリ
ング法で膜形成し、よく知られたホトエツチング法によ
って所要のパターンに形成される。

第６図は表面波駆動電極パターンの代表的例を示す図で
、いわゆる、櫛形電極パターンあるいはすだれ状電極パ
ターンと呼ばれているものである。

図中、２１　、２２は八２などの薄い金属膜からなり側
柵形電極の櫛歯部分が接触しないように、互いに噛み合
い状態に差し込まれている。こ＼で、Ｌは電極パターン
中、Ｓは電極ギャップ、Ｐは電極ピッチである。通常、
圧電体を伝播する表面波の波長をλとすると、Ｐ＝λ／
２．Ｌ＝Ｓ＝λ／４といった程度の寸法になる場合が多
い。

たとえば、圧電体基板として、３６°ＹカツトのＬｉＴ
ａＯ５単結晶基板を用い、λ＝　４０００　ｍとすれば
、使用周波数が８０Ｍ１（ｚの場合はλは約５０μｍと
なるので、パターン中およびパターンギャップはイ可れ
も１０μｍ以上であり、そのパターン作成も通常の密着
露光法が使用でき比較的容易に形成することができる。

しかし、最近は８００〜９００ＭＨｚ帯のフィルタなど
が求められるようになっており、この場合には、λは約
４μｍとなるので、パターン中およびパターンギャップ
は何れも約１ａｍ程度の微細な平行パターンが必要にな
る。しかも、その櫛歯の本数はデバイスの種類によって
は数１００本に達する場合がある。したがって、このよ
うな場合には密着露光法ではなく、第６図に示したごと
き実際のパターンの、たとえば、１０倍の大きさの拡大
マスク（レチクル）を用いてステップ・アンド・レビー
ト法（ステッパーと呼ばれる露光装置を使用する）によ
り露光してレジストパターンを形成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

第７図は上記のごとき拡大マスク（レチクル）を用いて
露光したレジストパターンを示す図で、図中、２１’、
２２°は櫛形電極レジストパターンである。

通常、最適露光条件の設定は予めステッパーのフォーカ
ス設定手段と露光時間を各何段階かに変えて露光した試
験試料のレジストパターンを顕微鏡計測して決めている
が、図示したごとき微細なパターンが離ればなれに多数
配置されている結果、パターン巾、パターンギャプ、パ
ターンピッチなどの計測と、その良否の判定は非常に難
しく、かつ、熟練を要し、しかも時間がか−る上に高精
度判定が得られにくいという問題があり、その解決が必
要であった。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題は、基板上に多数本の微細な平行パターン部
を有する薄膜パターンの形成方法において、複数本の波
形パターンからなるフォーカスモニタパターン３と、複
数本の段差付きストリップパターンからなるパターン巾
モニタパターン４とを設けたフォトマスク１を用いて、
フォトレジストパターンを形成することを特徴とした薄
膜パターンの形成方法によって解決することができる。

〔作用〕

本発明の薄膜パターンの形成方法においては、フォトマ
スクｌの一隅に実際のパターンとは別に、最適レジスト
パターンの計測と判定がし易いように工夫されたフォー
カスモニタパターン３と、パターン巾モニタパターン４
を設けてあり、そのモニタパターンによるレジストパタ
ーンを計測してパターンの良否を判定するので、きわめ
て高精度で、かつ、容易に最適露光条件をきめることが
できる。

〔実施例〕

第１図は本発明フォトマスクパターンの実施例を説明す
る図で、同図（イ）はフォトマスクパターン配置の模式
図、同図（ロ）はフォーカスモニタパターン、同図（ハ
）はパターン巾モニタパターンである。

図中、ｌはフォトマスク（レチクル）、たとえば、石英
ガラス・を平面度よく平滑に研磨した基板である。２は
薄膜パターン、たとえば、Ｃｒ膜からなる表面波フィル
タの櫛形電極拡大パターンである。

３は合焦状態を判定するためのフォーカスモニタパター
ン（拡大パターン）、４は適正露光時間を判定するため
のパターン巾モニタパターン（拡大パターン）で、Ｃｒ
膜からなり前記櫛形電極拡大パターンと同時形成になる
ものである。

フォーカスモニタパターン３は、角度θ、たとえば直角
（θ＝９０°）に折れ曲がった波形のパターンを複数本
、たとえば、５本紀列したもので、パターン巾りとパタ
ーンギャップＳは、たとえば、櫛形電極のパターン巾り
とパターンギャップＳに対応甘さで形成する。

パターン巾モニタパターン４は、図示したごとく平行な
ストリップパターンを、たとえば左側に６本右側に５本
を、−木の直線を挟んで左右に、かつ、１／２ピツチず
らして配置した段差付きストリップパターンにしたもの
で、パターン巾りとパターンギャップＳは、前記フォー
カスモニタパターン３と同様、たとえば、櫛形電極のパ
ターン巾りとパターンギャップＳに対応甘さで形成する
。

次に、実際にＬ＝Ｓ　＝１　ｐｍのパターン設計におけ
る前記フォトマスク１を用いて、露光・現像したフォー
カスモニタレジストパターンとパターン巾モニタレジス
トパターンを観察したところ、従来の実際のパターン、
すなわち、本実施例の場合、櫛形電極パターンで観察す
るよりも蟲かに見やすく、最適条件の判定が容易である
ことがわかった。その例を第２図および第３図に模式的
に示した。

第２図は焦点深度条件によるフォーカスモニタレジスト
パターンの形状変化図で、同図（イ）は焦点が浅い場合
、同図（ロ）は合焦位置、すなわち、ジャストフォーカ
スの場合、同図（ハ）は焦点が深い場合である。すなわ
ち、焦点が合っていない場合は波形パターンの山の左右
でパターン巾に差が生じるが、パターンまたはパターン
ギャップが連続しているので、顕微鏡観察による判定は
極めて容易に行なうことができた。

第３図は露光時間によるパターン巾モニタレジストパタ
ーンの形状変化図で、同図（イ）は露光時間が短い、同
図（ロ）は露光時間適切、同図（ハ）は露光時間が長い
場合である。この場合も左右のストリップ状パターンの
パターン巾とパターンギャップが１７２ピツチずらしで
あるために、顕微鏡による観察時に、パターンの延長線
を照合することにより、判定は極めて容易に行なうこと
ができた。

・第４図はレジストパターンのライン巾と露光条件の関
係図で、同図（イ）はフォーカス依存性を、同図（ロ）
は露光時間依存性を示したものである。

何れも実際のＬ＝Ｓ　＝１　μｍのパターン設計におけ
る櫛形電極パターンのライン巾りの測定結果である。　
何れも前記実施例のモニタパターンを設けたフォトマス
クを使用して条件出しを行なった試料の測定データであ
る。

同図（イ）から焦点深度は浅くても、深くてもライン巾
は設計値よりも太き（なる。

一方、同図（ロ）から露光時間が長いほど、ライン巾は
小さくなった（ポジ型レジストを使用した）。

次に、以上のレジストパターンを用いてＡｆ膜からなる
櫛形電極パターンを形成し、中心周波数設計値ｆ　ｏ　
−８００ＭＨｚの表面波フィルタを製作して、その周波
数特性を比較した。

第５図は周波数ずれとライン／ピッチ比の関係図で、縦
軸は周波数ずれ（Δｆ／ｆＯ）　、横軸はライン／ピッ
チ比（Ｌ／Ｐ比）である。

図からＬ／Ｐ比が小さくなるほど、すなわち、ライン中
が狭くなるほど中心周波数ｆ０は高い方にずれ、逆にＬ
／Ｐ比が大きくなるほど、すなわち、ライン中が広くな
るほど中心周波数ｆ、は低い方にずれる。

従来は露光条件によるバラツキが大きく、上記のような
データも取りにくいのが実態であったが、本発明のモニ
タパターン付きのフォトマスクの使用により、各モニタ
レジストパターンの形状が判定しやすくなったので、精
度のよいパターン形成データの測定が容易となり、露光
条件の定量的設定が可能となった。

また、以上の実施例のフォトマスク１を使用することに
より、弾性表面波素子の櫛形電極パターンのライン中り
およびスペースＳのバラツキを、モニタパターンをつけ
ない従来のフォトマスクを使用した場合のバラツキの半
分以下に改善することができた。

〔発明の効果〕

以上詳しく述べたように、本発明によればフォトマスク
１の一隅に実際のパターンとは別に、最適レジストパタ
ーンの計測と判定がし易いように工夫されたフォーカス
モニタパターン３と、パターン巾モニタパターン４を設
けてあり、そのモニタパターンにより形成されたレジス
トパターンを計測することによって、極めて高精度に、
かつ、容易に最適露光条件をきめることができる。

したがって、その最適露光条件で形成されたレジストパ
ターン使用することによって、たとえば。

高密度の櫛形電極を設計値に対して小さなバラツキで製
作することができるので、高周波数帯域において使用す
る弾性表面波素子の性能２品質のバラツキを小さくし、
かつ、歩留りの向上に寄与するところが極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフォトマスクパターンの実施例を説明
する図、 第２図は焦点深度条件によるフォーカスモニタレジスト
パターンの形状変化図、 第３図は露光時間によるパターン巾モニタレジストパタ
ーンの形状変化図、 第４図はレジストパターンのライン中と露光条件の関係
図、 第５図は周波数ずれとライン／ピッチ比の関係図、 第６図は表面波駆動電極パターンの代表的例を示す図、 第７図は従来の拡大マスクを用いて露光したレジストパ
ターンを示す図である。 図において、 １はフォトマスク、 ２は薄膜パターン、 ３はフォーカスモニタパターン、 ４はパターン巾モニタパターンである。 （ロンフォーカスモニタパターン　（ハ）バター〕唱ぞ
ニタノマターン本発明のフォトマスクパターンの夫施イ
デ１と説明する図第　　１　　図 濱１．弘長果度条イ牛１ｚよるフォーカスモニ５Ｌジス
トパターシの形択変化図 篤　２　図 易 牛 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　基板上に多数本の微細な平行パターン部を有する薄膜
   パターンの形成方法において、 複数本の波形パターンからなるフォーカスモニタパター
   ン（３）と、複数本の段差付きストリップパターンから
   なるパターン巾モニタパターン（４）とを設けたフォト
   マスク（１）を用いて、フォトレジストパターンを形成
   することを特徴とした薄膜パターンの形成方法。