JPH08162878A - 弾性表面波素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波装置の周波数の利用帯域の高周波
化及び小型化による金属電極の微細化及び、弾性表面波
素子の小型化にかかわらず、弾性表面波素子の製造時の
歩留まりの向上を図ると共に、その生産性向上を図り更
に、製造工程の管理の効率化を図る。 【構成】 圧電性基板１０上に形成される金属電極１１
の複数のパターン中に、圧電性基板１０を露出した領域
Ｂを設ける事により、金属電極１１上に形成される保護
膜１６の膜厚を領域Ｂにてエリプソメータにより高精度
かつ迅速に測定可能となり、不良発生を防止し生産性を
向上すると共に、成膜後直ちに膜厚がフィードバックさ
れるので製造工程管理を効率的に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、弾性表面波素子に係
り、特にその製造方法の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】フィルタや共振子として用いられる弾性
表面波装置にあっては、近年、弾性表面波装置の利用帯
域の高周波化に伴い、圧電性基板上に形成される金属電
極の電極線及び電極線間の微細化が著しく、又、携帯電
話等に対応するための小型化に伴い、弾性表面波素子の
小型化が求められている。

【０００３】これ等電極構造の微細化や弾性表面波素子
のチップサイズの小型化が進むにつれて、弾性表面波素
子をパッケージに実装する際に、マウント治具との接触
により金属電極にパターン欠陥を生じたり、或いはパッ
ケージをシーリングする際の溶接により発生される金属
スプラッシュにより金属電極がショートされ欠陥を生じ
るという事が原因となって、製造不良発生が増大され製
造時の歩留まりの低下が顕著となっていた。

【０００４】このため従来、圧電性基板上に設けられる
金属電極を、酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）からなる厚さ約
６００オングストロームの保護膜により被覆し、金属電
極に生じる不良発生の防止を図っていた。

【０００５】しかしながら酸化シリコンは、その膜厚に
対して弾性表面波素子の周波数特性が大きく変化するた
め、周波数特性の規格が厳しい場合、周波数規格から外
れて、歩留まりが発生し、生産性が低下されるという問
題を生じていた。

【０００６】このため従来、酸化シリコン層形成時にあ
っては、例えば、ＴＥＮＣＯＲ社製のα−ｓｔｅｐ等の
様な触針方式の膜厚測定装置や、ＲＵＤＯＬＰＨ ＲＥ
ＳＥＡＲＣＨ社製のＡｕｔｏ ＥＬ ＩＶ等のエリプソ
メータ等光学式の非接触方式の膜厚測定装置を用いて、
膜厚を厳密に管理していた。

【０００７】しかしながら前者の触針方式の膜厚測定装
置にあっては、酸化シリコン層の膜厚を測定するために
は、層形成後にフォトリソグラフィ工程等により酸化シ
リコン層に段差を設けなければならず、膜厚の測定結果
は、層形成工程後に行われるフォトリソグラフィ工程を
経た後に得られ、そのフィードバックを待って次の工程
が行われる事から、工程管理が著しく遅延されると共
に、測定結果より、膜厚が規格から外れていた場合は、
フォトリソグラフィ工程も無駄になってしまうという第
１の問題を生じていた。

【０００８】更には、保護膜の膜厚が約６００オングス
トロームと極めて薄いため、測定値のばらつきが大きく
なってしまうという第２の問題を生じていた。実際には
膜厚約６００オングストローム程度の１５個の試料を測
定した時の標準偏差は約３０オングストロームとなった
が、これは装置自身の再現精度に加えて、酸化シリコン
層上の細かい凹凸を膜厚測定値として読み込んでしまう
事に起因している。

【０００９】これ等触針方式の膜厚測定装置の問題点を
解決するためには、後者のエリプソメータ等光学式の非
接触方式の膜厚測定装置が用いられ、エリプソメータに
あっては、膜厚値の再現精度も高く、６００オングスト
ローム程度の膜厚値のばらつきは、触針方式の膜厚測定
装置の約１／３程度となり、１５個の試料を測定した時
の標準偏差は約１０オングストローム程度となる。

【００１０】このエリプソメータは、基板上に積層され
る測定試料層に対して斜め方向から偏光を入射させた
時、その反射偏光は、試料基板の光学定数と、試料層の
光学定数である屈折率・吸収計数更には試料層の膜厚に
より位相及び振幅比が決定される。従って、試料基板及
び試料層の光学定数が既知であれば、試料層の膜厚値が
得られるものである。

【００１１】しかしながら上記原理のエリプソメータ等
光学式膜厚測定装置は、測定領域内の基板の光学定数が
一定でなければならない事から、圧電性基板とアルミニ
ウム（Ａｌ）等の金属電極の２種類の基板上に形成され
る保護膜の膜厚測定は出来ないという問題を生じてしま
った。

【００１２】このため従来は、エリプソメータを使って
弾性表面波素子の保護層の膜厚を測定するためには、圧
電性基板上の金属電極用の金属層を全くパターニングし
ない膜厚測定用のダミ−基板を着膜バッチ毎に投入し、
このダミー基板上に形成される膜厚を測定する事によ
り、同じ着膜バッチの全基板の膜厚のデータとして代表
させていた。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】従来は、測定値のばら
つきが大きく、又測定時、保護膜に段差を設けるために
フォトリソグラフィ工程を必要とする触針方式の膜厚測
定装置に換えて、測定値のばらつきの小さいエリプソメ
ータ等光学式の膜厚測定装置にて膜厚を測定するため
に、金属電極用の金属層を全くパターニングしないダミ
ー基板を着膜バッチ毎に投入し、ダミー基板上の膜厚を
着膜バッチの膜厚のデータとして代表させていた。

【００１４】しかしこの方法では膜厚が測定されるのは
あくまでもダミー基板であり、実際に製品化される基板
上の膜厚を直接測定出来ないためデータの信頼度が低い
という問題を生じると共に、ダミー基板の投入枚数分だ
け、着膜バッチ内の製品基板枚数が減少し、生産効率が
悪くなるという問題を生じていた。

【００１５】そこで本発明は上記課題を解決するもの
で、生産効率を低下する事なく膜厚測定値のばらつきを
最少限に抑え、しかも直接製品となる圧電性基板上に形
成される保護膜の膜厚を、成膜直後に直接測定可能であ
ることにより、信頼度の高いデータを高い精度で且つ迅
速に測定でき、信頼性向上を図ると共に、生産管理を効
率的に行う事により生産効率向上を図る事が出来る弾性
表面波素子の製造方法を提供する事を目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１は、圧電性基板上に櫛形の金属電
極部を形成する弾性表面波素子の製造方法において、圧
電性基板上に金属層を配置する工程と、前記金属層を選
択的に除去し、前記櫛型の金属電極部が任意の間隔にて
複数配置される様にパタ−ン形成すると共に、前記金属
電極部のパターン中にて所定面積を有し前記圧電性基板
或いは前記金属層のいずれかのみが露出される膜厚測定
領域を形成する工程と、前記パターン形成された金属層
上に透明絶縁層を形成する工程とを実施するものであ
る。

【００１７】又上記課題を解決するために、本発明の請
求項２は、圧電性基板上に櫛形の金属電極部を形成する
弾性表面波素子の製造方法において、圧電性基板上に金
属層を配置する工程と、前記金属層にフォトレジストを
被覆する工程と、前記フォトレジストを、任意の間隔に
て配置される複数の櫛型のパターン中に所定面積の未露
光部を残すようにパターン露光する工程と、露光後の前
記フォトレジストを選択的に除去し、任意の間隔にて配
置される複数の櫛型のパターン中に前記所定面積の前記
金属層露出部を形成する様にフォトレジストパターンを
形成する工程と、前記金属層を前記フォトレジストパタ
ーンをマスクにして選択的に除去し、前記櫛型の金属電
極部が任意の間隔にて複数配置される様にパタ−ン形成
すると共に、前記パターン形成される櫛型の金属電極部
中に前記所定面積を有する前記圧電性基板露出部を形成
する工程と、前記パターニングされた金属層上に透明絶
縁層を形成する工程とを実施するものである。

【００１８】又上記課題を解決するために、本発明の請
求項３は、フォトレジストを、ネガ型フォトレジストと
するものである。

【００１９】更に上記課題を解決するために、本発明の
請求項４は、圧電性基板露出部の所定面積を、直径３ｍ
ｍの円を内包可能とするものである。

【００２０】

【作用】本発明は上記の様に構成され、金属電極パター
ンが形成される圧電性基板上に、所定面積の金属層が形
成されない圧電性基板露出部を設ける事により、製品基
板上に形成される保護膜を直接エリプソメータにより測
定し、従来の触針方式の膜厚測定装置に比し、膜厚を迅
速且つ高精度に測定する事から不良の発生が低減され、
生産効率を向上出来る。又、従来のダミー基板を用いて
のエリプソメータによる膜厚測定に比しても、ダミー基
板が不要となり、生産効率を向上出来ると共に、測定の
対象となるデータの信頼度が向上され、測定値の精度を
より向上出来、より確実に不良の発生を防止することか
らも生産効率を向上するものである。

【００２１】

【実施例】以下、本発明を図１乃至図４に示す一実施例
を参照して説明する。図１は、ニオブ酸リチウム（Ｌｉ
ＮｂＯ₃ ）からなる圧電性基板１０上全面にアルミニウ
ム（Ａｌ）と銅（Ｃｕ）の合金からなる金属電極１１を
パターン形成した状態を示す概略平面図であり、領域Ａ
は、夫々が図３に示す様に、圧電性基板１０上に櫛型の
金属電極１１が形成される領域である。一方、圧電性基
板１０上の膜厚測定領域であり、圧電性基板露出部であ
る領域Ｂは、直径３ｍｍの円を内包可能な面積を有す
る、金属電極が全く形成されていない領域である。

【００２２】尚領域Ａの１パターンが、圧電性基板１０
上に櫛型の金属電極１１が１個設けられる１個の弾性表
面波素子１２となる。

【００２３】ここで図４に示すフローチャートに従い、
金属電極１１の形成工程について述べる。ステップ２０
にて先ず圧電性基板１０上に、アルミニウム（Ａｌ）と
銅（Ｃｕ）からなる金属層をスパッタ法にて約２０００
オングストロームの厚さに積層しステップ２１に進む。
ステップ２１ではネガ型のフォトレジスト（ＴＨＭＲ−
ｉＮ２００：東京応化工業（株）製）を合金層上に塗布
しステップ２２にてプリベークしステップ２３に進む。

【００２４】ステップ２３では、ステップ＆リピート方
式の縮小露光装置を用い、順次ネガ型フォトレジストを
露光する。このとき縮小露光装置は、領域Ａにあっては
櫛型に露光々を照射し、領域Ｂでは露光々を照射しない
でステップのみを行う様、予めプログラミングされてい
る。尚領域Ｂに相当する未露光の面積は直径３ｍｍの円
を内包出来る大きさに設定されている。

【００２５】次にステップ２４に進み現像剤（ＮＭＤ−
Ｗ：東京応化工業社製）にて未露光部のフォトレジスト
を溶解し領域Ａにあっては櫛型の連続パターンを形成
し、領域Ｂにあってはフォトレジストを全て溶解し、ス
テップ２６にてポストベークを行った後ステップ２７に
進む。

【００２６】ステップ２７ではリン酸を主成分とした混
酸によりパターン形成されたフォトレジストをマスクに
して湿式エッチングにより金属層をパターニングし、領
域Ａにあっては、圧電性基板１０上に櫛型の金属電極１
１を連続的に形成し、領域Ｂにあっては、金属層を全て
除去し、圧電性基板１０を露出する。次いでステップ２
８にてフォトレジストを除去し、金属電極形成工程を終
了し、この後、金属電極１１上に酸化シリコンからなる
保護膜１６をスパッタ法にて成膜する事となる。

【００２７】但し弾性表面波素子１２のフィルタ中心周
波数は、質量負荷効果により保護膜１６の膜厚によって
変動し、８００ＭＨｚ帯域を使用する移動帯通信用ＲＦ
フィルタの場合、酸化シリコン層１００オングストロー
ムに対し、中心周波数は１ＭＨｚ程度、低周波数側にシ
フトされる。

【００２８】このため、金属電極１１のパターンは保護
膜１６のために生じる周波数シフト分を見込んで設計さ
れる事となる。

【００２９】従って、金属電極１１上の保護膜１６が設
計膜厚とおりであれば周波数規格から外れる事なく全く
問題ないが、保護膜１６成膜時の成膜条件の変動やばら
つき等により、所定の設計膜厚を得られない場合は、不
良品となってしまう事から、保護膜１６の成膜は、膜厚
測定及びその管理を厳密に行いつつ成される事となる。
即ち、全面に金属電極１１がパターン形成されるＡ領
域及び金属層が全く存在せず圧電性基板が露出されてい
るＢ領域を有する圧電性基板１０を反応容器内に設置
し、酸化シリコンのターゲットをスパッタリングするた
めのアルゴン（Ａｒ）ガスを流入し、高周波電源により
ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力を供給し
てグロー放電を励起し、領域Ａ及び領域Ｂに６００オン
グストロームの膜厚となる様、所定時間酸化シリコン膜
を成膜した後、ＲＦ電力の供給を停止し、保護膜１６の
成膜を終了する。

【００３０】この後、エリプソメータにて圧電性基板１
０の領域Ｂからの反射偏光を測定する事により膜厚を測
定する事となる。

【００３１】尚、エリプソメータによる膜厚測定時、領
域Ａにあっては、圧電性基板１０及び金属電極１１の両
方からの反射により膜厚測定が出来ないものの、領域Ｂ
にあっては圧電性基板１０から反射を受けるのみであ
り、エリプソメータにより良好に膜厚測定される事とな
る。

【００３２】そして保護膜１６の膜厚が約６００オング
ストロームであり規格範囲である事が判明した場合は圧
電性基板１０をチップ化し、このチップ化された弾性表
面波素子１２をパッケージ（図示せず）に実装して弾性
表面波装置（図示せず）を完成する事となる。一方、保
護膜１６の膜厚が、規格範囲を満たしていない場合は、
次のチップ化工程に進む事なく、周波数調整工程を行う
等する事となる。

【００３３】この様に構成すれば、弾性表面波素子１２
のパッケージへの実装時、金属電極１１が保護膜１６に
より被覆されている事から、金属電極１１の微細化或い
は弾性表面波素子１２の小型化によっても、実装時に、
治具と多少の接触を生じても、金属電極１１が損傷され
ることがなく、又、パッケージのシーリング溶接時に発
生される金属スプラッシュにより微細な金属電極１１が
ショートされる事もない。

【００３４】しかも弾性表面波素子１２の製造工程にお
いて、保護膜１６を成膜直後に、直ちにエリプソメータ
により保護膜１６の膜厚を測定出来ることから、従来の
触針方式の膜厚測定装置に比し膜厚測定値のばらつきを
低減でき、より正確な膜厚を得られることから、弾性表
面波装置製造後に不良を発生することがなく装置の信頼
性を向上出来る、又、膜厚測定前に段差を形成する必要
もなく、保護膜１６成膜後、膜厚測定値を迅速に得る事
が出来、測定結果に応じて、後続の製造工程を直ちに実
施でき、生産管理を効率的に行う事も出来る。

【００３５】又、従来のダミー基板を用いてのエリプソ
メータによる膜厚測定に比し、ダミー基板が不要とな
り、生産効率を遥かに向上出来ると共に、測定対象も直
接製品化される基板である事からデータの信頼度も向上
出来、測定値の精度をより向上出来、より確実に不良の
発生を防止することからも生産効率を向上出来る。

【００３６】尚本発明は上記実施例に限られるものでな
く、その趣旨を変えない範囲での変更は可能であって、
例えば圧電性基板上に形成される金属層をパターニング
し金属電極及び膜厚測定領域を形成するためのマスクと
なるフォトレジストはネガ型に限定されずポジ型であっ
ても良い。但しポジ型フォトレジストを用いた場合、現
像時、未露光部は溶解される事なくマスクとして残り、
このようにパターニングされたフォトレジストを用いて
金属層をエッチングすると、金属電極がパターニングさ
れる一方、膜厚測定領域にあっては、金属層が除去され
ることなくそのまま残っており、この領域にあっては、
保護膜は金属層上に成膜されることとなるが、この金属
層は、層形成時の成分、膜厚、成膜方式等により反射率
が異なる事があり、エリプソメータでの膜厚測定値にも
誤差を生じる可能性があることから、より好ましくは膜
厚測定領域にて圧電性基板を露出する様、ネガ型フォト
レジストの使用が望まれる。

【００３７】又露光装置も膜厚測定領域に未露光領域を
設ける様にすれば、プロキシミティ露光方式或いはプロ
ジェクション露光方式等をにより露光を行うものであっ
ても良い。

【００３８】更に膜厚測定領域の面積の大きさ等も任意
であるが、エリプソメータの性能上、少なくとも直径３
ｍｍの円程度の面積が必要とされる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、圧
電性基板上に形成される金属電極は、透明絶縁層に被覆
されているので、周波数利用帯域の高周波化或いは装置
の小型化によっても、弾性表面波素子をパッケージに実
装する際に、金属電極を損傷し不良を発生するという事
が無く、実装工程における歩留まり向上を図る事が出来
る。

【００４０】しかも圧電性基板上に金属層がパターニン
グされない膜厚測定領域を設ける事により、エリプソメ
ータにより透明絶縁層の膜厚を成膜直後に直ちに、測定
出来ることから、従来の触針方式の膜厚測定装置に比し
ばらつきの少ない、より正確な膜厚を得られることか
ら、弾性表面波装置製造後に不良を発生することがなく
装置の信頼性を向上出来る、又、膜厚測定前に段差を形
成する必要もなく、透明絶縁層成膜後、膜厚測定値を迅
速に得る事が出来、生産管理を効率的に行う事も出来
る。

【００４１】更に、エリプソメータによる膜厚測定をダ
ミー基板でなく、製品化される基板上にて直接行え、デ
ータの信頼度の向上により測定値の精度をより向上出
来、より確実に不良の発生を防止することからも生産効
率を向上出来る。又、ダミー基板の製造が不要になり、
生産効率が著しく向上される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の圧電性基板上に形成される
金属電極パターン及び圧電性基板露出部の配列を示す概
略平面図である。

【図２】本発明の位置実施例の圧電性基板上に形成され
る領域Ａ及び領域Ｂに保護膜を成膜した状態を示す概略
断面図である。

【図３】本発明の一実施例の弾性表面波素子を示す平面
図である。

【図４】本発明の一実施例の金属電極の形成工程を示す
フローチャートである。

【符号の説明】

１０…圧電性基板 １１…金属電極 １２…弾性表面波素子 １６…保護膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧電性基板上に櫛形の金属電極部を形成
   する弾性表面波素子の製造方法において、 圧電性基板上に金属層を配置する工程と、 前記金属層を選択的に除去し、前記櫛型の金属電極部が
   任意の間隔にて複数配置される様にパタ−ン形成すると
   共に、前記金属電極部のパターン中にて所定面積を有し
   前記圧電性基板或いは前記金属層のいずれかのみが露出
   される膜厚測定領域を形成する工程と、 前記パターン形成された金属層上に透明絶縁層を形成す
   る工程とを具備する事を特徴とする弾性表面波素子の製
   造方法。
2. 【請求項２】 圧電性基板上に櫛形の金属電極部を形成
   する弾性表面波素子の製造方法において、 圧電性基板上に金属層を配置する工程と、 前記金属層にフォトレジストを被覆する工程と、 前記フォトレジストを、任意の間隔にて配置される複数
   の櫛型のパターン中に所定面積の未露光部を残すように
   パターン露光する工程と、 露光後の前記フォトレジストを選択的に除去し、任意の
   間隔にて配置される複数の櫛型のパターン中に前記所定
   面積の前記金属層露出部を形成する様にフォトレジスト
   パターンを形成する工程と、 前記金属層を前記フォトレジストパターンをマスクにし
   て選択的に除去し、前記櫛型の金属電極部が任意の間隔
   にて複数配置される様にパタ−ン形成すると共に、前記
   パターン形成される櫛型の金属電極部中に前記所定面積
   を有する前記圧電性基板露出部を形成する工程と、 前記パターン形成された金属層上に透明絶縁層を形成す
   る工程とを具備する事を特徴とする弾性表面波素子の製
   造方法。
3. 【請求項３】 フォトレジストが、ネガ型フォトレジス
   トである事を特徴とする請求項２に記載の弾性表面波素
   子の製造方法。
4. 【請求項４】 膜厚測定領域の所定面積が、直径３ｍｍ
   の円を内包可能である事を特徴とする請求項１乃至請求
   項３に記載の弾性表面波素子の製造方法。