JPS62271504A - 静磁気共振器製造方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔発明の技術分野〕 本発明は静磁気共振器製造方法に関し、特に低損失でか
つ生産性が高い静磁気共振器製造方法に関する。

〔従来技術およびその問題点〕

ｈ゛ 従来の静磁気共振器では、イツトリウム鉄Ｎ−ネツ）　
（ＹＩＧ）球およびスラブ（板）が共振器として用いら
れる。たとえば、ＹＩＧスラブの共振にライてはＪ、　
Ｄ、　Ａｄａｍによる論文″Ｄｅｌａｙ　ｏｆＭａｇｎ
ｅｔｏｓｔａｔｉｃ　５ｕｒｆａｃｅ　Ｗａｖｅ　ｉｎ
　Ｙ、　１．　Ｇ、　５ｌａｂ″。

Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　Ｖｏｌ、
　６．　Ｎｏ、２２　（１９７０）を、またＹＩＧ薄膜
デバイスについてはＪ、　Ｐ。

Ｃａ５ｔｅｒａ等による論文″Ｍａｇｎｅｔｏｓｔａｔ
ｉｃ　ＷａｖｅＲｅｓｏｎａｔｏｒｓ”、　Ｐｆｆｌｏ
ｃ−ｏｆ　１９８１　ＲＡＤＣ、２１８〜２２８（１９
８１）を参照されたい。　これらのデバイスにおいては
、一対の複合アレイ反射器がＹＴＧ膜上に形成され、膜
内に発生した静磁気波を反射する。これらの反射器は機
能的には共振空洞壁として作用する。この型式の共振器
は製造プロセスが複雑で、また比較的高い挿入損失と低
いＱを示す。

本願出願人により出願された特開昭６０−１４３００３
号「１１に気共鳴器」（発明者エルンスト・ヒユーシア
）では、別のＹＩＵ薄膜共振器が提案されている。この
共振器では、ウェファ鋸を用いてＹＩＧの薄いブロック
をＹＩＧ薄膜から切り出す。このブロックがその２つの
へりの間で反射する静磁気波の共振器として働らくよう
に、ブロックのこれら２つのへりはほぼ平行にされる。

一対の並列マイクロストリップ−トランスデユーサを基
板上に形成し、これＫよりエネルギをこのブロックに結
合する。その際、ＹＩＧブロックは、Ｄｏｗ社によって
製造されたＲＴＶのような非伝導性接着剤によってこれ
らトランスデユーサの間で基板に取付けられる。顕微鏡
の助けを借りて、ＹＩＧブロックのこれらの辺を平行な
マイクロストリップ・トランスデューサと平行に、しか
もその間に整列させる。このような共振器は極めて高い
Ｑ値を示すことができ、これらの値が最適化される場合
は１〜２２ＧＨｚの非常に広い同調範囲にわたって非常
に低い損失（１０ｄＢ以下）を示すことができる。

これＫついては、Ｐｒｏｃ、　　ｏｆ　ＩＥＢＥ−ＭＴ
Ｔ８ｙｍｐｏｓ　ｉｕｍ　、　１９８６の”Ｍａｇｎｅ
ｔｏｓｔａｔｉｃＦｏｒｗａｒｄ　Ｖｏｌｕｍｅ　Ｗａ
ｖｅ　　Ｓｔｒａｉｇｈｔ　　ＥｄｇｅＲｅｓｏｎａｔ
ｏｒｓ″　と題するに、　Ｗ、　ＣｈａｎｇおよびＷＩ
ｓｈａｋによる論文を参照されたい。スプリアス拳モー
ドを抑制するためには、静磁気波を反射する２つのへり
を高精度で平行にすることが重要である。これは決定的
な工程であり、またこれを行なうには切出し動作の間に
非常に慎重な整列手順が必要で、通常、専門家が膜に対
して鋸を正確に整列させることが必要である。これによ
って、本質的に品質の変動をもたらす、時間のかかる手
順となる。また、各ブロックが個別的に切出し得ること
が必要である。鋸を用いて２つの平行なへりを形成する
と、通常これらヘリの欠は落ちが生じ、性能が低下する
。

〔発明の目的〕

本発明の目的は上述した従来技術の問題点を解消し、平
坦な反射用のへりを形成することが可能で、しかも、こ
れら２つの平行なへりを形成しそれに平行にトランスデ
ユーサを整列させる決定的工程に人手の介在を必要とし
ない静磁気共振器製造方法を提供することにある。また
１サイクルで多数の共振器を製造することができる静磁
気共振器製造方法を提供することも目的とする。

〔発明の概要〕

本発明の一実施例によれば、ガドリニウム・ガリウム−
ガーネット（ＧＧＧ）のような絶縁性基板上に成長させ
たＹＩＧ膜をフォトレジストで覆う。このフォトレジス
トを写真的に露光・現像するととＫより、各々が高精度
に平行な２つのへりを有する複数個の矩形を形成する。

ＹＩＧ膜は化学エッチまたはイオン会ミリングにより、
各々がほぼ平行なへりを有する複数のブロックに形成さ
れる。次いでこのフォトレジストを除去する。

導電性材料層をＹＩＧのブロックおよび基板上に被着し
、次に第２フォトレジスト層をこの導電性層上に被着す
る。第２フォトレジスト層を写真的に露光・現像して、
ブロックの２つの平行なへりの各々に隣接しかつ平行な
フォトレジストの薄いス）　ＩＪツブを形成する。この
導電性層を化学エッチまたはイオン・ミリングし、ＹＩ
Ｇブロックの２つの平行なへりの各々に隣接した導電性
層を形成する。次に第２のフォトレジスト層を除去する
。この基板を鋸でひくことにより、このバンチレーンも
また通常、ＹＩＧ膜のブロックが被着される側とは反対
の基板面上に形成される。このグランド・プレーンは基
板を鋸でひいて個々の共振器に切分る以前の任意の時点
で容易に形成することができる。

一方のトランスデユーサは共振器に静磁気波を誘起する
入カドランスデューサとして働らき、他方のトランスデ
ユーサは共振器に発生した静磁気波を検知する出カドラ
ンスデューサとして働らく。

印加バイアス磁場の方向がＹＩＧ膜の面内にある場合、
共振は（Ｋ＋　＋　Ｋ−）　Ｌ＝　２　ｎπのときに生
じる。ここでＬは共振器の２つの平行なへり間の距離、
ｎは整数、Ｋ＋は共振器の２つの平行なへりの間のＹＩ
Ｇブロックの上面での一方の伝搬方向に対する波の波数
、Ｋ−はＹＩＧブロックの下面での反対の伝搬方向に対
する波数である。印加磁場がＹＩＧ膜面に垂直である場
合は、共振＃１ＫＬ＝２ｎπのときに生じる。ここでＫ
は静磁気前進体積波の波数である。

フォトリソグラフ加工によってＹＩＧ材料のブロックを
製造することによって、２つのほぼ平行なへりの平行の
程度は上述したヒユーシアにょるに 特許出願において提案さザた共振器よりも高精度になる
。またフォトリングラフ加工によってこれら２つの平行
なへりには欠は落ちがなくなり、またトランスデユーサ
はＹＩＧ膜ブロブロックめて近接して形成できるように
なり、それによってヒユーシアによって提案されたデバ
イスに較べて挿入損失が減少する。挿入損失は２０　ｌ
ｏｇ［Ｖｏｕｔ／Ｖｉｎ　］と定義される。ここでＶｉ
ｎは入カドランスデューサに印加された電圧であり、Ｖ
ｏｕｔは出カドランスデューサに発生した電圧である。

〔発明の実施例〕

第１図には静磁気共振器製造方法における最初の工程が
図示されている。この方法ではガドリニウム・ガリウム
・ガーネット（ＧＧＧ）のような絶縁性基板２１上にイ
ツトリウム鉄ガーネット（ＹＩＧ）のようなフェリ磁性
材料の層２２を有するウェファを加工し、この方法を１
回行なうことにより、矩形ＹＩＧブロックを多数作成す
る。

ＹＩＧは静磁気デバイスに用いるのに特に適した材料で
あることがわかっている。ＧＧＧはその格子がＹＩＧの
格子と整合するので、基板として通常用いられる。フェ
リ磁性層２２は、スパッタリング、エピタキシャル成長
、化学蒸着など多数の方法の中の任意の方法で絶縁性基
板２１上に形成できる。あるいは、薄いフェリ磁性材料
を被覆した状態で市販されている絶縁性基板を用いても
よい。フェリ磁性層２２の厚さＴは、通常５〜２００ミ
クロンの範囲にある。基板層２１の厚さＴ１は通常、１
２５〜１０００ミクロンの範囲にある。

フェリ磁性層の反対側の基板の面にはアルミニウムのよ
うな導電性材料の層２３が形成され、共振器に対するグ
ランド・プレーンとして働らく。

この導電性層はスパッタリング、化学蒸着など多数の周
知の方法で被着できる。この導電性層の厚さＴ２は通常
、２〜２０ミクロンの範囲にある。

フェリ磁性体層２２の上表面は５ｈｉｐｌｅｙ　Ｃｏｍ
ｐａｎｙ。

ＩｎＣ，によって製造されたＡＺ１４７０ポジ型フォト
レジストのようなフォトレジスト層２４で被覆される。

フォトレジスト層２４を、矩形不透明領域のプレイを有
する第１のマスクを介して露光１次にこのレジストを現
像することにより硬化フォトレジストの矩形領域のアレ
イを残す。ウェファを次に燐酸またはフッ化水素酸の高
温（２５０〜３００℃）浴　で処理して、ＹＩＧ層２２
のうちの露光部分をエツチングにより除去する。エツチ
ング速度は１分間に１ミクロン程度である。このウェフ
ァを脱イオン水ですすぎ、アセトンまたはイソプロピル
・アルコールで洗浄し、風を送って乾燥する。

これにかわる方法として、フェリ磁性体層２２を化学エ
ツチングする代りに、真空システム中で、アルゴン・イ
オンをウェファに向かって加速し、フェリ磁性体層２２
の露光領域をエツチングする等というイオン拳ミリング
で加工してもよい。これらいずれかのエツチング方法に
よって、ＹＩＧ膜の矩形のブロック２５のアレイが絶縁
性基板２１上に形成される。第２図にはウェファのうち
１つのブロックが形成されている部分を示している。

これらのブロックは通常、３〜４　ｍｙｔの範囲の幅Ｗ
と０．８〜１．２　Ｉ＋１の範囲の長さＬを有している
。ブロック２５のへり３１と３２は高度に平行であり、
静磁気波を反射して共振器空洞を形成するのに用いられ
る。

第３図に示された次の工程では、金、アルミニウム、釧
またはクロム−金合金のような導電性層２６がブロック
２５および絶縁性基板２１の露出部の上に被着される。

この導電性層２６には以下に説明する処理でパターンが
切られ、各ブロック２５の各へりに隣接し、それと平行
なマイクロストリップを形成する。この導電性層２６の
厚さＴ′は通常３〜６ミクロンの範囲にある。導電性層
２６は次に第２レジスト層２７で被覆され、このレジス
ト層はマイクロストリップ拳トランスデユーサを形成す
るに適したパターンを有する第２のマスクを介して露光
される。第２レジスト層２７を現像し、次にウェファを
導電性層２６をエッチするに適した処理浴に漬は４机る
。マイクロストリップｅトランスデユーサ２８および２
９（第４図に図示）は各ブロックに隣接させて作成する
。選択された各導電性材料について層２６をエツチング
するに適した処理浴は周知である。次にウェファを脱イ
オン水ですすぎ、アセトンまたはイソプロピルアルコー
ルで洗浄し、次に風を送って乾燥する。長さＬは３０〜
２５０ミクロンで、幅Ｗ′は通常、ブロック２５０幅Ｗ
と等しいか同等である。

フォトリソグラフィ法を用いてマイクロストリップおよ
びブロックを作成することによって、マイクロストリッ
プを０．２度の精度でヘリ３１および３２に整列するこ
とができるようになり、またトランスデユーサとブロッ
クのへり３１．３２の間の距離りをほんの数ミクロンと
することが可能となる。これによって、ヒユーシアによ
る特許出願において提案された共振器に比較して共振器
の挿入損失が減少する。また、へり３１　、３２の平行
度が高度に良好であるので、へり３１．３２に垂直には
伝播しない波について生じるスプリアス・モードが減少
する。

ウェファ鋸はウェファを別々の共振器に裁断するのに用
いられる。同調可能な共振器はこれらの共振器の１つを
調整可能な磁場内に置くことによって構成できる。磁場
が、反射へり３１．３２に垂直なＸ方向にあるとき、静
磁気後進体積波が共振空洞内に発生する。磁場がヘリ３
１．３２に平行でまたブロック２５０表面３３にも平行
なＹ方向にあるとき、静磁気表面波が共振器空洞内に発
生する。磁場がブロックの表面３３に垂直なＺ方向にあ
るとき、静磁気前進体積波が共振器内に発生する。

この方法では、導電性のグランドプレーン、フェリ磁性
ブロックおよびマイクロストリップ・トランスデューサ
がどんな順序で形成されるかけ重要でない。たとえば、
フェリ磁性体のブロックおよびマイクロストリップ・ト
ランスデューサの両方が形成された後ウェファの背面に
グランドプレーンを形成してもよい。同様に、フェリ磁
性ブロックが形成された後でマイクロストリップ拳トラ
ンスデユーサを形成してもよい。いずれの場合も、リソ
グラフイ法を用いることにより、静磁気共振器をバッチ
製造でき、フェリ磁性ブロックの反射へり間および反射
ヘリとそれに関連したマイクロストリップ・トランスデ
ューサとの間で高精度の平行度を達成することができる
ようになる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば高精度に寸法や平
行度を制御することができ、挿入損失が少なく、またス
プリアスの少ない静磁気共振器製造方法が与えられる。

更に、本方法によれば多数の共振器を一度に作ることが
できるので、製造コストが低下するという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一実施例におげて製造さ
れた静磁気共振器を示す図である。 ２１：絶縁性基板、 ２２：フェリ磁性体層。 ２３．２６：導電性層、 ２４：フォトレジスト層、 ２５ニブロツク、 ２７：第２レジスト層、 ３１．３２：へり。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 誘電体のサブストレートと該サブストレート上に形成さ
   れたフェリ磁性体層を有するウエフアから静磁気共振器
   を製造する静磁気共振器製造方法において、 前記フェリ磁性体層をリソグラフイでエッチングするこ
   とにより前記ウエフア上に互いにほぼ平行な一対のへり
   を有するフェリ磁性体のブロックを形成し、 前記ウエフア上に導電体層を形成し、 前記導電体層をリソグラフイでエッチングすることによ
   り前記一対のへりの各々の近傍に位置しかつ該一対のへ
   りに実質的に平行なマイクロストリップ・トランスデュ
   ーサを形成する ことを特徴とする静磁気共振器製造方法。