弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法および弾性表面波素子形成用フォトマスク並びに弾性表面波素子の製造方法、弾性表面波素子
【課題】 同一のウエハから形成した弾性表面波素子間における周波数温度特性のばらつきを小さくする。
【解決手段】 圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、フォトマスク４０は、透明基板４２に、圧電体基板に形成する電極に対応させて設けた複数の電極パターン４４（４４ａ〜４４ｃ）を有する。各電極パターン４４は、ＩＤＴ用パターン４６（４６ａ〜４６ｃ）と反射器用パターン４８（４８ａ〜４８ｃ）とからなっている。各ＩＤＴ用パターン４６を構成している電極指パターン５４（５４ａ〜５４ｃ）、５６（５６ａ〜５６ｃ）は、それぞれ電極指幅と電極指ピッチとが相互に異なっている。
【解決手段】 圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、フォトマスク４０は、透明基板４２に、圧電体基板に形成する電極に対応させて設けた複数の電極パターン４４（４４ａ〜４４ｃ）を有する。各電極パターン４４は、ＩＤＴ用パターン４６（４６ａ〜４６ｃ）と反射器用パターン４８（４８ａ〜４８ｃ）とからなっている。各ＩＤＴ用パターン４６を構成している電極指パターン５４（５４ａ〜５４ｃ）、５６（５６ａ〜５６ｃ）は、それぞれ電極指幅と電極指ピッチとが相互に異なっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子のすだれ状電極からなるＩＤＴの設計方法および弾性表面波素子形成用フォトマスク並びに弾性表面波素子の製造方法、弾性表面波素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、弾性表面波素子の一例を示す説明図である。弾性表面波素子１０は、図４（１）に示すように、圧電体基板（例えばＳＴカット水晶板）１２の中央部にすだれ状電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）１４を有する。このＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極１６（１６ａ、１６ｂ）からなっている。各櫛型電極１６ａ、１６ｂは、櫛歯となる電極指１８（１８ａ、１８ｂ）が相互に噛み合うように配置してある。また、弾性表面波素子１０は、ＩＤＴ１４を挟んで両側に反射器２０（２０ａ、２０ｂ）が設けてある。これらの反射器２０は、ＩＤＴ１４が励振した弾性表面波をＩＤＴ１４側に反射する。
【０００３】
このようになっている弾性表面波素子１０は、共振周波数（以下、単に周波数という場合がある）が基本的にＩＤＴ１４を構成している電極指１８のピッチ（電極指ピッチ）Ｐｔに依存している。しかし、弾性表面波素子１０の共振周波数は、ＩＤＴ１４の電極指１８の厚さ（電極膜厚）Ｈｔ、電極指幅Ｂによっても変化する。
【０００４】
また、弾性表面波素子１０は、周囲温度によって共振周波数が変化する周波数温度特性を有している。例えば、ＳＴカット水晶板から形成した３１０ＭＨｚ帯の弾性表面波素子は、図５に示したような周波数温度特性を示す。図５は、横軸が温度ｔを℃で表し、縦軸が共振周波数の変動量Δｆをｐｐｍで表している。そして、図５においては、２５℃における周波数を基準にして周波数変動量Δｆを求めている。弾性表面波素子１０は、周波数温度特性を表すのに図５に示した直線で近似することがしばしばある。しかし、直線近似した周波数温度特性の一次係数（この例では−０．７６２９）は、電極膜厚Ｈｔによって変化する。
【０００５】
ところで、スパッタリング装置などの成膜装置を用いて圧電体基板である水晶ウエハに電極用の金属膜（例えば、アルミニウム膜）を成膜した場合、ウエハ内において膜厚分布を生ずる。この膜厚分布の状態は、発明者の研究によると、成膜装置によって異なっており、例えば、ある成膜装置（図示せず）を使用して金属膜を成膜した場合に、図６に示したような膜厚分布を示す。すなわち、圧電体基板であるウエハ３０の中心部３２が膜厚の厚い領域、その外側の中間部３４が膜厚の薄い領域、ウエハ３０の外周部３６が中間の膜厚を有する領域となる。この膜厚分布は、成膜条件を一定とした場合に同じような傾向を示す。
【０００６】
発明者の研究によると、ＩＤＴ１４を構成しているすだれ状電極の膜厚が変化すると、周波数温度特性の頂点温度が変化する。したがって、周波数温度特性を表す近似式の一次係数が異なってくる。このため、ウエハ３０内に膜厚分布が生ずると、同一のウエハ３０から形成した弾性表面波素子間において周波数温度特性にばらつきを生じ、高精度な弾性表面波素子を形成することが困難となる。そして、特許文献１は、エッチングなどの成膜後における工程を経ることにより、有効膜厚分布が不均一になることを考慮して、意識的にウエハに所定の膜厚分布が得られるように成膜することを提案している。すなわち、特許文献１は、ウエハとターゲットとの距離を変えて成膜厚さを制御している。
【特許文献１】特開２００２−２７５６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の方法は、ウエハを１枚ずつ成膜する枚葉処理の場合、膜厚分布を制御することが可能であり、弾性表面波素子の周波数温度特性のばらつきを小さくできる。しかし、特許文献１に記載の方法は、枚葉処理であるため、多数のウエハに対する成膜処理に多くの時間を必要としてコスト高となる。また、特許文献１に記載の方法は、複数のウエハを成膜装置に配置し、複数枚のウエハを同時に成膜処理をするバッチ処理に対して適用することができない。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数温度特性のばらつきを小さくすることを目的としている。
また、本発明は、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数のばらつきを小さくすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法は、弾性表面波素子のＩＤＴを構成しているすだれ状電極の電極指幅と、周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係を求めるとともに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係を求め、前記電極指幅と前記一次係数との関係に基づいて、目標一次係数に対する前記一次係数の変動を相殺する前記電極指幅を求め、さらに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係に基づいて、前記電極指幅を変えたことによる前記共振周波数の変化を相殺する前記電極指ピッチを求める、ことを特徴としている。
【００１０】
このようになっている本発明は、圧電体基板（圧電体ウエハ）に形成した電極用導電膜（金属膜）に膜厚分布（ばらつき）が生じて、弾性表面波素子の周波数温度特性を表す近似式の一次係数が目標一次係数からずれた場合、一次係数の変動を相殺できる電極指幅、電極指ピッチを求めることができる。したがって、一次係数の変動を相殺できるようにすだれ状電極を形成することにより、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数温度特性のばらつきを小さくすることができ、高精度な弾性表面波素子を得ることができる。しかも、膜厚のばらつきによる周波数のばらつき、一次係数を調整したことによる周波数の変化を修正することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクは、圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、透明基板に、前記圧電体基板に形成するすだれ状電極に対応させて設けられ、前記すだれ状電極の電極指幅と電極指ピッチとを異ならせて形成できる複数の電極パターンを有していることを特徴としている。
【００１２】
このようになっている本発明は、圧電体基板に形成した電極用導電膜（金属膜）の膜厚にばらつき（分布）に応じて、圧電体基板に設けたフォトレジストに電極指幅、電極指ピッチが異なって形成できる電極パターンを容易に露光できる。したがって、電極用導電膜の膜厚のばらつきに基づく前記一次係数の変動を容易に修正することができ、共振周波数のばらつきも小さくできる。
【００１３】
そして、本発明に係る弾性表面波素子の製造方法は、弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、および前記電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係を予め求め、前記圧電体基板に設けたフォトレジストを露光する際に、前記予め求めた前記電極指幅と前記一次係数との関係、および前記電極指幅と前記共振周波数との関係、前記電極指ピッチと前記共振周波数との関係、前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係に基づいて、前記圧電体基板の位置に応じて、前記電極指幅と電極指ピッチとが異なって形成される電極パターンを露光する、ことを特徴としている。
【００１４】
このようになっている本発明は、成膜装置によって生ずる電極用導電膜の膜厚分布に応じて、すだれ状電極の電極指幅、電極指ピッチを変えるように、圧電体基板に設けたフォトレジストに電極パターンを露光する。これにより、弾性表面波素子の周波数温度係数を表す近似式の一次係数のばらつきを修正することができ、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間の周波数温度特性のばらつきを小さくすることができ、周波数温度特性を調整することによる周波数のばらつきを修正でき、高精度な弾性表面波素子を製造することができる。
【００１５】
前記一次係数と圧電体基板の位置との関係は、成膜条件ごとに求めてもよい。例えば、スパッタリングにおけるターゲットの種類や大きさ、荷電粒子のエネルギー、レーザアブレーションにおけるレーザビームのエネルギーなどによって、圧電体基板内における膜厚分布が変わる可能性があり、成膜条件ごとに一次係数と圧電体基板の位置との関係を求めれば、より高精度な弾性表面波素子を得ることができる。
【００１６】
一次係数と圧電体基板の位置との関係は、すだれ状電極を形成するフォトエッチングの条件ごとに求めるとよい。発明者の研究によると、電極用導電膜のエッチングの方法、例えば最初から最後まで同じエッチングガスによりエッチングするとか、途中でエッチングガスを変えるとか、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせるとかによって、同じ成膜装置によって成膜した場合であっても、圧電体基板内における膜厚分布が異なることが明らかになった。このため、同一の圧電体基板内において一次係数にばらつきが生ずる。したがって、フォトエッチングの条件に応じて、一次係数と圧電体基板の位置との関係を求めることにより、目標一次係数とのずれ（変動）が求められ、それに応じて電極指幅、電極指ピッチを変えたすだれ状電極（ＩＤＴ）を形成することにより、周波数温度特性のばらつきの小さな高精度な弾性表面波素子を製造することができる。なお、露光は、上記した弾性表面波素子形成用フォトマスクを使用して行なうとよい。これにより、電極指幅と電極指パターンとが異なるすだれ状電極を形成するためのフォトレジストの露光工程を容易、迅速に行なうことができる。
【００１７】
そして、本発明に係る弾性表面波素子は、上記したいずれかの弾性表面波素子の製造方法により製造したことを特徴としている。これにより、周波数温度特性のばらつきの小さい高精度な弾性表面波素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法および弾性表面波素子形成用フォトマスク並びに弾性表面波素子の製造方法、弾性表面波素子の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクの平面図である。図１において、フォトマスク４０は、石英ガラスなどの矩形状透明基板４２に弾性表面波素子に形成する電極に対応した複数（実施形態では３つ）の電極パターン４４（４４ａ〜４４ｃ）が設けてある。フォトマスク４０は、実施形態の場合、縮小投影露光装置用のフォトマスク（レチクル）であって、各電極パターン４４が例えば原寸の５倍程度の大きさに形成してある。
【００１９】
各電極パターン４４は、透明基板４２の長手方向に沿って並列に並べて設けてある。フォトマスク４０は、電極パターン４４がクロム（Ｃｒ）などの遮光性の薄膜から形成してある。すなわち、実施形態のフォトマスク４０は、ポジ型レジスト用であるが、ネガ型レジスト用であってもよい。そして、実施形態の各電極パターン４４は、弾性表面波素子のすだれ状電極からなるＩＤＴに対応したＩＤＴ用パターン４６（４６ａ〜４６ｃ）、このＩＤＴ用パターン４６を挟んで設けた一対の反射器（反射電極）用パターン４８（４８ａ〜４８ｃ）を有している。
【００２０】
各ＩＤＴ用パターン４６は、それぞれ一対の櫛型電極パターン５０（５０ａ〜５０ｃ）、５２（５２ａ〜５２ｃ）とからなっている。各櫛型電極パターン５０、５２は、一端を相互に接続した電極指パターン５４（５４ａ〜５４ｃ）、５６（５６ａ〜５６ｃ）を有する。そして、各電極パターン４４は、実施形態の場合、各ＩＤＴ用パターン４６の電極指パターンの対数と長さ、および反射器用パターン４８を構成している導体ストリップパターン５８（５８ａ〜５８ｃ）の数と長さが同じに形成してある。ただし、フォトマスク４０は、各ＩＤＴ用パターン４６ａ〜４６ｃを構成している電極指パターン５４ａ〜５４ｃ、５６ａ〜５６ｃの電極指幅、電極指ピッチが異なっている。これは、圧電体基板に形成した電極用導電膜（金属膜）のバラツキによる共振周波数、周波数温度特性を修正するためである。
【００２１】
すなわち、背景技術において述べたように、圧電体基板である円板状の水晶ウエハにすだれ状電極を形成するための金属膜、例えばアルミニウム膜を成膜した場合に、ウエハ内において膜厚分布を生ずる。この膜厚分布の状態は、各成膜装置、すなわち各蒸着装置、各スパッタリング装置などによって異なってくる。このために、水晶ウエハ内における膜厚分布により、この水晶ウエハから形成した弾性表面波素子間において周波数および周波数温度特性のばらつきを生ずる。そして、周波数温度特性のばらつきは、ＩＤＴの電極指幅を変えることによって調整することができる。また、電極指幅を変えたことによる共振周波数のずれは、電極指ピッチを調整して修正できる。したがって、フォトマスク４０は、各ＩＤＴ用パターン４６の電極指幅と電極ピッチとが異ならせてある。
【００２２】
すなわち、各ＩＤＴ用パターン４６は、実施形態の場合、図１のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線の一部断面図が図２の（１）〜（３）に示したようになっている。なお、この実施形態においては、成膜した電極用導電膜が、図６に示したように、ウエハ３０の中心部３２が膜厚の厚い領域、その外側の中間部３４が膜厚の薄い領域、ウエハ３０の外周部３６が中間の膜厚を有する領域となっている場合に対応した例を示している。そして、フォトマスク４０は、電極パターン４４ａが中心部３２のフォトレジストを露光するためのパターンであり、電極パターン４４ｃが中間部３４のフォトレジストを露光するためのパターンである。また、電極パターン４４ｂは、外周部３６のフォトレジストを露光するためのパターンである。
【００２３】
図２（２）に示したように、電極パターン４４ｂは、ＩＤＴ用パターン４６ｂを構成している各電極指パターン５４ｂ、５６ｂが目標の幅（目標電極指幅）Ｂ０に形成してある。また、ＩＤＴ用パターン４６ｂは、電極指ピッチが目標電極指ピッチＰ０に形成してある。これら目標電極指幅Ｂ０、目標電極指ピッチＰ０の値は、形成する弾性表面波の共振周波数、目標とする周波数温度特性などによって設定される。そして、中心部３２を露光するための電極パターン４４ａは、ＩＤＴ用パターン４６ａを構成している電極指パターン５４ａ、５６ａの各電極指幅がＢ０−α、電極指ピッチがＰ０−βに形成してある。一方、中間部３４を露光するための電極パターン４４ｃは、ＩＤＴ用パターン４６ｃを構成している電極指パターン５４ｃ、５６ｃの各電極指幅がＢ０＋γ、電極指ピッチがＰ０＋δに形成してある。
【００２４】
すなわち、電極パターン４４ａのＩＤＴ用パターン４６ａは、電極パターン４４ｂのＩＤＴ用パターン４６ｂの電極指より電極指幅がαだけ小さく、電極指間ピッチがβだけ小さく形成してある。これに対して、電極パターン４４ｃのＩＤＴ用パターン４６ｃは、電極パターン４４ｂのＩＤＴ用パターン４６ｂの電極指より電極指幅がγだけ大きく、電極指間ピッチがδだけ大きく形成してある。これらのα〜δの値は、ウエハ３０に形成される電極用導電膜のばらつきの大きさによって異なってくる。そして、実施形態の場合、α＝γ、β＝δとなっている。
【００２５】
例えば、図６に示した電極用導電膜の膜厚分布において、ウエハ３０の中心部３２が外周部３６より膜厚が１００オングストローム（０．０１μｍ）厚く形成され、中間部３４が外周部３６より１００オングストローム薄く形成されるものとする。そして、ウエハ３０から形成した弾性表面波素子において、ＩＤＴの電極膜厚（電極指膜厚）が１オングストローム厚くなった場合に、共振周波数が２０ｐｐｍ低くなり、電極指幅が１μｍ大きくなった場合に共振周波数が１００００ｐｐｍ大きくなるとする。さらに、ウエハ３０から形成した弾性表面波素子において、電極指膜厚が１オングストローム厚くなったときに、周波数温度特性を表す近似式（図５参照）の一次係数が０．００５ｐｐｍ／℃小さくなり、電極指幅が１μｍ大きくなったときに、前記一次係数が５ｐｐｍ／℃小さくなるとする。
【００２６】
周波数温度係数を表す近似式の一次係数は、弾性表面波素子をどのような用途に用いるかによって最適値が変わってくる。したがって、電極指膜厚がばらつくことによる一次係数の変動は、修正する必要がない場合もある。しかし、この実施形態においては、膜厚のバラツキによる一次係数の目標一次係数からの変化（変動）を０にすることが最適である場合について説明する。
【００２７】
前記したように、ウエハ３０に成膜した電極用導電膜は、中心部３２が外周部３６より１００オングストローム厚く形成され、中間部３４が１００オングストローム薄く形成される。そして、外周部３６の膜厚がほぼ目標値（設計値）となっているものとする。この場合、中心部３２の前記一次係数は、外周部３６の一次係数（目標一次係数）に対して、−０．００５×１００＝−０．５（ｐｐｍ／℃）となり、一次係数が目標値より０．５ｐｐｍ／℃小さくなる。また、中間部３４は、一次係数が目標一次係数に対して＋０．５ｐｐｍ／℃となり、一次係数が目標値より０．５ｐｐｍ／℃大きくなる。そして、中心部３２の共振周波数は、外周部３６の共振周波数（目標周波数）に対して−２０×１００＝−２０００（ｐｐｍ）となり、目標周波数より２０００ｐｐｍ小さくなる。逆に、中間部３４の周波数は、目標周波数に対して２０００ｐｐｍ大きくなる。
【００２８】
そこで、中心部３２の一次係数の変動量−０．５ｐｐｍ／℃を相殺するためには、電極指幅が１μｍ大きくなると一次係数が５ｐｐｍ／℃小さくなるのであるから、電極指幅を０．１μｍ細くすればよい。ところが、電極指幅を１μｍ大きくすると周波数が１００００ｐｐｍ大きくなるので、電極指幅を０．１μｍ小さくしたために、中心部３２から弾性表面波素子を形成すると、共振周波数が目標周波数に対して１０００ｐｐｍ小さく（低く）なる。このため、中心部３２から形成した弾性表面波素子は、膜厚が厚い分と合わせて周波数が３０００ｐｐｍ小さくなってしまう。したがって、中心部３２から形成する弾性表面波素子は、周波数を３０００ｐｐｍ大きくする必要がある。前記したように、弾性表面波素子の共振周波数は、基本的に電極指ピッチに依存している。したがって、ウエハ３０の中心部３２から形成する弾性表面波素子のＩＤＴは、外周部３６のＩＤＴに対して周波数３０００ｐｐｍ分、電極指ピッチを小さくする。これにより、中心部３２を露光する電極パターン４４ａは、ＩＤＴ用パターン４６ａの電極指幅Ｂ０−αと電極指ピッチＰ０−βとが決定される。中間部３４を露光する電極パターン３４ｃのＩＤＴ用パター４６ｃの電極指幅Ｂ０＋γ、電極指ピッチＰ０＋δも同様にして求めることができる。
【００２９】
なお、実施形態においては、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性を測定して一次係数の目標値からの変動（ずれ）を求めて、このずれを修正する電極指幅、電極指ピッチを決定している。これは、一次係数の目標値からの変動がわかれば、前記したように、電極指幅、電極指ピッチを変えることにより、弾性表面波素子の周波数温度特性を表す近似式の一次係数と、共振周波数とを目標値に調整することができるためである。また、ウエハ３０に形成した電極用導電膜の膜厚測定は容易でない。これに対して、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性は、容易に測定することができる。
【００３０】
実施形態のフォトマスク４０を用いた弾性表面波素子の製造方法は、次のようにして行なう。まず、所定のカット角に切り出した圧電体基板である圧電体ウエハ（実施形態の場合、ＳＴカット水晶ウエハ）を洗浄し、図３のステップ６０に示したように、ＩＤＴと反射器とを形成するための電極用導電膜を成膜する。電極用導電膜は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金などの金属膜である。導電膜の形成は、真空蒸着装置、スパッタリング装置などの成膜装置を用いた真空蒸着やスパッタリングにより、平均の膜厚が設計値となるように成膜する。導電膜を所定の厚さ成膜したならば、導電膜の上にフォトレジストを塗布して固化する（ステップ６２）。
【００３１】
その後、図１に示したフォトマスク４０を用いてフォトレジストを露光する（ステップ６４）。フォトレジストを露光する場合、製造しようとする弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、および電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した弾性表面波素子の前記一次係数と圧電体基板（圧電体ウエハ）の位置との関係を予め求めておく。そして、これらの予め求めたデータに基づいて、フォトマスク４０の各電極パターン４４ａ〜４４ｃを使い分けてフォトレジストの露光を行なう。
【００３２】
例えば、圧電体基板（ウエハ）に形成した電極用導電膜が、図６に示した膜厚分布を有する場合、次のようにして露光を行なう。なお、ウエハ３０の電極用導電膜は、ウエハ３０の外周部３６が目標膜厚（設計膜厚）となるように成膜する。この場合、前記したように、ウエハ３０の中心部３２は、膜厚が目標膜厚より厚くなり、中間部３４が目標膜厚より薄くなる。そこで、フォトマスク４０によりウエハ３０の中心部３２のフォトレジストを露光する場合、電極パターン４４ａを用いて行なう。これにより、ウエハ３０の中心部３２は、前記したように、膜厚が厚く形成されたことによる周波数温度係数を表す近似式の一次係数と周波数とが目標値に調整される。また、一次係数を調整したことによる周波数変化と、膜厚のばらつきによる周波数のばらつきとが修正される。
【００３３】
さらに、導電膜の膜厚が薄いウエハ３０の中間部３４のフォトレジストは、フォトマスク４０の電極パターン４４ｃを用いて露光を行なう。これにより、中間部３４は、膜厚が薄く形成されたことによる周波数温度特性の一次係数と周波数とが目標値に調整される。そして、目標膜厚を有するウエハ３０の外周部３６は、フォトマスク４０の標準パターンである電極パターン４４ｂを用いて露光を行なう。これにより、外周部３６は、目標の一次係数と共振周波数とを有する弾性表面波素子とすることができる。なお、露光の順序は、どの部分を先に行なってもよいし、ウエハ３０の横方向または縦方向に行なってもよい。
【００３４】
このようにしてフォトレジストの露光を行なったのち、ステップ６６に示したように、フォトレジストを現像してパターニングし、電極パターン４４に対応した部分のフォトレジストを残す。その後、パターニングしたフォトレジストをマスクとして電極用導電膜をエッチングし、ウエハ３０にＩＤＴおよび反射器を有する弾性表面波素子を形成する（ステップ６８）。次に、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性を測定し、周波数温度特性を表す近似式を演算して一次係数を求める（ステップ７０）。さらに、測定した周波数温度特性に基づいて、今回フォトレジストの露光に使用した一次係数のデータを修正する（ステップ７２）。そして、次回のフォトレジストの露光は、今回の露光の結果を反映させた修正した一次係数のデータを用いてフォトマスク４０の電極パターン４４ａ〜４４ｃを使い分けて行なう。なお、弾性表面波素子を形成したウエハ３０は、次のダイシング工程に搬送され、個々の弾性表面波素子に分割される。
【００３５】
なお、前記実施形態は、本発明の一態様であり、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、透明基板４２に３つの電極パターン４４ａ〜４４ｃを形成した場合について説明したが、電極指幅と電極指ピッチとが異なる任意の数（例えば４つ、５つ等）の電極パターンを形成してよい。そして、各電極パターンの電極指幅は、形成する弾性表面波素子の周波数や形成する電極用導電膜の膜厚のばらつきなどにもよるが、例えば０．０５μｍ、０．１μｍ、０．０１５μｍ等、所定単位ずつ変えて形成してよい。また、前記実施形態においては、複数の電極パターン４４を透明基板４２の長手方向に並列して形成した場合について説明したが、これらのパターンを透明基板４２の長手方向に直列的に形成してもよいし、マトリックス状に配置してもよい。
【００３６】
また、前記実施形態においては、単に成膜装置に対応して圧電体基板の位置と一次係数との関係を求めた場合について説明したが、各成膜装置における成膜条件を加味した圧電体基板の位置と一次係数との関係を予め求めてもよい。さらに、発明者の研究によると、同じ成膜装置による成膜を行なった場合であっても、フォトエッチングの条件、例えば同じエッチングガスによって最初から最後まで導電膜をエッチングするか、エッチングガスを途中で変えるか、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせるかなどによって、膜厚分布が異なってくることがわかった。そこで、フォトエッチングの条件を加味した圧電体基板の位置と一次係数との関係を求めることが望ましい。そして、前記実施形態においては、圧電体基板がＳＴカット水晶板である場合について説明したが、圧電体基板はこれに限定されず、例えばＳＴカット水晶板をその面に沿って回転させたいわゆる面内回転ＳＴカット水晶板や、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ランガサイトなどの他の圧電基板を用いて弾性表面波素子を形成する場合に適用することができる。
【００３７】
そして、前記実施形態においては、一対の反射器の間に１つＩＤＴを設けた共振子用の弾性表面波素子について説明したが、反射器の間に複数のＩＤＴが設けてあるフィルタ用の弾性表面波素子やトランスバーサル型の弾性表面波素子の製造にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクの平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿った一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】弾性表面波素子の一例の説明図である。
【図５】弾性表面波素子の温度係数を表す近似式の一次係数の説明図である。
【図６】圧電体基板に形成した電極用導電膜の膜厚分布の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０………弾性表面波素子、１２………圧電体基板、１４………ＩＤＴ、１８ａ、１８ｂ………電極指、２０ａ、２０ｂ………反射器、３０………ウエハ（圧電体基板）、４０………フォトマスク、４２………透明基板、４４ａ〜４４ｃ………電極パターン、４６ａ〜４６ｃ………ＩＤＴ用パターン、４８ａ〜４８ｃ………反射器用パターン、５４ａ〜５４ｃ、５６ａ〜５６ｃ………電極指パターン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弾性表面波素子のすだれ状電極からなるＩＤＴの設計方法および弾性表面波素子形成用フォトマスク並びに弾性表面波素子の製造方法、弾性表面波素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、弾性表面波素子の一例を示す説明図である。弾性表面波素子１０は、図４（１）に示すように、圧電体基板（例えばＳＴカット水晶板）１２の中央部にすだれ状電極からなるＩＤＴ（Interdigital Transducer）１４を有する。このＩＤＴ１４は、一対の櫛型電極１６（１６ａ、１６ｂ）からなっている。各櫛型電極１６ａ、１６ｂは、櫛歯となる電極指１８（１８ａ、１８ｂ）が相互に噛み合うように配置してある。また、弾性表面波素子１０は、ＩＤＴ１４を挟んで両側に反射器２０（２０ａ、２０ｂ）が設けてある。これらの反射器２０は、ＩＤＴ１４が励振した弾性表面波をＩＤＴ１４側に反射する。
【０００３】
このようになっている弾性表面波素子１０は、共振周波数（以下、単に周波数という場合がある）が基本的にＩＤＴ１４を構成している電極指１８のピッチ（電極指ピッチ）Ｐｔに依存している。しかし、弾性表面波素子１０の共振周波数は、ＩＤＴ１４の電極指１８の厚さ（電極膜厚）Ｈｔ、電極指幅Ｂによっても変化する。
【０００４】
また、弾性表面波素子１０は、周囲温度によって共振周波数が変化する周波数温度特性を有している。例えば、ＳＴカット水晶板から形成した３１０ＭＨｚ帯の弾性表面波素子は、図５に示したような周波数温度特性を示す。図５は、横軸が温度ｔを℃で表し、縦軸が共振周波数の変動量Δｆをｐｐｍで表している。そして、図５においては、２５℃における周波数を基準にして周波数変動量Δｆを求めている。弾性表面波素子１０は、周波数温度特性を表すのに図５に示した直線で近似することがしばしばある。しかし、直線近似した周波数温度特性の一次係数（この例では−０．７６２９）は、電極膜厚Ｈｔによって変化する。
【０００５】
ところで、スパッタリング装置などの成膜装置を用いて圧電体基板である水晶ウエハに電極用の金属膜（例えば、アルミニウム膜）を成膜した場合、ウエハ内において膜厚分布を生ずる。この膜厚分布の状態は、発明者の研究によると、成膜装置によって異なっており、例えば、ある成膜装置（図示せず）を使用して金属膜を成膜した場合に、図６に示したような膜厚分布を示す。すなわち、圧電体基板であるウエハ３０の中心部３２が膜厚の厚い領域、その外側の中間部３４が膜厚の薄い領域、ウエハ３０の外周部３６が中間の膜厚を有する領域となる。この膜厚分布は、成膜条件を一定とした場合に同じような傾向を示す。
【０００６】
発明者の研究によると、ＩＤＴ１４を構成しているすだれ状電極の膜厚が変化すると、周波数温度特性の頂点温度が変化する。したがって、周波数温度特性を表す近似式の一次係数が異なってくる。このため、ウエハ３０内に膜厚分布が生ずると、同一のウエハ３０から形成した弾性表面波素子間において周波数温度特性にばらつきを生じ、高精度な弾性表面波素子を形成することが困難となる。そして、特許文献１は、エッチングなどの成膜後における工程を経ることにより、有効膜厚分布が不均一になることを考慮して、意識的にウエハに所定の膜厚分布が得られるように成膜することを提案している。すなわち、特許文献１は、ウエハとターゲットとの距離を変えて成膜厚さを制御している。
【特許文献１】特開２００２−２７５６２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載の方法は、ウエハを１枚ずつ成膜する枚葉処理の場合、膜厚分布を制御することが可能であり、弾性表面波素子の周波数温度特性のばらつきを小さくできる。しかし、特許文献１に記載の方法は、枚葉処理であるため、多数のウエハに対する成膜処理に多くの時間を必要としてコスト高となる。また、特許文献１に記載の方法は、複数のウエハを成膜装置に配置し、複数枚のウエハを同時に成膜処理をするバッチ処理に対して適用することができない。
【０００８】
本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされたもので、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数温度特性のばらつきを小さくすることを目的としている。
また、本発明は、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数のばらつきを小さくすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明に係る弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法は、弾性表面波素子のＩＤＴを構成しているすだれ状電極の電極指幅と、周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係を求めるとともに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係を求め、前記電極指幅と前記一次係数との関係に基づいて、目標一次係数に対する前記一次係数の変動を相殺する前記電極指幅を求め、さらに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係に基づいて、前記電極指幅を変えたことによる前記共振周波数の変化を相殺する前記電極指ピッチを求める、ことを特徴としている。
【００１０】
このようになっている本発明は、圧電体基板（圧電体ウエハ）に形成した電極用導電膜（金属膜）に膜厚分布（ばらつき）が生じて、弾性表面波素子の周波数温度特性を表す近似式の一次係数が目標一次係数からずれた場合、一次係数の変動を相殺できる電極指幅、電極指ピッチを求めることができる。したがって、一次係数の変動を相殺できるようにすだれ状電極を形成することにより、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間における周波数温度特性のばらつきを小さくすることができ、高精度な弾性表面波素子を得ることができる。しかも、膜厚のばらつきによる周波数のばらつき、一次係数を調整したことによる周波数の変化を修正することができる。
【００１１】
本発明に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクは、圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、透明基板に、前記圧電体基板に形成するすだれ状電極に対応させて設けられ、前記すだれ状電極の電極指幅と電極指ピッチとを異ならせて形成できる複数の電極パターンを有していることを特徴としている。
【００１２】
このようになっている本発明は、圧電体基板に形成した電極用導電膜（金属膜）の膜厚にばらつき（分布）に応じて、圧電体基板に設けたフォトレジストに電極指幅、電極指ピッチが異なって形成できる電極パターンを容易に露光できる。したがって、電極用導電膜の膜厚のばらつきに基づく前記一次係数の変動を容易に修正することができ、共振周波数のばらつきも小さくできる。
【００１３】
そして、本発明に係る弾性表面波素子の製造方法は、弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、および前記電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係を予め求め、前記圧電体基板に設けたフォトレジストを露光する際に、前記予め求めた前記電極指幅と前記一次係数との関係、および前記電極指幅と前記共振周波数との関係、前記電極指ピッチと前記共振周波数との関係、前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係に基づいて、前記圧電体基板の位置に応じて、前記電極指幅と電極指ピッチとが異なって形成される電極パターンを露光する、ことを特徴としている。
【００１４】
このようになっている本発明は、成膜装置によって生ずる電極用導電膜の膜厚分布に応じて、すだれ状電極の電極指幅、電極指ピッチを変えるように、圧電体基板に設けたフォトレジストに電極パターンを露光する。これにより、弾性表面波素子の周波数温度係数を表す近似式の一次係数のばらつきを修正することができ、同一の圧電体基板から形成した弾性表面波素子間の周波数温度特性のばらつきを小さくすることができ、周波数温度特性を調整することによる周波数のばらつきを修正でき、高精度な弾性表面波素子を製造することができる。
【００１５】
前記一次係数と圧電体基板の位置との関係は、成膜条件ごとに求めてもよい。例えば、スパッタリングにおけるターゲットの種類や大きさ、荷電粒子のエネルギー、レーザアブレーションにおけるレーザビームのエネルギーなどによって、圧電体基板内における膜厚分布が変わる可能性があり、成膜条件ごとに一次係数と圧電体基板の位置との関係を求めれば、より高精度な弾性表面波素子を得ることができる。
【００１６】
一次係数と圧電体基板の位置との関係は、すだれ状電極を形成するフォトエッチングの条件ごとに求めるとよい。発明者の研究によると、電極用導電膜のエッチングの方法、例えば最初から最後まで同じエッチングガスによりエッチングするとか、途中でエッチングガスを変えるとか、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせるとかによって、同じ成膜装置によって成膜した場合であっても、圧電体基板内における膜厚分布が異なることが明らかになった。このため、同一の圧電体基板内において一次係数にばらつきが生ずる。したがって、フォトエッチングの条件に応じて、一次係数と圧電体基板の位置との関係を求めることにより、目標一次係数とのずれ（変動）が求められ、それに応じて電極指幅、電極指ピッチを変えたすだれ状電極（ＩＤＴ）を形成することにより、周波数温度特性のばらつきの小さな高精度な弾性表面波素子を製造することができる。なお、露光は、上記した弾性表面波素子形成用フォトマスクを使用して行なうとよい。これにより、電極指幅と電極指パターンとが異なるすだれ状電極を形成するためのフォトレジストの露光工程を容易、迅速に行なうことができる。
【００１７】
そして、本発明に係る弾性表面波素子は、上記したいずれかの弾性表面波素子の製造方法により製造したことを特徴としている。これにより、周波数温度特性のばらつきの小さい高精度な弾性表面波素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係る弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法および弾性表面波素子形成用フォトマスク並びに弾性表面波素子の製造方法、弾性表面波素子の好ましい実施の形態を、添付図面に従って詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクの平面図である。図１において、フォトマスク４０は、石英ガラスなどの矩形状透明基板４２に弾性表面波素子に形成する電極に対応した複数（実施形態では３つ）の電極パターン４４（４４ａ〜４４ｃ）が設けてある。フォトマスク４０は、実施形態の場合、縮小投影露光装置用のフォトマスク（レチクル）であって、各電極パターン４４が例えば原寸の５倍程度の大きさに形成してある。
【００１９】
各電極パターン４４は、透明基板４２の長手方向に沿って並列に並べて設けてある。フォトマスク４０は、電極パターン４４がクロム（Ｃｒ）などの遮光性の薄膜から形成してある。すなわち、実施形態のフォトマスク４０は、ポジ型レジスト用であるが、ネガ型レジスト用であってもよい。そして、実施形態の各電極パターン４４は、弾性表面波素子のすだれ状電極からなるＩＤＴに対応したＩＤＴ用パターン４６（４６ａ〜４６ｃ）、このＩＤＴ用パターン４６を挟んで設けた一対の反射器（反射電極）用パターン４８（４８ａ〜４８ｃ）を有している。
【００２０】
各ＩＤＴ用パターン４６は、それぞれ一対の櫛型電極パターン５０（５０ａ〜５０ｃ）、５２（５２ａ〜５２ｃ）とからなっている。各櫛型電極パターン５０、５２は、一端を相互に接続した電極指パターン５４（５４ａ〜５４ｃ）、５６（５６ａ〜５６ｃ）を有する。そして、各電極パターン４４は、実施形態の場合、各ＩＤＴ用パターン４６の電極指パターンの対数と長さ、および反射器用パターン４８を構成している導体ストリップパターン５８（５８ａ〜５８ｃ）の数と長さが同じに形成してある。ただし、フォトマスク４０は、各ＩＤＴ用パターン４６ａ〜４６ｃを構成している電極指パターン５４ａ〜５４ｃ、５６ａ〜５６ｃの電極指幅、電極指ピッチが異なっている。これは、圧電体基板に形成した電極用導電膜（金属膜）のバラツキによる共振周波数、周波数温度特性を修正するためである。
【００２１】
すなわち、背景技術において述べたように、圧電体基板である円板状の水晶ウエハにすだれ状電極を形成するための金属膜、例えばアルミニウム膜を成膜した場合に、ウエハ内において膜厚分布を生ずる。この膜厚分布の状態は、各成膜装置、すなわち各蒸着装置、各スパッタリング装置などによって異なってくる。このために、水晶ウエハ内における膜厚分布により、この水晶ウエハから形成した弾性表面波素子間において周波数および周波数温度特性のばらつきを生ずる。そして、周波数温度特性のばらつきは、ＩＤＴの電極指幅を変えることによって調整することができる。また、電極指幅を変えたことによる共振周波数のずれは、電極指ピッチを調整して修正できる。したがって、フォトマスク４０は、各ＩＤＴ用パターン４６の電極指幅と電極ピッチとが異ならせてある。
【００２２】
すなわち、各ＩＤＴ用パターン４６は、実施形態の場合、図１のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線の一部断面図が図２の（１）〜（３）に示したようになっている。なお、この実施形態においては、成膜した電極用導電膜が、図６に示したように、ウエハ３０の中心部３２が膜厚の厚い領域、その外側の中間部３４が膜厚の薄い領域、ウエハ３０の外周部３６が中間の膜厚を有する領域となっている場合に対応した例を示している。そして、フォトマスク４０は、電極パターン４４ａが中心部３２のフォトレジストを露光するためのパターンであり、電極パターン４４ｃが中間部３４のフォトレジストを露光するためのパターンである。また、電極パターン４４ｂは、外周部３６のフォトレジストを露光するためのパターンである。
【００２３】
図２（２）に示したように、電極パターン４４ｂは、ＩＤＴ用パターン４６ｂを構成している各電極指パターン５４ｂ、５６ｂが目標の幅（目標電極指幅）Ｂ０に形成してある。また、ＩＤＴ用パターン４６ｂは、電極指ピッチが目標電極指ピッチＰ０に形成してある。これら目標電極指幅Ｂ０、目標電極指ピッチＰ０の値は、形成する弾性表面波の共振周波数、目標とする周波数温度特性などによって設定される。そして、中心部３２を露光するための電極パターン４４ａは、ＩＤＴ用パターン４６ａを構成している電極指パターン５４ａ、５６ａの各電極指幅がＢ０−α、電極指ピッチがＰ０−βに形成してある。一方、中間部３４を露光するための電極パターン４４ｃは、ＩＤＴ用パターン４６ｃを構成している電極指パターン５４ｃ、５６ｃの各電極指幅がＢ０＋γ、電極指ピッチがＰ０＋δに形成してある。
【００２４】
すなわち、電極パターン４４ａのＩＤＴ用パターン４６ａは、電極パターン４４ｂのＩＤＴ用パターン４６ｂの電極指より電極指幅がαだけ小さく、電極指間ピッチがβだけ小さく形成してある。これに対して、電極パターン４４ｃのＩＤＴ用パターン４６ｃは、電極パターン４４ｂのＩＤＴ用パターン４６ｂの電極指より電極指幅がγだけ大きく、電極指間ピッチがδだけ大きく形成してある。これらのα〜δの値は、ウエハ３０に形成される電極用導電膜のばらつきの大きさによって異なってくる。そして、実施形態の場合、α＝γ、β＝δとなっている。
【００２５】
例えば、図６に示した電極用導電膜の膜厚分布において、ウエハ３０の中心部３２が外周部３６より膜厚が１００オングストローム（０．０１μｍ）厚く形成され、中間部３４が外周部３６より１００オングストローム薄く形成されるものとする。そして、ウエハ３０から形成した弾性表面波素子において、ＩＤＴの電極膜厚（電極指膜厚）が１オングストローム厚くなった場合に、共振周波数が２０ｐｐｍ低くなり、電極指幅が１μｍ大きくなった場合に共振周波数が１００００ｐｐｍ大きくなるとする。さらに、ウエハ３０から形成した弾性表面波素子において、電極指膜厚が１オングストローム厚くなったときに、周波数温度特性を表す近似式（図５参照）の一次係数が０．００５ｐｐｍ／℃小さくなり、電極指幅が１μｍ大きくなったときに、前記一次係数が５ｐｐｍ／℃小さくなるとする。
【００２６】
周波数温度係数を表す近似式の一次係数は、弾性表面波素子をどのような用途に用いるかによって最適値が変わってくる。したがって、電極指膜厚がばらつくことによる一次係数の変動は、修正する必要がない場合もある。しかし、この実施形態においては、膜厚のバラツキによる一次係数の目標一次係数からの変化（変動）を０にすることが最適である場合について説明する。
【００２７】
前記したように、ウエハ３０に成膜した電極用導電膜は、中心部３２が外周部３６より１００オングストローム厚く形成され、中間部３４が１００オングストローム薄く形成される。そして、外周部３６の膜厚がほぼ目標値（設計値）となっているものとする。この場合、中心部３２の前記一次係数は、外周部３６の一次係数（目標一次係数）に対して、−０．００５×１００＝−０．５（ｐｐｍ／℃）となり、一次係数が目標値より０．５ｐｐｍ／℃小さくなる。また、中間部３４は、一次係数が目標一次係数に対して＋０．５ｐｐｍ／℃となり、一次係数が目標値より０．５ｐｐｍ／℃大きくなる。そして、中心部３２の共振周波数は、外周部３６の共振周波数（目標周波数）に対して−２０×１００＝−２０００（ｐｐｍ）となり、目標周波数より２０００ｐｐｍ小さくなる。逆に、中間部３４の周波数は、目標周波数に対して２０００ｐｐｍ大きくなる。
【００２８】
そこで、中心部３２の一次係数の変動量−０．５ｐｐｍ／℃を相殺するためには、電極指幅が１μｍ大きくなると一次係数が５ｐｐｍ／℃小さくなるのであるから、電極指幅を０．１μｍ細くすればよい。ところが、電極指幅を１μｍ大きくすると周波数が１００００ｐｐｍ大きくなるので、電極指幅を０．１μｍ小さくしたために、中心部３２から弾性表面波素子を形成すると、共振周波数が目標周波数に対して１０００ｐｐｍ小さく（低く）なる。このため、中心部３２から形成した弾性表面波素子は、膜厚が厚い分と合わせて周波数が３０００ｐｐｍ小さくなってしまう。したがって、中心部３２から形成する弾性表面波素子は、周波数を３０００ｐｐｍ大きくする必要がある。前記したように、弾性表面波素子の共振周波数は、基本的に電極指ピッチに依存している。したがって、ウエハ３０の中心部３２から形成する弾性表面波素子のＩＤＴは、外周部３６のＩＤＴに対して周波数３０００ｐｐｍ分、電極指ピッチを小さくする。これにより、中心部３２を露光する電極パターン４４ａは、ＩＤＴ用パターン４６ａの電極指幅Ｂ０−αと電極指ピッチＰ０−βとが決定される。中間部３４を露光する電極パターン３４ｃのＩＤＴ用パター４６ｃの電極指幅Ｂ０＋γ、電極指ピッチＰ０＋δも同様にして求めることができる。
【００２９】
なお、実施形態においては、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性を測定して一次係数の目標値からの変動（ずれ）を求めて、このずれを修正する電極指幅、電極指ピッチを決定している。これは、一次係数の目標値からの変動がわかれば、前記したように、電極指幅、電極指ピッチを変えることにより、弾性表面波素子の周波数温度特性を表す近似式の一次係数と、共振周波数とを目標値に調整することができるためである。また、ウエハ３０に形成した電極用導電膜の膜厚測定は容易でない。これに対して、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性は、容易に測定することができる。
【００３０】
実施形態のフォトマスク４０を用いた弾性表面波素子の製造方法は、次のようにして行なう。まず、所定のカット角に切り出した圧電体基板である圧電体ウエハ（実施形態の場合、ＳＴカット水晶ウエハ）を洗浄し、図３のステップ６０に示したように、ＩＤＴと反射器とを形成するための電極用導電膜を成膜する。電極用導電膜は、例えばアルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金などの金属膜である。導電膜の形成は、真空蒸着装置、スパッタリング装置などの成膜装置を用いた真空蒸着やスパッタリングにより、平均の膜厚が設計値となるように成膜する。導電膜を所定の厚さ成膜したならば、導電膜の上にフォトレジストを塗布して固化する（ステップ６２）。
【００３１】
その後、図１に示したフォトマスク４０を用いてフォトレジストを露光する（ステップ６４）。フォトレジストを露光する場合、製造しようとする弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、および電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した弾性表面波素子の前記一次係数と圧電体基板（圧電体ウエハ）の位置との関係を予め求めておく。そして、これらの予め求めたデータに基づいて、フォトマスク４０の各電極パターン４４ａ〜４４ｃを使い分けてフォトレジストの露光を行なう。
【００３２】
例えば、圧電体基板（ウエハ）に形成した電極用導電膜が、図６に示した膜厚分布を有する場合、次のようにして露光を行なう。なお、ウエハ３０の電極用導電膜は、ウエハ３０の外周部３６が目標膜厚（設計膜厚）となるように成膜する。この場合、前記したように、ウエハ３０の中心部３２は、膜厚が目標膜厚より厚くなり、中間部３４が目標膜厚より薄くなる。そこで、フォトマスク４０によりウエハ３０の中心部３２のフォトレジストを露光する場合、電極パターン４４ａを用いて行なう。これにより、ウエハ３０の中心部３２は、前記したように、膜厚が厚く形成されたことによる周波数温度係数を表す近似式の一次係数と周波数とが目標値に調整される。また、一次係数を調整したことによる周波数変化と、膜厚のばらつきによる周波数のばらつきとが修正される。
【００３３】
さらに、導電膜の膜厚が薄いウエハ３０の中間部３４のフォトレジストは、フォトマスク４０の電極パターン４４ｃを用いて露光を行なう。これにより、中間部３４は、膜厚が薄く形成されたことによる周波数温度特性の一次係数と周波数とが目標値に調整される。そして、目標膜厚を有するウエハ３０の外周部３６は、フォトマスク４０の標準パターンである電極パターン４４ｂを用いて露光を行なう。これにより、外周部３６は、目標の一次係数と共振周波数とを有する弾性表面波素子とすることができる。なお、露光の順序は、どの部分を先に行なってもよいし、ウエハ３０の横方向または縦方向に行なってもよい。
【００３４】
このようにしてフォトレジストの露光を行なったのち、ステップ６６に示したように、フォトレジストを現像してパターニングし、電極パターン４４に対応した部分のフォトレジストを残す。その後、パターニングしたフォトレジストをマスクとして電極用導電膜をエッチングし、ウエハ３０にＩＤＴおよび反射器を有する弾性表面波素子を形成する（ステップ６８）。次に、ウエハ３０に形成した弾性表面波素子の周波数温度特性を測定し、周波数温度特性を表す近似式を演算して一次係数を求める（ステップ７０）。さらに、測定した周波数温度特性に基づいて、今回フォトレジストの露光に使用した一次係数のデータを修正する（ステップ７２）。そして、次回のフォトレジストの露光は、今回の露光の結果を反映させた修正した一次係数のデータを用いてフォトマスク４０の電極パターン４４ａ〜４４ｃを使い分けて行なう。なお、弾性表面波素子を形成したウエハ３０は、次のダイシング工程に搬送され、個々の弾性表面波素子に分割される。
【００３５】
なお、前記実施形態は、本発明の一態様であり、これに限定されるものではない。例えば、前記実施形態においては、透明基板４２に３つの電極パターン４４ａ〜４４ｃを形成した場合について説明したが、電極指幅と電極指ピッチとが異なる任意の数（例えば４つ、５つ等）の電極パターンを形成してよい。そして、各電極パターンの電極指幅は、形成する弾性表面波素子の周波数や形成する電極用導電膜の膜厚のばらつきなどにもよるが、例えば０．０５μｍ、０．１μｍ、０．０１５μｍ等、所定単位ずつ変えて形成してよい。また、前記実施形態においては、複数の電極パターン４４を透明基板４２の長手方向に並列して形成した場合について説明したが、これらのパターンを透明基板４２の長手方向に直列的に形成してもよいし、マトリックス状に配置してもよい。
【００３６】
また、前記実施形態においては、単に成膜装置に対応して圧電体基板の位置と一次係数との関係を求めた場合について説明したが、各成膜装置における成膜条件を加味した圧電体基板の位置と一次係数との関係を予め求めてもよい。さらに、発明者の研究によると、同じ成膜装置による成膜を行なった場合であっても、フォトエッチングの条件、例えば同じエッチングガスによって最初から最後まで導電膜をエッチングするか、エッチングガスを途中で変えるか、ドライエッチングとウエットエッチングとを組み合わせるかなどによって、膜厚分布が異なってくることがわかった。そこで、フォトエッチングの条件を加味した圧電体基板の位置と一次係数との関係を求めることが望ましい。そして、前記実施形態においては、圧電体基板がＳＴカット水晶板である場合について説明したが、圧電体基板はこれに限定されず、例えばＳＴカット水晶板をその面に沿って回転させたいわゆる面内回転ＳＴカット水晶板や、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウム、ランガサイトなどの他の圧電基板を用いて弾性表面波素子を形成する場合に適用することができる。
【００３７】
そして、前記実施形態においては、一対の反射器の間に１つＩＤＴを設けた共振子用の弾性表面波素子について説明したが、反射器の間に複数のＩＤＴが設けてあるフィルタ用の弾性表面波素子やトランスバーサル型の弾性表面波素子の製造にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子形成用フォトマスクの平面図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線に沿った一部断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る弾性表面波素子の製造方法を説明するフローチャートである。
【図４】弾性表面波素子の一例の説明図である。
【図５】弾性表面波素子の温度係数を表す近似式の一次係数の説明図である。
【図６】圧電体基板に形成した電極用導電膜の膜厚分布の一例を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０………弾性表面波素子、１２………圧電体基板、１４………ＩＤＴ、１８ａ、１８ｂ………電極指、２０ａ、２０ｂ………反射器、３０………ウエハ（圧電体基板）、４０………フォトマスク、４２………透明基板、４４ａ〜４４ｃ………電極パターン、４６ａ〜４６ｃ………ＩＤＴ用パターン、４８ａ〜４８ｃ………反射器用パターン、５４ａ〜５４ｃ、５６ａ〜５６ｃ………電極指パターン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性表面波素子のＩＤＴを構成しているすだれ状電極の電極指幅と、周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係を求めるとともに、
前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係を求め、
前記電極指幅と前記一次係数との関係に基づいて、目標一次係数に対する前記一次係数の変動を相殺する前記電極指幅を求め、
さらに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係に基づいて、前記電極指幅を変えたことによる前記共振周波数の変化を相殺する前記電極指ピッチを求める、
ことを特徴とする弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法。
【請求項２】
圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、
透明基板に、前記圧電体基板に形成するすだれ状電極に対応させて設けられ、前記すだれ状電極の電極指幅と電極指ピッチとを異ならせて形成できる複数の電極パターンを有していることを特徴とする弾性表面波素子形成用フォトマスク。
【請求項３】
弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、
および前記電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、
並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係を予め求め、
前記圧電体基板に設けたフォトレジストを露光する際に、前記予め求めた前記電極指幅と前記一次係数との関係、および前記電極指幅と前記共振周波数との関係、前記電極指ピッチと前記共振周波数との関係、前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係に基づいて、前記圧電体基板の位置に応じて、前記電極指幅と電極指ピッチとが異なって形成される電極パターンを露光する、
ことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係は、成膜条件ごとに求めることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係は、前記すだれ状電極を形成するフォトエッチングの条件ごとに求めることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の弾性表面波の製造方法において、
前記露光は、請求項２に記載の弾性表面波素子形成用フォトマスクを使用して行なうことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法により製造したことを特徴とする弾性表面波素子。
【請求項１】
弾性表面波素子のＩＤＴを構成しているすだれ状電極の電極指幅と、周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係を求めるとともに、
前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係を求め、
前記電極指幅と前記一次係数との関係に基づいて、目標一次係数に対する前記一次係数の変動を相殺する前記電極指幅を求め、
さらに、前記電極指幅と共振周波数との関係、および電極指ピッチと前記共振周波数との関係に基づいて、前記電極指幅を変えたことによる前記共振周波数の変化を相殺する前記電極指ピッチを求める、
ことを特徴とする弾性表面波素子のＩＤＴの設計方法。
【請求項２】
圧電体基板に設けたフォトレジストを露光するためのフォトマスクであって、
透明基板に、前記圧電体基板に形成するすだれ状電極に対応させて設けられ、前記すだれ状電極の電極指幅と電極指ピッチとを異ならせて形成できる複数の電極パターンを有していることを特徴とする弾性表面波素子形成用フォトマスク。
【請求項３】
弾性表面波素子のすだれ状電極の電極指幅と周波数温度特性を表す近似式の一次係数との関係、
および前記電極指幅と共振周波数との関係、電極指ピッチと共振周波数との関係、
並びに電極用導電膜を成膜する装置に対応させて、圧電体基板に形成した前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係を予め求め、
前記圧電体基板に設けたフォトレジストを露光する際に、前記予め求めた前記電極指幅と前記一次係数との関係、および前記電極指幅と前記共振周波数との関係、前記電極指ピッチと前記共振周波数との関係、前記弾性表面波素子の前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係に基づいて、前記圧電体基板の位置に応じて、前記電極指幅と電極指ピッチとが異なって形成される電極パターンを露光する、
ことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係は、成膜条件ごとに求めることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の弾性表面波素子の製造方法において、
前記一次係数と前記圧電体基板の位置との関係は、前記すだれ状電極を形成するフォトエッチングの条件ごとに求めることを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項６】
請求項３ないし５のいずれかに記載の弾性表面波の製造方法において、
前記露光は、請求項２に記載の弾性表面波素子形成用フォトマスクを使用して行なうことを特徴とする弾性表面波素子の製造方法。
【請求項７】
請求項３ないし６のいずれかに記載の弾性表面波素子の製造方法により製造したことを特徴とする弾性表面波素子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−３３９７８６（Ｐ２００６−３３９７８６Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５９３０４（Ｐ２００５−１５９３０４）
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月３１日（２００５．５．３１）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]