JPH03228414A - 高周波帯弾性表面波素子の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は弾性表面波を用いる素子に係り、特に微細なパ
ターンを有する高周波帯弾性表面波素子の製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

周知の様に微細パターンを有する高周波弾性表面波素子
の製造方法としては下記に示す様な方法が用いられてい
る。

（１）圧電基板上に薄膜導体を形成する方法には電子ビ
ーム加熱、あるいは抵抗加熱などの蒸着法や高周波スパ
ッタ法などが用いられる。

（２）薄膜導体上にホトレジストパターンを形成する方
法には遠紫外（ＤｅｅｐＵＶ）光による密着露光法や水
銀のｇ線あるいはｉ線による縮小投影露光法などが用い
られる。

（３）ホトレジストパターンをマスクとして薄膜導体を
加工する方法にはウェットエツチング法とドライエツチ
ング法があるが、微細パターンを加工する場合、ウェッ
トエツチング法では設計値通りに精度良くパターンを加
工する事が困難であるため、ドライエツチング法が多く
用いられる。その方法としては、プラズマエツチング法
などの反応性ガスを用いたドライエツチングとイオンミ
リング法などの物理的ドライエツチング法が用いられる
。

（４）薄膜導体の加工後、残存したホトレジストパター
ンの除去には酸素プラズマエツチングを用い、さらに流
水洗浄を行なうという方法が用いられる。

以上の様な製造技術に関してはエヌイーシーリサーチ　
アンド　ディベロップ　ナンバー８８１月　１９８８年
　第１頁から第１１頁（ＮＥＣＲｅｓ。

＆　Ｄｅｖｅｌｏｐ　Ｎａ８８　Ｊａｎｕａｒｙ　１９
８８　　ｐｐｌ　−１１）などにおいて記載されている
。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来技術を用いて高周波帯弾性表面波素子を作製す
ると下記の様な問題点が生じる６第１の問題点は単層レ
ジストによって形成したホトレジストパターンをマスク
として薄膜導体を加工する際、塩素系ガスによるドライ
エツチングを行なうため基板表面および基板上のホトレ
ジストパターン表面と側面に塩素系の反応生成物が付着
することである。このため残存したホトレジストパター
ンの除去を酸素プラズマエツチングを用いて行なっても
完全に除去する事は困難である。

特に薄膜導体を加工する際にホトレジストパターンの側
壁に形成された付着物の除去が非常に困難となる。

第２の問題点は基板表面および基板上のホトレジストパ
ターン表面と側面に付着した塩素系の反応生成物が完全
に除去されていないと、基板を大気中に取り出した時に
塩素系の反応生成物と大気中の水分とが反応し、極部電
池の作用によって薄膜導体パターンが腐食され、長期信
頼性が著しく損われるという点である。

第３の問題点は、薄膜導体の膜厚を薄くすると、その膜
面内の比抵抗の分布の幅が大きくなるという点である。

すなわち薄膜導体の被着工程は基板温度２００℃、真空
度３．ＯＸ　Ｉ　Ｏ’″”　Ｔｏｒｒという条件で行な
われている。この様な従来の被着条件で形成した薄膜導
体は、膜厚が１０００人の場合では比抵抗５．０μΩ−
１以下という従来からの仕様を満たす事が出来る。しか
し、高周波帯弾性表面波素子で使用する膜厚２００〜８
００人の範囲では比抵抗５．０μΩ−１以下という値を
満たす事が非常に困難となる。これは上記の条件では、
まだ真空度が低いため、蒸着時に不純物が多量発生し、
膜中の不純物濃度が高くなる事が主な原因である。また
。

上記従来の被着条件では被着時の微妙な基板温度の差に
より蒸着された膜の結晶粒径に分布が生じ、この結晶粒
径が一定でない事が原因で比抵抗の値に分布が生じる。

本発明の目的は、上記問題点を解決して信頼性の高い高
周波帯弾性表面波素子を精度良く製造する方法を提供す
る事にある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明では以下の様な手段に
より課題を解決した。

（１）薄膜導体を加工する際にホトレジストパターンの
側壁に形成される付着物および薄膜導体上に残存したホ
トレジストパターンの除去を完全にするために、ホトレ
ジストは第１の感光性樹脂層と第２の樹脂層からなる２
層レジスト構造とした。下層である第２の樹脂層は弱酸
性もしくは弱アルカリ性水溶液に溶解するものである。

（２）基板表面および基板上のホトレジストパターン表
面と側面に生成した塩素系の反応生成物を除去するため
にドライエツチング終了後、即座に弱酸性もしくは弱ア
ルカリ性水溶液に浸漬し、第２の樹脂層を溶解してしま
う。

（３）膜厚２００〜８００人の範囲でも比抵抗５．０μ
Ω−１以下の薄膜導体を得るために、不純物濃度の低減
化を図り、薄膜導体の被着条件を基板温度１００℃以下
、真空度９．０Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以上とする。

（４）比抵抗の値に生じる分布を抑制するために薄膜導
体を上記被着条件で形成した後、高真空中で温度２００
℃以上のアニールを行なって薄膜導体の結晶粒径を均一
化する。

〔作用〕

薄膜導体上に形成するホトレジストパターンは第１の感
光性樹脂層と第２の樹脂層からなる２層レジスト構造を
用いる。その下層である第２の樹脂層は弱酸性もしくは
弱アルカリ性水溶液に対して溶解する性質をもつ。この
性質を利用し、従来と同様なドライエツチングを行なっ
た後に基板を弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶液に浸漬
する事は第２の樹脂層を溶解させ、それによって第１の
感光性樹脂層が第２の樹脂層とともに同時に剥離し、レ
ジスト除去を行なえる作用がある。また下層である第２
の樹脂層が溶解する事により、ホトレジストパターン側
面に形成されている付着物も容易に除去出来る事になる
。

上記の弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶液への浸漬には
、ドライエツチング時に基板表面および基板上のホトレ
ジストパターン表面と側面に形成された塩素系の反応生
成物を除去する作用がある。

これは第２の樹脂層の溶解により、塩素系の反応生成物
が第１の感光性樹脂層とともに剥離するためである。従
って、従来から薄膜導体パターンの腐食の大きな原因と
なってきた反応生成物がレジスト除去と同時に行なえる
ので信頼性が著しく向上する。

蒸着時の不純物濃度を低減させ比抵抗の良好な薄膜導体
を得るために、真空度を９．０Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以上
とする。その高真空度を実現するために一度基板温度を
３００℃まで加熱して真空容器内の焼出しを行なった後
、基板温度を１５０℃以下となるまで冷却する。通常、
蒸着時の基板温度は高い方が被着された薄膜導体の結晶
粒径が大きくなり比抵抗値が小さくなる事が知られてい
る。しかしながら、基板温度を高くして蒸着を行なうと
、圧電性基板を構成する元素が、薄膜導体に拡散して侵
入するため比抵抗値がむしろ大きくなる、薄膜導体の結
晶粒径を大きくする事により比抵抗値は小さくなり、薄
膜導体と圧電性基板の界面拡散が生じる事により比抵抗
値は大きくなるが、比抵抗値の増減への影響は、結晶粒
径よりも拡散現像の方が大きい。従って、基板温度１５
０℃以下という低温で蒸着を行なう事は、圧電性基板か
ら薄膜導体への不純物の拡散侵入が少なくなり、良好な
比抵抗値の膜が得られる作用がある。

基板温度１５０℃以下で蒸着後、高真空中で温度２００
℃以上のアニールを行なう事は、微細に形成された薄膜
導体の結晶粒径を均一化し、比抵抗の分布を小さくする
作用がある。なお、蒸着後に高温とする事で、薄膜導体
と圧電性基板との間で蒸着時に生じた拡散現象は温度に
して約３００℃程度までは生じないものである。

〔実施例〕

以下１本発明の一実施例を第１図により説明する。

圧電性基板１上に薄膜導体２として膜厚５００人の純Ａ
ｌ膜を抵抗加熱蒸着法によって被着した。

図の（ａ）に示した様に第２の樹脂層３として膜厚１５
００人のシミチルアセトアミドを主成分とした水溶性の
樹脂を塗布し１６０℃で５分間べ一りを行なう。その上
に第１の感光性樹脂層４として膜厚５０００人のｉ線露
光用レジストを塗布し、８０℃で５分間ベークを行なう
。

ｉ線用１／１０縮小投影露光装置により図の（ｂ）に示
した様にパターン転写を行なう。続いて３０秒間現像を
行ないホトレジストパターン３’　＋４’　を得る。こ
の時に第２の樹脂層は弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶
液に対して溶解する性質から第１の感光性樹脂層ととも
に現像液によりパターン形成され、中間層パターン３′
となる。

第２の樹脂層３は３０秒間の現像でパターン形成される
が、この時サイドエツチングによる剥離は生じない。

図の（ｃ）に示した様に、上記のホトレジストパターン
３’　＋４’　をマスクとして塩素系ガスを用いた化学
的反応性のドライエツチングを行なって純Ａｌ膜を加工
し、電極用パターン２′を形成する。

図の（ｄ）に示した様に、パターン２’　、３’４′を
形成後、弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶液に３０秒間
浸漬して、中間層パターン３′を溶解させる事によりホ
トレジストパターン４′も中間層パターン３′と同時に
剥離させ、ホトレジストパターン３′及び４′の除去を
行なう。この時、塩素系ガスを用いたドライエツチング
の際に、ホトレジストパターン側面に形成された付着物
の除去も同時に行なう。さらに基板表面および基板上の
ホトレジストパターン表面と側面に生成された反応生成
物の除去も行なう。

第２図は従来技術による製造方法を説明する図である０
図（ａ）に示した様に圧電性基板１上に薄膜導体２とし
て膜厚５００人の純Ａｆｉ膜を抵抗加熱蒸着法により被
着した後、ホトレジスト４を塗布し、８０℃で２０分間
ベークを行なう。

ｉ線を用いた１／１０縮小投影露光により図（ｂ）に示
した様にパターン転写を行なった後、現像を行ないホト
レジストパターン４′を得る。

このホトレジストパターン４′をマスクとして塩素系ガ
スを用いた化学的反応性のドライエツチングを行なって
純Ａｌ膜を加工し、回の（ｃ）に示した様に電極用パタ
ーン２′及び４′を形成する。

図の（ｄ）に示した様にパターン２’　、４’　を形成
後酸素プラズマエツチングを行ない、ホトレジストパタ
ーン４′の除去を行なう。しかし、電極パターンを形成
する際の塩素系ガスを用いたドライエツチングにより生
成した反応生成物がホトレジストパターン表面及び側面
に付着しているためホトレジストパターンを完全に除去
するのは困難である。また、塩素系ガスによるドライエ
ツチング進行中にホトレジストパターンの側面に形成さ
れる付着物の除去も困難である。

第３図は、従来の製造方法により圧電性基板５上に作製
した交差指状電極パターン６の表面状態を表わしたもの
である。図に示した様に、従来法ではＡｌパターン表面
にレジストの残渣および塩素系の反応生成物７．パター
ン側面には付着物８が除去されずに残っている。

この様に、従来の方法では前記の問題点があった。しか
し本発明のように、下層が弱酸性もしくは弱アルカリ性
水溶液に溶解する性質を持つ２層レジスト構造を用いる
事により問題点は全て解決する。これは弱酸性もしくは
弱アルカリ性水溶液に浸漬する事により下層の樹脂層が
溶解し、それと同時にへ２パターン表面のレジスト残渣
および塩素系の反応生成物、パターン側面の付着物が全
て除去出来るためである。この様に本発明によれば、パ
ターン表面にレジスト残渣や塩素系の反応生成物、パタ
ーン側面に付着物のないＡｌパターンを容易に形成する
事が出来る。

弾性表面波素子において、薄膜導体の比抵抗値が大きけ
れば大きい程、ＳＡＷ励振時の抵抗が大きくなり、損失
も大きくなる。従って弾性表面波素子において比抵抗の
値は重要である。第４図は、従来条件である基板温度２
００℃で純Ａｌ膜を蒸着した時の膜厚と比抵抗の関係を
示した図である。

膜厚８００Å以上であれば、比抵抗の値が５．０μΩ−
■以下という従来からの仕様を満たす事が出来るが、高
周波帯弾性表面波素子で使用する膜厚８００Å以下の領
域では仕様を満たす事が出来なくなる。しかも、膜厚５
００Å以下の領域では、比抵抗の値に大きな分布が生じ
る。

第５図は本発明の詳細な説明する図で、膜厚５００人の
純Ａｌ膜を被着した時の基板温度と比抵抗の関係を示し
たものである。蒸着基板温度を１５０℃以下にすると、
比抵抗５．０μΩ−■以下という従来からの仕様を、膜
厚５００人の膜で満たす事が出来る様になり、分布も３
．８〜４．３μΩ−１と小さくできる。通常は蒸着基板
温度をより高くした方が、純Ａｌ膜の結晶粒径が大きく
なり、比抵抗値もより低くできると考えられている。し
かし、圧電性基板上に純Ａｌ膜を被着した場合では全く
逆の結果となっている。

第６図は、この結果を説明するために蒸着基板温度３０
０℃と５０℃で被着した純Ａｌ膜について、オージェ分
析による膜質分析を行なった結果を示したものであり、
かつ、本発明の詳細な説明する図である。図（ａ）は３
００℃で蒸着した結果を示しており、圧電性基板と純Ａ
ｌ膜との間で拡散が生じている。このため、第５図で示
した様に比抵抗値が７．０μΩ−１以上となっている。

第６図（ｂ）は５０℃で蒸着した結果を示しており、基
板を構成する元素であるＴａ、Ｏの純Ａｌ膜中の濃度は
、それぞれ１０％以下で、かつそれらは境界から１／３
以下の範囲にのみ存在している。このため、第５図で示
した様に、比抵抗値が３．７μΩ−国以下という純Ａｌ
膜が形成出来る。

この事から、比抵抗の値は蒸着基板温度による純Ａｌの
結晶粒径の大きさよりも純Ａｆｉ膜と圧電性基板の界面
拡散の有無に影響されることが分かる。

第７図は、本発明の他の実施例を説明する図であり、膜
厚５００人の純Ａｌ膜を被着した時の基板温度と比抵抗
の関係（第５図）に加え、基板温度１００℃および２０
０℃で蒸着した後、真空中で３００℃アニールを行なっ
た時の比抵抗値を示したものである。蒸着後に真空中で
温度３００℃のアニールを行なう事により比抵抗値の分
布を均一化する。これは真空中で高温アニールを行なう
事により、当初、不均一で結晶粒径が小さかった膜を、
結晶粒径の−様な膜にしているのである。

従って、本発明によれば、比抵抗の値を大きくせず、比
抵抗値の分布を小さく出来る。

第８図は、基板温度１００℃で蒸着した後に真空中で３
００℃アニールを行なった純Ａｌ膜の膜質分析の結果を
示したものである。先に第６図（ａ）で示した様に基板
温度３００℃で蒸着すると純Ａｆｌ膜と圧電性基板との
間で界面拡散が生じる。しかし、蒸着後に真空中で３０
０℃のアニルを行なった場合は、第８図に示した様に純
Ａｆｉ膜と圧電性基板との間で界面拡散は生じていない
。

この様に、本発明の低温蒸着後に真空中で高温アニール
を行なう方法は、比抵抗の値を小さく保ったまま比抵抗
値の分布を小さくするのに有効である。

以上、薄膜導体として本発明の実施例では純Ａｌ膜を用
いているがＡｌ−２％ＣｕなどのＡｌ基合金でも全く同
様の効果があり、蒸着後アニルについても２００℃以上
の温度であれば全く同様の結果となる事は言うまでもな
い。

第９図は、本発明の高周波帯弾性表面波素子の製造方法
により作製した素子を、移動通・信端末用のフィルタ素
子に適用した一例を示したものである。また１本発明は
高速光通信に用いるタイミング抽出用素子などの製造方
法にも適用出来るものである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明した様な製造工程で構成されている
ので以下に記載される様な効果を有する。

下層が、弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶液に溶解する
性質を持つ２層レジスト構造を用いる事により、レジス
ト除去として弱酸性もしくは弱アルカリ性溶液に浸漬し
た時、薄膜導体パターン表面および圧電性基板表面の塩
素系の反応生成物や薄膜導体パターン側面の着付物が同
時に除去され、腐食処理を行なう事が出来る。

また、薄膜導体の被着において、基板温度１５０℃以下
で蒸着する事により膜厚８００Å以下の膜でも比抵抗値
を５．０μΩ−１以下とする事が出来る。さらに、基板
温度１５０℃以下で蒸着し、真空中で２００℃以上の温
度でアニールを行なう事により、比抵抗値を５．０μΩ
−■以下という値に保ったまま比抵抗値の分布が±０．
５μΩ−１以下となる膜が形成出来る。

以上の様に、本発明は信頼性の高い高周波帯弾性表面波
素子を精度良く作製する方法を提供する事が出来る効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例である２層レジスト構造による
素子製造工程を示す断面図、第２図は従来法である単層
レジスト構造による素子製造工程を示す断面図、第３図
は従来法により形成した交差指状電極の表面状態を示す
平面図、第４図はＡｌ膜厚と比抵抗値の分布を示す測定
図、第５図は蒸着基板温度とＡｌ膜の比抵抗値の分布を
示す測定図、第６図は従来例および本発明の実施例で成
膜したＡｌ膜の膜質分析の結果を示した測定図。 第７図は本発明の実施例である蒸着後の高温アニールの
効果を示すＡｌ膜の比抵抗値の分布の測定図、第８図は
蒸着後に高温アニールを行なった純Ａｌ膜の膜質分析の
結果を示した測定図、第９図は本発明の製造方法を移動
通信端末用ＳＡＷフィルタに適用した実施例を示す素子
平面図である。 １・・・圧電性基板、２・・・薄膜導体、２′・・・電
極用パターン、３・・・第２の樹脂層、３′・・・中間
層パターン、４・・・第１の感光性樹脂層、４′・・・
ホトレジストパターン、５・・・圧電性基板、６・・・
交差指状電極パターン、７・・・レジスト残渣及び反応
生成物、８・・・付着物。 で二″゛ χ 図 Δ 図 ネ ３ 舅 〆 図 表面 ５ソΣ方向 シン１１フ向 ルオ氏　Ｊカニ （ｐｍ−ｃ笥ジ ｐ乙才氏　才九　Ｃ６μ−ρ−Ｇ町 ７ 図 第 図 オ面 シ￥１万同 箒 図 Ｉハ θｕ−ｔ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．圧電性基板上に設けた薄膜導体のくし形交差指状電
   極によつて励振する弾性表面波（ＳＡＷ）を用いる素子
   において、上記交差指状電極は薄膜導体上に設けた第１
   の感光性樹脂層と第２の樹脂層からなる２層レジスト構
   造を用いて、露光・現像（フォトエッチング）および加
   工形成後、弱酸性もしくは弱アルカリ性溶液洗浄により
   形成した事を特徴とする高周波帯弾性表面波素子の製造
   方法。
2. ２．前記２層レジスト構造において下層となる第２の樹
   脂層は波長１００ｎｍ〜５００ｎｍの光を２０％以上吸
   収し、かつ弱酸性もしくは弱アルカリ性水溶液により溶
   解できる事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高
   周波帯弾性表面波素子の製造方法。
3. ３．前記２層レジスト構造により形成されたレジストパ
   ターンをマスクとして、反応性ガスを用いたドライエッ
   チングを行なつて薄膜導体を加工した後、弱酸性もしく
   は弱アルカリ性水溶液に浸漬する事により下層である第
   ２の樹脂層を溶解して第１のレジスト層の除去を行なう
   事を特徴とする特許請求の範囲第１項および第２項記載
   の高周波帯弾性表面波素子の製造方法。
4. ４．前記交差指状電極に用いる薄膜導体は膜厚２００〜
   ８００ÅのＡｌおよびＡｌ合金であり、比抵抗値が５．
   ０μΩ−ｃｍ以下、かつその比抵抗値の面内の分布が±
   ０．５μΩ−ｃｍ以下である事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第３項記載の高周波帯弾性表面波素子の
   製造方法。
5. ５．前記交差指状電極に用いる薄膜導体のＡｌおよびＡ
   ｌ合金において、導体膜中に存在する圧電性基板を構成
   する元素の濃度が１０％以下である事を特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第４項記載の高周波帯弾性表面波
   素子の製造方法。
6. ６．前記交差指状電極に用いる薄膜導体のＡＢおよびＡ
   ｎ合金において、圧電性基板を構成する元素は薄膜導体
   と圧電性基板との境界から薄膜導体の厚さに対して１／
   ３以下の範囲にのみ存在する事を特徴とする特許請求の
   範囲第１項から第５項記載の高周波帯弾性表面波素子の
   製造方法。
7. ７．前記特許請求の範囲第１項から第６項の工程を用い
   て製造した高周波帯弾性表面波素子を、移動通信端末用
   のフィルタ素子もしくは高速光通信用のタイミング抽出
   素子に用いた事を特徴とする光通信装置。