专利名称:声表面波元件的电极图案形成方法
技术领域:
本发明涉及例如声表面波(SAWSurface Acanstic Wave)滤波器代表的声表面波元件的电极图案形成方法。
背景技术:
以往,通常知道用以下所示的方法作为声表面波元件的电极图案形成方法。首先,在钽酸锂(LiTaO3)或铌酸锂(LiNbO3)等的压电基板的表面上形成抗蚀膜,并在该抗蚀膜上设置光掩膜。其次,从压电基板的表面上方照射被称为g线(波长436nm)或i线(波工365nm)的紫外光进行曝光处理,并通过显像形成抗蚀膜图案。接着,在压电基板的表面上形成Al等的导电膜之后,连同成膜于其上的导体膜一起除去残留在压电基板表面上的抗蚀膜。由此,在未被抗蚀膜图案被覆的压电基板表面上形成电极图案。
然而,在上述电极形成方法中,如图11所示,曝光处理中透过光掩膜5的透过口6照射在压电基板1表面上的紫外光,其大部分透过抗蚀膜2并进入压电基板1内。进入压电基板1内的紫外光在压电基板1的内表面侧漫反散,漫反射后的紫外光再次返回压电基板1的表面并到达本来未曝光部分的抗蚀膜并产生感光的那种不适当的情况。结果发生的问题是,由于后续的显像处理形成抗蚀膜图案,成为与当初所需要的形状不同的形状,不能获得所需要的电极图案。特别是这种不适合的情况在抗蚀膜图案的线宽或间隔宽度小于1μm左右的情况下更为显著。
作为解决这个问题的方法有日本特开平10-233641号公报中公开的电极图案形成方法。这是预先在压电基板的内表面侧形成反射防止膜之后再进行电极图案形成的方法。具体而言,使用含有对所照射的紫外光的波长具有吸收性的染料的有机高分子膜作为反射防止膜。如图12所示,曝光处理中通过光掩膜5的透过口6照射在抗蚀膜2上的紫外光中的一部分透过抗蚀膜2进入压电基板1内时,紫外光由形成在压电基板1内表面上的反射防止膜所吸收,阻止在压电基板1的内表面上的反射。从而抑制抗蚀膜图案的形状异常的产生。此外,形成于反射防止膜3下面的内表面导体膜4用于将由曝光处理工艺中进行热处理产生的静电电荷放出到外部。
然而,用上述的电极形成方法时,由于形成反射防止膜工艺成为额外需要,故使得工序变长、制造成本增大。此外,因为压电基板与反射防止膜的折射率不同,所以不能完全没有来自界面的反射,不能仅避免少量的紫外光的反射。因此,不能达到完全地防止抗蚀图案形状异常的发生。
发明内容
因此,本发明的目的在于提供能容易地防止抗蚀膜图案形状异常的产生并进而完全防止其发生的声表面波元件电极图案形成方法。
本发明的弹性表面元件的电极图案形成方法,在压电基板的表面上形成抗蚀膜并在所述压电基板的表面上方设置光掩膜,用紫外光对所述抗蚀膜进行曝光处理后,在所述压电基板上形成导电膜,并除去抗蚀膜,相对于压电基板的规定厚度,使用其波长为低于由压电基板中吸收而达不到压电基板内表面的波长的紫外光,进行曝光处理。
通过采用上述的声表面波元件的电极形成方法,由此紫外光在压电基板中被吸收而达不到压电在板内表面,故可得到按照设计的电极图案。此外,由于不要在以往进行的压电基板内表面上形成反射防止膜的工序,故能缩短工序以及削减制造成本。
进而,通过用短波长进行曝光,由于形成具有0.25μm以下的线宽或间隔宽度的抗蚀膜图案成为能,故声表面波元件的微细化就有能。此外因为曝光处理的紫外光的焦点深度与紫外光的波长成反比,因此在形成与以往相同程度的线宽或间隔宽度的抗蚀图案中,焦点深度大幅度地变大,能扩大作为高价装置的分节器(stepper)的曝光区域,因此关联到提高处理量并削减制造成本。
上述本发明的声表面波元件的电极图案形成方法,有望例如曝光处理使用具有比所需的抗蚀膜线宽稍宽的开口的光掩膜来进行,形成其断面形状成倒锥形的抗蚀膜。
如上所述,通过使用具有比所需的抗蚀膜线宽稍宽的开口的光掩膜,能以较小的曝光量控制抗蚀膜图案到所希望的宽度。此外通过使形成的断面形状为倒锥形,在剥离抗蚀膜时剥离液易浸透到抗膜的底面(与压电基板的界面),提高抗蚀膜的剥离性。
上述本发明的声表面波元件的电极图案形成方法,有望例如压电基板为钽酸锂基板,并在该压电基板厚度为0.2mm以上时紫外光的波长为265nm以下。
如上所述。通过使用厚度为0.2mm的钽酸锂基板作为压电基板,并用波长为265nm以下的波长的紫外光作为曝光处理用紫外光,由于紫外光在压电基板中被吸收而达不到压电基板的内表面,故能得到按照设计的电极图案。
上述本发明的声表面波元件的电极图案形成方法,有望例如压电基板为铌酸锂基板,并在该压电基板厚度为0.2nm以上时紫外光的波长为305nm以下。
如上所述,通过使用厚度为0.2mm的铌酸锂基板作为后压电基板,并且波长为305nm以下的波长的紫外是光作为曝光处理用紫外光,由于紫外光在压电基板中被吸收而达不到压电基板的内表面,故能得到按照设计的电极图案。
上述本发明的声表面波元件的电极图案形成方法,较理想的例如对紫外光用KrF或ArF的准分子激光,并对抗蚀膜用化学增幅型负型光抗蚀膜。
作为实现上述265nm以下的波长的紫外光的装置,有KrF准发子激光器曝光装置和ArF准发子激光器曝光装置,通过将化学增幅型负型光掩膜与曝光装置组合起来,就能形成具有上述的0.25μm以下的残宽或间隔宽度的抗蚀膜图案。
上述本发明的声表面波元件的电极图案形成方法,例如抗蚀膜图案在具有1μm以下的线宽或间隔宽度的情况下是有效的。
按照上述,在用剥离法进行具有1μm以下的线宽或间隔宽度的电极图案形成的场合,因压电在板内表面的反射光的影响而不能得到所需要的抗蚀膜图案,因此,在用剥离法形成具有1μm以下的线宽或间隔宽度的电极图案的场合,本发明的声表面波元件的电极图案形成方法便成为有效的方法。
图1表示本发明的实施形态的电极图案形成方法用的压电基板的剖视图。
图2表示本发明的实施形态的电极图案形成方法的抗蚀膜涂布后的压电基板的剖视图。
图3表示本发明的实施形态的电极图案形成方法用的曝光工艺时的压电基板的剖视图。
图4表示本发明的实施形态的电极图案形成方法用的抗蚀膜图案形成后的压电基板的剖视图。
图5表示本发明的实施形态的电极图案形成方法用的导膜形成后的压电基板的剖视图。
图6表示本发明的实施形态的电极图案形成方法用的抗蚀膜图案剥离后的压电基板的剖视图。
图7表示用发明的实施形态的电极图案形成方法的场合的效果用的模式图。
图8表示决定曝光处理工艺中用的紫外光的波长用的实验装置的构成用的示意图。
图9表示上述实验装置中测定的紫外光的透过率的图。
图10(a)表示用本发明的电极图案形成方法形成的压电基板的抗蚀膜图案的电子显微镜照片,图10(b)表示用作比较的用以往的方法形成的压电基板的抗蚀膜图案的电子显微镜照片。
图11表示以往的声表面波元件的电极图案形成方法的问题点的模式图。
图12表示另一种以往的声表面波元件的电极图案形成方法的剖视图。
具体实施方法以下参照
本发明的实施形态。此外,在本实施形态中用负型抗蚀膜工艺形成声表面波元件的电极图案。
(电极图案形成方法)图1至图6为说明本实施形态的声表面波元件的电极图案形成方法用的各工序的剖视图。如图1所示,本实施形态中使用0.2mm的压电基板1。作为该压电基板1例如使用钽酸锂基板或铌酸锂基板。此外,这些基板的内表面侧预先施加粗面化处理。施加粗面化处理的目的是为了使声表面波元件具有频率选择元件的功能,在形成于压电基板表面的输出电极发生的表面波与体波中只将表面波传输到输出电极。即是通过使压电基板内部传播的体波在压电基板里面漫反射,抑低其对输出电极的影响的一种处理。
首先,如图2所示,用HMDS(六甲基二甲硅基胺)按压电基板1经疏水化处理后,在其上形成由有机高分子材料组成的抗蚀膜2。HMDS处理为的是提高压电基板与抗蚀膜之间的密接性。此外例如通过对压电基板1进行放置涂布来形成抗蚀膜。
随着近年来图案的微细化发展,使用更适宜于微细加工的化学增幅型负型光抗蚀膜作为形成抗蚀膜2的有机高分子材料。这种化学增幅型负型光抗蚀膜在有面溶剂中含有氧发生剂与溶解抑止剂,受到紫外光照射时这些成分互相作用,由此能在显像液中选择性地形成可溶部分与不可溶部分的光抗蚀膜材料。通过使用这种化学增幅型负型光抗蚀膜,在以后的显像工序中不从压电基板表面除去所需要的抗蚀膜图案,成为残留物。此外,本发明为了没有来自基板内表面的反射光,不能使用正型光抗蚀膜。这时因为在后续的抗蚀膜除去工序中不能形成合适的倒锥形抗蚀膜而成顺锥形抗蚀膜之故。
其次,如图3所示,与压电基板1的表面隔开一定距离设置光掩膜5。光掩膜5例如在透光板的规定部分施加遮光的遮膜,让光透过没有形成遮光膜部分的透过口6。设置光掩膜后,从该光掩膜5的上方向压电基板1表面照射紫外光。使用压电基板1中能被吸收的短波长紫外光作为这种紫外光。所照射的紫外光中达到透明口6并透明透过口6到达抗蚀膜2。由此,抗蚀膜2的一部分被曝光形成抗蚀膜图案2a。
接着,进行显像处理。由于本实施形态中采用负型光抗蚀膜,用碱性显像液从压电基板1表面除去未被曝光部分的抗蚀膜,由此,只有适宜于剥离法的倒锥形抗蚀膜图案2a残留在压电基板1表面上,得到如图4所示的构造。
此后,如图5所示,在压电基板1的表面上形成导电膜。其具体做法是例如可用蒸镀法或溅射法等。结果,不仅压电基板1表面的露出部分,而且抗蚀膜图案都形成导体膜7。
接着,用剥离法剥离除去残留的抗蚀膜图案2a及在其上形成的导体膜7,在压电基板1表面形成所需的图案电极(图6)。此外,在SAW滤波器的情况下,形成将称之为IDT(叉指形换能器)的输入输出电极交互啮合地配置的梳形电极图案。
(作用、效果)用上述电极图案形成方法形成声表面波元件的电极图案,由于在压电基板中紫外光被吸收,完全没有以前发生的压电基板内表面的紫外光的反射(参照图7),便可靠地得到按照设计的电极图案。此外,由于没有必要形成为防止以前的在压电基板内表面的紫外光反射而设置的反防止膜,故缩短了制造工序以及降低了与此相关的制造成本。再是,采用短波长紫外光进行曝光处理,由于能形成0.25μm以下的线宽或间隔宽度的抗蚀膜图案,故进一步的声表面波元件微细化成为能。
(紫外光波长的决定方法)上述说明的电极图案形成方法是通过压电基板中紫外光被完全吸收而没有压电基板内表面的紫外光反射的一种方法。一般,为使光在物质中被吸收,使该物质的波隙与照射光的能量(波长)相一致,但需要比光能量小。或者由于与电子的谐振,将能量交给电子,光被吸收。因此并不是所有的物质都吸收光,并且由物质能吸收的光的波长不同。再是,物质中光被完全吸收与否也受光通过该物质的厚度的影响。因此,为了用上述方法形成电极图案,必须预先确认压电基板中光被完全吸收的波长。以下示出由本发明者进行的钽酸锂基板和铌酸锂基板的能吸收的紫外光的波长的确认实验的测定方法和测定结果。
(测定方法)图8示意地示出由本发明者进行的实验中使用的装置的结构图。如图示,从光源10向紫外光检出器11辐射一定强度Io的紫外光。在紫外光光路上插入一定厚度的压电基板1,通过用紫外光检测器11测定透过的紫外光的强度I算出透过率。透过率用相对于入射强度Io的透明光强度I的百分率表示。此外,入射强度Io的测定采用在没有插入压电基板1的状态下由紫外光检测器11检测到的紫外光的强度。
(测定结果)图9示出用上述测定方法测定透过压电基板1中的紫外光透过率的结果。本测定结果示出钽酸锂基板与铌酸锂基板的厚度t都为0.2mm的情况。此外,从光源辐照的紫外光的波长范围取200~500nm,步距取5nm。
由图可见,钽酸锂基板中通过使紫外光的波长为265nm以下,确认紫外光在压电基板中完全地被吸收。此外,铌酸锂基板中通过使紫外光的波长为305nm以下,确认紫外光在压电基板中完全被吸收。从而,可以确认,在钽酸锂基板中使用265nm以下的波长的紫外光进行曝光,在铌酸锂基板中使用305nm以下的波长的紫外光进行曝光,就完全防止上压电基板内表面的紫外光的反射。此外,作为305nm以下的波长的紫外光已知有KrF的准发子激光(波长248nm)、ArF的准分子激光(波长193nm),作为进一步短波长的光源,已知有F2(163nm)。
这样,通过预先测定在所用的压电基板中被完全吸收的紫外光的波长,并在此结果基础上决定曝光处理的条件,便能在声表面波元件的电极图案形成中进行按照设计的良好的布图。
(实施例)根据上述的测定结果,用KrF准分子激光(波长248nm)在0.2mm厚的钽酸锂基板上形成电极图案的情况下的抗蚀膜图案的电子显微镜照片示于图10(a)。这时的曝光量是50mJ/cm2,设计准测是0.2μm。该电子显微镜照片是从斜上方看出去的形成在压电基板表面上的抗蚀膜图案的端面图,可以确认从位于下方的压电基板向上方突出产形成倒锥形的抗蚀膜图案。此外,能确认在抗蚀膜图案间的压电基板表面上没有抗蚀膜残渣,完全未发生形状异常。因此可见,能实现所需要的电极图案形成,得到按照设计的抗蚀膜图案。结果,通过用本方法形成电极图案,能够制造适合于5GHz的SAW滤波器的声表面波元件。
为作比较,图10(b)示出以往的用了内表面反射防止膜的情况下的抗蚀膜图案的电子显微镜照片。使用的压电基板为厚0.2mm钽酸锂基板,使用紫外光i线(365nm),其曝光量为150mJ/cm2,设计准则为0.6μm。再是,该电子显微镜也从与上述角度相同的角度进行拘摄。这时即使设置了内表面反射防止膜也没有完全消除从内表面的反射,抗蚀膜图案间的压电基板表面上附着抗蚀膜残渣,可见没有获得所需要的抗蚀膜图案。此外,本设计准侧对应于2GHz的SAW滤波器。
上述实施形态中例示了压电基板的材质为钽酸锂或铌酸锂的情况并进行了说明,但并不特别限定为这些。它们是特别适宜于用作RF(射频)滤波器的声表面波元件的基板材料,作为其他的基板材料,考虑适宜于IF(中频)滤波器的硼酸锂单晶体(Li2B4O7)和硅酸镧镓单晶体(La3Ga5SiO14)等。
上述实施形态中例示了所用的压电基板的厚度为0.2mm的情况,但当然不限于此,只要是在制造声表面波元件方面较为理想的厚度的0.15~0.5mm范围不论是什么厚度都可以。但是如上所述压电基板中完全被吸收的紫外光的波长随压电基板的厚度而变,因此有必要预先进行上述实验,决定曝光处理使用的紫外光的波长。
这次公开的上述实施形态所有之点都是例示性的,而不是限制性的。本发明的技术范围由权利要求的范围确定,并且包含与权利要求的范围的所述的等效的意义和范围内的所有变更。
采用本发明,由于能容易地防止抗蚀膜图案的形状异常的发生并且完全防止其发生,故能得到按照设计的抗蚀膜图案。从而,与以往的声表面波元件的电极图案形成方法相比,能形成高精度的电极图案。此外,由于不需要形成以往必要的内表面反射防止膜,故可以简便且低成本地形成电极图案。
权利要求
1.一种声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,在压电基板的表面上形成抗蚀膜,在所述压电基板的表面上方设置光掩膜并用紫外对所述抗蚀膜进行曝光处理后,在所述压电基板表面上形成导体膜,并除去所述抗蚀膜,相对于所述压电基板的规定厚度,使用其波长为低于由所述压电基板中吸收而达不到所述压电基板的内表面的波长的紫外光,进行所述曝光处理。
2.如权利要求1所述的声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,所述曝光处理使用具有比所需的抗蚀膜线宽稍宽的开口的光掩膜来进行,并形成其断面形状为倒锥形的所述抗蚀膜。
3.如权利要求1所述的声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,所述压电基板是钽酸锂基板,在该基板厚度为0.2mm以上时,取所述紫外光的波长为265nm以下。
4.如权利要求1所述的声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,所述压电基板是铌酸锂基板,在该基板厚度为0.2mm以上时,取所述紫外光的波长为305nm以下。
5.如权利要求1所述的声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,对所述紫外光使用KrF或ArF的准分子激光,并对所述抗蚀膜使用化学增幅型负型光抗蚀膜。
6.如权利要求1所述的声表面波元件的电极图案形成方法,其特征在于,所述抗蚀膜图案具有小于1μm的线宽或间隔。
全文摘要
本发明揭示一种声表面波元件的电极图案形成方法,在压电基板1的表面形成抗蚀膜2,在压电基板1的表面上方设置光掩膜并用紫外光对抗蚀膜2进行曝光处理,由此在压电基板1表面上形成抗蚀膜图案2a,再在该压电基板1的表面上形成导体膜7,用剥离法除去抗蚀膜图案2a,形成声表面波元件的电极图案,采用紫外光进行曝光处理,紫外光的波长是用相对于压电基板1的规定厚度而言,由压电基板1中吸收使紫外光不到达压电基板1的内表面的波长。本方法能防止抗蚀膜图案的形状发生异常并完全防止其发生。
文档编号H03H3/08GK1405978SQ0214323
公开日2003年3月26日 申请日期2002年9月19日 优先权日2001年9月19日
发明者坂口健二, 冬爪敏之 申请人:株式会社村田制作所