聲表面波元件的製造方法和檢查裝置的製作方法

2023-06-06 17:53:16

專利名稱：聲表面波元件的製造方法和檢查裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於移動通信領域等的聲表面波元件的製造工序和檢查方法，尤其涉及聲表面波元件線寬的測量方法及其所用檢查裝置。
背景技術：
聲表面波元件的應用領域廣闊，尤其在移動通信領域，高頻段中的應用不斷增加。聲表面波元件用作高頻段的濾波器。其中，濾波器通帶的中心頻率主要取決於聲表面波元件中梳齒狀電極的厚度和線寬這兩個物理量。因此，聲表面波元件產品管理方面，正確測量並檢查梳齒狀電極的線寬較重要。
作為線寬的檢查方法，歷來利用光學顯微鏡測量梳齒狀電極的線寬。然而，例如US-PCS(美國個人通信業務)中使用的高頻段用聲表面波元件中，梳齒狀電極的線寬為600nm左右，不合格品的規格小到幾十nm。因此，這種梳齒狀電極線寬的測量不能用光學方式的線寬測量儀處理。
作為能測量線寬600nm左右的裝置，存在半導體器件製造工序檢查中使用的採用電子線的線寬測長儀。因此，發明人在聲表面波元件線寬測量中使用這種利用電子線的線寬測長儀。然而，該測長儀不能高精度測量聲表面波元件的線寬。

發明內容
根據發明人的研究，判明利用電子線的線寬測長儀不能高精度測量線寬的原因在於用作聲表面波元件襯底的材料的壓電襯底的焦電性和絕緣性。焦電性是指由於熱變化，使襯底的極化程度變化，襯底表面出現極化電荷的這種特性。由於壓電襯底的焦電性，經歷帶有熱變化的製造工序的壓電襯底產生極化，層疊電極部等的壓電襯底表面成為正極，因而吸引電子，帶負電。又由於壓電襯底具有絕緣性，不能使帶電的電子擴散到襯底的外周部。因此，以利用電子線的線寬測長儀測量線寬時，壓電襯底的表面上帶電，成為「充電」狀態。於是，照射的1次電子與帶電的電子互斥，電子束不能照射到梳齒狀電極及其附近，梳齒狀電極輪廓模糊。因此，判明由於充電狀態，線寬不能高精度測量。
為了消除這種充電狀態，線寬測長儀裝入離子噴束裝置和軟X射線照射裝置，在配置聲表面波元件的壓電襯底上照射噴灑帶相反極性電荷的離子射束或軟X射線。
然而，照射離子射束或軟X射線的方法存在的問題是為了完全去除帶電的電子，花費時間。而且，線寬測量中，照射的1次電子本身的充電和電子束照射引起的溫度升高使壓電襯底進一步極化，因而不能避免帶電的電子進一步充電。於是，重複測量相同部位，則有時線寬測量值不同。
本發明鑑於上述情況而完成，其目的在於提供能進行測量精度高且測量值再現性高的形狀測量的聲表面波元件製造方法。
本發明的另一目的在於提供能進行測量精度高且測量值再現性高的聲表面波元件檢查裝置。
為了達到上述目的，本發明第1特徵的要點為一種聲表面波元件製造方法，包括(a)在壓電襯底上形成金屬膜的步驟、(b)在金屬膜上塗敷感光性樹脂的步驟、(c)對該樹脂進行曝光和顯像而形成感光性樹脂圖案並使部分金屬膜有選擇地露出的步驟、(d)將露出的金屬膜作為接地用的窗使金屬膜接地的步驟、(e)在金屬膜接地的狀態下將電子束照射到壓電襯底上進行感光性樹脂圖案的形狀測量的步驟、(f)將感光性樹脂圖案作為掩模蝕刻金屬膜並形成金屬圖案的步驟、(g)和去除感光性樹脂的步驟。
根據本發明的第1特徵，由於將壓電襯底上的金屬膜接地後，測量感光性樹脂圖案的形狀，可防止壓電襯底上帶電，能以較高的精度高再現性地測量感光性樹脂圖案的形狀。
本發明第2特徵的要點為一種聲表面波元件製造方法，包括(a)在壓電襯底上形成金屬膜的步驟、(b)在金屬膜上塗敷感光性樹脂的步驟、(c)對樹脂進行曝光和顯像而形成感光性樹脂圖案的步驟、(d)將感光性樹脂圖案作為掩模蝕刻金屬膜並形成金屬圖案的步驟、(e)去除感光性樹脂圖案的步驟、(f)使部分金屬圖案接地的步驟、和(g)在部分金屬膜圖案接地的狀態下對壓電襯底照射電子束測量接地區電連接的金屬圖案的形狀的步驟。
根據本發明的第2特徵，由於將部分金屬圖案接地，並測量與接地區電連接的金屬圖案的形狀，可防止壓電襯底上帶電，能高精度且高再現性地測量金屬圖案的形狀。
本發明第3特徵的要點為一種檢查裝置，包括產生電子束的電子槍、使該電子束匯聚的聚光鏡、使該電子束進行掃描的電子束掃描部、利用該電子束掃描檢測被測量物產生的2次電子的檢測器、和將作為被測量物下部的膜的金屬膜或作為被測量物的金屬膜接到地電位的接地機構。
根據本發明的第3特徵，由於具有將金屬膜接到接地電位的接地機構，壓電襯底上不積存電荷，能照射電子束。


圖1A是說明本發明實施例的聲表面波元件檢查裝置的組成用的俯視圖。
圖1B是與圖1A對應的平面圖。
圖2是說明本發明實施例的聲表面波元件檢查裝置接地機構與壓電襯底位置的關係用的平面圖。
圖3是說明聲表面波元件壓電襯底上的配置位置用的平面圖。
圖4A～圖4C是說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的剖面圖。
圖5A是後續於圖4C說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
圖5B是沿圖5A中VB-VB方向的剖面圖。
圖6A是後續於圖5A和圖5B說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
圖6B是沿圖6A中VIB-VIB方向的剖面圖。
圖7A是後續於圖6A和圖6B說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
圖7B是沿圖7A中VIIB-VIIB方向的剖面圖。
圖8A是後續於圖7A和圖7B說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
圖8B是沿圖8A中VIIIB-VIIIB方向的剖面圖。
圖9A是後續於圖8A和圖8B說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
圖9B是後續於圖9A說明本發明實施例的聲表面波元件製造方法用的平面圖。
具體實施形態下面參照

本發明的實施例。以下的附圖記述中，相同或類似的部分標註相同或類似的標號。但應留意，附圖為示意圖解，厚度與平面尺寸的關係、平面尺寸的縱橫比等，與實際不同。因此，實際的厚度和尺寸應參考以下的說明進行判斷。當然，附圖相互之間也包含尺寸關係和比率相互不同的部分。
本發明實施例的聲表面波元件檢查裝置，如圖1A所示，包括產生並投射成為1次電子的電子束的電子槍1、使電子束匯聚到襯底9上的聚光鏡2、使該電子束在襯底9上掃描的電子束掃描部2、檢測照射1次電子的襯底9所產生的2次電子的2次電子檢測器4、支持襯底9的襯底支持件5、可進行接地以接觸金屬膜7並且具有導電性的接地機構6。接地機構6由具有導電性且能接觸金屬膜7的接觸部12、將接觸部12裝在前端的臂部47以及設置在該臂部47上與接觸部12相反的一側的旋轉軸48構成。檢查裝置還具有收裝電子槍1和襯底9等的真空室50、根據電子束掃描的襯底9上每一位置的2次電子檢測量形成圖像的圖像形成部51、根據形成的圖像檢測出梳齒狀電極的輪廓並測量線寬的測長部52。
襯底9做成雙層結構，含由鉭酸鋰(LiTaO3)等構成的圓形壓電襯底8和在壓電襯底8上成膜的鋁(Al)構成的金屬膜7。作為壓電襯底的材料，除鉭酸鋰外，還可用鈮酸鋰(LiNbO3)。當然，壓電襯底的材料也可不用鉭酸鋰或鈮酸鋰。
如圖1B所示，金屬膜7上實施構成聲表面波元件的金屬圖案11(金屬圖案詳況參考圖2)。金屬膜7配置在能與接地機構6接觸的位置。金屬部7設置的接觸用開口10也配置在能與接地機構6接觸的襯底9的周邊部。
如圖2所示，接地機構6配置在襯底9橫向的位置13。接地機構6是以旋轉軸48為中心的活動式機構，能移動到接觸部12可接觸金屬膜7的位置46和接觸部12抵達接地用開口10上的位置14。可移動得測量結束時接觸部12不接觸金屬膜7。
如圖3所示，聲表面波元件11用金屬膜7組成的多個金屬圖案構成。金屬圖案由輸入用梳齒狀電極24和27、輸出用梳齒狀電極30和33、焊盤22、25、28和31、反射器21a和21b以及接地線15至20組成。梳齒狀電極24、27、30和33與焊盤22、25、28和31分別用布線23、26、29和32相連。焊盤22、25、28和31與切片線上的金屬膜7用接地線16、20、17和19相連，反射器21a、21b與切片線上的金屬膜7用接地線15、18相連。
這樣，梳齒狀電極24、27、30、33和反射器21a和21b通過接地線電連接到襯底9外周部上的金屬膜7，成為同電位。
下面，說明本發明實施例的聲表面波元件的製造方法和檢查方法。
(a)首先，如圖4A所示，準備壓電襯底8。然後，如圖4B所示，利用濺射法在壓電襯底8上形成金屬膜7。如果靶採用鋁(Al)合金等，則作為金屬膜7，能在壓電襯底8上堆積鋁合金膜。
(b)接著，如圖4C所示，在金屬膜7上旋塗感光性樹脂(光刻膠)34。
(c)接著，實施光刻制板工序。採用做成梳齒狀電極和反射器等的形狀的掩模，對感光性樹脂34進行選擇性曝光。曝光後進行顯像和飄洗，有選擇地去除感光性樹脂34的曝光部分，形成感光性樹脂圖案35、36等，如圖5A、圖5B所示。感光性樹脂圖案36是通過感光性樹脂圖案35連接感光性樹脂34的綜合為一體的區域。此光刻制板工序中，也同時形成開口10。位於開口10的感光性樹脂在顯像工序中去除(該開口10內部如圖6B所示，接觸部12接觸金屬膜7)。
(d)接著，採用圖1A中說明的檢查裝置，測量感光性樹脂圖案的形狀。首先，將顯像後的壓電襯底8導入到檢查裝置中真空室50內的襯底支持件5上。其次，如圖6A、圖6B所示，使接地機構6移動，讓接觸部12接觸開口10底部的金屬膜7。在接地機構6的接觸部接觸金屬膜7的狀態下，測量聲表面波元件的感光性樹脂圖案36的線寬等感光性樹脂圖案形狀。首先，為了得到感光性樹脂圖案36等的圖像，如圖1A所示，對襯底9照射電子束3。該照射的電子束3相當於圖6B的電子束37。
(e)接著，判斷測量值是否在規格內。測量值在規格內，則能進至下一工序。反之，測量值不在規格內時，可去除感光性樹脂34至36等光刻膠，調整曝光條件，同時重複進行圖4C至圖6B的各工序。這樣，能進行正確的測量，因而不使不在規格內的產品進至下一工序，能減少工序內的損失，有時能提高產品的成品率。
(f)接著，使接地機構6脫離金屬膜7後，自動將壓電襯底8搬出檢查裝置。
(g)將感光性樹脂34至36等作為掩模，蝕刻金屬膜7。如果金屬膜7是例如Al合金，則藉助採用氯(Cl2)族氣體的反應性離子蝕刻(RIE)法進行異向性蝕刻。
(h)應用氧(O2)族等離子弧去除感光性樹脂34至36等光刻膠，在壓電襯底8上形成反射器21a和接地線15等的金屬圖案。反射器21a等的金屬圖案是通過接地線15等接地線電連接金屬膜7的連接綜合一體區。
(i)測量壓電襯底8上形成的反射器21a等的線寬。該測量與感光性樹脂圖案形狀的測量相同，其不同點是接觸部12接觸的金屬圖案7的位置。即，如圖8A、圖8B所示，使接地機構6移動，讓接觸部12接觸與作為反射器等測量對象的金屬圖案電連接的金屬膜7的位置。由此，形成電子流39。
(j)接著，判斷測量值是否在規格內。測量值在規格內，則能進至下一工序。(k)將壓電襯底8切片並分割成各個聲表面波元件11。如圖9A所示，分割前，例如焊盤22、28等的金屬圖案通過接地線16、17等接地線與切片線42上的金屬導通。將切片線40至43的寬度設定得大於金屬膜的寬度，使切片操作切斷該導通。如圖9B所示，聲表面波元件11中，接地線15至20使梳齒狀電極24、27、30、33和反射器21A、21B導通到最外周部。如圖9A的劃分線44那樣，線條44包含部分焊盤25、31時，最外周部存在的金屬膜7相當於焊盤25、31。
(1)最後，對聲表面波元件進行壓焊、絲焊、封裝等後，完成聲表面波元件。
如圖6A和圖6B所示，使接地機構6的接觸部12接觸金屬膜7時，形成電子流38。該電子流38包含(a)因製造工序熱變化而在壓電襯底8上帶電的電子、(b)電子束照射的1次電子、(c)因電子束照射產生的溫度上升造成進一步極化而進一步粘附在壓電襯底8上的電子。電子流38從金屬膜7最後流入到接地機構6，不形成電位梯度。該電子流38不會在成為測量對象的感光性樹脂圖案36等樹脂圖案及其附近的壓電襯底8上積存電子。因此，電子束37的路由不會畸變，能對感光性樹脂圖案的形狀進行高精度且具有再現性的測量。
這裡，用本發明實施例的檢查裝置和無接地機構6的已有線寬測長儀分別測量梳齒狀感光性樹脂圖案的線寬，並進行比較。對梳齒狀感光性樹脂圖案的500nm線寬測量30次時，本發明實施例的測量方法中，基準偏差值為約1nm，而無接地機構6的已有測量方法中，標準偏差為約5nm。據此，證實利用本發明實施例的測量方法能進行高精度且高再現性的測量。
又，如圖8A和圖8B所示，接地機構6的接觸部12接觸金屬膜7的狀態下，該電子流39包含(a)因製造工序熱變化而在壓電襯底上帶電的電子、(b)電子束照射的1次電子、(c)照射產生的溫度上升使壓電襯底進一步帶電的電子。電子流39經接地線15等，從金屬膜7流入到接地機構，不產生電位梯度。該電子流39不會在成為測量對象的反射器21a等的金屬膜7及其附近的壓電襯底8積存電子。因此，電子束37的路由不會畸變，能對金屬圖案進行高精度且具有再現性的測量。
這裡，用本發明實施例的檢查裝置和無接地機構6的已有線寬測長儀分別測量作為金屬膜的梳齒狀電極的線寬，並進行比較。對線寬500nm的梳齒狀電極測量30次時，本發明實施例的測量方法中，基準偏差值為約1nm，而無接地機構6的已有測量方法中，標準偏差為約5nm。據此，證實利用本發明實施例的測量方法，能進行高精度且高再現性的測量。
本發明的實施例在感光性樹脂圖案和金屬圖案的線寬為0.35μm以上、2.0μm以下時，也能測量。
測量反射器時，反射器比梳齒狀電極容易接地，因而能更正確地測量形狀。這是因為例如，測量反射器21a時，反射器21a直連接地線15，到接地線為止的距離比某一梳齒狀電極24等難以帶電。
這裡，不應將構成本發明實施例所記載部分揭示的論述和附圖理解為限定本發明。本領域技術人員從該揭示會明白各種大致實施例。
例如，部件的材料或材質是本發明的一個實施例，置換為其他種類，當然技術效果不變。例如壓電襯底材料為硼酸鋰(LiB4O7)等時，技術效果不變。
本發明實施例涉及的發明中，接地機構6還可具有將接觸部12按壓到襯底9的卡緊件(彈簧)部、使旋轉軸48旋轉的驅動部等組成部分。接地機構6也可具有使臂部47上下左右移動的結構。
本發明實施例在壓電襯底上形成以Al為主成分的金屬膜7，但壓電襯底8上形成Al以外的不同金屬層時，或層疊不同材料的多層結構時，效果不變。又，感光性樹脂圖案和金屬圖案的種類、形狀，例如梳齒狀圖案等那樣，無特別限定。本發明實施例測量梳齒狀感光性樹脂圖案的線寬和金屬圖案的梳齒狀電極線寬，但也可測量並檢查例如感光性樹脂圖案35、反射器21a等在質量管理上需要的部分的線寬和形狀。
這樣，本發明當然包含這裡沒有記載的各種實施例等。
權利要求
1.一種聲表面波元件製造方法，其特徵在於，包括以下步驟在壓電襯底上形成金屬膜的步驟、在所述金屬膜上塗敷感光性樹脂的步驟、對所述樹脂進行曝光和顯像而形成感光性樹脂圖案並使部分所述金屬膜有選擇地露出的步驟、將所述露出的金屬膜作為接地用的窗使所述金屬膜接地的步驟、在所述金屬膜接地的狀態下將電子束照射到所述壓電襯底上進行所述感光性樹脂圖案的形狀測量的步驟、將所述感光性樹脂圖案作為掩模蝕刻所述金屬膜並形成金屬圖案的步驟、和去除所述感光性樹脂圖案的步驟。
2.如權利要求1所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，所述感光性樹脂圖案的線寬為0.35μm以上、2.0μm以下。
3.如權利要求1所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，所述壓電襯底由鉭酸鋰(LiTaO3)或鈮酸鋰(LiNbO3)組成。
4.如權利要求1所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，對所述露出的金屬膜、接觸接地機構的前端設置的接觸部，使所述金屬膜接地。
5.權利要求1所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，進行所述感光性樹脂圖案的形狀測量的步驟後，判斷測量所得的該感光性樹脂圖案的形狀是否在規格的範圍內。
6.權利要求4所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，在去除所述感光性樹脂的步驟後還包括以下步驟對與所述金屬圖案電連接的所述金屬膜、接觸設置在接地機構前端的接觸部、使所述金屬膜接地的步驟，以及在所述金屬膜接地的狀態下對所述移動襯底照射電子束並測量所述金屬圖案的形狀的步驟。
7.一種聲表面波元件製造方法，其特徵在於，包括以下步驟在壓電襯底上形成金屬膜的步驟、在所述金屬膜上塗敷感光性樹脂的步驟、對所述樹脂進行曝光和顯像而形成感光性樹脂圖案的步驟、將所述感光性樹脂圖案作為掩模蝕刻所述金屬膜並形成金屬圖案的步驟、去除所述感光性樹脂圖案的步驟、使部分所述金屬圖案接地的步驟、和在部分所述金屬膜圖案接地的狀態下，對所述壓電襯底照射電子束、測量所述接地區電連接的所述金屬圖案的形狀的步驟。
8.如權利要求7所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，所述金屬圖案的線寬為0.35μm以上、2.0μm以下。
9.如權利要求7所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，所述壓電襯底由鉭酸鋰(LiTaO3)或鈮酸鋰(LiNbO3)組成。
10.權利要求7所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，進行所述金屬圖案的形狀測量的步驟後，判斷測量所得的所述金屬圖案的形狀是否在規格的範圍內。
11.權利要求7所述的聲表面波元件製造方法，其特徵在於，成為所述形狀測量的對象的金屬圖案是反射器的圖案。
12.一種檢查裝置，其特徵在於，包括產生電子束的電子槍、使所述電子束匯聚的聚光鏡、使所述電子束進行掃描的電子束掃描部、利用所述電子束掃描檢測被測量物產生的2次電子的檢測器、和將作為所述被測量物下部的膜的金屬膜或作為被測量物的金屬膜接到地電位的接地機構。
13.權利要求12所述的檢查裝置，其特徵在於，包括所述接地機構能與所述金屬膜接觸的接觸部、在一個端部安裝該接觸部的臂部，以及設置在該臂部的與所述接觸部相反的一側的另一端部並且能使該臂部旋轉的旋轉軸。
14.權利要求13所述的檢查裝置，其特徵在於，所述檢查裝置具有支持含金屬膜的試樣的支持件。
15.權利要求13所述的檢查裝置，其特徵在於，所述檢查裝置具有收裝所述電子槍和所述試樣的真空室。
16.權利要求13所述的檢查裝置，其特徵在於，所述檢查裝置具有根據所述2次電子的檢測量形成圖像的圖像形成部。
17.權利要求16所述的檢查裝置，其特徵在於，所述檢查裝置具有根據所述圖像形成部形成的圖像、測量非測量對象的形狀的測量部。
全文摘要
一種檢查裝置，用於檢查移動通信領域中用作高頻濾波器的聲表面波器件。該裝置包含作為1次電子產生並投射電子束的電子槍(1)、將電子束匯聚在襯底(9)上的聚光鏡(2)、檢測由1次電子照射而從襯底(9)發射的2次電子的2次電子檢測器(4)、支持襯底(9)的襯底支持件(5)，以及進行接地並且能接觸金屬膜(7)的接地機構(6)。接地機構(6)包含能與金屬膜(7)接觸的接觸部(12)、一端裝有接觸部(12)的臂部(47)和裝在臂部(47)上與接觸部(12)相對的一端的旋轉軸(48)。襯底(9)具有雙層結構，包括鉭酸鋰(LiTaO
文檔編號H03H3/08GK1488191SQ01822260
公開日2004年4月7日 申請日期2001年10月1日 優先權日2001年1月25日
發明者高木利幸 申請人:株式會社東芝