JPS63249115A - 四硼酸リチウム結晶を用いたデバイス製造方法 - 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］ この発明は、四硼酸リチウム結晶を基板として用いたデ
バイスの製造方法に関し、例えば弾性表面波素子および
光導波路や導波型Ａ１０素子等の光素子の形成に利用し
て効果的な技術に関する。

［従来の技術］ 弾性表面波（ＳＡＷ）を利用したＳＡＷ素子や、弾性表
面波と導波光の相互作用を利用するいわゆる導波型Ａ１
０素子を構成する圧電基板として、従来の水晶やニオブ
酸リチウム（Ｌ　ｉ　Ｎ　ｂ　Ｏｉ）結晶、タンタル酸
リチウム（Ｌ　ｘ　Ｔ　ａ　Ｏｓ）結゛晶等に代えて、
四硼酸リチウム（Ｌ　ｘ　ｘ　Ｂ　４０　ｔ　）結晶を
用いる技術が提案されている（特開昭６０−２１４３０
７号、特開昭６０−２５９０１２号）。

四硼酸リチウム結晶は、上記従来のＬｉＮｂ０゜結晶や
Ｌ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ，結晶に比べて遅延時間温度係数（
Ｔ　ＣＤ）が小さく、水晶やＬ　ｉ　Ｔ　ａ　Ｏ，結晶
に比べて電気機械結合係数（Ｋ２）が大きいと共に、他
結晶に比べてＳＡＷ反射率特性に優れ、また光ファイバ
との接続面における反射損失が小さいため、ＳＡＷ素子
や導波型Ａ１０素子の結晶基板として期待されている。

ところが、四硼酸リチウム結晶は酸類によって溶解され
易いという性質を有している。そのため、四硼酸リチウ
ム結晶基板上にアルミニウム層からなる櫛形の送信電極
および受信電極を形成して構成されるＳＡＷ素子等のプ
ロセスにおいて、リン酸系のエツチング液を用いてアル
ミニウム電極の形成を行なう従来の電極形成工程では、
結晶基板が損傷されて素子特性が劣化するとともに、電
極の微細な加工も困難になる。

そこで、アルミニウム電極の形成を、リフトオフ法によ
り行なうことで、基板の損傷を防止する技術が提案され
ている。

リフトオフ法は、金属膜蒸着前にレジスト膜をつけて露
光及び現像を行ない、電極としての金属を残したい部分
のレジストを除去した逆パターンを形成し、その後全面
に金属を蒸着してからレジストを溶かしてその上の不要
金属膜とともに除去し、所望の電極パターンを残す方法
である。

このリフトオフ法を適用した弾性表面波素子の製造方法
を第１図を参照にして説明する。

先ず、鏡面研磨した圧電基板１上に、フォトレジスト２
をスピンコードしくａ）、所望のパターン３ａを有する
フォトマスク３をフォトレジスト２上に密着或いは、狭
い隙間をあけて可視光または紫外線を照射しくｂ）、そ
の基板を現像液で現像した後、リンス液で現像を停止さ
せ、電極パターンと逆のレジストパターン２′を形成す
る（Ｃ）。

その後、レジストパターン２′を有する基板上に金属膜
４を被着しくｄ）、レジスト剥離剤を用いてレジスト２
′をその上の不要金属膜と共に除去し、所望の金属膜パ
ターン４′を形成する（ｅ）。

最後に基板１を所定の大きさに切断して、個々のデバイ
スに分離し、容器に収容して、弾性表面波素子が完成す
る。

ところで、上述したりフトオフ法におけるフォトレジス
トは、解像度、露光時間などから従来はナフトキノンジ
アジド基などを光分解剤として用いたポジ型のフォトレ
ジストが使用されることが多い、このナフトキノンジア
ジド基は、可視光或いは紫外線を照射されることにより
アルカリ性水溶液に可溶になる。つまり現像液としてア
ルカリ水溶液を用いることによりレジストパターンが形
成される。また通常は、現像停止及び現像液除去のため
に純水等によるリンスが行なわれる。

［発明の解決しようとする問題点コ しかしながら、四硼酸リチウム結晶は、本出願人が先に
出願した特願昭６１−３０５４０９号でも明らかなよう
に、塩酸、酢酸、純水などに、Ｈ１イオン濃度に比例し
て溶解する性質を有している。第２図に、ｐＨに対する
四硼酸リチウム結晶の溶解速度を示す。

このグラフからも分かるとおり、四硼酸リチウム結晶は
、酸類に比べると大幅に少ないとはいえるが、アルカリ
性、水溶液によってもある程度溶解される。例えば、ア
ルカリ性水溶液で現像を行なった後、純水で１分〜３分
程度リンスを行なった場合、四硼酸リチウム結晶は、２
００人〜６００人程度エツチングされる。

その結果、前述したような四硼酸リチウム結晶を基板と
するＳＡＷ素子等のデバイスの特性が劣化したり、電極
等の微細加工が困難になる。

この発明の目的は、四硼酸リチウム結晶を用いるデバイ
スプロセスにおいて、現像液やリンス液、剥離剤等のプ
ロセスの途中で使用される各種処理液によって結晶基板
が損傷されないようにし、もって四硼酸リチウム結晶基
板上に金属膜もしくは誘電体膜のパターンを形成して構
成されるデバイスの特性を向上させると共に、より微細
な加工を行なえるような製造技術を提供することにある
。

［問題を解決するための手段］ この発明は、四硼酸リチウム結晶は、アセトン等の有機
溶剤には溶解しないという性質に着目し、露光によりア
ルカリ性水溶液に対する溶解速度が変化するタイプのフ
ォトレジストの代わりに、ポリマーの主鎖が切断される
と分子量が小さくなって有機溶剤に対する溶解速度が変
化するような主鎖切断型のフォトレジストを、金属膜や
誘電体膜の形成に用いると共に、現像液やリンス液、レ
ジスト剥離剤その他プロセスに用いられるすべての処理
液として有機溶剤を用いるようにするものである。

［作用］ 上記した手段によれば、四硼酸リチウム結晶を基板とす
るデバイスの製造工程において、四硼酸リチウム結晶が
溶解する水および酸もしくはアルカリ性水溶液を一切使
用しないですむようになり。

これによってフォトレジストの現像液やリンス液等によ
る結晶基板表面の損傷を防止して、デバイスの特性を向
上させると共に、より微細な加工を行なえるようにする
という上記目的を達成することができる。

［実施例］ 以下、本発明を、四硼酸リチウム結晶基板上へアルミニ
ウム電極を形成してＳＡＷ素子を得る工程に適用した場
合の一実施例を説明する。

なお、本実施例のりフトオフ法を使用したプロセスその
ものは第１図に示した従来のプロセスと同一であるので
、以下第１図を参照しながら説明する。

先ず、鏡面研磨された四硼酸リチウム結晶基板を用意し
、この結晶基板１の表面に、ポリメチルイソプロペニル
ケトンのような主鎖切断型のフォトレジストをスピンコ
ードして、厚み１．０〜１゜５μｍ程度のレジスト膜２
を全面的に形成する（第１図（ａ））。その後、この基
板に対し、１００℃前後の温度で２０〜３０分程度のプ
リベークを行なってフォトレジストを乾燥させる。ポリ
メチルイソプロペニルケトンは、平均分子量約９万であ
るが、上記プリベークによる乾燥によって、有機溶剤に
対する溶解速度は非常に遅い性質に変化する。

次に、所望の電極に対応したパターン３ａを有するフォ
トマスク３を、レジスト膜２上に密着させ、波長２５０
ｎｍの遠紫外線を照射する（第１図（ｂ））。

これによって、ポリメチルイソプロペニルケトンは、３
４０ｎｍよりも短い波長の光の照射を受けた部分で、次
式のような反応式によって−ＣＨ２−Ｃ−ＣＨ，−Ｃ−
の主鎖が切断され平均分子量約２万の分子に切断される
。

しｆｉ、　　　　Ｕ員、　　　　　　　　シＭｇ　　　
　　　シｔｔ。

そこで、メチルエチルケトン、アセトン、キシレンなど
の有機溶剤からなる現像液で基板に対する現像処理を行
なった後、キシレン等からなるリンス液で洗浄して現像
を停止させ、かつ現像液を除去する。すると、上記露光
によって主鎖が切断されて低分子量物質に変化した部分
は、有機溶剤に対する溶解速度が増加されるため、光の
照射を受けた部分のフォトレジストが現像液によって溶
解され、第１図（Ｑ）のように所望の電極パターンと逆
のレジストパターン２′が残る。

次に、基板１上に蒸着法あるいはスパッタ法等によりア
ルミニウムのような金属膜４を全面的に形成する（第１
図（ｄ））、Ｌかる後、アセトンのような有機溶剤を用
いた洗浄等により、基板１上の残留レジストパターン２
′を剥離し、その上の不要金属膜４を除去する。これに
よって、所望の金属膜パターン４′が、基板１上に形成
される（第１図（ｅ））。

その後、基板を所望の大きさに切断してから容器に封入
することにより、弾性表面波素子のようなデバイスが完
成される。

上記実施例に従うと、酸や水あるいはアルカリ性水溶液
のような四硼酸リチウム結晶を僅かでも溶解するような
溶液はプロセスにおいて一切使用せず、四硼酸リチウム
結晶を全く溶解しない有機溶剤のみを用いて電極の形成
を行なうことができる。

そのため、リフトオフ法による電極形成工程において使
用される現像液やリンス液、レジスト剥離剤によって基
板表面が損傷されることがない。

その結果、これまで基板表面の損傷があったため正確な
素子設計が行なえなかったが、設計値どおりの正確な素
子を製作でき、デバイスの特性が向上される。また、基
板表面の損傷のばらつきがなくなるため素子製造ばらつ
きが減少する。さらに、基板溶解による電極形状の変化
もなくなるため、より微細な電極パターンの形成が可能
となる。

なお、本発明者は、本実施例で使用したメチルエチルケ
トンやアセトン、キシレン以外の有機溶剤についても四
硼酸リチウム結晶の溶解の有無を調べた結果、メチルエ
チルケトン、アセトン、キシレンはもちろん、モノクロ
ロベンゼンやトルエン、シクロヘキサノン等の有機溶剤
は四硼酸リチウム結晶を溶解しないことを確認した。ま
た、トリクレンも四硼酸リチウム結晶を溶解しないこと
が知られている。

従って、実施例で使用した有機溶剤の外に、モノクロロ
ベンゼン、トルエン、シクロヘキサノン、トリクレン等
の有機溶剤を現像液、リンス液、レジスト剥離剤として
使用するようにしてもよい。

また、本実施例においてはフォトレジストとしてポリメ
チルイソプロペニルケトンを使用したが、それに限定さ
れずポリメチルメタクリレートなど他の主鎖切断型フォ
トレジストを使用してもよく、それによって上記実施例
と同様に有機溶剤のみで現像、リンス、レジスト剥離等
を行なうことができる。

また本実施例においては、電極としてアルミニウムを使
用しているがＡｕ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕ。

Ｎｉもしくはこれらの合金等、蒸着法やスパッタ法によ
り堆積可能な金属であれば同様な効果が得られることは
明らかである。ところで、本実施例においては、フォト
マスクを使用した露光を行なったが、フォトマスクを使
用しない電子ビームによる直接描画の場合にも、同様な
効果が得られる。

さらに、金属電極の代わりにＳｉｎ、５ｉｎ２、Ｓｉ、
Ｎ、等のような誘電体膜を用いることがあるので、その
ような誘電体膜を所定パターンに形成する場合にも本発
明を適用することができる。

また１本発明は弾性表面波素子の他、光導波路や導波型
Ａ１０素子のような光素子、バルク振動子、センサ等、
四硼酸リチウム結晶を用いたデバイスの形成一般に利用
することができる。

例えば、光導波路の製法には、結晶基板上に金属薄膜を
蒸着して所定のパターンに形成してから、加熱を行なっ
て該金属を基板内部に拡散させることにより形成する方
法があり、この製造工程における金属パターンの形成に
上記実施例を適用することができる。

また、リフトオフ法以外のプロセスにてＳＡＷ素子等の
デバイスを形成する場合にも、本発明を適用することが
可能である。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明は、四硼酸リチウム結晶
を用いたデバイスのプロセスにおいて、フォトレジスト
として主鎖切断型レジストを使用すると共に、現像液、
リンス液及びレジスト剥離剤等の処理液として有機溶剤
のみを使用するようにしたので、水及び酸もしくはアル
カリ性水溶液を一切使用せずに、四硼酸リチウム結晶を
基板とするデバイスの製造が可能となる。これによって
、四硼酸リチウム結晶を損傷することなく金属膜パター
ンあるいは誘電体膜パターンを形成することができ、弾
性表面波素子等のデバイスの高性能化、高周波化を図る
ことができるとともに、デバイスの微細化が可能となる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）は、本発明が適用される四硼酸リ
チウム結晶基板上への電極形成工程の一例を示す断面図
、 第２図は四硼酸リチウム結晶の溶解量と処理液のＰＨと
の関係を示すグラフである。 １・・・・四硼酸リチウム結晶基板、２・・・・フォト
レジスト膜、２′・・・・レジストパターン、３・・３
．フォトマスク、４・・・・金属膜、４′・・・・電極
パターン。 第１図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）四硼酸リチウム結晶を基板とするデバイスの製造
   工程において、フォトレジストとしてその主鎖が切断さ
   れると、有機溶媒への溶解速度が変化する主鎖切断型の
   高分子化合物を使用すると共に、処理液として有機溶剤
   のみを用いるようにしたことを特徴とする四硼酸リチウ
   ム結晶を用いたデバイス製造方法。
2. （２）四硼酸リチウム結晶上にフォトレジストを塗布し
   、このフォトレジストに対して所定パターンの露光を行
   なった後、現像液を用いて現像してからリンス液を用い
   てリンスを行ない、しかる後、フォトレジスト上に金属
   膜あるいは誘電体膜を被着し、レジスト剥離剤を用いて
   不要レジストを除去することにより金属膜パターンある
   いは誘電体膜パターンを形成するデバイス製造方法であ
   って、前記フォトレジストとして、主鎖切断型の高分子
   化合物を使用し、前記現像液、リンス液、レジスト剥離
   剤として有機溶剤を用いるようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の四硼酸リチウム結晶を用い
   たデバイス製造方法。
3. （３）前記フォトレジストとして、ポリメチルイソプロ
   ペニルケトンを用いると共に、前記現像液としてメチル
   エチルケトン、アセトン、キシレンを主成分とする有機
   溶剤を用い、前記リンス液としてキシレンを用い、前記
   レジスト剥離剤としてアセトンを用いることを特徴とす
   る特許請求の範囲第２項記載の四硼酸リチウム結晶を用
   いたデバイス製造方法。