JP3909682B2

JP3909682B2 - Photomask manufacturing method, photomask, and piezoelectric vibrating piece manufacturing method

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Publication number: JP3909682B2
Application number: JP2002132935A
Authority: JP
Inventors: 慶吾飯澤; 隆山崎
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-05-08
Filing date: 2002-05-08
Publication date: 2007-04-25
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: JP2003322953A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスクの製造方法、フォトマスク、圧電振動片の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気回路において一定の周波数を得るため、また特定周波数の信号のみを通過させるため、弾性表面波素子片（ＳＡＷチップ）が広く利用されている。弾性表面波素子片は、ＳＴカット水晶平板の表面に、くし歯状のＩＤＴ（Interdigital Transducer）電極や、梯子状の反射器電極等を形成したものである。ＳＴカット水晶平板は、図６に示す水晶の結晶軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ）において、ＸＹ平面をＸ軸周りに角度θだけ回転させた平面に沿って、水晶から切り出された平板１００である。なお、Ｙ軸およびＺ軸もＸ軸周りにθ回転させて、それぞれＹ′軸およびＺ′軸と定義する。そのＳＴカット水晶平板１００において、ＩＤＴ電極１１２の電極指および反射器電極１１３の導体ストリップをＹ′軸と平行に形成することにより、オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片１１０を製造している。
【０００３】
弾性表面波素子片は、水晶ウエハにおいて複数個を同時に製造する。弾性表面波素子片におけるＩＤＴ電極や反射器電極等の電極を形成するには、まず水晶ウエハの表面全体に電極膜を形成する。次に、電極膜の表面全体にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってレジストを電極の形状にパターニングする。そして、そのレジストをマスクとして電極膜をエッチングすれば、水晶ウエハの表面に電極が形成される。上述したフォトリソグラフィには、図７に示すような、ＩＤＴ電極パターン１２２や反射器電極パターン１２６等の電極パターン１２１が描画された、フォトマスク１２０を使用する。
【０００４】
ところで、ＩＤＴ電極の電極指および反射器電極の導体ストリップを水晶のＹ′軸と平行に形成するためには、フォトマスク１２０と水晶ウエハ１０５とを角度合わせした上でフォトリソグラフィを行う必要がある。一般に、水晶ウエハ１０５には、水晶のＹ′軸と平行な切り欠き（オリエンテーリング・フラット）１０６が形成されている。そこで、フォトマスク１２０には電極指パターン１２４および導体ストリップパターン１２８と平行な角度合わせライン１３０を描画し、この角度合わせライン１３０とオリエンテーリング・フラット１０６とを角度合わせした上で、上述したフォトリソグラフィを行っている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
弾性表面波素子片は、使用温度範囲における周波数の変動量が小さいほど、周波数温度特性に優れている。そのため、図６に示すＳＴカット水晶平板１００において、Ｚ′軸周りに角度ψだけ回転した位置にＩＤＴ電極２１２および反射器電極２１３等を形成した、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片２１０が開発されている。この弾性表面波素子片の周波数温度特性は、図３に示すような３次曲線となり、使用温度範囲内に温度特性曲線の頂点が配置される。そして、オイラー角ψを変化させれば、周波数温度特性曲線の頂点の位置が変化して、周波数変動量を使用温度範囲内において最小化すなわち最適化することができる。
【０００６】
このオイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片２１０を製造する場合にも、上述したオイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片１１０を製造するための水晶ウエハを使用すれば、製造コストを低減することができる。そこで、図７のフォトマスク１２０における電極パターン１２１から、角度ψだけ傾いた位置に電極パターン２２１を描画した、図８に示すフォトマスク２２０を使用している。なお、フォトマスク２２０における角度合わせライン２３０は、図７のフォトマスク１２０における角度合わせライン１３０と同様に、Ｙ′軸と平行に描画されている。そして、角度合わせライン２３０と、水晶ウエハ１０５のオリエンテーリング・フラット１０６とを角度合わせした上で、フォトリソグラフィを行っている。
【０００７】
ところが、一般にフォトマスクのパターン描画装置では、Ｘ−Ｙ′方向と同じ直交座標系を基準に、Ｘ−Ｙ′方向に沿った格子状の画素を組み合わせてパターンを描画する。よって、Ｘ−Ｙ′方向に斜交する直線は階段状に描画される。すなわち、図８におけるＩＤＴ電極の電極指パターンのＡ部は、図９に示すように階段状に描画されることになる。そして、このようなフォトマスクを使用してフォトリソグラフィを行うと、ＩＤＴ電極の電極指および反射器電極の導体ストリップも階段状に形成され、弾性表面波素子片の特性に悪影響を及ぼすことになる。
【０００８】
なお、図７に示すＩＤＴ電極の電極指パターン１２４および導体ストリップパターン１２８は、Ｙ′方向と平行であるから、直線状に描画することができる。そこで、図１０に示すように、形成すべきフォトマスク２２０より大きなガラス基板３２０に対して、Ｙ′方向と平行にＩＤＴ電極の電極指パターン２２４および反射器電極の導体ストリップパターン２２８を描画し、このガラス基板３２０の中央部を斜めに切り出すことにより、フォトマスク２２０を形成する方法が考えられる。しかし、大きなガラス基板３２０を使用する必要があるため、製造コストの増加が避けられず、またガラス基板３２０をパターン描画装置に装着できない場合がある。
【０００９】
本発明は上記問題点に着目し、弾性表面波素子片の特性に悪影響を及ぼすことなく、また製造コストを増加させることなく、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することが可能な、フォトマスクの製造方法、フォトマスクおよび圧電振動片の製造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係るフォトマスクの製造方法は、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造する場合に、電極形成工程におけるフォトリソグラフィに使用する、電極パターンが描画されたフォトマスクの製造方法であって、フォトマスクのパターン描画装置における直交座標系のいずれか一方の座標軸と平行に、ＩＤＴ電極の電極指パターンおよび反射器電極の導体ストリップパターンを描画するとともに、前記直交座標系のいずれか一方の座標軸から角度ψをなす位置に、前記圧電材料ウエハに形成されたオリエンテーリング・フラットと前記フォトマスクとの角度合わせ用パターンを描画する構成とした。
【００１２】
この場合、電極指パターンおよび導体ストリップパターンが階段状に形成されないので、弾性表面波素子片の特性に悪影響を及ぼすことがない。また、大きなガラス基板を使用してフォトマスクを形成する必要もなく、製造コストを増加させることがない。そして、電極指パターンおよび導体ストリップパターンに対して角度ψをなす位置に角度合わせ用パターンを描画するので、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。これにより、製造コストを削減することができる。
【００１３】
一方、本発明に係るフォトマスクは、請求項１に記載のフォトマスクの製造方法を使用して製造した構成とした。また、請求項１に記載のフォトマスクの製造方法を使用して製造したフォトマスクにおいて、前記角度合わせ用パターンは、角度合わせされた前記オリエンテーリング・フラットの両端部において前記オリエンテーリング・フラットを挟み込むように、前記オリエンテーリング・フラットの垂直方向に所定間隔で複数描画された目盛り群で構成した。
【００１４】
上記目盛り群のいずれかの目盛りにオリエンテーリング・フラットを角度合わせして、弾性表面波素子片を製造することにより、弾性表面波素子片のオイラー角ψを定量的に変化させることができる。これにより、弾性表面波素子片の周波数温度特性の調整が可能となり、弾性表面波素子片の使用温度範囲における周波数変動量を最適化することができる。
【００１５】
一方、本発明に係る圧電振動片の製造方法は、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用し、前記圧電材料ウエハに形成されたオリエンテーリング・フラットと、請求項２または３に記載のフォトマスクに描画された角度合わせ用パターンとを角度合わせして、ＩＤＴ電極および反射器電極を形成することにより、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造する構成とした。これにより、弾性表面波素子片の特性に悪影響を及ぼすことなく、また製造コストを増加させることなく、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。
【００１６】
また、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用し、前記圧電材料ウエハに形成されたオリエンテーリング・フラットの端部と、請求項３に記載のフォトマスクに描画された角度合わせ用パターンとを、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片の形成時に角度合わせする目盛りから所定目盛りずらした位置において角度合わせして、ＩＤＴ電極および反射器電極を形成し、オイラー角（０，θ，ψ±α）の弾性表面波素子片を製造することにより、前記弾性表面波素子片の使用温度範囲における周波数変動量を調整する構成とした。これにより、弾性表面波素子片の使用温度範囲における周波数変動量を最適化することができる。
【００１７】
一方、圧電振動片は、請求項４または５に記載の圧電振動片の製造方法を使用して製造すればよい。これにより、上記効果を伴った圧電振動片を提供することができる。
また、圧電デバイスも、上記圧電振動片を使用して製造することができる。これにより、上記効果を伴った圧電デバイスを提供することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るフォトマスクの製造方法、フォトマスク、圧電振動片の製造方法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。なお以下に記載するのは本発明の実施形態の一態様にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１９】
図１に、本実施形態に係るフォトマスクの平面図を示す。本実施形態に係るフォトマスク２０は、オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造する場合に、電極形成工程のフォトリソグラフィに使用する、電極パターン２１が描画されたフォトマスク２０であって、ＩＤＴ電極の電極指パターン２４および反射器電極の導体ストリップパターン２８から角度ψをなす位置に、水晶ウエハ５に形成されたオリエンテーリング・フラット６との角度合わせ用パターン３０が描画され、その角度合わせ用パターン３０は、角度合わせされたオリエンテーリング・フラット６の両端部において前記オリエンテーリング・フラット６を挟み込むように、前記オリエンテーリング・フラット６の垂直方向に所定間隔で複数描画した目盛り群３２で構成されているものである。
【００２０】
フォトマスク２０は、ガラス基板等の透光性を有する基板により形成する。一方、フォトマスク２０の表面には、Ｃｒ膜等の遮光性を有する被膜によりパターンを描画する。パターンとして、まず弾性表面波素子片の電極パターンを描画する。弾性表面波素子片の電極パターン２１は、ＩＤＴ電極のパターン２２および反射器電極のパターン２６で構成される。ＩＤＴ電極のパターン２２は、２個のくし歯状の電極パターンを交互に組み合わせて構成する。ここで、そのくし歯に相当する電極指のパターン２４が、フォトマスク２０の外枠と平行になるように、ＩＤＴ電極パターン２２を描画する。また、ＩＤＴ電極パターン２２の両端部には、梯子状の反射器電極のパターン２６を描画する。ここでも、梯子の足がかりに相当する導体ストリップのパターン２８が、フォトマスク２０の外枠と平行になるように、反射器電極パターン２６を描画する。そして、上記のような弾性表面波素子片の電極パターン２１を、フォトマスク２０上に複数描画する。
【００２１】
フォトマスク２０の表面には、弾性表面波素子片の電極パターン２１とともに、水晶ウエハ５に形成されたオリエンテーリング・フラット６との角度合わせ用パターン３０を描画する。この角度合わせ用パターン３０は、図１に示すように、ＩＤＴ電極の電極指パターン２４および反射器電極の導体ストリップパターン２８から、角度ψをなす角度まで回転したオリエンテーリング・フラット６の、両端部分より少し内側の位置に描画する。その角度合わせ用パターン３０は、角度合わせされたオリエンテーリング・フラット６の両端部においてそのオリエンテーリング・フラット６を挟み込むように、そのオリエンテーリング・フラット６の垂直方向に所定間隔で複数描画した目盛り群３２で構成する。
【００２２】
図２に、角度合わせ用パターンの説明図を示す。なお図２では、理解を容易にするため、フォトマスク２０を回転させ角度合わせ用パターン３０を垂直に記載している。一例を挙げれば、３インチのＳＴカット水晶ウエハには、長さ約２２ｍｍのオリエンテーリング・フラット６が形成されている。そこで、オリエンテーリング・フラット６の一方端部における目盛り群３２ａと、他方端部における目盛り群３２ｂとの距離は、２０ｍｍ程度に設定する。一方、各目盛り群３２ａ，３２ｂを構成する目盛りは、オリエンテーリング・フラットと平行に描画する。なお、各目盛り群の中央部における２個の目盛り３４は、他の目盛り３６よりも長く描画する。そして、オリエンテーリング・フラット６を、この中央目盛り３４の間に配置し角度合わせすれば、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。
【００２３】
また、上記の例では、各目盛り群３２ａ，３２ｂを構成する目盛り３４，３６の線幅はすべて１０μｍとし、目盛り３４，３６相互の間隔もすべて１０μｍとする。この場合、オリエンテーリング・フラット６の一方端部を、中央目盛りから１目盛りずらして配置し角度合わせすれば、オイラー角（０，θ，ψ±０．０５７３゜）の弾性表面波素子片を形成することができる。また、図２に示す水晶ウエハ５ａのように、オリエンテーリング・フラット６の一方端部を水晶ウエハの内側方向に１目盛りずらして配置するとともに、オリエンテーリング・フラット６の他方端部を水晶ウエハの外側方向に１目盛りずらして配置し角度合わせすれば、オイラー角（０，θ，ψ±０．１１４６゜）の弾性表面波素子片を形成することができる。
【００２４】
次に、上述したフォトマスクの製造方法について、図１を用いて説明する。フォトマスクにパターンを描画する方法には、光を用いる方法や電子線を用いる方法など様々な方法が存在するが、ここでは電子線を用いてパターンを描画する方法を例にして説明する。電子線を用いたパターン描画装置は、その直交座標系における一方または双方の座標軸に沿って、電子線を電気的に偏向させて照射し、または機械的に移動させて照射することにより、パターンを描画する。なお、電子線の照射は、描画すべきパターンの２値化データにしたがって行う。そこで、上述した弾性表面波素子片の電極パターン２１および角度合わせ用パターン３０を２値化して、パターン描画装置に記録する。ここで、パターン描画装置の直交座標系をＸ−Ｙ′とした場合に、ＩＤＴ電極の電極指パターン２４および反射器電極の導体ストリップパターン２８がＹ′軸と平行になるように、２値化データを作成する。この場合、角度合わせ用パターン３０は、Ｙ′軸に対し角度ψをなして配置される。
【００２５】
次に、フォトマスク２０の大きさのガラス基板を用意し、その表面全体にＣｒ膜を形成し、さらにＣｒ膜の表面全体にレジストを塗布して、パターン描画装置に装着する。なお、ガラス基板の縁辺が、パターン描画装置の直交座標系Ｘ−Ｙ′の座標軸と平行になるように、ガラス基板を装着する。次に、パターン描画装置に記録したパターンの２値化データにしたがって電子線を照射し、レジストを露光する。ここで、パターン描画装置は、Ｘ−Ｙ′方向に沿った格子状の画素を単位として電子線を照射するため、Ｘ−Ｙ′軸に斜交する直線のパターンは、階段状に露光されることになる。しかし、本実施形態では、ＩＤＴ電極の電極指パターン２４および反射器電極の導体ストリップパターン２８をＹ′軸と平行に配置しているので、電極指パターン２４および導体ストリップパターン２８が、図９に示すように階段状に露光されることはない。なお、角度合わせ用パターン３０は、Ｙ′軸に対し角度ψをなして配置しているので、階段状に露光されることになるが、これが弾性表面波素子片の周波数特性および角度合わせの精度に悪影響を与えることはない。
【００２６】
その後、レジストを現像して、描画すべきパターン以外の部分のレジストを除去する。次に、残ったレジストをマスクとして、Ｃｒ膜をエッチングする。最後に、レジストを除去すれば、弾性表面波素子片の電極パターン２１および角度合わせ用パターン３０が描画された、フォトマスク２０が完成する。
【００２７】
次に、上記のように形成したフォトマスクを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造する方法について、図１を用いて説明する。
弾性表面波素子片は、水晶ウエハ５において複数個を同時に製造する。具体的には、水晶ウエハ５の表面にＩＤＴ電極および反射器電極等の電極を形成し、さらにダイシング等によって水晶ウエハから各弾性表面波素子片を分離する。電極を形成するには、まず水晶ウエハ５の表面全体に電極膜を形成する。次に、電極膜の表面全体にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってレジストを電極の形状にパターニングする。そして、そのレジストをマスクとして電極膜をエッチングすれば、水晶ウエハ５の表面に電極が形成される。本実施形態で説明したフォトマスク２０は、上述したフォトリソグラフィにおいて使用される。以下には、本実施形態に係るフォトマスク２０を使用してフォトリソグラフィを行う方法について詳述する。
【００２８】
まず、本実施形態に係るフォトマスク２０を、レジスト露光装置（アライナー）に装着する。次に、弾性表面波素子片を製造すべき水晶ウエハ５を、レジスト露光装置の所定位置に配置する。水晶ウエハとして、オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片を製造するための水晶ウエハ５を使用する。この水晶ウエハ５には、水晶のＹ′軸と平行に、オリエンテーリング・フラット６が形成されている。そこで、このオリエンテーリング・フラット６を、フォトマスク２０の角度合わせ用パターン３０に角度合わせして、水晶ウエハ５を配置する。オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造するには、オリエンテーリング・フラット６を、図２に示す目盛り群３２ａ，３２ｂにおける中央目盛り３４の間に角度合わせする。具体的には、中央目盛り３４の付近を顕微鏡で観察しつつ、水晶ウエハを載置したテーブルの位置をＸ−Ｙ′方向および回転方向に移動させて、オリエンテーリング・フラット６を上記位置に配置する。その後、上記のようにＩＤＴ電極および反射器電極等の電極パターンを形成すれば、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片が形成される。
【００２９】
ところで、弾性表面波素子片は、使用温度範囲における周波数の変動量が小さいほど、周波数温度特性に優れている。上記のように製造したオイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片の周波数温度特性は、図３に実線で示す３次曲線となる。なお、図３の横軸は温度であり、縦軸は３次曲線の変曲点を基準とした周波数変化量である。図３に示すように、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片では、使用温度範囲内に温度特性曲線の頂点Ｐ１が配置される。そして、オイラー角ψを変化させれば、周波数温度特性曲線の頂点の位置が変化して、周波数変動量（使用温度範囲内における周波数変化量の最大値と最小値との差）を最適化することができる。ここで、オイラー角をψ＋αに増加させると、弾性表面波素子片の周波数温度特性は、図３に破線で示す曲線となる。この場合、温度特性曲線の頂点はＰ２となり、頂点の位置する温度は低下する。図４に、オイラー角ψの変化と頂点温度の変化との関係を表すグラフを示す。図４からは、オイラー角ψが０．１°変化すると、頂点温度が１０℃程度も変化することがわかる。
【００３０】
一方、弾性表面波素子片の周波数温度特性を、設計段階から正確に予測するのは困難であり、設計値と実測値とが異なる場合がある。また、製造工程における様々な要因により、周波数温度特性の実測値にはばらつきが生じる。特に、水晶ウエハのオリエンテーリング・フラットの角度がずれている場合には、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造しようとしても、オイラー角（０，θ，ψ±α）の弾性表面波素子片が製造されることになり、設計値とは異なる周波数温度特性を示すことになる。この点、オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片では、オイラー角ψが変化しても周波数温度特性は大きく変化しない。しかし、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片では、図４からわかるように、オイラー角ψが変化すると周波数温度特性は大きく変化するので、水晶ウエハのオリエンテーリング・フラットの角度精度が問題となるのである。
【００３１】
なお、水晶ウエハのオリエンテーリング・フラットの角度は、水晶ウエハのロット単位でずれる場合が多い。例えば、水晶ウエハ切り出し前のランバート加工後のＸ面（オリフラ面）は、実際の結晶方位としてのＸ面とずれている場合がある。そこで、本実施形態に係るフォトマスクを使用して、水晶ウエハの各ロットについて周波数温度特性の調整を行う。具体的には、水晶ウエハの各ロットにおけるパイロットウエハを使用して、上述したオイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片の製造方法により、弾性表面波素子片を製造する。次に、製造した弾性表面波素子片の周波数温度特性を測定し、使用温度範囲内における頂点温度を特定する。ここで、特定した頂点温度が、設計値に対して、どちら側にどの程度ずれているのかを確認する。そして、確認したずれを補正すべく、オイラー角ψを調整する。オイラー角ψの調整は、フォトマスク２０に対するオリエンテーリング・フラット６の配置角度を変更することによって行う。例えば、頂点温度が高温側にずれている場合には、オイラー角ψを増加させる方向に、オリエンテーリング・フラット６を角度合わせする。さらに、図４を使用して、頂点温度のずれ幅に対応するオイラー角ψの増加量を特定する。そして、図２の角度合わせ用パターン３０における１目盛りが、上述した例ではオイラー角ψの０．０５７３°に相当することを考慮して、オリエンテーリング・フラットの角度合わせをすべき目盛りを特定する。このようにして特定した目盛りにオリエンテーリング・フラットを角度合わせして、弾性表面波素子片を製造することにより、弾性表面波素子片の使用温度範囲における周波数変動量を最適化することができる。また、前記したように、ランバート加工によるＸ面は実際のＸ面からずれていることがあるため、納入時に添付されたデータをもとに補正することも可能である。
【００３２】
上記のように形成した本実施形態に係る弾性表面波素子片は、弾性表面波共振子等の弾性表面波デバイスに使用することができる。図５に、本実施形態に係る弾性表面波素子片を実装した弾性表面波共振子の説明図を示す。同図（１）はＣ−Ｃ線における平面断面図であり、同図（２）はＢ−Ｂ線における正面断面図である。図５の弾性表面波共振子５０１では、パッケージ５３０におけるキャビティ５３８の内部に、接着剤５２８を介して、弾性表面波素子片５１０が実装されている。パッケージ５３０の底面には、外部電極５３４が形成されている。また、パッケージ５３０におけるキャビティ５３８の側壁が階段状に形成され、その中段部上面に、外部端子５３４と導通するボンディング用パッド５３６が形成されている。一方、弾性表面波素子片５１０の表面には、くし歯状のＩＤＴ電極５１４が形成され、これに隣接してＩＤＴ電極と導通するボンディング用パッド５１６が形成されている。そして、弾性表面波素子片５１０に形成されたパッド５１６と、パッケージ５３０に形成されたパッド５３６との間を、ワイヤ５２９により連結している。これにより、パッケージ５３０の外部端子５３４から、弾性表面波素子片５１０のＩＤＴ電極５１４に対して通電可能となる。なお、パッケージ５３０の上部には蓋部材５４４を装着し、必要に応じてキャビティ５３８の内部を窒素雰囲気等に保持する。
【００３３】
また、本実施形態に係る弾性表面波素子片は、発振回路を構成する集積回路素子と弾性表面波共振子とを組み合わせた弾性表面波デバイスにも使用することができる。例えば、図５に示す弾性表面波共振子５０１と集積回路素子（不図示）とを、配線パターンを形成したモジュール基板上に実装することにより、発振器モジュールを形成することができる。また、図５に示すパッケージ５３０の内部に、弾性表面波素子片５１０とともに集積回路素子（不図示）を実装することにより、発振器パッケージを形成することができる。
【００３４】
上述した本実施形態に係るフォトマスクおよびその製造方法により、弾性表面波素子片の周波数特性に悪影響を及ぼすことなく、また製造コストを増加させることなく、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。この点、オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片を製造するためのフォトマスクに対し、角度ψだけ傾いた位置にＩＤＴ電極の電極指パターンおよび反射器電極の導体ストリップパターンを描画して、フォトマスクを製造する方法が考えられる。しかし、パターン描画装置の直交座標系のＹ′軸と、電極指パターンおよび導体ストリップパターンが斜交するため、電極指パターンおよび導体ストリップパターンが階段状に描画されて、弾性表面波素子片の周波数特性に悪影響を及ぼすという問題がある。また、形成すべきフォトマスクより大きなガラス基板に対して、Ｙ′方向と平行に電極指パターンおよび導体ストリップパターンを描画し、このガラス基板の中央部を斜めに切り出すことにより、フォトマスクを製造する方法が考えられる。しかし、大きなガラス基板を使用する必要があるため、製造コストの増加が避けられないという問題がある。
【００３５】
これに対し、本実施形態に係るフォトマスクの製造方法では、フォトマスクのパターン描画装置における直交座標系のＹ′軸と平行に、ＩＤＴ電極の電極指パターンおよび反射器電極の導体ストリップパターンを描画するとともに、前記直交座標系のＹ′軸から角度ψをなす位置に、水晶ウエハに形成されたオリエンテーリング・フラットとフォトマスクとの角度合わせ用パターンを描画する構成とした。この場合、電極指パターンおよび導体ストリップパターンが階段状に形成されないので、周波数特性に悪影響を及ぼすことがない。また、大きなガラス基板を使用してフォトマスクを形成する必要もなく、製造コストを増加させることがない。そして、電極指パターンに対して角度ψをなす位置に角度合わせ用パターンを描画するので、オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片を製造するための水晶ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。これにより、製造コストを削減することができる。
【００３６】
また、本実施形態に係るフォトマスクの角度合わせ用パターンは、オリエンテーリング・フラットの両端部においてオリエンテーリング・フラットを挟み込むように、オリエンテーリング・フラットの垂直方向に所定間隔で複数描画した目盛り群で構成した。目盛り群のいずれかの目盛りにオリエンテーリング・フラットの角度合わせをして、弾性表面波素子片を製造することにより、弾性表面波素子片のオイラー角ψを定量的に変化させることができる。これにより、弾性表面波素子片の周波数温度特性の調整が可能となり、弾性表面波素子片の使用温度範囲における周波数変動量を最適化することができる。また、ＩＤＴ電極及び反射器電極にＰＦＡ（パワーフロー角）に対応したチルト角を施した場合でも、電極にマスクの枠辺が平行であれば、同様な効果を得ることができる。
【００３７】
【発明の効果】
オイラー角（０，θ，０）の圧電材料ウエハを使用して、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造する場合に、電極形成工程におけるフォトリソグラフィに使用する、電極パターンが描画されたフォトマスクの製造方法であって、フォトマスクのパターン描画装置における直交座標系のいずれか一方の座標軸と平行に、ＩＤＴ電極の電極指パターンおよび反射器電極の導体ストリップパターンを描画することにより、前記ＩＤＴ電極の電極指および反射器電極の導体ストリップが階段状に形成されることを防止するとともに、前記直交座標系のいずれか一方の座標軸から角度ψをなす位置に、前記圧電材料ウエハに形成されたオリエンテーリング・フラットと前記フォトマスクとの角度合わせ用パターンを描画する構成としたので、弾性表面波素子片の周波数温度特性を最適化でき、また製造コストを増加させることなく、オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造するための、実施形態に係るフォトマスクの説明図である。
【図２】角度合わせ用パターンの説明図である。
【図３】オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片における周波数温度特性のグラフである。
【図４】オリエンテーリング・フラットの角度ずれと、周波数温度特性曲線の頂点温度との関係を表すグラフである。
【図５】弾性表面波共振子の説明図であり、（１）はＣ−Ｃ線における平面断面図であり、（２）はＢ−Ｂ線における正面断面図である。
【図６】ＳＴカット水晶平板の説明図である。
【図７】オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片を製造するための、フォトマスクの説明図である。
【図８】オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造するための、従来技術に係るフォトマスクの説明図である。
【図９】電極指パターンの拡大図である。
【図１０】オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片を製造するための、従来技術に係るフォトマスク製造方法の説明図である。
【符号の説明】
５………水晶ウエハ、６………オリエンテーリング・フラット、２０………フォトマスク、２１………電極パターン、２２………ＩＤＴ電極パターン、２４………電極指パターン、２６………反射器電極パターン、２８………導体ストリップパターン、３０………角度合わせ用パターン、３２………目盛り群、３４………中央目盛り、３６………他の目盛り、１００………ＳＴカット水晶平板、１０５………水晶ウエハ、１０６………オリエンテーリング・フラット、１１０………オイラー角（０，θ，０）の弾性表面波素子片、１１２………ＩＤＴ電極、１１３………反射器電極、１２０………フォトマスク、１２１………電極パターン、１２２………ＩＤＴ電極パターン、１２４………電極指パターン、１２６………反射器電極パターン、１２８………導体ストリップパターン、１３０………角度合わせライン、２１０………オイラー角（０，θ，ψ）の弾性表面波素子片、２１２………ＩＤＴ電極、２１３………反射器電極、２２０………フォトマスク、２２１………電極パターン、２２４………電極指パターン、２２８………導体ストリップパターン、２３０………角度合わせライン、３２０………ガラス基板、５０１………弾性表面波共振子、５１０………弾性表面波素子片、５１４………ＩＤＴ電極、５１６………ボンディング用パッド、５２８………接着剤、５２９………ワイヤ、５３０………パッケージ、５３４………外部電極、５３６………ボンディング用パッド、５３８………キャビティ、５４４………蓋部材。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a photomask manufacturing method, a photomask, and a piezoelectric vibrating piece manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Surface acoustic wave element pieces (SAW chips) are widely used in order to obtain a constant frequency in an electric circuit and to pass only a signal having a specific frequency. The surface acoustic wave element piece is obtained by forming a comb-like IDT (Interdigital Transducer) electrode, a ladder-like reflector electrode, or the like on the surface of an ST-cut quartz plate. The ST-cut quartz plate is a plate 100 cut from the crystal along a plane obtained by rotating the XY plane about the X axis by an angle θ in the crystal axes (X, Y, Z) of the quartz crystal shown in FIG. . The Y axis and the Z axis are also rotated by θ around the X axis and defined as the Y ′ axis and the Z ′ axis, respectively. In the ST-cut quartz crystal plate 100, the electrode fingers of the IDT electrode 112 and the conductor strips of the reflector electrode 113 are formed in parallel to the Y ′ axis, so that the surface acoustic wave element piece 110 with Euler angles (0, θ, 0) is formed. Is manufacturing.
[0003]
A plurality of surface acoustic wave element pieces are manufactured simultaneously on a quartz wafer. In order to form electrodes such as IDT electrodes and reflector electrodes in the surface acoustic wave element piece, an electrode film is first formed on the entire surface of the quartz wafer. Next, a resist is applied to the entire surface of the electrode film, and the resist is patterned into an electrode shape by photolithography. Then, if the electrode film is etched using the resist as a mask, an electrode is formed on the surface of the quartz wafer. In the photolithography described above, a photomask 120 on which an electrode pattern 121 such as an IDT electrode pattern 122 and a reflector electrode pattern 126 is drawn as shown in FIG. 7 is used.
[0004]
By the way, in order to form the electrode finger of the IDT electrode and the conductor strip of the reflector electrode in parallel with the Y ′ axis of the crystal, it is necessary to perform photolithography after aligning the photomask 120 and the crystal wafer 105 at an angle. . In general, a crystal wafer 105 has a notch (orienteering flat) 106 parallel to the Y ′ axis of the crystal. Therefore, an angle alignment line 130 parallel to the electrode finger pattern 124 and the conductor strip pattern 128 is drawn on the photomask 120, and after the angle alignment line 130 and the orienteering flat 106 are angled, the photolithography described above is performed. Is going.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The surface acoustic wave element piece is more excellent in frequency temperature characteristics as the frequency fluctuation amount in the operating temperature range is smaller. Therefore, in the ST-cut quartz crystal plate 100 shown in FIG. 6, an elastic surface having an Euler angle (0, θ, ψ) in which an IDT electrode 212, a reflector electrode 213, and the like are formed at positions rotated by an angle ψ around the Z ′ axis. A wave element piece 210 has been developed. The frequency-temperature characteristic of the surface acoustic wave element piece is a cubic curve as shown in FIG. 3, and the apex of the temperature characteristic curve is arranged within the operating temperature range. If the Euler angle ψ is changed, the position of the apex of the frequency temperature characteristic curve changes, and the frequency fluctuation amount can be minimized, that is, optimized within the operating temperature range.
[0006]
Even when the surface acoustic wave element piece 210 having the Euler angles (0, θ, ψ) is manufactured, a quartz wafer for manufacturing the surface acoustic wave element piece 110 having the Euler angles (0, θ, 0) described above is used. If used, the manufacturing cost can be reduced. Therefore, the photomask 220 shown in FIG. 8 in which the electrode pattern 221 is drawn at a position inclined by an angle ψ from the electrode pattern 121 in the photomask 120 of FIG. 7 is used. The angle alignment line 230 in the photomask 220 is drawn in parallel with the Y ′ axis, like the angle alignment line 130 in the photomask 120 of FIG. Then, the angle alignment line 230 and the orienteering flat 106 of the crystal wafer 105 are angle aligned, and then photolithography is performed.
[0007]
However, in general, a photomask pattern drawing apparatus draws a pattern by combining lattice-like pixels along the XY ′ direction with reference to the same orthogonal coordinate system as the XY ′ direction. Therefore, a straight line that crosses in the XY ′ direction is drawn in a staircase pattern. That is, the portion A of the electrode finger pattern of the IDT electrode in FIG. 8 is drawn in a staircase pattern as shown in FIG. When photolithography is performed using such a photomask, the electrode fingers of the IDT electrode and the conductor strips of the reflector electrode are also formed in a step shape, which adversely affects the characteristics of the surface acoustic wave element piece. .
[0008]
Since the electrode finger pattern 124 and the conductor strip pattern 128 of the IDT electrode shown in FIG. 7 are parallel to the Y ′ direction, they can be drawn linearly. Therefore, as shown in FIG. 10, the electrode finger pattern 224 of the IDT electrode and the conductor strip pattern 228 of the reflector electrode are drawn parallel to the Y ′ direction on the glass substrate 320 larger than the photomask 220 to be formed, A method of forming the photomask 220 by cutting the central portion of the glass substrate 320 obliquely can be considered. However, since it is necessary to use a large glass substrate 320, an increase in manufacturing cost cannot be avoided, and the glass substrate 320 may not be mounted on the pattern drawing apparatus.
[0009]
The present invention pays attention to the above problems and uses a piezoelectric material wafer having an Euler angle (0, θ, 0) without adversely affecting the characteristics of the surface acoustic wave element piece and without increasing the manufacturing cost. An object of the present invention is to provide a photomask manufacturing method, a photomask and a piezoelectric vibrating piece manufacturing method capable of manufacturing a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ).
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a photomask manufacturing method according to the present invention uses a Euler angle (0, θ, 0) piezoelectric material wafer, and uses a Euler angle (0, θ, ψ) surface acoustic wave device. A method of manufacturing a photomask on which an electrode pattern is drawn, which is used for photolithography in an electrode forming process when manufacturing a piece, and is parallel to any one of coordinate axes of an orthogonal coordinate system in a photomask pattern drawing device In addition, the electrode finger pattern of the IDT electrode and the conductor strip pattern of the reflector electrode are drawn, and the orienteering flat formed on the piezoelectric material wafer at a position that forms an angle ψ from any one of the coordinate axes of the orthogonal coordinate system. And a pattern for aligning the angle with the photomask.
[0012]
In this case, since the electrode finger pattern and the conductor strip pattern are not formed stepwise, the characteristics of the surface acoustic wave element are not adversely affected. Further, it is not necessary to form a photomask using a large glass substrate, and the manufacturing cost is not increased. Then, since the angle alignment pattern is drawn at a position that forms an angle ψ with respect to the electrode finger pattern and the conductor strip pattern, the Euler angles (0, 0, 0) are used by using the piezoelectric material wafer having the Euler angles (0, θ, 0). A surface acoustic wave element piece of θ, ψ) can be manufactured. Thereby, manufacturing cost can be reduced.
[0013]
On the other hand, the photomask according to the present invention is configured to be manufactured using the photomask manufacturing method according to claim 1. The photomask manufactured by using the photomask manufacturing method according to claim 1, wherein the angle alignment pattern sandwiches the orienteering flat at both end portions of the angle adjusted orienteering flat. And a plurality of scale groups drawn at predetermined intervals in the vertical direction of the orienteering flat.
[0014]
By manufacturing the surface acoustic wave element piece by orienting the orienteering flat to any scale of the scale group, the Euler angle ψ of the surface acoustic wave element piece can be quantitatively changed. Thereby, the frequency temperature characteristic of the surface acoustic wave element piece can be adjusted, and the amount of frequency fluctuation in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece can be optimized.
[0015]
On the other hand, the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to the present invention uses an orientation-flat with a piezoelectric material wafer having an Euler angle (0, θ, 0), and formed on the piezoelectric material wafer. The structure which manufactures the surface acoustic wave element piece of Euler angles (0, (theta), (psi)) by angle-adjusting with the pattern for angle alignments drawn on the photomask of description to form an IDT electrode and a reflector electrode It was. As a result, the surface acoustic wave element having the Euler angles (0, θ, ψ) can be manufactured without adversely affecting the characteristics of the surface acoustic wave element and without increasing the manufacturing cost.
[0016]
A piezoelectric material wafer having an Euler angle (0, θ, 0) is used, and an end of an orienteering flat formed on the piezoelectric material wafer and an angle alignment drawn on the photomask according to claim 3 The IDT electrode and the reflector electrode are formed by angle-adjusting the pattern at a position deviated by a predetermined scale from the scale to be angled when forming the surface acoustic wave element having the Euler angles (0, θ, ψ), and the Euler angle By manufacturing the surface acoustic wave element piece of (0, θ, ψ ± α), the frequency fluctuation amount in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece is adjusted. Thereby, the amount of frequency fluctuations in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece can be optimized.
[0017]
On the other hand, the piezoelectric vibrating piece may be manufactured using the method for manufacturing a piezoelectric vibrating piece according to claim 4 or 5. Thereby, a piezoelectric vibrating piece with the above effects can be provided.
A piezoelectric device can also be manufactured using the piezoelectric vibrating piece. Thereby, the piezoelectric device with the said effect can be provided.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Preferred embodiments of a photomask manufacturing method, a photomask, and a piezoelectric vibrating piece manufacturing method according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that what is described below is only one aspect of the embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto.
[0019]
FIG. 1 is a plan view of a photomask according to this embodiment. The photomask 20 according to the present embodiment uses a piezoelectric material wafer with Euler angles (0, θ, 0) to produce surface acoustic wave element pieces with Euler angles (0, θ, ψ). A photomask 20 on which an electrode pattern 21 is drawn, which is used for photolithography in a forming process, is formed at a position that forms an angle ψ from the electrode finger pattern 24 of the IDT electrode and the conductor strip pattern 28 of the reflector electrode. An angle alignment pattern 30 with the orienteering flat 6 formed in the above is drawn, and the angle alignment pattern 30 is sandwiched between the orienteering flat 6 at both ends of the angle adjusted orienteering flat 6. The orienteering flat 6 is composed of a group of scales 32 drawn at predetermined intervals in the vertical direction. Those which are.
[0020]
The photomask 20 is formed using a light-transmitting substrate such as a glass substrate. On the other hand, a pattern is drawn on the surface of the photomask 20 by a light-shielding film such as a Cr film. First, an electrode pattern of a surface acoustic wave element piece is drawn as a pattern. The electrode pattern 21 of the surface acoustic wave element piece includes an IDT electrode pattern 22 and a reflector electrode pattern 26. The IDT electrode pattern 22 is formed by alternately combining two comb-like electrode patterns. Here, the IDT electrode pattern 22 is drawn so that the electrode finger pattern 24 corresponding to the comb teeth is parallel to the outer frame of the photomask 20. A ladder-like reflector electrode pattern 26 is drawn on both ends of the IDT electrode pattern 22. Also here, the reflector electrode pattern 26 is drawn so that the conductor strip pattern 28 corresponding to the ladder step is parallel to the outer frame of the photomask 20. A plurality of electrode patterns 21 of the surface acoustic wave element pieces as described above are drawn on the photomask 20.
[0021]
On the surface of the photomask 20, an angle alignment pattern 30 with the orienteering flat 6 formed on the crystal wafer 5 is drawn together with the electrode pattern 21 of the surface acoustic wave element piece. As shown in FIG. 1, the angle adjusting pattern 30 is formed from both end portions of the orienteering flat 6 rotated to an angle forming an angle ψ from the electrode finger pattern 24 of the IDT electrode and the conductor strip pattern 28 of the reflector electrode. Draw a little inside position. The angle adjusting pattern 30 is composed of a plurality of scale groups 32 drawn at predetermined intervals in the vertical direction of the orienteering flat 6 so as to sandwich the orienteering flat 6 at both ends of the orientated orienting flat 6 that have been angle adjusted. To do.
[0022]
FIG. 2 is an explanatory diagram of an angle alignment pattern. In FIG. 2, for easy understanding, the photomask 20 is rotated and the angle alignment pattern 30 is shown vertically. For example, an orienteering flat 6 having a length of about 22 mm is formed on a 3-inch ST-cut quartz wafer. Therefore, the distance between the scale group 32a at one end of the orienteering flat 6 and the scale group 32b at the other end is set to about 20 mm. On the other hand, the scales constituting the scale groups 32a and 32b are drawn in parallel with the orienteering flat. Note that the two scales 34 at the center of each scale group are drawn longer than the other scales 36. If the orienteering flat 6 is arranged between the central scales 34 and the angles are adjusted, a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ) can be manufactured.
[0023]
In the above example, the line widths of the scales 34 and 36 constituting the scale groups 32a and 32b are all 10 μm, and the intervals between the scales 34 and 36 are all 10 μm. In this case, if one end of the orienteering flat 6 is shifted by one scale from the center scale and the angle is adjusted, a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ ± 0.0573 °) is formed. be able to. Further, as in the crystal wafer 5a shown in FIG. 2, one end portion of the orienteering flat 6 is shifted by one scale in the inner direction of the crystal wafer, and the other end portion of the orienteering flat 6 is arranged in the outer direction of the crystal wafer. The surface acoustic wave element pieces with Euler angles (0, θ, ψ ± 0.1146 °) can be formed by shifting the positions one by one and adjusting the angles.
[0024]
Next, a method for manufacturing the above-described photomask will be described with reference to FIG. There are various methods for drawing a pattern on a photomask, such as a method using light and a method using an electron beam. Here, a method for drawing a pattern using an electron beam will be described as an example. A pattern writing apparatus using an electron beam irradiates an electron beam by electrically deflecting it or moving it mechanically along one or both coordinate axes in the orthogonal coordinate system, thereby irradiating the pattern. draw. The electron beam irradiation is performed according to the binarized data of the pattern to be drawn. Therefore, the electrode pattern 21 and the angle adjusting pattern 30 of the surface acoustic wave element piece described above are binarized and recorded in the pattern drawing apparatus. Here, when the orthogonal coordinate system of the pattern drawing apparatus is XY ′, binarization is performed so that the electrode finger pattern 24 of the IDT electrode and the conductor strip pattern 28 of the reflector electrode are parallel to the Y ′ axis. Create data. In this case, the angle adjusting pattern 30 is arranged at an angle ψ with respect to the Y ′ axis.
[0025]
Next, a glass substrate having the size of the photomask 20 is prepared, a Cr film is formed on the entire surface, a resist is applied to the entire surface of the Cr film, and mounted on the pattern drawing apparatus. The glass substrate is mounted such that the edge of the glass substrate is parallel to the coordinate axis of the orthogonal coordinate system XY ′ of the pattern drawing apparatus. Next, the resist is exposed by irradiating an electron beam in accordance with the binarized data of the pattern recorded in the pattern drawing apparatus. Here, since the pattern drawing apparatus irradiates an electron beam in units of grid-like pixels along the XY ′ direction, a linear pattern obliquely intersecting the XY ′ axis is exposed in a staircase pattern. It will be. However, in the present embodiment, the electrode finger pattern 24 of the IDT electrode and the conductor strip pattern 28 of the reflector electrode are arranged in parallel to the Y ′ axis, so that the electrode finger pattern 24 and the conductor strip pattern 28 are shown in FIG. As shown, it is not exposed stepwise. Since the angle alignment pattern 30 is arranged at an angle ψ with respect to the Y ′ axis, it is exposed stepwise. This is the frequency characteristic of the surface acoustic wave element piece and the accuracy of angle alignment. Will not be adversely affected.
[0026]
Thereafter, the resist is developed, and the resist other than the pattern to be drawn is removed. Next, the Cr film is etched using the remaining resist as a mask. Finally, if the resist is removed, the photomask 20 on which the electrode pattern 21 of the surface acoustic wave element piece and the angle adjusting pattern 30 are drawn is completed.
[0027]
Next, a method of manufacturing a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ) using the photomask formed as described above will be described with reference to FIG.
A plurality of surface acoustic wave element pieces are manufactured simultaneously on the quartz wafer 5. Specifically, electrodes such as IDT electrodes and reflector electrodes are formed on the surface of the quartz wafer 5, and each surface acoustic wave element piece is separated from the quartz wafer by dicing or the like. In order to form an electrode, an electrode film is first formed on the entire surface of the quartz wafer 5. Next, a resist is applied to the entire surface of the electrode film, and the resist is patterned into an electrode shape by photolithography. Then, if the electrode film is etched using the resist as a mask, an electrode is formed on the surface of the crystal wafer 5. The photomask 20 described in this embodiment is used in the photolithography described above. Hereinafter, a method for performing photolithography using the photomask 20 according to the present embodiment will be described in detail.
[0028]
First, the photomask 20 according to the present embodiment is mounted on a resist exposure apparatus (aligner). Next, the crystal wafer 5 on which the surface acoustic wave element piece is to be manufactured is placed at a predetermined position of the resist exposure apparatus. As a quartz wafer, a quartz wafer 5 for producing a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, 0) is used. An orienteering flat 6 is formed on the quartz wafer 5 in parallel with the Y ′ axis of the quartz. Therefore, the crystal wafer 5 is arranged by aligning this orienteering flat 6 with the angle alignment pattern 30 of the photomask 20. In order to manufacture a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ), the orienteering flat 6 is angled between the central scales 34 in the scale groups 32a and 32b shown in FIG. Specifically, while observing the vicinity of the central scale 34 with a microscope, the position of the table on which the crystal wafer is placed is moved in the XY ′ direction and the rotation direction, and the orienteering flat 6 is arranged at the above position. . Thereafter, when electrode patterns such as IDT electrodes and reflector electrodes are formed as described above, surface acoustic wave element pieces having Euler angles (0, θ, ψ) are formed.
[0029]
By the way, the surface acoustic wave element piece is more excellent in frequency temperature characteristics as the frequency variation in the operating temperature range is smaller. The frequency-temperature characteristics of the surface acoustic wave element piece having the Euler angles (0, θ, ψ) produced as described above are a cubic curve shown by a solid line in FIG. Note that the horizontal axis of FIG. 3 is temperature, and the vertical axis is the amount of frequency change based on the inflection point of the cubic curve. As shown in FIG. 3, in the surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, ψ), the apex P1 of the temperature characteristic curve is arranged within the operating temperature range. If the Euler angle ψ is changed, the position of the apex of the frequency temperature characteristic curve changes, and the frequency fluctuation amount (the difference between the maximum value and the minimum value of the frequency change amount within the operating temperature range) is optimized. be able to. Here, when the Euler angle is increased to ψ + α, the frequency-temperature characteristic of the surface acoustic wave element piece becomes a curve indicated by a broken line in FIG. In this case, the vertex of the temperature characteristic curve is P2, and the temperature at which the vertex is located decreases. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the change in Euler angle ψ and the change in vertex temperature. As can be seen from FIG. 4, when the Euler angle ψ changes by 0.1 °, the vertex temperature changes by about 10 ° C.
[0030]
On the other hand, it is difficult to accurately predict the frequency-temperature characteristics of the surface acoustic wave element piece from the design stage, and the design value may differ from the actual measurement value. In addition, due to various factors in the manufacturing process, the actual measurement value of the frequency temperature characteristic varies. In particular, when the orientation of the crystal wafer is misaligned, the Euler angle (0, θ, ψ ± α) may be used to produce a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ). Thus, the surface acoustic wave element is manufactured, and the frequency temperature characteristic is different from the design value. In this respect, in the surface acoustic wave element piece having the Euler angles (0, θ, 0), the frequency temperature characteristic does not change greatly even if the Euler angle ψ changes. However, in the surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, ψ), as can be seen from FIG. 4, the frequency temperature characteristic changes greatly when the Euler angle ψ changes. Is a problem.
[0031]
In many cases, the orientation of the orienteering flat of the quartz wafer is shifted in units of the quartz wafer. For example, the X plane (oriental flat surface) after Lambert processing before cutting out a quartz wafer may be shifted from the X plane as the actual crystal orientation. Therefore, the frequency temperature characteristic is adjusted for each lot of crystal wafers using the photomask according to the present embodiment. Specifically, a surface acoustic wave element piece is manufactured by using the pilot wafer in each lot of quartz wafers by the above-described method for manufacturing a surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, ψ). Next, the frequency temperature characteristic of the manufactured surface acoustic wave element piece is measured, and the apex temperature within the operating temperature range is specified. Here, it is confirmed how much the specified vertex temperature is deviated to which side with respect to the design value. Then, the Euler angle ψ is adjusted to correct the confirmed deviation. The Euler angle ψ is adjusted by changing the orientation angle of the orienteering flat 6 with respect to the photomask 20. For example, when the apex temperature is shifted to the high temperature side, the orienteering flat 6 is adjusted in the direction in which the Euler angle ψ is increased. Furthermore, using FIG. 4, the increase amount of the Euler angle ψ corresponding to the deviation width of the vertex temperature is specified. Then, in consideration of the fact that one scale in the angle adjustment pattern 30 in FIG. 2 corresponds to 0.0573 ° of the Euler angle ψ in the above-described example, the scale for which the orientation of the orienteering flat should be adjusted is specified. By manufacturing the surface acoustic wave element piece by aligning the orienteering flat with the scale specified in this manner, the frequency fluctuation amount in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece can be optimized. In addition, as described above, the X plane obtained by Lambert processing may be deviated from the actual X plane, so that correction can be made based on data attached at the time of delivery.
[0032]
The surface acoustic wave element piece according to this embodiment formed as described above can be used for a surface acoustic wave device such as a surface acoustic wave resonator. FIG. 5 is an explanatory diagram of a surface acoustic wave resonator on which the surface acoustic wave element according to this embodiment is mounted. FIG. 2A is a plan sectional view taken along line CC, and FIG. 2B is a front sectional view taken along line BB. In the surface acoustic wave resonator 501 of FIG. 5, a surface acoustic wave element piece 510 is mounted inside a cavity 538 in a package 530 via an adhesive 528. An external electrode 534 is formed on the bottom surface of the package 530. Further, the side wall of the cavity 538 in the package 530 is formed in a step shape, and a bonding pad 536 that is electrically connected to the external terminal 534 is formed on the upper surface of the middle step portion. On the other hand, a comb-like IDT electrode 514 is formed on the surface of the surface acoustic wave element piece 510, and a bonding pad 516 that is electrically connected to the IDT electrode is formed adjacent thereto. A pad 516 formed on the surface acoustic wave element piece 510 and a pad 536 formed on the package 530 are connected by a wire 529. Thereby, it is possible to energize the IDT electrode 514 of the surface acoustic wave element piece 510 from the external terminal 534 of the package 530. A lid member 544 is attached to the upper part of the package 530, and the inside of the cavity 538 is maintained in a nitrogen atmosphere or the like as necessary.
[0033]
The surface acoustic wave element according to this embodiment can also be used for a surface acoustic wave device that combines an integrated circuit element that constitutes an oscillation circuit and a surface acoustic wave resonator. For example, an oscillator module can be formed by mounting the surface acoustic wave resonator 501 and the integrated circuit element (not shown) shown in FIG. 5 on a module substrate on which a wiring pattern is formed. Further, an oscillator package can be formed by mounting an integrated circuit element (not shown) together with the surface acoustic wave element piece 510 in the package 530 shown in FIG.
[0034]
The above-described photomask according to the present embodiment and the method for manufacturing the same allow the elasticity of the Euler angles (0, θ, ψ) without adversely affecting the frequency characteristics of the surface acoustic wave element piece and without increasing the manufacturing cost. A surface wave element piece can be manufactured. In this respect, the electrode finger pattern of the IDT electrode and the conductor strip pattern of the reflector electrode are arranged at a position inclined by an angle ψ with respect to the photomask for manufacturing the surface acoustic wave element piece of Euler angles (0, θ, 0). A method for producing a photomask by drawing is conceivable. However, since the electrode finger pattern and the conductor strip pattern are obliquely intersected with the Y′-axis of the orthogonal coordinate system of the pattern drawing apparatus, the electrode finger pattern and the conductor strip pattern are drawn in a staircase pattern, and the frequency of the surface acoustic wave element piece There is a problem of adversely affecting the characteristics. In addition, an electrode finger pattern and a conductor strip pattern are drawn on a glass substrate larger than the photomask to be formed in parallel with the Y ′ direction, and the photomask is manufactured by cutting the central portion of the glass substrate obliquely. A method is conceivable. However, since it is necessary to use a large glass substrate, there is a problem that an increase in manufacturing cost is inevitable.
[0035]
In contrast, in the photomask manufacturing method according to the present embodiment, the electrode finger pattern of the IDT electrode and the conductor strip pattern of the reflector electrode are drawn in parallel with the Y ′ axis of the orthogonal coordinate system in the photomask pattern drawing apparatus. At the same time, the angle alignment pattern between the orienteering flat formed on the quartz wafer and the photomask is drawn at a position that forms an angle ψ from the Y ′ axis of the orthogonal coordinate system. In this case, since the electrode finger pattern and the conductor strip pattern are not formed stepwise, the frequency characteristics are not adversely affected. Further, it is not necessary to form a photomask using a large glass substrate, and the manufacturing cost is not increased. And since the pattern for angle adjustment is drawn in the position which makes angle psi with respect to an electrode finger pattern, using the crystal wafer for manufacturing the surface acoustic wave element piece of Euler angles (0, θ, 0), Surface acoustic wave element pieces with Euler angles (0, θ, ψ) can be manufactured. Thereby, manufacturing cost can be reduced.
[0036]
The angle adjustment pattern of the photomask according to the present embodiment is composed of a group of scales drawn at predetermined intervals in the vertical direction of the orienteering flat so as to sandwich the orienteering flat at both ends of the orienteering flat. The Euler angle ψ of the surface acoustic wave element piece can be quantitatively changed by manufacturing the surface acoustic wave element piece by adjusting the orientation of the orienteering flat to any scale of the scale group. Thereby, the frequency temperature characteristic of the surface acoustic wave element piece can be adjusted, and the amount of frequency fluctuation in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece can be optimized. Even when the tilt angle corresponding to the PFA (power flow angle) is applied to the IDT electrode and the reflector electrode, the same effect can be obtained as long as the frame side of the mask is parallel to the electrode.
[0037]
【The invention's effect】
Electrode used for photolithography in an electrode formation process when a surface acoustic wave element piece having Euler angles (0, θ, ψ) is manufactured using a piezoelectric material wafer having Euler angles (0, θ, 0) A method of manufacturing a photomask on which a pattern is drawn, wherein an electrode finger pattern of an IDT electrode and a conductor strip pattern of a reflector electrode are drawn in parallel with any one of coordinate axes of an orthogonal coordinate system in the pattern drawing device of the photomask By doing so, the electrode fingers of the IDT electrode and the conductor strips of the reflector electrode are prevented from being formed in a staircase shape, and at the position that forms an angle ψ from one of the coordinate axes of the orthogonal coordinate system, Because it is configured to draw an angle alignment pattern between the orienteering flat formed on the material wafer and the photomask. Optimize the frequency-temperature characteristic of the surface acoustic wave element, and without increasing the manufacturing cost, the Euler angles (0, θ, ψ) can be produced surface acoustic wave element of.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a photomask according to an embodiment for producing a surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, ψ).
FIG. 2 is an explanatory diagram of an angle alignment pattern.
FIG. 3 is a graph of frequency temperature characteristics of a surface acoustic wave element having Euler angles (0, θ, ψ).
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the angular deviation of the orienteering flat and the apex temperature of the frequency temperature characteristic curve.
FIGS. 5A and 5B are explanatory views of a surface acoustic wave resonator, wherein FIG. 5A is a cross-sectional plan view taken along line CC, and FIG. 5B is a front cross-sectional view taken along line BB.
FIG. 6 is an explanatory diagram of an ST cut quartz crystal plate.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a photomask for manufacturing a surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, 0).
FIG. 8 is an explanatory diagram of a photomask according to the prior art for manufacturing a surface acoustic wave element having Euler angles (0, θ, ψ).
FIG. 9 is an enlarged view of an electrode finger pattern.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a photomask manufacturing method according to the prior art for manufacturing a surface acoustic wave element having Euler angles (0, θ, ψ).
[Explanation of symbols]
5 ......... Quartz wafer, 6 ... Orienteering flat, 20 ......... Photomask, 21 ......... Electrode pattern, 22 ......... IDT electrode pattern, 24 ......... Electrode finger pattern, 26 ......... Reflection Electrode pattern, 28 ......... Conductor strip pattern, 30 ......... Angle alignment pattern, 32 ......... Scale group, 34 ......... Center scale, 36 ......... Other scales, 100 ... ST cut crystal Flat plate, 105 ......... Quartz wafer, 106 ... Orienteering flat, 110 ...... Surface acoustic wave element with Euler angles (0, [theta], 0), 112 ......... IDT electrode, 113 ...... Reflector Electrode, 120... Photomask, 121... Electrode pattern, 122... IDT electrode pattern, 124... Electrode finger pattern, 126. 128... Conductor strip pattern, 130... Angle alignment line, 210... Euler angle (0, .theta., .Psi.) Surface acoustic wave element, 212... IDT electrode, 213. , 220... Photomask, 221... Electrode pattern, 224... Electrode finger pattern, 228... Conductor strip pattern, 230 .... Angle alignment line, 320. Surface acoustic wave resonators 510... Surface acoustic wave element pieces 514... IDT electrodes 516... Bonding pads 528... Adhesives 529. 534... External electrode, 536... Bonding pad, 538... Cavity, 544.

Claims

Electrode used for photolithography in an electrode formation process when a surface acoustic wave element piece with Euler angles (0, θ, ψ) is manufactured using a piezoelectric material wafer with Euler angles (0, θ, 0) A method of manufacturing a photomask on which a pattern is drawn,
While drawing the electrode finger pattern of the IDT electrode and the conductor strip pattern of the reflector electrode in parallel with any one of the coordinate axes of the orthogonal coordinate system in the pattern drawing device of the photomask,
An angle alignment pattern between an orienteering flat formed on the piezoelectric material wafer and the photomask is drawn at a position that forms an angle ψ from any one coordinate axis of the orthogonal coordinate system. Production method.

A photomask manufactured using the method for manufacturing a photomask according to claim 1.

In the photomask manufactured using the photomask manufacturing method according to claim 1,
The angle adjusting pattern is composed of a plurality of scales drawn at predetermined intervals in the vertical direction of the orienteering flat so as to sandwich the orienteering flat at both ends of the orienteering flat that have been angle adjusted. A photomask characterized by that.

A piezoelectric material wafer having an Euler angle (0, θ, 0) is used, and an orienteering flat formed on the piezoelectric material wafer and an angle alignment pattern drawn on the photomask according to claim 2 or 3. A method of manufacturing a piezoelectric vibrating piece, wherein a surface acoustic wave element having an Euler angle (0, θ, ψ) is manufactured by forming an IDT electrode and a reflector electrode by adjusting the angle.

A piezoelectric material wafer having an Euler angle (0, θ, 0) is used, an end of an orienteering flat formed on the piezoelectric material wafer, and an angle alignment pattern drawn on the photomask according to claim 3; Are angled at a position deviated by a predetermined scale from the scale to be angled at the time of forming the surface acoustic wave element having the Euler angles (0, θ, ψ) to form IDT electrodes and reflector electrodes, and the Euler angles (0 , Θ, ψ ± α), and the amount of frequency fluctuation in the operating temperature range of the surface acoustic wave element piece is adjusted by manufacturing the surface acoustic wave element piece.