(57)【要約】  弾性波デバイスの製造方法は、基板（１）上に、下部電極（２）と、圧電膜（３）と、上部電極（４）とを含む弾性波デバイスを複数形成する積層工程と、基板（１）上の複数の弾性波デバイスにおける動作周波数の分布を測定する測定工程と、動作周波数の分布に応じて、各弾性波デバイスの前記共振部において、前記弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、各弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積が、前記測定された前記動作周波数の分布に応じて異なるように前記調整領域が形成される。これにより、少ない工程で簡単に弾性波デバイスの周波数特性を調整する。
2010061479.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられる圧電膜と、前記圧電膜を挟み下部電極と対向する位置に設けられる上部電極とを含む弾性波デバイスを複数形成する積層工程と、
前記下部電極と前記上部電極が圧電膜を挟んで対向する領域が共振部として動作した場合の、前記基板上の複数の弾性波デバイスにおける動作周波数の分布を測定する測定工程と、
前記動作周波数の分布に応じて、各弾性波デバイスの前記共振部において、前記弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、
前記調整工程では、各弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積が、前記測定された前記動作周波数の分布に応じて異なるように前記調整領域が形成される、弾性波デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより、前記調整領域が形成される、請求項１に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記測定工程において、前記基板上の複数の弾性波デバイスの中心周波数が測定され、
前記調整工程において、前記測定された前記複数の弾性波デバイスそれぞれの中心周波数と、予め決められた目標中心周波数との差に基づいて、各弾性波デバイスにおける前記調整領域の面積が決められる、請求項１に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項４】
前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより、前記調整領域が形成され、前記調整膜は、複数の弾性波デイバスにおいて同じ厚みで形成される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項５】
前記調整領域は、前記上部電極上に設けられたホール状のパターンを有する調整膜によって形成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項６】
前記調整領域は、前記上部電極上に設けられた島状のパターンを有する調整膜によって形成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより、前記調整領域が形成され、前記調整膜の材料と、前記調整膜の下の層の材料とはエッチングに対する反応が異なる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の弾性波デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記積層工程では、前記基板上の複数の弾性波デバイスを形成することにより、前記複数の弾性波デバイスを含む複数のチップが形成され、
前記調整工程では、複数の弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積は、前記測定された前記動作周波数の分布に応じて前記チップごとに異なるように、前記調整領域が形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
【請求項９】
基板と、
前記基板上に設けられる下部電極と、前記下部電極上に設けられる圧電膜と、前記圧電膜を挟み前記下部電極と対向する位置に設けられる上部電極とを含む複数の弾性波デバイスであって、
各弾性波デバイスの、下部電極が前記圧電膜を挟んで前記上部電極と対向する共振部において、弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域が形成されており、
前記基板上の複数の弾性波デバイスにおいて、前記共振部における前記調整領域の面積は異なっている、弾性波デバイス。
【請求項１０】
前記基板上の複数の弾性波デバイスにより、複数のチップが形成されており、
複数の弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積は、チップごとに異なることを特徴とする、請求項９に記載の弾性波デバイス。
【請求項１１】
前記調整領域は、前記上部電極上の少なくとも一部に設けられた調整膜で形成され、
前記調整膜は、複数の弾性波デイバスにおいて同じ厚みである、請求項９または１０に記載の弾性波デバイス。
【請求項１２】
前記調整領域は、前記上部電極上に設けられたホール状のパターンを有する調整膜によって形成される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
【請求項１３】
前記調整領域は、前記上部電極上に設けられた島状のパターンを有する調整膜によって形成される、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
【請求項１４】
前記調整領域は、前記上部電極上の少なくとも一部に設けられる調整膜により形成され、前記調整膜の材料と、前記調整膜の下の層の材料とはエッチングに対する反応が異なる、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の弾性波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、圧電薄膜共振器等の弾性波デバイスおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話に代表される無線機器の急速な普及により、小型で軽量な圧電薄膜共振器およびこれを組み合わせて構成したフィルタの需要が増大している。これまでは主として誘電体フィルタと表面弾性波（ＳＡＷ）フィルタが使用されてきたが、最近では、特に高周波での特性が良好で、かつ小型化とモノリシック化が可能な素子である圧電薄膜共振器を用いて構成されたフィルタが注目されつつある。【０００３】
このような圧電薄膜共振子には、ＦＢＡＲ（Film Bulk Acoustic Resonator）とＳＭＲ（Solidly Mounted Resonator）が含まれる。ＦＢＡＲは、基板上に、主要構成要素として、上部電極、圧電膜および下部電極を備える。上部電極と下部電極が対向する部分の下部電極下には空隙が形成される。ここで、空隙は、下部電極が配置された基板表面に設けた犠牲層のウェットエッチング、あるいは裏面からの基板のウェットエッチング、又はドライエッチング等により形成される。ＳＭＲでは、上記の空隙の代わりに、音響インピーダンスが高い膜と低い膜を交互にλ／４（λ：弾性波の波長）の膜厚で積層し音響反射膜が形成される。【０００４】
圧電薄膜共振器の上部電極と下部電極との間に電気信号としての高周波電圧を印加すると、上部電極と下部電極に挟まれた圧電膜内部に逆圧電効果に起因する弾性波が励振される。また、弾性波によって生じる歪は圧電効果により電気信号に変換される。このような弾性波は、上部電極膜と下部電極膜がそれぞれ空気に接している面で全反射されるため、圧電膜の厚み方向に主変位をもつ縦振動波となる。このような共振現象を利用することで、所望の周波数特性を有する共振器（あるいはこれを複数接続して形成されるフィルタ）を得ることができる。【０００５】
例えばＦＢＡＲでは、空隙上に形成された上部電極膜、圧電膜および下部電極膜を主要な構成要素とする積層構造部分の総膜厚Ｈが、弾性波の波長λの１／２（１／２波長）の整数倍（ｎ倍）となる周波数（Ｈ＝ｎλ／２）において共振が生じる。ここで、圧電膜の材質によって決まる弾性波の伝搬速度をＶとすると、共振周波数ＦはＦ＝ｎＶ／（２Ｈ）となるから、積層構造の総膜厚Ｈにより共振周波数Ｆが制御できる。【０００６】
一般に、このような圧電薄膜共振器やこれを複数接続して形成されるフィルタ等のデバイスは、次のように製造される。まず、ウェハ上に多数の上記デバイスを一括工程で形成し、最終的にウェハをダイシングすることによって、上記デバイスを含む所望の個片チップが得られる。【０００７】
上記したように、圧電薄膜共振器やこれを用いたフィルタは、積層構造の総膜厚によって共振周波数（あるいはフィルタの場合は中心周波数）が決定される。そのため、圧電薄膜共振器の主要構成膜である下部電極膜、圧電膜および上部電極膜の膜厚によって、共振周波数（あるいはフィルタの場合は中心周波数）が変動する。そのため、ウェハ上に多数形成された圧電薄膜共振器やこれを複数接続して形成されるフィルタの共振周波数（あるいは中心周波数）は、ウェハ面内における上記膜厚の分布に対応して変動する。【０００８】
この共振周波数（あるいは中心周波数）のバラツキは、デバイスの歩留まり悪化につながるため、ウェハ面内における周波数バラツキを調整する必要がある。従来は、主要構成膜である下部電極膜、圧電膜および上部電極膜の膜厚をエッチングにより減少させるか（周波数は高周波側へ移動）、あるいは、上部電極をさらに付加して膜厚を増加させる（周波数は低周波側へ移動）ことにより調整が行われていた。あるいは、上記主要構成膜以外に周波数調整膜を新たに形成し、その周波数調整膜を増減させて調整する手法が用いられていた（例えば、下記特許文献１〜５参照）。
【特許文献１】特開2002-299979公報
【特許文献２】特開2002-299980公報
【特許文献３】特開2002-335141公報
【特許文献４】特開2002-344270公報
【特許文献５】特開2005-286945公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、ウェハ面内の膜厚分布に起因した周波数分布を調整する場合、一度の周波数調整工程（膜厚の増減）では、ウェハ内の一部分の周波数しか移動させることが出来ない。したがって、ウェハ面内で高歩留まりを実現するためには、ウェハ内において複数の周波数調整を行う必要がある。そのため、複数回の周波数工程を行う必要があり、それによって、工程の煩雑化、デバイスの高コスト化を招くことになる。【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、ウェハ上に複数形成された、圧電薄膜共振器あるいはこれを複数接続して形成されるフィルタ等の弾性波デバイスの周波数調整を、簡便に行うことができる製造方法、および弾性波デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願に開示の製造方法は、基板上に、下部電極と、前記下部電極上に設けられる圧電膜と、前記圧電膜を挟み下部電極と対向する位置に設けられる上部電極とを含む弾性波デバイスを複数形成する積層工程と、前記下部電極と前記上部電極が圧電膜を挟んで対向する領域が共振部として動作した場合の、前記基板上の複数の弾性波デバイスにおける動作周波数の分布を測定する測定工程と、前記動作周波数の分布に応じて、各弾性波デバイスの前記共振部において、前記弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域を形成する調整工程とを含み、前記調整工程では、各弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積が、前記測定された前記動作周波数の分布に応じて異なるように前記調整領域が形成される。【００１２】
上記製造方法により、各弾性波デバイスの共振部において、上部表面層の厚みが他の部分と異なる調整領域の面積が、基板面内の動作周波数分布に合わせて形成される。すなわち、各弾性波デバイスの共振部における調整領域の面積により、各共振部の弾性波エネルギーの分布量および分布する体積が調整される。その調整量は、基板面内の動作周波数分布に応じたものとなる。そのため、例えば、１回のパターニング工程（例えば、１回の成膜および／またはエッチング）により各弾性波デバイスの動作周波数を調整することが可能になる。その結果、例えば、基板面内でおいて厚みの異なる調整層を複数箇所に付加する場合に比べて、少ない工程で、基板上の複数の弾性波デバイスの周波数特性を調整することが可能になる。
【発明の効果】
【００１３】
本願明細書の開示によれば、基板上に形成される複数の弾性波デバイスの周波数特性の調整を簡便に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】ウェハ上に形成されるＦＢＡＲの断面の一例を示す図
【図１Ｂ】ウェハ上に形成されるＦＢＡＲの断面の一例を示す図
【図２】本実施形態で測定されるウェハ面内の周波数分布の一例を示す図
【図３Ａ】調整膜が設けられたＦＢＡＲの構成の例を示す上面図
【図３Ｂ】図３Ｂに示すＦＢＡＲのＡ−Ａ線断面図
【図３Ｃ】図３Ａに示すＦＢＡＲの共振部の拡大図
【図４】図２に示す領域２における調整膜のパターニングの例を示す図
【図５】図２に示す領域３における調整膜のパターニングの例を示す図
【図６】図２に示す領域４における調整膜のパターニングの例を示す図
【図７】、調整膜の被覆率と共振周波数との関係を示すグラフ
【図８Ａ】共振部における調整膜パターンの他の例を示す図
【図８Ｂ】共振部における調整膜パターンの他の例を示す図
【図８Ｃ】共振部における調整膜パターンの他の例を示す図
【図８Ｄ】共振部における調整膜パターンの他の例を示す図
【図９】図８Ａ〜図８Ｄに示すパターンの調整膜が設けられたＦＢＡＲの周波数特性をそれぞれ示すグラフ
【図１０】（ａ）〜（ｅ）は、ウェハ１上に形成される直列共振器および並列共振器それぞれの製造工程を示す図である。
【図１１】周波数調整工程の一例を示すフローチャート
【図１２】ウェハに形成されたフィルタが切り出された状態の一例を示す上面図
【図１３】図１２のＡ−Ａ線断面図
【図１４】ウェハ面内の周波数分布を得るためのモニターチップ配置の一例を示す図
【図１５】モニターチップ２０の例を示す図
【図１６】（ａ）は、直列共振器用モニターの構成例を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１７】（ａ）は、並列共振器用モニターの構成例を示す上面図、（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図１８】測定された直列共振器用モニターおよび並列共振器用モニターそれぞれの周波数特性の一例を示すグラフ
【図１９】本実施形態の一例である分波器の構成を表す概略図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施形態では、前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより、前記調整領域が形成されてもよい。【００１６】
これにより、１回の調整膜の形成工程で、基板面内の複数の弾性波デバイスの動作周波数を調整することができる。【００１７】
本発明の実施形態では、前記測定工程において、前記基板上の複数の弾性波デバイスの動作周波数が測定され、前記調整工程において、前記測定された前記複数の弾性波デバイスそれぞれの動作周波数と、予め決められた基準周波数との差に基づいて、各弾性波デバイスにおける前記調整領域の面積が決められてもよい。【００１８】
これにより、基板上の複数の弾性波デバイスの動作周波数を基準周波数に近づけて均一にすることができる。ここで、弾性波デバイスの共振部を動作させた場合の周波数特性を表す周波数が動作周波数として測定され得る。例えば、弾性波デバイスがＦＢＡＲの場合は、共振周波数または反共振周波数が測定されてもよく、弾性波デバイスがフィルタの場合は、中心周波数が測定されてもよい。【００１９】
本発明の実施形態では、前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより前記調整領域が形成され、前記調整膜は、複数の弾性波デイバスにおいて同じ厚みで形成されてもよい。【００２０】
これにより、調整膜の厚みを均一にして面積のみで動作周波数を調整するので、調整工程がさらに簡単になる。【００２１】
本発明の実施形態では、前記調整領域は、前記上部電極上に設けられたホール状のパターンを有する調整膜によって形成されてもよいし、あるいは、前記上部電極上に設けられた島状のパターンを有する調整膜によって形成されてもよい。【００２２】
本発明の実施形態では、前記調整工程において、前記上部電極上の少なくとも一部に調整膜を形成することにより前記調整領域が形成され、前記調整膜の材料と、前記調整膜の下の層の材料との組み合わせは、所定のエッチングに対する反応が異なる材料の組み合わせである態様であってもよい。これにより、調整膜が形成される際のエッチングで、調整膜の下の膜が損傷されるのを防ぐことができる。所定のエッチングに対する反応が異なる材料の組み合わせは、エッチング選択性のある材料の組み合わせであるとも言える。【００２３】
本発明の実施形態において、前記積層工程では、前記基板上の複数の弾性波デバイスを形成することにより複数のチップが形成され、前記調整工程では、複数の弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積は、前記測定された前記動作周波数の分布に応じて前記複数のチップごとに異なるように、前記調整領域が形成される態様とすることができる。これにより、チップごとに動作周波数が調整される。そのため、同一基板上で、周波数特性のバラツキの少ないチップが得られる。【００２４】
本発明の実施形態における弾性波デバイスは、基板と、前記基板上に設けられる下部電極と、前記下部電極上に設けられる圧電膜と、前記圧電膜を挟み前記下部電極と対向する位置に設けられる上部電極とを含む複数の弾性波デバイスであって、各弾性波デバイスの、下部電極が前記圧電膜を挟んで前記上部電極と対向する共振部において、弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域が形成されており、前記基板上の複数の弾性波デバイスにおいて、前記共振部における前記調整領域の面積は異なっている。【００２５】
このように、共振部において、弾性波デバイスの厚みが他の部分と異なる調整領域の面積を、基板上の複数の弾性波デバイス間で異ならせることで、複数の弾性波デバイスにおける動作周波数分布を調整することができる。すなわち、共振部における弾性波エネルギーの分布量および分布する体積を、調整領域の面積を変えることで調整できる。そのため、少ない工程で周波数特性が調整された弾性波デバイスの提供が可能になる。その結果、周波数特性のバラツキの少ない複数の弾性波デバイスが同一基板上で形成される。【００２６】
本発明の実施形態では、前記基板上の複数の弾性波デバイスにより、複数のチップが形成されており、複数の弾性波デバイスの前記共振部における前記調整領域の面積は、チップごとに異なる態様とすることができる。【００２７】
本発明の実施形態では、前記調整領域は、前記上部電極上の少なくとも一部に設けられた調整膜で形成され、前記調整膜は、複数の弾性波デイバスにおいて同じ厚みである態様とすることができる。【００２８】
これにより、調整膜の厚みを均一にして面積のみで動作周波数が調整された、複数の弾性波デバイスが提供される。そのため、少ない工程で、周波数特性のバラツキが少ない複数の弾性波デバイスが、同一基板上に形成される。【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して具体的に説明する。【００３０】
（実施形態）
第１の実施形態は、同一基板上に複数の弾性波デバイスを作製する方法に関する。ここでは、圧電薄膜共振器（以下、ＦＢＡＲと称する）が複数接続されて形成されるフィルタが、１つのウェハ（基板の一例）に複数形成される場合について説明する。なお、ＦＢＡＲもフィルタも弾性波デバイスの一例である。本実施形態における弾性波デバイスの製造工程は、大まかに分類すると、積層工程、測定工程および調整工程の３つの工程を含む。【００３１】
積層工程は、ウェハ上に、下部電極、圧電膜および上部電極を積層してＦＢＡＲを形成することによって、複数のフィルタを形成する工程である。測定工程は、ウェハ面内におけるＦＢＡＲの共振周波数の分布を測定する工程である。調整工程は、各フィルタのＦＢＡＲの共振部において厚みが他の部分と異なる調整領域を形成することにより、ウェハにおけるＦＢＡＲの共振周波数のバラツキを小さくする工程である。【００３２】
図１Ａおよび図１Ｂは、積層工程において、ウェハ上に形成されるＦＢＡＲの断面の一例を示す図である。図１Ａは、フィルタの直列共振器となるＦＢＡＲの断面、図１Ｂは、フィルタの並列共振器となるＦＢＡＲの断面を示す。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、ＦＢＡＲは、ウェハ１上に設けられた下部電極２と、下部電極２上に設けられた圧電膜３、さらに、圧電膜３を挟んで下部電極２と対向する上部電極４を含む。図１Ｂに示す並列共振器となるＦＢＡＲは、上部電極４の上に、さらに、質量負荷膜６を備える。上部電極４と下部電極２が圧電膜３を挟んで対向する領域Ｗが共振部であり、共振部の下には、キャビティ５が設けられる。【００３３】
図１Ａおよび図１Ｂに示すＦＢＡＲは、ウェハ上に複数形成される。測定工程において、ウェハ１におけるＦＢＡＲの共振周波数の分布が測定される。図２は、測定工程において測定される、ウェハ１面内の周波数分布の一例を示す。図２に示す例では、ＦＢＡＲの共振周波数と所定の基準周波数との差が、0MHz、4MHz、8MHz、12MHzおよび16MHzである領域がそれぞれ示されている。ＦＢＡＲの共振周波数と所定の基準周波数との差が4MHz、8MHz、12MHz、16MHzである領域はそれぞれ領域１、領域２、領域３、領域４である。ここで、基準周波数は予め設定された所望の共振周波数である。【００３４】
調整工程では、ウェハ１の各ＦＢＡＲにおいて、上部電極の少なくとも一部に調整膜が成膜される。ここでは、一例として、調整膜は、上部電極４の一部の層として形成される。各ＦＢＡＲに成膜される調整膜の面積は、例えば、図２に示すような周波数分布に応じて調整される。【００３５】
各ＦＢＡＲにおける調整膜の面積は、例えば、下部電極２と上部電極４が対向する領域Ｗ（共振部）に対する調整膜の被覆率で表すことができる。一例として、調整膜を複数の孤立パターンで形成した場合は、それらの各孤立パターンの面積の和が、共振部の面積に対して占める割合を被覆率とすることができる。【００３６】
各ＦＢＡＲの調整膜の厚さは一定であることが好ましい。そして、共振部における調整膜の被覆率が、測定工程で測定された周波数の面内分布に合わせて分布するように調整膜が設けられる。これにより、調整膜の面積、つまりは周波数の調整量を周波数の面内分布に対応させて調整することができる。例えば、調整膜の厚さをウェハ全面に渡って同一とし、周波数調整量（基準周波数との差）が小さい箇所のＦＢＡＲでは、共振部に対する調整膜の被覆率を小さくし、周波数調整量が大きい箇所のＦＢＡＲでは、被覆率を大きくすることができる。これにより、ウェハ面内で異なる厚さプロファイルを有する弾性波デバイスの周波数を、同一膜厚の調整膜の面積で調整することができる。【００３７】
図３Ａ、図３Ｂおよび図３Ｃは、調整膜が設けられたＦＢＡＲの構成の例を示す図である。図３Ａは、調整膜が設けられたＦＢＡＲの上面図、図３Ｂは、そのＦＢＡＲの断面図、図３Ｃは、図３Ａに示すＦＢＡＲの共振部の拡大図である。図３Ａ〜Ｃに示すＦＢＡＲは、図２に示す領域１に形成されるＦＢＡＲの例である。すなわち、基準周波数に対して約４ＭＨｚ高い共振周波数を持つＦＢＡＲに対して調整膜が設けられた場合の例である。【００３８】
図３Ａ〜Ｃに示す例では、上部電極４の上に調整膜７が設けられている。ここでは一例として、下部電極２と上部電極４が対向する共振部においては、調整膜７の面積が共振部の面積全体において６％を占めるように、調整膜７がパターニングされている。【００３９】
ここで、調整膜７である島状の孤立パターンは、ランダムに、共振部の略全域に散らばるように配置されている。このように島状の孤立パターンをランダムに配置することにより、不要モードを抑えられるので、特性の劣化が抑えられる。なお、パターンの配置の仕方はこれに限らない。例えば、調整膜７のパターンは、ホール（穴）が共振部の全域にランダムに分散されて配置されたパターンであってもよい。このように、共振領域全体に渡って孤立パターンあるいはホールが分散されたパターンとすることで、特性劣化を抑えることができる。特性劣化の観点からは、さらに、分散の仕方がランダムであることが好ましい。【００４０】
領域1では、ＦＢＡＲの共振周波数が所望の基準周波数から約4MHzずれている。図３Ａ〜Ｃに示す例では、領域１のＦＢＡＲの共振部に対して調整膜が占める面積を６％とすることで、領域１のＦＢＡＲの共振周波数を約4MHzだけシフトさせることを狙っている。これにより、領域1におけるＦＢＡＲの共振周波数を基準周波数に近づけることができる。【００４１】
図４は領域２、図５は領域３、図６は領域４におけるＦＢＡＲの共振部における調整膜のパターニングの例をそれぞれ示している。例えば、図４に示すように、領域２では共振部に対して調整膜７が占める面積（被覆率）が１２％になるようにパターニングされている。領域３、４では、図５および図６にそれぞれ示すように、被覆率が１８％、２４％となっている。なお、ＦＢＡＲの共振周波数と基準周波数との差が約0MHzの領域では、共振部における調整膜の面積は０％、すなわち、調整膜は設けなくてよい。【００４２】
このように、周波数調整量が少ない箇所は調整膜の面積の割合を低くし、周波数調整量が多い箇所では調整膜の面積の割合を高くすることができる。これにより、各ＦＢＡＲの共振周波数にバラツキが発生しているウェハにおいて、一度のエッチング工程で、ＦＢＡＲごとに異なる周波数調整を行うことができる。そのため、ウェハに形成された複数のＦＢＡＲの共振周波数のバラツキを改善することができる。【００４３】
図７は、調整膜の被覆率とＦＢＡＲの共振周波数との関係を示すグラフである。このグラフは、調整膜の厚みを１００ｎｍとして被覆率を変えた場合のＦＢＡＲの共振周波数を示している。このグラフから、調整膜の厚みを一定として、共振部に対する調整膜の占める面積を調整することにより、共振周波数を調整することができることが分かる。すなわち、共振部に対する調整膜の占める面積を、所望の共振周波数（基準周波数）に対するズレの量に応じた値になるように調整することにより、ウェハ内の弾性波デバイス（ＦＢＡＲ）の周波数特性の調整が可能であることがわかる。【００４４】
なお、調整膜が共振部において占める面積と、共振周波数の基準周波数からのズレ量（差）との関係は、このような比例関係に限られない。上記関係は、例えば、経験則から得られる関数によって表すことができる。なお、各領域における調整膜の被覆率は、例えば、ＦＢＡＲの共振周波数の基準周波数との差と被覆率との関係を示す関数を用いてコンピュータによる計算で求めることができる。あるいは、共振周波数の基準周波数との差の値と被覆率とを対応付けたデータを予めコンピュータの記録媒体に記録しておき、このデータを用いて各領域の被覆率を決定することもできる。【００４５】
調整膜が覆っている面積は、共振器ごとに異なっていてもよいし、同一ウェハ内のフィルタごとに異なっていてもよいし、または、ウェハにおけるチップ間で異なっていてもよい。すなわち、ここでは、説明を簡単にするため調整単位となる弾性波デバイスが１台のＦＢＡＲである場合を示しているが、例えば、調整単位となる弾性波デバイスは、複数のＦＢＡＲを備えるフィルタであってもよいし、フィルタまたはＦＢＡＲ等を含むチップであってもよい。その他目的に応じた単位で調整することができる。【００４６】
［調整膜パターンの他の例］
図８Ａ〜図８Ｄは、共振部における調整膜パターンの他の例を示す図である。図８Ａに示す共振部１１は、調整膜の被覆率が０％、すなわち調整膜が設けられていない場合の例である。図８Ｂに示す共振部１２は、島状（ドット状）の孤立パターンが規則的に配置された例である。図８Ｃに示す共振部１３は、調整膜７にホール（穴）が規則的に配置された例である。図８Ｄに示す共振部１４は、調整膜７の被覆率が１００％の場合の例である。図９は、図８Ａ〜図８Ｄに示すパターンの調整膜が設けられたＦＢＡＲ１１〜１４の周波数特性をそれぞれ示すグラフである。図９のグラフが示すＦＢＡＲ１１〜１４の周波数特性から、調整膜７の被覆率の変化に伴い、共振周波数も変化していることが分かる。【００４７】
［製造工程の詳細］
次に、ウェハ１上に、直列共振器のＦＢＡＲと並列共振器のＦＢＡＲを含むフィルタを複数製造する工程を詳細に説明する。図１０（ａ）〜図１０（ｅ）は、ウェハ１上に形成される直列共振器および並列共振器それぞれの製造工程を示す図である。図１０（ａ）〜図１０（ｅ）において、右側に直列共振器、左側に並列共振器を示す。直列共振器および並列共振器は、同一のウェハ１上に形成される。【００４８】
図１０（ａ）に示すように、まず、ウェハ１（基板）に犠牲層５ａおよび下部電極２が形成される。犠牲層５ａおよび下部電極２は、蒸着、スパッタリング法などで成膜され、その後、フォトリソを用いて所望の形状にパターニングされる。犠牲層５ａは、例えば MgO、ZnO、Ge、Ti、Cu等を用いることができる。【００４９】
次に、図１０（ｂ）に示すように、犠牲層５ａおよび下部電極２を覆うようにウェハ１全面に渡って、圧電膜３および上部電極４がスパッタリング法などによって形成される。これにより、下部電極２、圧電膜３および上部電極４を備える弾性波デバイス（ＦＢＡＲ）が形成される。ここで、ウェハ１全面に渡って、上部電極４上に質量負荷膜６を形成される。その後、質量負荷膜６は、フォトリソを用いて所望の形状にパターニングされる。これにより、並列共振器の共振部に質量負荷膜６が形成される。【００５０】
本実施形態では、ウェハ１に形成される各フィルタは、直列椀に接続された直列共振器および並列椀に接続された並列周波数を備える。そして、並列共振器の共振周波数より、直列共振器周波数の方が大きくなるよう設計される。この周波数差は並列共振器の上部電極４上に形成された質量負荷膜６の質量によって調整することができる。また、同様に、フィルタの帯域幅も、質量負荷膜６の質量によって調整することができる。【００５１】
なお、下部電極２および上部電極４としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、イリジウム（Ｉｒ）などを用いることができる。また、圧電膜３としては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）などを用いることができる。また、ウェハ１（基板）としては、シリコン（Ｓｉ）、ガラス、セラミックス、GaAs等を用いることができる。【００５２】
その後、図１０（ｃ）に示すように、上部電極４および圧電膜３の一部を除去し、下部電極２を露出することによって、入力用および出力用の電極を露出させる。ここで、下部電極２を露出させた後、下部電極２の下に形成した犠牲層５ａを、エッチング窓（図示せず）を通して、エッチングにより除去する。これにより、下部電極２、圧電膜３および上部電極４（並列共振器の場合は、これに加えて質量負荷膜６）を備えるＦＢＡＲが形成される。【００５３】
図１０（ｃ）の工程において。上部電極４端が圧電膜３端に対して庇形状になる様に圧電膜３のオーバーエッチングを行うことが好ましい。例えば、圧電膜３がAlNである場合、圧電膜３のエッチングは、ドライエッチング、ウェットエッチング双方を用いることができる。等方性のエッチング断面形状が得られやすいウェットエッチングを用いると、上部電極４が庇形状となる形状を容易に得ることができる。【００５４】
次に、露出された下部電極２にウェハプローブの検査端子を接触し、各ＦＢＡＲの共振周波数を測定する。例えば、各ＦＢＡＲの共振周波数と所望の基準周波数との差（ズレ量）が測定される。これにより、ウェハ上の共振器の周波数分布が得られる。周波数分布の測定方法の詳細は後述する。周波数分布の測定によって、直列共振器、および並列共振器それぞれについて、例えば、図２のようなウェハ１面内の周波数分布が得られる。【００５５】
次に、図１０（ｄ）に示すように、この周波数分布に対応するパターンの調整膜７を上部電極４上に成膜する。そして、図１０（ｅ）に示すように、調整膜７は、各ＦＢＡＲの共振器周波数の基準周波数からのズレ量に対応するようにパターニングされる。このズレ量に対応する調整膜７のパターニングは上述した通りである。調整膜７は、例えば、スパッタリング法によって成膜して、リフトオフまたはエッチングを用いて所望の形状を形成することができる。調整膜７は、膜厚をウェハ１面内でほぼ同一にして、各ＦＢＡＲの共振部における面積を、上記ズレ量に対応するようパターニングされることが好ましい。【００５６】
また、調整膜７の膜厚は、上部電極４の膜厚よりも薄く形成してもよい。これにより、調整膜７をパターンすることによる特性への影響を抑制することができる。その結果、ウェハ１面内での歩留まりを向上させることができる。【００５７】
図１０（ｅ）に示す工程では、調整膜７の面積を変化させることで、ウェハ１内の膜厚分布に起因した動作周波数のバラツキを、一度の工程で補正することができる。ここで、例えば、調整膜７がCrである場合、エッチングはドライエッチング、ウェットエッチング双方を用いることができる。ドライエッチングを用いると、微細なパターン形状が容易に得られ、アンダーエッチングも少ないないといった利点がある。【００５８】
［周波数測定および調整の処理例］
図１１は、周波数分布を測定して調整膜７を形成する周波数調整工程の一例を示すフローチャートである。すなわち、図１１に示すフローチャートは、図１０（ｃ）および図１０（ｄ）の工程における処理の流れの一例である。図１１に示す例では、まず、ウェハ１上のＦＢＡＲの周波数分布が測定される（Ｏｐ１）。測定結果は、例えば、ウェハ１の位置を示すデータ（例えば、座標）と、各位置に対応する動作周波数（例えば、共振周波数）の値として得ることができる。このような測定結果は、コンピュータの記録媒体に記録することができる。【００５９】
次に、例えば、コンピュータが、測定された周波数分布が許容範囲内か否かを判断する（Ｏｐ２）。例えば、測定されたウェハ１上の各位置の動作周波数と、基準周波数との差が閾値を越えているか否かにより判断することができる。【００６０】
周波数分布が許容範囲でないと判断されると（Ｏｐ２で「はい」の場合）、図１０（ｄ）に示したように、調整膜７がウェハ１上のＦＢＡＲに成膜される。そして、コンピュータは、Ｏｐ１で得られた測定結果が示す周波数分布に対応したマスクのデータを生成する。例えば、各位置の動作周波数と基準周波数との差から、各位置のＦＢＡＲにおける調整膜７の被覆率を計算する。計算された被覆率で各位置のＦＢＡＲの共振部が覆われるパターンを作製するマスクの形状を示すデータが生成される。これによりマスクが提供される（Ｏｐ４）。【００６１】
Ｏｐ４で提供されたマスクを用いて、調整膜７がエッチングされる（Ｏｐ５）。その結果、調整膜７は、ウェハ１における周波数分布に対応するようパターニングされる（図１０（ｅ））。【００６２】
このように、調整膜７の成膜では、一回の成膜工程で、ウェハ１面内の各ＦＢＡＲの共振周波数を、所望の周波数に近づけることができる。すなわち、一度のエッチング工程で、ウェハ１上の複数の箇所において異なる周波数調整を行うことができる。そのため、周波数の面内分布を改善することができるようになる。これにより、ウェハ１面内の周波数バラツキを低減した弾性波デバイス（例えば、ＦＢＡＲやフィルタ等）を提供することができる。【００６３】
なお、図１１に示すような、測定された周波数分布のデータを用いてマスクパターンの設計データを生成する処理をコンピュータに実行させるプログラム、およびそれを記録する記録媒体も、本発明の実施形態の一つである。【００６４】
［弾性波デバイスの例］
図１２は、ウェハ１に形成されたフィルタが切り出された状態の一例を示す上面図である。図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図である。上部電極４および下部電極２が圧電膜３を挟んで対向する対向領域（すなわち共振部）Ｗが、直列共振器Ｓ１〜Ｓ４および並列共振器Ｐ１〜Ｐ３となる。これらの７つの共振器は、キャビティ５上に形成されている。【００６５】
なお、上記の製造工程は、弾性波デバイスの動作周波数として、ＦＢＡＲの共振周波数の分布が測定される例であるが、測定される弾性波デバイスの動作周波数は、共振周波数に限られない。例えば、各ＦＢＡＲの反共振周波数が測定されてもよいし、ＦＢＡＲが形成するフィルタの中心周波数が測定されてもよい。一例として、周波数分布の測定工程において、フィルタの中心周波数が所望の中心周波数（基準中心周波数）からどの程度ずれているかが測定されてもよい。例えば、図１２に示したようなフィルタごとに、中心周波数が測定されてもよい。【００６６】
［測定工程の詳細］
ここで、ウェハ１上のＦＢＡＲの周波数分布を得る方法の具体例を示す。ここでは、一例として、ウェハ１にモニターチップを配置し、モニターチップの周波数特性を測定することにより、周波数分布を求める方法について説明する。モニターチップは、出荷されるデバイス（実デバイス）とは別に作製される。【００６７】
図１４は、ウェハ面内の周波数分布を得るためのモニターチップ配置の一例を示す図である。図１４に示すウェハ１における長方形の位置にモニターチップ２０が配置される。上記モニターチップ２０が配置された箇所以外には実デバイスが形成される。図１５に示すように、モニターチップ２０は、直列共振器用モニター２０ａおよび並列共振器用モニター２０ｂを含む。【００６８】
図１６（ａ）は、直列共振器用モニターの構成例を示す上面図、図１６（ｂ）は、図１６（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。図１７（ａ）は、並列共振器用モニターの構成例を示す上面図、図１７（ｂ）は、図１７（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。【００６９】
図１６（ａ）、（ｂ）に示す例では、直列共振器用モニター２０ａは、ウェハ１上の下部電極２、圧電膜３および上部電極４を備え、下部電極２の一部および上部電極４は、上面に露出している。また、下部電極２の下に形成された犠牲層５ａをエッチングして除去するためのエッチング窓１６が設けられる。エッチング窓１６は、直列共振器用モニター２０ａの上面から犠牲層５ａの形成される場所まで貫通している。【００７０】
図１７（ａ）（ｂ）に示す並列共振器用モニター２０ｂには、上部電極４の上にさらに質量負荷膜６が設けられている。【００７１】
直列共振器用モニター２０ａおよび並列共振器用モニター２０ｂにおいて、露出された下部電極２にウェハプローブの検査端子を接触させることで、共振周波数を測定することができる。【００７２】
図１８は、測定された直列共振器用モニター２０ａおよび並列共振器用モニター２０ｂそれぞれの周波数特性の一例を示すグラフである。図１４に示すように配置されたモニターチップ２０の周波数特性を測定することによって、直列共振器および並列共振器それぞれについて、図２に示したようなウェハ１面内の周波数分布が得られる。【００７３】
ここで、ウェハ面内の周波数分布を得る方法は、上記のように同一ウェハ上に形成された共振器の共振周波数を直接測定する方法に限られない。例えば、下部電極、圧電膜および上部電極のウェハ面内の膜厚分布をマッピングすることによって、周波数分布を得ることもできる。下部電極、圧電膜および上部電極の膜厚は、例えば、蛍光Ｘ線分析装置によって測定することができる。【００７４】
あるいは、量産工程で複数枚のウェハをバッチ方式で行う場合、既に得られた別のウェハの周波数バラツキの情報をもとに、所望のウェハの周波数バラツキを得ることもできる。【００７５】
これらの方法のように、弾性波デバイスを実際に動作させて動作周波数を直接測定する方法を用いない場合は、図１０（ｃ）のように犠牲層５ａおよび圧電膜３をエッチングする前に、周波数分布の測定および調整膜７のパターニングを行うこともできる。【００７６】
［エッチング選択性のある材料の組み合わせの例］
上記の上部電極４（または質量負荷膜６）と調整膜７の材料の組み合わせは、エッチング選択性のある材料の組み合わせであることが好ましい。調整膜７のパターンはウェハ１面内の周波数分布に対応しているため、調整膜７が形成される面積が各ＦＢＡＲの共振部において占める割合（被覆率）は、ウェハ１面内の場所によって異なる場合が多い。つまり、調整膜７のパターニングにおいて、エッチングされる面積が共振部において占める割合は、ウェハ１面内の場所によって異なることになる。【００７７】
一般的に、被エッチング膜の膜厚がほぼ同じである場合、エッチングされる面積の大小によってエッチング速度が異なる場合がある。そのため、被覆率がウェハ１の場所によって異なるように、調整膜７がパターニングされる場合、エッチング速度が他より速い箇所では、調整膜７のエッチング工程で、調整膜７の下にある層（ここでは、上部電極４または質量負荷膜６）を損傷する可能性がある。【００７８】
そこで、調整膜７の下の層（上部電極４または質量負荷膜６）と調整膜７の組み合わせを、エッチング選択性のある材料の組み合わせにすることによって、調整膜７を形成する際に、その下の層に損傷を与えることが防ぐことができる。【００７９】
エッチング選択性のある材料の組み合わせは、例えば、所定のエッチングに対する性質が異なる材料の組み合わせである。そのような組み合わせとして、例えば、Ru/Ti、Ru/Al、Ru/Mo、Ru/W、Ru/Au、Mo/Ru、Mo/Cr、Mo/Al、Mo/Au、Mo/Pt などが挙げられる。上部電極４にO2系のガスでエッチングされる材料（Ru）を用いた場合には、調整膜７としては、例えば、Cl2系のガスでエッチングされる材料（Al、Ptなど）または、F系のガスでエッチングされる材料（Mo、W、Auなど）が使える。上部電極４がF系のガスでエッチングされる材料（Mo、Wなど）を用いた場合には、調整膜７には、例えば、O2系のガスでエッチングされる材料（Ru、Cr）、またはCl2系のガスでエッチングされる材料（Al、 Pt）などが使える。【００８０】
なお、上部電極４、質量負荷膜６および調整膜７の材料は、上記例に限られない。例えば、調整膜７は、上部電極４の一部として導電体で形成されてもよいし、誘電体で形成されてもよい。【００８１】
［その他の構成例］
（電極の構造）
下部電極２および上部電極４の少なくともいずれかは、２層以上の膜を含む多層構造とすることができる。例えば、上部電極４を２層構造とし、これらの２層のうち１層を調整膜７としてもよい。一例として、下部電極２はRu/Crの2層、上部電極４はCr/Ruの2層の膜で形成することができる。それぞれの膜はスパッタリング法等を用いて形成する。例えば、2GHz の共振周波数を有するＦＢＡＲの場合、各層のおおよその膜厚は、下部電極２において、Ru[250 nm]/Cr[100 nm]、圧電膜３において、AlN[1150 nm]、上部電極４において、Cr[20 nm]/Ru[250 nm]とすることができる。【００８２】
ここで、一例として、多層構造である上部電極４（Cr/Ru）の一部の層Crを調整膜７とすることができる。この場合、上部電極４のCr層はフォトリソ工程を経て、ウェハ１における周波数分布に対応した面積でパターニングされる。Cr層は、例えば、図３〜図６に示すような島状パターンに形成される。なお、上部電極４の層数は３層以上あってもよい。【００８３】
（さらなる周波数調整膜）
ウェハ１上の各ＦＢＡＲにおいて、下部電極２と上部電極４が対向する共振部を含む領域を覆う周波数調整膜がさらに形成されてもよい。これにより、調整膜７を、ウェハ面内の周波数分布に対応させて形成することによって、ウェハ面内で周波数バラツキが少なくなったウェハ１上の弾性波デバイスに対して、この周波数分布のバラツキの少なさを保持したまま、動作周波数を低周波側へ移動させることができる。その結果、高い歩留まりの弾性波デバイスを提供することができる。【００８４】
この周波数調整膜は金属酸化膜あるいは金属窒化膜等の絶縁体膜であってもよい。これにより、上部電極４表面を保護することができる。【００８５】
（質量負荷膜）
また、質量負荷膜６は導電体膜であってもよい。これにより、質量負荷膜６に調整膜７をパターンすることによる特性への影響を抑制することができ、ウェハ面内での歩留まりを向上させることができる。【００８６】
（ドーム状のキャビティ）
図３に示す下部電極２の下側と基板（ウェハ）１との間にのキャビティ５は、ドーム状の膨らみを有する空隙として形成されてもよい。すなわち、図３に示すＦＢＡＲの断面においてキャビティ５の輪郭が曲線を含んだ形状とすることができる。例えば、図１０（ｂ）に示した工程で、下部電極２、圧電膜３および上部電極４からなる積層体（複合膜）の応力が圧縮応力となるような成膜条件でこれらの層を積み重ねることができる。これにより、図１０（ｃ）に示した工程において、犠牲層５ａのエッチングが終了した時点で、複合膜が膨れ上がり下部電極２と基板（ウェハ）１との間にドーム状のキャビティ５を形成することができる。一例として、複合膜の応力は−300〜−150 MPa の圧縮応力とすることができる。【００８７】
なお、キャビティ５は、本例のようにエアブリッジ方式で形成される必要はなく、例えば、共振部の下の基板に穴を掘って空隙を形成する基板表面加工方式であってもよい。また、基板を貫通する空隙を形成することもできる。【００８８】
（弾性波デバイスを用いたモジュールの例）
上記のようにして製造される弾性波デバイスを用いたモジュールや通信機器も本発明の実施形態に含まれる。例えば、図１２に示したフィルタを２個並列接続した分波器は、そのようなモジュールの一例である。図１９は、そのような分波器４０の構成を表す概略図である。図１９に示す分波器４０では、送信用フィルタ４２がアンテナ端子と送信端子の間に、受信用フィルタ４３がアンテナ端子と受信端子の間に配置される。アンテナ端子と各フィルタ間には、インピーダンス調整のために、必要に応じ整合回路（例えば位相器）４１が付加されてもよい。分波器４０は、送信信号と受信信号を分離する役割を担う。例えば、ＣＤＭＡシステムの携帯電話のアンテナ直下で使用される。【００８９】
分波器４０の送信用フィルタ４２および受信用フィルタ４３には、上記実施形態で示した製造方法で作製されたＦＢＡＲを用いることができる。また、上記実施形態で示した製造方法により、複数の分波器４０を１つの基板上に形成することもできる。上記分波器４０を一例とするモジュールを用いた通信機器も本発明の実施形態に含まれる。【００９０】
［本実施形態における効果］
上記実施形態では、弾性波デバイスの共振部の体積をコントロールすることで周波数が調整される。調整膜の面積をウェハ内の周波数分布に合わせて調整することで、調整膜の体積、つまりは周波数の調整量を、ウェハ面内の周波数分布に対応させて調整することができる。すなわち、ウェハ内の周波数分布に対応した周波数調整が、ウェハ内の周波数分布に対応させたパターンの調整膜により実現される。【００９１】
すなわち、調整膜の厚さを一定にし、面積を周波数の面内分布に合わせて分布させることで、調整膜の体積、つまりは周波数の調整量を面内分布させて調整することが可能になる。したがって、調整膜をパターニングという一回の成膜およびエッチングを含む工程で、ウェハ面内の複数の箇所において、異なる周波数のズレを調整することができる。そのため、複数回の成膜およびエッチングで調整する従来の方法に比べて、少ない工程で、周波数の面内バラツキを低減した弾性波デバイスを作成することができる。【００９２】
また、上部電極の一部の層を調整膜とすることにより、上部電極の配線抵抗の大幅な増加を防ぎつつ、周波数を調整することが可能になる。例えば、上部電極の膜厚に相当する深さの孔を上部電極に形成することにより周波数を移動させる手法だと、上部配線抵抗の大幅な増加を招く恐れがある。これに対して、上記実施形態では、上部電極の一部の層を調整膜に用いて周波数を調整するので、配線抵抗の増加の恐れはない。【００９３】
なお、本実施形態では、上部電極の上に調整膜を設けることにより調整領域を形成しているが、調整領域の形成方法はこれに限られない。例えば、上部電極の一部を削って他の部分より厚みを薄くすることによって調整領域が形成されてもよい。調整領域では、他の部分と、共振部の厚みが異なっていればよい。【００９４】
また、上記実施形態において、ＦＢＡＲの代わりにＳＭＲを形成しても同様の効果が得られる。さらに、本実施形態では、ウェハ上の周波数バラツキ抑制を目的として周波数調整が行われていたが、その他の目的であっても、上記方法を用いて、同一基板上における複数の弾性波デバイスの周波数を調整することができる。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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