(57)【要約】【課題】製造コストを著しく低下させつつ、加工中にフィルタを自動的にチューニングする方法の提供を図る。【解決手段】共振器の所定の共振周波数を提供するために目標厚の層のスタックを物理的気相成長によって堆積する方法であって、圧電層２０６を堆積し、該圧電層の厚さをｉｎｓｉｔｕ測定し、そして、スタックの複合厚が前記目標厚と実質的に等しくなるように、さらなる１または２以上のフィルムを堆積することを含むように構成する。【選択図】図２
2011061867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共振器の所定の共振周波数を提供するために目標厚の層のスタックを物理的気相成長によって堆積する方法であって、圧電層を堆積し、該圧電層の厚さをｉｎｓｉｔｕ測定し、そして、スタックの複合厚が前記目標厚と実質的に等しくなるように、さらなる１または２以上のフィルムを堆積することを含むことを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項２】
請求項１に記載の層のスタック堆積方法において、前記フィルムが前記圧電層と同じ材料であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項３】
請求項２に記載の層のスタック堆積方法において、前記フィルムが前記圧電層と同じチャンバ内で堆積されることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の層のスタック堆積方法において、さらなるフィルムが電極であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項５】
請求項１に記載の層のスタック堆積方法において、前記フィルムが前記圧電層とは異なる材料であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項６】
請求項５に記載の層のスタック堆積方法において、前記フィルムが導電性材料であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項７】
請求項６に記載の層のスタック堆積方法において、前記フィルムが導電性電極の少なくとも一部分であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の層のスタック堆積方法において、前記圧電層が光学的に透明であることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項９】
請求項８に記載の層のスタック堆積方法において、前記圧電層がＡｌＮであることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項１０】
請求項８または９に記載の層のスタック堆積方法において、前記層の厚さが光学的に測定されることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の層のスタック堆積方法において、前記スタックがワークピースの少なくとも一部分にわたって延びており、前記測定工程が複数のポイントで行われることにより前記目標厚が実質的に前記ワークピースの前記部分にわたって達成されることが可能になることを特徴とする層のスタック堆積方法。
【請求項１２】
所定の共振周波数を有する共振器を物理的気相成長によって形成する方法であって、電極を堆積し、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の層のスタック堆積方法を用いて圧電層を堆積し、そして、先行の工程でさらなる電極が堆積されていない場合には、さらなる電極を堆積することを含むことを特徴とする共振器の形成方法。
【請求項１３】
共振器の所定の共振周波数の共振構造の一部分として圧電層を物理的気相成長によって堆積する方法であって、目標厚未満の厚さを有する圧電材料より成る層を堆積し、該堆積された圧電層の厚さをｉｎｓｉｔｕ測定し、そして、前記フィルムおよび前記圧電層を含む前記共振構造の厚さが前記目標厚と実質的に等しくなるように、前記圧電層の上にフィルムを堆積することを含むことを特徴とする圧電層の堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、マイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ：Micro Electrical Mechanical Systems）、特に、無線回路および電気回路内のフィルタとして使用される薄膜音響共振器（thin film acoustic resonator）のようなＲＦ−ＭＥＭＳデバイスを製造する方法において使用される圧電フィルムを堆積する方法に関する。この圧電フィルムの場合、フィルムスタック高さのフィルム厚は、システムまたはデバイスの作業パラメータに影響を与える。音響共振器は、圧電層、および、少なくとも１つのこれよりも低い位置にある電極を含む。これらの圧電層および電極は、一緒に共振器を狭帯域フィルタとして使用することを可能にする（チューニング可能であってもよい）特性共振周波数を設定する。より一般的に、本発明は、インクジェットヘッド、ＭＥＭＳミラー、加速度計およびジャイロスコープに見出されるような機械的共振構造を含むマイクロ構造技術（ＭＳＴ：Micro Structure Technology）デバイス、および、振動素子を含む類似のデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
バルク音響波（ＢＡＷ：Bulk Acoustic Wave）共振器は、信号をフィルタリングするために薄型圧電材料中に縦音響波を使用し、この共振器は、タンク回路の機能的等価物と考えることができる。基本的に、ＢＡＷ共振器に使用するには、２つの主な構成がある。すなわち、ソリッド取り付け型共振器（ＳＭＲ：Solidly Mounted Resonator）およびフィルムバルク型音響共振器（ＦＢＡＲ：Film Bulk acoustic Resonator）である。図１は、これら２つのアプローチを単純化して示すものである。
【０００３】
交流電位が印加されるとき、圧電層は特定の周波数で振動し、この周波数で、電気エネルギーのうちのいくらかが音響波の形の機械エネルギーに変換される。これらの音響波は、電場と同じ方向に伝搬する。機械的な共振時に、デバイスは電気的な共振器としても機能し、従って、フィルタとして作用する能力を有する。機械的な共振周波数は、伝搬された音響波の半波長が共振フィルムの総厚の関数となるような周波数である。
【０００４】
所定の時間にわたるウエハ間および堆積システム間での本出願に要求される厚さ精度および反復性は、密接に関連する半導体産業のものを大幅に上回ることはいうまでもない。半導体産業の場合、２％で標準偏差１のウエハ間の厚さ反復性が「従来技術」と考えられる。
【０００５】
圧電材料の厚さが製造時点で測定されると、続いてフィルムの厚さ、ひいては共振周波数を修正する再加工が必要とされる。ｉｎ−ｓｉｔｕフィルム厚モニタリングは、これらの材料を堆積するのに好ましい密結合スパッタリング工程（close-coupled sputtering process）においては実行不能である。
【０００６】
種々の方法が提案されており、製造後にフィルタを「トリミング」するか、或いは、運転中のフィルタの作業周波数を修正するのに、様々な方法が用いられる（特許文献１参照）。特許文献１には、これら従来の試みのうちのいくつか、および、ＦＢＡＲにおいて付加的なチューニング層２２４の使用が詳細に記載されている。このチューニング層は、窒化ケイ素層２０４の下側に設けられた付加的な導電層であり、この層は、共振厚を増大させ、ひいてはＦＢＡＲ型共振器の共振周波数を低下させる。加工後試験において、周波数が測定され、そして、周波数が増大して目標値になるまで電流を層２２４に通すことにより、層２２４からの材料が蒸発させられる。ＦＢＡＲの共振構造の厚さを変えることによる同じ製造後試験および共振周波数トリミングの手法に基づいて、別の方法が提供されている。ＳＭＲに関しては、ウエハの背後をＦＢＡＲに似てくるまでエッチングすることを伴わない解決手段はない。これらのチューニングプロセスは、フィルタの製造および形成後に個々のフィルタ上で実施される。これらのプロセスは、極めて高価である。
【０００７】
従って、製造プロセス中まだウエハ段階にある間に、音響共振器の共振周波数をトリミングする方法が必要となる。云うまでもなく、各ウエハは、おそらく集積回路内に一体化される数千または数十万のフィルタを持つことができる。
【０００８】
１つの観点から、この発明は、加工中にフィルタを自動的にチューニングする方法を提供する。この方法は、明らかに製造コストを著しく低下させる。それは、製造後試験工程中に個々のフィルタにおいてチューニングが実施されるのではなく、（多くのフィルタを含む）完成された状態のウエハ上で自動的にチューニングが達成されるからである。
【０００９】
現在、製造されたＢＡＷフィルタには主に２つのタイプがある。すなわちフィルムバルク型音響共振器（ＦＢＡＲ）またはソリッド取り付け型共振器（ＳＭＲ）である。ＦＢＡＲデバイスには、下側電極は（典型的には、窒化ケイ素）膜上に堆積される。そして、ウエハの背後をエッチングすることにより、自立構造が加工される。対照的に、ＳＭＲデバイスは、音響ミラー上に堆積された共振構造を有する。このミラーは、基板から共振器を効果的に絶縁し、従って、音響共振器をその他の電子デバイスと一体化するのに極めて重要である。それは、ミラーの機能が基板とは無関係だからである。
【００１０】
ＢＡＷフィルタの共振周波数は、主として、デバイスの共振部分のそれぞれの側における２つのインターフェイス間の音響経路によって決定される。ＦＢＡＲデバイスの断面である図２を参照する。このデバイスは、圧電層２０６から構成されている。この圧電層２０６は、電極２０７および２０９の間にサンドイッチされている。下側電極２０７は、窒化ケイ素膜２０４上に構成されている。この窒化ケイ素膜２０４は、Ｓｉ基板２０２によって支持されている。音響経路２２０の長さはＦＢＡＲの周波数の長さを決定する。
【００１１】
典型的に、圧電材料はＡｌＮであり、このＡｌＮは、一般に、純粋なＡｌターゲットを使用した反応性パルス直流スパッタリング（reactive pulsed DC sputtering）によって堆積される。電極材料は、多くの異なる金属から製造することができるが、アルミニウム、タングステンまたはモリブデンから形成されるのが典型的であり、これらの材料は典型的には直流マグネトロンスパッタリング（DC magnetron sputtering）により堆積される。
【００１２】
製造シーケンス中で、最も重要な工程の１つがＡｌＮ層の堆積である。絶縁体の反応性スパッタリングは、正確に制御するのが難しい。それは、チャンバの壁、すなわち、アノードなどに絶縁体が被覆されることになるからである。このことは、一般に「消失アノード（disappearing anode）」効果と呼ばれる。この効果は、チャンバのプラズマ特性を変化させ、ＡｌＮフィルムの堆積速度を変える。一方、高導電性層、例えば、続いて堆積される電極は、多くの基板の上に高い反復性を持って堆積することができる。典型的に、圧電層はスタック内の電極層よりも著しく厚いので、実際にはＡｌＮの厚さの変化は、完成したデバイスの共振周波数を決定付ける。
【００１３】
出願人は、改良されたマグネトロン（例えば、特許文献２参照）およびウエハの指標付け（例えば、特許文献３参照）を適用することにより、ウエハ全体にわたって極めて高い均一性を達成したが、基板間において、スパッタターゲット寿命全体にわたってならびにシステム間で、圧電層の堆積の反復性および絶対厚を制御することも重要である。このような厚さの安定性は、純粋に電気的な回路におけるよりも高い要件を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第５，５８７，６２０号明細書
【特許文献２】国際特許公開０２／４７１１０号パンフレット
【特許文献３】英国特許出願第０２１５６９９．０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
理想的な状態は、圧電層堆積モジュール内に、何らかの形のｉｎｓｉｔｕ測定機器を組込み、そして、堆積配列を直接的に制御することである。現代のＰＶＤシステム、例えば、スパッタリングシステムの場合、このことは現実的ではない。それは、このようなターゲットは使用中の基板に対して典型的に密に結合され、真空チャンバに対する点検アクセスなしに、極めて長い寿命にわたって作業するからである。平面状回転式マグネトロン構造は、全面侵食を伴うスパッタターゲットをもたらす。これらのスパッタターゲットは、ウエハのすぐ前面に配置されている。このことはアクセスを制限するので、測定ツールの組込みは現実的でなくなる。
【００１６】
出願人は、堆積チャンバの外側に、しかし、マルチチャンバスパッタリングツールの真空システム内に設けられた分光計（図３）を使用して、測定ステーションを開発した。実際に、この測定機器は、物理的気相成長（ＰＶＤ：Physical Vapour Deposition）クラスターツールのウエハハンドラ、例えば、出願人のＳｉｇｍａ（登録商標）マシンに組込むこともできる。
【００１７】
製造フローは、圧電層および上側、下側または両側の電極の堆積配列が、単一ＰＶＤクラスターツール内に堆積されるのを可能にする。このことは、製造中のある程度の制御を可能にする。圧電層は、クラスターツールのチャンバ内に少なくとも部分的に堆積される。堆積後、この圧電層のフィルム厚は堆積チャンバの外側で、しかしクラスターツール内で測定される。圧電フィルム厚さに関する測定ステーションからの情報は、後続のウエハ上での堆積工程を調節するために、制御コンピュータおよび付随のソフトウェアに供給される。測定は、マルチポイントで行うことにより「ウエハ全体にわたる」測定が可能になるので、ウエハ（ワークピース）全体またはその部分にわたって目標厚を実質的に達成することができる。
【００１８】
このようにして、厚さ情報は、次のウエハ上における次の圧電層の厚さを調節するために「フィードバック」され、これによって反復性を支援し、例えば、「消失アノード」効果および目標消費量などからのプロセスドリフトを補償するためのフィードバックループの一部分として作用する。この「フィードバック」は、目標出力、圧力または処理時間或いはこれらの組み合わせを変化させることができる。明らかに、この「フィードバック」は、測定されたウエハには役に立たない。なぜならば、測定はプロセスと同時に行われるものではないからである。さらに、「フィードバック」は、このプロセスが既に安定的であり、しかも、系統的または予期可能な誤差、例えば、ターゲット侵食に起因する所定の時間にわたって堆積された厚さの規則的な減少しか有しない場合にのみ安定性を改善する。「フィードバック」が補正することができないものは、ランダムな変動であり、この場合、前のウエハに基づくいわゆる「補正」は、実際には反復性を悪化させる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の第１実施形態によれば、共振器の所定の共振周波数を提供するために目標厚の層のスタックを物理的気相成長によって堆積する方法であって、圧電層を堆積し、該圧電層の厚さをｉｎｓｉｔｕ測定し、そして、スタックの複合厚が前記目標厚と実質的に等しくなるように、さらなる１または２以上のフィルムを堆積することを含むことを特徴とする層のスタック堆積方法が提供される。
【００２０】
本発明の第２実施形態によれば、共振器の所定の共振周波数の共振構造の一部分として圧電層を物理的気相成長によって堆積する方法であって、目標厚未満の厚さを有する圧電材料より成る層を堆積し、該堆積された圧電層の厚さをｉｎｓｉｔｕ測定し、そして、前記フィルムおよび前記圧電層を含む前記共振構造の厚さが前記目標厚と実質的に等しくなるように、前記圧電層の上にフィルムを堆積することを含むことを特徴とする圧電層の堆積方法が提供される。
【００２１】
本発明は、所定の共振周波数の共振構造の一部分として圧電層を堆積する方法であって、目標厚未満の厚さを有する圧電材料層を堆積し、該堆積された層の厚さを測定し、そして、前記フィルムおよび前記層を含む前記共振構造の厚さが前記目標厚と実質的に等しくなるように、前記層の上にフィルムを堆積することを含むことを特徴とする圧電層の堆積方法を提供する。
【００２２】
他の形態において、本発明は、目標厚と関数関係にある所定の共振周波数の共振構造の一部分として圧電層を堆積する方法であって、目標厚未満の厚さを有する圧電材料層を堆積し、該堆積された層の厚さを測定し、そして、前記フィルムおよび前記層を含む前記共振構造の厚さが前記目標厚と実質的に等しくなるように、前記層の上にフィルムを堆積することを含む圧電層の堆積方法を提供する。
【００２３】
フィルムは層と同じ材料であってよく、この場合、このフィルムは元の層と同じチャンバ内で堆積することができる。このアプローチは、フィルム深さの精度を高めるのを助ける。なぜなら、前に堆積された層の厚さは、チャンバによって与えられた実際の堆積速度と、その設計上の堆積速度との間の瞬間の関係を示すことになるからである。しかしながら、或る特定の環境において、このことは、ウエハの取り扱い要件を過度に複雑にし、その結果、コストが高められる恐れがある。このことは、特に、バッチ処理に当てはまる。
【００２４】
逆に、フィルムは、異なる材料であってもよい。この場合、使用される材料は、圧電層よりも正確に堆積することができる材料である。このフィルムは、好ましくは導電性である。この場合、フィルムは圧電層と一緒に用いるために電極の部分を構成するか、または形成することができる。
【００２５】
圧電層は、ＡｌＮであることが好ましく、また好都合である。この場合、厚さ測定は、光学的に行うことができる。
【００２６】
他の非接触式測定アプローチ、例えば、音響的、電磁的（電子線、ｘ線など）、および、レーザー励起音響的なアプローチまたはレーザー励起共振を用いることができる。接触式測定アプローチは、秤量、プローブ、変位（ＡＦＭ）などを含む。
【００２７】
他の形態から、本発明は、また、所定の共振周波数を有する共振器を形成する方法であって、電極を堆積し、特許請求の範囲における請求項１〜１１のいずれか１項に記載の層のスタック堆積方法を用いて圧電層を堆積し、そして、先行の工程でさらなる電極が堆積されていない場合にはさらなる電極を堆積することを含むことを特徴とする共振器形成方法提供する。
【００２８】
さらに、他の形態から、本発明は、上記方法によって形成された共振器およびその他のデバイスを含む。
【００２９】
本発明を上記のように定義してきたが、本発明が上記特徴を有する本発明による任意の組み合わせを含むことは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】ソリッド取り付け型共振器（ａ）およびフィルムバルク型音響共振器（ｂ）の基本構造を示す概略図である。
【図２】フィルムバルク型音響共振器を示す断面図である。
【図３】厚さ測定光学デバイスの詳細を示す図である。
【図４】図３のデバイスを示す概略図である。
【図５】図３および図４の機器によって行われる厚さ測定の反復性のグラフを示す図であり、ｘ軸は行われた測定の回数を示す。
【図６】プロセスが比較的安定している場合に、フィードバックシステムを用いて達成することができる補正のグラフを示す図である。
【図７】プロセスが比較的不安定な場合に、チャンバ内でウエハのバッチが処理されるのに伴う処理されたウエハの厚さ変動のグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
本発明は、様々な手法により実施することができるが、具体的な実施態様を一例として、添付の図面を参照しながら以下に説明する。
【００３２】
上述のように、測定された結果を「フィードフォワード」することにより、付加的な層の厚さを調節することができる。この付加的な層は、圧電層の連続部、圧電層上の上側の電極層または同じ基板上の付加的な「チューニング」層である。このように、測定されたウエハは、この測定から利益を得る。
【００３３】
明らかに、本発明の範囲の中で、別個の「チューニング」層を堆積することもできるが、好ましくは、付加的な層は、圧電層自体の連続部または調節される上側の電極層である。
【００３４】
測定ステーションは、任意の適切な手段によって堆積厚を測定し、ソフトウェアプログラムが測定値を期待厚と比較する。補正厚は、既に堆積された実際値に対して測定厚と期待厚との差によって計算されたオフセットをプラス／マイナスすることにより計算される。次いで、基板は、所望の最終厚にするために付加的な材料を受容する。
【００３５】
例えば、目標厚が１．５マイクロメータ（ミクロン）の圧電層の場合、初期厚を堆積し、圧電層の厚さを測定することができる。この初期厚は、目標厚未満、例えば、０．８マイクロメータであると好都合ではあるが、しかしながら、目標厚に近いけれども該目標厚を下回る値、例えば、１．４マイクロメータを目指すことが好ましい。なぜなら、このようにすれば、最上層を特に厳密に制御することができるからである。例えば、０．８マイクロメータを目標にして、その層が測定時には０．７マイクロメータである場合、同じ堆積チャンバ内で、同じ基板上に付加的な層を堆積することができる。このチャンバは目標値と実際値との差を補正し、また圧電層を最終目標厚、例えば、（１．５−０．７）×（０．８／０．７）＝０．９１２マイクロメータにし、測定およびフィードフォワード補正を行わない場合に推定され得る付加的な０．７マイクロメータの厚さにはしない。
【００３６】
このように、第２層厚は、最終厚から初期測定厚を差し引いたものに、堆積された初期厚の実際厚対目標厚に基づく補正率を掛け算したもので設定される。明らかに、より多くの反復を行うことができる。スタックの圧電層を良好に制御することによって、所定の共振周波数に対応するスタックの目標厚を容易に達成することができる。それというのも他の堆積を、既存の技術を用いて厳密に制御することができるからである。
【００３７】
圧電層が単層として堆積される場合、圧電層の厚さ測定を利用して、最上電極（またはチューニング層）の厚さを調節することにより、そのウエハ上の測定された圧電層厚の変動を補償することができる。最上電極の厚さの変化はアルゴリズム方程式を使用して計算することができ、或いは、ルックアップテーブルから決定することができる。この補償用最上電極は、音響経路２２０が、後で行われる製造プロセス段階中に自動的に調節されるのを可能にする。この自動調節はウエハ間に基づいて一貫性のあるフィルタ周波数性能を可能にする。
【００３８】
正確な圧電フィルム厚が、欠陥が最小限にしか付加されないように測定されることを保証するために、厚さ測定ステーションから、極めて精密な測定および測定反復性が要求される。この測定は、機械的な運動または基板との接触が最小限にしか伴わない真空環境内に一体化される。
【００３９】
好ましい圧電層である窒化アルミニウムは透明であり、反射性電極上に載置されている。従ってこの構造は、極めて正確な商業的に利用可能な光学測定法、例えば分光学的なフィルム厚測定に容易に好適である。分光測定はまた一体化に好適である。それというのも、分光測定法は真空環境内への好適に透明な窓しか必要とせず、基板との接触を必要としないからである。その他の厚さ測定技術がよく知られており、或いはこれらの技術を引き続き開発することができる。これらの技術の正確な性質は本発明には影響を与えない。
【００４０】
好適な測定機器は、フィルメトリックスＦ２０（Filmetrics F20）であり、図３に、マルチチャンバ型単一ウエハスパッタリングシステムと一体化されたフィルメトリックスＦ２０の詳細を示すことができる。このシステムにおいて、フィルメトリックスＦ２０はウエハ搬送モジュールに取り付けられたポートに設けられている。このウエハ搬送モジュールは分離ゲート弁を有さず、ウエハ搬送真空システム内にある。図４には、フィルメトリックスＦ２０の概略図が示されている。遠隔光源および分光計が、光ファイバー束によって真空システムのポートに光学的に接続されている。コンピュータシステムおよびソフトウェアが機器を操作し、フィルムの厚さおよびその屈折率の双方を計算することができる。
【００４１】
シングルポイント測定は有用ではあるが、基板のマルチポイント測定が行われるのが理想的である。このマルチポイント測定は、例えば、ウエハ搬送アーム上の基板を分光ヘッドの下方に通すことにより、固定分析点の下方で基板を走査することにより達成することができる。マルチ測定は、同じ点における幾つかの測定であってもよい。この測定はシンプルではあるものの、厚さ測定における誤差を取り除くことにより精度を改善する。これにより、シンプルなアーム伸長によって、基板、例えば、ウエハ全体にわたる半径方向の走査を達成することができる。一列の分光器を有することによって、ウエハアームの伸長により一連の平行な半径方向走査を行い、これにより、例えば、半導体製造において利用される厚さ測定に典型的である４９ポイント分析を行うことができる。
【００４２】
使用される分光測定機器は、図５に示されるデータに見られるように、極めて反復性の高いフィルム厚測定を実証する。この図面の場合、同じウエハ上の同じフィルムが４日間にわたって５分毎に測定された。反復性は、０．００７％、１シグマ（標準偏差）である。
【００４３】
原理的には、この技術を拡張して、ウエハ全体にわたる圧電層の厚さ変動も同様に補償することができた。マルチポイント測定を実施することができ、また、圧電層厚の均一性マップを得ることができた。さらに、最上圧電層、電極層またはチューニング層の厚さの均一性を調節することにより、ウエハ全体にわたる圧電フィルムの非均一性を補償することができた。前述した特許文献２（国際特許公開第０２／４７１１０号パンフレット）に記載された本出願人の改良されたマグネトロンは、ターゲット背後のマグネトロンのプログラミングされた運動を可能にし、フィードバックまたはフィードフォワード制御ループでウエハ全体にわたる厚さ変動の均一性を少なくとも部分的に補償するように駆動することができた。
【００４４】
加えて、測定ステーションは、圧電フィルムの屈折率を測定し、これによりフィルムの品質を示すことができる。屈折率が設定された許容誤差レベルから外れている場合、測定により開始される制御ループは、圧電フィルムの堆積ステーションを点検喚起のための待ち状態に置くことができる。このことは、圧電フィルム品質の問題によりこれらの製品ウエハが廃棄されることを防止する。
【００４５】
図６は、「未補正」ウエハ、および、最適化されたスパッタリングシステムのための「フィードバック」ウエハ双方のウエハ間の厚さ変動を示す図である。窒化アルミニウム目標厚は、１．５マイクロメータであった。第１ウエハは、測定時にフィルムの実際の厚さが１．４マイクロメータであることを示した。従って、後続のウエハが１．５マイクロメータまでのフィルム厚を直ちに形成するように、スパッタターゲットに対する出力に補正を加えた。この場合、ウエハは０．０５％、１シグマ内に留まる。対照的に、補正が行われない場合、フィルム厚は１．４マイクロメータに留まり、系統的に下方にドリフトするので、フィルム厚は目標厚にはならないだけでなく、ウエハ間で０．２７％、１シグマだけ変化した。
【００４６】
云うまでもなく、未補正システムの既に良好な０．２７％の反復性によって表されるスパッタリングシステムの固有の安定性を改善するためには、かなりの研究が行われてきた。システムの安定性が低くなると、フィードバック補正は実際に反復性を悪化させる恐れがあることが判った。ウエハ間に系統的な傾向がない場合、次のウエハに対するフィードバック補正を任意の精度で計算することができる。
【００４７】
対照的に、本出願人において提案されているように、フィードフォワードは「最初のウエハ」の効果を排除し、驚くべきことに、同じレベルの系統的な安定性を必要としない。それというのも、補正は、測定されたウエハ上で実施されるからである。フィードフォワードは反復性（上述の小さな系統的変動を有する良好に構成されたシステムの反復性であっても）をさらに増大させて、測定機器の反復性と類似する反復性、例えば、フィルメトリックスＦ２０計測ユニットの場合には０．００７％にする。
【００４８】
圧電層堆積厚の反復性が、例えば、図７に示すように極めて不良の場合、後続の層、例えば、上側電極層の厚さを変化させるためにフィードフォワードを用いることにより、好適な補償を達成することができるのは明らかである。それというのも、金属スパッタリングは、圧電材料スパッタリングよりも内在的に安定性が高いからである。圧電層が共振周波数でデバイスを駆動するのに十分に厚い場合には、音響厚が厳しい制限内にある限り、圧電層および上側の「チューニング」層および／または電極層の制限内での種々異なる厚さが可能である。本明細書に記載された方法を任意の共振構造に適用することができるのは明らかである。この共振構造は、その厚さの極めて厳密な制御を必要とする。云うまでもなく、圧電層が過度に厚い場、システムはより薄い電極を堆積し、これにより目標厚を達成することができる。
【符号の説明】
【００４９】
２０２    Ｓｉ基板
２０４    窒化ケイ素膜
２０６    圧電層
２０７，２０９    電極
２２０    音響経路
【図１】
2011061867.tif 000003
【図２】
2011061867.tif 000004
【図３】
2011061867.tif 000005
【図４】
2011061867.tif 000006
【図５】
2011061867.tif 000007
【図６】
2011061867.tif 000008
【図７】
2011061867.tif 000009