(57)【要約】  本発明はスパイラル共振器の周波数を同調させるとともに、個々の高温超伝導スパイラル共振器を同調させることにより高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタの特性を向上させるレーザトリミング方法を提供する。本発明は高温超伝導平面コイルの共振周波数を同調させる方法も提供する。本発明は高温超伝導回路要素を作製するレーザ切除方法も提供する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スパイラル共振器の高温超伝導体スパイラルの高温超伝導体の部分をレーザ光線で切除することを含んでなる、高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を同調させる方法。
【請求項２】
高温超伝導体スパイラルの外端で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を増加させる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
高温超伝導体スパイラルの内端で高温超伝導体を切除することにより、共振周波数を減少させ、λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
高温超伝導体スパイラルに沿った少なくとも１つの内側位置で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を同調させる請求項１に記載の方法。
【請求項５】
高温超伝導体スパイラルの内側位置における電流密度量が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる請求項４に記載の方法。
【請求項６】
高温超伝導体スパイラルの内側位置における電流密度量が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
以下の位置、
（ａ）高温超伝導体スパイラルの外端、
（ｂ）λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である、高温超伝導体スパイラルの内端、および
（ｃ）電流密度が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる高温超伝導体スパイラルの少なくとも１つの内側位置、のうちの１つもしくはそれ以上において高温超伝導体を切除することにより、共振周波数を増加させる請求項１に記載の方法。
【請求項８】
以下の位置、
（ａ）λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である、高温超伝導体スパイラルの内端、および
（ｂ）電流密度が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる高温超伝導体スパイラルの少なくとも１つの内側位置、のうちの１つもしくはそれ以上において高温超伝導体を切除することにより、共振周波数を減少させる請求項１に記載の方法。
【請求項９】
１つもしくはそれ以上のスパイラル共振器の高温超伝導体スパイラルの高温超伝導体の部分をレーザ光線で切除することを含んでなる、少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタのフィルタ特性を同調させる方法。
【請求項１０】
フィルタの帯域通過の選択中心周波数と基本的に同等であるスパイラル共振器の各々の共振周波数を提供する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
高温超伝導体スパイラルの外端で高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を選択中心周波数まで増加させる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
高温超伝導体スパイラルの内端で高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を選択中心周波数まで減少させ、λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
高温超伝導体スパイラルに沿った少なくとも１つの内側位置で高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を同調させる請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
高温超伝導体スパイラルの内側位置における電流密度量が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
高温超伝導体スパイラルの内側位置における電流密度量が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
（ａ）高温超伝導体スパイラルの外端で高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を増加させ、さらに（ｂ）電流密度が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる高温超伝導体スパイラルの内側位置で高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの他の共振周波数を減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
以下の位置、
（ａ）高温超伝導体スパイラルの外端、
（ｂ）λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である、高温超伝導体スパイラルの内端、および
（ｃ）電流密度が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる高温超伝導体スパイラルの少なくとも１つの内側位置、のうちの１つもしくはそれ以上において高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を増加させる請求項９に記載の方法。
【請求項１８】
以下の位置、
（ａ）λが伝播する電磁波の波長である場合、高温超伝導体スパイラルの内端でトリミングされる区域の深さｄが約λ／５０未満である、高温超伝導体スパイラルの内端、および
（ｂ）電流密度が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる高温超伝導体スパイラルの少なくとも１つの内側位置、のうちの１つもしくはそれ以上において高温超伝導体を切除することにより、スパイラル共振器のうちの少なくとも１つの共振周波数を減少させる請求項９に記載の方法。
【請求項１９】
（ａ）高温超伝導材料の膜を基板上に形成し、そして
（ｂ）回路要素のパターンを形成する高温超伝導膜の他の領域を切除から保護しつつ、高温超伝導膜の選択部分をレーザ光線で切除すること
を含んでなる、高温超伝導回路要素を形成する方法。
【請求項２０】
高温超伝導回路要素が高温超伝導フィルタである請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
高温超伝導フィルタが少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
高温超伝導回路要素が高温超伝導コイルである請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
高温超伝導コイルが高温超伝導平面コイルである請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
高温超伝導平面コイルの高温超伝導体の部分をレーザ光線で切除することを含んでなる、高温超伝導平面コイルの共振周波数を同調させる方法。
【請求項２５】
高温超伝導平面コイルの外端で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を増加させる請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
高温超伝導平面コイルの内端で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を増加させる請求項２４に記載の方法。
【請求項２７】
高温超伝導平面コイルに沿った少なくとも１つの内側位置で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を同調させる請求項２４に記載の方法。
【請求項２８】
高温超伝導平面コイルの内側位置における電流密度量が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
高温超伝導平面コイルの内側位置における電流密度量が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
以下の位置、
（ａ）高温超伝導平面コイルの外端、
（ｂ）高温超伝導平面コイルの内端、および
（ｃ）電流密度が十分に低く、レーザ切除の結果として共振周波数の増加を生じる高温超伝導平面コイルの少なくとも１つの内側位置、のうちの１つもしくはそれ以上において高温超伝導体を切除することにより、共振周波数を増加させる請求項２４に記載の方法。
【請求項３１】
電流密度が十分に高く、レーザ切除の結果として共振周波数の減少を生じる高温超伝導平面コイルの少なくとも１つの内側位置で高温超伝導体を切除することにより共振周波数を減少させる請求項２４に記載の方法。
【請求項３２】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法により同調された高温超伝導スパイラル共振器。
【請求項３３】
請求項８〜１８のいずれか一項に記載の方法により同調された少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタ。
【請求項３４】
請求項１９に記載の方法により形成された高温超伝導回路要素。
【請求項３５】
請求項２１に記載の方法により形成された少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタ。
【請求項３６】
請求項２３に記載の方法により形成された高温超伝導平面コイル。
【請求項３７】
請求項２４〜３１のいずれか一項に記載の方法により同調された高温超伝導平面コイル。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本願は２００３年１１月２１日に出願された米国仮出願番号第６０／５２３，９８８号の利益を主張するものであり、その全体を本明細書において本出願の一部として引用して援用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明はスパイラル共振器の共振周波数を同調させ、高温超伝導フィルタの個々のスパイラル共振器を同調させてフィルタ特性を向上させ、また平面コイルの共振周波数を同調させるレーザトリミングに関する。
【背景技術】
【０００３】
高温超伝導（ＨＴＳ）フィルタは通信、機器および軍事装置に用途がある。ＨＴＳフィルタはＨＴＳ材料の非常に低い損失のため非常に低い帯域内挿入損失、高い帯域外除去および急峻なスカートという利点がある。代表的な設計においてＨＴＳフィルタおよび小型のマルチプレクサはスパイラル共振器を含んでなる。
【０００４】
フィルタ性能はフィルタが構成される共振器の周波数への依存が高い。換言すれば共振器パターニング、基板厚さおよび誘電定数、ならびにＨＴＳ材料特性などの回路パラメータのばらつきは共振器の周波数に影響を及ぼす。作製時にこれらのパラメータを精細に制御しようとすることは困難であるとともにコストがかかる。フィルタ内の共振器または極の数が増加するにつれて所望のＨＴＳフィルタパターンを作製する際の困難さが増す。
【０００５】
そのためフィルタを作製後にフィルタを同調させることが望ましい。シェン（Ｓｈｅｎ）、特許文献１により提案されているそのようなフィルタの中心周波数を同調させる１つの方法は、プレートをＨＴＳフィルタからある距離離間して且つ反対側に設けることを含んでなる。そのプレートはフィルタと対向するプレートの表面の少なくとも一部分上に導電膜、好適にはＨＴＳ膜を含有している。プレートとフィルタとの間の距離を調整してフィルタの中心周波数を同調させることができる。代替的にはねじまたは誘電体ロッドを調整することによりフィルタの個々の共振器を機械的に同調させることができる。しかし共振器は一般にランダムに変動するため、フィルタの各極を個々に同調しなければならず、さらに各極の同調はフィルタの他の極すべてに影響を及ぼす。同調工程は概して実行に時間がかかる。
【０００６】
ハンフリーズ（Ｈｕｍｐｈｒｅｙｓ）の特許文献２、および非特許文献１は、レーザ光線をマイクロ波またはＲＦ回路に向けてマイクロ波またはＲＦ回路の選択区域の材料特性を変えることによるマイクロ波またはＲＦ回路の同調を開示している。単純マイクロストリップλ／２共振器および、３個の単純マイクロストリップλ／２共振器を含んでなる擬似楕円フィルタに対して結果が開示されている。これらは共振周波数を低減するより増加させることがより容易であるということを開示している。
【０００７】
【特許文献１】国際公開第０１／４１２５１号パンフレット
【特許文献２】米国特許出願第０３／０４８，１４８号明細書
【非特許文献１】Ｎ．Ｊ．パーカー（Ｐａｒｋｅｒ）ら、ＩＥＥＥ  ＭＴＴ−Ｓ、２０００、１９７１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、個々のＨＴＳスパイラル共振器を同調させることによってフィルタの特性を同調させる方法を提供することにより、ＨＴＳスパイラル共振器またはＨＴＳコイルの共振周波数を同調させるとともに、ＨＴＳスパイラル共振器を含んでなるＨＴＳフィルタの生産歩留まりを向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は高温超伝導スパイラル共振器の部分をレーザ光線で切除することにより、高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を同調させる方法を提供する。
【００１０】
スパイラル共振器の高温超伝導体スパイラルの外端で高温超伝導体を切除することにより高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を増加させることができる。スパイラル共振器の高温超伝導体スパイラルの内端で高温超伝導体を切除することにより高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を減少させることができる。高温超伝導スパイラル共振器に沿った内側位置におけるレーザトリミングは、トリミングの位置によって共振周波数の増加または減少を生じる。共振周波数の増加は電流密度が十分に低い内側位置においてトリミングした場合に生じ、共振周波数の減少は電流密度が十分に高い内側位置においてトリミングした場合に生じる。その結果得られる多数トリミングによる共振周波数シフトが付加される。
【００１１】
また本発明は１つもしくはそれ以上の高温超伝導スパイラル共振器の部分をレーザ光線で切除することにより、少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタのフィルタ特性を同調させる方法を提供する。
【００１２】
また本発明は高温超伝導平面コイルの部分をレーザ光線で切除することにより、高温超伝導平面コイルの共振周波数を同調させる方法を提供する。
【００１３】
平面コイルの高温超伝導体の外端、または平面コイルの高温超伝導体の内端で高温超伝導体を切除することにより、高温超伝導平面コイルの共振周波数を増加させることができる。高温超伝導平面コイルに沿った内側位置におけるレーザトリミングは、トリミングの位置によって共振周波数の増加または減少を生じる。共振周波数の増加は電流密度が十分に低い内側位置においてトリミングした場合に生じ、共振周波数の減少は電流密度が十分に高い内側位置においてトリミングした場合に生じる。その結果得られる多数トリミングによる共振周波数シフトが付加される。
【００１４】
また本発明は、
（ａ）高温超伝導材料の膜を基板上に形成し、そして
（ｂ）回路要素のパターンを形成する高温超伝導膜の他の領域を切除から保護しつつ、高温超伝導膜の選択部分をレーザ光線で切除すること
を含んでなる、高温超伝導回路要素を形成する方法を提供する。
【００１５】
この回路要素はスパイラル共振器、フィルタ、コイルまたは任意の他の有用な高温超伝導構成要素でもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は高温超伝導スパイラル共振器をレーザトリミングすることにより高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を同調させる方法を提供する。この方法は高温超伝導スパイラル共振器の共振周波数を容易に増減する方法を提供する。また本発明は１つもしくはそれ以上の高温超伝導スパイラル共振器をレーザトリミングすることにより、少なくとも２つの高温超伝導スパイラル共振器を含んでなる高温超伝導フィルタのフィルタ特性などの特性を調和させる方法を提供する。この方法はＨＴＳフィルタの中心周波数を増減するとともに、応答を帯域通過領域内で調整しつつ中心周波数を基本的に一定に保持すること、またはＨＴＳフィルタの中心周波数を変化させることと応答を帯域通過領域内で調整することの両方を可能にする。ＨＴＳフィルタがさらにＨＴＳ共振器間結合器を含んでなる場合、ＨＴＳ共振器間結合器をレーザトリミングすることが帯域通過領域の帯域幅を減少させる。レーザトリミングまたはトリミングは高温超伝導材料を切除するレーザ光線の利用である。
【００１７】
概してＨＴＳスパイラル共振器またはスパイラル共振器を含んでなるフィルタは、ＨＴＳ材料の膜を適当な単一結晶基板上に堆積した後、そのＨＴＳ材料にフォトレジストを塗布することにより準備される。その後スパイラル共振器またはフィルタパターンを有するマスクをフォトレジスト上に配置するとともに化学光に露光する。フォトレジストが現像され、レジストが現像されたときにＨＴＳ材料の露光された部分が例えばアルゴンイオンエッチングにより除去される。その後残存レジストが、例えば酸素エッチングにより除去される。ＨＴＳスパイラル共振器またはフィルタの他の準備も用いることができる。ＨＴＳスパイラル共振器またはフィルタがどのように準備されようと、本発明のレーザトリミング方法はその後ＨＴＳスパイラル共振器またはフィルタを同調させることができる。
【００１８】
ＨＴＳ膜からＨＴＳフィルタを作製するための新規な１段階工程はＨＴＳ膜をレーザエッチングしてフィルタを形成且つ同調させることである。この技術を用いてもＨＴＳ共振器、ＨＴＳコイルおよび他のＨＴＳ回路要素を作製することができる。ＨＴＳコイルは平面コイル、すなわち表面コイルであることが好ましい。レーザ光線により切除されるＨＴＳ膜の領域に衝撃を与えるとともに、ＨＴＳ要素の所望のパターンを形成するＨＴＳ膜の領域を回避するようにレーザ光線を向けるようにレーザをプログラムすることができる。
【００１９】
８個の矩形ＨＴＳスパイラル共振器と７個のＨＴＳ共振器間結合器とを含んでなる８極または８共振器ＨＴＳフィルタが図１に示されている。この設計のＨＴＳフィルタが実施例１に用いられており、そこでさらに説明する。図２はＨＴＳスパイラル共振器のうちの１つを示す。このスパイラル共振器は、スパイラル共振器の隣接ラインが互いに間隙距離ｄだけ離間するとともにスパイラル共振器内に中心開口１を提供するように、矩形スパイラル状に配向された幅ｗの高温超伝導ラインを含んでなる。
【００２０】
共振器周波数は、
【００２１】
【数１】
2007512790.tif 000003
【００２２】
ここでＬおよびＣはスパイラル共振器のインダクタンスおよびキャパシタンスである。すなわちスパイラル共振器の長さがｎλ／２に等しいとき共振が発生し、ここでλは伝搬電磁波の波長であり、ｎは整数である。ＨＴＳスパイラル共振器は、矩形、角が丸い矩形、５辺以上を有する多角形、および円形を始めとする異なる形状を有することができる。フィルタ内のＨＴＳスパイラル共振器がすべて同一形状を有することが好ましい。導電性同調パッドを中心開口１内に配置してスパイラル共振器の周波数を微調整してもよい。この同調パッドは高温超伝導体であるとともにレーザトリミング工程中に切除して共振周波数を調整することができる。
【００２３】
ここでＨＴＳスパイラルラインを特定の位置でトリミングすることによりＨＴＳスパイラル共振器の共振周波数を容易に増減できることが分かった。例えばＨＴＳスパイラルの外端で、例えば図２に示す位置２で高温超伝導材料をトリミングすなわち切除することが共振周波数を増加させる。逆にＨＴＳスパイラルの内端で、例えば図２に示す位置３で高温超伝導材料をトリミングすることが共振周波数を減少させる。
【００２４】
またＨＴＳスパイラルに沿った内側位置でトリミングすることにより共振周波数を容易に増減することができる。内側位置は外端２と内端３との間のＨＴＳスパイラルに沿った任意の位置、例えば図２の位置４〜８である。内側位置でトリミングする際に共振周波数に増加または減少があるかと、そうである場合の周波数変化の大きさとは、トリミングが発生するＨＴＳスパイラルに沿った位置に依存し、さらにＨＴＳスパイラルに沿ったある距離の間は位置がＨＴＳスパイラルラインの外縁上（例えば位置７）かまたはＨＴＳスパイラルラインの内縁上（例えば位置３、４、５および８）かにも依存する。
【００２５】
この共振周波数変化のトリミング位置への依存は、異なる位置が異なる電流密度を有するという事実の結果である。ＨＴＳスパイラルラインに沿った異なる位置において、およびＨＴＳラインの外縁と内縁との間で電流密度のばらつきがある。トリミングされた材料が一定量の場合、トリミング位置における電流密度と周波数変化との間には線形関係がある。電流密度が低い内側位置におけるトリミングは共振周波数の増加を生じる。幾分大きい電流密度を有するトリミング位置においては、共振周波数の増加の大きさは同量のトリミングに対してより小さくなる。電流密度が高いトリミング位置においてトリミングは共振周波数の減少を生じる。ある位置における電流密度が大きいほど、特定のトリミング量から得られる共振周波数の減少が大きい。
【００２６】
電流密度が十分に低く、ＨＴＳスパイラルラインがその位置でトリミングされると共振周波数が増加する内側位置などの位置は、一般にＨＴＳスパイラルラインに沿って観察される最大電流密度の約２５％未満の電流密度を有する。電流密度が十分に高く、ＨＴＳスパイラルラインがその位置でトリミングされると共振周波数が減少する内側位置などの位置は、一般にＨＴＳスパイラルラインに沿って観察される最大電流密度の約２５％より大きい電流密度を有する。しかし共振周波数の増減を生じる電流密度量が常にそれらの範囲に限定されることはない。
【００２７】
例えばトリミング位置４〜６は外端からＨＴＳスパイラルラインに沿って十分に離れているとともにＨＴＳスパイラルラインの内縁上にあり、それらの位置では電流密度が十分に高く、トリミングされた場合共振周波数の減少を生じるようになっている。上記のように一定のトリミング量の場合、共振周波数の減少は最高電流密度の領域で最も効果的である。角部からより離れて電流密度の小さい位置５における同一レーザトリミング量に対して検出されたものと比べて、より高い電流密度が予想且つ観察されるスパイラル共振器角部により近接した位置４におけるトリミングの場合、より大きい共振周波数の減少が発生する。角部より最も遠い位置６はこれらの３つの位置のうち最も低い電流密度を有するため、トリミングされた場合最も小さい共振周波数シフトを示す。
【００２８】
共振周波数の増減の大きさはＨＴＳ切除量に依存している。多様な内側位置の選択が、その位置における電流密度に応じた同一量の切除に対する異なる感度、すなわち異なる大きさの周波数の増減を提供する。
【００２９】
少なくとも２つのＨＴＳスパイラル共振器を含んでなるＨＴＳフィルタの特性をレーザトリミングにより様々な方法で変えることができる。帯域通過の中心周波数が所望の周波数である場合には、ＨＴＳスパイラル共振器のすべてが帯域通過中心周波数に等しい共振周波数を有するように１つもしくはそれ以上の個々のＨＴＳスパイラル共振器をレーザトリミングすることにより、帯域内特性を向上することができる。帯域通過の中心周波数が所望の周波数ではない場合には、ＨＴＳスパイラル共振器のすべてがより低いまたはより高い中心周波数に等しい共振周波数を有するように個々のＨＴＳスパイラル共振器をレーザトリミングすることにより、より低いまたは高い中心周波数を得ることができる。加えて帯域内特性が向上されることになる。
【００３０】
ＨＴＳフィルタ内の隣接ＨＴＳスパイラル共振器間の共振器間結合は、隣接スパイラル共振器の縁部における電磁界の重複により提供される。加えて図１に示すようにＨＴＳラインは、ＨＴＳスパイラル共振器間に設けることにより共振器間結合器として機能することができる。ＨＴＳ共振器間結合器を設ける場合、これらの結合器をレーザトリミングして帯域通過領域の帯域幅を減少させることができる。
【００３１】
高温超伝導平面コイルの共振周波数を同調させる方法は、１つのことを除いてスパイラル共振器の共振周波数を同調させるために用いられるものと同様である。ＨＴＳ平面コイルの外端で高温超伝導材料をトリミングすることが共振周波数を増加させる。ＨＴＳ平面コイルに沿った内側位置においてトリミングすることにより共振周波数を容易に増減することができる。共振周波数の増加は電流密度が十分に低い内側位置においてトリミングした場合に生じるとともに、共振周波数の減少は電流密度が十分に高い内側位置においてトリミングした場合に生じる。
【００３２】
ＨＴＳ平面コイルトリミングおよびＨＴＳスパイラル共振器トリミングの類似挙動に対する１つの例外には、ＨＴＳ平面コイルの内端における高温超伝導材料のトリミングがある。平面コイルの内端における結合はスパイラル共振器の内端における結合ほど強くないため、ＨＴＳ平面コイルの内端における高温超伝導材料のトリミングは、スパイラル共振器の内端でトリミングする場合に検出される共振周波数の減少ではなく共振周波数の増加を生じる。その結果得られる多数トリミングによる共振周波数シフトが付加される。
【００３３】
上記のすべての実施形態において、高温超伝導体がＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７、Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８、ＴｌＢａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９、（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ７、および（ＴｌＰｂ）Ｓｒ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ９よりなる群から選択されることが好ましい。単一結晶基板はＬａＡｌＯ３、ＭｇＯ、ＬｉＮｂＯ３、サファイア（Ａｌ２Ｏ３）および石英よりなる群から個々に選択される。ＬａＡｌＯ３およびサファイアが好ましい。超伝導体の堆積前に基板上に酸化物のバッファまたは中間層が存在することは、超伝導体膜の成長を促進するのに有用であり得る。「ＨＴＳ材料の膜を適当な単一結晶基板上に堆積する」という本明細書における言及は従って基板との密着および基板上の中間またはバッファ層との密着を含むことになる。
【００３４】
ＨＴＳ共振器、ＨＴＳフィルタおよびＨＴＳコイルを同調させる、ならびにＨＴＳ回路要素を形成するレーザトリミング方法を様々なレーザで行うことができるが、エキシマレーザが好適である。トリミング工程中にＨＴＳ材料が超伝導であるとともにＨＴＳ回路要素性能の変化を観察できるように、ＨＴＳ回路要素が液体窒素温度である間にレーザトリミングを実行できることが重要である。ＨＴＳ回路要素と回路分析器との間の電気接続のための準備しておかなければならない。
【００３５】
本発明の効果を以下に記載するように一連の実施例により説明する。実施例が基づく本発明の実施形態は単に例示であり添付の特許請求の範囲を限定するものではない。
【実施例】
【００３６】
以下の実施例１、２８、２９および３０において、以下の装置および手順が用いられる。０．１μｍ精度Ｘ、Ｙ、Ｚ、シータステージを備えるとともにインプロセスおよびターゲッティングカメラを有する１９３ｎｍエキシマレーザ（独国ゴッティンゲン、２２０のラムダ・フィジクＬＰＸ．（Ｌａｍｂｄａ  Ｐｈｙｓｉｋ  ＬＰＸ．２２０，Ｇｏｔｔｉｎｇｅｎ  Ｇｅｒｍａｎｙ））をトリミングに用いる。矩形変動アパーチャまたは画像投影マスクを用いて５０μｍ×５０μｍ四角形スポットまでのレーザ縮小を構成する。レーザ電圧および変動透過範囲を５００〜１２００ｍＪ／ｃｍ２を生じるように構成する。好適なものは７５０〜１０００ｍＪ／ｃｍ２を生じる５０μｍ×５０μｍ集束正方形スポットを提供する１２×縮小である。フィルタを有する基板は銅フィルタ取付部上に取り付けられる。液体窒素固定装置は液体窒素の貯留槽を提供するとともにフィルタと分析器、アジレント（Ａｇｉｌｅｎｔ）８７５３ベクトル・ネットワーク・アナライザ（Ｖｅｃｔｏｒ  Ｎｅｔｗｏｒｋ  Ａｎａｌｙｚｅｒ）（カリフォルニア州パロアルトのアジレント  テクノロジー（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｐａｌｏ  Ａｌｔｏ，ＣＡ））との間の電気接続を可能にする。これによりフィルタを液体窒素温度でレーザトリミングする一方でトリミングに応じて同時にフィルタに電力供給および観察することができる。
【００３７】
ネットワーク分析器はＳ１１およびＳ２１のプロットを提供する。Ｓ１１は入力ポートからの反射係数の大きさである。Ｓ２１は入力ポートから出力ポートへの透過係数の大きさである。Ｓ１１およびＳ２１はフィルタの実際の適用に重要なパラメータであるとともに、ここではフィルタの変化をレーザトリミングの結果として特徴付けるために用いられる。帯域通過領域外でＳ１１はほぼ１、すなわち約０ｄＢでなければならない。帯域通過領域内のＳ１１の大きさは可能な限り低くなければならない。Ｓ２１は帯域通過領域内でほぼ１、すなわち約０ｄＢでなければならない。帯域通過領域外のＳ２１の大きさは可能な限り低くなければならない。
【００３８】
取り付け基板を有する銅フィルタ取付部は液体窒素固定装置上に固定される。液体窒素固定装置はレーザのＸ、Ｙ、Ｚ、シータステージ上に取り付けられる。フィルタ表面はレーザの焦点に対して平面でなければならない。フィルタ表面の非重要区域上にレーザ試験バーストを行って、レーザの焦点が合っているかとともに両カメラが位置合わせされているかを確かめる。アルミニウムカバーをフィルタ上に配置するとともに銅フィルタ取付部上に固定する。アルミニウムカバーはアルミニウムカバーの表面全体にわたって延びる開口を有する。アルミニウムカバーはテープでアルミニウムカバーに固定される石英窓への支持を提供する。石英窓はフィルタ上に液体窒素ボイルオフを含むとともに、濃縮および／または凍結がフィルタ表面上に形成されないようにする一方でトリミングのために１９３ｎｍ紫外線が透過できるようにする。一時的液体窒素固定装置カバーを液体窒素固定装置、アルミニウムカバーおよび石英窓上に配置して石英窓表面上の凝集堆積物を防止する。
【００３９】
乾燥窒素ガスを用いてレーザ光線送出光学系、光線送出ノズルおよび液体窒素固定装置をパージする。このパージを１５〜２０分間継続する。その後ＲＦケーブルをフィルタの入力および出力ならびにネットワーク分析器に接続する。液体窒素を液体窒素固定装置貯留槽が充満するまで徐々に加える。液体窒素が継続して追加されて液体窒素固定装置温度が安定するまでボイルオフする量と置き換わる。分析器によって表示されるようなフィルタ応答を観察することにより安定を確かめることができる。一時的液体窒素固定装置カバーを除去するとともに、石英窓を通してフィルタ表面の非重要区域上に追加試験バーストを行うことによりレーザ焦点および光線位置合わせを確かめる。ここでフィルタのスパイラル共振器がトリミング用に用意されている。
【００４０】
実施例１
この実施例はフィルタの中心周波数と帯域通過領域の帯域幅とを基本的に一定に保持しつつ、図１に示した設計を有する８極フィルタの帯域通過領域の特性を向上するための本発明のレーザトリミング方法の利用を示す。
【００４１】
ＬａＡｌＯ３基板上の両面Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８膜を用いて８極ＨＴＳフィルタを作製して以下のように準備する。清浄な研磨済み単一結晶ＬａＡｌＯ３基板７５ｍｍ×３５ｍｍ×０．５ｍｍをカリフォルニア州リッチモンドのＭＴＩコーポレーション（ＭＴＩ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，Ｒｉｃｈｍｏｎｄ，ＣＡ）から入手した。化学量論比２：１：２を有するＢａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化物ターゲットのオフアクシス・マグネトロン・スパッタリングを用いて室温（約２０℃）でアモルファス前駆体Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化膜を基板の両側に堆積した。このアモルファス前駆体Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ酸化膜は約５５０ｎｍの厚さであるとともに、約２：１：２の化学量論比を有していた。その後前駆体膜をＴｌ２Ｂａ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏ１０とＴｌ２Ｏ３との粉体混合物の存在下で８５０℃で約１０分間空気中でアニーリングすることによりタリウム化する。この粉体混合物を加熱すると、Ｔｌ２Ｏが粉体混合物から生成し、前駆体膜に拡散してそれと反応することによりＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８相を形成する。
【００４２】
その後アルゴンイオンビームを用いてＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８膜表面を清浄にする。金膜が基板の背面側の未パターン化Ｔｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８膜上に蒸発されて完全に覆う。その後この試料は両側にフォトレジストが塗布されてベークされる。図１に示す設計の３つのフィルタを有するフィルタ設計マスクを準備する。各共振器のＨＴＳラインはＨＴＳライン間に５０μｍの間隙を有する３００μｍである。図１の図面は原寸に比例している。その後フィルタ設計マスクを基板の前面側のＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８膜を覆うフォトレジスト上に配置するとともに紫外線に露光する。その後レジストを現像するとともに、レジストが現像されたときにＴｌ２Ｂａ２ＣａＣｕ２Ｏ８膜の露光された部分をアルゴンビームエッチングによってエッチング除去する。その後残存フォトレジスト層を酸素プラズマによって除去する。その後ダイシングソーを用いて個々のフィルタを切断する。これらのフィルタの１つをこの実施例で用いる。
【００４３】
その後前述したようにフィルタを取り付けるとともにトリミングの準備を行う。
【００４４】
レーザトリミング前のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図３に示す。
【００４５】
分析器により提供されるＳ１１およびＳ２１を観察しながらフィルタのスパイラル共振器は以下のレーザトリミングを受けた。目標はフィルタの中心周波数と帯域通過領域の帯域幅とを基本的に一定に保持しつつ、帯域通過領域の特性を向上することである。用いられる工程は反復的なものであり、言い換えれば各スパイラル共振器に対して基本的に同一である。トリミングを第１のスパイラル共振器のスパイラルの外端において開始する。これはスパイラル共振器の共振周波数を上昇させた。Ｓ１１およびＳ２１によって測定されるフィルタ性能が向上し続ける限り外端におけるトリミングを続ける。スパイラルの外端における初期または継続トリミングがこのまたは他のスパイラル共振器のうちのいずれかの性能を悪化させる場合には、そこでのトリミングを停止するとともに、トリミングが共振周波数の減少を生じる電流密度が十分に高いスパイラルの内部角部でトリミングを開始する。性能が向上する限りこの内部角部においてトリミングを続ける。この工程を８個のスパイラル共振器がすべてトリミングされるまで共振器の各々で順に反復する。８個のスパイラル共振器すべてをトリミングする工程をさらに４回繰り返す。反復数は所望のフィルタ性能と比較して達成されるフィルタ性能による。
【００４６】
レーザトリミング後のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図４に示す。トリミング前のこれらの係数に対する図３に示した結果との比較は、中心周波数および帯域通過領域の帯域幅が基本的に変化していないことを示す。しかし帯域通過領域のＳ１１の大きさが減少したためフィルタ性能が向上した。
【００４７】
実施例２〜４
１３０８８ニューヨーク州リバプールのソネット・ソフトウェア・インコーポレーテッド（Ｓｏｎｎｅｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｉｎｃ．（Ｌｉｖｅｒｐｏｏｌ，ＮＹ））から入手したソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）を用いてこれらの実施例を行うことにより、ＨＴＳスパイラル共振器の性能をシミュレートするとともに、スパイラルの外端における様々な切除量に対するＨＴＳスパイラル共振器の共振周波数の変化を実証する。以下のモデルを用いる。基板は厚さ０．５０８ｍｍと誘電係数２４とを有するとともに、前面側と背面側とを有していた。スパイラル共振器は基板の前面側に密着している。実際にはブランクである、すなわち連続ＨＴＳ膜である接地面は基板の背面側にある。回路の接地されたトップカバーおよび側壁はすべてスパイラル共振器から十分に遠いため影響はわずかである。
【００４８】
図５に示した矩形スパイラル共振器をシミュレーション用に選択する。スパイラル共振器の線幅は３０８μｍであり、ライン間に４４μｍの間隙を有する。材料を除去していないスパイラル共振周波数は１．８６０７ＧＨｚである。図５に示すように共振器の外端で材料を除去することによりレーザ切除によるそこのＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。材料除去量は図５に示すように深さｄおよび長さｌの切り込みである。各例において材料の除去深さは同じ、すなわちｄ＝４４μｍである。切り込みの長さｌは実施例２の場合４４μｍ、実施例３の場合８８μｍ、および実施例４の場合１３２μｍである。次に実施例の各々のスパイラル共振器の共振周波数を測定する。共振周波数は実施例２の場合１．８６１３ＧＨｚ、実施例３の場合１．８６１７ＧＨｚ、および実施例４の場合１．８６２１ＧＨｚである。共振曲線および周波数を図６に示す。未トリミング共振周波数からの共振周波数の増加が表Ｉにまとめられている。
【００４９】
【表１】
2007512790.tif 000004
【００５０】
これらの実施例は材料がスパイラルの外端から切除された時のスパイラル共振器の共振周波数の増加を示している。材料がより多く除去されるにつれて共振周波数がより増加した。
【００５１】
実施例５〜７
実施例２〜４で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこれらの実施例を行う。実施例２〜４の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８６０７ＧＨｚである。
【００５２】
図７Ａに示すように、実施例５〜７に対して共振器の内端９において材料を除去することによりレーザ切除によるそこのＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。除去の位置は図７Ｂに詳細に示してあり、ここで材料の除去量は深さｄおよび長さｌの切り込みであるように示されている。各例において材料の除去深さは同じ、すなわちｄ＝４４μｍである。切り込みの長さｌは実施例５の場合４４μｍ、実施例６の場合８８μｍ、および実施例７の場合１３２μｍである。実施例の各々のスパイラル共振器の共振周波数を測定する。共振周波数は実施例５の場合１．８６０５ＧＨｚ、実施例６の場合１．８６０３ＧＨｚ、および実施例７の場合１．８６００ＧＨｚである。共振曲線および周波数を図８に示す。未トリミング共振周波数からの共振周波数の減少が表ＩＩにまとめられている。
【００５３】
【表２】
2007512790.tif 000005
【００５４】
これらの実施例は材料がスパイラルの内端から切除された時のスパイラル共振器の共振周波数の減少を示している。材料がより多く除去されるにつれて共振周波数がより減少した。この共振周波数を同調させる方法は、共振器のスパイラルの内端においてトリミングされる区域の深さｄが伝搬する電磁波の波長λと比べて小さいという、すなわち深さｄが約λ／５０未満であるという条件に従う。広範囲のトリミングがスパイラルの内端で行われる、すなわち深さｄが約λ／５０より大きくなるように行われる場合には、共振周波数はトリミングの増加とともに増加する。
【００５５】
実施例８〜１６
実施例２〜４で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこれらの実施例を行う。実施例２〜４の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８６０７ＧＨｚである。
【００５６】
図９Ａに示すように、実施例８〜１６に対して共振器のＨＴＳスパイラルラインの内縁の角部付近において材料を除去することによりレーザ切除によるそこのＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。材料を除去する３つの位置は図９ＡにＡ、ＢおよびＣとして示されている。実施例８〜１０は位置Ａにおいて行われる。実施例１１〜１３は位置Ｂにおいて行われる。実施例１４〜１６は位置Ｃにおいて行われる。除去された材料は図９Ｂに詳細に示されており、ここで材料の除去量は幅ｄおよび長さｌの切り込みであるように示されている。各例において除去材料の深さは同じ、すなわちｄ＝４４μｍである。切り込みの長さｌは実施例８、１１および１４の場合４４μｍ、実施例９、１２および１５の場合８８μｍ、および実施例１０の場合１３２μｍである。実施例の各々のスパイラル共振器の共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。共振周波数および未トリミング共振周波数からの共振周波数の減少が表ＩＩＩにまとめられている。
【００５７】
【表３】
2007512790.tif 000006
【００５８】
これらの実施例は材料が高電流密度があるスパイラルの内縁上の内側位置から切除された時のスパイラル共振器の共振周波数の減少を示している。切除は角部に最も近く且つ高電流密度が予想される位置Ａの共振周波数を低減するのに最も効果的である。位置Ｂは角部からより離れており、電流密度がより小さく、同程度の切除に対して示した共振周波数の減少がより小さかった。位置Ｃは角部から最も離れており、電流密度が最も小さく、同程度の切除に対して示した共振周波数の減少が最も小さかった。実施例１４の共振周波数の減少は０．１ＭＨｚ未満である。各位置において材料がより多く除去されるにつれて共振周波数がより減少した。
【００５９】
実施例１７〜２０
１３０８８ニューヨーク州リバプールのソネット・ソフトウェア・インコーポレーテッド（Ｓｏｎｎｅｔ  Ｓｏｆｔｗａｒｅ，Ｉｎｃ．（Ｌｉｖｅｒｐｏｏｌ，ＮＹ））から入手したソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）を用いてこれらの実施例を行うことによりＨＴＳスパイラル共振器の性能をシミュレートするとともに、スパイラルの外端における様々な切除量に対するＨＴＳスパイラル共振器の共振周波数の変化を実証する。以下のモデルを用いる。基板は厚さ０．５０８ｍｍと誘電係数２４とを有するとともに、前面側と背面側とを有していた。スパイラル共振器は基板の前面側に密着している。実際にはブランクである、すなわち連続ＨＴＳ膜である接地面は基板の背面側にある。回路ボックスサイズは１１．２６４ｍｍ×７．４８ｍｍ×５．０ｍｍである。図１０に示した矩形スパイラル共振器をシミュレーション用に選択する。スパイラル共振器の線幅は３０８μｍであり、ライン間に４４μｍの間隙を有する。材料を除去していないスパイラル共振周波数は１．８８６７１ＧＨｚである。スパイラル共振器上の様々な位置が図１０の文字ａ〜ｎで示されている。
【００６０】
図１１は位置ａ、図１０に示したＨＴＳスパイラルラインの外端の拡大図である。図１１に示すように実施例１７〜２０に対して材料を除去することによりレーザ切除によるそこのＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。実施例１７、１８および１９における材料除去量は、図１１に示すように位置ａ１、ａ２およびａ３においてそれぞれ幅４４μｍおよびＨＴＳラインの端部内への切り込み８８μｍである。実施例２０の材料除去量は、ＨＴＳラインの幅全体にわたってＨＴＳラインの端部内への切り込み４４μｍであり、図１１のクロスハッチング区域ａ４により示されている。実施例の各々のスパイラル共振器に対して共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。共振周波数および未トリミング共振周波数からの共振周波数の増加が表ＩＶにまとめられている。
【００６１】
【表４】
2007512790.tif 000007
【００６２】
これらの実施例は材料がスパイラルの外端から切除された時のスパイラル共振器の共振周波数の増加を示している。増加の大きさは切除の位置と材料除去量とに依存する。
【００６３】
実施例２１〜２４
実施例１７〜２０で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこれらの実施例を行う。実施例１７〜２０の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８８６７１ＧＨｚである。
【００６４】
図１２は位置ｎ、図１０に示しＨＴＳスパイラルラインの内端の拡大図である。図１２に示すように実施例２１〜２４に対して材料を除去することによりレーザ切除によるそこのＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。実施例２１、２２および２３における材料除去量は、図１２に示すように位置ｎ１、ｎ２およびｎ３においてそれぞれ幅４４μｍおよびＨＴＳラインの端部内への切り込み８８μｍである。実施例２４の材料除去量は、ＨＴＳラインの幅全体にわたってＨＴＳラインの端部内への切り込み４４μｍであり、図１２のクロスハッチング区域ｎ４により示されている。実施例の各々のスパイラル共振器に対して共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。共振周波数および未トリミング共振周波数からの共振周波数の減少が表Ｖにまとめられている。
【００６５】
【表５】
2007512790.tif 000008
【００６６】
これらの実施例は材料がスパイラルの内端から切除された時のスパイラル共振器の共振周波数の減少を示している。減少の大きさは切除の位置と材料除去量とに依存する。
【００６７】
実施例２５
実施例１７〜２０で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこの実施例を行う。実施例１７〜２０の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８８６７１ＧＨｚである。
【００６８】
図１０に示す内側位置ｂ〜ｋにおいて材料をＨＴＳスパイラルラインの内縁から除去することによりレーザ切除によるこれらの位置におけるＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。これらの位置の各々はＨＴＳスパイラル共振器の角部付近である。各位置における除去量は幅４４μｍおよび深さ８８μｍの切り込みである。この切り込みは示した位置に最も近い角部から９９μｍは離れて始まり、幅４４μｍである。これはスパイラルライン内に８８μｍ延びていた。１つのこのような切り込みが図１３のｇに示されている。図１０に示した角部ｂ〜ｋ付近の同様な位置の各々において材料が除去されたスパイラル共振器に対して共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。示した位置においてのみトリミングした結果として観察された共振周波数のシフトが位置ｂ〜ｋの各々に対して図１４にプロットされている。材料が除去されていないスパイラル共振器へ印加される１ボルト源をシミュレートすることにより電流密度データが得られる。ピーク電流密度はシミュレーションデータから容易に得られるとともに、本明細書で電流密度の測定値として用いられる。しかし代替例はピーク電流密度ではなく、トリミングした区域における平均電流密度を電流密度の測定値として用いる。ソフトウェアを用いて得られた電流密度は線形電流密度である。位置ｂ〜ｋの各々における材料を除去していないピーク電流密度も図１４にプロットされている。
【００６９】
位置ｂの場合、小さい電流密度および小さい正の周波数シフト、すなわち共振周波数の小さい増加がある。他の位置の場合はすべて電流密度が比較的高く、負の周波数シフト、すなわち共振周波数の減少がある。位置ｇは最も高い電流密度と最も大きい共振周波数の減少とを有する。この実施例は様々な内側位置におけるトリミングによりスパイラル共振器共振周波数を調整することができることと、一定の材料除去量に対する調整量がトリミングの位置、すなわちその位置における電流密度に依存していることを示している。
【００７０】
実施例２６
実施例１７〜２０で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこの実施例を行う。実施例１７〜２０の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８８６７１ＧＨｚである。
【００７１】
図１０に示す角部ｂ〜ｋ間の途中である内側位置においてＨＴＳスパイラルラインの内縁から材料を除去することにより、レーザ切除によるこれらの位置におけるＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。端部ａと角部ｂとの間の内縁中間点はａｂとして指定され、角部ｂと角部ｃとの間の内縁中間点はｂｃにより指定される。各内縁中間点位置における材料除去量は幅４４μｍのスパイラルライン内に８８μｍ延びる切り込みである。角部ｅとｆとの間の内縁中間点、すなわち位置ｅｆに対する１つのこのような切り込みが図１３に示されている。内縁中間点位置ａｂ〜ｊｋの各々において材料が除去されたスパイラル共振器に対して共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。示した位置においてのみトリミングした結果として観察された共振周波数のシフトが、内縁中間点位置ａｂ〜ｊｋの各々に対して図１５にプロットされている。実施例２５で説明したように電流密度データが得られるともに、位置ａｂ〜ｊｋの各々における材料を除去していないピーク電流密度も図１５にプロットされている。
【００７２】
位置ａｂおよびｂｃの場合、小さい電流密度および小さい正の周波数シフト、すなわち共振周波数の小さい増加がある。他の位置の場合はすべて電流密度は比較的高く、負の周波数シフト、すなわち共振周波数の減少がある。より高い電流密度を有する位置はより大きい共振周波数の減少を有する。この実施例は様々な内側位置におけるトリミングによりスパイラル共振器共振周波数を調整することができることと、一定の材料除去量に対する調整量がトリミングの位置、すなわちその位置における電流密度に依存していることを示している。
【００７３】
実施例２７
実施例１７〜２０で用いた同一のソネットＥＭソフトウェア（Ｓｏｎｎｅｔ  ＥＭ  ｓｏｆｔｗａｒｅ）ならびに同一の矩形スパイラル共振器および基板を用いてこの実施例を行う。実施例１７〜２０の共振器に関して、材料を除去していないスパイラル共振器の共振周波数は１．８８６７１ＧＨｚである。
【００７４】
図１０に示す角部ｂ〜ｋ間の途中である内側位置においてＨＴＳスパイラルラインの外縁から材料を除去することにより、レーザ切除によるこれらの位置におけるＨＴＳ材料の除去をシミュレートする。端部ａと角部ｂとの間の外側縁中間点はａｂ’として指定され、角部ｂと角部ｃとの間の外側縁中間点はｂｃ’により指定される。各外縁中間点位置における材料除去量は幅４４μｍのスパイラルライン内に８８μｍ延びる切り込みである。端部ａと角部ｂとの間の外側縁中間点、すなわち位置ａｂ’に対する１つのこのような切り込みが図１３に示されている。外縁中間点位置ａｂ’〜ｊｋ’の各々において材料が除去されたスパイラル共振器に対して共振周波数を測定する。共振曲線は図６および８に示したものと同様の形状である。示した位置においてのみトリミングした結果として観察された共振周波数のシフトが、外縁中間点位置ａｂ’〜ｊｋ’の各々に対して図１６にプロットされている。実施例２５で説明したように電流密度データが得られるともに、位置ａｂ’〜ｊｋ’の各々における材料を除去していないピーク電流密度も図１６にプロットされている。
【００７５】
スパイラルラインに沿った外縁中間点位置に対するピーク電流密度の依存性は大幅に変動する。電流密度はａｂ’において適度な大きさを有し、スパイラルラインの外端へ向かって増加して位置ｄｅ’で最高値を経て、減少してｇｈ’で最小値になり、その後スパイラルラインに沿って内端へ向かって増加する。周波数シフトは対応変化する。スパイラルラインの外部に沿った位置の場合、周波数シフトは負である、すなわち共振周波数の減少がある。周波数シフトはｇｈ’に対して小さく且つ正であり、その後スパイラルラインの内端により近い位置に対して負になる。この実施例は様々な内側位置におけるトリミングによりスパイラル共振器共振周波数を調整することができることと、一定の材料除去量に対する調整量がトリミングの位置、すなわちその位置における電流密度に依存していることを示している。
【００７６】
実施例２６との比較は、スパイラルラインに沿った一定の位置における同量のトリミングは、同調がラインの内縁に沿っているか外縁に沿っているかによってかなり異なる結果になり得るということを示す。実施例２６の内縁位置ｇｈおよびｈｉにおけるトリミングは共振周波数の大きい減少を生じた。実施例２７の外縁位置ｇｈ’およびｈｉ’におけるトリミングは共振周波数の小さい増加を生じた。一方で内縁ｄｅおよび外縁ｄｅ’におけるトリミングは共振周波数のほぼ同一の減少を生じた。
【００７７】
スパイラルラインに沿った内側位置における一定量のトリミングの共振周波数への影響を測定する際の電流密度の重要性を示すために、図１７は実施例２５、２６および２７の様々な位置において観察された周波数シフト対それらの位置におけるピーク電流密度のプロットを示す。スパイラルラインに沿った内側点におけるトリミングから得られたシフトは、図１７に描かれた線によって示されるようにトリミングの位置におけるピーク電流密度にほぼ線形依存している。周波数シフトが平均電流密度に対してプロットされた場合には線形適合はさらに良好になると思われる。
【００７８】
実施例２８
この実施例はフィルタの帯域通過領域の帯域幅を基本的に一定に保持しつつ、図１に示した設計を有する８極フィルタの帯域通過領域の中心周波数を低下するための本発明のレーザトリミング方法の利用を示す。
【００７９】
実施例１で用いたものと基本的に同一の手順を用いて８極ＨＴＳフィルタを作製する。
【００８０】
上述したようにこのフィルタを取り付けるとともにトリミングの準備を行う。
【００８１】
レーザトリミング前のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図１８に示す。
【００８２】
フィルタのスパイラル共振器は実施例１で説明したのと同様にレーザトリミングを受けた。しかしこの実施例の目標はフィルタの帯域通過領域の帯域幅を基本的に一定に保持しつつ、帯域通過の中心周波数を低下することであるため、トリミングが共振周波数の減少を生じる電流密度が十分に高い第１のスパイラル共振器のスパイラルの内部角部でトリミングを開始する。この内部角部でのトリミングは性能が向上する限り続いた。その後トリミングをスパイラルの外端に移して、そこでのトリミングが性能を向上させるかを測定する。８個のスパイラル共振器の各々を同様にトリミングする。８個のスパイラル共振器すべてをトリミングする工程をさらに６回繰り返す。より大きい周波数シフトは最初の２、３回の反復で達成され、より微細な同調およびＳ１１およびＳ２１の向上は後の反復で達成される。
【００８３】
レーザトリミング後のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図１９に示す。トリミング前のこれらの係数に対して図１８に示した結果との比較は、中心周波数が約６ＭＨｚ下方にシフトされていることを示す。帯域通過領域のＳ１１の大きさも低下したためフィルタ性能が向上した。帯域通過領域の帯域幅は基本的には変化していない。
【００８４】
実施例２９
この実施例はフィルタの帯域通過領域の帯域幅を基本的に一定に保持しつつ、図１に示した設計を有する８極フィルタの帯域通過領域の中心周波数を上昇するための本発明のレーザトリミング方法の利用を示す。
【００８５】
実施例１で用いたものと基本的に同一の手順を用いて８極ＨＴＳフィルタを作製する。
【００８６】
上述したようにこのフィルタを取り付けるとともにトリミングの準備を行う。
【００８７】
レーザトリミング前のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図２０に示す。
【００８８】
フィルタのスパイラル共振器は実施例１で説明したのと同様にレーザトリミングを受けた。この実施例の目標はフィルタの帯域通過領域の帯域幅を基本的に一定に保持しつつ、帯域通過の中心周波数を上昇することであるため、その共振器の共振周波数を上昇させるように第１のスパイラル共振器のスパイラルの外端でトリミングを開始する。この外端でのトリミングは性能が向上する限り続いた。その後トリミングが共振周波数の減少を生じるように電流密度が十分に高い第１のスパイラル共振器のスパイラルの内部角部にトリミングを移して、そこでのトリミングが性能を向上させるかを測定する。８個のスパイラル共振器の各々を同様にトリミングする。８個のスパイラル共振器すべてをトリミングする工程をさらに６回繰り返す。より大きい周波数シフトは最初の２、３回の反復で達成され、より微細な同調およびＳ１１およびＳ２１の向上は後の反復で達成される。
【００８９】
レーザトリミング後のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図２１に示す。トリミング前のこれらの係数に対して図２０に示した結果との比較は、中心周波数が約７ＭＨｚ上方にシフトされていることを示す。帯域通過領域のＳ１１の大きさが低下したためフィルタ性能が向上した。帯域通過領域の帯域幅は基本的には変化していない。
【００９０】
実施例３０
この実施例はフィルタの中心周波数と帯域通過領域の帯域幅とを基本的に一定に保持しつつ、図１に示した設計を有する８極フィルタの帯域通過領域の特性を向上するための本発明のレーザトリミング方法の利用を示す。
【００９１】
実施例１で用いたものと基本的に同一の手順を用いて８極ＨＴＳフィルタを作製する。
【００９２】
その後上述したようにこのフィルタを取り付けるとともにトリミングの準備を行う。
【００９３】
レーザトリミング前のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図２２に示す。
【００９４】
この実施例の目標は実施例１のものと同一、すなわちフィルタの中心周波数と帯域通過領域の帯域幅とを基本的に一定に保持しつつ、図１に示す設計を有する８極フィルタの帯域通過領域の特性を向上することであるため、フィルタのスパイラル共振器は基本的に実施例１に説明したようにレーザトリミングを受けた。
【００９５】
レーザトリミング後のフィルタに対してＳ１１およびＳ２１を測定し、その結果を図２３に示す。トリミング前のこれらの係数に対する図２２に示した結果との比較は、中心周波数および帯域通過領域の帯域幅が基本的には変化していないことを示す。しかし帯域通過領域のＳ１１の大きさが低下するとともに、帯域通過領域のＳ２１の大きさが上昇したためフィルタ性能が向上した。
【００９６】
本発明の装置および方法を、ある構成要素またはステップを含んでなる、含む、含有する、有する、で構成されるまたは、により構成される、と記述または説明されている場合、記述または説明が明確にそうでないと規定しない限り、明確に記述または説明されたもの以外の１つもしくはそれ以上の構成要素またはステップがその装置または方法に存在し得ると理解すべきである。しかし代替実施形態では本発明の装置または方法は基本的にある構成要素またはステップで構成されるものとして記述または説明し得るが、この実施形態において装置または方法の動作原理または顕著な特性を著しく変更する構成要素またはステップが本明細書にはないこともある。さらに他の実施形態において本発明の装置または方法をある構成要素またはステップで構成されるものとして記述または説明し得るが、この実施形態において記述したもの以外の構成要素または方法が本明細書にないこともある。
【００９７】
不定冠詞「ａ」または「ａｎ」を本発明の装置における構成要素、または方法におけるステップの存在の記述または説明に対して用いる場合、記述または説明が明確にそうでないと規定しない限り、このような不定冠詞の使用はその装置の構成要素または方法のステップの存在を数が１つに限定するものではないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】８個のＨＴＳ矩形スパイラル共振器と７個のＨＴＳ共振器間結合器とを含んでなる８極フィルタを示す。
【図２】いくつかのトリミング位置が示された矩形スパイラル共振器を示す。
【図３】本発明のレーザトリミング前の実施例１の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図４】本発明のレーザトリミング後の実施例１の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図５】実施例２〜４で用いられる矩形スパイラル共振器および材料除去位置を示す。
【図６】実施例２〜４の共振曲線および周波数を示す。
【図７Ａ−７Ｂ】実施例５〜７で用いられる矩形スパイラル共振器および材料除去位置を示す。
【図８】実施例５〜７の共振曲線および周波数を示す。
【図９Ａ−９Ｂ】実施例８〜１６で用いられる矩形スパイラル共振器および材料除去位置を示す。
【図１０】実施例１７〜２７で用いられる矩形スパイラル共振器を示すとともに矩形スパイラル共振器上の様々な位置を識別する。
【図１１】図１０に示した矩形スパイラル共振器の外端および実施例１７〜２０の材料除去位置の拡大図を示す。
【図１２】図１０に示した矩形スパイラル共振器の内端ｎおよび実施例２１〜２４の材料除去位置の拡大図を示す。
【図１３】実施例２５〜２７の代表的な材料除去位置を有する図１０の矩形スパイラル共振器を示す。
【図１４】実施例２５で材料が除去された角部位置付近の各々の共振周波数のシフトおよびピーク電流密度のプロットを示す。
【図１５】実施例２６で材料が除去された内縁位置の各々の共振周波数のシフトおよびピーク電流密度のプロットを示す。
【図１６】実施例２７で材料が除去された外縁位置の各々の共振周波数のシフトおよびピーク電流密度のプロットを示す。
【図１７】実施例２５、２６および２７で観察された周波数のシフト対材料が除去された位置のピーク電流密度のプロットである。
【図１８】本発明のレーザトリミング前の実施例２８の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図１９】本発明のレーザトリミング後の実施例２８の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図２０】本発明のレーザトリミング前の実施例２９の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図２１】本発明のレーザトリミング後の実施例２９の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図２２】本発明のレーザトリミング前の実施例３０の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図２３】本発明のレーザトリミング後の実施例３０の８極フィルタのＳ２１およびＳ１１を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【国際調査報告】
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