(57)【要約】【課題】圧電基板上にＮｉ下地層を介してＡｇ電極膜を乗せた多層膜を選択エッチングすることなく、１液のまま一括エッチングすることができるエッチング液と水晶フィルタの電極形成方法を提供する。【解決手段】エッチング液をリン酸、硝酸、純水から構成し、エッチング液の全体積に対するリン酸の体積比率をＸ（％）、硝酸の体積比率をＹ（％）、純水の体積比率をＺ（％）としたときに、４１＜Ｘ≦５５、０＜Ｙ≦５、４３≦Ｚ＜５８、（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）となるように配合することを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二層の金属膜からなる積層膜を一括してエッチングするエッチング液であって、
前記エッチング液はリン酸、硝酸、純水から構成され、エッチング液の全体積に対するリン酸の体積比率をＸ（％）、硝酸の体積比率をＹ（％）、純水の体積比率をＺ（％）としたとき、４１＜Ｘ≦５５、０＜Ｙ≦５、４３≦Ｚ＜５８、（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）となるように配合することを特徴とした積層膜一括エッチング液。
【請求項２】
前記積層膜は、Ｎｉ下地層の上にＡｇ電極膜を積層した構造であることを特徴とした請求項１に記載の積層膜一括エッチング液。
【請求項３】
前記積層膜一括エッチング液の溶液温度を５０±１０℃とすることを特徴とした請求項１又は２に記載の積層膜一括エッチング液。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の積層膜一括エッチング液を用いた電極形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は少なくとも二層の金属膜からなる積層膜から電極パターンを形成するために用いられる積層膜一括エッチング液と、このエッチング液を用いた電極形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水晶フィルタ等の圧電デバイスの電極材料としＡｇ膜を使用する場合、通常Ａｇ膜は圧電基板に密着性を良くするためにＮｉ下地層の上に積層されている。
【０００３】
一般的なＡｇエッチング液としては、アンモニア水と過酸化水素水の混合液（１：１）や硝酸が知られているが、Ｎｉ下地層とＡｇ電極膜の積層膜をエッチングする場合、各層を選択エッチングして多工程で電極パターンを形成することよりは、できるだけ一括で簡素に行うことが工程上有利であり、このため多層金属膜の一括エッチング処理が望まれている。
【特許文献１】特開２００４−１５６０７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、リン酸、硝酸、および酢酸を配合してなる、１液で金属膜を含む積層膜を一括エッチング可能なエッチング液が提示されている。このエッチング液では、まず、Ａｇ電極膜がエッチングされた後、Ｎｉ下地層がエッチングされるが、Ｎｉ下地層のエッチングが進行している間に、Ａｇ電極膜のエッチングも進行するため、Ａｇ電極膜が過剰にエッチング（オーバーエッチング）されてしまい、仕上がった電極パターンは所望の電極パターンよりも小さくなり、電気的特性が見込みよりも変動してしまうという問題があった。更に、エッチング液の成分に酢酸が含まれるので、酢酸の臭気で作業環境が悪化しているという問題があった。
【０００５】
以上の問題を解決するために、本発明は、圧電基板上にＮｉ下地層を介してＡｇ電極膜を乗せた多層膜を選択エッチングすることなく、１液のまま一括エッチングすることができ、かつ各膜のオーバーエッチングを抑制することができるエッチング液と、このエッチング液を用いた電極形成方法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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するため、本願発明に係る積層膜一括エッチング液は、少なくとも二層の金属膜からなる積層膜を一括してエッチングするエッチング液であって、前記エッチング液はリン酸、硝酸、純水から構成され、エッチング液の全体積に対するリン酸の体積比率をＸ（％）、硝酸の体積比率をＹ（％）、純水の体積比率をＺ（％）としたとき、４１＜Ｘ≦５５、０＜Ｙ≦５、４３≦Ｚ＜５８、（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）となるように配合することを特徴としている。また、前記積層膜は、Ｎｉ下地層の上にＡｇ電極膜を積層した構造であることを特徴としている。
【０００７】
このような構成により、過剰なＡｇ電極膜のエッチングを抑制しつつ、Ｎｉ下地層のエッチングを行わせることができ、Ｎｉ下地層とＡｇ電極膜の多層膜を、１液で一括エッチングすることができるものとなっている。なお、エッチング対象としては、基本的にＮｉ下地層のＡｇ電極膜からなる積層膜であるが、下地膜としてＮｉ以外にＣｒを利用したものにも適用できる。ただＣｒのエッチングレートはＮｉよりもかなり遅いので、膜厚は薄くする必要がある。また、電極膜としてＡｇ以外にＡｌ膜も適用可能となっている。
【０００８】
前記積層膜一括エッチング液の溶液温度を５０±１０℃とすることを特徴としている。このような構成により、エッチングレートを向上させることができ、より円滑にエッチングを行うことができる。
【０００９】
また、本発明に係る電極形成方法は、前記積層膜一括エッチング液を用い、Ｎｉ下地層上にＡｇ電極膜を積層した積層膜を一括でエッチングしてパターン電極を形成することを特徴としている。
【００１０】
このような構成に係る発明では、各層をそれぞれ選択エッチングすることなく、１液で一括エッチングすることが可能となり、かつ、各膜のオーバーエッチングを抑制できる電極を形成することができる。同時に、酢酸を使用しないため、酢酸の臭気の問題がなく、取り扱いが容易で実用的なエッチング液とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明に係る積層膜一括エッチング液およびこれを用いた電極形成方法についての最良の実施形態につき説明する。
本発明は、現状工程内で使用している、“Ｃｒエッチング液”と、“Ａｌエッチング液”でもＡｇ電極膜とＮｉ下地層との積層膜を一括して溶解ができる可能性を評価した結果によって得られたものである。
【００１２】
本発明では、圧電基板にＮｉ下地層を介してＡｇ電極膜を形成し、レジスト膜によってパターン形成した状態において、Ｎｉ−Ａｇ積層膜のエッチング液として、現状工程でＡｌエッチング液として使用しているリン酸、硝酸、純水とからなる原液を希釈液により希釈してなるものを用いている。原液組成であるリン酸自体はＡｇ電極膜のエッチングを行うことはなく、硝酸を加えることによりエッチング液として機能する。実際のエッチングを硝酸が行い、リン酸はエッチングレートを調整する機能を果たしている。純水を加えることで水溶液として用い、積層膜を施した水晶基板をエッチング水溶液に浸漬することでエッチング作用を行わせる。
【００１３】
このエッチング液の原液はリン酸：硝酸：純水＝８２：３：１５の体積割合をもつ組成とし、実際の原液における各組成分の含有量は、リン酸５４３０ｍｌ、硝酸２００ｍｌ、純水１０００ｍｌに調整している。このようなエッチング原液は通常はＡｌ膜のエッチングに用いられるものであり、これをそのまま用いてしまうと、Ａｇ電極膜がオーバーエッチングされることから、希釈液（純水）にて希釈し、Ａｇ電極膜のエッチングレートとＮｉ下地層のエッチングレートが同等になるように調整する。実験の結果によれば、原液を５０％（１／２希釈）を超え、６７％（２／３希釈）以下の希釈濃度、好ましくは６０％の希釈濃度とすることにより良好なエッチングが可能となっている。
【００１４】
なお、原液を５０％の希釈濃度とした時のエッチング液の体積割合はリン酸：硝酸：純水＝５４３０ml：２００ml：７６３０ml＝４１：２：５８であり、６０％の希釈濃度とした時のエッチング液の体積割合はリン酸：硝酸：純水＝５４３０ml：２００ml：５４２０ml＝４９：２：４９であり、６７％の希釈濃度とした時のエッチング液の体積割合はリン酸：硝酸：純水＝５４３０ml：２００ml：４３１５ml＝５５：２：４３であった。即ち、エッチング液の全体積に対するリン酸の体積比率Ｘ（％）、硝酸の体積比率Ｙ（％）、純水の体積比率Ｚ（％）としたときに、４１＜Ｘ≦５５、０＜Ｙ≦５、４３≦Ｚ＜５８、（ただし、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１００）となるように配合することにより、Ａｇ電極膜がオーバーエッチングされずに、良好な電極形状が得られることが実験により判明した。ここで、硝酸の配分を多くしすぎるとオーバーエッチングが顕著になってしまうので硝酸の体積比率Ｙは５％以下が望ましい。好適には、硝酸体積比率は１〜３％がよい。１％より小さくなるとエッチングレートが遅く、３％より大きくなるとオーバーエッチングになりやすいからである。
【００１５】
このエッチングの際の溶液温度は好ましくは常温より高い５０℃±１０℃に設定することにより、エッチングレートが向上し、より円滑にエッチングすることが可能である。しかし、エッチング液の溶液温度を６０℃より大きくしてしまうと、エッチング液の純水成分が蒸発してしまい、エッチング液の成分比率が変わってしまうので好ましくない。４０℃以下ではエッチングレートが低くなり、エッチングに時間がかかって作業効率が悪くなる。
【００１６】
この効果を確認するため、Ｃｒエッチング液によるＮｉ−Ａｇ積層膜をエッチングした例を比較例として示し、実施形態に係るＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液による実施例を下記に示す。
【実施例】
【００１７】
＜エッチング液＞
（１）比較例のＣｒエッチング液の原液成分
【表１】
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液温：常温
（２）実施例のＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液の原液成分（現状工程で使用されているＡｌエッチング液）
【表２】
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液温：５０℃
＜評価用ウェハー＞
（１）膜厚：Ｎｉ下地層８０Å、Ａｇ電極膜１０００Å
（２）Ａｇ蒸着条件
加熱温度：１６０℃（設定値）
＜方法＞
それぞれのエッチング液に評価用ウェハーを浸漬し、電極パターン形成状態を顕微鏡にて確認した。
＜実験結果＞
（１）Ｃｒエッチング液
表１に示すＣｒエッチング液によるＮｉ−Ａｇ積層膜のエッチング状態の断面図の代表例を図４（１）〜（４）に、エッチング結果を表３に示す。なお、図４の（１）は原液でエッチングした場合、（２）は原液を希釈液で５０％に希釈した場合、（３）は原液を希釈液で２５％に希釈した場合、（４）は原液を希釈液で６．２５％に希釈した場合の夫々の電極断面図を示している。また、同図において、１０は水晶基板、１２はＮｉ下地層、１４はＡｇ電極膜、１６はレジスト膜である。
同図に示すように、Ｃｒエッチング液はＡｇ電極膜のみをエッチングし、Ｎｉ下地層をエッチングしないので、Ｎｉ膜は別のエッチング液でエッチングする必要がある。また、図４（１）に示すように原液では２秒程度で、Ａｇ電極膜がオーバーエッチングになりエッチングレートが速すぎるため、純水にて希釈する必要がある。また、図４（２）〜（４）に示すように、原液を５０％、２５％、６．２５％に希釈したとしても、エッチング時間が数１０秒違っただけでオーバーエッチングになってしまったり、Ａｇ電極膜が抜けなかったりして、取り扱いがかなり困難である。
【表３】
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（２）Ｎｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液（図１〜３）
表２に示すＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液によるＡｇ電極膜エッチング状態を、図１〜３に、エッチング結果を表４に示す。なお、図１（１）〜（４）は原液を用いた場合、図２（１）、（２）は原液を６７％に希釈したエッチング液を用いた場合、図３（１）〜（３）は原液を６０％に希釈したエッチング液を用いた場合において、夫々エッチング時間を変化させた時の電極断面図を示している。
同図に示すように、本実施例のＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液は、前記Ｃｒエッチング液とは異なり、Ａｇ電極膜及びＮｉ下地層を一度にエッチングすることが可能である。図１（１）、（２）に示すように、原液を用いた場合では５〜１０秒程度でまずＡｇ電極膜がエッチングされ、図１（３）に示すように、２０秒程度でＮｉ下地層のエッチングが完了する。しかし、２０秒以上経過すると、Ｎｉ下地層のエッチングを待っている間に、Ａｇ電極膜のエッチングも進行するため、図１（４）に示すように、仕上がったＡｇ電極膜のパターンはオーバーエッチングとなってしまう。このようにエッチング時間が１０秒違っただけで、Ａｇ電極膜がオーバーエッチングされてしまうため、原液での使用が難しく、希釈する必要がある。
次に、エッチング原液を５０％に希釈した水溶液（１／２希釈）と、６７％（２／３希釈）に希釈した水溶液で実験を行った。５０％に希釈した水溶液では２００秒入れても殆どエッチングされなかったが、図２に示すように、６７％に希釈した水溶液では６０〜７０秒で良好な結果であった。
更に、エッチング液の配合を調整し、原液を６０％に希釈した水溶液で実験を行ったところ、図３に示すように、５０秒程度でＡｇ電極膜がエッチングされ、９０秒程度でＮｉ下地層のエッチングが完了する。Ｎｉ下地層のエッチングを待っている間にＡｇ電極膜のエッチングが進むこともなく、エッチング状態は良好である。実験的に、２４０秒間エッチングを行ったが、殆どオーバーエッチングは起きていない。以上から、エッチング原液を５０％より大きく６７％以下に希釈する、好ましくは６０％に希釈すれば、Ａｇ電極膜がオーバーエッチングされないことが判明した。
【表４】
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【００１８】
以上のように、ウェハー工程で使用している“Ｃｒエッチング液”と“Ａｌエッチング液”という２種類のエッチング液の評価を行ったが、電極パターン形成で使用しているＡｌエッチング液を６０％に希釈した水溶液がＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液として適当であることが確認できた。
【００１９】
比較例のＣｒエッチング液については、Ａｇ電極膜のエッチング自体は可能であるが、原液ではエッチングレートが速すぎるため、希釈する必要がある。しかし、エッチング時間の管理が難しく、１０秒も長く入れると、すぐにオーバーエッチングになってしまう。また、Ｃｒエッチング液はＡｇ電極膜のみをエッチングするため、Ｎｉ下地層のエッチングを別の液（希塩酸など）で行わなければならないことなどの問題があり、エッチング液としての使用は難しいと考える。
【００２０】
それに対し、本発明のＮｉ−Ａｌ積層膜一括エッチング液については、原液そのままで使用するとエッチングレートがやや速く、オーバーエッチングになるが、５０〜６７％に希釈すると６０〜９０秒でＡｇ電極膜のエッチングが良好な状態になる。Ｃｒエッチング液のように、エッチング時間を厳密に管理する必要も無く、何よりもＡｌエッチング液の場合、１つの液でＡｇ電極膜とＮｉ下地層のエッチング液が可能であることが魅力である。
【００２１】
したがって、現状使用しているＡｌエッチング原液を５０％より大きく６７％以下に希釈する、好ましくは６０％に希釈したエッチング液をＮｉ−Ａｇ積層膜一括エッチング液として使用することが望ましいと理解できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】実施形態に係るエッチング液の１００％原液を用いたときのエッチング状態断面図を示している。
【図２】実施形態に係るエッチング液の６７％希釈液を用いたときのエッチング状態断面図を示している。
【図３】実施形態に係るエッチング液の６０％希釈液を用いたときのエッチング状態断面図を示している。
【図４】比較例のＣｒエッチング液を用いたときのエッチング状態断面図を示している。
【符号の説明】
【００２３】
１０………水晶基板、１２………Ｎｉ膜、１４………Ａｇ膜、１６………レジスト膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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