(57)【要約】【課題】デバイスの基板や回路パターンに損傷を与えることなく、デバイスの特性調整を短時間で容易且つ確実に実現する。【解決手段】本発明の特性調整装置は、超伝導バンドパスフィルタ１０を収容し、真空状態を実現する収容手段である真空容器１１と、超伝導バンドパスフィルタ１０を冷却するための冷却手段である冷凍機１２と、超伝導バンドパスフィルタ１０の電気的特性を測定する測定手段であるネットワークアナライザ１３と、真空容器１１の上部に配され、超伝導バンドパスフィルタ１０の回路パターン１０ａに向けてアルゴンイオンを照射するイオンビーム源１４と、ネットワークアナライザ１３及びイオンビーム源１４の動作を制御する制御手段であるコントローラ１５とを有して構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回路パターンが形成されたデバイスを収容する収容手段と、前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するプラズマ照射手段と、
前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定する測定手段と
を含み、
前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整することを特徴とするデバイスの特性調整装置。
【請求項２】
前記プラズマ照射手段は、前記プラズマとして不活性ガスイオンを照射することを特徴とする請求項１に記載のデバイスの特性調整装置。
【請求項３】
前記不活性ガスイオンがアルゴンイオンであることを特徴とする請求項２に記載のデバイスの特性調整装置。
【請求項４】
前記プラズマ照射手段の前記プラズマ照射を開始する電力の投下と、前記測定手段の前記電気的特性の測定を開始する電気信号の入力とを制御し、互いに逆位相同期させる制御手段を更に含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【請求項５】
前記収容手段内に設置された前記デバイスを低温に保持する冷却手段を更に含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【請求項６】
回路パターンが形成されたデバイスの電気的特性を調整するデバイスの特性調整方法であって、
前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するステップと、
前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定するステップと
を含み、
前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整することを特徴とするデバイスの特性調整方法。
【請求項７】
前記プラズマとして不活性ガスイオンを照射することを特徴とする請求項６に記載のデバイスの特性調整方法。
【請求項８】
前記不活性ガスイオンがアルゴンイオンであることを特徴とする請求項７に記載のデバイスの特性調整方法。
【請求項９】
前記プラズマ照射を開始する電力の投下と、前記電気的特性の測定を開始する電気信号の入力とを制御し、互いに逆位相同期させることを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【請求項１０】
前記回路パターンを形成するための材料膜上で所定部分のみを開口するマスクを形成するステップを更に有し、
前記マスクの形成された前記デバイスを前記プラズマ照射により加工し、前記電気的特性を測定することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回路パターンが形成されたデバイスの電気的特性を調整するデバイスの特性調整装置及び特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回路パターンの形成されたデバイスの電気的特性を、当該デバイスの製造プロセスの一環として調整する方法としては、レーザ光照射による回路パターンのトリミングが知られている。例えば、特許文献１に開示されているように、回路パターンが形成された高周波デバイスの伝送特性を測定しながら、当該デバイスにレーザ光を照射して前記回路パターンを加工し、前記伝送特性を所望値に調整する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平７−２５４７３４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の方法では、個々の回路パターンの微細な加工が可能であり、高精度の調整が実現するものの、回路パターン全体を加工する場合には時間がかかるなど大面積のデバイスには不利であるとともに、レーザ光はエネルギー密度が比較的高いため、基板や回路パターンがレーザ光照射により損傷を受ける虞れがある。
【０００５】
本発明は、上記した課題に鑑みてなされたものであり、デバイスの基板や回路パターンに損傷を与えることなく、デバイスの特性調整を短時間で容易且つ確実に実現する高性能な特性調整装置及び特性調整方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討の結果、以下に示す発明の諸態様に想到した。
【０００７】
本発明のデバイスの特性調整装置は、回路パターンが形成されたデバイスを収容する収容手段と、前記収容手段内に設置された前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するプラズマ照射手段と、前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定する測定手段とを含み、前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整する。
【０００８】
本発明のデバイスの特性調整方法は、回路パターンが形成されたデバイスの電気的特性を調整するデバイスの特性調整方法であって、前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するステップと、前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定するステップとを含み、前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
−本発明の基本骨子−
本発明者は、デバイスの基板や回路パターンに損傷を与えることなく、しかも大面積のデバイスに対して効率良く短時間で特性調整を行うことを考慮して、回路パターンの加工時に着目し、レーザ光照射に替わる手法を模索したところ、プラズマ照射が適切であることに想到した。プラズマ源としては、具体的には、回路パターンを構成する材料との無反応性を考慮した不活性ガスイオン、プラズマ照射に起因する酸化物の酸素抜けを補填することを考慮した酸素（イオンやオゾンなど）が好適である。
【００１０】
不活性ガスイオンとして例えばスパッタ成膜等の技術分野で汎用されるものにアルゴンイオンがあり、これが本発明において特に好適であると考えられる。即ち、アルゴンイオンは比較的エネルギーが低いため、基板や回路パターンへの損傷は軽減される。更に、回路パターン全体に同時に照射可能であるため、短時間に電気的特性の調整が可能である。
【００１１】
但し、デバイスの誘電体などの非導体材料に照射した場合、デバイスからサージ（ノイズ）電流が発生し、測定不良や当該測定装置への損傷につながる虞れがあるため、アルゴンイオン照射時には電気的信号の入力を遮断する等の処置をとる必要がある。そこで本発明では、プラズマ照射手段のプラズマ照射を開始する電力の投下と、測定手段の電気的特性の測定を開始する電気信号の入力とを制御し、互いに逆位相同期させる制御手段（コントローラ）を設ける。
【００１２】
また、微細な回路パターン調整を行う場合には、マスク法を活用し、回路パターンの所定部分のみを開口するマスクを形成して、この状態で電気的特性の測定対象とする。
【００１３】
更に、基板や回路パターンへの損傷を更に軽減すべく、デバイスを低温に保持した状態で電気的特性の測定に供するために冷却手段を配することが好適である。冷却手段を用いることにより、例えば超伝導バンドパスフィルタのように電気的特性の測定時に低温保持が要請されるデバイスを調整対象とする場合にも十分な対処が可能となる。
【００１４】
−本発明の具体的な実施形態−
上記の基本骨子を踏まえ、本発明を適用した具体的な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、特性調整の対象とするデバイスとして超伝導バンドパスフィルタを例示し、この電気的特性を調整するデバイス特性調整装置及び方法について開示する。
【００１５】
−デバイス特性調整装置の構成−
図１は、本実施形態による超伝導バンドパスフィルタの特性調整装置の概略構成を示す模式図である。
この特性調整装置は、超伝導バンドパスフィルタ１０を収容し、真空状態を実現する収容手段である真空容器１１と、超伝導バンドパスフィルタ１０を冷却するための冷却手段である冷凍機１２と、超伝導バンドパスフィルタ１０の電気的特性を測定する測定手段であるネットワークアナライザ１３と、真空容器１１の上部に配され、超伝導バンドパスフィルタ１０の回路パターン１０ａに向けてアルゴンイオンを照射するイオンビーム源１４と、ネットワークアナライザ１３及びイオンビーム源１４の動作を制御する制御手段であるコントローラ１５とを有して構成される。
【００１６】
超伝導バンドパスフィルタ１０は、超伝導体を用いた高Ｑ値の高周波デバイスであり、低損失で急峻な周波数遮断特性を持つ。しかしながら、材料特性のばらつきやプロセス誤差による周波数依存性が強いため、仕様通りの特性になるように調整しなければならない。このようなデバイスとしては、共振器やバンドリジェクションフィルタ、ローパスフィルタ、キャパシタ、インダクタなどがある。
また、マイクロストリップ伝送線路で形成された遅延線などは遅延時間やインピーダンスのマッチングなどを調整する必要がある。
【００１７】
超伝導バンドパスフィルタ１０は、図２に示すように、グランド層を構成する超伝導膜（ここではＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）２１上に、酸化マグネシウムなどの低損失の誘電体基板２２が設けられ、この誘電体基板２２に、超伝導膜（ここではＹ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ）が加工されてなり信号層を構成する回路パターン２３が設けられている。
【００１８】
回路パターン２３を形成するには、誘電体基板２２上に形成された超伝導膜を覆うようにレジストを塗布し、フォトリソグラフィ技術によりレジストを加工してレジストマスクを形成した後、従来では溶液によるウエットエッチング及び／又はアルゴンイオンによるミリングにより、超伝導膜をレジストマスクに倣った形状にパターニングする。本実施形態では、レジストマスクを形成した後、金属パッケージに実装し、この状態で図1の真空容器１１内に収納して、アルゴンイオンによるミリングを行うことができる。図２で示した超伝導９段バンドパスフィルタの回路パターン２３は、9つ並んだヘアピン形状の共振器２３ａと外部入出力のためのフィーダライン２３ｂを有して構成されている。
【００１９】
真空容器１１は、高真空排気系２４に連通する排気口１１ａと、真空ゲージ１１ｂとを有している。真空容器１１内は、高真空排気系２４により真空状態に保持することができる。また、真空容器１１内には、イオンビーム源１４と対向するように、超伝導バンドパスフィルタ１０を載置可能なコールドプレート２５が設置されており、コールドプレート２５は真空容器１１外の冷凍機１２に接続されている。
【００２０】
冷凍機１２は、ここでは圧縮機２６が外付のＧＭ冷凍機である場合を示したが、圧縮機２６と本体とが一体となったスターリング冷凍機や冷却部において機械的振動がないパルスチューブ冷凍機などでも構わない。真空容器１１内にコールドプレート２５が設置されていることにより、クライオポンプのような作用が働き、真空容器１１内を高真空状態に保持することができる。
【００２１】
金属パッケージ２７及びコネクタ２８は、真空容器１１内で同軸ケーブル２９と接続し、同軸ケーブル２９の外部の同軸ケーブル３０とハーメチックシールフランジ３１を介して接続されている。
【００２２】
ネットワークアナライザ１３は、発信器３２を有しており、この発信器３２からの動作信号入力により動作状態にある超伝導バンドパスフィルタ１０の周波数特性（透過特性と反射特性）を分析し測定する。ネットワークアナライザ１３は、信号分析の種類によってオシロスコープやスペクトラム・アナライザに代用できる。
【００２３】
発信器３２は、信号入出力用の同軸ケーブル３０，３３と接続されているが、これら同軸ケーブル３０，３３の途中にスイッチ機構２，３を設けることにより、超伝導バンドパスフィルタ１０からサージ（ノイズ）電流の測定不良や測定装置への損傷を防止する。同様に、イオンビーム源１４と電源３４との間にもスイッチ機構１を設け、コントローラ１５の制御により、アルゴンイオン照射と電気的信号の入力とを逆位相同期する。あるいは、イオンビーム源１４と超伝導バンドバスフィルタ１０との間にシャッター機構を設けてもよい。
【００２４】
この特性調整装置を用い、レジストパターンの形成された超伝導バンドバスフィルタ１０にアルゴンイオンを照射することにより、超伝導膜がパターンニングされて回路パターン２３が形成されるとともに、誘電体基板２２を削り、実効誘電率や共振器間の結合係数を変えて周波数特性を所望値に調整することができる。
【００２５】
以上説明したように、レジストマスクを用いて回路パターン２３を加工し、デバイス特性の調整を行うには、例えば図３で示すようにレジストマスクを形成することが考えられる。
図３（ａ），（ｂ）のように、回路パターン２３を形成するために超伝導膜４１をパターニングするレジストマスク４２，４３を形成する場合のみならず、図３（ｃ）のように、誘電体基板２２を削り、実効誘電率や共振器間の結合係数を変えるために、誘電体基板２２の表面の一部をも露出させる形状にレジストマスク４４を形成しても良い。また、図３（ｄ）のように、高分子樹脂材料からなるレジストを用いる替わりに、材質が磁性体のメタルマスク４５を形成することも好適である。このの場合、メタルマスク４５を固定するため、金属パッケージ２７とコールドプレート２５との間にマグネットを設ける。
【００２６】
−デバイス特性調整方法−
次に、超伝導バンドパスフィルタの電気的特性の調整方法について説明する。
【００２７】
図４は、本実施形態による超伝導バンドパスフィルタの電気的特性の調整方法をステップ順に示すフローチャートである。
先ず、金属パッケージ２７に実装した超伝導バンドパスフィルタ１０をコールドプレート２５に載置固定する（ステップＳ１）。そして、同軸ケーブル２９を金属パッケージ２７及びコネクタ２８と接続する（ステップＳ２）。
【００２８】
続いて、真空容器１１内を排気して高真空状態にした後、冷凍機の動作を開始し、低温状態、例えば７０Ｋの冷却状態に保持する（ステップＳ３）。
【００２９】
続いて、真空ゲージ１１ｂで真空容器１１内が高真空状態であることを確認し、イオンビーム源１４を作動させる。アルゴンイオン照射を開始し（ステップＳ４）、ある程度の状態でスイッチ機構１をオフ（開）にしてイオンビーム源１４への電力入力を遮断し、アルゴンイオン照射を停止する（ステップＳ５）。
【００３０】
続いて、スイッチ２，３機構をオン（閉）にして発信器３２を作動させ（ステップＳ６）、ネットワークアナライザ１３により、超伝導バンドパスフィルタ１０の周波数特性を測定する（ステップＳ７）。
【００３１】
続いて、測定結果と所望値との比較を行い（ステップＳ８）、仕様を満足した特性が得られているかどうかを判定する（ステップＳ９）。
【００３２】
判定の結果、仕様を満足しない場合には、スイッチ機構２，３をオフにして電気的信号の入力を遮断し（ステップＳ１０）、スイッチ機構１をオンにしてイオンビーム源へ電力を投下し（ステップＳ１１）、アルゴンイオン照射を再開して（ステップＳ１２）、ステップＳ５以降を再び実行する。即ち、アルゴンイオン照射による回路パターンの微加工後、スイッチ機構１をオフにしてイオンビーム源１４への電力入力を遮断し、アルゴンイオン照射を停止する（ステップＳ５）。そして、スイッチ機構２，３をオンにして電気的信号入力の遮断を解き（ステップＳ６）、ネットワークアナライザ１３により再測定を行う（ステップＳ７）。そして、所望値との比較を行い（ステップＳ８）、仕様を満足した特性が得られているかどうかを判定し、依然として満足していない場合には、測定結果が所望状態になるまでアルゴンイオン照射と伝送測定を繰り返す。コントローラ１５によりアルゴンイオン照射と電気的信号の入力とを逆位相同期で制御することによって、短時間且つ高精度で所望値に合わせ込む。
【００３３】
他方、判定の結果、仕様を満足する場合、超伝導バンドパスフィルタ１０の調整を終了する（ステップＳ１３）。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態によれば、超伝導バンドパスフィルタ１０の誘電体基板２２や回路パターン２３に損傷を与えることなく、超伝導バンドパスフィルタ１０の特性調整を短時間で容易且つ確実に実現する高性能な特性調整装置及び特性調整方法を提供することができる。
【００３５】
なお、本発明は上記した実施形態に限らず種々の変形が可能であり、例えばバンドパスフィルタの替わりに共振器やバンドリジェクションフィルタ、遅延線などのデバイス、超伝導膜の替わりに誘電体膜や磁性膜、またはこれらの組み合わせなどにも適用することが可能である。
【００３６】
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００３７】
（付記１）回路パターンが形成されたデバイスを収容する収容手段と、
前記収容手段内に設置された前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するプラズマ照射手段と、
前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定する測定手段と
を含み、
前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整することを特徴とするデバイスの特性調整装置。
【００３８】
（付記２）前記プラズマ照射手段は、前記プラズマとして不活性ガスイオンを照射することを特徴とする付記１に記載のデバイスの特性調整装置。
【００３９】
（付記３）前記不活性ガスイオンがアルゴンイオンであることを特徴とする付記２に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４０】
（付記４）前記プラズマ照射手段は、前記プラズマとして酸素を照射することを特徴とする付記１に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４１】
（付記５）前記収容手段は、当該収容手段内を真空状態に調節する排気機構を有することを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４２】
（付記６）前記プラズマ照射手段の前記プラズマ照射を開始する電力の投下と、前記測定手段の前記電気的特性の測定を開始する電気信号の入力とを制御し、互いに逆位相同期させる制御手段を更に含むことを特徴とする付記１〜５のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４３】
（付記７）前記回路パターンを形成するための材料膜の所定部分のみを開口するマスクが形成された前記デバイスを前記プラズマ照射による加工及び前記電気的特性の測定の対象とすることを特徴とする付記１〜６のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４４】
（付記８）前記収容手段内に設置された前記デバイスを低温に保持する冷却手段を更に含むことを特徴とする付記１〜７のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整装置。
【００４５】
（付記９）回路パターンが形成されたデバイスの電気的特性を調整するデバイスの特性調整方法であって、
前記デバイスの前記回路パターンに対してプラズマを照射するステップと、
前記プラズマ照射された前記デバイスの電気的特性を測定するステップと
を含み、
前記プラズマ照射により前記回路パターンを加工して、前記電気的特性を所望値に調整することを特徴とするデバイスの特性調整方法。
【００４６】
（付記１０）前記プラズマとして不活性ガスイオンを照射することを特徴とする付記９に記載のデバイスの特性調整方法。
【００４７】
（付記１１）前記不活性ガスイオンがアルゴンイオンであることを特徴とする付記１０に記載のデバイスの特性調整方法。
【００４８】
（付記１２）前記プラズマとして酸素を照射することを特徴とする付記９に記載のデバイスの特性調整方法。
【００４９】
（付記１３）前記プラズマ照射を実行する前に、前記デバイスを収納する容器内を真空状態に調節するステップを更に含むことを特徴とする付記９〜１２のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【００５０】
（付記１４）前記プラズマ照射を実行する前に、前記デバイスを低温に調節するステップを更に含むことを特徴とする付記９〜１３のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【００５１】
（付記１５）前記プラズマ照射を開始する電力の投下と、前記電気的特性の測定を開始する電気信号の入力とを制御し、互いに逆位相同期させることを特徴とする付記９〜１４のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【００５２】
（付記１６）前記回路パターンを形成するための材料膜上で所定部分のみを開口するマスクを形成するステップを更に有し、
前記マスクの形成された前記デバイスを前記プラズマ照射により加工し、前記電気的特性を測定することを特徴とする付記９〜１５のいずれか１項に記載のデバイスの特性調整方法。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、デバイスの基板や回路パターンへの損傷を抑え、測定系への影響を及ぼすことなく、短時間且つ高性能でデバイスの特性を調整することができ、デバイスの製造コストパフォーマンスを大幅に向上させることを可能とする特性調整装置及び特性調整方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態による超伝導バンドパスフィルタの特性調整装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態による超伝導バンドパスフィルタの概略構成を示す斜視図である。
【図３】デバイス特性の調整を行うマスク法の例を示す斜視図である。
【図４】本発明の実施形態による超伝導バンドパスフィルタの特性調整方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１，２，３  スイッチ機構
１０  超伝導バンドパスフィルタ
１１  真空容器
１１ａ  排気口
１１ｂ  真空ゲージ
１２  冷凍機
１３  ネットワークアナライザ
１４  イオンビーム源
１５  コントローラ
２１，４１  超伝導膜
２２  誘電体基板
２３  回路パターン
２３ａ  共振器
２３ｂ  フィーダライン
２４  高真空排気系
２５  コールドプレート
２６  圧縮機
２７  金属パッケージ
２８  コネクタ
２９，３０，３３  同軸ケーブル
３１  ハーメチックシールフランジ
３２  発信器
３４  電源
４２，４３，４４  レジストマスク
４５  メタルマスク
【図１】
2004207504.tif 000003
【図２】
2004207504.tif 000004
【図３】
2004207504.tif 000005
【図４】
2004207504.tif 000006