JP2002501468A - エッチング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 基板に構造的凹部をエッチングする方法において、基板内の強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能なドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それにより基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方位と共に変わる段階と、基板をエッチング液に曝す段階とから成ることを特徴とする方法。

Description

【発明の詳細な説明】 エッチング方法発明の属する技術分野 本発明はエッチング方法に関する。発明の背景 現在基板をエッチングするのに様々な技法が用いられている。これらの技法は 基板をエッチング液（例えば酸）に曝す前に基板のある領域をマスキングするこ と、又は基板のある領域を粒子又は放射線のビームに曝すことによりエッチング することの何れかに依存する傾向にある。 これらの技法には全て欠点がある。今までに提案された技法を個別にその関連 する問題と共に述べれば以下のようになる。 i) 機械的鋸引き及びミリング：精度の制約が非常に大きく（ブレード及び工具 は通常１００ミクロンより大きい）それ故精密構造を作るのに適していない 。作り出される構造の表面壁も粗くなる。 ii) 粒子ビーム及びイオンビーム損傷：これらの技法ではサンプルはイオンに より衝撃され、サンプル内に損傷を受けた領域を形成することとなる。続い て化学エッチングを行えば、損傷領域はエッチングが加速されることとなる 。この技法は、貫通深さが限られ、また移動範囲が一定しないので、浅い構 造の製作に限られる。イオンビームを繰り返し適用するのは、先に行われた エッチングステップによりボケが生じるため、深い構造を作るのには利用で きない。 iii) マスキング及びそれに続くエッチング：この場合、（写真平版的に形状を 決めることのできる）マスキング層がある領域をエッチング液に曝し、一方 他の領域を保護する結果となる。この技法はアンダーカットの制約を受け、 このため分解能及びアスペクト比に制約が生じる。 iv) 直接光子切除(レーザー切除)：これは構造を作るのに使うことはできるが 、 破片を生成し、形状が不正確となり、クラックや溶融を生じるので、浅い構 造と小さなアスペクト比（形態の幅に対する形態の深さの比）に制限される 。 v) レーザーによる化学反応：この項にはサブバンドギャップ・レーザーマイク ロマシニング及び紫外線レーザー誘導脱着、レーザー光熱分解のような幾つ かの技法が含まれる。レーザーは直接物質と相互作用して物質を溶融、分解 、解離する。これにはiv)と同じ欠点がある。 vi) 反応イオンエッチング及び反応イオンビームエッチング：この技法では、 イオンは生成され、前もってマスキングされた表面に衝突して、直接の衝突 又は化学的に助力された反応種の生成によって物質を取り除く。この技法は 浅い形態に限られ、コスト高で生産量も限られる。この技法は原子的に滑ら かで制御された形態を作るのに、下にある結晶形態を利用していない。 vii) イオンビームミリング：この技法は、vi)と同じであるが、エッチングの パターンを制御するのに電磁操縦ビームを使う。生産量は限られ、深さにも 制限があり、その結果、基板の壁開が生じ、またスパッタされた物質の再蒸 着が生じる。 viii) プラズマ、スパッタ及びドライエッチング技法：これらはiii)と同じで あるが、湿式の化学エッチング環境の代りにプラズマ環境を使う。 これらの技法は全て色々な面で制約があり、新しく提案されたエッチング法と は違って、どれも結晶学的に定義された精度を提供しはしない。又、これらの技 法は全て表面マスキングに依存しているため、高い空間分解能のある深い構造を 作る面において制約がある。発明の要約 本発明は、基板内の強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能なドメイン方 位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それにより基板材料 がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方位と共に変わる 段階と、 基板をエッチング液に曝す段階とから成る、基板に構造的凹部をエッチングす る方法を提供する。 本発明によるエッチング処理には、基板内の強誘電性ドメインの制御された反 転又は整列（例えば、電気的ポーリングによる）と、その後に続く、ドメイン整 列境界に従った構造的凹部のエッチングとが含まれる。 本発明は、ポーリング（極性調整）処理によって作り出されるドメイン構造が 、構造の厚さ全体に又は少なくとも十分に、基板の内にスムースにそして均一に なるように拡がり得ることを理解している。本発明はこれを使って、正確な（原 子レベルでの）寸法と位置決めとを備えた深い巨視的形態を製造することのでき るエッチング法を提供する。実際、これらの利点の幾つかは、技法が単位格子レ ベルのバルク結晶の改変を含む様な方法に由来する。 本発明を利用すれば、（例えば１μｍより大きな）構造的凹部が創造できる。 これは先の提案の何れとも違って、基板の化学的又は電気的形態を見えるように する（まさに表面パターンを作る）ためにディファレンシャルエッチング技法を 用いる。 本発明の更なる態様と特徴は添付の請求項に定義されている。図面の簡単な説明 本発明の実施例を、事例を用い添付図面を参照しながら以下説明するが、図中 同様なパーツは同様な参照番号で表示する。 図１はニオブ酸リチウム結晶にドメインポーリング処理を行っているところを 示す概略線図である。 図２は定電流電源の概略線図である。 図３及び４はエッチングされた結晶の概略断面である。 図５は集積回路の概略平面図である。 図６ａ、６ｂ、６ｃは原子間力顕微鏡検査（ＡＦＭ）用の探針の成形を概略的 に示す。 図７はＡＦＭ探針を概略的に示す。 図８はドメインポーリングのもう１つの技法を概略的に示す。 図９はエッチングされた整列キーを概略的に示す。 図１０はシリコン及びニオブ酸リチウム基板上の相補形状部の合体を概略的に 示す。 図１１はポーリングされたウェハの積層を概略的に示す。 図１２は、図１１の積層を本発明の実施例によるエッチング技法を用いてエッ チングしたものを概略的に示す。 図１３は電極のセットを概略的に示す。 図１４は音波導波管を概略的に示す。 図１５は表面音波利用素子を概略的に示す。 図１６は表面音波利用素子を概略的に示す。 図１７はｚ軸が平面に直角ではない結晶ウェハを概略的に示す。 図１８及び１９はミラー素子を概略的に示す。発明の詳細な説明 図１はニオブ酸リチウム結晶ウェハ１０に強誘電性ドメインポーリング処理を 行っているところを示す概略線図である。 ニオブ酸リチウム結晶内には、基本的結晶軸に関して２つの可能性のある強誘 電性ドメインの方位がある。(チタン酸バリウムのような他の結晶には、可能性 のある方位が６つもあるものもあるが、ここではより単純なニオブ酸リチウムに ついて説明する)。図１ではこれら２つの可能性のあるドメイン方位が概略的に 「アップ」(↑)及び「ダウン」(↓)と表されている。 図１に概略的に示すポーリング操作の目的は、ドメイン方位に敏感なエッチン グ処理の前に、結晶ウェハのドメインの方位を合わせ、ポーリング処理によって セットされたドメイン方位が、エッチング処理の結果として生じる結晶表面のエ ッチングパターンを決めるようにすることである。ポーリング処理 図１の制御されたポーリング処理における処理段階は、後で表示する通りであ る。この例では、結晶ウェハ１０は厚さが約２００乃至５００μｍの間にあり、 約１８ｍｍ×２５ｍｍの大きさにカットされている。結晶ウェハは製造時に予め ポーリングしてあるので、以下に述べる処理が始まる前に全てのドメインが同じ 方向に向けられている。この予めのポーリング（以後、事前ポーリングと呼ぶ） は結晶成長の間又はその後に、結晶を横切って均一な電界をかけることにより行 われる。しかし、ランダムにポーリングされた結晶を使用する場合には、まず最 初に事前ポーリング操作を行うことになる。 本技法の基本は、フォトレジスト材を結晶を横切って塗布し、次にこれを「ク リーン」領域とフォトレジストでカバーされた領域とのパターンを結晶表面上に 残しながら選択的に除去することである。フォトレジスト自体は、エッチング処 理に抗する通常の役割に使用されるのではなく、単に、容易に取り扱える電気的 絶縁材として使用されるだけである。電界が結晶表面を横切ってかけられる。フ ォトレジストが除去されているところでは、電界は強誘電性ドメインを特定の方 向にポーリングする。これはフォトレジストが残っているところでは起こらない 。次に、フォトレジストが除去され、異なるドメイン方位の間ではエッチング速 度が違うことを利用して、所望の形状を材料にエッチングする。 即ち、ポーリング処理の詳細なステップは以下の通りである。 （ａ）結晶ウェハは、超音波槽内で、５０℃で、以下の一連の溶剤、即ち（ｉ） ロキソテイン(２０分)、（ｉｉ）アセトン(２０分)、（ｉｉｉ）イソプロパ ノール(２０分)、（ｉｖ）水及びマイクロ洗剤(２０分)、（ｖ）水（２０分 ）を用いて洗浄される。ウェハは濾過された空気を使って乾燥される。 （ｂ）通称シプレイＳ１８１３フォトレジストの層が、結晶表面のいわゆるｚ面 上に５０００ｒｐｍで回転形成される。（フォトレジスト付きの）結晶は９ ０℃で３５分間オーブン内でベークされる。 （ｃ）フォトレジストはカールサス・マスクアライナと写真平版マスクを使い、 約６秒間露出してパターン付けされる。この処理はフォトレジストを横切っ て一連の平行な線を露出し、フォトレジスト層の面に概念的な「格子ベクト ル」に平行に整列した格子構造を形成する。この処理では、ウェハは、格子 ベクトルが結晶のｘ軸に平行になるように整列させられている。 マスクは、エッチングされてできる格子が所望の５０：５０のマスク− スペース比となるように配列される。（エッチング現象ではなく電気的な） 「ドメイン拡大」が生じてエッチングされる領域がポーリングされた領域よ りも広くなるので、ポーリングされる領域は、これを相殺するために計画的 に狭くされる。この例では、マスクは５．９５μｍ離して設けた０．８μｍ のストリップ（開放部）で形成される。（既に述べたが、図１の概略的表示 を理解しやすくするため、このストリップは隣接するストリップの間の隙間 と同じサイズで描かれている。） （ｄ）フォトレジストはシプレイＭＦＤ現像液中で５０秒間現像され、水中で２ 分間洗われ、次に濾過された空気で乾燥される。その結果、図１の断面に概 略的に示すように、約０．８μｍ幅のフォトレジストのストリップ（帯）が 残される。 （ｅ）電気的ポーリングオペレーションに備えて、導電性ゲル３０がフォトレジ スト領域の上に薄く塗られる。(この例では、人間の患者の皮膚と金属電極 との間の接続を強化するために作られた医薬用の「ＥＣＧ」ゲルが使用され る)。ゲルの拡がりを避け電気的絶縁破壊を防ぐために、ウェハ１０の縁端 領域は帯状のプラスチック接着絶縁テープ（図示せず）を用いてマスキング される。次に、黄銅電極４０がゲル層と電気的に接触するように配置される 。 （ｆ）次に、黄銅電極４０の間にパルス状の高電圧電界をかけてサンプルがポー リングされる。パルスは高電圧の定電流電源から供給されるが、これについ ては図２に関連して後に述べる。この電界は使用中の材料について保持力か 又はそれに近いものであり、ニオブ酸リチウムに対しては２２ｋＶ／ｍｍの オーダーであり、導電性ゲルがウェハ表面に接触している位置でウェハにか けられる。フォトレジスト層２０がゲル３０とウェハ表面との間にくるとこ ろでは、電界はドメイン方位には影響を及ぼさない。 それ故、図１に概略的に示すような、２つのドメイン方位の領域が交互に 現れる、ポーリングされたドメイン構造となる。 （ｇ）一旦ウェハドメインがポーリングされると、ウェハは偏光顕微鏡で見て、 ドメイン構造を評価、チェックできる。このような顕微鏡を通しての画像 で観察されるコントラストは、ドメイン操作材料内の応力によるものである 。定電流電源 図２は、図１のゲル３０に適用される黄銅電極４０の間に接続される定電流電 源を概略的に示す。 電源は、アースと結晶の１つの面上の黄銅電極との間に接続された標準的高電 圧（０−３０ｋＶ）電源１００から成る。結晶の他の面上の黄銅電極は、電流感 知エレメント１１０（例えば、何れかのターミナルの電圧センサーを備えた既知 の値の抵抗器であり、使用電圧が高いため積分器及び電流制御器（後記参照）か ら光絶縁されている）を経由し、また電流制御ＦＥＴトランジスタ１２０を経由 して接地されている。 電流感知エレメント１１０の出力は積分器１３０と電流制御器１４０とに並列 供給される。積分器１３０は、結晶を通る電流の積分値、言い換えれば結晶に供 給される全電荷、を表示する電気信号を生成する。これは（全電荷制御器１５０ により）ユーザーの設定した全要求電荷量と比較され、結晶を通して更に電流を 流すべきか否かを表示するゲート信号が生成される。電流制御器は、瞬時電流を ユーザーの設定した要求電流値と比較し、ＦＥＴが通過させる電流量を制御する ための電流制御信号を生成する。 電流制御器１４０からの電流制御信号は、コンバイナ１６０内で全電荷制御器 からの電流ゲート信号と結びつけられる。 ＦＥＴ１２０は、コンバイナ１６０からのゲート電流制御信号によって、結晶 を通って流れる電流を制御する。それ故、全要求電荷に到達しない限り、瞬時電 流は電流制御器１４０により一定又は一定近くに制御される。全要求電荷に達す ると、全電荷制御器のゲート効果により、ＦＥＴはスイッチを切り電流を実質的 にそれ以上流さないようにする。エッチング処理 次にウェハは、フッ化水素酸（濃度４８％）約３３％と、硝酸（濃度６９−７ １％）約６７％との混合液中で数分間乃至何時間もエッチングされる。酸を混合 する際の割合と濃度は、エッチングを行う際にはそれほど厳密でなくともよい。 エッチング処理の基本は、異なる方位付けをされたドメインに対してエッチン グ速度が全く違うために、ポーリング構造が結晶ドメインに適用されると、結晶 表面の異なるエッチングによって物理的構造が作り出されるということである。 室温でのエッチング速度は約１時間当たり１μｍであるが、この値はエッチン グ液の温度やエッチング用化学薬品の割合を変えることにより強く影響される。 図３及び４はエッチングされてできた結晶の概略断面である。図３は、ドメイ ンが結晶ウェハの厚さ全体に亘って均一にポーリングされ、次に、結晶ウェハの 上面及び下面の両方がエッチング酸液に曝された場合を示す。図４は、結晶の（ 図示の）上面だけがエッチング酸液に曝された場合を示す。 エッチング酸液が結晶表面に接触するところはスムースにエッチングされ、ド メインがある１つの方位にあるところでは、１μｍ以上の深さのＶ型溝１７０、 １７５、１８０が形成されるが、ドメインが別の方位にあるところでは、何らの 材料も殆ど除去されない。この結果所望の５０：５０のマスクースペース比の格 子構造ができる。 図３では、２つの面上にエッチングされたパターンは空間的に相補的であるの で、何時の面上のエッチングされたチャネル１７５は、他の面上の２つのエッチ ングされたチャネル１７０の間のギャップ上に重なることが分かる。これは酸に より差動的にエッチングされることによる。図１に戻るが、逆のドメイン方位を 持つ領域が交互に作られている。ドメインが実際向いているのがどちらの方向で あっても、酸は各ドメインの１つの「端部」を選択的にエッチングする。そのた め、もし酸が図１の矢印の頭部で表示されている各ドメインの端部を選択的にエ ッチングすると考えることができれば、図３の相補的エッチングパターンに至る ことができる。 図５は集積回路２００を概略的に示すものであり、先に述べたようにエッチン グされたチャネル２１０に関するもう１つの用途を例示するものである。集積回 路では、信号が受信されて処理され、そして／又は処理後光学的形態で出力され る。これはピグテール光ファイバー２３０と、集積回路（例えば、モジュレータ ー２０５）の適切な電子光学部分に至る導波管２１５との間の非常に正確な整列 に依存している。 上記の技法を用いれば、正確な、Ｖ型のチャネル１２０を集積回路自身の外側 の基板２２０の領域にエッチングすることができ、そのためピグテールファイバ ーを正しい位置に配置するガイドにすることができる。これに使うには、溝は約 ６０μｍの深さがあればよい。 上記例にはニオブ酸リチウムを使ったが、他にも多くの強誘電性結晶又は他の 物質をこの処理用の基板として使うことができる。以下に、これに限るものでは ないが、その例を挙げる。 タンタル酸リチウム ドープ処理されたタンタル酸リチウム ドープ処理されたニオブ酸リチウム ＫＴＰ及びその同形体 チタン酸バリウム チタン酸ストロンチウムバリウム ニオブ酸カリウムストロンチウム ニオブ酸カリウムリチウム ポーリングできる重合体又はガラス状のホスト エッチング処理には、エッチング速度が異なるポーリングをされたドメインの 間で違うのであれば、異なる化学薬品又は化学薬品の組合せを用いてもよく、異 なる相（例えば、ガラス及び固相）を用いてエッチングしてもよい。又、例えば イオンエッチング及びプラズマエッチング類のように帯電した核種を使ってエッ チングしてもよい。用途 格子構造以外に他の露出フォーマットを使うこともできる。フォトレジスト技 法を使えば、四角形、三角形、線状、島状、メサ状、「コーナーキューブ」箱状 、顕微鏡的孔状（例えば、濾過、ふるい、精錬、選別用）及びその他の幾何学的 形状を生成できる。この技法のプロトタイプによって作られた構造は、表面仕上 げ の平滑性及び均一性の点で光学導波管並の品質であった。実際、電子顕微鏡によ る表面の近接検査によれば、表面は原子（単位格子）の精度に滑らかであると想 定される。 この処理は、原子間力顕微鏡用の探針を製造するのに必要な微小な構造を作る のに使用できる。実際、この探針がニオブ酸リチウムで作られるなら、窒化シリ コン又は炭化シリコンから作られる従来型の探針に比べ、この材料が光学的に透 明であり、電気−光学効果を有し、圧電性があり、ピロ電気性があり、光屈折性 があるという付加的な利点を有することになる。 図６ａ、６ｂ、６ｃはＡＦＭ探針の形成を概略的に示す。 結晶ブランク３００から始め、結晶の層の大部分は上記技法によりエッチング 除去され、ベース部材３１０上に平行な側面を有する突起３２０（図６ｂ）又は ベース部材３４０上に先のとがった突起３３０（図６ｃ）を残すのみとなる。ベ ース部材は既知のＡＦＭ装置において突起を支持するのに使われる。 図７は、本技法により作られたベース部材３５０上のＡＦＭ探針３６０の概略 斜視図である。 更なる用途はセンサー分野にある。ニオブ酸リチウム結晶が、本技法を使って その表面にエッチングされた微細開口を有していれば、結晶のバルクの電子―光 学特性、圧電特性、ピロ電気特性及び／又は光屈折特性を、その微細開口に他の 物質を吸着させることにより変えることができる。変更の度合いは、濃度、方位 、位置及び吸着物の特性を表示することとなる。 もう１つの用途は、別々の結晶サンプル上に相補的なオスメス形状を作り、互 いに組み合わせて２つのサンプルを保持できるようにすることである。これは長 い又は意図的「フリップチップ」デバイスを形成するのを助ける。 本技法を使用する更なる例は、（ミクロン又はサブミクロン長の顕微鏡的尺度 の整然としたアレイを必要とする）光子バンドギャップ構造を製造することにあ る。この構造はピクセル化された電極構造を経た更なる処理と結びついて、プロ グラム可能な屈折率変化レンズ、操作可能アレイ構造、ピクセル化レーザーアレ イ等のデバイスに至る。 最後に、図８は結晶をポーリングするためのもう１つの技法を概略的に示す。 従来の技法を使って金属ブランクをエッチングし、突起形状を有する電極４０ ０を形成する。電極４００を結晶ウェハ１０に押しつけ、ＨＶ電源の１つの極に 接続する。結晶の他方の面上には同じ電極を使用することもできるし、或いは( 図８に示すように)先に述べた導電ゲル接続を採用してもよい。 それ故、図８の電極を使用すれば、電極４００が結晶ウェハ１０に接触する位 置及びその周りで、結晶がポーリングされる。整列形状 次に図９に関してであるが、効果的にエッチングされた内角であるキー構造６ ００は、互いに突き合わせられる別々の基板を整列させるための整列形状部とし て利用できる。 図１０は、シリコン基板７１０とニオブ酸リチウム基板７００上の相補的形状 部の合体を概略的に示す。 （上記のエッチング法とは異なる従来からの異方性エッチング処理によって形 成された）シリコン基板上のＶ溝の利用はよく知られている。このような溝は光 ファイバーの整列を助けるために使用されてきた。図１０では、光ファイバー７ ３０が、シリコン基板７１０に形成されたＶ溝内に描かれている。 このいわゆる「フリップチップ」では、チップ即ちニオブ酸リチウムがシリコ ンウェハに接着されハイブリッドチップを形成する。従来、光学的用途では、ニ オブ酸リチウムチップ上の光学導波管とシリコン基板上の光学導波管との間の整 列はトライアンドエラーで、基本的には互いの導波管の連結がベストとなるまで 両者を互いに動かして調節している。これは時間を要しそれ故コストのかかる工 程である。 図１０では、これとは対照的に、整列形状部７２０が上述の技法を使用してニ オブ酸リチウム基板７００上に正確にエッチングされている。図示のように、整 列形状部は棚状となっていて、Ｖ溝内にファイバー７３０を収めたシリコン基板 をその上に乗せるようになっているので、ファイバー７３０のコアはニオブ酸リ チウム基板表面上に形成された導波管７４０と整列する。 図示のように、これにより２つの基板は垂直方向には整列するが、横方向には 整列するわけではない。しかし、もう１つの実施例（図示せず）では、図９に示 すタイプの角形状が「棚」形状の一端に設けられており、横方向にも整列できる ようになっている。 他の実施例では、基板上に相補的整列用の「ペグ」と「孔」を設けて互いに整 列できるようになっている。 一般的に、基板の少なくとも１つに上記エッチング技法により整列形状部を形 成して、相補的整列形状部を２つ又はそれ以上の集積回路基板それぞれの上に設 けることができる。厚い構造 上記結晶ウェハ１０の厚さは約２００乃至５００μｍの間にある。これは、例 えば０−３０ｋＶ電源からのポーリング電圧をかけて用いるのに便利な厚さであ る。厚い（単一の）ウェハは、勿論、エッチングするためにポーリングすること はできるが、高い電圧をかけなければならない。しかし、それに相当するほどに は高い電圧をかける必要なしに厚い構造をエッチングできる技法を、図１１及び １２を参照しながら説明する。 図１１はポーリングされたウェハ１０の積層を概略的に示す。各ウェハは通常 の厚さ、例えば５００μｍであり、個別に上記のようにポーリングされている。 次にウェハは積み上げられ、互いに接着されて複合のしかしかなり厚い構造を形 成する。 接着法は、直接（別称、熱）接着である。これは、結晶ウェハを高精度の平面 度になるように、例えば通常の研磨機を使って９μｍ続いて３μｍのラップ材で ラッピングし、次にシトン研磨液で研磨して行うことができる。サンプルはエコ クリア溶剤、アセトン、ＩＰＡ及び／又は水を使って洗浄される。次にサンプル は過酸化水素とアンモニアの溶液に浸され接着しやすくされる。サンプルは互い に固く押しつけると接着される。熱処理、例えば約５００℃まで温度を上げると 接着強度を増す助けとなる。 積層する過程で、ポーリングされたウェハは自己整列し、同一にポーリングさ れた領域が互いに積層される傾向となる。これは、他の配置になるとウェハの表 面電荷同士の間に静電反発作用が働くためである。 図１２はエッチング後のこのようなウェハの積層を概略的に示す。深さ５００ μｍ以上の極めて深い微細構造の単一ウェハが、このようにして、ポーリング電 圧を極端に上げる必要なく形成できる。音波素子 本技法は（バルク又は表面）音波素子を製作するのにも使われる。図１３は、 例えば表面音波素子（ＳＡＷ）への使用に適した一組の空間的に周期的な電極を 概略的に示す。電極は、図示のようにニオブ酸リチウムにエッチングされたレリ ーフ構造に対し、電気伝導体８００を押しつけるか又は取り付けることにより形 成される。 図１４は、上記技法を使ってニオブ酸リチウムにエッチングされた嶺構造８１ ０を利用した音波導波管を概略的に示す。音波は電極８２０により放出されて電 極８３０で受信され、２つの面８１２、８１４で拘束される。 図１５は、上記技法を使ってエッチングされた孔又は表面凹部８４０、８５０ が、長さＬの領域を形成し、この領域を共振音波だけが伝播できる表面音波素子 を概略的に示す。この方法によって音波をフィルターにかけることができる。 同様に図１６では、発信電極と受信電極との間の格子状のレリーフ構造８６０ がある種の音波フィルタを構成する。 図１７は、ｚ軸が平滑面に直角ではない結晶ウェハを概略的に示す。直ぐに入 手できる例としては、１２８°Ｙ−Ｘカットのニオブ酸リチウムウェハ、Ｘ−１ １２°のタンタル酸リチウム、３６°Ｙ−Ｘのタンタル酸リチウム等がある。こ のようなカットはＳＡＷ素子に使うものとして知られている。図１７に示すよう に、ドメイン壁には角度がついているが、ドメインはポーリングすることができ るし表面構造は上記の通りに形成できる。従って、ｚ軸成分が結晶の面の外に向 いていても、本技法はなお適用可能である。 図１８及び１９ミラー素子を概略的に示す。ここでは、切り立ったインタフェ ース９００が、例えば材料内へのチタン−インジウム拡散で形成された導波管の ような光の伝播経路内に設けられている。図１９は図１８の配置を平面図で示し たものである。 要約すると、ドメイン反転と選択的ドメインエッチングとを組み合わせて使え ば、音波素子の製作及び操作に関する多くの可能性のある用途のための表面レリ ーフ構造を作ることができる。前述した方法はバルク音波素子にも等しく適用で きる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年５月１５日（１９９９．５．１５） 【補正内容】 請求の範囲 １．基板に構造的凹部をエッチングする方法において、 基板内の少なくとも幾つかの強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能な ドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それに より基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方 位と共に変わる段階と、 基板をエッチング液に曝す段階とを備え、 前記構造的凹部が実質的にＶ型断面であることを特徴とする方法。 ２．基板のある領域をエッチングして、突出する細長い形状を残す方法において 、 基板内の少なくとも幾つかの強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能な ドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それに より基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方 位と共に変わる段階と、 基板をエッチング液に曝す段階とを備えることを特徴とする方法。 ３．外部接続部材を集積回路と整列させるのに用いるために集積回路基板上に整 列用の形状を作る方法において、 基板内の少なくとも幾つかの強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能な ドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それに より基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方 位と共に変わる段階と、 基板をエッチング液に曝す段階とを備えることを特徴とする方法。 ４．前記整列させる段階が、 基板の選択された領域を横切って電界をかけ、その領域内のドメインを前記 電界によって決まる方位に整列させる段階を含むことを特徴とする、請求の範 囲第１項に記載の方法。 ５．前記整列させる段階が、 （ｉ）基板の１つの面の選択された領域と、（ｉｉ）少なくとも基板の他の 面のある領域のそれぞれに電極を接続する段階と、 前記電極間に電位差をかける段階とを含むことを特徴とする、請求の範囲第 ４項に記載の方法。 ６．前記整列させる段階が、 前記電極間に実質的に一定の電流を維持する段階を含むことを特徴とする、 請求の範囲第５項に記載の方法。 ７．前記電極間に予め定められた電荷が流れるまで、前記電極間に電流を流す段 階を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第５項又は第６項に記載の方法。 ８．前記整列させる段階が、 前記電界をかけられたときに絶縁材の下にある基板材料のドメインの再整列 を禁じる働きをする絶縁材を基板表面の選択された部分に塗布する段階を含む ことを特徴とする、請求の範囲第４項から第７項の何れか１項に記載の方法。 ９．前記整列させる段階が、 光感受性の絶縁材を基板に塗布する段階と、 前記絶縁材の或る部分を光に露出する段階と、 前記絶縁材が光に露出されたか否かによって基板から前記絶縁材を選択的に 除去する絶縁材除去材を塗布する段階とを含むことを特徴とする、請求の範囲 第８項に記載の方法。 10．請求の範囲第１項から第９項の何れか１項に記載の方法によって作られた、 エッチングされた形状を有する基板。 11．請求の範囲第２に記載の方法によって作られた原子間力顕微鏡の探針先端。 12．前記整列形状が細長い溝であることを特徴とする、請求の範囲第３項に記載 の方法。 13．請求の範囲第３項から第１２項の何れか１項に記載の方法によって作られた 整列形状を有する集積回路基板。 14．互いに基板を整列させるための相補的整列形状を有する一対の集積回路基板 において、少なくとも１つの基板上の整列形状が請求の範囲第３項から第１２ 項の何れか１項に記載の方法により作られていることを特徴とする、一対の集 積回路基板。 15．１つの結晶材料の基板が他の結晶材料の基板上に取り付けられるフリップチ ップにおいて、前記基板は相補的整列形状を有し、少なくとも１つの基板上の 整列形状が請求の範囲第３項から第１２項の何れか１項に記載の方法により作 られていることを特徴とするフリップチップ。 16．エッチングされた構造を形成する方法において、 ２つ又はそれ以上の基板各々の内の強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の 可能なドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、 それにより基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメ イン方位と共に変化する段階と、 １つの基板内の方位付けされたドメインが隣接する基板の同じように方位付 けされたドメインと実質的に重なるように２つ又はそれ以上の基板を互いに接 着する段階と、 前記接着された基板をエッチング液に曝す段階とから成ることを特徴とする 方法。 17．請求の範囲第１項から第３項の何れか１項に記載の方法を使ってエッチング された音波導波又は音波濾波形状を有する音波素子。 18．請求の範囲第１項から第３項の何れか１項に記載のエッチング方法を使って 形成された光学反射面を有する光学導波素子。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ９８０３１６４．４ (32)優先日 平成10年２月13日(1998．2．13) (33)優先権主張国 イギリス（ＧＢ） (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ， ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，Ｌ Ｓ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｅ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＧＷ，ＨＵ ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ， ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，Ｍ Ｄ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ロス グレイム ウィリアム イギリス アバディーン エイビー１ ６ ユーエックス クイーンズ クロス グラ ッドストーン プレイス 35 (72)発明者 スミス ピーター ジョージ ロビン イギリス ハンプシャー エスオー51 ５ ビーキュー ラムジー エイト エイカー ズ 38 (72)発明者 ベリー イアン エリック イギリス シンドルシャム アールジー41 ５ビービー ベアーウッド ロード（番 地なし）マイトル コッテージ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．基板に構造的凹部をエッチングする方法において、 基板内の少なくとも幾つかの強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の可能な ドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、それに より基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメイン方 位と共に変わる段階と、 基板をエッチング液に曝す段階とを備えることを特徴とする方法。 ２．前記整列させる段階が、 基板の選択された領域を横切って電界をかけ、その領域内のドメインを前記 電界によって決まる方位に整列させる段階を含むことを特徴とする、請求の範 囲第１項に記載の方法。 ３．前記整列させる段階が、 （ｉ）基板の１つの面の選択された領域と、（ｉｉ）少なくとも基板の他の 面のある領域のそれぞれに電極を接続する段階と、 前記電極間に電位差をかける段階とを含むことを特徴とする、請求の範囲第 ２項に記載の方法。 ４．前記整列させる段階が、 前記電極間に実質的に一定の電流を維持する段階を含むことを特徴とする、 請求の範囲第３項に記載の方法。 ５．前記電極間に予め定められた電荷が流れるまで、前記電極間に電流を流す段 階を更に含むことを特徴とする、請求の範囲第３項又は第４項に記載の方法。 ６．前記整列させる段階が、 前記電界をかけられたときに絶縁材の下にある基板材料のドメインの再整列 を禁じる働きをする絶縁材を基板表面の選択された部分に塗布する段階を含む ことを特徴とする、請求の範囲第２項から第５項の何れか１項に記載の方法。 ７．前記整列させる段階が、 光感受性の絶縁材を基板に塗布する段階と、 前記絶縁材の或る部分を光に露出する段階と、 前記絶縁材が光に露出されたか否かによって基板から前記絶縁材を選択的に 除去する絶縁材除去材を塗布する段階とを含むことを特徴とする、請求の範囲 第６項に記載の方法。 ８．前記構造的凹部が少なくとも深さ１μｍであることを特徴とする、請求の範 囲第１項から第７項の何れか１項に記載の方法。 ９．前記構造的凹部が実質的にＶ型断面であることを特徴とする、請求の範囲第 １項から第８項の何れか１項に記載の方法。 10．原子間力顕微鏡の探針先端として使用するための突出する細長い形状を残す ために基板のある領域をエッチングする段階を含むことを特徴とする、請求の 範囲第１項から第９項の何れか１項に記載の方法。 11．前記基板が結晶であることを特徴とする、請求の範囲第１項から第１０項の 何れか１項に記載の方法。 12．前記基板がニオブ酸リチウムであることを特徴とする、請求の範囲第１１項 に記載の方法。 13.請求の範囲第１項から第１２項の何れか１項に記載の方法によって作られた 、エッチングされた形状を有する基板。 14.請求の範囲第１０に記載の方法によって作られた原子間力顕微鏡の探針先端 。 15．外部接続部材を集積回路と整列させるのに用いるために集積回路基板上に整 列用の形状を作る方法において、前記形状を請求の範囲第１項から第１２項の 何れか１項に記載の方法を使ってエッチングする段階から成る方法。 16．前記整列形状が細長い溝であることを特徴とする、請求の範囲第１５項に記 載の方法。 17．請求の範囲第１５項又は第１６項に記載の方法によって作られた整列形状を 有する集積回路基板。 18．互いに基板を整列させるための相補的整列形状を有する一対の集積回路基板 において、少なくとも１つの基板上の整列形状が請求の範囲第１５項又は１６ 項に記載の方法により作られていることを特徴とする、一対の集積回路基板。 19．１つの結晶材料の基板が他の結晶材料の基板上に取り付けられるフリップチ ップにおいて、前記基板は相補的整列形状を有し、少なくとも１つの基板上の 整列形状が請求の範囲第１５項又は第１６項に記載の方法により作られている ことを特徴とするフリップチップ。 20．エッチングされた構造を形成する方法において、 ２つ又はそれ以上の基板各々の内の強誘電性ドメインを２つ又はそれ以上の 可能なドメイン方位から選択されたドメイン方位に整列させる段階であって、 それにより基板材料がエッチング液でエッチングされる速度が基板材料のドメ イン方位と共に変化する段階と、 １つの基板内の方位付けされたドメインが隣接する基板の同じように方位付 けされたドメインと実質的に重なるように２つ又はそれ以上の基板を互いに接 着する段階と、 前記接着された基板をエッチング液に曝す段階とから成ることを特徴とする 方法。 21．請求の範囲第１項から第１２項及び第２０項の何れか１項に記載の方法を使 ってエッチングされた音波導波又は音波濾波形状を有する音波素子。 22．請求の範囲第１項から第１２項及び第２０項の何れか１項に記載のエッチン グ方法を使って形成された光学反射面を有する光学導波素子。