JP2005101849A - Manufacturing method of piezoelectric substrate - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は圧電振動子等の各種用途に使用される圧電基板の製造方法に関し、特に圧電基板母材をフォトリソグラフィ技術を用いて加工することによって圧電基板個片を量産する際の欠点である歩留まりの低下を解消することができる圧電基板の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric substrate used for various applications such as a piezoelectric vibrator, and in particular, a yield which is a drawback when mass-producing piezoelectric substrate pieces by processing a piezoelectric substrate base material using a photolithography technique. The present invention relates to a method for manufacturing a piezoelectric substrate that can eliminate the deterioration of the substrate.
圧電振動子、発振器、SAWデバイス、各種センサ等に使用される小型の圧電基板は、大面積の圧電基板母材をフォトリソグラフィ技術を用いて加工することによって量産される。
従来、例えば、圧電基板母材の両面にクローム、金からなる金属薄膜(耐性膜)を順次真空メッキ法(真空蒸着、イオンプレーディング、スパッタ等)によって形成し、この金属薄膜をフォトリソグラフィ技術により所要形状に加工して保護膜を形成し、この保護膜を用いたエッチングによって所望形状の圧電基板個片を得るようにしている。
特許第3404293号には、表面に金属膜を形成した圧電素板の金属膜(Cr−Au膜)上に、70℃以上のフッ酸系溶液に化学的耐久性をもつレジスト膜を塗布してから、レジスト膜上に所望形状のマスクを載せて露光現像し、レジスト膜が除去され露出した金属膜をエッチングで除去し、金属膜及びレジスト膜が形成された圧電素板を70℃以上のフッ酸系溶液でエッチングし、圧電素板の表面上に残った金属膜及びレジスト膜を除去する圧電素子の製造方法が開示されている。この発明によれば、圧電素板上に真空蒸着法によって金属薄膜を形成した場合に金属薄膜内に形成され易いピンホールやクラックに起因して、レジスト膜を透過したフッ酸系溶液が圧電素板に到達して素板表面のエッチング不要部分までエッチングしてしまう不具合を解消することができる。
真空蒸着やスパッタリング法等の真空メッキ法によって圧電基板面に金属薄膜を形成する場合、圧電基板面に付着した金属薄膜を構成する金属原子の付着状態は均一ではなくばらつきが多いため、非常に微細な隙間(ピンホールやクラック)が形成され易い。一方、ピンホール等が形成されないようにするためには、金属薄膜を厚くすることが有効ではあるが、真空蒸着法等によって膜厚を厚くすることは経済的でなく、加工時間の増大を招く。即ち、真空蒸着法等の真空メッキ法にあっては、真空チャンバ内全体にソースからの金属原子が方向性なく飛翔し、特定の基板面にターゲットを絞った蒸着ができないため、多くの金属原子が基板面をはずれた部位に飛散し、金等の高価な金属材料から成るソースの無駄となる。にもかかわらず敢えてこの方法により厚膜を形成しようとすれば、多大の時間を要し、生産性が著しく低下する。このため、従来はピンホール等が存在する金属薄膜上にレジスト膜を形成せざるを得なかった。
上記公報記載の発明では、金属薄膜上に、エッチャントとしてのフッ酸系溶液に対する耐久性の強いレジスト膜を成膜して保護力を高めている。
しかし、この従来例では、特殊なフォトレジストを用いるため、コストアップがもたらされるという欠点がある。
Conventionally, for example, a metal thin film (resistant film) made of chrome and gold is sequentially formed on both surfaces of a piezoelectric substrate base material by vacuum plating (vacuum deposition, ion plating, sputtering, etc.), and this metal thin film is formed by photolithography technology. A protective film is formed by processing into a required shape, and a piezoelectric substrate piece having a desired shape is obtained by etching using the protective film.
In Japanese Patent No. 3404293, a resist film having chemical durability is applied to a hydrofluoric acid solution at 70 ° C. or higher on a metal film (Cr—Au film) of a piezoelectric base plate having a metal film formed on the surface. Then, a mask having a desired shape is placed on the resist film, exposed and developed, and the exposed metal film is removed by etching, and the piezoelectric element plate on which the metal film and the resist film are formed is heated at 70 ° C. or higher. A method for manufacturing a piezoelectric element is disclosed in which a metal film and a resist film remaining on the surface of a piezoelectric element plate are removed by etching with an acid-based solution. According to the present invention, when a metal thin film is formed on the piezoelectric element plate by a vacuum deposition method, the hydrofluoric acid solution that has permeated the resist film is transferred to the piezoelectric element due to pinholes and cracks that are easily formed in the metal thin film. The problem of reaching the plate and etching up to the unnecessary portion of the surface of the base plate can be solved.
When a metal thin film is formed on the surface of a piezoelectric substrate by a vacuum plating method such as vacuum evaporation or sputtering, the adhesion state of the metal atoms constituting the metal thin film adhering to the surface of the piezoelectric substrate is not uniform and varies widely, so it is very fine. Gaps (pinholes and cracks) are easily formed. On the other hand, to prevent the formation of pinholes and the like, it is effective to increase the thickness of the metal thin film, but it is not economical to increase the film thickness by vacuum deposition or the like, which increases the processing time. . That is, in a vacuum plating method such as a vacuum deposition method, metal atoms from the source fly in the entire vacuum chamber without directivity, and deposition with a target focused on a specific substrate surface cannot be performed. However, it is scattered to the part off the substrate surface, and a source made of an expensive metal material such as gold is wasted. Nevertheless, if an attempt is made to form a thick film by this method, a great deal of time is required and the productivity is significantly reduced. For this reason, conventionally, a resist film has to be formed on a metal thin film having pinholes and the like.
In the invention described in the above publication, a resist film having a high durability against a hydrofluoric acid solution as an etchant is formed on a metal thin film to enhance the protection power.
However, since this conventional example uses a special photoresist, there is a drawback that the cost is increased.
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、真空蒸着、イオンプレーディング等の真空メッキ法によって圧電基板面に耐性膜として金属薄膜を形成してからフォトリソグラフィによる保護膜形成、該保護膜を用いたエッチングを順次実施することによって所望形状の圧電基板を量産する製造方法において、特殊なフォトレジストを用いることなく、簡単な湿式メッキ法を用いて金属薄膜を厚膜化することによりピンホール、クラック等を解消した上で、フォトリソグラフィ、及びエッチングを実施して歩留まりよく圧電基板を量産することができる圧電基板の製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above, and after forming a metal thin film as a resistant film on the piezoelectric substrate surface by vacuum plating methods such as vacuum deposition and ion plating, forming a protective film by photolithography, In a manufacturing method for mass production of a piezoelectric substrate having a desired shape by sequentially performing the etching used, pinholes are obtained by thickening a metal thin film using a simple wet plating method without using a special photoresist. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a piezoelectric substrate that can mass-produce piezoelectric substrates with high yield by eliminating photolithography and the like and then performing photolithography and etching.
上記目的を達成するため、請求項1の発明は、圧電基板母材の両面に真空メッキによって第1の金属薄膜を成膜する第1の金属薄膜成膜工程と、第1の金属薄膜上に第2の金属薄膜を真空メッキにより成膜する第2の金属薄膜成膜工程と、第2の金属薄膜上に、第2の金属薄膜と同材質の金属膜を湿式メッキにより成膜して第1の金属薄膜上に第2の金属厚膜を形成する第2の金属厚膜形成工程と、第2の金属厚膜上にフォトレジスト膜を塗布するフォトレジスト塗布工程と、フォトレジスト膜上にマスクを配置して露光、現像することにより、フォトレジスト膜を選択的に除去するフォトレジスト露光・現像工程と、残存したフォトレジスト膜をマスクとして第2の金属厚膜と第1の金属薄膜をエッチングにより除去する第2の金属厚膜−第1の金属薄膜エッチング工程と、残存したフォトレジスト膜、第2の金属厚膜及び第1の金属薄膜をマスクとして圧電基板母材の露出部分をエッチングにより除去して個片サイズに加工する圧電基板エッチング工程と、圧電基板個片の両面に積層したフォトレジスト膜と第2の金属厚膜と第1の金属薄膜とをエッチングにより除去するフォトレジスト膜−第2の金属厚膜−第1の金属薄膜除去工程と、を備えたことを特徴とする。
請求項2の発明は、請求項1において、前記第1の金属薄膜を構成する金属はクロームであり、前記第2の金属厚膜を構成する金属は、金であることを特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1又は2において、前記圧電基板は、水晶基板であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention includes a first metal thin film forming step of forming a first metal thin film on both surfaces of a piezoelectric substrate base material by vacuum plating, and a first metal thin film on the first metal thin film. A second metal thin film forming step of forming a second metal thin film by vacuum plating; and a metal film of the same material as the second metal thin film is formed on the second metal thin film by wet plating. A second metal thick film forming step for forming a second metal thick film on the first metal thin film, a photoresist coating step for applying a photoresist film on the second metal thick film, and a photoresist film on the photoresist film. A photoresist exposure / development process that selectively removes the photoresist film by arranging and exposing a mask, and a second metal thick film and a first metal thin film using the remaining photoresist film as a mask. Second metal thick film removed by etching 1 metal thin film etching step, and the remaining photoresist film, the second metal thick film, and the first metal thin film are used as a mask to remove the exposed portion of the piezoelectric substrate base material by etching and process it into a piece size Etching process, photoresist film, second metal thick film, and first metal thin film laminated on both sides of piezoelectric substrate piece by etching, photoresist film-second metal thick film-first metal And a thin film removing step.
The invention of
According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the piezoelectric substrate is a quartz substrate.
本発明によれば、特殊なフォトレジストを用いることなく、簡単な湿式メッキ法を用いて金属薄膜を厚膜化することによりピンホール、クラック等を解消した上で、フォトリソグラフィ、及びエッチングを実施して歩留まりよく圧電基板を量産することができる。 According to the present invention, pinholes, cracks, etc. are eliminated by thickening the metal thin film using a simple wet plating method without using a special photoresist, and then photolithography and etching are performed. Thus, the piezoelectric substrate can be mass-produced with a high yield.
以下、本発明を図面に示した実施の形態により詳細に説明する。
図1は本発明に係る圧電基板の製造方法の一例を示す工程図である。
この実施形態では、圧電基板として水晶基板を用いた例を示しているが、これは一例に過ぎず、本発明は圧電材料一般に適用することができる。
まず、図1(a)は本発明において圧電基板母材として使用する水晶基板母材1を示しており、図1(b)に示したクローム薄膜成膜工程(第1の金属薄膜成膜工程)では、水晶基板母材1の両面に真空蒸着、イオンプレーディング、或いはスパッタ等の乾式成膜法(真空メッキ法)によって第1の金属薄膜としてのクローム薄膜2を成膜し、続く、図1(c)の金薄膜成膜工程(第2の金属薄膜成膜工程)では、クローム薄膜2上に夫々第2の金属薄膜としての金薄膜3を蒸着等の真空メッキ法により成膜する。
なお、本実施形態では、耐性膜としてクローム薄膜2と金薄膜3からなる金属膜を使用したが、これは一例であり、メッキ可能な金属膜であれば、材質は何であっても良い。
次に、図1(d)は本発明の特徴的な工程をなす第2の金厚膜メッキ工程であり、金薄膜3上に第3層としての金膜4を湿式メッキ(無電解メッキ、又は電気メッキ)により成膜することにより所望肉厚の第2の金厚膜(第2の金属厚膜)5を形成する。この工程において、クローム薄膜2と金薄膜3に形成された微細な間隙(ピンホールやクラック)が金膜4によって埋まり、塞がった状態となる。従って、第2の金厚膜5上に積層するフォトレジスト膜としてフッ酸系溶液等に対する耐性の強い材料を選定する必要が無くなる。また、湿式メッキにより金膜4を形成する場合、フォトリソグラフィ法によってAu−Cr膜をパターニングした後であっても、パターン部のみを選択的に厚膜化することが可能となる。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a process diagram showing an example of a method for manufacturing a piezoelectric substrate according to the present invention.
In this embodiment, an example using a quartz substrate as a piezoelectric substrate is shown, but this is only an example, and the present invention can be applied to general piezoelectric materials.
First, FIG. 1A shows a quartz
In this embodiment, a metal film composed of the chrome
Next, FIG. 1D is a second gold thick film plating process which is a characteristic process of the present invention. A gold film 4 as a third layer is wet-plated (electroless plating, Alternatively, a second thick gold film (second thick metal film) 5 having a desired thickness is formed by film formation by electroplating. In this step, the minute gaps (pinholes and cracks) formed in the chrome
次に、図1(e)では、第2の金厚膜5上にフォトレジスト膜6を塗布するフォトレジスト塗布工程を実施し、図1(f)、図1(g)ではフォトレジスト膜6上に所定の開口形状を備えたマスク7を配置してから露光、現像、洗浄、焼き付けを順次行うことにより、フォトレジスト膜6を選択的に除去するフォトレジスト露光・現像工程を実施する。この結果、マスク7に相当する部分のフォトレジスト膜6aが残留する。
図1(h)では、残存したフォトレジスト膜6aをマスクとして第2の金厚膜5とクローム薄膜2の露出部分(フォトレジスト膜6aの開口内に位置する部分)をエッチングにより除去する第2の金属厚膜−第1の金属薄膜エッチング工程を実施する。この際、エッチャントとしては、ヨウ素系溶液を使用する。このエッチングによって、フォトレジスト膜6aによって覆われた金属膜部分のみが残留し、残留した金属膜間には水晶基板面が露出した状態となる。
次いで、図1(i)では、残存した第2の金厚膜5、クローム薄膜2及びフォトレジスト膜6aをマスクとして水晶基板母材1の露出部分をエッチングにより除去して個片サイズに加工する水晶基板(圧電基板)エッチング工程を実施する。使用するエッチャントは、フッ酸系溶液である。
図1(j)では、圧電基板個片1aの両面に積層したフォトレジスト膜6aと第2の金厚膜5とクローム薄膜2をエッチングにより除去するフォトレジスト膜−第2の金属厚膜−第1の金属薄膜除去工程を実施することにより、圧電基板個片1aを得ることができる。
このように本発明では、第2の金属薄膜を湿式メッキによって厚膜化することにより、第2の金属薄膜等に存在する微細な隙間を埋めることが可能となる。このため、フッ酸系溶液を用いて水晶基板をエッチングする際に、耐性膜により被覆された水晶部分がフッ酸系溶液によって浸食されることがなくなり、低コストで歩留まりが良く、しかも高品質の圧電基板を量産することができる。
Next, in FIG. 1E, a photoresist coating process for coating a photoresist film 6 on the second
In FIG. 1H, the remaining portion of the second
Next, in FIG. 1 (i), the exposed portion of the quartz
In FIG. 1 (j), the
As described above, in the present invention, it is possible to fill a minute gap existing in the second metal thin film or the like by thickening the second metal thin film by wet plating. For this reason, when the quartz substrate is etched using the hydrofluoric acid solution, the quartz portion covered with the resistant film is not eroded by the hydrofluoric acid solution, and the yield is low and the yield is high. Piezoelectric substrates can be mass-produced.
1 水晶基板母材(圧電基板母材)、1a 圧電基板(個片)、2 クローム薄膜(第1の金属薄膜)、3 金薄膜(第2の金属薄膜)、4 金膜、5 金厚膜(第2の金属薄膜)、6 フォトレジスト膜。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
第1の金属薄膜上に第2の金属薄膜を真空メッキにより成膜する第2の金属薄膜成膜工程と、
第2の金属薄膜上に、第2の金属薄膜と同材質の金属膜を湿式メッキにより成膜して第1の金属薄膜上に第2の金属厚膜を形成する第2の金属厚膜形成工程と、
第2の金属厚膜上にフォトレジスト膜を塗布するフォトレジスト塗布工程と、
フォトレジスト膜上にマスクを配置して露光、現像することにより、フォトレジスト膜を選択的に除去するフォトレジスト露光・現像工程と、
残存したフォトレジスト膜をマスクとして第2の金属厚膜と第1の金属薄膜をエッチングにより除去する第2の金属厚膜−第1の金属薄膜エッチング工程と、
残存したフォトレジスト膜、第2の金属厚膜及び第1の金属薄膜をマスクとして圧電基板母材の露出部分をエッチングにより除去して個片サイズに加工する圧電基板エッチング工程と、
圧電基板個片の両面に積層したフォトレジスト膜と第2の金属厚膜と第1の金属薄膜とをエッチングにより除去するフォトレジスト膜−第2の金属厚膜−第1の金属薄膜除去工程と、
を備えたことを特徴とする圧電基板の製造方法。 A first metal thin film forming step of forming a first metal thin film on both surfaces of the piezoelectric substrate base material by vacuum plating;
A second metal thin film deposition step of depositing a second metal thin film on the first metal thin film by vacuum plating;
Forming a second metal thick film by forming a metal film of the same material as the second metal thin film on the second metal thin film by wet plating to form a second metal thick film on the first metal thin film Process,
A photoresist coating step of coating a photoresist film on the second metal thick film;
A photoresist exposure / development step that selectively removes the photoresist film by placing a mask on the photoresist film and exposing and developing;
A second metal thick film-first metal thin film etching step of removing the second metal thick film and the first metal thin film by etching using the remaining photoresist film as a mask;
A piezoelectric substrate etching step in which the exposed portion of the piezoelectric substrate base material is removed by etching using the remaining photoresist film, the second metal thick film and the first metal thin film as a mask, and processed into individual pieces;
A photoresist film, a second metal thick film, and a first metal thin film removing step for removing the photoresist film, the second metal thick film, and the first metal thin film laminated on both surfaces of the piezoelectric substrate piece by etching; ,
A method for manufacturing a piezoelectric substrate, comprising:
前記第2の金属厚膜を構成する金属は、金であることを特徴とする請求項1に記載の圧電基板の製造方法。 The metal constituting the first metal thin film is chrome,
2. The method for manufacturing a piezoelectric substrate according to claim 1, wherein the metal constituting the second thick metal film is gold.
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2014179709A (en) * | 2013-03-13 | 2014-09-25 | Ricoh Co Ltd | Image processing apparatus, method and program |
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- 2003-09-24 JP JP2003332189A patent/JP2005101849A/en active Pending
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