JP2005256126A - 金属膜を有する物品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電着装置内に複雑な配管を設けることなく一般的な電着装置を用いて、金属膜上に適切なレジスト膜を形成することにより、所望な形状の金属膜を有する物品の製造方法を提供する。
【解決手段】 立体物である物品の一面とそれに接する他面に連続的な金属膜を形成する際、物品の一面に形成する金属膜の膜厚をその一面に接する他面に形成する金属膜の膜厚よりも薄くすることによって、その後電着法により前記一面上に形成されるレジスト膜の膜厚を前記他面上に形成されるレジスト膜の膜厚よりも厚く形成することを主要な特徴とし、続いてこのレジスト膜上にフォトリソ用マスクを配置して露光を行い、次にこのレジスト膜を現像液に接触させてレジスト膜を所望な形状にパターニングし、続いてこのパターニングされたレジスト膜を用いて前記金属膜をエッチングして所望な形状の金属膜を形成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電極として金属膜を有する各種電子部品等の金属膜を有する物品の製造方法に関するものである。

各種電子部品においては、立体物である物品の一面とそれに接する他面に、その角部を介して連続した電極膜を形成したものがある。これらの物品の一面とそれに接する他面に連続した電極膜を有する電子部品の製造方法としては、まず物品の一面とそれに接する他面を含む全面に連続的な金属膜を形成し、次にこの金属膜上にレジスト膜を形成し、続いてこのレジスト膜上にフォトリソ用マスクを配置して露光を行い、次にこのレジスト膜を現像液に接触させてレジスト膜を所望な形状にパターニングし、続いてこのパターニングされたレジスト膜を用いて前記金属膜をエッチングして所望な形状の金属膜を形成し、この金属膜を電極とする方法がある。

前記金属膜上にレジスト膜を形成する方法としては、浸漬法、或いはスプレー法が従来用いられているが、いずれの方法でも物品の一面とそれに接する他面に適切な膜厚のレジスト膜を一様に形成することが難しく、特に浸漬法においては物品の一面と他面が接する角の部分のレジスト膜厚が非常に薄くなってしまい、極端にはこの角の部分がレジスト膜によって完全に被覆されずに、結果的に後のエッチング工程でこの角の部分の金属膜がエッチング除去されて電気的に断線しやすいという問題があった。

スプレー法においても浸漬法の場合と同様に、物品の一面と他面が接する角の部分のレジスト膜厚が物品の平面部に比較して薄くなる傾向にあるが、スプレー法ではこれを重ね塗りすることによってある程度改善している。しかし、この重ね塗りによって物品の平面部のレジスト膜厚が極端に厚くなってしまったり、物品に対するスプレーの方向性によって影の部分ができてしまうため、物品の一面とそれに接する他面に薄く均一な膜厚のレジスト膜を一様に形成することが困難であった。

以上のような問題を改善するため、最近では電着法によるレジスト膜の形成も行われている。電着法によれば、物品の一面とそれに接する他面を含む全面に形成された金属膜上に比較的薄く均一なレジスト膜を形成することが可能である。この電着法によって形成されたレジスト膜は、電着直後は非常にポーラスな状態でありこれをベークすることによって平滑化して連続したレジスト膜を得ることができる。しかし、この電着法においてもベークによって平滑化された際にレジスト膜が少し収縮するので、物品の一面と他面とが接する角の部分のレジスト膜厚が、物品の平面部に比較して薄くなってしまうことは避けられない。

この問題を改善するため、レジスト膜の電着工程時に物品を浸漬する電着液槽内において、物品の一面上に沿う電着液流を形成することによって、その一面上に形成されるレジスト膜厚をその一面に接する他面上に形成されるレジスト膜厚よりも薄くするという方法がある。この方法によれば物品の一面上に形成されるレジスト膜の膜厚に比較して物品の他面上に形成されるレジスト膜の膜厚を厚くすることによって、物品の一面と他面が接する角の部分のレジスト膜の膜厚を適切な厚さに確保することが可能である。
特開２００２−３６８３０２

しかし、この方法では電着装置内に複雑な配管が必要であり、特に電着液槽内に設置する配管は被電着物である物品の極近傍に配置されなければならないので、この電着液槽内に該物品を取り付け、或いは取り出しする際に前記電着槽内の配管に接触して該物品を損傷させる可能性がある。また、被電着物である物品が比較的大きい場合や形状が複雑な場合には、その一面に沿う電着液流を均一に制御することは非常に困難である。

そこで本発明は、電着装置内に複雑な配管を設けることなく一般的な電着装置を用いて、金属膜上に適切なレジスト膜を形成することにより、所望な形状の金属膜を有する物品の製造方法を提供するものである。

本発明は、立体物である物品の一面とそれに接する他面に連続的な金属膜を形成する際、立体物である物品の一面に形成する金属膜の膜厚をその一面に接する他面に形成する金属膜の膜厚よりも薄くすることによって、その後電着法により前記一面上に形成されるレジスト膜の膜厚を前記他面上に形成されるレジスト膜の膜厚よりも厚く形成することを主要な特徴とし、続いてこのレジスト膜上にフォトリソ用マスクを配置して露光を行い、次にこのレジスト膜を現像液に接触させてレジスト膜を所望な形状にパターニングし、続いてこのパターニングされたレジスト膜を用いて前記金属膜をエッチングして所望な形状の金属膜を形成することを特徴とする金属膜を有する物品の製造方法を提供するものである。

電着法によって形成されるレジスト膜は、図３に示すように、水の電気分解によって発生する気泡５等の影響によってポーラスな状態で厚さ方向に成長するため、下地である金属膜２がポーラスであれば厚さ方向のレジスト膜の成長はさらに助長される。この性質を利用して立体物である物品の一面とそれに接する多面に連続的な金属膜を形成する際、立体物である物品の一面に形成する金属膜の膜厚を微視的にポーラスな状態まで薄くし、前記他面には微視的にも連続な金属膜を形成すれば、一般的な装置を用いた電着法によって前記一面には比較的厚く、前記他面には比較的薄いレジスト膜を形成することが可能である。

本発明により、電着装置内に複雑な配管を設けることなく一般的な電着装置を用いた電着法により、立体物である物品の一面上に形成されるレジスト膜の膜厚を前記一面に接する他面上に形成されるレジスト膜の膜厚より厚くすることができ、このことにより物品の一面と他面が接する角の部分のレジスト膜の膜厚を適切な厚さに確保することが可能である。この角の部分のレジスト膜の膜厚が十分であれば、後のエッチング工程でこの角の部分の金属膜がエッチング除去されて電気的に断線するという問題は解決できる。

まず、立体物である物品の一面とそれに接する他面を含む全面に連続的な金属膜を形成する際、立体物である物品の一面に形成する金属膜の膜厚をその一面に接する他面に形成する金属膜の膜厚よりもポーラスな状態にまで薄く形成する。この時、物品の一面に形成する金属膜の膜厚を３００Å以上で６００Å以下とし、他面に形成する金属膜の膜厚を１０００Å以上で２０００Å以下とすることが望ましい。物品の一面に形成する金属膜の膜厚は、６００Åを越すとポーラスな部分が減ってしまい、その上に形成されるレジスト膜は薄くなるが、金属膜を６００Å以下にすることで充分ポーラスな状態となり、その上に充分厚いレジスト膜を形成することができる。また物品の一面に形成する金属膜は、３００Å未満だと金属膜としての機能を発揮できないが、３００Å以上あると金属膜として十分機能を発揮できるものであり、例えば金属膜が水晶振動子の電極膜である場合には、電気的に使用可能な状態となる。
一方、物品の他面に形成する金属膜の膜厚は、１０００Å未満だと物品全体の金属膜がポーラスとなるため、例えば金属膜が水晶振動子の電極膜である場合には、電気抵抗が高くなってしまい、電気的な性能を満足することができなくなってしまうので、１０００Å以上必要である。また２０００Åを越す膜厚では過剰な状態となり、金属膜が水晶振動子の電極膜である場合には、金属膜が無用な負荷質量となる場合がある。従って、金属膜の膜厚は上記の範囲で設定することが望ましい。
続いてその物品を電着液中に浸漬して所定の電圧を印加することによって物品の全面にレジスト膜を形成する。この時、物品の一面上に形成されるレジスト膜の膜厚は、前述したようなレジスト膜の成長機構によって下地である金属膜の影響を受けて、他面上に形成されるレジスト膜の膜厚よりも厚く形成されるので、物品の一面と他面との接する角の部分にも適切な膜厚のレジスト膜が形成される。このレジスト膜を所定の温度でベーキングして平滑化した後、続いてこのレジスト膜上にフォトリソ用マスクを配置して露光を行い、次にこのレジスト膜を現像液に接触させてレジスト膜を所望な形状にパターニングし、その後このパターニングされたレジスト膜を用いて金属膜をエッチングすることにより、物品の一面と他面に連続な所望な形状の金属膜を形成することができる。

以下、本発明の一実施例である立体的な電子部品表面に電極膜を形成する方法を図面に従って説明する。

図４、及び図５は時計等に用いられる音叉型の水晶振動子１を示しているが、図示したように水晶振動子１の一面１ａとそれに接する他面１ｂに連続した電極膜２が形成されている。この電極膜２の形成方法について以下説明する。

図示の例は１個の水晶振動子１を示しているが、実際には板状の水晶ウエハ上にエッチング等の方法によって多数個の水晶振動子１の形状を作成する。

図１は、図５に示した水晶振動子のＡ−Ａ’断面をその製造工程に従って示したものである。まず図１（ａ）に示したように、所定の形状に作成された水晶振動子１の表面全体に蒸着やスパッタリング等の方法によって金属膜２を形成する。本実施例ではクロムを下地としてその上に金の蒸着膜を形成した。この蒸着工程において、図６に示す蒸着装置１１の蒸着源１２に対して、水晶振動子１の角度を適切に調節することにより、水晶振動子１の一面に形成される金属膜２の膜厚とそれに接する他面に形成される金属膜２の膜厚に差ができるようにした。つまり、蒸着源１２に比較的対面する面には金属膜２が厚く形成され、蒸着源１２に対して影になる面には金属膜２が比較的薄く形成される。蒸着装置１１内に具備された回転機構によって、図示のようにＢ−Ｂ’を中心軸として水晶振動子１を回転させることにより、蒸着源１２に対する角度を一定に保った状態で水晶振動子１の表面全体に金属膜２を形成することができる。本実施例では、水晶振動子１の平面方向にクロム膜２００Å、及び金膜１０００Åを、断面方向にはクロム膜１００Å、及び金膜４００Åの金属膜２を形成させた。

次に、図１（ｂ）に示すように、金属膜２上に電着法によってフォトレジスト膜３を形成する。本実施例では、全面に金属膜２が形成された水晶振動子１を電着液に浸漬し、ステンレス製の陰極板を対極として陽電位を所定の電位で印加することにより、アニオン型電着液を用いてポジ型のフォトレジスト膜３を形成した。このとき、図３に示すようなレジスト膜の形成過程により、フォトレジスト膜３は下地である金属膜２が薄くポーラスな方が厚さ方向の成長がより助長されるため、図１（ｂ）に示したように、金属膜２が比較的厚く形成された水晶振動子１の平面方向には、フォトレジスト膜３は比較的薄く形成され、金属膜２が薄くポーラスな水晶振動子１の断面方向には、フォトレジスト膜３は平面方向よりも厚く形成される。図２に、この断面の拡大図を示す。

続いて、このフォトレジスト膜３を所定の温度でベーキングして平滑な連続膜とした後、このフォトレジスト膜３上にフォトマスクを配置して露光を行い、続いてアルカリ性の現像液に浸漬して現像処理を行うことにより、図１（ｃ）に示すように所望な形状のレジストパターンを形成する。このとき、水晶振動子１の一面に比較して、それに接する他面のフォトレジスト膜３が厚く形成されているため、それらが接する角の部分にも十分な厚さのレジストパターンを形成することができた。

次に、この水晶振動子１を金エッチング液、及びクロムエッチング液に浸漬して、図１（ｄ）に示すように、フォトレジスト膜３で形成したレジストパターンに覆われていない部分の金属膜２をエッチング除去し、続いて水酸化アルカリ溶液に浸漬してレジストパターンを剥離して、図１（ｅ）に示すように水晶振動子１上に所望な形状の金属膜２を完成させた。この時、水晶振動子１の一面と他面が接する角の部分にも十分な厚さのレジストパターンが形成されているため、エッチング工程でもこの角の部分の金属膜２は侵食されることなく、断線のない良好な金属膜２を電極膜として形成することができた。

以上、水晶振動子の電極形成を例にとって説明したが、その他電子部品への電極形成や、電子部品に限らず例えば装飾品等に金属膜で模様を形成する場合にも本発明は有効である。

本発明の一実施形態の製造工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態の要部を示す断面図である。 電着法によるレジスト膜の形成過程を示す模式図である。 本発明の一実施形態によって製造された水晶振動子の斜視図である。 本発明の一実施形態によって製造された水晶振動子の正面図である。 蒸着装置の模式図である。

符号の説明

１ 水晶振動子
２ 蒸着膜
３ フォトレジスト膜
４ 電着型フォトレジストの析出粒子
５ 気泡
１１ 蒸着装置
１２ 蒸着源

Claims (4)

1. 立体物である物品の一面とそれに接する他面に連続的な金属膜を形成する工程と、次に前記金属膜上に電着法によってレジスト膜を形成する工程と、続いて前記レジスト膜上にフォトリソ用マスクを配置して露光を行う工程と、次に露光した前記レジスト膜を現像液に接触させて所望な形状にパターニングする工程と、続いてパターニングされた前記レジスト膜を用いて前記金属膜をエッチングして所望な形状の金属膜を形成することを特徴とする金属膜を有する物品の製造方法。
2. 前記一面に形成するレジスト膜の膜厚を前記他面に形成するレジスト膜の膜厚よりも厚くすることを特徴とする請求項１に記載の金属膜を有する物品の製造方法。
3. 前記金属膜を形成する工程は、前記一面に形成する金属膜の膜厚を前記他面に形成する金属膜の膜厚よりも薄く形成する工程であり、レジスト膜を形成する工程は、電着法により前記一面上と前記他面上にレジスト膜を形成する工程であることを特徴とする請求項１または２に記載の金属膜を有する物品の製造方法。
4. 前記一面に形成する金属膜の膜厚を３００Å以上で６００Å以下とし、前記他面に形成する金属膜の膜厚を１０００Å以上で２０００Å以下とすることを特徴とする請求項３に記載の金属膜を有する物品の製造方法。

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