JP2008042818A - 感光剤塗布方法、圧電振動片の製造方法および圧電デバイスの製造方法、並びに圧電振動片および圧電デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】 凹凸または貫通孔が形成されたウエハ基板（１０）の角部に、フォトレジストが均一に塗布されるようにフォトレジスト塗布方法を提供する。
【解決手段】 本発明のフォトレジスト塗布方法は、第一面と第二面とを有する基板（１０）を、正極または負極の一方に帯電する帯電ステップ（S1241）と、第一面と第二面に対して、正極または負極の他方に帯電するフォトレジスト粉末（ＰＲ１）を塗布するフォトレジスト粉末塗布ステップ（S1242）と、基板に塗布された感光剤粉末にフォトレジスト粉末を溶解可能な溶剤ガスを噴霧し、フォトレジスト粉末を溶解させる溶解ステップ（S1245）と、溶解したフォトレジストを硬化させるフォトレジスト硬化ステップ（S1246）とを有する。
【選択図】図９

Description

本発明は、水晶基板、シリコン基板などに対してフォトレジスト（感光剤）粉末を塗布し、その基板の電極膜上にフォトレジストを形成する感光剤塗布方法、圧電振動片の製造方法および圧電デバイスの製造方法、並びに圧電振動片および圧電デバイスに関するものである。

従来、対象物に薄く均一なフォトレジスト薄膜を形成しようとする方法としては、たとえばスピンコート方式と呼ばれる手法を用いることが多い。このスピンコート方式は、回転させたウエハ基板の中心近傍に液体のフォトレジストを所定量だけ塗布し、遠心力によってウエハ基板の表面に液体のフォトレジストを塗布することができるという特徴を有する。このスピンコート方式は、ウエハ基板の表面が平坦であれば適用することができ、フォトレジストの塗布厚を薄く均一に形成できる。

しかしながら、ウエハ基板の表面に凹凸または貫通穴を有する基板に薄く均一な塗布厚で塗布することがスピンコート方式では困難である。たとえば、圧電振動片の基材である水晶ウエハは、電極フォトレジストを形成する前に圧電振動片の外形エッチングが完了しており、水晶ウエハ上にすでに凹凸または貫通穴が形成されているため、凹凸または貫通穴に対してフォトレジストを薄く均一に形成することが困難である。また。マイクロマシンの基材であるシリコンウエハにおいても、加工が進むにつれシリコンウエハ上にすでに凹凸または貫通穴が形成されるため、同様に、フォトレジストを薄く均一に形成することが困難である。

このため、たとえば特許文献１の発明は、液体のフォトレジストをミスト状のフォトレジスト微粒子にして負に帯電させ、ウエハ基板表面にフォトレジストを静電付着させている。このようにして、ウエハ基板の凹凸または貫通穴にも均一にフォトレジストを塗布している。また、特許文献２は、ミスト状のフォトレジスト微粒子を蒸気ガスで隙間無く均一にする発明を開示している。
特開２００２−２９０１８１号公報 特開２００５−００６０１３号公報

ところが、ミスト状のフォトレジスト微粒子であっても、フォトレジスト微粒子が液状であるため、角部のフォトレジスト塗布厚が薄くなり、フォトレジスト塗布厚を均一にすることが困難であった。特に、いわゆる音叉型圧電振動片の電極形成においては、角部においても電極を形成する場合があり、角部であってもフォトレジスト塗布圧の均一性が求められている。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解消して、角部であっても基板上のフォトレジストの塗布厚を均一に薄く形成することができる感光剤塗布方法、圧電振動片の製造方法、圧電デバイスの製造方法、圧電振動片および圧電デバイスを提供することである。

第１の観点の感光剤塗布方法は、第一面と第二面とを有する基板を、正極または負極の一方に帯電する帯電ステップと、第一面と第二面に対して、正極または負極の他方に帯電する感光剤粉末を塗布する感光剤粉末塗布ステップと、基板に塗布された感光剤粉末に、感光剤粉末を溶解可能な溶剤ガスを噴霧し、感光剤粉末を溶解させる溶解ステップと、溶解した感光剤を硬化させる感光剤硬化ステップと、を有する。ここで基板とは、水晶ウエハまたはシリコンウエハばかりでなく、水晶ウエハまたはシリコンウエハから一つ一つに切り出された一片の圧電振動子などを含む概念である。
上記構成によれば、基板上に塗布された感光剤粉末は、角部においても塗布厚が均一となり、この感光剤粉末が基板上において溶剤の蒸発ガスによって溶解することで感光剤粉末間の隙間がなくなる。したがって、全体的に均一となり薄い感光剤が基板上に形成される。このため、基板上の角部においても微細なパターンの露光が可能となる。

第２の観点の感光剤塗布方法は、第１の観点において、感光剤粉末塗布ステップは、液状の感光剤溶剤を微粒子状にして、さらに微粒子状の感光剤溶液を加熱して感光剤粉末を生成する感光剤粉末生成ステップを含む。
上記構成によれば、感光剤粉末を生成する際には、いわゆる液体の感光剤溶剤をミスト状にしてから乾燥することによって生成することができる。なお、液体の感光剤溶剤は、スピンコートなどによる感光剤の塗布にも使用できる。

第３の観点の感光剤塗布方法は、第１または第２の観点において、感光剤粉末塗布ステップは、基板の第一面と第二面に対して同時に、ノズルを使って感光剤粉末を塗布する。
上記構成によれば、基板を上下に裏返したりすることなく、基板の両面に感光剤粉末を塗布することができる。このため、感光剤の塗布の作業効率がよい。また、ノズルから正負の一方に帯電している感光剤が塗布されることで、均一厚さに基板の両面に感光剤粉末を塗布することができる。

第４の観点の感光剤塗布方法は、第３の観点において、基板は凹凸形状または貫通穴を有する形状であり、ノズルと基板とを相対的に二次元方向に移動させる。
上記構成によれば、凹凸形状または貫通穴を有する基板であっても、薄く均一な塗布厚の感光剤を用いて、基板に微細なパターンの電極を形成することができる。また、ノズルと基板とを相対的に移動させることによって均一厚さに基板の両面に感光剤粉末を塗布することができる。

第５の観点の感光剤塗布方法は、第３の観点において、基板は凹凸形状または貫通穴を有する形状であり、ノズルが基板の全体を覆う大きさである。
上記構成によれば、凹凸形状または貫通穴を有する基板であっても、薄く均一な塗布厚の感光剤を用いて、基板に微細なパターンの電極を形成することができる。また、ノズルが基板全体を覆うので、ノズルと基板とを相対的に移動させることなく、均一厚さに基板の両面に感光剤粉末を塗布することができる。

第６の観点の感光剤塗布方法によれば、基板の第一面と第二面に対して同時に、噴霧ノズルで溶剤ガスを噴霧する。
上記構成によれば、基板の両面に形成された感光剤粉末の層が溶剤の蒸発ガスによって溶解することで感光剤粉末間の隙間がなくなる。噴霧ノズルで溶剤ガスを噴霧することにより、感光剤粉末の層の奥まで溶剤ガスを浸透させることができる。

第７の観点の圧電振動片の製造方法は、第１から第６の観点による感光剤塗布方法によって前記感光剤が塗布された基板に、形成すべき電極パターンに対応したマスクを配置し、前記感光剤を露光する露光ステップと、前記感光剤パターンを用いて前記電極パターンに対応した電極を前記基板上に形成する電極形成ステップと、を有する。
上記構成によれば、角部においても均一な厚さになった感光剤によって電極の露光を行うことができるため、精度の良い電極が形成された圧電振動片を製造することができる。

また第８の観点の圧電振動片の製造方法は、第７の観点による圧電振動片の製造方法によって製造された圧電振動片を、パッケージに固定し圧電振動片を内蔵したパッケージを封止する封止ステップを有する。
上記構成によれば、角部においても均一な厚さになった感光剤によって電極の露光を行った精度の良い圧電振動片を使い、圧電デバイスを製造することができる。

本発明によれば、角部であっても基板上のフォトレジストの塗布厚を均一に薄く形成することができる。
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。

＜圧電振動デバイスの構成＞
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の感光剤塗布方法を適用した圧電振動デバイス５０の実施形態を示している。この圧電振動デバイス５０は、たとえばＨＤＤ（ハード・ディスク・ドライブ）、モバイルコンピュータ、あるいはＩＣカード等の小型の情報機器や、携帯電話、自動車電話、またはページングシステム等の移動体通信機器において広く使用されている。図１Ａは圧電振動デバイス５０の透視した概略平面図、図１Ｂは図１ＡのＢ−Ｂ線概略断面図である。図１において、圧電振動デバイス５０は、音叉形状の圧電振動片２０を構成した例を示しており、圧電振動デバイス５０は、パッケージ５１内に圧電振動片２０を収容している。パッケージ５１は、たとえば、絶縁材料として、酸化アルミニウム質の混練物からなるセラミックグリーンシートを成形して形成される複数の基板を積層し、焼結して形成されている。

この実施形態では、パッケージ５１は、図１Ｂに示すように、ベース基板５１ａ、壁基板５１ｂおよび床基板５１ｃで構成されている。パッケージ５１は、壁基板５１ｂで覆うことで内部空間を形成し、この内部空間に圧電振動片２０を収容している。そして、圧電振動片２０を所定の高さで支えるように、床基板５１ｃがベース基板５１ａ上に配置されている。床基板５１ｃには、たとえば、タングステンメタライズ上にニッケルメッキおよび金メッキで形成した電極部５２が設けられている。

この電極部５２は、ベース基板５１ａ下に形成された実装端子５５と接続されている。これにより、外部から印加される駆動電圧を、実装端子５５を介して電極部５２に伝え、最終的に圧電振動片２０に供給する。具体的には、図１Ｂに示すように、この実装端子５５と電極部５２は、パッケージ５１外部をメタライズにより引き回したり、もしくは、ベース基板５１ａの焼成前にタングステンメタライズ等を利用して形成した導電スルーホール（不図示）で接続したりすることで形成できる。ここで、本実施形態では、箱状のパッケージ５１を形成して、圧電振動片２０を収容するようにしているが、たとえば、金属製の筒状のケース内に圧電振動片を収容し、圧電振動片と接続されたリードを外部に導出するプラグで気密に封止するようにしてもよい。

電極部５２の上には、導電性接着剤５７が塗布されて、圧電振動片２０の基部２９が接合されている。この導電性接着剤５７としては、接合力を発揮する接着剤成分としての合成樹脂剤に、導電性のフィラー（銀製の細粒等の導電粒子を含む）および、所定の溶剤を含有させたものが使用できる。

壁基板５１ｂの開放された上端には、蓋体５９が封止材５８で接合されることにより、封止されている。蓋体５９は、好ましくは、酸化アルミニウム質の混練物からなるセラミックで形成されている。コバール等の金属材料で形成される場合には、蓋体５９はシーム溶接等の手法により、壁基板５１ｂに対して固定される。

圧電振動片２０の母材は、たとえば２枚貼り合わせた結合水晶ウエハで形成されており、小型で必要な性能を得るために、図１Ａに示す形状になっている。すなわち、圧電振動片２０は、導電性接着剤５７と接着する基部２９と、この基部２９を基端として、図１Ａにおいて右方に向けて、二股に別れて平行に延びる一対の振動腕を備えている。つまり、圧電振動片２０は、全体が音叉のような形状とされた、いわゆる音叉型圧電振動片である。以下、本実施形態では一対の振動腕２１を備えた圧電振動片２０で説明するが、３本または４本の振動腕２１を備えた圧電振動片２０であってもよい。

＜水晶ウエハの構成＞
図２Ａは、本実施形態に用いる円形の接合水晶ウエハ１０の構成を示す斜視図である。この円形の接合水晶ウエハ１０は、たとえば厚さ０．８mmの人工水晶からなり、円形の接合水晶ウエハ１０の直径は３インチまたは４インチである。円形の接合水晶ウエハ１０は、厚さ０．４mmの第一水晶ウエハと厚さ０．４mmの第二水晶ウエハとからなり、両者ともＺ軸方向に切断されたＺカットウエハが用いられている。第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとは直接接合、具体的には耐熱性が優れたシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって接合している。このシロキサン結合は、第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとの両方の接合面を清浄な状態にしてその面同士を貼り合わせ、その後約５００°Cのアニールを行うことによって結合が行われる。第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとをシロキサン結合するには、互いに電気軸がＸ軸方向に逆になるように結合されている。さらに、円形の接合水晶ウエハ１０の軸方向が特定できるように、接合水晶ウエハ１０の周縁部１０ｅの一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１０ｃが形成されている。

図２Ｂは、本実施形態に用いる矩形の接合水晶ウエハ１５の構成を示す斜視図である。この矩形の接合水晶ウエハ１５も、例えば厚さ０．８mmの人工水晶からなり、その矩形の接合水晶ウエハ１５の一辺は２インチである。矩形の接合水晶ウエハ１５も、厚さ０．４mmの第一水晶ウエハと厚さ０．４mmの第二水晶ウエハとからなり、両者ともＺ軸方向に切断されたＺカットウエハが用いられ、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）によって接合している。また、第一水晶ウエハと第二水晶ウエハとをシロキサン結合するには、互いに電気軸がＸ軸方向に逆になるように結合されている。そして、矩形の接合水晶ウエハ１５の軸方向が特定できるように、矩形の接合水晶ウエハ１５の周縁部１５ｅの一部には、水晶の結晶方向を特定するオリエンテーションフラット１５ｃが形成されている。

図２Ａの円形の接合水晶ウエハ１０および図２Ｂの矩形の接合水晶ウエハ１５は、すでに一度フォトリソグラフィによって圧電振動片２０が形成されている。円形の接合水晶ウエハ１０および矩形の接合水晶ウエハ１５ともに、結合水晶ウエハの両面および側面に、金（Ａｕ）、クロム（Ｃｒ）等を材質とする電極膜１８が被覆されている。ただし、図１で示したように、圧電振動片２０が完全に一個の振動片とはなっておらず、圧電振動片２０の基部２９の一部が接合水晶ウエハ１０または接合水晶ウエハ１５と接続されている。このため、一つ一つの圧電振動片２０をパレットなどに並べて処理することなく、数十から数百個の圧電振動片２０を一枚の接合水晶ウエハ１０または接合水晶ウエハ１５として、取り扱うことができる。なお、以下の実施形態では、図２Ａに示すオリエンテーションフラット１０ｃを有する円形の接合水晶ウエハ１０で説明する。

＜感光剤塗布＞
本発明の感光剤塗布方法では、液体状のフォトレジストＰＲ３をフォトレジスト粉末ＰＲ１にして、結合水晶ウエハ１０に静電塗布している。この静電塗布方式は、結合水晶ウエハ１０に被覆した電極膜１８を帯電させ、その電極膜１８に対してその電極膜１８と異極に帯電させたフォトレジスト粉末ＰＲ１を静電塗布するようにしている。本実施形態では、２つの実施例を例示する。

＜＜実施例１＞＞
図３は、結合水晶ウエハ１０に対してフォトレジスト粉末ＰＲ１を塗布してフォトレジスト粉末層ＰＲ２を形成するフォトレジスト塗布装置１００の構成例を示す概略断面図である。フォトレジスト塗布装置１００は、塗布チャンバ７０、粉末生成チャンバ８０およびフォトレジストタンク９０を備えている。

フォトレジストタンク９０には、たとえばノボラック樹脂、O-キノンジアシドなどからなる感光剤および有機溶剤による液状のポジフォトレジストＰＲ３が入っている。有機溶剤として、たとえばナフトキノンジアジドスルホン酸と多価フェノールとからなるナフトキノンジアジド化合物を使用する。フォトレジストタンク９０内のフォトレジストＰＲ３は、液体供給ポンプ９２によって粉末生成チャンバ８０に送られる。なお、平坦な結合水晶ウエハ１０に対しては、スピンコータによるフォトレジスト塗布も可能である。そのため、図には示していないが、フォトレジストタンク９０は不図示のスピンコータにもパイプで接続されている。フォトレジストタンク９０内は約１０°Ｃ〜２０°Ｃに設定されている。本実施形態ではポジフォトレジストで説明するが、ネガフォトレジストであってもよいことは言うまでもない。

液体供給ポンプ９２によって送られたフォトレジストＰＲ３は、まず粉末生成チャンバ８０の上部に取り付けられたスプレーノズル８２によって、微粒子（ミスト状）に噴霧される。このため液状のフォトレジストＰＲ３は、フォトレジスト微粒子となって粉末生成チャンバ８０内に漂う。粉末生成チャンバ８０には、空気または窒素等の不活性ガスのキャリアガスが供給されている。フォトレジスト微粒子のうち、大きな直径のフォトレジスト微粒子はフォトレジスト微粒子自体の自重によって粉末生成チャンバ８０の下方に落ちる。粉末生成チャンバ８０の下方に落ちたフォトレジスト微粒子は、一時的に蓄えられ、粉末生成チャンババルブ８４を経由して、戻しポンプ９４によりフォトレジストタンク９０に再び戻される。

小さな直径のフォトレジスト微粒子は、粉末生成チャンバ８０の下方に落ちることなく粉末生成チャンバ８０で漂う。そして、小さな直径のフォトレジスト微粒子は、粉末供給ポンプ８７によってキャリアガスとともにパイプ８５の方に吸引される。どのような大きさのフォトレジスト微粒子を塗布チャンバ７０に供給するかは、粉末供給ポンプ８７の吸引力によって変更することができる。パイプ８５の周りには、ヒータ８６が設けられており、パイプ８５内を加熱するように構成されている。パイプ８５内は約２５°Ｃ〜３５°Ｃに設定されている。フォトレジスト微粒子は約１０度から２０度ほどの温度上昇により、フォトレジスト微粒子内の有機溶剤であるナフトキノンジアジド化合物が蒸発する。この時点で微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１となる。

微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１は、キャリアガスとともに、粉末供給ポンプ８７により塗布チャンバ７０内の噴射ノズル７１、７２に送られる。噴射ノズル７１は、接合水晶ウエハ１０の表面である第一面１０ａに向き、噴射ノズル７２は、接合水晶ウエハ１０の裏面である第二面１０ｂに向いている。また、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２は、互いに向かい合う位置に配置されている。接合水晶ウエハ１０は、オリエンテーションフラット１０ｃにチャック７３で垂直に保持されている。チャック７３は、Ｚ方向駆動手段７５に接続され、図３中で上下方向に移動可能であり、また、Ｚ方向駆動手段７５は、Ｘ方向駆動手段７７に接続され、図３中で紙面表裏方向に移動可能である。すなわち、チャック７３は、ＸＺ平面で移動可能となっており、チャック７３に保持される接合水晶ウエハ１０も、同様にＸＺ平面で移動可能となっている。Ｚ方向駆動手段７５およびＸ方向駆動手段７７は、リニアモータで構成されたり、ステッピングモータとボールネジとから構成されたりする。この構成については、図４を使って詳述する。

図４Ａは、図３の塗布チャンバ７０内の拡大図であり、図４Ｂは、図４Ａの側面図である。噴霧される前のフォトレジスト粉末をフォトレジスト粉末ＰＲ１、接合水晶ウエハ１０に噴霧された後のフォトレジスト粉末をフォトレジスト粉末層ＰＲ２と便宜上呼ぶことにする。

噴霧されたフォトレジスト粉末層ＰＲ２を、接合水晶ウエハ１０を均一な厚さで満遍なく塗布するために、Ｚ方向駆動手段７５およびＸ方向駆動手段７７が矢印ＡＲ１方向および矢印ＡＲ２方向に移動可能である。これにより、図４Ｂに示される矢印ＡＲ３方向に、接合水晶ウエハ１０が移動する。移動速度は、必要なフォトレジスト粉末層ＰＲ２の膜厚と、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２からのフォトレジスト粉末ＰＲ１の供給量とによって適宜設定する。

また、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２には、高圧電源７４が接続されている。この高圧電源７４は、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２に４０ｋＶ〜１００ｋＶ程度の負の高電圧を印加して、イオン化された空気によってフォトレジスト粉末ＰＲ１を負に帯電させ、負に帯電したフォトレジスト粉末ＰＲ１を生成する機能を有する。一方、接合水晶ウエハ１０を保持するチャック７３、Ｚ方向駆動手段７５またはＸ方向駆動手段７７の部材は接地されるように構成されている。つまり、接合水晶ウエハ１０に形成された電極膜１８が、正に帯電している。このため、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２から噴霧されるフォトレジスト粉末ＰＲ１は、正に帯電した接合水晶ウエハ１０の電極膜１８にクローン力も加わって塗布される。塗布されたフォトレジスト粉末層ＰＲ２は、クローン力により垂直に立てられた接合水晶ウエハ１０から零れ落ちることもない。

なお、チャック７３、Ｚ方向駆動手段７５またはＸ方向駆動手段７７の外側表面はプラスチックまたはセラミックなどの非導電性材料で覆う。チャック７３は、接合水晶ウエハ１０のオリエンテーションフラット１０ｃを保持する。チャック７３は、オリエンテーションフラット１０ｃの電極膜１８と接する部分のみ導電性部材が表面に出ている。フォトレジスト粉末ＰＲ１がチャック７３または駆動手段などに付着しにくくするためである。

接合水晶ウエハ１０には、数十から数百個の圧電振動片２０が設けられているため、複数の貫通穴または凸凹が接合水晶ウエハ１０に形成されている。たとえば、図４Ａでは、一つの貫通穴１０ｆを誇張して描いてある。噴霧されるフォトレジスト粉末ＰＲ１は、クローン力により、貫通穴１０ｆ内部にも、そして角部にも均一に形成される。噴射ノズル７１および噴射ノズル７２は、互いに向かい合う位置に配置されているので、貫通穴１０ｆであってもフォトレジスト粉末ＰＲ１が通り抜けることなく、噴射ノズル７１からのフォトレジスト粉末ＰＲ１と噴射ノズル７２からのフォトレジスト粉末ＰＲ１とが衝突する。これも、貫通穴１０ｆ内部にも、そして角部にも均一にフォトレジスト粉末層ＰＲ２が形成される理由である。

また、高圧電源７４は、印加する電圧に応じて、接合水晶ウエハ１０に形成するフォトレジストＰＲ２の膜厚を調整することができる。なお、正負を逆にして、フォトレジスト粉末ＰＲ１を正に帯電させて、接合水晶ウエハ１０を負に帯電させても良い。また、接合水晶ウエハ１０を固定し、噴射ノズル７１および噴射ノズル７２をＸＺ平面で移動させるようにしてもよい。

＜＜実施例２＞＞
図５は、圧電振動片２０に対してフォトレジスト粉末ＰＲ１を塗布してフォトレジスト粉末層ＰＲ２を形成するフォトレジスト塗布装置１１０の構成例を示す概略断面図である。実施例１と同じ部材には同じ符号を付している。フォトレジスト塗布装置１１０は、塗布チャンバ７０、およびフォトレジストタンク９１を備えている。

フォトレジストタンク９１には、たとえばノボラック樹脂、感光剤および有機溶剤による液状のポジフォトレジストＰＲ３が入っている。フォトレジストタンク９１には、スロープ部９３が設けられている。フォトレジストＰＲ３の液面からスロープ部９３までの深さは、浅くなっている。そのスロープ部９３に沿ってピエゾ素子などから構成される超音波振動子９５が設けられている。なお、フォトレジストタンク９１内は約１０°Ｃ〜２０°Ｃに設定されている。

超音波振動子９５がスロープ部９３で超音波振動を発生させると、ポジフォトレジストＰＲ３が微粒子（ミスト状）になり、フォトレジスト微粒子としてフォトレジストタンク９１に漂う。大きな直径のフォトレジスト微粒子はフォトレジスト微粒子自体の自重によってフォトレジストタンク９１内に落ちる。小さな直径のフォトレジスト微粒子は、粉末供給ポンプ８７によってキャリアガスとともにパイプ８５の方に吸引される。どのような大きさのフォトレジスト微粒子を塗布チャンバ７０に供給するかは、粉末供給ポンプ８７の吸引力によって変更することができる。そしてヒータ８６により、フォトレジスト微粒子内の有機溶剤が蒸発し、微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１となる。

フォトレジストタンク９１のポジフォトレジストＰＲ３は、フォトレジストタンク９１内へのポジフォトレジストＰＲ３の供給量および使用状況によって、液面が上下（Ｚ方向）変動する。このため、フォトレジストタンク９１にスロープ部９３を設け、そのスロープ部９３に超音波振動子９５を配置することで、ポジフォトレジストＰＲ３が少なくなったり多くなったりしても、超音波振動子９５でポジフォトレジストＰＲ３を微粒子（ミスト状）にすることができる。

微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１は、キャリアガスとともに塗布チャンバ７０内の口広噴射ノズル７８，７９に送られる。口広噴射ノズル７８は、接合水晶ウエハ１０の表面である第一面１０ａに向き、口広噴射ノズル７９は、接合水晶ウエハ１０の裏面である第二面１０ｂに向いている。また、口広噴射ノズル７８および口広噴射ノズル７９は、接合水晶ウエハ１０の全面を覆う口径であり、互いに向かい合う位置に配置されている。接合水晶ウエハ１０は、チャック７３で保持されて、口広噴射ノズル７８および口広噴射ノズル７９の位置に配置された後は、固定される。この構成については、図６を使って詳述する。

図６Ａは、図５の塗布チャンバ７０内の拡大図であり、図６Ｂは、図６Ａの側面図である。噴霧されたフォトレジスト粉末層ＰＲ２を、接合水晶ウエハ１０を均一な厚さで満遍なく塗布するために、口広噴射ノズル７８および噴射ノズル７９は、接合水晶ウエハ１０の全体を覆う大きさにそれらの先端が広がっている。つまり、口広噴射ノズル７８および噴射ノズル７９の先端は、円形の接合水晶ウエハ１０の直径と同等またはそれ以上の直径を有している。矩形の接合水晶ウエハ１５であれば、矩形形状の口広噴射ノズルを用意すればよい。

また、口広噴射ノズル７８および噴射ノズル７９には、高圧電源７４が接続されている。実施例１で説明したように、この高圧電源７４は、口広噴射ノズル７８および噴射ノズル７９に４０ｋＶ〜１００ｋＶ程度の負の高電圧を印加して、イオン化された空気によってフォトレジスト粉末ＰＲ１を負に帯電させ、負に帯電したフォトレジスト粉末ＰＲ１を生成する。また、高圧電源７４は、印加する電圧に応じて、接合水晶ウエハ１０等に形成する電極フォトレジストＰＲ２の膜厚を調整することができる。実施例１と異なり、塗布チャンバ７０内に配置する駆動部材を少なくすることができるため、故障の確率が少なくなる。なお、チャック７３は、チャック７３の外側表面はプラスチックまたはセラミックなどの非導電性材料で覆い、チャック７３が接合水晶ウエハ１０の電極膜１８と接する部分のみ導電性部材が表面に出ている構造となっている。

＜噴霧処理＞
図７Ａは、噴霧処理装置１２０をＹＺ平面でみた断面の概略図であり、図７ＢはＸＺ平面でみた拡大図である。図７Ａに示す噴霧処理装置１２０は、密閉された筐体であるガラスチャンバ１０１に、噴出ノズル１０３、ポンプ１０５、ヒータ１０７およびベント１０９を備えている。また、接合水晶ウエハ１０を保持し、不図示の扉から接合水晶ウエハ１０をガラスチャンバ１０１に搬入および搬出するウエハチェック１０６とウエハ駆動装置１０８を備えている。ガラスチャンバ１０１の底部には、フォトレジスト粉末を溶解可能な溶剤ＳＯＬを蓄積するタンク１０２が設けられている。

溶剤ＳＯＬは、たとえば有機溶剤であり、その一例としてはナフトキノンジアジド化合物が望ましい。この溶剤ＳＯＬは、ヒータ１０７で加熱によって溶剤の蒸発ガスＳＯＬＧとなる。もちろん、溶剤ＳＯＬの成分を変更して常温で気化する有機溶剤にすればヒータ１０７を設ける必要はない。ガラスチャンバ１０１のタンク１０２には、噴出ノズル１０３とつながったパイプ１０４が設けられており、パイプ１０４にはポンプ１０５が配置されている。

図７Ｂに示すように、噴出ノズル１０３は、接合水晶ウエハ１０の両側に塗布されたフォトレジスト粉末層ＰＲ２に蒸発ガスＳＯＬＧを噴霧するため、接合水晶ウエハ１０の第一面および第二面側にそれぞれ設けられている。噴出ノズル１０３は、細長い矩形形状で、接合水晶ウエハ１０の直径よりも大きくなっている。ウエハチェック１０６は、接合水晶ウエハ１０のオリエンテーションフラット１０ｃを保持している。そしてウエハチェック１０６は、ウエハ駆動装置１０８で矢印ＡＲ４の方向、すなわちＸ方向に移動する。このため、細長い矩形形状の噴出ノズル１０３で、接合水晶ウエハ１０上のフォトレジスト粉末層ＰＲ２全面に、蒸発ガスＳＯＬＧを噴霧することができる。

ウエハ駆動装置１０８は、接合水晶ウエハ１０をガラスチャンバ１０１内に搬入、ガラスチャンバ１０１外へ搬出することができる。このため、蒸発ガスＳＯＬＧの噴霧の際の接合水晶ウエハ１０の移動とともに移動工程を簡易にすることができる。

蒸発ガスＳＯＬＧの噴霧分量は、ヒータ１０７の加熱状態およびポンプ１０５の送風量により調節することができる。単に、雰囲気中に凹凸形状を有する接合水晶ウエハ１０を配置するだけでは、接合水晶ウエハ１０の両側に塗布されたフォトレジスト粉末層ＰＲ２を露光ができるフォトレジスト層ＰＲ４にするには時間が必要以上にかかる。たとえばフォトレジスト粉末層ＰＲ２が表面が平滑化され、露光ができるフォトレジスト層ＰＲ４に至るまで約２０分程度が必要となる。そこで、時間を短縮するために噴出ノズル１０３から蒸発ガスＳＯＬＧを噴霧することで、フォトレジスト粉末層ＰＲ２の表面だけでなく深部までは蒸発ガスＳＯＬＧを短時間で浸透させる。なお、蒸発ガスＳＯＬＧを噴霧する噴霧処理を行っても、露光ができるフォトレジスト層ＰＲ４は角部のフォトレジスト厚さの均一性は保持される。

このようにして、平滑で均一な塗布厚とされたフォトレジスト層ＰＲ４は、たとえば９０℃で１５分程度加熱を行うプリベーク処理により溶剤ＳＯＬが飛ばされることで硬化され、さらに冷却処理され完成する。
本発明の実施形態によれば、電極膜１８を被覆した結合水晶ウエハ１０上に塗布されたままの状態のフォトレジスト粉末層ＰＲ２は角部であっても塗布厚が均一となり、このレジスト微粉末ＰＲ２が結合水晶ウエハ１０上において溶剤の蒸発ガスＳＯＬＧによって溶解することでフォトレジスト粉末ＰＲ４の塗布厚が全体的に均一となり薄いフォトレジストが基板７１の電極膜２２上に形成される。したがって、圧電振動片２０は、角部であっても微細な電極を形成することが可能となり、小型化を図ることができる。

＜圧電振動デバイスの製造工程＞
図８は、本実施形態に用いる圧電振動デバイスの製造の全工程を示したフローチャート１３０である。
＜＜圧電振動片の外形形成の工程＞＞
ステップＳ１１０では、第一水晶ウエハおよび第二水晶ウエハを貼り合わせて、接合水晶ウエハ１０を用意する。

次に、ステップＳ１１２では、接合水晶ウエハ１０の全面に、耐蝕膜をスパッタリングもしくは蒸着などの手法により形成する。すなわち、圧電材料としての接合水晶ウエハ１０を使用する場合に、金（Ａｕ）や銀（Ａｇ）等を直接成膜することは困難なため、下地としてクロム（Ｃｒ）やチタン（Ｔｉ）等を使用する。つまり、この実施形態では、耐蝕膜としてクロム層の上に金層を重ねた金属膜を使用する。たとえば、クロム層の厚みは５００オングストローム、金層の厚みも５００オングストローム程度とする。

ステップＳ１１４では、クロム層および金層が形成された接合水晶ウエハ１０に、フォトレジスト層を全面にスピンコートなどの手法で均一に塗布する。フォトレジスト層としては、たとえば、ノボラック樹脂によるポジフォトレジストを使用できる。

次に、ステップＳ１１６では、露光装置を用いて、第１フォトマスクに描かれた圧電振動片２０のパターンをフォトレジスト層が塗布された接合水晶ウエハ１０を露光する。ステップＳ１１６では、両面露光装置を使って３６５ｎｍのｉ線の露光光を用いて両面を露光する。

ステップＳ１１８では、接合水晶ウエハ１０のフォトレジスト層を現像して、感光したフォトレジスト層を除去する。さらに、フォトレジスト層から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液を用いて、金層をエッチングする。次いで、金層が除去されて露出したクロム層を、たとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。水溶液の濃度、温度および水溶液に浸している時間を調整して余分な箇所が侵食されないようにする。これで耐蝕膜を除去することができる。次に、フッ酸溶液をエッチング液として、フォトレジスト層および耐蝕膜から露出した水晶材料を、圧電振動片２０の外形になるようにウェットエッチングを行う。このウェットエッチングは、フッ酸溶液の濃度や種類、温度等により時間が変化するが、約６時間ないし約１５時間かかる。

ステップＳ１２０では、不要となったフォトレジスト層と耐蝕膜を除去することによりに、図１で示した振動腕２１および基部２９を有する圧電振動片２０が形成される。

＜＜電極の形成の工程＞＞
ステップＳ１２２では、圧電振動片２０を純水で洗浄し、圧電振動片２０の全面に駆動電極としての励振電極などを形成するための金属膜を蒸着またはスパッタリング等の手法により形成する。この金属膜は、下地となるクロム層と、金層とで構成する。なお、耐蝕膜と金属膜とは同じ材料であってもよいので、耐蝕膜を電極として使用する場合には、ステップＳ１２０で耐蝕膜を除去することなく、ステップＳ１２２で新たに金属膜を形成する必要がない。

次いで、図３から図７で説明したように、ステップＳ１２４では、全面にフォトレジスト粉末層ＰＲ２を塗布する。この電極形成におけるフォトレジスト粉末の塗布工程は、図９で詳述する。

ステップＳ１２６では、電極パターンと対応した第２フォトマスク（不図示）を用意して、電極パターンをフォトレジスト層が塗布された接合水晶ウエハ１０を露光する。電極パターンは圧電振動片２０の両面に形成する必要があるため、ステップＳ１２６では、３６５ｎｍのｉ線の露光光を用いて圧電振動片２０の両面を露光する。両面露光装置を使って圧電振動片２０の両面を一度に露光することもでき、また、片面露光装置を使って圧電振動片２０の片面を露光し、圧電振動片２０を裏返して他方の片面を露光することもできる。

ステップＳ１２８では、フォトレジスト層を現像後、感光したフォトレジストを除去する。残るフォトレジストは電極パターンと対応したフォトレジストになる。

次いで、ステップＳ１２８では、電極となる金属膜のエッチングを行う。すなわち、電極パターンと対応したフォトレジスト層から露出した金層をたとえば、ヨウ素とヨウ化カリウムの水溶液でエッチングし、次にクロム層をたとえば硝酸第２セリウムアンモニウムと酢酸との水溶液でエッチングする。続いて、ステップＳ１３０でフォトレジストを除去する。これらの工程を経て、圧電振動片２０に励振電極などが正確な位置および電極幅で形成される。

＜＜周波数調整およびパッケージングの工程＞＞
これまでの工程により、電極が形成された圧電振動片２０が得られたため、ステップＳ１３２では、セラミック製のパッケージ５１に圧電振動片２０を導電性接着剤５７で接着する。具体的には、圧電振動片２０の基部２９を、電極部５２に塗布した導電性接着剤５７の上に載置して、導電性接着剤５７を仮硬化させる。次に、硬化炉で導電性接着剤５７を本硬化することにより圧電振動片２０を引出電極に対して接合する。

ステップＳ１３４では、さらに、圧電振動片２０の振動腕２１にレーザ光を照射して、振動腕２１の接合水晶ウエハ１０の一部を蒸散・昇華させ、質量削減方式による周波数調整を行う。そもそもステップＳ１１６およびステップＳ１１８などで形成される圧電振動片２０は、振動腕２１が大きめに形成されるようにフォトマスクのパターンが形成されていたり、ウェットエッチングで接合水晶ウエハ１０が過度にエッチングされないようにしたりして、質量が大きめに形成されている。

次に、ステップＳ１３６で、真空チャンバ内などに圧電振動片２０を収容したパッケージ５１を移し、蓋体５９を封止材５８により接合する。続いてステップＳ１３８で、最後に圧電振動デバイス５０の駆動特性などの検査を行い、圧電振動デバイス５０を完成させる。

＜電極の形成のフォトレジスト塗布工程＞
図９は、図８において説明した圧電振動デバイスの製造のうち、ステップＳ１２４の工程を詳述したフローチャート１４０である。

ステップＳ１２４１では、接合水晶ウエハ１０が塗布チャンバ７０内で垂直にチェック７３により保持される。この際、チャック７３は接地してあるため、接合水晶ウエハ１０に形成された電極膜１８が、正に帯電している。

一方、ステップＳ１２４２では、たとえば一つの実施例では、液体供給ポンプ９２によって送られたフォトレジストＰＲ３を、粉末生成チャンバ８０の上部に取り付けられたスプレーノズル８２によって、微粒子（ミスト状）にする。別の実施例では、フォトレジストタンク９１内のフォトレジストＰＲ３を、超音波振動子９５で超音波振動により微粒子にする。
ステップＳ１２４３では、微粒子状になったフォトレジストＰＲ３をヒータ８６で加熱してフォトレジスト粉末ＰＲ１を生成する。

ステップＳ１２４４では、塗布チャンバ７０内の噴射ノズル７１，７２または口広噴射ノズル７８，７９により、微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１をキャリアガスとともに接合水晶ウエハ１０の表面である第一面１０ａと第二面１０ｂに噴霧する。この際、噴射ノズル７１，７２または口広噴射ノズル７８，７９の先端付近に取り付けられた高圧電源７４により、フォトレジスト粉末ＰＲ１が負に帯電する。このため、接合水晶ウエハ１０の角部であっても、フォトレジスト粉末層ＰＲ２が均一に形成される。

ステップＳ１２４５では、噴霧処理装置１２０の噴出ノズル１０３で接合水晶ウエハ１０上のフォトレジスト粉末層ＰＲ２全面に、溶剤の蒸発ガスＳＯＬＧを噴霧する。蒸発ガスＳＯＬＧがフォトレジスト粉末層ＰＲ２に浸透することで隙間が埋まり、露光ができるフォトレジスト層ＰＲ４に変化する。

ステップＳ１２４６では、平滑で均一な塗布厚とされたフォトレジスト層ＰＲ４に対してプリベーク処理を行う。その後、図８で示したステップＳ１２６に進み、電極パターンの露光が行われる。

本発明は、上記実施の形態に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変更を行うことができる。たとえば、二枚の水晶ウエハを結合した結合水晶ウエハ１０で説明したが、一枚の水晶ウエハであってもよい。また、水晶ウエハに限らず、マイクロマシンなどを製造する際に使用されるシリコンウエハに感光剤を塗布する際にも、半導体素子その他電子部品の電極などを製造する際にも本発明は適用できる。また、実施形態では複数の圧電振動片２０が形成された結合水晶ウエハ１０を塗布チャンバ７０またはガラスチャンバ１０１に通した。しかし、一つ一つの圧電振動片２０をパレットなどに並べて処理してもよい。

Ａは圧電振動デバイス５０の透視した概略平面図、ＢはＡのＢ−Ｂ線概略断面図である。 Ａは、本実施形態に用いる円形の接合水晶ウエハ１０を示す斜視図、Ｂは、矩形の接合水晶ウエハ１５を示す斜視図である。 フォトレジスト粉末の塗布に関する実施例１で、フォトレジスト塗布装置１００の構成例を示す概略断面図である。 Ａは、図３の塗布チャンバ７０内の拡大図であり、Ｂは、Ａの側面図である。 フォトレジスト粉末の塗布に関する実施例２で、フォトレジスト塗布装置１１０の構成例を示す概略断面図である。 Ａは、図５の塗布チャンバ７０内の拡大図であり、Ｂは、Ａの側面図である。 Ａは、噴霧処理装置１２０をＹＺ平面でみた断面の概略図であり、ＢはＸＺ平面でみた拡大図である。 圧電振動デバイスの製造の全工程を示したフローチャート１００である。 図８のステップＳ１２４の工程を詳述したフローチャート１４０である。

符号の説明

１０，１５ … 水晶基板
２０ … 圧電振動片、
５０ … 圧電デバイス
７０ … 塗布チャンバ、７３ … チャック、７５、７７ … 駆動手段
１２０ … 噴霧処理装置、
ＰＲ１ … フォトレジスト粉末
ＰＲ２ … 水晶基板上に塗布されたフォトレジスト粉末
ＰＲ３ … フォトレジストの溶剤（液状のフォトレジスト溶剤）
ＰＲ４ … 蒸発ガスＳＯＬＧで液化されたフォトレジスト（液状のフォトレジスト）
ＳＯＬ … 溶剤

Claims (10)

1. 第一面と第二面とを有する基板を、正極または負極の一方に帯電する帯電ステップと、
   前記第一面と第二面に対して、正極または負極の他方に帯電する感光剤粉末を塗布する感光剤粉末塗布ステップと、
   前記基板に塗布された感光剤粉末に、前記感光剤粉末を溶解可能な溶剤ガスを噴霧し、前記感光剤粉末を溶解させる溶解ステップと、
   溶解した感光剤を硬化させる感光剤硬化ステップと
   を有することを特徴とする感光剤塗布方法。
2. 前記感光剤粉末塗布ステップは、液状の感光剤溶剤を微粒子状にして、さらに微粒子状の感光剤溶液を加熱して前記感光剤粉末を生成する感光剤粉末生成ステップを含むことを特徴とする請求項１に記載の感光剤塗布方法。
3. 前記感光剤粉末塗布ステップは、前記基板の前記第一面と第二面に対して同時に、ノズルを使って前記感光剤粉末を塗布することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の感光剤塗布方法。
4. 前記基板は凹凸形状または貫通穴を有する形状であり、前記ノズルと前記基板とを相対的に二次元方向に移動させることを特徴とする請求項３に記載の感光剤塗布方法。
5. 前記基板は凹凸形状または貫通穴を有する形状であり、前記ノズルが前記基板の全体を覆う大きさであることを特徴とする請求項３に記載の感光剤塗布方法。
6. 前記溶解ステップは、前記基板の第一面と第二面に対して同時に、噴霧ノズルで前記溶剤ガスを噴霧することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の感光剤塗布方法。
7. 請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の感光剤塗布方法によって前記感光剤が塗布された基板に、形成すべき電極パターンに対応したマスクを配置し、前記感光剤を露光する露光ステップと、
   前記感光剤パターンを用いて前記電極パターンに対応した電極を前記基板上に形成する電極形成ステップと
   を有することを特徴とする圧電振動片の製造方法。
8. 請求項７に記載の圧電振動片の製造方法に基づいて製造されたことを特徴とする、水晶を母材とする圧電振動片。
9. 請求項７に記載の圧電振動片の製造方法によって製造された圧電振動片を、パッケージに固定し前記圧電振動片を内蔵した前記パッケージを封止する封止ステップ
   を有することを特徴とする圧電デバイスの製造方法。
10. 請求項９に記載の圧電デバイスの製造方法に基づいて製造されたことを特徴とする圧電デバイス。