JP2008055268A - 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】 ウエハ基板（１０）の両面に感光剤を同時に塗布することができるようにするとともに、ウエハ基板（１０）の凹凸または貫通穴に対しても感光剤を薄く均一に形成することができる感光剤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、表面を有するウエハ基板（１０）を塗布チャンバ（６０、７０，１０５）内で保持する保持ステップと、基板を表面に平行な軸（６２、７２，１１４）を中心に回転させる回転ステップと、塗布チャンバ内のウエハ基板（１０）に感光剤（ＰＲ）を塗布する感光剤塗布ステップとを有する。
【選択図】図３

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）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片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、ウエハ基板の片面にのみ適用することができる。
特開２００３−０３１４７６号公報

しかしながら、音叉型振動子またはマイクロマシンなどを形成する際には、ウエハ基板の両面にフォトレジストを塗布する必要があり、スピンコート方式では、ウエハ基板の一面に液状のフォトレジストを塗布し、その後仮ベークさせてフォトレジスト硬化させてから、再度、他面に対して同様に液状のフォトレジストを塗布しなければならない。また、音叉型振動子の電極形成の際には、水晶ウエハ上に音叉型振動子の形状を形成して、フォトレジストを薄く均一に形成する必要がある。音叉型振動子が形成された水晶ウエハは、凹凸または貫通穴が多数形成されている。このような凹凸または貫通穴が形成された水晶ウエハに対しては、スピンコート方式では均一なフォトレジストを塗布することが困難である。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。

そこで、本発明の目的は、ウエハ基板の両面に感光剤（フォトレジスト）を同時に塗布することができるようにするとともに、ウエハ基板の凹凸または貫通穴に対しても感光剤を薄く均一に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、これらの製法を使って製造された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、表面を有する基板を塗布チャンバ内で保持する保持ステップと、表面に平行な軸を中心に基板を回転させる回転ステップと、塗布チャンバ内の基板に感光剤を塗布する感光剤塗布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、基板上に同時に感光剤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。

第２の観点の感光剤塗布方法は、保持ステップが基板を負極または正極の一方に帯電させ、感光剤塗布ステップが液状の感光剤溶剤を微粒子状にしてから正極または負極の他方に帯電させた後、塗布チャンバ内に微粒子状の感光剤溶液を導入する。
上記構成によれば、いわゆるミスト状の感光剤溶剤を帯電させてから基板に塗布させる。したがって、クローン力により、基板の凹凸または貫通穴に対しても感光剤を薄く均一に形成することができる。

第３の観点の感光剤塗布方法は、第２の観点において、回転ステップが微粒子状の感光剤溶液の導入方向に対して、軸が直交するように回転させる。
上記構成によれば、ミスト状の感光剤溶剤の導入方向に対して回転軸が直交していると、感光剤溶剤が均一に塗布されやすい。また、帯電している感光剤である均一厚さに基板の両面に感光剤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、回転ステップは、基板の回転速度を可変する。
基板の広い面をできるだけ感光剤の塗布方向に向けていた方が、薄く均一な塗布厚の感光剤を基板に形成することができる。このため、基板の広い面が感光剤の塗布方向に長く配置されるように、基板の回転速度を可変する。

第５の観点の感光剤塗布方法は、第２の観点において、保持ステップが基板を正極または負極の一方に帯電させ、感光剤塗布ステップが液状の感光剤溶剤を微粒子状にしてから微粒子状の感光剤溶液を加熱して感光剤粉末を生成し、正極または負極の他方に帯電させた感光剤粉末を塗布する。
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、全体的に均一な薄い感光剤が基板上に形成される。

第６の観点の感光剤塗布方法によれば、第５の観点において、感光剤粉末を溶解可能な溶剤ガスが含まれた溶解室に感光剤粉末が塗布された基板を配置し、感光剤粉末を溶解させる溶解ステップを有する。
上記構成によれば、感光剤粉末の表面だけでなく深部までは溶剤ガスを短時間で浸透させる。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７の観点の圧電振動片の製造方法は、第１ないし第６の観点のいずれかの感光剤塗布方法によって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、感光剤を露光する露光ステップと、感光剤パターンを用いて電極パターンに対応した電極を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、同時に感光剤が両面に塗布された基板によって電極の露光を行うことができるため、効率よく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、角同時に感光剤が両面に塗布された基板によって効率よく製造された圧電振動片を使い、圧電デバイスを製造することができる。

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。つまり、円形の接合水晶ウエハ１０は、厚さ０．８mmの側面１０ｐと３インチまたは４インチの表面または裏面１０ｆを有している。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。つまり、矩形の接合水晶ウエハ１５は、厚さ０．８mmの側面１５ｐと２インチの表面または裏面１５ｆを有している。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、数百から数千個の圧電振動片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、結合水晶ウエハ１０の両面にフォトレジストが塗布されるように結合水晶ウエハ１０を回転させている。本実施形態では、３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に対して微粒子のフォトレジストＰＲ２を塗布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６０、微粒子フォトレジスト生成チャンバ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によってパイプ９１を通って微粒子フォトレジスト生成チャンバ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、まず微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０の上部に取り付けられたスプレーノズル８２によって、微粒子状（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ＰＲ２となって微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０内に漂う。微粒子フォトレジスト生成チャンバ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ＰＲ２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微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０の下方に落ちる。微粒子フォトレジスト生成チャンバ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、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ＰＲ２は、微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０の下方に落ちることなく微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０で漂う。そして、小さな直径のフォトレジスト微粒子は、塗布チャンバ６０と微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０と気圧差または吸引ポンプによって、キャリアガスとともにパイプ８３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６０に供給するかは、吸引ポンプの吸引力などによって変更することができる。塗布チャンバ６０とパイプ８３との接続部分には、拡散板６６が設けられており、微粒子のフォトレジストＰＲ２が塗布チャンバ６０内で拡散するようにしている。

塗布チャンバ６０は、２枚の接合水晶ウエハ１０をウエハ平面に平行な軸を中心に回転させる第一回転装置１６０を有している。第一回転装置１６０は、回転モータ６１、回転モータ６１と接続されたシャフト６２、およびシャフト６２に接続されたチャック６３から構成される。第一回転装置１６０は、シャフト６２をＺ方向に向くように配置している。パイプ８３から微粒子状のフォトレジストＰＲ２がＹ方向に導入されているため、ウエハ平面に平行な軸をＺ方向にしている。二本のシャフト６２の長さはそれぞれ異なっている。塗布チャンバ６０内で拡散している微粒子のフォトレジストＰＲ２に多く触れるようにするためである。シャフト６２の回転速度は、一分間に一回から十回程度である。回転速度が一分間に十回を越えると、回転が速すぎて微粒子のフォトレジストＰＲ２が接合水晶ウエハ１０に付着しなくなる。シャフト６２が一回転する際に、回転速度が一定である必要はない。回転モータ６１は、回転速度を可変できるステッピングモータなどを使用し、必要であればギヤなどを装着する。チャック６３は２枚の板で構成されており、接合水晶ウエハ１０の周縁部を２枚の板で挟んでいる。接合水晶ウエハ１０の周縁部１０ｅは、チャック６３でカバーされることになり、フォトレジストＰＲ２が塗布されない。しかし、フォトレジストＰＲ２が塗布されなくても、接合水晶ウエハ１０の周縁部１０ｅには圧電振動片２０が形成されておらず問題がなく、また、周辺露光を行う必要もなくなる。

また、拡散板６６には、高圧電源が接続されている。この高圧電源は、拡散板６６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微粒子のフォトレジストＰＲ２を負に帯電させ、負に帯電したフォトレジストＰＲ２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６３またはそのチャック６３を保持するシャフト６２は接地されるように構成されている。シャフト６２は、外層がフラスチックで内部が導体で構成して、フォトレジストＰＲ２がシャフト６２に付着しにくくしている。チャック６３を構成する２枚の板は、両方ともプラスチックなどの不導体でできており、２枚のプラスチック板の片面は銅線が配置してある。そして、チャック６３で接合水晶ウエハ１０を挟むと、接合水晶ウエハ１０の電極膜１８と銅線が接触する。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、拡散板６６付近から噴霧される微粒子のフォトレジストＰＲ２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。

＜＜実施例２＞＞
図４は、結合水晶ウエハ１０に対して微粒子のフォトレジストＰＲ２を塗布する別の実施例を示した図で、第二塗布チャンバ７０のみを示した図である。微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０およびフォトレジストタンク９０は、実施例１で説明したものと同様である。

第二塗布チャンバ７０は、４枚の接合水晶ウエハ１０をウエハ平面に平行な軸を中心に回転させる第二回転装置１７０を有している。第二回転装置１７０は、回転モータ７１、回転モータ７１と接続されたシャフト７２、およびシャフト７２に接続されたチャック７３から構成される。これらの構成は、実施例１と同様である。第二回転装置１７０は、シャフト７２をＹ方向（またはＸ方向）に向くように配置している。パイプ８３から微粒子状のフォトレジストＰＲ２がＺ方向に導入されているため、ウエハ平面に平行な軸をＹ方向にしている。シャフト７２が一回転する際に、接合水晶ウエハ１０の表面または裏面１０ｆが上（＋Ｚ方向）に向いているときは回転を遅くし、側面１０ｐが上（＋Ｚ方向）に向いているときは回転を早くしても良い。面積が広い面に対して微粒子のフォトレジストＰＲ２が多く付着しやすくするためである。なお、４枚の接合水晶ウエハ１０を同期して回転させる必要はない。

図４では、上下に２枚ずつの接合水晶ウエハ１０が回転している。この際、下側の２枚の接合水晶ウエハ１０に微粒子のフォトレジストＰＲ２が付着しにくい場合がある。この場合には、上側の接合水晶ウエハ１０を保持するチャック６３またはそのチャック６３を保持するシャフト６２は接地し、下側の接合水晶ウエハ１０を保持するチャック６３またはそのチャック６３を保持するシャフト６２は正の電圧をかける。このようにより、微粒子のフォトレジストＰＲ２が付着しにくい接合水晶ウエハ１０に、微粒子のフォトレジストＰＲ２との電圧差をかけて、すべての接合水晶ウエハ１０が同じ厚さでフォトレジストＰＲ２が塗布されるようにする。

＜＜実施例３＞＞
図５は、結合水晶ウエハ１０に対して微粒子のフォトレジスト粉末ＰＲ１を塗布するさらに別の実施例を示した図である。フォトレジスト塗布装置１１０は、第三塗布チャンバ１０５、微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０およびフォトレジストタンク９０を備えている。微粒子フォトレジスト生成チャンバ８０およびフォトレジストタンク９０は、実施例１で説明したものと同様である。

小さな直径のフォトレジスト微粒子ＰＲ２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ＰＲ２を第三塗布チャンバ１０５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ＰＲ２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。

微細なフォトレジスト粉末ＰＲ１は、キャリアガスとともに第三塗布チャンバ１０５内に送られる。第三塗布チャンバ１０５とつながったパイプ８５の出口には、高圧電源１１１が接続されている。この高圧電源１１１は、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１１１は、印加する電圧に応じて、結合水晶ウエハ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。

第三塗布チャンバ１０５は、１枚の接合水晶ウエハ１０をウエハ平面に平行な軸を中心に回転させる第三回転装置１８０を有している。第三回転装置１８０は、回転モータ１１３、回転モータ１１３と接続されたシャフト１１４、およびシャフト１１４に接続されたチャック１１６から構成される。第三回転装置１８０は、シャフト１１４をＺ方向に向くように配置している。

チャック１１６は、チャック１１６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１１６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。接合水晶ウエハ１０を保持するチャック１１３またはそのチャック１１３を保持するシャフト１１４は接地してある。微粒子のフォトレジスト粉末ＰＲ１との電圧差をかけて、すべての接合水晶ウエハ１０に同じ厚さでフォトレジスト粉末ＰＲ１が塗布されるようにする。

＜噴霧処理＞
図６は、噴霧処理装置１２０をＹＺ平面でみた断面の概略図である。実施例１または実施例２で説明したフォトレジスト塗布方法では、フォトレジスト微粒子ＰＲ２が粒子状であることから、複数のフォトレジスト微粒子ＰＲ２間に隙間が生じてしまうことがある。この状態でマスクを用いて露光を行うと、不要なフォトレジストが残りきれいに露光できず、微細な電極パターンが精度良く形成することができない。また、実施例３で説明したフォトレジスト塗布方法では、フォトレジスト粉末ＰＲ１であることから、フォトレジストを液状にして隙間なくが塗布された状態にする必要がある。このため、噴霧処理装置１２０が用意されている。

図６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１２１にヒータ１２５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２つのウエハチェック１２３を備えている。２つのウエハチェック１２３には、複数枚の接合水晶ウエハ１０を保持している。ガラスチャンバ１２１の底部には、フォトレジスト粉末ＲＰ１を溶解可能な、またはフォトレジスト微粒子ＰＲ２間の隙間を埋める、溶剤ＳＯＬを蓄積するタンクが設けられている。

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１２５で加熱によって溶剤の蒸発ガスＳＯＬＧとなる。仕切り板１２２はメッシュ状に穴が開いており蒸発ガスＳＯＬＧが上部に上がることができる、蒸発ガスＳＯＬＧの噴霧分量は、ヒータ１２５の加熱状態により調節することができる。このように、噴霧処理装置１２０は、雰囲気中に凹凸形状を有する接合水晶ウエハ１０を配置して、フォトレジスト粉末ＰＲ１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。また噴霧処理装置１２０は、フォトレジスト微粒子ＰＲ２間の隙間に蒸発ガスＳＯＬＧを浸透させることができる。

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。

＜圧電振動デバイスの製造工程＞
図７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６で説明したように、ステップＳ１２４では、接合水晶ウエハ１０の全面にフォトレジスト粉末ＰＲ１またはフォトレジスト微粒子ＰＲ２を塗布する。
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。

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を第二塗布チャンバ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。 結合水晶ウエハ１０に対して微粒子のフォトレジストＰＲ２を塗布する別の実施例を示した図である。 結合水晶ウエハ１０に対して微粒子のフォトレジスト粉末ＰＲ１を塗布するさらに別の実施例を示した図である。 噴霧処理装置１２０をＹＺ平面でみた断面の概略図である。 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。

符号の説明

１０，１５ … 水晶基板
２０ … 圧電振動片、
５０ … 圧電デバイス
６０、７０、１０５ … 塗布チャンバ
１２０ … 噴霧処理装置
１６０，１７０，１８０ …
ＰＲ１ … フォトレジスト粉末
ＰＲ２ … 微粒子状（ミスト状）のフォトレジスト（液状のフォトレジスト）
ＰＲ３ … フォトレジストの溶剤（液状のフォトレジスト溶剤）
ＳＯＬ … 溶剤

Claims (10)

1. 表面を有する基板を塗布チャンバ内で保持する保持ステップと、
   前記表面に平行な軸を中心に前記基板を回転させる回転ステップと、
   前記塗布チャンバ内の前記基板に感光剤を塗布する感光剤塗布ステップと
   を有することを特徴とする感光剤塗布方法。
2. 前記保持ステップは、前記基板を正極または負極の一方に帯電させ、
   前記感光剤塗布ステップは、液状の感光剤溶剤を微粒子状にしてから正極または負極の他方に帯電させた後、前記塗布チャンバ内に微粒子状の感光剤溶液を導入することを特徴とする請求項１に記載の感光剤塗布方法。
3. 前記回転ステップは、前記微粒子状の感光剤溶液の導入方向に対して、前記軸が直交するように回転させることを特徴とする請求項２に記載の感光剤塗布方法。
4. 前記回転ステップは、前記基板の回転速度を可変することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の感光剤塗布方法。
5. 前記保持ステップは、前記基板を負極または正極の一方に帯電させ、
   前記感光剤塗布ステップは、液状の感光剤溶剤を微粒子状にしてから前記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し、正極または負極の他方に帯電させた感光剤粉末を塗布することを特徴とする請求項２に記載の感光剤塗布方法。
6. 前記感光剤粉末を溶解可能な溶剤ガスが含まれた溶解室に前記感光剤粉末が塗布された基板を配置し、前記感光剤粉末を溶解させる溶解ステップ
   を有することを特徴とする感光剤塗布方法。
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。